專利名稱：一種通過光路遮擋方式獲得圖像附加深度相關信息的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于圖像處理及光學設計領域，具體涉及一種通過光路遮擋方式獲得圖像附加深度相關信息的裝置。
背景技術：
目前，國內外相機廠商多數采用在成像裝置上，增加不同排列的相位檢測單元，在相位檢測裝置前分別增加一個微透鏡，通過遮擋微透鏡實現(xiàn)不同的相位檢測。已經公開的相關專利申請有:索尼公司的中國專利申請“攝像元件和攝像裝置”，申請?zhí)?200910138749.1，該發(fā)明公開了一種攝像元件和包括該攝像元件的攝像裝置。該攝像元件包括輸出用于相位差檢測的測距信號的一組光電轉換單元。每個光電轉換單元包括光檢測器和光瞳限制單元。光檢測器生成測距信號。光瞳限制單元在拍攝光學系統(tǒng)的出射光瞳中將到達光射出的光瞳區(qū)域的尺寸限制為預定尺寸，物體光從所述拍攝光學系統(tǒng)的出射光瞳射出，所述到達光到達所述光檢測器。所述預定尺寸小于所述出射光瞳的整個區(qū)域的尺寸的一半。索尼公司的中國專利申請“成像器件和成像裝置”，申請?zhí)?201110237216.6，公布日2012年3月14日，該發(fā)明公開了一種成像器件，包括:微透鏡，其聚焦被攝體光:光接收元件，其接收由所述微透鏡聚焦的被攝體光，由此生成用于通過相位差檢測進行焦點確定的信號；以及光阻擋部分，其被布置在所述微透鏡和所述光接收元件之間，從而阻擋由所述微透鏡聚焦的被攝體光的一部分，其中設定在所述微透鏡的光軸方向上在所述光阻擋部分和所述微透鏡之間的距離，從而隨著圖像高度增加而減小。索尼公司的中國專利申請“成像裝置和成像設備”，申請?zhí)?201210009754.4，公布日2012年7月25日，該發(fā)明公開了一種成像裝置和成像設備。成像裝置包括:圖像產生像素，包括產生用于產生圖像的信號的光接收元件；相差檢測像索，包括產生用于通過相差檢測執(zhí)行對焦確定的信號的光接收元件:以及保存部分，保存由圖像產生像素中的光接收元件產生的信號，布置在被攝體光被相差檢測像素中的遮光層遮蔽的區(qū)域中。索尼公司的中國專利申請“成像器件和成像裝置”，申請?zhí)?201210033499.7，公布日2012年8月22日，該發(fā)明公開了一種涉及成像器件和成像裝置。所述成像器件包括；會集來自被攝體的光的微型透鏡；感光元件，通過傳感由所述微型透鏡會集的被攝體光，來生成用于經由相位差檢測進行對焦判定的信號:通過遮擋所述被攝體光的一部分來進行光瞳分割的第一遮光單兀:和第二遮光單兀，設置在所述第一遮光單兀與所述微型透鏡之間，并遮擋向所述第一遮光單元入射的被攝體光的一部分，其中，所述第二遮光單元的開口面積小于圖像生成像素的開口面積。概括來說，現(xiàn)有的相位檢測技術主要有兩大類:第一種是通過反射裝置和額外相位檢測裝置實現(xiàn)的，此種方式結構比較復雜，成本較高，一般只有單反相機才具備。第二種是通過在成像裝置中按照一定的排布方式增加相位檢測單元來實現(xiàn)相位檢測。此種方案增加的相位檢測單元來替代原有的成像單元，相位檢測單元過少則不利于相位檢測，過多則影響成像質量。如上所述的索尼公司的四件專利申請均屬于此類。

實用新型內容針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種通過光路遮擋方式獲得圖像附加深度相關信息的裝置，可以在一般成像裝置(CCD、CM0S等)的基礎上通過調整光路中的附件獲取多幀圖像的方式實現(xiàn)有效的圖像深度相關信息的檢測。本實用新型為解決上述技術問題所采用的技術方案如下所描述:一種通過光路遮擋方式獲得圖像附加深度相關信息的裝置，包括透鏡組、圖像傳感器，與圖像傳感器連接的信號處理單元，其中，該裝置還包括遮擋裝置，與遮擋裝置連接并對其進行控制的遮擋控制單元，與遮擋控制單元、信號處理單元連接的主控制單元。進一步，所述的透鏡組由單一透鏡或者多個透鏡組成。進一步，所述的遮擋裝置是機械遮擋裝置，由機械遮擋片組成。進一步，所述的遮擋裝置是電子遮擋裝置，由電子遮擋片液晶組成，依靠電壓控制。更進一步，所述的電子遮擋片為液晶。進一步，所述的遮擋裝置置于透鏡組之前或者之后或者透鏡組內部。進一步，所述的遮擋裝置遮擋部分的形狀為半圓形。進一步，所述的圖像傳感器為圖像信號采集裝置，包括CXD成像元件、CMOS成像元件。進一步，所述的遮擋控制單元是機械控制裝置或者電子控制裝置，分別用于控制機械遮擋裝置的機械遮擋片或者電子遮擋裝置的液晶。進一步，所述的信號處理單元用于對圖像傳感器采集的信號加以處理，計算相位偏差，控制圖像的后處理、存儲及顯示。進一步，所述的主控制單元用于接收外部輸入信號，協(xié)同控制信號處理單元和遮擋控制單元完成目標功能的總體控制。本實用新型的有益效果如下:相比具有光線反射裝置和額外相位檢測裝置的方案，本實用新型具有結構簡單，設備體積小，成本低的優(yōu)點；相比在圖像傳感器增加相位檢測單元的方案，本實用新型不需要修改圖像傳感器，節(jié)約成本，且不會因為增加不能成像的相位檢測單元使圖像細節(jié)造成損失。

圖1是本實用新型通過光路遮擋方式獲得圖像附加深度相關信息的裝置結構示意圖；圖2是本實用新型具體實施方式
中遮擋裝置透鏡組前裝置示意圖；圖3是本實用新型具體實施方式
中遮擋裝置的四種不同的遮擋方式示意圖；圖4是本實用新型具體實施方式
中上遮擋光路圖；圖5是本實用新型具體實施方式
中下遮擋光路圖。
具體實施方式
[0028]下面結合說明書附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的描述。本實用新型可以在一般成像裝置(CXD、CMOS等)的基礎上通過調整光路中的附件獲取多幀圖像的方式實現(xiàn)有效的圖像深度相關信息的檢測。電子相機等設備在自動對焦過程中通常采用對比度法或相位法實施對焦，相位法(對比度對焦)對焦能夠實現(xiàn)快速對焦。單反相機實現(xiàn)相位檢測需要一個光路反射裝置和額外的相位檢測裝置，設備復雜且成本較高；普通的卡片相機沒有光路反射裝置，許多相機廠商在成像裝置上進行了改造，增加了單獨的相位檢測單元來實現(xiàn)相位檢測。本實用新型可以在不增加反射裝置和相位檢測裝置，并且不改變成像裝置的基礎上，通過簡單遮擋光路的方式實現(xiàn)包括相位檢測在內的圖像深度信息的檢測功能。所述的圖像深度信息指的是圖像中被拍攝物體與鏡頭之間的距離(即圖像三維信息)，圖像附加深度信息指的是得到圖像本身以及圖像深度信息。一種通過光路遮擋方式獲得圖像附加深度相關信息的裝置，包括:由遮擋裝置、透鏡組以及圖像傳感器組成一套系統(tǒng)，遮擋裝置用于遮擋被拍攝物體通過透鏡組到圖像傳感器間的光路，將圖像傳感器置于成像平面前部或者后部，通過改變遮擋裝置的狀態(tài)得到一組被遮擋后的圖像，這些不同狀態(tài)遮擋圖像之間對比或者遮擋圖像和原始圖像對比，通過計算檢測出圖像深度相關信息。本實用新型所述的裝置不僅能夠獲得全部圖像的深度相關信息，而且能夠獲得部分圖像的深度相關信息。具體來說，遮擋部分和透光部分之間的邊界通常為直線，而圖像中只有這條直線附近的過渡區(qū)域內才能夠檢測到圖像深度信息，這樣只能得到圖像部部分區(qū)域的深度相關信息；但是當遮擋片遮擋位置發(fā)生變化，使過渡區(qū)域遍歷圖像時，則可以得到全部圖像的深度相關信息。本實施例中，如圖1所示，本實用新型所述的一種通過光路遮擋方式獲得圖像附加深度相關信息的裝置，包括:透鏡組1，遮擋裝置2，圖像傳感器3，與遮擋裝置2連接的遮擋控制單元4，與圖像傳感器3連接的信號處理單元5，與遮擋控制單元4、信號處理單元5連接的主控制單元6。其中，所述的透鏡組I由單一透鏡或者多個透鏡組成；然而，透鏡組不限于單一凸透鏡，具體實施方式
中只是舉了 一個等效于單一凸透鏡的透鏡組的實例。所述的遮擋裝置2可以是任何機械遮擋裝置(如由一片或多片遮擋片組成)、電子遮擋裝置(如由一片或多片液晶遮擋片組成，由電壓控制)或其它有類似功能的裝置，其數目可以是一個或者多個，優(yōu)選一個；遮擋裝置可以置于透鏡組之前(即目標物體和透鏡組之間)或之后(即透鏡組和圖像傳感器之間)，或者透鏡組內部，也能夠達到類似的效果，優(yōu)選置于透鏡組之前的位置；遮擋裝置包括但不僅限于圖3所示的形狀和數目，也可以采用任意其他形狀而非半圓形也能夠達到類似效果，但可能后期計算較為復雜，同樣能夠達到效果；本實施例中，優(yōu)選半圓形狀。所述的圖像傳感器3為圖像信號采集裝置，包括CXD成像元件、CMOS成像元件等，圖像傳感器可以置于非成像平面的任意位置，包括成像平面之前或者成像平面之后，均可以達到類似效果。所述的遮擋控制單元4用于控制遮擋裝置2，可以是用于控制機械遮擋裝置的機械控制裝置、用于控制電子遮擋裝置(如液晶)的電子控制裝置或其它有類似功能的控制裝置。[0039]所述的信號處理單元5用于對圖像傳感器采集的信號加以處理，計算相位偏差等信息，控制圖像的后處理、存儲、顯示等功能。所述的主控制單元6用于接收外部輸入信號，協(xié)同控制信號處理單元和遮擋控制單兀完成目標功能的總體控制。本實用新型中，所述的透鏡組I和遮擋裝置2是整個裝置的核心部分。如圖2所示，圖2表示的是本實施例中的透鏡組21、遮擋裝置22以及圖像傳感器23三者之間的一種位置關系。其中遮擋裝置22可以一個或者是多個，遮擋位置22也可以是成像光路的任何位置，包括透鏡組前、透鏡組后，以及透鏡組內部。通過遮擋裝置分別遮擋部分光路得到不同的遮擋圖像，通過遮擋圖像和未遮擋圖像或者不同的遮擋圖像之間進行對比，計算出圖像相位偏差和圖像深度相關信息(可任意角度遮擋)。如圖3所示，圖3顯示的是一種遮擋裝置的四種不同遮擋方式，分別為上遮擋、下遮擋、左遮擋、右遮擋。其中遮擋片可以是任意形狀，遮擋片的遮擋部分優(yōu)選半圓形，遮擋方式的可以采用其中的任意角度的一種或多種，優(yōu)選上遮擋、下遮擋，或者左遮擋、右遮擋，即不同遮擋方式時之間最好是相互對稱的。在實際應用中，需要采用多種不同的遮擋方式對目標物體拍照后來進行對比，其中兩個對比實例如下:1、沒有遮擋時拍攝的全圖像分別與采用上(下)遮擋和左(右)遮擋圖像方式拍攝的圖像進行對比；2、采用上、下遮擋方式拍攝的圖像對比和采用左、右遮擋方式拍攝的圖像對比。圖4和圖5位于透鏡組前分別采用如圖3所示遮擋片的形狀和上遮擋與下遮擋兩種方式所成像的光路圖。被拍攝物體上的任意點0，通過遮擋裝置2的遮擋在非焦平面7上(圖4和圖5以圖像傳感器在焦平面7后為例)形成了光斑8或光斑9。遮擋位置不同，形成的光斑位于成像中心點的偏向不同。這些圖像的偏差通過計算處理后，可以得到許多功能上的應用(如快速對焦)。需要注意的是，上述具體實施例僅僅是示例性的，在本實用新型的上述教導下，本領域技術人員可以在上述實施例的基礎上進行各種改進和變形，而這些改進或者變形均落在本實用新型的保護范圍內。本領域技術人員應該明白，上面的具體描述只是為了解釋本實用新型的目的，并非用于限制本實用新型。本實用新型的保護范圍由權利要求及其等同物限定。
權利要求1.一種通過光路遮擋方式獲得圖像附加深度相關信息的裝置，包括透鏡組、圖像傳感器，與圖像傳感器連接的信號處理單元，其特征在于:該裝置還包括遮擋裝置，與遮擋裝置連接并對其進行控制的遮擋控制單元，與遮擋控制單元、信號處理單元連接的主控制單元。
2.如權利要求1所述的一種通過光路遮擋方式獲得圖像附加深度相關信息的裝置，其特征在于:所述的透鏡組由單一透鏡或者多個透鏡組成。
3.如權利要求1所述的一種通過光路遮擋方式獲得圖像附加深度相關信息的裝置，其特征在于:所述的遮擋裝置是機械遮擋裝置，由機械遮擋片組成。
4.如權利要求1所述的一種通過光路遮擋方式獲得圖像附加深度相關信息的裝置，其特征在于:所述的遮擋裝置是電子遮擋裝置，由電子遮擋片液晶組成，依靠電壓控制。
5.如權利要求3或4所述的一種通過光路遮擋方式獲得圖像附加深度相關信息的裝置，其特征在于:所述的遮擋裝置置于透鏡組之前或者之后或者透鏡組內部。
6.如權利要求5所述的一種通過光路遮擋方式獲得圖像附加深度相關信息的裝置，其特征在于:所述的遮擋裝置遮擋部分的形狀為半圓形。
7.如權利要求1所述的一種通過光路遮擋方式獲得圖像附加深度相關信息的裝置，其特征在于:所述的圖像傳感器為圖像信號采集裝置，包括CCD成像元件、CMOS成像元件。
8.如權利要求1所述的一種通過光路遮擋方式獲得圖像附加深度相關信息的裝置，其特征在于:所述的遮擋控制單元是機械控制裝置或者電子控制裝置，分別用于控制機械遮擋裝置的機械遮擋片或者電子遮擋裝置的液晶。
9.如權利要求1所述的一種通過光路遮擋方式獲得圖像附加深度相關信息的裝置，其特征在于:所述的信號處理單元用于對圖像傳感器采集的信號加以處理，計算相位偏差，控制圖像的后處理、存儲及顯示。
10.如權利要求1所述的一種通過光路遮擋方式獲得圖像附加深度相關信息的裝置，其特征在于:所述的主控制單元用于接收外部輸入信號，協(xié)同控制信號處理單元和遮擋控制單兀完成目標功能的總體控制。
專利摘要本實用新型涉及一種通過光路遮擋方式獲得圖像附加深度相關信息的裝置，屬于圖像處理及光學設計領域。本實用新型所述的裝置包括透鏡組、圖像傳感器，與圖像傳感器連接的信號處理單元，該裝置還包括遮擋裝置，與遮擋裝置連接并對其進行控制的遮擋控制單元，與遮擋控制單元、信號處理單元連接的主控制單元。本實用新型可以在一般成像裝置(CCD、CMOS等)的基礎上通過調整光路中的附件獲取多幀圖像的方式實現(xiàn)有效的圖像深度相關信息的檢測。
文檔編號G03B11/04GK203014981SQ20122065510
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權日2012年12月3日
發(fā)明者李平立, 袁夢尤, 王建華, 薛濤 申請人:北京大學, 方正國際軟件(北京)有限公司