CN111787237B - 像素、图像传感器、对焦方法、装置及终端设备 - Google Patents

Abstract

本申请适用于相位对焦技术领域，提供了一种像素、图像传感器、对焦方法、装置、终端设备及存储介质。本申请实施例通过沿第一方向并排设置的第一子像素和第二子像素及覆盖第一子像素和第二子像素的第一微透镜，第一子像素包括沿第二方向并排设置的第一感光元件和第二感光元件，第二子像素包括沿第二方向并排设置的第三感光元件和第四感光元件；光线入射至像素时，光线经第一微透镜分别聚焦至每个感光元件，可以同时获得光线在第一方向和第二方向上的相位信息，能够对任何场景的上、下、左、右中所有方向的相位信息进行有效的检测，并且灵敏度高、在环境较暗的情况下成像效果好，结构设计和误差管控难度低。

Description

像素、图像传感器、对焦方法、装置及终端设备

技术领域

本申请属于相位对焦(Phase Detection Auto Focus，PDAF)技术领域，尤其涉及一种像素、图像传感器、对焦方法、装置、终端设备及存储介质。

背景技术

现有的相位对焦方式包括金属半遮蔽式、双PD(Photo-Diode，光电二极管)、2×1OCL(On chip lens，片上镜头)和2×2OCL等方式。现有的相位对焦方式存在降低了PD的灵敏度，不利于充分利用光信号，在环境较暗的情况下成像效果较差，或无法获得准确的相位信息，从而导致对焦失败，结构设计和误差管控难度较高的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种像素、图像传感器、对焦方法、装置、终端设备及存储介质，以解决现有技术中金属半遮蔽式灵敏度低、在环境较暗的情况下成像效果较差，2×1OCL和双PD只能检测左、右(或上、下)方向的相位信息以及2×2OCL结构设计和误差管控难度较高的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种像素，包括沿第一方向并排设置的第一子像素和第二子像素及覆盖所述第一子像素和所述第二子像素的第一微透镜，所述第一子像素包括沿第二方向并排设置的第一感光元件和第二感光元件，所述第二子像素包括沿第二方向并排设置的第三感光元件和第四感光元件；

光线入射至所述像素时，所述光线经所述第一微透镜分别聚焦至所述第一感光元件、所述第二感光元件、所述第三感光元件和所述第四感光元件，并分别经所述第一感光元件、所述第二感光元件、所述第三感光元件和所述第四感光元件转换为第一方位信号、第二方位信号、第三方位信号和第四方位信号；

其中，所述第一方向垂直于所述第二方向。

在一个实施例中，所述第一子像素还包括覆盖所述第一感光元件和所述第二感光元件的第一滤光片，所述第二子像素还包括覆盖所述第三感光元件和所述第四感光元件的第二滤光片。

本申请实施例的第二方面提供了一种图像传感器，包括M个第一像素、N个第二像素、J个第三像素和K个第四像素，所述第一像素为如权利要求1所述的像素；

所述第二像素包括第三子像素及覆盖所述第三子像素的第二微透镜，所述第三子像素包括沿第二方向并排设置的第五感光元件和第六感光元件；

光线入射至所述第二像素时，所述光线经所述第二微透镜分别聚焦至所述第五感光元件和所述第六感光元件，并分别经所述第五感光元件和所述第六感光元件转换为第三方位信号和第四方位信号；

所述第三像素包括沿第一方向并排设置的第四子像素和第五子像素及覆盖所述第四子像素和所述第五子像素的第三微透镜，所述第四子像素包括第七感光元件，所述第五子像素包括第八感光元件；

光线入射至所述第三像素时，所述光线经所述第三微透镜分别聚焦至所述第七感光元件和所述第八感光元件，并分别经所述第七感光元件和所述第八感光元件转换为第一方位信号和第二方位信号；

所述第四像素包括沿第二方向并排设置的第六子像素和第七子像素及覆盖所述第六子像素和所述第七子像素的第四微透镜，所述第六子像素包括第九感光元件，所述第七子像素包括第十感光元件；

光线入射至所述第四像素时，所述光线经所述第四微透镜分别聚焦至所述第九感光元件和所述第十感光元件，并分别经所述第九感光元件和所述第十感光元件转换为第三方位信号和第四方位信号；

其中，M、N、J和K均为自然数且M和J不同时为0，M＝0时N和K不同时为0。

在一个实施例中，M≠0且N＝J＝K＝0，所述M个第一像素以阵列形式规则排列。

在一个实施例中，M≠0、N≠0且J＝K＝0，所述M个第一像素和所述N个第二像素以阵列形式规则排列。

在一个实施例中，M＝0、N≠0、J≠0且K＝0，所述N个第二像素和所述J个第三像素以阵列形式规则排列。

在一个实施例中，M＝N＝0、J＝K≠0，所述J个第三像素和所述K个第四像素以阵列形式规则排列。

本申请实施例的第三方面提供了一种对焦方法，基于本申请实施例的第一方面所述的图像传感器实现，所述方法包括：

在光线入射至所述图像传感器时，获取所述图像传感器输出的第一方位信号、第二方位信号、第三方位信号和第四方位信号；

根据所述第一方位信号和所述第二方位信号获取所述光线在所述第一方向上的第一相位信息；

根据所述第三方位信号和所述第四方位信号获取所述光线在所述第二方向上的第二相位信息；

根据所述第一相位信息和所述第二相位信息进行对焦。

本申请实施例的第四方面提供了一种对焦装置，基于本申请实施例的第一方面所述的图像传感器实现，所述装置包括：

第一获取模块，用于在光线入射至所述图像传感器时，获取所述图像传感器输出的第一方位信号、第二方位信号、第三方位信号和第四方位信号；

第二获取模块，用于根据所述第一方位信号和所述第二方位信号获取所述光线在所述第一方向上的第一相位信息；

第三获取模块，用于根据所述第三方位信号和所述第四方位信号获取所述光线在所述第二方向上的第二相位信息；

对焦模块，用于根据所述第一相位信息和所述第二相位信息进行对焦。

本申请实施例的第五方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本申请实施例的第一方面所述的方法的步骤。

本申请实施例的第六方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本申请实施例的第一方面所述的方法的步骤。

本申请实施例的第一方面提供的像素，通过沿第一方向并排设置的第一子像素和第二子像素及覆盖第一子像素和第二子像素的第一微透镜，使第一子像素包括沿垂直于第一方向的第二方向并排设置的第一感光元件和第二感光元件，使第二子像素包括沿第二方向并排设置的第三感光元件和第四感光元件；通过在光线入射至像素时，光线经第一微透镜分别聚焦至第一感光元件、第二感光元件、第三感光元件和第四感光元件，并分别经第一感光元件、第二感光元件、第三感光元件和第四感光元件转换为第一方位信号、第二方位信号、第三方位信号和第四方位信号，可以获得光线在第一方向和第二方向上的相位信息，从而可以进行第一方向和第二方向上的对焦。由于任何场景的纹理信息上都可以认为是第一方向和第二方向上的纹理的叠加结果，因此，基于本申请实施例的第一方面提供的像素，能够对任何场景的相位信息进行有效的检测，并且相对于金属半遮蔽式具有灵敏度高、在环境较暗的情况下成像效果较好，相对于2×1OCL和双PD能检测上、下、左、右中所有方向的相位信息，相对于2×2OCL结构设计和误差管控难度较低。

本申请实施例的第二方面提供的图像传感器，基于能够获取光线在第一方向上和第二方向上的相位信息的第一像素实现，同时基于第一像素以及能够获取光线在第二方向上的相位信息的第二像素、能够获取光线在第一方向上的相位信息的第三像素和能够获取光线在第一方向上的相位信息的第四像素中的至少一种实现，同时基于第二像素和第三像素实现，同时基于第三像素和第四像素实现，或者，同时基于第二像素、第三像素和第四像素实现，可以实现对具有任意纹理的任何场景的全方位对焦。

可以理解的是，上述第三方面至第六方面的有益效果可以参见上述第二方面中的相关描述，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的第一像素的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的第一像素在第一方向上的截面的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的第二像素的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的第二像素在第二方向上的截面的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的第三像素的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的第四像素的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的图像传感器的第一种结构示意图；

图8是本申请实施例提供的图像传感器的第二种结构示意图；

图9是本申请实施例提供的图像传感器的第三种结构示意图；

图10是本申请实施例提供的图像传感器的第四种结构示意图；

图11是本申请实施例提供的对焦方法的流程示意图；

图12是本申请实施例提供的对焦装置的结构示意图；

图13是本申请实施例提供的终端设备的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

本申请实施例提供的像素和图像传感器可以应用于相机、手机、平板电脑、可穿戴设备、车载设备、增强现实(augmented reality，AR)、虚拟现实(virtual reality，VR)设备、笔记本电脑、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、上网本、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等具有拍摄功能的终端设备上。本申请实施例所提供的对焦方法可以应用于这些具有拍摄功能的终端设备，或者能够与这些终端设备通信连接的具有数据处理功能的其他终端设备。本申请实施例对终端设备的具体类型不作任何限制。

如图1所示，本申请实施例提供一种第一像素10，包括沿第一方向并排设置的第一子像素11和第二子像素12及覆盖第一子像素11和第二子像素12的第一微透镜13，第一子像素11包括沿第二方向并排设置的第一感光元件111和第二感光元件112，第二子像素12包括沿第二方向并排设置的第三感光元件121和第四感光元件122。

在应用中，第一方向垂直于第二方向，第一方向和第二方向可以根据实际需要设置为任意方向，例如，第一方向为水平方向、第二方向为垂直方向，反之，则第一方向为垂直方向、第二方向为水平方向。

图1中示例性的示出第一方向为实线箭头所指示的方向，第二方向为虚线箭头所指示的方向。

图2示例性的示出了第一像素10在第一方向上的截面的示意图。

在应用中，第一微透镜为聚焦透镜，可以根据实际需要利用聚碳酸酯、硅胶、玻璃等材料，采用光刻胶热回流方法、激光直写方法、微喷打印法、溶胶一凝胶法、反应离子刻蚀法、灰度掩模法、热压模成型法等制备。第一感光元件至第四感光元件的实现原理相同，都可以通过光电二极管或者光电三极管实现，具体可以为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)或电荷耦合元件(Charge-coupledDevice，CCD)。

如图1或图2所示，在一个实施例中，第一子像素11还包括覆盖第一感光元件111和第二感光元件112的第一滤光片113，第二子像素12还包括覆盖第三感光元件121和第四感光元件122的第二滤光片123。

在应用中，第一滤光片和第二滤光片的颜色可以根据实际需要进行设置，例如，红色(Red，R)、绿色(Green，G)、蓝色(Blue，B)或白色(White，W)中的任一种。当第一滤光片和第二滤光片的颜色相同时，第一像素为单色像素，两个颜色相同的单色第一像素可以构成一个四合一模式大像素；当一个第一像素中的第一滤光片和第二滤光片的颜色分别为R、G，另一个第一像素中的第一滤光片和第二滤光片的颜色分别为G、B时，两个第一像素可以构成一个拜耳(bayer)模式大像素；当一个第一像素中的第一滤光片和第二滤光片的颜色分别为R、G，另一个第一像素中的第一滤光片和第二滤光片的颜色分别为B、W时，两个第一像素可以构成一个四原色(RGBW)模式大像素。每个滤光片可以设置于其所覆盖的感光元件的感光面所在的一侧，也可以采用镀膜方式直接镀设于其所覆盖的感光元件的表面。

在应用中，第一像素中各部件的形状和尺寸可以根据实际需要进行设置，只要保证第一微透镜能够覆盖第一子像素和第二子像素，第一滤光片能够覆盖第一感光元件和第二感光元件，第二滤光片能够覆盖第三感光元件和第四感光元件即可。

图1中示例性的示出第一微透镜为椭圆形、第一感光元件至第四感光元件为矩形、第一滤光片和第二滤光片为方形。

光线入射至第一像素10时，光线经第一微透镜13分别聚焦至第一感光元件111、第二感光元件112、第三感光元件121和第四感光元件122，并分别经第一感光元件111、第二感光元件112、第三感光元件121和第四感光元件122转换为第一方位信号、第二方位信号、第三方位信号和第四方位信号。

在应用中，第一微透镜13用于将入射光线分别聚焦至第一像素10中第一感光元件111至第四感光元件122，第一感光元件用于对入射光线中的光子进行光电转换得到第一感应信号L1，第二感光元件112用于对入射光线中的光子进行光电转换得到第二感应信号R1，第三感光元件121用于对入射光线中的光子进行光电转换得到第三感应信号L2，第四感光元件用于对入射光线中的光子进行光电转换得到第四感应信号R2。第一方位信号U包括第一感应信号L1和第二感应信号R1，第二方位信号D包括第三感应信号L2和第四感应信号R2，第三方位信号L包括第一感应信号L1和第三感应信号L2，第四方位信号R包括第二感应信号R1和第四感应信号R2。各方位信号的表达式如下：

U＝L1+R1；

D＝L2+R2；

L＝L1+L2；

R＝R1+R2；

其中，U和D分别为在第一方向上的上方位信号和下方位信号，根据U和D之间的差异，可以获得入射光线在第一方向上的上方位和下方位之间的第一相位信息，从而可以根据第一相位信息，进行第一方向上的对焦。L和R分别为在第二方向上的左方位信号和右方位信号，根据L和R之间的差异，可以获得入射光线在第二方向上的左方位和右方位之间的第二相位信息，从而可以根据第二相位信息，进行第二方向上的对焦。

由于任何场景的纹理信息基本上都可以认为是第一方向和第二方向上的纹理的叠加结果，因此，基于图1所示的第一像素，能够对任何场景的相位信息进行有效的检测，并且相对于金属半遮蔽式灵敏度高、在环境较暗的情况下成像效果较好，相对于2×1OCL和双PD能检测上、下、左、右中所有方向的相位信息，相对于2×2OCL结构设计和误差管控难度较低。

在应用中，金属半遮蔽式是在一对像素中每个像素上设置一半金属遮蔽层，其中一个像素的左边被金属遮蔽层遮挡，另一个像素的右边被金属遮蔽层遮挡，使得入射光线只能从像素的左边或右边入射中进入像素的PD。2×1OCL是通过一个椭圆形的微透镜将入射光线分别聚焦至一对像素中的左、右(或上、下)两个像素的PD。双PD是通过一个圆形微透镜将入射光线分别聚焦至一个像素中的左、右(或上、下)两个PD。2×2OCL是通过一个圆形微透镜将入射光线分别聚焦至一个像素中的上、下、左、右四个PD。

如图3所示，本申请实施例还提供一种基于双PD的第二像素20，包括一个第三子像素21及覆盖第三子像素21的第二微透镜22，第三子像素21包括沿第二方向并排设置的第五感光元件211和第六感光元件212。

在应用中，第二像素和第一像素中的微透镜和感光元件的实现原理相同，此处不在赘述，区别在于第二像素中的微透镜仅覆盖一个子像素。

如图3所示，在一个实施例中，第三子像素21还包括覆盖第五感光元件211和第六感光元件212的第三滤光片213。

在应用中，第三滤光片的颜色可以根据实际需要进行设置，例如，R、G、B或W中的任一种。第三滤光片可以设置于其所覆盖的两个感光元件的感光面所在的一侧，也可以采用镀膜方式直接镀设于其所覆盖的两个感光元件的表面。

在应用中，第二像素中的第三子像素与第一像素中的第一子像素或第二子像素的结构相同，区别在于可以根据实际需要选择不同颜色的滤光片。

图4示例性的输出了第二像素20在第二方向上的截面的示意图。

在应用中，第二像素中各部件的形状和尺寸可以根据实际需要进行设置，只要保证第二微透镜能够覆盖一个第三子像素，第三滤光片能够覆盖第五感光元件和第六感光元件即可。

图3中示例性的示出第二微透镜22为圆形、第五感光元件211和第六感光元件212为矩形、第三滤光片213为方形。

光线入射至第二像素20时，光线经第二微透镜22分别聚焦至第五感光元件211和第六感光元件212，并分别经第五感光元件211和第六感光元件212转换为第三方位信号和第四方位信号。

在应用中，第二微透镜22用于将入射光线分别聚焦至第二像素20中的第五感光元件211和第六感光元件212，第五感光元件211用于对入射光线中的光子进行光电转换得到第五感应信号L3，第六感光元件212用于对入射光线中的光子进行光电转换得到第六感应信号R3。第三方位信号L包括第五感应信号L3，第四方位信号R包括第六感应信号R3。各方位信号的表达式如下：

L＝L3；

R＝R3；

其中，L和R分别为在第二方向上的左方位信号和右方位信号，根据L和R之间的差异，可以获得入射光线在第二方向上的左方位和右方位之间的第二相位信息，从而可以根据第二相位信息，进行第二方向上的对焦。

如图5所示，本申请实施例还提供一种基于2×1OCL的第三像素30，包括沿第一方向并排设置的第四子像素31和第五子像素32及覆盖第四子像素31和第五子像素32的第三微透镜33，第四子像素31包括第七感光元件311，第五子像素32包括第八感光元件312。

在应用中，第三像素和第一像素中的微透镜和感光元件的实现原理相同，此处不在赘述，区别在于第三像素中的每个子像素仅包括一个感光元件。

如图5所示，在一个实施例中，第四子像素31还包括覆盖第七感光元件311的第四滤光片312，第五子像素32还包括覆盖第八感光元件321的第五滤光片322。

在应用中，第三像素和第二像素中滤光片的实现原理相同，此处不在赘述，区别在于第三像素中的每个滤光片仅覆盖一个感光元件。

在应用中，第三像素中各部件的形状和尺寸可以根据实际需要进行设置，只要保证第三微透镜能够覆盖第四子像素和第五子像素，第四滤光片能够覆盖第七感光元件，第五滤光片能够覆盖第八感光元件即可。图5中示例性的示出第三微透镜33为椭圆形、第七感光元件311和第八感光元件312为矩形、第四滤光片321和第五滤光片322为方形。

光线入射至第三像素30时，光线经第三微透镜33分别聚焦至第七感光元件311和第八感光元件312，并分别经第七感光元件311和第八感光元件312转换为第一方位信号和第二方位信号。

在应用中，第三微透镜33用于将入射光线分别聚焦至第三像素30中的第七感光元件311和第八感光元件312，第七感光元件311用于对入射光线中的光子进行光电转换得到第七感应信号U1，第八感光元件321用于对入射光线中的光子进行光电转换得到第八感应信号D1。第一方位信号U包括第七感应信号U1，第二方位信号D包括第八感应信号D1。各方位信号的表达式如下：

U＝U1；

D＝D1；

其中，U和D分别为在第一方向上的上方位信号和下方位信号，根据U和D之间的差异，可以获得入射光线在第一方向上的上方位和下方位之间的第一相位信息，从而可以根据第一相位信息，进行第一方向上的对焦。

如图6所示，本申请实施例还提供一种基于2×1OCL的第四像素40，包括沿第二方向并排设置的第六子像素41和第七子像素42及覆盖第六子像素41和第七子像素42的第四微透镜43，第六子像素41包括第九感光元件411，第七子像素42包括第十感光元件421。

在应用中，第四像素和第三像素的结构相同，区别在于二者的子像素设置方向不同。

如图6所示，在一个实施例中，第六子像素41还包括覆盖第九感光元件411的第六滤光片412，第七像素42还包括覆盖第十感光元件421的第七滤光片422。

光线入射至第四像素40时，光线经第四微透镜43分别聚焦至第九感光元件411和第十感光元件421，并分别经第九感光元件411和第十感光元件421转换为第三方位信号和第四方位信号。

在应用中，第三微透镜43用于将入射光线分别聚焦至第三像素40中的第九感光元件411和第十感光元件421，第九感光元件411用于对入射光线中的光子进行光电转换得到第九感应信号L4，第十感光元件421用于对入射光线中的光子进行光电转换得到第十感应信号R5。第三方位信号L包括第九感应信号L4，第四方位信号R包括第十感应信号R5。各方位信号的表达式如下：

L＝L5；

R＝R5；

其中，L和R分别为在第二方向上的左方位信号和右方位信号，根据L和R之间的差异，可以获得入射光线在第二方向上的左方位和右方位之间的第二相位信息，从而可以根据第二相位信息，进行第二方向上的对焦。

本申请实施例还提供一种图像传感器，能够同时获取入射光线在第一方向上的上方位和下方位之间的相位信息以及在第二方向上的左方位和右方位之间的相位信息，从而可以实现对具有任意纹理的任何场景的全方位对焦。本申请实施例所提供的图像传感器可以仅基于第一像素实现，同时基于第一像素以及第二像素、第三像素和第四像素中的至少一种实现，同时基于第二像素和第三像素实现，同时基于第三像素和第四像素实现，或者，同时基于第二像素、第三像素和第四像素实现。

在一个实施例中，图像传感器包括M个第一像素以及N个第二像素、J个第三像素和K个第四像素；

其中，M、N、J和K均为自然数且M和J不同时为0，M＝0时N和K不同时为0。

在一个实施例中，图像传感器仅基于第一像素实现，M≠0且N＝J＝K＝0，M个第一像素以阵列形式规则排列。

图7示例性的示出M＝8时，8个第一像素10以二维阵列形式规则排列构成图像传感器。

在一个实施例中，图像传感器同时基于第一像素和第二像素实现，M≠0、N≠0且J＝K＝0，M个第一像素和N个第二像素以阵列形式规则排列。

在应用中，当图像传感器同时基于第一像素和第二像素实现时，第一像素的数量为至少一个，第一像素的设置位置可以根据实际需要进行选择。第一像素可以设置在阵列的边缘位置或非边缘位置。

图8示例性的示出M＝1、N＝14时，1个第一像素10和14个第二像素20以二维阵列形式规则排列构成图像传感器。

在一个实施例中，图像传感器同时基于第二像素和第三像素实现，M＝0、N≠0、J≠0且K＝0，所述N个第二像素和所述J个第三像素以阵列形式规则排列。

在应用中，当图像传感器同时基于第二像素和第三像素实现时，第三像素的数量为至少一个，第三像素的设置位置可以根据实际需要进行选择。第三像素可以设置在阵列的边缘位置或非边缘位置。

图9示例性的示出N＝14、J＝1时，14个第二像素20和1个第三像素30以二维阵列形式规则排列构成图像传感器。

在一个实施例中，图像传感器同时基于第三像素和第四像素实现，M＝N＝0、J＝K≠0，所述J个第三像素和所述K个第四像素以阵列形式规则排列。

在应用中，当图像传感器同时基于第三像素和第四像素实现时，第三像素和第四像素的数量都为至少一个，第三像素和第四像素的设置位置可以根据实际需要进行选择。

图10示例性的示出J＝K＝4时，4个第三像素30和4个第四像素40以二维阵列形式规则排列构成图像传感器。

在应用中，图像传感器中的所有像素可以适用于任意的色彩滤光片阵列(ColorFilter Array，CFA)排列方式，例如，单色滤光片阵列、拜耳彩色滤光片阵列、四原色滤光片阵列等。

如图11所示，本申请实施例还提供一种基于上述图像传感器实现的对焦方法，具体可以由终端设备的处理器在运行计算机程序时执行，所述方法包括：

步骤S101、在光线入射至所述图像传感器时，获取所述图像传感器输出的第一方位信号、第二方位信号、第三方位信号和第四方位信号；

步骤S102、根据所述第一方位信号和所述第二方位信号获取所述光线在所述第一方向上的第一相位信息；

步骤S103、根据所述第三方位信号和所述第四方位信号获取所述光线在所述第二方向上的第二相位信息；

步骤S104、根据所述第一相位信息和所述第二相位信息进行对焦。

在应用中，第一相位信息和第二相位信息的计算方法参照上述各像素实施例中的相关描述，本实施例中不再赘述。根据第一相位信息和第二相位信息进行对焦，可以实现对具有任意纹理的任何场景的全方位对焦，以消除场景反射并入射至图像传感器的光线在第一方向和第二方向上的信号差异，从而可以实现对场景的清晰成像。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

如图12所示，本申请实施例还提供一种对焦装置100，用于执行上述对焦方法实施例中的步骤。对焦装置100可以是终端设备中的虚拟装置(virtual appliance)，由终端设备的处理器运行，也可以是终端设备本身。对焦装置100包括：

第一获取模块101，用于在光线入射至所述图像传感器时，获取所述图像传感器输出的第一方位信号、第二方位信号、第三方位信号和第四方位信号；

第二获取模块102，用于根据所述第一方位信号和所述第二方位信号获取所述光线在所述第一方向上的第一相位信息；

第三获取模块103，用于根据所述第三方位信号和所述第四方位信号获取所述光线在所述第二方向上的第二相位信息；

对焦模块104，用于根据所述第一相位差信息和所述第二相位差信息进行对焦。

在应用中，对焦装置中的各模块可以为软件程序模块，也可以通过处理器中集成的不同逻辑电路实现，还可以通过多个分布式处理器实现。

如图13所示，本申请实施例还提供一种终端设备200包括：至少一个处理器201(图13中仅示出一个)、存储器202以及存储在所述存储器202中并可在所述至少一个处理器201上运行的计算机程序203，所述处理器201执行计算机程序203时实现上述对焦方法实施例中的步骤。

在应用中，终端设备可包括但不仅限于处理器和存储器。本领域技术人员可以理解，图13仅仅是终端设备的举例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。

在应用中，处理器可以是中央处理模块(Central Processing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

在应用中，存储器在一些实施例中可以是终端设备的内部存储模块，例如，硬盘或内存。存储器在另一些实施例中也可以是终端设备的外部存储设备，例如，插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(FlashCard)等。进一步地，存储器还可以既包括终端设备的内部存储模块也包括外部存储设备。存储器用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)、数据以及其他程序等，例如，计算机程序的程序代码等。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

需要说明的是，上述装置/模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中，上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的步骤。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在移动终端上运行时，使得终端设备执行时实现上述方法实施例中的步骤。

所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种图像传感器，其特征在于，包括M个第一像素、N个第二像素、J个第三像素和K个第四像素；

所述第一像素包括沿第一方向并排设置的第一子像素和第二子像素及覆盖所述第一子像素和所述第二子像素的第一微透镜，所述第一子像素包括沿第二方向并排设置的第一感光元件和第二感光元件，所述第二子像素包括沿第二方向并排设置的第三感光元件和第四感光元件；

光线入射至所述像素时，所述光线经所述第一微透镜分别聚焦至所述第一感光元件、所述第二感光元件、所述第三感光元件和所述第四感光元件，并分别经所述第一感光元件、所述第二感光元件、所述第三感光元件和所述第四感光元件转换为第一方位信号、第二方位信号、第三方位信号和第四方位信号；

所述第二像素包括第三子像素及覆盖所述第三子像素的第二微透镜，所述第三子像素包括沿第二方向并排设置的第五感光元件和第六感光元件；

光线入射至所述第二像素时，所述光线经所述第二微透镜分别聚焦至所述第五感光元件和所述第六感光元件，并分别经所述第五感光元件和所述第六感光元件转换为第三方位信号和第四方位信号；

所述第三像素包括沿第一方向并排设置的第四子像素和第五子像素及覆盖所述第四子像素和所述第五子像素的第三微透镜，所述第四子像素包括第七感光元件，所述第五子像素包括第八感光元件；

光线入射至所述第三像素时，所述光线经所述第三微透镜分别聚焦至所述第七感光元件和所述第八感光元件，并分别经所述第七感光元件和所述第八感光元件转换为第一方位信号和第二方位信号；

所述第四像素包括沿第二方向并排设置的第六子像素和第七子像素及覆盖所述第六子像素和所述第七子像素的第四微透镜，所述第六子像素包括第九感光元件，所述第七子像素包括第十感光元件；

光线入射至所述第四像素时，所述光线经所述第四微透镜分别聚焦至所述第九感光元件和所述第十感光元件，并分别经所述第九感光元件和所述第十感光元件转换为第三方位信号和第四方位信号；

其中，所述第一方向垂直于所述第二方向，M、N、J和K均为自然数且M和J不同时为0，M＝0时N和K不同时为0。

2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第一子像素还包括覆盖所述第一感光元件和所述第二感光元件的第一滤光片，所述第二子像素还包括覆盖所述第三感光元件和所述第四感光元件的第二滤光片。

3.如权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，M≠0且N＝J＝K＝0，所述M个第一像素以阵列形式规则排列。

4.如权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，M≠0、N≠0且J＝K＝0，所述M个第一像素和所述N个第二像素以阵列形式规则排列。

5.如权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，M＝0、N≠0、J≠0且K＝0，所述N个第二像素和所述J个第三像素以阵列形式规则排列。

6.如权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，M＝N＝0、J＝K≠0，所述J个第三像素和所述K个第四像素以阵列形式规则排列。

7.一种对焦方法，其特征在于，基于权利要求1～6任一项所述的图像传感器实现，所述方法包括：

在光线入射至所述图像传感器时，获取所述图像传感器输出的第一方位信号、第二方位信号、第三方位信号和第四方位信号；

根据所述第一方位信号和所述第二方位信号获取所述光线在所述第一方向上的第一相位信息；

根据所述第三方位信号和所述第四方位信号获取所述光线在所述第二方向上的第二相位信息；

根据所述第一相位信息和所述第二相位信息进行对焦。

8.一种对焦装置，其特征在于，基于权利要求1～6任一项所述的图像传感器实现，所述装置包括：

第一获取模块，用于在光线入射至所述图像传感器时，获取所述图像传感器输出的第一方位信号、第二方位信号、第三方位信号和第四方位信号；

第二获取模块，用于根据所述第一方位信号和所述第二方位信号获取所述光线在所述第一方向上的第一相位信息；

第三获取模块，用于根据所述第三方位信号和所述第四方位信号获取所述光线在所述第二方向上的第二相位信息；

对焦模块，用于根据所述第一相位信息和所述第二相位信息进行对焦。

9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求7所述方法的步骤。

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