衍射减少的微透镜成像的制作方法

1.本公开大体上涉及衍射减少的微透镜成像。


背景技术：

2.微透镜可为具有小于例如一毫米的直径的透镜。多个微透镜可形成于衬底上以产生微透镜阵列。
3.图像传感器可将光学图像转换成电信号。举例来说，图像传感器还被称作成像器，可包含在数码相机、相机模块、相机手机、医学成像设备、夜视仪、雷达和声纳中。这些装置可包含存储器。
4.存储器装置通常提供为计算机或其它电子装置中的内部半导体集成电路。存在许多不同类型的存储器，包含易失性和非易失性存储器。易失性存储器可需要电力来维持其数据，且包含随机存取存储器(ram)、动态随机存取存储器(dram)、静态随机存取存储器(sram)和同步动态随机存取存储器(sdram)等等。非易失性存储器可通过当未被供电时保持所存储的数据而提供持久的数据，且可包含nand快闪存储器、nor快闪存储器、只读存储器(rom)、电可擦除可编程rom(eeprom)、可擦除可编程rom(eprom)以及电阻可变存储器，例如相变随机存取存储器(pcram)、3d xpoint
tm
、电阻性随机存取存储器(rram)和磁阻随机存取存储器(mram)等等。
5.还利用存储器作为用于多种多样的电子应用的易失性和非易失性数据存储装置，所述电子应用包含但不限于个人计算机、便携式存储棒、数码相机、蜂窝电话、便携式音乐播放器(例如mp3播放器)、电影播放器和其它电子装置。存储器单元可布置成阵列，其中阵列在存储器装置中使用。
6.计算机或其它电子装置可包含数个存储器装置。在一些实例中，不同类型的存储器可包含在同一电子装置上以获得电子装置的最优性能。然而，不同类型的存储器装置可需要用于每种类型的存储器装置的单独数据路径和/或控制。


技术实现要素：

7.在一个方面中，本技术案提供一种用于衍射减少的微透镜成像的方法，其包括：在图像传感器阵列处经由包含嵌入式光学件的微透镜阵列接收光，所述嵌入式光学件被配置成相对于与不具有嵌入式光学件的另一微透镜阵列相关联的阈值而减少衍射，所述图像传感器阵列耦合到所述微透镜阵列并且定位成响应于所述光穿过所述微透镜阵列而接收所述光；和在所述图像传感器阵列处至少部分地基于所述光的衍射减少而从所述光产生图像。
8.在另一方面中，本技术案提供一种用于衍射减少的微透镜成像的设备，其包括：微透镜阵列，其包含被配置成相对于与不具有嵌入式光学件的另一微透镜阵列相关联的阈值而减少衍射的嵌入式光学件；和图像传感器阵列，其耦合到所述微透镜阵列并且被配置成：响应于所述光穿过所述微透镜阵列而接收所述光；和至少部分地基于所述光的衍射减少而
从所述光产生图像。
9.在又一方面中，本技术案提供一种用于衍射减少的微透镜成像的设备，其包括：微透镜阵列，其各自包含被配置成相对于与不具有嵌入式光学件的另一微透镜阵列相关联的阈值而减少衍射的嵌入式光学件；图像传感器阵列，其耦合到所述微透镜阵列，其中所述图像传感器阵列中的每一图像传感器被配置成：响应于所述光穿过所述微透镜阵列而接收所述光的一部分；和至少部分地基于所述光的所述部分的衍射减少而从所述光的所述部分产生图像；和处理资源，其被配置成组合来自所述图像传感器阵列的所述图像以生成图片。
附图说明
10.图1说明根据本公开的数个实施例的用于在图像传感器阵列处经由包含嵌入式光学件的微透镜阵列接收光的设备的实例。
11.图2说明根据本公开的数个实施例的用于在图像传感器处经由包含嵌入式光学件的微透镜接收光的设备的实例。
12.图3说明根据本公开的数个实施例的用于在图像传感器处经由包含嵌入式光学件的微透镜接收光的设备的实例。
13.图4是根据本公开的数个实施例的用于在图像传感器阵列处经由包含嵌入式光学件的微透镜阵列接收光的方法的流程图。
具体实施方式
14.本公开包含与以下操作相关的方法和设备：在图像传感器阵列处经由包含嵌入式光学件的微透镜阵列接收光，所述嵌入式光学件被配置成相对于与不具有嵌入式光学件的另一微透镜阵列相关联的阈值而减少衍射，所述图像传感器阵列耦合到所述微透镜阵列并且定位成响应于所述光穿过所述微透镜阵列而接收所述光；和在所述图像传感器阵列处至少部分地基于所述光的衍射减少而从所述光产生图像。
15.衍射是光波的发散。光可衍射并且随着距离而失去其强度。如本文中所使用，嵌入式光学件可附接到微透镜和/或为微透镜的一部分。嵌入式光学件可经整形以减少或防止微透镜接收到的光发生衍射。举例来说，包含嵌入式光学件的微透镜可接收作为高斯光束的光并且通过传送光穿过嵌入式光学件而将所述光转换成贝塞耳-高斯光束。因此，嵌入式光学件可增加图像的聚焦深度。
16.各自包含嵌入式光学件的微透镜阵列可各自接收并且传送光的不同部分。举例来说，嵌入式光学件可包含轴棱镜、三次方位相板和/或偏振转换板。轴棱镜是具有圆形光圈的圆锥形光学元件。三次方位相板可为具有包含相对于空间坐标的三阶相依性的相位分布的表面。可经由三次方位相板的厚度变化或次波长纳米结构达成三阶相依性。在一些实例中，径向、方位角和/或线性偏振转换板的阵列可为嵌入式光学件。径向、方位角和/或线性偏振转换板的阵列可用以增加图像的聚焦深度和/或增强光信号(例如，增加光的信噪比)。
17.在数个实施例中，轴棱镜、三次方位相板和/或偏振转换板可与图像传感器结合使用。将轴棱镜、三次方位相板和/或偏振转换板放置在图像传感器前方将减少图像传感器所接收到的光的衍射。这允许光在较大距离内维持其强度。在一些实例中，与包含不具有轴棱镜、三次方位相板和/或偏振转换板的图像传感器的设备相比，包含轴棱镜、三次方位相板
和/或偏振转换板以及图像传感器的设备可在距设备较大距离处捕获图像。
18.举例来说，图像传感器可为互补金属氧化物半导体(cmos)传感器和/或电荷耦合装置(ccd)。cmos传感器可包含数个金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)放大器且ccd可包含数个金属氧化物半导体(mos)电容器。图像传感器可将来自光的数个光子转换成数个电子以产生图像。可在图像传感器阵列中的每一图像传感器处接收到光的一部分，且图像传感器阵列中的每一图像传感器可从其接收到的光的部分产生图像。
19.处理资源可从图像传感器阵列中的每一图像传感器接收图像。可通过组合接收到的图像生成图片。在一些实例中，图片和/或图像可存储于耦合到处理资源的存储器中。
20.如本文中所使用，“数个”某物可指此类事物中的一或多个。举例来说，数个图像传感器可以指一或多个图像传感器。“多个”某物意指两个或多于两个。另外，如本文中所使用的指定符“x”和“y”，尤其相对于图式中的附图标记，指示如此指定的数个特定特征可与本公开的数个实施例包含在一起。
21.本文中的图遵循编号定则，其中第一的一或多个数字对应于图号，且剩余的数字标识图式中的元件或组件。可通过使用类似数字来识别不同图之间的类似元件或组件。举例来说，参考标号102在图1中可指代元件“2”，且类似元件可在图2中表示为202。在一些情况下，相同图中或不同图中的多个类似但在功能上和/或结构上可区分的元件或组件可以同一元件编号(例如图1中的102-1、102-2和102-x)依序指代。如应了解，可添加、交换和/或去除本文中的各种实施例中展示的元件，从而提供本公开的多个额外实施例。另外，图中所提供的元件的比例和相对比例意图说明本公开的各种实施例，并且不会以限制性意义来使用。
22.图1说明根据本公开的数个实施例的用于在图像传感器阵列104-1、104-2、
……
、104-y处经由微透镜阵列102-1、102-2、
……
、102-x接收光设备100的实例。设备100可为但不限于婴儿监视器、安保相机(例如，监控摄像头)、门相机、踪迹相机、平板计算机相机、数码相机、个人手提式计算机相机、台式计算机相机、智能电话相机、腕部佩戴装置相机、成像装置、检测装置和/或其冗余组合。
23.微透镜阵列102-1、102-2、
……
、102-x中的每一微透镜的直径可小于一毫米。如图1中所说明，多个微透镜102-1、102-2、
……
、102-x可形成于衬底上以产生微透镜阵列102-1、102-2、
……
、102-x。微透镜阵列102-1、102-2、
……
、102-x中的每一微透镜可包含嵌入式光学件，这可减少或防止图像传感器阵列104-1、104-2、
……
、104-y中的每一图像传感器接收到的光衍射。相对于与不具有嵌入式光学件的另一微透镜阵列相关联的阈值，嵌入式光学件可减少衍射。举例来说，嵌入式光学件可将衍射减少90厘米。
24.如图1中所说明，光当被微透镜阵列102-1、102-2、
……
、102-x接收到时发生衍射。举例来说，光可作为高斯光束被接收到。在光穿过包含在微透镜阵列102-1、102-2、
……
、102-x中的每一微透镜中的嵌入式光学件时，可以减少和/或消除光的衍射，如图1中所说明。举例来说，嵌入式光学件可将来自高斯光束的光转换成贝塞耳-高斯光束。
25.图像传感器阵列104-1、104-2、
……
、104-y中的每一图像传感器可接收穿过微透镜阵列102-1、102-2、
……
、102-x的光并且将光的光学图像转换成电信号。举例来说，图像传感器阵列104-1、104-2、
……
、104-y可将来自光的数个光子转换成数个电子以产生图像。在数个实施例中，可在图像传感器阵列104-1、104-2、
……
、104-y中的每一图像传感器处接
收到光的一部分。图像传感器阵列104-1、104-2、
……
、104-y中的每一图像传感器可将来自其光的部分的数个光子转换成数个电子以产生图像。
26.举例来说，图像传感器104-1、104-2、
……
、104-y可为互补金属氧化物半导体(cmos)传感器和/或电荷耦合装置(ccd)。cmos传感器可包含数个金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)放大器且ccd可包含数个金属氧化物半导体(mos)电容器。举例来说，图像传感器阵列104-1、104-2、
……
、104-y可为数码相机、相机模块、相机手机、医学成像设备、夜视仪、雷达和声纳和/或可包含在数码相机、相机模块、相机手机、医学成像设备、夜视仪、雷达和声纳中。
27.如先前所描述，图像传感器阵列104-1、104-2、
……
、104-y在光已穿过微透镜阵列102-1、102-2、
……
、102-x之后接收所述光会减少和/或防止光衍射。具有极少衍射或无衍射的光允许图像传感器阵列104-1、104-2、
……
、104-y以较大聚焦深度从所述光产生图像，这使得存在于图像中的对象可在较大距离处可检测。举例来说，图像传感器阵列104-1、104-2、
……
、104-y可在较大距离处通过利用包含嵌入式光学件的微透镜阵列102-1、102-2、
……
、102-x来捕获图像。
28.图2说明根据本公开的数个实施例的用于在图像传感器204处经由包含嵌入式光学件206的微透镜202接收光的设备200的实例。设备200可对应于图1中的设备100。设备200可为但不限于婴儿监视器、安保相机、门相机、踪迹相机、平板计算机相机、数码相机、个人手提式计算机相机、台式计算机相机、智能电话相机、腕部佩戴装置相机、成像装置、检测装置和/或其冗余组合。
29.设备200可包含微透镜202和图像传感器204，其可分别对应于图1中的微透镜102和图像传感器104。微透镜202可包含嵌入式光学件206以在光被图像传感器204接收之前减少和/或防止光衍射。
30.衍射是光波的发散。光可衍射并且随着距离而失去其强度。嵌入式光学件206可耦合到微透镜202或为微透镜202的一部分。嵌入式光学件206可经整形以防止图像传感器204所接收的光衍射和/或减小光衍射的量。
31.举例来说，嵌入式光学件206可包含轴棱镜、三次方位相板和/或偏振转换板。轴棱镜是具有圆形光圈的圆锥形光学元件。三次方位相板可为具有包含相对于空间坐标的三阶相依性的相位分布的表面。可经由三次方位相板的厚度变化或次波长纳米结构达成三阶相依性。在一些实例中，径向、方位角和/或线性偏振转换板的阵列可为嵌入式光学件。径向、方位角和/或线性偏振转换板的阵列可用以增加图像的聚焦深度和/或增加光的信噪比。
32.在数个实施例中，轴棱镜、三次方位相板和/或偏振转换板可与图像传感器204结合使用。将轴棱镜、三次方位相板和/或偏振转换板放置在图像传感器204前方将减少图像传感器204所接收到的光的衍射。这允许光在较大距离内维持其强度。在一些实例中，与包含不具有轴棱镜、三次方位相板和/或偏振转换板的图像传感器204的设备200相比，包含轴棱镜、三次方位相板和/或偏振转换板以及图像传感器204的设备200可在距设备200较大距离处捕获图像。
33.图像传感器204可接收穿过微透镜202的光并且将光的光学图像转换成电信号。举例来说，图像传感器204可将来自光的数个光子转换成数个电子以产生图像。
34.举例来说，图像传感器204可为互补金属氧化物半导体(cmos)传感器和/或电荷耦
合装置(ccd)。cmos传感器可包含数个金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)放大器且ccd可包含数个金属氧化物半导体(mos)电容器。举例来说，图像传感器204可为数码相机、相机模块、相机手机、医学成像设备、夜视仪、雷达和声纳和/或可包含在数码相机、相机模块、相机手机、医学成像设备、夜视仪、雷达和声纳中。
35.如先前所描述，图像传感器204在光已穿过微透镜202之后接收所述光会减少和/或防止光衍射。具有极少衍射或无衍射的光允许图像传感器204以较大聚焦深度从所述光产生图像，这使得存在于图像中的对象可在较大距离处可检测。举例来说，图像传感器204可在较大距离处通过利用包含嵌入式光学件206的微透镜202来捕获图像。
36.图3说明根据本公开的数个实施例的用于在图像传感器304处经由包含嵌入式光学件306的微透镜302接收光的设备300的实例。设备300可对应于图1中的设备100和/或图2中的设备200。设备300可为但不限于婴儿监视器、安保相机、门相机、踪迹相机、平板计算机相机、数码相机、个人手提式计算机相机、台式计算机相机、智能电话相机、腕部佩戴装置相机、成像装置、检测装置和/或其冗余组合。
37.设备300可包含微透镜302和图像传感器304，其可分别对应于图1中的微透镜102和/或图2中的微透镜202和图1中的图像传感器104和/或图2中的图像传感器204。微透镜302可包含嵌入式光学件306。嵌入式光学件306可对应于图2中的嵌入式光学件206。如图3中所说明，设备300可另外包含存储器312、处理资源314和通信链路316。
38.存储器312可耦合到处理资源314且存储器312可以是可被处理资源314存取以执行本公开的各种实例的任何类型的存储媒体。举例来说，存储器312可为具有存储于其上的计算机可读指令(例如，计算机程序指令)的非暂时性计算机可读媒体，所述计算机可读指令可由处理资源314执行以在图像传感器304处接收光并且在图像传感器304处从所接收的光产生图像。
39.处理资源314可组合所产生的图像中的一或多个以生成图片和/或视频。处理资源314可从一或多个图像传感器304和/或从存储器312接收一或多个所产生的图像。在一些实例中，处理资源314可将来自图像传感器304的图像与来自存储器312的图像组合。
40.在数个实施例中，存储器312可耦合到图像传感器304并且可存储来自图像传感器304的一或多个图像。在一些实例中，由处理资源314生成的图片可存储于存储器312中。
41.存储器312可为易失性或非易失性存储器。存储器312还可为可拆卸式(例如，便携式)存储器，或不可拆卸(例如，内部)存储器。举例来说，存储器312可为随机存取存储器(ram)(例如，动态随机存取存储器(dram)和/或相变随机存取存储器(pcram))、只读存储器(rom)(例如，电可擦除可编程只读存储器(eeprom)和/或压缩光盘只读存储器(cd-rom))、快闪存储器、激光光盘、数字多功能光盘(dvd)或其它光学存储装置，以及/或磁性媒体，例如盒式磁带、磁或磁盘，以及其它类型的存储器。
42.另外，虽然存储器312说明为位于设备300内，但本公开的实施例不限于此。举例来说，存储器312可位于外部设备上(例如，使得能够经由互联网或另一有线或无线连接下载计算机可读指令)。
43.设备300可将一或多个图像、图片和/或视频发送到计算装置。举例来说，计算装置可为个人手提式计算机、台式计算机、智能电话、腕部佩戴装置、服务器或云计算系统。可经由通信链路316发送数据。
44.通信链路316可为设备300借以与一或多个计算装置通信的网络关系。这类网络关系的实例可包含分布式计算环境(例如，云计算环境)、广域网(wan)(例如互联网)、局域网(lan)、个人局域网(pan)、校园网(can)或城域网(man)，以及其它类型的网络关系。举例来说，网络可包含经由有线或无线网络从设备300和/或计算装置接收信息并且将信息发射到设备300和/或计算装置的数个服务器。
45.图4是根据本公开的数个实施例的用于在图像传感器阵列处经由包含嵌入式光学件的微透镜阵列接收光的方法420的流程图。在框422处，方法420可包含在图像传感器阵列处经由包含嵌入式光学件的微透镜阵列接收光，所述嵌入式光学件被配置成相对于与不具有嵌入式光学件的另一微透镜阵列相关联的阈值而减少衍射，所述图像传感器阵列耦合到微透镜阵列并且定位成响应于光穿过微透镜阵列而接收光。
46.在一些实例中，光可为高斯光束。嵌入式光学件可将高斯光束转换成贝塞耳-高斯光束以为图像传感器提供具有较少衍射或无衍射的光。嵌入式光学件可包含轴棱镜、三次方位相板和/或偏振转换板以将高斯光束转换成贝塞耳-高斯光束。
47.举例来说，图像传感器可为互补金属氧化物半导体(cmos)传感器和/或电荷耦合装置(ccd)。cmos传感器可包含数个金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)放大器且ccd可包含数个金属氧化物半导体(mos)电容器。举例来说，图像传感器包含在数码相机、相机模块、相机手机、医学成像设备、夜视仪、雷达和声纳中。
48.在框424处，方法420可包含在图像传感器阵列处至少部分地基于光的衍射减少而从光产生图像。图像传感器可将来自光的数个光子转换成数个电子以产生图像。在一些实例中，与包含不具有轴棱镜、三次方位相板和/或偏振转换板的图像传感器的设备相比，包含轴棱镜、三次方位相板和/或偏振转换板以及图像传感器的设备可在距设备较大距离处捕获图像。
49.处理资源可组合所产生的图像中的一或多个以生成图片和/或视频。处理资源可从一或多个图像传感器和/或从存储器接收一或多个所产生的图像。在一些实例中，处理资源可将来自图像传感器的图像与来自存储器的图像组合。
50.在数个实施例中，存储器可存储来自一或多个图像传感器的一或多个图像。在一些实例中，由处理资源生成的图片可存储于存储器中。
51.虽然已在本文中示出并描述了具体实施例，但所属领域的一般技术人员将了解，经计算以实现相同结果的布置可取代所示出的具体实施例。本公开意图覆盖本公开的一或多个实施例的修改或变化。应理解，以说明方式而非限制方式进行了以上描述。在查阅以上描述后，以上实施例和本文未具体描述的其它实施例的组合对于所属领域的技术人员来说将显而易见。本公开的一或多个实施例的范围包含使用以上结构和方法的其它应用。因此，应参考所附权利要求书连同此类权利要求所赋予的等效物的全范围确定本公开的一或多个实施例的范围。
52.在前述具体实施方式中，出于简化本公开的目的而将一些特征一起分组在单个实施例中。本公开的此方法不应被理解为反映本公开的所公开实施例必须比在每项权利要求中明确叙述那样使用更多特征的意图。实际上，如所附权利要求书所反映，本发明标的物在于单个所公开实施例的不到全部的特征。因此，所附权利要求书特此并入于具体实施方式中，其中每项权利要求就其自身而言作为单独实施例。