CN103928483A - 提高红色和蓝色像素灵敏度的图像传感器像素结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高红色和蓝色像素灵敏度的图像传感器像素结构，其彩色滤光片阵列采用Bayer模式的红绿蓝排列结构，对应红色滤光片的像素的面积和对应蓝色滤光片的像素的面积大于对应绿色滤光片的像素的面积。对应红色滤光片的像素的面积与对应蓝色滤光片的像素的面积相同或不同。用于CMOS型图像传感器或用于CCD型图像传感器。相对G像素有效地提高了R像素和B像素的灵敏度，使R、G、B三色像素的感光灵敏度大致相等，有效地降低了数字后端图像信号白平衡操作的处理复杂度。

Description

提高红色和蓝色像素灵敏度的图像传感器像素结构

技术领域

本发明涉及一种图像传感器，尤其涉及一种提高红色和蓝色像素灵敏度的图像传感器像素结构。

背景技术

图像传感器已经被广泛地应用于数码相机、移动手机、医疗器械、汽车和其他应用场合。特别是制造CMOS(互补型金属氧化物半导体)图像传感器和CCD(电荷耦合器件)图像传感器技术的快速发展，使人们对图像传感器的输出图像品质有了更高的要求。

现有技术中的图像传感器，一般采用Bayer模式的红绿蓝彩色滤光片阵列结构，所对应的像素称为红色、绿色和蓝色像素，由红色、绿色和蓝色像素排列成为二维像素阵列。

现有技术中的图像传感器像素阵列中的每个颜色像素面积相等，以CMOS图像传感器四晶体管像素为例，如图1所示，像素的宽和高尺寸都为P，像素中包含一个光电二极管和四个晶体管。

以图1所示的像素单元在垂直和水平方向上排列称为二维像素阵列，如图2所示，像素阵列采用Bayer模式红绿蓝结构方式排列，R为红色像素，G为绿色像素，B为蓝色像素，并且RGB三种颜色的像素面积相等。依据半导体硅对不同波长光的吸收属性，G像素的感光灵敏度最高，R像素和B像素的感光灵敏度相近，并且在白光环境下，例如D65光源环境，G像素的感光灵敏度是R像素和B像素感光灵敏度的1.2～1.3倍。

如图3所示，为现有技术的图像传感器，在白光环境下，三色像素的光电响应曲线，G像素的响应斜率是R和B像素的响应斜率的1.2～1.3倍，即G像素的像素感光灵敏度是R和B像素感光灵敏度的1.2～1.3倍。

上述现有技术中的图像传感器至少存在以下缺陷：

在白光环境下，G像素的感光灵敏度明显高于R和B像素的感光灵敏度，使得在后期图像信号处理中，R和B像素的信号增益需要调整为1.2～1.3倍，以便使图像恢复到与环境一致的真实颜色白色；由于，RGB像素的感光灵敏度不相同，使得后期信号白平衡处理变得复杂，给图像颜色矫正操作带来了困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高红色和蓝色像素灵敏度的图像传感器像素结构，使RGB三色像素的感光灵敏度大致相等，降低数字后端图像信号白平衡操作的处理难度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的提高红色和蓝色像素灵敏度的图像传感器像素结构，其彩色滤光片阵列采用Bayer模式的红绿蓝排列结构，对应红色滤光片的像素的面积和对应蓝色滤光片的像素的面积大于对应绿色滤光片的像素的面积。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的提高红色和蓝色像素灵敏度的图像传感器像素结构，由于对应红色滤光片的像素的面积和对应蓝色滤光片的像素的面积大于对应绿色滤光片的像素的面积，相对G像素有效地提高了R像素和B像素的灵敏度，使R、G、B三色像素的感光灵敏度大致相等，有效地降低了数字后端图像信号白平衡操作的处理复杂度。

附图说明

图1为现有技术中的图像传感器像素单元示意图。

图2为现有技术中的图像传感器像素阵列示意图。

图3为现有技术中的图像传感器红绿蓝三色像素的光电响应曲线示意图。

图4a为本发明实施例中的图像传感器G像素单元示意图。

图4b为本发明实施例中的图像传感器R和B像素单元示意图。

图5为本发明实施例中的图像传感器像素阵列示意图。

图6为本发明实施例中的图像传感器红绿蓝三色像素的光电响应曲线示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的提高红色和蓝色像素灵敏度的图像传感器像素结构，其较佳的具体实施方式是：

其彩色滤光片阵列采用Bayer模式的红绿蓝排列结构，对应红色滤光片的像素的面积和对应蓝色滤光片的像素的面积大于对应绿色滤光片的像素的面积。

所述对应红色滤光片的像素的面积和对应蓝色滤光片的像素的面积是所述对应绿色滤光片的像素面积的1.2～1.3倍。

所述对应红色滤光片的像素的面积与对应蓝色滤光片的像素的面积相同或不同。

所述对应红色滤光片的像素、对应蓝色滤光片的像素和对应绿色滤光片的像素的形状为多边形。

所述对应红色滤光片的像素、对应蓝色滤光片的像素和对应绿色滤光片的像素的形状为正方形或长方形。

该提高红色和蓝色像素灵敏度的图像传感器像素结构用于CMOS型图像传感器或用于CCD型图像传感器。

本发明中，由于对应红色滤光片的像素的面积和对应蓝色滤光片的像素的面积大于对应绿色滤光片的像素的面积，相对G像素有效地提高了R像素和B像素的灵敏度，使R、G、B三色像素的感光灵敏度大致相等，有效地降低了数字后端图像信号白平衡操作的处理复杂度。

具体实施例：

在本发明的实施例中，以CMOS图像传感器四晶体管像素结构为例，RGB三色像素尺寸以正方形结构为例，以R像素和B像素面积相等为例。

图4a、图4b所示，图4a为G像素单元尺寸示意图，其大小为PgXPg；图4b为R和B像素单元尺寸示意图，其大小为PrbXPrg，其中R和B像素的面积是G像素面积的1.2～1.3倍；图4所示的G像素和RB像素单元采用CMOS四晶体管像素结构，其中的感光二极管分别为光电二极管1和光电二极管2，并且光电二极管2的面积为光电二极管1面积的1.2～1.3倍。

图5所示，为本发明的图像传感器像素阵列示意图，本像素阵列采用Bayer模式排列，其中的R、G和B像素的面积分别为图4所示的R、G和B像素的面积尺寸。

图6所示，为本发明像素阵列结构的RGB三色像素的光电响应曲线，其中水平轴为像素曝光量，垂直轴为像素产生的光电信号量，在白光环境下，RGB三色像素的光电响应斜率差别较小，即RGB三色像素的感光灵敏度大致相等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种提高红色和蓝色像素灵敏度的图像传感器像素结构，其彩色滤光片阵列采用Bayer模式的红绿蓝排列结构，其特征在于，对应红色滤光片的像素的面积和对应蓝色滤光片的像素的面积大于对应绿色滤光片的像素的面积。

2.根据权利要求1所述的提高红色和蓝色像素灵敏度的图像传感器像素结构，其特征在于，所述对应红色滤光片的像素的面积和对应蓝色滤光片的像素的面积是所述对应绿色滤光片的像素面积的1.2～1.3倍。

3.根据权利要求2所述的提高红色和蓝色像素灵敏度的图像传感器像素结构，其特征在于，所述对应红色滤光片的像素的面积与对应蓝色滤光片的像素的面积相同或不同。

4.根据权利要求3所述的提高红色和蓝色像素灵敏度的图像传感器像素结构，其特征在于，所述对应红色滤光片的像素、对应蓝色滤光片的像素和对应绿色滤光片的像素的形状为多边形。

5.根据权利要求4所述的提高红色和蓝色像素灵敏度的图像传感器像素结构，其特征在于，所述对应红色滤光片的像素、对应蓝色滤光片的像素和对应绿色滤光片的像素的形状为正方形或长方形。

6.根据权利要求1至5任一项所述的提高红色和蓝色像素灵敏度的图像传感器像素结构，其特征在于，该提高红色和蓝色像素灵敏度的图像传感器像素结构用于CMOS型图像传感器或用于CCD型图像传感器。