一種圖像傳感器及其工作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種圖像傳感器及其工作方法，包含感光芯片、光學(xué)成像鏡頭，圖像傳感器感光芯片與光學(xué)成像鏡頭之間設(shè)有載有紅色、綠色和藍(lán)色濾光薄膜的玻璃片，玻璃片設(shè)有馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，該圖像傳感器的感光像素陣列區(qū)域不設(shè)置彩色濾光片陣列。圖像傳感器曝光時(shí)，將載有彩色濾光薄膜的玻璃片移動(dòng)到感光像素陣列上方，用來(lái)獲得對(duì)應(yīng)彩色濾光薄膜類(lèi)型的相應(yīng)顏色光，因此圖像傳感器采集到的圖像信息為相應(yīng)顏色光的信號(hào)，分別取得紅色、綠色、藍(lán)色光的圖像信號(hào)后，將三者合成真實(shí)的像素圖像信息，有效避免了相鄰像素之間的光串?dāng)_問(wèn)題，使感光像素能夠采集到原圖像的真實(shí)三色信息，進(jìn)而提升了圖像傳感器采集的圖像品質(zhì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種圖像傳感器及其工作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種圖像傳感器，尤其涉及一種圖像傳感器及其工作方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 圖像傳感器使用感光像素陣列采集圖像信息，將像素圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為像素光電信 號(hào)，再經(jīng)過(guò)圖像信號(hào)處理操作還原每個(gè)像素的真實(shí)圖像信息。現(xiàn)有技術(shù)中的圖像傳感器一 般采用貝爾模式的感光像素陣列排列方式，每個(gè)像素只采集紅色、綠色、藍(lán)色光信號(hào)中的其 中一種，如圖1所示，R為采集紅色光信號(hào)的感光像素，G為采集綠色光信號(hào)的感光像素 ，B 為采集藍(lán)色光信號(hào)的感光像素；其中，R、G、B像素程交錯(cuò)式排列結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有技術(shù)中的圖像傳 感器感光像素陣列中，每個(gè)像素的感光器件上方都設(shè)置有一種彩色濾光片，R、G、B像素的彩 色濾光片分別為紅色、綠色、藍(lán)色濾光片；因此，此種結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中的每個(gè)感光像素 只能感知一種顏色的信號(hào)信息。在圖像信號(hào)處理操作中，每個(gè)像素的其它兩種顏色信息要 使用臨近像素的信號(hào)加以運(yùn)算獲得；例如，圖1中的B像素采集的是藍(lán)色光信號(hào)，而綠色和 紅色光信號(hào)要使用其臨近的G和R像素的信號(hào)加以運(yùn)算獲得。
[0003] 上述現(xiàn)有技術(shù)中的圖像傳感器采集的圖像缺點(diǎn)如下：
[0004] 1、由于感光像素陣列中的每個(gè)像素感光類(lèi)型與其周?chē)噜彽南袼馗泄忸?lèi)型都不 相同，此像素會(huì)受到相鄰像素顏色光的串?dāng)_，會(huì)引起此像素的顏色失常。
[0005] 2、感光像素陣列中的每個(gè)像素只能采集紅色、綠色和藍(lán)色光信息中的其中一種， 其它兩種顏色光信號(hào)要靠臨近非本顏色像素的信號(hào)加以運(yùn)算獲取，因此，每個(gè)像素的圖像 息并不是原本圖像的真實(shí)二色息。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種圖像品質(zhì)高的圖像傳感器及其工作方法。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0008] 本發(fā)明的圖像傳感器，包含感光芯片、光學(xué)成像鏡頭，所述圖像傳感器感光芯片與 光學(xué)成像鏡頭之間設(shè)有載有紅色、綠色和藍(lán)色濾光薄膜的玻璃片，所述玻璃片連接有馬達(dá) 驅(qū)動(dòng)設(shè)備，該圖像傳感器的感光像素陣列區(qū)域不設(shè)置彩色濾光片陣列。
[0009] 本發(fā)明的上述的圖像傳感器的工作方法，包括步驟：
[0010] A、啟動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，移動(dòng)載有濾光薄膜的玻璃，將第一種濾光薄膜平行對(duì)準(zhǔn)圖 像傳感器感光像素陣列；
[0011] B、圖像傳感器進(jìn)行曝光，曝光結(jié)束時(shí)讀取像素陣列的信號(hào)，記作第一種圖像信 號(hào)；
[0012] C、啟動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，移動(dòng)載有濾光薄膜的玻璃，將第二種濾光薄膜平行對(duì)準(zhǔn)圖 像傳感器感光像素陣列；
[0013] D、圖像傳感器進(jìn)行曝光，曝光結(jié)束時(shí)讀取像素陣列的信號(hào)，記作第二種圖像信 號(hào)；
[0014] E、啟動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，移動(dòng)載有濾光薄膜的玻璃，將第三種濾光薄膜平行對(duì)準(zhǔn)圖 像傳感器感光像素陣列；
[0015] F、圖像傳感器進(jìn)行曝光，曝光結(jié)束時(shí)讀取像素陣列的信號(hào)，記作第三種圖像信 號(hào)；
[0016] G、進(jìn)行圖像信號(hào)處理操作，結(jié)合上述第一種、第二種、第三種圖像信號(hào)，合成每個(gè) 像素的真實(shí)圖像信號(hào)。
[0017] 由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像傳感器及其工 作方法，由于感光像素陣列區(qū)域不設(shè)置彩色濾光片部分，圖像傳感器曝光時(shí)，將載有彩色濾 光薄膜的玻璃片移動(dòng)到感光像素陣列上方，用來(lái)獲得對(duì)應(yīng)彩色濾光薄膜類(lèi)型的相應(yīng)顏色 光，因此圖像傳感器采集到的圖像信息為相應(yīng)顏色光的信號(hào)，分別取得紅色、綠色、藍(lán)色光 的圖像信號(hào)后，將三者合成真實(shí)的像素圖像信息，有效避免了相鄰像素之間的光串?dāng)_問(wèn)題， 使感光像素能夠采集到原圖像的真實(shí)三色信息，進(jìn)而提升了圖像傳感器采集的圖像品質(zhì)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的圖像傳感器感光像素陣列平面示意圖。
[0019] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像傳感器采集圖像的工作方法流程圖。
[0021] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像傳感器采集第二種顏色光圖像信號(hào)時(shí)的工作示 意圖。
[0022] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像傳感器采集第三種顏色光圖像信號(hào)時(shí)的工作示 意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0024] 本發(fā)明的圖像傳感器，其較佳的【具體實(shí)施方式】是：
[0025] 包含感光芯片、光學(xué)成像鏡頭，所述圖像傳感器感光芯片與光學(xué)成像鏡頭之間設(shè) 有載有紅色、綠色和藍(lán)色濾光薄膜的玻璃片，所述玻璃片連接有馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，該圖像傳感 器的感光像素陣列區(qū)域不設(shè)置彩色濾光片陣列。
[0026] 所述玻璃片與所述感光芯片平行。
[0027] 所述紅色、綠色和藍(lán)色濾光薄膜的平面尺寸分別大于或等于該圖像傳感器的感光 像素陣列區(qū)域的平面尺寸。
[0028] 所述紅色、綠色和藍(lán)色濾光薄膜的厚度為0· 5um?1. 5um。
[0029] 所述紅色、綠色和藍(lán)色濾光薄膜的下方是玻璃，其上方覆蓋有保護(hù)層，所述保護(hù)層 為二氧化硅和/或硅的氮化物，其厚度大于或等于〇. 5um。
[0030] 本發(fā)明的上述的圖像傳感器的工作方法，其較佳的【具體實(shí)施方式】是：
[0031] 包括步驟：
[0032] A、啟動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，移動(dòng)載有濾光薄膜的玻璃，將第一種濾光薄膜平行對(duì)準(zhǔn)圖 像傳感器感光像素陣列；
[0033] B、圖像傳感器進(jìn)行曝光，曝光結(jié)束時(shí)讀取像素陣列的信號(hào)，記作第一種圖像信 號(hào)；
[0034] C、啟動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，移動(dòng)載有濾光薄膜的玻璃，將第二種濾光薄膜平行對(duì)準(zhǔn)圖 像傳感器感光像素陣列；
[0035] D、圖像傳感器進(jìn)行曝光，曝光結(jié)束時(shí)讀取像素陣列的信號(hào)，記作第二種圖像信 號(hào)；
[0036] E、啟動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，移動(dòng)載有濾光薄膜的玻璃，將第三種濾光薄膜平行對(duì)準(zhǔn)圖 像傳感器感光像素陣列；
[0037] F、圖像傳感器進(jìn)行曝光，曝光結(jié)束時(shí)讀取像素陣列的信號(hào)，記作第三種圖像信 號(hào)；
[0038] G、進(jìn)行圖像信號(hào)處理操作，結(jié)合上述第一種、第二種、第三種圖像信號(hào)，合成每個(gè) 像素的真實(shí)圖像信號(hào)。
[0039] 所述采集圖像三色光電圖像信號(hào)時(shí)的曝光時(shí)間相同或不相同。
[0040] 所述第一種、第二種、第三種濾光薄膜分別為紅色濾光薄膜、綠色濾光薄膜、藍(lán)色 濾光薄膜任意排序。
[0041] 本發(fā)明的圖像傳感器及其工作方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的圖像傳感器采集圖像的 缺點(diǎn)，避免了不同像素之間的光串?dāng)_問(wèn)題，使感光像素能夠采集到原圖像的真實(shí)三色信息， 進(jìn)而提升圖像傳感器采集的圖像品質(zhì)。
[0042] 本發(fā)明的圖像傳感器，感光像素陣列區(qū)域不設(shè)置彩色濾光片部分，圖像傳感器曝 光時(shí)，將載有彩色濾光薄膜的玻璃片移動(dòng)到感光像素陣列上方，用來(lái)獲得對(duì)應(yīng)彩色濾光薄 膜類(lèi)型的相應(yīng)顏色光，因此圖像傳感器采集到的圖像信息為相應(yīng)顏色光的信號(hào)，分別取得 紅色、綠色、藍(lán)色光的圖像信號(hào)后，將三者合成真實(shí)的像素圖像信息。因此，本發(fā)明的圖像傳 感器采集的圖像有效避免了相鄰像素之間的光串?dāng)_問(wèn)題，使感光像素能夠采集到原圖像的 真實(shí)三色信息，進(jìn)而提升了圖像傳感器采集的圖像品質(zhì)。
[0043] 具體實(shí)施例：
[0044]為了提高圖像傳感器輸出圖像的質(zhì)量，本發(fā)明從改善圖像傳感器的感光像素采集 光電信號(hào)的真實(shí)度著手，使還原的圖像更加真實(shí)。本發(fā)明的圖像傳感器像素陣列區(qū)域中不 設(shè)置彩色濾光片陣列，而在外部添加彩色濾光薄膜代替彩色濾光片陣列濾光的功能；圖像 傳感器采集圖像操作時(shí)，采用三次曝光方式，分別采集紅色、綠色和藍(lán)色光的圖像信息，每 次曝光只獲取一種顏色光的圖像信息，并且每個(gè)像素都可獲取三種顏色光的圖像信號(hào)。下 面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的圖像傳感器及其相應(yīng)的工作方法闡述如下：
[0045] 實(shí)施例一：
[0046] 如圖2所示，201為圖像傳感器感光芯片，202為基座，203為馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，204為 玻璃片，205為彩色濾光薄膜保護(hù)層，206為第一種彩色濾光薄膜，207為第二種彩色濾光薄 膜，208為第三種彩色濾光薄膜，209為光學(xué)成像鏡頭。其中，201的感光像素陣列區(qū)域不設(shè) 置彩色濾光片陣列，203用來(lái)平行移動(dòng)204,并且204、206?208的平面始終與201平面保 持平行狀態(tài)，所述204?208位于209和201之間；所述204上表面的206?208的薄膜厚 度為0· 5um?1. 5um ;205覆蓋在206?208上表面，起保護(hù)作用，其厚度大于等于0· 5um ; 所述206?208的平面尺寸分別大于等于201感光像素陣列區(qū)域，以便201曝光時(shí)能夠分 別全部過(guò)濾來(lái)自209的光線。上述第一種、第二種、第三種彩色濾光薄膜分別為紅色、綠色、 藍(lán)色濾光薄膜中的其中一種；205保護(hù)層的材料可以二氧化硅，也可以硅的氮化物，還可以 是兼有兩者。
[0047] 實(shí)施例二：
[0048] 為了進(jìn)一步清楚地闡述本發(fā)明特征，下面將詳細(xì)闡述本發(fā)明圖像傳感器采集圖像 信息的工作方法：
[0049] 圖3示出了本發(fā)明的圖像傳感器采集圖像的工作方法流程圖。首先，啟動(dòng)馬達(dá)驅(qū) 動(dòng)設(shè)備，移動(dòng)載有濾光薄膜的玻璃，將第一種濾光薄膜平行對(duì)準(zhǔn)圖像傳感器感光像素陣列； 如圖2所示，圖2中的第一種濾光薄膜206置于感光像素陣列正上方，通過(guò)206的光線全部 匯聚到感光像素陣列區(qū)域。
[0050] 進(jìn)一步，圖像傳感器進(jìn)行曝光，曝光結(jié)束時(shí)讀取像素陣列的信號(hào)，記作第一種圖像 信號(hào)；讀取后的圖像信號(hào)可存儲(chǔ)在傳感器的存儲(chǔ)器件中。
[0051] 進(jìn)一步，第二次啟動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，移動(dòng)載有濾光薄膜的玻璃，將第二種濾光薄膜 平行對(duì)準(zhǔn)圖像傳感器感光像素陣列；如圖4所示，圖4中的第二種濾光薄膜207置于感光像 素陣列正上方，通過(guò)207的光線全部匯聚到感光像素陣列區(qū)域。
[0052] 進(jìn)一步，圖像傳感器進(jìn)行曝光，曝光結(jié)束時(shí)讀取像素陣列的信號(hào)，記作第二種圖像 信號(hào)；讀取后的圖像信號(hào)可存儲(chǔ)在傳感器的存儲(chǔ)器件中。
[0053] 進(jìn)一步，第三次啟動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，移動(dòng)載有濾光薄膜的玻璃，將第三種濾光薄膜 平行對(duì)準(zhǔn)圖像傳感器感光像素陣列；讀取后的圖像信號(hào)可存儲(chǔ)在傳感器的存儲(chǔ)器件中。
[0054] 進(jìn)一步，圖像傳感器進(jìn)行曝光，曝光結(jié)束時(shí)讀取像素陣列的信號(hào)，記作第三種圖像 信號(hào)；如圖5所示，圖5中的第三種濾光薄膜208置于感光像素陣列正上方，通過(guò)208的光 線全部匯聚到感光像素陣列區(qū)域。
[0055] 最后一步，進(jìn)行圖像信號(hào)處理操作，結(jié)合上述第一種、第二種、第三種圖像信號(hào)，合 成每個(gè)像素的真實(shí)圖像信號(hào)。
[0056] 上述采集圖像三色光電圖像信號(hào)時(shí)的曝光時(shí)間可以相同，也可以不相同。
[0057] 上述第一種、第二種、第三種濾光薄膜分別為紅色濾光薄膜、綠色濾光薄膜、藍(lán)色 濾光薄膜中一種。
[0058] 根據(jù)以上所述，圖像傳感器芯片分三次曝光，分別采集紅色、綠色、藍(lán)色濾光薄膜 濾光之后的圖像光信號(hào)；因此，在每次曝光時(shí)，感光像素陣列中的每個(gè)像素的感光類(lèi)型都相 同，所以像素之間不會(huì)產(chǎn)生現(xiàn)有技術(shù)圖像傳感器圖像像素光串?dāng)_問(wèn)題。由于感光像素陣列 中的每個(gè)像素都會(huì)采集紅色、綠色、藍(lán)色三色光的信號(hào)，所以本發(fā)明的像素采集的是圖像的 真實(shí)三色信息。
[0059] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范 圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種圖像傳感器，包含感光芯片、光學(xué)成像鏡頭，其特征在于，所述圖像傳感器感光 芯片與光學(xué)成像鏡頭之間設(shè)有載有紅色、綠色和藍(lán)色濾光薄膜的玻璃片，所述玻璃片連接 有馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，該圖像傳感器的感光像素陣列區(qū)域不設(shè)置彩色濾光片陣列。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述玻璃片與所述感光芯片平行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器，其特征在于，所述紅色、綠色和藍(lán)色濾光薄膜的 平面尺寸分別大于或等于該圖像傳感器的感光像素陣列區(qū)域的平面尺寸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像傳感器，其特征在于，所述紅色、綠色和藍(lán)色濾光薄膜的 厚度為〇. 5um?1. 5um。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器，其特征在于，所述紅色、綠色和藍(lán)色濾光薄膜的 下方是玻璃，其上方覆蓋有保護(hù)層，所述保護(hù)層為二氧化硅和/或硅的氮化物，其厚度大于 或等于0. 5um。
6. -種權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的圖像傳感器的工作方法，其特征在于，包括步驟： A、 啟動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，移動(dòng)載有濾光薄膜的玻璃，將第一種濾光薄膜平行對(duì)準(zhǔn)圖像傳 感器感光像素陣列； B、 圖像傳感器進(jìn)行曝光，曝光結(jié)束時(shí)讀取像素陣列的信號(hào)，記作第一種圖像信號(hào)； C、 啟動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，移動(dòng)載有濾光薄膜的玻璃，將第二種濾光薄膜平行對(duì)準(zhǔn)圖像傳 感器感光像素陣列； D、 圖像傳感器進(jìn)行曝光，曝光結(jié)束時(shí)讀取像素陣列的信號(hào)，記作第二種圖像信號(hào)； E、 啟動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，移動(dòng)載有濾光薄膜的玻璃，將第三種濾光薄膜平行對(duì)準(zhǔn)圖像傳 感器感光像素陣列； F、 圖像傳感器進(jìn)行曝光，曝光結(jié)束時(shí)讀取像素陣列的信號(hào)，記作第三種圖像信號(hào)； G、 進(jìn)行圖像信號(hào)處理操作，結(jié)合上述第一種、第二種、第三種圖像信號(hào)，合成每個(gè)像素 的真實(shí)圖像信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像傳感器，其特征在于，所述采集圖像三色光電圖像信號(hào) 時(shí)的曝光時(shí)間相同或不相同。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像傳感器，其特征在于，所述第一種、第二種、第三種濾光 薄膜分別為紅色濾光薄膜、綠色濾光薄膜、藍(lán)色濾光薄膜任意排序。
【文檔編號(hào)】H04N5/335GK104159049SQ201410404773
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】郭同輝, 曠章曲 申請(qǐng)人:北京思比科微電子技術(shù)股份有限公司