[發明專利]彩色濾波器傳感器

有效

• 申請號: 201680054593.7
• 申請日: 2016-08-23
• 公開（公告）號: CN108701699B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 塞爾久·拉杜·戈馬;卡林·米特科夫·阿塔納索夫;哈西卜·艾哈邁德·西迪基;柏-程·謝;托多爾·格奧爾基耶夫·格奧爾基耶夫
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 趙騰飛

創新包含感測裝置，所述感測裝置具有：包括多個傳感器的傳感器陣列，各傳感器具有長度尺寸及寬度尺寸且經配置以產生響應于入射于所述傳感器上的輻射的信號；及包括多個濾波器的濾波器陣列，所述濾波器陣列經安置以在光入射于所述傳感器陣列上之前對所述光進行濾波，所述濾波器陣列相對于所述傳感器陣列布置，因此所述多個傳感器中的每一者接收經由至少一個對應濾波器傳播的輻射。各濾波器具有長度尺寸及寬度尺寸，且濾波器的所述長度尺寸與對應傳感器的所述長度尺寸的比率、濾波器的所述寬度尺寸與對應傳感器的所述寬度尺寸的比率或其二者為大于1的非整數。

技術領域

本申請案大體上涉及用于數字成像的彩色濾波器陣列(CFA)。

背景技術

包含互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器及電荷耦合裝置(CCD)的圖像傳感器可用于數字成像應用中以捕獲場景。圖像傳感器包含傳感器陣列。陣列中的各傳感器包含用于輸出具有與接觸感光元件的入射光或輻射的強度成比例的量值的信號的至少一感光元件。當暴露于從場景反射或發射的入射光時，陣列中的各傳感器輸出具有對應于場景中的一個點處的光的強度的量值的信號。從各感光元件輸出的信號可經處理以形成表示所捕獲場景的圖像。

為捕獲彩色圖像，感光元件應能夠單獨地檢測與不同顏色相關聯的光波長。舉例來說，傳感器可經設計以檢測第一色彩、第二色彩及第三色彩(例如，紅色波長，綠色波長及藍色波長)。為實現此設計，可用單色濾波器(例如，紅色濾波器、綠色濾波器或藍色濾波器)覆蓋傳感器陣列中的各傳感器。單色濾波器可經布置為圖案以在傳感器陣列上形成彩色濾波器陣列(CFA)，使得CFA中的各單獨濾波器與陣列中的一個單獨傳感器對準。因此，陣列中的各傳感器可檢測對應于與其對準的濾波器的光的單個色彩。

CFA圖案的一個實例為拜耳(Bayer)CFA，其中陣列部分由交替的紅色及綠色濾波器與交替的藍色及綠色濾波器的行組成。每一彩色濾波器對應于底層傳感器陣列中的一個傳感器。在拜耳CFA中，一半的彩色濾波器為綠色濾波器，四分之一的彩色濾波器為藍色濾波器，且四分之一的彩色濾波器為紅色濾波器。使用分別是紅色濾波器和藍色濾波器的兩倍數目的綠色濾波器模仿人眼的與看見紅光及藍光相比看見綠光的更大能力。在一些布置中，拜耳CFA中的各傳感器對與在陣列中以水平及垂直布置安置的其最接近相鄰者色彩不同的光敏感。舉例來說，各綠色濾波器的最接近相鄰者為紅色濾波器及藍色濾波器，各紅色濾波器的最接近相鄰者為綠色濾波器，及各藍色濾波器的最接近相鄰者為綠色濾波器。因為各濾波器的最接近相鄰者具有與其不同的色彩指定，所以各濾波器僅上覆于一個對應傳感器。

彩色濾波器材料由染料或更常見的顏料組成以定義彩色濾波器的光譜。各彩色濾波器的大小以(例如)1:1的比率對應于傳感器的大小。然而，在實現此程度的空間分辨率方面的制造困難及物理局限性對于小于1.1μm分辨率的傳感器來說已變得不切實際。當前，技術趨勢要求較高圖像分辨率，且因此要求較小傳感器大小；然而，技術無法可靠地減少色素沉著及對大小低于1.1μm的彩色濾波器進行著色。將濾波器元件與其對應傳感器對準也為較困難的。因此，使用CFA的新的方法可改進使用亞微米大小的彩色圖像傳感器的實施方案。

發明內容

本發明的系統、方法及裝置各自具有若干方面，所述方面中的單一方面并不僅僅負責其合乎需要的屬性。在不限制如由以下權利要求書所表達的本發明的范圍的情況下，現將簡潔地論述一些特征。在考慮此論述之后，且尤其在閱讀標題為“實施方式”的部分之后，將理解本發明的特征如何提供優勢。

一個創新包含感測裝置，其包含：包括多個傳感器的傳感器陣列，各傳感器具有長度尺寸及寬度尺寸且經配置以產生響應于入射于傳感器上的輻射的信號；及包括多個濾波器的濾波器陣列，所述濾波器陣列經安置以在光入射于傳感器陣列上之前對所述光進行濾波，濾波器陣列相對于傳感器陣列經布置，因此多個傳感器中的每一者接收經由至少一個對應濾波器傳播的輻射，各濾波器具有長度尺寸及寬度尺寸，其中濾波器的長度尺寸與對應傳感器的長度尺寸的比率、濾波器的寬度尺寸與對應傳感器的寬度尺寸的比率或其二者為大于1的非整數。