成像方法、图像传感器、成像装置及电子装置的制造方法_2

文档序号:9671160阅读:来源:国知局
素的输出。
[0047]请参图3,在某些实施方式中,合并像素包括彩色像素值及红外像素值。步骤S2进 一步包括:
[004引S23:将彩色像素值、彩色像素值减去红外像素值或彩色像素值加上红外像素值作 为合并像素的像素值。
[0049] 运样,能根据环境不同的照度,将彩色像素值及红外像素值进行适当的处理,W生 成色彩完整逼真且清晰度高的合并图像。
[0050]本发明实施方式的成像方法可W由本发明实施方式的图像传感器实现。
[0051]请参阅图4及图5,本发明实施方式的图像传感器10包括感光像素阵列11及设置于 感光像素阵列11上的滤光片13。滤光片13包括滤光单元阵列131,每个滤光单元1311包括红 外滤光区1313及彩色滤光区1315,红外滤光区1313覆盖一个感光像素111,彩色滤光区1315 覆盖至少一个感光像素111。例如图5中,彩色滤光区1315为绿色滤光区,覆盖3个感光像素。 同一滤光单元1311覆盖的感光像素111构成合并像素。外部光线通过滤光片13照射到感光 像素111的感光部分1111W产生电信号,即感光像素111的输出。
[0052] 本发明实施方式的图像传感器的滤光单元1311的彩色滤光区1315用于获取合并 像素的色彩信息,红外滤光区1313用于在低照度下获取合并像素的亮度信息且此亮度信息 噪声较少。W此生成的合并图像的像素值既包含色彩信息又包含低噪度的亮度信息,合并 图像的色彩完整,亮度及清晰度均较好,噪点少。
[0053] 请参阅图6,在某些实施方式中,彩色滤光区形成拜耳阵列(Bayerpattern)。拜耳 阵列中包括滤光结构1317,每个滤光结构1317包括巧2个滤光单元1311,分别是绿色、红色、 蓝色、绿色滤光单元1311。
[0054]采用拜耳结构能采用传统针对拜耳结构的算法来处理图像信号,从而不需要硬件 结构上做大的调整。
[0055] 在传统滤光单元阵列结构中,每个滤光单元对应一个感光像素及图像像素。请参 阅图7,在本实施方式中,滤光单元阵列131采用拜耳结构,包括滤光结构1317,每个滤光结 构1317包括绿色、红色、蓝色、绿色滤光单元1311,而不同的是,每个滤光单元1311对应多个 感光像素111,其中,红外滤光区1313对应一个感光像素111,彩色滤光区1315对应至少一个 感光像素111。
[0056] 请参阅图8及图7,在某些实施方式中,每个滤光单元1311覆盖巧2个感光像素111 W形成合并像素。
[0化7]除了 2巧结构外,还有3*3,4*4,甚至是任意n*m等结构(n,m为自然数),可W理解, 感光像素阵列11上可排列的感光像素111的数目是有限的,每个合并像素所包含的感光像 素111过多的话,图像的分辨率大小会受到限制,如,若感光像素阵列11的像素值为16M,采 用2*2的合并像素结构会得到分辨率为4M的合并图像,而采用4*4结构就只能得到分辨率为 IM的合并图像。因此2*2的合并像素结构是一个较佳排列方式,在尽量少牺牲分辨率的前提 下提升图像亮度、对比度及清晰度。同时,采用巧2结构方便硬件上实现对感光像素输出的 读取及合并处理。
[005引请参阅图9,在某些实施方式中,图像传感器还包括控制模块17,控制模块17用于 控制感光像素阵列11逐行曝光。
[0059] 具体的,控制模块17连接有行选择逻辑单元171及列选择逻辑单元173,W控制逐 行对感光像素111的输出进行处理。
[0060] 逐行曝光并输出的方式在硬件上更容易实现。
[0061] 请一并参阅图9,在本实施方式中,图像传感器10还包括寄存器19,控制模块17用 于依次采集当前曝光完成的第k行及第k+1行的感光像素111的输出并存入寄存器19,其中k =化-l,n为自然数,k+1小于等于感光像素阵列11的总行数。
[0062] 具体的,请参阅图10及图9,图像传感器10包括与行选择逻辑单元171及列选择逻 辑单元173连接的控制模块17。行选择逻辑单元171及列选择逻辑单元173与每一个感光像 素111对应的开关管1115连接,控制模块17用于控制行选择逻辑单元171及列选择逻辑单元 173W选通特定位置的感光像素111的开关管1115。
[0063] 请参阅图11,在某些实施方式中,图像传感器10包括设置在滤光片13上的微镜阵 列23,每个微镜231与一个感光像素111对应。
[0064] 具体的,每个微镜231与一个感光像素111对应,包括大小、位置对应。在某些实施 方式中,每个滤光单元1311对应2*2个感光像素111及2*2个微镜231。随着技术发展,为了得 到分辨率更高的图像,感光片上的感光像素111越来越多,排列越来越密集,单个感光像素 111也越来越小,其受光受到影响,且感光像素111的感光部分1111面积是有限的,微镜231 能将光聚集到感光部分1111,从而提升感光像素111的受光强度W改善图像画质。
[0065] 综上,本发明实施方式中的图像传感器每个滤光单元包括红外滤光区及彩色滤光 区,使合并像素的像素值既包含色彩信息又包含低噪度的亮度信息,W方便后续电路生成 色彩完整且信噪比高的合并图像。
[0066] 请参图12,本发明还提供一种成像装置100,其包括本发明实施方式的图像传感器 10之外,还包括与图像传感器10连接的图像处理模块50。
[0067] 图像处理模块50用于图像处理模块用于读取感光像素阵列的输出,并根据同一合 并像素的感光像素的输出计算合并像素的像素值W生成合并图像。
[0068] 具体的,本发明实施方式的图像传感器可包括控制模块17、行选择逻辑单元171、 列选择逻辑单元173、模数转换器阵列21、寄存器19等,感光像素阵列11的输出经模数转换 器阵列21转换为数字信号,逐行存储于寄存器19及传送至图像处理模块50处理,直至所有 感光像素的输出被处理W生成合并图像。
[0069] 如此,图像处理模块50根据与彩色滤光区对应的彩色合并像素值生成色彩信息完 整的彩色合并图像,及根据红外滤光区对应的红外像素值生成亮度较高,噪点较少的红外 图像。
[0070]请一并参阅图12及图10,在某些实施方式中,图像传感器10包括模数转换器21阵 列,每个感光像素111分别与一个模数转换器17连接。模数转换器17用于将感光像素111的 模拟信号输出转换为数字信号输出,及用于计算彩色滤光区覆盖的感光像素的数字信号的 平均值或和作为合并像素的彩色像素值。本实施方式中的感光像素111包括光电二极管 1113。光电二极管1113用于将光照转化为电荷,且产生的电荷与光照强度成比例关系。开关 管1115用于根据行选择逻辑单元171及列选择逻辑单元173的控制信号来控制电路的导通 及断开,当电路导通时,源极跟随器1117(sourcefollower)用于将光电二极管1113经光照 产生的电荷信号转化为电压信号。模数转换器211 (Analog-to-digitalconverter)用于将 电压信号转换为数字信号,W传输至后续电路处理。
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