图像传感器、相机模组及电子装置的制作方法

本发明涉及成像技术领域，具体涉及一种图像传感器、相机模组及电子装置。

背景技术：

一般地，虹膜识别需要采用专门的虹膜摄像头来获取虹膜图像，因此，导致现有的电子装置除了要设置专门用于拍摄彩色图像的可见光摄像头外，还需要专门设置虹膜摄像头，不仅增加了电子装置的成本，还占用了电子装置的空间。

技术实现要素：

本发明的实施方式提供了一种图像传感器、相机模组及电子装置。

本发明实施方式的图像传感器包括：

感光像素阵列，所述感光像素阵列包括多个感光像素；

覆盖所述感光像素阵列的滤光单元阵列，所述滤光单元阵列包括多个滤光单元，每个所述滤光单元包括红外滤光区及彩色滤光区，所述红外滤光区覆盖的所述感光像素构成虹膜识别像素，所述彩色滤光区覆盖的所述感光像素构成彩色图像像素；和

控制电路，

所述控制电路用于控制所述虹膜识别像素获取虹膜图像信号，及用于控制所述彩色图像像素获取彩色图像信号；或

所述控制电路用于控制所述虹膜识别像素获取虹膜图像信号，及用于控制所述彩色图像像素与所述虹膜识别像素共同获取彩色图像信号。

在某些实施方式中，所述彩色滤光区覆盖的所述感光像素的输出对应为彩色像素值；所述红外滤光区覆盖的所述感光像素的输出对应为红外像素值；

所述控制电路在控制所述彩色图像像素及所述虹膜识别像素共同获取彩色图像信号时，所述控制电路用于将所述彩色像素值减去相邻的所述红外像素值以得到所述彩色图像的各所述彩色图像像素的实际像素值。

在某些实施方式中，所述红外滤光区形成阵列排布。

在某些实施方式中，每个所述滤光单元包括两个所述红外滤光区和两个所述彩色滤光区，每个所述滤光单元中的所述红外滤光区与所述彩色滤光区交替间隔设置。

在某些实施方式中，每个所述滤光单元包括一个所述红外滤光区和两个所述彩色滤光区，每个所述滤光单元中的所述红外滤光区设置在两个所述彩色滤光区之间或一侧。

在某些实施方式中，所述滤光单元阵列为拜耳阵列。

本发明实施方式的相机模组包括：

上述任意一项实施方式所述的图像传感器；和

与所述控制电路连接的图像处理器，所述图像处理器用于处理所述虹膜图像信号以得到虹膜图像，及用于处理所述彩色图像信号以得到彩色图像。

本发明实施方式的电子装置包括：

本体；和

上述实施方式所述的相机模组，所述相机模组设置在所述本体上，所述相机模组还包括镜头模组，所述图像传感器与所述镜头模组相对。

在某些实施方式中，所述电子装置包括与所述相机模组连接的中央处理器及存储器，所述中央处理器用于控制所述存储器存储所述彩色图像或/和所述虹膜图像。

在某些实施方式中，所述电子装置还包括与所述相机模组连接的中央处理器及显示装置，所述中央处理器用于控制所述显示装置显示所述彩色图像或/和所述虹膜图像。

本发明实施方式的电子装置、相机模组及图像传感器的滤光单元包括红外滤光区和彩色滤光区，使进入虹膜识别像素的光主要包括红外光，及进入彩色图像像素的光主要包括可见光，从而图像传感器能够从虹膜识别像素获得虹膜图像信号，及从彩色图像像素获得彩色图像信号，或图像传感器能够从彩色图像像素及虹膜识别像素共同获得彩色图像信号，进而图像传感器既能够实现虹膜图像采集又能够实现彩色图像采集，避免同时需要虹膜图像传感器及彩色图像传感器，不仅降低了电子装置的成本，还为设置其他功能单元腾出了空间。

本发明的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施方式的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明某些实施方式的图像传感器的平面示意图；

图2是本发明某些实施方式的图像传感器的立体结构示意图；

图3是本发明某些实施方式的电子结装置的结构示意图；

图4是本发明某些实施方式的相机模组的剖视图；

图5是本发明某些实施方式的滤光单元阵列的平面示意图；

图6是本发明某些实施方式的滤光单元阵列的平面示意图；和

图7是本发明某些实施方式的滤光单元阵列的平面示意图。

主要元件符号说明：

图像传感器100、感光像素阵列10、感光像素12、虹膜识别像素122、彩色图像像素124、滤光单元阵列20、滤光单元22、滤光块单元221、红外滤光区222、红外滤光子单元2222、彩色滤光区224、彩色滤光子单元2241、绿色滤光子单元2242、蓝色滤光子单元2244、红色滤光子单元2246、控制电路30、电子装置300、相机模组301、图像处理器302、镜头模组303、中央处理器304、存储器305、显示装置306、本体307、基板308。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1及图2，本发明实施方式的图像传感器100包括感光像素阵列10、滤光单元阵列20和控制电路30。感光像素阵列10包括多个感光像素12。滤光单元阵列20覆盖感光像素阵列10。滤光单元阵列20包括多个滤光单元22，每个滤光单元22包括红外滤光区222及彩色滤光区224，红外滤光区222覆盖的感光像素12构成虹膜识别像素122，彩色滤光区224覆盖的感光像素12构成彩色图像像素124。控制电路30用于控制虹膜识别像素122获取虹膜图像信号，控制电路30还用于控制彩色图像像素124获取彩色图像信号；或，控制电路30用于控制虹膜识别像素122获取虹膜图像信号，控制电路30还用于控制彩色图像像素124与虹膜识别像素122共同获取彩色图像信号。

红外滤光区222能够使红外光通过并滤掉其他光(例如，可见光)以使其他光不能通过，虹膜识别像素122能够接收穿过红外滤光区222的红外光并产生虹膜图像信号。彩色滤光区224能够使可见光通过并滤掉其他光(例如，红外光)以使其他光不能通过，彩色图像像素124能够接收穿过彩色滤光区224的可见光并产生彩色图像信号。

本发明实施方式的图像传感器100的滤光单元22包括红外滤光区222和彩色滤光区224，使进入虹膜识别像素122的光主要包括红外光，及进入彩色图像像素124的光主要包括可见光，从而图像传感器100能够从虹膜识别像素122获得虹膜图像信号，及从彩色图像像素124获得彩色图像信号；或图像传感器100能够从彩色图像像素124及虹膜识别像素122共同获得彩色图像信号，进而图像传感器100既能够实现虹膜图像采集又能够实现彩色图像采集，避免同时需要虹膜图像传感器及彩色图像传感器，不仅降低了电子装置300(图3示)的成本，还为设置其他功能单元腾出了空间。

请参阅图3，本发明实施方式的电子装置300包括本体307及相机模组301。相机模组301安装在本体307上。电子装置300包括手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表、智能手环、智能眼镜、智能头盔等中的任意一种。在本发明的具体实施例中，电子装置300为手机。

请参阅图4，相机模组301包括图像传感器100、基板308、图像处理器302及镜头模组303。图像传感器100与镜头模组303设置在基板308上，图像传感器100与镜头模组303相对并能够收容在镜头模组303内。图像传感器100既能够产生虹膜图像信号又能够产生彩色图像信号。图像处理器302用于处理虹膜图像信号以得到虹膜图像，及用于处理彩色图像信号以得到彩色图像。

请参阅图1及图2，本发明实施方式的图像传感器100包括感光像素阵列10、滤光单元阵列20和控制电路30。

感光像素阵列10包括多个感光像素12。

请参阅图2及图5，滤光单元阵列20覆盖感光像素阵列10。滤光单元阵列20包括多个滤光单元22。每个滤光单元22包括两个红外滤光区222及两个彩色滤光区224，每个滤光单元22中的红外滤光区222与彩色滤光区224交替间隔设置。其中，红外滤光区222仅使红外光通过并滤掉其他光(例如，可见光)以使其他光不能通过，红外滤光区222包括多个红外滤光子单元2222。彩色滤光区224仅使可见光通过并滤掉其他光(例如，红外光)以使其他光不能通过。具体地，彩色滤光区224包括多个彩色滤光子单元2241，彩色滤光子单元2241可以是绿色滤光子单元2242、蓝色滤光子单元2244或红色滤光子单元2246中的任意一个。其中，绿色滤光子单元2242仅使绿色光通过并过滤其他光以使其他光不能通过，蓝色滤光子单元2244仅使蓝色光通过并过滤其他光以使其他光不能通过，红色滤光子单元2246仅使红色光通过并过滤其他光以使其他光不能通过。每个红外滤光子单元2222及彩色滤光子单元2241分别覆盖一个感光像素12，也就是说每个红外滤光子单元2222、绿色滤光子单元2242、蓝色滤光子单元2244及红色滤光子单元2246分别覆盖一个感光像素12。

红外滤光区222覆盖的感光像素12构成虹膜识别像素122，彩色滤光区224覆盖的感光像素12构成彩色图像像素124。换句话说，红外滤光区222覆盖的感光像素12被称为虹膜识别像素122，彩色滤光区224覆盖的感光像素12被称为彩色图像像素124。虹膜识别像素122能够接收红外光并产生虹膜图像信号，虹膜图像信号包括红外像素值、红外光的亮度值等。彩色图像像素124能够接收可见光并产生彩色图像信号，彩色图像信号包括彩色像素值、彩色光的亮度值、色彩值等。

本实施方式的每个滤光单元22覆盖2×4个感光像素12，具体地，每个滤光单元22包括2个红外滤光区222和2个彩色滤光区224，而且，红外滤光区222与彩色滤光区224交替间隔设置。其中，每个红外滤光区222包括2×1个彩色滤光子单元2241，每个红外滤光区222包括2×1个红外滤光子单元2222。也就是说，每个滤光单元22包括2×2个阵列分布的彩色滤光子单元2241和2×2个阵列分布的红外滤光子单元2222。同一行中的彩色滤光子单元2241和红外滤光子单元2222交替间隔设置。具体地，滤光单元22的第一行可分别为红色滤光子单元2246、红外滤光子单元2222、绿色滤光子单元2242、红外滤光子单元2222，滤光单元22的第二行可分别为绿色滤光子单元2242、红外滤光子单元2222、蓝色滤光子单元2244、红外滤光子单元2222。

红外滤光区222覆盖的感光像素12构成虹膜识别像素122，也就是说，2×2个红外滤光子单元2222覆盖的2×2个感光像素12为虹膜识别像素122。红外滤光区222覆盖的2×2个感光像素12的输出对应虹膜图像信号。彩色滤光区224覆盖的感光像素12构成彩色图像像素124，也就是说，彩色滤光区224覆盖的2×2个感光像素12为彩色图像像素124。彩色滤光区224覆盖的感光像素12的输出对应彩色图像信号。

控制电路30与感光像素阵列10连接。控制电路30可用于控制虹膜识别像素122获取虹膜图像信号，及用于控制彩色图像像素124获取彩色图像信号。虹膜识别像素122能够接收红外光并产生虹膜图像信号，虹膜图像信号包括红外像素值、红外光的亮度值等。红外滤光区222覆盖的感光像素12的输出对应为红外像素值，也就是说，虹膜识别像素122的输出对应为红外像素值。彩色图像像素124能够接收可见光并产生彩色图像信号，彩色图像信号包括彩色像素值、彩色光的亮度值、色彩值等。彩色滤光区224覆盖的感光像素12的输出对应为彩色像素值，也就是说，彩色图像像素124的输出对应的彩色像素值。

控制电路30还可用于控制虹膜识别像素122获取虹膜图像信号，及用于控制彩色图像像素124与虹膜识别像素122共同获取彩色图像信号。控制电路30在控制彩色图像像素124及虹膜识别像素122共同获取彩色图像时，控制电路30用于将彩色像素值减去相邻的红外像素值以得到彩色图像的各彩色图像像素的实际像素值。

本发明实施方式的电子装置300、相机模组301及图像传感器100的滤光单元阵列20包括红外滤光区222和彩色滤光区224，使进入虹膜识别像素122的光主要包括红外光，及进入彩色图像像素124的光主要包括可见光，从而图像传感器100能够从虹膜识别像素122获得虹膜图像信号，及从彩色图像像素124获得彩色图像信号；或图像传感器100能够从彩色图像像素124及虹膜识别像素122共同获得彩色图像信号，进而图像传感器100既能够实现虹膜图像采集又能够实现彩色图像采集，避免同时需要虹膜图像传感器及彩色图像传感器，不仅降低了电子装置的成本，还为设置其他功能单元腾出了空间。

本发明实施方式的图像传感器100还具有以下有益效果：每个滤光单元22中的红外滤光区222与彩色滤光区224交替间隔设置，也就是红外滤光区222与彩色滤光区224相互靠近，从而便于控制电路30用于将彩色像素值减去相邻的红外像素值得到较准确的彩色图像的各彩色图像像素的实际像素值。

在某些实施方式中，上述实施方式的滤光单元22也可以为，滤光单元22覆盖4×2个感光像素12。具体地，每个滤光单元22包括2个红外滤光区222和2个彩色滤光区224，而且，红外滤光区222与彩色滤光区224交替间隔设置。其中，每个红外滤光区222包括1×2个红外滤光子单元2222，每个彩色滤光区224包括1×2个彩色滤光子单元2241。也就是说，每个滤光单元22包括2×2个阵列分布的彩色滤光子单元2241和2×2个阵列分布的红外滤光子单元2222。同一列中的彩色滤光子单元2241和红外滤光子单元2222交替间隔设置。具体地，滤光单元22的第一列可分别为红色滤光子单元2246、红外滤光子单元2222、绿色滤光子单元2242、红外滤光子单元2222，滤光单元22的第二列可分别为绿色滤光子单元2242、红外滤光子单元2222、蓝色滤光子单元2244、红外滤光子单元2222。

请参阅图6，在某些实施方式中，上述实施方式的滤光单元22的结构可替换为：滤光单元22包括一个红外滤光区222和两个彩色滤光区224，每个滤光单元22中的红外滤光区222设置在两个彩色滤光区224之间或一侧。每个滤光单元22覆盖2×3个感光像素12，具体地，每个滤光单元22包括1个红外滤光区222和2个彩色滤光区224。每个红外滤光区222包括2×1个彩色滤光子单元2241，每个红外滤光区222包括2×1个红外滤光子单元2222。

本实施方式提供的图像传感器100中的每个彩色滤光子单元2241的附近都设置有一个红色滤光子单元2222，由此，每个被彩色滤光子单元2241覆盖的感光像素12的像素值(彩色像素值)都能通过被红外滤光子单元2222覆盖的感光像素12的像素值(红外像素值)进行补偿而得到最终较为准确的实际像素值，提升了成像品质。

具体地，当每个滤光单元22的红外滤光区222设置在两个彩色滤光区224中间时，滤光单元22的第一行可分别为红色滤光子单元2246、红外滤光子单元2222、绿色滤光子单元2242，滤光单元22的第二行可分别为绿色滤光子单元2242、红外滤光子单元2222、蓝色滤光子单元2244。

当每个滤光单元22的红外滤光区222设置在两个彩色滤光区224一侧时，滤光单元22的第一行可分别为红色滤光子单元2246、绿色滤光子单元2242、红外滤光子单元2222，滤光单元22的第二行可分别为绿色滤光子单元2242、蓝色滤光子单元2244、红外滤光子单元2222；或，滤光单元22的第一行可分别为红外滤光子单元2222、红色滤光子单元2246、绿色滤光子单元2242，滤光单元22的第二行可分别为红外滤光子单元2222、绿色滤光子单元2242、蓝色滤光子单元2244。

本实施方式提供的图像传感器100中的每两个彩色滤光子单元2241共用一个红色滤光子单元2222以实现感光像素12的彩色像素值通过红外像素值进行补偿而得到最终较为准确的实际像素值，在提升成像品质的同时节省了像素单元阵列10及滤光单元阵列20的空间。

请参阅图7，在某些实施方式中，滤光单元阵列20为拜耳阵列。滤光单元22可以包括2×2个滤光块单元221。每个滤光块单元221包括2个红外滤光区222和2个彩色滤光区224，而且，红外滤光区222与彩色滤光区224交替间隔设置，每个彩色滤光区224包括2×1个彩色滤光子单元2241，每个红外滤光区222包括2×1个红外滤光子单元2222。

2×2个滤光块单元221呈拜耳阵列。具体地，滤光单元22覆盖4×8个感光像素12，滤光单元22的第一行可分别为红色滤光子单元2246、红外滤光子单元2222、红色滤光子单元2246、红外滤光子单元2222、绿色滤光子单元2242、红外滤光子单元2222、绿色滤光子单元2242、红外滤光子单元2222，滤光单元22的第二行可分别为红色滤光子单元2246、红外滤光子单元2222、红色滤光子单元2246、红外滤光子单元2222、绿色滤光子单元2242、红外滤光子单元2222、绿色滤光子单元2242、红外滤光子单元2222，滤光单元22的第三行可分别为绿色滤光子单元2242、红外滤光子单元2222、绿色滤光子单元2242、红外滤光子单元2222、蓝色滤光子单元2244、红外滤光子单元2222、蓝色滤光子单元2244、红外滤光子单元2222，滤光单元22的第四行可分别为绿色滤光子单元2242、红外滤光子单元2222、绿色滤光子单元2242、红外滤光子单元2222、蓝色滤光子单元2244、红外滤光子单元2222、蓝色滤光子单元2244、红外滤光子单元2222。

请参阅图3，在某些实施方式中，上述实施方式的电子装置300还包括与相机模组301连接的中央处理器304及存储器305。中央处理器304用于控制外存储器305存储彩色图像或/和虹膜图像。如此，图像传感器100采集到的图像信号能够保存到电子装置300的存储器305中。其中，存储器305可以是内置存储器，也可以是外置存储器。

请参阅图3，在某些实施方式中，上述实施方式的电子装置300还包括与相机模组301连接的中央处理器304及显示装置306。中央处理器304用于控制显示装置306显示彩色图像或/和虹膜图像。显示装置306包括oled显示屏及led显示屏。如此，图像传感器100采集到的图像信号能够在显示装置306中显示。

具体地，本发明实施方式可以只满足上述其中一个实施方式或同时满足上述多个实施方式，也就是说，上述一个或多个实施方式组合而成的实施方式也属于本发明实施方式的保护范围。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。