[发明专利]具有可调滤色镜的彩色图像传感器

说明书

技术领域

本发明总的来说涉及图像传感器，更为具体地说，涉及具有浮动栅极设备的可调彩色图像传感器结构。

背景技术

当前，广泛使用基于半导体的图像传感器，特别是在数字相机中。这些相机作为单机设备，或者集成在其它多用电气设备中而存在，该其它多用电气设备如移动电话或个人数字助理(PDA)。

市场继续推动改进图像捕获。这些改进不仅包括捕获图像的质量，例如改进的色彩精度及解析度，还包括最低的可能成本和最小的尺寸。

使用基于半导体的图像传感器在相机中捕获色彩信息的一般方法是使用交替的红、绿及蓝色像素的马赛克，例如bayer图形。通过由例如聚酰亚胺的材料制成的相应的红、绿、或蓝色光滤膜过滤接近到达像素的光。然而，该方法引发了多个问题。首先，现有的RGB滤光器非常削弱光。通常，绿光和红光滤光器具有低于40％的透射率，蓝光滤光器具有低于25％的透射率。该透射的光中的减少导致了传感器阵列的灵敏度的显著降低。其次，通常使用的膜滤光器具有相当的频谱交迭。例如，红光滤光器允许某些绿光通过，绿光滤光器允许某些红光及蓝光通过，蓝光滤光器允许某些绿光和红光通过。这使得难以确定图像的实际颜色。第三，通常使用例如bayer图形的像素的马赛克来确定颜色，降低了给定阵列的可能的空间解析度。恶化的量取决于光照条件，但对于高解析度系统可接近75％。例如，在100lp/mm上具有0.7模块传输功能(MTF)值的镜头仅可为具有bayer马赛克半导体图像传感器的模块在25lp/mm提供0.7MTF。

另一已知的捕获色彩信息的方法包括Foveon传感器。通过该Foveon设计，通过选择吸收通过传感器半导体衬底的光来实现色彩过滤。类似于使用彩色膜的系统，Foveon类型的系统在不同的彩色传感器间仍有相当的彩色频谱交迭，因此该系统难以确定真实的色彩。例如，来自蓝色传感器的信号在阳光条件下具有大约35％的绿光成分和10％的红光成分。由于在不同的光照条件下，例如办公室光与日光，来自每种色彩的成分会变换，这一问题则进一步加剧。

公开号为2005/0099373A1的美国专利申请中公开了一种可应用于成像器的用于色彩过滤的另一已知方法。该方法使用现有的被动色彩，其包括至少四个胆甾型滤光器以及三个液晶开关及相关的减速器层的圆型极化选择性反射带。由于该滤光器仅以该极化光工作，因而其不适合用于户外及大多数的室内摄影中使用的相机，因为日光及大多数人造光源产生非极化光。

因而，期望提供一种新的彩色图像传感器系统。该系统使用液晶显示(LCD)滤光器的可调堆栈，该液晶显示滤光器用于向传感器阵列传递光的不同颜色的序列。该系统还使用优化来存储连续光信息的传感器阵列。此外，通过随后本公开的详细说明及附加的权利要求，结合附图及背景，本发明的其它可期望的特征及特点将变得明显。

附图说明

下文结合以下的附图描述本公开，其中同一数字表示相同的元件，及

图1是图像获取电路的示例性实施例的系统结构图；

图2是第一示例性实施例使用的色彩可调滤光器的示意性片段局部正视图；

图3是第二示例性实施例使用的色彩可调滤光器的示意性片段局部正视图；

图4是改进的像素结构的示例性实施例的示例性示意图；

图5用于图4像素结构的示例性操作方法的时序图；

图6是单片衬底中用于图2的像素结构部件的示例性平面设计；及

图7和8示例了具有采用图1所示的像素获取电路的相机的示例性移动电话。

发明内容

以下详细说明仅是本质的示例，不期望限制本发明或应用及本公开的使用。此外，不期望受到前述背景或以下详细说明所体现的任何原理的限制。

图1示例了一图形获取系统，通常如20所示，其使用包括多个像素电路24的图像传感器阵列22。如图所示，像素电路24被以多个行和列布置为阵列22。如果希望，像素电路24的每一行可独立寻址，且可同时读取来自激活的行的输出信号。

来自图像源的电磁辐射26被通过镜头28及阵列覆盖30引导到单个像素电路24的感光部件上。后面描述了阵列覆盖30的两个不同的实施例。在这两种情况中，阵列用于向传递给传感器阵列22的光提供变换光滤光器的时间序列。同样，在这两种情况中，可利用胆甾型液晶滤光器。胆甾型液晶滤光器能够比更通常使用的膜型滤色镜具有更好的光透射性及更精确的色彩滤波。