用于圖像傳感裝置的色彩濾波陣列及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于圖像傳感裝置的色彩濾波陣列及其制造方法，尤其設(shè)及一種 能夠擴(kuò)大圖像傳感裝置動(dòng)態(tài)范圍的色彩濾波陣列及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技發(fā)展，各種圖像傳感裝置已被大量應(yīng)用于數(shù)字電子商品中，例如掃描器、 數(shù)字相機(jī)、移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理等，而目前較為廣泛使用的圖像傳感裝置包括互補(bǔ)式金 屬氧化物半導(dǎo)體（Complementary Metal Oxide Semiconductors, CMO巧及電荷禪合裝置 煙large Coupled Device, CCD)。上述圖像傳感裝置都為娃半導(dǎo)體裝置，可用來(lái)捕捉光能， 然后將光能轉(zhuǎn)換成電能，經(jīng)傳輸后再次轉(zhuǎn)換為可量測(cè)的電壓，而得到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
[0003] 請(qǐng)參考圖1，圖1為現(xiàn)有圖像傳感裝置接收的光通量與圖像傳感裝置產(chǎn)生的電壓 的特征曲線圖，其中電壓對(duì)應(yīng)于圖像傳感裝置揃取的圖像訊息。如圖1所示，圖像傳感裝置 接收的光通量必須超過(guò)一最小光通量LFmin,圖像傳感裝置才可據(jù)W轉(zhuǎn)換出可量測(cè)的電壓。 也就是說(shuō)，在一次圖像揃取中，圖像傳感裝置接收的光通量必須超過(guò)最小光通量LFmin,圖 像傳感裝置才可取得有效的圖像資訊。因此，若最小光通量LFmin越小，圖像傳感裝置能夠 取得亮度越低的圖像資訊。
[0004] 另一方面，當(dāng)圖像傳感裝置接收的光通量超過(guò)一最大光通量LFmax后，圖像傳感 裝置都產(chǎn)生一最大電壓Vmax。換言之，若圖像傳感裝置在接收兩不同亮度的圖像資訊時(shí)，對(duì) 應(yīng)光通量都超過(guò)最大光通量LFmax,則圖像傳感裝置都會(huì)輸出最大電壓Vmax,而導(dǎo)致無(wú)法 分辨圖像資訊的亮度差別。因此，最大光通量LFmax越大，圖像傳感裝置才越能分辨亮度較 高的圖像資訊。因此，現(xiàn)有技術(shù)已提供一指標(biāo)動(dòng)態(tài)范圍值ynamic Range, DR)，用來(lái)評(píng)鑒圖 像傳感裝置的亮度分辨情形，即圖像傳感裝置能夠辨別所接收的光通量范圍的大小，其定 義為：
[0006] 一般而言，圖像傳感裝置的動(dòng)態(tài)范圍越大，所揃取的圖像資訊可更真實(shí)呈現(xiàn)圖像 中的明暗差別。因此，如何擴(kuò)大圖像傳感裝置的動(dòng)態(tài)范圍便成為業(yè)界亟欲探討的議題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決上述的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能夠擴(kuò)大圖像傳感裝置動(dòng)態(tài)范圍的色彩濾 波陣列及其制造方法。
[0008] 本發(fā)明公開(kāi)一種色彩濾波陣列，用于一圖像傳感裝置，所述色彩濾波陣列包括多 個(gè)像素，用來(lái)產(chǎn)生一圖像的多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)；其中，每一像素被劃分為多個(gè)對(duì)應(yīng)于相同像素顏 色的子像素；其中，每一像素累加每一像素的所述多個(gè)子像素中至少一者的像素值作為每 一像素輸出的像素?cái)?shù)據(jù)。
[0009] 本發(fā)明還公開(kāi)一種產(chǎn)生一色彩濾波陣列的方法，所述色彩濾波陣列用來(lái)產(chǎn)生一 圖像的多筆像素?cái)?shù)據(jù)，所述方法包括重復(fù)排列一重復(fù)樣式，W形成包括多個(gè)像素的一色彩 濾波陣列；W及將所述多個(gè)像素中每一像素劃分為對(duì)應(yīng)于相同像素顏色的多個(gè)子像素；其 中，每一像素累加每一像素所述多個(gè)子像素中至少一者的像素值，作為每一像素輸出的像 素?cái)?shù)據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1為現(xiàn)有圖像傳感裝置接收的光通量與圖像傳感裝置產(chǎn)生的一電壓的特征曲 線圖。
[0011] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例一圖像傳感裝置的示意圖。
[0012] 圖3為圖2所示圖像傳感裝置的色彩濾波陣列中一重復(fù)樣式的示意圖。
[0013] 圖4為圖2所示圖像傳感裝置的色彩濾波陣列中另一重復(fù)樣式的示意圖。
[0014] 圖5A、5B為圖2所示圖像傳感裝置的色彩濾波陣列中一像素的示意圖。
[0015] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例一流程的流程圖。
[0016] 其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：
[0017] 20 圖像傳感裝置
[0018] 200 圖像傳感模塊
[0019] 202 運(yùn)算模塊
[0020] 204 時(shí)序控制單元
[0021] 206 列選擇單元
[0022] 208 行取樣單元
[0023] 210 色彩濾波陣列
[0024] 60 流程 陽(yáng)0巧]600~606 步驟
[0026] LFmax 最大光通量
[0027] Pll ~Pi j、Pnm、Pl ~P6 像素
[0028] PDll~PDij 像素?cái)?shù)據(jù) W29] RPURP2 重復(fù)樣式
[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 陽(yáng)〇3引 TH 飽和上限
[0034] Vmax 最大電壓
【具體實(shí)施方式】
[0035] 在W下所列舉的范例實(shí)施例中，圖像傳感裝置將色彩濾波陣列中每一像素劃分為 多個(gè)子像素。當(dāng)圖像傳感裝置揃取圖像時(shí)，每一像素可通過(guò)累加多個(gè)子像素中至少一子像 素的像素值，取得圖像中一像素點(diǎn)的像素?cái)?shù)據(jù)，從而擴(kuò)大圖像傳感裝置的動(dòng)態(tài)范圍。
[0036] 請(qǐng)參考圖2,圖2為本發(fā)明實(shí)施例一圖像傳感裝置20的示意圖。圖像傳感裝置20 可為如數(shù)字相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z影機(jī)、智慧型手機(jī)等具有圖像感應(yīng)功能的電子產(chǎn)品。如圖2所示， 圖像傳感裝置20包括一圖像傳感模塊200及一運(yùn)算模塊202。圖像傳感模塊200包括一時(shí) 序控制單元204、一列選擇單元206、一行取樣單元208及一色彩濾波陣列210,圖像傳感模 塊200用來(lái)根據(jù)一控制訊號(hào)CON，揃取對(duì)應(yīng)于一圖像IMG的像素?cái)?shù)據(jù)PDll~PDi j。其中， 圖2所示的色彩濾波陣列200包括像素 Pll~Pi j，而運(yùn)算模塊202用來(lái)產(chǎn)生控制訊號(hào)CON W控制圖像傳感模塊200,并根據(jù)像素?cái)?shù)據(jù)PDll~PDi j進(jìn)行運(yùn)算W產(chǎn)生圖像IMG。需注意 的是，色彩濾波陣列210中像素 Pll~Pi j的每一者都被劃分為多個(gè)子像素 SPl~SPx (圖 1中僅繪示像素 Pll為例）。據(jù)此，色彩濾波陣列210在輸出像素?cái)?shù)據(jù)PDll~PDi j時(shí)，可 根據(jù)像素 Pll~Pij每一者中的子像素 SPl~SPx所感應(yīng)到的像素值，調(diào)整所輸出的像素 數(shù)據(jù)PDll~PDi j。如此一來(lái)，圖像傳感裝置20的動(dòng)態(tài)范圍可獲得有效的提升。
[0037] 詳細(xì)來(lái)說(shuō)，假設(shè)色彩濾波陣列210的像素 Pll~Pi j中一像素 P皿未被劃分為多 個(gè)子像素且像素 Pnm接收到一最大光通量LFmax時(shí)，像素 Pnm會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于像素值255 (如 數(shù)字值255)的最大電壓Vmax。此外，由于像素 Pnm接收到最大光通量LFmax時(shí)像素 Pnm中 電子數(shù)量已飽和，因此即使像素 Pnm接收到超越最大光通量LFmax的光通量時(shí)，像素 Pnm也 只能產(chǎn)生最大電壓Vmax。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)像素 Pnm中接收到光通量
LFmax,像素 Pnm僅能產(chǎn) 生對(duì)應(yīng)于像素值255的最大電壓Vmax,因而無(wú)法真實(shí)呈現(xiàn)實(shí)際的亮度差異。在此實(shí)施例中， 像素 Pnm被劃分為子像素 SPl~SPx,且子像素 SPl~SPx與像素 Pnm對(duì)應(yīng)于相同的像素顏 色。當(dāng)像素 Pnm接收到光通量
LFmax時(shí)，子像素 SPl~SPx分別接收到的光通量為，而子 像素 SPl~SPx產(chǎn)生的電壓所對(duì)應(yīng)的像素值則為
LFmax。由于子像素 SPl~SPx的數(shù)量 大于等于2,因此像素 P皿的子像素 SPl~SPx所產(chǎn)生的電壓對(duì)應(yīng)像素值-
必定小于 像素值255。在此狀況下，像素 Pnm可選擇累加子像素 SPl~SPx中至少一個(gè)像素值作為輸 出的像素?cái)?shù)據(jù)PDnm。舉例來(lái)說(shuō)，像素 Pnm可僅累加子像素 SPl~SPx其中一者，取得像素值
作為輸出的像素?cái)?shù)據(jù)PDnm?；蛘?，設(shè)計(jì)者可定義一飽和上限TH,且使像素 Pnm輸 出的像素?cái)?shù)據(jù)PDnm小于或等于飽和上限TH。在一實(shí)施例中，飽和上限TH可為像素值255。 只要像素?cái)?shù)據(jù)PDnm不超過(guò)像素值255,像素 Pnm可通過(guò)累加子像素 SPl~SPx中任意個(gè)子 像素的像素值來(lái)取得像素?cái)?shù)據(jù)PDnm。如此一來(lái)，圖像傳感裝置20的動(dòng)態(tài)范圍可獲得提升。
[0038] 請(qǐng)參考圖3,圖3為圖2所示的色彩濾波陣列210中一重復(fù)樣式RPl的示意圖。通 過(guò)重復(fù)排列重復(fù)樣式RP1，即可取得圖2所示的色彩濾波陣列210。需注意的是，圖3用來(lái) 介紹像素間相對(duì)的排列位置，而未限制各像素實(shí)際的長(zhǎng)寬比例。如圖3所示，重復(fù)樣式RPl 包括像素 Pl~P4,像素 Pl~P4可為圖1所示的像素 Pll~Pij中相鄰的像素。像素 P2 相鄰于像素 Pl的右側(cè)，像素 P3相鄰于像素 Pl的下側(cè)，且像素 P4相鄰于像素 P2、P3。像素 Pl~P4分別對(duì)應(yīng)于紅色、綠色、綠色及藍(lán)色。
[0039] 進(jìn)一步地，重復(fù)樣式RPl中像素 Pl~P4分別被劃分為子像素 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而對(duì)應(yīng)于紅色，子像素 SP2_1~