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CN108632504A - 多镜头光学装置 - Google Patents

多镜头光学装置 Download PDF

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CN108632504A
CN108632504A CN201710295670.4A CN201710295670A CN108632504A CN 108632504 A CN108632504 A CN 108632504A CN 201710295670 A CN201710295670 A CN 201710295670A CN 108632504 A CN108632504 A CN 108632504A
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lens
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白念桦
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Primax Electronics Ltd
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Abstract

本发明涉及一种多镜头光学装置，连接于电子装置，且多镜头光学装置包括多个光学模块以及具有像素校正表的储存元件。多个光学模块可分别拍摄而获得多个影像，多镜头光学装置传输多个影像以及像素校正表予电子装置，使电子装置可根据像素校正表以及多个影像产生全景影像。简言之，多镜头光学装置只拍摄局部的影像以及简单的传输工作，而将影像处理运行交由电子装置来进行。藉此可降低多镜头光学装置的成本。

Description

多镜头光学装置
技术领域
本发明涉及一种光学装置，尤其涉及具有全景拍摄功能的光学装置。
背景技术
近年来，随着科技的进步，各种电子装置均设计为轻薄外型而具有易于携带的特性，以便于使用者可随时随地利用电子装置进行行动商务或娱乐休闲等事务。以影像获取装置为例，影像获取装置近期被广泛地应用于各种领域，例如智能手机、平板电脑以及穿戴式装置等各种便携式电子装置上，其具有体积小且方便携带的优点，使用者可以于需要时随时进行影像获取工作且储存拍摄而获得的影像。
近年来，市面上推出的便携式电子装置具有拍摄全景(Panoramic)影像的功能，例如RICOH推出的全景光学装置，其具有轻薄外型而便于携带，全景光学装置的前后二表面上分别设置有相同规格的前相机模块以及后相机模块，前相机模块可拍摄180～200度的前方影像，而后相机模块则可拍摄另外180～200度的后方影像。接下来，全景光学装置内部的影像处理程序可将前方影像以及后方影像结合而产生一张包含有360度景象的全景影像。
此外，便携式电子装置中具有轻薄外型的智能手机亦具有可全景拍摄功能，虽然智能手机具有前相机模块以及后相机模块，但前相机模块与后相机模块的规格不同，且前相机模块与后相机模块的视角(Field of View，FOV)无法达到180度，故智能手机无法利用上述RICOH的全景光学装置的方式拍摄全景影像。智能手机仅可利用后相机模块来连续拍摄，同时使用者必须手持智能手机且沿水平方向转动，藉此可拍摄多张局部角度影像，且同样利用其内部的影像处理程序将多张局部角度影像结合而产生一张全景影像。然而，使用者无法以同样的速度沿水平方向转动，造成所拍摄的全景影像中发生局部宽窄不一的情形。
无论何种全景光学装置，其内部必须安装有影像处理程序，且影像处理程序会先分别对多张局部的影像进行校正，再将多张局部的影像结合为一张全景影像。其中，全景影像的结合品质越高，影像处理程序所必须进行的校正运行以及结合运行的精密度则越高，故全景光学装置内的影像处理程序必须采用高级规格才得以负担全景影像的产生。然而，其将造成全景光学装置的成本昂贵的问题。
因此，需要一种低成本的全景光学装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本的多镜头光学装置，且具有全景拍摄功能。
于一优选实施例中，本发明提供一种多镜头光学装置，连接于一电子装置，该多镜头光学装置包括一本体、一第一光学模块、一第二光学模块、一储存元件以及一控制单元。该第一光学模块设置于该本体的一端，用以对一目标物拍摄而获得一第一影像，该第二光学模块设置于该本体的一另一端，用以拍摄而获得一第二影像。该储存元件设置于该本体内，且储存有一像素校正表。该控制单元设置于该本体内且连接于该储存元件，用以控制该多镜头光学装置传输该第一影像、该第二影像以及该像素校正表予该电子装置；其中该电子装置可根据该第一影像、该第二影像以及该校正参数而产生一全景影像。
简言之，本发明多镜头光学装置中仅设置多个光学模块、储存元件以及控制单元，且储存像素校正表于储存元件中。令多镜头光学装置主要负责拍摄局部的影像以及简单的传输工作，而将繁重的影像处理运行交由电子装置内的影像处理模块来进行，其中，现代的使用者接随身携带有智能手机等电子装置，其运算能力足以供影像处理模块进行相关运行。因此，本发明多镜头光学装置可提供全景拍摄功能，且其成本可大幅降低。
附图说明
图1是本发明多镜头光学装置与电子装置于第一优选实施例中的方框示意图。
图2是本发明多镜头光学装置于第一优选实施例中的结构侧视示意图。
图3是本发明多镜头光学装置于第一优选实施例中于多个位置上对测试物拍摄的方框示意图。
图4是本发明多镜头光学装置于第一优选实施例中拍摄所获得的第一影像以及第二影像的示意图。
图5是本发明多镜头光学装置所连接的电子装置于第一优选实施例中进行校正所获得的第一校正影像以及第二校正影像的示意图。
图6是本发明多镜头光学装置所连接的电子装置于第一优选实施例中进行结合所获得的全景影像的示意图。
图7是本发明多镜头光学装置与电子装置于第二优选实施例中的方框示意图。
附图标记说明：
11、21 多镜头光学装置
12、22 电子装置
111、211 本体
112、212 第一光学模块
113、213 第二光学模块
114、214 储存元件
115、215 控制单元
116 无线传输模块
121、221 影像处理模块
216 传输线
I1 第一影像
I2 第二影像
I3 第一校正影像
I4 第二校正影像
I5 第一测试影像
I6 第二测试影像
ID 识别信息
Ip 全景影像
P1～P3 位置
T1 目标物
T2 测试物
X 像素校正表
具体实施方式
鉴于现有技术所造成的困扰，本发明提供一种可解决现有技术问题的多镜头光学装置。首先说明本发明多镜头光学装置的结构，请同时参阅图1以及图2，图1为本发明多镜头光学装置与电子装置于第一优选实施例中的方框示意图，而图2为本发明多镜头光学装置于第一优选实施例中的结构侧视示意图。图1显示出多镜头光学装置11以及电子装置12，多镜头光学装置11以无线方式无线连接于电子装置12，多镜头光学装置11包括本体111、第一光学模块112、第二光学模块113、储存元件114、控制单元115以及无线传输模块116。第一光学模块112设置于本体111的一端，其功能为可对目标物T1拍摄而获得第一影像I1，类似于第一光学模块112，第二光学模块113设置于本体111的另一端，其功能为可拍摄而获得第二影像I2。储存元件114设置于本体111内，且分别连接于第一光学模块112、第二光学模块113、控制单元115以及无线传输模块116，其可储存第一影像I1、第二影像I2以及像素校正表X，其中，像素校正表X是因应多镜头光学装置11的特性而预设于储存元件114中。于本优选实施例中，储存元件113为存储器等储存装置。
控制单元115设置于本体111内且连接于储存元件114以及无线传输模块116，其可控制多镜头光学装置11传输第一影像I1、第二影像I2以及像素校正表X予电子装置12。无线传输模块116连接于储存元件114以及控制单元115，其功能为可通过无线方式连接于电子装置12，而建立多镜头光学装置11以及电子装置12之间的无线连接。于本优选实施例中，控制单元115为微处理器或芯片，而无线传输模块116则为Wi-Fi传输模块。
另一方面，电子装置12具有影像处理模块121，影像处理模块121的功能为可根据所接收到的第一影像I1、第二影像I2以及像素校正表X而分别校正第一影像I1以及第二影像I2，以分别产生第一校正影像I3以及第二校正影像I4，且结合第一校正影像I3以及第二校正影像I4而产生全景影像Ip。于本优选实施例中，电子装置12为个人电脑、智能手机或平板电脑等电子设备，而影像处理模块121则为安装于电子装置12内的影像处理程序。
图2中，第一光学模块112包括第一光学透镜1121以及第一光学感测元件1122，第一光学透镜1121固定于本体111上且部分显露于本体111之外，其可供外界光通过而进入第一光学模块112内。第一光学感测元件1122设置于本体111内且位于第一光学透镜1121的一侧，其可接收通过第一光学透镜1121的外界光而获得第一影像I1。而第二光学模块113的结构是与第一光学模块112同理，故不再赘述。于本优选实施例中，第一光学透镜1121以及第一光学感测元件1122是以主动对准(active alignment)方式组装。
接下来说明像素校正表X的建立过程。请同时参阅图1以及图3，图3为本发明多镜头光学装置于第一优选实施例中于多个位置上对测试物拍摄的方框示意图。于多镜头光学装置11被制造完成之后，制造厂会对多镜头光学装置11进行测试，亦即，放置多镜头光学装置11于多个位置P1～P3上，且控制第一光学模块112于多个位置P1～P3上对测试物T2拍摄，同时，控制第二光学模块113亦于多个位置P1～P3上拍摄。因此，因应第一光学模块112的拍摄而获得多个第一测试影像I5，且因应第二光学模块113的拍摄而获得多个第二测试影像I6。于一优选作法中，还可令多镜头光学装置11于多个位置P1～P3上，且控制第一光学模块112以及第二光学模块113分别于不同角度进行拍摄，而可获得各种距离以及各种角度的多个第一测试影像I5以及多个第二测试影像I6。
于获得多个第一测试影像I5以及多个第二测试影像I6之后，连接多镜头光学装置11以及校正表建立模块13，以传输多个第一测试影像I5以及多个第二测试影像I6予校正表建立模块13，其中，校正表建立模块13是被设置于另一电子装置内14。接下来，校正表建立模块13比较及分析多个第一测试影像I5以及多个第二测试影像I6，而可分析出第一光学模块112与第二光学模块113拍摄所产生的影像形变数值以及因其制造误差所产生的制造误差数值。除此之外，校正表建立模块13还可根据多个第一测试影像I5以及多个第二测试影像I6而计算出第一光学模块112以及第二光学模块113于空间上的相对关系，综合以上各种数值，校正表建立模块13可产生适用于多镜头光学装置11的像素校正表X，且储存像素校正表X于多镜头光学装置11的储存元件114中。
需特别对其进行说明有二，第一，像素校正表X是因应影像形变数值、制造误差数值以及第一光学模块112与第二光学模块113的空间相对关系而决定，故针对不同的多镜头光学装置所产生的不同像素校正表则会有所不同。第二，本优选实施例的多镜头光学装置11仅以第一光学模块112以及第二光学模块113为例说明，其仅为例示的用，并非限制本发明多镜头光学装置中仅可设置二光学模块，事实上，本发明多镜头光学装置的光学模块的数量可因应需求而增减，光学模块的数量越多，其光学模块的所需视角要求越小。例如，多镜头光学装置中设置四个光学模块时，每一光学模块的视角仅需90～100度。
接下来说明利用多镜头光学装置11拍摄而产生全景影像的运行情形。请再次参阅图1，当使用者欲拍摄包含有目标物T1的全景影像时，利用多镜头光学装置11对目标物T1进行拍摄，其中，第一光学模块112对目标物T1拍摄而获得第一影像I1，而位于本体111的另一端上的第二光学模块113亦拍摄而获得第二影像I2，第一影像I1以及第二影像I2如图4所示。于获得第一影像I1以及第二影像I2之后，控制单元115控制无线传输模块116无线连接于电子装置12，且控制单元115判断多镜头光学装置11是否初次连接于电子装置12。其中，控制单元115是根据是否已储存电子装置12的识别信息ID而判断是否初次连接于电子装置12。当控制单元115判断多镜头光学装置11初次连接于电子装置12时，则控制无线传输模块116传输像素校正表X、第一影像I1以及第二影像I2予电子装置12。反之，当控制单元115判断多镜头光学装置11非初次连接于电子装置12时，则判断电子装置12内是否储存有像素校正表X。
当控制单元115判断电子装置12内未储存有像素校正表X时，控制无线传输模块116传输像素校正表X、第一影像I1以及第二影像I2予电子装置12。反之，当控制单元115判断电子装置12内已储存有像素校正表X时，则控制无线传输模块116仅传输第一影像I1以及第二影像I2予电子装置12。其中，通过无线传输模块116与电子装置12之间的沟通，使控制单元115获得相关信息，以进行上述判断，至于无线装置之间的沟通过程为熟知本技艺人士所公知，故不再赘述。
另一方面，当电子装置12接收到像素校正表X、第一影像I1以及第二影像I2之后，影像处理模块121可根据像素校正表X中的校正参数X1而分别对第一影像I1以及第二影像I2进行桶状失真(Barrel distortion)校正以及透视(Perspective)形变校正中的至少一者，而分别产生第一校正影像I3以及第二校正影像I4，且第一校正影像I3以及第二校正影像I4如图5所示。最后，影像处理模块121分别对第一校正影像I3以及第二校正影像I4进行特征点搜索以及特征点匹配，而分别于第一校正影像I3以及第二校正影像I4中搜索到对应于相同局部影像的像素点。根据像素点而结合第一校正影像I3以及第二校正影像I4，以产生全景影像Ip，如图6所示。
此外，本发明更提供与上述不同结构的第二优选实施例。请参阅图7，其为本发明多镜头光学装置与电子装置于第二优选实施例中的方框示意图。图7显示出多镜头光学装置21以及电子装置22，多镜头光学装置21连接于电子装置22，且多镜头光学装置21包括本体211、第一光学模块212、第二光学模块213、储存元件214、控制单元215以及传输线216，而电子装置22具有影像处理模块221。多镜头光学装置21的各元件的结构以及功能大致上与前述优选实施例的多镜头光学装置11相同，且相同的处不再赘述，而该两者的不同的处在于，多镜头光学装置21是通过传输线216而有线连接于电子装置21。至于多镜头光学装置21的运行，是与前述优选实施例同理，故不再赘述。
根据上述可知，本发明多镜头光学装置中仅设置多个光学模块、储存元件以及控制单元，且储存像素校正表于储存元件中。令多镜头光学装置主要负责拍摄局部的影像以及简单的传输工作，而将繁重的影像处理运行交由电子装置内的影像处理模块来进行，其中，现代的使用者接随身携带有智能手机等电子装置，其运算能力足以供影像处理模块进行相关运行。因此，本发明多镜头光学装置可提供全景拍摄功能，且其成本可大幅降低，而解决现有技术的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用以限定本发明的权利要求，因此凡其它未脱离本发明所公开的构思下所完成的等效改变或修饰，均应包含于本公开的权利要求内。

Claims (10)

1.一种多镜头光学装置，连接于一电子装置，该多镜头光学装置包括：
一本体：
一第一光学模块，设置于该本体的一端，用以对一目标物拍摄而获得一第一影像；
一第二光学模块，设置于该本体的一另一端，用以拍摄而获得一第二影像；
一储存元件，设置于该本体内，且储存有一像素校正表；以及
一控制单元，设置于该本体内且连接于该储存元件，用以控制该多镜头光学装置传输该第一影像、该第二影像以及该像素校正表予该电子装置；其中该电子装置可根据该第一影像、该第二影像以及该校正参数而产生一全景影像。
2.如权利要求1所述的多镜头光学装置，其中当该控制单元判断该多镜头光学装置初次连接于该电子装置时，记录该电子装置的一识别信息，且控制该多镜头光学装置传输该第一影像、该第二影像以及该像素校正表予该电子装置；而当该控制单元判断该多镜头光学装置非初次连接于该电子装置时，判断该电子装置内是否储存有该像素校正表。
3.如权利要求2所述的多镜头光学装置，其中当该控制单元判断该电子装置内未储存有该像素校正表时，控制该多镜头光学装置传输该第一影像、该第二影像以及该像素校正表予该电子装置；而当该控制单元判断该电子装置内已储存有该像素校正表时，控制该多镜头光学装置仅传输该第一影像以及该第二影像予该电子装置。
4.如权利要求1所述的多镜头光学装置，还包括一无线传输模块，连接于该储存元件以及该控制单元，用以通过无线方式连接于该电子装置，而无线连接该多镜头光学装置以及该电子装置。
5.如权利要求1所述的多镜头光学装置，还包括一传输线，连接于该储存元件以及该控制单元，用以通过有线方式连接于该电子装置，而连接该多镜头光学装置以及该电子装置。
6.如权利要求1所述的多镜头光学装置，其中该校正参数是由一校正表建立模块比较及分析多个第一测试影像以及多个第二测试影像而产生；其中该多个第一测试影像是该第一光学模块于多个位置上对一测试物拍摄而获得，而该多个第二测试影像是该第二光学模块于该多个位置上拍摄而获得。
7.如权利要求1所述的多镜头光学装置，其中该第一光学模块包括：
一第一光学透镜，固定于该本体上且部分显露于该本体之外，用以供一外界光通过；以及
一第一光学感测元件，设置于该本体内且位于该第一光学透镜的一侧，用以接收通过该第一光学透镜的该外界光而获得该第一影像。
8.如权利要求7所述的多镜头光学装置，其中该第一光学透镜以及该第一光学感测元件是以主动对准方式组装。
9.如权利要求1所述的多镜头光学装置，其中该电子装置具有一影像处理模块，该影像处理模块可根据该第一影像、该第二影像以及该像素校正表而分别校正该第一影像以及该第二影像，以分别产生一第一校正影像以及一第二校正影像，且结合该第一校正影像以及该第二校正影像而产生该全景影像。
10.如权利要求9所述的多镜头光学装置，其中该影像处理模块可根据该像素校正表中的一校正参数而分别对该第一影像以及该第二影像进行桶状失真校正以及透视形变校正中的至少一者，而分别产生该第一校正影像以及该第二校正影像，而该影像处理模块分别对该第一校正影像以及该第二校正影像进行特征点搜索以及特征点匹配，而结合该第一校正影像以及该第二校正影像，以产生该全景影像。
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