CN100451746C - 成像方法和成像装置 - Google Patents

Abstract

在一种用于在固态成像器件上形成物体的图像的方法中，在第一时间周期和第二时间周期之间切换，其中该第一时间周期用于将来自物体的光束分成具有不同偏振方向的多个光束，然后合并这多个光束从而在固态成像器件上形成单幅物体图像，以及该第二时间周期用于将来自物体的光束分成具有不同偏振方向的多个光束，并且在固态成像器件上形成彼此部分重叠的多幅物体图像。基于该第一时间周期内的信号信息而获得关于单幅物体图像的第一图像信息，并且通过使用和计算该第二时间周期内的信号信息从而计算关于多幅物体图像中的一幅物体图像的第二图像信息。然后，通过该第一图像信息和第二图像信息而获得物体的高分辨率图像。通过这种方法，可以获得具有高分辨率和降低了噪声的图像，并且来自物体的光束基本上没有损失。

Description

成像方法和成像装置

发明领域

本发明涉及一种可以提供具有高分辨率的较小照相机模块的成像方法和成像装置。

技术背景

传统上，一直都在试图增加在固态成像器件，例如用于照相机的CCD和CMOS中的像素数量从而获得更高的图像分辨率。如果简单地增加像素的数量而维持每个像素的尺寸不变，那么固态成像器件的面积将会扩大，使得从单个晶片上获得的器件的数量将会降低并且产量将会下降，进一步导致成本的增加。因此，减小像素尺寸和像素间距，由此使像素的数量增加。但是，由于灵敏度和饱和功率通常是与像素尺寸成正比的，所以简单地降低像素尺寸并不能突破分辨率提高的局限。

已经提出了一种称作“像素偏移”的方法，使其作为一种用于提高分辨率而不增加像素数量的方法。在该方法中，在固态成像器件上形成一幅物体图像，而将该物体图像随时间(time-wise)偏移像素间距的1/2，从而以高于由像素间距确定的空间频率的空间频率对物体图像进行采样。当沿一个方向偏移物体图像时，显然可以获得等效于以两倍像素数量捕捉到的图像。另外，如果沿两个互相垂直的方向偏移物体图像，那么显然可以获得等效于以四倍像素数量捕捉到的图像。

具体地说，所提出的用于使形成在固态成像器件上的物体图像相对于该固态成像器件发生偏移的方法包含两种方法，一种方法是使用致动器使固态成像器件自身发生二维的移动，还有一种方法是使组成光学系统的一个特定的光学器件发生机械运动。除了这些方法，还公知JP 2(1990)-52580A或者JP4(1992)-63074A中描述的一种很有希望的方法。该方法包含在光学系统中放置一个起偏器、一个液晶面板和一个石英晶体片，其中该液晶面板是电驱动的，从而使物体图像偏移预定的距离。图11是用于描述该原理的图。

图11显示了一个石英晶体片113，该石英晶体片相对于它的特定的光轴A113倾斜地放置并使入射光束透射通过，并且根据该光束的偏振方向使它的传播路径发生偏移。在图11中，在已经进入石英晶体片113的光束中，其偏振方向垂直于纸面的光成分像寻常光束那样沿直线传播，而偏振方向与纸面平行的光成分像异常光束那样倾斜传播。这里，将异常光束定义为不遵循斯涅耳(Snell)定律的光束。这使得可以根据入射光的偏振方向改变它的路径。可以通过石英晶体片113的厚度来确定偏移量D，并且在这种情况下，将该偏移量设定为固态成像器件(未示出)的像素间距的1/2或者像素间距的奇数倍。

下面的描述用于这样一种情况，其中在来自物体侧的光束L中，通过起偏器111使得仅偏振方向垂直于纸面的光成分透射通过。通过起偏器111的光束到达液晶面板112。液晶面板112是扭曲向列液晶面板。当施加到液晶面板112的驱动电压为OFF时，密封在液晶面板112中的液晶使入射光束的偏振方向旋转90°，而当驱动电压为ON时，偏振方向并不改变。所以，当驱动电压为OFF时，进入石英晶体片113的光束按照异常光束那样发生偏移，如虚线所示；而当驱动电压为ON时，进入石英晶体片113的光束按照寻常光束那样沿直线传播，如实线所示。

使用这样一种光学系统，可以调整石英晶体片113的厚度，由此根据液晶面板112驱动电压的ON/OFF，使由通过石英晶体片113的光束在固态成像器件(未示出)上形成的物体图像偏移像素间距的1/2(或者像素间距的1/2的奇数倍)。通过高速地ON/OFF转变驱动电压，与此同步地从固态成像器件中读取电信号并且将分别从ON和OFF状态下获得的图像信息合并，可以将图像分辨率提高到等效于使用具有两倍像素数量和相同尺寸的固态成像器件所能获得的分辨率水平。分辨率以这种方式得到了提高，从而即使当所获得图像的一部分被切出并被放大(图像电子变焦)时，仍然可以容易地获得高分辨率图像。

在根据上述方法的像素偏移中，通过简单地以电的方式控制ON/OFF状态，可以非常稳定和高速地使物体图像发生偏移，而不需要使用例如致动器的机械驱动部分或复杂机构。JP 4(1992)-63074 A公开了一种使用这种原理执行二维像素偏移的方法。

而且，JP 61(1986)-247168A也公开了一种类似的方法。在该文件中，尽管没有明确描述任何光学器件，但是起偏器是必要的，这是因为要使线偏振光进入。

但是，因为在上述三个文件中公开的所有方法都使用了线偏振光，所以就丢失了来自物体的光束中的线偏振光束成分之外的光成分。因此，在固态成像器件上形成的物体图像变暗，从而S/N比降低，导致图像具有显著的噪声。特别是当在弱光背景中拍摄物体时，图像质量的下降就很明显。

发明内容

本发明的一个目的是解决上述问题并且提供一种成像方法和成像装置，该成像方法和成像装置可以将来自物体的光束基本上无损耗地导引到固态成像器件，并且获得稳定和高速的像素偏移(物体图像偏移)，由此获得具有高分辨率和降低了的噪声的图像。

根据本发明的成像方法是这样一种成像方法，通过该方法，在固态成像器件上形成的物体图像和该固态成像器件中的若干像素之间的相对位置关系随时间变化像素阵列间距的一半的奇数倍，从而获得高分辨率图像。该成像方法包含随时间在第一时间周期和第二时间周期之间切换，其中该第一时间周期用于将来自物体的光束分成具有不同偏振方向的多个光束，然后合并该多个光束从而在固态成像器件上形成单幅物体图像；而该第二时间周期用于将来自物体的光束分成具有不同偏振方向的多个光束，并且在固态成像器件上形成彼此部分重叠的多幅物体图像，基于在该第一时间周期内到达固态成像器件的若干像素的光束的信号信息而获得关于单幅物体图像的第一图像信息，通过使用和计算关于在该第二时间周期内到达固态成像器件的若干像素的光束的信号信息而计算关于多幅物体图像中一个的第二图像信息，并且使用该第一图像信息和第二图像信息以获得物体的高分辨率图像。在本发明中，所述“物体的高分辨率图像”指通过具有比所述固态成像器件的像素数更高数目的像素所形成的物体图像。

此外，根据本发明的成像装置包含：第一光学系统，其中该第一光学系统包含用于根据光束的偏振方向利用双折射效应使光束的传播路径发生偏移的第一透明元件和第二透明元件，以及放置在该第一透明元件和第二透明元件之间的第一液晶面板，其中该第一液晶面板根据施加到其上的电压的ON/OFF使得透射光束发生旋转，根据本发明的成像装置还包含一个固态成像器件以及用于控制施加到该第一液晶面板的电压的第一电压控制系统。来自物体的光束通过该第一光学系统并且在该固态成像器件上形成作为物体图像的图像，而且通过使施加到该第一液晶面板上的电压在ON/OFF之间切换，从而在固态成像器件上交替地形成单幅物体图像和部分重叠的第一和第二物体图像。

附图说明

图1是显示根据本发明的第一实施例的成像装置的结构图；

图2A显示了当施加到液晶面板的电压为ON时，如何通过根据本发明的第一实施例的成像方法在固态成像器件上形成一幅物体图像，而图2B显示了当施加到液晶面板的电压为OFF时，如何通过根据本发明的第一实施例的成像方法在固态成像器件上形成两个双曝光物体图像；

图3是显示根据本发明的第二实施例的成像装置的结构图；

图4是显示根据本发明的第三实施例的成像装置的结构图；

图5是显示根据本发明的第四实施例的成像装置的结构图；

图6是显示根据本发明的第五实施例的成像装置的结构图；

图7A显示了当施加到液晶面板的电压为ON时，如何通过根据本发明的第五实施例的成像方法在固态成像器件上形成一幅物体图像，而图7B显示了当施加到液晶面板的电压为OFF时，如何通过根据本发明的第五实施例的成像方法在固态成像器件上形成两个双曝光物体图像；

图8是显示根据本发明的第六实施例的成像装置的结构图；

图9是显示根据本发明的第七实施例的成像装置的结构图；

图10是显示根据本发明的第八实施例的成像装置的结构图；

图11显示了在传统的成像装置中执行像素偏移方法的原理。

具体实施方式

根据本发明，并不需要使用起偏器，而起偏器在传统的像素偏移方法中是必需的。因此，可以稳定地和高速地执行像素偏移(物体图像的偏移)，而基本上不损失来自物体的光。所以，可以获得具有降低了噪声和高分辨率的图像。这使得可以提供一种高性能照相机模块。

而且，简单地通过控制施加到液晶面板的电压的ON/OFF，本发明的成像装置就可以执行成像，而以准确和稳定的方式高速地在单幅物体图像和两个部分重叠的物体图像之间进行切换。

在根据本发明的上述成像方法中，可以使用来自一个像素的一条信号信息而计算第二图像信息，其中在该像素处仅形成了多幅物体图像中的一幅。

或者，通过提取包含多个彼此相邻的像素的区域可以计算第二图像信息，其中在第一时间周期内可以从该区域获得相等的信号信息，并且假设在紧接在第一时间周期后的第二时间周期内的多个信号信息之中，该区域内多个像素中的多个信号信息彼此相等，计算在第二时间周期内的信号信息。

通过上述两种方法中的任意一种，通过计算在第二时间周期内进入固态成像器件的光束的强度分布信息，从而可以容易地获得关于部分重叠的物体图像中的一个的第二图像信息。

另外，在根据本发明的上述成像装置中，优选的是第一透明元件将来自物体的光束分成两个具有不同的偏振方向的偏振光束，并且使这两个偏振光束的传播路径彼此相隔距离D，第一液晶面板根据所施加的电压使已经离开了第一透明元件的两个偏振光束的偏振方向旋转0°或90°，第二透明元件根据其偏振方向使已经离开了第一液晶面板的两个偏振光束的传播路径中的一个发生偏移，从而使这两个偏振光束之间的传播路径匹配，或者使这两个偏振光束的传播路径之间的距离扩大到距离2D，并且固态成像器件读出由已经离开了第二透明元件的两个偏振光束形成的光强分布。这使得可以在固态成像器件上期望的位置处分别形成单个的物体图像和部分重叠的两幅物体图像。

在这种情况下，优选的是还包含一个信号处理电路，该信号处理电路使用由其传播路径之间的距离已经被扩大到距离2D的两个偏振光束所形成的光强分布，从而计算这两个偏振光束中一个的光强分布，并使用该光强分布和由其传播路径相匹配的两个偏振光束形成的光强分布而计算和获得物体的图像的光强分布。通过这种方式，可以容易地获得像素偏移，而基本上不损失来自物体的光。

优选的是，根据本发明的上述成像装置还包含：第二光学系统，该第二光学系统包含第三透明元件和第四透明元件，用于根据光束的偏振方向利用双折射效应使该光束的传播路径发生偏移，以及放置在该第三透明元件和第四透明元件之间的第二液晶面板，该第二液晶面板用于根据施加到其上的电压的ON/OFF使透射通过的光束发生旋转，根据本发明的成像装置还包含用于控制施加到该第二液晶面板的电压的第二电压控制系统，其中来自物体的光束通过该第一光学系统和第二光学系统并且在固态成像器件上形成作为物体图像的图像，并且通过使分别施加到第一液晶面板和第二液晶面板的电压在ON/OFF之间进行切换，依次在固态成像器件上形成单幅物体图像、在第一方向处于不同位置的第一和第二物体图像、在不同于该第一方向的第二方向处于不同位置的第三和第四物体图像。通过这种方法，可以二维地获得高分辨率图像信息。

优选的是，该第一透明元件和第二透明元件倾斜地沉积在金属氧化物膜上。另外，优选的是该第三透明元件和第四透明元件倾斜地沉积在金属氧化物膜上。这使得可以获得低成本和较薄的光学系统。

优选的是，该第一液晶面板是扭曲向列液晶面板。另外，优选的是，该第二液晶面板是扭曲向列液晶面板。这使得可以高速和稳定地在使入射偏振光束在不改变其偏振方向的情况下透射通过和使入射偏振光束在其偏振方向旋转90°的情况下透射通过这两种状态之间进行切换。

优选的是，固态成像器件是MOS传感器。这使得可以对每个像素都进行高速计算。

下面是本发明参考优选实施例的详细描述。

第一实施例

图1显示了根据本发明的第一实施例的成像装置的主要部分。本实施例的成像装置包含一个光学系统10，该光学系统具有第一石英晶体片11、第二石英晶体片12以及放置在它们之间的液晶面板13。如该图中所示，第一石英晶体片11和第二石英晶体片12分别具有相对于液晶面板13面对称的光轴A11和A12。液晶面板13放置在上述的石英晶体片11和石英晶体片12之间，并且包含彼此相对的电极(未示出)。电压控制部分14控制施加到液晶面板13上的电压的ON/OFF。

石英晶体片11和12具有相同的厚度并且以同样的角度放置(ground)，即相对于各自的光轴A11和A12以44°50’放置。在垂直于石英晶体片11和12中每个的入射表面入射的光束中，其偏振方向垂直于纸面的光成分作为寻常光束通过入射表面，并且其传播路径保持不变，而其偏振方向平行于纸面的光成分作为异常光束在每个入射表面处倾斜地弯折，并且倾斜地通过石英晶体片11和12中的每一个。然后，倾斜通过石英晶体片11和12的每一个的光束在出射表面处弯折，其中弯折的方向与在入射表面处的弯折方向相反，并且作为与入射光束平行的光束离开。换句话说，进入石英晶体片11和12的光束根据其偏振方向被分成沿直线传播的光束和其传播路径发生偏移从而与该沿直线传播的光束平行的光束。

图1没有显示例如透镜的光学系统或与其相关的机构。

来自物体的光束L通常以非偏振态进入成像装置。在图1中，如上所述，从纸张左侧以非偏振态进入第一石英晶体片11的光束L根据其偏振方向分成两个光束，并且每个光束都到达液晶面板13。液晶面板13是扭曲向列液晶面板。当来自电压控制部分14的驱动电压为ON时，液晶面板13并不改变光束的偏振方向。所以，已经由第一石英晶体片11将其分开的两个光束进入第二石英晶体片12，然后沿实线所指示的各自路径传播。另一方面，当来自电压控制部分14的驱动电压为OFF时，密封在液晶面板13的液晶使光束的偏振方向旋转90°。所以，已经由第一石英晶体片11将其分开的两个光束进入第二石英晶体片12然后沿虚线所指示的各自路径传播。

换句话说，当驱动电压为ON时，第二石英晶体片12将由第一石英晶体片11分开的两个光束合并，从而在固态成像器件15上形成一幅物体图像。另一方面，当驱动电压为OFF时，由第一石英晶体片11分开的两个光束在固态成像器件15上形成两个部分重叠的物体图像。在图1中，在OFF状态下的这两幅物体图像相对于在ON状态下的这一幅图像分别向上和向下偏移了相同的距离D。

这里，调整石英晶体片11和12中每个的厚度，使得固态成像器件15上由实线指示的光束的成像位置和由虚线指示的光束的每个成像位置之间的偏移量D为固态成像器件15的像素间距的1/2。此时，由虚线指示的根据偏振方向被分离的两个光束的成像位置之间的偏移量2D等于像素间距。对于所使用的固态成像器件的像素间距为2.5μm的情况，例如，这样一种条件可以通过将第一石英晶体片11和第二石英晶体片12的厚度分别设置为大约213μm从而得以实现。在本实施例中，将由实线指示的光束的成像位置和由虚线指示的光束的每个成像位置之间的偏移量D设置为像素间距的1/2。但是，本发明并不限于这种结构。偏移量D还可以是像素间距的1/2的奇数倍，如像素间距的3/2，5/2或7/2倍。

接下来，将会描述一种使用这样一种成像装置的成像方法。使用图1中所示的成像装置，电压控制部分14重复地使施加到液晶面板13上的驱动电压在ON/OFF之间高速切换，并且同步于此在ON/OFF之间的切换，读出每一帧中来自固态成像器件15的电信号。例如，可以按照每秒几百次的速度切换施加到液晶面板13的驱动电压。

当驱动电压为ON时，光束沿实线所示的路径传播，从而在固态成像器件15上形成一幅物体图像。在这种情况下，关于到达固态成像器件15中每个像素的光束的信号信息按照原样提取，并且将它们的数据存储为第一图像信息。

另一方面，当驱动电压为OFF时，光束沿虚线所指示的路径传播，从而在固态成像器件15上形成彼此部分重叠的两个相同的物体图像。这种情况对应于所谓的“双曝光”。在这种情况下从固态成像器件15中获得的图像信息包含物体图像上的图像信息，其中该物体图像各自相对于在此之前当驱动电压为ON时获得的一幅物体图像偏移了半个像素间距。换句话说，当驱动电压为OFF时获得的图像信息包含当驱动电压为ON时获得的第一图像信息的若干像素之间的图像信息。因此，通过从在OFF状态下双曝光的两幅物体图像的图像信息再现关于该物体图像之一的图像信息(第二图像信息)，并且将该图像信息叠加到上述ON状态下的第一图像信息上，就可以获得具有固态成像器件15的两倍像素的高分辨率图像信息。

参考图2A和2B，将会说明如何从在OFF状态下双曝光的两幅物体图像的图像信息再现关于该物体图像之一的图像信息。图2A和2B显示了从物体侧看到的固态成像器件15。

当施加到液晶面板13的驱动电压为ON时，如图2A中所示，在固态成像器件15上只形成一幅物体图像22。

当施加到液晶面板13的驱动电压为OFF时，如图2B所示，在固态成像器件15上形成两幅双曝光的物体图像23和24。在这种情况下，将物体图像23和24设置为小于固态成像器件15的传感面积。

在图2A和2B中，多个小圆圈25表示固态成像器件15的像素，并且这些像素沿着X轴和Y轴以阵列间距P排列。

如参考图1所述，按照原样提取关于物体图像22的图像信息，并将其作为图2A中所示的帧中的第一图像信息。

在图2B所示的帧中，物体图像23和24相对于图2A中所示的物体图像22沿着X轴方向朝相反侧偏移了像素间距P的一半。换句话说，物体图像23和24沿着X轴方向彼此相对偏移了像素间距P。通常情况下，因为每个偏振方向中的光强都是相同的，所以物体图像23和24具有相同的光强。

首先，在图2B中，在与X轴平行的行I中的像素中，将注意力集中到像素(I，J)，其中形成物体图像23的光束并未进入而仅有形成物体图像24的光束进入。这里，像素(I，J)代表行I和列L的交叉点处的像素。如本实施例中那样，在物体图像23和24沿着X轴方向相对于物体图像22分别偏移了半个像素间距的情况下，物体图像23和24都不会在像素(I，J+1)处形成，其中该像素(I，J+1)沿X轴方向在右侧与像素(I，J)相邻，从而不会产生信号。另一方面，物体图像23和24在沿着X轴方向左侧的相邻像素(I，J-1)处彼此重叠。

在图2B所示的情况下，假设实际上只有物体图像24形成在固态成像器件15上，将特定时刻在像素(I，n)处的物体图像24的信号强度定义为P(I，n)。另外，当物体图像23和24实际上在固态成像器件15上双曝光时，将同一时刻像素(I，n)处的信号强度定义为Q(I，n)。这里，n是一个自然数。现在，

Q(I，n-1)＝P(I，n-1)+P(I，n)    (1)

得到满足。此外，因为如上所述在像素(I，J)处仅得到物体图像24的信号，所以

Q(I，J)＝P(I，J)                (2)

得到满足。

因为当物体图像23和24在固态成像器件15上双曝光时信号强度Q(I，n)是可探测的信号信息，所以可以使用等式(1)和等式(2)，通过P(I，J)，即Q(I，J)，依次计算行I上的每个像素的P(I，J-1)，P(I，J-2)，由此获得关于行I上的每个像素处的物体图像24的信号信息。除了行I以外，对于在其上形成了物体图像24的每个行上的每个像素，可以通过类似的方式获得信号信息。因此，通过关于双曝光物体图像23和24的图像信息，可以获得关于一幅物体图像24的图像信息(第二图像信息)。

物体图像23和24都具有物体图像22大约一半的光量。所以，关于再现的物体图像24的第二图像信息被放大两倍并且与图2A中所示的帧中所提取的物体图像22的第一图像信息合并。通过这种方式，可以获得其像素数在X轴方向以伪方式变为两倍的图像信息。

在图2B中，为了在行I上找到仅接收到形成双曝光物体图像之一的光束的像素(I，J)，可以遵循下面的过程。从行I中实际接收该光束的像素开始，沿行I依次检查每个像素的光信号强度。当找到其光信号强度为零的第一像素(图2B中的像素(I，J+1))时，紧临该像素的前面一个像素就对应于仅接收到形成该物体图像之一的光束的像素(图2B中的像素(I，J))。

上述计算是由连接到固态成像器件15的信号处理电路(未示出)执行的。

将MOS型固态成像器件用作固态成像器件15是特别有好处的，这是因为可以实现从每个像素提取信号的高速计算。

上面的描述用于这样一个例子，其中图2B中的物体图像23和24相对于图2A中的物体图像22的偏移量D是固态成像器件15的像素间距P的一半。但是，本发明并不限于此，而是只要偏移量D是像素间距P的一半的奇数倍就可以产生类似的效果。当偏移量D是像素间距P的一半的L倍时(其中L是奇数)，上面的等式(1)变为

Q(I，n-L)＝P(I，n-L)+P(I，n)         (3)

并且上面的等式(2)变成

Q(I，J)＝P(I，J)                     (4)

Q(I，J-1)＝P(I，J-1)

…

…

Q(I，J-L)＝P(I，J-L)

随着L变大，在双曝光时刻仅接收到形成两幅物体图像中一幅的光束的像素数量也会增加。但是，根据L的值，不得不使图1中石英晶体片11和12的厚度变成L＝1的情况下石英晶体片厚度的L倍。所以，合适的做法是根据石英晶体片可以容易处理的厚度来选择L。

通过使用白色LED作为光源照明物体，并使得该照明光源与施加到液晶面板13上的电压的ON/OFF同步闪烁，就可以提高S/N比(信号强度与噪声的比)，从而带来有效的结果。

第二实施例

图3显示了根据本发明的第二实施例的成像装置的主要部分。本实施例的成像装置包含第一光学系统30A，该光学系统具有第一石英晶体片31，第二石英晶体片32以及放置在它们之间的第一液晶面板33，该成像装置还包含第二光学系统30B，该光学系统具有第三石英晶体片35，第四石英晶体片36以及放置在它们之间的第二液晶面板37。

如该图中所示，第一石英晶体片31和第二石英晶体片32分别具有相对于第一液晶面板33面对称的光轴A31和A32。第一液晶面板33位于上述的第一石英晶体片31和第二石英晶体片32之间并且包含彼此相对的电极(未示出)。

第二光学系统30B包含第三石英晶体片35，第四石英晶体片36以及第二液晶面板37，并且该光学系统具有通过使上述包含第一石英晶体片31、第二石英晶体片32以及第一液晶面板33的第一光学系统30A绕光轴旋转90°而得到的相同结构。

电压控制部分34控制施加到第一液晶面板33和第二液晶面板37的电压的ON/OFF。

石英晶体片31、32、35和36具有相同的厚度并且以同样的角度放置，即相对于各自的光轴A31、A32、A35以及A36以44°50’放置。

电压控制部分34执行表1中所示的每帧的电压控制，由此不仅实现如图2B中所示的在X轴方向的双曝光(像素偏移)，而且实现了在Y轴方向的双曝光(像素偏移)。

表1

帧序号	驱动条件	物体图像
			1	第一液晶面板ON第二液晶面板ON	一幅物体图像
2	第一液晶面板OFF第二液晶面板ON	在X轴方向上双曝光
			3	第一液晶面板ON第二液晶面板ON	一幅物体图像
4	第一液晶面板ON第二液晶面板OFF	在Y轴方向上双曝光

在表1中，对于从帧序号1到帧序号4的每一帧，电压都受到控制，并且在每一帧中都从固态成像器件15中提取信号。尽管物体图像在帧2和帧4中都是双曝光，仍然可以通过在第一实施例中所述的方法再现关于单幅物体图像的图像信息。该图像信息与在帧1和/或帧3中获得的图像信息合并。

如上所述，本实施例将注意力集中到在X轴方向和Y轴方向二维地执行像素偏移。这使得可以获得其像素以一种伪方式分别在X轴方向和Y轴方向变为原来的两倍的图像信息。换句话说，可以二维地获得更高分辨率。

尽管在上面的例子中由同一个电压控制部分34驱动第一液晶面板33和第二液晶面板37，但是也可以用不同的电压控制部分驱动它们。

第三实施例

图4显示了根据本发明的第三实施例的成像装置的主要部分。在本实施例中，用第一倾斜沉积膜41和第二倾斜沉积膜42来替代第一实施例中的第一石英晶体片11和第二石英晶体片12。根据本实施例的成像装置包含类似于方框(block-like)的光学系统40，其中第一倾斜沉积膜41和第二沉积膜42位于液晶面板43的两侧从而将该液晶面板夹在中间，而该光学系统被密封在一个透明单元45中，并且该成像装置的工作方式与第一实施例中的成像装置的工作方式类似。

如该图中所示，第一倾斜沉积膜41和第二沉积膜42分别具有相对于液晶面板43面对称的光轴A41和A42，并且其双折射和功能与图1中第一石英晶体片11和第二石英晶体片12的双折射和功能类似。尽管在图4中，第一倾斜沉积膜41和第二倾斜沉积膜42直接形成在液晶面板43上，但是它们也可以形成在一个薄片或衬底上，然后将其连接到液晶面板43。

倾斜沉积膜41和42还可以在衬底上以倾斜方向通过真空沉积形成而获得。可以将例如氧化钽、氧化钨或者氧化钛的重金属氧化物用作膜材料，这种膜材料在电子束的作用下熔化，在室温下沉积，并且如果必要的话此时还要将氧气导入膜形成池中，使得该膜材料变成如图4中所示的透明倾斜圆柱形状并且粘接到衬底上。因为在光轴A41、A42的方向以及与它们相垂直的方向(在图4的纸面内的方向和与该表面垂直的方向)之间的膜密度是不同的，所以也会出现折射率之间的差异。换句话说，倾斜沉积膜41和42具有这样一种双折射，其中折射率在三个轴向方向上都是不同的，类似于双轴晶体。

例如，当氧化钽以相对于衬底的法线大约70°的方向沉积在衬底上时，所得到的膜形成有相对于衬底的法线以30°到35°倾斜的多个圆柱。该膜的双折射(Δn)大约为0.08。这比石英晶体的双折射大得多，其中石英晶体的双折射为0.01。这意味着使用倾斜沉积膜可以使得使用极小的厚度就可以获得等效的延迟作用。

例如，在如第一实施例中所述，将具有2.5μm的像素间距的固态成像器件15用于使成像位置偏移像素间距的一半的情况下，如第一实施例所述，石英晶体片的厚度至少为200μm。而另一方面，氧化钽倾斜沉积膜甚至可以薄于30μm。则很容易形成具有这种厚度的倾斜沉积膜。另外，也可以实现对具有这种厚度的倾斜沉积膜的大规模生产。

但是，还是存在一个问题，就是倾斜沉积膜的双折射往往随环境尤其是湿度的变化而变化。当湿度高时，水分子进入倾斜沉积膜内的缝隙中，从而降低了它的双折射。相反，当湿度降低时，双折射升高。

如图4中所示，由透明单元45密封倾斜沉积膜41和42，由此使得倾斜沉积膜41和42的双折射稳定。应该注意到，密封方法并不限于此，而是还可以通过在膜表面上形成一个保护层或通过在膜表面上加入一个保护薄片从而实现密封。

如上所述，利用倾斜沉积膜41和42的双折射效应，将它们用作使得光束的传播路径根据该光束的偏振方向发生偏移的元件，从而相比于使用石英晶体片的情况提高了该装置的成本效率。

第四实施例

图5显示了根据本发明的第四实施例的成像装置的主要部分。本实施例的成像装置包含光学系统50，该光学系统具有第一石英晶体片51、第二石英晶体片52以及放置在它们之间的液晶面板53。在上述的第一实施例中(见图1)，第一石英晶体片11和第二石英晶体片12具有相对于液晶面板13面对称的光轴A11和A12。但是，在本实施例中，第一石英晶体片51的光轴A51和第二石英晶体片52的光轴A52是彼此平行的。除此之外，该成像装置类似于根据第一实施例的成像装置。

在本实施例中，当施加到液晶面板53的驱动电压为OFF时，已经由第一石英晶体片51将其分开的两个光束沿着虚线所指示的方向传播，从而在固态成像器件15上形成一幅物体图像。在这种情况下，关于到达固态成像器件15中的每个像素的光束的信号信息被按照原样提取，并且它们的数据被存储为第一图像信息。

另一方面，施加到液晶面板53的驱动电压为ON时，由石英晶体片51将其分开的两个光束在固态成像器件15上形成两幅部分重叠的物体图像。在图5中，处于ON状态下的这两幅物体图像相对于OFF状态下的一幅图像分别向上和向下偏移了相等的距离D。

类似于上述的第一实施例，通过关于在ON状态下双曝光的两幅物体图像的图像信息再现关于该物体图像中任意一个的图像信息(第二图像信息)，并且将其叠加到上述OFF状态下的第一图像信息。通过这种方式，可以获得像素数为固态成像器件15的像素数两倍的高分辨率图像信息。

第五实施例

图6显示了根据本发明的第五实施例的成像装置的主要部分。本实施例的成像装置包含光学系统60，该光学系统具有第一石英晶体片61、第二石英晶体片62以及放置在它们之间的液晶面板63。如图中所示，第一石英晶体片61和第二石英晶体片62分别具有相对于液晶面板63面对称的光轴A61和A62。液晶面板63放置在上述的石英晶体片61和石英晶体片62之间，并且包含彼此相对的电极(未示出)。电压控制部分64控制施加到液晶面板63的电压的ON/OFF。

石英晶体片61和62具有相同的厚度并且以相同的角度放置，即相对于各自的光轴A61和A62以44°50’放置。在垂直于石英晶体片61和62中的每个石英晶体片的入射表面入射的光束中，其偏振方向垂直于纸面的光成分作为寻常光束通过入射表面，并且其传播路径保持不变，而其偏振方向平行于纸面的光成分在每个入射表面处倾斜地弯折，并且作为异常光束倾斜地通过石英晶体片61和62的每一个。然后，倾斜通过石英晶体片61和62的每一个的光束在出射表面处弯折，其中弯折的方向与在入射表面处的弯折方向相反，并且作为与入射光束平行的光束离开。换句话说，进入石英晶体片61和62的光束根据其偏振方向被分成沿直线传播的光束和其传播路径发生偏移从而与该沿直线传播的光束平行的光束。

图6并没有显示任何例如透镜的光学系统或与其相关的机构。

来自物体的光束L通常以非偏振的状态进入成像装置。在图6中，如上所述，从纸的左侧以非偏振的状态进入第一石英晶体片61的光束L根据其偏振方向被分成两个光束，并且每个光束都到达液晶面板63。液晶面板63是扭曲向列液晶面板。当来自电压控制部分64的驱动电压为ON时，液晶面板63并不改变光束的偏振方向。所以，已经由第一石英晶体片61将其分开的两个光束进入第二石英晶体片62，然后按照实线所指示的那样沿各自的路径传播。另一方面，当来自电压控制部分64的驱动电压为OFF时，密封在液晶面板63的液晶使光束的偏振方向旋转90°。所以，已经由第一石英晶体片61将其分开的两个光束进入第二石英晶体片62，然后按照虚线所指示的那样沿各自的路径传播。

换句话说，当驱动电压为ON时，第二石英晶体片62将已经由第一石英晶体片61将其分开的两个光束合并，从而在固态成像器件65上形成一幅物体图像。另一方面，当驱动电压为OFF时，已经由第一石英晶体片61将其分开的两个光束在固态成像器件65上形成两个部分重叠的物体图像。在图6中，在OFF状态中的这两幅物体图像相对于在ON状态中的一幅图像分别向上和向下偏移了相同的距离D。

这里，调整石英晶体片61和62中每个的厚度，使得在固态成像器件65上由实线指示的光束的成像位置和由虚线指示的光束的每个成像位置之间的偏移量D为固态成像器件65的像素间距的1/2。此时，由虚线指示的根据偏振方向被分离的两个光束的成像位置之间的偏移量2D等于像素间距。对于所使用的固态成像器件的像素间距为2.5μm的情况，例如，这样一种条件可以通过将第一石英晶体片61和第二石英晶体片62的厚度分别设置为大约213μm而得以实现。在本实施例中，将由实线指示的光束的成像位置和由虚线指示的每个光束的成像位置之间的偏移量D设置为像素间距的1/2。但是，本发明并不限于这种结构。偏移量D还可以是像素间距的1/2的奇数倍，如像素间距的3/2，5/2或7/2倍。

接下来，将会描述一种使用这样一种成像装置的成像方法。使用图6中所示的成像装置，电压控制部分64重复地以高速使施加到液晶面板63上的驱动电压在ON/OFF之间切换，并且同步于此在ON/OFF之间的切换，读出每一帧中来自固态成像器件65的电信号。例如，可以按照每秒几百次的速度切换施加到液晶面板63的驱动电压。

当驱动电压为ON时，光束按照实线所示的路径传播，从而在固态成像器件65上形成一幅物体图像。在这种情况下，关于到达固态成像器件65中每个像素的光束的信号信息按照原样被提取，并且将它们的数据存储为第一图像信息。

另一方面，当驱动电压为OFF时，光束按照虚线所指示的路径传播，从而在固态成像器件65上形成彼此部分重叠的两个相同的物体图像。这种情况对应于所谓的“双曝光”。在这种情况下，从固态成像器件65中获得的图像信息包含相对于在此之前当驱动电压为ON时获得的一幅物体图像各自偏移了半个像素间距的物体图像的图像信息。换句话说，当驱动电压为OFF时获得的图像信息包含当驱动电压为ON时获得的第一图像信息的像素之间的图像信息。因此，通过从在OFF状态下双曝光的两幅物体图像的图像信息再现关于任意一幅物体图像的图像信息(第二图像信息)，并且将该图像信息叠加到上述ON状态下的第一图像信息，就可以获得具有固态成像器件65的像素的两倍像素的高分辨率图像信息。

参考图7A和7B，将会说明如何从在OFF状态下双曝光的两幅物体图像的图像信息再现关于物体图像之一的图像信息。图7A和7B显示了从物体侧看到的固态成像器件65。

当施加到液晶面板63的驱动电压为ON时，如图7A中所示，在固态成像器件65上仅形成一幅物体图像72。

当施加到液晶面板63的驱动电压为OFF时，如图7B所示，在固态成像器件65上形成两个双曝光的物体图像73和74。在这种情况下，物体图像73和74可以大于或小于固态成像器件15的传感面积。

在图7A和7B中，多个小圆圈25表示固态成像器件65的像素，并且这些像素沿着X轴和Y轴以阵列间距P排列。

如参考图6所描述的那样，按照原样提取关于物体图像72的图像信息，并将其作为图7A中所示的帧中的第一图像信息。

在图7B所示的帧中，物体图像73和74相对于图7A中所示的物体图像72沿着X轴方向朝相反侧偏移了像素间距P的一半。换句话说，物体图像73和74沿着X轴彼此相对偏移了像素间距P。通常情况下，因为每个偏振方向中的光强都是相同的，所以物体图像73和74具有相同的光强。

首先，将分析在图7A中所示的帧中提取的第一图像信息。在图7A中，在与X轴方向平行并且沿物体图像偏移方向的一行中，即行1，2，...，I-1，I，I+1，...中的每一行，提取一个包含多个彼此相临的可获得相等光强度信号的像素(在本例子中为两个像素)的区域。例如，在图7A中，当行I上的像素(I，J)和像素(I，J+1)各自的光强度信号彼此相等时，提取包含这两个像素的区域75。

此后，施加到液晶面板65的驱动电压变为OFF，从而如图7B中所示形成双曝光物体图像73和74。从对应于图7A中区域75的物体中的一部分发出的光束在图7B中分成进入区域76的光束和进入区域77的光束。区域76对应于物体图像73，而区域77对应于物体图像74。

在图7B所示的情况下，假设物体图像74基本上单独形成在固态成像器件65上，将在特定时刻在像素(M，N)处物体图像74的信号强度定义为P(M，N)。另外，当物体图像73和74实际上在固态成像器件65上双曝光时，将同一时刻像素(M，N)处的信号强度定义为Q(M，N)。现在，

Q(M，N)＝P(M，N)+P(M，N+1)    (5)

得到满足。

在图7A中，因为可以从区域75中彼此相邻的像素(I，J)和像素(I，J+1)获得相等的光强度信号，所以很有可能还可以从这些像素之间的虚像素(I，J+0.5)获得相等的光强度信号。

而且，因为在根据本实施例的成像装置中，施加到液晶面板63的电压是以高速在ON/OFF之间切换，所以很有可能图7A中物体图像72的光强度分布和图7B中紧接在物体图像72之后的物体图像73和74中的每个的光强度分布彼此相等。

所以，图7B中，对应于图7A中的虚像素(I，J+0.5)的物体中的一部分发出的光束作为形成物体图像73的光束进入像素(I，J)，并且作为形成紧接在其后的物体图像74的光束进入像素(I，J+1)。

所以，很有可能图7A中区域75中的像素(I，J)和像素(I，J+1)的光强度信号在图7B的情况下也是彼此相等的。

基于上述假设，如果在图7A的情况下，区域75中的像素(I，J)和像素(I，J+1)都获得光强度信号A，那么

P(I，J+1)＝A/2              (6)

得到满足。

因为当物体图像73和74在固态成像器件65上双曝光时信号强度Q(I，1)，...，Q(I，J)，...是可探测的信号信息，所以可以使用等式(5)和等式(6)计算P(I，J)，并且可以重复使用等式(5)从而依次计算行I上的每个像素的P(I，J-1)，P(I，J-2)，...，或与此相反，P(I，J+2)，P(I，J+3)，...，由此获得关于行I上的每个像素处的物体图像74的全部信号信息。对于除了在其上形成了物体图像74的行I之外的每行上的每个像素，可以通过类似的方式获得信号信息。因此，从关于双曝光物体图像73和74的图像信息，可以获得关于一幅物体图像74的图像信息(第二图像信息)。

物体图像73和74都具有物体图像72大约一半的光量。所以，关于再现的物体图像74的第二图像信息被放大两倍，并且与关于在图7A中所示的帧中提取的物体图像72的第一图像信息合并。通过这种方式，可以获得其像素数在X轴方向以这种伪方式变为原来的两倍的图像信息。

上述计算是由连接到固态成像器件65的信号处理电路(未示出)执行的。

将MOS型固态成像器件用作固态成像器件65是特别有好处的，这是因为可以实现从每个像素提取信号的高速计算。

上面的描述用于这样一个例子，其中图7B中的物体图像73和74相对于图7A中的物体图像72的偏移量D是固态成像器件65的像素间距P的一半。但是，本发明并不限于此，而是只要偏移量D是像素间距P的一半的奇数倍就可以产生类似的效果。当偏移量D是像素间距P的一半的L倍时(其中L是奇数)，等式(5)变为

Q(M，N-L)＝P(M，N-L)+P(M，N)      (7)

通过与上面等式类似的计算，可以获得关于物体图像74的图像信息(第二图像信息)。

根据L的值，不得不使得图6中石英晶体片61和62的厚度变成L＝1的情况下石英晶体片厚度的L倍。所以，合适的做法是根据石英晶体片容易处理的厚度来选择L。

通过将白光LED用作照明物体的光源并且使得该照明光源同步于施加到液晶面板63的电压的ON/OFF而进行闪烁，可以提高S/N比(信号强度与噪声的比)，这将带来有效的结果。

如前面所描述的那样，通常情况下无论来自物体的光的偏振方向如何，其强度都是一样的。本实施例就是基于这一假设进行描述的。如果由第一石英晶体片61分开的两个光束在液晶面板63处根据它们的偏振方向和驱动电压的ON/OFF状态而具有不同的透射率，那么上述的等式(5)和(6)就变成了下面的等式(8)和(9)。

Q(M，N)＝α1P(M，N)+β1P(M，N+1)   (8)

P(I，J+1)＝α2A/(α2+β2)          (9)

这里，在其偏振方向垂直于图6的纸面的偏振光束进入液晶面板63的情况下，α1代表施加到液晶面板63的驱动电压为OFF时偏振光束的透射率，α2代表施加到液晶面板63的驱动电压为ON时偏振光束的透射率。类似的，在其偏振方向平行于图6的纸面的偏振光束进入液晶面板63的情况下，β1代表施加到液晶面板63的驱动电压为OFF时偏振光束的透射率，β2代表施加到液晶面板63的驱动电压为ON时偏振光束的透射率。如果在每种情况下都实际上预先测量了透射率，那么可以通过与上面类似的方式从关于双曝光物体图像的图像信息获得关于一幅物体图像的图像信息(第二图像信息)。

上面的描述也适用于这样一种情况，其中在第一实施例中由第一石英晶体片11分开的两个偏振光束在液晶面板13处根据它们的偏振方向和驱动电压的ON/OFF状态而具有不同的透射率。

第六实施例

图8显示了根据本发明的第六实施例的成像装置的主要部分。本实施例的成像装置包含第一光学系统80A，该光学系统具有第一石英晶体片81，第二石英晶体片82以及放置在它们之间的第一液晶面板83，该成像装置还包含第二光学系统80B，该光学系统具有第三石英晶体片85，第四石英晶体片86以及放置在它们之间的第二液晶面板87。

如该图中所示，第一石英晶体片81和第二石英晶体片82分别具有相对于第一液晶面板83面对称的光轴A81和A82。第一液晶面板83位于上述的第一石英晶体片81和第二石英晶体片82之间并且包含彼此相对的电极(未示出)。

第二光学系统80B包含第三石英晶体片85，第四石英晶体片86以及第二液晶面板87，并且具有通过使上述包含第一石英晶体片81、第二石英晶体片82以及第一液晶面板83的第一光学系统80A绕光轴旋转90°而得到的相同结构。

电压控制部分84控制施加到第一液晶面板83和第二液晶面板87的电压的ON/OFF。

石英晶体片81、82、85和86具有相同的厚度并且以同样的角度放置，即相对于各自的光轴A81、A82、A85以及A86以44°50’放置。

电压控制部分84执行用于表2中所示的每帧的电压控制，由此不仅实现如图7B中所示的在X轴方向的双曝光(像素偏移)，而且还实现了在Y轴方向的双曝光(像素偏移)。

表2

帧序号	驱动条件	物体图像
			1	第一液晶面板ON第二液晶面板ON	一幅物体图像
2	第一液晶面板OFF第二液晶面板ON	在X轴方向上双曝光
			3	第一液晶面板ON第二液晶面板ON	一幅物体图像
4	第一液晶面板ON第二液晶面板OFF	在Y轴方向上双曝光

在表2中，对于从帧序号1到帧序号4的每一帧，电压都受到控制，并且在每一帧中都从固态成像器件65中提取信号。尽管物体图像在帧2和帧4中都是双曝光，仍然可以通过在第五实施例中所述的方法再现关于单幅物体图像的图像信息。该图像信息与在帧1和/或帧3中获得的图像信息合并。

如上所述，本实施例将注意力集中到在X轴方向和Y轴方向执行二维像素偏移。这使得可以获得其像素数量以一种伪方式分别在X轴方向和Y轴方向变为原来的两倍的图像信息。换句话说，可以二维地获得更高分辨率。

尽管在上面的例子中由同一个电压控制部分84驱动第一液晶面板83和第二液晶面板87，但是也可以用不同的电压控制部分驱动它们。

第七实施例

图9显示了根据本发明的第七实施例的成像装置的主要部分。在本实施例中，用第一倾斜沉积膜91和第二倾斜沉积膜92来替代第五实施例中的第一石英晶体片61和第二石英晶体片62。根据本实施例的成像装置包含类似于方框的光学系统90，其中位于液晶面板93两侧的第一倾斜沉积膜91和第二沉积膜92将其夹在中间，而该光学系统被密封在一个透明单元95中，并且该成像装置的工作方式与第五实施例中的成像装置的工作方式类似。

如图中所示，第一倾斜沉积膜91和第二沉积膜92分别具有相对于液晶面板93面对称的光轴A91和A92，并且其双折射和功能与图6中第一石英晶体片61和第二石英晶体片62的双折射和功能类似。尽管在图9中，第一倾斜沉积膜91和第二沉积膜92直接形成在液晶面板93上，但是它们也可以形成在一个薄片或衬底上，然后将其连接到液晶面板93。

还可以通过真空沉积以倾斜方向在衬底上形成倾斜沉积膜91和92从而获得它们。可以将例如氧化钽、氧化钨或者氧化钛的重金属氧化物用作膜材料，这种膜材料在电子束的作用下熔化，在室温下沉积，并且如果必要的话此时还要将氧气导入膜形成池中，使得该膜材料变成如图9中所示的透明倾斜圆柱形状并且粘接到衬底上。因为光轴A91、A92的方向以及与它们相垂直的方向(在图9的纸面内的方向和与该表面垂直的方向)之间的膜密度是不同的，所以也会出现折射率之间的差。换句话说，倾斜沉积膜91和92具有这样一种双折射，其中折射率在三个轴向方向上都是不同的，类似于双轴晶体。

例如，当氧化钽以相对于衬底的法线大约70°的方向沉积在衬底上时，所得到的膜形成有多个相对于衬底的法线以30°到35°倾斜的多个圆柱。该膜的双折射(Δn)大约为0.08。这比石英晶体的双折射大得多，其中石英晶体的双折射为0.01。这意味着使用倾斜沉积膜可以使得使用极小的厚度就可以获得等效的延迟作用。

例如，当如在第五实施例中那样，把具有2.5μm的像素间距的固态成像器件65用于使成像位置偏移像素间距的一半时，如在第五实施例中描述的那样，石英晶体片的厚度至少为200μm。而另一方面，氧化钽倾斜沉积膜甚至可以薄于30μm。完全可以形成具有这样一种厚度的倾斜沉积膜。另外，也可以实现对具有这样一种厚度的倾斜沉积膜的大规模生产。

但是，还是存在一个问题，这个问题就是倾斜沉积膜的双折射容易随环境尤其是湿度的变化而发生变化。当湿度高时，水分子进入倾斜沉积膜内的缝隙中，从而降低了它的双折射。相反，当湿度降低时，双折射升高。

如图9中所示，由透明单元95密封倾斜沉积膜91和92，由此使得倾斜沉积膜91和92的双折射稳定。应该注意到，密封方法并不限于此，而是还可以通过在膜表面上形成一个保护层或通过在膜表面上加入一个保护薄片从而实现密封。

如上所述，利用倾斜沉积膜91和92的双折射效应，将它们用作根据光束的偏振方向使得该光束的传播路径发生偏移的元件，从而相比于使用石英晶体片的情况提高了该装置的成本效率。

第八实施例

图10显示了根据本发明的第八实施例的成像装置的主要部分。本实施例的成像装置包含光学系统100，该光学系统具有第一石英晶体片101、第二石英晶体片102以及放置在它们之间的液晶面板103。在上述的第五实施例中(见图6)，第一石英晶体片61和第二石英晶体片62具有相对于液晶面板63面对称的光轴A61和A62。但是，在本实施例中，第一石英晶体片101的光轴A101和第二石英晶体片102的光轴A102是彼此平行的。除此之外，该成像装置类似于根据第五实施例的成像装置。

在本实施例中，当施加到液晶面板103的驱动电压为OFF时，已经由第一石英晶体片板101将其分开的两个光束沿着虚线所指示的方向传播，从而在固态成像器件65上形成一幅物体图像。在这种情况下，关于到达固态成像器件65中的每个像素的光束的信号信息被按照原样提取，并且它们的数据被存储为第一图像信息。

另一方面，施加到液晶面板103的驱动电压为ON时，由第一石英晶体片101将其分开的两个光束在固态成像器件65上形成两个部分重叠的物体图像。在图10中，处于ON状态下的这两幅物体图像相对于OFF状态下的一幅图像分别向上和向下偏移了相等的距离D。

类似于上述的第五实施例，通过关于在ON状态下双曝光的两幅物体图像的图像信息再现关于该物体图像中任意一幅的图像信息(第二图像信息)，并且将其叠加到上述OFF状态下的第一图像信息。通过这种方式，可以获得像素数为固态成像器件65的像素数两倍的高分辨率图像信息。

尽管上述的第一、第二、第四、第五、第六以及第八实施例将石英晶体片用作具有双折射效应的元件，但是本发明并不限于此。还可以使用利用电双折射效应(克尔效应)的元件或是利用磁双折射效应的元件，只要该元件具有双折射效应。

尽管在上述第一到第八实施例中放置在液晶面板的两侧的一对石英晶体片或是一对倾斜沉积膜具有相同的厚度，并且设置为使得它们的光轴按照预定的方向对准，但是本发明并不限于此。光轴方向、厚度、折射率等，只要可以使具有特定偏振方向的光束的传播路径偏移相同量，它们都可以适当地调整。

而且，尽管在上述第一到第八实施例中将液晶面板用作用于使偏振方向旋转的元件，但是也可以使用具有电光效应的由晶体构成的泡克尔斯晶元(Pockels cell)。

尽管对于本发明的应用领域并没有特殊的限制，但是本发明可以应用于，例如较小的照相机模块。

可以以其它特定的形式实现本发明，而不背离本发明的精神或实质特征。应该将在本申请中公开的实施例视作是说明性的而不是起到限制作用，本发明的范围是由所附的权利要求指明，而不是由上面的描述指明，并且权利要求的等价物的含义和范围内的所有变化都应视作在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种成像方法，通过该方法，形成在固态成像器件上的物体图像和该固态成像器件中的若干像素之间的相对位置关系随时间改变该若干像素的阵列间距的一半的奇数倍，从而获得高分辨率的图像，该成像方法包含：

随时间在第一时间周期和第二时间周期之间切换，其中该第一时间周期用于将来自物体的光束分成具有不同偏振方向的多个光束，然后合并该多个光束从而在该固态成像器件上形成单幅物体图像，而该第二时间周期用于将来自该物体的光束分成具有不同偏振方向的多个光束并且在该固态成像器件上形成彼此部分重叠的多幅物体图像；

基于在该第一时间周期内到达该固态成像器件中该若干像素的光束的多个信号信息，获得关于该单幅物体图像的第一图像信息；

通过使用和计算在该第二时间周期内到达该固态成像器件中该若干像素的光束的多个信号信息，计算关于该多幅物体图像中的一幅的第二图像信息；以及

使用该第一图像信息和该第二图像信息获得该物体的高分辨率图像。

2.根据权利要求1所述的成像方法，其中通过使用来自一个像素的一条信号信息而计算该第二图像信息，其中在该像素处仅形成了该多幅物体图像中的一幅。

3.根据权利要求1所述的成像方法，其中通过提取包含多个彼此相邻的像素的区域而计算该第二图像信息，其中在该第一时间周期内从该区域获得相等的若干条信号信息，以及

假设在紧接该第一时间周期后的该第二时间周期内的若干条信号信息之中，该区域内多个像素中的各条信号信息彼此相等，计算在该第二时间周期内的若干条信号信息。

4.一种成像装置，该成像装置包含：

第一光学系统，该第一光学系统包含第一透明元件和第二透明元件，用于根据光束的偏振方向利用双折射效应使得该光束的传播路径发生偏移，其中该第一透明元件将来自该物体的光束分成两个具有不同偏振方向的偏振光束，并且使所述两个偏振光束的传播路径彼此相隔距离D，以及放置在该第一透明元件和该第二透明元件之间的第一液晶面板，其中该第一液晶面板根据施加到其上的电压的ON/OFF使得已经离开该第一透明元件的所述两个偏振光束的偏振方向旋转0°或90°，并且，该第二透明元件根据已经离开该第一液晶面板的所述两个偏振光束的偏振方向使得所述两个偏振光束中一个的传播路径发生偏移，从而使所述两个偏振光束的传播路径匹配，或者使所述两个偏振光束的传播路径之间的距离扩大到距离2D；

固态成像器件，该固态成像器件读出由已经离开该第二透明元件的所述两个偏振光束形成的光强分布；

第一电压控制系统，该第一电压控制系统用于控制施加到该第一液晶面板的电压；以及

信号处理电路，该信号处理电路用于使用其传播路径之间的距离已经被扩大到距离2D的所述两个偏振光束形成的光强分布，从而计算所述两个偏振光束中的一个的光强分布，以及用于使用这个光强分布和由其传播路径匹配的所述两个偏振光束形成的光强分布，从而计算和获得该物体的图像的光强分布，

其中来自物体的光束通过该第一光学系统而且在该固态成像器件上形成作为物体图像的图像，而且

通过使施加到该第一液晶面板上的电压在ON/OFF之间切换，在该固态成像器件上交替地形成单幅物体图像和部分重叠的第一和第二物体图像。

5.根据权利要求4所述的成像装置，还包含

第二光学系统，其中该第二光学系统包含第三透明元件和第四透明元件，用于根据光束的偏振方向利用双折射效应而使该光束的传播路径发生偏移，以及包含一个放置在该第三透明元件和该第四透明元件之间的第二液晶面板，并且该第二液晶面板根据施加到其上电压的ON/OFF而使透射的光束发生旋转，以及

第二电压控制系统，用于控制施加到该第二液晶面板的电压，

其中来自该物体的光束通过该第一光学系统和该第二光学系统并且在该固态成像器件上形成作为物体图像的图像，并且

通过使分别施加到该第一液晶面板和该第二液晶面板的电压在ON/OFF之间进行切换，依次在该固态成像器件上形成该单幅物体图像、在第一方向位于不同位置处的该第一和第二物体图像、以及在不同于该第一方向的第二方向位于不同位置处的第三和第四物体图像。

6.根据权利要求4所述的成像装置，其中该第一透明元件和该第二透明元件是倾斜沉积的金属氧化物膜。

7.根据权利要求5所述的成像装置，其中该第三透明元件和该第四透明元件是倾斜沉积的金属氧化物膜。

8.根据权利要求4所述的成像装置，其中该第一液晶面板是扭曲向列液晶面板。

9.根据权利要求5所述的成像装置，其中该第二液晶面板是扭曲向列液晶面板。

10.根据权利要求4所述的成像装置，其中该固态成像器件是MOS传感器。

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