CN107493425A - 电子设备及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供了电子设备及其控制方法。电子设备包括主透镜、图像传感器和至少一个处理器。当接收到用于获取图像的输入时，至少一个处理器被配置为：通过将图像传感器设置到与针对物体的第一焦点相对应的第一位置，从至少一个主透镜获取包括物体的第一图像；通过将图像传感器设置到与针对物体的第二焦点相对应的第二位置，从至少一个主透镜获取包括物体的第二图像；以及将所获取的第一图像和所获取的第二图像组合以生成组合的图像。第一焦点和第二焦点是关于针对物体的聚焦位置彼此对称的位置。

Description

电子设备及其控制方法
技术领域
本公开涉及电子设备及其控制方法。
背景技术
图像传感器是用于将光学图像转换成电信号的装置。通常，图像传感器包括电荷耦合器件(CCD)型图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)型图像传感器(CIS)。图像传感器具有多个像素，并且每个像素可以输出与入射光对应的像素信号。所述多个像素中的每个像素可以通过光电转换元件(例如，光电二极管)累积与入射光对应的光电荷，并基于所累积的光电荷输出像素信号。
近来，在图像获取设备中，已经广泛使用了具有在一个微透镜中布置了多个光电二极管的结构的图像传感器。在这种类型的图像传感器中，一个微透镜构成一个像素，并且相同尺寸的像素通常被布置成彼此邻近。
以上信息仅作为背景信息被呈现以帮助理解本公开。关于上述信息中的任何内容是否可适用为相对于本公开的现有技术，未作出确定，且未作出断言。
发明内容
从具有在一个微透镜中布置了多个光电二极管的结构的图像传感器输出的图像，由于图像以微透镜为单位来配置，与光电二极管的数目相比较，具有分辨率降低的问题。根据相关领域的用于解决该问题的技术，将主透镜的位置从准确的聚焦(on-docus)状态改变为最低散焦(de-focus)状态，以便提高所获取的图像的分辨率，并且使用在改变后的位置处获取的像素数据生成输出图像(换言之，最终图像)。也就是，可以通过下述方式生成输出图像：执行仅在改变后的单聚焦位置(focus position)处获取图像的操作，以及将该图像与由多个光电二极管获取的且具有不同相位的像素数据组合。在根据相关领域的技术中，聚焦位置和具有最大分辨率的位置可以彼此不同，并且在图像的每个区域之间图像质量可以不同。
本公开的各方面至少解决上述问题和/或缺点，并且至少提供下述优点。因此，本公开的一个方面提供了一种电子设备，该电子设备用于在生成输出图像(或组合的图像)的同时通过组合在各个位置处获得的图像来提高输出图像的分辨率。
本公开的一个方面提供了一种存储有指令的记录介质，该指令被配置为使得至少一个处理器执行一个或多个操作，用于在生成输出图像的同时通过组合在各个位置处获得的图像来提高输出图像的分辨率。
本公开的一个方面提供了一种用于电子设备的控制方法，该控制方法用于在生成输出图像的同时通过组合在各个位置处获得的图像来提高输出图像的分辨率。
根据本公开的一个方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括至少一个主透镜、图像传感器和至少一个处理器，其中，当接收到用于获取图像的输入时，至少一个处理器被配置为：通过将图像传感器设置到与针对物体的第一焦点相对应的第一位置，从至少一个主透镜获取包括物体的第一图像；通过将图像传感器设置到与针对物体的第二焦点相对应的第二位置，从至少一个主透镜获取包括物体的第二图像；以及将所获取的第一图像和所获取的第二图像组合以生成组合的图像。
根据本公开的一个方面，提供了一种计算机可读记录介质。该计算机可读记录介质存储有指令，这些指令被配置为使得至少一个处理器执行一个或多个操作，包括下述操作：接收用于获取图像的输入；通过将图像传感器设置到与针对物体的第一焦点相对应的第一位置，从至少一个主透镜获取包括物体的第一图像；通过将图像传感器设置到与针对物体的第二焦点相对应的第二位置，从至少一个主透镜获取包括物体的第二图像；以及将所获取的第一图像和所获取的第二图像组合以生成组合的图像。
根据本公开的一个方面，提供了一种控制电子设备的方法。该方法包括：接收用于获取图像的输入；通过将图像传感器设置到与针对物体的第一焦点相对应的第一位置，从电子设备的至少一个主透镜获取包括物体的第一图像；通过将图像传感器设置到与针对物体的第二焦点相对应的第二位置，从至少一个主透镜获取包括物体的第二图像；以及将所获取的第一图像和所获取的第二图像组合以生成组合的图像。
根据本公开的一个方面，提供了一种用于生成由电子设备输出的输出图像的方法，使得将从主透镜的各个焦点获取的图像组合，从而可以在特定图像没有退化的情况下提高输出图像的分辨率。
根据结合附图披露本公开的各个实施例的以下详细描述，本公开的其他方面、优点和显著特征对于本领域技术人员而言将变得明显。
附图说明
根据以下结合附图的描述，本公开的某些实施例的上述和其他方面、特征和优点将更清晰，在附图中：
图1是用于描述根据本公开的各个实施例的电子设备的示图；
图2是用于描述根据本公开的各个实施例的相机模块的示图；
图3A和图3B是用于描述根据本公开的各个实施例的聚焦状态和散焦状态的示图；
图4是用于描述根据本公开的各个实施例的光电二极管在聚焦状态下接收光的操作的示图；
图5是用于描述根据本公开的各个实施例的在主透镜移动至第一位置的状态下接收光的操作的示图；
图6是用于描述根据本公开的各个实施例的在主透镜移动至第二位置的状态下接收光的操作的示图；
图7是用于描述根据本公开的各个实施例的生成组合的图像的功能或操作的示图；
图8A是用于描述根据本公开的各个实施例的第一图像的示图；
图8B是用于描述根据本公开的各个实施例的第二图像的示图；
图8C和图8D是用于描述根据本公开的各个实施例的组合的图像的示图；
图9A、图9B、图10A和图10B是用于比较根据现有技术的输出图像与根据本公开的各个实施例的组合的图像的示图；
图11是用于描述根据本公开的各个实施例的应用四个光电二极管的情况的示图；以及
图12是用于描述根据本公开的各个实施例的控制电子设备的方法的示图。
遍及附图，应注意使用相似的附图标号描绘相同或类似的元素、特征和结构。
具体实施方式
提供参照附图的以下描述以帮助对权利要求及其等同物限定的本公开的各个实施例的综合理解。本公开包括各种具体细节以有助于理解，但是这些应被认为仅是示范性的，而非限制性的。相应地，本领域普通技术人员将认识到，在不背离本公开的范围和精神的情况下，可以做出对这里描述的各个实施例的各种修改和变型。此外，为了清楚和简要，可以省略对熟知功能和构造的描述。
以下描述和权利要求中使用的术语和词语不限于书籍的含义，而是仅由发明人使用以使得能够实现对本公开的清楚和一致的理解。相应地，本领域技术人员应明白，仅出于说明的目的而不是出于限制所附权利要求及其等同物限定的本公开的目的，提供本公开的各个实施例的以下描述。
应理解，除非上下文另有清楚指定，否则单数形式“一(a,an)”和“该(the)”包括复数个所指物。因此，例如，对“部件表面”的指代也包括一个或多个这样的表面的指代。
如本文所使用的，表述“具有”、“可以具有”、“包括”或“可以包括”是指存在对应特征(例如，数字、功能、操作或构成元素(如部件))，并且不排除一个或多个附加的特征。
在本公开中，表述“A或B”、“A和/或B中的至少一个”或“A和/或B中的一个或多个”可以包括列出项的所有可能的组合。例如，表述“A或B”、“A和B中的至少一个”或“A或B中的至少一个”是指下述项中的全部：(1)包括至少一个A；(2)包括至少一个B；或者(3)包括至少一个A和至少一个B中的全部。
在本公开的各个实施例中使用的表述“第一”、“第二”、“该第一”或“该第二”可以修饰各种部件，而与顺序和/或重要性无关，但是并不限制相应的部件。例如，第一用户设备和第二用户设备指示不同的用户设备，尽管它们二者都是用户设备。例如，在不背离本公开的范围的情况下，第一元件可以被称作第二元件，并且类似地，第二元件可以被称作第一元件。
应理解，当元件(例如第一元件)被称为(可操作地或可通信地)“连接”或“耦接”到另一元件(例如第二元件)时，该元件可以直接连接或耦接到另一元件，或任何其他元件(例如第三元件)可以插入在该元件与该另一元件之间。相反，可以理解，当元件(例如第一元件)被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一元件(第二元件)时，在该元件与该另一元件之间没有插入的元件(例如第三元件)。
在本公开中使用的表述“配置为”可以根据情况与例如“适合于”、“具有……的能力”、“被设计为”、“适配于”、“被制成为”或“能够”进行互换。术语“配置为”不一定表示以硬件“具体设计为”。或者，在一些情况下，表述“设备被配置为……”可以表示设备连同其他设备或部件一起“能够……”。例如，短语“处理器适配于(或配置为)执行A、B和C”可以意味着仅用于执行对应操作的专用处理器(例如嵌入式处理器)、或者能够通过运行存储在存储器设备中的一个或多个软件程序来执行对应操作的通用处理器(例如，中央处理器单元(CPU)或应用处理器(AP))。
这里所使用的术语仅用于描述具体实施例的目的，而非意在限制其他实施例的范围。除非在上下文中单数表述和复数表述明确不同，否则单数表述可以包括复数表述。除非另有限定，否则本文所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。除非在本公开中清楚地限定，否则如在通用字典中定义的术语可以被解释为具有与相关技术领域的语境含义相同的含义，而不应被解释为具有理想的或过于正式的含义。在一些情况下，甚至在本公开中定义的术语也不应解释为排除本公开的实施例。
根据本公开的各个实施例的电子设备可以包括下述项中的至少一个：例如，智能电话、平板个人计算机(PC)、移动电话、视频电话、电子书阅读器(e-book阅读器)、台式PC、膝上型PC、笔记本计算机、工作站、服务器、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、MPEG-1音频层-3(MP3)播放器、移动医疗设备、相机和可穿戴设备。根据各个实施例，可穿戴设备可以包括下述项中的至少一个：附件型(例如，手表、戒指、手镯、脚镯、项链、眼镜、隐形眼镜、或头戴式设备(HMD))、织物或服装整合型(例如电子服装)、身体穿戴型(例如，护皮垫或纹身)、以及可生物植入型(例如，可植入电路)。
根据一些实施例，电子设备可以是家用电器。家用电器可以包括下述项中的至少一个：例如，电视、数字视频盘(DVD)播放器、音频、冰箱、空调、真空吸尘器、烤炉、微波炉、洗衣机、空气净化器、机顶盒、家用自动化控制面板、安全控制面板、电视盒(例如，SamsungHomeSyncTM、Apple TVTM、或Google TVTM)、游戏机(例如，XboxTM和PlayStationTM)、电子词典、电子钥匙、摄录机、以及电子相框。
根据另一实施例，电子设备可以包括下述项中的至少一个：各种医疗设备(例如，各种便携式医疗测量设备(血糖监控设备、心率监控设备、血压测量设备、体温测量设备等)、磁共振血管造影(MRA)、磁共振成像(MRI)、计算机断层扫描(CT)仪器和超声仪器)、导航设备、全球定位系统(GPS)接收器、事件数据记录器(EDR)、飞行数据记录器(FDR)、车辆信息娱乐设备、船用电子设备(例如，船用导航设备和陀螺罗盘)、航空电子设备、安全设备、汽车音响主机、家用或工业用机器人、银行的自动柜员机(ATM)、商店销售点(POS)、或物联网设备(例如，灯泡、各种传感器、电表或气表、喷淋器设备、火警、恒温器、路灯、烤面包机、体育用品、热水箱、加热器、煮炉等)。
根据一些实施例，电子设备可以包括下述项中的至少一个：家具或建筑物/结构的一部分、电子板、电子签名接收设备、投影仪、以及各种测量仪器(例如，水表、电表、气表和无线电波表)。在各种实施例中，电子设备可以是上述各种设备中的一个或多个设备的组合。根据一些实施例，电子设备也可以是柔性设备。此外，根据本公开的一个实施例的电子设备不限于前述设备，并且可以包括根据技术发展的新的电子设备。
下文中，将参照附图描述根据各个实施例的电子设备。如本文所使用的，术语“用户”可以表示使用电子设备的人或使用电子设备的设备(例如人工智能电子设备)。
图1是用于描述根据本公开的各个实施例的电子设备的示图。
电子设备101可以包括至少一个应用处理器(AP)110、通信模块120、用户识别模块(SIM)卡124、存储器130、传感器模块140、输入设备150、显示器160、接口170、音频模块180、相机模块191、电源管理模块195、电池196、指示器197和电机198。
处理器110可以驱动例如操作系统或应用程序以控制连接到处理器110的多个硬件或软件元件，并且可以执行各种类型的数据处理和操作。处理器110可以被实施为例如片上系统(Soc)。根据一个实施例，处理器110还可以包括图形处理单元(GPU)和/或图像信号处理器(ISP)。处理器110还可以包括图1所示的元件中的至少一些(例如，蜂窝通信模块121)。处理器110可以在易失性存储器中加载从至少一个其他元件(例如非易失性存储器)接收的指令或数据以处理所加载的指令或数据，并且可以将各种类型的数据存储在非易失性存储器中。
通信模块120可以包括例如蜂窝通信模块121、Wi-Fi模块123、蓝牙(BT)模块125、全球导航卫星系统(GNSS)模块127(例如，GPS模块、Glonass模块、Beidou模块或Galileo模块)、近场通信(NFC)模块128和射频(RF)模块129。
蜂窝通信模块121可以通过通信网络提供例如语音呼叫、视频呼叫、文本消息业务、因特网业务等。根据一个实施例，蜂窝通信模块121可以利用用户识别模块124(例如，SIM卡)来识别和认证在通信网络内的电子设备101。根据一个实施例，蜂窝通信模块121可以执行处理器110可提供的功能中的至少一些。根据一个实施例，蜂窝通信模块121可以包括通信处理器(CP)。
Wi-Fi模块123、BT模块125、GNSS模块127或NFC模块128可以包括例如用于处理通过对应模块发送和接收的数据的处理器。根据一些实施例，蜂窝通信模块121、Wi-Fi模块123、蓝牙(BT)模块125、GNSS模块127和NFC模块128中的至少一些(两个或更多个)可以包括在一个集成芯片(IC)或IC封装中。
RF模块129例如可以发送/接收通信信号(例如，RF信号)。RF模块129可以包括例如收发器、功率放大器模块(PAM)、频率滤波器、低噪放大器(LNA)、天线等。根据另一个实施例，蜂窝通信模块121、Wi-Fi模块123、BT模块125、GNSS模块127和NFC模块128中的至少一个可以通过单独的RF模块发送/接收RF信号。
用户识别模块(SIM)124可以包括例如包含用户识别模块和/或嵌入式SIM的卡，并且可以包含唯一标识信息(例如，集成电路卡识别码(ICCID))或用户信息(例如，国际移动用户身份(IMSI))。
存储器130可以包括例如内部存储器132或外部存储器134。内部存储器132可以包括例如易失性存储器(例如，动态随机存取存储器(DRAM)、静态RAM(SRAM)、同步动态RAM(SDRAM)等)和非易失性存储器(例如，一次可编程只读存储器(OTPROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、掩模ROM、闪速ROM、闪速存储器(例如，NAND闪速存储器或NOR闪速存储器)、硬盘驱动器、固态驱动器(SSD)等)中的至少一个。
外部存储器134还可以包括闪速驱动器，例如紧凑型闪存(CF)、安全数字(SD)、微型安全数字(Micro-SD)、迷你型安全数字(Mini-SD)、极速数字(xD)、多媒体卡(MMC)、存储棒等。外部存储器134可以通过各种接口功能上和/或物理上连接到电子设备101。
传感器模块140可以例如测量物理量或检测电子设备101的操作状态，并且可以将所测量或检测的信息转换成电信号。传感器模块140可以包括例如下述项中的至少一个：姿势传感器140A、陀螺仪传感器140B、大气压传感器140C、磁传感器140D、加速度传感器140E、握持传感器140F、接近度传感器140G、颜色传感器140H(例如，红、绿和蓝(RGB)传感器)、生物计量(biometric)传感器140I、温度/湿度传感器140J、照度传感器140K和超紫外线(UV)传感器140M。另外地或替选地，传感器模块140可以包括例如电子鼻传感器、肌电图(EMG)传感器、脑电图(EEG)传感器、心电图(ECG)传感器、红外(IR)传感器、虹膜传感器和/或指纹传感器。传感器模块140还可以包括用于控制其中包括的一个或多个传感器的控制电路。在一些实施例中，电子设备101还可以包括处理器，该处理器被配置为作为处理器110的一部分或与处理器110分离地控制传感器模块140，并且在处理器110处于休眠状态时，电子设备101可以控制传感器模块140。
输入设备150可以包括例如触摸面板152、(数字)笔传感器154、按键156或超声输入设备158。触摸面板152可以使用例如电容式、电阻式、红外(IR)式和超声式中的至少一种。此外，触摸面板152还可以包括控制电路。触摸面板152还可以包括触觉层以向用户提供触觉反应。
(数字)笔传感器154可以包括例如识别板(recognition sheet)，该识别板是触摸面板的一部分或与触摸板相分离。按键156可以包括例如物理按钮、光学按键或小键盘。超声输入设备158可以通过麦克风(例如，麦克风188)检测由输入工具生成的超声波，以识别与所检测到的超声波相对应的数据。
显示器160可以包括面板162、全息照相设备164或投影仪166。面板162可以被实现为例如柔性的、透明的或可穿戴的。面板162与触摸面板152一起可以被实现为一个模块。全息照相设备164可以通过利用光的干涉在空中显示三维图像。投影仪166可以通过将光投影到屏幕上来显示图像。屏幕可以位于例如电子设备101的内部或外部。根据一个实施例，显示器160还可以包括用于控制面板162、全息照相设备164或投影仪166的控制电路。根据本公开的各个实施例，显示器160可以显示各种图像。
接口170可以包括例如高清多媒体接口(HDMI)172、通用串行总线(USB)174、光学接口176或D-超小型(D-Sub)178。接口170可以包括例如移动高清链接(MHL)接口、安全数字(SD)卡/多媒体卡(MMC)接口、或红外数据协会(IrDA)标准接口。
音频模块180可以将例如声音转换成电信号，反之亦然。音频模块180可以处理通过例如扬声器182、接收器184、一个或多个耳机186、麦克风188等输入或输出的声音信息。
相机模块191是可以拍摄静止图像和运动图像的设备。根据一个实施例，相机模块191可以包括一个或多个图像传感器(例如，前置传感器或后置传感器)、透镜、图像信号处理器(ISP)或闪光灯(例如，发光二极管(LED)或氙灯)。
电源管理模块195可以管理例如电子设备101的电力。根据一个实施例，电源管理模块195可以包括电源管理集成电路(PMIC)、充电器集成电路(IC)、或者电池或燃料计量器(gauge)。PMIC可以使用有线和/或无线充电方法。无线充电方法的示例可以包括磁共振方法、磁感应方法、电磁波方法等。还可以包括用于无线充电的另外的电路(例如，线圈回路、谐振电路、整流器等)。电池计量器可以测量例如电池196的残余量以及充电时的电压、电流或温度。电池196可以包括例如可充电电池和/或太阳能电池。
指示器197可以指示电子设备101或其一部分(例如，处理器110)的特定状态(例如，启动状态、消息状态、充电状态等)。电机198可以将电信号转换成机械振动并且可以生成振动、触觉效应等。尽管未示出，电子设备101可以包括用于支持移动电视的处理单元(例如，GPU)。用于支持移动电视的处理单元可以根据标准(诸如，数字多媒体广播(DMB)、数字视频广播(DVB)、MediaFloTM等)处理媒体数据。
根据本公开的硬件的上述部件元件中的每个可以由一个或多个部件来配置，并且可以基于电子设备的类型改变对应部件元件的名称。根据本公开的各个实施例的电子设备可以包括上述元件中的至少一个。可以省略一些元件或在电子设备中还可以包括其他附加的元件。此外，根据各个实施例的硬件部件中的一些可以被组合成一个实体，该实体可以执行与组合前的相关部件的功能相同的功能。
图2是用于描述根据本公开的各个实施例的相机模块的示图。
根据本公开的各个实施例的相机模块200可以包括主透镜202、驱动模块204、微透镜206、以及光电二极管208a和208b。当每个微透镜被配置为包括两个光电二极管时，光电二极管可以包括第一光电二极管208a和第二光电二极管208b。光电二极管208a和208b可以被设置在基底207上。光电二极管208a和208b可以构成图像传感器的至少一部分。驱动模块204可以电连接到处理器210(例如，至少一个处理器)。处理器210可以向驱动模块204发送用于控制驱动模块204的电信号。驱动模块204可以利用接收到的电信号调节(控制)主透镜202的位置。驱动模块204可以包括例如致动器。可以与相机模块200分离地配置在图2中示出的各个部件中的至少一些。
图3A和图3B是用于描述根据本公开的各个实施例的聚焦状态和散焦状态的示图。图3A示出了聚焦状态下的光路，并且图3B示出了散焦状态下的光路。本公开中的术语“聚焦(on focus)”可以指在获取特定物体的图像时像素差异(pixel disparity)为零的情况，并且术语“散焦(defocus)”可以指像素差异不为零的情况。
参照图3A，根据本公开的各个实施例的光电二极管308a和308b可以接收从物体310反射的光。可以通过主透镜302和微透镜306接收光。在图3A所示的聚焦状态下，与一个微透镜306对应的第一光电二极管308a和第二光电二极管308b可以接收从同一物体310反射的光。光电二极管308a和308b可以被设置在基底307上。
参照图3B，在散焦状态下，与一个微透镜306对应的第一光电二极管308a和第二光电二极管308b可以接收从不同物体312反射的光。如上所述，主透镜302可以连接至驱动模块304。
图4是用于描述根据本公开的各个实施例的光电二极管在聚焦状态下接收光的操作的示图。
如上所述，在聚焦状态(聚焦状态是像素差异为零的情况)下，如图4所示，可以在图像传感器的表面上形成焦点。在这种聚焦状态下，由于接收到从同一物体反射的光，所以针对光电二极管L(例如，L1、L2、L3和L4)和R(例如，R1、R2、R3和R4)中的每个获取的图像不会产生相位差。
图5是用于描述根据本公开的各个实施例的在主透镜移动至第一位置的状态下接收光的操作的示图。
根据本公开的各个实施例，当从用户接收到用于获取图像的输入时，处理器(例如，处理器210)可以控制驱动模块(例如，驱动模块204)，使得主透镜(例如，主透镜202)的位置关于聚焦状态移动至另一位置。用于获取图像的输入可以包括例如通过输入设备(例如，输入设备150)或快门的单个输入。图5示出了移动主透镜，以使得主透镜的位置关于聚焦状态下的焦点，使焦点相对于物体移动了+0.5个像素距离(换言之，散焦度)，并且变为散焦状态。为了便于描述，在本公开中移动了+0.5个像素距离的焦点可以被称作第一位置。处理器可以将主透镜在第一位置处获取的数据(换言之，用于第一图像的像素数据)存储在存储模块中。根据本公开的各个实施例的散焦度(N，例如，0.5个像素)可以由处理器根据下面的等式1确定。
N＝+(1-(1/A))，-(1-(1/A))…等式1
在等式1中，A可以表示与一个微透镜相对应的光电二极管的数目(例如，两个)。
处理器可以基于下面的等式2控制驱动模块，以根据确定的散焦度(例如，+0.5个像素和-0.5个像素)改变焦点(换言之，成像平面)。
K＊d…等式2
在等式2中，K可以表示取决于致动器的移动距离和散焦度的度量常数，并且d表示散焦度。通过等式2，可以基于至少一个主透镜在聚焦状态下的位置来计算用于根据散焦度改变焦点的距离。K值可以是预定常数。由于处理器可以包括关于驱动模块的当前位置Zc和驱动模块在聚焦状态下的位置Zp的信息，所以处理器可以利用根据等式2计算的结果控制驱动模块，使得主透镜移动至特定焦点针对物体所位于的位置(例如，第一位置和/或第二位置)。
第一图像可以包括由第一光电二极管(例如，光电二极管L1、L2、L3和L4)获取的第一像素阵列(即，与图5中用粗虚线表示的光对应的像素阵列)、以及由第二光电二极管(例如，光电二极管R1、R2、R3和R4)获取的第二像素阵列(即，与图5中用粗实线表示的光对应的像素阵列)。基于第一图像的第一像素阵列的图像的相位和基于同一图像的第二像素阵列的图像的相位可以彼此不同。
根据本公开的各个实施例，除了通过等式1确定的实施例(其是确定散焦度的情况)之外，还可以根据主透镜的“f数(f-number)”来确定散焦度。例如，由于在f数小时模糊圈会变得更大，根据本公开的各个实施例，当主透镜的f数变得更小时，被移动的焦点可以移动至小于0.5个像素(例如，0.2个像素)的位置。根据本公开的各个实施例，与焦点相对应的主透镜的移动程度(例如，0.5个像素的距离等)可以被预先存储在存储模块中。处理器可以控制驱动模块，使得基于存储在存储模块中的关于移动量的信息来移动主透镜的位置。或者，根据本公开的各个实施例，处理器可以控制驱动模块，使得根据与特定焦点相对应的距离范围(例如，0个像素至0.5个像素)中包括的任意距离值(例如，0.3个像素)来调节主透镜的位置。也就是，本公开的描述以说明的方式提及焦点(+0.5个像素，-0.5个像素)，并且焦点可以改变为各个值以及根据各个实施例来实现。
图6是用于描述根据本公开的各个实施例的在主透镜移动至第二位置的状态下主透镜接收光的操作的示图。
参照图6，处理器可以在获取第一图像之后控制驱动模块以移动主透镜，使得针对物体的焦点位于第二焦点(例如，-0.5个像素)处。为了便于描述，在本公开中移动了-0.5个像素距离的焦点可以被称为术语“第二位置”。处理器可以将在主透镜移动至第二位置的状态下获取的数据(换言之，用于第二图像的像素数据)存储在存储模块中。第二图像可以包括由第一光电二极管(例如，光电二极管L1、L2、L3和L4)获取的第一像素阵列(与图6中用粗虚线表示的光对应的像素阵列)、以及由第二光电二极管(例如，光电二极管R1、R2、R3和R4)获取的第二像素阵列(与图6中用粗实线表示的光对应的像素阵列)。基于第二图像的第一像素阵列的图像的相位与基于同一图像的第二像素阵列的图像的相位可以彼此不同。
图7是用于描述根据本公开的各个实施例的生成组合的图像的功能或操作的示图。
根据本公开的各个实施例的处理器(例如处理器210)可以将第一图像和第二图像组合以生成组合的图像。
例如参照图7，处理器可以计算与第一图像的第二像素阵列对应的像素值和与第二图像的第一像素阵列对应的像素值之和的平均值(例如，在图7中，1/2(与第一图像的光电二极管R1(或第一位置)对应的像素值+与第二图像的光电二极管L1(或第二位置)对应的像素值))、以及与第一图像的第一像素阵列对应的像素值和与第二图像的第二像素阵列对应的像素值之和的平均值(例如，在图7中，1/2(与第一图像的光电二极管L1(或第一位置)对应的像素值+与第二图像的光电二极管R1(或第二位置)对应的像素值))，并且处理器可以确定计算的值作为组合图像的像素值以生成组合的图像。根据本公开的各个实施例，一个微透镜可以对应于一个像素。
根据本公开的各个实施例，处理器可以利用通过将伽马校正应用到平均值而获得的值来生成组合的图像。可以根据预定伽马值执行伽马校正。根据本公开的各个实施例，可以利用像素值之和(即，并不是像素值之和的平均值)来生成组合的图像。
基于第一图像的第二像素阵列的图像的相位和基于第二图像的第一像素阵列的图像的相位可以彼此相同，或基于第二图像的第一像素阵列的图像的相位和基于第一图像的第二像素阵列的图像的相位可以彼此相同。由于第一图像和第二图像的焦点彼此不同，所以根据主透镜的移动会出现相对于物体的视角差。在这种情况下，在生成组合图像之前，可以由处理器执行两个图像之间的图像匹配过程。图像匹配过程可以包括例如将第一图像和第二图像的图像放大率(例如，1x或1.00nx(其中n是1到9的自然数)等)彼此匹配的过程。将图像放大率彼此匹配的过程可以包括将第一图像的放大率和第二图像的放大率匹配为一个预定放大率(例如，1x)的过程，或将另一单个图像与第一图像的放大率或第二图像的放大率匹配的过程。
图8A是用于描述根据本公开的各个实施例的第一图像的示图。图8B是用于描述根据本公开的各个实施例的第二图像的示图。图8C和图8D是用于描述根据本公开的各个实施例的组合的图像的示图。
图8A示出了在第一位置处获取的图像(即第一图像)，并且图8B示出了在第二位置处获取的图像(即第二图像)。如图8A和图8B所示，在聚焦区域810和具有最高分辨率的区域820中每个图像可以不同。根据本公开的各个实施例，由光电二极管R1获取的像素的相位和由光电二极管L1获取的像素的相位可以相同。
第一图像的聚焦区域810可以对应于图8D中的位置844，并且具有最高分辨率的区域820可以对应于图8D中的位置842或位置862。第二图像的聚焦区域810可以对应于图8D中的位置854，并且具有最高分辨率的区域820可以对应于图8D中的位置852或862。在图8D中，“COC”可以指模糊圈(Circle of Confusion)。
参照图8C，当根据本公开的各个实施例组合第一图像和第二图像时，将聚焦区域(例如聚焦区域810)和具有最高分辨率的区域(例如具有最高分辨率的区域820)匹配，以生成具有高分辨率的图像。结果的或匹配的区域830可以对应于图8D中的位置862。图8D示出了帧1(840)和帧2(850)以及匹配的区域或分段860。
图9A、图9B、图10A和图10B是用于比较根据现有技术的输出图像技术与根据本公开的各个实施例的组合的图像的示图。
根据现有技术，由于仅从一个焦点距离提取具有不同相位的像素来生成输出图像，因此当相位差(即，散焦度)被散焦1个像素或更多个像素时，可以生成指示完全不同的物体的图像，例如，图9A所示的具有网格图案(grid pattern)的散焦图像。然而，根据本公开的各个实施例，甚至当相位差被散焦1个像素或更多个像素时，将在不同焦点处获取的至少两个图像组合以生成组合的图像，使得如图9B所示可以获取没有网格图案的图像。
此外，根据现有技术，由于取决于物体的颜色的波长失配而导致在如图10A所示的输出图像中可以包括网格图案。然而，根据本公开的各个实施例，如图10B所示，将在不同焦点处获取的至少两个图像组合以生成组合的图像，从而生成(换言之，输出)没有网格图案的清楚图像。
此外，根据现有技术，通过将每个光电二极管当作一个像素来生成输出图像。然而，与现有技术相比，根据本公开的各个实施例的组合图像可以通过组合在不同焦点处获取的至少两个图像的功能或操作来将至少两个光电二极管(例如，L1+R1)当作一个像素，使得可以输出(与现有技术相比)具有降低的噪声的图像。
图11是用于描述根据本公开的各个实施例的应用了四个光电二极管的情况的示图。
根据本公开的各个实施例，图像传感器中包括的光电二极管的数目例如可以是四个。在这种情况下，根据本公开的各个实施例，关于与聚焦位置(即图11中的“0像素差异”)对应的主透镜的位置来移动主透镜的位置，并且可以将在主透镜移动了特定距离(例如，+0.75个像素)的位置处获取的图像(例如，第一图像1100a)以及在主透镜沿负方向移动了特定距离(例如，-0.75个像素)的位置处获取的图像(例如，第二图像1100b)组合，以生成组合的图像。根据本公开的各个实施例，甚至当光电二极管的数目为四个时，可以包括具有相同相位的至少一个像素阵列(例如，由光电二极管“1”获取的像素数据和由光电二极管“4”获取的像素数据)，使得即使组合两个像素阵列，也可以生成(与现有技术相比)具有改进的分辨率的图像。此外，根据本公开的各个实施例，为了生成与组合两个像素阵列的情况相比具有改进的分辨率的图像，处理器可以通过另外将下述图像同第一图像1100a和第二图像1100b组合来生成组合图像：在主透镜移动了特定距离(例如，+2.25个像素)的位置处获取的图像(例如，第三图像1110a)、以及在主透镜移动了特定距离(例如，-2.25个像素)的位置处获取的图像(例如，第四图像1110b)。当如上所述使用四个图像时，可以利用具有相同相位的全部四个图像来生成组合的图像，使得可以通过这样的功能或操作改进根据本公开的各个实施例的组合的图像的分辨率。即，根据本公开的各个实施例，当光电二极管的数目大于或等于n(n是大于2的自然数)时，除了第一位置和第二位置之外，处理器还可以在与不同于第一焦点和第二焦点的第n焦点相对应的第n位置(主透镜的位置)处获得第n图像(例如，当n＝4时，获得第三图像和第四图像)，并且可以将所获取的第一至第n图像组合以生成组合的图像。在图11中示出了另外获取的图像1120a、1120c、1130a和1130d。
此外，上面描述的根据本公开的各个实施例的电子设备的描述可以同样地应用于图11所示的实施例。
根据本公开的各个实施例，术语“至少一个主透镜的位置”(例如，第一位置等)就距离而言可以被称作术语“基底与主透镜之间的距离”。在本公开中，描述了下述实施例：在基底被固定的状态下，驱动模块移动至少一个主透镜。然而，根据本公开的各个实施例，至少一个主透镜的位置是固定的，并且可以由驱动模块控制基底的位置。
图12是用于描述根据本公开的各个实施例的用于控制电子设备的方法的示图。
参照图12，根据本公开的各个实施例的用于控制电子设备的方法可以包括接收用于获取图像的输入的过程1200。
根据本公开的各个实施例的用于控制电子设备的方法可以包括通过利用图像传感器在第一位置处获取包括物体的第一图像的过程1210。
根据本公开的各个实施例的用于控制电子设备的方法还可以包括通过利用图像传感器在第二位置处获取包括物体的第二图像的过程1220。
根据本公开的各个实施例的用于控制电子设备的方法还可以包括将所获取的第一图像和所获取的第二图像组合以生成组合的图像的过程1230。
此外，根据本公开的各个实施例的电子设备的描述可以同样地应用于根据本公开的各个实施例的操作电子设备的方法。
这里所使用的术语“模块”可以例如意味着包括下述各项之一的单元：硬件、软件和固件，或硬件、软件和固件中的两个或更多个的组合。“模块”可以例如与术语“单元”、“逻辑”、“逻辑块”、“部件”或“电路”可互换地使用。“模块”可以是集成部件元件或其一部分的最小单位。“模块”可以是用于执行一个或多个功能或其一部分的最小单位。“模块”可以被机械地或电气地实现。例如，根据本公开的“模块”可以包括用于执行已知的或此后将要开发的操作的专用集成电路(ASIC)芯片、现场可编程门阵列(FPGA)和可编程逻辑器件中的至少一个。
根据各个实施例的设备中的至少一些(例如，其模块或功能)以及根据本公开的各个实施例的用于电子设备的控制方法(例如，操作)可以由以编程模块的形式存储在计算机可读存储介质中的指令来实现。指令在由处理器(例如，处理器110)运行时可以使得一个或多个处理器执行与指令相对应的功能。计算机可读存储介质可以例如是存储器130。
计算机可读记录介质可以包括硬盘、软盘、磁介质(例如，磁带)、光介质(例如，光盘只读存储器(CD-ROM))和数字多功能盘(DVD)、磁-光介质(例如，光磁软盘)、硬件设备(例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪速存储器)等。此外，程序指令可以包括可通过使用翻译程序在计算机中执行的高级语言代码、以及由编译程序形成的机器代码。上述硬件设备可以被配置为作为一个或多个软件模块进行操作以执行本公开的操作，反之亦然。
根据本公开的编程模块可以包括上述部件中的一个或多个，或还可以包括其他附加部件，或可以省略上述部件中的一些。根据本公开的各个实施例的由模块、编程模块或其他部件元件执行的操作可以顺序地、并行地、反复地或以探试方式来执行。此外，可以以不同顺序执行一些操作，或可以省略一些操作，或可以添加其他操作。
虽然已经参照本公开的各个实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员将理解在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，其中可以做出各种形式和细节的改变。

Claims (15)

1.一种电子设备，包括：
至少一个主透镜；
图像传感器；以及
至少一个处理器，
其中，当接收到用于获取图像的输入时，所述至少一个处理器被配置为：
通过将所述图像传感器设置到与针对物体的第一焦点相对应的第一位置，从所述至少一个主透镜获取包括物体的第一图像，
通过将所述图像传感器设置到与针对物体的第二焦点相对应的第二位置，从所述至少一个主透镜获取包括物体的第二图像，以及
将所获取的第一图像和所获取的第二图像组合以生成组合的图像。
2.如权利要求1所述的电子设备，其中，所述第一焦点和所述第二焦点包括从针对物体的聚焦位置散焦特定像素大小的位置。
3.如权利要求1所述的电子设备，其中，所述至少一个处理器还被配置为执行图像匹配，以便将所述第一图像的放大率和所述第二图像的放大率彼此匹配。
4.如权利要求1所述的电子设备，其中，所述至少一个处理器还被配置为基于下述项中的至少一个来将所获取的第一图像和所获取的第二图像组合：由在所述第一位置处的第一光电二极管获取的像素值与由在所述第二位置处的第二光电二极管获取的像素值之和；所述和的平均值；或通过将伽马校正应用到所述和的平均值而获得的值。
5.如权利要求1所述的电子设备，其中，所述第一焦点和所述第二焦点包括关于针对物体的聚焦位置彼此对称的位置。
6.如权利要求1所述的电子设备，还包括：
多个微透镜，
其中，所述多个微透镜中的每个微透镜包括至少两个光电二极管。
7.如权利要求6所述的电子设备，其中，
当所述至少两个光电二极管的数目大于或等于n时，其中n为大于2的自然数，所述至少一个处理器还被配置为：
从所述至少一个主透镜获取在第n位置处的针对物体的第n图像，所述第n位置与不同于所述第一焦点和所述第二焦点的第n焦点相对应，以及
将所获取的第一图像至第n图像组合以生成组合的图像。
8.如权利要求1所述的电子设备，其中，用于获取图像的输入包括单个输入。
9.一种存储有指令的计算机可读记录介质，所述指令被配置为使得至少一个处理器执行一个或多个操作，所述操作包括：
接收用于获取图像的输入；
通过将图像传感器设置到与针对物体的第一焦点相对应的第一位置，从至少一个主透镜获取包括物体的第一图像；
通过将所述图像传感器设置到与针对物体的第二焦点相对应的第二位置，从所述至少一个主透镜获取包括物体的第二图像；以及
将所获取的第一图像和所获取的第二图像组合以生成组合的图像。
10.如权利要求9所述的计算机可读记录介质，其中，所述第一焦点和所述第二焦点包括从针对物体的聚焦位置散焦特定像素大小的位置。
11.如权利要求9所述的计算机可读记录介质，其中，所述操作还包括：
执行第一图像和第二图像的图像匹配，以便将所获取的第一图像的放大率和所获取的第二图像的放大率彼此匹配。
12.如权利要求9所述的计算机可读记录介质，其中，通过将所获取的第一图像和所获取的第二图像组合来生成组合的图像包括基于下述项中的至少一个组合所获取的第一图像和所获取的第二图像：由在所述第一位置处的第一光电二极管获取的像素值与由在所述第二位置处的第二光电二极管获取的像素值之和；所述和的平均值；或通过将伽马校正应用到所述平均值而获得的值。
13.如权利要求9所述的计算机可读记录介质，其中，与所述第一位置相对应的主透镜的位置和与所述第二位置相对应的主透镜的位置包括关于针对物体的聚焦位置彼此对称的位置。
14.如权利要求9所述的计算机可读记录介质，其中，
所述图像传感器包括多个微透镜，以及
所述多个微透镜中的每个微透镜包括至少两个光电二极管。
15.如权利要求14所述的计算机可读记录介质，其中，当所述至少两个光电二极管的数目大于或等于n时，其中n为大于2的自然数，所述一个或多个操作还包括：
由所述至少一个主透镜获取在第n位置处的针对物体的第n图像，所述第n位置与不同于所述第一焦点和所述第二焦点的第n焦点相对应；以及
将所获取的第一图像至第n图像组合以生成组合的图像。
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