图像传感阵列及其排布方法、图像采集部件、电子设备的制造方法_2

文档序号:9492068阅读:来源:国知局
工作原理大致为:在启动摄像头之后,被景物反射的光线传播到镜头,通过镜头生成的光学图像被投射到图像传感器表面上,图像传感器根据光的强弱积聚相应的电荷,即将光信号转换为模拟的电信号,经过A/D转换后变为数字的电信号,再通过数字信号处理芯片处理即成为用户在显示器上看到的图像。其中,
[0052]镜头是由透镜组成,镜头按照材质一般分为玻璃镜片和塑料镜片,目前主流的镜头为五层玻璃镜头;玻璃镜头能获得比塑料镜头更清晰的影像。这是因为光线穿过普通玻璃镜片通常只有5%?9%的光损失,而塑料镜片的光损失高达11%?20%。有些镜头还采用了多层光学镀膜技术,有效减少了光的折射并过滤杂波,提高了通光率,从而获得更清晰影像。另外,镜头还有一个重要的参数那就是光圈,通过调整光圈可以控制通过镜头到达传感器的光线的多少,除了控制通光量,光圈还具有控制景深的功能,即光圈越大,则景深越小。
[0053]图像传感器一般包括(XD和CMOS两种,其中,附加金属氧化物半导体组件(CMOS,Complementary Metal-Oxide Semiconductor)的优点是集成度高、功耗低(不到 CCD 的1/3)、成本低。但是CMOS的噪音比较大、灵敏度较低、对光源要求高。电荷耦合组件(CCD,Charge Coupled Device)可分为线阵(XD、三线(XD、面阵(XD和交织传输(XD。(XD就像人的视网膜,是图像采集器件的核心。CCD为一种半导体芯片,其表面包含有几十万到几百万的光电二极管,当光电二极管受到光照射时,光电二极管就会产生电荷。CCD的优点是:灵敏度高、噪音小、信噪比大,但是生产工艺复杂、成本高、功耗高。在相同像素下,CCD的成像往往通透性、明锐度都很好,色彩还原、曝光可以保证基本准确。而CMOS的产品往往通透性一般,对实物的色彩还原能力偏弱,曝光也都不太好。CCD是由面阵感光元素组成,每一个元素称为像素,像素越多,图像越清晰。
[0054]DSP芯片一般包括镜像信号处理器(ISP,image signal processor)和JPEG图像解码器(JPEG encoder),有些DSP芯片还包括USB设备控制器(USB device controller) ο
[0055]基于前述的描述,本发明实施例将提供一种图像采集部件,将通过改变现有技术中图像传感器的大小以及排布方式,来消除透镜所带来的图像的畸变问题和相对照度不均匀的问题。
[0056]下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。
[0057]实施例一
[0058]基于前述的描述,本发明实施例将提供一种图像传感阵列,图1-2为本发明实施例一图像传感阵列的组成结构示意图,如图1-2所示,该图像传感阵列包括MXN个图像传感器,其中所述M、N为大于等于1的整数;
[0059]所述MXN个图像传感器形成Μ行N列的非标准矩形的像素阵列,其中所述非标准矩形的像素阵列是指非标准矩形的四条边为曲线;
[0060]所述非标准矩形的像素阵列与对应的镜头的光学畸变匹配一致。
[0061]现有技术中,像素阵列上的像素尺寸的大小是一致的,因此,当排成一行或一列的像素的一条边对齐后,那么这些排成一行或一列的像素的另一条边也是对齐的,如图1-3的a至c图所示,图1-3的a图示出了相关技术中的像素阵列,其中像素阵列中的每一小矩形表示一个像素S,由于像素S本身就是一个小矩形,当这些像素的第一条边对齐后,那么像素的第二条边也是对齐的,其中第二条边与第一条边是相对的。如图1-3的b图,第一像素si的第一条边sll和第二像素s2的第二条边s21对齐后,自然地,第一像素si的第一条边sl2和第二像素s2的第二条边s22也是对齐的。如此,第一像素si至第八像素s8可以排列成规则的行hi。
[0062]与现有技术相比,本发明实施例提供的像素阵列上的像素尺寸并不一致,图1-4示出了一个6X6非标准矩形的像素阵列,该6X6非标准矩形的像素阵列一共包括7条由列组成的列边cl至c7,7条由行组成的横边L1至L7,其中:cl至c7均可以为具有一定弧度的曲线,其中,cl至c3弯向第一方向,c4至c7弯向第二方向,其中第一方向和第二方向为相反的方向,例如,cl至c3弯向左边,c4至c7弯向右边;L1至L7均可以为具有一定弧度的曲线,其中,L1至L3弯向第三方向,L4至L7弯向第四方向,其中第三方向和第四方向为相反的方向,例如,L1至L3弯向左边,L4至L7弯向右边。作为一种优选的实施例,7条横边中的L4可以为竖直的边和7条边中的c4可以为横直的边。
[0063]本发明实施例中,所述非标准矩形的像素阵列上的像素尺寸呈从中心到边角逐渐增大。图1-4示出了一个6X6非标准矩形的像素阵列,该6X6非标准矩形的像素阵列一共包括36个像素,其中位于矩阵中心的四个像素([3,3]、[4,3]、[3,4], [4,4])的尺寸最小,最外围的四个像素([1,1]、[1,6]、[6,1]、[6,6])的尺寸最大。方括号[x,y]表示像素的坐标,其中X表示横坐标,而1表示纵坐标,由于6 X 6非标准矩形的像素阵列一共包括36个像素,因此,X的取值范围为1至6,y的取值范围为1至6,X和y均为整数。
[0064]—般来说,透镜上透镜是对称的,由于非标准矩形的像素阵列与对应的镜头的光学畸变匹配一致,因此,像素矩阵一般也具有对称性,以图1-4为例,位于矩阵中心的四个像素([3,3]、[4,3]、[3,4], [4,4])的尺寸一样大,最外围的四个像素([1,1]、[1,6],[6,1]、[6,6])的尺寸也一样大。
[0065]在图1-2中,图像传感阵列上的每一个小方块都代表一个图像传感器。图1-2中是以三原色为例,可以理解的,每一种颜色可以代表一种类型的图像传感器。
[0066]基于前述的实施例,本发明实施例再提供一种图像传感阵列的排布方法,该方法包括:
[0067]将MXN个图像传感器形成Μ行N列的非标准矩形的像素阵列,其中,所述非标准矩形的像素阵列与对应的镜头的光学畸变匹配一致,其中所述非标准矩形的像素阵列是指非标准矩形的四条边为曲线,所述Μ、Ν为大于等于1的整数。
[0068]本发明实施例中,所述非标准矩形的像素阵列上的像素尺寸呈从中心到边角逐渐增大。
[0069]本发明实施例提供的新式的像素矩阵采用非标准矩形的像素阵列排列方式,且每个像素尺寸呈从中心到边角逐渐增大;整个像素矩阵的形状与镜头的光学畸变匹配一致;如此,本发明实施例提供的技术方案,实现从成像上和感应上成像形状的配合,输出时再按照当前的矩阵式输出,最后合成的矩形画面自然实现校正畸变的功能。
[0070]除此之外,像素尺寸从中心到边角的递增,在感应上边角像素能够捕捉更多的光线,用以弥补镜头周边进光量更低的问题和周边成像更模糊的问题,以提升像素矩阵边角上的RI和MTF。从以上描述可以看出,本发明实施例提供的技术方案具有如下优点:1)能够输出自然校正后的无畸变的照片;2)能够有效提升光学系统RI ;3)能够提升光学系统边角的MTF。
[0071]实施例二
[0072]基于前述的实施例一,本发明实施例提供一种图像采集部件,图2-1为本发明实施例二图像采集部件的组成结构示意图,如图2-1所示,该图像采集部件200包括图像传感阵列201和镜头202,其中:
[0073]所述镜头202采用透镜组成;
[0074]所述图像传感阵列201包括ΜΧΝ个图像传感器,其中所述Μ、Ν为大于等于1的整数;
[0075]所述MXN个图像传感器形成Μ行N列的非标准矩形的像素阵列,其中所述非标准矩形的像素阵列是指,非标准矩形的四条边为曲线(参见图1-2所示);
[0076]所述非标准矩形的像素阵列与所述镜头的光学畸变匹配一致。
[0077]本发明实施例中,所述非标准矩形的像素阵列上的像素尺寸呈从中心到边角逐渐增大。
[0078]本发明实施例中,如图2-2所示,所述图像采集部件还包括模数转换器204,其中:
[0079]所述镜头,用于接收经景物反射的入射光,所述入射光经过镜头后成为出射光;
[0080]所述图像传感阵列,用于接收来自镜头的出射光,并按照所述出射光的强度转化成相应比例的电荷,形成模拟信号的电流值;
[0081]所述模数转换器,用于将所述图像传感器输出的模拟信号的电流转换成数字信号的电
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