CN113784043B - 摄像模组控制电路、控制方法、摄像模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摄像模组控制电路、控制方法、摄像模组及电子设备，控制电路包括数字模拟转换电路、升压电路以及放大电路，其中，数字模拟转换电路和升压电路分别与放大电路连接；放大电路用于对数值模拟转换电路输出的N路模拟信号进行放大，升压电路用于对放大后的N路模拟信号进行升压，升压后的N路模拟信号通过放大电路施加到光栅的M个预设位置，M等于N，以控制光栅产生形变。本发明公开的摄像模组控制电路、控制方法、摄像模组及电子设备，用以解决现有技术中多光谱摄像模组无法实现小型化，进而导致不能应用于小型设备的技术问题。

Description

摄像模组控制电路、控制方法、摄像模组及电子设备

技术领域

本发明涉及摄像技术领域，尤其涉及一种摄像模组控制电路、控制方法、摄像模组及电子设备。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对摄像模组的成像质量以及成像的丰富性提出了更高的要求，而多光谱成像技术由于结合了空间成像系统和光谱探测系统的功能，可以同时从光谱维度和空间维度获取被测目标的信息，因此越来越受到业内的青睐。

目前，多光谱摄像模组已经在诸如农业、生物医学、军事及大气遥感等领域已经得到广泛应用，但目前的多光谱摄像模组体积都偏大，无法应用于手机等小型移动设备上。

一种多光谱摄像模组方案是在摄像模组中采用光栅，从而大幅减小多光谱摄像模组的体积，其原理是通过改变光栅的狭缝宽度来实现多光谱成像，但目前没有行之有效的方法来快速便捷地改变光栅的狭缝宽度，导致多光谱摄像模组无法实现小型化，也无法应用于小型设备上。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的摄像模组控制电路、控制方法、摄像模组及电子设备。

第一方面，本申请提供一种摄像模组控制电路，所述摄像模组包括光栅，所述电路包括：

数字模拟转换电路、升压电路以及放大电路，其中，所述数字模拟转换电路和所述升压电路分别与所述放大电路连接；

所述放大电路用于对所述数值模拟转换电路输出的N路模拟信号进行放大，N为大于等于1的自然数；

所述升压电路用于对放大后的所述N路模拟信号进行升压，升压后的所述N路模拟信号通过所述放大电路施加到所述光栅的M个预设位置，M等于N，以控制所述光栅产生形变。

可选地，放大后的所述N路模拟信号经过所述升压电路升压后，施加到所述光栅上的电压为30V～60V。

可选地，所述控制电路还包括电压源，所述电压源与所述数字模拟转换电路、所述升压电路以及所述光栅分别连接，以为所述数字模拟转换电路、所述升压电路以及所述光栅提供对应的电压。

可选地，所述电压源向所述数字模拟转换电路、所述升压电路以及所述光栅分别输出3.3V、5V以及2.2V的电压。

可选地，所述控制电路还包括补光电路，所述补光电路与所述电压源连接，用于为所述摄像模组补光。

可选地，所述补光电路有N个，每个所述补光电路所提供的光的中心波长不同。

可选地，所述补光电路的输入电压为3.3V。

第二方面，提供一种摄像模组控制方法，所述摄像模组包括光栅，所述方法用于通过上述第一方面任一所述的电路控制所述摄像模组成像，所述方法包括：

控制数字模拟转换电路输出N个模拟信号；

将所述N个模拟信号通过放大电路进行放大，并将放大后的所述N个模拟信号通过升压电路升压后施加到所述光栅上的M个预设的位置，M等于N，以使所述光栅产生形变。

第三方面，提供一种摄像模组，包括上述第一方面任一所述的摄像模组控制电路。

第四方面，提供一种电子设备，包括上述第三方面所述的摄像模组。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请提供的摄像模组控制电路，通过数字模拟转换电路将数字控制逻辑转化为N路模拟信号，并将N路模拟信号传输给放大电路进行放大；然后通过升压电路将经过放大的N路模拟信号升压后施加到光栅的M个预设的位置，M等于N，从而可以控制摄像模组中的光栅产生形变，进而能够控制进入摄像模组的中心波长，实现多光谱拍摄。

进一步，由于本申请提供的摄像模组控制电路能够使光栅产生形变，因此光栅得以应用于摄像模组中实现多光谱成像，从而可以大幅减小摄像模组的体积，实现摄像模组的小型化，进而使其可以应用于小型设备中。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例中的一种摄像模组控制电路的功能结构示意图；

图2为本发明实施例中的基于图1的一种具体实施例中的摄像模组控制电路的功能结构示意图；

图3为本发明实施例中的数字模拟转换电路图；

图4为本发明实施例中的放大电路图；

图5为本发明实施例中的升压电路图；

图6为本发明实施例中的电压源电路图；

图7为本发明实施例中的电压源分压电路图；

图8为本申请实施例中的补光电路图；

图9为本发明实施例中的摄像模组控制方法流程示意图；

图10为本发明实施例中的摄像模组示意图；

图11为本发明实施例中的电子设备示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种摄像模组控制电路，解决了现有技术中多光谱摄像模组无法实现小型化的技术问题。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

提供一种摄像模组控制电路，该摄像模组包括光栅，该控制电路包括：数字模拟转换电路、升压电路以及放大电路，其中，所述数字模拟转换电路和所述升压电路分别与所述放大电路连接；

所述放大电路用于对所述数值模拟转换电路输出的N路模拟信号进行放大，N为大于等于1的自然数；

所述升压电路用于对放大后的所述N路模拟信号进行升压，升压后的所述N路模拟信号通过所述放大电路施加到所述光栅的M个预设位置，M等于N，以控制所述光栅产生形变。

需要说明的是，传统的多光谱照相机主要有三类，第一类是多镜头型多光谱照相机，这种相机具有4-9个镜头，每个镜头各有一个滤光片，分别让一种较窄光谱的光通过，多个镜头同时拍摄同一景物，用一张胶片同时记录几个不同光谱带的图像信息；第二类是多相机型多光谱照相机，这类相机由几台照相机组合，各台照相机分别装配不同的滤光片，分别接收景物的不同光谱带上的信息，同时拍摄同一景物，各获得一套特定光谱带的胶片；第三类是光束分离型多光谱照相机，这种相机采用一个镜头拍摄景物，用多个三棱镜分光器将来自景物的光线分离为若干波段的光束，用多套胶片分别将各波段的光信息记录下来。这三类多光谱照相机共同的特点是体积偏大，无法应用到诸如手机等小型设备上。

而本申请实施例提供的摄像模组中装配有光栅，因此可以大幅减小摄像模组的体积，并对应提供一种摄像模组控制电路，通过该电路给光栅施加不同的驱动电压，使光栅对应产生不同的形变，从而从外界进入摄像模组的光的中心波长也不相同，因此可以实现多光谱成像。也就是说，本发明提供的摄像模组控制电路能使装配有光栅的摄像模组实现多功能成像，从而摄像模组的尺寸得到有效缩小，能很好地应用到诸如手机等小型设备上。

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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。

第一方面，提供一种摄像模组控制电路，如图1所示，包括：

数字模拟转换电路101、放大电路102以及升压电路103，其中，数字模拟转换电路101和升压电路103分别与放大电路102连接；

放大电路102用于对数值模拟转换电路101输出的N路模拟信号进行放大，N为大于等于1的自然数；

升压电路103用于对放大后的所述N路模拟信号进行升压，升压后的所述N路模拟信号通过放大电路102施加到光栅104的M个预设位置，其中，M等于N以控制光栅104产生形变。

需要说明的是，本申请实施例中的摄像模组装配有光栅，通过在光栅的预设位置施加电压使光栅产生形变，可以改变光栅的狭缝宽度，进而改变透过光的中心波长。依次改变施加在光栅上的驱动电压，可以得到多个具有不同中心波长的光，摄像模组在每个透射光下依次分别成像，即可实现多光谱成像。

本申请实施例提供的方案旨在提供一种摄像模组的控制电路，该电路主要由数字模拟转换电路101、放大电路102以及升压电路103实现对光栅形变的控制。具体来讲，数字模拟转换电路101可以将经过校准的对光栅104的狭缝宽度进行控制的数字信号转化为N路模拟信号输出给光栅104，其中，数字信号包括光栅当次需要施加的电压、电压的路数以及每路电压的施加位置和每路电压之间的误差范围等，以使光栅能够准确产生预期的形变，从而得到预期的中心波长的光。

在具体的实施过程中，由数字模拟转换电路101输出的模拟信号通常是微弱的电信号，而要使光栅104产生形变，则需要施加数倍于该电信号的电压(例如施加30V～60V之间的电压)。因此，通过数字模拟转换电路101得到的模拟信号还需要经过放大电路102进行放大，并经过升压电路103升压后提供给光栅104，才能使光栅104产生预期的形变，从而能够通过光栅104获取具有不同中心波长的光，以实现多光谱成像。

在具体的实施过程中，为了平衡光栅的机械应力，使光栅各部分的形变均匀，通常需要采用多路电压同时施加于光栅的多个预设位置上，即数值模拟转换电路101要提供N路驱动电压，这N路驱动电压每次施加于光栅104上的M个预设的位置，M＝N。由于多光谱成像原理是要在多个光谱下对同一对象成像，以将拍摄对象的二维空间信息以及光谱辐射信息都收集起来，因此在具体的实施过程中，要为提供光栅104提供多个驱动电压，以使光栅对应产生多个形变，每个形变条件下可以透过一种不同中心波长的光。

在一种可选的实施例中，光栅104可以是法布里帕罗滤光芯片，该虑光芯片采用法布里帕罗干涉滤光原理，通过采取手段改变滤光片的狭缝宽度，进而改变透过光的中心波长，从而使摄像模组能够在不同中心波长的光下成像，实现多光谱成像。在具体的实施过程中，为了平衡光栅104的机械应力，使光栅104各部分的形变均匀，可以设置在法布里帕罗虑光芯片的四个角上施加4路电压，这4路电压在一定误差范围内的伏值相等，例如，当提供30V电压给法布里帕罗虑光芯片时，这4路电压之间的误差在0.1V～0.2V之间。

在具体的实施过程中，本申请实施例提供的摄像模组还如图2所示包括电压源105和补光电路106，其中，补光电路106用于为摄像模组补光。

在图2中，电压源105与数字模拟转换电路101、升压电路103、光栅104以及补光电路106分别连接，以为数字模拟转换电路101、升压电路103、光栅104以及补光电路106提供对应的电压。具体来讲，电压源105向数字模拟转换电路101、升压电路103、补光电路106以及光栅104输出的电压分别为3.3V、5V、3.3V以及2.2V。

下面，提供数字模拟转换电路101、放大电路102、升压电路103、电压源105以及补光电路106的具体电路实例作为举例说明。其中的各器件的取值均为示例性取值，不作限制。

在可选的实施例中，数字模拟转换电路101可以如图3所示，包括一个数字模拟转换芯片DAC124S085、七个电阻以及三个电容，其中，七个电容可以分别编号为R37、R38、R39、R40、R41、R44、R45，电阻R38、R39、R41分别与数字模拟转换芯片DAC124S085的3个输入引脚连接，电阻R37、R40、R44、R45分别与数字模拟转换芯片DAC124S085的4个输出引脚连接，这是个输出引脚又分别与4个放大电路连接；三个电容可以分别编号为C23、C24和C25，C23的容值为10uf，C24的容值为0.1uf，C25的容值为0.1uf，上述的模拟转换芯片DAC124S085、七个电阻以及三个电容按照图2所示的连接关系进行电连接，可以将来自主控单元的数字信号以较小的转换损耗转换为模拟信号，而且由于采用数字模拟转换芯片，将数字模拟转换电路集成化，因此可以缩小摄像模组的体积。

在可选的实施例中，放大电路102可以如图4所示，包括十个电阻、四个电容、一个运算放大器以及一个晶体管，其中，电阻可以分别编号为R16、R18、R19、R21、R23、R24、R25、R26、R27、R28，按照该编号顺序，各电阻的阻值分别为100KΩ、5.1KΩ、4.7KΩ、230KΩ、100KΩ、2KΩ、50Ω、DNP(Do Not Populate，不焊接)、330KΩ、5.1KΩ；电容可以分别编号为C12、C13、C14、C16，按照该编号顺序，各电容的容值为220pf、4.7nf、0.1uf、0.1uf，其中C14、C16常闭；晶体管的源极与R18连接、漏极与R28连接、栅极分别与R21和R25连接；运算放大器按照图4所示的连接方式进行连接，HV端接升压电路，DAC_Channel2作为输入端，与数字模拟转换电路连接，MEMs_Channel2作为输出端，与光栅连接。在具体的实施过程中，由于数字模拟转换电路101输出4路电压，因此可以对应设置4个如图4所示的放大电路，这4个电路分别与如图3所示的数字模拟转换电路的4个输出端连接，用于将数字模拟转换电路输出的4路模拟信号进行放大。当然，也可以采用其余放大电路或信号放大器连接在数字模拟转换电路的输出端，只要有信号放大作用的电路均可，在此不作限制。通过在数字模拟转换电路101的输出端设置放大电路102能使得输入至光栅104的信号达到驱动光栅104形变的需求。

在可选的实施例中，升压电路103可以如图5所示，包括八个电容、三个肖特基二极管与整流器、七个电阻、一个电感以及一个稳压器，其中八个电容可以分别编号为C2、C5、C6、C7、C8、C10、C11、C15，容值分别为0.1uf、0.22uf、4.7nf、4.7nf、0.22uf、0.1uf、10nf、470pf；三个肖特基二极管与整流器选择型号MBRT140T3；七个电阻可以分别编号为R10、R11、R14、R15、R17、R20、R21，按照编号顺序，各电阻的阻值分别为120KΩ、10Ω、10Ω、DNP、DNP、270Ω、2.43KΩ；电感值为10uH。各器件按照如图5所示的连接关系进行电连接，输入端接入5V电压，输出端的电压为62.5V的高压。当然，也可以采用其余具有升压功能的电路或变压器，在此不作限制。由于普通便携电子设备能提供的电压在5伏左右，而放大电路102需要有更高的电源驱动才能对信号进行放大，故通过升压电路103才能提供放大电路102对信号进行放大的足够电压驱动。

在可选的实施例中，电压源可以如图6所示，包括连接器J1、滑动开关J2，自恢复保险丝SCF075、电阻R13、稳压二极管TVS1和发光二极管D4，该电压源与外部连接器连接，可以获得一个5V的直流电压，该5V的电压可以作为升压电路103的输入电压，还可以通过如图7所示的分压电路分别为数字模拟转换电路101以及光栅104分别提供3.3V和2.2V的电压。在图7中，包括一个稳压器MIC5504、三个容值为1uf的电容、两个阻值分别为11KΩ和22.1KΩ的电阻R29和R30以及电感FB2，各器件按照如图7所示的连接关系进行电连接，以为数字模拟转换电路101以及光栅104分别提供3.3V和2.2V的电压。当然，电压源是用于给其余电路或部件提供电压来源的，不限于图6和图7所示的电压源电路图，只要能稳定提供合适电压的电压源均可用于给数字模拟转换电路101、放大电路102和光栅104供电。

在可选的实施例中，补光电路106可以如图8所示，包括一个能发出特定波长光的LED、两个阻值分别为10KΩ和100Ω的电阻R64、R65以及一个晶体管Q5，其中，LED一端接3.3V输入电压，另一端与电阻R64连接，R64另一端连接晶体管Q5的漏极，R65与晶体管Q5的栅极连接。在摄像模组实际的应用中，经常会遇到光线晦暗的环境，此时来自外界的光的亮度本身就不足，在经过光栅滤除部分波段的光以后，进入摄像模组镜头的光线的亮度更加弱，感光部分如感光芯片或者胶片等就需要较长的曝光时间来弥补光线的不足，从而导致成像时间延长，因此对应设置补光电路106。当然，只要能提高光线补充的电路均可作为补光电路106，不限于图8所示的电路图。

在具体的实施过程中，补光灯可以是LED灯，而补光灯产生的光的波长与光栅每个形变条件下允许透过的光的波长相同，以进一步缩短曝光时间。在具体的实施例中，可以通过多个补光灯电路来提供与光栅每个形变条件下允许透过的光的波长相对应的不同波长的光，或者采用一个补光灯，该补光灯在不同的驱动电压下，发出不同的波长的光以适应光栅不同形变条件下允许透过的光的波长，本申请对此不作限制，也不再一一列举。

第二方面，本申请实施例提供一种摄像模组控制方法，该摄像模组包括光栅，该控制方法用于通过上述第一方面提供的电路控制摄像模组成像，如图9所示，包括：

步骤S901，控制数字模拟转换电路输出N个模拟信号；

步骤S902，将所述N个模拟信号通过放大电路进行放大，并将放大后的所述N个模拟信号通过升压电路升压后施加到所述光栅上的M个预设的位置，M等于N，以使所述光栅产生形变。

在具体的实施过程中，首先控制本申请第一方面实施例提供的数字模拟转换电路输出N个模拟信号，其中，N是根据光栅的实际的材料以及形状进行设定，例如，本申请中的光栅可以是法布里帕罗虑光芯片，此时为了使法布里帕罗虑光芯片受到均衡的机械应力从而产生预期的形变，因此可以设置将模拟信号施加在法布里帕罗虑光芯片的四个角上，因此，此在这种情况下可以控制数字模拟转换电路输出4个模拟信号。

然后，将N个模拟信号通过第一方面实施例提供的放大电路进行放大，并将放大后的N个模拟信号通过实施例提供的升压电路升压后施加到光栅上的M个预设的位置，以使所述光栅产生形变。

由于本申请实施例提供的摄像模组控制方法通过上述第一方面提供的电路控制摄像模组成像，详细的实施步骤已在上述第一方面详尽描述，为了说明书的简洁，在此不再赘述。

第三方面，本申请实施例提供一种摄像模组1000，包括上述第一方面实施例提供的摄像模组控制电路1001。

在具体的实施过程中，该摄像模组可以是手机摄像模组、电脑摄像模组等，本申请对此不作限制。由于本申请的摄像模组上装配有光栅，因此其体积相比传统的多光谱摄像模组可以大大减小，并且可以通过本申请实施例提供的摄像模组控制电路使光栅产生形变，进而改变进入摄像模组的光的中心波长，从而实现多光谱成像。因此本申请的摄像模组可以实现多光谱成像，另一方面体积小，从而可以应用于诸如手机、电脑等小型电子设备上。

第四方面，本申请实施例提供一种电子设备1100，包括上述第三方面实施例提供的摄像模组1101。在具体的实施过程中，该电子设备可以是手机、电脑、平板、图像检测仪、监控器等，本申请对此不作限制。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

本申请提供的摄像模组控制电路，通过数字模拟转换电路将数字控制逻辑转化为N路模拟信号，并将N路模拟信号传输给放大电路进行放大；然后通过升压电路将经过放大的N路模拟信号升压后施加到光栅的M个预设的位置，从而可以控制摄像模组中的光栅产生形变，进而能够控制进入摄像模组的中心波长，实现多光谱拍摄。

进一步，由于本申请提供的摄像模组控制电路能够使光栅产生形变，因此光栅得以应用于摄像模组中实现多光谱成像，从而可以大幅减小摄像模组的体积，实现摄像模组的小型化，进而使其可以应用于小型设备中。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种摄像模组控制电路，其特征在于，所述摄像模组包括光栅，所述控制电路包括：

数字模拟转换电路、升压电路以及放大电路，其中，所述数字模拟转换电路和所述升压电路分别与所述放大电路连接；

所述数字模拟转换电路用于将经过校准的对所述光栅的狭缝宽度进行控制的数字信号转化为N路模拟信号，其中，数字信号包括所述光栅当次需要施加的电压、电压的路数以及每路电压的施加位置和每路电压的误差范围；

所述放大电路用于对所述数字模拟转换电路输出的N路模拟信号进行放大，N为大于等于1的自然数；

所述升压电路用于对放大后的所述N路模拟信号进行升压，升压后的所述N路模拟信号通过所述放大电路施加到所述光栅的M个预设位置，M等于N，以控制所述光栅产生形变。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，放大后的所述N路模拟信号经过所述升压电路升压后，施加到所述光栅上的电压为30V~60V。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制电路还包括电压源，所述电压源与所述数字模拟转换电路、所述升压电路以及所述光栅分别连接，以为所述数字模拟转换电路、所述升压电路以及所述光栅提供对应的电压。

4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述电压源向所述数字模拟转换电路、所述升压电路以及所述光栅分别输出3.3V、5V以及2.2V的电压。

5.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述控制电路还包括补光电路，所述补光电路与所述电压源连接，用于为所述摄像模组补光。

6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述补光电路有N个，每个所述补光电路所提供的光的中心波长不同。

7.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述补光电路的输入电压为3.3V。

8.一种摄像模组成像控制方法，其特征在于，所述摄像模组包括光栅，所述方法用于通过如权利要求1~7任一所述的电路控制所述摄像模组成像，所述方法包括：

控制数字模拟转换电路输出N个模拟信号；将经过校准的对所述光栅的狭缝宽度进行控制的数字信号转化为N路模拟信号，其中，数字信号包括所述光栅当次需要施加的电压、电压的路数以及每路电压的施加位置和每路电压的误差范围；

将所述N个模拟信号通过放大电路进行放大，并将放大后的所述N个模拟信号通过升压电路升压后施加到所述光栅上的M个预设的位置，M等于N，以使所述光栅产生形变。

9.一种摄像模组，其特征在于，包括如权利要求1~7任一所述的摄像模组控制电路。

10.一种电子设备，包括如权利要求9所述的摄像模组。