CN115314607A

CN115314607A - 摄像装置

Info

Publication number: CN115314607A
Application number: CN202210430071.XA
Authority: CN
Inventors: 宫崎大志; 藤泽杰谦
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2021-05-07
Filing date: 2022-04-22
Publication date: 2022-11-08
Also published as: JP2022172979A; US20220360716A1

Abstract

从不同于透镜的焦距的观点出发，实现作为照相机的摄像部的低高度化的摄像装置。作为摄像装置的便携终端(1)具备：作为摄像部的照相机(10)；显示拍摄到的图像的显示部(2)；对拍摄到的图像进行变焦处理的图像处理部(14)；和接收变焦处理的处理量的输入的操作部(4)。照相机的透镜(11)设定为周边部的MTF比中央部的MTF低。变焦处理部在利用照相机以默认值拍摄时，进行变焦处理以使透镜的中央部成为使用区域，并将经过该变焦处理的视角作为默认视角。

Description

摄像装置

技术领域

本发明涉及具有透镜和摄像元件的摄像装置。

背景技术

在智能手机、便携电话等的具备作为摄像部的照相机的摄像装置中，正在进行高像素化。照相机的高度(厚度)具有随着像素数的增加而变大的趋势。因此，为了搭载于智能手机等的薄型的摄像装置，设法降低照相机的高度的低高度化。

作为低高度化的方法之一，以往使用广角透镜(例如专利文献1)。广角透镜的焦距短，因此透镜与摄像元件的间隔短，能够实现照相机的低高度化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-072424号公报

发明内容

发明要解决的问题

仅通过使用如上所述的广角透镜来实现照相机的低高度化的技术，有时无法达到期望的高度。例如，当摄像元件的尺寸大时无法达到期望的高度。当摄像元件的尺寸变大时，透镜的大小也必然变大，因此透镜的高度(厚度)增加，无法达到所希望的高度。

本发明的一方式的目的在于，实现从与透镜的焦距不同的观点出发，实现照相机即摄像部的低高度化的摄像装置。

用于解决问题的方案

为了解决上述技术问题，本发明的一方面涉及的摄像装置的特征在于，具备：摄像部；显示部，显示由所述摄像部拍摄到的图像；变焦处理部(图像处理部)，对由所述摄像部拍摄到的图像进行变焦处理；以及接收部，接收所述变焦处理部的处理量的输入，所述摄像部具有透镜，该透镜设定为周边部的MTF比中央部的MTF低，所述变焦处理部在所述摄像部以默认值拍摄时，以所述中央部成为使用区域的方式进行变焦处理，并将该变焦处理后的视角设为默认视角。

发明效果

根据本发明的一个方式，从与透镜的焦距不同的观点出发，能够实现作为相机的摄像部的薄型化。

附图说明

图1是用于说明本实施方式的便携终端的外观的图。

图2是表示图1所示的便携终端的概略构成的一例的功能框图。

图3是表示搭载于图1所示的便携终端的照相机的结构的一例的示意图。

图4是表示搭载于图1所示的便携终端的照相机的透镜进行设计的工序的工序图。

图5是表示搭载于图1所示的便携终端的照相机的透镜的透镜性能与像高之间的关系的图。

图6是说明像高的图。

图7是表示图1所示的便携终端的摄像区域、和搭载有超广角照相机、广角照相机及长焦照相机这3台的现有技术的便携终端的摄像区域的图。

图8是表示图1所示的便携终端中的照相机的全视角和默认视角的图。

图9是表示图1所示的便携终端中的照相机的内部变焦倍率与UI显示变焦倍率的关系的表格的图。

图10是用于说明图1所示的便携终端的拍摄处理的流程的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的各实施方式的摄像装置。另外，在以下的说明中，对相同的部件标注相同的附图标记。它们的名称以及功能也相同。因此，不重复关于它们的详细的说明。

摄像装置例如是智能手机等便携终端、平板型计算机、或者数字照相机等。以下，作为一例，列举具有摄像功能的便携终端为例进行说明。

(1.便携终端的构成)

图1是用于说明本实施方式所涉及的便携终端1的外观的图。附图标记1001是便携终端1的主视图，附图标记1002是便携终端1的后视图。

如附图标记1001所示，便携终端1在框体1A的正面侧具备显示部2和操作部4等。显示部2具有触摸面板功能，包括操作部(接收部)4。如附图标记1002所示，便携终端1在与壳体1A的正面侧对置的背侧面具备照相机(摄像部)10。照相机10拍摄从用户(摄像者)看到的被摄体。

用户在便携终端1中启动用于实现摄像功能的应用(以下，称为“摄像应用”)时，照相机10开始拍摄，显示部2显示由照相机10拍摄的图像和摄像开关8。以下，将启动用于实现摄像功能的应用称为启动照相机10。此外，将使该应用结束称为结束照相机10。

当用户触摸摄像开关8时，便携终端1能够将显示部2中显示的图像拍摄为1张照片。在动态图像的情况下，能够开始动态图像的拍摄。此外，当用户执行触摸显示部2而使触摸的部分的图像放大显示的放大操作时，显示部2显示放大图像。此外，当用户执行触摸显示部2而使触摸的部分的图像缩小显示的缩小操作时，显示部2显示缩小图像。

放大图像的倍率由放大操作的操作量决定。同样地，缩小图像的倍率由缩小操作的操作量决定。在放大倍率以及缩小倍率中分别设定有限制倍率，放大以及缩小至限制倍率。

(2.便携终端的功能块)

图2是表示便携终端1的概略构成的一例的功能框图。便携终端1除了上述的照相机10、显示部2、操作部4之外，还具备控制部5、存储部6。

控制部5通过执行控制程序来控制照相机10和显示部2。控制部5将存储于存储部6的控制程序读取到由例如RAM(Ran dom Access Memory：随机存取存储器)等构成的临时存储部(未图示)并执行，从而执行各种处理。控制部5具备对由照相机10拍摄到的图像进行变焦处理的变焦处理部的功能。

操作部4接收用户对包括对照相机10的操作命令的各种操作命令的输入。操作部4也是接收后述的图像处理部(变焦处理部)14的处理量的输入的接收部。在本实施方式中，作为操作部4例示了显示部2的触摸面板功能，但也可以由操作按钮及其接口等构成。

显示部2显示包含由照相机10拍摄的图像的各种图像。显示部2例如是液晶显示器、自发光显示器(OLED等)。

存储部6存储控制部5执行的(1)各部的控制程序、(2)OS程序、(3)包括摄像应用的各种应用程序、(4)在执行这些程序时读取的各种数据。

照相机10具备透镜11、传感器12、A/D(Analog/Digital：模数)转换部13、图像处理部14。在传感器12中，通过接收摄像光，进行照相机10的摄像。由传感器12接收摄像光而产生的光电流被送到A/D转换器13。A/D转换器13将从传感器12输出的模拟信号转换成数字信号。

图像处理部14对来自A/D转换器13的图像(图像数据)进行图像处理。图像处理包括规定的像素插值处理、颜色转换处理等。图像处理部14通过控制部5，接收用户对操作部4输入的照相机10的操作命令，执行各种处理。在图像处理部14中生成的图像被发送到控制部5，经由控制部5显示在显示部2上。在显示部2显示的图像可以保存于存储部6。

(3.照相机10的构成)

图3是表示搭载于便携终端1的照相机10的结构的一例的示意图。如图3所示，照相机10具备透镜11、传感器12、致动器18以及盖玻璃17等。

透镜11具有层叠配置的多个透镜。多个透镜通过镜筒15组装成一体。传感器12例如是由CMOS、CCD等构成的彩色图像传感器、单色图像传感器等。传感器12安装在基板16上，将通过透镜11接收的光信号转换为电信号。

致动器18例如由VCM(Voice Coil Motor：音圈马达)构成。致动器18对透镜11在光轴方向上的驱动进行控制，实现自动对焦(AF)功能。盖玻璃17具有透过特性，使具有规定波长的光透过，遮挡具有除此之外的波长的光。

(4.透镜11的设计)

图4是表示照相机10的透镜11的设计工序的工序图。设计透镜11的工序包含在便携终端1的设计工序中。便携终端1的设计工序包含在便携终端1的制造工序中。

如图4所示，在设计照相机10的透镜11的工序中，包括工序P1和工序P2。在工序P1中，决定与照相机10的高度对应的透镜11的高度。例如，在智能手机那样的薄型的便携终端1的情况下，照相机10的高度受到限制，考虑便携终端1的厚度方向的尺寸来决定照相机10的高度。

照相机10的高度是构成照相机10的照相机模块的模块高度。当确定照相机10的高度，接着，考虑构成照相机10的各部件的厚度、部件间的距离等，确定透镜11所允许的高度。作为对照相机10的高度产生影响的部件，有图3所示的设置于传感器12、基板16、透镜11的与传感器12相反侧设置的终端照相机窗部件(未图示)、支撑终端照相机窗部件的支撑体(未图示)等。此外，作为各部件间的距离，有透镜11的焦距、自动对焦(AF)功能中用于透镜11在光轴方向上移动的距离等。

在工序P2中，进行降低透镜11的周边部(外周部)的透镜性能的透镜11的设计，使得成为在工序P1中确定的透镜高度。

图5是表示照相机10的透镜11的透镜性能与像高之间的关系的图。图6是说明像高的图。如图6所示，像高是将透镜11的光轴中心所通过的传感器12的中心表示为“0(零)”、将距离中心最远的传感器12上的远位位置表示为“1.0”的值。

作为透镜性能，能够使用作为表示透镜的分辨率的指标之一的MTF(ModulationTransferFunction：调制传递函数)特性。MTF越高，透镜性能越高，MTF特性越低，透镜性能越低。

如图5所示，透镜11设定为周边部的MTF比中央部的MTF低。在本实施方式中，MTF在透镜11的中央部保持恒定(大致恒定、实质上恒定)，在透镜11的周边部从与中央部的边界朝向透镜11的外缘呈线性下降。只要透镜11的高度允许，透镜11中的MTF较高的中央部与MTF较低的周边部的边界被设定在远离透镜11的中心的位置。一般而言，相对于像高MTF线性下降，相对于此，透镜11设计成MTF在中央部分保持恒定(大致恒定、实质上恒定)，MTF在周边部分急剧下降。

在本实施方式中，照相机10是35mm等效焦距为20mm以下的所谓超广角照相机。而且，透镜11被设计成以35mm等效焦距在23mm至26mm之间的规定值使用的区域进入MTF高的中央部。

后述的图像处理部14在通过照相机10以默认值拍摄时，以35mm等效焦距成为23mm至26mm之间的规定值的方式进行变焦处理，将该变焦处理后的视角设为默认视角。

(5.便携终端1中的照相机10的默认值)

便携终端1在通过照相机10以默认值拍摄时，以35mm等效焦距成为23mm～26mm之间的规定值的方式进行变焦处理，并将该变焦处理后的视角作为默认视角。即，便携终端1在照相机10以默认值拍摄时，在显示部2中显示以35mm等效焦距成为23mm至26mm之间的规定值的变焦处理(放大)的图像，而不是超广角照相机的照相机10的全视角的图像。即使降低透镜11的周边部的透镜性能，通过将这样进行了变焦处理的视角设为默认值，在默认值拍摄时，不使用在性能下降的部分拍摄的图像。

图7是表示便携终端1的摄像区域和搭载有超广角照相机、广角照相机及长焦照相机这3台的现有技术的便携终端的摄像区域的图。附图标记1003表示便携终端1的摄像区域，附图标记1004表示现有技术的便携终端的摄像区域。

如附图标记1004所示，在搭载有3台照相机的现有技术的便携终端中，默认视角是广角照相机的全视角。广角照相机的全视角根据机种而不同，以大致35mm等效焦距为23mm至26mm。图中，超广角照相机、广角照相机及长焦照相机的频带的左端分别为全视角，全视角的右侧为通过变焦处理而得到的视角(变焦处理后的视角)。

如附图标记1003所示，在本实施方式的便携终端1中，默认视角为，将相当于超广角照相机的35mm等效焦距为20mm以下的35mm等效焦距为19mm对所拍摄的图像进行变焦处理的35mm等效焦距为24mm。

图8是表示便携终端1中的照相机10的全视角和默认视角的图。如图8所示，照相机10的默认视角R2小于照相机10的全视角R1。在便携终端1中，对默认视角R2的图像(图像数据)进行变焦处理而显示于显示部2，操作部4以默认视角R2的图像为基准接收放大操作和缩小操作。也就是说，放大视角R2的图像并显示在显示部2的状态是用户界面(UI)上的倍率“1.0”。

在本实施方式中，相当于照相机10的全视角R1的35mm等效焦距为19mm(视角98度)(一例)。然后，在本实施方式中，将相当于默认视角R2的35mm等效焦距设定为24mm(视角82度)(一例)。

即，在本实施方式中，将照相机10的图像处理部14的倍率“约1.3倍(24mm÷19mm)”设为作为用户的操作的基准的UI上的倍率“1.0”。以下，也将图像处理部14的倍率称为内部变焦倍率，将UI上的倍率称为UI显示变焦倍率。

图9是表示便携终端1中的照相机10的内部变焦倍率与UI显示变焦倍率的关系的表T的图。表T例如被存储于存储部6，由便携终端1的控制部5读取。控制部5在启动照相机10时，读取表T，在显示部2上显示以UI显示变焦倍率“1.0”的内部变焦倍率“1.3”放大的图像。如果由用户进行了放大操作，例如指示UI显示变焦倍率“1.1”，则控制部5将由内部变焦倍率“1.4”放大的、比默认值(内部变焦倍率“1.3”)放大的图像显示于显示部2。此外，如果用户进行了缩小操作，例如指示UI显示变焦倍率“0.7”，则控制部5将由内部变焦倍率“1.0”的等倍的、比默认值(内部变焦倍率“1.3”)缩小的图像显示于显示部2。比默认缩小的图像是包含比默认值大的区域的更广角的图像。

通过如此将实际的变焦倍率即内部变焦倍率与从用户看到的变焦倍率即UI显示变焦倍率建立关联，操作部4将默认视角作为变焦倍率1倍而接收处理量的输入。由此，即使是默认视角经过变焦处理的视角，用户也不会感到不适感，能够与以往产品同样地利用照相机10进行拍摄。

在本实施方式中，如上所述，便携终端1的控制部5具有变焦处理部的功能，进行照相机10拍摄到的图像(图像数据)的放大处理。因此，在默认值拍摄中，控制部5将用内部变焦倍率“1.3”放大从照相机10发送来的全视角的图像而得到的图像显示于显示部2。在进行放大或者缩小的操作而指示了从UI显示变焦倍率“1.0”变更时，控制部5以内部变焦倍率“1.3”放大的图像为基准，根据指示量进行放大或者缩小，将放大或者缩小的图像显示于显示部2。

并且，由照相机10拍摄的图像的变焦处理也可以由照相机10的图像处理部14进行。在该情况下，也可以构成为照相机10的图像处理部14具备表T。或者，也可以是控制部5将从存储部6读取的表T发送到照相机10的图像处理部14的构成。在照相机10的图像处理部14进行变焦处理的构成中，由图像处理部14向控制部5发送以对应于UI显示变焦倍率的内部变焦倍率放大的图像。图像处理部14也可以根据输入的处理量，对相当于35mm等效焦距50mm以上的视角进行变焦处理。

(6.便携终端1中的摄像动作)

图10是用于说明便携终端1的摄像处理的流程的图。控制部5反复判断是否指示了照相机10的启动(S1)。例如，当用户操作显示部2所显示的摄像应用的图标等时，控制部5判断为指示了照相机10的启动。控制部5在判断为指示了照相机10的启动时(S1：是)，启动照相机10(S2)。照相机10通过启动而开始拍摄。

控制部5将由照相机10拍摄到的图像(图像数据)以规定的倍率，在此将以1.3倍放大后的图像作为默认显示在显示部2上。便携终端1的朝向被变更，即使照相机10拍摄的被摄体发生了变化，只要不进行放大(Zoom up)操作或缩小(Zoom out)操作，则将拍摄到的图像以1.3倍放大后的图像显示于显示部2。

控制部5在照相机10启动后，反复判断是否进行了放大操作或缩小操作(S4)。如果控制部5判断为进行了放大操作或缩小操作(S4：是)，则在显示部2上显示根据操作量进行放大操作或缩小操作的图像。然后，进入S6。另一方面，如果判断为没有进行放大操作或缩小操作(S4：否)，则控制部5不进行S5的处理而进入S6。

在S6中，控制部5判断是否指示了拍摄。例如，当用户操作显示部2中显示的摄像开关8时，控制部5判断为指示了拍摄。控制部5在判断为指示了拍摄时(S6：是)，将此时显示于显示部2的图像存储于存储部6(S7)。然后，进入S8。另一方面，如果判断没有指示拍摄(S6：否)，则控制部5不进行S7的处理而进入S8。

在S8中，控制部5判断是否被指示结束照相机10。控制部5在判断为指示了照相机10的结束时(S8：是)，结束摄像应用，停止照相机10的功能(S9)。另一方面，当判断为没有指示照相机10的结束时(S8：否)，控制部5使处理返回到S4中。S4、S6、S8的处理重复执行，直至在S8中判断为是。

(7.便携终端1的优点)

如上所述，在便携终端1的照相机10中，设计成透镜11的MTF在周边部比中央部低，降低透镜11的高度(厚度)，实现照相机10的低高度化。由于能够以与使透镜广角化而缩小焦距的方法不同的观点实现照相机的低高度化，因此即便在通过使透镜广角化的方法无法实现进一步的低高度化的状况下，通过使用该方法也能够实现进一步的低高度化。

此外，虽然透镜11的周边部的MTF比中央部低，但是图像处理部14以默认值拍摄时，中央部成为使用区域的方式进行变焦处理，将该变焦处理后的视角作为默认视角。因此，在降低的部分拍摄的图像在默认的拍摄时不被利用，能够减少周边部的MTF的性能降低带来的影响。

而且，通过将这样进行了变焦处理的视角设为默认视角，还起到以下的效果。

1.照相机10为超广角照相机。如果用这种照相机10拍摄的全视角的图像作为默认值直接显示在显示部2上，则对用户带来摄像区域过宽、想要拍摄的被拍摄体小这样的不适感。在上述构成中，在以默认值拍摄时，并非是作为超广角照相机的照相机10的全视角，而是进行变焦处理直至小于全视角的规定的视角，将进行了该变焦处理的视角设为默认视角。由此，能够在不感到如上所述的不适感的情况下操作照相机10，使用方便。但是，使透镜的周边部的透镜性能(MTF)低于中央部而使透镜变薄来实现照相机的低高度化的构成并不限定于与超广角透镜的组合，也能够应用于与广角透镜的组合。

2.用一台作为超广角照相机的照相机10覆盖广角照相机的摄像区域，因此与具备超广角照相机和广角照相机两者的便携终端构成相比，能够降低成本。而且，通过将进行了变焦处理的视角设为默认视角，能够进行与默认相比扩大视角的缩小操作，能够得到搭载广角照相机以及超广角照相机双方的操作感。

进而，在便携终端1中，用一台照相机10覆盖到长焦照相机的摄像区域。因此，与具备超广角照相机、广角照相机及长焦照相机这3台照相机的移动终端构成相比，能够更有效地降低成本。

并且，便携终端也可以构成为与照相机10分开地具备长焦用照相机。即，当设照相机10为第一照相机(第一摄像部)时，便携终端也可以构成为还具备35mm等效焦距为50mm以上的第二照相机(第二摄像部)。在该情况下，便携终端的控制部例如在超过了UI显示变焦倍率2倍的情况下，将使用的照相机从第一照相机(照相机10)切换为长焦用的第二照相机。

〔通过软件的实现例〕

便携终端1的功能是能够通过用于使计算机作为该装置发挥功能的程序、即用于使计算机作为该装置的各控制块(特别是控制部5、图像处理部14中包含的各部分)发挥作用的程序来实现。

在这种情况下，上述装置具备作为用于执行上述程序的硬件的计算机，该计算机具有至少一个控制装置(例如处理器)和至少一个存储装置(例如存储器)。通过由该控制装置和存储装置执行上述程序，从而实现在上述各实施方式中说明的各功能。

上述程序也可以不是临时的，而是存储在计算机可读取的一个或多个存储介质中。上述装置既可以具备该存储介质，也可以不具备该存储介质。在后者的情况下，可以通过有线或无线的任意传输介质向上述装置提供上述程序。

此外，上述各控制块的功能的一部分或者全部也可以通过逻辑电路实现。例如，形成有作为上述各控制块发挥作用的逻辑电路的集成电路也包括于本发明的范畴。除此之外，例如也可以通过量子计算机来实现上述各控制模块的功能。

〔总结〕

本发明的第一方式的摄像装置(便携终端1)具备：摄像部(照相机10)；显示部2，其显示由所述摄像部拍摄到的图像；变焦处理部(图像处理部14)，其对由所述摄像部拍摄到的图像进行变焦处理；以及接收部(操作部4)，其接收由所述变焦处理部进行的处理量的输入，所述摄像部具有透镜11，该透镜11设定为周边部的MTF比中央部的MTF低，所述变焦处理部在由所述摄像部以默认值拍摄时，以所述中央部成为使用区域的方式进行变焦处理，并将进行了该变焦处理的视角设为默认视角。

本发明的第二方式的摄像装置也可以构成为：在上述第一方式中，所述摄像部为35mm等效焦距为20mm以下。

本发明的第三方式的摄像装置也可以构成为：在上述第二方式中，所述透镜11被设计成以35mm等效焦距为23mm至26mm之间的规定值使用的区域进入MTF高的中央部。

本发明的第四方式的摄像装置也可以构成为：在上述第一至点方式的任一项中，所述透镜也可以构成为在中央部MTF保持恒定，在周边部随着从与中央部的边界朝向所述透镜的外缘，MTF线性下降。

本发明不限于上述的各实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，对于适当组合在不同的实施方式中分别公开的技术手段而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。而且，能够通过组合各实施方式分别公开的技术方法来形成新的技术特征。

附图标记说明

1 便携终端(摄像装置)

1A 壳体

2 显示部

4 操作部(接收部)

5 控制部

6 存储部

8 摄像开关

10 照相机(摄像部)

11 透镜

12 传感器

13 A/D转换器

14 图像处理部(变焦处理部)

18 致动器

Claims

1.一种摄像装置，其特征在于，具备：

摄像部；

显示部，显示由所述摄像部拍摄到的图像；

变焦处理部，对由所述摄像部拍摄到的图像进行变焦处理；

接收部，接收所述变焦处理部的处理量的输入，

所述摄像部具有透镜，

该透镜设定为周边部的MTF比中央部的MTF低，

所述变焦处理部在所述摄像部以默认值拍摄时，以所述中央部成为使用区域的方式进行变焦处理，并将该变焦处理后的视角设为默认视角。

2.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

所述摄像部的35mm等效焦距为20mm以下。

3.如权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，

所述透镜被设计为以35mm等效焦距为23mm至26mm之间的规定值使用的区域进入MTF高的中央部。

4.如权利要求1至3中任一项所述的摄像装置，其特征在于，

所述透镜在中央部MTF保持恒定，在周边部随着从与中央部的边界朝向所述透镜的外缘MTF线性下降。