配有滤光器阵列的微透镜和固态成像设备制造技术

本申请公开了一种配有滤光器阵列的微透镜和固态成像设备。根据一实施例，配有滤色器阵列的微透镜包括滤色器阵列和微透镜阵列。滤光器阵列包括用于选择性透射红外区的光的多个第一滤光器、以及选择性透射第一可见波长区的光的多个第二滤光器。微透镜阵列包括多个微透镜，每个微透镜对应于第一滤光器和第二滤光器中的任一个。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 关联申请的交叉引用 本申请基于2014年3月20日提交的日本专利申请No. 2014-059054并要求其优 先权的权益，其全部内容通过引用结合至此。
本文描述的实施例一般地涉及配有滤光器阵列的微透镜和固态成像设备。
技术介绍
关于其中可获得沿深度方向的距离作为二维阵列信息的成像技术，正在研宄各种 方法，例如使用参考光束的方法或使用多个相机执行立体距离测量的方法。近年来，作为民 用的新式距离测量设备，对于具有相对适中价格的产品具有高需求。 在这种用于获得距离的成像技术中，使用视差的三角方法被已知作为其中一种成 像方法，其中不以抑制系统成本为目的来使用参考光束。作为能够实现三角方法的相机的 类型，立体相机和多重相机是已知的。然而，在立体相机或多重相机中，要使用多个相机。因 此，由于系统尺寸的增加或组件数的增加，存在故障率增加的风险。 同时，关于成像光学系统，已提出一种结构，其中微透镜阵列被部署在像素的上方 侦h多个像素被布置在每个微透镜的下部；并且使用微透镜阵列将来自主透镜的图像进一 步形成在像素上。在这种结构中，可以像素块为单位获得具有视差的一组图像。视差允许 基于摄影对象的距离估算和距离信息而执行再聚焦操作。其中使用微透镜阵列进一步形成 来自主透镜的图像的光学配置被称为再聚焦光学系统。 导致由图像传感器获取的图像的画质劣化的因素之一在于被称为串扰的现象，其 中落在一像素上的光也进入了相邻的像素。例如，当实现在常用的图像传感器中的Bayer 阵列中出现串扰时，会发生混色现象，并且在每个像素中错误地检测出不同颜色组分的光。 结果，所捕捉的图像的颜色再现性经受下降。特定地，在包括用于红外光检测目的的红外 (IR)检测像素的图像传感器的情形下，具有比可见光更长波长的红外光难以经受像素内的 衰减，由此容易导致在相邻像素间发生串扰。 在前面提到的再聚焦光学系统中，来自主透镜的光通过每个微透镜，并然后以取 决于相关微透镜的位置的入射角落在图像传感器的光接收表面上。因此，在再聚焦光学系 统中，同样存在像素间出现串扰的风险。
技术实现思路
实施例的目的在于提供一种配有滤光器阵列的微透镜，它能够防止颜色再现性由 于像素间串扰引起下降。 根据一实施例，配有滤光器阵列的微透镜包括滤光器阵列和微透镜阵列。滤光器 阵列包括用于选择性透射红外区的光的多个第一滤光器以及选择性透射第一可见波长区 的光的多个第二滤光器。微透镜阵列包括多个微透镜，每个微透镜对应于第一滤光器和第 二滤光器中的任意一个。 根据前述配有滤光器阵列的微透镜，该配有滤光器阵列的微透镜可防止颜色再现 性由于像素间串扰引起下降。 附图简述 图1是示出可实现在第一实施例中的成像设备的示例性配置的方框图；图2是示出可实现在第一实施例中的光学系统的示例性配置的图； 图3是示出可实现在第一实施例中的光学系统的另一示例性配置的图； 图4是示意地示出根据第一实施例的RAW图像的示例的图； 图5示出根据第一实施例的再聚焦操作； 图6是示出具有Bayer配置的滤色器阵列的示例的图； 图7是示出具有已知配置的图像传感器的示例性配置的图； 图8是示出根据第一实施例的光学系统的示例性配置的图； 图9A是示出根据第一实施例的图像传感器的示例性配置的图； 图9B是示出根据第一实施例的图像传感器的另一示例性配置的图； 图10A和10B是根据第一实施例的滤光器的示例性形状； 图11示出根据实施例由图像传感器执行的操作； 图12是用于解释根据第一实施例的最小重复单位的图； 图13是给出根据第一实施例的重构的最小缩放倍数的具体解释的图； 图14A和图14B示出根据第一实施例的滤色器的配置； 图15是用于解释根据第一实施例的滤光器的位置关系的图； 图16到19是示出根据第一实施例的滤光器配置的特定示例的图； 图20是示出根据第二实施例的成像设备的示例性配置的方框图； 图21是示出根据第二实施例执行的定时控制的示例的图； 图22是用于解释根据第二实施例的从第一时间周期和第二时间周期内获得的图 像数据处获得的四种类型图像数据的事实的图； 图23是示意地示出根据第二实施例的在图像信号处理器（ISP)中执行的操作的 流程的流程图； 图24是用于解释根据第二实施例执行的距离计算的流程图； 图25是解释根据第二实施例的计算每个微透镜图像的纹理量的方法的图；以及 图26是示意地示出根据第二实施例的距离图的图。【具体实施方式】 下面描述配有滤光器阵列的微透镜和固态成像设备的示例性实施例。图1中示出 可实现在第一实施例中的成像设备的示例性配置。参照图1，成像设备1包括用作透镜单元 的相机模块10且成像设备1包括图像信号处理器（ISP) 20。 相机模块10包括具有主透镜11的成像光学系统；具有微透镜阵列12和图像传感 器13的固态图像传感器；成像单元14 ;以及信号处理器15。该成像光学系统包括一个或多 个透镜，并将来自摄影的光引导至微透镜阵列12和图像传感器13。在包括在成像光学系统 中的透镜中，主透镜11被假设为被放置为最靠近图像传感器13的透镜。 考虑到图像传感器13,例如，可使用电荷耦合器件（CXD)或CMOS成像器（CMOS表 示互补金属氧化物半导体）。此外，图像传感器13包括多个像素构成的像素阵列，每个像素 通过光电转换的方式将所接收的光转换成电信号并输出该电信号。 微透镜阵列12包括根据预定规则布置的多个微透镜120。关于由于主透镜11的 原因导致在成像表面上形成图像的一组光束，微透镜阵列12以缩小方式将图像再形成在 像素块中，每个像素块包括图像传感器13上的多个像素且与微透镜120之一对应。 同时，尽管图1中未示出，根据第一实施例的滤光器阵列被部署在相对于微透镜 阵列12的图像传感器13侧上或主透镜11侧上。滤光器阵列包括选择性透射红外区的光 的红外透射滤光器。此外，滤光器阵列配有多种类型的滤光器，其每一个被配置成对应于微 透镜120之一。 作为使用红外透射滤光器的结果，变得可在黑暗中成像，诸如在晚间成像或在室 内成像。 在包括在滤光器阵列中的多种类型的滤光器中，红外透射滤光器以外的滤光器可 例如是将三原色红（R)、绿（G)、和蓝（B)分离的多个滤色器。然而，这不是唯一可能的情形。 替代地，红外透射滤光器以外的滤光器可以是透射可见光区的光的无色滤色器（被称为白 色滤色器）。再可选地，替代使用无色滤色器，可使用滤色器，该滤色器某些部分留出开口并 透射可见光区的光。 同时，相机模块10可以如下方式配置：例如包括主透镜11的成像光学系统与其它 部分分离，由此可能更换主透镜11。然而，那不是唯一可能的情形。替代地，相机模块10可 被配置为一个单元，其中包括主透镜11和微透镜阵列12的成像光学系统被容纳在单个壳 体内。在那种情形下，包括成像光学系统和微透镜阵列12的整个单元变得可更换。 成像单元14包括用于驱动图像传感器13的每个像素的驱动电路。该驱动电路例 如包括：用于以水平线（行）为单位顺序地选择垂直方向的将被驱动的像素的垂直选择电 路；用于以列为单位顺序地选择垂直方向的被驱动的像素的水平选择电路；以及在多个脉 冲下驱动垂直选择电路和水平选择电路的定时发生器。成像单元14本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配有滤光器阵列的微透镜，包括：滤光器阵列，包括用于选择性透射红外区的光的多个第一滤光器、以及用于选择性透射第一可见波长区的光的多个第二滤光器；以及微透镜阵列，包括多个微透镜，所述多个微透镜的每一个对应于所述第一滤光器和所述第二滤光器中的任意一个。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小林光吉，上野梨纱子，铃木和拓，权镐楠，舟木英之，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP