CN103237181B - 增大了感光面积的像素阵列 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增大感光面积的像素阵列，属于集成电路领域。像素阵列的每个单位颜色还原模块包括四个子像素，每个子像素的所属光通道从上到下分成若干级，沿着不同级的所述光通道选择性地设置不同的感光元件以及对应的分光元件以对其所在光通道内的入射光进行分光处理以被对应的所述感光元件所感应，感光元件可以嵌在光通道的任意四个侧壁、底部上，与现有技术相比，在光通道的纵向上选择性的设置了感光单元，与此同时，省去了现有技术中的滤镜，而为设置在光通道内的感光单元配置对应的分光单元，以将与感光单元匹配的光子导向或反射到感光单元，从而避免了使用的电子器件的减少，以及串扰Cross Talk可能性的增加。

Description

增大了感光面积的像素阵列

技术领域

本发明属于集成电路领域，具体地说，涉及一种增大了感光面积的像素阵列。

背景技术

图像传感器在民用和商业范畴内得到了广泛的应用。目前，图像传感器由CMOS图像传感器（CMOS IMAGE SENSOR，以下简称CIS）和电荷耦合图像传感器（Charge‐coupledDevice，以下简称CCD）。对于CCD来说，一方面，在专业的科研和工业领域，具有高信噪比的CCD成为首选；另外一方面，在高端摄影摄像领域，能提供高图像质量的CCD也颇受青睐。对于CIS来说，在网络摄像头和手机拍照模块得到了广泛应用。CCD与CIS相比来说，前者功耗较高、集成难度较大，而后者功耗低、易集成且分辨率较高。虽然说，在图像质量方面CCD可能会优于CIS，但是，随着CIS技术的不断提高，一部分CIS的图像质量已经接近于同规格的CCD。

如图1所示，为现有技术中bayer模式像素阵列的平面示意图，包括若干个单位原色还原模块101，每个单位颜色还原模块包括共计四个子像素，即2个绿色子像素111、1个蓝色子像素121、1个红色子像素131。如图2所示，为图1中颜色还原模块的a‐a向剖面示意图，由于剖切方向相差90度，因此，在图2中只看到2个绿色子像素111、1个红色子像素131的剖面示意结构，每个绿色子像素111从上到下依次包括用于聚光的微透镜1111、绿色滤镜1110以及感光二极管1113，红色子像素131从上到下依次包括微透镜1311、红色滤镜1310以及感光二极管1113，其中，微透镜1111、微透镜1311位于氧化硅材料层100b之上，该氧化硅半导体层100b中还设置有金属层100c，感光二极管1113设置在硅材料层100a中。

参见图1和图2所示，电荷耦合图像传感器CIS中使用的像素阵列由于下述可能的原因，使得入射光利用效率较低：

⑴，在给定传感器感光面积和像素数量的条件下，一方面由于感光二极管PhotoDiode（简称PD）的表面积一定，另外一方面像素之间的间距固定，导致传感器的动态范围很难得到提高。因此，当入射光的光子数达到一定程度时，感光二极管PD饱和，CIS无法记录更多的信息。

例如，对于某一像素位置若输入光子数50个，感光二极管PD接受光子50个，输出未饱和；若输入光子数200个，感光二极管PD接受光子数100个，输出已完全饱和；当输入光子数400个，感光二极管PD只能接收100个光子，输出已完全饱和。

⑵，为了进行颜色还原而使用颜色滤镜，如常用的Bayer模式中的RGB颜色滤镜，由于在单位像素位置的感光二极管PD之上，使得对应的滤镜本身会吸收了大约50%的入射光，入射光利用率大致为50%。颜色分辨率定义为一种颜色通道的像素占总像素的百分比，那么红色通道R的颜色分辨率为25%，绿色通道G的颜色分辨率为50%，蓝色通道B的分辨率为25%，其中绿色通道的分辨率分别为其他两通道的2倍。

因此，现有技术中为了囤积更多的电子数以提高入射光的利用效率，必须通过增大感光二极管PD的表面积以增大感光面积。但是，对于传统的Bayer模式来说，一方面意味着传输信号的金属层必须变薄，进而导致可使用的电子器件必须减少；另外一方面意味着感光二极管PD间的间距缩小，从而增加了串扰Cross Talk的可能性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种增大了感光面积的像素阵列，以克服现有技术中增大感光面积来提高入射光的利用效率时可使用的电子器件的减少，以及串扰Cross Talk可能性的增加。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种增大了感光面积的像素阵列，其包括：分别沿水平方向和垂直方向的多个单位颜色还原模块；所述多个单位颜色还原模块中，每个单位颜色还原模块包括四个子像素，每个子像素的所属光通道从上到下分成若干级，沿着不同级的所述光通道选择性地设置不同的感光元件以及对应的分光元件，所述分光元件对其所在光通道内的入射光进行分光处理以被对应的所述感光元件所感应。

在本发明的一实施例中，所述像素阵列从上到下包括两层，从上到下依次为氧化硅材料层和硅材料层，所述氧化硅材料层中设置有用于传输电信号的金属层，所述硅材料层中设置有所述感光元件。

在本发明的一实施例中，每个所述子像素的所述光通道分成三级，包括绿色子通道、红色子通道、蓝色子通道，沿着所述绿色子通道设置有两个所述感光元件以及对应的绿色分光元件，以对绿色子通道内的入射光进行频谱分离从而分离出绿色光子以被绿色子通道内的感光元件感应；沿着所述红色子通道设置有一个所述感光元件以及对应的红色分光元件，以对绿色子通道内的入射光进行频谱分离从而分离出红色光子或蓝色光子，其中红色光子被红色子通道内的感光元件感应；沿着所述蓝色子通道设置有一个所述感光元件以感应所述蓝色光子。

在本发明的一实施例中，所述绿色分光元件和红色分光元件均为二色分光反射镜。

在本发明的一实施例中，每个所述子像素的所述光通道分成二级，包括绿色子通道、红色和蓝色共享子通道，沿着所述绿色子通道设置有两个所述感光元件以及对应的绿色分光元件，以对所述绿色子通道中的入射光进行频谱分离从而分离出绿色光子以被所述绿色子通道的所述感光元件感应；沿着所述红色和蓝色共享子通道设置有两个所述感光元件以及对应的红色和蓝色共享分光元件，以对红色和蓝色共享子通道的入射光同时进行频谱分离从而分离出红色光子、蓝色光子，以分别被所述红色和蓝色共享子通道的所述感光元件分别感应。

在本发明的一实施例中，所述绿色分光元件为二色分光反射镜，所述红色和蓝色共享分光元件为三色分光棱镜。

在本发明的一实施例中，相邻两个感光元件之间的距离不小于所述感光元件感光面的对角线的长度。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种增大像素阵列感光面积的方法，包括：

步骤1、分别沿水平方向和垂直方向的多个单位颜色还原模块；所述多个单位颜色还原模块中，每个单位颜色还原模块包括四个子像素；

步骤2、将每个子像素的所属光通道从上到下分成若干级，并沿着不同级的所述光通道选择性地设置不同的感光元件以及对应的分光元件，以使所述分光元件对其所在光通道内的入射光进行分光处理，从而被对应的所述感光元件所感应。

在本发明的一实施例中，所述步骤2包括：

将每个所述子像素的所述光通道分成三级，包括绿色子通道、红色子通道、蓝色子通道；

沿着所述绿色子通道设置两个所述感光元件以及对应的绿色分光元件，以对绿色子通道内的入射光进行频谱分离从而分离出绿色光子以被绿色子通道内的感光元件感应；沿着所述红色子通道设置一个所述感光元件以及对应的红色分光元件，以对绿色子通道内的入射光进行频谱分离从而分离出红色光子以及蓝色光子，其中红色光子被红色子通道内的感光元件感应；沿着所述蓝色子通道设置一个所述感光元件以感应所述蓝色光子。

在本发明的一实施例中，所述步骤2包括：

将每个所述子像素的所述光通道分成二级，包括绿色子通道、红色和蓝色共享子通道；

沿着所述绿色子通道设置两个所述感光元件以及对应的绿色分光元件，以对所述绿色子通道中的入射光进行频谱分离从而分离出绿色光子以被所述绿色子通道的所述感光元件感应；沿着所述红色和蓝色共享子通道设置两个所述感光元件以及对应的红色和蓝色共享分光元件，以对红色和蓝色共享子通道的入射光同时进行频谱分离从而分离出红色光子、蓝色光子，以分别被所述红色和蓝色共享子通道的所述感光元件分别感应。

与现有的方案相比，本发明中，像素阵列的每个单位颜色还原模块包括四个子像素，每个子像素的所属光通道从上到下分成若干级，沿着不同级的所述光通道选择性地设置不同的感光元件以及对应的分光元件以对其所在光通道内的入射光进行分光处理以被对应的所述感光元件所感应，感光元件可以嵌在光通道的任意四个侧壁、底部上，从而在增大感光面积来以提高入射光的利用效率时避免了使用的电子器件的减少，以及串扰CrossTalk可能性的增加。

附图说明

图1为现有技术中bayer模式像素阵列的平面示意图；

图2为图1中颜色还原模块的a‐a向剖面示意图；

图3为本发明像素阵列实施例一的平面示意图；

图4为图3中像素阵列中的单位颜色还原模块沿a‐a方向的剖面示意图；

图5为图3中另一像素阵列中单位颜色还原模块沿a‐a方向的剖面示意图；

图6为以图2为例的4个单位颜色还原模块形成一像素阵列时感光面积的示意图；

图7（a）为以图4为例的4个单位颜色还原模块形成一像素阵列第一级感光面积示意图；

图7（b）为以图4为例的4个单位颜色还原模块形成一像素阵列第二级感光面积示意图；

图7（c）为以图4为例的4个单位颜色还原模块形成一像素阵列第三级感光面积示意图；

图8为图3中再一像素阵列中单位颜色还原模块的沿a‐a方向的剖面视图；

图9为以图8为例的4个单位颜色还原模块形成一像素阵列第一级感光面积示意图；

图10为本发明增大像素阵列感光面积的方法流程图。

具体实施方式

以下将配合图式及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本发明的下述实施例中，以像素阵列的模式为Bayer模式为了进行说明，但是，本领域普通技术人员可以理解，在下述实施例的启发下，可以将本发明的技术方案应用于其他模式的像素阵列，详细过程下述将不再赘述。

由于感光元件的Junction只能长在硅材料上，因此，本发明下述实施例中，是在原有光通道底部位置继续向下进行镂空，在硅材料层之中获得长方体空间，在长方体空间的所在通道的侧壁、底部选择性设置感光元件，而并如现有技术中只将感光元件设置在光通道底部。

本发明中，像素阵列的每个单位颜色还原模块包括四个子像素，每个子像素的所属光通道从上到下分成若干级，沿着不同级的所述光通道选择性地设置不同的感光元件以及对应的分光元件以对其所在光通道内的入射光进行分光处理以被对应的所述感光元件所感应，感光元件可以嵌在光通道的任意四个侧壁、底部上，与现有技术相比，在光通道的纵向上选择性的设置了感光单元，与此同时，省去了现有技术中的滤镜，而为设置在光通道内的感光单元配置对应的分光单元，以将与感光单元匹配的光子导向或反射到感光单元，从而在增大感光面积来以提高入射光的利用效率时，避免了使用的电子器件的减少，以及串扰Cross Talk可能性的增加。与此同时，还提高了像素阵列的动态范围。详细可参见下述具体实施例。

像素阵列实施例一

如图3所示，为本发明像素阵列实施例一的平面示意图，其包括：分别沿水平方向和垂直方向的多个单位颜色还原模块301；所述多个单位颜色还原模块301中，每个单位颜色还原模块301包括四个子像素，即两个绿色子像素311、一个蓝色子像素321、一个红色子像素331，每个子像素中都有RGB通道。如图4所示，为图3中像素阵列中的单位颜色还原模块沿a‐a方向的剖面示意图，从上到下包括两层，从上到下依次为氧化硅材料层300b和硅材料层300a，所述氧化硅材料层中设置有用于传输电信号的金属层300c，所述硅材料层中设置有所述感光元件。每个所述子像素的所述光通道从上到下依次分成三级，分别为第一级、第二级、第三极，且各自对应于绿色子通道D、红色子通道E、蓝色子通道F，绿色子像素311最上层为微透镜3111，沿着所述绿色子通道D设置有两个所述感光元件3112以及对应的绿色分光元件3113，以对绿色子通道D内的入射光进行频谱分离从而分离出绿色光子以被绿色子通道内的感光元件3112感应，绿色子通道D内的感光元件可以按照面对面的方式嵌在通道的侧壁中；沿着所述红色子通道E设置有一个所述感光元件3112以及对应的红色分光元件3114，以对绿色子通道内的入射光进行频谱分离从而分离出红色光子以及蓝色光子，其中红色光子被红色子通道E内的感光元件感应，红色子通道E内的感光元件3112嵌在通道的侧壁中；沿着所述蓝色子通道F设置有一个所述感光元件3112以感应所述蓝色光子，蓝色子通道F内的所述感光元件3112可以直接设置在通道的底部。

本实施例中，具体地，对于绿色子像素311来说，绿色子通道A内的所述感光元件3112设置在通道的左右侧壁上，红色子通道E内的所述感光元件3112设置在通道左或右侧壁上。而对于，红色子像素331来说，红色子通道D内的所述感光元件3312设置在通道的前后侧壁上，红色子通道E内的所述感光元件3312设置在通道前或后侧壁上。

本实施例中，为了牢固的设置绿色子通道D、红色子通道E内的绿色分光元件3113、红色分光元件3114，可以在左右侧壁上形成凹槽结构，将对应的分光元件固定在凹槽内。

本实施例中，由于每个子像素中包括两个用于感应绿光光子的感光元件3112按照位置对齐的方式设置其所在通道的左右侧壁上，因此，为了使绿光光子均可被两个感光元件3112感应，因此，作为绿色分光元件3113的二色分光反射镜的数量可以为两个单独的二色光反射镜面向形成三角状，或者将一体且具有两个反射镜面的二色光反射镜设置在对应的绿色子通道D上，以将绿色光子导向到对应的感光元件3112上。同理，由于红色子通道E内的感光元件3112只有一个，因此其对应红色分光单元3114的设置方式就比较简单，比如将一个二色光反射镜斜依的方式设置在红色子通道E中，使得红色光子可被导向到对应的感光元件3112即可。

在上述实施例中，参考图4，由于光通道划分为三级，且在每级中都设置有感光元件，而如果感光元件的感光面积为d*d的正方形，因此，上下左右相邻的感光元件之间的最短间距均为d，因此感光元件实际上等效于设置在尺寸为d*d*4d的长方体空间内。

像素阵列实施例二

如图5所示，为图3中另一像素阵列中单位颜色还原模块沿a‐a方向的剖面示意图，每个所述子像素的所述光通道从上到下依次分成三级，分别为第一级、第二级、第三极，与上述图4实施例不同的是各自对应于绿色子通道D、蓝色子通道F、红色子通道E，绿色子像素311最上层为微透镜3111，沿着所述绿色子通道D设置有两个所述感光元件3112以及对应的绿色分光元件3113，以对绿色子通道D内的入射光进行频谱分离从而分离出绿色光子以被绿色子通道内的感光元件3112感应，绿色子通道D内的感光元件可以按照面对面的方式嵌在通道的侧壁中；沿着所述蓝色子通道F设置有一个所述感光元件3112以及对应的蓝色光分离单元3114，以对蓝色子通道F内的入射光进行频谱分离从而分离出蓝色光子和红色光子，其中蓝色光子被蓝色通道F内的感光元件3112感应。沿着所述红色子通道E设置有一个所述感光元件3112，以感应蓝色光分离单元3114分离出红色光子，红色子通道E内的感光元件3112嵌在通道的底部。

需要说明的是，在本发明的另外一实施例中，将每个子像素从上到下也可以分为红色子通道、蓝色子通道、绿色子通道，从而对应设置感光元件。在本发明的另外一实施例中，也可以从上到下分为蓝色子通道、红色子通道、绿色子通道，从而对应设置感光元件。在本发明上述实施例的启发下，本领域普通技术人员无须创造性劳动即可实现，在此不再赘述。

针对将光通道分为三级的情况，假如以图4为例的4个单位颜色还原模块形成一像素阵列，以及以图2为例的4个单位颜色还原模块形成一像素阵列，对这两个像素阵列进行结构上的比对来说明本发明是如何增大了感光面积。

如图6所示，为以图2为例的4个单位颜色还原模块形成一像素阵列时感光面积的示意图，单个绿色子像素G、单个红色子像素R、单个蓝色子像素B各自对应的感光元件的感光面积均为d*d，相邻两个感光面积之间的距离均为d，即列与列之间的间距、行与行之间的间距最短均为d，对于某个子像素来说，其感光面积只有d*d，而整一个单位颜色还原模块所有子像素的感光面积总和为4*d*d。4个单位颜色还原模块形成一像素阵列时的像素阵列感光面积总和为4*4*d*d。

如图7（a）所示为，以图4为例的4个单位颜色还原模块形成一像素阵列第一级感光面积示意图，即绿色子通道的感光面积总和，由于每个单位原色还原模块均有四个子像素，而每个子像素均有一个绿色子通道，每个绿色子通道具有两个感应绿色光子的感光单元3112和对应的绿色分光单元3113，因此，以图4为例的4个单位颜色还原模块形成一像素阵列的话，共计有4*4*2个感光单元3112，因此，第一级的感光面积为4*4*2*d*d。如图7（b）所示为，以图4为例的4个单位颜色还原模块形成一像素阵列第二级感光面积示意图，即像素阵列的所有红色子通道中对应红色分光单元3114的感光单元3112的感光面积之和，类似第一级的感光面积计算方法，第二级的感光面积为4*4*d*d，如图7（c）所示为，以图4为例的4个单位颜色还原模块形成一像素阵列第三级感光面积示意图，即像素阵列的所有蓝色子通道中感光单元3112的感光面积之和，类似第一级的感光面积计算方法，第三级的感光面积为4*4*d*d。因此，如果以以图4为例的4个单位颜色还原模块形成一像素阵列的话，该像素阵列的感光面积为：4*4*2*d*d+4*4*d*d+4*4*d*d。与图6所示像素阵列时的像素阵列感光面积：4*4*d*d相比，图3的像素阵列感光面积为图6像素阵列感光面积的4倍。

像素阵列实施例三

如图8所示，为图3中再一像素阵列中单位颜色还原模块的沿a‐a方向的剖面视图，与上述实施例实质相同的部分在此不再赘述，比如各个子像素的微透镜、硅材料层、氧化硅材料层和金属层等。与上述实施例不同的是，每个所述子像素的所述光通道从上到下依次分成二级，即第一级和第二极，第一级包括红色和蓝色共享子通道D，第二级包括绿色子通道E，对于绿色子像素来说，沿着所述红色和蓝色共享子通道D设置有两个所述感光元件4112以及对应的红色和蓝色共享分光元件4113，以对红色和蓝色共享子通道D的入射光同时进行频谱分离从而分离出红色光子、蓝色光子，以分别被所述红色和蓝色共享子通道D的所述感光元件4112分别感应；沿着所述绿色子通道D设置有两个所述感光元件4112以及对应的绿色分光元件4314，以感应所述绿色子通道E中的入射光中的绿色光子。

本实施例中，绿色子像素中的感光元件4112设置在其通道的左右侧壁上，而红色子像素中的对应红色和蓝色共享分光元件4313的感光元件4312设置在其通道的前后侧壁上。

本实施例中，所述红色和蓝色共享分光元件为三色分光棱镜，由于通过三色分光棱镜已将入射光独立分离成红色光子、蓝色光子和绿色光子，因此，所述绿色分光元件选用反射镜，只要将已被分离出的绿色光子反射到对应的感光单元以被感应即可。

本实施例中，参考图8，由于有光通道有二级，且在每级中都设置有感光元件，而如果感光元件的感光面积为d*d的正方形，因此，上下左右相邻的感光元件之间的间距最短均为d，因此感光元件实际上等效于设置硅材料层的尺寸为d*d*3d的长方体空间内，有效地利用了硅材料层的空间结构纵向设置感光元件，从而有效增大了感光面积。

如果以图8所示的单位颜色还原模块四个形成一像素阵列，如图9所示，为以图8为例的4个单位颜色还原模块形成一像素阵列第一级感光面积示意图，与上述图7（b）（c）不同的是，感应红色光子和蓝色光子的感光单元4112共享同一子光通道，位于光通道的同一级，因此，第一级感光面积为感应红色光子和蓝色光子的感光单元的面积之和：4*4*d*d+4*4*d*d。

以图8为例的4个单位颜色还原模块形成一像素阵列第二级感光面积示意图可参见上述图7，在此不再赘述，第二级的感光面积为4*4*2*d*d。

因此，与图6所示像素阵列时的像素阵列感光面积：4*4*d*d相比，图8的像素阵列感光面积为图6像素阵列感光面积的4倍。

假设PD是理想PD，在未饱和的情况下能够接所有入射光子：当入射光子数为1～100时，感光二极管PD未饱和；当入射光子数大于100时，感光二极管只能接受100个光子，感光二极管PD饱和。

以下分三种情况，讨论现有技术像素阵列与上述实施例三种像素阵列的动态范围：

情况1时：若输入光子数50个，对蓝色子像素位置来说，图6所示现有技术的蓝色子像素由于只有一个感光二极管，因此，入射光的50个所有光子被接受，即感光二极管接受的光子数为50个，输出未饱和；而对于本发明实施例三的方案来说，由于存在4个感光二极管，因此，4个感光二极管PD平均每个接受25个光子，输出取平均值25，输出未饱和。

当情况2时，若输入光子数200个，对于蓝色子像素来说，位置图6所示的蓝色子像素中感光二极管PD接受光子数100个，输出已完全饱和；而对于本发明实施例例三来说，本发明采用实施例三时，若输入光子数200个，4个感光二极管PD每个平均接受50个光子，输出取平均值50，输出只有饱和值的一半，输出未饱和。

当情况3时，若输入光子数400个，对于蓝色子像素来说，位置图6所示的蓝色子像素中感光二极管PD由于已经饱和，最多只能接收100个光子，输出已完全饱和；本发明采用实施例三时，4个感光二极管PD平均每个接受100个光子，输出取平均值100，输出刚饱和。

由此可见，当采用本发明实施例的方案时，可以正常工作的入射光数量比现有技术中的像素阵列多，最大可以接受的入射数量是现有技术中的像素阵列的4倍。需要说明的时，当采用本发明实施例一和二的技术方案时，具有类似于采用实施例三的饱和度比对结果，详细不再赘述。因此，本发明中的像素阵列的动态范围是现有技术中像素阵列的4倍，从而有效地提高了像素阵列的感光面积。

下面从颜色分辨率的角度，对本发明和现有技术做一比对。现有技术中，Bayer模式像素阵列下，单位颜色还原模块中每个子像素只接受一种颜色波长范围的光线，入射光利用率大致为50%；另外，由于单位颜色还原模块中有两个绿色子像素、一个红色子像素和一个蓝色子像素，因此，红色通道R的颜色分辨率为25%，绿色通道G的颜色分辨率为50%，蓝色通道B的分辨率为25%，其中绿色通道的分辨率分别为其他两通道的2倍。而对于本发明上述任一实施例来说，每个子像素均设置有红色通道R、绿色通道G、蓝色通道B，因此可接受全部三种颜色波长范围的光线，入射光利用率大致为100%。红色通道R的颜色分辨率为100%，绿色通道G的颜色分辨率为200%，蓝色通道B的颜色分辨率为100%，RGB各通道的颜色分辨率都是原先的4倍。

上述实施例一至三中，以正方形的感光面积进行了说明，但是，对于本领域普通技术人员来说，只要相邻两个感光元件的距离不小于所述感光元件感光面对角线的长度即可。

需要说明的是，在上述实施例中，可以根据每一级光通道中分离出需要被感应的光的波长，选择不同规格的感光元件。

增大像素阵列感光面积的方法实施例

如图10所示，为本发明增大像素阵列感光面积的方法流程图，其包括：

步骤1001、分别沿水平方向和垂直方向的多个单位颜色还原模块；所述多个单位颜色还原模块中，每个单位颜色还原模块包括四个子像素；

步骤1002、将每个子像素的所属光通道从上到下分成若干级，并沿着不同级的所述光通道选择性地设置不同的感光元件以及对应的分光元件，以使所述分光元件对其所在光通道内的入射光进行分光处理，从而被对应的所述感光元件所感应。

在一实施例中，所述步骤1002可以包括：

首先、将每个所述子像素的所述光通道分成三级，包括绿色子通道、红色子通道、蓝色子通道；

其次、沿着所述绿色子通道设置两个所述感光元件以及对应的绿色分光元件，以对绿色子通道内的入射光进行频谱分离从而分离出绿色光子以被绿色子通道内的感光元件感应；沿着所述红色子通道设置一个所述感光元件以及对应的红色分光元件，以对绿色子通道内的入射光进行频谱分离从而分离出红色光子以及蓝色光子，其中红色光子被红色子通道内的感光元件感应；沿着所述蓝色子通道设置一个所述感光元件以感应所述蓝色光子。

在另一实施例中，所述步骤1002可以包括：

首先、将每个所述子像素的所述光通道分成二级，包括绿色子通道、红色和蓝色共享子通道；

其次、沿着所述绿色子通道设置两个所述感光元件以及对应的绿色分光元件，以对所述绿色子通道中的入射光进行频谱分离从而分离出绿色光子以被所述绿色子通道的所述感光元件感应；沿着所述红色和蓝色共享子通道设置两个所述感光元件以及对应的红色和蓝色共享分光元件，以对红色和蓝色共享子通道的入射光同时进行频谱分离从而分离出红色光子、蓝色光子，以分别被所述红色和蓝色共享子通道的所述感光元件分别感应。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种增大感光面积的像素阵列，其特征在于，包括：分别沿水平方向和垂直方向的多个单位颜色还原模块；所述多个单位颜色还原模块中，每个单位颜色还原模块包括四个子像素，每个子像素的所属光通道从上到下分成若干级，沿着不同级的所述光通道选择性地设置不同的感光元件以及对应的分光元件，所述分光元件对其所在光通道内的入射光进行分光处理以被对应的所述感光元件所感应；并且每个子像素的所属通道中均含有绿色子通道、红色子通道和蓝色子通道，沿着所述绿色子通道设置有两个所述感光元件以及对应的绿色分光元件，以对绿色子通道内的入射光进行频谱分离从而分离出绿色光子以被绿色子通道内的感光元件感应，所述感光元件安装在光通道的侧壁或底部，所述红色子通道和蓝色子通道中均含有一个感光元件，且所述感光元件的面积等于该子像素的底面积。

2.根据权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，所述像素阵列从上到下包括两层，从上到下依次为氧化硅材料层和硅材料层，所述氧化硅材料层中设置有用于传输电信号的金属层，所述硅材料层中设置有所述感光元件。

3.根据权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，每个所述子像素的所述光通道分成三级，包括绿色子通道、红色子通道、蓝色子通道，沿着所述红色子通道设置有一个所述感光元件以及对应的红色分光元件，以对绿色子通道内的入射光进行频谱分离从而分离出红色光子或蓝色光子，其中红色光子被红色子通道内的感光元件感应；沿着所述蓝色子通道设置有一个所述感光元件以感应所述蓝色光子。

4.根据权利要求3所述的像素阵列，其特征在于，所述绿色分光元件和红色分光元件均为二色分光反射镜。

5.根据权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，每个所述子像素的所述光通道分成三级，包括绿色子通道、红色和蓝色共享子通道，沿着所述红色和蓝色共享子通道设置有两个所述感光元件以及对应的红色和蓝色共享分光元件，以对红色和蓝色共享子通道的入射光同时进行频谱分离从而分离出红色光子、蓝色光子，以分别被所述红色和蓝色共享子通道的所述感光元件分别感应。

6.根据权利要求5所述的像素阵列，其特征在于，所述绿色分光元件为二色分光反射镜，所述红色和蓝色共享分光元件为三色分光棱镜。

7.根据权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，相邻两个感光元件之间的距离不小于所述感光元件感光面的对角线的长度。

8.一种增大像素阵列感光面积的方法，其特征在于，包括：

步骤1、分别沿水平方向和垂直方向的多个单位颜色还原模块；所述多个单位颜色还原模块中，每个单位颜色还原模块包括四个子像素；

步骤2、将每个子像素的所属光通道从上到下分成若干级，并沿着不同级的所述光通道选择性地设置不同的感光元件以及对应的分光元件，以使所述分光元件对其所在光通道内的入射光进行分光处理，从而被对应的所述感光元件所感应，每个子像素的所属通道中均含有绿色子通道、红色子通道和蓝色子通道，沿着所述绿色子通道设置有两个所述感光元件以及对应的绿色分光元件，以对绿色子通道内的入射光进行频谱分离从而分离出绿色光子以被绿色子通道内的感光元件感应，所述感光元件安装在光通道的侧壁或底部，所述红色子通道和蓝色子通道中均含有一个感光元件，且所述感光元件的面积等于该子像素的底面积。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：

将每个所述子像素的所述光通道分成三级，包括绿色子通道、红色子通道、蓝色子通道；

沿着所述红色子通道设置一个所述感光元件以及对应的红色分光元件，以对绿色子通道内的入射光进行频谱分离从而分离出红色光子以及蓝色光子，其中红色光子被红色子通道内的感光元件感应；沿着所述蓝色子通道设置一个所述感光元件以感应所述蓝色光子。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：

将每个所述子像素的所述光通道分成二级，包括绿色子通道、红色和蓝色共享子通道；

沿着所述红色和蓝色共享子通道设置两个所述感光元件以及对应的红色和蓝色共享分光元件，以对红色和蓝色共享子通道的入射光同时进行频谱分离从而分离出红色光子、蓝色光子，以分别被所述红色和蓝色共享子通道的所述感光元件分别感应。