CN103533227A - 图像拾取装置和透镜装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了图像拾取装置和透镜装置。该图像拾取装置，包括：多个成像光学系统，其具有不同的焦距，且各自被配置成形成对象的光学图像；以及，多个图像传感器，其具有各自与所述多个成像光学系统中的一个成像光学系统对应的图像拾取区域，且各自被配置成对由所述成像光学系统中的相应一个成像光学系统形成的光学图像进行光电转换。所述图像拾取装置被配置成通过对所述多个成像光学系统以及所述多个图像传感器进行控制来同时捕获多个图像。每个成像光学系统包括：聚焦透镜单元，其被配置成在聚焦时移动；以及，固定透镜单元，其在聚焦时固定。所述图像拾取装置还包括聚焦驱动器，所述聚焦驱动器被配置成将多个聚焦透镜单元移动相等的移动量。

Description

图像拾取装置和透镜装置

技术领域

本发明涉及图像拾取装置和透镜装置。

背景技术

日本专利特开No.（“JP”）2005-303694提出了一种复眼（compound-eye）图像拾取装置，其被配置成对图像进行捕获以使得具有不同视角的长焦距透镜和短焦距透镜可包含对象的同一部分。这种复眼图像拾取装置将从与长焦距透镜对应的图像传感器获得的放大图像包括在从与短焦距透镜对应的图像传感器获得的图像的一部分中。JP2001-330878提出了一种图像拾取装置，其被配置成切换具有不同焦距的多个单焦距透镜单元，并在光轴上移动具有摄影时光接收单元所希望的焦距的透镜单元。JP2005-341301提出了一种复眼图像拾取装置，其中，每个小眼（ommatidium）包括一体成型的前和后透镜单元。

JP2005-303694和JP2005-341301不能在用具有不同焦距的多个光学系统中的一体成型透镜单元聚焦时同时获得具有不同视角的焦点对准（in-focus）图像。当透镜单元并非一体成型时，可通过对透镜单元进行个体控制来同时获得具有不同视角的焦点对准图像。然而，必须为各个透镜单元提供驱动器并对各个驱动器进行控制，这使得复眼图像拾取装置较大或在结构上较为复杂。类似地，因为存在为多个光学系统设置的单个图像传感器，所以JP2001-330878不能同时获得具有不同视角的焦点对准图像。

发明内容

本发明提供了图像拾取装置和透镜装置，其能够同时获得具有不同视角（angle of view）的焦点对准图像，并包括具有不同焦距的多个光学系统。

根据本发明的图像拾取装置包括：多个成像光学系统，其具有不同的焦距，且各自被配置成形成对象的光学图像；以及，多个图像传感器，其具有各自与多个成像光学系统中的一个成像光学系统对应的图像拾取区域，且各自被配置成对由成像光学系统中的相应一个成像光学系统形成的光学图像进行光电转换。图像拾取装置被配置成通过对多个成像光学系统以及多个图像传感器进行控制来同时捕获多个图像。每个成像光学系统包括：聚焦透镜单元，其被配置成在聚焦时移动；以及，固定透镜单元，其在聚焦时固定。图像拾取装置还包括聚焦驱动器，聚焦驱动器被配置成将多个聚焦透镜单元移动相等的移动量。

参照附图，从下面对示例性实施例的描述，将会明了本发明的更多特征。

附图说明

图1是根据此实施例的复眼图像拾取装置的框图。

图2是图1所示复眼图像拾取装置中的图像拾取单元的透视图。

图3是图2所示图像拾取单元的前视图。

图4是由图3所示各个成像光学系统所捕获的图像的示例。

图5是图1所示复眼图像拾取装置中的聚焦驱动器的部分放大透视图。

图6是用于说明图1所示复眼图像拾取装置中的图像拾取操作的流程图。

图7是用于说明图1所示复眼图像拾取装置中的对象距离信息记录操作的流程图。

图8是根据另一实施例的图像拾取单元的截面视图。

图9是图8所示图像拾取单元的前视图。

图10是图8所示图像拾取单元中的聚焦驱动器的部分平面图。

图11A-11D是根据本发明第一实施例的复眼光学系统中的广角小眼、广角中间小眼、望远中间小眼以及望远小眼的透镜截面视图。

图12A-12D是根据与基于第一实施例在图11A-11D中示出的复眼光学系统对应的数值示例1在广角端、广角中间位置、望远中间位置以及望远端处的像差图。

图13A-13D是根据本发明第二实施例的复眼光学系统中的广角小眼、广角中间小眼、望远中间小眼以及望远小眼的透镜截面视图。

图14A-14D是根据与基于第二实施例在图13A-13D中示出的复眼光学系统对应的数值示例2在广角端、广角中间位置、望远中间位置以及望远端处的像差图。

图15A-15D是根据本发明第三实施例的复眼光学系统中的广角小眼、广角中间小眼、望远中间小眼以及望远小眼的透镜截面视图。

图16A-16D是根据与基于第三实施例在图15A-15D中示出的复眼光学系统对应的数值示例3在广角端、广角中间位置、望远中间位置以及望远端处的像差图。

图17A和17B是根据本发明第四实施例的复眼光学系统中的广角小眼和望远小眼的透镜截面视图。

图18A和18B是根据与基于第四实施例在图17A和17B中示出的复眼光学系统对应的数值示例4在广角端和望远端处的像差图。

图19是随着对象距离波动的像面移动的说明图。

图20是随着聚焦单元移动的像面校正的说明图。

图21是用于说明一般的立体摄影的模型的视图。

图22是在图7的S36中提取对应点的方法的说明图。

图23A-23D是根据本发明第五实施例的复眼光学系统中的广角小眼、广角中间小眼、望远中间小眼以及望远小眼的透镜截面视图。

图24A-24D是根据与基于第五实施例在图23A-23D中示出的复眼光学系统对应的数值示例5在广角端、广角中间位置、望远中间位置以及望远端处的像差图。

图25是用于说明对象距离波动与像面移动量之间的关系的截面视图。

图26是用于说明具有不同焦距的两个光学系统中在对象距离波动与像面移动量之间的关系的截面视图。

图27A-27D是根据本发明第六实施例的复眼光学系统中的广角小眼、广角中间小眼、望远中间小眼以及望远小眼的透镜截面视图。

图28A-28D是根据与基于第六实施例在图27A-27D中示出的复眼光学系统对应的数值示例6在广角端、广角中间位置、望远中间位置以及望远端处的像差图。

图29A-29D是根据本发明第七实施例的复眼光学系统中的广角小眼、广角中间小眼、望远中间小眼以及望远小眼的透镜截面视图。

图30A-30D是根据与基于第七实施例在图29A-29D中示出的复眼光学系统对应的数值示例7在广角端、广角中间位置、望远中间位置以及望远端处的像差图。

具体实施方式

根据此实施例的图像拾取装置被配置成对多个成像光学系统以及多个图像传感器进行控制，从而同时捕获多个图像。此实施例将多个单焦距光学系统布置为具有不同焦距的图像拾取系统，并用各自具有与所述多个图像拾取光学系统中的一个对应的图像拾取区域的图像传感器来提供变焦（zooming）。可设置多个图像传感器，或者，可对一个图像传感器的图像拾取区域进行分割。其同时捕获具有不同视角的多个焦点对准图像，以实现连续变焦功能。已知这样的数字变焦单元，其被配置成通过对由图像拾取装置捕获的图像的视角的部分进行修整并通过将修整后的范围放大到预定尺寸来提供伪变焦效果。还已知将数字变焦与光学变焦组合的具有较高倍率（magnification）变化比的变焦透镜。

通过应用这种技术，包括具有不同视角的成像光学系统并使用数字变焦技术对不同视角进行内插的复眼图像拾取装置能够获得与伪变焦相同的效果。

然而，传统的数字变焦使用线性内插（双线性方法），且因此可能使数字变焦区域的图像劣化。另外，图像质量（分辨率）随着数字变焦倍率的增大而下降。对此问题提出的一种解决方案是超分辨率（ultra-resolution）技术，例如ML（最大似然）法、MAP（最大后验概率）法以及POCS（凸集投影）法。其他已知超分辨率技术包括IBP（迭代反投影）法、LR（Lucy-Richardson）法等等。

LR法对原始图像中的照明分布和劣化图像中的照明分布进行规范化（normalize），并将各个分布转换为概率密度函数。作为光学系统的传递特性的点扩展函数（“PSF”）可被看作条件概率的概率密度函数的分布。原始图像的分布基于贝叶斯统计、使用最大似然估计的反复计算以及劣化图像分布和PSF分布来估计。

现在将给出对基于贝叶斯统计的图像复原方法的描述。出于简单描述起见，将讨论单色一维图像。现在，假设对象被称为原始图像，由图像拾取装置捕获的图像或通过对所捕获图像进行电放大得到的图像被称为劣化图像，使用图像复原方法将劣化图像复原为接近原始图像的图像被称为超分辨率技术，且复原后的图像被称为高分辨率图像。

在用一维向量表达的劣化图像g(x)与相对于劣化图像用一维向量表达的原始图像f(x)之间满足下面的表达式，其中，h(x)表示光学系统的PSF：

g(x)=h(x)*f(x)     ···(1)

通过根据将原始图像转换为劣化图像的正向过程使用贝叶斯定理，贝叶斯统计构成相对于逆向过程的（后验）概率，并基于结果从劣化图像估计原始图像。贝叶斯定理如下表示，其中，P(f(x))是其中原始图像f存在的事件的概率密度函数，P(g(x))是其中劣化图像g存在的事件的概率密度函数，P(g(x)|f(x))表示当提供原始图像f时的劣化图像g的条件概率密度函数()。P(g(x)|f(x))被称为后验概率密度函数。

$P\left(f\left(x\right)\right|g\left(x\right))=\frac{P\left(g\left(x\right)\right|f\left(x\right))P\left(f\left(x\right)\right)}{P\left(g\left(x\right)\right)}$ ···(2)

假设当对于f和g建立贝叶斯定理时，则f和g被规范化，且f和g能作为概率密度函数而被处理。建立下面的表达式，其中，f(x₁)表示其中在原始图像的坐标x₁处存在点光源的事件，并且g(x₂)表示其中在劣化图像的坐标x₂处形成图像的事件：

P(f(x₁))=f(x₁)     ···(3)

P(g(x₂))=g(x₂)     ···(4)

用作为光学系统的PSF的“h”和P(g(x₂)|f(x₁))建立下面的表达式：

P(g(x₂)|f(x₁))=h(x₂-x₁)    ···(5)

用于形成劣化图像中的坐标x2处的图像的原始图像的分布可基于表达式(2)到(5)来估计：

$P\left(f\left(x\right)\right|g\left(x_2\right))=\frac{h(x_2-x)f\left(x\right)}{g\left(x_2\right)}$ …(6)

基于边际概率的定义建立下面的表达式：

$P\left(g\left(x\right)\right)={\∫}_{-\∞}^{\∞}P(f\left(x\right),g\left(x\right))\mathrm{dx}={\∫}_{-\∞}^{\∞}P\left(g\left(x\right)\right|f\left(x\right))P\left(f\left(x\right)\right)\mathrm{dx}$

…(7)

表达式(6)可如下转换：

$P\left(f\left(x\right)\right|g\left(x_2\right))=\frac{h(x_2-x)f\left(x\right)}{{\∫}_{-\∞}^{\∞}P\left(g\left(x_2\right)\right|f\left(x_1\right))P\left(f\left(x_1\right)\right){\mathrm{dx}}_1}=\frac{h(x_2-x)f\left(x\right)}{{\∫}_{-\∞}^{\∞}h(x_2-x_1)f\left(x_1\right){\mathrm{dx}}_1}$

…(8)

当两侧均乘以P(g(x2))=g(x2)并接着进行积分时，基于表达式(8)的左右两侧建立下面的表达式：

表达式(8)的左侧

$={\∫}_{-\∞}^{\∞}P\left(f\left(x\right)\right|g\left(x_2\right))P\left(g\left(x_2\right)\right){\mathrm{dx}}_2=P\left(f\left(x\right)\right)=f\left(x\right)$ …(9)

表达式(8)的右侧

$=f\left(x\right){\∫}_{-\∞}^{\∞}\frac{h(x_2-x)g\left(x_2\right)}{{\∫}_{-\∞}^{\∞}h(x_2-x_1)f\left(x_1\right){\mathrm{dx}}_1}{\mathrm{dx}}_2$ …(10)

当f(x)为真的原始图像时，建立上面的关系。换句话说，计算f(x)对应于劣化图像的复原。

通过用f_k+1(x)替换表达式(9)中的f(x)并用f_k(x)替换表达式(10)中的f(x)，借助用下面的表达式的反复计算，可获得原始图像的分布或f_k的收敛值：

$f_{k+1}\left(x\right)=f_k\left(x\right){\∫}_{-\∞}^{\∞}\frac{h(x_2-x)g\left(x_2\right)}{{\∫}_{-\∞}^{\∞}h(x_2-x_1)f\left(x_1\right){\mathrm{dx}}_1}{\mathrm{dx}}_2$ …(11)

如果光学系统的传递特性和劣化图像已知，则基于贝叶斯统计的图像复原方法能复原未知的原始图像，并且，如果劣化图像以及与之对应的原始图像已知，则能够复原光学系统的传递特性。光学传递函数(“OTF”)可代替PSF使用。

MAP法如下地寻找使得后验概率密度最大化的f(x)：

f(x)=argmaxP(f(x)|g(x)∝P(g(x)|f(x))P(f(x))…(12)

两个图像也可通过考虑将高斯噪声n加到劣化图像且给定为光学系统的PSF的h(x)表示线性运算m×m卷积矩阵C而表达。

g(x)=C×f(x)+n···(13)

除了PSF以外，矩阵C可包含源自图像拾取系统的劣化因素。

在表达式(12)中，使得后验概率密度函数最大化的f(x)通过基于表达式(12)寻找使得下面的评估函数最小化的f(x)来计算：

T(f)=||g(x)-C×f(x)||²+αZ(f)···(14)

Z(f)表示约束函数，其包含图像的平滑度以及来自附加条件的约束项，α表示加权因子。传统的最陡下降法等等可用于使得评估函数最小化。计算使得表达式(14)最小化的f(x)对应于劣化图像的复原。

必须设置初始假定分布f(x)，以便使用表达式(11)和(14)以及评估函数来对劣化图像进行复原，且初始假定分布一般将g(x)用作具有与复原后的图像的图像拾取倍率相同的图像拾取倍率的劣化图像。尽管诸如PSF或OTF之类的光学系统传递特性以及基于附加条件和约束条件获得的约束项是重要的，但是光学系统传递特性依赖于参数，例如透镜的像差、照明波长以及图像传感器的孔径，并且，一般难以精确对之进行评估。

当高斯分布用作初始条件的PSF时，在实际的图像拾取系统中，PSF与高斯分布一致是少见的，且此方法引起估计误差的增大。当从劣化图像估计PSF时，劣化图像中损失大量信息，且难以估计精确的PSF。

因此，通过将新的强约束条件加到超分辨率技术，精度得到改善，新的强约束条件例如为具有与将被复原的劣化图像的图像拾取倍率不同的图像拾取倍率的高分辨率图像。具有不同的图像拾取倍率的图像是如图4所示的对于同一对象以不同视角捕获的图像1110a和1140a，由此，能获得劣化图像中的部分区域内的详细信息。

例如，基于高分辨率图像精确地估计其中存在主要对象的劣化图像中心区域中的PSF，且与通过表达式(11)的反复计算的传统方法相比复原变得更为精确。由于先前获取了劣化图像中的部分区域内的细节，所以通过将其中评估值依赖于高分辨率图像与劣化图像中的部分区域间的相关性的相关函数添加到表达式(14)中的约束函数，复原变为高度精确。由于劣化图像中尽可能宽的区域上的详细信息提供了高度精确的复原，所以可逐步地布置具有阶梯状的（stepwise）不同焦距的多个光学系统。

作为简单的方法，通过将从与望远透镜对应的图像传感器获得的望远图像设置为通过数字变焦获得的图像的一部分，能获得其中分辨率为部分高且部分低的中间视角处的图像。

复眼图像拾取装置中的连续变焦功能需要对具有多个不同视角的焦点对准图像的同时捕获配置。如果包含散焦图像，则上面的方法的效果减弱，于是，不能实现具有高分辨率的连续变焦功能。

当包括具有不同焦距的多个成像光学系统的复眼图像拾取装置试图同时获得具有不同视角的焦点对准图像时，如果所述多个成像光学系统独立地设计，则聚焦时聚焦单元的移动量彼此不同，并且驱动器对于各个成像光学系统是必需的。例如，驱动电机对于各个成像光学系统是必需的，并且即使是在能共用驱动电机时，也需要具有不同节距的导螺杆和齿轮。结果，图像拾取装置变得较大，并且聚焦驱动器在结构上变得复杂。

为了在具有不同焦距的所述多个图像拾取光学系统中简化聚焦驱动器，有必要使聚焦时的各个聚焦单元的移动量相等。一种措施是将所述多个聚焦单元（聚焦透镜单元）保持在共用移动框架等中，或是保持一体成型的聚焦单元。

现在对于光学系统的近轴布置参照图19和图22，根据牛顿表达式（Newton’s expression）建立下面的表达式，其中，x表示从具有焦距f的成像光学系统的对象侧焦点到对象（obj）的距离，x’表示从图像侧焦点到像面（img）的距离：

xx'=-f²      ···(15)

基于表达式(15)，当对象移动Δx时，像面移动量Δx’如下表达：

$\mathrm{\Δ}{x}^{\′}=\frac{-f^2\·\mathrm{\Δx}}{x(x+\mathrm{\Δx})}$ …(16)

基于表达式(16)，当特定对象距离波动时，像面移动量与成像光学系统的焦距f的平方成比例。换句话说，对于对象距离波动Δx，像面移动量Δx_W’与Δx_T’之间的比率如下给出，其中，f_W是图19所示的W（广角）光学系统的焦距，且f_T是T（望远）光学系统的焦距：

$\frac{\mathrm{\Δ}{x_T}^{\′}}{{{\mathrm{\Δx}}_W}^{\′}}=\frac{f_T^2}{f_W^2}$ …(17)

基于表达式(17)，如图19所示，当同一对象由具有不同焦距的光学系统成像时，望远光学系统的像面移动量Δx_T比广角光学系统的像面移动量Δx_T’大焦距的平方比倍。

被配置成根据对象距离在光轴方向上移动整体光学系统的聚焦被已知为在传感器平面上形成焦点对准图像时的整体进给（entirefeeding）。当各个整体光学系统被进给以便进行聚焦时，在光学系统的进给量和像面波动量之间存在一一对应关系，且各个光学系统的整体进给量变为Δx_W’和Δx_T’量，以便在传感器平面上形成图像。由于有必要将望远光学系统进给比广角光学系统长出焦距的平方比倍，所以难以一体地对它们进行驱动，分立的驱动器是必需的，且聚焦驱动器变得复杂。

因此，如图20所示，这种方法采用了部分聚焦，其被配置成在聚焦时移动光学系统的一部分。透镜的部分聚焦包括：前聚焦，其被配置成移动对象侧的第一透镜单元；和内聚焦或后聚焦，其被配置成移动第二或后续的透镜单元。这里，在聚焦单元F在光轴方向上移动时相对于像面位置波动的位置灵敏度ES用下面的表达式表示，其中，β_F表示聚焦单元的横向倍率，β_R表示被布置在聚焦单元F的图像侧的图像侧单元R的横向倍率：

ES=(1-β_F ²)·β_R ²    ···(18)

当没有如同后聚焦中一样位于聚焦单元F的图像侧的透镜单元时，横向倍率β_R变为1，且位置灵敏度ES变为ES=1-β_F ²。随着聚焦单元移动的像面移动量ΔA’用下面的表达式表达，其中，ΔA表示聚焦时的聚焦单元F的移动量：

ΔA'=ΔA·ES     ···(19)

换句话说，在部分聚焦中，用表达式(16)表达的对象距离波动可等于用表达式(19)表达的聚焦单元移动ΔA所引起的像面移动量ΔA’。最终，为了在包括具有特定位置灵敏度ES的聚焦单元的光学系统中校正由像面移动量Δx’引起的像面波动，聚焦单元可仅移动用下面的表达式表达的ΔA：

$\mathrm{\ΔA}=\frac{{\mathrm{\Δx}}^{\′}}{\mathrm{ES}}$ …(20)

假设f_W表示图20所示的W（广角）光学系统的焦距，F_T表示T（望远）光学系统的焦距，β_FW表示W光学系统中的聚焦单元的横向倍率，β_RW表示W光学系统中的图像侧单元的横向倍率，β_FT表示T光学系统中的聚焦单元的横向倍率，且β_RT表示T光学系统中的图像侧单元的横向倍率。于是，相应的光学系统的聚焦单元的位置灵敏度ES_W和ES_T用下面的表达式表达：

ES_W=(1-β_FW ²)·β_RW ²     ···(21)

ES_T=(1-β_FT ²)·β_RT ²     ···(22)

基于表达式(20)、(21)和(22)，用于通过各聚焦单元的相同的移动量ΔA对由图19所示的对象移动量Δx引起的像面移动量Δx_W’和Δx_T’的像面校正的条件表达式如下：

$\mathrm{\ΔA}=\frac{{{\mathrm{\Δx}}_w}^{\′}}{{\mathrm{ES}}_w}=\frac{{{\mathrm{\Δx}}_T}^{\′}}{{\mathrm{ES}}_T}$ …(23)

基于表达式(17)，表达式(23)变为如下：

$\frac{{\mathrm{ES}}_W\·f_T^2}{{\mathrm{ES}}_T\·f_W^2}=1$ …(24)

表达式(24)是要满足的近轴条件表达式，以便使得具有不同焦距的光学系统中的聚焦透镜的移动量相等，且用于此实施例的光学系统使用聚焦单元F和图像侧单元R的横向倍率以满足表达式(24)。条件表达式(24)表明，当焦距的平方比等于具有不同焦距的光学系统中的聚焦单元位置灵敏度的比率时，可以使聚焦移动量相等。

聚焦单元的位置灵敏度可落在容许弥散圆直径δ内，即使是在其不完全满足表达式(24)时。例如，假设当弥散圆直径δ是图像拾取平面（图像圆）的大约1/500到1/1000那么长时，聚焦单元的作为像面移动量Δx’和像面移动量ΔA’之间的差的散焦量可满足下面的表达式：

|Δx'-ΔA'|<(F数)×δ

因此，只要是满足下面的条件表达式(25)的实际光学系统，散焦量就落在光学系统的焦深（depth of focus）内，且能够通过聚焦单元的相同的移动量同时获取焦点对准图像：

$0.8<\frac{{\mathrm{ES}}_W\&CenterDot;f_T^2}{{\mathrm{ES}}_T\&CenterDot;f_W^2}<1.2$ …(25)

表达式(25)能如下变换：

$0.8<\frac{(1-{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{Fi}}^2){\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{Ri}}^2\&times;f_h^2}{(1-{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{Fh}}^2){\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{Rh}}^2\&times;f_i^2}<1.2$ …(25')

这里，β_Fi和β_Fh是所述多个成像光学系统中的任意成像光学系统i和h中的聚焦透镜单元的横向倍率，β_Ri和β_Rh是任意成像光学系统i和h中位于聚焦透镜单元的图像侧的整体图像侧单元的横向倍率，且f_i和f_h是任意成像光学系统i和h的焦距。下面，各个表达式(25)和(25’)简称为表达式(25)。

换句话说，为了同时获得具有不同视角的焦点对准图像并简化聚焦驱动器，重要的是，在具有不同焦距的光学系统中一体地保持各个聚焦单元，从而满足表达式(25)并使聚焦中的移动量相等。

另一实施例在被配置成同时捕获具有多个不同视角的焦点对准图像的小型图像拾取装置中使各个光学系统中的聚焦单元的移动量相等。

现在参照图25，将给出像面移动量与对象距离波动之间的关系的描述。图25是使用包含距对象最近的透镜的单元进行聚焦的示意视图。假设F表示聚焦（透镜）单元，则ΔA表示聚焦单元的移动量，R表示布置在聚焦透镜的图像侧并在聚焦时固定的透镜单元，且其被定义为当对象无限远（或者，在聚焦移动量ΔA=0的情况下，在像面上形成图像）时的基准状态。

在图25中，虚线聚焦单元代表处于基准状态的聚焦单元。假设HF表示聚焦单元的前主点位置，HF’表示聚焦单元的后主点位置，HR表示后单元的前主点位置，HR’表示后单元的后主点位置，PF表示聚焦单元的前焦点位置，PF’表示聚焦单元的后焦点位置，PR表示后单元R的前焦点位置，且PR’表示后单元R的后焦点位置。

在图25中，光学系统简单到使得主点位置HF和HF’彼此一致，且主点位置HR和HR’彼此一致。然而，在实际光学系统中并不总是这种情况。建立下面的表达式，其中，ff表示聚焦单元F的焦距，x是从聚焦单元F的前焦点位置PF到对象的距离，且x’是从后焦点位置PF’到聚焦单元F的成像位置的位置。

xx'=-ff²   ···(26)

由于距离x在基准状态下变为无限大，所以根据表达式(26)x’=0被满足，或者，聚焦单元F的后焦点位置PF’与聚焦单元F的成像平面位置一致。

如图25所示，当光学系统分为聚焦单元F和后单元R时，认为：由聚焦单元F形成的图像被后单元R成像在像面上。由于后单元R在此光学系统中在聚焦时是固定单元，所以聚焦单元F的成像平面的位置必须总是恒定的，以在同一位置上形成对象的图像。因此，为了总是在基准状态下的像面的位置处形成对象的图像，当对象有着距离x的距离时，聚焦单元F可以被移动以距离x’。聚焦单元的移动量如下表达，其中，向对象侧的移动是负的，而向像面侧的移动是正的。

ΔA=-x'    ···(27)

从前焦点位置PF到对象的距离x用下面的表达式表示，其中，S1表示处于基准状态的光学系统中最接近于对象的表面到对象的距离，且O1表示从所述光学系统中最接近于对象的表面到聚焦单元中的前主点位置HF的距离：

x=(S1-O1+ff+x')   ···(28)

基于表达式(26)到(28)，获得下面的表达式：

ΔA²(01-O1+ff)ΔA+ff²=0   ···(29)

如果将ΔA作为该表达式的主体，得到下面的表达式。

$\mathrm{\&Delta;A}=\frac{-(O1-S1-\mathrm{ff})\&PlusMinus;\sqrt{{(S1-O1+\mathrm{ff})}^2-{4\mathrm{ff}}^2}}{2}$ …(30)

通过将聚焦透镜的移动量设置为使其满足表达式(30)，光学系统中的对象的成像平面可总是维持恒定。

图26是用于说明具有不同焦距的两个光学系统中在对象距离波动与像面移动量之间的关系的截面视图。光学系统中的任意一个用包括距离对象最近的透镜的透镜单元Fw和Ft提供聚焦。为了使得两个光学系统的聚焦单元的移动量相等，广角侧的光学系统的聚焦单元的移动量ΔAw需要等于望远侧的光学系统的聚焦单元的移动量ΔAt。因此，可建立条件ΔAw=ΔAt。为了使各个光学系统满足表达式(30)，或者，为了针对两个光学系统使移动量相等，可满足下面的两个表达式：

S1_w-O1_w+ff_w=S1_t-O1_t+ff_t   ···(31)

ff_w ²=ff_t ²   ···(32)

现在假设ff_w和ff_t表示聚焦单元的焦距，Sl_w和Sl_t表示从处于基准状态的光学系统中最接近于对象的表面到对象的距离，且HF_w和HF_t表示聚焦单元的前主点位置。Ol_w和Ol_t表示从所述光学系统中最接近于对象的表面到聚焦单元的前主点位置HF_w和HF_t的距离。下标w表示光学系统的广角侧，且下标t表示望远侧。

由于表达式(32)意味着聚焦单元的焦距具有相等的绝对值，所以聚焦单元的焦距被分类为正值和负值。

当聚焦单元的焦距具有相同的符号时，表达式(31)可如下变换：

S1_w-O1_w=S1_t-O1_t   ···(33)

表达式(33)的左侧和右侧意味着从聚焦单元的前主点位置HF_w和HF_t到对象的距离。通过使得从聚焦单元的前主点位置HF_w和HF_t到对象的距离彼此相等，可以使由于对象距离波动引起的像面移动量大致彼此相等。

当聚焦单元的焦距具有相反的符号时，表达式(31)可如下修改：

S1_w-O1_w-(S1_t-O1_t)+2ff_w=0   ···(34)

当聚焦单元的焦距具有相反的符号时，基于表达式(34)可以明了，不像它们具有相同符号的表达式(33)中那样，不能仅仅通过使从聚焦单元的前主点位置HF_w和HF_t到对象的距离彼此相等而使由对象距离波动引起的像面移动量彼此相等。为了使由对象距离波动引起的像面移动量彼此相等，从聚焦单元的前主点位置HF_w和HF_t到对象的距离可以不彼此相等。当各个光学系统中的聚焦单元的主点位置偏移时，获得良好平衡的状态。距离光学系统足够远以使ff_w<<Sl_w-Ol_w成立的对象是受影响较小的，但是，随着对象接近光学系统，其所受影响逐渐增大。在处于使得聚焦单元的移动量恒定的这种状态中的各个光学系统中进行聚焦时，各个光学系统能够同时聚焦在长距离对象上，但有光学系统不能聚焦在短距离对象上。

因此，当聚焦单元的焦距具有相同符号时，通过减小聚焦单元的前主点位置的偏移量和聚焦单元的焦距的偏移量，另一实施例同时获得具有不同视角的焦点对准图像。另一方面，当聚焦单元的焦距具有相反的符号时，即使对于短距离对象，通过有意使相应光学系统中的聚焦单元的前主点位置HF_w和HF_t偏移，另一实施例使得能够同时获得具有不同视角的焦点对准图像。

实际上，并不必然使聚焦单元的焦距和主点位置彼此相等。即使在它们由于衍射和像差而偏移的情况下，如果偏移落在弥散圆直径内，则实际影响可忽略。即使是在这种影响之下，如上面所描述的，对于较短距离的对象，有意使各个光学系统中的聚焦单元的主点位置偏移提供了比使其相等更好的聚焦状态。

可满足下面的条件表达式，其中，ffh和ffi是多个成像光学系统中的任意成像光学系统i和h中的聚焦单元的焦距。

0.8<|ffi/ffh|<1.2   ···(35)

条件表达式(35)决定了具有不同焦距的任意成像光学系统中为了实现相等的聚焦移动量的条件。当值高于条件表达式(35)中的上限时，当将聚焦单元移动用于在成像光学系统h中聚焦的相同量时，成像光学系统i的散焦量超过其在对象侧的焦深且图像散焦。当值低于条件表达式(35)的下限时，当将聚焦单元移动用于在成像光学系统h中聚焦的相同量时，成像光学系统i的散焦量超过其在图像侧的焦深且图像散焦。

当满足条件表达式(35)时，通过相同的聚焦单元移动量，散焦量可落在任意成像光学系统的焦深内，且可同时获得具有不同视角的焦点对准图像。

因此，通过适当地设置各个成像光学系统中的聚焦单元的焦距，可在具有不同焦距的图像拾取光学系统中使聚焦移动量彼此相等。由此，能同时获得具有不同视角的焦点对准图像，且聚焦驱动器能够得到简化。

可满足下面的条件表达式，其中，Ofh表示从成像光学系统h中的聚焦单元的前主点位置到像面的距离，Ofi表示从成像光学系统i中的聚焦单元的前主点位置到像面的距离，且ft表示具有最长焦距的成像光学系统的焦距：

|(ΔOf+Δf)/ft|<2.1···(36)

这里，使Δf=ffi-ffh以及ΔOf=Ofi-Ofh成立。条件表达式(36)决定了各个成像光学系统中的聚焦单元的主点位置和聚焦单元的焦距之间的关系，从而提供了在复眼光学系统中对任意距离处的对象的聚焦，并同时获取具有不同视角的焦点对准图像。当满足条件表达式(36)的条件时，能够通过聚焦单元的相同的移动量，对于短距离对象同时获得具有不同视角的焦点对准图像。

当满足条件表达式(35)时，对于以某种程度远离光学系统的第一表面的对象，能同时获得具有不同视角的焦点对准图像，但是，需要满足条件表达式(36)，以便对于较短距离对象同时获取具有不同视角的焦点对准图像。

当值高于条件表达式(36)的上限时，当将聚焦单元移动与成像光学系统h中聚焦在短距离对象上时相同的量时，成像光学系统i的散焦量超过其焦深且图像散焦。即使在用成像光学系统i代替成像光学系统h时，这一点也是类似的：当聚焦单元移动相同量时，即使是在成像光学系统i聚焦时，也由于聚焦单元的焦距的偏移量和前主点位置的偏移，成像光学系统h散焦。条件表达式(36)右侧的较小值有利于聚焦在短距离对象上。

可满足下面的条件表达式，其中，Ofn表示在多个成像光学系统中具有负折光力的聚焦单元的前主点位置和像面之间的距离，且Ofp表示在光学系统中具有正折光力的聚焦单元的光学系统的前主点位置和像面之间的距离：

1.0<Ofn/Ofp<2.4···(37)

条件表达式(37)是为了在成像光学系统中的聚焦单元的焦距具有不同符号时聚焦在从无限远到短距离的任意距离处的对象上并且为了同时获得具有不同视角的焦点对准图像而要满足的条件表达式。出于说明目的，假设n表示其中聚焦单元具有负焦距的成像光学系统，且p表示其中聚焦单元具有正焦距的成像光学系统。当聚焦单元的焦距具有不同的符号时，成像光学系统p的前焦点位置的位置与成像光学系统n的相比更加接近于对象，且因此，通过将聚焦单元的前主点位置偏移该偏移量，能同时获得具有不同视角的焦点对准图像。

当值高于条件表达式(37)的上限时，从成像光学系统n中的聚焦单元的前主点位置到像面的距离与成像光学系统p的相比更长，且成像光学系统的整体长度在试图使实际透镜位置趋近主点位置方面明显不同。于是，成像光学系统p的整体长度太长，以至于不能对成像光学系统p的纵向色差进行校正。当成像光学系统p的整体长度长时，成像光学系统n需要更长，且复眼光学系统变得较大。相反，当通过维持成像光学系统中相同的实际透镜位置而仅对主点位置进行偏移时，透镜具有完全强弯月形状，使得发生高阶像差和低的灵敏度，且难以抑制多种像差。

另一方面，当值低于条件表达式(37)的下限时，聚焦单元的前主点位置的偏移量变得过度小于聚焦单元的前焦点位置的偏移量，进而不能对短距离对象通过聚焦单元的相同移动量来同时获得具有不同视角的焦点对准图像。

因此，需要满足条件表达式(37)，以便通过聚焦单元的相同的移动量对于短距离对象同时获得具有不同视角的焦点对准图像。由于聚焦单元的前主点位置维持在此范围内，所以前焦点位置的偏移量可得到校正。

可满足下面的条件表达式，其中，ffi表示多个成像光学系统中的任意成像光学系统i中的焦点单元的焦距，且ft是具有最长焦距的成像光学系统的焦距。

0.5<|ffi/ft|<1.6···(38)

条件表达式(38)定义在色差和像面弯曲减小的情况下使得具有不同焦距的成像光学系统的聚焦移动量相等的条件。当值高于条件表达式(38)的上限时，聚焦移动量相对于成像光学系统的焦距来说太大，光学系统的整体长度变长，且整个图像拾取装置变得较大。当值低于条件表达式(38)的下限时，聚焦单元的焦距相对于成像光学系统的焦距来说变得太小，且变得难以对诸如像面弯曲和色差之类的聚焦变化进行校正。

为了容易地进行一体的保持，在垂直于相邻光学系统之间的各个光轴的方向上，透镜被布置于相同的位置。为了进行一体成型，在垂直于各个光轴的方向上彼此相邻的光学系统中，用相同的材料制造透镜。在所述多个聚焦透镜单元中，在垂直于各个光轴的方向上与一个聚焦透镜相邻的至少一个聚焦透镜可用相同的材料制造。各个光学系统中的前透镜位置位于几乎相同的位置，使得各个光学系统的光束不会干扰另一光学系统。各个像面（图像拾取区域）位置可相等，以便简化图像传感器的布置和调节。在垂直于光轴的方向上，一个光学系统中的透镜的表面形状不同于另一个相邻的光学系统中的另一透镜的表面形状。即使是在透镜用相同材料制造时，也能用不同形状的透镜维持充分的光学成像性能。使得广角小眼和望远小眼之间的焦距比是1.5倍或更大，以获得对于图像拾取装置而言足够的高倍率变化比。

图1是根据此实施例的复眼图像拾取装置1的框图。图2是复眼图像拾取装置1中的图像拾取单元100的透视图，且图3是图像拾取单元100的前视图。

复眼图像拾取装置1包括图像拾取单元100、A/D转换器10、图像处理器20、系统控制器30、图像拾取控制器40、信息输入单元50、图像记录介质60、显示单元70以及距离信息计算器80。复眼图像拾取装置1可以是透镜一体化型图像拾取装置，或包括透镜装置和图像拾取装置主体，透镜装置具有成像光学系统（图像拾取光学系统），且图像拾取装置主体包括透镜装置可附接到其的图像传感器。

如图1到图3所示，图像拾取单元100包括八个成像光学系统（图像拾取光学系统）110a与110b、120a与120b、130a与130b和140a与140b以及多个图像传感器，每个图像传感器对应于所述多个成像光学系统中的一个。图1是包含图像拾取单元100的成像光学系统110a和140a的光轴的截面视图。

各个成像光学系统包括聚焦单元（聚焦透镜单元或前透镜单元）105F以及后单元（固定透镜单元）105R。如图1所示，各个聚焦单元105F由保持器300一体地保持并驱动，以便随着对象位置的变化移动相同的量（在聚焦时）。

与此实施例不同地，只要所述多个聚焦透镜单元可以移动相同的移动量，那么并不总是必须使用保持器300一体地对它们进行保持。

对于各个成像光学系统，各个后单元105R由保持器310一体地保持，在聚焦时固定，并包括另一单元，例如光阑。在聚焦时一体地移动光学系统的一部分的方法被已知为部分聚焦。聚焦单元105F中的各个成像光学系统包括至少一个聚焦透镜。

多个图像传感器210a-h被一体地保持并组成图像传感器单元200。图像传感器210a对应于成像光学系统110a，图像传感器210b对应于成像光学系统120b，图像传感器210c对应于成像光学系统110b，且图像传感器210d对应于成像光学系统120b。图像传感器210e对应于成像光学系统140a，图像传感器210f对应于成像光学系统130a，图像传感器210g对应于成像光学系统140b，且图像传感器210h对应于成像光学系统130d。

如图3所示，八个成像光学系统（小眼）110a、120a、130a、140a、110b、120b、130b和140b被布置为使得光轴能够彼此平行。具有相同参考标号的两个成像光学系统a和b具有相同的焦距，且存在具有不同焦距的四对成像光学系统。成像光学系统110a和110b（广角小眼）是在八个成像光学系统中具有最短焦距的一对广角成像光学系统。成像光学系统120a和120b（广角中间小眼）的焦距与成像光学系统110a和110b的相比更长。成像光学系统130a和130b（望远中间小眼）的焦距与成像光学系统120a和120b的相比更长。成像光学系统140a和140b（望远小眼）的焦距与成像光学系统130a和130b的相比更长。

图4示出了与成像光学系统110a、120a、130a以及140a对应的所捕获的图像1110a、1120a、1130a和1140a。如图4所示，与图像拾取光学系统110a对应的捕获图像1110a是最大对象空间，按照焦距，以对应于成像光学系统120a、130a和140a的捕获图像1120a、1130a和1140a的顺序，捕获对象空间变窄。

回到图1，成像光学系统110a和140a构成复眼，且图像传感器210a和210e将通过成像光学系统110a和140a到达图像传感器平面的光学图像转换为电信号（模拟信号）。

A/D转换器10将从图像传感器210a-h输出的模拟信号转换为数字信号并将之供到图像处理器20。

图像处理器20对于来自A/D转换器10的图像数据进行预定的像素内插处理、颜色转换处理等等，并使用各个捕获图像数据执行预定的计算处理。图像处理器20的处理结果被发送到系统控制器30。

图像处理器20包括超分辨率处理器21、图像合成器22、模糊单元23以及对象移除器24。

如后面所描述的，超分辨率处理器21使用多个图像进行图像分辨率改进处理。

图像合成器22使用多个图像，生成具有与所述多个图像中的任何图像不同的图像特性的一个合成图像，并提供处理，例如减小噪声水平和产生高动态范围图像。图像特性包括动态范围、分辨率、模糊量、视角以及捕获对象移除率中的一者。

模糊单元23基于通过将在后面描述的距离信息获得方法获得的距离信息对图像进行模糊。

对象移除器24获得这样的图像：例如，其中，基于距离信息，除由摄影者指定的主要对象以外的不必要的背景被移除。

信息输入单元50从信息获取器51获取由已经选择希望的图像拾取条件的用户输入的信息，并将数据供到系统控制器30。信息输入单元50具有信息获取器51。信息获取器51从图像拾取控制器40以及系统控制器30获取当前图像拾取条件信息（例如F数、焦距以及曝光时间）。系统控制器30基于所供给的数据对图像拾取控制器40进行控制，且图像拾取控制器40通过对聚焦单元105F的移动量、各个成像光学系统的孔径值、曝光时间段以及对应的图像传感器进行控制来获得必需的图像。

图5是图像拾取单元100中的聚焦驱动器的部分放大透视图。聚焦单元105F的保持器300具有：套筒单元403，其与被放置为与各个成像光学系统的光轴平行的第一导杆401接合并由其保持；以及，U型凹槽404，其旋转受到第二导杆402的限制。图像拾取单元100具有：输出轴405，其由诸如步进电机（未示出）之类的致动器旋转；以及，与输出轴405接合的齿轨单元406。尽管聚焦单元105F的形状在图2和图5间不同，但这些形状仅仅是说明性的且实际上相同。

由此，随着输出轴405的转动，被配置成对与多个成像光学系统的一部分一起搭载的聚焦单元105F进行保持的保持器300在光轴方向（图1所示的虚线方向）上一体地移动。

各个聚焦单元满足条件表达式(25)，由此使得具有不同焦距的多个成像光学系统中的聚焦移动量相等。通过在由图像拾取控制器40控制的聚焦单元105F的位置上捕获图像，一次控制提供具有不同的对象空间范围（视角）以及相同视角的多个焦点对准图像。

图像记录介质60存储多个静止与移动图像以及图像文件的文件头。显示单元70显示图像、状态、异常等等，并可包括液晶显示元件等。

条件表达式(25)被满足，其中，βF_i和βF_h是多个成像光学系统中的任意成像光学系统i和h中的聚焦单元的横向倍率，βR_i和βR_h是位于聚焦单元的图像侧的整体图像侧单元的横向倍率，且f_i和f_h是成像光学系统的焦距。当对象无限远时，各个单元的横向倍率是成像光学系统i和h的横向倍率。

条件表达式(25)定义使具有不同焦距的任意成像光学系统中的聚焦移动量相等的条件。当值高于条件表达式(25)的上限时，当聚焦单元被移动在成像光学系统h中聚焦时的相同量时，成像光学系统i的散焦量超过其在对象侧的焦深且图像散焦。当值低于条件表达式(25)的下限时，当聚焦单元被移动在成像光学系统h中聚焦时的相同量时，成像光学系统i的散焦量超过其在图像侧的焦深且图像散焦。当条件表达式(25)被满足时，通过相等的聚焦单元移动量，散焦量可落在任意成像光学系统的焦深内，且可同时获得具有不同视角的焦点对准图像。

因此，通过适当地设置各个成像光学系统中的聚焦单元和图像侧单元的横向倍率，可在具有不同焦距的图像拾取光学系统中使得聚焦移动量彼此相等。由此，能够同时获得具有不同视角的焦点对准图像，并能简化聚焦驱动器。

条件表达式(39)可被满足，其中，β_Fi和β_Ft是多个成像光学系统中的任意成像光学系统i和具有最长焦距的成像光学系统中的聚焦单元的横向倍率：

$0<\frac{1-\left|{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{Fi}}\right|}{1-\left|{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{Ft}}\right|}\&le;1.1$ …(39)

条件表达式(39)定义了各个成像光学系统中的聚焦单元的移动方向。当条件表达式(39)被满足时，可在聚焦时使得各个聚焦单元的移动方向相同，并能使聚焦驱动器较小。当值高于条件表达式(39)的上限时，当聚焦单元被移动与具有最长焦距的成像光学系统在聚焦时的相同量时，成像光学系统i的散焦量超过其在对象侧的焦深且图像散焦。当值低于条件表达式(39)的下限时，聚焦时聚焦单元的移动方向是反方向，且聚焦驱动器变得较大。

条件表达式(40)可被满足，其中，f_Fi表示多个成像光学系统中的任意成像光学系统i中的聚焦单元的焦距，且f_t表示具有最长焦距的成像光学系统的焦距：

$0.4<\left|\frac{f_{\mathrm{Fi}}}{f_t}\right|<80$ …(40)

条件表达式(40)涉及任意成像光学系统中的聚焦单元以及最接近于望远端的成像光学系统的焦距，并定义在色差和像面弯曲减小的情况下使成像光学系统的聚焦移动量相等的条件。当值高于条件表达式(40)的上限时，聚焦移动量对于成像光学系统的焦距来说太大，光学系统的整体长度更长，且整个图像拾取装置变大。当值低于条件表达式(40)的下限时，聚焦单元的焦距相对于成像光学系统的焦距变小，且难以对诸如色差和像面弯曲之类的聚焦变化进行校正。

下面的表达式可被满足，其中，f_t是所述多个成像光学系统中具有最长焦距的成像光学系统的焦距，β_Ft是其中的聚焦单元的横向倍率，β_Rt是位于该聚焦单元的图像侧的整体图像侧单元的横向倍率，且f_W是所述多个成像光学系统中具有最短焦距的成像光学系统的焦距：

$1<|(1-{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{Ft}}^2){\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{Rt}}^2\&times;\frac{f_t}{f_w}|<20$ …(41)

条件表达式(41)涉及具有最长焦距的成像光学系统中的图像侧单元和聚焦单元的横向倍率，并定义在色差和像面弯曲减小的情况下使具有不同焦距的成像光学系统的聚焦移动量相等的条件。当值低于条件表达式(41)的下限时，聚焦移动量相对于成像光学系统的焦距来说太大，光学系统的整体长度变长，且整个图像拾取装置变大。当值高于条件表达式(41)的上限时，聚焦单元的焦距相对于成像光学系统的焦距变得太小，且难以对诸如色差和像面弯曲之类的聚焦变化进行校正。

条件表达式(42)可被满足，其中，νFi表示任意成像光学系统i中的聚焦单元中的至少一个透镜的阿贝数（Abbe number）。透镜可用塑料材料制成：

55<ν_Fi<90···(42)

条件表达式(42)定义聚焦单元中的透镜的阿贝数。当阿贝数低于条件表达式(42)的下限时，色散变得太大，且难以对由于聚焦波动导致的色差进行校正。当值高于条件表达式(42)的上限时，材料的选择变得困难。条件表达式(42)可变为60<ν_Fi<90。

此实施例的复眼光学系统解决了对于对象波动量的像面校正量在具有不同焦距的多个成像光学系统间不同的问题。当聚焦单元的移动量不同时，具有不同视角的焦点对准图像的同时获得与聚焦驱动器的简化不能兼容。此实施例的复眼光学系统采用了至少一个成像光学系统中的部分聚焦，并满足条件表达式(25)，以便使具有不同焦距的多个成像光学系统中的聚焦移动量相等。更具体而言，位于聚焦单元F的图像侧的图像侧单元R的横向倍率β_R和聚焦单元F的横向倍率β_F得到适当的设置。

为了简单地进行一体化的保持，在垂直于相邻光学系统之间的各个光轴的方向上，透镜被布置在相同的位置。为了进行一体成型，在垂直于各个光轴的方向上，在彼此相邻的光学系统中，透镜用相同材料制成。

距离信息计算器80包括基本图像（base image）选择器81、对应点提取器82以及视差量计算器83。基本图像选择器81从由各个成像光学系统形成的多个视差图像中选择基本图像，且对应点提取器82在视差图像中提取对应像素。视差量计算器83计算所提取的所有对应点的视差量，且距离信息计算器80基于计算得到的视差量来计算（获得）图像中的对象距离信息。

图6是一流程图，用于说明实现复眼图像拾取装置1中的连续变焦功能的图像拾取操作，且“S”代表步骤（过程）。图6所示的图像复原方法能实现为如下程序，该程序使得系统控制器30能够作为微型计算机（处理器）来执行各个步骤的功能。

在一开始，当成像信号从用户输入时，系统控制器30同时获取第一图像1110a、第二图像1120b、第三图像1130a以及第四图像1140a，作为图4所示的广角图像到望远图像（S10）。由于各个聚焦单元的位置灵敏度ES在此实施例的光学系统中受到控制以满足表达式(25)，所以第一到第四图像是从广角端到望远端对同一对象所捕获的焦点对准且分辨率足够高的图像。

接着，系统控制器30从第一图像1110a中切取希望的视角并对之进行放大，该视角是通过信息输入单元50从用户输入的（S12）。图像通过传统数字变焦中的线性内插被放大并劣化。

接着，系统控制器30指定劣化图像的分布g（S14）并识别劣化图像中与第二图像（参照图像）1120a中的对象区域对应的区域（S16）。后面描述的块匹配方法等等可用于指定对象区域。在指定对象区域时，出于比较目的，第二图像1120a可缩小到与劣化图像相等的尺寸，或者，劣化图像可被放大。

接着，系统控制器30进行超分辨率处理。这里，系统控制器30准备由表达式(14)给定的评估函数T(f)（S18）。通过向评估函数T(f)中的Z(f)项添加如下相关函数，此实施例可比传统方法更为精确地复原图像，在该相关函数中，值随着对象区域的相关性在劣化图像和第二图像1120a之间变得更高而减小。劣化图像和第二图像1120a通过捕获同一对象产生，且满足关系β1<β2，其中，β1和β2是这些图像的图像拾取倍率。由于所获得的参照图像可包含对象的高频分量，所以图像可被精确复原为高频分量。

接着，通过使用最陡下降法等等，系统控制器30计算使评估函数最小化的分布f（S20），将计算得到的分布f的图像存储为复原图像，并完成处理（S22）。

显示单元70可显示通过对于处理后的图像执行预定的显示处理而产生的图像，或未处理图像，或已经受到简单的校正处理的图像。对于捕获的显示，第一图像区域可被显示，且用户可在捕获图像后指定希望的视角并开始处理，或者，可在捕获过程中指定希望的处理。校正量可基于实现方式中的容许量来确定，例如将要获得的图像质量水平以及处理负荷的目的。

高倍率区域中的连续变焦可通过使用第二图像1120a以及更多的望远图像来实现，更多的望远图像例如为第三图像1130a和第四图像1140a。在具有连续且不同的视角的成像光学系统中，下面的条件表达式(43)可被满足，其中，W是所述多个成像光学系统中的任意成像光学系统的视角，且Wn是具有次窄视角的成像光学系统的视角：

1.1<W/Wn<3   ···(43)

当值低于条件表达式(43)的下限时，对于图像拾取装置中的高倍率变化比来说许多个成像光学系统是必需的，且图像拾取装置变大。当值高于条件表达式(43)的上限时，即使使用超分辨率技术，也难以高度精确地复原图像，且变焦后的图像质量劣化。

由于此实施例的图像拾取装置能使用具有不同焦距的多个成像光学系统通过一次图像拾取控制同时获取具有不同视角的焦点对准图像，所以此实施例能提供维持所捕获图像的分辨率的连续变焦。聚焦驱动器可通过在没有任何变焦驱动器等的情况下一体地保持聚焦单元而被简化，且复眼图像拾取装置可做得较薄。

图7是一流程图，用于说明此实施例的复眼图像拾取装置1的对象距离信息记录操作，且“S”代表步骤（过程）。图7所示的方法可实现为如下程序，该程序使得系统控制器30能够作为微型计算机（处理器）执行各个步骤的功能。现在将给出对使用由各自被配置成捕获最宽对象空间的图像的一对广角光学系统110a和110b获得的视差图像的操作的描述。

在一开始，系统控制器30在接收到来自用户的成像信号时经由图像传感器210a-h和A/D转换器10向图像处理器20发送通过成像光学系统形成的视差图像，以便进行预定的计算处理以及产生图像数据（S30，S32）。

接着，系统控制器30将由基本图像选择器81选择的视差图像数据中的一个选为用于视差量计算的基本图像（S34）。此实施例将由成像光学系统110a获得的图像选择为基本图像。

接着，通过对应点提取器82，系统控制器30将对于所选择的基本图像从成像光学系统110b获得的图像设置为参照图像，并提取对应的像素（S36）。这里所用的“对应的像素”意味着，在图21所示的捕获模型中，在对于点图像对象A获得的视差图像数据中，与同一对象A对应的各个像素。

在对应点提取方法中，系统控制器30使用图像坐标(X,Y)，且图像坐标(X,Y)将像素组的左上定义为图22中的原点。水平方向被设置为X轴，且其垂直方向被设置为Y轴。基本图像数据501的图像坐标(X,Y)处的亮度被设置为F1(X,Y)，且参照图像数据502的亮度被设置为F2(X,Y)。

通过搜索与坐标(X,Y)处的基本图像数据501的亮度F1(X,Y)最类似的参照图像数据502的亮度，能找到与基本图像数据501中的任意坐标(X,Y)（纵线像素）对应的参照图像数据502（纵线）的像素。

由于难以找到最类似于该任意像素的像素，所以使用图像坐标(X,Y)附近的像素，且通过被称为块匹配的方法搜索类似的图像。例如，在具有为3的块尺寸的块匹配处理中，总共三个像素—即，基本图像数据501的任意坐标(X,Y)和前后像素(X-1,Y)以及(X+1,Y)—的亮度值成为F1(X,Y)、F1(X-1,Y)以及F1(X+1,Y)。另一方面，在x方向上从坐标(X,Y)移动k的参照图像数据的亮度值成为F2(X+k,Y)、F2(X+k-1,Y)和F2(X+K+1,Y)。

与基本图像数据501的坐标(X,Y)处的像素的相似度E用下面的表达式定义：

$E=[F1(X,Y)-F2(X+k,Y)]+[F1(X-1,Y)-F2(X+k-1,Y)]$ $+[F1(X+1,Y)-F2(X+k+1,Y)]=\underset{j=-1}{\overset{1}{\mathrm{\&Sigma;}}}[F1(X+j,Y)-F2(X+k+j,Y)]$ …(44)

通过循序地改变k的值，表达式（44）计算相似度E的值，且给出最小相似度E的(X+k,Y)是基本图像数据501的坐标(X,Y)的对应点。尽管为简单起见视差图像在水平方向上具有基线，但是可通过在竖直方向和对角线方向上使用类似的原理来检测对应点。

接着，经由视差量计算器83，系统控制器30计算各个提取的对应点的视差量（S38）。一种计算方法将视差量计算为与通过块匹配方法获得的基本图像数据中的各个像素对应的参照图像数据的各个像素的像素位置差。

接着，经由距离信息计算器80，系统控制器30基于计算得到的视差量、来自信息获取器51的作为图像拾取条件信息的成像光学系统焦距以及成像光学系统110a和110b的基线长度数据，计算关于所捕获对象的距离信息。

现在将给出对复眼图像拾取装置1中的对象距离计算原理的描述。图21是用于说明一般的立体摄影模型的视图。坐标原点被设置在左右相机的中心。水平方向被设置为x轴，深度方向被设置为y轴，且为简化起见而省略高度方向。左右相机的成像光学系统的主点分别被布置在(-Wc,0)和(Wc,0)处，且左右相机的成像光学系统的焦距是f。用每个相机捕获在(0,y1)处位于y轴上的对象A。于是，对象图像A从左右相机之间的传感器中心的偏移量能用下面的表达式表达，其中，Plc和Prc是图像拾取像差：

$\mathrm{Prc}=\frac{\mathrm{wc}}{\mathrm{yl}}\&CenterDot;f$ …(45)

$\mathrm{Plc}=-\frac{\mathrm{wc}}{\mathrm{yl}}\&CenterDot;f$ …(46)

基于上面的原理，同一对象从不同视角被捕获为左右视差图像，其在主位置偏移（基线）方向上具有用表达式(45)和(46)表达的偏移量。到对象A的距离yl能基于偏移量通过下面的表达式计算：

$y1=\frac{2\mathrm{wc}}{\mathrm{Prc}-\mathrm{Plc}}\&CenterDot;f$ …(47)

尽管已经描述了使用成像光学系统110a和110b的距离信息计算，但距离信息可基于类似的原理使用另一对成像光学系统（例如一对成像拾取系统140a和140b）来计算。当上面的方法应用于具有不同视角的图像时，可从广阔视角的图像中切取与具有狭窄视角的图像对应的部分，以便提取对应点。

如上面所提到的，复眼图像拾取装置包括一对具有相同焦距的成像光学系统，实现薄的外形、高的倍率变化比以及捕获后变焦，并计算距离信息。通过上面的方法获得的距离信息的应用是对象的3D建模模式等等。基于计算得到的对象距离信息，通过对背景进行模糊，获得其中主要对象得到突显的图像。基于计算得到的对象距离信息，对象移除器24可获得这样的图像：其中，除主要对象以外的背景已被移除。

此实施例能同时获得不同视角处的焦点对准图像，并能简化聚焦驱动器。另外，此实施例能提供被配置成对所捕获图像进行变焦的薄的高变焦比复眼图像拾取装置。换句话说，此实施例能容易地将诸如摄像机和数字相机之类的图像拾取装置变为被配置成获得关于捕获对象空间的空间信息的薄的高变焦比图像拾取装置。

图8是用于根据另一实施例的复眼图像拾取装置的图像拾取单元101的截面视图。图9是图像拾取单元101的前视图。由于图像拾取装置的除图像拾取单元101以外的结构与图1所示的相同，且图像拾取过程相同，将省略对其的描述。

在图1所示的图像拾取单元100中，保持器300一体地保持具有聚焦单元105F的不同焦距的光学系统。另一方面，图像拾取单元101使用相同的材料对聚焦单元107F进行一体成型。一体成型可使用喷射成型、将玻璃放入模具并按压的玻璃成型等等。

因此，至少一个聚焦透镜在对于多个聚焦透镜单元中的各个光轴的垂直方向上邻近于聚焦透镜并与之一体成型。具有不同焦距的相邻光学系统中的透镜用同样的材料制造并一体成型为一个单元。这种构造节省了制造和组装中的处理步骤数量，并减小了成本。

如图9所示，图像拾取单元101包括八个成像光学系统111a与111b、121a与121b、131a与131b、141a与141b以及多个图像传感器，每个图像传感器对应于所述多个成像光学系统中的一个。如图9所示，通过在各个成像光学系统的有效直径外的十字线部分上粘贴遮光材料，此实施例可形成遮光掩模108。遮光掩模108可减少在各个图像传感器上的除成像光以外的不必要的光。

图10是根据此实施例的用于图像拾取单元101的聚焦驱动器的部分平面视图。凸轮环410具有凸轮凹槽411，保持器301的柱状凸轮随动件412与凸轮凹槽411接合。诸如步进电机之类的致动器（未示出）旋转凸轮环410，并沿着凸轮凹槽411移动凸轮随动件412。由此，聚焦单元107F作为一个单元在光轴方向上移动，而不旋转。三个凸轮随动件412相对于聚焦单元107F的重心在保持器301上以120°的间隔形成，由此在三个点上支撑聚焦单元107F，并防止在光轴方向上下降到光轴以及位置间隙。可使用图5所示的聚焦驱动器。

此实施例能同时获得不同视角处的焦点对准图像，并简化聚焦驱动器。另外，此实施例能提供被配置成对所捕获图像进行变焦的薄的高变焦比复眼图像拾取装置。换句话说，此实施例能容易地将诸如摄像机和数字相机之类的图像拾取装置变为被配置成获得关于捕获对象空间的空间信息的薄的高变焦比图像拾取装置。

接下来是对可应用于根据该实施例的复眼图像拾取装置的第一到第四复眼光学系统的描述。根据此实施例的复眼光学系统采用至少一个成像光学系统中的部分聚焦，满足条件表达式(25)，并使具有不同焦距的成像光学系统中的聚焦移动量相等。具体而言，此实施例适当地设置位于聚焦单元的图像侧的图像侧单元的横向倍率βR以及聚焦单元F的横向倍率β_F，其影响聚焦单元的位置灵敏度ES。

作为条件表达式的计算条件，将复眼光学系统中具有最长焦距的光学系统的焦距和位置灵敏度代入条件表达式(25)中的f_T和ES_T。另外，将目标成像光学系统的焦距和位置灵敏度代入条件表达式(25)中的f_W和ES_W。

当在此计算条件下各个光学系统满足条件表达式(25)时，所有小眼光学系统能够甚至通过与具有最浅焦深的望远小眼的聚焦单元移动量相同的聚焦单元移动量聚焦在同一对象上。

为了容易地进行一体化保持，在垂直于相邻光学系统的各个光轴的方向上，在相同的位置上布置透镜。为了进行一体成型，在垂直于各个光轴的方向上彼此相邻的光学系统中，用相同的材料制造透镜。各个光学系统中的前透镜位置位于几乎相同的位置，使得各个光学系统的光束不会干扰另一光学系统。各个像面（图像拾取区域）位置可相等，以便简化图像传感器的布置和调节。在垂直于光轴的方向上，一个光学系统中的透镜的表面形状不同于另一个相邻的光学系统中的另一透镜的表面形状。即使是在用相同材料制造透镜时，也能用不同形状的透镜保持充分的光学成像性能。使得广角小眼和望远小眼之间的焦距比是1.5倍或更大，以获得对于图像拾取装置足够的高倍率变化比。

第一实施例

图11A、图11B、图11C和图11D是根据第一实施例的第一复眼图像拾取系统的广角小眼、广角中间小眼、望远中间小眼和望远小眼的透镜截面视图。在透镜截面视图中，左侧是对象侧（前侧），且右侧是图像侧（后侧）。F是聚焦单元，R是图像侧单元（后单元），SP是孔径光阑，且IP是像面。像面IP对应于诸如CCD传感器和CMOS传感器（光电转换元件）之类的固态图像传感器的图像拾取平面。当使用膜时，其对应于膜平面。这一点适用于其他的实施例。

图12A、图12B、图12C和图12D是根据对应于第一复眼光学系统的数值示例1的广角端、广角中间位置、望远中间位置以及望远端处的像差图。在像差图中，d和g表示d线和g线，ΔM和ΔS是子午（meridional）像面和弧矢（sagittal）像面。横向色差用g线示出，ω是半视角，且Fno是F数。这些定义适用于其他的实施例。

第一复眼光学系统采用前聚焦，其中，在从无限远对象到短距离对象聚焦时，聚焦单元F向对象侧移动，且图像侧单元R固定。下面，将按从对象侧到图像侧的顺序描述各个透镜单元的透镜构造。

在图11A所示的广角小眼中，聚焦单元F包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、具有68.3的阿贝数的正双凸透镜、以及负透镜，从而有效地使光学系统小型化并对失真和色差进行校正。图像侧单元R包括正双凸透镜、正透镜、和负透镜。

在图11B所示的广角中间小眼中，聚焦单元F包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、具有68.3的阿贝数的正双凸透镜、以及负透镜，从而有效地使光学系统小型化并对失真和色差进行校正。图像侧单元R包括正双凸透镜、正透镜、和负透镜。

在图11C所示的望远中间小眼中，聚焦单元F包括负双凹透镜、具有68.3的阿贝数的正双凸透镜、以及负透镜，从而有效地使光学系统小型化并对色差进行校正。图像侧单元R包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、正透镜、和具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜。

在图11D所示的望远小眼中，聚焦单元F包括正透镜、具有68.3的阿贝数的正双凸透镜、以及负透镜，从而有效地使光学系统小型化并对色差进行校正。图像侧单元R包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、正透镜、和具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜。

此实施例能同时获得不同视角处的焦点对准图像，并能简化聚焦驱动器。另外，此实施例能提供被配置成对所捕获图像进行变焦的薄的高变焦比复眼图像拾取装置。换句话说，此实施例能容易地将诸如摄像机和数字相机之类的图像拾取装置变为被配置成获得关于捕获对象空间的空间信息的薄的高变焦比图像拾取装置。

第二实施例

图13A、图13B、图13C和图13D是根据第二实施例的第二复眼图像拾取系统的广角小眼、广角中间小眼、望远中间小眼和望远小眼的透镜截面视图。第二复眼光学系统采用内聚焦，其中，在从无限远对象到短距离对象聚焦时，聚焦单元F向图像侧移动，且图像侧单元R固定。

图14A、图14B、图14C和图14D是根据对应于第二复眼光学系统的数值示例2的广角端、广角中间位置、望远中间位置以及望远端处的像差图。下面，将按从对象侧到图像侧的顺序描述各个透镜单元的透镜构造。

在图13A所示的广角小眼中，前单元包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、以及正透镜，从而有效地使光学系统小型化并对失真进行校正。聚焦单元F包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、和具有60.1的阿贝数的正双凸透镜，从而有效地对色差进行校正。图像侧单元R包括正双凸透镜、和负透镜。

在图13B所示的广角中间小眼中，前单元包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、和负透镜，从而有效地使光学系统小型化并对失真进行校正。聚焦单元F包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、和具有60.1的阿贝数的正双凸透镜，从而有效地对色差进行校正。图像侧单元R包括具有朝向图像侧的凹面的正弯月透镜、和负透镜。

在图13C所示的望远中间小眼中，前单元包括负双凹透镜、以及正透镜，从而有效地使光学系统小型化。聚焦单元F包括具有朝向对象侧的凹面的负弯月透镜、和具有60.1的阿贝数的负透镜，从而有效地对色差进行校正。图像侧单元R包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、和正透镜。

在图13D所示的望远小眼中，前单元包括正透镜和正透镜，从而有效地使光学系统小型化。聚焦单元F包括具有朝向对象侧的凹面的负弯月透镜、和具有60.1的阿贝数的负透镜，从而有效地对色差进行校正。图像侧单元R包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、和正透镜。

此实施例能同时获得不同视角处的焦点对准图像，并能简化聚焦驱动器。另外，此实施例能提供被配置成对所捕获图像进行变焦的薄的高变焦比复眼图像拾取装置。换句话说，此实施例能容易地将诸如摄像机和数字相机之类的图像拾取装置变为被配置成获得关于捕获对象空间的空间信息的薄的高变焦比图像拾取装置。

第三实施例

图15A、图15B、图15C和图15D是根据第三实施例的第三复眼图像拾取系统的广角小眼、广角中间小眼、望远中间小眼和望远小眼的透镜截面视图。第三复眼光学系统采用后聚焦，其中，聚焦单元F向对象侧移动且不存在图像侧单元R（后聚焦型）。

图16A、图16B、图16C和图16D是根据对应于第三复眼光学系统的数值示例3的广角端、广角中间位置、望远中间位置以及望远端处的像差图。下面，将按从对象侧到图像侧的顺序描述各个透镜单元的透镜构造。

在图15A所示的广角小眼中，前单元包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、正透镜、具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、以及正透镜，从而有效地使光学系统小型化并对失真进行校正。聚焦单元F包括具有68.3的阿贝数的正双凸透镜、和负透镜，从而有效地对色差进行校正。

在图15B所示的广角中间小眼中，前单元包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、正透镜、具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、以及正透镜，从而有效地使光学系统小型化并对失真进行校正。聚焦单元F包括具有朝向图像侧的凹面以及68.3的阿贝数的正弯月透镜、以及负透镜，从而有效地对色差进行校正。

在图15C所示的望远中间小眼中，前单元包括负透镜、正透镜、具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、以及正透镜，从而有效地使光学系统小型化。聚焦单元F包括具有68.3的阿贝数和朝向图像侧的凹面的正弯月透镜、以及负透镜，从而有效地对色差进行校正。

在图15D所示的望远小眼中，前单元包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、正透镜、具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、以及负透镜，从而有效地使光学系统小型化。聚焦单元F包括具有68.3的阿贝数的正透镜、和具有朝向图像侧的凹面的正弯月透镜，从而有效地对色差进行校正。

此实施例能同时获得不同视角处的焦点对准图像，并能简化聚焦驱动器。另外，此实施例能提供被配置成对所捕获图像进行变焦的薄的高变焦比复眼图像拾取装置。换句话说，此实施例能容易地将诸如摄像机和数字相机之类的图像拾取装置变为被配置成获得关于捕获对象空间的空间信息的薄的高变焦比图像拾取装置。

第四实施例

图17A和图17B是根据第四实施例的第四复眼图像拾取系统的广角小眼和望远小眼的透镜截面视图。在第四复眼光学系统中，聚焦单元F向对象侧移动。在广角小眼中，图像侧单元R在聚焦时固定，且望远小眼中不存在图像侧单元R。换句话说，作为聚焦方法，前聚焦用于广角小眼，完全进给用于望远小眼。因此，如果一个单元使用部分聚焦，则即使在另一单元使用完全进给时，也能够这样满足条件表达式(25)。

图18A和图18B是根据对应于第四复眼光学系统的数值示例4的广角端和望远端处的像差图。下面，将按对象侧和图像侧的顺序描述各个透镜单元的透镜构造。

在图17A所示的广角小眼中，聚焦单元F包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、具有68.3的阿贝数的正双凸透镜、以及负透镜，从而有效地对色差进行校正并对失真和色差进行校正。图像侧单元R包括正透镜、正透镜、以及具有朝向对象侧的凹面的负弯月透镜。

在图17B所示的望远小眼中，聚焦单元F包括正双凸透镜、具有68.3的阿贝数的正双凸透镜、负透镜、具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、正透镜、以及正透镜。

此实施例能同时获得不同视角处的焦点对准图像，并能简化聚焦驱动器。另外，此实施例能提供被配置成对所捕获图像进行变焦的薄的高变焦比复眼图像拾取装置。换句话说，此实施例能容易地将诸如摄像机和数字相机之类的图像拾取装置变为被配置成获得关于捕获对象空间的空间信息的薄的高变焦比图像拾取装置。

第五实施例

图23A、图23B、图23C和图23D是根据第五实施例的第五复眼图像拾取系统的广角小眼、广角中间小眼、望远中间小眼和望远小眼的透镜截面视图。图24A、图24B、图24C和图24D是对应于第五复眼光学系统的广角端、广角中间位置、望远中间位置以及望远端处的像差图。

第五复眼光学系统采用前聚焦，其中，在聚焦在无限远对象到短距离对象上时，聚焦单元F向对象侧移动，且图像侧单元R固定。下面，将按从对象侧到图像侧的顺序描述各个透镜单元的透镜构造。

在图23A所示的广角小眼中，聚焦单元F包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、具有68.3的阿贝数的正透镜、以及负透镜，从而有效地使光学系统小型化并对失真和色差进行校正。图像侧单元R包括正双凸透镜、正透镜、和负透镜。

在图23B所示的广角中间小眼中，聚焦单元F包括负透镜、具有68.3的阿贝数的正透镜、以及负透镜，从而有效地使光学系统小型化并对色差进行校正。图像侧单元R包括正双凸透镜、正透镜、和负透镜。

在图23C所示的望远中间小眼中，聚焦单元F包括负双凹透镜、具有68.3的阿贝数的正双凸透镜、以及负透镜，从而有效地使光学系统小型化并对色差进行校正。图像侧单元R包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、正透镜、以及具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜。

在图23D所示的望远小眼中，聚焦单元F包括正透镜、具有68.3的阿贝数的正透镜、以及负透镜，从而有效地使光学系统小型化并对色差进行校正。图像侧单元R包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、正透镜、以及具有朝向图像侧的凹面的正弯月透镜。

此实施例能同时获得不同视角处的焦点对准图像，并能简化聚焦驱动器。另外，此实施例能提供被配置成对所捕获图像进行变焦的薄的高变焦比复眼图像拾取装置。换句话说，此实施例能容易地将诸如摄像机和数字相机之类的图像拾取装置变为被配置成获得关于捕获对象空间的空间信息的薄的高变焦比图像拾取装置。

第六实施例

图27A、图27B、图27C和图27D是根据第六实施例的第六复眼图像拾取系统的广角小眼、广角中间小眼、望远中间小眼和望远小眼的透镜截面视图。图28A、图28B、图28C和图28D是根据对应于第六复眼光学系统的广角端、广角中间位置、望远中间位置以及望远端处的像差图。

第六复眼光学系统采用前聚焦，其中，在聚焦在无限远对象到短距离对象上时，聚焦单元F向对象侧移动，且图像侧单元R固定。下面，将按从对象侧到图像侧的顺序描述各个透镜单元的透镜构造。

在图27A所示的广角小眼中，聚焦单元F包括两个各自具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、以及具有朝向图像侧的凸面的正弯月透镜，从而有效地使光学系统小型化并对失真和色差进行校正。图像侧单元R包括正双凸透镜、具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、和负双凹透镜。

在图27B所示的广角中间小眼中，聚焦单元F包括两个各自具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、以及具有朝向图像侧的凸面的正弯月透镜，从而有效地使光学系统小型化并对失真和色差进行校正。图像侧单元R包括正双凸透镜、具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、和负双凹透镜。

在图27C所示的望远中间小眼中，聚焦单元F包括具有朝向图像侧的凹面的正弯月透镜、负双凹透镜、以及正双凸透镜，从而有效地使光学系统小型化并对色差进行校正。图像侧单元R包括负透镜、正双凸透镜、以及具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜。

在图27D所示的望远小眼中，聚焦单元F包括具有朝向图像侧的凹面的正弯月透镜、负双凹透镜、以及正双凸透镜，从而有效地使光学系统小型化并对色差进行校正。图像侧单元R包括具有朝向图像侧的凸面的正弯月透镜、具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、以及具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜。

此实施例能同时获得不同视角处的焦点对准图像，并能简化聚焦驱动器。另外，此实施例能提供被配置成对所捕获图像进行变焦的薄的高变焦比复眼图像拾取装置。换句话说，此实施例能容易地将诸如摄像机和数字相机之类的图像拾取装置变为被配置成获得关于捕获对象空间的空间信息的薄的高变焦比图像拾取装置。

第七实施例

图29A、图29B、图29C和图29D是根据第七实施例的第七复眼图像拾取系统的广角小眼、广角中间小眼、望远中间小眼和望远小眼的透镜截面视图。图30A、图30B、图30C和图30D是对应于第七复眼光学系统的广角端、广角中间位置、望远中间位置以及望远端处的像差图。

第七复眼光学系统采用前聚焦，其中，在聚焦在无限远对象到短距离对象上时，聚焦单元F向对象侧移动，且图像侧单元R固定。下面，将按从对象侧到图像侧的顺序描述各个透镜单元的透镜构造。

在图29A所示的广角小眼中，聚焦单元F包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、具有68.3的阿贝数的正双凸透镜、以及具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜，从而有效地使光学系统小型化并对失真和色差进行校正。图像侧单元R包括具有朝向图像侧的凸面的正弯月透镜、正双凸透镜、和负双凹透镜。

在图29B所示的广角中间小眼中，聚焦单元F包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、具有68.3的阿贝数的正透镜、以及负双凹透镜，从而有效地使光学系统小型化并对失真和色差进行校正。图像侧单元R包括两个正双凸透镜、以及具有朝向图像侧的凸面的负弯月透镜。

在图29C所示的望远中间小眼中，聚焦单元F包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、具有68.3的阿贝数的正透镜、以及具有朝向图像侧的凸面的负弯月透镜，从而有效地使光学系统小型化并对色差进行校正。图像侧单元R包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、正透镜、以及具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜。

在图29D所示的望远小眼中，聚焦单元F包括具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜、具有68.3的阿贝数的正双凸透镜、以及具有朝向图像侧的凸面的负弯月透镜，从而有效地使光学系统小型化并对色差进行校正。图像侧单元R包括两个各自具有朝向图像侧的凸面的正弯月透镜、以及具有朝向图像侧的凹面的负弯月透镜。

此实施例能同时获得不同视角处的焦点对准图像，并能简化聚焦驱动器。另外，此实施例能提供被配置成对所捕获图像进行变焦的薄的高变焦比复眼图像拾取装置。换句话说，此实施例能容易地将诸如摄像机和数字相机之类的图像拾取装置变为被配置成获得关于捕获对象空间的空间信息的薄的高变焦比图像拾取装置。

尽管图1到图3所示的图像拾取单元各自包括两个透镜，例如聚焦单元F和图像侧单元R，但是其可包括根据从第一到第七实施例的光学系统的聚焦单元保持器和驱动器。

将要描述与第一到第七图像拾取系统对应的数值示例1到7的具体数值数据。在各个数值示例中，“i”表示从对象侧起计数的表面编号。“ri”表示第i个光学表面（第i个表面）上的曲率半径。“di”表示第i个表面与第（i+1）个表面之间的轴向间隔。“ndi”和“υdi”是对于d线的第i个光学元件的材料的折射率和阿贝数。“f”表示焦距，Fno表示F数，且“ω”表示半视角。为0的间隔d意味着前后表面之间的联结。

非球面形状用曲率半径R和非球面系数K、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10、A11和A12表达：

X=(H²/R)/[1+{1-(1+K)(H/R)2}^1/2]+A3·H³+A4·H⁴+A5·H⁵+A6·H⁶+A7·H⁷+A8·H⁸+A9·H⁹+A10·H¹⁰+A11·H¹¹+A12·H¹²   ···(48)

各个非球面系数中的“E±XX”意味着“×10^±XX”。

表1总结了条件表达式(25)与各个数值示例之间的关系。简化起见，作为条件表达式的计算条件，将各个复眼光学系统中具有最长焦距的光学系统的焦距和聚焦单元F以及位于聚焦单元F的图像侧的图像侧单元R的横向倍率代入条件表达式(25)的f_h、β_Fh和β_Rh。将目标成像光学系统的焦距和聚焦单元F以及位于聚焦单元F的图像侧的图像侧单元R的横向倍率代入条件表达式(25)的f_i、β_Fi和β_Ri。当各个光学系统在这样的计算条件下满足条件表达式(25)时，所有的小眼光学系统能甚至通过与具有最浅焦深的望远小眼的聚焦单元移动量相同的聚焦单元移动量来聚焦在同一对象上。

表2总结了在条件表达式(39)和数值示例1到5之间的关系。表3总结了在条件表达式(40)和数值示例1到5之间的关系。表4总结了在条件表达式(41)和数值示例1到5之间的关系。表9是数值示例1以及4到7中的各个聚焦单元的焦距列表，且表5总结了条件表达式(35)和数值示例1以及4到7。尽管在各个复眼图像拾取系统中条件表达式(35)成立，但表5示出了其仅仅一部分。更具体而言，在表5中，将复眼光学系统中具有最长焦距的光学系统的聚焦单元的焦距代入条件表达式(35)的ffh，将目标成像光学系统的聚焦单元的焦距代入条件表达式(35)的ffi。当各个光学系统在这样的计算条件下满足条件表达式(35)时，所有的小眼光学系统能甚至通过与具有最浅焦深的望远小眼的聚焦单元移动量相同的聚焦单元移动量来聚焦在同一对象上。

表10总结了从数值示例1和4-7中的各个聚焦单元的前主点位置到像面的距离。表6总结了在条件表达式(36)和各个数值示例之间的关系。满足条件表达式(36)的各个成像光学系统使得能够对于较短距离的对象同时获得焦点对准图像。

表3总结了在条件表达式(37)和各个数值示例之间的关系。尽管在具有聚焦单元的不同焦距的光学系统间条件表达式(37)成立，但表7仅仅描述了一部分，或条件表达式(37)的最大和最小值。在数值示例1、5、6和7中，最大值用小眼A和C计算，且最小值用小眼B和D计算，表7描述了这些值。数值示例4涉及两小眼光学系统，且表7用小眼A和B计算最大值与最小值二者。在各个数值示例中，满足条件表达式(37)的各个成像光学系统使得能够对于较短距离对象同时获得焦点对准图像。

表8总结了在条件表达式(38)和各个数值示例之间的关系。满足条件表达式(38)的各个成像光学系统具有不同的焦距和大致相同的聚焦移动量，很好地对多种像差进行校正。

获得焦距、F数以及视角的值，无限远对象被引至焦点处。BF表示其中从最后的透镜表面到像面的距离按照空气转换出的值。

（数值示例1）

广角小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=-8.61567e+001  A4=-9.22230e-004  A6=4.19663e-005

第二表面

K=-9.30223e-001  A4=7.19408e-003  A6=6.36185e-004

第三表面

K=3.54414e+000  A4=2.81499e-003  A6=2.34019e-004

第四表面

K=-3.53906e+000  A4=1.43935e-003  A6=1.07092e-004

第五表面

K=3.15676e+000  A4=1.79932e-003  A6=-9.65503e-004

第六表面

K=4.96423e+001  A4=1.09416e-003  A6=-7.97966e-004

第八表面

K=-3.06847e+000  A4=-1.51330e-004  A6=3.84651e-004

第九表面

K=9.75797e+000  A4=-3.28928e-004  A6=5.50566e-004

第十表面

K=-1.10481e+001  A4=2.90917e-004  A6=5.26599e-004

第十一表面

K=1.72650e+001  A4=-4.08824e-003  A6=9.11055e-004

第十二表面

K=-7.35482e+001  A4=-1.54275e-002  A6=3.85072e-004

第十三表面

K=7.43385e+000  A4=-1.07701e-002  A6=4.92519e-004

多种数据

单个透镜数据

广角中间小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=-5.86699e+000  A4=-8.96118e-004  A6=1.23087e-006

第二表面

K=-1.11462e+000  A4=5.18382e-003  A6=7.47793e-004

第三表面

K=2.23083e+000  A4=2.29189e-003  A6=9.11689e-005

第四表面

K=3.98608e+001  A4=-1.07969e-003  A6=-1.03444e-004

第五表面

K=-2.66134e+001  A4=2.91291e-004  A6=-5.80559e-004

第六表面

K=3.25993e+001  A4=1.05064e-003  A6=-3.89850e-004

第八表面

K=-3.31035e+000  A4=9.36039e-004  A6=4.48060e-005

第九表面

K=1.62170e+000  A4=-1.30807e-004  A6=1.97962e-004

第十表面

K=-1.84308e+001  A4=-9.71624e-003  A6=5.68105e-004

第十一表面

K=-2.88780e+001  A4=-1.01570e-002  A6=1.38466e-004

第十二表面

K=-9.00000e+001  A4=-1.47730e-002  A6=-1.20913e-005

第十三表面

K=-5.42659e+001  A4=-8.67083e-003  A6=3.90008e-004

多种数据

单个透镜数据

望远中间小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=3.23218e+000  A4=-3.05400e-004  A6=4.53521e-005

第二表面

K=-9.00000e+001  A4=1.59130e-004  A6=5.15981e-005

第三表面

K=-1.64767e+000  A4=2.27739e-003  A6=-6.09668e-006

第四表面

K=-7.51140e+000  A4=2.83658e-004  A6=7.41960e-005

第五表面

K=8.77500e+000  A4=1.90647e-004  A6=7.09546e-004

第六表面

K=7.06211e+000  A4=-1.29880e-003  A6=6.54962e-004

第八表面

K=-7.69118e-001  A4=-1.53255e-003  A6=-1.23634e-004

第九表面

K=-9.82229e-001  A4=2.51720e-004  A6=-1.95089e-004

第十表面

K=-4.39310e+000  A4=2.05043e-003  A6=-1.72957e-005

第十一表面

K=3.04604e+001  A4=9.28199e-004  A6=-1.81115e-004

第十二表面

K=5.49088e+000  A4=-1.18023e-003  A6=3.43330e-005

第十三表面

K=2.34608e+000  A4=-3.33103e-003  A6=1.61864e-004

多种数据

单个透镜数据

望远小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=-9.00000e+001  A4=3.25623e-005  A6=1.37046e-005

第二表面

K=6.54916e+001  A4=9.61894e-004  A6=1.97095e-005

第三表面

K=-5.20341e-001  A4=2.82359e-003  A6=1.62204e-005

第四表面

K=-1.07451e+001  A4=1.35610e-003  A6=-1.75272e-005

第五表面

K=9.36306e+000  A4=3.65867e-003  A6=3.57432e-004

第六表面

K=-1.69149e+001  A4=1.12483e-003  A6=6.25155e-004

第八表面

K=-6.38373e-001  A4=-3.54965e-003  A6=1.25622e-006

第九表面

K=-9.28207e-001  A4=-1.83232e-003  A6=-1.58220e-004

第十表面

K=6.03894e-001  A4=1.13103e-003  A6=4.35985e-005

第十一表面

K=-8.36796e+000  A4=9.48431e-004  A6=-5.05453e-005

第十二表面

K=-2.24043e+000  A4=-9.07528e-004  A6=9.61281e-007

第十三表面

K=6.10242e+000  A4=-2.60010e-003  A6=1.92825e-005

多种数据

单个透镜数据

（数值示例2）

广角小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=-9.00000e+001  A4=1.68209e-003  A6=2.18378e-005

第二表面

K=1.56201e+000  A4=2.31919e-004  A6=2.49857e-005

第三表面

K=1.56344e+001  A4=-2.30989e-003  A6=-3.90307e-004

第四表面

K=-9.00000e+001  A4=8.76797e-004  A6=-3.09096e-004

第六表面

K=-9.00000e+001  A4=7.22417e-004  A6=1.69814e-004

第七表面

K=-5.28938e+001  A4=3.20245e-003  A6=2.63310e-004

第八表面

K=-3.31531e+001  A4=3.32480e-003  A6=-1.76152e-005

第九表面

K=-1.14135e+000  A4=-8.15775e-004  A6=3.19305e-006

第十表面

K=-8.67401e+000  A4=2.26418e-003  A6=-3.63267e-004

第十一表面

K=2.68548e+000  A4=-2.16758e-003  A6=-4.66522e-005

第十二表面

K=9.00000e+001  A4=-8.67976e-003  A6=6.91067e-004

第十三表面

K=-5.35623e+000  A4=9.73749e-004  A6=7.24657e-004

多种数据

单个透镜数据

广角中间小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=-4.55173e+000  A4=1.04524e-003  A6=5.22673e-005

第二表面

K=1.07655e+000  A4=-2.68944e-003  A6=1.76360e-004

第三表面

K=-5.98889e+000  A4=-7.72514e-003  A6=4.93606e-004

第四表面

K=-6.75596e+000  A4=-4.98007e-003  A6=5.07961e-004

第六表面

K=-7.89069e+001  A4=-2.69850e-003  A6=3.52609e-004

第七表面

K=-2.27576e+001  A4=1.42455e-003  A6=-1.01831e-005

第八表面

K=-3.33768e+001  A4=4.50455e-003  A6=-2.18686e-004

第九表面

K=-2.68795e-002  A4=-2.95824e-004  A6=1.05748e-004

第十表面

K=-2.20833e+000  A4=3.37019e-003  A6=3.11853e-005

第十一表面

K=1.71227e+000  A4=-4.49146e-005  A6=1.17908e-004

第十二表面

K=5.70869e-001  A4=-3.54385e-003  A6=2.46582e-004

第十三表面

K=-1.78719e+000  A4=-7.83362e-004  A6=3.59345e-004

多种数据

单个透镜数据

望远中间小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=8.00699e+000  A4=-1.47327e-003  A6=7.30169e-005

第二表面

K=-3.65224e+001  A4=-5.44314e-004  A6=5.29084e-005

第三表面

K=-3.27830e+000  A4=9.82143e-004  A6=1.93818e-005

第四表面

K=-1.26439e+000  A4=1.25692e-003  A6=-7.42342e-006

第六表面

K=-5.37243e+000  A4=1.00930e-003  A6=8.59265e-005

第七表面

K=-9.00000e+001  A4=2.44487e-003  A6=1.02366e-004

第八表面

K=-5.01056e+000  A4=8.62296e-003  A6=6.49491e-005

第九表面

K=6.14970e-001  A4=2.64291e-003  A6=4.35217e-004

第十表面

K=7.18277e-001  A4=3.35315e-003  A6=-1.54486e-004

第十一表面

K=1.51189e+000  A4=5.61145e-003  A6=-1.70734e-004

第十二表面

K=9.04194e-001  A4=-6.62979e-003  A6=-1.55750e-004

第十三表面

K=-6.57254e-003  A4=-9.21593e-003  A6=2.82444e-005

多种数据

单个透镜数据

望远小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=-8.19456e+001  A4=-5.31853e-004  A6=-7.42778e-006

第二表面

K=-9.00000e+001  A4=9.14133e-005  A6=1.43749e-005

第三表面

K=-1.08476e+001  A4=1.16459e-003  A6=-1.83197e-005

第四表面

K=9.72251e-001  A4=1.35326e-004  A6=7.81170e-006

第六表面

K=-6.39115e+001  A4=2.15637e-003  A6=1.05300e-005

第七表面

K=-9.00000e+001  A4=4.80467e-003  A6=7.24665e-005

第八表面

K=-1.02518e+001  A4=6.60769e-003  A6=1.61089e-004

第九表面

K=1.25753e+000  A4=-2.95145e-005  A6=3.76702e-004

第十表面

K=-1.25455e+000  A4=-1.16553e-003  A6=2.81324e-005

第十一表面

K=-4.99122e+000  A4=1.63656e-003  A6=-1.60913e-004

第十二表面

K=-5.81002e-001  A4=-3.88415e-003  A6=1.65437e-004

第十三表面

K=1.22656e+000  A4=-4.86561e-003  A6=1.16617e-004

多种数据

单个透镜数据

（数值示例3）

广角小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=-1.51839e+001  A4=6.01752e-004  A6=2.86999e-005

第二表面

K=1.96510e+000  A4=-3.86322e-004  A6=-1.66133e-005

第三表面

K=2.27610e+001  A4=-8.92074e-004  A6=-6.83728e-004

第四表面

K=-7.29708e+000  A4=-6.23057e-003  A6=-1.69117e-004

第五表面

K=-9.67598e-001  A4=-7.68250e-003  A6=-2.57460e-004

第六表面

K=-4.96656e+000  A4=7.15623e-004  A6=8.72707e-006

第八表面

K=-6.04476e-001  A4=-1.54465e-003  A6=2.57992e-004

第九表面

K=-1.00603e+000  A4=-2.23851e-003  A6=-9.07492e-005

第十表面

K=-3.55816e+001  A4=7.39878e-005  A6=-4.05799e-004

第十一表面

K=3.15494e+000  A4=-5.45664e-003  A6=4.27810e-005

第十二表面

K=-1.09737e+001  A4=-4.17651e-003  A6=3.03530e-004

第十三表面

K=-1.89271e+001  A4=3.28962e-003  A6=1.01426e-004

多种数据

单个透镜数据

广角中间小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=9.00000e+001  A4=-8.39451e-004  A6=2.35285e-005

第二表面

K=-5.34082e+000  A4=4.03329e-003  A6=-1.66191e-005

第三表面

K=6.33715e+001  A4=2.67153e-003  A6=-1.61664e-004

第四表面

K=-5.22262e+000  A4=-1.37728e-003  A6=2.77794e-005

第五表面

K=-2.62749e+000  A4=-9.55365e-003  A6=2.40785e-004

第六表面

K=-5.84224e+000  A4=-6.94200e-003  A6=1.86444e-004

第八表面

K=9.00000e+001  A4=8.35122e-003  A6=1.58826e-004

第九表面

K=-1.03311e+001  A4=3.42515e-003  A6=6.46597e-004

第十表面

K=-3.10477e+000  A4=3.57728e-003  A6=1.57487e-004

第十一表面

K=-3.74031e+000  A4=-8.18470e-004  A6=4.37137e-004

第十二表面

K=-9.00000e+001  A4=-7.97372e-003  A6=3.60044e-004

第十三表面

K=-1.19739e+001  A4=-3.83591e-003  A6=4.12780e-004

多种数据

单个透镜数据

望远中间小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=-2.66383e+001  A4=-2.18872e-003  A6=6.31429e-005

第二表面

K=2.08397e+000  A4=-3.26063e-003  A6=2.84905e-005

第三表面

K=1.10583e-001  A4=2.75665e-004  A6=-1.47214e-005

第四表面

K=-6.74747e+001  A4=3.16266e-003  A6=-8.64586e-005

第五表面

K=-1.66566e+000  A4=-3.71526e-003  A6=1.34066e-004

第六表面

K=5.41702e-001  A4=-9.62595e-003  A6=1.70734e-004

第八表面

K=3.16668e+000  A4=4.62242e-003  A6=1.81580e-004

第九表面

K=1.69035e+000  A4=5.27071e-003  A6=1.69765e-004

第十表面

K=1.13673e+000  A4=3.22950e-006  A6=2.93792e-005

第十一表面

K=2.99335e+000  A4=-2.40678e-003  A6=7.59485e-005

第十二表面

K=-9.39873e+000  A4=-2.70967e-003  A6=5.48169e-005

第十三表面

K=-8.61644e+000  A4=-1.90799e-003  A6=9.68595e-005

多种数据

单个透镜数据

望远小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=5.90804e-001  A4=-3.95356e-004  A6=-1.87359e-005

第二表面

K=9.02179e-001  A4=-6.68247e-004  A6=-4.35238e-005

第三表面

K=7.86019e-002  A4=1.00348e-004  A6=5.36889e-006

第四表面

K=9.00000e+001  A4=2.36995e-003  A6=-5.00552e-005

第五表面

K=-5.90637e+000  A4=-5.74098e-004  A6=1.24577e-004

第六表面

K=7.11639e-001  A4=-6.13172e-003  A6=2.01076e-004

第八表面

K=9.12926e+000  A4=5.29083e-003  A6=-8.33091e-004

第九表面

K=9.00002e+001  A4=6.28003e-003  A6=-7.33225e-004

第十表面

K=1.72371e+000  A4=-2.97948e-004  A6=-2.54947e-006

第十一表面

K=-6.66245e+001  A4=-1.60347e-003  A6=1.06542e-004

第十二表面

K=-3.71090e+000  A4=-1.38172e-003  A6=1.02692e-004

第十三表面

K=1.93714e+000  A4=-3.41454e-003  A6=1.05240e-004

多种数据

单个透镜数据

（数值示例4）

广角小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=-2.47869e+001  A4=-2.02166e-003  A6=5.43003e-005

第二表面

K=-1.79551e+000  A4=1.25374e-002  A6=-4.89811e-005

第三表面

K=2.24981e+000  A4=2.67772e-003  A6=1.71832e-004

第四表面

K=-2.15785e+001  A4=1.38585e-003  A6=-4.29296e-005

第五表面

K=-7.77189e+000  A4=2.90232e-003  A6=-1.23226e-003

第六表面

K=5.52064e+001  A4=2.30902e-003  A6=-9.38603e-004

第八表面

K=6.43691e-001  A4=1.22013e-003  A6=3.62473e-004

第九表面

K=-6.95418e+001  A4=3.79577e-003  A6=8.00925e-004

第十表面

K=-9.00000e+001  A4=5.32715e-003  A6=4.14940e-004

第十一表面

K=1.36769e+001  A4=-2.97992e-003  A6=1.43850e-003

第十二表面

K=-9.00000e+001  A4=-2.16468e-002  A6=4.36176e-004

第十三表面

K=1.40560e+001  A4=-1.25552e-002  A6=5.78256e-004

多种数据

单个透镜数据

望远小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=-1.92634e+001  A4=-2.82433e-004  A6=3.81416e-006

第二表面

K=9.00000e+001  A4=3.23423e-004  A6=2.68125e-006

第三表面

K=-8.60800e-001  A4=2.63313e-003  A6=4.15438e-005

第四表面

K=-2.86471e+001  A4=8.10119e-004  A6=2.03306e-006

第五表面

K=9.11794e+000  A4=5.04006e-003  A6=2.54023e-004

第六表面

K=7.38599e+001  A4=2.81749e-003  A6=5.63571e-004

第八表面

K=-8.57667e-001  A4=-3.65406e-003  A6=-4.84007e-004

第九表面

K=-2.26017e-001  A4=-3.68837e-003  A6=-1.37027e-003

第十表面

K=1.65894e+001  A4=2.55538e-003  A6=1.45887e-005

第十一表面

K=9.21247e+000  A4=2.90663e-004  A6=-7.09973e-006

第十二表面

K=-7.20764e+000  A4=-1.10889e-003  A6=-5.90829e-005

第十三表面

K=8.94495e+000  A4=-3.28402e-003  A6=-4.17715e-005

单个透镜数据

（数值示例5）

广角小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=-9.00000e+001  A4=2.40773e-003  A6=-1.00607e-004  A8=2.29263e-006

A10=-2.45268e-008

第二表面

K=-2.33052e+000  A4=8.76770e-003  A6=-1.12324e-004  A8=1.59787e-005

A10=-3.95043e-007

第三表面

K=-7.34310e+001  A4=-4.21675e-003  A6=-5.01453e-005A8=2.53959e-005

A10=-1.23794e-005

第四表面

K=-3.31004e-001  A4=-4.70929e-003  A6=9.40943e-004  A8=-2.39785e-004

A10=1.39342e-005

第五表面

K=-9.00000e+001  A4=1.91427e-003  A6=9.94935e-004  A8=-2.72938e-004

A10=1.79532e-005

第六表面

K=-9.00000e+001  A4=3.13282e-003  A6=4.08003e-004  A8=-1.04956e-004

A10=3.69894e-006

第八表面

K=-3.92356e+000  A4=6.68721e-005  A6=-1.81875e-004  A8=1.27528e-005

A10=-7.29409e-007

第九表面

K=-1.52035e+001  A4=-8.29437e-004  A6=-1.82468e-004A8=1.31931e-005

A10=-5.81891e-007

第十表面

K=4.69580e-001  A4=8.49677e-005  A6=-1.91505e-004  A8=-1.85306e-007

A10=3.24269e-007

第十一表面

K=-1.29407e+001  A4=-2.00018e-003  A6=-1.00026e-004A8=4.40120e-006

A10=8.21368e-008

第十二表面

K=-5.27817e+000  A4=6.66070e-003  A6=-4.16248e-004  A8=-4.05938e-006

A10=7.85917e-007

第十三表面

K=-1.56342e+001  A4=9.46117e-003  A6=1.14746e-004  A8=-5.53169e-005

A10=2.24424e-006

单个透镜数据

广角中间小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=-6.14800e+000  A4=3.70943e-003  A6=-1.19809e-004  A8=2.73722e-006

A10=-2.86757e-008

第二表面

K=-4.61616e+001  A4=4.57808e-003  A6=4.81717e-005  A8=-4.17683e-006

A10=2.31980e-007

第三表面

K=-6.71054e+001  A4=-1.25502e-003  A6=9.36993e-005  A8=-1.48143e-005

A10=-5.60547e-007

第四表面

K=4.63442e-001  A4=-3.77281e-003  A6=9.89592e-004  A8=-1.41886e-004

A10=6.01938e-006

第五表面

K=6.34661e+001  A4=-2.18170e-003  A6=1.43846e-003  A8=-1.94467e-004

A10=1.04358e-005

第六表面

K=9.00000e+001  A4=-5.67998e-004  A6=6.86542e-004  A8=-8.66547e-005

A10=4.00686e-006

第八表面

K=-1.87501e+000  A4=1.01603e-003  A6=-7.41257e-005  A8=1.05915e-005

A10=-8.59893e-007

第九表面

K=-7.57858e+001  A4=-2.99491e-004  A6=-4.45123e-005A8=7.88147e-006

A10=-7.18324e-007

第十表面

K=6.06182e+001  A4=-5.70802e-004  A6=6.31739e-005  A8=-3.12933e-005

A10=3.63305e-006

第十一表面

K=-8.53567e-001  A4=2.29916e-003  A6=-4.31596e-005  A8=-4.69019e-005

A10=2.10631e-006

第十二表面

K=-1.63511e+000  A4=5.28029e-003  A6=-2.97920e-004  A8=2.96250e-006

A10=-2.68364e-006

第十三表面

K=-3.21078e+000  A4=4.29280e-003  A6=-5.56892e-005  A8=1.00908e-005

A10=-1.04948e-006

单个透镜数据

望远中间小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=9.00000e+001  A4=-1.24610e-004  A6=-4.39173e-006  A8=1.38407e-007

A10=-1.64963e-010

第二表面

K=-1.04824e+001  A4=-1.76004e-005  A6=-8.98575e-006A8=2.94871e-007

A10=-1.37615e-009

第三表面

K=-4.46949e+000  A4=1.98279e-003  A6=-5.84120e-005  A8=1.69123e-006

A10=3.04561e-009

第四表面

K=5.46418e+001  A4=1.83346e-003  A6=-1.23043e-004  A8=4.22163e-006

A10=-7.99090e-009

第五表面

K=6.34841e+000  A4=2.99260e-003  A6=-8.63827e-005  A8=5.35571e-007

A10=1.25070e-007

第六表面

K=9.00000e+001  A4=2.60155e-003  A6=6.19116e-006  A8=-3.70773e-006

A10=3.38238e-007

第八表面

K=1.72200e-001  A4=-1.75958e-003  A6=-2.06213e-004  A8=2.14482e-006

A10=6.85163e-007

第九表面

K=-3.10596e-001  A4=-2.00205e-003  A6=-4.63580e-004  A8=1.96481e-005

A10=6.90382e-007

第十表面

K=9.19367e-001  A4=4.32065e-003  A6=-3.08400e-004  A8=1.26359e-005

A10=-5.30893e-007

第十一表面

K=2.29759e+001  A4=7.50550e-003  A6=-2.91010e-004  A8=-8.96536e-006

A10=3.41671e-007

第十二表面

K=-1.58103e-002  A4=-8.58579e-003  A6=1.48904e-004  A8=-6.94785e-006

A10=5.72281e-007

第十三表面

K=-2.83628e+000  A4=-6.33802e-003  A6=3.87565e-004  A8=-1.64786e-005

A10=8.57651e-007

单个透镜数据

望远小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=-1.55876e+000  A4=2.92366e-005  A6=-1.09631e-006  A8=-2.08632e-008

A10=-3.05929e-010

第二表面

K=-8.25615e+001  A4=8.52712e-005  A6=-3.92623e-006  A8=1.40034e-008

A10=-2.69295e-010

第三表面

K=-3.67293e+000  A4=2.26440e-003  A6=-4.59917e-005  A8=1.04881e-006

A10=-6.76070e-008

第四表面

K=-8.25640e+001  A4=2.95461e-003  A6=-1.69702e-004  A8=2.78863e-006

A10=-9.81982e-009

第五表面

K=-8.54818e+000  A4=3.23331e-003  A6=-6.52295e-005  A8=2.60563e-007

A10=2.06459e-008

第六表面

K=9.00000e+001  A4=2.84444e-003  A6=5.54409e-005  A8=-2.01728e-006

A10=1.47975e-008

第八表面

K=9.01024e-001  A4=-3.18032e-003  A6=1.87699e-005  A8=1.35237e-006

A10=4.20761e-007

第九表面

K=-5.97311e-001  A4=-3.35059e-003  A6=-8.80939e-005  A8=3.70614e-005

A10=-1.59924e-006

第十表面

K=4.33191e+000  A4=2.20495e-003  A6=-1.96480e-004  A8=1.40411e-005

A10=-1.95281e-007

第十一表面

K=1.80446e+001  A4=1.78097e-003  A6=-1.22296e-004  A8=-3.36184e-006

A10=4.67220e-007

第十二表面

K=2.52838e+000  A4=-2.56453e-003  A6=1.27725e-004  A8=-3.82035e-006

A10=-8.84563e-008

第十三表面

K=2.03545e+000  A4=-2.86765e-003  A6=1.81150e-004  A8=-1.65134e-006

A10=-1.51589e-007

单个透镜数据

（数值示例6）

广角小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=1.93798e+001  A4=3.44220e-003  A6=-1.43219e-004  A8=4.91643e-006

第二表面

K=1.93564e+000  A4=3.78641e-003  A6=1.63212e-004  A8=-2.68609e-005

第三表面

K=-2.58063e+001  A4=-1.22252e-002  A6=-5.60380e-004

第四表面

K=-1.40874e+001  A4=-8.95519e-003  A6=-1.13109e-005

第五表面

K=1.47405e+001  A4=1.16143e-002  A6=9.07581e-004

第六表面

K=-9.69339e+000  A4=8.06017e-004  A6=1.09323e-003

第八表面

K=-5.09301e+000  A4=1.50977e-005  A6=-5.31157e-004

第九表面

K=1.50804e+001  A4=-4.97400e-003  A6=4.96866e-005

第十表面

K=-5.05811e+001  A4=3.58405e-003  A6=-6.14664e-004  A8=8.77333e-005

A10=-3.44814e-006

第十一表面

K=4.11902e+000  A4=5.20259e-003  A6=-1.01058e-003  A8=1.11372e-004

A10=-1.14390e-006

第十二表面

K=-8.52909e+000  A4=-2.92426e-003  A6=7.46116e-004  A8=-4.18326e-005

第十三表面

K=2.43033e+001  A4=8.04370e-003  A6=7.03394e-004  A8=2.12490e-005

单个透镜数据

广角中间小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=1.16168e+001  A4=9.89768e-004  A6=-5.43987e-005  A8=3.26693e-006

第二表面

K=7.65824e+000  A4=1.39481e-003  A6=-9.20355e-005  A8=9.48211e-007

第三表面

K=-9.87273e+000  A4=-8.94971e-003  A6=-4.29309e-004

第四表面

K=-5.07614e+000  A4=-9.61771e-003  A6=1.73926e-004

第五表面

K=7.60775e+000  A4=7.63344e-003  A6=4.36551e-004

第六表面

K=-4.58561e+001  A4=1.33685e-003  A6=4.26211e-004

第八表面

K=-2.28716e+000  A4=8.67333e-004  A6=-2.09732e-004

第九表面

K=1.17258e+001  A4=-3.23114e-003  A6=1.73236e-004

第十表面

K=-1.31003e+001  A4=2.80544e-003  A6=-7.65671e-004  A8=9.93211e-005

A10=-2.31040e-006

第十一表面

K=-9.00000e+001  A4=4.49945e-003  A6=-1.47687e-003  A8=5.45215e-005

A10=8.48898e-006

第十二表面

K=-2.13149e+001  A4=-4.89613e-003  A6=9.18275e-004  A8=-1.52655e-005

第十三表面

K=3.35463e+001  A4=2.33168e-003  A6=7.55748e-004  A8=6.21658e-005

单个透镜数据

望远中间小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=-1.12226e+001  A4=-1.13289e-004  A6=-5.28008e-005A8=2.94049e-006

第二表面

K=5.62752e+000  A4=-1.25443e-003  A6=-2.40089e-005  A8=3.72638e-006

第三表面

K=-8.87393e+000  A4=1.69189e-003  A6=-1.84476e-004

第四表面

K=6.67509e+001  A4=3.68820e-003  A6=-1.00293e-004

第五表面

K=1.23997e+001  A4=-2.08071e-003  A6=1.15687e-004

第六表面

K=-2.71503e+000  A4=-2.68612e-003  A6=8.47615e-005

第八表面

K=-9.00000e+001  A4=-5.73823e-003  A6=7.95727e-004

第九表面

K=2.16869e+001  A4=-1.52643e-002  A6=1.68370e-003

第十表面

K=-8.73655e+000  A4=-7.58655e-003  A6=-3.31580e-004A8=2.47858e-004

A10=-1.66883e-005

第十一表面

K=-9.00000e+001  A4=-1.06514e-003  A6=-3.52469e-004A8=1.03483e-004

A10=-7.19175e-006

第十二表面

K=-1.16155e+001  A4=5.95986e-004  A6=3.60160e-004  A8=-4.46187e-005

第十三表面

K=-4.72048e+000  A4=3.59852e-003  A6=4.99895e-006  A8=-2.00257e-005

多种数据

单个透镜数据

望远小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=-5.01788e+000  A4=1.07278e-003  A6=-3.24083e-005  A8=3.43676e-006

第二表面

K=1.37156e+000  A4=-1.66607e-004  A6=3.17988e-005  A8=4.12335e-006

第三表面

K=-1.14417e+001  A4=2.81702e-003  A6=-7.26483e-005

第四表面

K=-9.00000e+001  A4=3.61630e-003  A6=-2.98440e-005

第五表面

K=4.05390e+001  A4=-2.78388e-003  A6=2.27441e-004

第六表面

K=-3.61488e+000  A4=-2.42356e-003  A6=1.62345e-004

第八表面

K=-9.00000e+001  A4=-4.22712e-003  A6=4.17957e-004

第九表面

K=9.00000e+001  A4=-1.45330e-002  A6=1.34423e-003

第十表面

K=-5.32928e+001  A4=-9.81497e-003  A6=-4.12565e-004A8=2.99948e-004

A10=-1.98667e-005

第十一表面

K=-2.19201e+000  A4=-2.78515e-003  A6=1.62682e-004  A8=1.65808e-005

A10=-1.17910e-006

第十二表面

K=-2.08158e+001  A4=2.05328e-003  A6=-1.12732e-004  A8=-1.62819e-005

第十三表面

K=-1.37690e+001  A4=7.58138e-005  A6=-5.48522e-006  A8=-1.39436e-005

多种数据

单个透镜数据

（数值示例7）

广角小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=-9.00000e+001  A4=7.01850e-004  A6=-1.41729e-005

第二表面

K=-1.02437e+000  A4=2.89533e-003  A6=1.66545e-004

第三表面

K=4.11720e+000  A4=-6.62206e-005  A6=8.06378e-005

第四表面

K=1.07116e+001  A4=2.17403e-003  A6=-9.54859e-005

第五表面

K=-9.00000e+001  A4=5.80653e-003  A6=-4.79986e-004

第六表面

K=2.07531e+001  A4=5.35204e-003  A6=-2.78954e-004

第八表面

K=7.31767e-001  A4=4.43548e-004  A6=1.00025e-004

第九表面

K=-1.63240e+001  A4=1.86430e-003  A6=1.94279e-004

第十表面

K=-8.77468e+000  A4=2.85223e-003  A6=2.41901e-005

第十一表面

K=3.81908e+000  A4=-3.42418e-003  A6=3.06907e-004

第十二表面

K=-9.22231e+000  A4=-8.81583e-003  A6=4.93062e-004

第十三表面

K=-3.49900e+001  A4=-5.65878e-004  A6=3.46460e-004

多种数据

单个透镜数据

广角中间小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=9.00000e+001  A4=1.05181e-003  A6=-2.00916e-005

第二表面

K=-9.71530e-001  A4=2.64711e-003  A6=9.78189e-005

第三表面

K=6.02071e+000  A4=-8.54070e-005  A6=1.21119e-004

第四表面

K=6.94820e+001  A4=1.61239e-003  A6=1.97117e-004

第五表面

K=8.65492e+001  A4=4.66403e-003  A6=-2.08149e-004

第六表面

K=4.69152e+001  A4=3.86845e-003  A6=-2.07634e-004

第八表面

K=9.12544e-001  A4=-8.06647e-004  A6=7.47605e-005

第九表面

K=5.13762e+001  A4=2.89711e-004  A6=1.47593e-004

第十表面

K=-3.69018e+001  A4=9.86792e-004  A6=2.20769e-004

第十一表面

K=3.52657e+000  A4=-3.00617e-003  A6=2.55391e-004

第十二表面

K=-3.32502e+000  A4=-1.04688e-002  A6=3.83832e-004

第十三表面

K=3.90398e+001  A4=-1.95574e-003  A6=3.66442e-004

多种数据

单个透镜数据

望远中间小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=-2.60863e+001  A4=-7.80509e-004  A6=-9.41827e-006

第二表面

K=-5.52978e+000  A4=1.27924e-004  A6=-2.07571e-005

第三表面

K=-2.40411e+001  A4=1.27171e-003  A6=-5.45047e-005

第四表面

K=-2.17385e-001  A4=3.74011e-004  A6=7.90553e-006

第五表面

K=4.83965e-001  A4=1.35730e-003  A6=6.25170e-005

第六表面

K=6.10281e+000  A4=1.43583e-003  A6=4.65354e-005

第八表面

K=1.69209e+000  A4=-1.58544e-003  A6=-8.62746e-005

第九表面

K=1.59626e+000  A4=-2.35778e-003  A6=-1.33625e-004

第十表面

K=1.92595e-001  A4=9.83639e-004  A6=-1.49120e-006

第十一表面

K=3.11410e+001  A4=3.18700e-003  A6=2.95213e-006

第十二表面

K=-2.85262e+000  A4=-1.83994e-003  A6=7.62849e-005

第十三表面

K=-2.02865e+000  A4=-1.53383e-003  A6=1.15514e-004

多种数据

单个透镜数据

望远小眼

单位mm

表面数据

非球面数据

第一表面

K=-3.75927e+000  A4=-1.26105e-004  A6=-1.94984e-005

第二表面

K=-2.03156e+000  A4=2.15308e-004  A6=-2.04223e-005

第三表面

K=-5.47758e+001  A4=1.32411e-003  A6=-3.80510e-005

第四表面

K=-9.95105e-001  A4=5.16908e-004  A6=2.08321e-006

第五表面

K=1.61472e+000  A4=1.45537e-003  A6=7.83081e-005

第六表面

K=5.13501e+000  A4=1.14621e-003  A6=6.02747e-005

第八表面

K=9.39192e-001  A4=-2.76114e-004  A6=6.29758e-006

第九表面

K=9.66245e-001  A4=-3.93145e-004  A6=2.50049e-005

第十表面

K=-2.43256e+000  A4=4.08628e-004  A6=-4.67073e-005

第十一表面

K=-9.86742e-001  A4=1.42657e-003  A6=-9.76226e-005

第十二表面

K=-3.46390e+000  A4=1.08774e-003  A6=-3.58503e-006

第十三表面

K=-2.33129e+000  A4=2.77796e-004  A6=3.71071e-005

多种数据

单个透镜数据

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

[表5]

[表6]

[表7]

[表8]

[表9]

[表10]

本发明适用于布置多个光学系统的复眼图像拾取装置。

本发明能够提供这样的图像拾取装置：其包括多个光学系统以及透镜装置，多个光学系统中的每一个使得能够同时获取具有不同视角的焦点对准图像。

尽管已经参照示例性实施例对本发明进行了描述，将会明了，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围被赋予最宽广的解释，从而包括所有这类修改和等同结构以及功能。

Claims (26)

1.一种图像拾取装置，包括：多个成像光学系统，所述多个成像光学系统具有不同的焦距，且所述多个成像光学系统各自被配置成形成对象的光学图像；以及，多个图像传感器，所述多个图像传感器具有各自与所述多个成像光学系统中的一个成像光学系统对应的图像拾取区域，且所述多个图像传感器各自被配置成对由成像光学系统中的相应一个成像光学系统形成的光学图像进行光电转换，所述图像拾取装置被配置成通过对所述多个成像光学系统以及所述多个图像传感器进行控制来同时捕获多个图像，

其中，每个成像光学系统包括：聚焦透镜单元，其被配置成在聚焦时移动；以及，固定透镜单元，其在聚焦时固定，且

其中，所述图像拾取装置还包括聚焦驱动器，所述聚焦驱动器被配置成将多个聚焦透镜单元移动相等的移动量。

2.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，所述多个成像光学系统包括具有相等焦距的多个成像光学系统。

3.根据权利要求1所述的图像拾取装置，还包括：保持器，所述保持器被配置成一体地对所述多个聚焦透镜单元进行保持。

4.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，所述多个图像包括具有不同视角且聚焦在同一对象上的多个焦点对准图像，且

其中，所述图像拾取装置还包括超分辨率处理器，所述超分辨率处理器被配置成使用所述焦点对准图像对分辨率进行校正。

5.根据权利要求1所述的图像拾取装置，还包括：距离信息计算器，所述距离信息计算器被配置成计算从所述多个图像到对象的距离信息。

6.根据权利要求1所述的图像拾取装置，还包括：图像合成器，所述图像合成器被配置成生成具有与所述多个图像的图像特性不同的图像特性的合成图像。

7.根据权利要求6所述的图像拾取装置，其中，所述图像特性包括动态范围、分辨率、模糊量、视角以及所捕获图像的移除率中的至少一者。

8.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，所述多个聚焦透镜单元在与各个光轴垂直的方向上彼此相邻，并包括在具有不同焦距的相邻成像光学系统中的在与各个光轴垂直的方向上彼此相邻且具有不同表面形状的聚焦透镜。

9.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，在与各个光轴垂直的方向上相邻的所述多个聚焦透镜单元中的聚焦透镜用相同材料制成。

10.根据权利要求1所述的图像拾取装置，其中，所述多个聚焦透镜单元包括在与各个光轴垂直的方向上相邻的一体成型的聚焦透镜。

11.一种能附接到图像拾取装置主体的透镜装置，所述透镜装置包括：多个成像光学系统，所述多个成像光学系统具有不同的焦距，且所述多个成像光学系统各自被配置成形成对象的光学图像，所述图像拾取装置主体包括：多个图像传感器，所述多个图像传感器具有各自与所述多个成像光学系统中的一个成像光学系统对应的图像拾取区域，且所述多个图像传感器各自被配置成对由成像光学系统中的相应一个成像光学系统形成的光学图像进行光电转换；以及，图像拾取控制器，所述图像拾取控制器被配置成通过对所述多个成像光学系统以及所述多个图像传感器进行控制来同时捕获多个图像，

其中，每个成像光学系统包括：聚焦透镜单元，其被配置成在聚焦时移动；以及，固定透镜单元，其在聚焦时固定，且

其中，所述透镜装置还包括聚焦驱动器，所述聚焦驱动器被配置成将多个聚焦透镜单元移动相等的移动量。

12.一种图像拾取装置，包括：多个成像光学系统，所述多个成像光学系统具有不同的焦距，且所述多个成像光学系统各自被配置成形成对象的光学图像；以及，多个图像传感器，所述多个图像传感器具有各自与所述多个成像光学系统中的一个成像光学系统对应的图像拾取区域，且所述多个图像传感器各自被配置成对由成像光学系统中的相应一个成像光学系统形成的光学图像进行光电转换，

其中，每个成像光学系统包括：聚焦透镜单元，其被配置成在聚焦时移动；以及，固定透镜单元，其在聚焦时固定，所述聚焦透镜单元包括聚焦透镜，

其中，在与各个光轴垂直的方向上彼此相邻并具有不同的焦距的成像光学系统的聚焦透镜具有彼此不同的表面形状，且

其中，下面的条件表达式被满足：

$0.8<\frac{(1-{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{Fi}}^2){\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{Ri}}^2\&times;f_h^2}{(1-{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{Fh}}^2){\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{Rh}}^2\&times;f_i^2}<1.2$

其中，β_Fi和β_Fh是所述多个成像光学系统中的任意成像光学系统i和h中的聚焦透镜单元的横向倍率，β_Ri和β_Rh是任意成像光学系统i和h中位于聚焦透镜单元的图像侧的整体图像侧单元的横向倍率，且f_i和f_h是任意成像光学系统i和h的焦距。

13.根据权利要求12所述的图像拾取装置，其中，所述多个成像光学系统包括具有相等焦距的多个成像光学系统。

14.根据权利要求12所述的图像拾取装置，还包括：保持器，所述保持器被配置成一体地对多个聚焦透镜单元进行保持，相邻的聚焦透镜单元在聚焦时一体地移动，

其中，下面的条件表达式被满足：

$0<\frac{1-\left|{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{Fi}}\right|}{1-\left|{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{Ft}}\right|}\&le;1.1$

其中，β_Ft是所述多个成像光学系统中具有最长焦距的成像光学系统中的聚焦透镜单元的横向倍率。

15.根据权利要求12所述的图像拾取装置，其中，下面的条件表达式被满足：

$0.4<\left|\frac{f_{\mathrm{Fi}}}{f_t}\right|<80$

其中，f_Fi是任意成像光学系统i中的聚焦透镜单元的焦距，且f_t是具有最长焦距的成像光学系统的焦距。

16.根据权利要求12所述的图像拾取装置，其中，下面的条件表达式被满足：

$1<|(1-{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{Ft}}^2){\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{Rt}}^2\&times;\frac{f_t}{f_w}|<20$

其中，f_t是所述多个成像光学系统中具有最长焦距的成像光学系统的焦距，β_Ft是具有最长焦距的成像光学系统中的聚焦透镜单元的横向倍率，β_Rt是具有最长焦距的成像光学系统中的位于聚焦透镜单元的图像侧的整体图像侧单元的横向倍率，且f_W是所述多个成像光学系统中具有最短焦距的成像光学系统的焦距。

17.根据权利要求12所述的图像拾取装置，其中，下面的条件表达式被满足：

55<ν_Fi<90

其中，ν_Fi是任意成像光学系统i中的聚焦透镜单元中的至少一个透镜的阿贝数。

18.根据权利要求12所述的图像拾取装置，其中，在与各个光轴垂直的方向上相邻的多个聚焦透镜单元中的聚焦透镜用相同材料制成。

19.一种能附接到图像拾取装置主体的透镜装置，所述透镜装置包括：多个成像光学系统，所述多个成像光学系统具有不同的焦距，且所述多个成像光学系统各自被配置成形成对象的光学图像，所述图像拾取装置主体包括：多个图像传感器，所述多个图像传感器具有各自与所述多个成像光学系统中的一个成像光学系统对应的图像拾取区域，且所述多个图像传感器各自被配置成对由成像光学系统中的相应一个成像光学系统形成的光学图像进行光电转换，

其中，每个成像光学系统包括：聚焦透镜单元，其被配置成在聚焦时移动；以及，固定透镜单元，其在聚焦时固定，所述聚焦透镜单元包括聚焦透镜，

其中，在与各个光轴垂直的方向上彼此相邻并具有不同的焦距的成像光学系统的聚焦透镜具有彼此不同的表面形状，且

其中，下面的条件表达式被满足：

$0.8<\frac{(1-{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{Fi}}^2){\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{Ri}}^2\&times;f_h^2}{(1-{\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{Fh}}^2){\mathrm{\&beta;}}_{\mathrm{Rh}}^2\&times;f_i^2}<1.2$

其中，β_Fi和β_Fh是所述多个成像光学系统中的任意成像光学系统i和h中的聚焦透镜单元的横向倍率，β_Ri和β_Rh是任意成像光学系统i和h中的位于聚焦透镜单元的图像侧的整体图像侧单元的横向倍率，且f_i和f_h是任意成像光学系统i和h的焦距。

20.一种图像拾取装置，包括：多个成像光学系统，所述多个成像光学系统具有不同的焦距，且所述多个成像光学系统各自被配置成形成对象的光学图像；以及，多个图像传感器，所述多个图像传感器具有各自与所述多个成像光学系统中的一个成像光学系统对应的图像拾取区域，且所述多个图像传感器各自被配置成对由成像光学系统中的相应一个成像光学系统形成的光学图像进行光电转换，

其中，每个成像光学系统包括：聚焦透镜单元，其被配置成在聚焦时移动；以及，固定透镜单元，其在聚焦时固定，所述聚焦透镜单元包括聚焦透镜，

其中，在与各个光轴垂直的方向上彼此相邻并具有不同的焦距的成像光学系统的聚焦透镜具有彼此不同的表面形状，且

其中，下面的条件表达式被满足：

0.8<|ffi/ffh|<1.2；

|（ΔOf+Δf）/ft|<2.1；

Δf=ffi-ffh；且

ΔOf=Ofi-Ofh，

其中，f_t是所述多个成像光学系统中的最长焦距，ffh是所述多个成像光学系统中的任意成像光学系统h中的聚焦透镜单元的焦距，ffi是所述多个成像光学系统中的任意成像光学系统i中的聚焦透镜单元的焦距，Ofh是从成像光学系统h中的聚焦透镜单元的前主点位置到像面的距离，且Ofi是从成像光学系统i中的聚焦透镜单元的前主点位置到像面的距离。

21.根据权利要求20所述的图像拾取装置，其中，所述多个成像光学系统包括具有相等焦距的多个成像光学系统。

22.根据权利要求20所述的图像拾取装置，其中，所述多个成像光学系统包括：包括具有负折光力的聚焦透镜单元的成像光学系统，以及，包括具有正折光力的聚焦透镜单元的成像光学系统，且

其中，下面的条件表达式被满足：

1.0<Ofn/Ofp<2.4

其中，Ofn是在像面与具有负折光力的聚焦透镜单元的前主点位置之间的距离，且Ofp是在像面与具有正折光力的聚焦透镜单元的前主点位置之间的距离。

23.根据权利要求20所述的图像拾取装置，还包括：保持器，所述保持器被配置成一体地对多个聚焦透镜单元进行保持，

其中，下面的条件表达式被满足：

0.5<|ffi/ft|<1.6。

24.根据权利要求20所述的图像拾取装置，其中，在与各个光轴垂直的方向上相邻的多个聚焦透镜单元中的聚焦透镜用相同材料制成。

25.根据权利要求20所述的图像拾取装置，其中，在所述多个成像光学系统中，具有最短焦距的成像光学系统的聚焦透镜单元具有负折光力，以及，具有最长焦距的成像光学系统的聚焦透镜单元具有正折光力。

26.一种能附接到图像拾取装置主体的透镜装置，所述透镜装置包括：多个成像光学系统，所述多个成像光学系统具有不同的焦距，且所述多个成像光学系统各自被配置成形成对象的光学图像，所述图像拾取装置主体包括：多个图像传感器，所述多个图像传感器具有各自与所述多个成像光学系统中的一个成像光学系统对应的图像拾取区域，且所述多个图像传感器各自被配置成对由成像光学系统中的相应一个成像光学系统形成的光学图像进行光电转换，

其中，每个成像光学系统包括：聚焦透镜单元，其被配置成在聚焦时移动；以及，固定透镜单元，其在聚焦时固定，所述聚焦透镜单元包括聚焦透镜，

其中，在与各个光轴垂直的方向上彼此相邻并具有不同的焦距的成像光学系统的聚焦透镜具有彼此不同的表面形状，且

其中，下面的条件表达式被满足：

0.8<|ffi/ffh|<1.2

|（ΔOf+Δf）/ft|<2.1

Δf=ffi-ffh

ΔOf=Ofi-Ofh

其中，f_t是所述多个成像光学系统中的最长焦距，ffh是所述多个成像光学系统中的任意成像光学系统h中的聚焦透镜单元的焦距，ffi是所述多个成像光学系统中的任意成像光学系统i中的聚焦透镜单元的焦距，Ofh是从成像光学系统h中的聚焦透镜单元的前主点位置到像面的距离，且Ofi是从成像光学系统i中的聚焦透镜单元的前主点位置到像面的距离。

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