在此描述了很多发明专利技术。在一个方面，公开了一种包括多个光电检测器阵列的数码相机，所述光电检测器阵列包括用以对第一波长光的强度采样的第一光电检测器阵列以及用以对第二波长光的强度采样的第二光电检测器阵列。该数码相机还可以包括：设置在所述第一光电检测器阵列的光学路径中的第一透镜，其中所述第一透镜包括对所述第一波长光的预定光学响应；以及设置在所述第二光电检测器阵列的光学路径中的第二透镜，其中所述第二透镜包括对所述第二波长光的预定光学响应。此外，该数码相机可以包括与所述第一和第二光电检测器阵列耦合的信号处理电路，用以利用（ｉ）表示由所述第一光电检测器阵列采样的光强度的数据，和（ｉｉ）表示由所述第二光电检测器阵列采样的光强度的数据来产生合成图像；其中所述第一光电检测器阵列、所述第二光电检测器阵列和所述信号处理电路集成在同一半导体衬底上或同一半导体衬底中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的领域是数字成像。
技术介绍
从胶片到"电子媒体"的近来的技术变迁刺激了成像工业的快速发展， 成像工业的应用包括照相机和摄像机、蜂窝电话、其它个人通信装置、监 视设备、汽车应用、基于计算机的视频通信和会议、制造和检查装置、医 疗装置、玩具以及各种各样的其它的和持续扩展的应用。数码相机(无论 其作为独立产品还是嵌入在其它装置中)的较低成本和尺寸是此发展和市 场扩展的首要驱动力。尽管传统的部件制造商持续缩小部件以利用电子媒体的优点，但还是 难以达到数码相机制造商对更小尺寸、更低成本和更高性能的越来越苛刻 的要求。还存在几个重要问题，包括1)数码相机(例如蜂窝电话中的 数码相机)的尺寸越小，图像质量就越差；2)为了使介质较高质量地成 像，仍然需要复杂的"透镜"、快门和闪光灯，由此大大否定了电子媒体 所提供的尺寸优点；3)电子媒体所提供的成本优点在某种程度上被传统 的复杂的和高成本的透镜系统以及其它外围部件否定。大多数应用一直在寻求更高性能(图像质量)、特征、更小尺寸和/或 更低成本的所有或一些组合。这些市场需求常常可能相冲突更高的性能常常需要更大的尺寸，改善的特征可能需要更高的成本以及更大的尺寸， 相反，降低的成本和/或尺寸可能以牺牲性能和/或特征为代价来获得。例 如，消费者期待其蜂窝电话产生更高质量的图像，但又不希望接受与将独 立数码相机质量集成到其口袋大小的电话中相关联的尺寸或成本。这项挑战的一个驱动力是用于数码相机的透镜系统。随着光电检测器 (像素)的数量增加(这增大了图像分辨率)，透镜必须变得更大，以覆 盖承载光电检测器的图像传感器的增大的尺寸。可以减小像素尺寸从而在 像素数量增加时维持恒定的图像传感器和光学器件尺寸，但是像素性能降 低(光信号减小且像素之间的串扰增大)。而且，期望的"变焦透镜"特 征向透镜系统添加了额外的可移动光学部件、尺寸和成本。如由透镜系统 执行、称为"光学变焦"的变焦改变了光学器件的焦距并且是被高度期望 的特征。这些属性(例如，图像传感器和光学变焦中的增大数量的像素) 尽管有利于图像质量和特征，但可能不利地影响相机尺寸和成本。在某些 情况下，如蜂窝电话或者其中尺寸和/或成^艮关键的其它装置，用此方法 来获得良好图像质量(高分辨率和高灵敏度)不是最佳的。数码相机供应商在变焦能力的领域具有优于传统胶片供应商的优点。 通过电子处理，数码相机可以提供"电子变焦"，该"电子变焦"通过裁 减图像的外部区域然后将中央区域电子地放大到该图像的原始尺寸来提 供变焦能力。采用类似于传统放大的方式，在执行该过程时会损失一定程 度的分辨率。此外，由于不同于胶片的普通过程，数码相机捕捉分立的输 入来形成图片，所以损失的分辨率更显著。因此，尽管"电子变焦"是期 望的特征，但其不是"光学变焦"的直接替代品。传统数码相机典型地使用单一的孔径和透镜系统来将景物成像到一个或多个图像传感器上。颜色分离(如果需要)如红色、绿色和蓝色(RGB ) 典型地通过三种方法来实现1)在单个集成电路图像传感器上的滤色器 阵列，2)多个图像传感器与光学路径中的颜色分离装置(如棱镜) 一起 使用，或者3)成像器与每个像素内的颜色分离和多信号采集能力一起使 用。这三种颜色分离方法具有如下所述的局限。诸如经常使用的Bayer图案的滤色器阵列改变该阵列上相邻像素之间 的入射颜色，且发生阻碍原始图像的精确颜色再现的颜色串扰。由于该阵 列聚集了不同颜色能力的像素，所以需要插值技术来创建合适的彩色图 像。滤色器阵列还可具有降低所接收的光学信号电平并产生〗象素对像素的图像不均匀的低的且可变的光透射。多个成像器与诸如棱镜的颜色分离方法的一起使用提供了精确的颜 色再现，但是光学组件大且昂贵。像素内的颜色分离方法产生了颜色的串扰和不精确的颜色再现。由于 在每个像素中需要多个颜色电荷采集和读取装置，因此像素尺寸减小是有限的。透镜光学设计和制造、集成电路成像器像素尺寸减小以及数字后处理 的技术进步为形状和功能上与历史悠久的数码相机设计极为不同的相机 和成像系统开拓了新的可能性。以一个紧凑的组件来使用多个相机通道 (多个光学器件、图像传感器和电子器件)允许制造提高了图像质量、减 小了物理厚度且增大了成像功能的数码相机，这不能用传统的单个孔径/ 光学系统数码相机架构来实现。
技术实现思路
应当理解在此描述和图解了很多专利技术。实际上，本专利技术不限于任何单 独的方面及其实施例，也不限于这些方法和/或实施例的任何组合/或置换。 此外，本专利技术的每个方面及其实施例都可以单独使用或与本专利技术的 一个或 更多其它方面和/或其实施例组合使用。为简单起见，很多置换和组合在此 没有单独讨论。在本专利技术的一个方面，图像传感器包括独立的第一和第二光电检测器 阵列以及将来自所述阵列的信号相组合以产生合成图像的信号处理电路。优选实施例包括3个或更多光电检测器阵列，其中信号处理电路对来 自每个阵列的信号进行处理，然后将来自所有阵列的信号相组合以产生合 成图像。多个阵列的如此使用允许每个阵列在某方面被优化、如针对特定颜色的接收#:优化。因此，例如，所述阵列可以被优化成检测不同颜色或 其它波长的光。"颜色"可以是窄带或宽带，如红色、绿色或蓝色。这些 带甚至可以重叠。优化可以以包括例如具有不同的平均像素深度、列逻辑单元、模拟信 号逻辑单元、黑色电平逻辑单元、曝光控制、图像处理技术以及透镜设计 和着色的任何期望方式来完成。13具有两个或更多不同阵列的传感器可以有利地在每个不同阵列上具有不同的透镜。优选的透镜可以采用压模涂层(die coating)、光学介质中 的扩散染料、基本上均匀的滤色器和/或任何其它滤色技术，通过上述滤色 技术，光传到在下面的阵列。处理电路可以包括任何合适的机制和/或逻辑单元。特别感兴趣的是从 不同阵列中产生多个独立的图像然后将该多个独立的图像相组合以形成 单个图像的电路。在该过程中，信号处理电路可以有利地执行图像增强功 能，如处理饱和、锐度、强度、色调、伪影去除和有缺陷像素的校正。就整合而言，理想的是，各个阵列物理地位于同一个芯片上。此外， 还理想的是，将框架耦合到该芯片，并将至少一个透镜耦合到该框架。透 镜可以在制造过程中可独立地定位，然后使用密封剂或其它接合技术与该 框架密封在一起。这些元件的整合称为"数码相机子系统"(DCS)。优选的图像传感器包含至少几十万个光电检测器，且包括透镜和框架 在内的总厚度不超过IO、 15或20mm。可以采用波焊、板上压模或其它技 术将这样的小DCS装置合并到半导体"封装"中或直接附装到电路板("无 封装，，)。然后DCS和/或板可以合并到相机或具有用户接口元件、存储从 阵列得到的图像的存储器、以及至少 一 个向系统供电的电源的其它装置 中。本专利技术的DCS、相机或其它装置可用于任何合适的目的，尤其包括静 止和视频成像、计算距离和建立3D效果。在本专利技术的另一方面，紧凑的固态相机(紧凑的数码相机)包括彼此 靠近地设置的第一和第二相机通道，其中每个相机通道包含其自己的光学 器件、图4象传感器和信号处理电路。这两个相机通道(相同或不同)可以 将其输出信号相组合以形成合成图像，或者每个相机通道可以提供独立的 图像。用于将来自相机通道的任本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种数码相机，包括 多个光电检测器阵列，包括： 第一光电检测器阵列，用以对光强度采样；以及 第二光电检测器阵列，用以对光强度采样； 与所述第一和第二光电检测器阵列耦合的信号处理电路，用以利用（ｉ）表示由所述第一光电检 测器阵列采样的光强度的数据，和（ｉｉ）表示由所述第二光电检测器阵列采样的光强度的数据来产生合成图像；以及 其中所述第一光电检测器阵列、所述第二光电检测器阵列和所述信号处理电路集成在同一半导体衬底上或同一半导体衬底中。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：理查德扬奥尔森，达里尔L萨托，博登默勒，奥利韦拉维托米罗夫，杰弗里A布拉迪，费里古纳万，雷姆济奥滕，孙风清，詹姆斯盖茨，
申请(专利权)人：美商新美景股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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