CN101641951A - 改进影像质量的成像系统及相关方法 - Google Patents

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Abstract

一种图像采集装置可以包括：探测器，包含多个感测像素；以及光学系统，被配置，以将视场内的目标的畸变影像投影到该感测像素上，其中该光学系统放大该视场中心的影像，而压缩该视场外围的影像，其中以该图像采集装置的最低分辨率实现最大变焦放大倍率，公式(I)，所需的感测像素的第一数量小于最大变焦放大倍率的平方乘以该最低分辨率所需感测像素的第二数量。(I)

Description

改进影像质量的成像系统及相关方法
技术领域
实施例涉及成像系统，更具体地说，实施例涉及改进影像质量的成像系统及相关方法。
背景技术
最近，图像采集装置广泛用于诸如照相机、移动电话、网络摄像机(webcam)以及笔记本电脑的便携式和非便携式装置中。传统上，这些图像采集装置包括诸如CCD或者CMOS传感器的电子影像探测器、用于将视场(FOV)内的目标投影到该探测器上的透镜系统以及用于接收、处理和存储由该探测器提供的电子数据的电子电路系统。分辨率和光学变焦是这种图像采集装置的两个重要的性能参数。
图像采集装置的分辨率是指，物平面上的两个点源之间具有的最小距离，以致该图像采集装置能分辨这些点源。分辨率取决于，由于衍射和像差，每个光学系统未将点源投影为点，而将点源投影为预定宽度并且具有特定光强分布的圆斑(disc)。光学系统对点光源的响应被称为点扩展函数(PSF)。图像采集装置的总体分辨率主要取决于该光学投影系统的光学分辨率和该探测器的分辨率中较小的分辨率。
在此，光学投影系统的光学分辨率应该被定义为其PSF的半峰全宽(FWHM)。换句话说，两个点光源的投影的光强分布的峰值必须至少间隔该PSF的FWHM，以使该图像采集装置能分辨这两个点光源。然而，还可以根据该PSF将该分辨率定义为不同的值，例如，半峰宽度的70％。光学分辨率的该定义可以取决于该探测器的灵敏度以及从该探测器收到的信号的估计值。
在此，将该探测器的分辨率定义为间距，即，该探测器的两个相邻传感器像素的中点到中点的距离。
光学变焦表示图像采集装置采用比非变焦影像更高的分辨率捕获原始影像的一部分视场的能力。在此，假定在传统图像采集装置中总体分辨率通常受到该探测器的分辨率的限制，即，该PSF的FWHM可能小于两个相邻传感器像素之间的距离。
因此，通过选择部分视场并提高该光学投影系统对该部分视场的放大率，可以提高该图像采集装置的分辨率。例如，与×1变焦情况相比，×2光学变焦指该影像探测器的所有传感器像素均在每个方向上捕获半个影像的情况。
数码照相机((digital still camera)DS C)通常采用可以机械地互相相对位移的几组透镜单元，以使整个光学系统具有变焦距。在照相机嵌入其内的最常用多用途装置上，例如，移动电话、笔记本计算机、网络摄像机等，该光学系统是定焦系统，即，没有移动部件。因此，不可能动态改变该系统的焦距。在照相手机(camera phone)中提供的最普遍的变焦解决方案是“数字变焦”，它是一种基于将影像修剪为较小尺寸、然后将修剪后的影像内插到原始尺寸的解决方案，在该解决方案中，以各种方式完善丢失的信息。该解决方案仅模拟较长焦距的效果，并且就清晰度来说，未对该影像附加任何新信息。
因此，与光学变焦系统相比，采用数字变焦通常导致放大影像的清晰度显著丢失。在此使用的“数字变焦”指信号内插，它实际上不提供任何附加信息，而“光学变焦”指放大投影的部分影像，提供更多信息并且更好的分辨率。
在高端装置中，可以采用与DSC内的变焦机构类似的机械变焦机构。这些系统可以插入通常基于压电片的小型马达，这样可以使透镜在Z方向上(沿光轴)移动，并因此实现变焦距。这种马达的直径约为3mm，长度大于15mm。此外，与定焦透镜模块相比，大批量生产的预期成本非常高。此外，尽管机械变焦解决方案提供质量良好的影像，但运动部件的存在导致更加容易受到物理损伤和磨损。
实现光学变焦的另一种技术是液体变焦透镜(liquid zoomlens)。在此，当对该透镜内的液体施加压力或者静电力时，透镜的焦距发生变化。然而，液体变焦透镜技术存在几个公知的问题。例如，为了实现变焦而改变透镜的焦距也影响聚焦，即，需要至少有两个液体透镜(一个用于变焦，一个用于聚焦校正)的系统。因此，难以实现可以连续变焦的控制机构。还知道，液体透镜既存在色差、又存在枕形畸变。此外，整个系统的特点是，由于机械疲劳，寿命短并且性能始终在降低。
发明内容
因此，实施例涉及数码照相机和相关方法，该数码照相机和相关方法基本上克服了因为相关技术的局限性和缺陷产生的一个或者多个问题。
实施例的特征是提供一种成像系统，该成像系统具有采用定焦透镜的光学变焦，即，不需要任何机械运动机构。
本发明实施例的另一个特征是提供一种成像系统，该成像系统在影像传感器上具有可变分辨率，例如，在影像边缘或者较大的像素传感器区域内具有减小的分辨率。
实施例的又一个特征是提供一种成像系统，该成像系统通过具有之后利用数字方法校正的畸变而实现光学变焦。
通过提供图像采集装置，可以实现至少一个本发明的上述以及其它特征和优点，该图像采集装置包括：探测器，该探测器包含多个感测像素；以及光学系统，该光学系统适于将视场内目标的畸变影像投影到该感测像素上，其中该光学系统放大在该视场的中心的影像，并压缩该视场外围的影像，其中以该图像采集装置的最低分辨率实现最大变焦放大倍率
Figure G2007800413498D00041
所要求的感测像素的一个第一数量小于最大变焦放大倍率的平方乘以该最低分辨率所要求的感测像素的一个第二数量。
感测像素的该第一数量可以小于或者等于感测像素的该第二数量乘以其中
Figure G2007800413498D00043
是最大变焦放大倍率。感测像素的该第一数量可以等于感测像素的该第二数量的约1.75倍。
该光学系统可以被配置，以致该视场外围的点扩展函数具有基本上为感测像素尺寸的半峰全宽。该光学系统可以适于致使该视场中心的光学放大率大于该视场外围的光学放大率的两倍。
该光学系统可以适于提供可以在正交方向分离的畸变影像。该光学系统可以适于提供径向对称的畸变影像。该图像采集装置可以进一步包括处理器，该处理器适于处理由该探测器输出的电子信息。在该探测器上，该第一数量的感测像素可以具有相等间距。
该光学系统可以包括多个透镜。多个透镜全部都可以是塑料的。多个透镜中的每个透镜都是定焦透镜，即，可以是非运动透镜。
通过提供一种使定焦透镜系统实现变焦的方法，可以实现至少一个上述以及其它特征，该方法包括：接收视场中心的放大影像；接收该视场外围的压缩影像；以及对以最低分辨率实现最大变焦放大倍率所要求的第一数量的感测像素进行处理，其中感测像素的该第一数量小于该最大变焦放大倍率的平方乘以该最低分辨率所要求的感测像素的第二数量。
感测像素的该第一数量可以小于或者等于感测像素的该第二数量乘以
Figure G2007800413498D00051
其中
Figure G2007800413498D00052
是最大变焦放大倍率。感测像素的该第一数量可以等于感测像素的该第二数量的约1.75倍。
通过提供一种制造图像采集装置的方法，可以实现至少一个上述以及其它特征，该方法包括：形成光学系统，该光学系统适于将视场内的目标的畸变影像投影，其中该光学系统放大在该视场的中心的影像，并压缩该视场外围的影像；在靠近该光学系统设置探测器，该探测器的第一分辨率高于要输出的影像的第二分辨率；以及处理该探测器输出的信号，以在连续变焦范围内，提供该第一分辨率的影像。
该连续变焦范围可以是从×1到×3。该第一分辨率对应于感测像素的第一数量，该第二分辨率对应于感测像素的第二数量，
Figure G2007800413498D00053
是最大变焦放大倍率，并且该探测器上的感测像素的该第一数量小于
Figure G2007800413498D00054
乘以感测像素的该第二数量。
附图说明
通过参考附图详细描述典型实施例，本技术领域内的技术人员可以轻而易举地明白上述以及其它特征和优点，其中：
图1A和1B分别示出矩形图形和具有可以在x坐标和y坐标分离的畸变的畸变矩形图形；
图2A和2B分别示出圆形对称图形和畸变圆形对称图形的例子；
图3A至3D示出目标和根据实施例的不同变焦比的相应显示影像；
图4A示出根据实施例的光学设计的例子；
图4B示出利用图4A所示光学设计产生的栅格畸变；
图4C示出图4A所示光学设计的场曲(field curvature)；
图4D示出图4A所示光学设计的畸变；
图5示出根据实施例的图4A所示影像处理器的操作的流程图；
图6示出根据实施例的数码照相机的分解图；
图7A示出其内集成了根据实施例的数码照相机的便携式计算机的透视图；以及
图7B示出其内集成了根据实施例的数码照相机的移动电话的正视图和侧视图。
具体实施方式
在此，引用2006年9月15日提交的、名称为“DIGITAL CAMERAWITH IMPROVED IMAGE QUALITY”的第60/825,726号美国临时专利申请的全部内容供参考。
现在，将参考附图更全面描述实施例，然而，可以以不同方式实现它们，并且不应当认为它们局限于在此描述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使该公开彻底和完全，并且对本技术领域内的技术人员全面表达该实施例。附图中，为了清楚示出，放大了各层和各区域的尺寸。在本说明书中，同样的参考编号指相同的单元。
根据实施例，结合用于畸变校正的后处理，采用定焦透镜可以实现光学变焦。该探测器中使用的像素数量可以增加到超过支持变焦能力要求的标称(nominal)分辨率。首先，简要讨论最初采用的利用畸变实现变焦的概念。
指定同一个受让人的、序列号为EP2006-002864的未决PCT专利申请披露了一种图像采集装置，该图像采集装置包括：电子影像探测器，具有探测面；光学投影系统，用于将视场(FOV)范围内的目标投影到探测面上；以及计算单元，用于对从影像探测器获得的电子信息进行处理，在此引用该专利申请供参考。该投影系统投影该目标，并且使该目标发生畸变，以致当与标准透镜系统比较时，投影影像在FOV的中心图区被扩大，而在FOV的边缘图区被压缩。
如在此所述，可以采用该投影系统，以使其在FOV的边缘图区的点扩展函数(PSF)具有基本上对应于该影像探测器的相应像素的尺寸的FWHM。换句话说，该投影系统可以利用，FOV中心的分辨率优于宽入射角的分辨率，即，优于FOV的外围的分辨率的这个事实。这是因为，该透镜的点扩展函数(PSF)在FOV的边缘比在FOV中心宽。
FOV的轴上与其外围之间的分辨率之差介于约30％与50％之间。与影像中心比较，这样可以有效限制影像边缘位置的可观测分辨率。
因此，该投影系统可以包括定焦光学元件，该定焦光学元件在FOV中心的放大率大于在FOV边缘的放大率。换句话说，该透镜的有效焦距(EFL)是入射角的函数，以致该EFL在影像中心较长，而在影像边缘较短。这种投影系统投影畸变的影像，在该畸变影像中，中心部分被放大，而边缘被压缩。由于影像边缘的放大率较小，所以影像边缘的PSF也较小，在该传感器的较少像素上扩展，例如，一个像素，而非四个像素的方形。因此，不附加抽样(oversampling)这些图区，并且当该PSF小于像素的尺寸时，不会丢失任何信息。然而，在FOV的中心，放大率大，可以导致较高的分辨率。由于其PSF大于像素尺寸而变得在该传感器上不可分辨的两个可分辨点可以被放大到在该传感器上是可分辨的，因为每个点可以由不同的像素捕获。
该计算单元被配置，以充分利用该探测器获取的投影影像在其中心比在其边缘图区具有较高分辨率这个事实，从该投影影像的中心图区修剪和计算变焦的、非畸变的局部影像。对于整个视场的标准图片，通过计算压缩该中心图区。然而，如果采集该影像靠近中心部分的变焦的局部影像，则这可以通过根据要求的变焦和该局部影像的畸变程度仅修剪该局部影像并稍许压缩、或者根本不压缩它实现。换句话说，对于非变焦影像，放大并修剪该影像，以致利用较多数量的像素显示该变焦影像。
因此，该变焦满足上面提到的光学变焦的定义。然而，这种光学变焦实际上可能局限于约×2或者×3。
为了实现较大的变焦放大倍率(zoom magnification)，所涉及的实施例在像素数与变焦放大倍率之间采取折衷。换句话说，较大的变焦放大倍率要求增加传感器上的像素数，以避免丢失位于边缘的信息。支持连续变焦所需的像素数可以由逐级放大倍率(discrete magnification)确定，其中Z1是最大放大率，而ZP是最小放大率。考虑到覆盖整个FOV的N个像素、支持逐级变焦模式所需的像素数可以由等式1给出：
N ~ = N + N ( 1 - ( Z 2 Z 1 ) 2 ) + N ( 1 - ( Z 3 Z 2 ) 2 ) + . . . + N ( 1 - ( Z P Z P - 1 ) 2 ) - - - ( 1 )
重新整理等式1，可以得到如下的等式2：
N ~ N = P - Σ i = 1 P - 1 ( Z i + 1 Z i ) 2 - - - ( 2 )
为了获得Z的连续函数，将Zi-dZ代替Zi+1，得到等式3：
N ~ N = P - Σ i = 1 P - 1 1 - 2 dZ Z i + ( dZ Z i ) 2 - - - ( 3 )
删除高次幂项，例如，第一项上面的各项，并用积分代替求和，可以得到等式(4)：
N ~ N = P - ( ( P - 1 ) - 2 ∫ i = 1 Z ^ 2 dZ Z i ) = 2 ln ( Z ^ ) + 1 - - - ( 4 )
其中
Figure G2007800413498D00094
是要求的最大变焦放大倍率。
换句话说，对于具有产生L[MP](L＜K)影像的K兆像素([MP])矩形传感器的标准数码照相机，即无畸变的，整个影像的最大可应用光学变焦(对于L[MP]影像)可以被限制为换句话说，对于要求的光学变焦，Z，K等于Z2乘L。
因此，当要求的变焦为×2时，标准照相机要求四倍以上的像素。然而，根据实施例，由于该光学元件产生的畸变机制，在该影像的中心可以实现较高的变焦。因此，从上面的等式4可以看出，对于×2变焦，仅大约需要2.38倍的像素。例如，对于完全无损变焦，利用标准2MP影像传感器，应用2×变焦要求4.77MP。影像边缘质量的宽松要求，即，允许丢失信息，可以将该数量减小到例如×2变焦的像素的约1.75倍。
图1A和1B分别示出根据实施例的原始矩形图形和发生畸变的投影矩形图形。在该具体例子中，表示畸变的变换可以在水平轴和垂直轴分离。图2A和2B分别示出根据实施例的原始圆形对称图形和发生畸变的投影圆形对称图形。在此可以看出，该图形在中心图区被放大，而在边缘图区被压缩。还可以采用其它类型的畸变，例如，变形畸变。
图3A至3D示出根据实施例对图3A所示目标成像的一般过程。在3B中，首先，根据实施例由透镜系统投影该目标并且使该目标畸变，然后，利用高分辨率、即K[MP]探测器捕获该目标。图3C示出被校正的较低分辨率的、即×1变焦的L[MP]影像。图3D示出被校正的、与×1影像具有相同L[MP]分辨率的×2变焦影像。
图4A示出典型图像采集装置400，该图像采集装置400包括光学系统410，用于将目标(未示出)成像到探测器475上，即影像平面上，该探测器475响应投影到其上的光、输出电信号。这些电信号可以被送到处理器485，该处理器485可以处理、存储和/或者显示该影像。该光学系统410可以包括：第一透镜420，具有第二面和第三面；第二透镜430，具有第四面和第五面；孔径光阑440，位于第六面；第三透镜450，具有第七面和第八面；第四透镜460，具有第九面和第十面；红外(IR)滤光片470，具有第十一面和第十二面，该目标的所有影像均成像在影像面475上。
在特定例子中，光学系统410可以具有6mm的焦距和3.4的F数。根据实施例的光学系统410可以提供径向畸变，对于±30°的标准FOV，该径向畸变在中心使影像放大、而在边缘使影像压缩。
如下列出了光学设计系数和所有光学面的孔径以及制造透镜的材料：
表1
  序号   注释   半径(mm)   厚度(mm)   介质   半径   锥形   参数x2   参数x4   参数x6   参数x8   参数x10
  0   目标   无穷大   无穷大   空气   653.2   0.000   0.000   0.000   0.000   0.000   0.000
  1   无穷大   0.30   空气   4.0   -0.932   0.000   0.000   0.000   0.000   0.000
  2   L1   2.9000   1.68   塑料   3.0   -100.00   0.000   0.017   -0.001   0.000   0.000
  3   1000   0.17   塑料   2.5   -100.00   0.000   0.022   -0.001   0.000   0.000
  4   L2   112.00   1.47   塑料   2.4   0.455   0.000   -0.027   -0.001   0.000   0.000
  5   2.700   1.68   塑料   1.6   0.000   0.000   0.000   0.000   0.000   0.000
  6   APS   无穷大   0.05   空气   0.4   12.800   0.000   -0.067   -0.049   0.000   0.000
  7   L3   3.266   0.80   塑料   0.6   8.000   0.000   0.066   0.044   0.000   0.000
  8   -3.045   0.63   塑料   0.9   2.979   0.000   0.000   0.075   0.000   0.000
  9   L4   -2.504   1.51   塑料   1.1   22.188   0.000   -0.312   0.175   -0.055   0.010
  10   -7.55   0.39   塑料   1.6   0.000   0.000   0.000   0.000   0.000   0.000
  11   IRF   无穷大   0.30   N-BK7   1.8   0.000   0.000   0.000   0.000   0.000   0.000
  12   无穷大   0.23   空气   1.9   0.000   0.000   0.000   0.000   0.000   0.000
  13   IMG   无穷大   0.00   1.8   0.000   0.000   0.000   0.000   0.000   0.000
在此，面0对应于目标，L1对应于第一透镜420，L2对应于第二透镜430，APS对应于孔径光阑440，L3对应于第三透镜450，L4对应于第四透镜460，IRF对应于IR滤光片460，IMG对应于探测器475。当然，也可以采用实现足够大畸变的其它配置。
用于制造透镜的塑料可以是任意适当塑料，例如，诸如瑞翁化学工业公司(Zeon Chemical Company)生产E48R的聚碳酸酯、丙烯酸、PMMA等。尽管表1将所有透镜材料均表示为塑料，但是也可以采用其它适当材料，例如，玻璃。此外，每个透镜均可以根据其性能要求而采用不同的材料制造。可以采用针对所选材料的适当方法制造透镜，例如，注模法、玻璃成型、复制、膜片层制造等。此外，IR滤光片470可以由N-BK7之外的适当IR滤光材料制成。
图4B示出光学系统410提供的栅格畸变。图4C示出光学系统410的场曲。图4D示出光学系统410的畸变。
图5示出处理器485可以执行的操作的流程图。处理器485可以包括影像信号处理(ISP)链510，它从探测器475接收影像。例如，该影像可以是原始Bayer数据或者位图影像(bitmapimage)。通过输入接口520，可以将该影像送到操作530。操作530还可以从操作525接收有贡献的像素索引，这样，对于非畸变输出影像中的每个像素索引，可以从畸变输入影像中确定靠近的邻者。然后，已知透镜系统410的畸变函数，并且由于畸变是固定的，所以畸变影像中的每个像素具有已知的固定放大率，因此，操作530可以校正畸变。可以利用公知的变换校正该畸变，对于要求非畸变影像中的每个像素，该公知变换根据预配的要求变焦放大倍率计算畸变影像中的哪些像素对其有贡献(由于在畸变影像与非畸变影像之间不存在像素-像素匹配，所以可以利用在几个相邻畸变像素之间进行内插来确定相应非畸变像素的值)。因此，仅该影像的中心更被压缩的1×倍率，以及从该影像中心剪切要求的图块(desired section)并在不压缩的情况下进行校正的较高放大率均可以实现。
例如，当将变焦设置为×1时，操作530适于计算从探测器475接收的投影目标数据的、固定L[MP]分辨率的非畸变图片。探测器475可以产生对应于要捕获的目标的畸变投影的数据。为了此目的，可以已知、估计或者测量由该投影系统产生的畸变。当变焦更大时，操作530可以修改该影像，并且修剪该影像的要求中心，从而接收具有相同L[MP]分辨率的要求的变焦。
操作530可以采用任意适当内插方法，例如，双线性、仿样(spline)、边缘检测(edge-sense)、双三次仿样(bicubicspline)等，并且它可以将合成的像素值输出到输出接口540。如果需要基于要求的最终用途，则可以在操作550改善该输出影像的影像对比度。然后，可以使该输出影像返回ISP链510，在ISP链510，可以进一步处理该影像，例如，降噪或者压缩，诸如JPEG压缩或者GIF压缩。
如果图像采集装置以一种以上的捕像模式工作，例如，正常模式和变焦模式，则可以在输入接口520与操作525之间设置用虚线表示的连接器。如果这样，则需要对每种模式执行不同的畸变校正，因此，输入接口520可以将捕像模式信息送到操作525。
图6示出可以采用根据实施例光学变焦系统的数码照相机600的分解图。在该图中可以看出，数码照相机600可以包括被固定到透镜架620上的透镜系统610，接着，可以将该透镜架620固定到传感器630上。最后，可以将整个组件固定到电子器件640上。
图7A示出其内集成了数码照相机600的计算机680的透视图。图7B示出其内集成了数码照相机600的移动电话690的正视图和侧视图。当然，还可以将数码照相机600集成到所示位置之外的其它位置。
因此，根据实施例，利用结合对畸变校正执行的后处理的定焦透镜，可以实现光学变焦。可以将探测器中使用的像素数增加到超过支持变焦能力所要求的标称分辨率。
在此使用的术语“和/或者”包括所列相关项目中的任何一个或者多个以及它们的组合。此外，尽管在此可以利用诸如“第一”、“第二”、“第三”等的术语描述各种单元、部件、图区、层和/或者图块，但是这些单元、部件、图区、层和/或者图块并不受这些术语限制。这些术语仅用于将一个单元、部件、图区、层和/或者图块与另一个单元、部件、图区、层和/或者图块区别开。因此，第一单元、部件、图区、层和/或者图块可以被称为第二单元、部件、图区、层和/或者图块，而不脱离在此描述的实施例讲述的内容。
为了便于描述，在此可以使用诸如“下面”、“之下”、“低于”、“高于”、“上面”等的相对空间术语描述一个单元或者特征与另一个(另一些)单元或者特征的关系，如图所示。应该明白，该相对空间术语意在，除了图中所示的定向(orientation)，还包括该装置在使用或者操作中的不同定向。例如，如果该图中的装置被翻转，则被描述为其它单元或者特征“之下”或者“下面”的单元被定向“高于”其它单元或者特征。因此，典型术语“低于”可以包括高于和低于的定向。还可以以其它方式定向该装置(旋转90度或者其它定向)，并因此而插入在此使用的其它相对空间描述语。
在此使用的单数形式“一个(a、an)”和“该(the)”意在也包括复数形式，除非在本说明书中明确指出。还要进一步理解，术语“包括(comprise和comprising)”、“包含(include和including)”指定存在所述的特征、完整体(integer)、步骤、操作、单元、部件等，但是并不排除存在或者对其附加一个或者多个其它特征、完整体、步骤、操作、单元、部件、组等。
在此披露了本发明实施例，并且尽管采用了特定术语，但是使用它们，可以认为它们仅有通用意义和描述性意义，而没有限制性意义。尽管针对硬件实现描述了本发明实施例，但是可以以软件方式，例如，利用具有机器可读介质的制成品，可以实现本发明的处理，该机器可读介质包含在机器读取其时，使得该机器可以使该数据去畸变的数据。此外，尽管上面的讨论假定，在探测器上像素具有同等间距，但是通过改变该探测器上的间距，可以实现所有压缩中的一些压缩。因此，本技术领域内的技术人员明白，在不脱离下面的权利要求书限定的本发明实质范围的情况下，可以在形式和细节方面进行各种变更。

Claims (20)

1.一种图像采集装置，包括：
探测器，该探测器包含多个感测像素；以及
光学系统，该光学系统适于将视场内的目标的畸变影像投影到该感测像素上，其中该光学系统放大在该视场的中心的影像，并压缩该视场外围的影像，其中以该图像采集装置的最低分辨率实现最大变焦放大倍率
Figure A2007800413490002C1
所需的感测像素的一个第一数量小于最大变焦放大倍率的平方乘以该最低分辨率所需感测像素的一个第二数量。
2.根据权利要求1所述的图像采集装置，其中感测像素的该第一数量小于或者等于感测像素的该第二数量乘以其中
Figure A2007800413490002C3
是最大变焦放大倍率。
3.根据权利要求1所述的图像采集装置，其中感测像素的该第一数量等于感测像素的该第二数量的约1.75倍。
4.根据权利要求1所述的图像采集装置，其中该光学系统适于致使该视场外围的点扩展函数具有基本上为感测像素尺寸的半峰全宽。
5.根据权利要求1所述的图像采集装置，其中该光学系统适于致使该视场中心的光学放大倍率大于该视场外围的光学放大倍率的两倍。
6.根据权利要求1所述的图像采集装置，其中该光学系统适于提供可以在正交方向分离的畸变影像。
7.根据权利要求1所述的图像采集装置，其中该光学系统适于提供径向对称的畸变影像。
8.根据权利要求1所述的图像采集装置，进一步包括处理器，该处理器适于处理该探测器输出的电子信息。
9.根据权利要求1所述的图像采集装置，其中在探测器上，该第一数量的感测像素具有相等间距。
10.根据权利要求1所述的图像采集装置，其中该光学系统包括多个透镜。
11.根据权利要求10所述的图像采集装置，其中多个透镜中的每个透镜都是塑料的。
12.根据权利要求10所述的图像采集装置，其中多个透镜中的每个透镜都是定焦透镜。
13.一种包含根据权利要求1所述图像采集装置的移动电话。
14.一种包含根据权利要求1所述图像采集装置的便携式计算机。
15.一种使定焦透镜系统实现变焦的方法，该方法包括：
接收视场中心的放大影像；
接收该视场外围的压缩影像；以及
对以最低分辨率实现最大变焦放大倍率所需的第一数量的感测像素进行处理，其中感测像素的该第一数量小于该最大变焦放大倍率的平方乘以该最低分辨率所需感测像素的第二数量。
16.根据权利要求15所述的方法，其中感测像素的该第一数量小于或者等于感测像素的该第二数量乘以
Figure A2007800413490004C1
其中
Figure A2007800413490004C2
是最大变焦放大倍率。
17.根据权利要求15所述的方法，其中感测像素的该第一数量等于感测像素的该第二数量的约1.75倍。
18.一种制造图像采集装置的方法，该方法包括：
形成光学系统，该光学系统适于将视场内的目标的畸变影像投影，其中该光学系统放大在该视场的中心的影像，并压缩该视场外围的影像；
在靠近该光学系统设置探测器，该探测器的第一分辨率高于要输出的影像的第二分辨率；以及
处理该探测器输出的信号，以在连续变焦范围内提供该第一分辨率的影像。
19.根据权利要求18所述的方法，其中该连续变焦范围是从×1到×3。
20.根据权利要求18所述的方法，其中该第一分辨率对应于感测像素的第一数量，该第二分辨率对应于感测像素的第二数量，
Figure A2007800413490005C1
是最大变焦放大倍率，并且该探测器上的感测像素的该第一数量小于乘以感测像素的该第二数量。
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