CN110445973B - 微透镜阵列的排布方法、图像传感器、成像系统及电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种微透镜阵列的排布方法。微透镜阵列的排布方法用于成像系统，成像系统包括图像传感器及透镜组，透镜组包括至少一个自由曲面透镜，图像传感器包括像素陈列及微透镜阵列，像素与微透镜一一对应，排布方法包括：获取透镜组在图像传感器上的主光线入射角、图像传感器的预定连线、及像素的像高之间的映射关系；及依据映射关系、目标像素所在的预定连线及目标像素的像高，获取与目标像素对应的目标微透镜的偏移量。本申请还公开了一种图像传感器、成像系统及电子装置。透镜组与微透镜阵列能够较地好匹配，提高图像传感器采集的图像的质量。

Description

微透镜阵列的排布方法、图像传感器、成像系统及电子装置

技术领域

本申请涉及成像设备技术领域，更具体而言，涉及一种微透镜阵列的排布方法、图像传感器、成像系统及电子装置。

背景技术

在相关技术中，图像传感器通过接受穿过镜头的光线以进行成像，镜头中的镜片通常采用旋转对称镜片，穿过镜头并到达图像传感器的主光线入射角与像高存在线性相关的特点，为了适应这一特点，通常会对图像传感器中的微透镜进行偏移设置，像高增大，微透镜被设置的偏移的量也增大，相同像高下的微透镜偏移的量相同，然而，对于存在自由曲面透镜的镜头而言，即便是相同的像高，镜头的主光线入射角也是不相同的，上述的设置微透镜偏移的方式会导致微透镜阵列与镜头不匹配，并造成成像质量的恶化。

发明内容

本申请实施方式提供一种微透镜阵列的排布方法、图像传感器、成像系统及电子装置。

本申请实施方式的微透镜阵列的排布方法用于成像系统，所述成像系统包括图像传感器及透镜组，所述透镜组包括至少一个自由曲面透镜，所述图像传感器包括像素陈列及微透镜阵列，所述像素与所述微透镜一一对应，所述排布方法包括：获取所述透镜组在所述图像传感器上的主光线入射角、所述图像传感器的预定连线、及所述像素的像高之间的映射关系；及依据所述映射关系、目标像素所在的预定连线及所述目标像素的像高，获取与所述目标像素对应的目标微透镜的偏移量。

在某些实施方式中，所述预定连线包括第一对称轴、第二对称轴及对角线；所述依据所述映射关系、目标像素所在的预定连线及所述目标像素的像高，获取与所述目标像素对应的目标微透镜的偏移量，包括：在目标像素为位于所述第一对称轴上的第一目标像素时，依据所述第一对称轴上的映射关系及第一目标像素的像高，获取与所述第一目标像素对应的第一目标微透镜的第一偏移量；在目标像素为位于所述第二对称轴上的第二目标像素时，依据所述第二对称轴上的映射关系及第二目标像素的像高，获取与所述第二目标像素对应的第二目标微透镜的第二偏移量；及在目标像素为位于所述对角线上的第三目标像素时，依据所述对角线上的映射关系及目标像素的像高，获取与第三目标像素对应的第三目标微透镜的第三偏移量。

在某些实施方式中，所述图像传感器的成像面呈矩形，所述第一对称轴为所述矩形的一条对称轴，所述第二对称轴为所述矩形的另一条对称轴，所述对角线为所述矩形的对角线。

在某些实施方式中，所述排布方法还包括：依据位于相同像高处的所述第一目标微透镜、所述第二目标微透镜及所述第三目标微透镜的偏移量，计算位于同一像高处且位于所述第一对称轴、所述第二对称轴及所述对角线之外的目标像素对应的目标微透镜的偏移量。

在某些实施方式中，在所述图像传感器的俯视视角下，所述像素的中心与所述图像传感器的中心的连线为第一连线，所述像素的中心与所述微透镜的中心的连线为第二连线，所述第一连线与所述第二连线的夹角为偏移角，所述排布方法还包括：依据所述透镜组的像面在所述第一对称轴的方向上与在所述第二对称轴的方向上的畸变差的绝对值，计算所述微透镜的偏移角。

在某些实施方式中，所述畸变差的绝对值为[10％，20％]时，所述偏移角为[3度，5度]；所述畸变差的绝对值为[5％，10％)时，所述偏移角为[1度，3度)；所述畸变差的绝对值为[0，5％)时，所述偏移角为[0度，1度)。

本申请实施方式的图像传感器用于成像系统，所述成像系统包括图像传感器及透镜组，所述透镜组包括至少一个自由曲面透镜，所述图像传感器包括像素阵列及微透镜阵列，所述像素与所述微透镜一一对应；位于所述图像传感器的预定连线处的目标像素与对应的目标微透镜互相偏移，入射到所述目标微透镜的主光线入射角、所述目标微透镜所在的预定连线、及所述目标微透镜对应的目标像素的像高满足所述透镜组在所述图像传感器上的主光线入射角、所述图像传感器的预定连线、及所述像素的像高之间的映射关系。

在某些实施方式中，所述图像传感器的成像面呈矩形，所述预定连线为所述矩形的两条对称轴及对角线。

本申请实施方式的成像系统包括透镜组及本申请任一实施方式所述的图像传感器，所述透镜组包括至少一个自由曲面透镜；光线穿过所述透镜组后到达所述图像传感器。

本申请实施方式的电子装置包括壳体及本申请实施方式的成像系统，所述成像系统安装在所述壳体上。

本申请实施方式的微透镜阵列的排布方法、图像传感器、成像系统及电子装置中，由于微透镜阵列中的目标微透镜与目标像素之间互相偏移，且入射到目标微透镜的主光线入射角、目标微透镜所在的预定连线、及目标微透镜对应的目标像素的像高满足透镜组在图像传感器上的主光线入射角、图像传感器的预定连线、及像素的像高之间的映射关系，使得透镜组与微透镜阵列能够较地好匹配，提高图像传感器采集的图像的质量。

本申请的实施方式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，或通过本申请的实施方式的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/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是本申请实施方式的电子装置的结构示意图；

图2是本申请实施方式的成像系统的结构示意图；

图3是现有实施方式的图像传感器的结构示意图；

图4是本申请实施方式的微透镜阵列的排布方法的流程示意图；

图5是本申请实施方式的透镜组在图像传感器上的主光线入射角、图像传感器的预定连线、及像素的像高之间的映射关系示意图；

图6是本申请实施方式的图像传感器的结构示意图；

图7是本申请实施方式的图像传感器的结构示意图；

图8至图10是本申请实施方式的微透镜阵列的排布方法的流程示意图；

图11是本申请实施方式的成像系统的成像原理示意图；

图12是本申请实施方式的图像传感器的部分结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

另外，下面结合附图描述的本申请的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请的实施方式，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1及图2，本申请实施方式的电子装置1000包括壳体200及成像系统100。成像系统100安装在壳体200上。电子装置1000可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、游戏机、头显设备、单反相机等，本申请说明书以电子装置1000是手机为例进行说明，可以理解，电子装置1000的具体类型不限于手机。

壳体200可以包括前壳、后壳及中框等，壳体200上可以用于安装电子装置1000的成像系统100、供电系统、显示屏300等。壳体200包括正面201及背面202，正面201与背面202相背。显示屏300可以安装在正面201，成像系统100安装在壳体200上后可以从正面201露出，或者从背面202露出，或者同时设置有从正面201露出的成像系统100及从背面202露出的成像系统100。另外，成像系统100还可以设置在显示屏300下，成像系统100接收穿过显示屏300的光线以进行成像。

成像系统100可以是图像采集装置、相机等形式的成像系统100。成像系统100的数量可以是一个或多个，例如一个成像系统100为广角相机、一个成像系统100为长焦相机、一个成像系统100为潜望式相机等。在一个例子中，成像系统100可以通过接收可见光以生成可见光图像，在另一个例子中，成像系统100可以通过接收不可见光(例如红外光)以生成不可见光图像(例如红外图像)。成像系统100包括透镜组20及图像传感器10。可以理解，成像系统100还可以包括外壳、滤光片、图像处理电路等，在此不作限制。

请参阅图2，透镜组20可以包括一个或多个透镜，以透镜组20包括多个透镜为例，多个透镜之间的距离可以是固定的，多个透镜之间的距离也可以是可变的。本申请实施方式的透镜组20中至少包括一个自由曲面透镜。其中，透镜的入光面或出光面中的一个或两个为非旋转对称的面时，该透镜可以称为自由曲面透镜。在一个例子中，自由曲面透镜有两个对称轴。由于透镜组20包括至少一个自由曲面透镜，光线穿过透镜组20后，光线入射到图像传感器10的主光线入射角(chief ray angle,CRA)也不呈中心对称分布。

光线穿过透镜组20后到达图像传感器10，图像传感器10接收光线并用于成像。图像传感器10可以是CCD图像传感器或CMOS图像传感器。图像传感器10包括像素阵列及微透镜阵列，光线穿过微透镜阵列后到达像素阵列。像素阵列由多个像素11排列而成，微透镜阵列由多个微透镜12排列而成(如图6)。在一些实施例中，图像传感器10还包括滤光片阵列，滤光片阵列可以设置在像素阵列与微透镜阵列之间。光线穿过微透镜阵列时，由微透镜12对光线进行会聚，会聚的光线穿过滤光片后被过滤为特定的颜色，穿过滤光片后的光线到达像素11，像素11将接收到的光量转化为电信号。像素11与微透镜12一一对应，即，一个微透镜12用于使光线会聚至一个对应的像素11上。

图3所示为透镜组均为旋转对称的透镜时，图像传感器90的微透镜92与像素91之间的对应关系。请参阅图3，如于透镜组为旋转对称的光学系统，故穿过透镜组并入射到图像传感器90的光线中，主光线入射角也是呈中心对称的，具体为关于图像传感器90的中心S对称。而为了使得微透镜92能够更好地将光线会聚到像素91上，微透镜92与像素91通常会互相偏移，以使得微透镜92与像素91之间的互相偏移能够适应图像传感器90不同位置主光线入射角的差异。具体地，如图3b所示，图像传感器90的中心S处，主光线入射角为90度，与之相适应的是，中心S处的像素91与微透镜92的偏移量为0，以使微透镜92能够将光线会聚到像素91上。如图3c所示，图像传感器90中像高为r1处，主光线入射角的倾斜角为α1，α1为主光线的入射方向与微透镜92的光轴的夹角，与之适应的是，像高为r1处的像素91与对应的微透镜92之间的偏移量为D1，其中，D1为微透镜92的光轴与像素91的中心轴之间的距离，以使微透镜92能够将光线会聚到像高为r1处的像素91上。如图3d所示，图像传感器90中像高为r2处，主光线入射角的倾斜角为α2，α2为主光线的入射方向与微透镜92的光轴的夹角，与之适应的是，像高为r2处的像素91与对应的微透镜92之间的偏移量为D2，其中，D2为微透镜92的光轴与像素91的中心轴之间的距离，以使微透镜92能够将光线会聚到像高为r2处的像素91上。

进一步地，相同像高处的像素91与对应的微透镜92之间的偏移量相同，不同像高处的像素91与对应的微透镜92之间的偏移量不相同，以与旋转对称的透镜组进行匹配。具体地，随着像高越大，微透镜92的偏移量也越大。在相同像高的不同位置上，像素91与微透镜92之间的偏移方向不同。在一个例子中，偏移的方向均为像素91的中心与中心S的连线方向，微透镜92的中心位于中心S与像素91的中心之间。

而如上面提到的，由于本申请实施方式的透镜组20包括至少一个自由曲面透镜，光线穿过透镜组20后，光线入射到图像传感器10的主光线入射角不呈中心对称分布，因此，如果采用图3所示的图像传感器90与透镜组20进行匹配，则会导致微透镜92不能很好地将光线会聚到像素91上，导致图像传感器90拍出的图像照度下降，同时，微透镜92可能会将光线会聚到其他的像素91对应的滤光片上，导致拍出的图像出现色偏等问题。故针对本申请实施方式的非旋转对称的透镜组20，需要重新对图像传感器的微透镜阵列进行排布，下面将介绍微透镜阵列的排布方法及由该排布方法得到的微透镜阵列。

请参阅图4至图7，本申请实施方式的微透镜阵列的排布方法包括步骤01及02，其中，步骤01为：获取透镜组20在图像传感器10上的主光线入射角、图像传感器10的预定连线、及像素11的像高之间的映射关系。步骤02为：依据映射关系、目标像素11所在的预定连线及目标像素11的像高，获取与目标像素11对应的目标微透镜12的偏移量。

具体地，透镜组20在图像传感器10上的主光线入射角、图像传感器10的预定连线、及像素11的像高之间的映射关系与透镜组20的光学参数、透镜组20与图像传感器10之间的距离等相关，映射关系具体可以是在实验室进行测试得到的。图5示出了一个示例，其中，第一对称轴方向、第二对称轴方向及对角线方向指的是图像传感器10上三条预定连线的方向，横轴表示像高，纵轴表示主光线的入射方向与图像传感器10的成像面13的夹角的余角，可以理解，横坐标为0表示图像传感器10的中心位置，纵坐标为0表示主光线入射角为90度。从图5中可以看出，对于同一个像高，沿不同方向上的主光线入射角存在差异。当然，预定连线的条数和具体的位置在不同的例子中可以不同，图5仅用于示例，并不能理解为对本申请的限制。

在对微透镜阵列中的透镜进行排布时，可以先对在预定连线上的目标像素11对应的目标微透镜12进行排布。具体地，选定目标像素11后，则可以确定目标像素11的像高及目标像素11所在的预定连线，然后依据上述的映射关系，确定该位置上的主光线入射角，再依据主光线入射角确定偏移量，使得目标微透镜12能够将以主光线入射角入射到目标微透镜12的光线会聚到对应的目标像素11上。一个目标微透镜12的位置确定后，可以再选择另一个在预定连线上的像素11作为目标像素11，再对该新选择的目标像素11对应的目标微透镜12进行排布。

对应地，本申请实施方式的图像传感器10中，位于图像传感器10的预定连线处的目标像素11与对应的目标微透镜12互相偏移，入射到目标微透镜12的主光线入射角、目标微透镜12所在的预定连线、及目标微透镜12对应的目标像素11的像高满足透镜组20在图像传感器10上的主光线入射角、图像传感器10的预定连线、及像素11的像高之间的映射关系。

综上，由于微透镜阵列中的目标微透镜12与目标像素11之间互相偏移，且入射到目标微透镜12的主光线入射角、目标微透镜12所在的预定连线、及目标微透镜12对应的目标像素11的像高满足透镜组20在图像传感器10上的主光线入射角、图像传感器10的预定连线、及像素11的像高之间的映射关系，使得透镜组20与微透镜阵列能够较地好匹配，提高图像传感器10采集的图像的质量。

请参阅图6至图8，在某些实施方式中，预定连线包括第一对称轴L1、第二对称轴L2及对角线L3。步骤02包括步骤021、022及023。其中，步骤021为：在目标像素11为位于第一对称轴L1上的第一目标像素111时，依据第一对称轴L1上的映射关系及第一目标像素111的像高，获取与第一目标像素111对应的第一目标微透镜121的第一偏移量。步骤022为：在目标像素11为位于第二对称轴L2上的第二目标像素112时，依据第二对称轴L2上的映射关系及第二目标像素112的像高，获取与第二目标像素112对应的第二目标微透镜122的第二偏移量。步骤023为：在目标像素11为位于对角线L3上的第三目标像素113时，依据对角线L3上的映射关系及目标像素11的像高，获取与第三目标像素113对应的第三目标微透镜123的第三偏移量。

第一对称轴L1可以指自由曲面的一个对称轴投影到图像传感器10的成像面13的线，第二对称轴L2可以是自由曲面的另一个对称轴投影到图像传感器10的成像面13的线。对角线L3可以是成像面13的对角线。本申请实施例以图像传感器10的成像面13呈矩形为例进行说明，且第一对称轴L1刚好为矩形的一条对称轴，例如为矩形两条短边的中点的连线，第二对称轴L2刚好为矩形的另一条对称轴，例如为矩形两条长边的中点的连线，对角线L3为矩形的两条对角线。

请参阅图6及图7，图7a为图6的部分放大示意图，在图7所示的例子中，第一目标像素111位于第一对称轴L1上，第二目标像素112位于第二对称轴L2上，第三目标像素113位于对角线L3上。先选中第一目标像素111，对第一目标像素111对应的第一目标微透镜121进行排布，具体地，请结合图5，在已知第一目标像素111的像高、第一目标像素111在第一对称轴L1上后，可以通过图5的映射关系得到入射到第一目标微透镜121的主光线入射角为(90-β1)，并进一步依据β1、及第一目标微透镜121与第一目标像素111之间的间距计算得到第一偏移量H1。举例来说，像高为0.4毫米的第一目标像素111，在图5的映射关系中读出纵轴角度为20度，故入射到第一目标微透镜121的主光线入射角为(90-20)＝70度，进一步计算第一偏移量为Y/tan70°，其中，Y为第一目标微透镜121与第一目标像素111之间的间距，依此类推，可以获得所有第一目标微透镜121的偏移量。

类似的，在已知第二目标像素112的像高、第二目标像素112在第二对称轴L2上后，可以通过图5的映射关系得到入射到第二目标微透镜122的主光线入射角为(90-β2)，并进一步依据β2及第二目标微透镜122与第二目标像素112之间的间距计算得到第二偏移量H2。在已知第三目标像素113的像高、第三目标像素113在对角线L3上后，可以通过图5的映射关系得到入射到第三目标微透镜123的主光线入射角为(90-β3)，并进一步依据β3及第三目标微透镜123与第三目标像素113之间的间距计算得到第三偏移量H3。

故通过实施步骤021、022及023，可以获取所述第一目标微透镜121的偏移量、第二目标微透镜122的偏移量及第三目标微透镜123的偏移量。从图7中可以看出，在同一像高h下，第一目标微透镜121的偏移量、第二目标微透镜122的偏移量及第三目标微透镜123的偏移量可能是有差异的，而这种差异可以与图5中反映的同一像高下，不同方向上的主光线入射角相适应，因此，依据排布方法得到的微透镜阵列与透镜组20的匹配度高，使得成像系统100最终成像的质量也较高。

请参阅图7及图9，在某些实施方式中，排布方法还包括步骤03：依据位于相同像高处的第一目标微透镜121、第二目标微透镜122及第三目标微透镜123的偏移量，计算位于同一像高处且位于第一对称轴L1、第二对称轴L2及对角线L3之外的目标像素114对应的目标微透镜124的偏移量。

对于像素阵列中非第一目标像素111、非第二目标像素112且非第三目标像素113的目标像素114，该类目标像素114对应的目标微透镜124的偏移量，可以依据位于同一像高处的第一目标像素111的第一偏移量、第二目标像素112的第二偏移量及第三目标像素113的第三偏移量进行计算，例如进行线性插值计算。以图7a所示位置的目标像素114为例，目标像素114位于同一像高的第一目标像素111与第三目标像素113之间，第一目标像素111与图像传感器10的中心Z的连线，及第三目标像素113与中心Z的连线的夹角为θ1，第一目标像素111与中心Z的连线，及目标像素114与中心Z的连线的夹角为θ2，则该目标像素114对应的目标微透镜124的偏移量为H1+(H1-H3)×(θ2÷θ1)。依此类推，还可以通过线性插值的方式计算得到其余位置的目标像素114对应的目标微透镜124的偏移量，例如目标像素114位于同一像高的第二目标像素112与第三目标像素113之间。

实施步骤03后，微透镜阵列中所有微透镜12的偏移量均已经获取完毕，且每个微透镜12的偏移量均能够较好地适应透镜组20在图像传感器10的主光线入射角。

请参阅图10至图12，在某些实施方式中，在图像传感器10的俯视视角下，像素11的中心与图像传感器10的中心Z的连线为第一连线X1，像素11的中心与微透镜12的中心的连线为第二连线X2，第一连线X1与第二连线X2的夹角为偏移角γ，排布方法还包括步骤04：依据透镜组20的像面在第一对称轴L1的方向上与在第二对称轴L2的方向上(请结合图6)的畸变差的绝对值，计算微透镜12的偏移角γ。

如图11的原理图所示，当透镜组为旋转对称的光学系统时，主光线在图像传感器10上的成像面13上的投影是穿过成像面13的中心O’的，即，物面上的C点的主光线在成像面13上的成像点为C’，且主光线在成像面13上的投影为O’C’。然而，当透镜组20至少包括一个自由曲面透镜时，透镜组20为非对称的光学系统，主光线在图像传感器10上的成像面13上的投影并不一定穿过像面的中心O’，例如，物面上的C点的主光线在像面上的成像点为C’，而主光线在成像面13上的投影为M’C’，与O’C’存在一定的夹角(∠O’C’M’)。故，即使微透镜12的偏移量与透镜组20在图像传感器10上的主光线入射角相匹配，但是如果偏移的方向不匹配，则也可能会对成像质量造成影响，例如产生色偏或斑点。

本实施方式中，微透镜12并不直接沿像素11的中心与中心Z的方向(即第一连线X1的方向)进行偏移，而是沿与第一连线X1的方向偏转偏移角γ的方向偏移，使得微透镜阵列能够更好地适应非旋转对称的透镜组20。

该偏移角γ的大小可以依据实际测得的像素11处的上述角∠O’C’M’的大小及方向决定，例如当∠O’C’M’越大，则偏移角γ的绝对值越大，当∠O’C’M’越小，则偏移角γ的绝对值越小，当∠O’C’M’位于O’C’的一侧时，偏移角γ取值为正，当∠O’C’M’位于O’C’的另一侧时，偏移角γ取值为负。

或者，依据透镜组20的像面在第一对称轴L1的方向上与在第二对称轴L2的方向上的畸变差的绝对值，计算微透镜12的偏移角。例如，当畸变差的绝对值为[10％，20％]时，偏移角为[3度，5度]，具体地，当畸变差的绝对值分别为10％、12％、15％、17.5％、20％时，偏移角分别为3度、3.4度、4度、4.5度、5度，该对应关系不限于上述的举例。又例如，当畸变差的绝对值为[5％，10％)时，偏移角为[1度，3度)时，具体地，当畸变差的绝对值分别为5％、6.2％、8.5％、9％、9.9％时，偏移角分别为1度、1.3度、2度、2.5度、2.9度，该对应关系不限于上述的举例。又例如，当畸变差的绝对值为[0，5％)时，偏移角为[0度，1度)，具体地，当畸变差的绝对值分别为0％、1％、2.5％、4％、4.9％时，偏移角分别为0度、0.22度、0.5度、0.7度、0.9度，该对应关系不限于上述的举例。其中，一个方向的畸变指该方向上的图上实际尺寸减去图上理想尺寸的差，再除以该图上理想尺寸所得的值。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“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”的描述意指结合所述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申请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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种微透镜阵列的排布方法，用于成像系统，其特征在于，所述成像系统包括图像传感器及透镜组，所述透镜组包括至少一个自由曲面透镜，所述图像传感器包括像素陈列及微透镜阵列，所述像素与所述微透镜一一对应，所述排布方法包括：

获取所述透镜组在所述图像传感器上的主光线入射角、所述图像传感器的预定连线、及所述像素的像高之间的映射关系；及

依据所述映射关系、目标像素所在的预定连线及所述目标像素的像高获取所述主光线入射角，依据所述主光线入射角、及所述目标像素和对应的目标微透镜的间距获取与所述目标微透镜的偏移量。

2.根据权利要求1所述的微透镜阵列的排布方法，其特征在于，所述预定连线包括第一对称轴、第二对称轴及对角线；所述依据所述映射关系、目标像素所在的预定连线及所述目标像素的像高，获取与所述目标像素对应的目标微透镜的偏移量，包括：

在目标像素为位于所述第一对称轴上的第一目标像素时，依据所述第一对称轴上的映射关系及第一目标像素的像高，获取与所述第一目标像素对应的第一目标微透镜的第一偏移量；

在目标像素为位于所述第二对称轴上的第二目标像素时，依据所述第二对称轴上的映射关系及第二目标像素的像高，获取与所述第二目标像素对应的第二目标微透镜的第二偏移量；及

在目标像素为位于所述对角线上的第三目标像素时，依据所述对角线上的映射关系及目标像素的像高，获取与第三目标像素对应的第三目标微透镜的第三偏移量。

3.根据权利要求2所述的微透镜阵列的排布方法，其特征在于，所述图像传感器的成像面呈矩形，所述第一对称轴为所述矩形的一条对称轴，所述第二对称轴为所述矩形的另一条对称轴，所述对角线为所述矩形的对角线。

4.根据权利要求2或3所述的微透镜阵列的排布方法，其特征在于，所述排布方法还包括：

依据位于相同像高处的所述第一目标微透镜、所述第二目标微透镜及所述第三目标微透镜的偏移量，计算位于同一像高处且位于所述第一对称轴、所述第二对称轴及所述对角线之外的目标像素对应的目标微透镜的偏移量。

5.根据权利要求2或3所述的微透镜阵列的排布方法，其特征在于，在所述图像传感器的俯视视角下，所述像素的中心与所述图像传感器的中心的连线为第一连线，所述像素的中心与所述微透镜的中心的连线为第二连线，所述第一连线与所述第二连线的夹角为偏移角，所述排布方法还包括：

依据所述透镜组的像面在所述第一对称轴的方向上与在所述第二对称轴的方向上的畸变差的绝对值，计算所述微透镜的偏移角。

6.根据权利要求5所述的微透镜阵列的排布方法，其特征在于，所述畸变差的绝对值为[10％，20％]时，所述偏移角为[3度，5度]；

所述畸变差的绝对值为[5％，10％)时，所述偏移角为[1度，3度)；

所述畸变差的绝对值为[0，5％)时，所述偏移角为[0度，1度)。

7.一种图像传感器，用于成像系统，其特征在于，所述成像系统包括图像传感器及透镜组，所述透镜组包括至少一个自由曲面透镜，所述图像传感器包括像素阵列及微透镜阵列，所述像素与所述微透镜一一对应；

位于所述图像传感器的预定连线处的目标像素与对应的目标微透镜互相偏移，入射到所述目标微透镜的主光线入射角、所述目标微透镜所在的预定连线、及所述目标微透镜对应的目标像素的像高满足所述透镜组在所述图像传感器上的主光线入射角、所述图像传感器的预定连线、及所述像素的像高之间的映射关系。

8.根据权利要求7所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器的成像面呈矩形，所述预定连线为所述矩形的两条对称轴及对角线。

9.一种成像系统，其特征在于，包括：

透镜组，所述透镜组包括至少一个自由曲面透镜；及

权利要求7或8所述的图像传感器，光线穿过所述透镜组后到达所述图像传感器。

10.一种电子装置，其特征在于，包括：

壳体；及

权利要求9所述的成像系统，所述成像系统安装在所述壳体上。

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