本发明专利技术公开了一种测量入射光在三维空间中入射角度的像素阵列、图像传感器及方法。像素阵列从下到上依次包括：基底，所述基底中设置有传感器层，用于对感应到的入射光进行光电转换；金属层，用于将光电转换的电信号传输到外围电路进行处理；微透镜层，所述微透镜层由梯度折射率材质制成，用于对其敏感的入射光进行折射处理，形成垂直入射所述传感器层感光面的入射光，以根据所述微透镜层在三维空间中的敏感入射角度与对应的像素映射关系，获得入射光在三维空间中的实际入射角度。本发明专利技术获得了除强度以外的入射光在三维空间中的实际入射角度。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种测量入射光在三维空间中入射角度的像素阵列、图像传感器及方法。像素阵列从下到上依次包括：基底，所述基底中设置有传感器层，用于对感应到的入射光进行光电转换；金属层，用于将光电转换的电信号传输到外围电路进行处理；微透镜层，所述微透镜层由梯度折射率材质制成，用于对其敏感的入射光进行折射处理，形成垂直入射所述传感器层感光面的入射光，以根据所述微透镜层在三维空间中的敏感入射角度与对应的像素映射关系，获得入射光在三维空间中的实际入射角度。本专利技术获得了除强度以外的入射光在三维空间中的实际入射角度。【专利说明】
本专利技术属于图像传感器领域，具体地说，涉及一种测量入射光在三维空间中入射角度的像素阵列、图像传感器及方法。
技术介绍
图像传感器在民用和商业范畴内得到了广泛的应用。目前，图像传感器由CMOS图像传感器(CMOS IMAGE SENSOR，以下简称CIS)和电荷耦合图像传感器(Charge-coupledDevice,以下简称(XD)。与CXD图像传感器相比较，CMOS图像传感器虽然具有RollingShutter Effect和信噪比较低的劣势，但是CMOS图像传感器也具有制造成本低、功耗低以及图像延时较小的优势。随着工艺的进步，CMOS图像传感器的卷帘快门效应(RollingShutter Effect)和信噪比劣势逐渐被克服，其整体性能已逐渐与CXD图像传感器向媲美。CMOS图像传感器在手机相机、网络摄像头、监控摄像头、光学鼠标、数码单反相机实得到了广泛应用。在这些领域使用的CMOS图像传感器通常是基于有源像素传感器(Active Pixel Sensor,简称APS)形成的像素单元组成图像传感器的像素阵列。基于APS形成的图像传感器，其捕捉的图像的原理为:利用一感光二极管(photodiode，简称PD)接收入射光的光子并进行光电转换输出电压信号，再通过后续电路如放大电路、滤波去噪电路等处理，最终输出形成图像信号。入射光越强，输出的电压信号越大。由此可见，基于APS的图像传感器，仅仅直接对入射光的光强敏感，只能输出反应入射光强度的电压信号，而通常无法直接反应入射光中除强度以外的其他信息。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种测量入射光在三维空间中入射角度的像素阵列、图像传感器及方法，用以解决现有技术中无法直接反应入射光中除强度以外的其他信息的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种测量入射光在三维空间中入射角度的像素阵列，其从下到上依次包括:基底，所述基底中设置有传感器层，用于对感应到的入射光进行光电转换；金属层，用于将光电转换的电信号传输到外围电路进行处理；微透镜层，所述微透镜层由梯度折射率材质制成，用于对其敏感的入射光进行折射处理，形成垂直入射所述传感器层感光面的入射光，以根据所述微透镜层在三维空间中的敏感入射角度与对应的像素映射关系,获得入射光在三维空间中的实际入射角度。优选地，在本专利技术的一实施例中，所述金属层设置在氧化硅材质的中间层中。优选地，在本专利技术的一实施例中，所述微透镜层和所述金属层之间设置有彩色滤镜层。优选地，在本专利技术的一实施例中，根据所述微透镜层在三维空间中的敏感入射角度与对应的像素映射关系，获得入射光在三维空间中的实际入射角度具体包括:根据在垂直于所述微透镜的法线的平面内入射光的投影和所述微透镜的法线的投影之间的夹角、在平行于所述微透镜的法线的平面内入射光的投影和所述微透镜的法线的投影之间的夹角，分别设定所述微透镜层在三维空间中的第一敏感入射角度分量和第二敏感入射角度分量。优选地，在本专利技术的一实施例中，按照具有相同所述第一敏感入射角度分量、不同所述第二敏感入射角度分量，对所述像素阵列包括的多个微透镜层进行分组。优选地，在本专利技术的一实施例中，按照行、列，或者参照BAYER模式，对分组的微透镜层依次进行水平排布。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种图像传感器，其包括上述任一所述的像素阵列。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种测量入射光在三维空间中入射角度的方法，其包括:由梯度折射率材质制成的微透镜层将其敏感的入射光进行折射处理，形成垂直入射传感器层感光面的入射光；基底中设置的所述传感器层对感应到的入射光进行光电转换；金属层将传感器层进行光电转换处理得到的电信号传输到外围电路进行处理，以根据所述微透镜层在三维空间中的敏感入射角度与对应的像素映射关系，获得入射光在三维空间中的实际入射角度。优选地，在本专利技术的一实施例中，由梯度折射率材质制成的微透镜层将其敏感的入射光进行折射处理，形成垂直入射传感器层感光面的入射光之前，还包括:根据在垂直于所述微透镜的法线的平面内入射光的投影和所述微透镜的法线的投影之间的夹角、在平行于所述微透镜的法线的平面内入射光的投影和所述微透镜的法线的投影之间的夹角，分别设定所述微透镜层在三维空间中的第一敏感入射角度分量和第二敏感入射角度分量。与现有的方案相比，本专利技术中，梯度折射率(Gradient refractive index, GRIN)材料制成的微透镜层将其敏感的入射光进行折射处理，形成垂直入射所述传感器层感光面的入射光，根据所述微透镜层在三维空间中的敏感入射角度与对应的像素映射关系，获得入射光在三维空间中的实际入射角度，克服了现有技术中只能直接获得入射光的强度，而无法直接获得除强度以外的入射光的实际入射角度。【专利附图】【附图说明】图1为GRIN Micro-1ens对光线折射的原理图；图2为普通玻璃对光线折射的原理示意图；图3为普通Micro-1ens对光线折射的原理示意图；图4为本专利技术实施例中采集灰度图像的像素阵列线性阵列中的剖视图；图5为本专利技术实施例中像素模块A的平面示意图；图6为像素模块A中像素值与角度之间的映射关系示意图；图7为本专利技术实施例中像素模块B’的平面示意图；图8为像素模块B’中像素值与角度之间的映射关系示意图；图9为本专利技术实施例中像素模块C’的平面示意图；图10为像素模块C’中像素值与角度之间的映射关系示意图；图11为本专利技术实施例中像素模块D的平面示意图；图12为像素模块D中像素值与角度之间的映射关系示意图；图13为本专利技术实施例中像素阵列一的示意图；图14为本专利技术实施例中像素阵列二的示意图；图15为本专利技术实施例中测量入射光在三维空间中入射角度的方法流程示意图。【具体实施方式】以下将配合图式及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，藉此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。本专利技术下述实施例中，梯度折射率(Gradient refractive index, GRIN)材料制成的微透镜层将其敏感的入射光进行折射处理，形成垂直入射所述传感器层感光面的入射光，根据所述微透镜层在三维空间中的敏感入射角度与对应的像素映射关系，获得入射光在三维空间中的实际入射角度。本专利技术的丰要思想测量入射光在三维空间中入射角度的像素阵列从下到上依次包括:基底，所述基底中设置有传感器层，用于对感应到的入射光进行光电转换；金属层，用于将光电转换的电信号传输到外围电路进行处理；微透镜层，所述微透镜层的由梯度折射率材质制成，用于对其敏感的入射光进行折射处理，形成垂直入射所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种测量入射光在三维空间中入射角度的像素阵列，其特征在于，从下到上依次包括：基底，所述基底中设置有传感器层，用于对感应到的入射光进行光电转换；金属层，用于将光电转换的电信号传输到外围电路进行处理；微透镜层，所述微透镜层由梯度折射率材质制成，用于对其敏感的入射光进行折射处理，形成垂直入射所述传感器层感光面的入射光，以根据所述微透镜层在三维空间中的敏感入射角度与对应的像素映射关系，获得入射光在三维空间中的实际入射角度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈嘉胤，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。