CN107209353B - 折反射系统和图像捕获装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种折反射系统。根据本发明的实施例的折反射系统包括：反射光学系统，其通过多个反射表面反射入射光；以及折射光学系统，其折射反射的入射光，其中，多个反射表面的各个内径设置在与邻近多个反射表面的相应内径的其它反射表面的外径相同的垂直线上，或者设置在与包括折射光学系统的顶表面的垂直线更近的距离处。

Description

折反射系统和图像捕获装置
技术领域
本发明涉及一种折反射系统和图像捕获装置，更具体地涉及一种可以实现适当阻挡杂散光的透镜的薄型化的折反射系统和图像捕获装置。
背景技术
不仅用于移动装置的紧凑型相机和相机趋向于逐渐微型化，而且无反相机和单镜头反光相机也趋向于逐渐微型化。因此，需要开发小型相机的薄型光学系统。近来，已经开发了一种折反射系统，其利用反射光学系统和折射光学系统两者实现了具有聚焦性能的薄型化。
反射透镜配置为使得光通过多次反射传递，并且传递的光形成图像。然而，如果入射除了视场之外的杂散光，这种反射透镜必须具有用于阻挡杂散光的构造。杂散光是指由于除了正常的折射或反射以外的原因而发生的不期望的噪声光。
因此，需要折反射系统能够实现适当阻挡杂散光的光学系统的薄型化。
发明内容
技术问题
本发明已经用于解决至少上述问题和/或缺点，并提供至少下面描述的优点。因此，本发明的一方面提供了可以实现适当阻挡杂散光的光学系统的薄型化的折反射系统，以及包括这样的折反射系统的图像捕获装置。
技术方案
根据本发明的一个方面，折反射系统包括：反射光学系统，配置为通过多个反射表面反射入射光；以及折射光学系统，配置为折射反射的入射光，其中，多个反射表面的内径设置在与邻近多个反射表面的相应内径的其它反射表面的外径相同的垂直线上，或者设置在与包括折射光学系统的顶表面的垂直线更近的距离处。
反射光学系统可以配置为使得穿过折反射系统的光轴的表面具有圆形形状，并且不穿过折反射系统的光轴的表面具有围绕光轴的环形形状。
反射光学系统可以配置为使得入射光从其输出的表面在折射光学系统的顶表面的方向上凹入地形成。
反射光学系统还可以包括配置为将多个反射表面彼此连接的连接表面。
连接表面可以涂覆有黑色材料，或者可以由入射光透过的透光表面形成。
涂覆有黑色材料的连接表面可以具有与折反射系统的折射率相匹配的折射率。
如果入射光入射到连接表面，连接表面可具有散射入射光的散射特性。
连接表面可以包括抗反射涂层，如果入射光入射到连接表面，则抗反射涂层被入射光透过。
反射光学系统还可以包括光吸收结构，其配置为吸收已透过包括抗反射涂层的连接表面的入射光。
反射表面可以涂覆有介电材料和反射金属材料。
金属材料可以是铝(Al)，银(Ag)和金(Au)中的任何一种。
根据本发明的另一方面，图像捕获装置包括：反射光学系统，配置为通过多个反射表面反射入射光；折射光学系统，配置为折射由反射光学系统反射的入射光；图像传感器，配置为感测折射的入射光并输出电信号；图像处理器，配置为处理输出的电信号；以及控制器，配置为通过反射光学系统和折射光学系统中的至少一个的移动来执行聚焦，其中，多个反射表面的内径设置在与邻近多个反射表面的相应内径的其它反射表面的外径相同的垂直线上，或者设置在与包括折射光学系统的顶表面的垂直线更近的距离处。
反射光学系统可以配置为使得穿过反射光学系统的光轴的表面具有圆形形状，并且不穿过反射光学系统的光轴的表面具有围绕光轴的环形形状。
反射光学系统可以配置为使得入射光从其输出的表面在折射光学系统的顶表面的方向上凹入地形成。
反射光学系统还可以包括配置为将多个反射表面彼此连接的连接表面。
连接表面可以涂覆有黑色材料，或者可以由入射光透过的透光表面形成。
涂覆有黑色材料的连接表面可以具有与折反射系统的折射率相匹配的折射率。
如果入射光入射到连接表面，连接表面可具有散射入射光的散射特性。
连接表面可以包括抗反射涂层，如果入射光入射到连接表面，则抗反射涂层被入射光透过。
反射光学系统还可以包括光吸收结构，其配置为吸收已透过包括抗反射涂层的连接表面的入射光。
反射表面可以涂覆有介电材料和反射金属材料。
金属材料可以是铝(Al)，银(Ag)和金(Au)中的任何一种。
反射表面具有96％以上的反射率。
有利效果
根据如上所述的本发明的各种实施例，可以实现适当阻挡杂散光的光学系统的薄型化。
附图说明
图1是示意性地示出根据本发明的实施例的折反射系统的构造的视图；
图2是示意性地示出根据本发明的另一实施例的折反射系统的构造的视图；
图3是示出根据本发明的实施例的折射光学系统的光学数据的表；
图4是示出图2的折射光学系统的每个表面的视图；
图5是示出图2的折反射系统的非球面表面的非球面表面系数值的表；
图6是对比地示出了根据本发明的折反射系统的入射光的路径的视图；
图7是示出了关于视场以外的光是否到达根据本发明的折反射系统中的图像传感器的模拟结果的图；以及
图8是示出了根据本发明的实施例的图像捕获装置的构造的框图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。在描述本发明的实施例时，如果认为这种描述将使本发明的要点不必要地模糊，则将省略对已知构造或功能的详细描述。
图1是示意性地示出根据本发明的实施例的折反射系统100-1的构造的视图。
参考图1，根据本发明的实施例的折反射系统100-1包括反射光学系统110和设置在反射光学系统110上的折射光学系统120。虽然图中未示出，但反射光学系统110和折射光学系统120可以固定地容纳在镜筒中。
反射光学系统110是反射从物体反射的入射光i1的构造。为此，反射光学系统110可以包括多个反射表面，即第二至第五表面130-2,130-3,130-4和130-5，其可以反射行进到反射光学系统110内部的入射光i1。通过反射光学系统110的多个反射表面(第二至第五表面130-2,130-3,130-4和130-5)反射的入射光i1行进到折射光学系统120。
反射光学系统110包括入射光i1和i2入射的第一表面130-1、以及第六表面130-6，如果入射到第一表面130-1的入射光被反射，则第六表面130-6在顶表面150的方向上输出反射的光。第一至第四表面130-1,130-2,130-3和130-4沿着反射光学系统110的圆周形成环形，第五和第六表面130-5和130-6沿着围绕光轴的半径方向布置成圆形。也就是说，在反射光学系统110中，穿过折反射镜头100的光轴的表面可以具有圆形形状，并且不穿过折反射镜头100的光轴的表面可以具有围绕光轴的环形形状。
反射光学系统110的多个反射表面130-2,130-3,130-4和130-5可以布置为彼此光学面对，以便将通过第一表面130-1入射的光输出到第六表面130-6。这里，反射表面彼此光学面对的布置可能不意味着多个反射表面130-2,130-3,130-4和130-5被布置成物理地面对它们的前表面，但是可以意味着反射表面布置成使得由任一个反射表面反射的光行进到另一个反射表面。例如，入射到第一表面130-1的光i1被第二表面130-2反射到第三表面130-3。此后，光i1被第三表面130-3反射并行进到第四表面130-4。被第四表面130-4反射的光i1再次被第五表面130-5反射，并且通过第六表面130-6朝向折反射系统的顶表面150行进。第一表面130-1和第六表面130-6不是反射光i1的反射表面，而是透光表面。可以在反射表面130-2,130-3,130-4和130-5上形成高反射涂层。相反，可以在透光表面130-1和130-6上形成高透光涂层。高反射涂层和高透光涂层可以反射和可以透过具有相同波长带(例如可见光)的光。
反射表面130-2,130-3,130-4和130-5可以涂覆有介电材料和反射金属材料。金属材料可以是铝(Al)，银(Ag)和金(Au)中的任何一种。在这种情况下，反射表面130-2,130-3,130-4和130-5可以具有96％以上的反射率。
折射光学系统是用于折射入射光的构成元件。特别地，折射光学系统120折射通过反射光学系统110输出的入射光i1和i2。折射光学系统120可以包括多个折射透镜。多个折射透镜可以具有不同的折射率，以便抑制色差。多个折射透镜可以折射通过反射光学系统110输出的入射光i1和i2，以将输出光聚焦在顶表面150上。图像传感器121(参见图7A和7B)可以布置在顶表面150上。
然而，在这样的实施例中，可存在从第一表面130-1直线行进到第六表面130-6的光i2。也就是说，不被反射光学系统110中的反射表面反射而直线通过的光可能会变成杂散光，从而引起诸如重影等的噪声的发生。为了阻挡杂散光，长罩可以放在透镜的前面。然而，在移动装置的情况下，使用这种罩是不自然的，并且需要能够不用罩阻挡光的方案。
图2是示意性地示出根据本发明的另一实施例的折反射系统100-2的构造的视图。
参考图2，根据本发明的另一实施例的折反射系统包括反射光学系统110和设置在反射光学系统110上的折射光学系统120。虽然图中未示出，但反射光学系统110和折射光学系统120可以固定地容纳在镜筒中。
反射光学系统110是反射入射光i3和i4的构造。为此，反射光学系统110可以包括多个反射表面130-2,130-3,130-4和130-5，其可以反射行进到反射光学系统110内部的入射光i3和i4。通过反射光学系统110的多个反射表面130-2,130-3,130-4和130-5反射的入射光i3行进到折射光学系统120。
反射光学系统110包括入射光i3和i4入射的第一表面130-1、以及第六表面130-6，如果入射到第一表面130-1的光被反射，则第六表面130-6在顶表面150的方向上输出反射的光。第一至第四表面130-1,130-2,130-3和130-4沿着反射光学系统110的圆周形成环形，第五和第六表面130-5和130-6沿着围绕光轴的半径方向布置成圆形。也就是说，在反射光学系统110中，穿过折反射镜头100的光轴的表面可以具有圆形形状，并且不穿过折反射镜头100的光轴的表面可以具有围绕光轴的环形形状。
反射光学系统110的多个反射表面130-2,130-3,130-4和130-5可以布置为彼此光学面对，以便将通过第一表面130-1入射的光i3输出到第六表面130-6。这里，反射表面彼此光学面对的布置可能不意味着多个反射表面130-2,130-3,130-4和130-5被布置成物理地面对它们的前表面，但是可以意味着反射表面布置成使得由任一个反射表面反射的光i3行进到另一个反射表面。例如，入射到第一表面130-1的光i3被第二表面130-2反射到第三表面130-3。此后，光i3被第三表面130-3反射并行进到第四表面130-4。被第四表面130-4反射的光再次被第五表面130-5反射，并且通过第六表面130-6朝向顶表面150行进。第一表面130-1和第六表面130-6不是反射光的反射表面，而是透光表面。可以在反射表面130-2,130-3,130-4和130-5上形成高反射涂层。相反，可以在透光表面130-1和130-6上形成高透光涂层。高反射涂层和高透光涂层可以反射和可以透过具有相同波长带(例如可见光)的光。
图2示例性地示出了四个反射表面130-2,130-3,130-4和130-5。然而，在该实施例中，反射表面130-2,130-3,130-4和130-5的数量不限于四个，而是可以根据其设计使用至少两个反射表面。
折反射镜头100的反射光学系统110可以具有折叠的光学结构，其中光行进路径在多个反射表面130-2,130-3,130-4和130-5中被多次衍射。根据这种折叠的光学结构，使用多个反射表面130-2,130-3,130-4和130-5使光学路径延长很长，因此不管反射光学系统110的焦距如何，都可以大大减小反射光学系统110的厚度(或在光轴方向上的长度)。因此，可以生产薄型相机。
多个反射表面130-2,130-3,130-4和130-5可以单独组装并固定在相机镜筒中。在这种情况下，其组装过程可能是复杂的，并且可能需要大量的时间来精确地定位各个反射表面130-2,130-3,130-4和130-5。因此，可以通过切割或注入一个透明材料来形成多个反射表面130-2,130-3,130-4和130-5。透明材料可以由例如玻璃或透明塑料材料例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)制成。不仅可以通过切割或注入透明材料来形成反射表面，而且还可以通过切割或注入透明材料来形成透光表面130-1和130-6。
折射光学系统120折射由反射光学系统110反射的入射光i3。折射光学系统120可以包括多个折射透镜。多个折射透镜可以具有不同的折射率，以便抑制色差。多个折射透镜可以折射由反射光学系统110反射的入射光i3，以将折射光聚焦在顶表面150上。
图像传感器121(参见图7A和7B)可以布置在顶表面150上。图像传感器121配置为形成已经通过折射透镜的物体的图像。图像传感器121包括以矩阵形式布置的多个像素。多个像素中的每一个根据入射光累积光电荷，并将由光电荷引起的图像作为电信号输出。图像传感器121可以由互补金属氧化物半导体(CMOS)或电荷耦合器件(CCD)构成。在图像传感器121的光入射表面上，还可以布置用于保护滤色器(未示出)和图像传感器121的像素的覆盖层(未示出)。
反射光学系统110的光轴周围的预定区域是入射光i3和i4未被反射的区域。在上述实施例中，入射光i3和i4不到达该区域，因此该区域不被使用。与此不同，上述区域可以配置为被由物体反射并入射到其上的光透过。在这种情况下，另一个折射光学系统可以进一步布置在该区域的物体方向上的前端处。
此外，从未使用区域反射或散射的光可以作为噪声。因此，该区域可以是漆成黑色的或可以设置有透光表面，并且可以在透镜前面设置用于阻挡透过的光的结构，以阻挡作为噪声的光。
围绕多个反射表面130-2,130-3,130-4和130-5的相应光轴的圆的内径可以设置在与邻近多个反射表面130-2,130-3,130-4和130-5的相应内径的其它反射表面上的圆的外径相同的垂直线上，或者设置在与包括折射光学系统100-2的顶表面150的垂直线更近的距离处。
也就是说，参照图2，可以知道，与邻近第二表面130-2的内径的第四表面130-4的外径相比，第二表面130-2的内径设置在与包括折射光学系统100-2的顶表面150的垂直线更近的距离处。类似地，与邻近第一表面130-1的内径的第三表面130-3的外径相比，第一表面130-1的内径设置在与包括折射光学系统100-2的顶表面150的垂直线更近的距离处。类似地，与邻近第三表面130-3的内径的第五表面130-5的外径相比，第三表面130-3的内径设置在与包括折射光学系统100-2的顶表面150的垂直线更近的距离处。与邻近第四表面130-4的内径的第六表面130-6的外径相比，第四表面130-4的内径设置在与包括折射光学系统100-2的顶表面150的垂直线更近的距离处。第一表面130-1和第六表面130-6不是反射表面，而是透光表面。也就是说，上述规则甚至适用于反射表面和透光表面之间。
根据本发明的技术特征，仅通过反射光学系统110的结构能够有效地阻挡杂散光，例如入射光i4。例如，可以知道，入射光i4被第四表面130-4和第六表面130-6之间的连接表面140阻挡。
如上所述，反射光学系统110还可以包括用于将多个反射表面130-2,130-3,130-4和130-5以及透光表面130-1和130-6彼此连接的连接表面140。连接表面140可以涂覆有黑色材料(例如黑色涂料)以吸收反射光。然而，如果入射角度大，则相对于以大入射角入射到连接表面140的光，根据菲涅耳原理可能出现全反射效应，并且需要最大限度地减小该效应。
黑色材料可以是具有与反射光学系统110的折射率相匹配的折射率的材料。如果折射率彼此不同，则可能在连接表面140上发生另一反射或全反射，从而产生杂散光。因此，黑色材料可以具有与反射光学系统110的折射率相匹配的折射率。为此，与透镜材料折射率匹配的材料被扩散在透镜材料上，使得黑色涂料可以良好地吸附到透镜材料上，并且黑色涂料被涂覆在其上。此后，通过干燥或固化过程，透镜和黑色漆棒彼此良好地粘附以实现良好的吸收而不损失光。此外，通过扩大其上扩散有黑色涂料的连接表面140的表面粗糙度，可以吸收入射到连接表面140的一部分光，另一部分光可以扩散到前表面。
此外，如果入射光入射到连接表面，连接表面140可以包括被入射光透过的抗反射涂层。在这种情况下，折反射系统100-1还可以包括配置为吸收已透过连接表面140的入射光的光吸收结构。
如上所述，连接表面140可以由吸收表面构成。如果入射光入射到连接表面140，连接表面140可具有散射入射光的散射特性。为此，可以在连接表面140上形成精细的散射结构。
另一方面，在反射光学系统110中，输出入射光的表面(第六表面)可以在折反射系统100的顶表面150的方向上凹入地形成。换句话说，输出入射光的表面(第六表面)可以在折反射系统100的物体的方向上凸出地形成。通过上述形状，可以确保其中布置折射光学系统120的空间，以实现折反射系统100的薄型化，并且用于容纳折反射系统100的镜筒可以以低高度制成，以提高生产率。
图3是示出根据本发明的实施例的折射光学系统的光学数据的表，并且图4是示出图2的折射光学系统的每个表面的视图。
在图3的表中，表面S0和S1表示虚拟球面。表面S0表示物体。中心厚度根据与物体的距离而不同。参考图4，S2表示第一表面130-1，S3表示第二表面130-2，S4表示第三表面130-3。此外，S5表示第四表面130-4，S6表示第五表面130-5，S7表示第六表面130-6。此外，S8至S13表示折射光学系统120的折射透镜的表面。也就是说，S8和S9表示第一折射透镜的前表面和后表面，S10和S11表示第二折射透镜的前表面和后表面。此外，S12和S13表示第三折射透镜的前表面和后表面，S14和S15表示图像传感器的板(盖玻璃)的前表面和后表面。此外，S16表示空白空间，“图像”表示图像传感器表面。此外，在表面类型中，“球面”表示球面表面，“非球面”表示非球面表面。此外，“半径”表示曲率半径，“厚度”表示中心厚度，“玻璃”表示材料特性。
另一方面，表面S2至S13表示非球面表面。图5是示出图2的折反射系统的非球面表面的非球面表面系数值的表。这里，非球面表面系数可以遵循下面的数学表达式1。
数学表达式1[等式1]
Figure BDA0001356659380000091
在实施例中，折反射数系统100-2的有效焦距(EFL)为26.3mm，入瞳直径(EPD)为22mm，F数为1.195。
图6A和6B是对比地示出了根据本发明的折反射系统100-1和100-2的入射光的路径的视图。
图6A示出了根据本发明的实施例的折反射系统100-1的入射光路径，并且图6B示出了根据本发明的另一实施例的折反射系统100-2的入射光路径。
如图6A所示，在折反射系统100-1中，可以知道，从第一表面130-1直线行进到第六表面130-6的入射光600是不被反射表面反射而是直接通过折反射系统100-1的杂散光。
相反，如图6B所示，在折反射系统100-2中，从第一表面130-1直线行进到第六表面130-6的入射光610被反射表面620反射，从而可以有效地阻挡杂散光。
图7A和7B是示出了关于视场以外的光是否到达根据本发明的折反射系统100-1和100-2中的图像传感器的模拟结果的图。
图7A示出了关于视场以外的光是否到达根据本发明的实施例的折反射系统100-1中的图像传感器的模拟结果，并且图7B示出了关于视场以外的光是否到达根据本发明的另一实施例的折反射系统100-2中的图像传感器的模拟结果。
如图7A所示，在折反射系统100-1中，可以知道，视场以外的光(FOV)到达图像传感器。相反，如图7B所示，在折反射系统100-2中，可以知道，视场以外的光(FOV)不到达图像传感器，而是被阻挡。
在下文中，将描述包括上述折反射系统100-1和100-2的图像捕获装置100。图8是示出了根据本发明的实施例的图像捕获装置1000的构造的框图。
根据本发明的实施例的图像捕获装置1000可以是各种电子装置之一。例如，图像捕获装置1000可以通过例如数字相机，MP3播放器，PMP，智能电话，蜂窝电话，智能眼镜，平板电脑，智能手表等的各种装置之一来实现。
参考图8，根据本发明的实施例的图像捕获装置1000包括反射光学系统110，折射光学系统120，图像传感器121，AFE 122，TG 123，电机驱动器124，图像处理器145，控制器133，显示器155，电源170，存储器160和输入器125。
由于反射光学系统110和折射光学系统120已经在上面描述，因此将省略其重复的说明。
虽然图中未示出，图像捕获装置1000还可以包括虹膜。虹膜配置为调节在通过反射光学系统110和折射光学系统120之后入射到图像捕获装置1000内部的光量。虹膜具有能够逐渐增加或减小开口尺寸以便控制入射光量的机械结构。虹膜使用称为F数的虹膜数表示打开的程度。当虹膜值变小时，开口的尺寸变大，因此入射光的量增加以产生明亮的图像。
图像传感器121配置为形成已经通过折射光学系统120的物体图像。图像传感器121包括以矩阵形式布置的多个像素。多个像素中的每一个根据入射光累积光电荷，并将由光电荷引起的图像作为电信号输出。图像传感器121可以由互补金属氧化物半导体(CMOS)或电荷耦合器件(CCD)构成。
图像传感器121可以包括光电二极管PD，传输晶体管TX，复位晶体管RX和浮动扩散节点FD。光电二极管PD产生并累积与物体的光学图像相对应的光电荷。传输晶体管TX响应于传输信号将在光电二极管PD中产生的光电荷传输到浮动扩散节点FD。复位晶体管响应于复位信号而释放存储在浮动扩散节点FD中的电荷。在施加复位信号之前输出存储在浮动扩散节点FD中的电荷，并且CDS图像传感器执行相关双重采样(CDS)处理。此外，ADC将已经执行了CDS处理的模拟信号转换为数字信号。
定时发生器(TG)123输出用于读出图像传感器121的像素数据的定时信号。TG 123由控制器133控制。
模拟前端(AFE)122通过采样对从图像传感器121输出的物体图像的电信号进行数字化。AFE 113由控制器133控制。
然而，如上所述，可以设计可替代AFE 122和TG 123的另一配置。特别地，在图像传感器121由CMOS型实现的情况下，可不需要这样的配置。
电机驱动器124基于通过读出相位差像素计算出的信息而驱动聚焦透镜来进行聚焦。然而，在图像捕获装置1000由智能电话或蜂窝电话实现的情况下，可以通过软件执行聚焦，而不驱动用于聚焦的透镜，因此可以不设置电机驱动器124。此外，电机驱动器124可以通过在垂直于折反射系统100的光轴的方向上或在光轴方向上驱动包括在反射光学系统110和折射光学系统120中的图像传感器121和多个透镜中的至少一个来校正手抖动。这将在后面更详细地描述。
图像处理器145在控制器133的控制下处理原始图像数据，并将处理的数据记录在存储器160中。此外，图像处理器145将存储在存储器160中的处理后的图像数据传送到显示器155。
在使用相位差执行自动对焦的情况下，图像处理器145从由图像传感器121输出并由AFE 123采样的信号分离用于生成图像的信号(从一般像素读出的信号)和用于计算相位差的信号(从相位差像素读出的信号)。这是使用用于计算相位差的信号来快速计算相位差，并且通过并行地生成诸如实时取景的图像来快速执行自动聚焦。
然而，根据本发明的各种实施例的图像捕获装置1000不限于使用相位差像素的自动聚焦技术。也就是说，根据本发明的各种实施例的图像捕获装置1000还可以包括可以执行对比度自动聚焦的技术配置。
图像处理器145处理原始图像数据以产生YCbCr数据。首先，通过校正电路(未图示)校正原始图像数据的像素缺陷。校正电路参照校正表校正像素缺陷，并且在校正表中登记有缺陷像素的地址。对与通过相邻像素的地址一致的像素执行校正。
图像处理器145包括确定图像的黑色水平的OB钳位电路(未示出)。固态成像装置121位于光学黑色(OB)区域中，并且检测OB区域的信号平均值，并通过各像素值之间的差来确定黑色水平。
此外，图像处理器145使用灵敏度率控制电路(未示出)来控制颜色不同的灵敏度率。灵敏度率控制电路控制标准光源下的R，G和B色的灵敏度。通常，G的增益值固定为“1”，R和B的灵敏度与此匹配。
在输出静止图像的情况下，在灵敏度率控制之后，通过输出缓冲器输出图像数据。在这种情况下，由于以隔行方式生成图像，所以不可能立即执行后处理。相反，在输出实时取景图像的情况下，以渐进的方式生成图像，因此可以立即执行后处理。
此外，图像处理器145执行跳过读出，使得其读出部分像素线并使用水平跳过读出电路(未示出)跳过剩余像素线，因此原始图像的像素数减少。
图像处理器145使用WB控制电路(未示出)来控制图像数据的白平衡(WB)。照明光的光谱分布根据成像环境而不同，白色物体即使通过其成像也可能不显示为白色。给予R，G和B像素不同的增益值以匹配其信号水平。通常，G的增益值固定为“1”，R和B的信号水平与此相匹配。
此外，图像处理器145对图像数据进行伽马校正。通过伽马校正，执行与显示器155的输出匹配的灰度转换。
此外，图像处理器145使用颜色插值电路(未示出)，从一个像素的一个颜色的拜耳信号生成由一个像素的三个颜色组成的典型彩色图像信号。
此外，图像处理器145使用颜色转换/颜色校正电路(未示出)执行颜色空间转换和颜色校正以匹配输出。如果需要，可以使用查找表(LUT)。在颜色转换/颜色校正之后，图像数据变为YCbCr数据。
图像处理器145使用分辨率转换电路(未示出)转换分辨率以匹配图像大小。
图像处理器145使用空间滤波器电路(未示出)处理图像数据的空间滤波器。强调Y信号的边缘，执行Cb/Cr信号的低通滤波(LPF)。
此外，图像处理器145通过使用CbCr跳过读出电路(未示出)执行关于Cb/Cr信号的跳过读出，将Cb/Cr信号转换为YCbCr 4：2：2的图像数据。图像数据通过输出缓冲器输出，并通过总线记录在存储器160中。
在静止图像的情况下，可以执行隔行扫描型读出，在这种情况下，不存在相邻的像素线，因此不可能直接处理颜色插值。因此，在预处理完成之后，通过控制像素线的顺序，静止图像首先通过输出缓冲器以渐进式存储在存储器160中。再次读取图像数据，并通过输入缓冲器输入到图像处理器145。
然而，在静止图像的情况下，本发明的实施例不限于隔行扫描型，而是可以实现以渐进式读出静止图像。
另一方面，在静止图像的情况下，需要生成作为在成像操作之后要看到的小尺寸图像的预览图像或缩略图像。这是通过省略一些像素的数据如跳过读数来准备的。
图像处理器145使用AF信号插值电路(未示出)将相位差像素部分插值为一般像素值。相位差像素位于通用像素之间，如果直接使用该部分，则可能会出现分辨率恶化。因此，使用周围的一般像素执行插值。
图像处理器145的JPEG编解码器压缩YCbCr数据。压缩图像数据被记录在存储器160中。通过此，图像生成程序完成。
运动传感器180配置为感测图像捕获装置1000的运动。为此，运动传感器180可以包括加速度传感器、角速度传感器和地磁传感器中的至少一个。
加速度传感器检测单位时间的速度变化。加速度传感器可以在三个轴上实现。在作为3轴加速度传感器的实施方式的情况下，加速度传感器被布置在不同的方向上，以提供彼此正交的X，Y和Z轴加速度传感器。
加速度传感器将X，Y和Z轴加速度传感器的输出值转换为数字值，并将转换的数字值提供给预处理器。在这种情况下，预处理器可以包括斩波电路，放大电路，滤波器和A/D转换器。因此，从3轴加速度传感器输出的电信号被斩波、放大和滤波，然后被转换为数字电压值。
角速度传感器配置为通过感测指示装置100在预定方向上的单位时间的变化来感测角速度。作为角速度传感器，可以使用具有三个轴的陀螺仪。
还可以使用地磁传感器等来实现6轴陀螺仪。地磁传感器是可以通过检测磁场流检测方位角的传感器。地磁传感器检测图像捕获装置1000的方位坐标，并且基于方位坐标来检测图像捕获装置1000的放置方向。
地磁传感器通过使用磁通门等测量由地磁场引起的电压值来检测地磁场。地磁传感器可以以2轴或3轴类型实现。在这种情况下，由于由各轴地磁传感器计算出的地磁场的输出值根据相邻磁场的大小而不同，因此通常执行用于将地磁场输出值映射到规定范围的归一化(例如，-1到1)。使用归一化因子(例如比例值或偏移值)来执行归一化。为了计算归一化因子，需要首先使地磁传感器旋转几次时计算地磁传感器的输出值，然后检测输出值中的最大值和最小值。使用归一化因子归一化的值用于方位角校正工作。
控制器133可以包括处理器，用于在其中存储用于控制图像捕获装置1000的控制程序的ROM 112，和用于存储从图像捕获装置1000的外部输入的信号或数据或者作为用于在图像捕获装置1000中执行的各种工作的存储区域的RAM 113。
控制器133控制图像捕获装置1000的整体操作和图像捕获装置1000的内部构成元件之间的信号流，并进行数据处理。控制器133从电源170向内部构成元件提供电源。如果满足用户的输入或设定条件，则控制器133可以执行存储在存储器160中的各种应用和操作系统(OS)。
处理器可以包括用于图形处理的图形处理单元(GPU)。在处理器中，可以在片上系统(SoC)中实现核心(未示出)和GUP(未示出)。处理器可以包括单个核心，双核心，三核心，四核心及其多个核心。此外，处理器，ROM和RAM可以通过内部总线彼此连接。
特别地，控制器133可以基于运动传感器180的感测结果来控制电机驱动器124通过反射光学系统、折射光学系统和图像传感器121的折射透镜中的至少一个的移动来执行聚焦。
在反射光学系统110的情况下，由于焦距很长，反射光学系统110可能对手抖动敏感。为了补偿手抖动，包括在反射光学系统110、图像传感器121和折射光学系统120中的多个折射透镜中的至少一个可以在垂直于光轴的方向上或在与光轴水平的方向上被驱动。例如，多个折射透镜中的任何一个或全部可以在手抖动偏移的方向上(例如在垂直于光轴的方向上)被驱动。
此外，如果物体的位置改变(即，如果物体和图像捕获装置之间的距离改变)，则包括在反射光学系统110、图像传感器121和折射光学系统120中的多个折射透镜中的至少一个可以在与光轴垂直或水平的方向上被驱动，以便调节焦点。
此外，控制器133可以控制图像捕获装置1000的所有配置的操作。
显示器155配置为显示由文本和图标组成的用户界面，物体，图像捕获装置信息，动态图像和静止图像中的至少一个。
在这里，物体的种类没有限制。也就是说，该物体可以是应用图标，内容图标，缩略图图像，文件夹图标，小部件，列表项，菜单和内容图像中的至少一个。如果选择了相应的图像，则应用图标是用于执行包括在图像捕获装置1000中的应用的图标。如果选择了相应的图像，则内容图标是用于再现内容的图标。缩略图像是缩小到小尺寸的图像，一目了然，如果选择了相应的图像，文件夹图标是用于在文件夹中显示文件的图标。小部件是用于提供立即执行应用图标而不进行几个级别中的菜单选择的用户界面的图标。列表项配置为以列表的形式显示文件，并且菜单图像配置为显示可选择的菜单。具体地，显示器155提供稍后描述的用户界面。
显示器155可以通过各种显示面板进行设计。也就是说，显示器155可以通过各种显示技术来实现，例如有机发光二极管(OLED)，液晶显示器(LCD)面板，等离子体显示面板(PDP)，真空荧光显示器(VFD)场发射显示器(FED)和电致发光显示器(ELD)。显示面板主要是发光型，但不排除反射型显示(E墨，P墨或光子晶体)。此外，可以通过柔性显示器或透明显示器来实现显示。
输入器125配置为接收用户输入。输入器125可以包括至少一个按钮(未示出)。此外，输入器125可以包括位于显示器155上的触摸屏。
至少一个按钮可以形成在图像捕获装置1000的壳体的前、侧或后表面上，作为推动型或触摸式，并且可以包括电源/锁定按钮，快门按钮，菜单按钮，主页按钮，后退按钮和搜索按钮中的至少一个。如果按下按钮，则相应的控制命令生成，以传送到控制器133，并且控制器133根据相应的控制命令控制图像捕获装置1000的操作。
存储器160存储各种信息。具体地，存储器160在其中存储操作系统，不包括应用的经处理的原始图像数据，转换的YCbCr 4：2：2图像数据和压缩的YCbCr图像数据。
存储器160可以包括诸如ROM或RAM的存储器，硬盘驱动器(HDD)和蓝光盘(BD)。存储器可以是电可擦除可编程ROM(EEPROM)或诸如非易失性RAM的非易失性存储器，但是不排除诸如静态RAM或动态RAM的易失性存储器的使用。在硬盘驱动器的情况下，可以应用尺寸为1.8英寸或更小并且可安装在图像捕获装置1000上的小硬盘。
通信器135可以包括移动通信模块和子通信模块中的至少一个。
在控制器133的控制下，可以使用一个或两个或更多个天线将移动通信模块(未示出)无线连接到外部设备。移动通信模块发送/接收用于与可连接到图像捕获装置1000、智能电话(未示出)、平板PC或另一图像捕获装置(未示出)的具有电话号码的便携式电话(未示出)的语音呼叫，视频呼叫，短消息服务(SMS)，多媒体消息(MMS)以及数据通信的无线信号。
子通信模块(未示出)可以包括无线LAN模块(未示出)和短距离通信模块(未示出)中的至少一个。例如，子通信模块可以包括无线LAN模块(未示出)和短距离通信模块(未示出)中的任何一个，或者可以包括无线LAN模块(未示出)和短距离通信模块(未示出)。
在控制器133的控制下，短距离通信模块可以在没有接入点(AP)的情况下在图像捕获设备1000和外部设备之间执行无线短距离通信。短距离通信模块可以包括蓝牙，蓝牙低能量，红外数据关联(IrDA)，Wi-Fi，超宽带(UWB)和近场通信(NFC)。
有线通信端口190配置为支持USB，高分辨率多媒体接口(HDMI)，数字视频/视频接口和移动高清链路(MHL)，并且用线缆与连接到其的外部设备发送/接收数据。
此外，图像捕获装置1000还可以包括多媒体单元(未示出)，GPS(未示出)和接近传感器(未示出)。
在本发明的描述中，术语“控制器”包括处理器，ROM和RAM。
虽然已经参考本发明的某些实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将会理解，在不脱离由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (14)

1.一种折反射系统，包括：
反射光学系统，配置为通过多个反射表面反射入射光；以及
折射光学系统，配置为折射由所述反射光学系统反射的入射光以将折射光聚焦在所述折射光线系统的顶表面上，
其中：
所述反射光学系统包括布置在相对于所述折反射系统的光轴的第一角度处的第一反射表面和布置在相对于所述光轴的第二角度处的第二反射表面，
所述第一角度和所述第二角度是不同的使得布置在相对于所述光轴的第三角度处的第一连接表面连接所述第一反射表面和所述第二反射表面，
所述反射光学系统包括与所述折反射系统的光轴交叉的输出表面以及连接所述输出表面和所述第二反射表面的第二连接表面，并且
所述折反射系统的视场之外的入射光被所述第二连接表面阻挡。
2.根据权利要求1所述的折反射系统，其中，所述反射光学系统配置为使得穿过所述折反射系统的光轴的表面具有圆形形状，并且不穿过所述折反射系统的光轴的表面具有围绕所述光轴的环形形状。
3.根据权利要求1所述的折反射系统，其中，所述反射光学系统配置为使得入射光从其输出的所述输出表面在所述折射光学系统的顶表面的方向上凹入地形成。
4.根据权利要求1所述的折反射系统，其中，所述第二连接表面涂覆有黑色材料。
5.根据权利要求4所述的折反射系统，其中，所述第二连接表面具有与所述折反射系统的折射率相匹配的折射率。
6.根据权利要求1所述的折反射系统，其中，所述第二连接表面具有当入射光入射到所述连接表面时散射入射光的散射特性。
7.根据权利要求1所述的折反射系统，其中，所述第二连接表面包括当入射光入射到所述连接表面时被入射光透过的抗反射涂层。
8.根据权利要求7所述的折反射系统，其中，所述反射光学系统还包括光吸收结构，其配置为吸收已透过包括抗反射涂层的所述第二连接表面的入射光。
9.根据权利要求1所述的折反射系统，其中，所述反射表面涂覆有介电材料和反射金属材料。
10.根据权利要求9所述的折反射系统，其中，金属材料是铝(Al)、银(Ag)和金(Au)中的任何一种。
11.一种图像捕获装置，包括：
反射光学系统，配置为通过多个反射表面反射入射光；
折射光学系统，配置为折射由所述反射光学系统反射的入射光以将折射光聚焦在所述折射光线系统的顶表面上；
图像传感器，配置为感测折射的入射光并输出电信号；
图像处理器，配置为处理输出的电信号；以及
控制器，配置为通过所述反射光学系统和所述折射光学系统中的至少一个的移动来执行聚焦，
其中：
所述反射光学系统包括布置在相对于所述图像捕获装置的光轴的第一角度处的第一反射表面和布置在相对于所述光轴的第二角度处的第二反射表面，
所述第一角度和所述第二角度是不同的使得布置在相对于所述光轴的第三角度处的第一连接表面连接所述第一反射表面和所述第二反射表面，
所述反射光学系统包括与所述光轴交叉的输出表面以及连接所述输出表面和所述第二反射表面的第二连接表面，并且
所述图像捕获装置的视场之外的入射光被所述第二连接表面阻挡。
12.根据权利要求11所述的图像捕获装置，还包括配置为感测所述图像捕获装置的运动的运动传感器，
其中，所述控制器基于感测到的所述图像捕获装置的运动来移动所述反射光学系统、所述折射光学系统和所述图像传感器中的至少一个，以防止由于所述图像捕获装置的抖动而产生噪声。
13.根据权利要求11所述的图像捕获装置，其中，所述反射光学系统配置为使得穿过所述反射光学系统的光轴的表面具有圆形形状，并且不穿过所述反射光学系统的所述光轴的表面具有围绕所述光轴的环形形状。
14.根据权利要求11所述的图像捕获装置，其中，所述反射光学系统配置为使得入射光从其输出的所述输出表面在所述折射光学系统的顶表面的方向上凹入地形成。
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