镜头模组及其色彩还原方法、成像系统

技术领域

本申请涉及图像采集技术领域，尤其涉及一种镜头模组及其色彩还原方法、成像系统。

背景技术

随着时代发展，人们对图像采集的需求日益提升，摄像头的透镜对最终图像采集的结果尤为关键。液体透镜是根据仿生学原理提出的一种新型光学元件，其由液体材料制作而成，通过改变液体折射率或表面曲率半径，使得自身的焦距发生变化，无需机械运动装置即可实现变焦，具有体积小、响应速度快、操作简单、无磨损、寿命长、功耗低等优点，因此在手机、数码相机、网络摄像头、内窥镜等光学系统中具有很好的应用前景。

但是现有的液体透镜在成像时存在色彩像素偏差，无法真实地还原拍摄物体的色彩。

发明内容

本申请的目的在于提供一种镜头模组及其色彩还原方法、成像系统，该镜头模组可以提高目标物体的色彩像素效果，使得拍摄的物体色彩还原度更真实、色彩效果更艳丽。

第一方面，本申请实施例提供了一种镜头模组，包括：液态透镜；多个色彩补偿单元，沿液态透镜的光轴方向并排设置于液态透镜靠近目标物体的一侧，每个色彩补偿单元包括透明的弹性薄膜腔和填充于弹性薄膜腔内的彩色液体，且多个色彩补偿单元的彩色液体分别具有不同的色彩，其中，色彩补偿单元的形态可变，以使色彩补偿单元与液态透镜叠加后能够补偿目标物体的色彩像素偏差。

在一种可能的实现方式中，每个色彩补偿单元还包括与弹性薄膜腔连通的供液装置，在第一状态时，供液装置向弹性薄膜腔供应彩色液体，以使色彩补偿单元处于伸展状态；在第二状态时，彩色液体由弹性薄膜腔返回供液装置，以使色彩补偿单元处于收缩状态。

在一种可能的实现方式中，供液装置包括：固定腔，其内部容纳有彩色液体，固定腔设置有第一开口和第二开口，第二开口与弹性薄膜腔连通，固定腔对应于第二开口的周侧还设置有电磁线圈；调压泵，通过管路与第一开口连通；阀门，设置于第二开口处，电磁线圈通电时，阀门打开，调压泵驱动液体由固定腔流向弹性薄膜腔，电磁线圈断电时，阀门关闭，调压泵将液体由弹性薄膜腔抽回固定腔。

在一种可能的实现方式中，固定腔还设置有电极，电极与电磁线圈电连接。

在一种可能的实现方式中，多个色彩补偿单元的多个固定腔通过电极并联设置，其中一个固定腔的电极包括电性相反的第一电极和第二电极，其余固定腔的电极均为第一电极或者第二电极。

在一种可能的实现方式中，多个色彩补偿单元的彩色液体具有相同的材质。

在一种可能的实现方式中，色彩补偿单元伸展后为具有预定厚度的平面。

在一种可能的实现方式中，弹性薄膜腔的材质包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任一者。

在一种可能的实现方式中，多个色彩补偿单元包括第一色彩补偿单元、第二色彩补偿单元和第三色彩补偿单元，第一色彩补偿单元、第二色彩补偿单元和第三色彩补偿单元的彩色液体的色彩分别为红色、绿色和蓝色。

第二方面，本申请实施例还提供了一种镜头模组的色彩还原方法，镜头模组包括液态透镜和沿液态透镜的光轴方向并排设置于液态透镜靠近目标物体的一侧的多个色彩补偿单元，每个色彩补偿单元包括透明的弹性薄膜腔和填充于弹性薄膜腔内的彩色液体，且多个色彩补偿单元的彩色液体分别具有不同的色彩，该色彩还原方法包括：获取目标物体的主色调；根据主色调的色彩调整对应色彩的色彩补偿单元的形态，以使色彩补偿单元与液态透镜叠加后能够补偿目标物体的色彩像素偏差。

在一种可能的实现方式中，色彩还原方法还包括：如果目标物体的主色调的色彩与多个色彩补偿单元中的任一个的色彩相同，则控制对应色彩的色彩补偿单元沿垂直于光轴的方向伸展，且其余色彩补偿单元沿垂直于光轴的方向收缩。

在一种可能的实现方式中，色彩还原方法还包括：如果目标物体的主色调的色彩与多个色彩补偿单元中的部分色彩补偿单元混合后的色彩相同，则控制部分色彩补偿单元的弹性薄膜腔沿垂直于光轴的方向伸展，且其余色彩补偿单元的弹性薄膜腔沿垂直于光轴的方向收缩。

在一种可能的实现方式中，获取目标物体的主色调包括：根据液态透镜预览的目标物体的图像获取目标物体的主色调。

第三方面，本申请实施例还提供了一种成像系统，包括：如前所述的任一种镜头模组；相互连接镜筒和底座，镜筒和底座形成容纳镜头模组的容纳空间，镜筒沿光轴方向设置有与镜头模组对应的光孔；影像感测单元，设置于镜筒内远离光孔的一侧或者固定于底座上，用于将从光孔进入镜头模组后的光信号转换为电信号。

根据本申请实施例提供的镜头模组及其色彩还原方法、成像系统，该镜头模组通过在液态透镜靠近目标物体的一侧设置多个色彩补偿单元，且多个色彩补偿单元的透明弹性薄膜腔内分别填充有不同色彩的彩色液体，其中，色彩补偿单元的形态可变，以使色彩补偿单元与液态透镜叠加后能够补偿目标物体的色彩像素偏差。该镜头模组可以提高目标物体的色彩像素效果，使得拍摄的物体色彩还原度更真实、色彩效果更艳丽。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。另外，在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，且附图并未按照实际的比例绘制。

图1示出本申请实施例提供的一种镜头模组处于第一状态时的结构示意图；

图2示出图1所示的镜头模组处于第二状态时的结构示意图；

图3示出本申请实施例提供的一种镜头模组的色彩还原方法的流程框图；

图4示出本申请实施例提供的一种成像系统的结构示意图。

附图标记说明：

1、镜头模组；

11、液态透镜；12、色彩补偿单元；12a、第一色彩补偿单元；12b、第二色彩补偿单元；12c、第三色彩补偿单元；121、弹性薄膜腔；122、供液装置；123、固定腔；123a、第一开口；123b、第二开口；124、阀门；125、调压泵；E1、第一电极；E2、第二电极；

2、镜筒；21、光孔；

3、底座；

4、影像感测单元。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1示出本申请实施例提供的一种镜头模组处于第一状态时的结构示意图，图2示出图1所示的镜头模组处于第二状态时的结构示意图。

如图1和图2所示，本申请实施例提供的一种镜头模组1，包括：液态透镜11和多个色彩补偿单元12。

液态透镜11内部填充有无色液体，无色液体可以为电解质、油性非极性物质或者电解质与油性非极性物质的混合物，例如水银、硅酮溶液。

多个色彩补偿单元12沿液态透镜11的光轴方向并排设置于液态透镜11靠近目标物体的一侧，每个色彩补偿单元12包括透明的弹性薄膜腔121和填充于弹性薄膜腔121内的彩色液体，且多个色彩补偿单元12的彩色液体分别具有不同的色彩，其中，色彩补偿单元12的形态可变，以使色彩补偿单元12与液态透镜11叠加后能够补偿目标物体的色彩像素偏差。

具体来说，在拍摄之前，根据液态透镜预览的目标物体的图像获取目标物体的主色调，然后根据主色调的色彩调整对应色彩的色彩补偿单元的弹性薄膜腔的形态，以使色彩补偿单元与液态透镜叠加后能够补偿目标物体的色彩像素偏差。

本文中，“主色调”指的是，一幅画中画面色彩的总体倾向。例如，不同颜色的物体被笼罩在一片金色的阳光之中，这种在不同颜色的物体上笼罩着的某一种色彩，使不同颜色的物体都带有同一色彩倾向，这样的色彩现象就是“主色调”。例如主色调为绿色，然后调整绿色液体所在的色彩补偿单元12的形态，使绿色色彩补偿单元12叠加在液态透镜11的光轴方向上，而其余色彩的色彩补偿单元12无法叠加在液态透镜11的光轴方向上，从而形成绿色的液态透镜，进而补偿目标物体的绿色像素偏差。

根据本申请实施例提供的镜头模组，该镜头模组通过在液态透镜11靠近目标物体的一侧设置多个色彩补偿单元12，且多个色彩补偿单元12的透明弹性薄膜腔121内分别填充有不同色彩的彩色液体，其中，色彩补偿单元12的形态可变，以使色彩补偿单元12与液态透镜11叠加后能够补偿目标物体的色彩像素偏差。该镜头模组可以提高目标物体的色彩像素效果，使得拍摄的物体色彩还原度更真实、色彩效果更艳丽。

下面结合附图进一步详细描述本申请实施例提供的镜头模组1的具体结构。

根据色度学原理，利用红光、绿光和蓝光经过适当比例混合后，可产生自然界大部分的颜色，因此把红光、绿光和蓝光称作三原色。任何光都可以用红、绿、蓝三种光按照不同的比例混合而成，这就是三原色原理。例如，红色与绿色叠加后为黄色；绿色与蓝色叠加后为青色；红色与蓝色叠加后为亮紫色；红色与绿色和蓝色叠加后为白色。

由此，在一些实施例中，多个色彩补偿单元12包括第一色彩补偿单元12a、第二色彩补偿单元12a和第三色彩补偿单元12c，第一色彩补偿单元12a、第二色彩补偿单元12b和第三色彩补偿单元12c的彩色液体的色彩分别为红色、绿色和蓝色。

在一个示例中，如果目标物体的主色调的色彩与多个色彩补偿单元12中的任一个的色彩相同，则控制对应色彩的色彩补偿单元12沿垂直于光轴的方向伸展，且其余色彩补偿单元12沿垂直于光轴的方向收缩。

例如，拍摄场景为公园的绿草地，根据预览目标物体时的色彩像素获取该拍摄场景中绿色占比较大，即主色调为绿色，然后镜头模组控制第二色彩补偿单元12b向弹性薄膜腔121中注入绿色液体，使得弹性薄膜腔121展平铺设于液态透镜11的前方，使得拍摄场景的光线通过绿色液体补偿后照射到液态透镜11上，液态透镜11聚焦成像中绿色色彩会更大的体现出来，所拍摄的照片中绿色会更加的艳丽，部分绿色光线不足的地方也会得到补偿，从而提高成像的色彩像素效果。

在另一个示例中，如果目标物体的主色调的色彩与多个色彩补偿单元12中的部分色彩补偿单元12混合后的色彩相同，则镜头模组控制部分色彩补偿单元12沿垂直于光轴的方向伸展，且其余色彩补偿单元12沿垂直于光轴的方向收缩。

例如，拍摄场景为天空或者大海，根据预览目标物体时的色彩像素获取该拍摄场景中青色占比较大，即主色调为青色。由于绿色与蓝色叠加后为青色，则控制第二色彩补偿单元12b和第三色彩补偿单元12c分别向各自的弹性薄膜腔121中注入绿色液体和蓝色液体，并展平铺设于液态透镜11的前方，使得拍摄场景的光线通过绿色液体和蓝色液体补偿后再发生折射，然后聚焦成像。此时所拍摄的照片中青色会更加的艳丽，部分青色光线不足的地方也会得到补偿，从而提高成像的色彩像素效果。

在一些实施例中，多个色彩补偿单元12的彩色液体具有相同的材质。可选地，彩色液体为具有色彩的蒸馏水等。

在一些实施例中，色彩补偿单元12还包括与弹性薄膜腔121连通的供液装置122，在第一状态时，供液装置122向弹性薄膜腔121供应彩色液体，以使色彩补偿单元12处于伸展状态；在第二状态时，彩色液体由弹性薄膜腔121返回供液装置122，以使色彩补偿单元12处于收缩状态。

在一些实施例中，供液装置122包括：调压泵125、固定腔123和阀门124。

固定腔123内部容纳有彩色液体，固定腔123设置有第一开口123a和第二开口123b，第二开口123b与弹性薄膜腔121连通，固定腔123对应于第二开口123b的周侧还设置有电磁线圈。

调压泵125通过管路与第一开口123a连通；

阀门124设置于第二开口123a处，电磁线圈通电时，阀门124打开，调压泵125驱动液体由固定腔123流向弹性薄膜腔121，电磁线圈断电时，阀门124关闭，调压泵125将液体由弹性薄膜腔121抽回固定腔123。

在一个示例中，调压泵125为液压泵，用于向固定腔123供应液体，并与阀门124配合驱动彩色液体在固定腔123与弹性薄膜腔121之间往复流动。在另一个示例中，调压泵125为气泵，根据阀门124的开启与关闭调整气压，从而驱动液体在固定腔123与弹性薄膜腔121之间往复流动。

另外，调压泵125还可以为其他任何合适的泵，诸如静电泵(例如蠕动泵)、拉链致动器、梳状驱动器、共振静电泵、压电泵(例如弯曲压电)、双金属泵、双稳态或三稳态泵、电润湿泵、分子泵、采用电活性聚合物的泵、S形膜片致动器、电磁和热致动泵等，根据具体的需求而定，不再赘述。

弹性薄膜腔121需要具有一定的弹性，能够随彩色液体的体积大小而作适应地变形。可选地，弹性薄膜腔121的材质包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任一者。

在一些实施例中，固定腔123还设置有电极，电极与电磁线圈电连接。

在一些实施例中，多个色彩补偿单元12的固定腔123通过电极并联设置，其中一个固定腔123的电极包括电性相反的第一电极E1和第二电极E2，其余固定腔123的电极均为第一电极E1或者第二电极E2。

如图1所示，第一色彩补偿单元12a、第二色彩补偿单元12b和第三色彩补偿单元12c中，第一色彩补偿单元12a的固定腔123的电极包括第一电极E1和第二电极E2，其中第一电极E1为公用电极，第二色彩补偿单元12b和第三色彩补偿单元12c的固定腔123的电极均为第二电极E2，每个第二电极E2与第一电极E1分别连接至电磁线圈的负极端和正极端，从而为对应的电磁线圈供电，进而控制阀门123的开启或者关闭。如此设置，可以简化电路，节约布线空间。

图3示出本申请实施例提供的一种镜头模组的色彩还原方法的流程框图。

如图3所示，本申请实施例提供的一种如前所述的镜头模组的色彩还原方法，包括步骤S1～S2。

具体来说，该色彩还原方法包括：

步骤S1：获取目标物体的主色调；

步骤S2：根据主色调的色彩调整对应色彩的色彩补偿单元12的形态，以使色彩补偿单元12与液态透镜11叠加后能够补偿目标物体的色彩像素偏差。

进一步地，该色彩还原方法还包括：如果目标物体的主色调的色彩与多个色彩补偿单元中的任一个的色彩相同，则控制对应色彩的色彩补偿单元沿垂直于光轴的方向伸展，且其余色彩补偿单元沿垂直于光轴的方向收缩。

下面以多个色彩补偿单元12包括第一色彩补偿单元12a、第二色彩补偿单元12a和第三色彩补偿单元12c，第一色彩补偿单元12a、第二色彩补偿单元12b和第三色彩补偿单元12c的彩色液体的色彩分别为红色、绿色和蓝色为例进行说明。

例如，拍摄场景为公园的绿草地，根据预览目标物体时的色彩像素获取该拍摄场景中绿色占比较大，即主色调为绿色，然后镜头模组控制第二色彩补偿单元12b向弹性薄膜腔121中注入绿色液体，使得弹性薄膜腔121展平铺设于液态透镜11的前方，使得拍摄场景的光线通过绿色液体补偿后照射到液态透镜11上，液态透镜11聚焦成像中绿色色彩会更大的体现出来，所拍摄的照片中绿色会更加的艳丽，部分绿色光线不足的地方也会得到补偿，从而提高成像的色彩像素效果。

进一步地，该色彩还原方法还包括：如果目标物体的主色调的色彩与多个色彩补偿单元中的部分色彩补偿单元混合后的色彩相同，则控制部分色彩补偿单元的弹性薄膜腔沿垂直于光轴的方向伸展，且其余色彩补偿单元的弹性薄膜腔沿垂直于光轴的方向收缩。

例如，拍摄场景为天空或者大海，根据预览目标物体时的色彩像素获取该拍摄场景中青色占比较大，即主色调为青色。由于绿色与蓝色叠加后为青色，则控制第二色彩补偿单元12b和第三色彩补偿单元12c分别向各自的弹性薄膜腔121中注入绿色液体和蓝色液体，并展平铺设于液态透镜11的前方，使得拍摄场景的光线通过绿色液体和蓝色液体补偿后再发生折射，然后聚焦成像。此时所拍摄的照片中青色会更加的艳丽，部分青色光线不足的地方也会得到补偿，从而提高成像的色彩像素效果。

进一步地，步骤S1中，获取目标物体的主色调包括：根据液态透镜11预览的目标物体的图像获取目标物体的主色调。此时，多个色彩补偿单元12沿垂直于光轴的方向收缩，获取目标物体的主色调之后，再根据主色调的色彩调整各个色彩补偿单元12的形态，使其与液态透镜11叠加后能够补偿目标物体的色彩像素偏差。

图4示出示出本申请实施例提供的一种成像系统的结构示意图。

如图4所示，本申请实施例还提供了一种成像系统，包括：如前所述的任一种镜头模组1、相互连接镜筒2和底座3，以及影像感测单元4。

镜筒2和底座3形成容纳镜头模组1的容纳空间，镜筒2沿光轴方向设置有与镜头模组1对应的光孔21。影像感测单元4设置于镜筒2内远离光孔21的一侧或者固定于底座3上，用于将从光孔21进入镜头模组1后的光信号转换为电信号，从而获取数字图像信号。影像感测单元4可以为电荷耦合元件或者互补金属氧化物半导体元件。

另外，成像系统还可以包括套设于底座3外周侧的电磁屏蔽套，以屏蔽外界电磁波对影像感测单元4的干扰，从而提升成像质量。

在一些实施例中，该镜头模组还可以与玻璃材质的传统光学镜头组合使用，以发挥传统光学镜头与液态透镜各自的优势，提高成像效果。

该成像系统可以广泛应用于例如条码读取、包装分类、安保和显示装置等需要在多个位置进行对焦的场景中，例如、扫描设备、工业相机等。

应当指出，在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等表示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指同一实施例。此外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合明确或未明确描述的其他实施例实现这样的特征、结构或特性处于本领域技术人员的知识范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。