具有子像素分辨率的薄式照相机的制作方法
【专利说明】具有子像素分辨率的薄式照相机
[0001]本申请是申请号为200580008795.X、申请日为2005年I月26日、发明名称为“具有子像素分辨率的薄式照相机”的专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种薄式照相机。具体地说，本发明涉及一种采用滤色片和/或具有增大的视角的薄式照相机。
【背景技术】
[0003]图1A所示的现有照相机10包括:透镜12，其焦距为f ;检测器阵列14，其具有多个像素。为了实现彩色成像，设置了具有某种模式、典型地其绿色滤色片通常比其红色或者蓝色滤色片多的滤色片阵列15。图1B示出滤色片阵列15的例子。该滤色片阵列15中的每个滤色片对应于检测器阵列14内的检测器或者像素。然而，这种照相机较厚。
[0004]实现具有足够高分辨率的薄式照相机的一种方法是缩放现有照相机，例如，其透镜的焦距为f的f/ι照相机的成像系统。假定在X方向焦平面上具有nx个像素和大小P x的传感器，而在y方向焦平面上具有\个大小为P ,的像素。因此，在X方向，分辨率被定义为l/px，而在y方向，分辨率被定义为l/py。如果可以利用要求的缩放比降低pJP Py，则可以使n# n y保持相等，如上所述，因此，可以减小f，同时维持分辨率不变。然而，可用性和/或者当前传感器的价格限制了这样减小像素的尺寸。此外，这种缩小的系统内没有足够的电源。
[0005]另一种解决方案是采用复眼捕像，其透镜的大小取决于要求的照相机的厚度。复眼内每个透镜对应于多个像素，同时，选择复眼，以使各透镜之间的间距不是像素之间间距的整数倍。因此，各透镜分别盯着不同的漂移图像。通常，复眼捕像系统中采用的透镜的分辨率低，例如，具有等于或者大于每个像素的面积的PSF。通过将来自多个照相机的图像组合在一起，可以实现比单独的子照相机的分辨率高的分辨率。关于该解决方案，图1C所示的滤色片阵列15’具有用于每个透镜的滤色片。对每种颜色应用多个透镜，因此，将每种颜色的图像组合在一起。然而，采用复眼捕像计算工作集中，并且对于整个复合图像，难以实现等于或者接近传感器阵列内的像素数目的分辨率。
【发明内容】
[0006]因此，本发明涉及一种薄式照相机，它基本上克服了因为现有技术的局限性和缺陷存在的一个或者多个问题。
[0007]通过提供一种彩色照相机可以实现本发明的优点和特征，该彩色照相机包括:至少三个子照相机，每个子照相机包括:成像透镜、滤色片以及检测器阵列。将来自至少三个子照相机的图像组合在一起形成多色复合图像。该至少三个子照相机包括总共N个检测器和总共X个不同色组，其中第一色组信号的第一数目小于N/X，而第二色组信号的第二数目大于N/X，该至少三个子照相机中的至少两个子照相机输出第二色组信号，其中第二色组复合图像的分辨率高于单独的子照相机的分辨率，而且第一色组的复合图像的分辨率不高于单独的子照相机的分辨率。
[0008]与色组相关的滤色片基本相同。使第一子照相机输出的第二色组的第一图像相对于第二子照相机输出的第二色组的第二图像移位。第一子照相机包括用于使第一图像移位的装置。用于使第一图像移位的装置包括位于成像透镜与检测器阵列之间的孔径。用于使第一图像移位的装置包括用于使第一子照相机的成像透镜的中心从第二子照相机的成像透镜偏离检测器阵列中的检测器尺寸的非整数倍的量的装置。用于使第一图像移位的装置包括用于使第一子照相机的成像透镜的中心沿第一方向从第二子照相机的成像透镜偏离检测器阵列中的检测器尺寸的非整数倍的装置以及位于成像透镜与检测器阵列之间用于沿着第二方向屏蔽光的孔径。
[0009]该彩色照相机可以包括用于在子照相机内顺序移位图像的装置。用于顺序移位的装置包括压控液体透镜。
[0010]在每个成像透镜的顶部设置与色组相关的滤色片。每个子照相机可以进一步包括位于成像透镜与检测器阵列之间的另一滤色片。该彩色照相机可以进一步包括位于相邻成像透镜之间的屏蔽元件。该屏蔽元件可以是锥形的，其较宽部分靠近成像透镜，而向着检测器阵列越来越窄。每个成像透镜可以分别包括位于基底的第一表面上的折射元件和另一个位于该基底的第二表面上的透镜元件。另一透镜元件可以是衍射元件。每个成像透镜可以分别包括位于第一基底的第一表面上的折射元件和另一个位于第二基底的第二表面上的透镜元件。可以将第一和第二基底固定在一起。第一色组图像的分辨率基本上可以等于子照相机的分辨率。第二色组可以包括绿色光或者亮度信息。每个子照相机可以分别与一个色组相关。
[0011]通过提供一种彩色照相机可以实现本发明的优点和特征，该彩色照相机包括:可电控透镜；至少三个色组；成像透镜；检测器阵列，其用于从成像透镜接收至少三个色组的图像；以及处理器，该处理器从检测器阵列接收电信号，顺序提供对可电控透镜施加的控制信号，以使该检测器阵列上的图像移位，从而根据来自检测器阵列的电信号形成复合图像。
[0012]该处理器可以改变并顺序提供控制信号，直到达到要求的复合图像分辨率。第二色组可以包括亮度信息，而第一色组可以包括色度信息。
[0013]通过提供一种彩色照相机可以实现本发明的优点和特征，该彩色照相机包括:至少三个子照相机，每个子照相机分别包括:成像透镜、滤色片以及检测器阵列。该彩色照相机还将来自至少三个子照相机的图像组合在一起形成多色复合图像，该彩色照相机进一步包括至少一个位于第一检测器关于到用于基本上接收同样波长的相应第二检测器的光路径中的不同光学元件，从而使多色复合图像的分辨率提高到高于单独的子照相机的分辨率。
[0014]该不同光学元件可以是用于屏蔽第一检测器内的光的掩模，其中第一检测器的掩模的形状与第二检测器的掩模的形状不同，第二检测器可以没有掩模。第一和第二子照相机具有基本相同的滤色片，而且第一和第二检测器分别位于第一和第二子照相机内。第一和第二子照相机可基本上仅透射绿色光或者仅发送亮度信息。第一和第二子照相机可以互相相邻。
[0015]通过提供一种彩色照相机可以实现本发明的优点和特征，该彩色照相机包括:至少三个子照相机，每个子照相机分别包括:成像透镜、滤色片以及检测器阵列。该彩色照相机可以将来自至少三个子照相机的图像组合在一起形成多色复合图像，该至少三个子照相机中的至少两个子照相机的每一个产生具有基本相同色谱的图像(至少两个具有基本相同色谱且在其间存在不同的图像)，从而提供具有基本相同色谱的复合图像的分辨率高于各子照相机的分辨率，不具有该基本相同色谱的彩色图像的分辨率低于该复合图像的分辨率。
【附图说明】
[0016]通过参考附图详细说明本发明实施例，本发明的上述以及其他特征和优点对于本技术领域内的技术人员显而易见。
[0017]图1A是现有照相机的成像系统的示意性侧视图；
[0018]图1B是用于图1A所示现有照相机的现有滤色片阵列的平面图；
[0019]图1C是另一种现有滤色片阵列的平面图；
[0020]图2A是根据本发明实施例的照相机内的成像系统的透视图；
[0021]图2B至2D是根据本发明实施例的滤色片的平面图；
[0022]图2E是根据本发明实施例的微型照相机内采用的宏像素/微像素的示意性分解侧视图；
[0023]图3A和3B是根据本发明其他实施例的立另外的滤色片的平面图；
[0024]图4A-4D是根据本发明的系统内的不同屏蔽单元的示意性侧视图；
[0025]图5是包括位于各透镜附近的掩模的本发明实施例的示意性侧视图；
[0026]图6是本发明又一个实施例的示意性侧视图；
[0027]图7A是用于本发明的专用透镜系统的示意性侧视图；
[0028]图7B是图7A所示透镜系统的示意性透视图；
[0029]图8A是根据本发明实施例的子照相机排列的示意性顶视图；
[0030]图8B是图8A所不子照相机的移位图像的不意性顶视图；以及
[0031]图9是用于本发明的照相机的液体透镜的示意性侧视图。
【具体实施方式】
[0032]下面将参考附图更全面说明本发明，附图示出本发明的优选实施例。然而，可以以不同的方式实现本发明，而不应该认为本发明仅限于在此描述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使该公开更彻底和全面，并将本发明原理完全传达给本技术领域内的技术人员。在附图中，为了清楚起见，对各层和区域的厚度进行了放大。还应该明白，在称一层位于另一层或者基底“上”时，它可以直接位于另一层或者基底之上，也可以存在中间层。此外，还应该明白，在称一层位于另一层“下”时，它可以直接位于下面，也可以存在一个或者多个中间层。此外，还应该明白，在称一层位于两层“之间”时，它可以是两层之间的唯一层，也可以存在一个或者多个中间层。在该说明书中，同样的参考编号表示同样的单元。
[0033]成像系统中使用的参数是系统的f/#，其中f/# = f/D，其中f是焦距，而D是透镜孔径的大小。在制造薄式照相机的过程中，尽管对现有照相机保持相同