CN214101550U - 图像传感组件、成像设备和终端 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种图像传感组件、成像设备和终端。本公开的图像传感组件用于将光线转变为电信号，包括水平感光元件和至少一个倾斜感光元件；水平感光元件包括用于接收光线的水平感光面；倾斜感光元件，包括用于接收光线的倾斜感光面，且倾斜感光元件的一边与水平感光元件的侧边相接；其中，水平感光元件的水平感光面与倾斜感光元件的倾斜感光面之间的角度大于等于90°。本公开的设置利用了水平感光元件侧边的空间，可以将入射到水平感光芯片侧面的光线也捕捉到，增加了图像传感组件的成像范围。

Description

图像传感组件、成像设备和终端

技术领域

本公开涉及成像技术领域，尤其涉及一种图像传感组件、成像设备和终端。

背景技术

目前，在终端产品的市场上，各种传感器特别是图形传感器的设置越来越受到重视。大多数的终端产品采用成像芯片将接收到的光信号转变为电信号，例如采用CMOS芯片(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)或者CCD芯片(Charge-coupled Device，电荷耦合器件)用于形成图形。

但是受限于终端内部的空间有限，成像芯片所能接收的光线有限，导致图形传感器能够识别的物体范围有限，限制了图形传感器的功能。

相关技术中通过改造成像芯片的形状，例如将成像芯片设置为曲面，用于接收更多的光线，但是这样的方式工艺复杂。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种图像传感组件、成像设备和终端。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种图像传感组件，用于将光线转变为电信号，包括水平感光元件和至少一个倾斜感光元件；所述水平感光元件包括用于接收光线的水平感光面；所述倾斜感光元件，包括用于接收光线的倾斜感光面，且所述倾斜感光元件的一边与所述水平感光元件的侧边相接；其中，所述水平感光元件的水平感光面与所述倾斜感光元件的倾斜感光面之间的角度大于或等于90°。

在一实施例中，所述水平感光元件还包括第一侧边和第二侧边；所述至少一个倾斜感光元件包括，第一倾斜感光元件和第二倾斜感光元件，所述第一倾斜感光元件的一边与所述第一侧边相接，所述第二倾斜感光元件的一边与所述第二侧边相接；其中，所述第一侧边与所述第二侧边相邻或相对。

在一实施例中，所述水平感光元件为矩形，所述矩形的四边均设置有所述倾斜感光元件。

在一实施例中，所述水平感光元件的水平感光面与所述倾斜感光元件的倾斜感光面之间的角度为90°。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种成像设备，所述成像设备包括如前述实施例中任意一项所述的图像传感组件。

在一实施例中，所述成像设备还包括：反射元件，所述反射元件设置于所述图像传感组件上方，用于将入射的光线反射至所述图像传感组件。

在一实施例中，所述反射元件设置为将入射的光线反射至所述倾斜感光元件。

在一实施例中，所述反射元件包括：一个或多个反射镜，所述反射镜在所述水平感光元件的投影位于所述水平感光元件的侧部。

在一实施例中，所述成像设备还包括凸透镜，所述凸透镜设置于所述反射元件上方。

在一实施例中，所述反射元件包括分光元件；

所述分光元件包括棱镜，所述棱镜包括入光面和出光面，所述光线从所述入光面进入所述棱镜，并从所述出光面反射出至所述图像传感组件。

在一实施例中，所述分光元件还包括：胶层，所述胶层设置于至少部分的所述出光面。

在一实施例中，所述入光面为平面，所述出光面包括弧面。

在一实施例中，所述分光元件还包括：介质层，所述介质层设置于所述胶层外侧，所述介质层的偏正光透射率大于或等于1。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种终端，所述终端包括如前述实施例中任意一项所述的成像设备。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本公开通过将倾斜感光元件设置为与水平感光元件的侧边相接，将图像传感组件的感光面扩大为水平感光面和倾斜感光面之和。这样的设置利用了水平感光元件侧边的空间，可以将入射到水平感光芯片侧面的光线也捕捉到，增加了图像传感组件的成像范围。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是相关技术中的一种图像传感组件。

图2是相关技术中的另一种图像传感组件。

图3是根据一示例性实施例示出的一种图像传感组件的结构示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种成像设备的结构示意图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种反射装置的结构示意图。

图6是根据另一示例性实施例示出的一种成像设备的结构示意图。

图7是根据另一示例性实施例示出的一种成像设备的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

目前，在终端产品的市场上，各种传感器特别是图形传感器的设置越来越受到重视。大多数的终端产品采用成像芯片将接收到的光信号转变为电信号，例如采用CMOS芯片(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)或者CCD芯片(Charge-coupled Device，电荷耦合器件)用于形成图形。

但是受限于终端内部的空间有限，成像芯片所能接收的光线有限，导致图形传感器能够识别的物体范围有限，限制了图形传感器的功能。

图1是相关技术中的一种图像传感组件，如图1所示，待测物体20的光线进入到图像传感组件后，只有部分光线能够进入成像芯片12。进入成像芯片12两侧的S1位置和S2位置的光线，由于没有进入成像芯片12内部，无法成像。导致图像传感组件最终形成的图像上，待测物体的成像不完整。

相关技术中通过改造成像芯片的形状，例如将成像芯片设置为曲面，用于接收更多的光线，但是这样的方式工艺复杂。

图2是相关技术中的另一种图像传感组件，如图2所示，将CMOS芯片的成像面11设计为中间平面，边缘设计为曲面，用来提高四角的解析率。这样的设计在成本上耗费高，且硬件的耐受性会很差。

相关技术中，还可以通过设计将主镜头为两块不含球差矫正镜的双高斯镜头中间夹凹形曲面镜的结构来抵消的边缘和中心亮度不一致的问题，该方案利用多层透镜同时使用颜色滤镜用以传到入射光，成本太高，且镜头高度较大，不适用于便携设备上。

基于上述技术问题，本公开提供一种图像传感组件，可以增加成像的范围。图3是根据一示例性实施例示出的一种图像传感组件的结构示意图，如图3所示，本公开的图像传感组件能够用于将光线转变为电信号。

本公开的图像传感组件包括水平感光元件100和至少一个倾斜感光元件200。如图3所示，水平感光元件100包括用于接收光线的水平感光面110。被测物体的光线入射图像传感组件，然后到达水平感光元件100的水平感光面110。

其中，水平感光元件100可以是CMOS芯片，也可以是CCD芯片，只要能够达到将光信号转变为电信号的目的即可。

如图3所示，本公开的倾斜感光元件200，包括用于接收光线的倾斜感光面210。被测物体的光线入射图像传感组件，然后到达倾斜感光元件200的倾斜感光面210。

其中，倾斜感光元件200可以是CMOS芯片，也可以是CCD芯片，只要能够达到将光信号转变为电信号的目的即可。

从上世纪50年代的光电倍增管出现，到60年代出现光电二极管阵列，最终在1970年CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合器件)图像传感器在Bell实验室诞生。依靠其高量子效率、高灵敏度、低暗电流、高一致性、低噪音等性能，一度成为图像传感器市场的主导。后来芯片技术的发展，小型化成为一种趋势，但是由于CCD图像传感器工艺复杂，且价格相对昂贵，从90年代开始了对CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)成像传感器的研究。至今，COMS图像传感器已经在手机等便携装置上普及，因其功耗较低，成本较低的原因，研究一直在跟进。

需要说明的是，在本公开中，水平感光元件和倾斜感光元件都是感光芯片，用于将光信号转变为电信号。水平感光元件和倾斜感光元件可以是相同种类的感光芯片，例如都是CMOS芯片或者CCD芯片。

在一些实施例中，水平感光元件和倾斜感光元件也可以是不同种类的感光芯片，具体可以根据需要特异性的设置。

在本公开中，如图3所示，倾斜感光元件200的一边与水平感光元件100的侧边相接。本公开中的水平感光元件100的形状可以根据应用于的终端内部空间具体设置。例如，水平感光元件100可以是矩形。

如图3所示，水平感光元件100为矩形时，倾斜感光元件200的一边可以与水平感光元件100的第一侧边101相接。

需要说明的是，本公开的图像传感组件中可以包括一个倾斜感光元件200，也可以包括多个倾斜感光元件200。

例如当本公开的图像传感组件应用于终端时，由于终端内部的空间有限，可以选在只在水平感光元件100的一个侧边设置一个倾斜感光元件200。同样的，如设置一个倾斜感光元件200即可满足图像传感组件形成所需图形时，也可以选择至设置一个倾斜感光元件200。

当终端内部的空间足够，或者为了满足图像传感组件的成像需求时，可以在水平感光元件100的多个侧边都设置倾斜感光元件200，即包括多个倾斜感光元件200。

水平感光元件100可以为矩形，矩形的四边均设置有倾斜感光元件200，即图像传感组件可以包括四个倾斜感光元件200。如图3所示，图像传感组件可以包括第一倾斜感光元件201、第二倾斜感光元件202、第三倾斜感光元件203和第四倾斜感光元件204。

在本公开实施例中，水平感光元件100的水平感光面110与倾斜感光元件200的倾斜感光面210之间的角度大于等于90°。这样的设置设置利用了水平感光元件侧边的空间，可以将入射到水平感光芯片侧面的光线也捕捉到，增加了图像传感组件的成像范围。

本公开的图像传感组件可以应用于成像设备中，图4是根据一示例性实施例示出的一种成像设备的结构示意图，如图4所示，在本公开示例性实施例中，水平感光元件100的水平感光面110与倾斜感光元件200的倾斜感光面210之间的角度为90°。

需要说明的是，在一些实施例中，水平感光元件的水平感光面与倾斜感光元件的倾斜感光面之间的角度也可以是大于90°。

即在本公开的实施例中，水平感光元件100和倾斜感光元件200可以是垂直设置，这样占用水平感光元件100侧边的空间较少。在一些终端上，由于对终端的大小和重量限制得更重要，这样的设置可以适用于这些终端，有利于终端的额轻薄化。

本公开通过将倾斜感光元件设置为与水平感光元件的侧边相接，将图像传感组件的感光面扩大为水平感光面和倾斜感光面之和。这样的设置利用了水平感光元件侧边的空间，可以将入射到水平感光芯片侧面的光线也捕捉到，增加了图像传感组件的成像范围。

在本公开示例性实施例中，如图3和图4所示，水平感光元件100还可以包括第一侧边101和第二侧边102。其中，第一侧边101与第二侧边102可以是相对设置。需要说明的是，本公开不限于此，在一些实施例中，第一侧边101与第二侧边102也可以是相邻设置。

如图3和图4所示，倾斜感光元件200可以是包括，第一倾斜感光元件201和第二倾斜感光元件202。其中第一倾斜感光元件201的一边可以与第一侧边101相接，第二倾斜感光元件202的一边与第二侧边102相接。

如图4所示，第一倾斜感光元件201的第一倾斜感光面210与水平感光元件100的水平感光面110之间的角度为90°。第二倾斜感光元件202的第二倾斜感光面220与水平感光元件100的水平感光面110之间的角度为90°。

基于同样的构思，本公开还提供一种成像设备，成像设备可以包括如前述实施例中任意一项的图像传感组件。

本公开的成像设备是感光成像设备，可以用于感应距离、识别指纹、进行拍摄等功能。

在本公开示例性实施例中，如图4所示，成像设备还可以包括：反射元件300，反射元件300设置于图像传感组件上方，用于将入射的光线反射至图像传感组件。

在本公开示例性实施例中，反射元件300设置为将入射的光线反射至倾斜感光元件200。

这样的设置，这样的设置利用了水平感光元件侧边的空间，可以将入射到水平感光芯片侧面的光线也捕捉到，增加了图像传感组件的成像范围。

在本公开中，水平感光元件100与倾斜感光元件200可以与电路板连接。电路板可以想图像传感组件提供电源，水平感光元件100与倾斜感光元件200也可以将转化的电信号传递至电路板上的接收模块，用于分析并合成最终的图像。

本公开的电路板，在获取到图像传感组件传递至的电信号后，可以利用软件使用拼接技术，直接利用获取到的图像进行视场角(Field of view，FOV)动态拓展，或者图像融合，以形成更好的成像效果。

在本公开示例性实施例中，反射元件300还可以包括分光元件301。图5是根据一示例性实施例示出的一种反射装置的结构示意图，如图5所示，分光元件301可以包括棱镜302，棱镜302可以包括入光面321和出光面322，光线从入光面321进入棱镜302，并从出光面322反射出至图像传感组件。

在本公开中，棱镜302可以是偏振分光棱镜，可以根据入射角度将入射光线分离为水平偏振光和垂直偏振光。

在本公开中，反射元件300可以通过晶圆级光学元件工艺制成，这样的工艺方式可以在实现多个棱镜阵列排布的同时，将反射元件300的体积控制得非常小，有利于实现降低终端的大小。

如图5所示，在本公开示例性实施例中，分光元件301还可以包括：胶层310，胶层310设置于至少部分的出光面。

在本公开中，偏振分光棱镜是通过在直角棱镜的斜面镀制多层膜结构，光线以布鲁斯特角入射时P偏振光透射率为1，而S偏振光透射率小于1。本公开设置的胶层310可以让S偏振光反射至图像传感组件上用于成像。

光线以布鲁斯特角多次通过多层膜结构以后，P偏振分量穿过胶层310。

在本公开示例性实施例中，入光面为平面，出光面包括弧面。在本公开中，入射光线根据角度不同分为两束垂直的光线。出光面322可以根据入射光线的入射角度，具体的设置出光面322的弧度。本公开不做具体限定，只要能够满足将入射光线分为两束垂直光线即可。

在本公开示例性实施例中，分光元件还包括：介质层320，介质层320设置于胶层310外侧。并且介质层320的偏正光透射率大于或等于1。这样的设置可以使得，经过分光后的P偏振光可以穿过介质层320。

在本公开示例性实施例中，反射元件300还可以包括：一个或多个反射镜303。图6是根据另一示例性实施例示出的一种成像设备的结构示意图，图7是根据另一示例性实施例示出的一种成像设备的结构示意图。如图6所示，反射镜303在水平感光元件100的投影位于水平感光元件的侧部。

如图7所示，反射元件300可以包括有第一反射镜331和第二反射镜332，第一反射镜331和第二反射镜332可以通过晶圆级光学元件工艺制成，这样的工艺方式可以在实现多个棱镜阵列排布的同时，将反射元件300的体积控制得非常小，有利于实现降低终端的大小。

在本公开示例性实施例中，如图4所示，成像设备还包括凸透镜400，凸透镜400设置于反射元件上方。

在本公开中，凸透镜400用于将外界的光线汇聚。利用凸透镜400的聚光作用，能够使得外界光线经过凸透镜400后聚集，使得光路更加集中，以便使尽量多的光线能进入环境光检测组件中，增大了成像设备的视场角(Field of view，FOV)，提升组件感应光线强度的准确度。

基于相同的构思，本公开还提供一种终端，终端包括如前述实施例中任意一项的成像设备。

本公开通过将倾斜感光元件设置为与水平感光元件的侧边相接，将图像传感组件的感光面扩大为水平感光面和倾斜感光面之和。这样的设置利用了水平感光元件侧边的空间，可以将入射到水平感光芯片侧面的光线也捕捉到，增加了图像传感组件的成像范围。这样设置的终端可以实现轻薄化。

本公开采用四边拓展CMOS，利用分光棱镜拓展FOV同时提高四角的解析力，不用担心硬件的耐受性，且较容易实现。并且，经过试验，本公开的成本上较低，有利于大量生产。

可以理解的是，本公开实施例提供的图像传感组件装置为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。结合本公开实施例中所公开的各示例的单元及算法步骤，本公开实施例能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同的方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的技术方案的范围。

可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。

进一步可以理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

进一步可以理解的是，除非有特殊说明，“连接”包括两者之间不存在其他构件的直接连接，也包括两者之间存在其他元件的间接连接。

进一步可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的构思后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (14)

1.一种图像传感组件，其特征在于，用于将光线转变为电信号，包括水平感光元件和至少一个倾斜感光元件；

所述水平感光元件包括用于接收光线的水平感光面；

所述倾斜感光元件，包括用于接收光线的倾斜感光面，且所述倾斜感光元件的一边与所述水平感光元件的侧边相接；

其中，所述水平感光元件的水平感光面与所述倾斜感光元件的倾斜感光面之间的角度大于或等于90°。

2.根据权利要求1所述的图像传感组件，其特征在于，

所述水平感光元件还包括第一侧边和第二侧边；

所述至少一个倾斜感光元件包括第一倾斜感光元件和第二倾斜感光元件，所述第一倾斜感光元件的一边与所述第一侧边相接，所述第二倾斜感光元件的一边与所述第二侧边相接；

其中，所述第一侧边与所述第二侧边相邻或相对。

3.根据权利要求1所述的图像传感组件，其特征在于，

所述水平感光元件为矩形，所述矩形的四边均设置有所述倾斜感光元件。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的图像传感组件，其特征在于，

所述水平感光元件的水平感光面与所述倾斜感光元件的倾斜感光面之间的角度为90°。

5.一种成像设备，其特征在于，所述成像设备包括如权利要求1至4中任意一项所述的图像传感组件。

6.根据权利要求5所述的成像设备，其特征在于，所述成像设备还包括：

反射元件，所述反射元件设置于所述图像传感组件上方，用于将入射的光线反射至所述图像传感组件。

7.根据权利要求6所述的成像设备，其特征在于，

所述反射元件设置为将入射的光线反射至所述倾斜感光元件。

8.根据权利要求6或7所述的成像设备，其特征在于，

所述反射元件包括：一个或多个反射镜，所述反射镜在所述水平感光元件的投影位于所述水平感光元件的侧部。

9.根据权利要求6或7所述的成像设备，其特征在于，

所述成像设备还包括透镜组，所述透镜组设置于所述反射元件上方。

10.根据权利要求6或7所述的成像设备，其特征在于，

所述反射元件包括分光元件；

所述分光元件包括棱镜，所述棱镜包括入光面和出光面，所述光线从所述入光面进入所述棱镜，并从所述出光面反射出至所述图像传感组件。

11.根据权利要求10所述的成像设备，其特征在于，

所述分光元件还包括：胶层，所述胶层设置于至少部分的所述出光面。

12.根据权利要求11所述的成像设备，其特征在于，

所述入光面为平面，所述出光面包括弧面。

13.根据权利要求11或12所述的成像设备，其特征在于，

所述分光元件还包括：介质层，所述介质层设置于所述胶层外侧，所述介质层的偏正光透射率大于或等于1。

14.一种终端，其特征在于，所述终端包括如权利要求5至13中任意一项所述的成像设备。

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