[发明专利]彩色滤波器传感器

说明书

创新包含感测装置，所述感测装置具有：包括多个传感器的传感器阵列，各传感器具有长度尺寸及宽度尺寸且经配置以产生响应于入射于所述传感器上的辐射的信号；及包括多个滤波器的滤波器阵列，所述滤波器阵列经安置以在光入射于所述传感器阵列上之前对所述光进行滤波，所述滤波器阵列相对于所述传感器阵列布置，因此所述多个传感器中的每一者接收经由至少一个对应滤波器传播的辐射。各滤波器具有长度尺寸及宽度尺寸，且滤波器的所述长度尺寸与对应传感器的所述长度尺寸的比率、滤波器的所述宽度尺寸与对应传感器的所述宽度尺寸的比率或其二者为大于1的非整数。

技术领域

本申请案大体上涉及用于数字成像的彩色滤波器阵列(CFA)。

背景技术

包含互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器及电荷耦合装置(CCD)的图像传感器可用于数字成像应用中以捕获场景。图像传感器包含传感器阵列。阵列中的各传感器包含用于输出具有与接触感光元件的入射光或辐射的强度成比例的量值的信号的至少一感光元件。当暴露于从场景反射或发射的入射光时，阵列中的各传感器输出具有对应于场景中的一个点处的光的强度的量值的信号。从各感光元件输出的信号可经处理以形成表示所捕获场景的图像。

为捕获彩色图像，感光元件应能够单独地检测与不同颜色相关联的光波长。举例来说，传感器可经设计以检测第一色彩、第二色彩及第三色彩(例如，红色波长，绿色波长及蓝色波长)。为实现此设计，可用单色滤波器(例如，红色滤波器、绿色滤波器或蓝色滤波器)覆盖传感器阵列中的各传感器。单色滤波器可经布置为图案以在传感器阵列上形成彩色滤波器阵列(CFA)，使得CFA中的各单独滤波器与阵列中的一个单独传感器对准。因此，阵列中的各传感器可检测对应于与其对准的滤波器的光的单个色彩。

CFA图案的一个实例为拜耳(Bayer)CFA，其中阵列部分由交替的红色及绿色滤波器与交替的蓝色及绿色滤波器的行组成。每一彩色滤波器对应于底层传感器阵列中的一个传感器。在拜耳CFA中，一半的彩色滤波器为绿色滤波器，四分之一的彩色滤波器为蓝色滤波器，且四分之一的彩色滤波器为红色滤波器。使用分别是红色滤波器和蓝色滤波器的两倍数目的绿色滤波器模仿人眼的与看见红光及蓝光相比看见绿光的更大能力。在一些布置中，拜耳CFA中的各传感器对与在阵列中以水平及垂直布置安置的其最接近相邻者色彩不同的光敏感。举例来说，各绿色滤波器的最接近相邻者为红色滤波器及蓝色滤波器，各红色滤波器的最接近相邻者为绿色滤波器，及各蓝色滤波器的最接近相邻者为绿色滤波器。因为各滤波器的最接近相邻者具有与其不同的色彩指定，所以各滤波器仅上覆于一个对应传感器。

彩色滤波器材料由染料或更常见的颜料组成以定义彩色滤波器的光谱。各彩色滤波器的大小以(例如)1:1的比率对应于传感器的大小。然而，在实现此程度的空间分辨率方面的制造困难及物理局限性对于小于1.1μm分辨率的传感器来说已变得不切实际。当前，技术趋势要求较高图像分辨率，且因此要求较小传感器大小；然而，技术无法可靠地减少色素沉着及对大小低于1.1μm的彩色滤波器进行着色。将滤波器元件与其对应传感器对准也为较困难的。因此，使用CFA的新的方法可改进使用亚微米大小的彩色图像传感器的实施方案。

发明内容

本发明的系统、方法及装置各自具有若干方面，所述方面中的单一方面并不仅仅负责其合乎需要的属性。在不限制如由以下权利要求书所表达的本发明的范围的情况下，现将简洁地论述一些特征。在考虑此论述之后，且尤其在阅读标题为“实施方式”的部分之后，将理解本发明的特征如何提供优势。

一个创新包含感测装置，其包含：包括多个传感器的传感器阵列，各传感器具有长度尺寸及宽度尺寸且经配置以产生响应于入射于传感器上的辐射的信号；及包括多个滤波器的滤波器阵列，所述滤波器阵列经安置以在光入射于传感器阵列上之前对所述光进行滤波，滤波器阵列相对于传感器阵列经布置，因此多个传感器中的每一者接收经由至少一个对应滤波器传播的辐射，各滤波器具有长度尺寸及宽度尺寸，其中滤波器的长度尺寸与对应传感器的长度尺寸的比率、滤波器的宽度尺寸与对应传感器的宽度尺寸的比率或其二者为大于1的非整数。