一种屏下图像传感器、摄像模组及电子设备的制作方法

本发明涉及屏下成像，具体地，涉及一种屏下图像传感器、系统、设备及存储介质。

背景技术：

1、随着全面屏智能终端技术的飞速迭代，屏下摄像技术凭借无打孔、无刘海的极致屏占比优势，成为终端设备全屏化发展的核心主流技术。屏下成像的核心原理是将图像传感器隐藏于屏幕显示区域下方，利用屏幕透光特性采集外部光线实现成像，彻底突破了传统挖孔、升降摄像头的外观局限，极大提升了终端屏幕的视觉完整性与使用体验。但相较于传统外置摄像成像方案，屏下成像场景存在独特的光学干扰问题，屏幕叠层结构带来的光线吸收、散射、衍射及光谱选择性衰减效应，导致屏下成像普遍存在严重的色彩偏移、色彩失真、信噪比过低等缺陷，长期制约着屏下摄像成像品质的提升。

2、目前行业内屏下图像传感器均沿用传统成像的标准拜尔像素排列模式，主流为rggb排布结构，其像素配比固定为r:g:b=1:2:1，核心设计逻辑是适配常规空气介质成像场景，依托人眼对绿色光线敏感度更高的视觉特性，通过提升绿色像素占比保障成像亮度与清晰度。常规成像场景中，该排列模式可基本满足色彩还原需求，且配合成熟的去马赛克插值算法、色彩校正算法，能够实现图像色彩的精准还原。但该传统像素配比与排列结构完全无法适配屏下特殊的光学成像环境，存在显著的技术适配缺陷。

3、屏下成像过程中，光线需穿透oled屏幕像素层、金属布线、封装叠层等多层结构，不同波长的r、g、b三色光线的穿透损耗、散射衰减程度存在极大差异。其中，短波长的蓝光、中波长的绿光在穿透屏幕叠层时，受屏幕材料吸收、光路散射的影响更显著，光强衰减幅度远大于长波长的红光，导致传感器采集到的原始图像中，蓝、绿通道光强信号大幅缺失，红通道信号相对过剩，最终造成成像画面偏红、偏暗、色彩断层等偏色问题。同时，屏下区域整体透光率普遍较低，整体进光量不足，进一步放大了三色通道的信号不均衡问题，弱光环境下色彩失真、画面噪点多的问题尤为突出。

4、为改善屏下成像偏色问题，现有技术均依赖后端isp算法优化、ai色彩补偿、色彩校正矩阵调试等软件手段进行修正。但软件算法校正存在天然局限性，仅能对成像后的失真图像进行被动修复，无法弥补屏幕光学损耗带来的原始像素信号缺失问题。当蓝、绿通道原始感光信号衰减过度、数据失真严重时，算法插值补偿极易产生伪色、色彩过渡不均、细节丢失等次生问题，无法从根源上平衡三色通道的感光差异，导致屏下成像色彩还原精度始终难以达到外置摄像头的成像水准，成为屏下摄像技术高清化、高品质化发展的核心瓶颈。

5、综上，传统1:2:1的拜尔像素排列结构未适配屏下成像的光谱衰减特性，软件补偿方案治标不治本，缺乏针对性的硬件层面优化方案，无法从根源上解决屏下成像色彩偏移、失真的行业痛点。因此，亟需设计一种适配屏下光学衰减特性的新型像素排列结构，通过优化rgb像素配比，从硬件层面平衡三色光线的感光采集能力，弥补不同色光的衰减差异，从源头改善屏下成像偏色问题，提升屏下成像色彩还原度与成像质量。

6、以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。

技术实现思路

1、为此，本发明提出了一种应用于屏下的新的像素排列模式，为弥补屏幕吸收及散射造成的不同颜色光线衰减偏色问题，从硬件方面来改善屏下图像偏色问题。

2、第一方面，本发明提供一种屏下图像传感器，其特征在于，包括：

3、一种屏下图像传感器，其特征在于，每个像素重复单元包括8个像素，每个所述像素仅采集r/g/b中一种颜色的光强信息；其中，像素个数r:g:b=2:3:3。

4、可选地，所述的一种屏下图像传感器，其特征在于，所述像素重复单元为长方形。

5、可选地，所述的一种屏下图像传感器，其特征在于，所述长方形的长宽比为2:1。

6、可选地，所述的一种屏下图像传感器，其特征在于，所述像素重复单元为正方形。

7、可选地，所述的一种屏下图像传感器，其特征在于，两个r位于所述正方形内部，两个g和两个b位于所述正方形顶角。

8、可选地，所述的一种屏下图像传感器，其特征在于，在所述像素重复单元内，一个所述像素与周围三个相邻像素的滤光片颜色均不同。

9、第二方面，本发明提供一种屏下图像传感器，其特征在于，每个像素重复单元包括至少3个像素，每个所述像素仅采集r/g/b中一种颜色的光强信息；其中，各颜色像素的面积之比r:g:b=2:3:3。

10、可选地，所述的一种屏下图像传感器，其特征在于，每个像素均为长方形，所述像素重复单元也为长方形。

11、第三方面，本发明提供一种摄像模组，其特征在于，包括前述任一项所述的屏下图像传感器。

12、第四方面，本发明提供一种电子设备，其特征在于，包括电子显示屏和前述任一项所述的屏下图像传感器；

13、所述屏下图像传感器设置于所述电子显示屏的背光侧，并接收穿透所述电子显示屏的可见光；

14、所述电子显示屏的基板为聚酰亚胺基板。

15、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

16、本发明独创r:g:b=2:3:3的专属像素配比，完全适配屏下叠层差异化光谱衰减特性，通过硬件层级优化像素布局与色彩采样占比，精准补偿绿、蓝光光路损耗，从成像根源平衡rgb三色通道感光信号。无需依赖后端软件修正，即可高效解决屏下成像固有偏色问题，硬件层面实现色彩精准还原，彻底规避传统方案依赖算法补色导致的色彩失真、断层问题，色彩还原真实度与稳定性大幅提升。

17、本发明通过前置硬件结构优化，直接输出均衡、完整、高保真的原始图像感光数据，大幅降低后端图像处理芯片的运算与调校压力。相较于传统方案依靠大量isp算法、插值算法、色彩补偿算法修正图像缺陷的方式，本发明可极大减少图像处理芯片的算力占用，降低设备功耗，同时简化成像算法逻辑，提升终端成像响应速度。依托优质的原始硬件采样数据，可轻松应对暗光、逆光、高动态明暗对比等复杂成像场景，精准解决复杂工况下的顽固性偏色、色彩紊乱问题，全方位提升整体成像质量。

18、本发明整阵列结构完全兼容现有cmos图像传感器的晶圆制造、布线及封装工艺，无需改造核心生产设备与制程参数，量产难度低、改造成本小，完美兼顾高性能成像与工业化量产落地需求。

19、针对屏下成像整体进光量低、弱光成像效果差的痛点，本发明通过扩容绿、蓝核心感光像素单元，有效提升绿、蓝弱势通道的进光采集总量，大幅增强两色通道的感光灵敏度与信噪比。该设计可显著改善暗光、背光等复杂场景下的色彩识别能力，有效抑制成像噪点、提升画面通透度，大幅拓展屏下摄像的有效成像场景，全面适配智能终端全场景高清拍摄需求。

20、本发明摒弃传统通用型像素排列的固化设计，为屏下成像场景专属定制，像素配比与排布结构高度匹配屏下光学传输特性，实现硬件结构与成像工况的深度适配。依托硬件原生的三色信号均衡能力，不仅常态化提升常规场景成像画质，更针对性解决了复杂场景下算法校正失效、偏色难以根治的行业难题，在保障优异成像性能的同时，兼顾低算力消耗、高量产适配性，为高品质屏下成像提供高效、可靠、低成本的硬件解决方案。