CN101976673B - 一种图像传感器芯片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像传感器芯片。它可以有效增加相机景深，且结构合理，它包括图像传感器芯片，在该芯片上设有若干个像素阵列，各像素阵列与像素控制电路连接，所述各像素阵列的感光区域设置在高度相异的多个平面上。

Description

一种图像传感器芯片

技术领域

本发明涉及一种图像传感器芯片。

背景技术

作为相机的核心器件，CMOS和CCD图像传感器芯片已广泛应用于工业，科研和航空等领域。但现有图像传感器芯片的像素感光部分均在一个平面上。在实际应用中，配合一定的镜头，在像距一定的条件下，相机将具备一定的景深。但由于像素感光部分在一个平面上，其景深会比较小，从而影响拍摄效果。尤其是在光照不足的情况下，为了达到一定的曝光等级，必须使用大光圈镜头，这样景深会更小。景深小会带来三方面的缺点。一方面使得系统安装精度要求高；另一方面，当被拍摄物体是一个三维立体，或者不是跟相机图像传感器平面平行的平面时，被拍摄物体可能只有一部分被拍摄清楚。第三方面，为了达到一定程度的景深，相机可能会需要配备昂贵的镜头或者更高亮度的照明设备，这使得系统成本更高。所以，景深是相机实际应用中非常重要的一个参数。某种程度上，它决定了相机的系统成本和性能。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种可以有效增加相机景深，且结构合理的图像传感器芯片。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种图像传感器芯片，它包括图像传感器芯片，在该芯片上设有若干个像素阵列，各像素阵列与像素控制电路连接，所述各像素阵列的感光区域设置在高度相异的多个平面上。

所述高度相异的各平面交错排布。

所述高度相异的各平面呈阶梯式排列。

所述高度相异的各平面呈波浪式排列。

本发明的工作原理：

图像传感器芯片是数字相机的重要组成部分。一般而言相机的成像公式可以简化为，

$\frac{1}{f}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v}---\left(1\right)$

其中，f为镜头焦距，u为物距，v为像距。

当f和v确定的情况下，最佳成像的物距u也可以确定。在实际应用中，u适当地增加或者减少，可以使成像清晰度降低，但是其成像质量仍然可以被接受。这种情况下，物距u的范围就称为景深(DOF或者Depth of Field)。

通过公式(1)还可以得出这样的结论，在f一定的情况下，当像距v变化时，物距u和景深也会随之变化。

本发明的关键点在于，图像传感器的像素的感光区域在多个平面内，这等价于有多个像距v，每个像距v对应的景深u也有多个。多个景深组合在一起，可以使相机的总的景深变得更大。

本发明的有益效果是：图像传感器的像素的感光区域具有不同的高度，即各个像素的感光区域可以在多个平面上。配备这种芯片的相机不同的像素有不同的像距，因此，会有多个景深范围。几个景深范围组合在一起，便可以增大相机的总景深。

用Aptina公司的一款图像传感器芯片来做实验，分析景深的变化。将该图像传感器分别放在两个不同的位置来模拟像素具有不同高度的传感器芯片。位置a为参考点，像素感光区域高1.27mm，。位置b比位置a向镜头方向移动0.5mm，来模拟感光区域高度为1.77mm的像素阵列。搭配一款3片式镜头，拍摄12号字体的英文文本。对采集到的图像进行光学字符识别，得到的景深数据见表1。由表1可以看出，系统景深为160mm，相对于阵列a的景深增加了100％。

表1

	感光区域高度(mm)	景深起始点(mm)	景深结束点(mm)	景深(mm)
					位置(阵列)a	1.27	60	140	80
位置(阵列)b	1.77	120	220	100
					系统		60	220	160

附图说明

图1为本发明的图像芯片结构图；

图2为本发明景深合并示意图；

图3为本发明实施例1的结构示意图；

图4为本发明实施例2的结构示意图；

图5为本发明实施例3的结构示意图；

图6为本发明实施例4的结构示意图。

其中，1像素阵列，2像素控制电路，3镜头，4图像传感器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

本发明所提到图像传感器芯片包括像素阵列1和像素控制电路2，也可以包括芯片封装。如图1所示。

它包括图像传感器芯片，在该芯片上设有若干个像素阵列1，各像素阵列1与像素控制电路2连接，所述各像素阵列1的感光区域设置在高度相异的多个平面上。

图2中，图像传感器4前方设有镜头3，两个像素阵列1的感光区域分布在两个平面上，其对应的景深分别为d1和d2。系统的景深d由景深d1和景深d2合并组成。

实施例1：

图3中，像素阵列1的感光区域比另一像素阵列1的感光区域高。每个阵列可以有一行或多行像素。每行可以有一个或多个像素。

实施例2：

图4中，像素阵列1的感光区域比另一像素阵列1的感光区域高。每个阵列可以有一行或多行像素。像素阵列沿一个方向交叉放置。

实施例3：

图5中，像素阵列1的感光区域比另一像素阵列1的感光区域高。每个阵列可以有一行或多行像素。像素阵列沿两个方向重复放置。

实施例4：

图6中，像素阵列1的感光区域比第二像素阵列1的感光区域高。第二像素阵列1的感光区域比第三像素阵列1的感光区域高。不同高度的像素阵列的排列可以按任意的次序。每个阵列可以有一行或多行像素。每行可以有一个或多个像素。这些像素阵列也可以像实施例2和实施例3一样重复排列。

Claims (4)

1.一种图像传感器芯片，在该芯片上设有若干个像素阵列，各像素阵列与像素控制电路连接，其特征是，所述若干个像素阵列的感光区域设置在高度相异的两个或者多个平面上。

2.如权利要求1所述的图像传感器芯片，其特征是，所述高度相异的两个或者多个平面交错排布。

3.如权利要求1所述的图像传感器芯片，其特征是，所述高度相异的两个或者多个平面呈阶梯式排列。

4.如权利要求1所述的图像传感器芯片，其特征是，所述高度相异的两个或者多个平面呈波浪式排列。

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