[发明专利]可测量入射光角度的像素阵列、图像传感器及方法

说明书

本发明公开了一种可测量入射光角度的像素阵列、图像传感器及方法。图像传感器其从下到上依次包括：基底，所述基底中设置有传感器层，用于感应到的入射光进行光电转换；金属层，用于将光电转换的电信号传输到外围电路进行处理；微透镜层，用于将位于所述微透镜层法线左右两侧位于同一平面且入射角度不同的入射光分别进行折射处理，形成垂直入射所述传感器层感光面的入射光，以根据所述微透镜层中入射光的敏感角度与对应的像素地址映射关系，获得射向所述微透镜层表面的入射光的角度信息。

技术领域

本发明属于图像传感器领域，具体地说，涉及一种可测量入射光角度的像素阵列、图像传感器及方法。

背景技术

图像传感器在民用和商业范畴内得到了广泛的应用。目前，图像传感器由CMOS图像传感器（CMOS IMAGE SENSOR，以下简称CIS）和电荷耦合图像传感器（Charge-coupledDevice，以下简称CCD）。与CCD图像传感器相比较，CMOS图像传感器虽然具有RollingShutter Effect和信噪比较低的劣势，但是CMOS图像传感器也具有制造成本低、功耗低以及图像延时较小的优势。随着工艺的进步，CMOS图像传感器的卷帘快门效应（RollingShutter Effect）和信噪比劣势逐渐被克服，其整体性能已逐渐与CCD图像传感器向媲美。

CMOS图像传感器在手机相机、网络摄像头、监控摄像头、光学鼠标、数码单反相机实得到了广泛应用。在这些领域使用的CMOS图像传感器通常是基于有源像素传感器（Active Pixel Sensor，简称APS）形成的像素单元组成图像传感器的像素阵列。

基于APS形成的，其捕捉的图像的原理为：利用一感光二极管（photo diode，简称PD）接收入射光的光子并进行光电转换输出电压信号，再通过后续电路如放大电路、滤波去噪电路等处理，最终输出形成图像信号。入射光越强，输出的电压信号越大。

由此可见，基于APS的图像传感器，仅仅直接对入射光的光强敏感，只能输出反应入射光强度的电压信号，而对于入射光中除强度以外的其他信息，则通常无法直接反应。

现有技术中，虽然说借助于一定的算法处理，比如光场（Light Fileld）算法，也可以间接反映入射光中除强度以外的其他信息如角度。但是，依赖于额外引入的算法，因此，无法实现系统的最优化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可测量入射光角度的像素阵列、图像传感器及方法，用以部分或全部克服、部分或全部解决现有技术存在的上述技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可测量入射光角度的像素阵列，其从下到上依次包括：

基底，所述基底中设置有传感器层，用于感应到的入射光进行光电转换；

金属层，用于将光电转换的电信号传输到外围电路进行处理；

微透镜层，用于将位于所述微透镜层法线左右两侧位于同一平面且入射角度不同的入射光分别进行折射处理，形成垂直入射所述传感器层感光面的入射光，以根据所述微透镜层中入射光的敏感角度与对应的像素地址映射关系，获得射向所述微透镜层表面的入射光的角度。

优选地，在本发明的一实施例中，所述金属层设置在氧化硅材质的中间层中。

优选地，在本发明的一实施例中，所述微透镜层包括左向微透镜层和右向微透镜层，所述左向微透镜层用于对位于其法线左侧的入射角度不同的入射光进行折射处理，形成垂直入射所述传感器层感光面的入射光，右向微透镜层，用于对位于其法线右侧的入射角度不同的入射光进行折射处理，形成垂直入射所述传感器层感光面的入射光。

优选地，在本发明的一实施例中，左向微透镜层和右向微透镜层中各微透镜按照入射光的敏感角度大小依序排列布置。