CN202617286U

CN202617286U - 影像获取装置

Info

Publication number: CN202617286U
Application number: CN201220259974.8U
Authority: CN
Inventors: 徐普鸿; 沈贤顺
Original assignee: MEIXI NAISI (SHANGHAI) ELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: MEIXI NAISI (SHANGHAI) ELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2022-06-04

Abstract

本实用新型涉及一种影像获取装置，包括双带通滤光器，用于至少投射可视光区域的光信号和红外线区域的光信号；相机部，包括将通过上述双带通滤光器集光的图像的光信号转换成电信号而输出的图像传感器；发光部，用于互相发光红外线及与其红外线不同波长的光；影像信号处理部，校正从上述相机部输出的影像信号，此时获取包含于上述图像传感器的各个彩色像素中的红外光线的量而进行原色校正，从而能够在低照度环境下根据LED驱动获取良好的被摄体影像，也可以在具有一般照度的环境下校正红外光线导致的色彩成分的扭曲成分，从而获取接近原色的影像。

Description

影像获取装置

技术领域

本实用新型涉及一种影像获取装置，尤其涉及能够排除红外线导致的影响的影像获取装置。

背景技术

作为影像获取装置数码相机、搭载于手机上的相机一般使用CCD或者CMOS而将光信号转换成电信号而实现图像。光信号不仅包括可视光区域的光信号(400～700nm)，还包括红外线区域的光信号(～1150nm)。红外线区域的光对适用于相机的图像传感器带来不利影像。据此在数码相机上安装用于去除近红外线区域的光信号的IR阻隔滤光器(IR Cut OffFilter，又称IR滤光器)。

通过真空薄膜沉积TiO₂/SiO₂Ta₂O₅/SiO₂技术制造IR滤光器。例如在玻璃基板上相继沉积折射率不同的两种物质而制造。按照这种方式制造的IR滤光器只透射可视光区域的光信号而反射近红外线区域的光信号。将IR滤光器适用于相机模块时，将IR滤光器原板切割成必要的尺寸而安装到CCD活CMOS之前。图1中表示出例示适用这种IR滤光器的相机模块的结构的图面。

如图1所示，一般相机模块在上部的最外廓配置窗盖26，并在其下面配置筒16，在筒16内侧相向配置上部凸透镜12a和下部凸透镜12b。在这些上部凸透镜12a、下部凸透镜12b之间配置垫片14。还有在下部凸透镜12b下部存在能够配置IR滤光器的空间，在这个空间插入具有规定厚度的IR滤光器20。在IR滤光器20的下部配置传感器(CCD、CMOS)。配置在传感器之前的IR滤光器20只透射可视光区域的光信号而反射近红外线区域的光信号，能够使由红外线区域的光信号引起的信号干扰最小化。

在低照度环境下使用具有上述结构的相机模块时，作为为了获取良好画质的技术方案，或者作为为了以上述相机模块在指点设备上识别具有指点意思的客体的动向的辅助装置，可以一起使用照明装置。

作为照明装置可以例举使用能够容易搭载在相机模块上的红外线发光二极管，在利用红外线发光二极管时应当考虑的事项是红外线区域的光信号被IR滤光器20反射。即，在低照度环境下作为获取良好画质的手段采用红外线发光部时，由于上述IR滤光器20只投射可视光区域的光信号，因此无法获取理想画质的影像。

这种问题虽然可以通过采用能够投射可视光区域的光信号和红外线区域的光信号的滤光器而解决，但是会引起在一般照度下由于红外线区域的光信号降低色彩再现效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种影像获取装置，采用投射不同频带的所有光信号的双带通滤光器而提高低照度特性，同时校正红外线的影像而提高色彩再现性。

为了实现上述目的，本实用新型包括：相机部，该相机部包括双带通滤光器和图像传感器，上述双带通滤光器用于至少投射可视光区域的光信号和红外线区域的光信号，上述图像传感器将通过所述双带通滤光器集光的图像的光信号转换成电信号而输出；发光部，用于分别发光红外线及与其红外线不同波长的光；及影像信号处理部，校正从上述相机部输出的影像信号，获取校正所述图像传感器的色彩像素中所包含的由红外光线导致的扭曲成分，进行原色校正。

其中，所述发光部包括红外线LED和白色LED。

其中，所述红外线LED和白色LED位于同一个盖子内。

其中，所述相机部和影像信号处理部集成为一个相机模块。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过采用透射频带不同的光信号的双带通滤光器和红外线LED，能够在如黑暗(dark night)的低照度环境下通过红外线LED获取良好的影像，并且在预先获取各个彩色像素中所包含的红外光线的量并对其加以利用，从而校正所摄影的影像，其结果，无论白天黑夜都能够获取良好的画质影像。

附图说明

图1是采用IR滤光器的一般相机模块的横截面例示图。

图2是作为根据本实用新型一实施例的影像获取装置的相机模块横截面例示图。

图3是根据本实用新型一实施例的影像获取装置的块构成例示图。

图4是图2及图3中表示的双带通滤光器(Dual Band Pass Filter)的频带特性例示图。

图5是用于校正红外光线的扭曲成分的校正值的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本实用新型发优选实施例。在说明本实用新型时，认为对相关的已知功能或者构成的详细说明会不必要的混淆本实用新型的要旨时，省略对此的详细说明。

图2是作为根据本实用新型一实施例的影像获取装置的相机模块横截面例示图，图3是根据本实用新型一实施例的影像获取装置的块构成例示图，还有图4是图2及图3中表示的双带通滤光器(Dual Band PassFilter)的频带特性例示图。

首先，如图2所示，根据本实用新型的实施例的影像获取装置的相机模块包括相机部30、壳子40、双带通滤光器50、图像传感器60、印刷电路基板70。

相机部30用于成像被摄体图像，其插入到位于壳子40中央的相机结合部并与壳子40螺合，这仅仅是举例，可以以多种方式与壳子结合。

双带通滤光器50位于壳子40内侧而透射通过上述相机部30的可视光区域的光信号(400～700nm)和红外线区域的光信号(730～5000nm)。

为了在低照度环境下获取良好的影像画质，光学设计优选双带通滤光器50的近红外线投射频带波长与后述的作为发光部80的一构成要素的红外线LED波长一致。红外线LED波长是后述的发光部80(如图3所示)的一构成要素。例如，当发光部80的红外线LED波长为820nm时，双带通滤光器50的投射频带波长也应当设计成820nm，当红外线LED波长为840nm时，双带通滤光器50的投射频带波长也应当设计成840nm。

为了设计成双带通滤光器能够透射可视光区域的光信号和近红外线区域的光信号，可以利用光学薄膜设计算法之一的光学薄膜分析与设计(Essential Macleod)软件。该软件由美国ThinfilmCenter公司开发，能够利用个人PC设定如反射率、透射率、厚度等基本规格设定及沉积设备特性、色彩等生产产品的规格而能够设计具有所要频带特性的光学滤光器。

再次参照图2，图像传感器60位于印刷电路基板70上而通过上述双带通滤光器50集光的图像的光信号转换成电信号而进行输出。这种图像传感器60包括排列多个色彩(R，G，B)像素的感光元件序列部，一般分类成CCD型和CMOS类型。

另外，根据本实用新型实施例的影像获取装置为了在低照度环境下获取针对被摄体的良好画质还包括发光部80。该发光部80包括用于测量红外光线的量的红外线LED。上述发光部80除红外线LED外还包括白色LED而用作另一个照明用闪光灯。可以使上述红外线LED和白色LED配置在同一盖子内，从而使整套设备的外观设备紧凑且简洁。如图2所示，作为向被摄体放射照片的装置，这种发光部80可以配置在以相机部30为中心的壳子40上部面，从而使发光光线照向被摄体。当然也可以与相机模块分离成单独的模块而安装于移动终端等上。上述发光部80可根据搭载相机模块的电子设备的控制部控制而点亮控制，也可以如同本实用新型的实施例，通过影像信号处理部ISP(Image Signal Processor)所控制。

下面参照图3，简单说明根据本实用新型的实施例的影像获取装置的构成。首先，如上所述，相机部30用于将被摄体图像成像在图像传感器60上，双带通滤光器50将通过上述相机部30的可视光区域的光信号和红外线区域的光信号投射至图像传感器60。可以包括上述相机部30、双带通滤光器50、图像传感器60而命名为相机部，还可以根据情况，包括后述的与相机部集成为一体的影像信号处理部(ISP)90而命名为相机模块。

如上所述，发光部80也包括红外线1ED82和白色1ED84，并根据后述的发光部80的控制向被摄体发光波长不同的红外线和白色光的光线。

影像信号处理部(ISP)90对从上述相机部，即图像传感器60输出的影像信号进行信号处理而进行校正，此时在获取包含于图像传感器60的颜色像素里的红外光线的量之后，对此加以利用而校正所摄影的影像的原色而输出。这种影像信号处理部(ISP)90基本执行如色彩插值、自动白色平衡(Auto White Balance)、伽马校正等为了提高图像传感器的性能的各种功能

例如，为了校正摄影影像的原色的值可以通过在红外线阻隔的环境(夜间的室内照明环境)下开/关控制红外线LED，并由此获取的色彩像素的值抽出。

下面假设在室内照明下进行影像摄影而进行说明。

首先，根据用户操作，根据本实用新型实施例的影像获取装置以预览拍摄(步骤S1)模式工作。通过在这种工作模式下所获取的预览影像的信号处理，ISP90将所摄影的影像的亮度等级与预设的阈值比较，从而能够检查(步骤S2)当前的照度是所设定的照度还是一般照度(并非低照度)环境。照度检查步骤可以利用从ISP90内获取的数据，也可以根据从如照度检测传感器的外部设备施加的信号进行判断。

如果是在低照度环境可将发光部80内的红外线1ED82控制成“开”(步骤S3)而摄影影像(步骤S4)，从而经红外光线的被摄体图像通过相机部30和双带通滤光器50而被图像传感器60检测。

由此，本实用新型的影像获取装置在低照度环境下根据检测经红外光线的被摄体图像而能够获取良好画质的影像。

另外，如果是一般亮度，ISP90将红外线1ED82控制成“开”(步骤S5)，使经红外光线的光量达到饱和状态，而后摄影影像(步骤S6)。在这种情形下，由于双带通滤光器50的特性，经可视光所获取的被摄体影像的色彩成分中包含由红外光线导致的扭曲成分。为了在红外光线处于饱和状态的环境下检测特定色彩的波长区域，ISP90从图像传感器60的色彩像素中获取红色像素(red pixel)的波长区域值，然后如图5所示，储存为“A”值(步骤S7)。然后将点亮中的红外线1ED82“关闭”(步骤S8)，然后再次获取被摄体图像(步骤S9)而将此时的红色色彩像素波长区域值储存为“B”值(步骤S10)。即使关闭红外线LED也无法排除由光源导致的红外线影响，红色像素的波长区域值B中包含少数由红外光线导致的扭曲成分。

另外，扣除将通过上述步骤所获取的红色像素的波长区域“A”、“B”值(步骤S11)，并将其结构储存为C(步骤S11)。其理由是如图5所示，如果预先确保经红外光线的光量饱和状态下获取的红色像素的波长区域值A和，应当再现原色的红色像素的波长区域值E，则能够得到A和B的差C，其结果能够得到用于校正红外光线的扭曲成分的校正值D。

如上所述，如果得到用于校正红外光线的扭曲成分的校正值D，则可以利用该值校正影像数据。即，以从摄影影像(步骤S12)而获取的影像数据B的红色像素值中扣除用于校正上述红外光线的扭曲成分的校正值D的方式校正原色(步骤S13)。如此实现原色复原，则ISP90如同一般影像信号处理部，执行如自动白色平衡(AWB)、伽玛校正、色彩插值等后处理动作，并输出(步骤S14)或储存通过该后处理动作所获取的校正影像数据。

即，本实用新型通过双带通滤光器50的特性，即使在被摄体影像的色彩成分中包含由红外光线导致的扭曲成分也可以将其校正成接近原色。

虽然以上实施例中没有说明，也可以根据情况，通过实验获取用于校正由红外光线导致的色彩成分的扭曲成分的校正值D之后，并将其储存到内存中而出货，从而在之后的产品中不需要抽取扭曲成分的过程，而是直接在一般亮度下校正由红外线导致的扭曲成分。

另外，根据本实用新型以实施例的影像获取方法，作为能够在上述的影像获取装置上执行的方法，将通过相机部获取的预览影像的亮度等级(Y)与一个以上的阈值进行比较，如果是第一阈值以上，则判断为昼(day)，从而为了校正由红外光线导致的扭曲成分依次发光及灭灯控制红外线LED。此时，ISP获取包含于在红外线发光及灭灯状态下所能获取的各个预览影像中的，由红外光线导致的扭曲成分而校正输出摄影影像。

进一步具体地，摄影影像的校正在红外线发光及灭灯状态下分别获取图像传感器对各个色彩像素的波长区域值之后，计算其获取的值之差和为了原色再现的色彩像素的波长区域值而最终获取用于校正由红外光线导致的扭曲成分的校正值。还有在摄影影像数据上扣除其最终获取的校正值就能够达到各个像素的原色校正效果。

如果获取的亮度等级是第一阈值和第二阈值之间的值，则当作是夜(night)情形而只点亮控制白色光源。还有，如果亮度等级是第二阈值以下，则当作是黑暗(dark night)而只点亮红外线LED。以这种方式根据周围亮度而控制光源。

如此根据周围亮度控制光源的状态下，上述影像获取装置的ISP校正通过上述相机部获取的影像而输出，用户不需要另行操作就能够方便的获取良好画质的影像。

如上所述，本实用新型的影像获取装置采用将可视光区域和近红外线区域的光信号投射到图像传感器一侧的双带通滤光器，因此不仅在低照度环境下根据红外线LED驱动获取良好的被摄体影像，而且在具有一般照度的环境下校正由红外光线导致的色彩成分的扭曲成分，从而能够获取接近原色的影像。

并且，不仅采用红外线LED还采用发挥闪光作用的光源，因此能够根据亮度选择合适的光源进行影像摄影，同时设计成将多个光源配置在一个盖子内，从而具有可以使整套设备的结构紧凑且简洁的附带效果。

虽然本实用新型参考附图中的实施例进行说明但不过是举例，本实用新型所属领域的技术人员应当能够理解可以对此进行多种变更及与此相当的其它实施例。因此，本实用新型的真正的技术保护范围应当根据权利要求书的技术思想而定。

Claims

1.一种影像获取装置，其特征在于，包括相机部，该相机部包括双带通滤光器和图像传感器，上述双带通滤光器用于至少投射可视光区域的光信号和红外线区域的光信号，上述图像传感器将通过所述双带通滤光器集光的图像的光信号转换成电信号而输出；发光部，用于分别发光红外线及与其红外线不同波长的光；及影像信号处理部，校正从上述相机部输出的影像信号，获取校正所述图像传感器的色彩像素中所包含的由红外光线导致的扭曲成分，进行原色校正。

2.根据权利要求1所述的影像获取装置，其特征在于，所述发光部包括红外线LED和白色LED。

3.根据权利要求2所述的影像获取装置，其特征在于，所述红外线LED和白色LED位于同一个盖子内。

4.根据权利要求1或2所述的影像获取装置，其特征在于，所述相机部和影像信号处理部集成为一个相机模块。