决定纳米线最佳直径的制作方法
【专利摘要】本发明涉及决定纳米线最佳直径。本发明揭示优化纳米线光电二极管光传感器的直径的方法。该方法包含：比较具有预定直径的纳米线光电二极管像素的回应与标准光谱回应曲线；及决定光电二极管像素的光谱回应与标准光谱回应曲线之间的差异。亦包含具有优化纳米线直径的纳米线光电二极管光传感器及场景重建的方法。
【专利说明】决定纳米线最佳直径
[0001] 分案申请的相关信息
[0002] 本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2010年5月21日、申请号为 201080032638. 3、发明名称为"决定纳米线最佳直径"的发明专利申请案。
【技术领域】
[0003] 该实施例是关于纳米线装置，更特定而言，是关于制造纳米线图像传感器。
【背景技术】
[0004] 图像传感器具有呈笛卡尔（Cartesian)(方形）栅格的通常大于100万的大量传 感器组件（像素）。常用色彩图像传感器经制作而具有以一拜耳（Bayer)设置配置的若干 彩色滤光片。图6中图解说明常用拜耳设置的实例。该色彩方案包含红色、绿色及蓝色滤 光片（RGB)。该拜耳滤光片图案是50 %绿色、25 %红色及25 %蓝色，因此亦用GRGB或例如 RGGB等其他排列来表示。绿色组件是红色或蓝色组件两倍多，用以模仿人眼对绿色光的较 大解析能力。由于每一像素经滤光而仅记录三个色彩中的一者，因此来自每一像素的数据 不可完全地决定其自身上的色彩。为获得一全色图像，可使用各种解马赛克算法来针对所 感测场景中的每一点内插一组完整的红色、绿色及蓝色值。
[0005] 实际上，为获得该场景的全色图像，需要来自所有三个彩色滤光片的数据。由于需 要来自所有三个彩色滤光片的数据且滤光片的每一列仅具有两种类型的彩色滤光片，因此 必须用至少两列像素以使用一拜耳设置来再现该场景。相应的，这样对于图像处理的执行 效果有关系。常用数字图像处理器一次处理一个列。因此，在处理来自下一列的数据的同 时，必须将传感器的至少一个列数据保存于一缓冲器中。以此方式，可处理关于该图像中的 每一点的红色、绿色及蓝色数据，然而，其是以处理速度为代价。
[0006] 色彩图像传感器的设计者的一个挑战是持续地使传感器像素的色彩回应与人眼 的回应曲线对准。基于滤光片的色彩传感器是依赖于装置的。亦即，不同装置检测或再现 不同RGB值。该RGB值通常基于制造商对用以制成其滤光片的染料或磷光体的选择而因制 造商不同而各不相同。此外，滤光片随时间推移而降级甚至可导致在相同装置中该RGB值 随时间推移而变化。
[0007] 典型传感器的层在表I中列举并且由图1显示。
[0008] 表I
【权利要求】
1. 一种方法，其包括： 提供或获取包括至少一第一像素及一第二像素的至少第一纳米线装置，其中该第一像 素包括一第一纳米线，该第一纳米线包括预定材料及第一直径，该第一像素经设置以检测 第一预定色彩，且该第二像素包括一第二纳米线，该第二纳米线包括第二预定材料及第二 直径，该第二像素经设置以检测第二预定色彩； 确定该第一纳米线的该第一预定色彩的第一预定色彩光谱回应与一个或多个标准光 谱回应曲线之间的第一误差差异； 确定该第二纳米线的该第二预定色彩的第二预定色彩光谱回应与该一个或多个标准 光谱回应曲线之间的第二误差差异；及 至少自该第一和第二误差差异确定所述第一纳米线装置的总误差差异。
2. 如权利要求1所述的方法，其进一步包括确定产生所述总误差差异的最小值的所述 第一直径和所述第二直径。
3. 如权利要求1所述的方法，其中该标准光谱回应曲线是Smith-Pokorny眼回应光谱 曲线。
4. 如权利要求3所述的方法，其中设置该第一像素以检测蓝色及黄色且设置该第 二像素设置以检测青色及红色，且确定该第一纳米线及该第二纳米线的该光谱回应与该 Smith-Pokorny眼回应光谱曲线之间的该第一、第二、第三及第四误差差异包括确定以下方 程式中的常数： Rsp = Ayr*Ynw+Abr*Bnw+Arr*Rnw+Acr*Cnw, Gsp = Ayg^Ynw+Abg^Bnw+Arg^Rnw+Acg^Cnw, Bsp = Ayb*Ynw+Abb*Bnw+Arb*Rnw+Acb*Cnw, 其中Rsp、Gsp及Bsp是该Smith-Pokorny眼回应光谱曲线，Ynw(黄）、Bnw(蓝）与 Rnw(红）、Cnw(青）分别是该第一纳米线及该第二纳米线的该光谱回应，且Ayr、Abr、Arr、 Acr、Ayg、Abg、Arg、Acg、Ayb、Abb、Arb 及 Acb 是常数。
5. 如权利要求1所述的方法，其中该标准光谱回应曲线是CIE标准观察者曲线。
6. 如权利要求1所述的方法，其中借助最小平方分析来确定该总最小误差差异。
7. 如权利要求1所述的方法，其中设置该第一像素以检测蓝色及黄色且设置该第二像 素以检测青色及红色。
8. 如权利要求1所述的方法，其中该第一纳米线装置包括一光导管，该光导管包括一 核心及一包覆层，其中设置该核心以透射具有高达该预定色彩波长的光。
9. 如权利要求1所述的方法，其中该第一纳米线具有大约60纳米的直径，且该第二纳 米线具有大约80纳米的直径。
10. 如权利要求1所述的方法，其进一步包括制作具有复数个第一及第二像素的传感 器阵列。
11. 如权利要求10所述的方法，其中该传感器阵列包括交替的第一及第二像素的行及 列。
12. 如权利要求1所述的方法，其进一步包括： 提供复数个额外纳米线装置，该额外纳米线装置中的每一者包括至少一额外第一像素 及一额外第二像素，其中该额外第一像素中的每一者包括一额外第一纳米线，该额外第一 纳米线包括与该第一纳米线相同的该预定材料但具有与其他额外第一纳米线中的每一者 及该第一纳米线不同的直径，且该额外第二像素中的每一者包括一额外第二纳米线，该额 外第二纳米线包括与该第二纳米线相同的该预定材料但具有与每一其他第二额外纳米线 及该第二纳米线不同的直径；及 确定所述额外纳米线装置的总误差差异。
13. -种有形计算机可读媒介，其包含用于执行权利要求1所述的方法的计算机可执 行指令。
14. 一种方法，其包括： 接收一纳米线光电二极管装置阵列的经数字化回应，该阵列包括交替的复数个第一纳 米线光电二极管装置及第二纳米线光电二极管装置，该第一纳米线光电二极管装置经设置 以检测一第一色彩，且该第二纳米线光电二极管装置经设置以检测一第二色彩；及 通过步进跨越交替的第一及第二纳米线光电二极管装置的一行且相继地自一对近邻 的第一及第二纳米线光电二极管装置计算该红色、绿色及蓝色场景色彩来变换该经数字化 回应，其中一次一个纳米线光电二极管装置地执行步进跨越该行。
15. 如权利要求14所述的方法，其中变换该经数字化回应包括借助以下方程式针对近 邻于一第二红色/青色纳米线光电二极管装置的一第一黄色/蓝色纳米线光电二极管装置 计算该红色、绿色及蓝色场景色彩： R1 = Ayr*Yl+Abr*Bl+Arr*R2+Acr*C2， G1 = Ayg*Yl+Abg*Bl+Arg*R2+Acg*C2， B1 = Ayb*Yl+Abb*Bl+Arb*R2+Acb*C2， 其中Yl、B1及R2、C2分别是该第一黄色/蓝色纳米线光电二极管装置及该第二红色 /青色纳米线光电二极管装置的光谱回应，且Ayr、Abr、Arr、Acr、Ayg、Abg、Arg、Acg、Ayb、 Abb、Arb及Acb是常数。
16. 如权利要求15所述的方法，其中变换该经数字化回应包括借助以下方程式针对近 邻于该第二红色/青色纳米线光电二极管装置的一第三黄色/蓝色纳米线光电二极管装置 计算该红色、绿色及蓝色场景色彩： R2 = Ayr*Y3+Abr*B3+Arr*R2+Acr>i<C2, G2 = Ayg*Y3+Abg*B3+Arg*R2+Acg*C2， B2 = Ayb*Y3+Abb*B3+Arb*R2+Acb*C2, 其中Y3、B3及R2、C2分别是该第三黄色/蓝色纳米线光电二极管装置及该第二红色 /青色纳米线光电二极管装置的光谱回应，且Ayr、Abr、Arr、Acr、Ayg、Abg、Arg、Acg、Ayb、 Abb、Arb及Acb是常数。
17. -种有形计算机可读媒介，其包含用于执行权利要求14所述的方法的计算机可执 行指令。
18. -种方法，其包括： 接收一纳米线光电二极管装置阵列的经数字化回应，该阵列包括交替的复数个第一纳 米线光电二极管装置及第二纳米线光电二极管装置，该第一纳米线光电二极管装置经设置 以检测一第一色彩，且该第二纳米线光电二极管装置经设置以检测一第二色彩；及 通过步进跨越交替的第一及第二纳米线光电二极管装置的一行且相继地自一对近邻 的第一及第二纳米线光电二极管装置计算该场景的明度及色度来变换该经数字化回应， 其中一次一对纳米二极管装置地执行步进跨越一行。
19. 如权利要求18所述的方法，其中变换该经数字化回应包括借助以下方程式针对近 邻于一第一红色/青色纳米线光电二极管装置的一第一黄色/蓝色纳米线光电二极管装置 计算该场景的该明度及色度： 明度 1 = Ly*Yl+Lb*Bl， 明度 2 = Lr*R2+Lc*C2， 色度 1 = Ayu*Yl+Abu*Bl+Aru*R2+Acu*C2， 色度 2 = Ayv*Yl+Abv*Bl+Arv*R2+Acv*C2， 其中Y1、B1及R2、C2分别是该第一纳米线光电二极管装置及该第二纳米线光电二极管 装置的光谱回应且 Ly、Lb、Lr、Lc、Ayu、Ayv、Abu、Abv、Aru、Arv、Acu 及 Acv 是常数。
20. 如权利要求18所述的方法，其进一步包括使用一4 : 2 : 2子取样。
21. -种有形计算机可读媒介，其包含用于执行权利要求18所述的方法的计算机可执 行指令。
22. -种包括至少一第一像素及一第二像素的装置，其中该第一像素包括一第一纳米 线，该第一纳米线包括预定材料及预定直径，该第一像素经设置以检测一第一预定色彩，且 该第二像素包括一第二纳米线，该第二纳米线包括第二预定材料及第二预定直径，该第二 像素经设置以检测一第二预定色彩，其中该第一纳米线及该第二纳米线具有经确定以在该 第一及第二像素的光谱回应与标准光谱回应曲线之间产生最小总误差差异的直径。
23. 如权利要求22所述的装置，其中该装置是光学传感器。
24. 如权利要求22所述的装置，其中该标准光谱回应曲线是Smith-Pokorny眼回应光 谱曲线。
25. 如权利要求22所述的装置，其中该标准光谱回应曲线是CIE标准观察者曲线。
26. 如权利要求22所述的装置，其中该最小总误差差异是借助最小平方分析来确定。
27. 如权利要求22所述的装置，其中该第一像素包括一第一光导管， 该第一光导管包括该第一纳米线及包围该第一纳米线的一第一包覆层，且该第二像 素包括一第二光导管，该第二光导管包括该第二纳米线及包围该第一纳米线的一第二包覆 层。
28. 如权利要求27所述的装置，其中该第一像素进一步包括包围该第一光导管的一反 射表面，且该第二像素进一步包括包围该第二光导管的一反射表面。
29. 如权利要求27所述的装置，其中该第一像素包括一第一基板及该第一基板中的一 第一光电二极管，该第二像素包括一第二基板及该第二基板中的一第二光电二极管。
30. -种方法，其包括： 提供或获取包括至少一第一像素及一第二像素的至少第一纳米线装置，其中该第一像 素包括一第一纳米线，该第一纳米线包括第一预定材料及第一直径，该第一像素经设置以 检测第一预定波长的光，且该第二像素包括一第二纳米线，该第二纳米线包括第二预定材 料及第二直径，该第二像素经设置以检测第二预定波长的光； 确定该第一纳米线对所述第一预定波长的所述光的第一光谱回应与一个或多个标准 光谱回应曲线之间的第一误差差异； 确定该第二纳米线对所述第二预定波长的所述光的第二光谱回应与该一个或多个标 准光谱回应曲线之间的第二误差差异；及 至少自该第一和第二误差差异确定所述第一纳米线装置的总误差差异； 其中所述第一预定波长和所述第二预定波长中的至少一者为红外波长。
31. 如权利要求30所述的方法，其进一步包括确定产生所述总误差差异的最小值的所 述第一直径和所述第二直径。
32. 如权利要求30所述的方法，其中该标准光谱回应曲线包括Smith-Pokorny眼回应 光谱曲线。
33. 如权利要求30所述的方法，其中该标准光谱回应曲线是CIE标准观察者曲线。
34. 如权利要求30所述的方法，其中借助最小平方分析来确定该总最小误差差异。
35. 如权利要求30所述的方法，其中所述第一预定材料和所述第二预定材料中的至少 一者为GaAs。
36. 如权利要求30所述的方法，其进一步包括经由阻隔可见光并使红外光通过的滤光 片来过滤光。
37. 如权利要求30所述的方法，其中该第一纳米线装置包括一光导管，该光导管包括 一核心及一包覆层，其中设置该核心以透射具有高达该第一预定波长的光。
38. 如权利要求30所述的方法，其中该第一纳米线具有大约100纳米的直径。
39. 如权利要求30所述的方法，其进一步包括制作具有复数个第一及第二像素的传感 器阵列。
40. 如权利要求39所述的方法，其中该传感器阵列包括交替的第一及第二像素的行及 列。
41. 如权利要求30所述的方法，其进一步包括： 提供复数个额外纳米线装置，该额外纳米线装置中的每一者包括至少一额外第一像素 及一额外第二像素，其中该额外第一像素中的每一者包括一额外第一纳米线，该额外第一 纳米线包括所述第一预定材料但具有与其他额外第一纳米线中的每一者及该第一纳米线 不同的直径，且该额外第二像素中的每一者包括一额外第二纳米线，该额外第二纳米线包 括所述第二预定材料但具有与每一其他第二额外纳米线及该第二纳米线不同的直径；及 确定所述额外纳米线装置的总误差差异。
42. -种非暂时性计算机可读媒介，其包含用于执行权利要求30所述的方法的计算机 可执行指令。
43. -种方法，其包括： 接收一纳米线光电二极管装置阵列的经数字化回应，该阵列包括交替的复数个第一纳 米线光电二极管装置及第二纳米线光电二极管装置，该第一纳米线光电二极管装置经设置 以检测一第一波长的光，且该第二纳米线光电二极管装置经设置以检测一第二波长的光； 及 通过步进跨越交替的第一及第二纳米线光电二极管装置的一行来变换该经数字化回 应，其中所述第一波长和所述第二波长中的至少一者为红外波长。
44. 如权利要求43所述的方法，其中一次一个纳米线光电二极管装置地执行步进跨越 该行。
45. 如权利要求43所述的方法，其中所述第一纳米线光电二极管装置和所述第二纳米 线光电二极管装置包含GaAs。
46. 如权利要求43所述的方法，其中一次一对纳米二极管装置地执行步进跨越该行。
47. 如权利要求46所述的方法，其进一步包括使用一 4 : 2 : 2子取样。
48. -种非暂时性计算机可读媒介，其包含用于执行权利要求43所述的方法的计算机 可执行指令。
49. 一种包括至少一第一像素及一第二像素的装置，其中该第一像素包括一第一纳米 线，该第一纳米线包括第一预定材料及第一预定直径，该第一像素经设置以检测一第一预 定波长的光，且该第二像素包括一第二纳米线，该第二纳米线包括第二预定材料及第二预 定直径，该第二像素经设置以检测一第二预定波长的光，其中该第一纳米线及该第二纳米 线具有经确定以在该第一及第二像素的光谱回应与标准光谱回应曲线之间产生最小总误 差差异的直径，其中所述第一预定波长和所述第二预定波长中的至少一者为红外波长。
50. 如权利要求49所述的装置，其中该装置是光学传感器。
51. 如权利要求49所述的装置，其中所述第一预定材料和所述第二预定材料中的至少 一者为GaAs。
52. 如权利要求49所述的装置，其中该最小总误差差异是借助最小平方分析来确定。
53. 如权利要求49所述的装置，其中该第一像素包括一第一光导管， 该第一光导管包括该第一纳米线及包围该第一纳米线的一第一包覆层，且该第二像 素包括一第二光导管，该第二光导管包括该第二纳米线及包围该第一纳米线的一第二包覆 层。
54. 如权利要求53所述的装置，其中该第一像素进一步包括包围该第一光导管的一反 射表面，且该第二像素进一步包括包围该第二光导管的一反射表面。
55. 如权利要求53所述的装置，其中该第一像素包括一第一基板及该第一基板中的一 第一光电二极管，该第二像素包括一第二基板及该第二基板中的一第二光电二极管。
【文档编号】G01B11/14GK104330042SQ201410469627
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2010年5月21日 优先权日:2009年5月26日
【发明者】穆尼布·沃贝尔 申请人:立那工业股份有限公司