[發明專利]具有改善的圖像質量的圖像獲取裝置

有效

• 申請號: 200680054027.2
• 申請日: 2006-03-29
• 公開（公告）號: CN101438577A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發明（設計）人: G·沙布岱;E·戈登堡
• 申請（專利權）人: 泰塞拉技術匈牙利公司
• 主分類號: H04N5/217
• 分類號: H04N5/217
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 韓 宏

技術領域

本發明涉及一種圖像獲取裝置，并且具體涉及一種用于電子裝置的具 有改善的圖像質量的圖像獲取裝置。

背景技術

近來，圖像獲取裝置已經廣泛地用于諸如照相機、移動電話、網絡攝 像機和筆記本電腦的便攜式和非便攜式裝置。這些圖像獲取裝置通常包括 諸如CCD或CMOS傳感器的電子圖像探測器，用于將視場內的物體投影到 該探測器上的透鏡系統以及用于接收和存儲由探測器提供的電子數據的電 子電路。

分辨率和光學變焦是這種圖像獲取裝置的兩個重要的性能參數。

圖像獲取裝置的分辨率指的是物平面上能夠具有的兩個點源間的最小 距離，以致該圖像獲取裝置能夠區分這些點源。分辨率取決于如下事實： 即由于衍射和像差的作用，每個光學系統投影的點源不是點而是具有預定 寬度和特定光強分布的圓盤形(disc)。光學系統對于點光源的響應是已知 的點擴展函數(PSF)。

圖像獲取裝置的整體分辨率主要取決于下述兩種分量中的較小的那 個：光學投影系統的光學分辨率和探測器的分辨率。

這里，將光學投影系統的光學分辨率定義為其PSF的半高寬(FWHM)。 換句話說，兩個點光源的投影的光強分布的峰值必須隔開至少PSF的 FWHM以使得圖像獲取裝置區分開這兩個點光源。然而，分辨率也可以定 義為取決于PSF的不同值，例如半高寬的70％。光學分辨率的這種定義可 以取決于探測器的靈敏度和由該探測器接收的信號的估值。

在這里將探測器的分辨率定義為該探測器的兩個相鄰傳感器像素的間 距(即，中心到中心的距離)。

光學變焦表示圖像獲取裝置相比于未放大的圖像以更好的分辨率獲取 部分視場的原始圖像的能力。這里，假定在傳統的圖像獲取裝置中，整體 分辨率通常由探測器的分辨率限定，即PSF的FWHM可以小于兩個相鄰傳 感器像素之間的距離。因此，可通過選擇部分視場且增加用于該部分視場 的光學投影系統的放大率來提高圖像獲取裝置的分辨率。

例如，X2光學變焦指的是與X1光學變焦相比，圖像獲取裝置的全部 傳感器像素獲取圖像的每一維的一半的情形。

在本文中，“光學變焦”與“數字變焦”之間的差別在于施加“數字變焦” 僅相當于信號插值而實際上沒有提供附加的信息。就此而言，“光學變焦” 則包括投影的局部圖像的放大并提供更多信息和更好的分辨率。

在現有技術中，實現光學變焦包括改變透鏡之間的距離和/或改變透鏡 模塊中的某些透鏡的焦距。

一種用于獲得光學變焦的傳統方式是通過可有效改變光學系統的放大 率的機械設備。這可以通過在控制像平面的位置的同時，通過機械地移位 一個或多個透鏡來改變光學投影系統的透鏡的距離來實現。然而，這種傳 統的圖像獲取系統需要包括幾個透鏡的復雜機械系統以及驅動該透鏡系統 的控制。該機械系統體積大、重量重，容易出現機械故障并且價格昂貴。

可替換地，用于獲得光學變焦的其它現有技術是基于可變焦距透鏡。 在這種實施例中，透鏡系統中的單個透鏡能夠在電場或機械壓力的作用下 改變它們的焦距。這些透鏡通常填充有一種或多種液體并且能夠改變它們 的形狀并因此改變透鏡焦距。與固定焦距系統相比，這種技術方案通常導 致較差的圖像質量。而且，它們通常容易出現疲勞和老化效應。

上述光學系統通常需要具有可能的高壓電路的移動部件和/或特殊的驅 動器并且不是成本節約的技術方案。

因此，本發明的目的在于提供一種適于防止上述缺點的具有改善的圖 像質量的圖像獲取裝置。

具體而言，其目的在于提供一種與具有相同視場的傳統圖像獲取裝置 相比，具有小尺寸，沒有或具有少量移動部件并且能夠分辨率提高的圖像 獲取裝置。

發明內容

本發明基于下述發現：在如同通常用作例如移動電話的圖像獲取裝置 的簡單的類三片式(triplet)的成像器中，PSF是入射角的函數。這在所獲 取的圖像上造成非均勻的分辨率效果。即，最大可達到的分辨率是象平面 處位置的函數。該效果遠比諸如散焦的限制空間分辨率的任何其它效果顯 著。