专利名称：生成图像的方法和光学设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及生成对象的一组图像的方法。
本发明还涉及包含变焦镜头和放置在变焦镜头后的图像记录装置的光学设备。
背景技术：
在图像记录领域中，能够期盼对某个感兴趣的对象生成一组图像，例如能够以不同比例显示对象。然而，获得这样一组图像并不简单，因为难以避免光学设备(如相机)的移动。此外，对象本身也可能移动，这使得生成这样一组每幅都足够清晰的图像变得更加困难。
数字图像记录技术的引入已经用数字变焦功能为这个问题提供了一种解决方法。使用数字变焦，可以通过选择所记录像素的整个集合中的某个子集，对图像进行尺寸调整以适应预定区域，如显示屏幕尺寸或者相纸尺寸，并且将该子集中的像素间距适应预定区域。这有时也称为放大(blow-up)。
但是，数字式放大具有图像变得粗糙的缺点，这样降低了图像的质量。
发明内容
本发明试图提供根据本公开段落的一种方法，其在现有技术进行了改进。
本发明试图提供根据本公开段落的一种光学设备，其在现有技术进行了改进。
根据本发明的第一方面，本发明提供了一种在不同变焦角度上生成一组图像的方法，该方法包括提供光学设备，其具有液基(liquid-based)变焦镜头和图像记录装置；根据用户输出，在第一变焦角度上记录对象的第一图像；并且，在记录第一图像之后，自动在第二变焦角度上记录该对象的第二图像。
本方法是基于以下实现的即，液基变焦镜头，例如PCT申请WO2004/038480中公开的变焦镜头和申请号为WO2004/050618的未公开的PCT申请中公开的变焦镜头，与机械驱动的固态的变焦镜头相比，受益于改善的切换速度。上述的PCT专利申请中公开的变焦镜头具有的典型切换速率为，在镜头变焦范围两个极值之间的转换时间少于10ms。因而，只要用户使用包含这样镜头的光学设备来拍照，光学设备就可以配置为按照不同的变焦角度快速拍取一组图像，并且每幅图像在像素密度上具有同样的图像质量。同时，因为液基镜头速度很快，用户在图像采集过程中移动相机的机率，或者对象移出图像范围之外的机率降低。
在实施例中，本方法还包含将第一图像和第二图像合并成进一步的图像。因而，生成图像的多变性可以得到改进。
有利的是，将第一图像和第二图像合并成进一步的图像的步骤包括从第一图像和第二图像中的一个图像中提取该对象；将所提取对象缩放为在第一图像和第二图像的另一个图像中该对象的尺寸；用缩放的提取对象替换所述另一个图像中的对象。因此，可以获得纵览(overview)图像，在其中，感兴趣对象比它周围背景具有更高的像素密度，这样生成的图像，其中的感兴趣的对象是用提高的图像质量来描绘的。
有利的是，将第一图像和第二图像合并成进一步的图像的步骤包括缩小第一图像的尺寸；将缩小尺寸的第一图像插入第二图像。因此，可以生成这样一副图像其包含了场景的纵览的缩略图或者对象的特写的缩略图。
在可替换实施例中，本方法还包含在记录第二图像后，自动在第三变焦角度上记录第三图像。因此，可以记录一组不同变焦角度的图像，这例如使得光学设备的用户在这个范围内选取最佳图像。这是一个很重要的优点，因为它使得用户可以生成仅仅近似于所需图像的第一图像，并且用户依靠自动图像生成技术产生所需图像，这样就意味着用户只需更少的时间来准备生成图像的光学设备。当感兴趣的对象移动时，这个功能特别有用。
根据本发明的另一方面，本发明提出了一种光学设备，包括液基变焦镜头；放置在所述变焦镜头后的图像记录装置；以及控制装置，用于响应于用户控制的在第一变焦角度上生成对象的第一图像的动作，自动在第二变焦角度上生成该对象的第二图像。
本发明的光学设备实现了本发明的方法，因此也具有同样的优点。
以下将参考附图并采用非限定性实施例的方法更加详细的描述本发明，其中图1示出了根据本发明的光学设备的实施例；图2示出了按照本发明方法生成的图像的实施例；图3示出了按照本发明方法生成的图像的另一实施例；以及图4示出了按照本发明方法生成的图像的再一实施例。
具体实施例方式
应该理解的是，附图仅仅是示意性的，并未按照比例绘制。还应该理解的是，附图中所使用的相同的附图标记所指的是相同或相似的部分。
图1显示的是根据本发明的光学设备1。该光学设备1包含放置在图像传感器20前面的液基变焦镜头10。图像传感器20设置为记录变焦镜头10所采集的图像，并产生相应的诸如RGB或者CMY信号的输出信号。处理器30设置为接收并处理这个输出信号。处理器30耦合到驱动电路40，该电路设置为按照来自处理器30的指令来控制变焦镜头10。处理器30还耦合到用户控制输入端50，该输入端可以是，例如光学设备1上的用于手动变焦移近/远离的按钮，和/或者图像采集指令按钮。处理器30可以是独立的专用处理器30或者包含多个子处理器的分布式处理器30。
图1中，液基变焦镜头10是PCT申请WO2004/038480公开的电润湿(electrowetting)变焦镜头的实施例。变焦镜头10包含两个互相独立的部分第一液体A和第二液体B。液体A和B相互不混合，优选地具有相同的密度和不同的折射率。第一界面14定义的是第一液体A和第二液体B之间的第一接触面，而第二界面15定义的是第一液体A和第二液体B之间的第二接触面，因为第一液体A和第二液体B具有的不同的折射率，因此第一界面14和第二界面15起到了镜头的作用。光学设备10内壁包含一个电极12，用隔离层将它与第一液体A和第二层B电极12分隔开。该隔离层可以用涂层涂覆，比如用Dupomt公司的AF1600TM涂层覆盖的帕利灵(parylene)涂层。该涂层可以选择为最好能吸引两种液体中的一种，例如疏水性的涂层吸引疏水性的液体。这种相互作用决定了界面14和15的形状。
变焦镜头10还包含与第一液体A接触的第一电极11和第二电极13。驱动电路40可以包含独立的可控电压源V1和V2，该电路耦合到壁电极12和电极11、13，因而形成第一电极对11、12用于控制第一界面14的形状，以及第二电极对12、13用于控制第二界面15的形状。第一界面14和第二界面15都可以在少于10ms的时间内从稳定的凸面变成稳定的凹面。第一界面14和/或者第二界面15的形状变化会改变变焦镜头10的变焦角度。
使用中，光学设备1的用户可以使用光学设备1的手动变焦功能来采集对象100的一幅图像。处理器30通过将用户的变焦移近/远离命令转换为给驱动电路40的指令来改变第一界面14和第二界面15中至少一个的形状，实现了手动变焦功能。相应的，驱动电路改变电源源V1和V2中的一个或两个所产生的电压。
一旦用户决定采集图像，例如拍照，处理器30就初始化图像记录过程，例如激活图像传感器20或者打开快门(图中未显示)。从而记录在根据用户输入的第一变焦角度上的对象100的第一图像。处理器30评估第一变焦角度，并命令驱动电路40将变焦镜头10移动至第二变焦角度，然后在记录第一图像之后，处理器30自动启动在第二变焦角度上对象100的第二图像的记录。
图2显示的是本发明的方法的第一个例子。光学设备10的用户采集到包含对象100的第一图像P1。处理器30评估采集图像P1时变焦镜头10的变焦角度。在这个特定情况中，处理器30识别出图像是用广角拍摄，这表示是一幅远景图像，并命令驱动电路40将变焦镜头10移动到更接近的位置。该处理器可以命令驱动电路40将变焦角度改变一个预定量，该预定量可以是第一变焦角度的函数。该数据可以存储在存储设备中，例如存储在查找表(图中未显示)中。或者，处理器30也可以用已知的对象识别算法来扩展，并且根据第一变焦角度和在图像P1中心附近所识别的对象100的尺寸来动态计算第二变焦角度。一旦变焦镜头10达到第二变焦角度，处理器30就触发对第二图像P2的记录，这时对象100为特写镜头。因为液基变焦镜头10的切换速度很高，所以整个过程在不到20-30ms内完成，这样就减少了用户移动光学设备1或者对象100移出变焦镜头10的范围的风险。
可选择的，第一图像P1和第二图像P2可以按下列方式进行合并。使用已知的对象识别算法从第二图像P2中提取出对象100。计算第一图像P1中的对象100的尺寸，将提取的对象100的大小调节为第一图像P1中的对象100的大小，然后用缩放后的提取对象120替换图像P1中的对象100，以形成第三副图像P3。缩放后的提取对象120与图像P1中的原始对象100相比，具有更高密度的图像元素，例如像素，这用缩放后的提取对象120与对象100相比在水平线密度的增加来示出。因此，就能获得进一步的图像P1’，在该图像中，感兴趣对象采用比原始图像P1中更高的分辨率来描述。
对象100的缩放可以用处理器30来实现，也可以在后续处理步骤中实现，例如，使用在个人计算机上运行的软件实现。由于已知算法可以轻松的处理这一步骤，具体细节不必进一步描述。为了便于进行后续处理，处理器30可以在第一图像P1和第二图像P2中加上标记，以表明所述图像之间存在的联系。
图3显示了本发明的方法的第二个例子。在这个例子中，用户触发对象100处于特写镜头时对第一图像P1的记录。与前面的例子类似，处理器30评估变焦角度，识别出图像P1是用特写镜头拍摄的，然后命令驱动电路40将变焦镜头10移动到与远景图像相对应的广角角度。如前所述，第二变焦角度可以是预定变焦角度，也可以是动态确定的变焦角度。随后，处理器30初始化在第二变焦角度的第二图像P2的记录，这时对象100以远景模式拍摄。
可选择的，第一图像P1和第二图像P2可以合并成进一步的图像P1’，例如，可以将第二图像P2的尺寸缩小为缩略图尺寸，然后将缩略图插入第一图像P1的某个角落。如前所述，该处理可以用处理器30完成，也可以在后续处理步骤中实现。
图4显示的是本发明的方法的第三个例子。在按照用户输入记录第一图像P1时，处理器30能反复命令驱动电路40改变变焦镜头10的变焦角度，从而在第二变焦角度获取对象100的第二图像P2，在第三变焦角度获取对象100的第三图像P3，等等。第一变焦角度可以是变焦角度按降序或升序排列范围的初始值，也可以是这样范围中间的值。用户可以只需拍摄到接近用户所需变焦角度的对象100的第一图像，由此利用了该特征，要知道，自动生成一组在不同变焦角度上的图像就很可能生成所需的图像。这样就减少了用户准备光学设备1的配置时间，这就例如允许用户去拍摄快速运动对象。光学设备1可以为用户提供判断哪些所采集到的图像应该被选中的功能。可替换的，这也可以在后续步骤中用个人计算机中的软件来完成。
这里需要强调指出，本发明并不限于图1中所示的液基变焦镜头10的实施例。其它液基变焦镜头也同样适用，例如PCT专利申请WO2004/050618中公开的变焦镜头，在其中，沿着变焦镜头的光轴来转换两种互不相融液体之间的界面。另外，液基镜头可以与固体镜头(例如复制镜头)合并而不会脱离本发明的范围。在本发明的内容中，液基变焦镜头也将落入权利要求的范围中。例如，具有优势的是，拍摄对象清晰的第一图像，然后自动生成对象周围背景清晰的第二图像，再将这两幅图像合并，获得对象和对象的周围背景都清晰的结果图像。
应该注意，上述实施例是说明性的而不是要限定本发明，在不脱离由所附权利要求限定的范围的情况下，本领域技术人员可以设计出很多可替换实施例。在权利要求中，任何圆括号中的参考标记不应解释成对权利要求的限定。单词“包含”不排除权利要求中未列出的其他元件或步骤。元件前面的单词“一个”也不能排除存在多于一个这种元件的可能性。本发明可以利用包含几个不同元件的硬件来实现。在设备的权利要求中列举了几种装置，这些装置中的一些可以用一个或相同的硬件实现。在几个相互不同的从属权利要求中所描述的某些措施不能说明这些措施的组合不能用于取得优势。
权利要求
1.一种用于生成在不同变焦角度上的一组图像(P1、P2)的方法，所述方法包括提供光学设备(1)，其具有液基变焦镜头(10)和图像记录装置(20)；根据用户的输入，在第一变焦角度上记录对象(100)的第一图像(P1)；以及在记录所述第一图像之后，自动在第二变焦角度上记录所述对象(100)的第二图像(P2)。
2.如权利要求1所述的方法，还包括，将所述第一图像(P1)和所述第二图像(P2)合并成进一步的图像(P1’)。
3.如权利要求2所述的方法，其中，将所述第一图像(P1)和所述第二图像(P2)合并成进一步的图像(P1’)的步骤包括从所述第一图像(P1)和所述第二图像(P2)中的一幅图像中提取出所述对象；将所提取对象缩放为在所述第一图像(P1)和所述第二图像(P2)中的另一图像中的所述对象(100)的尺寸；以及用缩放的所提取对象(120)替换在所述另一图像中的对象(100)。
4.如权利要求2所述的方法，其中，将所述第一图像(P1)和所述第二图像(P2)合并成进一步的图像(P1’)的步骤包括缩小所述第一图像(P1)的尺寸；以及将所述缩小尺寸的第一图像插入所述第二图像(P2)中。
5.如权利要求1或2所述的方法，还包括在记录所述第二图像(P2)之后，自动在第三变焦角度上记录所述对象(100)的第三图像(P3)。
6.一种光学设备(1)，包括液基变焦镜头(10)；图像记录装置(20)，放置在所述变焦镜头(10)后面；以及控制装置(30)，用于响应于由用户控制的在第一变焦角度上生成对象(100)的第一图像(P1)的动作，自动在第二变焦角度上生成所述对象(100)的第二图像(P2)。
7.如权利要求6所述的光学设备(1)，其中，所述控制装置包括处理器(30)，其耦合在所述图像记录装置(20)与响应所述处理器(30)的驱动电路(40)之间，所述驱动电路(40)耦合到所述变焦镜头(10)，用于为所述变焦镜头(10)提供驱动电压，所述处理器(30)设置为在所述第一图像(P1)生成之后，命令所述驱动电路(40)修改所述驱动电压。
8.如权利要求6或7所述的光学设备(1)，其中，所述控制装置(30)还设置为将所述第一图像(P1)和所述第二图像(P2)合并成进一步的图像(P1’)。
全文摘要
提出了一种用于生成在不同变焦角度上的一组图像的方法。该方法包括提供光学设备(1)，其包含液基变焦镜头(10)和图像记录装置(20)，图像记录装置(20)根据用户的输入，在第一变焦角度上记录对象的第一图像；以及在记录第一图像之后，自动在第二变焦角度上记录对象的第二图像。诸如基于电润湿原理的变焦镜头之类的液基变焦镜头(10)的切换速度用于在不同变焦角度上自动产生额外图像，这能有利地与光学设备(1)的用户所采集的图像结合起来。
文档编号H04N5/225GK101057254SQ200580038139
公开日2007年10月17日 申请日期2005年10月28日 优先权日2004年11月10日
发明者伊冯·F·黑尔韦根, 伯纳德斯·H·W·亨德里克斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司