[发明专利]通过多图像捕获进行的变焦

说明书

技术领域

本发明大体来说涉及一种用于数码相机的紧致型变焦系统。更特定来说，本发明涉及一种用于变焦系统的设备及方法，其中使用具有不同视场的多个图像来形成在变焦范围内的不同图像。

背景技术

当前，大多数数码相机使用变焦镜头及单色图像传感器来捕获静止及视频图像。接着，对所述所捕获图像进行数字处理以产生数字图像文件，所述数字图像文件存储于相机中的数字存储器中。接着，可经由因特网将所述数字图像文件传送到计算机、显示并共享所述数字图像文件。还可包含数码相机作为移动电话的一部分以形成所谓的“相机电话”。所述相机电话可经由移动电话网络将所述数字图像文件发射到另一相机电话或服务提供者。

小相机大小及大变焦范围为数码相机的两个非常重要的特征。用户更喜欢具有变焦功能来提供较灵活的摄影能力。变焦范围通常由可变焦距镜头所提供的光学变焦及通过在捕获之后对数字图像的放大所提供的数字变焦两者组成。用于大变焦范围的可变焦距镜头昂贵且通常增加数码相机的整体大小。因此，存在当设计数码相机时必须进行的小相机大小、大变焦范围与低相机成本之间的折衷。对于较高成本的相机(例如，单镜头反射相机)，这些问题有时通过使用多个可互换变焦镜头来解决，例如，两个3∶1变焦镜头(例如，28到70mm变焦及70到210变焦)。此布置具有用户不方便的缺点及较高的成本以及使其不适合于低成本数码相机的设计复杂性问题。

此项技术中已熟知基于图像放大率的增加与分辨率的对应减小的数字变焦。虽然数字变焦非常快速且简单，但分辨率的减小可产生图像质量的所察觉到的降低。

在美国专利5,657,402中，描述一种其中组合多个数字图像以形成图像的方法。美国专利5,657,402论及在不同焦距或不同时间处捕获的多个图像的使用，其中从相同镜头捕获“各种焦距的多个图像(例如，变焦视频序列)”(第1栏，第21到22行)。然而，美国专利5,657,402不包含用于使得能够捕获不同视场的方法。另外，美国专利5,657,402中所捕获的图像全部包含相同数目个像素以使得在多个图像的情况下增加总曝光时间以及存储与读出时间。

在美国专利申请案2002/0075258中，描述一种全景相机系统，其中另外使用可移动远射相机来捕获场景的高分辨率部分，接着将所述高分辨率部分叠加到全景图像上。美国专利申请案2002/0075258描述使用可移动远射相机来实现图像的一部分的较高分辨率，其中可将所述可移动远射相机移动到全景图像的其中需要较高分辨率的区域。然而，美国专利申请案2002/0075258使用不同焦距的图像且所产生的图像具有不同分辨率的区。

在美国专利5,717,512中，描述一种用于捕获具有不同视场的图像的系统。所述系统基于由电机驱动的可旋转且可俯仰镜头系统，其用于在自动取款机上捕获人的图像。所述系统较大且复杂(如图1中所示)且因此不适于在紧致型相机系统中使用。如美国专利5,717,512中所描述的系统包含三个反射镜(平遥与俯仰反射镜34以及两个折叠反射镜58及59)以通过所述平遥与俯仰反射镜将从场景收集的光重定向到相机60。所述系统还包含三个驱动电机。所述平遥与俯仰反射镜固持于框架31中，所述框架可通过平摇驱动电机52而围绕成像镜头36的光学轴旋转。平摇驱动电机52安装于枢轴板53中，所述枢轴板可以旋转方式附接到安装版43。平遥与俯仰反射镜34还可通过俯仰驱动电机44而俯仰，所述俯仰驱动电机通过连杆33附接到平遥与俯仰反射镜34。俯仰驱动电机44附接到枢轴板53以使得其随平摇运动而旋转。通过由聚焦电机38使所述成像镜头沿所述光学轴且沿导杆39移动来完成图像到相机上的聚焦。

在美国专利申请案2007/0081081中，相机系统安装于旋转枢轴上以用于捕获全景图像的重叠图像。包含传感器，其指示应何时捕获多个图像中的每一者以实现良好重叠。

没有现有技术系统能提供具有大变焦范围的足够紧致的低成本光学系统来实现小的重量轻且相对廉价的消费型数码相机。另外，需要在避免与基于多个图像捕获的过程相关联的文件大小的实质增加而仍实现大变焦范围的同时保持良好的图像质量。

发明内容

本发明的目的为通过利用不具有移动部件的固定焦距镜头来提供一种简单的紧致型变焦系统。本发明使用可移动反射镜来重定向视场以供顺序图像捕获使得广角图像由各自具有部分重叠视场的顺序图像构成。另外，随着所捕获的图像的数目增加而逐渐地将所述图像装箱以保持像素的数目与读出时间在整个变焦范围内相对恒定。此外，随着逐渐地将所述图像装箱而减少每一图像的曝光时间以保持总曝光时间在整个变焦范围内相对恒定。