專利名稱：彩色立體的立體圖像捕獲設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及全彩立體(full color stereoscopic)三維圖像捕獲設備以及它們產(chǎn)生的方法。更具體地，本發(fā)明涉及單透鏡彩色立體的(monolens anaglyphic)三維圖像捕獲設備，該設備產(chǎn)生能夠交替地以用于全彩三維效果的適當有色玻璃觀看或作為二維圖片不用玻璃觀看的三維圖片。
背景技術：
文獻US 3712199公開了一種彩色立體的立體圖像捕獲設備，包括:-圖像接收介質(zhì)，-透鏡，被適配成在所述圖像接收介質(zhì)上成像由波長在光譜上分布的光線照亮的3D場景，所述透鏡具有光軸和孔徑光闌，-用于將包括在孔徑光闌的表面中并居中于所述光軸上的孔徑光闌平面盤片(plane disc)劃分為多個互相排斥的片段的部件，所述多個片段包括左片段、右片段以及補充黑色(complementary black)和不透明片段，其中，左片段和右片段與所述盤片的中央互相對稱，并且其中，補充片段與所述盤片的中央對稱，所述劃分部件包括:布置在孔徑光闌平面盤片的左片段上并被適配成使光譜的第一預定部分穿過的濾光器(例如，參考圖8上的132-紅色濾光器)、和布置在孔徑光闌平面盤片的右片段上并被適配成使光譜的第二預定部分穿過的第二濾光器(例如，參考圖8上的134-藍綠色(B卩，青色)濾光器)。在這樣的彩色立體的立體圖像捕獲設備中，從場景的物體的照明發(fā)出并將這些物體通過所述透鏡成像在圖像接收介質(zhì)上的光線在孔徑光闌平面盤片上被分為光譜的第一部分中的第一組光線(參考圖5上的62a)、光譜的第二部分中的第二組光線(參考圖5上的62b)，從而第一和第二組的光線會聚在圖像接收介質(zhì)上以形成場景的彩色立體的合成圖像，其由光譜的第一(紅色)部分中的場景的第一紅色圖像和光譜的第二部分中的場景的第二 (青色)圖像形成。在于2009年I月公開的、標題為“Magenta-cyan Anaglyphs (紫紅色-青色彩色立體圖)”且作者是Robin Lobel的文章中，使用紫紅色-青色彩色立體像的優(yōu)點超過原色的其他類型的組合，例如紅色-青色彩色立體圖。這樣的紫紅色-青色彩色立體圖將公共的原藍色發(fā)送到雙眼。通過以等于平均視差的量水平地模糊這些圖像來避免由于藍色左初始圖像和藍色右初始圖像的混合可能發(fā)生的藍色的重影(ghosting)。由于人眼對藍色的低空間頻率感知，這樣的模糊不會降低觀看者感知的有色圖像的銳度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標是，通過特別地將文獻US 3712199的彩色立體的立體圖像捕獲設備適用于兩種彩色立體圖顏色(特別是具有它們光譜的公共部分的青色-紫紅色，特別是藍色)來改進該設備，并通過對此具體分量設定較小的景深(depth field)來模糊具有此公共部分的圖像的色彩分量。
出于此目的，本發(fā)明的主題是一種彩色立體的立體圖像捕獲設備，包括:-成像光傳感器，-透鏡，被適配成在所述成像光傳感器上成像3D場景，該場景由波長在光譜上分布的光線照亮，所述透鏡具有光軸和孔徑光闌，-孔徑光闌盤片，其近似包括在孔徑光闌的表面中，居中在所述光軸上，并且被劃分為多個互相排斥的濾光片段，所述多個濾光片段包括第一濾光片段和第二濾光片段，其中第一濾光片段和第二濾光片段關于穿過所述孔徑光闌盤片的中央的對稱軸互相對稱，其中第一濾光片段被適配成使光譜的第一預定部分穿過，并且其中，第二濾光片段被適配成使光譜的不同于第一預定部分的第二預定部分穿過，其中:-孔徑光闌盤片也包括與所述對稱軸對稱的第三濾光部分，-光譜的第一預定部分和光譜的第二預定部分包括光譜的公共部分，-第三濾光片段被適配成使包括在光譜的所述公共部分中的光譜的第三部分穿過，且-第三濾光片段被適配成不使在所述公共部分之外的光譜的第一預定部分的部分穿過且不使在所述公共部分之外的光譜的第二預定部分的部分穿過。優(yōu)選地，第三濾波片段被適配成僅使光譜的該第三部分穿過。使與光譜的第三部分對應的圖像的色彩分量穿過的孔徑光闌盤片的表面的第三部分大于使與光譜的第一部分對應的圖像的色彩分量穿過的孔徑光闌盤片的表面的第一部分-該光譜的第一部分對應于第一濾光片段，且大于使與光譜的第二部分對應的圖像的色彩分量穿過的孔徑光闌盤片的表面的第二部分-該光譜的第二部分對應于第二濾光片段，因此表面的此第三部分包括第一、第二和第三濾光片段。相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明特別提供更加光亮和明亮的圖像，不僅由于使光譜的第三部分穿過第一和第二濾光片段，還由于使光譜的第三部分穿過的第三片段的存在。由于表面的此較大的第三部分，分配給與光譜的第三部分對應的色彩分量的孔徑大于分配給與光譜的第一部分或第二部分對應的色彩分量的孔徑。因此，與光譜的第三部分對應的色彩分量的景深小于與光譜的第一部分或第二部分對應的色彩分量的景深。因此，與光譜的第三部分對應的捕獲圖像的色彩分量被模糊。在操作中，優(yōu)選地，從所述場景的照明發(fā)出并將所述場景通過所述透鏡成像在所述成像光傳感器上的光線在所述孔徑光闌平面盤片上被分為光譜的第一部分中的第一組光線、光譜的第二部分中的第二組光線和光譜的第三部分中的第三組光線，且第一、第二和第三組的光線會聚以在所述成像光傳感器的光感表面上形成所述場景的彩色立體的合成圖像。因為第三濾光片段被適配成使包括光譜的公共部分中的光譜的第三部分通過，并且被適配成不使所述公共部分之外的光譜的第一部分的部分通過，并且特別地當?shù)谌秊V光片段被適配成僅使光譜的此第三部分通過時，與光譜的此第三部分對應的捕獲圖像的模糊色彩分量不干擾其他色彩分量，該其他色彩分量隨后有利地不模糊并保持相當?shù)匿J度。優(yōu)選地，除了與第一濾光部分和第二濾光部分對應的表面，第三濾光片段大致填滿孔徑光闌盤片的表面。然后，捕獲圖像仍然更加光亮和明亮。
優(yōu)選地:-定義光譜的第一預定部分，從而將紫紅色色調(diào)給予穿過第一濾光片段的多色白光束，-定義光譜的第二預定部分，從而將藍綠色色調(diào)給予穿過第二濾光片段的多色白光束，-定義光譜的第三預定部分，從而將藍色色調(diào)給予穿過第三濾光片段的多色白光束。優(yōu)選地:-定義第一濾光片段以便不會顯著地傳送包括在480nm和580nm之間的波長且以便于顯著地傳送低于460nm的波長和高于600nm的波長；-定義第二濾光片段以便不會顯著地傳送高于580nm的波長且以便顯著地傳送低于560nm的波長；-定義第三濾光片段(13 )以便不會顯著地傳送高于480nm的波長且以便顯著地傳送低于460nm的波長。當然，光譜的此第三部分仍然屬于光譜的第一部分并屬于光譜的第二部分兩者，即藍色光譜屬于紫紅色光譜并屬于青色光譜兩者。光譜的部分和/或濾光片段的此優(yōu)選定義推斷，模糊的是捕獲圖像的藍色分量。因為，相比于其他色彩，特別是相比于綠色，人眼的空間定義(spatial definition)對于藍色較小，所以有利地不再認為捕獲圖像的藍色分量的模糊是缺陷。優(yōu)選地，孔徑光闌盤片由兩個平面色彩濾光器的重疊制成，每個都具有孔眼或槽口，其形狀與對稱的第一和第二濾光片段對應，兩個色彩濾光器被以180°旋轉(zhuǎn)移位以便關于平行于這些濾光器并穿過這些濾光器的公共中央的軸一個與另一個對稱地定位每個濾光器的孔眼或槽口，選擇第一濾光器的材料從而傳送第一濾光片段的波長，且選擇第二濾光器的材料從而傳送第二濾光片段的波長。優(yōu)選地，透鏡包括虹膜，該虹膜居中在透鏡的光軸上并定位成直接相鄰孔徑光闌盤片或在孔徑光闌盤片的附近。優(yōu)選地，將孔徑光闌盤片繞其中央劃分為四個扇區(qū):與第一濾光片段對應的第一扇區(qū)，與關于所述對稱軸與第一片段對稱的第二濾光片段對應的第二扇區(qū)，與第三濾光片段的第一子片段對應的第三扇區(qū)和與第三濾光片段的第二子片段對應的第四扇區(qū)，第一子片段和第二子片段分別位于與所述對稱軸正交并穿過孔徑光闌盤片的中央的線的不同側(cè)，并且共同形成第三濾光片段。優(yōu)選地，任意圓被定義為居中在孔徑光闌盤片的中央上、覆蓋此孔徑光闌盤片并且劃分為至少四個圓弧(覆蓋第一濾光片段的第一圓弧、覆蓋第二濾光片段的第二圓弧、覆蓋第三濾光片段的第一子片段的第三圓弧和覆蓋第三濾光片段的第二子片段的第四圓弧)，定義三個濾光片段的幾何形狀，從而這些圓弧的長度以所述圓的半徑的函數(shù)單調(diào)增長。


以非限制示例的方式給出并參考所附附圖，通過閱讀下列描述，將更加清晰地理解發(fā)明，附圖中:-圖1B圖示用于發(fā)明的彩色立體的立體圖像捕獲設備的孔徑光闌盤片的第一實施例；-圖1A圖示可以如何從兩個平面色彩濾光器的重疊制作圖1B的孔徑光闌盤片；-圖2B圖示用于發(fā)明的彩色立體的立體圖像捕獲設備的孔徑光闌盤片的第二實施例；-圖2A圖示可以如何從兩個其他平面色彩濾光器的重疊制作圖2B的孔徑光闌盤片;-圖3圖示用于圖1B和圖2B的孔徑光闌盤片的每個濾光片段的光譜透射(spectral transmission)的不例。
具體實施例方式為了使得觀看者觀看彩色立體的立體圖像，此觀看者應當戴上彩色立體的眼鏡。這樣的眼鏡具有使可見光譜的第一部分穿過的左色彩濾光透鏡和使可見光譜的第二部分穿過的右色彩濾光透鏡(不同于第一部分)，從而觀看者的左眼透過左透鏡看到的圖像可能不同于觀看者的右眼透過右透鏡看到的圖像。因此，每個彩色立體的立體圖像固有地包括左眼圖像和右眼圖像。彩色立體的立體圖像的左眼圖像和右眼圖像之間的差別對應于喚起觀看者的3D的雙目感知的立體圖像中的物體的橫向位移。根據(jù)發(fā)明的彩色立體的立體圖像捕獲設備包括具有光室的相機機身，該光室其自身包括像素化成像光傳感器，特別地基于CCD或CMOS技術。此相機機身可以是任何類型，例如電影相機或靜物相機。透鏡被安裝到此相機機身上并被定位以在它的與成像光傳感器的光敏表面重合的焦平面(plane of focus)上形成圖像。成像光傳感器的光敏表面被適配以對遍布可見光譜分布的不同原色光譜地敏感，該不同原色如例如紅原色、綠原色和藍原色。這是存在參考透鏡物理關聯(lián)的平面的透鏡系統(tǒng)的一般特性，其擁有稱為孔徑光闌平面的特性。此孔徑光闌限制從物體空間接受并傳輸?shù)綀D像空間的能量的軸錐的尺寸。這是孔徑光闌的屬性，從3維物體空間中的點發(fā)出并被透鏡接受的全部光大體填滿孔徑光闌，也就是說，相機內(nèi)的圖像空間中的結(jié)果圖像是由遍及孔徑光闌的整個區(qū)域均勻行進的大體均勻分布的光線構(gòu)成。透鏡包括孔徑光闌盤片1，其包括近似在孔徑光闌的表面中并居中在此透鏡的光軸上。如圖1B所示，孔徑光闌盤片I被劃分為包括第一(左)濾光片段11、第二(右)濾光片段12和第三及補充濾光片段13的多個互相排斥的濾光片段。左濾光片段11和右濾光片段12是與穿過孔徑光闌盤片I的中央的對稱軸互相對稱的。此對稱軸的朝向在立體圖像的捕獲期間應該垂直，以便具有與左眼和右眼圖像實際對應的每個立體圖像的兩個固有圖像。第三和補充濾光片段13近似地填滿孔徑光闌盤片I的剩余表面，即，填滿孔徑光闌盤片I的除了與第一濾光片段11和第二濾光片段12對應的表面以外的表面。作為變型，第三和補充濾光片段13可以僅對應于盤片I的剩余表面的一部分。如圖1B所示，補充濾光片段13與如上定義的對稱軸對稱。第一濾光片段11被適配成穿過光譜的第一預定部分。第二濾光片段12被適配成穿過光譜的第二預定部分。根據(jù)發(fā)明，第三濾光片段13被適配成穿過光譜的第三部分，該光譜的第三部分包含在包括在光譜的第一預定部分和光譜的第二預定部分兩者中的光譜的公共部分中，并且被適配成不穿過在此公共部分外的光譜的第一部分的部分并不穿過在此公共部分外的光譜的第二部分的部分。通常，在孔徑光闌盤片I上互相相鄰地定位濾光部分11、12和13。如下所舉例的，這些濾光片段的一些可以由若干色彩濾光層構(gòu)成。除了需要對孔徑光闌盤片I的厚度的存在輕微地進行補償，不以其他方式修改透鏡。作為必然結(jié)果，會觀看到，具有使光譜的不同部分穿過的不同濾光片段11、12和13的此孔徑光闌盤片I的加入導致光能通過透鏡從物體傳輸?shù)綀D像空間的損失。優(yōu)選地以本質(zhì)上已知的方式構(gòu)造孔徑光闌盤片I的濾光片段，以提供它們傳送的光譜的對應部分的明亮度傳送，從而當彩色立體的立體圖像捕獲設備捕獲的圖像以類似的要描述的觀看濾光器被觀看時，將在觀看者的雙眼中產(chǎn)生接近似相等的亮度感覺。這將避免由要求每只眼睛的瞳孔對不同亮度級別反應而可能引起的任何不適。作為示例，安裝在相機上的透鏡是雙半月板消像散透鏡(meniscus anastigmat)型，其具有兩個負半月板內(nèi)雙合透鏡和外部正元件，后者已經(jīng)復合為雙合透鏡。然后，將透鏡的孔徑光闌盤片I置于內(nèi)新月元件之間。本發(fā)明可以適用于全部類型的相機對象。雖然將光譜分為具有第三公共部分的第一和第二部分的很多可能劃分都是可能的，但是一種特定劃分是優(yōu)選的，如下面參考圖3舉例說明的，圖3示出作為波長函數(shù)的每個濾光片段11、12、13的透射和光譜21、22、23的每個部分的光譜分布。優(yōu)選地，定義光譜的第一部分21從而將紫紅色色調(diào)給予穿過第一濾光片段11的多色白光光束。光譜的此第一部分21優(yōu)選地對應于低于460nm的波長并對應于高于600nm的波長。如圖3所示，優(yōu)選地定義此第一濾光片段11以便不會顯著地傳送包括在480nm和580nm之間的波長并以便顯著地傳送低于460nm的波長和高于600nm的波長。優(yōu)選地，定義光譜的第二部分22從而將藍綠色色調(diào)給予穿過第二濾光片段12的多色白光光束。光譜的此第二部分22優(yōu)選地對應于低于560nm的波長。如圖3所不,優(yōu)選地定義此第二濾光片段12以便不顯著地傳送高于580nm的波長并以便顯著地傳送低于560nm的波長。借助于如上優(yōu)選地定義的第一和第二濾光片段11、12，包括在光譜的第一部分和光譜的第二部分兩者中的光譜的公共部分對應于低于460nm的波長。如圖3所示，隨后定義發(fā)明的第三濾光片段13以便不會顯著地傳送高于480nm的波長并以便顯著地傳送低于460nm的波長。這意味著，定義第三濾光片段13以便不會使在公共部分之外的光譜的第一部分的部分穿過，并且以便不會使在公共部分之外的光譜的第二部分的部分穿過。優(yōu)選地定義光譜的第三部分22從而將藍色色調(diào)給予穿過第三濾光片段13的多色白光光束。作為關于將光譜分為具有第三公共部分的第一和第二部分的劃分的變式，可以使用另一特定劃分，其中，如上定義光譜的第一部分從而將紫紅色色調(diào)給予穿過第一濾光片段的多色白光光束，其中，定義光譜的第二部分從而將黃色色調(diào)給予穿過第二濾光片段的多色白光光束，并且其中定義光譜的第三部分從而將紅色色調(diào)給予穿過第三濾光片段的多色白光光束。濾光片段具有跨越范圍都相當高的帶通傳送特性，通過該范圍，濾光片段是可傳送的但是降低到了此范圍外的可忽略不計的值。這樣的濾光片段可以采用各種形式的任一種，通過覆蓋一種特別高效類型的透明基底制作分色反射鏡(dichroic reflector)。由橫向放置的未完成引起的濾光片段或整個孔徑光闌盤片的誤定位(misposition)，從孔徑光闌的平面的軸向位移和垂直不重合或者扭曲認為是合理地非決定性的。現(xiàn)在將描述根據(jù)發(fā)明的彩色立體圖立體圖像捕獲設備的操作的實施例。假設，圖像捕獲設備的投機以本身已知的方式設定，從而在成像光傳感器的光敏表面的焦平面上將要捕獲的3D場景的物體空間中的感興趣的特定平面成像，即，包括在相機機身中的圖像空間。也假設，在物體空間中存在多個前景和背景平面，將該物體空間分別成像到此圖像空間中的前景和背景平面。應當再次注意到的是，從物體空間中發(fā)出的能量并能夠穿過透鏡且因而通過孔徑光闌盤片的每個光線表示孔徑光闌的平面中的單一點，并且注意到從物體接收的全部光完全填滿孔徑光闌(此假設忽略直接光線能量，即，具有直接輸出的光源，但是通用性的這種缺乏是如此微小以至于可忽略)。通過在孔徑光闌或者靠近孔徑光闌定位孔徑光闌盤片I及其濾光片段11、12、13，因而通過穿過第一濾光片段11的第一組光線、通過穿過第二濾光片段12的第二組光線并通過穿過第三濾光片段13的第三組光線照亮此孔徑光闌盤片。在相機機身的3維圖像空間中的每個圖像地點，光線的這些組會聚為具有從三組光線束的相加得出的平衡色彩合成的合成圖像。然而，第一和第二束具有與在(垂直)對稱軸的兩側(cè)的對稱第一和第二濾光片段11、12之間的(水平)距離有關的雙目分離或像差異(binocular separation or disparity)。因為第三濾光片段13與(垂直)對稱軸對稱,所以第三束不具有雙目分離。圖像空間中的每個合成圖像通過會聚從孔徑光闌盤片I的第一、第二和第三濾光片段11、12、13發(fā)出的第一、第二和第三束而構(gòu)成。這些會聚第一、第二和第三束的不同光譜內(nèi)容加起來以形成合成有色圖像。假設將透鏡調(diào)整以在操作中將3維物體空間中的感興趣的特定平面帶入圖像捕獲設備的曝光框架(exposure frame)內(nèi)的成像光傳感器的光敏表面的平面上的焦點。通常，除了以來自物體空間中的感興趣的平面并形成3維圖像空間中的圖像的那些合成圖像借助于光敏表面成像(fall into registry)的方式調(diào)整透鏡距離或者離光敏表面的其他恰當?shù)膸缀螌W，不要求其他。立即認識到，在感興趣的這個圖像平面之前或之后形成的合成圖像將不在平面的精確對焦范圍內(nèi)。現(xiàn)在，參考要在物體空間中被圖像捕獲的3D場景中的三個物體，S卩，在感興趣的平面中的第一物體、在感興趣的此平面之前的前景中的第二物體和在感興趣的此平面之后的背景中的第三物體。首先，通過透鏡，第一物體將顯得如在成像光傳感器的光光敏表面上的結(jié)合的且銳利的第一合成圖像。因此，將揭露除了光衰減之外，光譜的第一、第二和第三部分的表面仿佛沒有色彩濾光行為通過第一、第二和第三濾光片段發(fā)生。然而，通過透鏡，第二前景物體將變成位于圖像空間的背景中的第二合成圖像，并且因此，穿過第一濾光片段11的光線束、穿過第二濾光片段12的光線束和穿過第三濾光片段13的光線束在貫穿成像光傳感器的光敏表面的平面時將會聚。這導致與第二合成圖像離圖像空間中的光敏表面的平面的距離對應(即，與第二前景物體離物體空間中的感興趣平面的距離對應)的光敏表面的曝光的輕微橫向位移和邊緣通量(fringing)。類似地，通過透鏡，第三背景物體將變成位于圖像空間的前景中的第三合成圖像，該第三合成圖像由穿過第一濾光片段11的光線束、穿過第二濾光片段12的光線束并以及穿過第三濾光片段13的光線束形成。然后，在成像光傳感器的光敏表面的曝光也伴隨著發(fā)散從此第三合成圖像發(fā)出的第一、第二和第三光線束的輕微橫向位移。光敏表面的曝光的此輕微橫向位移或邊緣通量也對應于第三合成圖像離圖像空間中的光敏表面的平面的距離，即，對應于第三背景物體離物體空間中的感興趣平面的距離?，F(xiàn)在，假設，包括通過發(fā)明的彩色立體的立體圖像捕獲設備如上所示地捕獲并在顯示器的平面上(如在投影顯示器或IXD的屏幕上)顯示的以上三個物體的3D場景的彩色立體的立體圖像的觀看者佩戴一副濾光眼鏡，其中，這些眼鏡的左透鏡被適配成使光譜的第一部分21穿過，且這些眼鏡的右透鏡被適配成使光譜的第二部分22穿過。如果我們考慮從物體空間中的第一物體產(chǎn)生的第一曝光圖像，則通過眼鏡的每個透鏡，此第一曝光圖像將把第一左圖像給予觀看者的左眼的視網(wǎng)膜上且第一右圖像給予觀看者的左眼的視網(wǎng)膜上，而無這些左右圖像之間的任何橫向位移。然后，觀看者將感知顯示器的平面中的第一物體?，F(xiàn)在考慮從物體空間中的第二前景物體產(chǎn)生的第二曝光圖像，通過眼鏡的每個透鏡，此第二曝光圖像將具有這些左右圖像之間的輕微橫向位移地把第二左(紫紅色)圖像給到觀看者的左眼的視網(wǎng)膜上且第二右(藍綠色)圖像給到觀看者的左眼的視網(wǎng)膜上，引起觀看者增加他眼睛的會聚，以這樣的方式將這些左和右第二圖像帶入記錄。然后，觀看者將感知顯示器的平面之前(即在第一物體之前)的第二物體。此第二曝光圖像的左右邊緣兩者都具有與光譜的第三部分23的色調(diào)(這里是藍色色調(diào)，對藍色模糊效果有作用)相關的公共色彩分量。同樣地，考慮從物體空間中的第三背景物體產(chǎn)生的第三曝光圖像，通過眼鏡的每個透鏡，此第三曝光圖像將具有這些左右圖像之間的、與之前橫向位移相反的輕微橫向位移地把第三左(紫紅色)圖像給到觀看者的左眼的視網(wǎng)膜上且第三右(藍綠色)圖像給到觀看者的左眼的視網(wǎng)膜上，引起觀看者減少他眼睛的會聚，以這樣的方式將這些左和右圖像帶入記錄。然后，觀看者將感知顯示器的平面的背景中(即在第一物體之后)的第三物體。再次，左右邊緣兩者都具有與光譜的第三部分23的色調(diào)(這里是藍色色調(diào)，對藍色模糊效果有作用)相關的公共色彩分量。作為根據(jù)發(fā)明的實施例的圖像捕獲設備的操作的總結(jié)和結(jié)論，從3D場景的照明發(fā)出并通過透鏡將此場景成像在成像光傳感器上的光線在孔徑光闌平面盤片I上被劃分為光譜的第一部分21中的第一組光線、光譜的第二部分22中的第二組光線和光譜的第三部分23中的第三組光線。第一、第二好第三組光線會聚以在成像光傳感器的光敏表面上形成3D場景的彩色立體的合成圖像。然后，此彩色立體的立合成圖像以本身已知的方式記錄并存儲。當佩戴一副濾光眼鏡(左透鏡被適配成使光譜的第一部分21穿過，且右透鏡被適配成使光譜的第二部分22穿過)的觀看者觀看此捕獲的彩色立體的合成圖像時，觀看者用他的左眼看光譜的第一部分21中的場景的第一圖像且用他的右眼看光譜的第二部分22中的場景的第二圖像，因此，向此觀看者提供捕獲的場景的雙目感知。由于光譜的第三部分23對光譜的第一部分21和光譜的第二部分22是公共的，所以使與光譜的第三部分23對應的圖像的色彩分量穿過的孔徑光闌盤片I的表面的第三部分大于使與光譜的第一部分21對應的色彩分量穿過的孔徑光闌盤片的表面的第一部分(即，第一濾光片段11)，并且大于使與光譜的第二部分22對應的色彩分量穿過的孔徑光闌盤片的表面的第二部分(即，第二濾光片段12)，因為表面的此第三部分包括第一 11、第二12和第三13濾光片段。因此，孔徑光闌盤片I提供明顯更光亮和明亮的圖像，不僅由于穿過第一和第二濾光片段的光譜的第三部分，也由于使光譜的第三部分穿過的第三片段的存在。由于表面的此較大的第三部分，分配給與光譜的第三部分對應的色彩分量的孔徑大于分配給與光譜的第一部分和光譜的第二部分對應的色彩分量的孔徑。因此，與光譜的第三部分對應的色彩分量的景深小于與光譜的第一部分和第二部分對應的色彩分量的景深。所以，相比于與光譜的第一部分和第二部分對應的捕獲圖像的色彩分量的銳度，與光譜的第三部分對應的捕獲圖像的色彩分量模糊。如上所述，模糊也來自于合成圖像的邊緣。借助于基于優(yōu)選紫紅色-藍綠色對的彩色立體圖系統(tǒng)在以上描述的光譜21、22、23的部分和/或濾光片段11、12、13的優(yōu)選定義推斷，模糊掉的正是捕獲圖像的藍色分量。因為相比于其他色彩，顯著地相比于綠色，對于藍色的人眼的空間定義較小，捕獲圖像的藍色分量的模糊有利地不再認為是缺陷。其他對的彩色立體圖可以用來實現(xiàn)本發(fā)明，顯然地如同將產(chǎn)生紅色模糊而非藍色模糊的紫紅色-黃色對。有利地并參考圖1A，發(fā)明的孔徑光闌盤片I由帶有孔眼的兩個平面色彩濾光器31、32的重疊制成，該孔眼的形狀對應于對稱的第一和第二濾光片段11、12中的任一個，兩個色彩濾光器31、32被以180°旋轉(zhuǎn)移位以便關于平行于這些濾光器并穿過這些軸的公共中央的軸一個與另一個對稱地定位每個濾光器31、32的孔眼,選擇第一濾光器31的材料從而傳送第一濾光片段11的(紫紅色)波長，且選擇第二濾光器32的材料從而傳送第二濾光片段12的(藍綠色)波長。有利地，然后，兩個濾光器31、32重疊的區(qū)域與第三濾光片段13對應，并以光譜的第三部分(藍色)傳送。作為發(fā)明的圖像捕獲設備的變型，透鏡有具有圓形外圍的虹膜，該虹膜的半徑可以在“全閉”位置和“全開”位置之間設定，該虹膜居中在透鏡的光軸上并且定位成直接相鄰孔徑光闌盤片或在孔徑光闌盤片的附近。通過改變此虹膜的半徑，可以控制孔徑光闌盤片I (通過該孔徑光闌盤片1，準許光穿過濾光片段并穿過透鏡)的圓形部分的對應半徑，因此，允許控制照射在成像光傳感器的光敏表面上的光量，并且也允許對圖像的捕獲控制場的整體景深。現(xiàn)在，參考圖2B描述關于孔徑光闌盤片I’的另一實施例的濾光片段的形狀的變型。盤片I’被劃分為環(huán)繞其中央的四個相等扇區(qū):與第一濾光片段11’對應的第一扇區(qū)；與第一濾光片段12’對應的第二扇區(qū)，其關于穿過盤片的中央的垂直軸V與第一扇區(qū)對稱；與第三濾光片段的第一子片段13’ A對應的第三扇區(qū)；及與第三濾光片段的第二子片段13’ B對應的第四扇區(qū)，第一子片段13’ A和第二子片段13’ B中的每個位于穿過盤片的中央的水平線H的不同側(cè)并共同形成第三濾光片段。當透鏡包括虹膜時孔徑光闌盤片I’的這種變型的優(yōu)勢是，無論該虹膜的設定半徑是多少(除非如果半徑等于零)，一些光仍然穿過孔徑光闌盤片I’的每個濾光片段。仍然更有利地，此設定半徑越高，穿過這些濾光片段的每個和穿過透鏡的光量也越高。無法用根據(jù)圖1B的孔徑光闌盤片I的定義獲得這樣的優(yōu)勢。
如果將半徑R的圓定義為居中在孔徑光闌盤片I’的中央上、定義為覆蓋此孔徑光闌盤片I并且定義為劃分為至少四個圓弧(或圓的部分)，即，覆蓋第一濾光片段11’的第一圓弧All’(R)、覆蓋第二濾光片段12’的第二圓弧A12’(R)、覆蓋第三濾光片段13’A的第一子片段的第三圓弧A13’A(R)和覆蓋第三濾光片段13’B的第二子片段的第四圓弧A13’B(R)，則，可取的是，優(yōu)選地定義三個濾光片段11’、12’和13’A及13’B的幾何形狀，這樣，這些圓弧中的每一個的長度 L[A11’ (R)] =L[A12，(R) ]、L[A13’A(R) ] =L[A13，B(R)]以所述圓的半徑R的函數(shù)單調(diào)地增長。這樣的條件有利地允許更好控制捕獲圖像的照明條件。在圖2B描述的實施例實際上滿足此條件，因為半徑R的任何圓的周長(或長度)2 π R被劃分為四個圓弧:-覆蓋第一濾光片段11’的第一圓弧All’(R)和覆蓋第二濾光片段12’的第二圓弧A12’(R)具有相同的長度2 π kR，其中k< 1，以及-第三濾光片段13’A的第一子片段和覆蓋第三濾光片段13’B的第二子片段的第四圓弧A13’B(R)具有相同長度2 π (l-k)R，其中無論R的值如何，k都是常數(shù)，因為將每個濾光片段或子片段與其相鄰物隔離的線條是直線。這些隔離不是直線和/或在這些片段或子片段之間添加不透明扇區(qū)的其他變型在此發(fā)明的范圍之內(nèi)。有利地并參考圖2A，發(fā)明的孔徑光闌盤片I’由帶有槽口的兩個平面色彩濾光器31’、32’的重疊制成，該槽口的形狀對應于對稱的第一和第二濾光片段11’、12’中的任一個，兩個色彩濾光器31’、32’被以180°旋轉(zhuǎn)移位以便關于平行于這些濾光器并穿過這些濾光器的公共中央的軸一個與另一個對稱地定位每個濾光器31’、32’的槽口，選擇第一濾光器31’的材料從而傳送第一濾光片段11’的(紫紅色)波長，且選擇第二濾光器32’的材料從而傳送第二濾光片段12’的(藍綠色)波長。有利地，然后，兩個濾光器31’、32’重疊的區(qū)域?qū)诘谌秊V光片段的第一子片段13’ A和第三濾光片段的第二子片段13’ B，并以光譜的第三部分(藍色)傳送。雖然關于特定示例和優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是明白本發(fā)明不限于這些示例和實施例。因此，如同對本領域技術人員顯而易見的，所聲明的本發(fā)明包括這里描述的特定示例和優(yōu)選實施例的變型。雖然單獨描述和聲明了一些具體實施例，但是明白這里所描述和所聲明的實施例的各種特征可以組合使用。
權利要求
1.一種彩色立體的立體圖像捕獲設備，包括: -成像光傳感器， -透鏡，被適配成在所述成像光傳感器上成像由波長在光譜上分布的光線照亮的3D場景，所述透鏡具有光軸和孔徑光闌， -孔徑光闌盤片(I ;1’)，其近似包括在孔徑光闌的表面中，居中在所述光軸上，并且被劃分為多個互相排斥的濾光片段，所述多個濾光片段包括第一濾光片段(11 ;11’)和第二濾光片段(12 ;12’)，其中第一濾光片段(11 ;11’)和第二濾光片段(12;12’)關于穿過所述孔徑光闌盤片(1:1’)的中央的對稱軸互相對稱，其中第一濾光片段(11 ;11’)被適配成使光譜的第一預定部分(21)穿過，并且其中，第二濾光片段被適配成使光譜的不同于第一預定部分(21)的第二預定部分(22)穿過， 其特征在于: 孔徑光闌盤片(I ;1’)也包括與所述對稱軸對稱的第三濾光部分(13 ;13’)， 光譜的第一預定部分(21)和光譜的第二預定部分(22)包括光譜的公共部分， 第三濾光片段(13;13’)被適配成使包括在光譜的所 述公共部分中的光譜的第三部分(23)穿過，且 第三濾光片段(13 ;13’ )被適配成不使在所述公共部分之外的光譜的第一預定部分(21)的部分穿過且不使在所述公共部分之外的光譜的第二預定部分(22)的部分穿過。
2.根據(jù)權利要求1的彩色立體的立體圖像捕獲設備，其中，從所述場景的照明發(fā)出并將所述場景通過所述透鏡成像在所述成像光傳感器上的光線在所述孔徑光闌平面盤片(I)上被分為光譜的第一部分(21)中的第一組光線、光譜的第二部分(22)中的第二組光線和光譜的第三部分(23)中的第三組光線，且其中，第一組、第二組和第三組的光線會聚以在所述成像光傳感器的光敏表面上形成所述場景的彩色立體的合成圖像。
3.根據(jù)權利要求1或2的彩色立體的立體圖像捕獲設備，其中，除了與第一濾光片段(11 ;11’)和第二濾光片段(12 ;12’)對應的表面，第三濾光片段(13 ;13’)接近填滿孔徑光闌盤片(I ；Γ)的表面。
4.根據(jù)權利要求1-3的任一項的彩色立體的立體圖像捕獲設備，其特征在于: -定義光譜的第一預定部分(21 )，從而將紫紅色色調(diào)給予穿過第一濾光片段(11)的多色白光束， -定義光譜的第二預定部分(22)，從而將藍綠色色調(diào)給予穿過第二濾光片段(12)的多色白光束，以及 -定義光譜的第三預定部分(23)，從而將藍色色調(diào)給予穿過第三濾光片段(12)的多色白光束。
5.根據(jù)權利要求1-3的任一項的彩色立體的立體圖像捕獲設備，其特征在于: -定義第一濾光片段(11)以便不會顯著地傳送包括在480nm和580nm之間的波長且以便顯著地傳送低于460nm的波長和高于600nm的波長； -定義第二濾光片段(12 )以便不會顯著地傳送高于580nm的波長且以便于顯著地傳送低于560nm的波長； -定義第三濾光片段(13 )以便不會顯著地傳送高于480nm的波長且以便于顯著地傳送低于460nm的波長。
6.根據(jù)權利要求1-5的任一項的彩色立體的立體圖像捕獲設備，其特征在于，孔徑光闌盤片(I ;1’)由兩個平面色彩濾光器(31、32 ;31’、32’)的重疊制成，每個色彩濾光器具有孔眼或槽口，其形狀對應于對稱的第一和第二濾光片段(11、12 ;11’、12’)之一，兩個色彩濾光器(31、32 ;31’、32’)以180°旋轉(zhuǎn)移位，以便將每個濾光器(31、32 ;31’、32’)的孔眼或槽口關于平行于這些濾光器并穿過這些濾光器(31、32 ;31’、32’)的公共中央的軸一個與另一個對稱地定位,選擇第一濾光器(31 ；3Γ )的材料從而傳送第一濾光片段(11 ；1Γ )的波長，且選擇第二濾光器(32 ;32’)的材料從而傳送第二濾光片段(12 ;12’)的波長。
7.根據(jù)權利要求1-6的任一項的彩色立體的立體圖像捕獲設備，其特征在于，透鏡包括虹膜，其居中在透鏡的光軸上并且被定位成直接臨近孔徑光闌盤片或在孔徑光闌盤片的附近。
8.根據(jù)權利要求7的彩色立體的立體圖像捕獲設備，其特征在于，孔徑光闌盤片(11’)繞其中央被劃分為四個扇區(qū):與第一濾光片段(11’)對應的第一扇區(qū)、與關于所述對稱軸與第一片段對稱的第二濾光片段(12’)對應的第二扇區(qū)、與第三濾光片段的第一子片段(13’ Α)對應的第三扇區(qū)和與第三濾光片段的第二子片段(13’ B)對應的第四扇區(qū)，第一子片段(13’Α)和第二子片段(13’B)中的每一個位于與所述對稱軸正交并穿過盤片的中央的直線的不同側(cè)，并且共同形成第三濾光片段。
9.根據(jù)權利要求8的彩色立體的立體圖像捕獲設備，其特征在于，任意圓被定義為居中在孔徑光闌盤片(Γ)的中央上、覆蓋該孔徑光闌盤片(I)并且被劃分為至少四個圓弧，即、覆蓋第一濾光片段(11’)的第一圓弧、覆蓋第二濾光片段(12’)的第二圓弧、覆蓋第三濾光片段(13’ Α)的第一子片段的第三圓弧和覆蓋第三濾光片段(13’ B)的第二子片段的第四圓弧，三個濾光片段(11’、12’、13’4、13’8)的幾何形狀被定義成使得這些圓弧中的每一個的長度以所述圓的半徑的函數(shù) 單調(diào)增長。
全文摘要
彩色立體的立體圖像捕獲設備。一種設備包括孔徑光闌盤片(1；1’)，其被劃分為多個互相排斥的濾光片段，包括第一濾光片段(11；11’)、第二濾光片段(12；12’)和第三濾光片段(13；13’)；第三濾光片段(13；13’)被適配成穿過光譜的第三部分(23)，所述光譜的第三部分(23)包括在穿過第一和第二濾光片段的光譜的部分中。由于第三濾光片段，分配給與光譜的第三部分(優(yōu)選地是藍色)對應的色彩分量的孔徑大于分配給與穿過第一和第二濾光片段的光譜的部分對應的色彩分量的孔徑。
文檔編號G02B27/22GK103163718SQ20121054791
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權日2011年12月15日
發(fā)明者J-J.薩克, V.德拉澤克 申請人:湯姆森特許公司