一种图像传感器、光学滤波器及图像传感器亮度调整方法技术

本发明专利技术实施例公开一种图像传感器、光学滤波器及图像传感器亮度调整方法，包括一组像素点阵列和光强采集电路的、用于对入射光进行调整的光学滤波器；基于光强度分布信息生成控制信号，对光学滤波器的像素点的光透明度进行自动调整的控制电路；以及用于接收光并加快基于接受光形成的图像和/或视频信号输出的传感器阵列；控制电路分别与光学滤波器的像素点阵列和光强采集电路连接，且与传感器阵列连接；控制电路从光强采集电路接收输入至光学滤波器的光强度分布信息或者传感器阵列中的光强度分布信息，根据光强度分布信息调整控制电路输出于光学滤波器的输出电压，对光学滤波器的输出光强进行自适应调整。

A method of adjusting brightness of image sensor, optical filter and image sensor

【技术实现步骤摘要】
一种图像传感器、光学滤波器及图像传感器亮度调整方法
本专利技术实施例涉及光学成像
，具体涉及一种图像传感器、光学滤波器及图像传感器亮度调整方法。
技术介绍
图像传感器或成像仪是用于检测和传输生成图像信息的传感器，通过将光波通过物体或在物体上形成反射时的可衰减转换成信号，图像传感器或成像仪可通过小电流脉冲来实现信息传输。波可以是光波或其他电磁辐射，模拟和数字型的电子成像设备皆可使用成像传感器，包括数码相机、相机模块、医疗成像设备、夜视设备如热成像设备、雷达、声呐等。众所周知，人眼能够通过视觉神经元自动调整视网膜的“有效灵敏度”。因此，人类可以在各种光照条件下感知物体。但与人眼相比，目前的光图像传感器在入射光强度水平敏感性方面仍然存在着很大的限制。随着科技发展，数字成像技术正在逐渐取代模拟成像技术。在物体反射和/或发射变化极大的光时，传统成像传感器常常会在亮度的动态响应范围方面遇到技术困难。例如，“非常亮的物体”发出的光会导致传感器饱和，而“非常暗的物体”发出的光会使传感器曝光不足。不管是哪种情况，此类问题都会导致信息丢失。图1A为传统图像成像过程中亮度变化对图像质量的影响示意图，如图1A所示，图1A通过展示传统照相机104拍摄的对象102的图像106中的4个区域，阐明了这一概念。在图1A中，当对象被拍摄时，区域l08a-d的不同阴影表示光照条件下对象的不同亮度级别。如图所示，右下方区域108d最亮，左下方区域108c最暗。如上所述，由于相机上的图像传感器对光敏感度的动态响应范围有限，可以较完整地拍摄到区域108a-b中的细节。但在底部区域108c-d中，由于底部区域108c-d中对象102的细节在图像中未显示，图像中的上述信息则会丢失。将后处理与所谓的“bucket曝光”结合使用是最常见的找回完整信息的方法：即将“bucket”中一组曝光度不同的帧进行组合。但要获取最终图像还需要额外的时间和成本。此外，合成的图像往往会失去某些艺术特征。
技术实现思路
为此，本专利技术实施例提供一种图像传感器、光学滤波器及图像传感器亮度调整方法，以解决现有技术中由于成像物体反射至图像传感器的输入光不均匀而导致的成像质量差的问题。为了实现上述目的，本专利技术调整成像设备的图像传感器的视场中入射光的亮度差异，以便在图像传感器接收到视场中的入射光之前对其进行调整。也就是说，如果视场中较亮区域中的光强可以通过某种方式降低视场中的其余部分的光强，使得整个视场中的总亮度变化处于传感器的线性范围内，则可以在一定程度上解决上述成像问题。其具体技术方案提供如下：根据本专利技术实施例的第一方面提供一种图像传感器，包括：包括一组像素点阵列和光强采集电路的、用于对入射光进行调整的光学滤波器；基于光强度分布信息生成控制信号，对所述光学滤波器的像素点的光透明度进行自动调整的控制电路；以及用于接收光并加快基于接受光形成的图像和/或视频信号输出的传感器阵列；所述控制电路分别与所述光学滤波器的所述像素点阵列和所述光强采集电路连接，且与所述传感器阵列连接；所述控制电路从所述光强采集电路接收输入至所述光学滤波器的光强度分布信息或者传感器阵列中的光强度分布信息，根据所述光强度分布信息调整所述控制电路输出于所述光学滤波器的输出电压，对所述光学滤波器的输出光强进行自适应调整，实现对输入至所述传感器阵列的光强度分布信息的自适应调整。进一步地，所述像素点阵列中的像素点包括两个透明电极，放置于所述透明电极之间的、具有一定光透过率和偏振度的自适应光学材料，以及与所述透明电极平行、且在预设距离设置的两个偏振片，所述偏振片之间的偏振轴彼此垂直；所述控制电路与所述透明电极相连，所述控制电路通过所述光强度采集电路获取光强度分布信息，并与预设的光强阈值信息进行比较，获得差值；并根据所述差值调整输出至所述透明电极的电压，调整所述自适应光学材料的光透过率和偏振度，进而实现对所述光学滤波器的输出光强进行自适应调整，从而实现对输入至所述传感器阵列的光强度分布信息的自适应调整。进一步地，还包括用于将入射光分解成两束互相垂直的分量光的偏振分束器，所述偏振分束器设置在所述光学滤波器的前端；由所述偏振分束器将入射光进行偏振后得到的偏振光输入至所述光学滤波器，所述控制电路通过所述光学滤波器对所述偏振光进行调整，对调整后的所述偏振光进行偏振合成并输入至所述传感器阵列。进一步地，所述光学滤波器包括第一光学滤波器和第二光学滤波器；所述偏振分束器将所述入射光分割成垂直偏振光和平行偏振光；所述垂直偏振光在所述偏振分束器反射，到达所述第一光学滤波器，所述平行偏振光通过所述偏振分束器后变形，到达所述第二光学滤波器；所述控制电路分别对所述第一光学滤波器上的垂直偏振光和所述第二光学滤波器上的平行偏振光进行调整，对调整后的所述垂直偏振光和所述平行偏振光进行偏振合成并输入至所述传感器阵列。进一步地，还包括用于预先对入射光进行成像的预传感器，所述预传感器与所述控制电路电连接；所述控制电路获取所述预传感器的光强度分布信息，根据所述光强度分布信息调整所述光学滤波器的光透过率和偏振度。进一步地，所述控制电路还包括调整判断电路和与所述调整判断电路连接的存储器，所述存储器存储用于判断所述光学滤波器是否对入射光进行调整的标识信息；所述调整判断电路获取所述标识信息，若所述标识信息表示通过所述光学滤波器的入射光未经调整，所述控制电路生成第一控制信号，控制所述光学滤波器对所述入射光进行调整；若所述标识信息表示通过所述光学滤波器的入射光已经调整，则所述控制电路生成第二控制信号，控制所述传感器阵列输出图像和/或视频。进一步地，所述光学滤波器的一端被固定，活动端通过人工手动操作，可摆动的在所述传感器阵列前进行翻转升降。根据本专利技术实施例的第二方面提供一种光学滤波器，包括一组像素点阵列和光强采集电路；所述像素点阵列中的像素点包括两个透明电极，放置于所述透明电极之间的、具有一定光透过率和偏振度的自适应光学材料，以及与所述透明电极平行、且在预设距离设置的两个偏振片，所述偏振片之间的偏振轴彼此垂直。根据本专利技术实施例的第二方面提供一种图像传感器亮度调整方法，包括步骤：S1：从所述光强采集电路接收输入至所述光学滤波器的光强度分布信息或者传感器阵列中的光强度分布信息；S2：根据所述光强度分布信息调整所述控制电路输出于所述光学滤波器的输出电压，对所述光学滤波器的输出光强进行自适应调整，实现对输入至所述传感器阵列的光强度分布信息的自适应调整。进一步地，，所述S2具体包括：S21：将获取的光强度分布信息与预设的光强阈值信息进行比较，获得差值；S22：根据所述差值调整输出至光学滤波器的透明电极的电压，通过调整所述自适应光学材料的光透过率和偏振度，进而实现对所述光学滤波器的输出光强进行自适应调整，从而实现对输入至所述传感器阵列的光强度分布信息的自适应调整。进一步地，还包括：将由偏振分束器分割入射光得到的垂直偏振光和平行偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：/n包括一组像素点阵列和光强采集电路的、用于对入射光进行调整的光学滤波器；/n基于光强度分布信息生成控制信号，对所述光学滤波器的像素点的光透明度进行自动调整的控制电路；/n以及用于接收光并加快基于接受光形成的图像和/或视频信号输出的传感器阵列；/n所述控制电路分别与所述光学滤波器的所述像素点阵列和所述光强采集电路连接，且与所述传感器阵列连接；所述控制电路从所述光强采集电路接收输入至所述光学滤波器的光强度分布信息或者传感器阵列中的光强度分布信息，根据所述光强度分布信息调整所述控制电路输出于所述光学滤波器的输出电压，对所述光学滤波器的输出光强进行自适应调整，实现对输入至所述传感器阵列的光强度分布信息的自适应调整。/n

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：
包括一组像素点阵列和光强采集电路的、用于对入射光进行调整的光学滤波器；
基于光强度分布信息生成控制信号，对所述光学滤波器的像素点的光透明度进行自动调整的控制电路；
以及用于接收光并加快基于接受光形成的图像和/或视频信号输出的传感器阵列；
所述控制电路分别与所述光学滤波器的所述像素点阵列和所述光强采集电路连接，且与所述传感器阵列连接；所述控制电路从所述光强采集电路接收输入至所述光学滤波器的光强度分布信息或者传感器阵列中的光强度分布信息，根据所述光强度分布信息调整所述控制电路输出于所述光学滤波器的输出电压，对所述光学滤波器的输出光强进行自适应调整，实现对输入至所述传感器阵列的光强度分布信息的自适应调整。


2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述像素点阵列包括两个透明电极，放置于所述透明电极之间的、具有一定光透过率和偏振度的自适应光学材料，以及与所述透明电极平行、且在预设距离设置的两个偏振片，所述偏振片之间的偏振轴彼此垂直；所述控制电路与所述透明电极相连，所述控制电路通过所述光强度采集电路获取光强度分布信息，并与预设的光强阈值信息进行比较，获得差值；并根据所述差值调整输出至所述透明电极的电压，调整所述自适应光学材料的光透过率和偏振度，进而实现对所述光学滤波器的输出光强进行自适应调整，从而实现对输入至所述传感器阵列的光强度分布信息的自适应调整。


3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括用于将入射光分解成两束互相垂直的分量光的偏振分束器，所述偏振分束器设置在所述光学滤波器的前端；由所述偏振分束器将入射光进行偏振后得到的偏振光输入至所述光学滤波器，所述控制电路通过所述光学滤波器对所述偏振光进行调整，对调整后的所述偏振光进行偏振合成并输入至所述传感器阵列。


4.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述光学滤波器包括第一光学滤波器和第二光学滤波器；所述偏振分束器将所述入射光分割成垂直偏振光和平行偏振光；所述垂直偏振光在所述偏振分束器反射，到达所述第一光学滤波器，所述平行偏振光通过所述偏振分束器后变形，到达所述第二光学滤波器；所述控制电路分别对所述第一光学滤波器上的垂直偏振光和所述第二光学滤波器上的平行偏振光进行调整，对调整后的所述垂直偏振光和所述平行偏振光进行偏振合成并输入至所述传感器阵列。


5.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括用于预先对入射光进行成像的预传感器，所述预传感器与所述控制电路电连接；所述控制电路获取所述预传感器的光强度分布信息，根据所述光强度分布信息调整所述光学滤波器的光透过率和偏振度。


6.根据权利要求1所述的图像传感器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘元哲，韩迎春，周少敏，
申请(专利权)人：刘元哲，
类型：发明
国别省市：湖北;42