CN105635702A - 成像方法、图像传感器、成像装置及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种成像方法，首先，提供图像传感器，图像传感器包括感光像素阵列、设置在感光像素阵列上的滤光片及设置于滤光片上的微镜阵列，滤光片包括滤光单元阵列，每个滤光单元包括彩色滤光区及红外滤光区。微镜与感光像素一一对应，微镜包括第一微镜及相同照度下比第一微镜产生更大光流量的第二微镜，第一微镜及第二微镜分别与彩色滤光区及红外滤光区对应。接着，读取感光像素阵列的输出，并根据彩色滤光区覆盖的感光像素及红外滤光区覆盖的感光像素的输出计算合成图像的像素值以生成合成图像。得到的合成图像包含完整的色彩信息且信噪比高。本发明还公开了一种可用于实现此成像方法的图像传感器、成像装置及电子装置。

Description

成像方法、图像传感器、成像装置及电子装置

技术领域

本发明涉及成像技术，特别涉及一种成像方法、图像传感器、成像装置及电子装置。

背景技术

现有的RGB图像传感器在低照度下拍照效果差、模糊，甚至拍不到景物。有些图像传感器中嵌入红外滤光像素以提供成像效果，但在光线充足时，进入图像传感器红外线会影响成像效果，使图像发生偏色等。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明需要提供一种成像方法、图像传感器、成像装置及电子装置。

本发明实施方式的成像方法包括以下步骤：

提供图像传感器，所述图像传感器包括感光像素阵列、设置于所述感光像素阵列上的滤光片及设置于所述滤光片上的微镜阵列，所述滤光片包括滤光单元阵列，所述滤光单元包括彩色滤光区及红外滤光区，所述彩色滤光区及所述红外滤光区分别覆盖至少一个所述感光像素，所述微镜与所述感光像素一一对应，所述微镜包括第一微镜及相同照度下比所述第一微镜产生更大光流量的第二微镜，所述第一微镜还与所述彩色滤光区对应，所述第二微镜还与所述红外滤光区对应；及

读取感光像素阵列的输出，根据所述彩色滤光区覆盖的所述感光像素的输出及所述红外滤光片覆盖的所述感光像素的输出计算合成图像的像素值以生成所述合成图像。

本发明实施方式的成像方法中，滤光片上滤光单元的彩色滤光区用于获取合成图像的像素的色彩信息，红外滤光区用于在低照度下获取合成图像的像素的亮度信息且此亮度信息噪声较少。如此，合成图像的像素值既包含色彩信息又包含低噪度的亮度信息，合成图像的色彩完整逼真，亮度及清晰度均较好，噪点少。此外，通过在红外滤光区上方设置聚光能力更强的第二微镜，来对红外滤光区的进光量进行补偿，以使其对应的感光像素产生更强的输出信号，从而使合成图像的对比度、清晰度及信噪比进一步提升。解决了现有成像方法中的某些问题。

本发明还提供了一种用于实现本发明实施方式中成像方法的图像传感器，其包括：

感光像素阵列；

设置于所述感光像素阵列上的滤光片；

及设置于所述滤光片上的微镜阵列；

所述滤光片包括滤光单元阵列，每个所述滤光单元包括彩色滤光区及红外滤光区；所述彩色滤光区及所述红外滤光区分别覆盖至少一个所述感光像素；

所述微镜与所述感光像素一一对应，所述微镜包括第一微镜及相同照度下比所述第一微镜产生更大光流量的第二微镜，所述第一微镜还与所述彩色滤光区对应，所述第二微镜还与所述红外滤光区对应。本发明还提供了一种包括本发明实施方式中图像传感器的成像装置，其包括：

所述成像装置还包括与所述图像传感器连接的图像处理模块；

所述图像处理模块用于根据所述彩色滤光区覆盖的所述感光像素的输出及所述红外滤光区覆盖的所述感光像素的输出计算合成图像的像素值以生成所述合成图像。

本发明还提供了一种包括本发明实施方式中成像装置的电子装置。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的成像方法的流程示意图。

图2是本发明实施方式成像方法的读取步骤的流程示意图。

图3是本发明实施方式成像方法的读取步骤的流程示意图。

图4是本发明实施方式成像方法的读取步骤的流程示意图。

图5是本发明实施方式成像方法的读取步骤的流程示意图。

图6是本发明实施方式成像方法的读取步骤的流程示意图。

图7是本发明实施方式成像方法的读取步骤的流程示意图。

图8是本发明实施方式成像方法的读取步骤的流程示意图。

图9是本发明实施方式的图像传感器的侧视示意图。

图10是本发明实施方式的图像传感器的滤光单元示意图。

图11是拜耳结构的滤光单元阵列示意图。

图12是本发明实施方式的图像传感器的滤光单元阵列示意图。

图13是本发明实施方式的图像传感器的立体结构示意图。

图14是本发明实施方式的滤光单元阵列与合成图像的对应关系示意图。

图15是本发明实施方式的图像传感器的侧视示意图。

图16是本发明实施方式的图像传感器的功能模块示意图。

图17是本发明实施方式图像传感器的电路结构示意图。

图18是本发明实施方式的成像装置的侧视示意图。

图19是本发明实施方式的滤光单元阵列与合成图像的另一种对应关系示意图。

图20是本发明实施方式的电子装置的功能模块示意图。

图21是本发明实施方式的电子装置的功能模块示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明的实施方式，而不能理解为对本发明的实施方式的限制。

以下结合附图对本发明的实施方式的成像方法、图像传感器、成像装置及电子装置作进一步说明。

请参阅图1，本发明实施方式的成像方法包括以下步骤：

S1，提供图像传感器，图像传感器包括感光像素阵列、设置于感光像素阵列上的滤光片及设置于滤光片上的微镜阵列，滤光片包括滤光单元阵列，滤光单元包括彩色滤光区及红外滤光区，彩色滤光区及红外滤光区分别覆盖至少一个感光像素，微镜与感光像素一一对应，微镜包括第一微镜及相同照度下比第一微镜产生更大光流量的第二微镜，第一微镜还与彩色滤光区对应，第二微镜还与红外滤光区对应。

S2，读取感光像素阵列的输出，并根据彩色滤光区覆盖的感光像素及红外滤光区覆盖的感光像素的输出计算合成图像的像素值以生成合成图像。

在本发明实施方式的成像方法中，滤光片上滤光单元的彩色滤光区用于获取合成图像的像素的色彩信息，红外滤光区用于在低照度下获取合成图像的像素的亮度信息且此亮度信息噪声较少。如此，合成图像的像素值既包含色彩信息又包含低噪度的亮度信息，合成图像的色彩完整逼真，亮度及清晰度均较好，噪点少。

此外，通过在红外滤光区上方设置聚光能力更强的第二微镜，来对红外滤光区的进光量进行补偿，以使其对应的感光像素产生更强的输出信号，从而使合成图像的对比度、清晰度及信噪比进一步提升。请参图13，在本实施方式中，每个滤光单元覆盖2*2个感光像素。彩色滤光区覆盖三个感光像素，红外滤光区覆盖一个感光像素。

这样，生成的合成图像的色彩信息较完整且清晰度高。

请参图14，在本实施方式中，每个感光像素111与一个合成图像300的像素301对应。

例如，16M分辨率的感光像素阵列对应生成16M分辨率的图像。这样，红外像素的嵌入并未影响合成图像的分辨率。

请参图2，在本实施方式的成像方法中，步骤S2进一步包括：

S21，根据同一滤光单元内的彩色滤光区覆盖的感光像素的输出得到红外滤光区覆盖的感光像素对应的彩色像素值。

其中，彩色像素值及红外滤光区覆盖的感光像素对应的红外像素值可用于计算对应的合成图像的像素值。

请参图3，较佳的，在本实施方式的成像方法中，步骤S21进一步包括：

S211，计算同一滤光单元内的彩色滤光区覆盖的感光像素的输出的平均值以作为红外滤光区覆盖的感光像素对应的彩色像素值。

在本实施方式中，彩色滤光区覆盖的感光像素的输出包括彩色像素值，红外滤光区覆盖的感光像素的输出包括红外像素值。请参图4，步骤S2进一步包括：

S22，感测并判断环境亮度。

S23，当环境亮度大于第一预定阈值时，将彩色像素值减去对应的红外像素值以得到对应的合成图像的像素值。

请参图5，在某些实施方式中，步骤S2进一步包括：

S25，感测并判断环境亮度。

S27，当环境亮度小于第二预定阈值时，将彩色像素值加上对应的红外像素值以得到对应的合成图像的像素值。

请参图6，在某些实施方式中，步骤S2进一步包括：

S29，感测并判断环境亮度。

S31，当环境亮度大于第一阈值而小于第二预定阈值时，将彩色像素值作为对应的合成图像的像素值。

可将感光像素的像素值作为判断环境亮度的依据，例如，将所有彩色像素值求平均值来作为环境亮度值。

通过感测并判断环境亮度，来对彩色像素值进行适当的处理。例如白天时外界景物辐射的红外线会影响成像质量，可让彩色像素值减掉其红外线亮度成分。夜晚亮度值较低时，可利用红外像素值进行补偿以提升成像亮度及信噪比。在傍晚等亮度值适中时，将彩色像素值作为合成图像的像素值。

请参图7，在某些实施方式中，步骤S2进一步包括：

S33，将彩色滤光区覆盖的感光像素的输出相加以得到合并像素值。

S35，根据合并像素值及红外滤光区覆盖的感光像素的输出计算合成图像的像素值。

如此，将彩色滤光区覆盖的感光像素合并，再根据合并像素值及红外滤光区覆盖的感光像素的输出计算合成图像的合成图像的像素值。

在某些实施方式中，每个感光像素分别与一个模数转换器连接；

请参图8，步骤S2进一步包括：

S37，将感光像素产生的模拟信号输出转换为数字信号输出并存入寄存器。

S39，从寄存器提取数字信号输出以计算合成图像的像素值。

如此，一来，一般为数字信号处理芯片(DSP,digitalsignalprocessor)的图像处理模块可以直接处理图像传感器的输出，二来，相对于某些通过电路直接对图像传感器的模拟信号格式的输出进行处理的方案来说，较好地保留了图像的信息。

本发明还提供一种图像传感器，用于实现本发明实施方式的成像方法。

请参阅图9及图10，本发明实施方式的图像传感器10包括感光像素阵列11、设置于感光像素阵列11上的滤光片13及设置于滤光片11上的微镜阵列23。滤光片13包括滤光单元阵列131，每个滤光单元1311包括彩色滤光区1315及红外滤光区1313。彩色滤光区1315覆盖至少一个感光像素111，红外滤光区1313用于仅使预设波长的红外光线通过。预设波长可以是750-850nm。外部光线通过滤光片13照射到感光像素111的感光部分1111以产生电信号，即感光像素111的输出。

微镜与感光像素111一一对应，微镜包括第一微镜231及相同照度下比第一微镜231产生更大光流量的第二微镜233，第一微镜231还与彩色滤光区1315对应，第二微镜233还与红外滤光区1313对应。

滤光片13上滤光单元1311的彩色滤光区1315用于获取合成图像的像素的色彩信息，红外滤光区1313用于在低照度下获取合成图像的像素的亮度信息且此亮度信息噪声较少。合成图像的像素指根据感光像素111输出的合成图像的像素。如此，合成图像的像素值既包含色彩信息又包含低噪度的亮度信息，合成图像的色彩完整逼真，亮度及清晰度均较好，噪点少。

此外，通过在红外滤光区1313上方设置聚光能力更强的第二微镜233，来对红外滤光区1313的进光量进行补偿，以使其对应的感光像素产生更强的输出信号。而合成图像的像素值包括红外滤光区对应的感光输出成分，因此，对红外滤光区1313进行曝光补偿有利于进一步提升合成图像的亮度、对比度及清晰度。

请参阅图11，在本实施方式中，彩色滤光区1315形成拜耳阵列(Bayerpattern)。

拜耳阵列中包括滤光结构1317，每个滤光结构1317包括2*2个滤光单元1311，分别是绿色、红色、蓝色、绿色滤光单元1311。

采用拜耳结构能采用传统针对拜耳结构的算法来处理图像信号，从而不需要硬件结构上做大的调整。

在传统滤光单元阵列结构中，每个滤光单元对应多个感光像素及图像的像素。

请参阅图12，在本实施方式中，滤光单元阵列131采用拜耳结构，包括滤光结构1317，每个滤光结构1317包括绿色、红色、蓝色、绿色滤光单元1311，每个滤光单元1311对应多个感光像素111。每个滤光单元1311包括彩色滤光区1315及红外滤光区1313。

请参阅图13及图12，在本实施方式中，每个滤光单元1311覆盖2*2个感光像素111，彩色滤光区1315及红外滤光区1313分别覆盖三个及一个感光像素111。

这样，生成的合成图像的色彩信息较完整。在本实施方式外的其他实施方式中，彩色滤光区覆盖的感光像素可以为两个、一个，对应的红外滤光区覆盖的感光像素为两个、三个，但是，当彩色滤光区覆盖感光像素较少时，就会有较多的合成图像的像素由其他合成图像的像素值计算得到，而非由其对应的感光像素的输出得到，会影响合成图像的色彩完整性及清晰度。

请参图14，在本实施方式中，每个感光像素111与一个合成图像300的像素301对应。

例如，16M分辨率的感光像素阵列对应生成16M分辨率的图像。这样，红外像素的嵌入并未影响合成图像的分辨率。

请参图15，在本实施方式中，第二微镜233的尺寸大于第一微镜231的尺寸。

这样，可以使第二微镜233的受光面积更大，从而光流量更大，使红外滤光区对应的感光像素输出更强的感光信号。

传统微镜阵列的相邻微镜之间一般存在一定间隙，因此可以有空间在红外滤光片上方设置较大的第二微镜233，此时，第二微镜233与周围微镜之间的间隙较小或无间隙。

进一步的，请一并参阅图15，在本实施方式中，第二微镜233不但尺寸大于第一微镜231，表面的曲率也大于第一微镜231表面的曲率。

由于受光部分的面积一般是相同的，微镜尺寸扩大后，要相应地增加其表面曲率以使通过微镜的光充分凝聚照射到感光像素的感光部分。请参图16，在某些实施方式中，图像传感器10可包括模数转换器阵列21，每个模数转换器与一个感光像素连接，模数转换器用于将感光像素产生的模拟信号输出转换为数字信号。

如此，一来，一般为数字信号处理芯片(DSP,digitalsignalprocessor)的图像处理模块可以直接处理图像传感器的输出，二来，相对于某些通过电路直接对图像传感器的模拟信号格式的输出进行处理的方案来说，较好地保留了图像的信息，例如本发明实施方式的成像方法可以由彩色像素值及红外像素值生成合成图像，也可以保留彩色像素值的信息及红外像素值信息。

请参图16，在某些实施方式中，图像传感器10包括与模数转换器阵列21连接的寄存器19，寄存器19用于存储模数转换器21产生的数字信号输出。

寄存器19可以暂存感光像素111的逐行输出信号，以方便后续电路提取处理。本发明实施方式的感光像素的具体结构可参阅图17，感光像素111包括光电二极管1113。光电二极管1113用于将光照转化为电荷，且产生的电荷与光照强度成比例关系。开关管1115用于根据行选择逻辑单元171及列选择逻辑单元173的控制信号来控制电路的导通及断开，当电路导通时，源极跟随器1117(sourcefollower)用于将光电二极管1113经光照产生的电荷信号转化为电压信号。模数转换器211(Analog-to-digitalconverter)用于将电压信号转换为数字信号，以传输至后续电路处理。

请一并参阅图16及图17，在某些实施方式中，图像传感器10包括控制模块17及与感光像素阵列11连接的行选择逻辑单元171及列选择逻辑单元173连接，控制模块17控制行选择逻辑单元171及列选择逻辑单元173输出预设位置坐标的感光像素111的输出。由此可实现逐行输出并将输出的数字信号存入寄存器19。

本发明还提供一种包括本发明实施方式的图像传感器的成像装置。

请参图18及图12，本发明实施方式的成像装置100还包括与图像传感器10连接的图像处理模块50。图像处理模块50用于根据彩色滤光区1315覆盖的感光像素111的输出及红外滤光区1313覆盖的感光像素111的输出计算合成图像的像素值以生成合成图像。

此外，红外滤光区1313对应的感光像素111的输出可对应生成红外像素值。彩色像素值及红外像素值用于计算形成合成图像的像素值以生成合成图像300。

具体的，图像处理模块可将同一滤光单元1311内的彩色滤光区1315对应的感光像素111的输出计算平均值以作为红外滤光区1313覆盖的感光像素111对应的彩色像素值。

例如，彩色滤光区1315覆盖的感光像素111的感光输出分别为G1，G2，G3，则红外滤光区1313覆盖的感光像素111对应的彩色像素值为(G1+G2+G3)/3。不难理解，这样，能较好地模拟或还原红外滤光区1313所对应的合成图像300的像素301原本缺失的色彩信息。

在某些实施方式中，彩色滤光区覆盖的感光像素的输出对应彩色像素值，红外滤光区覆盖的感光像素的输出对应红外像素值。

图像处理模块用于根据感光像素的像素值判断环境亮度，并根据环境亮度对彩色像素值及红外像素值进行相应的处理。例如，在环境亮度大于第一预定阈值时，将彩色像素值减去对应的红外像素值以得到合成图像的像素值。

进一步的，在某些实施方式中，图像处理模块用于在环境亮度小于第二预定阈值时，将彩色像素值加上对应的红外像素值以得到合成图像的像素值。

或者，在某些实施方式中，图像处理模块在环境亮度大于第一阈值而小于第二预定阈值时将彩色像素值作为对应的合成图像的像素值。

其中，可将感光像素的像素值作为判断环境亮度的依据，例如，将所有彩色像素值求平均值来作为环境亮度值。

在上述实施方式中，成像装置100通过感测并判断环境亮度，来对彩色像素值进行适当的处理。例如白天时外界景物辐射的红外线会影响成像质量，可让彩色像素值减掉其红外线亮度成分。夜晚亮度值较低时，可利用红外像素值进行补偿以提升成像亮度及信噪比。在傍晚等亮度值适中时，将彩色像素值作为合成图像的像素值。

除上述三种处理方式外，在某些实施方式中还可以是不同环境亮度下，红外像素值乘上一个与环境亮度有关的比例系数，得到的值再与彩色像素值相加，从而得到合成图像的像素值，生成合成图像。这样，使成像装置100对环境亮度的适应性更强。

在某些实施方式中，彩色像素值及红外像素值对应的感光像素与同一滤光单元对应。

结合上述根据环境亮度处理彩色像素值及红外像素进行处理的实施方式，不难理解，进行加或减运算的彩色像素值及红外像素值对应于同一滤光单元。例如，请参图12，彩色滤光区1315对应的感光像素111的彩色像素值分别为G1，G2，G3，假设在低照度环境，其对应的合成图像的像素值分别为G1+IR，G2+IR，G3+IR。其中IR为红外滤光区1313对应的感光像素111的红外像素值。

红外滤光区1313覆盖的感光像素111对应的合成图像的像素值可先由G1，G2，G3求平均作为其彩色值部分，再加上IR，即最终结果为：

(G1+G2+G3)/3+IR

这样就近处理的好处是，能最大限度减少图像合成过程中产生的色彩失真或清晰度下降。

请参图19，在某些实施方式中，图像处理模块用于将彩色滤光区1315覆盖的感光像素111的输出相加以得到合并像素值，及用于根据合并像素值及红外滤光区1313对应的感光像素111的输出计算合成图像的像素值。

如此，将多感光像素的输出相加，形成的合成图像的像素信噪比更高。例如，假定原有每个感光像素111的输出为S，噪声为N，合成图像400的像素401包括m个感光像素，则合成图像400的像素401的像素值为m*S，而合成图像400的像素401的噪声为m为大于等于1的自然数。可以理解，在m>1的情况下，合成图像的像素的噪声小于合并前每个感光像素输出的噪声之和。而合成图像400的像素401的输出为合并前各感光像素输出之和，因此合并后生成的彩色合成图像400，比起传统方式中用单个像素生成的彩色图像，噪声下降信噪比提高，清晰度提升。

综上，本发明实施方式中的成像装置的每个滤光单元包彩色滤光区及红外滤光区，彩色滤光区用于获取彩色信息，红外滤光区用于在低照度下获取合成图像的像素的亮度信息且此亮度信息噪声较少。特别的，可通过曝光控制对红外滤光区的进光量进行补偿，例如通过加长红外滤光区覆盖的感光像素的曝光时间。所以得到的合成图像的像素值既包含色彩信息又包含低噪度的亮度信息，以生成色彩完整、对比度高且信噪比高的合成图像。

此外，本发明实施方式的成像装置还可以通过感测及判断环境亮度以在不同的环境亮度下对彩色滤光区对应生成的彩色像素值及红外滤光区对应生成的红外像素值进行适当的计算处理以得到彩色逼真清晰度高的图像。

本发明还提供一种应用成像装置100的电子装置。在某些实施方式中，电子装置包括成像装置100。因此，电子装置具有拍照功能且能在低照度下生成色彩完整逼真，信噪比高，清晰度高的合成图像。

该电子装置可以是手机。

在本实施方式中，成像装置100可以是手机的前置相机。由于前置相机多用于自拍，而自拍一般要求对图像的清晰度有要求而对图像分辨率要求不高，采用本实施方式的电子装置可满足此要求。

请参阅图20，在某些实施方式中，电子装置200包括与成像装置100连接的中央处理器81及外存储器83，中央处理器81用于控制外存储器83存储合成图像。

这样，生成的合成图像可以被存储，方便以后查看、使用或转移。外存储器83包括SM(SmartMedia)卡及CF(CompactFlash)卡等。

请参阅图21，在某些实施方式中，电子装置200还包括与成像装置100连接的中央处理器81及显示装置85，中央处理器81用于控制显示装置85显示合成图像。这样，电子装置200拍摄的图像可以显示于显示装置以供用户查看。显示装置包括LED显示器等。

综上，采用本发明实施方式的电子装置，具有拍照功能且能在低照度下生成色彩完整逼真，信噪比高，清晰度高的合成图像。当此电子装置为手机的前置相机时，能提升低照度下自拍图像的亮度、对比度及清晰度。

本发明实施方式中成像方法及电子装置中未展开的部分，可参以上实施方式的成像装置100的对应部分，在此不再详细展开。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (31)

1.一种成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供图像传感器，所述图像传感器包括感光像素阵列、设置于所述感光像素阵列上的滤光片及设置于所述滤光片上的微镜阵列，所述滤光片包括滤光单元阵列，所述滤光单元包括彩色滤光区及红外滤光区，所述彩色滤光区及所述红外滤光区分别覆盖至少一个所述感光像素，所述微镜与所述感光像素一一对应，所述微镜包括第一微镜及相同照度下比所述第一微镜产生更大光流量的第二微镜，所述第一微镜还与所述彩色滤光区对应，所述第二微镜还与所述红外滤光区对应；及

读取感光像素阵列的输出，根据所述彩色滤光区覆盖的所述感光像素的输出及所述红外滤光片覆盖的所述感光像素的输出计算合成图像的像素值以生成所述合成图像。

2.如权利要求1所述的成像方法，其特征在于，每个所述滤光单元覆盖2*2个所述感光像素；所述彩色滤光区覆盖三个所述感光像素；所述红外滤光区覆盖一个所述感光像素。

3.如权利要求1所述的成像方法，其特征在于，每个所述感光像素与一个所述合成图像的像素对应。

4.如权利要求3所述的成像方法，其特征在于，所述读取步骤进一步包括：

根据同一所述滤光单元内的所述彩色滤光区覆盖的所述感光像素的输出得到所述红外滤光区覆盖的所述感光像素的彩色像素值。

5.如权利要求4所述的成像方法，其特征在于，所述彩色像素值计算步骤进一步包括：

计算同一所述滤光单元内的所述彩色滤光区覆盖的所述感光像素的输出的平均值并作为所述红外滤光区覆盖的所述感光像素的彩色像素值。

6.如权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述彩色滤光区覆盖的所述感光像素的输出包括彩色像素值；所述红外滤光区覆盖的所述感光像素的输出包括红外像素值；

所述读取步骤进一步包括：

感测并判断环境亮度；及

当所述环境亮度大于第一预定阈值时，将所述彩色像素值减去对应的所述红外像素值以得到对应的所述合成图像的像素值。

7.如权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述彩色滤光区覆盖的所述感光像素的输出包括彩色像素值；所述红外滤光区覆盖的所述感光像素的输出包括红外像素值；

所述读取步骤进一步包括：

感测并判断环境亮度；及

当所述环境亮度小于第二预定阈值时，将所述彩色像素值加上对应的所述红外像素值以得到对应的所述合成图像的像素值。

8.如权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述彩色滤光区覆盖的所述感光像素的输出包括彩色像素值；所述红外滤光区覆盖的所述感光像素的输出包括红外像素值；

所述读取步骤进一步包括：

感测并判断环境亮度；及

当所述环境亮度大于第一阈值而小于第二预定阈值时，将所述彩色像素值作为对应的所述合成图像的像素值。

9.如权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述读取步骤进一步包括：

将所述彩色滤光区覆盖的所述感光像素的输出相加以得到合并像素值；及

根据所述合并像素值及所述红外滤光区覆盖的所述感光像素的输出计算所述合成图像的像素值。

10.如权利要求1-9任意一项所述的成像方法，其特征在于，每个所述感光像素分别与一个模数转换器连接；

所述读取步骤进一步包括：

将所述感光像素产生的模拟信号输出转换为数字信号输出并存入寄存器；及

从所述寄存器提取所述数字信号输出以计算所述合成图像的像素值。

11.一种图像传感器，其特征在于，包括：

感光像素阵列；

设置于所述感光像素阵列上的滤光片；

及设置于所述滤光片上的微镜阵列；

所述滤光片包括滤光单元阵列，每个所述滤光单元包括彩色滤光区及红外滤光区；所述彩色滤光区及所述红外滤光区分别覆盖至少一个所述感光像素；

所述微镜与所述感光像素一一对应，所述微镜包括第一微镜及相同照度下比所述第一微镜产生更大光流量的第二微镜，所述第一微镜还与所述彩色滤光区对应，所述第二微镜还与所述红外滤光区对应。

12.如权利要求11所述的图像传感器，其特征在于，所述彩色滤光区形成拜耳阵列。

13.如权利要求11所述的图像传感器，其特征在于，每个所述滤光单元包括2*2个所述感光像素；所述彩色滤光区及所述红外滤光区分别覆盖三个及一个所述感光像素。

14.如权利要求11所述的图像传感器，其特征在于，每个所述感光像素与一个所述合成图像的像素对应。

15.如权利要求11所述的图像传感器，其特征在于，所述第二微镜的尺寸大于所述第一微镜的尺寸。

16.如权利要求15所述的图像传感器，其特征在于，所述第二微镜表面的曲率大于所述第一微镜表面的曲率。

17.如权利要求11所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括模数转换器阵列，每个所述模数转换器与一个所述感光像素连接，所述模数转换器用于将所述感光像素产生的模拟信号输出转换为数字信号。

18.如权利要求17所述的图像传感器，其特征在于，所述成像装置包括与所述模数转换器阵列连接的寄存器，所述寄存器用于存储所述模数转换器产生的所述数字信号输出。

19.一种成像装置，其特征在于，包括如权利要求11-19任意一项所述的图像传感器；

所述成像装置还包括与所述图像传感器连接的图像处理模块；

所述图像处理模块用于根据所述彩色滤光区覆盖的所述感光像素的输出及所述红外滤光区覆盖的所述感光像素的输出计算合成图像的像素值以生成所述合成图像。

20.如权利要求19所述的成像装置，其特征在于，所述图像处理模块用于根据同一所述滤光单元内的所述彩色滤光区对应的所述感光像素的输出得到所述红外滤光区覆盖的所述感光像素对应的彩色像素值。

21.如权利要求20所述的成像方法，其特征在于，所述图像处理模块用于计算同一所述滤光单元内的所述彩色滤光区对应的所述感光像素的输出的平均值并作为所述红外滤光区覆盖的感光像素对应的彩色像素值。

22.如权利要求19所述的成像装置，其特征在于，所述彩色滤光区覆盖的所述感光像素的输出对应彩色像素值；所述红外滤光区覆盖的所述感光像素的输出对应红外像素值；

所述图像处理模块用于根据所述感光像素的像素值判断环境亮度，及用于在所述环境亮度大于第一预定阈值时，将所述彩色像素值减去对应的所述红外像素值以得到所述合成图像的像素值。

23.如权利要求19所述的成像装置，其特征在于，所述彩色滤光区覆盖的所述感光像素的输出对应彩色像素值；所述红外滤光区覆盖的所述感光像素的输出对应红外像素值；

所述图像处理模块用于根据所述感光像素的像素值判断环境亮度，及用于所述环境亮度小于第二预定阈值时，将所述彩色像素值加上对应的所述红外像素值以得到所述合成图像的像素值。

24.如权利要求19所述的成像装置，其特征在于，所述彩色滤光区覆盖的所述感光像素的输出对应彩色像素值；所述红外滤光区覆盖的所述感光像素的输出对应红外像素值；

所述图像处理模块用于根据所述感光像素的像素值判断环境亮度，及用于在所述环境亮度大于第一阈值而小于第二预定阈值时将所述彩色像素值作为对应的所述合成图像的像素值。

25.如权利要求22-24任意一项所述的成像装置，其特征在于，所述彩色像素值及所述红外像素值对应的所述感光像素与同一所述滤光单元对应。

26.如权利要求19所述的成像装置，其特征在于，所述图像处理模块用于将所述彩色滤光区覆盖的所述感光像素的输出相加以得到合并像素值，及用于根据所述合并像素值及所述红外滤光区覆盖的所述感光像素的输出计算所述合成图像的像素值。

27.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求13-26任意一项所述的成像装置。

28.如权利要求27所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置包括手机。

29.如权利要求28所述的电子装置，其特征在于，所述成像装置包括所述手机的前置相机。

30.如权利要求所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置包括与所述成像装置连接的中央处理器及外存储器，所述中央处理器用于控制所述外存储器存储所述合成图像。

31.如权利要求27所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置还包括与所述成像装置连接的中央处理器及显示装置，所述中央处理器用于控制所述显示装置显示所述合成图像。