CN114285973A - 一种滤光片的调整方法、调整装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及成像技术领域，公开了一种滤光片的调整方法、调整装置及系统，包括以下步骤：步骤1：连接振镜调整组件与模组电路，使得振镜调整组件接入模组电路；步骤2：按照预设驱动策略控制模组电路；模组电路控制振镜调整组件带动滤光片偏移或保持滤光片停滞；所述滤光片单次偏移时朝预设方向转动预设角度后停止并保持停滞。本发明用于改变通过滤光片的光束光路，能够达到提高感光分辨率、提升图像质量的效果。

Description

一种滤光片的调整方法、调整装置及系统

技术领域

本发明涉及成像技术领域，具体涉及一种滤光片的调整方法、调整装置及系统。

背景技术

近年来，智能手机发展方向以光学创新为主，越来越高的像素要求、越来越高质的成像要求以及对应越来越多的摄像头成为行业趋势，相应的，目前的摄像模组市场整体需求量持续放大，对于摄像模组的性能要求也日渐严苛，如何获得更优越的图像效果是如今的摄像模组需要解决的大问题。

摄像模组主要的光学器件是镜头和图像传感器。对于一个图像传感器而言，如果暴露于自然光中，它可以灵敏地捕捉到所有可见光区和部分红外光区，但是其中部分光区会形成靶面虚像，影响图像的颜色和质量，为了达到理想的成像效果，摄像模组中常设置滤光片，用来将会产生干扰的波段的杂散光区滤除，仅保留所需要的波段的光线。

现有摄像模组中的滤光片均通过滤光片支架固定安装在模组中，光线经过滤光片成像一次，得到的图像质量为普通的单倍效果，无法满足如今较高的图像质量要求。而还有的一种滤光片调整方法，设置了数个角度调节装置，以使得滤光片的设置位置能采集到最大光强，以提升光线透过率，但是该方案对于图像质量的提升较小，采用的调节装置较多，整体方案的性能表现不佳。

发明内容

本发明意在提供一种滤光片的调整方法、调整装置及系统，用于改变通过滤光片的光束光路，从而达到提高感光分辨率、提升图像质量的效果。

为达到上述目的，本发明提供以下方案：

方案一：

一种滤光片的调整方法，包括以下步骤：

步骤1：连接振镜调整组件与模组电路，使得振镜调整组件接入模组电路；

步骤2：控制组件按照预设驱动策略控制模组电路；模组电路控制振镜调整组件带动滤光片偏移或保持滤光片停滞；所述滤光片单次偏移时朝预设方向转动预设角度后停止并保持停滞。

本方案的工作原理及优点在于：通过模组电路控制振镜调整组件带动滤光片偏移或是保持滤光片停滞，调节滤光片的位置角度，透过滤光片的光束角度进而可调节，光束具体投射的位置也对应到多个不同的位置，故而，使得每个光束均能感光到多个位置，能够提供更多的感光信息，成像得到的每个像素块所包含的感光信息更丰富，从而达到数倍提高摄像头感光分辨率，提升图像质量的效果。并且，采用模组电路控制，能够通过调整电路数据可控地较细微地调控振镜调整组件动作，较细致地控制滤光片动作。

而现有技术中对于滤光片位置的调整方法，主要为设置多个滤光片，通过调整其固定角度，使得每个滤光片都处于能够接收到入射光线中的最大光强的角度，进而提升光线的透过率，使得图像传感器的成像光线强度足够，进而一定程度上的提高摄像头对于暗处环境的成像质量。这种设置，更多地囿于滤光片过滤光线的特性，单一地提升光强能够对图像质量带来的改进是相对微小的，而且多个滤光片的设置会使得摄像头整体体积增加，成像速度也会受到负面的影响。实际上，对于滤光片的调整可以有更细微的操作，可以达到对于图像质量更有帮助的效果。

本方案则跳脱出了常规的在光强或是在焦距上做改进的局限，利用了大家所忽视的滤光片本身对于光线存在折射的特性，对单个滤光片进行调整，通过控制滤光片偏移，改变通过滤光片的光束光路，使得每个光束投射到多个位置，进而使得每个像素均能感光到多个位置，达到数倍提高摄像头感光分辨率的效果。

进一步，还包括：

步骤3：在滤光片停滞时，收集一帧图像；

步骤4：合成收集的所有图像，得到输出图像。

这样设置，能够收集到不同感光效果的图像，将这些图像合成得到的输出图像，图像质量相比于单一感光效果的图像，有数倍提升。

进一步，所述振镜调整组件为音圈马达。

这样设置，音圈马达结构简单，整体体积较小，实际应用时，不会影响整体摄像模组的体积。

进一步，在步骤2中，控制模组电路时由驱动IC芯片控制。

这样设置，采用驱动IC芯片控制模组电路，调试方便，控制方式简单有效。

进一步，在步骤2中，所述预设驱动策略为按照预设电流波形或预设电压波形控制模组电路，所述预设电流波形或预设电压波形依据偏移的截止时间和稳定时间设定；所述偏移的截止时间和稳定时间预先设于驱动IC芯片中。

这样设置，依据电流或电压的规律性变换控制模组电路，并且电流或电压的波形都依据单次偏移的截止时间和稳定时间设置，对于滤光片的动作控制精准度较高，并且可根据具体地图像质量要求，通过改变电流或电压波形等调整滤光片动作，达到不同的图像质量效果。

进一步，所述预设电流波形或预设电压波形的波形包括正弦波形和正负形。

这样设置，在模组电路的电流或电压呈正弦波形时，能够保持振镜调整组件的稳定，进而，保证滤光片在偏移后有停滞保持稳定的时间，便于图像传感器准确采集信号，便于后续成像，而通过正负性电流或电压的切换则能够准确控制滤光片偏移。

进一步，在步骤2中，所述滤光片偏移的频率为50Hz或60Hz。

这样设置，滤光片的偏移幅度较小，能够精确地移动几微米的光束，以达到将光束投射到不同位置的目的，能够细致精准地调控光束。并且较小的偏移幅度，在保证能够细致移动光束的同时，滤光片不会漏掉光束，能够保障滤光片本身的滤光性能。

方案二：

一种滤光片的调整装置，包括振镜调整组件和控制组件；所述振镜调整组件用于调整滤光片动作，振镜调整组件和控制组件均接入模组电路；所述控制组件用于按照预设驱动策略控制模组电路，所述模组电路用于控制振镜调整组件带动滤光片偏移或保持滤光片停滞，所述滤光片单次偏移时朝预设方向转动预设角度后停止并保持停滞。

本方案的工作原理及优点在于：通过振镜调整组件和控制组件配合控制滤光片动作，使得滤光片可偏移，偏移后可停滞。相比于现有技术中滤光片的固定设置模式，本方案突破性地改变了滤光片的设置模式，使得滤光片可以小幅度偏转，透过滤光片的光束角度有多种角度，其具体投射的位置也对应到多个不同的位置，每个像素能感光到多个位置，从而能够数倍提升摄像头的感光分辨率，提升图像质量。

进一步，所述控制组件包括驱动模块，所述驱动模块内存储有预设驱动策略以及偏移的截止时间和稳定时间，所述预设驱动策略为按照预设电流波形或预设电压波形控制模组电路，所述预设电流波形或预设电压波形依据偏移的截止时间和稳定时间设定。

这样设置，能够通过电流或电压的设计，细致准确地控制滤光片的动作，进而对于图像质量控制的准确度和细致度也较好。

方案三：

一种成像系统，包括：滤光片、图像传感器、数字信号处理器以及如上述的一种滤光片的调整装置；

所述滤光片用于过滤入射光并传递入射光；

所述图像传感器用于将入射光转换为电子信号；

所述数字信号处理器用于优化处理图像传感器转换得到的电子信号；

所述一种滤光片的调整装置用于自动调整滤光片。

本方案的效果及优点在于：能够改变通过滤光片的光束光路，图像传感器接收的每个像素均能感光到多个位置，数字信号处理器进而能够得到可形成超分效果的信号数据，整体系统成像时可达到提高感光分辨率、提升图像质量的效果。

附图说明

图1为本发明实施例的一种滤光片的调整方法的流程示意图。

图2为本发明实施例的一种滤光片的调整方法的滤光片偏转示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例基本如附图1所示：一种滤光片的调整方法，包括以下步骤：

步骤1：连接振镜调整组件与模组电路，使得振镜调整组件接入模组电路。

本实施例中，具体为，连接振镜调整组件与FPC，振镜调整组件通过FPC接入模组电路。其中，FPC指柔性电路板。所述振镜调整组件为音圈马达，具体应用时，音圈马达可安装在滤光片支架上或直接替换普通摄像头模组中的滤光片支架，音圈马达包括X线圈和Y线圈、磁石和簧片，线圈两端连接FPC的预留PIN脚，进而与模组电路连接，其中，模组电路指常规摄像头模组本有的PCBA电路。本实施例中，X线圈和Y线圈的阻抗均为5Ω。

步骤2：控制组件按照预设驱动策略控制模组电路；模组电路控制振镜调整组件带动滤光片偏移或保持滤光片停滞；所述滤光片单次偏移时朝预设方向转动预设角度后停止并保持停滞。所述控制组件为驱动IC芯片。

预设驱动策略为输入预设电流或预设电压，所述预设电流或预设电压依据偏移的截止时间和稳定时间设定；所述偏移的截止时间和稳定时间预先设于驱动IC芯片中。所述预设电流波形或预设电压波形的波形包括正弦波形和正负形。其中，正负形是指不同流向的电流或电压在电流波形图或电压波形图中表现出的正负形，例如+100mA的电流表现为正形，-100mA的电流表现为负形，在具体的电流波形图中，即I-t图中，正形电流位于t轴的上部，负形电流位于t轴的下部。

以15Hz的快门时间计算，驱动IC芯片控制模组电路内的电流，输入正弦波形电流，并根据截止时间和稳定时间准时切换电流正负性，即改变电流的正负形，准确控制正弦波形电流的持续时间，其中，输入的电流值为±100mA；截止时间指每次偏转滤光片的动作切换时间，具体设定为小于5.2ms，本实施例中设定为3ms。稳定时间，即指每次偏移滤光片一定角度后的角度保持时间，也即是保持滤光片停滞的时间，具体设定为大于25.2ms，本实施例中设定为30ms。这样设置，能够稳定采集图像信号，保证成像稳定。

其中，所述保持滤光片停滞即指保持滤光片稳定不动，具体地，在每次控制滤光片朝预设方向偏移预设角度后，保持滤光片的偏移角度在稳定时间内稳定不变。在控制滤光片偏移时，滤光片偏移的频率设置为50Hz或60Hz，本实施例中设置为60Hz，以精确移动几微米的光束，细致把控图像质量。

步骤3：在滤光片停滞时，收集一帧图像。

如附图2所示，本实施中，滤光片偏移包括四个角度的偏移，即控制滤光片倾斜四个不同的角度，具体为，假定将滤光片置于xyz坐标系中，绕y轴倾斜偏转不同的角度，每一次偏转角度后，光束对应投射的位置会发生变化，形成的像素块对应发生位移。在滤光片倾斜A角度后停滞时，收集第一帧图像；在滤光片倾斜B角度后停滞时，收集第二帧图像；在滤光片倾斜C角度后停滞时，收集第三帧图像；在滤光片倾斜D角度后停滞时，收集第四帧图像。四个角度偏移完成后，滤光片又恢复到初始位置。这样设置，能够得到相比于常规的固定式滤光片方案，提升四倍的光束信息、成像信息等。

步骤4：合成收集的所有图像，得到输出图像。

将步骤3中收集到的第一帧至第四帧图像合成为一张超分效果的高画质输出图像，输出图像的每一像素块，均包含有步骤3中采集得到的图像的全部成像信息，输出图像的图像质量相比于普通摄像头得到的图像质量，能够四倍提升。

本实施例还提供一种滤光片的调整装置，包括振镜调整组件和控制组件；所述振镜调整组件用于调整滤光片动作，振镜调整组件和控制组件均接入模组电路；所述控制组件用于按照预设驱动策略控制模组电路，所述模组电路用于控制振镜调整组件带动滤光片偏移或保持滤光片停滞，所述滤光片单次偏移时朝预设方向转动预设角度后停止并保持停滞。

控制组件包括驱动模块，所述驱动模块内存储有预设驱动策略以及偏移的截止时间和稳定时间，所述预设驱动策略为输入预设电流或预设电压，所述预设电流或预设电压依据偏移的截止时间和稳定时间设定。预设驱动策略同上述一种滤光片的调整方法中所述的一致，故不作赘述。

本实施例还提供一种成像系统，包括滤光片、图像传感器以及上述的一种滤光片的调整装置；

所述滤光片用于过滤入射光并传递入射光。滤光片能够接收由镜头等传递来的入射光线，并过滤掉入射光中的杂散光，同时，滤光片能够将入射光线进一步传递至图像传感器。

所述图像传感器用于将入射光转换为电子信号。图像传感器能够接收通过滤光片投射而来的入射光，采集入射光的光信号，并将光信号进一步转化成便于成像系统后续可连接的如手机等终端能够识别处理的电子信号。

所述一种滤光片的调整装置用于自动调整滤光片，能够通过电信号驱动以实现自动调整滤光片偏移并准确控制其偏移角度。

本实施例的成像系统可以具体应用于潜望式摄像头模组中，还可增设棱镜、镜头等常规摄像结构以组成更为完整的成像系统。成像系统具体成像时，入射光由滤光片过滤后传递至图像传感器，在传递过程中，光线会发生一定的折射，同时，滤光片的调整装置会控制滤光片动作，使得每一束入射光对应投射在图像传感器的多个位置，图像传感器在滤光片停滞时收集图像。单次成像过程，图像传感器能够收集到多帧图像，能够采集到足够丰富的感光信息，进而终端能够处理得到品质更高的最终输出图像。本实施例的成像系统能够应用于多类型的摄像模组中，如长焦摄像头模组、潜望式摄像头模组、连续变焦式摄像头模组等，并且，能够有效提升所配合的摄像头模组整体的成像质量，应用性较强。

本实施例提供的一种滤光片的调整方法、调整装置及系统，能够精准控制滤光片偏移或停滞动作，精确地移动几微米的光束，使得光束具体投射的位置对应到多个不同的位置，每一束光相比于固定投射位置的光束，每一束光均能感光到多个位置，能够为后续的图像传感器或感光芯片等提供更多的感光信息，即成像信息，进而组成图像的每个像素块所包含的感光信息、成像信息更丰富，从而达到数倍提升摄像头的感光分辨率，提升图像质量的效果。

并且，采用的音圈马达和驱动IC芯片配合完成控制，同时由预设的电流或电压控制具体动作，控制方式简单有效，能够通过调整预设的电流电压等准确调整滤光片的动作，控制程度较细致，能够根据不同的成像需要进行动作调整，同时，整体系统简洁，能够和现有的多种摄像模组适配，方案整体的适用性较强。

此外，相比于现有的采用多个角度调节装置以获得较大光强的滤光片调整方法，本方案的调整结构更简洁，提升图像质量的效果更为明显。只需要对单个滤光片进行调整，从图像分辨率的角度出发，通过振动滤光片增加光束投射位置，以使得图像传感器或感光芯片等能够获得更多的感光信息，进而能够全面提升图像质量，达到的图像质量效果较好。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种滤光片的调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：连接振镜调整组件与模组电路，使得振镜调整组件接入模组电路；

步骤2：按照预设驱动策略控制模组电路；模组电路控制振镜调整组件带动滤光片偏移或保持滤光片停滞；所述滤光片单次偏移时朝预设方向转动预设角度后停止并保持停滞。

2.根据权利要求1所述的一种滤光片的调整方法，其特征在于，还包括：

步骤3：在滤光片停滞时，收集一帧图像；

步骤4：合成收集的所有图像，得到输出图像。

3.根据权利要求1所述的一种滤光片的调整方法，其特征在于，所述振镜调整组件为音圈马达。

4.根据权利要求1所述的一种滤光片的调整方法，其特征在于，在步骤2中，控制模组电路时由驱动IC芯片控制。

5.根据权利要求4所述的一种滤光片的调整方法，其特征在于，在步骤2中，所述预设驱动策略为按照预设电流波形或预设电压波形控制模组电路，所述预设电流波形或预设电压波形依据偏移的截止时间和稳定时间设定；所述偏移的截止时间和稳定时间预先设于驱动IC芯片中。

6.根据权利要求5所述的一种滤光片的调整方法，其特征在于，所述预设电流波形或预设电压波形的波形包括正弦波形和正负形。

7.根据权利要求6所述的一种滤光片的调整方法，其特征在于，在步骤2中，所述滤光片偏移的频率为50Hz或60Hz。

8.一种滤光片的调整装置，其特征在于，包括振镜调整组件和控制组件；所述振镜调整组件用于调整滤光片动作，振镜调整组件和控制组件均接入模组电路；所述控制组件用于按照预设驱动策略控制模组电路，所述模组电路用于控制振镜调整组件带动滤光片偏移或保持滤光片停滞，所述滤光片单次偏移时朝预设方向转动预设角度后停止并保持停滞。

9.根据权利要求8所述的一种滤光片的调整装置，其特征在于，所述控制组件包括驱动模块，所述驱动模块内存储有预设驱动策略以及偏移的截止时间和稳定时间，所述预设驱动策略为按照预设电流波形或预设电压波形控制模组电路，所述预设电流波形或预设电压波形依据偏移的截止时间和稳定时间设定。

10.一种成像系统，其特征在于，包括：滤光片、图像传感器、数字信号处理器以及权利要求8-9任一项所述的一种滤光片的调整装置；

所述滤光片用于过滤入射光并传递入射光；

所述图像传感器用于将入射光转换为电子信号；

所述数字信号处理器用于优化处理图像传感器转换得到的电子信号；

所述一种滤光片的调整装置用于自动调整滤光片。

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