(57)【要約】  本発明には画像センサの画素情報の出力方法が開示され、前記画像センサは、感光ユニットアレイと、感光ユニットアレイに配置されたフィルタユニットアレイと、フィルタユニットアレイの上に位置し、各マイクロレンズは一つのフィルタユニット及び感光ユニットをカバーし、各感光ユニットは複数の感光画素を含むマイクロレンズアレイと、を含み、当該方法は、モード選択コマンドに基づいて出力モードを決定するステップと、感光ユニットアレイの露光を制御し、感光ユニットアレイの出力を読み出し、第１出力モードを選択した場合、同一感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報を合併して出力するステップと、を含み、当該方法は結像の品質を高めることができ、本発明には位相差オートフォーカス方法、画像センサ、結像装置及び端末がさらに開示されている。【選択図】図１
2018509061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像センサの画素情報の出力方法であって、
前記画像センサは、
感光ユニットアレイと、
前記感光ユニットアレイに配置されたフィルタユニットアレイと、
前記フィルタユニットアレイの上に位置し、各マイクロレンズは一つのフィルタユニット及び感光ユニットをカバーし、各感光ユニットは複数の感光画素を含むマイクロレンズアレイと、を含み、
前記方法は、
モード選択コマンドに基づいて出力モードを決定するステップと、
前記感光ユニットアレイの露光を制御し、前記感光ユニットアレイの出力を読み出し、
第１出力モードを選択する場合、同一の前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報を合併して出力するステップと、を含むことを特徴とする画像センサの画素情報の出力方法。
【請求項２】
第２出力モードを選択する場合、同一の前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２出力モードを選択する場合、
前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別し、結像の位相差情報を取得するステップと、
前記位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節するステップと、を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
画像センサを提供し、
前記画像センサは、
感光ユニットアレイと、前記感光ユニットアレイに配置されたフィルタユニットアレイと、前記フィルタユニットアレイの上に位置し、各マイクロレンズは一つのフィルタユニット及び感光ユニットをカバーし、各感光ユニットは複数の感光画素を含むマイクロレンズアレイと、を含むステップと、
前記感光ユニットアレイの露光を制御し、前記感光ユニットアレイの出力を読み出し、同一の前記感光ユニットにおける感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力するステップと、
前記感光ユニットにおける感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別して、結像の位相差情報を取得し、前記位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節するステップと、を含むことを特徴とする位相差オートフォーカス方法。
【請求項５】
感光ユニットアレイと、
前記感光ユニットアレイに配置されたフィルタユニットアレイと、
前記フィルタユニットアレイの上に位置し、各マイクロレンズは一つのフィルタユニット及び感光ユニットをカバーし、各感光ユニットは複数の感光画素を含むマイクロレンズアレイと、を含むことを特徴とする画像センサ。
【請求項６】
前記感光ユニットは、２＊２個の前記感光画素を含むことを特徴とする請求項５に記載の画像センサ。
【請求項７】
前記フィルタユニットアレイは、べイヤーアレイを含むことを特徴とする請求項５に記載の画像センサ。
【請求項８】
請求項５から７のいずれかに記載の画像センサと、
モード選択コマンドに基づいて出力モードを決定し、前記画像センサの感光ユニットアレイの露光を制御し、前記感光ユニットアレイの出力を読み出し、第１出力モードを選択する場合、同一の感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報を合併して出力するように制御する制御モジュールと、を含むことを特徴とする結像装置。
【請求項９】
第２出力モードを選択する場合、前記制御モジュールは、同一の前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力するように制御することを特徴とする請求項８に記載の結像装置。
【請求項１０】
第２出力モードを選択する場合、前記制御モジュールは、前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別して、結像の位相差情報を取得し、前記位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節することを特徴とする請求項８に記載の結像装置。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれかに記載の結像装置を含むことを特徴とする端末。
【請求項１２】
請求項５から７のいずれかに記載の画像センサと、
前記画像センサの感光ユニットアレイの露光を制御し、前記感光ユニットアレイの出力を読み出し、同一の感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力し、前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別して、結像の位相差情報を取得し、前記位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節する制御モジュールと、を含むことを特徴とする結像装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の結像装置を含むことを特徴とする端末。
【請求項１４】
前記端末は携帯電話を含むことを特徴とする請求項１３に記載の端末。
【請求項１５】
前記結像装置は前記携帯電話のフロントカメラを含むことを特徴とする請求項１４に記載の端末。
【請求項１６】
画像センサの結像方法であって、
前記画像センサは、
感光ユニットアレイと、
前記感光ユニットアレイに配置されたフィルタユニットアレイと、
前記フィルタユニットアレイの上に位置し、各マイクロレンズは一つのフィルタユニット及び感光ユニットをカバーし、各感光ユニットは複数の感光画素を含むマイクロレンズアレイと、を含み、
前記画像処理方法は、
前記感光ユニットアレイの出力を読み出すステップと、
同一の前記感光ユニットの感光画素の出力を加算して前記感光ユニットの画素値を取得し、合併画像を生成するステップと、を含むことを特徴とする画像センサの結像方法。
【請求項１７】
各前記感光ユニットは、２＊２個の前記感光画素を含み、
前記画像センサは、レジスタを含み、
前記読み出しステップは、
ｋ行目及びｋ＋１行目の前記感光画素の出力を取得して前記レジスタに記憶し、ｋ＝２ｎ-１であり、ｎが自然数であり、ｋ+１が前記感光画素の総行数以下であるステップと、
前記レジスタから前記ｋ行目及びｋ＋１行目の前記感光ユニットの出力を抽出し、同一の前記感光ユニットの前記感光画素の出力を加算して前記感光ユニットの画素値を取得するステップと、を含むことを特徴とする請求項１６に記載の結像方法。
【請求項１８】
前記読み出しステップは、
前記感光画素により発生されたアナログ信号の出力をデジタル信号の出力に変換するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の結像方法。
【請求項１９】
ハウジングと、プロセッサと、メモリと、回路基板と、電源回路と、を含み、
前記回路基板は、前記ハウジングにより囲まれた空間内部に配置され、
前記プロセッサと前記メモリとは、前記回路基板に設けられ、
前記電源回路は、前記モバイル端末の各回路又は部品への給電に用いられ、
前記メモリは、実行可能なプログラムコードを記憶し、
前記プロセッサは、前記メモリに記憶された実行可能なプログラムコードを読み出すことにより、前記実行可能なプログラムコードに対応するプログラムを実行する、請求項１６から１８のいずれかに記載の結像方法を実行することを特徴とするモバイル端末。
【請求項２０】
コンピュータ読取可能記録媒体であって、その中に記憶されたコマンドを有し、
モバイル端末のプロセッサが前記コマンドを実行する時に、前記モバイル端末が請求項１６から１８のいずれかに記載の結像方法を実行することを特徴とするコンピュータ読取可能記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権情報
本出願は、２０１５年１２月１８日に中国国家知識産権局に提出された特許出願番号が２０１５１０９６３２４２．５である特許出願の優先権及び権益を主張するものであり、当該中国特許出願の全内容は参照により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
本発明は、画像設備技術に関し、特に画像センサの画素情報の出力方法及び位相差オートフォーカス方法、画像センサ、結像装置及び端末に関する。
【背景技術】
【０００３】
現在、携帯電話のカメラに使用されるセンサの画素構造は、いずれも一つのマイクロレンズが一つの画素ユニットに対応するものである。これには、二つの問題が存在している。一つは、携帯電話のカメラにおけるセンサの画素ユニットのサイズがますます小さくなっているため、センサの結像敏感度及びＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ、信号雑音比）を高める必要があり、画面の結像の品質には不利なことである。もう一つは、マイクロレンズは、あらゆる方向からの光線を受け入れ、同一画素ユニットの結像に使用するため、画素ユニットが、受け入れられた光線の方向を区別することができず、相対的な検出の条件を満たすことができず、相対的なピント合わせに基礎を築くことができないことである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、関連技術における少なくとも一つの技術的課題をある程度解決することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の一態様において、画像センサの画素情報の出力方法を提供する。前記画像センサは、感光ユニットアレイと、前記感光ユニットアレイに配置されたフィルタユニットアレイと、前記フィルタユニットアレイの上に位置し、各マイクロレンズは一つのフィルタユニット及び感光ユニットをカバーし、各感光ユニットは複数の感光画素を含むマイクロレンズアレイと、を含み、前記方法は、モード選択コマンドに基づいて出力モードを決定するステップと、前記感光ユニットアレイの露光を制御し、前記感光ユニットアレイの出力を読み出し、第１出力モードを選択する場合、同一の前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報を合併して出力するステップと、を含む。
【０００６】
本発明の画像センサの画素情報の出力方法により、各レンズが一つのフィルタユニット及び複数の感光画素に対応する構造に基づいて、第１出力モードを選択する場合、同一感光ユニットにおける感光画素の画素情報を合併して出力することにより、関連技術における単一の感光ユニットの出力に比べて、結像の敏感度及び信号雑音比を高め、画面の品質を高めことができる。
【０００７】
本発明の一部の実施例において、第２出力モードを選択する場合、同一の前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力する。
【０００８】
さらに、前記第２出力モードを選択する場合、前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別して、位相差情報を取得し、前記位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節する。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の一態様の実施例において、位相差オートフォーカス方法を提供する。当該方法は、感光ユニットアレイと、前記感光ユニットアレイに配置されたフィルタユニットアレイと、前記フィルタユニットアレイの上に位置し、各マイクロレンズは一つのフィルタユニット及び感光ユニットをカバーし、各感光ユニットは複数の感光画素を含むマイクロレンズアレイと、を含む画像センサを提供するステップと、前記感光ユニットアレイの露光を制御し、前記感光ユニットアレイの出力を読み出し、同一の前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力するステップと、前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別し、位相差情報を取得して、前記位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節するステップと、を含む。
【００１０】
本発明の位相差オートフォーカス方法により、画像センサの、各レンズが一つのフィルタユニット及び複数の感光画素に対応する構造に基づいて、同一感光ユニットにおける感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力し、デフォーカス状態である場合、感光ユニットが異なる方向の光線信号を取得することができる。位相差オートフォーカスに条件を提供し、さらに位相差情報を取得し、位相差オートフォーカスを実現することができる。
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のさらなる一態様の実施例において、画像センサを提供する。当該画像センサは、感光ユニットアレイと、前記感光ユニットアレイに配置されたフィルタユニットアレイと、前記フィルタユニットアレイの上に位置し、各マイクロレンズは一つのフィルタユニット及び感光ユニットをカバーし、各感光ユニットは複数の感光画素を含むマイクロレンズアレイと、を含む。
【００１２】
本発明の画像センサは、各レンズが一つのフィルタユニット及び複数の感光画素に対応する構造に基づいて、画面の品質向上及び位相差オートフォーカスの条件満足にハードウェアという基礎を築く。
【００１３】
本発明の一部の実施例において、前記感光ユニットは２＊２個の前記感光画素を含む。
【００１４】
本発明の一部の実施例において、前記フィルタユニットアレイはべイヤーアレイを含む。
【００１５】
本発明の他の態様の実施例において、結像装置を提供する。当該結像装置は、上記画像センサと、モード選択コマンドに基づいて出力モードを決定し、前記画像センサの感光ユニットアレイの露光を制御し、前記感光ユニットアレイの出力を読み出し、第１出力モードを選択する場合、同一の前記感光ユニットにおける感光画素の画素情報を合併して出力するように制御する制御モジュールと、を含む。
【００１６】
本発明の結像装置は、画像センサの、各レンズが一つのフィルタユニット及び複数の感光画素に対応する構造に基づいて、第１出力モードを選択する場合、制御モジュールは、同一感光ユニットにおける感光画素の画素情報を合併して出力することで、関連技術における単一の感光ユニットの出力に比べて、結像の敏感度及び信号雑音比を高め、画面の品質を高めことができる。
【００１７】
第２出力モードを選択する場合、前記制御モジュールは、同一の前記感光ユニットにおける感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力するように制御する。
【００１８】
本発明の一部の実施例において、第２出力モードを選択する場合、前記制御モジュールは、前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別して、位相差情報を取得し、前記位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節する。
【００１９】
前記結像装置に基づいて、本発明の他の態様において、上記結像装置を含む端末をさらに提供する。
【００２０】
当該端末は、撮影することができ、結像の品質を向上させ、位相検出機能を有する。
【００２１】
本発明の他の態様において、上記の画像センサ及び制御モジュールを含む結像装置を提供する。前記制御モジュールは、前記感光ユニットアレイの露光を制御し、前記感光ユニットアレイの出力を読み出し、同一の前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力し、前記感光ユニットにおける感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別して、位相差情報を取得し、前記位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節する。
【００２２】
本発明の結像装置により、画像センサの、各レンズが一つのフィルタユニット及び複数の感光画素に対応する構造に基づいて、制御モジュールは、同一感光ユニットにおける感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力し、デフォーカス状態である場合、各感光ユニットが異なる方向の光線信号を取得することができ、位相差オートフォーカスに条件を提供し、さらに位相差情報を取得し、位相差オートフォーカスの実現に基礎を築く。
【００２３】
本発明のさらなる態様において、上記方面の結像装置を含む端末をさらに提供する。当該端末は、位相差オートフォーカスの機能を有する。
【００２４】
本発明の一部の実施例において、前記端末は携帯電話を含む。
【００２５】
本発明の一部の実施例において、前記結像装置は前記携帯電話のフロントカメラを含む。
【００２６】
本発明のさらなる態様において、画像センサの結像方法をさらに提供する。前記画像センサは、感光ユニットアレイと、前記感光ユニットアレイに配置されたフィルタユニットアレイと、前記フィルタユニットアレイの上に位置し、各マイクロレンズは一つのフィルタユニット及び感光ユニットをカバーし、各感光ユニットは複数の感光画素を含むマイクロレンズアレイと、を含み、前記画像処理方法は、前記感光ユニットアレイの出力を読み出すステップと、同一の前記感光ユニットの感光画素の出力を加算して前記感光ユニットの画素値を取得し、合併画像を生成するステップと、を含む。
【００２７】
感光ユニットの雑音は、合成される前の各感光画素の雑音の和より小さいので、この結像方法を用いて、低輝度で信号雑音比、輝度、解像度が比較的高く、雑音が比較的少ない画像を取得することができる。
【００２８】
少なくとも一つの実施例において、各前記感光ユニットは、２＊２個の前記感光画素を含み、前記画像センサはレジスタを含み、前記読み出しステップは、ｋ行目及びｋ＋１行目の前記感光画素の出力を取得して前記レジスタに記憶する。このとき、ｋ＝２ｎ-１であり、ｎが自然数であり、ｋ+１が前記感光画素の総行数の以下であるステップと、前記レジスタから前記ｋ行目及びｋ＋１行目の前記感光ユニットの出力を抽出し、同一の前記感光ユニットの前記感光画素の出力を加算して前記感光ユニットの画素値を取得するステップと、を含む。
【００２９】
少なくとも一つの実施例において、前記読み出しステップは、前記感光画素により発生されたアナログ信号の出力をデジタル信号の出力に変換するステップをさらに含む。
【００３０】
本発明の他の態様において、モバイル端末をさらに提供する。当該モバイル端末は、ハウジングと、プロセッサと、メモリと、回路基板と、電源回路と、を含み、前記回路基板は、前記ハウジングにより囲まれた空間内部に配置され、前記プロセッサ及び前記メモリが前記回路基板に設けられ、前記電源回路が前記モバイル端末の各回路又は部品への給電に用いられ、前記メモリが実行可能なプログラムコードを記憶し、前記プロセッサが前記メモリに記憶された実行可能なプログラムコードを読み出すことにより、前記実行可能なプログラムコードに対応するプログラムを実行し、上記結像方法を実行する。
【００３１】
本発明の実施例におけるモバイル端末は前記画素ユニットアレイの出力を読み出すことにより、同一感光ユニットにおける感光画素の出力を加算して当該感光ユニットの画素値を取得し、合併画像を生成する。感光ユニットの雑音は、合成される前の各感光画素の雑音の和より小さいので、低輝度で信号雑音比、輝度、解像度が比較的高く、雑音が比較的少ない画像を取得することができる。
【００３２】
本発明の他の態様の実施例において、その中に記憶されたコマンドを有するコンピュータ読取可能記憶媒体を提供する。モバイル端末のプロセッサが前記コマンドを実行する時に、前記モバイル端末が上記方面の実施例に記載の結像方法を実行する。
【００３３】
本発明の付加的な特徴及び利点は、一部が下記の説明の中にあり、一部が下記の説明により、明らかになり、又は本発明の実践により、理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一つの実施例による画像センサのブロック図である。
【図２】本発明の一つの実施例による、べイヤーアレイを用いたフィルタユニットアレイの概略図である。
【図３】本発明の一つの実施例による、べイヤーアレイを用いたフィルタユニットアレイの概略図である。
【図４】本発明の一つの実施例による、画像センサの画素情報の出力方法のフローチャートである。
【図５】本発明の一つの具体的な実施例による結像の概略図である。
【図６】関連技術における結像の概略図である。
【図７】の（１）および（２）関連技術による結像される光線の入力概略図である。
【図８】本発明の一つの実施例による位相差オートフォーカス方法のフローチャートである。
【図９】本発明の一つの実施例による結像装置のブロック図である。
【図１０】本発明の一つの実施例による端末のブロック図である。
【図１１】本発明の実施例による結像方法のフローチャートである。
【図１２】本発明の一つの実施例による結像方法のフローチャートである。
【図１３】本発明のもう一つの実施例による結像方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に、本発明の実施例を詳しく説明する。前記実施例の例が図面に示されるが、同一または類似する符号は、常に、相同又は類似の部品、又は相同又は類似の機能を有する部品を表す。以下に、図面を参照しながら説明される実施例は例示的なものであり、本発明を解釈するために用いられ、本発明を限定するものと理解されてはならない。
【００３６】
携帯電話のカメラの結像敏感度及び信号雑音比を高めるとともに、位相差の検出を実現するために、本発明の実施例においては、複数の画素ユニットが一組形成され、一つのマイクロレンズを併用することにより、一組の画素ユニットの内部にある各画素ユニットの画素情報をそれぞれ読み出し、結像光線を区別する。複数の画素ユニットを合成して結像することにより、比較的高い結像敏感度及び信号雑音比に達するとともに、光線の入射方向の違いにより、相対的な位相差情報の検出機能を実現することができる。
【００３７】
図１は本発明の一つの実施例による画像センサのブロック図であり、図１に示すように、当該画像センサ１００は、感光ユニットアレイ１０と、フィルタユニットアレイ２０と、マイクロレンズアレイ３０と、を含む。
【００３８】
フィルタユニットアレイ２０が感光ユニットアレイ１０に設けられ、マイクロレンズアレイ３０がフィルタユニットアレイ２０に位置し、各マイクロレンズ３１が一つのフィルタユニット２１及び感光ユニットをカバーする。各感光ユニットが、複数の感光画素１１０を含み、例えば、本発明の一つの実施例において、感光ユニットが２＊２個の感光画素１１０を含む。
【００３９】
いくつかの実施形態において、フィルタユニットアレイ２０は、べイヤーアレイ（Ｂａｙｅｒ  ｐａｔｔｅｒｎ）を含む。べイヤー構造を用いることで、伝統的な、べイヤー構造に対するアルゴリズムで画像信号を処理することができるため、ハードウェア構造を大きく調整する必要はない。
【００４０】
図２及び図３に示すように、べイヤー構造において、２＊２個のフィルタユニット２１によりフィルタ構造２２が構成される。２＊２個のフィルタユニット２１はそれぞれ緑、赤、青、緑のフィルタユニット２１である。伝統的な感光ユニットアレイ１０の構造において、各フィルタユニット２１が一つの感光画素１１０及び画像画素に対応する。本発明の実施形態において、フィルタユニットアレイ２０はべイヤー構造を用いるが、異なるのは、各フィルタユニット２１が複数の感光画素１１０、例えば、四つの感光画素１１０に対応し、即ち、複数の感光画素１１０が同じ色のフィルタユニット２１に対応することである。
【００４１】
かいつまんで言うと、本発明の実施例における画像センサ１００においては、複数の感光画素１１０が一組に形成され、一つのマイクロレンズ３１を併用する。言い換えると、現在の画像センサ内における一つのマイクロレンズが一つの感光画素に対応する構造を、一つのマイクロレンズ３１が複数の感光画素１１０に対応する構造に変更し、当該一組（即ち、感光ユニット内）の感光画素１１０が同じ色のフィルタユニット２１に対応する。
【００４２】
以下に、図１の画像センサの構造に基づいて、本発明の実施例における画像センサの画素情報の出力方法を説明する。図４は本発明の一つの実施例による画像センサの画素情報の出力方法のフローチャートである。図４に示すように、当該方法は、以下のＳ１ステップと、Ｓ２ステップとを含む。
【００４３】
Ｓ１ステップにおいては、モード選択コマンドに基づいて出力モードを決定する。
【００４４】
本発明の実施例において、出力モジュールは、第１出力モードと、第２出力モードと、を含む。第１モードが結像の敏感度及び信号雑音比を高める面に対して提供された出力モードと理解されても良く、第２モードが位相差オートフォーカス及び被写界深度情報のテスト面に対して提供された出力モードと理解されてもよい。
【００４５】
Ｓ２ステップにおいては、感光ユニットアレイの露光を制御し、感光ユニットアレイの出力を読み出す。第１出力モードを選択する場合、同一感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報を合併して出力する。
【００４６】
具体的に、同一マイクロレンズに対応する感光ユニット内における複数の感光画素の画素情報が合成されて出力される場合、一つのマイクロレンズが一つの感光画素に対応する出力信号に比べて、複数、例えばＮ個の感光画素を合成した出力信号は、Ｎ倍を増大することに相当する。雑音が信号の平方根と正比例となる。即ち、ｎｏｓｉｅ∝(Ｓｉｇｎａｌ)１/２であるため、信号が最初のＮ倍になり、雑音が当初のＮ１/２しかなくなるので、画像の結像敏感度及び信号雑音比は共に相応的に向上する。
【００４７】
図５は本発明の一つの実施例による結像光線の概略図であり、一つのマイクロレンズが一つのフィルタユニット及び四つの感光画素に対応する。図６は関連技術における結像光線の概略図であり、一つのマイクロレンズが一つのフィルタユニット及び一つの感光画素に対応する。図１及び図５に示すように、四つの感光画素情報が合成されて出力されれば、図６に示すように、信号が画素構造の出力信号の４倍になるが、雑音が図６の画素構造の２倍しかないため、画像の敏感度及び信号雑音比は共に相応的に向上する。
【００４８】
本発明の実施例における画像センサの画素情報の出力方法では、各レンズが一つのフィルタユニット及び複数の感光画素に対応する構造に基づいて、第１出力モードを選択する場合、同一感光ユニットにおける感光画素の画素情報を合併して出力すると、関連技術における単一の感光画素の出力に比べて、結像の敏感度及び信号雑音比を高め、画面の品質を高めことができるのが分かる。
【００４９】
位相検出の条件を満たすために位相差オートフォーカス（Ｐｈａｓｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ：ＰＤＡＦ）を行い、第２出力モードを選択する場合、同一感光ユニットの複数の感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力するように制御し、さらに感光ユニットにおける感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別し、結像の位相差情報を取得し、位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節する。
【００５０】
関連知識により、以下のことが分かる。図６に示す画素構造、即ち、一つのマイクロレンズが一つのフィルタユニット及び一つの感光画素に対応する画素構造について、フォーカスする場合、図７（１）に示すように、結像光線がマイクロレンズを通過して感光画素に集まって結像する。デフォーカスする場合、図７（２）に示すように、結像光線が拡散し、各マイクロレンズが複数方向の光線を受け入れ、下方の対応する感光画素の結像に使用される。同一感光画素が受け入れる光線の方向を区別することができないため、相対検出の条件を満たすことができない。関連技術において、一般に、ＰＤＡＦ（Ｐｈａｓｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ、位相差オートフォーカス）を実現するために、画像センサ内の、隣接し、且つペアで設けられた感光画素構造設計（遮蔽画素ともいい、ｍａｓｋｅｄ  ｐｉｘｅｌｓ、遮蔽画素構造が普通の感光画素構造よりさらに複雑であり、通常、普通の感光画素の自身の構造を変更するか、または感光画素構造に一つの光線遮蔽部を個別に増やす必要があり、遮蔽画素に照射する複数の方向の光線における特定方向の光線が遮蔽画素の感光部分に到達することができないようにし、特定方向以外の光線が遮蔽画素の感光部分に到達することができる。言い換えると、遮蔽画素が通常、ペアで、隣接し、且つ対称的に設けられており、ペアで設けられる遮蔽画素が複数の方向の光線の分離に用いられる）を利用し、ペアで設けられた遮蔽画素に照射する複数の方向の結像ビームを、例えば、左右二つの部分に分離し、左右両部分の光線の結像後の位相差を比べることにより（即ち、ペアで設けられた遮蔽画素の出力を取得することにより）、レンズの移動が必要な距離を計算する。
【００５１】
本発明の実施例において、各マイクロレンズは一つのフィルタユニット及び感光ユニットをカバーする。各感光ユニットは複数の感光画素を含み、即ち、各マイクロレンズが複数の感光画素に対応することに基づいて、各マイクロレンズが受け入れた複数の光線は複数の感光画素の結像に用いられる。同一感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報がそれぞれ個別に出力されるのを制御し、複数の方向の光線信号を取得することができる。上記構造が結像ビームを分離する役割を果たしたのが分かる。そして各感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報の出力に基づいて結像光線を認識し、異なる方向の光線信号を比べることにより、結像画像の位相差情報を取得することができる。さらに位相差情報に基づいて撮影物体の距離情報を取得し、位相差オートフォーカス及び被写界深度情報のテストにデータ基礎を提供する。明らかに、本発明の実施例において、マイクロレンズユニットと、フィルタユニットと、感光ユニットとの結合設計を利用するだけで、相対フォーカスの検出を実現することができ、普通の感光画素の自身構造を変更するか感光画素構造に一つの光線遮蔽部を個別に増やす必要がなく、相対フォーカスの検出の実現方式もさらに簡単になる。
【００５２】
例えば、図５に示すように、各感光ユニットの四つの感光画素の画素情報がそれぞれ読み出された時に、四つの感光画素の画素情報の出力に基づいて、異なる方向の光線信号、例えば、上、下、左、右の光線信号を取得することができる。異なる方向の光線信号を比べることにより、画像の全体の位相差情報を取得することができ、さらに位相差情報をフォーカスの距離情報に変換し、フォーカスの距離情報に基づいてカメラの位置を調節し、位相オートフォーカスを実現することができる。
【００５３】
かいつまんで言うと、本発明の実施例における画像センサの画素情報の出力方法は、各マイクロレンズが複数の感光画素に対応する設置に基づいて、二種類の作動状態を実現することができる。一つの作動状態では、各感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報が合成されて出力されることにより、画面の品質を高めることができる。もう一つの作動状態では、各感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報が個別に出力され、感光画素間の情報を比べることにより、位相差情報を取得し、位相差オートフォーカス及び被写界深度情報のテストにデータ基礎を提供する。
【００５４】
以下に、本発明の一態様の実施例で提供された位相差オートフォーカス方法を説明する。
【００５５】
図８は本発明の一つの実施例による位相差オートフォーカス方法のフローチャートである。図８に示すように、当該位相差オートフォーカス方法は、以下のＳ１０〜Ｓ３０ステップを含む。
【００５６】
Ｓ１０ステップにおいては、画像センサを提供する。
【００５７】
画像センサは、感光ユニットアレイと、感光ユニットアレイに配置されたフィルタユニットアレイと、フィルタユニットアレイの上に位置し、各マイクロレンズは一つのフィルタユニット及び感光ユニットをカバーし、各感光ユニットは複数の感光画素を含む。即ち、一つのマイクロレンズが複数の感光画素に対応する。
【００５８】
Ｓ２０ステップにおいては、感光ユニットアレイの露光を制御し、感光ユニットアレイの出力を読み出し、同一感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報がそれぞれ個別に出力されるように制御する。
【００５９】
Ｓ３０ステップにおいては、感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別し、位相差情報を取得し、位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節する。
【００６０】
本発明の位相差オートフォーカス方法により、画像センサの各レンズが、一つのフィルタユニット及び複数の感光画素に対応する構造に基づいて、同一感光ユニットにおける感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力する。デフォーカス状態である場合、各感光ユニットが異なる方向の光線信号を取得することができる。位相差オートフォーカスに条件を提供し、さらに位相差情報を取得し、位相差オートフォーカスを実現することができる。
【００６１】
以下に、本発明のさらなる態様の実施例における結像装置を説明する。
【００６２】
図９は本発明の一つの実施例による結像装置のブロック図である。図９に示すように、当該結像１０００は、上記方面の画像センサ１００及び制御モジュール２００を含む。
【００６３】
制御モジュール２００は、モード選択コマンドに基づいて出力モードを決定し、感光ユニットアレイの露光を制御し、感光ユニットアレイの出力を読み出す。第１出力モードを選択する場合、制御モジュール２００は、同一感光ユニットにおける感光画素の画素情報を合併して出力するように制御する。
【００６４】
本発明における結像装置は、画像センサの各レンズが、一つのフィルタユニット及び複数の感光画素に対応する構造に基づいて、第１出力モードを選択する場合、制御モジュールが、同一感光ユニットにおける感光画素の画素情報を合併して出力する。関連技術における単一の感光ユニットの出力に比べて、結像の敏感度及び信号雑音比を高め、画面の品質を高めことができる。
【００６５】
本発明の実施例において、第２出力モードを選択する場合、制御モジュール２００は、同一感光ユニットにおける感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力するように制御する。制御モジュール２００は、感光ユニットにおける感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別して、結像の位相差情報を取得し、位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節する。
【００６６】
本発明の他の態様においては、端末をさらに提供する。図１０に示すように、当該端末２０００は、上記方面の実施例における結像装置１０００を含む。当該端末２０００は撮影することができ、結像の品質を向上させ、位相検出機能を有する。
【００６７】
以下に、図面を参照して本発明の他の態様の実施例により提供された結像装置１０００を説明する。当該結像装置１００は、画像センサ１００と制御モジュール２００とを含む。
【００６８】
制御モジュール２００は、画像センサ１００の感光ユニットアレイの露光を制御し、感光ユニットアレイの出力を読み出し、同一感光ユニットにおける感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力し、感光ユニットにおける感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別し、結像の位相差情報を取得し、位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節する。
【００６９】
本発明の結像装置１０００により、画像センサ１００の各レンズが、一つのフィルタユニット及び複数の感光画素に対応する構造に基づいて、制御モジュール２００は、同一感光ユニットにおける感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力する。デフォーカス状態である場合、各感光ユニットが異なる方向の光線信号を取得することができ、位相差オートフォーカスに条件を提供し、さらに位相差情報を取得し、位相差オートフォーカスの実現に基礎を築く。
【００７０】
以下に、図面を参照して本発明の他の態様の実施例により提供された端末２０００を説明する。当該端末２０００は、上記他の態様の実施例における結像装置１０００を含み、当該端末２０００は位相差オートフォーカス機能を有する。
【００７１】
具体的に、端末２０００は携帯電話を含むが、これに限定されるものではない。
【００７２】
結像装置１０００は、携帯電話のフロントカメラを含むことができ、位相差情報に基づいて焦点調節の距離情報を取得し、焦点調節の距離情報に基づいてフロントカメラの距離を調節し、位相差オートフォーカスを実現することができる。
【００７３】
上記態様の実施例における画像センサを説明する。画像センサは、感光ユニットアレイと、感光ユニットアレイに配置されたフィルタユニットアレイと、フィルタユニットアレイの上に位置し、各マイクロレンズは一つのフィルタユニット及び感光ユニットをカバーし、各感光ユニットは複数の感光画素を含むマイクロレンズアレイと、を含む。以下に、図面を参照して本発明の実施例により提供された結像方法を説明する。
【００７４】
図１１は本発明の実施例による結像方法のフローチャートであり、図９に示すように、当該結像方法は、Ｓ１ステップとＳ２ステップとを含む。
【００７５】
Ｓ１ステップにおいては、感光ユニットアレイの出力を読み出す。
【００７６】
Ｓ２ステップにおいては、同一感光ユニットにおける感光画素の出力を加算して当該感光ユニットの画素値を取得し、合併画像を生成する。
【００７７】
本発明の実施形態における結像方法は、仮に最初の各感光ユニットの出力をＳとし、雑音をＮとし、感光ユニットはＭ個の感光ユニットを含むとした場合、感光ユニットの画素値がｎ＊ｍ＊Ｓとなり、感光ユニットの雑音が
【数１】
2018509061.tif 000003
となる、ｎ＝２、ｍ＝２である場合、感光ユニットの雑音がｎ＊ｍ＊Ｎ/２程度となる。
従って、感光ユニットの輝度が低輝度の環境で向上させられるうえに、信号雑音比も高
められる。
【００７８】
図１２を参照して、いくつかの実施形態において、各前記感光ユニットは、２＊２個の感光画素を含み、画像センサはレジスタを含み、Ｓ２ステップは、Ｓ２０１ステップとＳ２０２ステップとをさらに含む。
【００７９】
Ｓ２０１ステップにおいて、ｋ行目及びｋ＋１行目の感光画素の出力を取得するとともに、レジスタに記憶する。このとき、ｋ＝２ｎ-１であり、ｎが自然数であり、ｋ+１が感光画素の総行数の以下である。
【００８０】
Ｓ２０２ステップにおいては、レジスタからｋ行目及びｋ＋１行目の感光画素の出力を抽出し、同一感光ユニットにおける感光画素の出力を加算して感光ユニットの画素値を取得する。
【００８１】
このようにすることで、レジスタを十分利用することにより、感光画素の出力の読み出し、バッファー及び合成のプロセスを実現することができる。
【００８２】
図１３を参照して、いくつかの実施形態において、Ｓ２ステップは、感光画素により発生されたアナログ信号の出力をデジタル信号の出力に変換するＳ３０１ステップと、同一感光ユニットにおける感光画素の出力を加算して感光ユニットの画素値を取得するＳ３０２ステップと、をさらに含む。
【００８３】
このようにすることで、一つは、一般にデジタル信号処理チップである画像処理モジュールは、画像センサの出力を直接処理することができる。もう一つは、回路を介して画像センサのアナログ信号フォーマットの出力を直接処理するいくつかの案に比べて、画像の情報を比較的よく保留することができる。例えば、１６Ｍ画素の画像センサにとって、本発明の実施形態における結像方法は、４Ｍ画素（２＊２の画素を合成する）の合併画像を生成することができるし、１６Ｍ画素（即ち、合成しない）の元画像を生成することもできる。
【００８４】
本発明のさらなる態様においては、モバイル端末をさらに提供する。当該モバイル端末は、ハウジングと、プロセッサと、メモリと、回路基板と、電源回路と、を含む。前記回路基板は、前記ハウジングにより囲まれた空間内部に配置され、前記プロセッサと前記メモリとは、前記回路基板に設けられ、前記電源回路は、前記モバイル端末の各回路又は部品への給電に用いられ、前記メモリは、実行可能なプログラムコードを記憶し、前記プロセッサは、前記メモリに記憶された実行可能なプログラムコードを読み出すことにより、前記実行可能なプログラムコードに対応するプログラムを実行し、上記方面における結像方法を実行する。
【００８５】
本発明の実施例において、その中に記憶されたコマンドを有するコンピュータ読取可能記憶媒体をさらに提供する。モバイル端末のプロセッサが前記コマンドを実行する時に、前記モバイル端末が図１１に示した本発明の実施例を参照した結像方法を実行する。
【００８６】
説明する必要があるのは、本文において、例えば第１及び第２などの関係用語が、一つの実体又は操作と、もう一つの実体又は操作と、を区別することだけに使われ、必ずしもこれらの実体又は操作の間にあらゆるこのような実際の関係又は順序が存在するのを要求又は示唆するわけではない。また、「含む」及び「含まれる」という用語又はその他のあらゆる変体は、非排他的な包括をカバーするものであり、一連の要素を含むステップ、方法、物又は設備がそれらの要素だけを含むだけではなく、明確に挙げられなかったその他の要素も含み、このようなステップ、方法、物又は設備が固有する要素も含むことを意味する。多くの限定がない場合、「ひとつの……を含む」というセンテンスに限定された要素について、前記要素を含むステップ、方法、物又は設備において、他の同じな要素が存在するのを排除するわけではない。
【００８７】
フローチャートで表された、又はここでその他の形態で説明された論理及び／又はステップは、例えば、論理機能の実現に用いられる実行可能な定配列表だと思われてもよく、あらゆるコンピュータ読取可能媒体において具体的に実現されることができ、コマンド実行システム、装置又は設備（例えば、コンピュータをベースにしたシステム、プロセッサを含むシステム又はコマンド実行システム、装置又は設備からコマンドを取り且つコマンドを実行するその他のシステム）により使用され、又はこれらのコマンド実行システム、装置又は設備に合わせて使用される。本明細書について、「コンピュータ読取可能媒体」は、プログラムを包括、記憶、通信、伝播又は伝送することができる、コマンド実行システム、装置又は設備に使用される、又はこれらのコマンド実行システム、装置又は設備に合わせて使用されるあらゆる装置であってもよい。コンピュータ読取可能媒体は、さらに具体的な例（包括的でないリスト）で示すと、一又は複数の配線を有する電気的接続部（電子装置）と、携帯式コンピュータディスクカートリッジ（磁気装置）と、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）と、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）と、消去可能編集可能な読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）と、光ファイバ装置と、携帯式ディスク読み出し専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）と、を含む。なお、コンピュータ読取可能媒体は、その上に前記プログラムがプリントされることのできる紙、又はその他の適切な媒体でさえればよい。なぜならば、例えば、紙又はその他の媒体を光学的なスキャンし、そして編集、解釈し、又は必要な時にその他の適切な方式で処理することにより、電子方式で前記プログラムを取得し、それをコンピュータメモリに記憶するからである。
【００８８】
理解すべきなのは、本発明の各部分がハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はこれらの組み合わせによって実現されることである。上記の実施形態において、複数のステップ又は方法が、メモリに記憶される、且つ適切なコマンド実行システムにより実行されるソフトウェア又はファームウェアで実現される。例えば、ハードウェアで実現するなら、もう一つの実施例でと同じく、本分野の下記周知技術のいずれか又はこれらの組み合わせで実現することができる。データ信号の論理機能を実現する論理ゲート回路に使われる離散的論理回路を有し、論理ゲート回路を組み合わせる適切な専用集成回路、プログラマブル・ゲート・アレイ（ＰＧＡ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などを有する。
【００８９】
説明する必要があるのは、本発明の説明において、「一つの実施例」、「一部の実施例」、「例」、「示例」、「具体的な例」、或いは「一部の例」などの用語を参考した説明は、該実施例或いは例に結合して説明された具体的な特徴、構成、材料又は特徴が、本発明の少なくとも一つの実施例或いは例に含まれることである。本明細書において、上記用語に対する例示的な説明は、必ずしも同じ実施例或いは例を示すことではない。また、説明された具体的な特徴、構成、材料又は特徴は、いずれか一つ又は複数の実施例又は例において適切に結合することができる。なお、お互いに矛盾しない場合、当業者は本明細書で説明された異なる実施例又は例、及び異なる実施例又は例の特徴を合わせる、及び組み合わせることができる。
【００９０】
本発明の説明において、「一つの実施例」、「一部の実施例」、「例」、「示例」、「具体的な例」、或いは「一部の例」などの用語を参考した説明とは、該実施例或いは例に結合して説明された具体的な特徴、構成、材料又は特徴が、本発明の少なくとも一つの実施例或いは例に含まれることである。本明細書において、上記用語に対する例示的な説明は、必ずしも同じ実施例或いは例を示すことではない。また、説明された具体的な特徴、構成、材料又は特徴は、いずれか一又は複数の実施例又は例において適切に結合することができる。なお、お互いに矛盾しない場合、当業者は本明細書で説明された異なる実施例又は例、及び異なる実施例又は例の特徴を合わせる、及び組み合わせることができる。
【００９１】
以上、本発明の実施例を示して説明したが、理解できるのは、上記実施例は例示的なものであり、本発明を限定するものであると理解してはいけなく、普通の当業者は、本発明の範囲内で、上記実施例に対して変化、修正、置き換え及び変形を行うことができる。
【符号の説明】
【００９２】
２０００                端末
１０００                結像装置
１００                  画像センサ
１０                    感光ユニットアレイ
２０                    フィルタアレイ
３０                    マイクロレンズアレイ
１１０                  感光画素
２１                    フィルタユニット
３１                    マイクロレンズ
２２                    フィルタ構造
【図１】
2018509061.tif 000004
【図２】
2018509061.tif 000005
【図３】
2018509061.tif 000006
【図４】
2018509061.tif 000007
【図５】
2018509061.tif 000008
【図６】
2018509061.tif 000009
【図７】
2018509061.tif 000010
【図８】
2018509061.tif 000011
【図９】
2018509061.tif 000012
【図１０】
2018509061.tif 000013
【図１１】
2018509061.tif 000014
【図１２】
2018509061.tif 000015
【図１３】
2018509061.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成29年8月3日(2017.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像センサの画素情報の出力方法であって、
前記画像センサは、
感光ユニットアレイと、フィルタユニットアレイと、マイクロレンズアレイと、を含み、
前記フィルタユニットアレイは、前記感光ユニットアレイと前記マイクロレンズアレイとの間に設けられ、
前記感光ユニットアレイは、複数の感光画素を含み、
前記フィルタユニットアレイは、複数のフィルタユニットを含み、
前記マイクロレンズアレイは、複数のマイクロレンズを含み、
前記各マイクロレンズは、一つのフィルタユニット及び感光ユニットをカバーし、各感光ユニットは、複数の感光画素を含み、
前記方法は、
モード選択コマンドに基づいて出力モードを決定するステップと、
前記感光ユニットアレイの露光を制御し、前記感光ユニットアレイの出力を読み出し、
前記出力モードが第１出力モードである場合、同一の前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報を合併して出力するステップと、を含むことを特徴とする画像センサの画素情報の出力方法。
【請求項２】
前記出力モードが第２出力モードである場合、同一の前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記出力モードが第２出力モードである場合、
前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別し、結像の位相差情報を取得するステップと、
前記位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節するステップと、を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
画像センサを提供し、
前記画像センサは、感光ユニットアレイと、フィルタユニットアレイと、マイクロレンズアレイと、を含み、
前記フィルタユニットアレイは、前記感光ユニットアレイと前記マイクロレンズアレイとの間に設けられ、
前記感光ユニットアレイは、複数の感光画素を含み、
前記フィルタユニットアレイは、複数のフィルタユニットを含み、
前記マイクロレンズアレイは、複数のマイクロレンズを含み、
各マイクロレンズは一つのフィルタユニット及び感光ユニットをカバーし、各感光ユニットは複数の感光画素を含む位相差オートフォーカス方法であって、
該方法は、
前記感光ユニットアレイの露光を制御し、前記感光ユニットアレイの出力を読み出し、同一の前記感光ユニットにおける感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力するステップと、
前記感光ユニットにおける感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別して、結像の位相差情報を取得し、前記位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節するステップと、を含むことを特徴とする位相差オートフォーカス方法。
【請求項５】
感光ユニットアレイと、前記感光ユニットアレイに配置されたフィルタユニットアレイと、マイクロレンズアレイと、を含み、
前記フィルタユニットアレイは、前記感光ユニットアレイと前記マイクロレンズアレイとの間に設けられ、
前記感光ユニットアレイは、複数の感光画素を含み、
前記フィルタユニットアレイは、複数のフィルタユニットを含み、
前記マイクロレンズアレイは、複数のマイクロレンズを含み、
各マイクロレンズは一つのフィルタユニット及び感光ユニットをカバーし、
各感光ユニットは複数の感光画素を含むことを特徴とする画像センサ。
【請求項６】
請求項５に記載の画像センサと、
モード選択コマンドに基づいて出力モードを決定し、前記画像センサの感光ユニットアレイの露光を制御し、前記感光ユニットアレイの出力を読み出し、前記出力モードが第１出力モードである場合、同一の感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報を合併して出力するように制御する制御モジュールと、を含むことを特徴とする結像装置。
【請求項７】
前記出力モードが第２出力モードである場合、前記制御モジュールは、同一の前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力するように制御することを特徴とする請求項６に記載の結像装置。
【請求項８】
第２出力モードを選択する場合、前記制御モジュールは、前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別して、結像の位相差情報を取得し、前記位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節することを特徴とする請求項６に記載の結像装置。
【請求項９】
請求項６から８のいずれかに記載の結像装置を含むことを特徴とする端末。
【請求項１０】
請求項５に記載の画像センサと、
前記画像センサの感光ユニットアレイの露光を制御し、前記感光ユニットアレイの出力を読み出し、同一の感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力し、前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別して、結像の位相差情報を取得し、前記位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節する制御モジュールと、を含むことを特徴とする結像装置。
【請求項１１】
画像センサの結像方法であって、
前記画像センサは、感光ユニットアレイと、フィルタユニットアレイと、マイクロレンズアレイと、を含み、
前記フィルタユニットアレイは、前記感光ユニットアレイと前記マイクロレンズアレイとの間に設けられ、
前記感光ユニットアレイは、複数の感光画素を含み、
前記フィルタユニットアレイは、複数のフィルタユニットを含み、
前記マイクロレンズアレイは、複数のマイクロレンズを含み、
各マイクロレンズは一つのフィルタユニット及び感光ユニットをカバーし、
各感光ユニットは複数の感光画素を含み、
前記画像処理方法は、
前記感光ユニットアレイの出力を読み出すステップと、
同一の前記感光ユニットの感光画素の出力を加算して前記感光ユニットの画素値を取得し、合併画像を生成するステップと、を含むことを特徴とする画像センサの結像方法。
【請求項１２】
各前記感光ユニットは、２＊２個の前記感光画素を含み、
前記画像センサは、レジスタを含み、
前記読み出しステップは、
ｋ行目及びｋ＋１行目の前記感光画素の出力を取得して前記レジスタに記憶し、ｋ＝２ｎ-１であり、ｎが自然数であり、ｋ+１が前記感光画素の総行数以下であるステップと、
前記レジスタから前記ｋ行目及びｋ＋１行目の前記感光ユニットの出力を抽出し、同一の前記感光ユニットの前記感光画素の出力を加算して前記感光ユニットの画素値を取得するステップと、を含むことを特徴とする請求項１１に記載の結像方法。
【請求項１３】
前記読み出しステップは、
前記感光画素により発生されたアナログ信号の出力をデジタル信号の出力に変換するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の結像方法。
【請求項１４】
ハウジングと、プロセッサと、メモリと、回路基板と、電源回路と、を含み、
前記回路基板は、前記ハウジングにより囲まれた空間内部に配置され、
前記プロセッサと前記メモリとは、前記回路基板に設けられ、
前記電源回路は、前記モバイル端末の各回路又は部品への給電に用いられ、
前記メモリは、実行可能なプログラムコードを記憶し、
前記プロセッサは、前記メモリに記憶された実行可能なプログラムコードを読み出すことにより、前記実行可能なプログラムコードに対応するプログラムを実行する、請求項１１から１３のいずれかに記載の結像方法を実行することを特徴とするモバイル端末。
【請求項１５】
コンピュータ読取可能記録媒体であって、その中に記憶されたコマンドを有し、
モバイル端末のプロセッサが前記コマンドを実行する時に、前記モバイル端末が請求項１１から１３のいずれかに記載の結像方法を実行することを特徴とするコンピュータ読取可能記録媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権情報
本出願は、２０１５年１２月１８日に中国国家知識産権局に提出された特許出願番号が２０１５１０９６３２４２．５である特許出願の優先権及び権益を主張するものであり、当該中国特許出願の全内容は参照により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
本発明は、画像設備技術に関し、特に画像センサの画素情報の出力方法及び位相差オートフォーカス方法、画像センサ、結像装置及び端末に関する。
【背景技術】
【０００３】
現在、携帯電話のカメラに使用されるセンサの画素構造は、いずれも一つのマイクロレンズが一つの画素ユニットに対応するものである。これには、二つの問題が存在している。一つは、携帯電話のカメラにおけるセンサの画素ユニットのサイズがますます小さくなっているため、センサの結像敏感度及びＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ、信号雑音比）を高める必要があり、画面の結像の品質には不利なことである。もう一つは、マイクロレンズは、あらゆる方向からの光線を受け入れ、同一画素ユニットの結像に使用するため、画素ユニットが、受け入れられた光線の方向を区別することができず、位相差検出の条件を満たすことができず、位相差ピント合わせに基礎を築くことができないことである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、関連技術における少なくとも一つの技術的課題をある程度解決することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の一態様において、画像センサの画素情報の出力方法を提供する。前記画像センサは、感光ユニットアレイと、前記感光ユニットアレイに配置されたフィルタユニットアレイと、前記フィルタユニットアレイの上に位置し、各マイクロレンズは一つのフィルタユニット及び感光ユニットをカバーし、各感光ユニットは複数の感光画素を含むマイクロレンズアレイと、を含み、前記方法は、モード選択コマンドに基づいて出力モードを決定するステップと、前記感光ユニットアレイの露光を制御し、前記感光ユニットアレイの出力を読み出し、第１出力モードを選択する場合、同一の前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報を合併して出力するステップと、を含む。
【０００６】
本発明の画像センサの画素情報の出力方法により、各レンズが一つのフィルタユニット及び複数の感光画素に対応する構造に基づいて、第１出力モードを選択する場合、同一感光ユニットにおける感光画素の画素情報を合併して出力することにより、関連技術における単一の感光ユニットの出力に比べて、結像の敏感度及び信号雑音比を高め、画面の品質を高めことができる。
【０００７】
本発明の一部の実施例において、第２出力モードを選択する場合、同一の前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力する。
【０００８】
さらに、前記第２出力モードを選択する場合、前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別して、位相差情報を取得し、前記位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節する。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の一態様の実施例において、位相差オートフォーカス方法を提供する。当該方法は、感光ユニットアレイと、前記感光ユニットアレイに配置されたフィルタユニットアレイと、前記フィルタユニットアレイの上に位置し、各マイクロレンズは一つのフィルタユニット及び感光ユニットをカバーし、各感光ユニットは複数の感光画素を含むマイクロレンズアレイと、を含む画像センサを提供するステップと、前記感光ユニットアレイの露光を制御し、前記感光ユニットアレイの出力を読み出し、同一の前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力するステップと、前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別し、位相差情報を取得して、前記位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節するステップと、を含む。
【００１０】
本発明の位相差オートフォーカス方法により、画像センサの、各レンズが一つのフィルタユニット及び複数の感光画素に対応する構造に基づいて、同一感光ユニットにおける感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力し、デフォーカス状態である場合、感光ユニットが異なる方向の光線信号を取得することができる。位相差オートフォーカスに条件を提供し、さらに位相差情報を取得し、位相差オートフォーカスを実現することができる。
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のさらなる一態様の実施例において、画像センサを提供する。当該画像センサは、感光ユニットアレイと、前記感光ユニットアレイに配置されたフィルタユニットアレイと、前記フィルタユニットアレイの上に位置し、各マイクロレンズは一つのフィルタユニット及び感光ユニットをカバーし、各感光ユニットは複数の感光画素を含むマイクロレンズアレイと、を含む。
【００１２】
本発明の画像センサは、各レンズが一つのフィルタユニット及び複数の感光画素に対応する構造に基づいて、画面の品質向上及び位相差オートフォーカスの条件満足にハードウェアという基礎を築く。
【００１３】
本発明の一部の実施例において、前記感光ユニットは２＊２個の前記感光画素を含む。
【００１４】
本発明の一部の実施例において、前記フィルタユニットアレイはべイヤーアレイを含む。
【００１５】
本発明の他の態様の実施例において、結像装置を提供する。当該結像装置は、上記画像センサと、モード選択コマンドに基づいて出力モードを決定し、前記画像センサの感光ユニットアレイの露光を制御し、前記感光ユニットアレイの出力を読み出し、第１出力モードを選択する場合、同一の前記感光ユニットにおける感光画素の画素情報を合併して出力するように制御する制御モジュールと、を含む。
【００１６】
本発明の結像装置は、画像センサの、各レンズが一つのフィルタユニット及び複数の感光画素に対応する構造に基づいて、第１出力モードを選択する場合、制御モジュールは、同一感光ユニットにおける感光画素の画素情報を合併して出力することで、関連技術における単一の感光ユニットの出力に比べて、結像の敏感度及び信号雑音比を高め、画面の品質を高めことができる。
【００１７】
第２出力モードを選択する場合、前記制御モジュールは、同一の前記感光ユニットにおける感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力するように制御する。
【００１８】
本発明の一部の実施例において、第２出力モードを選択する場合、前記制御モジュールは、前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別して、位相差情報を取得し、前記位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節する。
【００１９】
前記結像装置に基づいて、本発明の他の態様において、上記結像装置を含む端末をさらに提供する。
【００２０】
当該端末は、撮影することができ、結像の品質を向上させ、位相検出機能を有する。
【００２１】
本発明の他の態様において、上記の画像センサ及び制御モジュールを含む結像装置を提供する。前記制御モジュールは、前記感光ユニットアレイの露光を制御し、前記感光ユニットアレイの出力を読み出し、同一の前記感光ユニットにおける複数の感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力し、前記感光ユニットにおける感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別して、位相差情報を取得し、前記位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節する。
【００２２】
本発明の結像装置により、画像センサの、各レンズが一つのフィルタユニット及び複数の感光画素に対応する構造に基づいて、制御モジュールは、同一感光ユニットにおける感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力し、デフォーカス状態である場合、各感光ユニットが異なる方向の光線信号を取得することができ、位相差オートフォーカスに条件を提供し、さらに位相差情報を取得し、位相差オートフォーカスの実現に基礎を築く。
【００２３】
本発明のさらなる態様において、上記方面の結像装置を含む端末をさらに提供する。当該端末は、位相差オートフォーカスの機能を有する。
【００２４】
本発明の一部の実施例において、前記端末は携帯電話を含む。
【００２５】
本発明の一部の実施例において、前記結像装置は前記携帯電話のフロントカメラを含む。
【００２６】
本発明のさらなる態様において、画像センサの結像方法をさらに提供する。前記画像センサは、感光ユニットアレイと、前記感光ユニットアレイに配置されたフィルタユニットアレイと、前記フィルタユニットアレイの上に位置し、各マイクロレンズは一つのフィルタユニット及び感光ユニットをカバーし、各感光ユニットは複数の感光画素を含むマイクロレンズアレイと、を含み、前記画像処理方法は、前記感光ユニットアレイの出力を読み出すステップと、同一の前記感光ユニットの感光画素の出力を加算して前記感光ユニットの画素値を取得し、合併画像を生成するステップと、を含む。
【００２７】
感光ユニットの雑音は、合成される前の各感光画素の雑音の和より小さいので、この結像方法を用いて、低輝度で信号雑音比、輝度、解像度が比較的高く、雑音が比較的少ない画像を取得することができる。
【００２８】
少なくとも一つの実施例において、各前記感光ユニットは、２＊２個の前記感光画素を含み、前記画像センサはレジスタを含み、前記読み出しステップは、ｋ行目及びｋ＋１行目の前記感光画素の出力を取得して前記レジスタに記憶する。このとき、ｋ＝２ｎ-１であり、ｎが自然数であり、ｋ+１が前記感光画素の総行数の以下であるステップと、前記レジスタから前記ｋ行目及びｋ＋１行目の前記感光ユニットの出力を抽出し、同一の前記感光ユニットの前記感光画素の出力を加算して前記感光ユニットの画素値を取得するステップと、を含む。
【００２９】
少なくとも一つの実施例において、前記読み出しステップは、前記感光画素により発生されたアナログ信号の出力をデジタル信号の出力に変換するステップをさらに含む。
【００３０】
本発明の他の態様において、モバイル端末をさらに提供する。当該モバイル端末は、ハウジングと、プロセッサと、メモリと、回路基板と、電源回路と、を含み、前記回路基板は、前記ハウジングにより囲まれた空間内部に配置され、前記プロセッサ及び前記メモリが前記回路基板に設けられ、前記電源回路が前記モバイル端末の各回路又は部品への給電に用いられ、前記メモリが実行可能なプログラムコードを記憶し、前記プロセッサが前記メモリに記憶された実行可能なプログラムコードを読み出すことにより、前記実行可能なプログラムコードに対応するプログラムを実行し、上記結像方法を実行する。
【００３１】
本発明の実施例におけるモバイル端末は前記画素ユニットアレイの出力を読み出すことにより、同一感光ユニットにおける感光画素の出力を加算して当該感光ユニットの画素値を取得し、合併画像を生成する。感光ユニットの雑音は、合成される前の各感光画素の雑音の和より小さいので、低輝度で信号雑音比、輝度、解像度が比較的高く、雑音が比較的少ない画像を取得することができる。
【００３２】
本発明の他の態様の実施例において、その中に記憶されたコマンドを有するコンピュータ読取可能記憶媒体を提供する。モバイル端末のプロセッサが前記コマンドを実行する時に、前記モバイル端末が上記方面の実施例に記載の結像方法を実行する。
【００３３】
本発明の付加的な特徴及び利点は、一部が下記の説明の中にあり、一部が下記の説明により、明らかになり、又は本発明の実践により、理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一つの実施例による画像センサのブロック図である。
【図２】本発明の一つの実施例による、べイヤーアレイを用いたフィルタユニットアレイの概略図である。
【図３】本発明の一つの実施例による、べイヤーアレイを用いたフィルタユニットアレイの概略図である。
【図４】本発明の一つの実施例による、画像センサの画素情報の出力方法のフローチャートである。
【図５】本発明の一つの具体的な実施例による結像の概略図である。
【図６】関連技術における結像の概略図である。
【図７】の（１）および（２）関連技術による結像される光線の入力概略図である。
【図８】本発明の一つの実施例による位相差オートフォーカス方法のフローチャートである。
【図９】本発明の一つの実施例による結像装置のブロック図である。
【図１０】本発明の一つの実施例による端末のブロック図である。
【図１１】本発明の実施例による結像方法のフローチャートである。
【図１２】本発明の一つの実施例による結像方法のフローチャートである。
【図１３】本発明のもう一つの実施例による結像方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に、本発明の実施例を詳しく説明する。前記実施例の例が図面に示されるが、同一または類似する符号は、常に、相同又は類似の部品、又は相同又は類似の機能を有する部品を表す。以下に、図面を参照しながら説明される実施例は例示的なものであり、本発明を解釈するために用いられ、本発明を限定するものと理解されてはならない。
【００３６】
携帯電話のカメラの結像敏感度及び信号雑音比を高めるとともに、位相差の検出を実現するために、本発明の実施例においては、複数の感光画素が一組形成され、一つのマイクロレンズを併用することにより、一組の感光画素の内部にある各感光画素の画素情報をそれぞれ読み出し、結像光線を区別する。複数の感光画素を合成して結像することにより、比較的高い結像敏感度及び信号雑音比に達するとともに、光線の入射方向の違いにより、相対的な位相差情報の検出機能を実現することができる。
【００３７】
図１は本発明の一つの実施例による画像センサのブロック図であり、図１に示すように、当該画像センサ１００は、感光ユニットアレイ１０と、フィルタユニットアレイ２０と、マイクロレンズアレイ３０と、を含む。
【００３８】
前記フィルタユニットアレイ２０は、前記感光ユニットアレイ１０と前記マイクロレンズアレイ３０との間に設けられる。前記感光ユニットアレイ１０は、複数の感光画素を含む。前記フィルタユニットアレイ２０は、複数のフィルタユニット２１を含む。前記マイクロレンズアレイ３０は、複数のマイクロレンズ３１を含む。各マイクロレンズ３１が一つのフィルタユニット２１及び感光ユニットをカバーする。各感光ユニットが、複数の感光画素１１０を含み、例えば、本発明の一つの実施例において、感光ユニットが２＊２個の感光画素１１０を含む。
【００３９】
いくつかの実施形態において、フィルタユニットアレイ２０は、べイヤーアレイ（Ｂａｙｅｒ  ｐａｔｔｅｒｎ）を含む。べイヤー構造を用いることで、伝統的な、べイヤー構造に対するアルゴリズムで画像信号を処理することができるため、ハードウェア構造を大きく調整する必要はない。
【００４０】
図２及び図３に示すように、べイヤー構造において、２＊２個のフィルタユニット２１によりフィルタ構造２２が構成される。２＊２個のフィルタユニット２１はそれぞれ緑、赤、青、緑のフィルタユニット２１である。伝統的なフィルタユニットアレイ２０の構造において、各フィルタユニット２１が一つの感光画素１１０及び画像画素に対応する。本発明の実施形態において、フィルタユニットアレイ２０はべイヤー構造を用いるが、異なるのは、各フィルタユニット２１が複数の感光画素１１０、例えば、四つの感光画素１１０に対応し、即ち、複数の感光画素１１０が同じ色のフィルタユニット２１に対応することである。
【００４１】
かいつまんで言うと、本発明の実施例における画像センサ１００においては、複数の感光画素１１０が一組に形成され、一つのマイクロレンズ３１を併用する。言い換えると、現在の画像センサ内における一つのマイクロレンズが一つの感光画素に対応する構造を、一つのマイクロレンズ３１が複数の感光画素１１０に対応する構造に変更し、当該一組の感光画素１１０（即ち、感光ユニット内）のうちのひとつの感光画素１１０が同じ色のフィルタユニット２１に対応する。
【００４２】
以下に、図１の画像センサの構造に基づいて、本発明の実施例における画像センサの画素情報の出力方法を説明する。図４は本発明の一つの実施例による画像センサの画素情報の出力方法のフローチャートである。図４に示すように、当該方法は、以下のＳ１ステップと、Ｓ２ステップとを含む。
【００４３】
Ｓ１ステップにおいては、モード選択コマンドに基づいて出力モードを決定する。
【００４４】
本発明の実施例において、出力モジュールは、第１出力モードと、第２出力モードと、を含む。第１出力モードが結像の敏感度及び信号雑音比を高める面に対して提供された出力モードと理解されても良く、第２出力モードが位相差オートフォーカス及び被写界深度情報のテスト面に対して提供された出力モードと理解されてもよい。
【００４５】
Ｓ２ステップにおいては、感光ユニットアレイ１０の露光を制御し、感光ユニットアレイ１０の出力を読み出す。第１出力モードを選択する場合、同一感光ユニットにおける複数の感光画素１１０の画素情報を合併して出力する。
【００４６】
具体的に、同一マイクロレンズに対応する感光ユニット内における複数の感光画素の画素情報が合成されて出力される場合、一つのマイクロレンズが一つの感光画素に対応する出力信号に比べて、複数、例えばＮ個の感光画素を合成した出力信号は、Ｎ倍を増大することに相当する。雑音が信号の平方根と正比例となる。即ち、ｎｏｓｉｅ∝(Ｓｉｇｎａｌ)１/２であるため、信号が最初のＮ倍になり、雑音が当初のＮ１/２しかなくなるので、画像の結像敏感度及び信号雑音比は共に相応的に向上する。
【００４７】
図５は本発明の一つの実施例による結像光線の概略図であり、一つのマイクロレンズ１１２が一つのフィルタユニット１１３及び四つの感光画素１１１に対応する。図６は関連技術における結像光線の概略図であり、一つのマイクロレンズが一つのフィルタユニット及び一つの感光画素に対応する。図１及び図５に示すように、四つの感光画素情報が合成されて出力されれば、図６に示すように、信号が画素構造の出力信号の４倍になるが、雑音が図６の画素構造の２倍しかないため、画像の敏感度及び信号雑音比は共に相応的に向上する。
【００４８】
本発明の実施例における画像センサ１００の画素情報の出力方法では、各レンズが一つのフィルタユニット及び複数の感光画素に対応する構造に基づいて、第１出力モードを選択する場合、同一感光ユニットにおける感光画素の画素情報を合併して出力すると、関連技術における単一の感光画素の出力に比べて、結像の敏感度及び信号雑音比を高め、画面の品質を高めことができるのが分かる。
【００４９】
位相検出の条件を満たすために位相差オートフォーカス（Ｐｈａｓｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ：ＰＤＡＦ）を行い、第２出力モードを選択する場合、同一感光ユニットの複数の感光画素１１０の画素情報をそれぞれ個別に出力するように制御し、さらに感光ユニットにおける感光画素の画素情報に基づいて結像される光線を区別し、結像の位相差情報を取得し、位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節する。
【００５０】
関連知識により、以下のことが分かる。図６に示す画素構造、即ち、一つのマイクロレンズ１１２が一つのフィルタユニット及び一つの感光画素に対応する画素構造について、フォーカスする場合、図７（１）に示すように、結像光線がマイクロレンズを通過して感光画素に集まって結像する。デフォーカスする場合、図７（２）に示すように、結像光線が拡散し、各マイクロレンズが複数方向の光線を受け入れ、下方の対応する感光画素の結像に使用される。同一感光画素が受け入れる光線の方向を区別することができないため、位相検出の条件を満たすことができない。関連技術において、一般に、ＰＤＡＦ（Ｐｈａｓｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ、位相差オートフォーカス）を実現するために、画像センサ内の、隣接し、且つペアで設けられた感光画素構造設計（遮蔽画素ともいい、ｍａｓｋｅｄ  ｐｉｘｅｌｓ、遮蔽画素構造が普通の感光画素構造よりさらに複雑であり、通常、普通の感光画素の自身の構造を変更するか、または感光画素構造に一つの光線遮蔽部を個別に増やす必要があり、遮蔽画素に照射する複数の方向の光線における特定方向の光線が遮蔽画素の感光部分に到達することができないようにし、特定方向以外の光線が遮蔽画素の感光部分に到達することができる。言い換えると、遮蔽画素が通常、ペアで、隣接し、且つ対称的に設けられており、ペアで設けられる遮蔽画素が複数の方向の光線の分離に用いられる）を利用し、ペアで設けられた遮蔽画素に照射する複数の方向の結像ビームを、例えば、左右二つの部分に分離し、左右両部分の光線の結像後の位相差を比べることにより（即ち、ペアで設けられた遮蔽画素の出力を取得することにより）、レンズの移動が必要な距離を計算する。
【００５１】
本発明の実施例において、各マイクロレンズ３１は一つのフィルタユニット２１及び感光ユニットをカバーする。各感光ユニットは複数の感光画素１１０を含み、即ち、各マイクロレンズ３１が複数の感光画素１１０に対応することに基づいて、各マイクロレンズ３１が受け入れた複数の光線は複数の感光画素１１０の結像に用いられる。同一感光ユニットにおける複数の感光画素１１０の画素情報がそれぞれ個別に出力されるのを制御し、複数の方向の光線信号を取得することができる。上記構造が結像ビームを分離する役割を果たしたのが分かる。そして各感光ユニットにおける複数の感光画素１１０の画素情報の出力に基づいて結像光線を認識し、異なる方向の光線信号を比べることにより、結像画像の位相差情報を取得することができる。さらに位相差情報に基づいて撮影物体の距離情報を取得し、位相差オートフォーカス及び被写界深度情報のテストにデータ基礎を提供する。明らかに、本発明の実施例において、マイクロレンズアレイ３０と、フィルタユニット２０と、感光アレイ１０との結合設計を利用するだけで、相対フォーカスの検出を実現することができ、普通の感光画素の自身構造を変更するか感光画素構造に一つの光線遮蔽部を個別に増やす必要がなく、位相フォーカスの検出の実現方式もさらに簡単になる。
【００５２】
例えば、図５に示すように、各感光ユニットの四つの感光画素１１１の画素情報がそれぞれ読み出された時に、四つの感光画素１１１の画素情報の出力に基づいて、異なる方向の光線信号、例えば、上、下、左、右の光線信号を取得することができる。異なる方向の光線信号を比べることにより、画像の全体の位相差情報を取得することができ、さらに位相差情報をフォーカスの距離情報に変換し、フォーカスの距離情報に基づいてカメラの位置を調節し、位相オートフォーカスを実現することができる。
【００５３】
かいつまんで言うと、本発明の実施例における画像センサ１００の画素情報の出力方法は、各マイクロレンズ３１が複数の感光画素１１０に対応する設置に基づいて、二種類の作動状態を実現することができる。一つの作動状態では、各感光ユニットにおける複数の感光画素１１０の画素情報が合成されて出力されることにより、画面の品質を高めることができる。もう一つの作動状態では、各感光ユニットにおける複数の感光画素１１０の画素情報が個別に出力され、感光画素間の情報を比べることにより、位相差情報を取得し、位相差オートフォーカス及び被写界深度情報のテストにデータ基礎を提供する。
【００５４】
以下に、本発明の一態様の実施例で提供された位相差オートフォーカス方法を説明する。
【００５５】
図８は本発明の一つの実施例による位相差オートフォーカス方法のフローチャートである。図８に示すように、当該位相差オートフォーカス方法は、以下のＳ１０〜Ｓ３０ステップを含む。
【００５６】
Ｓ１０ステップにおいては、画像センサ１００を提供する。
【００５７】
画像センサ１００は、感光ユニットアレイ１０と、感光ユニットアレイ１００に配置されたフィルタユニットアレイ３０と、マイクロレンズアレイ３０を含む。感光ユニットアレイ１０は、フィルタユニットアレイ３０の上に位置し、マイクロレンズ３１は、フィルタユニットアレイ３０に位置し、フィルタユニットアレイ２０は、感光ユニットアレイ１０と前記マイクロレンズアレイ３０との間に設けられる。感光ユニットアレイ１０は、複数の感光画素１１０を含む。フィルタユニットアレイ２０は、複数のフィルタユニット２１を含む。マイクロレンズアレイ３０は、複数のマイクロレンズ３１を含む。各マイクロレンズ３１は一つのフィルタユニット２１及び感光ユニットをカバーし、各感光ユニットは複数の感光画素１１０を含む。即ち、一つのマイクロレンズ３１が複数の感光画素１１０に対応する。
【００５８】
Ｓ２０ステップにおいては、感光ユニットアレイの露光を制御し、感光ユニットアレイ１０の出力を読み出し、同一感光ユニットにおける複数の感光画素１１０の画素情報がそれぞれ個別に出力されるように制御する。
【００５９】
Ｓ３０ステップにおいては、感光ユニットにおける複数の感光画素１１０の画素情報に基づいて結像される光線を区別し、位相差情報を取得し、位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節する。
【００６０】
本発明の位相差オートフォーカス方法により、画像センサ１００の各レンズ３１が、一つのフィルタユニット２１及び複数の感光画素１１０に対応する構造に基づいて、同一感光ユニットにおける感光画素１１０の画素情報をそれぞれ個別に出力する。デフォーカス状態である場合、各感光ユニットが異なる方向の光線信号を取得することができる。位相差オートフォーカスに条件を提供し、さらに位相差情報を取得し、位相差オートフォーカスを実現することができる。
【００６１】
以下に、本発明のさらなる態様の実施例における結像装置１０００を説明する。
【００６２】
図９は本発明の一つの実施例による結像装置１０００のブロック図である。図９に示すように、当該結像装置１０００は、上記方面の画像センサ１００及び制御モジュール２００を含む。
【００６３】
制御モジュール２００は、モード選択コマンドに基づいて出力モードを決定し、感光ユニットアレイ１０の露光を制御し、感光ユニットアレイ１０の出力を読み出す。第１出力モードを選択する場合、制御モジュール２００は、同一感光ユニットにおける感光画素１１０の画素情報を合併して出力するように制御する。
【００６４】
本発明における結像装置１０００は、画像センサ１００の各レンズ３１が、一つのフィルタユニット２１及び複数の感光画素１１０に対応する構造に基づいて、第１出力モードを選択する場合、制御モジュールが、同一感光ユニットにおける感光画素の画素情報を合併して出力する。関連技術における単一の感光画素１１１の出力に比べて、結像の敏感度及び信号雑音比を高め、画面の品質を高めことができる。
【００６５】
本発明の実施例において、第２出力モードを選択する場合、制御モジュール２００は、同一感光ユニットにおける感光画素１１０の画素情報をそれぞれ個別に出力するように制御する。制御モジュール２００は、感光ユニットにおける感光画素１１０の画素情報に基づいて結像される光線を区別して、結像の位相差情報を取得し、位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節する。
【００６６】
本発明の他の態様においては、端末２０００をさらに提供する。図１０に示すように、当該端末２０００は、上記方面の実施例における結像装置１０００を含む。当該端末２０００は撮影することができ、結像の品質を向上させ、位相検出機能を有する。
【００６７】
以下に、図面を参照して本発明の他の態様の実施例により提供された結像装置１０００を説明する。当該結像装置１００は、画像センサ１００と制御モジュール２００とを含む。
【００６８】
制御モジュール２００は、画像センサ１００の感光ユニットアレイ１０の露光を制御し、感光ユニットアレイ１０の出力を読み出し、同一感光ユニットにおける感光画素１１０の画素情報をそれぞれ個別に出力し、感光ユニットにおける感光画素１１０の画素情報に基づいて結像される光線を区別し、結像の位相差情報を取得し、位相差情報に基づいて、位相差オートフォーカスを調節する。
【００６９】
本発明の結像装置１０００により、画像センサ１００の各レンズ３１が、一つのフィルタユニット２１及び複数の感光画素１１０に対応する構造に基づいて、制御モジュール２００は、同一感光ユニットにおける感光画素の画素情報をそれぞれ個別に出力する。デフォーカス状態である場合、各感光ユニットが異なる方向の光線信号を取得することができ、位相差オートフォーカスに条件を提供し、さらに位相差情報を取得し、位相差オートフォーカスの実現に基礎を築く。
【００７０】
以下に、図面を参照して本発明の他の態様の実施例により提供された端末２０００を説明する。当該端末２０００は、上記他の態様の実施例における結像装置１０００を含み、当該端末２０００は位相差オートフォーカス機能を有する。
【００７１】
具体的に、端末２０００は携帯電話を含むが、これに限定されるものではない。
【００７２】
結像装置１０００は、携帯電話のフロントカメラを含むことができ、位相差情報に基づいて焦点調節の距離情報を取得し、焦点調節の距離情報に基づいてフロントカメラの距離を調節し、位相差オートフォーカスを実現することができる。
【００７３】
上記態様の実施例における画像センサ１００を説明する。画像センサ１００は、感光ユニットアレイ１０と、フィルタユニットアレイ２０と、マイクロレンズアレイ３０と、を含む。フィルタユニットアレイ２０は、感光ユニットアレイ１０とマイクロレンズアレイ３０との間に設けられる。感光ユニットアレイ１０は、複数の感光画素１１０を含む。フィルタユニットアレイ２０は、複数のフィルタユニット２１を含む。マイクロレンズアレイ３０は、複数のマイクロレンズ３１を含む。各マイクロレンズ３１は一つのフィルタユニット２１及び感光ユニットをカバーし、各感光ユニットは複数の感光画素１１０を含む。以下に、図面を参照して本発明の実施例により提供された結像方法を説明する。
【００７４】
図１１は本発明の実施例による結像方法のフローチャートであり、図９に示すように、当該結像方法は、Ｓ１ステップとＳ２ステップとを含む。
【００７５】
Ｓ１ステップにおいては、感光ユニットアレイ１０の出力を読み出す。
【００７６】
Ｓ２ステップにおいては、同一感光ユニットにおける感光画素１１０の出力を加算して当該感光ユニットの画素値を取得し、合併画像を生成する。
【００７７】
本発明の実施形態における結像方法は、仮に最初の各感光ユニットの出力をＳとし、雑音をＮとし、感光ユニットはＭ個の感光ユニットを含むとした場合、感光ユニットの画素値がｎ＊ｍ＊Ｓとなり、感光ユニットの雑音が
【数１】
2018509061.tif 000017
となる、ｎ＝２、ｍ＝２である場合、感光ユニットの雑音がｎ＊ｍ＊Ｎ/２程度となる。従って、感光ユニットの輝度が低輝度の環境で向上させられるうえに、信号雑音比も高められる。
【００７８】
図１２を参照して、いくつかの実施形態において、各前記感光ユニットは、２＊２個の感光画素１１０を含み、画像センサはレジスタを含み、Ｓ２ステップは、Ｓ２０１ステップとＳ２０２ステップとをさらに含む。
【００７９】
Ｓ２０１ステップにおいて、ｋ行目及びｋ＋１行目の感光画素１１０の出力を取得するとともに、レジスタに記憶する。このとき、ｋ＝２ｎ-１であり、ｎが自然数であり、ｋ+１が感光画素１１０の総行数の以下である。
【００８０】
Ｓ２０２ステップにおいては、レジスタからｋ行目及びｋ＋１行目の感光画素１１０の出力を抽出し、同一感光ユニットにおける感光画素１１０の出力を加算して感光ユニットの画素値を取得する。
【００８１】
このようにすることで、レジスタを十分利用することにより、感光画素１１０の出力の読み出し、バッファー及び合成のプロセスを実現することができる。
【００８２】
図１３を参照して、いくつかの実施形態において、Ｓ２ステップは、感光画素１１０により発生されたアナログ信号の出力をデジタル信号の出力に変換するＳ３０１ステップと、同一感光ユニットにおける感光画素１１０の出力を加算して感光ユニットの画素値を取得するＳ３０２ステップと、をさらに含む。
【００８３】
このようにすることで、一つは、一般にデジタル信号処理チップである画像処理モジュールは、画像センサの出力を直接処理することができる。もう一つは、回路を介して画像センサのアナログ信号フォーマットの出力を直接処理するいくつかの案に比べて、画像の情報を比較的よく保留することができる。例えば、１６Ｍ画素の画像センサにとって、本発明の実施形態における結像方法は、４Ｍ画素（２＊２の画素を合成する）の合併画像を生成することができるし、１６Ｍ画素（即ち、合成しない）の元画像を生成することもできる。
【００８４】
本発明のさらなる態様においては、モバイル端末２０００をさらに提供する。当該モバイル端末２０００は、ハウジングと、プロセッサと、メモリと、回路基板と、電源回路と、を含む。前記回路基板は、前記ハウジングにより囲まれた空間内部に配置され、前記プロセッサと前記メモリとは、前記回路基板に設けられ、前記電源回路は、前記モバイル端末の各回路又は部品への給電に用いられ、前記メモリは、実行可能なプログラムコードを記憶し、前記プロセッサは、前記メモリに記憶された実行可能なプログラムコードを読み出すことにより、前記実行可能なプログラムコードに対応するプログラムを実行し、上記方面における結像方法を実行する。
【００８５】
本発明の実施例において、その中に記憶されたコマンドを有するコンピュータ読取可能記憶媒体をさらに提供する。モバイル端末のプロセッサが前記コマンドを実行する時に、前記モバイル端末が図１１に示した本発明の実施例を参照した結像方法を実行する。
【００８６】
説明する必要があるのは、本文において、例えば第１及び第２などの関係用語が、一つの実体又は操作と、もう一つの実体又は操作と、を区別することだけに使われ、必ずしもこれらの実体又は操作の間にあらゆるこのような実際の関係又は順序が存在するのを要求又は示唆するわけではない。また、「含む」及び「含まれる」という用語又はその他のあらゆる変体は、非排他的な包括をカバーするものであり、一連の要素を含むステップ、方法、物又は設備がそれらの要素だけを含むだけではなく、明確に挙げられなかったその他の要素も含み、このようなステップ、方法、物又は設備が固有する要素も含むことを意味する。多くの限定がない場合、「ひとつの……を含む」というセンテンスに限定された要素について、前記要素を含むステップ、方法、物又は設備において、他の同じな要素が存在するのを排除するわけではない。
【００８７】
フローチャートで表された、又はここでその他の形態で説明された論理及び／又はステップは、例えば、論理機能の実現に用いられる実行可能な定配列表だと思われてもよく、あらゆるコンピュータ読取可能記録媒体において具体的に実現されることができ、コマンド実行システム、装置又は設備（例えば、コンピュータをベースにしたシステム、プロセッサを含むシステム又はコマンド実行システム、装置又は設備からコマンドを取り且つコマンドを実行するその他のシステム）により使用され、又はこれらのコマンド実行システム、装置又は設備に合わせて使用される。本明細書について、「コンピュータ読取可能記録媒体」は、プログラムを包括、記憶、通信、伝播又は伝送することができる、コマンド実行システム、装置又は設備に使用される、又はこれらのコマンド実行システム、装置又は設備に合わせて使用されるあらゆる装置であってもよい。コンピュータ読取可能記録媒体は、さらに具体的な例（包括的でないリスト）で示すと、一又は複数の配線を有する電気的接続部（電子装置）と、携帯式コンピュータディスクカートリッジ（磁気装置）と、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）と、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）と、消去可能編集可能な読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）と、光ファイバ装置と、携帯式ディスク読み出し専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）と、を含む。なお、コンピュータ読取可能記録媒体は、その上に前記プログラムがプリントされることのできる紙、又はその他の適切な媒体でさえればよい。なぜならば、例えば、紙又はその他の媒体を光学的なスキャンし、そして編集、解釈し、又は必要な時にその他の適切な方式で処理することにより、電子方式で前記プログラムを取得し、それをコンピュータメモリに記憶するからである。
【００８８】
理解すべきなのは、本発明の各部分がハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はこれらの組み合わせによって実現されることである。上記の実施形態において、複数のステップ又は方法が、メモリに記憶される、且つ適切なコマンド実行システムにより実行されるソフトウェア又はファームウェアで実現される。例えば、ハードウェアで実現するなら、もう一つの実施例でと同じく、本分野の下記周知技術のいずれか又はこれらの組み合わせで実現することができる。データ信号の論理機能を実現する論理ゲート回路に使われる離散的論理回路を有し、論理ゲート回路を組み合わせる適切な専用集成回路、プログラマブル・ゲート・アレイ（ＰＧＡ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などを有する。
【００８９】
説明する必要があるのは、本発明の説明において、「一つの実施例」、「一部の実施例」、「例」、「示例」、「具体的な例」、或いは「一部の例」などの用語を参考した説明は、該実施例或いは例に結合して説明された具体的な特徴、構成、材料又は特徴が、本発明の少なくとも一つの実施例或いは例に含まれることである。本明細書において、上記用語に対する例示的な説明は、必ずしも同じ実施例或いは例を示すことではない。また、説明された具体的な特徴、構成、材料又は特徴は、いずれか一つ又は複数の実施例又は例において適切に結合することができる。なお、お互いに矛盾しない場合、当業者は本明細書で説明された異なる実施例又は例、及び異なる実施例又は例の特徴を合わせる、及び組み合わせることができる。
【００９０】
本発明の説明において、「一つの実施例」、「一部の実施例」、「例」、「示例」、「具体的な例」、或いは「一部の例」などの用語を参考した説明とは、該実施例或いは例に結合して説明された具体的な特徴、構成、材料又は特徴が、本発明の少なくとも一つの実施例或いは例に含まれることである。本明細書において、上記用語に対する例示的な説明は、必ずしも同じ実施例或いは例を示すことではない。また、説明された具体的な特徴、構成、材料又は特徴は、いずれか一又は複数の実施例又は例において適切に結合することができる。なお、お互いに矛盾しない場合、当業者は本明細書で説明された異なる実施例又は例、及び異なる実施例又は例の特徴を合わせる、及び組み合わせることができる。
【００９１】
以上、本発明の実施例を示して説明したが、理解できるのは、上記実施例は例示的なものであり、本発明を限定するものであると理解してはいけなく、普通の当業者は、本発明の範囲内で、上記実施例に対して変化、修正、置き換え及び変形を行うことができる。
【符号の説明】
【００９２】
２０００                端末
１０００                結像装置
１００                  画像センサ
１０                    感光ユニットアレイ
２０                    フィルタアレイ
３０                    マイクロレンズアレイ
１１０                  感光画素
２１                    フィルタユニット
３１                    マイクロレンズ
２２                    フィルタ構造
【国際調査報告】
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