[实用新型]彩色图像传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及图像成像技术领域，特别涉及一种彩色图像传感器。

背景技术

可以获取彩色图像的图像传感器通常从外到内依次包括透镜、彩色滤光单元和感光单元，外部的光线经透镜到达彩色滤光单元，再到达感光单元，其中，彩色滤光单元上通常设有红色(R)滤光单元、绿色(G)滤光单元和蓝色(B)滤光单元。人眼一般能够感知到的电磁波的波长在400～760nm，这部分频谱范围内的光属于可见光，但现有的彩色图像传感器中的红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元均可透过不可见光，具体的，现有的红色滤光单元、绿色滤光单元、蓝色滤光单元对不同电磁波的透过率曲线见图1中的曲线3、曲线2、曲线1所示，横坐标代表波长，单位为nm，纵坐标代表光透过率，单位为％。由图1可以看出，在可见光范围内均有红色、绿色和蓝色，红色、绿色、蓝色在不可见光范围内也有超过760nm的近红外光谱，只是通常人们能感知到的红色、绿色和蓝色是在可见光范围内的红色、绿色和蓝色。在白天，利用现有的彩色滤光单元可以获取到彩色图像。但是在极微弱光环境下，由于红色、绿色和蓝色光子相对减少，当R、G、B光子数少于图像传感器的灵敏度阈值时，现有的彩色图像传感器将无法获取到彩色图像。

公开号为CN202815393U的中国实用新型专利公开了一种图像采集设备及其滤光片装置和滤光片切换装置，包括红外截止滤光片、全通滤光片、偏正光滤光片、滤光片窗口、驱动机构和移动滑轨，移动滑轨承载红外截止滤光片、全通滤光片和偏正光滤光片，驱动机构与移动滑轨连接，驱动移动滑轨移动，使得承载在移动滑轨上的红外截止滤光片、全通滤光片或者偏正光滤光片移动到滤光片窗口位置处，切换到滤光片窗口位置的滤光片为当前摄像机采集图像时使用的滤光片类型。在透镜、彩色滤光单元和感光单元的基础上增加了红外截止滤光片、全通滤光片或者偏正光滤光片，使用时，当光源强度大于光源上限值，使用偏正光滤光片，当光源强度小于光源下限值，使用全通滤光片，当光源强度处于光源下限值与光源上限值之间，使用红外截止滤光片，根据光源情况自动进行不同滤光片的切换，降低了图像采集设备发生过曝的几率，虽然可以保持图像较好的色彩饱和度，但是结构较为复杂，成本较高，而且在极微弱光情况下，由于切换成全通滤光片，因此无法实现彩色成像；另外，当使用红外截止滤光片时可以得到接近于人眼看到的红色值、绿色值和蓝色值，因为将红外频谱范围内的光子过滤掉了，当不使用红外截止滤光片时，得到的红色值、绿色值和蓝色值是包含可见光和红外两个频谱范围内的红色值、绿色值和蓝色值，彩色图像不真实。

公开号为CN104735427B的中国实用新型专利公开了一种图像传感器，保留了现有的拜耳格式的可见光感光单元，在边缘区域增加了红外感光单元，不需要额外使用红外截止滤光片，只需要一片可见光和红外光都可以通过的双通滤光片来使白天的颜色准确性更好，增加夜间亮度。在该专利中引入了红外感光单元，红外光属于不可见光，近红外(NIR)滤光单元对不同电磁波的反射率曲线见图2所示，该专利将红外感光单元设置在可见光感光单元的边缘区域，虽然可以增加白天颜色的准确性，增加夜晚的亮度，但是由于红外线感光单元本身分布区域较小，距离又较远，透光性不高，因此对白天颜色的准确性提高有限，仅能增加可见光感光单元边缘区域的亮度，对夜晚图像的亮度增加有限，而且IR感光单元分布在边缘区域，只能感光而无法成像，所以在极微弱光情况下无法实现彩色成像。

另外，现有的彩色图像传感器中，为了获取极微弱光情况下的图像，需要采用W滤光片，即全通滤光单元，将近红外光(NIR)也收入感光单元中。例如，公开号为CN105340079A的PCT进入中国的实用新型专利公开了一种背面照射型图像传感器、成像装置和电子设备，该专利的说明书图9中在彩色滤光单元中还设置有白色(W)滤光片的图像传感器，这样可以增大彩色滤光单元的透光率，提高彩色滤光单元的灵敏度，白色滤光片的比例越高，图像传感器的灵敏度越高，但是该种类型的图像传感器也仅能在白天获得彩色图像，在极微弱光情况下，虽然白色(W)滤光片能感知近红外光(NIR)，具有一定的微弱光探测灵敏度，但是此感光单元不仅感应可见光，而且感应近红外光，所以不能还原出色彩数值，因此也无法实现极微弱光的彩色成像。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种彩色图像传感器，使不需要切换滤光片，就可在白天获取到彩色图像，在极微弱光的环境也能获取到彩色图像。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：