CN107613183A - 一种摄像头系统和摄像头系统的应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摄像头系统和摄像头系统的应用方法，该摄像头系统包括镜头组、分光器、第一图像传感器、第二图像传感器、第三图像传感器和图像处理器；镜头组和分光器相连接，分光器和第一图像传感器、第二图像传感器与第三图像传感器相连接，第一图像传感器、第二图像传感器与第三图像传感器和图像处理器相连接。可见，该摄像头系统中的分光器可以将镜头组接收的光线分成红、绿和蓝三原色光线，图像处理器将第一图像传感器、第二图像传感器与第三图像传感器分别感测到的红、绿和蓝三原色光线对应地三个光学图像叠合后得到目标光学图像，该摄像头得到的目标光学图像既具有画质高的特点又没有损失视角。

Description

一种摄像头系统和摄像头系统的应用方法

技术领域

本发明涉及摄像技术领域，尤其涉及一种摄像头系统和摄像头系统的应用方法。

背景技术

随着科学技术的快速发展，用户对摄像设备拍摄得到的图像的画质要求越来越高，一般要求拍摄得到的图像是超高画质图像。

超高画质的图像一般是由红色、绿色和蓝色三种光学图像叠合得到的，现有技术中是采用包括一个红色摄像头、一个绿色摄像头和一个蓝色摄像头组合得到的摄像头系统，经由红色摄像头、绿色摄像头和蓝色摄像头三个摄像头各拍摄得到一张图像，共三个图像，然后将三个图像进行叠合得到超高画质的图像。

但是，发明人经过研究发现，现有技术将红色、绿色和蓝色三个摄像头拍摄得到三个图像进行叠合方法，虽然，能得到真实图像中每一个像素点的色彩，但是，三个摄像头组合得到的摄像头系统中每一个摄像头的视角都不大，若是增加每一个摄像头的视角，摄像头拍摄得到图像边缘存在畸变严重的问题，而且主要是三个摄像头的摄像视觉叠合区域有限，造成巨大的摄像视觉的损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种摄像头系统和摄像头系统的应用方法，以使得该摄像头系统拍摄得到的目标光学图像既具有画质高的特点又没有损失视角。

第一方面，本发明实施例提供了一种摄像头系统，该摄像头系统包括：镜头组、分光器、第一图像传感器、第二图像传感器、第三图像传感器和图像处理器；所述镜头组和所述分光器相连接，所述分光器和所述第一图像传感器、第二图像传感器与第三图像传感器相连接，所述第一图像传感器、所述第二图像传感器与所述第三图像传感器和所述图像处理器相连接；

所述镜头组，用于接收目标对象的光线并发送给所述分光器；

所述分光器，用于将所述目标对象的光线区分成第一光线、第二光线和第三光线，所述第一光线为红光光线，所述第二光线绿光光线，所述第三光线为蓝光光线；

所述第一图像传感器，用于感测所述第一光线形成的第一光学图像，并将所述第一光学图发送给所述图像处理器；

所述第二图像传感器，用于感测所述第二光线形成的第二光学图像，并将所述第二光学图像发送给所述图像处理器；

所述第三图像传感器，用于感测所述第三光线形成的第三光学图像，并将所述第三光学图像发送给所述图像处理器；

所述图像处理器，用于将所述第一光学图像、所述第二光学图像和所述第三光学图像叠合成目标光学图像。

可选的，所述分光器为棱镜。

可选的，所述第一图像传感器、所述第二图像传感器和所述第三图像传感器为黑白图像传感器。

可选的，所述摄像头系统的封装方式包括板上芯片封装、覆晶薄膜封装、倒装芯片封装和芯片尺寸封装。

可选的，还包括致动器，所述致动器与所述镜头相连接；

所述致动器，用于调整所述镜头和所述第一图像传感器、第二图像传感器与第三图像传感器之间的相对距离，在所述第一图像传感器、第二图像传感器与第三图像传感器上进行光学对焦。

可选的，所述致动器为多轴向致动器时，所述致动器还用于调整所述镜头和所述第一图像传感器、第二图像传感器与第三图像传感器之间的相对位置，补偿用户的抖动操作。

可选的，所述镜头组的镜头包括第一组镜片和第二组镜片时，所述致动器还用于调整所述第一组镜片与所述第二组镜片之间的相对位置，在所述第一图像传感器、第二图像传感器与第三图像传感器上进行光学变焦。

可选的，还包括反射镜，所述反射镜与所述镜头相连接；

所述反射镜，用于折叠所述光束的光路。

可选的，所述摄像头系统为长焦摄像头和广角摄像头组成的双摄像头系统。

第二方面，本发明实施例提供了一种摄像头系统的应用方法，其特征在于，包括：

接收目标对象的光线；

将所述目标对象的光线区分成第一光线、第二光线和第三光线，所述第一光线为红光光线，所述第二光线绿光光线，所述第三光线为蓝光光线；

感测所述第一光线形成的第一光学图像、所述第二光线形成的第二光学图像和所述第三光线形成的第三光学图像；

将所述第一光学图像、所述第二光学图像和所述第三光学图像叠合成目标光学图像。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

采用本发明实施例的技术方案，摄像头系统包括镜头组、分光器、第一图像传感器、第二图像传感器、第三图像传感器和图像处理器；所述镜头组和所述分光器相连接，所述分光器和所述第一图像传感器、第二图像传感器与第三图像传感器相连接，所述第一图像传感器、所述第二图像传感器与所述第三图像传感器和所述图像处理器相连接；镜头组接收目标对象的光线并发送给所述分光器，所述分光器将所述目标对象的光线区分成第一光线、第二光线和第三光线，所述第一图像传感器、所述第二图像传感器和所述第三图像传感器分别感测所述第一光线形成的第一光学图像、所述第二光线形成的第二光学图像和所述第三光线形成的第三光学图像，并发送给所述图像处理器，所述图像处理器将所述第一光学图像、所述第二光学图像和所述第三光学图像叠合成目标光学图像。由此可见，该摄像头系统中的分光器可以将镜头组接收的光线分成红、绿和蓝三原色光线，图像处理器将第一图像传感器、第二图像传感器与第三图像传感器分别感测到的红、绿和蓝三原色光线对应地三个光学图像叠合后得到目标光学图像，该摄像头得到的目标光学图像既具有画质高的特点又没有损失视角。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种摄像头系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种摄像头系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种摄像头系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种摄像头系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种摄像头系统的应用方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

发明人经过研究发现，目前主要采用以下两种摄像头获得图像的方式：

第一种是采用由一个彩色摄像头和一个黑白摄像头组合得到的摄像头系统，利用彩色摄像头和黑白摄像头两个摄像头各拍摄一张图像，共两个图像，然后将两个图像进行叠合。彩色摄像头负责叠合后图像的色彩，黑白摄像头负责叠合后图像的细节，由于彩色摄像头里有着拜耳矩阵滤色片，故彩色摄像头拍出来的图像为红绿蓝三色交错的图像，需要使用内插法将每一个像素的色彩还原；

第二种是采用由一个红色摄像头、一个绿色摄像头和一个蓝色摄像头组合得到的摄像头系统，利用红色摄像头、绿色摄像头和蓝色摄像头三个摄像头各拍摄得到一张图像，共三个图像，然后将三个图像进行叠合得到超高画质的图像。

第一种方式必须使用内插法才能将每一个像素的色彩还原，虽然该内插法能让人眼辨识图像色彩，但也损失了色彩的细节；第二种方法确实能得到真实图像中每一个像素点的色彩，但是，三个摄像头组合得到的摄像头系统中每一个摄像头的视角都不大，若是增加每一个摄像头的视角，摄像头拍摄得到图像边缘存在畸变严重的问题，而且主要是三个摄像头的摄像视觉叠合区域有限，造成巨大的摄像视觉的损失。

为了解决这一问题，在本发明实施例中，摄像头系统包括镜头组、分光器、第一图像传感器、第二图像传感器、第三图像传感器和图像处理器；所述镜头组和所述分光器相连接，所述分光器和所述第一图像传感器、第二图像传感器与第三图像传感器相连接，所述第一图像传感器、所述第二图像传感器与所述第三图像传感器和所述图像处理器相连接；镜头组接收目标对象的光线并发送给所述分光器，所述分光器将所述目标对象的光线区分成第一光线、第二光线和第三光线，所述第一图像传感器、所述第二图像传感器和所述第三图像传感器分别感测所述第一光线形成的第一光学图像、所述第二光线形成的第二光学图像和所述第三光线形成的第三光学图像，并发送给所述图像处理器，所述图像处理器将所述第一光学图像、所述第二光学图像和所述第三光学图像叠合成目标光学图像。由此可见，该摄像头系统中的分光器可以将镜头组接收的光线分成红、绿和蓝三原色光线，图像处理器将第一图像传感器、第二图像传感器与第三图像传感器分别感测到的红、绿和蓝三原色光线对应地三个光学图像叠合后得到目标光学图像，该摄像头得到的目标光学图像既具有画质高的特点又没有损失视角。

下面结合附图，通过实施例来详细说明本发明实施例中摄像头系统和摄像头系统的应用方法的具体实现方式。

示例性系统

参见图1，示出了本发明实施例中一种摄像头系统的结构示意图。在本实施例中，所述摄像头系统例如可以包括：

包括镜头组101、分光器102、第一图像传感器103、第二图像传感器104、第三图像传感器105和图像处理器106；所述镜头组101和所述分光器102相连接，所述分光器102和所述第一图像传感器103、第二图像传感器104与第三图像传感器105相连接，所述第一图像传感器103、所述第二图像传感器104与所述第三图像传感器和所述图像处理器相连接；

所述镜头组101，用于接收目标对象的光线并发送给所述分光器；

所述分光器102，用于将所述目标对象的光线区分成第一光线、第二光线和第三光线，所述第一光线为红光光线，所述第二光线绿光光线，所述第三光线为蓝光光线；

所述第一图像传感器103，用于感测所述第一光线形成的第一光学图像，并将所述第一光学图发送给所述图像处理器；

所述第二图像传感器104，用于感测所述第二光线形成的第二光学图像，并将所述第二光学图像发送给所述图像处理器；

所述第三图像传感器105，用于感测所述第三光线形成的第三光学图像，并将所述第三光学图像发送给所述图像处理器；

所述图像处理器106，用于将所述第一光学图像、所述第二光学图像和所述第三光学图像叠合成目标光学图像。

可以理解的是，摄像头拍摄的超高画质的图像一般是由红色、绿色和蓝色三种光学图像叠合得到的，镜头组101接收的目标对象的光线是复合光的光线，这时采用分光器102将复合光的光线分为红、绿和蓝三原色光的光线，并设置第一图像传感器103、第二图像传感器104和第三图像传感器105对应红、绿和蓝三原色光的光线，进而得到对应的三个光学图像，该方式代替现有技术中利用红色、绿色和蓝色三个摄像头得到对应的三个光学图像的方式，不会出现利用三个摄像头产生视角损失的问题，同时本实施例中，由图像处理器106叠合三个光学图像同样可以得到超高画质的目标光学图像。

需要说明的是，摄像头系统的封装方式有多种多样。一般情况下，摄像头系统的封装方式例如可以是板上芯片封装、覆晶薄膜封装、倒装芯片封装和芯片尺寸封装等。

需要说明的是，图像传感器是摄像头系统的重要结构部分，根据元件的不同，可分为电荷耦合(英文：Charge Coupled Device，缩写：CCD)图像传感器和金属氧化物半导体(英文：Complementary Metal-Oxide Semiconductor，缩写：CMOS)图像传感器两大类。其中，CMOS图像传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，具有集成度高、功耗小、速度快、成本低等特点，最近几年在宽动态、低照度方面发展迅速，CMOS针对CCD最主要的优势就是非常省电。因此，在本实施例中，所述第一图像传感器103、第二图像传感器104、第三图像传感器105例如具体可以为CMOS图像传感器。

需要说明的是，在实际应用中，棱镜是一种由两两相交但彼此均不平行的平面围成的透明物体，用以分光或使光束发生色散，一般采用棱镜作为分光器。因此，在本实施例中，所述分光器102为棱镜。

例如，如图2所示的另一种摄像头系统的结构示意图，其中，镜头组201为镜头组101，棱镜202为分光器102，第一CMOS图像传感器203为第一图像传感器103，第二CMOS图像传感器204为第二图像传感器104，第三CMOS图像传感器205为第一图像传感器105，图像处理器206为图像处理器106。

需要说明的是，由于上述分光器102将复合光的光线分为红、绿和蓝三原色光的光线，也就是说经过分光器102的第一光线、第二光线和第三光纤都是单色光线，此时采用不带彩色滤光片的黑白图像传感器感测上述三个光线可以节省资源。因此，在本实施例中，所述第一图像传感器103、所述第二图像传感器104和所述第三图像传感器105为黑白图像传感器。

需要说明的是，摄像头系统光学对焦受到镜头组101中镜头和第一图像传感器103、第二图像传感器104与第三图像传感器105之间的距离的影响。为了能够实现自动光学对焦，可以采用将镜头组101和致动器相连接的方式，在如图3所示的另一种摄像头系统的结构示意图中增加了致动器301，通过致动器推动镜头组101滑动，从而改变镜头组101中镜头和第一图像传感器103、第二图像传感器104与第三图像传感器105之间的距离，在第一图像传感器103、第二图像传感器104与第三图像传感器105上实现自动对焦。例如：镜头组与音圈马达搭配，音圈马达推动镜头组来达到对焦系统。

还需要说明的是，用户在使用摄像头系统时很可能出现抖动操作的情况，这种情况下，第一图像传感器103、第二图像传感器104与第三图像传感器105所感测的光学图像是抖动的，为了解决由于用户抖动操作所引起的光学图像抖动的问题，可以将镜头组101和多轴向致动器相连接，即，图3中的致动器为多轴向致动器，通过该致动器推动镜头组101滑动的方式，调整镜头组101中镜头和第一图像传感器103、第二图像传感器104与第三图像传感器105之间的相对位置，补偿用户的抖动操作，从而达到光学防手抖的效果。

需要说明的是，当镜头组的镜头包括第一组镜片和第二组镜片时，还可以依靠镜头组的镜头结构来实现变焦，具体就是通过第一组镜片和第二组镜片的移动来放大与缩小需要拍摄的景物，光学变焦倍数越大，能拍摄的景物就越远。因此，在本实施例中，所述致动器还用于调整所述第一组镜片与所述第二组镜片之间的相对位置，在第一图像传感器103、第二图像传感器104与第三图像传感器105上进行光学变焦。

可以理解的是，光束的光路是可以被折叠的，结合摄像头系统的工业设计，在本实施例中，还可以将反射镜与所述镜头组101相连接，如图4所示的另一种摄像头系统的结构示意图中增加了反射镜401，该反射镜用于折叠所述光束的光路，在摄像头系统的工业设计上更富有设计空间。例如：手机摄像头系统为采用长焦镜头的长焦摄像头形成的摄像头系统，为了避免长焦镜头影响手机的厚度，可以在镜头组101的前方连接一个反射镜，使得光束的光路被折叠，这样可以延伸长焦镜头的焦长；又例如，为了降低镜头的高度，可以在镜头组101的前方连接一个反射镜，由反射镜将外界光线反射至镜头。

可以理解的是，可以采用长焦摄像头搭配广角摄像头的方式，达到光学变焦的效果，因此，所述摄像头系统可以是长焦摄像头和广角摄像头组成的双摄像头系统。

通过本实施例提供的各种实施方式，摄像头系统包括镜头组、分光器、第一图像传感器、第二图像传感器、第三图像传感器和图像处理器；所述镜头组和所述分光器相连接，所述分光器和所述第一图像传感器、第二图像传感器与第三图像传感器相连接，所述第一图像传感器、所述第二图像传感器与所述第三图像传感器和所述图像处理器相连接；镜头组接收目标对象的光线并发送给所述分光器，所述分光器将所述目标对象的光线区分成第一光线、第二光线和第三光线，所述第一图像传感器、所述第二图像传感器和所述第三图像传感器分别感测所述第一光线形成的第一光学图像、所述第二光线形成的第二光学图像和所述第三光线形成的第三光学图像，并发送给所述图像处理器，所述图像处理器将所述第一光学图像、所述第二光学图像和所述第三光学图像叠合成目标光学图像。由此可见，该摄像头系统中的分光器可以将镜头组接收的光线分成红、绿和蓝三原色光线，图像处理器将第一图像传感器、第二图像传感器与第三图像传感器分别感测到的红、绿和蓝三原色光线对应地三个光学图像叠合后得到目标光学图像，该摄像头得到的目标光学图像既具有画质高的特点又没有损失视角。

示例性方法

参见图5，示出了本发明实施例中一种摄像头系统的应用方法的流程示意图。在本实施例中，所述方法例如可以包括以下步骤：

步骤501：镜头组接收目标对象的光线并发送给分光器。

步骤502：分光器将所述目标对象的光线区分成第一光线、第二光线和第三光线，所述第一光线为红光光线，所述第二光线绿光光线，所述第三光线为蓝光光线。

步骤503：第一图像传感器感测所述第一光线形成的第一光学图像并并发送给图像处理器。

步骤504：第二图像传感器感测所述第二光线形成的第二光学图像并发送给图像处理器。

步骤505：第三图像传感器感测所述第三光线形成的第三光学图像并发送给图像处理器。

需要说明的，步骤503-步骤505可以同时执行。

步骤506：图像处理器将所述第一光学图像、所述第二光学图像和所述第三光学图像叠合成目标光学图像。

通过本实施例提供的各种实施方式，摄像头系统包括镜头组、分光器、第一图像传感器、第二图像传感器、第三图像传感器和图像处理器；镜头组接收目标对象的光线并发送给所述分光器，所述分光器将所述目标对象的光线区分成第一光线、第二光线和第三光线，所述第一图像传感器、所述第二图像传感器和所述第三图像传感器分别感测所述第一光线形成的第一光学图像、所述第二光线形成的第二光学图像和所述第三光线形成的第三光学图像，并发送给所述图像处理器，所述图像处理器将所述第一光学图像、所述第二光学图像和所述第三光学图像叠合成目标光学图像。由此可见，该摄像头系统中的分光器可以将镜头组接收的光线分成红、绿和蓝三原色光线，图像处理器将第一图像传感器、第二图像传感器与第三图像传感器分别感测到的红、绿和蓝三原色光线对应地三个光学图像叠合后得到目标光学图像，该摄像头得到的目标光学图像既具有画质高的特点又没有损失视角。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。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。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种摄像头系统，其特征在于，包括镜头组、分光器、第一图像传感器、第二图像传感器、第三图像传感器和图像处理器；所述镜头组和所述分光器相连接，所述分光器和所述第一图像传感器、第二图像传感器与第三图像传感器相连接，所述第一图像传感器、所述第二图像传感器与所述第三图像传感器和所述图像处理器相连接；

所述镜头组，用于接收目标对象的光线并发送给所述分光器；

所述分光器，用于将所述目标对象的光线区分成第一光线、第二光线和第三光线，所述第一光线为红光光线，所述第二光线绿光光线，所述第三光线为蓝光光线；

所述第一图像传感器，用于感测所述第一光线形成的第一光学图像，并将所述第一光学图发送给所述图像处理器；

所述第二图像传感器，用于感测所述第二光线形成的第二光学图像，并将所述第二光学图像发送给所述图像处理器；

所述第三图像传感器，用于感测所述第三光线形成的第三光学图像，并将所述第三光学图像发送给所述图像处理器；

所述图像处理器，用于将所述第一光学图像、所述第二光学图像和所述第三光学图像叠合成目标光学图像。

2.根据权利要求1所述的摄像头系统，其特征在于，所述分光器为棱镜。

3.根据权利要求1所述的摄像头系统，其特征在于，所述第一图像传感器、所述第二图像传感器和所述第三图像传感器为黑白图像传感器。

4.根据权利要求1所述的摄像头系统，其特征在于，所述摄像头系统的封装方式包括板上芯片封装、覆晶薄膜封装、倒装芯片封装和芯片尺寸封装。

5.根据权利要求1所述的摄像头系统，其特征在于，还包括致动器，所述致动器与所述镜头相连接；

所述致动器，用于调整所述镜头和所述第一图像传感器、第二图像传感器与第三图像传感器之间的相对距离，在所述第一图像传感器、第二图像传感器与第三图像传感器上进行光学对焦。

6.根据权利要求5所述的摄像头系统，其特征在于，所述致动器为多轴向致动器时，所述致动器还用于调整所述镜头和所述第一图像传感器、第二图像传感器与第三图像传感器之间的相对位置，补偿用户的抖动操作。

7.根据权利要求5所述的摄像头系统，其特征在于，所述镜头组的镜头包括第一组镜片和第二组镜片时，所述致动器还用于调整所述第一组镜片与所述第二组镜片之间的相对位置，在所述第一图像传感器、第二图像传感器与第三图像传感器上进行光学变焦。

8.根据权利要求1所述的摄像头系统，其特征在于，还包括反射镜，所述反射镜与所述镜头相连接；

所述反射镜，用于折叠所述光束的光路。

9.根据权利要求1所述的摄像头系统，其特征在于，所述摄像头系统为长焦摄像头和广角摄像头组成的双摄像头系统。

10.一种摄像头系统的应用方法，其特征在于，包括：

接收目标对象的光线；

将所述目标对象的光线区分成第一光线、第二光线和第三光线，所述第一光线为红光光线，所述第二光线绿光光线，所述第三光线为蓝光光线；

感测所述第一光线形成的第一光学图像、所述第二光线形成的第二光学图像和所述第三光线形成的第三光学图像；

将所述第一光学图像、所述第二光学图像和所述第三光学图像叠合成目标光学图像。