CN110199391A - 偏振敏感图像传感器 - Google Patents
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Abstract
一种设备,包括:第一多元件图像传感器;第二多元件图像传感器;以及位于第一和第二多元件图像传感器之间的偏振层。沿第一方向入射到设备上的具有第一偏振态的光的一部分透射通过第一图像传感器、透射通过偏振层、并且被第二图像传感器检测到,并且沿第一方向入射到设备上的具有正交于第一偏振态的第二偏振态的光透射通过第一图像传感器,被偏振层阻挡。
Description
技术领域
本公开总体上涉及图像传感器。
背景技术
大多数传统的图像传感器,诸如数码相机中使用的那些图像传感器,对检测到的光的偏振不敏感。对于需要偏振灵敏度的应用,吸收或反射偏振器通常放置在入射光的路径上。这导致将由传感器针对非偏振入射光而另外检测到的光减少了大约50%,因为一个入射偏振态基本上要么被偏振器吸收要么被偏振器反射。
发明内容
本公开的特征在于图像传感器,其包括一个堆叠在另一个之上的一对传感器,其间有偏振层。上部传感器部分透射入射光。因此,来自上部传感器的任何信号包括与入射光强度成比例的、对其偏振态不敏感的分量。上部传感器还透射对其偏振态不敏感的一小部分入射光。透射光入射到偏振层上。如果偏振器是反射偏振器,大部分被阻挡的偏振态被反射回上部传感器,而大部分通过的偏振态被透射到下部传感器。因此,对于反射偏振器,上部传感器信号还包括归因于由被阻挡的偏振态组成的入射光量的分量。类似地,下部传感器信号完全归因于通过的状态偏振光,并且因此指示入射光中通过的状态偏振的量。如果使用吸收偏振器,来自上部传感器的信号不包括额外的被阻挡的状态分量。对于适当校准的系统,可以通过将每个上部传感器像素的信号与对应的下部传感器像素信号进行比较来确定每个像素处的通过与阻挡状态偏振的比率。此外,与传统布置相比,使用所公开的传感器通常会提高S/N,因为传感器检测通过和阻挡状态光两者,而不丢弃一种偏振态的全部。
一般而言,在第一方面,本发明的特征在于一种设备,包括:第一多元件图像传感器;第二多元件图像传感器;以及位于第一和第二多元件图像传感器之间的偏振层。沿第一方向入射到设备上的具有第一偏振态的光的一部分透射通过第一图像传感器、透射通过偏振层、并且被第二图像传感器检测到,并且沿第一方向入射到设备上的具有正交于第一偏振态的第二偏振态的光透射通过第一图像传感器、被偏振层阻挡。
该设备的实施例可以包括一个或多个以下特征。例如,偏振层可以基本上反射具有第二偏振态的光,并且至少一些被阻挡的光被第一图像传感器检测到。
第一多元件图像传感器的每个元件可以被配准到第二多元件图像传感器的对应元件。
第一多元件图像传感器的每个元件可以相对于第二多元件图像传感器的对应元件横向偏移。
第一和第二多元件图像传感器中的任意一个或两者可以是互补金属氧化物半导体(CMOS)阵列、光电二极管阵列或电荷耦合器件(CCD)阵列。
偏振层可以是具有单通轴方向的线性偏振器。偏振层可以是圆偏振器。在一些实施例中,偏振层由多个偏振元件组成,其中相邻的偏振元件具有不同取向的各自的通轴。偏振层的每个元件可以对应于第一多元件图像传感器的元件。偏振层和第一多元件图像传感器的对应元件可以彼此配准。偏振层的每个元件可以对应于第二多元件图像传感器的元件。偏振层和第二多元件图像传感器的对应元件可以相互配准,并且可以与第一多元件图像传感器的对应元件配准。
偏振层可以包括反射偏振器和/或吸收偏振器。
偏振层可以包括偏振金属光栅、介电光栅或气隙光栅。
在一些实施例中,该设备可以包括滤色器层,该滤色器层包括滤色器元件阵列。
在另一方面,本发明的特征在于一种系统,该系统包括该设备和与该设备通信的电子处理模块。在操作期间,该设备检测入射光、向所述电子处理模块发送信号、并且所述电子处理模块基于信号确定关于入射光强度的信息和关于入射光偏振的信息。关于入射光偏振的信息可以包括在第一方向和正交于第一方向的第二方向偏振的入射光的相对强度。关于强度和偏振的信息可以针对设备上的多个位置中的每一个来确定。
在一些实施例中,系统可以包括一个或多个光学元件,该光学元件被布置成将入射光聚焦到设备上。该一个或多个光学元件可以将光成像到设备上。
在另一方面,本发明的特征在于包括该系统的相机或光谱检测器。
偏振敏感传感器在偏振敏感很重要的许多成像或光谱应用中可能是有用的。此外,所公开的设备结构可以例如使用晶片处理技术来实现,从而以经济的方式实现紧凑、集成的形状因素和大规模制造,适用于手机相机。
本公开主题的一个或多个实施方式的细节在附图和以下描述中阐述。从说明书、附图和权利要求书中,主题的其他特征、方面和优点将变得显而易见。
附图说明
图1A是偏振敏感传感器的实施例的透视图;
图1B是图1A所示偏振敏感传感器的单个元件的分解剖视图;
图2是用于偏振敏感传感器的偏振器阵列的俯视图;
图3是偏振敏感传感器的另一实施例的一部分的透视图;
图4是偏振敏感传感器的另一实施例的分解透视图;
图5是包括偏振敏感传感器的成像系统的示意图;和
图6是电子处理模块的实施例的示意图。
不同附图中相同的附图标记和名称指示相同的元件。
具体实施方式
参考图1A,偏振敏感图像传感器100包括一层堆叠在另一层上面的三层:第一传感器层110、第二传感器层130以及第一和第二传感器层之间的偏振层120。所有元件粘合在一起,以形成紧凑的集成封装。如下所述,图像传感器100被配置为在传感器上的不同位置处检测关于光场的强度和偏振信息两者。这里,光是指传感器工作波长范围内的电磁辐射。该范围可以是例如紫外波长范围(例如,200纳米至400纳米)、可见波长范围(例如,400纳米至700纳米)或红外波长范围(例如,700纳米至1200纳米)。
为了便于参考,笛卡尔坐标轴(Cartesian axis)如图1A所示。在这点上,物体的厚度是指沿z轴测量的物体尺寸。物体的横向面积是指物体在x-y平面上的面积。“顶部”和“底部”分别指+z和-z方向。例如,传感器100的顶面指面向+z方向的表面,而底面指相对的表面。在下文中,传感器层110有时被称为顶部传感器层,并且传感器层130相应地是底部传感器层。
顶部传感器层110和底部传感器层130各自包括传感器元件阵列。如图所示,顶部传感器层110包括单个传感器元件110a-110o的3×5阵列。底部传感器层130包括单个传感器元件130a-130o的相似的3×5阵列。顶部传感器层的每个传感器元件具有与底部传感器层的对应的传感器元件相同的横向尺寸并与之配准。
一般而言,顶部传感器层110和底部传感器层130是有源像素传感器阵列,该有源像素传感器阵列由包含像素传感器阵列的集成电路组成,每个像素传感器包含光电探测器和有源放大器。可以使用的常见有源像素传感器技术包括互补金属氧化物半导体(metal-oxide-semiconductor,CMOS)传感器技术和电荷耦合器件(charge-coupled device,CCD)传感器技术。
出于说明的目的,传感器阵列被描绘为具有相对少量的像素传感器。更一般地说,更大的像素数量是典型的。例如,每个阵列可以包括高达几百万个像素传感器(例如,1MP或更多、4MP或更多、8MP或更多、10MP或更多、12MP或更多、15MP或更多,诸如高达20MP)。
一般而言,底部传感器层可以具有类似于传统有源像素传感器阵列(诸如典型地用于数码相机的那些阵列)的架构。另一方面,顶部传感器层仅吸收(生成随后有助于检测信号的光载流子)一部分入射光,但透射大量入射光。例如,顶部传感器层中的每个传感器元件可以透射正常入射到其上的光的大约10%或更多(例如,20%或更多、30%或更多、40%或更多、50%或更多、60%或更多、70%或更多,诸如高达80%)。
用于提供光检测和光透射两者的各种架构是可能的。例如,在一些实施例中,每个传感器包括半导体层,其中该半导体层在与适当能量的入射光子相互作用时生成光载流子。这些区域可以被设计成仅填充每个传感器元件的可用孔径的一小部分,允许入射到传感器其他部分的光子被透射。在这种情况下,对于每个像素,偏振器应该至少与顶部传感器层通过其来透射光的孔径一样大。替代地或附加地,光载流子生成层可以足够薄,以便仅吸收一小部分适当能量的入射光子。作为另一种选择,在一些实施例中,顶部传感器可以使用具有更大带隙的半导体材料,因此吸收比底部传感器更低。
尽管在图1A中未示出,但是一般而言,本文描述的传感器的同一层中的相邻元件可以由例如光吸收材料和/或钝化材料分开。
通常,偏振层120包括平面偏振元件,诸如偏振金属光栅。偏振金属光栅,也称为线栅偏振器,由窄的、间隔开的平行金属条带组成。常用的金属是铝和金,尽管也可以使用其他金属。典型地,条带周期性地间隔开,其中周期小于偏振敏感图像传感器100的工作波长。例如,当工作波长在光谱的可见部分时,光栅周期可以是大约200纳米或更小(例如,150纳米或更小、100纳米或更小、80纳米或更小、50纳米或更小)。
对于正常入射光,偏振金属光栅作为反射线性偏振器工作,基本上透射其电场正交于光栅线的线性偏振光,同时基本上反射其电场平行于光栅线的线性偏振光。
还参考图1B,参考由传感器元件110a、传感器元件130a和偏振器层120中邻近这些传感器元件的部分组成的单个传感器像素来解释传感器100的操作。在–z方向传播的正常入射光入射到传感器元件110a的顶面上。对于由s偏振光和p偏振光两者组成的光,每个偏振态的一定比例的光被传感器元件110a吸收,从而对来自该元件的信号做出贡献。这里,对于图1B,s偏振光是指其电场矢量平行于y方向偏振的光平面,并且p偏振光是指其电场矢量平行于x方向偏振的光平面。更一般地说,s偏振光是指其电场矢量垂直于由入射方向和表面法线定义的入射平面偏振的光平面,而p偏振光是指正交平面偏振光。光栅线沿着x方向延伸,使得p偏振光基本上被反射,而s偏振光基本上被透射。在任何情况下,假设顶部传感器元件110a对两种偏振态同样敏感,每个偏振态的一定比例t的光透射通过传感器的底面,在该底面其入射到偏振层120上。这意味着每个偏振态的(1–t)比例的入射光的被传感器110a吸收,被转换成光载流子,并对来自传感器110a的检测信号V110做出贡献。
偏振层120被布置成透射基本上所有(例如,95%或更多、98%或更多、99%或更多)入射的s偏振光,并且反射基本上所有(例如,95%或更多、98%或更多、99%或更多)p偏振光。
透射的s偏振光入射到传感器元件130a上,在传感器元件130a处透射的s偏振光被吸收并产生与其在传感器处的强度相关(例如,成比例)的信号。因此,为了简单起见,如果人们认为偏振器层120是完美的偏振器并且忽略层之间的菲涅耳反射(Fresnelreflection),则来自传感器元件130a的检测信号V130与入射到传感器像素上的s偏振光的强度S相关(例如,成比例),如下所示:
V130∝t·S。
被偏振层120反射的p偏振光返回到传感器元件110a,其中一部分被吸收,从而进一步有助于传感器元件产生的信号,并且另一部分被透射,从而作为反射光离开传感器100。同样,对于最初入射到传感器像素上的p偏振光的强度P,并且假设偏振器完美,这意味着t·P的量入射到传感器110a上,并且相同比例(1-t)的该光进一步对信号V110有贡献。
因此,对于这种理想化,来自顶部传感器元件110的信号可以表达为:
V110=(1–t)·[(1+t)·P+S]。
因此,基于来自顶部和底部传感器元件的信号V110和V130,假设顶部传感器像素的透射性质t是已知的,则可以确定P和S的值。因此,每个传感器像素可以提供一P值、一S值和一强度(I=P+S)。
顶部传感器像素的透射性质t和其他性质(例如偏振层的透射和反射性质,和/或传感器层130的检测效率)可以通过适当校准每一层来确定。例如,可以在受控条件下独立确定每一层的性质,并且根据每一组成层的已知性能计算最终传感器中每一层的性能。替代地或附加地,传感器可以在部署到其最终用途应用之前使用已知的光照条件进行校准。
也可以使用其他类型的线性偏振器。通常,可以使用可以集成到顶部和底部传感器层之间的传感器中的、具有偏振相关透射性质的任何元件,包括反射偏振器和吸收偏振器。例如,可以使用介电光栅、气隙光栅或其他结构,诸如光子晶体、准周期结构或单向随机结构。在一些实施例中,可以使用染色聚合物光栅,诸如碘染色PVA薄膜。这种薄膜通常用作液晶显示器的线性偏振器。
在一些实施例中,可以使用圆偏振器。例如,偏振层可以由被布置成反射单旋向性(one handedness)的圆偏振光,同时透射具有正交偏振态的光的手性液晶聚合物形成。
在前述实施例中,偏振层120是均匀层,其具有对于所有传感器像素相同的通轴(pass axis)。然而,图案化偏振器也是可能的。例如,参考图2,偏振器层200包括偏振元件210、220、230和240的阵列,以四个为一组布置。这些元件中的每一个都有不同于其他元素的通轴。具体而言,元件210的通轴平行于y方向对齐,元件220平行于x方向,元件230与x轴成45°(逆时针测量),元件240与x轴成135°。每个偏振元件被配准到顶部传感器层和底部传感器层的相应传感器元件。因此,对于每组四个传感器像素,每对信号提供关于不同方向上偏振强度的信息。
此外,虽然传感器100的顶部和底部传感器中的传感器元件具有相同的尺寸,并且传感器具有相同的像素数量,但是其他实施方式也是可能的。例如,两个传感器的像素数量可以不同。在一些实施方式中,顶部传感器具有比底部像素更低的分辨率,从而允许每个像素具有更大的孔径并增加到偏振器层和底部传感器的光透射。
在传感器100中,顶部传感器阵列的传感器元件与底部传感器阵列中的对应传感器元件配准,然而情况并非总是如此。在一些实施例中,传感器层中的一个或两个传感器层可以具有相对于相邻传感器层横向偏移的元件。例如,参考图3,传感器(部分描绘)包括顶部传感器层310、偏振层320和底部传感器层330。顶部传感器层310包括透射传感器元件310a、310b和310c。底部传感器层包括传感器元件330a、330b和330c,它们分别相对于传感器310a、310b和310c在x方向上横向偏移。相反,传感器100中的顶部和底部传感器元件相互配准,从而将传感器分成平铺的传感器像素阵列。另一方面,在传感器300中,结果是底部传感器层中的传感器元件检测由顶部传感器层中的一个以上像素透射的光。通常,偏移量可以变化。在一些实施例中,横向偏移可以是像素宽度的一半。此外,在一些实施例中,像素在x方向和y方向上都偏移。
除了上述三层之外,偏振敏感图像传感器还可以包括其他组件。例如,参考图4,除了顶部传感器层410、偏振层420和底部偏振层430之外,传感器400还包括滤色器层440。滤色器层包括平铺的滤色器元件440A、440B和440C,每个滤色器元件具有不同的光谱透射性质。例如,对于被配置为在光谱的可见部分中操作的传感器,三个滤色器元件可以分别透射红光、绿光和蓝光或者分别透射青色光、品红色光和黄光。更一般地,滤色器元件可以被配置成根据需要透射其他光谱带,诸如窄带(例如,半最大值全宽(full width halfmaximum)为50纳米或更小,例如10纳米、20纳米、30纳米、40纳米)。在一些实施例中,滤色器元件可以被配置为透射红外光谱中的不同波段。滤色器元件可以是吸收性滤色器,诸如用于液晶显示器的滤色器。反射滤色器(例如,分色镜)也是可以的。
层440中的每个滤色器元件被配准到四个对应的传感器像素。具体而言,滤色器元件440A配准到部分透射传感器元件410a、410b、410c和410d。滤色器元件440B和440C类似地配准到对应的部分透射传感器元件。部分透射传感器元件410a、410b、410c和410d分别配准到偏振器元件420a、420b、420c和420d,偏振器元件420a、420b、420c和420d分别配准到传感器层430中的传感器元件430a、430b、430c和430d。
在操作期间,光首先入射到滤色器层440上,滤色器层440对光进行光谱过滤,优选通过每种类型的滤光器透射不同的光谱含量。因此,入射到透射传感器元件410a、410b、410c和410d上的光与入射到图4所示的层410的其他元件上的光相比具有不同的光谱含量。对于传感器400的附加层也是如此,并且结果是除了偏振和空间强度信息之外,传感器还提供关于入射强度图案的光谱含量的信息。
虽然传感器400被描绘为包括三种不同的滤色器元件,但是更一般地,滤色器层440可以包括任意数量的不同滤色器元件(例如,4种或更多类型、5种或更多类型、6种或更多类型,诸如10种或12种不同的滤色器类型)。此外,对于前面描述的传感器,仅描绘了少量的元件,并且通常,传感器可以包括比图4中描绘的十几个更多的传感器像素。
替代地或附加地,除了滤色器层,传感器可以包括其他功能层,例如,诸如双折射层(例如四分之一或半波片)、钝化层、抗反射涂层和/或光学硬涂层。在一些实施例中,传感器可以包括用于将光耦合到像素中的微透镜阵列,例如,以提供更多的表面法线入射。例如,可以在传感器的顶面上提供具有被配准到每个像素的微透镜的微透镜阵列。
替代地或附加地,在一些实施例中,偏振层附近包括四分之一波长延迟器,以将透射的线性偏振光转换成圆偏振光。换句话说,复合线性偏振器和四分之一波片组合用作用于通过状态(pass state)偏振的圆偏振器。
通常,上述偏振敏感图像传感器可以使用半导体器件制造中常用的技术,特别是晶片加工技术来制造。例如,偏振敏感图像传感器的组成部分可以通过在衬底层上顺序沉积材料层并根据需要图案化每一层来形成。取决于所形成的层的性质(例如,材料、厚度、结晶度等)和在其上形成该层的下表面的性质,可以使用多种技术来执行层沉积。示例性沉积技术包括物理气相沉积(physical vapor deposition,PVD)、化学气相沉积(chemicalvapor deposition,CVD)、电化学沉积(electrochemical deposition,ECD)、分子束外延(molecular beam epitaxy,MBE)和原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)。
层图案化通常使用光刻技术来执行,其中图案被转移到抗蚀剂层,并且随后的蚀刻步骤将图案从抗蚀剂层转移到材料的上覆层或下覆层。抗蚀剂层的初始图案化可以使用例如光刻或压印光刻来执行。湿蚀刻、干蚀刻和/或等离子蚀刻可用于去除材料。抛光工艺(例如,化学机械抛光)可用于平坦化暴露的表面。
在一些情况下,底部传感器形成在衬底上,然后偏振层形成在底部传感器的顶部,并且最后顶部传感器形成在偏振层的顶部。可以在每个有源层之间形成钝化层(例如,由SiO2或一些其他电介质材料形成)。钝化层可以被平坦化以提供平坦表面,在该平坦表面上形成随后的有源层。
替代地,每个传感器可以在单独的制造过程中形成在单独的衬底上,并且偏振层形成在传感器中的一个传感器上。然后,在随后的步骤中,将这两个组件粘合在一起,以提供偏振敏感图像传感器。替代地或附加地,每个有源层可以单独形成,并且然后随后粘合到相应的间隔层。当不同的组件由不同的供应商制造时,这种方法也可能是期望的。
晶片加工技术也可用于在单个晶片上形成多个器件,然后将其切割以产生单个传感器或组件层。
偏振敏感图像传感器可以被进一步封装以提供可以(例如,通过集成到印刷电路板上)被容易地集成到更大的系统中的坚固的组件。可以使用传统上用于封装集成电路、传感器阵列、LED和二极管激光器的芯片封装技术。
一般而言,偏振敏感图像传感器可用于各种应用,其中关于光场偏振分布的信息可能是有用的。例如,偏振敏感图像传感器可以用于期望偏振敏感的成像应用中。图5示出了使用偏振敏感图像传感器的光感测系统的示例。具体而言,光感测系统500包括偏振敏感传感器510和聚焦光学器件530。传感器510与电子处理模块520通信。在操作期间,聚焦光学器件将光成像到传感器510的顶面上,该传感器510检测聚焦的光并将相应的信号发送到电子处理模块520。电子处理模块分析信号以确定传感器上聚焦光场的强度信息,以及关于光场偏振分布的信息。
光感测系统500通常是更大系统的一部分,诸如相机(例如,像DLSR或移动电话相机的消费者相机)。在一些实施例中,光感测系统是机器视觉系统的一部分,在该机器视觉系统中期望关于检测到的图像的偏振分布的信息。
替代地或附加地,非成像应用也是可能的。例如,在一些实施例中,偏振敏感图像传感器用于光谱应用中,例如,其中入射光被分散到其组成波长中,每个波长被导向到传感器的不同区域。然后,除了强度之外,传感器还提供关于每个波长(或波长带)的偏振态的信息。
在一些实施例中,偏振敏感图像传感器可以用于表面检查应用。例如,传感器可以与偏振光源结合使用,以确定表面是提供镜面反射还是漫反射(镜面反射表面将在反射中保留更多的偏振,而漫反射表面将具有去偏振效果)。例如,这可以用于可能要求自动表面检查的制造环境或其他情况。
这里描述的偏振敏感传感器和包含这些传感器的系统的一些方面可以在数字电子电路中实施,或者以计算机软件、固件或硬件(包括在本说明书中公开的结构和它们的结构等同物)来实施,或者以它们中的一个或多个的组合来实施。例如,在一些实施方式中,电子处理模块520可以使用数字电子电路来实施,或者以计算机软件、固件或硬件来实施,或者以它们中的一个或多个的组合来实施。
术语“电子处理模块”包括用于处理数据和/或控制信号生成的所有类型的装置、设备和机器,包括例如可编程处理器、计算机、片上系统或上述的多个或组合。电子处理模块可以包括专用逻辑电路,例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。除了硬件之外,电子处理模块还可以包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码,例如构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时环境、虚拟机或它们中的一个或多个的组合的代码。电子处理模块和执行环境可以实现各种不同的计算模型基础设施,诸如网络服务、分布式计算和网格计算基础设施。
计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以用任何形式的编程语言编写,包括编译或解释语言、声明或过程语言。计算机程序可以但不需要对应于文件系统中的文件。程序可以存储在保存其他程序或数据的文件的一部分(例如,存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)中、存储在专用于所讨论的程序的单个文件中、或者存储在多个协调文件(例如,存储一个或多个模块、子程序或部分代码的文件)中。计算机程序能够被部署为在一个计算机上运行,或者在位于一个场所的或者分布在多个场所之间并通过通信网络互连的多个计算机上运行。
上面描述的一些过程可以由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器执行,以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行动作。过程和逻辑流程也可以由专用逻辑电路(例如,FPGA(现场可编程门阵列)或(ASIC)专用集成电路)来执行,并且装置也可以实施为专用逻辑电路。
举例来说,适于执行计算机程序的处理器包括通用和专用微处理器,以及任何类型的数字计算机的处理器。通常,处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机包括用于根据指令执行动作的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。计算机还可以包括用于存储数据的一个或多个海量存储设备例如,磁盘、磁光盘或者光盘,或者计算机还将被可操作地耦合到所述一个或多个海量存储设备,以从所述一个或多个海量存储设备接收数据、或者向所述一个或多个海量存储设备传递数据、或者兼而有之。然而,计算机不需要这样的设备。适于存储计算机程序指令和数据的设备包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储设备,例如包括半导体存储设备(例如,EPROM、EEPROM、闪存设备等)、磁盘(例如,内部硬盘、可移动磁盘等)、磁光盘以及CD ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路来补充或并入专用逻辑电路。
为了提供与用户的交互,可以在计算机上实施操作,该计算机具有用于向用户显示信息的显示设备(例如,监视器或另一种类型的显示设备)以及键盘和用户可以通过其向计算机提供输入的指向设备(例如,鼠标、轨迹球、平板电脑、触敏屏幕或另一种类型的指向设备)。其它种类的设备也能够用来提供与用户的交互;例如,提供给用户的反馈能够是任何形式的感官反馈,例如,视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈;并且来自用户的输入能够以任何形式被接收,包括声音、语音、或者触觉输入。此外,计算机能够通过向用户使用的设备发送文档和从用户使用的设备接收文档来与用户交互;例如,通过响应于从用户的客户端设备上的网络浏览器接收的请求向该网络浏览器发送网页。
电子处理模块可以包括单个计算设备或者彼此接近或者通常远离地操作并且通常通过通信网络进行交互的多个计算机。通信网络的示例包括局域网(local areanetwork,LAN)和广域网(wide area network,WAN)、网络间(例如因特网)、包括卫星链路的网络以及对等网络(例如,自组织对等网络)。客户端和服务器的关系可以借助于在各自的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生。
图6示出了示例电子处理模块600,其包括处理器610、存储器620、存储设备630和输入/输出设备640。组件610、620、630和640中的每一个可以例如通过系统总线650互连。处理器610能够处理在模块600内执行的指令。在一些实施方式中,处理器610是单线程处理器、多线程处理器或另一种类型的处理器。处理器610能够处理存储在存储器620或存储设备630中的指令。存储器620和存储设备630可以在系统600内存储信息。
输入/输出设备640为模块600提供输入/输出操作。在一些实施方式中,输入/输出设备640可以包括一个或多个网络接口设备,例如以太网卡、串行通信设备(例如,RS-232端口)、和/或无线接口设备(例如,802.11卡、3G无线调制解调器、4G无线调制解调器)等。在一些实施方式中,输入/输出设备可以包括被配置为接收输入数据并将输出数据发送到其他输入/输出设备(例如,键盘、打印机和显示设备660)的驱动设备。在一些实施方式中,可以使用移动计算设备、诸如智能手机或平板电脑的移动通信设备以及其他设备。
已经描述了许多实施例。然而,应当理解,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以进行各种修改。因此,其他实施例在权利要求的范围内。
Claims (23)
1.一种设备,包括:
第一多元件图像传感器;
第二多元件图像传感器;
位于所述第一多元件图像传感器和所述第二多元件图像传感器之间的偏振层,
其中,沿第一方向入射到设备上的具有第一偏振态的光的一部分透射通过第一图像传感器、透射通过偏振层、并且被第二图像传感器检测到,并且
沿第一方向入射到设备上的具有正交于第一偏振态的第二偏振态的光透射通过第一图像传感器、被偏振层阻挡。
2.根据权利要求1所述的设备,其中,所述偏振层基本上反射具有第二偏振态的光,并且至少一些被阻挡的光被所述第一图像传感器检测到。
3.根据权利要求1所述的设备,其中,所述第一多元件图像传感器的每个元件被配准到所述第二多元件图像传感器的对应元件。
4.根据权利要求1所述的设备,其中,所述第一多元件图像传感器的每个元件相对于所述第二多元件图像传感器的对应元件横向偏移。
5.根据权利要求1所述的设备,其中,所述第一多元件图像传感器和所述第二多元件图像传感器中的任一个或两者是互补金属氧化物半导体(CMOS)阵列、光电二极管阵列或电荷耦合器件(CCD)阵列。
6.根据权利要求1所述的设备,其中,所述偏振层是具有单个通轴方向的线性偏振器。
7.根据权利要求1所述的设备,其中,所述偏振层是圆偏振器。
8.根据权利要求1所述的设备,其中,所述偏振层包括多个偏振元件,其中相邻的偏振元件具有不同取向的各自的通轴。
9.根据权利要求8所述的设备,其中,偏振层的每个元件对应于第一多元件图像传感器的元件。
10.根据权利要求9所述的设备,其中,所述偏振层和所述第一多元件图像传感器的对应元件彼此配准。
11.根据权利要求8所述的设备,其中,偏振层的每个元件对应于第二多元件图像传感器的元件。
12.根据权利要求11所述的设备,其中,所述偏振层和所述第二多元件图像传感器的对应元件彼此配准,并且所述偏振层和所述第二多元件图像传感器的对应元件与所述第一多元件图像传感器的对应元件配准。
13.根据权利要求1所述的设备,其中,所述偏振层包括反射偏振器。
14.根据权利要求1所述的设备,其中,所述偏振层包括吸收偏振器。
15.根据权利要求1所述的设备,其中,所述偏振层包括偏振金属光栅、介电光栅或气隙光栅。
16.根据权利要求1所述的设备,还包括滤色器层,其中所述滤色器层包括滤色器元件阵列。
17.一种系统,包括:
根据权利要求1所述的设备;和
与所述设备通信的电子处理模块,
其中,在操作期间,所述设备检测入射光、向所述电子处理模块发送信号、并且所述电子处理模块基于信号确定关于入射光强度的信息和关于入射光偏振的信息。
18.根据权利要求17所述的系统,其中,关于入射光偏振的信息包括在第一方向和正交于第一方向的第二方向上偏振的入射光的相对强度。
19.根据权利要求17所述的系统,其中,针对所述设备上的多个位置中的每一个位置,确定关于强度和偏振的信息。
20.根据权利要求17所述的系统,还包括一个或多个光学元件,所述一个或多个光学元件被布置成将入射光聚焦到所述设备上。
21.根据权利要求20所述的系统,其中,所述一个或多个光学元件将光成像到所述设备上。
22.一种相机,包括根据权利要求17所述的系统。
23.一种光谱检测器,包括根据权利要求17所述的系统。
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