CN110166678A - 图像采集结构及其采集方法、显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像采集结构及其采集方法、显示装置，属于图像采集技术领域，其可至少部分解决现有的图像采集结构采集速度慢的问题。本发明的一种图像采集结构，具有入光侧，成像显示装置包括：调光层；多个光敏器件，光敏器件设于调光层远离入光侧的一侧，用于感应从入光侧射入并经过调光层射到其上的光；多个存储转化电路，每个光敏器件对应一个存储转化电路；至少一个处理单元，每个存储转化电路与一个处理单元电连接并形成一个AD转换模块，该AD转换模块用于对该存储转化电路对应的光敏器件感应的光的信息进行模数转换，并将模数转换得到的数字信息存储在该存储转化电路中；读取单元，用于读取存储转化电路中存储的数字信息。

Description

图像采集结构及其采集方法、显示装置

技术领域

本发明属于图像采集技术领域，具体涉及一种图像采集结构及其采集方法、显示装置。

背景技术

近年来，随着科学技术的发展，图像采集结构的运用越来越广泛。现有技术的一种图像采集结构，即无透镜图像采集结构(lensless图像采集结构)，其主要包括光阻图案层、光敏传感器和读取单元，外界事物反射的光经过光阻图案层调制后射到光敏传感器，光敏传感器对其进行感应，再由读取单元对光敏传感器得到的数据进行读取以实现对外界事物图像的采集。

然而，由于随着图像采集结构的分辨率的提高，其光敏传感器的数量也增多，故若将各个光敏传感器在采集光信息之后再对各个光敏传感器在采集光信息进行AD转化以及读取，会导致图像采集的速度慢，从而造成具有该图像采集结构的装置响应慢等问题。

发明内容

本发明至少部分解决现有的图像采集结构对图像采集的速度慢的问题，提供一种图像采集的速度快的图像采集结构。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种图像采集结构，具有入光侧，所述成像显示装置包括：

调光层；

多个光敏器件，所述光敏器件设于所述调光层远离所述入光侧的一侧，用于感应从所述入光侧射入并经过所述调光层射到其上的光；

多个存储转化电路，每个所述光敏器件对应一个所述存储转化电路；

至少一个处理单元，每个所述存储转化电路与一个所述处理单元电连接并形成一个AD转换模块，该AD转换模块用于对该存储转化电路对应的光敏器件感应的光的信息进行模数转换，并将模数转换得到的数字信息存储在该存储转化电路中；

读取单元，用于读取存储转化电路中存储的数字信息。

进一步优选的是，所述处理单元的数量为一个。

进一步优选的是，每一个所述光敏器件对应一个所述存储转化电路。

进一步优选的是，多个所述光敏器件阵列分布，每一列中的多个所述光敏器件对应同一个所述存储转化电路。

进一步优选的是，每列中的多个所述光敏器件各通过一个开关结构连接与其对应的所述存储转化电路，且同一行的所述光敏器件对应的所述开关结构的控制端连接同一个控制信号端。

进一步优选的是，所述光敏器件为光电二极管；所述处理单元为计数器，与用于输出按照时间变化的计数信号；每个所述存储转化电路包括：存储电容，其第一极与所述光电二极管的第一端均连接定压端；比较器，其输入端连接所述光电二极管的第二端和存储电容的第二极，其参考端连接参考电压端；存储单元，其连接比较器的输出端和所述计数器，用于在比较器输出变化时，记录计数器的数值。

进一步优选的是，所述调光层为红外光阻图案，用于对入光侧射入的光中的红外光进行调制；所述图像采集结构还包括：滤光层，设于所述光敏器件与所述红外光阻图案之间，用于对入光侧射入的光中的除红外光之外的光进行过滤。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示装置，包括：

上述的图像采集结构；

多个子像素，每个所述子像素包括：发光结构，设于所述调光层与所述光敏器件之间。

进一步优选的是，每个子像素对应一个光敏器件，每个所述子像素的发光结构与该子像素对应的光敏器件在所述调光层上的投影重叠。

进一步优选的是，该显示装置还包括：基层，设于所述光敏器件远离所述入光侧的一侧，所述光敏器件固定在所述基层上；所述存储转化电路固定在所述基层设有光敏器件的一面，且所述存储转化电路与各子像素的发光结构在所述调光层上的投影不接触。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种图像采集方法，利用上述的图像采集结构，所述方法包括：

多个所述光敏器件将其感应到的光的信息传至与其对应的所述存储转化电路；

所述存储转化电路和与其对应的处理单元将所述光的信息进行AD转换以形成数字信息，并将所述数字信息存储；

读取所需区域的所述光敏期器件对应的所述存储转化电路的数字信息。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的实施例的一种显示装置的结构示意图；

图2为本发明的实施例的一种图像采集结构的结构示意图；

图3为本发明的实施例的一种图像采集结构的AD转换模块的结构示意图；

图4为本发明的实施例的另一种图像采集结构的AD转换模块的结构示意图；

图5为本发明的实施例的一种图像采集结构的调光层的结构示意图；

图6为本发明的实施例的一种图像采集结构的调光层的光穿透率曲线；

其中，附图标记为：1调光层；2光敏器件；3存储转化电路；

31存储电容；32比较器；33存储单元；4处理单元；6开关结构；

7滤光层；8发光结构；9基层。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

实施例1：

如图1至图6所示，本实施例提供一种图像采集结构(camera)，具有入光侧，成像显示装置包括：

调光层1；

多个光敏器件2(sensor)，光敏器件2设于调光层1远离入光侧的一侧，用于感应从入光侧射入并经过调光层1射到其上的光；

多个存储转化电路3，每个光敏器件2对应一个存储转化电路3；

至少一个处理单元4，每个存储转化电路3与一个处理单元4电连接并形成一个AD转换模块，该AD转换模块用于对该存储转化电路3对应的光敏器件2感应的光的信息进行模数转换，并将模数转换得到的数字信息存储在该存储转化电路3中；

读取单元，用于读取存储转化电路3中存储的数字信息。

其中，图像采集过程具体为：经外界事物反射的光从图像采集结构的入光侧至调光层1，调光层1对该光进行调制，调制后的光传播至光敏器件2而感应到该光的信息(例如可表示光的强度的信息等)，光敏器件2再将该光的信息传输至AD转换模块，AD转换模块对该光的信息转换为数字信息，同时存储转化电路3将该数字信息进行储存，最后读取单元读取该数字信息以实现外界图像的采集。也就是说由于每个光敏器件2都有与其对应的AD转换模块，每个光敏器件2得到的光的信息均可以进行实时的模数转换得到数字信息，且与每个光敏器件2对应的存储转化电路3均可以将与其对应的数字信息进行实时存储。

本实施例的图像采集结构中，每个光敏器件2都有与其对应的AD转换模块和存储转化电路3，这样可以实现每个光敏器件2的光信息的实时转化以及实时存储，从而提高该图像采集结构的图像采集效率，即提高其图像采集速度。

优选的，处理单元4的数量为一个。

其中，也就是说所有存储转化电路3对应一个处理单元4，该处理单元4可同时对各个光敏器件2对应的光信息的模数转换起作用。

图像采集结构中只设置一个处理单元4可以在保证该图像采集结构性能的前提下简化图像采集结构的结构，不仅可减小整个图像采集结构的体积，而且降低其制作成本。

优选的，存储转化电路3分布的一种结构为：每一个光敏器件2对应一个存储转化电路3。

其中，也就是说存储转化电路3的数量与光敏器件2的数量一致，从而实现对光信息的像素级别的AD转换以及存储。

优选的，存储转化电路3分布的另一种结构为：多个光敏器件2阵列分布，每一列中的多个光敏器件2对应同一个存储转化电路3。

其中，也就是说位于同一列的多个光敏器件2可共用一个存储转化电路3，即一个存储转化电路3可分别对多个光敏器件2对应的光的信息进行转换以及存储。

这样在保证图像采集结构性能的前提下，可进一步简化图像采集结构的结构，不仅可进一步减小整个图像采集结构的体积，而且进一步降低其制作成本。

具体的，每列中的多个光敏器件2各通过一个开关结构6连接与其对应的存储转化电路3，且同一行的光敏器件2对应的开关结构6的控制端连接同一个控制信号端。

其中，也就是说当每列中的多个光敏器件2共用一个存储转化电路3时，通过开关结构6可以同时控制一行光敏器件2与其对应的存储转化电路3的开启，从而可以避免共用一个存储转化电路3的光敏器件2的光的信息转换之间的干扰，从而保证图像采集结构的性能。

优选的，光敏器件2为光电二极管；处理单元4为计数器，与用于输出按照时间变化的计数信号；每个存储转化电路3包括：存储电容31，其第一极与光电二极管的第一端均连接定压端；比较器32，其输入端Vpd连接光电二极管的第二端和存储电容31的第二极，其参考端连接参考电压端Vref；存储单元33，其连接比较器32的输出端Vout和计数器，用于在比较器32输出变化时，记录计数器的数值。

其中，对于每一个光敏器件2的光的信息的转换和储存过程具体为：当光敏器件2的光照不断积累，从而产生相应的光信息(例如对应的电流或者电压)。该光信息输入至比较器32的输入端Vpd，并且通过与比较器32的参考端的信号的比较，使得比较器32输入不同的信号以控制存储单元33对计数器的数值的记录，以实现光信息的AD转换。

例如，光敏器件2的光照产生一个电压信号并输入至比较器32的输入端Vpd，且随着光照时间的增长或者光照强度的增大该电压信号也会相应的增强，即电压信号的强度可表示光信号的强度。当比较器32的输入端的电压大于参考端的电压时，比较器32输出不断记录计数器数值的信号，而当比较器32的输入端的电压小于参考端的电压时，比较器32输出停止记录计数器数值的信号。而计数器可以是以一定规律计数的，具体的，计数器以间隔相同的周期记录1、2、3……

当光敏器件2不断接收光照时，比较器32的输入端的电压大于参考端的电压，存储单元33不断记录计数器的数字；而当光敏器件2不接收光照时，比较器32的输入端的电压小于参考端的电压，存储单元33停止记录计数器的数字，以存储单元33最后记录的数字为该光敏器件2的光的信息转换的数字信息，该数字信息代表了比较器32的输入端的电压大于参考端的电压持续的时间，故数字信息可以表示光敏器件2接收到的光强。

需要说明的是，光敏器件2也可为光敏三极管、光敏电阻，或者其他合适的器件。存储单元33可以是一个具体的存储电路，也可以是包含有多个存储电路的模块。

具体的，如图5和图6所示，调光层1为红外光阻图案(mask)，用于对入光侧射入的光中的红外光进行调制，即该调光层1具有挡光部分和透光部分，通过挡光部分和透光部分位置的设置可实现对红外光的调制；图像采集结构还包括：滤光层7，设于光敏器件2与红外光阻图案之间，用于对入光侧射入的光中的除红外光之外的光进行过滤。

其中，也就是说光敏器件2只对经过调光层1红外光进行感应。

具体的，本实施例的图像采集结构还包括区域选择控制单元(MCU)、行控制单元以及列控制单元，区域选择控制单元通过控制行控制单元和列控制单元以实现对采集的选择。其中，行控制单元可以控制各行光敏器件2轮流的进行光信息的转换和储存；当行控制单元确定需要对某些行的光敏器件2的光信息的转换和储存的行列控制单元时，列控制单元可以控制对各列光敏器件2分别进行光信息的转换和储存，从而实现只对某些区域的光敏器件2的光信息的转换和储存(即图像采集结构的区域性采集)。

实施例2：

本实施例提供一种显示装置，包括：

实施例1中的图像采集结构；

多个子像素，每个子像素包括：发光结构8，设于调光层1与光敏器件2之间。

其中，也就是说将图像采集结构集成在显示装置中，该显示装置既能够进行图像采集，也能够进行显示。

优选的，每个子像素对应一个光敏器件2，每个子像素的发光结构8与该子像素对应的光敏器件2在调光层1上的投影重叠。

其中，也就是说发光结构8用于其对应的光敏器件2在垂直与调光层1的方向上对应。

由于光照可以穿过发光结构8，因此在光敏器件2的接收光的面的全部位置均可以接收到来自入光侧的光。这样可以避免由于发光结构8之间的不透光结构(如黑矩阵等)的阻挡，而使得光敏器件2接收光的面有些部分不会接收到光，从而尽可能的扩大每个光敏器件2视场角，不仅可提高光敏器件2的利用率，还可实现近距离成像。

优选的，该显示装置还包括：基层9，设于光敏器件2远离入光侧的一侧，光敏器件2固定在基层9上；存储转化电路3固定在基层9设有光敏器件2的一面，且存储转化电路3与各子像素的发光结构8在调光层1上的投影不接触。

其中，也就说是光敏器件2和存储转化电路3同时固定在基层9上，并且存储转化电路3在垂直与调光层1的方向上与发光结构8之间的位置对应。

由于存储转化电路3不需要收到光照，因此将存储转化电路3设置在发光结构8之间(可能具有不透光结构的位置)可合理的利用空间，从而可减小显示装置的体积。

具体的，该显示装置可为液晶显示面板、有机发光二极管(OLED)显示面板、电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

实施例3：

本实施例提供一种图像采集方法，实施例1中的图像采集结构，方法包括：

S11、多个光敏器件2将其感应到的光的信息传至与其对应的存储转化电路3。

S12、存储转化电路3和与其对应的处理单元4将光的信息进行AD转换以形成数字信息，并将数字信息存储。

S13、读取所需区域的光敏期器件对应的存储转化电路3的数字信息。

其中，也就是说利用该图像采集结构可以选择性的所以需要的区域的数字信息进行读取，同时对非需要的区域的数字信息不进行读取，可以减小读取的数据量而节约时间，从而实现图像快速采集。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (11)

1.一种图像采集结构，其特征在于，具有入光侧，所述成像显示装置包括：

调光层；

多个光敏器件，所述光敏器件设于所述调光层远离所述入光侧的一侧，用于感应从所述入光侧射入并经过所述调光层射到其上的光；

多个存储转化电路，每个所述光敏器件对应一个所述存储转化电路；

至少一个处理单元，每个所述存储转化电路与一个所述处理单元电连接并形成一个AD转换模块，该AD转换模块用于对该存储转化电路对应的光敏器件感应的光的信息进行模数转换，并将模数转换得到的数字信息存储在该存储转化电路中；

读取单元，用于读取存储转化电路中存储的数字信息。

2.根据权利要求1所述的图像采集结构，其特征在于，所述处理单元的数量为一个。

3.根据权利要求1所述的图像采集结构，其特征在于，每一个所述光敏器件对应一个所述存储转化电路。

4.根据权利要求1所述的图像采集结构，其特征在于，多个所述光敏器件阵列分布，每一列中的多个所述光敏器件对应同一个所述存储转化电路。

5.根据权利要求4所述的图像采集结构，其特征在于，每列中的多个所述光敏器件各通过一个开关结构连接与其对应的所述存储转化电路，且同一行的所述光敏器件对应的所述开关结构的控制端连接同一个控制信号端。

6.根据权利要求1所述的图像采集结构，其特征在于，所述光敏器件为光电二极管；所述处理单元为计数器，与用于输出按照时间变化的计数信号；

每个所述存储转化电路包括：

存储电容，其第一极与所述光电二极管的第一端均连接定压端；

比较器，其输入端连接所述光电二极管的第二端和存储电容的第二极，其参考端连接参考电压端；

存储单元，其连接比较器的输出端和所述计数器，用于在比较器输出变化时，记录计数器的数值。

7.根据权利要求1所述的图像采集结构，其特征在于，所述调光层为红外光阻图案，用于对入光侧射入的光中的红外光进行调制；

所述图像采集结构还包括：滤光层，设于所述光敏器件与所述红外光阻图案之间，用于对入光侧射入的光中的除红外光之外的光进行过滤。

8.一种显示装置，其特征在于，包括：

权利要求1至7中任意一项所述的图像采集结构；

多个子像素，每个所述子像素包括：发光结构，设于所述调光层与所述光敏器件之间。

9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，每个子像素对应一个光敏器件，每个所述子像素的发光结构与该子像素对应的光敏器件在所述调光层上的投影重叠。

10.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，还包括：

基层，设于所述光敏器件远离所述入光侧的一侧，所述光敏器件固定在所述基层上；

所述存储转化电路固定在所述基层设有光敏器件的一面，且所述存储转化电路与各子像素的发光结构在所述调光层上的投影不接触。

11.一种图像采集方法，其特征在于，利用权利要求1至7任意一项所述的图像采集结构，所述方法包括：

多个所述光敏器件将其感应到的光的信息传至与其对应的所述存储转化电路；

所述存储转化电路和与其对应的处理单元将所述光的信息进行AD转换以形成数字信息，并将所述数字信息存储；

读取所需区域的所述光敏期器件对应的所述存储转化电路的数字信息。