具有多个像素阵列的成像装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及光学器件，且更特定来说(但不排它地)，涉及数字成像装置。
【背景技术】
[0002]常规的数字成像装置或摄像机具有(可包含多个透镜元件的)透镜，所述透镜使图像光聚焦到测量图像光并基于所述测量产生图像的图像传感器上。图1说明数字成像装置100的通用配置。图1包含图像传感器101及安置于图像传感器101之上的光学效率透镜110。光学效率透镜110用以将尽可能多的光引入到像素中供测量。光学效率透镜110可为安置于图像传感器101的每一像素之上的微透镜。红外线(“IR”)滤光器115可安置于光学效率透镜110及图像传感器101之上以过滤掉IR光以免被图像传感器101测量到。透镜120安置于图像传感器101之上以使图像光190聚焦到图像传感器101的像素上。透镜120可包含赋予透镜120某一焦距的凸透镜及/或凹透镜元件123。透镜120的所述焦距可与景深对应。景深指的是图像传感器的视野中的看似能很好地聚焦到图像传感器101所捕获的图像中的距离范围。
[0003]为了达到给定的分辨率，常规数字成像装置可需要给定的纵横比(例如，4:3,16:9)的某种覆盖区。常规数字成像装置对于给定的图像捕获还可具有有限的视野。常规数字成像装置还可限制于在特定的时间量内给定数量的图像捕获(例如，每秒30帧)。一些常规数字成像装置还可限制于在给定的图像捕获中给定的曝光时间。这可限制所捕获的图像的动态范围。常规数字成像装置在任何给定的所捕获图像中也通常仅有一个景深，这是因为透镜120 —次具有一个焦距。举例来说，图像的前景因为在所述图像的景深之内所以可很清晰，但所述图像的背景因为不在所述图像的景深之内而可为模糊的。因此，允许数字成像装置克服所有这些限制或这些限制中的一些的装置或方法将是有利的。
【附图说明】
[0004]参考以下诸图描述本发明的非限制性及非穷举实施例，其中相似参考数字指代贯穿各种视图的相同部件，除非另有说明。
[0005]图1是包含使图像光聚焦到图像传感器上的透镜的常规数字成像装置的侧视图。
[0006]图2A及2B展示根据本发明的实施例的包含不同像素组的实例图像传感器。
[0007]图2C展示根据本发明的实施例的包含不同视野的不同像素组的实例图像传感器。
[0008]图3是根据本发明的实施例的包含图像传感器及电子组件以促进人机交互的实例可穿戴式眼镜的透视图。
[0009]图4说明根据本发明的实施例的包含数字成像装置的元件的实例方框图。
[0010]图5说明根据本发明的实施例的用图像传感器产生高动态范围(“HDR”)图像的实例方框图及实例时序图。
[0011]图6说明根据本发明的实施例的用图像传感器产生高帧速率视频的实例方框图及实例时序图。
[0012]图7说明根据本发明的实施例的用图像传感器产生HDR高帧速率视频的实例方框图及实例时序图。
[0013]图8说明根据本发明的实施例的用图像传感器产生具有扩大视野的图像的实例方框图及实例时序图。
[0014]图9说明根据本发明的实施例的用图像传感器产生超分辨率图像的实例方框图及实例时序图。
[0015]图10说明根据本发明的实施例的包含使图像光聚焦到图像传感器的不同像素组上的不同透镜的数字成像装置的实例透镜系统。
[0016]图11说明根据本发明的实施例的包含使图像光聚焦到图像传感器的不同像素组上的不同透镜以产生捕获后聚焦视频的实例方框图。
[0017]图12A及12B说明根据本发明的实施例的包含使图像光聚焦到图像传感器的不同像素组上的不同透镜以产生HDR捕获后聚焦图像的实例时序图及实例方框图。
[0018]图13说明根据本发明的实施例的对导向图像传感器的不同像素组的图像光进行滤光的实例滤光器系统。
[0019]图14展示实例方框图，其说明根据本发明的实施例的接收穿过透镜及滤光器的图像光及产生光增强的捕获后聚焦图像的图像传感器的不同像素组。
【具体实施方式】
[0020]本文描述用于捕获图像的系统及方法的实施例。在以下描述中，阐述许多具体细节以提供对所述实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员应认识到，本文所描述的所述技术可在没有一或多个具体细节，或利用其它方法、组件、材料等的情况下实践。在其它情况下，为避免模糊某些方面，未展示或详细描述众所周知的结构、材料或操作。
[0021]贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的参考指的是在本发明的至少一个实施例中包含与所述实施例相结合描述的特定特征、结构或特性。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”在本说明书中多个地方的出现并不必然都指代相同的实施例。另外，在一或多个实施例中，特定的特征、结构或特性可以任何合适的方式进行组合。
[0022]图2A及2B展示根据本发明的实施例的包含不同像素组(或阵列)的实例图像传感器。图像传感器201包含第一像素组211、第二像素组212、第三像素组213及第四像素组214。在所说明实施例中，图像传感器201实质上呈矩形并四等分为四个区段，及一个像素组占用所述四个区段的每一者。在所说明实施例中，每一像素组面向实质上相同的方向。第一像素组211、第二像素组212、第三像素组213及第四像素组214可都被安置于相同的半导体裸片上。
[0023]图像传感器202包含第一像素组220、第二像素组230、第三像素组240及第四像素组250。在所说明实施例中，每一像素组面向实质上相同的方向。在所说明实施例中，图像传感器202实质上成形为被划分为四个区段的细长矩形，一像素组占用每一区段。第一像素组220、第二像素组230、第三像素组240及第四像素组250可都被安置在相同的半导体裸片上。
[0024]图2C展示根据本发明的实施例的包含有不同视野的不同像素组的实例图像传感器。图像传感器203包含第一像素组221、第二像素组222、第三像素组223及第四像素组224。在一个实施例中，每一像素组有60度的视野，尽管具有不同角度的不同视野是可能的。在所说明实施例中，第一像素组221有从0°到60°的视野，第二像素组222有从20°到80°的视野，第三像素组223有从40°到100°的视野及第四像素组224有60°到120°的视野。在这个实施例中，每一像素组具有重叠另一个像素组的视野。图像传感器203可包含四个不同的半导体裸片，其中各自包含一个像素组，且每一半导体裸片可横向相对于另一半导体裸片成角度地定位以赋予每一像素组不同的视野。应理解，每一像素组的视野可由放置于所述像素组之上的透镜或滤光器影响。
[0025]在图2A、2B及2C的所说明实施例中，图像传感器201、202及203中的像素组含有相同的像素数且为相同的尺寸，但是具有不同像素数及不同尺寸的配置是可能的。在一个实施例中，所述第一像素组、第二像素组、第三像素组及第四像素组具有通用图像分辨率(例如，640x480、1280x720、1920x1080 等)的像素尺寸。
[0026]本发明所呈现的许多图说明包含四个像素组的图像传感器。在一些实施例中，需要四个或四个以上像素组以捕获所要的图像，但在其它实施例中，可与使用来自四个像素组的图像数据类似的方式利用来自两个或三个像素组的图像数据产生图像。因此，应了解，一些实施例可经缩放以包含比所说明的四个像素组多或少的像素组。
[0027]图3是根据本发明的实施例的包含图像传感器(例如，图像传感器202或203)及电子组件(例如，控制器305)以促进人机交互的实例可穿戴式眼镜300的透视图。在一些情况下，所述可穿戴式眼镜为头戴式显示器(“HMD”)。HMD为戴于头部上或头部周围的显示装置。HMD通常并入有某种近眼光学系统以在与人眼相距几厘米距离内放射光图像。可穿戴式眼镜300的所说明实施例包含安置于框架325 (包含左镜脚330及右镜脚340)内的透镜345。尽管图3说明传统眼镜框架325，本发明的实施例适用于多种多样的框架类型及样式(例如，面罩、发带、护目镜)。传统眼镜框架325可具有细框架，其并不包含足够空间以固定具有可接受分辨率(例如，5兆像素)的传统图像传感器。具有细长形状的图像传感器(例如图像传感器202或图像传感器203)可更适合细的眼镜框架。当然，具有传统形状的图像传感器或图像传感器201也可安装于可穿戴式眼镜300上。
[0028]尽管图3说明细长的图像传感器(例如，图像传感器202或203)，但应了解，可穿戴式眼镜300可包含非细长图像传感器(例如，图像传感器201)。在一个实施例中，可穿戴式眼镜300包含图像传感器201 (像素组的2x2阵列)。在一个实施例中，图像传感器201安装在可穿戴式眼镜300的中心，在鼻梁架上或周围。在一个实施例中，两个图像传感器(例如，图像传感器201、202或203)安置于可穿戴式眼镜300上。在一个实例中，一个图像传感器(面向前)安置在左镜脚330与框架325的紧固透镜345的部分会合处的附近，且第二图像传感器(面向前)安置在右镜脚340与框架325的紧固透镜345的部分会合处的附近。
[00