CN113419394A - 一种镜头组件、摄像头及成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种镜头组件、摄像头及成像方法，所述镜头组件包括：镜片；光电转换器；以及微透镜，其设置在所述镜片及光电转换器之间，所述微透镜上布设有第一滤光层，用于减少或滤除自所述镜片射入至光电转换器的混合光线中的目标光线，以辅助摄像头成像正常或拍摄出不同效果的图像。本发明实施例的镜头组件能够降低摄像头厚度，并能够有效确保成像质量。

Description

一种镜头组件、摄像头及成像方法

技术领域

本发明实施例涉及图像处理领域，特别涉及一种镜头组件、摄像头及成像方法。

背景技术

目前的摄像头在正常拍摄环境下会出现画面偏红或者红外光进入摄像头内后会影响R(红光)，G(绿光)，B(蓝光)像素的光学成像，导致成像效果和实际人眼所看到的影像不符。随着电子设备的轻薄化，窄边框化，摄像头整体的厚度越来越成为阻碍电子设备向轻薄化趋势发展的阻碍因素。

针对上述现象，现有的解决方案包括：

1、如图1所示，针对红外光影响摄像头的成像质量，市面上有增加反射式红外光滤光器来进行IR光过滤。

2、需要通过后期繁琐的算法来调整拍摄的影像质量。

3、调整镜头和其他器件的大小来改变摄像头的Z向高度，从而改善成像质量。

而上述各个方案的缺陷是：

1、反射式红外滤光器会有一部分反射光影响入射光的进入，且反射光对摄像头的二次进入反而会影响成像质量。

2、利用更加繁琐的算法来进行成像质量补偿，会增加DSP的运算时间，也会增加数字信号处理的出错率。

3、调整透镜的镜头大小，比如镜片的数量，会减小camera吸收光的强度和质量，如此并不会提高成像质量。

发明内容

本发明实施例提供了一种能够降低摄像头厚度，并能够有效确保成像质量的镜头组件、摄像头及成像方法。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种镜头组件，包括：

镜片；

光电转换器；以及

微透镜，其设置在所述镜片及光电转换器之间，所述微透镜上布设有第一滤光层，用于减少或滤除自所述镜片射入至光电转换器的混合光线中的目标光线，以辅助摄像头成像正常或拍摄出不同效果的图像。

可选地，所述第一滤光层由能够减少或滤除所述目标光线的吸光材料形成。

可选地，所述目标光线包括一种或多种不同的光线，所述第一滤光层不同，对应的所述目标光线不同。

可选地，所述第一滤光层通过镀膜的方法布设在所述微透镜上。

可选地，还包括图像传感器，所述光电转换器位于所述图像传感器内，所述第一滤光层包括与所述图像传感器中的像素一一对应的滤光区域，每个所述滤光区域的厚度或相同，或不同，以使所述摄像头拍摄出的图像具有不同色彩效果。

可选地，所述第一滤光层包括与所述图像传感器中的像素一一对应的滤光区域，形成每个所述滤光区域的吸光材料或相同或不同，以使所述摄像头拍摄出的图像具有不同亮度效果。

可选地，对应所述摄像头中的RGB像素的所述第一滤光层由第一吸光材料制备形成，对应所述摄像头中的红外光像素及紫外光像素的所述第一滤光层由第二吸光材料制备形成。

可选地，还包括设置在所述微透镜及光电转换器之间的第二滤光层，所述第二滤光层用于辅助滤除残留的所述目标光线，和/或将所述混合光线中的各光线分离出，并引入所述光电转换器中。

本发明另一实施例同时提供一种摄像头，包括如上所述的镜头组件。

本发明另一实施例还提供一种成像方法，应用于如权利要求9所述的摄像头中，所述方法包括：

基于所述摄像头拍摄图像；

基于拍摄获得的预览图像确定RGB数据；

基于转换矩阵将所述RGB数据转换为YUV数据；

基于所述YUV数据确定用于输出的图像。

基于上述实施例的公开可以获知，本发明实施例具备的有益效果包括镜头组件结构简单，仅包括镜片，光电转换器及微透镜，并通过在微透镜上设置第一滤光层来代替滤光器，如此不仅能够达到滤光效果，减少或去除射入光电转换器内的目标光线，如去除红外观、紫外光等，保证后续成像效果，而且能够有效减小摄像头整体的厚度，支持电子设备轻薄化设计。而且，无需后期对拍摄的图像进行质量补偿，简化成像算法，提高成效效率。

附图说明

图1为现有技术中的镜头组件的结构示意图。

图2为本发明实施例中的镜头组件的结构示意图。

图3为本发明另一实施例中的镜头组件的部分结构示意图。

图4为现有技术中的像素排列示意图。

图5为本发明实施例中的成像方法的流程图。

图6为本发明实施例中的成像方法的实际应用图。

附图标记：

1-镜片；2-微透镜；3-第一滤光层；4-光电转换器；5-第二滤光层；6-像素层

具体实施方式

下面，结合附图对本发明的具体实施例进行详细的描述，但不作为本发明的限定。

应理解的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改。因此，下述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。

通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本发明的这些和其它特性将会变得显而易见。

还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本发明进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本发明的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。

当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。

此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所公开的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。

本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。

下面，结合附图详细的说明本发明实施例。

如图2所示，本发明实施例提供一种镜头组件，包括：

镜片1；

光电转换器4；以及

微透镜2，其设置在镜片1及光电转换器4之间，微透镜2上布设有第一滤光层3，用于减少或滤除自镜片1射入至光电转换器4的混合光线中的目标光线，以辅助摄像头成像正常或拍摄出不同效果的图像。

例如，镜片1可以为任何材质或形状的透镜形成，光电转换器4具体结构形式也不唯一，只要能够将光信号成功转换为电信号，以辅助输出图像即可，例如可以为图像传感器等。微透镜2设置在光电转换器4上方，并位于镜片1下方，经镜片1射入的混合光线先经过微透镜2进行聚光后再进入光电转换器4中，转换成电信号，该电信号可直接被镜头组件所在的摄像头或电子设备接收并处理。为了避免经镜片1射入的混合光线内包含例如红外光，紫外光等目标光线，同时为了减小镜头组件的整体厚度，本实施例中的镜头组件内去除了以往使用的滤光片，而是采用在微透镜2上布设第一滤光层3来代替滤光片，以通过该第一滤光层3来对混合光线中的目标光线进行削减或彻底滤除，从而确保后续摄像头成像正常，或拍摄出具有不同显示效果的图像。

基于上述实施例的公开可以获知，本实施例具备的有益效果包括镜头组件整体结构简单，仅包括镜片1，光电转换器4及微透镜2，并通过在微透镜2上设置第一滤光层3来代替滤光器，如此不仅能够达到滤光效果，减少或去除射入光电转换器4内的目标光线，如去除红外观、紫外光等，保证后续成像效果，而且能够有效减小摄像头整体的厚度，支持电子设备轻薄化设计。而且，无需后期对拍摄的图像进行质量补偿，简化成像算法，提高成效效率。

进一步地，本实施例中的第一滤光层3由能够减少或滤除目标光线的吸光材料形成。例如，能够阻挡红外光透过的材料，能够阻挡紫外光透过的材料等，也可为用于阻挡RGB光线中的红光，绿光，蓝光等的材料。另外，本实施例中的目标光线可以为一种光线，也可为多种不同的光线，第一滤光层3不同，对应的目标光线不同。也即，微透镜2上可以设置由不同的吸光材料制备形成的第一滤光层3，也可以仅设置由同一种吸光材料制备形成的第一滤光层3，对应不同的第一滤光层3，吸收的目标光线不同。

进一步地，本实施例中的第一滤光层3均是通过镀膜的方法布设在微透镜2上的，采用该种方法可以使第一滤光层3均匀的布设在微透镜2上，不会出现布设不均匀，影响后续成像效果的现象。

进一步地，本实施例中的镜头组件还包括图像传感器，光电转换器4位于图像传感器内，该图像传感器内还设有位于光电转换器4上方的像素层6，经微透镜2聚光后的光线聚焦于像素层6，再由像素层6传递至光电转换器4中形成可供处理的电信号，该电信号即用于形成后续的供用户观看的图像。本实施例中的第一滤光层3包括与图像传感器中的各个像素一一对应的滤光区域，或者，对应每个像素便形成一个第一滤光层3，均可。其中，用于形成每个滤光区域的吸光材料的设置厚度或相同，或不同，以使摄像头拍摄出的图像具有不同色彩效果。例如，对应不同滤光区域设置的吸光材料的厚度不均时，就会使得不同种颜色的光线的射入量不同，最终使得拍摄得到的图像具有不同程度的色差，进而达到使图像呈现不同效果的样子，如呈现轻微曝光的效果，暖光色调，冷光色调等效果，相当于使图像自动被滤镜处理过，能够为用户直接呈现出带有滤镜效果的图像，无需后期对图像进行再次处理，简化了图像处理流程，提高了成像效率及效果，提升用户的拍摄体验。

进一步地，如图2和图3所示，第一滤光层3种形成每个滤光区域的吸光材料也可均相同，或均不同，或至少形成部分滤光区域的吸光材料不同，进而使摄像头拍摄出的图像具有不同亮度效果，如图2中的吸光材料均相同，图3中的吸光材料不同。例如，若对应不同的滤光区域的吸光材料具有吸光能力不同，有些区域的吸光材料是强吸光材料，而有些区域的吸光材料为弱吸光材料，那么这就会造成整体射入光线的量衰减，故使得成像后图像的亮度会有不同。若用户希望摄像头拍摄出的图像亮度减弱，或用户长期在高光环境下拍摄图像，为了避免图像曝光现象严重，便可采用强吸光材料制备第一滤光区域，以使得其过滤得到的光线量减少，进而确保拍摄出的图像亮度或偏暗，或正常。具体均可根据实际需求而定。

具体地，例如，目前像素排列方式如图4所示，而该种RGGB的像素排列会使得图像传感器吸收的绿色光较多。为改变该种现象，可在微透镜2上涂覆不同比例的吸光材料，如改变对应绿光像素的滤光区域的吸光材料的设置比列来调整吸入绿色光的大小，具体可使用控制变量法计算确定吸光材料的设置比例，例如对应R,G,B像素的吸光材料的量/厚度的设置比例为2:0.5:2等，从而减少绿光的射入量，达到改善整个摄像头拍摄的影像品质。同样的方法还适用于红外摄像头，通过本实施例的上述方法也会使红外摄像头的拍摄质量得到相应改善，功能性增强。

进一步地，本实施例中对应摄像头中的RGB像素的第一滤光层3由第一吸光材料制备形成，对应摄像头中的红外光像素及紫外光像素的第一滤光层3由第二吸光材料制备形成。第一吸光材料与第二吸光材料不同。本实施例中对于R，G，B像素对应的微透镜2上涂覆同一吸光材料，以用于吸收紫外及红外波段的光，针对红外光像素对应的微透镜2上涂覆吸收紫外及可见光波段的光。因此在经过微透镜2之后，R，G，B像素就不会因为吸收红外光而导致电信号变化，从而使得摄像成像与人眼所看不符，同理红外像素也是一样。

另外，通过本实施例中在对应不同像素，分别对第一滤光层3做相应处理，这样就使得各个像素之间独立工作，彻底消除因为红外光与可见光相互影响各自的像素而导致的成像异常现象。而且，本实施例中由于去除了传统的滤光片，降低了镜头组件的整体高度，故剩余出的高度空间便可用来增加镜片1的数量，从而达到更好的吸光效果。或者用来增加图像传感器的厚度，即，增加图像传感器的体积，使能够使用性能更好的图像传感器，以提高图像处理效率。

进一步地，本实施例中的镜头组件还包括设置在微透镜2及光电转换器4之间的第二滤光层5，该第二滤光层5可以设置在图像传感器内，也可设置在其外部，微透镜2及第一滤光层3对混合光线进行处理后，还需通过第二滤光层5进行再次滤光，才能够进入图像传感器、光电转换器4内。本实施例中的第二滤光层5用于辅助滤除残留的目标光线，和/或将混合光线中的各光线分离出，并引入光电转换器4中，以进一步通过提高滤光效果而辅助提升摄像头的成像质量。

进一步地，本发明另一实施例同时提供一种摄像头，包括如上所述的镜头组件。

如图5和图6所示，本发明另一实施例还提供一种成像方法，应用于如上所述的摄像头中，所述方法包括：

基于所述摄像头拍摄图像；

基于拍摄获得的预览图像确定RGB数据；

基于转换矩阵将所述RGB数据转换为YUV数据；

基于所述YUV数据确定用于输出的图像。

例如，本实施例中通过使用上述摄像头，可使得摄像头内部的RGB像素和红外像素，或其他各种类型的像素之间能够独立工作，不会被串扰光所影响，也就是，从会影响成像质量的干扰源头切断，使成像时根本不会受到光串扰而带来的影响。因此，本实施例中的摄像头内的图像处理器内或者ISP(Image Signal Processing，图像信号处理)的RGB数据与YUV数据(一种颜色编码方法，是编译true-color颜色空间(color space)的种类，“Y”表示明亮度(Luminance或Luma)，也就是灰阶值，“U”和“V”表示的则是色度(Chrominance或Chroma)，作用是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。)的转换方式也会变得不同，会更为简洁，无需进行色彩校正。色彩空间(YUV)里的换算算法也会更加清晰。

具体地，外界环境光(相当于上述的混合光线)在进入镜片之后，会被进行多重滤光，使得摄像头内的RGB像素和红外像素之间并没有被相互影响，因而无需通过繁琐的色彩校正矩阵算法去修改相关寄存器，进而得到正确的校正结果，并基于该校正结果进行RGB数据与YUV数据的转换。继续结合图6所示，本实施例中由于各个像素均未受到光串扰的影响，故直接通过变换矩阵便可达到RGB数据到YUV数据的转换。具体变换矩阵及公式可进行如下设置：

Y＝0.30R+0.59G+0.11B

U＝0.493(B－Y)＝－0.15R－0.29G+0.44B

V＝0.877(R－Y)＝0.62R－0.52G－0.10B

上述变换公式不唯一，具体涉及到的参数也不唯一，可根据实际情况而改变，该转换过程技术成熟，故不赘述。本实施例中通过对摄像头中的微透镜上涂覆的吸光材料的比列和类别进行变化，不仅可起到滤光效果，防止光串扰，而且对成像的亮度和色差也会进行相应的调整。故，本实施例在执行成像方法时，便能够通过完全不同且更为简便的算法达到更准确的YUV格式的数据转换，从而确保摄像头能够输出更准确的影像，即与人眼所见到的影像更为一致的影像，提升了成像效果及速度。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种镜头组件，其特征在于，包括：

镜片；

光电转换器；以及

微透镜，其设置在所述镜片及光电转换器之间，所述微透镜上布设有第一滤光层，用于减少或滤除自所述镜片射入至光电转换器的混合光线中的目标光线，以辅助摄像头成像正常或拍摄出不同效果的图像。

2.根据权利要求1所述的镜头组件，其特征在于，所述第一滤光层由能够减少或滤除所述目标光线的吸光材料形成。

3.根据权利要求1所述的镜头组件，其特征在于，所述目标光线包括一种或多种不同的光线，所述第一滤光层不同，对应的所述目标光线不同。

4.根据权利要求1所述的镜头组件，其特征在于，所述第一滤光层通过镀膜的方法布设在所述微透镜上。

5.根据权利要求2所述的镜头组件，其特征在于，还包括图像传感器，所述光电转换器位于所述图像传感器内，所述第一滤光层包括与所述图像传感器中的像素一一对应的滤光区域，每个所述滤光区域的厚度或相同，或不同，以使所述摄像头拍摄出的图像具有不同色彩效果。

6.根据权利要求5所述的镜头组件，其特征在于，所述第一滤光层包括与所述图像传感器中的像素一一对应的滤光区域，形成每个所述滤光区域的吸光材料或相同或不同，以使所述摄像头拍摄出的图像具有不同亮度效果。

7.根据权利要求2所述的镜头组件，其特征在于，对应所述摄像头中的RGB像素的所述第一滤光层由第一吸光材料制备形成，对应所述摄像头中的红外光像素及紫外光像素的所述第一滤光层由第二吸光材料制备形成。

8.根据权利要求1所述的镜头组件，其特征在于，还包括设置在所述微透镜及光电转换器之间的第二滤光层，所述第二滤光层用于辅助滤除残留的所述目标光线，和/或将所述混合光线中的各光线分离出，并引入所述光电转换器中。

9.一种摄像头，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一项所述的镜头组件。

10.一种成像方法，其特征在于，应用于如权利要求9所述的摄像头中，所述方法包括：

基于所述摄像头拍摄图像；

基于拍摄获得的预览图像确定RGB数据；

基于转换矩阵将所述RGB数据转换为YUV数据；

基于所述YUV数据确定用于输出的图像。

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