CN104159049A

CN104159049A - 一种图像传感器及其工作方法

Info

Publication number: CN104159049A
Application number: CN201410404773.6A
Authority: CN
Inventors: 郭同辉; 旷章曲
Original assignee: Beijing Superpix Micro Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Superpix Micro Technology Co Ltd
Priority date: 2014-08-15
Filing date: 2014-08-15
Publication date: 2014-11-19

Abstract

本发明公开了一种图像传感器及其工作方法，包含感光芯片、光学成像镜头，图像传感器感光芯片与光学成像镜头之间设有载有红色、绿色和蓝色滤光薄膜的玻璃片，玻璃片设有马达驱动设备，该图像传感器的感光像素阵列区域不设置彩色滤光片阵列。图像传感器曝光时，将载有彩色滤光薄膜的玻璃片移动到感光像素阵列上方，用来获得对应彩色滤光薄膜类型的相应颜色光，因此图像传感器采集到的图像信息为相应颜色光的信号，分别取得红色、绿色、蓝色光的图像信号后，将三者合成真实的像素图像信息，有效避免了相邻像素之间的光串扰问题，使感光像素能够采集到原图像的真实三色信息，进而提升了图像传感器采集的图像品质。

Description

一种图像传感器及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种图像传感器，尤其涉及一种图像传感器及其工作方法。

背景技术

图像传感器使用感光像素阵列采集图像信息，将像素图像信号转换为像素光电信号，再经过图像信号处理操作还原每个像素的真实图像信息。现有技术中的图像传感器一般采用贝尔模式的感光像素阵列排列方式，每个像素只采集红色、绿色、蓝色光信号中的其中一种，如图1所示，R为采集红色光信号的感光像素，G为采集绿色光信号的感光像素，B为采集蓝色光信号的感光像素；其中，R、G、B像素程交错式排列结构。现有技术中的图像传感器感光像素阵列中，每个像素的感光器件上方都设置有一种彩色滤光片，R、G、B像素的彩色滤光片分别为红色、绿色、蓝色滤光片；因此，此种结构的图像传感器中的每个感光像素只能感知一种颜色的信号信息。在图像信号处理操作中，每个像素的其它两种颜色信息要使用临近像素的信号加以运算获得；例如，图1中的B像素采集的是蓝色光信号，而绿色和红色光信号要使用其临近的G和R像素的信号加以运算获得。

上述现有技术中的图像传感器采集的图像缺点如下：

1、由于感光像素阵列中的每个像素感光类型与其周围相邻的像素感光类型都不相同，此像素会受到相邻像素颜色光的串扰，会引起此像素的颜色失常。

2、感光像素阵列中的每个像素只能采集红色、绿色和蓝色光信息中的其中一种，其它两种颜色光信号要靠临近非本颜色像素的信号加以运算获取，因此，每个像素的图像信息并不是原本图像的真实三色信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种图像品质高的图像传感器及其工作方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的图像传感器，包含感光芯片、光学成像镜头，所述图像传感器感光芯片与光学成像镜头之间设有载有红色、绿色和蓝色滤光薄膜的玻璃片，所述玻璃片连接有马达驱动设备，该图像传感器的感光像素阵列区域不设置彩色滤光片阵列。

本发明的上述的图像传感器的工作方法，包括步骤：

A、启动马达驱动设备，移动载有滤光薄膜的玻璃，将第一种滤光薄膜平行对准图像传感器感光像素阵列；

B、图像传感器进行曝光，曝光结束时读取像素阵列的信号，记作第一种图像信号；

C、启动马达驱动设备，移动载有滤光薄膜的玻璃，将第二种滤光薄膜平行对准图像传感器感光像素阵列；

D、图像传感器进行曝光，曝光结束时读取像素阵列的信号，记作第二种图像信号；

E、启动马达驱动设备，移动载有滤光薄膜的玻璃，将第三种滤光薄膜平行对准图像传感器感光像素阵列；

F、图像传感器进行曝光，曝光结束时读取像素阵列的信号，记作第三种图像信号；

G、进行图像信号处理操作，结合上述第一种、第二种、第三种图像信号，合成每个像素的真实图像信号。

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图像传感器及其工作方法，由于感光像素阵列区域不设置彩色滤光片部分，图像传感器曝光时，将载有彩色滤光薄膜的玻璃片移动到感光像素阵列上方，用来获得对应彩色滤光薄膜类型的相应颜色光，因此图像传感器采集到的图像信息为相应颜色光的信号，分别取得红色、绿色、蓝色光的图像信号后，将三者合成真实的像素图像信息，有效避免了相邻像素之间的光串扰问题，使感光像素能够采集到原图像的真实三色信息，进而提升了图像传感器采集的图像品质。

附图说明

图1是现有技术中的图像传感器感光像素阵列平面示意图。

图2是本发明实施例提供的图像传感器结构示意图。

图3是本发明实施例提供的图像传感器采集图像的工作方法流程图。

图4是本发明实施例提供的图像传感器采集第二种颜色光图像信号时的工作示意图。

图5是本发明实施例提供的图像传感器采集第三种颜色光图像信号时的工作示意图。

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。

本发明的图像传感器，其较佳的具体实施方式是：

包含感光芯片、光学成像镜头，所述图像传感器感光芯片与光学成像镜头之间设有载有红色、绿色和蓝色滤光薄膜的玻璃片，所述玻璃片连接有马达驱动设备，该图像传感器的感光像素阵列区域不设置彩色滤光片阵列。

所述玻璃片与所述感光芯片平行。

所述红色、绿色和蓝色滤光薄膜的平面尺寸分别大于或等于该图像传感器的感光像素阵列区域的平面尺寸。

所述红色、绿色和蓝色滤光薄膜的厚度为0.5um～1.5um。

所述红色、绿色和蓝色滤光薄膜的下方是玻璃，其上方覆盖有保护层，所述保护层为二氧化硅和/或硅的氮化物，其厚度大于或等于0.5um。

本发明的上述的图像传感器的工作方法，其较佳的具体实施方式是：

包括步骤：

所述采集图像三色光电图像信号时的曝光时间相同或不相同。

所述第一种、第二种、第三种滤光薄膜分别为红色滤光薄膜、绿色滤光薄膜、蓝色滤光薄膜任意排序。

本发明的图像传感器及其工作方法，克服了现有技术中的图像传感器采集图像的缺点，避免了不同像素之间的光串扰问题，使感光像素能够采集到原图像的真实三色信息，进而提升图像传感器采集的图像品质。

本发明的图像传感器，感光像素阵列区域不设置彩色滤光片部分，图像传感器曝光时，将载有彩色滤光薄膜的玻璃片移动到感光像素阵列上方，用来获得对应彩色滤光薄膜类型的相应颜色光，因此图像传感器采集到的图像信息为相应颜色光的信号，分别取得红色、绿色、蓝色光的图像信号后，将三者合成真实的像素图像信息。因此，本发明的图像传感器采集的图像有效避免了相邻像素之间的光串扰问题，使感光像素能够采集到原图像的真实三色信息，进而提升了图像传感器采集的图像品质。

具体实施例：

为了提高图像传感器输出图像的质量，本发明从改善图像传感器的感光像素采集光电信号的真实度着手，使还原的图像更加真实。本发明的图像传感器像素阵列区域中不设置彩色滤光片阵列，而在外部添加彩色滤光薄膜代替彩色滤光片阵列滤光的功能；图像传感器采集图像操作时，采用三次曝光方式，分别采集红色、绿色和蓝色光的图像信息，每次曝光只获取一种颜色光的图像信息，并且每个像素都可获取三种颜色光的图像信号。下面结合具体实施例对本发明的图像传感器及其相应的工作方法阐述如下：

实施例一：

如图2所示，201为图像传感器感光芯片，202为基座，203为马达驱动设备，204为玻璃片，205为彩色滤光薄膜保护层，206为第一种彩色滤光薄膜，207为第二种彩色滤光薄膜，208为第三种彩色滤光薄膜，209为光学成像镜头。其中，201的感光像素阵列区域不设置彩色滤光片阵列，203用来平行移动204，并且204、206～208的平面始终与201平面保持平行状态，所述204～208位于209和201之间；所述204上表面的206～208的薄膜厚度为0.5um～1.5um；205覆盖在206～208上表面，起保护作用，其厚度大于等于0.5um；所述206～208的平面尺寸分别大于等于201感光像素阵列区域，以便201曝光时能够分别全部过滤来自209的光线。上述第一种、第二种、第三种彩色滤光薄膜分别为红色、绿色、蓝色滤光薄膜中的其中一种；205保护层的材料可以二氧化硅，也可以硅的氮化物，还可以是兼有两者。

实施例二：

为了进一步清楚地阐述本发明特征，下面将详细阐述本发明图像传感器采集图像信息的工作方法：

图3示出了本发明的图像传感器采集图像的工作方法流程图。首先，启动马达驱动设备，移动载有滤光薄膜的玻璃，将第一种滤光薄膜平行对准图像传感器感光像素阵列；如图2所示，图2中的第一种滤光薄膜206置于感光像素阵列正上方，通过206的光线全部汇聚到感光像素阵列区域。

进一步，图像传感器进行曝光，曝光结束时读取像素阵列的信号，记作第一种图像信号；读取后的图像信号可存储在传感器的存储器件中。

进一步，第二次启动马达驱动设备，移动载有滤光薄膜的玻璃，将第二种滤光薄膜平行对准图像传感器感光像素阵列；如图4所示，图4中的第二种滤光薄膜207置于感光像素阵列正上方，通过207的光线全部汇聚到感光像素阵列区域。

进一步，图像传感器进行曝光，曝光结束时读取像素阵列的信号，记作第二种图像信号；读取后的图像信号可存储在传感器的存储器件中。

进一步，第三次启动马达驱动设备，移动载有滤光薄膜的玻璃，将第三种滤光薄膜平行对准图像传感器感光像素阵列；读取后的图像信号可存储在传感器的存储器件中。

进一步，图像传感器进行曝光，曝光结束时读取像素阵列的信号，记作第三种图像信号；如图5所示，图5中的第三种滤光薄膜208置于感光像素阵列正上方，通过208的光线全部汇聚到感光像素阵列区域。

最后一步，进行图像信号处理操作，结合上述第一种、第二种、第三种图像信号，合成每个像素的真实图像信号。

上述采集图像三色光电图像信号时的曝光时间可以相同，也可以不相同。

上述第一种、第二种、第三种滤光薄膜分别为红色滤光薄膜、绿色滤光薄膜、蓝色滤光薄膜中一种。

根据以上所述，图像传感器芯片分三次曝光，分别采集红色、绿色、蓝色滤光薄膜滤光之后的图像光信号；因此，在每次曝光时，感光像素阵列中的每个像素的感光类型都相同，所以像素之间不会产生现有技术图像传感器图像像素光串扰问题。由于感光像素阵列中的每个像素都会采集红色、绿色、蓝色三色光的信号，所以本发明的像素采集的是图像的真实三色信息。

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

1.一种图像传感器，包含感光芯片、光学成像镜头，其特征在于，所述图像传感器感光芯片与光学成像镜头之间设有载有红色、绿色和蓝色滤光薄膜的玻璃片，所述玻璃片连接有马达驱动设备，该图像传感器的感光像素阵列区域不设置彩色滤光片阵列。

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述玻璃片与所述感光芯片平行。

3.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述红色、绿色和蓝色滤光薄膜的平面尺寸分别大于或等于该图像传感器的感光像素阵列区域的平面尺寸。

4.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述红色、绿色和蓝色滤光薄膜的厚度为0.5um～1.5um。

5.根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述红色、绿色和蓝色滤光薄膜的下方是玻璃，其上方覆盖有保护层，所述保护层为二氧化硅和/或硅的氮化物，其厚度大于或等于0.5um。

6.一种权利要求1至5任一项所述的图像传感器的工作方法，其特征在于，包括步骤：

7.根据权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，所述采集图像三色光电图像信号时的曝光时间相同或不相同。

8.根据权利要求7所述的图像传感器，其特征在于，所述第一种、第二种、第三种滤光薄膜分别为红色滤光薄膜、绿色滤光薄膜、蓝色滤光薄膜任意排序。