滤光片的调整方法、装置及系统与流程

本发明涉及成像技术领域，尤其涉及一种滤光片的调整方法、装置及系统。

背景技术：

摄像头是常见的图像设备，其主要的光学器件是镜头和图像传感器。对于一个图像传感器而言，如果暴露于自然光中，它能接收到自然光中所有波段的光线，而摄像头所需要的光线是波段大约在400nm～760nm之间的可见光或波段大约在760nm～1000nm近红外光。为了达到理想的成像效果，摄像头成像时，需要将会产生干扰的其它波段的杂散光线滤除，保留所需要的波段的光线，这时，镜头上会组合一个滤光片。

在光线极弱的情况下，滤光后的光线的光强不足以使得图像传感器成像，这时候需要人工发射光线来给图像传感器提供足够的光强。即通过人工发射一束红外激光光束，在光源前方物体表面产生反射后射回滤光片表面，当光源的波长中心在滤光片的透过波长带宽范围内时，反射光可透过滤光片进入到感光芯片表面，从而对该前方物体成像。且光源中心波长越接近滤光片的相应中心波长，光线的透过率越高，成像越清晰。

但是，无论是滤光片还是光源，其中心波长会因温度、制作工艺等外界因素的影响在一定容差范围内产生漂移，导致光源发出光线的中心波长与滤光片的中心波长存在差异，这样的偏差决定了滤光片的带宽不能过窄，过窄的带宽会使得在两个中心波长偏差较大的情况下光线透过率衰减过于剧烈，其光强度不能满足成像要求，且采用带宽较大的滤光片则导致了更多的杂散光透过滤光片，以致图像传感器成像效果不理想，另外增加带滤光片的宽对 于解决透过弱光问题作用有限。

技术实现要素：

本发明提供一种一种滤光片的调整方法、装置及系统，用于提高滤光片的透过率，从而能够提高成像效果。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种滤光片的调整方法，包括：

逐次调整第一滤光片的偏转角度，获取所述第一滤光片在多个偏转角度下透过所述第一滤光片的入射光的光强，得到多个光强；

确定所述多个光强中的光强最大值对应的偏转角度作为目标偏转角度；

将第二滤光片的偏转角度调整为所述目标偏转角度；其中，所述第一滤光片与所述第二滤光片的光学性能一致，所述第二滤光片用于为图像传感器提供入射光。

可选的，所述逐次调整第一滤光片的偏转角度，获取所述第一滤光片在多个偏转角度下透过所述第一滤光片的入射光的光强，得到多个光强的步骤包括：

按照均匀的角度步进量对第一滤光片的偏转角度进行逐次调整；

通过光线传感器，获取每次调整所述第一滤光片的偏转角度后透过所述第一滤光片的入射光的光强对应的电信号，得到所述第一滤光片在多个偏转角度下对应的多个电信号。

可选的，所述获取所述多个光强中的光强最大值对应的偏转角度作为目标偏转角度包括：

在所述多个电信号中确定峰值电信号；

将所述峰值电信号对应的偏转角度作为所述目标偏转角度；

其中，所述电信号为电流信号或电压信号。

可选的，偏转角度的最大值是根据入射光光源的中心波长的容差范围确 定的。

可选的，所述第一滤光片与所述第二滤光片均为窄带滤光片。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种滤光片的调整装置，包括：

第一调整模块，用于逐次调整第一滤光片的偏转角度，获取所述第一滤光片在多个偏转角度下透过所述第一滤光片的入射光的光强，得到多个光强；

角度确定模块，用于确定所述多个光强中的光强最大值对应的偏转角度作为目标偏转角度；

第二调整模块，用于将第二滤光片的偏转角度调整为所述目标偏转角度；其中，所述第一滤光片与所述第二滤光片的光学性能一致，所述第二滤光片用于为图像传感器提供入射光。

可选的，所述第一调整模块，包括：

角度调节模块，用于按照均匀的角度步进量对第一滤光片的偏转角度进行逐次调整；

光电转换模块，用于通过光线传感器，获取每次调整所述第一滤光片的偏转角度后透过所述第一滤光片的入射光的光强对应的电信号，得到所述第一滤光片在多个偏转角度下对应的多个电信号。

可选的，所述角度确定模块用于：

在所述多个电信号中确定峰值电信号；将所述峰值电信号对应的偏转角度作为所述目标偏转角度；其中，所述电信号为电流信号或电压信号。

可选的，偏转角度的最大值是根据入射光光源的中心波长的容差范围确定的。

可选的，所述第一滤光片与所述第二滤光片均为窄带滤光片。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种成像系统，包括：第一滤光片、 第二滤光片、光电传感器、图像传感器以及权利要求上述的滤光片的调整装置；

所述第一滤光片，用于为所述光电传感器提供入射光；

所述光电传感器，用于将透过所述第一滤光片的入射光转换为电信号；

所述滤光片的调整装置，用于根据调整所述第一滤光片的偏转角度时所述光电传感器输出的电信号来确定目标偏转角度，并将所述第二滤光片调整为所述目标偏转角度；

所述第二滤光片，用于为所述图像传感器提供入射光；所述第一滤光片与所述第二滤光片均为窄带滤光片，且所述第一滤光片与所述第二滤光片的光学性能一致；

所述图像传感器，用于根据透过所述第二滤光片的入射光形成图像。

综上所述，本发明实施例提供的滤光片的调整方法，通过对逐次调整第一滤光片的偏转角度，获取不同偏转角度下透过第一滤光片的入射光的光强，并获取多个光强中的光强最大值对应的偏转角度，从而将光强最大值对应的偏转角度作为目标偏转角度来对第二滤光片进行调整，由于入射光的中心波长与滤光片的中心波长越接近，光信号透过滤光片的透过率越高，透过滤光片的光强就越强，因此通过不同偏转角度对应的光强来确定目标偏转角度，可以保证在第二滤光片被调整为目标偏转角度的时，第二滤光片的透过率达到峰值透过率，由于第二滤光片用于为图像传感器提供入射光，因此能够提高图像传感器的滤光片的透过率，从而能够提高成像效果。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

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是根据一示例性实施例示出的一种滤光片的调整方法的流程图；

图2是根据一示例性实施例示出的另一种滤光片的调整方法的流程图；

图3为图2所示实施例提供的不同滤光片带宽下入射光的中心波长与滤光片透过率关系示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种滤光片的调整装置的框图；

图5是图4所示实施例示出的第一调整模块的框图；

图6是根据一示例性实施例示出的一种成像系统的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是根据一示例性实施例示出的一种滤光片的调整方法的流程图，参见图1，该方法可以包括：

步骤101，逐次调整第一滤光片的偏转角度，获取第一滤光片在多个偏转角度下透过第一滤光片的入射光的光强，得到多个光强。

步骤102，确定多个光强中的光强最大值对应的偏转角度作为目标偏转角度。

步骤103，将第二滤光片的偏转角度调整为目标偏转角度；其中，第一滤光片与第二滤光片的光学性能一致，第二滤光片用于为图像传感器提供入射光。

其中，在本实施例中，可以是第一滤光片为光电传感器提供入射光，该光电传感器可以感应透过第一滤光片的入射光的光强大小，该光电传感器能够将入射光转换为电信号，例如是电流或者电压，电流或者电压越大，表示 入射光的光强越大，第二滤光片为图像传感器提供入射光，图像传感器可以根据透过第二滤光片的入射光生成图像。由于第一滤光片与第二滤光片的光学性能一致，因此先通过第一滤光片和光电传感器找到使第一滤光片的透过率最大的偏转角度，再将第二滤光片也调整为该偏转角度，从而使得第二滤光片的透过率也达到最大，进而使得图像传感器成像光线强度足够，提高成像质量。值得一提的，第二滤光片和图像传感器通常位于摄像头中，第一滤光片和光电传感器可以位于该摄像头中，也可以独立于该摄像头位于所述摄像头所在设备上的其他可以用于实现本实施例所述方法的位置。

综上所述，本发明实施例提供的滤光片的调整方法，通过对逐次调整第一滤光片的偏转角度，获取不同偏转角度下透过第一滤光片的入射光的光强，并获取多个光强中的光强最大值对应的偏转角度，从而将光强最大值对应的偏转角度作为目标偏转角度来对第二滤光片进行调整，由于入射光的中心波长与滤光片的中心波长越接近，光信号透过滤光片的透过率越高，透过滤光片的光强就越强，因此通过不同偏转角度对应的光强来确定目标偏转角度，可以保证在第二滤光片被调整为目标偏转角度的时，第二滤光片的透过率达到峰值透过率。

图2是根据一示例性实施例示出的另一种滤光片的调整方法的流程图，参见图2，该方法可以包括：

步骤201，按照均匀的角度步进量对第一滤光片的偏转角度进行逐次调整。

本实施例以光源为发光二极管(lightemittingdiode，led)进行举例说明，led作为光源，产生的光线在某一环境下具有相对稳定的中心波长λ，在这个中心波长λ附近所集中的能量最大。而对于第一滤光片，某一波长的光线透过第一滤光片的透过率大于其他波长的光线，则对应的最大透过率的 波长就是该条件下该第一滤光片的中心波长，记作λ0。

示例地，对于任意滤光片，可以假设该滤光片的带宽bw＝bw0，并且该滤光片的中心波长为λ0，由于透过该滤光片的入射光的中心波长λ为影响透过率d的唯一变量，则因此该滤光片的透过率可以表示为：

d＝h(λ)|bw＝bw0，表示d是以λ为变量的函数，该函数可以表示bw＝bw0时该滤光片的透过率d与入射光的中心波长λ的关系。

进一步的，图3为图2所示实施例提供的不同滤光片带宽下入射光的中心波长与滤光片透过率关系示意图，如图3所示，曲线1和曲线2表示两个不同滤光片带宽下入射光的中心波长与滤光片透过率关系曲线，其中曲线1表示的是带宽bw＝bw1的滤光片，曲线2表示的是带宽bw＝bw2的滤光片，λ0表示滤光片的中心波长。从图3可以看出，无论是带宽bw＝bw1的滤光片还是带宽bw＝bw2的滤光片，入射光的中心波长λ越接近滤光片的中心波长λ0时透过率d越高。

因此，从图3中可以得出以下结论：

dmax1＝h(λ0)|bw＝bw1，dmax2＝h(λ0)|bw＝bw2，即无论即λ＝λ0时透过率为峰值透过率。

d1＝h(λc)|bw＝bw1>d2＝h(λc)|bw＝bw2，其中，λc＝λ0±△λ，bw1<bw2，λn<λ0±△λ<λm，λn，λm为与λ0中心任意对称的波长，即λ在λn～λm的范围内时，滤光片带宽bw越小，透过率d越高。

d＝h(λ0±△λ1)|bw＝bw0>d＝h(λ0±△λ2)|bw＝bw0，其中△λ1与△λ2均为波长变量，其中，|△λ1|<|△λ2|。即在带宽一定的情况下，λ偏离λ0的值越大，透过率d越小。

由此可见，假设第一滤光片和第二滤光片的中心波长也为λ0，则入射光的中心波长λ与第一滤光片和第二滤光片的中心波长λ0的差距越大，该光线透过该第一滤光片的透过率越低，该光线透过该第一滤光片的后的光强也越 低。

由于在生产生活中，无论是led光源，还是摄像头中的滤光片，都会受到温度、制作工艺等原因的影响而产生一定的中心波长偏移。这种偏移会造成来自光源的入射光的中心波长与滤光片中心波长的差异，从而导致入射光透过滤光片的透过率降低，透射光光强减弱，从而导致成像质量的下降，而这种差异越大，成像质量也就越差。在这种情况下，为了让光线透过率不致于过低，现有技术通常需要增加滤光片的带宽。但是，宽带滤光片会透过很多杂散光，导致滤光效果较差。另一方面，增加带宽对于解决透过光光强较弱的问题效果较弱，有时也难以满足补充足够光强的需求。

另一方面，由于窄带滤光片与入射光的角度变化会导致滤光片对该光线的中心波长发生偏移，即斜入射的窄带滤光片，当入射光的角度增大时，滤光片的中心波长向短波方向移动(由于膜层有效光学厚度的减小，滤光片中心波长向短波侧移动)因此我们可以通过控制滤光片相对于入射光的偏转角度来调节滤光片的中心波长，则滤光片偏转角度α为影响滤光片中心波长λ0的变量。从而，滤光片的中心波长可以表示为：λ0＝f(α)，表示λ0是以α为变量的函数，其中：

α∈a，集合a＝{αmin，αmin+△α，αmin+2△α……αmax}，αmin为滤光片的偏转角度的最小值，αmax为滤光片偏转角度的最大值，该偏转角度的最大值是根据入射光光源的中心波长的容差范围确定的，且αmin、αmax、△α可以的具体取值可以视情况而定，其中，△α为滤光片每次调整的偏转角度的步进量。

根据上述的公式，可以得出：dmax＝p(α)|bw＝bw0，α∈a，即滤光片的峰值透过率dmax是以α为变量的函数，并且当滤光片带宽减小时有以下关系：

d1＝p(α)|bw＝bw1>d2＝p(α)|bw＝bw2，α∈a，bw1<bw2。

因此基于上述原理，在带宽越小时，入射光在滤光片滤光片中心波长附近所能达到的透过率越高，且考虑到窄带滤光片可以过滤杂散光，因此，本实施例中的第一滤光片与第二滤光片均采用窄带滤光片，并通过调整偏转角度的方法来调整第一滤光片的中心波长，使得第一滤光片的中心波长与入射光的中心波长尽可能的保持一致。在第一滤光片的偏转角度发生变化的时候，基于上述原理，第一滤光片的透过率随着偏转角度的变化而变化，从而透过第一滤光片的入射光的光强都会随着偏转角度的变化而变化，因此在不同偏转角度下透过第一滤光片的入射光的光强不相同。

故逐次调整第一滤光片的偏转角度，就可以得到每次调整偏转角度对应的一个光强。其中，所述逐次调整是按照均匀的角度步进量对第一滤光片的偏转角度进行逐次调整的(例如按照前述集合a中的偏转角度进行逐次调整)，即每次调整第一滤光片的偏转角度时，第一滤光片转动的角度是相同的。

需要说明的是，第一滤光片与第二滤光片的初始角度可以相同，也可以不同，且第一滤光片与第二滤光片的光学性能一致，光学性能一致可以指：中心波长、透过率、半带宽、截止率、截止波段一致。为了使第一滤光片与第二滤光片的光学性能一致，可在同一个滤光片母片上获得第一滤光片与第二滤光片，例如裁剪于同一母片的比较接近的位置。

步骤202，通过光线传感器，获取每次调整第一滤光片的偏转角度后透过第一滤光片的入射光的光强对应的电信号，得到第一滤光片在多个偏转角度下对应的多个电信号。

示例地，通过光线传感器，获取每次调整第一滤光片的偏转角度后透过第一滤光片的入射光的光强对应的电信号，得到第一滤光片在多个偏转角度下对应的多个电信号。

例如，按照前述集合a中的偏转角度进行逐次调整，记录每次偏转角度 后的电信号的值，这里的电信号可以是电压信号或者电流信号，本实施例以电压信号为例，假设得到的第一滤光片的偏转角度分别在αmin，αmin+△α，αmin+2△α……αmax时透过第一滤光片的入射光的光强对应的电压信号分别为v1，v2，v3……vn(n等于集合a中的元素总数)。其中，v1，v2，v3……vn与αmin，αmin+△α，αmin+2△α……αmax一一对应，且电压信号的电压值与透过第一滤光片的入射光的光强度成正比。

另外，举例来说，光电传感器可以是一个光电二极管，或者也可以是其它类型的可以将光信号转化为电信号的电子元件。

步骤203，在多个电信号中确定峰值电信号。

步骤204，将峰值电信号对应的偏转角度作为目标偏转角度。

以步骤202中得到的电压信号v1，v2，v3……vn为例，假设确定v3的电压值是电压信号v1，v2，v3……vn中的最大电压，则电压信号v3就是峰值电信号。

由于第一滤光片在偏转角度为αmin+2△α时光线传感器获取到了最大电压，说明第一滤光片在偏转角度为αmin+2△α时，透过第一滤光片的入射光的光强达到最大，第一滤光片在此偏转角度达到峰值透过率，从可以确定电压信号v3对应的偏转角度αmin+2△α就是我们需要的最佳偏转角度，将该角度作为目标偏转角度，记为α0。

步骤205，将第二滤光片的偏转角度调整为目标偏转角度。

由于第二滤光片与第一滤光片的光学性能相同，因此将第二滤光片的偏转角度调整为目标偏转角度α0时，基于与第一滤光片相同的光学性能，第二滤光片在此目标偏转角度α0下也可以达到峰值透过率，从而可以为图像传感器提供光强足够强的入射光，提高成像质量。

值得一提的，第二滤光片和图像传感器通常位于摄像头中，第一滤光片和光电传感器可以位于该摄像头中，也可以独立于该摄像头位于所述摄像头 所在设备(如手机)上的其他可以用于实现本实施例所述方法的位置。

综上所述，本发明实施例提供的滤光片的调整方法，通过对逐次调整第一滤光片的偏转角度，获取不同偏转角度下透过第一滤光片的入射光的光强，并获取多个光强中的光强最大值对应的偏转角度，从而将光强最大值对应的偏转角度作为目标偏转角度来对第二滤光片进行调整，由于入射光的中心波长与滤光片的中心波长越接近，光信号透过滤光片的透过率越高，透过滤光片的光强就越强，因此通过不同偏转角度对应的光强来确定目标偏转角度，可以保证在第二滤光片被调整为目标偏转角度的时，第二滤光片的透过率达到峰值透过率。

图4是根据一示例性实施例示出的一种滤光片的调整装置的框图。参见图4，该滤光片的调整装置1包括第一调整模块11，角度确定模块12，第二调整模块13。

第一调整模块11，用于逐次调整第一滤光片的偏转角度，获取所述第一滤光片在多个偏转角度下透过所述第一滤光片的入射光的光强，得到多个光强；

角度确定模块12，用于确定所述多个光强中的光强最大值对应的偏转角度作为目标偏转角度；

第二调整模块13，用于将第二滤光片的偏转角度调整为所述目标偏转角度；其中，所述第一滤光片与所述第二滤光片的光学性能一致，所述第二滤光片用于为图像传感器提供入射光。

可选的，图5是图4所示实施例示出的第一调整模块的框图，所述第一调整模块11，包括：

角度调节模块111，用于按照均匀的角度步进量对第一滤光片的偏转角度进行逐次调整；

光电转换模块112，用于通过光线传感器，获取每次调整所述第一滤光片的偏转角度后透过所述第一滤光片的入射光的光强对应的电信号，得到所述第一滤光片在多个偏转角度下对应的多个电信号。

可选的，所述角度确定模块111用于：

在所述多个电信号中确定峰值电信号；

将所述峰值电信号对应的偏转角度作为所述目标偏转角度；

其中，所述电信号为电流信号或电压信号。

可选的，偏转角度的最大值是根据入射光光源的中心波长的容差范围确定的。

可选的，所述第一滤光片与所述第二滤光片均为窄带滤光片。

综上所述，本发明实施例提供的滤光片的调整装置，通过对逐次调整第一滤光片的偏转角度，获取不同偏转角度下透过第一滤光片的入射光的光强，并获取多个光强中的光强最大值对应的偏转角度，从而将光强最大值对应的偏转角度作为目标偏转角度来对第二滤光片进行调整，由于入射光的中心波长与滤光片的中心波长越接近，光信号透过滤光片的透过率越高，透过滤光片的光强就越强，因此通过不同偏转角度对应的光强来确定目标偏转角度，可以保证在第二滤光片被调整为目标偏转角度的时，第二滤光片的透过率达到峰值透过率。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

图6是根据一示例性实施例示出的一种成像系统的示意图。参照图6，该成像系统100包括：第一滤光片2、第二滤光片3、光电传感器4、图像传感器5以及上述图5或图6的滤光片的调整装置1，该滤光片的调整装置1可用于执行图1或图2所示的方法。

第一滤光片2，用于为光电传感器4提供入射光。

光电传感器4，用于将透过第一滤光片2的入射光转换为电信号。

滤光片的调整装置1，用于根据调整第一滤光片2的偏转角度时光电传感器4输出的电信号来确定目标偏转角度，并将第二滤光片3调整为目标偏转角度。

第二滤光片3，用于为图像传感器5提供入射光；第一滤光片2与第二滤光片3均为窄带滤光片，且第一滤光片2与第二滤光片3的光学性能一致.

图像传感器5，用于根据透过第二滤光片的入射光形成图像。

关于上述实施例中的系统，其中各个装置执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。