本發(fā)明涉及圖像采集，尤其涉及一種圖像傳感器矩陣、電子設(shè)備及成像方法。

背景技術(shù)：

1、拍攝照片時(shí)，照片中距離照相機(jī)最近的物體和最遠(yuǎn)的物體之間，能清晰成像的部分被稱作“景深”，即景深”指的是相機(jī)對(duì)焦點(diǎn)前后相對(duì)清晰的成像范圍。在日常交流中，我們更常用“虛化”來(lái)描述景深，通常照片中圖像處于虛化范圍時(shí)，視覺(jué)上看成像主體周圍的景物往往較為模糊，這種效果帶來(lái)的好處顯而易見(jiàn)，它能讓被攝主體的形象在畫(huà)面中看起來(lái)更突出，從而幫助我們理解畫(huà)面主題和攝影師的拍攝意圖。

2、與虛化概念相反，在焦點(diǎn)前后的特定距離內(nèi)，只要圖像的模糊程度不超過(guò)肉眼的識(shí)別能力，圖像就可以將這個(gè)范圍內(nèi)的圖像認(rèn)定為是清晰的，同時(shí)也說(shuō)明能清晰成像的物體處于拍攝設(shè)備的景深范圍內(nèi)?？梢钥闯觥熬吧睢笔钦掌杏刹磺逦角逦囊粋€(gè)距離范圍，是在距離長(zhǎng)度上逐漸產(chǎn)生的鏡頭成像。

3、現(xiàn)有相機(jī)成像器件所拍攝照片的景深通常處于一個(gè)固定的范圍，難以擴(kuò)展景深范圍，使得現(xiàn)有相機(jī)拍攝的照片難以清晰地觀測(cè)距離鏡頭較遠(yuǎn)處物體的成像細(xì)節(jié)，不利于對(duì)短距離的目標(biāo)物體實(shí)現(xiàn)微距高清拍攝，也不利于對(duì)遠(yuǎn)距離或超遠(yuǎn)距離的被攝目標(biāo)物體進(jìn)行拍攝成像，導(dǎo)致光學(xué)圖像的清晰采集難度大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種采用多個(gè)景深范圍部分重疊或依次連續(xù)的圖像傳感器構(gòu)成圖像采集單元矩陣，能夠擴(kuò)展景深的長(zhǎng)度范圍或加強(qiáng)短距離景深的成像清晰度，同時(shí)輔以融合多張清晰圖像的成像方法，能夠解決目前拍攝遠(yuǎn)距離或超遠(yuǎn)距離目標(biāo)物體時(shí)成像模糊的問(wèn)題。

2、一方面，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種圖像傳感器矩陣，包括襯底層和至少一個(gè)圖像采集單元，所述圖像采集單元分別焊接固定在所述襯底層上，各個(gè)所述圖像采集單元分別包括至少兩個(gè)圖像傳感器，圖像傳感器能夠?qū)⑦M(jìn)入鏡頭的光線進(jìn)行捕捉并形成倒立、倒置的成像圖案，通過(guò)圖像傳感器將感受到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并將該電信號(hào)傳輸至信號(hào)處理單元進(jìn)行處理形成攝影成像，通過(guò)采用中空的硬質(zhì)圓柱管狀的鏡頭，鏡頭能夠作為被攝物體表面所反射的光線穿過(guò)光學(xué)透鏡的通道，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)透鏡進(jìn)行防塵、防撞擊保護(hù)，降低光學(xué)透鏡發(fā)生損壞的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)光線進(jìn)入鏡頭的內(nèi)部后將逐漸穿過(guò)光學(xué)透鏡并被不同的透鏡折射成像，光學(xué)透鏡能夠形成倒立的實(shí)像，鏡頭的內(nèi)壁固定有與水平面呈45°角的反射鏡，反射鏡能夠通過(guò)反射實(shí)像形成正立的虛像，便于拍攝者觀察成像；光學(xué)透鏡由多片透明的折射鏡組成，多片透明折射鏡以橫截面兩兩互相平行狀依次固定排布在的內(nèi)壁上，每片透明折射鏡均至少包括一個(gè)球狀面，球狀面為球面的一部分且至少有兩個(gè)側(cè)面能在水平投影面上形成正圓形投影，透明折射鏡包括一個(gè)球狀面和一個(gè)平面或包括兩個(gè)曲率不相等的球狀面，便于根據(jù)實(shí)際使用場(chǎng)合；各個(gè)所述圖像傳感器的景深范圍分別位于互相獨(dú)立的區(qū)域內(nèi)，通過(guò)調(diào)整各個(gè)圖像傳感器的相對(duì)高度，能夠調(diào)整各個(gè)圖像傳感器拍攝物體過(guò)程中形成的景深范圍，便于通過(guò)調(diào)整景深范圍的排列或疊加方式調(diào)整成像區(qū)域不同位置的清晰程度；相鄰所述圖像采集單元在同一水平投影面上緊密排布；各個(gè)所述圖像傳感器距離鏡頭的排列高度依次呈階梯狀遞進(jìn)分布，圖像采集單元固定連接在襯底層的一個(gè)側(cè)面上，能夠使各個(gè)圖像采集單元具有相同的基準(zhǔn)高度，便于安裝圖像采集單元的過(guò)程中調(diào)整不同圖像傳感器之間的排列高度差，以便獲得長(zhǎng)度范圍遞進(jìn)的景深寬度，圖像采集單元與鏡頭構(gòu)成一個(gè)能夠拓展景深范圍的傳感器陣列，便于提升最終成像圖像的清晰度，襯底層為厚度均勻的平板，襯底層為有機(jī)材質(zhì)形成的平面板，厚度均勻的襯底層只對(duì)圖像傳感器提供連接基板的作用，對(duì)圖像傳感器的景深位置的調(diào)整不提供增益，厚度均勻的襯底層有利于通過(guò)圖像傳感器自身的厚度直接確定景深范圍；有機(jī)材質(zhì)為酚醛樹(shù)脂、玻璃纖維、環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰亞胺、聚四氟乙烯材質(zhì)中的一種或若干種的組合，有機(jī)材質(zhì)制成的襯底層更具有耐磨性，有利于保持襯底層的支撐性能。

3、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：襯底層為有機(jī)材質(zhì)或無(wú)機(jī)材質(zhì)形成的平面板，無(wú)機(jī)材質(zhì)為金屬鋁或陶瓷，金屬鋁或陶瓷的熱膨脹系數(shù)小，有利于提升傳感器系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)金屬鋁或陶瓷較有機(jī)材質(zhì)制成的襯底層具有更高的抗壓強(qiáng)度和更高的溫度承受能力，有利于延長(zhǎng)傳感器系統(tǒng)的使用壽命。

4、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案，所述圖像采集單元包括第一圖像傳感器、第二圖像傳感器、第三圖像傳感器和第四圖像傳感器；所述第一圖像傳感器、第二圖像傳感器、第三圖像傳感器和第四圖像傳感器的排列高度以順時(shí)針?lè)较蛞来芜f增或遞減，當(dāng)?shù)谝粓D像傳感器、第二圖像傳感器、第三圖像傳感器和第四圖像傳感器的排列高度以順時(shí)針?lè)较蛞来芜f減時(shí)，第一圖像傳感器、第二圖像傳感器、第三圖像傳感器和第四圖像傳感器距離鏡頭光心的距離依次增加；所述第一圖像傳感器與第二圖像傳感器之間的排列高度差為，且>0；所述第二圖像傳感器與第三圖像傳感器之間的高度差為，且>0；所述第三圖像傳感器與第四圖像傳感器之間的高度差為，且>0，為了方便第一圖像傳感器、第二圖像傳感器、第三圖像傳感器和第四圖像傳感器與襯底層或介質(zhì)層之間的固定連接，可以使>==>=>0。

5、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：位于同一矩陣陣列上的兩個(gè)相鄰所述圖像傳感器的景深范圍部分重合，所述第一圖像傳感器的景深范圍為dof1，dof1為a點(diǎn)到b點(diǎn)的距離ab；所述第二圖像傳感器的景深范圍為dof2，dof2為c點(diǎn)到d點(diǎn)的距離cd；所述第三圖像傳感器的景深范圍為dof3，dof3為e點(diǎn)到f點(diǎn)的距離ef；所述第四圖像傳感器的景深范圍為dof4，dof4為g點(diǎn)到h點(diǎn)的距離gh；所述第一圖像傳感器與第二圖像傳感器兩者的景深重合范圍為c點(diǎn)到b點(diǎn)的距離cb，且cb>0；第二圖像傳感器與第三圖像傳感器兩者的景深重合范圍為e點(diǎn)到d點(diǎn)間的距離ed，且ed>0；第三圖像傳感器與第四圖像傳感器兩者的景深重合范圍為g點(diǎn)到f點(diǎn)間的距離gf，且gf>0。

6、總景深dof=dof1+dof2+dof3+dof4-cb-ed-gf，通過(guò)調(diào)整各個(gè)重合部分的重合長(zhǎng)度，能夠調(diào)整不同圖像傳感器所疊加的景深范圍大小，從而有利于獲得物距較小且成像清晰度更好的圖像成像融合效果，通過(guò)使不同焦距的圖像傳感器的景深范圍實(shí)現(xiàn)部分重合，能夠有效擴(kuò)展傳統(tǒng)單一圖像傳感器的景深范圍，從而得到景深更大的圖像；因此，景深重合面積越大，圖像融合后物體成像將越清晰，當(dāng)多個(gè)圖像傳感器的景深兩兩完全重合，能夠獲得對(duì)超短距離物體的清晰拍攝效果，超短距離可以是5cm以內(nèi)。

7、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案，同一矩陣陣列上相鄰的兩個(gè)所述圖像傳感器的景深范圍首尾連續(xù)；所述第一圖像傳感器的景深范圍為dof1’，dof1’為點(diǎn)a’到點(diǎn)b’的距離a’b’，所述第二圖像傳感器的景深范圍為dof2’，dof2’為點(diǎn)c’到點(diǎn)d’的距離c’d’；所述第三圖像傳感器的景深范圍為dof3’，dof3’為點(diǎn)e’到點(diǎn)f’的距離e’f’；所述第四圖像傳感器的景深范圍為dof4’，dof4’為點(diǎn)g’到點(diǎn)h’的距離g’h’；總景深dof’=dof1’+dof2’+dof3’+dof4’=a’b’+c’d’+e’f’+g’h’，通過(guò)設(shè)置不同圖像傳感器間的景深范圍為依次首尾連續(xù)，能夠獲得在圖像傳感器數(shù)量一定條件下的最大景深范圍，有利于拍攝遠(yuǎn)距離或超遠(yuǎn)距離的目標(biāo)物體。

8、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案，所述第一圖像傳感器的頂部形成有第一微透鏡，第二圖像傳感器的頂部固定有第二微透鏡，第二微透鏡的豎直高度高于第一微透鏡，并對(duì)第一微透鏡的頂部進(jìn)行部分邊緣程度地遮擋，能夠減小圖像傳感器對(duì)襯底層面積的依賴，通過(guò)對(duì)圖像傳感器進(jìn)行縱深方向上的階梯式高度排布，有利于減小以襯底層為基準(zhǔn)的集成器件面積的占用，第三圖像傳感器的頂部固定有第三微透鏡，第四圖像傳感器的頂部固定有第四微透鏡，第四微透鏡的高度高于第三微透鏡，第三微透鏡的焊接高度高于第二微透鏡的所在高度，第一微透鏡、第二微透鏡、第三微透鏡和第四微透鏡在水平投影面上的投影輪廓連續(xù)且緊密連接，有利于對(duì)進(jìn)入鏡頭的光線進(jìn)行連續(xù)聚集與傳輸；所述第一微透鏡、第二微透鏡第三微透鏡和第四微透鏡分別為水平投影面積相等的凸透鏡，通過(guò)在襯底層上固定頂部相互間隔交錯(cuò)的多個(gè)圖像傳感器，能夠減小圖像傳感器在水平方向的器件平鋪面積，優(yōu)化對(duì)空間的占用。

9、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案，所述第二圖像傳感器頂部與第二微透鏡間的連接處形成有第一倒角支撐部，第三圖像傳感器與第三微透鏡的連接處形成有第二倒角支撐部，第一倒角支撐部與第二倒角支撐部能夠分別增加圖像傳感器對(duì)微透鏡底部的支持面積，從而提高微透鏡的安裝穩(wěn)定性和使用可靠性。

10、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案，所述第一倒角支撐部在水平投影面的投影寬度為第二微透鏡對(duì)第一微透鏡頂部在垂直投影時(shí)遮擋的面積寬度，所述第一倒角支撐部在水平投影面的投影寬度不超過(guò)第一微透鏡在水平投影面上投影寬度的四分之一，通過(guò)限制微透鏡間的遮擋面積，能夠在優(yōu)化圖像傳感器集成空間的同時(shí)，保證圖像傳感器對(duì)光學(xué)圖像的采集能力。

11、第二方面，還提供了一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括如上述方案所述的圖像傳感器矩陣；所述電子設(shè)備還包括鏡頭以及與所述鏡頭一端可拆卸連接的機(jī)身；機(jī)身正對(duì)所述鏡頭的內(nèi)部與襯底層固定連接；機(jī)身的頂部連接有快門按鍵，鏡頭的內(nèi)部安裝有光學(xué)透鏡，通過(guò)使用該電子設(shè)備能夠?qū)δ繕?biāo)物體進(jìn)行光學(xué)成像，便于采集目標(biāo)物體的圖像。

12、第三方面，還提供了一種成像方法，應(yīng)用于如上所述的電子設(shè)備，所述成像方法包括：

13、對(duì)圖像采集單元中的圖像傳感器調(diào)整高度，通過(guò)調(diào)整圖像傳感器的高度，能夠調(diào)整不同圖像傳感器對(duì)進(jìn)入鏡頭光線的捕獲量；

14、將經(jīng)高度調(diào)整的圖像采集單元安裝至電子設(shè)備上，并將鏡頭正對(duì)目標(biāo)物體，使目標(biāo)物體反射的光線在電子設(shè)備內(nèi)形成倒立、倒置的實(shí)像，以便保證對(duì)目標(biāo)物體采集圖像的完整性；

15、將電子設(shè)備沿著鏡頭的軸中心進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)并同步采集圖像，能夠通過(guò)電子設(shè)備內(nèi)的圖像采集結(jié)構(gòu)完成對(duì)同一目標(biāo)物體圖像的全方位采集，有利于獲得目標(biāo)物體不同角度的清晰圖像；

16、評(píng)價(jià)圖像的銳度，以獲取目標(biāo)物體的清晰程度，便于挑選清晰度不同的圖像；

17、選擇多張圖像融合得到清晰的物像，能夠獲得較單一圖像傳感器更大景深范圍的圖像。

18、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述圖像采集單元調(diào)整高度的方法為晶圓減薄、在所述襯底層與圖像采集單元之間設(shè)置介質(zhì)層中的任意一種或兩種方法的結(jié)合，通過(guò)晶圓減薄技術(shù)對(duì)各個(gè)圖像采集單元所包括的圖像傳感器厚度減薄，能夠較調(diào)整襯底層厚度以及增加介質(zhì)層的方式提高調(diào)整圖像傳感器焦距的精確度，同時(shí)有利于提升圖像傳感器景深寬度的調(diào)整精度。

19、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述介質(zhì)層包括若干個(gè)首尾依次緊密固定連接的介質(zhì)板，若干個(gè)介質(zhì)板分別為第一介質(zhì)板、第二介質(zhì)板、第三介質(zhì)板、第四介質(zhì)板、第五介質(zhì)板和第六介質(zhì)板，第一介質(zhì)板、第二介質(zhì)板、第三介質(zhì)板、第四介質(zhì)板、第五介質(zhì)板和第六介質(zhì)板的厚度依次遞增或遞減，第一介質(zhì)板、第二介質(zhì)板、第三介質(zhì)板、第四介質(zhì)板、第五介質(zhì)板和第六介質(zhì)板分別對(duì)應(yīng)連接不同的高度的圖像傳感器，從而進(jìn)一步調(diào)整各個(gè)圖像傳感器在襯底層上的連接高度，通過(guò)設(shè)置深度不同的凹陷，能夠通過(guò)各個(gè)凹陷與圖像傳感器的連接調(diào)整分區(qū)的景深范圍，當(dāng)采用厚度均勻的平板狀襯底層時(shí)，襯底層對(duì)圖像傳感器提供連接基板的作用，厚度均勻的襯底層能夠通過(guò)圖像傳感器自身的厚度直接確定景深寬度，提升了各個(gè)圖像傳感器確定景深寬度的靈活性；襯底層由有機(jī)材質(zhì)或無(wú)機(jī)材質(zhì)制成，有機(jī)材質(zhì)可以為酚醛樹(shù)脂、玻璃纖維、環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰亞胺、聚四氟乙烯材質(zhì)中的任意一種，有機(jī)材質(zhì)制成的襯底層更具有耐磨性，有利于保持襯底層的支撐性能；當(dāng)采用金屬鋁或陶瓷材質(zhì)制成襯底層時(shí)，由于金屬鋁或陶瓷的熱膨脹系數(shù)小，能夠減小襯底層發(fā)生形變的風(fēng)險(xiǎn)，有利于提升傳感器系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)金屬鋁或陶瓷較有機(jī)材質(zhì)制成的襯底層具有更高的抗壓強(qiáng)度和更高的溫度承受能力，有利于延長(zhǎng)傳感器系統(tǒng)的使用壽命，圖像傳感器的型號(hào)包括索尼imx989、imx800、imx707、imx610、imx591、imx500。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

21、1、本發(fā)明通過(guò)調(diào)整各個(gè)圖像傳感器重合景深部分的重合長(zhǎng)度，有利于獲得物距較小且成像清晰度更好的融合圖像效果，通過(guò)調(diào)整圖像傳感器的連接高度使各個(gè)圖像傳感器的部分景深范圍多次重合，能夠有效擴(kuò)展單一圖像傳感器的景深寬度，從而得到景深距離更大的圖像；當(dāng)采用多個(gè)圖像傳感器并使各圖像傳感器間的景深范圍完全重合，能夠獲得對(duì)超短距離物體的清晰拍攝效果。

22、2、本發(fā)明通過(guò)將各個(gè)圖像傳感器間的景深寬度依次進(jìn)行首尾相接的連續(xù)排布，能夠獲得被攝目標(biāo)清晰成像的最大景深距離，同時(shí)配合圖像融合技術(shù)，有利于滿足對(duì)被攝目標(biāo)物體進(jìn)行遠(yuǎn)距離或超遠(yuǎn)距離的拍攝需求。

23、3、本發(fā)明通過(guò)各微透鏡依次對(duì)相鄰微透鏡的頂部進(jìn)行部分邊緣性地遮擋，能夠減小圖像傳感器對(duì)襯底層6面積的依賴程度，通過(guò)在縱深方向上對(duì)圖像傳感器進(jìn)行的階梯式高度地排布，有利于減小以襯底層6為基準(zhǔn)的集成器件面積的占用，優(yōu)化圖像采集單元7的排列空間。