專利名稱：多方向圖像捕獲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及利用數(shù)字照相機(jī)進(jìn)行的圖像捕獲。特別是，但不 排他的是，本發(fā)明涉及利用單獨(dú)一個(gè)傳感器從多個(gè)方向進(jìn)行的圖像捕 獲。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字照相機(jī)技術(shù)小型化的增加，數(shù)字照相機(jī)在各種手持電子 設(shè)備中的應(yīng)用變得更廣泛。目前，數(shù)字照相機(jī)通常被結(jié)合到移動(dòng)電
話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)和筆記本電腦。數(shù)字照相機(jī)的這種普遍應(yīng) 用衍生出數(shù)字圖像的許多新應(yīng)用。例如，結(jié)合有數(shù)字照相機(jī)的移動(dòng)電 話可以用作個(gè)人安全設(shè)備，從而父母們能夠利用數(shù)字圖像密切監(jiān)視他 們的小孩所處的位置和環(huán)境。
結(jié)合有數(shù)字照相機(jī)的一些電子設(shè)備包括能夠從多個(gè)方向捕獲數(shù)字 圖像的部件。例如，多個(gè)數(shù)字照相機(jī)圖像傳感器、可機(jī)械地旋轉(zhuǎn)的照 相機(jī)透鏡或者與"魚眼"透鏡可以用來在一個(gè)設(shè)備的前后方捕獲圖像。 相對(duì)于設(shè)備從多個(gè)不同方向捕獲圖像對(duì)以下特征可能是有用的例 如，視頻會(huì)議、安全性監(jiān)視、利用顯示屏進(jìn)行圖像預(yù)覽、和捕獲全景 圖像。但是，相對(duì)于設(shè)備從多個(gè)方向捕獲圖像的現(xiàn)有部件要么通常是 復(fù)雜的，要么通常是昂貴的，復(fù)雜的部件例如多個(gè)數(shù)字圖像傳感器或 可旋轉(zhuǎn)透鏡，昂貴的部件例如光學(xué)要求高的高質(zhì)量"魚眼"透鏡。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明是一種多方向圖像捕獲裝置，該多方向圖 像捕獲裝置包括殼體，該殼體具有主要孔徑(primary aperture)和 次要孑L徑(secondary aperture)。圖像傳感器位于所述殼體中，并
且具有面向該主要孔徑的光敏數(shù)據(jù)捕獲表面(light sensitive data capture surface)。 單向反射鏡(one-way mirror)面向該圖寸象傳感 器的光敏數(shù)據(jù)捕獲表面。通過所述主要孔徑的光，通過該單向反射鏡 后入射到該圖像傳感器的光敏數(shù)據(jù)捕獲表面，通過所述次要孔徑的 光，被該單向反射鏡反射后入射到該圖像傳感器的光敏數(shù)據(jù)捕獲表 面。
因此，本發(fā)明提供一種多方向圖像捕獲裝置，該多方向圖像捕獲 裝置僅利用一個(gè)圖像傳感器就能通過該主要孔徑或者通過該次要孔徑 捕獲圖像。在各種環(huán)境中，在不需要對(duì)該裝置的各部件進(jìn)行任何調(diào)節(jié) 的條件下，系在掛于用戶脖子上的繩子上的該裝置(例如)能隨意旋 轉(zhuǎn)并仍總是能捕獲位于用戶前方的物體的圖像。此外，主要孔徑或者 次要孔徑能被用戶故意地遮蓋，以選擇特定的圖像捕獲方向。合適 地，所述單向反射鏡可以是拋物面型的，所述光敏數(shù)據(jù)捕獲表面位于 該單向反射鏡的焦點(diǎn)處。


為了便于理解和實(shí)施本發(fā)明，現(xiàn)在參照附圖提及所圖示的示例實(shí) 施例，在各圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或功能相似的元件。附圖 和以下的詳細(xì)說明 一起包含在本說明書中并組成本說明書的 一部分， 它們起到進(jìn)一步圖示本發(fā)明的實(shí)施例和解釋本發(fā)明的各種原理和優(yōu)點(diǎn) 的作用，在附圖中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包含數(shù)字照相機(jī)的移動(dòng)電話的前 視圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)電話的數(shù)字照相機(jī)的幾個(gè)部 件的相對(duì)位置的透視圖的示意圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1的移動(dòng)電話的沿著3-3的頂 部剖視圖的示意圖，其中，作為電話的一部分的次要透鏡被遮蓋；
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1的移動(dòng)電話的沿著3-3的頂 部剖視圖的示意圖，其中，作為電話的一部分的單向反射鏡被遮蓋；
圖5是示出移動(dòng)電話的第二實(shí)施例的頂部剖視圖的示意圖，其 中，作為電話的一部分的次要透鏡被遮蓋；
圖6是示出移動(dòng)電話的第二實(shí)施例的頂部剖視圖的示意圖，其 中，作為電話的一部分的單向反射鏡被遮蓋。
普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，圖中的元件只是為了簡單、清楚地說 明而被示出，并未按照比例繪制。例如，為了更好地理解本發(fā)明的實(shí) 施例，與圖中其他元件相比， 一些元件的尺寸可能被放大了。
具體實(shí)施例方式
在詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例之前，應(yīng)注意到本發(fā)明主要屬于 與多方向圖像捕獲裝置相關(guān)的方法步驟和裝置部件的結(jié)合。因此，在 附圖中用常規(guī)的附圖標(biāo)記合適地表示各裝置部件和方法步驟，圖中僅 示出對(duì)理解本發(fā)明的實(shí)施例有用的那些具體細(xì)節(jié)，從而這些細(xì)節(jié)使本 發(fā)明的公開內(nèi)容對(duì)受益于本文說明部分的普通技術(shù)人員來說是顯而易 見的。
在本文中，關(guān)系術(shù)語，例如，左和右、主要和次要、第一和第 二、前和后等，僅僅被用來區(qū)分一個(gè)實(shí)體與另一個(gè)實(shí)體或者一個(gè)動(dòng)作 與另一個(gè)動(dòng)作，但并不要求或暗示實(shí)體間或者動(dòng)作間的這種實(shí)際關(guān)系 或順序。"包含"、"包括"或其任何其它變形術(shù)語，應(yīng)該涵蓋非排他性 的包括，因此，包括一系列元件的過程、方法、制品或者裝置，并不 意味著僅僅包括這些元件，而且可以包括沒有清楚地列出或非固有于 該過程、方法、制品或者裝置的其他元件。如果沒有更多的限制， "包括…元件"并不排出包含該元件的過程、方法、制品或者裝置還包 括附加的相同元件。
參照?qǐng)D1，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)電話100的前面的示 意圖，該移動(dòng)電話100包括數(shù)字照相機(jī)。和許多無線通信設(shè)備一樣， 電話100包括殼體105、鍵盤110、顯示屏115和天線120。除了上 述這些以外，電話100還包括位于該殼體105中的主要孔徑125，該 主要孔徑125被單向反射鏡130覆蓋；單向反射鏡130將一面上的入
射光反射，允許另一面上的入射光通過它。因此，通過參考本說明書 的其余部分，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯而易見的是，該單向反射
鏡130的一面作為數(shù)字照相機(jī)的反射器使用，另一面作為同一數(shù)字照 相機(jī)的透鏡使用。
參考圖2,示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)電話100的數(shù)字照相機(jī) 的幾個(gè)部件的相對(duì)位置的透^L圖的示意圖。這些部件包括單向反射鏡 130、次要透鏡200和圖像傳感器205，該圖像傳感器205位于殼體 105中的單向反射鏡130和次要透鏡200之間。如以下更詳細(xì)的描 述，該單向反射鏡130使得該電話100能夠作為多方向照相機(jī)使用， 該多方向照相機(jī)可以從該電話100的前后方捕獲圖像。
參考圖3，示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)電話100的沿3-3的頂 部剖視圖的示意圖，其中，次要透鏡200被遮蓋。該圖像傳感器205 被示出為位于殼體105中的次要透鏡200和單向反射鏡130之間。該 次要透鏡200被示出為位于殼體105中的與主要孔徑125相對(duì)的一側(cè) 的次要孔徑300中，該單向反射鏡130適當(dāng)?shù)匚挥谠撝饕讖?25 中，因此，該單向反射鏡130、該次要透鏡200和圖像傳感器205排 列成一列。并且，如圖所示，該次要透鏡200 ^皮次要遮蔽物 (defilade object) 305遮蓋。該次要遮蔽物305可以是阻擋光通過該 次要孔徑300的任何物體，例如透鏡蓋或電話100的用戶的身體。
通過該單向反射鏡130的光線310被直接聚焦到該圖像傳感器 205的光敏數(shù)據(jù)捕獲表面315上。光敏數(shù)據(jù)捕獲表面315包括光敏介 質(zhì)，例如電荷耦合器件(CCD)或者互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體器件 (CMOS)，該光敏介質(zhì)能夠檢測光線310并記錄電話100的前方的 景物的影像。
參考圖4，示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)電話100的沿3-3的頂 部剖視圖的示意圖，其中，該單向反射鏡130被遮蓋。圖像傳感器 205又被示出為位于殼體105中的次要透鏡200和單向反射鏡130之 間。單向反射鏡130被示出為位于主要孔徑125中，該主要孔徑125 #皮主要遮蔽物405遮蓋。類似于次要遮蔽物305，該主要遮蔽物405
也可以是阻擋光通過該主要孔徑125的任何物體，例如透鏡蓋或電話 100的用戶的身體。通過次要孔徑300的光線410被單向反射鏡130 反射，然后聚焦到圖像傳感器205的光敏數(shù)據(jù)捕獲表面315上。
根據(jù)本實(shí)施例，單向反射鏡130通常是拋物面型的，光敏數(shù)據(jù)捕 獲表面315位于單向反射鏡130的焦點(diǎn)附近。這就意味著，通過主要 孔徑125的光線310和通過次要孔徑300的光線410都凈皮拋物面型單 向反射鏡130聚焦，并且通常被引導(dǎo)到光敏數(shù)據(jù)捕獲表面315上。
因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，僅僅通過分別遮蓋或者不遮蓋主要 孔徑125或者次要孔徑300，該移動(dòng)電話100能夠捕獲相對(duì)于電話 100的前面的相對(duì)方向上的圖像。在次要遮蔽物305和主要遮蔽物 405沒有形成電話100的一部分而且還包括外部物體例如用戶的身體 的情況下，電話100能夠捕荻相對(duì)方向上的圖像，而不對(duì)物理部件的 電子電路或者運(yùn)動(dòng)進(jìn)行任何調(diào)節(jié)。此外，僅僅以單向反射鏡130的形 式的一個(gè)操作透鏡被用來聚焦光線310和410, —個(gè)圖像傳感器205 被用來捕獲光線310和410。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，多方向圖^f象捕 獲裝置(例如電話IOO)的復(fù)雜性和價(jià)格明顯降低了。
此外，圖4中示出一中心線415，該中心線415通過主要孔徑 125的中心和次要孔徑300的中心。在圖4所示的本發(fā)明的實(shí)施例 中，圖像傳感器205的光敏數(shù)據(jù)捕獲表面315被排列為使得中心線 415也通過光敏數(shù)據(jù)捕獲表面315的中心?；诒景l(fā)明所公開的內(nèi) 容，普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明的可替換的實(shí)施例，圖像 傳感器205的光敏數(shù)據(jù)捕獲表面315也可以偏離，使得中心線415不 通過光敏數(shù)據(jù)捕獲表面315的中心。
為了捕獲相同的圖像，在次要孔徑300被遮蓋時(shí)將電話100首先 面向圖像中的物體，然后激活電話100的圖像捕獲特征件，例如快門 按鈕。可替換地，可以簡單地將電話100圍繞其縱向軸旋轉(zhuǎn)180度， 再激活圖像捕獲特征件，但是，這時(shí)，主要孔徑125被遮蓋，次要孔 徑300不^皮遮蓋并面向圖^f象中的物體。
如本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)的從多個(gè)方向捕獲圖像在許多情況下都是有用
的。例如，電子設(shè)備(如移動(dòng)電話100)有時(shí)被系在繩子上，該繩子 桂在用戶的脖子上。當(dāng)用戶是小孩時(shí)，這種"項(xiàng)鏈"電話100可作為個(gè)
人安全設(shè)備，例如，當(dāng)小孩被日托或與保姆在一起時(shí)，.父母或監(jiān)護(hù)人
可以監(jiān)視小孩的活動(dòng)。電話100可以被編程為利用圖像傳感器205周 期地捕獲圖像，并在父母或監(jiān)護(hù)人的操作下將被捕獲的圖像傳輸?shù)搅?外的設(shè)備。在這種情況下，不論電話100怎樣圍繞繩子旋轉(zhuǎn)，由于殼 體105是長方形的，所以，主要孔徑125或者次要孔徑300總被按壓 在用戶的胸部。因此，用戶的胸部可以充當(dāng)才艮據(jù)本文描述的實(shí)施例的 次要遮蔽物305或者主要遮蔽物405 二者。從而，不論電話100相對(duì) 于用戶面向哪個(gè)方向，電話100總能捕獲通常用戶前面的圖像。
本發(fā)明的實(shí)施例在其他環(huán)境中也是有用的，例如，在移動(dòng)電話 100的用戶將顯示屏115用作照相機(jī)取景器的情況下。類似于現(xiàn)有技 術(shù)中已知的許多數(shù)字照相機(jī)，顯示屏115能夠?qū)崟r(shí)地顯示由圖像傳感 器315捕獲的景物的圖像。通常，在顯示屏115上顯示的實(shí)時(shí)圖像僅 僅是臨時(shí)的，只有在用戶激活圖像捕獲觸發(fā)機(jī)構(gòu)時(shí)將該實(shí)時(shí)圖像捕捉 到電話100的存儲(chǔ)器中。因此，顯示屏115可以作為圖像預(yù)覽窗口。 此外，顯示屏115可以預(yù)覽通過主要孔徑125捕獲的圖像或者通過次 要孔徑300捕獲的圖像。當(dāng)通過主要孔徑125捕獲圖像時(shí)，因?yàn)橹饕?孔徑125和顯示屏115都面向用戶，所述電話100能夠預(yù)覽"自拍 (self-portrait)"圖像。
一面包括顯示屏、另 一面包括照相機(jī)透鏡的傳統(tǒng)數(shù)字照相機(jī)或照 相機(jī)電話的用戶無法利用顯示屏預(yù)覽"自拍"圖像?，F(xiàn)有技術(shù)的一些設(shè) 備通過在單獨(dú)一個(gè)設(shè)備上提供多個(gè)圖像傳感器或透鏡來克服該缺陷，
i，由于需要附加的;感器或者復(fù)雜的移動(dòng)部件，這些解決辦法的實(shí) 施成本可能是昂貴的。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，電話100的殼體105還可以包括作為所述 次要遮蔽物305的一個(gè)可移動(dòng)的遮蔽蓋和作為所述主要遮蔽物405的 另一個(gè)可移動(dòng)的遮蔽蓋。這些遮蔽蓋可以手動(dòng)或者自動(dòng)地被激活以分
別覆蓋次要孔徑300或主要孔徑125，從而，能夠利用非常簡單的移 動(dòng)部件改變圖像傳感器205所感知的方向。因此，當(dāng)電話100的用戶 尋求預(yù)覽"自拍"圖像時(shí)，將一個(gè)蓋子放置在次要孔徑300上，另一個(gè) 蓋子從主要孔徑125上移開。然后用戶這樣保持電話100的顯示屏 115和主要孔徑125都面向用戶。
另一可選的方式是，如上所述，后遮蔽物305和主要遮蔽物405 可包括不與殼體105相連的物體，例如用戶的身體、衣服、手或者各 種其他類型的物體。本發(fā)明的其他實(shí)施例可以使用直接施加于單向反 射鏡130或次要透鏡200上的薄膜例如偏振薄膜，以分別充當(dāng)主要遮 蔽物405或者次要遮蔽物305。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，數(shù)字照相機(jī)技術(shù)的小型化使得 相機(jī)殼體105、圖像傳感器205、顯示屏115、主要孔徑125和次要 孔徑300幾乎能夠具有任何尺寸，因此，本發(fā)明的實(shí)施例可以結(jié)合在 各種各樣的電子設(shè)備中，例如移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)和筆 記本電腦。
因此，本發(fā)明提供一種多方向圖像捕獲裝置，例如電話100,該 多方向圖像捕獲裝置使得僅利用一個(gè)圖像傳感器205通過主要孔徑 125或者次要孔徑300就能捕獲圖像。在各種環(huán)境中，在不需要對(duì)電 話100的各部件進(jìn)行任何調(diào)節(jié)的情況下，例如，即使電話100隨機(jī)地 圍繞用戶脖子上的掛繩旋轉(zhuǎn)，也通?？色@得位于用戶前方的物體的圖 像。此外，主要孔徑125或次要孔徑300能被用戶故意地覆蓋，以選 擇特定的圖像捕獲方向。
參照?qǐng)D5-6，示出移動(dòng)電話500的第二實(shí)施例的頂部剖視圖的示 意圖。如圖所示，圖像傳感器205位于殼體505的一個(gè)角落506處。 單向反射鏡530在主要孔徑525中被取向，其形狀是拋物面型的，因 此，通過單向反射鏡530的光線510被該單向反射鏡530引導(dǎo)到光敏 數(shù)據(jù)捕獲表面315。此外，通過次要孔徑550的光線610被單向反射 鏡530的拋物面型反射表面引導(dǎo)到光敏數(shù)據(jù)捕獲表面315。次要透鏡 520位于次要孔徑550中。 在以上的說明書中，詳細(xì)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例。然而，普 通技術(shù)人員理解，在不脫離下面權(quán)利要求所述的本發(fā)明的范圍的情況 下可以進(jìn)行各種修改或改變。因此，說明書和附圖僅被視為解釋性的 而不是限制性的含義，所有的這些修改都應(yīng)當(dāng)包含本發(fā)明的范圍內(nèi)。 益處、優(yōu)點(diǎn)、解決問題的方案、以及可以使任何益處-優(yōu)點(diǎn)-方案出現(xiàn)
或變得更突出的任何元件都不被解釋為任何或所有權(quán)利要求中的嚴(yán) 格的、必需或必要的特征或元件。本發(fā)明僅僅由所附權(quán)利要求和這些 權(quán)利要求的所有等同形式限定，包括根據(jù)具體應(yīng)用所進(jìn)行的任何修 改。
權(quán)利要求
1. 一種多方向圖像捕獲裝置，包括:殼體，該殼體具有主要孔徑和次要孔徑；圖像傳感器，該圖像傳感器位于所述殼體中，并具有面向所述主要孔徑的光敏數(shù)據(jù)捕獲表面；和單向反射鏡，該單向反射鏡面向所述圖像傳感器的所述光敏數(shù)據(jù)捕獲表面，從而通過所述主要孔徑的光，通過該單向反射鏡后入射到該圖像傳感器的該光敏數(shù)據(jù)捕獲表面，通過所述次要孔徑的光，被該單向反射鏡反射后入射到該圖像傳感器的該光敏數(shù)據(jù)捕獲表面。
2. 權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述單向反射鏡是拋物面型的。
3. 權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述圖像傳感器的所述光敏數(shù)據(jù) 捕獲表面位于所述單向反射鏡的焦點(diǎn)處。
4. 權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述單向反射鏡是位于所述主要 孔徑中的透鏡。
5. 權(quán)利要求1所述的裝置，該裝置進(jìn)一步包括位于所述次要孔徑 中的透鏡。
6. 權(quán)利要求1所述的裝置，該裝置進(jìn)一步包括附著于該殼體的用 于覆蓋所述主要孔徑的可移動(dòng)的遮蔽蓋。
7. 權(quán)利要求1所述的裝置，該裝置進(jìn)一步包括附著于該殼體的用 于覆蓋所述次要孔徑的可移動(dòng)的遮蔽蓋。
8. 權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述單向反射鏡包括薄膜或者偏 振涂層。
9. 權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述圖像傳感器包括數(shù)字照相機(jī) 傳感器。
10. 權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述殼體是長方形的，從而當(dāng) 所述裝置被掛在用戶的脖子上時(shí)，所述主要孔徑或者所述次要孔徑通 常被用戶的身體覆蓋。
11. 權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光敏數(shù)據(jù)捕獲表面被設(shè)置 為相對(duì)于所述主要孔徑成一個(gè)角度。
12. 權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光敏數(shù)據(jù)捕獲表面被布置 為使得通過所述主要孔徑的中心和所述次要孔徑的中心的中心線也通 過所述光敏數(shù)據(jù)捕獲表面的中心。
13. 權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光敏數(shù)據(jù)捕獲表面被偏置 為使得通過所述主要孑L徑的中心和所述次要孔徑的中心的中心線不通 過所述光敏數(shù)據(jù)捕獲表面的中心。
全文摘要
對(duì)于僅利用一個(gè)圖像傳感器(205)捕獲通過主要孔徑(125)或者通過次要孔徑(300)的圖像來說，多方向圖像捕獲裝置是有用的。該裝置包括殼體(105)，該殼體(105)包括所述主要孔徑(125)和所述次要孔徑(300)。圖像傳感器(205)位于所述殼體(105)中，圖像傳感器(205)具有面向所述主要孔徑(125)的光敏數(shù)據(jù)捕獲表面(315)。單向反射鏡(130)面向圖像傳感器(205)的所述光敏數(shù)據(jù)捕獲表面(315)。因此，通過主要孔徑(125)的光通過所述單向反射鏡(130)后入射到圖像傳感器(205)的光敏數(shù)據(jù)捕獲表面(315)，通過次要孔徑(300)的光被所述單向反射鏡(130)反射后入射到圖像傳感器(205)的光敏數(shù)據(jù)捕獲表面(315)。
文檔編號(hào)G03B29/00GK101384956SQ200780005420
公開日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2007年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月15日
發(fā)明者小島正勝, 山本茂 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司