多镜头扫描式数码成像方法

专利名称：多镜头扫描式数码成像方法
技术领域：
本发明属于数码成像技术领域，具体涉及一种多镜头扫描式数码成像方法。
背景技术：
摄影照片的分辨率是照相机最重要的性能指标。当前的数码相机主要是以单镜头 成像。由于应用领域(便携机，单反机，中幅机，大幅相机)的限制，相机镜头的规格被限制 在一定的范围内，而在这一范围内，单个镜头的分辨率已接近极限。现有镜头分辨率稍有提 高，其生产成本就必须不成比例的大幅提高。但同时光电感应方法的分辨率却远未达到极 限，它的提高发展是成几何级提高的，不久的将来，肯定要超过镜头的分辨率。当前已有一 种现象，就是高像素的数码相机不见得比低像素的数码相机照出的相片清晰，原因是使用 的镜头不同。由此可见，镜头的分辨率已成为技术瓶颈，制约相机关键性能的提高。

发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种可大幅度提高摄影照片分辨 率的多镜头扫描式数码成像方法。为解决现有技术当中的不足之处，本发明采用如下技术方案多镜头扫描式数码 成像方法，由多个镜头组成的镜头组共同参与形成一个图像，每个镜头所形成的像只占整 个图像的一部分，各个镜头在垂直或水平方向排列布置，各个镜头的像面在垂直方向紧密 排列，形成一条垂直方向的像带，各个镜头的视角出发点在同一点上，这些镜头以此点或其 它的任何一点为中心在水平方向作圆弧运动，并对景物进行扫描，像带就会水平推移形成 一个更大的图像，在镜头组后面的光电感应器逐步将此图像接收，再经数码处理后形成数 码图像。所述镜头为正像镜头，镜头组为弧带定焦镜头组或平带定焦镜头组，光电感应器 为带状球形弧面结构或带状桶形弧面(垂直方向为平面，水平方向为弧形面)结构，其中弧 带定焦镜头组须与带状球形弧面光电感应器搭配使用，平带定焦镜头组须与带状桶形弧面 光电感应器搭配使用，光电感应器固定不动且其表面与镜头组产成的像带重合，镜头组产 生的像带在光电感应器的表面逐步展开，像带内的每一个聚焦点在空间的位置都不动，它 们在固定的光电感应器上进行一定时间的曝光，一个聚焦点对应一个像素。所述光电感应器为可变曲率的弧面结构，不同焦长的定焦镜头组可以交换使用。所述镜头为反像镜头，镜头组为弧带镜头组或平带镜头组，光电感应器为带状桶 形弧面(垂直方向弧，水平方向直)结构或带状平面结构，其中弧带镜头组须与带状桶形弧 面光电感应器搭配使用，平带镜头组须与带状平面光电感应器搭配使用，镜头组的后部安 装有与光轴垂直的滑轨，光电感应器在此滑轨上随动于镜头组，并自己另可以在滑轨上滑 动，镜头组转动进行扫描，景物中的某一点进入镜头视角范围后，相对镜头组沿一个方向运 动，此点发出的光聚焦后的点相对镜头轴反向运动，感应器也以同样的速度运动，达到此聚 焦点始终在感应器上的同一像素上聚焦，曝光时间等于像带水平方向宽度除以像带移动速度，若是正像镜头，则光电感应器的运动方向相反，其它与反像镜头类似。所述光电感应器为可变曲率的弧面结构或平面结构，不同焦长的定焦镜头组可以 交换使用，定焦镜头组通过一套简单的传动装置来驱动光电感应器在水平方向上与之联 动，传动比率变化较小(或用调像镜片(组)后，此比率不变)。所述镜头组为变焦镜头组，光电感应器为可变曲率的弧面结构或平面结构，镜头 组在变焦时和对焦时要进行变焦调位、对焦调位，以及对驱动光电感应器驱动轮的传动比 率进调整，以使感应器的速度与像点移动速度的相同，达到各聚焦点始终在感应器上的同 一像素上聚焦，同时弧面结构的光电感应器的曲率做相应变化以使感应器的表面与变化后 的像面吻合。所述镜头组框架外设有切面为四分之一圆弧形、平面为以镜头组旋转轴为轴 心的弧形，固定不动的圆弧槽形基础轨道，基础轨道上方有多向齿轮和与多向齿轮同轴的 有级变比例齿轮盘。齿轮盘的轴与镜头组固定连接，多向齿轮与一个轴可以移动的接轨齿 轮啮合传动，该接轨齿轮与基础轨道内壁滚动连接，并且连接点可在远离视角出发点的点 与靠近视角出发点的点之间“无级”变动，光电感应器的可调节边条与有级变比例齿轮盘啮 合传动。由此传动比例有大比例的“有级”齿轮盘变换，也有小比例的“无级”接轨齿轮变 换，以保证在各个焦段上、各个对焦距离上、都能使像和感应器同速运动，使像的每一点始 终在感应器上的同一像素上曝光，为避免振动，传动系统应尽量避免使用齿轮，只要传动准 确即可。
所述每一个变焦镜头后部均设有一个长条形光电感应器及驱动装置，当镜头组进 行变焦时，各镜头体积较大的前部基本不动，后部散开或聚拢，以进行大范围视角变化的扫 描式成像，如果在此条件下镜头组不作扫描运动，并对各镜头位置和角度调整后，各镜头在 感应器上的固定区域成像，将各镜头的像面合成为一个矩形图像，就可以进行视频拍摄，拍 摄时镜头可以变焦，并对各镜头角度进行调整，就可进行大变焦视频拍摄。所述镜头的各合焦面为，以视角出发点为圆心的球形弧面，或以镜头旋转轴为轴 的桶形弧面，而其像面则应与搭配的感应器相一致，平面对平面，弧面对弧面，定焦镜头应 对其进行特殊设计，如加入一组调像镜片(组)，或用其它方法，使其在不同远近对焦时像 的放大倍率不变，有些镜头体内装有像的轴角调节镜片(组)，镜头体后端与光电感应器之 间设有像光束腔，光束腔后端设有可调节宽度的光栅，目的是调整曝光量，将多个镜头及机 械调节机构安装于同一框架内，形成镜头组，镜头组进行扫描动作。镜头组进行变焦时和对 焦时要对各镜头的位置，方向，角度等进行变焦调位，和对焦调位的联动操作，镜头组内各 镜头的排列宜为多排交错排列，目的是在有限的垂直空间内安排更多更大的镜头，这样一 来各镜头形成的矩形像面在垂直方向紧密排列没有间隔，在水平方向可以有间隔，水平方 向扫描后形成的全部图像为一完整的长方形，多出的左右两边不齐而已，可以弃掉。所述镜头组框架外设有切面为四分之一圆弧形、平面为以镜头组旋转轴为轴心的 弧形，固定不动的圆弧槽形基础轨道，基础轨道上方有多向齿轮和与多向齿轮同轴的有级 变比例齿轮盘，齿轮盘的轴与镜头组固定连接，多向齿轮与一个轴可以移动的接轨齿轮啮 合传动，该接轨齿轮与基础轨道内壁滚动连接，并且连接点可在远离视角出发点的点与靠 近视角出发点的点之间“无级”变动，光电感应器的可调节边条与有级变比例齿轮盘啮合传 动，由此传动比例有大比例的“有级”齿轮盘变换，也有小比例的“无级”接轨齿轮变换，以保 证在各个焦段上、各个对焦距离上、都能使像和感应器同速运动，使像的每一点始终在感应器上的同一像素上曝光，为避免振动，传动系统应尽量避免使用齿轮，只要传动准确即可。为使像的每一点始终在光电感应器上的同一点曝光，使用机械联动的同时，还要 进行更精确的调校，这些调校可由光电感应器感知在合焦后各个镜头之间的夹角是否适 当，并算出修正值，对镜头之间的夹角进行精确的调整；在此后再感知镜头组扫描时各像点 与像素之间是否相互移动，并算出修正值进行精确的调整，以保证像的每一点始终在感应 器上的同一点曝光。根据本发明的需要，下面介绍一下应用于本发明的镜头、镜头组和光电感应器及 感应调校等名词术语在本发明当中的含义。1、镜头
①、镜头摄入景物的光，并把它们聚焦形成像，全部焦点形成的面称为像面，或称 焦平面(像面为平面的，应用于平面光电感应器的相机内；像面为弧面的，应用于弧面光电 感应器的相机内)。②、镜头对不同远近的景物对焦，当一次合焦时，所有合焦点所组成的面，称为合 焦面，进行扫描成像的镜头的合焦面应为以视角出发点为圆心的球形弧面或以镜头旋转轴 为轴的桶形弧面(与桶形弧面感应器对应)。③、镜头体内装有像的轴角调节镜片(组)，称移轴镜片(组)，它的转动可改变像 的位置和角度。即成像不在镜头的正后方，像的中心也离开镜头的中心轴，并且像面与此轴 也不再垂直，在平带镜头组中除正中的镜头外，其它都应有移轴镜片(组)以使所组成的像 带在同一平面内。④、对于定焦镜头，应对其进行特殊设计，如加入一组调像镜片(组)，或用其它方 法，使其在不同远近对焦时，像的放大倍率不变，这样的镜头组成的镜头组可以简化其对焦 调位的联动系统。⑤、镜头后部需有一个类似于老式相机上的皮腔似的结构前部与镜头相连，后部 为方形或矩形，尾部尽量靠近感应器表面，使镜头的像落在感应器上的正确位置。其上下高 度不变，左右宽度可变，称之为可变光栅。这一结构的作用是a、光密闭；b、不干扰其它镜 头的成像；C、允许镜头相对于感应器有一定的位置变化；d、尾部光栅宽度可变是为调节曝光量。⑥、镜头仍需要有镜筒，可以不是圆形的。其目的是a、镜片的定位与定位移动b、光密闭⑦、光圈可简化成三个a、最大光圈目的是获得最大入射光的量，并获得背景虚化的效果。b、最佳光圈目的是获得最高的分辨率。C、大景深光圈目的是获得大景深。2、镜头组①、镜头组由多个镜头，镜头固定框架及机械调节机构组成，其整体结构固定于以 各个镜头的视角出发点或其它的任何一点为轴心，垂直方向平行于光电感应器的轴上，并 绕此轴旋转进行扫描动作，关于此旋转轴的轴心可以有多种选择，为便于直观理解以下的 实施例中的旋转轴的轴心都是在视角出发点上的，实际上此轴心可以在镜头组光轴的任何一点上，这样它就可以在镜头组的中部或前边，以便于与相机机身连接固定、及机身内空间 的安排，其结构与实施例中所描述的基本一致，另外此轴心还可以在镜头组光轴以外，此时 对于感应器与镜头组联动的方案，其结构与实施例中所描述的基本一致，对于感应器固定 的方案，其结构将相对复杂，对于长大的长焦镜头组，此轴心可在镜头组的重心或中部，驱 动、传动系统另配，镜头的排列方式可采用多排交错排列的方式，目的是在有限的空间容下 更大体积的镜头，镜头大，像面小，可提高镜头的最大光圈值，这也是镜头优劣的关键指标。 如此排列的目的是形成一个在垂直方向上连续不断(水平方向可不连续)的像带，镜头组 对景物扫描时，这一像带在感应器上水平推移，最终形成更大的完整图像。没有对齐的部 分，弃掉后损失不大。②、关于像带a、像带在垂直方向为弧形的，称为弧形面像带，简称弧带。其镜头组称为弧带镜头 组，组内各镜头可完全相同，统一规格，以弧的圆心为中心，扇形排列。b、像带在垂直方向为平面的(水平方向可以是桶形弧形面)，称为平面像带，简称 平带。其镜头组称为平带镜头组，组内各个镜头由于对于像带中心的位置不同，则与像带的 夹角也不同，这一不同的夹角由移轴镜片转动一定角度来实现。镜头内其他部件可以相同， 统一的规格。③、镜头的焦距决定了镜头的放大倍率，镜头视角。a、焦距不变的镜头称为定焦镜头。所组成的镜头组为定焦镜头组，定焦镜头组内 的镜头需要专门的设计，它的内部没有了变焦镜片，但应加一个调像镜片(组)，当对不同 距离对焦时，镜头的放大倍率会有所变化，调像镜片就是要把它调整回来，使镜头的放大倍 率保持不变，这样的定焦镜头组内，只有对焦镜片组和调整镜片可以活动，所有的其它的都 固定不动，这样有利于简化结构。b、在2_a中焦距不变的镜头组被称为弧带定焦镜头组。C、在2_b中焦距不变的镜头组被称为平带定焦镜头组。d、焦距可变的称为变焦镜头，所组成的镜头组为变焦镜头组，其变化动作称为变
焦οe、在2_a中焦距可变的镜头组被称为弧带变焦镜头组，变焦方式为镜头变焦，并 改变镜头组扇形的发散角。例如，放大比例变为两倍时，像放大两倍，但通过光栅的像面没 有放大，因此原有景物的一部分会跑出像面以外。这时将镜头组各镜头的发散角缩小至二 分之一，同一角度内有两倍的镜头数成像。这样一个放大两倍的景物由两个镜头成像，这些 镜头的像面就会连续而不重叠，形成像带。f、在2_b中焦距可变的镜头组被称为平带变焦镜头组，变焦方式为(1)、镜头变焦，并改变镜头组扇形的发散角。(2)、改变镜头内的移轴镜片的角度，使相面与感应器平面平行。(3)、如果各镜在经向不做位移，就不能使聚焦的相面与感应器重合的话，则各镜 头应进行经向位移。(4)、需要指出的是，远近不同的对焦动作也可以导致像的放大倍率的变化，不管 这一变化是由于变焦，还是对焦，以上(1)、(2)、(3)的变化都是和像的放大倍率的变化 一一对应的。这三种动作可以由一个统一的机械连动装置来完成。
3、光电感应器以上的弧带定焦镜头组，平带定焦镜头组，弧带变焦镜头组和平带变焦镜头组需 要与光电感应器相应的匹配、协调工作。光电感应器可分为球形弧面(垂直方向为弧形面， 水平方向为弧形面)光电感应器、桶形弧形面(垂直方向为平面，水平方向为平弧形面)光 电感应器，桶形弧面(垂直方向弧，水平方向直)光电感器应、平面长方形光电感应器等等。4、感应调校光电感应器就是将光信号转变为电信号的，通过它可感知光路系统的状态。并通 过程序分析，得出调整数据，传给调控系统。使之将光路系统调整到最佳状态，称之为光电 感应器的感应调校。现有的相机内的自动对焦功能就是一种感应调校功能。
镜头像面垂直方向相对位置的调校。由光电感应器分析两个镜头所成的像的内 部。某些特定感光点的位置，以判断两个镜头像面的边缘是否紧密结合，以得出调校数据， 并将信号输送到镜头组内对散开角进行调整，因为光栅不可能紧贴像素，所以像面的边沿 质量差，应剪除在最终合成的图像以外，具体来说就是要在光电感应器上，两个相邻像面之 间应留出一定行数的像素，为这些质量差的边沿所占用，在这些边沿区成像的点，也应在相 邻像面区内有成像点，测算这两个像点的距离可判定两个相邻像面之间是否紧密结合，并 得出修正值。镜头水平方向扫描移动的速率的调校。由光电感应器感知个镜头所成的像的内部 各点与感应器是否有相对运动，以得出调校数据，并将信号输送到镜头组内对变比例传动 装置进行调整。本发明利用多个镜头共同参与物体成像，而且通过镜头组的圆弧转动扫描式成 像，根据总分辨率=单镜头分辨率*镜头数的平方*长宽比这种计算公式，本发明的这种成 像方法原理可行，设计新颖，实施该方法的结构简单，易于实施，成像质量高，充分提高了成 像的分辨率，将随着光电感应器成本的降低得到大范围地推广应用。


图1是本发明当中平面光电感应器与定焦镜头组搭配成像的结构示意图；图2是本发明当中光电感应器随动于镜头组成像的结构示意图；图3是本发明传动装置的结构示意图；图4是图3的俯视图；图5是镜头组和平面光电感应器结构示意图；图6是镜头组和固定弧面光电感应器结构示意图；图7是镜头组和运动弧面光电感应器结构示意图；图8是单镜头的结构示意图；图9是多镜头多感应器的结构示意图。
具体实施例方式本发明的多镜头扫描式数码成像方法，如图1 图9所示，由多个镜头1组成的镜 头组共同参与形成一个图像，每个镜头1所形成的像只占整个图像的一部分，各个镜头1在 垂直或水平方向排列布置，各个镜头1的像面在垂直方向紧密排列，形成一条垂直方向的像带2，各个镜头1的视角出发点在同一点上，这些镜头以此点或其它的任何一点为中心在 水平方向作圆弧运动，并对景物进行扫描，像带就会水平推移形成一个更大的图像，在镜头 组后面的光电感应器3逐步将此图像接收，再经数码处理后形成数码图像。实施例一参照图1和图8所示，镜头1为反像镜头(或正像镜头)，包括镜头体 5，镜头体5内装有对焦镜7，有些镜头体5内装有像轴角调节镜8，镜头体5后端与光电感 应器3之间设有像光束腔9，光束腔9后端设有可调节宽度的光栅，目的是调整曝光量，将多 个镜头1及机械调节机构安装于同一框架内，形成镜头组，镜头组为平带定焦镜头组，所述 镜头组框架外设有切面为四分 之一圆弧形、平面为以镜头组旋转轴为中心的弧形，固定不 动的圆弧槽形基础轨道10，基础轨道10上方有齿轮盘18，与光电感应器的边条齿轮盘啮合 传动，并与基础轨10道内壁滚动连接，齿轮盘18与基础轨10道内壁连接的位置可以移动， 因此可以改变传动比例，以保证在各个对焦距离上，都能使像和感应器同速运动，使像的每 一点始终在感应器上的同一点曝光。为避免振动，传动系统应尽量避免使用齿轮，只要传动 准确即可。若定焦镜头进行了特殊设计，如加入一组调像镜片(组)，使其在不同远近对焦 时，像的放大倍率不变，这样的镜头组成的镜头组可以进一步简化此联动系统，不同焦长的 定焦镜头组与这种简单的传动系统组合，作为可以交换部件交换使用，此方案结构简单，功 能较完善(可用各个焦段的镜头)，成像质量好，而且用现有技术就可以实现，在所有的方 案中最具实用价值。本实施例当中也可以使用弧带定焦镜头组，与带状桶形弧面光电感应器搭配，但 要使用不同焦长的镜头组，进行多镜头组交换使用时，则有两种方案①、弧带定焦镜头组 与这种简单的传动系统组合，作为可以交换部件交换使用，与可变曲率的带状桶形弧面光 电感应器搭配使用，②、弧带定焦镜头组与这种简单的传动系统，再加对应曲率的带状桶形 弧面光电感应器进行组合，作为可以交换部件交换使用。实施例二 参照图6和图8所示，多个镜头1为正像镜头，镜头组为弧带定焦镜头 组或平带定焦镜头组(像带上下在垂直方向为弧形的，称为弧形面像带，简称弧带；像带上 下在垂直方向为平面的，称为平面像带，简称平带)，光电感应器3为带状球形弧面结构(垂 直方向和水平方向均为弧形面)或带状桶形弧面结构(垂直方向为平面，水平方向为弧形 面)，其中弧带定焦镜头组须与带状球形弧面光电感应器3搭配使用，平带定焦镜头组须与 带状桶形弧面光电感应器3搭配使用，如表格1内所示的“可，易，好”即为数码成像的镜头 组与光电感应器最佳搭配状况，光电感应器3固定不动，镜头组进行圆弧扫描时，光电感应 器3的表面与镜头组产成的像带2重合，镜头组产生的像带在光电感应器3的表面逐步推 移，像带2内的每一个聚焦点在空间的位置都不动，它们在固定的光电感应器3上进行一定 时间的曝光，一个聚焦点对应一个像素。本实施例当中的光电感应器3也可为可变曲率的 弧面结构，不同焦长的定焦镜头组可以交换使用。实施例三参照图2-5及图7和图8所示，与实施例一不同的在于，镜头组为变焦 镜头组，镜头体5内装有变焦镜6，所述镜头组框架外设有切面为四分之一圆弧形、平面为 镜头组旋转轴为中心的弧形，固定不动的圆弧槽形基础轨道10，基础轨道10上方有多向齿 轮11和与多向齿轮同轴的有级变比例齿轮盘12。齿轮盘12的轴与镜头组固定连接，多向 齿轮11与一个轴可以移动的接轨齿轮13啮合传动，该接轨齿轮13与基础轨道10内壁滚 动连接，并且连接点可在远离视角出发点的点与靠近视角出发点的点之间“无级，，变动，光电感应器的可调节边条16与有级变比例齿轮盘12啮合传动。由此传动比例有大比例的 “有级”齿轮盘变换，有小比例的“无级”接轨齿轮变换，以保证在各个焦段上、各个对焦距离 上、都能使像和感应器同速运动，使像的每一点始终在感应器上的同一像素上曝光，为避免 振动，传动系统应尽量避免使用齿轮，只要传动准确即可。本实施例当中的镜头组为弧带变焦镜头组或平带变焦镜头组，光电感应器3为可 变曲率的带状桶形弧面结构或带状平面结构，其中弧带变焦镜头组须与可变曲率的带状桶 形弧面光电感应器搭配使用，平带变焦镜头组须与带状平面光电感应器搭配使用，如表格1 内所示的“可，易，好”即为数码成像的镜头组与光电感应器最佳搭配状况，镜头组的后部安 装有与光轴垂直的滑轨17，光电感应器3在此滑轨17上随动于镜头组，经齿轮盘12带动光 电感应器3在此滑轨17上滑动，进行拍摄时镜头组作圆弧扫描运动，景物中的某一点进入 镜头视角范围后，相对镜头组沿一个方向运动，此点发出的光被聚焦后的点相对镜头轴反 向(用反像镜头)或同向运动(用正像镜头)，光电感应器3也以同样的速度运动，达到此 聚焦点始终在光电感应器3上的同一像素上聚焦，曝光时间等于像带2水平向宽度除以像 带2的移动速度。当然，当镜头组在变焦时和对焦时要进行变焦调位、对焦调位，以及对驱 动光电感应器3驱动轮的传动比率进调整，以使感应器的速度与像点移动速度的相同，达 到各聚焦点始终在光电感应器3上的同一像素上聚焦，同时弧面结构的光电感应器3的曲 率也应做相应变化以使光电感应器3的表面与变化后的像面吻合。本实施例当中可使用不同焦长的定焦镜头组、和不同焦段的变焦镜头组进行交换 使用。实施例四参照图9，每一个变焦镜头1后部均设有一条长条形光电感应器3及驱 动装置，当镜头组进行变焦时，各镜头1体积较大的前部基本不动，后部散开或聚拢，以进 行大范围视角的变化，在此条件下对各镜头1的位置和角度调整后，使各镜头1的像面合 成为一个矩形图像，可进行视频拍摄。这一技术方案在当前的情况下有些难以想象，但是如 果考虑到将来光电感应器生产成本的降低，这种方案也是完全可行的，这一方案与多镜头 与单个感应器结合的方案相比，有着更大的使用灵活性①、一个镜头与一个感应器独立结 合，各镜头内不须要移轴镜片，感应器会很长。每个感应器都有自己的弹性导线与信号处理 系统相连，全部感应器由各个独立的部件推动，这一方案优点在于使用大变焦镜头(头部 大尾部小)，在镜头组中当进行变焦动作时头部相对不动，尾部进行收缩(用于广角)或展 开(用于远摄)，这样由于没有了空间限制，其变焦比是可以很大的，而且镜头组头部的空 间可以充分利用(前部镜片大)。②、可以实现摄像功能，如图，二排共计7个镜头设置，其 位置不变，就形成了一个7个正方形紧密排列的像面，将边上不齐的裁掉就成一个2X3的 长方形，在这个长方形内可以实现摄像，当变焦时各镜头不但垂直方向夹角变化，水平方向 夹角也要变化，以实现大变焦摄像。这样的摄像其分辩率比照片小得多，但还是比单镜头 大，只用一个镜头摄像当然更容易，但分辩率就更小。这种大变焦摄影，加摄像功能于一体 的相机很像当前的家用相机，但分辩率就大的多。以下为本发明的成像方法的一次拍摄流程将镜头组移至中央(可电动)，半按快 门启动自动对焦功能，对焦成功后相机自动开始镜头像面垂直方向相对位置的调校，镜头 像面垂直方向相对位置的调校成功后，镜头组移至右边(可电动)，这一过程中相机自动开 始镜头水平方向扫描移动的速率的调校，镜头组到位后，并且速率的调校成功后，相机给出提示音，并解锁快门，就可开始拍摄。表1镜头组与光电感应器的搭配
光电感应器不动光电感应器随动于镜头组
_ 曲率不可变曲率可变曲率不可变 I曲率可变
镜头组 球面桶面立桶面躺平面 球面桶面立桶面躺桶面躺平面 桶面躺
定焦弧带正像可,易,好不可 可,难不可 可,易,好不可 可,难可，易 不可 可,易,好
_反像不可 不可 不可不可 不可不可 不可可,易’好不可 可,易,好
平带正像不可 可,易,好不可可,难不可可,易,好不可不可 可,易,好不可
__反像不可 不可 不可不可 不可不可 不可不可 可,易’好不可
变焦弧带正像不可 不可 不可不可 可,难,好不可 可,极难不可 不可 可,易
_反像不可 不可 不可不可 不可不可 不可不可 不可 可,易,好
平带正像不可 不可 不可可,极难不可可,难 不可不可 可,易 不可
I反像I不可 丨不可 I不可丨不可丨不可I不可 I不可丨不可 I可,易,好I不可表1中所示的是本发明中各种镜头(组)与各种光电感应器搭配的可行性、效果 及实用价值。多镜头扫描所形成的像有两种1)使用正像镜头组，在空间上获得静止不动的像，参照物可以是全景物，相机机 身，或镜头旋转的中心轴等，接收这样的图像必须要固定安装的球面或弧面(垂直方向为 平面，水平方向为弧面)光电感应器。2)使用反像镜头组或正像镜头组，在空间上获得运动的像，参照物可以是全景物， 相机机身的镜头旋转的中心轴等，接收这样的图像可使用平面光电感应器，但光电感应器 必须要跟随像运动，以使像与感应器之间保持相对静止。以上两种方式目的是使像上的每一个点都在其相对应的某一个像素上曝光一定 的时间，以形成有效的电信号来合成图像。另外，多个镜头与多个光电感应器搭配可使镜头组在空间安排上更有灵活性，可 实现两个重要功能a、高倍率变焦；b、摄像。
权利要求
多镜头扫描式数码成像方法，其特征在于由多个镜头共同参与形成一个图像，每个镜头所形成的像只占整个图像的一部分，各镜头在垂直方向排列布置，镜头所形成的像面在垂直方向紧密排列，形成一条垂直方向的像带，各镜头的视角出发点在同一点上，镜头以此点或其它的任何一点为中心在水平方向作圆弧运动，并对景物进行扫描，像带就会水平推移形成一个更大的图像，或镜头在水平方向排列布置，像带在垂直方向推移形成一个更大的图像，在镜头后面的光电感应器逐步将此图像接收，再经数码处理后形成数码图像。
2.根据权利要求1所述的多镜头扫描式数码成像方法，其特征在于所述镜头为正像 镜头，镜头组为弧带定焦镜头组或平带定焦镜头组，光电感应器为带状球形弧面结构或带 状桶形弧面结构，其中弧带定焦镜头组须与带状球形弧面光电感应器搭配使用，平带定焦 镜头组须与带状桶形弧面光电感应器搭配使用，光电感应器固定不动，镜头组进行圆弧扫 描时，光电感应器的表面与镜头组产成的像带重合，像带在光电感应器的表面逐步推移，像 内的每一个聚焦点在空间的位置都不动，它们在固定的光电感应器上进行一定时间的曝 光，一个聚焦点对应一个像素。
3.根据权利要求2所述的多镜头扫描式数码成像方法，其特征在于所述光电感应器 为可变曲率的弧面结构，不同焦长的定焦镜头组可以交换使用。
4.根据权利要求1所述的多镜头扫描式数码成像方法，其特征在于所述镜头为反像 镜头，镜头组为弧带镜头组或平带镜头组，光电感应器为带状桶形弧面结构或带状平面结 构，其中弧带镜头组须与带状桶形弧面光电感应器搭配使用，平带镜头组须与带状平面光 电感应器搭配使用，镜头组的后部安装有与光轴垂直的滑轨，光电感应器在此滑轨上随动 于镜头组，镜头组转动进行扫描，景物中的某一点进入镜头视角范围后，相对镜头的轴沿一 个方向运动，此点发出的光聚焦后的点相对于镜头的轴反向运动，感应器也以同样的速度 运动，以使此聚焦点始终在感应器上的同一像素上曝光，曝光时间等于像带水平方向的宽 度除以像带移动速度，若是正像镜头，则光电感应器的运动方向相反，其它与反像镜头类 似。
5.根据权利要求4所述的多镜头扫描式数码成像方法，其特征在于所述光电感应器 为可变曲率的弧面结构或平面结构，不同焦长的定焦镜头组可以交换使用，定焦镜头组通 过一套简单的传动装置来驱动光电感应器在水平方向上滑动，传动比率变化较小，若用调 像镜片后，此比率不变。
6.根据权利要求4所述的多镜头扫描式数码成像方法，其特征在于所述镜头组为变 焦镜头组，光电感应器为可变曲率的弧面结构或平面结构，镜头组在变焦时和对焦时要进 行变焦调位，对焦调位，以及对驱动光电感应器驱动轮的传动比率进行调整，以使感应器的 速度与像点移动的速度相同，达到各聚焦点始终在感应器上的同一像素上曝光的目的，同 时弧面结构的光电感应器的曲率应做相应变化以使感应器的表面与变化后的像面吻合。
7.根据权利要求1所述的多镜头扫描式数码成像方法，其特征在于所述每一个变焦 镜头后部均设有一个长条形光电感应器及驱动装置，当镜头组进行变焦时，各镜头体积较 大的前部基本不动，后部散开或聚拢，以进行大范围视角变化的扫描式成像，如果在此条件 下镜头组不作扫描运动，并对各镜头位置和角度调整后，各镜头在感应器上的固定区域成 像，将各镜头的像面合成为一个矩形图像，就可以进行视频拍摄，拍摄时镜头可以变焦，并 对各镜头角度进行调整，就可进行大变焦视频拍摄。
8.根据权利要求1 6任意一条所述的多镜头扫描式数码成像方法，其特征在于所 述镜头的各合焦面为，以视角出发点为圆心的球形弧面，或以镜头旋转轴为轴的桶形弧面， 而其像面则应与搭配的感应器相一致，平面对平面，弧面对弧面，定焦镜头应对其进行特殊 设计，如加入一组调像镜片，或用其它方法，使其在不同远近对焦时像的放大倍率不变，有 些镜头体内装有像的轴角调节镜片，镜头体后端与光电感应器之间设有像光束腔，光束腔 后端设有可调节宽度的光栅，目的是调整曝光量，将多个镜头及机械调节机构安装于同一 框架内，形成镜头组，镜头组进行扫描动作，镜头组进行变焦时和对焦时要对各镜头的位 置、方向、角度等进行变焦调位，和对焦调位的联动操作，镜头组内各镜头的排列宜为多排 交错排列，目的是在有限的垂直空间内安排更多更大的镜头，这样一来各镜头形成的矩形 像面在垂直方向紧密排列没有间隔，在水平方向可以有间隔，水平方向扫描后形成的全部 图像为一完整的长方形，多出的左右两边不齐而已，可以弃掉。
9.根据权利要求6所述的多镜头扫描式数码成像方法，其特征在于所述镜头组框架 外设有切面为四分之一圆弧形、平面为以镜头组旋转轴为轴心的弧形，固定不动的圆弧槽 形基础轨道，基础轨道上方有多向齿轮和与多向齿轮同轴的有级变比例齿轮盘，齿轮盘的 轴与镜头组固定连接，多向齿轮与一个轴可以移动的接轨齿轮啮合传动，该接轨齿轮与基 础轨道内壁滚动连接，并且连接点可在远离视角出发点的点与靠近视角出发点的点之间 “无级”变动，光电感应器的可调节边条与有级变比例齿轮盘啮合传动，由此传动比例有大 比例的“有级”齿轮盘变换，也有小比例的“无级”接轨齿轮变换，以保证在各个焦段上、各 个对焦距离上、都能使像和感应器同速运动，使像的每一点始终在感应器上的同一像素上 曝光，为避免振动，传动系统应尽量避免使用齿轮，只要传动准确即可。
10.根据权利要求2 7任意一条所述的多镜头扫描式数码成像方法，其特征在于为 使像的每一点始终在光电感应器上的同一点曝光，使用机械联动的同时，还要进行更精确 的调校，这些调校可由光电感应器感知在合焦后各个镜头之间的夹角是否适当，并算出修 正值，对镜头之间的夹角进行精确的调整；在此后再感知镜头组扫描时各像点与像素之间 是否相互移动，并算出修正值进行精确的调整，以保证像的每一点始终在感应器上的同一 点曝光。
全文摘要
本发明公开了一种多镜头扫描式数码成像方法，由多个镜头共同参与形成一个图像，每个镜头所形成的像只占整个图像的一部分，例如各镜头在垂直方向排列布置，镜头所形成的像面在垂直方向紧密排列，形成一条垂直方向的像带，各镜头的视角出发点在同一点上，镜头以此点为中心在水平方向作圆弧运动，并对景物进行扫描，像带就会在水平方向推移形成一个更大的图像，在镜头后面的光电感应器以多种方式逐步将此图像接收，再经数码处理后形成数码图像。本发明的原理可行，设计新颖，易于实施，成像质量高，充分提高了成像的分辨率，将随着光电感应器分辨率的提高，而显示出对于传统成像方法的优势，从而得到大范围地推广应用。
文档编号H04N3/15GK101834984SQ200910128188
公开日2010年9月15日 申请日期2009年3月10日 优先权日2009年3月10日
发明者朱宝珩 申请人:朱宝珩