CN104735427A - 一种图像传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像传感器，与现有的图像传感器相比，由于在感光单元阵列的中心区域保留了现有的拜尔格式的可见光感光单元，在边缘区域增加了红外光感光单元，因此可以只使用一片双通滤光片就可以分别得到红外光和可见光的强度，减少了滤光片和切换机构的成本。在白天时利用中心区域的感光单元和边缘区域的感光单元可以计算出可见光和红外光的强度，从而保证白天图像的颜色准确性，在夜间时中心区域的感光单元可以同时接收到可见光和红外光能量，增加了夜间图像的亮度；并且，由于红外光感光单元是设置于感光单元阵列的边缘区域，与现有的图像传感器相比，只是利用了图像传感器周围多余的感光单元的位置，因此不会增加图像传感器本身的面积。

Description

一种图像传感器

技术领域

本发明涉及摄像技术领域，尤指一种图像传感器。

背景技术

目前，在摄像机、数码相机等摄像装置中，主要采用图像传感器（Sensor）来捕获物体的图像，图像传感器包括多个感光单元，感光单元即像素，它对于图像的品质起着决定性的作用，用于将与物体对应的光信号转换为电信号，图像传感器再将这些信号输入到图像信号处理器(Image Signal Processor，ISP)，IPS对前端图像传感器输出的信号做线性纠正、噪声去除、坏点去除、内插、白平衡、自动曝光控制等处理，从而实现还原现场画面的功能。

目前，在摄像机市场中，80%的图像传感器都为拜尔（Bayer）格式的图像传感器。在Bayer格式的图像传感器中，感光单元阵列通常采用如图1所示的拜尔图案的排列方式，即在感光单元阵列中设置有多个矩阵排列的可见光感光单元01，每个可见光感光单元01由一个红色的感光子单元B，两个绿色的感光子单元G和一个蓝色的感光子单元B组成并排布成“田”字型，且在一个可见光感光单元01中，两个绿色的感光子单元G排布在“田”字型的对角区域位置。这是由于在可见光中，人眼对短波长的蓝光和长波长的红光的光敏度小于绿光的光敏度，因此，在拜尔图案中，一个蓝色通道和一个红色通道配置有两个绿色通道。

但是，现有的Bayer格式的图像传感器，无法区分可见光（650nm波段以下）和红外光（800nm波段以上），必须使用一片红外截止滤光片和一片双通滤光片，在白天时，使用红外截止滤光片把650nm以上的红外光滤除，以保证白天能够准确的显示出物体的颜色，晚上时，使用双通滤光片，使红外光和可见光都可以通过，以增强夜间图像的亮度。

因此，现有的Bayer格式的sensor，需要配合一片双通滤光片和一片红外截止滤光片，并搭配两种滤光片切换的机构和电路来使用。两种滤光片的切换时机很难把握，甚至还需要额外的搭配光敏电阻，这样生产出来的产品造价较高，体型较大。

现有技术中提出了一种可以同时感可见光和红外光的图像传感器，该图像传感器的感光单元阵列如图2所示，是在现有的Bayer格式的感光单元阵列中，占用一半的绿色通道来设置红外光感光单元Ir，从而分别得到可见光和红外光的强度。该图像传感器与现有的Bayer格式的图像传感器相比，只需要配合一片双通滤光片就可以实现同时感可见光和红外光，但是，在感光单元阵列中，由于用一半的绿色通道来设置红外光感光单元Ir，即设计的红外光感光单元Ir牺牲了一半绿色通道的绿色的感光子单元G的感光性能，因此，会带来了如下的问题：由于减少了一半的绿色的感光子单元，因此清晰度有一定程度的下降；且由于改变了Bayer图案，市面上大部分的ISP目前都不支持这种图像传感器，必须重新设计芯片，从而增加产品的成本；另外，由于红外光波长与可见光波长相差较多，所以红外光感光单元与可见光感光单元混合可能造成图像传感器的串扰问题。

发明内容

本发明实施例提供一种传感器，可以实现只使用一片滤光片，且在不影响图像清晰度的情况下，就能同时保证白天图像的颜色准确性和夜间图像的亮度。

本发明实施例提供的一种图像传感器，包括感光单元阵列；

所述感光单元阵列具有中心区域和边缘区域，其中，在所述中心区域设置有呈矩阵排列的多个具有拜尔格式的可见光感光单元，在所述边缘区域设置有多个红外光感光单元。

本发明实施例提供的上述图像传感器，与现有的图像传感器相比，由于在感光单元阵列的中心区域保留了现有的拜尔格式的可见光感光单元，在边缘区域增加了红外光感光单元，因此可以只使用一片双通滤光片就可以分别得到红外光和可见光的强度，减少了滤光片和切换机构的成本。在白天时利用中心区域的可见光感光单元和边缘区域的红外光感光单元可以计算出可见光和红外光的强度，从而保证白天图像的颜色准确性，在夜间时，中心区域的可见光感光单元可以同时接收到可见光和红外光的能量，从而提高了夜间图像的亮度；并且，由于红外光感光单元是设置于感光单元阵列的边缘区域，与现有的图像传感器相比，只是利用了图像传感器周围多余的感光单元的位置，因此不会增加图像传感器本身的面积；另外，由于拜尔格式的工艺较为成熟，因此在中心区域保留具有拜尔格式的可见光感光单元可以降低图像传感器的整体制作难度。

较佳地，为了保证获取到的白天图像的颜色准确性，在本发明实施例提供的上述图像传感器中，所述边缘区域为包围所述中心区域的环状区域。

较佳地，为了保证获取到的白天图像的颜色准确性，在本发明实施例提供的上述图像传感器中，在所述环状区域内设置有至少一圈包围所述中心区域的红外光感光单元。

较佳地，为了保证获取到的白天图像的颜色准确性，在本发明实施例提供的上述图像传感器中，所述红外光感光单元的数目和所述可见光感光单元的数目相等。

较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述图像传感器中，所述可见光感光单元由一个红光的感光子单元、两个绿光的感光子单元和一个蓝光的感光子单元组成并排布成“田”字型，且两个绿光的感光子单元排布在“田”字型的对角区域位置。

较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述图像传感器中，各所述可见光感光单元中的感光子单元具有相同的排列方式。

较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述图像传感器中，所述红外光感光单元的大小与所述可见光感光单元中一个感光子单元的大小相同。

较佳地，在本发明实施例提供的上述图像传感器中，在所述感光单元阵列的上方还设置有用于通过可见光和红外光的双通滤光片。

附图说明

图1现有的Bayer格式的图像传感器中感光单元阵列的结构示意图；

图2现有的非Bayer格式的图像传感器中感光单元阵列的结构示意图；

图3a至图3d分别为本发明实施例提供的图像传感器中感光单元阵列的结构示意图；

图4a至图4d分别为本发明实施例提供的图像传感器中可见光感光单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例提供的图像传感器的具体实施方式进行详细地说明。

本发明实施例提供的一种图像传感器，包括感光单元阵列，如图3a至图3d所示，感光单元阵列具有中心区域1和边缘区域2，其中，在中心区域1设置有呈矩阵排列的多个具有拜尔格式的可见光感光单元01，在边缘区域2设置有多个红外光感光单元02。

本发明实施例提供的上述图像传感器，与现有的图像传感器相比，由于在感光单元阵列的中心区域保留了现有的拜尔格式的可见光感光单元，在边缘区域增加了红外光感光单元，因此可以只使用一片双通滤光片就可以分别得到红外光和可见光的强度，减少了滤光片和切换机构的成本。在白天时，利用中心区域的可见光感光单元和边缘区域的红外光感光单元可以计算出可见光和红外光的强度，从而保证白天图像的颜色准确性，在夜间时，中心区域的可见光感光单元可以同时接收到可见光和红外光的能量，从而提高了夜间图像的亮度；并且，由于红外光感光单元是设置于感光单元阵列的边缘区域，与现有的图像传感器相比，只是利用了图像传感器周围多余的感光单元的位置，因此不会增加图像传感器本身的面积；另外，由于拜尔格式的工艺较为成熟，因此在中心区域保留具有拜尔格式的可见光感光单元可以降低图像传感器的整体制作难度。

需要说明的是，在本发明实施例提供的上述图像传感器中，中心区域1一般为四边形或多边形的形状，那么边缘区域2可以为紧邻该中心区域1的一个侧边或多个侧边的边缘区域，如图3a和图3b所示；较佳地，为了准备的计算出白天可见光和红外光的强度，从而保证获取到的白天图像的颜色的准确度，边缘区域2最好为包围中心区域1的环状区域，如图3c和图3d所示，在此不做限定。

较佳地，为了保证获取到的白天图像的颜色准确性，在本发明实施例提供的上述图像传感器中，在环状区域内设置有至少一圈包围中心区域1的红外光感光单元02。在具体实施时，在本发明实施例提供的上述图像传感器中，可以在环状区域内设置一圈包围中心区域1的红外光感光单元02，如图3c所示，也可以设置两圈包围中心区域1的红外光感光单元02，如图3d所示，当然还可以设置更多圈红外光感光单元02，在此不做限定。

具体地，在本发明实施例提供的上述图像传感器中，在边缘区域内设置的红外光感光单元越多，在白天计算出的可见光和红外光的强度越准确，从而获取到的白天图像的颜色准确度也越高，但是，边缘区域内设置的红外光感光单元越多，需要的边缘区域的面积也越大，从而会导致图像传感器的体型增大。因此，在具体实施时，可以根据实际所需要的图像传感器的体型和白天图像的颜色准确度来权衡边缘区域的红外光感光单元的数目，在此不做限定。

最佳地，在本发明实施例提供的上述图像传感器中，在有限的边缘区域内，设置的相同大小的红外光感光单元的数目越多，即红外光感光单元设置的越紧凑，获取到的白天图像的颜色准确性越高。

较佳地，为了保证获取到的白天图像的颜色准确性，在本发明实施例提供的上述图像传感器中，红外光感光单元的数目和可见光感光单元的数目相等，当然，在具体实施时红外光感光单元的数目和可见光感光单元的数目也可以不相等，在此不做限定。

较佳地，为了保证获取到的白天图像的颜色准确性，在本发明实施例提供的上述图像传感器中，红外光感光单元在位于边缘区域均匀分布。

较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述图像传感器中，如图4a至图4d所示，可见光感光单元01由一个红光的感光子单元R、两个绿光的感光子单元G和一个蓝光的感光子单元B组成并排布成“田”字型，且两个绿光的感光子单元G排布在“田”字型的对角区域位置。

具体地，在本发明实施例提供的上述图像传感器中，可见光感光单元01可以是如图4a所示的GR/BG的田字排列方式，或如图4b所示的GB/RG的田字排列方式，即两个绿色的感光子单元G排布在“田”字型的右对角区域位置；当然，可见光感光单元01也可以是如图4c所示的RG/GB的田字排列方式，或如图4d所示的BG/GR的田字排列方式，即两个绿色的感光子单元G排布在“田”字型的左对角区域位置，在此不做限定。

较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述图像传感器中，如图3a至图3d所示，不管可见光感光单元01为上述四种排列方式中的哪一种排列方式，但是位于中心区域1的各可见光感光单元01中的感光子单元应该具有相同的排列方式。这样，即保证了位于感光单元阵列中心区域的各相邻可见光感光单元之间的亮度的均匀性，同时也降低了制作难度。

在本发明实施例提供的上述图像传感器中，将位于感光单元阵列的中心区域中的多个可见光感光单元排列方式，设置为与现有的拜尔格式的图像传感器中的可见光感光单元的排列方式一样，由于拜尔格式的工艺较为成熟，因此，可以降低图像传感器的整体制作难度；同时，现有的ISP芯片基本上都是针对拜尔格式的感光单元阵列设计的，因此，在本发明实施例提供的上述图像传感器中，中心区域保留了具有拜尔格式的可见光感光单元，只需要对现有的ISP芯片进行较小的改进就可实现后期的图像处理，从而进一步地降低了图像传感器的整体制作难度。

较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述图像传感器中，红外光感光单元的大小可以与可见光感光单元中一个感光子单元的大小相同，这样，在具体实施时，可以降低感光阵列的制作难度，从而进一步地降低图像传感器的整体制作难度，当然，在具体实施时，红外光感光单元的大小也可以根据实际需要进行设置，在此不做限定。

较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述图像传感器中，在感光单元阵列的上方还设置有用于通过可见光和红外光的双通滤光片。这是因为在本发明实施例提供的上述图像传感器中，感光单元阵列的中心区域设置的是可见光感光单元，边缘区域设置的是红外光感光单元，这种排列方式的感光单元阵列可以分别得到红外光的光强和可见光的强度，因此，与现有技术相比，不需要额外使用红外截止滤光片，只需要一片可见光和红外光都可以通过的双通滤光片就可以实现白天的颜色准确性和增加夜间的亮度。

本发明实施例提供的一种图像传感器，与现有的图像传感器相比，由于在感光单元阵列的中心区域保留了现有的拜尔格式的可见光感光单元，在边缘区域增加了红外光感光单元，因此可以只使用一片双通滤光片就可以分别得到红外光和可见光的强度，减少了滤光片和切换机构的成本。在白天时，利用中心区域的感光单元和边缘区域的感光单元可以计算出可见光和红外光的强度，从而保证白天图像的颜色准确性，在夜间时，中心区域的感光单元可以同时接收到可见光和红外光的能量，从而增加了获取到的夜间图像的亮度；并且，由于红外光感光单元是设置于感光单元阵列的边缘区域，与现有的图像传感器相比，只是利用了图像传感器周围多余的感光单元的位置，因此不会增加图像传感器本身的面积；另外，由于拜尔格式的工艺较为成熟，因此在中心区域保留具有拜尔格式的可见光感光单元可以降低图像传感器的整体制作难度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种图像传感器，包括感光单元阵列，其特征在于：

所述感光单元阵列具有中心区域和边缘区域，其中，在所述中心区域设置有呈矩阵排列的多个具有拜尔格式的可见光感光单元，在所述边缘区域设置有多个红外光感光单元。

2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述边缘区域为包围所述中心区域的环状区域。

3.如权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，在所述环状区域内设置有至少一圈包围所述中心区域的红外光感光单元。

4.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述红外光感光单元的数目和所述可见光感光单元的数目相等。

5.如权利要求1-4任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述可见光感光单元由一个红光的感光子单元、两个绿光的感光子单元和一个蓝光的感光子单元组成并排布成“田”字型，且两个绿光的感光子单元排布在“田”字型的对角区域位置。

6.如权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，各所述可见光感光单元中的感光子单元具有相同的排列方式。

7.如权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述红外光感光单元的大小与所述可见光感光单元中一个感光子单元的大小相同。

8.如权利要求1-4任一项所述的图像传感器，其特征在于，在所述感光单元阵列的上方还设置有用于通过可见光和红外光的双通滤光片。