[發明專利]一種新型圖像傳感器

在審

• 申請號: 201710181193.9
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN106713878A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 陳兵
• 申請（專利權）人: 陳兵
• 主分類號: H04N9/04
• 分類號: H04N9/04
• 代理公司: 福州市博深專利事務所(普通合伙)35214
• 代理人: 林志崢

技術領域

本發明涉及圖像成像技術領域，特別涉及一種新型圖像傳感器。

背景技術

可以獲取彩色圖像的圖像傳感器通常從外到內依次包括透鏡、彩色濾光單元和感光單元，外部的光線經透鏡到達彩色濾光單元，再到達感光單元，其中，彩色濾光單元上通常設有紅色(R)濾光單元、綠色(G)濾光單元和藍色(B)濾光單元。人眼一般能夠感知到的電磁波的波長在400～760nm，這部分頻譜范圍內的光屬于可見光，但現有的彩色圖像傳感器中的紅色濾光單元、綠色濾光單元和藍色濾光單元均可透過不可見光，具體的，現有的紅色濾光單元、綠色濾光單元、藍色濾光單元對不同電磁波的透過率曲線見圖1中的曲線3、曲線2、曲線1所示，橫坐標代表波長，單位為nm，縱坐標代表光透過率，單位為％。由圖1可以看出，在可見光范圍內均有紅色、綠色和藍色，紅色、綠色、藍色在不可見光范圍內也有超過760nm的近紅外光譜，只是通常人們能感知到的紅色、綠色和藍色是在可見光范圍內的紅色、綠色和藍色。在白天，利用現有的彩色濾光單元可以獲取到彩色圖像。但是在極微弱光環境下，由于紅色、綠色和藍色光子相對減少，當R、G、B光子數少于圖像傳感器的靈敏度閾值時，現有的彩色圖像傳感器將無法獲取到彩色圖像。

公開號為CN202815393U的中國發明專利公開了一種圖像采集設備及其濾光片裝置和濾光片切換裝置，包括紅外截止濾光片、全通濾光片、偏正光濾光片、濾光片窗口、驅動機構和移動滑軌，移動滑軌承載紅外截止濾光片、全通濾光片和偏正光濾光片，驅動機構與移動滑軌連接，驅動移動滑軌移動，使得承載在移動滑軌上的紅外截止濾光片、全通濾光片或者偏正光濾光片移動到濾光片窗口位置處，切換到濾光片窗口位置的濾光片為當前攝像機采集圖像時使用的濾光片類型。在透鏡、彩色濾光單元和感光單元的基礎上增加了紅外截止濾光片、全通濾光片或者偏正光濾光片，使用時，當光源強度大于光源上限值，使用偏正光濾光片，當光源強度小于光源下限值，使用全通濾光片，當光源強度處于光源下限值與光源上限值之間，使用紅外截止濾光片，根據光源情況自動進行不同濾光片的切換，降低了圖像采集設備發生過曝的幾率，雖然可以保持圖像較好的色彩飽和度，但是結構較為復雜，成本較高，而且在極微弱光情況下，由于切換成全通濾光片，因此無法實現彩色成像；另外，當使用紅外截止濾光片時可以得到接近于人眼看到的紅色值、綠色值和藍色值，因為將紅外頻譜范圍內的光子過濾掉了，當不使用紅外截止濾光片時，得到的紅色值、綠色值和藍色值是包含可見光和紅外兩個頻譜范圍內的紅色值、綠色值和藍色值，彩色圖像不真實。

公開號為CN104735427B的中國發明專利公開了一種圖像傳感器，保留了現有的拜耳格式的可見光感光單元，在邊緣區域增加了紅外感光單元，不需要額外使用紅外截止濾光片，只需要一片可見光和紅外光都可以通過的雙通濾光片來使白天的顏色準確性更好，增加夜間亮度。在該專利中引入了紅外感光單元，紅外光屬于不可見光，近紅外(NIR)濾光單元對不同電磁波的反射率曲線見圖2所示，該專利將紅外感光單元設置在可見光感光單元的邊緣區域，雖然可以增加白天顏色的準確性，增加夜晚的亮度，但是由于紅外線感光單元本身分布區域較小，距離又較遠，透光性不高，因此對白天顏色的準確性提高有限，僅能增加可見光感光單元邊緣區域的亮度，對夜晚圖像的亮度增加有限，而且IR感光單元分布在邊緣區域，只能感光而無法成像，所以在極微弱光情況下無法實現彩色成像。

另外，現有的彩色圖像傳感器中，為了獲取極微弱光情況下的圖像，需要采用W濾光片，即全通濾光單元，將近紅外光(NIR)也收入感光單元中。例如，公開號為CN105340079A的PCT進入中國的發明專利公開了一種背面照射型圖像傳感器、成像裝置和電子設備，該專利的說明書圖9中在彩色濾光單元中還設置有白色(W)濾光片的圖像傳感器，這樣可以增大彩色濾光單元的透光率，提高彩色濾光單元的靈敏度，白色濾光片的比例越高，圖像傳感器的靈敏度越高，但是該種類型的圖像傳感器也僅能在白天獲得彩色圖像，在極微弱光情況下，雖然白色(W)濾光片能感知近紅外光(NIR)，具有一定的微弱光探測靈敏度，但是此感光單元不僅感應可見光，而且感應近紅外光，所以不能還原出色彩數值，因此也無法實現極微弱光的彩色成像。

再者，參見圖1，現有的彩色圖像傳感器中，紅色在接近于不可見光部分仍有大量光子存在，實際上這一光譜范圍的光會因為光太強而影響色彩的還原。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種新型圖像傳感器，使彩色圖像的色彩還原效果更好。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：