具有改進的紅外靈敏度的自動車輛成像設備的制作方法

本發明主要涉及一種成像設備，其包括可見光像素的布置和紅外像素的布置，每個可見光像素由第一面積表征，紅外像素與可見光像素交織(interleave)，每個紅外像素由比第一面積大的第二面積表征。

背景技術：

本發明旨在提供一種捕捉可見光圖像和紅外光圖像的相機系統。這樣的相機系統對于自動車輛將無生命物體與人和其他動物區分開來尤其有用。提出的相機系統包括不同的或者獨立的相機，每一個相機專門配置為捕捉可見光圖像或者紅外光圖像。然而，這樣的多相機系統體積太大且需要將可見光圖像與紅外光圖像對準。也提出了配備具有交織的可見光像素和紅外光像素(即各自并排布置以使圖像對準不是問題)的單個成像設備。然而，當與同等尺寸實例的可見光像素(圖4)比較時，紅外像素的相對靈敏度達不到期望。

技術實現要素：

根據一個實施例，提供了一種成像設備，用于檢測指示投射到設備上的圖像的光。該設備包括可見光像素的布置。每個可見光像素由第一面積表征。該設備也包括與可見光像素交織的紅外光像素的布置。每個紅外光像素由大于第一面積的第二面積表征。

根據另一個實施例，提供了一種成像設備，用于檢測指示投射到設備上的圖像的光。該設備包括可見光像素的布置。可見光像素由第一分辨率表征。該設備也包括與可見光像素交織的紅外光像素的布置。紅外光像素由小于第一分辨率的第二分辨率表征。

在這些實施例的任一個中，設備限定了多個像素單元。每個像素單元包括可見光像素和紅外光像素的一部分，該紅外光像素是相鄰的像素單元的一部分。

通過閱讀下面的優選實施例的詳細說明，進一步的特征和優點將更清楚，這將僅通過非限制性例子的方式并參考相應附圖給出。

附圖說明

現在將參考附圖描述本發明，其中：

圖1是根據一個實施例的形成成像設備的可見光像素和紅外光像素的布置；

圖2是根據一個實施例的形成成像設備的可見光像素和紅外光像素的布置；

圖3是根據一個實施例的形成成像設備的可見光像素和紅外光像素的布置；

圖4是根據一個實施例的形成成像設備的可見光像素和紅外光像素的已知布置。

具體實施方式

圖1示出了成像設備10的非限制性例子，以下稱為設備10。應該意識到此處呈現的圖例僅僅示出了設備10的一小部分，且這僅僅為了簡化圖例。預期的是設備10將有數千像素，例如1280*960像素的矩陣。如本領域技術人員公知的，設備可以是相機或者相機系統的一部分，例如攝像機，用于檢測指示投射到設備上的圖像的光。公知的是相機可包括鏡頭組件(未示出)以將圖像聚焦到設備10上，和控制器(未示出)以從由設備10限定的每個像素接收信號。這樣的相機對操作像自動駕駛車輛或全自動車輛這樣的自動車輛是有用的，其中自動車輛的駕駛員(未示出)比乘坐在自動車輛后座上的乘客(未示出)只是多參與了一些自動車輛操作而已。可選擇地，自動車輛可以配置為部分自動，其中，例如，僅自動車輛的速度受控，其可或可不包括自動車輛上的制動器的自動操作，其中自動車輛的轉向是操作者的責任。

繼續參考圖1，設備10包括可見光像素12的布置，其在該示例中是由顏色指定的，每個可見光像素12適于檢測例如紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)。可見光像素12的有效面積由邊界14限定。邊界14可用于從每個可見光像素12到設備10的接觸截面(未示出)的導體的路由，例如控制器在該接觸截面處可以與設備10電接觸，以便設備10的圖像信號可以由控制器存儲或處理。在該例中，可見光像素12(R、G、B)的每個實例由第一面積16表征，即每個可見光像素12的第一尺寸或者第一面積值。

雖然此處描述的設備10的該示例或其他示例提出所有的可見光像素12是同樣尺寸，即都由第一面積16的相同值表征，但這不是要求的。例如，認識到在某些情況下綠像素G具有比紅像素R或藍像素B更大面積可能是有利的，以便像素的組合對適于檢測的光的各顏色具有更相似的靈敏度。

設備10包括與可見光像素12交織的紅外光像素18的布置。如此處所用的，術語交織意味著可見光像素12和紅外光像素18布置成使得基于可見光的圖像和基于紅外光的圖像的對準是固有的。相比之下，例如，由Hogasten等提交的于2014年9月18日公開的世界知識產權組織公開文本WO2014/143338，示出位于成像設備的一半上的可見光像素的布置，而紅外光像素的布置在設備的另一半上。這樣的布置與此處所用的交織的意義是不一致的。

圖4示出已知的成像設備99的例子，其中可見光像素(R、G、B)的每個實例和紅外光像素(I)的每個實例具有相同的面積。如上所述，相似尺寸的可見光和紅外光像素的該配置具有相對于可見光靈敏度的不期望的低紅外光靈敏度。相比之下，此處描述的設備10有利地配置為使紅外光像素18的每個圖例(即紅外光像素I)由大于第一面積16的第二面積20表征。由于紅外光像素18的每個實例大于可見光像素12的每個實例，因此用于檢測可見光圖像和紅外光圖像的相對靈敏度更好地平衡。

公知的是對于自動車輛應用來說紅外光圖像的分辨率可以小于可見光圖像的分辨率。進一步認識到通過布置多個像素單元22的每個實例，該多個像素單元22的每個實例表征為包括至少一個可見光像素和紅外光像素的至少一部分，以使得邊界14能夠從紅外光像素的尺寸為第一面積的實例的相鄰實例移除；圖1所示的布置中紅外光像素18的每個實例都由像素單元22的相鄰實例“共享”。也就是說，紅外光像素18的每個實例由像素單元22的多于一個的實例共享。此處的例子示出了可見光分辨率相對于紅外光分辨率的四比一比率，大于或小于四比一的其他比率是可預期的。通常，可見光像素12的布置由第一分辨率表征，紅外光像素18的布置由小于第一分辨率的第二分辨率表征。

通過重新取向像素單元的實例并移除邊界14，使得圖4中所示的紅外光像素I的四個實例能夠如圖1所示進行組合，紅外光像素18的每個實例的有效面積(第二面積20)增加超過四倍，因為邊界14的非有效面積可消除。也就是說，第二面積20比第一面積16的四倍還大。因此，設備10的紅外光靈敏度相對于可見光靈敏度有利地增加。進一步注意的是，即使每個像素單元中的可見光像素包括紅色像素R、綠色像素G和藍色像素B，且紅色像素R、綠色像素G和藍色像素B的面積的組合用于確定第一面積16的較大值，例如第一面積16的三倍，第二面積20仍然大于第一面積16的三倍。

如上所述，設備限定了多個像素單元22，且像素單元22的每個實例包括至少一個可見光像素和紅外光像素的一部分，紅外光像素是像素單元22的相鄰實例的一部分。在圖1所示的例子中，紅外光像素I由像素單元22的四個鄰近實例共享。如果期望二比一的可見光對紅外光的分辨率比率，成像設備可容易布置成使得只有像素單元22的兩個相鄰實例能共享紅外光像素的一個實例。如圖1所示，像素單元22的四個相鄰實例布置成限定出正方形24，紅外光像素I占據正方形24的中心部分。如果期望二比一的分辨率比率，那么預期其中像素單元22的兩個相鄰實例布置成限定出矩形(未示出)的布置。

圖2示出設備10的可選實施例，這個例子是像素如何能布置成允許更容易的讀出順序和更簡單的掩模工藝以便利用合適的濾光材料生產覆蓋在每個像素上的濾光層(未示出)。這將允許使用通用的掩模來涂覆R、G、B和I濾光器顏色。當每個顏色的濾光器被涂覆時這通過偏置掩模來創建相應的開口而實現。例如在涂覆IR透光濾光器之后，在四個像素上或下簡單移動掩模以偏移掩模開口到紅色透光像素以便于紅色濾光器的涂覆，然后再偏移濾光器到右或左側四個像素以偏移掩模開口到綠色透光像素以便于綠色濾光器的涂覆，然后最終再上下偏移四個像素以偏移掩模開口到藍色透光像素以便于藍色濾光器的涂覆。通過這種配置，在單步或者重復過程中可以使用相同的掩模工具以涂布所有的不同顏色的濾光層。

圖3示出設備10的另一個可選實施例，這個例子是像素如何能布置成為設備10提供一個在更低的分辨率下進行操作的可選方案，四個像素作為一個顏色部件以改善彩色相機的低光性能。傳統的濾色器將需要混合顏色計算以便將四個像素組合成單個顏色部件，然后再與相鄰的四個像素組合以計算更低分辨率的成像像素顏色(十六個像素用于在更低分辨率計算顏色表示以用于低光條件)，因為四個像素用于計算由設備10感知到的顏色，其中每個濾色器元件專用于單個像素。該例子使得具有更簡單過程的附加操作模式成為可能，該過程是使用可擴展的顏色計算以在低光條件期間在更低分辨率下操作相機從而改善成像感應。設備10的該配置也能夠用于所示的RCCI(紅色，透明的，透明的，紅外線)濾光器結構以獲得相同的可擴展的功能。RCCI結構也用于自動車輛，其中黑白圖像對于基于可見光的物體檢測/分類是足夠的，但是紅色像素允許更容易檢測到其他車輛的紅色尾燈。

因此，提供了一種用于檢測指示投射到設備10上的圖像的光的成像設備(設備10)。設備10提供了相對于可見光的對于紅外光的增加的相對靈敏度，同時保持設備10的總有效檢測面積的充分使用。

雖然用優選實施例的方式描述了本發明，但它不試圖被限制的，而是僅限于所附權利要求提供的內容。