專利名稱：多鏡頭掃描式數(shù)碼成像方法
技術領域：
本發(fā)明屬于數(shù)碼成像技術領域，具體涉及一種多鏡頭掃描式數(shù)碼成像方法。
背景技術：
攝影照片的分辨率是照相機最重要的性能指標。當前的數(shù)碼相機主要是以單鏡頭 成像。由于應用領域(便攜機，單反機，中幅機，大幅相機)的限制，相機鏡頭的規(guī)格被限制 在一定的范圍內(nèi)，而在這一范圍內(nèi)，單個鏡頭的分辨率已接近極限。現(xiàn)有鏡頭分辨率稍有提 高，其生產(chǎn)成本就必須不成比例的大幅提高。但同時光電感應方法的分辨率卻遠未達到極 限，它的提高發(fā)展是成幾何級提高的，不久的將來，肯定要超過鏡頭的分辨率。當前已有一 種現(xiàn)象，就是高像素的數(shù)碼相機不見得比低像素的數(shù)碼相機照出的相片清晰，原因是使用 的鏡頭不同。由此可見，鏡頭的分辨率已成為技術瓶頸，制約相機關鍵性能的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術中的不足之處，提供了一種可大幅度提高攝影照片分辨 率的多鏡頭掃描式數(shù)碼成像方法。為解決現(xiàn)有技術當中的不足之處，本發(fā)明采用如下技術方案多鏡頭掃描式數(shù)碼 成像方法，由多個鏡頭組成的鏡頭組共同參與形成一個圖像，每個鏡頭所形成的像只占整 個圖像的一部分，各個鏡頭在垂直或水平方向排列布置，各個鏡頭的像面在垂直方向緊密 排列，形成一條垂直方向的像帶，各個鏡頭的視角出發(fā)點在同一點上，這些鏡頭以此點或其 它的任何一點為中心在水平方向作圓弧運動，并對景物進行掃描，像帶就會水平推移形成 一個更大的圖像，在鏡頭組后面的光電感應器逐步將此圖像接收，再經(jīng)數(shù)碼處理后形成數(shù) 碼圖像。所述鏡頭為正像鏡頭，鏡頭組為弧帶定焦鏡頭組或平帶定焦鏡頭組，光電感應器 為帶狀球形弧面結構或帶狀桶形弧面(垂直方向為平面，水平方向為弧形面)結構，其中弧 帶定焦鏡頭組須與帶狀球形弧面光電感應器搭配使用，平帶定焦鏡頭組須與帶狀桶形弧面 光電感應器搭配使用，光電感應器固定不動且其表面與鏡頭組產(chǎn)成的像帶重合，鏡頭組產(chǎn) 生的像帶在光電感應器的表面逐步展開，像帶內(nèi)的每一個聚焦點在空間的位置都不動，它 們在固定的光電感應器上進行一定時間的曝光，一個聚焦點對應一個像素。所述光電感應器為可變曲率的弧面結構，不同焦長的定焦鏡頭組可以交換使用。所述鏡頭為反像鏡頭，鏡頭組為弧帶鏡頭組或平帶鏡頭組，光電感應器為帶狀桶 形弧面(垂直方向弧，水平方向直)結構或帶狀平面結構，其中弧帶鏡頭組須與帶狀桶形弧 面光電感應器搭配使用，平帶鏡頭組須與帶狀平面光電感應器搭配使用，鏡頭組的后部安 裝有與光軸垂直的滑軌，光電感應器在此滑軌上隨動于鏡頭組，并自己另可以在滑軌上滑 動，鏡頭組轉動進行掃描，景物中的某一點進入鏡頭視角范圍后，相對鏡頭組沿一個方向運 動，此點發(fā)出的光聚焦后的點相對鏡頭軸反向運動，感應器也以同樣的速度運動，達到此聚 焦點始終在感應器上的同一像素上聚焦，曝光時間等于像帶水平方向寬度除以像帶移動速度，若是正像鏡頭，則光電感應器的運動方向相反，其它與反像鏡頭類似。所述光電感應器為可變曲率的弧面結構或平面結構，不同焦長的定焦鏡頭組可以 交換使用，定焦鏡頭組通過一套簡單的傳動裝置來驅動光電感應器在水平方向上與之聯(lián) 動，傳動比率變化較小(或用調(diào)像鏡片(組)后，此比率不變)。所述鏡頭組為變焦鏡頭組，光電感應器為可變曲率的弧面結構或平面結構，鏡頭 組在變焦時和對焦時要進行變焦調(diào)位、對焦調(diào)位，以及對驅動光電感應器驅動輪的傳動比 率進調(diào)整，以使感應器的速度與像點移動速度的相同，達到各聚焦點始終在感應器上的同 一像素上聚焦，同時弧面結構的光電感應器的曲率做相應變化以使感應器的表面與變化后 的像面吻合。所述鏡頭組框架外設有切面為四分之一圓弧形、平面為以鏡頭組旋轉軸為軸 心的弧形，固定不動的圓弧槽形基礎軌道，基礎軌道上方有多向齒輪和與多向齒輪同軸的 有級變比例齒輪盤。齒輪盤的軸與鏡頭組固定連接，多向齒輪與一個軸可以移動的接軌齒 輪嚙合傳動，該接軌齒輪與基礎軌道內(nèi)壁滾動連接，并且連接點可在遠離視角出發(fā)點的點 與靠近視角出發(fā)點的點之間“無級”變動，光電感應器的可調(diào)節(jié)邊條與有級變比例齒輪盤嚙 合傳動。由此傳動比例有大比例的“有級”齒輪盤變換，也有小比例的“無級”接軌齒輪變 換，以保證在各個焦段上、各個對焦距離上、都能使像和感應器同速運動，使像的每一點始 終在感應器上的同一像素上曝光，為避免振動，傳動系統(tǒng)應盡量避免使用齒輪，只要傳動準 確即可。
所述每一個變焦鏡頭后部均設有一個長條形光電感應器及驅動裝置，當鏡頭組進 行變焦時，各鏡頭體積較大的前部基本不動，后部散開或聚攏，以進行大范圍視角變化的掃 描式成像，如果在此條件下鏡頭組不作掃描運動，并對各鏡頭位置和角度調(diào)整后，各鏡頭在 感應器上的固定區(qū)域成像，將各鏡頭的像面合成為一個矩形圖像，就可以進行視頻拍攝，拍 攝時鏡頭可以變焦，并對各鏡頭角度進行調(diào)整，就可進行大變焦視頻拍攝。所述鏡頭的各合焦面為，以視角出發(fā)點為圓心的球形弧面，或以鏡頭旋轉軸為軸 的桶形弧面，而其像面則應與搭配的感應器相一致，平面對平面，弧面對弧面，定焦鏡頭應 對其進行特殊設計，如加入一組調(diào)像鏡片(組)，或用其它方法，使其在不同遠近對焦時像 的放大倍率不變，有些鏡頭體內(nèi)裝有像的軸角調(diào)節(jié)鏡片(組)，鏡頭體后端與光電感應器之 間設有像光束腔，光束腔后端設有可調(diào)節(jié)寬度的光柵，目的是調(diào)整曝光量，將多個鏡頭及機 械調(diào)節(jié)機構安裝于同一框架內(nèi)，形成鏡頭組，鏡頭組進行掃描動作。鏡頭組進行變焦時和對 焦時要對各鏡頭的位置，方向，角度等進行變焦調(diào)位，和對焦調(diào)位的聯(lián)動操作，鏡頭組內(nèi)各 鏡頭的排列宜為多排交錯排列，目的是在有限的垂直空間內(nèi)安排更多更大的鏡頭，這樣一 來各鏡頭形成的矩形像面在垂直方向緊密排列沒有間隔，在水平方向可以有間隔，水平方 向掃描后形成的全部圖像為一完整的長方形，多出的左右兩邊不齊而已，可以棄掉。所述鏡頭組框架外設有切面為四分之一圓弧形、平面為以鏡頭組旋轉軸為軸心的 弧形，固定不動的圓弧槽形基礎軌道，基礎軌道上方有多向齒輪和與多向齒輪同軸的有級 變比例齒輪盤，齒輪盤的軸與鏡頭組固定連接，多向齒輪與一個軸可以移動的接軌齒輪嚙 合傳動，該接軌齒輪與基礎軌道內(nèi)壁滾動連接，并且連接點可在遠離視角出發(fā)點的點與靠 近視角出發(fā)點的點之間“無級”變動，光電感應器的可調(diào)節(jié)邊條與有級變比例齒輪盤嚙合傳 動，由此傳動比例有大比例的“有級”齒輪盤變換，也有小比例的“無級”接軌齒輪變換，以保 證在各個焦段上、各個對焦距離上、都能使像和感應器同速運動，使像的每一點始終在感應器上的同一像素上曝光，為避免振動，傳動系統(tǒng)應盡量避免使用齒輪，只要傳動準確即可。為使像的每一點始終在光電感應器上的同一點曝光，使用機械聯(lián)動的同時，還要 進行更精確的調(diào)校，這些調(diào)?？捎晒怆姼袘鞲兄诤辖购蟾鱾€鏡頭之間的夾角是否適 當，并算出修正值，對鏡頭之間的夾角進行精確的調(diào)整；在此后再感知鏡頭組掃描時各像點 與像素之間是否相互移動，并算出修正值進行精確的調(diào)整，以保證像的每一點始終在感應 器上的同一點曝光。根據(jù)本發(fā)明的需要，下面介紹一下應用于本發(fā)明的鏡頭、鏡頭組和光電感應器及 感應調(diào)校等名詞術語在本發(fā)明當中的含義。1、鏡頭
①、鏡頭攝入景物的光，并把它們聚焦形成像，全部焦點形成的面稱為像面，或稱 焦平面(像面為平面的，應用于平面光電感應器的相機內(nèi)；像面為弧面的，應用于弧面光電 感應器的相機內(nèi))。②、鏡頭對不同遠近的景物對焦，當一次合焦時，所有合焦點所組成的面，稱為合 焦面，進行掃描成像的鏡頭的合焦面應為以視角出發(fā)點為圓心的球形弧面或以鏡頭旋轉軸 為軸的桶形弧面(與桶形弧面感應器對應)。③、鏡頭體內(nèi)裝有像的軸角調(diào)節(jié)鏡片(組)，稱移軸鏡片(組)，它的轉動可改變像 的位置和角度。即成像不在鏡頭的正后方，像的中心也離開鏡頭的中心軸，并且像面與此軸 也不再垂直，在平帶鏡頭組中除正中的鏡頭外，其它都應有移軸鏡片(組)以使所組成的像 帶在同一平面內(nèi)。④、對于定焦鏡頭，應對其進行特殊設計，如加入一組調(diào)像鏡片(組)，或用其它方 法，使其在不同遠近對焦時，像的放大倍率不變，這樣的鏡頭組成的鏡頭組可以簡化其對焦 調(diào)位的聯(lián)動系統(tǒng)。⑤、鏡頭后部需有一個類似于老式相機上的皮腔似的結構前部與鏡頭相連，后部 為方形或矩形，尾部盡量靠近感應器表面，使鏡頭的像落在感應器上的正確位置。其上下高 度不變，左右寬度可變，稱之為可變光柵。這一結構的作用是a、光密閉；b、不干擾其它鏡 頭的成像；C、允許鏡頭相對于感應器有一定的位置變化；d、尾部光柵寬度可變是為調(diào)節(jié)曝光量。⑥、鏡頭仍需要有鏡筒，可以不是圓形的。其目的是a、鏡片的定位與定位移動b、光密閉⑦、光圈可簡化成三個a、最大光圈目的是獲得最大入射光的量，并獲得背景虛化的效果。b、最佳光圈目的是獲得最高的分辨率。C、大景深光圈目的是獲得大景深。2、鏡頭組①、鏡頭組由多個鏡頭，鏡頭固定框架及機械調(diào)節(jié)機構組成，其整體結構固定于以 各個鏡頭的視角出發(fā)點或其它的任何一點為軸心，垂直方向平行于光電感應器的軸上，并 繞此軸旋轉進行掃描動作，關于此旋轉軸的軸心可以有多種選擇，為便于直觀理解以下的 實施例中的旋轉軸的軸心都是在視角出發(fā)點上的，實際上此軸心可以在鏡頭組光軸的任何一點上，這樣它就可以在鏡頭組的中部或前邊，以便于與相機機身連接固定、及機身內(nèi)空間 的安排，其結構與實施例中所描述的基本一致，另外此軸心還可以在鏡頭組光軸以外，此時 對于感應器與鏡頭組聯(lián)動的方案，其結構與實施例中所描述的基本一致，對于感應器固定 的方案，其結構將相對復雜，對于長大的長焦鏡頭組，此軸心可在鏡頭組的重心或中部，驅 動、傳動系統(tǒng)另配，鏡頭的排列方式可采用多排交錯排列的方式，目的是在有限的空間容下 更大體積的鏡頭，鏡頭大，像面小，可提高鏡頭的最大光圈值，這也是鏡頭優(yōu)劣的關鍵指標。 如此排列的目的是形成一個在垂直方向上連續(xù)不斷(水平方向可不連續(xù))的像帶，鏡頭組 對景物掃描時，這一像帶在感應器上水平推移，最終形成更大的完整圖像。沒有對齊的部 分，棄掉后損失不大。②、關于像帶a、像帶在垂直方向為弧形的，稱為弧形面像帶，簡稱弧帶。其鏡頭組稱為弧帶鏡頭 組，組內(nèi)各鏡頭可完全相同，統(tǒng)一規(guī)格，以弧的圓心為中心，扇形排列。b、像帶在垂直方向為平面的(水平方向可以是桶形弧形面)，稱為平面像帶，簡稱 平帶。其鏡頭組稱為平帶鏡頭組，組內(nèi)各個鏡頭由于對于像帶中心的位置不同，則與像帶的 夾角也不同，這一不同的夾角由移軸鏡片轉動一定角度來實現(xiàn)。鏡頭內(nèi)其他部件可以相同， 統(tǒng)一的規(guī)格。③、鏡頭的焦距決定了鏡頭的放大倍率，鏡頭視角。a、焦距不變的鏡頭稱為定焦鏡頭。所組成的鏡頭組為定焦鏡頭組，定焦鏡頭組內(nèi) 的鏡頭需要專門的設計，它的內(nèi)部沒有了變焦鏡片，但應加一個調(diào)像鏡片(組)，當對不同 距離對焦時，鏡頭的放大倍率會有所變化，調(diào)像鏡片就是要把它調(diào)整回來，使鏡頭的放大倍 率保持不變，這樣的定焦鏡頭組內(nèi)，只有對焦鏡片組和調(diào)整鏡片可以活動，所有的其它的都 固定不動，這樣有利于簡化結構。b、在2_a中焦距不變的鏡頭組被稱為弧帶定焦鏡頭組。C、在2_b中焦距不變的鏡頭組被稱為平帶定焦鏡頭組。d、焦距可變的稱為變焦鏡頭，所組成的鏡頭組為變焦鏡頭組，其變化動作稱為變
焦οe、在2_a中焦距可變的鏡頭組被稱為弧帶變焦鏡頭組，變焦方式為鏡頭變焦，并 改變鏡頭組扇形的發(fā)散角。例如，放大比例變?yōu)閮杀稌r，像放大兩倍，但通過光柵的像面沒 有放大，因此原有景物的一部分會跑出像面以外。這時將鏡頭組各鏡頭的發(fā)散角縮小至二 分之一，同一角度內(nèi)有兩倍的鏡頭數(shù)成像。這樣一個放大兩倍的景物由兩個鏡頭成像，這些 鏡頭的像面就會連續(xù)而不重疊，形成像帶。f、在2_b中焦距可變的鏡頭組被稱為平帶變焦鏡頭組，變焦方式為(1)、鏡頭變焦，并改變鏡頭組扇形的發(fā)散角。(2)、改變鏡頭內(nèi)的移軸鏡片的角度，使相面與感應器平面平行。(3)、如果各鏡在經(jīng)向不做位移，就不能使聚焦的相面與感應器重合的話，則各鏡 頭應進行經(jīng)向位移。(4)、需要指出的是，遠近不同的對焦動作也可以導致像的放大倍率的變化，不管 這一變化是由于變焦，還是對焦，以上(1)、(2)、(3)的變化都是和像的放大倍率的變化 一一對應的。這三種動作可以由一個統(tǒng)一的機械連動裝置來完成。
3、光電感應器以上的弧帶定焦鏡頭組，平帶定焦鏡頭組，弧帶變焦鏡頭組和平帶變焦鏡頭組需 要與光電感應器相應的匹配、協(xié)調(diào)工作。光電感應器可分為球形弧面(垂直方向為弧形面， 水平方向為弧形面)光電感應器、桶形弧形面(垂直方向為平面，水平方向為平弧形面)光 電感應器，桶形弧面(垂直方向弧，水平方向直)光電感器應、平面長方形光電感應器等等。4、感應調(diào)校光電感應器就是將光信號轉變?yōu)殡娦盘柕?，通過它可感知光路系統(tǒng)的狀態(tài)。并通 過程序分析，得出調(diào)整數(shù)據(jù)，傳給調(diào)控系統(tǒng)。使之將光路系統(tǒng)調(diào)整到最佳狀態(tài)，稱之為光電 感應器的感應調(diào)校?，F(xiàn)有的相機內(nèi)的自動對焦功能就是一種感應調(diào)校功能。
鏡頭像面垂直方向相對位置的調(diào)校。由光電感應器分析兩個鏡頭所成的像的內(nèi) 部。某些特定感光點的位置，以判斷兩個鏡頭像面的邊緣是否緊密結合，以得出調(diào)校數(shù)據(jù)， 并將信號輸送到鏡頭組內(nèi)對散開角進行調(diào)整，因為光柵不可能緊貼像素，所以像面的邊沿 質(zhì)量差，應剪除在最終合成的圖像以外，具體來說就是要在光電感應器上，兩個相鄰像面之 間應留出一定行數(shù)的像素，為這些質(zhì)量差的邊沿所占用，在這些邊沿區(qū)成像的點，也應在相 鄰像面區(qū)內(nèi)有成像點，測算這兩個像點的距離可判定兩個相鄰像面之間是否緊密結合，并 得出修正值。鏡頭水平方向掃描移動的速率的調(diào)校。由光電感應器感知個鏡頭所成的像的內(nèi)部 各點與感應器是否有相對運動，以得出調(diào)校數(shù)據(jù)，并將信號輸送到鏡頭組內(nèi)對變比例傳動 裝置進行調(diào)整。本發(fā)明利用多個鏡頭共同參與物體成像，而且通過鏡頭組的圓弧轉動掃描式成 像，根據(jù)總分辨率=單鏡頭分辨率*鏡頭數(shù)的平方*長寬比這種計算公式，本發(fā)明的這種成 像方法原理可行，設計新穎，實施該方法的結構簡單，易于實施，成像質(zhì)量高，充分提高了成 像的分辨率，將隨著光電感應器成本的降低得到大范圍地推廣應用。


圖1是本發(fā)明當中平面光電感應器與定焦鏡頭組搭配成像的結構示意圖；圖2是本發(fā)明當中光電感應器隨動于鏡頭組成像的結構示意圖；圖3是本發(fā)明傳動裝置的結構示意圖；圖4是圖3的俯視圖；圖5是鏡頭組和平面光電感應器結構示意圖；圖6是鏡頭組和固定弧面光電感應器結構示意圖；圖7是鏡頭組和運動弧面光電感應器結構示意圖；圖8是單鏡頭的結構示意圖；圖9是多鏡頭多感應器的結構示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的多鏡頭掃描式數(shù)碼成像方法，如圖1 圖9所示，由多個鏡頭1組成的鏡 頭組共同參與形成一個圖像，每個鏡頭1所形成的像只占整個圖像的一部分，各個鏡頭1在 垂直或水平方向排列布置，各個鏡頭1的像面在垂直方向緊密排列，形成一條垂直方向的像帶2，各個鏡頭1的視角出發(fā)點在同一點上，這些鏡頭以此點或其它的任何一點為中心在 水平方向作圓弧運動，并對景物進行掃描，像帶就會水平推移形成一個更大的圖像，在鏡頭 組后面的光電感應器3逐步將此圖像接收，再經(jīng)數(shù)碼處理后形成數(shù)碼圖像。實施例一參照圖1和圖8所示，鏡頭1為反像鏡頭(或正像鏡頭)，包括鏡頭體 5，鏡頭體5內(nèi)裝有對焦鏡7，有些鏡頭體5內(nèi)裝有像軸角調(diào)節(jié)鏡8，鏡頭體5后端與光電感 應器3之間設有像光束腔9，光束腔9后端設有可調(diào)節(jié)寬度的光柵，目的是調(diào)整曝光量，將多 個鏡頭1及機械調(diào)節(jié)機構安裝于同一框架內(nèi)，形成鏡頭組，鏡頭組為平帶定焦鏡頭組，所述 鏡頭組框架外設有切面為四分 之一圓弧形、平面為以鏡頭組旋轉軸為中心的弧形，固定不 動的圓弧槽形基礎軌道10，基礎軌道10上方有齒輪盤18，與光電感應器的邊條齒輪盤嚙合 傳動，并與基礎軌10道內(nèi)壁滾動連接，齒輪盤18與基礎軌10道內(nèi)壁連接的位置可以移動， 因此可以改變傳動比例，以保證在各個對焦距離上，都能使像和感應器同速運動，使像的每 一點始終在感應器上的同一點曝光。為避免振動，傳動系統(tǒng)應盡量避免使用齒輪，只要傳動 準確即可。若定焦鏡頭進行了特殊設計，如加入一組調(diào)像鏡片(組)，使其在不同遠近對焦 時，像的放大倍率不變，這樣的鏡頭組成的鏡頭組可以進一步簡化此聯(lián)動系統(tǒng)，不同焦長的 定焦鏡頭組與這種簡單的傳動系統(tǒng)組合，作為可以交換部件交換使用，此方案結構簡單，功 能較完善(可用各個焦段的鏡頭)，成像質(zhì)量好，而且用現(xiàn)有技術就可以實現(xiàn)，在所有的方 案中最具實用價值。本實施例當中也可以使用弧帶定焦鏡頭組，與帶狀桶形弧面光電感應器搭配，但 要使用不同焦長的鏡頭組，進行多鏡頭組交換使用時，則有兩種方案①、弧帶定焦鏡頭組 與這種簡單的傳動系統(tǒng)組合，作為可以交換部件交換使用，與可變曲率的帶狀桶形弧面光 電感應器搭配使用，②、弧帶定焦鏡頭組與這種簡單的傳動系統(tǒng)，再加對應曲率的帶狀桶形 弧面光電感應器進行組合，作為可以交換部件交換使用。實施例二 參照圖6和圖8所示，多個鏡頭1為正像鏡頭，鏡頭組為弧帶定焦鏡頭 組或平帶定焦鏡頭組(像帶上下在垂直方向為弧形的，稱為弧形面像帶，簡稱弧帶；像帶上 下在垂直方向為平面的，稱為平面像帶，簡稱平帶)，光電感應器3為帶狀球形弧面結構(垂 直方向和水平方向均為弧形面)或帶狀桶形弧面結構(垂直方向為平面，水平方向為弧形 面)，其中弧帶定焦鏡頭組須與帶狀球形弧面光電感應器3搭配使用，平帶定焦鏡頭組須與 帶狀桶形弧面光電感應器3搭配使用，如表格1內(nèi)所示的“可，易，好”即為數(shù)碼成像的鏡頭 組與光電感應器最佳搭配狀況，光電感應器3固定不動，鏡頭組進行圓弧掃描時，光電感應 器3的表面與鏡頭組產(chǎn)成的像帶2重合，鏡頭組產(chǎn)生的像帶在光電感應器3的表面逐步推 移，像帶2內(nèi)的每一個聚焦點在空間的位置都不動，它們在固定的光電感應器3上進行一定 時間的曝光，一個聚焦點對應一個像素。本實施例當中的光電感應器3也可為可變曲率的 弧面結構，不同焦長的定焦鏡頭組可以交換使用。實施例三參照圖2-5及圖7和圖8所示，與實施例一不同的在于，鏡頭組為變焦 鏡頭組，鏡頭體5內(nèi)裝有變焦鏡6，所述鏡頭組框架外設有切面為四分之一圓弧形、平面為 鏡頭組旋轉軸為中心的弧形，固定不動的圓弧槽形基礎軌道10，基礎軌道10上方有多向齒 輪11和與多向齒輪同軸的有級變比例齒輪盤12。齒輪盤12的軸與鏡頭組固定連接，多向 齒輪11與一個軸可以移動的接軌齒輪13嚙合傳動，該接軌齒輪13與基礎軌道10內(nèi)壁滾 動連接，并且連接點可在遠離視角出發(fā)點的點與靠近視角出發(fā)點的點之間“無級，，變動，光電感應器的可調(diào)節(jié)邊條16與有級變比例齒輪盤12嚙合傳動。由此傳動比例有大比例的 “有級”齒輪盤變換，有小比例的“無級”接軌齒輪變換，以保證在各個焦段上、各個對焦距離 上、都能使像和感應器同速運動，使像的每一點始終在感應器上的同一像素上曝光，為避免 振動，傳動系統(tǒng)應盡量避免使用齒輪，只要傳動準確即可。本實施例當中的鏡頭組為弧帶變焦鏡頭組或平帶變焦鏡頭組，光電感應器3為可 變曲率的帶狀桶形弧面結構或帶狀平面結構，其中弧帶變焦鏡頭組須與可變曲率的帶狀桶 形弧面光電感應器搭配使用，平帶變焦鏡頭組須與帶狀平面光電感應器搭配使用，如表格1 內(nèi)所示的“可，易，好”即為數(shù)碼成像的鏡頭組與光電感應器最佳搭配狀況，鏡頭組的后部安 裝有與光軸垂直的滑軌17，光電感應器3在此滑軌17上隨動于鏡頭組，經(jīng)齒輪盤12帶動光 電感應器3在此滑軌17上滑動，進行拍攝時鏡頭組作圓弧掃描運動，景物中的某一點進入 鏡頭視角范圍后，相對鏡頭組沿一個方向運動，此點發(fā)出的光被聚焦后的點相對鏡頭軸反 向(用反像鏡頭)或同向運動(用正像鏡頭)，光電感應器3也以同樣的速度運動，達到此 聚焦點始終在光電感應器3上的同一像素上聚焦，曝光時間等于像帶2水平向寬度除以像 帶2的移動速度。當然，當鏡頭組在變焦時和對焦時要進行變焦調(diào)位、對焦調(diào)位，以及對驅 動光電感應器3驅動輪的傳動比率進調(diào)整，以使感應器的速度與像點移動速度的相同，達 到各聚焦點始終在光電感應器3上的同一像素上聚焦，同時弧面結構的光電感應器3的曲 率也應做相應變化以使光電感應器3的表面與變化后的像面吻合。本實施例當中可使用不同焦長的定焦鏡頭組、和不同焦段的變焦鏡頭組進行交換 使用。實施例四參照圖9，每一個變焦鏡頭1后部均設有一條長條形光電感應器3及驅 動裝置，當鏡頭組進行變焦時，各鏡頭1體積較大的前部基本不動，后部散開或聚攏，以進 行大范圍視角的變化，在此條件下對各鏡頭1的位置和角度調(diào)整后，使各鏡頭1的像面合 成為一個矩形圖像，可進行視頻拍攝。這一技術方案在當前的情況下有些難以想象，但是如 果考慮到將來光電感應器生產(chǎn)成本的降低，這種方案也是完全可行的，這一方案與多鏡頭 與單個感應器結合的方案相比，有著更大的使用靈活性①、一個鏡頭與一個感應器獨立結 合，各鏡頭內(nèi)不須要移軸鏡片，感應器會很長。每個感應器都有自己的彈性導線與信號處理 系統(tǒng)相連，全部感應器由各個獨立的部件推動，這一方案優(yōu)點在于使用大變焦鏡頭(頭部 大尾部小)，在鏡頭組中當進行變焦動作時頭部相對不動，尾部進行收縮(用于廣角)或展 開(用于遠攝)，這樣由于沒有了空間限制，其變焦比是可以很大的，而且鏡頭組頭部的空 間可以充分利用(前部鏡片大)。②、可以實現(xiàn)攝像功能，如圖，二排共計7個鏡頭設置，其 位置不變，就形成了一個7個正方形緊密排列的像面，將邊上不齊的裁掉就成一個2X3的 長方形，在這個長方形內(nèi)可以實現(xiàn)攝像，當變焦時各鏡頭不但垂直方向夾角變化，水平方向 夾角也要變化，以實現(xiàn)大變焦攝像。這樣的攝像其分辯率比照片小得多，但還是比單鏡頭 大，只用一個鏡頭攝像當然更容易，但分辯率就更小。這種大變焦攝影，加攝像功能于一體 的相機很像當前的家用相機，但分辯率就大的多。以下為本發(fā)明的成像方法的一次拍攝流程將鏡頭組移至中央(可電動)，半按快 門啟動自動對焦功能，對焦成功后相機自動開始鏡頭像面垂直方向相對位置的調(diào)校，鏡頭 像面垂直方向相對位置的調(diào)校成功后，鏡頭組移至右邊(可電動)，這一過程中相機自動開 始鏡頭水平方向掃描移動的速率的調(diào)校，鏡頭組到位后，并且速率的調(diào)校成功后，相機給出提示音，并解鎖快門，就可開始拍攝。表1鏡頭組與光電感應器的搭配
光電感應器不動光電感應器隨動于鏡頭組
_ 曲率不可變曲率可變曲率不可變 I曲率可變
鏡頭組 球面桶面立桶面躺平面 球面桶面立桶面躺桶面躺平面 桶面躺
定焦弧帶正像可,易,好不可 可,難不可 可,易,好不可 可,難可，易 不可 可,易,好
_反像不可 不可 不可不可 不可不可 不可可,易’好不可 可,易,好
平帶正像不可 可,易,好不可可,難不可可,易,好不可不可 可,易,好不可
__反像不可 不可 不可不可 不可不可 不可不可 可,易’好不可
變焦弧帶正像不可 不可 不可不可 可,難,好不可 可,極難不可 不可 可,易
_反像不可 不可 不可不可 不可不可 不可不可 不可 可,易,好
平帶正像不可 不可 不可可,極難不可可,難 不可不可 可,易 不可
I反像I不可 丨不可 I不可丨不可丨不可I不可 I不可丨不可 I可,易,好I不可表1中所示的是本發(fā)明中各種鏡頭(組)與各種光電感應器搭配的可行性、效果 及實用價值。多鏡頭掃描所形成的像有兩種1)使用正像鏡頭組，在空間上獲得靜止不動的像，參照物可以是全景物，相機機 身，或鏡頭旋轉的中心軸等，接收這樣的圖像必須要固定安裝的球面或弧面(垂直方向為 平面，水平方向為弧面)光電感應器。2)使用反像鏡頭組或正像鏡頭組，在空間上獲得運動的像，參照物可以是全景物， 相機機身的鏡頭旋轉的中心軸等，接收這樣的圖像可使用平面光電感應器，但光電感應器 必須要跟隨像運動，以使像與感應器之間保持相對靜止。以上兩種方式目的是使像上的每一個點都在其相對應的某一個像素上曝光一定 的時間，以形成有效的電信號來合成圖像。另外，多個鏡頭與多個光電感應器搭配可使鏡頭組在空間安排上更有靈活性，可 實現(xiàn)兩個重要功能a、高倍率變焦；b、攝像。
權利要求
多鏡頭掃描式數(shù)碼成像方法，其特征在于由多個鏡頭共同參與形成一個圖像，每個鏡頭所形成的像只占整個圖像的一部分，各鏡頭在垂直方向排列布置，鏡頭所形成的像面在垂直方向緊密排列，形成一條垂直方向的像帶，各鏡頭的視角出發(fā)點在同一點上，鏡頭以此點或其它的任何一點為中心在水平方向作圓弧運動，并對景物進行掃描，像帶就會水平推移形成一個更大的圖像，或鏡頭在水平方向排列布置，像帶在垂直方向推移形成一個更大的圖像，在鏡頭后面的光電感應器逐步將此圖像接收，再經(jīng)數(shù)碼處理后形成數(shù)碼圖像。
2.根據(jù)權利要求1所述的多鏡頭掃描式數(shù)碼成像方法，其特征在于所述鏡頭為正像 鏡頭，鏡頭組為弧帶定焦鏡頭組或平帶定焦鏡頭組，光電感應器為帶狀球形弧面結構或帶 狀桶形弧面結構，其中弧帶定焦鏡頭組須與帶狀球形弧面光電感應器搭配使用，平帶定焦 鏡頭組須與帶狀桶形弧面光電感應器搭配使用，光電感應器固定不動，鏡頭組進行圓弧掃 描時，光電感應器的表面與鏡頭組產(chǎn)成的像帶重合，像帶在光電感應器的表面逐步推移，像 內(nèi)的每一個聚焦點在空間的位置都不動，它們在固定的光電感應器上進行一定時間的曝 光，一個聚焦點對應一個像素。
3.根據(jù)權利要求2所述的多鏡頭掃描式數(shù)碼成像方法，其特征在于所述光電感應器 為可變曲率的弧面結構，不同焦長的定焦鏡頭組可以交換使用。
4.根據(jù)權利要求1所述的多鏡頭掃描式數(shù)碼成像方法，其特征在于所述鏡頭為反像 鏡頭，鏡頭組為弧帶鏡頭組或平帶鏡頭組，光電感應器為帶狀桶形弧面結構或帶狀平面結 構，其中弧帶鏡頭組須與帶狀桶形弧面光電感應器搭配使用，平帶鏡頭組須與帶狀平面光 電感應器搭配使用，鏡頭組的后部安裝有與光軸垂直的滑軌，光電感應器在此滑軌上隨動 于鏡頭組，鏡頭組轉動進行掃描，景物中的某一點進入鏡頭視角范圍后，相對鏡頭的軸沿一 個方向運動，此點發(fā)出的光聚焦后的點相對于鏡頭的軸反向運動，感應器也以同樣的速度 運動，以使此聚焦點始終在感應器上的同一像素上曝光，曝光時間等于像帶水平方向的寬 度除以像帶移動速度，若是正像鏡頭，則光電感應器的運動方向相反，其它與反像鏡頭類 似。
5.根據(jù)權利要求4所述的多鏡頭掃描式數(shù)碼成像方法，其特征在于所述光電感應器 為可變曲率的弧面結構或平面結構，不同焦長的定焦鏡頭組可以交換使用，定焦鏡頭組通 過一套簡單的傳動裝置來驅動光電感應器在水平方向上滑動，傳動比率變化較小，若用調(diào) 像鏡片后，此比率不變。
6.根據(jù)權利要求4所述的多鏡頭掃描式數(shù)碼成像方法，其特征在于所述鏡頭組為變 焦鏡頭組，光電感應器為可變曲率的弧面結構或平面結構，鏡頭組在變焦時和對焦時要進 行變焦調(diào)位，對焦調(diào)位，以及對驅動光電感應器驅動輪的傳動比率進行調(diào)整，以使感應器的 速度與像點移動的速度相同，達到各聚焦點始終在感應器上的同一像素上曝光的目的，同 時弧面結構的光電感應器的曲率應做相應變化以使感應器的表面與變化后的像面吻合。
7.根據(jù)權利要求1所述的多鏡頭掃描式數(shù)碼成像方法，其特征在于所述每一個變焦 鏡頭后部均設有一個長條形光電感應器及驅動裝置，當鏡頭組進行變焦時，各鏡頭體積較 大的前部基本不動，后部散開或聚攏，以進行大范圍視角變化的掃描式成像，如果在此條件 下鏡頭組不作掃描運動，并對各鏡頭位置和角度調(diào)整后，各鏡頭在感應器上的固定區(qū)域成 像，將各鏡頭的像面合成為一個矩形圖像，就可以進行視頻拍攝，拍攝時鏡頭可以變焦，并 對各鏡頭角度進行調(diào)整，就可進行大變焦視頻拍攝。
8.根據(jù)權利要求1 6任意一條所述的多鏡頭掃描式數(shù)碼成像方法，其特征在于所 述鏡頭的各合焦面為，以視角出發(fā)點為圓心的球形弧面，或以鏡頭旋轉軸為軸的桶形弧面， 而其像面則應與搭配的感應器相一致，平面對平面，弧面對弧面，定焦鏡頭應對其進行特殊 設計，如加入一組調(diào)像鏡片，或用其它方法，使其在不同遠近對焦時像的放大倍率不變，有 些鏡頭體內(nèi)裝有像的軸角調(diào)節(jié)鏡片，鏡頭體后端與光電感應器之間設有像光束腔，光束腔 后端設有可調(diào)節(jié)寬度的光柵，目的是調(diào)整曝光量，將多個鏡頭及機械調(diào)節(jié)機構安裝于同一 框架內(nèi)，形成鏡頭組，鏡頭組進行掃描動作，鏡頭組進行變焦時和對焦時要對各鏡頭的位 置、方向、角度等進行變焦調(diào)位，和對焦調(diào)位的聯(lián)動操作，鏡頭組內(nèi)各鏡頭的排列宜為多排 交錯排列，目的是在有限的垂直空間內(nèi)安排更多更大的鏡頭，這樣一來各鏡頭形成的矩形 像面在垂直方向緊密排列沒有間隔，在水平方向可以有間隔，水平方向掃描后形成的全部 圖像為一完整的長方形，多出的左右兩邊不齊而已，可以棄掉。
9.根據(jù)權利要求6所述的多鏡頭掃描式數(shù)碼成像方法，其特征在于所述鏡頭組框架 外設有切面為四分之一圓弧形、平面為以鏡頭組旋轉軸為軸心的弧形，固定不動的圓弧槽 形基礎軌道，基礎軌道上方有多向齒輪和與多向齒輪同軸的有級變比例齒輪盤，齒輪盤的 軸與鏡頭組固定連接，多向齒輪與一個軸可以移動的接軌齒輪嚙合傳動，該接軌齒輪與基 礎軌道內(nèi)壁滾動連接，并且連接點可在遠離視角出發(fā)點的點與靠近視角出發(fā)點的點之間 “無級”變動，光電感應器的可調(diào)節(jié)邊條與有級變比例齒輪盤嚙合傳動，由此傳動比例有大 比例的“有級”齒輪盤變換，也有小比例的“無級”接軌齒輪變換，以保證在各個焦段上、各 個對焦距離上、都能使像和感應器同速運動，使像的每一點始終在感應器上的同一像素上 曝光，為避免振動，傳動系統(tǒng)應盡量避免使用齒輪，只要傳動準確即可。
10.根據(jù)權利要求2 7任意一條所述的多鏡頭掃描式數(shù)碼成像方法，其特征在于為 使像的每一點始終在光電感應器上的同一點曝光，使用機械聯(lián)動的同時，還要進行更精確 的調(diào)校，這些調(diào)?？捎晒怆姼袘鞲兄诤辖购蟾鱾€鏡頭之間的夾角是否適當，并算出修 正值，對鏡頭之間的夾角進行精確的調(diào)整；在此后再感知鏡頭組掃描時各像點與像素之間 是否相互移動，并算出修正值進行精確的調(diào)整，以保證像的每一點始終在感應器上的同一 點曝光。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多鏡頭掃描式數(shù)碼成像方法，由多個鏡頭共同參與形成一個圖像，每個鏡頭所形成的像只占整個圖像的一部分，例如各鏡頭在垂直方向排列布置，鏡頭所形成的像面在垂直方向緊密排列，形成一條垂直方向的像帶，各鏡頭的視角出發(fā)點在同一點上，鏡頭以此點為中心在水平方向作圓弧運動，并對景物進行掃描，像帶就會在水平方向推移形成一個更大的圖像，在鏡頭后面的光電感應器以多種方式逐步將此圖像接收，再經(jīng)數(shù)碼處理后形成數(shù)碼圖像。本發(fā)明的原理可行，設計新穎，易于實施，成像質(zhì)量高，充分提高了成像的分辨率，將隨著光電感應器分辨率的提高，而顯示出對于傳統(tǒng)成像方法的優(yōu)勢，從而得到大范圍地推廣應用。
文檔編號H04N3/15GK101834984SQ200910128188
公開日2010年9月15日 申請日期2009年3月10日 優(yōu)先權日2009年3月10日
發(fā)明者朱寶珩 申請人:朱寶珩