用于捕獲圖像的不均勻傳感器陣列的制作方法
【專利說明】用于捕獲圖像的不均勻傳感器陣列
[0001]優先申請
[0002]本申請在35 U.S.C.§ 119(e)下要求對于2013年7月19日提交的題為“不均勻陣列相機”的美國臨時專利申請號61/856，449的優先權，其公開通過引用全部并入本文。
【背景技術】
[0003]提供本背景描述是為了大體地呈現本公開的上下文的目的。除非在此以其它方式指示，在本節中描述的材料不被明確地或隱含地承認為本公開或者所附權利要求的現有技術。
[0004]現有的用于捕獲圖像的傳感器陣列已經部分解決對于相機和其它成像設備在Z維度上的小形狀因子的需求。然而，這些傳統的傳感器陣列具有各種限制。第一，陣列中的每個傳感器所捕獲的圖像必須通過計算工作以一些方式被組合起來以構建最終圖像，這一工作已經取得了各種成果并且需要計算資源。第二，最終圖像的這一構建可能是取決于場景的，這意味著一些場景會產生相對差的圖像質量。第三，這些傳統傳感器陣列常常難以提供高分辨率的圖像，尤其是如果傳感器或透鏡中存在任何缺陷的話。
【附圖說明】
[0005]本文參考以下繪圖描述了使用不均勻傳感器陣列以捕獲圖像的裝置和技術。相同的附圖標記被用于在整個附圖中表示相似的特征和組件:
[0006]圖1圖示了在其中啟用用于捕獲圖像的不均勻傳感器陣列的示例環境。
[0007]圖2以橫截面圖和平面圖圖示了圖1的不均勻傳感器陣列的示例。
[0008]圖3圖示了替選的不均勻傳感器陣列，全部以平面圖示出。
[0009]圖4圖示了與不均勻傳感器陣列中的傳感器的傳感器尺寸相關的不同Z高度的透鏡疊層。
[0010]圖5更詳細地圖示了圖1的成像設備。
[0011]圖6圖示了使用不均勻傳感器陣列以捕獲圖像并利用那些圖像創建最終圖像的示例方法。
[0012]圖7圖示了根據一個或多個實施例可以實現用于捕獲圖像的不均勻傳感器陣列的電子設備的各種組件。
【具體實施方式】
[0013]傳統的傳感器陣列使用等效的圖像傳感器的陣列以實現最終的圖像。這些傳感器陣列使得相機能夠具有相對于最終圖像的質量來說低的Z高度。舉例來說，與提供相似的圖像質量的單一傳感器相比，傳感器陣列具有低的Z高度。這是由于傳感器尺寸與用于將圖像聚焦到傳感器上的透鏡的Z高度之間的關系。因此，假設相似的透鏡特性，四百萬像素的單個傳感器需要比四個一百萬像素的傳感器陣列高得多的Z高度。四個一百萬像素的傳感器中的每一個都更小，并且因此使用更低的Z高度。
[0014]然而，這些傳統的傳感器陣列具有各種限制，諸如無法實現銳化的光學器件、色彩深度、場景無關的圖像重建、或者低光敏度。
[0015]舉例來說，考慮具有2 X 2網格的傳統傳感器，所述傳感器具有紅、綠、綠、和藍像素以捕獲圖像。陣列中的四個傳感器中的每一個包括小的重復正方形，每個小的重復正方形具有四個像素，一個像素感測紅色，一個感測藍色，兩個感測綠色。除了感測綠色色彩，兩個綠色傳感器也被用于確定分辨率(例如，清晰度)。從數學上講，一百萬像素的傳感器則能夠實現五十萬像素的分辨率。通過各種計算處理，計算處理不是本公開的主題，這個五十萬像素分辨率可以被插值以將分辨率改善(再次，具有各種成果)約20%。因此，一百萬像素紅、綠、綠、藍傳感器可以產生約七十萬像素的最終分辨率，盡管這一最終分辨率具有如上文所提到的限制。
[0016]為了使這一分辨率最大化，傳統傳感器陣列使用小的色彩像素以增加傳感器中的像素的數目，并且因此保持傳感器的尺寸低，這進而又保持Z高度相對低。然而，由于每個像素的能力受到尺寸的限制，小的色彩像素常常無法很好地處理噪聲，并且因此小像素具有與大像素相比更差的信噪比。然而，傳統的傳感器陣列常常放棄使用大像素，因為這樣做增加了 Z高度或者減小了圖像的最終分辨率。
[0017]然而，考慮代之以用于捕獲圖像的示例不均勻傳感器陣列。該不均勻傳感器陣列不使用小的色彩像素和等效傳感器，而使用具有用于分辨率的中央單色傳感器和用于色彩的相對大的色彩像素的外圍傳感器的不均勻傳感器陣列。中央單色像素傳感器使用小像素提供高分辨率。外圍的大像素色彩傳感器提供色彩，并且由于其尺寸而具有極好的信噪比，并因此提供更真實的色彩、在低光照情況下更好的色彩、或下文所描述的其它益處。盡管這些外圍色彩傳感器具有相比中央傳感器更低的分辨率，但是人眼對色彩的細節的區分弱于其對灰度(例如，圖像的分辨率或者清晰度)的細節的區分。因此，這個不均勻傳感器陣列提供了符合人眼特性的最終圖像一一具有高清晰度和更真實的色彩，以及對低光照和其它不利的場景特性的較少敏感性。
[0018]下面的討論首先描述了操作環境，之后是示例的不均勻傳感器陣列，之后是示例成像設備的詳細描述，接下來是在這一環境和成像設備中可能被采用的技術，并以示例電子設備作為結束。
[0019]示例環境
[0020]圖1圖示了在其中可以實現用于捕獲圖像的不均勻傳感器陣列的示例環境100。示例環境100包括捕獲場景104的圖像的成像設備102。成像設備102包括成像器106，成像器106包括組合以及分開示出的透鏡疊層108和不均勻傳感器陣列110。
[0021]不均勻傳感器陣列110包括具有主分辨率并且以主角度114成角度的主傳感器112。此處，正如相對于場景104的物體116所示出的，主角度114為九十度。不均勻傳感器陣列110還包括多個外圍傳感器118。這些外圍傳感器118具有對于主色彩或分辨率不均勻的外圍分辨率或色彩。通過具有不同數目的像素、像素的色彩感測、像素的尺寸、或者傳感器尺寸，不均勻傳感器可以是相互不均勻的。
[0022]外圍傳感器118 (在118-1和118-2處示出)可以以外圍角度120 (分別示出為外圍角度120-1和120-2)設置，外圍角度120與主傳感器112的主角度114不同。角度上的這一差異或這些差異使得能夠基于由場景的外圍傳感器中的一個感測到的外圍數據和由相同場景的主傳感器感測到的主數據或由相同場景的不同外圍傳感器感測到的不同的外圍數據、或者它們的一些組合，而為場景圖像創建圖像深度。因此，偏離主角度114 5°的外圍角度120-1通過與從采用主角度114的主傳感器112為對象116捕獲的圖像不同的、對象116的圖像的捕獲，來捕獲外圍數據。
[0023]考慮圖2，該圖圖示了圖1的不均勻傳感器陣列110的示例。在圖1中，不均勻傳感器陣列110被示出為垂直定向并以橫截面示出，并且在圖2中同樣以橫截面圖202但是水平定向地示出。圖2展開并以平面圖204圖示了不均勻傳感器陣列110。注意，不均勻傳感器陣列110被構造以使得主傳感器112居中于外圍傳感器118之間。
[0024]如上文提