System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 全光像素的锥体结构制造技术_技高网

全光像素的锥体结构制造技术

技术编号:41538467 阅读:9 留言:0更新日期:2024-06-03 23:17
一种装置例如光场装置的一些实施方案可以包括:微透镜;滤色器系统;以及两个或更多个全光子像素传感器,该两个或更多个全光子像素传感器包括形成在硅层中的两个或更多个光电二极管,其中在形成在该硅层中的两个或更多个相应硅光电二极管中蚀刻出锥体形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】


技术介绍

1、集成全光传感器是一种成像传感器,其中多个子像素共享微透镜。集成全光传感器记录“4d光场”,其可以给出关于光的入射角的指示。集成全光传感器可用于相机和智能电话上,以驱动主透镜的自动聚焦。集成全光传感器可以提供额外的能力,诸如被动深度映射、重新聚焦或像差校正。

2、本公开涉及全光相机。全光相机类似于具有透镜系统和光传感器的普通相机,其中在微图像传感器上添加了微透镜阵列。每个微透镜在传感器上产生微图像。所得全光图像可称为4d光场,该4d光场给出关于传感器和光子轨迹的光瞳坐标的指示。对于稍后的显示和处理,可通过被称为投影到2d重新聚焦的图像中的操作来处理4d光场。投影操作允许调整聚焦距离的可能性。

3、在一些全光相机中,光传感器的每个像素由滤色器覆盖,该滤色器主要允许一种颜色的光到达对应像素。在一些此类相机中,滤色器被布置为所谓的拜耳滤色器。常规拜耳滤色器允许由每个对应像素记录一种颜色—红色、绿色或蓝色。当已经使用拜耳滤色器捕获图像时,每个像素仅具有一个相关联的颜色值,其对应于与该像素相关联的滤色器的颜色。根据该图像,可能需要获得其中像素中的每一者具有所有三个颜色值的图像。这可通过处理来完成,以获得每个像素的两个缺失颜色值。此类处理技术被称为去马赛克。去马赛克可以是重要的过程,特别是对于覆盖高度纹理化的区域的图像或图像区域。

4、拜耳滤色器已经与全光相机一起使用。为了处理用此类相机捕获的4d光场图像,可与2d重新聚焦过程同时执行去马赛克。

5、4d光场数据的全光采样

6、常规全光相机100类似于普通的2d相机,具有主透镜102并添加了设置在传感器106的前部的微透镜阵列104,如图1中示意性示出的。每个微透镜下方的传感器像素记录相应微透镜图像。

7、全光相机记录4d光场数据,该4d光场数据可被转换成各种副产物,诸如具有自由选择的聚焦距离的重新聚焦的图像。

8、光场相机的传感器记录由布置在较大2d图像内的2d小图像的集合构成的图像。阵列中的每个微透镜以及在该透镜下方生成的每个对应的小微透镜图像可通过坐标(i,j)来索引。光场的像素可与四个坐标(x,y,i,j)相关联,其中(x,y)识别像素在完整图像中的位置。由传感器记录的4d光场可由l(x,y,i,j)表示。

9、图2示意性地示出了由传感器记录的图像200。每个微透镜产生由圆圈示意性地表示的微图像202(小图像的形状取决于通常为圆形的微透镜的形状)。标记了像素坐标(x,y)。p 206是两个连续微图像之间的距离。p 206不必须是整数值。微透镜被选择为使得p206大于像素大小δ。微透镜图像由它们的坐标(i,j)来参考。每个微透镜图像以(u,v)坐标系对主透镜的光瞳进行采样。一些像素可能不从任何微透镜接收任何光子;那些像素可被忽略。实际上,微透镜间空间可被掩蔽以防止光子从微透镜向外传递(如果微透镜具有正方形形状,则不需要掩蔽)。微透镜图像的中心(i,j)在坐标(xi,j,yi,j)处位于传感器上。θ是像素的正方形点阵与微透镜的正方形点阵之间的角度。在图2中,θ=0。假设微透镜根据规则的正方形点阵布置,则考虑到(x0,0,y0,0)微透镜图像的像素坐标(0,0),可通过以下等式来计算(xi,j,yi,j):

10、

11、图2也示出了来自场景的对象在若干连续微透镜图像上可以是可见的,其中每个图像204被示出为黑色正方形点。对象的两个连续视图之间的距离是w 208。该距离w在本文中被称为复制距离。对象在r个连续微透镜图像上理论上是可见的,其中

12、

13、其中r是一个维度中的连续微透镜图像的数量,并且是下取整函数。对象在r2个微透镜图像中理论上是可见的。根据微透镜图像的形状,对象的r2个视图可能是不可见的。

14、光场相机的光学属性

15、在前一子章节中引入的距离p和w是以像素大小为单位给出的。通过将它们乘以像素大小δ,它们可被转换成物理单位距离(例如,米),分别为p和w,使得w=δw并且p=δp。这些距离可根据光场相机特性而变化。

16、图3和图4是假定完美薄透镜模型的不同光场相机300、400的示意性侧视图。这些示例中的主透镜具有焦距f和孔径φ。微透镜阵列由具有焦距f的微透镜组成。微透镜阵列的节距为φ。微透镜阵列304、404位于距主透镜302、402距离d处,和距传感器306、406距离d处。对象(图中不可见)位于距主透镜(朝向左)距离z处。该对象由主透镜聚焦在距主透镜(朝向右)距离z′处。图3示出了其中d>z′的情况,并且图4示出了其中d<z′的情况。在这两种情况下,微透镜图像可根据d和f对焦。图3和图4示出了所谓的类型ii全光相机的示例。

17、在称为类型i全光相机500的替代光场相机设计中,选择参数使得焦距f=d,即微透镜阵列504与传感器506之间的距离。图5中示出了此类设计的示例。这种设计使得主透镜502聚焦靠近微透镜阵列504的图像。如果主透镜502精确地聚焦在微透镜阵列504上,则w=∞。微透镜图像也是完全失焦的,并且等于常数(不考虑噪声)。

18、复制距离w随对象的距离z变化。为了建立w与z之间的关系,可参考薄透镜等式

19、

20、以及参考泰勒斯定律

21、

22、结合前面的两个等式,可推导出

23、

24、w与z之间的关系没有假设微透镜图像是对焦的。当满足薄透镜等式时,微透镜图像可以是对焦的,使得

25、

26、也从泰勒斯定律推导出p如下。

27、

28、p=φe

29、比例e定义微透镜节距与微透镜图像节距之间的放大。该比例非常接近1,因为d>>d。

30、子孔径图像

31、如上所述的全光相机中的一些具有以下属性:微透镜阵列具有正方形点阵(类似于像素阵列)并且相对于像素没有旋转;并且微透镜图像直径等于像素的整数(或几乎等于像素的整数)。这些属性由大多数可行的全光传感器满足。这些属性允许生成被称为子孔径图像的图像。

32、子孔径图像收集在它们的相应微透镜图像内具有相同相对位置的所有4d光场像素,例如具有相同(u,v)坐标的所有像素。如果微透镜阵列具有以下大小i×j,则每个子孔径图像也具有大小i×j。并且如果存在在每个微透镜下的p×p像素阵列,则存在p×p子孔径图像。如果传感器的像素数量是nx×ny,则每个子孔径图像可具有大小nx/p×ny/p。

33、图6a至图6b示意性地示出了从捕获的光场图像l(x,y,i,j)转换成一系列子孔径图像s(α,β,u,v)。图6a示出了光场图像600(在该简化的示例中具有大小24×16像素,尽管现实世界示例通常包括更多的像素),其中每个像素位置由坐标(x,y)给出。微透镜中的每个微透镜602(由圆圈示意性地示出)与4×4微图像相关联,其中微图像中的位置由坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种装置,包括:

2.根据权利要求1所述的装置,其中所述锥体结构形成为产生使光偏离所述两个或更多个全光子像素传感器的中心的光学棱镜。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的装置,其中所述锥体结构被配置为减少所述两个或更多个全光子像素传感器中的至少两个全光子像素传感器之间的光学串扰。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置,其中所述锥体结构被配置为提高所述两个或更多个全光子像素传感器中的至少一个全光子像素传感器的灵敏度。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置,其中所述锥体结构被配置为增加以接近所述微透镜的主光线角度的角度入射到所述微透镜上的光的角度鉴别。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置,其中所述锥体结构被配置为将光限制到所述两个或更多个全光子像素传感器中的一个全光子像素传感器。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的装置,其中所述锥体结构被配置为将光反射远离所述两个或更多个全光子像素传感器中的至少一个全光子像素传感器。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置,其中所述硅层被蚀刻出与深沟槽隔离件(DTI)结构一致的沟槽。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的装置,其中所述微透镜的焦距小于阈值。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的装置,

11.根据权利要求1-10中任一项所述的装置,其中所述两个或更多个全光传感器包括四像素传感器。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的装置,其中所述锥体结构包括所述硅层上方的材料层。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的装置,其中所述锥体结构与所述硅层中蚀刻的锥体形沟槽一致。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的装置,还包括滤色器系统。

15.根据权利要求14所述的装置,

16.根据权利要求15所述的装置,其中所述锥体结构还包括所述材料层上方的所述滤色器系统的滤色器层。

17.根据权利要求16所述的装置,其中所述滤色器层包括滤色器树脂。

18.根据权利要求14-15中任一项所述的装置,其中所述滤色器系统包括平坦化层和滤色器层。

19.根据权利要求14-18中任一项所述的装置,其中所述两个或更多个全光子像素传感器中的至少一个全光子像素传感器与所述滤色器系统相邻。

20.根据权利要求14-18中任一项所述的装置,

21.根据权利要求20所述的装置,其中所述锥体结构的锥体部分的基部与所述氧化物层相邻。

22.根据权利要求14-21中任一项所述的装置,其中所述滤色器系统与所述微透镜相邻。

23.根据权利要求14-22中任一项所述的装置,其中两个或更多个全光子像素传感器与所述滤色器系统相邻。

24.根据权利要求14-23中任一项所述的装置,其中所述滤色器系统包括两个或更多个子像素的滤色器图案。

25.根据权利要求1-24中任一项所述的装置,其中所述锥体结构的水平面角为54.7度。

26.根据权利要求1-25中任一项所述的装置,其中所述锥体结构的基部等于所述微透镜的直径的一半。

27.根据权利要求1-26中任一项所述的装置,

28.根据权利要求1-26中任一项所述的装置,

29.根据权利要求1-26中任一项所述的装置,

30.根据权利要求1-26中任一项所述的装置,

31.根据权利要求1-30中任一项所述的装置,其中所述锥体结构的顶端是正方形。

32.根据权利要求1-30中任一项所述的装置,其中所述锥体结构的基部是圆盘形。

33.根据权利要求1-30中任一项所述的装置,其中所述锥体结构的顶端是圆盘形。

34.根据权利要求1-33中任一项所述的装置,

35.根据权利要求1-27中任一项所述的装置,其中所述锥体结构的锥体部分是沿至少一个方向挤出的三角形。

36.根据权利要求1-29中任一项所述的装置,其中所述锥体结构的锥体部分是沿至少一个方向挤出的多边形。

37.根据权利要求1-31中任一项所述的装置,其中所述锥体结构的锥体部分的基部是正方形。

38.根据权利要求1-37中任一项所述的装置,还包括与所述全光子像素传感器中的至少一个全光子像素传感器的外边缘相邻的一个或多个外部绝缘体。

39.根据权利要求1-38中任一项所述的装置,其中所述微透镜被配置为移位对应于两个像素的像素偏移的主光线角度。

40.根据权利要求1-39...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种装置,包括:

2.根据权利要求1所述的装置,其中所述锥体结构形成为产生使光偏离所述两个或更多个全光子像素传感器的中心的光学棱镜。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的装置,其中所述锥体结构被配置为减少所述两个或更多个全光子像素传感器中的至少两个全光子像素传感器之间的光学串扰。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置,其中所述锥体结构被配置为提高所述两个或更多个全光子像素传感器中的至少一个全光子像素传感器的灵敏度。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置,其中所述锥体结构被配置为增加以接近所述微透镜的主光线角度的角度入射到所述微透镜上的光的角度鉴别。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置,其中所述锥体结构被配置为将光限制到所述两个或更多个全光子像素传感器中的一个全光子像素传感器。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的装置,其中所述锥体结构被配置为将光反射远离所述两个或更多个全光子像素传感器中的至少一个全光子像素传感器。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置,其中所述硅层被蚀刻出与深沟槽隔离件(dti)结构一致的沟槽。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的装置,其中所述微透镜的焦距小于阈值。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的装置,

11.根据权利要求1-10中任一项所述的装置,其中所述两个或更多个全光传感器包括四像素传感器。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的装置,其中所述锥体结构包括所述硅层上方的材料层。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的装置,其中所述锥体结构与所述硅层中蚀刻的锥体形沟槽一致。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的装置,还包括滤色器系统。

15.根据权利要求14所述的装置,

16.根据权利要求15所述的装置,其中所述锥体结构还包括所述材料层上方的所述滤色器系统的滤色器层。

17.根据权利要求16所述的装置,其中所述滤色器层包括滤色器树脂。

18.根据权利要求14-15中任一项所述的装置,其中所述滤色器系统包括平坦化层和滤色器层。

19.根据权利要求14-18中任一项所述的装置,其中所述两个或更多个全光子像素传感器中的至少一个全光子像素传感器与所述滤色器系统相邻。

20.根据权利要求14-18中任一项所述的装置,

21.根据权利要求20所述的装置,其中所述锥体结构的锥体部分的基部与所述氧化物层相邻。

22.根据权利要求14-21中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:G·沙泰尼耶B·范达姆J·维兰特
申请(专利权)人:交互数字CE专利控股有限公司
类型:发明
国别省市:

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