[實(shí)用新型]一種具有多通道窄帶濾色片陣列的圖像傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201921700892.0
• 申請(qǐng)日: 2019-10-12
• 公開（公告）號(hào): CN210578954U
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬浩文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京威派視半導(dǎo)體技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H04N9/04
• 分類號(hào): H04N9/04;G01J3/28
• 代理公司: 江蘇法德東恒律師事務(wù)所 32305
• 代理人: 李媛媛

本實(shí)用新型提供一種具有多通道窄帶濾色片陣列的圖像傳感器。該圖像傳感器包括二維光敏像素陣列和多通道窄帶濾色片陣列，濾色片陣列位于光敏像素陣列感光面的上方，且每一個(gè)光敏像素對(duì)應(yīng)一個(gè)帶寬的窄帶濾色片；光敏像素陣列和濾色片陣列均由最小重復(fù)單元重復(fù)排列組成，最小重復(fù)單元分別由n*n個(gè)光敏像素或者窄帶濾色片構(gòu)成，其中n為大于2的正整數(shù)。本實(shí)用新型的圖像傳感器具有多通道窄帶濾色片陣列，能夠進(jìn)行高光譜成像，可以同時(shí)獲得光譜分辨率和空間分辨率，可以快速、高性能地獲得光譜信息和空間信息，集成度高，成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及圖像傳感器的高光譜成像技術(shù)，尤其將成像技術(shù)和光譜技術(shù)相結(jié)合，同時(shí)獲得目標(biāo)的空間信息和光譜信息。更重要的是通過多通道窄帶濾色片陣列的方案實(shí)現(xiàn)了圖像傳感器對(duì)光譜信息的直接獲取，實(shí)現(xiàn)容易，集成度高，是一種具有多通道窄帶濾色片陣列用于高光譜成像的圖像傳感器。

背景技術(shù)

高光譜成像技術(shù)是近二十年來發(fā)展起來的基于非常多窄波段的影像數(shù)據(jù)技術(shù)，其最突出的應(yīng)用是遙感探測領(lǐng)域，并在越來越多的民用領(lǐng)域有著更大的應(yīng)用前景。它集中了光學(xué)、光電子學(xué)、電子學(xué)、信息處理、計(jì)算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，是傳統(tǒng)的二維成像技術(shù)和光譜技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起的一門新興技術(shù)。

高光譜成像技術(shù)的定義是在多光譜成像的基礎(chǔ)上，在從紫外到近紅外(200-2500nm)的光譜范圍內(nèi)，利用成像光譜儀，在光譜覆蓋范圍內(nèi)的數(shù)十或數(shù)百條光譜波段對(duì)目標(biāo)物體連續(xù)成像。在獲得物體空間特征成像的同時(shí)，也獲得了被測物體的光譜信息。

高光譜成像技術(shù)具有超多波段(上百個(gè)波段)、高的光譜分辨率(幾個(gè)nm)、波段窄(≤10-2λ)、光譜范圍廣(200-2500nm)和圖譜合一等特點(diǎn)。優(yōu)勢在于采集到的圖像信息量豐富，識(shí)別度較高和數(shù)據(jù)描述模型多。由于物體的反射光譜具有“指紋”效應(yīng)，根據(jù)不同物不同譜，同物一定同譜的原理來分辨不同的物質(zhì)信息。

然而，現(xiàn)有的高光譜成像技術(shù)除需要通常的圖像傳感器外，還需要有各種光譜儀或分光設(shè)備的配合，整個(gè)成像系統(tǒng)體積較大，集成度低，工作速度慢，設(shè)備復(fù)雜，造價(jià)高昂，難以滿足人們?nèi)粘Ｊ褂玫囊蟆?/p>

發(fā)明內(nèi)容

如何能夠快速、高性能的進(jìn)行高光譜成像并且系統(tǒng)集成度高、成本低是需要解決的技術(shù)問題，因此本實(shí)用新型提出了一種具有多通道窄帶濾色片陣列用于高光譜成像的圖像傳感器。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種具有多通道窄帶濾色片陣列的圖像傳感器，包括二維光敏像素陣列和多通道窄帶濾色片陣列，濾色片陣列位于光敏像素陣列感光面的上方，且每一個(gè)光敏像素對(duì)應(yīng)一個(gè)帶寬的窄帶濾色片；所述光敏像素陣列和濾色片陣列均由最小重復(fù)單元重復(fù)排列組成，所述最小重復(fù)單元分別由n*n個(gè)光敏像素或者窄帶濾色片構(gòu)成，其中n為大于2的正整數(shù)。

進(jìn)一步地，所述光敏像素為全色像素。

進(jìn)一步地，所述濾色片陣列的最小重復(fù)單元由響應(yīng)波段不同的窄帶濾色片構(gòu)成。

進(jìn)一步地，所述窄帶濾色片的響應(yīng)帶寬40nm，所述濾色片陣列的響應(yīng)波段為200nm～2500nm。

進(jìn)一步地，所述濾色片為帶通濾色片或截止濾色片。

進(jìn)一步地，當(dāng)所述最小重復(fù)單元排列為偶數(shù)行列時(shí)，每一個(gè)光敏像素的高光譜數(shù)據(jù)為以該像素為左上角、左下角、右上角或右下角的最小重復(fù)單元內(nèi)所有像素在其各自對(duì)應(yīng)波段內(nèi)的光譜響應(yīng)之合；當(dāng)所述最小重復(fù)單元排列為奇數(shù)行列時(shí)，每一個(gè)光敏像素的高光譜數(shù)據(jù)為以該像素為中心點(diǎn)的最小重復(fù)單元內(nèi)所有像素在其各自對(duì)應(yīng)波段內(nèi)的光譜響應(yīng)之合。

本實(shí)用新型的有益效果是：通過濾色片陣列控制每一個(gè)光敏像素所感知的波段，再利用濾色片陣列最小重復(fù)單元內(nèi)各像素?cái)?shù)據(jù)的插值或加權(quán)算法獲得單個(gè)光敏像素所對(duì)應(yīng)目標(biāo)點(diǎn)的各個(gè)波段的光譜響應(yīng)，得到最終的高光譜圖像。其具體的特點(diǎn)和優(yōu)越性有：