[发明专利]用于捕获图像的不均匀传感器阵列

说明书

优先申请

本申请在35U.S.C.§119(e)下要求对于2013年7月19日提交的题为“不均匀阵列相机”的美国临时专利申请号61/856,449的优先权，其公开通过引用全部并入本文。

背景技术

提供本背景描述是为了大体地呈现本公开的上下文的目的。除非在此以其它方式指示，在本节中描述的材料不被明确地或隐含地承认为本公开或者所附权利要求的现有技术。

现有的用于捕获图像的传感器阵列已经部分解决对于相机和其它成像设备在Z维度上的小形状因子的需求。然而，这些传统的传感器阵列具有各种限制。第一，阵列中的每个传感器所捕获的图像必须通过计算工作以一些方式被组合起来以构建最终图像，这一工作已经取得了各种成果并且需要计算资源。第二，最终图像的这一构建可能是取决于场景的，这意味着一些场景会产生相对差的图像质量。第三，这些传统传感器阵列常常难以提供高分辨率的图像，尤其是如果传感器或透镜中存在任何缺陷的话。

附图说明

本文参考以下绘图描述了使用不均匀传感器阵列以捕获图像的装置和技术。相同的附图标记被用于在整个附图中表示相似的特征和组件：

图1图示了在其中启用用于捕获图像的不均匀传感器阵列的示例环境。

图2以横截面图和平面图图示了图1的不均匀传感器阵列的示例。

图3图示了替选的不均匀传感器阵列，全部以平面图示出。

图4图示了与不均匀传感器阵列中的传感器的传感器尺寸相关的不同Z高度的透镜叠层。

图5更详细地图示了图1的成像设备。

图6图示了使用不均匀传感器阵列以捕获图像并利用那些图像创建最终图像的示例方法。

图7图示了根据一个或多个实施例可以实现用于捕获图像的不均匀传感器阵列的电子设备的各种组件。

具体实施方式

传统的传感器阵列使用等效的图像传感器的阵列以实现最终的图像。这些传感器阵列使得相机能够具有相对于最终图像的质量来说低的Z高度。举例来说，与提供相似的图像质量的单一传感器相比，传感器阵列具有低的Z高度。这是由于传感器尺寸与用于将图像聚焦到传感器上的透镜的Z高度之间的关系。因此，假设相似的透镜特性，四百万像素的单个传感器需要比四个一百万像素的传感器阵列高得多的Z高度。四个一百万像素的传感器中的每一个都更小，并且因此使用更低的Z高度。

然而，这些传统的传感器阵列具有各种限制，诸如无法实现锐化的光学器件、色彩深度、场景无关的图像重建、或者低光敏度。

举例来说，考虑具有2x2网格的传统传感器，所述传感器具有红、绿、绿、和蓝像素以捕获图像。阵列中的四个传感器中的每一个包括小的重复正方形，每个小的重复正方形具有四个像素，一个像素感测红色，一个感测蓝色，两个感测绿色。除了感测绿色色彩，两个绿色传感器也被用于确定分辨率(例如，清晰度)。从数学上讲，一百万像素的传感器则能够实现五十万像素的分辨率。通过各种计算处理，计算处理不是本公开的主题，这个五十万像素分辨率可以被插值以将分辨率改善(再次，具有各种成果)约20％。因此，一百万像素红、绿、绿、蓝传感器可以产生约七十万像素的最终分辨率，尽管这一最终分辨率具有如上文所提到的限制。

为了使这一分辨率最大化，传统传感器阵列使用小的色彩像素以增加传感器中的像素的数目，并且因此保持传感器的尺寸低，这进而又保持Z高度相对低。然而，由于每个像素的能力受到尺寸的限制，小的色彩像素常常无法很好地处理噪声，并且因此小像素具有与大像素相比更差的信噪比。然而，传统的传感器阵列常常放弃使用大像素，因为这样做增加了Z高度或者减小了图像的最终分辨率。

然而，考虑代之以用于捕获图像的示例不均匀传感器阵列。该不均匀传感器阵列不使用小的色彩像素和等效传感器，而使用具有用于分辨率的中央单色传感器和用于色彩的相对大的色彩像素的外围传感器的不均匀传感器阵列。中央单色像素传感器使用小像素提供高分辨率。外围的大像素色彩传感器提供色彩，并且由于其尺寸而具有极好的信噪比，并因此提供更真实的色彩、在低光照情况下更好的色彩、或下文所描述的其它益处。尽管这些外围色彩传感器具有相比中央传感器更低的分辨率，但是人眼对色彩的细节的区分弱于其对灰度(例如，图像的分辨率或者清晰度)的细节的区分。因此，这个不均匀传感器阵列提供了符合人眼特性的最终图像——具有高清晰度和更真实的色彩，以及对低光照和其它不利的场景特性的较少敏感性。