CN113079297B - 感光芯片、摄像模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种感光芯片、摄像模组及电子设备，属于图像处理技术领域。该感光芯片包括：色彩过滤层，所述色彩过滤层包括呈阵列分布的多个像素模块，所述多个像素模块包括M个第一像素模块和N个第二像素模块，M、N均为正整数；所述第一像素模块包括4个像素单元，所述第一像素模块的4个像素单元中的至少两个像素单元的像素面积互不相同，以使所述第一像素模块的4个像素单元的感光输出量相同；所述第二像素模块包括像素面积相同的4个像素单元；其中，所述第一像素模块的像素面积和所述第二像素模块的像素面积相同。这样可以提高感光芯片的色彩还原能力。

Description

感光芯片、摄像模组及电子设备

技术领域

本申请属于图像处理技术领域，具体涉及一种感光芯片、摄像模组及电子设备。

背景技术

目前，感光芯片的色彩过滤层的像素单元一般采用拜尔阵列设计方案，而感光芯片的光电二极管的材料对不同波长的光线的响应会存在差异，进而会影响感光芯片获取到的图像电信号，以及影响基于图像电信号转换成的图像的色彩精度和画质。

可见，相关技术中，感光芯片的色彩过滤层存在色彩还原精度差的问题。

发明内容

本申请旨在提供一种感光芯片、摄像模组及电子设备，能够解决相关技术中，感光芯片的色彩过滤层存在色彩还原精度差的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提出了一种感光芯片，包括色彩过滤层，所述色彩过滤层包括呈阵列分布的多个像素模块，所述多个像素模块包括M个第一像素模块和N个第二像素模块，M、N均为正整数；

所述第一像素模块包括4个像素单元，所述第一像素模块的4个像素单元中的至少两个像素单元的像素面积互不相同，以使所述第一像素模块的4个像素单元的感光输出量相同；

所述第二像素模块包括像素面积相同的4个像素单元；

其中，所述第一像素模块的像素面积和所述第二像素模块的像素面积相同。

第二方面，本申请实施例提出了一种摄像模组，包括如第一方面所述的感光芯片。

第三方面，本申请实施例提出了一种电子设备，包括如第二方面所述的摄像模组，和/或如第一方面所述的感光芯片。

在本申请的实施例中，通过将第一像素模块所包括的4个像素单元中的至少两个像素单元的像素面积设置为互不相同，以使第一像素模块的4个像素单元的感光输出量相同，并降低由于不同像素单元的光谱响应差异导致的颜色噪音，进而达到提高感光芯片的色彩还原能力的目的。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例提供的感光芯片的结构示意图；

图2a是本申请实施例提供的色彩过滤层的结构示意图；

图2b是本申请实施例提供的色彩过滤层的微透镜结构示意图一；

图2c是本申请实施例提供的色彩过滤层的微透镜结构示意图二；

图3是本申请实施例提供的第一像素模块的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的第二像素模块的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的摄像模组的爆炸示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

为方便理解，首先对本申请实施例涉及的一些内容进行说明：

如图1所示，感光芯片包括非感光电路层10、光电转换层20、色彩过滤层30和透镜层40，且非感光电路层10、光电转换层20、色彩过滤层30和透镜层40依次层叠设置。

非感光电路层10为感光芯片的集成电路区，用于将图像电信号进行处理并传输，且非感光电路层10还可以与其他功能器件电连接。比如，在感光芯片应用到手机等电子设备上的情况下，感光芯片可以通过非感光电路层10与电子设备的主板电连接，并将感光芯片采集到的图像数据传输至主板，以便主板对感光芯片传输的图像数据进行处理。

光电转换层20用于将感应到的光信号转换为图像电信号。其中，光电转换层20可以由光电二极管组成，即可以通过光电二极管将光信号转换为图像电信号，以实现感光芯片的光线感应功能。

色彩过滤层30用于通过指定颜色的光线，并阻断非指定颜色的光线入射至光电转换层20，以实现感光芯片的色彩还原能力。其中，色彩过滤层30可以包括红光像素单元、绿光像素单元和蓝光像素单元，且红光像素单元、绿光像素单元和蓝光像素单元可以按照一定的规律排布，以实现感光芯片的色彩还原能力。

其中，红光像素单元只能通过红光，绿光像素单元只能通过绿光，蓝光像素单元只能通过蓝光。

透镜层40用于对照射至感光芯片的光线起聚集作用，以使光线可以高效的照射至光电转换层20，并提高感光芯片的感光能力。

如图1至图4所示，本申请实施例提供一种感光芯片，包括色彩过滤层30，色彩过滤层30包括呈阵列分布的多个像素模块，多个像素模块包括M个第一像素模块31和N个第二像素模块32，M、N均为正整数；

第一像素模块31包括4个像素单元，该第一像素模块31的4个像素单元中的至少两个像素单元的像素面积互不相同，以使第一像素模块31的4个像素单元的感光输出量相同；

第二像素模块32包括像素面积相同的4个像素单元；

其中，第一像素模块31的像素面积和第二像素模块32的像素面积相同。

本实施方式中，通过将第一像素模块31所包括的4个像素单元中的至少两个像素单元的像素面积设置为互不相同，以使第一像素模块31的4个像素单元的感光输出量相同，并降低由于不同像素单元的光谱响应差异导致的颜色噪音，进而达到提高感光芯片的色彩还原能力的目的。

其中，第一像素模块31的像素面积和第二像素模块32的像素面积相同可以理解为第一像素模块31所包括的4个像素单元的像素面积之和与第二像素模块32所包括的4个像素单元的像素面积之和相等。

比如，第一像素模块31所包括的4个像素单元分别为1个红色像素单元、1个蓝色像素单元和2个绿色像素单元，第一像素模块31所包括的4个像素单元中的至少两个像素单元的像素面积设置为互不相同可以理解为红色像素单元的像素面积与2个绿色像素单元中的其中一个绿色像素单元的像素面积不同，和/或理解成蓝色像素单元的像素面积与2个绿色像素单元中的另一个绿色像素单元的像素面积不同，还可以理解成红色像素单元的像素面积与蓝色像素单元的像素面积不同。其中，且在第一像素模块31中，红色像素单元和蓝色像素单元呈对角设置，2个绿色像素单元也呈对角设置。

其中，在红色像素单元的像素面积与2个绿色像素单元中的其中一个绿色像素单元的像素面积不同的情况下，红色像素单元的像素面积与2个绿色像素单元中的其中一个绿色像素单元的像素面积的大小比例可以根据对应的像素单元的光谱响应能力进行设置，以使红色像素单元与绿色像素单元的感光输出量相同。

比如，蓝光的光谱响应约为绿光的光谱响应的70％，为保证每个像素单元的感光输出接近一致，则可以将蓝色像素单元的像素面积与绿色像素单元的像素面积之比设置为1:0.7，进而可以得到蓝光输出为70％*1＝0.7，而绿光输出为100％*0.7＝0.7，即使得蓝色像素单元和绿色像素单元可以获得相同的感光输出，以降低由于不同像素单元的光谱响应差异导致的颜色噪音，并使感光芯片具有更精准的色彩还原能力。

另外，第二像素模块32所包括的4个像素单元也可以是1个红色像素单元、1个蓝色像素单元和2个绿色像素单元，且4个像素单元的像素面积均相等，且4个像素单元可以以田字格的形式组成第二像素模块32。其中，且在第二像素模块32中，红色像素单元和蓝色像素单元呈对角设置，2个绿色像素单元也呈对角设置。

可以理解的是，呈阵列分布的多个像素模块可以是第一像素模块31和第二像素模块32交替排布，即在每一行或者每一列中，任意两个相邻的第一像素模块31之间设有一个第二像素模块32，或者任意两个相邻的第二像素模块32中设有一个第一像素模块31。通过这种交替排布设计，使得第二像素模块32可以对感光芯片的色彩还原能力进行补充，且第一像素模块31的各像素单元对应的色彩信号也可以辅助到第二像素模块32进行参考，进而达到提升感光芯片色彩还原能力的目的。

在一些示例中，第一像素模块31和第二像素模块32交替排布方式，还可以是任一行或任一列中，任意两个相邻的第一像素模块31之间设有S个第二像素模块32，S为大于1的正整数；或者任意两个相邻的第二像素模块32之间设有R个第一像素模块31，R为大于1的正整数。其中，S、R的数值确定可以基于实际应用需求进行设计，只要能够达到提升感光芯片色彩还原能力的目的即可。

可选地，第一像素模块31包括像素面积相同且对称设置的第一子像素模块和第二子像素模块，第一子像素模块包括第一像素单元311和第二像素单元312，且第一像素单元311的像素面积大于第二像素单元312的像素面积；第二子像素模块包括第三像素单元313和第四像素单元314，且第四像素单元314的像素面积大于第三像素单元313的像素面积；

其中，第一像素单元311用于通过第一颜色光线，第四像素单元314用于通过第二颜色光线，且第一像素单元311和第四像素单元314呈对角分布；

第二像素单元312和第三像素单元313均用于通过第三颜色光线，且第二像素单元312和第三像素单元313呈对角分布。

本实施方式中，可以根据不同颜色的像素单元的光谱响应差异，将第一像素单元311的像素面积大于第二像素单元312的像素面积设置，以及将第四像素单元314的像素面积大于第三像素单元313的像素面积设置，进而使第一像素单元311与第二像素单元312可以获得相同或相近的感光输出，以及使第三像素单元313和第四像素单元314获得相同或相近的感光输出，以降低由于不同像素单元的光谱响应差异导致的颜色噪音，并使感光芯片具有更精准的色彩还原能力的目的。

其中，第一像素单元311和第二像素单元312的像素面积比以及第四像素单元314和第三像素单元313的像素面积比均与对应的像素单元的光谱响应信息相关联。

其中，本实施方式中，像素单元的光谱响应信息包括该像素单元的光谱响应能力，即可以根据像素单元的光谱响应能力设置一像素单元311和第二像素单元312的像素面积比以及第四像素单元314和第三像素单元313的像素面积比。

比如，红光的光谱响应约为绿光的光谱响应的70％，为保证每个像素单元的感光输出接近一致，则可以将红色像素单元的像素面积与绿色像素单元的像素面积之比设置为1:0.7，进而可以得到红光输出为70％*1＝0.7，而绿光输出为100％*0.7＝0.7，即使得红色像素单元和绿色像素单元可以获得相同的感光输出。

一实施例中，第一像素单元311和第二像素单元312的像素面积比可以设置为1:0.7～1:0.95，第四像素单元314和第三像素单元313的像素面积比可以设置为1:0.75～1：0.95。

一示例中，第一像素单元311和第二像素单元312组成的第一子像素模块以及第四像素单元314和第三像素单元313组成的第二子像素模块面积相等且对此设置，即第一像素单元311和第二像素单元312的宽度相等、长度不相等，以及第三像素单元313和第四像素单元314的宽度相等、长度不相等。

其中，第一像素单元311、第二像素单元312、第三像素单元313和第四像素单元314均可以采用长方形设计，但组合在一起为正方形设计，即第一像素模块31为正方形设计，即使不同颜色的像素单元之间无缝对接，从而提升色彩过滤层30对光线过滤效率，以及提升感光芯片的感光能力，还可以使感光芯片的尺寸做的更小，降低感光芯片的所需的安装空间。

而且，在各像素单元的宽度一样的情况下，可以通过调整个像素单元的长度，来调整个像素单元的像素面积，进而达到提升感光芯片的色彩还原能力的目的。

可选地，第二像素模块32包括像素面积相等且呈田字格分布的第五像素单元321、第六像素单元322、第七像素单元323和第八像素单元324；

其中，第五像素单元321用于通过第一颜色光线，第八像素单元324用于通过第二颜色光线，且第五像素单元321和第八像素单元324呈对角分布；

第六像素单元322和第七像素单元323均用于通过第三颜色光线，且第六像素单元322和第七像素单元323呈对角分布。

本实施方式中，第二像素模块32的各像素单元面积相等且呈田字格分布，并通过将第一像素模块31和第二像素模块32交替排布设计，使得第二像素模块32可以对感光芯片的色彩还原能力进行补充，且第一像素模块31的各像素单元对应的色彩信号也可以辅助到第二像素模块32进行参考，进而达到提升感光芯片色彩还原能力的目的。

可选地，如图2a、图2b和图2c所示，感光芯片还包括透镜层40，透镜层40包括M个第一透镜41和N个第二透镜42，且每一第一透镜41对应第一像素模块31设置，每一第二透镜42对应第二像素模块32设置。

本实施方式中，通过对应第一像素模块31设置一第一透镜41，可以提高射向第一像素模块31的光线强度；通过对应第二像素模块32设置一第二透镜42，可以提高射向第二像素模块32的光线强度，进而达到提高感光芯片的的感光能力。

进一步可选地，第一透镜41包括第一子透镜411、第二子透镜412、第三子透镜413和第四子透镜414；

其中，第一子透镜对应第一像素单元311设置，第二子透镜对应第二像素单元312设置，第三子透镜对应第三像素单元313设置，第四子透镜对应第四像素单元314设置。

本实施方式中，通过将第一透镜设计成4个子透镜，并分别对应第一像素模块31的4个像素单元设置，且每一子透镜与其对应的像素单元的面积/形状相适配，可以进一步提高光线入射至光电转换层的入射效率。

另一示例中，第二透镜也可以包括4个子透镜(图中未标记)，且第二透镜所包括的4个子透镜也可以分别对应第二像素模块32的4个像素单元设置，以达到进一步提高光线入射至光电转换层的入射效率的目的。

可选地，多个像素模块组成K个像素模块组，每一像素模块组包括2个第一像素模块31和2个第二像素模块32，K为正整数；

其中，2个第一像素模块31呈对角分布，2个第二像素模块32呈对角分布，且M和N的取值相同。

本实施方式中，通过将2个第一像素模块31和2个第二像素模块32组成一个像素模块组，可以提高色彩过滤层30的装配效率，进而提高感光芯片的装配效率。

其中，上述实施方式中第一颜色光线可以是红光，第二颜色光线可以是蓝光，第三颜色光线可以绿光。

进一步的，感光芯片还包括非感光电路层10、光电转换层20，光电转换层20包括多个光电二极管，每一光电二极管对应一个像素单元设置，且可以将光电二极管的感光面的大小适配该光电二极管对应的像素单元的大小设置，以提高光电转换层20的转换效率。

比如，在第一像素单元311的像素面积大小为S1的情况下，则可以将与第一像素单元311对应的光电二极管的感光面的感光面积也设计为S1；以及在第二像素单元312的像素面积大小为S2的情况下，则可以将与第二像素单元312对应的光电二极管的感光面的感光面积也设计为S2。

另外，在感光芯片输出感应到的图像电信号的情况下，可以采用四合一输出的模式，也可以采用全分辨输出的模式。

在四合一输出的模式下，是指将色彩过滤层30的每一像素模块作为一个整体进行合成输出；比如，将第一像素模块31作为一个整体进行合成输出，或者将第二像素模块32作为一个整体进行合成输出。其中，在该输出模式下，每个像素模块综合了其包括的四个像素单元的合成数据，使得感光芯片具有更精准的色彩还原能力。

而在全分辨输出的模式下，是指将色彩过滤层30的每一像素模块的四个像素单元分别单独输出。其中，在该输出模式下，可以有效降低颜色噪音，并提升感光芯片的色彩还原能力。

本申请实施例还提供一种摄像模组，包括上述感光芯片。

需要说明的是，上述感光芯片实施例的实现方式同样适应于该摄像模组的实施例中，并能达到相同的技术效果，在此不再赘述。

如图5所示，摄像模组包括镜头100、滤光片200、底座300、感光芯片400、电路板500和连接器600；

其中，镜头100用于对入射光线起到折射和透过的作用，使得景物能成像到感光芯片表面；

滤光片200用于滤除不需要的光线，并保证拍摄画面的效果；

底座300用于起到承载滤光片及镜头的作用；

感光芯片400具有感光功能，用于对接收到的光信号转化为电信号，且与下侧电路板保持电性导通；

电路板500内部有导线，并起到电气导通作用；

连接器600用于将摄像头模组的电信号与移动设备平台之间的电信号进行互联，也可以为其他类型的接插件；

本申请实施例还提供一种电子设备，包括上述摄像模组，和/或上述感光芯片。

需要说明的是，上述感光芯片/摄像模组实施例的实现方式同样适应于该电子设备的实施例中，并能达到相同的技术效果，在此不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种感光芯片，其特征在于，包括色彩过滤层，所述色彩过滤层包括呈阵列分布的多个像素模块，所述多个像素模块包括M个第一像素模块和N个第二像素模块，M、N均为正整数；

所述第一像素模块包括4个像素单元，所述第一像素模块的4个像素单元中的至少两个像素单元的像素面积互不相同，以使所述第一像素模块的4个像素单元的感光输出量相同；

所述第二像素模块包括像素面积相同的4个像素单元；

其中，所述第一像素模块的像素面积和所述第二像素模块的像素面积相同；

所述第一像素模块和所述第二像素模块采用交替排布方式；

不同像素模块和同一像素模块中的不同像素单元之间均为紧密对接。

2.根据权利要求1所述的感光芯片，其特征在于，所述第一像素模块包括像素面积相同且对称设置的第一子像素模块和第二子像素模块，所述第一子像素模块包括第一像素单元和第二像素单元，且所述第一像素单元的像素面积大于所述第二像素单元的像素面积；所述第二子像素模块包括第三像素单元和第四像素单元，且所述第四像素单元的像素面积大于所述第三像素单元的像素面积；

其中，所述第一像素单元用于通过第一颜色光线，所述第四像素单元用于通过第二颜色光线，且所述第一像素单元和所述第四像素单元呈对角分布；

所述第二像素单元和所述第三像素单元均用于通过第三颜色光线，且所述第二像素单元和所述第三像素单元呈对角分布。

3.根据权利要求2所述的感光芯片，其特征在于，所述第一像素单元和所述第二像素单元的像素面积比以及所述第四像素单元和所述第三像素单元的像素面积比均与对应的像素单元的光谱响应信息相关联。

4.根据权利要求2所述的感光芯片，其特征在于，所述第一像素单元和所述第二像素单元的像素面积比为1:0.7~1:0.95，所述第四像素单元和所述第三像素单元的像素面积比为1:0.75~1:0.95。

5.根据权利要求2所述的感光芯片，其特征在于，所述第二像素模块包括像素面积相等且呈田字格分布的第五像素单元、第六像素单元、第七像素单元和第八像素单元；

其中，所述第五像素单元用于通过所述第一颜色光线，所述第八像素单元用于通过所述第二颜色光线，且所述第五像素单元和所述第八像素单元呈对角分布；

所述第六像素单元和所述第七像素单元均用于通过所述第三颜色光线，且所述第六像素单元和所述第七像素单元呈对角分布。

6.根据权利要求2所述的感光芯片，其特征在于，所述感光芯片还包括透镜层，所述透镜层包括M个第一透镜和N个第二透镜；

其中，每一所述第一透镜对应所述第一像素模块设置，每一所述第二透镜对应所述第二像素模块设置。

7.根据权利要求6所述的感光芯片，其特征在于，所述第一透镜包括第一子透镜、第二子透镜、第三子透镜和第四子透镜；

其中，所述第一子透镜对应所述第一像素单元设置，所述第二子透镜对应所述第二像素单元设置，所述第三子透镜对应所述第三像素单元设置，所述第四子透镜对应所述第四像素单元设置。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的感光芯片，其特征在于，所述多个像素模块组成K个像素模块组，每一所述像素模块组包括2个所述第一像素模块和2个所述第二像素模块，K为正整数；

其中，2个所述第一像素模块呈对角分布，2个所述第二像素模块呈对角分布，且M和N的取值相同。

9.根据权利要求2至5中任一项所述的感光芯片，其特征在于，所述第一颜色光线为红光，所述第二颜色光线为蓝光，所述第三颜色光线为绿光。

10.一种摄像模组，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的感光芯片。

11.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求10所述的摄像模组，或如权利要求1至9中任一项所述的感光芯片。