CN208548353U - 一种图像传感器和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种图像传感器和电子设备，图像传感器包括衬底基板；感光像素单元阵列和控制单元，感光像素单元阵列包括多个独立设置的感光像素单元，每个感光像素单元用于生成成像物体的部分尺寸图像；控制单元位于感光像素单元之间且与每个感光像素单元电连接；光学元件阵列，包括多个独立设置的光学元件，每个光学元件与每个感光像素单元对应设置，用于接收成像物体的部分入射光线并将部分入射光线成像在感光像素单元上。通过调整光学元件阵列的设计与感光像素单元阵列之间的距离，可以调节感光像素单元的尺寸，节省感光像素单元的覆盖面积；同时控制单元设置于感光像素单元之间，节省了空间，易于传感器小型化设计，并且节省成本。

Description

一种图像传感器和电子设备

技术领域

本实用新型实施例涉及图像传感器技术领域，尤其涉及一种图像传感器和电子设备。

背景技术

图像传感器将光学图像转换成电信号。随着计算机和通信产业发展，在诸如数字照相机、摄像录像机、个人通信系统(PCS)、游戏主机、摄像头和医疗微型照相机的各种领域中越来越需要高性能图像传感器。

现有技术中，一个图像传感器可以包括图像传感芯片和覆盖图像传感芯片的透镜，通过透镜将成像物体成像在图像传感芯片，之后通过设置在图像传感芯片外围的控制单元控制图像传感芯片曝光，将光信号转化为电信号，从而得到成像物体的图像。

但是，现有技术中的图像传感器要求图像传感芯片面积较大，由于图像传感芯片价格高昂，造成图像传感器成本较高。同时图像传感器需要在图像传感芯片外围设置控制单元，造成整个图像传感器的面积较大，与当前图像传感器小型化、集成化的发展趋势不符。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种图像传感器和电子设备，以解决现有技术中图像传感器制作成本高、图像传感器体积大的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种图像传感器，包括：

衬底基板；

位于所述衬底基板一侧的感光像素单元阵列和控制单元，所述感光像素单元阵列包括多个独立设置的感光像素单元，每个所述感光像素单元用于生成成像物体的部分尺寸图像；所述控制单元位于所述感光像素单元之间且与每个所述感光像素单元电连接，用于控制每个所述感光像素单元生成所述成像物体的部分尺寸图像；

位于所述感光像素单元阵列感光侧一侧的光学元件阵列，所述光学元件阵列包括多个独立设置的光学元件，每个所述光学元件与每个所述感光像素单元对应设置，用于接收所述成像物体的部分入射光线并将所述部分入射光线成像在所述感光像素单元上。

可选的，所述感光像素单元阵列至少包括第一感光像素单元子阵列和第二感光像素单元子阵列；所述光学元件阵列至少包括第一光学元件子阵列和第二光学元件子阵列；

所述第一感光像素单元子阵列包括多个矩阵排列的第一感光像素单元，所述第二感光像素单元子阵列包括多个矩阵排列的第二感光像素单元；沿所述感光像素单元阵列行的方向，所述第一感光像素单元和所述第二感光像素单元间隔设置，沿所述感光像素单元阵列列的方向，所述第一感光像素单元和所述第二感光像素单元间隔设置；

所述第一光学元件子阵列包括多个矩阵排列的第一光学元件，所述第二光学元件子阵列包括多个矩阵排列的第二光学元件；沿所述光学元件阵列行的方向，所述第一光学元件和所述第二光学元件间隔设置；沿所述光学元件阵列列的方向，所述第一光学元件和所述第二光学元件间隔设置；

其中；所述第一光学元件子阵列接收所述成像物体的全部入射光线，所述第一感光像素单元子阵列生成所述成像物体的全尺寸图像；

所述第二光学元件子阵列接收所述成像物体的全部入射光线，所述第二感光像素单元子阵列生成所述成像物体的全尺寸图像。

可选的，相邻设置的所述第一光学元件和所述第二光学元件接收的所述成像物体的入射光线存在交叠部分。

可选的，所述第一光学元件具备第一焦距，所述第二光学元件具备第二焦距；

其中，所述第一焦距与所述第二焦距相同。

可选的，所述第一光学元件具备第三焦距，所述第二光学元件具备第四焦距；

其中，所述第三焦距与所述第四焦距不同。

可选的，所述控制单元包括像素控制电路、像素读取电路和转换电路；

所述像素控制电路与所述感光像素单元连接，用于控制所述感光像素单元曝光，将光信号转换为电信号；

所述像素读取电路与所述像素控制电路连接，用于读取所述电信号；

所述转换电路与所述像素读取电路连接，用于将所述电信号转换为模拟信号或者数字信号。

可选的，所述图像传感器还包括图像处理电路，所述图像处理电路与所述控制单元电连接，用于根据每个所述感光像素单元生成的部分尺寸图像生成所述成像物体的全尺寸图像。

可选的，沿垂直所述衬底基板的方向上，所述感光像素单元阵列与所述光学元件阵列之间的距离为L，其中，1μm≤L≤50000μm。

可选的，所述光学元件包括透镜、成像孔以及准直器中的至少一种。

可选的，所述图像传感器还包括第一透明介质层、第二透明介质层和第三透明介质层；

所述第一透明介质层位于所述感光像素单元阵列与所述光学元件阵列之间；

所述第二透明介质层与所述光学元件阵列同层设置，且所述第二透明介质层包覆所述光学元件阵列；

所述第三透明介质层位于所述光学元件阵列远离所述衬底基板的一侧。

实用新型第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电子设备，包括第一方面提供的图像传感器。

本实用新型实施例提供的图像传感器和电子设备，图像传感器包括感光像素单元阵列和光学元件阵列，感光像素单元阵列中的感光像素单元与光学元件阵列中的光学元件对应设置，每个光学元件接收成像物体的部分入射光线并将部分入射光线成像在每个感光像素单元上，每个感光像素单元生成成像物体的部分图像，通过调整光学元件阵列设计以及与感光像素单元阵列之间的距离，可以调节每个感光像素单元的尺寸，每个感光像素单元的尺寸设置灵活，还可以节省感光像素单元的覆盖面积，节省图像传感器的制备成本；同时充分利用感光像素单元与感光像素单元之间的空间，放置图像传感器所需要的控制单元，通过这种改进，在不影响成像质量的情况下，能够有效的减小整个图像传感器的总体积，易于实现图像传感器小型化设计，并且进一步节省图像传感器的制备成本。

附图说明

为了更加清楚地说明本实用新型示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本实用新型所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。

图1是现有技术中一种图像传感器的结构示意图；

图2是图1所示图像传感器沿剖面线A-A’的剖面结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种图像传感器的结构示意图；

图4是图3提供的图像传感器沿剖面线B-B’的剖面结构示意图；

图5是图3提供的图像传感器中C区域的放大结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的一种图像传感器的成像原理示意图；

图7是本实用新型实施例提供的另一种图像传感器的结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的一种图像传感器的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本实用新型实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本实用新型的技术方案。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本实用新型的保护范围之内。

图1是现有技术中一种图像传感器的结构示意图，图2是图1所示图像传感器沿剖面线A-A’的剖面结构示意图，如图1所示，现有技术中的图像传感器可以包括：

衬底基板11；

位于衬底基板11一侧的图像传感芯片12和控制单元13，控制单元13位于图像传感芯片12外围；

位于图像传感芯片12远离衬底基板11一侧的透镜14。

透镜14接收成像物体的全部入射光线，并将成像物体的全部入射光线成像在图像传感芯片12上，图像传感芯片12的覆盖面积较大，由于图像传感芯片12价格昂贵，因此造成整个图像传感器制备成本较高。同时，控制图像传感芯片12曝光成像的控制单元13位于图像传感芯片12外围，图像传感芯片12的覆盖面积以及控制单元13的覆盖面积造成整个图像传感器的覆盖面积较大，不易于图像传感器小型化集成化设计。

基于上述技术问题，本实用新型实施例提供的一种图像传感器，包括：衬底基板；位于所述衬底基板一侧的感光像素单元阵列和控制单元，所述感光像素单元阵列包括多个独立设置的感光像素单元，每个所述感光像素单元用于生成成像物体的部分尺寸图像；所述控制单元位于所述感光像素单元之间且与每个所述感光像素单元电连接，用于控制每个所述感光像素单元生成所述成像物体的部分尺寸图像；位于所述感光像素单元阵列感光侧一侧的光学元件阵列，所述光学元件阵列包括多个独立设置的光学元件，每个所述光学元件与每个所述感光像素单元对应设置，用于接收所述成像物体的部分入射光线并将所述部分入射光线成像在所述感光像素单元上。本实用新型实施例的技术方案，在衬底基板上形成感光像素单元阵列以及与感光像素单元阵列对应设置的光学元件阵列，感光像素单元阵列与光学元件阵列配合使用，通过调节光学元件阵列中的光学元件的焦距以及感光像素单元阵列与光学元件阵列之间的距离，可以调节感光像素单元阵列中感光像素单元的尺寸，感光像素单元的尺寸设置灵活；同时还可以节省感光像素单元的覆盖面积，节省图像传感器的制备成本；同时充分利用感光像素单元与感光像素单元之间的空间，放置图像传感器所需要的控制单元，通过这种改进，在不影响成像质量的情况下，能够有效的减小整个图像传感器的总体积，易于实现图像传感器小型化设计，符合图像传感器小型化集成化发展趋势。

以上是本实用新型的核心思想，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图3是本实用新型实施例提供的一种图像传感器的结构示意图，图4是图3提供的图像传感器沿剖面线B-B’的剖面结构示意图，如图3和图4所示，本实用新型实施例提供的图像传感器可以包括：

衬底基板21；

位于衬底基板21上的感光像素单元阵列22和控制单元23，感光像素单元阵列22包括多个独立设置的感光像素单元221，每个感光像素单元221用于生成成像物体的部分尺寸图像；控制单元23位于感光像素单元221之间且与每个感光像素单元221电连接，用于控制每个感光像素单元221生成所述成像物体的部分尺寸图像；

位于感光像素单元阵列22感光侧一侧的光学元件阵列24，光学元件阵列24包括多个独立设置的光学元件241，每个光学元件241与每个感光像素单元221对应设置，用于接收成像物体的部分入射光线并将所述入射光线成像在感光像素单元221上。

示例性的，衬底基板21可以为柔性基板，其材料可以包括聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚芳酯以及聚醚砜中的至少一种；衬底基板21也可以为刚性基板，具体可以为硅片，玻璃基板或者其他刚性基板。本实用新型实施例不对基板的种类以及材料进行限定。

感光像素单元阵列22包括多个矩阵排列的感光像素单元221，多个感光像素单元221之间独立设置；光学元件阵列24包括多个独立设置的光学元件241，多个光学元件241之间独立设置，且每个光学元件241与每个感光像素单元221对应设置。在图像传感器工作时，每个光学元件241接收成像物体的部分入射光线并将该部分入射光线成像在与其对应的感光像素单元221上，之后感光像素单元221生成成像物体的部分尺寸图像，整个感光像素单元阵列22生成成像物体的全尺寸图像，保证成像物体可以在感光像素单元阵列22上完整成像。

以透镜为例，根据光学透镜的成像原理，1/f＝1/u+1/v，其中，f表示透镜焦距，u表示像距，v表示物距。通过调整透镜的焦距f以及透镜到被成像物体的距离v，可以调整光学元件阵列24与感光像素单元阵列22之间的距离u，使得像的面积以一定的倍数小于物的面积，达到控制感光像素单元阵列22中每个感光像素单元221大小的目的，这就为感光像素单元的电路设计提供了自由度，保证每个感光像素单元221的尺寸设置灵活。

可选的，光学元件241位于感光像素单元221感光侧的一侧，其中，光学元件241在衬底基板21上的垂直投影可以覆盖感光像素单元221在衬底基板21上的垂直投影(如图3所示)，也可以不覆盖感光像素单元221在衬底基板21上的垂直投影，本实用新型实施例对此不进行限定。需要说明的是，光学元件241位于感光像素单元221感光侧的一侧，当感光像素单元221为前照式感光像素单元时，光学元件241位于感光像素单元221远离衬底基板21的一侧，当感光像素单元221为背照式感光像素单元时，光学元件241位于感光像素单元221与衬底基板21之间，本实用新型实施例对感光像素单元221的类型不进行限定，图3和图4仅以前照式感光像素单元为例进行示例性说明。

本实用新型实施例创造性地将“化整为零”的概念应用在图像传感器中，将现有技术中整面设计的图像传感芯片设计成感光像素单元阵列22，感光像素单元阵列22包括多个独立设置的感光像素单元221，每个感光像素单元221生成成像物体的部分尺寸图像，感光像素单元22生成成像物体的全尺寸图像。通过调整透镜的焦距以及透镜到被成像物体的距离，可以调整光学元件阵列24与感光像素单元阵列22之间的距离，使得像的面积以一定的倍数小于物的面积，保证每个感光像素单元221的尺寸设置灵活；同时相比于整面的图像传感芯片，本实用新型实施例的技术方案可以减小感光像素单元阵列22的覆盖面积，节省图像传感器的制备成本。

可选的，继续参考图3和图4所示，本实用新型实施例提供的图像传感器还可以包括控制单元23，控制单元23位于感光像素单元221之间且与每个图感光像素单元221电连接，用于控制每个感光像素单元221生成成像物体的部分尺寸图像。

示例性的，由于本实用新型实施例提供的感光像素单元阵列22包括多个独立设置的感光像素单元221，感光像素单元221之间间隔设置且相互留有间距，因此，在感光像素单元221之间设置控制单元23，可以充分利用感光像素单元221与感光像素单元221之间的空间，可以有效减小整个传感器的总面积，易于实现图像传感器小型化设计。并且，控制单元23与每个感光像素单元221电连接，可以控制每个感光像素单元221生成成像物体的部分尺寸图像。

需要说明的是，图3仅以在感光像素单元阵列22行的方向(如图3所示的X方向)上，在相邻的两个感光像素单元221之间设置有控制单元23为例进行说明。可以理解的是，在图像传感器的制备过程中，感光像素单元阵列22与控制单元23是在同一个晶圆上制备形成的，因此，在感光像素单元阵列22列的方向(如图3所示的Y方向)上，或者在感光像素单元阵列22的对角线方向上，控制单元23均可以位于感光像素单元221之间，本实用新型实施例对此不进行限定。同时，图3仅以在相邻的两个感光像素单元221之间设置有控制单元23为例进行说明，可以理解的是，还可以在相邻的2*2个感光像素单元221之间设置控制单元23，本实用新型实施例对此同样不进行限定。

可选的，每个感光像素单元221周围设置有输入/输出管脚(图中未示出)，控制单元23可以通过焊料、金属导线、导电胶或者其他连接材料与每个感光像素单元221的输入/输出管脚电连接(图中未示出)，实现控制感光像素单元221生成成像物体部分尺寸图像的目的。本实用新型实施例对控制单元23与感光像素单元221如何实现电连接不进行限定。

综上，本实用新型实施例提供的图像传感器，包括感光像素单元阵列和光学元件阵列，感光像素单元阵列中的感光像素单元与光学元件阵列中的光学元件对应设置，每个光学元件接收成像物体的部分入射光线并将部分入射光线成像在每个感光像素单元上，每个感光像素单元生成成像物体的部分图像，通过调整光学元件的焦距以及光学元件阵列与感光像素单元阵列之间的距离，可以调节每个感光像素单元的尺寸，每个感光像素单元的尺寸设置灵活，同时可以节省感光像素单元的覆盖面积，节省图像传感器的制备成本；并且，感光像素单元之间设置控制单元，可以充分利用感光像素单元与感光像素单元之间的空间，放置图像传感所需要的控制单元，通过这种改进，在不影响成像质量的情况下，能够有效的减小整个图像传感器的总体积，易于实现图像传感器小型化设计。

图5是图3提供的图像传感器中C区域的放大结构示意图，如图5所示，本实用新型实施例提供的控制单元23可以包括像素控制电路231、像素读取电路232和转换电路233；

其中，像素控制电路231与感光像素单元221连接，用于控制感光像素单元221曝光，将光信号转换为电信号；

像素读取电路232与像素控制电路231连接，用于读取所述电信号；

转换电路233与像素读取电路232连接，用于将所述电信号转换为模拟信号或者数字信号。

示例性的，像素控制电路231控制与其连接的感光像素单元221曝光，将感光像素单元221上接收到的光信号转换为电信号；再经由像素读取电路232读取所述电信号，并经转换电路233转换后，得到模拟信号或者数字信号。可以理解的是，本实用新型实施例提供的转换电路223可以为数模转换电路，也可以为模数转换电路，本实用新型实施例对此不进行限定，需根据电信号的具体类型选择不同的转换电路。

可选的，本实用新型实施例提供的图像传感器还可以包括图像处理电路，图像处理电路与控制单元23电连接(图中未示出)，用于根据每个感光像素单元生成的部分尺寸图像生成成像物体的全尺寸图像。

示例性的，图像处理电路与控制单元23电连接，具体可以是与数模转换电路233电连接，接收转换电路233转换得到的模拟信号或者数字信号，将每个感光像素单元221上的部分尺寸图像进行预设处理，生成被成像物体的全尺寸图像。可选的，将每个感光像素单元221上的部分尺寸图像进行预设处理，可以是对每个感光像素单元221上的部分尺寸图像进行翻转、镜像、裁剪、对齐以及拼接操作中的至少一种，最终得到成像物体的全尺寸图像。

具体的，图6是本实用新型实施例提供的一种图像传感器的成像原理示意图，如图6所示，每个感光像素单元221生成成像物体的部分尺寸图像，经图像处理电路裁剪拼接后得到成像物体的全尺寸图像。因此，本实用新型实施例提供的技术方案，在不影响成像物体最终的成像图像的前提下，设置感光像素单元阵列和光学元件阵列，感光像素单元阵列中的感光像素单元与光学元件阵列中的光学元件对应设置，通过调整光学元件的焦距以及光学元件阵列与感光像素单元阵列之间的距离，可以调节每个感光像素单元的尺寸，每个感光像素单元的尺寸设置灵活，同时可以节省感光像素单元的覆盖面积，节省图像传感器的制备成本；并且，感光像素单元之间设置控制单元，可以充分利用感光像素单元与感光像素单元之间的空间，放置图像传感所需要的控制单元，能够有效的减小整个图像传感器的总体积。

图7是本实用新型实施例提供的另一种图像传感器的结构示意图，如图7所示，感光像素单元阵列22至少可以包括第一感光像素单元子阵列22A和第二感光像素单元子阵列22B，光学元件阵列24至少可以包括第一光学元件子阵列24A和第二光学元件子阵列24B，图7仅以感光像素单元阵列22包括第一感光像素单元子阵列22A和第二感光像素单元子阵列22B，光学元件阵列24包括第一光学元件子阵列24A和第二光学元件子阵列24B为例进行示例性说明。为了在附图中更加清楚的表示第一感光像素单元子阵列22A和第二感光像素单元子阵列22B，第一光学元件子阵列24A和第二光学元件子阵列24B，在附图7中，第一感光像素单元子阵列22A用实线表示，第二感光像素单元子阵列22B用虚线表示，第一光学元件子阵列24A用实线表示，第二光学元件子阵列24B用虚线表示。

如图7所示，第一感光像素单元子阵列22A可以包括多个矩阵排列的第一感光像素单元221A，第二感光像素单元子阵列22B可以包括多个矩阵排列的第二感光像素单元221B；沿感光像素单元阵列22行的方向(如图7中所示的X方向)，第一感光像素单元221A和第二感光像素单元221B间隔设置；沿感光像素单元阵列22列的方向(如图7中所示的Y方向)，第一感光像素单元221A和第二感光像素单元221B间隔设置。第一光学元件子阵列24A包括多个矩阵排列的第一光学元件241A，第二光学元件子阵列24B包括多个矩阵排列的第二光学元件241B；沿光学元件阵列24行的方向(如图7中所示的X方向)，第一光学元件241A和第二光学元件241B间隔设置；沿光学元件阵列24列的方向(如图7中所示的Y方向)，第一光学元件241A和第二光学元件241B间隔设置。

其中，图7中的大圆表示光学元件阵列24的视角覆盖范围，25A表示第一光学元件阵列24A的视角覆盖范围，25B表示第二光学元件阵列24B的视角覆盖范围，从图7中可以看到，第一光学元件子阵列24A接收成像物体的全部入射光线，第一感光像素单元子阵列22A生成成像物体的全尺寸图像；第二光学元件子阵列24B接收成像物体的全部入射光线，第二感光像素单元子阵列22B生成成像物体的全尺寸图像。

示例性的，本实用新型实施例提供的光学元件阵列24可以至少包括两个光学元件子阵列，即第一光学元件子阵列24A和第二光学元件子阵列24B，且每个光学元件子阵列均可以接收成像物体的全部入射光线；同时，与光学元件阵列24对应的感光像素单元阵列22同样可以至少包括两个感光像素单元子阵列，即第一感光像素单元子阵列22A和第二感光像素单元子阵列22B，且每个感光像素单元子阵列均可以生成成像物体的全尺寸图像。具体的，当第一感光像素单元子阵列22A和第二感光像素单元子阵列22B针对同一个成像物体进行成像时，可以同时呈现出同一个成像物体两个相同的全尺寸图像。因此，当需要对同一个成像物体进行成像时，控制单元23可以控制仅第一感光像素单元子阵列22A进行成像或者控制仅第二感光像素单元子阵列22B进行成像，在保证得到成像物体的全尺寸图像的前提下，可以减少感光像素单元221的使用数量，降低图像传感器的使用功耗；或者当某一个感光像素单元子阵列发生故障无法成像时，可以使用另一个感光像素单元子阵列进行成像，不影响图像传感器正常工作。当第一感光像素单元子阵列22A和第二感光像素单元子阵列22B针对不同成像物体进行成像时，可以同时呈现出两个成像物体的全尺寸图像。因此当需要对两个不同的成像物体进行成像时，控制单元23可以控制第一感光像素单元子阵列22A和第二感光像素单元子阵列22B分别对不同的两个成像物体进行成像，同时得到两个不同成像物体的全尺寸图像，控制单元23仅需控制感光像素单元221一次曝光即可得到不同得了两个成像物体的全尺寸图像，保证图像传感器成像效率高。

继续参考图7，由于第一光学元件子阵列24A中的第一光学元件241A与第二光学元件子阵列24B中的第二光学元件241B间隔设置，因此，相邻设置的第一光学元件241A和第二光学元件241B接收的成像物体的入射光线存在交叠部份，如此可以保证第一光学元件子阵列24A能够接收到成像物体的全部入射光线，第二光学元件子阵列24B能够接收到成像物体的全部入射光线，第一感光像素单元子阵列22A能够生成成像物体的全尺寸图像，第二感光像素单元子阵列22B能够生成成像物体的全尺寸图像。

需要说明的是，本实用新型实施例对相邻设置的第一光学元件241A和第二光学元件241B接收的成像物体的入射光线交叠部分的大小不进行限定，只需保证第一光学元件子阵列24A和第二光学元件子阵列24B可以接收成像物体的全部入射光线即可。

可选的，第一光学元件241A和第二光学元件241B可以具备相同的焦距也可以具备不同的焦距，下面将进行详细介绍。

首先介绍第一光学元件241A和第二光学元件241B焦距相同的情况。具体的，第一光学元件241A可以具备第一焦距，第二光学元件241B可以具备第二焦距；其中，第一焦距与第二焦距相同。当第一光学元件241A和第二光学元件241B具备相同的焦距时，第一感光像素单元子阵列22A和第二感光像素单元子阵列22B可以对同一个成像物体进行成像，同时生成同一个成像物体两个相同的全尺寸图像；或者只使用第一感光像素单元子阵列22A或者第二感光像素单元子阵列22B对成像物体进行成像。例如，使用本实用新型实施例提供的图像传感器进行指纹识别时，通过第一感光像素单元子阵列22A和第二感光像素单元子阵列22B同时生成同一指纹的两个的全尺寸指纹图像，分别对两个全尺寸指纹图像进行识别，保证识别准确性高；或者当其中某一个全尺寸指纹图像存在部分缺失时，可以使用另一个全尺寸指纹图像进行识别，保证指纹识别可以正常进行。

接下来介绍第一光学元件241A和第二光学元件241B焦距不同的情况。具体的，第一光学元件241A可以具备第三焦距，第二光学元件241B可以具备第四焦距；其中，第三焦距与第四焦距不同。以透镜为例，根据光学透镜的成像原理，1/f＝1/u+1/v，其中，f表示透镜焦距，u表示像距，v表示物距。由于光学元件阵列24与感光像素单元阵列22之间的距离是一定的，即像距u是一定的，当第三焦距与第四焦距不同时，本实用新型实施例提供的图像传感器可以对不同物距处的两个成像物体进行清晰全尺寸成像，即在同一套成像系统中可以同时对不同物距处的两个成像物体进行清晰全尺寸成像，大大改善现有技术中只能一次对一个物距处的成像物体进行成像的弊端，提升图像传感器性能。

需要说明的是，本实用新型实施例仅以感光像素单元阵列22包括第一感光像素单元子阵列22A和22B，光学元件阵列24包括第一光学元件子阵列24A和第二光学元件子阵列24B为例进行示例性说明。可以理解的是，本实用新型实施例提供的感光像素单元阵列22可以包括多个感光像素单元子阵列，对应的，光学元件阵列24可以包括多个光学元件子阵列。当多个光学元件子阵列都具备相同的焦距时，本实用新型实施例提供的图像传感器可以同时对同一个成像物体进行多次全尺寸成像，成像效果好；或者仅使用一个光学元件子阵列和一个感光像素单元子阵列对成像物体进行成像，图像传感器功耗低。当多个光学元件子阵列都具备不同的焦距时，本实用新型实施例提供的图像传感器可以同时对多个成像物体进行全尺寸成像，完善图像传感器功能，保证成像效率高。

进一步需要说明的是，图7仅以每一个第一感光像素单元221A和每一个第二感光像素单元221B间隔设置，每一个第一光学元件241A和每一个第二光学元件241B间隔设置为例进行示例性说明，可以理解的是，还可以是多个第一感光像素单元221A和多个第二感光像素单元221B间隔设置，多个第一光学元件241A和多个第二光学元件241B间隔设置，例如每两个第一感光像素单元221A和每两个第二感光像素单元221B间隔设置，每两个第一光学元件241A和每两个第二光学元件241B间隔设置，本实用新型实施例对此不进行限定。

还需要说明的是，图7仅以第一光学元件子阵列24A和第二光学元件子阵列24B位于同一层进行说明，可以理解的，本实用新型实施例提供的光学元件阵列24还可以包括多层光学元件层，以透镜为例，可以包括多层透镜结构。由于多层透镜结构包括位于不同层的透镜，不同层的透镜与成像物体之间的物距不同，同时不同层的透镜与感光像素单元221之间的像距也不同，无论不同层的透镜的焦距保持相同还是不同，本实用新型实施例提供的图像传感器均可以保证清晰成像。

可选的，沿垂直衬底基板21的方向上，感光像素单元阵列22与光学元件阵列24之间的距离可以为L，其中1μm≤L≤50000μm。示例性的，通过合理设置感光像素单元阵列22与光学元件阵列24之间的距离以及光学元件阵列24中光学元件241的焦距，可以保证本实用新型实施例提供的图像传感器可以对不同物距处的成像物体进行成像，保证图像传感器成像功能良好；并且，通过合理设置感光像素单元阵列22与光学元件阵列24之间的距离以及光学元件阵列24中光学元件241的焦距，还可以缩短成像所需的物距，从而减小整个成像系统的厚度，符合当前图像传感器小型化轻薄化的发展趋势。

可选的，本实用新型实施例提供的光学元件241可以包括透镜、成像孔以及准直器中的至少一种，即本实用新型实施例提供的光学元件241可以只包括一种类型的光学元件，例如只包括透镜，或者只包括小孔，或者只包括准直器；也可以包括至少两种不同类型的光学元件的组合，例如包括透镜和小孔的组合，或者透镜、小孔和准直器的组合，本实用新型实施例对此不进行限定。

可选的，继续参考图4所示，本实用新型实施例提供的图像传感器还可以包括第一透明介质层25、第二透明介质层26和第三透明介质层27；

其中，第一透明介质层25位于感光像素单元阵列22与光学元件阵列24之间，用于保护感光像素单元阵列22，并为光学元件阵列提供支撑；

第二透明介质层26与光学元件阵列24同层设置，且第二透明介质层26包覆光学元件阵列26，用于对光学元件阵列24进行固定保护；

第三透明介质层27位于光学元件阵列24远离衬底基板21的一侧，用于对光学元件阵列24进行保护。

可选的，第一透明介质层25、第二透明介质层26和第三透明介质层27的制备材料可以包括玻璃、透明聚合物材料、空气、真空液体或者其他透明材料，本实用新型实施例对此不进行限定。需要说明的是，当某一层透明介质层为空气时，该层中还需要制备机械支撑结构。

本实用新型实施例还提供了一种图像传感器的制备方法，如图8所示，本实用新型实施例提供的制备方法可以包括：

S110、提供一衬底基板。

示例性的，衬底基板可以为柔性基板，也可以为刚性基板，本实用新型实施例不对基板的种类以及材料进行限定。

S120、在所述衬底基板一侧制备感光像素单元阵列和控制单元，所述感光像素单元阵列包括多个独立设置的感光像素单元，每个所述感光像素单元用于生成成像物体的部分尺寸图像；所述控制单元位于所述感光像素单元之间且与每个所述感光像素单元电连接，用于控制每个所述感光像素单元生成所述成像物体的部分尺寸图像。

具体的，在衬底基板一侧制备感光像素单元阵列和控制单元可以包括：

提供一半导体晶圆；

利用半导体晶圆制造工艺，在半导体晶圆上制造感光像素单元阵列，感光像素单元阵列包括多个独立设置的感光像素单元；

在感光像素单元之间制备控制单元，控制单元与感光像素单元电连接。

示例性的，提供一硅晶圆片，在硅晶圆片上采用刻蚀、剖光或者其他半导体器件制备工艺制备形成多个独立设置的感光像素单元和填充于感光像素单元之间的控制单元。可选的，控制单元与感光像素单元电连接可以是使用一层或多层金属互联将感光像素单元上的管脚连接至可以与外界互联的焊球或者焊盘上，之后与控制单元连接。本实用新型实施例对如何实现感光像素单元和控制单元之间的电连接不进行限定。

S130、在所述感光像素单元阵列感光侧的一侧制备光学元件阵列，所述光学元件阵列包括多个独立设置的光学元件，每个所述光学元件与每个所述感光像素单元对应设置，用于接收所述成像物体的部分入射光线并将所述部分入射光线成像在所述感光像素单元上。

具体的，在感光像素单元阵列感光侧的一侧制备光学元件阵列，可以包括：

提供光学元件阵列；

在感光像素单元感光侧的一侧将光学元件阵列与感光像素单元进行贴合连接。

示例性的，光学元件阵列可以为光学透镜阵列、光学小孔阵列或者准直器阵列，以光学透镜阵列为例，其制备方法可以是在玻璃晶圆上，利用聚脂注塑或者光刻工艺，制造得到光学透镜阵列。将得到的光学元件阵列放置在感光像素单元阵列感光侧使用胶合材料进行贴合连接。

本实用新型实施例提供的图像传感器的制备方法，在感光像素单元阵列感光侧的一侧制备形成光学元件阵列，感光像素单元阵列中的感光像素单元与光学元件阵列中的光学元件对应设置，每个光学元件接收成像物体的部分入射光线并将部分入射光线成像在每个感光像素单元上，每个感光像素单元生成成像物体的部分图像，通过调整光学元件的焦距以及光学元件阵列与感光像素单元阵列之间的距离，可以调节每个感光像素单元的尺寸，每个感光像素单元的尺寸设置灵活，同时可以节省感光像素单元的覆盖面积，节省图像传感器的制备成本；并且，在感光像素单元之间制备控制单元，可以充分利用感光像素单元与感光像素单元之间的空间，放置图像传感所需要的控制单元，通过这种改进，在不影响成像质量的情况下，能够有效的减小整个图像传感器的总体积，易于实现图像传感器小型化设计。

可选的，本实用新型实施例提供的图像传感器的制备方法还可以包括提供图像处理电路并将图像处理电路与控制单元电连接，图像处理电路根据每个感光像素单元生成的部分尺寸图像生成成像物体的全尺寸图像。

可选的，现有技术中一般是在同一片晶圆上制备多个感光像素单元阵列和多个控制单元，在同一片玻璃晶圆上制备多个光学元件阵列，因此本实用新型实施例提供的图像传感器的制备方法还可以包括将包括多个感光像素单元阵列和控制单元的晶圆进行切割，得到每个图像传感器所需的单独的电学系统；将包括多个光学元件阵列的玻璃晶圆进行切割，得到每个图像传感器所需的单独的学学系统，之后将分离后的电学系统和光学系统进行贴合连接，将电学系统与图像处理电路连接，完成图像传感器的组装。

本实用新型实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备可以包括本实用新型实施例提供的图像传感器，具备相应的有益效果，这里不再赘述。可选的，本实用新型实施例提供的电子设置设备可以为照相机、摄像机、镜头模组或者其他需要使用图像传感器的电子设备，本实用新型实施例不再一一列举。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种图像传感器，其特征在于，包括：

衬底基板；

位于所述衬底基板一侧的感光像素单元阵列和控制单元，所述感光像素单元阵列包括多个独立设置的感光像素单元，每个所述感光像素单元用于生成成像物体的部分尺寸图像；所述控制单元位于所述感光像素单元之间且与每个所述感光像素单元电连接，用于控制每个所述感光像素单元生成所述成像物体的部分尺寸图像；

位于所述感光像素单元阵列感光侧一侧的光学元件阵列，所述光学元件阵列包括多个独立设置的光学元件，每个所述光学元件与每个所述感光像素单元对应设置，用于接收所述成像物体的部分入射光线并将所述部分入射光线成像在所述感光像素单元上。

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述感光像素单元阵列至少包括第一感光像素单元子阵列和第二感光像素单元子阵列；所述光学元件阵列至少包括第一光学元件子阵列和第二光学元件子阵列；

所述第一感光像素单元子阵列包括多个矩阵排列的第一感光像素单元，所述第二感光像素单元子阵列包括多个矩阵排列的第二感光像素单元；沿所述感光像素单元阵列行的方向，所述第一感光像素单元和所述第二感光像素单元间隔设置，沿所述感光像素单元阵列列的方向，所述第一感光像素单元和所述第二感光像素单元间隔设置；

所述第一光学元件子阵列包括多个矩阵排列的第一光学元件，所述第二光学元件子阵列包括多个矩阵排列的第二光学元件；沿所述光学元件阵列行的方向，所述第一光学元件和所述第二光学元件间隔设置；沿所述光学元件阵列列的方向，所述第一光学元件和所述第二光学元件间隔设置；

其中；所述第一光学元件子阵列接收所述成像物体的全部入射光线，所述第一感光像素单元子阵列生成所述成像物体的全尺寸图像；

所述第二光学元件子阵列接收所述成像物体的全部入射光线，所述第二感光像素单元子阵列生成所述成像物体的全尺寸图像。

3.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，相邻设置的所述第一光学元件和所述第二光学元件接收的所述成像物体的入射光线存在交叠部分。

4.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述第一光学元件具备第一焦距，所述第二光学元件具备第二焦距；

其中，所述第一焦距与所述第二焦距相同。

5.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述第一光学元件具备第三焦距，所述第二光学元件具备第四焦距；

其中，所述第三焦距与所述第四焦距不同。

6.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述控制单元包括像素控制电路、像素读取电路和转换电路；

所述像素控制电路与所述感光像素单元连接，用于控制所述感光像素单元曝光，将光信号转换为电信号；

所述像素读取电路与所述像素控制电路连接，用于读取所述电信号；

所述转换电路与所述像素读取电路连接，用于将所述电信号转换为模拟信号或者数字信号。

7.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括图像处理电路，所述图像处理电路与所述控制单元电连接，用于根据每个所述感光像素单元生成的部分尺寸图像生成所述成像物体的全尺寸图像。

8.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，沿垂直所述衬底基板的方向上，所述感光像素单元阵列与所述光学元件阵列之间的距离为L，其中，1μm≤L≤50000μm。

9.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述光学元件包括透镜、成像孔以及准直器中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括第一透明介质层、第二透明介质层和第三透明介质层；

所述第一透明介质层位于所述感光像素单元阵列与所述光学元件阵列之间；

所述第二透明介质层与所述光学元件阵列同层设置，且所述第二透明介质层包覆所述光学元件阵列；

所述第三透明介质层位于所述光学元件阵列远离所述衬底基板的一侧。

11.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-10中任一项所述的图像传感器。