采用互補性Pixlet結構的攝像系統技術方案

本發明專利技術公開一種采用互補性Pixlet結構的攝像系統及其工作方法。根據一實施例，攝像系統的特征在于，包括：圖像傳感器，包括兩個像素，上述兩個像素包括相對于像素中心偏向任一方向的偏向的小型Pixlet以及與上述偏向的小型Pixlet相鄰配置的大型Pixlet，上述Pixlet包括將光信號轉換為電信號的光電二極管，上述兩個像素的各個偏向的小型Pixlet在上述兩個像素的各像素內以相對于上述像素中心相互對稱的方式配置；以及距離計算部，利用在上述兩個像素的各個偏向的小型Pixlet中獲取的多個圖像之間的視差(Parallax)來計算上述圖像傳感器與拍攝對象之間的距離。

【技術實現步驟摘要】
采用互補性Pixlet結構的攝像系統
以下的說明涉及一種攝像系統，更詳細地，記述一種包括具有互補性Pixlet結構的圖像傳感器的攝像系統。
技術介紹
現有的攝像系統包括僅使一個光電二極管配置于微透鏡下的一個像素內的圖像傳感器，除了執行通過對具有至少一種波長的光線進行處理來獲取普通圖像的功能之外，無法執行推算直至拍攝對象為止的距離(Depth)等的其他應用功能。由此，若要在現有的攝像系統中執行上述應用功能，則存在如下的缺點，即，需以在攝像系統設置兩個以上的攝像頭的方式來使用或者需在包括單一攝像頭的攝像系統中設置區別于普通光圈(aperture)的其他光圈。因此，下述多個實施例提出如下的技術，即，可通過提供將采用在一個像素內形成兩個光電二極管(以下，作為分別與包括在一個像素內的兩個光電二極管相對應的結構要素，使用術語Pixlet)的互補性Pilxet結構的圖像傳感器包括在內的攝像系統，來能夠推算從單一攝像系統到拍攝對象為止的距離。
技術實現思路
本專利技術的一實施例提出一種以可推算從單一攝像系統到拍攝對象為止的距離的方式在一個像素內形成兩個Pixlet的采用互補性Pixlet結構的圖像傳感器。更詳細地，本專利技術的一實施例提出如下的技術，即，通過以將分別包括相對于像素中心偏向任一方向的偏向的小型Pixlet以及與上述偏向的小型Pixlet相鄰配置的大型Pixlet的兩個像素包括在內的結構構成圖像傳感器，來使得包括相關圖像傳感器的攝像系統利用兩個像素的各個偏向的小型Pixlet中獲取的多個圖像之間的視差(Parallax)來計算圖像傳感器與拍攝對象之間的距離，其中，上述Pixlet包括將光信號轉換為電信號的光電二極管，兩個像素的各個偏向的小型Pixlet在兩個像素的各像素內以相對于上述像素中心相互對稱的方式配置。在此情況下，本專利技術的一實施例提出一種攝像系統，即，該攝像系統固定使用用于在兩個像素內計算距離的Pixlet，由此通過簡化距離計算算法來降低操作復雜性，通過縮短距離計算時間來確保實時性，在簡化電路結構的同時保障距離分辨率(Depthresolution)具有一貫性。根據一實施例，采用互補性Pixlet結構的攝像系統的特征在于，包括：圖像傳感器，包括兩個像素，上述兩個像素包括相對于像素中心偏向任一方向的偏向的小型Pixlet以及與上述偏向的小型Pixlet相鄰配置的大型Pixlet，Pixlet包括將光信號轉換為電信號的光電二極管，上述兩個像素的各個偏向的小型Pixlet在上述兩個像素的各像素內以相對于上述像素中心相互對稱的方式配置；以及距離計算部，接收在上述兩個像素的各個偏向的小型Pixlet中獲取的多個圖像，利用上述多個圖像之間的視差來計算上述圖像傳感器與拍攝對象之間的距離。根據一實施例，包括采用互補性Pixlet結構的圖像傳感器及距離計算部的攝像系統的工作方法包括：在上述圖像傳感器中使光信號向兩個像素流入的步驟，上述兩個像素分別包括相對于像素中心偏向任一方向的偏向的小型Pixlet以及與上述偏向的小型Pixlet相鄰配置的大型Pixlet，上述Pixlet包括將光信號轉換為電信號的光電二極管，上述兩個像素的各個偏向的小型Pixlet在上述兩個像素的各像素內以相對于上述像素中心相互對稱的方式配置；在上述圖像傳感器中通過在上述兩個像素的各個偏向的小型Pixlet對上述光信號進行處理來獲取多個圖像的步驟；以及在上述距離計算部中利用從上述圖像傳感器接收的上述多個圖像之間的視差來計算上述圖像傳感器與拍攝對象之間的距離的步驟。一實施例可提出一種以可推算從單一攝像系統到拍攝對象為止的距離的方式在一個像素內形成兩個Pixlet的采用互補性Pixlet結構的圖像傳感器。更詳細地，一實施例可以提出如下的技術，即，通過以將分別包括相對于像素中心偏向任一方向的偏向的小型Pixlet以及與上述偏向的小型Pixlet相鄰配置的大型Pixlet的兩個像素包括在內的結構構成圖像傳感器，來使得包括相關圖像傳感器的攝像系統利用兩個像素的各個偏向的小型Pixlet中獲取的多個圖像之間的視差(Parallax)來計算圖像傳感器與拍攝對象之間的距離，其中，Pixlet包括將光信號轉換為電信號的光電二極管，兩個像素的各個偏向的小型Pixlet在兩個像素的各像素內以相對于上述像素中心相互對稱的方式配置。在此情況下，本專利技術的一實施例可以提出一種攝像系統，即，該攝像系統固定使用用于在兩個像素內計算距離的Pixlet，由此通過簡化距離計算算法來降低操作復雜性，通過縮短距離計算時間來確保實時性，在簡化電路結構的同時保障距離分辨率具有一貫性。因此，一實施例可以提出一種攝像系統，該攝像系統能夠有利地使用于重視距離分辨率的一貫性和實時性的自動駕駛車輛或各種實時距離檢測應用程序。附圖說明圖1為用于說明一實施例的計算從攝像系統到拍攝對象為止的距離的原理的圖。圖2a至圖2b為示出一實施例的攝像系統所包括的圖像傳感器的簡要結構的圖。圖2c為示出一實施例的攝像系統中的偏向的小型Pixlet的偏移距離的模擬結果的圖。圖3為示出一實施例的攝像系統的工作方法的流程圖。圖4為示出另一實施例的攝像系統的工作方法的流程圖。具體實施方式以下，參照附圖詳細說明本專利技術的實施例。但本專利技術不受這些實施例的限制或限定。并且，在各個附圖中記載的相同附圖標記表示相同的部件。為了獲取應用深度(以下，深度(Depth)指拍攝對象與圖像傳感器之間的距離)的三維圖像，應計算二維圖像包含的各個像素的深度。其中，計算二維圖像包含的各個像素的深度的現有方式包括：向作為攝像對象的拍攝對象(目標)發射激光并測定激光反射回來的時間的飛行時間(TOF，timeofflight)方式；利用兩個以上的攝像系統各自獲取的圖像之間的視差來計算深度的立體聲(depthfromstereo)方式；在單一攝像系統中通過利用對分別經過在單一光學系統所形成的多個光圈的光信號進行處理而獲取的圖像之間的視差來計算深度的方式(利用光圈的視差之差方式)；在單一攝像系統中通過利用對分別經過在單一光學系統所形成的多個光圈的光信號進行處理而獲取的圖像之間的模糊變化來計算深度的方式。因此，在以下實施例中提出以可推算從單一攝像系統到拍攝對象為止的距離的方式在一個像素內形成兩個Pixlet的采用互補性Pixlet結構的圖像傳感器。以下，Pixlet作為配置于像素內并包括將光信號轉換為電信號的光電二極管的結構要素，可在像素內包括受光面積不同的兩個。并且，以下，互補性Pixlet結構是指如下的結構，即，在包括第一Pixlet和第二Pixlet的像素中，若第一Pixlet的面積被賦予，則可通過從像素面積減去第一Pixlet的面積來計算出第二Pixlet的面積。但并不限制或限定于此，在像素包括用于減少第一Pixlet與第二Pixlet之間的干涉現象的隔離深槽(DTI，Deeptrenchisolation)的情況下，互補性本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種攝像系統，采用互補性Pixlet結構，其特征在于，/n包括：/n圖像傳感器，包括兩個像素，上述兩個像素包括相對于像素中心偏向任一方向的偏向的小型Pixlet以及與上述偏向的小型Pixlet相鄰配置的大型Pixlet，上述Pixlet包括將光信號轉換為電信號的光電二極管，上述兩個像素的各個偏向的小型Pixlet在上述兩個像素的各像素內以相對于上述像素中心相互對稱的方式配置；以及/n距離計算部，接收在上述兩個像素的各個偏向的小型Pixlet中獲取的多個圖像，利用上述多個圖像之間的視差來計算上述圖像傳感器與拍攝對象之間的距離。/n

【技術特征摘要】
20200214 KR 10-2020-00181761.一種攝像系統，采用互補性Pixlet結構，其特征在于，
包括：
圖像傳感器，包括兩個像素，上述兩個像素包括相對于像素中心偏向任一方向的偏向的小型Pixlet以及與上述偏向的小型Pixlet相鄰配置的大型Pixlet，上述Pixlet包括將光信號轉換為電信號的光電二極管，上述兩個像素的各個偏向的小型Pixlet在上述兩個像素的各像素內以相對于上述像素中心相互對稱的方式配置；以及
距離計算部，接收在上述兩個像素的各個偏向的小型Pixlet中獲取的多個圖像，利用上述多個圖像之間的視差來計算上述圖像傳感器與拍攝對象之間的距離。


2.根據權利要求1所述的攝像系統，其特征在于，上述兩個像素的各個偏向的小型Pixlet以使互相隔開的距離最大化的方式配置于上述兩個像素的各像素內。


3.根據權利要求2所述的攝像系統，其特征在于，
上述兩個像素中的任一像素的偏向的小型Pixlet為相對于上述像素中心向左側方向偏向的左偏向的小型Pixlet，
上述兩個像素中剩下的一個像素的偏向的小型Pixlet為相對于上述像素中心向右側方向偏向的右偏向的小型Pixlet。


4.根據權利要求1所述的攝像系統，其特征在于，上述兩個像素的各個偏向的小型Pixlet以從上述兩個像素的各個像素中心偏移的方式形成。


5.根據權利要求1所述的攝像系統，其特征在于，上述兩個像素的各個偏向的小型Pixlet從各個像素中心偏移的距離以如下方式決定，即，以保障上述兩個像素的各個偏向的小型Pixlet檢測光信號的光感度達到預先設定的水準以上作為前提，使得在上述兩個像素的各個偏向的小型Pixlet中獲取的多個圖像之間的視差最大化。


6.根據權利要求1所述的攝像系統，其特征在于，上述兩個像素的各個偏向的小型Pixlet從像素中心偏移的距離基于如下因素來決定，即，上述兩個像素的各個微透鏡的折射率、從上述圖像傳感器的中心到與上述圖像傳感器相對應的單一光學系統為止的距離、上述單一光學系統的直徑以及從上述兩個像素的各個微透鏡到各個像素中心為止的距離。


7.根據權利要求6所述的攝像系統，其特征在于，上述兩個像素的各個偏向的小型Pixlet從各個像素中心偏移的距離O在下述數學式1的范圍內決定，
數學式1



在數學式1中，
h指從上述兩個像素的各個微透鏡到各個像素中心為止的距離，
D指與上述圖像傳感器相對應的單一光學系統的直徑，
n指上述兩個像素的各個微透鏡的折射率，
f指從上述圖像傳感器的中心到與上述圖像傳感器相對應的單一光學系統為止的距離，
a及b為滿足下述數學式2的常數，
數學式2
0.2≤a，b≤0.47。


8.根據權利要求1所述的攝像系統，其特征在于，上述圖像傳感器以在上述兩個像素的各個大型Pixlet中獲取的多個圖像為基礎來形成彩色圖像。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：慶宗旻，張丞爀，樸賢相，樸鐘皓，李相鎮，
申請(專利權)人：戴克斯萊恩有限公司，
類型：發明
國別省市：韓國;KR