CN110650301B - 图像传感器及成像方法、设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了图像传感器及成像方法、设备，其中，所述图像传感器包括：滤色片阵列、N层像素阵列和读出电路，N大于1且小于颜色模型的色光分量数目；其中，所述滤色片阵列，设置在所述N层像素阵列之上，用于允许所述颜色模型的色光分量的光线穿透；所述N层像素阵列中的至少一层像素阵列，用于将至少两种不同的所述色光分量的光线转换成光生电荷，所述至少两种不包括所述N种；所述读出电路，用于将所述光生电荷转换成电信号，并输出所述电信号，以形成图像。

Description

图像传感器及成像方法、设备

技术领域

本申请实施例涉及电子技术，涉及但不限于图像传感器及成像方法、设备。

背景技术

Foveon X3是全球第一款可以在一个像素上捕捉全部色彩的图像传感器。通常采用电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)或者互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)的数码相机，其在一个像素上只可记录颜色模型为红绿蓝(Red Green Blue，RGB)模型中三种色光分量中的一种，即红光、绿光或者蓝光；而Foveon X3采用三层光电转换元件，每层记录RGB的其中一个色光分量。如此，Foveon X3的三个感光层在不同的深度撷取RGB色光，于是可以确保RGB色光都被撷取100％，从而能够提供更加锐利的图像，更好的色彩。

然而，Foveon X3在工作中却遇到功耗高、发热严重等一系列的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供图像传感器及成像方法、设备。本申请实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种图像传感器，包括：滤色片阵列、N层像素阵列和读出电路，N大于1且小于颜色模型的色光分量数目；其中，所述滤色片阵列，设置在所述N层像素阵列之上，用于允许所述颜色模型的色光分量的光线穿透；所述N层像素阵列中的至少一层像素阵列，用于将至少两种不同的所述色光分量的光线转换成光生电荷，所述至少两种不包括所述N种；所述读出电路，用于将所述光生电荷转换成电信号，并输出所述电信号，以形成图像。

第二方面，本申请实施例提供一种成像方法，包括：开启图像传感器；通过所述图像传感器的滤色片阵列透射颜色模型的色光分量的光线；

通过所述图像传感器的N层像素阵列中的至少一层像素阵列，将至少两种不同的所述色光分量的光线转换成光生电荷，N大于1且小于所述颜色模型的色光分量数目，所述至少两种不包括所述N种；通过所述图像传感器的读出电路，将所述光生电荷转换成电信号，并输出所述电信号，以形成图像。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器和本申请实施例所述的图像传感器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本申请实施例所述成像方法中的步骤。

本申请实施例中，图像传感器包括：滤色片阵列、N层像素阵列和读出电路，N大于1且小于颜色模型的色光分量数目；其中，所述N层像素阵列中的至少一层像素阵列，用于将至少两种不同的所述色光分量的光线转换成光生电荷；如此，在通过较少的像素阵列获得较好的图像质量的情况下，降低图像传感器工作时消耗的功率和产生的热量。

附图说明

图1为本申请实施例图像传感器的结构示意图；

图2为本申请实施例另一图像传感器的结构示意图；

图3A为本申请实施例又一图像传感器的结构示意图；

图3B为本申请实施例第一层像素阵列的剖面示意图；

图4为本申请实施例第三像素单元与第一层像素阵列的像素单元错位堆叠的示意图；

图5为本申请实施例第三像素单元与第一层像素阵列的像素单元错位堆叠的又一示意图；

图6为Foveon X3的工作原理示意图；

图7为本申请实施例再一图像传感器的结构示意图；

图8为本申请实施例滤色片阵列的结构示意图；

图9为本申请实施例每层像素阵列的剖面示意图；

图10为本申请实施例读出电路的结构示意图；

图11为本申请实施例成像方法的实现流程示意图；

图12为本申请实施例电子设备的一种硬件实体示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

需要指出，本申请实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

本申请实施例提供一种图像传感器，图1为本申请实施例图像传感器的结构示意图，如图1所示，图像传感器10包括：N层像素阵列101至10N、滤色片阵列111和读出电路121，N大于1且小于颜色模型的色光分量数目；其中，

以光线的透射方向为参考方向，滤色片阵列111，设置在N层像素阵列101至10N之上，用于允许所述颜色模型的色光分量的光线穿透。

在本申请实施例中，颜色模型的种类可以是多种多样的，例如，颜色模型可以是RGB模型、CMYK模型或者Lab模型等；其中，RGB模型具有3个色光分量，即红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)，相应地，在实现时，N层像素阵列可以是两层像素阵列，一种示例性的结构可以参见如下实施例图2所示的图像传感器；CMYK模型具有4个色光分量，即青色(Cyan，C)、洋红(Magenta，M)、黄(Yellow，Y)和黑(Black，K)，相应地，在实现时，N层像素阵列可以是两层像素阵列或者三层像素阵列。

可以理解地，滤色片阵列的滤色片的作用就是能够过滤滤色片这种颜色的光。例如，对于RGB模型来讲，滤色片阵列可以由紫色滤色片和黄色滤色片组成，其中紫色滤色片用于允许蓝光和红光穿透，黄色滤色片用于允许绿光和红光穿透。再比如，对于CMYK模型来讲，滤色片阵列可以由透射青色光线的青色滤色片、透射洋红色光线的洋红色滤色片、透射黄色光线的黄色滤色片和透射黑色光线的黑色滤色片组成。

N层像素阵列101至10N中的至少一层像素阵列，用于将至少两种不同的所述色光分量的光线转换成光生电荷，所述至少两种不包括所述N种。

需要说明的是，所述N层像素阵列中除所述至少一层像素阵列外的其他像素阵列，用于将至少一种所述色光分量的光线转换成光生电荷。例如，假设N为2，其中一层像素阵列用于将两种不同的色光分量的光线转换成光生电荷，另一层像素阵列用于其余一种或两种色光分量的光线转换成光生电荷。

读出电路121，用于将所述光生电荷转换成电信号，并输出所述电信号，以形成图像。

在本申请实施例中，图像传感器包括：滤色片阵列、N层像素阵列和读出电路，N大于1且小于颜色模型的色光分量数目；其中，所述N层像素阵列中的至少一层像素阵列，用于将至少两种不同的所述色光分量的光线转换成光生电荷；如此，在通过较少的像素阵列获得较好的图像质量的情况下，降低图像传感器工作时消耗的功率和产生的热量；另外，由于图像传感器具有的像素阵列层数小于颜色模型的色光分量数目，这样将降低了制作图像传感器时的工艺难度。举例来讲，对于RGB模型，N为2，即图像传感器具有两层像素阵列，相比于具有三层像素阵列的Foveon X来讲，工艺难度较小。

本申请实施例再提供一种图像传感器，图2为本申请实施例图像传感器的结构示意图，如图2所示，图像传感器20包括：第一层像素阵列201和第二层像素阵列202、滤色片阵列203和读出电路204；其中，

以光线的透射方向为参考方向，滤色片阵列203，设置在第一层像素阵列201之上，用于允许RGB颜色模型的色光分量的光线穿透。

需要说明的是，所述第一层像素阵列，指的是光线率先到达的那层像素阵列，如图2所示，以光线透射的方向为参考方向，第一层像素阵列201堆叠在第二层像素阵列202之上，滤色片阵列203，堆叠在第一层像素阵列201之上。

第一层像素阵列201，设置在滤色片阵列203与第二层像素阵列202之间，用于将两种不同的所述色光分量的光线转换成光生电荷。

这里，对于所述两种不同的色光分量可以是RGB模型中红光、绿光和蓝光这三种色光分量中的任意两种分量。例如，可以是蓝光和绿光，相应地，第二层像素阵列用于吸收红光(也就是将红光转换成光生电荷)；再如，所述两种不同的色光分量还可以红光和绿光，第二层像素阵列用于吸收蓝光。

需要说明的是，在其他实施例中，第一层像素阵列201还可以用于仅将一种色光分量的光线转换成光生电荷，而第二层像素阵列202用于将其余两种不同的色光分量的光线转换成光生电荷。例如，第一层像素阵列201用于将红光转换成光生电荷，第二层像素阵列202用于将蓝光和绿光转换成光生电荷。再如，第一层像素阵列201用于将绿光转换成光生电荷，第二层像素阵列202用于将蓝光和红光转换成光生电荷。也就是说，第一层像素阵列201可以用于将RGB模型中的任一色光分量的光线转换成光生电荷。

还需要说明的是，对于具有四个色光分量的颜色模型(例如CMYK模型)来讲，图像传感器的像素阵列组合可以是如下任一种：

第一种是：包括两层像素阵列，其中第一层像素阵列可以用于将颜色模型的一种、两种或者三种不同的色光分量的光线转换成光生电荷，第二层像素阵列用于将颜色模型的其余色光分量的光线转换成光生电荷。以CMYK模型为例，第一层像素阵列可以用于吸收青色光线和洋红色光线，第二层像素阵列可以用于吸收黄色光线和黑色光线。

第二种是：包括三层像素阵列，其中任一层像素阵列可以用于将颜色模型的两种不同的色光分量的光线转换成光生电荷，另外两层像素阵列分别用于将颜色模型的其余一种色光分量的光线转换成光生电荷。以CMYK模型为例，第一层像素阵列可以用于吸收青色光线、洋红色光线和黄色光线，第二层像素阵列可以用于吸收黑色光线。

第二层像素阵列202，用于将颜色模型的其余一种所述色光分量的光线转换成光生电荷。

读出电路204，用于将所述光生电荷转换成电信号，并输出所述电信号，以形成图像。

在本申请实施例中，使用RGB模型的图像传感器具有两层像素阵列，相比于具有三层像素阵列的Foveon X来讲，由于像素单元数目大大减小，这样使得读出电路输出的电信号数据量减小，从而能够降低还原RGB算法的复杂度，提高色彩的准确度，并且为获得较高帧率提供条件。

本申请实施例再提供一种图像传感器，图3A为本申请实施例图像传感器的结构示意图，如图3A所示，图像传感器30包括：第一层像素阵列301和第二层像素阵列302、滤色片阵列303和读出电路304；其中，

第一层像素阵列301，设置在滤色片阵列303与第二层像素阵列302之间，包括M个第一像素单元3011和L个第二像素单元3012，M和L均为大于0的整数。

在实现时，第一像素单元3011与第二像素单元3012交替排布，M可以等于L。其中，排布方式可以是图3B所示的方式，还可以是其他排布方式。

第二层像素阵列302，包括K个第三像素单元3021，K为大于0的整数。

可以理解地，第一像素单元、第二像素单元和第三像素单元是三种不同的像素单元，不同的像素单元对应吸收不同波长的光线。例如，第一像素单元用于吸收波长在407纳米(nanometre，nm)至505nm之间的蓝光，第二像素单元用于吸收波长在505nm至525nm之间的绿光，第三像素单元用于吸收波长在640nm至780nm之间的红光。

以光线的透射方向为参考方向，滤色片阵列303，设置在第一层像素阵列301之上，包括M个第一滤色片3031和所述L个第二滤色片3032，第一滤色片3031与第一像素单元3011对齐堆叠，第二滤色片3032与第二像素单元3012对齐堆叠。

第一滤色片3031，用于允许第一像素单元3011对应的色光分量的光线和第三像素单元3021对应的色光分量的光线穿透。

第二滤色片3032，用于允许第二像素单元3012对应的色光分量的光线和第三像素单元3021对应的色光分量的光线穿透。

可以理解地，由于上述三种像素单元各自吸收的光线的波长是不同的，因此相应地，像素单元上方堆叠的滤色片也是不同的。举例来说，第一像素单元用于吸收蓝光，则第一滤色片为紫色滤色片，第二像素单元用于吸收绿光，则第二滤色片为黄色滤色片，这样，紫色滤色片过滤出蓝光和红光，其中蓝光被第一像素单元吸收，红光被第三像素单元吸收，黄色滤色片过滤出绿光和红光，绿光被第一像素单元吸收，红光被第三像素单元吸收；再如，第一像素单元用于吸收红光，则第一滤色片为品红滤色片，第二像素单元用于吸收蓝光，则第二滤色片为青色滤色片，这样，品红滤色片过滤出红光和绿光，红光被第一像素单元吸收，绿光被第三像素单元吸收，青色滤色片过滤出蓝光和绿光，蓝光被第二像素单元吸收，绿光被第三像素单元吸收。

在本实施例中，两种滤色片都能够透射第二层像素阵列的像素单元吸收的光线，这样，即使第二层像素单元数目较少，也不会影响图像质量。

第一像素单元3011、第二像素单元3012和第三像素单元3021中每一像素单元分别用于将自身对应的色光分量的光线转换成所述光生电荷。

可以理解地，不同类型的像素单元，吸收的光线的波长是不同的。例如，第一像素单元用于吸收蓝光，第二像素单元用于吸收红光，第三像素单元用于吸收绿光。这是因为这三种不同的像素单元包括的光电转换元件是不同的。例如，表1所示，用于吸收蓝光的第一像素单元包括的圆柱形光电二极管(PhotoDiode，PD)的感光区域的直径为60nm，用于吸收红光的第二像素单元的圆柱形光电二极管的感光区域的直径为120nm，用于吸收绿光的第三像素单元的圆柱形光电二极管的感光区域的直径为90nm。

表1

像素单元	色光分量	光电二极管的感光区域直径
			第一像素单元	蓝光	60nm
第二像素单元	红光	120nm
			第三像素单元	绿光	90nm

读出电路304，用于将所述光生电荷转换成电信号，并输出所述电信号，以形成图像。

在本申请实施例中，使用RGB模型的图像传感器具有两层像素阵列，其中第一层像素阵列具有两种像素单元，第二层像素阵列具有一种像素单元，这样，相比于第一层像素阵列具有一种像素单元、第二层像素阵列具有两种像素单元来讲，在第二层像素阵列的空隙间进行走线，因此前者在实现金属线走线时较为简单，从而大大降低了工艺难度。

在其他实施例中，每一所述像素单元包括多个光电转换元件305；其中，每一光电转换元件具有的感光区域的直径小于自身对应的色光分量的光线波长，以将自身对应的色光分量的光线转换成所述光生电荷。

需要说明的是，感光区域的直径，是指通过感光区域的中心到边上两点间的距离。举例来讲，例如，光电转换元件为圆柱形光电二极管，其感光区域为圆形，感光区域的直径即为圆形直径；再如，光电转换元件为方形光电二极管，其感光区域为方形，感光区域的直径即为方形的对角线的长度或者边长。

可以理解地，在本实施例中，光电转换元件具有的感光区域的直径小于自身对应的色光分量的光线波长，这样就可以使得入射的光线在光电转换元件的腔室内发生光学共振，从而增强光电转换元件的光学态密度，提高量子效率，改善图像质量。

举例来讲，圆柱形光电二极管的感光区域的直径为60nm时，能够吸收95％以上的蓝光；圆柱形光电二极管的感光区域的直径为90nm时，能够吸收90％以上的绿光。

在实现时，三种直径的光电转换元件的数目可以相同，当然也可以不同。但是，相邻光电转换元件之间的距离至少为50nm，这样可以降低串扰。感光区域的厚度一般在80nm至500nm之间，厚度越长，对光线的吸收率越高。

在其他实施例中，第二层像素阵列302的像素单元数目小于第一层像素阵列301的像素单元数目。

举例来讲，第二层像素阵列302的像素单元数目可以是第一层像素阵列301的像素单元数目的3/4或者1/2等。当然，第二层像素阵列302的像素单元数目也可以与第一层像素阵列301的像素单元数目相等，但是这样图像传感器在工作时功耗就会增加，相应地，产生的热量也会增加。

在第二层像素阵列302的像素单元数目小于第一层像素阵列301的像素单元数目的情况下，如图4所示，第三像素单元3021与第一像素单元3011和第二像素单元3012可以错位堆叠。

需要说明的是，错位堆叠的方式有很多种，例如，第三像素单元与第一层像素阵列的像素单元错位一个或多个光电转换元件；再如，第三像素单元的数目是第一层像素阵列的像素单元数目的一半时，如图5所示，第三像素单元3021设置在第一层像素阵列的四个像素单元下方的中心位置。

Foveon X3的主要工作原理，如图6所示，利用不同波长的光线在硅中的吸收长度的差异来测量不同深度获得的信号，最终在一个像素实现了RGB三种颜色的检测。

然而，Foveon X3功耗高，发热严重，像素尺寸大，数据量大，帧率低，光谱串扰(crosstalk)可能会比较严重，还原RGB的算法比较复杂，色彩不准确，高感光下色彩表现差，感光度(ISO)小于等于100，低光下色彩噪声高。

基于此，下面将说明本申请实施例在一个实际的应用场景中的示例性应用。

本申请实施例提供了一种基于亚波长光电二极管的双层叠层互补金属氧化物半导体图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)。如图7所示，所述图像传感器70具体包括：两层像素，第一层由两种像素构成。一种像素覆盖紫色的滤色片701，滤色片701下方是若干直径60nm的圆柱形光电二极管702，用来吸收蓝光；另一种像素覆盖黄色的滤色片703，滤色片703下方是若干直径90nm的圆柱形光电二极管704，用来吸收绿光。第二层像素由若干直径120nm的圆柱形光电二极管705构成，用来吸收红光。在实现时，三种直径的光电二极管数目相同。第二层的像素数量是第一层的一半，且位于第一层四个像素之间。

这样，通过像素叠层的方式，能够提高CIS的信噪比和CIS的解析力，降低去马赛克过程中的伪色。

如图8所示，像素光电二极管上方覆盖一层滤色片，包括能够吸收绿光透过蓝光和红光的紫色滤色P和能够吸收蓝光透过绿光和红光的黄色滤色片Y，紫色滤色P和黄色滤色片Y交替排布。

基于图7所示的叠层像素的CIS结构，其工作方法为：光线经过滤色片P(Y)之后，首先蓝光(绿光)经过若干圆柱形光电二极管阵列后，由于圆柱形光电二极管的共振吸收，95％以上的蓝光(90％以上的绿光)会被吸收，并转化成电信号存储在第一层PD，读出得到B(G)通道的信号，红光几乎不吸收。光线到达第二层PD时，红光则会被第二层若干圆柱形光电二极管吸收(圆柱形光电二极管的直径为120nm左右)。

需要说明的是，滤色片P覆盖的圆柱形光电二极管的直径为60nm左右，滤色片Y覆盖的圆柱形光电二极管的直径为90nm左右，光电二极管的感光区域的厚度在80nm至500nm之间，厚度越长，对光线的吸收率越高。

如图9所示，左图是第一层光电二极管的横截面示意图，主要是用于吸收蓝色光线的光电二极管901(简称蓝色光电二极管)和用于吸收绿色光线的光电二极管902(简称绿色光电二极管)，第二层是用于吸收红色光线的光电二极管903以及蓝色和绿色光电二极管连接转移门的电路904。圆柱形光电二极管的数量由像素大小决定，需要保证相邻圆柱形光电二极管的间隔大于50nm。

与传统像素结构的读出电路相类似，叠层CIS像素的读出电路，如图10所示。工作流程如下：步骤1、曝光：光照射产生的电子-空穴对会因PPD电场的存在而分开，电子移向n区，空穴移向p区；步骤2、复位：在曝光结束时，激活RST，将读出区复位到高电平；步骤3、复位电平读出：复位完成后，读出复位电平，将读出的信号存储在第一个电容中；步骤4、电荷转移：激活TX，将电荷从感光区完全转移到n+区用于读出；步骤5、信号电平读出。需要说明的是，每层光电二极管都有这样一个读出电路。

在本申请实施例中，基于亚波长光电二极管，利用叠层像素，相对于拜耳(Bayer)阵列的CIS来讲，降低了去马赛克过程的伪色，提高了CIS解析力；相对于三层叠层像素来讲，则是降低了功耗，并且本申请实施例所提供的CIS结构的第二层像素减少，如此可以进一步降低了功耗。

在其他实施例中，圆柱形光电二极管可以替换成正多边形光电二极管。

在其他实施例中，红色和绿色的光电二极管可以适当增加厚度以增加两种光的吸收。

在其他实施例中，R、G、B三种颜色可以任意换，不过需要注意滤色片也需要相应的改变。

基于前述的实施例，本申请实施例提供一种成像方法，图11为本申请实施例成像方法的实现流程示意图，如图11所示，所述方法至少可以包括以下步骤111至步骤114：

步骤111，开启图像传感器；

步骤112，通过所述图像传感器的滤色片阵列透射颜色模型的色光分量的光线；

步骤113，通过所述图像传感器的N层像素阵列中的至少一层像素阵列，将至少两种不同的所述色光分量的光线转换成光生电荷，所述至少两种不包括所述N种，N大于1且小于所述颜色模型的色光分量数目；

步骤114，通过所述图像传感器的读出电路，将所述光生电荷转换成电信号，并输出所述电信号，以形成图像。

在其他实施例中，所述通过所述图像传感器的N层像素阵列中的至少一层像素阵列，将至少两种不同的所述色光分量的光线转换成光生电荷，包括：在所述N层像素阵列包括第一层像素阵列和第二层像素阵列，且所述第一层像素阵列设置在所述滤色片阵列与所述第二层像素阵列之间的情况下，通过所述第一层像素阵列，将两种不同的所述色光分量的光线转换成光生电荷。

在其他实施例中，所述通过所述第一层像素阵列，将两种不同的所述色光分量的光线转换成光生电荷，包括：通过所述第一层像素阵列的M个第一像素单元和L个第二像素单元将自身对应的色光分量的光线转换成所述光生电荷。

在其他实施例中，所述方法还包括：通过所述第二层像素阵列的K个第三像素单元将自身对应的色光分量的光线转换成所述光生电荷。

在其他实施例中，所述通过所述第一层像素阵列的M个第一像素单元和L个第二像素单元将自身对应的色光分量的光线转换成所述光生电荷，包括：通过每一像素单元的光电转换元件将自身对应的色光分量的光线转换成所述光生电荷，每一所述光电转换元件具有的感光区域的直径小于自身对应的色光分量的光线波长。

在其他实施例中，所述通过所述图像传感器的滤色片阵列透射颜色模型的色光分量的光线，包括：通过所述滤色片阵列中的所述M个第一滤色片透射所述第一像素单元对应的色光分量的光线和所述第三像素单元对应的色光分量的光线；通过所述滤色片阵列中的所述L个第二滤色片透射所述第二像素单元对应的色光分量的光线和所述第三像素单元对应的色光分量的光线；其中，所述第一滤色片与所述第一像素单元对齐堆叠，所述第二滤色片与所述第二像素单元对齐堆叠。

以上方法实施例的描述，与上述图像传感器实施例的描述是类似的，具有同图像传感器实施例相似的有益效果。对于本申请方法实施例中未披露的技术细节，请参照本申请图像传感器实施例的描述而理解。

需要说明的是，本申请实施例中，图像传感器作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。另外，如果以软件功能模块的形式实现上述的成像方法，并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得电子设备(可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、机器人、无人机等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。这样，本申请实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

对应地，本申请实施例提供一种电子设备，图12为本申请实施例电子设备的一种硬件实体示意图，如图12所示，该电子设备120的硬件实体包括：包括存储器1201、处理器1202和图像传感器1203，所述存储器1201存储有可在处理器1202上运行的计算机程序，所述处理器1202执行所述程序时实现上述实施例中提供的成像方法中的步骤。

存储器1201配置为存储由处理器1202可执行的指令和应用，还可以缓存待处理器1202以及电子设备120中各模块待处理或已经处理的数据(例如，图像数据、音频数据、语音通信数据和视频通信数据)，可以通过闪存(FLASH)或随机访问存储器(Random AccessMemory，RAM)实现。

对应地本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中提供的成像方法中的步骤。

这里需要指出的是：以上存储介质和设备实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本申请存储介质和设备实施例中未披露的技术细节，请参照本申请方法实施例或者图像传感器实施例的描述而理解。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的图像传感器、设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本申请上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得电子设备(可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、机器人、无人机等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请所提供的几个图像传感器实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的图像传感器实施例。

本申请所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。

本申请所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。

以上所述，仅为本申请的实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：滤色片阵列、N层像素阵列和读出电路，N大于1且小于颜色模型的色光分量数目；其中，

所述滤色片阵列，设置在所述N层像素阵列之上，用于允许所述颜色模型的色光分量的光线穿透；所述N层像素阵列至少包括第一层像素阵列和第二层像素阵列，所述第二层像素阵列的像素单元数目小于所述第一层像素阵列的像素单元数目；所述滤色片阵列包括第一滤色片和第二滤色片，所述第一滤色片用于允许所述第一层像素阵列上第一像素单元所对应的色光分量的光线和第二层像素阵列上第三像素单元所对应的色光分量的光线穿透，所述第二滤色片用于允许所述第一层像素阵列上第二像素单元所对应的色光分量的光线和第二层像素阵列上第三像素单元所对应的色光分量的光线穿透；

所述N层像素阵列中的至少一层像素阵列，用于将至少两种不同的所述色光分量的光线转换成光生电荷；

所述读出电路，用于将所述光生电荷转换成电信号，并输出所述电信号，以形成图像。

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述颜色模型为RGB模型，对应地，

所述N层像素阵列包括第一层像素阵列和第二层像素阵列，所述第一层像素阵列设置在所述滤色片阵列与所述第二层像素阵列之间。

3.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述第一层像素阵列包括M个第一像素单元和L个第二像素单元，所述第二层像素阵列包括K个第三像素单元，M、L和K均为大于0的整数；其中，

所述第一像素单元、所述第二像素单元和所述第三像素单元中每一像素单元，分别用于将自身对应的色光分量的光线转换成所述光生电荷。

4.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，每一所述像素单元包括多个光电转换元件；其中，

每一所述光电转换元件具有的感光区域的直径小于自身对应的色光分量的光线波长，以将自身对应的色光分量的光线转换成所述光生电荷。

5.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述滤色片阵列包括所述M个第一滤色片和所述L个第二滤色片，所述第一滤色片与所述第一像素单元对齐堆叠，所述第二滤色片与所述第二像素单元对齐堆叠；其中，

所述第一滤色片，用于允许所述第一像素单元对应的色光分量的光线和所述第三像素单元对应的色光分量的光线穿透；

所述第二滤色片，用于允许所述第二像素单元对应的色光分量的光线和所述第三像素单元对应的色光分量的光线穿透。

6.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第三像素单元与所述第一像素单元和所述第二像素单元错位堆叠。

7.一种成像方法，其特征在于，所述方法包括：

开启图像传感器；

通过所述图像传感器的设置于N层像素阵列之上的滤色片阵列透射颜色模型的色光分量的光线；通过所述N层像素阵列至少包括第一层像素阵列和第二层像素阵列将所述色光分量的光线转换成光生电荷，所述第二层像素阵列的像素单元数目小于所述第一层像素阵列的像素单元数目；通过所述滤色片阵列的第一滤色片透射所述第一层像素阵列上第一像素单元所对应的色光分量的光线和第二层像素阵列上第三像素单元所对应的色光分量的光线，通过所述第二滤色片透射所述第一层像素阵列上第二像素单元所对应的色光分量的光线和第二层像素阵列上第三像素单元所对应的色光分量的光线；

通过所述图像传感器的N层像素阵列中的至少一层像素阵列，将至少两种不同的所述色光分量的光线转换成光生电荷，N大于1且小于所述颜色模型的色光分量数目；

通过所述图像传感器的读出电路，将所述光生电荷转换成电信号，并输出所述电信号，以形成图像。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述通过所述图像传感器的N层像素阵列中的至少一层像素阵列，将至少两种不同的所述色光分量的光线转换成光生电荷，包括：

在所述N层像素阵列包括第一层像素阵列和第二层像素阵列，且所述第一层像素阵列设置在所述滤色片阵列与所述第二层像素阵列之间的情况下，通过所述第一层像素阵列，将两种不同的所述色光分量的光线转换成光生电荷。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器和权利要求1至6任一项所述的图像传感器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求7或8所述成像方法中的步骤。

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