CN101384956A

CN101384956A - 多方向图像捕获装置

Info

Publication number: CN101384956A
Application number: CNA2007800054207A
Authority: CN
Inventors: 小岛正胜; 山本茂
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2007-02-05
Publication date: 2009-03-11
Also published as: WO2007095433A2; US20070189763A1; WO2007095433B1; WO2007095433A3; EP1984784A4; EP1984784A2

Abstract

对于仅利用一个图像传感器(205)捕获通过主要孔径(125)或者通过次要孔径(300)的图像来说，多方向图像捕获装置是有用的。该装置包括壳体(105)，该壳体(105)包括所述主要孔径(125)和所述次要孔径(300)。图像传感器(205)位于所述壳体(105)中，图像传感器(205)具有面向所述主要孔径(125)的光敏数据捕获表面(315)。单向反射镜(130)面向图像传感器(205)的所述光敏数据捕获表面(315)。因此，通过主要孔径(125)的光通过所述单向反射镜(130)后入射到图像传感器(205)的光敏数据捕获表面(315)，通过次要孔径(300)的光被所述单向反射镜(130)反射后入射到图像传感器(205)的光敏数据捕获表面(315)。

Description

多方向图像捕获装置

技术领域

本发明总体涉及利用数字照相机进行的图像捕获。特别是，但不排他的是，本发明涉及利用单独一个传感器从多个方向进行的图像捕获。

背景技术

随着数字照相机技术小型化的增加，数字照相机在各种手持电子设备中的应用变得更广泛。目前，数字照相机通常被结合到移动电话、个人数字助理(PDA)和笔记本电脑。数字照相机的这种普遍应用衍生出数字图像的许多新应用。例如，结合有数字照相机的移动电话可以用作个人安全设备，从而父母们能够利用数字图像密切监视他们的小孩所处的位置和环境。

结合有数字照相机的一些电子设备包括能够从多个方向捕获数字图像的部件。例如，多个数字照相机图像传感器、可机械地旋转的照相机透镜或者与“鱼眼”透镜可以用来在一个设备的前后方捕获图像。相对于设备从多个不同方向捕获图像对以下特征可能是有用的:例如，视频会议、安全性监视、利用显示屏进行图像预览、和捕获全景图像。但是，相对于设备从多个方向捕获图像的现有部件要么通常是复杂的，要么通常是昂贵的，复杂的部件例如多个数字图像传感器或可旋转透镜，昂贵的部件例如光学要求高的高质量“鱼眼”透镜。

发明内容

根据一个方面，本发明是一种多方向图像捕获装置，该多方向图像捕获装置包括壳体，该壳体具有主要孔径(primary aperture)和次要孔径(secondary aperture)。图像传感器位于所述壳体中，并且具有面向该主要孔径的光敏数据捕获表面(light sensitive datacapture surface)。单向反射镜(one-way mirror)面向该图像传感器的光敏数据捕获表面。通过所述主要孔径的光，通过该单向反射镜后入射到该图像传感器的光敏数据捕获表面，通过所述次要孔径的光，被该单向反射镜反射后入射到该图像传感器的光敏数据捕获表面。

因此，本发明提供一种多方向图像捕获装置，该多方向图像捕获装置仅利用一个图像传感器就能通过该主要孔径或者通过该次要孔径捕获图像。在各种环境中，在不需要对该装置的各部件进行任何调节的条件下，系在挂于用户脖子上的绳子上的该装置(例如)能随意旋转并仍总是能捕获位于用户前方的物体的图像。此外，主要孔径或者次要孔径能被用户故意地遮盖，以选择特定的图像捕获方向。合适地，所述单向反射镜可以是抛物面型的，所述光敏数据捕获表面位于该单向反射镜的焦点处。

附图说明

为了便于理解和实施本发明，现在参照附图提及所图示的示例实施例，在各图中，相同的附图标记表示相同或功能相似的元件。附图和以下的详细说明一起包含在本说明书中并组成本说明书的一部分，它们起到进一步图示本发明的实施例和解释本发明的各种原理和优点的作用，在附图中:

图1示出了根据本发明实施例的包含数字照相机的移动电话的前视图；

图2是示出根据本发明实施例的移动电话的数字照相机的几个部件的相对位置的透视图的示意图；

图3是示出根据本发明实施例的图1的移动电话的沿着3-3的顶部剖视图的示意图，其中，作为电话的一部分的次要透镜被遮盖；

图4是示出根据本发明实施例的图1的移动电话的沿着3-3的顶部剖视图的示意图，其中，作为电话的一部分的单向反射镜被遮盖；

图5是示出移动电话的第二实施例的顶部剖视图的示意图，其中，作为电话的一部分的次要透镜被遮盖；

图6是示出移动电话的第二实施例的顶部剖视图的示意图，其中，作为电话的一部分的单向反射镜被遮盖。

普通技术人员将会认识到，图中的元件只是为了简单、清楚地说明而被示出，并未按照比例绘制。例如，为了更好地理解本发明的实施例，与图中其他元件相比，一些元件的尺寸可能被放大了。

具体实施方式

在详细描述根据本发明的实施例之前，应注意到本发明主要属于与多方向图像捕获装置相关的方法步骤和装置部件的结合。因此，在附图中用常规的附图标记合适地表示各装置部件和方法步骤，图中仅示出对理解本发明的实施例有用的那些具体细节，从而这些细节使本发明的公开内容对受益于本文说明部分的普通技术人员来说是显而易见的。

在本文中，关系术语，例如，左和右、主要和次要、第一和第二、前和后等，仅仅被用来区分一个实体与另一个实体或者一个动作与另一个动作，但并不要求或暗示实体间或者动作间的这种实际关系或顺序。“包含”、“包括”或其任何其它变形术语，应该涵盖非排他性的包括，因此，包括一系列元件的过程、方法、制品或者装置，并不意味着仅仅包括这些元件，而且可以包括没有清楚地列出或非固有于该过程、方法、制品或者装置的其他元件。如果没有更多的限制，“包括...元件”并不排出包含该元件的过程、方法、制品或者装置还包括附加的相同元件。

参照图1，示出了根据本发明实施例的移动电话100的前面的示意图，该移动电话100包括数字照相机。和许多无线通信设备一样，电话100包括壳体105、键盘110、显示屏115和天线120。除了上述这些以外，电话100还包括位于该壳体105中的主要孔径125，该主要孔径125被单向反射镜130覆盖；单向反射镜130将一面上的入射光反射，允许另一面上的入射光通过它。因此，通过参考本说明书的其余部分，对本领域普通技术人员来说显而易见的是，该单向反射镜130的一面作为数字照相机的反射器使用，另一面作为同一数字照相机的透镜使用。

参考图2，示出根据本发明实施例的移动电话100的数字照相机的几个部件的相对位置的透视图的示意图。这些部件包括单向反射镜130、次要透镜200和图像传感器205，该图像传感器205位于壳体105中的单向反射镜130和次要透镜200之间。如以下更详细的描述，该单向反射镜130使得该电话100能够作为多方向照相机使用，该多方向照相机可以从该电话100的前后方捕获图像。

参考图3，示出根据本发明实施例的移动电话100的沿3-3的顶部剖视图的示意图，其中，次要透镜200被遮盖。该图像传感器205被示出为位于壳体105中的次要透镜200和单向反射镜130之间。该次要透镜200被示出为位于壳体105中的与主要孔径125相对的一侧的次要孔径300中，该单向反射镜130适当地位于该主要孔径125中，因此，该单向反射镜130、该次要透镜200和图像传感器205排列成一列。并且，如图所示，该次要透镜200被次要遮蔽物(defilade obiect)305遮盖。该次要遮蔽物305可以是阻挡光通过该次要孔径300的任何物体，例如透镜盖或电话100的用户的身体。

通过该单向反射镜130的光线310被直接聚焦到该图像传感器205的光敏数据捕获表面315上。光敏数据捕获表面315包括光敏介质，例如电荷耦合器件(CCD)或者互补金属氧化物半导体器件(CMOS)，该光敏介质能够检测光线310并记录电话100的前方的景物的影像。

参考图4，示出根据本发明实施例的移动电话100的沿3-3的顶部剖视图的示意图，其中，该单向反射镜130被遮盖。图像传感器205又被示出为位于壳体105中的次要透镜200和单向反射镜130之间。单向反射镜130被示出为位于主要孔径125中，该主要孔径125被主要遮蔽物405遮盖。类似于次要遮蔽物305，该主要遮蔽物405也可以是阻挡光通过该主要孔径125的任何物体，例如透镜盖或电话100的用户的身体。通过次要孔径300的光线410被单向反射镜130反射，然后聚焦到图像传感器205的光敏数据捕获表面315上。

根据本实施例，单向反射镜130通常是抛物面型的，光敏数据捕获表面315位于单向反射镜130的焦点附近。这就意味着，通过主要孔径125的光线310和通过次要孔径300的光线410都被抛物面型单向反射镜130聚焦，并且通常被引导到光敏数据捕获表面315上。

因此，根据本发明的实施例，仅仅通过分别遮盖或者不遮盖主要孔径125或者次要孔径300，该移动电话100能够捕获相对于电话100的前面的相对方向上的图像。在次要遮蔽物305和主要遮蔽物405没有形成电话100的一部分而且还包括外部物体例如用户的身体的情况下，电话100能够捕获相对方向上的图像，而不对物理部件的电子电路或者运动进行任何调节。此外，仅仅以单向反射镜130的形式的一个操作透镜被用来聚焦光线310和410，一个图像传感器205被用来捕获光线310和410。因此，与现有技术相比，多方向图像捕获装置(例如电话100)的复杂性和价格明显降低了。

此外，图4中示出一中心线415，该中心线415通过主要孔径125的中心和次要孔径300的中心。在图4所示的本发明的实施例中，图像传感器205的光敏数据捕获表面315被排列为使得中心线415也通过光敏数据捕获表面315的中心。基于本发明所公开的内容，普通技术人员将会认识到，根据本发明的可替换的实施例，图像传感器205的光敏数据捕获表面315也可以偏离，使得中心线415不通过光敏数据捕获表面315的中心。

为了捕获相同的图像，在次要孔径300被遮盖时将电话100首先面向图像中的物体，然后激活电话100的图像捕获特征件，例如快门按钮。可替换地，可以简单地将电话100围绕其纵向轴旋转180度，再激活图像捕获特征件，但是，这时，主要孔径125被遮盖，次要孔径300不被遮盖并面向图像中的物体。

如本发明能够实现的从多个方向捕获图像在许多情况下都是有用的。例如，电子设备(如移动电话100)有时被系在绳子上，该绳子挂在用户的脖子上。当用户是小孩时，这种“项链”电话100可作为个人安全设备，例如，当小孩被日托或与保姆在一起时，父母或监护人可以监视小孩的活动。电话100可以被编程为利用图像传感器205周期地捕获图像，并在父母或监护人的操作下将被捕获的图像传输到另外的设备。在这种情况下，不论电话100怎样围绕绳子旋转，由于壳体105是长方形的，所以，主要孔径125或者次要孔径300总被按压在用户的胸部。因此，用户的胸部可以充当根据本文描述的实施例的次要遮蔽物305或者主要遮蔽物405二者。从而，不论电话100相对于用户面向哪个方向，电话100总能捕获通常用户前面的图像。

本发明的实施例在其他环境中也是有用的，例如，在移动电话100的用户将显示屏115用作照相机取景器的情况下。类似于现有技术中已知的许多数字照相机，显示屏115能够实时地显示由图像传感器315捕获的景物的图像。通常，在显示屏115上显示的实时图像仅仅是临时的，只有在用户激活图像捕获触发机构时将该实时图像捕捉到电话100的存储器中。因此，显示屏115可以作为图像预览窗口。此外，显示屏115可以预览通过主要孔径125捕获的图像或者通过次要孔径300捕获的图像。当通过主要孔径125捕获图像时，因为主要孔径125和显示屏115都面向用户，所述电话100能够预览“自拍(self-portrait)”图像。

一面包括显示屏、另一面包括照相机透镜的传统数字照相机或照相机电话的用户无法利用显示屏预览“自拍”图像。现有技术的一些设备通过在单独一个设备上提供多个图像传感器或透镜来克服该缺陷，或者通过使显示屏和照相机透镜相对彼此物理旋转来克服该缺陷。但是，由于需要附加的传感器或者复杂的移动部件，这些解决办法的实施成本可能是昂贵的。

根据本发明的实施例，电话100的壳体105还可以包括作为所述次要遮蔽物305的一个可移动的遮蔽盖和作为所述主要遮蔽物405的另一个可移动的遮蔽盖。这些遮蔽盖可以手动或者自动地被激活以分别覆盖次要孔径300或主要孔径125，从而，能够利用非常简单的移动部件改变图像传感器205所感知的方向。因此，当电话100的用户寻求预览“自拍”图像时，将一个盖子放置在次要孔径300上，另一个盖子从主要孔径125上移开。然后用户这样保持电话100的显示屏115和主要孔径125都面向用户。

另一可选的方式是，如上所述，后遮蔽物305和主要遮蔽物405可包括不与壳体105相连的物体，例如用户的身体、衣服、手或者各种其他类型的物体。本发明的其他实施例可以使用直接施加于单向反射镜130或次要透镜200上的薄膜例如偏振薄膜，以分别充当主要遮蔽物405或者次要遮蔽物305。

本领域普通技术人员将会认识到，数字照相机技术的小型化使得相机壳体105、图像传感器205、显示屏115、主要孔径125和次要孔径300几乎能够具有任何尺寸，因此，本发明的实施例可以结合在各种各样的电子设备中，例如移动电话、个人数字助理(PDA)和笔记本电脑。

因此，本发明提供一种多方向图像捕获装置，例如电话100，该多方向图像捕获装置使得仅利用一个图像传感器205通过主要孔径125或者次要孔径300就能捕获图像。在各种环境中，在不需要对电话100的各部件进行任何调节的情况下，例如，即使电话100随机地围绕用户脖子上的挂绳旋转，也通常可获得位于用户前方的物体的图像。此外，主要孔径125或次要孔径300能被用户故意地覆盖，以选择特定的图像捕获方向。

参照图5-6，示出移动电话500的第二实施例的顶部剖视图的示意图。如图所示，图像传感器205位于壳体505的一个角落506处。单向反射镜530在主要孔径525中被取向，其形状是抛物面型的，因此，通过单向反射镜530的光线510被该单向反射镜530引导到光敏数据捕获表面315。此外，通过次要孔径550的光线610被单向反射镜530的抛物面型反射表面引导到光敏数据捕获表面315。次要透镜520位于次要孔径550中。

在以上的说明书中，详细描述了本发明的具体实施例。然而，普通技术人员理解，在不脱离下面权利要求所述的本发明的范围的情况下可以进行各种修改或改变。因此，说明书和附图仅被视为解释性的而不是限制性的含义，所有的这些修改都应当包含本发明的范围内。益处、优点、解决问题的方案、以及可以使任何益处-优点-方案出现或变得更突出的任何元件都不被解释为:任何或所有权利要求中的严格的、必需或必要的特征或元件。本发明仅仅由所附权利要求和这些权利要求的所有等同形式限定，包括根据具体应用所进行的任何修改。

Claims

1.一种多方向图像捕获装置，包括:

壳体，该壳体具有主要孔径和次要孔径；

图像传感器，该图像传感器位于所述壳体中，并具有面向所述主要孔径的光敏数据捕获表面；和

单向反射镜，该单向反射镜面向所述图像传感器的所述光敏数据捕获表面，从而通过所述主要孔径的光，通过该单向反射镜后入射到该图像传感器的该光敏数据捕获表面，通过所述次要孔径的光，被该单向反射镜反射后入射到该图像传感器的该光敏数据捕获表面。

2.权利要求1所述的装置，其中所述单向反射镜是抛物面型的。

3.权利要求2所述的装置，其中所述图像传感器的所述光敏数据捕获表面位于所述单向反射镜的焦点处。

4.权利要求1所述的装置，其中所述单向反射镜是位于所述主要孔径中的透镜。

5.权利要求1所述的装置，该装置进一步包括位于所述次要孔径中的透镜。

6.权利要求1所述的装置，该装置进一步包括附着于该壳体的用于覆盖所述主要孔径的可移动的遮蔽盖。

7.权利要求1所述的装置，该装置进一步包括附着于该壳体的用于覆盖所述次要孔径的可移动的遮蔽盖。

8.权利要求1所述的装置，其中所述单向反射镜包括薄膜或者偏振涂层。

9.权利要求1所述的装置，其中所述图像传感器包括数字照相机传感器。

10.权利要求1所述的装置，其中所述壳体是长方形的，从而当所述装置被挂在用户的脖子上时，所述主要孔径或者所述次要孔径通常被用户的身体覆盖。

11.权利要求1所述的装置，其中所述光敏数据捕获表面被设置为相对于所述主要孔径成一个角度。

12.权利要求1所述的装置，其中所述光敏数据捕获表面被布置为使得通过所述主要孔径的中心和所述次要孔径的中心的中心线也通过所述光敏数据捕获表面的中心。

13.权利要求1所述的装置，其中所述光敏数据捕获表面被偏置为使得通过所述主要孔径的中心和所述次要孔径的中心的中心线不通过所述光敏数据捕获表面的中心。