CN105681592B - 成像装置、成像方法和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种成像装置、成像方法和电子设备。所述成像装置，包括：光入射单元，用于接收至少从第一方向入射的第一入射光和从与所述第一方向不同的第二方向入射的第二入射光，将所述第一入射光和所述第二入射光至少部分地转换为从第三方向出射的成像光；以及成像单元，用于接收所述成像光，并且生成与所述成像光对应的图像信号。

Description

成像装置、成像方法和电子设备

技术领域

本发明涉及光学成像领域，更具体地，本发明涉及一种成像装置、成像方法和使用该成像装置和成像方法电子设备。

背景技术

目前，诸如智能电话和平板电脑的电子设备中通常配置有前置和后置两个图像捕获模块执行面向两个方向(即，向前和向后)的图像捕获，每个图像捕获模块都需要利用自身的独立镜头和图像传感器来获得捕获的图像数据。出于成本和电子设备整体体积的考虑，前置和后置两个图像捕获模块具有不均衡的性能配置。通常，前置的图像捕获模块的诸如变焦和对焦能力、光圈大小、感光度等成像能力及其所获取图像的分辨率都远低于后置的图像捕获模块，因此仅能满足部分场景下的拍摄需要。

因此，希望提供一种成像装置、成像方法和使用该成像装置和成像方法电子设备，通过使用共用的光学单元和成像单元执行两个方向(即，向前和向后)的图像捕获，在不额外增加成像装置体积和成本的情况下，提供了向前和向后的均衡理想的成像性能。

发明内容

有鉴于上述情况，本发明提供了一种成像装置、成像方法和使用该成像装置和成像方法电子设备。

根据本发明的一个实施例，提供了一种成像装置，包括：光入射单元，用于接收至少从第一方向入射的第一入射光和从与所述第一方向不同的第二方向入射的第二入射光，将所述第一入射光和所述第二入射光至少部分地转换为从第三方向出射的成像光；以及成像单元，用于接收所述成像光，并且生成与所述成像光对应的图像信号。

此外，根据本发明的一个实施例的成像装置，其中所述光入射单元具有分光面，用于将第一偏振方向的光反射和将第二偏振方向的光透射，所述第一偏振方向和所述第二偏振方向相互正交。

此外，根据本发明的一个实施例的成像装置，其中所述分光面用于将所述第一入射光中的所述第一偏振方向的第一子入射光反射，以从所述第三方向出射。

此外，根据本发明的一个实施例的成像装置，其中所述光入射单元还具有反射面，用于将所述第一偏振方向的光经反射后成为所述第二偏振方向的光，其中所述第二入射光中的所述第一偏振方向的第二子入射光在所述分光面上反射向所述反射面，经由所述反射面反射成为所述第二偏振方向的第二子入射光，所述第二子入射光透射通过所述分光面从所述第三方向出射。

此外，根据本发明的一个实施例的成像装置，其中所述第一方向和所述第二方向是相对方向，所述第三方向与所述第一方向和所述第二方向分别正交。

此外，根据本发明的一个实施例的成像装置，其中所述光入射单元还具有转轴，所述分光面以所述转轴为轴转动，使得所述分光面处于第一位置，以及与所述第一位置不同的第二位置，处于所述第一位置的所述光入射单元用于将所述从第一方向入射的第一入射光至少部分地反射，以从所述第三方向出射，并且处于所述第二位置的所述光入射单元用于将所述从第二方向入射的第二入射光至少部分地反射，以从所述第三方向出射。

根据本发明的另一实施例，提供了一种电子设备，包括成像装置，所述成像装置包括：光入射单元，用于接收至少从第一方向入射的第一入射光和从与所述第一方向不同的第二方向入射的第二入射光，将所述第一入射光和所述第二入射光至少部分地转换为从第三方向出射的成像光；以及成像单元，用于接收所述成像光，并且生成与所述成像光对应的图像信号。

根据本发明的又一实施例，提供了一种成像方法，用于包括光入射单元和成像单元的成像装置，包括：接收成像指令；判断所述成像指令所指示的成像方向，控制所述光入射单元接收来自所述成像方向的入射光，并且将所述入射光转换为出射的成像光；以及控制所述成像单元接收所述成像光，并且生成与所述成像光对应的图像信号，其中所述光入射单元用于接收至少从第一方向入射的第一入射光和从与所述第一方向不同的第二方向入射的第二入射光，将所述第一入射光和所述第二入射光至少部分地转换为从第三方向出射的成像光。

此外，根据本发明的又一个实施例的成像方法，其中所述光入射单元具有分光面和转轴，所述分光面以所述转轴为轴转动，使得所述分光面处于第一位置，以及与所述第一位置不同的第二位置，所述控制所述光入射单元接收来自所述成像方向的入射光包括：

在所述成像方向为第一方向时，使得所述分光面处于所述第一位置，将所述从第一方向入射的第一入射光至少部分地反射，以从所述第三方向出射；以及在所述成像方向为第二方向时，使得所述分光面处于所述第二位置，将所述从第二方向入射的第二入射光至少部分地反射，以从所述第三方向出射。

根据本发明实施例的成像装置、成像方法和使用该成像装置和成像方法电子设备，通过使用共用的光学单元和成像单元执行两个方向(即，向前和向后)的图像捕获，在不额外增加成像装置体积和成本的情况下，提供了向前和向后的均衡理想的成像性能。

要理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例性的，并且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1是概述根据本发明实施例的成像装置的示意图。

图2A和2B是进一步图示根据本发明实施例的第一示例的成像装置的示意图。

图3A和3B是进一步图示根据本发明实施例的第二示例的成像装置的示意图。

图4是图示根据本发明实施例的电子设备的示意图。

图5是图示根据本发明实施例的成像方法的流程图。

图6是进一步图示根据本发明实施例的成像方法的流程图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本公开中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

以下，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。

图1是概述根据本发明实施例的成像装置的示意图。在本发明的实施例中，所述成像装置10例如可用于诸如智能电话和平板电脑等的电子设备中，并且配置为执行两个方向(即，向前和向后)的图像捕获。

如图1所示，根据本发明实施例的成像装置10包括光入射单元200和成像单元300。容易理解的是，图1中为了简化描述仅仅示出与本发明紧密相关的单元，根据本发明实施例的成像装置10还可以包括在光入射单元200和成像单元300之间配置的变焦单元、光阑单元等其它单元组件。

具体地，所述光入射单元200用于接收至少从第一方向入射的第一入射光L₁和从与所述第一方向不同的第二方向入射的第二入射光L₂，将所述第一入射光L₁和所述第二入射光L₂至少部分地转换为从第三方向出射的成像光L₃。在本发明的一个实施例中，所述第一方向和所述第二方向是相对方向，所述第三方向与所述第一方向和所述第二方向分别正交。

所述成像单元300用于接收所述成像光L₃，并且生成与所述成像光L₃对应的图像信号。在本发明的一个实施例中，所述成像单元300可以CCD(电荷耦合器件)图像传感器或者CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器等配置。

在如图1所示的根据本发明实施例的成像装置10中，利用单个的所述光入射单元200将来自两个方向的入射光导向单个的所述成像单元300，从而实现面向两个方向的均衡和理想的成像性能，而没有增加所述成像装置10的体积和成本。以下将参照附图进一步详细描述根据本发明实施例的成像装置的配置。

图2A和2B是进一步图示根据本发明实施例的第一示例的成像装置的示意图。

如图2A和2B所示，根据本发明实施例的成像装置10中的所述光入射单元200进一步具有分光面201和反射面202。

具体地，所述分光面201用于将第一偏振方向的光反射和将第二偏振方向的光透射，所述第一偏振方向和所述第二偏振方向相互正交。在本发明的一个实施例中，所述光入射单元200例如可以由偏振分光棱镜(PBS)配置。所述光入射单元200由一对高精度直角棱镜胶合而成，其中一个棱镜的斜边面(即，所述分光面201)上镀有偏振分光介质膜。

如图2A所示，从第一方向入射的第一入射光L₁具有P光(如图所示，偏振方向平行于纸面)和S光(如图所示，偏振方向垂直于纸面)分量，当所述第一入射光L₁入射到所述分光面201时，其中的S光在所述分光面201上反射向所述第三方向成为所述成像光L₃。

如图2B所示，从第二方向入射的第二入射光L₂具有P光(如图所示，偏振方向平行于纸面)和S光(如图所示，偏振方向垂直于纸面)分量，当所述第二入射光L₂入射到所述分光面201时，其中的S光在所述分光面201上反射成为所述第一偏振方向的第二子入射光L₂’(S光)。在本发明的一个实施例中，通过在所述反射面202上镀有适当的高反射膜系，使得所述第一偏振方向的第二子入射光L₂’在所述反射面202反射成为所述第二偏振方向的第二子入射光L₂”(P光)。进一步度，所述第二偏振方向的第二子入射光L₂”再次入射到所述分光面201，并且透射通过所述分光面201成为从所述第三方向出射的所述成像光L₃。

如图2A和2B所示，通过配置具有PBS分光面的所述光入射单元200，使得从两个相对方向入射的所述第一入射光L₁和所述第二入射光L₂经由所述光入射单元200后转换为从所述第三方向出射的所述成像光L₃。

根据本发明实施例的第一示例的成像装置不限于此。例如，还可以在所述第一入射光L₁和所述第二入射光L₂入射到所述光入射单元200的所述分光面201之前配置相应的偏振转换单元。例如，通过配置相应的偏振转换单元，将从所述第一方向入射的所述第一入射光L₁中的P光转换为S光，从而使得转换后的S光也都经由所述分光面201向所述第三方向出射并且由所述成像单元300接收。如此，进一步提高了入射光的利用率，改善了成像的质量。

图3A和3B是进一步图示根据本发明实施例的第二示例的成像装置的示意图。

如图3A和3B所示，根据本发明实施例的成像装置10中的所述光入射单元200进一步具有分光面301和转轴302。

具体地，所述分光面301可以以所述转轴302为轴转动，使得所述分光面301处于第一位置，以及与所述第一位置不同的第二位置。在本发明的一个实施例中，所述分光面301上镀有高反射膜。

如图3A所示，所述分光面301处于第一位置，从第一方向入射的第一入射光L₁至少部分地在所述分光面301上反射向所述第三方向成为所述成像光L₃。

如图3B所示，所述分光面301相对于如图3A所示第一位置以所述转轴302为轴转动到第二位置，从第二方向入射的第二入射光L₂至少部分地在所述分光面301上反射向所述第三方向成为所述成像光L₃。

如图3A和3B所示，通过配置具有能够以转轴为轴转动的所述分光面301，使得从两个相对方向入射的所述第一入射光L₁和所述第二入射光L₂经由处于第一位置和第二位置的所述分光面301后转换为从所述第三方向出射的所述成像光L₃。

以上，参照图1到图3B描述了根据本发明实施例的成像装置。以下，将进一步参照附图描述采用所述成像装置的电子设备及其成像方法。

图4是图示根据本发明实施例的电子设备的示意图。

如图4所示，根据本发明实施例的电子设备1配置有所述成像装置10。根据本发明实施例的电子设备1例如可以是智能电话和平板电脑等。容易理解的是，图4中为了简化描述仅仅示出与本发明紧密相关的单元，根据本发明实施例的电子设备1还可以包括显示单元、输入单元等其它单元组件。

根据本发明实施例的电子设备1中的所述成像装置10包括光入射单元200和成像单元300。具体地，所述光入射单元200用于接收至少从第一方向入射的第一入射光L₁和从与所述第一方向不同的第二方向入射的第二入射光L₂，将所述第一入射光L₁和所述第二入射光L₂至少部分地转换为从第三方向出射的成像光L₃。在本发明的一个实施例中，所述第一方向和所述第二方向是相对方向，所述第三方向与所述第一方向和所述第二方向分别正交。具体地，所述第一方向为垂直指向所述成像装置10的前表面(即，通常配置有显示单元的表面)，所述第二方向为垂直指向所述成像装置10的后表面。

所述成像单元300用于接收所述成像光L₃，并且生成与所述成像光L₃对应的图像信号。在本发明的一个实施例中，所述成像单元300可以CCD(电荷耦合器件)图像传感器或者CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器等配置。

与传统上分别配置前置和后置摄像头的电子设备相比，根据本发明实施例的电子设备1中利用单个的成像装置10实现了面向两个方向的图像捕获，没有额外的体积和成本增加，并且两个方向具有均衡和理想的成像性能。

图5是图示根据本发明实施例的成像方法的流程图。根据本发明实施例的成像方法可用于上述参照附图描述的成像装置以及配置有该成像装置的电子设备。

如图5所示，根据本发明实施例的成像方法包括以下步骤。

在步骤S501中，接收成像指令。在本发明的一个实施例中，所述成像指令可以由所述成像装置或电子设备的用户经由指令输入单元输入。此后，处理进到步骤S502。

在步骤S502，判断所述成像指令所指示的成像方向。在本发明的一个实施例中，由所述成像装置或电子设备中的控制单元(未示出)基于所述成像指令判断需要成像的方向。可替代地，在本发明的另一个实施例中，由所述成像装置或电子设备中的控制单元基于所述成像装置或电子设备中配置的感测单元(未示出)感测的姿态和位置信息，判断需要成像的方向。此后，处理进到步骤S503。

在步骤S503中，控制所述光入射单元接收来自所述成像方向的入射光，并且将所述入射光转换为出射的成像光。在本发明的一个实施例中，所述光入射单元可以配置具有PBS分光面，使得从两个相对方向入射的所述第一入射光和所述第二入射光经由所述光入射单元后转换为从所述第三方向出射的所述成像光。可替代地，在本发明的另一个实施例中，所述光入射单元可以配置具有能够以转轴为轴转动的所述分光面，使得从两个相对方向入射的所述第一入射光和所述第二入射光经由处于第一位置和第二位置的所述分光面后转换为从所述第三方向出射的所述成像光。此后，处理进到步骤S504。

在步骤S504中，控制所述成像单元接收所述成像光，并且生成与所述成像光对应的图像信号。在本发明的一个实施例中，由CCD(电荷耦合器件)图像传感器或者CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器等配置的成像单元生成与所述成像光对应的图像信号。

图6是进一步图示根据本发明实施例的成像方法的流程图。如图6所示的根据本发明实施例的成像方法可应用于以上参照图3A和3B描述的、配置具有能够以转轴为轴转动的分光面的成像装置以及配置有该成像装置的电子设备。

如图6所示，根据本发明实施例的成像方法包括以下步骤。

图6所示的步骤S601和S602分别与参照图5描述的步骤S501和S502相同，在此将省略其重复描述。

在步骤S603中，判断在步骤S602获得的成像方向是否是第一方向。

如果在步骤S603中获得肯定结果，即成像方向是第一方向，则处理进到步骤S604中。

在步骤S604中，使得分光面处于第一位置。如上所述，通过以转轴为轴转动分光面，使得分光面处于所需的第一位置。此后，处理进到步骤S605。

在步骤S605中，将从第一方向入射的第一入射光至少部分地反射，已从第三方向出射。

相反地，如果在步骤S603中获得否定结果，即成像方向是第二方向，则处理进到步骤S606中。

在步骤S606中，使得分光面处于第二位置。如上所述，通过以转轴为轴转动分光面，使得分光面处于所需的第二位置。此后，处理进到步骤S607。

在步骤S607中，将从第二方向入射的第二入射光至少部分地反射，已从第三方向出射。在步骤S605和S607之后，处理进到步骤S608。

在步骤S608中，控制成像单元接收成像光，并且生成与成像光对应的图像信号。

以上，参照图1到图6描述了根据本发明实施例的成像装置、成像方法和使用该成像装置和成像方法电子设备，通过使用共用的光学单元和成像单元执行两个方向(即，向前和向后)的图像捕获，在不额外增加成像装置体积和成本的情况下，提供了向前和向后的均衡理想的成像性能。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后，还需要说明的是，上述一系列处理不仅包括以这里所述的顺序按时间序列执行的处理，而且包括并行或分别地、而不是按时间顺序执行的处理。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种成像装置，包括：

光入射单元，用于接收至少从第一方向入射的第一入射光和从与所述第一方向不同的第二方向入射的第二入射光，将所述第一入射光和所述第二入射光至少部分地转换为从第三方向出射的成像光；以及

成像单元，用于接收所述成像光，并且生成与所述成像光对应的图像信号,

其中所述光入射单元具有分光面，用于将第一偏振方向的光反射和将第二偏振方向的光透射，所述第一偏振方向和所述第二偏振方向相互正交；

其中所述光入射单元还具有反射面，用于将所述第一偏振方向的光经反射后成为所述第二偏振方向的光，

其中所述第二入射光中的所述第一偏振方向的第二子入射光在所述分光面上反射向所述反射面，经由所述反射面反射成为所述第二偏振方向的第二子入射光，所述第二子入射光透射通过所述分光面从所述第三方向出射。

2.如权利要求1所述的成像装置，其中所述分光面用于将所述第一入射光中的所述第一偏振方向的第一子入射光反射，以从所述第三方向出射。

3.如权利要求1或2所述的成像装置，其中所述第一方向和所述第二方向是相对方向，所述第三方向与所述第一方向和所述第二方向分别正交。

4.如权利要求1所述的成像装置，其中所述光入射单元还具有转轴，所述分光面以所述转轴为轴转动，使得所述分光面处于第一位置，以及与所述第一位置不同的第二位置，

处于所述第一位置的所述光入射单元用于将所述从第一方向入射的第一入射光至少部分地反射，以从所述第三方向出射，并且

处于所述第二位置的所述光入射单元用于将所述从第二方向入射的第二入射光至少部分地反射，以从所述第三方向出射。

5.一种电子设备，包括成像装置，所述成像装置包括：

光入射单元，用于接收至少从第一方向入射的第一入射光和从与所述第一方向不同的第二方向入射的第二入射光，将所述第一入射光和所述第二入射光至少部分地转换为从第三方向出射的成像光；以及

成像单元，用于接收所述成像光，并且生成与所述成像光对应的图像信号,

其中所述光入射单元具有分光面，用于将第一偏振方向的光反射和将第二偏振方向的光透射，所述第一偏振方向和所述第二偏振方向相互正交；

其中所述光入射单元还具有反射面，用于将所述第一偏振方向的光经反射后成为所述第二偏振方向的光，

其中所述第二入射光中的所述第一偏振方向的第二子入射光在所述分光面上反射向所述反射面，经由所述反射面反射成为所述第二偏振方向的第二子入射光，所述第二子入射光透射通过所述分光面从所述第三方向出射。

6.一种成像方法，用于包括光入射单元和成像单元的成像装置，包括：

接收成像指令；

判断所述成像指令所指示的成像方向，控制所述光入射单元接收来自所述成像方向的入射光，并且将所述入射光转换为出射的成像光；以及

控制所述成像单元接收所述成像光，并且生成与所述成像光对应的图像信号，

其中所述光入射单元用于接收至少从第一方向入射的第一入射光和从与所述第一方向不同的第二方向入射的第二入射光，将所述第一入射光和所述第二入射光至少部分地转换为从第三方向出射的成像光，其中所述光入射单元具有分光面，用于将第一偏振方向的光反射和将第二偏振方向的光透射，所述第一偏振方向和所述第二偏振方向相互正交；

其中所述光入射单元还具有反射面，用于将所述第一偏振方向的光经反射后成为所述第二偏振方向的光，

其中所述第二入射光中的所述第一偏振方向的第二子入射光在所述分光面上反射向所述反射面，经由所述反射面反射成为所述第二偏振方向的第二子入射光，所述第二子入射光透射通过所述分光面从所述第三方向出射。

7.如权利要求6所述的成像方法，其中所述光入射单元还具有转轴，所述分光面以所述转轴为轴转动，使得所述分光面处于第一位置，以及与所述第一位置不同的第二位置，所述控制所述光入射单元接收来自所述成像方向的入射光包括：

在所述成像方向为第一方向时，使得所述分光面处于所述第一位置，将所述从第一方向入射的第一入射光至少部分地反射，以从所述第三方向出射；以及

在所述成像方向为第二方向时，使得所述分光面处于所述第二位置，将所述从第二方向入射的第二入射光至少部分地反射，以从所述第三方向出射；

其中所述光入射单元还具有反射面，用于将所述第一偏振方向的光经反射后成为所述第二偏振方向的光，

其中所述第二入射光中的所述第一偏振方向的第二子入射光在所述分光面上反射向所述反射面，经由所述反射面反射成为所述第二偏振方向的第二子入射光，所述第二子入射光透射通过所述分光面从所述第三方向出射。