具有子像素分辨率的薄式照相機(jī)的制作方法
【專利說明】具有子像素分辨率的薄式照相機(jī)
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00580008795.X、申請(qǐng)日為2005年I月26日、發(fā)明名稱為“具有子像素分辨率的薄式照相機(jī)”的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種薄式照相機(jī)。具體地說，本發(fā)明涉及一種采用濾色片和/或具有增大的視角的薄式照相機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0003]圖1A所示的現(xiàn)有照相機(jī)10包括:透鏡12，其焦距為f ;檢測(cè)器陣列14，其具有多個(gè)像素。為了實(shí)現(xiàn)彩色成像，設(shè)置了具有某種模式、典型地其綠色濾色片通常比其紅色或者藍(lán)色濾色片多的濾色片陣列15。圖1B示出濾色片陣列15的例子。該濾色片陣列15中的每個(gè)濾色片對(duì)應(yīng)于檢測(cè)器陣列14內(nèi)的檢測(cè)器或者像素。然而，這種照相機(jī)較厚。
[0004]實(shí)現(xiàn)具有足夠高分辨率的薄式照相機(jī)的一種方法是縮放現(xiàn)有照相機(jī)，例如，其透鏡的焦距為f的f/ι照相機(jī)的成像系統(tǒng)。假定在X方向焦平面上具有nx個(gè)像素和大小P x的傳感器，而在y方向焦平面上具有\(zhòng)個(gè)大小為P ,的像素。因此，在X方向，分辨率被定義為l/px，而在y方向，分辨率被定義為l/py。如果可以利用要求的縮放比降低pJP Py，則可以使n# n y保持相等，如上所述，因此，可以減小f，同時(shí)維持分辨率不變。然而，可用性和/或者當(dāng)前傳感器的價(jià)格限制了這樣減小像素的尺寸。此外，這種縮小的系統(tǒng)內(nèi)沒有足夠的電源。
[0005]另一種解決方案是采用復(fù)眼捕像，其透鏡的大小取決于要求的照相機(jī)的厚度。復(fù)眼內(nèi)每個(gè)透鏡對(duì)應(yīng)于多個(gè)像素，同時(shí)，選擇復(fù)眼，以使各透鏡之間的間距不是像素之間間距的整數(shù)倍。因此，各透鏡分別盯著不同的漂移圖像。通常，復(fù)眼捕像系統(tǒng)中采用的透鏡的分辨率低，例如，具有等于或者大于每個(gè)像素的面積的PSF。通過將來自多個(gè)照相機(jī)的圖像組合在一起，可以實(shí)現(xiàn)比單獨(dú)的子照相機(jī)的分辨率高的分辨率。關(guān)于該解決方案，圖1C所示的濾色片陣列15’具有用于每個(gè)透鏡的濾色片。對(duì)每種顏色應(yīng)用多個(gè)透鏡，因此，將每種顏色的圖像組合在一起。然而，采用復(fù)眼捕像計(jì)算工作集中，并且對(duì)于整個(gè)復(fù)合圖像，難以實(shí)現(xiàn)等于或者接近傳感器陣列內(nèi)的像素?cái)?shù)目的分辨率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明涉及一種薄式照相機(jī)，它基本上克服了因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)的局限性和缺陷存在的一個(gè)或者多個(gè)問題。
[0007]通過提供一種彩色照相機(jī)可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征，該彩色照相機(jī)包括:至少三個(gè)子照相機(jī)，每個(gè)子照相機(jī)包括:成像透鏡、濾色片以及檢測(cè)器陣列。將來自至少三個(gè)子照相機(jī)的圖像組合在一起形成多色復(fù)合圖像。該至少三個(gè)子照相機(jī)包括總共N個(gè)檢測(cè)器和總共X個(gè)不同色組，其中第一色組信號(hào)的第一數(shù)目小于N/X，而第二色組信號(hào)的第二數(shù)目大于N/X，該至少三個(gè)子照相機(jī)中的至少兩個(gè)子照相機(jī)輸出第二色組信號(hào)，其中第二色組復(fù)合圖像的分辨率高于單獨(dú)的子照相機(jī)的分辨率，而且第一色組的復(fù)合圖像的分辨率不高于單獨(dú)的子照相機(jī)的分辨率。
[0008]與色組相關(guān)的濾色片基本相同。使第一子照相機(jī)輸出的第二色組的第一圖像相對(duì)于第二子照相機(jī)輸出的第二色組的第二圖像移位。第一子照相機(jī)包括用于使第一圖像移位的裝置。用于使第一圖像移位的裝置包括位于成像透鏡與檢測(cè)器陣列之間的孔徑。用于使第一圖像移位的裝置包括用于使第一子照相機(jī)的成像透鏡的中心從第二子照相機(jī)的成像透鏡偏離檢測(cè)器陣列中的檢測(cè)器尺寸的非整數(shù)倍的量的裝置。用于使第一圖像移位的裝置包括用于使第一子照相機(jī)的成像透鏡的中心沿第一方向從第二子照相機(jī)的成像透鏡偏離檢測(cè)器陣列中的檢測(cè)器尺寸的非整數(shù)倍的裝置以及位于成像透鏡與檢測(cè)器陣列之間用于沿著第二方向屏蔽光的孔徑。
[0009]該彩色照相機(jī)可以包括用于在子照相機(jī)內(nèi)順序移位圖像的裝置。用于順序移位的裝置包括壓控液體透鏡。
[0010]在每個(gè)成像透鏡的頂部設(shè)置與色組相關(guān)的濾色片。每個(gè)子照相機(jī)可以進(jìn)一步包括位于成像透鏡與檢測(cè)器陣列之間的另一濾色片。該彩色照相機(jī)可以進(jìn)一步包括位于相鄰成像透鏡之間的屏蔽元件。該屏蔽元件可以是錐形的，其較寬部分靠近成像透鏡，而向著檢測(cè)器陣列越來越窄。每個(gè)成像透鏡可以分別包括位于基底的第一表面上的折射元件和另一個(gè)位于該基底的第二表面上的透鏡元件。另一透鏡元件可以是衍射元件。每個(gè)成像透鏡可以分別包括位于第一基底的第一表面上的折射元件和另一個(gè)位于第二基底的第二表面上的透鏡元件?？梢詫⒌谝缓偷诙坠潭ㄔ谝黄稹５谝簧M圖像的分辨率基本上可以等于子照相機(jī)的分辨率。第二色組可以包括綠色光或者亮度信息。每個(gè)子照相機(jī)可以分別與一個(gè)色組相關(guān)。
[0011]通過提供一種彩色照相機(jī)可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征，該彩色照相機(jī)包括:可電控透鏡；至少三個(gè)色組；成像透鏡；檢測(cè)器陣列，其用于從成像透鏡接收至少三個(gè)色組的圖像；以及處理器，該處理器從檢測(cè)器陣列接收電信號(hào)，順序提供對(duì)可電控透鏡施加的控制信號(hào)，以使該檢測(cè)器陣列上的圖像移位，從而根據(jù)來自檢測(cè)器陣列的電信號(hào)形成復(fù)合圖像。
[0012]該處理器可以改變并順序提供控制信號(hào)，直到達(dá)到要求的復(fù)合圖像分辨率。第二色組可以包括亮度信息，而第一色組可以包括色度信息。
[0013]通過提供一種彩色照相機(jī)可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征，該彩色照相機(jī)包括:至少三個(gè)子照相機(jī)，每個(gè)子照相機(jī)分別包括:成像透鏡、濾色片以及檢測(cè)器陣列。該彩色照相機(jī)還將來自至少三個(gè)子照相機(jī)的圖像組合在一起形成多色復(fù)合圖像，該彩色照相機(jī)進(jìn)一步包括至少一個(gè)位于第一檢測(cè)器關(guān)于到用于基本上接收同樣波長(zhǎng)的相應(yīng)第二檢測(cè)器的光路徑中的不同光學(xué)元件，從而使多色復(fù)合圖像的分辨率提高到高于單獨(dú)的子照相機(jī)的分辨率。
[0014]該不同光學(xué)元件可以是用于屏蔽第一檢測(cè)器內(nèi)的光的掩模，其中第一檢測(cè)器的掩模的形狀與第二檢測(cè)器的掩模的形狀不同，第二檢測(cè)器可以沒有掩模。第一和第二子照相機(jī)具有基本相同的濾色片，而且第一和第二檢測(cè)器分別位于第一和第二子照相機(jī)內(nèi)。第一和第二子照相機(jī)可基本上僅透射綠色光或者僅發(fā)送亮度信息。第一和第二子照相機(jī)可以互相相鄰。
[0015]通過提供一種彩色照相機(jī)可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征，該彩色照相機(jī)包括:至少三個(gè)子照相機(jī)，每個(gè)子照相機(jī)分別包括:成像透鏡、濾色片以及檢測(cè)器陣列。該彩色照相機(jī)可以將來自至少三個(gè)子照相機(jī)的圖像組合在一起形成多色復(fù)合圖像，該至少三個(gè)子照相機(jī)中的至少兩個(gè)子照相機(jī)的每一個(gè)產(chǎn)生具有基本相同色譜的圖像(至少兩個(gè)具有基本相同色譜且在其間存在不同的圖像)，從而提供具有基本相同色譜的復(fù)合圖像的分辨率高于各子照相機(jī)的分辨率，不具有該基本相同色譜的彩色圖像的分辨率低于該復(fù)合圖像的分辨率。
【附圖說明】
[0016]通過參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例，本發(fā)明的上述以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員顯而易見。
[0017]圖1A是現(xiàn)有照相機(jī)的成像系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖；
[0018]圖1B是用于圖1A所示現(xiàn)有照相機(jī)的現(xiàn)有濾色片陣列的平面圖；
[0019]圖1C是另一種現(xiàn)有濾色片陣列的平面圖；
[0020]圖2A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的照相機(jī)內(nèi)的成像系統(tǒng)的透視圖；
[0021]圖2B至2D是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的濾色片的平面圖；
[0022]圖2E是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微型照相機(jī)內(nèi)采用的宏像素/微像素的示意性分解側(cè)視圖；
[0023]圖3A和3B是根據(jù)本發(fā)明其他實(shí)施例的立另外的濾色片的平面圖；
[0024]圖4A-4D是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)內(nèi)的不同屏蔽單元的示意性側(cè)視圖；
[0025]圖5是包括位于各透鏡附近的掩模的本發(fā)明實(shí)施例的示意性側(cè)視圖；
[0026]圖6是本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的示意性側(cè)視圖；
[0027]圖7A是用于本發(fā)明的專用透鏡系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖；
[0028]圖7B是圖7A所示透鏡系統(tǒng)的示意性透視圖；
[0029]圖8A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的子照相機(jī)排列的示意性頂視圖；
[0030]圖8B是圖8A所不子照相機(jī)的移位圖像的不意性頂視圖；以及
[0031]圖9是用于本發(fā)明的照相機(jī)的液體透鏡的示意性側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將參考附圖更全面說明本發(fā)明，附圖示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，可以以不同的方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，而不應(yīng)該認(rèn)為本發(fā)明僅限于在此描述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例是為了使該公開更徹底和全面，并將本發(fā)明原理完全傳達(dá)給本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚起見，對(duì)各層和區(qū)域的厚度進(jìn)行了放大。還應(yīng)該明白，在稱一層位于另一層或者基底“上”時(shí)，它可以直接位于另一層或者基底之上，也可以存在中間層。此外，還應(yīng)該明白，在稱一層位于另一層“下”時(shí)，它可以直接位于下面，也可以存在一個(gè)或者多個(gè)中間層。此外，還應(yīng)該明白，在稱一層位于兩層“之間”時(shí)，它可以是兩層之間的唯一層，也可以存在一個(gè)或者多個(gè)中間層。在該說明書中，同樣的參考編號(hào)表示同樣的單元。
[0033]成像系統(tǒng)中使用的參數(shù)是系統(tǒng)的f/#，其中f/# = f/D，其中f是焦距，而D是透鏡孔徑的大小。在制造薄式照相機(jī)的過程中，盡管對(duì)現(xiàn)有照相機(jī)保持相同