【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多孔径成像设备、成像系统和提供多孔径成像设备的方法
本专利技术涉及一种多孔径成像设备、成像系统和提供多孔径成像设备的方法。本专利技术进一步涉及一种具有线性通道布置和小安装尺寸或非常小安装尺寸的多孔径成像系统。
技术介绍
传统的相机具有对整个物场进行成像的成像通道。该相机具有自适应组件，该自适应组件使得物镜和图像传感器之间的相对横向二维位移成为可能，以实现光学图像稳定功能。具有线性通道布置的多孔径成像系统由若干成像通道所组成，每个成像通道仅捕获对象的一部分并且包括偏转反射镜。期望具有使紧凑实现成为可能的多通道捕获对象区域或视场的构思。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种多孔径成像设备以及一种提供多孔径成像设备的方法，以在具有高图像质量的情况下实现一种紧凑实现，即具有小的安装空间。此目的可通过独立权利要求的主题来解决。本专利技术的一个发现是认识到，上述目的可以通过以下方式解决，具有不同光学器件的光学器件被布置成阵列，使得该光学器件捕获不同的局部视场。这可从以下两者获得：总视场的单通道捕获的组合、以及总视场的单通道捕获和通过捕获若干局部视场的总视场的多通道捕获的组合。根据实施例，一种多孔径成像设备包括图像传感器以及光学通道阵列，其中每个光学通道包括：光学器件，用于将总视场的至少一个局部视场投影在该图像传感器的图像传感器区域上。该多孔径成像设备包括：光束偏转装置，用于偏转该光学通道的光路。该阵列的第一光学通道被配置为对第一总视场的第一局部视场进行成像，其中该阵列...
【技术保护点】
1.一种多孔径成像设备(10；10’；10”；10”’；20；30；40)，包括：/n图像传感器(12)；/n光学通道(16a-h)的阵列(14)，其中，每个光学通道(16a-h)包括光学器件(64a-h)，所述光学器件(64a-h)用于将总视场(70)的至少一个局部视场(72a-d)投影在所述图像传感器(12)的图像传感器区域(24a-h)上；以及/n光束偏转装置(18)，用于偏转所述光学通道(16a-h)的光路(26a-h)；/n其中，所述阵列(14)的第一光学通道(16d)被配置为对第一总视场(70a)的第一局部视场(72d)成像，其中，所述阵列(14)的第二光学通道(16c)被配置为对所述第一总视场(70a)的第二局部视场(72c)成像，并且其中，第三光学通道(16e)被配置为对第二总视场(70b)完整成像；并且/n其中，所述第二总视场(70b)是所述第一总视场(70a)的非完整部分；/n其中，所述多孔径成像设备还包括：/n图像评估装置，读出所述图像传感器区域，所述图像评估装置被配置为将所述第一局部视场(72a)的图像和所述第二局部视场(72c)的图像组合成所述第一总视场(70...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170413 DE 102017206429.31.一种多孔径成像设备(10；10’；10”；10”’；20；30；40)，包括：
图像传感器(12)；
光学通道(16a-h)的阵列(14)，其中，每个光学通道(16a-h)包括光学器件(64a-h)，所述光学器件(64a-h)用于将总视场(70)的至少一个局部视场(72a-d)投影在所述图像传感器(12)的图像传感器区域(24a-h)上；以及
光束偏转装置(18)，用于偏转所述光学通道(16a-h)的光路(26a-h)；
其中，所述阵列(14)的第一光学通道(16d)被配置为对第一总视场(70a)的第一局部视场(72d)成像，其中，所述阵列(14)的第二光学通道(16c)被配置为对所述第一总视场(70a)的第二局部视场(72c)成像，并且其中，第三光学通道(16e)被配置为对第二总视场(70b)完整成像；并且
其中，所述第二总视场(70b)是所述第一总视场(70a)的非完整部分；
其中，所述多孔径成像设备还包括：
图像评估装置，读出所述图像传感器区域，所述图像评估装置被配置为将所述第一局部视场(72a)的图像和所述第二局部视场(72c)的图像组合成所述第一总视场(70a)的第一总图像并提供所述第一总视场(70a)的所述第一总图像，并且提供所述第二总视场(70b)的第二总图像。
2.根据权利要求1所述的多孔径成像设备，其中，在至多10％的容限范围内所述第一光学通道的光学器件的光学特性的第一值与所述第二光学通道的光学器件的光学特性的第一值相同，并且其中，所述第三光学通道的光学器件的光学特性的第二值偏离所述第一值至少10％。
3.根据权利要求2所述的多孔径成像设备，其中，所述光学特性是焦距。
4.根据前述权利要求中任一项所述的多孔径成像设备，其中，所述光束偏转装置(18)包括多个分面(46a-d)，其中，所述第一光学通道(16d)被分配给第一分面(46d)，所述第二光学通道(16c)被分配给第二平面(46c)，并且所述第三光学通道(16e)被分配给所述第一分面(46d)或第三分面(46e)。
5.根据权利要求4所述的多孔径成像设备，
其中，所述第三光学通道(16e)被分配给所述第三分面(46d)；
其中，所述第一分面、所述第二分面和所述分面第三分面(46a，46b，46e)均包括第一反射主侧面和第二反射主侧面，其中，所述光束偏转装置(18)被配置为在所述光束偏转装置(18)的第一旋转位置中在第一方向上利用所述第一主侧面偏转所述光学通道(16a，16b，16e)，并且在所述光束偏转装置(18)的第二旋转位置中在第二方向上利用所述第二主侧面偏转所述光学通道(16a，16b，16e)；以及
其中，所述第一分面和所述第二分面(16a，16b)的主侧面相对于彼此以第一角度(δ1)倾斜，并且其中，所述第三分面(46e)的主侧面相对于彼此以第二角度(δ2)倾斜。
6.根据权利要求5所述的多孔径成像设备，其中，所述第一角度(δ1)小于所述第二角度(δ2)，或者其中，所述第二角度(δ2)小于所述第一角度(δ1)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的多孔径成像设备，其中，所述第一光学通道(16d)被配置为将所述第一局部视场(72d)投影在所述图像传感器(12)的第一图像传感器区域(24d)上，其中，所述第二光学通道(16c)被配置为将所述第二局部视场(72c)投影在所述图像传感器(12)的第二图像传感器区域(24c)上，并且其中，所述第三光学通道(16e)被配置为将所述第二总视场(70b)投影在第三图像传感器区域(24e)上。
8.根据权利要求7所述的多孔径成像设备，其中，所述第三图像传感器区域(24e)至少部分地与所述第一图像传感器区域(24d)重叠。
9.根据前述权利要求中任一项所述的多孔径成像设备，还包括：
光学图像稳定器(22)，用于通过在所述图像传感器(12)、所述阵列(14)和所述光束偏转装置(18)之间产生第一相对移动(34；39a)，沿第一图像轴(28)进行图像稳定，以及用于通过在所述图像传感器(12)、所述阵列(14)和所述光束偏转装置(18)之间产生第二相对移动(38；39b)，沿第二图像轴(32)进行图像稳定；以及
电子图像稳定器(41)，用于沿着所述第一图像轴和所述第二图像轴(28，32)对所述阵列(14)的所述第一光学通道(16a)进行图像稳定。
10.根据权利要求9所述的多孔径成像设备，其中，所述第一相对移动(34；39a)包括以下中的至少一个：所述图像传感器(12)与所述阵列(14)之间的平移相对移动(34)、所述图像传感器(12)与所述光束偏转装置(18)之间的平移相对移动(39a)、以及所述阵列(14)与所述光束偏转装置(18)之间的平移相对移动(39a)，并且其中，所述第二相对移动(38；39b)包括以下中的至少一个：所述光束偏转装置(18)的旋转移动(38)、所述图像传感器(12)与所述阵列(14)之间的平移相对移动、以及所述阵列(14)与所述光束偏转装置(18)之间的平移相对移动(39b)。
11.根据权利要求9或10所述的多孔径成像设备，其中，所述电子图像稳定器(41)被配置为沿着所述第一图像轴和所述第二图像轴(28，32)将所述第一光学通道(16a-h)稳定到第一程度，并且还被配置为沿着所述第一图像轴和所述第二图像轴(28，32)将所述阵列(14)的不同光学通道(16a-h)图像稳定到第二程度。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的多孔径成像设备，其中，所述光学图像稳定器(22)被配置为执行光学图像稳定，使得所述光学图像稳定与所述局部视场(72a-d)中的第一局部视场的图像相关，其中，所述电子图像稳定器(41)被配置为稳定与所述第一局部视场(72a-d)的图像相关的第二局部视场(72a-d)的图像。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的多孔径成像设备，其中，所述光学图像稳定器(22)被配置为稳定包括所述第一光学通道(16a-h)和所述第二光学通道(16a-h)的群组的参考通道的成像局部视场(72a-d)的图像，并且其中，所述电子图像稳定器(41)被配置为针对不同于所述参考通道的光学通道(16a-h)以通道单独方式执行图像稳定，其中，所述多孔径成像设备被配置为仅以光学方式稳定所述参考通道。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的多孔径成像设备，其中，所述电子图像稳定器(41)被配置为以通道单独方式对每个光学通道(16a-h)执行图像稳定。
15.根据权利要求14所述的多孔径成像设备，其中，所述电子图像稳定器(41)被配置为根据预定函数上下文在每个通道中执行通道单独的电子图像稳定，所述预定函数上下文取决于所述图像传感器(12)、所述阵列(14)和所述光束偏转装置(18)之间的相对移动。
16.根据权利要求15所述的多孔径成像设备，其中，函数上下文是线性函数。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的多孔径成像设备，其中，所述光学图像稳定器(22)被配置为基于所述光束偏转装置的旋转移动沿着所述图像方向中的一个图像方向提供所述光学图像稳定，其中，所述函数上下文是角度函数，所述角度函数沿着所述图像方向在所述电子图像稳定的程度上投影所述光束偏转装置的旋转角。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的多孔径成像设备，其中，所述电子图像稳定器(41)被配置为识别第一局部视场(72a-d)的第一局部图像与第二局部视场(72a-d)的第二图像中的匹配特征，以及基于所述第一图像和所述第二图像中的所述特征的移动的比较，来提供所述电子图像稳定。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的多孔径成像设备，其中，所述电子图像稳定器(41)被配置为在第一时间和第二时间识别第一局部视场(72a-d)的第一局部图像中的匹配特征，并且基于所述第一图像中的所述特征的移动的比较，来提供所述电子图像稳定。
20.根据权利要求9至19中任一项所述的多孔径成像设备，其中，所述第一光学通道和所述第二光学通道(16a-h)的光学器件(64a-d)的焦距不同，并且所述光束偏转装置(18)的移动导致所述图像传感器区域(24a-h)上的投影的不同变化，其中，所述电子图像稳定器(41)被配置为补偿所述图像的不同变化之间的差异。
21.根据权利要求9至20中任一项所述的多孔径成像设备，其中，被分配给所述第一光学通道(16a)的第一光学器件(64a)和被分配给所述第二光学通道(16b)的第二光学器件(64b)以相同的方式在至多10％的容限范围内形成，其中，由于容限范围内的偏差，所述光学图像稳定器(22)的图像稳定导致由所述第一光学器件(64a)和所述第二光学器件(64b)引起的所述图像传感器区域(24a，24b)上的所述投影的不同变化。
22.根据权利要求9至21中任一项所述的多孔径成像设备，其中，所述光学图像稳定器(22)包括至少一个致动器(36，37，42)并且被布置为使得所述至少一个致动器(36，37，42)至少部分地布置在由立方体(55)的侧面所展开的两个平面(52a，52b)之间，其中，所述立方体的所述侧面取向为彼此平行并且平行于所述阵列(14)的线延伸方向(35，65，z)，以及所述光学通道(16a-h)的光路的在所述图像传感器(12)和所述光学器件(64a-h)之间的部分，并且所述立方体具有最小体积，但仍包括所述图像传感器(12)和所述阵列(14)。
23.根据权利要求22所述的多孔径成像设备，其中，所述光学图像稳定器(22)从所述平面(52a，52b)之间的区域延伸出至多50％。
24.根据权利要求9至23中任一项所述的多孔径成像设备，被配置为从传感器接收传感器信号，并且关于与所述多孔径成像设备和所述对象之间的相对移动相关的信息来评估所述传感器信号，并且通过使用所述信息执行对所述光学图像稳定器或所述电子图像稳定器(22；41)的控制。
25.一种多孔径成像设备(10；10’；10”；10”’；20；30；40)，包括：
图像传感器(12)；
光学通道(16a-h)的阵列(14)，其中，每个光学通道(16a-h)包括光学器件(64a-h)，所述光学器件(64a-h)用于将总视场(70)的至少一个局部视场(72a-d)投影在所述图像传感器(12)的图像传感器区域(24a-h)上；以及
光束偏转装置(18)，用于偏转所述光学通道(16a-h)的光路(26a-h)；
其中，所述阵列(14)的第一光学通道(16d)被配置为对第一总视场(70a)的第一局部视场(72d)成像，其中，所述阵列(14)的第二光学通道(16c)被配置为对所述第一总视场(70a)的第二局部视场(72c)成像，并且其中，第三光学通道(16e)被配置为对第二总视场(70b)完整成像；并且
其中，所述第二总视场(70b)是所述第一总视场(70a)的非完整部分；
其中，所述多孔径成像设备还包括：
光学图像稳定器(22)，用于通过在所述图像传感器(12)、所述阵列(14)和所述光束偏转装置(18)之间产生第一相对移动(34；39a)，沿第一图像轴(28)进行图像稳定，以及用于通过在所述图像传感器(12)、所述阵列(14)和所述光束偏转装置(18)之间产生第二相对移动(38；39b)，沿第二图像轴(32)进行图像稳定；以及
电子图像稳定器(41)，用于沿所述第一图像轴和所述第二图像轴(28；32)对所述阵列(14)的所述第一光学通道(16a)进行图像稳定；
其中，所述光学图像稳定器(22)被配置为稳定包括所述第一光学通道(16a-h)和所述第二光学通道(16a-h)的群组的参考通道的成像局部视场(72a-d)的图像，并且其中，所述电子图像稳定器(41)被配置为针对不同于所述参考通道的光学通道(16a-h)以通道单独方式执行图像稳定，其中，所述多孔径成像设备被配置为仅以光学方式稳定所述参考通道。
26.一种多孔径成像设备(10”)，包括：
图像传感器(12)；
光学通道(16a-d)的阵列(14)，其中，每个光学通道(16a-d)包括光学器件(64a-d)，所述光学器件(64a-d)用于将总视场(70a-b)的局部视场(72a-d)投影在所述图像传感器(12)的图像传感器区域(24a-d)上；以及
光束偏转装置(18)，用于偏转所述光学通道(16a-d)的光路；
其中，所述第一组光学通道被配置有所述阵列(14)的至少两个光学通道(16a，16b)以对第一总视场(70a)的每个局部视场(72a，72b)成像，其中，第二组光学通道被配置有所述阵列(14)的至少两个光学通道(16c，16d)以对第二总视场(70b)的每个局部视场(72c，72d)成像；并且
其中，所述第二总视场(70b)是所述第一总视场(70a)的非完整部分；
其中，所述多孔径成像设备还包括：
图像评估装置，读出所述图像传感器区域，所述图像评估装置被配置为将所述第一局部视场(72a)的图像和所述第二局部视场(72c)的图像组合成所述第一总视场(70a)的第一总图像并提供所述第一总视场(70a)的所述第一总图像，并且提供所述第二总视场(70b)的第二总图像。
27.根据权利要求26所述的多孔径成像设备，其中，所述第一组光学通道的光学器件(64a，64b)的光学特性在至多10％的容限范围内等于第一值，并且其中，所述第二组光学通道的光学器件的光学特性的第二值与所述第一值偏离至少10％。
28.根据权利要求27所述的多孔径成像设备，其中，所述光学特性是焦距。
29.根据权利要求26至28中任一项所述的多孔径成像设备，其中，所述光束偏转装置(18)包括多个分面(64a-e)，其中，所述第一组光学通道的每个光学通道(16a，16b)被分配给第一组分面中的分面(46a，46b)，并且其中，所述第二组光学通道的每个光学通道(16c，16d)被分配给第二组分面中的分面(46e)或所述第一组分面中的分面。
30.根据权利要求29所述的多孔径成像设备，
其中，所述第二组光学通道的每个光学通道(16c，16d)被分配给第二组分面中的分面；
其中，所述第一组光学通道和所述第二组光学通道的所述分面(46a-e)均包括第一反射主侧面和第二反射主侧面，其中，所述光束偏转装置(18)被配置为在所述光束偏转装置(18)的第一旋转位置中在第一方向上利用所述第一主侧面偏转所述光学通道(16a-d)，并且在所述光束偏转装置(18)的第二旋转位置中在第二方向上利用所述第二主侧面偏转所述光学通道(16a-d)；
并且其中，所述第一组分面(46a，46b)的主侧面相对于彼此以第一角度(δ1)倾斜，并且其中，所述第二组分面的主侧面相对于彼此以第二角度(δ2)倾斜。
31.根据权利要求30所述的多孔径成像设备，其中，所述第一角度(δ1)小于所述第二角度(δ2)，或者其中，所述第二角度(δ2)小于所述第一角度(δ1)。
32.根据权利要求26至31中任一项所述的多孔径成像设备，其中，所述第一组光学通道和所述第二组光学通道的每个光学通道(16a-d)被配置为将所述局部视场(72a-d)投影在被分配给所述光学通道(16a-d)的所述图像传感器(12)的图像传感器区域(24a-d)上。
33.根据权利要求32所述的多孔径成像设备，其中，被分配给所述第二组光学通道的光学通道(16c，16d)的至少一个图像传感器区域与被分配给所述第一组光学通道的光学通道(16a，16b)的图像传感器区域(24a，24b)重叠。
34.根据权利要求26至33中任一项所述的多孔径成像设备，还包括：
光学图像稳定器(22)，用于通过在所述图像传感器(12)、所述阵列(14)和所述光束偏转装置(18)之间产生第一相对移动(34；39a)，沿第一图像轴(28)进行图像稳定，以及用于通过在所述图像传感器(12)、所述阵列(14)和所述光束偏转装置(18)之间产生第二相对移动(38；39b)，沿第二图像轴(32)进行图像稳定；以及
电子图像稳定器(41)，用于沿着所述第...
【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克·维佩曼，雅克·迪帕里，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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