图像传感器和监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像成像技术领域，特别涉及一种图像传感器和监控系统。
【背景技术】
[0002]人眼的感光光谱范围为380nm?780nm的可见光谱，而对红外波段光谱则无法觉察。CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor,互补金属氧化物半导体)图像传感器的感知光谱的范围比人眼要宽，硅基材料对940nm的红外线还可以有较好的感光。在某些应用(如安防监控应用)中，为了使CMOS图像传感器拍摄到较清晰的图像，同时又不想改变人眼观察效果，以免引起警觉，通常会采用红外光灯进行补光。
[0003]当环境中同时存在可见光与红外光时(如在阳光下)，某些材质的黑色物体对可见光谱完全吸收，但对红外光则会部分反射，对于此类材质的物体，人眼所看到的是黑色，而CMOS图像传感器由于可同时感知可见光和红外光，其成像的颜色并非黑色，而是红紫色。即CMOS图像传感器所拍摄出来的图像颜色与人眼观察所获得的图像颜色会不一致。在某些应用(如安防监控应用)中，一般会要求:当人眼可以清晰观察时(如白天)，机器设备所拍摄的图像颜色要忠实于人眼；若人眼无法清晰地观察时(如晚上)，机器设备可提供真实的颜色或者是黑白图像。为了解决这一问题，相关技术中的做法是在CMOS图像传感器的感光通路上,CMOS图像传感器感光之前,增加红外线截止滤片(IR filter),如图1 (a)所示,该滤片仅允许可见光通过而将红外光滤除，红外线截止滤片的光谱特性如图1 (b)所示。
[0004]其中，该红外截止滤片可以是固定的，也可以是可移动的。但是这将导致以下问题:(I)若该红外截止滤片是固定的，该红外截止滤片使CMOS图像传感器仅能接收到可见光波段的光，从而得到与人眼一致的图像颜色，但是在晚上却不能通过红外灯来进行补光，从而导致CMOS图像传感器拍摄的图像不清晰；(2)若该红外截止滤片是可移动的，在白天光通路上有红外截止滤片，可滤除红外光，从而获得与人眼观察的颜色一致的图片，而在夜晚使用红外补光灯补光时，则移除滤片，允许红外光透过，获得清晰的夜晚图片，那么该红外线截止滤片需要使用机械运动结构，进行滤片的控制、移动，方案成本高、结构复杂，且机械结构可靠性较差，容易损坏，若需要长期在高、低温环境中使用，则无法可靠、稳定地长期正常工作。
【发明内容】
[0005]本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术缺陷之一。
[0006]为此，本发明的第一个目的在于提出一种图像传感器。该图像传感器，当环境中同时存在可见光与红外光时(如在阳光下)，拍摄的图像的色彩与人眼观察到的色彩一致；在可见光较弱而红外光较强的环境下(如夜晚使用补光灯进行补光时)，可拍摄出清晰的黑白图像，应用范围广，且方便、可靠。
[0007]本发明的第二个目的在于提出一种监控系统。
[0008]本发明的第三个目的在于提出另一种图像传感器。
[0009]本发明的第四个目的在于提出另一种监控系统。
[0010]为达到上述目的，本发明第一方面实施例的图像传感器，包括:彩色膜，其中，对于红外波段的光，所述彩色膜仅允许特定波长的红外光通过，且所述彩色膜包括多个η种颜色的滤片，所述多个η种颜色的滤片用于将入射光进行区分为η种颜色的光，其中η为正整数；以及位于所述彩色膜之下的感光芯片，所述感光芯片包含信号处理电路和与所述多个η种颜色的滤片一一对应的多个感光单元，所述感光单元分别用于感应透过所述η种颜色的滤片的光的光强并生成电信号，所述信号处理电路用于对所述电信号处理以进行成像，所述信号处理电路对于所述透过η种颜色的滤片的光对应产生的电信号的增益比为Al:Α2:…:Αη，其中，所述彩色膜的所述多个η种颜色的滤片对所述特定波长的红外光的光强通过比为 I: (Α1/Α2):...: (Α1/Αη)0
[0011 ] 根据本发明实施例的图像传感器，当环境中同时存在可见光与红外光时(如在阳光下)，通过调整彩色膜的光学特性，使感光芯片接收可见光和特定波长的红外光时，对两种光可以同时感光，并且对特定波长的红外光进行光强通过比的调节，使得所拍摄的图像的色彩与人眼观察到的色彩一致；在可见光较弱而红外光较强的环境下(如夜晚使用补光灯进行补光时，补光灯发射特定波长的红外光)，由于图像传感器对于特定波长的红外光有较好的感光，仍可获得较高的光线感知度，并且对特定波长的红外光进行光强通过比的调节，使得可以拍摄出清晰的黑白图像，且不需要使用机械装置进行辅助，应用范围广，且方便、可靠。
[0012]为达到上述的目的，本发明第二方面实施例的监控系统，包括电子设备，所述电子设备具有本发明第一方面实施例的图像传感器；以及补光灯，所述补光灯发射所述特定波长的红外光。
[0013]根据本发明实施例的监控系统，当环境中同时存在可见光和红外光时(如在阳光下)，所拍摄的图像的色彩与人眼观察到的色彩一致；在可见光较弱而红外光较强的环境下(如夜晚使用补光灯进行补光时，补光灯发射特定波长的红外光)，仍可获得较高的光线感知度，可以拍摄出清晰的黑白图像，且图像传感器不需要额外的机械装置进行辅助，应用范围广，且方便、可靠。
[0014]为达到上述的目的，本发明第三方面实施例的图像传感器，包括:至少一个滤光片，用于滤除除特定波长的红外光之外的红外光，其中，所述滤光片允许可见光和所述特定波长的红外光透过；位于所述滤光片之下的彩色膜，其中，所述彩色膜包括多个η种颜色的滤片，所述多个η种颜色的滤片用于将所述入射光进行区分为η种颜色的光，其中η为正整数；以及位于所述彩色膜之下的感光芯片，所述感光芯片包含信号处理电路和与所述多个η种颜色的滤片一一对应的多个感光单元，所述感光单元分别用于感应透过所述η种颜色的滤片的光的光强并生成电信号，所述信号处理电路用于对所述电信号处理以进行成像，所述信号处理电路对于所述透过η种颜色的滤片的光对应产生的电信号的增益比为Al:Α2:…:Αη，其中，所述彩色膜的所述多个η种颜色的滤片对所述特定波长的红外光的光强通过比为 1: (Α1/Α2):…:(Α1/Αη)。
[0015]根据本发明实施例的图像传感器，当环境中同时存在可见光与红外光时(如在阳光下)，通过调整彩色膜的光学特性以及使用具有特定光学特性的滤光片，使感光芯片接收可见光和特定波长的红外光时，对两种光可以同时感光，并且对特定波长的红外光进行光强通过比的调节，使得使拍摄的图像的色彩与人眼观察到的色彩一致；在可见光较弱而红外光较强的环境下(如夜晚使用补光灯进行补光时，补光灯发射特定波长的红外光)，由于图像传感器对于特定波长的红外光有较好的感光，仍可获得较高的光线感知度，并且对特定波长的红外光进行光强通过比的调节，使得可以拍摄出清晰的黑白图像，且不需要使用机械装置进行辅助应用范围广，且方便、可靠。
[0016]为达到上述的目的，本发明第四方面实施例的监控系统，包括电子设备，所述电子设备具有本发明第三方面实施例的图像传感器；以及补光灯，所述补光灯发射所述特定波长的红外光。
[0017]根据本发明实施例的监控系统，当环境中同时存在可见光和红外光时(如在阳光下)，可以使拍摄的图像的色彩与人眼观察到的色彩一致；在可见光较弱而红外光较强的环境下(如夜晚使用补光灯进行补光时，补光灯发射特定波长的红外光)，可以获得清晰的黑白图像，且不需要使用机械装置进行辅助，应用范围广，且方便、可靠。
[0018]本发明附加的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，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0019]本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0020]图1 (a)为相关技术中CMOS图像传感器的感光通路上增加红外线截止滤片的示意图；
[0021]图1 (b)为相关技术中增加的红外线截止滤片的光谱特性示意图；
[0022]图2为根据本发明一个实施例的图像传感器的结构示意图；
[0023]图3为根据本发明一个实施例的图像传感器的示意图；
[0024]图4为根据本发明一个实施例的红、绿和蓝感光单元进行感光的示意图；
[0025]图5 (I)为根据本发明一个实施例的调整前红滤片的光学特性示意图；
[0026]图5 (2)为根据本发明一个实施例的调整前绿滤片的光学特性示意图；
[0027]图5 (3)为根据本发明一个实施例的调整前蓝滤片的光学特性示意图；
[0028]图6 (I)为根据本发明一个实施例的调整后红滤片的光学特性示意图；
[0029]图6 (2)为根据本发明一个实施例的调整后绿滤片的光学特性示意图；
[0030]图6 (3)为根据本发明一个实施例的调整后蓝滤片的光学特性示意图；
[0031]图7 (I)为根