[發(fā)明專利]一種圖像傳感器芯片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010295953.7
• 申請(qǐng)日: 2010-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN101976673A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莊鴻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 莊鴻
• 主分類號(hào): H01L27/146
• 分類號(hào): H01L27/146;H04N5/335
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種圖像傳感器芯片。

背景技術(shù)

作為相機(jī)的核心器件，CMOS和CCD圖像傳感器芯片已廣泛應(yīng)用于工業(yè)，科研和航空等領(lǐng)域。但現(xiàn)有圖像傳感器芯片的像素感光部分均在一個(gè)平面上。在實(shí)際應(yīng)用中，配合一定的鏡頭，在像距一定的條件下，相機(jī)將具備一定的景深。但由于像素感光部分在一個(gè)平面上，其景深會(huì)比較小，從而影響拍攝效果。尤其是在光照不足的情況下，為了達(dá)到一定的曝光等級(jí)，必須使用大光圈鏡頭，這樣景深會(huì)更小。景深小會(huì)帶來三方面的缺點(diǎn)。一方面使得系統(tǒng)安裝精度要求高；另一方面，當(dāng)被拍攝物體是一個(gè)三維立體，或者不是跟相機(jī)圖像傳感器平面平行的平面時(shí)，被拍攝物體可能只有一部分被拍攝清楚。第三方面，為了達(dá)到一定程度的景深，相機(jī)可能會(huì)需要配備昂貴的鏡頭或者更高亮度的照明設(shè)備，這使得系統(tǒng)成本更高。所以，景深是相機(jī)實(shí)際應(yīng)用中非常重要的一個(gè)參數(shù)。某種程度上，它決定了相機(jī)的系統(tǒng)成本和性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種可以有效增加相機(jī)景深，且結(jié)構(gòu)合理的圖像傳感器芯片。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種圖像傳感器芯片，它包括圖像傳感器芯片，在該芯片上設(shè)有若干個(gè)像素陣列，各像素陣列與像素控制電路連接，所述各像素陣列的感光區(qū)域設(shè)置在高度相異的多個(gè)平面上。

所述高度相異的各平面交錯(cuò)排布。

所述高度相異的各平面呈階梯式排列。

所述高度相異的各平面呈波浪式排列。

本發(fā)明的工作原理：

圖像傳感器芯片是數(shù)字相機(jī)的重要組成部分。一般而言相機(jī)的成像公式可以簡(jiǎn)化為，

1f=1u+1v---(1)]]>

其中，f為鏡頭焦距，u為物距，v為像距。

當(dāng)f和v確定的情況下，最佳成像的物距u也可以確定。在實(shí)際應(yīng)用中，u適當(dāng)?shù)卦黾踊蛘邷p少，可以使成像清晰度降低，但是其成像質(zhì)量仍然可以被接受。這種情況下，物距u的范圍就稱為景深(DOF或者Depth?of?Field)。

通過公式(1)還可以得出這樣的結(jié)論，在f一定的情況下，當(dāng)像距v變化時(shí)，物距u和景深也會(huì)隨之變化。

本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)在于，圖像傳感器的像素的感光區(qū)域在多個(gè)平面內(nèi)，這等價(jià)于有多個(gè)像距v，每個(gè)像距v對(duì)應(yīng)的景深u也有多個(gè)。多個(gè)景深組合在一起，可以使相機(jī)的總的景深變得更大。

本發(fā)明的有益效果是：圖像傳感器的像素的感光區(qū)域具有不同的高度，即各個(gè)像素的感光區(qū)域可以在多個(gè)平面上。配備這種芯片的相機(jī)不同的像素有不同的像距，因此，會(huì)有多個(gè)景深范圍。幾個(gè)景深范圍組合在一起，便可以增大相機(jī)的總景深。

用Aptina公司的一款圖像傳感器芯片來做實(shí)驗(yàn)，分析景深的變化。將該圖像傳感器分別放在兩個(gè)不同的位置來模擬像素具有不同高度的傳感器芯片。位置a為參考點(diǎn)，像素感光區(qū)域高1.27mm，。位置b比位置a向鏡頭方向移動(dòng)0.5mm，來模擬感光區(qū)域高度為1.77mm的像素陣列。搭配一款3片式鏡頭，拍攝12號(hào)字體的英文文本。對(duì)采集到的圖像進(jìn)行光學(xué)字符識(shí)別，得到的景深數(shù)據(jù)見表1。由表1可以看出，系統(tǒng)景深為160mm，相對(duì)于陣列a的景深增加了100％。

表1