使用相位偏移全息影像的影像感测器制造技术

本发明专利技术提供一种影像感测器，包括：多个光电元件，用以接收一入射光，其中该多个光电元件排列为多个单元格，且各单元格包括一第一光电元件及一第二光电元件，其中在各单元格中的该第一光电元件是获取在一第一相位的一第一像素，且在各单元格中的该第二光电元件是获取在一第二相位的一第二像素，其中该第一相位是不同于该第二相位。

Image Sensor Using Phase Shift Holographic Images

The invention provides an image sensor, which comprises a plurality of photoelectric elements for receiving an incident light, in which the plurality of photoelectric elements are arranged in a plurality of cells, and each cell includes a first photoelectric element and a second photoelectric element, in which the first photoelectric element in each cell is a first pixel acquired in a first phase, and the second photoelectric element in each cell. The photoelectric element is a second pixel acquired in a second phase, in which the first phase is different from the second phase.

【技术实现步骤摘要】
使用相位偏移全息影像的影像感测器
本专利技术涉及影像感测器，特别涉及一种使用相位偏移全息影像(phase-shiftinghologram)的无镜头影像感测器(lens-freeimagesensor)。
技术介绍
随着科技进步，具有照相机的电子装置已变得非常普及。然而，在传统照相机(亦称为彩色影像感测装置)中的模块式镜头(modularlens)通常是获取入射光并将光线转换为数字影像的必要元件。然而，因为传送照像技术的限制，均需要镜头以形成影像，且模块式镜头会占了照相机中的大部分的可利用空间。因为便携式电子装置的尺寸变得愈来愈小，大尺寸的模块式镜头并不适用于这些装置。因此，需要一种无镜头影像感测器以减少照相机的尺寸。
技术实现思路
本专利技术提供一种影像感测器，包括：多个光电元件，用以接收一入射光，其中该多个光电元件排列为多个单元格，且各单元格包括一第一光电元件及一第二光电元件，其中在各单元格中的该第一光电元件是获取在一第一相位的一第一像素，且在各单元格中的该第二光电元件是获取在一第二相位的一第二像素，其中该第一相位是不同于该第二相位。附图说明图1是显示一相位偏移数字全息影像装置的功能方框图。图2A是显示依据本专利技术一实施例中的影像感测器的侧视图。图2B是显示依据本专利技术图2A的实施例中的影像感测器的俯视图。图2C是显示依据本专利技术图2A的实施例中的影像感测器的斜视图。图2D是显示依据本专利技术另一实施例中的影像感测器的斜视图。图3是显示依据本专利技术一实施例中用于一影像感测器的4步骤相位偏移全息成像方法的流程图。图4A是显示依据本专利技术又一实施例中的影像感测器的俯视图。图4B是显示依据本专利技术图4A的实施例中的影像感测器的斜视图。图5A是显示依据本专利技术一实施例中的彩色影像感测器的侧视图。图5B是显示依据本专利技术图5A的实施例中的彩色影像感测器的俯视图。图5C是显示依据本专利技术图5A的实施例中的彩色影像感测器的斜视图。图5D是显示依据本专利技术中图5A的实施例中的一部分详细侧视图。图5E是显示依据本专利技术中图5A的实施例中的另一部分详细侧视图。图6是显示依据本专利技术一实施例中用于一彩色影像感测器的四步骤相位偏移全息投影方法的流程图。图7A是显示依据本专利技术一实施例中的一影像感测器的侧视图。图7B是显示依据本专利技术图7A的实施例中的影像感测器的俯视图。图7C是显示依据本专利技术图7A的实施例中的影像感测器的斜视图。图7D是显示依据本专利技术另一实施例中的影像感测器的斜视图。图8A是显示依据本专利技术一实施例中的彩色影像感测器的侧视图。图8B是显示依据本专利技术图8A的实施例中的彩色影像感测器的俯视图。【符号说明】100～相位偏移数字全息影像装置；110～激光光源；120～感测器阵列；111～光束发射器；101、103～光束分离器；102～压电转换镜；104～反射镜；200～影像感测器；220～感测器阵列；221～光电元件；230～基板；251－254～光电元件；250～单元格；450～巨单元格；410－440～单元格；411－414、421－424、431－434、441－444～光电元件；500～彩色影像感测器；510～滤波器阵列；520～感测器阵列；521～光电元件；530－560～单元格；531－534、541－544、551－554、561－564～光电元件；570～巨单元格；700～影像感测器；720～感测器阵列；721～光电元件；730～基板；750～单元格；751－752～光电元件；800～彩色影像感测器；810～滤波器阵列；820～感测器阵列；821～光电元件；830、840、850、860～单元格；831－832、841－842、851－852、861－862～光电元件；870～巨单元格。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合说明书附图，作详细说明如下。图1是显示一相位偏移数字全息影像装置的功能方框图。如图1所示，相位偏移数字全息影像装置100包括一激光光源110、一光束发射器111、光束分离器101及103、一压电转换镜(piezoelectrictransducermirror)102、一反射镜104、及一感测器阵列120。由激光光源110所发出的激光光线会由光束发射器111所强化，且由光束发射器111所发出的激光光线会被光束分离器分离为一物件光线(objectlight)及一参考光线(referencelight)。参考光线会被压电转换镜102所反射，且会相位调制该参光线。通过对参考光线进行偏移一固定相位，可取得不同的全息影像以推导出物件波(objectwave)的多个振幅(complexamplitude)。举例来说，参考波的初始相位为0，且每一步骤会改变π/2。假设使用四步骤相位偏移数字全息成像演算法(4-stepphase-shiftingdigitalholographyalgorithm)，则干涉图样(interferencepatterns)在不同相位(例如0、π/2、π、及3π/2)的强度(intensity)可分别由方程式(1)～(4)所表示：在取得在相位0、π/2、π、及3π/2的干涉图样的强度后，物件光的多个振幅可由方程式(5)计算而得：物件光的多个振幅有时可称为多个全息影像，因为可经由执行数字倒传递(digitalback-propagation)由该多个振幅Ψ0取得物件光在物件平面的振幅分布。因此，必需知道参考光线的多个振幅以计算物件波。通常而言，参考光线为一平面波(planewave)或是一球面波(sphericalwave)，故其相位可不经由测量而得。本专利
中技术人员当可了解使用在不同相位的物件波以重建物件影像的技术，故其细节于此不再赘述。需注意的是在图1的例子中所介绍的相位偏移数字全息影像装置100需在每一步骤改变相位，且亦需要耗费时间来改变相位、计算干涉图样的强度、并重建影像。因此，将相位偏移数字全息影像装置100用于目前在市场上的任意便携式电子装置并不实际。然而，使用相位偏移数字全息成像演算法的相位延迟的概念是可用于本专利技术中的影像感测器。图2A是显示依据本专利技术一实施例中的影像感测器的侧视图。为了便于说明，举例来说，影像感测器200为一单色影像感测器(mono-colorimagesensor)。如图2A所示，影像感测器200包括一感测器阵列220。感测器阵列220包括多个光电元件221用以接收一入射光。光电元件221可经由半导体工艺而产生在一基板230上(如图2C及图2D所示)。需注意的是，在影像感测器200中并未使用任何镜头，且为了便于说明，在图2A中的感测器阵列220并未示出光电元件221的相对高度(厚度)。图2B是显示依据本专利技术图2A的实施例中的影像感测器的俯视图。图2C是显示依据本专利技术图2A的实施例中的影像感测器的斜视图。如图2B所示，感测器阵列220包括多个单元格(unitcell)250，其中各单元格250具有4个光电元件，其排列为一2x2阵列。举例来说，光电元件251、252、253、及254具有不同高度，且光电元件251、252、253、及254的每一者的高度表示相关的一全息影像的特定相位。光电元件251、252、253、及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种影像感测器，包括：多个光电元件，用以接收一入射光，其中该多个光电元件排列为多个单元格，且各单元格包括一第一光电元件及一第二光电元件，其中在各单元格中的该第一光电元件是获取在一第一相位的一第一像素，且在各单元格中的该第二光电元件是获取在一第二相位的一第二像素，其中该第一相位不同于该第二相位。

【技术特征摘要】
2017.08.04 US 15/669,5481.一种影像感测器，包括：多个光电元件，用以接收一入射光，其中该多个光电元件排列为多个单元格，且各单元格包括一第一光电元件及一第二光电元件，其中在各单元格中的该第一光电元件是获取在一第一相位的一第一像素，且在各单元格中的该第二光电元件是获取在一第二相位的一第二像素，其中该第一相位不同于该第二相位。2.如权利要求1所述的影像感测器，其中各单元格还包括一第三光电元件以获取在一第三相位的一第三像素、以及一第四光电元件以获取在一第四相位的一第四像素，其中该第一相位、该第二相位、该第三相位、及该第四相位均不同。3.如权利要求2所述的影像感测器，其中在各单元格中的该第一光电元件、该第二光电元件、该第三光电元件、及该第四光电元件是由一特定材料所制成，且具有不同高度，其中该第一相位、该第二相位、该第三相位、及该第四相位分别为0、π/2、π、及3π/2。4.如权利要求2所述的影像感测器，其中在各单元格中的该第一光电元件、该第二光电元件、该第三光电元件、及该第四光电元件是由不同材料所制成，且具有相同高度，其中该第一相位、该第二相位、该第三相位、及该第四相位分别为π/4、3π/4、5π/8、及7π/8。5.如权利要求1所述的影像感测器，其中一第一相位偏移全息影像及一第二相位偏移全息影像是通过分别合并由该多个单元格所获取在该第一相位的所述第一像素及在该第二相位的所述第二像素而得，其中依据该第一相位偏移全息影像及该第二相位偏移全息影像以计算一物件波，且对该物件波套用一反转换以重建一物件影像。6.如权利要求2所述的影像感测器，其中一第一相位偏移全息影像、一第二相位偏移全息影像、一第三相位偏移全息影像、及一第四相位偏移全息影像是通过分别合并由该多个单元格所获取在该第一相位的所述第一像素、在该第二相位的所述第二像素、在该第三相位的所述第三像素、及在该第四相位的所述第四像素而得，其中依据该第一相位偏移全息影像、该第二相位偏移全息影像、该第三相位偏移全息影像、及该第四相位偏移全息影像以计算一物件波，且对该物件波套用一反转换以重建一物件影像。7.如权利要求2所述的影像感测器，其中该多个单元格是排列为多个巨单元格，且各巨单元格包括四个单元格，其排列为一2x2阵列，且在各巨单元格中的该四个单元格的至少一者是以一个别预定角度旋转。8.如权利要求1所述的影像感测器，还包括：一滤波器阵列，包括：一第一绿色滤波器及一第二绿色滤波器以从该入射光取出绿光；一红色滤波器以从该入射光取出红光；以及一蓝色滤波器以从该入射光取出蓝光。9.如权利要求8所述的影像感测器，其中该多个单元格是排列为多个巨单元格，且各巨单元格包括一第一单元格、一第二单元格、一第三单元格、及一第四单元格，且其是排列为一2x2阵列，其中该第一绿色滤波器、该第二绿色滤波器、该红色滤波器、及该蓝色滤波器是排列为一拜耳图样，其中在各巨单元格中的该第一单元格、该第二单元格、该第三单元格、及该第四单元格的一该第一光电元件及该第二光电元...

【专利技术属性】
技术研发人员：林国峰，谢锦全，
申请(专利权)人：采钰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71