图像传感器的成像方法、成像装置和电子装置的制造方法_2

文档序号:9814627阅读:来源:国知局
包括白色滤光区和彩色滤光区,白色滤光区覆盖至少一个感光像素,彩色滤光区覆盖至少一个感光像素。
[0040]在本发明的一个实施例中,相邻的四个合并像素构成一个合并像素单元,每个合并像素单元中相邻排布的四个滤光单元包括一个红色滤光单元、一个蓝色滤光单元和两个绿色滤光单元,红色滤光单元包括白色滤光区和红色滤光区,蓝色滤光单元包括白色滤光区和蓝色滤光区,绿色滤光单元包括白色滤光区和绿色滤光区。
[0041 ] 请参阅图2A,图2A所示为绿色滤光单元1315,绿色滤光单元1315包括白色滤光区1317和绿色滤光区1318,其中,白色滤光区1317覆盖一个感光像素,绿色滤光区1318覆盖三个感光像素。
[0042]当然,在本发明的其他实施例中,还可以是白色滤光区1317覆盖两个感光像素,绿色滤光区1318覆盖两个感光像素,如图2B所示;还可以是白色滤光区1317覆盖三个感光像素,绿色滤光区1318覆盖一个感光像素,如图2C所示。
[0043]当滤光单元1315中的白色滤光区1317或彩色滤光区1318覆盖多个感光像素(个数以P表示)时,白色滤光区1317或彩色滤光区1318可以为一体构造,或者由P个滤光片组装连接在一起。
[0044]请同时参阅图2D和图4B,每个滤光单元1315和该滤光单元1315所覆盖感光像素阵列11中相邻的四个感光像素111共同构成一个合并像素14。相邻的四个合并像素共同组成一个包括十六个感光像素111的合并像素单元。
[0045]相邻的四个感光像素111共用一个滤光单元1315,例如图2D中虚线框内相邻的四个感光像素Grl、W2、Gr3和Gr4对应绿色滤光单元1315,Grl、Gr3和Gr4对应绿色滤光单元1315中的绿色滤光区1318,W2对应绿色滤光单元1315中的白色滤光区1317。在图2D中,Gr、R、B、Gb分别用于标识滤光单元1315的颜色,数字I,2,3,4用于标识滤光单元1315下方相邻的四个感光像素111的位置。具体地,R用于标识红色的滤光单元1315,B用于标识蓝色的滤光单元1315,Gr、Gb用于标识绿色的滤光单元1315,W用于标识滤光单元1315中的白色滤光区1317。
[0046]请参阅图2D和图4A,需要说明的是,白色滤光区1317在滤光单元1315中的位置可以是任意的,以白色滤光区1317覆盖一个感光像素111为例,白色滤光区1317可以设置在滤光单元1315中标号为1、2、3、4中的任意一个位置。另外,对于不同颜色的滤光单元1315中的白色滤光区1317来说,白色滤光区1317所处的位置可以是一致的,例如,都设置在同样的位置(如图4A中所示);当然也可以是不一致的,例如,红色滤光单元1315中的白色滤光区1317设置在红色滤光单元1315的右下角,而绿色滤光单元1315中的白色滤光区1317设置在绿色滤光单元1315的右上角。其中,图2D、图4A中的白色滤光区1317覆盖感光像素的个数以及所处位置只是一个举例,不作为对白色滤光区1317的限制。
[0047]还需要说明的是,在本发明的实施例中所提到的白色滤光区1317,其作用主要是让自然光透过,而不进行滤光。因此,白色滤光区1317可指设置有透明滤光片的区域,也可以指无滤光片的区域,即滤光片13中的“镂空”区域。
[0048]在本发明的实施例中,滤光单元1315包括白色滤光区1317和彩色滤光区1318,彩色滤光区1318用于获取低分辨率的图像的色彩信息,白色滤光区1317用于获取整个“白光”的信息,也就是说,白色滤光区1317具有更好的透光效果使得其覆盖的感光像素111输出的亮度值更高,可以提高低照度下的清晰度。
[0049]请再次参阅图1A,本发明实施例的图像传感器的成像方法,包括以下步骤:
[0050]SI,读取感光像素阵列的输出,从读取的单帧高分辨率图像中抽取不同合并像素的感光像素的像素值进行组合,以获得多帧低分辨率的图像。
[0051]在本发明的一个实施例中,从读取的单帧高分辨率图像中抽取不同合并像素的感光像素的像素值进行组合,以获得多帧低分辨率的图像,具体包括:从读取的单帧高分辨率图像中抽取不同合并像素的相同位置的感光像素的像素值进行组合,以获得多帧低分辨率的图像。
[0052 ]可以理解地,本发明实施例中对单帧高分辨率图像中抽取像素位置也可以根据实际合成图像的需求作调整,比如:从读取的单帧高分辨率图像中抽取不同合并像素的不同位置的感光像素的像素值进行组合,以获得多帧低分辨率的图像。
[0053]请一并参阅图2D和图4B,从单帧高分辨率图像中分别抽取4个不同合并像素14的相同位置的感光像素111的像素值进行组合,以获得4帧低分辨率的图像,分别为RGGW、RffffB、RGGB、WGGB,也就是说获得了多帧不同的低分辨率的图像。举例来说,所获得的第一帧低分辨率的图像的四个感光像素111均抽取自相邻的四个合并像素14所包含的四个滤光单元1315相同位置处Grl,R1,W1 ,Gbl对应的感光像素111的像素值。
[0054]S2,对多帧低分辨率的图像进行合成。
[0055]具体地,将获取到的多帧不同的低分辨率的图像进行合成,以生成高动态范围的图像。
[0056]更具体地,可以将所获得的所有低分辨率的图像进行合成,以生成高动态范围的图像;也可以从所获得的所有低分辨率的图像中挑选出几帧不同的图像进行合成,以生成高动态范围的图像,例如从图2D中所示的4帧低分辨率的图像中选取不同的2帧(RGGff、RffffB)进行合成。
[0057]本发明实施例的成像方法,只需要图像传感器的一帧输出,就能通过合成的方式获得高动态范围的图像,从而大大减少多帧合成中等待数据帧的时间,又由于用于多帧合成的数据来自图像传感器的同一帧输出,从而防止鬼影的产生,进而大大提升了用户体验。
[0058]在本发明的一个具体实施例中,每个滤光单元和该滤光单元所覆盖的感光像素阵列中相邻的n*n个感光像素共同构成一个合并像素。如图1B所示,图像传感器的成像方法具体包括以下步骤:
[0059]SlOl,读取感光像素阵列的输出,从读取的单帧高分辨率图像中抽取相邻合并像素的感光像素的像素值进行组合,以获得至少m帧低分辨率的图像。
[0060]S12,对至少m帧低分辨率的图像进行合成;其中,η,m均为大于I的自然数,m取值小于等于n*n。
[0061]具体地,由于一个合并像素包括n*n个感光像素,那么从读取的单帧高分辨率图像中抽取不同合并像素的感光像素的像素值进行组合,最多可以获得n*n帧低分辨率的图像,根据实际需求,可以获取至少m帧低分辨率的图像用于多帧合成。
[0062]在本发明的一个具体实施例中,每个滤光单元和该滤光单元所覆盖的感光像素阵列中相邻的2*2个感光像素共同构成一个合并像素。如图1C所示,成像方法具体包括以下步骤:
[0063]S201,读取感光像素阵列的输出,从读取的单帧高分辨率图像中抽取不同合并像素的感光像素的像素值进行组合,以获得4帧低分辨率的图像。
[0064]S202,对4帧低分辨率的图像进行合成。
[0065]举例来讲,假设16M图像传感器在暗处的帧率为8帧,若采用4帧数据进行多帧合成,那么相关技术中的多帧合成方式需要图像传感器输出4帧数据,也就是说多帧合成中等待数据帧的时间为0.5s;而本发明实施例的图像传感器的成像方法,则只需要图像传感器输出I帧数据,经过从读取的该I帧高分辨率图像中抽取不同合并像素的感光像素的像素值进行组合,就能将该I帧数据分成4张4M的图像,也就是说多帧合成中等待数据帧的时间仅需要0.125s,从而大大减少了多帧合成中等待数据帧的时间,从而给用户带来更好的拍照体验。
[0066]另外,在对4帧低分辨率的图像进行合成时,由于4帧4M的图像是从图像传感器的同一帧图像中分离出来的,差异很小,从而可以减小鬼影的产生。
[0067]可以理解的是,每个滤光单元覆盖多个感光像素的结构除了n*n(例如2*2、3*3、4*4)结构外,甚至可以是任意n*m结构(n,m为自然数)。由于感光像素阵列上可排列的感光像素的数目是有限的,每个滤光单元所覆盖的感光像素过多的话,所获得的低分辨率的图像的分辨率大小会受到限制,如,若感光像素阵列的像素值为16M,采用2*2结构会获得4张分辨率为4M的低分辨率的图像,而采用4*4结构就只能得到16张分辨率为IM的低分辨率的图像。因此2*2结构是一个较佳排列方式,在尽量少牺牲分辨率的前提下提升图像亮度及清晰度。
[0068]在本发明的一个实施例中,图像传感器还包括设置在滤光单元上方的透镜阵列,透镜阵列包括多个微透镜,每个微透镜与一个感光像素对应设置,该透镜阵列用于将光线汇聚到滤光片下方的感光像素的感光部分,从而提升感光像素的受光强度以改善图像画质。
[0069]为了实现上述实施例,本发明还提出了一种成像装置。
[0070]图3是根据本发明一个实施例的成像装置的方框示意图。如图3所示,本发明实施例的成像装置100,包括:图像传感器10和与图像传感器10相连的图像处理模块20。
[0071]请一并参阅图4A和图4B,图像传感器10包括感光像素阵列11及设置于感光像素阵列11上方的滤光片13。该滤光片13包括滤光单元阵列131,该滤光单元阵列131中包括多个滤光单元1315。每个滤光单元1315和位于该滤光单元1315下方的相邻排布的多个感光像素111共同构成一个合并像素14,其中,每个滤光单元1315包括白色滤光区
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