CN215344810U - 图像采集器件、环境光角度分析装置以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种图像采集器件、环境光角度分析装置以及电子设备，能够实现环境光的角度检测，从而帮助优化电子产品拍照时的光补偿效果，以及帮助实现对屏幕亮度的精细化调节。本申请提供的一种图像采集器件，包括：传感器，所述传感器包括像素阵列，用于进行光线采集，并根据采集结果输出图像信息；透光介质层，设置于所述像素阵列上表面；遮光层，设置于所述透光介质层的上表面，用于遮挡光线，且所述遮光层设置有开口，所述开口暴露所述透光介质层。

Description

图像采集器件、环境光角度分析装置以及电子设备

技术领域

本申请涉及光学领域，具体涉及图像采集器件、环境光角度分析装置以及电子设备。

背景技术

随着消费电子产品的功能越来越智能，消费者对产品的功能需求越来越多样化，目前消费电子产品拍照时进行无法获取到较好的光补偿效果，也难以实现对屏幕的亮度的精细化调节，影响用户的使用体验，因此，亟需提供一种组件或装置，来帮助解决拍照时的光补偿问题，以及对屏幕的亮度的精细化调节问题。

实用新型内容

鉴于此，本申请提供一种图像采集器件、环境光角度分析装置以及电子设备，能够实现环境光的角度检测，从而帮助优化电子产品拍照时的光补偿效果，以及帮助实现对屏幕亮度的精细化调节。

本申请提供的一种图像采集器件，包括：传感器，所述传感器包括像素阵列，用于进行光线采集，并根据采集结果输出图像信息；透光介质层，设置于所述像素阵列上表面；遮光层，设置于所述透光介质层的上表面，用于遮挡光线，且所述遮光层设置有开口，所述开口暴露所述透光介质层。

可选的，所述开口在所述透光介质层上表面的投影的形状为旋转对称图形，包括圆形、十字形、正三角形以及正方形中的至少一种。

可选的，所述开口的数目大于或等于两个，均匀分布于所述遮光层表面。

可选的，单个所述开口至少能够暴露所述像素阵列中的1个像素单元。

可选的，所述像素阵列的上表面被所述透光介质层完全覆盖；所述遮光层在所述透光介质层上表面的投影呈环形，且所述环形的外边缘与所述透光介质层的外边缘重合，或，所述遮光层在所述透光介质层上表面的投影呈矩形，且所述矩形靠近所述透光介质层的顶角分布。

可选的，所述遮光层的包括金属层、油墨层、黑胶层和黑膜层中的至少一种。

本申请还提供了一种环境光角度分析装置，包括所述的图像采集器件，以及：光源，朝向所述图像采集器件设置，能够出射标定光线，且所述标定光线垂直于所述像素阵列的上表面；控制器，连接至所述传感器，并能够根据所述传感器输出的图像信息进行环境光角度分析。

可选的，所述光源为可拆光源，在装配到环境光角度分析装置内时朝向所述图像采集器件设置；所述环境光角度分析装置还包括：存储器，连接至所述控制器，用于存储所述控制器输出的环境光角度分析。

本申请还提供了一种电子设备，包括所述的环境光角度分析装置。

可选的，还包括：OLED屏幕，设置在所述图像采集器件的上方，用于进行图像显示，且所述OLED屏幕包括高透光区域，所述高透光区域的分布位置与所述图像采集器件的位置对应；玻璃盖板，设置在所述OLED屏幕的上方，用于对所述OLED屏幕进行防护。

本申请中的图像采集器件、环境光角度分析装置以及电子设备在遮光层上设置有开口，光线通过所述开口入射到所述像素阵列，可以实现环境光的入射光角度检测，从而帮助优化电子产品拍照时的光补偿效果，以及帮助实现对屏幕亮度的精细化调节。

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为一实施例中所述图像采集器件的结构示意图。

图2为一实施例中所述遮光层的俯视示意图。

图3为一实施例中所述图像采集器件的俯视示意图。

图4为一实施例中所述环境光角度分析装置的结构示意图。

图5为一实施例中使用所述环境光角度分析装置进行环境光角度分析时的光路示意图。

图6为一实施例中所述电子设备的结构示意图。

图7为一实施例中使用所述环境光角度分析装置进行环境光角度分析时的光路示意图。

具体实施方式

研究发现，消费电子产品设置有环境光传感器，这些环境光传感器通常只具有检测环境光亮度和色温的功能，无法帮助消费电子产品实现拍照时的光补偿，以及对屏幕亮度的精细化调节。

研究还发现，环境光的角度对电子产品拍照时的光补偿，以及对屏幕亮度的精细化调节有重要的意义，而目前消费电子产品中的环境光传感器只能检测环境光亮度和色温，没有开发检测环境光角度的功能。

因此，以下提供了一种图像采集器件、环境光角度分析装置以及电子设备，该图像采集器件、环境光角度分析装置以及电子设备能够帮助实现环境光的角度检测，从而帮助实现电子产品拍照时的光补偿，以及对屏幕亮度的精细化调节。

以下结合附图以及实施例来对图像采集器件、环境光角度分析装置以及电子设备进行进一步的说明。

请参阅图1，为本实用新型的一实施例中所述图像采集器件100的结构示意图。

在该实施例中，所述图像采集器件100包括：传感器，所述传感器包括像素阵列101，用于接收光信号；透光介质层102，设置于所述像素阵列101上表面；遮光层103，设置于所述透光介质层102的上表面，且所述遮光层103设置有开口104，所述开口104贯穿所述遮光层103，并暴露出所述透光介质层102。

在该实施例中，提供平行光信号，且所述平行光信号均垂直于像素阵列101所在平面，使用所述平行光信号以及所述光接收器100，能够对各个所述开口104暴露的像素单元1011的中心点进行校准。

在获取到校准后的中心点后，将该图像采集器件100放置到环境光中，获取各个所述开口104暴露的像素单元1011采集到的光线的最亮点。通过所述最亮点与所述中心点的距离，结合所述透光介质层102的层高、折射率等，即可获取到所述环境光的角度，实现入射的光信号的角度检测，帮助优化电子产品拍照时的光补偿效果，以及帮助实现对屏幕亮度的精细化调节。

所述传感器包括CCD传感器以及CMOS传感器中的至少一种，能够将采集到的光信号转换成电信号，并输出与电信号对应的图像信息。所述传感器使用像素阵列101采集外界的光信号，所述像素阵列101包括阵列排布的像素单元1011，每一个像素单元1011都是一个感光元器件，能够进行光线采集。在进行环境光角度检测时，所述遮光层103在所述像素阵列101所在平面的投影，与所述像素阵列101的上表面部分重合。

所述透光介质层102的折射率已知，且所述透光介质层102在所述像素阵列101上表面的投影与所述像素阵列101上表面完全重合，即所述透光介质层102覆盖所述像素阵列101的整个表面，入射至所述像素阵列101中的各个像素单元1011的光线，都会经过所述透光介质层102。

在一些实施例中，可以选用玻璃、塑料等材料制备所述透光介质层102。所述透光介质层102的透光率应当在90％以上，防止影响像素阵列101的光线采集效果。

在该实施例中，所述遮光层103的透光率在10％以下，包括金属层、油墨层、黑胶层、黑膜层等中的至少一种。实际上，也可根据需要选择所述遮光层103的具体材料，只要能够实现所需的遮光效果即可。

在所述遮光层103是金属层时，所述金属层包括金属铜层、金属铝层等中的至少一种，并且所述金属层可以由化学气相沉积、物理气相沉积等方法制备形成，简单方便。并且，所述遮光层103的厚度应当足够薄，防止所述遮光层103本身的厚度影响环境光的检测。

在该实施例中，所述开口104至少能够暴露一个像素单元，以使得至少存在一个完整的像素单元能够用于采集环境光，进行环境光检测。在一种优选的实施方式中，所述开口104至少能够暴露9个完整的所述像素单元，保证环境光至少能够覆盖一个完整的像素单元。

并且，所述开口104的数目大于或等于两个。这样，在进行环境光角度检测时，可以通过多个所述开口104获取多组测量结果，在进行权衡处理，如求取平均值后，可以获取到更为准确的测量结果，避免因个别点的测量误差而造成较大的检测谬误。

在该实施例中，所述各个开口104均匀分布于所述遮光层103，并且相邻两个开口104之间的间距至少满足抗干扰需求，在环境光从不同方向来时，相邻两个开口104之间得到的测量数据不会互相干扰，影响最终的测量效果。

所述开口104在所述透光介质层102上表面的投影的形状是旋转对称图形，包括圆形、十字形、正三角形以及正方形中的至少一种，在所述像素阵列101所在平面上的投影具有唯一且确定的几何中心，以便能够对从不同方向入射的环境光，都具有一样的环境光角度检测范围。本领域的技术人员也可以根据需要设置所述开口104的形状。

请参阅图2，为一实施例中所述遮光层103的俯视示意图。

在该实施例中，所述遮光层103在所述透光介质层102上表面的投影呈环形，且所述环形的外边缘与所述透光介质层102的外边缘重合。所述开口104呈圆形，分布于所述遮光层103，在多个位置暴露所述遮光层103下方的透明介质层。

需要注意的是，图2中没有绘制出所述遮光层103下方的透光介质层102，所述遮光层103包围的区域中空，用于暴露所述透光介质层102，从而防止所述像素阵列101的大部分区域被遮光层103挡住，对所述图像采集器件100的光线采集功能造成较大影响。

请参阅图3，为一实施例中所述图像采集器件100的俯视示意图。

在该实施例中，所述透光介质层102的四个角上设置有所述遮光层103，所述开口104在四个遮光层103上都有分布，并且所述开口104呈十字型。十字行的开口104有利于进行开口104中心的标定，从而有利于进行环境光角度的准确检测。

在图3中标识出了遮光层103下方的透光介质层102，但没有标识出所述透光介质层102下方的像素阵列101。在该实施例中，所述像素阵列101分布于所述透光介质层102的下方，被所述透光介质层102完全覆盖。

在其他的实施例中，所述遮光层103也可以是其他的形状。需要注意的是，所述遮光层103仅分布在有像素阵列101的区域，即所述遮光层103在所述像素阵列101所在表面上的投影，一定会与所述像素阵列101部分重合。

在一些优选的实施例中，所述遮光层103在所述像素阵列101所在表面上的投影完全位于所述像素阵列101内，从而保证所述开口104在所述像素阵列101所在表面上的投影也完全位于所述像素阵列101内，保证环境光角度的有效检测。

实际上，也可根据需要设置所述遮光层103的形状，以及分布区域，以及所述透光层的形状，以及所述开口104的形状。

本申请的一实施例中还提供了一种环境光角度分析装置。

请参阅图4，为一实施例中所述环境光角度分析装置的结构示意图。

在该实施例中，所述环境光角度分析装置包括如图1、图2所示的实施例中的图像采集器件100。所述环境光角度分析装置还包括光源401，所述光源401朝向所述图像采集器件100设置，并且能够提供垂直于所述像素阵列101的上表面的标定光线。

并且，所述光源401为可拆光源，在装配到环境光角度分析装置内时朝向所述图像采集器件100设置。在完成了中心点O校正后，就可以拆解掉所述光源401，将所述图像采集器件100完全暴露在环境光下。

所述光源401的尺寸至少能够覆盖所述遮光层103，以使得能对所述遮光层103上的开口104进行中心点O校正。并且，所述光源401能够提供垂直于所述像素阵列101所在平面的光信号。

在使用环境光角度分析装置进行中心点O校正时，所述光源401提供标定光线，所述传感器采集图像信息，生成具有阴影部分的图像信息，该阴影部分即对应至所述遮光层103的分布区域。

该阴影部分中还存在高亮区域，所述高亮区域对应至所述开口104的分布区域。在获取到该图像信息后，通过分析图像就能确认每一高亮区域的中心点O，进而获取到所述开口104在所述像素阵列101所在平面的投影的中心点O，后续能够依据该中心点O，进行环境光的角度检测。

具体的，进行环境光的角度检测时，将所述环境光角度分析装置放置到环境光内，所述传感器采集图像信息，生成具有阴影部分的图像信息，该阴影部分对应至所述遮光层103的分布区域，再获取所述开口104处暴露的像素单元1011采集到的图像区域的最亮点O‘，获取该最亮点O‘相对于所述中心点O的位置偏移，结合所述透光介质层102的厚度以及折射率等，即可获取到所述环境光的入射角度。

所述环境光角度分析装置还包括控制器，连接至所述传感器，并能够根据所述传感器输出的电信号计算获取环境光角度。所述控制器包括可编程逻辑器件、单片机以及微控制器等中的至少一种，能够进行计算并根据所述传感器输出的电信号计算获取环境光角度。

所述环境光角度分析装置还包括存储器，所述存储器连接至所述控制器，用于存储所述控制器输出的环境光角度分析。所述存储器包括Flash存储器等。

请参阅图5，为一实施例中使用所述环境光角度分析装置进行环境光角度分析时的光路示意图。

在该实施例中，使用图4中所述的环境光分析装置计算获取环境光角度时，包括以下步骤：

步骤S1：使用图4中所述的光源401照射所述图像采集器件100，校准每一个开口104在所述像素阵列101所在平面的投影的中心点O。

步骤S2：将所述图像采集器件100放置在环境光中，获取所述开口104处暴露的像素单元1011对应的图像区域的最亮点O‘，并获取该最亮点O‘与所述中心点O的距离d3。

步骤S3：根据所述距离d3，以及所述透光介质层102的厚度h3，以及所述透光介质层102的折射率n4，获取环境光的入射角β，以及环境光在所述透光介质层102中的折射角γ。

在该实施例中，将所述图像采集器件100放置在环境光中时，环境光自空气入射至所述透光介质层102。空气的折射率n3为1，所述透光介质层102的折射率n4已知。根据折射定律有：

n₃*sinβ＝n₄*sinγ；

因此，有：

又有：

因此，有：

从而，有：

由此获取到了所述入射角β的具体大小，该入射角可以用于拍照时的光补偿，以及对屏幕亮度的精细化调节。

本申请的一实施例中还提供了一种电子设备。

请参阅图6，为一实施例中所述电子设备的结构示意图。

在该实施例中，所述电子设备包括如图4所示的实施例中的环境光角度分析装置，以及设置于所述图像采集器件100上表面的玻璃盖板501和OLED屏幕502。

所述OLED屏幕502设置在所述图像采集器件100的上方，用于进行图像显示，且所述OLED屏幕502包括高透光区域，所述高透光区域的分布位置与所述图像采集器件100的位置对应，从而将所述图像采集器件100露出。所述玻璃盖板501设置在所述OLED屏幕502的上方，用于对所述OLED屏幕502进行防护。

所述玻璃盖板501不会影响所述像素阵列101接收光信号，所述OLED屏幕502的高透光区域也不会影响所述像素阵列101接收光信号。只有所述遮光层103会影响所述像素阵列101的光信号的接收。

请参考图7，为一实施例中使用所述环境光角度分析装置进行环境光角度分析时的光路示意图。该实施例中使用了图6的实施例中所示的电子设备进行环境光角度分析，所述OLED屏幕502以及玻璃盖板501一体化设置，形成组件701，所述组件701的折射率n2已知。所述组件701的厚度为h1，所述组件的下表面与图像采集器件100的遮光层103的距离为h2，所述组件的下表面与图像采集器件100的遮光层103之间设置有间隙，该间隙的折射率为n3，与所述电子设备的空气的折射率n1一致，且所述遮光层103的厚度忽略不计。

所述分析过程包括以下步骤：

步骤S201：使用图4中所述的光源401照射所述图像采集器件100，校准每一个开口104在所述像素阵列101所在平面的投影的中心点O。

步骤S202：将所述图像采集器件100放置在环境光中，获取所述开口104处暴露的像素单元1011对应的图像区域的最亮点O‘，并获取该最亮点O‘与所述中心点O的距离d3。

步骤S203：根据所述距离d3，以及所述透光介质层102的厚度h3，以及所述透光介质层102的折射率n4，获取环境光入射至所述组件时的入射角θ，入射至所述透光介质层102时的入射角β，以及在所述透光介质层102中折射时的折射角γ。

根据折射定律：

n₁*sinθ＝n₂*sinα＝n₃*sinβ＝n₄*sinγ；

有：

又有：

因此，有：

因此，有：

由此获取到了所述入射角θ的具体大小，可以用于拍照时的光补偿，以及对屏幕亮度的精细化调节。

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。

Claims (10)

1.一种图像采集器件，其特征在于，包括：

传感器，包括像素阵列，用于进行光线采集，并根据采集结果输出图像信息；

透光介质层，设置于所述像素阵列上表面；

遮光层，设置于所述透光介质层的上表面，用于遮挡光线，且所述遮光层设置有开口，所述开口暴露所述透光介质层。

2.根据权利要求1所述的图像采集器件，其特征在于，所述开口在所述透光介质层上表面的投影的形状为旋转对称图形，包括圆形、十字形、正三角形以及正方形中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的图像采集器件，其特征在于，所述开口的数目大于或等于两个，均匀分布于所述遮光层表面。

4.根据权利要求1所述的图像采集器件，其特征在于，单个所述开口至少能够暴露所述像素阵列中的1个像素单元。

5.根据权利要求1所述的图像采集器件，其特征在于，所述像素阵列的上表面被所述透光介质层完全覆盖；

所述遮光层在所述透光介质层上表面的投影呈环形，且所述环形的外边缘与所述透光介质层的外边缘重合，或，

所述遮光层在所述透光介质层上表面的投影呈矩形，且所述矩形靠近所述透光介质层的顶角分布。

6.根据权利要求1所述的图像采集器件，其特征在于，所述遮光层的包括金属层、油墨层、黑胶层、黑膜层中的至少一种。

7.一种环境光角度分析装置，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的图像采集器件，以及：

光源，朝向所述图像采集器件设置，能够出射标定光线，且所述标定光线垂直于所述像素阵列的上表面；

控制器，连接至所述传感器，并能够根据所述传感器输出的图像信息进行环境光角度分析。

8.根据权利要求7所述的环境光角度分析装置，其特征在于，所述光源为可拆光源，在装配到环境光角度分析装置内时朝向所述图像采集器件设置；

所述环境光角度分析装置还包括：

存储器，连接至所述控制器，用于存储所述控制器输出的环境光角度分析。

9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求7所述的环境光角度分析装置。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，还包括：

OLED屏幕，设置在所述图像采集器件的上方，用于进行图像显示，且所述OLED屏幕包括高透光区域，所述高透光区域的分布位置与所述图像采集器件的位置对应；

玻璃盖板，设置在所述OLED屏幕的上方，用于对所述OLED屏幕进行防护。

Images