攝像裝置及其便攜式終端以及使用攝像裝置的攝像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]實(shí)施方式涉及具有相位差檢測(cè)像素的攝像裝置，具有該攝像裝置的便攜式終端以及使用具有相位差檢測(cè)像素的攝像裝置的攝像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，為了獲取從成像裝置的圖像至3D空間深度圖(depth map)中一一即3D空間中——的對(duì)象的距離，立體相機(jī)法、激光掃描法、飛行時(shí)間(T0F)法等是已經(jīng)知曉的方法。
[0003]其中，立體相機(jī)法通過(guò)執(zhí)行以下處理來(lái)實(shí)現(xiàn):經(jīng)由硬件使用兩個(gè)人眼三維地識(shí)別對(duì)象。由兩個(gè)相機(jī)捕獲一個(gè)對(duì)象，并且通過(guò)對(duì)成對(duì)的獲取圖像的分析處理來(lái)提取空間中的深度(或距離)信息。
[0004]為了使用立體相機(jī)來(lái)獲取距離信息，需要兩個(gè)相機(jī)，并且可以通過(guò)計(jì)算分別從相同核線上的兩個(gè)相機(jī)所獲取的圖像之間的差異來(lái)獲取距離或深度信息。
[0005]然而，由于兩個(gè)相機(jī)分別獲取圖像，并且可以通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)圖像之間的匹配度來(lái)獲取深度或距離信息，所以常規(guī)的深度圖提取需要兩個(gè)相機(jī)的精確對(duì)準(zhǔn)。
[0006]另外，雖然兩個(gè)相機(jī)被對(duì)準(zhǔn)在合適的位置處，但是仍需要幾何信息，例如，兩個(gè)相機(jī)的旋轉(zhuǎn)、平移、焦距、傾斜角和主點(diǎn)。在基于幾何信息從兩個(gè)相機(jī)獲取的兩個(gè)圖像的核線彼此一致之后，可以獲取距離信息。
[0007]為了使用兩個(gè)相機(jī)通過(guò)以上方法來(lái)獲取距離信息，需要多個(gè)校準(zhǔn)處理，并且為了獲取準(zhǔn)確的距離信息，每當(dāng)由于環(huán)境改變而生成機(jī)械變形時(shí)，需要再次執(zhí)行校準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]實(shí)施方式提供了一種使用通過(guò)圖像傳感器單元的相位差檢測(cè)像素所獲取的圖像信息來(lái)檢測(cè)深度值的攝像裝置、一種使用該攝像裝置來(lái)輸出深度值的攝像方法以及一種使用該裝置的便攜式終端。
[0009]在一個(gè)實(shí)施方式中，一種攝像裝置包括:光學(xué)單元，該光學(xué)單元被配置成輸出從具有固定焦距的透鏡獲取的光學(xué)信息；圖像傳感器單元，該圖像傳感器單元被配置成將光學(xué)信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并且該圖像傳感器單元包括多個(gè)相位差檢測(cè)像素；圖像信息處理單元，該圖像信息處理單元被配置成通過(guò)對(duì)由圖像傳感器單元轉(zhuǎn)換的電信號(hào)進(jìn)行處理來(lái)生成關(guān)注圖像信息;存儲(chǔ)器單元，該存儲(chǔ)器單元被配置成存儲(chǔ)與參考圖像信息匹配的深度值;計(jì)算單元，該計(jì)算單元被配置成提取與參考圖像信息匹配的對(duì)應(yīng)于關(guān)注圖像信息的深度值；以及圖像信息輸出單元，該圖像信息輸出單元被配置成輸出由計(jì)算單元提取的深度值。
[0010]相位差檢測(cè)像素可以包括:第一組像素，該第一組像素中的每個(gè)像素均具有偏離至該像素的一側(cè)的遮擋區(qū)域；以及第二組像素，該第二組像素中的每個(gè)像素均具有偏離至該像素的另一側(cè)的遮擋區(qū)域。
[0011]關(guān)注圖像信息可以包括具有相同發(fā)光強(qiáng)度水平的第一組像素的第一電信號(hào)與第二組像素的第二電信號(hào)之間的相位差。
[0012]第一組像素可以在行方向上彼此間隔開指定間隔并且第一組像素可以被布置在第一布置線中，第二組像素可以在行方向上彼此間隔開指定間隔并且第二組像素可以被布置在第二布置線中，并且第一布置線與第二布置線可以在列方向上彼此相交。
[0013]圖像傳感器單元還可以包括與相位差檢測(cè)像素一起被布置成網(wǎng)格圖案的多個(gè)圖像檢測(cè)像素。
[0014]圖像信息輸出單元可以輸出由圖像檢測(cè)像素生成的圖像信息。
[0015]圖像信息輸出單元可以輸出包括由計(jì)算單元提取的深度值的深度圖。
[0016]在另一實(shí)施方式中，一種便攜式終端包括:光學(xué)單元，該光學(xué)單元被配置成輸出從具有固定焦距的透鏡獲取的光學(xué)信息；圖像傳感器單元，該圖像傳感器單元被配置成將光學(xué)信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并且該圖像傳感器單元包括多個(gè)相位差檢測(cè)像素；圖像信息處理單元，該圖像信息處理單元被配置成通過(guò)對(duì)由圖像傳感器單元轉(zhuǎn)換的電信號(hào)進(jìn)行處理來(lái)生成關(guān)注圖像信息;存儲(chǔ)器單元，該存儲(chǔ)器單元被配置成存儲(chǔ)與參考圖像信息匹配的深度值;計(jì)算單元，該計(jì)算單元被配置成提取與參考圖像信息匹配的對(duì)應(yīng)于關(guān)注圖像信息的深度值；圖像信息輸出單元，該圖像信息輸出單元被配置成輸出由計(jì)算單元提取的深度值；以及顯示設(shè)備，該顯示設(shè)備被配置成顯示包括從圖像信息輸出單元輸出的深度值的圖像。
[0017]相位差檢測(cè)像素可以包括:第一組像素，該第一組像素中的每個(gè)像素均具有偏離至該像素的一側(cè)的遮擋區(qū)域；以及第二組像素，該第二組像素中的每個(gè)像素均具有偏離至該像素的另一側(cè)的遮擋區(qū)域。
[0018]關(guān)注圖像信息可以包括具有相同發(fā)光強(qiáng)度水平的第一組像素的第一電信號(hào)與第二組像素的第二電信號(hào)之間的相位差。
[0019]第一組像素可以在行方向上彼此間隔開指定間隔并且第一組像素可以被布置在第一布置線中，第二組像素可以在行方向上彼此間隔開指定間隔并且第二組像素可以被布置在第二布置線中，并且第一布置線與第二布置線可以在列方向上彼此相交。
[0020]圖像傳感器單元還可以包括與相位差檢測(cè)像素一起被布置成網(wǎng)格圖案的多個(gè)圖像檢測(cè)像素。
[0021]圖像信息輸出單元可以輸出由圖像檢測(cè)像素生成的圖像信息。
[0022]在又一實(shí)施方式中，提供了一種使用攝像裝置的攝像方法，該攝像裝置包括:光學(xué)單元，該光學(xué)單元被配置成輸出從具有固定焦距的透鏡獲取的光學(xué)信息；圖像傳感器單元，該圖像傳感器單元被配置成將光學(xué)信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并且該圖像傳感器單元包括多個(gè)相位差檢測(cè)像素；圖像信息處理單元，該圖像信息處理單元被配置成通過(guò)對(duì)由圖像傳感器單元轉(zhuǎn)換的電信號(hào)進(jìn)行處理來(lái)生成關(guān)注圖像信息;存儲(chǔ)器單元，該存儲(chǔ)器單元被配置成存儲(chǔ)與參考圖像信息匹配的深度值;計(jì)算單元，該計(jì)算單元被配置成提取與參考圖像信息匹配的對(duì)應(yīng)于關(guān)注圖像信息的深度值；以及圖像信息輸出單元，該圖像信息輸出單元被配置成輸出由計(jì)算單元提取的深度值。該攝像方法包括:獲取光學(xué)信息；將光學(xué)信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào);對(duì)所轉(zhuǎn)換的電信號(hào)進(jìn)行處理以生成關(guān)注圖像信息;通過(guò)將關(guān)注圖像信息與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考圖像信息進(jìn)行比較來(lái)提取相應(yīng)深度值;以及提供所提取的深度值。
[0023]在提供所提取的深度值時(shí)，可以提供使用所提取的深度值的深度圖。
[0024]相位差檢測(cè)像素可以包括:第一組像素，該第一組像素中的每個(gè)像素均具有偏離至該像素的一側(cè)的遮擋區(qū)域；以及第二組像素，該第二組像素中的每個(gè)像素均具有偏離至該像素的另一側(cè)的遮擋區(qū)域。
[0025]關(guān)注圖像信息可以包括具有相同發(fā)光強(qiáng)度水平的第一組像素的第一電信號(hào)與第二組像素的第二電信號(hào)之間的相位差。
[0026]第一組像素可以在行方向上彼此間隔開指定間隔并且第一組像素可以被布置在第一布置線中，第二組像素可以在行方向上彼此間隔開指定間隔并且第二組像素可以被布置在第二布置線中，并且第一布置線與第二布置線可以在列方向上彼此相交。
[0027]圖像傳感器單元還可以包括與相位差檢測(cè)像素一起被布置成網(wǎng)格圖案的多個(gè)圖像檢測(cè)像素。
[0028]圖像信息輸出單元可以輸出包括由計(jì)算單元提取的深度值的深度圖。
【附圖說(shuō)明】
[0029]可以參照下面的附圖來(lái)詳細(xì)描述布置和實(shí)施方式，在附圖中類似的附圖標(biāo)記指代類似的元件，在附圖中:
[0030]圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的攝像裝置的框圖；
[0031 ]圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的光學(xué)單元的視圖；
[0032]圖3A和圖3B是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的相位差檢測(cè)像素的視圖；
[0033]圖4是簡(jiǎn)要示出相位差檢測(cè)像素的操作方法的視圖；
[0034]圖5A至圖5C是示出距對(duì)象的距離與由相位差檢測(cè)像素產(chǎn)生的圖像信息之間的關(guān)系的視圖；
[0035]圖6是示出用于從來(lái)自相位差檢測(cè)像素的圖像信息中獲取相位差的方法的曲線圖；
[0036]圖7是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的依據(jù)成像裝置中的相位差值的距離信息的曲線圖；
[0037]圖8是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的圖像傳感器單元的視圖；
[0038]圖9是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的便攜式終端的框圖；以及
[0039]圖10是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的攝像方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述具體實(shí)現(xiàn)上述目的的示例性實(shí)施方式。
[0041 ]在實(shí)施方式的以下描述中，在實(shí)施方式的描述中使用的關(guān)系術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“上/上方/上部”和“下/下方/下部”并不一定要求或暗示物質(zhì)與要素之間的物理關(guān)系或邏輯關(guān)系或它們的順序，但是可以僅用于將一個(gè)物質(zhì)或要素與其他物質(zhì)或要素進(jìn)行區(qū)分。
[0042]在附圖中，為了描述的方便和清楚，各元件的厚度或尺寸可以被擴(kuò)大、省略、或者示意性地示出。此外，各元件的尺寸并不意味著它們的實(shí)際尺寸。
[0043]圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的攝像裝置的框圖；
[0044]圖1中所示的攝像裝置200可以包括光學(xué)單元110、圖像傳感器單元100、圖像信息處理單元130、存儲(chǔ)器單元150、計(jì)算單元170和圖像信息輸出單元190。
[0045]光學(xué)單元110可以包括多個(gè)透鏡，并且為了獲取對(duì)象的圖像，光學(xué)單元110吸收從外部入射的光并將所吸收的光輸出到圖像傳感器單元100。也就是說(shuō)，光學(xué)單元110可以輸出從透鏡獲取的光學(xué)信息。
[0046]圖2是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的光學(xué)單元110的視圖。
[0047]雖然圖2示出了布置在鏡頭筒118中的四個(gè)透鏡111、112、114和116，但是形成光學(xué)單元110的透鏡的數(shù)目并不限于此，而是可以在光學(xué)單元110中布置一個(gè)透鏡或多個(gè)透鏡。
[0048]透鏡111、112、114和116可以按順序被堆疊，并且可以在透鏡111、112、114和116之間插入隔片(未示出)。隔片可以使透鏡111、112、114和116彼此