专利名称：能实现夜间拍摄及邻近性和照明传感器功能的图像传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像传感器，更具体地，涉及一种包括发光二极管(LED)和照明 传感器部件的图像传感器，该发光二极管的波长为650nm或者波段为610nm至650nm，照明 传感器部件具有照明传感器和红色像素，从而能够在夜间拍摄模式或邻近性测量模式中测 量照明度并且容易地实现拍摄而不损失图像质量。
背景技术：
为了克服普通CCD(电荷耦合器件)照相机的缺点，现有技术中已经公开了即使在 夜间也能够通过红外线照明器件对物体进行拍摄的IR CCD照相机。最近，IR CCD照相机 通常用作监控照相机，这是由于它能够将图像拍摄至人眼可见的IR波段，从而不仅能够在 日间还能够在夜间对物体进行拍摄。 采用CCD或CMOS (互补金属氧化物半导体)的图像传感器具有400nm至1， lOOnm 的吸收带。通常，可见光线的波段为380nm至650nm，红外线的波段为大约650nm至 1， 100nm。为了显示颜色，使用IR截止滤光片(使小于650nm的波段的光线通过，大于650nm 的波段的光线截止)来感测由人感知的相同颜色。在图像传感器中，为了在具有较弱的外 部光的夜间对物体进行拍摄，通常使用如下两种方法。 在第一种方法中，在夜间机械地去除IR截止滤光片，打开具有IR波段(主要为 850nm)的LED。在第二种方法中，将IR截止滤光片的属性设置为仅使特定的IR波段(主 要为850nm)通过，在外部将具有特定波段(主要为850nm)的LED用作照明源。
然而，在第一种方法中，由于需要用于机械去除IR截止滤光片的器件，造成的问 题是制造成本增加。在第二种方法中，即使不需要用于机械去除IR截止滤光片的器件，但 是当850nm的光线在日间通过IR截止滤光片时，造成的问题是可能降低颜色质量。
同时，以这样的方式使用邻近性测量功能使得能够测量人体等离图像传感器(或 移动终端)有多远，并且在人体靠近图像传感器时(例如，通过移动终端通话时)截断 LCD(液晶显示器)的黑光单元(BLU)的电源以降低功耗或中断触觉传感器的操作以防止其 误操作。最近，在现有技术中日益需要邻近性测量功能。 在常规技术中，邻近性测量功能通过LED和光接收元件实现。通常，邻近性传感器 被单独制造并安装于移动终端等。 照明度测量功能被实现为用于在移动终端中测量外部光的亮度的器件。在外部光 的亮度充足的情况中，提高了移动终端的显示单元的亮度从而改进了所显示的信息的可读 性，以及在外部光的亮度不充足的情况中，降低了移动终端的显示单元的亮度从而防止耀 眼并且降低功耗。通常，为了提供照明度测量功能，将照明传感器安装为与图像传感器分 开。
发明内容
因此，本发明致力于解决发生在现有技术中的问题，本发明的目标是提供一种这
3样的图像传感器，其能够在不安装单独的照明传感器的情况下实现夜间拍摄以及邻近性传 感器和照明传感器功能。 为了实现上述目标，根据本发明的一方面，提供了一种能够实现夜间拍摄以及邻 近性传感器和照明传感器功能的图像传感器，包括光源，用于向物体发射光；光源控制部 件，用于控制施加到所述光源的电流；照明传感器部件，用于从所述物体反射并通过透镜的 光感测周围环境的照明度；以及传感器部件，具有用于感测图像信号的图像传感器单元，所 述图像信号来自从所述物体反射的光。
通过结合附图，阅读下面详细的描述之后本发明的上述目标以及其它特征和优点 将变得更加明显，其中 图1是图示了根据本发明实施方式的能够实现夜间拍摄以及邻近性传感器和照 明传感器功能的图像传感器的示意图； 图2是示出了人在暗视状态或明视状态中，在650nm的波长处感知的亮度的响应 曲线的图表； 图3是示出了根据本发明的在安装有IR彩色滤光片的情况中RGB像素的相对敏 感度的图表； 图4是图示了照明传感器与红色像素互相交替排列的状态的视图；以及 图5是图示了根据本发明的通过红色像素的输出电压计算与物体的邻近性的方
法的图表。
具体实施例方式
下面对本发明的优选的实施方式进行详细描述，附图解释了本发明的实施例。贯 穿全部的附图和说明书，相同的标号用于指代相同或类似的部件。 图1是图示了根据本发明实施方式的能够实现夜间拍摄以及实现邻近性传感器 和照明传感器功能的图像传感器的示意图。 参照图l，根据本发明实施方式的能够实现夜间拍摄以及实现邻近性传感器和照 明传感器功能的图像传感器系统100包括光源110、光源控制部件120、物体130、透镜140 和传感器部件150。 光源110采用LED(发光二极管)，LED的波长为650nm并且向物体130发射光线。 使用650nm波长的原因在于，在打开用于夜晚照明或距离测量的LED的情况中，应该提供最 小的亮度，以使人不会感到耀眼并且基本感受不到LED的闪烁，用于感测从物体130反射 的光的传感器的灵敏度应该足够高，而650nm的波长能够理想地满足这些需求。尽管使用 650nm波长是优选的，但是如果难以获得该波长，则当然可以使用610nm至660nm的红光波 段。此外，还能够使用350nm至450nm的蓝光波段。 图2是示出人在暗视状态或明视状态中，在650nm的波长处感知的亮度的响应曲 线的图表。 参照图2，在650nm波长处，明视状态的光剌激210是0. 1 (10% )，暗视状态的光剌 激220是0(0% )。光剌激由人通过物理上具有相同输出的光线感知的亮度剌激的强度表示。例如，在能够区分颜色的明视状态中，当假设人通过波长为550nm且输出为1W的光被 感知为亮度剌激是1时，这意味着波长为650nm且输出为1W的光被感知为亮度为0. 1。此 外，在不能区分颜色的暗视状态(暗室或黑暗的环境)中，这意味着人将波长为650nm的光 感知为没有基本亮度。因此，由于人不能在暗视状态中从650nm波长的照明感知任何基本 亮度，因而防止了闪烁，并且因此可理解650nm波长的照明是理想的用于夜间拍摄模式中 的照明。 参照图1，光源控制部件120包括LED控制器121和LED驱动器122。夜间拍摄模
式采用如下方案给LED施加电流以发射光线，并且通过传感器部件150的图像传感器单元
152从物体130反射的光线获得图像。当LED被关闭后的亮度小于基准值时选择夜间拍摄模
式。因此，当在图像传感器的工作过程中确定图像的亮度非常低时，即，在夜间，LED控制器
121打开LED，并且LED驱动器122给LED施加电流。如上所述，LED使用波长为650nm的光
是优选的。当考虑图像传感器与波长相关的灵敏度曲线(见图3)时，能够看出在650nm波
长处的红色像素的灵敏度310相当于在波长为600nm处的红色像素的灵敏度的50% ， 600nm
是红色像素的峰值灵敏度波长。也就是说，在夜间拍摄模式中的照明使用波长为650nm的
LED是优选的，从而满足图像传感器的灵敏度应该足够高的要求。 图4是图示了照明传感器与红色像素互相交替排列的状态的视图。 参照图1和图4，传感器部件150包括照明传感器单元151和图像传感器单元152，
照明传感器单元151包括第一照明传感器151a和第二照明传感器151b。第一照明传感器
151a和第二照明传感器151b被分别设置在邻近于图像传感器单元152的两端。照明传感
器单元151具有照明传感器410a和410b以及红色像素420a和420b。可从图4中容易地
看出，照明传感器410a和410b以及红色像素420a和420b互相交替地排列。此外，多个照
明传感器和多个红色像素被设置为邻近于图像传感器单元152的两端是优选的。 本发明不限于采用610nm至660nm光发射波段的红色像素，可替代地，根据场合要
求可采用350nm至450nm光发射波段的蓝光。 照明传感器410a和410b用作这样的传感器，即，用于当外部光由物体130反射并 通过透镜140时测量入射到照明传感器410a和410b上光的强度。通常，照明传感器的光 谱被设计为与人感知的亮度曲线的光谱相同。此外，由于多个照明传感器被设置为邻近于 图像传感器部件152的两端，因此能够得到从物体反射的光的平均，并且能够由此测量外 部光的当前照明度。 与照明传感器410a和410b排列在一起的红色像素420a和420b或者蓝色像素 (未示出)与光发射二极管110组合，以用作邻近性传感器。 图5是图示了根据本发明的通过红色像素的输出电压计算与物体的邻近性的方 法的图表。 参照图5， VI表示在夜间拍摄模式中用作照明源并且波长为650nm的LED被打开 的情况中红色像素的输出电压值；V2表示在波长为650nm的LED被关闭的情况中红色像素 的输出电压值，AVd表示Vl与V2之间的差值。 参照图1，当LED被关闭时，通过外部光的强度确定从物体反射并入射到红色像素 上的光的强度。当LED被打开时，通过外部光的强度和从LED发射的光的强度确定从物体 发射并入射到红色像素上的光的强度。因而，在不考虑外部光的情况下，通过从LED和物体发射的光确定LED关闭时红色像素的电压值与LED打开时红色像素的电压值之间的差值。 A Vd的值依赖于物体与LED之间的距离。如果物体被置于与LED相隔较远，则没有足够量 的光从LED发射、从物体反射并入射到红色像素上。与此相比，随着物体逐渐靠近，从LED 发射、从物体反射并入射到红色像素的光的量增加。因此，AVd的值增加。也就是说，AVd 的值与反射系数(R)成正比，而与红色像素与物体之间的距离(d)的平方成反比。因此，在 距离(d)非常长(长距离)的情况下，LED打开与LED关闭时红色像素的电压值没有区别。 然而，如果距离(d)较短(短距离)，则通过得到红色像素的电压值的差值(即，AVd)，能 够精确地计算红色像素与物体之间的距离(d)。 本发明不限于采用610nm至660nm光发射波段的红色像素，可替代地，根据场合要 求可采用350nm至450nm光发射波段的蓝光。 在实际实现中，为了精确地计算物体与红色像素之间的距离(d)，将LED的打开时 间间隔设置为0. 1秒并且重复测量三至五次是优选的。 从上述描述可见，在本发明中，可以在不使用使特定IR波段通过的IR截止滤光 片、不需要用于移动IR滤光片的机械器件的情况下进行夜间拍摄，并且，能够通过使用图 像传感器实现照明传感器和邻近性传感器的功能而不需要安装单独的照明传感器。因而， 在本发明中，获得如下技术优势在合理成本的基础上可以提供能够实现夜间拍摄以及邻 近性传感器和照明传感器功能的图像传感器。 尽管已经以说明目的描述了本发明的优选实施方式，但是本领域的技术人员可理 解在不背离权利要求所公开的本发明的范围和精神的前提下可以进行各种修改、添加和替换。
权利要求
一种能够实现夜间拍摄以及邻近性传感器和照明传感器功能的图像传感器，包括光源，用于向物体发射光；光源控制部件，用于控制施加到所述光源的电流；照明传感器部件，用于感测周围环境的照明度；以及传感器部件，具有用于感测图像信号的图像传感器单元。
2. 如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述光源包括波段为610nm至660nm的光发 射二极管(LED)。
3. 如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述光源包括波段为350nm至450nm的光发 射二极管(LED)。
4. 如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述照明传感器部件包括被设置为邻近于 所述图像传感器单元两端的照明传感器。
5. 如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述照明传感器部件包括被设置为邻近于 所述图像传感器单元两端的照明传感器和红色像素。
6. 如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述照明传感器部件包括被设置为邻近所 述图像传感器单元两端的照明传感器和蓝色像素。
7. 如权利要求5所述的图像传感器，其中，所述红色像素用于通过当所述光源被打开 和关闭时分别输出的电压值之间的差值来计算所述红色像素与所述物体之间的距离。
8. 如权利要求6所述的图像传感器，其中，所述蓝色像素用于通过当所述光源被打开 和关闭时分别输出的电压值之间的差值来计算所述蓝色像素与所述物体之间的距离。
9. 如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述光源控制部件包括LED控制器和LED驱 动器。
10. 如权利要求9所述的图像传感器，其中，当确定作为从所述物体反射的光的亮度与 所述图像传感器单元的平均亮度之间的比较结果的照明度很低时，所述LED控制器和所述 LED驱动器打开LED,并且给所述LED供电。
全文摘要
一种能够实现夜间拍摄以及邻近性传感器和照明传感器功能的图像传感器。该图像传感器包括光源，用于向物体发射光；光源控制部件，用于控制施加到所述光源的电流；照明传感器部件，用于感测周围环境的照明度；以及传感器部件，具有用于感测图像信号的图像传感器单元。
文档编号H05B37/02GK101729770SQ200910160020
公开日2010年6月9日 申请日期2009年7月17日 优先权日2008年10月30日
发明者李炳洙 申请人:(株)赛丽康