CN201352824Y - 提高彩色成像分辨率的数码相机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种提高彩色成像分辨率的数码相机，此数码相机通过控制单元产生用以驱动成像元件(如CCD或CMOS器件)沿互相垂直的第一方向或第二方向微移的多个驱动信号。一驱动机构根据该驱动信号驱动该成像元件相对于入射光束沿该第一方向或该第二方向微移而产生行或列的错位，以分别在该成像元件上形成多个成像画面。控制单元还产生触发信号来控制一图像获取单元获取多个成像画面的时机。一图像处理单元组合图像获取单元根据各触发信号获取的各成像画面以获得一最终画面。因此，本实用新型的数码相机通过多次的移位和成像，记录待成像画面中每一像点的所有颜色信息(如R－G－B－G)，可以提高成像元件的实际分辨率，并提高成像质量。

Description

提高彩色成像分辨率的数码相机

技术领域

本实用新型涉及一种数码相机，尤其是涉及一种可提高彩色成像分辨率的数码相机。

背景技术

近年来，数码相机已经逐步取代传统相机，成为数码相机的主流。与普通数码相机在胶卷上靠溴化银的化学变化来记录图像的原理不同，数码相机的传感器是一种光感应式的电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)。

本质上，CCD(或CMOS)不能感知光线的色彩(即光线的频率成份)，其感光单元只能感知光线的强度。对于黑白CCD，每个感光单元形成一个像素，记录下光线的强度值即可。然而要记录彩色图像，问题更为复杂，人们通过在CCD感光单元前面加色彩滤镜阵列的方法来解决，使一个感光单元记录某一个色彩分量的强度，然后进行色彩插值来计算丢失的色彩分量。这种获得彩色的方法将使图像的分辨率受到损失。

然而CCD自身的分辨率提高存在困难：一方面，为了提高CCD的分辨率，需要增加CCD的像素数；而另一方面，单位面积像素数越多，则像素尺寸越小，导致感光度降低、信噪比下降、动态范围减小，影响其性能。因此只能通过增大CCD的面积来提高CCD的分辨率，而这将导致CCD的制造成本剧增，不是一个有效的解决办法。这样，如何在CCD自身的分辨率固定的情况下，减少由获得彩色带来的分辨率损失，将变得十分重要。

传统彩色CCD感光单元及滤色镜的排列是方形的，以G-R-G’-B型CCD为例，如图1A所示，每个CCD构成一个像素的四个感光单元分别具有G-R-G’-B滤色镜，因此成像时可分别形成四种颜色，此四点计算出一个彩色RGB值。这种方法的明显缺点就是分辨率低，以具有200万感光单元的CCD为例，其实际物理分辨率只有50万。在实际中，可以对各感光单元的光值重复利用和计算，来提高成像分辨率。具体地说，如图1B所示，在进行信号处理时，由a-b-g-h四点计算出一个RGB值，作为一个像素记录下来，同时，b-c-h-i，g-h-m-n，h-i-n-o又各计算出一个像素，可以简单的理解为4个感光单元的中心点构成一个“像点”，这样，每个感光单元的光值都是复用的，使用了4次(边缘部位除外)。由于复用，每4个感光单元计算出4个像素，这就是200万像素(严格的说是200万感光单元)的CCD分成4类颜色(两个绿色算两类)，仍产生200万像素的图像的原因。

经过上述计算后图像分辨率虽然显著提高，但是由于这种CCD成像采用色彩插值算法计算丢失的色彩值，将引起伪彩色和插值噪声，影响成像质量，无法达到标称分辨率应有的效果。因此目前已经出现了3CCD成像技术，即在光射到芯片上以前，先通过棱镜，棱镜把光分为3束，将三个CCD分别用来处理三个颜色分量(例如红、蓝、绿)，得到全部色彩信息。然而使用3个CCD将使产品成本大大提升。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种提高彩色成像分辨率的数码相机，其可以在不影响成像质量的条件下将彩色成像分辨率提高到原来的4倍左右。

在传统CCD的成像技术中，成像画面经过色彩滤镜阵列后，每个画面像点仅有一个色彩分量(如红、绿或蓝)透过，被相应位置的感光单元所接收，这意味着此像点的其他色彩分量因没有对应的感光单元可接收而丢失。本实用新型即是基于此认识而提出的，其通过多次成像来接收在传统CCD中被丢失的色彩信息，从而获得待成像画面的完整色彩信息。

本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种提高彩色成像分辨率的数码相机，包括用以聚焦来自景物的光束的透镜组、设于透镜组的出光路径上以感光的成像元件、以及电连接于成像元件以获得成像画面的图像获取单元，此数码相机还包括一控制单元、一驱动机构以及一图像处理单元。控制单元产生用以驱动该成像元件沿互相垂直的第一方向或第二方向微移的多个驱动信号，以及控制该图像获取单元获取多个成像画面的时机的多个触发信号。驱动机构电连接于该控制单元，根据该驱动信号驱动该成像元件相对于入射光束沿该第一方向或该第二方向微移而产生行或列的错位，以分别在该成像元件上形成所述多个成像画面。图像处理单元连接于该图像获取单元，组合该图像获取单元根据各触发信号获取的各成像画面以获得一最终画面。

在上述的数码相机中，上述的驱动机构可包括一外框、一内框、一第一弹簧、一第二弹簧、一第一驱动元件以及一第二驱动元件，该成像元件设于该内框中，该第一弹簧设于该成像元件的一侧边与该内框的内壁之间，该第一驱动元件设于该成像元件的另一相对的侧边与该内框的内壁之间；该内框设于该外框中，该第二弹簧设于该内框的一侧边与外框的内壁之间；该第二驱动元件设于该内框的另一相对的侧边与外框的内壁之间。

本实用新型提供另一种提高彩色成像分辨率的数码相机，包括用以聚焦来自景物的光束的透镜组、设于透镜组的出光路径上以感光的成像元件、以及电连接于成像元件以获得成像画面的图像获取单元，其中该数码相机还包括一折射元件、一控制单元、一驱动装置、以及一图像处理单元。折射元件设于景物至该成像元件之间的光路上，以折射经过该折射元件的光束。控制单元产生驱动该折射元件沿互相垂直的第一方向或第二方向微移或者绕互相垂直的第一轴线或第二轴线偏转的驱动信号，以及控制该图像获取单元获取多个成像画面的时机的多个触发信号。驱动装置电连接于该控制单元，根据该驱动信号驱动该折射元件沿该第一方向或该第二方向微移或绕该第一轴线或第二轴线旋转，以改变经过该折射元件的光束在该成像元件上的入射方向而产生行或列的错位，从而分别在该成像元件上形成所述多个成像画面。图像处理单元连接于该图像获取单元，组合该图像获取单元根据各触发信号获取的各成像画面以获得一最终画面。

在上述的数码相机中，上述的折射元件可以是该透镜组的一个透镜。

在上述的数码相机中，驱动上述的折射元件沿该第一方向或该第二方向微移的该驱动装置包括一基板、一外偏转板、一内偏转板、一第一驱动机构和一第二驱动机构，其中该外偏转板设于该基板上，该外偏转板具有一开口，该内偏转板置于外偏转板的开口内，该折射元件置于该内偏转板的中央。该第一驱动机构设于该基板上且作用于外偏转板的一侧，以对该侧提供一使外偏转板绕一第一转轴旋转的第一力矩。该第二驱动机构设于外偏转板上且作用于内偏转板的一侧，用以对该侧提供一使内偏转板绕一第二转轴偏转的第二力矩，其中第一转轴与第二转轴互相垂直。

在本实用新型的实施例中，上述的多个成像画面可包括：使以待成像画面对准成像元件成像，使待成像画面各像点中的第一类颜色于成像元件对应位置的感光单元感光而形成的第一画面；使待成像画面与成像元件错开至少1列而成像，使待成像画面各像点中的第二类颜色于成像元件对应位置的感光单元感光而形成的第二画面；使待成像画面与成像元件错开至少1列并错开至少1行而成像，使待成像画面各像点中的第三类颜色于成像元件对应位置的感光单元感光而形成的第三画面；以及使待成像画面与成像元件错开至少1行而成像，使待成像画面各像点中的第四类颜色于成像元件对应位置的感光单元感光而形成的第四画面。

在本实用新型的实施例中，上述的多个成像画面包括：使待成像画面对准成像元件，进行第一次成像，然后依次进行3次列的移位，使待成像画面的第1列依次移位至成像元件的第2列，第3列，第4列，并分别成像而获得的四次成像画面；使待成像画面相对成像元件移位一行的情况下，进行第一次成像，然后依次进行3次列的移位，使待成像画面的第1列依次移位至对准成像元件的第2列，第3列，第4列，并分别成像而获得的四次成像画面；使待成像画面相对成像元件移位二行的情况下，进行第一次成像，然后依次进行3次列的移位，使待成像画面的第1列依次移位至对准成像元件的第2列，第3列，第4列，而获得的四次成像画面；以及使待成像画面相对成像元件移位三行的情况下，先进行第一次成像，然后依次进行3次列的移位，使待成像画面的第1列依次移位至对准成像元件的第2列，第3列，第4列，并分别成像而获得的四次成像画面。

因此本实用新型的数码相机，通过多次的移位和成像，可以提高成像元件的实际分辨率，换句话说，由于不采用色彩差值算法，在取得相同分辨率的情况下，本实用新型可以消除伪彩色和成像噪声，提高成像质量。

附图说明

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明，其中：

图1A是CCD成像元件的像素组成原理图。

图1B是CCD成像元件的像素单元复用计算原理图。

图2是根据本实用新型一个实施例的数码相机结构框图。

图3是根据本实用新型一个实施例的成像元件的驱动机构示意图。

图4是本实用新型一实施例的待成像画面的像点划分示意图。

图5是本实用新型一实施例多次错位成像流程图。

图6A～图6D是以成像画面对CCD进行四次成像的示意图。

图7A～图7D是进行四次成像分别所得的第一至第四画面示意图。

图8是第一至第四画面组合而成的成像画面示意图。

图9是另一种成像元件的像素组成示意图。

图10是本实用新型另一实施例的待成像画面的像点划分示意图。

图11是本实用新型另一实施例的最终画面部分像素示意图。

图12是根据本实用新型另一个实施例的数码相机结构框图。

图13是根据本实用新型一个实施例的折射元件的驱动装置示意图。

图14是根据本实用新型另一个实施例的折射元件的驱动装置示意图。

具体实施方式

图2是根据本实用新型一个实施例的数码相机结构框图。图3是根据本实用新型一个实施例的成像元件的驱动机构示意图。参照图2所示，根据本实用新型一个实施例的数码相机1主要包括一组透镜110、一个例如CCD 120的成像元件、一个驱动CCD 120沿X(即第一方向和Y(即第二方向)两个方向移动的驱动机构130、一个控制单元140、一个图像获取单元150、以及一个图像处理单元160。透镜组110安装于数码相机机身镜头上，并将来自景物2的光学汇聚到CCD 120，由CCD 120进行感光后，由图像获取单元150获取，然后传输至图像处理单元160进行处理。控制单元140主要是对感光和图像获取过程进行控制。具体地说，控制单元140可以产生用以驱动该成像元件沿互相垂直的X方向或Y方向微移的多个驱动信号，这些驱动信号依次控制驱动机构130驱动CCD120进行X、Y方向的微移，导致成像画面在CCD 120上产生行或列的错位，从而形成多个不同的成像画面。据此，控制单元140会向图像获取单元150提供获取这些成像画面的时机的多个触发信号，使图像获取单元150能够按照时序获得各成像画面，并送入图像处理单元160，组合这些成像画面以获得一最终画面。驱动机构130所采用的驱动方式可以是电磁力驱动，超声波驱动，或其他动力方式。

图3示出一个驱动机构130的例子，此驱动机构130具有一内框131，CCD120置于内框131中，其一侧边与内框131的内壁之间设有第一弹簧132，另一相对的侧边与内框131的内壁之间设有第一驱动元件133。第一驱动元件133例如是压电陶瓷，当其受到一来自控制单元140的电压驱动时，则产生微小形变，以带动CCD 120在Y方向上微移。内框131是置于外框134中，其一侧边与外框134的内壁之间设有第二弹簧135，另一相对的侧边与外框134的内壁之间设有第二驱动元件136。第二驱动元件136例如是压电陶瓷，当其受到一来自控制单元140的电压驱动时，则产生微小形变，以带动内框131在X方向上微移。由此CCD 120就可在X、Y平面上分别沿X、Y两个方向微移，以实现成像的错位。

下面具体描述这种通过行或列的错位来形成多个成像画面的机制。

请参阅图4所示，对于一个景物2的一个待成像画面20而言，依据实际成像所能达到的分辨率，将其划分为2N*2M的网格阵列，其中每个网格视为一个像点P，依据三原色原理，每个像点P包含RGB色彩信息。

图2所示CCD 120的感光元件阵列的一个例子可参照图1A所示，包含2N*2M感光单元阵列，阵列中四个感光单元(依据滤光膜分为G-R-G’-B)视为一个像素，因此形成N*M像素阵列。

为简明起见，以待成像画面20中央的一个4*4的网格阵列(P1～P16)及成像元件10中央一个4*4的感光单元阵列(S1～S16)为例，并参照图2和图5所示流程图，来描述本实用新型的成像过程。

在步骤301，如现有技术一样，以待成像画面20对准成像元件10(例如图2所示CCD 120)来成像，控制单元140会向图像获取单元150提供触发信号，使其读取CCD 120上的感光单元所组成的图像。请参照图6A，此时，待成像画面20各像点P中的第一类颜色形成于成像元件10对应位置的感光单元，以获得如图7A所示的第一画面501。其中像点P1中的R值(记为P1R)得以在成像元件10的对应位置的一个具有R滤色镜的感光单元S1感光，像点P2中的G值(记为P2G)得以在成像元件10的对应位置的一个具有G滤色镜的感光单元S2感光，依次类推。需要指出，上述第一类颜色是针对每个个别像点P而言，例如对于像点P1，其首先成像的第一类颜色为R(红色)，而对于像点P2，其首先成像的第一类颜色为G(绿色)，对于像点P5，其首先成像的第一类颜色为G’(绿色)。

接着，在步骤302，控制单元140首先会向驱动机构130提供一个微移驱动信号，据此，驱动机构130会驱动CCD 120在Y方向微移，使待成像画面20与成像元件10错开1列，然后，控制单元150会向图像获取单元150提供触发信号，使其读取CCD 120上的感光单元所组成的图像。例如参照图6B，待成像画面20中的第1列对准成像元件10中的第2列，待成像画面20各像点P中的第二类颜色形成于成像元件10对应位置的感光单元，以获得如图7B所示的第二画面502。其中像点P1中的G值(记为P1G)得以在成像元件10的对应位置的具有G滤色镜的感光单元S2感光，像点P2中的R值(记为P2R)得以在成像元件10的对应位置的具有R滤色镜的感光单元S3感光，依次类推。同样，上述第二类颜色是针对每个个别像点P而言，例如对于像点P1，其第二类颜色为G(绿色)，而对于像点P2，其第二类颜色为R(红色)，对于像点P5，其第二类颜色为B(蓝色)。此外，在图6B所示情形下，像点P4、P8、P12、P16将得以在感光单元S1～S16之外的区域感光，而感光单元S1、S5、S9、S13也会接收像点P1～P16以外的其他像点的相应色彩信息，在此不再详细展开。而待成像画面20的最右边的一列像点(第2M列)将不会在成像元件10上成像。

其次，在步骤303，控制单元140首先会向驱动机构130提供一个微移驱动信号，据此，驱动机构130会驱动CCD 120进一步在X方向微移，使待成像画面20与成像元件10错开1列并错开1行，然后，控制单元150会向图像获取单元150提供触发信号，使其读取CCD 120上的感光单元所组成的图像。例如参照图6C，待成像画面20中的第1列对准成像元件10中的第2列，并且待成像画面20中的第1列对准成像元件10中的第2列，待成像画面20各像点P中的第三类颜色形成于成像元件10对应位置的感光单元，以获得如图7C所示的第三画面503。其中像点P1中的B值(记为P1B)得以在成像元件10的对应位置的具有B滤色镜的感光单元S6感光，像点P2中的G’值(记为P2G’)得以在成像元件10的对应位置的具有G’滤色镜的感光单元S7感光，依次类推。同样，上述第三类颜色是针对每个个别像点P而言，例如对于像点P1，其第三类颜色为B(蓝色)，而对于像点P2，其第三类颜色为G’(绿色)，对于像点P5，其第二类颜色为G(绿色)。此外，在图6C所示情形下，未在感光单元S1～S16区域内感光的其他像点会在此区域外得到感光，而未被像点P1～P16感光的其他感光单元也会接收像点P1～P16以外的其他像点的相应色彩信息，在此不再详细展开。而待成像画面20的最右边的一列(第2M列)像点和最下边的一行(第2N行)像点将不会在成像元件10上成像。

再者，在步骤304，控制单元140首先会向驱动机构130提供一个微移驱动信号，据此，驱动机构130会驱动CCD 120进一步在Y方向微移，使待成像画面20与成像元件10错开1行，然后，控制单元150会向图像获取单元150提供触发信号，使其读取CCD 120上的感光单元所组成的图像。例如参照图6D，待成像画面20中的第1行对准成像元件10中的第2行，待成像画面20各像点P中的第四类颜色形成于成像元件10对应位置的感光单元，以获得如图7D所示的第四画面504。其中像点P1中的G’值(记为P1G’)得以在成像元件10的对应位置的具有G’滤色镜的感光单元S5感光，像点P2中的B值(记为P2B)得以在成像元件10的对应位置的具有B滤色镜的感光单元S6感光，依次类推。同样，上述第四类颜色是针对每个个别像点P而言，例如对于像点P1，其第四类颜色为G’(绿色)，而对于像点P2，其第四类颜色为B(蓝色)，对于像点P5，其第四类颜色为R(红色)。此外，在图4D所示情形下，像点P12～P16将得以在感光单元S1～S16之外的区域感光，而感光单元S1～S4也会接收像点P1～P16以外的其他像点的相应色彩信息，在此不再详细展开。而待成像画面20的最下边的一行(第2N行)像点将不会在成像元件10上成像。

最后，在步骤305，图像处理单元160会自图像获取单元150读取并组合上述第一画面501至第四画面504，将能得到一个2N*2M的最终画面601(图8)，其中需将经错位成像获得的画面复位成原始位置，使得各个像素的对应颜色信息能够重合。仍以其中央的4*4像素阵列为例，其中P1～P3、P5～P7、P9～P11分别具有G-R-G’-B值，即经过几次成像后，最终画面505将包含待成像画面20各像点的所有色彩信息，且分辨率达到2N*2M。

由于像点P4、P8、P12～P16并非真正的边缘点，因此虽然图8中并未显示它们的所有色彩信息，但是容易得知它们的所有色彩信息也能够被成像元件接收和记录。在此，若假定P4、P8、P12所在列为最右的一列，而P12～P16所在行为最下的一列，则图8中显示的恰好为这种情况下这些像点被记录的色彩信息。由此可知，这些像点中一般只有2类色彩信息被记录，而像点P16则只有一类色彩信息(B)被记录。该结论可以容易地推及待成像画面20的最右边的一列(第2M列)像点和最下边的一行(第2N行)。这些位置的像点的成像质量对整个图像质量的影响并不严重。当然，对于这些边缘行或列，还可以通过其他方法补足色彩信息。因此，对于一个具有2N*2M感光单元阵列的成像元件10，如图2所示CCD 120，利用上述方法可以得到被划分为2N*2M网格阵列的待成像画面20的所有色彩信息，其实际分辨率达到2N*2M。

由图6A～图6D中待成像画面20与成像元件10的对准关系变化可知，本实用新型的方法可以通过多次微移待成像画面20与成像元件10的其中之一来实现这种变化，例如，将成像元件10按照向右、向下、向左(图4B～图4D)的顺序依次微移，获得第二至第四画面；也可以将待成像画面20按照此顺序依次微移，来获得第二至第四画面。需要指出的是，上述步骤301～304的顺序并无限制，只要能够获得第一画面501至第四画面504即可，同时多次微移的顺序也可以变化。诸如向右(错开一列)、向上(错开一列和一行)、向左(错开一行)的顺序，或者向下(错开一行)、向右(错开一列和一行)、向上(错开一列)等顺序也可实现获得一个像点的四类色彩信息的目的。

此外，错开的列数和行数并不限于1，可以是错开j列和k行，其中j，k均未奇数且j≥1，k≥1，对应地，在步骤302中是以该待成像画面的1～(2M-j)列像点成像于成像元件的第(j+1)～2M列感光单元。在步骤303中是以该待成像画面的位于1～(2M-j)列且位于1～(2M-k)行的像点成像于成像元件的位于(j+1)～2M列且位于(k+1)～2M行的感光单元。而在步骤304中，是以该待成像画面的1～(2M-k)行像点成像于成像元件的(k+1)～2M行感光单元。

错开的j列和k行意味着这些列和行的颜色信息丢失，因此j，k的上限可由本领域技术人员根据需要选择。

图2所示CCD 120还可以如图9所示的一种感光单元之间存在间隙101的成像元件100。参看图8所示，如果按照一般的方法成像，则对应这些间隙101的偶数行P₂₁，P₄₁，…，P_M1和偶数列P₁₂，P₂₂，…，P_N2像点信息，将不会得到记录，从而损失。

因此本实用新型的的另一实施例，数码相机1可采用一种可采集这些偶数行和偶数列像点信息的控制流程。考虑一个包含N*M感光单元阵列的成像元件，若考虑其间隙空间，则视为一2N*2M的阵列。此阵列中的元素包括感光单元和间隙。而这些元素与待成像画面中的各个像点一一对应。由于每一像点包含四类颜色信息(例如R-G-B-G’)，则待成像画面共计2N*2M*4＝16N*M的颜色信息，而成像元件每次感光能够采集N*M数量的颜色信息，则需要进行至少16次成像才能获取待成像画面中的所有像点的颜色信息(忽略边缘部分的像点部分颜色信息丢失)。其中，至少要进行15次的移位对准成像，具体的移位过程可参照上一实施例。将各次成像记录的颜色信息组合，最终可得到2N*2M的成像画面。

以图10所示的8*8像点阵列为例，控制单元140所需控制流程如下：

将此成像画面对应图9所示的成像元件100，先在不进行任何移位的情况下第一次成像，然后，依次进行3次列的移位，并分别成像，其中使待成像画面200的第1列(P₁₁，P₂₁，…，P₈₁)依次移位至成像元件100的第2列，第3列，第4列，而第2～7列依次类推。

其次，在待成像画面的第1～7列对准成像元件100的2～8列的情况下(即1次行移位)，先成像1次，然后依次进行3次列的移位，并分别成像，其中使待成像画面200的第1列(P₁₁，P₂₁，…，P₇₁)依次移位至对准成像元件100的第2列，第3列，第4列，而第2～7列依次类推。

再者，在待成像画面的第1～6列对准成像元件100的3～8列的情况下(即2次行移位)，先成像1次，然后依次进行3次列的移位，并分别成像，其中使待成像画面200的第1列(P₁₁，P₂₁，…，P₆₁)依次移位至对准成像元件100的第2列，第3列，第4列，而第2～7列依次类推。

最后，在待成像画面的第1～5列对准成像元件100的4～8列的情况下(即2次行移位)，先成像1次，然后依次进行3次列的移位，并分别成像，其中使待成像画面200的第1列(P₁₁，P₂₁，…，P₅₁)依次移位至对准成像元件100的第2列，第3列，第4列，而第2～7列依次类推。

经过上述操作，已经进行了16次成像，其中位于偶数列的信息将能在成像元件200中得到记录。将记录的这些颜色信息组合，最终至少得到一个成像画面4*4的包含所有颜色信息的图像阵列，如图11所示。丢失的颜色信息是由于那些像点位于边缘引起的，若将图9、10所示成像元件和待成像画面分别视为一个N*M阵列和一个2N*2M的画面的一部分，则那些颜色信息将会在邻近的区域内得到记录。

应当指出，上述的移位和成像的步骤和顺序仅为举例而已，在成像16次的基础上，对这些步骤及其顺序进行调整和变化，是本领域技术人员的基本能力，因而这些调整和变化应当在本实用新型的保护范围之内。

本实用新型中的成像元件不仅可以是上述G-R-G-B类型(Bayer pattern)的原色CCD，也可是同样由四个感光单元呈方向排列的C-Y-G-M型补色CCD。此外，图2所示成像元件还可以用具有相同结构配置的CMOS(互补金属氧化物半导体)代替。

上述的数码相机的实施例是将CCD 120进行X、Y方向的微移来实现错位。然而本实用新型并不局限于此，根据本实用新型的错位成像的机制，下面再举另一数码相机的实施例如下。

参照图12所示，根据本实用新型另一个实施例的数码相机2包括一组透镜210、一个例如CCD 220的成像元件、一个例如是设在CCD 220与透镜组210之间以改变光束的入射方向的折射元件230、驱动折射元件230绕轴线X和Y旋转，或者是沿X方向和Y方向移动来改变光束方向的驱动装置240、一个控制单元250、一个图像获取单元260、以及一个图像处理单元270。在折射元件230是进行移动的例子中，折射元件230可选用球面镜来改变光束方向。

控制单元250可以按照前述的多次错位和成像的流程控制驱动装置130转动或平移折射元件230，举例来说，控制单元250按照图5所示流程进行控制，产生驱动折射元件沿X、Y方向微移或者绕X或Y轴线偏转的驱动信号，以形成图7A-7D所示多个成像画面，并组合成图8所示画面。再例如，控制单元250按照前述另一流程进行控制，获得16次成像画面，以形成图11所示组合画面。控制单元250还会提供控制图像获取单元260获取多个成像画面的时机的多个触发信号，使图像获取单元260在每次成像时获取CCD 220感光的画面。最终，这些画面传输至图像处理单元270进行组合，以获得最终画面。

在一实施例中，折射元件230可以是透镜组210中的一个组成透镜。

在本实施例中，驱动装置240所采用的驱动方式可以是电磁力驱动，超声波驱动，或其他动力方式。下面举2个例子加以说明。

图13示出一个使折射元件230进行旋转的驱动装置240的例子，此驱动装置包括一基板300，基板300上设有一外偏转板310、一由第一步进电机331、第一渐开轮332、第一定位块333构成的第一驱动机构、一内偏转板350、以及一由第二步进电机371、第二渐开轮372、第二定位块373构成第二驱动机构。

外偏转板310设于基板300上，并可绕X轴(即第一转轴)方向旋转。第一驱动机构位于外偏转板310的一侧，以对外偏转板提供使其旋转的第一力矩。具体地说，第一步进电机331固定于基板300中，且位于外偏转板310的远离第一转轴的一侧，第一渐开轮332设于第一步进电机331的输出轴上，第一定位块333一端接触于第一渐开轮332，另一端则固定于外偏转板310上的一侧。第一渐开轮332具有逐渐增大的半径，在第一步进电机331以例如逆时针方向旋转时，第一渐开轮332可以逐渐下压(-Z方向)第一定位块333从而下压外偏转板310的一侧，从而对外偏转板310提供一第一力矩，使外偏转板310可绕X轴转动。此外，外偏转板310的复位可通过位于与第一步进电机331相反侧的复位弹簧(图未示)来实现。

内偏转板350置于外偏转板的中央开口内，并可绕Y轴(即第二转轴)旋转。内偏转板350中央设置上述的折射元件230。第二驱动机构设于外偏转板310中且作用于内偏转板350的一侧，以对该侧提供一使内偏转板410绕第二转轴320旋转的第二力矩。第二驱动机构的第二步进电机371固定于外偏转板310的一侧，第二渐开轮372设于第二步进电机371的输出轴上，第二定位块373一端接触于第二渐开轮372，另一端则固定于内偏转板350上的一侧。第二渐开轮372具有逐渐增大的半径，在第一步进电机371以例如逆时针方向旋转时，第一渐开轮332可以逐渐下压(-Z方向)第二定位块373从而下压内偏转板350的一侧，从而对内偏转板350提供一第二力矩，使内偏转板350可绕Y轴转动。此外，内偏转板350的复位可通过位于与第二步进电机371相反侧的复位弹簧(图未示)来实现。

图13示出一个使折射元件230进行平移的驱动装置240的例子，此折射元件可位于数码相机的镜头中。驱动装置可包括第一驱动元件241和第二驱动元件242，其中第一驱动元件241可驱动折射元件230在X方向进行微移，第二驱动元件242可驱动折射元件230在Y方向进行微移。

因此本实用新型的数码相机，通过多次的移位和成像，可以提高成像元件的实际分辨率，换句话说，由于不采用色彩差值算法，在取得相同分辨率的情况下，本实用新型可以消除伪彩色和成像噪声，提高成像质量。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1、一种提高彩色成像分辨率的数码相机，包括用以聚焦来自景物的光束的透镜组、设于透镜组的出光路径上以感光的成像元件、以及电连接于成像元件以获得成像画面的图像获取单元，其特征在于所述数码相机还包括：

一控制单元，产生用以驱动该成像元件沿互相垂直的第一方向或第二方向微移的多个驱动信号，以及控制该图像获取单元获取多个成像画面的时机的多个触发信号；

一驱动机构，电连接于该控制单元，根据该驱动信号驱动该成像元件相对于入射光束沿该第一方向或该第二方向微移而产生行或列的错位，以分别在该成像元件上形成所述多个成像画面；以及

一图像处理单元，连接于该图像获取单元，组合该图像获取单元根据各触发信号获取的各成像画面以获得一最终画面。

2、如权利要求1所述的数码相机，其特征在于，该驱动机构包括一外框、一内框、一第一弹簧、一第二弹簧、一第一驱动元件以及一第二驱动元件，该成像元件设于该内框中，该第一弹簧设于该成像元件的一侧边与该内框的内壁之间，该第一驱动元件设于该成像元件的另一相对的侧边与该内框的内壁之间；该内框设于该外框中，该第二弹簧设于该内框的一侧边与外框的内壁之间；该第二驱动元件设于该内框的另一相对的侧边与外框的内壁之间。

3、如权利要求1所述的数码相机，其特征在于，所述多个成像画面包括：

使以待成像画面对准成像元件成像，使待成像画面各像点中的第一类颜色于成像元件对应位置的感光单元感光而形成的第一画面；

使待成像画面与成像元件错开至少1列而成像，使待成像画面各像点中的第二类颜色于成像元件对应位置的感光单元感光而形成的第二画面；

使待成像画面与成像元件错开至少1列并错开至少1行而成像，使待成像画面各像点中的第三类颜色于成像元件对应位置的感光单元感光而形成的第三画面；以及

使待成像画面与成像元件错开至少1行而成像，使待成像画面各像点中的第四类颜色于成像元件对应位置的感光单元感光而形成的第四画面。

4、如权利要求1所述的数码相机，其特征在于，所述多个成像画面包括：

使待成像画面对准成像元件，进行第一次成像，然后依次进行3次列的移位，使待成像画面的第1列依次移位至成像元件的第2列，第3列，第4列，并分别成像而获得的四次成像画面；

使待成像画面相对成像元件移位一行的情况下，进行第一次成像，然后依次进行3次列的移位，使待成像画面的第1列依次移位至对准成像元件的第2列，第3列，第4列，并分别成像而获得的四次成像画面；

使待成像画面相对成像元件移位二行的情况下，进行第一次成像，然后依次进行3次列的移位，使待成像画面的第1列依次移位至对准成像元件的第2列，第3列，第4列，而获得的四次成像画面；以及

使待成像画面相对成像元件移位三行的情况下，先进行第一次成像，然后依次进行3次列的移位，使待成像画面的第1列依次移位至对准成像元件的第2列，第3列，第4列，并分别成像而获得的四次成像画面。

5、如权利要求1所述的数码相机，其特征在于，所述成像元件为带色彩滤镜阵列的CCD或CMOS。

6、一种提高彩色成像分辨率的数码相机，包括用以聚焦来自景物的光束的透镜组、设于透镜组的出光路径上以感光的成像元件、以及电连接于成像元件以获得成像画面的图像获取单元，其特征在于所述数码相机还包括：

一折射元件，设于景物至该成像元件之间的光路上，以折射经过该折射元件的光束；

一控制单元，产生驱动该折射元件沿互相垂直的第一方向或第二方向微移或者绕互相垂直的第一轴线或第二轴线偏转的驱动信号，以及控制该图像获取单元获取多个成像画面的时机的多个触发信号；

一驱动装置，电连接于该控制单元，根据该驱动信号驱动该折射元件沿该第一方向或该第二方向微移或绕该第一轴线或第二轴线旋转，以改变经过该折射元件的光束在该成像元件上的入射方向而产生行或列的错位，从而分别在该成像元件上形成所述多个成像画面；以及

一图像处理单元，连接于该图像获取单元，组合该图像获取单元根据各触发信号获取的各成像画面以获得一最终画面。

7、如权利要求6所述的数码相机，其特征在于，所述折射元件是该透镜组的一个透镜。

8、如权利要求6所述的数码相机，其特征在于，驱动该折射元件沿该第一方向或该第二方向微移的该驱动装置包括一基板、一外偏转板、一内偏转板、一第一驱动机构和一第二驱动机构，其中该外偏转板设于该基板上，该外偏转板具有一开口，该内偏转板置于外偏转板的开口内，该折射元件置于该内偏转板的中央；

该第一驱动机构设于该基板上且作用于外偏转板的一侧，以对该侧提供一使外偏转板绕一第一转轴旋转的第一力矩；

该第二驱动机构设于外偏转板上且作用于内偏转板的一侧，用以对该侧提供一使内偏转板绕一第二转轴偏转的第二力矩，其中第一转轴与第二转轴互相垂直。

9、如权利要求6所述的数码相机，其特征在于，所述多个成像画面包括：

使以待成像画面对准成像元件成像，使待成像画面各像点中的第一类颜色于成像元件对应位置的感光单元感光而形成的第一画面；

使待成像画面与成像元件错开至少1列而成像，使待成像画面各像点中的第二类颜色于成像元件对应位置的感光单元感光而形成的第二画面；

使待成像画面与成像元件错开至少1列并错开至少1行而成像，使待成像画面各像点中的第三类颜色于成像元件对应位置的感光单元感光而形成的第三画面；以及

使待成像画面与成像元件错开至少1行而成像，使待成像画面各像点中的第四类颜色于成像元件对应位置的感光单元感光而形成的第四画面。

10、如权利要求6所述的数码相机，其特征在于，所述多个成像画面包括：

使待成像画面对准成像元件，进行第一次成像，然后依次进行3次列的移位，使待成像画面的第1列依次移位至成像元件的第2列，第3列，第4列，并分别成像而获得的四次成像画面；

使待成像画面相对成像元件移位一行的情况下，进行第一次成像，然后依次进行3次列的移位，使待成像画面的第1列依次移位至对准成像元件的第2列，第3列，第4列，并分别成像而获得的四次成像画面；

使待成像画面相对成像元件移位二行的情况下，进行第一次成像，然后依次进行3次列的移位，使待成像画面的第1列依次移位至对准成像元件的第2列，第3列，第4列，而获得的四次成像画面；以及

使待成像画面相对成像元件移位三行的情况下，先进行第一次成像，然后依次进行3次列的移位，使待成像画面的第1列依次移位至对准成像元件的第2列，第3列，第4列，并分别成像而获得的四次成像画面。

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