可见及红外双重模式成像系统技术方案

一种成像系统包含图像传感器及光学滤波器。所述图像传感器响应于入射光而捕获图像数据。所述光学滤波器对所述光进行滤波且包含双重窗透射光谱。所述双重窗透射光谱包含：第一透射窗，其具有经对准以使可见光通过的第一通带；及第二透射窗，其具有与地球大气中的红外光的吸收带重叠的第二通带。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般来说涉及成像系统，且明确地说但非排他地，涉及可见光及红外光成像系统。
技术介绍
监控相机通常用于监视在监控下的区域，所述区域可在远程位置中。监控相机所捕获的静止或视频图像可被实时地监视、记录以供稍后检查或两者皆可。监控相机可放置于户外且一天M小时操作。在日间，太阳光是提供可见光的主要照射源。在夜间，通常由人造红外光源提供照射。因此，监控系统应在白天期间对可见光敏感且在夜晚期间对红外光敏感。然而，太阳光含有红外辐射以及可见光两者。因此，所捕获的图像可含有可不等同的可见光图像及红外图像两者。在日间，仅可见光图像为所要的。所捕获的红外图像(其干涉可见光图像)通常对可见光图像引入错误色彩再现且可降低可见光图像的清晰度及质量。在夜间，由于仅存在由红外光源提供的红外光，因此仅捕获红外图像。未捕获到可显著降低所捕获图像的信噪比的可见光图像。解决以上图像降级问题的一种常规方法是使用两个专用相机一一个用于捕获可见光图像且另一个用于捕获红外图像。可见光相机具备用于阻挡红外光的光学滤波器，而红外相机具备用于阻挡可见光的光学滤波器。缺点是与两个相机相关联的花费及复杂性。另一种方法仅使用具有用以选择两个光学滤波器中的一者的机械开关的一个相机。在日间，将阻挡红外光的光学滤波器移动到光学路径中而将阻挡可见光的光学滤波器从光学路径移除。在夜间，将阻挡红外光的光学滤波器从光学路径移除且将阻挡可见光的光学滤波器移动到光学路径中。缺点是需要昂贵的且容易出故障的机械开关来移动光学滤波器。
技术实现思路
一种成像系统，其包括光圈，其用于接收入射光；及图像传感器，其用于响应于所述入射光而捕获图像数据；及光学滤波器，其安置于所述光圈与所述图像传感器之间，其中光学滤波器包含双重窗透射光谱，所述双重窗透射光谱包含第一透射窗，其具有经对准以使可见光通过的第一通带；及第二透射窗，其具有与地球大气中的红外光的吸收带重叠的第二通带。—种光圈，其包括像素阵列，其用于响应于入射光而捕获图像数据，所述像素阵列包含巨像素的重复图案，其中每一巨像素包含用于捕获可见光谱图像的多个彩色像素及用于捕获红外图像的红外像素；及多层光学滤波器阵列，其安置于所述像素阵列上方，所述多层光学滤波器阵列包含红外滤波器层，其用于对红外光进行滤波；及色彩滤波器阵列层，其包含用于对不同色彩的可见光进行滤波的色彩滤波器元件的重复图案。一种操作双重模式成像系统的方法，其包括在具有双重窗透射光谱的光学滤波器处接收光，所述双重窗透射光谱包含第一透射窗，其具有经对准以使可见光通过的第一通带；及第二透射窗，其具有与地球大气中的红外光的吸收带重叠的第二通带；在日间，使在整个所述第一透射窗内的所述可见光传递到图像传感器，同时阻挡落在所述第二透射窗之外的所述红外光；及在夜间，使在整个所述第二透射窗内的所述红外光传递到所述图像传感器。附图说明参考以下各图描述本专利技术的非限制性及非穷尽性实施例，其中除非另有说明，否则贯穿各个视图的相似参考编号指代相似部件。图1是图解说明根据本专利技术一实施例的可见及红外双重模式成像系统的功能性框图。图2是图解说明根据本专利技术一实施例的光学滤波器的透射光谱的图表。图3是图解说明根据本专利技术一实施例的包含红外光源的可见及红外双重模式成像系统的功能性框图。图4是图解说明根据本专利技术一实施例的用于双重模式成像系统的红外光源的光谱发射的图表。图5A是根据一实施例的图像传感器的功能性框图。图5B是图解说明像素阵列的常规拜耳图案(Bayer pattern)巨像素群组的框图。图6是图解说明根据本专利技术一实施例的包含彩色像素及红外像素的巨像素群组的框图。图7A是根据本专利技术的第一实施例的包含多层光学滤波器阵列的图像传感器的透视图。图7B是根据本专利技术的第二实施例的包含多层光学滤波器阵列的图像传感器的透视图。图8是根据本专利技术一实施例的包含多层光学滤波器阵列的图像传感器的横截面图。具体实施例方式本文中描述用于可见及红外双重模式成像系统的操作的系统及方法的实施例。在以下描述中，陈述了许多具体细节以提供对所述实施例的彻底理解。然而，所属领域的技术人员将认识到，本文中所描述的技术可在不具有所述具体细节中的一者或一者以上的情况下实践或者可借助其它方法、组件、材料等来实践。在其它实例中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免使某些方面模糊。本说明书通篇所提及的“一个实施例”或“一实施例”意指结合所述实施例描述的特定特征、结构或特性包含于本专利技术的至少一个实施例中。因此，在本说明书通篇的各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必全部指代相同实施例。此外，所述特定特征、结构或特性可以任何适合的方式组合于一个或一个以上实施例中。在进入地球大气之前，太阳光的光谱类似覆盖从约200nm到2500nm的波长的 5250°C的黑体光谱。随着光穿过大气，一些光被具有特定吸收带的气体吸收。处于约950nm下的光被大气中的水吸收。因此，相对于存在的可见光的强度，地球表面上的太阳光含有极少或不含有具有大约为950nm的波长的光。此水吸收带的带宽约为50nm，其大致以950nm 波长为中心。基于硅光电检测器的图像传感器(例如，互补金属氧化物半导体(“CMOS”)图像传感器或电荷耦合装置(“(XD”)图像传感器)对具有从约200nm开始到约IlOOnm为止的波长的光敏感。因此，在太阳光下，不具有任何色彩或红外(“顶”)滤波器的基于CMOS或 CXD的图像传感器可检测由具有从200nm到IlOOnm的波长的光形成的图像。彩色图像传感器包括光电检测器阵列。每一光电检测器由一色彩滤波器覆盖。举例来说，色彩滤波器可为来自一组蓝色、绿色及红色滤波器中的一者。在另一实例中，所述色彩滤波器组可为青色、品红色及黄色。这些色彩滤波器通常为具有颜料或染料的吸收滤波器。除特定色彩(例如，蓝色、绿色或红色)之外，吸收滤波器还对于具有比700nm长的波长的红外光为透明的或部分透明的。在许多商业及/或消费型摄像机中，将阻挡具有大于 700nm的波长的光的额外红外截止滤波器定位于图像传感器的前面以便阻止对红外图像数据的捕获。图1是图解说明根据本专利技术一实施例的可见及红外双重模式成像系统100的功能性框图。成像系统100的所图解说明实施例包含光圈101、透镜102、光学滤波器104及图像传感器106。图像传感器106可为CMOS或C⑶型图像传感器。图像传感器106可为具有吸收型色彩滤波器的色彩滤波器阵列(“CFA”)的彩色图像传感器。透镜102将图像聚焦或以其它方式引导到图像传感器106上。在操作期间，太阳光110照射对象112，所述太阳光经反射而作为入射光108穿过光圈101。透镜102引导入射光108穿过光学滤波器104 到达图像传感器106上。光学滤波器104可为与图像传感器106分离的不同元件或者安置于图像传感器106上或与图像传感器106集成在一起。在任一配置中，光学滤波器104经定位以使得入射光108在撞击到图像传感器106上之前穿过光学滤波器104。举例来说，光学滤波器104甚至可放置于透镜102前面或安置于透镜102上。图2是图解说明根据本专利技术一实施例的光学滤波器104的透射光谱200的图表。 光学滤波器104的透射光谱200本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴飞，牟顺波，单继璋，
申请(专利权)人：全视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：