分束扩展的动态范围图像捕获系统技术方案

一种光学系统和方法可以涉及捕获扩展的动态范围图像。在示例实施例中，一种方法包括：经由至少一个透镜元件接收入射光；由至少一个分束器将所述入射光分离成至少具有第一光子通量的第一部分和具有第二光子通量的第二部分，其中，第一光子通量比第二光子通量大至少一个数量级；使得第一图像传感器根据第一捕获时间捕获所述入射光的第一部分的第一图像，其中第一捕获时间小于已知帧时间的单个时隙周期，其中已知帧时间包括多个时隙周期，且其中多个时隙周期中的每一者对应于光源的至少一个灯段的照明周期；和使得第二图像传感器根据第二捕获时间捕获所述入射光的第二部分的第二图像，其中所述第二捕获时间是已知帧时间的至少一个时隙周期。至少一个时隙周期。至少一个时隙周期。

【技术实现步骤摘要】
分束扩展的动态范围图像捕获系统
[0001]本申请是国际申请日为2017年7月26日、中国申请号为201780040706.2、专利技术名称为“分束扩展的动态范围图像捕获系统”的专利技术专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求2016年8月3日提交的美国专利申请第15/227,113号的优先权，其整体通过引用结合于此。


[0004]一种涉及高动态范围成像的光学系统和方法。

技术介绍

[0005]传统的三芯片相机可以包括一个或多个分束器，以将颜色分离成粗略的可见光颜色范围(例如，红、绿、蓝)。对于正常场景，这些颜色范围中的每一个中的预期光子通量可以基本平衡，以均衡所有图像传感器中的信噪比。

技术实现思路

[0006]一种光学系统和方法可以通过衰减去往多个图像传感器中的一个或多个的入射光来捕获扩展或高动态范围图像，以便捕获通常会过度曝光图像传感器的区段的光强度的动态范围的一部分。如此以来，光学系统和方法可以涉及高动态范围成像。根据示例实施例，光学系统可以包括一个或多个分束器，该分束器被配置为将入射光分离成至少两个部分。光的部分在光子通量上可以至少相差一个数量级(10x)。例如，光的第一部分可以包括光的第二部分的光子通量的100倍。在一些实施例中，另外的分束器可以将入射光分离成光的另外的部分。
[0007]一方面，提供了一种光学系统。该光学系统包括至少一个透镜元件，该透镜元件被配置为接收入射光。光学系统还包括至少一个分束器，该分束器光学耦合到至少一个透镜元件。至少一个分束器被配置为将入射光分离成至少具有第一光子通量的第一部分和具有第二光子通量的第二部分。第一光子通量比第二光子通量大至少一个数量级。光学系统还包括配置为接收入射光的第一部分的第一图像传感器和配置为接收入射光的第二部分的第二图像传感器。光学系统还进一步包括具有至少一个处理器和存储器的控制器。控制器被配置为运行存储在存储器中的指令，以便执行操作。该操作包括使得第一图像传感器根据第一曝光参数捕获入射光的第一部分的第一图像，并使得第二图像传感器根据第二曝光参数捕获入射光的第二部分的第二图像。
[0008]一方面，提供了一种方法。该方法包括经由至少一个透镜元件接收入射光，并且通过至少一个分束器将入射光分离成至少具有第一光子通量的第一部分和具有第二光子通量的第二部分。第一光子通量比第二光子通量大至少一个数量级。该方法还包括使得第一图像传感器根据第一曝光参数捕获入射光的第一部分的第一图像，并使得第二图像传感器根据第二曝光参数捕获入射光的第二部分的第二图像。
[0009]一方面，提供了一种系统。该系统包括用于执行本文描述的其他各个方面的操作的各种装置。
[0010]一方面，提供了一种光学系统，其包括：至少一个透镜元件，被配置为接收入射光；至少一个分束器，被光学耦合到所述至少一个透镜元件，其中所述至少一个分束器被配置为将所述入射光分离成至少具有第一光子通量的第一部分和具有第二光子通量的第二部分，其中，所述第一光子通量比所述第二光子通量大至少一个数量级；第一图像传感器，被配置为接收所述入射光的第一部分；第二图像传感器，被配置为接收所述入射光的第二部分；和控制器，包括至少一个处理器和存储器，其中，所述控制器被配置为运行存储在所述存储器中的指令以便执行操作，所述操作包括：使得第一图像传感器根据第一捕获时间捕获所述入射光的第一部分的第一图像，其中第一捕获时间小于已知帧时间的单个时隙周期，其中已知帧时间包括多个时隙周期，且其中多个时隙周期中的每一者对应于光源的至少一个灯段的照明周期；和使得第二图像传感器根据第二捕获时间捕获所述入射光的第二部分的第二图像，其中所述第二捕获时间是已知帧时间的至少一个时隙周期。
[0011]另一方面，提供了一种方法，其包括：经由至少一个透镜元件接收入射光；由至少一个分束器将所述入射光分离成至少具有第一光子通量的第一部分和具有第二光子通量的第二部分，其中，第一光子通量比第二光子通量大至少一个数量级；使得第一图像传感器根据第一捕获时间捕获所述入射光的第一部分的第一图像，其中第一捕获时间小于已知帧时间的单个时隙周期，其中已知帧时间包括多个时隙周期，且其中多个时隙周期中的每一者对应于光源的至少一个灯段的照明周期；和使得第二图像传感器根据第二捕获时间捕获所述入射光的第二部分的第二图像，其中所述第二捕获时间是已知帧时间的至少一个时隙周期。
[0012]通过阅读下面的详细描述，并适当参考附图，这些以及其他实施例、方面、优点和替换方案对于本领域普通技术人员来说将变得显而易见。此外，应当理解，本文提供的该
技术实现思路
和其他描述和附图意图仅借助示例来说明实施例，如此以来，许多变化是可能的。例如，结构元件和工艺步骤可以重新布置、组合、分布、消除或以其他方式改变，同时保持在所要求保护的实施例的范围内。
附图说明
[0013]图1示出了根据示例实施例的光学系统的示意图。
[0014]图2A示出了根据示例实施例的光学系统。
[0015]图2B示出了根据示例实施例的光学系统。
[0016]图2C示出了根据示例实施例的光学系统。
[0017]图3A示出了根据示例实施例的交通灯和操作时序图。
[0018]图3B示出了根据示例实施例的尾灯。
[0019]图4示出了根据示例实施例的方法。
具体实施方式
[0020]本文描述了示例方法、设备和系统。应当理解，本文使用的词语“示例”和“示例性”是指“充当示例、实例或说明”。本文描述的作为“示例”和“示例性”的任何实施例或特征不
一定被解释为比其它实施例或特征更优选或更有利。在不脱离本文所呈现的主题的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行其他改变。
[0021]因此，本文描述的示例实施例并不意味着限制。如在本文总体描述的以及在附图中示出的本公开的各方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些都在此被考虑。
[0022]此外，除非上下文另有暗示，否则每个附图中所示的特征可以彼此结合使用。因此，附图通常应被视为一个或多个总体实施例的组成方面，但应理解，并非所有示出的特征对于每个实施例都是必要的。
[0023]I.概述
[0024]光学系统的视场可以包括场景中光子通量变化很大的部分。也就是说，给定场景可以包括非常明亮的特征和非常昏暗的特征。另外地或可替代地，场景的一些特征可以以周期性和/或变化的方式(例如，频闪(strobing)、调光(dimming)等)发光。由于传统图像传感器的相对有限的动态范围，对于给定的曝光条件，一些图像信息可能需要“扔掉”。例如，为了最好地捕获给定场景的“亮点”或非常明亮的部位，光学系统的曝光条件可以包括小孔径设置、低增益/低灵敏度图像传感器设置和/或相对短的曝光时间。在这样的情景中，场景的明亮部分可以被准确捕获。然而，场景的昏暗部分可能被捕获为“黑色”，因为对于特定的曝光条件，来自场景的这些区域的光子通量可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学系统，包括：至少一个透镜元件，被配置为接收入射光；至少一个分束器，被光学耦合到所述至少一个透镜元件，其中所述至少一个分束器被配置为将所述入射光分离成至少具有第一光子通量的第一部分和具有第二光子通量的第二部分，其中，所述第一光子通量比所述第二光子通量大至少一个数量级；第一图像传感器，被配置为接收所述入射光的第一部分；第二图像传感器，被配置为接收所述入射光的第二部分；和控制器，包括至少一个处理器和存储器，其中，所述控制器被配置为运行存储在所述存储器中的指令以便执行操作，所述操作包括：使得第一图像传感器根据第一捕获时间捕获所述入射光的第一部分的第一图像，其中第一捕获时间小于已知帧时间的单个时隙周期，其中已知帧时间包括多个时隙周期，且其中多个时隙周期中的每一者对应于光源的至少一个灯段的照明周期；和使得第二图像传感器根据第二捕获时间捕获所述入射光的第二部分的第二图像，其中所述第二捕获时间是已知帧时间的至少一个时隙周期。2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述控制器的操作还包括基于第一图像和第二图像确定扩展的动态范围图像。3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述至少一个分束器包括具有抗反射涂层的部分镀银镜或玻璃。4.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述至少一个分束器包括分色光学元件或频率选择表面。5.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述光源是时变光子通量源，其中所述已知帧时间与时变光子通量源相关联，其中所述时变光子通量源包括两个或更多个灯段，其中，所述第二捕获时间基于两个或更多个灯段的操作，并且其中所述两个或更多个灯段的操作包括在已知帧时间内在不同时间照明所述两个或更多个灯段中的至少两个灯段，并且其中所述入射光包括从时变光子通量源发射的光。6.根据权利要求5所述的光学系统，其中，所述时变光子通量源包括光栅显示器或闪烁显示器，并且其中光栅显示器或闪烁显示器包括交通信号或汽车指示器。7.根据权利要求5所述的光学系统，其中所述第一捕获时间和所述第二捕获时间基于在时变光子通量源内的包括两个或更多个灯段的操作而不同。8.根据权利要求1所述的光学系统，还包括至少一个光学元件，其中，所述至少一个光学元件沿着所述至少一个分束器和第一图像传感器或第二图像传感器中的至少一个之间的光路来布置，其中，所述至少一个光学元件包括光学衰减器、空间滤光器或透镜中的至少一个。9.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一捕获时间比所述第二捕获时间短至少一个数量级。10.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述至少一个分束器包括第一分束器和第二分束器，其中，所述至少一个分束器还被配置为将所述入射光分离成具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：R勒夫科，M尚德，
申请(专利权)人：伟摩有限责任公司，
类型：发明
国别省市：