CN105100558B - 具有可移动彩色滤光器群组的晶片级相机 - Google Patents
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Abstract
本申请案涉及一种具有可移动彩色滤光器群组的晶片级相机。一种图像捕获单元包含图像传感器及透镜结构，所述透镜结构接近于所述图像传感器安置以将图像聚焦到所述图像传感器上。可移动彩色滤光器群组安置于所述透镜结构上方。所述可移动彩色滤光器群组包含布置于其中的多个(N个)彩色滤光器，使得每经所述图像传感器的每一曝光通过所述透镜结构入射于所述图像传感器上的所有光经引导而穿过所述可移动彩色滤光器群组的所述多个(N个)彩色滤光器中的仅一者。定位装置附接到所述可移动彩色滤光器群组以重新定位所述可移动彩色滤光器群组，使得在所述图像传感器的每一连续曝光内通过所述透镜结构入射于所述图像传感器上的实质上所有所述光经引导而穿过所述多个(N个)彩色滤光器中的不同一者。
Description
技术领域
本发明一般来说涉及图像传感器，且更具体来说，涉及一种具有可移动彩色滤光器群组的彩色晶片级相机。
背景技术
图像捕获单元通常包含图像传感器及成像透镜。成像透镜将光聚焦到图像传感器上以形成图像，且图像传感器将光转换成电信号。电信号从图像捕获单元输出到主机电子系统或子系统中的其它单元。电子系统可为移动电话、计算机、数码相机或医疗装置。
随着图像捕获单元在电子系统中的使用增加，对图像捕获单元特征、能力及装置尺寸的需求也增加。举例来说，图像捕获单元越来越需要具有较低轮廓，使得可减小包含所述图像捕获单元的电子系统的总体大小，而同时不牺牲所捕获光学图像的质量。图像捕获单元的轮廓可与从图像传感器的底部到成像透镜的顶部的距离相关联。
发明内容
本发明的一个实施例涉及一种图像捕获单元。所述图像捕获单元包括：图像传感器，其包含具有布置于其中的多个像素单元的像素阵列；透镜结构，其接近于所述图像传感器安置以将图像聚焦到所述图像传感器上；可移动彩色滤光器群组，其安置于所述透镜结构上方，其中所述可移动彩色滤光器群组包含布置于其中的多个(N个)彩色滤光器，使得每经所述图像传感器的每一曝光通过所述透镜结构入射于所述图像传感器上的所有光经引导而穿过所述可移动彩色滤光器群组的所述多个(N个)彩色滤光器中的仅一者；及定位装置，其附接到所述可移动彩色滤光器群组以在所述图像传感器的每一曝光之间重新定位所述可移动彩色滤光器群组，使得在所述图像传感器的每一连续曝光内通过所述透镜结构入射于所述图像传感器上的实质上所有所述光经引导而穿过所述多个(N个)彩色滤光器中的不同一者。
本发明的另一实施例涉及一种成像系统。所述成像系统包括：图像传感器，其包含具有布置于其中的多个像素单元的像素阵列；透镜结构，其接近于所述图像传感器安置以将图像聚焦到所述图像传感器上；可移动彩色滤光器群组，其安置于所述透镜结构上方，其中所述可移动彩色滤光器群组包含布置于其中的多个(N个)彩色滤光器，使得每经所述图像传感器的每一曝光通过所述透镜结构入射于所述图像传感器上的所有光经引导而穿过所述可移动彩色滤光器群组的所述多个(N个)彩色滤光器中的仅一者；定位装置，其附接到所述可移动彩色滤光器群组以在所述图像传感器的每一曝光之间重新定位所述可移动彩色滤光器群组，使得在所述图像传感器的每一连续曝光内通过所述透镜结构入射于所述图像传感器上的实质上所有所述光经引导而穿过所述多个(N个)彩色滤光器中的不同一者；及控制电路，其耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作，所述控制电路进一步耦合到所述定位装置以控制所述可移动彩色滤光器群组的所述重新定位；及读出电路，其耦合到所述图像传感器以从所述多个像素读出图像数据。
附图说明
参考以下各图描述本发明的非限制性及非详尽实施例，其中在所有各视图中相似参考编号指代相似部件，除非另有规定。
图1A是包含成像透镜及图像传感器的图像捕获单元的示意图。
图1B是包含低轮廓成像透镜及图像传感器的低轮廓图像捕获单元的示意图。
图1C图解说明具有四个分割区与四个低轮廓成像透镜的图像传感器。
图2A展示根据本发明的教示包含安置于单个透镜结构上方的可移动彩色滤光器群组的低轮廓图像捕获单元的一个实例，所述单个透镜结构接近于具有单个分区的图像传感器而安置。
图2B展示根据本发明的教示在图像传感器的曝光之后图像传感器的像素阵列中的像素单元图像数据值的实例，其中所有入射光经引导而穿过可移动彩色滤光器群组的第一彩色滤光器及透镜结构。
图2C展示根据本发明的教示在图像传感器的曝光之后图像传感器的像素阵列中的像素单元图像数据值的实例，其中所有入射光经引导而穿过可移动彩色滤光器群组的第二彩色滤光器及透镜结构。
图2D展示根据本发明的教示在图像传感器的曝光之后图像传感器的像素阵列中的像素单元图像数据值的实例，其中所有入射光经引导而穿过可移动彩色滤光器群组的第三彩色滤光器及透镜结构。
图2E展示根据本发明的教示在图像传感器的曝光之后图像传感器的像素阵列中的像素单元图像数据值的实例，其中所有入射光经引导而穿过可移动彩色滤光器群组的第四彩色滤光器及透镜结构。
图2F展示根据本发明的教示在图像传感器的曝光之后图像传感器的像素阵列中的像素单元图像数据值的实例，其中所有入射光经引导而穿过可移动彩色滤光器群组的第五彩色滤光器及透镜结构。
图3展示根据本发明的教示包含安置于单个透镜结构上方的可移动彩色滤光器群组的低轮廓图像捕获单元的另一实例，所述单个透镜结构接近于具有单个分区的图像传感器而安置。
图4展示根据本发明的教示包含安置于单个透镜结构上方的可移动彩色滤光器群组的低轮廓图像捕获单元的又一实例，所述单个透镜结构接近于具有单个分区的图像传感器而安置。
图5是图解说明根据本发明的教示的实例图像感测系统的框图。
具体实施方式
在以下描述中，陈述众多特定细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将明了，不需要采用所述特定细节来实践本发明。在其它实例中，未详细描述众所周知的材料或方法以避免使本发明模糊。
在本说明书通篇中对“一个实施例”、“一实施例”、“一个实例”或“一实例”的提及意指结合所述实施例或实例所描述的特定特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书通篇的各个位置中短语“在一个实施例中”、“在一实施例中”、“一个实例”或“一实例”的出现未必全部指代同一实施例或实例。此外，在一或多个实施例或实例中，可以任何适合组合及/或子组合的形式来组合特定特征、结构或特性。特定特征、结构或特性可包含于集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述的功能性的其它适合组件中。另外，应了解，随本文提供的各图用于向所属领域的技术人员解释的目的且图式未必按比例绘制。
本发明揭示针对于低轮廓图像捕获单元的实例方法及设备。如将了解，根据本发明的教示的低轮廓图像捕获单元可包含安置于单个图像传感器上的单个透镜结构上方的具有多个色彩的可移动彩色滤光器群组。此外，根据本发明的教示，针对低轮廓，不牺牲所捕获的光学图像的质量(举例来说，其可以分辨率(即，像素的数目)及/或清晰度为单位来表达)。
为了图解说明，图1A是包含成像透镜102及图像传感器104的图像捕获单元100的示意图。透镜102与图像传感器104之间的距离大约为f，其中f为透镜102的焦距。由透镜102覆盖的图像传感器104的宽度为W，且透镜直径为D。为了比较，图1B展示包含成像透镜112及图像传感器114的低轮廓图像捕获单元110的示意图。透镜112与图像传感器114之间的距离大约为f/2，其中f/2为透镜112的焦距。由透镜112覆盖的图像传感器114的宽度为W/2，且透镜直径为D/2。
在图1B中所描绘的低轮廓图像捕获单元110中，用低轮廓成像透镜112替换成像透镜102，而图像传感器的大小不变。在所述实例中，图像传感器104及114为相同图像传感器，且两个图像传感器具有相同像素阵列结构。由于图像传感器114的宽度为图像传感器104的宽度的一半，因此在一个维度上，图像传感器114与图像传感器104相比将具有像素的数目的一半。在两个维度上，图像传感器114与图像传感器104相比将具有像素的数目的四分之一。换句话说，所捕获图像的像素的数目大约与透镜与图像传感器之间的距离的尺度的平方成比例。
图1C图解说明具有彼此接近而紧密布置的四个分割区122、124、126及128的图像传感器120。每一分割区122、124、126及128由相应成像透镜(例如，图1B的透镜112)覆盖。以此方式，成像透镜(例如，图1B的透镜112)的焦距可为在图像传感器未分割成四个区时的成像透镜(例如，图1A的透镜102)的一半。因此，可使用四个透镜及图像传感器的四个分割区来构造低轮廓图像捕获单元。低轮廓图像捕获单元110与原始图像捕获单元100相比将具有大约相同分辨率(即，相同像素数目)，因为使用图像传感器的四个分割区122、124、126及128。然而，在图1C中所描绘的实例中，图像传感器120包含四个成像透镜(例如，图1B的透镜112)，其中四个分割区122、124、126及128中的每一者有一个成像透镜。因此，随着图像传感器中的分区数目增加，成像透镜的数目也增加。
图2A展示根据本发明的教示包含安置于单个透镜结构上方的可移动彩色滤光器群组的低轮廓图像捕获单元的一个实例，所述单个透镜结构接近于具有单个分区的图像传感器而安置。在所描绘的实例中，应了解，根据本发明的教示，与上文在图1A中所描述的原始图像捕获单元相比，图2A中所图解说明的实例图像捕获单元实现相同低轮廓及相同分辨率(即，相同像素数目)，但仅具有单个透镜结构及图像传感器分区。
特定来说，图2A中所图解说明的实例展示低轮廓图像捕获单元200包含图像传感器204与透镜结构202，透镜结构202接近于图像传感器204安置以将图像聚焦到图像传感器204上。在所述实例中，图像传感器204为包含具有布置于其中的多个像素单元的像素阵列的单个分区。如所展示，可移动彩色滤光器群组206安置于透镜结构202上方。可移动彩色滤光器群组206包含布置于其中的多个(N个)彩色滤光器。在图2A中所描绘的实例中，N＝4且布置于可移动彩色滤光器群组206中的四个彩色滤光器包含红色滤光器206R、绿色滤光器206G、蓝色滤光器206B及透明彩色滤光器206C。当然，应了解，所图解说明的实例中仅出于解释目的而提供红色滤光器、绿色滤光器、蓝色滤光器及透明彩色滤光器，且根据本发明的教示还可提供彩色滤光器的其它不同组合。
图2A中所描绘的实例展示，低轮廓图像捕获单元200还包含定位装置208，定位装置208附接到可移动彩色滤光器群组206以在图像传感器204的每一曝光之间重新定位可移动彩色滤光器群组206。在一个实例中，且如图2A中所描绘，可移动彩色滤光器群组206可包含RGBC色轮且定位装置208包含电动机，所述电动机附接到可移动彩色滤光器群组206以在图像传感器204的每一连续曝光之间使可移动彩色滤光器群组206相对于透镜结构202及图像传感器204旋转。如此，根据本发明的教示，在图像传感器204的每一连续曝光内通过透镜结构202入射于图像传感器204上的实质上所有光210经引导而穿过多个(N个)彩色滤光器206R、206G、206B或206C中的不同一者。在一个实例中，根据本发明的教示，图像传感器204的N个连续曝光经耦合而组合成单个彩色图像。
为了图解说明，图2B展示根据本发明的教示在图像传感器204的曝光之后图像传感器204的像素阵列中的像素单元图像数据值的实例，其中所有入射光210经引导而穿过可移动彩色滤光器群组206的红色滤光器206R及透镜结构202。如所展示，所有像素单元图像数据值表示红色图像数据值R1、R2、…、R24。当然，应了解，根据本发明的教示，虽然出于解释目的而在图2B中将图像传感器204图解说明为包含仅24个图像数据值R1、R2、…、R24，但图像传感器204的像素阵列可包含不同数目个像素单元。
继续图2B中所描述的实例，根据本发明的教示，在如所展示图像传感器204的曝光而实质上所有光210经引导而穿过红色滤光器206R之后，定位装置208可接着重新定位可移动彩色滤光器群组206，使得在下一连续曝光内，入射于图像传感器204上的实质上所有光210经引导而穿过可移动彩色滤光器群组206的绿色滤光器206G。
因此，图2C展示根据本发明的教示在图像传感器204曝光之后图像传感器204的像素阵列中的像素单元图像数据值的实例，其中所有入射光210经引导而穿过可移动彩色滤光器群组206的绿色滤光器206G及透镜结构202。如所展示，所有像素单元图像数据值表示绿色图像数据值G1、G2、…、G24。
继续图2C中所描述的实例，根据本发明的教示，在如所展示图像传感器204曝光而实质上所有光210经引导而穿过绿色滤光器206G之后，定位装置208可接着重新定位可移动彩色滤光器群组206，使得在下一连续曝光内，入射于图像传感器204上的实质上所有光210经引导而穿过可移动彩色滤光器群组206的蓝色滤光器206B。
因此，图2D展示根据本发明的教示在图像传感器204的曝光之后图像传感器204的像素阵列中的像素单元图像数据值的实例，其中所有入射光210经引导而穿过可移动彩色滤光器群组206的蓝色滤光器206B及透镜结构202。如所展示，所有像素单元图像数据值表示蓝色图像数据值B1、B2、…、B24。
继续图2D中所描述的实例，根据本发明的教示，在如所展示图像传感器204曝光而实质上所有光210经引导而穿过蓝色滤光器206B之后，定位装置208可接着重新定位可移动彩色滤光器群组206，使得在下一连续曝光内，入射于图像传感器204上的实质上所有光210经引导而穿过可移动彩色滤光器群组206的透明彩色滤光器206C。
因此，图2E展示根据本发明的教示在图像传感器204的曝光之后图像传感器204的像素阵列中的像素单元图像数据值的实例，其中所有入射光210经引导而穿过可移动彩色滤光器群组206的透明彩色滤光器206C及透镜结构202。如所展示，所有像素单元图像数据值表示透明图像数据值C1、C2、…、C24。
图2F图解说明在一个实例中，根据本发明的教示，在通过可移动彩色滤光器群组206的N个不同彩色滤光器中的每一者对图像传感器204的N个连续曝光之后，来自图像传感器204的N个连续曝光(例如，举例来说，如上文在图2B到2E中所图解说明)的图像数据经耦合而组合成单个彩色图像212。特定来说，在图2E中所描绘的实例中，根据本发明的教示，通过重新布置如所展示的次序而将红色、绿色、蓝色及透明图像通道4对1地组合成单个彩色图像212。
因此，根据本发明的教示，可使用仅将单个透镜结构202及图像传感器204分区与可移动彩色滤光器群组206一起使用的低轮廓图像捕获单元200来实现高分辨率彩色图像212。如此，与(举例来说)上文在图1C中所描述的图像传感器120相比，低轮廓图像捕获单元200仅需要单个透镜结构而非透镜结构阵列。根据本发明的教示，由于需要仅一个透镜结构202，因此可改善总体透镜性能，且可实现总体体积与成本节省，因为对于每一图像捕获单元需要仅一个透镜结构而非透镜结构阵列。
图3展示根据本发明的教示包含安置于单个透镜结构上方的可移动彩色滤光器群组的低轮廓图像捕获单元300的另一实例，所述单个透镜结构接近于具有单个分区的图像传感器而安置。在所描绘的实例中，应了解，根据本发明的教示，与上文在图1A中所描述的原始图像捕获单元相比，图3中所图解说明的实例图像捕获单元也实现相同低轮廓及相同分辨率(即，相同像素数目)，但具有仅单个透镜结构及图像传感器分区。
特定来说，图3中所描绘的实例低轮廓图像捕获单元300包含图像传感器304与透镜结构302，透镜结构302接近于图像传感器304安置以将图像聚焦到图像传感器304上。在所述实例中，图像传感器304为包含具有布置于其中的多个像素单元的像素阵列的单个分区。如所展示，可移动彩色滤光器群组306安置于透镜结构302上。可移动彩色滤光器群组306包含布置于其中的多个(N个)彩色滤光器。在图3中所描绘的实例中，N＝4且布置于可移动彩色滤光器群组306中的四个彩色滤光器包含红色滤光器306R、绿色滤光器306G、蓝色滤光器306B及透明彩色滤光器306C。
图3中所描绘的实例展示低轮廓图像捕获单元300还包含定位装置308，定位装置308附接到可移动彩色滤光器群组306以在图像传感器304的每一曝光之间重新定位可移动彩色滤光器群组306。在一个实例中，且如图3中所描绘，可移动彩色滤光器群组306可包含RGBC色标卡，在所图解说明的实例中，其包含沿着一个方向(例如，沿着x轴)布置的红色滤光器306R、绿色滤光器306G、蓝色滤光器306B及透明彩色滤光器306C，如所展示。
在一个实例中，定位装置308包含致动器，所述致动器附接到可移动彩色滤光器群组306以在图像传感器304的每一连续曝光之间使可移动彩色滤光器群组306(例如)沿着x轴相对于透镜结构302及图像传感器304移位。例如，在一个实例中，定位装置308的致动器包含附接到可移动彩色滤光器群组306的音圈模块致动器。在另一实例中，致动器包含附接到可移动彩色滤光器群组306的压电致动器。在又一实例中，致动器包含附接到可移动彩色滤光器群组306的微机电系统(MEMS)致动器。在各种实例中，定位装置308的致动器的频率大于图像传感器304的帧速率。在各种实例中，定位装置308的致动器的移动速度大于图像传感器304的快门速度。
继续图3中所描绘的实例，根据本发明的教示，在图像传感器304的每一连续曝光内，通过透镜结构302入射于图像传感器304上的实质上所有光310经引导而穿过多个(N个)彩色滤光器306R、306G、306B或306C中的不同一者。在一个实例中，根据本发明的教示，图像传感器304的N个连续曝光经耦合而以如上文在图2B到2E中的实例中所描述的类似方式组合成单个彩色图像。在一个实例中，根据本发明的教示，在图像传感器304的N个连续曝光之后，定位装置308循环通过可移动彩色滤光器群组306的所有多个(N个)彩色滤光器。
图4展示根据本发明的教示包含安置于单个透镜结构上方的可移动彩色滤光器群组的低轮廓图像捕获单元400的又一实例，所述单个透镜结构接近于具有单个分区的图像传感器而安置。在所描绘的实例中，应了解，根据本发明的教示，与上文在图1A中所描述的原始图像捕获单元相比，图4中所图解说明的实例图像捕获单元也实现相同低轮廓及相同分辨率(即，相同像素数目)，但具有仅单个透镜结构及图像传感器分区。
特定来说，图4中所图解说明的实例低轮廓图像捕获单元400包含图像传感器404与透镜结构402，透镜结构402接近于图像传感器404安置以将图像聚焦到图像传感器404上。在所述实例中，图像传感器404为包含具有布置于其中的多个像素单元的像素阵列的单个分区。如所展示，可移动彩色滤光器群组406安置于透镜结构402上方。可移动彩色滤光器群组406包含布置于其中的多个(N个)彩色滤光器。在图4中所描绘的实例中，N＝4且布置于可移动彩色滤光器群组406中的四个彩色滤光器包含红色滤光器406R、绿色滤光器406G、蓝色滤光器406B及透明彩色滤光器406C。
图4中所描绘的实例展示低轮廓图像捕获单元400还包含定位装置408，定位装置408附接到可移动彩色滤光器群组406以在图像传感器404的每一曝光之间重新定位可移动彩色滤光器群组406。在一个实例中，且如图4中所描绘，可移动彩色滤光器群组406可包含RGBC色彩正方形，在所图解说明的实例中，其包含沿着两个方向(例如，沿着x轴及沿着y轴)布置的红色滤光器406R、绿色滤光器406G、蓝色滤光器406B及透明彩色滤光器406C，如所展示。
在一个实例中，定位装置408包含附接到可移动彩色滤光器群组306的致动器以在图像传感器404的每一连续曝光之间使可移动彩色滤光器群组406(例如)沿着x轴或沿着y轴相对于透镜结构402及图像传感器404移位。例如，在一个实例中，定位装置408的致动器包含附接到可移动彩色滤光器群组406的音圈模块致动器。在另一实例中，致动器包含附接到可移动彩色滤光器群组406的压电致动器。在又一实例中，致动器包含附接到可移动彩色滤光器群组306的微机电系统(MEMS)致动器。在各种实例中，定位装置408的致动器的频率大于图像传感器404的帧速率。在各种实例中，定位装置308的致动器的移动速度大于图像传感器404的快门速度。
继续图4中所描绘的实例，根据本发明的教示，在图像传感器404的每一连续曝光内，通过透镜结构402入射于图像传感器404上的实质上所有光410经引导而穿过多个(N个)彩色滤光器406R、406G、406B或406C中的不同一者。在一个实例中，根据本发明的教示，图像传感器404的N个连续曝光经耦合而以如上文在图2B-2E中的实例中所描述的类似方式组合成单个彩色图像。在一个实例中，根据本发明的教示，在图像传感器404的N个连续曝光之后，定位装置408循环通过可移动彩色滤光器群组406的所有多个(N个)彩色滤光器。
图5是图解说明根据本发明的教示的实例成像感测系统500的框图。在一个实例中，根据本发明的教示，图像感测系统500可为图2A的低轮廓图像捕获单元200或图3的低轮廓图像捕获单元300或图4的低轮廓图像捕获单元400的实例。因此，应注意，下文所提及的类似命名及编号的元件类似于如上文所描述而耦合及发挥作用。在图5中所描绘的实例中，图像感测系统500包含图像传感器504、读出电路514、功能逻辑516及控制电路518。在一个实例中，图像感测系统500进一步包含接近于图像传感器504安置以将图像聚焦到图像传感器504上的透镜结构502、安置于透镜结构502上方的可移动彩色滤光器群组506及附接到可移动彩色滤光器群组506以在图像传感器504的每一曝光之间重新定位可移动彩色滤光器群组506中所包含的多个(N个)彩色滤光器的定位装置508。在一个实例中，根据本发明的教示，在图像传感器504的每一连续曝光内，通过透镜结构502入射于图像传感器504上的实质上所有光510经引导而穿过可移动彩色滤光器群组506的多个(N个)彩色滤光器中的不同一者。在一个实例中，根据本发明的教示，图像传感器504的N个连续曝光经耦合而组合成单个彩色图像。在一个实例中，控制电路518耦合到图像传感器504以控制图像传感器504的操作。在一个实例中，根据本发明的教示，控制电路518进一步耦合到定位装置508以控制可移动彩色滤光器群组506的多个(N个)彩色滤光器的重新定位，如上文所论述。
在一个实例中，如在图5中所描绘的实例中所展示，图像传感器504包含具有布置于其中的多个像素单元(例如，P1、P2、…、Pn)的二维(2D)像素阵列。每一像素单元可为CMOS像素或CCD像素。如所图解说明，每一像素单元被布置到一行(例如，行R1到Ry)及一列(例如，列C1到Cx)中以获取人、地点、物体等的图像数据，接着可使用所述图像数据再现所述人、地点、物体等的2D图像。在一个实例中，图像传感器504为背侧照明式(BSI)图像传感器。在一个实例中，图像传感器504为前侧照明式(FSI)图像实例。在所描绘的实例中，根据本发明的教示，图像传感器504为单个分区且由透镜结构502及可移动彩色滤光器群组506覆盖，如上文所论述。
在图像传感器504的每一连续曝光之后，此后每一像素已获取其图像数据或图像电荷，所述图像数据由读出电路514读出并传送到功能逻辑516。读出电路514可包含放大电路、模/数(ADC)转换电路或其它。功能逻辑516可简单地存储所述图像数据或甚至通过应用后图像效果(例如，剪裁、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或其它)来操纵所述图像数据。在一个实例中，根据本发明的教示，功能逻辑516耦合到读出电路514以将图像传感器504的N个连续曝光组合成单个彩色图像，如上文所论述。在一个实例中，读出电路514可沿着读出列线一次读出一行图像数据(所图解说明)或可使用多种其它技术(未图解说明)读出所述图像数据，例如串行读出或同时全并行读出所有像素。
控制电路518耦合到图像传感器504以控制图像传感器504的操作特性。举例来说，控制电路518可产生用于控制图像获取的快门信号。在一个实例中，所述快门信号为用于同时启用图像传感器504内的所有像素以在单个获取窗期间同时捕获其相应图像数据的全局快门信号。在另一实例中，快门信号为滚动快门信号，借此在连续获取窗期间循序启用每一像素行、每一像素列或每一像素群组。
包含发明摘要中所描述内容的本发明的所图解说明实例的以上描述并非打算为穷尽性或限制于所揭示的精确形式。尽管出于说明性目的而在本文中描述本发明的特定实施例及实例，但可在不背离本发明的较宽广精神及范围的情况下做出各种等效修改。实际上，应了解，特定实例性电压、电流、频率、功率范围值、时间等是出于解释目的而提供的，且根据本发明的教示，还可在其它实施例及实例中采用其它值。
Claims (18)
1.一种图像捕获单元，其包括：
图像传感器，其包含具有M个像素的像素阵列；
透镜结构，其接近于所述图像传感器安置以将图像聚焦到所述图像传感器上；
可移动彩色滤光器群组，其安置于所述透镜结构上方，其中所述可移动彩色滤光器群组包含布置于其中的N个彩色滤光器，使得每经所述图像传感器的每一曝光通过所述透镜结构入射于所述图像传感器上的所有光经引导而穿过所述可移动彩色滤光器群组的所述N个彩色滤光器中的仅一者；
定位装置，其附接到所述可移动彩色滤光器群组以在所述图像传感器的每一曝光之间重新定位所述可移动彩色滤光器群组，使得在所述图像传感器的每一连续曝光内通过所述透镜结构入射于所述图像传感器上的实质上所有所述光经引导而穿过所述N个彩色滤光器中的不同一者；以及
耦合至所述图像传感器的电路与逻辑，用来执行以下功能：
捕获N个单色图像，其中每个单色图像具有M像素分辨率，以及
将所述N个单色图像组合成一个具有M*N像素分辨率的多色图像。
2.根据权利要求1所述的图像捕获单元，其中所述N个彩色滤光器包含红色滤光器、绿色滤光器、蓝色滤光器及透明滤光器。
3.根据权利要求1所述的图像捕获单元，其中所述定位装置包含电动机，所述电动机附接到所述可移动彩色滤光器群组以使所述可移动彩色滤光器群组相对于所述透镜结构及所述图像传感器旋转。
4.根据权利要求1所述的图像捕获单元，其中所述定位装置包含致动器，所述致动器附接到所述可移动彩色滤光器群组以使所述可移动彩色滤光器群组沿着x方向相对于所述透镜结构及所述图像传感器移位。
5.根据权利要求4所述的图像捕获单元，其中附接到所述可移动彩色滤光器群组的所述致动器进一步经耦合以使所述可移动彩色滤光器群组沿着y方向相对于所述透镜结构及所述图像传感器移位。
6.根据权利要求4所述的图像捕获单元，其中所述致动器包括附接到所述可移动彩色滤光器群组的音圈模块致动器。
7.根据权利要求4所述的图像捕获单元，其中所述致动器包括附接到所述可移动彩色滤光器群组的压电致动器。
8.根据权利要求4所述的图像捕获单元，其中所述致动器包括附接到所述可移动彩色滤光器群组的微机电系统MEMS致动器。
9.根据权利要求4所述的图像捕获单元，其中附接到所述可移动彩色滤光器群组的所述致动器的频率大于所述图像传感器的帧速率。
10.根据权利要求4所述的图像捕获单元，其中附接到所述可移动彩色滤光器群组的所述致动器的移动速度大于所述图像传感器的快门速度。
11.一种成像系统，其包括：
图像传感器，其包含像素阵列；
透镜结构，其接近于所述图像传感器安置以将图像聚焦到所述图像传感器上；
可移动彩色滤光器群组，其安置于所述透镜结构上方，其中所述可移动彩色滤光器群组包含布置于其中的N个彩色滤光器，使得每经所述图像传感器的每一曝光通过所述透镜结构入射于所述图像传感器上的所有光经引导而穿过所述可移动彩色滤光器群组的所述N个彩色滤光器中的仅一者；
定位装置，其附接到所述可移动彩色滤光器群组以在所述图像传感器的每一曝光之间重新定位所述可移动彩色滤光器群组，使得在所述图像传感器的每一连续曝光内通过所述透镜结构入射于所述图像传感器上的实质上所有所述光经引导而穿过所述N个彩色滤光器中的不同一者；
控制电路，其耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作，所述控制电路进一步耦合到所述定位装置以控制所述可移动彩色滤光器群组的所述重新定位；
读出电路，其耦合到所述图像传感器以从所述多个像素读出图像数据；以及
耦合至所述读出电路以存储所述图像数据的功能逻辑；
其中，所述功能逻辑耦合至所述读出电路，以通过重新排列N个连续的单色曝光中的每一个的像素顺序而将所述N个连续的单色曝光组合成单个多色图像；且
其中所述多色图像中的像素数目是所述单色曝光中的每一个所具有的像素数目的N倍。
12.根据权利要求11所述的成像系统，其中所述N个彩色滤光器包含红色滤光器、绿色滤光器、蓝色滤光器及透明滤光器。
13.根据权利要求11所述的成像系统，其中所述定位装置包含电动机，所述电动机附接到所述可移动彩色滤光器群组以使所述可移动彩色滤光器群组相对于所述透镜结构及所述图像传感器旋转。
14.根据权利要求11所述的成像系统，其中所述定位装置包含致动器，所述致动器附接到所述可移动彩色滤光器群组以使所述可移动彩色滤光器群组沿着x方向相对于所述透镜结构及所述图像传感器移位。
15.根据权利要求14所述的成像系统，其中附接到所述可移动彩色滤光器群组的所述致动器进一步经耦合以使所述可移动彩色滤光器群组沿着y方向相对于所述透镜结构及所述图像传感器移位。
16.根据权利要求14所述的成像系统，其中所述致动器包括附接到所述可移动彩色滤光器群组的音圈模块致动器。
17.根据权利要求14所述的成像系统，其中所述致动器包括附接到所述可移动彩色滤光器群组的压电致动器。
18.根据权利要求14所述的成像系统，其中所述致动器包括附接到所述可移动彩色滤光器群组的微机电系统MEMS致动器。
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