CN114070968B - 像素结构单元、镜头模组、电子设备及阴影消除方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种像素结构单元，包括：子像素阵列；设置在所述子像素阵列上的滤光片阵列；设置在所述滤光片阵列上的微透镜，所述微透镜具备电致变色的特性，所述微透镜的光透过率从中心像素至边缘像素逐渐升高。因此无需使用算法即能消除镜头成像中的阴影现象，从而不会影响光传感器处理图像的速度，也不会占用摄像设备的存储资源，因此不会降低成像的帧率，也无需在处理芯片上集成算法模块，从而减小了处理芯片的面积。

Description

像素结构单元、镜头模组、电子设备及阴影消除方法

技术领域

本申请涉及电致变色技术领域，具体涉及一种像素结构单元、镜头模组、电子设备及阴影消除方法。

背景技术

在使用镜头模组进行拍照时，由于入射光线角度增大导致的焦点偏移，镜头模组从中心向边缘的入光量逐渐衰减，会导致用于成像的图像传感器的成像出现从中心到边缘呈现逐渐变暗的现象，这种现象即为镜头模组成像中的阴影现象。

为了消除镜头模组成像中的阴影现象，通常会辅之以复杂的图像处理算法进行矫正，从而消除镜头成像中的阴影现象。

然而，上述中的消除镜头成像中的阴影现象算法的使用不仅会影响图像传感器处理图像的速度，也会占用存储资源，从而降低成像的帧率，并且还需要在处理芯片上集成算法模块，增加了处理芯片的面积。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种像素结构单元、镜头模组、电子设备及阴影消除方法，以解决现有的消除镜头中的阴影现象算法的使用不仅会影响探测光传感器处理图像的速度，也会占用摄像设备的存储资源，从而降低成像的帧率，并且还需要在处理芯片上集成算法模块，增加了处理芯片的面积的问题。

本申请第一方面提供一种像素结构单元，包括：子像素阵列；设置在所述子像素阵列上的滤光片阵列；设置在所述滤光片阵列上的微透镜，所述微透镜具备电致变色的特性，所述微透镜的光透过率从中心像素至边缘像素逐渐升高。

其中，具备电致变色的特性的所述微透镜为由电致变色材料制成的电致变色微透镜。

其中，具备电致变色的特性的所述微透镜包括：微透镜本体；设置在所述微透镜本体上的电致变色片，所述电致变色片具备透明态与非透明态的渐变转换特性，所述电致变色片位于所述微透镜本体及所述滤光片阵列之间。

其中，所述微透镜上设置有至少两个可选且大小不同的预定电致变色区域。

其中，像素结构单元还包括：与所述微透镜电连接的光透过率修改电路，用于改变所述微透镜的光透过率。

其中，所述微透镜的中心偏移像素感光面中心。

本发明第二方面提供一种镜头模组，包括上述中任一项所述的像素结构单元。

本发明第三方面提供一种电子设备，包括上述中的镜头模组。

本发明第四方面提供一种上述任一项所述像素结构单元成像的阴影消除方法，包括：获取像素结构单元的成像装置的有效感光区域；根据所述有效感光区域选择电致变色功能的微透镜的有效电致变色区域，所述微透镜的有效电致变色区域与所述有效感光区域相对应；使用光透过率修改电路改变所述微透镜的有效电致变色区域的光透过率，令所述微透镜从中心像素至边缘像素的光透过率逐渐升高。

其中，所述根据所述有效感光区域选择取像素结构单元的成像装置上具有电致变色功能的微透镜的有效电致变色区域包括：获取预先设定的至少两个预定电致变色区域；在所述两个预定电致变色区域内选择大于或等于所述有效感光区域尺寸的预定电致变色区域，为所述有效电致变色区域。

其中，所述使用光透过率修改电路改变所述微透镜的有效电致变色区域的光透过率包括：从所述微透镜的有效电致变色区域的中心至边缘处，施加逐渐递减或逐渐递增的电压，以使所述有效电致变色区域从中心至边缘处的光透过率逐渐升高。

其中，所述方法还包括：实时监测像素结构单元的成像装置的有效感光区域；若监测到所述像素结构单元镜头模组的成像装置的有效感光区域发生变化，实时改变所述微透镜的有效电致变色区域。

本申请上述的像素结构单元、镜头模组、电子设备及阴影消除方法，通过改变具备电致变色的特性的微透镜的光透过率，能够使得像素结构单元的有效感光区域内感应到的光较为均匀，从而消除镜头成像中的阴影现象，因此降低了使用算法复杂度，并消除了像素结构单元成像中的阴影现象，从而不会影响像素结构单元的成像装置处理图像的速度，也不会占用存储资源，因此不会降低成像的帧率，并减少了处理芯片面积的占用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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他的附图。

图1是本申请一实施例像素结构单元的结构示意图；

图2是本申请另一实施例像素结构单元的结构示意图；

图3是本申请一实施例像素结构单元使用前及使用后的有效感光区域的阴影现象对比示意图；

图4是本申请一实施例镜头成像的阴影校正方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请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申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

请参阅图1，本申请还提供一种像素结构单元，该像素结构单元包括：子像素阵列1、滤光片阵列2及微透镜3及光透过率修改电路4；滤光片阵列2设置在子像素阵列1上；微透镜3具备电致变色特性，其电致变色的特为透明态与非透明态之间的相互渐变转换，微透镜3设置在滤光片阵列2上，滤光片阵列2位于子像素阵列1及电致变色矫正层3之间；光透过率改变电路4与微透镜3电连接，光透过率改变电路4用于改变微透镜3的透明状态或非透明状态，从而改变微透镜3的光透过率，使得微透镜3从中心像素边缘至边缘像素的光透过率逐渐升高。

在镜头成像的过程中，微透镜3能够根据探测光传感器的有效感光区域确定有效电致变色区域，从而改变有效电致变色区域的电压，使得有效电致变色区域的光透过率发生改变，对镜头成像的阴影进行矫正。

另外，在对像素结构单元成像的阴影矫正过程中，无需在后端检测或判断阴影，也无需使用算法对阴影进行矫正即能够消除镜头成像中的阴影现象，从而不会影响光传感器处理图像的速度，也不会占用摄像设备的存储资源，因此不会降低成像的帧率，也无需在处理芯片上集成算法模块，从而减小了处理芯片的体积。

在本实施例中，微透镜3包括：电致变色片31及微透镜本体32；电致变色片31设置在滤光片阵列2上；微透镜本体32设置在电致变色片31上，电致变色片31位于滤光片阵列2及微透镜本体32之间。

在镜头成像的过程中，为了适应探测光传感器不同的有效感光区域，在电子设备或像素结构单元的生产过程中，即在微透镜3上设定了与不同有效感光区域相对应的预定电致变色区域，在镜头成像的过程中，能够根据有效感光区域自动匹配相对应的预定电致变色区域，并将匹配的预定电致变色区域进行应用，作为有效电致变色区域，从而以能够使得阴影的矫正更加符合实际的镜头成像，有效提高了探测光传感器的感光效率。

请参阅图2，在其他实施例中，微透镜3为具备电致变色特性的电致变色微透镜33，电致变色微透镜33设置在滤光片阵列2上，电致变色微透镜33采用电致变色材料制成，滤光片阵列2位于子像素阵列1及电致变色微透镜33之间；在镜头成像的过程中，只需为电致变色微透镜33施加电压即可改变电致变色微透镜33的光透过率，对镜头成像的阴影进行矫正。

请参阅图3，微透镜3上可随意设置的大小不同的预定电致变色区域，比如区域6及区域7，区域7为整个成像画面，未进行电致变色矫正的曲线为图3(1)的7-1，矫正后的曲线为图3(2)的7-2；区域6为较小的一个电致变色区域，同样未经过电致变色的曲线如图3(1)的6-1矫正后的曲线为图3(2)的6-2，可以看到设置的区域越小得到矫正后的图像亮度越高。图3的(1)上图为未经过电致变色片矫正的有效感光区域，图3的(2)上图为经过电致变色片矫正的有效感光区域，两个坐标系的X轴均代表有效感光区域坐标，纵坐标代表光透过率，图3的(1)坐标轴代表了未使用电致变色片的情况下，X轴代表的有效感光区域的光透过率不一致，图3的(2)坐标轴代表了使用电致变色片的下，X代表的有效光透过率区域的光透过率一致，但不同尺寸的有效感光区域，经过电致变色片的矫正后的光透过率虽然恒定，但各自的光透过率不相同。

表示了在同一预定变色区域的调整下，有效感光区域内的光透过率一致，光透过率修改电路4用于修改施加在其中一个预定电致变色区域内的电压。从而能够在不同场景(例如数字变焦和减小观测范围的情况下)使用不同的电致变色区域，从而能够使得阴影的消除更加符合当前场景，增加了阴影消除的效果。

在本实施例中，光透过率修改电路4为电压修改电路，用于输出电压，输出的电压为预定电致变色区域从中心像素至边缘像素施加逐渐递增或逐渐递减的电压，以使预定电致变色区域从中心至边缘处的光透过率逐渐升高。

可以理解的是，若电致变色片31的电致变色特性为随着电压增大而透明度增大，则通过光透过率修改电路增加电压即能够增加电致变色片31的透明度，降低电压即能够降低电致变色片31的透明度；若电致变色片31的特性为随着电压的增大而降低，则通过光透过率修改电路降低电压即能够增加电致变色片31的透明度，升高电压即能够降低电致变色片31的透明度。

在实施例中，微透镜的中心偏移像素感光面中心，从而能够使得从微透镜的中心像素开始，令微透镜的像素感光面中心逐渐偏移，因此使得越往边缘微透镜与感光面之间的错位就越大，从而补偿入射光线角度增大而导致的焦点偏移的现象，从而进一步提升了像素结构单元成像的阴影消除效果。

请参阅图4，为本申请提供的一种镜头成像的阴影矫正方法，包括：S1、获取像素结构单元的成像装置的有效感光区域；S2、根据有效感光区域选择电致变色功能的微透镜的有效电致变色区域，微透镜的有效电致变色区域与有效感光区域相对应；S3、使用光透过率修改电路改变微透镜的有效电致变色区域的光透过率，令微透镜从中心像素至边缘像素的光透过率逐渐升高。

在像素结构单元成像的过程中，具有电致变色特性的微透镜能够根据探测光传感器的有效感光区域确定有效电致变色区域，从而改变有效电致变色区域的电压，使得有效电致变色区域的光透过率发生改变，对像素结构单元成像的阴影进行矫正，在此过程中，无需在后端检测或判断阴影，也无需使用算法对阴影进行矫正即能够消除镜头成像中的阴影现象，从而不会影响光传感器处理图像的速度，也不会占用摄像设备的存储资源，因此不会降低成像的帧率，也无需在处理芯片上集成算法模块，从而减小了处理芯片的面积。

其中，根据有效感光区域选择取像素结构单元的成像装置上具有电致变色功能的微透镜的有效电致变色区域包括：获取预先设定的至少两个预定电致变色区域；在两个预定电致变色区域内选择大于或等于有效感光区域尺寸的预定电致变色区域，为有效电致变色区域。

由于不同有效感光区域的成像尺寸不同，因此不同的有效电致变色区域的矫正程度也不相同，为了适应不同的有效感光区域，在电子设备或像素结构单元的生产过程中，即在具有电致变色特性的微透镜上设定了与不同有效感光区域相对应的预定电致变色区域，在镜头成像的过程中，能够根据有效感光区域自动匹配相对应的预定电致变色区域，并将匹配的预定电致变色区域进行应用，作为有效电致变色区域，从而以能够使得阴影的矫正更加符合实际的镜头成像，有效提高了探测光传感器的感光效率。

其中，使用光透过率修改电路改变微透镜的有效电致变色区域的光透过率包括：从微透镜的有效电致变色区域的中心至边缘处，施加逐渐递减或逐渐递增的电压，以使有效电致变色区域从中心至边缘处的光透过率逐渐升高。

由于镜头成像的过程中，阴影现象从探测光传感器的有效光感区域的外围至中心逐渐减弱，因此需要增加有效光感区域外围相对应的电致变色矫正层的光透过率，且降低有效光感区域中心相对应的电致变色矫正层的光透过率，以此达到调节的目的，从而消除阴影。

镜头成像的阴影矫正方法还包括：实时监测探测光传感器的有效感光区域；若监测到探测光传感器的有效感光区域发生变化，实时改变电致变色矫正层的有效电致变色区域。

在探测光传感器的有效光感区域发生变化时，实时改变电致变色矫正层的有效电致变色区域，这种改变在电子设备或像素结构单元在生产时也会标定完成，根据选择不同的有效感光区域，在电致变色矫正层上设定与有效感光区域相匹配的有效电致变色区域，从而无需在后端检测或判断镜头成像的阴影，减少了图像的处理复杂度，提高了镜头的成像性能。

本申请实施例提供的一种镜头成像的阴影矫正方法，其原理如下：通过改变具有电致变色特性的微透镜的光透过率，能够使得探测光传感器的有效感光区域内感应到的光较为均匀，从而消除镜头成像中的阴影现象，因此无需使用算法即能消除镜头成像中的阴影现象，从而不会影响光传感器处理图像的速度，也不会占用摄像设备的存储资源，因此不会降低成像的帧率，也无需在处理芯片上集成算法模块，从而减小了处理芯片的体积。

尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本申请，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本申请包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。

即，以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。另外，对于特性相同或相似的结构元件，本申请可采用相同或者不相同的标号进行标识。

在本申请中，“示例性”一词是用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何一个实施例不一定被解释为比其它实施例更加优选或更加具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，本申请给出了以上描述。在以上描述中，为了解释的目的而列出了各个细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实施例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

Claims (6)

1.一种像素结构单元成像的阴影消除方法，其特征在于，包括：

获取像素结构单元的成像装置的有效感光区域，所述像素结构单元包括子像素阵列、设置在所述子像素阵列上的滤光片阵列、设置在所述滤光片阵列上的微透镜以及与所述微透镜电连接的光透过率修改电路，所述微透镜包括微透镜本体以及设置在所述微透镜本体上的电致变色片，所述电致变色片具备透明态与非透明态的渐变转换特性，所述电致变色片位于所述微透镜本体及所述滤光片阵列之间，所述微透镜上设置有至少两个可选且大小不同的预定电致变色区域，所述微透镜具备电致变色的特性，所述微透镜的光透过率从中心像素至边缘像素逐渐升高；

获取预先设定的至少两个所述预定电致变色区域；

在所述两个预定电致变色区域内选择大于或等于所述有效感光区域尺寸的预定电致变色区域，为所述有效电致变色区域，所述微透镜的有效电致变色区域与所述有效感光区域相对应；

使用所述光透过率修改电路改变所述微透镜的有效电致变色区域的光透过率，令所述微透镜从中心像素至边缘像素的光透过率逐渐升高；

实时监测所述像素结构单元的成像装置的有效感光区域；

若监测到所述像素结构单元的成像装置的有效感光区域发生变化，实时改变所述微透镜的有效电致变色区域。

2.根据权利要求1所述的像素结构单元成像的阴影消除方法，其特征在于，

所述使用光透过率修改电路改变所述微透镜的有效电致变色区域的光透过率包括：

从所述微透镜的有效电致变色区域的中心至边缘处，施加逐渐递减或逐渐递增的电压，以使所述有效电致变色区域从中心至边缘处的光透过率逐渐升高。

3.根据权利要求1所述的像素结构单元成像的阴影消除方法，其特征在于，具备电致变色的特性的所述微透镜为由电致变色材料制成的电致变色微透镜。

4.根据权利要求1所述的像素结构单元成像的阴影消除方法，其特征在于，所述微透镜的中心偏移像素感光面中心。

5.一种镜头模组，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的像素结构单元。

6.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求5所述的镜头模组。