本發(fā)明涉及圖像傳感器領(lǐng)域，特別涉及一種圖像擷取裝置及圖像擷取方法。

背景技術(shù)：

色彩分辨率是衡量一個(gè)圖像傳感器顏色鮮艷程度的重要指標(biāo)，色彩分辨率由顏色深度來(lái)表征。顏色深度簡(jiǎn)單說(shuō)就是最多支持多少種顏色。一般是用“位”來(lái)描述的。例如，如果一個(gè)圖片支持256種顏色(如GIF格式)，那么就需要256個(gè)不同的值來(lái)表示不同的顏色，也就是從0到255。用二進(jìn)制表示就是從00000000到11111111，總共需要8位二進(jìn)制數(shù)，所以顏色深度是8。如果是BMP格式，則最多可以支持紅、綠、藍(lán)各256種，總共24位，所以顏色深度是24。如果是PNG格式，這種格式除了支持24位的顏色外，還支持alpha通道(就是控制透明度用的)，總共是32位。所以，24位色深能夠表現(xiàn)16777216種顏色，其中RGB各占8位。對(duì)于CMOS圖像傳感器來(lái)說(shuō)，通過(guò)CMOS標(biāo)準(zhǔn)工藝制作完成的圖像傳感器是沒(méi)有彩色分辨能力的，只有后續(xù)在每個(gè)像素上制作紅、綠、藍(lán)三色的彩色濾鏡，才能獲得彩色分辨率。

圖1所示是現(xiàn)有技術(shù)中的CMOS圖像傳感器芯片，在像素上通過(guò)后續(xù)制作完成了彩色濾鏡和微透鏡。圖2所示是該CMOS圖像傳感器芯片像素陣列的示意圖。對(duì)于這種傳統(tǒng)的CMOS圖像傳感器芯片來(lái)說(shuō)，如果像素分辨率為1000*1000即100萬(wàn)像素，那么該傳感器一共具有25萬(wàn)個(gè)紅色像素、25個(gè)藍(lán)色像素、50萬(wàn)個(gè)綠色像素。最終獲得的彩色圖像，是每個(gè)像素的位置通過(guò)拜耳(Bayer)算法，將紅(R)、綠(G1，G2)、藍(lán)(B)三色像素的信息集成至一個(gè)像素點(diǎn)，該像素點(diǎn)具有RGB各占8位的彩色信息。

然而目前的CMOS圖像傳感器芯片的主要問(wèn)題是：由于每個(gè)像素點(diǎn)的彩色圖像信息，是通過(guò)Bayer算法將周?chē)鶵GB三色圖像信息集成的，因此勢(shì)必會(huì)損失色彩分辨率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種高彩色分辨率的圖像擷取裝置及圖像擷取方法。

為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種圖像擷取裝置，包括CMOS圖像傳感器芯片、多個(gè)鏡頭模組和驅(qū)動(dòng)單元；其中，所述CMOS圖像傳感器芯片包括像素陣列，但不包括彩色濾鏡；所述多個(gè)鏡頭模組，用于將外部光線濾色并射入所述CMOS圖像傳感器芯片上，其中每一所述鏡頭模組包括一片彩色濾光片和位于所述彩色濾光片下方的一個(gè)鏡頭，所述多個(gè)鏡頭模組包含紅色、綠色和藍(lán)色濾光片；所述驅(qū)動(dòng)單元，用于驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)鏡頭模組輪流將外部光線濾色為不同色彩的光線并射入所述CMOS圖像傳感器芯片，使得所述CMOS圖像傳感器芯片分別獲取紅色、綠色和藍(lán)色的彩色光譜圖像。

優(yōu)選地，每一所述鏡頭模組還包括位于所述彩色濾光片上方的一個(gè)幕簾，所述驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)控制各所述幕簾的開(kāi)閉驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)鏡頭模組輪流將外部光線濾色為不同顏色并射入所述CMOS圖像傳感器芯片。

優(yōu)選地，所述鏡頭模組的數(shù)量為四個(gè)，包含一片紅色濾光片、兩片綠色濾光片和一片藍(lán)色濾光片。

優(yōu)選地，所述鏡頭模組的數(shù)量為三個(gè)，包含一片紅色濾光片、一片綠色濾光片和一片藍(lán)色濾光片。

優(yōu)選地，所述圖像擷取裝置還包括圖像處理單元，用于將所述CMOS圖像傳感器芯片獲得的紅色、綠色和藍(lán)色的光譜圖像進(jìn)行圖像處理以合成一幅圖像。

本發(fā)明還提供了一種圖像擷取方法，包括以下步驟：

步驟1：提供一CMOS圖像傳感器芯片以及多個(gè)鏡頭模組；所述CMOS圖像傳感器芯片包括像素陣列；每一個(gè)所述鏡頭模組包括一片彩色濾光片和位于所述彩色濾光片下方的一個(gè)鏡頭，用于將外部光線濾色并射入所述CMOS圖像傳感器芯片上；其中所述多個(gè)鏡頭模組包含紅色、綠色和藍(lán)色濾光片；

步驟2：驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)鏡頭模組輪流將外部光線濾色為不同色彩光線并射入所述CMOS圖像傳感器芯片，使得所述CMOS圖像傳感器芯片分別獲取紅色、綠色和藍(lán)色的彩色光譜圖像。

優(yōu)選地，每一所述鏡頭模組還包括位于所述彩色濾光片上方的一個(gè)幕簾；步驟2中通過(guò)控制各所述幕簾的開(kāi)閉驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)鏡頭模組輪流將外部光線濾色為不同顏色并射入所述CMOS圖像傳感器芯片。

優(yōu)選地，所述鏡頭模組的數(shù)量為四個(gè)，包含一片紅色濾光片、兩片綠色濾光片和一片藍(lán)色濾光片。

優(yōu)選地，所述鏡頭模組的數(shù)量為三個(gè)，包含一片紅色濾光片、一片綠色濾光片和一片藍(lán)色濾光片。

優(yōu)選地，還包括將所述CMOS圖像傳感器芯片獲得的紅色、綠色和藍(lán)色的光譜圖像進(jìn)行圖像處理以并合成一幅圖像的步驟。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于將彩色濾光片設(shè)置在鏡頭上而非CMOS傳感器芯片上，通過(guò)多次感光拍攝使得每一個(gè)像素點(diǎn)上都能獲得R、G、B三種顏色信息，通過(guò)圖像處理合成一幅圖像。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的圖像擷取裝置所獲得的圖像的彩色分辨率得到顯著增強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中CMOS圖像傳感器芯片的剖視圖；

圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)中CMOS圖像傳感器芯片的像素陣列示意圖；

圖3所示為本發(fā)明一實(shí)施例的圖像擷取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4所示為本發(fā)明一實(shí)施例的CMOS圖像傳感器芯片的剖視圖；

圖5所示為本發(fā)明一實(shí)施例的圖像擷取裝置的鏡頭模組的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說(shuō)明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

請(qǐng)參見(jiàn)圖3和圖4，本發(fā)明的圖像擷取裝置包括CMOS圖像傳感器芯片100、多個(gè)鏡頭模組200和驅(qū)動(dòng)單元。CMOS圖像傳感器芯片100包括多個(gè)像素110所組成的像素陣列。需要注意的是，區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中的CMOS圖像傳感器芯片，本發(fā)明的CMOS圖像傳感器芯片的像素110上方并沒(méi)有形成彩色濾鏡，但在每個(gè)像素110上仍可以制作微透鏡120以更好地聚光。

如圖3所示，為了提高圖像彩色分辨率，圖像擷取裝置包括了多個(gè)鏡頭模組200，用于將外部光線濾色并射入CMOS圖像傳感器芯片的像素陣列上。請(qǐng)參閱圖5，每個(gè)鏡頭模組200包括一片彩色濾光片210和位于彩色濾光片210下方的一個(gè)鏡頭220。彩色濾光片可以是紅色或綠色或藍(lán)色濾光片，且多個(gè)鏡頭模組200同時(shí)包含紅色、綠色和藍(lán)色濾光片。

驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)多個(gè)鏡頭模組200輪流將外部光線濾色為不同色彩的光線并射入CMOS圖像傳感器芯片的像素陣列100，使得CMOS圖像傳感器芯片通過(guò)多次分別獲取紅色、綠色和藍(lán)色的彩色光譜圖像。例如在本實(shí)施例中，鏡頭模組200的數(shù)量為四個(gè)，包含一片紅色濾光片、兩片綠色濾光片和一片藍(lán)色濾光片。這些鏡頭模組較佳的具有相互平行的光路，來(lái)保證各個(gè)鏡頭模組對(duì)準(zhǔn)同一個(gè)目標(biāo)。驅(qū)動(dòng)單元先驅(qū)動(dòng)具有紅色濾光片的鏡頭模組進(jìn)行感光拍攝(其它鏡頭模組不工作)使得僅紅色光線進(jìn)入CMOS圖像傳感器芯片的像素陣列，得到紅色光譜圖像。接著，驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)具有綠色濾光片的兩個(gè)鏡頭模組依次或同時(shí)進(jìn)行感光拍攝(其它鏡頭模組不工作)使得僅綠色光線進(jìn)入CMOS圖像傳感器芯片的像素陣列，得到綠色光譜圖像。最后，驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)具有藍(lán)色濾光片的鏡頭模組進(jìn)行感光拍攝(其它鏡頭模組不工作)使得僅藍(lán)色光線進(jìn)入CMOS圖像傳感器芯片的像素陣列，得到藍(lán)色光譜圖像。這樣經(jīng)過(guò)多次感光拍攝，獲得紅色、綠色和藍(lán)色的光譜圖像。較佳地，每個(gè)鏡頭模組200還包括一個(gè)簾幕230，簾幕位于彩色濾光片210的上方，驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)控制各個(gè)鏡頭模組簾幕的開(kāi)閉來(lái)驅(qū)動(dòng)鏡頭模組輪流進(jìn)行濾光和感光拍攝。例如當(dāng)需要具有紅色濾光片的鏡頭模組進(jìn)行感光拍攝時(shí)，開(kāi)啟其簾幕但將另外三個(gè)鏡頭模組的簾幕關(guān)閉，如此可實(shí)現(xiàn)鏡頭模組的交替濾光。

此外，圖像擷取裝置還包括圖像處理單元，用于對(duì)多次感光拍攝后獲得的紅色、綠色和藍(lán)色光譜圖像進(jìn)行圖像處理，將其合并成一幅圖像。圖像處理單元可采用現(xiàn)有的Bayer算法進(jìn)行圖像合并操作，本發(fā)明并不加以限制。由于CMOS圖像傳感器每個(gè)像素都分別收集到了R、G、B三種顏色的圖像信息，相較于現(xiàn)有技術(shù)中每個(gè)像素僅收集一種顏色的圖像信息，本發(fā)明能夠顯著提高圖像的色彩分辨率。舉例來(lái)說(shuō)，如果CMOS圖像傳感器的像素分辨率為1000*1000既100萬(wàn)像素，那么圖像擷取裝置獲得的圖像將由100萬(wàn)個(gè)紅色像素、100萬(wàn)個(gè)藍(lán)色像素和100萬(wàn)個(gè)綠色像素構(gòu)成。最終得到的圖像色彩分辨率為：220*220*220。而普通的具有100萬(wàn)像素的圖像傳感器的色彩分辨率僅為：128*128*128*。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，鏡頭模組200的數(shù)量為三個(gè)，包含一片紅色濾光片、一片綠色濾光片和一片藍(lán)色濾光片。這些鏡頭模組較佳的具有相互平行的光路，來(lái)保證各個(gè)鏡頭模組對(duì)準(zhǔn)同一個(gè)目標(biāo)。驅(qū)動(dòng)單元先驅(qū)動(dòng)具有紅色濾光片的鏡頭模組進(jìn)行感光拍攝(其它鏡頭模組不工作)使得僅紅色光線進(jìn)入CMOS圖像傳感器芯片的像素陣列，得到紅色光譜圖像。接著，驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)具有綠色濾光片的鏡頭模組進(jìn)行感光拍攝(其它鏡頭模組不工作)使得僅綠色光線進(jìn)入CMOS圖像傳感器芯片的像素陣列，得到綠色光譜圖像。最后，驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)具有藍(lán)色濾光片的鏡頭模組進(jìn)行感光拍攝(其它鏡頭模組不工作)使得僅藍(lán)色光線進(jìn)入CMOS圖像傳感器芯片的像素陣列，得到藍(lán)色光譜圖像。這樣經(jīng)過(guò)多次感光拍攝，獲得紅色、綠色和藍(lán)色的光譜圖像。圖像處理單元在合并各顏色的光譜圖像時(shí)，將綠色光譜圖像計(jì)算兩次，將雙倍的綠色光譜圖像和藍(lán)色、紅色光譜圖像以例如Bayer算法進(jìn)行合并。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種圖像擷取方法，包括以下步驟：

步驟1：提供一CMOS圖像傳感器芯片以及多個(gè)鏡頭模組。該CMOS圖像傳感器芯片包括像素陣列；每一個(gè)鏡頭模組包括一片彩色濾光片和位于彩色濾光片下方的一個(gè)鏡頭，用于將外部光線濾色并射入CMOS圖像傳感器芯片上。彩色濾光片可以是紅色或綠色或藍(lán)色濾光片，而多個(gè)鏡頭模組同時(shí)包含紅色、綠色和藍(lán)色濾光片。

步驟2：驅(qū)動(dòng)多個(gè)鏡頭模組輪流將外部光線濾色為不同色彩光線并射入CMOS圖像傳感器芯片，使得CMOS圖像傳感器芯片分別獲取紅色、綠色和藍(lán)色的彩色光譜圖像。

綜上所述，本發(fā)明將彩色濾光片設(shè)置在鏡頭上而非CMOS傳感器芯片的像素上，通過(guò)多次感光拍攝使得每一個(gè)像素都能收集紅、綠、藍(lán)三種顏色的圖像信息，再通過(guò)圖像處理將紅色、綠色和藍(lán)色的光譜圖像合成一幅圖像。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的圖像擷取裝置的彩色分辨率得到顯著增強(qiáng)。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然所述諸多實(shí)施例僅為了便于說(shuō)明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動(dòng)與潤(rùn)飾，本發(fā)明所主張的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書(shū)所述為準(zhǔn)。