TWI733686B - 全光相機之光學總成及其控制方法，其電腦程式製品和全光相機 - Google Patents

全光相機之光學總成及其控制方法，其電腦程式製品和全光相機 Download PDF

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Abstract

一種全光相機(1)，包括相機透鏡(10)、微透鏡陣列(11)和感光器陣列(13)。按照光通量進入全光相機的光行進方向，光學裝置(14)配置在相機透鏡(10)前，光學裝置(14)包括可控制在透射模態和散射模態間之第一層，和配置在該光學裝置(14)邊界之至少一光源。
全光相機控制方法。

Description

全光相機之光學總成及其控制方法，其電腦程式製品和全光相機
本案內容係關於全光相機領域，尤指全光相機的光學總成領域。
全光相機亦稱為光場相機，拍攝同一場景之不同視圖。為獲得不同視圖，將原始影像(包括全光相機的感光器陣列收集的資料)去馬賽克和解多工化。去馬賽克致能恢復全色原始影像，即恢復原始影像的像素資訊(例如RGB資訊，RGB代表紅、綠、藍色)，而全光相機拍攝的原始影像，只有一色成份(例如R,G或B)與各像素關聯。去馬賽克後進行解多工化，致能恢復場景之不同視圖，即按照所屬視圖，把去馬賽克的原始影像之像素組群。
為恢復場景之不同視圖，必須校正全光相機拍攝的原始影像。此項校正之主要目標是，識別全光相機感光器陣列上所形成各微透鏡微影像之中心點位置。每當主透鏡進行變化，不論是調焦或聚焦，微影像中心必須重新估計。如此造成不便，因為每當主透鏡為快照而扭動時，不是很能靈活校正系統。若系統也有視訊功能，意即亦禁止在拍片中調焦。
本說明書指涉「一具體例」、「實施具體例」等字樣，指所涉具體例含有特殊特點、結構或特徵，但每一具體例不必然包含特殊特點、結構或特徵。此外，此等片語不必然指涉同一具體例。又，當就具體例說明特殊特點、結構或特徵時，是在技術專家所知範圍內，可就其他具體例發揮如此特點、結構或特徵，不論是否明講。
本案內容係關於全光相機之光學總成，光學總成包括相機透鏡。光學總成又包括光學裝置，按照光通量進入光學總成的光行進方向， 配置在相機透鏡前，光學裝置包括可控制在透射模態和散射模態間之第一層，以及配置在該光學裝置邊界之至少一光源。
第一層宜按照光通量進入光學總成的光行進方向，配置在光學裝置之前面。
按照一特殊特徵，光學裝置又包括第二層，由透明材料製成，第一層按照光通量進入光學總成的光行進方向，配置在第二層前，在散射模態時，至少部份阻擋光通量。
光學裝置宜包括複數光源，配置形成環，圍繞光學裝置。
按照一特殊特徵，至少一光源在發光時，第一層係呈散射模態。
光學總成宜又包括至少一處理器，構成控制光學裝置。
按照一特殊特徵，在檢測到相機透鏡焦點改變時，至少一光源即發光。
本案內容亦關係到光學總成之控制方法，光學總成包括相機透鏡。此方法包括控制光學裝置，按照光通量進入光學總成的光行進方向，配置在相機透鏡前，光學裝置包括可控制在透射模態和散射模態間之第一層，以及配置在光學裝置邊界之至少一光源。
此方法宜又包括至少一光源在發光時，把第一層變換成散射模態。
按照一特徵特徵，方法又包括檢測相機透鏡焦點變化，和檢測到焦點變化時，控制至少一光源發光。
本發明內容亦涉及全光相機，包括微透鏡陣列、感光器陣列和光學總成。
本發明內容另涉及電傳通訊裝置，包括全光相機。
本發明內容又涉及電腦程式製品，包括程式碼指令，程式在電腦執行，可供執行全光相機控制方法之至少一步驟。
本發明內容又涉及非暫態處理器可讀式媒體，內儲存指令，促使處理器進行全光相機控制方法之至少一步驟。
1‧‧‧全光相機
4‧‧‧微影像一部份
6‧‧‧電傳通訊裝置
10‧‧‧相機透鏡
11‧‧‧微透鏡陣列111...11n
12‧‧‧濾色器陣列
13‧‧‧感光器陣列131...13m
14‧‧‧光學裝置
20,21‧‧‧景點
30,31‧‧‧光線
41-48‧‧‧微影像
50‧‧‧啟動步驟
51‧‧‧控制光學裝置步驟
61‧‧‧微處理器
62‧‧‧非無常性記憶體
63‧‧‧隨機存取記憶體
64‧‧‧位址和資料匯流排
66‧‧‧無線電介面
67‧‧‧資料傳輸用介面
68‧‧‧全光相機
69‧‧‧MMI介面
101‧‧‧透鏡單位
102‧‧‧相機本體
103‧‧‧硬體組件
141‧‧‧光導
142‧‧‧第一層
143‧‧‧光源
200,210,211,300‧‧‧光線
201,202‧‧‧微透鏡
411,421,431‧‧‧中心像素
1031‧‧‧處理器
1032‧‧‧隨機存取記憶體
1033‧‧‧電源
2001,2101‧‧‧感光器
2010,2020‧‧‧感光器組
本案內容參照附圖加以說明如下，即可更為明瞭其他特點和 優點。附圖中：第1圖表示本案原理特別具體例之全光相機；第2和3圖表示本案原理特別具體例第1圖全光相機之光線行進；第4圖表示本案原理特別具體例第1圖全光相機所得微影像；第5圖表示本案原理特別具體例第1圖全光相機控制方法；第6圖表示電傳通訊裝置，包括本案原理特別具體例第1圖全光相機。
茲參照附圖說明標的，其中同樣參照號碼全文用於指涉同樣元件。在以下說明中，為解釋起見，規範許多特別細節，以供徹底明白標的。然而可證標的具體例不用此等特別細節，亦可實施。
按照本案原理之特殊具體例，全光相機之光學總成包括光學裝置，按照光通量進入光學總成的光行進方向，配置在相機透鏡前，光學裝置包括可控制在透射模態和散射模態(亦稱漫射模態)間之第一層，以及配置在光學裝置邊界之至少一光源。為簡明起見，附圖只繪一透鏡，表示相機透鏡，亦稱為主透鏡或主要透鏡。當然可知，相機透鏡可相當於若干透鏡之集合。
使用具有不同作業模態之光學裝置，致能拍攝場景之影像，也是在控制下的影像，例如平常白色的原始影像，可用來校正全光相機，或除去漸暈效應。
第1圖表示本案原理特別具體例之全光相機1。全光相機包括透鏡單位101(相當於光學總成)，和相機本體102。
透鏡單位101宜適於與相機本體102關聯。相機本體102包括感光器陣列13，後者包括複數m個感光器131,132,133至13m。各感光器相當於感光器陣列所獲取場景的原始影像之一像素，各像素涵蓋場景的一部份(亦稱為一景點)。為繪示起見，感光器陣列13以少量感光器131至13m表示。當然，感光器數量不限於第1圖所繪示，可延伸到任何數量的感光器，例如數千或數百萬感光器。例如，在12.4百萬像素相機中，一像素相當於一感光器(例如相當於4088×3040像素陣列/感光器)。濾色器陣列(CFA)12可配置在感光器陣列13上。CFA 12通常在感光器陣列13上配置RGB(紅、綠、藍)濾色器，RGB配置例如採取Bay過濾器馬賽克 形式。按照一變化例，CFA配置在微透鏡陣列11上，亦稱為小透鏡陣列(除CFA 12之外，或取代CFA 12)。
相機本體102亦包括微透鏡陣列11，包括n個微透鏡111,112至11n，其中n為大於或等於2之整數。為繪示起見，微透鏡陣列11以少量微透鏡表示，但微透鏡數量可延伸到數千或甚至1百萬或數百萬微透鏡。感光器陣列13的一組感光器，與微透鏡陣列11的各微透鏡111至11n在光學上關聯。例如，感光器陣列11之各感光器111至11n大小，相當於2×1,4×4或10×10感光器之陣列。與微透鏡關聯之一組感光器(或換個說法，在微透鏡下之一組感光器)，形成與此微透鏡關聯之微影像，感光器組之各感光器形成微影像之像素，與單一微透鏡在光學上關聯的複數感光器之各感光器，致能獲取原始資料，按照一位置，代表場景之一像素(獲取與像素一樣多的視差)。
為使透鏡單位101與相機本體102關聯，透鏡單位101包括第一附件，而相機本體102包括第二附件，第一附件和第二附件彼此可相容。有賴第一和第二附件，透鏡單位101可夾持於相機本體102上，或透鏡單位101可與相機本體102螺合。構成與相機本體關聯的透鏡單位此等第一和第二附件之實施例，可參見2013年5月30日公開公告之日本專利申請案JP2013-105151A號。第一和第二附件構成方式為，一旦透鏡單位101和相機本體102放在一起，透鏡單位101和相機本體102形成全光相機，構成每次拍攝場景時，可拍攝場景的複數視圖。按照一變化例，透鏡單位101和相機本體102集體形成單一本體，且可組裝，不用拆卸。
透鏡單位101包括相機透鏡10，亦稱為主透鏡或主要透鏡，宜由一個或以上之透鏡元件形成，第1圖僅繪示一透鏡元件10，以求簡明。透鏡單位101亦包括光學裝置14，配置在相機透鏡10前或前面。須知相機透鏡10「前」或「前面」，是以光通量進入全光相機1的光行進方向思考。光來自要用全光相機拍攝的場景，進入全光相機，先通過光學裝置14，再通過相機透鏡10、微透鏡陣列11，然後碰到感光器陣列13。
光學裝置14包括光導141、點亮光導141的光源143，以及配置或塗佈在光導141前面的第一層142，光導前面相當於面向場景之面，即首先被進入全光相機1的光通量交叉之面，與面向相機透鏡10的光導141 其他面相反。
光導141的形式宜與相機透鏡10之一般形式相同，例如圓形。光導141尺寸例如與相機透鏡尺寸相同，當相機透鏡10的形式例如為圓形時，例如光導直徑即與相機透鏡直徑相同。光導141尺寸使得光導表面大到夠覆蓋相機透鏡，使進入相機透鏡之光通量，首先通過光導141。按照一變化例，光導141尺寸大於相機透鏡10尺寸，例如光導141直徑大於相機透鏡10直徑。光導宜相當於一種裝置，設計來把光從光源143以最少損失傳送到面向相機透鏡10的光導面。光利用內部反射傳送通過光導。光導141例如相當於第二層，由透明材料製成。光導141係例如由光學級材料製成，諸如壓克力(丙烯酸)樹脂、聚碳酸酯、環氧樹脂和/或玻璃。光導之實施例參見Avago技術公司出版“Light Guide Techniques Using LED Lamps/Application Brief I-003”。光導141沿相機透鏡10光軸之寬度，在幾乎之一毫米至若干毫米之間。光導和相機透鏡間可配置間隙，間隙包括例如空氣或惰性氣體，而沿相機透鏡光軸之寬度，包括例如在1毫米至數毫米之間。
光源143包括一或以上發光裝置。按照一變化例，光源143相當於具有例如光導141週緣形式之一塊光源，例如光導為圓形時，即例如具有環形。光源143配置在光導邊界，其方式為可照亮光導141。當光源143包括數個發光裝置時，發光裝置宜均勻分佈在光導週緣，即圍繞光導，其方式均照亮光導。光源143宜發出白光。按照一變化例，光源143發射光不同於白光，例如黃光或藍光。
配置在光導141前面的第一層142，可分成二不同狀態或模態，即透射狀態/模態和散射狀態/模態。在透射模態時，第一層142讓到達之光通量通過。在散射模態，第一層142把到達的光通量散射(漫射)，有部份(例如40%或50%)光通量反射回到場景，而相輔部份(分別為60%或50%)則利用散射通過光導。因此，當第一層142在透射模態時，源自場景的光線通過第一層142、光導141、相機透鏡10，才到達感光器陣列13。當第一層142在散射模態時，源自場景之光線，部份受阻於第一層142，部份到達感光器陣列13。源自場景的光通量，即以比該層142在散射模態時所作動光源143發光為低之光強度，到達感光器陣列。第一層142宜可 控制自透射模態變換成散射模態，和自散射模態變換成透射模態。第一層142相當於例如PDLC型(聚合物分散式液晶裝置)之有源漫射器。PDLC有源漫射器包括聚合物和液晶之液體混合物，置於玻璃或塑膠之二層間，包含薄層透明導電材料，接著是聚合物熟化。由電力供應之電極，附設於透明電極。液體混合物不施電壓時，液晶以液滴隨機配置，造成光通過PDLC有源漫射器時發生散射。這導致半透明乳白色(milky white)的出現，造成一光散射通過PDLC有源漫射器。對電極施以電壓時，玻璃上二透明電極間形成的電場，造成液晶對齊，容許光以很少散射通過液滴，造成透明狀態。透明度可藉施用電壓加以控制。按照另一實施例，第一層142相對於SPD(懸浮粒裝置)。在懸浮粒裝置(SPD)中，把桿狀奈米級顆粒的薄膜積層，懸浮於液體內，置於二片玻璃或塑膠間，或附設於一第一層。未施電壓時，懸浮粒隨機組織，因而阻礙且吸收光。當電壓實施時，懸浮粒對齊排列，讓光通過。改變薄膜電壓時，變化懸浮粒之定向，因而控制傳送的光量。
自然，光學裝置14的形式，光導141和/或第一層142的形式，均不限於圓形，可延伸至任何形式，例如方形或長方形，且個別可為不同形式。
全光相機1宜包括硬體組件103，構成控制全光相機1，例如控制第一層142模態和光源143。光源143宜控制成在第一層142變換至散射模態時開啟，即照亮光導141。光源143宜控制成在第一層142變換至透射模態時關閉，即不照明於光導141。組件103又構成檢測相機透鏡10之一項或多項參數變化，例如改變相機透鏡焦距和/或在聚焦或調焦時之聚焦距離。組件103可包括於相機本體102或透鏡單位101內。組件103宜包括一個或數個處理器1031，與記憶體關聯，例如隨機存取記憶體或RAM 1032，包括一或以上之暫存器。記憶體儲存一或以上處理器之指令，實施全光相機1之控制方法。按照一變化例，組件103採取FPGA(外場可規劃閘陣列)型可規劃邏輯電路之形式，例如ASIC(應用特殊積體電路)或DSP(數位訊號處理器)。組件103包括電源1033，包括例如可變電壓源，能夠對第一層142應用各種電壓加以控制，和/或應用電壓以開啟光源143。電源宜利用處理器1031控制。組件103亦包括介面，構成接收和/ 或傳送資料，諸如控制參數，例如由使用者經使用者介面輸入，以設定全光相機1，使用者介面係例如顯示於顯示螢幕(例如LCD或OLED顯示器)上，配置於例如相機本體102。組件103亦可接收和/或傳送資料至和/或自遠離全光相機1之來源。
按照一變化例，組件103不包括於全光相機1，而是經由有線連接(例如經通用序列匯流排USB)，或經由無線連接(例如經由藍芽、Wi-Fi或ZigBee)，連接到全光相機1。按照此變化例，組件103包括發射器，與全光相機1交換資料。按照此變化例，電源1033包括在全光相機1內。
全光相機1與1.0型相等，相當於全光相機中，微透鏡陣列11和感光器陣列13間之距離，等於微透鏡焦距，或不然是2.0型(亦稱為對焦全光相機)。
第2圖為本案原理之特別具體例，表示光學裝置14的第一層142在透射模態時，光線射束穿過全光相機1的相機透鏡，到達感光器陣列13。
如第1圖所示，感光器陣列13之一組感光器，與小透鏡陣列11之各微透鏡呈光學上關聯。例如在第2圖，感光器組2010與微透鏡201關聯，而感光器組2020與微透鏡202關聯。與微透鏡關聯之各組感光器，相當於與相對應微透鏡關聯之微影像。用全光相機1拍攝的場景同一點20,21之視圖數，相當於與一透鏡呈光學關聯之感光器數，而有賴微透鏡之幾何形，場景之同一點可從不同角度觀看。意即與指定微透鏡呈光學關聯的各感光器，獲取代表場景一點特殊視圖之資料。以全光相機拍攝的場景視圖數，相當於與小透鏡陣列11的各微透鏡關聯(即在各微透鏡下方)之像素數。與一微透鏡呈光學關聯之感光器數，在小透鏡陣列11中之各微透鏡宜相同。如第2圖所示，來自拍攝場景，更具體說來自景點20的光線200，通過光學裝置14、相機透鏡10和小透鏡陣列11，再到達感光器陣列13，即群組2010中的感光器2001。按同樣方式，來自拍攝場景，更具體說來自景點21的光線210,211，通過光學裝置14、相機透鏡10和小透鏡陣列11，再到達感光器陣列13，即群組2020中的感光器2101，或群組2010中的感光器。光學裝置14的第一層142呈透射模態時，光學裝置14讓來 自場景的光線通過。光線200和201在通過光學裝置14之前，稱為輸入光線，在通過光學裝置14之後，稱為輸出光線。
當第一層142呈透射模態時，光源143在停用狀態，意即在光導141內無光源發射的光。只有來自場景的光，到達感光器陣列13。
場景之不同視圖，是由場景的原始影像經解多工化和去馬賽克而得，原始影像的像素相當於感光器陣列13之感光器。欲獲得預定視圖，從原始影像收集預定視圖之像素。例如，與感光器2001和2101關聯之像素屬於相同視圖，相對於各所屬感光器組，即分別為群組2010和2020之中心而言，位在同樣位置，可由技術專家組織。
自然，分別與微透鏡201和202關聯的感光器組2010,2020之感光器數，不限於第1圖所示感光器數n，各分別相當於景點20和21之不同視圖，而是延伸到更大數目n。屬於感光器組2010,2020而在第2圖未圖示之感光器，宜從與景點20和21不同的場景之景點接收光資訊。
第3圖表示按照本案原理之特別具體例，光學裝置14之第一層142在散射模態時，來自場景之光線射束，和輸出於全光相機1的相機透鏡10之光線。
控制在散射模態之第一層142，把來自場景的景點20,21之光線200,210,211部份阻擾。更一般而言，呈散射模態的第一層142，把來自場景的光線一部份阻絕，並把此等光線相輔部份散射，可通過第一層142。因此，來自場景的光線只有一部份通過光導141、相機透鏡10和微透鏡陣列11。所以，來自場景的光只有百分比到達感光器陣列13，此百分比視應用於第一層142之電壓而定。例如，光線211被第一層142散射，形成光線31通過光導141，到達感光器陣列，例如通過微透鏡201。當第一層變換成散射模態，光源143即控制在啟用狀態，即朝向光學裝置14之光導141在其內部發光。為圖示簡明起見，第3圖只表示一光線30源自光源143，並透射通過光導141。自然，光源143所發射光線數不限1，可延伸至任何數目。有賴光導141之光學性質(組成光導141的材料之折射率，和光導周圍媒體，例如第一層142或空氣之折射率，其間有差別)，光線在光導141內導引，利用面向相機透鏡之面，離開光導。光線30離開光學裝置14，形成光線300，光線300進入相機透鏡10，越過相機透鏡10、微透 鏡陣列11，例如經由微透鏡202，到達感光器陣列13。光源143發光為白光時，在感光器陣列13上所得微影像即為白微影像，各白微影像係形成於微透鏡陣列11的一微透鏡下方。第一層142變換成散射模態，致能避免源自場景與光源143所發射光線之混合光線，致能獲得淺白原始影像，可用來校正全光相機1，即用來定位感光器陣列13上的各微透鏡形成之各微影像中心。
當第一層142呈散射模態，並控制成讓來自場景的光只有某一百分比(例如30%、40%或50%)散射(漫射)通過，則到達感光器陣列13的光，相當於光源143所發射光(並導經光導141)，混合來自場景的光之百分比，並由第一層142散射。若第一層控制在反射50%輸入光，和散射50%輸入光，則光源之強度便控制成，光源143強度大於來自場景光的50%強度，並通過第一層142散射。場景影像因而混合來自光源143的光，其強度低於光源143所發射光之強度。由於來自場景的光被散射，場景結構不會出現在感光器陣列，由於散射和/或來自場景的光線強度，低於光源143所發射光之強度(場景影像淹沒於光源143發射之光)。即使到達感光器陣列13之一部份來自場景，仍可得自原始影像。
一旦已獲取淺白原始影像，第一層142即變換回到透射模態，致能全光相機拍攝一或以上原始影像，包括場景之不同視圖。檢測到相機透鏡10之焦點或調焦有新的變化，第一層142即可控制變換成散射模態，光源同時(或數毫秒後)控制啟用，致能獲取新的淺白原始影像，相當於相機透鏡之新焦點和/或調焦參數，因此致能為此新設定相機透鏡，決定微影像中心位置。按照本案原理實施具體例，每次進行或檢測到相機透鏡10之焦點和/或調焦設定變化，即可獲取淺白原始影像(如上述)。
第4圖表示與小透鏡陣列11的微透鏡關聯之微影像41至48。按照第一特別具體例，微影像41至48相當於白微影像，用來校正全光相機1，即第一層142在散射模態且光源143照亮光導141時所得白微影像，已如參照第3圖所述。按照第二特別具體例，微影像41至48相當於在拍攝場景之一或以上影像，且第一層142在透射模態時所得微影像，已如參照第2圖所示。只有形成於微透鏡陣列11某些微透鏡下的感光器陣列13上之微影像一部份4，即微影像41,42,43,44,45,46,47,48，才表示於第 4圖上。
校正全光相機可見於決定感光器陣列的微透鏡下方形成之各微影像中心。為達成此目的，就第3圖所述獲取淺白原始影像，得白微影像41至48。與指定微影像關聯之感光器，相當於形成指定微影像的微透鏡下方之感光器，即投射在指定微透鏡所覆蓋面積上之感光器。與指定微影像關聯的感光器組之各感光器，相當於與此微透鏡關聯的微影像之像素。
為獲得各微影像中心，決定指定白微影像中何者感光器/像素，接收此指定白微影像中全部感光器/像素當中最大光量。接到最大光量的感光器/像素，對各白微影像以黑或淡灰強調。例如，接到最大光量的白微影像41之感光器/像素，相當於感光器/像素411,412,413,414。為在感光器/像素411至414群組當中，決定相當於白微影像41中心之感光器/像素，就各感光器/像素411至414彼此比較，選出具有最大值的感光器/像素，做為參照感光器，相當於白微影像41之中心。按照一變化例，直接決定相當於白微影像41中心之參照感光器，即白微影像41的感光器/像素組當中接收最大光量之感光器。各微影像中心像素之座標，即例如儲存於與全光相機關聯之記憶體、暫存器或緩衝器。
知道與各微透鏡關聯的各微影像與各微影像的中心像素(校正全光相機1所得)之界限，即可收集各微影像內任何像素，令其與正確視圖關聯。誠然，全光相機每次快照拍攝到的視圖數，相當於與一微透鏡關聯的感光器數，即形成一微影像之像素/感光器數。為建立指定視圖，必須在與微透鏡關聯的各微影像內選擇正確視圖。此等過程稱為解多工化，係按照本案原理一具體例，使用上述決定之參照像素進行。解多工化過程包含重新組織原始影像之像素，其方式把捕捉某一入射角的光線之像素，儲存於同樣影像內，產生所謂視圖，亦稱為副孔徑視圖。光線的角度資訊是由微影像就各微影像內參照像素位置之相對像素位置賦予。就與各微透鏡關聯的各微影像中心像素同樣相對位置之各微透鏡下方像素，屬於同樣視圖。微影像之像素形成像素柵格，影R橫排和C直行，例如R和C為整數。微影像的像素座標，賦予像素橫排和直行數。對微影像41而言，中心像素411之座標例如(i,j)。各微影像的各中心像素同此。例如，在微影像42內中心像素421之座標亦為(i,j)，而在微影像43內中心像素431之座 標也是(i,j)，各微影像之像素數相同，各微影像內之R橫行和C直行數亦然。為建立決定視圖，選用各微影像內同樣座標之全部像素。例如，指涉同樣視圖之像素，在第4圖上以打叉識別，就各微影像的中心像素座標(i,j)言，各影像內以打叉識別之各像素座標為(i+3,j+3)。
微影像之邊界例如由上述就第3圖說明所得淺白原始影像的白微影像決定。微影像的分佈和微透鏡的分佈相同。獲取淺白原始影像，則微透鏡下方的像素，會比不在微透鏡下方的像素淡。微影像聚集在感光器陣列呈現光亮的像素，形式和微透鏡的形式相同。按照一變化例，微影像之邊界可例如在全光相機製造時，一定全部決定，代表邊界之資訊係例如儲存於全光相機之記憶體(例如RAM)內。按照另一變化例，已知微透鏡形式，則微影像之邊界可使用中心像素決定。採取二相鄰微影像中心像素為極端的區段線中間，即可容易決定微影像尺寸。例如，若與微影像關聯的微透鏡為圓形，則微影像之半徑，相當於中心像素和位於以二相鄰微影像中心像素為極端的區段線中間的像素間之像素數。
第5圖表示按照本案原理特別具體例之全光相機1控制方法。
於啟動步驟50時，把全光相機之不同參數，尤其是用來控制光學裝置14之參數，加以更新。
然後在步驟51時，例如利用控制單位103，控制按光通量進入全光相機的光行進方向配置在相機透鏡10前之光學裝置14。光學裝置14包括可控制在透射模態和散射模態間之第一層，以及配置在光學裝置14邊界之一或以上光源。光源配置成照亮光學裝置，其方式是，光源發射的光離開光學裝置，透過相機透鏡和微透鏡陣列，照亮全光相機之感光器陣列。光學裝置是例如控制在讓源自場景的光線通過，到達感光器陣列，獲取場景之原始影像，可用來獲得場景之不同視圖。為達成此目的，第一層控制在透射模態，而光源控制在停用狀態，不照亮光學裝置。
按照另一具體例，光學裝置被控制成阻礙源自場景的一部份光線，並將通過光學裝置的部份光線散射。為達成此目的，第一層被控制在或轉換到散射模態。同時，把光源控制在啟用狀態，以照亮光學裝置。當光源發光時，第一層轉換成散射模態，和/或當第一層轉換成散射模態 時，光源被控制為發光。光學裝置之設計，是把光源發射的光線，通過相機透鏡和微透鏡陣列，導向感光器陣列。阻礙源自場景之一部份光線，把源自場景之相輔部份光朝相機透鏡散射，並以控制光照亮感光器陣列，致能獲得控制原始影像，例如淺白原始影像，用來校正全光相機。第一層設定於散射模態，而光源在啟用狀態，例如經(感光器陣列之)一曝光期，當全光相機用於靜態照相拍攝時，可產生一淺白影像，當全光相機用於視訊拍攝時，可產生一淺白圖框。
按照一變化例，第一層控制於散射模態，而光源在停用狀態，例如絲毫不照亮感光器陣列。
例如在全光相機1上變換時，第一層控制在散射模態，光源在啟用模態。按照一操作變化例，當進行和/或檢測相機透鏡之焦點和/或調焦變化時，第一層控制在散射模態，而光源在啟用狀態。按照此變化例，檢測到焦點和/或調焦參數變化時，獲得淺白原始影像，致能按照所檢測變化，校正全光相機。校正資訊(例如各微影像中心座標)係例如儲存在與全光相機關聯之記憶體、暫存器和/或緩衝器內，例如組件103之記憶體1032或組件103的處理器1031之緩衝器內。按照一變化例，校正資訊是儲存在遠程儲存裝置內，校正資訊是應要求由全光相機接收。
第6圖簡略表示電傳通訊裝置6之硬體具體例，相當於例如智慧型手機或平板電腦。
電傳通訊裝置6包括下列元件，利用位址和資料之匯流排64彼此連接，也傳送時計訊號：˙微處理器(CPU)61；˙ROM(唯讀記憶體)型之非無常性記憶體62；˙隨機存取記憶體或RAM63；˙無線電介面66；˙適於資料傳輸用之介面67；˙全光相機68，例如相當於第1圖之全光相機1；˙MMI介面69，適於為使用者顯示資訊和/或輸入資料或參數。
須知說明記憶體62和63所用「暫存器」一辭，指在所述各記憶體內低容量記憶區和大容量記憶區(致能儲存全部程式，或是表示所 接收和解碼資料的全部或部份資料)。
記憶體ROM62特別是包括程式(prog)。
實施專用於本案內容和下述之方法步驟演算，儲存於與實施此等步驟的電傳通訊裝置6關聯之ROM記憶體62內。開機時，微處理器61載錄並運作此等演算之指令。
隨機存取記憶體63尤其包括：˙在暫存器內，微處理器61之操作程式，負責啟用電傳通訊裝置6；˙接收參數(例如調制、編碼、MIMO、圖框再現之參數)；˙傳輸參數(例如調制、編碼、MIMO、圖框再現之參數)；˙進入資料，相當於接收器66所接收和解碼之資料；˙所形成解碼資料，要在介面傳送至應用69；˙控制光學裝置14用之參數。
就第6圖所述以外之電傳裝置6其他結構，可與本案內容相容。尤其是按照變化例，電傳通訊可安裝純硬體實現方式實施，例如呈專用組件之形式，例如ASIC(應用特定積體電路)，或FPGA(外場可規劃閘陣列)，或VLSI(甚大型積體電路)，或是若干電子組件內嵌於裝置，或甚至為硬體元件和軟體元件之混合形式。
無線電介面66和介面67，適於接收和傳送訊號，按照一種或若干標準，諸如IEEE 802.11(Wi-Fi)、順應IMT-2000規格(亦稱3G)、3GPP LTE(亦稱4G)、IEEE 802.15.1(亦稱藍芽)之標準。
按照一變化例，電傳通訊不包含任何ROM，而只有RAM，實施專用於本案內容方法步驟之演算，係儲存於RAM內。
本案內容自然不限於前述具體例。
本案內容尤其不限於全光光學總成，也延伸到積合此等全光光學總成之任何裝置，例如包括感光器陣列之全光相機，或包括感光器陣列之電傳通訊裝置。
電傳通訊裝置包含例如智慧型手機、智慧型手錶、平板電腦、電腦、行動電話、可攜式/個人數位助理器(PDA)，以及方便末端使用者間資訊通訊之其他裝置，還有機上盒。
於此所述全光相機和/或光學裝置14之方法和控制操作可 利用處理器進行之指令實施，而此等指令(和/或實施所產生資料值)，可儲存於處理器可讀式媒體，諸如積體電路、軟體載體，或其他儲存裝置，諸如硬體、微型光碟(CD)、光碟(諸如DVD、常稱多樣化數位光碟或數位視訊光碟)、隨機存取記憶體(RAM)，或唯讀記憶體(ROM)。指令可形成應用程式，在處理器可讀式媒體上有形具體化。指令可例如於硬體、韌體、軟體，或其組合式。指令可見於例如操作系統，分開應用，或二者組合。處理器可特徵化，所以例如構成進行處理之裝置，和包含處理器可讀式媒體(諸如儲存裝置)，具有指令以進行處理之裝置均可。又，處理器可讀式媒體除指令外或取代指令，儲存實施方式產生之資料值。
技術專家均知，實施方式可產生各種訊號，經格式化帶有資訊，例如供儲存或傳送。資訊可包含例如進行方法之指令，或上述實施方法之一產生的資訊。例如，訊號可經格式化，帶有上述具體例語法讀寫規則為資料，或帶有上述具體例所寫實際語法值為資料。此等訊號可經格式化，例如呈電磁波(例如使用頻譜之射頻部位)，或基帶訊號。格式化可例如包含編碼資料流，和調制具有所編碼資料流之載波。訊號所帶資訊可為例如類比或數位訊號。訊號可傳輸跨越各種不同的有線或無線鏈路，業已公知。訊號可儲存於處理器可讀式媒體。
許多實施方式已說明如上。然而，須知可進行各種修飾。例如，不同實施方式之要件可以組合、補充、修飾或刪除，以產生其他實施方式。此外，技術專家均知上述可改用其他結構和製程，所得實施方式可進行與上述實施方式至少實質上同樣功能，以至少實質上同樣方式，達成至少實質上同樣結果。因此，凡此與其他實施方式均為本案所構思。
1‧‧‧全光相機
10‧‧‧相機透鏡
11‧‧‧微透鏡陣列111...11n
12‧‧‧濾色器陣列
13‧‧‧感光器陣列131...13m
14‧‧‧光學裝置
101‧‧‧透鏡單位
102‧‧‧相機本體
103‧‧‧硬體組件
141‧‧‧光導
142‧‧‧第一層
143‧‧‧光源
1031‧‧‧處理器
1032‧‧‧隨機存取記憶體
1033‧‧‧電源

Claims (21)

  1. 一種全光相機(1)之光學總成，光學總成包括相機透鏡(10)，及一光學裝置(14)，按照光通量進入光學總成之光行進方向，配置在相機透鏡(10)前，光學裝置(14)包括第一層(142)，可控制在透射模態和散射模態之間，和至少一發光裝置(143)，配置在該光學裝置(14)之邊界者。
  2. 如申請專利範圍第1項之光學總成，其中按照光通量進入光學總成之光行進方向，第一層(142)配置在光學裝置(14)前面者。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之光學總成，其中光學裝置(14)又包括第二層(141)，由透明材料製成，按照光通量進入光學總成之光行進方向，其中第一層(142)係配置在第二層(141)前，在散射模態時，可阻礙至少部份光通量者。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之光學總成，其中至少一發光裝置(143)包括複數發光裝置，配置形成環，圍繞光學裝置(14)者。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之光學總成，其中當至少一發光裝置發光時，該第一層(142)呈散射模態者。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之光學總成，又包括至少一處理器，構成控制光學裝置(14)者。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之光學總成，其中當檢測到相機透鏡(10)焦點變化時，至少一發光裝置即發光者。
  8. 一種全光相機(1)之光學總成的控制方法，光學總成包括相機透鏡(10)，其中方法包括控制(51)光學裝置(14)，此光學裝置係按照光通量進入光學總成之光行進方向，配置在相機透鏡(10)前，光學裝置(14)包括第一層(142)，可控制在透射模態和散射模態之間，和至少一發光裝置(143)，配置在該光學裝置(14)之邊界者。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中按照光通量進入光學總成之光行進方向，第一層(142)配置在光學裝置(14)前面者。
  10. 如申請專利範圍第8或9項之方法，其中光學裝置(14)又包括第二層(141)，由透明材料製成，按照光通量進入光學總成之光行進方向，其中第一層(142)係配置在第二層(141)前，在散射模態時，可阻礙至少部份光通量者。
  11. 如申請專利範圍第8或9項之方法，其中至少一發光裝置(143)包括複數發光裝置，配置形成環，圍繞光學裝置(14)者。
  12. 如申請專利範圍第8或9項之方法，又包括當控制至少一發光裝置(143)發光時，該第一層(142)即變換為散射模態者。
  13. 如申請專利範圍第8或9項之方法，又包括檢測相機透鏡(10)焦點改變，並在檢測到焦點改變時，控制至少一發光裝置發光者。
  14. 一種電腦可讀取儲存媒體，其具有用於執行申請專利範圍第8或9項之方法的程式碼指令，其中該程式碼指令在電腦上執行者。
  15. 一種全光相機，包括微透鏡陣列(11)、感光器陣列(13)和申請專利範圍第1或2項之光學總成者。
  16. 如申請專利範圍第8或9項之方法，其中該至少一發光裝置(143)導引光至光學裝置(14)者。
  17. 如申請專利範圍第8或9項之方法，其中控制(51)包括將該第一層置於散射模態，同時使該至少一發光裝置發光至該光學裝置(14)之第二層中，該第二層將所發射的光導向該全光相機之感光器陣列者。
  18. 如申請專利範圍第8或9項之方法，其中該至少一發光裝置(143)係配置於沿著該光學裝置之寬度的邊緣處，並且其中，當該第一層為散射模態時，該至少一發光裝置(143)將光沿著該光學裝置之寬度引導到邊緣中者。
  19. 如申請專利範圍第1或2項之光學總成，其中該至少一發光裝置(143)導引光至光學裝置(14)者。
  20. 如申請專利範圍第1或2項之光學總成，其中，當該第一層為散射模態時，該至少一發光裝置發光至該光學裝置(14)之第二層中，該第二層將所發射的光導向該全光相機之感光器陣列者。
  21. 如申請專利範圍第1或2項之光學總成，其中該至少一發光裝置(143)係配置於沿著該光學裝置之寬度的邊緣處，並且其中，當該第一層為散射模態時，該至少一發光裝置(143)將光沿著該光學裝置之寬度引導到邊緣中者。
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