CN101288170A - 自适应固态图像传感器 - Google Patents

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CN101288170A CNA2006800383712A CN200680038371A CN101288170A CN 101288170 A CN101288170 A CN 101288170A CN A2006800383712 A CNA2006800383712 A CN A2006800383712A CN 200680038371 A CN200680038371 A CN 200680038371A CN 101288170 A CN101288170 A CN 101288170A
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C·A·金
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Abstract

改进的单片集成电路固态成像器，包括：各自不同种类像素的多个亚阵列、包括颜色滤波器和透明元件的可选择的滤波镶嵌块，以及处理像素输出的电路。不同种类的像素各自对应不同的光谱范围。有利地，可以从以下选择不同种类的像素：1)响应大约800－1800nm范围内的短波长红外(SWIR)的SWIR像素；2)响应可见光和NIR辐射(400－1000nm)的规则像素以及响应可见光、NIR和SWIR辐射宽带像素。

Description

自适应固态图像传感器
交叉引用相关申请
[0001]本申请是两个美国专利申请的部分继续申请(″CIP″)，具体地是J.Bude等人在2003年6月3日提交的No.10/453,037美国专利申请(“激活区缺陷降低并具有独特的接触方案的半导体器件”)的CIP，进而，要求由Bude等人在2002年12月18日提交的No.60/434,359美国临时专利申请的优先权。本申请也是由ConorS.Rafferty等人在2004年10月13日提交的No.10/964,266美国专利申请(“包括与成像阵列集成在一起的接收器光电探测器的光学接收器”)的CIP，进而，要求由C.S.Rafferty等人在2003年10月13日提交的No.60/510,933美国临时专利申请的优先权。在此引入所有前述的申请(10/453,037；60/434,359；10/964,266和60/510,933)，作为参考。
政府利益：
[0002]依据NSF资助DMI-0450487，美国政府对本发明享有一定的权利。
技术领域
[0003]本发明涉及固态图像传感器，并且尤其涉及可以适应或在从白天到无月的夜晚的各种不同光照条件进行调整的图像传感器。
背景技术
[0004]在包括专业和消费视频以及图像摄影、用于防卫和安全的远距离监视、天文学以及机器可视的各种应用中，固态图像传感器(“成像器”)是重要的。对不可见辐射，例如红外辐射，敏感的成像器用在包括夜视、伪装探测、不可见天文学、技术保存、医学诊断、冰探测(如在马路和飞行器上)以及药物制造的一些其他应用中。
[0005]典型的图像传感器包括结合有读出集成电路(ROIC)的光电探测器的二维阵列。光电探测器对入射辐射敏感。ROIC扫描并量化地评价来自光电探测器的输出并将其处理成图像。响应不同类型辐射的成像器的能力由光电探测器的光谱响应决定。
[0006]图1是典型的常规CMOS硅成像器10的示意的结构图和大致的物理布局。成像器10包括有利地在单一硅单元片(silicondie)上实施的像素12的n行×m列的阵列11。每个像素12包含一个光电探测器加上多路复用电路。它可以选择性地包括信号放大和处理电路(像素元件未显示)。每个硅光电探测器响应入射可见光和近红外(NIR)辐射。每个像素产生与在所定义的集成期间入射在光电探测器上的累积的可见光和NIR辐射成正比的输出信号。
[0007]通过由一行多路器14产生的一组行信号控制单一行中的所有像素12。行多路器包含在包括像素重设和集成期间的长度的像素范围内进行行寻址和定时功能的电路。单一行中的所有像素同时输出到列总线15上，但是不同行中的像素可以不同时输出。这种交错允许列中的像素分享列总线15，一次性地顺序地将它们的输出信号多路传输到列总线上。
[0008]单一列中的所有像素12通过列总线15将它们的输出信号输出到列多路器17。像素输出信号被多路输出到列总线上，以响应来自行多路器14的控制信号。列多路器内的电路(未显示)可以执行包括放大、噪音低减和多路复用成预定义的视频或图像格式，例如标准TV视频序列的许多功能。
[0009]可以通过图像信号处理器18进一步处理由列多路器17产生的视频或图像信号，以识别、改善和增强图像。例如，图像信号处理器可以探测并高亮图像中的边缘。或者，处理器18可以通过控制信号调整平均图像强度以修改集成期间的长度。可以在Ackland等人发表于1996年2月在IEEE Int.Sohd-State Circuits Conf第22-25页的“芯片上摄像机”中找到有关示例的常规成像器的结构和操作的进一步细节，在此引入，作为参考。
[0010]可以通过将滤色器的镶嵌块(mosaic)布置于像素阵列上，使成像器10适应提供彩色图像。图2示出了滤色器22R、22G和22B(分别为红色、绿色和蓝色)的典型镶嵌块阵列20。镶嵌块阵列20可以是布置在像素阵列11上的n行乘m列的红色、绿色和蓝色滤色器阵列，使得每个滤色器准确地覆盖一个像素12。
[0011]图2中显示的特定镶嵌块将滤色器分布在众所周知的Bayer图样中。镶嵌块的每个2×2部分包括两个绿色滤色器加上一个红色滤色器加上一个蓝色滤色器。当镶嵌块处于适当位置时，每个像素仅对应一个颜色：红色、绿色或蓝色。图像处理器18中的电路可以用于翻译像素信号的值以产生每个像素位置的红色、绿色和蓝色值，从而产生彩色图像。可以在由B.Bayer在1976年公布的No.3,971,065美国专利(“彩色成像阵列”)中找到有关示例彩色成像器的进一步细节，在此引入，作为参考。
[0012]尽管常规的成像器可以利用复杂的电子装置在适当定义的光照条件下产生高质量的图像，它们被证明不能适应于差别很大的光照条件，诸如从白天变化为日暮到夜晚。同样，成像器不能容易地适应在其他光谱带中要求敏感度的应用。类似于图1中显示的常规成像器包括仅响应一种辐射的几乎相同的各个像素。例如，硅像素阵列仅响应可见光和NIR辐射。
[0013]通过进一步限制各个像素的光谱响应，彩色滤色器可以用于增强成像器的输出。这种增强以灵敏度降低为代价。例如，由于具有滤色器镶嵌块，常规的硅成像器可以在高水平照明下产生彩色图像，但是它们显示出灵敏度降低以及对于中等低光照来说噪音增加并因此不适合在日暮或有月照的夜晚。
[0014]可以通过使用单色硅成像阵列(即没有滤色器镶嵌块的阵列)获得较低噪音单色图像(例如，灰度级图像)。但是在更低水平的光照下，例如在没有月照的夜晚，即使硅阵列的单色图像变得多噪，这是由于缺乏可探测光谱范围内的光。同样，上述成像器不能探测例如冰探测应用中所要求的短波长红外(SWIR)辐射。
[0015]因此，对可以在各种光谱带中显示灵敏度的改进的固态成像传感器以适合不同应用的要求，并且可以在范围从白天到无月照夜晚的广泛范围的照明条件下提供高质量的图像有着需求。
发明内容
[0016]根据本发明，一种改进的单片集成电路硅固态成像器包括分别地包含不同种像素的多个亚阵列，任选的滤色器镶嵌块包括滤色器和透明元件以及处理像素输出的电路。此处所指的像素优选为有源像素，它包括光电探测器以及用于放大光电探测器的输出的电路。不同种类的像素分别对应不同的光谱范围。有利地，可以从以下选择不同种类的像素：1)响应短波长红外(SWIR)(范围为：下限位于大约700到大约1000nm之间，上限位于大约1600到大约2500nm之间)的SWIR像素；2)响应可见光和NIR辐射(400-1000nm)的规则像素，以及3)响应可见光、NIR和SWIR辐射的宽带像素。
[0017]不同种类的像素有利地作为亚阵列布置在公共阵列中，其方式为：每个亚阵列捕捉基本上相同景象的不同光谱图像。设计可选的滤色器镶嵌块使得当其被布置于成像阵列上时，不同像素类型和不同滤色元件的组合产生出可以产生各种成像选择的多个亚阵列。在一个实施例中，滤色器有利地覆于规则像素上以在日光下提供彩色成像，尽管透明元件覆于SWIR像素和/或宽带像素上以增强夜晚性能。或者，透明元件也可以覆于规则像素上，以增强日暮性能。
[0018]电子装置有利地适应于不同光照条件和不同的应用。在探测高水平照明时，电子装置可以偏向于处理由滤色器覆盖的规则和宽带像素的输出以产生彩色图像。在低水平照明下，它可以偏向于处理由透明元件覆盖的规则、SWIR和/或宽带像素以产生具有改进的信噪比的单色图像。对于要求SWIR灵敏度的应用来说，例如冰或水探测，电子装置可以偏向于处理规则、SWIR和/或宽带像素的某些组合的输出，以揭示上述应用所要求的特定光谱和/或空间信息。
附图说明
[0019]结合附图，考虑现在将要详细描述的说明性的实施例，本发明的优势、本质和各种附加性的特征将更加充分地显现。在附图中：
[0020]图1是常规的固态图像传感器的示意结构图和大致的物理布局。
[0021]图2示出了用于图1传感器的滤色器的典型镶嵌块阵列；
[0022]图3A和3B是根据本发明的第一实施例的相关自适应固态图像传感器的示意结构图；
[0023]图4是根据本发明的第二实施例的自适应固态图像传感器的示意结构图；
[0024]图5示出了用于图4传感器的滤色器的镶嵌块阵列；
[0025]图6是根据本发明的第三实施例的自适应固态图像传感器的示意结构图；以及
[0026]图7显示了用于图6传感器的滤色器的镶嵌块阵列；
[0027]应当理解的是上述附图用于说明本发明的概念，不是按比例绘制的。
具体实施方式
[0028]参照附图，图3A示出了分别采用规则像素12和宽带像素32A的亚阵列的自适应固态成像器30的第一实施例。图3A中显示的成像阵列与图1中所描述的相似，除了有些规则硅像素12已经被宽带像素32A(响应可见光和短波长红外辐射的像素)替代。在图3A中所示的特定实施例中，准确来说，一半的像素是规则像素12，一半像素是宽带像素32A，两种不同类型的像素被布置于交替的列中。可以把n×m阵列看作是两个交错的n×m/2亚阵列，第一亚阵列整个包括规则像素12，第二亚阵列整个包括宽带像素32A。两个亚阵列几乎在空间上是相一致的，一个与另一个偏离的大小仅有水平方向上的一个像素尺寸。当图像被聚焦到成像器30上时，两个亚阵列可以用于捕捉基本上是相同景象的两个分别的图像。
[0029]图1(17)中显示的列多路器已经被两个列多路器37A、37B替代。来自包含规则像素12的上述列的列总线35A与列多路器37A相连。来自包含宽带像素32A的上述列的列总线35B与列多路器37B相连。
[0030]每个亚阵列多路器37A、37B将产生其自己的n×m/2图像。利用本领域技术人员所熟知的插值技术，图像信号处理器可以用于选择性地将每个图像还原为n×m分辨率。由于第一亚阵列中的像素12响应可见光和NIR辐射但不响应SWIR辐射，列多路器37A将产生可见光加上NIR图像，叫做规则图像。由于第二亚阵列中的像素12响应宽带辐射，列多路器37B将产生宽带图像。鉴于硅光电探测器优越的低噪音和低暗电流特性，当主要通过在例如白天或日暮照明下发生的可见光和NIR辐射对成像的景象照明时，规则图像将产生优越的图像质量。当主要通过在例如无月照的夜晚照明下发生的SWIR辐射对成像的景象照明时，第二亚阵列将产生优越的图像质量。图像信号处理器可以根据外部控制输入选择使用哪个图像。或者，它可以根据相对信噪比的某些测量值，例如，每个图像的相对强度来选择使用哪个图像。或者，它可以合并两个图像以提供更高的分辨率或者进一步改进的信噪比。
[0031]图3B显示了图3A实施例的修改，其中SWIR像素32B替代了宽带像素32A。SWIR像素仅对SWIR辐射敏感。尽管上述替代在低光照条件下将给出降低的灵敏度，它将允许列多路器37B产生SWIR图像，而不是宽带图像。这种替代在要求处理可见光和SWIR图像之间的差别的应用中，例如，冰和伪装探测是有用的。
[0032]根据本领域所熟知的技术，规则像素和宽带或SWIR像素以及相关电路和连接的上述配置被有利地集成到单晶半导体基片上，诸如硅。规则像素有利为硅像素，诸如Ackland等人于1996年2月在IEEE Intl.Solid State Circuits Conference第22-25页发表的“芯片上摄像机”中所描述的3-T像素，在此引入，作为参考。宽带像素优选为硅上锗像素，其包括与硅基片和硅电路集成在一起的锗光电探测器，如在No.10/453,039美国专利申请中所描述的那样，在此引入，作为参考。SWIR像素有利包括与使SWIR辐射透过但阻止可见光的滤光元件相结合的硅上锗宽带像素。
[0033]注意到可以通过单一的列多路器替代图3A和3B中显示的两个列多路器37A、37B，其中利用本领域所熟知的技术通过列多路器的内部电路对规则和宽带或SWIR图像进行分离。
[0034]图4显示了可以结合图5中显示的滤色器镶嵌块50使用的自适应图像传感器40的第二实施例。在这种情况下，常规的图1器件的有些规则像素12已经被宽带像素42(响应可见光、NIR和SWIR辐射)所替代。在图4中所显示的特定实施例中，准确来说，四分之一的像素包括宽带像素42。当像素(12，42)被图5的滤色器镶嵌块所覆盖，宽带像素42的每一个被透明元件(clear element)22C所覆盖，而规则像素被红色、绿色或蓝色滤光器(22R，22G，22B)所覆盖。可以把n×m阵列看作是两个交错的亚阵列。第一个是n/2×m/2亚阵列，整个包括接收未通过透明元件22C过滤的辐射的宽带像素42。第二个是像素组的n/2×m/2亚阵列，其中每个像素组准确来说包含由各自的红色、绿色和蓝色滤光器(22R，22G 22B)覆盖的规则像素12的每样一个。由于两个阵列在空间上几乎是相一致的，它们可以用于捕捉基本上相同景象的两个分离的n/2×m/2图像。
[0035]在本实施例中，根据所访问的特定行，亚阵列多路器46用于分离的像素的输出并将其输送给两个分离的列多路器47A、47B。例如，当像素的偶数行将其输出信号驱动到列总线上时，亚阵列多路器将把所有的信号发送给多路器47A。当像素的奇数行将其输出信号驱动到列总线上时，亚阵列多路器将把偶数列的信号发送给多路器47B，把奇数列的信号发送给多路器47A。
[0036]因此，列多路器47A处理来自宽带像素42的信号，而列多路器47B处理来自经过滤色的规则像素12的信号。利用与图3所描述的技术相似的技术，每个列多路器合并来自其各个输入像素的信号，以形成n/2×m/2图像。列多路器47A的输出将是具有高灵敏度和良好的信噪比的n/2×m/2单色图像，这是由于缺乏滤色器以及延伸入SWIR带的探测器的宽带响应。它将提供高质量的图像，即使在例如可能在无月照的夜晚发生的非常低的光照条件下。列多路器47B的输出将是在每个图像位置具有红色、绿色和蓝色值的n/2×m/2彩色图像。它将在例如白天发生的高照明条件下提供良好的信噪比。
[0037]规则像素和相关电路和连接的上述配置被有利地集成到单晶半导体基片上，诸如硅或具有外延生长的锗的硅。规则像素有利为前面提及的3-T像素，宽带像素有利为前面提及的硅上锗像素。
[0038]图像信号处理器18可以用于将图像的分辨率还原为n×m。近而，利用例如在Henker，S等人在“多通道CMOS传感器的色彩修正的概念”中所描述(Proc.VEf Conf.Digital Image Computing：Techniques and Applications，Dec.2003，Sydney，pp.771-780)的已知的技术，图像信号处理器可以合并来自两个亚阵列的信号以增强彩色图像的色彩逼真度。或者，图像处理器可以使用宽带像素产生识别其他颜色可见光图像中的红外能量的存在的伪色彩图像。见Scribner，D等人的“信息合成图像”(SPIE OE Magazine，Sept.2002，pp.24-26)。
[0039]图6和7中所示的是自适应成像器60的第三实施例。此处，已经增加了宽带像素62的尺寸以提高低光照的灵敏度。在这种情况下，可以把n ×m阵列看作是像素组的n/2×m/4阵列。每个像素组包含在大小上是2×2像素单元的一个宽带像素62，以提供改善的灵敏度。放大的宽带像素被放大的透明滤光元件(clear filter element)72C所覆盖(图7)。像素组也包括单元大小的规则像素12的2×2阵列。上述中的一个被红色滤光器22R所覆盖，一个被绿色滤光器22G所覆盖，一个被蓝色滤光器22B所覆盖以及一个被透明元件22C所覆盖。亚阵列多路器66用于将宽带像素的输出引导到列多路器67A，将规则像素的输出引导到列多路器67B。注意到每个宽带像素62接收来自行寻址多路器的两组行信号。这些中的仅第一个用于控制像素的操作。它被传递到作为相同像素组的一部分的规则像素的第一行上。第二组行信号没有被宽带像素使用，而是简单地被传递到相同像素组中的第二行规则像素上。
[0040]由于使用了用在非常低光照条件下的更大的宽带像素，列多路器67A产生具有提高的灵敏度的n/2×m/4宽带图像。列多路器67B在每个图像位置产生具有红色、绿色、蓝色和白色值的n/2×m/4图像。
[0041]仅利用来自每个像素组的白色值，图像信号处理器可以使用列多路器67B的输出产生n/2×m/4单色图像。当大多数可获得的辐射是在例如月照夜晚发生的可见光和NIR带时，这将在低光照条件下提供高信噪比。利用在每个图像位置的所有四个规则像素的输出，图像信号处理器也可以使用列多路器67B的输出产生彩色图像。因此，有三种可以从图像信号处理器输出的图像：宽带单色图像、可见光和NIR单色图像和彩色图像。再有，图像信号处理器18可以利用众所周知的插值技术用于将上述三个图像的每一个的分辨率增加到例如n×m。图像信号处理器也可以用于基于整体图像强度或图像质量的某些其他测量值选择最好的图像观看。或者，图像处理器可以使用彩色图像将有限数量的颜色信息加到单色图像中的一个。在于彩色图像中产生更高信噪比的上述光照条件下增加更多的颜色信息。或者，图像信号处理器可以合并列多路器67A和67B的输出产生识别可见光彩色图像中红外能量的存在的伪彩色图像。
[0042]此处所描述的制造图像传感器的优选方法是与集成读出电路一起在硅基片上制做成硅和硅上锗光电探测器。可以根据本领域众所周知的技术制造规则的光电探测器以及读出电路。可以通过形成与硅基片和硅读出电路集成在一起的锗光敏元件制造宽带光电探测器。
[0043]利用众所周知的硅晶片制造技术，首先在硅基片上形成硅晶体管。随后通过外延生长在硅上面形成锗元件。锗元件有利地生长于电介质覆层的表面开口内。将晶片制造技术应用在元件上以形成孤立的锗光二极管。由于用于锗处理的温度低于硅处理的温度，锗器件的形成不需要影响前面形成的硅器件。然后沉积并对绝缘和金属层进行构图以使硅器件互连并将锗器件连接到硅电路上。从而通过外延生长将锗元件集成到硅上并通过共用的金属层将其集成到硅电路上。
[0044]在每个图片元件或像素处，锗元件将入射照度转化成电信号。像素处的电路探测并将来自锗元件的信号放大。像素被行和列寻址电路读出并唯一地识别每个像素的输出。因此，图像被从阵列读出。由于锗对从可见光到红外直到大约为1.8um的波长敏感，可见光和红外图像都可以形成。可以将每个像素的信号从模拟电流或电压转换成数字值(在被从芯片传递出去之前)。这种转换使信号变劣最小。在优选实施例中，每个锗像素被外延生长在硅上，作为电介质表面覆层中的小晶体岛。在共同未决的专利申请10/453,037和10/964,057中提出了进一步的细节，在此引入，作为参考。
[0045]可以通过将使SWIR辐射通过但阻止可见光的滤光器置于宽带像素的顶部而制造SWIR像素。可以直接将这种滤光器应用到宽带像素或可以将其引入作为前面描述的彩色镶嵌块覆盖层的一部分。
所描述的三个实施例目的是用于说明可以将SWIR、宽带和规则像素合并成二维阵列并进一步与可选择的滤色器镶嵌块合并以产生对于不同光照条件和应用而优化的一组图像的不同方式。本领域的技术人员将认识到利用不同的像素尺寸和不同的布局图案，其他配置可以在其他应用中提供更好的性能。例如，可以以斜纹、棋格形状的图案而不是正交图案通过将宽带或SWIR和规则像素交错来实现图3A和3B中所示的阵列，以提供由水平和垂直线主导的景象中的降低了的混叠(aliasing)。作为另一实例，可以利用类似Bayer的图案实现图6和7中所显示的阵列(在每个像素组中2×2规则像素阵列之上具有两个绿色滤光器、一个红色和一个蓝色滤光器)。在降低的低可见光灵敏度的情况下，这将允许更好的彩色分辨率。同样，可以将SWIR、宽带和规则像素的插值阵列与除图1中所示的那些之外的读出技术一起使用。例如，可以使用基于CCD的串行读出，以将各个像素值传递给图像信号处理器。甚至不必要将读出技术包含在相同的单元片上。利用，例如Bai，Y等人的“在洛克韦尔的混合CMOS可见光聚焦面阵列的开发”(Proc.SPIE，Vol.4028，p.174-182)中所描述的众所周知的技术，可以将SWIR、宽带和规则光电探测器的阵列通过凸点键合到包含像素处理电路的分离的单元片上。
[0046]现在可以看出，一方面，本发明是固态、有源像素图像传感器，包括用于产生响应入射辐射的光电探测器像素的单片集成电路硅阵列，和用于扫描并将像素输出处理成对应于图像的信号的读出电路。每个有源像素包括光电探测器和用于放大光电探测器的输出的电路。像素的阵列包括第一多个像素(其光电探测器对第一光谱范围作出响应)和第二多个像素(其光电探测器对不同于第一光谱范围的第二光谱范围作出相响应)。第一多个像素和第二多个像素以及每个的相关电路被单片地集成到相同的单晶半导体基片。阵列的像素在空间上被排列和连接，以形成多个亚阵列，多个亚阵列被布置和排列以捕捉基本上相同的图像。
[0047]在一个实施例中，至少一个亚阵列的像素对第一光谱范围作出响应，在至少另一个亚阵列中的像素对不同于第一光谱范围的第二光谱范围作出响应。可以将亚阵列的像素电连接，用于利用各自亚阵列对图像信号的分别处理或用于利用多个亚阵列对图像信号的共同处理。可以将像素进行电连接，使得可以可转换地控制哪个亚阵列被使用。
[0048]在一个示例实施例中，一个亚阵列包括对可见光和近红外辐射(范围在400-1000nm范围内)作出响应的规则像素，另一亚阵列包括对可见光、NIR和SWIR辐射作出响应的宽带像素。或者，在修改的形式中，可以用对范围大约在800-1800nm范围内的短波长红外辐射作出响应的SWIR像素替代宽带像素。
[0049]另一方面，每个亚阵列包括多个像素，不同的像素分别对至少两个不同的光谱范围的辐射作出响应。一个示例实施例(在每个阵列中)采用至少一个宽带像素和至少一个规则像素。
[0050]应当理解的是上述实施例仅说明可以代表本发明的应用的许多实施例的数个。在不偏离本发明的精神实质和范畴的情况下，本领域的技术人员可以进行许多和变化的其他配置。

Claims (21)

1.一种有源像素图像传感器，包括用于响应入射辐射产生电信号的有源像素的阵列和用于扫描并将像素输出处理成对应于图像的信号的读出电路，其中：
每个有源像素包括光电探测器和用于放大光电探测器的输出的电路；
像素的阵列包括第一多个像素和第二多个像素，第一多个像素的光电探测器对第一光谱范围作出响应，第二多个像素的光电探测器对不同于第一光谱范围的第二光谱范围作出相响应。
第一多个像素和第二多个像素的每一个包括被单片地集成到相同的单晶半导体基片的光电探测器；以及
阵列的像素被在空间上排列和连接以形成多个亚阵列，多个亚阵列被布置和排列以捕捉基本上相同的图像的。
2.权利要求1的图像传感器，其中至少一个亚阵列的像素对第一光谱范围作出响应，至少另一个亚阵列的像素对不同于第一光谱范围的第二光谱范围作出响应。
3.权利要求1的图像传感器，其中亚阵列的像素被电连接，用于图像的分别处理。
4.权利要求1的图像传感器，其中亚阵列的像素被电连接，用于图像的共同处理。
5.权利要求1的图像传感器，其中亚阵列的像素被电连接，用于可转换地连接用于处理共同图像的不同亚阵列。
6.权利要求1的图像传感器，其中所述阵列包括线性行和列像素的矩形阵列。
7.权利要求6的图像传感器，其中亚阵列包括像素的交错的行和列。
8.权利要求1的图像传感器，其中阵列包括各个像素组的线性行和列的矩形阵列，其中每个像素组包含来自每个亚阵列的至少一个像素。
9.权利要求1的图像传感器，其中像素的至少一个亚阵列包括对波长大于1000nm的红外辐射作出响应的一个或多个光电探测器。
10.权利要求1的图像传感器，其中多个亚阵列包括选自包含于以下组中的一个或多个亚阵列：对大致为800-1800nm范围内的短波长红外辐射(SWIR像素)作出响应的像素的亚阵列、对范围在400-1000nm(规则像素)内的可见光和近红外辐射作出响应的像素的亚阵列和对范围大致为400-1800nm(宽带像素)内的可见光、近红外和短波红外辐射作出响应的像素的亚阵列。
11.权利要求1的图像传感器，其中阵列中的多个有源像素采用包括锗的光电探测器。
12.权利要求1的图像传感器，其中阵列中的多个有源像素采用包括单晶锗的光电探测器。
13.一种固态图像传感器，包括用于产生响应入射辐射的电信号的光电探测器像素的阵列和用于扫描和处理像素的输出以将输出处理成对应图像的数据的读出电路，
其中像素的阵列包括至少两个亚阵列，每个亚阵列包括多个像素、以及对辐射的不同光谱范围作出响应的各自两个亚阵列的像素；
两个亚阵列中的一个包括对范围在400-1000nm(规则像素)内的可见光和近红外辐射作出响应的像素，另一亚阵列包括对范围大致为800-1800nm内的短波长红外辐射作出响应的像素。
14.权利要求13的图像传感器，进一步包括位于入射辐射和阵列的像素之间的路径中的滤色器的镶嵌块和透明元件。
15.权利要求13的图像传感器，其中对短波长辐射作出响应的像素采用包括锗的光电探测器。
16.权利要求13的图像传感器，其中对短波长辐射作出响应的像素采用包括单晶锗的光电探测器。
17.一种固态图像传感器，包括用于产生响应入射辐射的电信号的光电探测器像素的阵列和用于扫描并处理像素的输出以将输出处理成对应于图像的数据的读出电路，
其中像素被单片地集成到相同的硅半导体基片；以及
其中像素的阵列包括至少两个亚阵列，每个亚阵列包括多个像素、以及具有对辐射的不同光谱范围作出响应的光电探测器的各自两个亚阵列的像素；
两个亚阵列中的一个包括对范围在400-1000nm(规则像素)内的可见光和近红外辐射作出响应的像素，另一亚阵列包括对范围大致为400-1800nm(宽带像素)内的可见光、近红外和短波红外辐射作出响应的像素。
18.权利要求17的图像传感器，进一步包括滤色器的镶嵌块和位于入射辐射和阵列的像素之间的路径中的透明元件。
19.权利要求17的图像传感器，其中每个亚阵列包括多个像素，不同像素分别对辐射的至少两个不同光谱范围作出响应。
20.权利要求19的图像传感器，其中每个亚阵列包括对范围在400-1000nm内的包括可见光和近红外辐射的第一光谱范围作出响应的至少一个像素，和对不同于第一光谱的范围大致在400-1800nm内的包括可见光、近红外和短波红外辐射的第二光谱范围作出响应的至少一个像素。
21.权利要求20的图像传感器，进一步包括位于入射辐射和阵列的像素之间的路径中的滤色器的镶嵌块和透明元件。
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