CN114285972A - 一种潜望式摄像头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及摄像装置技术领域，公开了一种潜望式摄像头，包括镜头、转向棱镜、滤光片、滤光片调整装置、驱动装置和图像传感器；所述滤光片调整装置和驱动装置均接入模组电路，滤光片调整装置用于调整滤光片动作，控制滤光片朝预设方向偏移预设角度或保持滤光片停滞；所述驱动装置用于控制模组电路；所述模组电路用于控制滤光片调整装置的调整动作；所述图像传感器用于在滤光片停滞时将光信号转换为数字信号。本发明提供的潜望式摄像头具备较高的感光分辨率，能够成倍提升图像质量，得到的图像质量较高。

Description

一种潜望式摄像头

技术领域

本发明涉及摄像装置技术领域，具体涉及一种潜望式摄像头。

背景技术

目前，随着手机等电子设备日益趋向于小型化、结构紧凑化，以及摄像技术的逐步发展，对于电子设备中的摄像模组的体积要求和性能要求也逐步变高。为了使得电子设备获取更高光学倍数的拍摄效果，手机等电子装置中配置了潜望式摄像头。潜望式摄像头俗称内变焦摄像头。由于光学变焦是在机身内部完成，较易安装滤镜，无需额外安装镜头筒，可以有效地避免灰尘吸入镜头内，整体结构小巧，能够为手机节省大量结构空间。

然而，潜望式摄像头的光学***难以调校，使得现有的潜望式摄像头无法满足某些拍摄需求，由于整体结构的限制，潜望式摄像头的镜片相对较小，光圈和感光元件的面积也会相应减小，且对于色散不能够起到很好的抑制效果，成像画质相对较差，虽然结构上能够应对现在用户小型化、轻量化的需求，但是，图像效果却无法达到现今用户的高质图像要求。而现有的一种改进潜望式摄像头模组，在常规的潜望式摄像头模组中增设了光量调节组件，该光量调节组件被组装于光转向组件的端部，用于提升进入镜头的光线光强，该方案使得潜望式摄像头在较暗环境下也能够成像，一定程度上提升了图像质量，但是提升程度较小，仍然无法达到现今用户对于摄像头成像的高质量要求。

发明内容

本发明意在提供一种潜望式摄像头，具备较高的感光分辨率，能够成倍提升图像质量，得到的图像质量较高。

本发明提供的基础方案为：一种潜望式摄像头，包括镜头、转向棱镜、滤光片、滤光片调整装置、驱动装置和图像传感器；所述滤光片调整装置和驱动装置均接入模组电路，滤光片调整装置用于调整滤光片动作，控制滤光片朝预设方向偏移预设角度或保持滤光片停滞；所述驱动装置用于控制模组电路；所述模组电路用于控制滤光片调整装置的调整动作；所述图像传感器用于在滤光片停滞时将光信号转换为数字信号。

本发明的工作原理及优点在于：滤光片调整装置能够调整滤光片动作，通过调整滤光片动作调节透过滤光片光束的投射角度，让每一个光束均能对应投射到多个位置，进而每个像素对应感光多个位置，摄像头成像时能够具备较高的感光分辨率，能够成倍提升图像质量。

现有技术中，滤光片常常固定设置在摄像模组中，这样设置，往往是为了保证光线能够完整的透过滤光片，并且，每个光束通过滤光片后的投射位置对应只有一个，是固定的，每个像素能够感光到的位置对应也只有一个，故形成的图像分辨率也为单层效果，图像的质量一般。本方案则使得滤光片可动，细致地改变通过滤光片的光束光路，形成的图像分辨率为多层效果，从而能够达到提高感光分辨率、提升图像质量的效果。

而现有技术中还有的调整了滤光片位置的摄像模组，主要为设置多个滤光片，增设角度调节组件，通过调整其固定角度，使得每个滤光片都处于能够接收到入射光线中的最大光强的角度，进而提升光线的透过率，使得图像传感器的成像光线强度足够，进而一定程度上的提高摄像头对于暗处环境的成像质量。这种设置，仅仅单一地提升光强，能够对图像质量带来的改进是相对微小的。而且通过设置多个滤光片来找寻最大光强的光线，其中，多个滤光片的设置会使得摄像头整体体积大大增加，反而丧失了潜望式摄像头本身的小体积优势。

本方案则跳脱出了常规的在光强上做改进的局限，利用了大家所忽视的滤光片本身对于光线存在折射的特性，只需要单个滤光片，通过控制滤光片偏移，改变通过滤光片的光束光路，使得每个光束投射到多个位置，进而使得每个像素均能感光到多个位置，在有效保有潜望式摄像头的体积优势的同时，能够达到数倍提高摄像头感光分辨率的效果。

进一步，所述滤光片调整装置为音圈马达。

音圈马达本身结构简单，可以直接实现驱动，定位精度高，响应速度快，灵敏度高，工作可靠，本方案采用音圈马达来调整滤光片，能够精准控制滤光片动作。

进一步，所述音圈马达包括线圈、磁石和簧片；所述线圈两端连接电路板，通过电路板接入模组电路。

这样设置，音圈马达的结构极简，占用空间较小，有助于保证潜望式摄像头的小体积优势。线圈两端连接电路板进而接入模组电路，进而，线圈能够产生磁场，配合磁石和簧片，通过磁场无接触式地控制滤光片动作，控制误差小，工作可靠。

进一步，所述音圈马达还包括支架，所述支架用于确定滤光片位置以及固定线圈、磁石和簧片。

这样设置，支架能够保证在整个潜望式摄像头模组中滤光片所处位置的相对稳定，保证滤光片能够有效接收入射光，同时音圈马达其余部件固定设于支架上，便于直接控制滤光片动作。

进一步，所述驱动装置包括驱动模块，所述驱动模块内设有预设驱动策略，驱动模块按照预设驱动策略控制模组电路。

这样设置，能够通过电流或电压的设计，细致准确地控制滤光片的动作，进而对于图像质量控制的准确度和细致度也较好。

进一步，所述预设驱动策略为按照预设电流波形或预设电压波形控制模组电路，所述预设电流波形或预设电压波形依据偏移的截止时间和稳定时间设定；所述偏移的截止时间和稳定时间预先设于驱动模块中。

这样设置，依据电流或电压的规律性变换控制模组电路，并且电流或电压的波形都依据单次偏移的截止时间和稳定时间设置，对于滤光片的动作控制精准度较高，并且可根据具体地图像质量要求，通过改变电流或电压波形等调整滤光片动作，达到不同的图像质量效果。

进一步，所述预设电流波形或预设电压波形的波形包括正弦波形和正负形。

这样设置，在模组电路的电流或电压呈正弦波形时，能够保持振镜调整组件的稳定，进而，保证滤光片在偏移后有停滞保持稳定的时间，便于图像传感器准确采集信号，便于后续成像，而通过正负形电流或电压的切换则能够准确控制滤光片偏移。

进一步，所述预设方向为：以滤光片重心的水平线为转轴，滤光片绕转轴摆动的方向为预设方向。

这样设置，滤光片偏移时绕指定的轴摆动，滤光片的动作路线相对固定，有助于准确把控光束偏移角度。

进一步，所述滤光片偏移的频率为50Hz或60Hz。

这样设置，滤光片的偏移幅度较小，能够精确地移动几微米的光束，光束调控的细致度和精准度较高。并且较小的偏移幅度，在保证能够细致移动光束的同时，滤光片不会漏掉光束，能够保障滤光片本身的滤光性能。

附图说明

图1为本发明一种潜望式摄像头实施例的结构示意图。

图2为本发明一种潜望式摄像头实施例的滤光片偏转示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的标记包括：转向棱镜1、镜头2、滤光片3、音圈马达4、驱动装置5、图像传感器6、电路板7。

实施例基本如附图1、图2所示：一种潜望式摄像头，包括镜头2、转向棱镜1、滤光片3、滤光片调整装置、驱动装置5、图像传感器6和电路板7。本实施例中，镜头2、转向棱镜1、滤光片3、滤光片调整装置、图像传感器6、驱动装置5和电路板7依次排布。其中，滤光片调整装置和驱动装置5均接入模组电路；具体地，滤光片调整装置为音圈马达4，音圈马达4包括线圈、磁石、簧片和支架；所述支架用于确定滤光片3位置以及固定线圈、磁石和簧片；所述线圈两端连接电路板7，通过电路板7接入模组电路，其中电路板7为FPC柔性电路板7。驱动装置5也连接电路板7，通过电路板7接入模组电路。

具体地，音圈马达4中，线圈设有两个且分别绕设在支架周围，滤光片3安装在支架上的两个线圈之间的位置，簧片设有两个且均固定在支架上，线圈位于两个簧片之间；所述磁石对称安装在线圈的周围。线圈中通电后，根据安培力原理，线圈受到磁场作用，在线圈和磁石之间产生沿轴线方向的磁场力，相应地，滤光片3处于线圈等构成的磁场中，会受到线圈、磁石等共同形成的磁场力的无接触式的推动，音圈马达4进而通过磁场无接触式地控制滤光片3动作。并且，通电的线圈两端电压的极性可决定力的方向，即通过正负极性的调整能够有效控制滤光片3偏移不同的角度。

电路板7用于实现潜望式摄像头与手机等终端的电路连接，从而实现完整的电回路，即模组电路。图像传感器6用于在滤光片3停滞时将光信号转换为电信号，再将电信号转换为数字信号。

滤光片调整装置用于调整滤光片3动作，控制滤光片3朝预设方向偏移预设角度或保持滤光片3停滞。其中，保持滤光片3停滞具体为：每次控制滤光片3偏移预设角度后，保持滤光片3的偏移角度在稳定时间内稳定不变。具体地，所述预设方向为：以滤光片3重心的水平线为转轴，滤光片3绕转轴摆动的方向为预设方向。所述滤光片3偏移的频率为50Hz或60Hz，本实施例中设置为50Hz，偏移幅度较微小，以精确移动几微米的光束，细致把控图像质量。

驱动装置5用于控制模组电路，具体为，驱动装置5能够控制模组电路内的电流或电压的大小及方向；所述模组电路用于控制滤光片调整装置的调整动作，包括滤光片调整装置控制滤光片3偏移的动作、滤光片调整装置控制滤光片3停滞的动作等。驱动装置5包括驱动模块，所述驱动模块内设有预设驱动策略，驱动模块按照预设驱动策略控制模组电路。所述预设驱动策略为按照预设电流波形或预设电压波形控制模组电路，所述预设电流波形或预设电压波形依据偏移的截止时间和稳定时间设定；所述偏移的截止时间和稳定时间预先设于驱动模块中。

预设电流波形或预设电压波形的波形包括正弦波形和正负形。其中，正负形是指不同流向的电流或电压在电流波形图或电压波形图中表现出的正负形，例如+100mA的电流表现为正形，-100mA的电流表现为负形，在具体的电流波形图中，即I-t图中，正形电流位于t轴的上部，负形电流位于t轴的下部。

本实施例中驱动装置5为驱动IC芯片，偏移的截止时间和稳定时间以及预设驱动策略均以程序形式写入驱动IC芯片中。具体地，在控制滤光片3偏移时，驱动IC芯片控制模组电路内的电流，输入正弦波形电流，并根据截止时间和稳定时间准时切换电流正负形，准确控制正弦波形电流的持续时间，在模组电路的电流或电压呈正弦波形时，保持振镜调整组件的稳定，同时，通过正负形电流或电压的切换准确控制滤光片3偏移。

本实施例中，将输入的电流值设为±100mA；具体地，截止时间，即指每次偏转滤光片3的动作切换时间，本实施例中截止时间小于5.2ms，能够快速完成动作切换，提升成像效率。稳定时间，即指每次偏移滤光片3一定角度后的角度保持时间，也即是保持滤光片3停滞的时间，本实施例中稳定时间大于25.2ms，能够保证每一束光都能稳定完成折射，以保证后续成像较高的成像质量。完成四次偏移的单次成像的整体耗时控制为66.67ms，能够保证在单次快门时间里快速完成成像，保证较高的成像质量的同时，成像效率也较高。

在具体应用时，以15Hz的快门时间计算，预设滤光片3单次成像时完成四次偏移，即音圈马达4在单次15Hz的快门时间内，控制滤光片3以50Hz的摆动频率摆动倾斜四个不同的角度；其中，每次摆动后停滞稳定一段时间，以便于图像传感器6收集信号。滤光片3每次停滞时，图像传感器6收集一帧图像的信号，四个角度偏移完成后，滤光片3又恢复到初始位置，此时图像传感器6收集到四帧图像的信号，并传输给潜望式摄像头连接的终端，通过终端完成四帧图像的合成，进而得出一张具备超分效果的高画质输出图像，完成一次图像拍摄，其图像质量相比于普通摄像头，能够四倍提升。

本实施例中的一种潜望式摄像头，其滤光片3可调，通过偏移滤光片3使之振动、偏转一定的角度，使得透过滤光片3的光束的投射位置对应更多，让单个光束对应感光多个位置，相比于固定设置滤光片3的摄像头，本方案的图像传感器6能够收集到四倍于常规摄像头的对应每一束光的感光信息，进而摄像头成像时能够具备较高的感光分辨率，能够成倍提升图像质量。并且，采用音圈马达4作为滤光片调整装置，结构极简，占用空间较小，不会影响潜望式摄像头的整体体积；同时，音圈马达4通过磁场无接触式地控制滤光片3动作，控制的精准度较高。

此外，相比于现有技术中设置多个不同角度的滤光片3来提升光强的做法或是设置多个光转向件以提升焦距的做法，均只能部分提升图像质量，且成效不明显，多重结构的设置也使得潜望式摄像头体积增大，失去了原有的小巧结构的优势。而本方案则从图像分辨率出发，通过改装滤光片3，增加光束投射位置，来提升摄像头的感光分辨率，从而全面提升图像质量，同时整体结构相对简洁，保有了潜望式摄像头的本身优势，适应性强。

并且，现有技术中惯常认为滤光片3需要固定安装，使得光线能够完整的透过滤光片3，以保证滤光片3的滤光性能，而没有想到滤光片3可以在摄像头中发挥出更多向的作用，除了过滤不需要的光束外，滤光片3本身带有的折射性也值得关注，现有技术中往往忽略了滤光片3的该特性，本方案则由该特性出发，克服了滤光片3固设的技术偏见，使得滤光片3可动，并且，微幅度的偏转能够在保证滤光片3充分滤光的同时，达到改变折射角度的效果。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.一种潜望式摄像头，其特征在于，包括镜头、转向棱镜、滤光片、滤光片调整装置、驱动装置和图像传感器；所述滤光片调整装置和驱动装置均接入模组电路，滤光片调整装置用于调整滤光片动作，控制滤光片朝预设方向偏移预设角度或保持滤光片停滞；所述驱动装置用于控制模组电路；所述模组电路用于控制滤光片调整装置的调整动作；所述图像传感器用于在滤光片停滞时将光信号转换为数字信号。

2.根据权利要求1所述的一种潜望式摄像头，其特征在于，所述滤光片调整装置为音圈马达。

3.根据权利要求2所述的一种潜望式摄像头，其特征在于，所述音圈马达包括线圈、磁石和簧片；所述线圈两端连接电路板，线圈通过电路板接入模组电路。

4.根据权利要求3所述的一种潜望式摄像头，其特征在于，所述音圈马达还包括支架，所述支架用于确定滤光片位置以及固定线圈、磁石和簧片。

5.根据权利要求1所述的一种潜望式摄像头，其特征在于，所述驱动装置包括驱动模块，所述驱动模块内设有预设驱动策略，驱动模块按照预设驱动策略控制模组电路。

6.根据权利要求5所述的一种潜望式摄像头，其特征在于，所述预设驱动策略为按照预设电流波形或预设电压波形控制模组电路，所述预设电流波形或预设电压波形依据偏移的截止时间和稳定时间设定；所述偏移的截止时间和稳定时间预先设于驱动模块中。

7.根据权利要求6所述的一种潜望式摄像头，其特征在于，所述预设电流波形或预设电压波形的波形包括正弦波形和正负形。

8.根据权利要求1所述的一种潜望式摄像头，其特征在于，所述预设方向为：以滤光片重心的水平线为转轴，滤光片绕转轴摆动的方向为预设方向。

9.根据权利要求1所述的一种潜望式摄像头，其特征在于，所述滤光片偏移的频率为50Hz或60Hz。

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