图像传感器单元和成像装置制造方法及图纸

图像传感器单元(3)包括微透镜阵列(31)和传感器(32)。所述传感器包括多个传感器区域(323)，多个传感器区域(323)分别包括按照矩阵布置所布置的具有不同敏感度的像素(322)。位于所述多个传感器区域(323)中的相应位置处的像素(322)具有相同的敏感度。所述微透镜阵列(31)中的每个微透镜(311)被布置为将所述光导向所述传感器(32)中的所述多个传感器区域(323)中的相应传感器区域(323)。所述多个传感器区域(323)中的每个传感器区域(323)的矩阵布置的第一行或第一列中的像素(322c1)具有第一感光度，所述多个传感器区域(323)中的每个传感器区域(323)的矩阵布置的第二行或第二列中的像素(322c2、322c3)具有与所述第一感光度不同的第二感光度，以及第一感光度和第二感光度与所述多个传感器区域(323)中的每个传感器区域(323)的矩阵布置中不同于第一行和第二行或第一列和第二列的行或列中的像素(322)的感光度不同。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】图像传感器单元和成像装置
本公开一般地涉及图像传感器单元和包括这种图像传感器单元的成像装置。
技术介绍
全光相机能够通过在主透镜和传感器之间布置微透镜阵列来测量沿着与传感器相交的每束光线行进的光量。光场可以被后处理，以从不同的视点重建场景的图像。结果，用户可以改变图像的焦点。与传统相机相比，全光相机可以通过后处理从不同的视点获得附加的光学信息分量，从而实现场景图像的重建。HDR(高动态范围)成像中的挑战可能是以不同的曝光捕获场景的至少两个图像，以实现动态范围扩展。因此，根据常规相机，不能以令人满意或足够高的动态范围对动态场景(或视频)进行处理。另一方面，全光成像引入了一种同时捕获场景的多个图像的有效方法，从而提供了捕获静态(或静止)场景或动态场景的多个图像的工具。由全光相机捕获的场景的图像必须经过视图解复用，即从二维(或2D)原始图像到四维(或4D)光场图像的数据转换。解复用过程重新组织2D原始图像的像素，使得将捕获具有一定入射角的光线的所有像素存储在同一图像中，以便创建所谓的“视图”或“视点图像”。每个视点图像都是场景在不同光线角度下的投影。一组视点图像可以创建块矩阵，该块矩阵中的中心视点图像存储捕获穿过主透镜孔径的中心部分的光线的像素。光线的角信息由微透镜图像(即，在微透镜下和传感器上形成的图像)中相对于与中心视点(微透镜图像的中心)相对应的像素的相对像素位置给出。块矩阵可以用于估计场景内的物体的深度信息。一旦知道深度信息，图像处理方法就可以在每个视点图像上同时操纵每个物体。HDR成像是这种图像处理方法的一个示例。当场景的深度图是已知的时，可以在各种多帧HDR成像方法中使用场景的来自不同光线角度的不同曝光，以扩展所捕获的图像的动态范围。例如，“0V10640”，彩色CMOS130万像素(1280x1080)高动态范围(HDR)高清图像传感器，“http://www.ovt.com/products/sensor.php？id＝151”，提出了一个分裂像素技术，其中一些像素具有低敏感度响应。然而，所提出的分裂像素技术导致相机可实现的空间分辨率的损失。此外，相邻像素对不同的空间位置进行采样，从而降低由HDR成像方法执行的后处理的准确度。另一方面，TodorGeorgiev等人的文章“RichImageCapturewithPlenopticCameras”(ICCP2010)提出了针对使用全光类型2的HDR成像的两种方法。第一种方法改变微透镜的孔径尺寸以捕获场景的不同曝光，第二种方法过滤主透镜，以便改变照射在微透镜上的光量。然而，根据所提出的第一种方法和第二种方法，每个解复用视图包含根据不同曝光的像素，而不包含具有唯一敏感度的像素。TodorGeorgiev等人汇报的第二种方法比第一种方法在结果的质量方面更差一些。此外，根据第一种方法，由于微透镜的小孔径引入了衍射模糊，所以动态范围扩展受到孔径尺寸的下限的限制。因此，通常难以在不降低空间分辨率的情况下同时捕获场景的不同曝光。更具体地，通常难以同时实现场景的高曝光捕获和低曝光捕获。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，图像传感器单元可以包括：微透镜阵列，包括按照二维阵列布置的多个微透镜；以及传感器，包括按照二维阵列布置的多个像素，并且被配置为通过微透镜阵列接收光，其中，传感器包括按照二维阵列布置的多个传感器区域，多个传感器区域分别包括按照矩阵布置所布置的具有不同敏感度的像素，其中，位于多个传感器区域中的相应位置处的像素具有相同的敏感度，以及其中，微透镜阵列中的每个微透镜被布置为将光导向传感器的多个传感器区域中的相应传感器区域，多个传感器区域中的每个传感器区域的矩阵布置的第一行或第一列中的像素具有第一感光度，多个传感器区域中的每个传感器区域的矩阵布置的第二行或第二列中的像素具有与第一感光度不同的第二感光度，第一感光度和第二感光度与多个传感器区域中的每个传感器区域的矩阵布置中不同于第一行和第二行或第一列和第二列的行或列中的像素的感光度不同。根据本公开的另一方面，一种成像装置可以包括：光学系统，包括至少一个透镜；以及如上所述的图像传感器单元，其中，图像传感器单元的微透镜阵列被配置为通过光学系统接收光。本公开的目的和优点将通过权利要求中特别指出的元件和组合实现并获得。应当理解，前面的概述和下文的具体描述是示例性和说明性的，而并不作为对要求保护的本专利技术的限制。附图说明图1是示出了根据本公开的一个实施例的成像装置的示例的图；图2是示意性地示出了布置在传感器的感测表面上的感测区域的示例的平面图；图3是示意性地示出了布置在传感器的感测表面上的感测区域的另一示例的平面图；图4是示意性地示出了布置在传感器的感测表面的一部分上的感测区域的第一示例性实现的平面图；以及图5是示意性地示出了布置在传感器的感测表面的一部分上的感测区域的第二示例性实现的平面图。具体实施方式将参考附图描述本公开的实施例。现在将给出根据本公开的每个实施例中的图像传感器单元和成像装置的描述。图1是示出了根据本公开的一个实施例的成像装置的示例的图。本实施例中的成像装置1形成例如全光相机。图1中所示的成像装置1可以包括光学系统2、图像传感器单元3和处理器4。光学系统包括漫射器21、主透镜22和物镜(fieldlens)23。漫射器21在来自物体100的光到达微透镜阵列31之前对光进行漫射。如果需要的话，可以省略该漫射器21。主透镜22接收来自主透镜22的物场中的物体100的光，并使光通过主透镜22的像场。物镜23布置在主透镜22和微透镜阵列31之间，并且调节来自主透镜22的聚焦光以便看起来从无穷远聚焦。图像传感器单元3包括微透镜阵列31和传感器32。微透镜阵列31包括按照二维阵列布置的多个微透镜311。传感器32可以包括设置在其感测表面上的滤色器321。滤色器321可以包括采用诸如拜耳布置的优选布置的红色、绿色和蓝色中的每种颜色的滤色器。如果需要的话，可以省略该滤色器321。图2是示意性地示出了布置在传感器的感测表面上的传感器区域的示例的平面图。如图2所示，传感器32包括按照二维阵列布置的多个像素322，并通过微透镜阵列31接收来自物体100的光。传感器32形成按照二维阵列布置的多个传感器区域323，并且分别包括按照包括M行乘N列的矩阵布置所布置的具有相互不同的敏感度的像素322，其中M和N是大于2的自然数。传感器区域323有时也被称为“微透镜图像”或“块”。在物镜23存在的情况下，每个传感器区域323的形状和尺寸相同，并且每个传感器区域323内的像素322的数量和布置相同。在该示例中，多个传感器区域323在行和列的延伸方向上布置成线性对齐的矩形矩阵。多个传感器区域323的相应位置处的像素322在当前可用的全光相机中具有相同的敏感度。在多个传感器区域323中的每一个的中心附近位于多个传感器区域323的对应位置处的多个传感器区域323中的每一个的至少一行或至少一列中的像素322可以具有相同的敏感度，下文中将结合示例性实现进行描述。这里，像素的敏感度通常可以被解释为“击中像素的光子数与输出信号之间的转换率”。如果考虑像素的填充因子，则将其细化为“击中像素的感光区域的光子数与输出信号之间的转换率”。像素的填本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器单元(3)，包括：微透镜阵列(31)，包括按照二维阵列布置的多个微透镜(311)；以及传感器(32)，包括按照二维阵列布置的多个像素(322)，并且被配置为通过所述微透镜阵列接收光，其中，所述传感器包括按照二维阵列布置的多个传感器区域(323)，所述多个传感器区域(323)分别包括按照矩阵布置所布置的具有不同感光度的像素(322)，其中，位于所述多个传感器区域(323)中的相应位置处的像素(322)具有相同的感光度，以及其中，所述微透镜阵列(31)中的每个微透镜(311)被布置为将所述光导向所述传感器(32)中的所述多个传感器区域(323)中的相应传感器区域(323)，所述多个传感器区域(323)中的每个传感器区域(323)的矩阵布置的第一行或第一列中的像素(322c1)具有第一感光度，所述多个传感器区域(323)中的每个传感器区域(323)的矩阵布置的第二行或第二列中的像素(322c2、322c3)具有与所述第一感光度不同的第二感光度，所述第一感光度和所述第二感光度与所述多个传感器区域(323)中的每个传感器区域(323)的矩阵布置中不同于所述第一行和所述第二行或所述第一列和所述第二列的行或列中的像素(322)的感光度不同。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.04 EP 14306949.01.一种图像传感器单元(3)，包括：微透镜阵列(31)，包括按照二维阵列布置的多个微透镜(311)；以及传感器(32)，包括按照二维阵列布置的多个像素(322)，并且被配置为通过所述微透镜阵列接收光，其中，所述传感器包括按照二维阵列布置的多个传感器区域(323)，所述多个传感器区域(323)分别包括按照矩阵布置所布置的具有不同感光度的像素(322)，其中，位于所述多个传感器区域(323)中的相应位置处的像素(322)具有相同的感光度，以及其中，所述微透镜阵列(31)中的每个微透镜(311)被布置为将所述光导向所述传感器(32)中的所述多个传感器区域(323)中的相应传感器区域(323)，所述多个传感器区域(323)中的每个传感器区域(323)的矩阵布置的第一行或第一列中的像素(322c1)具有第一感光度，所述多个传感器区域(323)中的每个传感器区域(323)的矩阵布置的第二行或第二列中的像素(322c2、322c3)具有与所述第一感光度不同的第二感光度，所述第一感光度和所述第二感光度与所述多个传感器区域(323)中的每个传感器区域(323)的矩阵布置中不同于所述第一行和所述第二行或所述第一列和所述第二列的行或列中的像素(322)的感光度不同。2.根据权利要求1所述的图像传感器单元，其中，所述多个传感器区域(323)中的每个传感器区域(323)的矩阵布置的第三行或第三列中的像素(322c3)具有与所述第一感光度和第二感光度不同的第三感光度，所述第一感光度、所述第二感光度和所述第三感光度与所述多个传感器区域(323)中的每个传感器区域(323)的矩阵布置中不同于所述第一行...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫扎德·赛菲，诺伊斯·萨瓦特尔，瓦尔特·德拉季奇，
申请(专利权)人：汤姆逊许可公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR