CN112839215A - 一种摄像模组、摄像头、终端设备及图像信息的确定方法 - Google Patents
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Abstract
一种摄像模组、摄像头、终端设备及图像信息的确定方法,该摄像模组可单独作为摄像头使用,也可应用于手机、平板电脑等终端设备或车载设备。摄像模组包括光学镜头组件、滤光层、图像传感器和驱动模块。光学镜头组件用于接收来自被摄物体的光束,将光束传输至滤光层;滤光层用于在驱动模块的驱动下移动位置,将在不同位置滤过的光信号分别传输至图像传感器;图像传感器用于接收来自滤光层的不同位置的光信号,并根据不同位置的光信号确定图像信息。通过移动滤光层的位置,可将不同空间位置滤过的光信号分别传输至图像传感器,可使图像传感器完成对不同物理空间位置进行采样,即可提升对空间位置的采样频率,有助于提高被摄物体的图像的分辨率。
Description
技术领域
本申请涉及摄像模组领域,尤其涉及一种摄像模组、摄像头、终端设备及图像信息的确定方法。
背景技术
随时科技的发展,具备摄像模组的终端设备已得到了广泛的应用。在摄像模组中,图像传感器的最大分辨率、单位感光单元的尺寸、色彩还原准确度、动态范围等,是影响形成影像质量的重要因素。
目前,图像传感器中的一个感光单元只能接收到某一固定颜色(例如红黄绿蓝中的一种颜色的光束),其它颜色的光均被丢失,因此,需要根据其周围的感光单元所接收到的颜色,通过猜色算法,得到当前感光单元完整的红色(red,R)绿色(green,G)蓝色(blue,B)三基色。猜色算法可能会到导致感光单元采集到的颜色不准确,造成伪色的问题。
发明内容
本申请提供一种摄像模组、摄像头、终端设备及图像信息的确定方法,用于提高感光单元对被摄物体的光束采集的准确性。
第一方面,本申请提供一种摄像模组,该摄像模组可包括光学镜头组件、滤光层、图像传感器和驱动模块;所述光学镜头组件,用于接收来自被摄物体的光束,并将所述光束传输至所述滤光层;所述滤光层,用于在所述驱动模块的驱动下,移动位置,并将在不同位置滤过的光信号分别传输至所述图像传感器;所述图像传感器,用于接收来自所述滤光层传输的不同位置的光信号,并根据所述不同位置的光信号确定图像信息。
本申请中,通过移动滤光层的位置,将在不同空间位置滤过的光信号分别传输至图像传感器,可以使图像传感器完成对不同物理空间位置进行采样,即可提升对空间位置的采样频率,从而有助于提高被摄物体的图像的分辨率。
结合第一方面,滤光层包括M个滤光单元,一个滤光单元允许至少一个波长范围的光信号滤过,图像传感器包括N个感光单元,一个感光单元对应至少三个不同的滤光单元,N和M均为大于2的整数;所述滤光单元用于在驱动模块的驱动下,移动位置从而对应不同的感光单元,并将滤过的光信号分别传输至不同的感光单元;感光单元,用于接收来自对应的至少三个不同的滤光单元分别传输的光信号,得到P个光信号,并根据P个光信号确定图像信息,其中,P为大于2的整数,P个光信号中至少三个光信号的波长范围是不同的。
基于该方案,通过驱动模块驱动滤光单元移动位置,从而对应不同的感光单元,使得一个感光单元可接收来自对应的至少三个滤光单元传输的P个真实的光信号,P个光信号中至少三个光信号的波长范围是不同的,即该感光单元可获得至少三个不同波长范围的真实的光信号,根据这P个光信号确定图像信息,不需要再进行猜色过程,从而有助于提高感光单元对被摄物体的光束采集的准确性,进而有助于避免猜色导致的伪色。进一步,若至少三个不同的光信号分为红光信号、绿光信号和蓝光信号,感光单元可采集到来自被摄物体的全色彩。
在一种可能的实现方式中,滤光单元可包括滤光片和第一透镜,第一透镜位于滤光片与光学镜头组件相对的面上。第一透镜用于对来自光学镜头组件的光束进行汇聚,并将汇聚的光束传输至滤光片。滤光片用于对汇聚后的光束进行滤光,将滤过的光信号分别传输至不同的感光单元。
为了尽可能避免来自被摄物体的光束以较大的角度射入时,一个滤光片会将滤过的光信号一次传输至两个感光单元,造成“串色”问题,滤光片与第一透镜并非全部中心对准的。在一种可能的实现方式中,若滤光单元处于滤光层的中心位置,第一透镜的中心与滤光片的中心对准;若滤光单元处于滤光层中除中心位置之外的区域,滤光片的中心与滤光层的中心之间的第一距离大于第一透镜的中心与滤光层的中心之间的第二距离。
进一步,可选地,处于第一位置的滤光单元对应的第一距离与对应的第二距离的差值,小于处于第二位置的滤光单元对应的第一距离与对应的第二距离的差值;其中,第一位置与滤光层的中心之间的距离小于第二位置与滤光层的中心之间的距离。
在另一种可能的实现方式中,滤光单元还包括第二透镜,第二透镜位于滤光片与图像传感器相对的面上。即滤光单元包括滤光片、第一透镜和第二透镜,第二透镜用于接收来自滤光片的光信号,并对光信号进行汇聚,将汇聚后的光信号分别传输至不同的感光单元。
进一步,可选地,第二透镜的中心与滤光片的中心对准。
本申请中,摄像模组还可包括M个准直透镜,一个准直透镜对应一个第一透镜。在一种可能的实现方式中,准直透镜可位于第一透镜与感光单元之间,该准直透镜用于对来自第一透镜的汇聚后的光信号进行准直,并将准直后的光传输至对应的感光单元。在另一种可能的实现方式中,该准直透镜可位于第一透镜与光学镜头组件之间,该准直透镜用于对来自光学镜头组件的光束进行准直,并将准直后的光传输至第一透镜。通过准直透镜,可使得出射的光信号更接近平行光。
本申请中,一个感光单元对应的至少三个不同的滤光单元中的滤光片的排列方式可包括以下情形中的任一种。
情形1,一个感光单元对应四个滤光单元,四个滤光单元中的滤光片为RGGB,RGGB形成2*2的阵列。
情形2,一个感光单元对应四个滤光单元,四个滤光单元中的滤光片为RYYB,RYYB形成2*2的阵列。
基于上述情形1和情形2,可使得一个感光单元采集到来自被摄物体的全色彩:红色光信号、绿色光信号和蓝色光信号,不需要再进行猜色过程,从而可提高感光单元对被摄物体的光束采集的准确性。
情形3,一个感光单元对应四个滤光单元,四个滤光单元中的滤光片为RGB白色(white,W),RGBW形成2*2的阵列。
情形4,一个感光单元对应四个滤光单元,四个滤光单元中的滤光片为RYBW,RYBW形成2*2的阵列。
基于上述情形3和情形4,通过W滤光片,可以实现在环境亮度较低的场景中,增加摄像模组中进入图像传感器的进光量,可用于合成更高皮质的低光图像。
情形5,一个感光单元对应六个滤光单元,六个滤光单元中的滤光片为RGBWW-(IR),RGBWW-(IR)形成3*2阵列或2*3阵列。
情形6,一个感光单元对应六个滤光单元,六个滤光单元中的滤光片为RYBWW-红外线(infrared radiation,IR),RYBWW-(IR)形成3*2阵列或2*3阵列。
基于上述情形5和情形6,通过设置W滤光片,可以实现在环境亮度较低的场景中,增加摄像模组中射入图像传感器的进光量;通过设置W-滤光片,基于W-滤光片对光的衰减特性,可以实现在极端高亮的环境中,降低摄像模组中进入图像传感器的进光量。通过W滤光片和W-滤光片的组合可在高光比环境中实现更高范围的动态范围表现。通过设置IR滤光片,可实现获得IR波段独特的图像。
情形7,一个感光单元对应三个滤光单元,三个滤光单元中的滤光片为RGB,RGB形成1*3阵列或3*1阵列。
情形8,一个感光单元对应三个滤光单元,三个滤光单元中的滤光片为RYB,RYB形成1*3阵列或3*1阵列。
基于上述情形7和情形8,驱动模块可驱动滤光层沿垂直于相同滤光片形成的条状方向移动位置,即可使得一个感光单元采集到来自被摄物体的全色彩:红色光信号、绿色光信号和蓝色光信号,不需要再进行猜色过程,从而有助于提高感光单元对被摄物体的光束采集的准确性,而且有助于减少摄像模组的拍摄图像的时间。
情形9,基于上述情形1至情形8中的任一种情形,滤光层中还可包括按预设规律设置的特定滤光片,特定滤光片允许特定的光信号滤过。
进一步,可选地,预设规律包括等间隔排列,或预设规律包括滤光层分至少两个区域,每个区域内等间隔排列,至少两个区域对应的间隔不同或相同。
在一种可能的实现方式中,若至少三个滤光单元中的滤光片的排列方式为RGGB、RYYB、RGBW、RYBW、RGBWW-(IR)或RYBWW-(IR),驱动模块用于驱动滤光单元在平行于图像传感器的平面,分别沿阵列的行方向和列方向在不同的感光单元之间切换;若至少三个滤光单元中的滤光片的排列方式为RGB或RYB,驱动模块用于驱动滤光单元在平行于图像传感器的平面,沿阵列的列方向或行方向,在不同的感光单元之间切换。
结合第一方面,滤光层可包括M个滤光单元,一个滤光单元允许至少一个波长范围的光信号滤过,图像传感器包括N个感光单元,一个感光单元对应一个滤光单元,N和M均为大于2的整数。滤光单元用于在驱动模块的驱动下,在K个区域之间移动,并将在K个区域中获得的K个不同空间位置的光信号传输至对应的感光单元,其中K为大于1的整数;感光单元用于接收来自对应的滤光单元的K个不同空间位置的光信号,并根据K个不同空间位置的光信号确定图像信息。
基于该方案,滤光单元在驱动模块的驱动下,在K个区域之间移动,可使得一个感光单元可接收到来自对应滤光单元的K个不同的空间位置的光信号,从而可提升感光单元对空间位置的光信号的采样频率,有助于提高形成图像的分辨率。也就是说,该摄像模组可通过同一个感光单元完成对不同物理空间位置进行采样,即可提升对空间位置的采样频率,从而有助于提高被摄物体的图像的分辨率。
在一种可能的实现方式中,滤光单元用于在驱动模块的驱动下,沿平行于图像传感器的平面,在K个区域之间移动,在相邻两个区域之间的移动的距离小于相邻两个感光单元的几何中心之间的距离。
进一步,可选地,K为大于1的整数的平方。滤光单元可用于在驱动模块的驱动下,沿平行于图像传感器的平面,在K个区域之间移动,且在相邻两个区域之间的移动的距离小于或等于感光单元的尺寸乘以1/√K。
在一种可能的实现方式中,滤光单元包括滤光片和第一透镜,第一透镜位于滤光片与光学镜头组件相对的面上。也可以理解为,滤光片与第一透镜固定在一起。其中,第一透镜用于对来自光学镜头组件的光束进行汇聚,并将汇聚的光束传输至滤光片;滤光片用于对来自第一透镜的汇聚后的光束进行滤光,将滤过的光信号传输至对应的感光单元。
为了尽可能避免来自被摄物体的光束以较大的角度射入时,一个滤光片会将滤过的光信号一次传输至两个感光单元,造成“串色”问题,滤光片与第一透镜并非全部中心对准的。在一种可能的实现方式中,若滤光单元处于滤光层的中心位置,第一透镜的中心与滤光片的中心对准;若滤光单元处于滤光层中除中心位置之外的区域,滤光片的中心与滤光层的中心之间的第一距离大于第一透镜的中心与滤光层的中心之间的第二距离。
进一步,可选地,处于第一位置的滤光单元对应的第一距离与对应的第二距离的差值,小于处于第二位置的滤光单元对应的第一距离与对应的第二距离的差值;第一位置与滤光层的中心之间的距离小于第二位置与滤光层的中心之间的距离。
在一种可能的实现方式中,摄像模组还包括第二透镜,第二透镜位于滤光片与图像传感器相对的面上。即第二透镜与滤光片固定于一起。其中,第二透镜用于接收来自对应的滤光片的光信号,并对光信号进行汇聚,将汇聚后的光信号传输至对应的感光单元。
进一步,可选地,第二透镜的中心与滤光片的中心对准。
结合第一方面,图像传感器可为黑白图像传感器。
第二方面,本申请提供一种摄像模组,该摄像模组包括光学镜头组件、M个第一透镜、M个滤光片、图像传感器和驱动模块,一个滤光片允许至少一个波长范围的光信号滤过,图像传感器包括N个感光单元,一个第一透镜对应一个感光单元,一个感光单元对应一个滤光片,N和M均为大于2的整数。光学镜头组件用于接收来自被摄物体的光束,并将光束传输至M个第一透镜;第一透镜用于对来自光学镜头组件的光束进行汇聚,并在驱动模块的驱动下,在K个区域之间移动,并将在K个区域中获得的K个不同空间位置的光信号传输至对应的滤光片,K为大于的1整数;滤光片用于对来自对应的第一透镜的光信号进行滤光,将滤过的光信号传输至对应的感光单元;感光单元用于接收来自对应的滤光片的K个不同空间位置的光信号,并根据K个不同空间位置的光信号确定图像信息。可选地,感光单元的数目等于滤光单元的数目。
基于该方案,第一透镜在驱动模块的驱动下,在K个区域之间移动,可使得一个感光单元可接收到来自对应滤光片的K个不同的空间位置的光信号,从而可提升感光单元对空间位置的光信号的采样频率,有助于提高形成图像的分辨率。也就是说,该摄像模组可通过同一个感光单元完成对不同物理空间位置进行采样,即可提升对空间位置的采样频率,从而有助于提高被摄物体的图像的分辨率。
在一种可能的实现方式中,第一透镜用于在驱动模块的驱动下,在K个区域之间移动,相邻两个区域之间的移动的距离小于相邻两个感光单元的几何中心之间的距离。
进一步,可选地,K为大于1的整数的平方。第一透镜可用于在驱动模块的驱动下,沿平行于图像传感器的平面,在K个区域之间移动,且在相邻两个区域之间的移动的距离小于或等于感光单元的尺寸乘以1/√K。
在一种可能的实现方式中,滤光片位于感光单元与光学镜头组件相对的面上。也就是说,滤光片与感光单元固定在一起。
结合第二方面,摄像模组还可包括M个第二透镜,一个第二透镜与一个第一透镜对应。第二透镜用于接收来自对应的第一透镜的汇聚后的光,并对汇聚后的光进行再次汇聚,将再次汇聚后的光传输至对应的滤光片。
进一步,可选地,摄像模组还包括M个准直透镜,一个准直透镜对应一个第一透镜。在一种可能的实现方式中,准直透镜位于第一透镜与感光单元之间,准直透镜用于对来自第一透镜的汇聚后的光进行准直,并将准直后的光传输至对应的感光单元。在另一种可能的实现方式中,准直透镜位于第一透镜与光学镜头组件之间,准直透镜用于对来自光学镜头组件的光束进行准直,并将准直后的光传输至对应的第一透镜。通过准直透镜,可使得出射的光信号接近平行光。
结合第二方面,M个滤光片可按以下方式中的任一项重复排列。
方式1,四个滤光片为RGGB,RGGB形成2*2的阵列。
方式2,四个滤光片为RYYB,RYYB形成2*2的阵列。
方式3,四个滤光片为RGBW,RGBW形成2*2的阵列。
方式4,四个滤光片为RYBW,RYBW形成2*2的阵列。
基于上述方式3和方式4,通过W滤光片,可以实现在环境亮度较低的场景中,增加摄像模组中进入图像传感器的进光量,可用于合成更高皮质的低光图像。
方式5,六个滤光片为RGBWW-(IR),RGBWW-(IR)形成3*2阵列或2*3阵列。
方式6,六个滤光片为RYBWW-(IR),RYBWW-(IR)形成3*2阵列或2*3阵列。
基于上述方式5和方式6,通过设置W滤光片,可以实现在环境亮度较低的场景中,增加摄像模组中射入图像传感器的进光量;通过设置W-滤光片,基于W-滤光片对光的衰减特性,可以实现在极端高亮的环境中,降低摄像模组中进入图像传感器的进光量。通过W滤光片和W-滤光片的组合可在高光比环境中实现更高范围的动态范围表现。通过设置IR滤光片,可实现获得IR波段独特的图像。
方式7,三个滤光片为RGB,RGB形成1*3阵列或3*1阵列。
方式8,三个滤光片为RYB,RYB形成1*3阵列或3*1阵列。
方式9,基于上述方式1至方式8中的任一种方式,M个滤光片中的部分滤光片为允许特定的光信号滤过的特定滤光片,其中,所述特定滤光片在滤光层按预设规律排列。
基于上述方式9,进一步,可选地,预设规律包括等间隔排列;或预设规律包括分至少两个区域,每个区域内等间隔排列,至少两个区域对应的间隔不同或相同。
第三方面,本申请提供一种摄像头,该摄像头包括上述任一的摄像模组和固定结构,其中,固定结构用于固定摄像模组。
第四方面,本申请提供一种终端设备,该终端设备包括上述任一的摄像模组和处理器,其中,处理器用于对摄像模组中的图像信息进行处理。
第五方面,本申请提供一种图像信息的确定方法,该方法可应用于摄像模组,所述摄像模组包括滤光层;该方法包括接收来自被摄物体的光束,并将所述光束传输至所述滤光层,移动所述滤光层的位置,获取来自所述滤光层在不同位置滤过的光信号,并根据所述不同位置的光信号确定图像信息。
基于该方案,通过移动滤光层的位置,获取到滤光层在不同空间位置滤过的光信号,以完成对不同物理空间位置进行采样,即可提升对空间位置的采样频率,从而有助于提高被摄物体的图像的分辨率。
给出如下两种对滤光层的移动的实现方式。
实现方式一,对所述滤光单元移动位置,从而每个滤光单元对应不同的感光单元。
在一种可能的实现方式中,所述滤光层包括M个滤光单元,所述摄像模组还包括N个感光单元,一个滤光单元允许至少一个波长范围的光信号滤过,一个感光单元对应至少三个不同的滤光单元,N和M均为大于2的整数。可对所述滤光单元移动位置,从而每个滤光单元对应不同的感光单元,获取对应的至少三个不同的滤光单元分别滤过的光信号,得到P个光信号,并根据P个光信号确定图像信息,其中,P为大于2的整数,P个光信号中至少三个光信号的波长范围是不同的。
基于该实现方式一,通过对滤光单元移动位置,从而每个滤光单元可对应不同的感光单元,一个感光单元可获得对应的至少三个滤光单元传输的P个真实的光信号,P个光信号中至少三个光信号的波长范围是不同的,根据这P个真实的光信号确定图像信息,不需要再进行猜色过程,从而有助于提高感光单元对被摄物体的光束采集的准确性,且有助于避免猜色导致的伪色。进一步,若至少三个不同的光信号分为红光信号、绿光信号和蓝光信号,可获取到来自被摄物体的全色彩。
在一种可能的实现方式中,滤光单元可包括滤光片;若至少三个不同的滤光单元中的滤光片的排列方式为RGGB、RYYB、RGBW、RYBW、RGBWW-(IR)或RYBWW-(IR),在平行于N个感光单元的平面,分别沿阵列的行方向和列方向在不同的感光单元之间切换;若至少三个不同的滤光单元中的滤光片的排列方式为RGB或RYB,在平行于N个感光单元的平面,沿阵列的列方向或行方向,在不同的感光单元之间切换;其中,RGGB、RYYB、RGBW和RYBW均为2*2的阵列,RGBWW-(IR)和RYBWW-(IR)均为3*2阵列或者均为2*3阵列,RGB和RYB均为1*3的阵列或者均为3*1的阵列。
实现方式二,将滤光单元在K个区域之间移动。
在一种可能的实现方式中,滤光层包括M个滤光单元,M为大于2的整数。可将滤光单元在K个区域之间移动,在K个区域中获得的K个不同空间位置的光信号,K为大于的1整数;根据K个不同空间位置的光信号确定图像信息。
基于该实现方式二,滤光单元在K个区域之间移动,可获得K个不同的空间位置的光信号,从而可提升对空间位置的光信号的采样频率,有助于提高被摄物体形成图像的分辨率。
在一种可能的实现方式中,摄像模组还可包括N个感光单元。滤光单元可沿平行于N个感光单元的平面,在K个区域之间移动,在相邻两个区域之间的移动的距离小于相邻两个感光单元的几何中心之间的距离,其中,N为大于2的整数。
第六方面,本申请提供一种图像信息的确定方法,该方法可应用于摄像模组,摄像模组包括M个第一透镜,M为大于2的整数。该方法包括接收来自被摄物体的光束,并将光束传输至M个第一透镜,对光束进行汇聚,并将M个第一透镜在K个区域之间移动,在K个区域中获得的K个不同空间位置的光信号,根据K个不同空间位置的光信号确定图像信息,K为大于的1整数。
基于该方案,第一透镜在K个区域之间移动,可获得K个不同的空间位置的光信号,从而可提升对空间位置的光信号的采样频率,有助于提高被摄物体形成图像的分辨率。
在一种可能的实现方式中,摄像模组还可包括N个感光单元,N为大于2的整数,可沿平行于N个感光单元的平面,在K个区域之间移动,在相邻两个区域之间的移动的距离小于相邻两个感光单元的几何中心之间的距离。
第七方面,本申请提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令,当计算机程序或指令被终端设备执行时,使得该终端设备执行上述第五方面或第五方面的任意可能的实现方式中的方法、或使得该终端设备执行上述第六方面或第六方面的任意可能的实现方式中的方法。
第八方面,本申请提供一种计算机程序产品,该计算机程序产品包括计算机程序或指令,当该计算机程序或指令被终端设备执行时,实现上述第五方面或第五方面的任意可能的实现方式中的方法、或使得该终端设备执行上述第六方面或第六方面的任意可能的实现方式中的方法。
第九方面,本申请提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令,当计算机程序或指令被摄像头执行时,使得该摄像头执行上述第五方面或第五方面的任意可能的实现方式中的方法、或使得该摄像头执行上述第六方面或第六方面的任意可能的实现方式中的方法。
第十方面,本申请提供一种计算机程序产品,该计算机程序产品包括计算机程序或指令,当该计算机程序或指令被摄像头执行时,实现上述第五方面或第五方面的任意可能的实现方式中的方法、或使得该摄像头执行上述第六方面或第六方面的任意可能的实现方式中的方法。
附图说明
图1a为本申请提供的一种像素尺寸与分辨率的关系示意图;
图1b为本申请提供的另一种像素尺寸与分辨率的关系示意图;
图2a为本申请提供的一种摄像模组的结构示意图;
图2b为本申请提供的另一种摄像模组的结构示意图;
图3a为本申请提供的一种滤光单元的结构示意图;
图3b为本申请提供的另一种滤光单元的结构示意图;
图3c为本申请提供的一种滤光片的中心与第一透镜的中心之间的位置关系示意图;
图4a为本申请提供的一种感光单元对应的四个滤光单元中的滤光片的排列方式示意图;
图4b为本申请提供的另一种感光单元对应的四个滤光单元中的滤光片的排列方式示意图;
图4c为本申请提供的另一种感光单元对应的四个滤光单元中的滤光片的排列方式示意图;
图4d为本申请提供的另一种感光单元对应的四个滤光单元中的滤光片的排列方式示意图;
图4e为本申请提供的一种感光单元对应的六个滤光单元中的滤光片的排列方式示意图;
图4f为本申请提供的另一种感光单元对应的六个滤光单元中的滤光片的排列方式示意图;
图4g为本申请提供的一种感光单元对应的三个滤光单元中的滤光片的排列方式示意图;
图5a为本申请提供的一种滤光层的结构示意图;
图5b为本申请提供的另一种滤光层的结构示意图;
图5c为本申请提供的另一种滤光层的结构示意图;
图5d为本申请提供的另一种滤光层的结构示意图;
图5e为本申请提供的另一种滤光层的结构示意图;
图5f为本申请提供的另一种滤光层的结构示意图;
图5g为本申请提供的另一种滤光层的结构示意图;
图5h为本申请提供的另一种滤光层的结构示意图;
图5i为本申请提供的一种滤光层的结构示意图;
图6为本申请提供的一种滤光单元与感光单元之间的关系示意图;
图7为本申请提供的一种滤光单元移动位置从而对应不同的感光单元的过程示意图;
图8为本申请提供的另一种滤光单元移动位置从而对应不同的感光单元的过程示意图;
图9为本申请提供的另一种摄像模组的结构示意图;
图10为本申请提供的一种第一透镜在K个区域之间移动的过程示意图;
图11为本申请提供的一种滤光片与感光单元的位置关系示意图;
图12a为本申请提供的一种第一透镜与第二透镜的位置关系示意图;
图12b为本申请提供的另一种第一透镜与第二透镜的位置关系示意图;
图12c为本申请提供的一种第一透镜、第二透镜和准直透镜之间的位置关系及光路示意图;
图13为本申请实施例的一种终端设备的结构示意图;
图14为本申请实施例的一种图像信息的确定方法的方法流程示意图;
图15为本申请实施例的另一种图像信息的确定方法的方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。
以下,对本申请中的部分用语进行解释说明,以便于本领域技术人员理解。
1)分辨率
分辨率,指摄像模组中的图像传感器上可用于成像的最大像素(即感光单元)的数量。通常以横向像素点的数量和纵向像素点的数量的乘积来衡量,即分辨率=水平像素点数×竖直像素点数。
2)像素
像素,指构成图像传感器的成像区域的最小单元。其中,像素尺寸是指像素的物理尺寸,即相邻像素中心之间的距离。
需要说明的是,在相同感光面积下,分辨率与像素尺寸是此消彼长的。参考图1a和图1b,在相同感光面积下像素尺寸与分辨率的关系。图1a的像素尺寸为a,分辨率为4*4;图1b的像素尺寸为a/2,分辨率为8*8。由图1a和图1b可以确定,即像素尺寸越小,分辨率越高;像素尺寸越大,分辨率越低。将高分辨率的图像和低分辨率的图像缩放到相同尺寸进行观看或者打印时,高分辨率图像看上去会更清晰、更锐利。
3)全色彩
全色彩,指红绿蓝三种基色构成的色彩。
4)摄像模组的工作原理
在完成光圈、快门、对焦设置等前期工作后,快门被按下后,来自被摄物体的光束经过光学镜头组件,被滤光层中的滤光单元分解为一个一个的单色光信号,由图像传感器中的感光单元记录一下各个单色光信号对应的光强度数值,即得到了未经加工的图像数据,根据该未经加工的图像数据即可确定出图像信息。
如背景技术,在目前的摄像模组中,图像传感器的感光单元只能接收到某一种固定颜色(例如红黄绿蓝中的一种)的光信号,其他颜色需要通过猜色算法来确定,因而通过现有技术中的摄像模组形成的图像的分辨率比较低。
为解决该问题,本申请提出一种摄像模组,该摄像模组是通过驱动模块驱动滤光层(即滤光层上的各滤光单元)在不同的感光单元之间切换,每个感光单元可收到来自不同滤光单元传输的光信号,感光单元不需要通过彩色算法来确定不同的光信号,从而有助于提高通过该摄像模组形成图像的分辨率。
下面结合附图2a至附图12c,对本申请提出的摄像模组进行具体阐述。
如图2a所示,为本申请提供的一种摄像模组的结构示意图。该摄像模组可包括光学镜头组件、滤光层、图像传感器和驱动模块。其中,光学镜头组件用于接收来自被摄物体的光束,并将光束传输至滤光层;滤光层用于在驱动模块的驱动下,移动位置,并将在不同位置滤过的光信号分别传输至图像传感器;图像传感器用于接收来自滤光层传输的不同位置的光信号,并根据不同位置的光信号确定图像信息。
基于该摄像模组,驱动模块驱动滤光层移动位置,可将在不同空间位置滤过的光信号分别传输至图像传感器,可以使图像传感器完成对不同物理空间位置进行采样,即可提升图像传感器对空间位置的采样频率,从而有助于提高被摄物体的图像的分辨率。
下面对图2a所示的摄像模组进行进一步的介绍说明,以给出示例性的具体实现方案。
如图2b所示,为本申请提供的另一种摄像模组的结构示意图。该摄像模组可包括光学镜头组件、滤光层、图像传感器和驱动模块。滤光层包括M个滤光单元,一个滤光单元允许至少一个波长范围的光信号滤过(也可称为通过),图像传感器包括N个感光单元,M和N均为大于2的整数。
基于上述图2b所示的摄像模组,在一种可能的实现方式中,一个感光单元对应至少三个不同的滤光单元。光学镜头组件用于接收来自被摄物体的光束,并将光束传输至滤光层。滤光单元用于在驱动模块的驱动下,移动位置从而对应不同的感光单元,并将滤过的光信号分别传输至不同的感光单元。感光单元用于接收来自对应的至少三个不同的滤光单元分别传输的光信号,得到P个光信号,并根据P个光信号确定图像信息,P为大于2的整数,P个光信号中至少三个光信号的波长范围是不同的。
本申请中,滤光单元可为滤光层中最小单元,可对射入的光束中的波长范围进行选择性通过。例如,可让射入的光束中红光波长范围的光信号通过和/或绿光波长范围的光信号通过和/或蓝光波长范围的光信号通过。
示例性地,以感光单元A对应的至少三个不同的滤光单元包括滤光单元a、滤光单元b和滤光单元c,滤光单元a允许光信号a滤过,滤光单元b允许光信号b滤过,滤光单元c允许光信号c滤过,且光信号a的波长范围、光信号b的波长范围和光信号c的波长范围三者之间互不相同。滤光单元a、滤光单元b和滤光单元c在驱动模块的驱动下,均会移动至与感光单元A对应,因此,感光单元A可获得滤光单元a滤过的光信号a、滤光单元b滤过的光信号b、以及滤光单元c滤过的光信号c,即感光单元A可获得三个光信号,且这三个光信号的对应的波长范围互不相同。若这三个光信号对应的波长范围分别为红光的波长、绿光的波长范围和蓝光的波长范围,则感光单元A可采集到来自被摄物体的光束的全色彩。
通过驱动模块驱动滤光单元移动位置,从而对应不同的感光单元,使得一个感光单元可接收来自对应的至少三个滤光单元传输的P个真实的光信号,P个光信号中至少三个光信号的波长范围是不同的,即该感光单元可获得至少三个不同波长范围的真实的光信号,根据这P个光信号确定图像信息,不需要再进行猜色过程,从而有助于提高感光单元对被摄物体的光束采集的准确性,进而有助于避免猜色导致的伪色。进一步,若至少三个不同的光信号分为红光信号、绿光信号和蓝光信号,感光单元可采集到来自被摄物体的全色彩。
基于上述图2b所示的摄像模组,在另一种可能的实现方式中,一个感光单元对应一个滤光单元,滤光单元用于在驱动模块的驱动下,在K个区域之间移动,并将在K个区域中获得的K个不同空间位置的光信号传输至对应的感光单元,其中K为大于1的整数;感光单元用于接收来自对应的滤光单元的K个不同空间位置的光信号,并根据K个不同空间位置的光信号确定图像信息。
通过驱动模块驱动滤光单元在K个区域之间移动,可使得一个感光单元可接收到来自对应滤光单元的K个不同的空间位置的光信号,从而可提升感光单元对空间位置的光信号的采样频率,有助于提高形成图像的分辨率。也就是说,该摄像模组可通过同一个感光单元完成对不同物理空间位置进行采样,即可提升对空间位置的采样频率,从而有助于提高被摄物体的图像的分辨率。
需要说明的是,上述K个区域为K个不同的空间区域,K个不同的空间区域对应的光信号的强度可能不同。另外,一个滤光单元滤过的光信号始终射入该滤光单元对应的感光单元。
下面对图2a和图2b所示的各个功能模块和结构分别进行介绍说明,以给出示例性的具体实现方案。
一、光学镜头组件
本申请中,光学镜头组件可由至少一枚光学镜片组成,可用于接收来自被摄物体的光束,并通过改变来自被摄物体的光束的传输方向,使该光束尽可能的射入至滤光层。进一步,还可在对焦马达的驱动下,改变焦距,使得图像传感器形成清晰的图像。
二、滤光单元
如图3a所示,为本申请提供的一种滤光单元的结构示意图。该滤光单元包括滤光片和第一透镜,第一透镜可位于滤光片与光学镜头组件相对的面上。第一透镜用于对来自光学镜头组件的光束进行汇聚,并将汇聚的光束传输至滤光片。滤光片用于对汇聚后的光束进行滤光,将滤过的光信号分别传输至不同的感光单元。也就是说,在滤光片的上方设置有第一透镜,第一透镜可对来自被摄物体的光束进行收束和整形。
进一步,可选地,滤光单元还可包括第二透镜。如图3b所示,为本申请提供的另一种滤光单元的结构示意图。该滤光单元可包括第一透镜、滤光片和第二透镜,第一透镜可位于滤光片与光学镜头组件相对的面上,第二透镜位于滤光片与图像传感器相对的面上。也就是说,第一透镜和第二透镜位于滤光片两个相背的面上。第一透镜用于对来自光学镜头组件的光束进行汇聚,并将汇聚的光束传输至滤光片。滤光片用于对汇聚后的光束进行滤光,将滤过的光信号传输至第二透镜。第二透镜用于接收来自滤光片的光信号,并对光信号进行汇聚,将汇聚后的光信号分别传输至不同的感光单元。通过设置第二透镜,一方面可对滤光片滤过的光信号进行进一步的汇聚,另一方面还可增加滤光片与感光单元之间的距离,有助于降低摄像模组的封装难度。
本申请中,滤光片与第一透镜并非全部中心对准的。如图3c所示,为本申请提供的一种滤光片的中心与第一透镜的中心之间的位置关系示意图。若滤光单元处于滤光层的中心位置,第一透镜的中心与滤光片的中心对准。若滤光单元处于滤光层中除中心位置之外的区域,滤光片的中心与滤光层的中心之间的第一距离大于第一透镜的中心与滤光层的中心之间的第二距离。也就是说,若滤光单元处于滤光层中除中心位置之外的区域,与滤光片的中心距离滤光层的中心相比,第一透镜的中心距离滤光层的中心更近。如此,有助于避免来自被摄物体的光束以较大的角度射入时,一个滤光片会将滤过的光信号一次传输至两个感光单元,即可避免“串色”问题。
可选地,处于第一位置的滤光单元对应的第一距离与对应的第二距离的差值,小于处于第二位置的滤光单元对应的第一距离与对应的第二距离的差值;其中,第一位置与滤光层的中心之间的距离小于第二位置与滤光层的中心之间的距离;第一距离为滤光片的中心与滤光层的中心之间的距离,第二距离为第一透镜的中心与滤光层的中心之间的距离。也可以理解为,滤光单元离滤光层的中心位置越远,滤光片的中心与第一透镜的中心之间的距离越大,可以是阶梯型的。也就是说,滤光单元离滤光层中心的距离越远,与第一透镜的中心相比,滤光片的中心离滤光层的中心也越远。
需要说明的是,滤光片可具备几何对称的形状(例如正方形、正六边形),滤光片相互之间可紧密排列成阵列,阵列中的有效阵列区域整体上可呈长方形或者正方形,即滤光层可呈正方形或长方形。可以理解的是,当滤光片为正方形时,滤光片相互之间紧密排列可形成的滤光层可呈正方形或长方形;当滤光片为正六边形时,滤光片相互之间紧密排列形成的滤光层整体上大致可呈长方形或正方形,边缘可能会不整齐。
当滤光层为长方形时,滤光层的中心可为长方形或正方形有效区域的对角线的交点。滤光片的中心是指滤光片的几何中心,第一透镜的中心是指第一透镜的几何中心。当滤光片为正方形时,滤光片的中心即为对角线的交点。第一透镜为球形或椭球形时,第一透镜的中心也为对角线的交点。
在一种可能的实现方式中,第二透镜的中心与滤光片的中心对准。
本申请中,摄像模组还可包括M个准直透镜,一个准直透镜对应一个第一透镜。在一种可能的实现方式中,准直透镜可位于第一透镜与感光单元之间,该准直透镜用于对来自第一透镜的汇聚后的光信号进行准直,并将准直后的光传输至对应的感光单元。在另一种可能的实现方式中,该准直透镜可位于第一透镜与光学镜头组件之间,该准直透镜用于对来自光学镜头组件的光束进行准直,并将准直后的光传输至第一透镜。通过准直透镜,可使得出射的光信号更接近平行光。
也就是说,摄像模组可包括滤光片、第一透镜和准直透镜;或者,摄像模组可包括滤光片、第一透镜、第二透镜和准直透镜。
本申请中,一个感光单元对应的至少三个不同的滤光单元中的滤光片的排列方式可包括以下情形中的任一种。
情形1,一个感光单元对应四个滤光单元,四个滤光单元中的滤光片为RGGB。
如图4a所示,为本申请提供的一种感光单元对应的四个滤光单元中的滤光片的排列方式示意图。RGGB四个滤光片可形成2*2的阵列,R滤光片为允许红色光信号滤过的滤光片;G滤光片为允许绿色光信号滤过的滤光片;B滤光片为允许蓝色光信号滤过的滤光片。如此,可使得一个感光单元采集到来自被摄物体的全色彩:红色光信号、绿色光信号和蓝色光信号,不需要再进行猜色过程,从而有助于提高感光单元对被摄物体的光束采集的准确性。
基于图4a所示的滤光片的排列方式,滤光层的结构可如图5a所示,滤光层上的滤光片可以图4a所示的RGGB为最小可重复单元进行排列。其中,每个G滤光片的四周,分布着两个R滤光片、两个B滤光片和四个G滤光片。也就是说,滤光层中G滤光片的数量是其它两种颜色的滤光片的数量的2倍。
情形2,一个感光单元对应四个滤光单元,四个滤光单元中的滤光片为RYYB。
如图4b所示,为本申请提供的另一种感光单元对应的四个滤光单元中的滤光片的排列方式示意图。RYYB四个滤光片可形成2*2的阵列,其中,R滤光片为允许红色光信号滤过的滤光片;Y滤光片为允许红色光信号和绿色光信号滤过的滤光片;B滤光片为允许蓝色光信号滤过的滤光片。如此,可使得一个感光单元采集到来自被摄物体的全色彩:红色光信号、绿色光信号和蓝色光信号,不需要再进行猜色过程,从而有助于提高感光单元对被摄物体的光束采集的准确性。
基于图4b所示的滤光片的排列方式,滤光层的结构可如图5b所示,滤光层上的滤光片可以图4b所示的RYYB为最小可重复单元进行排列。
情形3,一个感光单元对应四个滤光单元,四个滤光单元中的滤光片为RYBW。
如图4c所示,为本申请提供的另一种感光单元对应的四个滤光单元中的滤光片的排列方式示意图。RYBW四个滤光片可形成2*2的阵列,R滤光片、Y滤光片和B滤光片可参见上述情形2的介绍,此处不再赘述。W滤光片为白光滤光片,允许可见光全都通过。通过W滤光片,可以实现在环境亮度较低的场景中,增加摄像模组中进入图像传感器的进光量,可用于合成更高皮质的低光图像。应理解,该情形3可以理解为将情形2中的一个重复的Y滤光片更换为W滤光片。
基于上述图4c所示的滤光片的排列方式,滤光层的结构可如图5c所示,滤光层上的滤光片可以图4c所示的RYBW为最小可重复单元进行排列。
情形4,一个感光单元对应四个滤光单元,四个滤光单元中的滤光片为RGBW。
如图4d所示,为本申请提供的另一种感光单元对应的四个滤光单元中的滤光片的排列方式示意图。RGBW四个滤光片可形成2*2的阵列,其中,R滤光片、G滤光片和B滤光片可参见上述情形1的介绍,W滤光片可参见上述情形3的介绍,此处不再赘述。应理解,该情形4可以理解为将情形1中的一个G滤光片更换为W滤光片。
基于图4d所示的滤光片的排列方式,滤光层的结构可如图5d所示,滤光层上的滤光片可以图4d所示的RGBW为最小可重复单元进行排列。
情形5,一个感光单元对应六个滤光单元,六个滤光单元中的滤光片为RGBWW-(IR)。
RGBWW-(IR)六个滤光片可形成3*2的阵列或者2*3阵列。如图4e所示,为本申请提供的另一种感光单元对应的六个滤光单元中的滤光片的排列方式示意图。以RGBWW-(IR)六个滤光片形成3*2的阵列为例说明,其中,R滤光片、G滤光片和B滤光片可参见上述情形1的介绍,W滤光片可参见上述情形3的介绍,此处不再一一赘述。W-滤光片为白光减光片(或称为白光减光镜),可允许50%(或者更低的比例,如25%)的可见光通过。近红外(infraredradiation,IR)滤光片为允许近红外光信号通过的滤光片。
基于上述图4e所示的滤光片的排列方式,滤光层的结构可如图5e所示,滤光层上的滤光片可以图4e所示的RGBWW-(IR)为最小可重复单元进行排列。
情形6,一个感光单元对应六个滤光单元,六个滤光单元中的滤光片为RYBWW-(IR)。
RYBWW-(IR)四个滤光片可形成3*2的阵列或者2*3阵列。如图4f所示,为本申请提供的另一种感光单元对应的六个滤光单元中的滤光片的排列方式示意图。以RYBWW-(IR)四个滤光片形成3*2的阵列为例说明。其中,R滤光片、Y滤光片和B滤光片可参见上述情形2的介绍,W滤光片可参见上述情形3的介绍,W-滤光片和(IR)滤光片可参见上述情形5的介绍,此处不再一一赘述。
基于上述图4f所示的滤光片的排列方式,滤光层的结构可如图5f所示,滤光层上的滤光片可以图4f所示的RYBWW-(IR)为最小可重复单元进行排列。
基于上述情形5和情形6,通过设置W滤光片,可以实现在环境亮度较低的场景中,增加摄像模组中射入图像传感器的进光量;通过设置W-滤光片,基于W-滤光片对光的衰减特性,可以实现在极端高亮的环境中,降低摄像模组中进入图像传感器的进光量。通过W滤光片和W-滤光片的组合可在高光比环境中实现更高范围的动态范围表现。通过设置IR滤光片,可实现获得IR波段独特的图像。
情形7,一个感光单元对应三个滤光单元,三个滤光单元中的滤光片为RGB。
RGB三个滤光片可形成1*3的阵列或3*1的阵列。如图4g所示,为本申请提供的另一种感光单元对应的三个滤光单元中的滤光片的排列方式示意图。以RGB三个滤光片形成1*3的阵列为例。其中,R滤光片、G滤光片和B滤光片可参见上述情形2的介绍,此处不再赘述。
基于上述图4g所示的滤光片的排列方式,滤光层的结构可如图5g所示,滤光层上的滤光片可以图4g所示的RGB为最小可重复单元进行排列。
在一种可能的实现方式中,滤光层的结构也可以是RGB三个滤光片形成的1*3的阵列和3*1的阵列的组合,可参见如图5h所示的滤光层。
情形8,一个感光单元对应三个滤光单元,三个滤光单元中的滤光片为RYB。
该情形8可理解为将上述情形7中的G滤光片用Y滤光片替换,具体结构可参见上述情形7的介绍,此处不再赘述。
基于上述情形7和情形8,驱动模块可驱动滤光层沿垂直于相同滤光片形成的条状方向移动位置,即可使得一个感光单元采集到来自被摄物体的全色彩:红色光信号、绿色光信号和蓝色光信号,不需要再进行猜色过程,有助于提高感光单元对被摄物体的光束采集的准确性,而且有助于减少摄像模组的拍摄图像的时间。
情形9,基于上述情形1至情形8中的任一种情形,滤光层中还可包括按预设规律设置的特定滤光片。
在该情形9中,特定滤光片允许特定的光信号通过。也就是说,特定滤光片可允许特定波长范围的光信号滤过。进一步可选地,特定的光信号可以是一种也可以是多种,即特定滤光片所允许通过的特定的光信号可以是一个波长范围的光信号,也可以是多个波长范围的光信号,其中,多个波长范围之间可以有一定的规律(如相连两个波长范围之间的间隔相等),本申请对此不做限定。
通过在滤光层中设置特定的滤光片,可实现对特定的光信号进行检测。也可以理解为,需要对某个或某几个特定波长范围的光信号进行检测时,可在滤光层中设置允许该特定波长范围的光信号通过的滤光片。例如,需要检测810nm左右的光信号时,可在滤光层中设置中允许该810nm左右的光信号通过的滤光片;其中,810nm左右的光信号即为特定的光信号,允许该810nm左右的光信号通过的滤光片即为特定滤光片。
在一种可能的实现方式中,预设规律可以为等间隔排列。例如,特定滤光片均匀的分布于滤光层中;再比如,特定滤光片均匀的分布于滤光层的某个区域(如中心区域、边缘区域或中间过渡区域)。预设规律也可为将滤光层为分至少两个区域,每个区域内等间隔排列,至少两个区域对应的间隔不同。例如,可将滤光层分中心区域、边缘区域和中间的过渡区域,特定的滤光片在中心区域、边缘区域和中间过滤区域均是等间隔排列的,但是中心区域中的间隔、边缘区域中的间隔及中间过度区域中的间隔是互不相等。预设规律也可为将滤光层为分至少两个区域,每个区域内等间隔排列,至少两个区域对应的间隔相同。进一步,可选地,中心区域、边缘区域和中间过滤区域的形状可以是矩形,也可以是圆形,本申请对此不做限定。
如图5i所示,为本申请提供的又一种滤光层的结构示意图。该滤光层以图4b所示的RYYB为最小可重复单元进行排列,且等间隔(沿阵列的行方向每隔三个滤光片设置一个,沿阵列列方向每隔两个设置一个)设置有特定滤光片。也可以理解为,该滤光层是以RYYB为最小可重复单元进行排列,在预设的位置处将RYYB中的某一个滤光片用特定滤光片替换。
需要说明的是,上述情形1至情形9中的一个感光单元对应的至少三个不同的滤光单元中的滤光片的排列方式仅是示例性地,本申请中一个感光对应的至少三个不同的滤光单元中的滤光片的排列方式也可以有其他任意可能的排列方式。例如RGGB、RYYB、RGBW和RYBW均可以为1*4的阵列或者为4*1的阵列;RGBWW-(IR)和RYBWW-(IR)均可以为1*6的阵列或者6*1的阵列;RGB和RYB可以排列为2个一行另1个一行。本申请对该至少三个不同的滤光单元中的滤光片的排列方式不做限定。
三、驱动模块
在一种可能的实现方式中,驱动模块可用于驱动滤光单元移动位置,从而对应不同的感光单元。或者也可以理解为,驱动模块可用于驱动滤光单元从一个感光单元切换到另一个感光单元。也就是说,滤光单元基于感光单元级的移动位置。
在一种可能的实现方式中,滤光单元的形状可与感光单元的形状一致。通常滤光单元的尺寸比感光单元尺寸大,且滤光片尺寸大小与感光单元尺寸大小的比值介于1~1.5倍之间。如图6所示,为本申请提供的一种滤光单元与感光单元之间的关系示意图。
进一步,可选地,滤光层的总有限区域的长宽尺寸,也比其下方对应的图像传感器的有效区域的尺寸大,其比值与滤光片尺寸与感光单元尺寸的比值一致或略大,如此,可有助于克服滤光层与图像传感器封装时工艺偏差的影响。需要说明的是,为了便于摄像模组的封装,通常滤光单元数目M大于感光单元的数目N,M和N均为大于2的正整数。
结合上述一个感光单元对应的至少三个不同的滤光单元中的滤光片的排列方式,如下详细介绍驱动模块驱动滤光单元的移动过程。
在一种可能的实现方式中,若一个感光单元对应的至少三个滤光单元中的滤光片的排列方式为RGGB、RYYB、RGBW、RYBW、RGBWW-(IR)或RYBWW-(IR)。驱动模块可用于驱动滤光单元在平行于图像传感器的平面,分别沿阵列的行方向和列方向在不同的感光单元之间切换,其中,RGGB、RYYB、RGBW和RYBW均为2*2的阵列,RGBWW-(IR)和RYBWW-(IR)均为3*2阵列或者均为2*3阵列。若至少三个滤光单元中的滤光片的排列方式为RGB或RYB,所述驱动模块,用于驱动滤光单元在平行于图像传感器的平面,沿阵列的列方向或行方向,在不同的感光单元之间切换,RGB和RYB均为1*3的阵列或者均为3*1的阵列。
结合上述图6,平行于图像传感器的平面为XOY所在的平面,行方向为X轴的所在的方向,列方向为Y轴所在的方向。
为了方便说明,将R滤光单元简称为R,将G滤光单元简称为G,将B滤光单元简称为B,将Y滤光单元简称为Y,将W滤光单元简称为W,将W_滤光单元简称为W_,将IR滤光单元简称为IR。即本申请后续所描述的R均可替换为R滤光单元,G均可替换为G滤光单元,B均可替换为B滤光单元,Y均可替换为Y滤光单元,W均可替换为W滤光单元,IR均可替换为IR滤光单元,W_均可替换为W_滤光单元。
结合上述情形1和图6,一个感光单元对应四个滤光单元,即一个感光单元对应四个滤光片RGGB。图7示例性地示出了本申请提供的一种滤光单元移动位置从而对应不同的感光单元的过程示意图。示例性地,图7中的(a)为初始状态,一个滤光单元下面对应有一个感光单元,圆圈圈出的滤光单元R22、G22、G22和B22下面对应有四个感光单元(感光单元a、感光单元b、感光单元c和感光单元d)为参考。驱动模块驱动滤光层沿列方向(Y轴的正向)移动一个感光单元边长的距离,得到如图7中的(b)所示的对应关系,在图7中的(b)所示的对应关系下,感光单元a与G22对应,感光单元b与B22对应,感光单元c与R32对应,感光单元d与G32对应;驱动模块再驱动滤光层沿行方向(X轴的负向)移动一个感光单元边长的距离,得到如图7中的(c)所示的对应关系,在图7中的(c)所示的对应关系下,感光单元a与B22对应,感光单元b与G23对应,感光单元c与R32对应,感光单元d与G33对应;驱动模块再驱动滤光层沿列方向(Y轴的正向)移动一个感光单元边长的距离,得到如图7中的(d)所示的对应关系,在图7中的(d)所示的对应关系下,感光单元a与G32对应,感光单元b与R33对应,感光单元c与B32对应,感光单元d与G33对应。在驱动模块驱动滤光层从图7中的(a)切换至图7中的(b)位置,再切换至图7中的(c)位置,再切换至图7中的(d)位置的过程中,感光单元a分别与对应R22、G22、B22和G32对应,即感光单元a可接收来自R22的红光信号、G22的绿光信号、B22的蓝光信号和G32的绿光信号;感光单元b分别与G22、B22、G32和R33对应,即感光单元b可接收来自G22的绿光信号、B22的蓝光信号、G32的绿光信号和R33的红光信号;感光单元c分别与G22、R32、G32和B32对应,即感光单元c可分别接收来自G22的绿光信号、R32的红光信号、G32的绿光信号和B32的蓝光信号;感光单元d分别与B22、G32、R33和G33对应,即感光单元d可分别接收来自B22的蓝光信号、G32的绿光信号、R33的红光信号和G33的绿光信号。圆圈中的每个感光单元均可接收到一个红光信号、一个蓝光信号和两个绿光信号。
需要说明的是,上述图7中驱动模块驱动滤光层的移动方向仅是示例性地,可以有通过其他的移动方向,实现滤光单元对应不同的感光单元。例如,以图7中的(a)中的感光单元a为例,初始状态下,感光单元a与R22对应;驱动模块可驱动滤光层沿行方向(X轴的负向)移动一个感光单元边长的距离,此时感光单元a与G22对应;驱动模块再驱动滤光层沿列方向(Y轴的正向)移动一个感光单元边长的距离,此时感光单元a与B22对应;驱动模块再驱动滤光层沿行方向(X轴的正向)移动一个感光单元边长的距离,此时感光单元a与G22对应。也就是说,感光单元a分别与R22、G22、B22和G22对应,即感光单元a可分别接收来自R22的红光信号、两个G22的绿光信号、以及B22的蓝光信号。另外,数字(如22、23、33等)仅用于表示处于不同的位置。例如,R22与R23是两个相同的滤光片,仅所处的位置不同。
基于上述情形2、情形3、情形4、情形5和情形6中滤光片的排列方式,驱动模块驱动滤光单元的移动过程可参见上述情形1的介绍,此处不再一一赘述。
结合上述情形7和图6,一个感光单元对应三个滤光单元,即一个感光单元对应三个滤光片RGB。图8示例性地示出了本申请提供的另一种滤光单元移动位置从而对应不同的感光单元的过程示意图。示例性地,图8中的(a)为初始状态,一个滤光单元下面对应有一个感光单元,椭圆圈出的滤光单元R21、G21和B21下面对应有三个感光单元(感光单元1、感光单元2和感光单元3)为参考。驱动模块驱动滤光层沿列方向(Y轴的负向)移动一个感光单元边长的距离,得到如图8中的(b)所示的对应关系,在图8中的(b)所示的对应关系下,感光单元1与B11对应,感光单元2与R21对应,感光单元3与G21对应;驱动模块再驱动滤光层沿列方向(Y轴的负向)移动一个感光单元边长的距离,得到如图8中的(c)所示的对应关系,在图8中的(c)所示的对应关系下,感光单元1与G11对应,感光单元2与B11对应,感光单元3与R21对应。在驱动模块驱动滤光层从图8中的(a)切换至图8中的(b)位置,再切换至图8中的(c)位置的过程中,感光单元1分别与对应R21、B11和G11对应,即感光单元1可接收来自R21的红光信号、G11的绿光信号和B11的蓝光信号;感光单元2分别与G21、R21和B11对应,即感光单元2可接收来自G21的绿光信号、R21的红光信号和B11的蓝光信号;感光单元3分别与B21、G21和R21对应,即感光单元3可分别接收来自B21的蓝光信号、G21的绿光信号和R21的红光信号。即圈出的每个感光单元均可接收到一个红光信号、一个蓝光信号和一个绿光信号。
基于上述情形8中滤光片的排列方式,驱动模块驱动滤光单元的移动过程可参见上述情形7的介绍,此处不再一一赘述。
基于上述情形7和情形8的滤光片的排列方式,驱动模块可驱动滤光层沿列方向或行反向中的一个方向移动。即驱动模块可驱动滤光层在单轴方向运动,结合上述图5g,驱动模块驱动滤光层沿垂直于相同滤光片形成的条状方向移动位置。而且全色彩采样只需采集三个滤光单元滤过的光信号,有助于减少摄像模组的拍摄图像的时间。
在另一种可能的实现方式中,驱动模块可驱动滤光单元沿平行于图像传感器的平面,在K个区域之间移动,在相邻两个区域之间的移动的距离小于相邻两个感光单元的几何中心之间的距离。相邻两个感光单元的几何中心之间的距离可参考上述图1a的描述。
进一步,可选地,K为大于1的整数的平方。滤光单元可用于在驱动模块的驱动下,沿平行于图像传感器的平面,在K个区域之间移动,且在相邻两个区域之间的移动的距离小于或等于感光单元的尺寸乘以1/√K。可参见下述图10的描述,将图10的介绍中第一透镜替换为感光单元,此处不再一一赘述。
在一种可能的实现方式中,该驱动模块也可以驱动滤光层在垂直于图像传感器的平面上转动一个角度。也可以理解为,以Z轴为旋转轴进行旋转,实现对滤光层的倾斜偏差及旋转偏差进行校正,可形成效果更佳的图像。
本申请中,驱动模块可以驱动的方式包括但不限于:静电驱动、电压驱动、热电驱动、磁电驱动、形状记忆合金(shape memory alloys,SMA)驱动或马达驱动等。示例性地,驱动模块可以是微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)驱动器、马达、伺服电机等。在一种可能的实现方式中,驱动模块可以在来自电路板的电信号控制下,驱动滤光单元从一个感光单元切换至另一个感光单元。
四、图像传感器
本申请中,感光单元可用于接收来自对应的至少三个不同的滤光单元分别传输的光信号,得到P个光信号,将P个光信号进行光电转换,得到电信号,从而形成图像。
基于上述情形1,一个感光单元对应四个滤光单元,即一个感光单元对应四个滤光片RGGB。感光单元可接收来自RGGB四个滤光片分别传输的光信号,R滤光片可向该感光单元传输一个红光信号,每个G滤光片可向该感光单元传输一个绿光信号,B滤光片可向该感光单元传输一个蓝光信号。该感光单元可接收到来自对应的四个滤光片RGGB分别传输的一个光信号,即该感光单元可接收到一个红光信号、两个绿光信号和一个蓝光信号。如此,该感光单元可采集到来自被摄物体的全色彩,从而有助于提高感光单元对被摄物体的光束采集的准确性。
基于上述情形2,一个感光单元对应四个滤光单元,即一个感光单元对应四个滤光片RYYB。感光单元可接收来自RYYB四个滤光片分别传输的光信号,R滤光片可向该感光单元传输一个红光信号,每个Y滤光片可向该感光单元传输一个绿光信号和一个红光信号,B滤光片可向该感光单元传输一个蓝光信号。该感光单元可接收到来自对应的四个滤光片RYYB分别传输的一个光信号,即该感光单元可接收到三个红光信号、两个绿光信号和一个蓝光信号。如此,该感光单元也可采集到来自被摄物体的全色彩,从而可提高感光单元对被摄物体的光束采集的准确性。
基于上述情形3,一个感光单元对应四个滤光单元,即一个感光单元对应四个滤光片RGBW。感光单元可接收来自RGBW四个滤光片分别传输的光信号,R滤光片可向该感光单元传输一个红光信号,G滤光片可向该感光单元传输一个绿光信号,B滤光片可向该感光单元传输一个蓝光信号,W滤光片可向该感光单元传输一个100%白光信号。该感光单元可接收到来自对应的四个滤光片RGBW分别传输的一个光信号,即该感光单元可接收到一个红光信号、一个绿光信号、一个蓝光信号和一个白光信号。如此,该感光单元也可采集到来自被摄物体的全色彩,有助于提高感光单元对被摄物体的光束采集的准确性;而且再极端低亮度的环境下,可增加图像传感器的进光量。
基于上述情形4,一个感光单元可接收到两个红光信号、一个滤光信号、一个蓝光信号和一个100%的白光信号。
基于上述情形5,一个感光单元可接收到一个红光信号、一个绿光信号、一个蓝光信号、一个100%的白光信号、一个减白光(25%)的白光信号和一个近红外光信号。如此,该感光单元也可采集到来自被摄物体的全色彩,从而有助于提高感光单元对被摄物体的光束采集的准确性;而且再极端低亮度的环境下,可增加图像传感器的进光量;在极端高亮度的环境下,可减少图像传感器的进光量;且可获得IR波段独特的图像。
基于上述情形6,一个感光单元可接收到两个红光信号、一个绿光信号、一个蓝光信号、一个100%的白光信号、一个减白光(25%)的白光信号和一个近红外光信号。
基于上述情形7,一个感光单元可接收到一个红光信号、一个绿光信号和一个蓝光信号。如此,该感光单元也可采集到来自被摄物体的全色彩,从而有助于提高感光单元对被摄物体的光束采集的准确性。
基于上述情形8,一个感光单元可接收到两个红光信号、一个绿光信号和一个蓝光信号。如此,该感光单元也可采集到来自被摄物体的全色彩,从而有助于提高感光单元对被摄物体的光束采集的准确性。
基于上述情形9,感光单元与该特定滤光片对应时,还可接收到该特定滤光片滤过的特定的光信号,可输出该特定的光信号的强度,从而可实现对特定的光信号进行检测。
在一种可能的实现方式中,感光单元可包括一个像素,也可以包括多个像素。当感光单元包括一个像素时,一个滤光单元与一个像素对应;当感光单元包括多个像素时,一个滤光单元与多个像素对应,每个像素均可采集到该滤光单元传输的光信号,多个像素可输出一个结果,也可以输出多个结果。通过多个像素均可对同一光信号进行检测,可有效提升检测到的光信号的信噪比。
在一种可能的实现方式中,感光单元可以是光电探测器(photon detector,PD),或高速光电二极管、或电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)或互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor,CMOS)光电晶体管。在一种可能的实现方式中,图像传感器把光信号转换成电信号,之后将电信号传递给ISP转换成数字图像信号。
本申请中,图像传感器可为黑白图像传感器,黑白图像传感器目前比较成熟,摄像模组可直接利用现有成熟的黑白图像传感器,如此可降低摄像模组的成本。
如图9所示,为本申请提供的另一种摄像模组的结构示意图。该摄像模组可包括光学镜头组件、M个第一透镜、M个滤光片、图像传感器和驱动模块,一个滤光片允许至少一个波长范围的光信号滤过,图像传感器包括N个感光单元,一个第一透镜对应一个感光单元,一个感光单元对应一个滤光片,N和M均为大于2的整数。光学镜头组件用于接收来自被摄物体的光束并将光束传输至M个第一透镜。第一透镜用于对来自光学镜头组件的光束进行汇聚,并在驱动模块的驱动下,在K个区域之间移动,并将在K个区域中获得的K个不同空间位置的光信号传输至对应的滤光片,K为大于的1整数。滤光片用于对来自对应的第一透镜的光信号进行滤光,将滤过的光信号传输至对应的感光单元。感光单元用于接收来自对应的滤光片的K个不同空间位置的光信号,并根据K个不同空间位置的光信号确定图像信息。
基于上述摄像模组,第一透镜在驱动模块的驱动下,在K个区域之间移动,可使得一个感光单元可接收到来自对应滤光片的K个不同的空间位置的光信号,从而可提升感光单元对空间位置的光信号的采样频率,有助于提高被摄物体的图像的分辨率。也就是说,该摄像模组可通过同一个感光单元完成对不同物理空间位置进行采样,即可提升对空间位置的采样频率。
需要说明的是,上述K个区域为K个不同的空间区域,K个不同的空间区域对应的光信号的强度可能不同。针对来自第一透镜的K个不同空间位置的光信号中的每个光信号,滤光片可允许该光信号中至少一个波长范围的光信号滤过。另外,一个滤光片滤过的光信号始终射入该滤光片对应的感光单元。
在一种可能的实现方式中,第一透镜用于在驱动模块的驱动下,沿平行于图像传感器的平面,在K个区域之间移动,在相邻两个区域之间的移动的距离小于相邻两个感光单元的几何中心之间的距离。
进一步,可选地,K为大于1的整数的平方。第一透镜可用于在驱动模块的驱动下,沿平行于图像传感器的平面,在K个区域之间移动,且在相邻两个区域之间的移动的距离小于或等于感光单元的尺寸乘以1/√K。参阅图10,感光单元以正方向为例,边长为L,一个感光单元对应的空间分为四个区域,感光单元的尺寸为感光单元的边长L,则驱动模块可驱动第一透镜移动的距离小于或等于感光单元的L*1/√K=L*1/2。图10是以驱动模块驱动第一透镜移动的距离为L/2为例说明的。
基于上述图9所示的摄像模组,可根据滤光片所处的位置,可分如下两种可能的结构。
结构一,滤光片位于第一透镜与图像传感器相对的面上。
也就是说,第一透镜与滤光片是固定在一起的,驱动模块可驱动第一透镜和滤光片一起在K个区域之间移动。基于该结构一,第一透镜与滤光片的位置关系可参见上述图3a和图3c的介绍,此处不再赘述。
基于上述图9所示的摄像模组,该摄像模组还包括M个第二透镜,一个第二透镜与一个滤光片对应。第二透镜、滤光片以及第一透镜之间的位置关系可参见上述图3b的介绍,此处不再一一赘述。
在一种可能的实现方式中,第二透镜的中心与滤光片的中心对准。
需要说明的是,结构一可以与上述图2b及可选地实施例中所示的摄像模组的结构一致,区别为:基于该结构一,驱动模块驱动滤光片和第一透镜一起在K个区域之间移动,并将得到的K个空间位置的信号光传输至一个感光单元;上述图2b及可选实现方式中,驱动模块驱动滤光单元移动位置,从而对应不同的感光单元,滤光单元将滤过的光信号分别传输至不同的感光单元。
基于上述结构一,图像传感器可为黑白图像传感器,采用现有比较成熟的黑白图像传感器,可降低摄像模组的成本。
结构二,滤光片位于感光单元与光学镜头组件相对的面上。
也就是说,滤光片与感光单元设置于一起,驱动模块驱动第一透镜在K个区域之间移动时,滤光片是固定不动的。
如图11所示,为本申请提供的一种滤光片与感光单元的之间位置关系示意图。滤光单元位于感光单元与光学镜头相对的面上。该图11以基于上述情形1中的四个滤光片RGGB为例说明,一个滤光片位于一个感光单元与光学镜头组件相对的面上。示例性地,滤光单元的大小可与感光单元的大小一致。
基于该结构二,摄像模组还可包括M个第二透镜,一个第二透镜与一个第一透镜对应。如图12a所示,为本申请提供的一种第一透镜与第二透镜的位置关系示意图。其中,第二透镜位于第一透镜与图像传感器相对的面上。第二透镜用于接收来自对应的第一透镜的汇聚后的光,并对汇聚后的光进行再次汇聚,将再次汇聚后的光传输至对应的滤光片。
如图12b所示,为本申请提供的另一种第一透镜与第二透镜的位置关系示意图。其中,第一透镜与第二透镜之间设置有透明基底。也可以理解为,第一透镜和第二透镜位于透明基底相背的两个面上。透明基底可以是玻璃。
基于该结构二,摄像模组还可包括M个准直透镜,一个准直透镜对应一个第一透镜。如图12c所示,为本申请提供的一种第一透镜、第二透镜和准直透镜之间的位置关系及光路示意图。准直透镜位于第一透镜与感光单元之间,准直透镜用于对来自第一透镜的汇聚后的光进行准直,并将准直后的光传输至对应的感光单元。通过准直透镜,可使得出射的光信号更接近平行光。
需要说明的是,上述图12c所示的准直透镜也可以位于第一透镜与光学镜头组件之间,准直透镜用于对来自光学镜头组件的光束进行准直,并将准直后的光传输至对应的第一透镜。
可以理解的是,来自光学镜头组件的光束,经过上述图12a、图12b或图12c所示的结构后,可形成准直汇聚光束,将准直汇聚光束照射到对应的滤光片。当然,本申请中的摄像模组也可以包括更多的透镜,以实现将来自被摄物体的光束进行汇聚和准直,本申请中对透镜的数量不做限定。
在该结构二中,M个滤光片可按以下方式中的任一项重复排列。
方式1,四个滤光片为RGGB,RGGB形成2*2的阵列,可参见上述情形1的介绍。
方式2,四个滤光片为RYYB,RYYB形成2*2的阵列,可参见上述情形2的介绍。
方式3,四个滤光片为RGBW,RGBW形成2*2的阵列,可参见上述情形3的介绍。
方式4,四个滤光片为RYBW,RYBW形成2*2的阵列,可参见上述情形4的介绍。
基于上述方式3和方式4,通过W滤光片,可以实现在环境亮度较低的场景中,增加摄像模组中进入图像传感器的进光量,可用于合成更高皮质的低光图像。
方式5,六个滤光片为RGBWW-(IR),RGBWW-(IR)形成3*2阵列或2*3阵列,可参见上述情形5的介绍。
方式6,六个滤光片为RYBWW-(IR),RYBWW-(IR)形成3*2阵列或2*3阵列,可参见上述情形6的介绍。
基于上述方式5和方式6,通过设置W滤光片,可以实现在环境亮度较低的场景中,增加摄像模组中射入图像传感器的进光量;通过设置W-滤光片,基于W-滤光片对光的衰减特性,可以实现在极端高亮的环境中,降低摄像模组中进入图像传感器的进光量。通过W滤光片和W-滤光片的组合可在高光比环境中实现更高范围的动态范围表现。通过设置IR滤光片,可实现获得IR波段独特的图像。
方式7,三个滤光片为RGB,RGB形成1*3阵列或3*1阵列,可参见上述情形7的介绍。
方式8,三个滤光片为RYB,RYB形成1*3阵列或3*1阵列,可参见上述情形8的介绍。
方式9,基于上述方式1至方式8中的任一种方式,M个滤光片中的部分滤光片为允许特定的光信号滤过的特定滤光片,其中,所述特定滤光片在滤光层中按预设规律排列,可参见上述情形9的介绍,此处不再一一赘述。
基于上述方式9,进一步,可选地,预设规律包括等间隔排列;或预设规律包括滤光层分至少两个区域,每个区域内等间隔排列,至少两个区域对应的间隔不同或相同。
滤光片的排列方式也可为上述情形1至情形9中的任一种方式,具体可参见上述介绍,此处不再一一赘述。
需要说明的是,在该结构二中,为了便于摄像模组的封装,通常M为等于N的整数。
基于上述结构二,图像传感器可为黑白图像传感器,或彩色图像传感器,彩色图像传感器即结构二中滤光片与感光单元的组合。
在上述任一实施例中,摄像模组还可包括光线带通滤光片(可参考图2b或图9)。光线带通滤光片为一片平面玻璃或者类玻璃的树脂材料,通过表面镀膜或者材料掺杂的方式,实现对特定波长的光线进行阻挡通过或者吸收,对指定波长的光进行穿透,实现对不同波长光线的选择性通过的功能。
基于上述描述的摄像模组的结构和功能原理,本申请还可以提供一种摄像头,该摄像头可以包括上述摄像模组和固定结构,其中,固定结构用于固定上述摄像模组。当然还可以包括其他器件,例如处理器、存储器等。也就是说,具有摄像或拍照功能的摄像头中均可以采用本申请提供的摄像模组。
基于上述描述的摄像模组的结构和功能原理,本申请还可以提供一种终端设备,该终端设备可以包括上述摄像模组和处理器,其中,处理器可用于对摄像模组中的图像信息进行处理。当然还可以包括其他器件,例如存储器、无线通信装置、传感器和触摸屏、显示屏等。
如图13所示,为本申请实施例的一种终端设备的结构示意图。该终端设备100可包括处理器110、存储器111、摄像模组112、显示屏113等。应理解,图13所示的硬件结构仅是一个示例。本申请所适用的终端设备可以具有比图13中所示终端设备100更多的或者更少的部件,可以组合两个或更多的部件,或者可以具有不同的部件配置。图中所示出的各种部件可以在包括一个或多个信号处理和/或专用集成电路在内的硬件、软件、或硬件和软件的组合中实现。
其中,处理器110可以包括一个或多个处理单元。例如:处理器110可以包括应用处理器(application processor,AP)、图形处理器(graphics processing unit,GPU)、图像信号处理器(image signal processor,ISP)、控制器、数字信号处理器(digital signalprocessor,DSP)、等。其中,不同的处理单元可以是独立的器件,也可以集成在一个或多个处理器中。
摄像模组112可以用于捕获动、静态图像等。在一些实施例中,终端设备100可以包括一个或Q个摄像模组112,其中,N为大于或等于1的正整数。例如,终端设备100可以包括两个摄像模组112,其中一个摄像模组112为前置摄像模组,另一个摄像模组112为后置摄像模组。再例如,终端设备100还可以包括三个摄像模组112,其中,一个摄像模组112为前置摄像模组、另两个摄像模组112为后置摄像模组;或者,一个摄像模组112为后置摄像模组、另两个摄像模组112为前置摄像模组。又例如,终端设备100包括四个摄像模组112,其中,一个摄像模组112为前置摄像模组,另三个摄像模组112为后置摄像模组。
显示屏113可以用于显示图像、视频等。显示屏113可以包括显示面板。显示面板可以采用液晶显示屏(liquid crystal display,LCD)、有机发光二极管(organic light-emitting diode,OLED)、有源矩阵有机发光二极体或主动矩阵有机发光二极体(active-matrix organic light emitting diode的,AMOLED)、柔性发光二极管(flex light-emitting diode,FLED)、Miniled、MicroLed、Micro-oLed、量子点发光二极管(quantum dotlight emitting diodes,QLED)等。在一些实施例中,终端设备100可以包括1个或H个显示屏113,H为大于1的正整数。示例的,终端设备100可以通过GPU、显示屏113、以及应用处理器等实现显示功能。
基于上述内容和相同的构思,本申请提供一种图像信息的确定方法,请参阅该图14的介绍。该图像信息的确定方法可应用于上述图2b所示任一实施例中的摄像模组。该摄像模组包括滤光层。如图14所示,该方法包括以下步骤:
步骤1401,接收来自被摄物体的光束,并将光束传输至滤光层。
此处,可以是上述光学镜头组件将来自被摄物体的光束传输至滤光单元,具体过程可参见上述对光学镜头组件的介绍,此处不再一一赘述。
步骤1402,移动滤光层的位置。
此处,给出如下两种对滤光层的移动的实现方式的示例性说明。
实现方式一,对M个滤光单元移动位置,从而每个滤光单元对应不同的感光单元。
在一种可能的实现方式中,滤光层包括M个滤光单元,摄像模组还包括N个感光单元,一个滤光单元允许至少一个波长范围的光信号滤过,一个感光单元对应至少三个不同的滤光单元,N和M均为大于2的整数。可对滤光单元移动位置,从而每个滤光单元对应不同的感光单元。
在一种可能的实现方式中,滤光单元可包括滤光片,若一个感光单元对应的至少三个不同的滤光单元中的滤光片的排列方式为RGGB、RYYB、RGBW、RYBW、RGBWW-(IR)或RYBWW-(IR),在平行于N个感光单元的平面,分别沿阵列的行方向和列方向在不同的感光单元之间切换,其中,RGGB、RYYB、RGBW和RYBW均为2*2的阵列,RGBWW-(IR)和RYBWW-(IR)均为3*2阵列或者均为2*3阵列。若一个感光单元对应的至少三个不同的滤光单元中的滤光片的排列方式为红绿蓝RGB或红黄蓝RYB,在平行于N个感光单元的平面,沿阵列的列方向或行方向,在不同的感光单元之间切换其中,RGB和RYB均为1*3的阵列或者均为3*1的阵列。具体可参见上述驱动模块和滤光单元的介绍,此处不再一一赘述。
实现方式二,将滤光单元在K个区域之间移动。
在一种可能的实现方式中,滤光层包括M个滤光单元,M为大于2的整数。可将滤光单元在K个区域之间移动,在K个区域中获得的K个不同空间位置的光信号,K为大于的1整数。
在一种可能的实现方式中,摄像模组还可包括N个感光单元,N为大于2的整数,可沿平行于N个感光单元的平面,在K个区域之间移动,在相邻两个区域之间的移动的距离小于相邻两个感光单元的几何中心之间的距离。
步骤1403,获取来自滤光层在不同位置滤过的光信号,并根据不同位置的光信号确定图像信息。
基于上述实现方式一,可获取对应的至少三个不同的滤光单元分别滤过的光信号,得到P个光信号,并根据P个光信号确定图像信息。其中,P为大于2的整数,P个光信号中至少三个光信号的波长范围是不同的。具体过程可参见上述感光单元的介绍,此处不再一一赘述。
通过实现方式一对滤光单元移动位置,从而使每个滤光单元可对应不同的感光单元,可获得对应的至少三个滤光单元传输的P个真实的光信号,P个光信号中至少三个光信号的波长范围是不同的,根据这P个真实的光信号确定图像信息,不需要再进行猜色过程,从而有助于提高感光单元对被摄物体的光束采集的准确性,且有助于避免猜色算法导致的伪色。进一步,若至少三个不同的光信号分为红光信号、绿光信号和蓝光信号,可获取到来自被摄物体的全色彩。
基于上述实现方式二,可获得的K个不同空间位置的光信号,根据K个不同空间位置的光信号确定图像信息。
通过实现方式二对滤光单元移动位置,可获得K个不同的空间位置的光信号,从而可提升对空间位置的光信号的采样频率,有助于进一步提高被摄物体形成图像的分辨率。
从上述步骤1401至步骤1403可以看出,通过移动滤光层的位置,获取到滤光层在不同空间位置滤过的光信号,以完成对不同物理空间位置进行采样,即可提升对空间位置的采样频率,从而有助于提高被摄物体的图像的分辨率。
基于上述内容和相同的构思,本申请提供的另一种图像信息的确定方法,可参见下述图15的介绍。该图像信息的确定方法可应用于上述基于图9所示的任一实施例,该摄像模组可包括M个第一透镜,M为大于2的整数。如图15所示,该方法包括以下步骤:
步骤1501,接收来自被摄物体的光束,并将光束传输至M个第一透镜。
此处,可以是上述光学镜头组件将来自被摄物体的光束传输至M个第一透镜,具体过程可参见上述对光学镜头组件的介绍,此处不再一一赘述。
步骤1502,对光束进行汇聚,并将M个第一透镜在K个区域之间移动,K为大于的1整数。
在一种可能的实现方式中,摄像模组还可包括N个感光单元,N为大于2的整数。可沿平行于N个感光单元的平面,在K个区域之间移动,在相邻两个区域之间的移动的距离小于相邻两个感光单元的几何中心之间的距离。具体过程可参见上述对第一透镜在K个区域之间移动的介绍,此处不再一一赘述。
步骤1503,在K个区域中获得K个不同空间位置的光信号。
此处,K个不同空间位置的光信号的强度可能是不同的,具体可参见基于图9的摄像模组的介绍,此处不再一一赘述。
步骤1504,根据K个不同空间位置的光信号确定图像信息。
在一种可能的实现方式中,可将K个不同空间位置的光信号转化为电信号,根据转化后的电信号确定图像信息。
从上述步骤1501至步骤1504可以看出,第一透镜在K个区域之间移动,可获得K个不同的空间位置的光信号,从而可提升对空间位置的光信号的采样频率,有助于提高被摄物体形成图像的分辨率。
本申请提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令,当计算机程序或指令被终端设备执行时,使得该终端设备执行上述任一实施例中可能的实现方式中的方法。
本申请提供一种计算机程序产品,该计算机程序产品包括计算机程序或指令,当该计算机程序或指令被终端设备执行时,可实现上述任一实施例中的方法。
本申请提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令,当计算机程序或指令被摄像头执行时,使得该摄像头执行上述任一实施例中的可能的实现方式中的方法。
本申请提供一种计算机程序产品,该计算机程序产品包括计算机程序或指令,当该计算机程序或指令被摄像头执行时,实现上述任一实施例中任意可能的实现方式中的方法。
在本申请的各个实施例中,如果没有特殊说明以及逻辑冲突,不同的实施例之间的术语和/或描述具有一致性、且可以相互引用,不同的实施例中的技术特征根据其内在的逻辑关系可以组合形成新的实施例。例如,以图2b所示摄像模组为例,滤光单元用于在驱动模块的驱动下,移动位置,从而对应不同的感光单元。进一步,滤光单元在与每个感光单元相对时,可在驱动模块的驱动下,在K个区域之间移动,并将在K个区域中获得的K个不同空间位置的光信号均传输至相对的感光单元;感光单元用于接收来自对应的至少三个不同的滤光单元分别的传输的K个不同空间位置光信号,得到P*K个光信号。即该感光单元可获得P*K个波长范围的真实的光信号,不需要再进行猜色过程,从而有助于提高感光单元对被摄物体的光束采集的准确性。而且,每个感光单元可接收到来自对应滤光片的K个不同的空间位置的光信号,从而可提升感光单元对空间位置的光信号的采样频率,有助于提高被摄物体的图像的分辨率。
本申请中,“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B的情况,其中A,B可以是单数或者复数。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b或c中的至少一项(个),可以表示:a,b,c,“a和b”,“a和c”,“b和c”,或“a和b和c”,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。在本申请的文字描述中,字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
可以理解的是,在本申请中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分,并不用来限制本申请的实施例的范围。上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定。本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于分区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元。方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行了描述,显而易见的,在不脱离本申请的精神和范围的情况下,可对其进行各种修改和组合。相应地,本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的方案进行示例性说明,且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本申请实施例的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (28)
1.一种摄像模组,其特征在于,包括光学镜头组件、滤光层、图像传感器和驱动模块;
所述光学镜头组件,用于接收来自被摄物体的光束,并将所述光束传输至所述滤光层;
所述滤光层,用于在所述驱动模块的驱动下,移动位置,并将在不同位置滤过的光信号分别传输至所述图像传感器;
所述图像传感器,用于接收来自所述滤光层传输的不同位置的光信号,并根据所述不同位置的光信号确定图像信息。
2.如权利要求1所述的摄像模组,其特征在于,所述滤光层包括M个滤光单元,一个所述滤光单元允许至少一个波长范围的光信号滤过,所述图像传感器包括N个感光单元,一个感光单元对应至少三个不同的滤光单元,所述N和M均为大于2的整数;
所述滤光单元,用于在所述驱动模块的驱动下,移动位置从而对应不同的感光单元,并将滤过的光信号分别传输至所述不同的感光单元;
所述感光单元,用于接收来自所述对应的至少三个不同的滤光单元分别传输的光信号,得到P个光信号,并根据所述P个光信号确定图像信息,其中,所述P为大于2的整数,所述P个光信号中至少三个光信号的波长范围是不同的。
3.如权利要求2所述的摄像模组,其特征在于,所述滤光单元包括滤光片和第一透镜,所述第一透镜位于所述滤光片与所述光学镜头组件相对的面上;
所述第一透镜,用于对来自所述光学镜头组件的光束进行汇聚,并将汇聚的光束传输至所述滤光片;
所述滤光片,用于对所述汇聚后的光束进行滤光,将滤过的光信号分别传输至所述不同的感光单元。
4.如权利要求3所述的摄像模组,其特征在于,若所述滤光单元处于所述滤光层的中心位置,所述第一透镜的中心与所述滤光片的中心对准;
若所述滤光单元处于所述滤光层中除所述中心位置之外的区域,所述滤光片的中心与所述滤光层的中心之间的第一距离大于所述第一透镜的中心与所述滤光层的中心之间的第二距离。
5.如权利要求4所述的摄像模组,其特征在于,处于第一位置的滤光单元对应的第一距离与对应的第二距离的差值,小于处于第二位置的滤光单元对应的第一距离与对应的第二距离的差值;其中,所述第一位置与所述滤光层的中心之间的距离小于所述第二位置与所述滤光层的中心之间的距离。
6.如权利要求3至5任一项所述的摄像模组,其特征在于,所述滤光单元还包括第二透镜,所述第二透镜位于所述滤光片与所述图像传感器相对的面上;
所述第二透镜,用于接收来自所述滤光片的光信号,并对所述光信号进行汇聚,将汇聚后的光信号分别传输至所述不同的感光单元。
7.如权利要求6所述的摄像模组,其特征在于,所述第二透镜的中心与所述滤光片的中心对准。
8.如权利要求3至7任一项所述的摄像模组,其特征在于,所述至少三个滤光单元中的滤光片的排列方式包括以下任一项:
红绿绿蓝RGGB;
红黄黄蓝RYYB;
红绿蓝白RGBW;
红黄蓝白RYBW;
红绿蓝白白近红外RGBWW-(IR),其中,W-为白色减光片;
红黄蓝白白近红外RYBWW-(IR);
红绿蓝RGB;
红黄蓝RYB;
其中,RGGB、RYYB、RGBW和RYBW均为2*2的阵列,RGBWW-(IR)和RYBWW-(IR)均为3*2阵列或者均为2*3阵列,RGB和RYB均为1*3的阵列或者均为3*1的阵列。
9.如权利要求8所述的摄像模组,其特征在于,若所述至少三个滤光单元中的滤光片的排列方式为RGGB、RYYB、RGBW、RYBW、RGBWW-(IR)或RYBWW-(IR),所述驱动模块,用于驱动所述滤光单元在平行于所述图像传感器的平面,分别沿所述阵列的行方向和列方向在所述不同的感光单元之间切换;
若所述至少三个滤光单元中的滤光片的排列方式为RGB或RYB,所述驱动模块,用于驱动所述滤光单元在平行于所述图像传感器的平面,沿所述阵列的列方向或行方向,在所述不同的感光单元之间切换。
10.如权利要求1所述的摄像模组,其特征在于,所述滤光层包括M个滤光单元,一个所述滤光单元允许至少一个波长范围的光信号滤过,所述图像传感器包括N个感光单元,一个感光单元对应一个滤光单元,所述N和M均为大于2的整数;
所述滤光单元,用于在所述驱动模块的驱动下,在K个区域之间移动,并将在所述K个区域中获得的K个不同空间位置的光信号传输至对应的感光单元,所述K为大于1的整数;
所述感光单元,用于接收来自所述对应的滤光单元的K个不同空间位置的光信号,并根据所述K个不同空间位置的光信号确定图像信息。
11.如权利要求10所述的摄像模组,其特征在于,所述滤光单元用于在所述驱动模块的驱动下,在K个区域之间移动,包括:
在所述驱动模块的驱动下,沿平行于所述图像传感器的平面,在所述K个区域之间移动,在相邻两个区域之间的移动的距离小于相邻两个感光单元的几何中心之间的距离。
12.如权利要求10或11所述的摄像模组,其特征在于,所述滤光单元包括滤光片和第一透镜,所述第一透镜位于所述滤光片与所述光学镜头组件相对的面上;
所述第一透镜,用于对来自所述光学镜头组件的光束进行汇聚,并将汇聚的光束传输至所述滤光片;
所述滤光片,用于对来自所述第一透镜的所述汇聚后的光束进行滤光,将滤过的光信号传输至所述对应的感光单元。
13.如权利要求12所述的摄像模组,其特征在于,若所述滤光单元处于所述滤光层的中心位置,所述第一透镜的中心与所述滤光片的中心对准;
若所述滤光单元处于所述滤光层中除所述中心位置之外的区域,所述滤光片的中心与所述滤光层的中心之间的第一距离大于所述第一透镜的中心与所述滤光层的中心之间的第二距离。
14.如权利要求13所述的摄像模组,其特征在于,处于第一位置的滤光单元对应的第一距离与对应的第二距离的差值,小于处于第二位置的滤光单元对应的第一距离与对应的第二距离的差值;其中,所述第一位置与所述滤光层的中心之间的距离小于所述第二位置与所述滤光层的中心之间的距离。
15.如权利要求12至14任一项所述的摄像模组,其特征在于,所述摄像模组还包括第二透镜,所述第二透镜位于所述滤光片与所述图像传感器相对的面上;
所述第二透镜,用于接收来自对应的滤光片的光信号,并对所述光信号进行汇聚,将汇聚后的所述光信号传输至所述对应的感光单元。
16.如权利要求15所述的摄像模组,其特征在于,所述第二透镜的中心与所述滤光片的中心对准。
17.如权利要求1至16任一项所述的摄像模组,其特征在于,所述滤光层中还包括按预设规律设置的特定滤光片,所述特定滤光片允许特定的光信号滤过。
18.如权利要求17所述的摄像模组,其特征在于,所述预设规律包括等间隔排列;或所述预设规律包括所述滤光层分至少两个区域,每个区域内等间隔排列,所述至少两个区域对应的间隔不同或相同。
19.如权利要求1至18任一项所述的摄像模组,其特征在于,所述图像传感器为黑白图像传感器。
20.一种图像信息的确定方法,其特征在于,所述方法应用于摄像模组,所述摄像模组包括滤光层;所述方法包括:
接收来自被摄物体的光束,并将所述光束传输至所述滤光层;
移动所述滤光层的位置;
获取来自所述滤光层在不同位置滤过的光信号,并根据所述不同位置的光信号确定图像信息。
21.如权利要求20所述的方法,其特征在于,所述滤光层包括M个滤光单元,所述摄像模组还包括N个感光单元,一个所述滤光单元允许至少一个波长范围的光信号滤过,一个感光单元对应至少三个不同的滤光单元,所述N和M均为大于2的整数;
所述移动所述滤光层的位置,包括:
对所述滤光单元移动位置,从而每个滤光单元对应不同的感光单元;
所述获取来自所述滤光层在不同位置滤过的光信号,并根据所述不同位置的光信号确定图像信息,包括:
获取所述对应的至少三个不同的滤光单元分别滤过的光信号,得到P个光信号,并根据所述P个光信号确定图像信息,其中,所述P为大于2的整数,所述P个光信号中至少三个光信号的波长范围是不同的。
22.如权利要求21所述的方法,其特征在于,所述滤光单元包括滤光片;
所述对所述M个滤光单元移动位置,从而每个滤光单元对应不同的感光单元,包括:
若所述至少三个不同的滤光单元中的滤光片的排列方式为红绿绿蓝RGGB、红黄黄蓝RYYB、红绿蓝白RGBW、红黄蓝白RYBW、红绿蓝白白近红外RGBWW-(IR)或红黄蓝白白近红外RYBWW-(IR),在平行于所述N个感光单元的平面,分别沿所述阵列的行方向和列方向在所述不同的感光单元之间切换;
若所述至少三个不同的滤光单元中的滤光片的排列方式为红绿蓝RGB或红黄蓝RYB,在平行于所述N个感光单元的平面,沿所述阵列的列方向或行方向,在所述不同的感光单元之间切换;
其中,RGGB、RYYB、RGBW和RYBW均为2*2的阵列,RGBWW-(IR)和RYBWW-(IR)均为3*2阵列或者均为2*3阵列,RGB和RYB均为1*3的阵列或者均为3*1的阵列。
23.如权利要求20所述的方法,其特征在于,所述滤光层包括M个滤光单元,所述M为大于2的整数;
所述移动所述滤光层的位置,包括:
将所述滤光单元在K个区域之间移动;
所述获取来自所述滤光层在不同位置滤过的光信号,并根据所述不同位置的光信号确定图像信息,包括:
在所述K个区域中获取K个不同空间位置的光信号,所述K为大于的1整数;
根据所述K个不同空间位置的光信号确定图像信息。
24.如权利要求23所述的方法,其特征在于,所述摄像模组还包括N个感光单元,所述N为大于2的整数;
所述将所述滤光单元在K个区域之间移动,包括:
沿平行于所述N个感光单元的平面,在所述K个区域之间移动,在相邻两个区域之间的移动的距离小于相邻两个感光单元的几何中心之间的距离。
25.一种摄像头,其特征在于,包括如权利要求1~19任一项所述的摄像模组、以及固定结构,所述固定结构用于固定所述摄像模组。
26.一种终端设备,其特征在于,包括如权利要求1~19任一项所述的摄像模组和处理器,所述处理器用于对所述摄像模组中的图像信息进行处理。
27.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令,当所述计算机程序或指令被终端设备执行时,实现如权利要求20至24中任一项所述的方法。
28.一种计算机程序产品,其特征在于,所述计算机程序产品包括计算机程序或指令,当所述计算机程序或指令被终端设备执行时,实现如权利要求20至24中任一项所述的方法。
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