[发明专利]具有用于高动态范围成像像素的微透镜的图像传感器

说明书

本发明题为“具有用于高动态范围成像像素的微透镜的图像传感器”。本发明公开了一种图像传感器，该图像传感器可以包括高动态范围成像像素，该高动态范围成像像素具有由外部子像素围绕的内部子像素。为了将光远离内部子像素并朝向外部子像素引导，高动态范围成像像素可由环形微透镜覆盖。为了减轻高角度入射光所引起的串扰，可使用各种微透镜布置。环形微透镜可在该环形微透镜的外周边上具有平面部分。环形微透镜可由四个附加微透镜覆盖，每个附加微透镜定位在像素的相应拐角中。每个像素可由2×2布置的四个微透镜覆盖，其中由四个微透镜之间的空间形成的开口与内部子像素重叠。

背景技术

本发明整体涉及成像系统，并且更具体地讲，涉及具有高动态范围功能的成像系统。

现代电子设备(诸如蜂窝电话、相机和计算机)常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。每个像素由对应微透镜覆盖。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。

常规成像系统还可以具有带有与低动态范围相关联的伪影的图像。具有亮部分和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，期望能够提供具有高动态范围功能的改进的成像系统。

附图说明

图1是根据一个实施方案的具有图像传感器的示例性电子设备的示意图，该图像传感器可包括高动态范围像素。

图2A是根据一个实施方案的具有感光区的示例性相位检测像素的剖面侧视图，该感光区具有不同和非对称的角度响应。

图2B和图2C是根据一个实施方案的图2A的相位检测像素的剖视图。

图3是根据一个实施方案的将入射光以不同的入射角照射深度感测像素时，深度感测像素的感光区的示例性信号输出的示意图。

图4是根据一个实施方案的示例性像素的顶视图，该像素具有内部子像素和外部子像素，并且由环形微透镜覆盖。

图5是根据一个实施方案的示例性像素的顶视图，该像素具有内部子像素和分割外部子像素组，并且由环形微透镜覆盖。

图6是根据一个实施方案的示例性环形微透镜的顶视图，这些环形微透镜可用于覆盖图4和图5所示类型的像素。

图7是根据一个实施方案的示例性环形微透镜的顶视图，这些环形微透镜具有合并部分，并且可用于覆盖图4和图5所示类型的像素。

图8和图9是根据一个实施方案的示例性环形微透镜的顶视图，这些环形微透镜包括具有平面部分的外周边并且可用于覆盖图4和图5所示类型的像素。

图10是根据一个实施方案的示例性微透镜组的顶视图，这些微透镜组包括由四个附加微透镜覆盖的环形微透镜，并且可用于覆盖图4和图5所示类型的像素。

图11是根据一个实施方案的示例性微透镜组的顶视图，这些微透镜组包括四个微透镜，并且可用于覆盖图4和图5所示类型的像素。

具体实施方式

本发明的实施方案涉及包括具有高动态范围功能的像素的图像传感器。这些类型的像素可包括用于收集光的两个或更多个感光区域。环形微透镜或其他微透镜组可用于将光引导到两个或更多个感光区域。环形微透镜可被成形为将光引导到像素的拐角以减轻高入射光角度下的串扰。在高入射角度下，本文所讨论的微透镜形状和布置使光远离相邻像素之间的边界聚焦，从而减轻高角度光横越到相邻像素中。由环形微透镜覆盖的像素还可具有相位检测功能。