[发明专利]可见及红外双重模式成像系统

说明书

技术领域

本发明一般来说涉及成像系统，且明确地说但非排他地，涉及可见光及红外光成像系统。

背景技术

监控相机通常用于监视在监控下的区域，所述区域可在远程位置中。监控相机所捕获的静止或视频图像可被实时地监视、记录以供稍后检查或两者皆可。监控相机可放置于户外且一天24小时操作。在日间，太阳光是提供可见光的主要照射源。在夜间，通常由人造红外光源提供照射。因此，监控系统应在白天期间对可见光敏感且在夜晚期间对红外光敏感。

然而，太阳光含有红外辐射以及可见光两者。因此，所捕获的图像可含有可不等同的可见光图像及红外图像两者。在日间，仅可见光图像为所要的。所捕获的红外图像(其干涉可见光图像)通常对可见光图像引入错误色彩再现且可降低可见光图像的清晰度及质量。在夜间，由于仅存在由红外光源提供的红外光，因此仅捕获红外图像。未捕获到可显著降低所捕获图像的信噪比的可见光图像。

解决以上图像降级问题的一种常规方法是使用两个专用相机一一个用于捕获可见光图像且另一个用于捕获红外图像。可见光相机具备用于阻挡红外光的光学滤波器，而红外相机具备用于阻挡可见光的光学滤波器。缺点是与两个相机相关联的花费及复杂性。

另一种方法仅使用具有用以选择两个光学滤波器中的一者的机械开关的一个相机。在日间，将阻挡红外光的光学滤波器移动到光学路径中而将阻挡可见光的光学滤波器从光学路径移除。在夜间，将阻挡红外光的光学滤波器从光学路径移除且将阻挡可见光的光学滤波器移动到光学路径中。缺点是需要昂贵的且容易出故障的机械开关来移动光学滤波器。

发明内容

一种成像系统，其包括：光圈，其用于接收入射光；及图像传感器，其用于响应于所述入射光而捕获图像数据；及光学滤波器，其安置于所述光圈与所述图像传感器之间，其中光学滤波器包含双重窗透射光谱，所述双重窗透射光谱包含：第一透射窗，其具有经对准以使可见光通过的第一通带；及第二透射窗，其具有与地球大气中的红外光的吸收带重叠的第二通带。

一种光圈，其包括：像素阵列，其用于响应于入射光而捕获图像数据，所述像素阵列包含巨像素的重复图案，其中每一巨像素包含用于捕获可见光谱图像的多个彩色像素及用于捕获红外图像的红外像素；及多层光学滤波器阵列，其安置于所述像素阵列上方，所述多层光学滤波器阵列包含：红外滤波器层，其用于对红外光进行滤波；及色彩滤波器阵列层，其包含用于对不同色彩的可见光进行滤波的色彩滤波器元件的重复图案。

一种操作双重模式成像系统的方法，其包括：在具有双重窗透射光谱的光学滤波器处接收光，所述双重窗透射光谱包含：第一透射窗，其具有经对准以使可见光通过的第一通带；及第二透射窗，其具有与地球大气中的红外光的吸收带重叠的第二通带；在日间，使在整个所述第一透射窗内的所述可见光传递到图像传感器，同时阻挡落在所述第二透射窗之外的所述红外光；及在夜间，使在整个所述第二透射窗内的所述红外光传递到所述图像传感器。

附图说明

参考以下各图描述本发明的非限制性及非穷尽性实施例，其中除非另有说明，否则贯穿各个视图的相似参考编号指代相似部件。

图1是图解说明根据本发明一实施例的可见及红外双重模式成像系统的功能性框图。

图2是图解说明根据本发明一实施例的光学滤波器的透射光谱的图表。

图3是图解说明根据本发明一实施例的包含红外光源的可见及红外双重模式成像系统的功能性框图。

图4是图解说明根据本发明一实施例的用于双重模式成像系统的红外光源的光谱发射的图表。

图5A是根据一实施例的图像传感器的功能性框图。

图5B是图解说明像素阵列的常规拜耳图案(Bayer pattern)巨像素群组的框图。

图6是图解说明根据本发明一实施例的包含彩色像素及红外像素的巨像素群组的框图。

图7A是根据本发明的第一实施例的包含多层光学滤波器阵列的图像传感器的透视图。

图7B是根据本发明的第二实施例的包含多层光学滤波器阵列的图像传感器的透视图。

图8是根据本发明一实施例的包含多层光学滤波器阵列的图像传感器的横截面图。

具体实施方式