[发明专利]具有双元件彩色滤波器阵列和三信道彩色输出的图像传感器

说明书

【技术领域】

本发明一般涉及图像传感器，且更具体地但非排他地涉及彩色图像传感器。

【背景技术】

彩色图像传感器用在各种应用中，自简单且低廉的移动电话相机及数字相机至复杂且昂贵的医学及科学设备。常规彩色图像传感器包括具有覆盖光敏元件阵列的彩色滤波器阵列(“CFA”)的像素阵列，光敏元件将经滤色的光的强度转换成电信号。

CFA通常包括用于产生三信道彩色输出的三个彩色滤波器元件。通常，使用三原色滤波器来产生三原色信号：红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)信号。因此，像素阵列中的每一像素对三原色中之一敏感，且输出相应色彩信号。举例而言，为了产生R信号，藉由红色滤波器元件来覆盖该像素，为了产生G信号，藉由绿色滤波器元件来覆盖该像素，且为了产生B信号，藉由蓝色滤波器元件来覆盖该像素。因此，使用至少三个不同的彩色滤波器元件。该三个不同的彩色滤波器元件使用三个单独的制造程序来制造整个三色元件CFA。

图1说明使用R像素、G像素及B像素形成的示例拜尔(Bayer)图样CFA 10。CFA 10产生R、G及B信号的三信道彩色输出。CFA 10可具有数百或甚至数千个列及行。拜尔图样CFA使用宏像素(macropixel)组20的重复图样。每一宏像素组20包括四个微像素30：一个R像素、一个B像素及两个G像素。单一宏像素组20产生一R信号、一G信号(将两个G信号组合)及一B信号。每一宏像素组20可被视为由彩色图像传感器产生的彩色图像的最小元素，其中每一宏像素组20对应于输出图像数据中的单一图像像素。换言之，输出图像的分辨率直接对应于宏像素组20的线性密度。由单一宏像素组20的个别微像素30输出的R、G及B信号经组合以形成输出彩色图像数据中的个别彩色图像像素。

R、G及B信号自每一宏像素组20的提取是直接的。R像素产生R信号，G像素产生G信号，且B像素产生B信号。当然，对于相同光强度，G信号大于R或B信号，其仿真人眼对绿光比对红光及蓝光高的敏感度。因此，常规彩色图像传感器具有CFA的滤波器元件中的相异色彩的数目与输出色彩信道的数目之间的一一对应。

【附图说明】

参考以下附图描述本发明的非限制性及非详尽实施例，在以下附图中，除非另有指明，否则贯穿各个视图，相同参考数字指代相同部分。

图1(现有技术)示出常规拜尔图样彩色滤波器阵列(“CFA”)。

图2是示出根据本发明的实施例的彩色成像系统的功能框图，该彩色成像系统包括具有含两个彩色滤波器元件的CFA的像素阵列，但该成像系统能够产生三信道彩色输出。

图3是示出根据本发明的实施例的红色、绿色、蓝色、青色、洋红色及黄色信号的归一化敏感度函数的示意图。

图4是示出根据本发明的实施例的绿色敏感度函数如何为青色敏感度函数与黄色敏感度函数的乘积的示意图。

图5是示出根据本发明的实施例的青色及黄色滤波器元件的敏感度函数的曲线图。

图6A至图6C示出根据本发明的实施例制造使用两种类型的彩色滤波器元件产生图像信号的宏像素组，这些图像信号可经组合以产生三信道彩色输出。

图7A至图7C示出根据本发明的实施例制造使用能够直接输出三个色彩信道的两种彩色滤波器元件的宏像素组。

图8是示出根据本发明的实施例的蓝色敏感度函数如何为青色敏感度函数与洋红色敏感度函数的乘积的示意图。

图9是示出根据本发明的实施例的红色敏感度函数如何为洋红色敏感度函数与黄色敏感度函数的乘积的示意图。

图10是示出根据本发明的实施例的成像系统内两个4T像素的像素电路的电路图。

【具体实施方式】

本文中描述具有双元件彩色滤波器阵列(“CFA”)及三信道彩色输出的图像传感器的装置及其操作及制造方法的实施例。在以下描述中，陈述众多具体细节以提供对各实施例的透彻理解。然而，相关领域技术人员将认识到，本文中所描述的技术可在没有这些具体细节中之一或多者的情况下加以实践或以其它方法、组件、材料等来加以实践。在其它情况下，不详细展示或描述公知结构、材料或操作以避免混淆某些方面。

遍及本说明书对“一个实施例”或“一实施例”的引用是指结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性被包括于本发明至少一个实施例中。因此，在本说明书全文各处的词组“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现未必均指同一实施例。此外，可在一个或多个实施例中以任何合适方式组合特定特征、结构或特性。