CN108337410A - 成像系统及其形成的方法、包括成像系统的电子装置 - Google Patents

成像系统及其形成的方法、包括成像系统的电子装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种拍摄物体的图像的成像系统、包括拍摄物体的图像的成像系统的电子装置以及形成成像系统的方法。成像系统包括：第一镜头；二向色分光镜，透射一颜色波段的光并反射所述颜色波段外的所有颜色的光；第一图像传感器，拍摄由所述颜色波段中的所述透射光形成的图像；第二图像传感器，拍摄由所述颜色波段外的所述反射光形成的图像。所述第一图像传感器是单色图像传感器且所述第二图像传感器是彩色图像传感器，所述彩色图像传感器具有设置在所述第二图像传感器的像素上的彩色滤光片阵列。由所述第一图像传感器拍摄的所述图像及由所述第二图像传感器拍摄的所述图像被组合形成单个彩色图像。

Description

成像系统及其形成的方法、包括成像系统的电子装置
技术领域
本发明涉及一种成像系统，尤其涉及一种具有双重图像传感器的成像系统。
背景技术
移动电话以及其他电子装置的厚度正不断减小。如果移动电话配备有光学成像系统，则可能需要缩短光学成像系统的长度，以使得所述光学成像系统能够装设在移动电话中。光学成像系统必须安装在移动电话内部。在一些情况中，光学成像系统的光学路径在移动电话内部被折叠，因此，光学路径的总长度未必缩短。
可使用单个图像传感器来拍摄图像。为提高像素分辨率(即，为增加相同面积中的像素的数目)，可使用具有合光棱镜(X-cube)或交叉二向色分光镜(cross dichroic beamsplitter)的三个图像传感器。然而，合光棱镜是通过对四个三棱镜进行组合而制成。无法将多个合光棱镜制造成二维平面的晶片。这将影响最终产品的成本，因为在晶片级制造工艺中无法使用合光棱镜。晶片级制造工艺在对成像系统的单元进行单体化之前以晶片形式来进行所有工艺。另外，所制造的合光棱镜的最小大小可受到对合光棱镜的棱镜进行组合的方法的限制。
因此，需要可安装在移动电话内部、具有比单个图像传感器更好的分辨率、且可以晶片级工艺制造的光学成像系统。所述成像系统可用于厚度不断减小的其他电子装置。
发明内容
有鉴于以上问题，根据一个实施例，本申请提供一种拍摄物体的图像的成像系统，所述成像系统包括：第一镜头；二向色分光镜，具有设置在两个棱镜之间的二向色滤光片，其中所述二向色滤光片透射一颜色波段的光并反射所述颜色波段外的所有颜色的光；第一图像传感器，拍摄由所述颜色波段中的所述透射光形成的图像；以及第二图像传感器，拍摄由所述颜色波段外的所述反射光形成的图像。所述第一图像传感器是单色图像传感器且所述第二图像传感器是彩色图像传感器，所述彩色图像传感器具有设置在所述第二图像传感器的像素上的彩色滤光片阵列。由所述第一图像传感器拍摄的所述图像及由所述第二图像传感器拍摄的所述图像被组合形成单个彩色图像。
在以上实施例中，所述第一图像传感器可为在所述第一图像传感器的像素上不设置有彩色滤光片阵列的单色图像传感器。
在以上实施例中，所述二向色分光镜可为从二向色分光镜晶片单体化出的晶片级二向色分光镜，且所述二向色分光镜晶片可通过对包括多个平面的衬底层及多个平面的二向色滤光片层的区块沿对角线进行切割而形成，所述多个二向色滤光片层中的每一个设置在所述多个衬底层中的两个衬底层之间。
在以上实施例中，所述颜色波段可为绿色波段且所述第一图像传感器是绿色单色图像传感器。
在以上实施例中，所述彩色滤光片阵列可包括红色滤光片。
在以上实施例中，所述彩色滤光片阵列还可包括蓝色滤光片与黄色滤光片中的一个。
在以上实施例中，所述彩色滤光片阵列还可包括蓝色-红色滤光片、红色-蓝色滤光片、及红色-黄色滤光片中的一个。
在以上实施例中，所述第一图像传感器及所述第二图像传感器可安装在所述二向色分光镜的两侧上。
在以上实施例中，所述成像系统还可包括与所述第一图像传感器相对地设置在所述二向色分光镜上的第二镜头。
在以上实施例中，所述成像系统装设在移动电话中。
根据另一实施例，本申请提供一种包括拍摄物体的图像的成像系统的电子装置。所述成像系统包括：第一镜头；反射镜，将光学路径折叠90°；二向色分光镜，具有设置在两个棱镜之间的二向色滤光片，其中所述二向色滤光片透射一颜色波段的光并反射所述颜色波段外的所有颜色的光；第一图像传感器，拍摄由所述颜色波段中的所述透射光形成的图像；以及第二图像传感器，拍摄由所述颜色波段外的所述反射光形成的图像。所述第一图像传感器可为单色图像传感器且所述第二图像传感器可为彩色图像传感器，所述彩色图像传感器具有设置在所述第二图像传感器的像素上的彩色滤光片阵列。由所述第一图像传感器拍摄的所述图像及由所述第二图像传感器拍摄的所述图像可被组合形成单个彩色图像。
在以上实施例中，所述二向色分光镜可为从二向色分光镜晶片单体化出的晶片级二向色分光镜，且所述二向色分光镜晶片可通过对包括多个平面的衬底层及多个平面的二向色滤光片层的区块沿对角线进行切割而形成，所述多个二向色滤光片层中的每一个可设置在所述多个衬底层中的两个衬底层之间。
在以上实施例中，所述第一图像传感器及所述第二图像传感器可安装在所述二向色分光镜的两侧上。
在以上实施例中，所述成像系统还可包括与所述第一图像传感器相对地设置在所述二向色分光镜上的第二镜头。
在以上实施例中，所述电子装置包括移动电话。
根据另一实施例，提供一种形成成像系统的方法，所述方法包括：提供具有多个第一图像传感器的图像传感器晶片，所述多个第一图像传感器是单色图像传感器；提供具有多个晶片级二向色分光镜的二向色分光镜晶片，所述多个晶片级二向色分光镜中的每一个具有透光侧及反光侧；将所述二向色分光镜晶片设置在所述图像传感器晶片上；对所述图像传感器晶片及所述二向色分光镜晶片进行切割，以形成包括所述多个晶片级二向色分光镜中的一个及所述多个第一图像传感器中的一个的单体化单元，所述第一图像传感器安装在所述晶片级二向色分光镜的所述透光侧上；以及将第二图像传感器安装在单体化的所述晶片级二向色分光镜的所述反光侧上，所述第二图像传感器是彩色图像传感器。
在以上实施例中，根据权利要求所述的方法还可包括：提供具有多个晶片级镜头的镜头晶片；以及在对所述图像传感器晶片及所述二向色分光镜晶片进行切割之前，将所述镜头晶片设置在所述二向色分光镜晶片上。
在以上实施例中，提供所述二向色分光镜晶片可包括：形成包括多个平面的衬底层及多个平面的二向色滤光片层的区块，所述二向色滤光片层中的每一个设置在所述多个衬底层中的两个衬底层之间；以及对所形成的所述区块沿对角线进行切割。
在以上实施例中，所述多个二向色滤光片层中的每一个将朝向所述透光侧的一颜色波段的光透射且将朝向所述反光侧的所述颜色波段外的所有颜色的光反射。
在以上实施例中，所述颜色波段可为绿色波段。
附图说明
参照以下各图来阐述本发明的非限定性及非穷尽性实施例，其中除非另外指明，否则相同的参考编号指代所有各个视图中的相同部件。
图1示出包括光学的成像系统(optical imaging system)及移动电话的示例性实施例；
图2示出包括装设在移动电话中的光学的成像系统的示例性实施例；
图3示出包括装设在移动电话中的光学的成像系统的示例性实施例；
图4示出根据本发明的包括装设在移动电话中的光学的成像系统的示例性实施例；
图5A示出根据本发明的示例性彩色滤光片阵列的一部分；
图5B示出根据本发明的包括四个彩色滤光片的2×2的彩色滤光片图案；
图5C示出根据本发明的包括红色(R)滤光片、蓝色-红色(Br)滤光片、蓝色(B)滤光片、及红色-蓝色(Rb)滤光片的2×2的彩色滤光片图案；
图5D示出根据本发明的包括红色(R)滤光片、蓝色-红色(Br)滤光片、蓝色(B)滤光片、及黄色(Y)滤光片的2×2的彩色滤光片图案；
图5E示出根据本发明的包括红色(R)滤光片、蓝色-红色(Br)滤光片、黄色(Y)滤光片、及红色-黄色(Ry)滤光片的2×2的彩色滤光片图案；
图6示出根据本发明的二向色滤光片的示例性滤光片响应；
图7A示出根据本发明的示例性二向色分光镜晶片的剖视图；
图7B示出根据本发明的示例性二向色分光镜晶片的俯视图；
图7C示出根据本发明的示例性二向色分光镜晶片的透视图；
图8A示出根据本发明的示例性镜头晶片的剖视图；
图8B示出根据本发明的示例性镜头晶片的俯视图；
图8C示出根据本发明的示例性镜头晶片的透视图；
图9示出制作二向色分光镜晶片的方法；
图10示出根据本发明的包括设置在图像传感器晶片上的二向色分光镜晶片以及设置在二向色分光镜晶片上的镜头晶片的实施例；
图11示出根据本发明的从图10所示实施例单体化出的单元；
图12示出根据本发明的安装在图11所示单体化单元的晶片级二向色分光镜的一侧上的第二图像传感器。
在图式的所有若干个视图中，对应的参考字符指示对应的组件。所属领域中的技术人员应理解，示出各个图中的元件是出于简洁及清晰的目的且所述元件未必按比例绘制。举例来说，可相对于其他元件夸大各个图中的元件中的一些元件的尺寸以有助于增进对本发明的各个实施例的理解。
[符号的说明]
100、200、300、400：示例性实施例；
102、202、302、402：移动电话；
104、204、304：成像系统；
106、206、306：成像镜头；
108、208：图像传感器；
110：图像；
112：对象/物体；
212、312、412：物体；
214、314、414：反射器；
316：合光棱镜；
308A、308B、308C：图像传感器；
404：成像系统；
406：成像镜头；
408A：图像传感器；
408B：图像传感器；
416：二向色分光镜；
418：第二成像镜头；
500：彩色滤光片阵列；
502：彩色滤光片图案；
504A：彩色滤光片；
504A’：红色滤光片；
504B：彩色滤光片；
504B’：蓝色-红色滤光片；
504C：彩色滤光片；
504C’：蓝色滤光片；
504C”：黄色滤光片；
504D：彩色滤光片；
504D’：红色-蓝色滤光片；
504D”：黄色滤光片；
504D”’：红色-黄色滤光片；
506：彩色滤光片图案；
508、510：彩色滤光片图案；
600：滤光片响应；
702：二向色分光镜晶片；
704：晶片级二向色分光镜；
802：镜头晶片；
804：晶片级镜头；
900：区块；
902：二向色滤光片层；
904：衬底层；
920：二向色分光镜晶片；
1000：实施例；
1002：图像传感器晶片；
1004：第一图像传感器；
1100：单元；
1200：单元；
1204：第二图像传感器；
AA、B、C、E、F、GG、H、I、J、K、L1、L2、L3、L4、L5、M1、M2、M3：线；
D：距离；
D1、W：宽度；
D2：长度；
T：厚度。
具体实施方式
在以下说明中，陈述许多具体细节是为了提供对本发明的透彻理解。然而，对所属领域中的普通技术人员应显而易见的是，不需要采用所述具体细节来实践本发明。在其他情况中，并未详细地阐述众所习知的材料或方法以避免使本发明模糊不清。
本说明书通篇中所提及的“一个实施例”或“实施例”意指结合所述实施例所阐述的特定特征、结构或特性包括于本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书通篇中各处出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”未必均指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，所述特定特征、结构或特性可以任何适当的组合及/或子组合进行组合。
图1示出包括光学的成像系统104及移动电话102的示例性实施例100。光学的成像系统104包括成像镜头106及图像传感器108。图像传感器108可为彩色图像传感器或单色图像传感器。成像镜头106在图像传感器108上形成对象及/或物体112的图像110。为简洁起见，在本公开中将对象及/或物体112阐述为物体112。应理解，物体112可为对象或任何物体。成像系统104无法装设在例如移动电话102等便携式装置中，这是因为成像镜头106与图像传感器108之间的距离D或光学的成像系统104的长度可大于移动电话102的厚度T。为简洁起见，在本公开中将便携式装置阐述为移动电话102。应理解，移动电话102可代表具有小的尺寸及/或减小的厚度的任何便携式装置。
图2示出包括装设在移动电话202中的光学的成像系统204的示例性实施例200。成像系统204包括成像镜头206、图像传感器208、及反射器214。成像镜头206在图像传感器208上形成物体212的图像。为简洁起见，未在图2中示出物体212的图像(在图3及图4中也如此)。图像传感器208可为彩色图像传感器或单色图像传感器。反射器214将透射穿过成像镜头206的光朝图像传感器208反射。反射器214可为镜子、棱镜、分光镜、或其他物体。
从成像镜头206到图像传感器208的被反射器214折叠90°的光路径的总体的距离是D，所述D可与图1所示D相同。包括成像镜头206、反射器214、及图像传感器208的成像系统204的宽度是D1。在实施例中，D1小于移动电话202的厚度T。包括成像镜头206、反射器214、及图像传感器208的成像系统204的长度是D2。在实施例中，D2小于移动电话202的宽度W。移动电话202的宽度W小于移动电话202的长度(图中未示出)。因此，成像系统204可装设在移动电话202中。
图3示出包括装设在移动电话302中的光学的成像系统304的示例性实施例300。成像系统304包括成像镜头306及反射器314。成像系统304还包括合光棱镜316以及三个单色的图像传感器308A、308B、及308C。合光棱镜是交叉二向色分光镜。举例来说，合光棱镜316将入射光分裂成红色光并朝图像传感器308A引导红色光，将入射光分裂成绿色光并朝图像传感器308B引导绿色光，以及将入射光分裂成蓝色光并朝图像传感器308C引导蓝色光。在实施例中，图像传感器308A至图像传感器308C安装在合光棱镜316的三个侧上。
成像镜头306在图像传感器308A上形成物体312的红色图像，在图像传感器308B上形成物体312的绿色图像，以及在图像传感器308C上形成物体312的蓝色图像。
从成像镜头306到图像传感器308B的被反射器314折叠90°的光路径的总距离是D，所述D可与图1所示D相同。从成像镜头306到图像传感器308A及图像传感器308C的光路径的总距离与从成像镜头306到图像传感器308B的光路径的总距离相同。包括成像镜头306、反射器314、合光棱镜316、及图像传感器308A至图像传感器308C的成像系统304的宽度是D1。在实施例中，D1小于移动电话302的厚度T。包括成像镜头306、反射器314、合光棱镜316、及图像传感器308A至图像传感器308C的成像系统304的长度是D2。在实施例中，D2小于移动电话302的宽度W。移动电话302的宽度W小于移动电话302的长度(图中未示出)。因此，成像系统304可装设在移动电话302中。
图4示出根据本发明的包括装设在移动电话402中的具有双重图像传感器的光学的成像系统404的示例性实施例400。成像系统404包括第一成像镜头406以及用于将光路径折叠90°的反射器414。成像系统404还包括二向色分光镜416、以及两个图像传感器408A及408B。图像传感器408A可为绿色单色图像传感器。图像传感器408B可为具有彩色滤光片阵列的彩色图像传感器。举例来说，二向色分光镜416朝图像传感器408A透射入射光的绿色分量，并朝图像传感器408B反射入射光的其余分量。在实施例中，图像传感器408A至图像传感器408B安装在二向色分光镜416的两个侧上。由图像传感器408A拍摄的图像及由图像传感器408B拍摄的图像被组合形成单个彩色图像。图像传感器408A与图像传感器408B优选地具有相同数目及相同大小的像素。因此，由图像传感器408A及408B拍摄的图像可被加以组合而不会改变它们的像素大小及/或数目。
由于使用两个图像传感器，因此与单个图像传感器相比，所述成像系统在有效成像面积中具有更多像素(例如，双倍的像素)。因此可提供更好的性能。
在实施例中，成像系统404可包括第二成像镜头418。第二成像镜头418可与第一个图像传感器408A相对地设置在二向色分光镜416上。第一成像镜头406与第二成像镜头418一同在图像传感器408A上形成物体412的绿色图像，以及在图像传感器408B上形成物体412的不具有绿色光分量的图像。
从第一成像镜头406到图像传感器408A的被反射器414折叠90°的光路径的总距离是D，所述D可与图1所示D相同。从第一成像镜头406到图像传感器408B的光路径的总距离与从第一成像镜头406到图像传感器408A的光路径的总距离相同。包括第一成像镜头406、反射器414、第二成像镜头418、二向色分光镜416、图像传感器408A及图像传感器408B的成像系统404的宽度是D1。在实施例中，D1小于移动电话402的厚度T。包括第一成像镜头406、反射器414、第二成像镜头418、二向色分光镜416、图像传感器408A及图像传感器408B的成像系统404的长度是D2。在实施例中，D2小于移动电话402的宽度W。移动电话402的宽度W小于移动电话402的长度(图中未示出)。因此，成像系统404可装设在移动电话402中。
在实施例中，图像传感器408A及图像传感器408B可包括保护玻璃(cover glass)。在实施例中，图像传感器408A及图像传感器408B可不包括保护玻璃，且图像传感器408A及图像传感器408B使用粘合剂或其他方式直接安装在二向色分光镜416的表面上。
在实施例中，成像系统404可不包括设置在二向色分光镜416上的第二成像镜头418。在实施例中，二向色分光镜416可透射具有不是绿色的一颜色(例如，红色)的光，并反射不包含所述不是绿色的颜色(例如，红色)的光。
举例来说，绿色图像形成在单色的图像传感器408A上。单色的图像传感器408A优选地在其像素上不设置有彩色滤光片阵列。也可能存在具有彩色滤光片阵列的单色的图像传感器408A。不包含绿色的光的图像形成在彩色的图像传感器408B上。彩色的图像传感器408B在其像素上设置有彩色滤光片阵列。图5A示出根据本发明的设置在彩色的图像传感器408B的像素上的示例性彩色滤光片阵列500的一部分。彩色滤光片阵列500包括重复的彩色滤光片图案502。举例来说，图5B示出根据本发明的包括彩色滤光片504A、彩色滤光片504B、彩色滤光片504C、及彩色滤光片504D的2×2的彩色滤光片图案502。
图5C示出根据本发明的包括红色(R)滤光片504A’、蓝色-红色(Br)滤光片504B’、蓝色(B)滤光片504C’、及红色-蓝色(Rb)滤光片504D’的2×2的彩色滤光片图案506。蓝色-红色(Br)滤光片(例如，380nm至475nm)可由蓝色(B)滤光片(例如，475nm)取代，且红色-蓝色(Rb)滤光片(例如，625nm至690nm)可由红色(R)滤光片(例如，650nm)取代。图5D示出根据本发明的包括红色(R)滤光片504A’、蓝色-红色(Br)滤光片504B’、蓝色(B)滤光片504C’、及黄色(Y)滤光片504D”(例如，570nm)的2×2的彩色滤光片图案508。蓝色-红色(Br)滤光片可由蓝色(B)滤光片取代。图5E示出根据本发明的包括红色(R)滤光片504A’、蓝色-红色(Br)滤光片504B’、黄色(Y)滤光片504C”、及红色-黄色(Ry)滤光片504D”’的2×2的彩色滤光片图案510。蓝色-红色(Br)滤光片可由蓝色(B)滤光片取代，且红色-黄色(Ry)滤光片(例如，625nm至690nm)可由红色(R)滤光片取代。除了图5C至图5E所示的彩色滤光片组合之外，也可能存在其他彩色滤光片组合。彩色滤光片的所述波长范围仅作为实例。也可使用其他数字(波长)。
二向色分光镜416可为包括两个棱镜及在两个棱镜之间具有二向色滤光片的任何分光镜。二向色滤光片可为多层干涉滤光片(multi-layer interference filter)。举例来说，根据本发明，二向色滤光片如图6所示具有滤光片响应600。举例来说，滤光片响应600示出波长处于505nm至575nm波段中的绿色光透射穿过二向色分光镜416。波长处于505nm至575nm波段外的其余光被二向色分光镜416反射。换句话说，二向色滤光片透射一颜色波段的光而反射所述颜色波段外的所有颜色的光。二向色滤光片也可能反射一颜色波段的光而透射所述颜色波段外的所有颜色的光。
在实施例中，二向色分光镜416可为从二向色分光镜晶片单体化出的晶片级二向色分光镜。举例来说，在2015年01月26日提出申请的美国专利申请第14/605,554号中公开了偏振分光镜晶片及其制造方法，所述美国专利申请已转让给当前申请的受让人。因此，美国专利申请第14/605,554号并入本申请供参考。偏振分光镜透射具有第一偏振的光且反射具有第二偏振的光，其中第一偏振与第二偏振正交。另一方面，二向色分光镜透射一颜色波段的光而反射所述颜色波段外的所有颜色的光。
图7A示出根据本发明的示例性二向色分光镜晶片702的剖视图。图7B示出根据本发明的示例性二向色分光镜晶片702的俯视图。图7C示出根据本发明的示例性二向色分光镜晶片702的透视图。图7A是沿图7B所示线AA的剖视图。二向色分光镜晶片702包括多个晶片级二向色分光镜704。举例来说，在沿线B及线C对二向色分光镜晶片702进行切割之后可获得包括晶片级二向色分光镜的条形。另外，在沿线E及线F对包括晶片级二向色分光镜的条形进行切割之后，会获得单独的晶片级二向色分光镜704。应理解，图7A至图7C是示意性表示形式。二向色分光镜晶片702具有比图7A至图7C所示更多的晶片级二向色分光镜704。举例来说，为将晶片级二向色分光镜(例如，晶片级二向色分光镜704)单体化，在正交方向(例如，线B及线C方向以及线E及线F方向)上重复地对二向色分光镜晶片702进行切割。
相似地，第二成像镜头418可为晶片级镜头。图8A示出根据本发明的示例性镜头晶片802的剖视图。图8B示出根据本发明的示例性镜头晶片802的俯视图。图8C示出根据本发明的示例性镜头晶片802的透视图。图8A是沿图8B所示线GG的剖视图。镜头晶片802包括多个晶片级镜头804。应理解，图8A至图8C是示意性表示形式。镜头晶片802具有比图8A至图8C所示更多的晶片级镜头804。举例来说，为将晶片级镜头804单体化，在正交方向(例如，线H及线I方向以及线J及线K方向)上重复地对镜头晶片802进行切割。
图9示出根据本发明的制作二向色分光镜晶片的方法。将平面的二向色滤光片层902设置在平面的衬底层904上。平面的二向色滤光片层902可为多层干涉滤光片。将另一个平面的衬底层904设置在平面的二向色滤光片层902上，且将另一个平面的二向色滤光片层902设置在平面的衬底层904上。重复进行所述工艺以形成包括位于彼此顶部上的多个平面的衬底层904及多个二向色滤光片层902的区块900。
沿线L1、L2、L3、L4......对区块900进行对角线切割以形成二向色分光镜晶片920的切片。二向色分光镜晶片920包括衬底层904及位于两个衬底层904之间的二向色滤光片层902，每一个二向色滤光片层902沿对角线设置在两个衬底层904之间。举例来说，二向色分光镜晶片920可为图7C所示二向色分光镜晶片702。
图10示出根据本发明的包括设置在图像传感器晶片1002上的图7A至图7C所示二向色分光镜晶片702的实施例1000。图像传感器晶片1002包括多个第一图像传感器1004。在实施例中，第一图像传感器1004是单色图像传感器。可选地，在二向色分光镜晶片702上设置有图8A至图8C所示镜头晶片802。晶片级镜头804中的每一个与图像传感器晶片1002的第一图像传感器1004中的每一个及晶片级二向色分光镜704中的每一个对齐。
图11示出从图10所示实施例1000单体化出的单元1100。举例来说，沿线M1、M2、M3、......对实施例1000进行切割以形成单元1100。根据本发明，单体化的单元1100包括设置在第一图像传感器1004上的晶片级二向色分光镜704以及设置在晶片级二向色分光镜704上的晶片级镜头804。晶片级镜头804是可选的。换句话说，第一图像传感器1004安装在晶片级二向色分光镜704上。
图12示出作为具有双重图像传感器的成像系统的实施例的单体化的单元1200。根据本发明，第二图像传感器1204安装在图11所示实施例的晶片级二向色分光镜704的一侧上。入射光透射穿过晶片级镜头804且入射在晶片级二向色分光镜704上。一颜色波段的光(例如，绿色光)朝透光侧透射过二向色分光镜704且入射在第一图像传感器1004上。其余的光被二向色分光镜704朝反光侧反射且入射在第二图像传感器1204上。第一图像传感器1004可为图4所示第一个图像传感器408A，且第二图像传感器1204可为图4所示第二个图像传感器408B。
在实施例中，第一图像传感器1004是优选地在其像素上不设置有彩色滤光片阵列的单色图像传感器。第二图像传感器1204是在其像素上设置有彩色滤光片阵列的彩色图像传感器。第一图像传感器1004与第二图像传感器1204分别拍摄由一颜色波段(例如，绿色)中的透射光形成的图像以及由所述颜色波段外的反射光形成的图像。由第一图像传感器1004拍摄的图像及由第二图像传感器1204拍摄的图像被组合形成单个彩色图像。作为具有双重图像传感器的成像系统的实施例的单体化的单元1200可装设在移动电话中。
应理解，晶片级二向色分光镜可由不是从二向色分光镜晶片单体化出的常规的二向色分光镜取代。也应理解，晶片级镜头可由例如模塑镜头等不是从镜头晶片单体化出的其他镜头取代。
参照图5A至图5E，彩色滤光片阵列可包括红色滤光片、蓝色滤光片、红色-蓝色滤光片、蓝色-红色滤光片、黄色滤光片、红色-黄色滤光片等。因此，可提供覆盖较大的国际照明委员会(Commission Internationale de l’Eclairage/International Commission onIllumination，CIE)颜色表的颜色较丰富的图像。另外，由于在第一图像传感器1004(图像传感器408A)的像素上未设置有绿色滤光片，因此所述图像传感器对于绿色的敏感度高于在像素上设置有绿色滤光片的传统图像传感器的对于绿色的敏感度。另外，不需要对绿色图像分量进行插入或马赛克。
参照图3，合光棱镜是通过对四个三棱镜进行组合制成，因而合光棱镜无法被制造成图9所示的二向色分光镜晶片。合光棱镜无法用于在单体化之前以晶片级处理的图12所示单体化的单元1200中。与不是晶片级二向色分光镜的常规二向色分光镜相比，合光棱镜可能甚至更昂贵。
尽管在本文中已关于示例性实施例及实践本发明的最佳方式阐述了本发明，然而对所属领域中的普通技术人员来说应显而易见的是，在不背离本发明的精神及范围的条件下可对本发明作出对于各种实施例的许多修改、改良、及子组合、改变、以及变化。
以上权利要求书中所使用的用语不应被视为将本发明限制到本说明书及权利要求书中所公开的具体实施例。而是，所述范围应完全由以上权利要求书来确定，此应根据已建立的权利要求解释原则来理解。本说明书及各个图因此应被视为说明性而非限制性的。

Claims (20)

1.一种拍摄物体的图像的成像系统，其特征在于，包括：
第一镜头；
二向色分光镜，具有设置在两个棱镜之间的二向色滤光片，其中所述二向色滤光片透射一颜色波段的光并反射所述颜色波段外的所有颜色的光；
第一图像传感器，拍摄由所述颜色波段中的所述透射光形成的图像；以及
第二图像传感器，拍摄由所述颜色波段外的所述反射光形成的图像；
其中所述第一图像传感器是单色图像传感器且所述第二图像传感器是彩色图像传感器，所述彩色图像传感器具有设置在所述第二图像传感器的像素上的彩色滤光片阵列；
其中由所述第一图像传感器拍摄的所述图像及由所述第二图像传感器拍摄的所述图像被组合形成单个彩色图像。
2.根据权利要求1所述的拍摄物体的图像的成像系统，其特征在于，所述第一图像传感器是在所述第一图像传感器的像素上不设置有彩色滤光片阵列的单色图像传感器。
3.根据权利要求1所述的拍摄物体的图像的成像系统，其特征在于，所述二向色分光镜是从二向色分光镜晶片单体化出的晶片级二向色分光镜，且其中所述二向色分光镜晶片是通过对包括多个平面的衬底层及多个平面的二向色滤光片层的区块沿对角线进行切割而形成，所述多个二向色滤光片层中的每一个设置在所述多个衬底层中的两个衬底层之间。
4.根据权利要求1所述的拍摄物体的图像的成像系统，其特征在于，所述颜色波段是绿色波段且所述第一图像传感器是绿色单色图像传感器。
5.根据权利要求1所述的拍摄物体的图像的成像系统，其特征在于，所述彩色滤光片阵列包括红色滤光片。
6.根据权利要求5所述的拍摄物体的图像的成像系统，其特征在于，所述彩色滤光片阵列还包括蓝色滤光片与黄色滤光片中的一个。
7.根据权利要求5所述的拍摄物体的图像的成像系统，其特征在于，所述彩色滤光片阵列还包括蓝色-红色滤光片、红色-蓝色滤光片、及红色-黄色滤光片中的一个。
8.根据权利要求1所述的拍摄物体的图像的成像系统，其特征在于，所述第一图像传感器及所述第二图像传感器安装在所述二向色分光镜的两侧上。
9.根据权利要求1所述的拍摄物体的图像的成像系统，其特征在于，还包括与所述第一图像传感器相对地设置在所述二向色分光镜上的第二镜头。
10.根据权利要求1所述的拍摄物体的图像的成像系统，其特征在于，所述成像系统装设在移动电话中。
11.一种包括拍摄物体的图像的成像系统的电子装置，其特征在于，所述成像系统包括：
第一镜头；
反射镜，将光学路径折叠90°；
二向色分光镜，具有设置在两个棱镜之间的二向色滤光片，其中所述二向色滤光片透射一颜色波段的光并反射所述颜色波段外的所有颜色的光；
第一图像传感器，拍摄由所述颜色波段中的所述透射光形成的图像；以及
第二图像传感器，拍摄由所述颜色波段外的所述反射光形成的图像；
其中所述第一图像传感器是单色图像传感器且所述第二图像传感器是彩色图像传感器，所述彩色图像传感器具有设置在所述第二图像传感器的像素上的彩色滤光片阵列；
其中由所述第一图像传感器拍摄的所述图像及由所述第二图像传感器拍摄的所述图像被组合形成单个彩色图像。
12.根据权利要求11所述的包括拍摄物体的图像的成像系统的电子装置，其特征在于，所述二向色分光镜是从二向色分光镜晶片单体化出的晶片级二向色分光镜，且其中所述二向色分光镜晶片是通过对包括多个平面的衬底层及多个平面的二向色滤光片层的区块沿对角线进行切割而形成，所述多个二向色滤光片层中的每一个设置在所述多个衬底层中的两个衬底层之间。
13.根据权利要求11所述的包括拍摄物体的图像的成像系统的电子装置，其特征在于，所述第一图像传感器及所述第二图像传感器安装在所述二向色分光镜的两侧上。
14.根据权利要求11所述的包括拍摄物体的图像的成像系统的电子装置，其特征在于，所述成像系统还包括与所述第一图像传感器相对地设置在所述二向色分光镜上的第二镜头。
15.根据权利要求11所述的包括拍摄物体的图像的成像系统的电子装置，其特征在于，所述电子装置包括移动电话。
16.一种形成成像系统的方法，其特征在于，包括：
提供具有多个第一图像传感器的图像传感器晶片，所述多个第一图像传感器是单色图像传感器；
提供具有多个晶片级二向色分光镜的二向色分光镜晶片，所述多个晶片级二向色分光镜中的每一个具有透光侧及反光侧；
将所述二向色分光镜晶片设置在所述图像传感器晶片上；
对所述图像传感器晶片及所述二向色分光镜晶片进行切割，以形成包括所述多个晶片级二向色分光镜中的一个及所述多个第一图像传感器中的一个的单体化单元，所述第一图像传感器安装在所述晶片级二向色分光镜的所述透光侧上；以及
将第二图像传感器安装在单体化的所述晶片级二向色分光镜的所述反光侧上，所述第二图像传感器是彩色图像传感器。
17.根据权利要求16所述的形成成像系统的方法，其特征在于，还包括：
提供具有多个晶片级镜头的镜头晶片；以及
在对所述图像传感器晶片及所述二向色分光镜晶片进行切割之前，将所述镜头晶片设置在所述二向色分光镜晶片上。
18.根据权利要求16所述的形成成像系统的方法，其特征在于，提供所述二向色分光镜晶片包括：
形成包括多个平面的衬底层及多个平面的二向色滤光片层的区块，所述多个二向色滤光片层中的每一个设置在所述多个衬底层中的两个衬底层之间；以及
对所形成的所述区块沿对角线进行切割。
19.根据权利要求18所述的形成成像系统的方法，其特征在于，所述多个二向色滤光片层中的每一个将朝向所述透光侧的一颜色波段的光透射且将朝向所述反光侧的所述颜色波段外的所有颜色的光反射。
20.根据权利要求19所述的形成成像系统的方法，其特征在于，所述颜色波段是绿色波段。
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