CN102469252B - 具有自动聚焦功能的固定焦距摄像机模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有自动聚焦功能的固定焦距摄像机模块，其包括能够实施自动聚焦功能的信号处理单元，从而使得即使不使用单独的自动聚焦摄像机模块，也能够获得与真正的自动聚焦摄像机模块相同的效果。具有自动聚焦功能的所述固定焦距摄像机模块包括：透镜单元，聚集光；图像传感器，将已通过所述透镜单元获取的物体的图像转换成电信号并输出所述电信号；信号处理单元，接收并处理已从所述图像传感器输出的电信号以输出图像信号，并且自动调整所述透镜单元的焦距；以及显示单元，显示从所述信号处理单元输出的所述图像信号。

Description

具有自动聚焦功能的固定焦距摄像机模块

技术领域

本发明涉及一种摄像机模块，尤其涉及一种具有自动聚焦功能的固定焦距摄像机模块，其包括能够实施自动聚焦功能的信号处理单元，从而使得即使不使用单独的自动聚焦摄像机模块，也能够获得与真正的自动聚焦摄像机模块相同的效果。

背景技术

近来，诸如移动装置、笔记本电脑和安装在汽车保险杠上的后方监控摄像机的装置已安装了能够捕捉图像的摄像机模块。此外，安装在这些装置中的摄像机模块需要被制造成非常小的尺寸以便适应移动装置的小型化。

一般来说，安装在小型移动装置中的摄像机模块包括图像传感器模块和装配在图像传感器模块一侧的透镜模块。图像传感器模块包括：图像拾取元件；与图像拾取元件电气连接的电路板；将拾取信号输出到外部电路的板等。同时，透镜模块包括一个或多个透镜，并且还可以包括红外滤光片等。

这种图像拾取装置包括具有透镜单元的摄像机模块，摄像机模块在沿光轴移动的同时调整焦距。最近，作为这样的摄像机模块、自动聚焦(AF)摄像机模块已普遍被用于调整更大范围的焦距。

图1是示出传统自动聚焦摄像机模块的构造的框图。

参考图1，传统自动聚焦摄像机模块包括透镜单元110、电动机120、微控制单元(MCU)130、图像传感器140、信号处理装置150和显示单元160。

也就是说，为了给现有的摄像机模块添加AF功能，传统的自动聚焦摄像机模块需要单独的AF模块，诸如用于透镜的自动调焦的电动机120、用于控制电动机120的微控制单元(MCU)130等，还需要用于将这种AF模块连接到外部主板的电源线及信号线。

因此，与固定焦距摄像机模块相比，传统的自动聚焦摄像机模块存在的问题是：其结构变得复杂、价格高和处理能力降低。

图2是示出传统的自动聚焦摄像机模块中的图像传感器的滤色片阵列的拜耳样式(Bayer pattern)的视图。

在数码摄像机或蜂窝式电话的情况下，为了降低成本以及有效地设计电路，使用一个CMOS图像传感器(CIS)来获取呈拜耳样式形式的颜色的色阶数据，如图2所示。在使用上述拜耳样式的情况下，在一个像素上仅示出红(R)、绿(G)和蓝(B)之中的一个颜色的色阶数据。因此，在这种情况下，为了获取剩下两个颜色关于一个像素的色阶数据，执行这样的插值法：设定一个像素作为中心像素并使用该中心像素周围的色阶数据。

同时，通过这种插值法所输出的RGB数据包括大量的噪声分量，为了去除这种噪声分量，正在研究一种对插值后的RGB数据运用噪声去除过滤器的技术。

图3是示出传统的自动聚焦摄像机模块中的信号处理装置(例如ISP)的构造的框图。

参考图3，在传统的AF摄像机模块中的信号处理装置150包括：颜色插值部分151、颜色矩阵部分152、伽玛部分153，亮度信号生成部分154和噪声去除部分155。

颜色插值部分151接收按照拜耳样式的数据，并对所接收到的数据执行插值。颜色矩阵部分152和伽玛部分153通过使用插值数据输出按照拜耳样式的R、G和B图像的色阶数据。

亮度信号生成部分154处理R、G和B图像的色阶数据，并输出亮度信号数据。噪音去除部分155去除RGB数据和亮度信号数据中包含的噪声。

这种传统的信号处理装置150包括两个行缓冲区。

首先，第一行缓冲区156用在从拜耳样式数据输出RGB数据的步骤中。也就是说，第一行缓冲区156用在处理从颜色插值部分151到亮度信号生成部分154的数据的步骤中，其中第一行缓冲区156使用5x5蒙片(mask)。

与此同时，第二行缓冲区157用在去除包含在RGB数据和亮度信号数据的噪声和增强边缘的步骤中。在这种情况下，为了在亮度分量中建立蒙片，蒙片必须建立在色度分量以及亮度分量中，因此需要较大的内存。

也就是说，当如同拜耳样式中那样使用5x5蒙片时，在亮度分量中需要15行缓冲区。

如上所述，为了执行自动聚焦功能，传统的自动聚焦摄像机模块必须具有单独的AF模块，而且其信号处理装置中必须包括额外的内存。

因此，传统的自动聚焦摄像机模块实现小型化有难度，故生产成本增加，从而使得无法以合理的价格大量生产摄像机模块。

发明内容

因此，提出了本发明，旨在努力解决现有技术中存在的这些问题，本发明的目的是提供一种具有自动聚焦功能的固定焦距摄像机模块，其包括具有改进构造的信号处理单元，从而使得即使不使用单独的AF摄像机模块，也能够提供与使用真正的AF摄像机模块调整焦距时相同的效果。

为了实现上述目标，本发明的一个实施方式提供了一种具有自动聚焦功能的固定焦距摄像机模块，所述固定焦距摄像机模块包括：透镜单元，聚集光；图像传感器，将已通过所述透镜单元获取的物体的图像转换成电信号并输出所述电信号；信号处理单元，接收并处理已从所述图像传感器输出的电信号以输出图像信号，并且自动调整所述透镜单元的焦距；以及显示单元，显示从所述信号处理单元输出的所述图像信号。

在这里，信号处理单元包括：颜色插值部分，对具有所述图像传感器中包含的滤色片的拜耳样式的图像数据执行插值；虚拟自动调焦部分，增强边缘特征并且去除按照所述图像传感器中包含的滤色片的拜耳样式的图像数据中包含的噪声；加法部分，使所述颜色插值部分的输出信号和所述虚拟自动调焦部分的输出信号相加，并且输出相加后的信号；颜色矩阵部分，接收所述加法部分的输出信号，并且输出红(R)、绿(G)和蓝(B)图像数据；伽马部分，调整所述红(R)、绿(G)和蓝(B)图像数据的灰度电压，并且输出调整后的信号；及亮度信号生成部分，接收所述伽玛部分的输出信号，并且生成并输出亮度信号。

优选地，所述信号处理单元还可以包括行缓冲区，所述行缓冲区存储所述颜色插值部分的信息和所述虚拟自动调焦部分的信息。

附图说明

在结合附图阅读了以下详细说明后，本发明的上述目的以及其他特征和优势将变得更明显。附图中：

图1示出传统自动聚焦摄像机模块的构造的框图；

图2是示出传统的自动聚焦摄像机模块中的图像传感器的滤色片阵列的拜耳样式的视图；

图3是示出传统的自动聚焦摄像机模块中的信号处理装置的构造的框图；

图4是示出根据本发明实施例的具有自动聚焦功能的固定焦距摄像机模块的构造的视图；

图5是示出根据本发明实施例的具有自动聚焦功能的固定焦距摄像机模块中的信号处理装置的构造的框图；以及

图6是示出根据本发明实施例的具有自动聚焦功能的固定焦距摄像机模块中用于实施虚拟自动聚焦功能的数据流的视图。

具体实施方式

现在将更详细地描述本发明的优选实施例，附图示出了该实施例的示例。尽可能地，在附图和说明书中，使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。

图4是示出根据本发明实施例的具有自动聚焦功能的固定焦距摄像机模块的构造的视图。

如图4所示，根据本发明的实施例，具有自动聚焦功能的固定焦距摄像机模块包括透镜单元410、图像传感器420、信号处理装置430和显示单元440。

参考图4，可以了解到，根据本发明实施例的具有自动聚焦功能的固定焦距摄像机模块并不使用用于驱动透镜的电动机和用于控制该电动机的微控制单元(MCU)，这不同于图1所示的传统的自动聚焦摄像机模块。

如上所述，本发明的中心构思是要调整信号处理装置的构造，以便使得即使不使用用于驱动透镜的电动机和用于控制该电动机的微控制单元(MCU)，也能够执行自动聚焦功能。

透镜单元410执行聚光功能以获取物体的图像。图像传感器420将已通过透镜单元410获取的物体的图像转换成电信号，然后输出该电信号。信号处理装置430接收并处理从图像传感器420输出的该电信号、输出图像信号并自动控制透镜单元410的焦距。显示单元440显示从信号处理装置430输出的图像信号。

透镜单元410、图像传感器420和显示单元440具有与现有技术中的相应部件相同的构造，因而将省略对它们的说明，以下将描述信号处理装置430。

图5是示出根据本发明实施例的具有自动聚焦功能的固定焦距摄像机模块中的信号处理装置的构造的框图。图6是示出根据本发明实施例的具有自动聚焦功能的固定焦距摄像机模块中用于实施虚拟自动聚焦功能的数据流的视图。

参考图5，根据本发明的实施例，在具有自动聚焦功能的固定焦距摄像机模块中的信号处理装置430包括：颜色插值部分431；虚拟自动调焦部分432；加法部分433；颜色矩阵部分434；伽马部分435；和亮度信号生成部分436。

与传统的自动聚焦摄像机模块不同，在根据本发明实施例的具有自动聚焦功能的固定焦距摄像机模块中所使用的信号处理装置430以如下方式实施：在拜耳层中执行用于控制噪音和分辨率的算法。

也就是说，关于按照图像传感器420中包含的滤色片的拜耳样式的图像数据，颜色插值部分431将R、G和B之中的一个像素设定为中心像素，并且通过使用在该中心像素周围的色阶数据来对余下的两个颜色执行插值。

虚拟自动调焦部分432去除按照图像传感器420中包含的滤色片的拜耳样式的图像数据中包含的噪声，并且增强边缘特征。

加法部分433使颜色插值部分431的输出信号和虚拟自动调焦部分432的输出信号相加，并且输出相加后的信号。颜色矩阵部分434接收加法部分433的输出信号，并且输出红(R)、绿(G)和蓝(B)图像数据。

伽马部分435接收颜色矩阵部分434的输出信号，调整红(R)、绿(G)和蓝(B)图像数据的灰度电压(gradation voltage)，并且输出调整后的信号。亮度信号生成部分436接收伽玛部分435的输出信号，而且生成并输出亮度信号。

参考图5，在根据本发明实施例的具有自动聚焦功能的固定焦距摄像机模块中的信号处理装置430仅利用一个行缓冲区437就能够同时执行数据插值和虚拟自动调焦功能，所以能够在拜耳层中同时执行噪声去除和边缘增强。

因此，与在亮度分量中执行噪声去除和分辨率提高的传统自动聚焦摄像机模块相比，根据本发明实施例的具有自动聚焦功能的固定焦距摄像机模块能够在使用较小的硬件的同时更有效地执行噪声去除和分辨率提高，并且因为固定焦距摄像机模块使用了更宽范围的蒙片，因此还能够大大地提高分辨率和去除噪声。

正如从上面的描述可知的，本发明提供了一种具有自动聚焦功能的固定焦距摄像机模块，与在亮度分量中执行噪声去除和分辨率提高的传统自动聚焦摄像机模块相比，其能够在使用较小的硬件的同时更有效地执行噪声去除和分辨率提高，并且由于使用了更宽范围的蒙片，因而能够极大地提高分辨率和去除噪声。

尽管处于示意目的描述了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员将认识到在不超出附随的权利要求所公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、补充和替代。

Claims (2)

1.一种具有自动聚焦功能的固定焦距摄像机模块，包括： 

用于聚集光的透镜单元； 

图像传感器，将已通过所述透镜单元获取的物体的图像转换成电信号，并输出所述电信号； 

信号处理单元，接收并处理从所述图像传感器输出的电信号以输出图像信号，并且自动调整所述透镜单元的焦距；以及 

显示单元，显示从所述信号处理单元输出的所述图像信号， 

其中所述信号处理单元包括： 

颜色插值部分，对具有所述图像传感器中包含的滤色片的拜耳样式的图像数据执行插值； 

虚拟自动调焦部分，增强边缘特征并且去除具有所述拜耳样式的图像数据中包含的噪声； 

加法部分，使所述颜色插值部分的输出信号和所述虚拟自动调焦部分的输出信号相加，并且输出相加后的信号； 

颜色矩阵部分，接收所述加法部分的输出信号，并且输出红、绿和蓝图像数据； 

伽马部分，调整所述红、绿和蓝图像数据的灰度电压，并且输出调整后的信号；及 

亮度信号生成部分，接收所述伽马部分的输出信号，并且生成并输出亮度信号。 

2.根据权利要求1所述的固定焦距摄像机模块，其中所述信号处理单元还包括行缓冲区，所述行缓冲区存储所述颜色插值部分的信息和所述虚拟自动调焦部分的信息。