[发明专利]具有多视角图像捕捉的传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像传感器，其捕捉来自场景的辐射。本发明还涉及一种具有柱面微透镜的图像传感器，其能够同时捕捉具有不同视角的多个图像。

背景技术

从彼此分离一定距离的两个或多于两个相机捕捉的两个或多于两个图像组成的立体图像提供不同的视角在本领域是已知的。然而，这些多相机系统体积大并且由于这种系统的大尺寸而难于对准或校准。具有两个或多于两个透镜的立体相机在本领域中也是已知的。John N.Border等人以Eastman Kodak Company的名义在2007年3月9日提交的美国专利申请11/684,036公开了使用具有同时捕捉图像的两个或多于两个透镜的相机以基于两个或多于两个图像中的不同视角的差异产生范围映射(rangemap)。

在Meltzer的美国专利6,545,741中，描述了一种具有两个透镜系统的立体相机，这两个透镜系统将光引导到单个图像传感器。通过每个透镜系统依次捕捉图像来成对地产生图像。在透镜系统之间的依次来回切换是通过快门完成的。

在Nomura等人申请的美国专利6,072,627中，描述了一种立体图像捕捉装置，该立体图像捕捉装置使用无焦透镜组件将图像呈现到透镜或狭缝阵列，该透镜或狭缝阵列以光束的强度和角度能够被记录的方式将光束聚焦到图像传感器上的一系列像素上。

然而，现有技术中存在的方法要求特殊的透镜组件，其增加了立体相机的复杂度和大小。因此，仍存在对简单的传感器系统的需求，该简单的传感器系统能够与任何成像透镜一起使用以使相机能够捕捉立体图像而不增加复杂度。

发明内容

本发明公开一种图像采集系统，其具有改进的图像传感器，使得能够同时捕捉具有不同视角的至少两个图像。像素被划分为位于一系列柱面微透镜或线性光导下方的两个或多于两个像素子集。柱面微透镜或线性光导限制仅仅来自成像透镜的一部分或另一部分的辐射照射到每个微透镜或光导下方的第一和第二像素子集上，从而产生立体图像集合。改进的图像传感器上的像素设置被相应地改进以使得在所捕捉的立体图像中能够产生均匀的图像质量。改进的图像传感器的一个优点是其能够用于多种成像透镜。

附图说明

图1是透过成像透镜并进入位于图像传感器上的两个像素上方的一个柱面微透镜的一系列光射线的示意截面图；

图2是透过成像透镜并进入位于图像传感器上的多个像素上方的多个柱面微透镜的一系列光射线的示意截面图；

图3是示出本发明产生的狭缝孔径的有效分离的成像透镜孔径的示意图；

图4是位于柱面微透镜阵列下方的图像传感器上的滤色片阵列的示意图；

图5是如本发明描述的红/绿/蓝滤色片阵列模式的示意图，其中实线示出柱面微透镜的边缘且虚线示出像素的边缘；

图6是如本发明描述的另一红/绿/蓝滤色片阵列模式的示意图，其中实线示出柱面微透镜的边缘且虚线示出像素的边缘；

图7是如本发明描述的红/绿/蓝/全色滤色片阵列模式的示意图，其中实线示出柱面微透镜的边缘且虚线示出像素的边缘；

图8是如本发明描述的另一红/绿/蓝/全色滤色片阵列模式的示意图，其中实线示出柱面微透镜的边缘且虚线示出像素的边缘；

图9是柱面微透镜的示意图，其具有位于下方的微透镜以帮助将光聚焦到像素的有效区域上；

图10是柱面微透镜的示意图，其在两侧上都具有单独的微透镜，其中柱面微透镜定位在全色像素上方且单独的微透镜定位在红/绿/蓝像素上方；

图11是非球面微透镜的示意图，其具有中央脊以更好地分离从两个半个成像透镜收集到图像传感器上的像素子集上的光；以及

图12是透过成像透镜并进入位于图像传感器上的多个像素上方的多个导光的一系列光射线的示意截面图。

具体实施例

本发明包括一种图像获取系统，其包括具有多个像素和多个柱面微透镜的改进的图像传感器，多个柱面微透镜将光聚焦到下方的像素上以优选地例如从成像透镜孔径的一侧或另一侧收集，以便能够使用本领域已知的技术从所捕捉的像素数据产生立体图像。本发明的一个优点是改进的图像传感器能够与多种成像透镜一起使用以使得能够捕捉立体图像或其他多视角图像。