專(zhuān)利名稱(chēng)：成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成像設(shè)備，更具體地涉及一種同時(shí)以不同焦距獲取圖像的技術(shù)。
背景技術(shù)：
關(guān)于設(shè)置在圖像傳感器附近的光學(xué)元件，例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I和PTL2中公布的技術(shù)是已知的。專(zhuān)利文獻(xiàn)I公開(kāi)了一種視差圖像輸入設(shè)備，適用于選擇通過(guò)形成外部圖像的圖像信息裝置中的不同位置的圖像信息、將圖像信息轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)串、并且存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換所得的圖像數(shù)據(jù)串。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)I的技術(shù)，可以拍攝來(lái)自不同視點(diǎn)的多個(gè)圖像。專(zhuān)利文獻(xiàn)2公開(kāi)了一種數(shù)字照相機(jī)，適用于通過(guò)偏轉(zhuǎn)裝置沿兩個(gè)方向偏轉(zhuǎn)入射光通量、利用圖像傳感器通過(guò)光通量檢測(cè)兩個(gè)圖像、基于從檢測(cè)的圖像位置獲得的圖像偏移量計(jì)算由成像透鏡調(diào)節(jié)的對(duì)象圖像的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)狀態(tài)、以及將成像透鏡移動(dòng)到焦點(diǎn)位置。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)2的技術(shù)，可以通過(guò)一個(gè)圖像檢測(cè)操作迅速地執(zhí)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。然而，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I的技術(shù)中，通過(guò)微透鏡和光接收單元針對(duì)入射到總的圖像形成透鏡中的光通量對(duì)光瞳進(jìn)行空間分隔，并且只存在單一的焦點(diǎn)。因此，需要焦點(diǎn)調(diào)節(jié)機(jī)制以便以不同焦距獲取圖像。在專(zhuān)利文獻(xiàn)2的情況下也需要焦點(diǎn)調(diào)節(jié)機(jī)制。如果在成像透鏡中合并了焦點(diǎn)調(diào)節(jié)機(jī)制以便以不同焦距獲取圖像，出現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)單元尺寸增加的問(wèn)題。作為問(wèn)題的解決方案，專(zhuān)利文獻(xiàn)3公開(kāi)了一種成像光學(xué)系統(tǒng)，其中成像透鏡系統(tǒng)中的一個(gè)或兩個(gè)透鏡表面在與光軸同軸的內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域之間具有曲率差，并且所述成像光學(xué)系統(tǒng)滿足0.3 ( f2/fl ( 0.9，其中fl表示具有外部區(qū)域曲率的整個(gè)系統(tǒng)的焦距，而f2表示具有內(nèi)部區(qū)域的曲率的整個(gè)系統(tǒng)的焦距。此外，專(zhuān)利文獻(xiàn)4公開(kāi)了一種使用流體棱鏡切換多焦點(diǎn)透鏡的焦點(diǎn)的技術(shù)，所述多焦點(diǎn)透鏡具有焦距不同的兩個(gè)透鏡區(qū)域。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)3和專(zhuān)利文獻(xiàn)4中的技術(shù)，無(wú)需使用焦點(diǎn)調(diào)節(jié)機(jī)制就可以以不同焦距獲取圖像。例如，在非專(zhuān)利文獻(xiàn)I和非專(zhuān)利文獻(xiàn)2 (參見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)5)中描述了恢復(fù)處理。例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)6中描述了邊緣增強(qiáng)。引用列表專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I日本專(zhuān)利N0.3753201專(zhuān)利文獻(xiàn)2日本專(zhuān)利申請(qǐng)待審公開(kāi)N0.2005-164983專(zhuān)利文獻(xiàn)3日本專(zhuān)利申請(qǐng)待審公開(kāi)N0.2003-270526專(zhuān)利文獻(xiàn)4日本專(zhuān)利申請(qǐng)待審公開(kāi)N0.2007-193020專(zhuān)利文獻(xiàn)5日本專(zhuān)利申請(qǐng)N0.8-329549，
、
段專(zhuān)利文獻(xiàn)6日本專(zhuān)利申請(qǐng)待審公開(kāi)N0.2011-124712
非專(zhuān)利文獻(xiàn)
非專(zhuān)利文獻(xiàn)I
電子和通信學(xué)會(huì)會(huì)刊(Institute of Electronics and CommunicationEngineers Academic Journal)，1984 年 11 月，卷 J67-D,第 10 期
非專(zhuān)利文獻(xiàn)2
“0+E(0 plus E) ”雜志冊(cè)，1986 年 11 月發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題
然而，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3的技術(shù)中，當(dāng)通過(guò)光圈限制光瞳時(shí)，需要分時(shí)拍攝圖像，因此不能同時(shí)以不同焦距拍攝圖像。當(dāng)沒(méi)有限制光瞳時(shí)，將圖像不利地與閃光一起拍攝。
此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)4的技術(shù)中，利用分時(shí)的成像對(duì)于以長(zhǎng)焦距拍攝圖像和以短焦距拍攝圖像是必要的。
考慮到這些情況實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種成像設(shè)備，能夠同時(shí)以不同焦距獲取多個(gè)圖像。
問(wèn)題的解決方案
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)方面是一種成像設(shè)備，包括:圖像形成透鏡，具有在每一個(gè)區(qū)域中不同的焦距；光接收部，具有多個(gè)光接收元件；多個(gè)光學(xué)元件，分別與多個(gè)光接收元件相對(duì)應(yīng)地設(shè)置，以使得對(duì)應(yīng)的光接收元件接收通過(guò)所述圖像形成透鏡的出射光瞳中的預(yù)定光瞳區(qū)域的對(duì)象光束；以及圖像產(chǎn)生部，適用于根據(jù)多個(gè)光接收元件的成像信號(hào)產(chǎn)生對(duì)象的圖像，其中所述多個(gè)光學(xué)元件中的多個(gè)第一光學(xué)元件使得通過(guò)所述圖像形成透鏡的具有第一焦距的區(qū)域和所述出射光瞳中的第一光瞳區(qū)域的對(duì)象光束入射到對(duì)應(yīng)的光接收元件中，以及所述多個(gè)光學(xué)元件中的多個(gè)第二光學(xué)元件使得通過(guò)所述圖像形成透鏡的具有第二焦距的區(qū)域和所述出射光瞳中的第二光瞳區(qū)域的對(duì)象光束入射到對(duì)應(yīng)的光接收元件中。
所述圖像產(chǎn)生部可以選擇出射光瞳中光束通過(guò)的任一個(gè)光瞳區(qū)域來(lái)產(chǎn)生對(duì)象的圖像，并且使用接收通過(guò)所選擇的光瞳區(qū)域的對(duì)象光束的多個(gè)光接收元件的成像信號(hào)來(lái)產(chǎn)生對(duì)象的圖像。
在選擇出射光瞳中對(duì)象光束通過(guò)的任一個(gè)光瞳區(qū)域來(lái)產(chǎn)生對(duì)象的圖像的情況下，所述圖像產(chǎn)生部可以基于對(duì)象物距和分別與出射光瞳的多個(gè)光瞳區(qū)域相對(duì)應(yīng)的焦距來(lái)選擇在光接收部的位置處形成圖像的對(duì)象光束通過(guò)的至少一個(gè)光瞳區(qū)域。
所述圖像產(chǎn)生部可以基于對(duì)象物距的范圍和分別與出射光瞳的多個(gè)光瞳區(qū)域相對(duì)應(yīng)的焦距來(lái)選擇在光接收部的位置處形成圖像的對(duì)象光束通過(guò)的多個(gè)光瞳區(qū)域。
所述多個(gè)光學(xué)元件可以是棱鏡元件，所述棱鏡元件使得對(duì)應(yīng)的光接收元件接收通過(guò)所述預(yù)定光瞳區(qū)域的對(duì)象光束。
所述棱鏡元件可以是流體棱鏡元件，所述流體棱鏡元件具有由折射率彼此不同的第一流體和第二流體之間的流體界面構(gòu)成的棱鏡界面，并且所述成像設(shè)備還可以包括:控制部，適用于控制所述棱鏡界面相對(duì)于所述圖像形成透鏡的光軸的傾斜，以便控制要由分別與多個(gè)棱鏡元件相對(duì)應(yīng)的光接收元件接收的光通量的方向。
所述控制部可以基于對(duì)象物距控制棱鏡界面的傾斜，以便把要由對(duì)應(yīng)的光接收元件接收的光通量的方向?qū)б脸谒龉饨邮詹康奈恢锰幮纬蓤D像的對(duì)象光束通過(guò)的光瞳區(qū)域。所述成像設(shè)備還可以包括:棱鏡外殼，適用于保持所述第一流體和所述第二流體；以及分隔板，適用于沿所述光軸將所述棱鏡外殼的內(nèi)部劃分為以第一流體填充的第一區(qū)域和以第二流體填充的第二區(qū)域，其中所述分隔板可以具有多個(gè)貫通孔，所述多個(gè)貫通孔與形成多個(gè)流體棱鏡元件的位置相對(duì)應(yīng)地形成，并且所述控制部可以通過(guò)控制多個(gè)貫通孔的相應(yīng)第一側(cè)面部分中的流體界面的位置以及與所述第一側(cè)面部分相對(duì)的第二側(cè)面部分中的流體界面的位置，來(lái)控制所述棱鏡界面相對(duì)于所述光軸的傾斜。當(dāng)所述光接收元件接收通過(guò)出射光瞳中的包括所述光軸在內(nèi)的光瞳區(qū)域的對(duì)象光束時(shí)，所述控制部可以控制使得所述流體界面總體上與所述光軸垂直，而當(dāng)所述光接收元件接收通過(guò)出射光瞳中的不包括所述光軸在內(nèi)的光瞳區(qū)域的對(duì)象光束時(shí)，所述控制部可以控制使得所述流體界面相對(duì)于所述光軸傾斜。當(dāng)所述光接收元件接收通過(guò)出射光瞳中的不包括所述光軸在內(nèi)的光瞳區(qū)域的對(duì)象光束時(shí)，所述控制部可以控制使得所述流體界面相對(duì)于所述光軸傾斜第一傾斜角度，而當(dāng)所述光接收元件接收通過(guò)出射光瞳中的不包括所述光軸在內(nèi)的另一個(gè)光瞳區(qū)域的對(duì)象光束時(shí)，所述控制部可以控制使得所述流體界面相對(duì)于所述光軸傾斜第二傾斜角度。多個(gè)貫通孔中的至少任意一個(gè)可以具有厚度彼此不同的第一側(cè)面部分和第二側(cè)面部分，并且所述控制部可以通過(guò)在將第一流體填充到由所述第一側(cè)面部分和所述第二側(cè)面部分包圍的區(qū)域中的狀態(tài)和將所述第二流體填充到所述區(qū)域中的狀態(tài)之間切換，將所述流體界面相對(duì)于所述光軸的傾斜切換至不同的傾斜?？梢詫⒍鄠€(gè)光接收元件放置為矩陣形式，可以將所述分隔板形成為使得沿列方向延伸的第一分隔部和沿行方向延伸的第二分隔部沿行方向交替地設(shè)置，所述第一分隔部可以在兩側(cè)上包括沿光軸方向具有第一厚度的側(cè)面部分，而所述第二分隔部可以在兩側(cè)上包括沿光軸方向具有第二厚度的側(cè)面部分，多個(gè)貫通孔的每一個(gè)可以由第一分隔部的側(cè)面部分和與所述第一分隔部相鄰的所述第二分隔部的側(cè)面部分構(gòu)成，所述第一分隔部的第一流體側(cè)和所述第二分隔部的第二流體側(cè)通常可以形成相同的平面，并且所述控制部可以將由所述第一側(cè)面部分和所述第二側(cè)面部分包圍的區(qū)域控制為以第一流體填充的狀態(tài)，使得所述流體界面相對(duì)于光軸的傾斜沿列方向彼此不同。所述控制部可以通過(guò)控制保持所述第一流體的區(qū)域的內(nèi)部壓力來(lái)控制所述界面相對(duì)于所述光軸的傾斜。多個(gè)光學(xué)元件可以是微透鏡，所述微透鏡每一個(gè)均設(shè)置為具有相對(duì)于光接收開(kāi)口偏斜的光軸，使得通過(guò)相應(yīng)的光接收元件接收通過(guò)預(yù)定光瞳區(qū)域的對(duì)象光束。多個(gè)光學(xué)元件可以是具有開(kāi)口的遮光元件，所述開(kāi)口對(duì)于對(duì)應(yīng)的光接收元件的預(yù)定光瞳區(qū)域具有方向性。多個(gè)光學(xué)元件可以具有:第一偏振濾波器，適用于在多個(gè)光瞳區(qū)域中透射彼此不同的偏振分量；以及第二偏振濾波器，分別與多個(gè)光接收元件相對(duì)應(yīng)地設(shè)置，以分別透射不同的偏振分量。多個(gè)光學(xué)元件可以具有:多個(gè)第一波長(zhǎng)濾波器，適用于在多個(gè)光瞳區(qū)域中透射彼此不同的波長(zhǎng)分量；以及多個(gè)第二濾波器，與多個(gè)光接收元件相對(duì)應(yīng)地設(shè)置，以分別透射不同波長(zhǎng)的分量。
多個(gè)光學(xué)元件中的每一個(gè)光學(xué)元件可以是微透鏡，所述微透鏡針對(duì)多個(gè)光接收元件的每一個(gè)單元設(shè)置，所述微透鏡使得通過(guò)圖像形成透鏡的具有第一焦距的區(qū)域和出射光瞳中的第一光瞳區(qū)域的對(duì)象光束入射到第一光接收元件中，并且使得通過(guò)圖像形成透鏡的具有第二焦距的區(qū)域和出射光瞳中的第二光瞳區(qū)域的對(duì)象光束入射到第二光接收元件中。
所述圖像形成透鏡可以在基于與圖像形成透鏡的中心的距離而劃分的每一個(gè)圓形區(qū)域和每一個(gè)環(huán)形區(qū)域中具有不同的焦距，并且多個(gè)光學(xué)元件可以是各自具有不同的焦距的微透鏡，并且可以是上面形成有環(huán)形開(kāi)口的遮光元件。
所述圖像產(chǎn)生部可以執(zhí)行處理以補(bǔ)償由接收通過(guò)圖像形成透鏡的特定區(qū)域的對(duì)象光束的光接收元件的圖像信號(hào)的遺漏而對(duì)于對(duì)象圖像的圖像質(zhì)量施加的影響，在放置所述光接收元件和存在通過(guò)除了圖像形成透鏡的所述特定區(qū)域之外的區(qū)域的對(duì)象光束的區(qū)域部分中出現(xiàn)所述遺漏。
所述圖像產(chǎn)生部可以執(zhí)行處理，以去除對(duì)于由入射到除了與所述預(yù)定光瞳區(qū)域相對(duì)應(yīng)的光接收元件之外的光接收元件中的對(duì)象光束產(chǎn)生的對(duì)于對(duì)象圖像的圖像質(zhì)量施加的影響。
用于去除對(duì)圖像質(zhì)量的影響的處理可以包括對(duì)象圖像的模糊校正、對(duì)比度校正和邊緣增強(qiáng)的至少一個(gè)。
應(yīng)該注意的是本發(fā)明的前述概述并不包括本發(fā)明所要求的所有特征。這些特征組的子組合也包括在本發(fā)明中。
本發(fā)明的有益效果
根據(jù)本發(fā)明，可以選擇據(jù)具有所需焦距的圖像。因?yàn)榭梢跃唧w地根據(jù)對(duì)象物距選擇和合成像素，可以支持較寬范圍的對(duì)象物距。另外，可以同時(shí)并且獨(dú)立地以不同焦距獲得多個(gè)圖像作為分離的圖像數(shù)據(jù)。這使得可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)上不可能的同時(shí)成像和動(dòng)態(tài)成像。


圖1是示意性地示出了成像設(shè)備10的模塊配置的一個(gè)示例的視圖。
圖2是示意性地示出了偏轉(zhuǎn)部140、微透鏡部150和光接收部160的配置的一個(gè)示例的視圖。
圖3是示出了沿與光軸垂直的平面獲取的偏轉(zhuǎn)部140的示意性截面圖的視圖。
圖4是示意性地示出了光接收部160和對(duì)象之間的圖像信息關(guān)系的視圖。
圖5是示意性地示出了產(chǎn)生具有擴(kuò)展景深的合成圖像550的一個(gè)示例處理的視圖。
圖6是示意性地示出了偏轉(zhuǎn)部140的配置的另一個(gè)示例的視圖。
圖7是示出了分隔板242的改進(jìn)示例的視圖。
圖8是示意性地示出了能夠在棱鏡元件142的三種狀態(tài)的每一種下實(shí)現(xiàn)圖像信息的對(duì)象位置的一個(gè)示例的視圖。
圖9是示意性地示出了包括其他偏轉(zhuǎn)光學(xué)元件在內(nèi)的光接收單元的一個(gè)示例的視圖。
圖10是示意性地示出了包括其他偏轉(zhuǎn)光學(xué)元件在內(nèi)的光接收單元的一個(gè)示例的視圖。圖11是示意性地示出了包括其他偏轉(zhuǎn)光學(xué)元件在內(nèi)的光接收單元的一個(gè)示例的視圖。圖12是示出了成像設(shè)備1010的另一個(gè)模塊配置的一個(gè)示例的視圖。圖13是示出了微透鏡152a以及與微透鏡152a相對(duì)應(yīng)地設(shè)置的多個(gè)光接收元件組1162的一個(gè)示例的示意圖。圖14是示出了成像設(shè)備1010的光接收單元的示意性放大視圖。圖15是示意性地示出了成像設(shè)備1110的另一個(gè)模塊配置的一個(gè)示例的視圖。圖16是示出了成像設(shè)備1110的改進(jìn)示例的視圖。圖17是示意性地示出了透鏡系統(tǒng)的另一個(gè)示例的視圖。圖18A是示出了遮光罩2262-1的形狀的透視圖。圖18B是示出了遮光罩2262-2的形狀的透視圖。圖18C是示出了遮光罩2262-3的形狀的透視圖。圖19是示意性地示出了透鏡系統(tǒng)、微透鏡、遮光元件和光接收元件的俯視圖。圖20是示意性地示出了光接收單元的一個(gè)示例的視圖。圖21是示意性地示出了光接收單元的一個(gè)示例的視圖。圖22A是示出了通過(guò)光瞳區(qū)域1322a并且入射到微透鏡中的光束和由光接收元件接收的光束之間關(guān)系的視圖。圖22B是示出了通過(guò)光瞳區(qū)域1322b并且入射到微透鏡中的光束和由光接收元件接收的光束之間關(guān)系的視圖。圖22C是示出了通過(guò)光瞳區(qū)域1322c并且入射到微透鏡中的光束和由光接收元件接收的光束之間關(guān)系的視圖。圖23A是示出了通過(guò)光瞳區(qū)域1322a并且入射到微透鏡中的光束和由光接收元件接收的光束之間關(guān)系的視圖。圖23B是示出了通過(guò)光瞳區(qū)域1322b并且入射到微透鏡中的光束和由光接收元件接收的光束之間關(guān)系的視圖。圖23C是示出了通過(guò)光瞳區(qū)域1322c并且入射到微透鏡中的光束和由光接收元件接收的光束之間關(guān)系的視圖。圖24A是示出了通過(guò)光瞳區(qū)域1322a并且入射到微透鏡中的光束和由光接收元件接收的光束之間關(guān)系的視圖。圖24B是示出了通過(guò)光瞳區(qū)域1322b并且入射到微透鏡中的光束和由光接收元件接收的光束之間關(guān)系的視圖。圖24C是示出了通過(guò)光瞳區(qū)域1322c并且入射到微透鏡中的光束和由光接收元件接收的光束之間關(guān)系的視圖。圖25A是示意性地示出了入射到不對(duì)稱(chēng)漸變折射透鏡中的、被分離并且提取為圖像信號(hào)的光束的視圖。圖25B是示意性地示出了入射到在光軸中心處具有短焦距的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)球面像差透鏡中的、被分離并提取為圖像信號(hào)的光束的視圖。
圖25C是示意性地示出了入射到在光軸中心處具有長(zhǎng)焦距的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)球面像差透鏡中的、被分離并提取為圖像信號(hào)的光束的視圖。
圖26是示出了通過(guò)解卷積處理恢復(fù)的點(diǎn)圖像的視圖。
圖27是示出了用于產(chǎn)生恢復(fù)增益數(shù)據(jù)的方法的實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施方式
盡管下文中通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施例描述了本發(fā)明，應(yīng)該理解的是以下實(shí)施例并非限制由權(quán)利要求限定的本發(fā)明。還應(yīng)該理解的是并非在實(shí)施例中描述的特征的所有組合對(duì)于本發(fā)明的解決方案都是必不可少的。
圖1示意性地示出了成像設(shè)備10的模塊配置的一個(gè)示例。根據(jù)本實(shí)施例的成像設(shè)備10提供以不同焦距拍攝圖像的功能。具體地，成像設(shè)備10的光學(xué)配置提供能夠使用固定的成像透鏡緊湊地安裝所述功能的成像設(shè)備。成像設(shè)備10包括透鏡系統(tǒng)100、光接收單元20、圖像產(chǎn)生部170、控制部180和圖像記錄部190。光接收設(shè)備20具有光學(xué)裝置115和光接收部160。
透鏡系統(tǒng)100是用于成像的單一透鏡系統(tǒng)。透鏡系統(tǒng)100包括一個(gè)或多個(gè)透鏡110。通過(guò)透鏡系統(tǒng)100的對(duì)象光束在由光接收部160接收之前通過(guò)光學(xué)裝置115。
透鏡系統(tǒng)100是在每一個(gè)區(qū)域中具有不同焦距的透鏡系統(tǒng)。例如，透鏡系統(tǒng)100可以具有作為漸變折射率透鏡的透鏡系統(tǒng)100a。在該圖中，為了容易理解焦距的差異，透鏡IlOa的對(duì)象一側(cè)光學(xué)表面提供每一個(gè)區(qū)域中不同的焦距。可以配置透鏡系統(tǒng)100使得由透鏡系統(tǒng)作為整體提供賦予不同焦距的光學(xué)路徑，因此不必通過(guò)特定透鏡的特定光學(xué)表面提供焦距差異。透鏡110也可以具有隨著折射率分布變化的折射能力。
光學(xué)裝置115使得光接收部160上的不同區(qū)域接收通過(guò)透鏡系統(tǒng)100的出射光瞳120的光瞳區(qū)域122a的光束、通過(guò)光瞳區(qū)域122b的光束以及通過(guò)光瞳區(qū)域122c的光束。光接收部160向圖像產(chǎn)生部170饋送由在不同區(qū)域中接收的光束構(gòu)成的信號(hào)作為圖像信號(hào)。圖像產(chǎn)生部170基于所述圖像信號(hào)以不同焦距產(chǎn)生圖像。圖像記錄部190記錄在圖像產(chǎn)生部170中產(chǎn)生的圖像。圖像記錄部190可以將圖像記錄在非易失性存儲(chǔ)器中。圖像記錄部190可以具有非易失性存儲(chǔ)器。非易失性存儲(chǔ)器也可以是在成像設(shè)備10上可拆卸地設(shè)置的外部存儲(chǔ)器。圖像記錄部190可以向成像設(shè)備10的外部輸出圖像。
光學(xué)裝置115具有偏轉(zhuǎn)部140和微透鏡部150。偏轉(zhuǎn)部140包括多個(gè)棱鏡元件142a-142c作為偏轉(zhuǎn)光學(xué)元件的一個(gè)示例。微透鏡部150包括多個(gè)微透鏡152a_152c。光接收部160具有多個(gè)光接收元件162a-162c。在該圖中，為了便于理解示出了三個(gè)光接收元件162a-162c、三個(gè)微透鏡152a_152c和三個(gè)棱鏡元件142a_142c，但是附圖不一定表示僅分別設(shè)置了三個(gè)光學(xué)元件。自然應(yīng)該理解的是任意個(gè)數(shù)的光學(xué)元件分別設(shè)置用于拍攝對(duì)象的圖像。多個(gè)微透鏡152a-152c可以通常稱(chēng)作微透鏡152或多個(gè)微透鏡152。多個(gè)光接收元件162a-162c通常也可以稱(chēng)作光接收元件162或多個(gè)光接收元件162。類(lèi)似地，其他光學(xué)元件通常也可以利用省略下標(biāo)的參考符號(hào)來(lái)指示。
多個(gè)光接收元件162可以形成MOS型圖像傳感器。多個(gè)光接收元件162可以形成固態(tài)圖像傳感器，例如除了 MOS型圖像傳感器之外的CCD型圖像傳感器。
微透鏡152分別與多個(gè)光接收元件126相對(duì)應(yīng)地設(shè)置。多個(gè)微透鏡152對(duì)由透鏡系統(tǒng)100成像的對(duì)象光束重新成像，并且使得相應(yīng)的光接收元件162接收所述圖像。所示的微透鏡152a-152c分別與光接收元件162a_162c相對(duì)應(yīng)地設(shè)置。微透鏡152a對(duì)由透鏡系統(tǒng)100成像的對(duì)象光束重新成像，并且使得光接收元件162a接收所述圖像。類(lèi)似地，微透鏡152b和152c分別對(duì)由透鏡系統(tǒng)成像的對(duì)象光束重新成像，并且使得光接收元件162b和162c接收所述圖像。微透鏡152限制了光接收元件162的光通量通過(guò)的出射光瞳120的尺寸。例如，微透鏡152具有足夠大的折射能力，使得相應(yīng)的光接收元件162接收通過(guò)出射光瞳120的一部分區(qū)域的光束。例如，微透鏡152可以具有足夠大的折射能力，使得相應(yīng)的光接收元件162接收通過(guò)具有出射光瞳120的1/4或以下面積的區(qū)域的光束。棱鏡元件142與多個(gè)光接收元件162相對(duì)應(yīng)地設(shè)置。棱鏡元件142、微透鏡152和光接收元件162按照一一對(duì)應(yīng)關(guān)系設(shè)置。例如，棱鏡元件142a與微透鏡152a和光接收元件162a相對(duì)應(yīng)地設(shè)置。在棱鏡元件142、微透鏡152和光接收元件162中、彼此相關(guān)的一組光學(xué)元件用附加至它們的參考數(shù)字的下標(biāo)“a”至“c”來(lái)區(qū)分。棱鏡元件142是使得對(duì)應(yīng)光接收元件162接收通過(guò)預(yù)定光瞳區(qū)域122的對(duì)象光束的光學(xué)元件的一個(gè)示例。更具體地，棱鏡元件142a使得光接收元件162a經(jīng)由微透鏡152a接收通過(guò)透鏡系統(tǒng)100的出射光瞳120中的光瞳區(qū)域122a的對(duì)象光束130a。棱鏡元件142b使得光接收元件162b經(jīng)由微透鏡152b接收通過(guò)透鏡系統(tǒng)100的出射光瞳120中的光瞳區(qū)域122b的對(duì)象光束130b。同時(shí)，棱鏡元件142c使得光接收元件162c經(jīng)由微透鏡152c接收通過(guò)透鏡系統(tǒng)100的出射光瞳120中的光瞳區(qū)域122c的對(duì)象光束130c。更具體地，棱鏡元件142a_142c具有棱鏡角度，用于使得光接收元件162a_162c的每一個(gè)接收通過(guò)光瞳區(qū)域122a-122c的對(duì)象光束130a_130c的每一個(gè)。通過(guò)光瞳區(qū)域122a并且入射到光接收元件162a中的對(duì)象光束130a、通過(guò)光瞳區(qū)域122b并且入射到光接收元件162b中的對(duì)象光束130b以及通過(guò)光瞳區(qū)域122c并且入射到光接收元件162c中的對(duì)象光束130c通過(guò)透鏡IlOa的彼此不同的光學(xué)表面。因此，光接收元件162a-162c接收通過(guò)透鏡系統(tǒng)100的彼此焦距不同的區(qū)域的光束。因此，棱鏡元件142使得多個(gè)光接收元件162中的相應(yīng)光接收元件162的每一個(gè)接收通過(guò)透鏡Iio的出射光瞳120中的預(yù)定光瞳區(qū)域122的對(duì)象光束。更具體地，包括棱鏡元件142a在內(nèi)的多個(gè)第一棱鏡元件使得相應(yīng)的光接收元件162接收通過(guò)透鏡110的具有第一焦距的區(qū)域并且通過(guò)光瞳區(qū)域122a的對(duì)象光束。包括多個(gè)棱鏡元件142中的棱鏡元件142b在內(nèi)的多個(gè)第二棱鏡元件使得相應(yīng)的光接收元件162接收通過(guò)透鏡110的具有第二焦距的區(qū)域并且通過(guò)出射光瞳120中的光瞳區(qū)域122b的對(duì)象光束。包括多個(gè)棱鏡元件142中的棱鏡元件142c在內(nèi)的多個(gè)第三棱鏡元件使得相應(yīng)的光接收元件162接收通過(guò)透鏡110的具有第三焦距的區(qū)域并且通過(guò)光瞳區(qū)域122c的對(duì)象光束。光接收元件162向圖像產(chǎn)生部170輸出具有與光接收量相對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度的成像信號(hào)。圖像產(chǎn)生部170根據(jù)多個(gè)光接收元件162的成像信號(hào)產(chǎn)生對(duì)象的圖像。更具體地，圖像產(chǎn)生部170基于從光接收元件162饋送的成像信號(hào)產(chǎn)生對(duì)具有不同焦距的圖像加以表示的圖像信號(hào)。在該示例中，光接收元件162a-162c可以接收的光束局限于通過(guò)光瞳區(qū)域122a-122c的每一個(gè)的光束。因此，圖像產(chǎn)生部170基于來(lái)自接收通過(guò)光瞳區(qū)域122a的光束的光接收元件162的一部分的成像信號(hào)，來(lái)產(chǎn)生具有第一焦距的圖像的信號(hào)。圖像產(chǎn)生部170還基于來(lái)自接收通過(guò)光瞳區(qū)域122b的光束的光接收元件162的一部分的成像信號(hào)，來(lái)產(chǎn)生具有第二焦距的圖像的信號(hào)。圖像產(chǎn)生部170還基于來(lái)自接收通過(guò)光瞳區(qū)域122c的光束的光接收元件162的一部分的成像信號(hào)，來(lái)產(chǎn)生具有第三焦距的圖像的信號(hào)。利用焦距的大小，可以將這些圖像的信號(hào)分別稱(chēng)作長(zhǎng)焦距圖像、中等焦距圖像和短焦距圖像。圖像產(chǎn)生部170可以通過(guò)將具有不同焦距的圖像進(jìn)行組合來(lái)產(chǎn)生一個(gè)圖像。根據(jù)光學(xué)裝置115，可以提供定位于與光瞳區(qū)域122a-122c的任一個(gè)相對(duì)應(yīng)的透鏡元件的景深內(nèi)的對(duì)象的清晰圖像。因此，通過(guò)對(duì)具有不同焦距的圖像進(jìn)行組合產(chǎn)生一個(gè)圖像允許成像設(shè)備10產(chǎn)生有效地具有深的景深的圖像。應(yīng)該注意的是圖像產(chǎn)生部170可以產(chǎn)生具有不同焦距的圖像作為分離的圖像。例如，可以將具有不同焦距的圖像產(chǎn)生為具有不同放大率的圖像。因此，根據(jù)光學(xué)裝置115，可以使用單一的透鏡系統(tǒng)100在單次拍攝時(shí)獲得具有不同焦距的圖像。因?yàn)椴话哥R系統(tǒng)100的活動(dòng)，可以提供緊湊的成像設(shè)備。成像設(shè)備10可以是成像器材，例如具有照相機(jī)功能的移動(dòng)電話和數(shù)字照相機(jī)。應(yīng)該注意的是透鏡系統(tǒng)100、光學(xué)裝置115和光接收部160的功能模塊以及圖像產(chǎn)生部170和控制部180的功能模塊可以設(shè)置為用于成像器材的成像裝置。例如，成像裝置可以是嵌入到成像器材中的成像模塊。應(yīng)該注意的是在本附圖中，利用白色空白空間示出出射光瞳120中的光瞳區(qū)域122a-122c，以清楚地示出光接收元件162利用微透鏡152的功能接收通過(guò)出射光瞳120的特定部分區(qū)域的光束，。用斜線示出除了光瞳區(qū)域122a-122c之外的區(qū)域。這并不意味著對(duì)象光束不會(huì)通過(guò)除了光瞳區(qū)域122a-122c之外的區(qū)域。應(yīng)該注意的是控制部180控制偏轉(zhuǎn)部偏轉(zhuǎn)對(duì)象光束的方向。例如，控制部180控制棱鏡元件142的棱鏡角度。因?yàn)榭刂撇?80控制偏轉(zhuǎn)部140的偏轉(zhuǎn)方向，例如可以控制相應(yīng)的光接收元件接收光束中通過(guò)相應(yīng)光瞳區(qū)域的哪個(gè)光束。隨后描述控制部180的具體控制細(xì)節(jié)。圖2示意性地示出了偏轉(zhuǎn)部140、微透鏡部150和光接收部160的配置的一個(gè)示例。在該示例中，在偏轉(zhuǎn)部140中包括的多個(gè)棱鏡元件142是由折射率彼此不同的流體界面構(gòu)成的流體棱鏡元件。棱鏡元件142的棱鏡角度由流體界面的角度限定。偏轉(zhuǎn)部140具有適用于保持第一流體和第二流體的外殼200、分隔板242和驅(qū)動(dòng)部290。分隔板242沿透鏡系統(tǒng)100的光軸將外殼200的內(nèi)部劃分為以第一流體填充的第一流體區(qū)域210和以第二流體填充的第二流體區(qū)域220。第一流體和第二流體折射率彼此不同，并且具有在接觸狀態(tài)下彼此不相溶的性質(zhì)，像水和油。第一流體和第二流體的組合的示例包括PDMS (聚二甲基硅氧烷)和純水的組合。這里，假設(shè)第一流體折射率比第二流體大。優(yōu)選地，第一流體和第二流體實(shí)質(zhì)上密度相等。分隔板242具有與形成多個(gè)棱鏡元件142a_142d的位置相對(duì)應(yīng)地形成的多個(gè)貫通孔250a-250d。圖1所示的棱鏡元件142a_142c形成于分別形成貫通孔250a_250c的位置。從外殼200的對(duì)象一側(cè)表面或圖像一側(cè)表面觀看，貫通孔250的形狀可以是正方形、矩形、梯形、圓形、橢圓形等，并且可以是其他各種形狀。由諸如玻璃之類(lèi)的透明材料構(gòu)成的半透明部分形成于外殼200的對(duì)象一側(cè)表面和圖像一側(cè)表面。半透明部分形成于與貫通孔250、微透鏡152和光接收元件162相對(duì)應(yīng)的位置處，使得對(duì)象光束在入射到相應(yīng)的微透鏡152之前，通過(guò)在對(duì)象一側(cè)表面上形成的半透明部分、貫通孔250以及在圖像一側(cè)表面上形成的半透明部分。應(yīng)該注意的是外殼200的整個(gè)對(duì)象一側(cè)表面和圖像一側(cè)表面可以由諸如玻璃之類(lèi)的透明材料構(gòu)成。
分隔板242包括分隔部240-1至240-5。貫通孔250由彼此相對(duì)的分隔部240之間的空間構(gòu)成。分隔部240防止第一流體和第二流體之間的接觸。第一流體和第二流體在貫通孔250內(nèi)部彼此接觸，并且形成用作棱鏡元件142的界面。
貫通孔250a具有側(cè)面部分252a(相當(dāng)于第一側(cè)面部分)和側(cè)面部分254a(相當(dāng)于第二側(cè)面部分)。側(cè)面部分252a和側(cè)面部分254a分別是彼此相對(duì)的分隔部240-1和分隔部240-2的側(cè)面部分。側(cè)面部分252a沿透鏡系統(tǒng)100的光軸方向具有第一厚度，而側(cè)面部分254a沿透鏡系統(tǒng)100的光軸方向具有第二厚度。簡(jiǎn)而言之，貫通孔250a形成為被包括分隔板242的側(cè)面部分252a和側(cè)面部分254a在內(nèi)的側(cè)面包圍，所述側(cè)面部分厚度彼此不同。例如，當(dāng)貫通孔250a具有正方形開(kāi)口時(shí)，貫通孔250a形成為被側(cè)面部分252a、側(cè)面部分254a以及連接側(cè)面部分252a和側(cè)面部分254a的兩個(gè)側(cè)面部分包圍。這里，假設(shè)第二厚度大于第一厚度。
貫通孔250b具有側(cè)面部分252b和側(cè)面部分254b。側(cè)面部分252b和側(cè)面部分254b分別是彼此相對(duì)的分隔部240-2和分隔部240-3的側(cè)面部分。側(cè)面部分252b沿透鏡系統(tǒng)100的光軸方向具有第二厚度，而側(cè)面部分254b沿透鏡系統(tǒng)100的光軸方向具有第三厚度。假設(shè)第三厚度大于第一厚度并且小于第二厚度。與貫通孔250a不同，貫通孔250b沿排列多個(gè)貫通孔250的方向的順序依次包括具有第二厚度的側(cè)面部分252b和具有第三厚度的側(cè)面部分254b。因?yàn)槠渌矫媾c貫通孔250a的相同，省略其描述。
貫通孔250c具有側(cè)面部分252c和側(cè)面部分254c。側(cè)面部分252c和側(cè)面部分254c分別是彼此相對(duì)的分隔部240-3和分隔部240-4的側(cè)面部分。貫通孔250c由具有第三厚度的側(cè)面部分252c和具有第四厚度的側(cè)面部分254c構(gòu)成。假設(shè)第四厚度小于第一厚度。這里，假設(shè)第二厚度和第三厚度之間的厚度差與第三厚度和第四厚度之間的厚度差不同。
貫通孔250d具有與貫通孔250a相同的形狀。貫通孔250d由具有第一厚度的側(cè)面部分252d和具有第二厚度的側(cè)面部分254d構(gòu)成。側(cè)面部分252d和側(cè)面部分254d分別由分隔部240-4和分隔部240-5提供。分隔部240-4包括在一側(cè)上具有第四厚度的側(cè)面部分254c和在另一側(cè)上具有第一厚度的側(cè)面部分252d。盡管在該示例中將貫通孔示出為直至貫通孔250d，重復(fù)形成貫通孔250a、貫通孔250b和貫通孔250c以便在分隔板242上等距地按照這種順序?qū)?zhǔn)。
當(dāng)將在第一流體區(qū)域210中填充的第一流體的壓力設(shè)置為特定壓力時(shí)，與所述壓力相對(duì)應(yīng)地形成平面界面，使得流體和表面張力之間的壓力差平衡。當(dāng)將第一流體的壓力設(shè)置為第一壓力以便在每一個(gè)貫通孔250中填充第二流體的狀態(tài)下平衡時(shí)，形成了用圖中的虛線示出的流體界面，例如棱鏡元件282。更具體地，在每一個(gè)貫通孔250中，通過(guò)在第一流體區(qū)域210 —側(cè)上的側(cè)面部分252的末端和在第一流體區(qū)域210 —側(cè)上的側(cè)面部分254的末端支撐所述流體界面。分隔板242通常在第一流體一側(cè)上具有平面端面。更具體地，分隔部240的每個(gè)第一流體側(cè)通常形成相同的平面。因?yàn)樗龆嗣媾c圖像一側(cè)的外殼200平行，用虛線示出的流體界面實(shí)質(zhì)上不具有棱鏡效應(yīng)。
相反，當(dāng)將第一流體的壓力增加至第二壓力以便在每一個(gè)貫通孔250中填充第一流體的狀態(tài)下平衡時(shí)，將流體界面的位置移動(dòng)到第二流體一側(cè)，并且形成圖中用實(shí)線示出的流體界面，例如棱鏡元件281。例如，在每一個(gè)貫通孔250中，通過(guò)在第二流體區(qū)域220 —側(cè)上的側(cè)面部分252的末端和在第二流體區(qū)域220 —側(cè)上的側(cè)面部分254的末端支撐了流體界面。流體界面具有與形成每一個(gè)貫通孔250的側(cè)面部分的厚度相對(duì)應(yīng)的傾斜。因此，在這種狀態(tài)下，形成了由按照順序重復(fù)形成的具有三種不同棱鏡角度的棱鏡組成的棱鏡序列。給出了微透鏡部150和光接收部160的配置的描述。將多個(gè)微透鏡152與多個(gè)貫通孔250相對(duì)應(yīng)地設(shè)置在透明基板上。光接收部160具有多個(gè)濾色器260、遮光部262和多個(gè)光接收元件162。與貫通孔250相對(duì)應(yīng)地設(shè)置多個(gè)濾色器260和多個(gè)光接收元件162。更具體地，微透鏡152、濾色器260和光接收元件162分別與多個(gè)貫通孔250相對(duì)應(yīng)地設(shè)置。每一個(gè)濾色器260選擇性地透射通過(guò)相應(yīng)的貫通孔250和微透鏡152的光束中的預(yù)定波段的對(duì)象光束，并且使得相應(yīng)的光接收元件162接收所述光束。濾色器260可以是透射屬于紅色波段的光束的濾色器、透射屬于綠色波段的光束的濾色器以及透射屬于藍(lán)色波段的光束的濾色器。將濾色器260根據(jù)預(yù)定的圖案排列在光接收元件162上，使得拍攝彩色圖像。為了防止相鄰像素之間的干擾，遮光部262具有對(duì)多個(gè)光接收元件162的相應(yīng)光接收開(kāi)口劃界的開(kāi)口 264，所述開(kāi)口 264形成于與多個(gè)光接收元件162的每一個(gè)相對(duì)應(yīng)的位置處。對(duì)象光束通過(guò)貫通孔250、微透鏡152和濾色器260去往光接收元件162。多個(gè)光接收元件162分別接收通過(guò)相應(yīng)的開(kāi)口 264的光束，并且通過(guò)光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生形成成像信號(hào)的電壓信號(hào)。在如本圖中的虛線所示地形成流體界面的狀態(tài)下，所述流體界面不具有棱鏡效應(yīng)。因此，在這種狀態(tài)下，光接收元件162接收通過(guò)出射光瞳120的光軸周?chē)膮^(qū)域的光束。因此，由多個(gè)光接收元件162形成的圖像變成具有屬于透鏡系統(tǒng)100的光軸附近區(qū)域的焦距的圖像。在這種情況下，盡管利用一個(gè)焦距拍攝圖像，可以獲得高分辨率的圖像。在如本圖中的實(shí)線所示地形成流體界面的狀態(tài)下，在貫通孔250a_250c中形成具有不同棱鏡角度的流體界面。因此在這種狀態(tài)下，將由光接收元件162a-162c接收的光通量的方向?qū)б脸錾涔馔?20的彼此不同的光瞳區(qū)域122。在這種情況下，在貫通孔250a中形成的流體界面、在貫通孔250b中形成的流體界面以及在貫通孔250c中形成的流體界面分別形成了圖1所示的棱鏡元件142a、棱鏡元件142b和棱鏡元件142c。在這種狀態(tài)下，可以獲得利用多個(gè)焦距拍攝的圖像。如前所述，棱鏡元件142是具有由折射率彼此不同的第一流體和第二流體之間的流體界面形成的棱鏡界面的流體棱鏡元件。控制部180控制棱鏡界面相對(duì)于透鏡系統(tǒng)100的光軸的傾斜，以便控制由分別與多個(gè)棱鏡元件142相對(duì)應(yīng)的光接收元件162接收的光通量的方向。更具體地，控制器180通過(guò)控制貫通孔250的側(cè)面部分252中的流體界面的位置以及與側(cè)面部分252相對(duì)的側(cè)面部分254中的流體界面的位置，來(lái)控制棱鏡界面相對(duì)于光軸的傾斜。例如，控制部180通過(guò)控制與第一流體區(qū)域210連通的流體區(qū)域230內(nèi)部的壓力來(lái)控制第一流體的壓力。更具體地，外殼200具有與流體區(qū)域230內(nèi)部的第一流體接觸的彈性表面280。此外,偏轉(zhuǎn)部140具有驅(qū)動(dòng)部290，所述驅(qū)動(dòng)部適用于移動(dòng)彈性表面280的位置以便控制流體區(qū)域230的體積。作為驅(qū)動(dòng)部290，可以提供壓電元件。壓電元件可以是壓電裝置?？刂撇?80控制施加至壓電元件的電壓以改變壓電元件的形狀，使得沿紙面上的水平方向移動(dòng)與彈性表面280接觸的壓電元件的頂端。
在將第一流體和第二流體之間的界面沿貫通孔250的側(cè)面部分朝著對(duì)象側(cè)移動(dòng)的情況下，控制部180沿減少流體區(qū)域230的體積的方向移動(dòng)驅(qū)動(dòng)部290的頂端。結(jié)果，第一流體的內(nèi)部壓力增加，而流體界面朝著對(duì)象側(cè)移動(dòng)。在沿貫通孔250的側(cè)面部分朝著圖像側(cè)移動(dòng)流體界面的情況下，控制部180沿著增加流體區(qū)域230的體積的方向移動(dòng)驅(qū)動(dòng)部290的頂端的位置。結(jié)果，第一流體的內(nèi)部壓力降低，并且流體界面朝著圖像側(cè)移動(dòng)。
當(dāng)控制部180控制流體區(qū)域210 (在該示例中是偏轉(zhuǎn)部140的情況下)的內(nèi)部壓力時(shí)，控制貫通孔250的側(cè)面部分252中的流體界面的位置和與側(cè)面部分252相對(duì)的側(cè)面部分254中的流體界面的位置，從而控制流體界面相對(duì)于光軸的傾斜。更具體地，控制部180可以通過(guò)控制流體區(qū)域210的內(nèi)部壓力來(lái)控制棱鏡元件142的傾斜。具體地，如該示例的具有分隔板242的情況，控制部180可以通過(guò)在利用分隔部240的兩個(gè)側(cè)面部分包圍的區(qū)域中填充第一流體的狀態(tài)和在所述區(qū)域中填充第二流體的狀態(tài)之間切換，來(lái)將流體界面相對(duì)于光軸的傾斜切換為不同的傾斜。根據(jù)該示例的偏轉(zhuǎn)部140，當(dāng)使得光接收元件162接收通過(guò)出射光瞳120中的包括光軸在內(nèi)的光瞳區(qū)域的對(duì)象光束130時(shí)，控制部180可以控制使得流體界面總體與光軸垂直，而當(dāng)使得光接收元件162接收通過(guò)出射光瞳120中的不包括光軸在內(nèi)的光瞳區(qū)域122的對(duì)象光束130時(shí)，控制部180可以控制使得流體界面相對(duì)于光軸傾斜。因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)控制流體區(qū)域210的內(nèi)部壓力高速地控制由光接收元件162接收的光通量的方向，可以高速地切換具有多個(gè)焦距的成像和具有高分辨率的成像。
圖3示出了沿與光軸垂直的平面獲取的偏轉(zhuǎn)部140的示意性橫截面。該圖示出了圖2的分隔板242的示意性橫截面。假設(shè)對(duì)象光束朝著紙面?zhèn)鞑ィ⑶依锰摼€示意性地示出了光接收元件162的位置作為參考。如附圖所示，分隔板242具有按照矩陣形式形成的貫通孔250。將光接收元件162也設(shè)置在與貫通孔250相對(duì)應(yīng)的位置中。更具體地，將貫通孔250和多個(gè)光接收元件162放置為矩陣形式。通常將貫通孔250和光接收元件162沿行方向350和列方向360等間隔地設(shè)置。
更具體地，分隔部240-1、分隔部240-2、分隔部240-3和分隔部240-4是沿列方向360延伸的構(gòu)件。通過(guò)沿行方向350延伸的構(gòu)件劃分這些行之間的空間。作為其結(jié)果，除了貫通孔250a-250d之外，形成了沿行方向350排列的多個(gè)列的貫通孔。例如，在從貫通孔250a開(kāi)始的行、從貫通孔250e開(kāi)始的行和從貫通孔250f開(kāi)始的行中形成沿行方向350排列的貫通孔的列。
如參考圖2所述，分隔部240-1在側(cè)面上包括沿透鏡系統(tǒng)100的光軸方向具有第一厚度的側(cè)面部分。分隔部240-2在兩個(gè)側(cè)面上包括沿透鏡系統(tǒng)100的光軸方向具有第二厚度的側(cè)面部分。分隔部240-3在兩個(gè)側(cè)面上包括沿透鏡系統(tǒng)100的光軸方向具有第三厚度的側(cè)面部分。分隔部240-4在側(cè)面上包括沿透鏡系統(tǒng)100的光軸方向具有第四厚度的側(cè)面部分和具有第一厚度的側(cè)面部分。簡(jiǎn)而言之，分隔部242具有對(duì)彼此相對(duì)的側(cè)面部分之間的厚度差加以體現(xiàn)的分隔部。此外，依次形成兩個(gè)或更多種分隔部，使得厚度差在相鄰貫通孔250之間是不同的。作為其結(jié)果，依次將提供沿行方向350彼此不同的棱鏡角度的貫通孔250放置在多個(gè)行中。
在該圖中，示出了形成三種分隔部的分隔板242，使得同時(shí)形成具有三種傾斜的棱鏡角度。在同時(shí)形成兩種或多種棱鏡角度的情況下，可以交替地形成兩種分隔部。簡(jiǎn)而言之，可以由在兩側(cè)上包括沿透鏡系統(tǒng)100的光軸方向具有第一厚度的側(cè)面部分的第一分隔部以及在兩側(cè)上包括沿光軸方向具有第二厚度的側(cè)面部分的第二分隔部，來(lái)形成貫通孔250。更具體地，每一個(gè)貫通孔250由第一分隔部的側(cè)面部分和與第一分隔部相鄰的第二分隔部的側(cè)面部分構(gòu)成?？刂撇?80可以通過(guò)控制使得由分隔部240的側(cè)面部分包圍的區(qū)域處于以第一流體填充的狀態(tài)，來(lái)使得相對(duì)于光軸具有傾斜的液體界面沿列方向360彼此不同。此外，貫通孔250a_250d經(jīng)由流體區(qū)域210彼此連通。盡管可以將流體區(qū)域210分割為多個(gè)區(qū)域，不需要對(duì)流體區(qū)域210進(jìn)行分割。當(dāng)分割流體區(qū)域210時(shí)，向多個(gè)已分割的流體區(qū)域210的每一個(gè)提供驅(qū)動(dòng)部，并且每一個(gè)驅(qū)動(dòng)部控制相應(yīng)流體區(qū)域210內(nèi)部的第一流體的壓力。在該圖的示例中，為每一行提供驅(qū)動(dòng)部290、驅(qū)動(dòng)部291和驅(qū)動(dòng)部292。作為其結(jié)果，與通過(guò)一個(gè)驅(qū)動(dòng)部控制第一流體區(qū)域的內(nèi)部壓力的情況相比，可以迅速地控制棱鏡元件。即使在沒(méi)有將流體區(qū)域210分割為多個(gè)區(qū)域并且所有貫通孔在流體區(qū)域210中連通的情況下，也可以提供多個(gè)驅(qū)動(dòng)部。也就是說(shuō)，可以通過(guò)多個(gè)驅(qū)動(dòng)部控制第一流體區(qū)域210的內(nèi)部壓力。圖4示意性地示出了在光接收部160和對(duì)象之間的圖像形成關(guān)系。參考符號(hào)P1、P2和P3分別指代短距離對(duì)象、中等距離對(duì)象和長(zhǎng)距離對(duì)象的位置。來(lái)自位置P3的光束通過(guò)透鏡IlOa的提供長(zhǎng)焦距的第三光學(xué)表面和光瞳區(qū)域112a，并且在作為光接收部160的位置的圖像面400上形成圖像。來(lái)自位置P2的光束通過(guò)透鏡IlOa的提供中等焦距的第二光學(xué)表面和光瞳區(qū)域122b，并且在圖像面400上形成圖像。來(lái)自位置Pl的光束通過(guò)透鏡IlOa的提供短焦距的第一光學(xué)表面和光瞳區(qū)域122c，并且在圖像面400上形成圖像。因此，成像設(shè)備10可以產(chǎn)生定位于以下任一個(gè)之內(nèi)的對(duì)象的聚焦圖像:透鏡系統(tǒng)100的針對(duì)通過(guò)光瞳區(qū)域122a的光通量的景深；透鏡系統(tǒng)100的針對(duì)通過(guò)光瞳區(qū)域122b的光通量的景深；以及透鏡系統(tǒng)100的針對(duì)通過(guò)光瞳區(qū)域122c的光通量的景深。當(dāng)透鏡系統(tǒng)100的針對(duì)通過(guò)光瞳區(qū)域122b的光通量的景深的前端比透鏡系統(tǒng)100的針對(duì)通過(guò)光瞳區(qū)域122c的光通量的景深的后端更靠近成像設(shè)備10 —側(cè)、并且透鏡系統(tǒng)100的針對(duì)通過(guò)光瞳區(qū)域122a的光通量的景深的前端比透鏡系統(tǒng)100的針對(duì)通過(guò)光瞳區(qū)域122b的光通量的后端更靠近成像設(shè)備10—側(cè)時(shí)，成像設(shè)備10可以產(chǎn)生位于針對(duì)位置Pl的景深前端和針對(duì)位置P3的景深后端之間范圍內(nèi)的對(duì)象的聚焦圖像。因此，根據(jù)透鏡系統(tǒng)100和光學(xué)裝置115，可以擴(kuò)展有效景深。圖5示意性地示出了產(chǎn)生合成圖像550的處理的一個(gè)示例。作為由圖像產(chǎn)生部170產(chǎn)生的具有不同焦距的圖像的一個(gè)示例的短焦距圖像510、中等焦距圖像520和長(zhǎng)焦距圖像530分別是由通過(guò)針對(duì)短焦距的第一光學(xué)表面、通過(guò)針對(duì)中等焦距的第二光學(xué)表面和通過(guò)針對(duì)長(zhǎng)焦距的第三光學(xué)表面的光束形成的圖像。短焦距圖像510包括作為在與成像設(shè)備10相距短距離的位置Pl處存在的短距離對(duì)象的圖像的短距離對(duì)象圖像512、作為在與成像設(shè)備10相距中等距離的位置P2處存在的中等距離對(duì)象的圖像的中等距離對(duì)象圖像514以及作為在與成像設(shè)備10相距長(zhǎng)距離的位置P3處存在的長(zhǎng)距離對(duì)象的圖像的長(zhǎng)距離對(duì)象圖像516。針對(duì)短焦距的第一光學(xué)表面可以對(duì)來(lái)自光接收部160上的短距離位置Pl的對(duì)象光束成像。相應(yīng)地，短距離對(duì)象圖像512是短距離對(duì)象圖像512、中等距離對(duì)象圖像514和長(zhǎng)距離對(duì)象圖像516中最清楚的圖像。
中等焦距圖像520包括作為短距離對(duì)象的圖像的短距離對(duì)象圖像522、作為中等距離對(duì)象的圖像的中等距離對(duì)象圖像524和作為長(zhǎng)距離對(duì)象的圖像的長(zhǎng)距離對(duì)象圖像526。針對(duì)中等焦距的第二光學(xué)表面可以對(duì)來(lái)自光接收部160上的中等距離位置P2的對(duì)象光束成像。相應(yīng)地，中等距離對(duì)象圖像524是短距離短距離對(duì)象圖像522、中等距離對(duì)象圖像524和長(zhǎng)距離對(duì)象圖像526中最清楚的圖像。
長(zhǎng)焦距圖像530包括作為短距離對(duì)象的圖像的短距離對(duì)象圖像532、作為中等距離對(duì)象的圖像的中等距離對(duì)象圖像534和作為長(zhǎng)距離對(duì)象的圖像的長(zhǎng)距離對(duì)象圖像536。針對(duì)長(zhǎng)焦距的第三光學(xué)表面可以對(duì)來(lái)自光接收部160上的長(zhǎng)距離位置P3的對(duì)象光束成像。相應(yīng)地，長(zhǎng)距離對(duì)象圖像536是短距離短距離對(duì)象圖像532、中等距離對(duì)象圖像534和長(zhǎng)距離對(duì)象圖像536中最清楚的圖像。應(yīng)該注意的是可以通過(guò)該圖中線條的粗細(xì)表示對(duì)象圖像的清晰度。
圖像產(chǎn)生部170通過(guò)使用短距離對(duì)象圖像512、中等距離對(duì)象圖像524和長(zhǎng)距離對(duì)象圖像536產(chǎn)生合成圖像550。作為其結(jié)果，可以產(chǎn)生包括每一個(gè)均是清楚圖像的短距離對(duì)象圖像552、中等距離對(duì)象圖像554和長(zhǎng)距離對(duì)象圖像556在內(nèi)的合成圖像550。因此，可以提供具有擴(kuò)展的景深的合成圖像550。應(yīng)該注意的是通過(guò)針對(duì)最長(zhǎng)焦距的第三光學(xué)表面形成的長(zhǎng)焦距圖像530是短焦距圖像510、中等焦距圖像520和長(zhǎng)焦距圖像530中最高放大率的圖像。在合成之前，圖像產(chǎn)生部170與每一個(gè)光學(xué)表面的焦距相對(duì)應(yīng)地對(duì)每一個(gè)對(duì)象的放大率進(jìn)行校正。圖像產(chǎn)生部170可以根據(jù)長(zhǎng)焦距圖像530的放大率對(duì)短距離對(duì)象圖像512和中等距離對(duì)象圖像524的放大率進(jìn)行校正，并且可以將它們與長(zhǎng)焦距圖像530合成。
因此，圖像產(chǎn)生部170選擇出射光瞳120中的光束通過(guò)的光瞳區(qū)域122的任一個(gè)用于產(chǎn)生對(duì)象的圖像，并且使用接收通過(guò)所選擇光瞳區(qū)域的對(duì)象光束的多個(gè)光接收元件162的成像信號(hào)來(lái)產(chǎn)生對(duì)象的圖像。在選擇出射光瞳120中的對(duì)象光束通過(guò)的光瞳區(qū)域122的任一個(gè)用于產(chǎn)生對(duì)象的圖像的情況下，圖像產(chǎn)生部170可以基于對(duì)象物距和分別與出射光瞳120的多個(gè)光瞳區(qū)域122相對(duì)應(yīng)的各個(gè)焦距來(lái)選擇在光接收部160的位置處形成圖像的對(duì)象光束通過(guò)的光瞳區(qū)域122。圖像產(chǎn)生部170可以選擇兩個(gè)或更多個(gè)光瞳區(qū)域122。更具體地，圖像產(chǎn)生部170基于對(duì)象物距的范圍和分別與多個(gè)光瞳區(qū)域122相對(duì)應(yīng)的各個(gè)焦距來(lái)選擇在光接收部160的位置處形成圖像的對(duì)象光束通過(guò)的光瞳區(qū)域122的至少一個(gè)。
圖6是示意性地示出了偏轉(zhuǎn)部140的配置的另一個(gè)示例的視圖。圖2所示的偏轉(zhuǎn)部140能夠在第一狀態(tài)下利用通過(guò)出射光瞳120中的三個(gè)不同光瞳區(qū)域的光通量來(lái)拍攝圖像，并且能夠在第二狀態(tài)下利用通過(guò)出射光瞳120中的一個(gè)光瞳區(qū)域的光通量拍攝圖像。該示例的偏轉(zhuǎn)部140配置為具有作為流體界面的狀態(tài)的三種狀態(tài)，并且配置為能夠在這些狀態(tài)的每一個(gè)下利用通過(guò)三個(gè)不同光瞳區(qū)域的光通量拍攝圖像。具體地，第一流體側(cè)和第二流體側(cè)上的分隔板242的表面形狀以及形成貫通孔250的側(cè)面部分的配置與圖2所示的分隔板242的不同。這里給出關(guān)注所述不同的描述。
該示例的貫通孔250a由在分隔部640_1中包括的具有第一厚度的側(cè)面部分642a以及在分隔部640-2中包括的具有第四厚度的側(cè)面部分644a構(gòu)成。假設(shè)第四厚度大于第二厚度。在該示例的貫通孔250a中，通過(guò)連接第二流體側(cè)上的兩個(gè)側(cè)面部分的端點(diǎn)形成的界面具有與在圖2所示的第二流體側(cè)上形成的貫通孔250a的界面相同的棱鏡角度。因此，由這一界面形成的棱鏡元件將由光接收元件162a接收的光束限制為通過(guò)光瞳區(qū)域122a的那些光束。如該圖中的虛線所示，通過(guò)連接該示例的貫通孔250a中的第一流體側(cè)上的兩個(gè)側(cè)面部分的端點(diǎn)形成的界面具有從與光軸垂直的平面傾斜的棱鏡角度。具有這種棱鏡角度的棱鏡元件142a將由光接收元件162a接收的光束限制為通過(guò)出射光瞳120中的在光軸附近的區(qū)域和光瞳區(qū)域122c之間的光瞳區(qū)域的光束。該示例的貫通孔250b由在分隔部640-2中包括的具有第四厚度的側(cè)面部分642b和在分隔部640-3中包括的具有第四厚度的側(cè)面部分644b構(gòu)成。分隔部640-2和分隔部640-3沿光軸方向定位于相同的位置。因此，在第二流體側(cè)上的端點(diǎn)和第一流體上的端點(diǎn)上都形成了與光軸垂直的界面。因此，在貫通孔250b中形成的界面將由光接收部160b接收的光束限制為通過(guò)出射光瞳120中光軸附近區(qū)域的光束。該示例的貫通孔250c由在分隔部640-3中包括的具有第四厚度的側(cè)面部分642c和在分隔部640-4中包括的具有第一厚度的側(cè)面部分644b構(gòu)成。在該示例的貫通孔250c中，通過(guò)連接第二流體側(cè)上的兩個(gè)側(cè)面部分的端點(diǎn)形成的界面具有與在圖2所示的第二流體側(cè)上形成的貫通孔250c的界面相同的棱鏡角度。因此，由這一界面構(gòu)成的棱鏡元件將由光接收元件162c接收的光束限制為通過(guò)光瞳區(qū)域122c的光束。如該圖中的虛線所示，在該示例的貫通孔250c中，通過(guò)連接第一流體側(cè)上的兩個(gè)側(cè)面部分形的端點(diǎn)形成的界面具有從與光軸垂直的平面傾斜的棱鏡角度。具有這種棱鏡角度的棱鏡元件142c將由光接收元件162c接收的光束限制為通過(guò)出射光瞳120中的在光軸附近的區(qū)域和光瞳區(qū)域122a之間的光瞳區(qū)域的光束。貫通孔250d由在分隔部640-3中包括的具有第一厚度的側(cè)面部分642d和在分隔部640-5中包括的具有第四厚度的側(cè)面部分644d構(gòu)成。分隔部640-5是與分隔部640-2相同的構(gòu)件。相應(yīng)地，在貫通孔250d中形成的棱鏡元件與在貫通孔250a中形成的棱鏡元件類(lèi)似，因此省略其描述。此外，根據(jù)該示例的分隔板242，形成了在該圖中用點(diǎn)劃線示出的棱鏡元件，例如棱鏡元件680-2。用點(diǎn)劃線示出的棱鏡元件的棱鏡角度的傾斜小于如棱鏡元件680-1中實(shí)線所示的棱鏡角度的傾斜、但是大于如棱鏡元件680-3中虛線所示的棱鏡角度的傾斜。參考圖7描述了用于穩(wěn)定地保持用該圖中的點(diǎn)劃線示出的棱鏡元件的配置。通過(guò)控制流體區(qū)域210的內(nèi)部壓力，控制部180可以控制流體界面的傾斜處于利用該示例中的實(shí)線、虛線和點(diǎn)劃線示出的狀態(tài)的任一個(gè)。更具體地，當(dāng)使得光接收元件162接收通過(guò)出射光瞳120中的不包括光軸在內(nèi)的光瞳區(qū)域122的對(duì)象光束130時(shí)，控制部180控制使得流體界面相對(duì)于光軸按照第一傾斜角度傾斜，而當(dāng)使得光接收元件162接收通過(guò)出射光瞳120中的不包括光軸在內(nèi)的另一個(gè)光瞳區(qū)域122的對(duì)象光束130時(shí)，控制部180控制使得流體界面相對(duì)于光軸按照第二傾斜角度傾斜。根據(jù)該示例的偏轉(zhuǎn)部140，可以控制流體界面處于如該圖中的實(shí)線、點(diǎn)劃線和虛線所示的三種狀態(tài)。這使得可以以棱鏡角度的不同組合來(lái)拍攝圖像。參考圖8描述了利用處于這三種狀態(tài)的流體界面獲得的景深。圖7示出了分隔板242的改進(jìn)示例。通過(guò)采用圖6所示的分隔板242 (具體地圖6中的部分B)描述了分隔板242的改進(jìn)示例。在側(cè)面部分642a中形成了朝著貫通孔250a的內(nèi)部突出的突起部分700和突起部分701。在側(cè)面部分644a中形成了朝著貫通孔250a的內(nèi)部突出的突起部分702、突起部分703和突起部分704。所有的突起部分具有大到足以俘獲流體界面的厚度。突起部分703定位為沿光軸方向比突起部分700更靠近流體區(qū)域220。
在第一狀態(tài)下，在作為流體區(qū)域220 —側(cè)上的末端部分的突起部分700的頂端和作為流體區(qū)域220 —側(cè)上的末端部分的突起部分702的頂端之間形成界面，并且這一界面用作棱鏡元件680-1。在第二狀態(tài)下，在作為流體區(qū)域210 —側(cè)上的末端部分的突起部分701的頂端和作為流體區(qū)域210 —側(cè)上的末端部分的突起部分704的頂端之間形成界面，并且這一界面用作棱鏡元件680-3。在第三狀態(tài)下，在作為流體區(qū)域220 —側(cè)上的末端部分的突起部分700的頂端和側(cè)面部分644a的突起部分703的頂端之間形成界面，并且這一界面用作棱鏡元件680-2。
根據(jù)本示例，側(cè)面部分642a和側(cè)面部分644a具有突起部分，使得流體界面容易被這些突起部分的頂端俘獲。這使得可以穩(wěn)定地控制棱鏡角度。
在該示例中，采取圖6中的部分B，并且描述了在貫通孔250a中形成的突起部分。自然應(yīng)該理解的是可以在分隔板242中包括的所有貫通孔250中的所需位置處形成突起部分，以便俘獲所述界面，并且在參考圖1至圖6描述的分隔板242的貫通孔250中的所需位置處也形成突起部分以便俘獲所述界面。
圖8示意性地示出了在棱鏡元件142的三種狀態(tài)的每一種狀態(tài)下能夠?qū)崿F(xiàn)圖像形成的對(duì)象位置的一個(gè)示例。光接收元件162可以接收的光通量的焦距由在貫通孔250a、貫通孔250b和貫通孔250c中形成的界面確定，并且從而確定使得能夠在光接收部160上實(shí)現(xiàn)圖像形成的對(duì)象位置。相應(yīng)地，在該圖中，用附加至貫通孔250的參考符號(hào)的下標(biāo)來(lái)表示使得能夠?qū)崿F(xiàn)圖像形成的對(duì)象位置。
在控制部180的控制下，成像設(shè)備10使用參考圖6和圖7描述的用于成像的棱鏡元件142的三種狀態(tài)作為景深不同的成像模式。更具體地，這三種狀態(tài)用作大深度模式、中等深度模式和小深度模式。如參考圖6所述的，根據(jù)在貫通孔250b中形成的界面，由通過(guò)光軸周?chē)墓馔珔^(qū)域的光通量在所有的狀態(tài)下形成對(duì)象圖像。因此，使能形成圖像的對(duì)象位置不會(huì)在任一種模式下改變。
大深度模式與形成用圖6的實(shí)線示出的界面的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。在貫通孔250a和貫通孔250c中形成的界面具有傾斜相對(duì)較大的棱鏡角度。因此，根據(jù)在貫通孔250a中形成的棱鏡元件，將來(lái)自相對(duì)遠(yuǎn)距離對(duì)象位置a的對(duì)象光束成像在光接收部160上。此外，根據(jù)在貫通孔250c中形成的棱鏡元件，將來(lái)自相對(duì)近的對(duì)象位置c的對(duì)象光束成像到光接收部160 上。
中等深度模式與形成用圖6所示的點(diǎn)劃線示出的界面的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。在貫通孔250a和貫通孔250c中形成的界面具有傾斜小于大深度模式的傾斜的棱鏡角度。因此，將對(duì)象位置a定位于比大深度模式下的對(duì)象位置a更靠近成像設(shè)備10。此外，將對(duì)象位置c定位于比大深度模式下的對(duì)象位置c更遠(yuǎn)。
小深度模式與形成利用圖6的虛線示出的界面的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。在貫通孔250a和貫通孔250c中形成的界面具有反轉(zhuǎn)的傾斜并且比中等深度模式的傾斜更小的棱鏡角度。因此，將對(duì)象位置c定位為比中等深度模式的對(duì)象位置a更靠近成像設(shè)備10。此外，將對(duì)象位置a定位為比大深度模式下的對(duì)象位置c更遠(yuǎn)。
相應(yīng)地，當(dāng)在相對(duì)較大的距離范圍內(nèi)存在對(duì)象時(shí)，成像設(shè)備10按照大深度模式拍攝圖像，并且執(zhí)行圖5所示的合成處理，使得可以獲取清楚的對(duì)象圖像。與此相反，當(dāng)對(duì)象集中于小距離范圍時(shí)，成像設(shè)備10按照小深度模式拍攝圖像，并且執(zhí)行圖5所示的合成處理，使得可以獲取清楚的對(duì)象圖像。當(dāng)確定對(duì)象存在于某個(gè)距離范圍內(nèi)時(shí)，成像設(shè)備10按照中等深度模式拍攝圖像，并且執(zhí)行圖5所示的合成處理，使得可以獲取清楚的對(duì)象圖像。成像設(shè)備10可以基于需要求解的對(duì)象的距離來(lái)選擇成像模式的任一種。成像設(shè)備10可以基于來(lái)自成像設(shè)備10的用戶(hù)的指令來(lái)選擇成像模式的任一種，并且可以基于對(duì)象的距離測(cè)量信息來(lái)選擇成像模式的任一種。成像設(shè)備10也可以通過(guò)在大深度模式、中等深度模式和小深度模式中切換多種模式來(lái)多次拍攝圖像。成像設(shè)備10可以在通過(guò)切換模式獲得的多個(gè)圖像中選擇最佳聚焦的對(duì)象圖像，并且可以如圖5所示地對(duì)它們進(jìn)行合成。這使得可以提供通過(guò)微小距離的分辨率聚焦的對(duì)象圖像。因此，控制部180基于對(duì)象物距和由透鏡IlOa擁有的焦距來(lái)選擇光瞳區(qū)域122的組合，以便使得光接收部160接收在光接收部160上形成圖像的對(duì)象光束。更具體地，控制部180基于對(duì)象物距控制棱鏡界面的傾斜，以便將由相應(yīng)光接收元件162接收的光通量的方向?qū)б猎诠饨邮詹?60的位置處形成圖像的對(duì)象光束通過(guò)的光瞳區(qū)域122。如該圖所示，控制部180可以基于存在對(duì)象的距離范圍和透鏡IlOa擁有的焦距，來(lái)控制通過(guò)相應(yīng)光瞳區(qū)域122的光束中的哪個(gè)光束用于成像。圖9示意性地示出了包括其他偏轉(zhuǎn)光學(xué)元件在內(nèi)的光接收單元20的一個(gè)示例。該示例的光接收單元20包括微透鏡部150和光接收部160。微透鏡部150包括多個(gè)微透鏡952。光接收部160包括多個(gè)濾色器260、多個(gè)光接收元件162和遮光部262。該示例的光接收單元20具有微透鏡952作為偏轉(zhuǎn)光學(xué)元件，來(lái)代替在圖1至圖8中所述的作為偏轉(zhuǎn)光學(xué)元件的棱鏡元件142。這里關(guān)注與圖1至圖8所述的光接收單元20的差異來(lái)給出描述。通常通過(guò)出射光瞳120的整個(gè)表面的光束入射到微透鏡952中。在該示例中，微透鏡952也具有大到足以使得相應(yīng)的光接收元件162接收通過(guò)出射光瞳120的一部分區(qū)域的光束的折射能力。因此，可以通過(guò)光接收元件162接收的光通量的大小局限于通過(guò)出射光瞳120的一部分范圍的光通量。在該不例的光接收單兀20中，將微透鏡952的光軸設(shè)置為在與透鏡系統(tǒng)100的光軸垂直的平面內(nèi)相對(duì)于光接收元件162的中心位置偏轉(zhuǎn)。將光接收元件162的中心位置定義為可以通過(guò)光接收元件162接收并且用于光電轉(zhuǎn)換的光束通過(guò)的區(qū)域的中心位置。在該示例中，光接收元件162的中心位置可以是在定位于光接收元件162附近的遮光部262中形成的光接收開(kāi)口的中心。將微透鏡952的每一個(gè)偏離量設(shè)計(jì)為使得通過(guò)相應(yīng)的光接收元件162接收通過(guò)預(yù)定光瞳區(qū)域122的光束。利用微透鏡952的折射能力和偏轉(zhuǎn)，將光接收元件162可以接收的光通量限制為通過(guò)出射光瞳120的一部分區(qū)域的光通量。在該示例中，微透鏡952a將光接收元件162a通過(guò)光接收開(kāi)口可以接收的光束限制為通過(guò)光瞳區(qū)域122a的光束。類(lèi)似地，微透鏡952b和952c將相應(yīng)的光接收元件162b和162c通過(guò)光接收開(kāi)口可以接收的光束限制為分別通過(guò)光瞳區(qū)域122b和122c的光束。如同微透鏡952a那樣，微透鏡952d將光接收元件162d通過(guò)光接收開(kāi)口可以接收的光束限制為通過(guò)光瞳區(qū)域122a的光束。因此，將多個(gè)微透鏡952設(shè)置為它們的光軸相對(duì)于光接收元件162的光接收開(kāi)口偏轉(zhuǎn)，使得通過(guò)相應(yīng)光接收元件162的每一個(gè)接收通過(guò)預(yù)定光瞳區(qū)域122的對(duì)象光束。
圖1至圖9所述的微透鏡152或微透鏡952足以將光瞳的寬度限制為這樣的程度，使得焦距的差異是可忽略的。因此，控制部180可以控制微透鏡152的折射能力以便將光瞳的寬度限制為這樣的程度，使得焦距差異是可忽略的。在這種情況下，控制部180可以控制微透鏡152的折射能力，使得光瞳的寬度對(duì)于每一個(gè)焦距都是不同的。
圖10示意性地示出了包括其他偏轉(zhuǎn)光學(xué)元件在內(nèi)的光接收單元的一個(gè)示例。該示例的光接收單元20具有微透鏡部150和光接收部160。微透鏡部150包括多個(gè)微透鏡1052。光接收部160包括多個(gè)濾色器260、遮光部1060、遮光部1070、多個(gè)光接收元件162和遮光部262。該示例的光接收單元20具有遮光部1060和遮光部1070作為偏轉(zhuǎn)光學(xué)元件，來(lái)代替在圖1至圖8中描述的作為偏轉(zhuǎn)光學(xué)元件的棱鏡元件142。這里關(guān)注于與圖1至圖8所述的光接收單元20的差異給出了描述。
通常通過(guò)出射光瞳120的整個(gè)表面的光束入射到微透鏡1052中。在該示例中，微透鏡1052具有大到足以將通常通過(guò)出射光瞳120的整個(gè)表面的光束聚焦至光接收元件162的折射能力。微透鏡1052擁有的折射能力可以小于參考圖1至圖9描述的微透鏡152或微透鏡952擁有的折射能力。在該示例的光接收單元20中，開(kāi)口 1062和開(kāi)口 1072分別形成在遮光部1060和遮光部1070中。在由微透鏡1052朝著光接收元件1062聚焦的光束中，光束的通過(guò)開(kāi)口 1062和開(kāi)口 1072的部分通過(guò)在遮光部262中形成的光接收開(kāi)口入射到光接收元件162中。
將開(kāi)口 1062和開(kāi)口 1072設(shè)置為在與透鏡系統(tǒng)100的光軸垂直的平面內(nèi)相對(duì)于彼此偏移。將開(kāi)口 1062和開(kāi)口 1072的相應(yīng)位置設(shè)計(jì)為使得通過(guò)相應(yīng)的光接收元件162接收通過(guò)預(yù)定光瞳區(qū)域122的光束。利用開(kāi)口 1062和開(kāi)口 1072的偏移，將光接收元件162可以接收的光通量限制為通過(guò)出射光瞳120的一部分區(qū)域的光通量。在該示例中，開(kāi)口 1062和開(kāi)口 1072將光接收元件162a通過(guò)光接收開(kāi)口可以接收的光束限制為通過(guò)光瞳區(qū)域122a的光束。因?yàn)榕c光接收元件162b-162d相對(duì)應(yīng)的開(kāi)口是類(lèi)似的，省略其描述。因此，遮光部1060和遮光部1070具有針對(duì)相應(yīng)光接收元件162的開(kāi)口，所述開(kāi)口具有對(duì)于預(yù)定光瞳區(qū)域122的方向性。
代替遮光部1060和遮光部1070的遮光部262可以具有針對(duì)相應(yīng)光接收元件162的開(kāi)口，所述開(kāi)口對(duì)于預(yù)定的光瞳區(qū)域122具有方向性。
圖11示意性地示出了該示例的光接收單元的一個(gè)示例。該示例的光接收單元20具有遮光部262的開(kāi)口 1264作為偏轉(zhuǎn)光學(xué)元件，來(lái)代替如圖1至圖8中所述的作為偏轉(zhuǎn)光學(xué)元件的棱鏡元件142。
通常通過(guò)出射光瞳120的整個(gè)表面的光束入射到微透鏡1052上。在該示例中，微透鏡1052具有大到足以將通常通過(guò)出射光瞳120的整個(gè)表面的光束聚焦至光接收元件162的折射能力。微透鏡1052擁有的折射能力可以小于參考圖1至圖9所述的微透鏡152或微透鏡952擁有的折射能力。
在該示例的光接收單元20中，將遮光部262的開(kāi)口 1264設(shè)置為在與透鏡系統(tǒng)100的光軸垂直的平面內(nèi)相對(duì)于光接收元件162的中心位置偏移。這里，將光接收元件162的中心位置定義為光接收元件162可以接收的并且用于光電轉(zhuǎn)換的光束通過(guò)的區(qū)域的中心位置。
將開(kāi)口 1264的每一個(gè)偏移量設(shè)計(jì)為使得通過(guò)相應(yīng)的光接收元件接收通過(guò)預(yù)定光瞳區(qū)域122的光束。利用開(kāi)口 1264的偏轉(zhuǎn)，將光接收元件162可以接收的光通量限制為通過(guò)出射光瞳120的一部分區(qū)域的光通量。在該示例中，開(kāi)口 1264a將光接收元件162a可以接收的光束限制為通過(guò)光瞳區(qū)域122a的光束。類(lèi)似地，開(kāi)口 1264b和1264c將相應(yīng)的光接收元件162b和162c可以接收的光束限制為分別通過(guò)光瞳區(qū)域122b和122c的光束。像開(kāi)口 1264a那樣，開(kāi)口 1264d將光接收元件162d可以接收的光束限制為通過(guò)光瞳區(qū)域122a的光束。因此，將遮光部262的多個(gè)開(kāi)口 1264設(shè)置為相對(duì)于光接收元件162的中心位置偏移，使得通過(guò)相應(yīng)光接收元件162的每一個(gè)接收通過(guò)預(yù)定光瞳區(qū)域122的對(duì)象光束的每一個(gè)。因此，遮光部262具有針對(duì)相應(yīng)光接收元件162的開(kāi)口，所述開(kāi)口對(duì)于預(yù)定的光瞳區(qū)域122具有方向性。圖12示意性地示出了成像設(shè)備1010的另一個(gè)模塊配置的一個(gè)示例。該示例中的成像設(shè)備1010包括透鏡系統(tǒng)100、光接收單元20、圖像產(chǎn)生部170和圖像記錄部190。具有與在圖1至圖8中描述的透鏡系統(tǒng)100相同配置的透鏡系統(tǒng)100具有透鏡系統(tǒng)100a，例如所述透鏡系統(tǒng)IOOa是漸變折射透鏡。該示例的光接收單元20具有微透鏡部150和光接收部160。該示例的光接收單元20具有在光接收部160中的偏轉(zhuǎn)光學(xué)元件，來(lái)代替在圖1至圖8中描述的偏轉(zhuǎn)部140。微透鏡部150具有多個(gè)微透鏡152以及光接收元件組1162，所述光接收元件組每一個(gè)均與作為偏轉(zhuǎn)光學(xué)元件的一個(gè)微透鏡152相對(duì)應(yīng)地設(shè)置。更具體地，光接收元件組1162a與微透鏡152a相對(duì)應(yīng)地設(shè)置，光接收元件組1162b與微透鏡152b相對(duì)應(yīng)地設(shè)置，并且光接收元件組1162c與微透鏡152c相對(duì)應(yīng)地設(shè)置。圖13是從透鏡系統(tǒng)100 —側(cè)觀看的微透鏡152和與所述微透鏡152相對(duì)應(yīng)地設(shè)置的光接收元件組1162的一個(gè)示例的示意圖。如圖所示,將一個(gè)光接收元件組1162與一個(gè)微透鏡152相對(duì)應(yīng)地設(shè)置。光接收元件組1162由9個(gè)光接收元件1162-la、lb、lc、1162-2a、2b,2c 和 1162-3a、3b、3c 組成。應(yīng)該注意的是組成一個(gè)光接收元件組的光接收元件的個(gè)數(shù)不局限于九個(gè)，而是可以適當(dāng)?shù)卮_定。因此，可以針對(duì)多個(gè)光接收元件的每一個(gè)設(shè)置一個(gè)微透鏡152。微透鏡152具有大到足以使得相應(yīng)的光接收元件1162-la至1162-3C接收通過(guò)出射光瞳120的相應(yīng)區(qū)域的光束的折射能力。圖14是示出了成像設(shè)備1010的光接收單元的示意性放大視圖。如圖所示，光接收元件1162-1(相當(dāng)于第一光接收元件)利用微透鏡152接收通過(guò)透鏡系統(tǒng)100的出射光瞳120中的光瞳區(qū)域122a的光束。光接收元件1162-2(相當(dāng)于第二光接收元件)利用微透鏡152接收通過(guò)光瞳區(qū)域122b的光束。類(lèi)似地，光接收元件1162-3(相當(dāng)于第三光接收元件)利用微透鏡152接收通過(guò)光瞳區(qū)域122c的光束。因此，微透鏡形成漸變折射透鏡的光瞳和多個(gè)光接收單元之間的圖像形成關(guān)系，使得將相應(yīng)光接收元件接收的光束限制為通過(guò)透鏡110的出射光瞳120的預(yù)定光瞳區(qū)域122的光束。
光接收元件組1162中的每一個(gè)光接收元件向圖像產(chǎn)生部170輸出成像信號(hào)，所述成像信號(hào)具有與光接收量相對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度。圖像產(chǎn)生部170根據(jù)多個(gè)光接收元件組1162的成像信號(hào)產(chǎn)生對(duì)象的圖像。更具體地，圖像產(chǎn)生部170基于從光接收元件組1162饋送的成像信號(hào)產(chǎn)生對(duì)具有不同焦距的圖像加以表示的圖像信號(hào)。在該示例中，將光接收元件組1162的每一個(gè)光接收元件1162-1、1162-2和1162-3可以接收的光束限制為通過(guò)光瞳區(qū)域122a-122c的每一個(gè)的光束。因此，圖像產(chǎn)生部170基于來(lái)自接收通過(guò)光瞳區(qū)域122a的光束的光接收元件1162-1的成像信號(hào)，產(chǎn)生具有第一焦距的圖像信號(hào)。圖像產(chǎn)生部170還基于來(lái)自接收通過(guò)光瞳區(qū)域122b的光束的光接收元件1162-2的成像信號(hào)，產(chǎn)生具有第二焦距的圖像信號(hào)。圖像產(chǎn)生部170還基于來(lái)自接收通過(guò)光瞳區(qū)域122c的光束的光接收元件1162-3的成像信號(hào)，產(chǎn)生具有第三焦距的圖像信號(hào)。
在該示例中示出了這樣的示例，其中通過(guò)微透鏡使得通過(guò)出射光瞳中的三個(gè)區(qū)域的光束入射到沿縱向方向排列的三個(gè)光接收元件中。由微透鏡導(dǎo)引的出射光瞳的三個(gè)區(qū)域與焦距不同的圖像形成透鏡區(qū)域相對(duì)應(yīng)。相應(yīng)地，可以同時(shí)地、獨(dú)立地并且并行地獲得具有三個(gè)不同焦距的圖像。
圖15示意性地示出了成像設(shè)備1110的另一個(gè)模塊配置的一個(gè)示例。該示例中的成像設(shè)備1110包括透鏡系統(tǒng)100、光接收單元20、圖像產(chǎn)生部170和圖像記錄部190。光接收單元20具有微透鏡部150、偏振濾波器部1140和光接收部160。該示例的光接收單元20具有偏振濾波器部1140作為偏轉(zhuǎn)光學(xué)元件，來(lái)代替在圖1至圖8中描述的偏轉(zhuǎn)部140。因?yàn)楣饨邮詹?60具有與在圖1至圖8中描述的光接收部160類(lèi)似的配置，省略其描述。這里關(guān)注于與在圖1至圖8中描述的成像設(shè)備10的差異給出了描述。
在該示例的成像設(shè)備1110中，透鏡系統(tǒng)100具有透鏡110和偏振濾波器部1130。將偏振濾波器部1130設(shè)置在出射光瞳的附近。偏振濾波器部1130具有與透鏡系統(tǒng)100的出射光瞳中的不同光瞳區(qū)域相對(duì)應(yīng)地設(shè)置的第一偏振濾波器1132和第二偏振濾波器1134。通過(guò)相應(yīng)光瞳區(qū)域的光束入射到第一偏振濾波器1132和第二偏振濾波器1134中。第一偏振濾波器1132和第二偏振濾波器1134分別通過(guò)彼此正交的偏振分量。正交偏振分量的組合的不例包括其偏振方向彼此正交的線偏振分量。正交偏振分量的組合的不例也包括右旋圓偏振分量和左旋圓偏振分量的組合。
微透鏡部150具有多個(gè)微透鏡152。在該示例中，微透鏡152具有大到足以將通常通過(guò)出射光瞳的整個(gè)表面的光束聚焦至光接收元件162的折射能力。微透鏡152擁有的折射能力可以小于參考圖1至圖9中描述的微透鏡152擁有的折射能力。偏振濾波器1140具有與多個(gè)光接收元件162相對(duì)應(yīng)地設(shè)置的多個(gè)偏振濾波器1142。在偏振濾波器1142中，偏振濾波器1142a通過(guò)由第二偏振濾波器1134透射的極化分量，而不通過(guò)由第一偏振濾波器1132透射的偏振分量。在偏振濾波器1142中，偏振濾波器1142b通過(guò)由第一偏振濾波器1132透射的極化分量，而不通過(guò)由第二偏振濾波器1134透射的偏振分量。偏振濾波器部1140具有多對(duì)偏振濾波器1142a和偏振濾波器1142b。
光接收元件162接收相應(yīng)的偏振濾波器1142通過(guò)的光束。更具體地，光接收元件162a接收偏振濾波器1142a通過(guò)的光束。光接收元件162b接收偏振濾波器1142b通過(guò)的光束。因此，將光接收元件162a接收的光束限制為通過(guò)第二偏振濾波器1134的光束。將光接收元件162b接收的光束限制為通過(guò)第一偏振濾波器1132的光束。相應(yīng)地，光接收元件162a和光接收元件162b接收通過(guò)具有彼此不同焦距的透鏡系統(tǒng)100的光學(xué)表面的光束。圖像產(chǎn)生部170產(chǎn)生來(lái)自光接收元件162 (例如接收通過(guò)第二偏振濾波器1134的光束的光接收元件162a)的具有第一焦距的圖像。圖像產(chǎn)生部170還產(chǎn)生來(lái)自光接收元件162 (例如接收通過(guò)第一偏振濾波器1132的光束的光接收元件162a)的具有第二焦距的圖像。該示例的成像設(shè)備1110可以以不同焦距拍攝圖像。因此，該示例的成像設(shè)備1110具有多個(gè)第一偏振濾波器1132和第二偏振濾波器1134以及偏振濾波器1142a和1142b，第一偏振濾波器1132和第二偏振濾波器1134在多個(gè)光瞳區(qū)域中透射彼此不同的偏振分量，偏振濾波器1142a和1142b與多個(gè)光接收元件162相對(duì)應(yīng)地設(shè)置以分別透射不同的偏振分量。圖16示出了成像設(shè)備1110的改進(jìn)示例。盡管圖15所示的成像設(shè)備1110可以拍攝具有兩種焦距的圖像，該示例中的成像設(shè)備配置為使得可以拍攝具有四種焦距的圖像。這里關(guān)注于與透鏡系統(tǒng)100的配置的差異給出了該示例的成像設(shè)備1110的配置的描述。透鏡系統(tǒng)100具有設(shè)置在透鏡系統(tǒng)100的出射光瞳1220附近的偏振濾波器部1230，來(lái)代替圖15的偏振濾波器部1130。偏振濾波器部1230具有第一偏振濾波器1232a、第一偏振濾波器1232b、第二偏振濾波器1234a和第二偏振濾波器1234b。將第一偏振濾波器1232a和第二偏振濾波器1234a設(shè)置為與出射光瞳1220中的光瞳區(qū)域1222a中的不同區(qū)域相對(duì)應(yīng)。通過(guò)相應(yīng)區(qū)域的光束入射到第一偏振濾波器1232a和第二偏振濾波器1234a中。第一偏振濾波器1232a和第二偏振濾波器1234a選擇性地通過(guò)彼此正交的偏振分量。將第一偏振濾波器1232b和第二偏振濾波器1234b設(shè)置為與出射光瞳1220中的光瞳區(qū)域1222b中的不同區(qū)域相對(duì)應(yīng)。通過(guò)相應(yīng)區(qū)域的光束入射到第一偏振濾波器1232b和第二偏振濾波器1234b中。第一偏振濾波器1232b和第二偏振濾波器1234b選擇性地通過(guò)彼此正交的偏振分量。將行進(jìn)到該示例的成像設(shè)備1110包括的光接收部160的光通量限制為通過(guò)光瞳區(qū)域1222a和光瞳區(qū)域1222b的任一個(gè)的光通量。例如，如參考圖1至圖8所述，棱鏡元件142和微透鏡152可以限制行進(jìn)至光接收部160的光通量。如參考圖9所述，微透鏡152的偏轉(zhuǎn)也限制了行進(jìn)至光接收部160的光通量。如參考圖10所述，遮光部也可以限制行進(jìn)至光接收部160的光通量。如參考圖14所述，在光接收部160中，與一個(gè)微透鏡152相對(duì)應(yīng)地設(shè)置的光接收元件組1162中的多個(gè)光接收元件也可以限制入射到光接收部160中的光通量。在接收通過(guò)光瞳區(qū)域1222a的光束的光接收元件162中，與偏振濾波器1142a相對(duì)應(yīng)地設(shè)置的光接收元件162可以接收通過(guò)第一偏振濾波器1232a的光束。因此，將光接收兀件162接收的光束限制為通過(guò)第一偏振濾波器1232a的光束。相反，在接收通過(guò)光瞳區(qū)域1222a的光束的光接收元件162中，與偏振濾波器1142b相對(duì)應(yīng)地設(shè)置的光接收元件162可以接收通過(guò)第二偏振濾波器1234a的光束。因此，將光接收元件162接收的光束限制為通過(guò)第二偏振濾波器1234a的光束。此外，在接收通過(guò)光瞳區(qū)域1222b的光束的光接收元件162中，與偏振濾波器1142a相對(duì)應(yīng)地設(shè)置的光接收元件162可以接收通過(guò)第一偏振濾波器1232b的光束。因此，將光接收元件162接收的光束限制為通過(guò)第一偏振濾波器1232b的光束。相反，在接收通過(guò)光瞳區(qū)域1222b的光束的光接收元件162中，與偏振濾波器1142b相對(duì)應(yīng)地設(shè)置的光接收元件162可以接收通過(guò)第二偏振濾波器1234b的光束。因此，將光接收元件162接收的光束限制為通過(guò)第二偏振濾波器1234b的光束。
在該示例中，通過(guò)偏轉(zhuǎn)光學(xué)元件將光瞳區(qū)域劃分為兩個(gè)或多個(gè)光瞳區(qū)域，例如光瞳區(qū)域1222a和光瞳區(qū)域1222b。在劃分的光瞳區(qū)域中，至少一個(gè)光瞳區(qū)域被偏振濾波器進(jìn)一步劃分。簡(jiǎn)而言之，成像設(shè)備1110可以利用偏轉(zhuǎn)光學(xué)元件和偏振濾波器的組合、通過(guò)三個(gè)或更多個(gè)不同光瞳區(qū)域來(lái)分離地拍攝圖像。相應(yīng)地，可以以三個(gè)或更多個(gè)不同焦距拍攝圖像。
盡管參考圖15和圖16描述了用偏振濾波器劃分光瞳區(qū)域的配置，可以使用波長(zhǎng)濾波器來(lái)代替圖15和圖16中示出的偏振濾波器。更具體地，成像設(shè)備1110可以具有:第一波長(zhǎng)濾波器，適用于在多個(gè)光瞳區(qū)域中透射彼此不同的波長(zhǎng)分量；以及第二波長(zhǎng)濾波器，與多個(gè)光接收元件162相對(duì)應(yīng)地設(shè)置，以分別透射不同的波長(zhǎng)分量。作為波長(zhǎng)濾波器，可以使用分別透射屬于紅色波段的兩個(gè)或更多個(gè)部分波段中的光束的兩個(gè)或更多個(gè)波長(zhǎng)濾波器、分別透射屬于綠色波段的兩個(gè)或更多個(gè)部分波段中的光束的兩個(gè)或更多個(gè)波長(zhǎng)濾波器、以及分別透射屬于藍(lán)色波段的兩個(gè)或更多個(gè)部分波段中的光束的兩個(gè)或更多個(gè)波長(zhǎng)濾波器。在這種情況下，每一個(gè)焦距的圖像可以由三個(gè)部分波段的光束構(gòu)成，從紅色波段、綠色波段和藍(lán)色波段中分別選擇每一個(gè)所述部分波段。因此，可以利用受到波長(zhǎng)濾波器限制的光瞳區(qū)域拍攝彩色圖像。
圖17是示意性地示出了透鏡系統(tǒng)的另一個(gè)示例的視圖。該示例示出了參考圖1至圖12描述的透鏡系統(tǒng)100的另一個(gè)示例。在一個(gè)示例中，將在透鏡系統(tǒng)100中包括的透鏡IlOa構(gòu)建為不對(duì)稱(chēng)漸變折射透鏡。在該示例的透鏡系統(tǒng)1300中包括的透鏡1310a是球面像差型(旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng))，其焦距與相距光軸的距離相對(duì)應(yīng)地不同，但是在相距光軸等距離的光學(xué)表面上是相等的。透鏡系統(tǒng)1300具有在某種意義上同心分布的折射能力。該示例的透鏡系統(tǒng)1300在光軸的中心處具有短焦距，而在遠(yuǎn)離光軸時(shí)具有更長(zhǎng)的焦距。
在該示例的透鏡系統(tǒng)1300中，將光接收元件162接收的對(duì)象光束限制為在相距光軸不同距離定位的部分光瞳區(qū)域1322a-1322c中、通過(guò)透鏡系統(tǒng)1300的出射光瞳1320中的光瞳區(qū)域的任一個(gè)的光束?？梢酝ㄟ^(guò)參考圖1至圖16所述的偏轉(zhuǎn)光學(xué)元件限制光瞳區(qū)域。例如，如參考圖1至圖8所述，棱鏡元件142和微透鏡152可以限制行進(jìn)至光接收部160的光通量。此外如參考圖9所述，微透鏡152的偏轉(zhuǎn)也可以限制行進(jìn)至光接收部160的光通量。如參考圖10和圖11所述，遮光部也可以限制行進(jìn)至光接收部160的光通量。如參考圖14所述，在光接收部160中，與一個(gè)微透鏡152相對(duì)應(yīng)地設(shè)置的光接收元件組1162中的多個(gè)光接收元件也可以限制入射到光接收部160中的光通量。
圖18中所示的遮光罩也限制了入射到光接收部160中的光通量。
圖18A至18C是示出了每一個(gè)均形成于每一個(gè)光接收元件的光接收表面上的遮光罩2262-1、遮光罩2262-2和遮光罩2262-3的形狀的透視圖。遮光罩2262-1的開(kāi)口具有與光瞳區(qū)域1322a類(lèi)似的形狀，以便使得只有光接收元件162的中心部分能夠接收光束。遮光罩2262-2的開(kāi)口也具有與光瞳區(qū)域1322b類(lèi)似的形狀，以便使得只有與遮光罩2262-1的開(kāi)口的外圍部分相對(duì)應(yīng)的環(huán)形形狀部分能夠接收光束。另外，遮光罩2262-3的開(kāi)口具有與光瞳區(qū)域1322c類(lèi)似的形狀，以便使得只有與遮光罩2262-2的開(kāi)口的外圍部分相對(duì)應(yīng)的環(huán)形形狀部分能夠接收光束。圖19是示意性地示出了透鏡系統(tǒng)1300、微透鏡1052a_1052c的每一個(gè)、遮光罩2262-1至2262-3的每一個(gè)以及光接收元件162a_162c的每一個(gè)的俯視圖。圖20是示意性地示出了這一示例的光接收單元的一個(gè)示例的截面視圖。在該示例的光接收單元20中，將一個(gè)光接收元件與一個(gè)微透鏡相對(duì)應(yīng)地設(shè)置。在圖20的示例中，分別設(shè)置了與微透鏡1052a相對(duì)應(yīng)的光接收元件162a、與微透鏡1052b相對(duì)應(yīng)的光接收元件162b、與微透鏡1052c相對(duì)應(yīng)的光接收元件162c以及與微透鏡1052d相對(duì)應(yīng)的光接收元件162d。應(yīng)該注意的是將每一個(gè)微透鏡1052的中心位置和每一個(gè)光接收元件的中心位置放置為是對(duì)準(zhǔn)的。此外，相應(yīng)地將遮光部2262a設(shè)置在光接收元件162a的光接收表面上、將遮光部2262b設(shè)置在光接收元件162b的光接收表面上、以及將遮光部2262c設(shè)置在光接收元件162c的光接收表面上。在這種情況下，遮光部2262a具有遮光罩2262-1的形狀，遮光部2262b具有遮光罩2262-2的形狀，以及遮光部2262c具有遮光罩2262-3的形狀。另外在光接收元件162d的光接收表面上形成遮光部2262d。像遮光部2262a那樣，遮光部2262d具有遮光罩2262-1的形狀。盡管在附圖中省略了，根據(jù)特定的規(guī)則將遮光罩2262-1至2262-3重復(fù)地放置于光接收元件162的每一個(gè)的光接收表面上。通常通過(guò)出射光瞳1320的整個(gè)表面的光束入射到相應(yīng)的微透鏡1052中。在這種情況下，由具有遮光罩2262-1的形狀的遮光部2262a將通過(guò)微透鏡1052a的光束限制為只是通過(guò)光瞳區(qū)域1322a的光束，并且因此在光接收元件162a中只接收通過(guò)光瞳區(qū)域1322a的光束。因此，光接收元件162a只接收具有與光瞳區(qū)域1322a相對(duì)應(yīng)的焦距的對(duì)象光束。類(lèi)似地，在通過(guò)微透鏡1052b的光束中，由于具有遮光罩2262-2的形狀的遮光部2262b的存在，光接收元件162b只接收通過(guò)光瞳區(qū)域1322b的光束。在通過(guò)微透鏡1052c的光束中，由于具有遮光罩2262-3的形狀的遮光部2262c的存在，光接收元件162c只接收通過(guò)光瞳區(qū)域1322c的光束。因此，光接收元件162b只接收具有與光瞳區(qū)域1322b相對(duì)應(yīng)的焦距的對(duì)象光束，而光接收元件162c只接收具有與光瞳區(qū)域1322相對(duì)應(yīng)的焦距的對(duì)象光束。因此，將遮光部262的多個(gè)遮光罩2262設(shè)置成與相應(yīng)焦距的光瞳區(qū)域類(lèi)似的形狀，使得相應(yīng)光接收元件162的每一個(gè)接收通過(guò)預(yù)定光瞳區(qū)域122的對(duì)象光束的每一個(gè)。作為其結(jié)果，圖像產(chǎn)生部170可以根據(jù)相應(yīng)光接收元件162的成像信號(hào)，獲得長(zhǎng)焦距圖像、中等焦距圖像和短焦距圖像。另外，也可以使用每一個(gè)均具有不同焦距的微透鏡來(lái)限制入射到光接收部160中的光通量。圖21示意性地示出了本示例的光接收單元的一個(gè)示例。在該示例的光接收單元20中，將一個(gè)光接收元件與一個(gè)微透鏡相對(duì)應(yīng)地設(shè)置。在圖21的示例中，分別設(shè)置了與微透鏡1252a相對(duì)應(yīng)的光接收元件162a、與微透鏡1252b相對(duì)應(yīng)的光接收元件162b、與微透鏡1252c相對(duì)應(yīng)的光接收元件162c以及與微透鏡1252d相對(duì)應(yīng)的光接收元件162d。應(yīng)該注意的是可以將每一個(gè)微透鏡1252的中心位置和每一個(gè)光接收元件162的中心位置設(shè)置為是對(duì)準(zhǔn)的。同樣在每一個(gè)光接收兀件162的光接收表面上形成遮光部2362。像圖18B所不的遮光罩2262-2那樣，遮光部2362由圓形遮光罩和具有環(huán)形開(kāi)口的環(huán)形形狀遮光罩構(gòu)成。可以適當(dāng)?shù)卮_定開(kāi)口的寬度使得可以合適地限制光通量。
在這種情況下，相應(yīng)的微透鏡1252具有彼此不同的焦距。在圖21的示例中，微透鏡1252a具有第一焦距，并且具有在光接收元件162a的光接收表面上的焦點(diǎn)位置。微透鏡1252b具有比第一焦距短的第二焦距f2，并且具有在光接收元件162b的光接收表面的近側(cè)(微透鏡一側(cè))上的焦點(diǎn)位置。微透鏡1252c具有比第二焦距f2短的第三焦距f3，并且具有在微透鏡1252b的焦點(diǎn)位置的更近側(cè)(微透鏡一側(cè))上的焦點(diǎn)位置。
另外，微透鏡1252d像微透鏡1252a那樣配置。微透鏡1252d具有第一焦距f\。盡管在圖中省略，可以根據(jù)特定規(guī)則均重復(fù)地放置具有第一焦距、第二焦距f2和第三焦距f3的微透鏡1252。
現(xiàn)在給出入射到相應(yīng)微透鏡1252的光束和由相應(yīng)光接收元件162接收的光束之間關(guān)系的描述。圖22A至22C是示出了入射到具有第一焦距的微透鏡1252a中的光束和光接收元件162a接收的光束之間關(guān)系的視圖。
通常通過(guò)出射光瞳1320的整個(gè)表面的光束入射到微透鏡1252a中。在這種情況下，如圖22A所示，通過(guò)出射光瞳1320中的光瞳區(qū)域1322a的光束受到遮光部2362中心處的圓形遮光罩的限制，使得光束不會(huì)入射到光接收元件162a中。類(lèi)似地如圖22B所示，通過(guò)出射光瞳1320中的光瞳區(qū)域1322b的光束受到遮光部2362的中心處的圓形遮光罩的限制，使得光束不會(huì)入射到光接收元件162a中。
相反，通過(guò)出射光瞳1320中的光瞳區(qū)域1322c的光束通過(guò)如圖22C所示的遮光部2362的開(kāi)口入射到光接收元件162a中。
按照這種方式，微透鏡1252a和遮光部2362將通過(guò)微透鏡1252a的光束只限制為通過(guò)光瞳區(qū)域1322a的光束，并且因此光接收元件162a只接收通過(guò)光瞳區(qū)域1322c的光束。因此，光接收元件162a只接收具有與光瞳區(qū)域1322c相對(duì)應(yīng)的焦距的對(duì)象光束。
圖23A至23C是示出了入射到具有第二焦距f2的微透鏡1252b中的光束和光接收元件162b接收的光束之間關(guān)系的視圖。
通常通過(guò)出射光瞳1320的整個(gè)表面的光束入射到微透鏡1252b中。在這種情況下，如圖23A所示，通過(guò)出射光瞳1320中的光瞳區(qū)域1322a的光束受到遮光部2362中心處的圓形遮光罩的限制，使得光束不會(huì)入射到光接收元件162b中。
相反，通過(guò)出射光瞳1320中的光瞳區(qū)域1322b的光束通過(guò)遮光部2362的開(kāi)口入射到光接收元件162b中，如圖23B所示。
此外如圖23C所示，通過(guò)出射光瞳1320中的光瞳區(qū)域1322c的光束受到遮光部2362的環(huán)形遮光罩的限制，使得光束不會(huì)入射到光接收元件162b中。
按照這種方式，微透鏡1252b和遮光部2362將通過(guò)微透鏡1252b的光束只限制為通過(guò)光瞳區(qū)域1322b的光束，并且因此光接收元件162b只接收通過(guò)光瞳區(qū)域1322b的光束。因此，光接收元件162b只接收具有與光瞳區(qū)域1322b相對(duì)應(yīng)的焦距的對(duì)象光束。
圖24A至24C是示出了入射到具有第三焦距f3的微透鏡1252c中的光束和光接收元件162c接收的光束之間關(guān)系的視圖。
通常通過(guò)出射光瞳1320的整個(gè)表面的光束入射到微透鏡1252c中。在這種情況下，通過(guò)出射光瞳1320中的光瞳區(qū)域1322a的光束通過(guò)如圖24A所示的遮光部2362的開(kāi)口入射到光接收元件162c中。相反，如圖24B所示，通過(guò)出射光瞳1320中的光瞳區(qū)域1322b的光束受到遮光部2362的環(huán)形形狀遮光罩的限制，使得光束不會(huì)入射到光接收元件162c中。類(lèi)似地如圖24C所示，通過(guò)出射光瞳1320中的光瞳區(qū)域1322c的光束受到遮光部2362的環(huán)形形狀遮光罩的限制，使得光束不會(huì)入射到光接收元件162c中。按照這種方式，微透鏡1252c和遮光部2362將通過(guò)微透鏡1252c的光束只限制為通過(guò)光瞳區(qū)域1322a的光束，并且因此光接收元件162c只接收通過(guò)光瞳區(qū)域1322a的光束。因此，光接收元件162c只接收具有與光瞳區(qū)域1322a相對(duì)應(yīng)的焦距的對(duì)象光束。如前所述，設(shè)置相應(yīng)微透鏡1252的焦距并且放置遮光部2362，使得通過(guò)預(yù)定光瞳區(qū)域1322的對(duì)象光束每一個(gè)都由相應(yīng)的光接收元件162接收。作為其結(jié)果，圖像產(chǎn)生部170可以根據(jù)相應(yīng)光接收元件162的成像信號(hào)獲得長(zhǎng)焦距圖像、中等焦距圖像和短焦距圖像。因此，利用該示例的透鏡系統(tǒng)1300，所述透鏡系統(tǒng)具有在基于與透鏡中心的距離而劃分的每一個(gè)圓形區(qū)域和每一個(gè)環(huán)形區(qū)域中不同的焦距，焦距與相距光軸的距離相對(duì)應(yīng)地是不同的，使得可以拍攝具有不同焦距的圖像。盡管該示例的透鏡系統(tǒng)1300在光軸的中心處具有短焦距并且在遠(yuǎn)離光軸時(shí)具有更長(zhǎng)的焦距，相反地，所述透鏡可以在光軸的中心處具有長(zhǎng)焦距并且在遠(yuǎn)離光軸時(shí)具有更短的焦距。另外在圖1至圖17中，通過(guò)采用焦距連續(xù)變化的透鏡系統(tǒng)來(lái)給出描述，盡管可以采用焦距不連續(xù)變化的透鏡系統(tǒng)(例如，折射率階躍變化的雙焦透鏡和多焦透鏡)作為圖1至圖17所述的成像設(shè)備的透鏡系統(tǒng)。圖25A至25C是示意性地示出了將入射到透鏡的光束分離和提取為圖像信號(hào)的視圖，其中示出了透鏡100和1300、根據(jù)每一個(gè)焦距限制光通量并且接收光束的光接收單元
20、以及能夠基于每一個(gè)焦距的圖像信號(hào)產(chǎn)生具有不同焦距的圖像的圖像產(chǎn)生部170。圖25A示出了使用不對(duì)稱(chēng)漸變折射透鏡的情況，圖25B示出了使用在光軸中心處具有短焦距的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)球面像差透鏡的情況，以及圖25C示出了使用在光軸的中心處具有長(zhǎng)焦距的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)球面像差透鏡的情況。<本發(fā)明的圖像處理特性>在上述實(shí)施例中，利用諸如棱鏡元件和遮光元件之類(lèi)的光學(xué)元件的功能，光接收元件的每一個(gè)只接收通過(guò)圖像形成透鏡的特定光瞳區(qū)域的對(duì)象光束(即來(lái)自具有特定焦距的區(qū)域的對(duì)象光束)。然而，依賴(lài)于加工精度和這些光學(xué)元件的控制誤差，通過(guò)除了所使用的光瞳區(qū)域之外的光瞳區(qū)域的對(duì)象光束可能入射到光接收元件中，并且這種入射光束可能成為引起圖像質(zhì)量劣化(例如模糊劣化和對(duì)比度劣化)的誤差分量。此外，將對(duì)于多個(gè)光瞳區(qū)域的每一個(gè)區(qū)域具有方向性的光接收元件在一側(cè)上排列。相應(yīng)地，當(dāng)關(guān)注與特定光瞳區(qū)域相對(duì)應(yīng)的光接收元件時(shí)，在包括與其他光瞳區(qū)域相對(duì)應(yīng)的光接收元件在內(nèi)的像素中發(fā)生丟失數(shù)據(jù)。相應(yīng)地，下文中給出作為這些問(wèn)題的解決方案的圖像處理的描述。應(yīng)該注意的是可以在圖像產(chǎn)生部170中執(zhí)行這種圖像處理。<第一圖像處理:校正圖像模糊>如前所述，當(dāng)接收來(lái)自圖像形成透鏡的特定光瞳區(qū)域的對(duì)象光束(即，特定焦距的對(duì)象光束)的光接收元件接收來(lái)自其他光瞳區(qū)域的對(duì)象光束(即，其他焦距的對(duì)象光束)時(shí)，來(lái)自其他光瞳區(qū)域的對(duì)象光束變成模糊分量，產(chǎn)生模糊的圖像(大點(diǎn)圖像)。作為對(duì)于這種模糊的圖像的解決方案，可以如下所述地執(zhí)行使用恢復(fù)濾波器的濾波處理，使得可以將圖像恢復(fù)為高分辨率圖像(小點(diǎn)圖像)。
例如，通過(guò)在成像設(shè)備(例如，圖像產(chǎn)生部170中的存儲(chǔ)器)中預(yù)先存儲(chǔ)7x7核尺寸的恢復(fù)增益數(shù)據(jù)、并且在7x7像素彩色信號(hào)(所述7x7像素彩色信號(hào)是從圖像傳感器的AD轉(zhuǎn)換部輸出的恢復(fù)前的R、G和B彩色信號(hào)，并且主要包括作為處理目標(biāo)的目標(biāo)像素彩色信號(hào)和以目標(biāo)像素為中心的特定區(qū)域內(nèi)具有相同顏色的像素的彩色信號(hào))和存儲(chǔ)的7x7核尺寸恢復(fù)增益數(shù)據(jù)之間執(zhí)行解卷積處理(逆卷積運(yùn)算處理)來(lái)執(zhí)行恢復(fù)處理，并且輸出恢復(fù)后的彩色信號(hào)來(lái)代替恢復(fù)前的目標(biāo)像素彩色信號(hào)。
如圖26㈧所示，由于來(lái)自除了特定光瞳區(qū)域之外的光瞳區(qū)域的信號(hào)(來(lái)自具有不同焦距的光瞳區(qū)域的信號(hào))在這里進(jìn)行混合，將透射過(guò)照相透鏡的點(diǎn)圖像(光學(xué)圖像)作為大點(diǎn)圖像(模糊的圖像)形成于圖像傳感器上。然而，通過(guò)解卷積處理將大點(diǎn)圖像恢復(fù)為如圖26⑶所示的小點(diǎn)圖像(高分辨率圖像)
〈用于產(chǎn)生恢復(fù)增益數(shù)據(jù)的方法〉
現(xiàn)在給出用于產(chǎn)生解卷積處理使用的恢復(fù)增益數(shù)據(jù)的方法的描述。
圖27是示出了根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生恢復(fù)增益數(shù)據(jù)的方法的實(shí)施例的流程圖。
首先，為了在諸如出貨前調(diào)試之類(lèi)的成像設(shè)備調(diào)試時(shí)測(cè)量成像設(shè)備的照相透鏡的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)(PSF)，利用照相透鏡拍攝點(diǎn)圖像(點(diǎn)光源)以獲取模糊的圖像(步驟S10)。
接下來(lái)，假設(shè)利用通過(guò)拍攝點(diǎn)圖像獲得的圖像是g(x，y)、原始點(diǎn)圖像是f (X，y)，點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)(PSF)是h(x，y)，可以將模糊圖像g(x，y)表達(dá)為以下公式:
[公式I]
g(x, y) = h(x, y)*f(x, y)
其中*表示卷積。
基于通過(guò)在步驟SlO的點(diǎn)圖像的成像獲取的模糊圖像g(x，y)，獲得了公式I中的值h (X，y)(即，點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)(PSF))(步驟S12)。
接下來(lái)，獲得所獲得的點(diǎn)擴(kuò)展hasn (PSF)的逆函數(shù)(步驟S14)。當(dāng)將逆函數(shù)定義為RU，y)時(shí)，通過(guò)使用如以下公式所示的RU，y)執(zhí)行模糊圖像g(x，y)的卷積處理獲得了與原始圖像f U，y)相對(duì)應(yīng)的恢復(fù)圖像。
[公式2]
g(x, y)*R(x, y) = f(x, y)
在上述內(nèi)容中，R(x，y)表示恢復(fù)濾波器。例如，將恢復(fù)濾波器構(gòu)建為如上所述的7X7濾波器值(恢復(fù)增益數(shù)據(jù))，并且在步驟S16中產(chǎn)生這種恢復(fù)增益數(shù)據(jù)?？梢允褂脤⒃紙D像和恢復(fù)圖像之間的均方差最小化的最小平方濾波器(溫納濾波器)、約束解卷積濾波器、遞歸濾波器、同態(tài)濾波器等作為這種類(lèi)型的恢復(fù)濾波器。例如，在非專(zhuān)利文獻(xiàn)I和非專(zhuān)利文獻(xiàn)2 (參見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)5)中公開(kāi)了恢復(fù)處理。
將在步驟S16中產(chǎn)生的恢復(fù)增益數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在成像設(shè)備的存儲(chǔ)器中(步驟S18)。
<第二圖像處理:校正對(duì)比度>
當(dāng)接收來(lái)自圖像形成透鏡的特定光瞳區(qū)域的對(duì)象光束的光接收元件接收從另一個(gè)光瞳區(qū)域入射的對(duì)象光束時(shí)，如在上述圖像模糊的情況那樣，由于來(lái)自另一個(gè)光瞳區(qū)域的對(duì)象光束使得圖像中明亮和陰暗之間的差模糊，引起對(duì)比度劣化?？梢匀缦滤龅貙?duì)這種對(duì)比度的劣化進(jìn)行校正。
如上所述，因?yàn)榈蛯?duì)比度圖像是處于在明亮和陰暗之間具有較小差異的狀態(tài)下，例如，應(yīng)該通過(guò)以下圖像處理增強(qiáng)明亮部分和陰暗部分之間的差。
首先，將RGB信號(hào)轉(zhuǎn)換為YCrCb信號(hào)，并且在獲得與明亮和陰暗之間差異有關(guān)的信息之后，對(duì)Y信號(hào)進(jìn)行處理。更具體地，按照固定比率對(duì)Y信號(hào)的值進(jìn)行放大，使得可以將Y信號(hào)的分布或亮度差進(jìn)行放大。例如，當(dāng)用8比特(0-255)表達(dá)Y信號(hào)的值時(shí)，假設(shè)在(96-156)的范圍內(nèi)分布原始Y信號(hào)，明亮和陰暗之間的差異值是60。如果將Y信號(hào)的值加倍，分布范圍變成(192-312)，使得明亮和陰暗之間的差異值是120，是原始范圍的2倍。
然而在這種情況下，因?yàn)槊髁练植嫉纳舷蕹^(guò)了 255，信號(hào)飽和，使得產(chǎn)生了過(guò)度加亮。與此同時(shí)，因?yàn)閅信號(hào)沒(méi)有使用192或以下的范圍，從增加對(duì)比度的觀點(diǎn)來(lái)看這種方法是無(wú)效的。因此優(yōu)選地，執(zhí)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，使得在處理之后，在(0-255)的范圍內(nèi)分布所述信號(hào)。
存在用于這種轉(zhuǎn)換的多種方法，其中之一使用例如如下所示的線性轉(zhuǎn)換表達(dá)式。
[等式3]
Y，= Y* [255/(MAX-MIN)]-MIN
其中Y表示轉(zhuǎn)換之前的Y信號(hào)的值，Y’表示轉(zhuǎn)換之后的Y信號(hào)的值
MIN表示轉(zhuǎn)換之前的Y信號(hào)的最小值，以及MAX表示轉(zhuǎn)換之后的Y信號(hào)的最大值。
<第三圖像處理:增強(qiáng)邊緣>
作為由從圖像形成透鏡的特定光瞳區(qū)域接收對(duì)象光束的光接收元件接收從其他光瞳區(qū)域入射的對(duì)象光束的情況引起的圖像質(zhì)量劣化的解決方案，可以執(zhí)行如下所示的邊緣增強(qiáng)。然而，傳統(tǒng)上存在多種邊緣增強(qiáng)方法，并且在向整個(gè)屏幕、檢測(cè)的面、主對(duì)象等均勻地施加邊緣增強(qiáng)的方法中，即使當(dāng)主對(duì)象清晰而背景焦點(diǎn)失焦時(shí)，也可能向背景施加邊緣增強(qiáng)，其結(jié)果是可能增強(qiáng)模糊部分的邊緣，而不能獲得所需的圖像?？紤]到這些情況，優(yōu)選的是考慮對(duì)象物距來(lái)執(zhí)行邊緣增強(qiáng)。更具體地，可以使用在專(zhuān)利文獻(xiàn)6中描述的方法。
以上公報(bào)中描述的圖像處理設(shè)備的一個(gè)方面包括:輸入部，適用于輸入通過(guò)對(duì)對(duì)象進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換獲得的圖像數(shù)據(jù)，使用圖像傳感器經(jīng)由成像透鏡對(duì)對(duì)象成像；距離計(jì)算部，適用于計(jì)算與對(duì)象的距離；以及邊緣增強(qiáng)處理部，適用于向由輸入部輸入的圖像數(shù)據(jù)施加邊緣增強(qiáng)處理，強(qiáng)度與由距離計(jì)算部計(jì)算的距離相對(duì)應(yīng)。
在以上方面的圖像處理設(shè)備中，基于與特定焦點(diǎn)區(qū)域中的主要相位差異有關(guān)的信息，獲取對(duì)與特定焦點(diǎn)區(qū)域中的對(duì)象的距離加以表示的主要距離信息和對(duì)與外圍區(qū)域中的對(duì)象的距離加以表示的距離信息，并且基于這種信息，針對(duì)每一個(gè)外圍區(qū)域，計(jì)算作為所述特定焦點(diǎn)區(qū)域之內(nèi)的對(duì)象的焦點(diǎn)對(duì)象和作為每一個(gè)外圍區(qū)域中的對(duì)象的外圍對(duì)象之間的距離差異。當(dāng)所述距離差異小于特定閾值時(shí)，基于第一轉(zhuǎn)換特性信息對(duì)由特定焦點(diǎn)區(qū)域上的邊緣分量數(shù)據(jù)表示的邊緣分量強(qiáng)度和由距離差異小于閾值的外圍區(qū)域上的邊緣分量數(shù)據(jù)表示的邊緣分量強(qiáng)度進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且向這些區(qū)域應(yīng)用邊緣增強(qiáng)。
與此相反，當(dāng)距離差異是特定閾值或以上時(shí)，基于第二轉(zhuǎn)換特征信息來(lái)轉(zhuǎn)換由其中距離差異是特定閾值或以上的外圍區(qū)域上的邊緣分量數(shù)據(jù)表示的邊緣分量強(qiáng)度，并且向其應(yīng)用邊緣增強(qiáng)。在以上配置的圖像處理設(shè)備中執(zhí)行這種處理，以便基于與特定焦點(diǎn)范圍內(nèi)的聚焦對(duì)象的距離和與除了所述特定焦點(diǎn)區(qū)域之外的每一個(gè)外圍區(qū)域中的對(duì)象的距離之間的差異，來(lái)改變邊緣增強(qiáng)的程度，使得可以防止將過(guò)度的邊緣增強(qiáng)應(yīng)用于失焦對(duì)象，從而獲得自然的圖像。在本實(shí)施例中，當(dāng)由于加工精度等問(wèn)題導(dǎo)致的、通過(guò)除了圖像形成透鏡的特定光瞳區(qū)域之外的區(qū)域的對(duì)象光束入射到光接收元件時(shí)，可以發(fā)生如上所述的主要對(duì)象清晰和背景失焦。然而，在這種情況下使用上述方法使得可以獲得具有適當(dāng)應(yīng)用了邊緣增強(qiáng)的自然圖像。<第四圖像處理:對(duì)丟失的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值>對(duì)于丟失數(shù)據(jù)的插值，下面給出了示例情況的描述，其中圖像形成透鏡具有包括短焦距區(qū)域、中等焦距區(qū)域和長(zhǎng)焦距區(qū)域在內(nèi)的三個(gè)區(qū)域，而配置為從這三個(gè)區(qū)域的任一個(gè)接收對(duì)象光束的光接收元件162a、162b和162c如圖19所示地每三列地排列成陣列。在這種情況下，例如當(dāng)注意力集中于光接收元件162a時(shí)，存在光接收元件162b和162c的列的數(shù)據(jù)丟失。相應(yīng)地，對(duì)于在存在光接收元件162b的列中的光接收元件162a的數(shù)據(jù)，可以使用光接收元件162a的兩列數(shù)據(jù)以及可以添加與到作為插值目標(biāo)的列的距離相對(duì)應(yīng)的權(quán)重來(lái)進(jìn)行計(jì)算?？梢酝ㄟ^(guò)利用以下比率進(jìn)行加權(quán)來(lái)執(zhí)行插值:將在圖19的光接收元件162b的列的左側(cè)上的列中的光接收元件162a的數(shù)據(jù)賦予權(quán)重1，并且向在光接收元件162c的右側(cè)上的列中(未示出)的光接收元件162a的數(shù)據(jù)賦予權(quán)重(1/2)，或者可以通過(guò)利用光接收元件162a的四列裂數(shù)據(jù)進(jìn)行類(lèi)似的加權(quán)來(lái)執(zhí)行插值。也可以通過(guò)按照類(lèi)似的方式進(jìn)行插值獲得在存在光接收元件162c的列中的光接收元件162a的數(shù)據(jù)。應(yīng)該注意的是在插值中使用的列的個(gè)數(shù)和加權(quán)配置不局限于前述描述的那些，而是可以適當(dāng)?shù)剡x擇。盡管已經(jīng)使用實(shí)施例描述了本發(fā)明，本發(fā)明的技術(shù)范圍不局限于實(shí)施例中描述的范圍。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員清楚明白的是可以將各種結(jié)構(gòu)或改進(jìn)應(yīng)用于所公開(kāi)的實(shí)施例。根據(jù)權(quán)利要求的描述清楚的是也可以將合并了這些結(jié)構(gòu)和改進(jìn)的配置合并到本發(fā)明的技術(shù)范圍中。應(yīng)該注意的是諸如在權(quán)利要求中所示的設(shè)備、系統(tǒng)程序和方法中的操作、過(guò)程、步驟和階段之類(lèi)的每一個(gè)處理的執(zhí)行順序并非利用諸如“在前”和“之前”之類(lèi)的短語(yǔ)來(lái)闡明，除非在后續(xù)的處理中使用在先處理的輸出，可以按照任意順序執(zhí)行所述處理。即使為了方便起見(jiàn)使用諸如“首先”和“接下來(lái)”之類(lèi)的術(shù)語(yǔ)來(lái)描述權(quán)利要求、說(shuō)明書(shū)和附圖中的操作流，并不意味著應(yīng)該按照這種順序執(zhí)行所述操作流。參考符號(hào)列表10、1010、1110 成像設(shè)備，20光接收單元，100、1300 透鏡系統(tǒng)，110、1310 透鏡，115光學(xué)裝置，120、1220、1320 出射光瞳，
122光瞳區(qū)域，
130對(duì)象光束，
140 偏轉(zhuǎn)部，
142棱鏡元件，
150微透鏡部，
152、952、1052、1252 微透鏡，
160光接收部，
162、1162_1、2、3 光接收元件，
170圖像產(chǎn)生部，
180 控制部，
190圖像記錄部，
200 外殼，
210,220,230 流體區(qū)域，
240,640 分隔部，
242 分隔板，
250 貫通孔，
252、254、642、644 側(cè)面部分，
260 濾色器，
262 遮光部，
264、1264 開(kāi)口，
281、282、680 棱鏡元件，
290、291、292 驅(qū)動(dòng)部，
280 彈性面，
350 行方向，
360 列方向，
400 圖像面，
510短焦距圖像，
520中等焦距圖像，
530長(zhǎng)焦距圖像，
550合成圖像，
512、522、532、552 短距離對(duì)象圖像，
514、524、534、554中等距離對(duì)象圖像，
516、526、536、556 長(zhǎng)距離對(duì)象圖像，
700、701、702、703、704 突起部，
1060、1070 遮光部，
1062、1072 開(kāi)口，
1130、1140偏振濾波器部，
1132第一偏振濾波器，
1134第二偏振濾波器，
1142偏振濾波器，1162光接收元件組，1232第一偏振濾波器，1234第二偏振濾波器，1230偏振濾波器部，1322部分光瞳區(qū)域，2262,2263 遮光部
權(quán)利要求
1.一種成像設(shè)備，包括: 圖像形成透鏡，具有在每一個(gè)區(qū)域中不同的焦距； 光接收部，具有多個(gè)光接收元件； 多個(gè)光學(xué)元件，分別與多個(gè)光接收元件相對(duì)應(yīng)地設(shè)置，以使得對(duì)應(yīng)的光接收元件接收通過(guò)所述圖像形成透鏡的出射光瞳中的預(yù)定光瞳區(qū)域的對(duì)象光束；以及 圖像產(chǎn)生部，適用于根據(jù)多個(gè)光接收元件的成像信號(hào)產(chǎn)生對(duì)象的圖像，其中 所述多個(gè)光學(xué)元件中的多個(gè)第一光學(xué)元件使得通過(guò)所述圖像形成透鏡的具有第一焦距的區(qū)域和所述出射光瞳中的第一光瞳區(qū)域的對(duì)象光束入射到對(duì)應(yīng)的光接收元件中，以及 所述多個(gè)光學(xué)元件中的多個(gè)第二光學(xué)元件使得通過(guò)所述圖像形成透鏡的具有第二焦距的區(qū)域和所述出射光瞳中的第二光瞳區(qū)域的對(duì)象光束入射到對(duì)應(yīng)的光接收元件中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備,其中 所述圖像產(chǎn)生部選擇出射光瞳中光束通過(guò)的任一個(gè)光瞳區(qū)域來(lái)產(chǎn)生對(duì)象的圖像，并且使用接收通過(guò)所選擇的光瞳區(qū)域的對(duì)象光束的多個(gè)光接收元件的成像信號(hào)來(lái)產(chǎn)生對(duì)象的圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像設(shè)備，其中 在選擇出射光瞳中對(duì)象光束通過(guò)的任一個(gè)光瞳區(qū)域來(lái)產(chǎn)生對(duì)象的圖像的情況下，所述圖像產(chǎn)生部基于對(duì)象物距和分別與出射光瞳的多個(gè)光瞳區(qū)域相對(duì)應(yīng)的焦距來(lái)選擇在光接收部的位置處形成圖像的對(duì)象光束通過(guò)的至少一個(gè)光瞳區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像設(shè)備，其中 所述圖像產(chǎn)生部基于對(duì)象物距的范圍和分別與出射光瞳的多個(gè)光瞳區(qū)域相對(duì)應(yīng)的焦距來(lái)選擇在光接收部的位置處形成圖像的對(duì)象光束通過(guò)的多個(gè)光瞳區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其中 所述多個(gè)光學(xué)元件分別是棱鏡元件，所述棱鏡元件使得對(duì)應(yīng)的光接收元件接收通過(guò)所述預(yù)定光瞳區(qū)域的對(duì)象光束。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的成像設(shè)備，其中 所述棱鏡元件是流體棱鏡元件，所述流體棱鏡元件具有由折射率彼此不同的第一流體和第二流體之間的流體界面構(gòu)成的棱鏡界面，并且 所述成像設(shè)備還包括: 控制部，適用于控制所述棱鏡界面相對(duì)于所述圖像形成透鏡的光軸的傾斜，以便控制要由分別與多個(gè)棱鏡元件相對(duì)應(yīng)的光接收元件接收的光通量的方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的成像設(shè)備，其中 所述控制部基于對(duì)象物距控制棱鏡界面的傾斜，以便把要由對(duì)應(yīng)的光接收元件接收的光通量的方向?qū)б脸谒龉饨邮詹康奈恢锰幮纬蓤D像的對(duì)象光束通過(guò)的光瞳區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的成像設(shè)備，還包括: 棱鏡外殼，適用于保持所述第一流體和所述第二流體；以及 分隔板，適用于沿所述光軸將所述棱鏡外殼的內(nèi)部劃分為以第一流體填充的第一區(qū)域和以第二流體填充的第二區(qū)域， 其中所述分隔板具有多個(gè)貫通孔，所述多個(gè)貫通孔與形成多個(gè)流體棱鏡元件的位置相對(duì)應(yīng)地形成,并且所述控制部通過(guò)控制多個(gè)貫通孔的相應(yīng)第一側(cè)面部分中的流體界面的位置以及與所述第一側(cè)面部分 相對(duì)的第二側(cè)面部分中的流體界面的位置，來(lái)控制所述棱鏡界面相對(duì)于所述光軸的傾斜。
全文摘要
一種成像設(shè)備包括圖像形成透鏡，具有因區(qū)域而異的焦距；光接收單元，具有多個(gè)光接收元件；多個(gè)光學(xué)元件，分別與多個(gè)光接收元件中的每一個(gè)相對(duì)應(yīng)地設(shè)置，以使得每個(gè)對(duì)應(yīng)的光接收元件接收通過(guò)所述圖像形成透鏡的出射光瞳中的預(yù)定光瞳區(qū)域的對(duì)象光；以及圖像產(chǎn)生單元，適用于根據(jù)多個(gè)光接收元件的成像信號(hào)產(chǎn)生對(duì)象的圖像。所述多個(gè)光學(xué)元件中的多個(gè)第一光學(xué)元件使得通過(guò)所述圖像形成透鏡的具有第一焦距的區(qū)域和所述出射光瞳中的第一光瞳區(qū)域的對(duì)象光入射到對(duì)應(yīng)的光接收元件中，以及所述多個(gè)光學(xué)元件中的多個(gè)第二光學(xué)元件使得通過(guò)所述圖像形成透鏡的具有第二焦距的區(qū)域和所述出射光瞳中的第二光瞳區(qū)域的對(duì)象光入射到對(duì)應(yīng)的光接收元件中。
文檔編號(hào)H04N5/225GK103155543SQ20118004774
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月1日
發(fā)明者小野修司 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社