[实用新型]图像传感器

说明书

本实用新型涉及图像传感器。高动态范围图像传感器可包括多个像素组。除了未衰减像素之外，一个或多个像素组还可包括衰减像素。未衰减像素可包括光敏区域、滤色器元件和第一尺寸的微透镜。每个衰减像素可包括光敏区域、滤色器元件、中性密度滤光器和小于第一尺寸的第二尺寸的微透镜。用于给定像素组中的每个像素的滤色器元件可以是相同的颜色。中性密度滤光器可使衰减像素的光衰减，从而增大图像传感器的动态范围。不同尺寸的微透镜可将光从衰减像素重定向为朝向未衰减像素，从而进一步增大动态范围。

技术领域

本实用新型整体涉及成像设备，具体涉及图像传感器，并且更具体地，涉及具有中性密度滤光器的高动态范围图像传感器。

背景技术

图像传感器常常在电子设备诸如移动电话、相机和计算机中用来捕获图像。在典型布置结构中，图像传感器包括被布置成像素行和像素列的图像像素阵列。可将电路耦接到每个像素列以从图像像素读出图像信号。典型图像像素包含用于响应于入射光而生成电荷的光电二极管。图像像素还可包括用于存储在光电二极管中生成的电荷的电荷存储区。图像传感器可使用全局快门方案或卷帘快门方案进行操作。

一些常规图像传感器或许能够在高动态范围(HDR)模式下工作。可在图像传感器中通过为交替的像素行分配不同的积分时间来实现HDR操作。然而，常规HDR图像传感器有时可经历低于所需分辨率、低于所需灵敏度、高于所需噪声水平以及低于所需量子效率。

因此，希望能够提供在图像传感器中改善的高动态范围操作。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种具有中性密度滤光器的高动态范围图像传感器。

根据第一方面，提供一种的图像传感器，包括像素组，所述像素组包括：衰减像素；未衰减像素；给定颜色的滤色材料，所述给定颜色的滤色材料覆盖所述衰减像素和所述未衰减像素两者；中性密度滤光器，所述中性密度滤光器覆盖所述衰减像素但不覆盖所述未衰减像素；和微透镜，所述微透镜覆盖所述衰减像素的至少一部分和所述未衰减像素。

根据第二方面，提供一种图像传感器，包括像素组，所述像素组包括：至少一个第一类型的像素，其中每个所述第一类型的像素包括光敏区域、滤色器元件和第一尺寸的微透镜；和至少一个第二类型的像素，其中每个所述第二类型的像素包括光敏区域、滤色器元件、中性密度滤光器和小于所述第一尺寸的第二尺寸的微透镜。

根据第三方面，提供一种图像传感器，所述图像传感器包括：第一光敏区域；第二光敏区域；给定颜色的滤色器材料，所述给定颜色的滤色器材料与所述第一光敏区域和所述第二光敏区域两者重叠；灰色滤光器材料，所述灰色滤光器材料与所述第二光敏区域重叠，其中所述第一光敏区域不被所述灰色滤光器材料重叠；第一微透镜，所述第一微透镜与所述第一光敏区域重叠；和第二微透镜，所述第二微透镜与所述第二光敏区域重叠并且小于所述第一微透镜。

本实用新型提供的图像传感器，能够在高动态范围内操作。

附图说明

图1是根据一个实施方案的具有图像传感器的示例性电子设备的示意图。

图2是根据一个实施方案的用于读出图像传感器中的图像信号的示例性像素阵列以及相关联的读出电路的示意图。

图3是根据一个实施方案的具有包括衰减像素的像素组的示例性图像传感器的顶视图。

图4A、图4B、图4C、图4D是根据一个实施方案的图像传感器的横截面侧视图，示出了用于形成具有衰减像素的图像传感器的示例性方法。

图5是根据一个实施方案的具有滤色器元件和比滤色器元件厚的中性密度滤光器的示例性图像传感器的横截面侧视图。

图6是根据一个实施方案的具有由两个平面化层覆盖的中性密度滤光器和滤色器元件的示例性图像传感器的横截面侧视图。