CN113497873A - 图像感测装置 - Google Patents

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Abstract

图像感测装置。一种图像感测装置包括：像素阵列，其被配置为包括彼此毗邻的第一像素组和第二像素组，第一像素组和第二像素组中的每一个包括多个成像像素以将光转换为像素信号；以及光场透镜阵列，其设置在像素阵列上方以将光引导至成像像素，并且被配置为可移动结构，该可移动结构可操作为在水平方向上按照预定距离在第一位置和第二位置之间移动，该预定距离对应于第一像素组的宽度或第二像素组的宽度，光场透镜阵列被配置为包括各自包含光场透镜的一个或更多个透镜区域以及未形成光场透镜的一个或更多个开口区域，使得能够实现光场成像和传统成像二者。

Description

图像感测装置
技术领域
该专利文档中公开的技术和实现总体上涉及一种能够获取光场(light field)图像的图像感测装置以及包括该图像感测装置的图像捕获装置。
背景技术
图像传感器是用于通过使用对光起反应的半导体材料将光转换成电信号来捕获光学图像的装置。随着汽车、医疗、计算机和通信行业的最近发展，在诸如智能手机、数码相机、游戏机、物联网(IoT)、机器人、监控摄像头、医疗微型相机等的各种装置中，对高性能图像传感器的需求正在增长。
图像传感器可以大致分类为基于CCD(电荷耦合器件)的图像传感器和基于CMOS(互补金属氧化物半导体)的图像传感器。CCD图像传感器可以产生高质量、低噪声的图像，并且传统上在噪声特性方面具有超越CMOS图像传感器的优势。然而，CMOS图像传感器由于相对于CCD对应物的特定优点(包括例如更高的帧率和快门速度)而在现在被广泛使用。此外，CMOS图像传感器和信号处理电路可以集成到单个芯片中，使得可以在实现更低功耗的同时将电子装置小型化。此外，使用CMOS制造技术能够降低生产成本。CMOS图像传感器的这种特性使这些传感器更适合于在移动装置中实现。
发明内容
所公开技术的各种实施方式涉及能够同时获取光场图像和正常图像的图像传感器以及包括该图像传感器的图像捕获装置。
根据所公开技术的一个实施方式，一种图像感测装置可以包括：像素阵列，其被配置为包括彼此毗邻的第一像素组和第二像素组，第一像素组和第二像素组中的每一个包括多个成像像素以将光转换为像素信号；以及光场透镜阵列，其设置在像素阵列上方以将光引导至成像像素，并且被配置为可移动结构，该可移动结构可操作为在水平方向上按照预定距离在第一位置和第二位置之间移动，该预定距离对应于第一像素组的宽度或第二像素组的宽度，光场透镜阵列被配置为包括各自包含光场透镜的一个或更多个透镜区域以及未形成光场透镜的一个或更多个开口区域，使得能够实现光场成像和传统成像二者。
根据所公开技术的另一实施方式，一种图像感测装置可以包括：像素阵列，其包括多个像素；以及光场透镜阵列，其设置于像素阵列上方并且被配置为在水平方向上按照预定距离在第一位置和第二位置之间移动，光场透镜阵列被配置为包括各自包含光场透镜的一个或更多个透镜区域以及未形成光场透镜的一个或更多个开口区域，其中，多个像素中的至少一个被配置为：在光场透镜阵列置于第一位置处时，通过一个或更多个透镜区域接收光，以及在光场透镜阵列置于第二位置处时，通过一个或更多个开口区域接收光。
应当理解，所公开技术的前述概括描述和以下详细描述都是示例性和解释性的，并且旨在提供对所要求保护的本公开的进一步解释。
附图说明
图1是例示了基于所公开技术的一些实现的图像捕获装置的示例的框图。
图2是例示了基于所公开技术的一些实现的在光场透镜阵列设置于第一位置的情况下的图像传感器的示例的示意图。
图3是例示了基于所公开技术的一些实现的在光场透镜阵列设置于第二位置的情况下的图像传感器的示例的示意图。
图4是例示了基于所公开技术的一些实现的图2所示的图像传感器的示例的截面图。
图5是例示了基于所公开技术的一些实现的图3中所示的图像传感器的示例的截面图。
图6是例示了基于所公开技术的一些实现的从图2所示的像素阵列创建的图像的示例的示意图。
图7是例示了基于所公开技术的一些实现的从图3所示的像素阵列创建的图像的示例的示意图。
图8A至图8J是例示了基于所公开技术的一些实现的用于形成图像传感器的方法的示例的截面图。
具体实施方式
该专利文档提供了基本上解决了由于相关技术的局限性和缺点所引起的一个或更多个问题的图像感测装置的实现和示例。所公开技术的一些实现涉及用于同时获取光场图像和正常图像的图像传感器，以及包括该图像传感器的图像捕获装置。认识到以上问题，所公开的技术提供了能够通过向图像传感器的顶表面添加最少数量的机械配置而不向图像传感器的上部添加厚的机械配置，来同时获取光场图像和正常图像的图像传感器的各种实现。
现在将详细参照所公开技术的实施方式进行说明，在附图中示出了所公开技术的实施方式的示例。尽可能地，在整个附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。尽管本公开易于进行各种修改和替代形式，但是在附图中通过示例的方式示出了其具体实施方式。然而，本公开不应被解释为限于这里阐述的实施方式，而是相反，本公开旨在覆盖落入实施方式的精神和范围内的所有修改、等同和替代。
图1是例示了基于所公开技术的一些实现的图像捕获装置10的示例的框图。
参照图1，图像捕获装置10可以用于拍摄照片和/或视频。例如，图像捕获装置10可以被实现为数码单反(DSLR)相机、无反光镜相机或移动电话(例如，智能电话)。像捕获装置10的示例可以包括这样的装置，该装置同时包括透镜和图像拾取元件以捕获目标对象，使用所捕获的图像创建图像。
图像捕获装置10可以包括图像传感器100和图像信号处理器500。
图像传感器100可以被实现为用于将光信号转换为电信号的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)。图像传感器100可以使用包括CCD和CMOS的任何类型的图像感测技术。图像传感器100可以向图像信号处理器500提供通过将光信号转换为电信号而获得的图像数据。图像信号处理器500可以操作图像传感器100，并且可以调整图像传感器100的诸如操作模式和灵敏度之类的设置。
图像传感器100可以包括像素阵列110、行驱动器120、相关双采样器(CDS)130、模数转换器(ADC)140、输出缓冲器150、列驱动器160、定时控制器170、光场透镜阵列200、透镜驱动器300和透镜控制器400。
像素阵列110可以包括以具有多个行和多个列的二维(2D)矩阵阵列布置的多个单位像素。在多个单位像素中，每个单位像素或至少两个单位像素可以布置为共享图像传感器的至少一个电路元件，使得多个单位像素能够在共享像素的基础上进行操作，以将光信号或入射光转换成电信号。每个单位像素或每个共享像素可以对应于3T像素(每个像素3个晶体管)、4T像素(每个像素4个晶体管)或5T像素(每个像素5个晶体管)，并且可以包括五个以上晶体管。像素阵列110可以从行驱动器120接收诸如行选择信号、像素复位信号和传输(Tx)信号之类的驱动信号，并且可以基于从行驱动器120接收的驱动信号进行操作。
行驱动器120可以基于定时控制器170的控制信号来激活像素阵列110。在一些实现中，行驱动器120可以从像素阵列110中选择至少一行。行驱动器120可以生成行选择信号，以选择多个行中的至少一行。行驱动器120可以依次使能用于复位与至少一个被选行相对应的像素的像素复位信号以及用于被选像素的传输由该像素生成的电信号的传输(Tx)信号。结果，从被选行的每个像素产生的模拟类型参考信号和图像信号可以被依次发送给CDS 130。在该专利文档的上下文中，术语“像素信号”可以用于指示参考信号和图像信号。参考信号可以用于从图像信号中去除偏移(例如，复位噪声等)。
CMOS图像传感器可以使用相关双采样(CDS)，以通过对像素信号采样两次来去除这两个采样之间的差异，来去除被称为固定模式噪声的不期望的像素偏移值。在一个示例中，相关双采样(CDS)可以通过比较在光信号入射在像素上之前和之后所获得的像素输出电压，使得仅能够测量基于入射光的像素输出电压，来去除不期望的像素偏移值。在所公开技术的一些实施方式中，CDS 130可以依次采样并保持从像素阵列110传送到多条列线中的每条列线的参考信号和图像信号。即，CDS 130可以采样并保持与像素阵列110的每列相对应的参考信号和图像信号的电压电平。
一旦从定时控制器170接收到控制信号，CDS 130可以向ADC 140发送与每列的参考信号和图像信号相对应的相关双采样(CDS)信号。
ADC 140用于将模拟CDS信号转换为数字信号。ADC 140的示例可以被实现为斜坡比较型ADC。斜坡比较型ADC可以包括将模拟像素信号与诸如斜坡上升或斜坡下降的斜坡信号之类的参考信号进行比较的比较器和进行计数直到斜坡信号的电压与模拟像素信号匹配为止的计数器。在所公开技术的一些实施方式中，ADC 140可以从CDS电路130接收每列的CDS信号，可以将接收到的CDS信号转换成数字信号，并且因此可以输出数字信号。在一些实现中，ADC 140通过在交叉点之前对时钟脉冲的数量进行计数，使用参考信号对输入信号(例如，像素信号)进行多次采样并且将经采样的输入信号进行模数转换。ADC 140可以基于用于每列的CDS信号和从定时控制器170接收的斜坡信号来执行计数和计算运算，使得ADC140可以生成去除了与每列相对应的噪声(例如，每个像素的唯一复位噪声)的数字图像数据。
ADC 140可以包括与像素阵列110的各列相对应的多个列计数器，并且可以使用多个列计数器将每列的CDS信号转换成数字信号，从而形成图像数据。在另一实施方式中，ADC140可以包括单个全局计数器，并且可以使用从全局计数器接收的全局码将与每列相对应的CDS信号转换为数字信号。
输出缓冲器150可以接收从ADC 140发送的每列的图像数据。另外，输出缓冲器150可以捕获所接收的图像数据，并且可以输出所捕获的图像数据。一旦从定时控制器170接收到控制信号，输出缓冲器150可以临时存储从ADC 140输出的图像数据。输出缓冲器150可以作为接口而操作，该接口被配置为补偿图像传感器100与联接至图像传感器100的另一装置之间的数据速率差或传输(Tx)速度差。
一旦从定时控制器170接收到控制信号，列驱动器160可以选择输出缓冲器150的列，并且可以依次输出临时存储在输出缓冲器150的被选列中的图像数据。在一些实现中，列驱动器160可以从定时控制器170接收地址信号，可以基于接收到的地址信号生成列选择信号，并且可以选择输出缓冲器150的列，以控制图像数据从输出缓冲器150的被选列被输出为输出信号IDATA。
定时控制器170可以控制行驱动器120、ADC 140、输出缓冲器150和列驱动器160。
定时控制器170可以向行驱动器120、列驱动器160、ADC 140和输出缓冲器150发送用于操作或同步图像传感器100的组成元件的时钟信号、定时控制所需的控制信号、以及选择行或列所需的地址信号。在一些实现中，定时控制器170可以包括逻辑控制电路、锁相环(PLL)电路、定时控制电路、通信接口电路等。
光场图像传感器从场景捕获关于光场的信息，关于光场的信息包括进入图像传感器的光强度以及光线行进的方向。一种类型的光场图像传感器使用置于图像传感器的前方以感测强度、颜色和方向信息的透镜阵列。在一些实现中，图像传感器位于透镜的稍后方，并且可以分析未聚焦的图像并且可以基于所捕获的光场数据通过数字信号处理来提取深度信息。
在一些实现中，光场透镜阵列200可以包括构造为获取光场图像的多个光场透镜。光场图像可以被用于光场图像获取方案，该光场图像获取方案首先使用多个光场透镜获取多个视点的图像，然后分析各个视点的图像，之后进行数字信号处理以使用所分析的图像来构造包括所提取的深度信息的期望的最终图像。例如，光场透镜阵列200中的多个光场透镜可以依据光场透镜在光场透镜阵列200中的相对位置而具有不同的视点，使得从贯穿各个光场透镜的入射光获取的多个图像可以用于提取深度信息。因此，图像信号处理器500可以分析多个图像以准确地估计由图像传感器拍摄的图像中所包括的每个对象与光场透镜的相对距离。从光场图像获取的深度信息可以用于重新聚焦、立体图像获取等。
光场透镜阵列200可以设置在物镜(未示出)和像素阵列110之间。物镜可以会聚从目标对象接收的入射光。举例来说，光场透镜阵列200可以设置在物镜(未示出)的焦距处。
光场透镜阵列200可以形成为具有多个开口或间隙，使得多个光场透镜部以其间具有开口或间隙的方式周期性地布置。结果，进入图像传感器的光线中的一些光线穿过光场透镜，而另一些光线穿过开口或间隙而没有穿过光场透镜而到达图像传感器，使得经由开口区域而没有经由光场透镜区域所接收的入射光像传统的数码相机一样被暴露出的单位像素捕获，以产生表示要成像的目标对象的二维图像的像素输出。
另外，光场透镜阵列200可以从第一位置水平移动预定距离到第二位置。在这种情况下，预定距离可以与单个光场透镜(或透镜区域和开口区域中的每一个)的宽度基本相同。
被配置为检测通过设置在第一位置的光场透镜阵列200的透镜区域的入射光的每个像素可以获取光场图像。被配置为检测通过设置在第一位置的光场透镜阵列200的开口区域的入射光的每个像素可以获取正常图像。在这种情况下，正常图像可以是指通过感测穿过开口而不是光场透镜的入射光而获得的彩色图像。
被配置为检测通过设置于第二位置的光场透镜阵列200的透镜区域的入射光的每个像素可以获取光场图像。被配置为检测通过设置于第二位置的光场透镜阵列200的开口区域的入射光的每个像素可以获取正常图像。
像素阵列110中包含的每个像素可以通过检测通过设置于第一位置的光场透镜阵列200的入射光来创建光场图像和正常图像中的任何一个，并且可以通过检测通过设置在第二位置的光场透镜阵列200的入射光来创建光场图像和正常图像中的另一个。换句话说，像素阵列110的每个像素可以通过捕获两次入射光来获取光场图像和正常图像二者。
透镜驱动器300可以在透镜控制器400的控制下将光场透镜阵列200移动到第一位置或第二位置。在一些实现中，透镜驱动器300可以利用静电力来移动光场透镜阵列200。
透镜控制器400可以在图像信号处理器500的控制下向透镜驱动器300提供电压以将光场透镜阵列200从一个位置移动到另一位置。在一些实现中，如果在光场透镜阵列200设置于第一位置的情况下完成图像数据的创建(例如，当创建与一个帧相对应的图像数据时)，透镜控制器400可以控制透镜驱动器300，以将光场透镜阵列200移动到第二位置。此后，如果在光场透镜阵列200设置于第二位置的情况下完成图像数据的创建，则透镜控制器400可以控制透镜驱动器300，使得光场透镜阵列200可以移回到第一位置。即，光场透镜阵列200的位置可以从第二位置到第一位置或者从第一位置到第二位置交替地转移。在这种情况下，当光场透镜阵列200从第一位置移动到第二位置或从第二位置移动到第一位置时，光场透镜阵列200可以在水平方向上移动预定距离。在一些实现中，预定距离可以与透镜区域的宽度或开口区域的宽度基本相同。另外，如以下将讨论的，预定距离可以基本上等于第一像素组的宽度或第二像素组的宽度。
图像信号处理器500可以处理从图像传感器100接收到的图像数据，并且可以控制图像传感器100。图像信号处理器500可以减少图像数据的噪声，并且可以执行用于提高图像数据的图像质量的各种类型的图像信号处理(例如，伽马校正、滤色器阵列插值、颜色矩阵、颜色校正、颜色增强等)。另外，图像信号处理器500可以压缩已经通过用于提高图像质量的图像信号处理所创建的图像数据，使得图像信号处理器500能够使用压缩的图像数据来创建图像文件。另选地，图像信号处理器可以从图像文件恢复图像数据。在这种情况下，用于压缩这种图像数据的方案可以是可逆格式或不可逆格式。这种压缩格式的示例包括联合图像专家组(JPEG)格式、JPEG 2000格式。另外，就视频压缩而言，能够根据运动图像专家组(MPEG)标准压缩多个帧，使得能够创建视频文件。例如，可以根据可交换图像文件格式(Exif)标准来创建视频文件。
从图像信号处理器500生成的图像数据可以响应于用户请求或者自主地存储在图像捕获装置10的内部存储器或外部存储器中，使得可以通过显示器显示所存储的图像数据。
另外，图像信号处理器500可以处理图像数据，并且这种图像处理可以与例如图像不清晰、模糊处理、边缘强调、图像分析、图像识别和图像效果相关联。
另外，图像信号处理器500可以执行用于显示的显示图像信号处理。例如，图像信号处理器500可以执行亮度水平调整、颜色校正、对比度调整、轮廓强调调整、分屏处理、字符图像生成和图像合成处理。
在一些实现中，图像信号处理器500可以将在光场透镜阵列200设置于第一位置的情况下创建的图像数据(以下称为“第一帧”)和在光场透镜阵列200设置于第二位置的情况下创建的图像数据(以下称为“第二帧”)合成，从而创建对应于一帧的光场图像和对应于一帧的正常图像。在这种情况下，上述合成处理可以包括：将第一帧中包括的光场图像和正常图像彼此分离；将第二帧中包括的光场图像和正常图像彼此分离；通过将第一帧的光场图像和第二帧的光场图像相加来创建对应于一帧的光场图像，并通过将第一帧的正常图像和第二帧的正常图像相加来创建对应于一帧的正常图像。
另外，图像信号处理器500可以确定第一帧的接收是否已经完成。如果第一帧的接收完成，则图像信号处理器500可以控制透镜控制器400，以将光场透镜阵列200转移至第二位置。此后，图像信号处理器500可以确定第二帧的接收是否已经完成。如果第二帧的接收完成，则图像信号处理器500可以控制透镜控制器400，以将光场透镜阵列200转移回第一位置。
图像传感器100和图像信号处理器500可以实现为不同的芯片，或者可以集成到单个芯片中。
图2是例示了基于所公开技术的一些实现的在光场透镜阵列设置于第一位置的情况下图像传感器的示例的示意图。图3是例示了基于所公开技术的一些实现的在光场透镜阵列设置于第二位置的情况下图像传感器的示例的示意图。
参照图2和图3，例示了在光场透镜阵列200设置于第一位置的情况下图像传感器100的平面图，以及在光场透镜阵列200设置于第二位置的情况下图像传感器100的平面图。
图像传感器100的平面图可以包括像素阵列110、光场透镜阵列200和围绕像素阵列110的外围区域180。
像素阵列110可以包括以具有多个行和多个列的矩阵阵列布置的多个像素。每个像素可以由“Pnm”定义(其中“n”和“m”各自为1或更大的整数)。在此，“n”是分配给相应像素所属的行的编号，而“m”是分配给相应像素所属的列的编号。例如，“P46”可以是指属于第四行第六列的像素。在一些实现中，为了便于描述和更好地理解所公开的技术，假设像素阵列110包括以具有9个行和9个列的(9×9)矩阵布置的81个像素。在一些其它实现中，像素阵列110可以包括以具有任意数量的行和任意数量的列的矩阵布置的多个像素。
光场透镜阵列200可以包括多个透镜区域210和多个开口区域220，使得光场透镜以其间具有开口区域220的方式周期性地布置在透镜区域210中。虽然图2例示了透镜区域210和开口区域220被布置为块检查图案(或Z字形图案)，但是透镜区域210和开口区域220也可以被布置为不同的图案。例如，透镜区域210和开口区域220可以在第一方向(即，在行方向或在水平方向)上或在垂直于第一方向的第二方向(即，在列方向或在垂直方向)上交替地布置。另外，透镜区域210或开口区域220可以在相对于第一方向或第二方向的对角线方向上线性地布置。
透镜区域210和开口区域220中的每一个可以具有与以(3×3)矩阵布置的9个像素基本相同的面积。在附图中，与透镜区域210和开口区域220中的每一个相对应的像素的数量仅是作为示例而示出的。例如，与透镜区域210和开口区域220中的每一个相对应的像素可以是以(10×10)矩阵布置的100个像素。
在一些实现中，光场透镜阵列200可以具有比像素阵列110更大的面积。在一些实现中，光场透镜阵列200可以在宽度上比像素阵列110大预定长度，该预定长度与透镜区域210的宽度或开口区域220的宽度相对应。因此，光场透镜阵列200可以包括与像素阵列110不交叠并且如图2所示在第二方向上布置的透镜区域210和开口区域220。结果，光场透镜阵列200可以移动到第一位置或第二位置，并且光场透镜阵列200能够在第一位置或第二位置覆盖像素阵列110的整个区域。
虽然图2例示了组成透镜驱动器300的第一移动电极310、第二移动电极320、第一固定电极330和第二固定电极340设置在外围区域180中，但是应当注意，除了像素阵列之外的各种组成元件可以设置在外围区域180中。
第一移动电极310和第二移动电极320可以连接至光场透镜阵列200，以在水平方向上移动光场透镜阵列200。第一移动电极310和第二移动电极320可以接收具有相同极性(例如，负极性)的电压。第一移动电极310和第二移动电极320可以与机械元件组合以在第一位置和第二位置之间转移。例如，机械元件可以被配置为减小第一移动电极310与基板之间的摩擦力和/或第二移动电极320与基板之间的摩擦力。机械元件可以便于第一移动电极310和第二移动电极320的移动。例如，机械元件可以包括安装在基板上的微机电系统(MEMS)。
第一移动电极310可以沿着光场透镜阵列200的第一侧(例如，图3的示例中的左侧)延伸，并且第一移动电极310的顶表面可以附接到光场透镜阵列200的底表面。
第二移动电极320可以沿着背离光场透镜阵列200的第一侧的第二侧(例如，图3的示例中的右侧)延伸，并且第二移动电极320的顶表面可以附接到光场透镜阵列200的底表面。
第一固定电极330和第二固定电极340可以分别设置在预定位置，从而提供能够移动光场透镜阵列200的静电力。在这种情况下，可以基于第一位置和第二位置来确定所述预定位置。第一固定电极330和第二固定电极340可以接收具有不同极性(例如，负极性(-)和正极性(+))的电压。
当第一固定电极330接收到极性与第一移动电极310的极性不同的另一电压时，第一移动电极310通过第一固定电极330与第一移动电极310之间的吸引力朝向第一固定电极330移动，并且第二移动电极320通过第二固定电极340和第二移动电极320之间的排斥力朝向第一固定电极330移动，从而将光场透镜阵列200置于第一位置处，如图2所示。
当第一固定电极330接收到具有与第一移动电极310相同极性的电压时，第一移动电极310通过第一固定电极330和第一移动电极310之间的排斥力朝向第二固定电极340移动，并且第二移动电极320通过第二固定电极340和第二移动电极320之间的吸引力朝向第二固定电极340移动，从而将光场透镜阵列200置于第二位置处，如图3所示。
在这种情况下，可以基于光场透镜阵列200的移动速度、机械元件的耐用性、功耗等，通过实验确定施加到各个电极310至340的电压的幅值。电极310至340中的每一个可以包括响应于接收电压而具有静电力的金属材料。例如，电极310至340中的每一个可以包括铁(Fe)、铜(Cu)或金属合金。
如以上所讨论的，光场透镜阵列200可以实现为在第一方向上水平移动，但是光场透镜阵列200也可以实现为在第二方向上水平移动。在这种情况下，第一移动电极310、第二移动电极320、第一固定电极330和第二固定电极340可以布置在像素阵列110的上侧和下侧，而不是布置在像素阵列110的左侧和右侧。
图4是例示了基于所公开技术的一些实现的图2所示的图像传感器100的示例的截面图。图5是例示了基于所公开技术的一些实现的图3中所示的图像传感器100的示例的截面图。
更详细地，图4是例示了沿着图2所示的线A-A′截取的图像传感器100的示例的截面图，而图5是例示了沿着图3所示的线B-B′截取的图像传感器100的示例的截面图。
图像传感器100可以包括基板600、滤光器610、片上透镜620和布线层(也称为线层)700。
基板600可以包括彼此背对的顶表面和底表面。在该专利文献的上下文中，术语“正面”可以用于指示基板600的顶表面，而术语“背面”可以用于指示基板600的底表面。在一个示例中，基板600可以是P型或N型体基板。在另一示例中，基板600可以是包括在其内生长的P型或N型外延层的P型体基板。在另一示例中，基板600可以是包括在其内生长的P型或N型外延层的N型体基板。在所公开技术的一种实现中，图像传感器100包括通过基板600的背面接收入射光的背面照明(BSI)结构。在所公开技术的另一种实现中，图像传感器100可以包括被构造为通过基板600的正面接收入射光的正面照明(FSI)结构。
基板600可以包括其每个对应于每个像素的多个光电转换元件。光电转换元件中的每一个可以在其内部区域中产生并累积与入射光线的量(或强度)相对应的光电荷。作为示例，每个光电转换元件可以通过N型离子的离子注入形成为N型掺杂区。在一些实现中，可以通过层叠多个掺杂区来形成光电转换元件。在这种情况下，可以通过注入N+离子形成下掺杂区，并且可以通过注入N-离子形成上掺杂区。光电转换元件可以布置为跨越尽可能大的区域，以增加指示光接收(Rx)效率的填充因子。在一些实现中，设置于毗邻像素的光电转换元件之间的器件隔离层可以被形成为在垂直方向上被深蚀刻，使得器件隔离层能够将彼此相邻设置的毗邻像素中的每一个电隔离或光学隔离。
滤光器610可以形成于基板600上方，以选择性地透射特定波长的光(例如，“红”波长的光、“绿”波长的光、“蓝”波长的光、“品红”波长的光、“黄”波长的光、“青”波长的光、红外(IR)光)。
片上透镜620可以形成于滤光器610上方，并且可以增加入射光的光会聚力，从而提高光电转换元件的光接收(Rx)效率。片上透镜620可以包括透明无机材料。
滤光器610和片上透镜620可以独立地布置，使得每个像素被映射到滤光器610和片上透镜620。例如，滤光器610和片上透镜620可以映射到图3中所示的像素P24。
可以在片上透镜620上方形成片上透镜保护层630，以保护片上透镜620免受潜在的物理或化学损害。例如，片上透镜保护层630可以包括聚酰亚胺、透明有机材料和透明无机材料中的至少一种。
布线层(也称为线层)700可以包括用于提供用于激活每个像素的控制信号的信号线以及用于传输从每个像素生成的像素信号的信号线。每个像素中包含的晶体管可以设置于基板600下方以及布线层700上方，并且可以联接至布线层700的信号线。例如，布线层700可以包括层叠结构，该层叠结构包括形成为图案形状并交替层叠的金属层和绝缘层。
在所公开技术的一些实现中，光场透镜阵列200可以包括透镜区域210和开口区域220。开口区域220不包括透镜，并且可以布置在多个透镜区域210之间以允许入射光在不穿过透镜区域210的情况下朝向像素阵列110传播。
透镜区域210可以包括依次层叠的支撑板230、光场透镜240和光场透镜保护层250。
支撑板230可以在光场透镜阵列200内以一体形状形成，并且可以支撑光场透镜阵列200，并且光场透镜保护层250保持光场透镜阵列200的形状。图2和图3将透镜区域210例示为连续区域，但是位于连续透镜区域210之间的连接部分处的支撑板230可以形成为具有预定宽度，使得相邻透镜区域210彼此隔开预定宽度。
支撑板230可以包括具有预定强度的透明导电材料。例如，支撑板230可以包括氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)和其它透明导电材料中的至少一种。支撑板230可以向透镜区域210和开口区域220的外部延长预定长度，从而连接到第一移动电极310和第二移动电极320。
光场透镜240可以包括具有预定曲率的透明有机材料。光场透镜240的曲率以及光场透镜240与片上透镜保护层630之间的距离可以被确定为使得光能够穿过光场透镜240并到达相应的透镜区域210。在一些实现中，仅一个透镜区域210可以仅包括一个光场透镜240。另外，单个光场透镜240可以对应于形成为与单个透镜区域210交叠的第一像素组或第二像素组中所包含的多个像素。
光场透镜保护层250可以形成在光场透镜240上方，以保护光场透镜240免受潜在的物理或化学损害。例如，光场透镜保护层250可以包括聚酰亚胺、透明有机材料和透明无机材料中的至少一种。
第一移动电极310和第二移动电极320中的每一个可以包括具有足以支撑光场透镜阵列200的预定厚度的导电材料。第一移动电极310的高度可以等于第二移动电极320的高度。光场透镜240和片上透镜保护层630可以彼此间隔开预定距离。
第一固定电极330可以按照与第一移动电极310相对应的形状和材料形成，并且第二固定电极340可以按照与第二移动电极320相对应的形状和材料形成。
如上所述，图1中所示的透镜驱动器300可以包括第一移动电极310、第二移动电极320、第一固定电极330和第二固定电极340。图1所示的透镜控制器400可以包括第一控制器410和第二控制器420。
第一控制器410可以向第一移动电极310和第一固定电极330提供电压。第一控制器410可以包括第一电压源412、第一开关414、第二开关416和第三开关418。
第一电压源412可以提供用于将光场透镜阵列200转移到第一位置或第二位置的电压。第一电压源412可以包括联接至接地电压的第一端子以及输出比接地电压高预定值的高电压的第二端子。
第一开关414可以联接在第一端子和第一固定电极330之间，第二开关416可以联接在第二端子和第一固定电极330之间，并且第三开关418可以联接在第一端子和第一移动电极310之间。一旦从图像信号处理器500接收到控制信号，第一开关414、第二开关416和第三开关418中的每一个可以断开或短路。
第二控制器420可以向第二移动电极320和第二固定电极340提供电压。第二控制器420可以包括第二电压源422、第四开关424、第五开关426和第六开关428。
第二电压源422可以提供用于将光场透镜阵列200转移至第一位置或第二位置的电压。第二电压源422可以包括联接至接地电压的第三端子以及输出比接地电压高预定值的高电压的第四端子。在这种情况下，从第二电压源422接收的电压可以与从第一电压源412接收的电压基本相同。在一些其它实现中，具有预定幅值的负(-)电压可以代替接地电压而被施加到第一端子或第三端子。
在该专利文档的上下文中，术语“第一电压”可以用于指示从第一端子或第三端子施加的电压，术语“第二电压”可以用于指示从第二端子或第四端子施加的电压。
第四开关424可以联接在第三端子和第二固定电极340之间，第五开关426可以联接在第四端子和第二固定电极340之间，并且第六开关428可以联接在第三端子和第二移动电极320之间。一旦从图像信号处理器500接收到控制信号，第四开关424、第五开关426和第六开关428中的每一个可以断开或短路。
在图4中，第一开关414和第五开关426可以断开，并且第二开关416、第三开关418、第四开关424和第六开关428可以短路。因此，第一固定电极330可以接收第二电压，并且第一移动电极310、第二移动电极320和第二固定电极340中的每一个可以接收第一电压。因此，可以在第一移动电极310和第一固定电极330之间产生吸引静电力，并且可以在第二移动电极320和第二固定电极340之间产生排斥静电力，并且光场透镜阵列200可以移动到第一位置，然后可以固定在第一位置，如图4所示。
在图5中，第二开关416和第四开关424可以断开，并且第一开关414、第三开关418、第五开关426和第六开关428可以短路。因此，第二固定电极340可以接收第二电压，并且第一移动电极310、第二移动电极320和第一固定电极330中的每一个可以接收第一电压。因此，可以在第一移动电极310和第一固定电极330之间产生排斥静电力，可以在第二移动电极320和第二固定电极340之间产生吸引静电力，并且光场透镜阵列200可以移动到第二位置，然后可以固定在第二位置，如图5所示。
在一些实现中，第一控制器410和第二控制器420可以进一步包括附加电路，以向各个固定电极和移动电极提供合适的电压。在实现中，第一控制器410和第二控制器420可以布置在基板600和布线层700中。在另一实现中，第一控制器410和第二控制器420可以布置在包括单独逻辑电路的芯片中。
在一个示例中，第一开关414至第六开关428中的每一个可以实现为设置有从图像信号处理器500接收控制信号的栅极的晶体管。
图6是例示了基于所公开技术的一些实现的在图2所示的情况下从像素阵列创建的图像的示例的示意图。图7是例示了基于所公开技术的一些实现的在图3所示的情况下从像素阵列创建的图像的示例的示意图。
参照图6和图7，以(9×9)矩阵布置的像素可以分类为第一像素组A1至A5和第二像素组B1至B4。
第一像素组A1至A5中的每一个可以包括以(3×3)矩阵布置的像素。第二像素组B1至B4中的每一个可以包括以(3×3)矩阵阵列布置的像素。像素组A1至A5中的每一个或像素组B1至B4中的每一个可以具有与光场透镜阵列200的透镜区域210或开口区域220基本相同的面积。在像素阵列110中，第一像素组和第二像素组可以在第一方向或第二方向上交替布置。
在图6中，由于光场透镜阵列200设置在第一位置，所以第一像素组A1至A5中的每一个可以与开口区域220交叠，并且第二像素组B1至B4中的每一个可以与透镜区域210交叠。因此，第一像素组A1至A5可以创建正常图像，并且第二像素组B1至B4可以创建光场图像。
在图7中，由于光场透镜阵列200设置于第二位置，所以第一像素组A1至A5中的每一个可以与透镜区域210交叠，并且第二像素组B1至B4中的每一个可以与开口区域220交叠。因此，第一像素组A1至A5可以创建光场图像，并且第二像素组B1至B4可以创建正常图像。
在所公开技术的一些实现中，像素阵列中所包含的全部像素可以在光场透镜阵列200设置于第一位置的情况下创建一次图像以及在光场透镜阵列200设置于第二位置的情况下创建一次图像。因此，每个像素可以用于创建光场图像和正常图像二者。
在一些实现中，第一位置可以是指其中开口区域220与第一像素组A1至A5中的每一个的上部交叠并且透镜区域210与第二像素组B1至B4中的每一个的上部交叠的特定位置。第二位置可以是指其中透镜区域210与第一像素组A1至A5中的每一个的上部交叠并且开口区域220与第二像素组B1至B4中的每一个的上部交叠的特定位置。
在一些实现中，第一像素组A1在第一位置处与开口区域220重合，并且第一像素组A1在第二位置处与透镜区域210重合。针对特定像素组，透镜区域210和开口区域220中的任一个在第一位置处与该特定像素组重合，并且透镜区域210和开口区域220中的另一个在第二位置处与该特定像素组重合。
在一些实现中，由像素组A1至A5和B1至B4中的每一个所创建的光场图像当中的与至少一些像素相对应的光场图像可以不被图像信号处理器500用于提取深度信息，这是因为位于像素组A1至A5和B1至B4中的每一个的外部的像素在相应光场透镜的聚光范围之外，并且接收(Rx)光非常弱。结果，可以省略对这种像素的图像处理，从而减少功耗和计算时间。
作为示例，像素阵列110被例示为以(9×9)矩阵阵列来布置，因此光场透镜阵列200在第一位置和第二位置之间转移的移动距离可以被认为相对长。然而，像素阵列110可以包括以具有数千行和数千列的大矩阵阵列布置的大量像素(例如，在一些情况下为数百万个像素)。透镜区域210和开口区域220中的每一个可以对应于包括以(10×10)矩阵阵列布置的100个像素的像素组。在这种情况下，假设每个像素具有1μm的宽度，则光场透镜阵列200在第一位置和第二位置之间转移的移动距离将仅为10μm。
在一个示例中，位于第一位置的光场透镜阵列200不包括由在与像素阵列110交叠的部分右侧的透镜区域210和开口区域220组成的列。在另一示例中，光场透镜阵列200还可以包括由透镜区域210和开口区域220组成的至少一列。在一个示例中，位于第二位置的光场透镜阵列200不包括由在与像素阵列110交叠的部分左侧的透镜区域210和开口区域220组成的列。在另一示例中，光场透镜阵列200还可以包括由透镜区域210和开口区域220组成的至少一列。
在一些实现中，光场透镜阵列200的在第一位置处创建光场图像的像素数占总像素数的比率(即，第一比率，例如在图6的示例中为4/9)与光场透镜阵列200的在第二位置处创建光场图像的像素数占总像素数的比率(即，第二比率，例如在图7的示例中为5/9)之和可以被设置为1。换句话说，在光场透镜阵列200设置在第一位置的情况下光场透镜阵列200的透镜区域210与像素阵列110交叠的第一区域与在光场透镜阵列200设置在第二区域的情况下光场透镜阵列200的透镜区域210与像素阵列110交叠的第二区域之和可以是与像素阵列110的面积基本相同的面积。如果像素阵列110中有偶数个像素组，则第一比率和第二比率中的每一个可以设置为0.5。即，在第一位置处，光场透镜阵列200的透镜区域可以与像素阵列110的一半交叠，并且在第二位置处，光场透镜阵列200的透镜区域可以与像素阵列110的其余一半交叠。
在一些实现中，透镜区域210、开口区域220、第一像素组和第二像素组中的每一个可以形成为正方形形状。在其它实现中，透镜区域210、开口区域220、第一像素组和第二像素组中的每一个也可以形成为其中水平长度比垂直长度长或者水平长度比垂直长度短的矩形形状。
基于所公开技术的一些实现的图像传感器100可以通过向图像传感器的上部添加简单的机械结构而无需向图像传感器的上部添加复杂的机械结构，来同时获取光场图像和正常图像，以进行光场图像获取。
为了使用由没有开口的光场透镜组成的光场透镜阵列来获取光场图像，光场透镜阵列应设置于像素阵列上方，并且为了使用这种光场透镜阵列来获取正常图像，应从像素阵列的上部完全去除光场透镜阵列。相比之下，基于所公开技术的一些实现的图像传感器100通过使用所公开的包括其间具有开口的光场透镜的光场透镜阵列，能够极大地简化光场图像模式与正常图像模式之间的转换。此外，当使用由没有开口的光场透镜组成的光场透镜阵列来获取正常图像时，像素阵列和光场透镜阵列应该彼此接触，并且光场透镜阵列可能不期望地将光聚焦到不需要的位置中，从而使所需位置的光接收劣化。相反，基于所公开技术的一些实现的图像传感器100能够防止这种光接收的劣化。
图8A至图8J是例示了基于所公开技术的一些实现的用于形成图像传感器的方法的示例的截面图。
在图8A的步骤S10中，布线层700和基板600可以层叠，并且滤光器610和片上透镜620可以层叠并形成为与每个像素对应。另外，片上透镜保护层630可以形成为覆盖片上透镜620的上部。
在图8B的步骤S20中，可以通过沉积或涂覆工艺在基板600和片上透镜保护层630的上方形成第一牺牲层800。第一牺牲层800的高度可以与第一移动电极310、第二移动电极320、第一固定电极330和第二固定电极340中的至少一个的高度相同。例如，第一牺牲层800可以包括含碳的旋涂碳(SOC)。
在图8C的步骤S30中，可以在第一牺牲层800上方设置第一掩模(未示出)。这里，第一掩模可以限定第一移动电极310、第二移动电极320、第一固定电极330和第二固定电极340。可以使用第一掩模(未示出)作为蚀刻掩模来蚀刻第一牺牲层800，从而形成图案化的第一牺牲层800′。图案化的第一牺牲层800′可以包括形成第一移动电极310、第二移动电极320、第一固定电极330和第二固定电极340所需的至少一个孔。如果图案化的第一牺牲层800′的形成步骤完成，则可以去除第一掩模(未示出)。
在图8D的步骤S40中，可以通过执行物理气相沉积(PVD)工艺、化学气相沉积(CVD)工艺、电镀工艺或填充工艺来形成对图案化的第一牺牲层800′的孔进行间隙填充的金属材料。如果用金属材料完全间隙填充图案化的第一牺牲层800′的孔，则可以在图案化的第一牺牲层800′和金属材料的顶表面上执行化学机械抛光(CMP)工艺，所得的第一牺牲层800′和金属材料可以被平坦化，从而可以形成第一移动电极310、第二移动电极320、第一固定电极330和第二固定电极340。尽管从图8D中省略了将第一移动电极310联接至第二移动电极320的机械元件，但是所公开技术的范围或精神不限于此，并且应当注意，可以在步骤S20开始之前预先形成上述机械元件，并且可以在这种金属材料的间隙填充工艺中实施与这种机械元件的连接。
在图8E的步骤S50中，可以在与光场透镜阵列200相对应的区域(即，范围从第一移动电极310到第二移动电极320的区域)中形成透明导电材料235。为此，可以在第一移动电极310、第二移动电极320、第一固定电极330、第二固定电极340、以及图案化的第一牺牲层800′上方沉积透明导电材料，可以设置用于限定光场透镜阵列200的第二掩模(未示出)并且进行蚀刻，从而形成透明导电材料235。此后，可以去除第二掩模(未示出)。另外，不仅可以在透明导电材料235和第一移动电极310之间而且可以在透明导电材料235之间沉积接合材料。
在图8F的步骤S60中，可以通过沉积或涂覆工艺在第一固定电极330、第二固定电极340、图案化的第一牺牲层800′和透明导电材料235上方形成透明有机材料245。
在图8G的步骤S70中，可以在透明有机材料245上方设置用于限定光场透镜的第三掩模(未示出)。可以使用第三掩模(未示出)作为蚀刻掩模来蚀刻透明有机材料245，从而形成光场透镜240。光场透镜保护层250可以形成在透明导电材料235和光场透镜240上方。
在图8H的步骤S80中，可以在第一固定电极330、第二固定电极340、图案化的第一牺牲层800′和光场透镜阵列保护层250上方设置第二牺牲层900。例如，第二牺牲层900可以包括含碳的旋涂碳(SOC)。
在图8I的步骤S90中，可以在第二牺牲层900上方设置用于限定开口区域220的第四掩模(未示出)。可以使用第四掩模(未示出)作为蚀刻掩模来部分地蚀刻第二牺牲层900、光场透镜保护层250、透明导电材料235和图案化的第一牺牲层800′，从而能够形成开口区域220，并且也能够形成透镜区域210中所包含的支撑板230、光场透镜240和光场透镜保护层250。如果完成了开口区域220的形成，则可以去除形成于图案化的第二牺牲层900′上方的第四掩模(未示出)。
在图8J的步骤S100中，可以实施等离子体工艺，使得可以去除图案化的第一牺牲层800′和图案化的第二牺牲层900′。在这种情况下，可以使用包括氧气、氮气和氢气中的至少一种的气体(例如，O2、N2、H2、CO、CO2或CH4)实施等离子体工艺。在这种情况下，以下将以使用O2等离子体工艺为例描述上述工艺。如果对所得结构实施O2等离子体工艺，则氧自由基(O*)可以与图案化的第一牺牲层800′中的碳和图案化的第二牺牲层900′中的碳结合，导致形成CO或CO2。结果，能够去除图案化的第一牺牲层800′和图案化的第二牺牲层900′。
从以上的描述显而易见的是，基于所公开技术的一些实现的图像传感器能够通过向图像传感器的顶表面添加最少数量的机械构造而无需向图像传感器的上部添加厚的机械构造，来同时获取光场图像和正常图像。
所公开技术的实施方式可以提供通过上述专利文档能够直接或间接地认识到的各种效果。
尽管已经描述了所公开技术的大量示例性实施方式，但是应当理解，可以基于在本专利文档中所描述和例示的内容做出各种其它变型和实施方式。
相关申请的交叉引用
本专利文档要求于2020年4月7日提交的韩国专利申请No.10-2020-0042330的优先权和权益，该韩国专利申请的全部公开内容通过引用合并于此，作为本专利文档的公开内容的一部分。

Claims (19)

1.一种图像感测装置，该图像感测装置包括：
像素阵列，该像素阵列被配置为包括彼此毗邻的第一像素组和第二像素组，所述第一像素组和所述第二像素组中的每一个包括多个成像像素以将光转换为像素信号；以及
光场透镜阵列，该光场透镜阵列设置在所述像素阵列上方以将光引导至所述成像像素，并且被配置为能移动结构，该能移动结构能操作为在水平方向上按照预定距离在第一位置和第二位置之间移动，该预定距离对应于所述第一像素组的宽度或所述第二像素组的宽度，所述光场透镜阵列被配置为包括各自包含光场透镜的一个或更多个透镜区域以及未形成所述光场透镜的一个或更多个开口区域，使得能够实现光场成像和传统成像二者。
2.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，布置在所述第一像素组中的所述多个成像像素的数量与布置在所述第二像素组中的所述多个成像像素的数量相同。
3.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述第一像素组和所述第二像素组在第一方向上或者在与所述第一方向垂直的第二方向上交替地布置。
4.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，
所述光场透镜阵列被构造为使得所述一个或更多个透镜区域和所述一个或更多个开口区域在第一方向上或者在与所述第一方向垂直的第二方向上交替地布置。
5.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述第一像素组的宽度或所述第二像素组的宽度对应于所述透镜区域的宽度或所述开口区域的宽度。
6.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述光场透镜阵列的所述透镜区域和所述开口区域中的每一个在尺寸上与所述第一像素组或所述第二像素组相等。
7.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述第一像素组和所述第二像素组被配置为在所述光场透镜阵列置于所述第一位置处时分别与所述开口区域和所述透镜区域交叠。
8.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述第一像素组和所述第二像素组被配置为在所述光场透镜阵列置于所述第二位置处时分别与所述透镜区域和所述开口区域交叠。
9.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，在所述光场透镜阵列置于所述第一位置处时所述光场透镜阵列中与所述像素阵列交叠的所述透镜区域的面积与在所述光场透镜阵列置于所述第二位置处时所述光场透镜阵列中与所述像素阵列交叠的所述透镜区域的面积之和在尺寸上与所述像素阵列的面积相同。
10.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述水平方向包括所述像素阵列的行方向或列方向。
11.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述光场透镜被配置为映射到所述第一像素组或所述第二像素组中的多个像素，并且所述一个或更多个透镜区域还包括被配置为在所述光场透镜的下部支撑所述光场透镜的支撑板。
12.根据权利要求1所述的图像感测装置，该图像感测装置还包括：
透镜驱动器，该透镜驱动器被配置为将所述光场透镜阵列移动到所述第一位置或所述第二位置；以及
透镜控制器，该透镜控制器被配置为向所述透镜驱动器提供用于移动所述光场透镜阵列的电压。
13.根据权利要求12所述的图像感测装置，其中，所述透镜驱动器包括：
第一移动电极和第二移动电极，该第一移动电极和该第二移动电极连接至所述光场透镜阵列，并且被配置为接收第一电压；以及
第一固定电极和第二固定电极，该第一固定电极被配置为接收所述第一电压和第二电压中的任何一个，该第二固定电极被配置为接收所述第一电压和所述第二电压中的另一个，以移动所述光场透镜阵列。
14.根据权利要求13所述的图像感测装置，其中，所述透镜控制器包括：
第一控制器，该第一控制器被配置为向所述第一移动电极传输所述第一电压，并且向所述第一固定电极传输所述第一电压或所述第二电压；以及
第二控制器，该第二控制器被配置为向所述第二移动电极传输所述第一电压，并向所述第二固定电极传输所述第一电压或所述第二电压。
15.根据权利要求13所述的图像感测装置，其中，
所述第一移动电极和所述第二移动电极沿着所述光场透镜阵列中彼此面对的侧面延伸，以及
所述第一移动电极和所述第二移动电极中的每一个的顶表面附接至所述光场透镜阵列的底表面。
16.一种图像感测装置，该图像感测装置包括：
像素阵列，该像素阵列包括多个像素；以及
光场透镜阵列，该光场透镜阵列设置于所述像素阵列上方并且被配置为在水平方向上按照预定距离在第一位置和第二位置之间移动，所述光场透镜阵列被配置为包括各自包含光场透镜的一个或更多个透镜区域以及未形成所述光场透镜的一个或更多个开口区域，
其中，所述多个像素中的至少一个被配置为：
在所述光场透镜阵列置于所述第一位置处时，通过所述一个或更多个透镜区域接收光，以及
在所述光场透镜阵列置于所述第二位置处时，通过所述一个或更多个开口区域接收光。
17.根据权利要求16所述的图像感测装置，其中，所述一个或更多个透镜区域包括与所述像素阵列间隔开的光场透镜。
18.根据权利要求16所述的图像感测装置，其中，所述一个或更多个开口区域形成在相邻的透镜区域之间，使得所述一个或更多个透镜区域以其间具有所述一个或更多个开口区域的方式周期性地布置。
19.根据权利要求18所述的图像感测装置，其中，所述一个或更多个开口区域以与所述一个或更多个透镜区域相同的图案周期性地布置。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012060460A (ja) * 2010-09-09 2012-03-22 Olympus Corp 撮像装置
CN102413340A (zh) * 2010-07-29 2012-04-11 株式会社泛泰 提供立体图像的主动型显示装置和驱动方法
CN107306343A (zh) * 2016-04-15 2017-10-31 爱思开海力士有限公司 具有光场模式和常规模式的图像传感器
US20190107688A1 (en) * 2016-03-30 2019-04-11 Nikon Corporation Optical device
CN109863602A (zh) * 2016-10-20 2019-06-07 因维萨热技术公司 具有增强的广角性能的图像传感器

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5517279A (en) * 1993-08-30 1996-05-14 Hugle; William B. Lens array photolithography
US6816306B2 (en) * 1998-04-15 2004-11-09 Bright View Technologies Inc. Micro-lens array based light transmitting screen with high resolution and low imaging artifacts
JP5134694B2 (ja) * 2008-08-04 2013-01-30 キヤノン株式会社 画像処理装置及び画像処理方法
WO2010077625A1 (en) 2008-12-08 2010-07-08 Refocus Imaging, Inc. Light field data acquisition devices, and methods of using and manufacturing same
US8345144B1 (en) * 2009-07-15 2013-01-01 Adobe Systems Incorporated Methods and apparatus for rich image capture with focused plenoptic cameras
KR101613682B1 (ko) 2009-10-20 2016-04-19 삼성전자주식회사 광 필드 데이터를 이용한 영상 처리 장치 및 방법
US8400555B1 (en) * 2009-12-01 2013-03-19 Adobe Systems Incorporated Focused plenoptic camera employing microlenses with different focal lengths
JP5909889B2 (ja) * 2011-06-17 2016-04-27 ソニー株式会社 撮像制御装置、及び、撮像制御方法
JP5791437B2 (ja) * 2011-09-12 2015-10-07 キヤノン株式会社 画像処理方法、画像処理装置、撮像装置および画像処理プログラム
WO2013043488A1 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 Eastman Kodak Company Digital imaging system with refocusable imaging mode
US8593564B2 (en) 2011-09-22 2013-11-26 Apple Inc. Digital camera including refocusable imaging mode adaptor
US20130076966A1 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 John Norvold Border Digital imaging system with refocusable imaging mode
US20130076931A1 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 John Norvold Border Plenoptic lens unit providing refocusable imaging mode
US8831377B2 (en) * 2012-02-28 2014-09-09 Lytro, Inc. Compensating for variation in microlens position during light-field image processing
JP2013198016A (ja) * 2012-03-21 2013-09-30 Casio Comput Co Ltd 撮像装置
CN104303493A (zh) * 2012-05-09 2015-01-21 莱特洛公司 用于改进的光场捕获和操作的光学系统的优化
US9179126B2 (en) * 2012-06-01 2015-11-03 Ostendo Technologies, Inc. Spatio-temporal light field cameras
US9858649B2 (en) * 2015-09-30 2018-01-02 Lytro, Inc. Depth-based image blurring
US9578259B2 (en) * 2013-03-14 2017-02-21 Fotonation Cayman Limited Systems and methods for reducing motion blur in images or video in ultra low light with array cameras
DE102013005616A1 (de) * 2013-04-04 2014-10-23 DüRR DENTAL AG Dentalkamerasystem
CA2909493C (en) * 2013-04-16 2018-01-23 Christian Weissig Alignment of a camera system, camera system and alignment aid
US9077901B2 (en) 2013-09-11 2015-07-07 Lytro, Inc. Light field image capture device having 2D image capture mode
EP2871830A1 (en) * 2013-11-08 2015-05-13 Thomson Licensing Optical assembly for plenoptic camera
EP2955913A1 (en) * 2014-06-10 2015-12-16 Thomson Licensing Hybrid plenoptic camera
US10565734B2 (en) * 2015-04-15 2020-02-18 Google Llc Video capture, processing, calibration, computational fiber artifact removal, and light-field pipeline
EP3104604A1 (en) * 2015-06-08 2016-12-14 Thomson Licensing Light field imaging device
CN105093472B (zh) * 2015-08-25 2017-11-28 华为技术有限公司 成像装置和成像方法
EP3293959A1 (en) * 2016-09-07 2018-03-14 Thomson Licensing Plenoptic imaging device equipped with an enhanced optical system
US10594945B2 (en) * 2017-04-03 2020-03-17 Google Llc Generating dolly zoom effect using light field image data
WO2018211601A1 (ja) * 2017-05-16 2018-11-22 オリンパス株式会社 撮像装置および撮像システム
CN111164963B (zh) * 2017-09-28 2021-08-10 富士胶片株式会社 摄像装置、其工作方法及存储介质
CN110099205B (zh) * 2019-06-04 2021-03-05 深圳市华芯技研科技有限公司 一种全景360度多镜头立体摄像机
US20210215855A1 (en) * 2020-01-13 2021-07-15 Facebook Technologies, Llc Nanoimprinted microlens array and method of manufacture thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102413340A (zh) * 2010-07-29 2012-04-11 株式会社泛泰 提供立体图像的主动型显示装置和驱动方法
JP2012060460A (ja) * 2010-09-09 2012-03-22 Olympus Corp 撮像装置
US20190107688A1 (en) * 2016-03-30 2019-04-11 Nikon Corporation Optical device
CN107306343A (zh) * 2016-04-15 2017-10-31 爱思开海力士有限公司 具有光场模式和常规模式的图像传感器
CN109863602A (zh) * 2016-10-20 2019-06-07 因维萨热技术公司 具有增强的广角性能的图像传感器

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Publication number Publication date
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