N鏡頭立體數位相機的製作方法
2023-09-17 07:46:05
專利名稱：N鏡頭立體數位相機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種立體攝影裝置，尤其是一種多鏡頭立體數位相機裝置。
背景技術：
看立體圖像需要有有兩個角度的視差圖像，製作立體光柵圖片，為了增加觀看視角，往 往需要更多個角度的圖像來合成，從兩個到10多個鏡頭都可以，鏡頭越多，光柵圖片的可視 角度越寬，移動觀看的連續性也越好。但鏡頭越多其攝影裝置成本也越高，所以立體相機裝 置的鏡頭數量往往需要結合用途來考慮。如果一一做出不同鏡頭數量規格的產品，必然增加 設計和製造成本。此外，現有多鏡頭相機一般採用多套獨立完整的相機來組合，這樣很多勿 需重複的組件(如顯示屏、按鍵等)會造成浪費。並且，這樣簡單地拼在一起，其操作、同 步都存在問題。
發明內容
為了有效解決多鏡頭立體數位相機的同步問題，為了降低多鏡頭立體數位相機的開發費 用和製造成本，本發明採用模塊化方法，把相機主要分成拍照單元和總線模塊，拍照單元可 以任意多個連接在總線模塊上，不管插多少拍照單元，系統都可正常工作。並且，這種總線 方式，能使各單元協調一致，同步運作。
本發明的技術方案是把相機的CPU、圖像傳感器、LCD顯示以及電動鏡頭組件做成獨 立的模塊，這幾個獨立模塊構成拍照單元，再做一個總線模塊，通過總線模塊把N個拍照單 元串在一起。在總線模塊上，做一個總電源，向各拍照單元供電；做一個總.的鏡頭控制電路， 驅動各鏡頭的調焦、變焦及光圈步進電機；做一套總的按鍵系統，通過控制總線控制各拍照 單元；走一路同步總線，使各拍照單元協調統一；做一個總的USB埠，通過多段選擇開關 指向某一拍照單元。這樣，要用多少鏡頭都可通過總線模塊的簡單改變(取總線模塊的不同 長度)輕鬆實現。
本發明的有益效果是，通過這樣的總線及模塊化的結構，可以輕鬆實現多鏡頭立體數碼 相機的任意鏡頭數量規格的產品，可以減少產品的設計開發費用、可以減少多餘重複的部件, 可以有機地協調各拍照單元，可以做到各拍照單元的統一操作、同步運行，可以方便產品的 裝配和維修，從而達到降低產品成本，提髙產品性能，以利推動立體圖像的發展。
圖1是N鏡頭立體數位相機框圖。
圖2是拍照單元框圖。
圖3、圖4是鏡頭組件固定機構。其中1.鏡頭，2.水平定位的固定孔，3、 4.留有活動範圍 的固定孔，5.水平定位簧片，6.片形彈簧墊圈，7.鏡頭組件座板，8.水平調節螺釘座，9.水 平微調螺釘。
具體實施例方式
該N鏡頭立體數位相機由N (N》2)個拍照單元與一個總線模塊組成。其中拍照單元包 括CPU模塊、傳感器模塊、LCD顯示模塊以及電動鏡頭模塊，總線模塊包括電源電路及供 電總線、按鍵電路及按鍵信號總線、電動鏡頭驅動電路及連接鏡頭模塊的驅動總線、USB插 座電路及數據總線、同步電路及同步總線、以及閃光燈電路及閃光燈總線等；拍照單元插在 總線模塊上，拍照單元數量可任意多個，插任意個拍照單元多鏡頭系統都可正常工作，任意 個拍照單元共用1個電源、共用1個LCD顯示屏、共用1個USB埠、共用1個閃光燈、 共用l個鏡頭驅動電路、共用一個快門控制信號、共用一組操作按鍵。
1. 拍照單元拍照單元包括CPU模塊、傳感器模塊、LCD顯示模塊及鏡頭模塊。
a. CPU模塊CPU模塊主要由數位相機的核心晶片CPU及存儲器晶片(FLASH ROM、 SDRAM、記憶卡)等外圍電路構成，並有連接到傳感器模塊、LCD顯示模塊及總線模 塊的接口。圖像存儲記憶卡也可通過總線模塊接口移到總線模塊上，總線模塊接口包括 電源引入線、USB數據線、按鍵控制信號線、同步控制線、RESET控制線奪
b. 圖像傳感器模塊圖像傳感器模塊由圖像傳感器晶片與其外圍電路構成，通過連線與 CPU模塊的相應接口連接；
c. LCD模塊LCD顯示模塊也是通過連線連接到CPU模塊的LCD接口上，CPU模塊不 接LCD時，系統仍可正常工作，並可通過發光管顯示某些狀態或異常情況；
d. 鏡頭模塊鏡頭模塊主要由調焦、變焦及光圈的步進電機構成。
2. 總線模塊總線模塊的作用是將各拍照單元串在一起，以便整個系統同步運作，並把能 共用的電路都做在總線模塊上。總線模塊上有
a. 電源做一個總的電源，對電池供電穩壓，再通過供電總線對各CPU模塊供電。其正電 引線通過CPU模塊接口直接連接到CPU模塊的丌關管(SI2301DS)上；
b. USB做一個總的USB插座，通過數據總線，分別服務於各拍照模塊的USB功能。USB 插座其引入的5V電壓經一多段選擇開關對選中的拍照單元供電，該電壓信號同時控制 電池供電開關管，聯通USB時自動斷開電池供電。選中拍照單元引入的USB電壓， 一方面通過CPU模塊上的穩壓電路提供工作電源，另一方面將該電壓信號通知CPU的 USB IN腳，啟動該模塊的USB功能工作。USB兩條數據線通過總線模塊的數據總線 與各CPU模塊埠連在一起，進入CPU模塊後各經過一電阻連接CPU。雖然該數據 線同時還與別的CPU模塊連在一起，但由於別的CPU模塊失去了供電，故對該模塊的 USB通訊沒有太多影響。對USB電壓的穩壓電路也可移到總線模塊上，其穩壓後的電 壓經過多段選擇開關連到選中CPU模塊，在CPU模塊上通過一二極體接到CPU模塊 電源開關管後端，對CPU模塊供電。同時在二極體前端將該電壓信號通知CPU的USB IN腳，啟動該模塊的USB功能工作；c. 鏡頭驅動把拍照單元的鏡頭驅動電路移到總線模塊上，由一個驅動電路通過鏡頭驅動總線去控制所有的鏡頭模塊。該驅動電路與CPU的聯繫可通過一組連線連到其中一個 CPU模塊上。該驅動電路也可脫離CPU的控制，測距可用一個專門的傳感器來實施控制， 以及完全採用手動方式，直接對鏡頭模塊的調焦、變焦、光圈步進電機進行控制；d. 操作按鍵拍照單元的所有操作按鍵都做在總線模塊上，各按鍵形成的控制信號(接通 不同數量的串聯分壓電阻形成CPU需要的不同電壓信號)通過按鍵控制總線向各CPU 模塊輸送控制信號，各CPU模塊接口處可串二極體，隔離各CPU模塊間的幹擾；e. 同步控制通過快門同步總線將各CPU模塊的CPU的快門控制引腳連在一起，由引入 的各CPU的測光完成信號、鏡頭測距完成信號、快門按鍵控制信號、閃光燈充電完成 信號(用這些信號通過與門電路)來共同控制快門控制總線，只有在每個拍照單元都準 備完成好後方可實現拍照動作，以此確保各拍照單元的同步。還有各RESET引腳也通 過RESET控制總線連在一起，在某CPU模塊出現異常死機的情況時，需要恢復也與 其它單元一致重置，確保每個單元的狀態一致；f. 閃光燈做一個閃光燈電路在總線模塊上，用快門控制總線控制閃光燈閃亮，閃光燈開 啟信號通過閃光燈總線連到各CPU模塊，通知各CPU按閃光燈程序曝光。3. 照片尺寸 N鏡頭光柵圖像由於每一列光柵柱鏡的位置要擠下N列視差圖像相應位置的像 素列，故列像素要加以壓縮，即原來一幅視差的圖像的一列圖像寬度要縮小1/N，若不捨去或 少捨去列像素，則需要對行像素進行插值放大，才能保持原畫幅比例，因此，如果為了減少 圖像文件容量，本多鏡頭立體相機照片尺寸的小尺寸選項應該只對列像素進行適當壓縮，以 節省存儲空間和提髙速度。4. 鏡頭定位多鏡頭立體相機需要多個鏡頭對準一個目標，故每個鏡頭都需要一個相對精確 的定位。為實現鏡頭方向的調整，鏡頭組件的固定採用3點固定方式(圖3的2、 3、 4) ， 3點 固定處均採用片形的彈簧墊圈(6)，通過調節3點螺釘的鬆緊，可以對鏡頭方向微調。為控 制畫面水平位置，鏡頭組件以孔2為軸，用圖4中螺釘9的帽子擠壓簧片(5)實現畫面水平微 調。
權利要求
1. 一種N鏡頭立體數位相機，用多個鏡頭拍攝立體圖像，其特徵是該N鏡頭立體數位相機由N個(N≥2)拍照單元與一個總線模塊組成，其中拍照單元包括CPU模塊、傳感器模塊、LCD顯示模塊以及電動鏡頭模塊，總線模塊包括電源電路及供電總線、按鍵電路及按鍵信號總線、電動鏡頭驅動電路及連接鏡頭模塊的驅動總線、USB插座電路及數據總線、同步電路及同步總線、以及閃光燈電路及閃光燈總線等；拍照單元插在總線模塊上，任意多個拍照單元都可通過這些總線構成一個完整的立體拍照系統，所有拍照單元共用1個電源、共用1個LCD顯示屏、共用1個USB埠、共用1個閃光燈、共用1個鏡頭驅動電路、共用一個快門控制信號、共用一組操作按鍵。
2. 根據權利要求1所述N鏡頭立體數位相機，其特徵是所述拍照單元包括CPU模塊、傳 感器模塊、LCD顯示模塊及鏡頭模塊，它們是a. CPU模塊CPU模塊主要由數位相機的核心晶片CPU及存儲器晶片(FLASH ROM、 SDRAM、記憶卡)等外圍電路構成，並有連接到傳感器模塊、LCD顯示模塊及總線模 塊的接口；圖像存儲記憶卡也可通過總線模塊接口移到總線模塊上，總線模塊接口包括 電源引入線、USB數據線、按鍵控制信號線、同步控制線、RESET控制線等；b. 圖像傳感器模塊圖像傳感器模塊由圖像傳感器晶片與其外圍電路構成，通過連線與 CPU模塊的相應接口連接；c. LCD模塊LCD顯示模塊也是通過連線連接到CPU模塊的LCD接口上，CPU模塊不 接LCD時，系統仍可正常工作，並可通過發光管顯示某些狀態或異常情況；d. 鏡頭模塊鏡頭模塊主要由調焦、變焦及光圈的步進電機構成。
3. 根據權利要求1所述N鏡頭立體數位相機，其特徵是所述總線模塊的作用是將各拍照單元串在一起，以便整個系統同歩運作，並且把能共用的電路做在總線模塊上，總線模塊上有:a. 電源做一個總的電源，對電池供電穩壓，再通過供電總線對各CPU模塊供電，其正電 引線通過CPU模塊接口直接連接到CPU模塊的開關管(SI2301DS)上；b. USB做一個總的USB插座，通過數據總線，分別連到各拍照模塊上；USB插座其引 入的5V電壓經一多段選擇開關對選中的拍照單元供電，該電壓信號同時控制電池供電 開關管，聯通USB時自動斷開電池供電；選中拍照單元引入的USB電壓， 一方面通 過CPU模塊上的穩壓電路提供工作電源，另一方面將該電壓信號通知CPU的USB IN 腳，啟動該模塊的USB功能工作；USB兩條數據線通過總線模塊的數據總線與各CPU 模塊埠連在一起，進入CPU模塊後各經過一電阻連接CPU;對USB電壓的穩壓電 路也可移到總線模塊上，其穩壓後的電壓經過多段選擇開關連到選中CPU模塊，在CPU 模塊上通過一二極體接到CPU模塊電源開關管後端，對CPU模塊供電；同時在二極體 前端將該電壓信號通知CPU的USB IN腳，啟動該模塊的USB功能工作；c. 鏡頭驅動把拍照單元的鏡頭驅動電路移到總線模塊上，由一個驅動電路通過鏡頭驅動總線去控制所有的鏡頭模塊；該驅動電路與CPU的聯繫可通過一組連線連到其中一個 CPU模塊上該驅動電路也可脫離CPU的控制，測距可用一個專門的傳感器來實施控制， 以及完全採用手動方式，直接對鏡頭模塊的調焦、變焦、光圈步進電機進行控制；d. 操作按鍵拍照單元的所有操作按鍵都做在總線模塊上，各按鍵形成的控制信號(接通 不同數量的串聯分壓電阻形成CPU需要的不同電壓信號)通過按鍵控制總線向各CPU 模塊輸送控制信號，各CPU模塊接口處可串二極體，隔離各CPU模塊間的幹擾；e. 同步控制通過快門同步總線將各CPU模塊的CPU的快門控制引腳連在一起，由引入 的各CPU的測光完成信號、鏡頭測距完成信號、快門按鍵控制信號、閃光燈充電完成 信號(用這些信號通過與門電路)來共同控制快門控制總線，只有在每個拍照單元都準 備完成好後方可實現拍照動作，以此確保各拍照單元的同步；還有各RESET引腳也通 過RESET同步總線連在一起，在某CPU模塊出現異常死機的情況時，需要恢復也與 其它單元一致重置，確保每個單元的狀態一致；f. 閃光燈做一個閃光燈電路在總線模塊上，用快門控制總線控制閃光燈閃亮，閃光燈開 啟信號通過閃光燈總線連到各CPU模塊，通知各CPU按閃光燈程序曝光。
4. 根據權利要求1所述N鏡頭立體數位相機，其特徵是所述N鏡頭立體數位相機的小尺寸選 項可以只對列像素進行適當壓縮，而行像素不變。
5. 根據權利要求1所述N鏡頭立體數位相機，其特徵是所述N鏡頭立體數位相機的鏡頭組件 的固定採用3點固定方式(圖3的2、 3、 4) ， 3點固定處均採用片形的彈簧墊圈(6)，通過調 節3點螺釘的鬆緊，可以對鏡頭方向微調；為控制畫面水平位置，鏡頭組件以孔2為軸，用圖4 中螺釘9的帽子擠壓簧片(5)實現畫面水平微調。
全文摘要
一種N鏡頭立體數位相機，由N個(N≥2)拍照單元與一個總線模塊組成。其特徵是通過一片總線模塊，可把任意多個拍照單元有機地串在一起，構成一個完整的立體拍照裝置。該方式可以方便應對不同用途的需求。並且，這種模塊化的結構，可以避免重複多餘的元件，可以大大節省產品的開發費用、生產費用和維修費用，降低產品成本，有利於立體圖像的推廣和應用。
文檔編號H04N13/02GK101286000SQ20081006750
公開日2008年10月15日 申請日期2008年5月30日 優先權日2008年5月30日
發明者磊 鍾 申請人:磊 鍾