一种图像撷取装置及图像撷取方法与流程

本发明涉及图像传感器领域，特别涉及一种图像撷取装置及图像撷取方法。

背景技术：

色彩分辨率是衡量一个图像传感器颜色鲜艳程度的重要指标，色彩分辨率由颜色深度来表征。颜色深度简单说就是最多支持多少种颜色。一般是用“位”来描述的。例如，如果一个图片支持256种颜色(如GIF格式)，那么就需要256个不同的值来表示不同的颜色，也就是从0到255。用二进制表示就是从00000000到11111111，总共需要8位二进制数，所以颜色深度是8。如果是BMP格式，则最多可以支持红、绿、蓝各256种，总共24位，所以颜色深度是24。如果是PNG格式，这种格式除了支持24位的颜色外，还支持alpha通道(就是控制透明度用的)，总共是32位。所以，24位色深能够表现16777216种颜色，其中RGB各占8位。对于CMOS图像传感器来说，通过CMOS标准工艺制作完成的图像传感器是没有彩色分辨能力的，只有后续在每个像素上制作红、绿、蓝三色的彩色滤镜，才能获得彩色分辨率。

图1所示是现有技术中的CMOS图像传感器芯片，在像素上通过后续制作完成了彩色滤镜和微透镜。图2所示是该CMOS图像传感器芯片像素阵列的示意图。对于这种传统的CMOS图像传感器芯片来说，如果像素分辨率为1000*1000即100万像素，那么该传感器一共具有25万个红色像素、25个蓝色像素、50万个绿色像素。最终获得的彩色图像，是每个像素的位置通过拜耳(Bayer)算法，将红(R)、绿(G1，G2)、蓝(B)三色像素的信息集成至一个像素点，该像素点具有RGB各占8位的彩色信息。

然而目前的CMOS图像传感器芯片的主要问题是：由于每个像素点的彩色图像信息，是通过Bayer算法将周围RGB三色图像信息集成的，因此势必会损失色彩分辨率。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种高彩色分辨率的图像撷取装置及图像撷取方法。

为达成上述目的，本发明提供一种图像撷取装置，包括CMOS图像传感器芯片、多个镜头模组和驱动单元；其中，所述CMOS图像传感器芯片包括像素阵列，但不包括彩色滤镜；所述多个镜头模组，用于将外部光线滤色并射入所述CMOS图像传感器芯片上，其中每一所述镜头模组包括一片彩色滤光片和位于所述彩色滤光片下方的一个镜头，所述多个镜头模组包含红色、绿色和蓝色滤光片；所述驱动单元，用于驱动所述多个镜头模组轮流将外部光线滤色为不同色彩的光线并射入所述CMOS图像传感器芯片，使得所述CMOS图像传感器芯片分别获取红色、绿色和蓝色的彩色光谱图像。

优选地，每一所述镜头模组还包括位于所述彩色滤光片上方的一个幕帘，所述驱动单元通过控制各所述幕帘的开闭驱动所述多个镜头模组轮流将外部光线滤色为不同颜色并射入所述CMOS图像传感器芯片。

优选地，所述镜头模组的数量为四个，包含一片红色滤光片、两片绿色滤光片和一片蓝色滤光片。

优选地，所述镜头模组的数量为三个，包含一片红色滤光片、一片绿色滤光片和一片蓝色滤光片。

优选地，所述图像撷取装置还包括图像处理单元，用于将所述CMOS图像传感器芯片获得的红色、绿色和蓝色的光谱图像进行图像处理以合成一幅图像。

本发明还提供了一种图像撷取方法，包括以下步骤：

步骤1：提供一CMOS图像传感器芯片以及多个镜头模组；所述CMOS图像传感器芯片包括像素阵列；每一个所述镜头模组包括一片彩色滤光片和位于所述彩色滤光片下方的一个镜头，用于将外部光线滤色并射入所述CMOS图像传感器芯片上；其中所述多个镜头模组包含红色、绿色和蓝色滤光片；

步骤2：驱动所述多个镜头模组轮流将外部光线滤色为不同色彩光线并射入所述CMOS图像传感器芯片，使得所述CMOS图像传感器芯片分别获取红色、绿色和蓝色的彩色光谱图像。

优选地，每一所述镜头模组还包括位于所述彩色滤光片上方的一个幕帘；步骤2中通过控制各所述幕帘的开闭驱动所述多个镜头模组轮流将外部光线滤色为不同颜色并射入所述CMOS图像传感器芯片。

优选地，所述镜头模组的数量为四个，包含一片红色滤光片、两片绿色滤光片和一片蓝色滤光片。

优选地，所述镜头模组的数量为三个，包含一片红色滤光片、一片绿色滤光片和一片蓝色滤光片。

优选地，还包括将所述CMOS图像传感器芯片获得的红色、绿色和蓝色的光谱图像进行图像处理以并合成一幅图像的步骤。

本发明的优点在于将彩色滤光片设置在镜头上而非CMOS传感器芯片上，通过多次感光拍摄使得每一个像素点上都能获得R、G、B三种颜色信息，通过图像处理合成一幅图像。相较于现有技术，本发明的图像撷取装置所获得的图像的彩色分辨率得到显著增强。

附图说明

图1所示为现有技术中CMOS图像传感器芯片的剖视图；

图2所示为现有技术中CMOS图像传感器芯片的像素阵列示意图；

图3所示为本发明一实施例的图像撷取装置的结构示意图；

图4所示为本发明一实施例的CMOS图像传感器芯片的剖视图；

图5所示为本发明一实施例的图像撷取装置的镜头模组的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

请参见图3和图4，本发明的图像撷取装置包括CMOS图像传感器芯片100、多个镜头模组200和驱动单元。CMOS图像传感器芯片100包括多个像素110所组成的像素阵列。需要注意的是，区别于现有技术中的CMOS图像传感器芯片，本发明的CMOS图像传感器芯片的像素110上方并没有形成彩色滤镜，但在每个像素110上仍可以制作微透镜120以更好地聚光。

如图3所示，为了提高图像彩色分辨率，图像撷取装置包括了多个镜头模组200，用于将外部光线滤色并射入CMOS图像传感器芯片的像素阵列上。请参阅图5，每个镜头模组200包括一片彩色滤光片210和位于彩色滤光片210下方的一个镜头220。彩色滤光片可以是红色或绿色或蓝色滤光片，且多个镜头模组200同时包含红色、绿色和蓝色滤光片。

驱动单元驱动多个镜头模组200轮流将外部光线滤色为不同色彩的光线并射入CMOS图像传感器芯片的像素阵列100，使得CMOS图像传感器芯片通过多次分别获取红色、绿色和蓝色的彩色光谱图像。例如在本实施例中，镜头模组200的数量为四个，包含一片红色滤光片、两片绿色滤光片和一片蓝色滤光片。这些镜头模组较佳的具有相互平行的光路，来保证各个镜头模组对准同一个目标。驱动单元先驱动具有红色滤光片的镜头模组进行感光拍摄(其它镜头模组不工作)使得仅红色光线进入CMOS图像传感器芯片的像素阵列，得到红色光谱图像。接着，驱动单元驱动具有绿色滤光片的两个镜头模组依次或同时进行感光拍摄(其它镜头模组不工作)使得仅绿色光线进入CMOS图像传感器芯片的像素阵列，得到绿色光谱图像。最后，驱动单元驱动具有蓝色滤光片的镜头模组进行感光拍摄(其它镜头模组不工作)使得仅蓝色光线进入CMOS图像传感器芯片的像素阵列，得到蓝色光谱图像。这样经过多次感光拍摄，获得红色、绿色和蓝色的光谱图像。较佳地，每个镜头模组200还包括一个帘幕230，帘幕位于彩色滤光片210的上方，驱动单元通过控制各个镜头模组帘幕的开闭来驱动镜头模组轮流进行滤光和感光拍摄。例如当需要具有红色滤光片的镜头模组进行感光拍摄时，开启其帘幕但将另外三个镜头模组的帘幕关闭，如此可实现镜头模组的交替滤光。

此外，图像撷取装置还包括图像处理单元，用于对多次感光拍摄后获得的红色、绿色和蓝色光谱图像进行图像处理，将其合并成一幅图像。图像处理单元可采用现有的Bayer算法进行图像合并操作，本发明并不加以限制。由于CMOS图像传感器每个像素都分别收集到了R、G、B三种颜色的图像信息，相较于现有技术中每个像素仅收集一种颜色的图像信息，本发明能够显著提高图像的色彩分辨率。举例来说，如果CMOS图像传感器的像素分辨率为1000*1000既100万像素，那么图像撷取装置获得的图像将由100万个红色像素、100万个蓝色像素和100万个绿色像素构成。最终得到的图像色彩分辨率为：220*220*220。而普通的具有100万像素的图像传感器的色彩分辨率仅为：128*128*128*。

在本发明的另一实施例中，镜头模组200的数量为三个，包含一片红色滤光片、一片绿色滤光片和一片蓝色滤光片。这些镜头模组较佳的具有相互平行的光路，来保证各个镜头模组对准同一个目标。驱动单元先驱动具有红色滤光片的镜头模组进行感光拍摄(其它镜头模组不工作)使得仅红色光线进入CMOS图像传感器芯片的像素阵列，得到红色光谱图像。接着，驱动单元驱动具有绿色滤光片的镜头模组进行感光拍摄(其它镜头模组不工作)使得仅绿色光线进入CMOS图像传感器芯片的像素阵列，得到绿色光谱图像。最后，驱动单元驱动具有蓝色滤光片的镜头模组进行感光拍摄(其它镜头模组不工作)使得仅蓝色光线进入CMOS图像传感器芯片的像素阵列，得到蓝色光谱图像。这样经过多次感光拍摄，获得红色、绿色和蓝色的光谱图像。图像处理单元在合并各颜色的光谱图像时，将绿色光谱图像计算两次，将双倍的绿色光谱图像和蓝色、红色光谱图像以例如Bayer算法进行合并。

相应的，本发明还提供了一种图像撷取方法，包括以下步骤：

步骤1：提供一CMOS图像传感器芯片以及多个镜头模组。该CMOS图像传感器芯片包括像素阵列；每一个镜头模组包括一片彩色滤光片和位于彩色滤光片下方的一个镜头，用于将外部光线滤色并射入CMOS图像传感器芯片上。彩色滤光片可以是红色或绿色或蓝色滤光片，而多个镜头模组同时包含红色、绿色和蓝色滤光片。

步骤2：驱动多个镜头模组轮流将外部光线滤色为不同色彩光线并射入CMOS图像传感器芯片，使得CMOS图像传感器芯片分别获取红色、绿色和蓝色的彩色光谱图像。

综上所述，本发明将彩色滤光片设置在镜头上而非CMOS传感器芯片的像素上，通过多次感光拍摄使得每一个像素都能收集红、绿、蓝三种颜色的图像信息，再通过图像处理将红色、绿色和蓝色的光谱图像合成一幅图像。相较于现有技术，本发明的图像撷取装置的彩色分辨率得到显著增强。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。