具有可移动彩色滤光器群组的晶片级相机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般来说涉及图像传感器，且更具体来说，涉及一种具有可移动彩色滤光器群组的彩色晶片级相机。
【背景技术】
[0002]图像捕获单元通常包含图像传感器及成像透镜。成像透镜将光聚焦到图像传感器上以形成图像，且图像传感器将光转换成电信号。电信号从图像捕获单元输出到主机电子系统或子系统中的其它单元。电子系统可为移动电话、计算机、数码相机或医疗装置。
[0003]随着图像捕获单元在电子系统中的使用增加，对图像捕获单元特征、能力及装置尺寸的需求也增加。举例来说，图像捕获单元越来越需要具有较低轮廓，使得可减小包含所述图像捕获单元的电子系统的总体大小，而同时不牺牲所捕获光学图像的质量。图像捕获单元的轮廓可与从图像传感器的底部到成像透镜的顶部的距离相关联。
【发明内容】
[0004]本发明的一个实施例涉及一种图像捕获单元。所述图像捕获单元包括:图像传感器，其包含具有布置于其中的多个像素单元的像素阵列；透镜结构，其接近于所述图像传感器安置以将图像聚焦到所述图像传感器上；可移动彩色滤光器群组，其安置于所述透镜结构上方，其中所述可移动彩色滤光器群组包含布置于其中的多个(N个)彩色滤光器，使得每经所述图像传感器的每一曝光通过所述透镜结构入射于所述图像传感器上的所有光经引导而穿过所述可移动彩色滤光器群组的所述多个(N个)彩色滤光器中的仅一者；及定位装置，其附接到所述可移动彩色滤光器群组以在所述图像传感器的每一曝光之间重新定位所述可移动彩色滤光器群组，使得在所述图像传感器的每一连续曝光内通过所述透镜结构入射于所述图像传感器上的实质上所有所述光经引导而穿过所述多个(N个)彩色滤光器中的不同一者。
[0005]本发明的另一实施例涉及一种成像系统。所述成像系统包括:图像传感器，其包含具有布置于其中的多个像素单元的像素阵列；透镜结构，其接近于所述图像传感器安置以将图像聚焦到所述图像传感器上；可移动彩色滤光器群组，其安置于所述透镜结构上方，其中所述可移动彩色滤光器群组包含布置于其中的多个(N个)彩色滤光器，使得每经所述图像传感器的每一曝光通过所述透镜结构入射于所述图像传感器上的所有光经引导而穿过所述可移动彩色滤光器群组的所述多个(N个)彩色滤光器中的仅一者；定位装置，其附接到所述可移动彩色滤光器群组以在所述图像传感器的每一曝光之间重新定位所述可移动彩色滤光器群组，使得在所述图像传感器的每一连续曝光内通过所述透镜结构入射于所述图像传感器上的实质上所有所述光经引导而穿过所述多个(N个)彩色滤光器中的不同一者；及控制电路，其耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作，所述控制电路进一步耦合到所述定位装置以控制所述可移动彩色滤光器群组的所述重新定位；及读出电路，其耦合到所述图像传感器以从所述多个像素读出图像数据。
【附图说明】
[0006]参考以下各图描述本发明的非限制性及非详尽实施例，其中在所有各视图中相似参考编号指代相似部件，除非另有规定。
[0007]图1A是包含成像透镜及图像传感器的图像捕获单元的示意图。
[0008]图1B是包含低轮廓成像透镜及图像传感器的低轮廓图像捕获单元的示意图。
[0009]图1C图解说明具有四个分割区与四个低轮廓成像透镜的图像传感器。
[0010]图2A展示根据本发明的教示包含安置于单个透镜结构上方的可移动彩色滤光器群组的低轮廓图像捕获单元的一个实例，所述单个透镜结构接近于具有单个分区的图像传感器而安置。
[0011]图2B展示根据本发明的教示在图像传感器的曝光之后图像传感器的像素阵列中的像素单元图像数据值的实例，其中所有入射光经引导而穿过可移动彩色滤光器群组的第一彩色滤光器及透镜结构。
[0012]图2C展示根据本发明的教示在图像传感器的曝光之后图像传感器的像素阵列中的像素单元图像数据值的实例，其中所有入射光经引导而穿过可移动彩色滤光器群组的第二彩色滤光器及透镜结构。
[0013]图2D展示根据本发明的教示在图像传感器的曝光之后图像传感器的像素阵列中的像素单元图像数据值的实例，其中所有入射光经引导而穿过可移动彩色滤光器群组的第三彩色滤光器及透镜结构。
[0014]图2E展示根据本发明的教示在图像传感器的曝光之后图像传感器的像素阵列中的像素单元图像数据值的实例，其中所有入射光经引导而穿过可移动彩色滤光器群组的第四彩色滤光器及透镜结构。
[0015]图2F展示根据本发明的教示在图像传感器的曝光之后图像传感器的像素阵列中的像素单元图像数据值的实例，其中所有入射光经引导而穿过可移动彩色滤光器群组的第五彩色滤光器及透镜结构。
[0016]图3展示根据本发明的教示包含安置于单个透镜结构上方的可移动彩色滤光器群组的低轮廓图像捕获单元的另一实例，所述单个透镜结构接近于具有单个分区的图像传感器而安置。
[0017]图4展示根据本发明的教示包含安置于单个透镜结构上方的可移动彩色滤光器群组的低轮廓图像捕获单元的又一实例，所述单个透镜结构接近于具有单个分区的图像传感器而安置。
[0018]图5是图解说明根据本发明的教示的实例图像感测系统的框图。
【具体实施方式】
[0019]在以下描述中，陈述众多特定细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将明了，不需要采用所述特定细节来实践本发明。在其它实例中，未详细描述众所周知的材料或方法以避免使本发明模糊。
[0020]在本说明书通篇中对“一个实施例”、“一实施例”、“一个实例”或“一实例”的提及意指结合所述实施例或实例所描述的特定特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书通篇的各个位置中短语“在一个实施例中”、“在一实施例中”、“一个实例”或“一实例”的出现未必全部指代同一实施例或实例。此外，在一或多个实施例或实例中，可以任何适合组合及/或子组合的形式来组合特定特征、结构或特性。特定特征、结构或特性可包含于集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述的功能性的其它适合组件中。另外，应了解，随本文提供的各图用于向所属领域的技术人员解释的目的且图式未必按比例绘制。
[0021]本发明揭示针对于低轮廓图像捕获单元的实例方法及设备。如将了解，根据本发明的教示的低轮廓图像捕获单元可包含安置于单个图像传感器上的单个透镜结构上方的具有多个色彩的可移动彩色滤光器群组。此外，根据本发明的教示，针对低轮廓，不牺牲所捕获的光学图像的质量(举例来说，其可以分辨率(即，像素的数目)及/或清晰度为单位来表达)。
[0022]为了图解说明，图1A是包含成像透镜102及图像传感器104的图像捕获单元100的示意图。透镜102与图像传感器104之间的距离大约为f，其中f为透镜102的焦距。由透镜102覆盖的图像传感器104的宽度为W，且透镜直径为D。为了比较，图1B展示包含成像透镜112及图像传感器114的低轮廓图像捕获单元110的示意图。透镜112与图像传感器114之间的距离大约为f/2，其中f/2为透镜112的焦距。由透镜112覆盖的图像传感器114的宽度为W/2，且透镜直径为D/2。
[0023]在图1B中所描绘的低轮廓图像捕获单元110中，用低轮廓成像透镜112替换成像透镜102，而图像传感器的大小不变。在所述实例中，图像传感器104及114为相同图像传感器，且两个图像传感器具有相同像素阵列结构。由于图像传感器114的宽度为图像传感器104的宽度的一半，因此在一个维度上，图像传感器114与图像传感器104相比将具有像素的数目的一半。在两个维度上，图像传感器114与图像传感器104相比将具有像素的数目的四分之一。换句话说，所捕获图像的像素的数目大约与透镜与图像传感器之间的距离的尺