[发明专利]输出彩色图像的像素阵列

说明书

本发明公开了一种CMOS图像传感器的像素单元。该输出彩色图像的像素阵列，其可以包括若干个像素，每个像素从上到下依次包括一滤镜、一感光单元，根据滤镜可还原颜色的不同，给每个像素设置具有相应不同曝光性能的感光单元。该输出彩色图像的像素阵列，也可以给一部分像素设置具有一曝光相应性能的感光单元，另外一部分像素设置具有另一曝光相应性能的感光单元。本发明中，通过给像素阵列中不同的像素配置不同类型的感光单元，获得一致的曝光响应曲线，提高像素阵列的动态范围以及避免颜色失真。

技术领域

本发明属于集成电路领域，具体地说，涉及一种输出彩色图像的像素阵列。

背景技术

图像传感器在民用和商业范畴内得到了广泛的应用。目前，图像传感器由CMOS图像传感器（CMOS IMAGE SENSOR，以下简称CIS）和电荷耦合图像传感器（Charge-coupledDevice，以下简称CCD）。CCD与CIS相比来说，功耗较高、集成难度较大，而后者功耗低、易集成且分辨率较高。虽然说，在图像质量方面CCD可能会优于CIS。但是，随着CIS技术的不断提高，一部分CIS的图像质量已经接近于同规格的CCD。

图1为现有技术中CIS的像素阵列的平面示意图。图2为图1中第一行像素的剖视图。如图1和图2所示，该像素阵列为bayer模式，颜色滤镜的排列模式为：RGRGRG…；GBGBGB…；……。每个像素位置上对应的感光二极管PD为同一类型。从图1所示看出，图2中第一行的像素从左到右依次为红色滤镜、绿色滤镜、红色滤镜、绿色滤镜.....；像素阵列从上到下分为三层，上层为滤镜层101，中层为氧化硅材料层102，该氧化硅材料层102中设置有金属层103，下层为硅材料层104，该硅材料层104中设置有感光二极管105。图中示意出了从左到右依次为红色滤镜、绿色滤镜、红色滤镜、绿色滤镜.....；且每一滤镜111与微透镜层106中的微透镜116是一一对应的，一个微透镜116对应一个光通道及一个感光二极管105。微透镜116用于聚集光线，聚焦的光线经过滤镜111经由光通道到达下层的感光二极管105。金属层103即M1～M4之间电连接，用来传递电信号，相邻金属层之间留有光通道。

由上可见，输出彩色图像的CIS一般采用Bayer模式的Color Filter实现颜色还原。虽然有源像素active pixel配置的颜色滤镜有RGB三种颜色，但每个像素使用的感光二极管PD为同一种类型。另外，由于感光二极管PD通常使用主要材料硅Si，其对不同波长的可见光的吸收率不同，使得同一类型的感光二极管PD对于不同波长的曝光响应曲线也不同。因此，输出彩色图像的CIS的动态范围受限于其感光二极管PD对于三元色RGB或CMY各单色光的曝光响应特性，远远低于灰度CIS的动态范围。另外，输出彩色图像CIS像素阵列中RGB三色曝光响应的完全不同，导致输出图像出现大面积的颜色失真。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种输出彩色图像的像素阵列，用以部分或全部克服、部分或全部解决现有技术存在的上述技术问题。

为了部分或全部克服、部分或全部解决上述技术问题，本发明提供了一种输出彩色图像的像素阵列，其包括若干个像素，每个像素从上到下依次包括一滤镜、一感光单元，根据滤镜可还原颜色的不同，给每个像素设置具有相应不同曝光性能的感光单元。

优选地，根据本发明的一实施例，若干个像素基于BAYER模式进行排列，具有同一还原颜色能力的滤镜配置有具有同一曝光性能的感光单元。

优选地，根据本发明的一实施例，不同像素具有同样大小的曝光量。

优选地，根据本发明的一实施例，若干个像素基于RGB三原色或者CMY三原色。

为了部分或全部克服、部分或全部解决上述技术问题，本发明还提供了一种输出彩色图像的像素阵列，其包括若干个像素，每个像素从上到下依次包括一滤镜、一感光单元，若干个像素中，一部分像素设置具有一曝光相应性能的感光单元，另外一部分像素设置具有另一曝光相应性能的感光单元。