雙傳感器照相機及其方法
【專利說明】雙傳感器照相機及其方法
[0001 ] 本申請是申請日為2010年03月19日、申請號為201080012566.6、發明名稱為“雙傳感器照相機”的發明專利申請的分案申請。
[0002]相關申請的交叉引用
[0003]本申請要求按照35 U.S.C.119于2009年3月19日提交的名稱為“DUAL SENSORCAMERA”的美國臨時申請N0.61/161，621的優先權，在此并入其內容如同完全地對其進行了闡述。
【背景技術】
[0004]當前將數字照相機模塊并入到多種主機裝置中。這樣的主機裝置包括蜂窩電話、個人數字助理(PDA)、計算機等。對于主機裝置中的數字照相機模塊的消費者需求在持續增長。
[0005]主機裝置制造商更喜歡數字照相機模塊小，使得可以將它們并入到主機裝置而不增加主機裝置的整體尺寸。此外，存在對于主機裝置中的照相機具有更高的性能特性的日益增長的需求。許多更高性能的照相機(例如，單獨的數字靜態照相機)具有一種這樣的特性:改變照相機的焦距以增加和減少圖像的放大倍率的能力，這典型地利用變焦透鏡完成，現在稱為光學變焦。光學變焦典型地是通過相對于彼此機械地移動透鏡元件來完成，因此這樣的變焦透鏡典型地比固定焦距透鏡更昂貴、更大、以及更不可靠。用于近似這種變焦效果的可替代方法是利用稱為數字變焦的方法來實現。利用數字變焦而不是改變透鏡的焦距，照相機中的處理器裁剪(crop)圖像，并且在捕捉的圖像的像素之間進行內插以創建“放大的”但較低分辨率的圖像。
[0006]已經存在使用兩種不同的透鏡來近似變焦透鏡的效果的一些嘗試。過去已經利用膠片照相機(film camera)這樣做了，其中用戶可以選擇兩種不同的焦距中的一種在膠片上捕捉圖像。更最近地，在美國專利公開N0.2008/0030592中已經公開了關于具有照相機模塊的這種構思的變型，通過引用在此并入其全部內容，其討論了具有一對傳感器的照相機模塊，每個傳感器具有單獨的透鏡，通過該透鏡將光引導到各自的傳感器。在該出版物中，同時操作這兩個傳感器來捕捉圖像。各自的透鏡具有不同的焦距，所以即使對齊(align)每個透鏡/傳感器組合以在相同方向觀看，每個也將用兩個不同的視場而捕捉相同被攝體的圖像。然后將圖像縫合(stitch)在一起以形成合成圖像，合成圖像的中心部分由具有較長焦距的透鏡/傳感器組合拍攝的、相對較高分辨率的圖像形成，而合成圖像的外圍部分由具有較短焦距的透鏡/傳感器組合拍攝的、相對較低分辨率的圖像的外圍部分形成。用戶選擇期望的變焦量，并且合成圖像用于從中內插值以提供具有期望變焦量的圖像。不幸的是，在該出版物中的公開大體上是概念性的，并且缺乏為提供最優性能會需要的某些細節。
[0007]相關技術的前述示例和與之有關的限制旨在說明性而不是排他性。對于本領域技術人員而言，在閱讀說明書和研究附圖時，相關技術的其它限制將變得明顯。
【發明內容】
[0008]本申請提供一種照相機，包括:第一傳感器，捕捉第一圖像;第一透鏡，將光引導到第一傳感器，所述第一透鏡具有第一焦距并具有一 f數;第二傳感器，捕捉第二圖像;第二透鏡，將光引導到第二傳感器，所述第二透鏡具有比第一焦距長的第二焦距，并具有實質上等于第一透鏡的f數的f數，所述第二透鏡也已經設計為通過將指定的像差引入到第二傳感器上形成的圖像中，與擴展景深EDoF處理一起工作；其中第二圖像隨后經歷EDoF處理以聚焦第二圖像;其中第一傳感器和第一透鏡的組合基本上與第二傳感器和第二透鏡的組合對齊，以允許每一個指向相同被攝體;其中將第一圖像和第二圖像組合在一起以形成單個組合圖像，該第二圖像形成該單個組合圖像的中心部分，而該第一圖像的外圍部分形成該單個組合圖像的外圍部分。
[0009]本申請提供一種照相機，包括:第一傳感器，捕捉第一圖像;第一透鏡，將光引導到第一傳感器，所述第一透鏡具有第一焦距;第二傳感器，捕捉第二圖像；以及第二透鏡，將光引導到第二傳感器，所述第二透鏡具有比第一焦距長的第二焦距，并具其中第一傳感器和第一透鏡的組合基本上與第二傳感器和第二透鏡的組合對齊，以允許每一個指向相同被攝體;將第一和第二圖像組合在一起以形成單個組合圖像，所述第二圖像形成所述單個組合圖像的中心部分，且所述第一圖像的外圍部分形成所述單個組合圖像的外圍部分;第一和第二圖像的組合包括上采樣第一圖像和下采樣第二圖像中的至少一個；以及當上采樣第一圖像時，在上采樣之后銳化第一圖像。
[0010]本申請提供一種利用照相機生成組合圖像的方法，所述方法包括:利用第一傳感器從具有第一焦距的第一透鏡接收光;利用第一傳感器捕捉在第一傳感器上形成的第一圖像;利用第二傳感器從具有第二焦距的第二透鏡接收光，所述第二焦距比所述第一焦距長；利用第二傳感器捕捉在第二傳感器上形成的第二圖像，第一傳感器和第一透鏡的組合與第二傳感器和第二透鏡的組合指向相同被攝體；以及將第一圖像和第二圖像組合在一起以形成單個組合圖像，所述第二圖像形成所述單個組合圖像的中心部分，且所述第一圖像的外圍部分形成所述單個組合圖像的外圍部分;并且其中組合第一和第二圖像的步驟包括上采樣第一圖像和下采樣第二圖像中的至少一個；以及當上采樣第一圖像時，在上采樣之后銳化第一圖像。
【附圖說明】
[0011]圖1是照相機的框圖。
[0012]圖2是將兩個圖像組合為單一的組合圖像的圖示。
[0013]圖3是組合圖像的數字變焦的圖示。
【具體實施方式】
[0014]以下描述不是旨在將本發明限制為在此公開的形式。因此，與以下教導相稱的變型和修改，以及相關領域的技術和知識在本發明的范圍內。在此描述的實施例進一步旨在解釋實踐本發明的已知的模式，并且使得本領域其他技術人員能夠在這樣或其它實施例中、以及用本發明的特定(多個)應用或者(多個)使用所需要的各種修改，來利用本發明。
[0015]圖1中示出了照相機10。照相機10可以包括:具有相對較短焦距的第一透鏡12和第一傳感器14，其接近具有相對較長焦距的第二透鏡16和第二傳感器18放置，并且與第二透鏡16和第二傳感器18基本上對齊。通過使組合的第一透鏡和第一傳感器與組合的第二透鏡和第二傳感器對齊，每個傳感器可以獲得基本上相同被攝體的圖像。當然，由于透鏡12和16的不同焦距，與第二傳感器18獲得的圖像的相對較窄的視場(FOV)相比，第一傳感器14將獲得具有相對較寬的FOV的被攝體的圖像。
[0016]在多數情況下，每個傳感器14和18將執行某些基本的圖像處理算法，諸如白平衡等。第二透鏡16具有附加的參考數17，用以指示其被設計為與擴展景深(EDoF)處理一起而工作，其可以涉及將特定的單色或者彩色像差引入到透鏡設計中，按照H)oF技術、或者通過向透鏡加入相位屏蔽(phase mask)(例如，立方體相位屏蔽)確定透鏡設計。每個傳感器還可以執行諸如EDoF處理的附加圖像處理。在該示例中，EDoF處理20示出為傳感器18的一部分而不是傳感器14的一部分。在未在這里圖不的其它不例中，傳感器14和18的每一個可以包括EDoF處理，或者可以采用其它組合，諸如傳感器14包括EDoF處理而傳感器18不包括。類似地，盡管該示例僅僅示出第二透鏡16被設計為與EDoF處理一起工作，但任何其它組合也是可能的，包括透鏡12和16的每一個被設計為與EDoF處理一起而工作。透鏡12和16可以由任何可接受的材料制造，包括塑料、玻璃、光學陶瓷、衍射元件、或者合成物。
[0017]將在此一般地討論EDoF處理，但是可以在與以下公司關聯的文獻中找到更多的大量細節，這些公司被認為積極地開發了EDoF技術:法國布洛涅的DxO Labs S.A.(在其DIGITAL AUT0F0CUSTM?商標下)；科羅拉多州Boulder的CDM Optics公司(在其WAVEFRONTCODING?商標下)；加利福尼亞州圣何塞的Tessera公司(在其OPHML FOCUS?商標下