成像方法和设备技术

本发明专利技术公开了一种成像方法和设备。所述设备可包括可具有多个像素的图像传感器，其中，所述多个像素中的至少一个像素包括光检测器元件和滤波器，所述滤波器使选择的可视光分量带通通过到光检测器元件并使选择的非可视光分量带通通过到光检测器元件。可通过图像传感器使用相同的像素来获得颜色值和深度值。

【技术实现步骤摘要】
成像方法和设备本申请是申请日为2009年7月17日、申请号为200910140364.9专利技术名称为“成像方法和设备”的专利技术专利申请的分案申请。
一个或多个实施例涉及成像方法和设备。
技术介绍
当前，具有图像传感器的诸如数字相机、移动通信终端等便携式装置被开发并被销售。这些图像传感器由被称为像素或图素（photosite）的一系列小的光电二极管构成。通常，像素不直接从接收的光提取具体的颜色，而是将宽光谱带的光子转换为电子或电荷。因此，图像传感器的像素可能仅需要从宽光谱带的光接收获取或识别颜色所必需的带内的光。图像传感器的每个像素可通过滤色器等对入射光首先进行滤波来仅将与特定的颜色相应的光子转换为电子或电荷。为了使用所述图像传感器来获取三维（3D）图像，需要获取颜色以及关于相应的对象与图像传感器之间的距离的信息。通常，在相关领域中，关于对象与图像传感器之间的距离的重构图像被表示为深度图像。作为示例，可使用在可视光区域外的红外光来获取深度图像。在这方面，通常，存在两种用于获取对象的颜色图像和深度（或距离）图像的方法。第一种方法使用分束器将光在特定波长带中反射或屈折向并使剩余的光折射，例如，使多个波长带的光折射为表示不同波长带的分开/分离的光束。如图16示出，分束器分离颜色图像所需的入射可视光和深度图像所需的入射红外光。在此，该分束器方法需要两个以上的传感器以检测分离的光，从而获得明显不同的颜色和深度信息。第7,224,384号美国专利示出这样的3D感测系统的示例。所述分束器方法需要使用分束器以及通常两个以上的传感器，但其会产生大小和成本问题。在此，用于获取图像的这种系统的大小和成本对于现有相机应用来说可能过大或过高。另外，在这种配置中，由于传感器的特性和所需位置均不同，颜色图像和深度图像的图像匹配可能不容易。用于获取颜色图像和深度图像的第二方法包括仅使用单个传感器。图17A是示出在传统颜色传感器中按分散的方式布置感测红外光的像素的颜色传感器概念示图。在该示例中，感测红外光的像素可沿感测R、G和B波长的可视光的像素的侧面同样地布置。图17B是阐述第7,262,402号美国专利的示图，并示出了具有测量可视光（例如，R、G和B波长的可视光）的强度的小尺寸像素101和测量从对象反射的发射红外光的返回时间以估计对象的深度的大尺寸像素100的n×m传感器阵列。基于反射的光来测量深度的这种技术被称为飞行时间（time-of-flight，TOF）。图17C是阐述PCT/IL01/01159号国际WIPO专利申请的示图，并示出了感测红外光的大尺寸像素21和分别感测红色、绿色和蓝色的其它像素22、23和24的使用。在此，由于用于红外光的传感器位于用于可视光的像素之间，所以颜色图像的空间分辨率和深度图像的空间分辨率降低。另外，在这种布置中，可能存在这种问题，即，需要专用电路以估计红外光的TOF并且所述传感器应该大于颜色像素以补偿关于红外光的低敏感度。在图17（b）的示例传感器中，在相应的像素中的特定检测器还被限制为单光子雪崩二极管（SinglePhotonAvalancheDiode,SPAD）。因此，需要克服这些现有缺陷。
技术实现思路
一个或多个实施例的一方面提供了一种用于使用单个像素获得由颜色表示的颜色图像和由距离表示的深度图像的方法和设备。在一个或多个实施例的一方面中，与传统的使用深度图像检测的图像检测相比，不用减小分辨率而通过单个像素获得颜色图像和深度图像。在一个或多个实施例的一方面中，与具有用于深度图像检测的分离的像素的图像传感器相比，可使用在检测电路中多个像素共享的像素结构来减小图像传感器的大小。在一个或多个实施例的一方面中，不需要用于深度图像检测的大尺寸的像素就可增加深度图像的信噪比（SignaltoNoiseRatio:SNR）。根据一个或多个实施例的一方面，提供了一种图像传感器，所述图像传感器包括：多个像素，其中，从所述多个像素中的至少一个相同的像素获得颜色值和深度值。为了实现上述和/或其它方面，一个或多个实施例包括一种图像传感器，所述图像传感器包括多个像素，所述多个像素中的至少一个像素被配置为分别输出颜色值的指示和深度值的指示。为了实现上述和/或其它方面，一个或多个实施例包括一种成像装置，所述成像装置包括：光源；以及包括多个像素的图像传感器，所述多个像素中的至少一个像素被配置为分别输出颜色值的指示和深度值的指示。为了实现上述和/或其它方面，一个或多个实施例包括一种图像传感器，所述图像传感器包括多个像素，其中，所述多个像素中的每个像素包括各自的光检测器元件和滤波器，各个滤波器被配置为使选择的入射可视光分量带通通过至各个光检测器元件并使选择的入射非可视光分量带通通过至各个光检测器元件。为了实现上述和/或其它方面，一个或多个实施例包括一种成像装置，所述成像装置包括：光源，产生非可视光分量；以及多个像素，其中，所述多个像素中的每个像素包括各自光检测器元件和滤波器，各个滤波器被配置为使选择的入射可视光分量带通通过至各个光检测器元件并使选择的入射非可视光带通通过至各个光检测器元件，所述选择的入射非可视光分量与产生的非可视光分量具有确定的关系。为了实现上述和/或其它方面，一个或多个实施例包括一种图像传感器，所述图像传感器包括：至少一个像素，其中，所述至少一个像素包括：第一传输器，将光检测器元件与FD节点连接；驱动单元，基于FD节点的电压和行控制信号控制位线的电压；以及第二传输器，将光检测器元件与接收线连接。为了实现上述和/或其它方面，一个或多个实施例包括一种成像方法，所述成像方法包括：在第一时间段期间使用像素感测第一光分量；以及在第二时间段期间使用所述像素感测第二光分量，第一光分量具有与第二光分量不同的光特性。为了实现上述和/或其它方面，一个或多个实施例包括一种成像方法，所述成像方法包括：在第一时间段期间使用多个共址的像素感测第一光分量；基于感测第一光分量的结束发射第二光分量，第一光分量具有与第二光分量不同的光特性；在第二时间段期间使用所述多个共址像素至少感测发射的第二光分量从对象的反射；以及从感测的反射光产生对象的深度图像。为了实现上述和/或其它方面，一个或多个实施例包括一种图像传感器方法，所述方法包括：将至少一个像素配置为图像传感器，包括：将所述至少一个像素配置为具有光检测器元件和带通滤波器；将所述至少一个像素配置为具有连接光检测器元件与FD节点的第一传输器；将至少一个像素配置为具有位线信号线、行信号线和驱动单元，其中，驱动单元被配置为基于FD节点的电压和行信号线上的行控制信号来控制位线信号线上的位线信号的电压；以及将所述至少一个像素配置为具有第二传输器和接收线，光检测器元件配置为连接到接收线。在下面的描述中将部分地阐明本专利技术另外的方面、特点和/或优点，并且，部分地，通过详细的描述会变得更加清楚，或者通过实施本专利技术可以被了解。附图说明通过下面结合附图对实施例进行的描述，本专利技术的这些和/或其他方面、特点和优点将会变得清楚和更易于理解，其中：图1示出根据一个或多个实施例的图像传感器的操作；图2示出根据一个或多个实施例的图像传感器的等效电路的部分；图3示出根据一个或多个实施例的与图2的等效电路相应的半导体装置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：多个像素；其中，所述多个像素中的每个像素包括各自的光检测器元件和滤波器，各个滤波器被配置为将选择的入射可视光分量带通通过至各个光检测器元件，并将选择的入射非可视光分量带通通过至各个光检测器元件。

【技术特征摘要】
2008.07.25 KR 10-2008-00729921.一种图像传感器，包括：多个像素；其中，所述多个像素中的每个像素包括各自的光检测器元件和滤波器，各个滤波器被配置为将选择的入射可视光分量带通通过至各个光检测器元件，并将选择的入射非可视光分量带通通过至各个光检测器元件，其中，非可视光分量是红外光。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，各个光检测器元件是光电二极管。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述多个像素中的至少一个像素包括：使红光分量带通通过并使选择的入射非可视光分量带通通过的滤波器。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述多个像素中的至少一个像素包括：使绿光分量带通通过并使选择的入射非可视光分量带通通过的滤波器。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述多个像素中的至少一个像素包括：使蓝光分量带通通过并使选择的入射非可视光分量带通通过的滤波器。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述多个像素中的至少一个像素包括：使青光分量带通通过并使选择的入射非可视光分量带通通过的滤波器。7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述多个像素中的至少一个像素包括：使洋红光分量带通通过并使选择的入射非可视光分量带通通过的滤波器。8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述多个像素中的至少一个像素包括：使黄光分量带通通过并使选择的入射非可视光分量带通通过的滤波器。9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，包括在所述多个像素的每个像素中的各个滤波器的面积相同。10.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述多个像素被配置为重复的2×2像素组的阵列。11.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，重复的2×2像素组的阵列中的至少一个2×2像素组包括：红色像素、蓝色像素和两个绿色像素。12.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，重复的2×2像素组的阵列中的至少一个2×2像素组包括：青色像素、洋红色像素、黄色像素和绿色像素。13.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述多个像素中的每个像素包括：第一传输器，将各个光检测器与各个浮置扩散节点连接；驱动单元，基于浮置扩散节点的电压和行控制信号控制位线的电压；以及第二传输器，将各个光检测器与接收线连接。14.根据权利要求13所述的图像传感器，其中，所述多个像素中的至少两个像素包括各自第一传输器和相同的浮置扩散节点，其中，所述至少两个像素被配置为选择性地分别将相应的各个光检测器元件与浮置扩散节点连接以及共同地将相应的各个光检测器元件与浮置扩散节点连接。15.一种成像装置，包括：光源，产生非可视光分量；和多个像素，其中，所述多个像素中的每个像素包括各自光检测器元件和滤波器，各个滤波器被配置为使选择的入射可视光分量带通通过至各个光检测器元件并使选择的入射非可视光带通通过至各个光检测器元件，所述选择的入射非可视光与产生的非可视光分量具有确定的关系，其中，非可视光分量是红外光。16.根据权利要求15所述的成像装置，其中，所述多个像素中的每个像素基于各个选择的入射可视光分量分别产生颜色值的指示，并基于选择的入射非可视光分量分别产生深度值的指示。17.根据权利要求16所述的成像装置，其中，通过将彩色图像的像素与基于各个产生的颜色值指示产生的各个颜色值相互关联来产生彩色图像，通过将深度图像的像素与基于各个产生的深度值指示产生的各个深度值相互关联来产生深度图像。18.根据权利要求16所述的成像装置，其中，所述多个像素中的每个像素在第一时间段期间产生颜色值的指示并在第二时间段期间产生深度值的指示。19.根据权利要求18所述的成像装置，其中，光源在第二时间段期间选择性地产生非可视光分量。20.一种图像传感器，包括：至少一个像素；其中，所述至少一个像素中的每个像素包括：第一传输器，将光检测器元件与浮置扩散节点连接；驱动单元，基于浮置扩散节点的电压和行控制信号控制位线的电压；第二传输器，将光检测器元件与接收线连接，其中，所述至少一个像素中的每个像素包括滤波器，并且各个滤波器被配置为将选择的入射可视光分量带通通过至各个光检测器元件，并将选择的入射非可视光分量带通通过至各个光检测器元件，其中，非可视光分量是红外光。21.根据权利要求20所述的图像传感器，其中，所述至少一个像素包括至少两个像素，并且浮置扩散节点被配置为选择性地电连接到所述至少两个像素中的第一像素和第二像素的第一传输器。22.根据权利要求21所述的图像传感器，其中，第一像素和第二像素被配置为选择性地分别仅将一个光检测器元件与浮置扩散节点连接以及共同地将第一像素和第二像素的各个光检测器元件与浮置扩散节点连接。23.根据权利要求20所述的图像传感器，其中，第一传输器在限定的激活时间段期间将光检测器元件产生的电荷传输到浮置扩散节点，并在限定的非激活时间段期间在光检测器元件与浮置扩散节点之间选择性地产生电连接断开。24.根据权利要求23所述的图像传感器，其中，第二传输器在激活时间段期间在光检测器元件与接收线之间选择性地产生电连接断开，并在非激活时间段期间将光检测器元件产生的电荷传输到接收线。25.根据权利要求23所述的图像传感器，其中，第二传输器是晶体管，其中，所述晶体管的栅极端和源极端分别连接到接收线，所述晶体管的漏极端连接到光检测器元件。26.根据权利要求23所述的图像传感器，其中，在激活时间段期间，第一传输器将与观察的对象和所述至少一个像素之间的距离相应的电荷量传输到浮置扩散节点。27.根据权利要求20所述的图像传感器，其中，所述至少一个像素还包括：重置晶体管，根据重置控制信号重置浮置扩散节点的电压。28.根据权利要求20所述的图像传感器，其中，驱动单元包括驱动晶体管和选择晶体管，其中，驱动晶体管的栅极端连接到浮置扩散节点，驱动晶体管的漏极端连接到电源，驱动晶体管的源极端连接到选择晶体管的漏极端，以及其中，选择晶体管的栅极端连接到行控制信号，选择晶体管的源极端连接到位线。29.根据权利要求20所述的图像传感器，其中，驱动单元包括：放大器，具有负增益；输入端，连接到浮置扩散节点；电容器，连接到放大器的输入端和输出端；重置晶体管，根据重置控制信号重置放大器的输入端与输出端之间的电压差；以及选择晶体管，其中，选择晶体管的栅极端连接到行控制信号，选择晶体管的漏极端连接到放大器的输出端，选择晶体管的源极端连接到位线。30.根据权利要求20所述的图像传感器，其中，四个像素共享与任何其它像素分开的单个浮置扩散节点，所述任何其它像素共享任何其它浮置扩散节点。31.一种成像方法，包括：在第一时间段期间...

【专利技术属性】
技术研发人员：金成珍，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：