多光谱传感系统和方法技术方案

本发明专利技术公开一种多光谱传感器件。所述传感器件可包括像素单元阵列。每个所述像素单元均包括以二乘二构型配置的四个像素。每个所述像素均包括多个子像素。每个所述像素单元均包括至少一个像素，所述至少一个像素包括用于探测不同波长的光的至少两个子像素。

Multispectral sensing system and method

The invention discloses a multispectral sensor device. The sensor element may include a pixel cell array. Each pixel unit includes four pixels configured in two multiplied two configurations. Each pixel includes multiple sub pixels. Each pixel unit comprises at least one pixel, and the at least one pixel comprises at least two sub-pixels for detecting light of different wavelengths.

【技术实现步骤摘要】
多光谱传感系统和方法
本专利技术涉及的是一种图像感测领域的技术，具体是一种多光谱成像技术。
技术介绍
多光谱感测从电磁频谱收集信息并进行处理。多光谱图像用在如遥感、农业、产品质量评估、安防和监控等领域。传统的多光谱成像系统通过使用与多个探测器组合的滤色轮或分束器来捕获场景的不同频谱通道。该系统不适于产出高质量图像且可能需要复杂的实施步骤。传统地获取多光谱图像的方法并不理想。这些技术大多不能产出高质量图像且需要复杂的实施步骤。例如，放置在物体和常规探测器之间的滤色轮可用来获取各种色段/波段。由于波段是在不同的时间戳获取的，所以整个图像的曝光时间则受到滤色轮转速的限制，通常这比一般快门操作花费更多的时间。这种多曝光图像可能比单曝光图像显得更模糊。进一步地，由于稍稍的不匹配就会产生图像缺陷，所以需要精确地同步滤色器和探测器。对于另一个示例来说，分束器可用来将来自物体的光分成折射至对应传感器的各种色段。类似地，该系统在实施之前可能需要精确的光学校准。进一步地，将颜色分隔成不同的路径可能会引起显着的路径长度差异并在成像中产生误差。
技术实现思路
本专利技术涉及一种多光谱传感器件，该传感器件包括像素单元阵列，其中每个所述像素单元均包括以二乘二构型配置的四个像素；每个所述像素均包括至少一个子像素，且每个所述像素单元均包括至少一个像素，该像素中包括至少两个分别用于探测不同波长光的子像素。本专利技术还涉及一种多光谱传感器件，该传感器件包括像素阵列，其中每个所述像素均包括若干子像素，且阵列中一个像素中至少两个子像素分别用于探测不同波长的光。本专利技术进一步涉及一种多光谱传感系统，该系统包括贝尔模式像素阵列以及处理电路，其中每个像素均包括若干子像素，所述处理电路与每个所述子像素相连并用于调整其探测波段，使得所述子像素能够切换于探测相同波段或不同波段的光。通过在各种模式之间切换使得所述系统能够探测不同波长/波段的光，从而生成场景的光谱信息。本专利技术进一步的技术细节和效果将在以下部分进一步详细描述，且通过说明部分是显而易见的或可通过实践本专利技术公开而得到学习。本专利技术公开的特征和优势，可以通过附加权利要求特别指出的元素和组合来实现。应该了解，如权利要求所述，上述一般说明和下面详细说明仅是示例性和说明性的，并不限制本专利技术。附图说明图1A为现有技术中图像传感器的一个贝尔单元的俯视及侧视图解。图1B为实施例中多光谱传感器的一个贝尔单元的俯视及侧视图解。图2为实施例中多光谱传感器系统的示意性电路的图解。图3A及图3B为实施例中多光谱传感器中滤光范围调整的图解。图4A及图4B为实施例中多光谱传感器中感测读数调整的图解。图中：像素121、子像素122～125、系统200、像素阵列201、行控制电路202、列读取电路203、处理电路204。具体实施方式现在将详细参考示例性实施例，其示例在附图中示出。下面的说明将参考附图，其中，不同附图中相同的数字，除特别说明外，都表示同样的或类似的组件。下面示例性实施例说明所述的实施方式与本专利技术公开保持一致，但不代表所有的实施方式。相反，其仅是与随附权利要求所述本专利技术相关的方面一致的系统和方面的示例。一种基于半导体工程要求保护的解决方案克服了电子和光学
出现的问题。在各种实施例中，公开了一种多光谱传感器件。所述传感器件可包括像素单元阵列(例如，平面阵列)。每个所述像素单元均包括四个像素(例如，以二乘二构型配置的四个像素)。换句话说，所述传感器件可在一个平面阵列中包括多个像素。例如，所述传感器件的所述像素阵列可位于贝尔模式中并可称作贝尔模式阵列。相应地，所述像素单元可称作贝尔模式单元。每个所述像素均包括多个子像素，且至少两个所述子像素可用于探测不同波长的光。例如，所述多个子像素可以是四个(或其他数量的)子像素，从而每个所述像素单元均包括十六个子像素，且所述十六个子像素可用于探测不同波长或波段的光。在一些场合，每个所述子像素均包括微透镜(microlens)、光学滤光片和光电二极管。所述微透镜可设置于光学滤光片的上方，所述光电二极管可设置于光学滤光片的下方，所述微透镜可用于引导入射光穿过所述光学滤光片，且所述光电二极管可用于探测穿过所述光学滤光片的光。因此，所述传感器件可在不展开机械滤镜、分束器或其他复杂光学部件的情况下探测多光谱光(例如，十六个不同波段)。进一步地，当使用所述传感器件时，可通过所述器件的单次曝光来获得图像，从而可在不牺牲图像质量的情况下实现多光谱成像。在一些场合，所述四个子像素可用于探测不同波长的光。例如，所述四个子像素中的三个可用于探测可见光，且所述四个子像素中的其他子像素可用于探测红外(IR)光。例如，所述三个子像素分别可用于探测红光、蓝光和绿光，且所述其他子像素可用于探测近红外(NIR)光。在一些场合，每个子像素的波长感测范围均通过处理电路来调整。例如，在每个子像素中，所述光学滤光片都与所述处理电路相连。所述处理电路可用于通过控制所述光学滤光片的一个或多个特性来调整所述光学滤光片的滤光范围。因此，可通过调整对应的光学滤光片的滤光范围来调整每个子像素的波长感测范围。在一些场合，所述处理电路与每个子像素的所述光电二极管相连并可用于调整所述多光谱传感器件的读数。所述处理电路可用于接收所述光电二极管的读数并基于一个或多个所述接收到的读数来输出所述多光谱传感器件的读数。在一个示例中，所述处理电路可用于获得一个像素中所有光电二极管读数的总读数并输出所述总读数作为所述像素的读数。在另一个示例中，所述处理电路可用于从一个像素中的所有光电二极管获得一个光电二极管的读数、基于所述获得的读数来确定所述像素的读数并输出所述确定的读数作为所述像素的读数。在一些场合，公开了一种多光谱传感器件。所述传感器件可包括像素阵列。每个所述像素均包括多个子像素，且至少两个所述子像素可用于探测不同波长或波段的光。例如，所述阵列可以是贝尔模式阵列，且所述多个子像素可用于探测彼此不同的各种波长或波段的光，以及探测与八个最近的相邻像素中任一个的子像素不同的各种波长或波段的光。对于设置在所述贝尔模式阵列(例如，棋盘构型)中的正方形像素来说，任何无边正方形像素都由八个对应的相对位置上的类似正方形像素包围，这些位置包括：左边、右边、前面、后面、左前方、右前方、左后方和右后方。类似地，所述传感器件可进一步包括如上所述与所述光电二极管相连的处理电路。因此，所述传感器件可在不部署机械滤光片、分束器或其他复杂光学部件的情况下探测多光谱光。进一步地，当使用所述传感器件时，可通过所述器件的单次曝光来获得图像，从而可在不牺牲图像质量的情况下实现多光谱成像。在一些场合，公开了一种多光谱感测系统。所述系统可包括像素的贝尔模式阵列，其每个均包括多个子像素。所述系统可进一步包括处理电路，所述处理电路与每个所述子像素都相连并可用于调整所述子像素的探测波段，使得所述子像素可在相同波段和不同波段的探测光之间切换。在每个贝尔模式单元中，所述像素可包括红色、绿色、蓝色和红外像素。每个所述子像素均包括光学滤光片。所述子像素的探测波段可通过调整所述光学滤光片的滤光范围来调整。因此，每个像素均探测一个波长/波段、两个波长/波段、三个波长/波段、四个波长/波段等。在一些场合，一个或多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多光谱传感器件，其特征在于，包括：像素单元阵列，其中的每个像素单元均包括以二乘二构型配置的四个像素；每个像素均包括若干子像素；并且每个像素单元至少包括一个像素，该像素包括至少两个分别用于探测不同波长光的子像素。

【技术特征摘要】
2017.02.14 US 15/432,6291.一种多光谱传感器件，其特征在于，包括：像素单元阵列，其中的每个像素单元均包括以二乘二构型配置的四个像素；每个像素均包括若干子像素；并且每个像素单元至少包括一个像素，该像素包括至少两个分别用于探测不同波长光的子像素。2.根据权利要求1所述的多光谱传感器件，其特征是，所述阵列为贝尔模式阵列。3.根据权利要求1所述的多光谱传感器件，其特征是，每个所述像素均包括四个子像素；每个所述像素单元均包括十六个子像素；并且所述十六个子像素分别用于探测不同波长或波段的光。4.根据权利要求1所述的多光谱传感器件，其特征是，每个所述子像素均包括：微透镜、光学滤光片和光电二极管，其中：微透镜设置于光学滤光片的上方，光电二极管设置于光学滤光片的下方，微透镜用于引导入射光穿过所述光学滤光片，光电二极管用于探测穿过所述光学滤光片的光。5.根据权利要求4所述的多光谱传感器件，其特征是，进一步包括：与所述光学滤光片相连且用于调整所述光学滤光片的滤光范围的处理电路。6.根据权利要求4所述的多光谱传感器件，其特征是，进一步包括：与每个所述子像素的所述光电二极管相连的处理电路，该处理电路用于采集每个像素中所有光电二极管读数的总读数；并且将该总读数作为所述像素的读数输出。7.根据权利要求4所述的多光谱传感器件，其特征是，进一步包括：与每个所述子像素的所述光电二极管相连的处理电路，该处理电路用于从每一个像素中的所有光电二极管中采集一个光电二极管的读数，根据该读数计算出所述像素的读数并输出。8.根据权利要求1所述的多光谱传感器件，其特征是，在每个像素中，所述四个子像素中的三个用于探测可见光，另一个子像素用于探测红外光。9.根据权利要求8所述的多光谱传感器件，其特征是，所述三个子像素分别用于探测红光、蓝光和绿光，另一个子像素用于探测近红外光。10.一种多光谱传感器件，其特征在于，包括：像素阵列，每个所述像素均包括若干子像素，其中至少两个子像素分别用于探测不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：芯视达系统公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛,KY