用于图像传感装置的色彩滤波阵列及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于图像传感装置的色彩滤波阵列及其制造方法，尤其设及一种 能够扩大图像传感装置动态范围的色彩滤波阵列及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 随着科技发展，各种图像传感装置已被大量应用于数字电子商品中，例如扫描器、 数字相机、移动电话、个人数字助理等，而目前较为广泛使用的图像传感装置包括互补式金 属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductors, CMO巧及电荷禪合装置 烟large Coupled Device, CCD)。上述图像传感装置都为娃半导体装置，可用来捕捉光能， 然后将光能转换成电能，经传输后再次转换为可量测的电压，而得到数字数据。
[0003] 请参考图1，图1为现有图像传感装置接收的光通量与图像传感装置产生的电压 的特征曲线图，其中电压对应于图像传感装置揃取的图像讯息。如图1所示，图像传感装置 接收的光通量必须超过一最小光通量LFmin,图像传感装置才可据W转换出可量测的电压。 也就是说，在一次图像揃取中，图像传感装置接收的光通量必须超过最小光通量LFmin,图 像传感装置才可取得有效的图像资讯。因此，若最小光通量LFmin越小，图像传感装置能够 取得亮度越低的图像资讯。
[0004] 另一方面，当图像传感装置接收的光通量超过一最大光通量LFmax后，图像传感 装置都产生一最大电压Vmax。换言之，若图像传感装置在接收两不同亮度的图像资讯时，对 应光通量都超过最大光通量LFmax,则图像传感装置都会输出最大电压Vmax,而导致无法 分辨图像资讯的亮度差别。因此，最大光通量LFmax越大，图像传感装置才越能分辨亮度较 高的图像资讯。因此，现有技术已提供一指标动态范围值ynamic Range, DR)，用来评鉴图 像传感装置的亮度分辨情形，即图像传感装置能够辨别所接收的光通量范围的大小，其定 义为：
[0006] 一般而言，图像传感装置的动态范围越大，所揃取的图像资讯可更真实呈现图像 中的明暗差别。因此，如何扩大图像传感装置的动态范围便成为业界亟欲探讨的议题。
【发明内容】
[0007] 为了解决上述的问题，本发明提供一种能够扩大图像传感装置动态范围的色彩滤 波阵列及其制造方法。
[0008] 本发明公开一种色彩滤波阵列，用于一图像传感装置，所述色彩滤波阵列包括多 个像素，用来产生一图像的多个像素数据；其中，每一像素被划分为多个对应于相同像素颜 色的子像素；其中，每一像素累加每一像素的所述多个子像素中至少一者的像素值作为每 一像素输出的像素数据。
[0009] 本发明还公开一种产生一色彩滤波阵列的方法，所述色彩滤波阵列用来产生一 图像的多笔像素数据，所述方法包括重复排列一重复样式，W形成包括多个像素的一色彩 滤波阵列；W及将所述多个像素中每一像素划分为对应于相同像素颜色的多个子像素；其 中，每一像素累加每一像素所述多个子像素中至少一者的像素值，作为每一像素输出的像 素数据。
【附图说明】
[0010] 图1为现有图像传感装置接收的光通量与图像传感装置产生的一电压的特征曲 线图。
[0011] 图2为本发明实施例一图像传感装置的示意图。
[0012] 图3为图2所示图像传感装置的色彩滤波阵列中一重复样式的示意图。
[0013] 图4为图2所示图像传感装置的色彩滤波阵列中另一重复样式的示意图。
[0014] 图5A、5B为图2所示图像传感装置的色彩滤波阵列中一像素的示意图。
[0015] 图6为本发明实施例一流程的流程图。
[0016] 其中，附图标记说明如下：
[0017] 20 图像传感装置
[0018] 200 图像传感模块
[0019] 202 运算模块
[0020] 204 时序控制单元
[0021] 206 列选择单元
[0022] 208 行取样单元
[0023] 210 色彩滤波阵列
[0024] 60 流程 阳0巧]600~606 步骤
[0026] LFmax 最大光通量
[0027] Pll ~Pi j、Pnm、Pl ~P6 像素
[0028] PDll~PDij 像素数据 W29] RPURP2 重复样式
[0030] SPl ~SPx、SPl-I ~SP1-4、SP2-1 ~ 子像素
[0031] SP2-4、SP3-1 ~SP3-4、SP4-1 ~SP4-4、
[0032] SP5-1 ~SP5_y、SP6-1 ~SP6-Z 阳〇3引 TH 饱和上限
[0034] Vmax 最大电压
【具体实施方式】
[0035] 在W下所列举的范例实施例中，图像传感装置将色彩滤波阵列中每一像素划分为 多个子像素。当图像传感装置揃取图像时，每一像素可通过累加多个子像素中至少一子像 素的像素值，取得图像中一像素点的像素数据，从而扩大图像传感装置的动态范围。
[0036] 请参考图2,图2为本发明实施例一图像传感装置20的示意图。图像传感装置20 可为如数字相机、数字摄影机、智慧型手机等具有图像感应功能的电子产品。如图2所示， 图像传感装置20包括一图像传感模块200及一运算模块202。图像传感模块200包括一时 序控制单元204、一列选择单元206、一行取样单元208及一色彩滤波阵列210,图像传感模 块200用来根据一控制讯号CON，揃取对应于一图像IMG的像素数据PDll~PDi j。其中， 图2所示的色彩滤波阵列200包括像素 Pll~Pi j，而运算模块202用来产生控制讯号CON W控制图像传感模块200,并根据像素数据PDll~PDi j进行运算W产生图像IMG。需注意 的是，色彩滤波阵列210中像素 Pll~Pi j的每一者都被划分为多个子像素 SPl~SPx (图 1中仅绘示像素 Pll为例）。据此，色彩滤波阵列210在输出像素数据PDll~PDi j时，可 根据像素 Pll~Pij每一者中的子像素 SPl~SPx所感应到的像素值，调整所输出的像素 数据PDll~PDi j。如此一来，图像传感装置20的动态范围可获得有效的提升。
[0037] 详细来说，假设色彩滤波阵列210的像素 Pll~Pi j中一像素 P皿未被划分为多 个子像素且像素 Pnm接收到一最大光通量LFmax时，像素 Pnm会产生对应于像素值255 (如 数字值255)的最大电压Vmax。此外，由于像素 Pnm接收到最大光通量LFmax时像素 Pnm中 电子数量已饱和，因此即使像素 Pnm接收到超越最大光通量LFmax的光通量时，像素 Pnm也 只能产生最大电压Vmax。举例来说，当像素 Pnm中接收到光通量
LFmax,像素 Pnm仅能产 生对应于像素值255的最大电压Vmax,因而无法真实呈现实际的亮度差异。在此实施例中， 像素 Pnm被划分为子像素 SPl~SPx,且子像素 SPl~SPx与像素 Pnm对应于相同的像素颜 色。当像素 Pnm接收到光通量
LFmax时，子像素 SPl~SPx分别接收到的光通量为，而子 像素 SPl~SPx产生的电压所对应的像素值则为
LFmax。由于子像素 SPl~SPx的数量 大于等于2,因此像素 P皿的子像素 SPl~SPx所产生的电压对应像素值-
必定小于 像素值255。在此状况下，像素 Pnm可选择累加子像素 SPl~SPx中至少一个像素值作为输 出的像素数据PDnm。举例来说，像素 Pnm可仅累加子像素 SPl~SPx其中一者，取得像素值
作为输出的像素数据PDnm。或者，设计者可定义一饱和上限TH,且使像素 Pnm输 出的像素数据PDnm小于或等于饱和上限TH。在一实施例中，饱和上限TH可为像素值255。 只要像素数据PDnm不超过像素值255,像素 Pnm可通过累加子像素 SPl~SPx中任意个子 像素的像素值来取得像素数据PDnm。如此一来，图像传感装置20的动态范围可获得提升。
[0038] 请参考图3,图3为图2所示的色彩滤波阵列210中一重复样式RPl的示意图。通 过重复排列重复样式RP1，即可取得图2所示的色彩滤波阵列210。需注意的是，图3用来 介绍像素间相对的排列位置，而未限制各像素实际的长宽比例。如图3所示，重复样式RPl 包括像素 Pl~P4,像素 Pl~P4可为图1所示的像素 Pll~Pij中相邻的像素。像素 P2 相邻于像素 Pl的右侧，像素 P3相邻于像素 Pl的下侧，且像素 P4相邻于像素 P2、P3。像素 Pl~P4分别对应于红色、绿色、绿色及蓝色。
[0039] 进一步地，重复样式RPl中像素 Pl~P4分别被划分为子像素 SP1_1~SP1_4、 SP2_1 ~SP2_4、SP3_1 ~SP3_4、SP4_1 ~SP4_4。其中，子像素 SP1_1 ~SP1_4 相同于像 素 Pl而对应于红色，子像素 SP2_1~