固态成像设备和相机系统技术方案

一种固态成像设备包括：像素阵列部分，其中沿第一方向和与所述第一方向垂直的第二方向以矩阵形式布置多个彩色像素；以及多透镜阵列，其中布置允许光入射到所述多个彩色像素上的多个透镜，其中，在所述像素阵列部分的各个彩色像素中，将沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向相邻的彩色像素分派为用于立体中的L的像素和用于立体中的R的像素，并且其中，部署所述多透镜阵列以使得所述多透镜阵列中的至少一部分允许光入射到沿所述第一方向色彩不同的相邻彩色像素上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固态成像设备和相机系统
本公开涉及一种固态成像设备和相机系统，适用于例如采用光场（lightfiled）技术的立体相机或单目3D立体相机的。
技术介绍
已知PTL1中公开的技术，作为光场相机。在此技术中，滤色器的色彩编码（色彩阵列）是通过将RGB拜耳阵列旋转45度而获得的锯齿形阵列，其中垂直和水平方向上的四个相邻像素具有相同色彩。也就是说，此技术具有其中以相同色彩的四个像素为单位以正方形的形状来布置R、G和B的各个滤波器的色彩编码。此外，以四个像素（上下两个像素×左右两个像素）为单位共享一个多透镜阵列以覆盖不同色彩。此外，在PTL2中，公开了如下技术：在多目（multocular）3D相机中通过区分每个相机的灵敏度而将视差和宽动态范围（WDR）一起使用。引用列表专利文献[PTL1]JP-A-2010-239337[PTL2]JP-A-2003-18445
技术实现思路
技术问题然而，在JP-A-2010-239337中公开的技术中，为了获得全分辨率，必须具有复杂的结构并且必须执行复杂的信号处理。此外，在JP-A-2003-18445中公开的技术中，因为由于双镜头饱和而导致未获得视差，所以存在诸如宽动态范围（WDR）中不足的范围的缺点。因此，期望提供一种固态成像设备和相机系统，其能够在通过单目布置来获得宽动态范围（WDR）的立体图像，而不需要复杂的结构和复杂的信号处理。解决方案本公开的实施例旨在一种固态成像设备，包括：像素阵列部分，其中沿第一方向和与所述第一方向垂直的第二方向以矩阵形式布置多个彩色像素；以及多透镜阵列，其中布置允许光入射到所述多个彩色像素上的多个透镜，其中，在所述像素阵列部分的各个彩色像素中，将沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向相邻的彩色像素分派（allocate）为用于立体的L像素和R像素，并且其中，部署所述多透镜阵列以使得所述多透镜阵列中的至少一部分允许光入射到沿所述第一方向色彩不同的相邻像素上。本公开的另一个实施例旨在一种相机系统，包括：固态成像设备；以及光学系统，其在所述固态成像设备上形成物像，其中，所述固态成像设备包括：像素阵列部分，其中沿第一方向和与所述第一方向垂直的第二方向以矩阵形式布置多个彩色像素；以及多透镜阵列，其中布置允许光入射到所述多个彩色像素上的多个透镜，其中，在所述像素阵列部分的各个彩色像素中，将在所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向上的相邻彩色像素分派为用于立体的L像素和R像素，并且其中，部署所述多透镜阵列以使得所述多透镜阵列中的至少一部分允许光入射到沿所述第一方向色彩不同的相邻像素上。专利技术的有益效果根据本公开的实施例，可以在利用单目布置获得宽动态范围（WDR）的立体图像，而不需要复杂的结构和复杂的信号处理。附图说明图1是示意性地图示根据本公开的实施例的固态成像设备（CMOS图像传感器）的配置的系统配置图；图2是图示单位像素的电路配置的示例的电路图；图3是图示在像素中执行四个相邻像素添加的情况下电路配置的示例的电路图；图4是图示作为像素阵列的示例的拜耳阵列的图；图5是图示根据本公开的实施例的像素划分的概念图；图6是图示根据本公开的实施例的固态成像设备（CMOS图像传感器）的第一特性配置示例的图；图7是图示根据本公开的实施例的固态成像设备（CMOS图像传感器）的第二特性配置示例的图；图8是图示根据本公开的实施例的固态成像设备（CMOS图像传感器）的第三特性配置示例的图；图9是图示根据本公开的实施例的固态成像设备（CMOS图像传感器）的第四特性配置示例的图；图10A至10C是图示根据本公开的实施例的固态成像设备（CMOS图像传感器）的第五特性配置示例的图；图11A至11C是图示根据本公开的实施例的固态成像设备（CMOS图像传感器）的第六特性配置示例的图；图12是图示根据本公开的实施例的固态成像设备（CMOS图像传感器）的第七特性配置示例的图；图13是图示根据本公开的实施例的固态成像设备（CMOS图像传感器）的第八特性配置示例的图；图14是图示应用根据本公开的实施例的固态成像设备（CMOS图像传感器）的单目3D立体相机的配置示例的图；图15是图示在应用根据本公开的实施例的固态成像设备（CMOS图像传感器）的单目3D立体相机中物距依赖图像高度变化的图；图16示出图示在应用根据本公开的实施例的固态成像设备（CMOS图像传感器）的单目3D立体相机中相对于物距的成像变化的图；以及图17是图示应用根据本公开的实施例的固态成像设备的相机系统的配置的示例的图。具体实施方式在下文中，将参照附图描述本公开的实施例。将以以下顺序进行描述。1.固态成像设备的配置示例（CMOS图像传感器的示例）2.本实施例的特性配置2-1.第一特性配置示例2-2.第二特性配置示例2-3.第三特性配置示例2-4.第四特性配置示例2-5.第五特性配置示例2-6.第六特性配置示例2-7.第七特性配置示例2-8.第八特性配置示例3.适用的单目3D立体相机的配置示例4.相机系统的配置示例<1.固态成像设备的配置示例>系统配置图1是示意性地图示根据本公开的实施例的CMOS图像传感器——例如，X-Y地址类型的固态成像设备——的配置的系统配置图。根据本实施例的CMOS图像传感器10包括在半导体衬底（在下文中可以称为“传感器芯片”）11上形成的像素阵列部分12、与像素阵列部分12类似地集成在半导体衬底11上的外围电路部分。例如，布置垂直驱动部分13、列处理部分14、水平驱动部分15、以及系统控制部分16，作为外围电路部分。此外，在传感器芯片11的外部部署形成信号处理系统的DSP（数字信号处理器）电路31、以及图像存储器32。在像素阵列部分12中以阵列形式布置像素单元（未示出）（在下文中可以称为“像素”），每个像素单元包括根据入射的可见光的光强度将其光电地转换为电荷的光电转换器件。稍后将描述像素单元的具体电路配置。在像素阵列部分12的光接收表面（光入射面）上形成滤色器阵列33，并且，在滤色器阵列33的上部分侧布置多透镜阵列（MLA）34。此外，在滤色器阵列33上布置片上透镜（OCL）。基本上，在本实施例中，如稍后所述的，采用其中由多透镜阵列（MLA）来执行LR视差分离的配置，作为光场的立体版本。此外，在本实施例中，如稍后所述的，可以利用单目布置而获得3D立体的WDR图像。此外，在像素阵列部分12中，关于矩阵形式的像素阵列，对于每行，像素驱动线18在图1中沿着右和左方向（像素行的像素阵列方向/水平方向）布线，并且，对于每列，垂直信号线17在图1中沿着上下方向（像素列的像素阵列方向/垂直方向）形成。像素驱动线18的一端连接至垂直驱动部分13对应于每行的输出端。在图1中，示出了一条像素驱动线18，但是像素驱动线18的数目不限于一条。垂直驱动部分13包括移位寄存器、地址译码器等。这里，虽然未示出具体配置，但是垂直驱动部分13具有包括读取扫描系统和重置扫描系统的配置。读取扫描系统对于自其读取信号的像素单元，以行为单位顺序地执行选择性扫描。另一方面，重置扫描系统在读取扫描之前快门速度的时间，对于由读取扫描系统执行读取扫描的读取行，执行将来自读取行的像素单元的光电转换器件的不必要的电荷重置的重置扫描。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.28 JP 2011-043232;2011.05.24 JP 2011-115371.一种固态成像设备，包括：像素阵列部分，其中沿第一方向和与所述第一方向垂直的第二方向以矩阵形式布置多个彩色像素；以及多透镜阵列，其中布置允许光入射到所述多个彩色像素上的多个透镜，其中，在所述像素阵列部分的各个彩色像素中，将沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向相邻的彩色像素分派为用于立体中的L的像素和用于立体中的R的像素，并且其中，部署所述多透镜阵列以使得所述多透镜阵列中的至少一部分允许光入射到沿所述第一方向色彩不同的相邻像素上，其中，所述像素阵列部分的多个相邻像素或一个像素包括多个划分的像素，所述多个划分的像素是光灵敏度或累积的电荷量彼此不同的区域，其中，将各个划分的像素分派为用于立体中的L的像素和用于立体中的R的像素，并且其中，部署所述多透镜阵列以使得光入射到不同色彩的划分的像素上，所述不同色彩的划分的像素中的至少一部分沿所述第一方向具有不同的相邻色彩，其中，所述彩色像素包括沿所述第一方向和所述第二方向以正方形形状布置的所述多个划分的像素，并且其中，形成所述彩色像素以使得在所述彩色像素的矩阵形式布置的各个行中交替地布置低灵敏度的彩色像素和高灵敏度的彩色像素。2.如权利要求1所述的固态成像设备，其中，沿至少所述第一方向形成所述多个划分的像素，并且其中，将相邻的划分的像素分派为用于立体中的L的像素和用于立体中的R的像素。3.如权利要求1所述的固态成像设备，其中，在所述彩色像素的矩阵形式布置中，所述划分的像素被分派为在同一列中成为用于立体中的L或R的相同像素，并且被分派为在相邻列中成为用于立体中的R或L的相同像素。4.如权利要求1所述的固态成像设备，其中，沿所述第一方向和所述第二方向彼此相邻的划分的像素被分派以成为用于立体中的L和R的不同像素。5.如权利要求1所述的固态成像设备，其中，在彩色像素的矩阵形式布置中，形成所述划分的像素以使得在同一行中用于立体中的L的像素对应于高灵敏度或低灵敏度、并且用于立体中的R的像素对应于低灵敏度或高灵敏度，并且使得在相邻行中用于立体中的L的像素对应于低灵敏度或高灵敏度、并且用于立体中的R的像素对应于高灵敏度或低灵敏度。6.如权利要求1所述的固态成像设备，其中，所述像素阵列部分包括部署在光接收部分上的滤色器阵列、以及在所述滤色器阵列上形成以对应于每个划分的像素的片上透镜阵列，其中，在所述片上透镜阵列的光入射侧部署所述多透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：广田功，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：
国别省市：