微透镜阵列结构及其制造方法、复眼镜头、电子装置与流程

文档序号:17075008发布日期:2019-03-08 23:39阅读:253来源:国知局
微透镜阵列结构及其制造方法、复眼镜头、电子装置与流程

本申请涉及消费性电子技术领域,更具体而言,涉及一种微透镜阵列结构、复眼镜头、微透镜阵列结构的制造方法和电子装置。



背景技术:

微透镜阵列可以通过光刻然后热回流的方式制作,首先在平坦的树脂材料表面通过光刻的方式加工出一个个微小的柱状结构,然后在高温下使柱状树脂玻璃化,软化后的树脂在表面张力的作用下表面就会变成曲面,降温后原来的柱状结构就会变成一个个微小的凸透镜。此外,通过研磨或者注塑成型的方式也能制作微透镜阵列,根据要形成的微透镜阵列的表面形态设计相应的模具,在模具中注塑或者用磨具研磨出微透镜。

然而,利用光刻加热回流的方式制作的微透镜尺寸通常不能做大,做得比较大的时候微透镜表面不能产生比较大的弧度,屈光度有限,而且微透镜的一致性比较差。利用模具注塑或者研磨加工的方式,需要根据微透镜面型制作精密的模具,这样的模具加工难度非常大。



技术实现要素:

本申请实施方式提供一种微透镜阵列结构、复眼镜头、微透镜阵列结构的制造方法和电子装置。

本申请实施方式的微透镜阵列结构包括第一透镜阵列和第二透镜阵列,所述第一透镜阵列包括多个第一凸台,多个所述第一凸台沿第一方向排列;第二透镜阵列,所述第二透镜阵列包括多个第二凸台,多个所述第二凸台沿第二方向排列,多个所述第一凸台与多个所述第二凸台在第三方向上交叠形成所述微透镜阵列,所述第一方向与所述第二方向相交,所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。

本申请实施方式的复眼镜头包括本申请实施方式的微透镜阵列结构和影像感测器,所述影像感测器设置在所述微透镜阵列结构的像侧。

本申请实施方式的微透镜阵列结构的制造方法包括:形成第一透镜阵列,所述第一透镜阵列包括多个第一凸台,多个所述第一凸台沿第一方向排列;形成第二透镜阵列,所述第二透镜阵列包括多个第二凸台,多个所述第二凸台沿第二方向排列;和将所述第一透镜阵列与所述第二透镜阵列组合以使多个所述第一凸台与多个所述第二凸台在第三方向上交叠形成所述微透镜阵列,所述第一方向与所述第二方向相交,所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。

本申请实施方式的电子装置包括壳体和本申请实施方式的复眼镜头,所述复眼镜头设置在所述壳体上。

本申请实施方式的微透镜阵列结构、复眼镜头、微透镜阵列结构的制造方法和电子装置中,多个第一凸台与多个第二凸台交叠形成微透镜阵列,制造工艺简单,制作出来的微透镜阵列均匀性较好,成本较低。

本申请的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实施方式的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解,其中:

图1是本申请某些实施方式的电子装置的一个状态的立体结构示意图;

图2是本申请某些实施方式的电子装置的另一个状态的立体结构示意图;

图3是本申请某些实施方式的复眼镜头的结构示意图;

图4是本申请某些实施方式的复眼镜头的结构示意图;

图5是本申请某些实施方式的微透镜阵列结构的立体组装示意图;

图6是图5中的微透镜阵列结构沿vi-vi线的截面示意图;

图7是本申请某些实施方式的微透镜阵列结构的分解示意图;

图8是本申请某些实施方式的微透镜阵列结构的立体组装示意图;

图9是图8中的微透镜阵列结构沿ix-ix线的截面示意图;

图10是本申请某些实施方式的微透镜阵列结构的立体组装示意图;

图11是图10中的微透镜阵列结构沿xi-xi线的截面示意图;

图12是本申请某些实施方式的微透镜阵列结构沿与图5中vi-vi线对应位置截得的截面示意图;

图13是本申请某些实施方式的微透镜阵列结构的立体组装示意图;

图14是本申请某些实施方式的微透镜阵列结构的立体组装示意图;

图15是本申请某些实施方式的复眼镜头的部分立体结构示意图;

图16是本申请某些实施方式的元图像拼接的场景示意图;

图17是本申请某些实施方式的深度信息计算的场景示意图;

图18是本申请某些实施方式的微透镜阵列结构的制造方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

另外,下面结合附图描述的本申请的实施方式是示例性的,仅用于解释本申请的实施方式,而不能理解为对本申请的限制。

在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请一并参阅图1和图2,本申请实施方式的电子装置200包括壳体210及复眼镜头100。电子装置200可以是手机、平板电脑、游戏机、智能手表、头显设备、无人机等,本申请实施方式以电子装置200是手机为例进行说明,可以理解,电子装置200的具体形式并不限于手机。

壳体210可以作为电子装置200的功能元件的安装载体,壳体210可以为功能元件提供防尘、防水、防摔等的保护,功能元件可以是显示屏230或受话器250等。在本申请实施例中,壳体210包括主体211及可动支架212,可动支架212在驱动装置的驱动下可以相对于主体211运动,例如可动支架212可以相对于主体211滑动,以滑入主体211(如图1所示)内部或从主体211中滑出(如图2所示)。部分功能元件(例如显示屏230)可以安装在主体211上,另一部分功能元件(例如复眼镜头100、受话器250)可以安装在可动支架212上,可动支架212运动可带动该另一部分功能元件缩回主体211内或从主体211中伸出。

复眼镜头100安装在壳体210上。具体地,壳体210上可以开设有采集窗口,复眼镜头100与采集窗口对准安装以使复眼镜头100采集图像信息。在本申请实施例中,复眼镜头100安装在可动支架212上,用户在需要使用复眼镜头100时,可以触发可动支架212从主体211中滑出以带动复眼镜头100从主体211中伸出,在不需要使用复眼镜头100时,可以触发可动支架212滑入主体211以带动复眼镜头100缩回到主体211中。当然,图1和图2所示仅是对壳体210的一种具体形式的举例,不能理解为对本申请的壳体210的限制,例如在另一个例子中,壳体210上开设的采集窗口可以是固定不动的,复眼镜头100固定设置且与采集窗口对准;在又一个例子中,复眼镜头100固定设置在显示屏230的下方。

请参阅图3和图4,复眼镜头100包括影像感测器30和微透镜阵列结构10。

影像感测器30设置在微透镜阵列结构10的像侧。影像感测器30可以采用互补金属氧化物半导体(complementarymetaloxidesemiconductor,cmos)影像感测器或者电荷耦合元件(charge-coupleddevice,ccd)影像感测器。影像感测器30为一整块结构,即物理上不分区。影像感测器30包括多个感光像素32(如图15所示,复眼镜头100还可包括衬底40,多个感光像素32形成在衬底40上),每个感光像素32均用于将光信号转化为电信号。当复眼镜头100工作时,壳体210外的光线从采集窗口入射,再穿过微透镜阵列结构10在影像感测器30上成像。

本实施方式中,复眼镜头100还可以包括滤光片50,滤光片50位于微透镜阵列结构10背向影像感测器30的一侧。也即是说,微透镜阵列结构10位于滤光片50与影像感测器30之间。此时,壳体210外的光线从采集窗口入射,再依次穿过滤光片50和微透镜阵列结构10在影像感测器30上成像。滤光片50也为一整块结构,即物理上不分区。滤光片50可以为红外通过滤光片,红外通过滤光片用于调整成像的光线波长区段,具体用于隔绝可见光而使红外光进入影像感测器30;或者,滤光片50为红外截止滤光片,红外截止滤光片用于调整成像的光线波长区段,具体用于隔绝红外光进入影像感测器30,从而防止红外光对正常影像色彩与清晰度造成影响。

请参阅图5和图6,微透镜阵列结构10包括第一透镜阵列12和第二透镜阵列14。

第一透镜阵列12包括多个第一凸台126,多个第一凸台126沿第一方向(如图5中的x轴方向)排列。每个第一凸台126均呈半圆柱形(或其他合适的形状),以实现光学聚焦效果。第一透镜阵列12包括相背的第一平坦面122和第一凸起面124(类似波浪面)。多个第一凸台126共同形成第一凸起面124。具体地,每个第一凸台126包括第一子凸起面,多个第一凸台126的多个第一子凸起面相连形成第一凸起面124。多个第一凸台126共同形成第一平坦面122。具体地,每个第一凸台126包括第一子平坦面,多个第一凸台126的多个第一子平坦面相连形成第一平坦面122。

第二透镜阵列14包括多个第二凸台146,多个第二凸台146沿第二方向(如图5中的y轴方向)排列。每个第二凸台146均呈半圆柱形(或其他合适的形状),以实现光学聚焦效果。第二透镜阵列14包括相背的第二平坦面142和第二凸起面144(类似波浪面)。多个第二凸台146共同形成第二凸起面144。具体地,每个第二凸台146包括第二子凸起面,多个第二凸台146的多个第二子凸起面相连形成第二凸起面144。多个第二凸台146共同第二平坦面142。具体地,每个第二凸台146包括第二子平坦面,多个第二凸台146的多个第二子平坦面相连形成第二平坦面142。

多个第一凸台126与多个第二凸台146在第三方向(如图5中的z轴方向)上交叠形成微透镜阵列。第一方向与第二方向相交,第三方向垂直于第一方向和第二方向。以图5为例,第一凸台126和第二凸台146的数量均为20个,即20个第一凸台126沿x轴方向排列构成1*20的第一透镜阵列12,20个第二凸台146沿y轴方向排列构成20*1的第二透镜阵列14,20个第一凸台126与20个第二凸台146在z轴方向交叠形成20*20的微透镜阵列。本实施方式中,第一方向与第二方向相交,第三方向垂直于第一方向和第二方向。第一方向与第二方向相交指的是第一方向与第二方向既不重合也不相互平行,它们在立体空间的投影相交,具体地可形成30度、45度、60度、75度、90度等夹角,例如图5中该夹角为90度。

请结合图7,在制造本申请实施方式的微透镜阵列结构10时,可以先分别形成包括有多个第一凸台126的第一透镜阵列12及包括有多个第二凸台146的第二透镜阵列14,然后再将第一透镜阵列12与第二透镜阵列14组合以使多个第一凸台126与多个第二凸台146在第三方向上交叠形成微透镜阵列,微透镜阵列包括多个微透镜101,如图6中虚线所示部分,每个微透镜101由长度方向为y方向的第一凸台126与长度方向为x方向的第二凸台146交叠形成,每个微透镜101由该第一凸台126上与该第二凸台146交叠的部分及该第二凸台146上与该第一凸台126交叠的部分组成。具体地,可以通过纳米压印技术在立方体(长方体或正方体)的整块透镜结构上形成沿第一方向排列的多个第一凸台126以作为第一透镜阵列12,多个第一凸台126依次衔接,彼此之间没有空隙,以能够形成更紧密排布的微透镜阵列,从而复眼镜头100能够采集更多的图像信息。第二透镜阵列14可以通过相同的方式形成,在此不重复说明。将第一透镜阵列12与第二透镜阵列14组合以使多个第一凸台126与多个第二凸台146在第三方向上交叠形成微透镜阵列可以是将第一透镜阵列12置于第二透镜阵列14上;或者将第二透镜阵列14置于第一透镜阵列12上,并使得多个第一凸台126与多个第二凸台146交错排布(例如纵横交错排布),且在第三方向上相互抵触或接触配合。本实施方式中,形成第一透镜阵列12和第二透镜阵列14所采用的材料均可以是玻璃、塑料或其他。微透镜阵列与影像感测器30可对准,具体地,每个微透镜101的光轴与影像感测器30的法线重合,以具有较好的光学成像效果。

本申请实施方式的微透镜阵列结构10中,多个第一凸台126与多个第二凸台146交叠形成微透镜阵列,制造工艺简单,制作出来的微透镜阵列均匀性较好(即整齐排列,结构一致),成本较低。由于没有采用光刻加热回流的方式和模具注塑或者研磨加工的方式制作,因此不存在微透镜尺寸不能做大的问题,或是微透镜尺寸做得比较大的时候屈光度有限、一致性性较差的问题,或是精密的模具加工难度非常大的问题。

另外,由于多个第一凸台126一体成型,多个第二凸台146一体成型,多个第一凸台126不需要通过胶水等方式固定在一起,多个第二凸台146也不需要通过胶水等方式固定在一起。当将第一透镜阵列12与第二透镜阵列14组装在一起时,多个第一凸台126之间不会发生相互偏移,多个第二凸台146之间也不会发生相互偏移,组装稳定性较高。

再有,当将第一透镜阵列12与第二透镜阵列14组装在一起时,第一凸台126与第二凸台146之间也可以不用胶水(如光学胶)等方式进行固定,只需要将第一凸台126与第二凸台146抵触,通过复眼镜头100的镜筒或其他元件分别将第一透镜阵列12与第二透镜阵列14固定,整个复眼镜头100的安装方式较为简单。当其中一个透镜阵列例如第一透镜阵列12或是第二透镜阵列14损坏时,还可以仅将第一透镜阵列12或第二透镜阵列14拆卸下来进行更换。

最后,微透镜阵列中每个微透镜101的焦距相同,复眼镜头100可作为定焦镜头(不涉及对焦),当被摄物目标处于复眼镜头100的有效焦距范围内,能够清晰成像,较适合作为电子装置100的前置镜头。

请参阅图8和图9,在一个实施例中,当第一透镜阵列12与第二透镜阵列14组合时,第一平坦面122与第二平坦面142结合。此时,第一平坦面122与第二平坦面142的结合区域能够完全的贴合在一起,结合紧密,稳定性更高,也不会有水分或杂质进入到第一透镜阵列12与第二透镜阵列14之间,有利于保证微透镜阵列结构10的使用寿命和复眼镜头100良好的成像品质。

请参阅图5和图6,在一个实施例中,当第一透镜阵列12与第二透镜阵列14组合时,第一凸起面124与第二平坦面142结合。此时,微透镜阵列结构10与复眼镜头100的其他结构(例如镜筒、影像感测器30等)组装时,第一平坦面122能够很好的安装于其他结构上。

在一个实施例中,当第一透镜阵列12与第二透镜阵列14组合时,第一平坦面122与第二凸起面144结合(与图5和图6中第一凸起面124与第二平坦面142结合类似)。此时,微透镜阵列结构10与复眼镜头100的其他结构(例如镜筒、滤光片50等)组装时,第二平坦面142能够很好的安装于其他结构上。

请参阅图10和图11,在一个实施例中,当第一透镜阵列12与第二透镜阵列14组合时,第一凸起面124与第二凸起面144结合。此时,微透镜阵列结构10与复眼镜头100的其他结构(例如镜筒、影像感测器30、滤光片50等)组装时,第一平坦面122和第二平坦面142能够很好的安装于其他结构上,且由于第一凸起面124与第二凸起面144由于没有暴露在外侧(与其他结构结合的一侧),第一凸起面124与第二凸起面144不会由于受到其他结构的磨损而影响光学聚焦效果。

本实施方式中,第一平坦面122与第二平坦面142结合、第一平坦面122与第二凸起面144结合、第一凸起面124与第二平坦面142结合、第一凸起面124与第二凸起面144结合,能够分别实现不同的焦距和视场角。

请参阅图5、图8和图10,上述各实施例中,第一平坦面122和第二平坦面142可以均为平面结构,此时,影像感测器30也为平面结构,以便于实现微透镜阵列与影像感测器30对准,保证复眼镜头100良好的成像品质,且有利于复眼镜头100的组装。可以理解,平面结构是指面上任意两点的连线整个落在此面上。

请参阅图12,上述各实施例中,第一平坦面122和第二平坦面142可以均为曲面结构,此时,影像感测器30也为曲面结构,以便于实现微透镜阵列与影像感测器30对准,保证复眼镜头100良好的成像品质,且复眼镜头100的视场角更大,能够收集更多的光线,相较于平面结合而言体积也更小。此时,若复眼镜头100还包括滤光片50,则滤光片50也可为曲面结构,以更好的过滤光线。

进一步地,当第一平坦面122与第二平坦面142结合时,第一平坦面122的弯曲程度与第二平坦面142的弯曲程度相同。当第一平坦面122与第二凸起面144结合时,第一平坦面122的弯曲程度与第二凸起面144的弯曲程度相同。当第一凸起面124与第二平坦面142结合时,第一凸起面124的弯曲程度与第二平坦面142的弯曲程度相同(如图12所示)。当第一凸起面124与第二凸起面144结合时,第一凸起面124的弯曲程度与第二凸起面144的弯曲程度相同。需要指出的是,凸起面的弯曲程度可以看作是凸起面外接圆弧的弯曲程度,或是每个凸台与对应的平坦面之间具有一距离最远的点,凸起面的弯曲程度为多个凸台的多个点形成的弧线的弯曲程度。

第一平坦面122、第一凸起面124、第二平坦面142和第二凸起面144的面型可以均为非球面、球面、菲涅尔面或二元光学面中的任意一种。例如,第一平坦面122、第一凸起面124、第二平坦面142和第二凸起面144均为非球面;或者,第一平坦面122和第一凸起面124为非球面,第二平坦面142为球面,第二凸起面144为菲涅尔面;或者,第一平坦面122为非球面,第一凸起面124为球面,第二平坦面142为菲涅尔面,第二凸起面144为二元光学面等。

当面型选用非球面时,有利于修正复眼镜头100的像差,解决视界歪曲等问题,同时透镜更轻、更薄、更平,且仍然能保持优异的抗冲击性能;当面型选用球面时,微透镜阵列结构10制造工艺较为简单;当面型选用菲涅尔面时,复眼镜头100成像较为明亮、亮度均匀,不易出现边角变暗、模糊的问题;当面型选用二元光学面时,透镜重量轻、成本低,并能实现传统光学难以完成的微小、阵列、集成等新功能。

请再次参阅图5,当第一方向与第二方向垂直,且每个第一凸台126的宽度等于每个第二凸台146的宽度时,多个第一凸台126与多个第二凸台146形成的微透镜阵列为正方形的微透镜阵列。请参阅图13,当第一方向与第二方向垂直,且每个第一凸台126的宽度大于每个第二凸台146的宽度或者每个第二凸台146的宽度大于第一凸台126的宽度(如图13所示)时,多个第一凸台126与多个第二凸台146形成的微透镜阵列为长方形微透镜阵列。请参阅图14,当第一方向与第二方向相交且第一方向不与第二方向垂直时,多个第一凸台126与多个第二凸台146形成的微透镜阵列为平行四边形微透镜阵列。本实施方式的微透镜阵列可以为正方形微透镜阵列、长方形微透镜阵列或平行四边形微透镜阵列,以适用于多种不同形状、结构或功能的复眼镜头100。

请参阅图15,形成在衬底40上的所有感光像素32划分为多个感光像素集合,每个感光像素集合中包括多个感光像素32。在一个例子中,每个感光像素集合可以包括70×70个感光像素32。当然,70×70的数量仅为示例,在其他例子中,每个感光像素集合中还可以包括60×60、80×80、100×100个感光像素32等等,在此不做限制。每个感光像素集合中的感光像素32的数量越多,对应形成的元图像的分辨率越高。多个感光像素集合可以呈横向排列、纵向排列、“田”字形排列等。

微透镜阵列结构10覆盖多个感光像素集合。每个感光像素集合中的多个感光像素32可以接收穿过微透镜阵列结构10后入射的光线以输出对应该感光像素集合的一张元图像。多个感光像素集合可以输出多张元图像。在一个例子中,微透镜阵列结构10包括多个微透镜101,每个微透镜101覆盖一个感光像素集合。场景中的光线穿过微透镜101后入射到对应的感光像素集合中的多个感光像素32上,以使多个感光像素32接收光线并对应输出多个电信号,同一感光像素集合中的多个感光像素32输出的多个电信号形成一张元图像。

请参阅图2,电子装置200还可包括处理器(或者该处理器也可以为复眼镜头100的处理器)。处理器安装在壳体210内。处理器可以用于控制多个感光像素32曝光以接收穿过微透镜阵列结构10的光线,并接收每个感光像素32输出的电信号以形成与多个感光像素集合一一对应的元图像。处理器还可以用于融合多张元图像得到合并图像、根据至少两张元图像计算场景的深度信息、以及根据深度信息对合并图像做预定处理。

在一个例子中,处理器用于融合多张元图像得到合并图像时,处理器实际上执行以下操作:选取两张元图像,一张元图像作为基准元图像,另一张元图像作为待匹配元图像;将基准元图像划分为多张块图像,并从多张块图像中选取一张块图像作为基准块图像;在待匹配元图像中寻找与基准块图像匹配的匹配块图像以形成匹配图像对;循环执行上述划分步骤及上述寻找步骤以遍历基准元图像中的多张块图像,得到多个匹配图像对;融合每个匹配图像对中的基准块图像和匹配块图像得到融合子图像,并拼接多张融合子图像以获取拼接子图像;将拼接子图像作为新的基准元图像,从剩余的多张元图像中选取一张元图像作为新的待匹配元图像,并循环执行上述将基准元图像划分为多张块图像的步骤至获取拼接子图像的步骤以融合得到合并图像。其中,循环执行将基准元图像划分为多张块图像的步骤时是以前一次的拼接子图像作为基准元图像。

具体地,如图16所示,假设有n张元图像,分别为元图像p1、p2、p3…pn,则处理器首先从n张元图像中选出两张元图像:如元图像p1和元图像p2,并将元图像p1作为基准元图像,元图像p2作为待匹配元图像。随后,处理器将基准元图像p1划分为多张块图像,如9张块图像:块图像p1-00、块图像p1-01、块图像p1-02、块图像p1-10、块图像p1-11、块图像p1-12、块图像p1-20、块图像p1-21、块图像p1-22。随后,处理器从9张块图像中选取一张块图像作为基准块图像,例如,选取块图像p1-00作为基准块图像。在确定基准块图像p1-00之后,处理器在待匹配元图像p2中寻找与基准块图像p1-00匹配的匹配块图像。具体地,处理器在待匹配元图像p2中寻找与基准块图像p1-00的位置对应的区域p2~00,并对基准块图像p1-00与区域p2~00做相关性计算,以判断区域p2~00是否为与基准块图像p1-00匹配的匹配块图像,如果相关性大于预定相关值,则确定区域p2~00为与基准块图像p1-00匹配的匹配块图像,并对区域p2~00做标记以便后续做图像融合;反之,则在待匹配元图像p2中,以区域p2~00为起始点,向x方向和/或y方向按照预定移动步距移动与基准块图像p1-00的大小相同的矩形框,每移动一次矩形框,矩形框所框出来的区域均需要与基准块图像p1-00做相关性计算,以判断矩形框所框出来的区域是否为与基准块图像p1-00匹配的匹配块图像,如果矩形框所框出来的区域为与基准块图像p1-00匹配的匹配块图像,则对矩形框框出来的区域做标记,否则,矩形框继续移动,直至遍历整张元图像p2为止。如图16所示,由于输出基准元图像p1的感光像素集合与输出待匹配元图像p2的感光像素集合的视场差异,基准块图像p1-00在待匹配元图像p2中无法找到与其匹配的匹配块图像,此时同样输出图像匹配对,但图像匹配对中仅包含基准块图像p1-00。

在寻找完基准块图像p1-00的匹配块图像后,处理器将基准块图像p1-00更换为块图像p1-01,并按照上述的方式寻找与基准块图像p1-01匹配的匹配块图像。如图16所示,与基准块图像p1-01匹配的匹配块图像为块图像p12-01,此时输出图像匹配对,图像匹配对包括基准块图像p1-01和匹配块图像p12-01。随后,处理器继续更换基准块图像,并继续执行上述寻找步骤。如此循环往复,直至确定出基准元图像p1中的所有块图像的匹配块图像,并输出与块图像的数量一致的多对图像匹配对。如图16所示,元图像p1中每张块图像对应的图像匹配对分别为:“p1-00”、“p1-01=p12-01”、“p1-02=p12-02”、“p1-10”、“p1-11=p12-11”、“p1-12=p12-12”、“p1-20”、“p1-21=p12-21”、“p1-22=p12-22”。随后,处理器对包括两张块图像的图像匹配对中的块图像做融合,具体地,对每对图像匹配对中的基准块图像和匹配块图像进行融合得到融合子图像,对于仅包括一张块图像的图像匹配对而言,该图像匹配对中的基准块图像即为融合子图像。如此,即可得到与多对图像匹配对一一对应的多张融合子图像。随后,处理器将多张融合子图像进行拼接即可得到初始的拼接子图像。进一步地,处理器需要截取出待匹配元图像p2中除去已与基准元图像p1相匹配的区域之外的未匹配区域,并将初始的拼接子图像与这部分未匹配区域做拼接,从而得到最终的拼接子图像pm,其中,拼接子图像的像素个数大于基准元图像p1及待匹配元图像p2的像素个数。可以理解,未匹配区域是在基准元图像p1中无法找到与这部分区域匹配的图像,说明未匹配区域的图像是基准元图像p1没有的,这是由于输出基准元图像p1的感光像素集合和输出待匹配元图像p2的感光像素集合之间的视场差异导致的,形成拼接子图像pm时,将未匹配区域的图像也拼接到拼接子图像pm中可以保证复眼镜头100拍摄的画面的完整性。

在形成拼接子图像pm后,处理器将拼接子图像pm作为新的基准元图像,并从剩余的元图像p3、p4、p5…pn中继续挑选一张元图像作为新的待匹配元图像。随后,处理器按照上述的基准元图像p1和待匹配元图像p2的融合拼接方式,将基准元图像pm划分为多张块图像,并在待匹配元图像p3中寻找与基准元图像pm中的多张块图像分别匹配的匹配块图像,再执行上述的融合和拼接过程以将基准元图像pm和待匹配元图像p3融合拼接成一张新的拼接子图像pm。随后,处理器再将新的拼接子图像pm作为新的基准元图像,并从剩余的元图像p4、p5、p6…pn中继续挑选一张元图像作为新的待匹配元图像。如此循环往复,直至将所有元图像均融合拼接完毕为止,最终得到一张合并图像,合并图像具有较高的分辨率。

在一个例子中,处理器根据至少两张元图像计算场景的深度信息时,具体执行以下操作:将多张元图像划分为基准图像集合和待匹配图像集合,基准图像集合中包括多张元图像,待匹配图像集合中包括多张元图像;从基准图像集合中选取一张元图像作为基准元图像,从待匹配图像集合中选取一张元图像作为待匹配元图像;将基准元图像划分为多张块图像,并从多张块图像中选取一张块图像作为基准块图像;在待匹配元图像中寻找与基准块图像匹配的匹配块图像以形成匹配图像对;根据匹配图像对中的基准块图像和匹配块图像的视差计算所述深度信息;循环执行划分步骤、寻找步骤及计算步骤以遍历基准元图像中的多张块图像,以获取多个深度信息;循环执行上述从基准图像集合中选取一张元图像作为基准元图像的步骤至获取多个深度信息的步骤以遍历基准图像集合中的多张元图像,得到多个深度信息。

具体地,如图17所示,假设有16张元图像,分别为元图像p1、p2、p3…p16,则处理器将16张元图像划分为两个集合:基准图像集合和待匹配图像集合。其中,基准图像集合包括元图像p1、元图像p2、元图像p5、元图像p6、元图像p9、元图像p10、元图像p13、元图像p14;待匹配图像集合包括元图像p3、元图像p4、元图像p7、元图像p8、元图像p11、元图像p12、元图像p15、元图像p16。随后,处理器从基准图像集合中选取一张元图像作为基准元图像,如选择元图像p1作为基准元图像,并从待匹配图像集合中选取一张元图像作为待匹配元图像,如选择元图像p3作为待匹配元图像。随后,处理器将基准元图像p1划分为多张块图像,如9张块图像:块图像p1-00、块图像p1-01、块图像p1-02、块图像p1-10、块图像p1-11、块图像p1-12、块图像p1-20、块图像p1-21、块图像p1-22。随后,处理器从9张块图像中选取一张块图像作为基准块图像,例如,选取块图像p1-00作为基准块图像。在确定基准块图像p1-00之后,处理器在待匹配元图像p3中寻找与基准块图像p1-00匹配的匹配块图像。具体地,处理器在待匹配元图像p3中寻找与基准块图像p1-00位置对应的区域p3~00,并对基准块图像p1-00与区域p3~00做相关性计算,以判断区域p3~00是否为与基准块图像p1-00匹配的匹配块图像,如果相关性大于预定相关值,则确定区域p3~00为与基准块图像p1-00匹配的匹配块图像,并对区域p3~00做标记以便后续做深度信息计算;反之,则在待匹配元图像p3中,以区域p3~00为起始点,向x方向和/或y方向按照预定移动步距移动与基准块图像p1-00的大小相同的矩形框,每移动一次矩形框,矩形框所框出来的区域均需要与基准块图像p1-00做相关性计算,以判断矩形框所框出来的区域是否为与基准块图像p1-00匹配的匹配块图像,如果矩形框所框出来的区域为与基准块图像p1-00匹配的匹配块图像,则对矩形框框出来的区域做标记,否则,矩形框继续移动,直至遍历整张元图像p3为止。如图17所示,由于输出基准元图像p1的感光像素集合与输出待匹配元图像p3的感光像素集合的视场差异,基准块图像p1-00在待匹配元图像p3中无法找到与其匹配的匹配块图像,此时同样输出图像匹配对,但图像匹配对中仅包含基准块图像p1-00。

在寻找完基准块图像p1-00的匹配块图像后,处理器将基准块图像p1-00更换为块图像p1-01,并按照上述的方式寻找与基准块图像p1-01匹配的匹配块图像。如图17所示,与基准块图像p1-01匹配的匹配块图像为块图像p13-01,此时输出图像匹配对,图像匹配对包括基准块图像p1-01和匹配块图像p13-01。随后,处理器继续更换基准块图像,并继续执行上述寻找步骤。如此循环往复,直至确定出基准元图像p1中的所有块图像的匹配块图像,并输出与块图像的数量一致的多对图像匹配对。如图17所示,元图像p1中每张块图像对应的图像匹配对分别为:“p1-00”、“p1-01=p13-01”、“p1-02=p13-02”、“p1-10”、“p1-11=p13-11”、“p1-12=p13-12”、“p1-20”、“p1-21=p13-21”、“p1-22=p13-22”。随后,处理器将包含两张元图像的图像匹配对筛选出来,并对每一对图像匹配对中的基准块图像与匹配块图像做视差计算以得到至少一个深度信息d。具体地,处理器基于基准块图像在基准元图像p1中的坐标位置、匹配块图像在待匹配元图像p3中的坐标位置、输出基准元图像p1的感光像素集合与输出待匹配元图像p3的感光像素集合之间的位置关系来做视差计算以得到至少一个深度信息d。如此,对多对图像匹配对中的基准块图像与匹配块图像做视差计算即可得到多个深度信息d。

随后,处理器从基准图像集合的剩余的元图像中选取一张元图像作为新的基准元图像,如选取元图像p2作为新的基准元图像,并从待匹配图像集合的剩余的元图像中选取一张元图像作为新的待匹配元图像,如选取元图像p4作为新的待匹配元图像。随后,处理器按照上述的深度信息d的计算方式对基准元图像p2与待匹配元图像p4进行处理,以得到多个深度信息d。随后,处理器从基准图像集合的剩余的元图像中选取一张元图像作为新的基准元图像,如选取元图像p5作为新的基准元图像,并从待匹配图像集合的剩余的元图像中选取一张元图像作为新的待匹配元图像,如选取元图像p7作为新的待匹配元图像。如此循环往复,直至处理器执行完对基准元图像p14与待匹配元图像p16的深度信息d计算为止。如此,即可得到多个深度信息d,对多个深度信息d进行融合,即可得到场景的深度图像,其中,深度信息d指示场景中的各个物体与复眼镜头100之间的距离。

在一个例子中,处理器用于根据深度信息对合并图像做预定处理时,处理器具体执行以下操作:根据深度信息确定合并图像的前景区域和背景区域;根据深度信息对背景区域做虚化处理。

合并图像与深度图像具有一定的映射关系,合并图像中的每个像素可以在深度图像中找到对应的深度信息。在获取到场景的深度信息后,处理器可以根据深度信息对合并图像做前景区域和背景区域的分割。具体地,在一个例子中,处理器可以直接根据一个预设深度对合并图像做前景区域和背景区域的分割,即,将深度信息大于预设深度的像素归并为背景区域,将深度信息小于或等于预设深度的像素归并为前景区域。随后,处理器对前景区域不做处理,或者对前景区域做适当的锐化处理。同时,处理器对背景区域做虚化处理。处理器虚化处理背景区域时,背景区域的所有像素可以具有相同的虚化程度。或者,处理器虚化处理背景区域时,处理器也可进一步对背景区域进行划分,将背景区域划分为由近及远的多个子区域,沿由近及远的方向,对子区域的虚化程度依次增大,其中,每个子区域中的多个像素具有相同的虚化程度。如此,对背景区域做不同程度虚化,可以提升最终输出的合并图像的质量。

在一个例子中,处理器用于根据深度信息对合并图像做预定处理时,处理器具体执行以下操作:根据用户输入确定合并图像的待对焦区域;根据深度信息对合并图像的除待对焦区域外的区域做虚化处理。其中,用户输入可以包括:用户在可触摸的显示屏230上点击预览的合并图像对应于显示屏230的某个位置,处理器以该位置点为中心点,向外扩大预定大小和形状的区域以得到待对焦区域。或者,处理器记录用户之前多次使用电子装置200时点击的显示屏230的多个位置,并将点击次数最多的位置作为默认位置,在用户未点击显示屏230时,处理器以默认位置为中心点,向外扩大预定大小和形状的区域以得到待对焦区域。

合并图像与深度图像具有一定的映射关系,合并图像中的每个像素可以在深度图像中找到对应的深度信息。在获取到场景的深度信息以及确定合并图像的待对焦区域后,处理器可以对待对焦区域不做处理,或者对待对焦区域做适当的锐化处理。同时,处理器对除待对焦区域外的区域(即,非对焦区域)做虚化处理。具体地,处理器可以对非对焦区域中的所有像素做同一虚化程度的虚化处理。或者,处理器还可以根据深度信息将非对焦区域进一步划分为由近及远的多个子区域,沿由近及远的方向,对子区域的虚化程度依次增大,其中,每个子区域中的多个像素具有相同的虚化程度。如此,对非对焦区域做不同程度虚化,可以提升最终输出的合并图像的质量。

本申请实施方式的电子装置200中,微透镜阵列结构10覆盖多个感光像素集合,每个感光像素集合均可以输出元图像,元图像经处理器融合后可以得到高分辨率的合并图像。电子装置200无需设置多个传统的摄像头即可拍摄到分辨率较高的合并图像,复眼镜头100的整体尺寸较小,有利于集成在对厚度要求较高的电子装置200上,并且,相较于多个传统的摄像头而言,复眼镜头100的成本也较低,进一步地可以减小电子装置200的制造成本。

请参阅图18,本申请实施方式的微透镜阵列结构10的制造方法包括:

01:形成第一透镜阵列12,第一透镜阵列12包括多个第一凸台126,多个第一凸台126沿第一方向排列;

02:形成第二透镜阵列14,第二透镜阵列14包括多个第二凸台146,多个第二凸台146沿第二方向排列;和

03:将第一透镜阵列12与第二透镜阵列14组合以使多个第一凸台126与多个第二凸台146在第三方向上交叠形成微透镜阵列,第一方向与第二方向相交,第三方向垂直于第一方向和第二方向。

可以理解,前述对微透镜阵列结构10的解释说明均适用于本实施方式的微透镜阵列结构10的制造方法,在此不再展开说明。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1