彩色滤光片阵列结构及图像传感器的制作方法

1.本发明涉及导体集成电路图像传感器领域，尤其涉及一种彩色滤光片阵列结构及图像传感器。


背景技术：

2.在图像传感器中，入射光被镜头捕捉到之后，经过滤光片过滤，形成单色光，入射光子到达光电二极管区被其吸收。图像传感器将光线转化成电流，光线越亮，电流的数值就越大；光线越暗，电流的数值就越小。但是，图像传感器有一个很严重的缺陷：它只能感受光的强弱，无法感受光的波长。由于光的颜色由波长决定，所以图像传播器无法记录颜色，也就是说，它只能拍黑白照片，这肯定是不能接受的。
3.一种解决方案是照相机内置三个图像传感器，分别记录红(r)、绿(g)、蓝(b)三种颜色，然后再将这三个值合并。这种方法能产生最准确的颜色信息，但是成本太高，无法投入实用。
4.1974年，柯达公司的工程师拜尔提出了一个全新方案，只用一块图像传感器，在图像传感器前面，设置一层彩色滤光片阵列(colorfilter array，cfa)，他并没有在每个像素(pixel)上放三个颜色的滤镜，而是有间隔的在每个pixel上放置单一颜色的滤镜。这样以来，每个通道能得到一个部分值空缺的图片，这些空缺的值可以通过各种插值手段进行填充。
5.现有技术中，pixel滤光片阵列方案主要存在以下几种：1.无cfa，2.拜尔阵列rggb，3.rgbw阵列，4.x-trans阵列，5.ryyb阵列。对于无cfa，采样像素即为输出像素，基本没有因算法造成损失，同等情况下理论画质最佳，但是只能拍摄黑白照片。对于拜尔阵列rggb，4
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4阵列(8绿，4蓝，4红)，将灰度图形转换为彩色图片时会以2
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2矩阵运算，最后生成一幅彩色图形。拜尔阵列结构简单，工艺成熟。但一张照片中只有1/3的色彩是真实色彩，剩下的2/3都是“猜”出来的，会出现摩尔纹和伪色。rgbw阵列，将传统rgbg排列上两个绿色像素的其中一个替换为无色
6.(white)，提升暗光环境以及夜景的效果，但摩尔纹以及伪色却没有得到解决，且减少了1/4的颜色感知，对比度和饱和度有明显的不足。x-trans阵列将传统的2x2型重复分布改为6x6重复分布，降低摩尔纹及伪色的出现，但技术不成熟，成像画质略差于传统的拜耳结构，解码算法复杂。ryyb阵列将原本的绿色滤光片替换成黄色，相当于红色绿色两种光源都可以进入，有了额外的红色光源进入，进光量提升接近40％，能大幅提高暗光环境的成像能力，但算法复杂，偏色严重。
7.彩还原度和饱和度是评估图像传感器性能的重要指标。现有主流滤光片阵列方案均是基于拜耳阵列(bayerpattern)做的改进，用到的滤光片主要是红，绿，蓝，白四种，每种阵列一般用3种颜色，使用3种颜色通过算法合成得到的图片，其色彩饱和度和还原准确度与实际真实环境均有一定差异。现有滤光片阵列的选择和设计，限制了图像传感器成像的色彩还原度和饱和度的进一步提高。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种彩色滤光片阵列结构，以提升图像传感器接受到的颜色，提高图像的色彩丰富程度和准确度。
9.为达到上述目的，本发明提供一种提升了图像传感器接受到的颜色，提高了图像的色彩丰富程度和准确度，包括：
10.多个阵列排布的最小重复单元；
11.每个重复单元内具有8种滤光片；
12.其中，红色滤光片、橙色滤光片，黄色滤光片，绿色滤光片，青色滤光片，蓝色滤光片，紫色滤光片各1片，透明色滤光片2片，且每个最小重复单元中8种滤光片呈3x3像素阵列分布。
13.可选的，最小重复单元中两个所述透明色滤光片不在同一行。
14.可选的，最小重复单元中两个所述透明色滤光片不在同一列。
15.可选的，所述透明色滤光片呈对角间隔分布。
16.可选的，最小重复单元中，
17.所述红色滤光片、所述橙色滤光片和黄色滤光片位于同一行或者同一列；
18.所述绿色滤光片、所述青色滤光片和所述透明色滤光片位于同一行或同一列；
19.所述蓝色滤光片、所述紫色滤光片和所述透明色滤光片位于同一行或同一列。
20.可选的，最小重复单元中，在行方向或列方向的至少一个方向上，
21.所述红色滤光片、所述橙色滤光片和黄色滤光片依次排列；
22.所述透明色滤光片、所述绿色滤光片和所述青色滤光片依次排列；
23.所述蓝色滤光片、所述紫色滤光片和所述透明色滤光片依次排列。
24.可选的，最小重复单元中，所述透明色滤光片、所述绿色滤光片和所述青色滤光片依次排列在中间行方向。
25.相应的，本发明一种图像传感器，包括：如上述任一项所述的彩色滤光片阵列结构。
26.综上，本发明提供的彩色滤光片阵列结构，包括多个阵列排布的最小重复单元，最小重复单元采用8种滤光片，赤橙黄绿青蓝紫和透明色，采用3
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3像素阵列分布。相比传统拜尔阵列，本发明增加了橙黄青紫4种光色识别，提高了图像的色彩丰富程度和准确度。另外，彩色滤光片阵列中2片透明色滤光片，不会过滤光线，进光量多一点，使低光拍摄画面具有更佳的亮度。
附图说明
27.图1为一的拜耳模板的像素阵列的示意图；
28.图2为本发明一实施例提供的彩色滤光片阵列结构中一最小重复单元的示意图；
29.图3本发明一实施例提供的彩色滤光片阵列结构的示意图。
具体实施方式
30.为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容做进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域的技术人员所熟知的一般替换也涵
盖在本发明的保护范围内。
31.其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应对此作为本发明的限定。
32.图2为本发明一实施例提供的彩色滤光片阵列结构中一最小重复单元的示意图，图3为本发明一实施例提供的彩色滤光片阵列结构的示意图。
33.如图2和图3所示，本发明提供一种彩色滤光片阵列结构，包括：
34.多个阵列排布的最小重复单元；
35.每个重复单元内具有8种滤光片；
36.其中，红色滤光片(r)、橙色滤光片(o)，黄色滤光片(y)，绿色滤光片(g)，青色滤光片(c)，蓝色滤光片(b)，紫色滤光片(p)各一片，透明色滤光片(t)两片，且每个最小重复单元中8种滤光片呈3
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3像素阵列分布。
37.，在本实施例中，最小重复单元中两个所述透明色滤光片(t)不在同一行，最小重复单元中两个所述透明色滤光片(t)也不在同一列。进一步的，所述透明色滤光片(t)呈对角间隔分布，即透明色滤光片(t)互不相邻。
38.在本发明一血实施例中，最小重复单元中，所述红色滤光片(r)、所述橙色滤光片(o)和黄色滤光片(y)位于同一行或者同一列；所述绿色滤光片(g)、所述青色滤光片(c)和所述透明色滤光片(t)位于同一行或同一列；所述蓝色滤光片(b)、所述紫色滤光片(p)和所述透明色滤光片(t)位于同一行或同一列。
39.进一步的，参考图2和图3所示，在本发明一些实施例，最小重复单元中，在行方向上，所述红色滤光片(r)、所述橙色滤光片(o)和黄色滤光片(y)依次排列；所述透明色滤光片(t)、所述绿色滤光片(g)和所述青色滤光片(c)依次排列；所述蓝色滤光片(b)、所述紫色滤光片(p)和所述透明色滤光片(t)依次排列。具体的，最小重复单元中，所述透明色滤光片(t)、所述绿色滤光片(g)和所述青色滤光片(c)依次排列在中间行方向。
40.可以理解的，红色(赤色)、橙色和黄色属于第一色系，绿色和青色属于第二色系，蓝色和紫色属于第三色系，第一色系、第二色系和第三色系可以选择在最小重复单元中行或列方向的至少一个方向按设定顺序排列，优选的，所述第二色系分布在所述第一色系和所述第二色系之间。进一步的，在所述第二色系和所述第三色系中搭配透明色滤光片，以提升进光量，低光拍摄画面会有更佳的亮度。
41.本实施例提供的彩色滤光片阵列结构在传统拜尔阵列的基础上，采用8种滤光片，赤橙黄绿青蓝紫和透明色。使用3
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3分布，重复分布。相比传统拜尔阵列rggb，增加橙黄青紫4种光色识别，可以提高了图像的色彩丰富程度和准确度。另外，彩色滤光片阵列中2块透明色滤光片，不会过滤光线，进光量会多一点，低光拍摄画面会有更佳的亮度。
42.相应的，本发明还提供一种图像传感器，包括：如上所述的彩色滤光片阵列结构。
43.进一步的，所述图像传感器包括感光阵列基板和微透镜阵列结构，所述微透镜阵列结构设置于所述彩色滤光片阵列结构上，用于对入射光进行聚光，所述彩色滤光片阵列结构设置于所述感光阵列基板上，用于对入射光进行滤光，感光阵列基板接收光信号，并将所述光信号转化为电信号。
44.优选地，所述感光阵列基板包括感光器件层、金属互连层及介电层，所述感光器件层中的器件将光信号转换为电信号；所述金属互连层设置于所述感光器件层上，用于实现
所述感光器件层中器件的电连接；所述介电层设置于所述金属互连层上，用于绝缘保护。进一步的，所述感光器件层包括用于光电转换的感光元件及用于读出电信号的晶体管。
45.综上所述，本实施例提供的彩色滤光片阵列结构，包括多个阵列排布的最小重复单元，最小重复单元采用8种滤光片，赤橙黄绿青蓝紫和透明色，采用3
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3像素阵列分布。相比传统拜尔阵列，本发明增加了橙黄青紫4种光色识别，极大提升了图像传感器接受到的颜色，提高了图像的色彩丰富程度和准确度。另外，彩色滤光片阵列中2片透明色滤光片，不会过滤光线，进光量多一点，使低光拍摄画面具有更佳的亮度。
46.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。