ES2645020T3 - Dispositivo fotosensible de múltiples profundidades de escena, sistema del mismo, método de expansión de profundidad de escena, y sistema de obtención de imágenes ópticas - Google Patents

Dispositivo fotosensible de múltiples profundidades de escena, sistema del mismo, método de expansión de profundidad de escena, y sistema de obtención de imágenes ópticas Download PDF

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Abstract

Un dispositivo de detección de la luz de múltiples profundidades de campo, que comprende al menos dos capas de pixeles de detección de la luz capaces de inducir una fuente de luz, en donde al menos dos capas de pixeles de detección de la luz se disponen una en la parte superior de la otra en un intervalo de una distancia preestablecida, de manera que diferentes señales de luz de una lente a una distancia específica del dispositivo de detección de la luz se enfocan a diferentes capas de pixeles de detección de la luz, en donde las diferentes señales de luz comprenden señales de luz a diferentes distancias, o señales de luz con diferentes longitudes de ondas, caracterizado porque al menos dos capas de pixeles de detección de la luz comprenden al menos una de una capa de píxeles de detección de la luz con recubrimiento químico y una capa de píxeles de detección de la luz semiconductora, en donde la capa de píxeles de detección de la luz con recubrimiento químico comprende un pixel de detección de la luz de punto cuántico ; y en donde la capa de píxeles de detección de la luz semiconductora comprende un diodo de detección de la luz CMOS, una compuerta de detección de la luz CMOS, un diodo de detección de la luz CCD, una compuerta de detección de la luz CCD, o una compuerta de detección de la luz o diodo de detección de la luz CMOS o CCD que tiene una función de transferencia de carga bidireccional.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo fotosensible de multiples profundidades de escena, sistema del mismo, metodo de expansion de profundidad de escena, y sistema de obtencion de imagenes opticas
Antecedentes de la invencion
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere al campo de medicion de la luz, y especfficamente, a un dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo, un sistema de deteccion de la luz usando el dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo, un metodo de extension de la profundidad de campo, y un sistema y metodo de obtencion de imagenes opticas. Las caracterfsticas del preambulo de las reivindicaciones independientes se conocen de la US 2006/266921 A1.
Tecnica Relacionada
La presente invencion es la continuacion al "multi-spectrum light-sensing device and manufacturing method for same" (PCT/CN2007/071 262, numero de publicacion WO2009/006776), "multi-spectrum light-sensing device and manufacturing method for same" (Num. de solicitud china: 20081021727 0.2, numero de publicacion CN101740587), "multi-spectrum light-sensing device" (Num. de solicitud china: 200910105372, numero de publicacion CN101807590), "multi-spectrum light-sensing device and sampling method for same" (Num. de solicitud china: 200910105948 2, numero de publicacion CN101834974), y "light-sensing device and reading method for same, and reading circuit" (Num. de solicitud china: 200910106477 7, numero de publicacion CN101853861) solicitada por el inventor en un momento anterior, con el objetivo de proporcionar la implementacion de un dispositivo de deteccion de la luz de multiples espectros preferible y mas especffico en un chip y en grado de sistema.
Un sistema de deteccion de la luz es un sistema que captura y recoge una escena a traves de una lente optica, y registra la escena a traves de un dispositivo de deteccion de la luz, tal como un chip de deteccion de la luz CMOS. Cuando el sistema de deteccion de la luz esta trabajando, se llama enfocar a un procedimiento para ajustar la lente que permite que una escena a una distancia de la lente se obtenga claramente, y un punto donde la escena se localiza se denomina como un punto de enfoque. La "claridad" es relativa, por lo que una imagen de una escena a una cierta distancia en frente del (mas cerca de la lente) o detras del punto de enfoque puede ser clara, y la suma total de estos intervalos frontales y traseros se denomina como profundidad de campo. Generalmente la profundidad de campo frontal es menor que la profundidad de campo trasera, especfficamente, despues del enfoque preciso, una escena solamente a una distancia muy corta frente al punto de enfoque puede fotografiarse claramente, mientras que una escena a una distancia muy larga detras del punto de enfoque esta clara.
Un sistema para obtener una imagen clara a una profundidad de campo amplia ha sido uno de los objetivos de investigacion de las personas por un largo tiempo. La investigacion indica que, la magnitud de la profundidad de campo es relevante a la distancia focal de la lente, una lente con una distancia focal larga tiene una profundidad de campo pequena, y una lente con una distancia focal corta tiene una profundidad de campo grande. Se puede observar que, ajustar la distancia focal de la lente es uno de los medios para obtener una imagen clara a una profundidad de campo amplia; adicionalmente, de acuerdo con una formula de imagen basica de opticas 1-1 i
geometricas 111(7 » +donde f es la distancia focal de la lente, u es la distancia objetivo, especfficamente, una distancia desde un objeto fotografiado a la lente, y v es la distancia de la imagen, especfficamente, una distancia de la lente al dispositivo de deteccion de la luz), se puede observar que, ajustar dinamicamente la distancia de la imagen es ademas uno de los medios para obtener una imagen clara a una profundidad de campo amplia.
Por lo tanto, la forma de enfoque automatico en el sistema de deteccion de la luz existente adopta uno de los dos medios anteriores. Por ejemplo, una lente se forma de un grupo de elementos de lente, y la distancia entre los elementos de lente se ajusta, de manera que la distancia focal de la lente o la distancia de la imagen (entre la lente y el dispositivo de deteccion de la luz) pueda ajustarse (para implementar el aumento optico o enfoque); o un dispositivo de deteccion de la luz CMOS por ejemplo se acciona para cambiar, de con lo cual cambia la distancia de la imagen (para implementar el enfoque optico). Sin embargo, evidentemente, el enfoque de estas dos formas necesita en ambas un mecanismo operado electricamente y un componente mecanico complejo y preciso para accionar el cambio de los elementos de lente o el dispositivo de deteccion de la luz. De esta forma, no solamente se aumento el tamano prominentemente, sino tambien se aumentaron prominentemente el costo y el consumo de energfa. En muchas aplicaciones, tal como una camara de telefono celular y una camara medica, estos aumentos son factores no favorables obvios.
Por lo tanto se proponen algunos sistemas de profundidad de campo amplia sin adoptar ningun mecanismo de movimiento en un intento de reemplazar la demanda del enfoque automatico en algunas aplicaciones. Este sistema se llama EDoF (Profundidad Extendida de Enfoque) en la aplicacion de una camara de telefono celular. Por ejemplo, en un sistema EDoF propuesto por la corporacion DXO, a traves del diseno particular de las lentes, los pfxeles de
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deteccion de la luz roja en un dispositivo de deteccion de la luz se enfocan a un lugar infinitamente lejano, y los pfxeles de deteccion de la luz azul se enfocan a una distancia cercana tanto como sea posible (tal como 50 cm). Sin embargo, los pfxeles de deteccion de la luz verde se enfocan a una localizacion intermedia. De esta forma, no importa donde se localice un objeto, siempre hay una imagen cuyo color es distinto o relativamente distinto. Despues, a traves de un medio matematico, un color nftido se toma como un cuerpo principal, y un color insuficientemente nftido se toma como informacion auxiliar, de manera que pueda restaurarse una imagen nftida y calcularse en un rango amplio.
Sin embargo, si se adopta un dispositivo de deteccion de la luz de una sola capa, cuando los pfxeles de deteccion de la luz roja se enfoquen a un lugar infinitamente lejano, generalmente es muy diffcil hacer que la distancia de enfoque de los pfxeles de deteccion de la luz azul sea menor de 50 cm. Ademas, para que un dispositivo de deteccion de la luz adopte un patron Bayesiano, los pfxeles rojos y los pfxeles azules solo representaran cada uno 1/4 de los pfxeles de deteccion de la luz. Por lo tanto, cuando se requiere tomar el rojo o el azul como el cuerpo principal del calculo de la definicion, la resolucion de una imagen ya esta reducida a un valor por debajo de una mitad de la resolucion obtenida cuando el verde se toma como el cuerpo principal. Se puede observar que, esta solucion tiene algunas limitaciones.
Por lo tanto, es aun necesario mejorar el dispositivo o sistema de deteccion de la luz existente.
Resumen de la invencion
El problema tecnico a solucionarse por la presente invencion es proporcionar un dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo, un sistema de deteccion de la luz usando el dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo, un metodo de extension de la profundidad de campo, y un sistema y metodo de obtencion de imagenes opticas, que implementa enfoque automatico u obtencion de imagenes de multiples distancias en un medio ffsico sin usar ningun mecanismo operado electricamente o componente mecanico complejo y preciso, y que tenga buena profundidad de rendimiento de extension de campo.
Para solucionar el problema tecnico anterior, la presente invencion adopta las soluciones tecnicas como se definen en las reivindicaciones independientes 1 y 14. Un dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo incluye al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz capaces de inducir una fuente de luz, donde al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz se disponen en un intervalo de una distancia preestablecida, de manera que diferentes senales de luz de una lente a una distancia especffica del dispositivo de deteccion de la luz se enfoquen a las diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz.
En una modalidad de la presente invencion, la capa de pfxeles de deteccion de la luz incluye al menos una de una capa de pfxeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico y una capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora.
En una modalidad de la presente invencion, la capa de pfxeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico incluye un pixel de deteccion de la luz de punto cuantico.
En una modalidad de la presente invencion, la capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora incluye un diodo de deteccion de la luz CMOS, una compuerta de deteccion de la luz CMOS, un diodo de deteccion de la luz CCD, una compuerta de deteccion de la luz cCd, y una compuerta de deteccion de la luz y diodo de deteccion de la luz CCD y CMOS que tiene una funcion de transferencia de carga bidireccional.
En una modalidad de la presente invencion, las diferentes senales de luz incluyen senales de luz a diferentes distancias, o senales de luz con diferentes longitudes de ondas.
En una modalidad de la presente invencion, una senal de luz con una longitud de onda mas corta se enfoca a una capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente.
En una modalidad de la presente invencion, la capa de pfxeles de deteccion de la luz es de doble capa, la luz violeta, la luz azul, la luz verde, o la luz cian se enfocan a una capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente, y la luz verde, la luz roja, la luz amarilla, la luz visible, o la luz infrarroja se enfocan a una capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente.
En una modalidad de la presente invencion, la capa de pfxeles de deteccion de la luz es de tres capas, y la luz ultravioleta, la luz azul, o la luz cian se enfocan a la capa de pfxeles de deteccion de la luz cercana a la lente; la luz azul, la luz verde, la luz roja, o la luz amarilla se enfocan a una capa de pfxeles de deteccion de la luz intermedia; la luz roja, la luz amarilla, la luz visible, o la luz infrarroja se enfocan a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente.
En una modalidad de la presente invencion, una senal de luz a una distancia mas lejana se enfoca a una capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente.
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En una modalidad de la presente invencion, la capa de pfxeles de deteccion de la luz es de doble capa, una senal de luz infinitamente lejana se enfoca a una capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana de la lente, y una senal de luz a la distancia de interes mas corta se enfoca a una capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente.
En una modalidad de la presente invencion, la luz violeta, la luz azul, la luz verde, o la luz cian infinitamente lejana se enfocan a una capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente, y la luz verde, la luz roja, la luz amarilla, la luz visible, o la luz infrarroja a la distancia de interes mas corta se enfocan a una capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente.
En una modalidad de la presente invencion, la capa de pfxeles de deteccion de la luz es de tres capas, una senal de luz infinitamente lejana se enfoca a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente, una senal de luz a la distancia de interes mas corta se enfoca a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente, y una senal de luz a una distancia intermedia entre la senal de luz infinitamente lejana y la senal de luz a la distancia de interes mas corta se enfoca a un capa de pfxeles de deteccion de la luz intermedia.
En una modalidad de la presente invencion, la capa de pfxeles de deteccion de la luz es de tres capas, la luz ultravioleta, la luz azul, o la luz cian infinitamente lejana se enfocan a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente, la luz roja, la luz amarilla, la luz visible, o la luz infrarroja a la distancia de interes mas corta se enfoca a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente, y la luz azul, la luz verde, la luz roja, o la luz amarilla a una distancia intermedia entre la luz ultravioleta, la luz azul, o la luz cian infinitamente lejana y la luz roja, la luz amarilla, la luz visible, o la luz infrarroja a la distancia de interes mas corta se enfoca a una capa de pfxeles de deteccion de la luz intermedia.
En una modalidad de la presente invencion, la distancia de interes mas corta incluye 2 mm, 5 mm, 7 mm, 1 cm, 2
cm, 3 cm, 5 cm, 7 cm, 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm, 50 cm, 60 cm, 70 cm, 80 cm, 100 cm, o 150 cm.
En una modalidad de la presente invencion, una capa de transmision de la luz se dispone entre al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz.
En una modalidad de la presente invencion, un pixel de deteccion de la luz en la capa de pfxeles de deteccion de la
luz es un pixel de deteccion de la luz en el lado frontal, un pixel de deteccion de la luz del lado trasero, o un pixel de
deteccion de la luz bidireccional.
En una modalidad de la presente invencion, cuando el pixel de deteccion de la luz es un pixel de deteccion de la luz bidireccional, una forma de seleccion de una direccion por deteccion de la luz del mismo es la seleccion de una direccion por aislamiento, seleccion de una direccion por division del tiempo, seleccion de una direccion por division del area, o seleccion de una direccion por un pixel.
En una modalidad de la presente invencion, los pfxeles de deteccion de la luz en la capa de pfxeles de deteccion de la luz cada uno induce una banda complementaria o subbanda de ultravioleta, luz visible, infrarroja cercana, e infrarroja lejana; o el pixel de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico y el pixel de deteccion de la luz semiconductor cada uno induce una banda ortogonal o una subbanda de ultravioleta, luz visible, infrarroja cercana, e infrarroja lejana.
En una modalidad de la presente invencion, la banda complementaria o subbanda incluye espectro ultravioleta, espectro azul, espectro verde, espectro rojo, espectro infrarrojo cercano, espectro infrarrojo lejano, espectro cian, espectro amarillo, espectro blanco, espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro rojo + espectro infrarrojo cercano, espectro rojo + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro amarillo + espectro infrarrojo cercano, espectro amarillo + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro
visible + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro ultravioleta + espectro visible, espectro
ultravioleta + espectro visible + espectro infrarrojo cercano, y espectro ultravioleta + espectro visible + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano; y la banda ortogonal o subbanda incluye espectro ultravioleta, espectro azul, espectro verde, espectro rojo, espectro infrarrojo cercano, espectro infrarrojo lejano, espectro cian, espectro amarillo, espectro blanco, espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro rojo + espectro infrarrojo cercano, espectro rojo + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro amarillo + espectro infrarrojo cercano, espectro amarillo + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro
visible + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro ultravioleta + espectro visible, espectro
ultravioleta + espectro visible + espectro infrarrojo cercano, y espectro ultravioleta + espectro visible + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano.
En una modalidad de la presente invencion, la disposicion del color en cada capa de pfxeles de deteccion de la luz incluye la misma disposicion, la disposicion horizontal, la disposicion vertical, la disposicion diagonal, la disposicion Bayesiana generalizada, la disposicion YUV422, la disposicion YUV422 transversal, la disposicion de panal de abeja, y la disposicion uniforme.
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En una modalidad de la presente invencion, una pelfcula de filtrado de la luz se dispone a un lado frontal, un lado trasero o dos lados de una parte de o todos los pfxeles de deteccion de la luz en al menos una capa de pfxeles de deteccion de la luz, y las caracterfsticas de seleccion de frecuencias de la pelfcula de filtrado de la luz incluyen el filtrado de corte infrarrojo, paso de banda azul, paso de banda verde, paso de banda rojo, paso de banda cian, paso de banda amarillo, paso de banda rosa, o paso de banda de luz visible.
En una modalidad de la presente invencion, dos capas vecinas de las capas de pixeles de deteccion de la luz se proporcionan cada una con un circuito de lectura; o dos capas vecinas de las capas de pixeles de deteccion de la luz comparten un circuito de lectura.
En una modalidad de la presente invencion, el circuito de lectura es un circuito de lectura para un pixel activo, un circuito de lectura para un pixel pasivo, o un circuito de lectura mezclado para un pixel activo y un pixel pasivo.
En una modalidad de la presente invencion, el pixel activo incluye un pixel activo 3T, 4T, 5T o 6T.
En una modalidad de la presente invencion, una forma de compartir del circuito de lectura incluye una forma de compartir 4 puntos de capa superior e inferior o una sola capa, una forma de compartir 6 puntos de capa superior e inferior o una sola capa, una forma de compartir 8 puntos de capa superior e inferior o una sola capa, o una forma de compartir cualquier numero de puntos de capa superior e inferior o una sola capa.
En una modalidad de la presente invencion, el circuito de lectura incluye una primera unidad de combinacion configurada para realizar el muestreo y la combinacion de pares en pfxeles proximos de misma fila diferente columna, diferente fila misma columna, o diferente fila diferente columna en una matriz de pfxeles de cada capa de pfxeles de deteccion de la luz, para obtener datos de muestreo de un primer pixel de combinacion; y una segunda unidad de combinacion configurada para realizar el muestreo y la combinacion en los datos de muestreo del primer pixel de combinacion obtenido por la primera unidad de combinacion para obtener datos de muestreo de un segundo pixel de combinacion.
En una modalidad de la presente invencion, el circuito de lectura ademas incluye una tercera unidad de combinacion, configurada para realizar el muestreo y la combinacion en los datos de muestreo del segundo pixel de combinacion obtenido por la segunda unidad de combinacion para obtener datos de muestreo de un tercer pixel de combinacion.
En una modalidad de la presente invencion, una forma de combinacion del pixel de la primera unidad de combinacion o la segunda unidad de combinacion es una forma de adicion de carga entre pfxeles del mismo o diferente color, donde la forma de combinacion de pfxeles entre pfxeles de color diferente se ajusta a una forma de conversion del espacio de color, para satisfacer un requerimiento de reconstruccion de color.
En una modalidad de la presente invencion, la conversion del espacio de color incluye conversion del espacio de RGB a CyYeMgX, conversion del espacio de RGB a YUV, o conversion del espacio de CyYeMgX a YUV, donde X es cualquiera de R (rojo), G (verde), y B (azul).
En una modalidad de la presente invencion, la forma de adicion de carga se completa al conectar directamente los pfxeles en paralelo o transferir simultaneamente las cargas hacia un condensador de lectura (FD).
En una modalidad de la presente invencion, una forma de muestreo y combinacion basada en color de la primera unidad de combinacion o la segunda unidad de combinacion incluye un forma de combinacion del mismo color, una forma de combinacion de diferente color, una forma de combinacion hfbrida, o una forma de combinacion de eliminar selectivamente los colores excedentes, y la forma de muestreo y combinacion adoptada por la primera unidad de combinacion y la forma de muestreo y combinacion adoptada por la segunda unidad de combinacion no son las formas de combinacion del mismo color simultaneamente.
En una modalidad de la presente invencion, una forma de muestreo y combinacion basada en la localizacion de la primera unidad de combinacion o la segunda unidad de combinacion incluye al menos una de las siguientes varias formas: una forma de promedio automatico para una salida directa de la senal a un bus, una forma de saltado de fila o saltado de columna, y una forma de muestreo uno por uno.
En una modalidad de la presente invencion, una forma de muestreo y combinacion de la tercera unidad de combinacion incluye: al menos una de una forma de conversion del espacio de color y una forma de aumento de la imagen digital final.
En una modalidad de la presente invencion, se incluye un obturador electronico global que tiene una funcion de lectura entre capas, donde el obturador electronico global incluye una pluralidad de pfxeles de transferencia y lectura estable a la luz capaces de transferir y leer un valor de carga o tension de una o mas capas de pixeles de deteccion de la luz simultaneamente.
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En una modalidad de la presente invencion, la pluralidad de pfxeles de transferencia y lectura estable a la luz se localiza en una capa de transferencia y lectura de pfxeles estable a la luz; o se localiza en la capa de pfxeles de deteccion de la luz.
En una modalidad de la presente invencion, cada capa de pfxeles de deteccion de la luz se dispone con una capa de transferencia y lectura de pfxeles estable a la luz proxima.
En una modalidad de la presente invencion, el pixel de transferencia y lectura estable a la luz se hace por un circuito semiconductor.
La presente invencion ademas proporciona un metodo de extension de la profundidad de campo, que incluye:
disponer, en un dispositivo de deteccion de la luz, al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz capaces de inducir una fuente de luz, y disponer al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz en un intervalo de una distancia preestablecida, para que diferentes senales de luz de una lente a una distancia especffica del dispositivo de deteccion de la luz se enfoquen a las diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz.
En una modalidad de la presente invencion, una imagen clara se obtiene a traves de imagenes con diferentes definiciones y de diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz.
La presente invencion ademas proporciona un metodo de obtencion de imagenes opticas, que incluye:
disponer de una lente y un dispositivo de deteccion de la luz que incluye al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz capaces de inducir una fuente de luz; y colocar el dispositivo de deteccion de la luz a una distancia especffica de la lente, y disponer al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz en un intervalo de una distancia preestablecida, para que las diferentes senales de luz de la lente se enfoquen a las diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz.
La presente invencion ademas proporciona un sistema de obtencion de imagenes opticas, que incluye una lente y un dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo, donde el dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo se dispone a una distancia especffica de la lente, e incluye al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz capaces de inducir una fuente de luz, donde al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz se disponen en un intervalo de una distancia preestablecida, para que diferentes senales de luz de la lente se enfoquen a las diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz.
En una modalidad de la presente invencion, las diferentes senales de luz incluyen senales de luz a diferentes distancias, o senales de luz con diferentes longitudes de ondas.
En una modalidad de la presente invencion, una senal de luz con una longitud de onda mas corta se enfoca a una capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente.
En una modalidad de la presente invencion, una senal de luz a una distancia mas lejana se enfoca a una capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente.
La presente invencion ademas proporciona un sistema de deteccion de la luz, que incluye el dispositivo de deteccion de la luz anterior.
En una modalidad de la presente invencion, el sistema de deteccion de la luz incluye una de una camara digital, una camara de telefono movil, una videocamara, un sistema de monitoreo por video o camara, un sistema de identificacion de imagen, un sistema de imagen medico, sistema militar de lucha contra incendios o de imagen subterranea, sistema de seguimiento automatico, sistema de imagen tridimensional, sistema de vision artificial o sistema de asistencia de conduccion, sistema de juego electronico, una camara de red, un sistema de vision nocturna e infrarroja, un sistema de obtencion de imagenes de multiples espectros, y una camara de ordenador.
En el sistema de deteccion de la luz existente, el sistema de enfoque automatico necesita un mecanismo operado electricamente y un componente mecanico complejo y preciso, y para una lente con un diametro por encima de 6 mm, para implementar el enfoque automatico de distancia amplia de 10 cm a un lugar infinitamente lejano, la distancia de viaje de la lente tiene que ser por encima de 0.2 mm, es decir, la diferencia entre una distancia de la imagen de imagen clara en un lugar infinitamente lejano y una distancia de la imagen de imagen clara a 10 cm es al menos 0.2 mm, especfficamente, 200 pm. Se conoce bien que el silicio u otros materiales semiconductores son todos opacos. Despues de que la luz entra al silicio, en un lugar de aproximadamente 12 pm, la luz ya se ha absorbido a tal punto que no queda mucho. Por lo tanto, incluso si un sistema de enfoque automatico se usa, es ademas muy diffcil para el sistema de deteccion de la luz existente obtener un amplio rango de profundidad de campo.
En el dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo, el sistema de deteccion de la luz que usa el dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo, el metodo de extension de la profundidad de campo, y el sistema y metodo de obtencion de imagenes opticas de la presente invencion, se
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disponen al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz capaces de inducir una fuente de luz, donde al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz se disponen en un intervalo de una distancia preestablecida, para que diferentes senales de luz de una lente a una distancia especffica del dispositivo de deteccion de la luz se enfoquen a diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz, y por lo tanto las diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz puede obtener imagenes de diferentes profundidades de campo. Desde la perspectiva de los productos, un dispositivo de deteccion de la luz puede fabricarse en un chip de deteccion de la luz independiente, pero desde la perspectiva de las aplicaciones, tal como la obtencion de imagenes opticas, un dispositivo de deteccion de la luz generalmente necesita usarse en cooperacion con una lente. Una lente tiene diferentes caracterfsticas de enfoque de acuerdo con su tamano, material, y diseno curvo. Por ejemplo, una lente de telefono movil ordinario se usa como ejemplo, su rango de profundidad de campo generalmente es de un lugar infinitamente lejano a un lugar a 2 m, y si el rango de profundidad de campo se excede, se necesita adoptar una tecnologfa de enfoque automatico. Por ejemplo, una escena clara tal como a 50 cm a 30 cm puede obtenerse solamente cuando la distancia del dispositivo de deteccion de la luz a la lente se ajusta, especfficamente, la distancia de la imagen se ajusta a un valor apropiado. Sin embargo, en la presente invencion, si una lente de aplicacion seleccionada es una lente de telefono movil, dos capas de pixeles de deteccion de la luz (denominadas una primera capa de pixeles de deteccion de la luz y una segunda capa de pixeles de deteccion de la luz) pueden disponerse en un dispositivo de deteccion de la luz de acuerdo con el siguiente ejemplo. Durante la cooperacion con la lente de telefono movil seleccionado, el dispositivo de deteccion de la luz se localiza a una distancia especffica de la lente. En este momento, la distancia de la primera capa de pixeles de deteccion de la luz a la lente es una primera distancia de la imagen, y la distancia de la segunda capa de pixeles de deteccion de la luz a la lente es una segunda distancia de la imagen (la primera distancia de la imagen es menor que la segunda distancia de la imagen). En este momento, la distancia especffica de la lente y la distancia preestablecida entre las dos capas de pixeles de deteccion de la luz permite obtener claramente la imagen de una escena en el rango de profundidad de campo de un lugar infinitamente lejano a un lugar a 2 m en la primera capa de pixeles de deteccion de la luz, y obtener claramente la imagen de una escena en el rango de profundidad de campo de 50 cm a 30 cm en la segunda capa de pixeles de deteccion de la luz. Por lo tanto, se implementan dos profundidades de campo o extension de la profundidad de campo. Se debe senalar que, en ejemplo anterior de ilustracion, el numero de capas de pixeles de deteccion de la luz y el rango de profundidad de campo son ambos solamente datos ilustrativos. Se puede entender que, al ajustar el numero de capas de pixeles de deteccion de la luz y la distancia preestablecida entre las capas de pixeles de deteccion de la luz, pueden formarse rangos de profundidad de campo consecutivos, solapados, complementarios u ortogonales y rangos respectivos de profundidad de campo de una pluralidad de capas de pixeles de deteccion de la luz se superponen de forma que el dispositivo de deteccion de la luz tiene un rango de profundidad de campo considerablemente amplio, obteniendo de este modo una imagen clara en un rango de profundidad de campo amplio sin enfoque automatico, evitando el uso de cualquier mecanismo operado electricamente o componente mecanico complejos y precisos, y ahorrando de manera destacada espacio y costes. En otro aspecto, en la presente invencion, generalmente, la informacion completa de la imagen al menos puede obtenerse de una capa de pixeles de deteccion de la luz, de manera que la imagen tiene una definicion considerablemente alta, y no se requieren calculos matematicos tediosos.
La presente invencion describe el innovador y potente grupo de pixeles de deteccion de la luz de multiples espectros mezclados, el sistema y el dispositivo de deteccion de la luz a traves de modalidades. Estas formas de implementacion preferidas se ilustran meramente para ilustrar ventajas y metodos de implementacion de la presente invencion, y no se pretende que limiten el alcance de proteccion de la presente invencion.
Los objetivos y ventajas anteriores y otros objetivos y ventajas de la presente invencion son muy evidentes despues de que una persona experta en la tecnica lea la siguiente descripcion detallada sobre casos de implementacion preferidos con una pluralidad de ilustraciones y explicaciones.
Breve descripcion de las figuras
La Figura 1 es un diagrama esquematico de una distribucion del espectro, donde la luz visible generalmente se refiere a la luz con longitud de onda que varfa de 390 nm a 760 nm; generalmente, para la luz que es visible a traves del efecto de division de la luz de un prisma, la longitud de onda de la luz azul varfa de 440 a 490 nm, la longitud de onda de la luz verde varfa de 520 a 570 nm, la longitud de onda de la luz roja varfa de 630 a 740 nm, mientras que en el diseno de un dispositivo de deteccion de la luz, generalmente, un area de 390 a 500 nm se clasifica como un area azul, un area de 500 a 610 nm se clasifica como un area verde, un area de 610 a 760 nm se clasifica como un area roja, pero esta division de bandas de rojo, verde, y azul no es absoluta; las ondas formadas de rojo, verde, azul, cian (compuesto del azul y verde), y amarilla (compuesto de verde y rojo) en el dibujo son curvas de respuesta de longitud de onda ideales requeridas por un pixel de deteccion de la luz de color primario o un pixel de deteccion de la luz de color complementario (color compuesto); si el pixel de deteccion de la luz de color primario o el pixel de deteccion de la luz de color complementario (color compuesto) como color de base no se proporciona con una curva de respuesta de longitud de onda similar, es muy diffcil reconstruir una abrumadora mayorfa de los colores que son visibles a seres humanos;
La Figura 2 muestra un circuito de lectura 3T para un pixel de deteccion de la luz;
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La Figura 3 muestra un circuito de lectura 4T para un pixel de deteccion de la luz;
La Figura 4 muestra un circuito de lectura que comparte cuatro puntos propuesto por el inventor en "multi-spectrum light-sensing device and sampling method for same" (Num. de solicitud china: 200910105948.2) y "light-sensing device and reading method for same, and reading circuit" (Num. de solicitud china: 200910106477.7);
La Figura 5 muestra un circuito de lectura de doble capa que comparte seis puntos propuesto por el inventor en "multi-spectrum light-sensing device and sampling method for same" (Num. de solicitud china: 200910105948.2) y "light-sensing device and reading method for same, and reading circuit" (Num. de solicitud china: 200910106477.7);
La Figura 6 muestra un circuito de lectura de doble capa que comparte ocho puntos propuesto por el inventor en "multi-spectrum light-sensing device and sampling method for same" (Num. de solicitud china: 200910105948.2) y "light-sensing device and reading method for same, and reading circuit" (Num. de solicitud china: 200910106477.7);
La Figura 7 muestra un circuito de lectura que comparte N puntos (donde N es un numero aleatorio) propuesto por el inventor en "light-sensing device and reading method for same, and reading circuit" (Num. de solicitud china: 200910106477.7);
La Figura 8 es un diagrama esquematico de un dispositivo de deteccion de la luz de doble capa cuyos pfxeles de deteccion de la luz de una capa superior y una capa inferior son complementarios u ortogonales en un espectro de interes propuesto por el inventor en "multi-spectrum light-sensing device and manufacturing method for same" (Num. de solicitud china: 200810217270.2) y "multi-spectrum light-sensing device" (Num. de solicitud china: 200910105372.X), donde excelentes dispositivos de deteccion de la luz de doble capa enormes pueden obtenerse por el uso de disposiciones y patrones de color elaboradamente seleccionados; estos dispositivos de deteccion de la luz pueden usarse para la deteccion de la luz del lado frontal, la deteccion de la luz del lado trasero, y la deteccion de la luz bidireccional; estos metodos y principios tambien son aplicables a un dispositivo de deteccion de la luz de multiples espectros de la presente invencion igualmente;
La Figura 9 muestra un metodo de submuestreo para implementar la combinacion de carga entre pfxeles de diferente color propuesto por el inventor en "multi-spectrum light-sensing device and sampling method for same" (Num. de solicitud china: 200910105948.2), donde este metodo es aplicable a un dispositivo de deteccion de la luz de multiples espectros de la presente invencion igualmente;
La Figura 10 muestra un metodo de submuestreo y combinacion de pfxeles implementado por el uso de la conversion del espacio de color propuesto por el inventor en "multi-spectrum light-sensing device and sampling method for same" (Num. de solicitud china: 200910105948.2), donde este metodo es aplicable a un dispositivo de deteccion de la luz de multiples espectros de la presente invencion igualmente;
La Figura 11 es un diagrama estructural esquematico de un dispositivo de deteccion de la luz de doble capa para la extension de la profundidad de campo propuesta en la presente invencion, donde el grosor de una capa de transmision de la luz se decide por una diferencia entre las distancias de las imagenes de dos planos de deteccion de la luz deseados (V2-V1);
La Figura 12 es un diagrama estructural esquematico de un dispositivo de deteccion de la luz de tres capas para la extension de la profundidad de campo propuesta en la presente invencion, donde el grosor de una capa de transmision de la luz se decide por una diferencia entre las distancias de las imagenes de dos planos de deteccion de la luz deseados (V2-V1 o V3-V2);
La Figura 13 es un diagrama esquematico de un primer principio para implementar la extension de la profundidad de campo al usar un dispositivo de deteccion de la luz de multiples capas, donde en este diagrama esquematico, los objetos localizados a diferentes distancias se enfocan claramente en diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz del dispositivo de deteccion de la luz de multiples capas, por lo tanto, cualquier objeto localizado entre estas tres distancias esta nftidamente o comparativamente nftidamente enfocado en una o dos capas de pixeles de deteccion de la luz, logrando de esta forma el efecto de la extension de la profundidad de campo; en la figura, U1, U2, o U3 es una distancia objetivo (especfficamente, una distancia de un objeto a una lente), y V1, V2, o V3 es una distancia de la imagen (es decir, una distancia de una capa de pfxeles de deteccion de la luz a la lente);
La Figura 14 es un diagrama esquematico de un segundo principio para implementar mejor el efecto de la extension de la profundidad de campo al usar un metodo de diseno especial de la lente y un dispositivo de deteccion de la luz de multiples capas simultaneamente, donde para un sistema optico general, cuanto menor sea la longitud de onda de la luz, menor sera la distancia focal, por lo tanto una lente se disena particularmente de manera que la luz con una longitud de onda mas corta pueda enfocarse en una capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente, o, una capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a una fuente de luz; la luz con una mayor longitud de onda se enfoca en una capa de deteccion de la luz mas lejana a la lente, o, una capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana a la fuente de luz; la luz con una longitud de onda intermedia se enfoca en una capa de deteccion de la luz intermedia; de esta forma, este sistema de obtencion de imagenes combina las caracterfsticas de multiples
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espectros y distancia de multiples imageries simultaneamente, y la profundidad de campo puede extenderse considerablemente; este sistema tiene ventajas sin igual para la macrofotograffa;
La Figura 15 es un diagrama esquematico del principio de implementar un grado de pfxeles de deteccion de la luz del dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo mostrado en la Figura. 11, donde al ajustar el grosor de una capa de transmision de la luz, la distancia entre dos capas de pixeles de deteccion de la luz puede ajustarse, de manera que los pfxeles de deteccion de la luz de las dos capas de pixeles de deteccion de la luz son respectivamente correspondientes a diferentes profundidades de campo; en el ejemplo, dos capas superior e inferior de pfxeles de deteccion de la luz cada una adopta una capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora;
La Figura 16 (a), la Figura 16 (b), la Figura 16 (c) y la Figura 16 (d) son diagramas esquematicos del principio de implementar otro grado de pfxeles de deteccion de la luz del dispositivo de deteccion de la luz del campo de multiples profundidades mostrado en la Figura. 11, donde igualmente, al ajustar el grosor de una capa de transmision de la luz, la distancia entre dos capas de pixeles de deteccion de la luz puede ajustarse, de manera que los pfxeles de deteccion de la luz de las dos capas de pixeles de deteccion de la luz estan respectivamente correspondientes a las diferentes profundidades de campo; en el ejemplo, la capa superior de pfxeles de deteccion de la luz adopta una capa de pfxeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico, mientras que la capa inferior de pfxeles de deteccion de la luz adopta una capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora, y evidentemente ambas pueden intercambiarse sin afectar el efecto de implementar multiples profundidades de campo;
La Figura 15 y la Figura 16 cada una solamente representa una situacion de los pfxeles de deteccion de la luz, donde otros circuitos de lectura y circuitos auxiliares se omiten todos porque pueden ser los mismos que los de la tecnica anterior;
La Figura 17 (a), la Figura 17 (b), la Figura 17 (c), y la Figura 17 (d) son diagramas esquematicos del principio de implementar otro grado de pfxeles de deteccion de la luz del dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo mostrado en la Figura. 11, donde igualmente, al ajustar el grosor de una capa de transmision de la luz, puede ajustarse la distancia entre una capa superior de pfxeles de deteccion de la luz y otras dos capa inferiores de pfxeles de deteccion de la luz, de manera que los pfxeles de deteccion de la luz de diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz estan respectivamente correspondientes a diferentes profundidades de campo; en el ejemplo, una capa superior de pfxeles de deteccion de la luz adopta una capa de pfxeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico, y otras dos capa inferiores de pfxeles de deteccion de la luz adopta capas de pixeles de deteccion de la luz semiconductoras; se destaca que, las dos capas de pixeles de deteccion de la luz semiconductoras en la Figura. 17(a) y la Figura 17 (b) se disponen en dos caras de una capa base semiconductora, y las dos capas de pixeles de deteccion de la luz semiconductoras en la Figura. 17(a) y la Figura 17 (d) se disponen en una cara de una capa base semiconductora; una direccion de la iluminacion puede estar en un lado frontal o lado trasero de la capa base semiconductora; ademas, debe destacarse que, debido a la limitacion de la transmision de la luz del semiconductor, el grosor de la capa base semiconductora es generalmente pequeno, y generalmente no satisface la demanda de un intervalo de distancia entre las capas de pixeles de deteccion de la luz requerido por la extension de la profundidad de campo; por lo tanto, las dos capas de pixeles de deteccion de la luz semiconductoras se usan mas frecuentemente para implementar demandas de multiples espectros;
La Figura 18 (a) y la Figura 18 (b) son diagramas esquematicos del principio de implementar otro grado de pfxeles de deteccion de la luz del dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo mostrado en la Figura. 11, donde igualmente, al ajustar el grosor de una capa de transmision de la luz, la distancia entre una capa superior de pfxeles de deteccion de la luz y otras dos capa inferiores de pfxeles de deteccion de la luz puede ajustarse, de manera que los pfxeles de deteccion de la luz de diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz estan respectivamente correspondientes a las diferentes profundidades de campo; en el ejemplo, una capa superior de pfxeles de deteccion de la luz adopta una capa de pfxeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico, y otras dos capa inferiores de pfxeles de deteccion de la luz cada una adopta una capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora y una capa de pfxeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico; (dos caras de) la capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora intermedia puede incluir un circuito de muestreo y lectura de pfxeles necesario para leer las tres capas de pixeles de deteccion de la luz;
La Figura 19 (a) y la Figura 19 (b) son diagramas esquematicos del principio de implementar un grado de pfxeles de deteccion de la luz del dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo mostrado en la Figura. 12, donde se destaca que, en el ejemplo, una capa de pfxeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico, una primera capa de transmision de la luz, una primera capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora, una segunda capa de transmision de la luz, y una segunda capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora se disponen secuencialmente desde la parte superior hasta la parte inferior; la primera capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora y la segunda capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora se implementan en dos diferentes capas bases semiconductoras, la distancia entre la capa de pfxeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico y la primera capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora se implementa al ajustar el grosor de la primera capa de transmision de la luz, y la distancia entre la primera capa de
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pfxeles de deteccion de la luz semiconductora y la segunda capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora se implementa al ajustar el grosor de la segunda capa de transmision de la luz; el circuito de lectura y muestreo puede implementarse en la primera capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora intermedia, o tambien puede distribuirse en dos capas de pixeles de deteccion de la luz semiconductoras; para una modalidad de una capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora de doble capa, tal como la Figura. 8 y la Figura 15, si los pfxeles de deteccion de la luz de una de las capas de pixeles de deteccion de la luz se retiran para hacer una capa dedicada a un circuito de lectura y un procesamiento de senales, puede obtenerse un dispositivo de deteccion de la luz con un obturador electronico global (que tiene una funcion de lectura entre las capas) propuesto en la presente invencion mostrado en la Figura 20 a la Figura 23; la Figura 20 a la Figura 23 solamente muestra una capa de pfxeles de deteccion de la luz y una capa de pfxeles de lectura y transferencia estable a la luz del dispositivo de deteccion de la luz con el obturador electronico global (que tiene la funcion de lectura entre capas); evidentemente, en combinacion con la descripcion anterior, cuando el foco fijo se retiene en una pluralidad de capas de pixeles de deteccion de la luz de diferentes profundidades de campo, puede obtenerse un dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo con un obturador electronico global (que tiene una funcion de lectura entre capas);
La Figura 20 es un diagrama esquematico de un pixel de transferencia que comparte una fila de dos filas (condensador de lectura) propuesto en la presente invencion, donde esto realmente es una nueva implementacion de una forma de escaneado de entrelazado en "light-sensing device and reading method for same, and reading circuit" (Num. de solicitud china: 200910106477.7); aquf, los pfxeles de transferencia y los pfxeles de deteccion de la luz no estan en una misma capa, por lo tanto puede obtenerse una mejor eficiencia de uso del area de deteccion de la luz, pero simultaneamente la velocidad del obturador se duplica; importantemente, esta forma puede usarse para un dispositivo de deteccion de la luz con un material de deteccion de la luz qufmico (tal como, pelfcula cuantica de deteccion de la luz) como una capa de pfxeles de deteccion de la luz;
La Figura 21 muestra que el mal rendimiento de la transmision de la luz del semiconductor se utiliza, y el grosor de una capa base semiconductora se aumenta a un cierto grosor, de manera que un pixel de una capa inferior no detecta luz; entonces, mediante el uso de la perforacion del metal o el encaminamiento superficial, en una forma de conexion externa, se induce una senal de un pixel de deteccion de la luz de la capa superior sobre un pixel de lectura de una capa de pfxeles estable a la luz a traves de un diodo o circuito de conmutacion de amplificacion de lectura, donde el muestreo y la lectura se realizan, degenerando de esta forma un dispositivo de deteccion de la luz de doble capa a un dispositivo de deteccion de la luz de una sola capa con un obturador electronico global (que tiene una funcion de lectura entre capas); este dispositivo es de doble capa en la estructura, pero es de una sola capa en el efecto; cuando esta forma se usa por el dispositivo de deteccion de la luz de multiples capas mostrado en la Figura. 17 (a),puede obtenerse un dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo con un obturador electronico global (que tiene una funcion de lectura entre capas);
La Figura 22 es un diagrama esquematico de un dispositivo de deteccion de la luz de doble capa de multiples espectros con un obturador electronico global (que tiene una funcion de lectura entre capas) en la base de un circuito semiconductor (CMOS y CCD) convencional propuesto en la presente invencion, donde igualmente, la transferencia de una senal de un pixel de deteccion de la luz hacia un pixel de lectura estable a la luz se controla por un diodo o un circuito de conmutacion de amplificacion;
La Figura 23 es un diagrama esquematico de otro dispositivo de deteccion de la luz de doble capa de multiples espectros con un obturador electronico global (que tiene una funcion de lectura entre capas) en base a un material de deteccion de la luz qufmico (tal como, pelfcula cuantica de deteccion de la luz) propuesto en la presente invencion, donde una capa de pfxeles de deteccion de la luz se fabrica de un material de deteccion de la luz qufmico (tal como, pelfcula cuantica de deteccion de la luz), mientras que una capa de procesamiento de senal y circuito de lectura es una capa semiconductora CMOS; se destaca que en el ejemplo de la figura, cada pixel de deteccion de la luz correspondientemente tiene una pixel de transferencia de carga estable a la luz, que se usa para implementar un obturador electronico global; esto es ademas una degeneracion particularmente realizada por el dispositivo de deteccion de la luz de multiples capas para simplemente implementar un obturador electronico global;
La Figura 24 muestra un circuito de lectura para leer una senal de un pixel de deteccion de la luz mediante el uso de un pixel activo y un pixel pasivo simultaneamente propuesto por el inventor en "light-sensing device and reading method for same, and reading circuit" (Num. de solicitud china: 200910106477.7), donde los beneficios de la adopcion de este metodo estan en que el rango dinamico de un dispositivo de deteccion de la luz puede expandirse considerablemente, y el consumo de energfa durante la vista previa de la imagen se ahorra exponencialmente; este circuito de lectura mezclado es particularmente util en un dispositivo de deteccion de la luz de multiples capas de multiples espectros con alta sensibilidad y un dispositivo de deteccion de la luz de multiples espectros con un obturador electronico global; y
La Figura 25 es un diagrama esquematico de un circuito de control de muestreo usado para describir un metodo de submuestreo y combinacion de pfxeles propuesto en la presente invencion en "multi-spectrum light-sensing device and sampling method for same" (Num. de solicitud china:200910105948;2), donde la presente invencion ademas usa este metodo de submuestreo y combinacion de pfxeles innovador.
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Descripcion detallada de las modalidades
La presente invencion ademas se ilustra en detalle mas abajo a traves de las formas especfficas de implementacion con referencia a las figuras acompanantes.
Un uso principal de un dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo a ser propuesto en la presente invencion es la extension de la profundidad de campo, especfficamente, la actualmente llamada EDoF (especfficamente, Profundidad Extendida de Enfoque) en la industria del telefono movil. La extension de la profundidad de campo se aplica muy ampliamente a una camara de telefono movil particularmente. Sin embargo, la extension de la profundidad de campo actual principalmente usa medios opticos y matematicos, y generalmente la profundidad de campo se ajusta en forma de un aumento optico o enfoque automatico, lo cual requiere la cooperacion entre un mecanismo operado electricamente y un componente mecanico complejo y preciso, por lo que el espacio y el coste aumentan prominentemente.
Un dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo propuesto en una modalidad de la presente invencion en combinacion con la implementacion de un dispositivo de deteccion de la luz de multiples capas, incluye al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz capaces de inducir una fuente de luz, donde al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz se disponen en un intervalo de una distancia preestablecida, de manera que diferentes senales de luz de una lente a una distancia especffica del dispositivo de deteccion de la luz se enfocan a diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz; por lo tanto, diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz forman planos de deteccion de la luz que tienen diferentes distancias de las imagenes, diferentes profundidades de campo pueden enfocarse fijamente, extendiendose de esta forma el rango de la profundidad de campo del dispositivo de deteccion de la luz, que es equivalente a la implementacion del enfoque automatico desde este medio ffsico de enfoque optico de multiples puntos, correspondientemente la cooperacion entre un mecanismo operado electricamente y un componente mecanico complejo y preciso puede eliminarse, y se ahorran prominentemente el espacio y el coste.
La capa de pixeles de deteccion de la luz incluye al menos una de una capa de pixeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico y una capa de pixeles de deteccion de la luz semiconductora. Especfficamente, las al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz anteriores ambas pueden ser capas de pixeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico, o ambas ser capas de pixeles de deteccion de la luz semiconductoras, o una parte de estas es una capa de pixeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico, y una parte de estas es una capa de pixeles de deteccion de la luz semiconductora. La capa de pixeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico incluye un pixel de deteccion de la luz de punto cuantico. La capa de pixeles de deteccion de la luz semiconductora incluye un diodo de deteccion de la luz CMOS, una compuerta de deteccion de la luz CMOS, un diodo de deteccion de la luz CCD, una compuerta de deteccion de la luz CCD, y una compuerta de deteccion de la luz y diodo de deteccion de la luz CCD y CMOS que tienen una funcion de transferencia de carga bidireccional.
Las capas de pixeles de deteccion de la luz anteriores cada una se usa para inducir diferentes senales de luz. En la presente invencion, las caracterfsticas de la senal de luz de interes principalmente incluyen una caracterfstica de espectro de frecuencia de la senal de luz, especfficamente, la longitud de onda de la luz, y una caracterfstica de distancia de la senal de luz, especfficamente, una distancia de una senal de luz a una lente. Por lo tanto, que las senales de luz sean diferentes se refiere a que al menos una de las dos caracterfsticas anteriores de las dos senales de luz es diferente, especfficamente, dos senales de luz pueden ser diferentes en la longitud de onda, o diferentes en la distancia, o diferentes en ya sea la longitud de onda y la distancia. Definitivamente, debido a que la luz de color compuesto es comun en la naturaleza, tal como la luz blanca, entonces si necesita obtenerse luz con diferentes longitudes de ondas, generalmente se necesita cooperar con el diseno de la lente, se disenan diferentes indices refractivos de luz con diferentes longitudes de ondas mediante el uso de estos como el efecto de division de la luz de un prisma, un material de la lente o una curva para permitir que la luz con diferentes longitudes de ondas se separen y enfoquen en diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz.
Las senales de luz con diferentes longitudes de ondas se enfocan, y generalmente, una senal de luz con una longitud de onda mas corta se enfoca a una capa de pixeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente. Por ejemplo, si la capa de pixeles de deteccion de la luz es de doble capa, una senal de luz enfocada a una capa de pixeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente es luz violeta, luz azul, luz cian, o luz verde, y una senal de luz enfocada a una capa de pixeles de deteccion de la luz mas lejana a la lente es luz verde, luz roja, luz amarilla, luz visible (luz blanca), o luz infrarroja. Para otro ejemplo, si la capa de pixeles de deteccion de la luz es de tres capas, una senal de luz enfocada a la capa de pixeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente es luz ultravioleta, luz azul, o luz cian; una senal de luz enfocada a una capa de pixeles de deteccion de la luz intermedia es luz verde, luz azul, luz amarilla, luz roja, o luz visible (luz blanca); y una senal de luz enfocada a la capa de pixeles de deteccion de la luz mas lejana de la fuente de luz es luz roja, luz amarilla, luz visible, o luz infrarroja.
Las senales de luz con diferentes distancias se enfocan, y generalmente, una senal de luz a una distancia mas lejana se enfoca a una capa de pixeles de deteccion de la luz mas cercana a las lentes. Por ejemplo, si la capa de pixeles de deteccion de la luz es de doble capa, una senal de luz infinitamente lejana se enfoca a una capa de pixeles de deteccion de la luz mas cercana a la fuente de luz, y la distancia de la senal de luz de interes mas corta
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se enfoca a una capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana de la fuente de luz. En combinacion con la luz enfocada con diferentes longitudes de ondas, la configuracion siguiente puede ademas hacerse: luz ultravioleta, luz azul, luz cian, o luz verde infinitamente lejana se enfoca a una capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la fuente de luz; luz verde, luz roja, luz amarilla, luz visible (luz blanca), o luz infrarroja a la distancia de interes mas corta se enfoca a una capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana de la fuente de luz.
Para otro ejemplo, si la capa de pfxeles de deteccion de la luz es de tres capas, una senal de luz infinitamente lejana se enfoca a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la fuente de luz, la distancia de senal de luz de interes mas corta se enfoca a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana de la fuente de luz, y una senal de luz a una distancia intermedia entre un lugar infinitamente lejano y la distancia de interes mas corta se enfoca a una capa de pfxeles de deteccion de la luz intermedia. En combinacion con la luz enfocada con diferentes longitudes de ondas, la configuracion siguiente puede ademas hacerse: luz ultravioleta, luz azul, luz cian, o luz verde infinitamente lejana se enfoca a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la fuente de luz; luz verde, luz azul, luz amarilla, luz roja, o luz visible (luz blanca) a una distancia intermedia entre un lugar infinitamente lejano y la distancia de interes mas corta se enfoca a una capa de pfxeles de deteccion de la luz intermedia; luz roja, luz amarilla, luz visible, o luz infrarroja a la distancia de interes mas corta se enfoca a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana de la fuente de luz.
En una forma de implementacion, la distancia de interes mas corta incluye 2 mm, 5 mm, 7 mm, 1 cm, 2 cm, 3 cm, 5 cm, 7 cm, 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm, 50 cm, 60 cm, 70 cm, 80 cm, 100 cm, o 150 cm. La asf llamada distancia de interes mas corta se refiere a la distancia mas corta desde una escena de interes del usuario a la lente. Por ejemplo, que la distancia mas corta de interes es de 2 mm, significa que la distancia mas cercana desde una escena de interes del usuario a la lente es de 2 mm, y cuando la distancia desde la escena a la lente es inferior a 2 mm, el usuario no se interesa mas por la escena.
La Figura 13 muestra una relacion entre una distancia y un plano de enfoque. En este diagrama, los objetos localizados en las diferentes distancias se enfocan claramente en diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz del dispositivo de deteccion de la luz de multiples capas, asf, cualquier objeto localizado entre estas tres distancias se enfoca nftidamente o comparativamente de manera nftida en una o dos capas de pixeles de deteccion de la luz, siendo capaces de esta forma de obtener sus imagenes claras desde un mismo dispositivo de deteccion de la luz simultaneamente.
La Figura 14 muestra una relacion entre una longitud de onda y un plano de enfoque. Para un sistema optico general, cuanto mas corta sea la longitud de onda de la luz, mas corta sera la distancia focal, asf una lente se disena para que la luz con una longitud de onda mas corta pueda enfocarse a una capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente; la luz con una mayor longitud de onda se enfoca a una capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente; la luz con una longitud de onda intermedia se enfoca en una capa de pfxeles de deteccion de la luz intermedia. De esta forma, los objetos localizados en diferentes distancias siempre tienen un color que es distinto en una capa de deteccion de la luz. Por lo tanto, este sistema de obtencion de imagenes combina las caracterfsticas de multiples espectros y distancia de multiples imagenes simultaneamente, y cada capa de deteccion de la luz tiene su propio rango de profundidad de campo; para la luz con diferentes longitudes de ondas, los rangos y distancias de profundidad de campo son diferentes, pueden integrarse los rangos de profundidad de campo de todas las capas de deteccion de la luz, la profundidad de campo puede extenderse considerablemente, y este sistema de obtencion de imagenes tiene ventajas sin igual para la macrofotograffa.
Una pluralidad de imagenes que tiene diferentes definiciones puede obtenerse de diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz, por lo que puede realizarse una referencia entre estas imagenes, y se obtiene una imagen clara a traves de la integracion de imagenes, la seleccion y abandono, y el procesamiento matematico tal como interpolacion, agrandamiento, o desconvolucion.
La forma de implementacion ademas incluye: implementar un obturador electronico global que tiene una funcion de lectura entre capas en el dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo anterior, que incluye una pluralidad de pfxeles de transferencia y lectura estable a la luz, y cada uno de los pfxeles de transferencia y lectura estable a la luz puede usarse para transferir y leer un valor de carga o tension de al menos un pixel de deteccion de la luz localizado en otra capa. De esta forma la pluralidad de pfxeles de transferencia y lectura estable a la luz puede simultaneamente transferir y leer un valor de carga o tension de una o mas capas de pixeles de deteccion de la luz. La pluralidad de pfxeles de transferencia y lectura estable a la luz puede localizarse en una misma capa de pfxeles que los pfxeles de deteccion de la luz, y evidentemente, esto significa una disminucion de la sensibilidad de deteccion de la luz de la capa de pfxeles. La pluralidad de pfxeles de transferencia y lectura estable a la luz puede ademas localizarse en una capa de pfxeles diferente de la de los pfxeles de deteccion de la luz, especfficamente, formar una capa de pfxeles de deteccion de la luz independiente y una capa de pfxeles de transferencia y lectura estable a la luz independiente, y evidentemente, esto significa que el obturador electronico global que tiene la funcion de lectura entre capas puede solamente implementarse en un dispositivo de deteccion de la luz de multiples capas.
Una capa de transferencia y lectura de pfxeles estable a la luz proxima correspondiente puede disponerse para cada
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capa de pfxeles de deteccion de la luz, y una capa de transferencia y lectura de pfxeles estable a la luz puede transferir simultaneamente valores de carga o tension de todos los pfxeles de la capa de pfxeles de deteccion de la luz correspondiente; o puede transferir simultaneamente valores de carga o tension de pfxeles en las filas de numeros impares o filas de numeros pares de la capa de pfxeles de deteccion de la luz correspondiente. La Figura 20 muestra el diseno de un condensador de lectura que comparte una fila de dos filas, para implementar una funcion de deteccion lfnea por lfnea. La capa de pfxeles de lectura y transferencia estable a la luz puede hacerse por un circuito semiconductor.
La Figura 21 muestra la implementacion de la degeneracion de un dispositivo de deteccion de la luz de doble capa, para obtener un dispositivo de deteccion de la luz de una sola capa con un obturador electronico global. Este metodo utiliza un mal rendimiento de la transmision de la luz de un material semiconductor, y dos capas bases semiconductoras se hacen mas gruesas, para que la capa inferior no detecte la luz, y pueda solamente usarse para la lectura de pfxeles. Cuando este metodo se usa para el dispositivo de deteccion de la luz de tres capas mostrado en la Figura. 17 (a), un dispositivo de deteccion de la luz de doble capa de multiples profundidades de campo con un obturador electronico global puede obtenerse.
La Figura 22 y la Figura 23 muestra la implementacion de un grado de pfxeles de un obturador electronico global que tiene una funcion de lectura entre capas.
Las relaciones de ubicacion tal como lejana, cercana, superior e inferior que ocurren en el texto, se refieren todas a las localizaciones relativas con una fuente de luz como la referencia. Por ejemplo, la descripcion sobre la capa superior de pfxeles de deteccion de la luz y la capa inferior de pfxeles de deteccion de la luz se refiere a que la capa de pfxeles de deteccion de la luz se localiza horizontalmente, y la fuente de luz ilumina verticalmente a la capa de pfxeles de deteccion de la luz desde la parte superior. Obviamente, la relacion de arriba y abajo en este texto en realidad tiene un significado mas amplio, especfficamente, si la cara de deteccion de la luz se localiza verticalmente, y la fuente de luz ilumina verticalmente la cara de deteccion de la luz desde el lado izquierdo o lado derecho, o desde el lado frontal o lado trasero, la asf llamada relacion de arriba y abajo es equivalente a una relacion frontal y trasera o una relacion izquierda y derecha. Sin perdida de generalidad, una persona experta en la tecnica puede entender que, la descripcion sobre el lado superior y el lado inferior en la presente puede reemplazarse equitativamente con la descripcion sobre el lado izquierdo, el lado derecho, el lado frontal, y el lado trasero. Para diferente tipos de capas de pixeles de deteccion de la luz, tal como una capa de pfxeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico o capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora, la relacion de arriba y abajo entre la capa de pfxeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico y la capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora no se limita, y cual se localiza por encima, y cual se localiza por debajo pueden disponerse aleatoriamente de acuerdo con las necesidades. La parte superior y la parte inferior de la capa base descrita a continuacion igualmente representa un significado similar, especfficamente, que se localiza horizontalmente, y la fuente de luz ilumina verticalmente a la capa base de la parte superior. En este momento, una superficie de la capa base localizada por encima se denomina como la parte superior, y una superficie de la capa base localizada mas abajo se denomina como la parte inferior. Se puede entender que, cuando la capa base se localiza verticalmente, y la fuente de luz ilumina verticalmente a la capa base desde el lado izquierdo o lado derecho, o desde el lado frontal o lado trasero, puede reemplazarse equivalentemente con la representacion de la cara del lado frontal y la cara del lado trasero, y la cara del lado izquierdo y la cara del lado derecho.
Ademas, la diferencia entre el termino "capaz de inducir una fuente de luz " y "deteccion de la luz" necesita tambien destacarse particularmente, "deteccion de la luz" de una capa de pfxeles de deteccion de la luz se refiere a que el pixel tiene una capacidad de deteccion de la luz, y "capaz de inducir una fuente de luz " se refiere a un resultado sobre si un pixel de deteccion de la luz es capaz de inducir una fuente de luz, especfficamente, si la capacidad de deteccion de la luz del pixel de deteccion de la luz entra a jugar su papel. Por ejemplo, debido a la limitacion en el rendimiento de la transmision de la luz del semiconductor, cuando la parte superior y la parte inferior de una capa base semiconductora se disponen cada una con una capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora, si el grosor de la capa base semiconductora excede la limitacion del rendimiento de la transmision de la luz del semiconductor, cuando la fuente de luz ilumina a la capa base semiconductora, solamente la capa superior de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora es capaz de inducir la fuente de luz, mientras que la capa inferior de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora no puede inducir la fuente de luz debido a la limitacion del grosor de la capa base semiconductora, la capa superior de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora se denomina una capa de pfxeles de deteccion de la luz capaz de inducir la fuente de luz, especfficamente, la capacidad de deteccion de la luz del pixel de deteccion de la luz entra a jugar su papel; la capa inferior de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora se denomina una capa de pfxeles de deteccion de la luz incapaz de inducir la fuente de luz, especfficamente, la capacidad de deteccion de la luz del pixel de deteccion de la luz no puede entrar a jugar su papel. Se destaca que en el siguiente texto, mediante el uso de la capa de pfxeles de deteccion de la luz incapaz de inducir la fuente de luz, puede formarse una capa de pfxeles de transferencia y lectura estable a la luz.
Cuando el pixel de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico o el pixel de deteccion de la luz semiconductor es un pixel de deteccion de la luz bidireccional, el problema se trata de seleccionar una direccion para la deteccion de la luz, especfficamente, el pixel de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico o el pixel de deteccion de la luz semiconductor puede medir la luz en una forma bidireccional, pero el pixel de deteccion de la luz con recubrimiento
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qufmico o el pixel de deteccion de la luz semiconductor no puede aceptar la iluminacion de la luz en dos direcciones al mismo tiempo, y se requiere seleccionar la fuente de iluminacion de la luz en una direccion en un momento; una forma de seleccion de una direccion por la deteccion de la luz puede ser la seleccion de una direccion por aislamiento, la seleccion de una direccion por division del tiempo, la seleccion de una direccion por division del area, o la seleccion de una direccion por un pixel, es decir, la seleccion de una direccion por la deteccion de la luz de acuerdo con un tiempo, de acuerdo con un area, y de acuerdo con un pixel puede implementarse en una forma de, tal como, bloqueo mediante el uso de un pelfcula de bloqueo de luz. La situacion de la iluminacion bidireccional se muestra en la Figura. 8.
La capa de pfxeles de deteccion de la luz es aproximadamente equivalente a un plano de deteccion de la luz vertical a la direccion de la iluminacion de la fuente de luz, tal plano de deteccion de la luz se proporciona con una pluralidad de pfxeles de deteccion de la luz (generalmente conformado en una matriz de pfxeles de multiples filas y multiples columnas), y cada capa de pfxeles de deteccion de la luz de una pluralidad de capas de pixeles de deteccion de la luz puede estar en un plano de tipo mixto, es decir, no se proporciona solamente con un pixel de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico, sino tambien se proporciona con un pixel de deteccion de la luz semiconductor. En otra situacion, solamente un pixel de deteccion de la luz se dispone en una misma capa de pfxeles de deteccion de la luz, y en de esta manera, se forma una capa de pfxeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico, o una capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora.
En una forma de implementacion, los pfxeles de deteccion de la luz del dispositivo de deteccion de la luz en una misma localizacion (especfficamente, una localizacion donde la luz que penetra desde la localizacion del pixel de una capa de pfxeles de deteccion de la luz se ilumina sobre otra capa de pfxeles de deteccion de la luz) pero diferentes capas cada una induce una banda complementaria o subbanda de luz ultravioleta, luz visible, infrarroja cercana, e infrarroja lejana; o cada una induce una banda ortogonal o una subbanda de luz ultravioleta, la luz visible, infrarroja cercana, e infrarroja lejana. La banda complementaria o subbanda incluye espectro ultravioleta, espectro azul, espectro verde, espectro rojo, espectro infrarrojo cercano, espectro infrarrojo lejano, espectro cian, espectro amarillo, espectro blanco, espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro rojo + espectro infrarrojo cercano, espectro rojo + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro amarillo + espectro infrarrojo cercano, espectro amarillo + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro visible + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro ultravioleta + espectro visible, espectro ultravioleta + espectro visible + espectro infrarrojo cercano, y espectro ultravioleta + espectro visible + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano; y
la banda ortogonal o subbanda incluye espectro ultravioleta, espectro azul, espectro verde, espectro rojo, espectro infrarrojo cercano, espectro infrarrojo lejano, espectro cian, espectro amarillo, espectro blanco, espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro rojo + espectro infrarrojo cercano, espectro rojo + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro amarillo + espectro infrarrojo cercano, espectro amarillo + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro visible + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro ultravioleta + espectro visible, espectro ultravioleta + espectro visible + espectro infrarrojo cercano, y espectro ultravioleta + espectro visible + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano.
La forma de implementacion incluye una banda que permite al menos una capa en el dispositivo de deteccion de la luz para inducir dos diferente espectros (especfficamente, frecuencia de radio). La disposicion del color de una matriz de pfxeles para cada capa de pfxeles de deteccion de la luz incluye la misma disposicion (los colores de los pfxeles en la matriz de pfxeles son los mismos), la disposicion horizontal (los colores de los pfxeles en la matriz de pfxeles en una misma fila son los mismos), la disposicion vertical (los colores de los pfxeles en la matriz de pfxeles en una misma columna son los mismos), la disposicion diagonal (los colores de los pfxeles en la matriz de pfxeles en una misma diagonal son los mismos), la disposicion Bayesiana generalizada (los colores de los pfxeles en la matriz de pfxeles en una diagonal son los mismos, y los colores de los pfxeles en la matriz de pfxeles en la otra diagonal son diferentes), la disposicion YUV422, la disposicion YUV422 transversal, la disposicion de panal de abeja, y la disposicion uniforme (cuatro pfxeles se disponen en una forma uniforme, escalonada y equidistante).
Se debe destacar que, el termino "disposicion" en este texto incluye varias tecnicas de fabricacion para formar una capa de pfxeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico o capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora en una capa base semiconductora o capa de transmision de la luz. Por ejemplo, la capa base semiconductora es un sustrato de cristal de silicio de tipo N, en una localizacion del pixel en una cara del substrato, de acuerdo con un demanda de profundidad de color, las impurezas P se incrustan de la superficie en la localizacion del pixel al interior del substrato en una cierta profundidad, para formar una capa P dopada, y la capa P dopada se conforma en un pixel semiconductor; si las impurezas N se incrustan en la capa P dopada en otra cierta profundidad, para formar una capa N dopada en la capa P dopada, y la capa N dopada se conforma en otro pixel de deteccion de la luz semiconductor (localizado en una capa de pfxeles de deteccion de la luz diferente a aquella en la cual el pixel de deteccion de la luz semiconductor de la capa P dopada anterior se localiza, pero sus localizaciones del pfxeles son correspondientes); lfneas de capas pueden disponerse cerca de 390 nm, cerca de 500 nm, cerca de 6l0 nm, y cerca de 760 nm de acuerdo con el metodo proporcionado en "multi-spectrum light-sensing device and manufacturing method for same" (PCT/CN2007/071262), de manera que los pfxeles en los puntos correspondientes por encima y debajo de cualquier lfnea en capa induce espectros complementarios u ortogonales. La Figura 1 brinda un ejemplo de la disposicion de una lfnea en capa, especfficamente, diferentes colores se forman al dopar las
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impurezas a diferentes profundidades. La cara del substrato se embadurna y se maquina con una solucion de recubrimiento qmmico, y puede formarse una capa de pfxeles de deteccion de la luz con recubrimiento qmmico. Debido a la diversidad de las tecnicas de fabricacion o de maquinado, la representacion se hace con "disposicion" en este texto.
El pixel de deteccion de la luz semiconductor de doble capa anterior se dispone a diferentes profundidades, de manera que una misma localizacion del pixel en una superficie del substrato puede inducir al menos dos bandas, proporcionando de esta forma disposiciones del patron de los pfxeles en la superficie con mejor flexibilidad y mas disposiciones de pfxeles, la sensibilidad, la resolucion, y el rango dinamico del dispositivo de deteccion de la luz puede mejorarse considerablemente.
Para el dopaje y maquinado anterior en una cara del substrato semiconductor a diferente profundidades, dos capas de pixeles de deteccion de la luz a lo maximo se disponen en una misma localizacion de esta, la razon de esto es que si tres capas de pixeles de deteccion de la luz se disponen en una misma localizacion, la dificultad de maquinado es grande, y simultaneamente, para la disposicion del cable, debidos a que los cables entre capas deben aislarse entre sf, tres capas de conductores evidentemente provocan que la disposicion de los cables sea diffcil. Sin embargo, en la presente invencion, la reconstruccion del color se completa al disponer a lo maximo dos capas de las capas de pixeles de deteccion de la luz semiconductoras anteriores en una misma cara en combinacion con la disposicion del patron de pixeles en un plano, por lo que puede realizarse un mejor rendimiento de la deteccion de la luz de color. A lo maximo dos capas de pixeles de deteccion de la luz semiconductoras se disponen en una misma cara en una forma de dopaje de profundidad, de esta manera la dificultad de la tecnica de maquinado tridimensional se reduce obviamente, y la disposicion de los cables es ademas relativamente simple.
Para el substrato, puede adoptarse una tecnica de maquinado de un solo lado o de dos lados, formando de esta manera un dispositivo de deteccion de la luz de un solo lado o dispositivo de deteccion de la luz de dos lados. En el dispositivo de deteccion de la luz de dos lados, para el maquinado de dopaje de profundidad anterior, si se adopta una forma de disposicion de dos lados donde una de las dos capas de pixeles de deteccion de la luz semiconductoras se dispone en la parte superior del substrato, y la otra se dispone en la parte inferior del substrato, para cada cara, la tecnica de maquinado se simplifica a una tecnica de maquinado plano, despues que el maquinado plano en una capa de pixeles de deteccion de la luz se completa en una cara, el substrato se voltea, y en la otra cara igualmente, el maquinado en otra capa de pixeles de deteccion de la luz se completa con una tecnica de maquinado plano, de manera que la tecnica de maquinado sea similar a la tecnica de maquinado existente para un dispositivo de deteccion de la luz de un solo lado de una sola capa, y es mas simple que el maquinado tridimensional anterior para el dopaje de doble capa en una misma cara. En otro aspecto, multiples capas de pixeles de deteccion de la luz pueden disponerse en una localizacion del substrato a lo largo de la direccion de la iluminacion de la luz.
La capa de pixeles de deteccion de la luz semiconductora generalmente se fabrica sobre la capa base semiconductora, y para implementar la extension de la profundidad de campo, en la fabricacion actual, generalmente una capa de transmision de la luz (tal como una capa de cristal transparente) se anade para ajustar la distancia entre las diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz. Por ejemplo, una o mas capas de pixeles de deteccion de la luz semiconductoras se fabrican sobre una capa base semiconductora, luego una capa de transmision de la luz se coloca sobre la capa base semiconductora, y luego, una capa de pixeles de deteccion de la luz con recubrimiento qmmico se embadurna y se maquina sobre la capa de transmision de la luz. Los diferentes grosores de la capa de transmision de la luz se establecen, que es equivalente a preestablecer un intervalo de distancia entre una capa de pixeles de deteccion de la luz con recubrimiento qmmico y una capa de pixeles de deteccion de la luz semiconductora, implementando de esta forma la extension de la profundidad de campo.
En muchas aplicaciones, el lado frontal, el lado trasero, o los dos lados de la capa de pixeles de deteccion de la luz con recubrimiento qmmico o capa de pixeles de deteccion de la luz semiconductora no se recubre con ninguna pelfcula de filtrado de la luz. Sin embargo, en algunas otras aplicaciones, tal como una videocamara o camara profesional con un requerimiento de restauracion de color particularmente alto, la forma de implementacion incluye una forma de usar una pelfcula de filtrado de la luz. Una pelfcula de filtrado de la luz se dispone sobre un lado frontal, un lado trasero, o dos lados de todos o parte de los pixeles de deteccion de la luz en la capa de pixeles de deteccion de la luz con recubrimiento qmmico o capa de pixeles de deteccion de la luz semiconductora. Las caractensticas de seleccion de frecuencias de la pelfcula de filtrado de la luz incluyen filtro de corte infrarrojo, paso de banda azul, paso de banda verde, paso de banda rojo, paso de banda cian, paso de banda amarillo, paso de banda rosa, o paso de banda de luz visible. La pelfcula de filtrado de la luz se usa para: al sacrificar la sensibilidad de una minona de pixeles, eliminar afecciones de los espectros no deseados, reducir la diafoma entre los pixeles superiores, inferiores, izquierdos y derechos, u obtener senales de tres colores primarios con mejor ortogonalidad o colores complementarios mas puros.
La forma de implementacion incluye: permitir que dos capas vecinas de multiples capas de pixeles de deteccion de la luz del dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo para usen sus circuitos de lectura respectivos.
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La forma de implementacion incluye: permitir que dos capas vecinas de multiples capas de pixeles de deteccion de la luz del dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo compartan un circuito de lectura localizado en una de las dos capas vecinas.
La forma de implementacion incluye: permitir que un circuito de lectura del dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo se localice en una capa de pixeles de deteccion de la luz semiconductora, o en una capa del circuito de lectura independiente.
La forma de implementacion para un circuito de lectura del dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo incluye: adoptar un metodo de submuestreo y lectura de pixeles en "multi-spectrum lightsensing device and sampling method for same" (Num. de solicitud china: 200910105948.2) y "light-sensing device and reading method for same, and reading circuit" (Num. de solicitud china: 200910106477.7).
La forma de implementacion incluye: adoptar un circuito de lectura para un pixel activo, un circuito de lectura para un pixel pasivo, o un circuito de lectura mezclado para un pixel activo y un pixel pasivo en una circuito de lectura de la senal del dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo.
El pixel activo incluye un pixel activo 3T, 4T, 5T o 6T. La estructura del pixel activo 3T y la estructura del pixel activo 4T se muestran respectivamente en la Figura. 2 y la Figura 3.
La forma de compartir del circuito de lectura incluye una forma de no compartir, forma de compartir de 4 puntos de una sola capa o capa superior e inferior, forma de compartir de 6 puntos de una sola capa o capa superior e inferior, forma de compartir de 8 puntos de una sola capa o capa superior e inferior, o forma de compartir de cualquier numero de puntos de una sola capa o capa superior e inferior. La forma de compartir de 4 puntos, la forma de compartir de 6 puntos, la forma de compartir de 8 puntos, y la forma de compartir de cualquier numero de puntos se muestran respectivamente en la Figura. 4, la Figura 5, la Figura 6 y la Figura 7.
En una forma de implementacion, el circuito de lectura del dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo incluye una primera unidad de combinacion configurada para realizar el muestreo y la combinacion de pares en los pixeles proximos de misma fila diferente columna, diferente fila misma columna, o diferente fila diferente columna en una matriz de pixeles de cada capa de pixeles de deteccion de la luz, para obtener datos de muestreo de un primer pixel de combinacion; y una segunda unidad de combinacion configurada para realizar combinacion y muestreo en los datos de muestreo del primer pixel de combinacion obtenido por la primera unidad de combinacion para obtener datos de muestreo de un segundo pixel de combinacion.
La forma de implementacion ademas incluye que: el circuito de lectura ademas incluye una tercera unidad de combinacion, configurada para realizar la combinacion y muestreo en los datos de muestreo del segundo pixel de combinacion obtenido por la segunda unidad de combinacion para obtener datos de muestreo de una tercer pixel de combinacion.
En una modalidad de la presente invencion, en el dispositivo de deteccion de la luz, una forma de combinacion del pixel de la primera unidad de combinacion o la segunda unidad de combinacion es una forma de adicion de carga entre pixeles del mismo o diferente color, donde la forma de combinacion del pixel entre pixeles de diferente color de adapta a una forma de conversion del espacio de color, para satisfacer un requerimiento de reconstruccion de color.
El primer pixel de combinacion anterior y el segundo pixel de combinacion se derivan del procesamiento de al menos dividir el submuestreo en dos procedimientos, especfficamente, un primer procedimiento de combinacion y muestreo y un segundo procedimiento de combinacion y muestreo. El primer procedimiento de combinacion y muestreo y el segundo procedimiento de combinacion y muestreo generalmente ocurren entre el muestreo (combinacion) de la fila y el muestreo (combinacion) de la columna de pixeles, y se realizan principalmente en una senal analogica, y excepto que la parte de adicion de carga se realiza solamente en el primer procedimiento de combinacion y muestreo, generalmente, la secuencia y el contenido de estos generalmente puede intercambiarse. Ademas, un tercer procedimiento de combinacion y muestreo puede tambien incluirse, y el tercer procedimiento de combinacion y muestreo ocurre despues de la conversion analogica a digital, y principalmente se realiza en una senal digital.
Para la primer procedimiento de combinacion y muestreo, dos pixeles proximos en la matriz de pixeles se toman y se combinan. En un aspecto, se completa la combinacion de los pixeles proximos, y los pixeles despues de que se combinan se denominan como un primer pixel de combinacion. Debe entenderse que, el primer pixel de combinacion es solamente para la conveniencia de describir la presente invencion, el concepto se utiliza para referirse al pixel despues del primer procedimiento de combinacion, lo que no representa que, un "primer pixel de combinacion" exista en la matriz de pixeles ffsicamente; los datos obtenidos despues que los dos pixeles proximos se combinan y se muestrean se refiere a los datos de muestreo del primer pixel de combinacion. Estar proximos se refiere a que los dos pixeles estan estrechamente adyacentes entre si cuando se observa desde una direccion horizontal, vertical o diagonal, y ningun otro pixel existe entre los dos pixeles. La situacion de proximidad incluye misma fila diferente columna, diferente fila misma columna, o diferente fila diferente columna. Generalmente, en esta
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combinacion, una serial al menos es una serial promedio de dos pixeles, mientras que el ruido se reduce por un
multiplo de ^ ■ de modo que despues de la combinacion, la relacion senal/ruido puede ser al menos aumentada por
un multiplo de y esta combinacion puede realizarse entre los pixeles en un mismo color o diferentes colores. En otro aspecto, dos colores de combinacion pueden ser diferentes, especificamente, los colores se agregan o promedian, por lo que pueden conocerse a partir de los tres principios de color primario de los colores, la adicion de dos colores primarios es un color complementario de otro color primario, es decir, los pixeles en dos diferentes colores primarios se combinan para generar un color complementario de otro color primario, un espacio de color primario se convierte en un espacio de color complementario, conversion del espacio de color meramente ocurre, y la reconstruccion del color puede completarse a traves de diferentes colores complementarios. Especificamente, a traves de esta forma, los pixeles en diferentes colores pueden combinarse para mejorar la la relacion de senal a ruido, y simultaneamente la reconstruccion del color puede ademas realizarse. La totalidad del procedimiento de submuestreo por lo tanto tambien se optimiza, para ser mas adaptativo a las demandas de alta velocidad de una matriz de pixeles de una gran cantidad de datos. Un requerimiento basico de la conversion del espacio de color es como se sigue, la combinacion de colores despues de la conversion puede reconstruir un color RGB requerido (o YUV, o CYMK) (a traves de un medio tal como interpolacion).
Debe entenderse que, generalmente, una matriz de pixeles incluye una pluralidad de pixeles, y la primera combinacion y muestreo solamente combina dos pixeles, por lo tanto, evidentemente, existe tambien una pluralidad de primeros pixeles de combinacion formados a traves de la combinacion. Las formas de combinacion de colores adoptadas por los diferentes primeros pixeles de combinacion pueden ser las mismas o diferentes. Cuando la primera combinacion se realiza toda entre los mismos colores, se denomina como una forma de combinacion del mismo color; cuando la primera combinacion se realiza toda entre diferentes colores, se denomina como una forma de combinacion de diferente color; cuando parte de la primera combinacion se realiza entre los mismos colores, y parte de esta se realiza entre diferentes colores, se denomina como una forma de combinacion hfbrida; cuando algunos colores sobrantes en una matriz de pixeles se abandonan (definitivamente, el abandono es selectivo, por ejemplo, la reconstruccion del color no puede afectarse debido a esto), tal forma de combinacion de color se denomina como una forma de abandonar selectivamente los colores sobrantes.
Evidentemente, el procedimiento de la segunda combinacion es una operacion realizada en una pluralidad de los primeros pixeles de combinacion, e igualmente, la primeros pixeles de combinacion en el mismo color pueden combinarse; los primeros pixeles de combinacion en diferentes colores tambien pueden combinarse (definitivamente, bajo esta situacion puede provocarse que incluso si tres colores primarios se anaden, no se pueda reconstruir el color).
La forma de combinacion del mismo color anterior, la forma de combinacion de diferente color, y la forma de combinacion hfbrida son para realizar una clasificacion basada en el color de la combinacion y el muestreo, y adicionalmente, desde la perspectiva de la seleccion de la localizacion de la combinacion y el muestreo, las formas de combinacion y muestreo del primer procedimiento de combinacion y el segundo procedimiento de combinacion incluyen: una forma de promedio automatico para una salida directa de la senal a un bus, una forma de saltado de fila o saltado de columna, y una forma de muestreo uno por uno, y uso simultaneo de dos o tres de estas formas. Excepto que la parte de adicion de carga puede realizarse solamente en el primer procedimiento de combinacion y muestreo generalmente, las formas del primer procedimiento de combinacion y el procedimiento de la segunda combinacion son los mismos y pueden expandirse excepto que sus secuencias son diferentes.
La asf llamada forma de promedio automatico para una salida directa de la senal a un bus es para enviar simultaneamente senales que necesitan combinarse (cuyos colores son los mismos o diferentes) a un bus de coleccion de datos para obtener un valor promedio de las senales que necesitan combinarse a traves del balance automatico de senales (tension). La asf llamada forma de saltado de fila o saltado de columna es para saltar algunas filas o columnas, implementando de esta forma el muestreo (combinacion) en una forma de reducir la cantidad de datos. La asf llamada forma de muestreo uno por uno en realidad no es para realizar la combinacion, y leer el pixel original o el primer pixel de combinacion en consecuencia. Algunas de estas tres formas pueden usarse simultaneamente. Por ejemplo, la forma de saltado de fila o saltado de columna y la forma de promedio automatico para una salida directa de la senal a un bus o la forma de muestreo uno por uno pueden usarse simultaneamente.
La forma de submuestreo del tercer procedimiento de combinacion y muestreo incluye una forma de conversion del espacio de color, una forma de aumento de la imagen digital final, y el uso serial de estas dos formas. El primer procedimiento de combinacion y el segundo procedimiento de combinacion se realizan principalmente en una senal analogica, mientras que el tercer procedimiento de submuestreo principalmente se realiza en una senal digital, especificamente, se realiza despues de la conversion analogica a digital. Tres o cuatro pixeles de color localizados en diferentes localizaciones de espacio como valores en un mismo punto se convierten en otro espacio de color, y los datos pueden reducirse en las direcciones horizontal y (o) vertical, logrando de esta forma el efecto de submuestreo. Sin embargo, la forma de aumento digital de la imagen es la forma mas sencilla y frecuentemente usada de submuestreo.
Las cargas pueden adicionarse durante la combinacion y el muestreo. La combinacion y el muestreo actual casi logra solamente el promedio de las senales de tension o corriente, y cuando N puntos se combinan, esta forma a lo
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maximo puede solamente aumentar la relacion de serial a ruido por un multiplo de ^ ■ La razon esta en que la combinacion y muestreo existente son para realizar la combinacion y el muestreo en una forma donde N pfxeles en el mismo color comparten una lfnea de salida, y en esta lfnea de salida, las senales de tension y corriente de cada pixel inevitablemente (automaticamente) se promedian, entonces el aumento de la relacion de serial a ruido solamente se basa en que el ruido se reduce por un multiplo de Vy despues de la combinacion, aumentando de
esta forma la relacion de serial a ruido a lo maximo por un multiplo de ^■ Sin embargo, por medio de la forma de adicion de carga de la presente invencion, por ejemplo, un condensador de lectura almacena cargas, para acumular las cargas, de manera que las senales se pueden superponer y por lo tanto la relacion de senal a ruido puede aumentarse al menos por un multiplo de N, que es mayor que el metodo de promediar las senales al menos por un
multiplo de ^ ■
Es decir, las senales N se combinan con el metodo de adicion de carga, y un efecto de promediar las senales N2 a lo maximo teoricamente o un efecto mejor (como se describe mas abajo) puede lograrse, lo cual es un medio de aumentar la relacion de senal a ruido cuyo efecto es muy prominente.
La adicion de pfxeles proximos ademas brinda otro efecto prominente, es decir, el efecto de la conversacion cruzada entre pfxeles se debilita. La razon esta en que, los colores que originalmente interfieren entre sf es un todo legal ahora, es decir, una parte de las senales que originalmente pertenecfan al ruido ahora se convierten en una parte de la serial efectiva, por lo que la adicion de cargas de senales N aumenta la relacion de serial a ruido, que puede
aproximarse al Ifmite superior teorico, especfficamente, un multiplo de N^' - que es de esta forma equivalente a un efecto de promediar las senales N3.
Durante el muestreo de grafico total (especfficamente, una imagen se muestrea de acuerdo con la resolucion mas alta), una forma de deteccion lfnea por lfnea y entrelazado o de lectura cruzada puede adoptarse, la velocidad de reloj no necesita aumentarse, no necesita adoptarse ninguna memoria intermedia, y la tasa de lectura del marco de grafico total de una imagen de gran matriz se duplica cuando se toma una unica fotograffa. Si un convertidor AD y una memoria intermedia de filas se agregan, la tasa de lectura del marco de grafico total puede ademas aumentarse. Este metodo tiene un valor muy importante por dejar de lado un obturador mecanico.
Se destaca que, la forma de deteccion lfnea por lfnea y entrelazado o de lectura cruzada de la presente invencion es diferente de la forma de deteccion de campo (deteccion entrelazada) en un sistema de television convencional. La forma de deteccion de campo convencional es la deteccion por entrelazado y lectura entrelazada, por lo que un campo de un numero impar y un campo de un numero par (no importa si es lectura o de deteccion de la luz) estan en una diferencia de un campo en el tiempo, especfficamente, medio marco. Sin embargo, en la forma de deteccion lfnea por lfnea y entrelazado o de lectura cruzada de la presente invencion, un pixel es completamente el mismo que aquel en la forma de deteccion lfnea por lfnea y de lectura lfnea por lfnea en la secuencia de tiempo de deteccion de la luz, y solamente se cambia la secuencia de lectura de la fila. Para la descripcion detallada, referirse a "multispectrum light-sensing device and sampling method for same" (Num. de solicitud china: 200910105948.2) y "lightsensing device and reading method for same, and reading circuit" (Num. de solicitud china: 200910106477.7).
En una modalidad de la presente invencion, en el dispositivo de deteccion de la luz, la conversion del espacio de color incluye conversion del espacio de RGB a CyYeMgX, conversion del espacio de RGB a YUV, o conversion del espacio de CyYeMgX a YUV, donde X es cualquiera de R (rojo), G (verde), y B (azul). La Figura 10 muestra una forma de utilizar la conversion del espacio de color para implementar el submuestreo.
La forma de implementacion incluye que: la forma de adicion de carga se completa al conectar directamente los pfxeles en paralelo o transferir las cargas simultaneamente a un condensador de lectura (FD).
Como se describio anteriormente, en el dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo, una forma de muestreo y combinacion basada en color de la primera unidad de combinacion o la segunda unidad de combinacion incluye un forma de combinacion del mismo color, una forma de combinacion de diferente color, una forma de combinacion hfbrida, o una forma de combinacion de abandonar selectivamente colores sobrantes, y la forma de muestreo y combinacion adoptada por la primera unidad de combinacion y la forma de muestreo y combinacion adoptada por la segunda unidad de combinacion no son la forma de combinacion del mismo color simultaneamente, especfficamente, al menos una de las dos unidades de combinacion no adopta la forma de combinacion del mismo color.
Como se describio anteriormente, una forma de muestreo y combinacion basada en la localizacion de la primera unidad de combinacion o la segunda unidad de combinacion incluye al menos una de las siguientes varias formas: una forma de promedio automatico para una salida directa de la senal a un bus, una forma de saltado de fila o saltado de columna, y una forma de muestreo uno por uno. Especfficamente, estas varias formas de muestreo y combinacion basada en la localizacion pueden usarse individualmente, o combinarse y usarse.
Como se describio anteriormente, en el dispositivo de deteccion de la luz, al menos una de la forma de conversion del espacio de color y la forma de aumento de la imagen digital final pueden usarse para implementar la forma de muestreo y combinacion de la tercera unidad de muestreo y combinacion.
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La Figura 9 muestra una forma de combinacion de la carga del pixel de diferente color.
La funcion de submuestreo anterior se implementa por un controlador de decodificacion de la direccion de la fila y un controlador de decodificacion de la direccion de la columna mostrados en la Figura. 25. El controlador de decodificacion de la direccion de la fila emite dos tipos de senales: una senal de seleccion de la fila Row[i] (una lfnea en cada fila) y una senal del vector de control de la fila RS[i] (una o mas lfneas en cada fila), donde i es la marca de una fila. Similarmente, el controlador de decodificacion de la direccion de la columna demite dos tipos de senales: una senal de la seleccion de la columna Col[j] (una lfnea en cada columna) y una senal del vector de control de la columna T[j] (una o mas lfneas en cada columna), donde j es la marca de una columna.
La senal de seleccion de la fila Row[i] se usa para seleccionar una fila, mientras la senal de la seleccion de la columna Col[j] se usa para seleccionar una columna. Hay dos grupos de senales relativamente estandares. La senal de vector de control de la fila RS[i] es la extension en la senal de control de fila CMOS existente (una lfnea en cada fila se extiende a multiples lfneas en cada fila), mientras que la senal de vector de control de la columna T[j] no existe en algunos dispositivos de deteccion de la luz CMOS en lo absoluto, e incluso si la senal de vector de control de la columna T[j] existe en un dispositivo de deteccion de la luz CMOS, una columna solamente tiene una senal de vector de control de la columna.
La RS[i] y T[j] se usan para controlar el reinicio de un pixel de deteccion de la luz, limpieza cero, tiempo de deteccion de la luz, transferencia de carga, combinacion de pfxeles, y lectura de pfxeles. Debido a la simetrfa entre filas y columnas, RS[i] y T[j] tiene muchas formas especfficas de implementacion. Las formas especfficas de implementacion de estas senales no se limitan.
Como se describio anteriormente, la forma de muestreo de grafico total del dispositivo de deteccion de la luz de multiples espectros incluye la forma de deteccion lfnea por lfnea y de lectura lfnea por lfnea, o la forma de deteccion lfnea por lfnea y entrelazado o forma de lectura cruzada.
La forma de implementacion ademas incluye: fabricar un sistema de deteccion de la luz, que incluye el dispositivo de deteccion de la luz anterior de multiples profundidades de campo.
El sistema de deteccion de la luz se configura para obtener una imagen del lado frontal, lado trasero, o bidireccional.
El sistema de deteccion de la luz incluye una camara digital, una camara de telefono movil, una videocamara, un sistema de monitoreo con video o camara, un sistema de identificacion de imagen, un sistema de imagen medico, un sistema de imagen militar, de lucha contra incendios, y subterraneo, un sistema de rastreo automatico, un sistema de imagen tridimensional, un sistema de vision de maquina, un sistema de vision del automovil o asistencia de conduccion, un sistema de juego electronico, una camara de red, un sistema de vision nocturna e infrarrojo, un sistema de imagen de multiples espectros, y una camara de computadora.
La forma de implementacion ademas incluye: implementar un metodo de extension de la profundidad de campo, que incluye las etapas de: disponer, en un dispositivo de deteccion de la luz, al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz capaces de inducir una fuente de luz, y disponer al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz en un intervalo de una distancia preestablecida, de manera que diferentes senales de luz de una lente a una distancia especffica del dispositivo de deteccion de la luz se enfocan a diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz.
En el metodo de extension de la profundidad de campo, una imagen clara se obtiene a traves de imagenes con diferentes definiciones y de diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz.
La forma de implementacion ademas incluye un metodo de obtencion de imagen, o una aplicacion del dispositivo de deteccion de la luz en la obtencion de imagenes, que incluye: disponer una lente y un dispositivo de deteccion de la luz que incluye al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz capaces de inducir una fuente de luz; y colocar el dispositivo de deteccion de la luz a una distancia especffica de la lente, y disponer al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz en un intervalo de una distancia preestablecida, de manera que diferentes senales de luz de la lente se enfocan a diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz.
Con referencia a la Figura 11 a la Figura 14, una forma de implementacion ademas incluye un sistema de obtencion de imagenes opticas, que incluye: una lente y un dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo, donde el dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo se dispone a una distancia especffica de la lente, e incluye al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz capaces de inducir una fuente de luz, donde al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz se disponen en un intervalo de una distancia preestablecida, de manera que diferentes senales de luz de una lente a una distancia especffica del dispositivo de deteccion de la luz se enfocan a diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz.
Como se muestra en la Figura 13, la luz con todas las longitudes de ondas de interes a diferentes distancias pueden enfocarse respectivamente a cada capa de pfxeles de deteccion de la luz; o como se muestra en la Figura. 14, la luz
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con diferentes longitudes de ondas a una misma distancia puede enfocarse respectivamente a cada capa de pfxeles de deteccion de la luz; o la luz con diferentes longitudes de ondas a diferentes distancias puede enfocarse respectivamente a cada capa de pfxeles de deteccion de la luz.
La forma de implementacion incluye la luz enfocada a cada capa de pfxeles de deteccion de la luz, y las longitudes de ondas de esta se aumentan gradualmente de cercana a lejana de acuerdo con la distancia entre cada capa de pfxeles de deteccion de la luz y la lente optica. Alternativamente, en cada capa de pfxeles de deteccion de la luz, una senal de luz a una distancia lejana se enfoca a una capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente.
Por ejemplo, cuando se incluyen dos capas de pixeles de deteccion de la luz capaces de inducir la fuente de luz, las dos capas de pixeles de deteccion de la luz se localizan respectivamente a una primera distancia de la imagen y una segunda distancia de la imagen de la lente, y la luz ultravioleta, la luz azul, la luz verde, la luz cian, o la luz blanca pueden enfocarse a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente a traves del diseno de la lente optica; correspondientemente, la luz azul, la luz verde, la luz roja, la luz amarilla, o la luz infrarroja se enfocan a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente.
Para otro ejemplo, cuando se incluyen las tres capas de pixeles de deteccion de la luz capaces de inducir la fuente de luz, las tres capas de pixeles de deteccion de la luz se localizan respectivamente a una primera distancia de la imagen, una segunda distancia de la imagen y una tercera distancia de la imagen de la lente, y la luz ultravioleta, la luz azul, la luz verde, o la luz cian pueden enfocarse a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente a traves del diseno de la lente optica; correspondientemente, la luz roja, la luz amarilla, la luz visible, o la luz infrarroja se enfocan a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente; correspondientemente, la luz verde, la luz amarilla, la luz visible, o la luz roja se enfocan a una capa de pfxeles de deteccion de la luz intermedia.
Para otro ejemplo, cuando se incluyen cuatro capas de pixeles de deteccion de la luz capaces de inducir la fuente de luz, las cuatro capas de pixeles de deteccion de la luz se localizan respectivamente a una primera distancia de la imagen, una segunda distancia de la imagen, una tercera distancia de la imagen y una cuarta distancia de la imagen de la lente, y la luz ultravioleta, la luz azul, la luz verde, o la luz cian pueden enfocarse a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente a traves del diseno de la lente optica; correspondientemente, la luz roja, la luz amarilla, la luz blanca, o la luz infrarroja se enfocan a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente; correspondientemente, la luz azul, la luz verde, o la luz cian se enfoca a una capa de pfxeles de deteccion de la luz proxima a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente; correspondientemente, la luz verde, la luz roja, la luz blanca, o la luz amarilla se enfocan a una capa de pfxeles de deteccion de la luz proxima a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente.
Para otro ejemplo, cuando se incluyen dos capas de pixeles de deteccion de la luz capaces de inducir la fuente de luz, las dos capas de pixeles de deteccion de la luz se localizan respectivamente a una primera distancia de la imagen y una segunda distancia de la imagen de la lente, y la luz ultravioleta o la luz visible pueden enfocarse a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente a traves del diseno de la lente optica; la luz visible o la luz infrarroja se enfocan a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente.
Para otro ejemplo, cuando se incluyen tres capas de pixeles de deteccion de la luz capaces de inducir la fuente de luz, las tres capas de pixeles de deteccion de la luz se localizan respectivamente a una primera distancia de la imagen, una segunda distancia de la imagen y una tercera distancia de la imagen de la lente, y la luz ultravioleta o la luz blanca pueden enfocarse a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente a traves del diseno de la lente optica; la luz blanca o la luz infrarroja se enfocan a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente; la luz blanca se enfoca a una capa de pfxeles de deteccion de la luz intermedia.
Para otro ejemplo, cuando se incluyen cuatro capas de pixeles de deteccion de la luz capaces de inducir la fuente de luz, las cuatro capas de pixeles de deteccion de la luz se localizan respectivamente a una primera distancia de la imagen, una segunda distancia de la imagen, una tercera distancia de la imagen y una cuarta distancia de la imagen de la lente, y la luz ultravioleta o la luz blanca pueden enfocarse a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente a traves del diseno de la lente optica; la luz blanca o la luz infrarroja se enfocan a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente; la luz blanca se enfoca a una capa de pfxeles de deteccion de la luz proxima a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente; la luz blanca se enfoca a una capa de pfxeles de deteccion de la luz proxima a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente.
Se debe destacar que, en el ejemplo anterior, para la luz que incluye todas las longitudes de ondas de interes, tal como la luz blanca, si se ilustra que la luz blanca se enfoca a diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz, la luz blanca se deriva generalmente de diferentes distancias. Especfficamente, por ejemplo, la luz blanca infinitamente lejana se enfoca a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente, y la luz blanca a la distancia de interes mas corta se enfoca a la capa de pfxeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente. Especfficamente, cuando las senales de luz enfocada a dos capas de pixeles de deteccion de la luz tienen la misma caracterfstica del espectro de frecuencia, las senales de luz tienen que tener diferentes caracterfsticas de distancia.
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El dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo de la presente invencion puede simultaneamente obtener numerosas senales de color y otras senales del espectro mientras que tienen multiples espectros con caracterfsticas excelentes al mismo tiempo. Por ejemplo, en un dispositivo de deteccion de la luz de cuatro capas, una primera capa de pfxeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico que induce luz ultravioleta, una primera capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora que induce luz azul, luz verde, o luz cian, una segunda capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora que induce luz roja, luz amarilla, o luz verde, y una segunda capa de pfxeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico que induce luz infrarroja puede disponerse desde cerca a lejos de una fuente de luz a lo largo de una trayectoria de la luz. La primera capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora y la segunda capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora se implementan respectivamente en dos capas bases semiconductoras, una capa de transmision de la luz con un grosor preestablecido se dispone entre las dos capas bases semiconductoras, y la primera capa de pfxeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico se dispone por encima de la parte superior de la capa base donde se localiza la primera capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora; la segunda capa de pfxeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico se dispone por debajo de la parte inferior de la capa base donde se localiza la segunda capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora. Por lo tanto, no solamente se implementa la extension de la profundidad de campo, sino tambien la energfa de la luz incidente puede ser casi utilizada al maximo; mientras que los colores se obtienen, la informacion del espectro tambien se obtiene, para explotar las caracterfsticas de diferentes materiales de deteccion de la luz de manera completa. La dificultad de la fabricacion de tal dispositivo de deteccion de la luz de cuatro capas de multiples espectros no es muy grande. Si el metodo y circuito de submuestreo y muestreo avanzado prominentemente caracterizado por la combinacion de cargas y la conversion de color inventada por el inventor anteriormente en el texto anterior se combinan y se adoptan, la complejidad del sistema y dispositivo de deteccion de la luz pueden reducirse considerablemente de manera adicional, proporcionando de esta forma una enorme comodidad y rendimiento excelente a varias aplicaciones.
En el dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo de la presente invencion, un primer uso especial que primeramente se implementa es la extension de la profundidad de campo, y la EDoF existente implementa la extension de la profundidad de campo principalmente por el uso de medios opticos y matematicos, y generalmente necesita realizar el enfoque automatico por medio de, por ejemplo, una lente; en contraste, la presente invencion implementa la extension de la profundidad de campo directamente a traves de un medio ffsico para disponer diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz en el dispositivo en un intervalo de una distancia preestablecida. Un segundo uso especial que se implementa secundariamente es implementar un obturador electronico global, y el obturador electronico global existente (obturador global) principalmente usa un medio de circuito de lectura; en contraste, la presente invencion puede implementar fotograffa de alta resolucion y alta velocidad mediante el uso de pfxeles de transferencia y lectura estable a la luz sin ningun obturador mecanico. Cuando estas dos implementaciones (especfficamente, la extension de la profundidad de campo y el obturador electronico global) se integran en un mismo dispositivo de deteccion de la luz, el enorme poder de un dispositivo de deteccion de la luz de multiples capas de multiples espectros entra plenamente a jugar su papel. Por lo tanto, la presente invencion supera en gran medida el metodo existente en muchos indices y rendimientos.
Ademas de aumentar considerablemente la sensibilidad, el dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo de la presente invencion ademas aumenta considerablemente el rango de profundidad de campo de un sistema por medio de ajustar las distancias entre diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz, de manera que hace las imagenes mas nftidas, la velocidad de reaccion del sistema mas rapida, y el rango de aplicacion mas extenso, e incluso elimina las demandas del enfoque automatico en algunas aplicaciones. El dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo de la presente invencion puede obtener rapidamente una imagen clara en su rango cubierto de profundidad de campo sin necesidad de un procedimiento de enfoque. Ademas de que es capaz de reducir la dificultad y el coste del enfoque automatico, la extension de la profundidad de campo puede incluso eliminar completamente las demandas de enfoque automatico en algunas aplicaciones tal como la camara del telefono movil, la macrofotograffa, o telefotograffa. La extension de la profundidad de campo puede ademas hacer los objetos a diferentes distancias en una misma fotograffa nftidos simultaneamente, lo que es ademas muy util en algunas aplicaciones especiales, pero que no se puede lograr mediante el enfoque automatico, porque el sistema de enfoque automatico existente puede solamente hacer que un objeto a una distancia sea una imagen nftida, pero no puede hacer que todos los objetos sean nftidos en un rango muy amplio. Por lo tanto, la extension de la profundidad de campo de la presente invencion tiene aun ademas un valor muy grande en un sistema que tiene una capacidad de enfoque automatico.
Debido a la alta sensibilidad del dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo de la presente invencion, la velocidad de deteccion de la luz de este puede ademas aumentarse considerablemente, proporcionando de esta forma una posibilidad de eliminar un obturador mecanico en muchas aplicaciones. Por lo tanto, en el dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo de la presente invencion, la implementacion de un obturador electronico global que tiene una funcion de lectura entre capas tambien se propone, para reemplazar un obturador mecanico posiblemente requerido en algunas aplicaciones. El obturador electronico global funciona para copiar un valor de carga o tension en un pixel de deteccion de la luz a un pixel de lectura estable a la luz en un instante, para que se lea por un circuito de lectura sin prisa.
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En combinacion con la implementacion del obturador electronico global para la extension de la profundidad de campo, cuando ambos se integran en un dispositivo de deteccion de la luz, un sistema de deteccion de la luz de alto desempeno, alta velocidad, y alta resolucion sin necesidad del enfoque automatico y el obturador mecanico puede implementarse en un forma de chip, reduciendo considerablemente de esta forma el tamano, la complejidad, el consumo de energfa y el coste del sistema, y proporcionando una posibilidad para muchas nuevas aplicaciones.
Este dispositivo de deteccion de la luz con un obturador electronico global o dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo puede dejar de lado un obturador mecanico o dejar de lado un sistema de enfoque automatico (o reducir los requerimientos en un sistema de enfoque automatico) para un sistema de deteccion de la luz, e implementa un obturador electronico de alta velocidad o imagen nftida sin acelerar el reloj del dispositivo de deteccion de la luz.
Al mismo tiempo de simplificar considerablemente los requerimientos en la complejidad mecanica del sistema de deteccion de la luz, la presente invencion adopta un despliegue de doble capa o de multiples capas, puede utilizar al maximo la energfa de los fotones incidentes en combinacion con un metodo avanzado para la disposicion del patron de color de doble capa o de multiples capas complementario u ortogonal, y no usa ninguna pelfcula de filtrado de la luz de color o solamente usa algunas pelfculas de filtrado de la luz de color, logrando o casi logrando de esta forma el lfmite superior teorico de la eficiencia de conversion fotoelectrica, y obteniendo imagenes de otros espectros, que incluye una imagen ultravioleta, una imagen infrarroja cercana, y una imagen infrarroja lejana mientras que se reconstruyen completamente los colores.
Despues de que una capa de pfxeles de deteccion de la luz y un circuito de lectura esten en capas, la lectura del circuito y el calculo del procesamiento de una capa de circuito de lectura pueden hacerse de manera muy elaborada y compleja, para proporcionar enorme conveniencia para la fabricacion de un sistema de deteccion de la luz en un solo chip.
Este dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo puede obtener simultaneamente numerosas senales de color y otras senales del espectro, y si se adopta el metodo y circuito de submuestreo y muestreo avanzado prominentemente caracterizado por la combinacion de cargas y la conversion de color inventada por el inventor anteriormente, la complejidad del sistema y dispositivo de deteccion de la luz puede reducirse considerablemente, proporcionando de esta forma enormes conveniencias y rendimiento excelente a varias aplicaciones.
El dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo puede usarse para la deteccion de la luz del lado frontal, la deteccion de la luz del lado trasero, o la deteccion de la luz bidireccional. Mediante la disposicion elaborada de una banda de espectro de induccion de pfxeles de un dispositivo de deteccion de la luz de cada capa y el razonable despliegue de un patron de color de cada capa, pueden generarse varios dispositivos de deteccion de la luz de multiples espectros preferibles, tal como, un dispositivo de deteccion de la luz de color de alta de sensibilidad, un dispositivo de deteccion de la luz infrarroja y de color de alta de sensibilidad, un dispositivo de deteccion de la luz de multiples espectros de alta de sensibilidad sin ningun color mezclado (un color mezclado se crea a traves de interpolacion), y similares.
Por medio de una combinacion de lectura de un pixel activo y lectura de un pixel pasivo puede obtenerse un dispositivo de deteccion de la luz con consumo de energfa super bajo, y un dispositivo de deteccion de la luz con un rango dinamico super alto.
Aunque la presente invencion se ha descrito anteriormente mediante las modalidades especfficas, estas no estan destinadas a limitar la presente invencion. Cualquier experto en la tecnica puede realizar algunas modificaciones y variaciones sin apartarse del alcance de la presente invencion como se define en las reivindicaciones. Por lo tanto, el alcance de la proteccion de la presente invencion cae dentro de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un dispositivo de deteccion de la luz de multiples profundidades de campo, que comprende al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz capaces de inducir una fuente de luz, en donde al menos dos capas 5 de pixeles de deteccion de la luz se disponen una en la parte superior de la otra en un intervalo de una
    distancia preestablecida, de manera que diferentes senales de luz de una lente a una distancia especffica del dispositivo de deteccion de la luz se enfocan a diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz, en donde las diferentes senales de luz comprenden senales de luz a diferentes distancias, o senales de luz con diferentes longitudes de ondas,
    10 caracterizado porque
    al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz comprenden al menos una de una capa de pixeles de deteccion de la luz con recubrimiento quimico y una capa de pixeles de deteccion de la luz semiconductora, en donde la capa de pixeles de deteccion de la luz con recubrimiento quimico comprende un pixel de deteccion de la luz de punto cuantico ; y
    15 en donde la capa de pixeles de deteccion de la luz semiconductora comprende un diodo de deteccion de la
    luz CMOS, una compuerta de deteccion de la luz CMOS, un diodo de deteccion de la luz CCD, una compuerta de deteccion de la luz CCD, o una compuerta de deteccion de la luz o diodo de deteccion de la luz CMOS o CCD que tiene una funcion de transferencia de carga bidireccional.
    20 2. El dispositivo de deteccion de la luz de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde una senal de luz con una
    longitud de onda mas corta se enfoca a una capa de pixeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente, en donde preferentemente, la capa de pixeles de deteccion de la luz es de doble capa, la luz violeta, la luz azul, la luz verde, o la luz cian se enfocan a una capa de pixeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente, y la luz verde, la luz roja, la luz amarilla, la luz visible, o la luz infrarroja se enfocan a una capa de 25 pixeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente; o
    en donde preferentemente, la capa de pixeles de deteccion de la luz es de tres capas, y la luz ultravioleta, la luz azul, o la luz cian se enfocan a la capa de pixeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente; la luz azul, la luz verde, la luz roja, o la luz amarilla se enfocan a una capa de pixeles de deteccion de la luz intermedia; la luz roja, la luz amarilla, la luz visible, o la luz infrarroja se enfocan a la capa de pixeles de 30 deteccion de la luz mas lejana de la lente.
  2. 3. El dispositivo de deteccion de la luz de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde una senal de luz a una distancia mas lejana se enfoca a una capa de pixeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente, en donde preferentemente, la capa de pixeles de deteccion de la luz es de doble capa, una senal de luz 35 infinitamente lejana se enfoca a una capa de pixeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente, y una
    senal de luz a una distancia de interes mas corta se enfoca a una capa de pixeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente, y mas preferentemente, la luz violeta infinitamente lejana, la luz azul, la luz verde, o la luz cian se enfoca a una capa de pixeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente, y la luz verde, la luz roja, la luz amarilla, la luz visible, o la luz infrarroja a una distancia de interes mas corta se enfoca a una capa de 40 pixeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente; o
    en donde preferentemente, la capa de pixeles de deteccion de la luz es de tres capas, una senal de luz infinitamente lejana se enfoca a la capa de pixeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente, una senal de luz a la distancia de interes mas corta se enfoca a la capa de pixeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente, y una senal de luz a una distancia intermedia entre la senal de luz infinitamente lejana y la senal de 45 luz a la distancia de interes mas corta se enfoca a una capa de pixeles de deteccion de la luz intermedia, y
    con mayor preferencia, la luz ultravioleta, la luz azul, o la luz cian infinitamente lejana se enfocan a la capa de pixeles de deteccion de la luz mas cercana a la lente, la luz roja, la luz amarilla, la luz visible, o la luz infrarroja a la distancia de interes mas corta se enfocan a la capa de pixeles de deteccion de la luz mas lejana de la lente, y la luz azul, la luz verde, la luz roja, o la luz amarilla a una distancia intermedia entre la luz 50 ultravioleta, la luz azul, o la luz cian y la luz roja, la luz amarilla, la luz visible, o la luz infrarroja infinitamente
    lejana a la distancia de interes mas corta se enfocan a una capa de pixeles de deteccion de la luz intermedia, en donde la distancia de interes mas corta preferentemente comprende 2 mm, 5 mm, 7 mm, 1 cm, 2 cm, 3 cm, 5 cm, 7 cm, 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm, 50 cm, 60 cm, 70 cm, 80 cm, 100 cm, o 150 cm.
    55 4. El dispositivo de deteccion de la luz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 3, en donde una
    capa de transmision de la luz se dispone entre al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz.
  3. 5. El dispositivo de deteccion de la luz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 4, en donde un pixel de deteccion de la luz en la capa de pixeles de deteccion de la luz es un pixel de deteccion de la luz del 60 lado frontal, un pixel de deteccion de la luz del lado trasero, o un pixel de deteccion de la luz bidireccional,
    en donde preferentemente, cuando el pixel de deteccion de la luz es un pixel de deteccion de la luz bidireccional, una forma de seleccion de una direccion por la deteccion de la luz de este es la seleccion de una direccion por aislamiento, seleccion de una direccion por division del tiempo, seleccion de una direccion por division del area, o seleccion de una direccion por un pixel.
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  4. 6. El dispositivo de deteccion de la luz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 5, en donde los pfxeles de deteccion de la luz en la capa de pfxeles de deteccion de la luz cada uno induce una banda complementaria o subbanda de luz ultravioleta, luz visible, infrarroja cercana, e infrarroja lejana; o el pixel de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico y el pixel de deteccion de la luz semiconductor cada uno induce una banda ortogonal o una subbanda de luz ultravioleta, luz visible, infrarroja cercana, e infrarroja lejana,
    en donde preferentemente, la banda complementaria o subbanda comprende un espectro ultravioleta, espectro azul, espectro verde, espectro rojo, espectro infrarrojo cercano, espectro infrarrojo lejano, espectro cian, espectro amarillo, espectro blanco, espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro rojo + espectro infrarrojo cercano, espectro rojo + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro amarillo + espectro infrarrojo cercano, espectro amarillo + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro visible + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro ultravioleta + espectro visible, espectro ultravioleta + espectro visible + espectro infrarrojo cercano, y espectro ultravioleta + espectro visible + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano; y la banda ortogonal o subbanda comprende espectro ultravioleta, espectro azul, espectro verde, espectro rojo, espectro infrarrojo cercano, espectro infrarrojo lejano, espectro cian, espectro amarillo, espectro blanco, espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro rojo + espectro infrarrojo cercano, espectro rojo + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro amarillo + espectro infrarrojo cercano, espectro amarillo + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro visible + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano, espectro ultravioleta + espectro visible, espectro ultravioleta + espectro visible + espectro infrarrojo cercano, y espectro ultravioleta + espectro visible + espectro infrarrojo cercano + espectro infrarrojo lejano.
  5. 7. El dispositivo de deteccion de la luz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 6, en donde la disposicion del color en cada capa de pfxeles de deteccion de la luz comprende la misma disposicion, la disposicion horizontal, la disposicion vertical, la disposicion diagonal, la disposicion Bayesiana generalizada, la disposicion YUV422, la disposicion YUV422 transversal, la disposicion de panal de abeja, y la disposicion uniforme.
  6. 8. El dispositivo de deteccion de la luz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 7, en donde una pelfcula de filtrado de la luz se dispone en un lado frontal, un lado trasero o dos lados de parte o todos los pfxeles de deteccion de la luz en al menos una capa de pfxeles de deteccion de la luz, y las caracterfsticas de seleccion de frecuencias de la pelfcula de filtrado de la luz comprenden el filtro de corte infrarrojo, paso de banda azul, paso de banda verde, paso de banda rojo, paso de banda cian, paso de banda amarillo, paso de banda rosa, o paso de banda de luz visible.
  7. 9. El dispositivo de deteccion de la luz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 8, en donde dos capas vecinas de las capas de pixeles de deteccion de la luz se proporcionan cada uno con un circuito de lectura; o dos capas vecinas de las capas de pixeles de deteccion de la luz comparten un circuito de lectura, en donde el circuito de lectura es preferentemente un circuito de lectura para un pixel activo, un circuito de lectura para un pixel pasivo, o un circuito de lectura mezclado para un pixel activo y un pixel pasivo, en donde el pixel activo preferentemente comprende un pixel activo 3T, 4t, 5T o 6T; o
    en donde una forma de compartir del circuito de lectura preferentemente comprende una forma de compartir de 4 puntos de una sola capa o capa superior e inferior, una forma de compartir de 6 puntos de una sola capa o capa superior e inferior, una forma de compartir de 8 puntos de una sola capa o capa superior e inferior, o una forma de compartir de cualquier numero de puntos de una sola capa o capa superior e inferior.
  8. 10. El dispositivo de deteccion de la luz de acuerdo con la reivindicacion 9, en donde el circuito de lectura comprende una primera unidad de combinacion configurada para realizar la combinacion y el muestreo de pares en pfxeles proximos de misma fila diferente columna, diferente fila misma columna, o diferente fila diferente columna en una matriz de pfxeles de cada capa de pfxeles de deteccion de la luz, para obtener datos de muestreo de un primer pixel de combinacion; y una segunda unidad de combinacion configurada para realizar la combinacion y el muestreo en los datos de muestreo del primer pixel de combinacion obtenido por la primera unidad de combinacion para obtener datos de muestreo de un segundo pixel de combinacion.
  9. 11. El dispositivo de deteccion de la luz de acuerdo con la reivindicacion 10, en donde una forma de combinacion del pixel de la primera unidad de combinacion o la segunda unidad de combinacion es una forma de adicion de carga entre pfxeles del mismo o diferente color, en donde la forma de combinacion del pixel entre pfxeles de diferente color se adapta a una forma de conversion del espacio de color, para satisfacer un requerimiento de reconstruccion de color,
    en donde la conversion del espacio de color preferentemente comprende conversion del espacio de RGB a CyYeMgX, conversion del espacio de RGB a YUV, o conversion del espacio de CyYeMgX a YUV, en donde X es cualquiera de R (rojo), G (verde), y B (azul), y
    en donde la forma de adicion de carga se completa preferentemente al conectar directamente los pfxeles en paralelo o transferir simultaneamente las cargas a un condensador de lectura (FD).
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  10. 12. El dispositivo de deteccion de la luz de acuerdo con la reivindicacion 10 o 11, en donde una forma de muestreo y combinacion basada en color de la primera unidad de combinacion o la segunda unidad de combinacion comprende una forma de combinacion del mismo color, una forma de combinacion de diferente color, una forma de combinacion hfbrida, o una forma de combinacion de abandonar selectivamente colores sobrantes, y la combinacion y la forma de muestreo adoptado por la primera unidad de combinacion y la combinacion y la forma de muestreo adoptado por la segunda unidad de combinacion no son las formas de combinacion del mismo color simultaneamente,
    en donde una forma de combinacion y muestreo de la tercera unidad de combinacion preferentemente comprende: al menos una de una forma de conversion del espacio de color y una forma de aumento de la imagen digital final.
  11. 13. El dispositivo de deteccion de la luz de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 12, que comprende un obturador electronico global que tiene una funcion de lectura entre capas, en donde el obturador electronico global comprende una pluralidad de pfxeles de transferencia y lectura estable a la luz capaces de transferir y leer una valor de carga o tension de una o mas capas de pixeles de deteccion de la luz simultaneamente,
    en donde la pluralidad de pfxeles de transferencia y de lectura estable a la luz se localiza preferentemente en una capa de pfxeles de transferencia y lectura estable a la luz; o se localiza en la capa de pfxeles de deteccion de la luz, en donde cada capa de pfxeles de deteccion de la luz se dispone preferentemente con una capa de transferencia y lectura de pfxeles estable a la luz proxima.
  12. 14. Un metodo de obtencion de imagenes opticas, que comprende:
    disponer una lente y un dispositivo de deteccion de la luz que comprende al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz capaces de inducir una fuente de luz; y
    colocar el dispositivo de deteccion de la luz a una distancia especffica de la lente, y disponer al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz una en la parte superior de la otra en un intervalo de una distancia preestablecida, de manera que diferentes senales de luz de la lente se enfocan a las diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz, caracterizado porque
    al menos dos capas de pixeles de deteccion de la luz comprende al menos una de una capa de pfxeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico y una capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora, en donde la capa de pfxeles de deteccion de la luz con recubrimiento qufmico comprende un pixel de deteccion de la luz de punto cuantico; y en donde la capa de pfxeles de deteccion de la luz semiconductora comprende un diodo de deteccion de la luz CMOS, una compuerta de deteccion de la luz CMOS, un diodo de deteccion de la luz CCD, una compuerta de deteccion de la luz CCD, o una compuerta de deteccion de la luz o diodo de deteccion de la luz CMOS o CCD que tiene una funcion de transferencia de carga bidireccional.
  13. 15. El metodo de obtencion de imagenes opticas de acuerdo con la reivindicacion 14, en donde una imagen clara se obtiene a traves de imagenes con diferentes definiciones y de diferentes capas de pixeles de deteccion de la luz.
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