[发明专利]成像方法和设备

说明书

本申请是申请日为2009年7月17日、申请号为200910140364.9发明名称为“成像方法和设备”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

一个或多个实施例涉及成像方法和设备。

背景技术

当前，具有图像传感器的诸如数字相机、移动通信终端等便携式装置被开发并被销售。这些图像传感器由被称为像素或图素（photosite）的一系列小的光电二极管构成。通常，像素不直接从接收的光提取具体的颜色，而是将宽光谱带的光子转换为电子或电荷。因此，图像传感器的像素可能仅需要从宽光谱带的光接收获取或识别颜色所必需的带内的光。图像传感器的每个像素可通过滤色器等对入射光首先进行滤波来仅将与特定的颜色相应的光子转换为电子或电荷。

为了使用所述图像传感器来获取三维（3D）图像，需要获取颜色以及关于相应的对象与图像传感器之间的距离的信息。通常，在相关领域中，关于对象与图像传感器之间的距离的重构图像被表示为深度图像。作为示例，可使用在可视光区域外的红外光来获取深度图像。

在这方面，通常，存在两种用于获取对象的颜色图像和深度（或距离）图像的方法。第一种方法使用分束器将光在特定波长带中反射或屈折向并使剩余的光折射，例如，使多个波长带的光折射为表示不同波长带的分开/分离的光束。如图16示出，分束器分离颜色图像所需的入射可视光和深度图像所需的入射红外光。在此，该分束器方法需要两个以上的传感器以检测分离的光，从而获得明显不同的颜色和深度信息。第7,224,384号美国专利示出这样的3D感测系统的示例。所述分束器方法需要使用分束器以及通常两个以上的传感器，但其会产生大小和成本问题。在此，用于获取图像的这种系统的大小和成本对于现有相机应用来说可能过大或过高。另外，在这种配置中，由于传感器的特性和所需位置均不同，颜色图像和深度图像的图像匹配可能不容易。

用于获取颜色图像和深度图像的第二方法包括仅使用单个传感器。图17A是示出在传统颜色传感器中按分散的方式布置感测红外光的像素的颜色传感器概念示图。在该示例中，感测红外光的像素可沿感测R、G和B波长的可视光的像素的侧面同样地布置。图17B是阐述第7,262,402号美国专利的示图，并示出了具有测量可视光（例如，R、G和B波长的可视光）的强度的小尺寸像素101和测量从对象反射的发射红外光的返回时间以估计对象的深度的大尺寸像素100的n×m传感器阵列。基于反射的光来测量深度的这种技术被称为飞行时间（time-of-flight，TOF）。

图17C是阐述PCT/IL01/01159号国际WIPO专利申请的示图，并示出了感测红外光的大尺寸像素21和分别感测红色、绿色和蓝色的其它像素22、23和24的使用。在此，由于用于红外光的传感器位于用于可视光的像素之间，所以颜色图像的空间分辨率和深度图像的空间分辨率降低。另外，在这种布置中，可能存在这种问题，即，需要专用电路以估计红外光的TOF并且所述传感器应该大于颜色像素以补偿关于红外光的低敏感度。在图17（b）的示例传感器中，在相应的像素中的特定检测器还被限制为单光子雪崩二极管（Single Photon Avalanche Diode,SPAD）。

因此，需要克服这些现有缺陷。

发明内容

一个或多个实施例的一方面提供了一种用于使用单个像素获得由颜色表示的颜色图像和由距离表示的深度图像的方法和设备。

在一个或多个实施例的一方面中，与传统的使用深度图像检测的图像检测相比，不用减小分辨率而通过单个像素获得颜色图像和深度图像。

在一个或多个实施例的一方面中，与具有用于深度图像检测的分离的像素的图像传感器相比，可使用在检测电路中多个像素共享的像素结构来减小图像传感器的大小。

在一个或多个实施例的一方面中，不需要用于深度图像检测的大尺寸的像素就可增加深度图像的信噪比（Signal to Noise Ratio:SNR）。

根据一个或多个实施例的一方面，提供了一种图像传感器，所述图像传感器包括：多个像素，其中，从所述多个像素中的至少一个相同的像素获得颜色值和深度值。

为了实现上述和/或其它方面，一个或多个实施例包括一种图像传感器，所述图像传感器包括多个像素，所述多个像素中的至少一个像素被配置为分别输出颜色值的指示和深度值的指示。

为了实现上述和/或其它方面，一个或多个实施例包括一种成像装置，所述成像装置包括：光源；以及包括多个像素的图像传感器，所述多个像素中的至少一个像素被配置为分别输出颜色值的指示和深度值的指示。