[发明专利]用于减少色彩混叠的彩色滤光器阵列及图像传感器

说明书

技术领域

所揭示的实施例大体上涉及图像传感器，且特定来说(但非排他性地)，涉及结合图像传感器使用以最小化色彩混叠的彩色滤光器阵列图案。

背景技术

图像传感器广泛使用于数字照相机、蜂窝式电话及安全摄像机中，还广泛使用于医疗、汽车及其它应用中。用以制造图像传感器的技术，且尤其是用以制造互补金属氧化物半导体(“CMOS”)图像传感器的技术已经快速地持续发展，且对更高分辨率及更低电力消耗的需求已经促进图像传感器的进一步微型化及集成。

常规CMOS图像传感器使用具有被布置于被称为拜耳(Bayer)图案中的一组原色(例如红、绿及蓝(RGB))的彩色滤光器阵列(CFA)。在一些实施例中，也称为无色、透明或全色像素的清晰的像素可包含于彩色滤光器阵列中以增加图像传感器的灵敏度。包含除RGB彩色滤光器外的透明滤光器的彩色滤光器阵列可被称为RGBC像素图案。

一些RGBC图案增加灵敏度但可遭受色彩混叠。色彩混叠导致错误色彩出现于图像区域中。例如，例如红或蓝的色彩可出现于应为绿的图像的部分中。在色彩混叠的另一实例中，黑或另外的暗背景上记录在个别像素上的小白线将被解释为含有所记录的原色中的每一者的单个像素的线。色彩混叠至少部分归因于RGBC图案内的透明滤光器的对准而发生。具有透明像素的图像传感器更易发生色彩混叠，这是因为透明像素不能产生除光强度之外的其本身的任何色彩信息。

色彩混叠是由于使用具有电荷耦合装置(CCD)图像传感器或CMOS图像传感器的某些彩色滤光器阵列(CFA)图案引起的一般不合意的效果。因此，期望设计使色彩混叠最小化的CFA图案。

发明内容

一方面，本发明提供一种彩色滤光器阵列，其包括：多个平铺最小重复单元，每一最小重复单元包括：一组个别滤光器，其被分组到M行乘N列的阵列中，其中每一组个别滤光器包含具有至少第一、第二、第三及第四光谱光响应的多个个别滤光器；其中如果M等于N，那么每一最小重复单元内的至少两个方向包含具有所有所述光谱光响应的个别滤光器，所述至少两个方向是从由以下各者组成的一组方向中选出：所述最小重复单元的行、列、主对角线及次对角线；且其中如果M不等于N，那么所述最小重复单元内的一或多个N×N或M×M单元中的每一者内的至少两个方向包含具有所有所述光谱光响应的个别滤光器，所述至少两个方向是从由以下各者组成的一组方向中选出：每一N×N或M×M单元的行、列、主对角线及次对角线。

另一方面，本发明提供一种图像传感器，其包括：像素阵列，其包含多个个别像素；彩色滤光器阵列，其定位于所述像素阵列上方且光学耦合到所述像素阵列，所述彩色滤光器阵列包括多个平铺的最小重复单元，每一最小重复单元包括：一组个别滤光器，其被分组到M行乘N列的阵列中，其中每一组个别滤光器包含具有至少第一、第二、第三及第四光谱光响应的多个个别滤光器；其中如果M等于N，那么每一最小重复单元内的至少两个方向包含具有所有所述光谱光响应的个别滤光器，所述至少两个方向是从由以下各者组成的一组方向中选出：所述最小重复单元的行、列、主对角线及次对角线；且其中如果M不等于N，那么所述最小重复单元内的一或多个N×N或M×M单元中的每一者内的至少两个方向包含具有所有所述光谱光响应的个别滤光器，所述至少两个方向是从由以下各者组成的一组方向中选出：每一N×N或M×M单元的行、列、主对角线及次对角线。

附图说明

参考以下图式描述非限制及非详尽实施例，其中贯穿各种视图相似的元件符号指代相似部件，除非另有说明。

图1是包含彩色滤光器阵列的图像传感器的实施例的示意图。

图2A到2B分别是一对前侧照明像素的实施例及一对背侧照明像素的实施例的横截面。

图3A是通过平铺多个最小重复单元(MRU)形成的彩色滤光器阵列(CFA)的实施例的图。

图3B是说明描述最小重复单元及彩色滤光器阵列所使用的术语的一组图。

图4A到4C是最小重复单元的实施例的图。

图5A到5C是最小重复单元的其它实施例的图。

图6A到6C是最小重复单元的其它实施例的图。

图7A到7C是最小重复单元的其它实施例的图。

图8A到8C是最小重复单元的其它实施例的图。

图9到10是矩形最小重复单元的实施例的图。

图11A到11B是通过平铺正方形最小重复单元形成的局部彩色滤光器阵列的实施例的图。