[发明专利]图像传感器和成像装置

说明书

一种用于获得对象的图像的图像传感器包括：在衬底上形成的光敏区(104)的阵列(102)，其中每个光敏区(104)是该衬底内的连续区域；干扰滤波器(106)的阵列，其中每个干扰滤波器(106)被配置成选择性地传送波长带，其中干扰滤波器(106)的阵列被单片集成到光敏区(104)的阵列(102)上；并且其中多个干扰滤波器(106a‑d)与单个光敏区(104a)相关联，其中多个干扰滤波器(106a‑d)中的每个干扰滤波器(106a‑d)被配置成选择性地将唯一波长带传送给光敏区(104a)，并且多个干扰滤波器(106a‑d)中的每个干扰滤波器(106a‑d)与该光敏区(104a)的唯一部分相关联。

技术领域

本发明的概念涉及用于获取对象的图像的图像传感器。具体地，本发明的概念涉及获取包括光谱信息的图像。

背景技术

在许多应用中，期望获取对象的光谱图像。光谱成像意味着对象的图像的光谱内容被提取并且与波长的多个窄范围有关的入射电磁辐射被检测。光谱成像例如可被用于成像对象的分析，诸如用于具有特定光谱概况的物质是否存在于对象中的确定。

术语多个光谱成像和高光谱成像经常被使用。这些术语不具有确立的定义，但是通常多光谱成像指使用多个分立的波长带的光谱成像，而高光谱成像指在连续的光谱范围上对窄光谱波长带成像。高光谱成像还可通常使用比在多光谱成像中所使用的更大数量的光谱带。

随着半导体制造的进展，现在可能生产基于互补金属氧化物半导体(CMOS)技术的图像传感器，其中包括光敏感区阵列的衬底与滤波器集成用以选择性地将光传送给光敏区。

所集成的滤波器可限定与不同的光敏区相关联的不同的波长带。例如，光谱带可与光敏区的不同行相关联，从而当执行行扫描时，可以获得高光谱和空间分辨率的图像。替换地，波长带的镶嵌结构可被安排在对光敏区的阵列上，从而一组光敏区与多个滤波器相关联并且可共同获得对象的一部分的光谱信息。具有滤波器的镶嵌结构的图像传感器可被用于在单个曝光(快照)中获得具有光谱分辨率的图像。然而，图像的空间分辨率将被限定在与多个滤波器相关联的该组光敏区的组合大小。同样，可使用用于获得具有光谱分辨率的图像的图像传感器的其它设置。

限定由光敏区检测到的波长的滤波器可限定中心波长以及围绕中心波长的带宽，该中心波长和带宽将被传送给与滤波器相关联的光敏区。所传送光的带宽可通过半最大值全宽度(FWHM)来定义，即一个波长范围内，针对中心波长的所传送光的最大强度的至少有一半的强度将被传送给光敏区的波长范围。

然而，波长可取决于滤波器中使用的材料，从而FWHM值对于较长的波长可能更大。这意味着波长的选择性检测对于较长的波长可能不那么好。在一些应用中，可能期望滤波器对于要由图像传感器检测的所有波长提供了类似的波长。因此，可能期望图像传感器可以灵活方式被配置成用于限定传送给图像传感器的光敏区的光的特性。

发明内容

本发明的概念的目标是提供图像传感器，该图像传感器可被灵活且可变地设计以便提供传送给光敏区的光的期望特性。

本发明的这些和其他目的至少部分地由独立权利要求中限定的本发明来满足。在从属权利要求中展示了优选实施例。

根据本发明的概念的第一方面，提供了一种用于获得对象的图像的图像传感器，所述图像传感器包括：在衬底上形成的光敏区阵列，其中每个光敏区是衬底内的连续区域并且其中每个光敏区被配置成检测入射光；干扰滤波器阵列，其中每个干扰滤波器被配置成选择性地传送波长带，其中干扰滤波器阵列被单片集成在光敏区阵列上；并且其中多个干扰滤波器与单个光敏区相关联，其中多个干扰滤波器中的每个干扰滤波器被配置成选择性地将唯一波长带传送给光敏区并且多个干扰滤波器中的每个干扰滤波器与光敏区的唯一部分相关联。

由于本发明，与单个像素或光敏区相关联的单个滤波器的惯例被舍弃。这允许灵活和可变的涉及被传送给单个光敏区的光的特性。