DE102013003778A1

DE102013003778A1 - Schnelle autofokustechniken für digitalkameras

Info

Publication number: DE102013003778A1
Application number: DE102013003778A
Authority: DE
Inventors: Evgene FAINSTAIN
Original assignee: CSR Technology Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2013-09-12
Also published as: GB201303510D0; US8619182B2; GB2500983A; US20130235250A1

Abstract

Ausführungsformen betreffen das Verwenden eines Farbfilterungssystems zum Generieren mehrerer Farbbilder eines gleichen Einzelbilds, das auf einer Fotosensorebene angezeigt wird, um eine Linseneinstellposition für ein definiertes Gebiet von Interesse zu bestimmen, verwendbar zum automatischen Fokussieren wenigstens des definierten Gebiets von Interesse unter Verwendung des Einzelbilds. Bei einer Ausführungsform verwendet das Farbfilterungssystem einen Mehrfarben-Blendenfilter und zwei einzelne Elementlinsen zum Generieren mehrerer Farbbilder, wenn ein Objekt innerhalb des Einzelbilds unscharf ist. Bei einer anderen Ausführungsform wird ein dielektrischer Metallinterferenzfilter direkt vor dem Fotosensor angebracht, um die mehreren Farbbilder zu generieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegenden Ausführungsformen betreffen allgemein den Autofokus einer Digitalkamera oder einer anderen Bildgebungsvorrichtung und insbesondere, aber nicht ausschließlich, die Verwendung eines Farbfilterungssystems zum Generieren mehrerer Farbbilder eines gleichen einzelnen Bilds, das auf einer Fotosensorebene angezeigt wird, zum Bestimmen einer Linseneinstellposition für ein definiertes Gebiet von Interesse, verwendbar zum automatischen Fokussieren auf wenigstens das definierte Gebiet von Interesse unter Verwendung des einzelnen Bilds.
HINTERGRUND
Viele der heutigen Digitalkamerahersteller versuchen Kameras bereitzustellen, die praktisch in einem Point-and-Shoot-Ansatz arbeiten, wo der Benutzer möglicherweise nur die Linse einer Kamera in Richtung eines Bilds auszurichten braucht und erwartet, dass die Kamera ”den Rest” erledigt. Eine dieser Handlungen, die in ”dem Rest” enthalten ist, ist der ”Autofokus”. Autofokussysteme sind oftmals ausgelegt zum automatischen Fokussieren des Bilds einer Szene auf Fotosensoren in der Kamera. Viele der Autofokussysteme erfordern jedoch für die Durchführung der Autofokusaufgabe eine signifikante Zeitdauer, manchmal als Auslöseverzögerungszeit bekannt. Andere Systeme versuchen diese Auslösezeit zu minimieren durch Einsatz teurer zusätzlicher optischer Komponenten, die den Lichtweg einer Kamera während des Autofokusbetriebs blockieren können. Diese Blockierung kann dazu führen, dass ”Live-Previews” und die Bilderfassung einer Szene während der Autofokusoperation unmöglich sind. Vorgeschlagene Lösungen für diese Probleme erfordern möglicherweise die Entwicklung und Verwendung von Speziallinsendesigns, die teuer sind oder anderweitig in vielen der heutigen Kameras nicht praktisch umgesetzt werden können. Somit erfolgte die vorliegende Erfindung im Hinblick auf diese und andere Überlegungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nichtbeschränkende und nichterschöpfende Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszahlen in den verschiedenen Figuren auf gleiche Teile, sofern nicht anders angegeben.
Zum besser Verständnis der vorliegenden Erfindung wird auf die folgende ausführliche Beschreibung Bezug genommen, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu lesen ist. Es zeigen:
1 ein Systemdiagramm einer Ausführungsform in einem Umfeld, in dem die Ausführungsformen praktiziert werden können;
2 eine erste Ausführungsform einer mehrfarbigen Filter- und Linsenvorrichtung innerhalb eines Systems, wie etwa in 1 gezeigt, verwendbar für einen schnellen Einzelbild-Autofokus;
3 verschiedene Ausführungsformen von mehrfarbigen Filtern, die verwendet werden können, in denen sich Licht ausbreitet, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
4 ein nichterschöpfendes nichtbeschränkendes Beispiel einer Szene innerhalb eines Bilds mit mehreren Objekten;
5 eine zweite Ausführungsform einer Interferenzfilter- und Linsenvorrichtung, die innerhalb eines Systems wie in 1 verwendet werden kann, verwendbar für einen schnellen Einzelbild-Autofokus;
6A nichterschöpfende nichtbeschränkende Beispiele von Winkelabhängigkeitscharakteristika für einen in der Vorrichtung von 5 verwendbaren Interferenzfilter;
6B nichterschöpfende nichtbeschränkende Beispiele von Winkelparametern zur Verwendung mit der Vorrichtung von 5;
7 eine Ausführungsform eines Flussdiagramms unter Verwendung von Disparitäten zwischen mehrfarbigen Bildern zum Generieren von Linseneinstellpositionen verwendbar beim Durchführen eines schnellen Autofokus von einem Einzelbild; und
8 eine Ausführungsform eines Flussdiagramms, das zum Befüllen eines Kalibrierungsmoduls mit Linseneinstellpositionsdaten verwendet werden kann, zur Verwendung in dem Flussdiagramm von 7.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegenden Ausführungsformen werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen eingehender beschrieben, die einen Teil hiervon bilden und die als Veranschaulichung spezielle Aspekte zeigen, in denen die Ausführungsformen praktiziert werden können. Diese Ausführungsformen können jedoch viele verschiedene Formen annehmen und sollten nicht als auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt ausgelegt werden; vielmehr werden diese Ausführungsformen vorgelegt, damit diese Offenbarung gründlich und vollständig ist, und vermitteln dem Fachmann umfassend den Schutzbereich. Die vorliegenden Ausführungsformen können unter Anderem Verfahren oder Vorrichtungen enthalten. Dementsprechend können die vorliegenden Ausführungsformen die Form von ausschließlich Hardware- oder einer Kombination aus Software- und Hardwareaspekten annehmen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen.
In der Beschreibung und den Ansprüchen haben die folgenden Ausdrücke die explizit hier assoziierten Bedeutungen, sofern nicht der Kontext deutlich etwas anderes angibt. Die Phrase ”in einer Ausführungsform”, wie sie hier verwendet wird, bezieht sich nicht notwendigerweise auf die gleiche Ausführungsform, wenngleich sie dies kann. Ferner bezieht sich die Phrase ”in einer anderen Ausführungsform”, wie sie hier verwendet wird, nicht notwendigerweise auf eine andere Ausführungsform, wenngleich sie dies kann. Somit können, wie unten beschrieben, verschiedene Ausführungsformen der Erfindung ohne weiteres kombiniert werden, ohne von dem Schutzbereich oder Gedanken der Erfindung abzuweichen.
Außerdem ist der Ausdruck ”oder”, wie hier verwendet, ein inklusiver ”oder” -Operator und ist äquivalent dem Ausdruck ”und/oder”, sofern nicht der Kontext deutlich etwas anderes angibt. Der Ausdruck ”auf der Basis von” ist nicht exklusiv und gestattet das Basiertsein auf zusätzlichen nicht beschriebenen Faktoren, sofern nicht der Kontext deutlich etwas anderes angibt. Außerdem beinhaltet in der Beschreibung die Bedeutung von ”ein/einer/eines” und ”der/die/das” mehrere Referenzen. Die Bedeutung von ”in” beinhaltet ”in”, ”an” und ”auf”.
Der Ausdruck ”Bild” oder ”Bilddaten”, wie hier verwendet, bezieht sich auf Daten, die ein in wenigstens zwei Dimensionen anzuzeigendes Bild definieren, und kann die Form eines einzelnen Displays des Bilds oder eines zeitlichen variierenden Displays einer Sequenz von Bildern umfassend mehrere Videoframes annehmen, die zeitlich beabstandet sein können. Beispielsweise kann ein derartiges Bild ein Signal sein, das eine von einer Videokamera oder einem lichterfassenden und aufzeichnenden Mechanismus abgeleitete bewegte Szene sein könnte.
Das automatische Scharfstellen einer Kamera oder einer anderen Bildgebungsvorrichtung kann so angesehen werden, dass es entweder einen ”aktiven” Fokussierungsmechanismus oder einen ”passiven” Fokussierungsmechanismus verwendet. Beim aktiven Fokussierungsmechanismus wird eine Signalform wie etwa SONAR (Sound Navigation Ranging), Infrarot oder dergleichen verwendet, um ein Signal vom Subjekt innerhalb eines Bilds zu reflektieren. Eine Intensität des reflektierten Signals wird dann zum Beurteilen einer Distanz zwischen der Bildgebungsvorrichtung und dem Subjekt verwendet. Solche Mechanismen sind als aktiv bekannt, da das Autofokussystem im Fokusmodus praktisch immer das Signal aussendet. Aktive Fokussierungssysteme erfordern jedoch, dass der Sender des Signals und die empfangenen Sensoren einen freien Weg zu und von dem Subjekt aufweisen. Zudem können helle Objekte es solchen Systemen erschweren, das reflektierte Signal zu ”sehen”.
Bei vielen passiven automatischen Fokussierungssystemen werden mehrere Bilder der Szene erfasst und analysiert, um eine Distanz zwischen Objekten in der Szene und der Kameralinse zu bestimmen. Die Umgebungsbeleuchtung kann manchmal verwendet werden, wenn bestimmt wird, dass zum Ausführen der passiven Autofokusanalyse an den erfassten Bildern unzureichend Licht vorliegt. Diese passive Autofokus-”Unterstützungsbeleuchtung” kann beispielsweise aus einer Infrarotlichtquelle erhalten werden. Weil mehre Bilder in diesen Systemen verwendet werden, kann ein Kamerawackeln das Autofokussierungsergebnis signifikant beeinflussen.
Passive automatische Fokussierungssysteme können in Kontrastdetektionstypen oder Phasendetektionstypen kategorisiert werden. Bei Kontrastdetektionstypen kann die Kontrastdetektion durch Messen eines Kontrastes innerhalb des Felds eines Fotosensors durch eine Linse erreicht werden. Eine Intensitätsdifferenz zwischen benachbarten Pixeln auf dem Sensor nimmt zu, wenn sich das auf dem Sensor auftreffende Bild in einer so genannten korrekten Bildschärfe befindet. Die Linse kann eingestellt werden, bis ein maximaler Kontrast detektiert ist. Bei Verwendung von Kontrastdetektionssystemen stehen möglicherweise keine Daten zur Verfügung, die anzeigen, ob sich ein Subjekt von Interesse in einem vorderen Brennpunkt oder einem hinteren Brennpunkt befindet – das heißt vor der optischen Ebene des Fotosensors oder hinter der optischen Ebene des Fotosensors fokussiert. Dies macht es oft erforderlich, die Linse um den Punkt herum zu bewegen, wo maximaler Kontrast detektiert werden kann, um eine optimale Linsenbrennpunktposition zu finden. Manchmal wird dies bewerkstelligt, indem die Kameralinse mechanisch von seiner Unendlichposition einmal zu seiner nächstliegenden Fokusposition gefahren wird und dann die Linsenposition um den Punkt maximalen detektierten Kontrasts herum zu ”jagen”, bevor die Anzeige eines optimalen Fokus geliefert wird. Die Notwendigkeit zum mechanischen Fahren der Linse über einen Fokusbereich begrenzt die Geschwindigkeit, mit der der Betrieb eines Kontrastdetektionsautofokussystems durchgeführt werden kann und kann verhindern, dass der Autofokusbetrieb schnell durchgeführt wird.
Bei der passiven Phasendetektions-Autofokussierung kann ein optischer Bildtrenner in den Lichtweg der Linse einer DSLR-Kamera (Digital Single-Lens Reflex) integriert sein, wenn sich sein Reflexionsspiegel in seiner Ziel- und Fokussierungsposition befindet, im Gegensatz zu einer Bilderfassungsposition. In dieser Position wird der Lichtweg von der Linse zum Sensor durch ein Reflexionsspiegel abgefangen, der Licht zu einem Fokussierungsschirm und von dort zu einem Sucher reflektiert. Um jedoch ein Phasendetektions-Autofokussierungssystem zu implementieren, werden oftmals viele zusätzliche optische Komponenten benötigt. Dies kann die Kosten einer Digitalkamera signifikant erhöhen. Ferner müssen diese optischen Komponenten während Autofokusoperationen möglicherweise im Lichtweg der Kamera eingesetzt werden. In DSLRs kann dies bedeuten, dass zum Zeitpunkt des Fokussierens ein Reflexionsspiegel den Lichtweg zwischen der Linse und dem Fotosensor abfängt. Dies kann dann das Erscheinen eines ”Live-Preview-Bilds” der Szene auf der Flüssigkristallanzeige (LCD – Liquid Crystal Display) der Digitalkamera blockieren und die Bilderfassung verhindern. Bei einer spiegellosen Kamera mit Wechsellinse (MILC – Mirrorless Interchangeable-Lens Camera), einer preiswerteren hochwertigen Digitalkameravorrichtung, die durch große Sensoren, keine Spiegel und Wechsellinsen gekennzeichnet ist, kann das Phasendetektions-Autofokussierungssystem möglicherweise nicht verwendet werden. Somit besteht eine Notwendigkeit für eine Autofokussierungsvorrichtung und Verfahren, die einen Autofokusbetrieb schnell bewirken können, ohne zusätzliche teure optische Komponenten verwendet werden zu können und den Lichtweg einer Kamera während des Autofokusbetriebs nicht zu behindern.
Das Folgende beschreibt kurz die Ausführungsformen, um ein grundlegendes Verständnis einiger Aspekte zu vermitteln. Diese kurze Beschreibung ist nicht als ein ausführlicher Überblick gedacht. Sie soll keine wichtigen oder kritischen Elemente identifizieren oder den Schutzbereich begrenzen oder anderweitig beengen. Sein Zweck besteht lediglich in der Vorlage einiger Konzepte in einer vereinfachten Form als ein Auftakt für die ausführlichere Beschreibung, die später vorgelegt wird.
Kurz gesagt betreffen Ausführungsformen ein Farbfilterungssystem zum Generieren mehrerer Farbbilder eines gleichen Einzelbilds, das auf einer Fotosensorebene angezeigt wird, um eine Linseneinstellposition für ein definiertes Gebiet von Interesse zu bestimmen, verwendbar zum automatischen Fokussieren wenigstens des definierten Gebiets von Interesse des Einzelbilds.
Bei einer ersten Konfiguration werden ein Mehrfarben-Blendenfilter und zwei Einzelelementlinsen in einem Körper einer Digitalkamera oder einer anderen Vorrichtung hinter einer Standarddigitallinse platziert. Diese Komponenten werden, wie weiter unten beschrieben, unmittelbar vor dem Fotosensor der Kamera angebracht, wobei sich die mehrfarbigen Blendenfilter zwischen den beiden Linsen befinden. Diese Komponenten werden so nah wie physisch möglich an dem Fotosensor der Kamera platziert, um eine offene Distanz vor dem Fotosensor, die zu ihrer Aufnahme erforderlich ist, zu minimieren. Diese Anordnung soll die Funktionalität des mehrfarbigen Blendenautofokussierungsansatzes bereitstellen, während sie die Verwendung von Standardkameralinsen und preiswerten zusätzlichen Komponenten gestattet.
In einer zweiten Konfiguration wird ein dielektrischer Metallinterferenzfilter innerhalb der Vorrichtung direkt vor ihrem Fotosensor so nah wie physisch möglich an dem Sensor der Kamera angebracht. Diese Filterart verwendet einen Lichtinterferenzeffekt zum Durchlassen oder Reflektieren gewünschter Wellenlängenbereiche und liefert somit ein Übertragungsband mit Winkelabhängigkeit. Beim Anbringen vor dem Fotosensor der Vorrichtung in einem vorbestimmten Winkel verursacht diese Übertragungsband-Winkelabhängigkeit das Projizieren von Farbbildern von Objekten auf den Fotosensor durch die Linse der Vorrichtung, zur Verschiebung als Funktion der Distanz, in der sich die Linse von dem Brennpunkt eines Objekts weg befindet. Wenn das gewünschte Objekt scharf ist, stimmen alle Farbbilder für dieses Objekt überein und um das Objekt herum erscheinen keine Farbsäulen. Somit betrifft diese zweite Vorrichtung, wie die erste Vorrichtung, das Bereitstellen der Funktionalität einer mehrfarbigen Blendenautofokussierung, während der Einsatz von Standardkameralinsen ermöglicht wird.
Bei einer Ausführungsform kann der Interferenzfilter physisch aus dem Lichtweg entfernt werden, wenn die Bilderfassung durchgeführt wird. Bei einer anderen Ausführungsform jedoch kann der Interferenzfilter (oder ein anderweitiger Lichtrichtungversus-Spektrumtrennungsfilter) effektiv entfernt werden durch Ändern seiner optischen Eigenschaften beispielsweise durch Anlegen einer Spannung oder eines physikalischen Drucks oder von Schwingungen an den Filter, was dazu führt, dass der Filter seine interferrometrischen Eigenschaften verliert und darin transparent wird (oder anderweitig ”transparenter” oder ”weniger selektiv/trennend”, um die Aufgabe der etwaigen folgenden digitalen Bildverarbeitungskorrektur zu erleichtern).
Es sei jedoch angemerkt, dass die zweite Konfiguration nicht auf einen dielektrischen Metallinterferenzfilter beschränkt ist. Beispielsweise kann ein volumenbasierter holographischer Filter verwendet werden, um Interferenzmuster zu erzeugen und dadurch zu bewirken, dass sich Farbbilder von Objekten trennen, wenn die Objekte nicht scharf sind.
VERANSCHAULICHENDE EINSATZUMFELDER
1 zeigt Komponenten eines Umfelds, in dem Ausführungsformen praktiziert werden können. Zum Praktizieren der Ausführungsformen sind möglicherweise nicht alle Komponenten erforderlich, und Variationen hinsichtlich Anordnung und Typ der Komponenten können vorgenommen werden, ohne von dem Gedanken oder Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Zudem können verschiedene Implementierungen des Systems viel mehr oder weniger Komponenten als jene in 1 gezeigten beinhalten. Die gezeigten Komponenten reichen jedoch zum Offenbaren einer veranschaulichenden Ausführungsform aus.
Wie gezeigt, kann das System 100 von 1 eine Kamera oder eine beliebige einer Vielzahl anderer möglicher tragbarer Vorrichtungen darstellen, einschließlich Videokameras, Mobiltelefonen, Smartphones, Display-Pagers, Hochfrequenzvorrichtungen (HF-Vorrichtungen), Infrarotvorrichtungen (IR-Vorrichtungen), Personal Digital Assistants (PDAs), handgehaltene Computer, Laptops, tragbare Computer, Tablet-Computer, integrierte Vorrichtungen, die eine oder mehrere der vorausgegangenen Vorrichtungen kombinieren, und dergleichen, die ausgelegt werden können, um Bilder zu empfangen und zu verarbeiten. Das Gehäuse 101 soll deshalb eine einer Vielzahl solcher Vorrichtungen darstellen und ist deshalb nicht auf eine bestimmte Vorrichtung oder Konfiguration beschränkt. Somit stellt das System 100 eine beliebige Vorrichtung, einen beliebigen Herstellungsartikel oder eine beliebige andere Vorrichtung dar, die darauf abzielt, Autofokussierung zu ermöglichen, wie hier weiter offenbart.
Wie gezeigt, kann das Gehäuse 101 von System 100 Komponenten auf einem einzelnen integrierten Schaltungschip oder auf mehreren verschiedenen Schaltungschips enthalten. Auf jeden Fall enthalten in 1 gezeigte Komponenten eine Taktschaltung 102 zum Liefern von Taktungssignalen an die Schaltungschips und andere Komponenten. Obwohl als eine separate Komponente dargestellt, versteht sich, dass die Taktschaltung 102 auch auf einem FASP (Fast Auto Focus Processor – schneller Autofokusprozessor) 143 oder dergleichen enthalten sein kann.
Auch gezeigt wird ein flüchtiger, nicht vorübergehender Direktzugriffsspeicher(RAM – Random-Access Memory) Schaltungschip 106, der an den FASP 143 gekoppelt sein kann, um eine temporäre Datenspeicherung bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform kann der RAM 106 ausgelegt sein zum Empfangen und Speichern von Bilddaten wie etwa eines oder mehrerer Frames von Bilddaten zur Verwendung durch den FASP 143 oder zur Ausgabe von Daten von dem FASP 143. Ein separater nichtflüchtiger nicht vorübergehender Festwertspeicher-(ROM)Speicherchip 104 ist ebenfalls an den FASP 143 gekoppelt und kann zur Speicherung eines Prozessorprogramms, von Kalibrierungsdaten einschließlich Disparitätslinsenkorrekturdaten, Nachschlagetabellen (LUTS – Look-Up Tables), linearen und/oder nichtlinearen Funktionen, prozessorlesbaren Anweisungen, eine Vielzahl von vom System 100 verwendbarer anderer Daten oder dergleichen verwendet werden. Bei einer Ausführungsform kann der ROM 104 ein Flash-Speicher sein, der reprogrammierbar ist, oder ein Speicher, der einmal programmierbar ist, wie etwa ein programmierbarer Festwertspeicher (PROM – Programmable Read-Only Memory), ein elektrisch programmierbarer Festwertspeicher (EEPROM – Electrically Programmable Read-Only Memory) oder ein beliebiger einer Vielzahl anderer Speicherbauelemente.
Wenngleich nicht dargestellt, kann ein anderer Typ von Speicher- oder physischer Speichervorrichtungen im System 100 enthalten sein, einschließlich beispielsweise Speicherkarten, die einen elektrisch löschbaren und programmierbaren Flash-Halbleiterfestwertspeicher, eine entfernbare, sich drehende Magnetscheibenspeicherung, entfernbare USB-Vorrichtungen (Universal Serial Bus) oder eine beliebige einer Vielzahl anderer Speicherungsvorrichtungen beinhalten können. Bei einer Ausführungsform stellt ein Kartenschlitz 123 eine beliebige einer Vielzahl physischer Vorrichtungen dar, die zum Aufnehmen verschiedener entfernbarer Speichervorrichtungen verwendet werden können, wie etwa eine nichtflüchtige Speicherkarte, die entfernbar in den Kartenschlitz 123 eingesetzt werden kann. Bei einer Ausführungsform kann das System 100 auch durch eine Eingangs-/Ausgangs-(E/A)-Vorrichtung 108 ausgelegt sein, um auf eine Vielzahl anderer Speichervorrichtungen zuzugreifen, die sich außerhalb des Systems 100 befinden können. Somit ist zu verstehen, dass der FASP 143 ausgelegt sein kann zum Empfangen eines oder mehrerer Bilder, Bearbeiten des empfangenen einen oder der empfangenen mehreren Bilder und Speichern oder anderweitigem Senden eines resultierenden codierten Bitstroms von Daten unter Verwendung einer Vielzahl von Speicherungsvorrichtungen und/oder Kommunikationsvorrichtungen, und ist deshalb nicht nur auf die hier beschriebenen beschränkt.
Die E/A-Vorrichtung 108 umfasst eine Schaltungsanordnung zum Koppeln des Systems 100 an eine oder mehrere externe Vorrichtungen, Netzwerke oder dergleichen, und ist zur Verwendung mit einem oder mehreren Kommunikationsprotokollen und -technologien konstruiert, einschließlich eines beliebigen einer Vielzahl von Kommunikationsprotokollen und -technologien, die zum Kommunizieren von Bildern einschließlich Videobildern zu und/oder vom System 100 verwendet werden können. Bei einer Ausführungsform ist die E/A-Vorrichtung 108 manchmal als Sendeempfänger, Sendeempfangsvorrichtung oder Netzwerkschnittstellenkarte (NIC – Network Interface Card) bekannt.
Die E/A-Vorrichtung 108 kann auch für verschiedene andere Kommunikationen sorgen, einschließlich zur Verwendung mit verschiedenen Eingabevorrichtungen wie etwa Tastenfeldern, Touchscreens oder dergleichen sowie Ausgabevorrichtungen einschließlich Screendisplays, Audioausgaben oder dergleichen. Somit kann das System 100, wenngleich nicht gezeigt, auch einen Lautsprecher und/oder ein Mikrophon enthalten, die an die E/A-Vorrichtung 108 gekoppelt sein können, um Kommunikationen zu ermöglichen. Das System 100 kann auch ein Display enthalten, das ein Flüssigkristalldisplay (LCD), Gasplasma-Leuchtdioden-(LED – Light Emitting Diode) oder einen beliebigen anderen Typ von Display beinhalten kann, der zum Liefern von Text und/oder einem Bild zur Anzeige verwendet werden kann. Ferner kann das Display bei einer Ausführungsform auch einen berührungsempfindlichen Bildschirm beinhalten, der ausgelegt ist zum Empfangen einer Eingabe von einem Objekt wie etwa einem Stift oder einem Finger von einer Menschenhand.
Das optische Linsensystem 113 kann eine einzelne Linse, wie gezeigt, oder mehrere Linsen darstellen. Bei einer Ausführungsform wird eine Szene 131 in sichtbarer optischer Strahlung durch eine Blende und einen Verschluss (die bei einer Ausführungsform ferner ein optisches Linsensystem 113 umfassen können) durch eine Autofokuskomponente (AFC – Auto Focus Component) 180 ausgebildet, was unten ausführlicher beschrieben wird. Ein Bild der Szene 131 kann dann auf dem Sensor 135 ausgebildet werden. Bei einer Ausführungsform kann der Sensor 135 ein Fotosensor sein; bei anderen Ausführungsformen kann der Sensor 135 jedoch aus praktisch jedem lichterfassenden Material konstruiert sein.
Ein Analog-Digital-Wandler (A/D) 110 kann ausgelegt sein zum Empfangen eines ein Bild darstellenden Analogsignals vom Sensor 135 und zum Konvertieren des empfangenen Signals in ein Digitalbild, bei dem es sich bei einer Ausführungsform um einzelne Blöcke aus digitalen Bilddaten handeln kann, die eine Lichtintensität darstellen, die durch verschiedene Fotodetektoren des Bildsensors 135 empfangen werden können, während das Bild durch die AFC 180 läuft. Der A/D 110 kann dann die digitalen Daten an den FASP 143 liefern, der dann unter anderem zum Durchführen einer schnellen Einzelbild-Autofokusbestimmung verwendet werden kann, wie weiter unten beschrieben. Der FASP 143 kann ein Disparitätskorrekturmodul (DCM – Disparity Correction Module) 148 verwenden, um Linsenumpositionierungsdaten zu erhalten. Der FASP 143 kann dann verschiedene Autofokussteuersignale durch Steuer-/Datenleitungen 145 an ein motorisches Element 134 zum automatischen Verschieben der optischen Linsenkomponente 113 senden, um das Bild automatisch neu zu fokussieren. Von dem FASP 143 an die optische Linsenkomponente 113 gesendete Steuersignale können eine Größe einer Öffnung einer Blende einstellen sowie den Verschluss betätigen und/oder andere Handlungen durchführen. Beispielsweise können bei einer Ausführungsform, wie unten offenbart, die Steuersignale auch wenigstens einige Elemente innerhalb der AF-Komponente 180 anweisen, bewegt oder anderweitig justiert zu werden.
Der Sensor 135 enthält typischerweise mehrere einzelne Fotodetektoren, die in einem zweidimensionalen Array aus Zeilen und Spalten angeordnet sind, um einzelne Pixel des Bilds zu detektieren. Es werden jedoch auch andere Vorrichtungen des Sensors 135 in Betracht gezogen, und deshalb sind Implementierungen nicht auf eine bestimmte Vorrichtung des Sensors 135 beschränkt. Jedenfalls werden in einem Ausgangssignal vom Sensor 135 Signale erhalten, die proportional zu einer die einzelnen Fotodetektoren treffenden Lichtintensität sind, und zum A/D 110 gesendet.
Autofokussierungskomponenten-Konfigurationen
Wie oben erörtert, kann die Autofokuskomponente (AF) 180 von 1 bei einer Ausführungsform optische Farbfilterungselemente verwenden, um verschobene Mehrfarbbilder in der Ebene des Fotosensors einer Digitalkamera, der Bildgebungsebene der Kamera, zu erzeugen. Diese Bilder können physisch versetzt sein, wenn ein Objekt oder ein Gebiet von Interesse (ROI – Region Of Interest), das auf die Bildgebungsebene projiziert ist, unscharf ist, und kann physisch übereinstimmen, wenn das Objekt oder ROI scharf ist.
2 zeigt eine erste Ausführungsform einer mehrfarbigen Filter- und Linsenkonfiguration, die innerhalb eines Systems wie etwa in 1 gezeigt verwendet werden kann, verwendbar für einen schnellen Einzelbild-Autofokus. Bei einer Ausführungsform kann das System 200 von 2 auch mehr oder weniger Komponenten als dargestellt umfassen. Diese dargestellten reichen jedoch aus, um eine erste veranschaulichende Ausführungsform zu offenbaren.
Das System 200 zeigt den Sensor 135 oder die Vorrichtung 101 von 1. 2 zeigt ferner die Autofokus-(AF)Komponente 280 als eine erste Konfiguration der AF-Komponente 180 von 1. Bei dieser Vorrichtung enthält die AF 280 einen Mehrfarben-Blendenfilter 205, umfassend mehrere Farbfilter, die an mehreren radialen Positionen um seine Mittelachse herum platziert sind, und zwei Linsen 202 und 204, in dem Körper des Gehäuses 101 platziert, hinter der Standardlinse der Digitalkamera (nicht gezeigt, Linse 113 von 1).
Kurz auf 3 bezugnehmend, zeigt 3 verschiedene Ausführungsformen von mehrfarbigen Filtern, die in wenigstens der ersten Vorrichtung von 2 verwendet werden können. Bei einer Ausführungsform ist ein mehrfarbiger Blendenfilter 301 als eine kreisförmige lichtausschließende Platte ausgelegt mit einer ersten kreisförmigen Blende 302 an einer ersten Position der Mittelachse 310 der kreisförmigen Platte, bedeckt mit einem Filtermaterial einer ersten Farbe, und einer zweiten kreisförmigen Blende 303, mit einem Filtermaterial einer zweiten Farbe bedeckt, und einem undurchsichtigen Mittelachsenbereich 304. Die mehrfarbige Blende 301 kann so angebracht sein, dass ihre Mittelachse 310 mit der optischen Achse der Linse übereinstimmt, wobei Licht durch jeden der außeraxialen Farbfilter 302–303 hindurchtreten und Licht am Hindurchtreten durch die optische Achse 304 der Linse blockieren kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der mehrfarbige Blendenfilter 321 ausgelegt, um darzustellen, wo der Filter in ein erstes und zweites Gebiet 325–326 unterteilt ist, wobei jedes Gebiet ein andersfarbiges Filtermaterial aufweist. Bei noch einer weiteren Ausführungsform zeigt der mehrfarbige Blendenfilter 331, dass mögliche Ausführungsformen nicht auf lediglich zwei farbige Filter beschränkt sind, und zeigt, dass bei dieser Ausführungsform drei farbige Filtergebiete 333–335 verwendet werden können. Es versteht sich, dass Ausführungsformen nicht auf diese drei veranschaulichenden Vorrichtungen beschränkt sind und andere ebenfalls in Betracht gezogen werden. Somit sind diese verwendeten als lediglich nichtbeschränkende nichterschöpfende Beispiele von in wenigstens 2 verwendbaren möglichen mehrfarbigen Blendenfiltern anzusehen.
Jedenfalls veranschaulichen die mehrfarbigen Blendenfilter, wie in 3 gezeigt, dass die Farbfilter von unterschiedlichen Farben wie etwa Rot oder Magenta/Grün oder Rot (oder Gelb, Cyan, Magenta)/Grün/Blau usw. sein können. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Anordnungen zum Ausfiltern von Farben aus einer Lichtquelle verwendet werden können.
Wieder unter Bezugnahme auf 2 können die mehrfarbigen Blendenfilter von 3 verschiedene Ausführungsformen des Filters 205 darstellen, der zwischen zwei Linsen 202 und 204 platziert ist. Wie dargestellt, ist eine der Linsen 202 und 204 als eine Umkehrung oder anderweitig komplementär der anderen Linse ausgelegt. Beispielsweise ist die Linse 202, wie gezeigt, als eine bikonkave Linse ausgelegt, während die Linse 204 als eine bikonvexe Linse ausgelegt ist.
Diese optischen Komponenten der AF-Komponente 280 sind unmittelbar vor der Ebene des Fotosensors 135 und so nah wie möglich daran angebracht. Die umgekehrte zweite Linse (Linse 204) ist ausgelegt zum Legieren von Effekten der ersten Linse 202 und gestattet dadurch das Projizieren von Farbbildern auf den Fotosensor 135, als ob sich der Mehrfarben-Blendenfilter bei einer internen Blendenöffnungsebene der Kameralinse 113 von 1 befinden würde.
Während eine beliebige mehrfarbige Blende gewählt werden kann, wie oben erörtert, kann zu Darstellungszwecken der zweifarbige Blendenfilter 301 von 3 gewählt werden. Der Rot-/Magenta-Filter 302 kann auf einer Seite der optischen Achse der Linse platziert werden, und der zweite Filter (wie gezeigt grün) 303 kann auf der entgegengesetzten Seite der optischen Achse der Linse platziert sein. Der mehrfarbige Blendenfilter kann wenigstens während der Bildfokussierungsoperation in den Lichtweg der Linse eingeführt und optional während der finalen Bilderfassung aus dem Lichtweg entfernt werden, um das Auftreten von Färbungsartefakten in einem finalen erfassten Bild zu vermeiden. Jedoch ist dies, wie weiter erörtert, keine Anforderung.
An einer Linsenposition, an der ein zu erfassendes Objekt oder ROI 210 nicht scharf ist, sind die Grün- und Magenta-Lichtbilder auf der Ebene des Fotosensors 135 verschoben. An einer Linsenposition, an der das zu erfassende Objekt oder ROI 210 scharf ist, stimmen die Grün- und Magenta-Bilder auf der Ebene des Fotosensors 135 überein.
Kurz auf 4 bezugnehmend wird ein nichterschöpfendes nichtbeschränkendes Beispiel einer Szene mit mehreren Bildern 406–407, 404 und 410–411 gezeigt. Nur zu Darstellungszwecken stellen die Bilder 406–407, 404 und 410–411 Objekte in einer unterschiedlichen Distanz von der Kameralinse dar. Wie gezeigt, zeigt jedes der Bilder 406–407 und 410–411 zwei benachbarte und/oder überlappende Farbbilder. Beispielsweise veranschaulichen die Objekte 406–407 zwei Bilder, das Bild 406 ist gestrichelt, um ein Grün-Filterbild eines Objekts darzustellen, und wobei Bild 407 ein Rot-/Magenta-Filterbild des Objekts darstellt. Auf ähnliche Weise zeigt das Objekt der Bilder 410–411 das Bild 411 als ein Grün-Filterbild dieses Objekts und Bild 410 als ein Rot-/Magenta-Filterbild dieses Objekts. Die Darstellung von mehreren verschiedenen Bildern zeigt, dass diese Objekte auf dem Fotosensor 135 unscharf sind. Jedoch zeigt das durch Pfeil 402 dargestellte Bild 404 ein Einzelbild für das Objekt, das anzeigt, das seine mehrfarbigen Bilder vereinigt sind, und deshalb ist das Bild 404 dieses Objekts auf dem Fotosensor 135 scharf.
Außerdem wird in 4 ein Beispiel eines ROI 416 gezeigt. Wie gezeigt, umhüllt das ROI 416 gegenwärtig die verschiedenen Bilder 410–411. Das ROI 416 könnte sich jedoch auch über einem beliebigen der anderen gezeigten Bilder oder dergleichen befinden. Bei einer Ausführungsform kann das ROI 416 ein Gebiet innerhalb einer Szene darstellen, für das ein Benutzer der Vorrichtung wählt, dass es scharf ist. Ein derartiges Gebiet kann unter Verwendung eines beliebigen einer Vielzahl von Mechanismen gewählt werden, gegenwärtig jenseits des Schutzbereichs dieser Offenbarung. Zudem kann das ROI 416, auch wenn das ROI als ein kreisförmiges Gebiet gezeigt ist, praktisch jede andere Gestalt oder Größe aufweisen. Zudem könnte das ROI bei einer Ausführungsform ein fester Ort innerhalb eines Betrachtungsbereichs einer Linse sein. Beispielsweise könnte das ROI als ein Gebiet in einem zentralen Abschnitt des Betrachtungsbereichs der Linse fixiert sein. Bei einer weiteren Ausführungsform könnte das ROI automatisch durch Operationen innerhalb der Kamera auf der Basis verschiedener Kriterien wie etwa dem Wählen eines oder mehrerer Gesichtsbilder, Wählen eines nächstliegenden Bilds oder dergleichen gewählt werden.
Ein Punkt maximaler Übereinstimmung zwischen den verschiedenfarbigen Bildern für das gleiche Objekt, bei Messung ab einer definierten Ausgangsreferenzbildoffsetposition, ist als die Bilddisparität bekannt. Für die Bilder 406–407 ist diese Verschiebungsdistanz die Disparität 408, während diese Distanz die Disparität 414 für die Bilder 410–411 ist. Bei einer Ausführungsform kann diese Disparität (408 oder 414) als Eingabe in das Disparitätskorrekturmodul (DCM – Disparity Correction Module) 148 von 1 verwendet werden. Das DCM 148 kann dann eine Linseneinstellposition bestimmen und als ein Ausgangssteuersignal liefern, die zum Umordnen der Kameralinse verwendet werden und bewirken kann, dass ein ausgewähltes Objekt in einer gegebenen Distanz vor der Linse auf dem Fotosensor 135 scharf ist. Bei einer Ausführungsform kann das DCM 148 eine Nachschlagetabelle (LUT) verwenden, um die Linseneinstellposition zu erhalten. Bei einer Ausführungsform kann die LUT durch Einsatz eines Kalibrierungsprozesses mit Daten befüllt werden, der Linsenpositionen mit einer Metrik oder einem Index gleichsetzt als Reaktion darauf, dass die Mehrfarbbilder übereinstimmen. Es wird jedoch angemerkt, dass auch andere Implementierungen verwendet werden können. Beispielsweise können anstelle einer LUT eine nichtlineare Funktion sowie eine beliebige einer Vielzahl anderer Mechanismen verwendet werden. Bei einer Ausführungsform kann die LUT oder ein anderer DCM-verwendeter Mechanismus während einer Kalibrierung während der Herstellung erhalten werden. Bei noch einer anderen Ausführungsform jedoch kann eine Kalibrierung und/oder Neukalibrierung durch Aktionen innerhalb der Kamera, nach der Herstellung, nach dem Verkauf oder dergleichen, vielleicht durch einen Kunden, durchgeführt werden. Jedenfalls wird ein möglicher Kalibrierungsprozess unten in Verbindung mit 8 ausführlicher beschrieben. 7, unten ausführlicher beschrieben, zeigt eine Ausführungsform eines Prozesses unter Verwendung von Ergebnissen von 8 für einen schnellen Autofokus von einem Einzelbild.
5 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Interferenzfilter- und Linsenkonfiguration, die innerhalb eines Systems wie etwa in 1 gezeigt verwendet werden kann, verwendbar für einen schnellen Einzelbild-Autofokus. Das System 500 von 5 kann mehr oder weniger Komponenten als dargestellt enthalten. Jene dargestellten reichen jedoch zum Offenbaren einer zweiten veranschaulichenden Ausführungsform aus.
In 5 ist ein Interferenzfilter 506 gezeigt, der innerhalb des Gehäuses 101 direkt vor dem Fotosensor 135 und so nahe wie möglich an der Brennebene des Sensors angebracht ist. Bei einer Ausführungsform ist der Interferenzfilter 506 in einer festen Position relativ zum Fotosensor 135 angebracht und ist ausgelegt, nicht danach als Teil des Autofokussierungsprozesses modifiziert zu werden. Wenngleich bei einer anderen Ausführungsform, während der finalen Bilderfassung, der Interferenzfilter 506 zwischen der fokussierenden Linse 113 und dem Fotosensor 135 entfernt werden kann.
Bei einer Ausführungsform kann der Interferenzfilter 506 ein dielektrischer Metallinterferenzfilter (MIF – Metal dielectric Interference Filter) sein, jedoch können auch andere Materialien verwendet werden. Jedenfalls ist der Interferenzfilter 506 ausgelegt zum Verwenden von Lichtinterferenzen zum Durchlassen oder Blockieren gewünschter Wellenlängengebiete. Ein MIF-Filter vom S-Typ ist ein Typ von Interferenzfilter, der verwendet werden kann. Dieser Typ von Filter ist ausgelegt zum Verwenden einer dreischichtigen Struktur die aus zwei teildurchlässigen, teilreflektierenden Metallschichten besteht, durch eine transparente Dielektrikumsschicht getrennt. Die Metallschichten können auf einem Glas-, Quarz- oder ähnlichen Substrat abgeschieden sein. Für einfallendes Licht, das senkrecht zur Oberfläche des Filters verläuft, beträgt eine Lichtweglänge zwischen den zwei Metallschichten die Hälfte der übertragenen Wellenlänge oder ein ganzzahliges Vielfaches der Hälfte der übertragenen Wellenlänge. Deshalb werden andere Wellenlängen vom Durchtritt durch den Filter fast ganz blockiert.
Wenn der Interferenzfilter 506 bezüglich eines Winkels eines einfallenden Lichts geneigt wird, wie etwa Licht 520, verschiebt sich sein Übertragungsband in Richtung kürzerer Wellenlängen. Falls in einem Winkel direkt vor dem Fotosensor 135 angebracht, bewirkt diese Übertragungsbandwinkelabhängigkeit, dass durch die Linse 113 auf die Ebene des Fotosensors 135 projizierte Farbbilder von Objekten als eine Funktion der Distanz der Linse 113 vom Objektbrennpunkt verschoben werden. Wenn das gewünschte Objekt scharf ist, stimmen alle Farbbilder überein und es gibt keine Farbsäume. Ansonsten werden die Farbbilder durch eine gewisse messbare Disparität getrennt sein. Diese Techniken werden in der zweiten Konfiguration von 5 verwendet, um die Linse 113 so zu positionieren, dass das Bild eines gewünschten Szeneobjekts auf der Ebene des Fotosensors 135 scharf ist. Im Gegensatz zu der ersten Konfiguration von 2, die durch Einsatz eines mehrfarbigen Blendenfilters bewirkt, dass Bilder mit diskreten Farben auf den Fotosensor 135 projiziert werden, bewirkt der Interferenzfilter 506, dass Bilder mit einem kontinuierlichen Bereich von Farben auf den Fotosensor 135 projiziert werden. Um diese stetigen Farbbilder zu verwenden, können RGB-Farbsignale vom Fotosensor 135 gemischt werden, um zwei oder mehr ”Kardinalfarbbilder” auszubilden, wobei jedes Kardinalfarbbild eine vorbestimmte Kolorimetrie aufweist. Diese Kardinalfarbbilder können dann statt der Magenta-/Grün- oder Rot-/Grün-/Blau-Bildbeispiele der ersten Konfiguration verwendet werden, um die Disparität zu messen und eine schnelle Einzelbild-Autofokussierung durchzuführen.
Bei einigen Ausführungsformen der verwendeten Linsen, ihres Fokusbereichs und im Fall einer Zoomlinse deren Brennweitenbereich, kann ein Einfallswinkel eines auf den Interferenzfilter 506 von 5 auftretenden Lichts über etwa 20 Grad liegen. Bei Winkeln über etwa 20 Grad können die Übertragungsbänder einiger Filter vom MIF-S-Typ in zwei separate Spitzen aufgeteilt werden, wie in 6A, Schaubild 600A, dargestellt ist. Dies kann auftreten, weil eine P-Komponente 602 (parallel zu der Einfallsebene) und eine S-Komponente 603 (senkrecht zu der Einfallsebene) um verschiedene Ausmaße verschoben sind, wie in dem nichterschöpfenden, nichtbeschränkenden Beispiel von 6A dargestellt. 6B zeigt ein nichterschöpfendes nichtbeschränkendes Beispiel 600B von in Verbindung mit 5 und 6A verwendbaren Winkelparametern, einschließlich eines Einfallswinkels 608 für den Interferenzfilter 506 von 5 für einfallendes Licht 614.
Um durch diese Aufteilung verursachte potentielle Schwierigkeiten zu vermeiden, kann ein Polarisator wie etwa der Polarisator 504 von 5 hinter dem Interferenzfilter und vor dem Fotosensor 135 platziert werden, damit praktisch nur P-polarisiertes Licht den Fotosensor 135 erreicht und das S-polarisierte Licht am Erreichen des Fotosensors 135 gehindert wird. Bei einer Ausführungsform können der Polarisator 504 und der Interferenzfilter 506 eine andere Konfiguration der AF-Komponente 180 von 1 darstellen und können somit mit System 100 von 1 verwendet werden.
Bei dieser zweiten Konfiguration kann eine in den auf den Fotosensor 135 positionierten Bildern vorliegende Färbung mit einem stetigen Bereich für die finale Bilderfassung bei einer Ausführungsform eliminiert werden, indem der Interferenzfilter 506 und, falls gewünscht, der Polarisator 504 vor der finalen Bilderfassung aus dem Lichtweg der Digitalkamera bewegt wird. Jedoch kann dies, wie oben bezüglich der ersten Konfiguration erörtert, bei wenigstens einer Ausführungsform optional sein.
Bei noch einer Ausführungsform kann das Konfigurationssystem 500 von 5 zu einem Färbungsproblem für Preview-Bilder führen. Zum Anzeigen von Preview-Bildern mit voller Farbtreue können eine Reihe von digitalen Verarbeitungsmechanismen verwendet werden. Beispielsweise gestattet bei einer Ausführungsform die Kenntnis einer Kolorimetrie ausgewählter Kardinalbilder und eines Ausmaßes des Farbbildoffset bei verschiedenen Szenedistanzen den Einsatz von schnellen automatischen Weißabgleichstechniken, um unerwünschte Farbstiche zu entfernen oder anderweitig zu minimieren. Bei einer anderen Ausführungsform könnte ein finales Bild auch mit angeordnetem Interferenzfilter 506 erfasst und danach korrigiert werden, um unerwünschte Farbstiche zu entfernen. Eine Fähigkeit, den Interferenzfilter 506 sowohl während des Zusammenstellens als auch der finalen Erfassung eines Bilds oder einer Reihe von Bilder an seiner Stelle zu lassen, wie dies für eine Videosequenz der Fall sein könnte, gestattet diesem zweiten Konfigurationssystem, das Bild eines Objekts stetig auf die Fotosensorebene der Digitalkamera vom Anfang bis zum Endes eines Bildaufnahmeprozesses, von der Zusammenstellung bis zur Erfassung, zu fokussieren.
Somit betreffen die hier offenbarten Ausführungsformen das schnelle Bewirken einer Autofokusoperation ohne Einsatz zusätzlicher Komponenten, die den Lichtweg einer Digitalkamera während einer Autofokusoperation behindern oder den Einsatz von speziellen Digitalkameralinsen für die Linse 113 erfordern. Bei aktiven Systemen wird Strahlung, wie etwa Ultraschallwellen oder Infrarotlicht, zu der zu erfassenden Szene geschickt. Die Reflexion dieser Strahlung von Objekten der Szene wird von einem separaten Sensor an der Kamera empfangen und unter Verwendung von Triangulation analysiert, um die Objektdistanz von der Kamera zu bestimmen. Solche aktiven Systeme erfordern jedoch das Hinzufügen zusätzlicher Komponenten zu der Kamera, wodurch die Kosten steigen. Sofern nicht ein Sucher in die Kamera integriert ist, der an die Blickfelder der Strahlungsquelle und des separaten Strahlungssensors des aktiven Autofokus gekoppelt ist, kann es zudem schwierig sein, während einer Autofokusoperation ein exaktes Objekt oder exakte Objekte zu erkennen, auf die das aktive Autofokussystem fokussiert. Dies könnte dann dazu führen, dass das Autofokussystem auf ein ungenaues Fokusinteresse wirkt. Dies steht im Gegensatz zu dem, was hier offenbart wird, wo nur das Bild des Objekts auf der Fotosensorebene zum Bewirken einer Autofokusoperation verwendet wird, wodurch eine präzisere Scharfeinstellung und eine bessere Benutzersteuerung bereitgestellt werden.
Im Gegensatz zu anderen Systemen verwendet die erste Konfiguration von 2 zudem zwei separate Linsen, die eine eine Umkehrung der anderen, in dem Kameragehäuse angebracht, wobei sich ein Mehrfarben-Blendenfilter irgendwo zwischen den zwei Linsen befindet und nicht notwendigerweise an einer mit der bilderfassenden Linse der Kamera verbundenen Blendenöffnung. Das heißt, der Mehrfarben-Blendenfilter befindet sich irgendwo zwischen den zwei Linsen unabhängig von (oder anderweitig ohne Bezug zu) einer mit der bilderfassenden Linse der Kamera verbundenen Blendenöffnung.
Wenngleich die zweite Konfiguration einen dielektrischen Metallinterferenzfilter offenbart, können zusätzlich auch andere Typen von Interferenzfiltern verwendet werden. Beispielsweise kann bei einer Ausführungsform ein volumenbasierter holographischer Filter als der Interferenzfilter verwendet werden. Bei einer Ausführungsform können volumenbasierte holographische Filter dahingehend arbeiten, eine Lichteinfallsrichtung in eine Spektralabhängigkeit umzuwandeln, wodurch effektiv sichergestellt wird, dass das Bild, das durch das durch eine Seite der Linse hindurchtretende Licht konstruiert wird, von einem unter Verwendung des anderen Teils der Linse konstruierten Bild getrennt werden kann. Beispielsweise können eine obere Hälfte und eine untere Hälfte der Linse dahingehend arbeiten, eine ”Parallaxe” durchzuführen oder anderweitig zu erzeugen, die das Bestimmen der Distanz zu Objekten im Bild und dadurch Durchführen einer Autofokussierung gestattet.
Bei einer Ausführungsform brauchen diese Interferenzfilter, einschließlich der holographischen Filter, bezüglich des Winkels eines einfallenden Lichts nicht abgewinkelt zu sein und können bei wenigstens einer Ausführungsform so ausgelegt sein, dass sie in einer gleichen Ebene wie der Fotosensor 135 liegen (z. B. beide parallel zueinander).
Während die Interferenzfilter ferner so ausgelegt sein können, während der Erfassung des Bilds physisch entfernt zu sein, wie hier erörtert, kann der Interferenzfilter bei einer Ausführungsform optisch beispielsweise durch Anlegen eines Stroms, einer Spannung oder dergleichen an den Interferenzfilter entfernt werden, um seine optischen Eigenschaften abzuändern und dadurch dazu zu führen, dass der Interferenzfilter in einem ”transparenten Modus” arbeitet (z. B. bezüglich des Herstellens mehrerer Bilder für ein unscharfes Objekt).
Verallgemeinerter Einsatz
Der Einsatz/Betrieb gewisser Aspekte der Erfindung wird nun bezüglich der 7–8 beschrieben. 7 zeigt eine Ausführungsform eines Flussdiagramms unter Verwendung von Disparitäten zwischen mehrfarbigen Bildern zum Generieren von Linseneinstellpositionen, die beim Durchführen eines schnellen Autofokus aus einem Einzelbild verwendet werden können. Das heißt, wie dargestellt und hier weiter erörtert, kann das Autofokussieren auf der Basis einer Eingabe von einem Einzelbild anstatt von Mechanismen durchgeführt werden, die Handlungen auf der Basis mehrerer Bilder durchführen. Ferner kann der Prozess 700 von 7 eine der Ausführungsformen von 2 oder 5 verwenden, die mit dem System 100 von 1 arbeiten. Zudem kann bei einer Ausführungsform der Prozess 700 mindestens teilweise innerhalb des FASP 143 von 1 ausgeführt werden.
Der Prozess 700 von 7 beginnt nach einem Startblock bei Block 702, wo ein Einzelbild zuerst empfangen wird. Bei einer Ausführungsform wird das Einzelbild empfangen und potentiell in mehrere Farbbilder aufgeteilt, die auf einer Fotosensorebene wie etwa dem Sensor 135 von 1 angezeigt werden. Das Aufteilen des Einzelbilds in mehrfarbige Bilder, wenn das Einzelbild unscharf ist, kann unter Verwendung entweder der ersten Konfiguration von 2 oder der zweiten Konfiguration von 5, wie oben offenbart, durchgeführt werden.
Weitergehend zu Block 704 wird ein Gebiet von Interesse (ROI – Region Of Interest) bestimmt. Bei einer Ausführungsform kann dieses ROI auf der Basis eines beliebigen einer Vielzahl von Mechanismen automatisch bestimmt werden, einschließlich basierend auf einer Auswahl eines oder mehrerer Objekte innerhalb einer Szene für das Autofokussieren. Die gewählten Objekte können ein Gesicht oder dergleichen sein. Es sei angemerkt, dass sich das ROI bei einer Ausführungsform nicht innerhalb eines zentralen Gebiets einer Szene befinden muss; jedoch kann sich das ROI bei anderen Ausführungsformen innerhalb des zentralen Gebiets des Bilds befinden. Beispielsweise ist, wie in 4 gezeigt, das ROI 416 als ”rechts” vom zentralen Bild 404 dargestellt.
Weitergehend zu Block 706 wird für ein oder mehrere ausgewählte Bilder innerhalb des ROI eine aktuelle Linsenposition erhalten. Diese Position zeigt an, wo sich die Linse (Linse 113 von 1) aktuell bezüglich der Fotosensorebene befindet. Wenn als nächstes beim Fluss zu Block 708 das oder die gewählten Bilder innerhalb des ROI als unscharf bestimmt werden, wie oben erörtert, werden mehrere Farbbilder des gleichen Bilds auf der Fotosensorebene angezeigt werden. Aus den mehreren farbigen Bildern wird eine Disparitätsdistanz zwischen den mehreren Farbbildern bestimmt. Bei einer Ausführungsform kann diese Disparitätsdistanz aus einem definierten Farbbild gemessen werden. Beispielsweise kann bei einer Ausführungsform ein Grün-Bild als ein Referenzbild gewählt werden. Es wird angemerkt, dass die Auswahl des Referenzbilds nicht das Grün-Bild sein muss und jedes der Farbbilder gewählt werden kann.
Jedenfalls ermöglicht die Auswahl eines Referenzbilds die Bestimmung, in welcher Richtung, darauf zu oder davon weg, die Kameralinse bezüglich der Fotosensorebene bewegt werden soll. Beispielsweise stellt in 4 das Bild 411 ein Grün-Farbbild des Einzelbilds dar, und Bild 410 stellt ein Magenta-Farbbild des gleichen Einzelbilds dar. Weil das Grün-Bild (Bild 411) in 4 sich rechts von dem Magenta-Farbbild (Bild 410) befindet, kann bei einer Ausführungsform bestimmt werden, dass die Kameralinse zurück oder anderweitig näher an den Fotosensor bewegt werden soll, damit die beiden Bilder übereinstimmen und deshalb scharf sind. Unter Fortsetzung dieses nichterschöpfenden Beispiels würde analog, falls stattdessen gewünscht sein sollte, das durch die mehreren Farbbilder 406–407 dargestellte Einzelbild scharf zu stellen, die Kameralinse nach vorne oder weg von dem Fotosensor bewegt werden, da sich das Grün-Bild 406 links von dem Magenta-Bild 407 befindet. Wieder wird angemerkt, dass dies gewählte Konventionen von Richtungen sind und andere Konventionen gewählt werden können, ohne von dem Schutzbereich der Offenbarung hier abzuweichen. Beispielsweise kann ein andersfarbiges Bild als das Referenzbild gewählt werden und es kann sogar eine andere Positionierung nach vorne oder zurück gewählt werden.
Jedenfalls kann die Disparitätsdistanz zwischen den Bildern als eine Größe einer Distanz zwischen den Bildern bestimmt werden. Diese Disparitätsdistanz kann bei einer Ausführungsform als eine Anzahl von Pixeln zwischen einem gleichen Punkt auf den mehreren farbigen Bildern bestimmt werden. Jedoch können bei einer anderen Ausführungsform die Disparitätsdistanzen unter Verwendung einer beliebigen einer Vielzahl anderer Einheiten bestimmt werden.
Die Bearbeitung geht dann weiter zu Block 710, wobei in einer Ausführungsform ein Ort auf der Linse auch dafür bestimmt werden kann, wo sich das ROI befindet. Bei wenigstens einer Ausführungsform kann diese zusätzliche Bestimmung als ein Korrekturfaktor für Krümmungscharakteristika oder andere Anomalien einer Kameralinse verwendet werden. Beispielsweise könnten innerhalb eines zentralen Gebiets der Kameralinse angeordnete Bilder eine andere Fokussierungscharakteristik als Gebiete aufweisen, die sich näher an einem Betrachtungsrand der Kameralinse befinden. Wieder unter Bezugnahme auf 4 sind Bilder 406–407 als näher an einem Rand des Betrachtungsgebiets der Linse als etwa das Bild 404 zu sehen. Somit könnte ein anderer Linsenkorrekturfaktor verwendet werden, um die Linsenposition weiter automatisch zu fokussieren. Wie in 4 gezeigt, kann eine Ausführungsform eines Betrachtungsgebiets für die Fokussierungslinse 113 der Kamera durch das Gebiet 420 dargestellt werden.
Weiter bei Block 712 kann die Disparitätsdistanz unter Verwendung einer Tabelle, einer Formel, einer Nachschlagetabelle (LUT) oder eines beliebigen einer Vielzahl von Mechanismen in einen Indexwert konvertiert werden. Der Indexwert kann dann als eine Eingabe in ein Disparitätskorrekturmodul verwendet werden, unten ausführlicher beschrieben, um eine Linseneinstellposition zu erhalten. Bei einer Ausführungsform kann die oben erörterte Richtung auch als eine Eingabe in das Disparitätskorrekturmodul verwendet werden. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Richtung jedoch als ein Plus/Minus-Multiplikator zum Kombinieren mit der Ausgabe des Disparitätskorrekturmoduls verwendet werden.
Bei einer Ausführungsform kann der Linsenkorrekturfaktor ferner als eine Eingabe zu dem Disparitätskorrekturmodul verwendet werden. Beispielsweise kann bei einer Ausführungsform eine Bestimmung des Gebiets der Linse zum Fokussieren verwendet werden, um zu wählen, welche LUT, Gleichung oder dergleichen zum Bestimmen der Linseneinstellpositionsausgabe verwendet werden soll. Bei einer anderen Ausführungsform jedoch kann der Linsenkorrekturfaktor ein Multiplikator sein, der mit der Ausgabe des Disparitätskorrekturmoduls kombiniert werden kann, um die Richtung und Größe der Linseneinstellposition zu bestimmen.
Ferner kann bei einer Ausführungsform bei Block 712 die Linseneinstellposition als eine Distanz auf der Basis einer aktuellen Linsenposition bestimmt werden, zu der die Linse bewegt werden soll, wodurch eine Notwendigkeit zum Verwenden einer aktuellen Linsenposition, wie bei Block 706 bestimmt, negiert wird. Bei einer anderen Ausführungsform jedoch kann die Linseneinstellposition mit der aktuellen Linsenposition von Block 706 kombiniert und zum Neupositionieren der Linsenposition verwendet werden. Jedenfalls kann die Linseneinstellposition als ein Steuersignal zum motorischen Element 134 geliefert werden, um die optische Linsenkomponente 113 automatisch umzuorten, um das ausgewählte Bild mit dem ROI neu zu fokussieren.
Wie bemerkt, wird dieser Ansatz auf einem Einzelbildframe angewendet. Deshalb wird die Scharf-Linsenposition für jede Bildebene von unendlich bis zu einer nächsten Distanz, in der die Linse scharf stellen kann, aus der Erfassung eines Einzelbilds erhalten. Aus diesem Grund können kontinuierliche Fokuseinstellungen mit der Framerate bewirkt werden, mit der Bilder erfasst werden. Es wird kein Vergleich zwischen erfassten Preview-Bildern verwendet, wodurch der Prozess mit einer Preview-Bildframerate durchgeführt werden kann. Somit kann, wie in 7 gezeigt, bei Entscheidungsblock 714 eine Bestimmung vorgenommen werden, um zu bestimmen, ob das Bild erfasst werden soll. Beispielsweise kann eine Detektion der Erfassung des finalen Bilds auf einem Drücken eines Schalters durch den Benutzer basieren. Jedenfalls kann der Prozess 700, sollte bestimmt werden, dass das Bild nicht als ein finales Bild erfasst werden soll, zurückschleifen zu Block 702 zum Fortführen des Autofokussierens für jedes empfangene Bild, bis wenigstens ein Bild zur finalen Erfassung gewählt ist. In diesem Fall fließt die Bearbeitung zum optionalen Block 716.
Wenn das ROI der zu erfassenden Szene auf dem Fotosensor der Kamera nicht scharf ist, wird das ”Preview”-Bild um Objekte in dem ROI herum sowie andere unscharfe Szenenobjekte eine Verfärbung und/oder einen Farbsaum zeigen, und zwar aufgrund des in der Kamera wie oben erörtert angebrachten Mehrfarben-Blendenfilters. Das Previewbild kann jedoch auch verfärbt sein, wenn das ROI der zu erfassenden Szene scharf ist. Dies kann passieren, weil bei Objekten, die sich in der Scharf-Distanzebene befinden, ihre Farbkomponenten, beispielsweise Magenta und Grün, übereinstimmen können, doch können die anderen Objekte in der gleichen Szene möglicherweise versetzte Magenta- und Grün-Bildkomponenten anzeigen. Siehe 4 oben für eine beispielhafte Veranschaulichung dieses Effekts. Ferner sind die vor und hinter dem Mehrfarben-Blendenfilter der ersten Konfiguration angebrachten Linsen, als Beispiel, nicht vollständig um ihre optischen Achsen symmetrisch, wodurch 100% Übereinstimmung von Farbbildkomponenten in allen Bereichen des ROI unmöglich wird.
Somit können beim optionalen Block 716 zur finalen Erfassung zusätzliche optionale Bildfärbungskorrekturen durchgeführt werden. Bei einer Ausführungsform könnte die Bildfärbung eliminiert werden durch Bewegen des Mehrfarben-Blendenfilters und seiner verbundenen Linsen (oder Interferenzfilter und/oder Polarisator) aus dem Lichtweg der Digitalkamera heraus vor der finalen Bilderfassung. Die Bearbeitung kann dann enden.
Bei einer Ausführungsform kann jedoch der obige Prozess immer noch Färbungsprobleme für Previewbilder hinterlassen. Um Previewbilder mit voller Farbtreue anzuzeigen, können eine Anzahl von digitalen Bearbeitungsmechanismen verwendet werden. Beispielsweise würde eine Kenntnis einer Lichtfilterungscharakteristik der Farbfilter oder des Interferenzfilters, eines Ausmaßes des Farbbildoffset bei allen Szenendistanzen und dergleichen dann die Durchführung einer Verwendung einer schnellen automatischen Weißabgleichstechnik oder ähnlicher Ansätze gestatten, um unerwünschte Farbstiche zu entfernen. Bei noch einer weiteren Ausführungsform könnte das finale Bild auch mit an seinem Platz angeordnetem Mehrfarben-Blendenfilter und dem nachfolgenden Korrigieren zum Entfernen unerwünschter Farbstiche beim optionalen Block 716 erfasst werden. Eine Fähigkeit, die Mehrfarben-Blendenfilter sowohl während des Zusammenstellens als auch der finalen Erfassung eines Bilds oder einer Serie von Bildern an ihrem Platz zu belassen, ermöglicht somit ein stetiges Fokussieren des Bilds eines Objekts auf der Ebene des Fotosensors von Anfang bis Ende des Bildaufnahmeprozesses, von der Zusammenstellung bis zur Erfassung.
8 zeigt eine Ausführungsform eines Flussdiagramms, das zum Befüllen eines Kalibrierungsmoduls mit Linseneinstellpositionsdaten zur Verwendung im Prozess 700 von 7 verwendet werden kann. Wie oben erörtert, kann ein Disparitätskorrekturmodul unter Einsatz eines beliebigen einer Vielzahl von Mechanismen implementiert werden, einschließlich einer LUT, einer Gleichung oder dergleichen, die jeweils unter Verwendung von Software oder einer Schaltung oder einer Kombination aus Software und Schaltungen implementiert werden kann. Ferner wird unten ein möglicher Weg zum Erhalten von Kalibrierungsdaten zur Verwendung beim Bereitstellen einer Linseneinstellposition beschrieben, und es werden auch andere Wege in Betracht gezogen. Somit werden die hier offenbarten Ausführungsformen nicht durch das unten folgende nichterschöpfende Beispiel begrenzt. Bei einer Ausführungsform kann eine Nachschlagetabelle (LUT) mit Daten unter Verwendung eines Herstellungskalibrierungsprozesses befüllt werden, der jede Kameralinsenposition mit einer Metrik (einem Index) gleichsetzt, als Reaktion auf eine Übereinstimmung mehrerer Farbbilder. Zum Zweck der Veranschaulichung können die mehreren Farbbilder Magenta und Grün sein. Jedoch können auch andere Farben gewählt werden. Jedenfalls ist die Ausgabe der LUT wenigstens eine Linseneinstellposition zur Verwendung zum Neueinstellen der Kameralinse bezüglich beispielsweise der Fotosensorebene, um zu bewirken, dass ein Objekt in einer gegebenen Distanz vor der Linse auf der Fotosensorebene scharf ist.
Wie dargestellt, beginnt der Prozess 800 von 8 nach einem Startblock bei Block 802, wobei ein Objekt in der ”Unendlichkeit”-Ebene vor der Kameralinse, eine Distanz üblicherweise größer als 30 Fuß, als ”Index 0” dargestellt ist. Dieser Index ist gleich der Distanz, in der die Linse von der Fotosensorebene platziert werden muss, um zu bewirken, dass Objekte in der Unendlichkeitsebene der Linse auf der Sensorebene scharf sind. Er kann als eine Ausgangsposition für den Mehrfarbenanpassungsprozess verwendet werden.
Als nächstes zu Block 804 fließend, kann die Linsenposition so auf eine Distanz von der Sensorebene gesetzt werden, dass ein Objekt in einer ersten Distanz auf der Sensorebene scharf ist. Wenngleich diese Distanz praktisch jeden Wert aufweisen kann, kann diese Distanz bei einer Ausführungsform beispielsweise auf 20 Fuß eingestellt sein. Somit kann bei diesem Beispiel eine Distanz von 20 Fuß vor der Linse durch ”Index 1” dargestellt sein. Das heißt, dieser Index kann gleich einer Bildanpassungsprozessposition für die Farben Magenta/Grün sein, bei der die Grün- und Magenta-Bildkomponenten von Objekten des ersten Bilds, die sich auf der 20-Fuß-Distanz-Bildebene vor der Kameralinse befinden, auf der Fotosensorebene übereinstimmen und somit auf der Sensorebene scharf sind.
Die Bearbeitung fließt dann zu Block 806, wo dann ein Kalibrierungsbild an dieser Linsenposition erfasst wird. Als nächstes zu Block 808 fließend, kann unter Verwendung der Grün-Bildkomponente dieses erfassten Bilds als Referenz die Magenta-Komponente des Bilds bezüglich der Grün-Bildkomponente in einer vorbestimmten Richtung bewegt werden, bis die mehreren Farbbilder übereinstimmen. Eine beliebige einer Vielzahl von Korrelation und/oder Summe von Absolutdifferenzen kann verwendet werden, um zu bestimmen, wann die Übereinstimmung erreicht ist. Die Verarbeitung fließt dann zu Block 810, wo die Distanz, um die die Linse bewegt wird, um eine Übereinstimmung zu erreichen, bestimmt wird und als Linseneinstellposition zum Korrigieren der Disparität für diese Bilddistanz verwendet wird.
Der Prozess 800 fließt dann zu Entscheidungsblock 812, wo eine Bestimmung dahingehend erfolgt, ob der Bereich der Linsenposition analysiert worden ist. Falls dies der Fall ist, fließt die Bearbeitung zu Block 814; ansonsten schleift die Verarbeitung zu Block 816.
Bei Block 816 wird eine andere Linsenposition für ein nächstes Bildobjekt in der Fokusdistanz verwendet. Somit wird für jede Linsenposition von der Fotosensorebene, die bewirkt, dass Objekte zwischen 20 Fuß und beispielsweise 1 Fuß vor der Kamera auf der Sensorebene scharf sind, gewählt, Indizes zu generieren, die gleich einer Übereinstimmung von mehrfarbigen Bildkomponenten für Objekte in Distanzebenen zwischen 20 Fuß und 1 Fuß vor der Kameralinse sind. Für jede Distanz wird der Indexwert auch um einen konsistenten entsprechenden Wert erhöht. Bei einer Ausführungsform derart erhöht um sein um einen einzelnen unitären Wert. Jedoch können auch andere Werte verwendet werden.
Man beachte, dass auch andere Distanzbereiche gewählt werden können, und somit sind diese Werte veranschaulichend und beschränken nicht die offenbarten Ausführungsformen. Jedenfalls geht die Bearbeitung weiter, um zu den Blöcken 806, 808, 810 und dem Entscheidungsblock 812 zurückzuschleifen, bis der Linsenbereich analysiert ist.
Bei Block 814 wird das Disparitätskorrekturmodul dann mit den oben von dem Fotosensor für die erwähnten inkrementalen Indizes erhaltenen Linseneinstellpositionsdaten befüllt. Bei einer Ausführungsform kann das Disparitätskorrekturmodul eine LUT wie oben erörtert verwenden. Bei einer anderen Ausführungsform jedoch können auch andere Mechanismen verwendet werden.
Während das Obige das Erhalten einer einzelnen Linseneinstellposition für jeden Index offenbart, können zudem andere Ausführungsformen auch Korrekturfaktoren auf der Basis von Anomalien der Kameralinse erhalten. Somit könnten bei einer Ausführungsform Korrekturfaktoren für Objekte basierend darauf erhalten werden, wo sich das Objekt innerhalb eines Betrachtungsgebiets der Linse befindet. Wenn beispielsweise bestimmt wird, dass sich ein Objekt nahe einem Rand des Betrachtungsgebiets der Linse befindet, könnte ein Korrekturfaktor erhalten werden, während ein anderer Korrekturfaktor für Objektevaluierungen erhalten werden könnte, wenn das Objekt nahe an einem Mittelgebiet des Betrachtungsgebiets der Linse ist. Bei noch einer weiteren Ausführungsform könnte eine Linseneinstellposition basierend auf dem Gebiet innerhalb der Linse, wo sich das Objekt befindet, bestimmt werden, anstatt lediglich einen zusätzlichen Korrekturfaktor zu bestimmen. Somit können Ausführungsformen stattdessen als Eingabe in das Disparitätskorrekturmodul eine Disparitätsdistanz, eine Verschiebungsrichtung bezüglich eines Referenzbilds, aber auch einen Gebietsort innerhalb des Beobachtungsgebiets der Linse bestimmen.
Die obige Beschreibung, Beispiele und Daten liefern eine vollständige Beschreibung der Herstellung und Verwendung der Zusammensetzung der Erfindung. Da viele Ausführungsformen der Erfindung hergestellt werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, liegt die Erfindung in den hier im Folgenden beigefügten Ansprüchen.

Claims

Prozessorbasiertes Verfahren, umfassend: Empfangen für ein Einzelframebild mehrerer Farbbilder des Einzelframebilds auf einer Fotosensorebene, wobei die mehreren Farbbilder anzeigen, dass ein Objekt innerhalb des Einzelframebilds auf der Fotosensorebene unscharf ist; Auswählen eines Referenzfarbbilds aus den mehreren Farbbildern; Bestimmen, bezüglich des Referenzfarbbilds, einer Disparitätsdistanz zwischen dem Referenzfarbbild und einem anderen Farbbild in den mehreren Farbbildern; Bestimmen einer Richtungsbeziehung zwischen dem Referenzfarbbild und dem anderen Farbbild; Bestimmen einer Linseneinstellposition, in die eine Fokussierungslinse bezüglich der Fotosensorebene bewegt werden soll, unter Verwendung wenigstens der Richtungsbeziehung und der Disparitätsdistanz als Eingabe; und für das Einzelframebild, automatisches Neuanordnen der Fokussierungslinse unter Verwendung der Linseneinstellposition, sodass die mehreren Farbbilder auf der Fotosensorebene für das Objekt übereinstimmen, was anzeigt, dass das Objekt scharf ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mehreren Farbbilder unter Verwendung eines Mehrfarben-Blendenfilters hergestellt werden, der zwischen zwei separaten Linsen angeordnet ist, wobei eine Linse eine Umkehrung einer zweiten Linse ist, und wobei der Mehrfarben-Blendenfilter ohne Bezug zu einer internen Blendenöffnungsebene der Fokussierungslinse angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mehreren Farbbilder unter Verwendung eines Interferenzfilters hergestellt werden, der vor dem Fotosensor platziert und ausgelegt ist, um zu bewirken, dass ein auf den Fotosensor projiziertes Farbbild des Objekts bezüglich eines anderen Farbbilds des Objekts als Funktion einer Distanz, in der die Fokussierungslinse von dem Objekt ist, verschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei sich ein Polarisator ferner zwischen dem Interferenzfilter und dem Fotosensor befindet, um zu blockieren, dass S-polarisiertes Licht den Fotosensor erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Linseneinstellposition ferner das Bestimmen der Linseneinstellposition auf der Basis eines definierten Gebiets von Interesse innerhalb eines Betrachtungsgebiets der Fokussierungslinse umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Interferenzfilter wenigstens eines von: einem dielektrischen Metallinterferenzfilter ausgelegt zum Verwenden von Lichtinterferenz zum Durchlassen oder Blockieren gewählter Wellenlängengebiete und einem holographischen Volumenfilter umfasst.
Bildsystem, umfassend: eine Fotosensorvorrichtung, die zum Empfangen eines Bilds verwendet werden kann; und eine oder mehrere Komponenten, die Handlungen durchführen, welche umfassen: Empfangen, für ein Einzelframebild mit einem Objekt darin, mehrerer Farbbilder des Einzelframebilds auf einer Ebene des Fotosensors, wobei die mehreren Farbbilder anzeigen, dass das Objekt auf der Fotosensorebene unscharf ist; Auswählen eines Referenzfarbbilds aus den mehreren Farbbildern; Bestimmen, bezüglich des Referenzfarbbilds, einer Disparitätsdistanz zwischen dem Referenzfarbbild und einem anderen Farbbild in den mehreren Farbbildern; Bestimmen einer Richtungsbeziehung zwischen dem Referenzfarbbild und dem anderen Farbbild; Bestimmen einer Linseneinstellposition, in die eine Fokussierungslinse bezüglich der Fotosensorebene bewegt werden soll, unter Verwendung wenigstens der Richtungsbeziehung und der Disparitätsdistanz als Eingabe; und für das Einzelframebild, Neuanordnen der Linse unter Verwendung der Fokussierungslinseneinstellposition, sodass die mehreren Farbbilder auf der Fotosensorebene übereinstimmen, sodass das Objekt automatisch unter Verwendung des Einzelframebilds fokussiert wird.
Bildsystem nach Anspruch 7, wobei die mehreren Farbbilder unter Verwendung eines Interferenzfilters hergestellt werden, der vor dem Fotosensor platziert und ausgelegt ist, um zu bewirken, dass ein auf den Fotosensor projiziertes Farbbild des Objekts bezüglich eines anderen Farbbilds des Objekts als Funktion einer Distanz, in der die Fokussierungslinse von dem Objekt ist, verschoben wird.
Bildsystem nach Anspruch 8, wobei sich ein Polarisator ferner zwischen dem Interferenzfilter und dem Fotosensor befindet, um zu blockieren, dass S-polarisiertes Licht den Fotosensor erreicht.
Bildsystem nach Anspruch 8, wobei der Interferenzfilter wenigstens eines von: einem Metallinterferenzfilter ausgelegt zum Verwenden von Lichtinterferenz zum Durchlassen oder Blockieren gewählter Wellenlängengebiete und einem holographischen Volumenfilter umfasst.
Bildsystem nach Anspruch 7, wobei die mehreren Farbbilder unter Verwendung eines Mehrfarben-Blendenfilters hergestellt werden, der zwischen zwei separaten Linsen angeordnet ist, wobei eine Linse eine Umkehrung einer zweiten Linse ist, und wobei der Mehrfarben-Blendenfilter ohne Bezug zu einer internen Blendenöffnungsebene der Fokussierungslinse angeordnet ist.
Bildsystem nach Anspruch 11, wobei eine Linse eine bikonkave Linse ist und die zweite Linse eine bikonvexe Linse ist.
Bildsystem nach Anspruch 11, wobei der Mehrfarben-Blendenfilter ausgelegt ist zum Generieren wenigstens eines von: einem Magenta-Bild und einem Grün-Bild; und einem Rot-Bild, einem Grün-Bild und einem Blau-Bild.
Vorrichtung zum Codieren von Bilddaten, umfassend: eine Fokussierungslinse, die ausgelegt ist zum Bereitstellen wenigstens eines Einzelframebilds; eine Autofokussierungskomponente, die ausgelegt ist zum Empfangen des Einzelframebilds und zum Herstellen mehrerer Farbbilder auf einer Ebene eines Fotosensors, wobei die mehreren Farbbilder anzeigen, dass ein Objekt in dem Einzelframebild auf der Fotosensorebene unscharf ist; und eine oder mehrere Komponenten, die Handlungen durchführen, umfassend: Auswählen eines Referenzfarbbilds aus den mehreren Farbbildern; Bestimmen, bezüglich des Referenzfarbbilds, einer Disparitätsdistanz zwischen dem Referenzfarbbild und einem anderen Farbbild in den mehreren Farbbildern; Bestimmen einer Richtungsbeziehung zwischen dem Referenzfarbbild und dem anderen Farbbild; Bestimmen einer Linseneinstellposition, in die eine Fokussierungslinse bezüglich der Fotosensorebene bewegt werden soll, unter Verwendung wenigstens der Richtungsbeziehung und der Disparitätsdistanz als Eingabe; und für das Einzelframebild, Neuanordnen der Fokussierungslinse unter Verwendung der Fokussierungslinseneinstellposition, sodass die mehreren Farbbilder auf der Fotosensorebene übereinstimmen, sodass das Objekt automatisch unter Verwendung des Einzelframebilds fokussiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Autofokussierungskomponente einen Interferenzfilter umfasst, der vor dem Fotosensor platziert und ausgelegt ist, um zu bewirken, dass ein auf den Fotosensor projiziertes Farbbild eines Objekts bezüglich eines anderen Farbbilds des Objekts als Funktion einer Distanz, in der sich die Fokussierungslinse von dem Objekt befindet, verschoben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei sich ein Polarisator ferner zwischen dem Interferenzfilter und dem Fotosensor befindet, um zu blockieren, dass S-polarisiertes Licht den Fotosensor erreicht.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Interferenzfilter eines von: einem dielektrischen Interferenzfilter ausgelegt zum Verwenden von Lichtinterferenz zum Durchlassen oder Blockieren gewählter Wellenlängengebiete und einem holographischen Volumenfilter umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Autofokussierungskomponente einen Mehrfarben-Blendenfilter umfasst, der zwischen zwei separaten Linsen angeordnet ist, wobei eine Linse eine Umkehrung einer zweiten Linse ist, und wobei der Mehrfarben-Blendenfilter ohne Bezug zu einer internen Blendenöffnungsebene der Fokussierungslinse angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei eine Linse eine bikonkave Linse ist und die zweite Linse eine bikonvexe Linse ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Mehrfarben-Blendenfilter ausgelegt ist zum Generieren wenigstens eines von: einem Magenta-Bild und einem Grün-Bild; und einem Rot-Bild, einem Grün-Bild und einem Blau-Bild.