專利名稱：用于電子設備的相機模塊的裝置及相關聯(lián)的方法
技術領域：
本公開總體上涉及由相機模塊記錄目標(subject)的圖像的方式，所述相機模塊諸如是便攜式移動臺或者其他無線設備的相機模塊。更具體地，本公開涉及裝置及相關聯(lián)的方法，通過該裝置及該方法，使用擴展景深圖像部分選擇，在擴展景深元件處記錄由可平移的相機鏡頭聚焦到焦點位置的目標的圖像。低光圈級數(shù)(F-Stop)的可平移相機鏡頭與擴展景深圖像形成一起使用，其中低光圈級數(shù)的可平移相機鏡頭允許在低光的環(huán)境下獲得改進的性能，相對于傳統(tǒng)的數(shù)字相機記錄元件而言改進了所得的記錄圖像的景深特性。
背景技術：
近些年，已經見證了技術進步帶來的許多改變。由于這種技術進步，使得例如現(xiàn)在許多新服務被多數(shù)人獲得和使用成為了可能。例如，通信服務以及提供這種服務的網絡基礎設施和設備現(xiàn)在可被多數(shù)人獲得和常規(guī)使用。蜂窩無線通信系統(tǒng)和其他模擬的無線通信系統(tǒng)是已經開發(fā)和部署的這種新通信服務的示例，其利用了技術進步的好處。已經部署了蜂窩通信系統(tǒng)的后續(xù)系列，它們均提供了改進的通信服務和能力。新一代蜂窩通信系統(tǒng)例如提供顯著的數(shù)據(jù)通信能力。通常，在蜂窩或者類蜂窩的通信系統(tǒng)中，通過使用包括收發(fā)信機電路在內的便攜式無線設備來執(zhí)行通信。便攜式無線設備通常具有緊湊的尺寸，以允許設備的用戶手持該設備。作為結果，這種無線設備的用戶經常手持無線設備，并且因此使得無線設備可供用戶任何時候選擇來用于通信，只要用戶位于蜂窩或者其他模擬通信系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域內。除了收發(fā)信機電路提供的功能之外，一些無線設備還提供附加的功能。以及，這樣的無線設備形成了具有多種功能的多功能設備。例如，無線設備有時包括相機功能。相機功能提供對圖像的記錄，其通常通過使用相機模塊來實現(xiàn)。一旦已經記錄，形成圖像的數(shù)據(jù)隨后可在圖像顯示元件上顯示，所述圖像顯示元件或者是無線設備的圖像顯示元件，或者是位于其他位置的顯示元件。現(xiàn)有的無線設備例如能夠通過蜂窩通信系統(tǒng)向遠程位置傳輸表示記錄圖像的數(shù)據(jù)，用于存儲或者顯示。一些無線設備的相機功能除了能夠記錄靜態(tài)圖像之外，還能夠記錄視頻序列。以及，具有這種能力的無線設備通常也能夠通過蜂窩通信系統(tǒng)向遠程位置傳輸記錄的視頻序列。便攜式無線設備的相機模塊通常尺寸受限。換言之，由于需要最小化便攜式無線設備的物理尺寸，所允許的相機模塊的物理尺寸是受限的。以及，由于這種局限，相機功能的能力有時也是有限的。例如，在圖像記錄過程中檢測光能的傳感器的大小由于該局限而受到限制。傳感器包括檢測接收到的不同顏色的光能的像素，以及對傳感器大小的限制限制了可用于檢測光能的像素的數(shù)量。該限制在低光的環(huán)境下尤其成問題，因為在該環(huán)境下較少數(shù)量的光能入射到可用像素處，從而所得的記錄圖像質量下降。相機模塊受到的大小限制還限制了所允許的相機鏡頭的大小。以及，由于該限制，針對給定焦距的鏡頭，低光圈級數(shù)的相機鏡頭的使用是受限的。因此，現(xiàn)有的大小受限的相機模塊(諸如用在便攜式無線設備中的相機模塊)存在各種缺陷，限制了能夠獲得的記錄圖像的質量。根據(jù)與具有相機功能的設備有關的背景信息，已經演進了本公開的重要改進。

發(fā)明內容


圖1示出了通信系統(tǒng)的功能框圖，該通信系統(tǒng)具有包括本公開的實現(xiàn)在內的設備。圖2示出了擴展景深(EDOF)圖像的操作的表示，所述圖像被分成依照形成EDOF 圖像的操作的多個部分。圖3示出了根據(jù)本公開的實現(xiàn)的在不同位置之間平移的相機鏡頭之間的關系的表不。圖4示出了表示本公開的實現(xiàn)的操作方法的方法流程圖。
具體實施例方式因此，本公開有利地提供了裝置及相關聯(lián)的方法，通過該裝置及該方法，由相機模塊記錄目標的圖像，所述相機模塊諸如是移動臺或者其他便攜式無線設備的相機模塊。在本公開的實現(xiàn)的整個操作中，提供了一種以下述方式在EDOF(擴展景深)元件處記錄目標的圖像使用EDOF圖像部分選擇，使用由可平移的相機鏡頭聚焦到焦點位置的光。在本公開的一個方面中，可平移的低光圈級數(shù)的相機鏡頭用于提供在低光環(huán)境下的改進的相機性能?？善揭频南鄼C鏡頭與EDOF圖像形成結合使用，相對于傳統(tǒng)的數(shù)字照相記錄元件而言提高了所得的記錄圖像的景深特性。在本公開的另一方面中，相機鏡頭可通過致動器的操作來平移。致動器提供致動力，所述致動力提供了相機鏡頭的平移。相機可在相機鏡頭位置的范圍內平移。相機鏡頭位置平移到不同的相機鏡頭位置，改變了目標被聚焦到的位置。目標被聚焦到的相機鏡頭位置取決于相機鏡頭的特性等。在本公開的另一方面中，致動器包括以各種方式中的任何方式實現(xiàn)的電致動器。 致動器包括例如音圈(voice coil)馬達、壓電馬達、步進(st印ping)馬達、或者能夠生成用以提供相對精確的小步長的平移運動的平移力的其他馬達。在本公開的另一方面中，相機鏡頭包括低光圈級數(shù)鏡頭。鏡頭包括例如具有小于 2.0的光圈級數(shù)的鏡頭。表現(xiàn)出低光圈級數(shù)的相機鏡頭(即，快速鏡頭)呈現(xiàn)相對大尺寸的光圈，由此允許相對大數(shù)量的光能，這在低光環(huán)境下記錄圖像時特別有利。低光圈級數(shù)鏡頭可定位在選定的鏡頭位置處。在本公開的另一方面中，EDOF(擴展景深)元件用于檢測入射光能以及根據(jù)其形成EDOF圖像。EDOF元件包括檢測入射到其上的光能的顏色的像素。以及，執(zhí)行EDOF處理以創(chuàng)建EDOF圖像，所述EDOF圖像形成記錄圖像。EDOF處理導致相對于傳統(tǒng)的圖像形成具有改進的景深特性的圖像。EDOF處理補償了低光圈級數(shù)鏡頭所固有的有限景深。在本公開的另一方面中，EDOF元件的傳感器包括紅、綠、藍(RGB)像素簇。紅、綠、 藍顏色區(qū)域的聚焦不同。記錄是通過不同的像素顏色形成的圖像來構成的。以及，EDOF處理包括比較單獨的圖像的對應部分，以及針對每個部分，選擇記錄圖像之一的具有最佳質量的圖像部分。以及，未選擇部分用于向所選擇的圖像部分提供著色而不是細節(jié)。圖像部分是例如10乘10像素的正方形。通過從多個圖像中選擇圖像部分，選擇表現(xiàn)出該部分的最佳景深特性的部分，得到改進景深的圖像。通過利用擴展景深元件和可平移的相機鏡頭，提供在低光環(huán)境下的改進的照相性能。因此，在這些和其他方面中，提供了用于電子設備的相機模塊的裝置和相關聯(lián)的方法。致動器被配置為提供在相機鏡頭位置的范圍內的相機鏡頭平移。擴展景深元件被配置為在致動器將相機鏡頭定位在選定的相機鏡頭位置后，記錄檢測到的圖像的擴展景深圖像。因此，首先參見圖1，通信系統(tǒng)(一般地示為10)提供與通信設備的無線通信，此處無線設備12是無線設備的代表。在示例實現(xiàn)中，通信系統(tǒng)包括多用戶無線通信系統(tǒng)。盡管在圖1中示出了單個無線設備12，但是在實際的實現(xiàn)中，通常大量的無線設備同時可操作用于執(zhí)行通信服務。通信系統(tǒng)10例如是一般地根據(jù)蜂窩通信系統(tǒng)操作標準進行操作的蜂窩通信系統(tǒng)的代表。更一般地，通信系統(tǒng)10是其中與通信設備傳送信息的各種通信系統(tǒng)中的任何通信系統(tǒng)的代表， 所述各種通信系統(tǒng)包括無線的和固定的通信系統(tǒng)。另外，將在下文參考無線設備12描述的功能備選地可在獨立設備處實現(xiàn)，所述獨立設備即不是用于通過通信系統(tǒng)進行通信的設備。通信系統(tǒng)10在此處實現(xiàn)為無線通信系統(tǒng)，其包括具有網絡基礎設施的網絡部分 16，所述網絡基礎設施包括能夠通過在無線空中接口 18上定義的無線信道與無線設備12 通信的固定的射頻收發(fā)信機。通信端點22連接到網絡部分16。通信端點是可放置在與網絡部分16的通信連接中的任何通信設備的代表，該通信連接繼而經由無線空中接口上的無線信道。換言之，可將源自無線設備12的信息路由到通信端點22。以及，可將源自通信端點22的信息路由到無線設備12。無線設備包括收發(fā)信機電路，此處收發(fā)信機電路由接收部分(Rx)沈和發(fā)射部分 ( ) 表示。收發(fā)信機電路與網絡部分16的對應電路收發(fā)通信信號。如前面提到的，除了傳統(tǒng)提供的針對電話和數(shù)據(jù)通信的功能之外，無線設備通常還包括附加功能。有時在無線設備處提供的一個功能是相機功能。相機功能提供對目標的圖像的記錄，所述圖像或者是靜態(tài)圖像或者是視頻圖像序列。當形成便攜式無線設備的一部分時，為了無線設備的便攜性所必需的尺寸限制也影響了相機功能。相機功能至少部分地由相機模塊具體實現(xiàn)，相機模塊通常放在無線設備的外殼內。相機功能記錄的圖像可例如在無線設備的顯示元件上顯示，或者提供給另一位置以便以其他方式存儲、顯示或者觀看。相機模塊上施加的尺寸限制對相機模塊的元件的特性施加了限制。例如，相機模塊的鏡頭組件的相機鏡頭通常是固定鏡頭配置。以及，因為鏡頭的最大光圈需要相對較小，因此相機鏡頭的光圈級數(shù)通常相對較大。由于這種相機模塊的相機鏡頭的大的光圈級數(shù)， 相機模塊不提供在低光環(huán)境下記錄的良好質量的圖像。無線設備12包括本公開的實現(xiàn)的相機模塊32。當相機模塊32具有對應于傳統(tǒng)相機模塊的物理尺寸的物理尺寸時，相機模塊32的功能提供在低光環(huán)境下的改進的圖像質量，同時允許具有較寬松容限的相機模塊的構架，即較松的制造要求和組裝精度?？梢杂萌魏纹谕姆绞皆诠δ苌媳硎?、實現(xiàn)相機模塊32，例如，可以用硬件元件、 固件元件、可由處理器執(zhí)行的算法、以及它們的組合來實現(xiàn)。模塊32在此處示出為包括鏡頭組件36、致動器38、傳感器組件42、以及EDOF (擴展景深)處理器46，和圖像高速緩存48。 在一個實現(xiàn)中，傳感器組件42和EDOF處理器46的功能形成在單個物理設備50上。盡管圖1示出的示例實現(xiàn)示出了相機模塊是離散模塊，但是在備選實現(xiàn)中，相機模塊的各種元件的功能具體實現(xiàn)在無線設備電路的各部分中。以及，在相機模塊形成獨立設備的一部分或者另一設備的一部分的其他實現(xiàn)中，相機模塊的元件具體實現(xiàn)在獨立設備或者其他設備中，或者形成獨立設備或者其他設備的一部分。鏡頭組件36包括一個或多個被配置為表現(xiàn)出低光圈級數(shù)(諸如光圈級數(shù)小于 2.0)的相機鏡頭。在示例實現(xiàn)中，相機組件36包括兩到五鏡頭的元件堆疊，即具有以集體定義低光圈級數(shù)的相機鏡頭的方式布置的兩到五個相機鏡頭的鏡頭組件。傳統(tǒng)地，鏡頭組件，尤其是低光圈級數(shù)配置的鏡頭組件，至少在偏心、傾斜以及組件的鏡頭之間的相對定位方面必需精確定位。在本公開的實現(xiàn)中，降低了鏡頭的定位所需的精度，并且容限增大，有利于鏡頭組件的制造。鏡頭組件的一個或多個鏡頭或者整個鏡頭組件可平移，以重新定位鏡頭。鏡頭組件或其鏡頭的平移是由致動器38提供的平移力的施加而引起的。致動器38在示例實現(xiàn)中包括電動馬達，諸如壓電馬達、音圈馬達、步進馬達、或者能夠生成平移力以允許受影響的一個或多個鏡頭的精確定位的其他馬達類型中的任意一種。鏡頭組件以使得代表目標的穿過鏡頭組件的光可被傳感器組件42的傳感器M檢測的方式來定位。傳感器M布置在紅、綠和藍(RGB)像素的組中。不同顏色的像素具有不同于彼此的聚焦特性。傳感器組件生成所檢測到的光能的電表示。向EDOF處理器46提供指示。在一個實現(xiàn)中，傳感器組件和EDOF處理器具體實現(xiàn)在公共的物理元件中。EDOF處理器不管如何實現(xiàn)都處理檢測到的指示，并且根據(jù)其形成EDOF圖像。處理器執(zhí)行的處理允許形成所得的具有擴展景深的圖像。換言之，在查看時，所得圖像中的聚焦清楚的部分大于在沒有進行EDOF處理的情況下形成的圖像中的聚焦清楚的部分。當鏡頭組件如在示例實現(xiàn)中那樣表現(xiàn)出低光圈級數(shù)時，EDOF處理特別有利。低光圈級數(shù)鏡頭固有地提供具有短景深的圖像。使用EDOF處理來擴展檢測到的圖像的景深改進了所得的圖像的圖片質量。一旦形成，所得的圖像被存儲在圖像高速緩存48處，例如可用于后續(xù)在設備的顯示器58上顯示，或者由發(fā)射部分觀以其他方式進行發(fā)送，諸如發(fā)送給通信端點22供進一步使用或者顯示。在一個實現(xiàn)中，EDOF處理器46還向致動器38提供致動指令，此處通過線62來表示。致動指令包括使得致動器生成用于平移鏡頭組件或其相機鏡頭的平移力的指令。這樣的致動改變了鏡頭組件和傳感器組件的像素M之間的距離。因此，在處理器執(zhí)行的處理指示更好的鏡頭位置將形成改進的圖像(諸如具有更大景深的圖像)的事件下，引起要執(zhí)行的致動，以通過在正確的平移方向平移鏡頭組件對鏡頭重新定位。接下來參見圖2，一般地表示74示出了鏡頭組件36和傳感器組件42的位置之間的關系，其中鏡頭組件36和傳感器組件42形成了圖1示出的裝置32的部分。此處，鏡頭組件或其一個或多個鏡頭可在箭頭76指示的方向上(以及在與箭頭76相反的方向上)平移。致動器(圖1中示出)提供的平移力的施加引起了平移。表示74示出了在平移之后的鏡頭組件36和鏡頭組件，由36’指示。目標78的圖像要被記錄，目標78位于相機鏡頭的視線內。換言之，將鏡頭組件定位所處的設備定位為從目標78的方向能看見鏡頭。呈現(xiàn)給傳感器組件42的圖像取決于鏡頭組件的位置。當鏡頭組件如組件36所示定位時，向傳感器組件呈現(xiàn)具有由路徑82指示的輪廓線的第一圖像。以及，當鏡頭組件如鏡頭組件36’所示定位時，呈現(xiàn)給傳感器組件的像素的圖像由輪廓線82’指示。呈現(xiàn)給傳感器組件的圖像取決于鏡頭組件的定位而不同。通過提供對鏡頭組件或其相機鏡頭的平移， 由于制造和組裝容限造成的鏡頭差異通過鏡頭的平移進行了補償。圖3示出了示例圖像92，其是本公開的實現(xiàn)的操作期間記錄的圖像的代表。此處， 圖像被分成多個區(qū)96。在示出的實現(xiàn)中，所述區(qū)定義了水平和垂直對準的圖像部分構成的陣列。在操作中，獲得多個圖像，諸如由傳感器組件的紅、綠和藍像素檢測到的光構成的單獨的圖像。EDOF處理包括比較每個單獨的圖像，以及選擇表現(xiàn)出最佳特性的圖像。未被選擇的部分用于著色的目的。選擇標準例如包括對應的多個圖像部分中的表現(xiàn)出最佳景深的圖像部分。由此，所得的圖像具有改進的圖像質量，包括改進的景深特性。圖4示出了表示本公開的實現(xiàn)的示例操作的方法流程圖102。方法102有利于在電子設備處的相機圖像的形成。首先，如步驟104所示，相機鏡頭平移到相機鏡頭位置的范圍中的選定相機鏡頭位置。以及，如步驟106所示，記錄檢測到的圖像的擴展景深(EDOF)圖像。在EDOF元件處檢測到的EDOF圖像隨后被檢測，以將相機鏡頭平移到選定的相機鏡頭位置。因此，通過使用可平移到選定鏡頭位置的相機鏡頭組件，容易滿足鏡頭組件的制造和組裝容限，同時提供低光圈級數(shù)鏡頭組件，其中相對于高光圈級數(shù)鏡頭而言，低光圈級數(shù)鏡頭組件通過了大量的光。因為EDOF處理提供了改進的景深特性的圖像，所得的記錄圖像的景深得到改善。已經以一定的詳細程度描述了本公開的當前優(yōu)選的實現(xiàn)以及許多改進和優(yōu)點。該描述針對本公開的實現(xiàn)的優(yōu)選示例，并且對示例的描述不一定旨在限制本公開的范圍。本公開的范圍由所附權利要求書限定。
權利要求
1.一種用于電子設備的相機模塊的裝置，所述裝置包括致動器，被配置為提供在相機鏡頭位置的范圍內的相機鏡頭平移；以及擴展景深元件，被配置為在所述致動器將相機鏡頭定位在選定的相機鏡頭位置之后， 記錄檢測到的圖像的擴展景深圖像。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，還包括具有定義焦距的鏡頭特性的相機鏡頭，其中，所述致動器被配置為提供所述相機鏡頭的相機鏡頭平移。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其中，所述EDOF元件記錄的合成圖像部分取決于所述致動器對所述相機鏡頭的定位。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，所述致動器被配置為提供在包括微距鏡頭位置在內的相機鏡頭位置的范圍中的相機鏡頭平移。
5.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，所述擴展景深元件被配置為記錄靜態(tài)的擴展景深圖像。
6.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，所述擴展景深元件被配置為記錄擴展景深圖像的視頻序列。
7.根據(jù)權利要求1所述的裝置，還包括具有光圈級數(shù)小于2.0的相機鏡頭。
8.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，所述致動器包括音圈馬達。
9.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，所述致動器包括壓電馬達。
10.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，所述致動器包括步進馬達。
11.根據(jù)權利要求1所述的裝置，還包括液晶相機鏡頭，其中，所述致動器包括電磁場電壓生成器。
12.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，所述電子設備包括多功能無線設備，其中，所述致動器和所述擴展景深元件包括相機模塊的部分，以向多功能無線設備提供相機功能。
13.一種用于促進電子設備處的相機圖像形成的方法，所述方法包括將相機鏡頭平移到相機鏡頭位置的范圍中的選定的相機鏡頭位置；以及在將相機鏡頭平移到選定的相機鏡頭位置之后，在擴展景深元件處記錄檢測到的圖像的擴展景深圖像。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，所述平移包括將相機鏡頭平移到包括微距鏡頭位置在內的相機鏡頭位置的范圍中的選定的相機鏡頭位置。
15.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，所述記錄包括記錄靜態(tài)的擴展景深圖像。
16.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，所述記錄包括記錄擴展景深圖像的視頻序列。
17.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，所述平移包括由電子馬達生成平移力。
18.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，相機鏡頭包括液晶相機鏡頭，其中，所述平移包括向液晶相機鏡頭施加電磁力。
19.一種提供用于電子設備的相機模塊的相機光學布置的方法，所述方法包括將具有光圈級數(shù)小于2. 0的相機鏡頭平移到選定的鏡頭位置；以及在擴展景深EDOF元件處記錄通過相機鏡頭所觀看到的圖像。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，其中，所述平移包括將相機鏡頭平移到選定的鏡頭位置，所述選定的鏡頭位置將目標圖像聚焦在EDOF元件處。
全文摘要
提供了一種用于電子設備的相機模塊，所述電子設備諸如是無線移動臺或者獨立的設備。該相機模塊包括可平移到期望位置的低光圈級數(shù)的鏡頭組件。將目標的圖像提供給包括傳感器組件的EDOF組件以及擴展景深處理器。擴展景深處理器提供所得的表現(xiàn)出改進的景深特性的記錄圖像的形成。
文檔編號G03B13/34GK102486565SQ20111035479
公開日2012年6月6日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權日2010年12月1日
發(fā)明者崔允碩, 格雷厄姆·查爾斯·湯森德, 王錢 申請人:捷訊研究有限公司