CN106973205A - 一种摄像头、摄像头成像方法及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摄像头、摄像头成像方法及移动终端，摄像头包括：镜头，所述镜头由多个微透镜组成，用于捕捉光线信号和输出多个光学图像信号；多个感光传感器，所述多个感光传感器与所述多个微透镜一一对应，用于将所述多个光学图像信号转换成多个模拟图像信号；多个模数转换器，用于转换所述多个模拟图像信号为多个数字图像信号；图像拼接处理器，用于拼接和处理所述多个数字图像信号。本发明提供的摄像头成像效果好,速度快，且质量轻，厚度薄；本发明提供的摄像头成像方法运用范围广，产生误差小；本发明还提供了一种具有上述摄像头的移动终端。

Description

一种摄像头、摄像头成像方法及移动终端

技术领域

本发明涉及电子设备领域，特别是涉及一种摄像头、摄像头成像方法及移动终端。

背景技术

手机、平板以及笔记本等电子类产品，已经成为人们日常生活、工作中不可或缺的设备，随着人们对电子产品性能的要求越来越高，摄像头已成为多数电子设备中的标配部件。

现有技术中的摄像头通常包括一个大的凸透镜、感光元件，其成像原理为：光线经过凸透镜后照射到感光元件上(例如CCD、CMOS)；感光元件将光线转换为对应的模拟图像信号；模拟图像信号再经过模数转换器变为数字图像信号；数字图像信号经过图像处理器(DSP)进行加工处理，处理后的图像存储到电子产品内存中供用户保存和翻看。

然而技术在迅速发展，人们开始趋向于使用更轻更薄的电子产品，对摄像头的拍照质量也越来越高要求。对于拍照质量而言，拍照的成像质量部分由像素和进光量决定，像素越大，成像质量越高，感光单元就越多，摄像头体积和厚度就会相应增加；相应的进光量越大，成像质量越好，表面积也会增加；由此可见，摄像头拍照质量的提高与厚度和表面积的减小在一定程度上是相矛盾的。

在提高拍照质量，同时使摄像头更小、更薄、更轻量化的道路上，该领域的技术人员也作出了很多研究。

发明专利CN201410337667.0就公开了一种高像素薄型镜头，由5组透镜构成光学成像系统，合理配合正、负屈折力透镜，配置光焦度，从而提高成像质量和减小镜头厚度，但这种镜头厚度的减小方式并不符合对大多数的镜头的改造。

又如发明专利CN201510712650.3公开了一种摄像头组件，包括多个透镜单元，多个感光单元，该组件可以集成在LCD上，达到隐藏摄像头的效果，减小了摄像头使用空间。然该组件实际应用的程度不高，也只在和LCD配合使用时，其减小使用空间的效果才能较好的体现。

因此，如何在提高摄像头成像质量同时又减小镜头厚度、减轻摄像头重量的问题上，以及如何在成像原理上改进以适应对多数摄像头的改造，还需要更多的探究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种摄像头、摄像头成像方法及移动终端，可以减小摄像头厚度、减轻摄像头重量，从而减轻电子设备总重量和减小电子设备厚度，并且能在一定程度上提高摄像头成像质量，也符合对大部分摄像头的改造使用，运用覆盖面广。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种摄像头，包括：

镜头，所述镜头由多个微透镜组成，用于捕捉光线信号和输出多个光学图像信号；

多个感光传感器，所述多个感光传感器与所述多个微透镜一一对应，用于将所述多个光学图像信号转换成多个模拟图像信号；

多个模数转换器，用于转换所述多个模拟图像信号为多个数字图像信号；

图像拼接处理器，用于拼接和处理所述多个数字图像信号。

优选的，所述多个微透镜为可变微透镜，可在电压作用下发生形态改变以改变主光角。

优选的，所述多个微透镜呈圆形阵列状集成排布，所述多个微透镜设置于同一平面。

优选的，所述多个微透镜的通光孔径为四边形或六边形。

优选的，所述多个模数转换器与所述多个感光传感器一一对应。

一种基于上述摄像头的成像方法，包括以下步骤：

S1.获取多个光线信号组；

S2.将所述多个光线信号组转换成与之对应的多个模拟图像信号；

S3.将所述多个模拟图像信号转换成与之对应的多个数字图像信号；

S4.将所述多个数字图像信号拼接处理，得到最终的数字图像信号。

一种移动终端，包括以上所述的摄像头；

优选的，所述移动终端还包括处理器，所述处理器通过控制施加给所述可变微透镜的电压大小，以实现对所述多个微透镜的主光角的调节。

优选的，所述移动终端还包括旋转头，所述摄像头设置在所述旋转头内。

优选的，所述旋转头上还包括闪光灯和光感装置。

本发明可以减小摄像头厚度、减轻摄像头重量，从而减轻电子设备总重量和减小电子设备厚度，并且能在一定程度上提高摄像头成像质量，也符合对大部分摄像头的改造使用，运用覆盖面广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术的技术方案，附图如下：

图1是本发明一实施例中摄像头结构模块示意图；

图2是本发明一实施例中摄像头成像方法的流程图；

图3是本发明一实施例中摄像头中图像拼接处理器的模块示意图；

图4是本发明一实施例中摄像头中图像拼接处理器的模块示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

如图1所示，为本发明一实施例中摄像头结构模块示意图，在本实施例中，摄像头包括镜头100、多个感光传感器200、多个模数转换器300以及图像拼接处理器400。

所述镜头100由多个微透镜110组成，用于捕捉光线信号和输出光学图像信号；多个微透镜110将所拍摄图像分成多个部分进行光线采集，得到多个部分的光学图像，可将光学图像个别化有针对的处理，能较全面的采集实际的景物还原真实图像从而达到高质量的获取光学图像；

所述多个微透镜11是通光孔径和浮雕深度为微米级的透镜，相比传统透镜，微透镜具有质量轻、结构小等诸多优点，可在一定程度上减小了镜头的整体厚度和减轻摄像头重量。

所述多个感光传感器200与所述多个微透镜110一一对应，用于将光学图像信号转换成模拟图像信号；一一对应的设置，提高了传感器响应速度，使得穿过所述多个微透镜110的光线都可以聚焦到每个对应感光传感器上，实现光学图像信号到模拟图像信号的一对一转换，增加转换程度，提高整体转换率。

所述多个模数转换器300，用于转换所述模拟图像信号为数字图像信号，设置多个模数转换器可以加速成像。

所述图像拼接处理器400，用于拼接和处理所述数字图像信号。

通过上述结构的设计，本实施例中的摄像头又轻又薄，在成像质量上也比较突出，相比传统摄像头功能强大，在实际生产中还可以设置呈现各种形态，使用在不同的需要摄像的电子设备中，使用范围广。

如图2所示，一种摄像头成像方法，包括以下步骤：

S1.获取多个光线信号组；

本步骤中，摄像头镜头可将光线分组别的获取，得到多个光线信号组；

S2.将所述多个光线信号组转换成与之对应的多个模拟图像信号；

S3.将所述多个模拟图像信号转换成与之对应的多个数字图像信号；

S4.将所述多个数字图像信号拼接处理，得到最终的数字图像信号；

本实施例中的方法从常规的成像原理上进行突破，使得运用该成像原理的摄像头都可以改进，其运用覆盖面广，且成像质量高。

本实施例中还提供了一种移动终端(比如手机、平板电脑等)，包括以上所述的摄像头，使用该摄像头的移动终端等于是使移动终端拥有了打开更薄更轻世界大门的敲门砖，因为现有的移动终端中摄像头的使用一直是局限移动终端整体厚度的原因之一。

所述移动终端还包括存储器，用于储存所述摄像头得到的最终数字图像信号。

所述移动终端还包括旋转头，所述摄像头设置在所述旋转头内，可旋转操作实现前置摄像头和后置摄像头的共用。

所述旋转头还包括：

闪光灯，用于增加通光量和提高光线亮度；

光感装置，用于感应光线的强弱来调节移动终端亮度；

以及听筒。

采用上述结构的移动终端可以设置成又薄又轻款，且功能基本符合常规移动终端的要求，还可将同一个摄像头既作为前置摄像头用又作为后置摄像头使用，降低移动终端制造成本同时满足自拍也高质量像素的需求。

实施例2

本实施例与之前的实施例不同之处在于，本实施例强调了一种使用可变微透镜的摄像头。

所述多个微透镜110为可变微透镜，可在电压作用下发生形态改变以改变主光角，供用户根据实际情况可调整主光角，提高不同景物的成像质量。

本实施例提供的一种移动终端，还包括处理器，所述处理器通过控制给以所述可变微透镜不同电压大小，实现对所述多个微透镜110的主光角的调节。

本实施例除了拥有之前实施例中的各种优点外，本实施例中的所述多个微透镜110可以通过电压改变其形态，来实现主光角调节，便于用户针对不同景色进行调节，用户通过调节选择出最佳的主光角效果，能使得远景、近景不同取景的成像效果都能更加优质；

移动终端作为沟通和娱乐的载体，目前基本人手一部，在移动终端中附带上具有该功能的摄像头，可针对不同景物调节出最佳主光角，再对该景物快速响应进行多通道并行处理，能使得用户具有更丰富的体验，照相更流畅，色彩等相关效果还原更真实。

实施例3

本实施例与实施例2的区别在于，所述多个微透镜110呈圆形阵列状集成排布，所述多个微透镜110设置于同一平面，圆形阵列状集成排布的微透镜阵列利用超精密加工技术加工而成，是由通光孔径及浮雕深度为微米级的透镜组成的阵列，它不仅具有传统透镜的聚焦、成像等基本功能，还具有质量轻、结构小、视场大和分辨率高的优点，它能够完成传统光学元件无法完成的功能，并能构成许多新型的光学系统，作为功能性元件，被广泛应用在波前传感、光聚能、光整形等多种系统。

所述多个微透镜110的通光孔径为六边形。

所述多个模数转换器300与所述多个感光传感器200一一对应，一一对应使转换速率提高的同时保证了转换的数量，减小图像的畸变。

相比之前所述的两个实施例，本实施例通过深入研究，更细致的设置所述多个微透镜110的呈阵列排布状态，达到增加光线的通过量、完善景物采集的效果，不但使远处和近处像清晰，连背景也十分清楚，更好的还原了景物；

还将多个模数转换器300与所述多个感光传感器200一一对应使用，保证图像顺利完整的转换，为高质量成像保驾护航。

实施例4

如图3所示，本实施例与实施例3的区别在于，所述图像拼接处理器400包括：

获取单元410，用于获取所述多个数字图像信号；

畸变校正单元420，用于校正所述多个数字图像信号存在的畸变参数，生成对应的校正图像；

配准计算单元430，用于计算得出所述校正图像的重叠部分；采用二进制特征匹配算法，逐帧获取相邻两个校正图像之间相同特征部分。

拼接单元440，用于拼接所述校正图像的重叠部分，生成最终数字图像信号。

一种摄像头成像方法，在步骤S4中摄像头获取多个数字图像信号，分别对各个数字图像信号进行畸变校正处理，生成对应的校正图像，再将校正图像利用配准算法获取图像中重叠部分，将其拼接得到最终完整的数字图像信号；可将镜头中产生的较小畸变校正，使拼接更顺畅，误差更小。

运用本实施例，人员可操作摄像头镜头对准所照景物，通过移动终端中处理器调整电压大小控制主光角改变以达到较佳成像效果，景物反射的光线以较好的角度进入六边形微透镜圆形阵列照射在感光传感器上，六边形微透镜圆形阵列每一个单元都对应一个感光传感器，每个感光传感器也都对应一个模数转换器，可保证每个阶段一一对应的完整转换；上述转换结束后再利用摄像头中图像拼接处理器获取多个数字图像信号，通过校正、配准一系列处理将多个数字图像信号中的重叠部分充分获取，有效的解决了拼接误差随着图像帧数增加而扩散的问题，保证图像能够拼接良好，最终呈现出一副真实还原实际景物的高分辨率的数字图像，经过上述一个过程，也就完成了景物的一次拍摄，摄像头时刻准备下一次的运作。

实施例5

如图4所示，本实施例与实施例4的区别在于，所述图像拼接处理器400还包括：

审核修正单元450，与所述拼接单元440相连，用于根据预设的图形图像参数要求对拼接所得的数字图像效果进行审核，若不满足，则采用预定的修正方式对该拼接所得的数字图像进行优化，得到最终符合要求的图像，所述预设的图形图像参数要求可根据不同用户的实际需求利用外接设备对其进行设置。

一种摄像头成像方法，在步骤S4中摄像头获取多个数字图像信号，分别对各个数字图像信号进行畸变校正处理，生成对应的校正图像，再将校正图像利用配准算法获取图像中重叠部分，将其拼接得到完整的数字图像信号后，还需通过审核修订处理，才最终得到符合用户需求的数字图像信号。

一种移动终端，还包括参数预设模块，用于预先设定所述摄像头中审核修正单元450的图形图像参数。

本实施例丰富了摄像头的功能，保证摄像头所照景物可随用户根据使用当下的情况，按需获取，例如图片尺寸、分辨率以及色彩深度等。

运用本实施例，人员操作摄像头镜头对准所需要获取景物，通过移动终端中处理器调整电压大小控制主光角改变以达到较佳成像效果，通过调取参数预设模块，设置图像尺寸、分辨率以及色彩深度等参数，等待景物反射的光线以较好的角度进入六边形微透镜圆形阵列照射在感光传感器上，六边形微透镜圆形阵列每一个单元都对应一个感光传感器，每个感光传感器也都对应一个模数转换器，可保证每个阶段一一对应的转换响应速度和转换程度，可使景物畸变少；上述转换结束后再利用摄像头中图像拼接处理器获取多个数字图像信号，通过校正、配准一系列处理将多个数字图像信号中的重叠部分充分获取，有效的解决了拼接误差随着图像帧数增加而扩散的问题，保证图像能够拼接良好，再通过用户预先设定好的方式进行审核修正处理，最终呈现出一副真实还原实际景物的、高分辨率的、符合用户实际需求的数字图像。

本发明的有益效果是：

通过使用多个微透镜以及多个微透镜阵列状排布代替常规凸透镜作为摄像头镜头，将所照景物分成多个小景物可短焦距聚焦成像，可减小镜头厚度，减轻摄像头重量，甚至可以在一定程度上提高摄像头成像质量，解决摄像头拍照质量的提高与厚度减小之间的矛盾。

多个微透镜为可变微透镜，改变了镜头一成不变的形象，通过施加不同电压可控制镜头主光角调节，选择最佳主光角，控制近景远景的成像，可供用户根据实际情况提高不同景物的成像质量。

通过使用多个图像传感器和多个模数转换器与微透镜阵列中多个微透镜一一对应，实现多通道并行处理，并利用图像拼接处理器拼接处理图像，有助于使景物的成像更加细腻，获得更高品质的照片。

本发明从成像原理的角度出发改进了摄像头构造，使摄像头运用覆盖面，移动终端等电子设备使用了上述摄像头之后，也能使其往更轻更薄的发展更进了一步。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种摄像头,其特征在于，包括：

镜头，所述镜头由多个微透镜组成，用于捕捉光线信号和输出多个光学图像信号；

多个感光传感器，所述多个感光传感器与所述多个微透镜一一对应，用于将所述多个光学图像信号转换成多个模拟图像信号；

多个模数转换器，用于转换所述多个模拟图像信号为多个数字图像信号；

图像拼接处理器，用于拼接和处理所述多个数字图像信号。

2.根据权利要求1所述的一种摄像头，其特征在于，所述多个微透镜为可变微透镜，可在电压作用下发生形态改变以改变主光角。

3.根据权利要求2所述的一种摄像头，其特征在于，所述多个微透镜呈圆形阵列状集成排布，所述多个微透镜设置于同一平面。

4.根据权利要求1所述的一种摄像头，其特征在于，所述多个微透镜的通光孔径为四边形或六边形。

5.根据权利要求1所述的一种摄像头，其特征在于，所述多个模数转换器与所述多个感光传感器一一对应。

6.一种基于权利要求1-5中的任一项所述的摄像头的成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.获取多个光线信号组；

S2.将所述多个光线信号组转换成与之对应的多个模拟图像信号；

S3.将所述多个模拟图像信号转换成与之对应的多个数字图像信号；

S4.将所述多个数字图像信号拼接处理，得到最终的数字图像信号。

7.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的摄像头。

8.根据权利要求7所述的一种移动终端，其特征在于，还包括处理器，所述处理器通过控制施加给所述可变微透镜的电压大小，以实现对所述多个微透镜的主光角的调节。

9.根据权利要求8所述的一种移动终端，其特征在于，还包括旋转头，所述摄像头设置在所述旋转头内。

10.根据权利要求9所述的一种移动终端，其特征在于，所述旋转头上还包括闪光灯和光感装置。