CN109429025B - 图像传感器和成像装置 - Google Patents

Abstract

一种用于获得对象的图像的图像传感器包括：在衬底上形成的光敏区(104)的阵列(102)，其中每个光敏区(104)是该衬底内的连续区域；干扰滤波器(106)的阵列，其中每个干扰滤波器(106)被配置成选择性地传送波长带，其中干扰滤波器(106)的阵列被单片集成到光敏区(104)的阵列(102)上；并且其中多个干扰滤波器(106a‑d)与单个光敏区(104a)相关联，其中多个干扰滤波器(106a‑d)中的每个干扰滤波器(106a‑d)被配置成选择性地将唯一波长带传送给光敏区(104a)，并且多个干扰滤波器(106a‑d)中的每个干扰滤波器(106a‑d)与该光敏区(104a)的唯一部分相关联。

Description

图像传感器和成像装置

技术领域

本发明的概念涉及用于获取对象的图像的图像传感器。具体地，本发明的概念涉及获取包括光谱信息的图像。

背景技术

在许多应用中，期望获取对象的光谱图像。光谱成像意味着对象的图像的光谱内容被提取并且与波长的多个窄范围有关的入射电磁辐射被检测。光谱成像例如可被用于成像对象的分析，诸如用于具有特定光谱概况的物质是否存在于对象中的确定。

术语多个光谱成像和高光谱成像经常被使用。这些术语不具有确立的定义，但是通常多光谱成像指使用多个分立的波长带的光谱成像，而高光谱成像指在连续的光谱范围上对窄光谱波长带成像。高光谱成像还可通常使用比在多光谱成像中所使用的更大数量的光谱带。

随着半导体制造的进展，现在可能生产基于互补金属氧化物半导体(CMOS)技术的图像传感器，其中包括光敏感区阵列的衬底与滤波器集成用以选择性地将光传送给光敏区。

所集成的滤波器可限定与不同的光敏区相关联的不同的波长带。例如，光谱带可与光敏区的不同行相关联，从而当执行行扫描时，可以获得高光谱和空间分辨率的图像。替换地，波长带的镶嵌结构可被安排在对光敏区的阵列上，从而一组光敏区与多个滤波器相关联并且可共同获得对象的一部分的光谱信息。具有滤波器的镶嵌结构的图像传感器可被用于在单个曝光(快照)中获得具有光谱分辨率的图像。然而，图像的空间分辨率将被限定在与多个滤波器相关联的该组光敏区的组合大小。同样，可使用用于获得具有光谱分辨率的图像的图像传感器的其它设置。

限定由光敏区检测到的波长的滤波器可限定中心波长以及围绕中心波长的带宽，该中心波长和带宽将被传送给与滤波器相关联的光敏区。所传送光的带宽可通过半最大值全宽度(FWHM)来定义，即一个波长范围内，针对中心波长的所传送光的最大强度的至少有一半的强度将被传送给光敏区的波长范围。

然而，波长可取决于滤波器中使用的材料，从而FWHM值对于较长的波长可能更大。这意味着波长的选择性检测对于较长的波长可能不那么好。在一些应用中，可能期望滤波器对于要由图像传感器检测的所有波长提供了类似的波长。因此，可能期望图像传感器可以灵活方式被配置成用于限定传送给图像传感器的光敏区的光的特性。

发明内容

本发明的概念的目标是提供图像传感器，该图像传感器可被灵活且可变地设计以便提供传送给光敏区的光的期望特性。

本发明的这些和其他目的至少部分地由独立权利要求中限定的本发明来满足。在从属权利要求中展示了优选实施例。

根据本发明的概念的第一方面，提供了一种用于获得对象的图像的图像传感器，所述图像传感器包括：在衬底上形成的光敏区阵列，其中每个光敏区是衬底内的连续区域并且其中每个光敏区被配置成检测入射光；干扰滤波器阵列，其中每个干扰滤波器被配置成选择性地传送波长带，其中干扰滤波器阵列被单片集成在光敏区阵列上；并且其中多个干扰滤波器与单个光敏区相关联，其中多个干扰滤波器中的每个干扰滤波器被配置成选择性地将唯一波长带传送给光敏区并且多个干扰滤波器中的每个干扰滤波器与光敏区的唯一部分相关联。

由于本发明，与单个像素或光敏区相关联的单个滤波器的惯例被舍弃。这允许灵活和可变的涉及被传送给单个光敏区的光的特性。

该单个光敏区是衬底内的连续区。因此，与具有与不同滤波器相关联的多个光敏区的图像传感器相反，其中来自多个光敏区的信息可被组合到检测到的光强度的后处理以形成单个像素值，本发明概念提供与单个区域相关联的多个滤波器。这意味着滤波器的非常紧凑的布置被启用，因为光敏区的不同唯一部分不需要与读出电路系统相关联。相反，单个值可从整个光敏区被读出。

包括光敏区阵列的衬底可大量制造，这使得具有光敏区的衬底被非常便宜地生产。因此，集成在光敏区阵列上的干扰滤波器的图像传感器可基于为通用目的制造的衬底而被形成。因此，图像传感器的制造商可能不能自由地选取衬底上的像素的像素间距或其他布置。使用与单个光敏区相关联的多个干扰滤波器因此还提供了设计被传送给光敏区阵列的光的特性的灵活性，其中该设计不受衬底上的像素的布局的约束。

多个干扰滤波器可允许以比可能使用与光敏区相关联的单个滤波器更灵活的方式来设计传送给光敏区的光的特性。例如，所传送的波长的FWHM可被精确控制。在其它应用中，传送给光敏区的分立波长的光谱可被控制。

CMOS制造技术允许生长非常小的尺寸的层结构。因此，用CMOS制造技术可能创建与包括光敏区的衬底集成的滤波器，其中多个不同的滤波器可与单个光敏区相关联，不需要光敏区的尺寸非常大。例如，对于16μm的像素间距而言，在单个光敏区上提供2×2的干扰滤波器可以是可能的。

如本文中所使用的，术语“多个干扰滤波器”应该被构造成至少两个干扰滤波器。在一些实施例中，两个干扰滤波器与单个光敏区相关联。在其它实施例中，两个以上干扰滤波器与单个光敏区相关联。

根据实施例，光敏区的唯一部分是同样大的。这意味着与单个光敏区相关联的每个干扰滤波器与光敏区的同样大的部分相关联。这可对应于由每个干扰滤波器所选择的波长，该波长同样地影响由干扰滤波器检测到的光的强度。同样，唯一部分相同大小意味着规则图案可由多个干扰滤波器来限定，这可以促进图像传感器的生产。

还应认识到，在其它实施例中，光敏区的唯一部分可以不是同样大的。例如，光敏区对传入光的敏感度可取决于波长。因此，为了使由多个干扰滤波器限定的每个唯一波长带对检测到的强度有同样的贡献，唯一部分可能需要具有不同的尺寸(特别是如果该唯一波长带相差很大的话)。同样，在一些实施例中，可能期望不同波长带对检测到的强度的贡献不同并且出于此种原因这些唯一部分具有不同尺寸。

还应认识到，光敏区的多个唯一部分可与相同的干扰滤波器相关联。因此，图像传感器可以具有与单个光敏区相关联的多个干扰滤波器，其中多个干扰滤波器中的每个干扰滤波器是唯一的，并且除了该唯一的干扰滤波器之外，与多个干扰滤波器中的干扰滤波器之一相同的一个(或多个)附加干扰滤波器与光敏区的唯一部分相关联。例如，光敏区可包括四个唯一部分，其中两个部分与相同的干扰滤波器相关联。例如，如果期望由干扰滤波器传送的波长的贡献比其它波长的贡献大，则这可被使用。取代使专用于该波长的光敏区的唯一部分更大，一个以上唯一部分可与相同的干扰滤波器相关联。在一些情形中，这对于图像传感器的生产可能是有益的，因为使用相同大小的滤波器部分的设置可被使用。

根据实施例，多个干扰滤波器被安排在与单个光敏区相关联的子阵列中。该子阵列因此可构成干扰滤波器的阵列的一部分。这意味着多个干扰滤波器可被安排在单个光敏区上的列和行中。此种配置可提供多个干扰滤波器的规则图案，这可促进图像传感器的生产。

根据实施例，多个干扰滤波器被安排在子阵列的2×2设置中。2×2设置可允许设计光敏区对光的敏感度的较大自由度，而滤波器阵列的配置的复杂性仍然适中。此外，2×2设置对于生产同时维持图像传感器的相对较小的像素间距是可能的。

根据实施例，多个干扰滤波器与光敏区阵列中的每个单个光敏区相关联。因此，对于每个光敏区而言，对波长的敏感度可由多个干扰滤波器来控制。例如，这可能在多个干扰滤波器被用于控制传送给光敏区的光的组合波长的情况下是有用的。

根据实施例，多个干扰滤波器与第一组光敏区中的每一者相关联，并且单个干扰滤波器与第二组光敏区中的每一者相关联。因此，对于每个单个光敏区而言，图像传感器不必然需要包括多个干扰滤波器。相反，第二组中的光敏区可与仅单个干扰滤波器相关联。对于一些像素而言，控制由多个干扰滤波器检测到的波长可能不是必要的，并且单个干扰滤波器可以是足够的。第一和第二组光敏区可在光敏区阵列中混合或者可形成光敏区阵列的不同的分开部分。

根据实施例，与第一光敏区相关联的多个干扰滤波器的波长传输特性不同于与第二光敏区相关联的多个干扰滤波器的波长传输特性。因此，多个干扰滤波器可个别地控制由光敏区检测到的波长，从而针对不同光敏区的多个干扰滤波器的不同配置可确保波长传输特性不同。这意味着可提供对由光敏区的每一个检测到的波长的准确控制。

根据实施例，单个光敏区被配置成基于由多个干扰滤波器传送给单个光敏区的检测到的光的强度来输出单个值。因此，单个光敏区可检测由多个干扰滤波器传送的光的组合强度，并且在通过多个干扰滤波器中的不同干扰滤波器传送的光之间没有区分。因此，光强度的组合单个值可被输出，该输出可能仅与单个读出的噪声相关联。这意味着与光敏区的每个唯一部分被形成为具有独立读出电路系统相比，可获得具有较大的信噪比的基于波长滤波器的组合的检测到的强度。

根据实施例，每个干扰滤波器包括多个薄膜层。多个薄膜层可通过基于受制于薄膜层叠层中的接口中的不同反射次数的光路的构造干涉来传送光，从而组合地提供期望的波长传输特性。因为所传送波长可基于反射来被选择，所以薄膜层不需要吸收光并且干扰滤波器将不会冒险因光的吸收而加热。

根据实施例，多个薄膜层形成被配置成反射光的两个叠层，以及两个叠层之间安排的透明层，其中透明层的厚度限定由干扰滤波器传送的波长带。因此，所传送的波长可基于透明层的厚度来限定。干扰滤波器因此可被实现为所谓的法布里-珀罗滤光器，其中每个反射性叠层形成布拉格反射器。

根据实施例，多个干扰滤波器一起限定传送给光敏区的连续波长带，并且控制围绕中心波长的连续波长带的带宽。因此，多个干扰滤波器中的干扰滤波器的唯一波长带可以是重叠的，从而一起限定连续波长带。连续波长带可允许检测比通过使用单个滤波器可允许的更宽的带宽。

根据实施例，干扰滤波器阵列被配置成限定被传送给不同光敏区的不同连续波长带，其中与每个单个光敏区相关联的多个干扰滤波器被配置成控制连续波长带的带宽，从而针对不同的光敏区限定相等的带宽。因此，可定义能够检测光谱解析图像的图像传感器，其中检测具有相等带宽的每个波长带。

根据实施例，多个干扰滤波器定义被传送给光敏区的分立波长带的光谱。因此，光敏区可检测不同波长的组合。这可被用于成像到检测光敏区上的对象位置处的物质的存在，因为波长的组合可能是例如对于物质的反射特性而言相关的。在此种情形中，多个干扰滤波器对于所有光敏区可能是相同的，并且可使对象成像以标识对象中的物质所存在的位置。

根据实施例，多个干扰滤波器与一组光敏区中的每一者相关联，并且传送给光敏区的分立波长带的光谱在不同光敏区之间随机变化。

这可被用于例如对于压缩式感测应用，其中由光敏区检测到的波长带的随机变化组合允许使用少量光敏区检测对象的光谱信息。因此，对于光谱压缩式感测应用的随机化光谱采样可按压缩方式来启用。

根据第二方面，提供了一种包括根据第一方面的图像传感器的成像装置。因此，图像传感器可被集成到用于获得对象的图像的成像装置中。该成像装置例如可进一步包括光学系统，其用于将对象的图像形成到在其中可安排图像传感器的图像平面上。

该第二方面的效果和特征在很大程度上类似于上文结合第一方面描述的那些效果和特征。相关于第一方面提及的实施例在很大程度上与第二方面兼容。

附图的简要说明

参考附图，通过以下解说性和非限制性详细描述，将更好地理解本发明概念的以上以及附加目标、特征和优点。在附图中，相同的附图标记将被用于相同的元素，除非另外指明。

图1是根据实施例的图像传感器的示意性示图。

图2是与图像传感器的干扰滤波器相关联的光敏区的横截面示图。

图3a-b是解说图像传感器的一个实施例的干扰滤波器的不同设置的波长传输的波长光谱。

图4a-b是解说图像传感器的另一实施例的干扰滤波器的不同设置的波长传输的波长光谱。

详细描述

现在将参考附图对本发明的实施例进行详细描述。

现在参照图1，将描述图像传感器100。图像传感器100可被用于获得对象的图像并且图像传感器100的配置可允许检测图像中的波长信息的灵活设计特性。

图像传感器100可基于互补金属氧化物(CMOS)结构。CMOS结构可包括光敏区104的阵列102，并且可进一步包括电路系统，例如用于读取光敏区104中的检测到的光强度，并且用于记时光检测元件中的光的积累。CMOS结构还可包括用于处理检测到的光强度的电路系统，诸如模数转换器(ADC)和/或其它处理组件。CMOS结构因此可提供检测光强度并输出图像表示(例如，以由阵列102中的每个光敏区104检测到的光强度的数字值的形式)的可能性。

光敏区104可被安排成独立于在光敏区104上入射的光来累积电荷。光敏区104因此可包括例如光电二极管或光电晶体管。

阵列102可包括相同的光敏区104，其被安排在行和列中以便形成二维阵列102。包括阵列102的CMOS结构因此可相对简单并且还可被用于数种不同的应用。这意味着承载具有相关联的读出和控制电路系统的阵列102的芯片可以大量制造，并且因此可以很便宜。因此，图像传感器100可有利地基于大批量制造的CMOS结构来形成。

具有相关联的电路系统的阵列102可被形成在衬底上，其中CMOS结构的期望功能性可通过在衬底上形成多个层来实现。衬底的厚度随后可被减小，从而照明可透过衬底落在光检测元件104上，所谓的背侧照明。这意味着光将不需要穿过安排在CMOS结构上的层，例如，用于读出并且因此，因此类层中的反射或吸收导致的光损可被避免。因此，背侧照明可提供检测尽可能多的光的可能性，允许以高质量进行成像。

成像传感器100进一步包括安排在光敏区104的阵列上的干扰滤波器106的阵列，从而光在到达光敏区104之前穿过干扰滤波器106的阵列。每个干扰滤波器106可被配置成选择性地传送入射光的波长带，从而控制由干扰滤波器106下的光敏区104检测到的光的波长特性。

干扰滤波器106的阵列可被配置成使得将干扰滤波器106与光敏区104相关联。单个干扰滤波器106可在跨若干光敏区104的相对较大的区域上扩展，以定义用于若干毗邻光敏区104的共用波长特性。然而，如图1中由干扰滤波器106的不同阴影线所解说的，干扰滤波器106可以以镶嵌拼花(马赛克)配置来安排，从而毗邻的光敏区104可具有不同的干扰滤波器106，从而检测不同的波长信息。

干扰滤波器106的图案可跨干扰滤波器106的阵列的列和行重复从而光谱信息可被与干扰滤波器106的一个图案相关联的一组光敏区104获得，并且允许形成光谱解析图像，其中每个图像点由一组光敏区104表示。

干扰滤波器106的阵列可被单片地集成到光敏区104的阵列102上。这意味着干扰滤波器106固定地与光敏区104相关联，并且在图像传感器100已经被制造之后干扰滤波器106与光敏区104之间的关系将不再更改。

此外，干扰滤波器106的阵列可使用CMOS制造工艺(诸如选择性地沉积和蚀刻各层以便形成干扰滤波器106的阵列)在光敏区104的阵列102上生产。这可以有益地与提供光敏区104的阵列102的CMOS衬底联用。

如针对光敏区104a所解说的，多个干扰滤波器106a、106b、106c、106d可与单个光敏区104a相关联。多个干扰滤波器中的每个干扰滤波器106a-d被配置成选择性地将唯一波长带传送给光敏区104a。因此，多个干扰滤波器106a-d中的每一者可与光敏区104a的唯一部分相关联。

多个干扰滤波器106a-d共同定义由光敏区104a检测到的光的波长特性。这在由光敏区104a检测到的光的波长特性的设计中提供了灵活性，因为多个干扰滤波器106a-d可被用于定义该波长特性。这可以若干不同的方式被使用，如以下将进一步说明的。

光敏区104a检测入射光并且在由多个干扰滤波器106a-d中的不同干扰滤波器传送的光的贡献之间可不进行区分。相反，光敏区104a可输出单个值，其指示由多个干扰滤波器106a-d传送的光强度的组合。

光敏区104a的唯一部分可以是同样大的，其对应于具有同样大的大小的多个干扰滤波器106a-d中的每个干扰滤波器。因此，光敏区104a可具有专用于唯一波长带中的每一者的同样大的部分，该同样大的部分可允许不同唯一波长带中的光同等地对在光敏区104a中检测到的光做贡献。

然而，光敏区104a可以不以针对不同波长恒定的方式将入射光转换为累积电荷。因此，在一些实施例中，可能期望唯一部分不是同样大的，例如，以便补偿波长对光敏区104a的敏感度的依赖性，尤其是在唯一波长带有本质差异的情况下。同样，在一些实施例中，可能期望不同波长带的贡献在光敏区104a中是不相等的。

在许多应用中，具有同样大小的唯一部分可意味着波长带对检测到的光的贡献至少大致相同。同样，具有同样大小的唯一部分可促进图像传感器100的制造，因为多个干扰滤波器中的干扰滤波器106a-d中的每一者具有相同大小并且规则图案可由多个干扰滤波器106a-d来形成。

如图1中所示，多个干扰滤波器106a-d中可以2×2配置被安排在光敏区104a上。这对于将光敏区104a划分为相等大小的唯一部分，同时具有便于制造的相对简单的图案可能是适合的配置。因为光敏区104a通常可具有方形尺寸，提供2×2配置意味着每个干扰滤波器106a-d也可以是正方形，其具有沿干扰滤波器106的阵列的行和列的相等延伸。

此外，2×2配置可以是具有与单个光敏区104a相关联的多个干扰滤波器106a-d之间的合适折衷，并且不需要光敏区104a的大尺寸，以便允许制造与光敏区104a相关联的小的个体滤波器。

多个干扰滤波器106a-d可与光敏区104中的每一者相关联。因此，每个光敏区104的波长特性可使用多个干扰滤波器106a-d来被精确地控制。多个干扰滤波器106a-d可具有针对不同光敏区104的不同设置或者配置，从而不同的波长特性可针对不同的光敏区104来被定义。

然而，还应认识到，光敏区104中的一些可与多个干扰滤波器106a-d相关联，而其它光敏区104与单个干扰滤波器106(或者甚至是由若干毗邻光敏区104共享的干扰滤波器)相关联。干扰滤波器106的布局可取决于针对图像传感器100将被使用的应用的需要而变化。

例如，图像传感器100可被配置成检测光谱解析图像，其中每个波长带被检测到具有相等带宽。所传送光的带宽可通过半最大值全宽度(FWHM)来定义，即一个波长范围内，针对中心波长的所传送光的最大强度的至少有一半的强度将被传送给光敏区104的波长范围。由干扰滤波器提供的FWHM对于较长的波长可能较大。然而，使用与单个光敏区104相关联的多个干扰滤波器106a-d，FWHM可被增加从而FWHM可被控制。因此，对于要被图像传感器100检测到的最长波长而言，单个干扰滤波器可被使用，从而对该波长使用尽可能窄的FWHM。针对最长波长的FWHM可定义要针对所有光敏区104使用的目标FWHM。因此，对于被配置成检测其它中心波长的光敏区104而言，多个干扰滤波器106a-d可被安排在光敏区104上从而达成目标FWHM。因此，要与光敏区104相关联的干扰滤波器106的数量可取决于要由光敏区104检测到的中心波长。同样，在其它应用中，对于不同的中心波长而言非均匀FWHM可能是被期望的。例如，如果图像传感器100被用于检测特定物质，例如叶绿素，则对于光敏区104可能需要窄的FWHM，其被配置成检测与该物质的窄反射峰对应的波长。因此，对于此类光敏区104而言，单个干扰滤波器106可被使用。然而，在物质的反射率较平坦的光谱区域中，光谱分辨率不必那么高，并且光敏区104可以与多个干扰滤波器106a-d相关联，以便定义更宽的FWHM。

图2示出了光敏区104a以及在该光敏区104a上安排的多个干扰滤波器中的两个干扰滤波器106a和106b的截面图。

光敏区104a形成对于传入光敏感的衬底中的连续区。干扰滤波器106a和106b被并排安排在单个连续区上。

干扰滤波器106a、106b中的每一者包括薄膜层108的叠层。该薄膜层108的叠层包括具有不同折射率的材料的交替层。光在不同折射率的层108之间的界面中被反射，从而对特定光波长创建构造干涉，该特定光波长已经穿过薄膜层108行进了与该界面中的被反射不同次数相对应的不同的路径长度。通过层108的厚度和材料的选择，干扰滤波器106的波长传输特性可被控制。

干扰滤波器106a和106b可使用相同的材料来被形成并且提供层108的至少一些层的不同厚度以便针对不同的干扰滤波器106a和106b具有不同的波长传输特性。这意味着干扰滤波器106a和106b可在平行过程中产生，其中在第二层被沉积到第一层顶部之前针对干扰滤波器106a和106b两者形成第一层。

波长传输特性可由定义针对波长带的构造干涉的层108的叠层来限定。

根据另一实施例，多个薄膜层108可实现法布里-珀罗滤波器。因此，多个薄膜层108可形成被配置成反射光的层的两个叠层，以及安排在这两个叠层之间的透明层。这两个叠层可形成布拉格反射器，并且可被配置成基本上反射在宽波长范围上的所有光。透明层的厚度定义由干扰滤波器106传送的波长带，透明层的厚度是要由干扰滤波器106传送的波长的倍数。

因为不同的干扰滤波器106a和106b需要是小的并且彼此靠近(要被安排在相同的光敏区104a上)，干扰滤波器106a和106b的复杂性可能需要被限制。例如，干扰滤波器106a和106b可优选地由大约20层或更少层来形成。与具有有实质上不同波长传输特性的干扰滤波器106a和106b相比，具有相对类似的干扰滤波器106a和106b(例如，定义彼此靠近或者部分重叠的波长带)可允许更大数量的层的使用(因为相同材料可在薄膜层中被使用)。

使用多个干扰滤波器106a-d允许灵活地设计定义由光敏区104a检测到的波长的组合波长传输特性。以下，将描述利用该灵活性的一些实施例。

在第一实施例中，图像传感器100可被用于获得高光谱图像信息，其中每个光敏区104被配置成检测窄的波长带中的光。可见区(或者可能延伸到紫外和/或近红外区中)内的若干不同的波长带可被定义并且被不同的光敏区104检测到。

然而，由干扰滤波器定义的波长带的带宽可取决于该波长带的中心波长，从而针对较长的波长提供较宽的带宽。根据第一实施例，多个干扰滤波器106a-d被用于准确地控制到达光敏区104的组合波长传输的带宽，从而可独立于由光敏区104检测到的波长带的中心波长来提供类似的带宽。因此，对于所有被检测到的波长，可以获得具有光谱信息的的相同或至少相似特异性的高光谱图像。

现在参照图3a-b，第二实施例可使用多个干扰滤波器106a-d以便定义被光敏区104检测的波长带，该波长带比将由单个干扰滤波器定义的波长带更宽。

图3a示出了由4个干扰滤波器106a-d传送给光敏区104a的光的组合波长光谱。所解说的波长光谱可由被设计成分别传送中心波长为788、792、796和800nm的4个干扰滤波器106a-d获得。这意味着可定义所传送光的相对较宽的带宽。400与600nm之间的宽峰可对应于来自滤波器的漏泄，并且可通过将图像传感器100与阻挡这些波长的附加滤波器组合来防止，至少对于光敏区104的阵列102的相关部分。附加滤波器可被安排在光学设置的分离部分中并且不需要与图像传感器100集成。

图3b示出了由四个干扰滤波器106a-d传送给光敏区104a的光的组合波长光谱。所解说的波长光谱可由被设计成分别传送中心波长为732、737、741和745nm的4个干扰滤波器106a-d获得。如由图3a-b所解说的，不同的波长带可针对不同的光敏区104来定义，从而提供干扰滤波器106的带宽中的灵活性，以便可定义所传送光的相对宽的带宽。

在第三实施例中，图像传感器100可被用于检测来自分立的波长带的组合的光。分立的波长带的组合可相对于感兴趣的物质的反射光谱来被设计。如果由光敏区104成像的对象的一部分包括感兴趣的物质，则每个光敏区104因此可检测大的光强度。因此，图像传感器100可被用于与物质的存在或不存在相关而迅速对对象的各部分分类。

现在参照图4a-b，第四实施例可使用多个干扰滤波器106a-d以便定义由不同的光敏区104检测到的不同的光谱波长带，这些不同的光谱波长带可被用于压缩式感测。

图4a中所解说的波长光谱可由被设计成分别传送针对第一光敏区104的中心波长为627、698、820和928nm的4个干扰滤波器106a-d获得。图4b中所解说的波长光谱可由被设计成分别传送针对第二光敏区104的中心波长为672、706、741和775nm的4个干扰滤波器106a-d获得。因此，不同的光敏区可被安排成检测光谱波长的不同组合。通过在不同的光敏区104上随机地改变光谱波长的组合，可实现其中可在图像传感器100的单次曝光中获得高光谱图像信息的压缩式感测。

应该认识到，取决于期望应用设计由光敏区104检测到的波长特性的灵活性还可以以其它方式来被使用。

在上文中已经参照有限数目的示例主要描述了本发明概念。然而，如本领域技术人员容易领会的，除上面公开的示例以外的其它示例在如所附权利要求限定的本发明概念的范围内是同样可能的。

Claims (12)

1.一种用于获得对象的图像的图像传感器，所述图像传感器(100)包括：

在衬底上形成的光敏区(104)的阵列(102)，其中每个光敏区(104)是所述衬底内的连续区域并且其中每个光敏区(104)被配置成检测入射光；

干扰滤波器(106)的阵列，其中每个干扰滤波器(106)被配置成选择性地传送波长带，

其中干扰滤波器(106)的所述阵列被单片地集成到光敏区(104)的所述阵列(102)上；以及

其中多个干扰滤波器(106a-d)与单个光敏区(104a)相关联，其中所述多个干扰滤波器(106a-d)中的每个干扰滤波器(106a-d)被配置成选择性地将唯一波长带传送给所述单个光敏区(104a)，并且所述多个干扰滤波器(106a-d)中的每个干扰滤波器(106a-d)与所述单个光敏区(104a)的唯一部分相关联，所述多个干扰滤波器(106a-d)限定被传送给所述单个光敏区(104a)的分立的波长带的光谱。

2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述单个光敏区(104a)的所述唯一部分是同样大的。

3.如权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，所述多个干扰滤波器(106a-d)被安排在与所述单个光敏区(104a)相关联的子阵列中。

4.如权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述多个干扰滤波器(106a-d)被安排在所述子阵列的2×2设置中。

5.如前述权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，多个干扰滤波器(106a-d)与光敏区(104)的所述阵列(102)中的每个单个光敏区相关联。

6.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，多个干扰滤波器(106a-d)与第一组光敏区中的每一者相关联，并且单个干扰滤波器与第二组光敏区中的每一者相关联。

7.如权利要求5或6中的任一项所述的图像传感器，其特征在于，与第一光敏区相关联的所述多个干扰滤波器(106a-d)的波长传输特性不同于与第二光敏区相关联的所述多个干扰滤波器(106a-d)的波长传输特性。

8.如前述权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，所述单个光敏区(104a)被配置成基于由所述多个干扰滤波器(106a-d)检测到的传送给所述单个光敏区(104a)的光的强度来输出单个值。

9.如前述权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，每个干扰滤波器(106)包括多个薄膜层(108)。

10.如权利要求9所述的图像传感器，其特征在于，所述多个薄膜层(108)形成被配置成反射光的两个叠层，以及安排在所述两个叠层之间的透明层，其中所述透明层的厚度限定由所述干扰滤波器(106)传送的所述波长带。

11.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，多个干扰滤波器(106a-d)与一组单个光敏区(104a)中的每一者相关联，并且传送给所述光敏区的分立波长带的所述光谱在不同的光敏区之间随机变化。

12.一种成像装置，包括如权利要求1-11中任一项所述的图像传感器。

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