[发明专利]高敏感度CMOS图像传感器及其制造方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及图像传感器(image sensor)和监视领域。尤其是，本发明涉及具有高敏感度（sensitivity）的CMOS传感器，以及利用单个摄像装着监视多个目标的系统。

【背景技术】

监视(Surveillance)通常是为了影响、管理、引导或保护的目的对人的行为、活动或其他改变信息进行监视(monitoring)。一般的，监视一词是指通过电子设备（比如CCTV摄像装置）或运动信息（比如各种交通）的侦听在另一个地方观察。

监视对于政府和执法部门维持社会稳定、识别和监视危险、和防止或调查危险是非常有用的。随着在适当位置的精密的监视系统的出现，各种代理商现在拥有前所未有的能力去监视他们的目标的活动。

交通摄像装置(camera)是视频监视技术的一个新的、非常有用的用途。他们在交通信号的顶上，并放置于繁忙的道路或高速的繁忙路口处。他们为进一步研究或观察而记录交通模式，或监控交通或为违反交通规则而开具罚单。

通常看到放置多个摄像装置以监视一个路段。在普通高速上通常有八个前行和后行道(forward and backward lanes)，经常需要使用四个或八个摄像装置，每个摄像装置用来监视一个或多个车道。跨越车道的顶上部结构(overhead structure)除了安装复杂之外，摄像装置和用于控制所述摄像装置的相关支持系统的成本也非常的高。

相应的，需要提出一种交通监视系统，其可以不需要复杂安装就可以投入使用。进一步的，也需要提出一种监视系统，其可以利用单个摄像装置或单个图像传感器监视多个目标。

在视频监视的应用中，使用的图像传感器的特性对于整个监视系统是非常重要的。图像传感器是一个能够将场景（Scene）或光学图像转换成电子信号的装置。目前主要有两种类型的图像传感器，分别为电荷耦合装置（charge-coupled device，简称CCD）图像传感器和互补金属氧化物半导体（complementary metal-oxide-semiconductor，简称CMOS）图像传感器。总的来说，由于CMOS图像传感器制造起来较CCD图像传感器成本更低，因此CCD图像传感器较CMOS图像传感器价格更贵。CMOS图像传感器较CCD图像传感器具有更少的元件，使用更少的电能，提供更快的读出速度。这样，CMOS图像传感器逐渐得到更大的关注。另一个普遍的认识是CCD图像传感器较CMOS传感器对光的变化更为敏感。因此，还需要提供一种能提高CMOS图像传感器的敏感度或灵敏度（sensitivity）的技术。

【发明内容】

本章节总结了现有公开的一些方面，并简单的介绍一些优选实施例。本章节的简化或者省略和在摘要或者标题中的说明一样可能会避开隐藏本章节、摘要和标题的目的。这些简化或者省略并非想要限定现有公开的范围。

总体来说，本发明的目的或解决的技术问题之一在于提供一种图像传感器及其制造方法，在未显著增加每个像素的面积的情况下提高了像素的敏感度。

根据本发明的一个方面，一个像素内的多个子像素并未显著增加所述像素的像素面积。这样，在未增加所述图像传感器的面积的情况下，累积各个子像素的读出信息以增加所述像素的敏感度。根据本发明的另一个方面，一个像素内的子像素上分别涂有滤波器(filter)，每个滤波器对应一个频率范围。这样，CMOS图像传感器的频率响应能够得到显著提高。根据本发明的再一个方面，所述摄像装置的图像传感器具有多个感应区域，每个感应区域可以对一个场景的不同部分或区域进行分别曝光，从而可以对该场景的不同部分或区域进行分别监视。

本发明能够以各种形式来实现，包括装置和系统。根据本发明的一个实施例，本发明为一种图像传感器，其包括一个像素阵列，每个像素包括：N个子像素，其在所述图像传感器运行以感应一个场景时产生N个感应信号；分别与所述N个子像素连接的N个读出电路，其从所述N个子像素中读出N个感应信号，其中所述N个读出电路中的每个连接至所述N个子像素中的一个以从其中读出一个感应信号；和积分器，用于合并所述N个子像素的N个感应信号以产生该像素的最后感应信号。

在一个优选的实施例中，每个子像素的输出电压与其区域相对独立。

在一个优选的实施例中，所述图像传感器还包括有N个防模糊电路，每个防模糊电路用来确保对应的感应信号在所述积分器中与其他感应信号合并前不超过预定阈值。