圖像像素陣列和照相機(jī)模塊的制作方法
【專利說明】圖像像素陣列和照相機(jī)模塊
[0001]本申請要求提交于2014年6月26日的美國專利申請N0.14/316,648的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其完整結(jié)合在此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本申請一般地涉及成像設(shè)備，并且更具體地，涉及具有可見成像能力和紅外線成像能力兩者的成像設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003]現(xiàn)代電子設(shè)備諸如蜂窩電話、照相機(jī)和計算機(jī)通常使用數(shù)字圖像傳感器。成像器(即，圖像傳感器)可以由圖像感測像素的二維陣列形成。每一個像素可以包括光傳感器(諸如光電二極管)，所述光傳感器接收入射光子(光)并且將光子轉(zhuǎn)換為電信號。圖像傳感器有時被設(shè)計為使用聯(lián)合影像專家組(JPEG)格式或者任何其它適合的圖像格式向電子設(shè)備提供圖像。
[0004]成像設(shè)備可以配置為捕捉紅外線光譜范圍以及可見光譜范圍兩者內(nèi)的圖像。紅外線成像可用于若干不同應(yīng)用，諸如三維(3D)成像、自動聚焦以及其它應(yīng)用。然而，在常規(guī)的圖像傳感器中，難以將對應(yīng)于紅外光的信號與對應(yīng)于可見光的信號分離開。如果不小心，由圖像傳感器中的顏色像素接收到的紅外光可能降低在可見光譜中捕捉的圖像的質(zhì)量。
[0005]有時將紅外線截止濾波器放置在圖像傳感器前面，以便防止紅外光觸及圖像傳感器。為了在紅外線光譜范圍內(nèi)捕捉圖像，為紅外線成像使用單獨(dú)的成像傳感器。然而，使用兩個單獨(dú)的成像傳感器成本高，并且會給電子設(shè)備增加不希望的體積。
[0006]因此，希望能夠提供用于捕捉紅外線和可見光譜范圍內(nèi)的圖像的改進(jìn)的成像設(shè)備。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的一個目的是解決與現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個或更多個問題相關(guān)的問題。
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型的一個方面，提供一種圖像像素陣列。該圖像像素陣列包括:多個光電二極管；微透鏡陣列，其中每一個微透鏡將光聚焦到所述光電二極管中的相應(yīng)一個上；和圖案化的紅外光阻擋材料的層，置于所述微透鏡陣列和所述多個光電二極管之間，其中所述紅外光阻擋材料透射可見光并且阻擋紅外光。
[0009]根據(jù)一個實(shí)施例，所述圖像像素陣列包括用于檢測可見光譜中的光的可見成像像素以及用于檢測紅外光譜中的光的紅外線成像像素。
[0010]根據(jù)一個實(shí)施例，所述圖案化的紅外光阻擋材料的層包括與所述紅外線成像像素中的相應(yīng)一個對齊的至少一個開口。
[0011]根據(jù)一個實(shí)施例，所述圖像像素陣列還包括:所述開口中的紅外線通濾波器元件，其中所述紅外線通濾波器元件阻擋可見光，并且透射紅外光到與所述紅外線成像像素中的相應(yīng)一個相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)光電二極管。
[0012]根據(jù)一個實(shí)施例，所述紅外線通濾波器元件包括黑色聚合物。
[0013]根據(jù)一個實(shí)施例，所述圖像像素陣列還包括:濾色器元件陣列，置于所述微透鏡陣列和所述多個光電二極管之間，其中所述濾色器元件陣列中的每一個濾色器元件與所述紅外光阻擋材料的相應(yīng)部分重疊。
[0014]根據(jù)一個實(shí)施例，所述圖案化的紅外光阻擋材料的層置于所述濾色器元件陣列和所述多個光電二極管之間。
[0015]根據(jù)一個實(shí)施例，所述圖案化的紅外光阻擋材料的層置于所述微透鏡陣列和所述濾色器元件陣列之間。
[0016]根據(jù)一個實(shí)施例，所述紅外光阻擋材料包括允許所有波長的可見光通過的光可成像聚合物。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個方面，提供一種照相機(jī)模塊。該照相機(jī)模塊包括:具有像素陣列的圖像傳感器，所述像素陣列具有阻擋紅外光并且透射可見光的紅外光阻擋材料層；布置在所述圖像傳感器之上的將光聚焦在所述圖像傳感器上的透鏡；和置于所述透鏡和所述圖像傳感器之間的雙帶通濾波器，其中所述雙帶通濾波器透射對應(yīng)于可見光的第一波長帶以及對應(yīng)于紅外光的第二波長帶。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的一個有益技術(shù)效果是:能夠同時捕捉可見以及紅外線光譜范圍內(nèi)的圖像。
【附圖說明】
[0019]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的具有照相機(jī)模塊的例示性電子設(shè)備的圖。
[0020]圖2是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以在圖1所示類型的照相機(jī)模塊中使用的雙帶通濾波器的頻譜響應(yīng)的曲線。
[0021]圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，具有在濾色器陣列之下形成的圖案化紅外線截止濾波器的例示性圖像傳感器的一部分的剖面?zhèn)纫晥D。
[0022]圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，具有在濾色器陣列之上形成的圖案化紅外線截止濾波器的例示性圖像傳感器的一部分的剖面?zhèn)纫晥D。
[0023]圖5是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以在紅外線成像像素中使用的紅外線通濾波器元件的頻譜響應(yīng)的曲線。
[0024]圖6是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以在可見成像像素中使用的紅外線截止濾波器元件的頻譜響應(yīng)的曲線。
[0025]圖7是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的例示性紅外光阻擋材料層的俯視圖，該紅外光阻擋材料層被圖案化為包括多個開口，用于允許紅外光到達(dá)像素陣列中的紅外線成像像素。
[0026]圖8是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的例示性紅外光阻擋材料層的俯視圖，該紅外光阻擋材料層被圖案化為包括開口，用于允許紅外光到達(dá)連續(xù)地布置在一行內(nèi)的紅外線成像像素。
[0027]圖9是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，采用圖1-8的實(shí)施例的系統(tǒng)的方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]電子設(shè)備諸如數(shù)字照相機(jī)、計算機(jī)、蜂窩電話以及其它電子設(shè)備包括收集進(jìn)入的圖像光以便捕捉圖像的圖像傳感器。圖像傳感器可以包括成像像素的陣列。圖像傳感器內(nèi)的像素可以包括光敏元件，諸如將進(jìn)入的圖像光轉(zhuǎn)換為圖像信號的光電二極管。圖像傳感器可以具有任意數(shù)目的像素(例如，數(shù)百或者數(shù)千或更多)。典型的圖像傳感器可以，例如，具有幾十萬或幾百萬像素(例如，兆像素)。圖像傳感器可以包括控制電路，諸如用于操作成像像素的電路和用于讀出對應(yīng)于光敏元件所產(chǎn)生的電荷的圖像信號的讀出電路。
[0029]圖1是使用圖像傳感器捕捉圖像的例示性電子設(shè)備的圖。圖1的電子設(shè)備10可以是便攜電子設(shè)備，諸如照相機(jī)、蜂窩電話、攝像機(jī)或者捕捉數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的其它成像設(shè)備。照相機(jī)模塊12可被用于將進(jìn)入光轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。照相機(jī)模塊12可以包括一個或多個透鏡14和一個或多個對應(yīng)的圖像傳感器16。圖像傳感器16可以是圖像傳感器芯片上系統(tǒng)(SOC)，其具有帶有附加的處理和控制電路，諸如圖像像素陣列的公共圖像傳感器集成電路管芯上的模擬控制電路和數(shù)字控制電路。
[0030]在圖像捕捉操作過程中，來自場景的光可被透鏡14聚焦在圖像像素陣列上(例如，圖像像素22的陣列24)。圖像傳感器16向模擬電路30提供對應(yīng)的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。模擬電路30可以向數(shù)字電路32提供經(jīng)處理的圖像數(shù)據(jù)，以便進(jìn)一步處理。電路30和/或32還可以用于控制圖像傳感器16的操作。圖像傳感器16可以是背面照明圖像傳感器，或者如果希望，可以是正面照明圖像傳感器。如果希望，照相機(jī)模塊12可設(shè)置有透鏡14的陣列和對應(yīng)的圖像傳感器16的陣列。
[0031]設(shè)備10可以包括附加控制電路，諸如存