用于曲面光學(xué)傳感器的防抖糾正系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于曲面光學(xué)傳感器的防抖糾正系統(tǒng)
[0001]背景
[0002]相機(jī)因?yàn)樵谝苿?dòng)中使用(例如，處于車輛中)而抖動(dòng)，并且還因?yàn)槿瞬荒芡耆€(wěn)定地握持相機(jī)而抖動(dòng)。一般來說，抖動(dòng)導(dǎo)致用較長(zhǎng)曝光時(shí)間來捕捉的圖像中的模糊，以及其它不想要的效果。
[0003]為了補(bǔ)償抖動(dòng)，許多相機(jī)具有內(nèi)建的防抖(通常被稱為圖像穩(wěn)定)系統(tǒng)。這類系統(tǒng)在諸如想要糾正因不穩(wěn)的手導(dǎo)致的相機(jī)抖動(dòng)、或者在移動(dòng)的車或船中捕捉視頻之類的場(chǎng)景中是特別有用，其中相機(jī)的較高頻率的震動(dòng)和其它相對(duì)移動(dòng)不能以其它方式來處理。一般來說，這類能夠防抖動(dòng)的相機(jī)具有平直的成像表面，該成像表面根據(jù)需要水平地和/或垂直地移動(dòng)以補(bǔ)償相機(jī)的不穩(wěn)定移動(dòng)。
[0004]然而，光學(xué)透鏡系統(tǒng)一般都不在平直的成像表面上得到其最佳聚焦。例如，球面透鏡系統(tǒng)傾向于在大致半球形表面(稱為Petzval表面)上具有最佳聚焦。透鏡設(shè)計(jì)的復(fù)雜性中的許多都在于強(qiáng)迫透鏡系統(tǒng)在離Petzval表面相去甚遠(yuǎn)的平直成像表面上得到最佳聚焦。
[0005]傳感器技術(shù)的發(fā)展已一定程度地得到了提供改善的圖像質(zhì)量的低分辨率曲面?zhèn)鞲衅?具有在未來可能增加的分辨率)。然而，采用這樣的曲面?zhèn)鞲衅?，現(xiàn)有的防抖動(dòng)系統(tǒng)不能夠正確作用；事實(shí)上，這類糾正系統(tǒng)相反使得捕捉的圖像變得更糟(例如，失焦)。
[0006]概述
[0007]提供本概述以便以簡(jiǎn)化形式介紹將在以下的詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的一些代表性概念的選集。本概述不旨在標(biāo)識(shí)出所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在以限制所要求保護(hù)的主題的范圍的任何方式來使用。
[0008]簡(jiǎn)單來說，此處所描述的主題的各個(gè)方面涉及一種技術(shù)，其中相機(jī)包括曲面?zhèn)鞲衅?，該曲面?zhèn)鞲衅鞅慌渲贸衫@(或基本上繞)該曲面?zhèn)鞲衅鞯那手行难刂辽僖粋€(gè)方向旋轉(zhuǎn)。防抖動(dòng)糾正控制器接收對(duì)應(yīng)于相機(jī)移動(dòng)的輸入數(shù)據(jù)，導(dǎo)致曲面?zhèn)鞲衅餮刂辽僖粋€(gè)旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)以糾正相機(jī)移動(dòng)中的至少一些。
[0009]在一個(gè)方面，在接收到與移動(dòng)有關(guān)的數(shù)據(jù)之后，基于該與移動(dòng)有關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算旋轉(zhuǎn)量和旋轉(zhuǎn)方向?；谛D(zhuǎn)量和旋轉(zhuǎn)方向來旋轉(zhuǎn)曲面?zhèn)鞲衅?。與移動(dòng)有關(guān)的數(shù)據(jù)可被接收作為傳感器組所感測(cè)的數(shù)據(jù)和/或通過處理圖像數(shù)據(jù)獲得的反饋數(shù)據(jù)以確定相機(jī)移動(dòng)。
[0010]在一個(gè)方面，相機(jī)包括被配置成相對(duì)于透鏡旋轉(zhuǎn)的曲面?zhèn)鞲衅?，其中該透鏡具有在傳感器的任意一個(gè)定位處比曲面?zhèn)鞲衅鞯膱D像捕捉區(qū)域更大的視場(chǎng)。控制器接收對(duì)應(yīng)于相機(jī)移動(dòng)的與移動(dòng)有關(guān)的數(shù)據(jù)，并且調(diào)整所述曲面?zhèn)鞲衅鞯亩ㄎ唬{(diào)整包括沿至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)傳感器以補(bǔ)償相機(jī)移動(dòng)。
[0011]結(jié)合附圖閱讀以下【具體實(shí)施方式】，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得顯而易見。
【附圖說明】
[0012]作為示例而非限制，在附圖中示出了本發(fā)明，附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同或相似的元素，附圖中:
[0013]圖1是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示例實(shí)施例的示出被配置為用于基于感測(cè)到的相機(jī)移動(dòng)數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)曲面?zhèn)鞲衅鞯氖纠M件的框圖。
[0014]圖2是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示例實(shí)施例的示出被配置為用于至少部分基于圖像處理反饋來旋轉(zhuǎn)曲面?zhèn)鞲衅鞯氖纠M件的框圖。
[0015]圖3是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示例實(shí)施例的相對(duì)于透鏡(沿一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向)旋轉(zhuǎn)曲面?zhèn)鞲衅鞯谋硎尽?br>[0016]圖4A和4B是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)不例實(shí)施例的隨時(shí)間相對(duì)于透鏡(沿一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向)旋轉(zhuǎn)曲面?zhèn)鞲衅饕哉{(diào)整相機(jī)移動(dòng)的表示。
[0017]圖5是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示例實(shí)施例的演示旋轉(zhuǎn)能力的示例曲面?zhèn)鞲衅鞯娜S表不O
[0018]圖6A-6C是根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施例的曲面?zhèn)鞲衅骺扇绾伪获詈系捷d體材料形成一個(gè)組件的表示，其中該組件由電機(jī)來移動(dòng)。
[0019]圖7A-7C是根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施例的曲面?zhèn)鞲衅骺扇绾伪获詈系捷d體材料形成一個(gè)組件的表示，其中該組件由電磁力來移動(dòng)。
[0020]圖8是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示例實(shí)施例的表示可被執(zhí)行以基于與移動(dòng)相關(guān)的數(shù)據(jù)來旋轉(zhuǎn)曲面?zhèn)鞲衅鞯氖纠襟E的流程圖。
[0021]圖9是表示可并入本文中所描述的主題的各方面的示例環(huán)境的框圖。
[0022]詳細(xì)描述
[0023]在此所述的技術(shù)的各方面大體上涉及一種包括被移動(dòng)以用于相機(jī)抖動(dòng)糾正的曲面(例如硅)傳感器的相機(jī)，即包含防抖動(dòng)系統(tǒng)的相機(jī)。這導(dǎo)致更穩(wěn)定的圖像捕捉，同時(shí)還受益于因具有曲面(非平面)傳感器而得到的成像域上(例如，在焦距處)的明顯改善的銳度。
[0024]曲面?zhèn)鞲衅飨到y(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)之一在于相對(duì)容易設(shè)計(jì)銳利且在寬的視場(chǎng)上具有均勻亮度的透鏡。傳統(tǒng)相機(jī)透鏡在圖像的角落處容易在銳度和相對(duì)亮度兩方面都具有明顯的下降。如果傳感器不移動(dòng)，這不會(huì)成為問題，因?yàn)橥哥R的最低分辨率區(qū)域處于圖像的角落處，在那里它們不太會(huì)引起注意。然而，當(dāng)傳感器移動(dòng)以糾正抖動(dòng)時(shí)，那些較低分辨率區(qū)域被平移為更靠近圖像的中心，并且透鏡的最銳利的焦點(diǎn)不再位于圖像的中心。對(duì)于亮度而言也出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象，其中較暗的角落被平移為更靠近圖像域的中心。
[0025]為了用傳統(tǒng)透鏡來糾正大角度抖動(dòng)，如果圖像傳感器橫向地偏移到其極限，則至少相對(duì)亮度將可能被糾正。由于設(shè)計(jì)寬角度曲面?zhèn)鞲衅魍哥R較為容易，因此旋轉(zhuǎn)防抖動(dòng)系統(tǒng)可能能夠補(bǔ)償大得多的角度偏移，這對(duì)應(yīng)于粗糙得多的以及更極限的震動(dòng)情況。
[0026]因此，在一個(gè)方面，傳感器被移動(dòng)以補(bǔ)償抖動(dòng)，其中半球面?zhèn)鞲衅鞅辉谧疃嗳齻€(gè)維度上(例如，θ、φ和/或φ角度方向)繞著傳感器的曲率中心旋轉(zhuǎn)。如果需要，傳感器還可在Z方向上被平移。
[0027]移動(dòng)可通過感測(cè)相機(jī)移動(dòng)和驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)各種用于補(bǔ)償?shù)囊苿?dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。還提供了對(duì)于移動(dòng)(例如，圖像中隨時(shí)間移動(dòng)的對(duì)象)的效果的動(dòng)態(tài)測(cè)量，并且調(diào)整傳感器的定位(例如，旋轉(zhuǎn)角)以維持該物體的大致位置。
[0028]應(yīng)當(dāng)理解，本文中的任何示例均是非限制的。因此，本發(fā)明不限制于在此描述的任何具體的實(shí)施例、方面、概念、結(jié)構(gòu)、功能或示例。相反，此處所描述的實(shí)施例、方面、概念、結(jié)構(gòu)、功能或示例中的任一個(gè)都是非限制性的，并且本發(fā)明一般能夠以在計(jì)算和光學(xué)傳感中提供益處和優(yōu)點(diǎn)的各種方式來使用。
[0029]如圖1中大體表不的，不例化的相機(jī)102包括曲面?zhèn)鞲衅?04。在一些實(shí)施例中，曲面?zhèn)鞲衅?04被設(shè)計(jì)成為半球面(并且如果不是完美的半球面，則可以是相對(duì)于可接受的捕捉圖像來說是基本上半球面)，但無論如何都是非平面的。防抖動(dòng)糾正控制器106基于相機(jī)移動(dòng)數(shù)據(jù)108來動(dòng)態(tài)地控制曲面?zhèn)鞲衅?04的旋轉(zhuǎn)角，諸如經(jīng)由適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)信號(hào)來可控地驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)110，包括通過諸如放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、和/或諸如此類的任何中介機(jī)構(gòu)。例如，包括一個(gè)或多個(gè)傳感器(諸如陀螺儀(以及可能的其它傳感器，諸如加速度計(jì)))的傳感器組109可提供高度靈敏的移動(dòng)數(shù)據(jù)。在這一實(shí)施例中，經(jīng)感測(cè)的移動(dòng)數(shù)據(jù)108被用作為輸入以驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110來抵消相機(jī)的移動(dòng)。
[0030]如圖2中所表示的(其中與圖1中的那些組件類似的組件被標(biāo)記為2xx而不是Ixx)，對(duì)防抖動(dòng)糾正控制器206的輸入不需要是(至少不僅僅是)對(duì)實(shí)際的相