Светочувствительное устройство с множественной глубиной резкости, система, способ расширения глубины резкости и оптическая система формирования изображений

Светочувствительное устройство с множественной глубиной резкости, система, способ расширения глубины резкости и оптическая система формирования изображений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение имеет отношение к области восприятия света и, в частности, к светочувствительному устройству с множественной глубиной резкости, светочувствительной системе, использующей светочувствительное устройство с множественной глубиной резкости, способу расширения глубины резкости и оптической системе и способу формирования изображений.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение является продолжением к заявкам "Светочувствительное устройство с множественным спектром и способ его изготовления" (PCT/CN2007/071262), "Светочувствительное устройство с множественным спектром и способ его изготовления" (заявка на патент Китая № 200810217270.2), "Светочувствительное устройство с множественным спектром" (заявка на патент Китая № 200910105372. X), "Светочувствительное устройство с множественным спектром и способ дискретизации для него" (заявка на патент Китая № 200910105948.2) и "Светочувствительное устройство и способ считывания для него и схема считывания" (заявка на патент Китая № 200910106477.7), поданным автором изобретения ранее, и имеет целью обеспечить реализацию более конкретного и предпочтительного светочувствительного устройства с множественным спектром на уровне микросхем и систем.

Светочувствительная система является системой, которая захватывает и собирает сцену через оптическую линзу и делает запись сцены через светочувствительное устройство, такое как светочувствительная микросхема с комплементарной структурой "металл-оксид-полупроводник" (CMOS; КМОП). Когда светочувствительная система работает, процедура корректировки линзы для обеспечения возможности четкого изображения сцены на расстоянии от линзы называется фокусировкой, и точка, в которой расположена сцена, называется точкой фокусировки. "Четкость" является относительной, таким образом, изображение сцены на некотором расстоянии перед (ближе к линзе) или позади точки фокусировки может быть четким, и общая сумма этих переднего и заднего диапазонов называется глубиной резкости. Обычно передняя глубина резкости меньше, чем задняя глубина резкости, а именно после точной фокусировки может быть четко отображена сцена только на очень коротком расстоянии перед точкой фокусировки, в то время как сцена на очень длинном расстоянии позади точки фокусировки является четкой.

Система для получения четкого изображения с широкой глубиной резкости является одной из целей исследования в течение долгого времени. Исследование указывает, что величина глубины резкости соотносится с фокусным расстоянием линзы, линза с длинным фокусным расстоянием имеет маленькую глубину резкости, и линза с коротким фокусным расстоянием имеет большую глубину резкости. Можно заметить, что корректировка фокусного расстояния линзы является одним из средств для получения четкого изображения с широкой глубиной резкости; кроме того, в соответствии с базовой формулой обработки изображений геометрической оптики (, где f - фокусное расстояние линзы, u - расстояние объекта, а именно расстояние от снимаемого объекта до линзы, и v - расстояние изображения, а именно расстояние от линзы до светочувствительного устройства) можно заметить, что динамическая корректировка расстояния изображения также является одним из средств для получения четкого изображения с широкой глубиной резкости.

Поэтому, автоматический способ фокусировки в существующей светочувствительной системе использует одно из упомянутых двух средств. Например, линза сформирована из группы элементов линзы, и расстояние между элементами линзы корректируется таким образом, чтобы фокусное расстояние линзы или расстояния изображения (между линзой и светочувствительным устройством) могло быть скорректировано (для реализации оптического изменения масштаба или фокусировки); или светочувствительное устройство CMOS, например, приводится в движение для смещения и тем самым изменения расстояние изображения (для реализации оптической фокусировки). Однако очевидно, что фокусировка обоих этих способов нуждается в электрически управляемом механизме и сложном и точном механическом компоненте для управления смещением элементов линзы или светочувствительного устройства. Таким образом, заметно увеличивается не только размер, но также и стоимость и потребление энергии. Во многих применениях, таких как камера мобильного телефона и медицинская камера, эти увеличения представляют собой очевидно неблагоприятные факторы.

Поэтому предлагаются некоторые системы с большой глубиной резкости, не использующие механизм движения, в попытке заменить требование автоматической фокусировки в некоторых применениях. Эту систему называют системой с расширенной глубиной резкости (EDoF) в применении к камере мобильного телефона. Например, в системе EDoF, предложенной корпорацией DXO, посредством конкретной конфигурации линзы красные светочувствительные пиксели в светочувствительном устройстве фокусируются на бесконечно далеком месте, и синие светочувствительные пиксели фокусируются на близком расстоянии в максимально возможной степени (например, 50 см). Однако зеленые светочувствительные пиксели фокусируются на промежуточном местоположении. Таким образом, независимо от того, где расположен объект, всегда имеется изображение, цвет которого различим или относительно различим. Впоследствии через математическое средство различимый цвет берется в качестве основной части, и недостаточно различимый цвет берется в качестве вспомогательной информации, с тем чтобы различимое изображение могло быть восстановлено и вычислено в широком диапазоне.

Однако если используется однослойное светочувствительное устройство, когда красные светочувствительные пиксели сфокусированы на бесконечно далеком месте, обычно очень трудно сделать расстояние фокусировки синих светочувствительных пикселей меньше 50 см. Кроме того, для светочувствительного устройства, использующего байесовский шаблон, красные пиксели и синие пиксели каждые составляют только 1/4 светочувствительных пикселей. Поэтому, когда требуется взять красный или синий цвет в качестве основной части вычисления определения, разрешение изображения уже уменьшается до значения ниже половины относительно разрешения, полученного, когда в качестве основной части взят зеленый цвет. Можно заметить, что это решение имеет некоторые ограничения.

Таким образом, по-прежнему необходимо улучшить существующее светочувствительное устройство или систему.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая проблема, которая будет решена настоящим изобретением, состоит в том, чтобы обеспечить светочувствительное устройство с множественной глубиной резкости, светочувствительную систему, использующую светочувствительное устройство с множественной глубиной резкости, способ расширения глубины резкости и оптическую систему и способ формирования изображений, которые реализуют автоматическую фокусировку или построение изображений на множественных расстояниях в физическом средстве без использования электрически управляемого механизма или сложного и точного механического компонента и имеют хорошую производительность по расширению глубины резкости.

Для решения упомянутой технической проблемы настоящее изобретение использует следующие технические решения.

Светочувствительное устройство с множественной глубиной резкости включает в себя по меньшей мере два светочувствительных пиксельных слоя, которые могут быть возбуждены источником света, причем по меньшей мере два светочувствительных пиксельных слоя расположены с интервалом на предварительно установленном расстоянии таким образом, чтобы разные световые сигналы от линзы на заданном расстоянии от светочувствительного устройства были сфокусированы на разных светочувствительных пиксельных слоях.

В варианте осуществления настоящего изобретения светочувствительный пиксельный слой включает в себя по меньшей мере один элемент множества, состоящего из светочувствительного пиксельного слоя с химическим покрытием и полупроводникового светочувствительного пиксельного слоя.

В варианте осуществления настоящего изобретения светочувствительный пиксельный слой химического покрытия включает в себя точечный квантовый светочувствительный пиксель.

В варианте осуществления настоящего изобретения полупроводниковый светочувствительный пиксельный слой включает в себя светочувствительный диод с комплементарной структурой "металл-оксид-полупроводник" (CMOS; КМОП), светочувствительный затвор CMOS, светочувствительный диод с зарядовой связью (CCD; ПЗС), светочувствительный затвор CCD, и светочувствительный диод и светочувствительный затвор CMOS и CCD имеют функцию двунаправленного переноса заряда.

В варианте осуществления настоящего изобретения разные световые сигналы включают в себя световые сигналы на разных расстояниях или световые сигналы с разными длинами волн.

В варианте осуществления настоящего изобретения световой сигнал с меньшей длиной волны фокусируется на светочувствительном пиксельном слое, расположенном ближе к линзе.

В варианте осуществления настоящего изобретения светочувствительный пиксельный слой является двухслойным, фиолетовый свет, синий свет, зеленый свет или голубой свет фокусируется на светочувствительном пиксельном слое, расположенном ближе к линзе, и зеленый свет, красный свет, желтый свет, видимый свет или инфракрасный свет фокусируется на светочувствительном пиксельном слое, расположенном дальше от линзы.

В варианте осуществления настоящего изобретения светочувствительный пиксельный слой является трехслойным, и ультрафиолетовый свет, синий свет или голубой свет фокусируется на светочувствительном пиксельном слое, расположенном ближе всего к линзе; синий свет, зеленый свет, красный свет или желтый свет фокусируется на промежуточном светочувствительном пиксельном слое; красный свет, желтый свет, видимый свет или инфракрасный свет фокусируется на светочувствительном пиксельном слое, расположенном дальше всего от линзы.

В варианте осуществления настоящего изобретения световой сигнал на более далеком расстоянии фокусируется на светочувствительном пиксельном слое, расположенном ближе к линзе.

В варианте осуществления настоящего изобретения светочувствительный пиксельный слой является двухслойным, бесконечно далекий световой сигнал фокусируется на светочувствительном пиксельном слое, расположенном ближе к линзе, и световой сигнал на самом коротком интересующем расстоянии фокусируется на светочувствительном пиксельном слое, расположенном дальше от линзы.

В варианте осуществления настоящего изобретения бесконечно далекий фиолетовый свет, синий свет, зеленый свет или голубой свет фокусируется на светочувствительном пиксельном слое, расположенном ближе к линзе, и зеленый свет, красный свет, желтый свет, видимый свет или инфракрасный свет на самом коротком интересующем расстоянии фокусируется на светочувствительном пиксельном слое, расположенном дальше от линзы.

В варианте осуществления настоящего изобретения светочувствительный пиксельный слой является трехслойным, бесконечно далекий световой сигнал фокусируется на светочувствительном пиксельном слое, расположенном ближе всего к линзе, световой сигнал на самом коротком интересующем расстоянии фокусируется на светочувствительном пиксельном слое, расположенном дальше всего от линзы, и световой сигнал на промежуточном расстоянии между бесконечно далеким световым сигналом и световым сигналом на самом коротком интересующем расстоянии фокусируется на промежуточном светочувствительном пиксельном слое.

В варианте осуществления настоящего изобретения светочувствительный пиксельный слой является трехслойным, бесконечно далекий ультрафиолетовый свет, синий свет или голубой свет фокусируется на светочувствительном пиксельном слое, расположенном ближе всего к линзе, красный свет, желтый свет, видимый свет или инфракрасный свет на самом коротком интересующем расстоянии фокусируется на светочувствительном пиксельном слое, расположенном дальше всего от линзы, и синий свет, зеленый свет, красный свет или желтый свет на промежуточном расстоянии между бесконечно далеким ультрафиолетовым светом, синим светом или голубым светом и красным светом, желтым светом, видимым светом или инфракрасным светом на самом коротком интересующем расстоянии фокусируется на промежуточном светочувствительном пиксельном слое.

В варианте осуществления настоящего изобретения самое короткое интересующее расстояние включает в себя 2 мм, 5 мм, 7 мм, 1 см, 2 см, 3 см, 5 см, 7 см, 10 см, 20 см, 30 см, 40 см, 50 см, 60 см, 70 см, 80 см, 100 см или 150 см.

В варианте осуществления настоящего изобретения светопроницаемый слой расположен по меньшей мере между двумя светочувствительными пиксельными слоями.

В варианте осуществления настоящего изобретения светочувствительный пиксель в светочувствительном пиксельном слое представляет собой передний светочувствительный пиксель, задний светочувствительный пиксель или двунаправленный светочувствительный пиксель.

В варианте осуществления настоящего изобретения, когда светочувствительный пиксель является двунаправленным светочувствительным пикселем, способ выбора направления его световосприятия представляет собой выбор направления посредством изоляции, выбор направления посредством разделения по времени, выбор направления посредством разделения по областям или выбор направления по пикселю.

В варианте осуществления настоящего изобретения каждый светочувствительный пиксель в светочувствительном пиксельном слое возбуждается взаимодополняющим диапазоном или поддиапазоном ультрафиолетового света, видимого света, ближнего инфракрасного света и дальнего инфракрасного света; или каждый светочувствительный пиксель химического покрытия и полупроводниковый светочувствительный пиксель возбуждается ортогональным диапазоном или поддиапазоном ультрафиолетового света, видимого света, ближнего инфракрасного света и дальнего инфракрасного света.

В варианте осуществления настоящего изобретения взаимодополняющий диапазон или поддиапазон включают в себя ультрафиолетовый спектр, синий спектр, зеленый спектр, красный спектр, ближний инфракрасный спектр, дальний инфракрасный спектр, синий спектр, желтый спектр, белый спектр, ближний инфракрасный спектр + дальний инфракрасный спектр, красный спектр + ближний инфракрасный спектр, красный спектр + ближний инфракрасный спектр + дальний инфракрасный спектр, желтый спектр + ближний инфракрасный спектр, желтый спектр + ближний инфракрасный спектр + дальний инфракрасный спектр, видимый спектр + ближний инфракрасный спектр + дальний инфракрасный спектр, ультрафиолетовый спектр + видимый спектр, ультрафиолетовый спектр + видимый спектр + ближний инфракрасный спектр и ультрафиолетовый спектр + видимый спектр + ближний инфракрасный спектр + дальний инфракрасный спектр; и

ортогональный диапазон или поддиапазон включают в себя ультрафиолетовый спектр, синий спектр, зеленый спектр, красный спектр, ближний инфракрасный спектр, дальний инфракрасный спектр, синий спектр, желтый спектр, белый спектр, ближний инфракрасный спектр + дальний инфракрасный спектр, красный спектр + ближний инфракрасный спектр, красный спектр + ближний инфракрасный спектр + дальний инфракрасный спектр, желтый спектр + ближний инфракрасный спектр, желтый спектр + ближний инфракрасный спектр + дальний инфракрасный спектр, видимый спектр + ближний инфракрасный спектр + дальний инфракрасный спектр, ультрафиолетовый спектр + видимый спектр, ультрафиолетовый спектр + видимый спектр + ближний инфракрасный спектр и ультрафиолетовый спектр + видимый спектр + ближний инфракрасный спектр + дальний инфракрасный спектр.

В варианте осуществления настоящего изобретения цветовое размещение в каждом светочувствительном пиксельном слое включает в себя одинаковое размещение, горизонтальное размещение, вертикальное размещение, диагональное размещение, размещение по обобщенному байесовскому распределению, размещение YUV422, поперечное размещение YUV422, сотовидное размещение и однородное размещение.

В варианте осуществления настоящего изобретения пленка светофильтра расположена на передней стороне, на задней стороне или на двух сторонах части или всех светочувствительных пикселей по меньшей мере в одном светочувствительном пиксельном слое, и характеристики частотного выбора пленки светофильтра включают в себя отсечение инфракрасного, полосное пропускание синего, полосное пропускание зеленого, полосное пропускание красного, полосное пропускание голубого, полосное пропускание желтого, полосное пропускание розово-красного или полосное пропускание видимого света.

В варианте осуществления настоящего изобретения каждый из двух соседних слоев из светочувствительных пиксельных слоев снабжен схемой считывания; или два соседних слоя из светочувствительных пиксельных слоев совместно используют схему считывания.

В варианте осуществления настоящего изобретения схема считывания является схемой считывания для активного пикселя, схемой считывания для пассивного пикселя или смешанной схемой считывания для активного пикселя и пассивного пикселя.

В варианте осуществления настоящего изобретения активный пиксель включает в себя активный пиксель 3T, 4T, 5T или 6T.

В варианте осуществления настоящего изобретения способ совместного использования схемы считывания включает в себя способ совместного использования с одним слоем или с верхним и нижним уровнем с 4 точками, способ совместного использования с одним слоем или с верхним и нижним уровнем с 6 точками, способ совместного использования с одним слоем или с верхним и нижним уровнем с 8 точками, или способ совместного использования с одним слоем или с верхним и нижним уровнем с любым количеством точек.

В варианте осуществления настоящего изобретения схема считывания содержит блок первого объединения, выполненный с возможностью выполнять попарное объединение и дискретизацию над ближайшими пикселями в одинаковых строках и разных столбцах, в разных строках и одинаковых строках или в разных столбцах и разных строках в пиксельной матрице каждого светочувствительного пиксельного слоя для получения данных дискретизации пикселя первого объединения; и блок второго объединения, выполненный с возможностью выполнять объединение и дискретизацию над данными дискретизации пикселя первого объединения, полученными блоком первого объединения, для получения данных дискретизации пикселя второго объединения.

В варианте осуществления настоящего изобретения схема считывания дополнительно содержит блок третьего объединения, выполненный с возможностью выполнять объединение и дискретизацию над данными дискретизации пикселя второго объединения, полученными блоком второго объединения, для получения данных дискретизации пикселя третьего объединения.

В варианте осуществления настоящего изобретения представляет собой способ сложения зарядов между одинаковыми или разными цветовыми пикселями, причем способ объединения пикселя между разными цветовыми пикселями соответствует способу преобразования цветового пространства, чтобы удовлетворять требованию воссоздания цветов.

В варианте осуществления настоящего изобретения преобразование цветового пространства включает в себя преобразование пространства из RGB в CyYeMgX, преобразование пространства из RGB в YUV или преобразование пространства из CyYeMgX в YUV, где X - любой из R (красного), G (зеленого) и B (синего).

В варианте осуществления настоящего изобретения способ сложения зарядов совершается посредством непосредственного параллельного соединения пикселей или одновременного переноса зарядов на считывающий конденсатор (FD).

В варианте осуществления настоящего изобретения способ объединения и дискретизации на основе цвета блока первого объединения или блока второго объединения включает в себя способ объединения одинаковых цветов, способ объединения разных цветов, гибридный способ объединения или способ объединения с выборочным отказом от избыточных цветов, и способ объединения и дискретизации, используемый блоком первого объединения, и способ объединения и дискретизации, принятый блоком второго объединения, не являются одновременно способом объединения одинаковых цветов.

В варианте осуществления настоящего изобретения способ объединения и дискретизации на основе местоположения блока первого объединения или блока второго объединения включает в себя по меньшей мере один из следующих нескольких способов: автоматического способа среднего для сигнала, непосредственно выдаваемого на шину, способа с пропуском строк или с пропуском столбцов и способа поочередной дискретизации.

В варианте осуществления настоящего изобретения способ объединения и дискретизации блока третьего объединения включает в себя: по меньшей мере один способ из способа преобразования цветового пространства и способа цифрового изменения масштаба изображения на выходе.

В варианте осуществления настоящего изобретения в состав включен глобальный электронный затвор, имеющий функцию перекрестного считывания слоев, причем глобальный электронный затвор содержит множество пикселей с устойчивым к свету переносом и считыванием, которые могут переносить и считывать заряд или значение напряжения одного или более светочувствительных пиксельных слоев одновременно.

В варианте осуществления настоящего изобретения множество пикселей с устойчивым к свету переносом и считыванием расположено на слое пикселей с устойчивым к свету переносом и считыванием; или расположено на светочувствительном пиксельном слое.

В варианте осуществления настоящего изобретения каждый светочувствительный пиксельный слой расположен с ближайшим слоем пикселей с устойчивым к свету переносом и считыванием пикселей.

В варианте осуществления настоящего изобретения пиксель с устойчивым к свету переносом и считыванием сделан посредством полупроводниковой схемы.

Настоящее изобретение также обеспечивает способ расширения глубины резкости, включающий в себя этапы, на которых:

располагают в светочувствительном устройстве по меньшей мере два светочувствительных пиксельных слоя, которые могут быть возбуждены источником света, и размещают по меньшей мере два светочувствительных пиксельных слоя с интервалом на предварительно установленном расстояния таким образом, чтобы разные световые сигналы от линзы на заданном расстоянии от светочувствительного устройства были сфокусированы на разных светочувствительных пиксельных слоях.

В варианте осуществления настоящего изобретения четкое изображение получается через изображения с разными разрешениями и от разных светочувствительных пиксельных слоев.

Настоящее изобретение дополнительно обеспечивает способ оптической обработки изображений, включающие в себя этапы, на которых:

располагают линзы и светочувствительное устройство, включающее в себя по меньшей мере два светочувствительных пиксельных слоя, которые могут быть возбуждены источником света; и размещают светочувствительное устройство на заданном расстоянии от линзы, и располагают по меньшей мере два светочувствительных пиксельных слоя с интервалом на предварительно установленном расстоянии таким образом, чтобы разные световые сигналы от линзы были сфокусированы на разных светочувствительных пиксельных слоях.

Настоящее изобретение дополнительно обеспечивает оптическую систему формирования изображений, включающую в себя линзу и светочувствительное устройство с множественной глубиной резкости, причем светочувствительное устройство с множественной глубиной резкости размещено на заданном расстоянии от линзы и включает в себя по меньшей мере два светочувствительных пиксельных слоя, которые могут быть возбуждены источником света, причем по меньшей мере два светочувствительных пиксельных слоя размещены с интервалом на предварительно установленном расстоянии таким образом, чтобы разные световые сигналы от линзы были сфокусированы на разных светочувствительных пиксельных слоях.

В варианте осуществления настоящего изобретения разные световые сигналы включают в себя световые сигналы на разных расстояниях или световые сигналы с разными длинами волн.

В варианте осуществления настоящего изобретения световой сигнал с меньшей длиной волны фокусируется на светочувствительном пиксельном слое, расположенном ближе к линзе.

В варианте осуществления настоящего изобретения световой сигнал на более далеком расстоянии фокусируется на светочувствительном пиксельном слое, расположенном ближе к линзе.

Настоящее изобретение дополнительно обеспечивает светочувствительную систему, включающую в себя упомянутое светочувствительное устройство.

В варианте осуществления настоящего изобретения светочувствительная система включает в себя один элемент множества, состоящего из цифровой камеры, мобильного телефона с камерой, видеокамеры, системы отслеживания с видеокамерой или фотокамерой, системы идентификации изображения, медицинской системы формирования изображений, военной, пожарной или подземной системы изображения, системы автоматического отслеживания, системы трехмерного изображения, системы машинного зрения, системы зрения и круиз-контроля автомобиля, системы электронной игры, сетевой камеры, системы инфракрасного и ночного видения, системы формирования изображений с множественным спектром и компьютерной камеры.

В существующей светочувствительной системе система автоматической фокусировки нуждается в электрически управляемом механизме и сложном и точном механическом компоненте, и для линзы с диаметром более 6 мм для реализации автоматической фокусировки с широким диапазоном расстояний от 10 см до бесконечно далекого места расстояние перемещения линзы должно быть больше 0,2 мм, то есть разность между расстоянием изображения для построения четких изображений в бесконечно далеком месте и расстоянием изображения для построения четких изображений в 10 см составляет по меньшей мере 0,2 мм, а именно 200 мкм. Известно, что кремний или все другие полупроводниковые материалы непрозрачны. После того, как свет входит в кремний, на расстоянии приблизительно 12 мкм свет уже поглощается до такой степени, что его остается мало. Таким образом, даже если используется система автоматической фокусировки, существующей светочувствительной системе также очень трудно получить широкий диапазон глубины резкости.

В светочувствительном устройстве с множественной глубиной резкости, светочувствительной системе, использующей светочувствительное устройство с множественной глубиной резкости, способе расширения глубины резкости и оптической системе и способе формирования изображений настоящего изобретения, располагаются по меньшей мере два светочувствительных пиксельных слоя, которые могут быть возбуждены источником света, причем по меньшей мере два светочувствительных пиксельных слоя размещены с интервалом на предварительно установленном расстоянии таким образом, чтобы разные световые сигналы от линзы на заданном расстоянии от светочувствительного устройства были сфокусированы на разных светочувствительных пиксельных слоях, и тем самым разные светочувствительные пиксельные слои могут получить изображения разных глубин резкости. С точки зрения продуктов светочувствительное устройство может быть изготовлено как независимая светочувствительная микросхема, но с точки зрения применений, таких как оптическое построение изображений, светочувствительное устройство обычно должно использоваться во взаимодействии с линзой. Линза имеет разные характеристики фокусировки в соответствии с ее размером, материалом и конфигурацией кривизны. Например, если обычная линза мобильного телефона используется в качестве примера, ее диапазон глубины резкости обычно составляет от бесконечности до 2 м, и если диапазон глубины резкости превышен, должна быть применена технология автоматической фокусировки. Например, четкая сцена на расстоянии, например, от 50 см до 30 см может быть получена только тогда, когда расстояние от светочувствительного устройства до линзы скорректировано, а именно расстояние изображения скорректировано до соответствующего значения. Однако в настоящем изобретении, если линза выбранного применения представляет собой линзу мобильного телефона, два светочувствительных пиксельных слоя (называемые первым светочувствительным пиксельным слоем и вторым светочувствительным пиксельным слоем) могут быть расположены в светочувствительном устройстве в соответствии со следующим примером. Во время взаимодействия с выбранной линзой мобильного телефона светочувствительное устройство помещается на заданное расстояние от линзы. В это время расстояние от первого светочувствительного пиксельного слоя до линзы представляет собой первое расстояние изображения, и расстояние от второго светочувствительного пиксельного слоя до линзы представляет собой второе расстояние изображения (первое расстояние изображения меньше второго расстояния изображения). В это время заданное расстояние от линзы и предварительно установленное расстояние между двумя светочувствительными пиксельными слоями обеспечивают возможность четко отобразить на первом светочувствительном пиксельном слое сцену в диапазоне глубины резкости от бесконечности до 2 м и на втором светочувствительном пиксельном слое сцену в диапазоне глубины резкости от 50 см до 30 см. Таким образом, реализовано расширение двух глубин резкости или глубины резкости. Следует отметить, что в упомянутом примере количество светочувствительных пиксельных слоев и диапазон глубины резкости являются иллюстративными. Можно понять, что посредством корректировки количества светочувствительных пиксельных слоев и предварительно установленного расстояния между светочувствительными пиксельными слоями могут быть сформированы последовательные, накладывающиеся, взаимодополняющие или ортогональные диапазоны глубины резкости, и соответствующие диапазоны глубины резкости множества светочувствительных пиксельных слоев могут быть наложены таким образом, чтобы светочувствительное устройство имело значительно широкий диапазон глубины резкости, тем самым получая четкое изображение в широком диапазоне глубины резкости без автоматической фокусировки, избегая использования какого-либо электрически управляемого механизма или сложного и точного механического компонента, и заметно экономя свободное место и затраты. В другом аспекте в настоящем изобретении в общем случае полная информация изображения по меньшей мере может быть получена из светочувствительного пиксельного слоя таким образом, чтобы изображение имело значительно высокую четкость и не требовались громоздкие математические вычисления.

Настоящее изобретение описывает инновационную и мощную светочувствительную группу пикселей со смешанным множественным спектром, светочувствительное устройство и систему через варианты осуществления. Эти предпочтительные способы реализации приведены в качестве примеров только для иллюстрации преимуществ и способов реализации настоящего изобретения и не предназначены для ограничения объема защиты настоящего изобретения.

Упомянутые цели и преимущества и другие цели и преимущества настоящего изобретения являются весьма очевидными после того, как специалист в области техники прочитает последующее подробное описание о предпочтительных случаях реализации с множеством иллюстраций и объяснений.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - схема распределения спектра, в которой видимым светом обычно называется свет с длиной волны в пределах от 390 нм до 760 нм; обычно для света, который видим через эффект цветоделения призмы, длина волны синего света составляет от 440 нм до 490 нм, длина волны зеленого света составляет от 520 нм до 570 нм, длина волны красного света составляет от 630 нм до 740 нм, в то время как в конфигурации для светочувствительного устройства обычно область 390-500 нм классифицируется как синяя область, область 500-610 нм классифицируется как зеленая область, область 610-760 нм классифицируется как красная область, но это подразделение диапазонов на красный, зеленый и синий не является абсолютным; волновые формы красного, зеленого, синего, голубого (составной синего и зеленого) и желтого (составной объект зеленого и красного) на чертеже являются идеальными характеристическими кривыми длины волны, требуемыми светочувствительным пикселем основного цвета или светочувствительным пикселем дополнительного цвета (составного цвета); если светочувствительный пиксель основного цвета или светочувствительный пиксель дополнительного цвета (составного цвета) в качестве базового цвета не снабжен подобной характеристической кривой длины волны, очень трудно воссоздать подавляющее большинство цветов, которые видимы людям;

Фиг. 2 показывает схему считывания 3T для светочувствительного пикселя;

Фиг. 3 показывает схему считывания 4T для светочувствительного пикселя;

Фиг. 4 показывает схему считывания совместного использования с четырьмя точками, предложенную автором изобретения в заявках "Светочувствительное устройство с множественным спектром и способ дискретизации для него" (заявка на патент Китая № 200910105948.2) и "Светочувствительное устройство и способ считывания для него, и схема считывания" (заявка на патент Китая № 200910106477.7);

Фиг. 5 показывает двухслойную схему считывания совместного использования с шестью точками, предложенную автором изобретения в заявках "Светочувствительное устройство с множественным спектром и способ дискретизации для него" (заявка на патент Китая № 200910105948.2) и "Светочувствительное устройство и способ считывания для него, и схема считывания" (заявка на патент Китая № 200910106477.7);

Фиг. 6 показывает двухслойную схему считывания совместного использования с восемью точками, предложенную автором изобретения в заявках "Светочувствительное устройство с множественным спектром и способ дискретизации для него" (заявка на патент Китая № 200910105948.2) и "Светочувствительное устройство и способ считывания для него, и схема считывания" (заявка на патент Китая № 200910106477.7);

Фиг. 7 показывает схему считывания совместного использования с N точками (где N - случайное число), предложенную автором изобретения в заявке "Светочувствительное устройство и способ считывания для него, и схема считывания" (заявка на патент Китая № 200910106477.7);

Фиг. 8 - схема двухслойного светочувствительного устройства, светочувствительные пиксели верхнего слоя и нижнего слоя которого являются взаимодополняющими или ортогональными на интересующем спектре, предложенного автором изобретения в заявках "Светочувствительное устройство с множественным спектром и способ его изготовления" (заявка на патент Китая № 200810217270.2) и "Светочувствительное устройство с множественным спектром" (заявка на патент Китая № 200910105372. X), причем превосходные двухслойные светочувствительные устройства могут быть получены посредством использования тщательно выбранных шаблонов и размещений цветов; эти светочувствительные устройства могут использоваться для восприятия света с передней стороны, восприятия света с задней стороны и двунаправленного восприятия света; эти способы и принципы также применимы к светочувствительному устройству с множественным спектром настоящего изобретения;

Фиг. 9 показывает способ субдискретизации для реализации объединения заряда между разными цветовыми пикселями, предложенный автором изобретения в заявке "Светочувствительное устройство с множественным спектром и способ дискретизации для него" (заявка на патент Китая № 200910105948.2), причем этот способ также применим к светочувствительному устройству с множественным спектром настоящего изобретения;

Фиг. 10 показывает способ об