一种三维图像采集装置、相关设备以及方法与流程

本技术涉及立体显示，尤其涉及一种三维图像采集装置、相关设备以及方法。

背景技术：

1、人的双眼因为相距有一定距离，所以在看特定事物的时候，用左眼看到的图像和用右眼看到的图像的观看角度不同，这样将观看角度不同的两个图像在大脑里合成后就会形成三维(3-dimension，3d)图像。

2、图1为已有的3d拍摄系统的结构示例图。已有的3d拍摄系统包括左眼图像采集系统101，右眼图像采集系统102以及电源控制单元。电源控制单元呈交替的控制左眼图像采集系统101和右眼图像采集系统102分别与电源控制单元导通。在左眼图像采集系统101与电源控制单元导通的情况下，左眼图像采集系统101将采集到的光束103倾斜入射至图像传感器110以成左眼图像。在右眼图像采集系统102与电源控制单元导通的情况下，右眼图像采集系统102将采集到的光束104倾斜入射至图像传感器110以成右眼图像。

3、但是，左眼图像采集系统101所采集的光束103以及右眼图像采集系统102所采集的光束104直接入射至图像传感器110，导致左眼图像采集系统101所采集的光束103和右眼图像采集系统102所采集的光束104均以比较大的入射角度斜入射至图像传感器110，降低了成像的光效。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种三维图像采集装置、相关设备以及方法，能够有效的提高成像光效。

2、本技术实施例第一方面提供了一种三维图像采集装置，所述三维图像采集装置包括第一镜头组、第二镜头组、第一偏振调制模块、第二偏振调制模块以及偏振偏转模块：所述第一镜头组用于将待拍摄对象反射的第一光束传输至所述第一偏振调制模块；所述第二镜头组用于将所述待拍摄对象反射的第二光束传输至所述第二偏振调制模块；所述第一偏振调制模块用于调制所述第一光束的偏振态以输出调制后的第一光束，所述第二偏振调制模块用于调制所述第二光束的偏振态以输出调制后的第二光束，所述调制后的第一光束的偏振态不同于所述调制后的第二光束的偏振态；所述偏振偏转模块用于偏转所述调制后的第一光束的传输方向以出射第一成像光束，并用于偏转所述调制后的第二光束的传输方向以出射第二成像光束，所述第一成像光束和所述第二成像光束分别于不同时刻入射至图像传感器上；其中，所述调制后的第一光束入射至所述偏振偏转模块的入射角度的绝对值大于所述第一成像光束入射至所述图像传感器的入射角度的绝对值，所述调制后的第二光束入射至所述偏振偏转模块的入射角度的绝对值大于所述第二成像光束入射至所述图像传感器的入射角度的绝对值。

3、采用方面所示，第一成像光束和第二成像光束于不同的时刻入射至图像传感器，以使图像传感器能够通过时分的方式获取三维图像。降低了三维成像分辨率的损失。基于调制后的第一光束的偏振态偏转该第一光束的传输方向以获取第一成像光束。基于调制后的第二光束的偏振态偏转该第二光束的传输方向以获取第二成像光束。第一成像光束和第二成像光束能够成功传输至图像传感器上，保证了三维图像的成功获取。而且能够降低第一成像光束和第二成像光束入射图像传感器过程中的偏转程度，提高了第一成像光束和第二成像光束入射图像传感器的光效。

4、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述调制后的第一光束以第一入射角度入射至所述偏振偏转模块，所述第一成像光束以第一出射角度从所述偏振偏转模块出射，所述第一入射角度的绝对值大于所述第一出射角度的绝对值，所述调制后的第二光束以第二入射角度入射至所述偏振偏转模块，所述第二成像光束以第二出射角度从所述偏振偏转模块出射，所述第二入射角度的绝对值大于所述第二出射角度的绝对值。

5、采用本实现方式，第一入射角度的绝对值大于第一出射角度的绝对值，使得第一成像光束能够以较小的角度入射图像传感器。在第二入射角度的绝对值大于第二出射角度的绝对值的情况下，使得第二成像光束能够以较小的角度入射图像传感器。有效的降低了第一成像光束和第二成像光束入射图像传感器的入射角度，进而降低了第一成像光束和第二成像光束入射图像传感器过程中的偏转程度，提高了第一成像光束和第二成像光束入射图像传感器的光效。

6、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述第一成像光束入射至所述图像传感器的入射角度的绝对值不大于30度，和/或所述第二成像光束入射至所述图像传感器的入射角度的绝对值不大于30度。

7、采用本实现方式，有效的降低了第一成像光束和第二成像光束入射图像传感器过程中的偏转程度，提高了第一成像光束和第二成像光束入射图像传感器的光效。

8、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述第一成像光束垂直入射至所述图像传感器，和/或所述第二成像光束垂直入射至所述图像传感器。

9、采用本实现方式，在第一成像光束以及第二成像光束均垂直入射图像传感器的情况下，提高了第一成像光束和第二成像光束入射图像传感器的光效。

10、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述第一偏振调制模块包括第一偏振片和第一波片；所述第一偏振片用于将所述第一光束调制为第一线偏振光，所述第一波片用于将所述第一线偏振光调制为左旋圆偏振光。

11、采用本实现方式，左旋圆偏振光能够保证调制后的第一光束成功的传输至偏振偏转模块，提高了第一波片出射的调制后的第一光束传输至偏振偏转模块的光效，进而提高了调制后的第一光束的成像效率。

12、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述第二偏振调制模块包括第二偏振片和第二波片；所述第二偏振片用于将所述第二光束调制为第二线偏振光，所述第二波片用于将所述第二线偏振光调制为右旋圆偏振光。

13、采用本实现方式，右旋圆偏振光能够保证调制后的第二光束成功的传输至偏振偏转模块，提高了第二波片出射的调制后的第二光束传输至偏振偏转模块的光效，进而提高了调制后的第二光束的成像效率。

14、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述三维图像采集装置还包括第一开关模块以及第二开关模块，所述第一开关模块位于所述调制后的第一光束的光路上，所述第二开关模块位于所述调制后的第二光束的光路上；所述第一开关模块用于在第一周期内，将所述调制后的第一光束传输至所述偏振偏转模块，所述第二开关模块用于在第二周期内，将所述调制后的第二光束传输至所述偏振偏转模块，所述第一周期和所述第二周期的持续时间相邻且互不重合。

15、采用本实现方式，保证了图像传感器能够通过时分的方式获取三维图像。降低了三维成像分辨率的损失。

16、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述第一周期在单位时间内出现的次数等于所述第二周期在所述单位时间内出现的次数。

17、采用本实现方式，保证了调制后的第一光束成像的帧率等于调制后的第二光束成像的帧率，提高了三维图像的成像效果。

18、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述第一周期的持续时间等于所述第二周期的持续时间。

19、采用本实现方式，有效保证了三维图像亮度的均衡。

20、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述三维图像采集装置还包括驱动装置，所述驱动装置与所述第一镜头组和/或所述第二镜头组连接，所述驱动装置用于改变所述第一镜头组和所述第二镜头组之间的第一距离。

21、采用本实现方式，所述第一镜头组和所述第二镜头组之间的第一距离能够调节，保证了采集到的三维图像的立体效果。

22、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述驱动装置用于根据所述三维图像采集装置与所述待拍摄对象之间的第二距离改变所述第一距离，其中，所述第二距离与所述第一距离之间呈正相关关系。

23、采用本实现方式，基于三维图像采集装置与待拍摄对象之间的第二距离改变第一距离的长度，从而在保证三维图像采集装置能够成功拍摄待拍摄对象的同时，提高采集到的三维图像的立体效果。

24、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述偏振偏转模块具有出光面，所述出光面用于出射所述第一成像光束和所述第二成像光束，所述出光面与所述图像传感器的像素阵列平行。

25、采用本实现方式，在所述出光面与所述图像传感器的像素阵列平行的情况下，所述第一成像光束入射所述图像传感器的入射角度等于该第一成像光束从偏振偏转模块出射的第一出射角度。同样的，所述第二成像光束入射所述图像传感器的入射角度等于该第二成像光束从偏振偏转模块出射的第二出射角度。那么，可通过调节第一成像光束的第一出射角度的方式，调节第一成像光束入射图像传感器的入射角度。通过调节第二成像光束的第二出射角度的方式，调节第二成像光束入射图像传感器的入射角度。

26、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述三维图像采集装置用于与电子设备连接，所述电子设备包括成像镜头组以及所述图像传感器，所述成像镜头组和所述第一镜头组构成第一透镜组，所述成像镜头组和所述第二镜头组构成第二透镜组，所述图像传感器位于所述第一透镜组的等效焦距处，且所述图像传感器位于所述第二透镜组的等效焦距处。

27、采用本实现方式，有效的保证了三维图像采集装置出射的第一成像光束和第二成像光束分别在电子设备的图像传感器上成实像。在电子设备无需配置三维相机的情况下，即可通过三维图像采集装置获取使得电子设备获取三维图像。

28、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述三维图像采集装置还包括位于所述偏振偏转模块和所述成像镜头组之间的中继镜头组，所述中继镜头组用于将所述第一成像光束以及所述第二成像光束入射至所述图像传感器。

29、采用本实现方式，保证了第一成像光束和第二成像光束能够成功在图像传感器上成像。

30、基于第一方面，一种可选的实现方式中，所述中继镜头组的等效焦距与所述成像镜头组的等效焦距的比值，等于所述偏振偏转模块正投影与所述图像传感器正投影的比值。

31、采用本实现方式，能够对第一偏转后光束和第二偏转后光束进行扩束或缩束的方式，有效的保证电子设备的图像传感器成功的拍摄待拍摄对象，以保证所拍摄的三维图像的清晰度以及图像传感器的像素的利用率。

32、本技术实施例第二方面提供了一种三维图像采集方法，所述方法应用于三维图像采集装置，所述三维图像采集装置包括第一镜头组、第二镜头组、第一偏振调制模块、第二偏振调制模块以及偏振偏转模块，所述方法包括：通过所述第一镜头组将待拍摄对象反射的第一光束传输至所述第一偏振调制模块；通过所述第二镜头组将所述待拍摄对象反射的第二光束传输至所述第二偏振调制模块；通过所述第一偏振调制模块调制所述第一光束的偏振态以输出调制后的第一光束；通过所述第二偏振调制模块调制所述第二光束的偏振态以输出调制后的第二光束，所述调制后的第一光束的偏振态不同于所述调制后的第二光束的偏振态；通过所述偏振偏转模块偏转所述调制后的第一光束的传输方向以出射第一成像光束；通过所述偏振偏转模块偏转所述调制后的第二光束的传输方向以出射第二成像光束，所述第一成像光束和所述第二成像光束分别于不同时刻入射至图像传感器上；其中，所述调制后的第一光束入射至所述偏振偏转模块的入射角度的绝对值大于所述第一成像光束入射至所述图像传感器的入射角度的绝对值，所述调制后的第二光束入射至所述偏振偏转模块的入射角度的绝对值大于所述第二成像光束入射至所述图像传感器的入射角度的绝对值。

33、本方面有益效果的说明，请参见第一方面所示，具体不做赘述。

34、基于第二方面，一种可选的实现方式中，所述通过所述偏振偏转模块偏转所述调制后的第一光束的传输方向以出射第一成像光束包括：通过所述偏振偏转模块偏转所述调制后的第一光束的传输方向，以使所述第一成像光束入射至所述图像传感器的入射角度的绝对值不大于30度；和/或，所述通过所述偏振偏转模块偏转所述调制后的第二光束的传输方向以出射第二成像光束包括：通过所述偏振偏转模块偏转所述调制后的第二光束的传输方向，以使所述第二成像光束入射至所述图像传感器的入射角度的绝对值不大于30度。

35、基于第二方面，一种可选的实现方式中，所述通过所述偏振偏转模块偏转所述调制后的第一光束的传输方向以出射第一成像光束包括：通过所述偏振偏转模块偏转所述调制后的第一光束的传输方向，以使所述第一成像光束垂直入射至所述图像传感器；和/或，所述通过所述偏振偏转模块偏转所述调制后的第二光束的传输方向以出射第二成像光束包括：通过所述偏振偏转模块偏转所述调制后的第二光束的传输方向，以使所述第二成像光束垂直入射至所述图像传感器。

36、基于第二方面，一种可选的实现方式中，所述三维图像采集装置还包括第一开关模块以及第二开关模块；所述通过所述第一偏振调制模块调制所述第一光束的偏振态以输出调制后的第一光束之后，所述方法还包括：在第一周期内，通过所述第一开关模块将所述调制后的第一光束传输至所述偏振偏转模块；所述通过所述第二偏振调制模块调制所述第二光束的偏振态以输出调制后的第二光束之后，所述方法还包括：在第二周期内，通过所述第二开关模块将所述调制后的第二光束传输至所述偏振偏转模块，所述第一周期和所述第二周期的持续时间相邻且互不重合。

37、基于第二方面，一种可选的实现方式中，所述三维图像采集装置还包括驱动装置，所述通过所述第一镜头组将待拍摄对象反射的第一光束传输至所述第一偏振调制模块之前，所述方法还包括：通过所述驱动装置改变所述第一镜头组和所述第二镜头组之间的第一距离。

38、基于第二方面，一种可选的实现方式中，所述通过所述驱动装置改变所述第一镜头组和所述第二镜头组之间的第一距离包括：根据所述三维图像采集装置与所述待拍摄对象之间的第二距离，通过所述驱动装置改变所述第一距离，其中，所述第二距离与所述第一距离之间呈正相关关系。

39、本技术实施例第三方面提供了一种三维图像拍摄设备，所述三维图像拍摄设备包括图像传感器、处理器以及如上述第一方面任一项所述的三维图像采集装置；所述图像传感器用于根据所述第一成像光束获取第一视角图像；所述图像传感器用于根据所述第二成像光束获取第二视角图像；所述处理器用于根据所述第一视角图像和所述第二视角图像获取三维图像。

40、本方面有益效果的说明，请参见第一方面所示，具体不做赘述。

41、本技术实施例第四方面提供了一种三维图像观看设备，包括显示模组以及如上述第三方面所示的三维图像拍摄设备；所述三维图像拍摄设备用于向所述显示模组发送所述三维图像；所述显示模组用于根据所述第一视角图像获取多路第一出射光束，还用于根据所述第二视角图像获取多路第二出射光束；所述显示模组还用于向空间中的第一视角观看区域传输所述多路第一出射光束，以及向空间中的第二视角观看区域传输所述多路第二输出光束，所述第一视角观看区域不同于所述第二视角观看区域。

42、本方面有益效果的说明，请参见第一方面所示，具体不做赘述。

43、基于第三方面，一种可选的实现方式中，所述显示模组包括显示屏幕以及光投影模块；所述显示屏幕用于显示所述三维图像；所述光投影模块用于投影所述显示屏幕已显示的所述三维图像，获取所述多路第一出射光束和所述多路第二出射光束。