CN113271395A - 采用互补性Pixlet结构的摄像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种采用互补性Pixlet结构的摄像系统及其工作方法。根据一实施例，摄像系统的特征在于，包括：图像传感器，包括两个像素，上述两个像素包括相对于像素中心偏向任一方向的偏向的小型Pixlet以及与上述偏向的小型Pixlet相邻配置的大型Pixlet，上述Pixlet包括将光信号转换为电信号的光电二极管，上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet在上述两个像素的各像素内以相对于上述像素中心相互对称的方式配置；以及距离计算部，利用在上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet中获取的多个图像之间的视差(Parallax)来计算上述图像传感器与拍摄对象之间的距离。

Description

采用互补性Pixlet结构的摄像系统
技术领域
以下的说明涉及一种摄像系统，更详细地，记述一种包括具有互补性Pixlet结构的图像传感器的摄像系统。
背景技术
现有的摄像系统包括仅使一个光电二极管配置于微透镜下的一个像素内的图像传感器，除了执行通过对具有至少一种波长的光线进行处理来获取普通图像的功能之外，无法执行推算直至拍摄对象为止的距离(Depth)等的其他应用功能。
由此，若要在现有的摄像系统中执行上述应用功能，则存在如下的缺点，即，需以在摄像系统设置两个以上的摄像头的方式来使用或者需在包括单一摄像头的摄像系统中设置区别于普通光圈(aperture)的其他光圈。
因此，下述多个实施例提出如下的技术，即，可通过提供将采用在一个像素内形成两个光电二极管(以下，作为分别与包括在一个像素内的两个光电二极管相对应的结构要素，使用术语Pixlet)的互补性Pilxet结构的图像传感器包括在内的摄像系统，来能够推算从单一摄像系统到拍摄对象为止的距离。
发明内容
本发明的一实施例提出一种以可推算从单一摄像系统到拍摄对象为止的距离的方式在一个像素内形成两个Pixlet的采用互补性Pixlet结构的图像传感器。
更详细地，本发明的一实施例提出如下的技术，即，通过以将分别包括相对于像素中心偏向任一方向的偏向的小型Pixlet以及与上述偏向的小型Pixlet相邻配置的大型Pixlet的两个像素包括在内的结构构成图像传感器，来使得包括相关图像传感器的摄像系统利用两个像素的各个偏向的小型Pixlet中获取的多个图像之间的视差(Parallax)来计算图像传感器与拍摄对象之间的距离，其中，上述Pixlet包括将光信号转换为电信号的光电二极管，两个像素的各个偏向的小型Pixlet在两个像素的各像素内以相对于上述像素中心相互对称的方式配置。
在此情况下，本发明的一实施例提出一种摄像系统，即，该摄像系统固定使用用于在两个像素内计算距离的Pixlet，由此通过简化距离计算算法来降低操作复杂性，通过缩短距离计算时间来确保实时性，在简化电路结构的同时保障距离分辨率(Depthresolution)具有一贯性。
根据一实施例，采用互补性Pixlet结构的摄像系统的特征在于，包括：图像传感器，包括两个像素，上述两个像素包括相对于像素中心偏向任一方向的偏向的小型Pixlet以及与上述偏向的小型Pixlet相邻配置的大型Pixlet，Pixlet包括将光信号转换为电信号的光电二极管，上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet在上述两个像素的各像素内以相对于上述像素中心相互对称的方式配置；以及距离计算部，接收在上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet中获取的多个图像，利用上述多个图像之间的视差来计算上述图像传感器与拍摄对象之间的距离。
根据一实施例，包括采用互补性Pixlet结构的图像传感器及距离计算部的摄像系统的工作方法包括：在上述图像传感器中使光信号向两个像素流入的步骤，上述两个像素分别包括相对于像素中心偏向任一方向的偏向的小型Pixlet以及与上述偏向的小型Pixlet相邻配置的大型Pixlet，上述Pixlet包括将光信号转换为电信号的光电二极管，上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet在上述两个像素的各像素内以相对于上述像素中心相互对称的方式配置；在上述图像传感器中通过在上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet对上述光信号进行处理来获取多个图像的步骤；以及在上述距离计算部中利用从上述图像传感器接收的上述多个图像之间的视差来计算上述图像传感器与拍摄对象之间的距离的步骤。
一实施例可提出一种以可推算从单一摄像系统到拍摄对象为止的距离的方式在一个像素内形成两个Pixlet的采用互补性Pixlet结构的图像传感器。
更详细地，一实施例可以提出如下的技术，即，通过以将分别包括相对于像素中心偏向任一方向的偏向的小型Pixlet以及与上述偏向的小型Pixlet相邻配置的大型Pixlet的两个像素包括在内的结构构成图像传感器，来使得包括相关图像传感器的摄像系统利用两个像素的各个偏向的小型Pixlet中获取的多个图像之间的视差(Parallax)来计算图像传感器与拍摄对象之间的距离，其中，Pixlet包括将光信号转换为电信号的光电二极管，两个像素的各个偏向的小型Pixlet在两个像素的各像素内以相对于上述像素中心相互对称的方式配置。
在此情况下，本发明的一实施例可以提出一种摄像系统，即，该摄像系统固定使用用于在两个像素内计算距离的Pixlet，由此通过简化距离计算算法来降低操作复杂性，通过缩短距离计算时间来确保实时性，在简化电路结构的同时保障距离分辨率具有一贯性。
因此，一实施例可以提出一种摄像系统，该摄像系统能够有利地使用于重视距离分辨率的一贯性和实时性的自动驾驶车辆或各种实时距离检测应用程序。
附图说明
图1为用于说明一实施例的计算从摄像系统到拍摄对象为止的距离的原理的图。
图2a至图2b为示出一实施例的摄像系统所包括的图像传感器的简要结构的图。
图2c为示出一实施例的摄像系统中的偏向的小型Pixlet的偏移距离的模拟结果的图。
图3为示出一实施例的摄像系统的工作方法的流程图。
图4为示出另一实施例的摄像系统的工作方法的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。但本发明不受这些实施例的限制或限定。并且，在各个附图中记载的相同附图标记表示相同的部件。
为了获取应用深度(以下，深度(Depth)指拍摄对象与图像传感器之间的距离)的三维图像，应计算二维图像包含的各个像素的深度。其中，计算二维图像包含的各个像素的深度的现有方式包括：向作为摄像对象的拍摄对象(目标)发射激光并测定激光反射回来的时间的飞行时间(TOF，time of flight)方式；利用两个以上的摄像系统各自获取的图像之间的视差来计算深度的立体声(depth from stereo)方式；在单一摄像系统中通过利用对分别经过在单一光学系统所形成的多个光圈的光信号进行处理而获取的图像之间的视差来计算深度的方式(利用光圈的视差之差方式)；在单一摄像系统中通过利用对分别经过在单一光学系统所形成的多个光圈的光信号进行处理而获取的图像之间的模糊变化来计算深度的方式。
因此，在以下实施例中提出以可推算从单一摄像系统到拍摄对象为止的距离的方式在一个像素内形成两个Pixlet的采用互补性Pixlet结构的图像传感器。以下，Pixlet作为配置于像素内并包括将光信号转换为电信号的光电二极管的结构要素，可在像素内包括受光面积不同的两个。并且，以下，互补性Pixlet结构是指如下的结构，即，在包括第一Pixlet和第二Pixlet的像素中，若第一Pixlet的面积被赋予，则可通过从像素面积减去第一Pixlet的面积来计算出第二Pixlet的面积。但并不限制或限定于此，在像素包括用于减少第一Pixlet与第二Pixlet之间的干涉现象的隔离深槽(DTI，Deep trench isolation)的情况下，互补性Pixlet结构是指如下的结构，即，在像素中，若第一Pixlet的面积被赋予，则可以从像素面积减去面积上去除隔离深槽面积之外的第一Pixlet的面积来计算出第二Pixlet的面积。
更详细地，本发明一实施例提出如下的技术，即，通过以将分别包括相对于像素中心偏向任一方向的偏向的小型Pixlet以及与偏向的小型Pixlet相邻配置的大型Pixlet的两个像素包括在内的结构构成图像传感器，来使得包括相关图像传感器的摄像系统利用两个像素的各个偏向的小型Pixlet中获取的多个图像之间的视差来计算图像传感器与拍摄对象之间的距离，其中，两个像素的各个偏向的小型Pixlet在两个像素的各像素内以相对于上述像素中心相互对称的方式配置。这样的深度计算方式将依据以基于偏移光圈(OA，Offset Aperture)的深度计算方式。
图1为用于说明一实施例的计算从摄像系统到拍摄对象为止的距离的原理的图。
参照图1，根据一实施例，采用互补性Pixlet结构的图像传感器100可以包括在像素110内相对于像素中心111偏向任一方向的偏向的小型Pixlet112以及与上述偏向的小型Pixlet相邻配置的大型Pixlet113。
其中，像素110的偏向的小型Pixlet112(以下称为左偏向的小型Pixlet)相对于像素110的像素中心111朝向左侧方向偏向，以像素中心111为基准，在具有仅占左侧区域的一部分的受光面积的情况下，可通过从像素110的像素中心111向左侧偏移规定距离以上来形成。
因此，通过配置于像素110上部的单一光学系统流入的光信号将向像素110的左偏向的小型Pixlet112射入，通过附图所示的原理，当在单一光学系统上形成光圈时，在左偏向的小型Pixlet112的任一边角从像素110的像素中心111偏移的距离O2与相关光圈从单一光学系统的中心(与像素110的中心111相同)偏移的距离O1成比例。在附图中，D是指单一光学系统的直径，f是指焦点距离，d是指像素110的宽度，h是指从像素110的微透镜到像素110的像素中心111为止的距离。
由此，可在以从像素110的中心111错开的方式形成的左偏向的小型Pixlet112采用与以从单一光学系统的中心(与像素110的中心111相同)错开的方式在单一光学系统上所形成的光圈相同的原理，从而可使包括图像传感器100的摄像系统利用基于偏移光圈的深度计算方式来计算拍摄对象与图像传感器100之间的距离(深度)。
如上所述，随着采用基于偏移光圈的深度计算方式，以上以包括在单一光学系统中采用互补性Pixlet结构的图像传感器100的摄像系统的深度计算原理将偏移光圈结构中的视差方式作为基础的情况进行了说明，但并不限制或限定于此，能够以利用产生视差的两个图像来计算图像内深度的多种方式为基础。
并且，虽然以上以图像传感器100包括一个像素110的方式进行了说明，但并不限制或限定于此，包括采用互补性Pixlet结构的两个以上的像素的情况也同样能够以上述原理为基础来计算图像传感器100与拍摄对象之间的距离。
图2a至图2b为示出一实施例的摄像系统所包括的图像传感器的简要结构的图，图2c为示出一实施例的摄像系统中的偏向的小型Pixlet的偏移距离的模拟结果的图。更详细地，图2a为示出一实施例的摄像系统所包括的图像传感器的简要结构的剖面图，图2b为示出一实施例的摄像系统所包括的图像传感器的简要结构的俯视图。并且，图2c示出脱离聚焦位置的拍摄对象(点光源)的像在像素阵列的各个位置中表现出的光度分布，具有光度达到最大值的左偏向小型像素和右偏向小型像素的位置差将成为该物体的视差。模拟条件如下，即，像素大小达到2.8μm、设置具有聚焦于离摄像头500mm的位置的透镜(透镜的焦点距离为6mm)的摄像机、与物体之间的距离达到550mm。
参照图2a至图2b，根据一实施例的摄像系统可以包括图像传感器200以及距离计算部(未图示)。以下，摄像系统并不限制或限定于仅包括图像传感器200及距离计算部的结构，还可以包括光学系统(未图示)等。并且，以下以摄像系统执行对拍摄对象与图像传感器200之间的距离进行计算的动作的方式进行了说明，但这是指由摄像系统所包括的距离计算部执行该动作。
图像传感器200包括两个像素210、220，其中，两个像素210、220分别由相对于像素中心偏向任一方向的偏向的小型Pixlet211、221以及与偏向的小型Pixlet211、221相邻配置的大型Pixlet212、222构成。以下，采用互补性Pixlet结构的两个像素210、220可以限定为用于在图像传感器200中计算距离的像素(例如，在如图所示的RGBG图像传感器中，是指G像素，或者在RGBW的图像传感器中，是指W像素)。但并不限制或限定于此，也可以是构成图像传感器的所有像素(例如R像素、G像素、B像素)。
其中，两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221在两个像素210、220的各像素内以相对于像素中心相互对称的方式配置。例如，第一像素210的偏向的小型Pixlet211(以下称为左偏向的小型Pixlet)可相对于像素中心朝向左侧方向偏向，以像素中心为基准，在具有仅占左侧区域的一部分的受光面积的情况下，可通过从第一像素210的像素中心向左侧偏移规定距离以上来形成，第二像素220的偏向的小型Pixlet221(以下称为右偏向的小型Pixlet)221可相对于像素中心朝向右侧方向偏向，以像素中心为基准，在具有仅占右侧区域的一部分的受光面积的情况下，可通过从第二像素220的像素中心向右侧偏移规定距离以上来形成。
即，根据一实施例的本发明的特征在于，图像传感器200的两个像素210、220包括用于计算距离的左偏向的小型Pixlet211和右偏向的小型Pixlet221。
其中，两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221能够以使互相隔开的距离最大化的方式分别配置于两个像素210、220的各像素内。这是基于如下的特性，即，后述的距离计算以在两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221中获取的图像为基础来执行，以及在计算距离的过程中，多个图像之间的视差越大，就能够保障距离分辨率具有一贯性。
其中，两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221相互隔开的距离与两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221的大小、配置位置有关，两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221的大小、配置位置还与两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221从两个像素210、220的各像素中心偏移的距离有关。
使两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221相互隔开的距离最大化与使两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221从两个像素210、220的各像素中心偏移的距离最大化具有相同的含义，两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221能够以使得从两个像素210、220的各像素中心偏移的距离最大化的方式形成。
尤其，两个像素210、220的各个偏向小型Pixlet211、221从两个像素210、220的各像素中心偏移的距离以如下方式决定，即，以保障两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221检测光信号的光感度达到预先设定的水准以上作为前提，使得在两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221中获取的多个图像之间的视差最大化。
与此相关地，参照图1，两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221从两个像素210、220的各像素中心偏移的距离O2与作为从单一光学系统的中心偏移的距离O1成比例。即，O1与O2之间的关系可由关系式1来表示。
关系式1
Figure BDA0002764250490000091
在式1中，n表示两个像素210、220的各个微透镜的折射率，f表示焦点距离(从图像传感器200的中心到单一光学系统为止的距离)，h表示从两个像素210、220的各个微透镜到两个像素210、220的各像素中心为止的距离。
另外，由于实验方法的原因，当从单一光学系统的中心偏移的距离O1在下述关系式2所示的范围内时，在保障两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221检测光信号的光感度达到预先设定的水准以上的前提下，表现出使得在两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221中获取的多个图像之间的视差最大化。
关系式2
a·D≤O1≤b·D
在关系式2中，D表示单一光学系统的直径，a表示值达到0.2以上的常数，b表示值达到0.47以下的常数。
由此，关系式1可以通过关系式2表示成下述关系式3，如关系式3所示，两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221从两个像素210、220的各像素中心偏移的距离基于如下的因素来决定，即，两个像素210、220的各个微透镜的折射率、从图像传感器200的中心到单一光学系统为止的距离、从两个像素210、220的各个微透镜到两个像素210、220的各像素中心为止的距离以及单一光学系统的直径，从而可在保障两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221检测光信号的光感度达到预先设定的水准以上的前提下，使得在两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221中获取的多个图像之间的视差最大化。
关系式3
Figure BDA0002764250490000101
a表示值达到0.2以上的常数，b表示值达到0.47以下的常数，关系式3可以表示为下述关系式4。
关系式4
Figure BDA0002764250490000111
在一实施例中，在f＝1.4D、n＝1.4、h＝2.9μm、像素大小为2.8μm的情况下，使用上述关系式4计算O2，则将在0.3μm≤O2≤0.7μm的范围内，与此相关地，观察图2c，当两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221从两个像素210、220的各像素中心偏移的距离满足上述关系式4的范围时，即，在O2等于0.3μm的情况下，可确保以2个像素获取距离的适当的视差，在O2等于0.7μm的情况下，可确保以4个像素获取距离的适当的视差。若O2小于0.3μm，则视差太小，因而难以获得距离信息，若O2大于0.7μm，则光的射入量太少，不能顺畅地确保视差。
根据这种偏向的小型Pixlet211、221的结构，两个像素210、220的各大型Pixlet212、222可以在两个像素210、220的各像素内互相对称并相邻配置。例如，以第一像素210的像素中心为基准，第一像素210的大型Pixlet212可以在具有占据右侧区域全部和左侧区域的一部分的受光面积的情况下，可通过从第一像素210的像素中心偏移规定距离以上来形成，以第二像素220的像素中心为基准，第二像素220的大型Pixlet222可以在具有占据左侧区域全部和右侧区域的一部分的受光面积的情况下，可通过从第二像素220的像素中心偏移规定距离以上来形成。
这样，包括图像传感器200的摄像系统能够以参照图1说明的基于偏移光圈的深度计算方式为基础并利用在两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221中获取的多个图像(在第一像素210的左偏向的小型Pixlet211中获取的图像及在第二像素220的右偏向的小型Pixlet221中获取的图像)之间的视差来计算与图像传感器200和拍摄对象之间的距离。更详细地，在如上所述的结构的左偏向的小型Pixlet211中获取的图像及在右偏向的小型Pixlet221中获取的图像将被输入到摄像系统所包括的距离计算部(未图示)，距离计算部可通过以对此做出响应的方式利用在左偏向的小型Pixlet211中获取的图像与在右偏向的小型Pixlet221中获取的图像之间的视差来计算图像传感器200与拍摄对象之间的距离。
其中，向距离计算部输入的多个图像(左偏向的小型Pixlet211获取的图像及右偏向的小型Pixlet221获取的图像)可在以像素单位多重化后进行输入，而不是同时输入。因此，摄像系统可通过单独设置用于对多个图像进行杂音消除的处理装置，由此依次处理多重化的多个图像。在此情况下，本发明的特征在于，距离计算部可不执行向共同的图像空间(图像平面)投射上述多个图像的图像校正(Image rectification)。
尤其，包括图像传感器200的摄像系统固定使用用于在两个像素210、220内计算距离的Pixlet211、221，由此可通过简化距离计算算法来降低操作复杂性，通过缩短距离计算时间来确保实时性，在简化电路结构的同时保障距离分辨率具有一贯性。因此，能够有利地使用于重视距离分辨率的一贯性和实时性的自动驾驶车辆或各种实时距离检测应用程序。
其中，为了执行距离计算以外的功能(例如，彩色图像的形成及获取)，包括图像传感器200的摄像系统可以在两个像素210、220内使用用于距离计算的Pixlet211、221以外的Pixlet212、222。作为一例，图像传感器200能够以在两个像素210、220的各个大型Pixlet212、222中获取的多个图像为基础来形成彩色图像。更详细地，包括图像传感器200的摄像系统可通过合并在两个像素210、220的各个大型Pixlet212、222中获取的多个图像及在两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221中获取的多个图像来形成彩色图像。
这种包括图像传感器200的摄像系统可通过在两个像素210、220内以不同的方式设定用于距离计算的Pixlet211、221和用于距离计算以外的功能的Pixlet212、222，来简化距离计算的算法以及用于距离计算以外的功能的算法，可以保障距离计算及除此之外的功能的各自的实时性。
如上所述，两个像素内210、220内的用于距离计算的Pixlet211、221与用于距离计算以外的功能的Pixlet212、222不同，两个像素210、220的各个Pixlet211、212、221、222可以为在彩色图像的获取与距离计算功能方面功能互补的Pixlet(Complimentary Pixlet)。
具有以上说明的结构的图像传感器200还可以包括其他结构要素。例如，可以在两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221的上部配置阻隔从两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221流入的光束中的周边部的光线并只让中心部的光线流入的遮罩(未图示)。通过这样的遮罩，在两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221中获取的图像可以具有比光束中的周边部的光线也流入的情况下获取的图像更深的深度。再举一例，还可以形成用于减少两个像素210、220的各个偏向的小型Pixlet211、221与大型Pixlet212、222之间的干涉现象的隔离深槽。在此情况下，隔离深槽可以形成于偏向的小型Pixlet211、221与大型Pixlet212、222之间。
图3为示出一实施例的摄像系统的工作方法的流程图。以下说明的摄像系统的工作方法可由参照图2a、图2b说明的包括具有上述结构的图像传感器及距离计算部的摄像系统执行。
参照图3，在步骤S310中，在图像传感器中使光信号向两个像素流入，上述两个像素分别包括相对于像素中心偏向任一方向的偏向的小型Pixlet以及与偏向的小型Pixlet相邻配置的大型Pixlet，两个像素的各个偏向的小型Pixlet在两个像素的各像素内以相对于像素中心相互对称的方式配置。作为一例，图像传感器可以使光信号向第一像素的左偏向的小型Pixlet和第二像素的右偏向的小型Pixlet流入。
其中，两个像素的各个偏向的小型Pixlet能够以使相互隔开的距离最大化的方式配置于两个像素的各像素内，尤其，两个像素的各个偏向的小型Pixlet从两个像素的各个像素中心偏移(Offset)的距离以如下的方式决定，即，以保障两个像素的各个偏向的小型Pixlet检测光信号的光感度达到预先设定的水准以上作为前提，使得在上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet中获取的多个图像之间的视差最大化。
即，两个像素的各个偏向的小型Pixlet从两个像素的各像素中心偏移的距离基于如下的因素来决定，即，两个像素的各个微透镜的折射率、从图像传感器的中心到与图像传感器相对应的单一光学系统为止的距离、单一光学系统的直径以及从两个像素的各个微透镜到两个像素中心为止的距离，从而可在保障两个像素的各个偏向的小型Pixlet检测光信号的光感度达到预先设定的水准以上的前提下，使得在两个像素的各个偏向的小型Pixlet中获取的图像之间的视差最大化。
接下来，在步骤S320中，图像传感器通过在两个图像的各个偏向的小型Pixlet对光信号进行处理来获取多个图像。
然后，在步骤S330中，距离计算部通过利用从图像传感器输入的多个图像之间的视差来计算图像传感器与拍摄对象之间的距离。
这样，在步骤S320至步骤S330中，摄像系统固定使用用于在两个像素内计算距离的Pixlet(只使用两个像素的各个偏向的小型Pixlet)，由此通过简化距离计算算法来降低操作复杂性，通过缩短距离计算时间来确保实时性，在简化电路结构的同时保障距离分辨率具有一贯性。
图4为示出另一实施例的摄像系统的工作方法的流程图。以下说明的摄像系统的工作方法的特征在于，在包括参照图3说明的摄像系统的工作方法的步骤(步骤S310至步骤S330)的情况下，还包括其他步骤(步骤S410至步骤S420)。因此，将省略对图4所示的一部分步骤(步骤S310至步骤S330)的详细说明。
参照图4，在步骤S320中，摄像系统所包括的图像传感器在通过在两个像素的各个偏向小型Pilxet中对光信号进行处理来获取多个图像的同时，在步骤S410中，通过在两个像素的各个大型Pixlet中对光信号进行处理来获取多个图像。
然后，在步骤S420中，以通过步骤S410获取的多个图像为基础来形成彩色图像。其中，在图像传感器形成彩色图像的过程中，不仅可使用在步骤S410中获取的多个图像，还可使用在步骤S320中获取的多个图像。作为一例，图像传感器可以合并在两个像素的各个偏向的小型Pixlet中获取的图像和在两个像素的各个大型Pixlet中获取的图像来形成彩色图像。
如上所述，虽然通过限定性的实施例和附图对实施例进行了说明，但相关技术领域的普通技术人员可通过上述记载进行多种修正及变形。例如，所说明的技术可以通过与所说明的方法不同的顺序执行，和/或所说明的系统、结构、装置、电路等结构要素能够以与所说明的方法不同的形态结合或组合，或者由其他结构要素或等同物进行替代或取代，这样也可以实现适当的结果。
因此，其他实施方式、其他实施例以及与发明要求保护范围等同的都属于本发明的发明要求保护范围。

Claims (18)

1.一种摄像系统，采用互补性Pixlet结构，其特征在于，
包括：
图像传感器，包括两个像素，上述两个像素包括相对于像素中心偏向任一方向的偏向的小型Pixlet以及与上述偏向的小型Pixlet相邻配置的大型Pixlet，上述Pixlet包括将光信号转换为电信号的光电二极管，上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet在上述两个像素的各像素内以相对于上述像素中心相互对称的方式配置；以及
距离计算部，接收在上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet中获取的多个图像，利用上述多个图像之间的视差来计算上述图像传感器与拍摄对象之间的距离。
2.根据权利要求1所述的摄像系统，其特征在于，上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet以使互相隔开的距离最大化的方式配置于上述两个像素的各像素内。
3.根据权利要求2所述的摄像系统，其特征在于，
上述两个像素中的任一像素的偏向的小型Pixlet为相对于上述像素中心向左侧方向偏向的左偏向的小型Pixlet，
上述两个像素中剩下的一个像素的偏向的小型Pixlet为相对于上述像素中心向右侧方向偏向的右偏向的小型Pixlet。
4.根据权利要求1所述的摄像系统，其特征在于，上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet以从上述两个像素的各个像素中心偏移的方式形成。
5.根据权利要求1所述的摄像系统，其特征在于，上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet从各个像素中心偏移的距离以如下方式决定，即，以保障上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet检测光信号的光感度达到预先设定的水准以上作为前提，使得在上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet中获取的多个图像之间的视差最大化。
6.根据权利要求1所述的摄像系统，其特征在于，上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet从像素中心偏移的距离基于如下因素来决定，即，上述两个像素的各个微透镜的折射率、从上述图像传感器的中心到与上述图像传感器相对应的单一光学系统为止的距离、上述单一光学系统的直径以及从上述两个像素的各个微透镜到各个像素中心为止的距离。
7.根据权利要求6所述的摄像系统，其特征在于，上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet从各个像素中心偏移的距离O在下述数学式1的范围内决定，
数学式1
Figure FDA0002764250480000021
在数学式1中，
h指从上述两个像素的各个微透镜到各个像素中心为止的距离，
D指与上述图像传感器相对应的单一光学系统的直径，
n指上述两个像素的各个微透镜的折射率，
f指从上述图像传感器的中心到与上述图像传感器相对应的单一光学系统为止的距离，
a及b为满足下述数学式2的常数，
数学式2
0.2≤a，b≤0.47。
8.根据权利要求1所述的摄像系统，其特征在于，上述图像传感器以在上述两个像素的各个大型Pixlet中获取的多个图像为基础来形成彩色图像。
9.根据权利要求8所述的摄像系统，其特征在于，上述图像传感器合并在上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet中获取的图像和在上述两个像素的各个大型Pixlet中获取的图像来形成彩色图像。
10.根据权利要求1所述的摄像系统，其特征在于，在上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet的上部，配置阻隔从上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet流入的光束中的周边部的光线并只让中心部的光线流入的遮罩。
11.根据权利要求1所述的摄像系统，其特征在于，上述两个像素中的各个像素还包括形成于上述偏向的小型Pixlet与上述大型Pixlet之间的隔离深槽。
12.根据权利要求1所述的摄像系统，其特征在于，向上述距离计算部输入的多个图像能够在以像素单位多重化后进行输入，而不是同时输入。
13.根据权利要求12所述的摄像系统，其特征在于，上述摄像系统还包括用于对上述多个图像进行杂音消除的单独处理装置，由此依次处理多重化的上述多个图像。
14.根据权利要求1所述的摄像系统，其特征在于，上述距离计算部并不执行向共同的图像空间投射上述多个图像的图像校正。
15.一种摄像系统的工作方法，其中的摄像系统包括采用互补性Pixlet结构的图像传感器及距离计算部，其特征在于，
包括：
在上述图像传感器中使光信号向两个像素流入的步骤，上述两个像素分别包括相对于像素中心偏向任一方向的偏向的小型Pixlet以及与上述偏向的小型Pixlet相邻配置的大型Pixlet，上述Pixlet包括将光信号转换为电信号的光电二极管，上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet在上述两个像素的各像素内以相对于上述像素中心相互对称的方式配置；
在上述图像传感器中通过在上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet对上述光信号进行处理来获取多个图像的步骤；以及
在上述距离计算部中利用从上述图像传感器接收的上述多个图像之间的视差来计算上述图像传感器与拍摄对象之间的距离的步骤。
16.根据权利要求15所述的摄像系统的工作方法，其特征在于，上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet以使互相隔开的距离最大化的方式配置于上述两个像素的各像素内。
17.根据权利要求15所述的摄像系统的工作方法，其特征在于，上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet从各个像素中心偏移的距离以如下方式决定，即，以保障上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet检测光信号的光感度达到预先设定的水准以上作为前提，使得在上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet中获取的多个图像之间的视差最大化。
18.根据权利要求15所述的摄像系统的工作方法，其特征在于，上述两个像素的各个偏向的小型Pixlet从像素中心偏移的距离基于如下的因素决定，即，上述两个像素的各个微透镜的折射率、从上述图像传感器的中心到与上述图像传感器相对应的单一光学系统为止的距离、上述单一光学系统的直径以及从上述两个像素的各个微透镜到各个像素中心为止的距离。
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