一种图像传感器以及成像模组论文和设计-杨鑫

全文摘要

本申请涉及图像处理技术领域，提供一种图像传感器以及成像模组，图像传感器包括衍射光栅组件和感光组件；衍射光栅组件包括至少一个衍射光栅；感光组件包括多个感光像素，感光像素设于衍射光栅的出光侧，用于获取经衍射光栅衍射的光波；衍射光栅包括光栅基底以及多个同心设置的第一圆环和第二圆环，第一圆环和第二圆环均设于光栅基底上；第一圆环由第一介质制成，第二圆环由第二介质制成，相邻两第一圆环之间设有一第二圆环，第一圆环和第二圆环的折射率不同；实现了通过一个图像传感器实现3D成像，降低衍射光栅的制作难度和制作成本，可以有效控制制作精度，提高衍射光栅质量。

主设计要求

1.一种图像传感器，其特征在于：包括衍射光栅组件和感光组件；所述衍射光栅组件包括至少一个衍射光栅；所述衍射光栅包括光栅基底以及多个同心设置的第一圆环和第二圆环，所述第一圆环和所述第二圆环均设于所述光栅基底上；所述第一圆环由第一介质制成，所述第二圆环由第二介质制成，相邻两所述第一圆环之间设有一所述第二圆环，所述第一圆环和所述第二圆环的折射率不同；所述感光组件包括多个感光像素，所述感光像素设于所述衍射光栅的出光侧，用于获取经所述衍射光栅衍射的光波。

设计方案

1.一种图像传感器，其特征在于：包括衍射光栅组件和感光组件；

所述衍射光栅组件包括至少一个衍射光栅；

所述衍射光栅包括光栅基底以及多个同心设置的第一圆环和第二圆环，所述第一圆环和所述第二圆环均设于所述光栅基底上；

所述第一圆环由第一介质制成，所述第二圆环由第二介质制成，相邻两所述第一圆环之间设有一所述第二圆环，所述第一圆环和所述第二圆环的折射率不同；

所述感光组件包括多个感光像素，所述感光像素设于所述衍射光栅的出光侧，用于获取经所述衍射光栅衍射的光波。

2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于：

所述衍射光栅为透射光栅，所述感光组件设于所述光栅基底与所述第一圆环相对的一侧。

3.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于：所述第一圆环的宽度和所述第二圆环的宽度比值为2\/3～3\/2。

4.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于：所述第一圆环的宽度和所述第二圆环的宽度之和为1微米～20微米；

所述第一圆环的宽度和所述第二圆环的宽度之和不小于两相邻所述感光像素的中心之间的间距。

5.如权利要求4所述的图像传感器，其特征在于：所述第二圆环的顶部距离所述光栅基底的高度为0.2微米～1微米。

6.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于：所述第一介质为空气或者二氧化硅或者玻璃或者有机材料。

7.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于：所述图像传感器还包括滤光组件；

所述滤光组件包括滤光片，所述滤光片设于所述衍射光栅和所述感光像素之间。

8.如权利要求7所述的图像传感器，其特征在于：所述滤光组件包括红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片；

或者，所述滤光组件包括红色滤光片、白色滤光片和蓝色滤光片；

或者，所述滤光组件包括红色滤光片、绿色滤光片、蓝色滤光片以及白色滤光片；

或者，所述滤光组件包括红色滤光片、绿色滤光片、蓝色滤光片以及红外滤光片；

或者，所述滤光组件包括红外滤光片。

9.如权利要求1～8任一项所述的图像传感器，其特征在于：所述图像传感器还包括微透镜组件；

所述微透镜组件包括微透镜，所述微透镜设于所述衍射光栅和所述感光像素之间。

10.一种成像模组，其特征在于：包括权利要求1～9任一项所述的图像传感器和透镜组件；

所述透镜组件设于所述衍射光栅组件的入光路径上，用于将入射光波聚焦至所述衍射光栅组件。

设计说明书

技术领域

本申请涉及图像处理技术领域，更具体地说，是涉及一种图像传感器以及成像模组。

背景技术

随着科技的发展，3D成像技术已经进入消费电子领域，为人们带来了更好的拍照体验。3D成像技术不仅具有对目标物体进行2D成像的能力，而且可以获得目标物体的深度信息，根据深度信息可以进一步实现3D扫描、场景建模、手势交互等功能。目前主流的3D成像技术方案包括深度相机方案和多摄像头方案。

深度相机方案主要包括结构光方案以及飞行时间方案(TOF)，其中结构光的核心部件包括红外光发射模组以及成像模组，红外光发射模组向空间投射经过编码的结构光图案光束，该图案光束经目标物体反射后被成像模组接收，根据相应的算法即可获得目标物体的深度信息。基于时间飞行法原理(ToF)的深度相机的核心部件也投影模组和成像模组，此时投影模组用于发射经过调制的光束，该光束经目标物体反射后被成像模组接收，成像模组通过解调可以获得光束在空间中的飞行时间，进而计算出对应的目标物体的距离。多摄像头方案即是在摄像头模组中增加摄像头的数量，通过多个摄像头的方式来获得图像的深度信息。

然而，上述的3D成像技术方案中均需要采用多个摄像头的方式才能实现对目标物体深度信息的获取，例如在深度相机方案中，可见光图像和红外光图像采用两个镜头分别获取，会导致深度相机采集到的可见光图像与红外光图像带有视差，从而影响获取目标物体深度信息的准确度。同时，采用多个摄像头会显著增加摄像头模组的体积和重量，不利于摄像头模组的小型化。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种图像传感器，以解决现有3D成像需要采用多个摄像头的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种图像传感器，包括衍射光栅组件和感光组件；

所述衍射光栅组件包括至少一个衍射光栅；

所述衍射光栅包括光栅基底以及多个同心设置的第一圆环和第二圆环，所述第一圆环和所述第二圆环均设于所述光栅基底上；

所述感光组件包括多个感光像素，所述感光像素设于所述衍射光栅的出光侧，用于获取经所述衍射光栅衍射的光波。

在一个实施例中，所述衍射光栅为透射光栅，所述感光组件设于所述光栅基底与所述第一圆环相对的一侧。

在一个实施例中，所述第一圆环的宽度和所述第二圆环的宽度比值为2\/3～3\/2。

在一个实施例中，所述第一圆环的宽度和所述第二圆环的宽度之和为1微米～20微米；

所述第一圆环的宽度和所述第二圆环的宽度之和不小于两相邻所述感光像素的中心之间的间距。

在一个实施例中，所述第二圆环的顶部距离所述光栅基底的高度为0.2微米～1微米。

在一个实施例中，所述第一介质为空气或者二氧化硅或者玻璃或者有机材料。

在一个实施例中，所述图像传感器还包括滤光组件；

所述滤光组件包括滤光片，所述滤光片设于所述衍射光栅和所述感光像素之间。

在一个实施例中，所述滤光组件包括红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片；

或者，所述滤光组件包括红色滤光片、白色滤光片和蓝色滤光片；

或者，所述滤光组件包括红色滤光片、绿色滤光片、蓝色滤光片以及白色滤光片；

或者，所述滤光组件包括红色滤光片、绿色滤光片、蓝色滤光片以及红外滤光片；

或者，所述滤光组件包括红外滤光片。

在一个实施例中，所述图像传感器还包括微透镜组件；

所述微透镜组件包括微透镜，所述微透镜设于所述衍射光栅和所述感光像素之间。

本申请的目的还在于提供一种成像模组，包括上述的图像传感器和透镜组件；

所述透镜组件设于所述衍射光栅组件的入光路径上，用于将入射光波聚焦至所述衍射光栅组件。

本申请提供的一种图像传感器的有益效果在于：

(1)通过在感光组件的入光路径上设置衍射光栅，入射光波经衍射光栅衍射后形成衍射光波，衍射光波再入射至感光像素处，从而感光像素获得的图像信息在用于后期进行图像处理时，可以同时获得2D图像和深度信息，实现了通过一个图像传感器实现3D成像。一方面，由于2D图像和深度信息是通过一个图像传感器来实现的，有效避免了采用两个镜头分别成像的视差问题，有效提高了获取深度信息的准确度，改善3D成像质量。另一方面，采用一个图像传感器来同时获得2D图像和深度信息可以有效降低摄像头模组的体积和重量，有利于摄像头模组的小型化和轻量化，具有非常广阔的应用前景。

(2)传统衍射光栅多为成阵列排布的条纹形式，条纹排布可以是横向、纵向或横纵交错，采用上述方式排布时衍射光栅的制作工艺复杂，制作成本高昂，不利于进行大规模生产。而本实施例中衍射光栅的第一介质和第二介质通过同心圆环的形式进行排布，可极大降低衍射光栅的制作难度和制作成本，同时在制作时也可以有效控制制作精度，有助于提高衍射光栅的质量。同时，在将衍射光栅组件中多个衍射光栅排布成衍射光栅阵列时，由于衍射光栅的对称性高，因此在排布时更加方便。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的图像传感器的一种俯视结构示意图；

图2为本申请实施例提供的图像传感器中一种衍射光栅的俯视结构示意图；

图3为本申请实施例提供的图像传感器的第一种截面的爆炸结构示意图；

图4为本申请实施例提供的图像传感器的另一种俯视结构示意图；

图5为本申请实施例提供的图像传感器中另一种衍射光栅的俯视结构示意图；

图6为本申请实施例提供的图像传感器的第二种截面结构示意图；

图7为本申请实施例提供的图像传感器的第二种截面的爆炸结构示意图；

图8为本申请实施例提供的图像传感器的第三种截面结构示意图；

图9为本申请实施例提供的图像传感器中滤光组件的一种结构示意图；

图10为本申请实施例提供的图像传感器中滤光组件的另一种结构示意图；

图11为本申请实施例提供的图像传感器的第四种截面结构示意图；

图12为本申请实施例提供的图像传感器的第五种截面结构示意图；

图13为本申请实施例提供的图像传感器的第六种截面结构示意图；

图14为本申请实施例提供的成像模组的结构示意图一；

图15为本申请实施例提供的成像模组的结构示意图二。

其中，图中各附图标记：

11-入射光波； 12-衍射光波；

20-图像传感器； 21-衍射光栅组件；

210-衍射光栅； 211-光栅基底；

212-第一圆环； 213-第二圆环；

22-感光组件； 220-感光像素；

23-滤光组件； 230-滤光片；

24-微透镜组件； 240-微透镜；

30-透镜组件； 40-滤光膜。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。

请参阅图1至图3，一种图像传感器20，包括衍射光栅组件21和感光组件22；衍射光栅组件21包括至少一个衍射光栅210，衍射光栅210用于对入射光波11进行衍射；感光组件22包括多个感光像素220，感光像素220设于衍射光栅210的出光侧，用于获取经衍射光栅210衍射的光波。其中，衍射光栅210包括光栅基底211以及多个同心设置的第一圆环212和第二圆环213，第一圆环212和第二圆环213均设于光栅基底211上。第一圆环212由第一介质制成，第二圆环213由第二介质制成，相邻两第一圆环212之间设有一第二圆环213，第一圆环212和第二圆环213的折射率不同。

请参阅图2，在一个实施例中，衍射光栅210的数量为一个，每个衍射光栅210对应设有多个感光像素220。由于衍射光栅210呈圆形，因此沿衍射光栅210的直径方向即为衍射光栅210的光栅轴。衍射光栅210中相邻的第一圆环212和第二圆环213构成一个光栅周期L0，入射光波11入射至衍射光栅210，经过衍射光栅210衍射后获得衍射光波12，衍射光波12从衍射光栅210中出射至感光像素220处，感光像素220获取该衍射光波12。

请参阅图1，在一个实施例中，衍射光栅组件21包括成阵列排布的衍射光栅210，同时感光组件22中多个感光像素220成阵列排布，成阵列排布的感光像素220与衍射光栅210的阵列排布相适应，从而能够有效接收经衍射光栅210出射的衍射光波12。

光波在传播路径中遇到不透明或透明的障碍物或者小孔(窄缝)时，会绕过障碍物、产生偏离直线传播，这种现象被称为光的衍射。在障碍物或者小孔后方会产生明暗相间的条纹或光环，即为衍射图样。当用平面波照明一个具有周期性透过率函数的物体时，会在该物体后某些特定距离上重现该周期函数的图像，这种现象就是塔尔博特效应(TalbotEffect)。

例如，在衍射光栅210后方与衍射光栅210相距Z＝nZ_{T<\/sub>(n为不小于0的整数)的距离处，可以观察到与衍射光栅210相同的图像；在衍射光栅210后方与衍射光栅210相距Z＝[(2n+1)\/4]Z_{T<\/sub>(n为不小于0的整数)的距离处，可以观察到倍频光栅像(即此处观察到的衍射光栅210的光栅周期为原光栅周期L_{0<\/sub>的一半)；在衍射光栅210后方与衍射光栅210相距Z＝[(2n+1)\/2]Z_{T<\/sub>(n为不小于0的整数)的距离处，可以观察到反相的光栅像(即重现的光栅像与原衍射光栅210错开半个条纹周期)；在衍射光栅210后方的其他位置时，所观察到的图像为菲涅尔衍射像。}}}}

根据入射光波11的入射强度以及入射角的不同，衍射光栅210在选择的塔尔博特深度Z＝nZ_{T<\/sub>的位置所形成的自成像也会不同。因此通过对衍射光栅210在塔尔博特深度Z＝nZ_{T<\/sub>的位置所形成的自成像分析，从而可以反推出入射光波11的入射角和入射强度，进而可以根据塔尔博特效应对入射光波11进行定位，而无需其他额外的光学部件。}}

在本实施例中，感光像素220获得衍射光波12的图像信息后，可以进行后续处理。例如，感光像素220获得衍射光波12的图像信息为原始信号；原始信号经初始滤波器进行高频滤波和中低频滤波，高频滤波的部分信号可以用于获取深度信息，中低频滤波的部分信号可以用于进行二维成像，最后再将深度信息与二维成像的图像进行融合，获得具有深度信息的图像。因此，本实施例提供的图像传感器20为后续的图像处理提供了原始图像数据，有助于实现利用一个成像模组即可实现3D成像。

本实施例提供的图像传感器20的有益效果至少在于：

(1)通过在感光组件22的入光路径上设置衍射光栅210，入射光波11经衍射光栅21衍射后形成衍射光波12，衍射光波12再入射至感光像素220处，从而感光像素220获得的图像信息在用于后期进行图像处理时，可以同时获得2D图像和深度信息，实现了通过一个图像传感器20实现3D成像。一方面，由于2D图像和深度信息是通过一个图像传感器20来实现的，有效避免了采用两个镜头分别成像的视差问题，有效提高了获取深度信息的准确度，改善3D成像质量。另一方面，采用一个图像传感器20来同时获得2D图像和深度信息可以有效降低摄像头模组的体积和重量，有利于摄像头模组的小型化和轻量化，具有非常广阔的应用前景。

(2)传统衍射光栅多为成阵列排布的条纹形式，条纹排布可以是横向、纵向或横纵交错，采用上述方式排布时衍射光栅210的制作工艺复杂，制作成本高昂，不利于进行大规模生产。而本实施例中衍射光栅210的第一介质和第二介质通过同心圆环的形式进行排布，可极大降低衍射光栅210的制作难度和制作成本，同时在制作时也可以有效控制制作精度，有助于提高衍射光栅210的质量。同时，在将衍射光栅组件22中多个衍射光栅210排布成衍射光栅阵列时，由于衍射光栅210的对称性高，因此在排布时更加方便。

请参阅图3和图6，在一个实施例中，衍射光栅210为透射光栅，感光组件22设于光栅基底211与第一圆环212相对的一侧。入射光波11在入射至衍射光栅210后形成衍射光波12，衍射光波12从光栅基底211出射，从而可以被设于光栅基底211一侧的感光像素220所接收。此时衍射光栅210由可允许入射光波11透射的材料制成，例如可以是二氧化硅(SiO_{2<\/sub>)、玻璃、有机材料(例如苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚氯乙烯)等。当然，根据衍射光栅210的应用场景不同，衍射光栅210允许透过的光波的波长范围可以不同。例如，对于紫外光线而言，衍射光栅210可允许通过的光波波长可以为小于400nm；对于可见光而言，衍射光栅210允许通过的光波波长范围可以是400nm～800nm；对于红外光线而言，衍射光栅210允许通过的光波波长范围可以是800nm～1500m。因此，对于可见光范围的成像而言，可以通过对衍射光栅210材料的选择，至少使得波长范围400nm～800nm的光波可以透过衍射光栅210。}

请参阅图3和图6，在一个实施例中，衍射光栅210是相位光栅，通过采用不同的介质材料来制作第一圆环212和第二圆环213，从而可以形成一个两相光栅。可选地，制作第一圆环212的第一介质为空气，第二圆环213的材料与光栅基底210的材料相同，第二圆环213与光栅基底211一体成型，此时衍射光栅210的截面形状为：在光栅基底211上设有周期排列的凸起，相邻凸起之间为凹槽，相邻的凸起和凹槽构成一个光栅周期L0。而衍射光栅210的俯视图的形状则为：多个第二圆环213同心设置，相邻两第二圆环213之间间隔一定距离。当然，第一圆环212也可以由其他材料制成，此时相当于在相邻凸起之间的凹槽中填充由不同于第二圆环213的材料制成的第一圆环212。

请参阅图7，在一个实施例中，第一圆环211的宽度为L1，第二圆环的宽度为L2，衍射光栅210的光栅周期L0则为L1+L2。第一圆环212和第二圆环213的宽度比值L1：L2为2\/3～3\/2。考虑第一圆环212的介质为空气，此时衍射光栅210的占空比为40％～60％，例如衍射光栅210的占空比可为50％，此时第一圆环212的宽度L1与第二圆环213的宽度L2相同。当然，衍射光栅210的占空比还可以为40％(此时第一圆环212的宽度L1与第二圆环213的宽度L2比值L1：L2＝3：2)，60％(此时第一圆环212的宽度L1与第二圆环213的宽度L2比值L1：L2＝2：3)等其他值，此处不做限制。

请参阅图4至图7在一个实施例中，考虑第一圆环212的介质为空气。第二圆环213的顶部距离光栅基底211的高度为0.2微米～1微米，此时衍射光栅210中凸起和凹槽之间的光程差即为第二圆环213的高度值，从而使得入射至衍射光栅210的入射光波在凸起和凹槽处具有上述预设的光程差。根据入射光波的波长不同，第二圆环213的高度也可以不同，可选地，第二圆环213的高度可为入射光波的半波长。例如，当入射光波的波长为500nm时，第二圆环213的高度可以为250nm(即0.25微米)。当然，第二圆环213的高度也可以为其他值，并不仅限于上述的情形，此处不做限制。

请参阅图7，在一个实施例中，衍射光栅210的光栅周期L0可为1微米～20微米，从而确保入射光波11在经过衍射光栅210时可以从衍射光栅210透射。对于占空比为50％的情况而言，当衍射光栅210的光栅周期L0为1微米时，第一圆环212的宽度L1和第二圆环213的宽度L2则均为500nm。当然，光栅周期L0可以根据需要进行设置，此处不做限制。

请参阅图7，在一个实施例中，感光组件22中相邻感光像素220之间的距离L3不大于衍射光栅210的光栅周期L0，根据相邻感光像素220之间的距离L3的不同，一个光栅周期L0对应的感光像素220的数量也会不同。例如，当相邻感光像素220之间的距离L3等于光栅周期L0时，在宽度方向上一个光栅周期L0可以完整对应一个感光像素220，也可以相邻两个感光像素220中每个感光像素220的一半对应于一个光栅周期L0，也可以是其他形式的对应。当相邻感光像素220之间的距离L3为光栅周期L0的一半时，在宽度方向上一个光栅周期L0则对应两个感光像素220。

在一个实施例中，感光组件22可以是CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器或CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)图像传感器，此时感光像素220可以是成阵列排布的光传感器，从而可以接收衍射光波12，并根据接收的衍射光波12生成相应的信号。感光像素220的尺寸也可以根据需要进行选择，此处不做限制。当然，感光组件22也可以是其他类型的光传感器阵列，并不仅限于上述的情形。

在一个实施例中，入射光波11为单色波，即入射光波11仅包含一种波长的光束，此时最终到达感光组件22中各个感光像素220的衍射光波12仅有一种波长。

请参阅图8，在一个实施例中，入射光波11为非单色波，即包括多种波长的光波，此时入射光波11经衍射光栅210后形成的衍射光波12也包括多种波长，为了确保到达每个感光像素220的衍射光波12只有一种波长，需要在图像传感器20中设置滤光组件23。滤光组件23包括多个滤光片230，滤光片230设于衍射光栅210和感光像素220之间，从而起到滤光的作用。

滤光片230的类型可以根据需要进行设置。

在一个实施例中，滤光组件23中多个滤光片230可以为同一种滤光片，其可以通过的光波波长范围相同，例如滤光片23可以为红色滤光片(允许红光通过)、绿色滤光片(允许滤光通过)或者蓝色滤光片(允许蓝色光通过)，此时滤光片230可以起到对一种光波进行选择的作用。

在一个实施例中，滤光组件23中多个滤光片230的类型可以包括多种，且多种滤光片230根据预设图样进行排布。请参阅图9，例如滤光组件23包括红色滤光片(R)、绿色滤光片(G)以及蓝色滤光片(B)，三种滤光片可以按照拜耳阵列的要求进行周期性排布。以滤光组件23按照方形排列为例，其沿一个方向依次设有周期排布的绿色滤光片(G)和红色滤光片(R)，沿另一方向依次设有周期排布的绿色滤光片(G)和蓝色滤光片(B)，从而实现滤光要求。

请参阅图10，再如，滤光组件23包括红色滤光片(R)、白色滤光片(W)以及蓝色滤光片(B)，三种滤光片可以参照拜耳阵列的要求进行周期性排布，以滤光组件23按照方形排列为例，其沿一个方向依次设有周期排布的白色滤光片(W)和红色滤光片(R)，沿另一方向依次设有周期排布的白色滤光片(W)和蓝色滤光片(B)，实现滤光要求，有效提高图像亮度，从而改善暗光场景下图像处理的质量。

再如，滤光组件23可以包括红色滤光片(R)、绿色滤光片(G)、蓝色滤光片(B)以及白色滤光片(W)，四种滤光片可以按照拜耳阵列的要求进行周期性排布。以滤光组件23按照方形排列为例，其沿一个方向依次设有周期排布的绿色滤光片(G)和红色滤光片(R)，沿另一方向依次设有周期排布的白色滤光片(W)和蓝色滤光片(B)，从而实现滤光要求，提高画面亮度，画面更通透。

再如，滤光组件23可以包括红色滤光片(R)、绿色滤光片(G)、蓝色滤光片(B)以及红外滤光片(IR)，此时与红外滤光片对应的感光像素220对应为红外感光像素，从而可以构成RGB-IR图像传感器，在获取可见光的同时获取红外光，具有更广泛的应用场景。

再如，滤光组件23可以仅包括红外滤光片(IR)，此时感光像素220均为红外感光像素，图像传感器可以为红外图像传感器。

当然，在其他实施例中，滤光组件23中滤光片230的类型以及排布方式也可以为其他形式，并不仅限于上述的情形。

在一个实施例中，滤光组件23中滤光片230的尺寸与感光像素220的尺寸相对应，即一个滤光片230对应一个感光像素220，从而确保到达每个感光像素220的光波波长为对应滤光片230所允许通过的光波波长。当然，在其他实施例中，滤光片230和感光像素220的尺寸也可以为其他情形，例如滤光片230和感光像素220均为矩形，且滤光片230在两相互垂直方向的尺寸均为感光像素220对应方向尺寸的整数倍(例如2倍、3倍、4倍等)，此时滤光片230对应多个感光像素220。

请参阅图11，在一个实施例中，图像传感器20还包括微透镜组件24，微透镜组件24包括多个微透镜240，微透镜240设于衍射光栅210和感光像素220之间。多个微透镜240成阵列排布，且其排布形式与感光像素220的排布形式相对应，确保每个感光像素220对应设有一个微透镜240，该微透镜240可以将衍射光波12聚焦至对应的感光像素220上，改善成像效果。

请参阅图12和图13，在一个实施例中，图像传感器20包括衍射光栅组件21、滤光组件23、微透镜组件24以及感光组件22。其中衍射光栅组件21包括多个呈阵列排布的衍射光栅210；感光组件22包括多个呈阵列排布的感光像素220；滤光组件23包括多个呈阵列排布的滤光片230，且每个滤光片230对应一个感光像素220；微透镜组件24包括多个微透镜240，每个微透镜240对应一个感光像素220。滤光片230可设于微透镜240的表面(请参阅图7)，也可以设于微透镜240和感光像素220之间(请参阅图8)。

请参阅图14，本实施例的目的还在于提供一种成像模组，包括上述的图像传感器20以及透镜组件30，透镜组件30设于衍射光栅组件21的入光路径上，用于将入射光波11聚焦至衍射光栅组件21。透镜组件30可以包含一个聚光透镜，也可以包含多个聚光透镜，此处不做限制，只要能够对入射光波11起到聚光作用即可，此处不做限制。

在一个实施例中，成像模组可以是摄像头模组，该摄像头模组可以应用在移动终端中，从而实现通过一个摄像头模组即可同时获得2D图像和深度信息，实现3D成像。当然，成像模组具有广泛的应用领域，例如可以用于背景虚化、三维重建、视觉测距、手势识别等，此处不做限制。

请参阅图15，在一个实施例中，透镜组件30和图像传感器20之间还设有滤光膜40，该滤光膜40可用于过滤入射光波11中不需要的杂光，避免其到达图像传感器20而对衍射光栅210产生影响，有助于改善衍射光栅210的衍射效果。例如滤光膜40可以是可见光滤光膜，其可以允许可见光通过，而过滤掉其他波长范围的光波。当然，滤光膜40还可以用于过滤其他波段的光波，并不仅限于上述的情形。

本实施例提供的成像模组的有益效果至少在于：

(1)图像传感器20中感光组件22的入光路径上设置衍射光栅210，入射光波11经衍射光栅21衍射后形成衍射光波12，衍射光波12再入射至感光像素220处，从而感光像素220获得的图像信息在用于后期进行图像处理时，可以同时获得2D图像和深度信息，实现了通过一个图像传感器20实现3D成像。一方面，由于2D图像和深度信息是通过一个图像传感器20来实现的，有效避免了采用两个镜头分别成像的视差问题，有效提高了获取深度信息的准确度，改善3D成像质量。另一方面，采用一个图像传感器20来同时获得2D图像和深度信息可以有效降低成像模组的体积和重量，有利于成像模组的小型化和轻量化，具有非常广泛的应用前景。

(2)传统衍射光栅多为成阵列排布的条纹形式，条纹排布可以是横向、纵向或横纵交错，采用上述方式排布时衍射光栅210的制作工艺复杂，制作成本高昂，不利于进行大规模生产。而本实施例中衍射光栅210的第一介质和第二介质通过同心圆环的形式进行排布，可极大降低衍射光栅210的制作难度和制作成本，同时在制作时也可以有效控制制作精度，有助于提高衍射光栅210的质量，进而可以降低成像模组的制作成本以及提高成像模组质量。

本实施例的目的还在于提供一种移动终端，包括上述的成像模组，从而有助于提高移动终端获取3D图像的成像质量，降低整体的体积和重量，同时可以极大拓展移动终端的使用场景，改善用户体验。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

设计图

一种图像传感器以及成像模组论文和设计

一种图像传感器以及成像模组论文和设计-杨鑫

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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