CN108700472A - 使用相对的滤光器掩模进行相位检测自动聚焦 - Google Patents

使用相对的滤光器掩模进行相位检测自动聚焦 Download PDF

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Abstract

用于相位检测自动聚焦的示例传感器包括多个光电二极管以捕获多个波长的光。示例传感器还包括滤色器阵列，该滤色器阵列包括与多个光电二极管相对应的交替的彩色通过滤光器的格栅。示例传感器还包括掩模，该掩模包括多个滤光器，以通过阻挡至少两个交替的彩色通过滤光器的相对部分上的光带来分离光带。

Description

使用相对的滤光器掩模进行相位检测自动聚焦
相关申请的交叉引用
本申请要求Ollila等人于2016年3月11日递交的名称为“Phase DetectionAutofocus Using Opposing Filter Masks(使用相对的滤光器掩模进行相位检测自动聚焦)”、序列号为15/067,269的美国专利申请的申请日的权益，并且该美国专利申请通过引用并入本文。
背景技术
具有多个透镜元件的成像设备通常包括自动聚焦功能，该功能自动地将透镜聚焦到要拍摄的对象的距离。例如，可以分别分析从对象反射并以不同角度进入透镜的光来确定为聚焦在对象上而要执行的调整的量。
附图说明
图1是示出可用于基于相移的自动聚焦的示例计算设备的框图；
图2是示出具有掩模(mask)的示例滤色器阵列的框图；
图3是示出具有掩模的另一示例滤色器阵列的框图；
图4是示例双层相位检测自动聚焦机构的横截面；
图5是具有集成掩模的示例相位检测自动聚焦机构的横截面；
图6是具有双光圈透镜的示例成像设备的横截面；以及
图7是示出用于调整自动聚焦机构的方法的流程图；以及
图8是示出用于调整自动聚焦机构的电子滤光器的方法的流程图。
本公开和附图通篇使用相同的数字来引用相似的组件和特征。100系列中的数字指的是最初在图1中找到的特征；200系列中的数字指的是最初在图2中找到的特征；以此类推。
具体实施方式
相位检测自动聚焦(PDAF)可以分析从对象反射并以不同角度进入透镜的光来确定为聚焦在对象上而要对透镜执行的调整的量。传统上，数字单透镜反射(DSLR)相机中的PDAF除了成像传感器之外还通过单独的PDAF传感器来实现，但最近传感器上的(on-sensor)PDAF也是可用的。传感器上的PDAF包括在成像传感器中使用PDAF功能。
本公开一般涉及用于基于PDAF来自动聚焦透镜的技术。具体地，本文所描述的技术包括用于基于在已经经由半透明掩模分离的光带中检测到的相移来自动聚焦透镜的装置、方法、和传感器。在一些示例中，光带可以是近红外光带。掩模可以是截止滤光器，其可以阻挡成像设备中的光电二极管的相对部分上的光带。在被阻挡的光带外的光可以被允许通过截止滤光器。例如，可以在成像传感器中的一个光电二极管的左侧应用掩模，并且可以在另一光电二极管的右侧应用掩模。然后可以计算单独的检测之间的相移。然后可以使用计算出的相移来调整自动聚焦机构。此外，在一些示例中，掩模可以集成到成像设备的滤色器阵列(CFA)中。在一些示例中，双光圈可以用在成像设备的透镜中以增加进入透镜的光带的量。在一些示例中，电子截止滤光器可用于在图像捕获期间滤除光带。本文所描述的技术使得光带能够通过相移检测来用于自动聚焦，而不会降低彩色图像捕获的分辨率或增加使用附加像素时的数据处理量。因此，本文所描述的技术在使用了具有传感器上的相位检测自动聚焦的红绿蓝红外(RGB-IR)传感器的成像设备中特别有用，因为传感器上的相位检测自动聚焦使用与用于图像捕获的传感器相同的传感器来进行自动聚焦。此外，这些技术使所有红绿蓝(RGB)像素都能够用于PDAF，这在有难度的对象纹理的情况下提供更鲁棒的聚焦，并为PDAF信号提供更好的SNR。此外，与使用双像素以改进自动聚焦的方法相比，使用更少的输出数据。此外，通过使用IR灯，这些技术可以在弱光条件下表现良好。最后，这些技术可以在拍摄红外图像时使用RGB像素进行聚焦，而不是保留红外像素中的一些来用于自动聚焦，从而提高红外图像的分辨率。
此外，在一些情况下，本文所描述的技术还可用于提供改进的深度检测。在一些示例中，为了相位检测自动聚焦，可以通过使用RGB像素来生成改进的单眼深度图。例如，由于深度检测像素可以在相同的硅上，因此可以经历更少的对准问题，例如，使用两个相机的基于立体的深度检测所具有的那些问题。此外，机械结构不需要像基于立体的深度检测那样刚性，并且还避免了与热相关的弯曲和器件集成问题。
本文所使用的彩色通过滤光器是允许特定光带的波长通过的光学滤光器。例如，近红外(NIR)通过滤光器可以允许波长为约700至1400纳米的光带通过滤光器，同时阻挡该范围之外的所有波长的光。本文所使用的截止滤光器指的是阻挡特定范围波长的光通过的光学滤光器。例如，近红外截止滤光器可阻挡波长为约800至1000纳米的光带通过滤光器，同时允许在该范围之外的所有波长的光自由通过。
现在参考图1，示出了示出可以用于基于相移的自动聚焦的示例成像设备的框图。成像设备100可以是例如膝上型计算机、台式计算机、平板计算机、移动设备、或相机等。成像设备100可以包括：中央处理单元(CPU)102，其被配置为执行存储的指令；以及存储器设备104，其存储可由CPU 102执行的指令。CPU 102可以通过总线106耦合到存储器设备104。另外，CPU 102可以是单核处理器、多核处理器、计算集群、或任何数目的其他配置。此外，成像设备100可以包括不止一个CPU 102。在一些示例中，CPU 102可以是具有多核处理器架构的片上系统(SoC)。在一些示例中，CPU 102可以是用于图像处理的专用数字信号处理器(DSP)。存储器设备104可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、或任何其他合适的存储器系统。例如，存储器设备104可以包括动态随机存取存储器(DRAM)。
存储器设备104可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、或任何其他合适的存储器系统。例如，存储器设备104可以包括动态随机存取存储器(DRAM)。存储器设备104可以包括设备驱动器110，其被配置为执行用于设备发现的指令。设备驱动器110可以是软件、应用程序、应用代码等。
CPU 102可以通过总线106链接到近红外(NIR)灯108。例如，NIR灯108可以是NIRLED，或NIR波段中的任何其他合适的光源。
CPU 102还可以通过总线106链接到显示接口110，显示接口110被配置为将成像设备100连接到显示设备112。显示设备112可以包括显示屏，其作为成像设备100的内置组件。显示设备112还可以包括计算机监视器、电视、或投影仪等，它们在成像设备100内部或外部连接到成像设备100。
CPU 102可以通过总线106链接到透镜114的自动聚焦机构。例如，透镜114可以包括一个或多个玻璃元件，它们可以被调整为将光聚焦到传感器116上。传感器116也可以通过总线106链接到CPU 102。传感器116可以包括近红外掩模118。例如，NIR 118掩模可以是阻挡光电二极管的一部分接收NIR波段的光的截止滤光器。
成像设备100还包括存储设备120。存储设备120是物理存储器，例如，硬盘驱动器、光盘驱动器、拇指驱动器、驱动器阵列、固态驱动器、或其任何组合。存储设备120还可以包括远程存储驱动器。存储设备120包括移位计算器122。移位计算器122可以接收检测到的来自至少两个光电二极管的分离的光射角的光强度。然后，移位计算器122可以基于分离的光射角来计算移位量和移位方向。本文所使用的移位方向指的是为了聚焦在作为正在聚焦的光的反射源的对象上透镜要移动的方向。本文所使用的移位量指的是为了聚焦在作为正在聚焦的光的反射源的对象上透镜要在移位方向上移动的距离量。例如，移位计算器122可以基于分离的光射角的顺序来计算移位方向。移位计算器122可以基于检测到的分离的光射角之间的相移量来计算移位量。移位计算器122还可以基于计算出的移位量和移位方向来调整自动聚焦机构。
成像设备100还可以包括网络接口控制器(NIC)124。NIC 124可以被配置为将成像设备100通过总线106连接到网络126。网络126可以是广域网(WAN)、局域网(LAN)、或互联网等。在一些示例中，设备可以通过无线技术与其他设备进行通信。例如，设备可以经由无线局域网连接与其他设备进行通信。在一些示例中，设备可以经由或类似技术与其他设备连接和通信。
图1的框图不旨在指示成像设备100将包括图1中所示的全部组件。反而，成像设备100可以包括更少的或图1中未示出的附加的组件，例如，附加的滤光器、附加的透镜等。根据具体实现方式的细节，成像设备100可以包括图1中未示出的任何数目的附加组件。此外，CPU 102的任何功能可以部分地或完全地在硬件中和/或在处理器中实现。例如，相移计算器122的功能可以用专用集成电路来实现，在处理器中实现的逻辑中实现，在专用图形处理单元中实现的逻辑中实现，或在任何其他设备中实现。
图2是示出具有掩模的示例滤色器阵列的框图。示例滤色器阵列通常由参考数字200表示，并且可以使用上面的图1的成像设备100来实现。例如，示例滤色器阵列200可以在上面的图1的传感器中实现。
示例滤色器阵列200包括两个红色通过滤光器202、两个绿色通过滤光器204、两个蓝色通过滤光器206、以及两个红外(IR)通过滤光器208。例如，IR通过滤光器208可以是近红外(NIR)通过滤光器。在一些示例中，两个红色通过滤光器202、两个绿色通过滤光器204、两个蓝色通过滤光器206也使NIR光带通过。掩模210被示出为覆盖红色通过滤光器202、绿色通过滤光器204、和蓝色通过滤光器206的一部分。例如，掩模210可以是截止NIR滤光器。在一些示例中，由掩模210阻挡的波长可以在约800纳米至约1000纳米的NIR波段中。滤色器阵列200的被掩蔽的部分也由线212指示，并且滤色器阵列200的未被掩蔽的部分由线214指示。
如图2所示，R-G-B-IR滤光器阵列200被设计为具有4×2的CFA图案而非典型的2×2的CFA图案。例如，从z轴的角度来看，滤光器阵列200在x轴上的颜色的数目可以是y轴上的颜色的数目的两倍。例如，x方向可以是其中光电二极管的相对部分被掩蔽的方向。滤光器阵列200可以具有应用于其红色通过滤光器202、绿色通过滤光器204、和蓝色通过滤光器206的一部分的半透明掩模210。例如，掩模210可以是NIR截止滤光器，其阻挡NIR波段中的光波长，但允许所有其他光带通过。因此，NIR光将在滤色器阵列的被掩蔽部分210中被阻挡，但红色、绿色、和蓝色光带仍能够通过掩模210，然后分别通过红色通过滤光器202、绿色通过滤光器204、和蓝色通过滤光器206。具体地，每个RGB滤色器的左侧和每个RGB滤色器的右侧被示出为被掩模210掩蔽。因此，对于红色、绿色、和蓝色中的每种颜色，可以检测到的两个不同的NIR强度值。例如，微透镜可以与多个相关联的光电二极管中的每个光电二极管一起使用，以将光聚焦通过滤光器并且聚焦到光电二极管上，如下文关于图4和图5详细解释的。然后，根据下面在图7中描述的方法，检测到的NIR光值可以用于相位检测自动聚焦(PDAF)。PDAF的核心原理是将来自数码相机光圈的相对侧(例如，左侧和右侧)的光线分离。左信号和右信号之间的差异可以指示正确聚焦在与光线相对应的特定对象上所需的透镜移位的量和方向。
图2的图不旨在指示示例滤色器阵列200将包括图2中所示的所有组件。反而，可以使用更少或图2中未示出的附加的组件(例如，附加的红色滤光器、绿色滤光器、蓝色滤光器、IR滤光器、被掩蔽的部分等)来实现示例滤色器阵列200。例如，可以通过仅在一些颜色分量和/或空间区域中使用该PDAF方法来获得不同的PDAF与图像质量(IQ)与计算资源的权衡，如下面的图3中所解释的。
图3是示出具有掩模的另一示例滤色器阵列的框图。示例滤色器阵列通常由参考数字300表示，并且可以使用上面的图1的成像设备100来实现。例如，示例滤色器阵列300可以在上面的图1的传感器中实现。
示例滤色器阵列300包括一个未被掩蔽的红色通过滤光器302A、三个被掩蔽的红色通过滤光器302B、一个未被掩蔽的绿色通过滤光器304A、三个被掩蔽的绿色通过滤光器304B、一个未被掩蔽的蓝色通过滤光器306A、三个被掩蔽的蓝色通过滤光器306B、一个未被掩蔽的红外(IR)通过滤光器308A、以及三个被掩蔽的红外(IR)通过滤光器308B。例如，IR通过滤光器208可以是近红外(NIR)通过滤光器。在一些示例中，红色通过滤光器302A、302B、绿色通过滤光器304A、304B、蓝色通过滤光器306A、306B也使NIR光带通过。掩模210被示出为覆盖红色通过滤光器302B、绿色通过滤光器304B、蓝色通过滤光器306B、和IR通过滤光器308B的一部分。例如，掩模310可以是截止NIR滤光器。在一些示例中，掩模310所阻挡的波长可以在约800纳米至约1000纳米的NIR波段中。
在图3中，未被掩蔽的红通过滤光器色302A、绿色通过滤光器304A、和蓝色通过滤光器306A可用于捕获和重建图像以在对应的光电二极管的子集上预览，而其余二极管可用于自动聚焦。对于给定的颜色分量，最近的对应左右对的距离大于图2布局中的距离。在一些图像场景的情况下，这种增加的距离减小了自动聚焦的鲁棒性，但由于结构更简单，这样的设计制造起来可能更容易/更便宜。此外，未被掩蔽的IR通过滤光器308A可以用于IR帧重建。例如，可以使用左右对的红色掩蔽滤光器302B或绿色掩蔽滤光器304B来重建单眼深度图。例如，可以通过用于PDAF的同一差异计算来为每个颜色分量创建深度图。特定差异可以与使图像的该部分聚焦所需的特定透镜偏移相对应。如果当前透镜位置是已知的，则可以计算与其相对应的焦距，然后计算与偏移透镜位置相对应的焦距。通过对所有图像区域重复该操作，可以生成该图像的单眼深度图。
另外，图3的掩模310还包括NIR截止(滤光器)中较不频繁的空间变化。因此，掩模310制造起来可以更便宜且更容易。
图3的图不旨在指示示例滤色器阵列300将包括图3中所示的所有组件。相反，示例滤色器阵列300可以使用更少或图3中未示出的附加的组件(例如，附加的红色滤光器、绿色滤光器、蓝色滤光器、IR滤光器、被掩蔽的部分等)来实现。
图4是示例双层相位检测自动聚焦机构的横截面。双层相位检测自动聚焦机构通常由参考数字400表示，并且可以在图1的成像设备100中实现。例如，双层相位检测自动聚焦机构可以在图1的传感器中实现。
双层相位检测自动聚焦机构400包括与第一层中的两个红色通过滤光器404和两个绿色通过滤光器406相对应的多个微透镜402。在每个红色通过滤光器404和绿色通过滤光器406下面是包括透明(clear)部分408和被掩蔽的部分410的第二层。在第二层下面是多个红色像素412和绿色像素414。
在示例双层相位检测自动聚焦机构400中，来自待拍摄对象的反射光可以由微透镜402聚焦到对应的像素412、414上。例如，像素412、414可以是能够检测光强度的光电二极管。反射光可以首先通过红色通过滤光器404或绿色通过滤光器406。在一些示例中，红色通过滤光器404和绿色通过滤光器406使得NIR光也能够通过。然后，经滤光的光可以通过透明部分408和掩模410。在一些示例中，掩模410可以是阻挡NIR光带的NIR截止滤光器。因此，每对红色像素412和绿色像素414可以具有被阻挡NIR光的左侧和被阻挡NIR光的右侧。随后可以将被阻挡的NIR光的差异用于相位检测自动聚焦。
图4的图不旨在指示示例双层相位检测自动聚焦机构400将包括图4中所示的所有组件。反而，示例双层相位检测自动聚焦机构400可以使用更少或图4中未示出的附加的组件(例如，附加的通过滤光器、掩模、像素、微透镜等)来实现。
图5是具有集成掩模的示例相位检测自动聚焦机构的横截面。示例相位检测自动聚焦机构通常由参考数字500表示，并且可以使用图1的成像设备100来实现。例如，相位检测自动聚焦机构可以在图1的传感器中实现。
相位检测自动聚焦机构500包括多个微透镜502。在微透镜502下方是两个红色通过滤光器504、两个绿色通过滤光器506、两个双带R+NIR通过滤光器508、和两个双带G+NIR滤光器510的层。在滤光器层下面是用于检测光强度的多个红色像素512和绿色像素514。例如，像素512、514可以是光电二极管。
如图5所示，可以通过针对每个绿色像素514组合G+NIR通过滤光器510和绿色通过滤光器506以及针对每个红色像素512组合R+NIR通过滤光器508和红色通过滤光器504来形成单层滤光器。因此，如上面的图4所示，每个颜色像素512、514的交替部分可以使得NIR波段被阻挡，从而在像素512、514上产生不同的光强度。同样地，被阻挡的NIR光的差异随后可以用于相位检测自动聚焦。
图5的图不旨在指示示例相位检测自动聚焦机构500将包括图5中所示的所有组件。反而，示例相位检测自动聚焦机构500可以使用更少的或图5中未示出的附加组件(例如，附加的通过滤光器、像素、微透镜等)来实现。
图6是具有双光圈透镜的示例成像设备的横截面。示例成像设备通常由参考数字600表示，并且可以实现为上面图1的成像设备100。例如，双光圈透镜可以在图1的透镜中实现。
示例成像设备600包括片上系统(SoC)602、红外(IR)灯604、和成像传感器606。如箭头608所示，SoC 602电耦合到灯并且可以使得IR灯604闪烁。如箭头610所示，SoC 602也电耦合到图像传感器606，并且可以从图像传感器606接收传感器信息。成像设备600还包括允许红色、绿色、蓝色、近红外(NIR)波段中的光通过的RGB+IR通过滤光器。成像设备600还包括透镜系统614。透镜系统614可以通过多个所包括的透镜元件618来聚焦光束616。系统614还包括通过圆形不透明材料622形成的第一光圈620。例如，不透明材料622可以是黑色带。透镜系统614还包括通过圆形IR通过滤光器626形成的第二光圈624。透镜系统600还包括可调滤光器628。例如，可调滤光器628可以是电控液晶滤光器或电致变色滤光器。
从图6可见，成像设备600可以使用双光圈来增加在传感器606处接收的NIR能量的量。例如，与RGB波段中的光相比，更多的NIR波段中的光能够通过较大光圈620，因为RGB波段被IR通过滤光器626滤除。相对于其他波段，这可以增加可用于传感器606的NIR光的量。因此，高质量静止图像可以使用F2.0-F2.4的常规光圈，而IR光圈可以与F1.6一样大，例如，用于更好的低光灵敏度自动聚焦。因此，提供了更好的IR灵敏度，这意味着PDAF可以在比不使用IR灯的常规PDAF系统时更低的光照水平下工作。另外，因为较大光圈被用于IR目的而非用于彩色捕获图像，所以静止图像分辨率不会由于较大的光圈直径而劣化。因此，通过使用上述双光圈特征，可以相应地增加基于NIR波段的PDAF信号的信噪比(SNR)。
在一些示例中，成像设备600可以使用位于传感器顶部的电可调滤光器628，以在静止图像捕获期间最小化RGB中不需要的IR波长或在自动聚焦未激活时最小化视频/预览帧中不需要的IR波长。例如，可调滤光器628可以是NIR通过/截止滤光器。在一些示例中，可调滤光器可以基于液晶(LC)技术。例如，电流的存在或不存在可以使滤光器中的液晶被布置成允许或阻挡NIR波段。在一些示例中，通过选择激发频率、电压、和LC材料，可以使液晶层对于某些波长反射。例如，该层可以是5微米厚。在一些示例中，晶体排列和厚度也可以影响反射带宽。例如，可以使用不同的晶体排列和层厚度来实现不同的反射率。在一些示例中，如果频率改变，则材料变为散射。在一些示例中，如果禁用激励，则液晶层可以对所有带宽完全透射。在一些示例中，当一个液晶层通过偏振工作时，该层的最大反射率可以是50％。在一些示例中，可以添加第二液晶层以用于另一光偏振，并使两层的最大反射率达到100％反射。在一些示例中，对于用于反射的窄带，可以使用10微米厚的液晶层。因此，通过使用可调滤光器，当自动聚焦未激活时，可以增加RGB信号的SNR。此外，也可以减少颜色误差。例如，在R、G、和B信号中可能不需要NIR能量。通过在可调滤光器上使能全局IR截止来用于静止图像捕获，可以不需要通过数字手段来消除NIR的影响。这种全局IR截止可以增加颜色信号的SNR并实现更好的颜色准确性。
在一些示例中，可以包括附加特征以增加彩色图像质量。例如，可以使用4×4颜色转换矩阵(CCM)来减少NIR信号对RGB颜色分量的影响。例如，CCM中的第4分量可以是IR分量。替代地，可以应用更复杂的算法而非线性4×4矩阵运算。例如，可以使用合适的算法来改进常规3×3CCM之上的常规RGB图像颜色重现。
图6的图不旨在指示示例成像设备600将包括图6中所示的所有组件。反而，示例成像设备600可以使用更少或图6中未示出的附加的组件(例如，附加的传感器、灯、透镜元件、透镜、滤光器等)来实现。
图7是示出用于调整自动聚焦机构的方法的流程图。该示例方法通常由参考数字700表示，并且可以使用图1的成像设备100来实现。例如，该方法可以由上面的图1的处理器或上面的图6的SoC来执行。
在框702处，处理器从传感器接收分离的光带的检测。例如，传感器可以包括用于通过阻挡至少两个光电二极管的相对部分上的光带来分离光带的掩模。光带可以是近红外(NIR)波段。在一些示例中，可以通过应用于多个光电二极管的交替的左部分和右部分的滤光器来阻挡光带。例如，光电二极管可以被称为左类型和右类型像素。在一些示例中，滤光器可以是NIR截止滤光器。在一些示例中，处理器可以允许可调滤光器使可见RGB光通过。然后，处理器可以在接收到至少两个分离的检测之前调整可调滤光器以使光带和可见RGB光通过。
在框704处，处理器基于分离的光带的检测来计算移位方向和移位量。在一些示例中，计算相移包括计算移位方向和移位距离。例如，处理器可以基于分离的光检测来计算移位方向。例如，左平面可以被定义为包括接收在微透镜的左侧上的光的左类型像素。右平面同样可以被定义为包括在接收来自微透镜的光的传感器平面处的右类型像素。然后可以分析图像平面以确定相位差。在一些示例中，负相位差可以指示后焦点(backfocus)，并且正相位差可以指示前焦点(front focus)。本文所使用的后焦点指的是位于相机传感器后面的焦点，并且本文所使用的前焦点指的是位于相机传感器前面的焦点。例如，相位差可以是-2.52像素，其可以指示特定量的后焦点。基于所使用的特定透镜，自动聚焦机构可以相应地调整透镜，以使得焦点在相机传感器上。例如，处理器可以检测至少两个单独的检测之间的相移量，并基于检测到的相移量来计算移位量。
在框706处，处理器基于计算出的移位方向和移位量来调整自动聚焦机构。在一些示例中，处理器然后可以在调整自动聚焦机构之后调整可调滤光器以使可见RGB光通过。然后，处理器可以在自动聚焦机构被调整之后使传感器捕获图像。例如，由于应用了电子NIR截止滤光器的NIR波段，可以以较少的噪声捕获图像。
该过程流程图不旨在指示示例过程700的框将以任何特定顺序执行或者在每种情况下都包括全部框。此外，根据具体实现方式的细节，可以在示例过程700中包括未示出的任何数目的附加框。
图8是示出用于调整自动聚焦机构的电子滤光器的方法的流程图。该示例方法通常由参考数字800表示，并且可以使用图1的成像设备100来实现。例如，该方法可以由上述图1的处理器和图6的可调滤光器执行。
在框802处，处理器允许可调滤光器使可见RGB光通过可调滤光器。可调滤光器可以阻挡除可见RGB光之外的光带。例如，可调滤光器可以阻挡近红外光带。
在框804处，处理器调整可调滤光器以使IR+RGB光通过可调滤光器。例如，处理器可以允许近红外光和可见RGB光通过可调滤光器。
在框806处，成像设备执行自动聚焦。例如，可以根据上面的图7的方法来执行自动聚焦。
在框808处，处理器调整可调滤光器以允许可见RGB光通过可调滤光器。例如，可以将可调滤光器调整为再次阻挡可见RGB波段范围之外的光带。因此，可以通过在图像捕获期间捕获近红外光来执行自动聚焦而不影响彩色图像。
该过程流程图不旨在指示示例过程800的框将以任何特定顺序执行或者在每种情况下都包括所有框。此外，根据具体实现方式的细节，可以在示例过程800中包括未示出的任何数目的附加框。
示例
示例1是用于相位检测自动聚焦的装置。该装置包括：多个光电二极管，用于捕获多个波长的光。该装置还包括包括与多个光电二极管相对应的交替的彩色通过滤光器的格栅。该装置还包括掩模，包括多个滤光器以通过阻挡与交替的彩色通过滤光器相对应的至少两个光电二极管的相对部分上的光带来分离光带的检测，其中经分离的检测被用于相位检测自动聚焦。
示例2包括示例1的装置，包括或排除可选特征。在该示例中，光带包括近红外(NIR)波段。
示例3包括示例1至2中任一项的装置，包括或排除可选特征。在该示例中，多个滤光器包括近红外(NIR)截止滤光器，以阻挡NIR波段的光并同时允许NIR波段外的光通过。
示例4包括示例1至3中任一项的装置，包括或排除可选特征。在该示例中，彩色通过滤光器包括双通滤光器，以允许彩色波段和近红外波段通过彩色通过滤光器。
示例5包括示例1至4中任一项的装置，包括或排除可选特征。在该示例中，掩模经由交替的单色通过滤光器和双带通滤光器被集成到滤色器阵列中，其中，双带通滤光器使得彩色和近红外波段能够通过。
示例6包括示例1至5中任一项的装置，包括或排除可选特征。在该示例中，光带由红外(IR)灯生成。
示例7包括示例1至6中任一项的装置，包括或排除可选特征。在该示例中，交替的彩色通过滤光器的格栅包括4×2图案。
示例8包括示例1至7中任一项的装置，包括或排除可选特征。在该示例中，该装置包括颜色转换矩阵，以减少近红外信号对RGB颜色分量的影响。
示例9包括示例1至8中任一项的装置，包括或排除可选特征。在该示例中，该装置包括可调滤光器，以在相位检测自动聚焦之前允许近红外光通过，并在图像捕获之前阻挡近红外光。
示例10包括示例1至9中任一项的装置，包括或排除可选特征。在该示例中，该装置包括双光圈，以增加在多个光电二极管处接收的光带的量。
示例11是用于一种用于相位检测自动聚焦的系统。该系统包括成像传感器，包括多个光电二极管，用于捕获多个波长的光。该系统还包括透镜，用于将光聚焦到成像传感器上；滤色器阵列，包括与多个光电二极管相对应的交替的彩色通过滤光器的格栅。该系统还包括掩模，包括多个滤光器，以通过阻挡多个光电二极管中的至少两个光电二极管处的相对部分上的光带来将光带分离成分离的光射角。该系统还包括相位检测自动聚焦机构，以接收检测到的来自至少两个光电二极管的分离的光射角的光强度。相位检测自动聚焦机构还可以基于分离的光射角来计算移位量和移位方向。相位检测自动聚焦机构还可以基于计算出的移位量和移位方向来调整自动聚焦机构。
示例12包括示例11的系统，包括或排除可选特征。在该示例中，成像传感器用于在通过相位检测自动聚焦机构调整自动聚焦机构之后捕获照片。
示例13包括示例11至12中任一项的系统，包括或排除可选特征。在该示例中，光带包括近红外(NIR)波段。
示例14包括示例11至13中任一项的系统，包括或排除可选特征。在该示例中，多个滤光器包括近红外(NIR)截止滤光器，以阻挡NIR波段的光同时允许NIR波段外的光通过。
示例15包括示例11至14中任一项的系统，包括或排除可选特征。在该示例中，彩色通过滤光器包括双通滤光器，以允许彩色波段和近红外波段通过。
示例16包括示例11至15中任一项的系统，包括或排除可选特征。在该示例中，掩模经由交替的单色通过滤光器和双带通滤光器被集成到滤色器阵列中，其中，双带通滤光器使得彩色和近红外波段能够通过。
示例17包括示例11至16中任一项的系统，包括或排除可选特征。在该示例中，基于分离的光射角的顺序来计算移位方向，并且基于检测到的分离的光射角之间的相移量来计算移位距离。
示例18包括示例11至17中任一项的系统，包括或排除可选特征。在该示例中，该系统包括红外光源，以将近红外光投射到要在图像中捕获的一个或多个对象上。
示例19包括示例11至18中任一项的系统，包括或排除可选特征。在该示例中，透镜包括第一光圈和第二光圈，其中第一光圈允许多个波长进入透镜，第二光圈包括红外滤光器以允许红外光经由红外滤光器进入第一光圈并且允许多个波长进入第二光圈。
示例20包括示例11至19中任一项的系统，包括或排除可选特征。在该示例中，透镜包括电可调滤光器，用于允许近红外(NIR)光在相位检测自动聚焦期间通过电可调滤光器，并在图像捕获期间经由电可调滤光器阻挡NIR光。
示例21是一种用于调整自动聚焦机构的方法。该方法包括在处理器处接收来自传感器的至少两个分离的光带检测。传感器包括掩模，以通过阻挡至少两个光电二极管的相对部分上的光带来分离光带。该方法还包括经由处理器基于分离的光带检测来计算移位量和移位方向。该方法还包括经由处理器基于计算出的移位量和移位方向来调整自动聚焦机构。
示例22包括示例21的方法，包括或排除可选特征。在该示例中，计算移位量包括检测至少两个分离的检测之间的相移量并基于检测到的相移量来计算移位量。
示例23包括示例21至22中任一项的方法，包括或排除可选特征。在该示例中，计算移位方向包括检测至少两个分离的检测的顺序并基于检测到的至少两个分离的检测的顺序来计算移位方向。
示例24包括示例21至23中任一项的方法，包括或排除可选特征。在该示例中，该方法包括允许可调滤光器使可见RGB光通过。该方法还包括在接收至少两个分开的检测之前将可调滤光器调整为使光带和可见RGB光通过。该方法还包括在调整自动聚焦机构之后将可调滤光器调整为使可见RGB光通过。
示例25包括示例21至24中任一项的方法，包括或排除可选特征。在该示例中，该方法包括在自动聚焦机构被调整之后捕获图像。
示例26包括示例21至25中任一项的方法，包括或排除可选特征。在该示例中，计算移位量和移位方向包括分析左平面和右平面以确定相位差。
示例27包括示例21至26中任一项的方法，包括或排除可选特征。在该示例中，该方法包括基于分离的光带检测来计算深度图。
示例28包括示例21至27中任一项的方法，包括或排除可选特征。在该示例中，掩模包括近红外截止滤光器。
示例29包括示例21至28中任一项的方法，包括或排除可选特征。在该示例中，至少两个光电二极管的相对部分包括至少两个光电二极管的左部分和右部分。
示例30包括示例21至29中任一项的方法，包括或排除可选特征。在该示例中，光带包括近红外光波段。
示例31是一种用于相位检测自动聚焦的系统。该系统包括用于捕获多个波长的光的装置。该系统还包括用于将光聚焦到成像传感器上的装置。该系统还包括用于对交替颜色的光进行滤光的装置。该系统还包括用于通过阻挡多个光电二极管中的至少两个光电二极管处的相对部分上的光带来将光带分离成分离的光射角的装置。该系统包括用于接收检测到的来自至少两个光电二极管的分离的光射角的光强度的装置。该系统还包括用于基于分离的光射角来计算移位量和移位方向的装置。该系统还包括用于基于计算出的移位量和移位方向来调整自动聚焦机构的装置。
示例32包括示例31的系统，包括或排除可选特征。在该示例中，用于捕获光的装置在通过相位检测自动聚焦机构调整自动聚焦机构之后捕获照片。
示例33包括示例31至32中任一项的系统，包括或排除可选特征。在该示例中，光带包括近红外(NIR)波段。
示例34包括示例31至33中任一项的系统，包括或排除可选特征。在该示例中，用于分离光带的装置包括近红外(NIR)截止滤光器，以阻挡NIR波段的光同时允许NIR波段外的光通过。
示例35包括示例31至34中任一项的系统，包括或排除可选特征。在该示例中，用于滤光的装置包括双通滤光器，以允许彩色波段和近红外波段通过。
示例36包括示例31至35中任一项的系统，包括或排除可选特征。在该示例中，用于滤光的装置经由交替的单色通过滤光器和双带通滤光器被集成到滤色器阵列中，其中，双带通滤光器使得彩色和近红外波段能够通过。
示例37包括示例31至36中任一项的系统，包括或排除可选特征。在该示例中，基于分离的光射角的顺序来计算移位方向，并且基于检测到的分离的光射角之间的相移量来计算移位距离。
示例38包括示例31至37中任一项的系统，包括或排除可选特征。在该示例中，该系统包括用于将近红外光投射到要在图像中捕获的一个或多个对象上的装置。
示例39包括示例31至38中任一项的系统，包括或排除可选特征。在该示例中，用于使光聚焦的装置包括第一光圈和第二光圈，其中第一光圈允许多个波长进入透镜，第二光圈包括红外滤光器以允许红外光经由红外滤光器进入第一光圈并且允许多个波长进入第二光圈。
示例40包括示例31至39中任一项的系统，包括或排除可选特征。在该示例中，用于使光聚焦的装置包括电可调滤光器，以在相位检测自动聚焦期间允许近红外(NIR)光通过电可调滤光器，并在图像捕获期间经由电可调滤光器阻挡NIR光。
并非本文描述和示出的所有组件、特征、结构、特性等都必须包括在特定的一个或多个方面中。如果说明书阐述了组件、特征、结构、或特性“可以(may)”、“可能(might)”、“能够(can)”、或“能(could)”被包括，则例如该特定组件、特征、结构、或特性不一定被包括。如果说明书或权利要求提及“一个(a)”或“某个(an)”元件，那并不意味着仅有一个元件。如果说明书或权利要求提及“附加”元件，则不排除存在不止一个附加元件。
应注意的是，尽管已参考特定实现方式描述了一些方面，但根据一些方面的其他实现方式也是可能的。另外，附图中示出的和/或本文所描述的电路元件或其他特征的布置和/或顺序不需要以所示出和所描述的特定方式来布置。根据一些方面，许多其他布置是可能的。
在图中所示的每个系统中，在一些情况下，元件可以各自具有相同的参考数字或不同的参考数字，以表明所表示的元件可以是不同的和/或相似的。然而，元件可以足够灵活以具有不同的实现方式并且与本文示出或描述的系统中的一些或全部一起起作用。图中所示的各种元件可以相同或不同。哪个被称为第一元件，哪个被称为第二元件是任意的。
应理解的是，前述示例中的细节可用于一个或多个方面中的任何地方。例如，上面所描述的计算设备的全部可选特征也可以关于本文所描述的方法或计算机可读介质中的任一项来实现。此外，虽然本文可能已经使用流程图和/或状态图来描述各方面，但本技术不限于那些图或者本文相应的描述。例如，流程不需要穿过每个示出的框或状态或者以与本文所示出和描述的完全相同的顺序移动。
本技术不限于本文列出的具体细节。实际上，受益于本公开的本领域技术人员将理解的是，可以在本技术的范围内对前述描述和附图进行许多其他变型。因此，所附权利要求包括限定本技术范围的任何修改。

Claims (25)

1.一种用于相位检测自动聚焦的装置，包括：
多个光电二极管，用于捕获多个波长的光；
滤色器阵列，包括与所述多个光电二极管相对应的交替的彩色通过滤光器的格栅；以及
掩模，包括多个滤光器以通过阻挡与所述交替的彩色通过滤光器相对应的至少两个光电二极管的相对部分上的光带来分离光带的检测，其中经分离的检测被用于相位检测自动聚焦。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光带包括近红外(NIR)波段。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个滤光器包括近红外(NIR)截止滤光器，以阻挡NIR波段的光同时允许NIR波段外的光通过。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述彩色通过滤光器包括双通滤光器，以允许彩色波段和近红外波段通过所述彩色通过滤光器。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述掩模经由交替的单色通过滤光器和双带通滤光器被集成到所述滤色器阵列中，其中，所述双带通滤光器使得彩色和近红外波段能够通过。
6.根据权利要求1-5中的任何组合所述的装置，其中，所述光带由红外(IR)灯生成。
7.根据权利要求1-5中的任何组合所述的装置，其中，所述交替的彩色通过滤光器的格栅包括4×2图案。
8.根据权利要求1-5中的任何组合所述的装置，包括颜色转换矩阵，以减少近红外信号对RGB颜色分量的影响。
9.根据权利要求1-5中的任何组合所述的装置，包括可调滤光器，以在相位检测自动聚焦之前允许近红外光通过，并在图像捕获之前阻挡近红外光。
10.根据权利要求1-5所述的装置，包括双光圈，以增加在所述多个光电二极管处接收的光带的量。
11.一种用于调整自动聚焦机构的方法，包括：
在处理器处从传感器接收至少两个分离的光带的检测，其中，所述传感器包括掩模，以通过阻挡至少两个光电二极管的相对部分上的光带来分离所述光带；
经由所述处理器基于所述分离的光带的检测来计算移位量和移位方向；以及
经由所述处理器基于计算出的移位量和移位方向来调整自动聚焦机构。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，计算所述移位量包括：
检测所述至少两个分离的检测之间的相移量；以及
基于检测到的相移量来计算所述移位量。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，计算所述移位方向包括：
检测所述至少两个分离的检测的顺序；以及
基于检测到的所述至少两个分离的检测的顺序来计算所述移位方向。
14.根据权利要求11所述的方法，包括：
允许可调滤光器使可见RGB光通过；
在接收所述至少两个分离的检测之前将所述可调滤光器调整为使所述光带和可见RGB光通过；以及
在调整所述自动聚焦机构之后将所述可调滤光器调整为使可见RGB光通过。
15.根据权利要求11所述的方法，包括在所述自动聚焦机构被调整之后捕获图像。
16.根据权利要求11-15中的任何组合所述的方法，其中，计算所述移位量和所述移位方向包括分析左平面和右平面以确定相位差。
17.根据权利要求11-15中的任何组合所述的方法，还包括基于所述分离的光带的检测来计算深度图。
18.根据权利要求11-15中的任何组合所述的方法，其中，所述掩模包括近红外截止滤光器。
19.根据权利要求11-15中的任何组合所述的方法，其中，所述至少两个光电二极管的相对部分包括所述至少两个光电二极管的左部分和右部分。
20.根据权利要求11-15中的任何组合所述的方法，其中，所述光带包括近红外光波段。
21.一种用于相位检测自动聚焦的系统，包括：
成像传感器，包括多个光电二极管，用于捕获多个波长的光；
透镜，用于将光聚焦到所述成像传感器上；
滤色器阵列，包括与所述多个光电二极管相对应的交替的彩色通过滤光器的格栅；
掩模，包括多个滤光器，以通过阻挡所述多个光电二极管中的至少两个光电二极管处的相对部分上的光带来将所述光带分离成分离的光射角；以及
相位检测自动聚焦机构，用于：
接收检测到的来自所述至少两个光电二极管的所述分离的光射角的光强度；
基于所述分离的光射角来计算移位量和移位方向；以及
基于计算出的移位量和移位方向来调整自动聚焦机构。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述成像传感器在所述自动聚焦机构通过所述相位检测自动聚焦机构被调整之后捕获照片。
23.根据权利要求21所述的系统，其中，所述光带包括近红外(NIR)波段。
24.根据权利要求21-23中的任何组合所述的系统，其中，所述多个滤光器包括近红外(NIR)截止滤光器，以阻挡NIR波段的光同时允许NIR波段外的光通过。
25.根据权利要求21-23中的任何组合所述的系统，其中，所述彩色通过滤光器包括双通滤光器，以允许彩色波段和近红外波段通过。
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