[实用新型]像素阵列

说明书

技术领域

本实用新型整体涉及成像系统，并且更具体地讲涉及具有高动态范围功能和相位检测能力的成像系统。

背景技术

现代电子设备(诸如移动电话、相机和计算机)通常使用数字图像传感器。成像传感器(有时称为成像器)可由二维图像感测像素阵列形成。每个像素接收入射光子(光)并将这些光子转换成电信号。有时，图像传感器被设计为使用联合图像专家组(JPEG)格式将图像提供给电子设备。

诸如自动聚焦和三维(3D)成像之类的一些应用可能需要电子设备来提供立体和/或深度感测能力。例如，为了将所关注的物体带入焦点中以便捕获图像，电子设备可能需要识别电子设备和所关注的物体之间的距离。为了识别距离，常规电子设备使用复杂的布置。一些布置需要使用多个图像传感器以及从各种视点捕获图像的相机透镜。其他布置需要添加透镜阵列，该透镜阵列将入射光聚焦在二维像素阵列的子区域上。由于添加了诸如附加图像传感器或复杂透镜阵列之类的部件，这些布置导致降低的空间分辨率、增加的成本和增加的复杂性。

常规成像系统还可能具有带有与低动态范围相关的伪影的图像。具有较亮部分和较暗部分的场景可在常规图像传感器中产生伪影，因为低动态范围图像的各部分可能曝光过度或曝光不足。多个低动态范围图像可以组合成单个高动态范围图像，但是这通常会引入伪影，特别是在动态场景中。

因此，希望能够提供具有高动态范围功能和深度感测能力的改进的成像系统。

实用新型内容

本实用新型解决的一个技术问题是提供具有高动态范围功能和深度感测能力的改进的成像系统。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种包括多个图像像素的像素阵列，其中所述像素阵列中的图像像素包括：内部子像素组，所述内部子像素组包括至少一个子像素并且表现出第一光敏度；和外部子像素组，所述外部子像素组包括至少一个子像素并且表现出大于所述第一光敏度的第二光敏度，其中所述内部子像素组嵌套在所述外部子像素组内，并且其中所述内部子像素组和所述外部子像素组中的至少一者包括第一子像素和第二子像素，所述第一子像素和所述第二子像素中的每个具有对入射光的不对称角度响应并且被配置为产生相位检测数据。

在一个实施例中，所述外部子像素组具有第一几何中心，并且其中所述内部子像素组具有与所述第一几何中心相同的第二几何中心。

在一个实施例中，所述外部子像素组包括所述第一子像素和所述第二子像素，并且其中所述第一子像素和所述第二子像素水平地相邻。

在一个实施例中，所述内部子像素组包括所述第一子像素和所述第二子像素，并且其中所述第一子像素和所述第二子像素水平地相邻。

在一个实施例中，所述外部子像素组包括所述第一子像素和所述第二子像素，并且其中所述内部子像素组包括第三子像素和第四子像素，所述第三子像素和所述第四子像素中的每个具有对入射光的不对称角度响应并且被配置为产生附加相位检测数据。

在一个实施例中，所述第一子像素和所述第二子像素具有与所述第三子像素和所述第四子像素相同的取向。

在一个实施例中，所述第一子像素和所述第二子像素具有与所述第三子像素和所述第四子像素不同的取向。

在一个实施例中，所述像素阵列中的附加成像像素包括：附加内部子像素组，所述附加内部子像素组包括至少一个子像素并且表现出所述第一光敏度；和附加外部子像素组，所述附加外部子像素组包括至少一个子像素并且表现出大于所述第一光敏度的所述第二光敏度，其中所述附加内部子像素组嵌套在所述附加外部子像素组内，并且其中所述附加内部子像素组和所述附加外部子像素组中的至少一者包括第三子像素和第四子像素，所述第三子像素和所述第四子像素中的每个具有对入射光的不对称角度响应并且被配置为产生附加相位检测数据。

根据本实用新型的一个方面，提供一种包括多个像素的像素阵列，其中所述多个像素中的每个像素具有采用图案的结构，其中所述图案包括在整个像素阵列上重复的二乘二像素重复单位单元，并且其中所述二乘二像素重复单位单元包括：第一像素、第二像素、第三像素和第四像素，其中每个像素包括嵌套在外部子像素组内的内部子像素组，其中每个外部子像素组包括被配置为产生相位检测数据的第一外部子像素和第二外部子像素，其中所述第一像素的所述第一外部子像素和所述第二外部子像素水平地相邻，并且其中所述第二像素的所述第一外部子像素和所述第二外部子像素竖直地相邻。