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EDoF
2011/1/25 13:23:48
 

  EDoF的全文为Extend Depth of Field,如按照英文字面解释是延伸景像深度,但业界为让一般消费者明白,EDoF的意思事实上就等同于DAF(Digital Auto Focus)。由于高像素(3M及以上像素)镜头价格较高,导致高像素CIS模组价格高达10多美金,因此手机厂不太愿意采用高像素的CIS模组,使得CIS厂在推芯片时恐将遭到阻碍。但如今推出EDoF解决方案后,将可让同样像素的镜头价格滑落,有利于推进高像素进而芯片的接受度。因此到现在为止EDoF已是各大CIS厂极力推广的方案。现阶段除了意法半导体(STMicroelectronics)、豪威(OmniVision)、美格纳(Magnachip)外,美光(Micron/Aptina)也已将推出EDOF解决方案给客户使用。

  对多数工程师来说,EDoF(扩展焦深)后面的技术并不十分直观明确,除非他们在从事物理光学工作。因此,作某些解释是必要的。

  在一个一般的光学系统中,镜头将来自场景每一点的光波聚焦到图像的单个对应点上,在数码相机中,是聚焦到图像传感器阵列的表面。如果来自场景中某一点的光覆盖了一片区域,而不是集中在一个点上,则镜头就没有对准焦点,图像也会模糊不清。这种模糊不是随机的。镜头是通过一种叫做点扩散(point-spread)函数的算术变换,将一个点光源转变成一个模糊点。可以把它看作是镜头的 2D 脉冲响应。
  作为一种变换,这种模糊是可逆的。在某些条件下,数字信号处理可以将场景所有点的全部模糊图像作叠加,重构出一个清晰的图像。逆向 2D 变换是一件很容易的事,可以用一种 2D 回旋法实现。如果传感器有较好的线性,并且点扩散函数功能正常,则这种方法就可以使用。下面就是有意思的部分了:可以设计一种镜头,它会故意不对准焦点,这样一个点光源任何时候都产生一个模糊图像,(这部分很关键),这样点扩展函数就几乎不受点光源与镜头距离的制约。因此,无论场景中的点是在一张 10 cm 外的名片表面,或者是在 100m 外的建筑侧面,你都能在图像上获得相同种类的原型。
  当复原算法将这些独立的模糊点变换为良好而清晰的点时,反向变换仍然与物体与镜头之间的距离无关。靠近镜头的名片在焦点内,建筑也在焦点内。你可以将焦深扩展到一般镜头以外。这种技术还有其它使用方式:如控制镜头上已知的畸变,或者增加光学系统对机械精度不够的宽容度。
  这一技术的关键是,你必须一块儿设计出镜头和复原算法,使镜头完成图像处理器反向的同一种空间变换。因此,镜头与软件必须相互匹配。另外,过程中必然出现损失,因此重要的是镜头与传感器提供的图像质量要超过用户的期望值。这样,复原后的最终图像将能够满足用户的要求。

综上所述,EDoF技术以光学和数字相结合,改变了传统的光学设计思路,通过对光信息进行编码,再用计算机信息处理技术解码。使得光学系统的景深得到扩展,从而实现了无运动部件的AF功能。从而在不降低光同量和不影响像质的前提下使景深得到扩展,解决了光通量,像质和大景深的矛盾。

不过由于EDoF属于软体模拟硬体,因此在解析度上还是没办法与真正采用硬体做出的300万像素镜头相提并论,但未来只要在软体上更加着墨,EDoF所做出的解析度也将有机会改善。EDoF要求镜头解像力较好以便同时满足远景与近景的效果,不过一般对远景的要求要高一些。

目前业界EDoF技术的主要有四家:OV-CDM, DXO, DBLUR, TESSERA。

EDoF的优点有如下几方面:

1、大景深 20cm-infinity(无穷大) 整个距离范围内都能实现清晰图像,优于AF;

2、Barcode及名片扫描功能 15cm-25cm 可以用OCR识别,兼容AF的微距功能;

3、低照度功能 可以在低照度下拍摄噪点很小的图片,此为AF很难实现的;

4、用简单的类似定焦镜头的结构来实现低成本 与AF相比,无需驱动马达,尺寸小成本低。 (DVOL本文转自:中国DV传媒 http://www.dvol.cn)

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