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一种双光路单 传感器合成模组及三维成像装置

阅读：283发布：2024-02-16

专利汇可以提供一种双光路单传感器合成模组及三维成像装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种双光路单传感器合成模组及三维成像装置，该模组包括：分别用于模拟人眼接收外部光线的左侧镜头组和右侧镜头组；单个图像传感器，在其成像平面上接收所述左侧镜头组和右侧镜头组采集的光线并形成并列的两幅图像；合成芯片，用于将所述单个图像传感器采集的左右两侧图像以并排的形式输出至主控芯片的DSP输入接口；且所述左侧镜头组、右侧镜头组、单个图像传感器和合成芯片封装成一个整体。本发明提供的双光路单传感器合成模组可以替代二维成像装置的单光路单传感器，将图像输出给二维成像装置的主控芯片，就能将该二维相机改造成三维相机，实现三维立体图像的采集。，下面是一种双光路单传感器合成模组及三维成像装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种双光路单传感器合成模组，其特征在于，包括：
分别用于模拟人眼接收外部光线的左侧镜头组和右侧镜头组；
单个图像传感器，在其成像平面上接收所述左侧镜头组和右侧镜头组采集的光线并形成并列的两幅图像；
合成芯片，所述合成芯片连接在所述图像传感器与三维成像装置的主控芯片之间，用于将所述单个图像传感器采集的左右两侧图像以并排的形式输出至所述主控芯片的DSP输入接口；
且所述左侧镜头组、右侧镜头组、单个图像传感器和合成芯片封装成一个整体；所述合成芯片包括：
信号接收模块，用于接收所述图像传感器采集的左侧图像信号和右侧图像信号；所述左侧图像信号包括左侧场同步信号、左侧行同步信号和左侧像素时钟信号，所述右侧图像信号包括右侧场同步信号、右侧行同步信号和右侧像素时钟信号；延时检测模块，用于对所述左侧图像信号和右侧图像信号之间的时间差进行检测，获取所需的延时时间；所述延时检测模块以右侧图像信号为基准，检测左侧场同步信号与右侧场同步信号的时间差；所述延时检测模块对左侧场同步信号和右侧场同步信号进行检测，在左侧场同步信号有效且右侧场同步信号无效时，对左侧行同步信号的脉冲进行计数，作为延时时间；或者所述延时检测模块以左侧图像信号为基准，检测右侧场同步信号与左侧场同步信号的时间差；所述延时检测模块对右侧场同步信号和左侧场同步信号进行检测，在右侧场同步信号有效且左侧场同步信号无效时，对右侧行同步信号的脉冲进行计数，作为延时时间；
输出模块，用于根据所述延时时间，输出图像信号，实现左侧图像和右侧图像的同步输出至所述DSP输入接口；当以右侧图像信号为基准获取延时时间的时候，所述输出模块将左侧场同步信号和左侧行同步信号延时所述延时时间，分别作为输出图像的场同步信号和行同步信号输出，实现左侧图像和右侧图像的同步输出；
或者，当以左侧图像信号为基准获取延时时间的时候，所述输出模块将右侧场同步信号和右侧行同步信号延时所述延时时间，分别作为输出图像的场同步信号和行同步信号输出，实现左侧图像和右侧图像的同步输出。
2.一种三维成像装置，其特征在于，包括：整体封装的双光路单传感器合成模组，以及与所述双光路单传感器合成模组连接的适用于二维成像装置的主控芯片，所述双光路单传感器合成模组将采集仿人眼的左右两侧图像以并排的形式输出至所述主控芯片的DSP输入接口；
所述双光路单传感器合成模组包括：
分别用于模拟人眼接收外部光线的左侧镜头组和右侧镜头组；
单个图像传感器，在其成像平面上接收所述左侧镜头组和右侧镜头组采集的光线并形成并列的两幅图像；
合成芯片，所述合成芯片连接在所述图像传感器与所述主控芯片之间，用于将所述单个图像传感器采集的左右两侧图像以并排的形式输出至所述主控芯片的DSP输入接口；且所述左侧镜头组、右侧镜头组、单个图像传感器和合成芯片封装成一个整体；所述合成芯片包括：
信号接收模块，用于接收所述图像传感器采集的左侧图像信号和右侧图像信号；所述左侧图像信号包括左侧场同步信号、左侧行同步信号和左侧像素时钟信号，所述右侧图像信号包括右侧场同步信号、右侧行同步信号和右侧像素时钟信号；延时检测模块，用于对所述左侧图像信号和右侧图像信号之间的时间差进行检测，获取所需的延时时间；所述延时检测模块以右侧图像信号为基准，检测左侧场同步信号与右侧场同步信号的时间差；所述延时检测模块对左侧场同步信号和右侧场同步信号进行检测，在左侧场同步信号有效且右侧场同步信号无效时，对左侧行同步信号的脉冲进行计数，作为延时时间；或者所述延时检测模块以左侧图像信号为基准，检测右侧场同步信号与左侧场同步信号的时间差；所述延时检测模块对右侧场同步信号和左侧场同步信号进行检测，在右侧场同步信号有效且左侧场同步信号无效时，对右侧行同步信号的脉冲进行计数，作为延时时间；
输出模块，用于根据所述延时时间，输出图像信号，实现左侧图像和右侧图像的同步输出至所述DSP输入接口；当以右侧图像信号为基准获取延时时间的时候，所述输出模块将左侧场同步信号和左侧行同步信号延时所述延时时间，分别作为输出图像的场同步信号和行同步信号输出，实现左侧图像和右侧图像的同步输出；
或者，当以左侧图像信号为基准获取延时时间的时候，所述输出模块将右侧场同步信号和右侧行同步信号延时所述延时时间，分别作为输出图像的场同步信号和行同步信号输出，实现左侧图像和右侧图像的同步输出。
3.根据权利要求2所述的三维成像装置，其特征在于，所述主控芯片为适用于二维相机或摄像机的主控芯片。

说明书全文

一种双光路单传感器合成模组及三维成像装置

技术领域

[0001] 本发明涉及立体成像装置，更具体地说，涉及一种双光路单传感器合成模组及三维成像装置。

背景技术

[0002] 随着3D立体技术的发展，3D数码产品日益进入普通消费者的生活。3D技术除了应用在显示器产品领域，数码相机和数码摄像机也开始应用3D技术。人们开始接触到能够拍摄更真实影像的3D立体成像设备，如立体数码照相机或立体数码摄像机。立体数码照相机和立体数码摄像机是利用双成像传感器仿人类的两个眼睛看物体而形成立体图像的原理，通过安装两个相隔一定距离而光轴平行的镜头组及图像传感器来实现仿生物双眼的视觉差和远近物体的层次感。

[0003] 然而，现在市场上以二维成像装置居多，例如普通相机或摄像机，而二维成像装置不容易改造成三维立体成像装置，不利于立体成像装置的应用。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有二维成像装置不易改造成三维立体成像装置的缺陷，提供一种双光路单传感器合成模组及三维成像装置。

[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种双光路单传感器合成模组，包括：

[0006] 分别用于模拟人眼接收外部光线的左侧镜头组和右侧镜头组；

[0007] 单个图像传感器，在其成像平面上接收所述左侧镜头组和右侧镜头组采集的光线并形成并列的两幅图像；

[0008] 合成芯片，所述合成芯片连接在所述图像传感器与三维成像装置的主控芯片之间，用于将所述单个图像传感器采集的左右两侧图像以并排的形式输出至所述主控芯片的DSP输入接口；

[0009] 且所述左侧镜头组、右侧镜头组、单个图像传感器和合成芯片封装成一个整体。

[0010] 在本发明所述的双光路单传感器合成模组中，所述合成芯片包括：

[0011] 信号接收模块，用于接收所述图像传感器采集的左侧图像信号和右侧图像信号；

[0012] 延时检测模块，用于对所述左侧图像信号和右侧图像信号之间的时间差进行检测，获取所需的延时时间；

[0013] 输出模块，用于根据所述延时时间，输出图像信号，实现左侧图像和右侧图像的同步输出至所述DSP输入接口。

[0014] 本发明还提供了一种三维成像装置，包括：整体封装的双光路单传感器合成模组，以及与所述双光路单传感器合成模组连接的适用于二维成像装置的主控芯片，所述双光路单传感器合成模组将采集仿人眼的左右两侧图像以并排的形式输出至所述主控芯片的DSP输入接口。

[0015] 在本发明所述的三维成像装置中，所述双光路单传感器合成模组包括：

[0016] 分别用于模拟人眼接收外部光线的左侧镜头组和右侧镜头组；

[0017] 单个图像传感器，在其成像平面上接收所述左侧镜头组和右侧镜头组采集的光线并形成并列的两幅图像；

[0018] 合成芯片，所述合成芯片连接在所述图像传感器与所述主控芯片之间，用于将所述单个图像传感器采集的左右两侧图像以并排的形式输出至所述主控芯片的DSP输入接口；

[0019] 且所述左侧镜头组、右侧镜头组、单个图像传感器和合成芯片封装成一个整体。

[0020] 在本发明所述的三维成像装置中，所述合成芯片包括：

[0021] 信号接收模块，用于接收所述图像传感器采集的左侧图像信号和右侧图像信号；

[0022] 延时检测模块，用于对所述左侧图像信号和右侧图像信号之间的时间差进行检测，获取所需的延时时间；

[0023] 输出模块，用于根据所述延时时间，输出图像信号，实现左侧图像和右侧图像的同步输出至所述DSP输入接口。

[0024] 在本发明所述的三维成像装置中，所述主控芯片为适用于二维相机或摄像机的主控芯片。

[0025] 实施本发明的双光路单传感器合成模组及三维成像装置，具有以下有益效果：本发明提供的双光路单传感器合成模组可以替代二维成像装置的单光路单传感器，将三维图像输出至原有二维成像装置的主控芯片，就能将该二维相机改造成三维相机，实现三维立体图像的采集。附图说明

[0026] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

[0027] 图1为本发明优选实施例中双光路单传感器合成模组的模块示意图；

[0028] 图2为本发明优选实施例中合成芯片的模块示意图；

[0029] 图3为本发明的合成芯片的第一实施例输出图像示意图；

[0030] 图4为本发明的合成芯片输出图3的图像而需要执行的程序流程图。

具体实施方式

[0031] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

[0032] 请参阅图1，为本发明优选实施例中双光路单传感器合成模组的模块示意图。如图1所示，该双光路单传感器合成模组包括：

[0033] 左侧镜头组110和右侧镜头组120，分别用于模拟人眼接收外部光线。作为两路光路分别接收仿左眼光线和仿右眼光线。

[0034] 单个图像传感器200，在其成像平面上接收所述左侧镜头组110和右侧镜头组120采集的光线并形成并列的两幅图像。

[0035] 合成芯片300，连接在所述图像传感器200与三维成像装置的主控芯片20之间，用于将所述单个图像传感器200采集的左右两侧图像以并排的形式输出至所述主控芯片20的DSP输入接口。

[0036] 在本发明中，主控芯片20通常采用DSP，该DSP通过I2C，发送指令去配置图像传感器200，将其配置成数据为左右2部分，然后在合成芯片300里面合成SBS格式输出到DSP。

[0037] 在本发明中，将左侧镜头组、右侧镜头组、单个图像传感器和合成芯片整体封装成上述双光路单传感器合成模组。

[0038] 在普通二维成像装置中，例如普通相机或摄像机中，用上述双光路单传感器合成模组替代原始的单光路单传感器，并将该合成模组的输出连接至原成像装置的主控芯片的DSP输入接口，就能实现三维立体图像的采集。因此采用本发明的模组后，可以在原始的二维成像装置中保持主控芯片配置不变，接口不变，软件的数据格式也不发生改变，只需在合成芯片的软件里面将左右两侧图像以并排的形式输出即可。

[0039] 整体封装的双光路单传感器合成模组与普通二维成像装置的主控芯片相结合后便构成了一种新的三维成像装置，使其具有三维图像采集功能。

[0040] 请参阅图2，为本发明优选实施例中合成芯片的模块示意图。如图2所示，本发明提供的合成芯片300包括：

[0041] 信号接收模块310，用于接收所述图像传感器采集的左侧图像信号和右侧图像信号。其中，左侧图像信号主要包括左侧场同步信号LVIS、左侧行同步信号LHIS和左侧像素时钟信号LPCLK，右侧图像信号主要包括右侧场同步信号RVIS、右侧行同步信号RHIS和右侧像素时钟信号RPCLK。

[0042] 延时检测模块320，用于对所述左侧图像信号和右侧图像信号之间的时间差进行检测，获取所需的延时时间。

[0043] 输出模块330，用于根据所述延时时间，输出图像信号，实现左侧图像和右侧图像的同步输出至所述DSP输入接口。例如，在输出的图像中，将采集的左侧图像输出在左边，右侧图像输出在右边。或者在输出的图像中，将采集的右侧图像输出在左边，左侧图像输出在右边。

[0044] 延时检测模块320对左侧图像信号和右侧图像信号的作用的实现方式主要包括两种：

[0045] 一种方法是以右侧图像信号为基准，检测左侧场同步信号与右侧场同步信号的时间差。所述延时检测模块320对左侧场同步信号LVIS和右侧场同步信号RVIS进行检测，仅在左侧场同步信号LVIS有效且右侧场同步信号RVIS无效时的期间，对左侧行同步信号LHIS的脉冲进行计数，作为延时时间。

[0046] 另一种方法是以左侧图像信号为基准，检测右侧场同步信号与左侧场同步信号的时间差。在这种情况下，所述延时检测模块320对左侧场同步信号LVIS和右侧场同步信号RVIS进行检测，仅在右侧场同步信号RVIS有效且左侧场同步信号LVIS无效时的期间，对右侧行同步信号RHIS的脉冲进行计数，作为延时时间。

[0047] 输出模块330对调节左侧图像和右侧图像同步输出的实现方式，根据以不同的图像信号为基准，实现方式主要包括两种：

[0048] 一种方法是根据所述以右侧图像信号为基准获取的延时时间，将左侧场同步信号LVIS和左侧行同步信号LHIS延时所述延时时间，分别作为输出图像的场同步信号VIS和行同步信号HIS输出，实现左侧图像和右侧图像的同步输出。

[0049] 另一种方法是根据所述以右侧图像信号为基准获取的延时时间，将右侧场同步信号RVIS和右侧行同步信号RHIS延时所述延时时间，分别作为输出图像的场同步信号VIS和行同步信号HIS输出，实现左侧图像和右侧图像的同步输出。

[0050] 请参阅图3，为本发明的合成芯片的第一实施例输出图像示意图。在该实施例中，将采集的左侧图像输出在左边，右侧图像输出在右边，从而同步并排(side by side)输出采集的左右两侧图像信号。如图3中左侧图像信号在输出的图像中对应的是位于左边的0至N-1列的像素，而右侧图像信号在输出的图像中对应的是位于右边的N至2N-1列的像素。

[0051] 请参阅图4，为本发明的合成芯片输出为上述形式的图像而需要执行的程序流程图。其主要流程包括：

[0052] A1：程序开始；

[0053] A2：设置两个辅助参数，标志位FLAG和计数器Count_HIS，并复位初始化，即FLAG＝0，Count_HIS＝0；

[0054] A3：在左侧像素时钟信号LPCLK的边缘采样LVIS和RVIS；

[0055] A4：根据LVIS与RVIS的采样值赋值标志位FLAG，当LVIS有效且RVIS无效时，FLAG赋值为1，其它情况下FLAG赋值为0；

[0056] A5：检测FLAG是否等于1，是则转步骤A7，否则转步骤A6；

[0057] A6：清零LHIS计数器，即Count_HIS＝0，转步骤A3；

[0058] A7：计数LHIS的个数，赋值到Count_HIS；

[0059] A8：检测左侧图像信号是否超前右侧图像信号，是则转步骤A9，否则转步骤A10；

[0060] A9：将Count_HIS赋值给输出延时delay_count，转步骤A11；

[0061] A10：将1赋值给输出延时delay_count，转步骤A11；

[0062] A11：将LVIS延时delay_count为VIS输出，将LHIS延时delay_count为HIS输出，实现左侧图像和右侧图像的同步输出；

[0063] A12：检测复位信号是否有效，有效则转步骤A2，无效则转步骤A12，继续等待复位。

[0064] 通过上述程序可以在左侧图像信号超前右侧图像信号时，最小延时为Count_HIS，即将LVIS、LHIS延时Count_HIS行后分别作为VIS、HIS输出；在左侧图像信号滞后右侧图像信号时，最小延时为1，即将LVIS、LHIS延时1行后分别作为VIS、HIS输出，从而获得左右两侧图像并排(左侧图像在左边，右侧图像在右边)输出的效果。可以理解的是，此处设置的将LVIS、LHIS延时的时间为最小值，即将该延长时间加长然后按上述方法输出图像信号，亦可实现同步输出的效果。

[0065] 此外，在另一实施例中，将采集的左侧图像输出在右边，右侧图像输出在左边，从而同步并排(side by side)输出采集的左右两侧图像信号。

[0066] 上述两个实施例是以方法一为例进行说明，相应地本发明也可采用方法二来实施，即以左侧图像信号为基准，获取延时时间。该方法也可根据步骤输出模块并排(side by side)输出图像的不同方式分成两种情况。这两种情况的原理等同于上述两个实施例。由于左右两侧图像具有对等的性质，且左右两侧图像信号在调节同步输出时也具有对等的性质，所以在具体程序实施时，原实施例中左右两侧图像互相调换，相应的只需将原实施例中涉及左侧图像信号的操作调换成对右侧图像信号的操作，右侧图像信号的操作调换成对左侧图像信号的操作，即可。

[0067] 本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合或材料，可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。

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