用于存储对象的光学图像的设备包括具有多个像素的成像设备，各像素包括光传感器和耦合到传感器的多个存储单元。透镜系统把来自对象的光线聚焦到成像设备。在各像素中，存储单元的第一个配置成存储对应于它的传感器对来自对象的光线第一次曝光的数据，以及存储单元的第二个配置成存储对应于它的传感器对来自对象的光线第二次曝光的数据。在一个优选实施例中，像素设置在阵列中沿第一方向延伸，并且在第一与第二次曝光之间的时间间隔中，平移器配置成在第二方向产生成像设备与透镜系统的焦点之间的相对平移或偏移。在一个实施例中，第二方向穿过第一方向。在一个优选实施例中，各像素包括感光区域，并且使像素偏移某个距离，该距离近似等于在第二方向所测量的感光区域的间距的一半。这样，通过增加传感器的像素的有效数量而没有增加像素的实际数量，本发明专利技术提高空间分辨率。在本发明专利技术的备选实施例中，增强传感器的动态范围。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于存储电子形式的光学图像的设备，更具体来说， 涉及用于存储静止图像、视频图像或者它们两者的数字照相机。
技术介绍
数字照相机发展的趋势是通过增加相机的图像转换器中的像素数 量来提高空间分辨率。转换器是一种形式的光检测传感器，通常是电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)器件。对于给定大 小的光传感器(例如标准单镜头反光(SLR)照相机的24 mmx36mm传感 器面积)，增加像素数量意味着减小各像素的大小。但是，更小的像素 收集更少光子，它减小照相机的信噪比。已知的是可通过若干方式来 緩解这个问题通过使用微透镜阵列来增加光线收集效率；通过改进 像素的设计和制作，以便减小噪声；和/或通过使用信号处理算法从感 有噪数据提取实时信号。然而，现有技术的光传感器仍然受到收集光子的散粒噪声以及转 换器电路的电子噪声限制。光线的散粒噪声是基本的并且无法减小， 而电子噪声可通过冷却传感器来减小，但是以增加的功耗为代价。因 此，对于可》丈入SLR照相机的典型面积的像素数量存在实际限制。目前具有最高分辨率(16.7百万像素)的数字SLR照相机是由 Canon制造的EOS IDs Mark II照相机。这种照相才几的分辨率相当于相 同大小的ISO 100胶片，并超过许多ISO 400胶片。有人会说，具有 比Canon EOS IDs Mach II更高像素密度的传感器目前是不必要的，但 是，对于更高分辨率的需求似乎继续发展-看来始终有摄影师追求具有 更高百万像素密度和更高感光度的照相机。(注意，较高像素数量存在于中等帧格式照相机中，但较高密度则没有。)因此，数字照相机领域中存在对于较高空间分辨率的数字照相机 的需要，该较高空间分辨率的数字照相机不会遭受到伴随使用较小大 小像素的增加的噪声问题。另外，在一些数字照相机中，光传感器包含本领域所说的死区， 即传感器表面面积中对光线不灵敏或者屏蔽了光线的部分。通过减少 传感器表面面积中感光的部分，死区的部分同样减小空间分辨率。各种光传感器设计产生死区；例如，在一种设计中，各像素可包含光电另 一种设计中，传感器可包括对不同波长的光线(如原色)进行响应的光电管，其中，例如蓝和绿光电管相对红光电管^皮认为是死区；以及在又一种设计中，传感器可包括对不同强度的光线进行响应的光电管， 其中，例如对较低强度灵敏的光电管相对于对较高强度灵敏的光电管一皮i人为是死区。不管设计成数字照相机的光传感器的死区的类型，本领域还需要 增加这类照相机的空间分辨率。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，用于存储对象的光学图像的设备包括具 有多个像素的成像设备，各像素包括光传感器和耦合到传感器的多个存储单元。透镜系统把来自对象的光线聚焦到成像设备。在各像素中， 存储单元的第一个配置成存储对应于它的传感器对来自对象的光线第 一次曝光的数据，以及存储单元的第二个配置成存储对应于它的传感 器对来自对象的光线第二次曝光的数据。在一个优选实施例中，像素 设置在阵列中沿第 一方向延伸，并且在第 一与第二次曝光之间的时间 间隔中，平移器(translator)配置成在第二方向产生成像设备与透镜系统 的焦点之间的相对平移或偏移。在一个实施例中，第二方向穿过第一 方向。在一个优选实施例中，各像素包括感光区域，并且使像素偏移 某个距离，该距离近似等于在第二方向所测量的感光区域的间距的一半。这样，通过增加传感器的像素的有效数量而没有增加像素的实际数量，来提高空间分辨率。因此，仅具有N个像素的传感器具有带2N 个像素的传感器的有效分辨率。根据本专利技术的另一个方面， 一种生成表示对象的光学图像的电子 数据的方法包括以下步骤(a)使对象发出的光线入射到光学成像设备 的像素上；(b)在步骤(a)中提供像素的多次曝光，每次曝光在像素中 生成电子图像数据；以及(c)在每次曝光之后，将数据转移到读出设备 的子集，不同子集在连续转移操作期间接收数据。因此，通过在传感器的不同空间位置的图像数据的多次曝光和读 出，来实现空间分辨率的提高。在本专利技术的又一个实施例中，增加动态范围而无需在第一与第二 曝光之间平移成像设备。但是，在这种情况下，这些曝光具有不同的 时长。附图说明通过以下结合附图的更详细描述，可易于理解本专利技术及其各种特征和优点，附图包括图1是根据本专利技术的一个实施例的数字照相机的框图；图2是根据本专利技术的一个实施例的CCD像素的示意顶视图；图3是用于使图1的成像设备、因而使图2或图6的像素偏移的说明性设备的示意顶;現图；图4和图5是示出根据本专利技术的备选实施例的显示像素偏移的示意顶^L图；以及图6是根据本专利技术的一个备选实施例的CCD像素的示意顶视图。具体实施方式数字照相机配置详细论述本专利技术之前，首先来看图1，它示出用于生成和存储或记录表示对象12的光学图像的电子数据的众所周知的光学成像设备 IO的框图。(术语对象表示通过例如反向、折射、散射或内部生成的 过程发出光线的任何物体。)为了简洁起见，在以下论述中，假定设备 10是数字照相机，它包括用于交替阻挡来自图像12的光线进入照相 机或者将这种光线传送到照相机的快门14。众所周知，这类数字照相 机具有生成静止图像、视频图像或者它们两者的能力。当快门14开启时，来自对象12的光线由透镜系统16聚焦到成i象 设备18。透镜系统通常包括变焦透镜子系统、聚焦透镜子系统和/或成 像偏移校正子系统(图1中未示出)。成像设备18说明性地包括众所周 知的CCD或CMOS器件，4旦是同样为了筒洁起见，在以下论述中， 假定成像设备18是CCD。 CCD通常是彩色区域传感器，它包括设置 成行和列的像素阵列，其中独立像素配置成接收红、蓝和绿色成分。 本领域众所周知，在曝光操作期间，像素以光电方式把来自图像12的 光线转换为对应于颜色成分的强度的才莫拟图像信号形式的电子数据。 随后，从像素转移出数据。曝光和转移操作在预定周期、通常大约15 ms交替进行。在本专利技术的一个说明性实施例中，CCD 18具有以下论文中描述的 类型的4亍间(IL)体系结构Eastman Kodak Co., Microelectronics Technology Division(Rochester, NY)发表的标题为电荷耦合器件(CCD) 图像传感器(Kodak CCD Primer, Document #KCP-001 (2001》，通过引 用将它结合到本文中。这篇论文可见于以下URL的因特网网站 http:〃www.kodak.com/US/en/digital/pdfccdPrimerPart2.pdf 或 者 http:〃www.extremetech,com。 IL体系结构通过在非灵敏或光屏蔽平4亍 读出CCD的行之间形成隔离感光区域，来分离光电^r测和读出功能。 但是，本CCD修改成处理多次曝光，如以下结合图2-图6所述。CCD 18生成的图像信号耦合到信号处理器20、通常为数字信号 处理器(DSP)。说明性地，处理器20减小来自CCD 18的图像信号的 噪声，并调整图像信号的电平(level)(幅度)。信号处理器20的输出耦合到模数(A/D)转换器22,它根据定时器34所提供的时钟信号将已处理的模拟图像信号本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于存储对象的光学图像的设备，所述设备包括：成像设备，具有多个像素，各像素包括光传感器和耦合到所述传感器的多个存储单元，在各像素中，存储单元的第一个配置成存储对应于它的传感器的第一次曝光的数据，以及存储单元的第二个配置成存储对应于它的传感器的第二次曝光的数据。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-10-4 11/242,7511.一种用于存储对象的光学图像的设备，所述设备包括成像设备，具有多个像素，各像素包括光传感器和耦合到所述传感器的多个存储单元，在各像素中，存储单元的第一个配置成存储对应于它的传感器的第一次曝光的数据，以及存储单元的第二个配置成存储对应于它的传感器的第二次曝光的数据。2. 如权利要求1所述的设备，还包括透镜系统，用于把来自所述对象的光线聚焦到所述成像设备，以及平移器，配置成产生所述成像设备与所述透镜系统的焦点之间的 相对平移，所述平移在所述第一与第二次曝光之间发生。3. 如权利要求2所述的设备，其中，所述多个像素组成设置成在 列之间具有均匀间距的列和行的像素阵列，以及所述平移器配置成产 生某个量的所述平移，所述量大约是在本质上垂直于所述列的方向上 的所迷间距的一半。4. 如权利要求l所述的设备，其中，所述光传感器的每个具有多 侧，并且它的存储单元的至少两个设置在所述光传感器的同一侧。5. 如权利要求l所述的设备，其中，所述光传感器的每个具有多 侧，以及它的存储单元的至少一个设置在所述光传感器的一侧，并且 它的存储单元的至少不同的 一个设置在所述光传感器的不同侧。6. 如权利要求2所述的设备，还包括光快门(light shutter),具有 来自所述对象的光线照射所述传感器的所选部分的开启状态以及来自 所述对象的光线没有照射所述传感器的闭合状...
【专利技术属性】
技术研发人员：JV加特斯，CJ努兹曼，S保，
申请(专利权)人：卢森特技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[]
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