利用滚动快门的自适应光平面形成制造技术

通过相对于图像感应面来同步于曝光图像感应面（例如胶片或像素阵列）的不同部分移动光学透镜而成像景像。同步动作优选地适于被成像的景像，从而在不同物距处的物体被聚焦在不同的时刻、以及在曝光帧周期内不同时刻处曝光于感应面的不同部分。对于传感器的不同部分，曝光时间可根据将要被成像的景像内的不同物体的速率或亮度来改变，如通过类似于自动调焦距离测量设备的测量设备在照相机处所检测到的。还详细描述了一种照相机和计算机可读指令的程序。相对于图像感应面来移动透镜的可选方案包括改变透镜的形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及提供增加的景深的方法和光学设备。
技术介绍
传统的摄影技术依靠通过固定的聚焦透镜(或多个透镜)来曝光胶片的平面部分，从而感兴趣的物体将被精确的聚焦在胶片上。胶片布置成垂直于光轴并且位于透镜后的像距si处，该像距si匹配物距s0，而物体位于透镜前方的该物距s0处。特别在微距摄影技术中但较小程度上涉及所有的摄影技术，曝光景像内但处于距离并非像距s0的其他物体在胶片上散焦。该基本理论在整个胶片摄影技术中持续盛行，随着数字摄影技术的引入，使用像素化阵列(pixilatedarray)来替代胶片。图1是现有技术的示意框图，其表示透镜20聚集在有限物距处定位的物体，从而进入到透镜20的所有光线22基本上是平行的。对于某些假设来说，假设该透镜是薄的。透镜20的焦距是透镜后进入该透镜的平行光线聚焦的距离。像距si是透镜20后通过来自特定物距s0的通过透镜的光被聚焦的距离。由于图1中的物距s0是远的(进入到透镜20的光线基本上是平行的)，则si＝f，像距是透镜焦距。传感器24(其可以是胶片、数字像素化面、感应阵列等)位于像距si处，从而特定的成像物体被焦点对准。该关系由高斯(薄)透镜方程1f=1s0+1si]]>来描述。对于位于有限距离处的物体，s0是大的并且变得近乎等于零的小，从而f≈si。图2A类似于图1，但随着透镜20的移动，从而位于s0＜＜∞处(例如小于大约20’)的物体相反将聚焦在传感器24上。焦距f在图1和图2A之间没有改变，其由透-->镜20的形状和折射率来设置。透镜20或传感器24的移动使得能够对在传感器24处的非平行进入光线22进行聚焦，并且该关系可以数学地表示为si=s0fs0-f.]]>图2B是在离透镜的各个距离处布置的多米诺骨牌并列显示(tile)的照片(例如以图2A的透镜设置所拍摄的一张)。该图像示出了三个连续的多米诺骨牌并列显示25、26、27，每个具有水平线以及在该线上可见的三个点。这三个多米诺骨牌并列显示的中间26位于图2A的距离s0，并且因此精确地聚焦在如我们在图2B中所看到的传感器上。这三个多米诺骨牌并列显示的剩余两个25、27处于可接受的焦距内，并且位于相应的距离s0-x和s0+x处，假设所有的多米诺骨牌并列显示彼此之间以距离x等间距。所有的多米诺骨牌并列显示被虚化(blur)，因为它们位于离s0比距离x更远的位置。仅可在离透镜20一个距离s0处获得重要的或精确的焦距。在图1至图2B中，该距离是物距s0。如图2B中明显示出，对于距离(s0±x)的范围来说，焦距是可接受的精确。该可接受焦距的区域被称为景深。技术上来说，该景深是其中散光圈(circle of confusion)的尺寸小于人眼的分辨率的区域。散光圈在光学和照相
内是相当熟知的术语，并且涉及最模糊时，点可以是并且仍是被认为“焦点对准”的。增加景深已经成为对图1和图2A的设置的某种改进的主题。在图3中示意性地示出增加该景深的一种此类现有技术设置。在该设置中，传感器24限定倾斜并且不再垂直于由透镜20所限定的光轴26的面。位于更靠近于图3的顶部的物体处于离透镜20的距离s01处。进入到透镜20的光线22a并不是平行的，所述光线22a精确地聚焦在透镜20后的距离Si1处的传感器24的一部分处。在相同的景像和相同的传感器曝光内的是第二物体，其位于更靠近于图3的底部，并且离透镜20距离S0inf。来自此第二物体的光线22b在它们进入到透镜时基本上是平行的，并且精确地聚焦在透镜20后的距离Siinf处的传感器24的一部分上。因为si1不等于siinf，所以景深被-->增加，即，当从图3的顶部向图3的底部移动时，最佳焦距的位置将移位。图3的设置在商业上被实施在图4的CanonTS-E 24mm透镜中，允许相对于照相机设备表现出“并列显示”的更好的成像物体或景像。该效果通过借助于单独倾斜透镜或通过倾斜传感器自身来在成像透镜和传感器平面之间设置倾斜角来获得，如下所述。另一现有技术设置在美国专利No.6,783,068标题“Large Depth ofField Line Scan Camera”中描述。在该修改中，扫描系统使用一种随机可寻址成像传感器，其可选择性地位于成像平面中的Scheimpflug角度处以便检测从物体反射的聚焦光。从物体反射的光线通过物镜聚焦在传感器上。由于传感器安装在Scheimpflug角处，所以物体平面的景深内的每个条带(strip)具有焦点对准的传感器上的相应像素。美国专利No.6,567,126标题为“Planar Focus Correction”并且描述了一种照相机，该照相机包括检测器阵列和设置成将来自物体平面的光幅射引导到检测器上的物镜。透镜定义了照相机的光轴，并且物体平面处于倾斜的角度。光轴移动设备改变检测器相对于透镜的相对方位，从而检测器和透镜可以沿光轴彼此相对或相反的相对移动，并且相对于彼此以至少一个自由度进行倾斜。这使得连接到检测器的聚焦检测设备来检测落入到检测器的图像的一部分何时被焦点对准，保持焦点对准的图像的焦点对准部分直到第二部分也进入到焦距中。美国专利No.6,445,415的标题为“Increased Depth of Field forPhotography”并且被描述为用于电子照相机的根本。图像从照相机中的传感器电子地生成并且是基于多照相技术。以相应照片中的景像主题的不同聚焦部分来对若干照片进行拍摄，并且由来自不同图像的贡献合成基本图像。计算的图像转换是基于对于相应图像的透镜或传感器设置。美国专利No.5,282,045的标题为“Depth of Field ControlApparatus and Image Pickup Apparatus Having the Same Therein”。在该专利中，对应于在焦点或焦距位置上不同的多个图片图像的图像信-->号由一种机构获得，该机构用于改变焦点或焦距位置，以借助于通过合成电路来合成这些图像信号以生成新的图像信号。物体的运动信息由用于检测物体中的移动部分的电路来获得，以通过运动信息来控制图像的合成。焦点或焦距位置与同步于电视的垂直扫描周期的整数倍来移动。在由电视系统的一个垂直扫描周期内获得对应于在焦点或焦距位置上不同的多个图片图像的图像信号。结合照相机透镜的透镜孔径的值来控制焦点或焦距位置的移动量。图像合成由合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对景像进行成像的方法，包括：　　　　操纵在光学透镜和图像感应面之间的光学关系，从而图像感应面被分隔在与透镜不同的有效像距处；以及　　　　与操纵光学关系同步地曝光所述图像感应面的不同部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-6-24 11/165,9921.一种用于对景像进行成像的方法，包括：
操纵在光学透镜和图像感应面之间的光学关系，从而图像感应
面被分隔在与透镜不同的有效像距处；以及
与操纵光学关系同步地曝光所述图像感应面的不同部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中操纵光学关系和曝光所述
图像感应面的不同部分的至少一个自适应于景像中将被成像在感应
面的物体。
3.根据权利要求1所述的方法，其中曝光所述图像感应面的不
同部分包括基于至少检测到的第一和第二物距来自适应地曝光所述
部分。
4.根据权利要求3所述的方法，其中操纵所述光学关系包括在
第一有效像距和第二有效像距之间进行操纵，其中所述第一有效像
距和所述第二有效像距分别对应于所述第一和第二物距。
5.根据权利要求1所述的方法，其中曝光所述图像感应面的不
同部分包括基于检测到的至少两个物体的移动来自适应地将所述部
分曝光不同的曝光周期。
6.根据权利要求1所述的方法，其中曝光所述图像感应面的不
同部分包括基于检测到的至少两个物体的亮度来自适应地将所述部
分曝光不同的曝光周期。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述图像感应面包括相邻
行中的像素的阵列，其中所述阵列的第一部分曝光在当所述图像感
应面处于第一有效像距时，而所述阵列的第二部分曝光在当所述图
像感应面处于第二有效像距时，并且其中所述第一部分的至少一个
像素与所述第二部分的至少一个像素位于所述阵列的相同行内。
8.根据权利要求1所述的方法，其中同步于曝光来操纵所述光
学关系操作于向所述感应面加入有效曲率，所述有效曲率的至少横
截面近似于Petzval面的至少横截面。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述图像感应面包括摄影
胶片。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述图像感应面包括光感
像素的阵列。
11.根据权利要求1所述的方法，其中操纵所述光学关系包括将
透镜和所述感应面的至少一个相对于彼此来移动。
12.根据权利要求1所述的方法，其中操纵所述光学关系包括改
变所述透镜的形状。
13.一种用于对景像进行成像的方法，包括：
确定景像中的第一物体和透镜之间的第一物距；
确定景像中的第二物体和透镜之间的第二物距；
在持续的曝光帧中：
图像感应面的第一部分被曝光在当图像感应面位于离所述
透镜的第一有效像距处，其中所述第一有效像距对应于所述第
一物距；
图像感应面的第二部分被曝光在当图像感应面位于离所述
透镜的第二有效像距处，其中所述第二有效像距对应于所述第
二物距；以及
将曝光的第一和第二部分组合进单个图像中。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述单个图像被显示在
数字图形用户接口上。
15.根据权利要求13所述的方法，其中曝光所述图像感应面的
所述第一和第二部分包括基于检测到的所述第一和第二物体的亮度
来自适应地将所述部分曝光第一和第二曝光时间。
16.根据权利要求13所述的方法，其中曝光所述图像感应面的
所述第一和第二部分包括基于检测到的所述第一和第二物体的移动
速度来自适应地将所述部分曝光第一和第二曝光时间。
17.一种照相机，包括：
透镜；
具有感应面的图像感应器；
曝光装置，用于在单个曝光帧内单独地曝光所述感应面的不同
部分，
装置，用于操纵所述透镜和所述感应面之间的光学关系，从而
所述感应面位于可改变的有效像距处；
处理器，用于同步用于操纵所述曝光装置的装置。
18.根据权利要求17所述的照相机，进一步包括：
测量设备，用于确定景像中的第一和第二物体的每个的光学参
数；
其中所述处理器基于所述确定的光学参数来控制用于操纵的装
置和所述曝光装置中的一个。
19.根据权利要求18所述的照相机，其中所述光学参数是离透
镜的物距，并且所述处理器控制用于操纵的装置以将可变的有效像
距匹配于所述第一和第二物体的物距。
20.根据权利要求18所述的照相机，其中所述光学参数是物体
移动并且所述处理器控制所述曝光装置以将所述感应面的第一部分
曝光第一时间跨度和将所述感应面的第二部分曝光第二时间跨度。
21.根据权利要求18所述的照相机，其中所述光学参数是物体
亮度并且所述处理器控制所述曝光装置以将所述感应面的第一部分
曝光第一时间跨度和将所述感应面的第二部分曝光第二时间跨度。
22.根据权利要求17所述的照相机，其中所述图像传感器包括

【专利技术属性】
技术研发人员：H卡克科里，
申请(专利权)人：诺基亚公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]