本發明涉及三維成像相機的技術領域，尤其是涉及一種用于三維成像的多鏡頭合成轉接件組件及相機。

背景技術：

目前，矩陣相機獲得拍攝圖像的方法可以采用將矩陣結構的感光元件在一塊板上制作的方式、將矩陣結構的鏡頭安裝在一塊一次成型的固定板上的方式、以及縮小相鄰的鏡頭之間的距離的方式，來保證感光元件相互位置的幾何精度、鏡頭光軸的平行的幾何精度、矩陣結構的幾何精度，通過以上措施，保證三維立體圖像精確度和準確度使該裝置成為真正意義上的集成化小型化的三維圖像采集裝置。采用此種方法存在的問題有：

因為矩陣相機對精度要求較高，因而對固定板的加工工藝及加工過程要求很高，因而成本昂貴；

相機感光元件和鏡頭的光軸間距是一體成型的，不同的光軸間距需要另加工感光元件電路板和鏡頭固定板，增加了成本和工期；

由于矩陣相機的鏡頭為多個，需要多個感光元件，因此，成本高。

同時，對于現有單臺相機的平面攝像系統，如果需要改裝為三維系統時，不采用本發明提供的轉件件組件，需要將單相機變為四相機或多相機，整體系統的改裝成本很高。

綜上，現有技術的問題為現有的矩陣相機成本高的問題，至今沒有較好的解決方案。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種用于三維成像的多鏡頭合成轉接件組件及相機，用于三維成像的相機裝置，通過該組件將四個相機鏡頭的光線匯聚在一臺相機上，減少現有技術中存在的矩陣相機數量多、生產成本高的技術問題。

本發明提供一種用于多鏡頭合成的轉接件組件，用于相機，轉接件組件一端設置有與相機的各鏡頭連接的第一接口，另一端設置有與相機連接的第二接口；

轉接件組件還包括多鏡頭光線匯聚裝置，多鏡頭光線匯聚裝置用于將第一接口從相機的各鏡頭投射進入的光線轉向穿過第二接口匯聚于相機的感光元件，其中，感光元件的個數少于鏡頭的個數。

進一步的，多鏡頭光線匯聚裝置包括相機反射鏡組件和多個與鏡頭一一對應設置的鏡頭反射鏡組件；相機反射鏡組件具有多個反射平面且多個反射平面反射出的光線平行射出；每個鏡頭反射鏡組件均具有反射平面且鏡頭反射鏡組件的反射平面與相機反射鏡組件的反射平面一一對應平行設置；鏡頭反射鏡組件能夠將從鏡頭進入的光線反射到相機反射鏡組件；相機反射鏡組件能夠將各個鏡頭反射鏡組件反射的光線反射到同一個感光元件。

進一步的，相機反射鏡組件包括多棱鏡，多棱鏡的每個反射平面與相對應的鏡頭反射鏡組件的反射平面平行。

進一步的，相機反射鏡組件包括多個平面反射鏡，每個平面反射鏡的反射平面與相對應的鏡頭反射鏡組件的反射平面平行；

或；鏡頭反射鏡組件包括鏡頭平面反射鏡，鏡頭平面反射鏡的反射平面與相對應的相機反射鏡的反射平面平行。

進一步的，每個鏡頭反射鏡組件的反射平面的有效反射面積和相機反射鏡組件的每個反射平面的有效反射面積均大于感光元件的面積。

進一步的，轉接件還包括殼體，殼體的一端具有第一接口，第一接口具有多個與鏡頭一一對應連接的子接口，每個子接口處均設置有鏡頭反射鏡組件，用于向相機反射鏡組件反射物體的光線；殼體的另一端具有與相機連接的第二接口；相機反射鏡組件設置于第二接口。

進一步的，多個鏡頭圓心的連接圖形的外接圓與第二接口為同心圓；或，多個鏡頭的圓心軸對稱分布或中心對稱分布。

進一步的，光線進口為四個且每個鏡頭反射鏡組件的反射平面與本光軸的夾角為45度。

進一步的，多棱鏡為正四棱鏡；或，相機反射組鏡件還包括多棱鏡底座，多棱鏡通過多棱鏡底座與殼體的內壁連接。

本發明還提供一種相機，包括用于三維成像的多鏡頭合成的轉接件組件，多鏡頭合成的轉接件組件位于該相機感光元件之前并用于將多個鏡頭進入的光線匯聚到該相機的感光元件上。

本發明提供一種用于三維成像的多鏡頭合成轉接件組件，包括多鏡頭光線匯聚裝置，能夠將多個鏡頭投射進入的光線匯聚到指定的感光元件，由于至少兩個鏡頭的光線轉向匯聚到一個感光元件，減少了感光元件的數量，節省了成本。

同時，對于現有單臺相機的平面攝像系統，如果需要改裝為三維系統時，可采用本發明提供的轉件件組件，在不改變既有單相機攝像系統的前期下，只增加鏡頭，就將既有系統改造為三維系統，整體系統的改裝成本極大降低。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的用于多鏡頭合成的轉接件組件與鏡頭、相機連接的立體結構示意圖；

圖2為圖1中實施例提供的用于多鏡頭合成的轉接件組件沿中心剖視與鏡頭、相機連接的右剖視圖；

圖3為本發明實施例提供的用于多鏡頭合成的轉接件組件中四個鏡頭和第二接口的位置分布圖；

圖4為圖3中沿a-a方向的剖視圖；

圖5本發明實施例提供的用于多鏡頭合成的轉接件組件的立體結構示意圖；

圖6為本發明實施例提供的用于多鏡頭合成的轉接件組件的多棱鏡的結構示意圖；

圖7為本發明實施例提供的用于多鏡頭合成的轉接件組件的光束反射的原理圖；

圖8為本發明實施例提供的用于多鏡頭合成的轉接件組件的各個反射鏡平面的位置圖；

圖9為用于三維成像的轉接件組件成像相機平面成像示意圖。

圖標：100-第一接口；110-子接口；200-第二接口；300-多鏡頭光線匯聚裝置；310-相機反射鏡組件；311-多棱鏡；312-平面反射鏡；313-多棱鏡底座；320-鏡頭反射鏡組件；321-鏡頭平面反射鏡；400-鏡頭；410-鏡頭鏡片組；500-殼體；600-光線；610-光軸700-相機；800-感光元件。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

本發明的中心思想在于提供一種用于多鏡頭合成的轉接件組件及用于三維成像的相機，通過多鏡頭光線匯聚裝置300，將鏡頭400進入的光線轉向匯聚到指定的感光元件800，感光元件800的個數少于鏡頭400的個數。由于節省了感光元件800，節省了制造成本。

如圖1，圖2，圖3，圖4，圖5，圖6，圖7，圖8和圖9所示。

實施例一

本實施例提供一種用于三維成像的多鏡頭合成轉接件組件，如圖1、4、5所示，轉接件組件一端設置有與相機700的各鏡頭400連接的第一接口100，另一端設置有與相機700連接的第二接口200；轉接件組件還包括多鏡頭光線匯聚裝置300，多鏡頭光線匯聚裝置300用于將第一接口100從相機700的各鏡頭400投射進入的光線轉向穿過第二接口200匯聚于相機的感光元件，其中，感光元件800的個數少于鏡頭400的個數。

本發明實施例提供一種用于三維成像的多鏡頭合成轉接件組件，包括多鏡頭光線匯聚裝置300，能夠將多個鏡頭400投射進入的光線通過光學原理匯聚到指定的感光元件800，由于至少兩個鏡頭400的光線匯聚到一個感光元件800，減少了感光元件800的數量，節省了成本。

上述的光學原理可以為光的折射作用，也可以是光的反射作用，在本實施例中，采用的是光的反射作用。

考慮到從鏡頭400進入第一接口100的光線通過反射最后落到感光元件800上，多鏡頭光線匯聚裝置300包括相機反射鏡組件310和多個與鏡頭400一一對應設置的鏡頭反射鏡組件320；

相機反射鏡組件310具有多個反射平面且多個反射平面反射出的光線平行射出；

每個鏡頭反射鏡組件320均具有反射平面且鏡頭反射鏡組件320的反射平面與相機反射鏡組件310的反射平面一一對應平行設置；鏡頭反射鏡組件320能夠將從鏡頭400進入的光線反射到相機反射鏡組件310；相機反射鏡組件310能夠將各個鏡頭反射鏡組件320反射的光線反射到同一個感光元件800。由于多個鏡頭400的光線投射在同一個感光元件800上，大大的節省了生產成本。

相機反射鏡組件310具有多個反射平面，由于最后需要將光反射到同一個感光元件800，因此多個反射平面需要彼此連接于一個頂點，頂點的方向指向感光元件800。

相機反射鏡組件310的作用為將多方向的光匯聚到一個方向再反射出去到感光元件800。

上述的“一一對應”是指每一個相機反射鏡組件310的反射平面都有一個鏡頭反射鏡組件320對應。

考慮到用于多鏡頭合成的轉接件組件在使用的過程中需要保護，以保證光在多鏡頭光線匯聚裝置300中傳播能夠準確的投射到感光元件800，因此，轉接件組件還包括殼體500，殼體500的一端具有第一接口100，第一接口100具有多個與鏡頭400一一對應連接的子接口110，殼體500的另一端具有與相機700連接的第二接口200；每個子接口110處均設置有鏡頭反射鏡組件320，用于向相機反射鏡組件310反射物體的光線；相機反射鏡組件310設置于第二接口200。

在具體的實踐中，為了實現多個鏡頭400能夠在同一個平面，因此多個子接口110在同一個平面設置。

考慮到現實的需要，上述的相機700的鏡頭400與第一接口100連接的方式可以為螺紋連接，也可以是卡接。

在具體的操作中，感光元件800位于相機700內，第二接口200與相機700中的感光元件800的連接為間接連接，即第二接口200與相機700的殼體500連接。

進一步的，第二接口200與殼體500的連接方式為螺紋連接。

在上述實施例中，成相的過程為：物體的光線通過鏡頭400進入第一接口100的多個子接口110，分別投射到鏡頭反射鏡組件320的反射平面，由于光的反射作用，發生轉向射向相機反射鏡組件310的反射平面，經過反射，射向第二接口200進入相機700投射到感光元件800上。

在具體的實踐中，在殼體500上，所有的子接口110均位于殼體500的一側面，鏡頭反射鏡組件320可以設置于子接口110所正對的殼體另一側的內壁上，也可以固定在子接口110內壁與子接口110正對的殼體500內壁之間，只要在子接口110和鏡頭反射鏡組件320之間具有足夠的距離實現光的反射即可。上述鏡頭反射鏡組件320與殼體的連接方式可以為懸掛固定。

考慮到現實的懸掛過程中，鏡頭反射鏡組件320需要具有一定的角度，因此，需要一定的支撐，鏡頭反射鏡組件320包括鏡頭平面反射鏡321和支架，鏡頭平面反射鏡321的反射平面與相對應的相機反射鏡組件的反射平面平行，鏡頭反射鏡組件320固定于支架上，具體的，鏡頭平面反射鏡321通過支架固定于殼體500的內側壁上以實現鏡頭反射鏡組件320的整體固定于殼體500的內側壁上，支架固定于殼體500的內側壁上，支架分為支撐部和調整部，支撐部與殼體500的內側壁連接，調整部與鏡頭平面反射鏡321連接，用于調整鏡頭平面反射鏡321的角度。

每一個相機反射鏡組件310具有多個反射平面，每個反射平面都與一個鏡頭反射鏡組件320的反射平面相對應且平行。

相機反射鏡組件310的類型有很多，由于需要從多個鏡頭反射鏡組件320上接受光線且需要將光線反射到同一個感光元件800，因此，相機反射鏡組件310的反射面需要有多個，實現方式有兩種，如下：

1、考慮到在使用相機的過程中，經常需要移動相機，因此，轉接件組件內的相機反射鏡組件310的反射需要更加穩定，為了滿足這一需求，將相機反射鏡組件310的多個反射面固定在一起能夠實現上述的效果，相機反射鏡組件310包括多棱鏡311，多棱鏡311的每個反射平面與相對應的鏡頭反射鏡組件320的反射平面平行。

鏡頭400的個數與多棱鏡311的反射平面的個數相同。

為了能夠更好的實現光線的反射如感光元件800，多棱鏡311的頂部指向第二接口200。

考慮到相機反射鏡組件310中的多棱鏡311需要具有一定的穩定性，相機反射鏡組件310還包括多棱鏡底座313，多棱鏡311通過多棱鏡底座313與殼體500的內壁連接。

相機反射鏡組件310位于第二接口200，可以設置于第二接口200所正對的殼體400的內側壁上。

2、考慮到相機反射鏡組件310在使用的過程中，由于鏡頭反射鏡組件320的反射平面的角度可能發生變化，考慮到一個鏡頭反射鏡組件320的反射平面角度變化，盡量的避免大范圍的調整，只需要調整相對應的相機反射鏡組件310的反射平面即可，因此，相機反射鏡組件310包括多個平面反射鏡312，每個平面反射鏡312的反射平面與相對應的鏡頭反射鏡組件320的反射平面平行。

為了實現多個平面反射鏡312的組合連接需要更加的堅固，可以將每個平面反射鏡的背部連接處通過粘合的方式連接固定。

每個所述鏡頭反射鏡組件的反射平面的有效反射面積和所述相機反射鏡組件的每個反射平面的有效反射面積均大于所述感光元件的面積。

目前的相機矩陣獲得拍攝圖像的方法包括采用多臺相機安裝在一套固定的機械結構上，依靠對相機的精確定位，滿足對相機結構的位置精度的要求。一方面，上述相關技術中采用由四個數碼相機形成的相機對被拍攝物體進行拍攝，由于數碼相機本身具有外殼，四個數碼相機的鏡頭均位于數碼相機的中間位置，極限情況下，兩個相鄰的數碼相機的鏡頭之間的距離最小為一個數碼相機的外殼寬度，無法再進一步縮小，使得機構尺寸變大，同時相關技術中的圖像拍攝方式無法拍攝得到更加近距離的圖像，導致最終得到的三維立體圖像拍攝范圍有限，無法得到近距離物體的三維立體圖像。另一方面，由于采用相機加機械安裝結構的方式，機械安裝結構本身存在誤差，同時，由于加工制造的不一致性，相機的光軸、感光面與外殼之間存在幾何尺寸的不一致性，導致最后感光元件不能保證在同一水平面上，感光元件的光軸也不能保證相互平行，同時也不能保證組成一個標準的矩形結構，以上誤差的存在極大影響了三維計算的精度和準確性。

相機獲得拍攝圖像的方法還包括采用一些機械結構裝置，使用單臺相機或是多臺相機進行分次不同位置節點進行拍攝的方式獲得被拍攝物的三維立體圖像。例如：旋轉臂上固定單一相機的拍攝裝置：通過旋轉臂回轉使得相機在四個能夠組成矩形的節點對被拍攝物進行拍攝，獲得四張被拍攝物的圖像，實現相機的圖像獲取功能；平移機構平移臺上固定單相機的拍攝裝置：通過相機的平移，相機在四個能夠組成矩形的節點對固定的被拍攝物進行拍攝，獲得四張被拍攝物的圖像，實現相機的圖像獲取功能；平移機構平移臺上固定多相機的拍攝裝置，通過固定在平臺上的兩臺相機在平臺移動的兩個位置，兩臺相機分別對被拍攝物拍攝兩張圖像，共獲得四張被拍攝物的圖像，實現四相機矩陣的圖像獲取功能；平移機構平移臺上固定被拍攝物的拍攝裝置，被拍攝物平臺平移，相機在被拍攝物平移的四個能夠組成矩形的節點對其進行拍攝，獲得四張被拍攝物的圖像，實現四相機矩陣功能。但是，由于上述的方法需要運動實現拍攝，運動的過程中會產生誤差，對于拍攝結果造成影響。

上述的相機拍攝的過程中均產生誤差，為了實現圖像的真實性，減小在拍攝過程中產生的誤差，如圖3所示，本發明實施例將各個鏡頭400的放置位置固定，多個所述鏡頭400圓心的連接圖形的外接圓與所述第二接口200為同心圓。

作為優選，上述實施例的鏡頭400的個數為四個。

更進一步的，多個鏡頭400的圓心軸對稱分布。作為優選，當鏡頭400的個數為四個時，鏡頭400圓心的連線為矩形。

更進一步的，多個鏡頭400的圓心中心對稱分布，當鏡頭為四個時，鏡頭400圓心的連接線為正方形。

在現實的操作中，由鏡頭400進入的光線需要轉向進入到相機反射鏡組件310，因此，鏡頭反射鏡組件320的鏡頭平面反射鏡321的反射平面與鏡頭400的光軸610之間具有一定的角度，為了能夠實現簡單操作，每個鏡頭反射鏡組件320的反射平面與本光軸的夾角為45度。如圖7、圖8所示。

當每個鏡頭反射鏡組件320的反射平面與本光軸的夾角為45度時，相機反射鏡組件310的各個平面也與光軸成45度，因此，所述多棱鏡為正四棱鏡。當反射鏡組件的反射平面與光軸成45度，光束反射出的夾角也為45度，直接給相機反射鏡組件的反射面的入射角也為45度，這樣保證了相機反射鏡組件反射出的光束都是平行射出，保證采光和成像的均勻度。

實施例二

本實施例在上述實施例的基礎上提供一種三維成像相機，所述感光元件和所述多個鏡頭之間設置有上述的轉接件組件，用于將多個鏡頭進入的光線匯聚到感光元件。

圖9為感光元件在安裝四個鏡頭均勻分布的轉件件組件后的平面成像示意圖，得到該平面圖像后，根據三維算法，以及轉接件幾何尺寸，首先，將一幅圖像，按照鏡頭分成四幅圖像，然后，根據四幅圖像之間像素匹配關系，通過像素視差值的計算，實現被視物三維空間關系的解構，得到被視物體表面的三維數據形成最后的三維圖像。達到三維成像的目的。

由于相機具有轉接件組件，可以實現從多個鏡頭進入的光線匯聚到同一個感光元件，節省成本。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。