一种色彩滤镜阵列及图像传感器的制作方法

本实用新型属于图像传感器技术领域，尤其涉及一种色彩滤镜阵列及图像传感器。

背景技术：

随着图像传感器技术的不断发展，人们对图像传感器的分辨率要求越来越高，因此，需要在图像传感器单位面积上集成更多的色彩滤镜像素来提高其分辨率。同时，鉴于成本需求和图像传感器所应用的手机、平板电脑、数码相机等各种智能终端体积的不断减小，需要不断缩小图像传感器上集成的色彩滤镜像素的面积以同时满足减小图像传感器的体积和提高其分辨率的要求。

然而，图像传感器上集成的色彩滤镜像素的面积越小，图像传感器对光线的感应能力也就越弱，导致图像传感器的灵敏度降低。因此，如何在不降低图像传感器分辨率的情况下，最大限度的提高色彩滤镜像素的面积，以提高图像传感器的灵敏度成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种色彩滤镜阵列及图像传感器，可以在不降低图像传感器分辨率的情况下，最大限度的提高色彩滤镜像素的面积，以提高图像传感器的灵敏度。

本实用新型实施例的第一方面提供一种色彩滤镜阵列，包括多个色彩滤镜单元；

所述色彩滤镜单元由第一像素、第二像素、第三像素和第四像素共4个矩形像素组成，所述矩形像素的长边是短边的2倍，所述第一像素和所述第二像素沿所述长边所在的第一方向依次、且以短边对齐的方式紧贴排列，所述第三像素和所述第四像素沿所述第一方向依次、且以短边对齐的方式紧贴排列，所述第一像素和所述第三像素在所述短边所在的第二方向上依次、且以所述短边的长度为交错距离交错紧贴排列；

所述色彩滤镜阵列由在所述第一方向上对齐紧贴排列、且在所述第二方向上以所述长边的长度为交错距离交错紧贴排列的多个所述色彩滤镜单元组成；

所述第一像素的颜色为第一颜色，所述第三像素的颜色为第二颜色，所述第二像素和所述第四像素的颜色为第三颜色；或者所述第一像素和所述第三像素的颜色为第三颜色，所述第二像素的颜色为第一颜色，所述第四像素的颜色为第二颜色；

其中，所述第一颜色、所述第二颜色和所述第三颜色互不相同。

可选的，所述第一方向为水平方向，所述第二方向为垂直方向。

可选的，所述第一方向为垂直方向，所述第二方向为水平方向。

可选的，所述第一像素和所述第四像素在所述短边所在的第二方向上依次、且以所述短边的长度为交错距离交错紧贴排列。

可选的，所述第二像素和所述第三像素在所述短边所在的第二方向上依次、且以所述短边的长度为交错距离交错紧贴排列。

可选的，所述第一颜色为红色、所述第二颜色为蓝色、所述第三颜色为绿色。

可选的，所述第一颜色为蓝色、所述第二颜色为红色、所述第三颜色为绿色。

可选的，所述第一颜色为红色、所述第二颜色为蓝色、所述第三颜色为白色。

可选的，所述第一颜色为蓝色、所述第二颜色为红色、所述第三颜色为白色。

本实用新型实施例的第二方面提供一种图像传感器，其包括上述的色彩滤镜阵列。

本实用新型实施例改变现有的基于拜耳模式排列的色彩滤镜单元中像素的形状和排列方式，将正方形像素替换成长边是短边2倍的矩形像素，将4个所述矩形像素两两排列形成2行相邻的像素并使所述2行相邻的像素交互错开与所述矩形像素的短边边长相同的距离，构成单个色彩滤镜单元。将多个所述色彩滤镜单元在第一方向上对齐紧贴排列，在第二方向上以与所述矩形像素的长边边长相同的距离交错紧贴排列组成色彩滤镜阵列，可以在不降低图像传感器分辨率的情况下，最大限度的提高单位色彩滤镜像素的面积，以提高图像传感器的灵敏度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中基于拜耳模式排列的色彩滤镜单元的结构示意图；

图2是现有技术中由多个图1所示的色彩滤镜单元构成的色彩滤镜阵列的结构示意图；

图3A是本实用新型的一个实施例提供的色彩滤镜单元的结构示意图；

图3B是本实用新型的一个实施例提供的色彩滤镜单元的结构示意图；

图3C是图3A或图3B中单个矩形像素的结构示意图；

图4A是由多个图3A所示的色彩滤镜单元排列组成的色彩滤镜阵列的结构示意图；

图4B是由多个图3B所示的色彩滤镜单元排列组成的色彩滤镜阵列的结构示意图；

图4C是图4A所示的色彩滤镜阵列的一个实施例的结构图；

图5A是本实用新型的一个实施例提供的色彩滤镜单元的结构示意图；

图5B是本实用新型的一个实施例提供的色彩滤镜单元的结构示意图；

图5C是图5A或图5B中单个矩形像素的结构示意图；

图6A是由多个图5A所示的色彩滤镜单元排列组成的色彩滤镜阵列的结构示意图；

图6B是由多个图5B所示的色彩滤镜单元排列组成的色彩滤镜阵列的结构示意图；

图6C是图6B所示的色彩滤镜阵列的一个实施例的结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

如图1所示，现有技术中基于拜耳模式排列的色彩滤镜单元为由一个红色像素、一个蓝色像素和两个绿色像素共三种颜色的四个方形像素排列构成方形阵列，其中，两个绿色像素沿对角线方向间隔设置，该色彩滤镜单元的行像素方向为水平方向。图1中，左图为两个绿色像素沿左对角线间隔设置的情况，右图为两个绿色像素沿右对角线间隔设置的情况。图中R代表红色像素，B代表蓝色像素，G代表绿色像素。

如图2所示，现有技术中由多个图1所示的色彩滤镜单元构成的色彩滤镜阵列的结构为矩形阵列。图2中示例性的示出两个像素个数为6数例的方形阵列，左图中为由多个图1中左图所示的色彩滤镜单元构成的色彩滤镜阵列，右图中为由多个图1中右图所示的色彩滤镜单元构成的色彩滤镜阵列。图中R代表红色像素，B代表蓝色像素，G代表绿色像素。

设定图2中左图或右图所示的色彩滤镜阵列中的单个像素的边长为d，则图2所示的色彩滤镜阵列中的红色像素或蓝色像素的空间分辨率为2d，绿色像素的空间分辨率为d。

在本实用新型所示的各个实施例中，第一颜色、第二颜色和第三颜色分别代表3种不同的颜色，可包括以下多种不同的颜色组合方式：第一颜色为红色、第二颜色为蓝色、第三颜色为绿色；第一颜色为蓝色、第二颜色为红色、第三颜色为绿色；第一颜色为红色、第二颜色为蓝色、第三颜色为白色；第一颜色为蓝色、第二颜色为红色、第三颜色为白色等。

如图3A所示，本实用新型实施例提供的一种色彩滤镜单元由第一像素、第二像素、第三像素和第四像素共4个矩形像素组成，所述矩形像素的长边是短边的2倍，所述第一像素和所述第二像素沿所述长边所在的第一方向依次、且以短边对齐的方式紧贴排列，所述第三像素和所述第四像素沿所述第一方向依次、且以短边对齐的方式紧贴排列，所述第一像素和所述第三像素在所述短边所在的第二方向上依次、且以所述短边的长度为交错距离交错紧贴排列；所述第一像素和所述第四像素在所述第二方向上依次、且以所述短边的长度为交错距离交错紧贴排列；所述第一方向为水平方向，所述第二方向为垂直方向；图中的数字1、2、3、4分别表示第一像素、第二像素、第三像素和第四像素；所述第一像素的颜色为第一颜色，所述第三像素的颜色为第二颜色，所述第二像素和所述第四像素的颜色为第三颜色；或者所述第一像素和所述第三像素的颜色为第三颜色，所述第二像素的颜色为第一颜色，所述第四像素的颜色为第二颜色；其中，所述第一颜色、所述第二颜色和所述第三颜色互不相同。

如图3B所示，本实用新型实施例提供的一种色彩滤镜单元由第一像素、第二像素、第三像素和第四像素共4个矩形像素组成，所述矩形像素的长边是短边的2倍，所述第一像素和所述第二像素沿所述长边所在的第一方向依次、且以短边对齐的方式紧贴排列，所述第三像素和所述第四像素沿所述第一方向依次、且以短边对齐的方式紧贴排列，所述第一像素和所述第三像素在所述短边所在的第二方向上依次、且以所述短边的长度为交错距离交错紧贴排列；所述第二像素和所述第三像素在所述第二方向上依次、且以所述短边的长度为交错距离交错紧贴排列；所述第一方向为水平方向，所述第二方向为垂直方向；图中的数字1、2、3、4分别表示第一像素、第二像素、第三像素和第四像素；所述第一像素的颜色为第一颜色，所述第三像素的颜色为第二颜色，所述第二像素和所述第四像素的颜色为第三颜色；或者所述第一像素和所述第三像素的颜色为第三颜色，所述第二像素的颜色为第一颜色，所述第四像素的颜色为第二颜色；其中，所述第一颜色、所述第二颜色和所述第三颜色互不相同。

在水平方向上，图3A和图3B的区别在于第一像素和第三像素交错排列的方向不同，图3A中第一像素相对于第三像素向右交错，图3B中第一像素相对于第三像素向左交错。

图3C为图3A或图3B中单个矩形像素的示意图，短边的边长为d，长边的边长为2d。

图4A示出了本实用新型实施例中的一种色彩滤镜阵列，由在水平方向上对齐紧贴排列、且在垂直方向上以所述长边的长度为交错距离交错紧贴排列的多个如图3A所述的色彩滤镜单元组成。需要说明的是，图4A仅为本实用新型实施例中一种色彩滤镜阵列的示意图，不对图中包括的色彩滤镜单元的数量做任何限定。

图4B示出了本实用新型实施例中的一种色彩滤镜阵列，由在水平方向上对齐紧贴排列、且在垂直方向上以所述长边的长度为交错距离交错紧贴排列的多个如图3B所述的色彩滤镜单元组成。需要说明的是，图4B仅为本实用新型实施例中一种色彩滤镜阵列的示意图，不对图中包括的色彩滤镜单元的数量做任何限定。

图4C为图4A中第一像素的颜色为第一颜色，第三像素的颜色为第二颜色，第二像素和第四像素的颜色为第三颜色，且第一颜色为红色、第二颜色为蓝色、第三颜色为绿色的一个实施例，图中R代表红色像素，B代表蓝色像素，G代表绿色像素。从图4C中可见，红色像素的空间分辨率是2d，蓝色像素的空间分辨率是2d，绿色像素的空间分辨率是d，各色像素的空间分辨率与如图2所示的传统的基于拜耳模式的色彩滤镜阵列相同；而图4C中每个像素的面积是2d²，是图2中每个像素的面积d²的2倍，因此，本实用新型实施例可以在不降低图像传感器分辨率的情况下，最大限度的提高色彩滤镜像素的面积，以提高图像传感器的灵敏度。以此类推，在将图4A更换成图4B；将第一像素和第三像素的颜色更换成第三颜色，第二像素的颜色更换成第一颜色，第四像素的颜色更换成第二颜色；将第一颜色更换成蓝色，将第二颜色更换成红色；将第三颜色更换成白色等各种实施例中可以获得同样的结论。

如图5A所示，本实用新型实施例提供的一种色彩滤镜单元由第一像素、第二像素、第三像素和第四像素共4个矩形像素组成，所述矩形像素的长边是短边的2倍，所述第一像素和所述第二像素沿所述长边所在的第一方向依次、且以短边对齐的方式紧贴排列，所述第三像素和所述第四像素沿所述第一方向依次、且以短边对齐的方式紧贴排列，所述第一像素和所述第三像素在所述短边所在的第二方向上依次、且以所述短边的长度为交错距离交错紧贴排列；所述第一像素和所述第四像素在所述第二方向上依次、且以所述短边的长度为交错距离交错紧贴排列；所述第一方向为垂直方向，所述第二方向为水平方向；图中的数字1、2、3、4分别表示第一像素、第二像素、第三像素和第四像素；所述第一像素的颜色为第一颜色，所述第三像素的颜色为第二颜色，所述第二像素和所述第四像素的颜色为第三颜色；或者所述第一像素和所述第三像素的颜色为第三颜色，所述第二像素的颜色为第一颜色，所述第四像素的颜色为第二颜色；其中，所述第一颜色、所述第二颜色和所述第三颜色互不相同。

如图5B所示，本实用新型实施例提供的一种色彩滤镜单元由第一像素、第二像素、第三像素和第四像素共4个矩形像素组成，所述矩形像素的长边是短边的2倍，所述第一像素和所述第二像素沿所述长边所在的第一方向依次、且以短边对齐的方式紧贴排列，所述第三像素和所述第四像素沿所述第一方向依次、且以短边对齐的方式紧贴排列，所述第一像素和所述第三像素在所述短边所在的第二方向上依次、且以所述短边的长度为交错距离交错紧贴排列；所述第二像素和所述第三像素在所述第二方向上依次、且以所述短边的长度为交错距离交错紧贴排列；所述第一方向为垂直方向，所述第二方向为水平方向；图中的数字1、2、3、4分别表示第一像素、第二像素、第三像素和第四像素；所述第一像素的颜色为第一颜色，所述第三像素的颜色为第二颜色，所述第二像素和所述第四像素的颜色为第三颜色；或者所述第一像素和所述第三像素的颜色为第三颜色，所述第二像素的颜色为第一颜色，所述第四像素的颜色为第二颜色；其中，所述第一颜色、所述第二颜色和所述第三颜色互不相同。

在垂直方向上，图5A和图5B的区别在于第一像素和第三像素交错排列的方向不同，图5A中第一像素相对于第三像素向下交错，图5B中第一像素相对于第三像素向上交错。

图5C为图5A或图5B中单个矩形像素的示意图，短边的边长为d，长边的边长为2d。

图6A示出了本实用新型实施例中的一种色彩滤镜阵列，由在垂直方向上对齐紧贴排列、且在水平方向上以所述长边的长度为交错距离交错紧贴排列的多个如图5A所述的色彩滤镜单元组成。需要说明的是，图6A仅为本实用新型实施例中一种色彩滤镜阵列的示意图，不对图中包括的色彩滤镜单元的数量做任何限定。

图6B示出了本实用新型实施例中的一种色彩滤镜阵列，由在垂直方向上对齐紧贴排列、且在水平方向上以所述长边的长度为交错距离交错紧贴排列的多个如图5B所述的色彩滤镜单元组成。需要说明的是，图6B仅为本实用新型实施例中一种色彩滤镜阵列的示意图，不对图中包括的色彩滤镜单元的数量做任何限定。

图6C为图6B中第一像素和第三像素的颜色为第三颜色，第二像素的颜色为第一颜色，第四像素的颜色为第二颜色，且第一颜色为蓝色、第二颜色为红色、第三颜色为绿色的一个实施例，图中R代表红色像素，B代表蓝色像素，G代表绿色像素。从图6C中可见，红色像素的空间分辨率是2d，蓝色像素的空间分辨率是2d，绿色像素的空间分辨率是d，各色像素的空间分辨率与如图2所示的传统的基于拜耳模式的色彩滤镜阵列相同；而图6C中每个像素的面积是2d²，是图2中每个像素的面积d²的2倍，因此，本实用新型实施例可以在不降低图像传感器分辨率的情况下，最大限度的提高色彩滤镜像素的面积，以提高图像传感器的灵敏度。以此类推，在将图6B更换成图6A；将第一像素的颜色更换成第一颜色，第三像素的颜色更换成第二颜色，第二像素和第四像素的颜色更换成第四颜色；将第一颜色更换成红色，将第二颜色更换成蓝色；将第三颜色更换成白色等各种实施例中可以获得同样的结论。

本说明书仅列出第一方向为水平方向，第二方向为垂直方向或者第一方向为垂直方向，第二方向为水平方向的具体实施例，而实际上所述第一方向和所述第二方向可以为平面上相互垂直的任意方向。

与现有技术中的色彩滤镜阵列的参数进行比较可知，在像素分辨率相同的情况下，本实用新型实施例所提供的色彩滤镜阵列中单个像素的面积更大，即可以实现在保证空间分辨率不变的情况下，提高单位色彩滤镜像素的面积。

在具体应用中，本实用新型实施例所提供的色彩滤镜阵列可以按照实际需要裁剪成任意形状，只要不改变其像素的周期性排列规则即可。

本实用新型实施例还提供一种图像传感器，包括上述任意的色彩滤镜阵列。可以在不降低图像传感器分辨率的情况下，最大限度的提高单位色彩滤镜像素的面积，从而提高图像传感器的灵敏度。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。