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高速可變焦域透鏡組件及相關(guān)方法與流程

文檔序號:12141649閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種可變焦距光學(xué)組件,包括:

殼體,其具有第一端和第二開口端;

第一可變形反射元件,其被安裝到所述殼體;

至少第二可變形反射元件,其被安裝到所述殼體,其中光路經(jīng)由所述第一可變形反射元件和所述第二可變形反射元件在所述殼體的第一端和第二端之間延伸;以及

致動器集合,其可操作以選擇性地使所述第一可變形反射元件和所述第二可變形反射元件電磁地變形,以選擇性地改變所述可變焦光學(xué)組件的焦距。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦距光學(xué)組件,其中,所述致動器集合包括:

至少第一致動器,其可操作以選擇性地使所述第一可變形反射元件電磁地變形;以及

至少第二致動器,其可操作以選擇性地使所述第二電磁可變形反射元件電磁地變形。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦距光學(xué)組件,其中,所述光路包括:

所述殼體的第一端,光經(jīng)由所述所述殼體的第一端從所述殼體的外部進(jìn)入;

所述第一可變形反射元件,光從所述第一可變形反射元件朝向所述第二可變形反射元件反射;

所述第二可變形反射元件,光從所述第二可變形反射元件反射;以及

所述殼體的第二端,反射光從所述殼體的第二端被聚焦在限定的焦平面處。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦距光學(xué)組件,其中,所述第一可變形反射元件和所述第二可變形反射元件每個以至少500Hz的速率變形。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦距光學(xué)組件,其中,所述可變焦距光學(xué)組件被光耦合從而以每秒第一幀數(shù)來捕獲圖像,并且所述第一可變形反射元件或所述第二可變形反射元件中的至少一個是以高于所述每秒第一幀數(shù)的速率可變形的。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦距光學(xué)組件,其中,所述可變焦距光學(xué)組件被光耦合從而以第一速率來捕獲圖像幀,并且所述第一可變形反射元件和所述第二可變形反射元件是以至少是所述第一速率兩倍的第二速率可變形的。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦距光學(xué)組件,其中,所述殼體是桶形殼體,所述第一可變形反射元件包括具有穿過其而布置的孔徑的凹形可變形反射元件,并且所述第二可變形反射元件包括凸形可變形反射元件。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可變焦距光學(xué)組件,其中,所述桶形殼體具有縱向軸線,所述凹形可變形反射元件的孔徑與所述桶形殼體的縱向軸線同軸對準(zhǔn),并且所述凸形可變形反射元件與所述凹形可變形元件的孔徑同軸對準(zhǔn)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦距光學(xué)組件,還包括:

可變形入射透鏡,其在所述殼體的第一端處被安裝到所述殼體,所述致動器集合中的至少一個可操作以選擇性地使所述可變形入射透鏡電磁地變形,以選擇性地改變所述可變焦光學(xué)組件的焦距。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變焦距光學(xué)組件,其中,所述第一可變形反射元件以225度角朝向所述第二可變形反射元件反射進(jìn)入了所述殼體的第一端的光,并且所述第二可變形反射元件以225度角朝向所述殼體的第二端反射從所述第一可變形反射元件反射的光。

11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變焦距光學(xué)組件,其中,所述第一可變形反射元件以90度角朝向所述第二可變形反射元件反射進(jìn)入了所述殼體的第一端的光,并且所述第二可變形反射元件以90度角朝向所述殼體的第二端反射從所述第一可變形反射元件反射的光。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦距光學(xué)組件,還包括:

第一折疊反射元件,其被安裝到所述殼體;以及

第二折疊反射元件,其被安裝到所述殼體;

其中,所述光路從所述第一可變形反射元件延伸到所述第一折疊反射元件,從所述第一折疊反射元件延伸到所述第二折疊反射元件,并且從所述第二折疊反射元件延伸到所述第二可變形反射元件。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的可變焦距光學(xué)組件,其中,所述第一可變形反射元件以225度角朝向所述第一折疊反射元件反射已從所述殼體的外部進(jìn)入所述殼體的第一端的光,所述第一折疊反射元件以225度角朝向所述第二折疊反射鏡反射由所述第一可變形元件反射的光,所述第二折疊反射元件以225度角朝向所述第二可變形反射元件反射由所述第一折疊反射元件反射的光,并且所述第二可變形反射元件以225度角朝向所述殼體的第二端反射從所述第二折疊反射元件反射的光。

14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的可變焦距光學(xué)組件,其中,所述第一可變形反射元件以90度角朝向所述第一折疊反射元件反射已從所述殼體的外部進(jìn)入所述殼體的第一端的光,所述第一折疊反射元件以90度角朝向所述第二折疊反射鏡反射由所述第一可變形元件反射的光,所述第二折疊反射元件以90度角朝向所述第二可變形反射元件反射由所述第一折疊反射元件反射的光,并且所述第二可變形反射元件以90度角朝向所述殼體的第二端反射從所述第二折疊反射元件反射的光。

15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦距光學(xué)組件,還包括:

第一光學(xué)隔離器,其具有第一選擇性反射元件;以及

第二光學(xué)隔離器,其具有第二選擇性反射元件;

其中,所述光路從所述第一可變形反射元件延伸到所述第一隔離器,從所述第一隔離器延伸到所述第二可變形反射元件,并且從所述第二可變形反射元件延伸到所述第二隔離器。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的可變焦距光學(xué)組件,其中,所述第一可變形反射元件以180度角朝向所述第一選擇性反射元件反射已從所述殼體的外部進(jìn)入所述殼體的第一端并且穿過所述第一選擇性反射元件的光,所述第一選擇性反射元件以90度角朝向所述第二選擇性反射元件并朝向所述第二可變形反射元件反射已由所述第一可變形反射元件反射的光,所述第二可變形反射元件以180度角朝向所述第二選擇性反射元件反射已由所述第一選擇性反射元件反射并穿過所述第二選擇性反射元件的光,并且所述第二選擇性反射元件以90度角朝向所述殼體的第二端反射已由所述第二可變形元件反射的光。

17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦距光學(xué)組件,還包括:

第一光學(xué)隔離器,其具有第一選擇性反射元件;

第二光學(xué)隔離器,其具有第二選擇性反射元件;

第一折疊反射元件,其被安裝到所述殼體;以及

第二折疊反射元件,其被安裝到所述殼體,

其中,所述光路從所述第一可變形反射元件延伸到所述第一選擇性反射元件,從所述第一選擇性反射元件延伸到所述第一折疊反射元件,從所述第一折疊反射元件延伸到所述第二折疊反射元件,從所述第二折疊反射元件通過所述第二選擇性反射元件延伸到所述第二可變形反射元件,并且從所述第二可變形反射元件延伸到所述第二選擇性反射元件。

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的可變焦距光學(xué)組件,其中,所述第一可變形反射元件以180度角朝向所述第一可變形反射元件反射已從所述殼體的外部進(jìn)入所述殼體的第一端并且穿過所述第一選擇性反射元件的光,所述第一選擇性反射元件以90度角朝向所述第一折疊反射元件反射已由所述第一可變形反射元件反射的光,所述第一折疊反射元件以90度角朝向所述第二折疊反射元件反射已由所述第一選擇性反射元件反射的光,所述第二折疊反射元件以90度角朝向所述第二選擇性反射元件并且朝向所述第二可變形反射元件反射已由所述第一折疊反射元件反射的光,所述第二可變形反射元件以180度角朝向第二選擇性反射元件反射已由所述第二折疊反射元件反射并且穿過所述第二選擇性反射元件的光,并且所述第二選擇性反射元件以90度角朝向所述殼體的第二端反射已由所述第二可變形元件反射的光。

19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦距光學(xué)組件,其中,所述第一可變形反射元件和所述第二可變形反射元件中的一個或兩個被選擇性地變形為凸變形構(gòu)造和凹變形構(gòu)造。

20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦距光學(xué)組件,還包括:

至少一個控制器,其可通信地耦接到所述第一致動器和所述第二致動器;以及

控制器可讀非暫時性存儲介質(zhì),其可通信地耦接到所述至少一個控制器,所述至少一個控制器包括至少一個指令集,所述至少一個指令集在由所述至少一個控制器執(zhí)行時致使所述至少一個控制器:

使所述第一可變形反射元件或所述第二可變形反射元件中的至少一個電磁地變形,使得針對多個順序幀中的每個,至少一個圖像傳感器捕獲多個子幀,其中子幀中的每個包括在于多個限定的焦距之一處獲取的系統(tǒng)外部的場景的圖像。

21.一種使用可變焦距光學(xué)組件來捕獲圖像的方法,包括:

針對第一幀速率,在所述可變焦距光學(xué)組件的多個焦距中的每個處捕獲圖像,所述圖像的捕獲以比所述第一幀速率更高的速率來進(jìn)行;并且

將捕獲到的圖像存儲到非暫時性處理器可讀介質(zhì)。

22.一種使用以可變焦距光學(xué)組件捕獲的圖像的方法,包括:

接收第一焦距的指示;

針對第一幀速率和所述第一焦距,從非暫時性處理器可讀介質(zhì)檢索第一多個圖像,所述第一多個圖像中的圖像以彼此之間第一限定偏移來存儲。

23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法,還包括:

接收第二焦距的指示;

針對所述第一幀速率和所述第二焦距,從所述非暫時性處理器可讀介質(zhì)檢索第二多個圖像,所述第二多個圖像中的圖像以彼此之間第二限定偏移來存儲。

24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法,還包括:

接收所述第一焦距和所述第二焦距之間的焦距的變化的指示;

針對所述第一幀速率和所述第二焦距,從所述非暫時性處理器可讀介質(zhì)檢索又一多個圖像,所述又一多個圖像中的圖像以彼此之間增加或減小的偏移來存儲。

25.一種光學(xué)系統(tǒng),包括:

母透鏡組件;

可變焦距光學(xué)組件,包括至少一個可變形元件和至少一個致動器,所述致動器可操作以選擇性地使所述至少一個可變形元件電磁地變形,從而選擇性地改變所述可變焦光學(xué)組件的焦距;以及

圖像采集裝置,光路經(jīng)由所述母透鏡組件和所述可變焦距光學(xué)組件從所述光學(xué)系統(tǒng)的外部延伸到所述圖像采集裝置。

26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的光學(xué)系統(tǒng),其中,所述光學(xué)系統(tǒng)包括無焦光學(xué)系統(tǒng),其中所述母透鏡組件被安裝到所述圖像采集裝置,并且所述可變焦距光學(xué)組件被可移除地安裝到所述母透鏡組件。

27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的光學(xué)系統(tǒng),還包括:

至少一個控制器;以及

控制器可讀非暫時性存儲介質(zhì),其可通信地耦接到所述至少一個控制器,所述至少一個控制器包括至少一個指令集,所述至少一個指令集在由所述至少一個控制器執(zhí)行時致使所述至少一個控制器:至少部分地基于所述母透鏡組件的第一焦距值以及多個第二焦距值來針對由所述光學(xué)系統(tǒng)捕獲的多個圖像中的每個分別生成焦距元數(shù)據(jù),其中所述多個第二焦距值在分別捕獲多個圖像的相應(yīng)時間處分別描述所述可變焦距光學(xué)組件的多個不同焦距。

28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的光學(xué)系統(tǒng),其中,所述至少一個指令集在由所述至少一個控制器執(zhí)行時還致使所述至少一個控制器:提供用于向操作者進(jìn)行顯示的所述多個圖像中的第一圖像,所述第一圖像具有描述了由所述操作者請求的焦距的焦距元數(shù)據(jù)。

29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的光學(xué)系統(tǒng),其中所述光路包括:

可變焦距光學(xué)組件的第一端,光經(jīng)由所述可變焦距光學(xué)組件的第一端從所述光學(xué)系統(tǒng)的外部進(jìn)入所述可變焦距光學(xué)組件;

第一可變形反射元件;

可變焦距光學(xué)組件的第二端,由所述第一可變形反射元件反射的光從所述可變焦距光學(xué)組件的第二端離開所述可變焦距光學(xué)組件;

母透鏡組件的第一端,離開了可變焦距光學(xué)組件的光經(jīng)由所述母透鏡組件的第一端進(jìn)入所述母透鏡組件;以及

母透鏡組件的第二端,光在所述母透鏡組件的第二端處離開所述母透鏡組件。

30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的光學(xué)系統(tǒng),還包括:

至少一個控制器;以及

控制器可讀非暫時性存儲介質(zhì),其可通信地耦接到所述至少一個控制器,所述至少一個控制器包括至少一個指令集,所述至少一個指令集在由所述至少一個控制器執(zhí)行時致使所述至少一個控制器:在分別捕獲多個圖像的相應(yīng)時間處至少部分地基于所述可變焦距光學(xué)組件的多個不同焦距來分別修改所述母透鏡組件的第一焦距值,以針對由所述光學(xué)系統(tǒng)捕獲的所述多個圖像中的每個生成焦距元數(shù)據(jù)。

31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的光學(xué)系統(tǒng),其中,所述母透鏡組件和所述圖像采集裝置包括內(nèi)窺鏡的部件。

32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的光學(xué)系統(tǒng),其中所述光路包括:

所述母透鏡組件的第一端,光經(jīng)由所述母透鏡組件的第一端從所述光學(xué)系統(tǒng)的外部進(jìn)入所述母透鏡組件;

所述母透鏡組件的第二端,光經(jīng)由所述母透鏡組件的第二端離開所述母透鏡組件;

可變焦距光學(xué)組件的第一端,離開了所述母透鏡組件的光經(jīng)由所述可變焦距光學(xué)組件的第一端進(jìn)入所述可變焦距光學(xué)組件;

所述第一可變形反射元件;以及

所述殼體的第二端,由所述第一可變形反射元件反射的光在所述殼體的第二端處離開所述可變焦距光學(xué)組件。

33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的光學(xué)系統(tǒng),還包括:

至少一個控制器;以及

控制器可讀非暫時性存儲介質(zhì),其可通信地耦接到所述至少一個控制器,所述至少一個控制器包括至少一個指令集,所述至少一個指令集在由所述至少一個控制器執(zhí)行時致使所述至少一個控制器:在分別捕獲多個圖像的相應(yīng)時間處分別修改分別描述可變焦距光學(xué)組件的多個不同焦距的多個不同焦距值以生成由所述光學(xué)系統(tǒng)捕獲的所述多個圖像中的每個的焦距元數(shù)據(jù),所述多個不同焦距值至少部分地基于描述所述母透鏡組件的焦距的第一焦距值而分別被修改。

34.根據(jù)權(quán)利要求25所述的光學(xué)系統(tǒng),其中,所述可變焦距光學(xué)組件消除由所述母透鏡組件引入的桶形失真。

35.一種方法,包括:

提供分別描繪在多個不同焦距處的場景的多個圖像通道中的第一圖像通道以用于顯示,所述多個圖像通道具有幀速率,每個圖像通道包括具有相應(yīng)圖像通道的相應(yīng)焦距的多個順續(xù)圖像幀,所述多個圖像通道由包括與可變焦距光學(xué)組件進(jìn)行光學(xué)通信的單個圖像采集裝置的光學(xué)系統(tǒng)同時捕獲,所述可變焦距光學(xué)組件包括至少一個可變形光學(xué)元件,所述可變焦距光學(xué)組件可操作以在所述幀速率的單個幀內(nèi)捕獲所述多個不同焦距中的每個處的圖像;

接收描述了請求改變焦距的觀看者輸入的數(shù)據(jù);并且

響應(yīng)于所述觀看者輸入,提供所述多個圖像通道中的第二圖像通道以用于顯示。

36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法,其中,接收描述了觀看者輸入的數(shù)據(jù)包括:接收描述了請求特定焦距的觀看者輸入的數(shù)據(jù),并且提供所述第二圖像通道包括:響應(yīng)于所述觀看者輸入而提供所述第二圖像通道以用于顯示,所述第二圖像通道包括在所述特定焦距處的順序圖像幀。

37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法,還包括:

由所述光學(xué)系統(tǒng)捕獲在所述多個焦距中的每個處的圖像以生成所述多個圖像通道,所述圖像的捕獲以比所述幀速率更高的速率來進(jìn)行。

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