具有自動聚焦功能的固定焦距攝像機模塊的製作方法
2023-09-17 09:11:10
專利名稱：具有自動聚焦功能的固定焦距攝像機模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種攝像機模塊，尤其涉及一種具有自動聚焦功能的固定焦距攝像機模塊，其包括能夠實施自動聚焦功能的信號處理單元，從而使得即使不使用單獨的自動聚焦攝像機模塊，也能夠獲得與真正的自動聚焦攝像機模塊相同的效果。
背景技術：
近來，諸如移動裝置、筆記本電腦和安裝在汽車保險槓上的後方監控攝像機的裝置已安裝了能夠捕捉圖像的攝像機模塊。此外，安裝在這些裝置中的攝像機模塊需要被製造成非常小的尺寸以便適應移動裝置的小型化。一般來說，安裝在小型移動裝置中的攝像機模塊包括圖像傳感器模塊和裝配在圖像傳感器模塊一側的透鏡模塊。圖像傳感器模塊包括圖像拾取元件；與圖像拾取元件電氣連接的電路板；將拾取信號輸出到外部電路的板等。同時，透鏡模塊包括一個或多個透鏡，並且還可以包括紅外濾光片等。這種圖像拾取裝置包括具有透鏡單元的攝像機模塊，攝像機模塊在沿光軸移動的同時調整焦距。最近，作為這樣的攝像機模塊、自動聚焦(AF)攝像機模塊已普遍被用於調整更大範圍的焦距。圖1是示出傳統自動聚焦攝像機模塊的構造的框圖。參考圖1，傳統自動聚焦攝像機模塊包括透鏡單元110、電動機120、微控制單元 (MCU) 130、圖像傳感器140、信號處理裝置150和顯示單元160。也就是說，為了給現有的攝像機模塊添加AF功能，傳統的自動聚焦攝像機模塊需要單獨的AF模塊，諸如用於透鏡的自動調焦的電動機120、用於控制電動機120的微控制單元(MCU) 130等，還需要用於將這種AF模塊連接到外部主板的電源線及信號線。因此，與固定焦距攝像機模塊相比，傳統的自動聚焦攝像機模塊存在的問題是其結構變得複雜、價格高和處理能力降低。圖2是示出傳統的自動聚焦攝像機模塊中的圖像傳感器的濾色片陣列的拜耳樣式(Bayer pattern)的視圖。在數碼攝像機或蜂窩式電話的情況下，為了降低成本以及有效地設計電路，使用一個CMOS圖像傳感器(CIS)來獲取呈拜耳樣式形式的顏色的色階數據，如圖2所示。在使用上述拜耳樣式的情況下，在一個像素上僅示出紅(R)、綠(G)和藍(B)之中的一個顏色的色階數據。因此，在這種情況下，為了獲取剩下兩個顏色關於一個像素的色階數據，執行這樣的插值法設定一個像素作為中心像素並使用該中心像素周圍的色階數據。同時，通過這種插值法所輸出的RGB數據包括大量的噪聲分量，為了去除這種噪聲分量，正在研究一種對插值後的RGB數據運用噪聲去除過濾器的技術。圖3是示出傳統的自動聚焦攝像機模塊中的信號處理裝置(例如ISP)的構造的框圖。參考圖3，在傳統的AF攝像機模塊中的信號處理裝置150包括顏色插值部分151、顏色矩陣部分152、伽瑪部分153，亮度信號生成部分154和噪聲去除部分155。顏色插值部分151接收按照拜耳樣式的數據，並對所接收到的數據執行插值。顏色矩陣部分152和伽瑪部分153通過使用插值數據輸出按照拜耳樣式的R、G和B圖像的色階數據。亮度信號生成部分154處理R、G和B圖像的色階數據，並輸出亮度信號數據。噪音去除部分155去除RGB數據和亮度信號數據中包含的噪聲。這種傳統的信號處理裝置150包括兩個行緩衝區。首先，第一行緩衝區156用在從拜耳樣式數據輸出RGB數據的步驟中。也就是說， 第一行緩衝區156用在處理從顏色插值部分151到亮度信號生成部分154的數據的步驟中，其中第一行緩衝區156使用5x5蒙片(mask)。與此同時，第二行緩衝區157用在去除包含在RGB數據和亮度信號數據的噪聲和增強邊緣的步驟中。在這種情況下，為了在亮度分量中建立蒙片，蒙片必須建立在色度分量以及亮度分量中，因此需要較大的內存。也就是說，當如同拜耳樣式中那樣使用5x5蒙片時，在亮度分量中需要15行緩衝區。如上所述，為了執行自動聚焦功能，傳統的自動聚焦攝像機模塊必須具有單獨的 AF模塊，而且其信號處理裝置中必須包括額外的內存。因此，傳統的自動聚焦攝像機模塊實現小型化有難度，故生產成本增加，從而使得無法以合理的價格大量生產攝像機模塊。
發明內容
因此，提出了本發明，旨在努力解決現有技術中存在的這些問題，本發明的目的是提供一種具有自動聚焦功能的固定焦距攝像機模塊，其包括具有改進構造的信號處理單元，從而使得即使不使用單獨的AF攝像機模塊，也能夠提供與使用真正的AF攝像機模塊調整焦距時相同的效果。為了實現上述目標，本發明的一個實施方式提供了一種具有自動聚焦功能的固定焦距攝像機模塊，所述固定焦距攝像機模塊包括透鏡單元，聚集光；圖像傳感器，將已通過所述透鏡單元獲取的物體的圖像轉換成電信號並輸出所述電信號；信號處理單元，接收並處理已從所述圖像傳感器輸出的電信號以輸出圖像信號，並且自動調整所述透鏡單元的焦距；以及顯示單元，顯示從所述信號處理單元輸出的所述圖像信號。在這裡，信號處理單元包括顏色插值部分，對具有所述圖像傳感器中包含的濾色片的拜耳樣式的圖像數據執行插值；虛擬自動調焦部分，增強邊緣特徵並且去除按照所述圖像傳感器中包含的濾色片的拜耳樣式的圖像數據中包含的噪聲；加法部分，使所述顏色插值部分的輸出信號和所述虛擬自動調焦部分的輸出信號相加，並且輸出相加後的信號； 顏色矩陣部分，接收所述加法部分的輸出信號，並且輸出紅(R)、綠(G)和藍(B)圖像數據； 伽馬部分，調整所述紅(R)、綠(G)和藍(B)圖像數據的灰度電壓，並且輸出調整後的信號； 及亮度信號生成部分，接收所述伽瑪部分的輸出信號，並且生成並輸出亮度信號。優選地，所述信號處理單元還可以包括行緩衝區，所述行緩衝區存儲所述顏色插值部分的信息和所述虛擬自動調焦部分的信息。
在結合附圖閱讀了以下詳細說明後，本發明的上述目的以及其他特徵和優勢將變得更明顯。附圖中圖1示出傳統自動聚焦攝像機模塊的構造的框圖；圖2是示出傳統的自動聚焦攝像機模塊中的圖像傳感器的濾色片陣列的拜耳樣式的視圖；圖3是示出傳統的自動聚焦攝像機模塊中的信號處理裝置的構造的框圖；圖4是示出根據本發明實施例的具有自動聚焦功能的固定焦距攝像機模塊的構造的視圖；圖5是示出根據本發明實施例的具有自動聚焦功能的固定焦距攝像機模塊中的信號處理裝置的構造的框圖；以及圖6是示出根據本發明實施例的具有自動聚焦功能的固定焦距攝像機模塊中用於實施虛擬自動聚焦功能的數據流的視圖。
具體實施例方式現在將更詳細地描述本發明的優選實施例，附圖示出了該實施例的示例。儘可能地，在附圖和說明書中，使用相同的附圖標記來指代相同或相似的部件。圖4是示出根據本發明實施例的具有自動聚焦功能的固定焦距攝像機模塊的構造的視圖。如圖4所示，根據本發明的實施例，具有自動聚焦功能的固定焦距攝像機模塊包括透鏡單元410、圖像傳感器420、信號處理裝置430和顯示單元440。參考圖4，可以了解到，根據本發明實施例的具有自動聚焦功能的固定焦距攝像機模塊並不使用用於驅動透鏡的電動機和用於控制該電動機的微控制單元(MCU)，這不同於圖1所示的傳統的自動聚焦攝像機模塊。如上所述，本發明的中心構思是要調整信號處理裝置的構造，以便使得即使不使用用於驅動透鏡的電動機和用於控制該電動機的微控制單元(MCU)，也能夠執行自動聚焦功能。透鏡單元410執行聚光功能以獲取物體的圖像。圖像傳感器420將已通過透鏡單元410獲取的物體的圖像轉換成電信號，然後輸出該電信號。信號處理裝置430接收並處理從圖像傳感器420輸出的該電信號、輸出圖像信號並自動控制透鏡單元410的焦距。顯示單元440顯示從信號處理裝置430輸出的圖像信號。透鏡單元410、圖像傳感器420和顯示單元440具有與現有技術中的相應部件相同的構造，因而將省略對它們的說明，以下將描述信號處理裝置430。圖5是示出根據本發明實施例的具有自動聚焦功能的固定焦距攝像機模塊中的信號處理裝置的構造的框圖。圖6是示出根據本發明實施例的具有自動聚焦功能的固定焦距攝像機模塊中用於實施虛擬自動聚焦功能的數據流的視圖。參考圖5，根據本發明的實施例，在具有自動聚焦功能的固定焦距攝像機模塊中的信號處理裝置430包括顏色插值部分431 ；虛擬自動調焦部分432 ；加法部分433 ；顏色矩陣部分434 ；伽馬部分435 ；和亮度信號生成部分436。與傳統的自動聚焦攝像機模塊不同，在根據本發明實施例的具有自動聚焦功能的固定焦距攝像機模塊中所使用的信號處理裝置430以如下方式實施在拜耳層中執行用於控制噪音和解析度的算法。也就是說，關於按照圖像傳感器420中包含的濾色片的拜耳樣式的圖像數據，顏色插值部分431將R、G和B之中的一個像素設定為中心像素，並且通過使用在該中心像素周圍的色階數據來對餘下的兩個顏色執行插值。虛擬自動調焦部分432去除按照圖像傳感器420中包含的濾色片的拜耳樣式的圖像數據中包含的噪聲，並且增強邊緣特徵。加法部分433使顏色插值部分431的輸出信號和虛擬自動調焦部分432的輸出信號相加，並且輸出相加後的信號。顏色矩陣部分434接收加法部分433的輸出信號，並且輸出紅(R)、綠(G)和藍(B)圖像數據。伽馬部分435接收顏色矩陣部分434的輸出信號，調整紅(R)、綠(G)和藍(B)圖像數據的灰度電壓(gradation voltage)，並且輸出調整後的信號。亮度信號生成部分436 接收伽瑪部分435的輸出信號，而且生成並輸出亮度信號。參考圖5，在根據本發明實施例的具有自動聚焦功能的固定焦距攝像機模塊中的信號處理裝置430僅利用一個行緩衝區437就能夠同時執行數據插值和虛擬自動調焦功能，所以能夠在拜耳層中同時執行噪聲去除和邊緣增強。因此，與在亮度分量中執行噪聲去除和解析度提高的傳統自動聚焦攝像機模塊相比，根據本發明實施例的具有自動聚焦功能的固定焦距攝像機模塊能夠在使用較小的硬體的同時更有效地執行噪聲去除和解析度提高，並且因為固定焦距攝像機模塊使用了更寬範圍的蒙片，因此還能夠大大地提高解析度和去除噪聲。正如從上面的描述可知的，本發明提供了一種具有自動聚焦功能的固定焦距攝像機模塊，與在亮度分量中執行噪聲去除和解析度提高的傳統自動聚焦攝像機模塊相比，其能夠在使用較小的硬體的同時更有效地執行噪聲去除和解析度提高，並且由於使用了更寬範圍的蒙片，因而能夠極大地提高解析度和去除噪聲。儘管處於示意目的描述了本發明的優選實施例，但是本領域的技術人員將認識到在不超出附隨的權利要求所公開的本發明的範圍和精神的情況下，可以進行各種修改、補充和替代。
權利要求
1.一種具有自動聚焦功能的固定焦距攝像機模塊，包括 用於聚集光的透鏡單元；圖像傳感器，將已通過所述透鏡單元獲取的物體的圖像轉換成電信號，並輸出所述電信號；信號處理單元，接收並處理從所述圖像傳感器輸出的電信號以輸出圖像信號，並且自動調整所述透鏡單元的焦距；以及顯示單元，顯示從所述信號處理單元輸出的所述圖像信號。
2.根據權利要求1所述的固定焦距攝像機模塊，其中所述信號處理單元包括顏色插值部分，對具有所述圖像傳感器中包含的濾色片的拜耳樣式的圖像數據執行插值；虛擬自動調焦部分，增強邊緣特徵並且去除具有所述拜耳樣式的圖像數據中包含的噪聲；加法部分，使所述顏色插值部分的輸出信號和所述虛擬自動調焦部分的輸出信號相力口，並且輸出相加後的信號；顏色矩陣部分，接收所述加法部分的輸出信號，並且輸出紅(R)、綠(G)和藍(B)圖像數據；伽馬部分，調整所述紅(R)、綠(G)和藍(B)圖像數據的灰度電壓，並且輸出調整後的信號；及亮度信號生成部分，接收所述伽瑪部分的輸出信號，並且生成並輸出亮度信號。
3.根據權利要求2所述的固定焦距攝像機模塊，其中所述信號處理單元還包括行緩衝區，所述行緩衝區存儲所述顏色插值部分的信息和所述虛擬自動調焦部分的信息。
全文摘要
本發明提供了一種具有自動聚焦功能的固定焦距攝像機模塊，其包括能夠實施自動聚焦功能的信號處理單元，從而使得即使不使用單獨的自動聚焦攝像機模塊，也能夠獲得與真正的自動聚焦攝像機模塊相同的效果。具有自動聚焦功能的所述固定焦距攝像機模塊包括透鏡單元，聚集光；圖像傳感器，將已通過所述透鏡單元獲取的物體的圖像轉換成電信號並輸出所述電信號；信號處理單元，接收並處理已從所述圖像傳感器輸出的電信號以輸出圖像信號，並且自動調整所述透鏡單元的焦距；以及顯示單元，顯示從所述信號處理單元輸出的所述圖像信號。
文檔編號H04N5/232GK102469252SQ20101062387
公開日2012年5月23日 申請日期2010年12月31日 優先權日2010年11月9日
發明者尹弼相, 徐榮浩, 金鐘芯, 金銀 申請人:(株)賽麗康