光學變焦成像系統及相關方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]變焦成像系統乃廣為人知。在變焦成像系統中，該系統的放大率是可改變，以使成像一場景可彈性變動。譬如，若需該場景一小部分的特寫圖，該放大率可設定為一大值，以使該成像系統聚焦于該小場景部分。另一方面，若需整個場景的一影像，該放大率可設定為一小值，以使該成像系統得以捕捉整個場景。變焦成像系統能用光學變焦技術、數字變焦技術或兩者共同技術來實現。
[0002]傳統光學變焦技術由改變成像系統光學的位置和/或構型來改變放大率和相關視野。譬如，在一些傳統相機中，放大率是由改變相對于一影像傳感器的光學位置來變更。影像分辨率通常在放大率改變時保持本質上的不變，而且光學變焦技術能在放大率的一范圍間產生高分辨率影像。然而，傳統光學變焦技術通常需要移動式零件。此乃一重大缺失，因為移動式零件通常(I)增添該成像系統的尺寸，(2)增加該成像系統的成本及復雜度，和/或(3)降低該成像系統的可靠度。
[0003]另一方面，數字變焦技術可將一原本影像修剪至一所需部分，然后再放大該修剪過影像至該原本影像的相同尺寸。因此，數字變焦技術無需使用移動式零件。然而，該變焦影像會具有比原本影像還差的分辨率。當內差法是能用于增加該變焦影像的分辨率，但是內差法卻不能增加該變焦影像所流失的信息。因此，數字變焦技術通常在窄變焦等級中遭逢影像質量退化。
[0004]晶圓等級制作技術是已發展至能大量制造成像系統。這些技術通常包括形成大量影像傳感器，譬如互補金氧半導體(CMOS)影像傳感器，于一單基座上。個別光學器件接著是置于每個影像傳感器以形成一組合件，其包括復數個成像系統，該復數個成像系統后來可分解為一些一或多個成像系統的較小組合件。鈍化材料是可用于該組合件分解之前和/或之后。這些晶圓等級制作技術能以成本低收效大地制造大量成像系統。
【發明內容】
[0005]在一實施例中，一個光學變焦成像系統包括(I)置于一共同基座的第一和第二影像傳感器，以及(2)個別以光學通訊聯系著該第一和第二影像傳感器的第一和第二光學區塊。該第一和第二光學區塊具有個別不同的放大率。
[0006]在一實施例中，一個包括復數個光學變焦成像系統的陣列。該復數個光學變焦成像系統中每一者包括(I)第一和第二影像傳感器，以及(2)個別以光學通訊聯系著該第一和第二影像傳感器的第一和第二光學區塊。在該復數個光學變焦成像系統的每一者中，該第一和第二光學區塊具有個別不同的放大率。
[0007]在一實施例中，一種成像一場景的方法包括以下步驟:(I)產生第一影像數據以代表該場景在一第一變焦等級中使用一第一光學區塊，該第一光學區塊是以光學通訊聯系著一第一影像傳感器，(2)產生第二影像數據以代表該場景在一第二變焦等級中使用一第二光學區塊，該第二光學區塊是以光學通訊聯系著一第二影像傳感器，該第二變焦等級不同于該第一變焦等級，以及(3)根據一所需的變焦等級于該第一和第二影像數據間進行選擇。
【附圖說明】
[0008]根據一實施例，圖1為一種光學變焦成像系統的一立體外觀圖。
[0009]根據一實施例，圖2為另一種光學變焦成像系統的一立體外觀圖。
[0010]圖3說明該圖2光學變焦成像系統的一第一光學區塊。
[0011]圖4說明該圖2光學變焦成像系統的一第二光學區塊。
[0012]圖5說明該圖2光學變焦成像系統的一第三光學區塊。
[0013]圖6為該圖2光學變焦成像系統的一俯視圖，其說明該第一、第二和第三光學區塊的物面內視野區。
[0014]根據一實施例，圖7為該圖2光學變焦成像系統的一陣列俯視圖。
[0015]根據一實施例，圖8為一流程圖，其說明一種成像一場景的方法。
【具體實施方式】
[0016]申請者已發展出不需移動式配件的光學變焦成像系統。因此，這些系統的某些實施例比傳統光學變焦成像系統更小化，更便宜，較不復雜和/或更可靠。另外，一些實施例能與晶圓等級制作技術兼容，從而促進變焦成像系統的大量化低成本制作。
[0017]圖1為一種光學變焦成像系統100的一立體外觀圖，該系統具有一長度102、一寬度104和一高度106。光學變焦成像系統100包括一基底108、一第一影像傳感器110、一第二影像傳感器112、一第三影像傳感器114、一第一光學區塊116、一第二光學區塊118和一第三光學區塊120。影像傳感器110、112、114是排成一列沿長度102的方向置于基底108之上，以及該影像傳感器舉例來說為CMOS或電荷耦合組件(CXD)影像傳感器，其包括一像素陣列。該像素陣列的每一者可選擇地包括一濾色片陣列，比如一拜耳(Bayer)濾色片陣列，一青藍-黃-綠-紫紅濾色片陣列，或一紅-綠-藍-祖母綠濾色片陣列。影像傳感器110、112、114，對應于光的入射，個別產生影像數據122、124、126，。在一些實施例中，影像傳感器110、112和114的每一者是利用晶圓等級制作技術以形成于基底108之上。
[0018]在圖1以虛線局部描繪的光學區塊116、118、120，是沿高度106的方向個別置于影像傳感器110、112、114之上以形成影像傳感器/光學區塊配對。第一光學區塊116是以光學通訊聯系著該第一影像傳感器110以形成一第一影像傳感器/光學區塊配對，第二光學區塊118是以光學通訊聯系著該第二影像傳感器112以形成一第二影像傳感器/光學區塊配對，以及第三光學區塊120是以光學通訊聯系著該第三影像傳感器114以形成一第三影像傳感器/光學區塊配對。第一光學區塊116包括一或多個第一透鏡件128，第二光學區塊118包括一或多個第二透鏡件130，以及第三光學區塊120包括一或多個第三透鏡件132。光學區塊116、118、120可包括比如光圈和/或濾片的額外組件而不脫離本專利的范圍。光學區塊116、118、120的每一者具有一不同光學構型，以使每一光學區塊具有一不同放大率。因此，影像傳感器/光學區塊配對在其個別的物面中，具有個別不同大小的視野區。
[0019]譬如在所顯示的實施例中，第一影像傳感器110和第一光學區塊116在其物面中具有一相對大的視野區，以使第一影像傳感器110產生用以代表一寬變焦等級的第一影像數據122。第二影像傳感器112和第二光學區塊118在其物面中具有一中型的視野區，以使第二影像傳感器112產生用以代表一中變焦等級的第二影像數據124。第三影像傳感器114和第三光學區塊120在其物面中具有一相對小的視野區，以使第三影像傳感器114產生用以代表一窄變焦等級的第三影像數據126。
[0020]因此，光學變焦成像系統100具有三種分離式光學變焦等級，以及僅需透過第一影像數據122、第二影像數據124和第三影像數據126間進行選擇即可達成一所需的光學變焦等級。譬如若需為一寬變焦等級，第一影像數據122是選取以用于如顯示、儲存和/或后處理。另一方面，若需為一中變焦等級，第二影像數據124是替代選取使用。若需為一窄變焦等級，第三影像數據126是替代選取使用。因此，變焦成像系統100能不用移動式零件而改變變焦等級。在一些實施例中，影像傳感器110、112、114個別同時產生第一影像數據122、第二影像數據124和第三影像數據126，然而在其他實施例中，僅影像傳感器110、112、114的一子集于一限定時間內個別產生影像數據。譬如在一特別的實施例中，根據光學變焦成像系統100的一所需變焦等級，于一限定時間內僅第一、第二和第三影像傳感器110、112、114的一者是選擇以產生影像數據。
[0021]盡管預期于一限定時間內僅影像數據122、124、126的一者是于使用，由兩或多個影像傳感器所產生的影