调制入射在成像传感器上的光制造技术

本公开的一个方面涉及调制入射在成像传感器上的光，一种图像传感器，包括：具有多个感测元件的感测层，每个感测元件被配置为记录撞击光子；以及耦接到该感测层的衰减层，该衰减层配置有多个衰减元件以调制入射在该感测层上的光。关键词包括感测层和衰减层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感器，并且更具体地，涉及一种与衰减层耦接的传感器。
技术介绍
成像系统依赖于图像传感器来生成视觉图像的电子表示。图像传感器的示例包括电荷耦合器件(CCD)图像传感器和有源像素传感器(APS)器件。通常，这些成像传感器包括按规则的行和列模式布置的多个光敏感像素(或感测元件)。在成像传感器上俘获的图像的质量部分取决于由传感器所记录的光的动态范围。因此，能够提供比常规图像传感器所提供的动态范围更宽的动态范围的图像传感器是期望的。例如，当俘获包括宽范围的亮度(诸如，从直射的太阳光到深阴影)的场景以及使图像曝光以便在黑暗区域中获取良好的信号时，明亮区域中更强的光将使感测元件饱和，并且不能获取实际的光辐射。因此，为了俘获包括这种宽范围的亮度的场景，需要高动态范围传感器。
技术实现思路
本专利技术提供为具有耦接到图像传感器的感测层的衰减层以调制入射在图像传感器上的光量。在一种实现中，公开了一种图像传感器。该图像传感器包括：具有多个感测元件的感测层，每个感测元件被配置为记录撞击光子；以及耦接到感测层的衰减层，所述衰减层配置有多个衰减元件以调制入射在感测层上的光。在另一种实现中，公开了一种方法。该方法包括：记录入射在具有多个感测元件的感测层上的光子；将具有多个衰减元件的衰减层耦接到所述感测层，所述衰减层被配置为调制入射在所述感测层上的光子的强度；以及存储所记录的光子。在另一种实现中，公开了一种设备。该设备包括：用于感测和记录光子的装置，用于感测和记录的装置包括多个感测元件；用于衰减入射在用于感测和记录的装置上的光子的强度的装置，用于衰减的装置包括多个衰减元件，每个衰减元件被配置为衰减入射在对应的感测元件上的光子的强度；以及用于存储由用于感测和记录的装置所感测和记录的光子的装置。从本说明书，本专利技术的其它特征和优点应该明显，本说明书通过示例的方式例示了本专利技术的各个方面。附图说明通过研究随附附图，可以部分收集本专利技术的细节(关于其结构和操作两者)，其中相同附图标记指相同部分，并且附图中：图1是例示根据本公开内容的一种实现的图像俘获器件的功能框图；图2是作为图1中所示的配置有感测层和衰减层的图像传感器的一种实现的图像传感器200的功能图；以及图3是例示根据本公开内容的一种实现的用于配置包括衰减层的图像传感器以调制入射在图像传感器上的光量的方法的流程图。具体实施方式如本文所公开的多个实现提供为具有耦接到图像传感器的感测层的衰减层以调制入射在图像传感器上的光量。因此，在一种实现中，衰减层使用具有可调透明度的衰减元件的层调制入射在感测层上的光。在一种实现中，图像传感器被配置有包括多个感测元件(或传感器)的感测层，而衰减层被配置有放置在感测元件的顶部上的多个衰减元件。在一种实现中，衰减层被配置有与感测层中的感测元件相同或较少数目的衰减元件。因此，衰减元件衰减到达放置在衰减元件下方的对应传感器的光量。每个衰减元件都被配置有可以衰减光量的材料。在一种实现中，衰减元件被配置有液晶，如在液晶显示器中进行的。在另一种实现中，衰减元件被配置有智能玻璃(包括电致变色、光致变色、热致变色、悬浮颗粒、微盲(microblind)和聚合物分散型液晶器件)，其当电压、光或热被应用时改变光透射性能。一般来说，智能玻璃从半透明变为透明，从阻挡光的一些或全部波长变为让光穿过。在阅读本说明书之后，如何在各种实现和应用中实现本公开内容将变得明显。然而，尽管本文将描述本公开内容的各种实现，但是理解的是这些实现仅通过示例的方式来呈现，而非限制。同样地，各种实现的具体实施方式不应被解释为限制本公开内容的范围或宽度。图1是例示根据本公开内容的一种实现的图像俘获器件100的功能框图。在一种实现中，图像俘获器件100被配置为数码相机。在其它实现中，图像俘获器件100被配置为其它类型的图像俘获器件。在所例示的图1的实现中，图像俘获器件100包括镜头110、成像级120、包括传感层130和衰减层132的图像传感器以及控制器/处理器140。镜头110接收和聚焦来自被摄体场景的光102以在图像传感器的感测层130上形成图像。针对每个像素，图像传感器将入射光转换成电信号。在一种实现中，图像传感器是电荷耦合器件(CCD)型。在另一种实现中，图像传感器是有源像素传感器(APS)型，其由于使用CMOS制造过程来制造它们的能力，而经常被称为互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。在一个示例中，图像传感器(例如，APS)的操作按三个步骤执行：重置步骤，其中传感器被从先前的积分周期重置；图像积分步骤，其中光能被收集并转换成电信号；以及信号读出步骤，其中信号被读出。在图像积分步骤期间，以光子形式的光能碰撞传感器中的光电二极管，从而创建多个电子空穴对。光电二极管被设计为限制新形成的电子空穴对之间的重新组合。因此，空穴被附接到光电二极管的接地端子，而电子被附接到光电二极管的正端子，其中每个附加的电子均减少光电二极管上的电压。在积分时间段的末尾处，由光电二极管在图像积分时间段期间吸收的光子的数目可以通过从积分时间段开始处的电压中减去积分时间段末尾处的电压来确定。成像级120可以包括元件，诸如中性密度(ND)滤光器、光圈、快门、曝光控制器、亮度传感器和/或配置为调节到达图像传感器的光量的其它单元。例如，ND滤光器可以用于均等地减少或修改光的全部波长或颜色的强度，其减少了进入镜头的光量。因此，ND滤光器的存在容许摄影者选择光阑、曝光时间以及传感器灵敏度的组合以产生具有较少过曝光的照片。光圈和快门可以被配置为通过控制光阑和快门打开的持续时间来调节到达图像传感器的光量。曝光控制器可以对如由亮度传感器所计量的场景中可获得的光量进行响应以及控制包括中性密度(ND)滤光器、光圈和/或快门的其它元件。动态范围是由在不使传感器饱和(即，不超过传感器的容量)的情况下传感器在积分时间段期间可以收集的光子的最大数目，以及在噪声本底之上可以检测到的传感器在积分时间段期间可以收集的光子的最小数目来确定的。如上所述，处理具有急剧照明变化的图像对于具有有限动态范围的图像俘获器件而言是一种挑战。因此，如果传感器的积分时间段被缩短到其中没有亮光信息丢失(即，其中在积分时间段期间所收集的光子的数目将不超过传感器的容量)的点，则大部分(如果不是全部)低光信息将会丢失(导致图像中被压成(crushto)黑色的区域)，因为所收集的光子在噪声水平之上将是不可区分的。相反，如果传感器的积分时间段被增加以俘获低光信息，即，其中所收集的光子的数目在噪声本底之上是可检测的，则亮光信息的重要部分丢失(导致图像中曝光过度成白色的区域)，因为所收集的光子的数目将超过传感器的容量。在一种实现中，图像传感器被配置有感测层130和耦接到感测层130的衰减层132，以调制入射在感测层130上的光量。如上所述，衰减层132包括多个衰减元件，其可以通过控制器/处理器140选择性地控制以调整衰减元件的透明度。接着，通过控制器/处理器140处理由图像传感器所俘获的数据，以重新创建传感器上的光的原始强度以形成具有比传感器在没有衰减层的情况下可以拍摄的更高动态范围的输出图像142。在一些实现中，衰减层132替换组成成像级120的元件中的一些或全部，诸如中性密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：具有多个感测元件的感测层，每个感测元件被配置为记录撞击光子；以及耦接到感测层的衰减层，所述衰减层配置有多个衰减元件以调制入射在感测层上的光。

【技术特征摘要】
2015.09.18 US 14/859,1231.一种图像传感器，包括：具有多个感测元件的感测层，每个感测元件被配置为记录撞击光子；以及耦接到感测层的衰减层，所述衰减层配置有多个衰减元件以调制入射在感测层上的光。2.如权利要求1所述的图像传感器，还包括：配置为调整所述多个衰减元件的衰减值的控制器。3.如权利要求2所述的图像传感器，其中所述控制器在所述感测层之上均匀地调整所述衰减值。4.如权利要求2所述的图像传感器，其中所述控制器被配置为以多个衰减值顺序地俘获来自所述感测层的多个图像。5.如权利要求4所述的图像传感器，其中所述控制器被配置为组合所述多个图像以输出高动态范围图像。6.如权利要求2所述的图像传感器，其中所述控制器被配置为将变化密度的模式应用在所述衰减层上。7.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述衰减层被按单独控制衰减的多个层配置。8.如权利要求2所述的图像传感器，其中所述控制器随时间应用不同的衰减模式。9.如权利要求2所述的图像传感器，其中所述控制器将不同的衰减模式组合成较少的模式。10.一种方法，包括：记录入射在具有多个感测元件的感测层上的光子；将具有多个衰减元件的衰减层耦接到所述感测层，所述衰减层被配置为调制入射在所述感测层上的光子的强度；以及存储所记录的光子。11.如权利要求10所述的方法，还包括：通过控制所述多个衰减元件来调整衰减值。12.如权利要求11所述的方法，其中所述衰减值被在所述多个感测元件之上均匀地调整。13.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中一规，
申请(专利权)人：索尼公司，索尼图片娱乐公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP