CN114785929A - 摄像头和电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种摄像头和电子装置。摄像头包括图像传感器、镜头和补光灯，图像传感器包括像素阵列和设置在像素阵列上的微透镜阵列；镜头与图像传感器间隔设置，用于在图像传感器上成像；补光灯包括至少一组光源，至少一组光源被配置为朝向背离图像传感器的方向发光，每组光源包括红光灯、绿光灯和蓝光灯，所有组光源中的红光灯、绿光灯和蓝光灯环绕镜头的光轴依次交替并间隔排布。如此，光源采用可以发出红绿蓝三种颜色的光线的灯，可以使得图像传感器省略滤光结构，微透镜阵列可以将光线直接聚集在像素上以得到目标物体的图像，由于是根据红绿蓝三种颜色的光线，后续图像处理无需采用插值算法，保证了图像的真实性和清晰度。

Description

摄像头和电子装置

技术领域

本申请涉及电子装置领域，尤其涉及一种摄像头和电子装置。

背景技术

目前，为了满足手机等移动终端的拍摄需求，移动中配置了显微成像模组。在使用显微成像模组拍摄时，通常需要将显微成像模组靠近目标物体，这样遮挡了自然光照在目标物体上，目标物体反射的自然光也较少。因此，为了提高成像质量，显微成像模组一般配置有补光灯。然而，在配置补光灯的情况下，显微成像模组的图像传感器中需要设置对应的滤光结构，造成传感器的结构复杂，后期的图像处理过程也比较复杂。

发明内容

本申请提供一种摄像头和电子装置。

本申请实施方式的摄像头包括图像传感器、镜头和补光灯，所述图像传感器包括像素阵列和设置在所述像素阵列上的微透镜阵列；所述镜头与所述图像传感器间隔设置，用于在所述图像传感器上成像；所述补光灯包括至少一组光源，所述至少一组光源被配置为朝向背离所述图像传感器的方向发光，每组所述光源包括红光灯、绿光灯和蓝光灯，所有组光源中的红光灯、绿光灯和蓝光灯环绕所述镜头的光轴依次交替并间隔排布。

本申请实施方式的电子装置包括以上实施方式所述的摄像头。

本申请实施方式的摄像头和电子装置中，光源采用可以发出红绿蓝三种颜色的光线的灯，可以使得图像传感器省略滤光结构，微透镜阵列可以将光线直接聚集在像素上以得到目标物体的图像，由于是根据红绿蓝三种颜色的光线，后续图像处理无需采用插值算法，保证了图像的真实性和清晰度。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施方式的电子装置的立体示意图；

图2是本申请实施方式的摄像头的立体示意图；

图3是本申请实施方式的摄像头的剖面示意图；

图4是本申请实施方式的图像传感器的结构示意图；

图5是本申请实施方式的补光灯的平面示意图；

图6是本申请实施方式的补光灯的另一个平面示意图；

图7是本申请实施方式的补光灯的又一个平面示意图；

图8是本申请实施方式的补光灯的再一个平面示意图；

图9是在图像传感器上的照明结果的仿真示意图；

图10是本申请实施方式的补光灯的侧面示意图；

图11是本申请实施方式的补光灯的俯视示意图。

主要元件符号说明：

摄像头100、图像传感器10、像素阵列11、微透镜阵列12、微透镜121、镜头20、补光灯30、光源31、红光灯311、绿光灯312、蓝光灯313、匀光板32、基板33、基座40、平面41。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

请参阅图1，本申请实施方式的电子装置1000包括机壳110和摄像头100。摄像头100通过机壳110露出。

示例性的，电子装置1000可以为移动或便携式并执行无线通信的各种类型的计算机系统设备中的任何一种(图1中只示例性的示出了一种形态)。

具体地，电子装置1000可以为移动电话或智能电话(例如，基于iPhone system(苹果系统)，基于Android system(安卓系统)的电话)，便携式游戏设备(例如iPhone(苹果手机))、膝上型电脑、掌上电脑(personal digital assistant，PDA)、便携式互联网设备、音乐播放器以及数据存储设备。

电子装置100还可以为其他的可穿戴设备(例如，诸如电子眼镜、电子衣服或智能手表的头戴式设备(head mount display，HMD))。

机壳110为电子装置1000的外部零部件，其起到了保护电子装置1000的内部零件的作用。机壳110可以为电子装置1000的后盖，后盖覆盖电子装置1000的电池等零部件。

本实施方式中，摄像头100后置，或者说，摄像头100设置在电子装置1000的背面以使得电子装置1000可以进行后置摄像。如图1的示例中，摄像头100设置在机壳110的中上位置部位。

当然，可以理解，摄像头100可以设置在机壳110的左上位置或右上位置等其他位置。摄像头100设置在机壳110的位置不限制于本申请的示例。

请参阅图2及图3，本申请实施方式的摄像头100包括图像传感器10、镜头20和补光灯30。

请结合图4，图像传感器10包括像素阵列11和设置在像素阵列11上的微透镜阵列12。镜头20与图像传感器10间隔设置，用于在图像传感器10上成像。

请结合图2-图5，补光灯30包括至少一组光源31，至少一组光源31被配置为朝向背离图像传感器10的方向发光，每组光源31包括红光灯311、绿光灯312和蓝光灯313，所有组光源31中的红光灯311、绿光灯312和蓝光灯313环绕镜头20的光轴依次交替并间隔排布。

本申请实施方式的摄像头100中，光源31采用可以发出红、绿、蓝三种颜色的光线的灯，可以使得图像传感器10省略滤光结构，微透镜阵列12可以将光线直接聚集在像素上以得到目标物体的图像，由于是根据红绿蓝三种颜色的光线，后续图像处理无需采用插值算法，保证了图像的真实性和清晰度。

具体地，摄像头100包括微距摄像头。例如，摄像头100的镜头20的物距小于10mm。在一个例子中，摄像头100的镜头20的物距为3mm，此时，目标物体在图像传感器10上成像的放大比例为0.70～0.85倍，放大倍率具体计算方式为像高除以物高。

摄像头100的镜头20可以包括多个镜片，多个镜片自物侧至像侧依次排布。在一个例子中，摄像头100的镜头20包括4个镜片，镜头20由物侧至像侧依序包括：一光圈与第一、二、三、四镜片，该第一镜片具有正屈光力，第二片镜片具有负屈光力，第三镜片具有正屈光力，该第四镜片具有负屈光力。具有4个镜片的镜头20可以实现较短的物距。

图像传感器10是摄像头100的成像元器件，图像传感器10可以将光信号转化为电信号，根据处理电信号结果形成图像。也即是说，图像传感器10可以获取目标图像。

本申请实施方式中，图像传感器10的像素阵列11包括多个光电二极管形成的电路，像素阵列11可以将光信号转化为电信号并输出。微透镜阵列12可以将目标物体反射的光线聚集在像素阵列11上，提高光线的使用效率，进而可以提高图像传感器10的成像质量。

如图4所示，微透镜阵列12包括多个微透镜121，多个微透镜121阵列排布。每个微透镜121具有正屈光力，以将光线聚集在像素阵列11上。微透镜121背离像素阵列11的表面可以为凸面，靠近像素阵列11的表面可以平面，从而使得微透镜121具有正屈光力。微透镜121与像素阵列11上的像素可以一一对齐设置，或者说，一个微透镜121将光线聚集在一个像素阵列11的一个像素上。

补光灯30中的光源31可以为一组、两组、三组等数量，本申请不限制光源31的组数。光源31可以向摄像头100的外部发出光线，该光线可以直接照射在目标物体上，经过目标物体反射的光线经过镜头20在图像传感器10上成像，从而使得摄像头100可以获取目标物体的图像。

需要指出的是，每组光源31中的红光灯311、绿光灯312和蓝光灯313，指的是灯发出的光的颜色，而不是指灯自身材料的颜色。例如，红光灯311发出的光线是红光，绿光灯312发出的光线是绿光，蓝光灯313发出的光线是蓝光。

本申请实施方式中，红光灯311、绿光灯312和蓝光灯313环绕镜头20的光轴依次交替并间隔排布，这样使得光源31发出的不同颜色的光线均可以照射到目标物体上。如以上所讨论的，光源31至少为一组。

如图5所示，在一个例子中，光源31为一组的情况下，光源31可以包括一个红光灯311、一个绿光灯312和一个蓝光灯313，红光灯311、绿光灯312和蓝光灯313环绕镜头20的光轴间隔排布。

如图6所示，在另一个例子中，光源31为两组的情况下，每组光源31可以包括一个红光灯311、一个绿光灯312和一个蓝光灯313，此时，所有灯环绕镜头20的光轴间隔排布，且排布规律如下：红光灯311、绿光灯312、蓝光灯313、红光灯311、绿光灯312、蓝光灯313。

请参阅图6，在某些实施方式中，所有组光源31中的红光灯311、绿光灯312和蓝光灯313环绕镜头20的光轴依次交替并等角度间隔排布，所有组光源31中的红光灯311、绿光灯312和蓝光灯313呈圆环状排布。

如此，光源31中的灯照射在目标物体上的光线较均匀，有利于提高图像传感器10的成像质量。

具体地，在一个例子中，在光源31的数量为一组的情况下，红光灯311、绿光灯312和蓝光灯313的数量可以均为一个，此时，红光灯311、绿光灯312和蓝光灯313中的两个灯与圆心之间的夹角为120度，所说的圆心为所有灯围成的圆的圆心，该圆可以为是所有灯的外接圆。

如图7所示，在另一个例子中，在光源31的数量为三组的情况下，所有灯的总数量可以为9个，所有灯的排布例如为：红光灯311、绿光灯312、蓝光灯313、红光灯311、绿光灯312、蓝光灯313、红光灯311、绿光灯312、蓝光灯313。此时，相邻的两个灯与圆心之间的夹角为45度，例如，相邻的红光灯311和绿光灯312与圆心之间的夹角为45度。

如图8所示，在又一个例子中，在光源31组的数量为四组的情况下，所有灯的总数量可以为12个，所有灯的排布例如为：红光灯311、绿光灯312、蓝光灯313、红光灯311、绿光灯312、蓝光灯313、红光灯311……。此时，相邻的两个灯与圆心之间的夹角为30度。例如，相邻的蓝光灯和绿光灯与圆心之间的夹角为30度。

在某些实施方式中，光源31包括至少三组，在至少三组光源31中的所有灯中，其中一种发光颜色相同的灯处于点亮状态下，其他发光颜色的灯全部处于熄灭状态。

如此，三组及以上数量的光源31使得补光灯30从各个角度照射到目标物体表面的光线更加均匀，使得图像传感器10的中心视场实现均匀照明且没有暗角或暗影，有利于提高成像质量。另外，红光灯311、绿光灯312、蓝光灯313中的一种灯发光时，其他两种灯处于熄灭状态，使得图像传感器10每次输出一种光线的图像信号，有利于后续的图像处理。

如图7所示，在一个例子中，光源31包括三组，此时，红光灯311、绿光灯312、蓝光灯313的数量均为三个，三个红光灯311中任意两个与圆心之间的夹角为120度，并且三个红光灯311围成等边三角形，三个红光灯311处于等边三角形的顶点处。同理地，三个绿光灯312中任意两个与圆心之间的夹角为120度，并且三个绿光灯312围成等边三角形，三个绿光灯312处于等边三角形的顶点处。三个蓝光灯313中任意两个与圆心之间的夹角为120度，并且三个蓝光灯313围成等边三角形，三个蓝光灯313处于等边三角形的顶点处。在三个红光灯311均发光的情况下，三个绿光灯312和三个蓝光灯313均处于熄灭状态。

如图8所示，当然，在另一个例子中，光源31可以为四组，红光灯311、绿光灯312、蓝光灯313的数量均为四个。类似地，四个红光灯311中任意两个与圆心之间的夹角为90度，并且四个红光灯311围成正方形，四个红光灯311处于正方形的顶点处。同理地，四个绿光灯312中任意两个与圆心之间的夹角为90度，并且四个绿光灯312围成正方形，四个绿光灯312处于正方形的顶点处。四个蓝光灯313中任意两个与圆心之间的夹角为90度，并且四个蓝光灯313围成正方形，四个蓝光灯313处于正方形的顶点处。

在某些实施方式中，在光源31包括至少三组的情况下，多种发光颜色的灯依次交替处于点亮状态。例如，在红光灯311、绿光灯312和蓝光灯313这三种中，红光灯311先点亮，绿光灯312和蓝光灯313处于熄灭状态，之后绿光灯312点亮，红光灯311和蓝光灯313处于熄灭状态，最后蓝光灯313点亮，红光灯311和绿光灯312处于熄灭状态。

如此，红光灯311、绿光灯312、蓝光灯313中的一种灯发光时，其他两种灯处于熄灭状态，使得图像传感器10每次输出一种光线的图像信号，有利于后续的图像处理。

在某些实施方式中，发光颜色相同的灯被配置为同时处于点亮状态或熄灭状态。例如，在光源31为三组的情况下，红光灯311、绿光灯312和蓝光灯313的数量均为三个，此时，三个红光灯311可以全部处于点亮状态，而三个绿光灯312和三个蓝光灯313均处于熄灭状态。如此，光线可以从各个角度照射到目标物体表面，使得图像传感器10的中心视场实现均匀照明且没有暗角或暗影，有利于提高成像质量。

图9为在图像传感器10上的照明结果的仿真示意图，从图9中可以看出，图像传感器10的中心视场照明均匀，没有暗角。

当然，在其他实施方式中，在光源31的灯足够多的情况下，发光颜色相同的灯也可以部分处于点亮状态。

请参阅图10及图11，在某些实施方式中，补光灯30包括匀光板32，匀光板32环绕镜头20的光轴并覆盖至少一组光源31，匀光板32位于至少一组光源31背离图像传感器10的一侧。

如此，匀光板32可以将光源31发出的光线进行漫反射，使得光线更加均匀地从补光灯30中向目标物体出射，进而使得目标物体反射的光线比较均匀，有利于提高图像传感器10的成像质量。

具体地，匀光板32是一种将光线进行均匀化出射的板类零件，匀光板32可以采用高分子透光材料制成，例如，匀光板32的材料为聚乙烯等材料。匀光板32上可以设置有用于均匀分散光线的微结构，微结构可以为为凹坑、自由曲面透镜、微透镜、光栅、微棱镜中的一种或至少两种的组合。

本申请实施方式中，匀光板32呈圆环状，并套设在镜头20上。匀光板32可以完全覆盖光源31，使得光源31向目标物体发出的光线需经过匀光板32，以形成照度均匀的光线。

在某些实施方式中，摄像头100还包括基座40，镜头20设置在基座40中，补光灯30包括设置在基座40上的基板33，光源31设置在基板33背离基座40的一面上。

如此，基板33可以为光源31提供支撑，使得补光灯30可以稳定的安装在基座40上，有利于补光灯30与基座40形成稳定的结构，提高摄像头100的稳定性。

具体地，基座40可以是音圈马达，基座40可以驱动镜头20沿光轴方向移动，以实现对焦的效果。基座40包括一平面41，该平面41大致垂直于镜头20的光轴，基板33可以安装在该平面41上。基板33可以是电路板，红光灯311、绿光灯312和蓝光灯313可以是LED灯，红光灯311、绿光灯312和蓝光灯313可以通过贴片安装的方式固定在基板33上，并与基板33电连接。

进一步地，基板33可以通过柔性电路板与外部电流源连接，该柔性电路板可以贴设在基座40的外表面。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在某些实施方式中，像素阵列11与微透镜阵列12接触；或，像素阵列11和微透镜阵列12之间为空隙。也即是说，像素阵列11和微透镜阵列12之间没有过滤结构等层结构，这样使得图像传感器10的厚度更薄，结构更加简单，有利于降低摄像头100的高度，并且降低摄像头100的制造成本。

在某些实施方式中，光源31的发出的光线波长为400nm-700nm。如此，光源31向目标物体发出的光线和目标物体反射的光线的波段相同，在图像传感器10上不用进行光谱波段的选择，保持像素阵列11在400nm-700nm波长下全波段响应，这样简化了像素的设计和成产工艺，提高了像素的灵敏度，且降低了像素的费用。另外，由于每个波段下的图像都是全像素输出，整个图像就不会存在demosaic插值时带来的伪色和错误的信号，保证了图像的真实清晰。

例如，补光灯30发出的红光波长为620nm-700nm，绿光波长为492-577nm，蓝光波长为440nm-475nm。

上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种摄像头，其特征在于，包括：

图像传感器，所述图像传感器包括像素阵列和设置在所述像素阵列上的微透镜阵列；

镜头，所述镜头与所述图像传感器间隔设置，用于在所述图像传感器上成像；

补光灯，所述补光灯包括至少一组光源，所述至少一组光源被配置为朝向背离所述图像传感器的方向发光，每组所述光源包括红光灯、绿光灯和蓝光灯，所有组光源中的红光灯、绿光灯和蓝光灯环绕所述镜头的光轴依次交替并间隔排布。

2.根据权利要求1所述的摄像头，其特征在于，所有组光源中的红光灯、绿光灯和蓝光灯环绕所述镜头的光轴依次交替并等角度间隔排布，所有组光源中的红光灯、绿光灯和蓝光灯呈圆环状排布。

3.根据权利要求2所述的摄像头，其特征在于，所述光源包括至少三组，在至少三组所述光源中的所有灯中，其中一种发光颜色相同的灯处于点亮状态下，其他发光颜色的灯全部处于熄灭状态。

4.根据权利要求3所述的摄像头，其特征在于，多种发光颜色的灯依次交替处于点亮状态。

5.根据权利要求3所述的摄像头，其特征在于，发光颜色相同的灯被配置为同时处于点亮状态或熄灭状态。

6.根据权利要求1所述的摄像头，其特征在于，所述补光灯包括匀光板，所述匀光板环绕所述镜头的光轴并覆盖所述至少一组光源，所述匀光板位于所述至少一组光源背离所述图像传感器的一侧。

7.根据权利要求1所述的摄像头，其特征在于，所述摄像头还包括基座，所述镜头设置在所述基座中，所述补光灯包括设置在所述基座上的基板，所述光源设置在基板背离所述基座的一面上。

8.根据权利要求1所述的摄像头，其特征在于，所述像素阵列与所述微透镜阵列接触；或，所述像素阵列和所述微透镜阵列之间为空隙。

9.根据权利要求1所述的摄像头，其特征在于，所述光源的发出的光线波长为400nm-700nm。

10.根据权利要求1所述的摄像头，其特征在于，所述摄像头包括微距摄像头。

11.一种电子装置，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的摄像头。

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