[发明专利]宽视场超高分辨率成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学成像领域，尤其是一种宽视场角图像和窄视场角图像都能达到较高分辨率的成像系统。

背景技术

目前的光学成像系统大部分都是单镜头成像系统，短焦成像系统具有可以拍摄宽视场角宏观广角图像的能力，长焦成像系统具有可以拍摄窄视场角的微观细节特写图像的能力。一般的像素成像的LW/PH值都在1千到2千万左右，更高分辨率的系统因为没有通用高分辨率传感器很难做到或者必须话很高的代价去实现更高分辨率的传感器，同时因为高分辨率光学系统也很难在工艺上达到，因此要拍摄广角的成像，就要选择短焦广角的镜头；要拍摄特写的细节图像，就要选择长焦的窄视场镜头。如果想拍摄既能看到宽视场角的广角宏观图像同时也想看到该时刻的该场景内的任意窄视场角的微观细节特写图像，在一台相机上是不可能实现的。这对于拍摄动态的细节是非常难以捕捉到拍摄位置和时机的，所有现在的相机只能是利用多拍、利用丰富的拍摄经验拍摄才可以提高细节拍摄的成功率。比如对于运动中的球员的细节特写连续拍摄就是很难的事情。

诺基亚开发了一款4100万像素的Lumia808 PureView系统。该系统是单镜头配高分辨率大像面CMOS手机相机，该相机具有oversampling的功能，在一个较宽的视场拍摄超高分辨率的图像，然后在显示的时候采用一般分辨率的显示可以去看整个视场或者局部视场的一般分辨率图像，实现了宽视场角和窄视场角等清晰分辨率或者接近清晰分辨率图像的同时获得。这样的系统提供了较好的宏观广角成像和微观细节成像的统一，但由于该产品的光圈较大，景深较小，对于大纵深的被拍摄场景很难确保被拍摄景物都在景深范围内。如果被拍摄的景物超出景深范围，则该部分景物的细节则无法看清。所以其缺点是景深小。该系统无法实现不调焦拍摄，另一个缺点是该系统设计采用一个独立的超高分辨率CMOS传感器，传感器成本较高，另一个缺点是该系统的光学成像镜头的精度工艺要求非常高，实现成本较高。该系统还无法实现动态细节的跟踪拍摄。

微软公开开发了一种成像系统即Gigapixel camera，其采用多个传感器阵列和单一窄视场镜头分时对相邻并有互相交叠的场景下在不同的传感器上进行拍摄相对位置移动拍摄的成像系统。该系统也能实现在一张图像实现看到大视场角的广角图像和小视场角的细节特写的能力。

现有技术中的传感器分辨率和显示分辨率接近的光学成像系统，如果要拍摄广角的成像，就要选择短焦广角的镜头；而要拍摄特写的细节图像，就要选择长焦的窄视场镜头。两者不能兼得。在动态细节的抓拍中，由于要跟焦拍摄，跟目标拍摄，即使有经验的拍摄者也很难长时间抓住动目标特写拍摄。

因此，现有技术中存在对能够拍摄动态细节又能够拍摄广角景象的成像系统的需要。

发明内容