技術領域

本發明大體來說涉及一種用于數碼相機的緊致型變焦系統。更特定來說，本發明涉及一種用于變焦系統的設備及方法，其中使用具有不同視場的多個圖像來形成在變焦范圍內的不同圖像。

背景技術

當前，大多數數碼相機使用變焦鏡頭及單色圖像傳感器來捕獲靜止及視頻圖像。接著，對所述所捕獲圖像進行數字處理以產生數字圖像文件，所述數字圖像文件存儲于相機中的數字存儲器中。接著，可經由因特網將所述數字圖像文件傳送到計算機、顯示并共享所述數字圖像文件。還可包含數碼相機作為移動電話的一部分以形成所謂的“相機電話”。所述相機電話可經由移動電話網絡將所述數字圖像文件發射到另一相機電話或服務提供者。

小相機大小及大變焦范圍為數碼相機的兩個非常重要的特征。用戶更喜歡具有變焦功能來提供較靈活的攝影能力。變焦范圍通常由可變焦距鏡頭所提供的光學變焦及通過在捕獲之后對數字圖像的放大所提供的數字變焦兩者組成。用于大變焦范圍的可變焦距鏡頭昂貴且通常增加數碼相機的整體大小。因此，存在當設計數碼相機時必須進行的小相機大小、大變焦范圍與低相機成本之間的折衷。對于較高成本的相機(例如，單鏡頭反射相機)，這些問題有時通過使用多個可互換變焦鏡頭來解決，例如，兩個3∶1變焦鏡頭(例如，28到70mm變焦及70到210變焦)。此布置具有用戶不方便的缺點及較高的成本以及使其不適合于低成本數碼相機的設計復雜性問題。

此項技術中已熟知基于圖像放大率的增加與分辨率的對應減小的數字變焦。雖然數字變焦非常快速且簡單，但分辨率的減小可產生圖像質量的所察覺到的降低。

在美國專利5,657,402中，描述一種其中組合多個數字圖像以形成圖像的方法。美國專利5,657,402論及在不同焦距或不同時間處捕獲的多個圖像的使用，其中從相同鏡頭捕獲“各種焦距的多個圖像(例如，變焦視頻序列)”(第1欄，第21到22行)。然而，美國專利5,657,402不包含用于使得能夠捕獲不同視場的方法。另外，美國專利5,657,402中所捕獲的圖像全部包含相同數目個像素以使得在多個圖像的情況下增加總曝光時間以及存儲與讀出時間。

在美國專利申請案2002/0075258中，描述一種全景相機系統，其中另外使用可移動遠射相機來捕獲場景的高分辨率部分，接著將所述高分辨率部分疊加到全景圖像上。美國專利申請案2002/0075258描述使用可移動遠射相機來實現圖像的一部分的較高分辨率，其中可將所述可移動遠射相機移動到全景圖像的其中需要較高分辨率的區域。然而，美國專利申請案2002/0075258使用不同焦距的圖像且所產生的圖像具有不同分辨率的區。

在美國專利5,717,512中，描述一種用于捕獲具有不同視場的圖像的系統。所述系統基于由電機驅動的可旋轉且可俯仰鏡頭系統，其用于在自動取款機上捕獲人的圖像。所述系統較大且復雜(如圖1中所示)且因此不適于在緊致型相機系統中使用。如美國專利5,717,512中所描述的系統包含三個反射鏡(平遙與俯仰反射鏡34以及兩個折疊反射鏡58及59)以通過所述平遙與俯仰反射鏡將從場景收集的光重定向到相機60。所述系統還包含三個驅動電機。所述平遙與俯仰反射鏡固持于框架31中，所述框架可通過平搖驅動電機52而圍繞成像鏡頭36的光學軸旋轉。平搖驅動電機52安裝于樞軸板53中，所述樞軸板可以旋轉方式附接到安裝版43。平遙與俯仰反射鏡34還可通過俯仰驅動電機44而俯仰，所述俯仰驅動電機通過連桿33附接到平遙與俯仰反射鏡34。俯仰驅動電機44附接到樞軸板53以使得其隨平搖運動而旋轉。通過由聚焦電機38使所述成像鏡頭沿所述光學軸且沿導桿39移動來完成圖像到相機上的聚焦。

在美國專利申請案2007/0081081中，相機系統安裝于旋轉樞軸上以用于捕獲全景圖像的重疊圖像。包含傳感器，其指示應何時捕獲多個圖像中的每一者以實現良好重疊。

沒有現有技術系統能提供具有大變焦范圍的足夠緊致的低成本光學系統來實現小的重量輕且相對廉價的消費型數碼相機。另外，需要在避免與基于多個圖像捕獲的過程相關聯的文件大小的實質增加而仍實現大變焦范圍的同時保持良好的圖像質量。

發明內容

本發明的目的為通過利用不具有移動部件的固定焦距鏡頭來提供一種簡單的緊致型變焦系統。本發明使用可移動反射鏡來重定向視場以供順序圖像捕獲使得廣角圖像由各自具有部分重疊視場的順序圖像構成。另外，隨著所捕獲的圖像的數目增加而逐漸地將所述圖像裝箱以保持像素的數目與讀出時間在整個變焦范圍內相對恒定。此外，隨著逐漸地將所述圖像裝箱而減少每一圖像的曝光時間以保持總曝光時間在整個變焦范圍內相對恒定。