TW201704784A - 用於減少顏色混疊之彩色濾光器陣列圖案 - Google Patents

用於減少顏色混疊之彩色濾光器陣列圖案 Download PDF

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Abstract

本發明揭示包含複數個平鋪之最小重複單元之彩色濾光器陣列之實施例。每一最小重複單元包括被分組至M列乘N行之陣列中之一組個別濾光器，其中每一組個別濾光器包含具有至少第一、第二、第三及第四光譜光回應之複數個個別濾光器。若M等於N，則每一最小重複單元內之至少兩個方向包含具有所有光譜光回應之個別濾光器，至少兩個方向係選自由以下各項組成之一組方向：列、行、主對角線及次對角線。且若M≠N，則最小重複單元內之一或多個N×N或M×M單元之各者內之至少兩個方向包含具有所有光譜光回應之個別濾光器，至少兩個方向係選自由以下各項組成之一組方向：每一單元之列、行、主對角線及次對角線。

Description

用於減少顏色混疊之彩色濾光器陣列圖案
所揭示實施例大體上係關於影像感測器，且特定言之(但非排他性地)係關於結合影像感測器使用以最小化顏色混疊之彩色濾光器陣列圖案。
影像感測器廣泛使用於數位相機、蜂巢式電話及安全攝影機中，以及廣泛使用於醫療、汽車及其他應用中。用以製造影像感測器之技術，且尤其係用以製造互補金屬氧化物半導體(「CMOS」)影像感測器之技術已經快速地持續發展，且對更高解析度及更低功率消耗之需求已經促進影像感測器之進一步微型化及整合。
習知CMOS影像感測器使用具有被配置於被稱為一拜耳(Bayer)圖案中之一組原色(諸如紅色、綠色及藍色(RGB))之彩色濾光器陣列(CFA)。在一些實施例中，亦稱為無色、透明或全色像素之透明像素可包含於彩色濾光器陣列中以增加影像感測器之靈敏度。除RGB彩色濾光器外亦包含透明濾光器之一彩色濾光器陣列可被稱為一RGBC像素圖案。
一些RGBC圖案增加靈敏度但可遭受顏色混疊。顏色混疊導致錯誤顏色出現於影像區域中。例如，諸如紅色或藍色之一顏色可出現於應為綠色之影像之一部分中。在顏色混疊之另一實例中，一黑色或另 外暗背景上記錄在個別像素上之小白色線將被解釋為含有所記錄之原色之各者之單個像素之一線。顏色混疊至少部分歸因於一RGBC圖案內之透明濾光器之對準而發生。具有透明像素之影像感測器更易發生顏色混疊，這係因為透明像素不能產生除光強之外之其等本身的任何顏色資訊。
顏色混疊係一種由使用具有電荷耦合裝置(CCD)影像感測器或CMOS影像感測器之某些彩色濾光器陣列(CFA)圖案引起之一般不合意的效果。因此，期望設計使顏色混疊最小化之CFA圖案。
100‧‧‧互補金屬氧化物半導體影像感測器
105‧‧‧彩色像素陣列/像素陣列
115‧‧‧功能邏輯
120‧‧‧控制電路
170‧‧‧讀出電路
200‧‧‧前側照明像素
201‧‧‧彩色濾光器陣列
202‧‧‧基板
203‧‧‧濾光器
204‧‧‧光電二極體區域/光敏區域
205‧‧‧濾光器
206‧‧‧微透鏡/金屬堆疊
250‧‧‧背側照明像素/像素
300‧‧‧彩色濾光器陣列
302‧‧‧最小重複單元
400‧‧‧最小重複單元
425‧‧‧最小重複單元
450‧‧‧最小重複單元
500‧‧‧最小重複單元
525‧‧‧最小重複單元
550‧‧‧最小重複單元
600‧‧‧最小重複單元
625‧‧‧最小重複單元
650‧‧‧最小重複單元
700‧‧‧最小重複單元
725‧‧‧最小重複單元
750‧‧‧最小重複單元
800‧‧‧最小重複單元
825‧‧‧最小重複單元
850‧‧‧最小重複單元
900‧‧‧最小重複單元/矩形(非正方形)最小重複單元
1000‧‧‧最小重複單元/矩形(非正方形)最小重複單元
1200‧‧‧部分彩色濾光器陣列/彩色濾光器陣列
C1-Cx‧‧‧行
M1‧‧‧金屬層
M2‧‧‧金屬層
P1-Pn‧‧‧像素
R1-Ry‧‧‧列
S1‧‧‧光譜光回應
S2‧‧‧光譜光回應
S3‧‧‧光譜光回應
S4‧‧‧光譜光回應
S5‧‧‧光譜光回應
X‧‧‧額外光回應/光回應/光譜光回應
Z‧‧‧額外光回應/光譜光回應
參考以下圖描述非限制及非詳盡實施例，其中貫穿各種視圖相似元件符號指代相似部件，除非另有規定。
圖1係包含一彩色濾光器陣列之一影像感測器之一實施例之一示意圖。
圖2A至圖2B分別係一對前側照明像素之實施例及一對背側照明像素之實施例之橫截面。
圖3A係藉由平鋪多個最小重複單元(MRU)形成之一彩色濾光器陣列(CFA)之一實施例之一圖。
圖3B係圖解說明用於描述最小重複單元及彩色濾光器陣列之術語之一組圖。
圖4A至圖4C係最小重複單元之實施例之圖。
圖5A至圖5C係最小重複單元之其他實施例之圖。
圖6A至圖6C係最小重複單元之其他實施例之圖。
圖7A至圖7C係最小重複單元之其他實施例之圖。
圖8A至圖8C係最小重複單元之其他實施例之圖。
圖9至圖10係矩形最小重複單元之實施例之圖。
圖11A至圖11B係藉由平鋪正方形最小重複單元形成之一部分彩 色濾光器陣列之一實施例之圖。
圖12係藉由平鋪一矩形最小重複單元形成之一部分彩色濾光器陣列之一實施例之一圖。
描述用於彩色濾光器陣列(CFA)圖案以使顏色混疊最小化之一設備、系統及方法以及描述結合此等CFA使用之影像感測器之實施例。描述特定細節以提供對實施例之一透徹理解，但是熟習相關技術者將認識到，可無需使用所描述細節中之一或多者或使用其他方法、組件、材料等等實踐本發明。在一些例項中，未詳細展示或描述眾所周知之結構、材料或操作，但是眾所周知之結構、材料或操作仍然涵蓋於本發明之範疇內。
貫穿此描述對「一項實施例」或「一實施例」之提及意味著所描述特徵、結構或特性可包含於至少一項所描述實施例中。因此，「在一項實施例中)」或「在一實施例中」之出現並不一定皆指代相同實施例。此外，特定特徵、結構或特性可以任何適合方式被組合於一或多個實施例中。
圖1圖解說明包含一彩色像素陣列105、耦合至該像素陣列之讀出電路170、耦合至該讀出電路之功能邏輯115及耦合至該像素陣列之控制電路120之一互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器100之一實施例。彩色像素陣列105係具有X個像素行及Y個像素列之個別成像感測器或像素(例如，像素P1、P2、......、Pn)之一個二維(「2D」)陣列。彩色像素陣列105可被實施為一前側照明影像感測器(如圖2A中展示)或被實施為一背側照明影像感測器(如圖2B中展示)。如所圖解說明，陣列中之每一像素被配置至一列(例如，列R1至Ry)及一行(例如，行C1至Cx)中以獲取一人、位置或物體之影像資料，接著可使用該影像資料呈現該人、位置或物體之一2D影像。彩色像素陣列105使 用耦合至該像素陣列之一彩色濾光器陣列(CFA)將顏色指派至每一像素，如下文結合彩色濾光器陣列之所揭示實施例進一步論述。
在像素陣列105中之每一像素已獲取其影像資料或影像電荷之後，由讀出電路170讀出該影像資料且將其傳送至功能邏輯115以用於儲存、額外處理等等。讀出電路170可包含放大電路、類比轉數位(「ADC」)轉換電路或其他電路。功能邏輯115可儲存該影像資料及/或藉由應用後影像效果(例如，剪裁、旋轉、消除紅眼、調整亮度、調整對比度或其他)操縱該影像資料。在一項實施例中，亦可使用功能邏輯115處理該影像資料以校正(即，減少或消除)固定圖案雜訊。控制電路120耦合至像素陣列105以控制彩色像素陣列105之操作特性。例如，控制電路120可產生用於控制影像獲取之一快門信號。
圖2A圖解說明一CMOS影像感測器中之一對前側照明(FSI)像素200之一實施例之一橫截面。FSI像素200之前側係基板202之在其上安置光敏區域204及相關聯像素電路且在其上方形成用於再分佈信號之金屬堆疊206之側。金屬堆疊206包含金屬層M1及M2，其經圖案化以產生光學通道，入射於FSI像素200上之光可透過該光學通道到達光敏或光電二極體(「PD」)區域204。為實施一彩色影像感測器，前側可包含彩色濾光器陣列201，其中其等個別彩色濾光器(在此特定橫截面中僅圖解說明兩個個別濾光器203及205)之各者被安置於輔助將入射光聚焦至PD區域204上之一微透鏡206下方。彩色濾光器陣列201可為利用本文所論述之最小重複單元中之任一者形成之一彩色濾光器陣列。
圖2B圖解說明一CMOS影像感測器中之一對背側照明(BSI)像素250之一實施例之一橫截面。如在FSI像素200中，像素250之前側係基板202之在其上安置光敏區域204及相關聯像素電路且在其上方形成用於再分佈信號之金屬堆疊206之側。背側係基板202之與前側相對之 側。為實施一彩色影像感測器，背側可包含彩色濾光器陣列201，其中其等個別彩色濾光器(在此特定橫截面中圖解說明個別濾光器203及205)之各者被安置於一微透鏡206下方。彩色濾光器陣列201可為利用本文所論述之最小重複單元中之任一者形成之一彩色濾光器陣列。微透鏡206輔助將入射光聚焦至光敏區域204上。像素250之背側照明意味著金屬堆疊206中之金屬互連線不會遮蓋被成像之物體與光敏區域204之間之路徑，從而導致由光敏區域204產生更大信號。
圖3A圖解說明一彩色濾光器陣列(CFA)300及經平鋪以形成CFA之一組最小重複單元(MRU)。CFA 300包含一定數目個個別濾光器，該數目實質上對應於CFA耦合至或將耦合至的像素陣列中之個別像素之數目。每一個別濾光器光學耦合至像素陣列中之一對應個別像素，且具有選自一組光譜光回應之一特定光譜光回應。一特定光譜光回應對電磁光譜之某些部分具有高靈敏度但對該光譜之其他部分具有低靈敏度。像素本身並非彩色的，但因為CFA藉由將一濾光器放置在像素上方而將一單獨光回應指派至每一像素，所以通常將一像素稱為彼特定光回應之一像素。因此，若一像素不具有濾光器或像素耦合至一透明(即，無色或全色)濾光器，則可將該像素稱為一「透明像素」，若像素耦合至一藍色濾光器，則可將該像素稱為一「藍色像素」，若像素耦合至一綠色濾光器，則可將該像素稱為一「綠色像素」，或若像素耦合至一紅色濾光器，則可將該像素稱為一「紅色像素」等等。
經選擇用於一CFA中之該組光譜光回應通常具有至少三個不同光回應，但在一些實施例中，其等可包含四個或四個以上不同光回應。在CFA 300具有四個光譜光回應之一實施例中，該組光回應可為紅色、綠色、藍色及透明或全色(即，中性或無色)。但在其他實施例中，CFA 300可包含除所列出光回應之外或代替所列出光回應之其他光回應。例如，其他實施例可包含青色(C)、洋紅色(M)及黃色(Y)濾 光器、透明(即，無色)濾光器、紅外線濾光器、紫外線濾光器、x射線濾光器等等。
如本文所使用，一白色、透明、無色或全色光回應係指具有比選定彩色光回應之光譜靈敏度更廣之一光譜靈敏度之一光譜光回應。一全色光敏度可具有跨越整個可見光譜之高靈敏度。術語全色像素可係指具有一全色光回應之一像素。雖然全色像素通常具有比彩色像素更廣之一光譜靈敏度，但每一全色像素可具有一相關聯濾光器。此類濾光器係一中性密度濾光器或一彩色濾光器。
CFA 300中之個別濾光器被分組至最小重複單元(MRU)(例如MRU 302)中，且MRU 302經垂直及水平(如由箭頭指示)平鋪以形成CFA 300。一最小重複單元係使得沒有其他重複單元具有更少個別濾波器之一重複單元。一彩色濾光器陣列可包含數個不同重複單元，但若陣列中存在具有更少個別濾光器之另一重複單元，則一重複單元並非一最小重複單元。可使用包含比針對MRU 302所圖解說明之更多或更少數目個像素之一MRU來平鋪CFA 300之其他實施例。
圖3B圖解說明下文用於描述MRU及藉由平鋪MRU而產生之CFA之術語。圖中由一對大括弧表示一陣列。在一陣列內，一列自左延伸至右，一行自頂部延伸至底部，一主對角線自左上角延伸至右下角，而一次對角線自右上角延伸至左下角。
在主對角線上面及下面自左上方延伸至右下方之較短對角線被稱為主短對角線-主對角線上面之主短對角線為上部主短對角線且主對角線下面之主短對角線為下部主短對角線。當在不指定上部或下部之情況下使用術語主短對角線時，其適用於兩者。雖然在圖式中僅展示一個上部主短對角線及一個下部主短對角線，但陣列可具有多個主短對角線。用於次對角線之術語係類似的，如圖中所展示，且類似地當在不指定上部或下部之情況下使用術語次短對角線時，其適用於兩 者。雖然在圖式中僅展示一個上部次短對角線及一個下部次短對角線，但陣列可具有多個次短對角線。
圖4A至圖4C圖解說明最小重複單元(MRU)之實施例。圖4A圖解說明包含被配置成M列及N行之一組十六個個別濾光器之一MRU 400之一實施例；在此實施例中，M=N=4，使得MRU 400係一4×4 MRU，但在其他實施例中，M及N可具有更大或更小值(參見圖7A至圖7C及圖8A至圖8C)且無需具有相同值(例如參見圖9至圖10)。
MRU 400中之十六個個別濾光器包含被配置於MRU 400中之四個不同光譜光回應S1至S4，使得MRU內之至少兩個方向包含所有四個光回應，該至少兩個方向係選自列方向、行方向、主對角線方向及次對角線方向中。在MRU 400中，MRU內之兩個方向包含所有四個光譜光回應S1至S4：如由圖4A中之淺灰線展示，在MRU 400中，每列及每行包含每個光譜光回應，但主對角線及次對角線不包含每個光譜光回應。
圖4B圖解說明一MRU 425之一實施例，其中個別濾光器如MRU 400中被配置但具有光譜光回應S1至S4之特定指派。在MRU 425中，光譜光回應S1至S4係選自包含紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)及可為一額外彩色或者可為一非彩色或非可見光回應(諸如全色(即，透明或無色)、紅外線、紫外線或x射線)之一額外光回應(X)之一原色組。在MRU 425中，光譜光回應經指派使得S1為紅色、S2為綠色且S3為藍色，且S4為光回應X。
圖4C圖解說明類似於MRU 425之一MRU 450之一實施例，主要差異在於：在MRU 450中，光譜光回應S1至S3係選自包含青色(C)、洋紅色(M)及黃色(Y)之一原色組。S4繼續為光回應X，其像之前一樣可為一額外彩色或者可為一非彩色或非可見光回應(諸如全色(即，透明或無色)、紅外線、紫外線或x射線)。
圖5A至圖5C圖解說明最小重複單元之其他實施例。圖5A圖解說明包含被配置成M列及N行之一組十六個個別濾光器之一MRU 500之一實施例；在此實施例中，M=N=4，使得MRU 500係一4×4 MRU，但在其他實施例中，M及N可具有更大或更小值且無需具有相同值。
MRU 500中之十六個個別濾光器包含配置於MRU 500中之四個不同光譜光回應S1至S4，使得該MRU內之至少兩個方向包含所有四個光回應-該至少兩個方向係選自列方向、行方向、主對角線方向及次對角線方向。在MRU 500中，該MRU內之三個方向包含所有四個光譜光回應S1至S4：如由圖5A中之淺灰線所展示，在MRU 500中，每行包含每個光譜光回應，主對角線及次對角線亦如此。
圖5B圖解說明一MRU 525之一實施例，其中個別濾光器如MRU 500中被配置但具有光譜光回應S1至S4之特定指派。在MRU 525中，光譜光回應S1至S4係選自包含紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)及可為一額外彩色或者可為一非彩色或非可見光回應(諸如全色(即，透明或無色)、紅外線、紫外線或x射線)之一額外光回應(X)之一原色組。在MRU 525中，光譜光回應經指派使得S1為紅色、S2為綠色且S3為藍色，且S4為光回應X。
圖5C圖解說明類似於MRU 525之一MRU 550之一實施例，主要差異在於：在MRU 550中，光譜光回應S1至S3係選自包含青色(C)、洋紅色(M)及黃色(Y)之一原色組。S4繼續為光回應X，其就像以前一樣可為一額外彩色或者可為一非彩色或非可見光回應(諸如全色(即，透明或無色)、紅外線、紫外線或x射線)。
圖6A至圖6C圖解說明最小重複單元之其他實施例。圖6A圖解說明包含被配置成M列及N行之一組十六個個別濾光器之一MRU 600之一實施例；在此實施例中，M=N=4，使得MRU 500係一4×4 MRU，但在其他實施例中，M及N可具有更大或更小值且無需具有相同值。
MRU 600中之十六個個別濾光器包含被配置於MRU 600中之四個不同光譜光回應S1至S4，使得MRU內之至少兩個方向包含所有四個光回應-該至少兩個方向係選自列方向、行方向、主對角線方向及次對角線方向。在MRU 600中，MRU內之三個方向包含所有四個光譜光回應S1至S4：如由圖6A中之淺灰線所展示，在MRU 600中，每列包含每個光譜光回應，主對角線及次對角線亦如此。
圖6B圖解說明一MRU 625之一實施例，其中個別濾光器如MRU 600中被配置但具有光譜光回應S1至S4之特定指派。在MRU 625中，光譜光回應S1至S4係選自包含紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)及可為一額外彩色或者可為一非彩色或非可見光回應(諸如全色(即，透明或無色)、紅外線、紫外線或x射線)之一額外光回應(X)之一原色組。在MRU 625中，光譜光回應經指派使得S1為紅色、S2為綠色且S3為藍色，且S4為光回應X。
圖6C圖解說明類似於MRU 625之一MRU 650之一實施例，主要差異在於：在MRU 650中，光譜光回應S1至S3係選自包含青色(C)、洋紅色(M)及黃色(Y)之一原色組。S4繼續為光回應X，其如以前一樣可為一額外彩色或者可為一非彩色或非可見光回應(諸如全色(即，透明或無色)、紅外線、紫外線或x射線)。
圖7A至圖7C圖解說明最小重複單元之其他實施例。圖7A圖解說明包含被配置成M列及N行之一組二十五個個別濾光器之一MRU 700之一實施例；在此實施例中，M=N=5，使得MRU 500係一5×5 MRU，但在其他實施例中，M及N可具有更大或更小值且無需具有相同值。
MRU 700中之二十五個個別濾光器包含被配置於MRU 700中之四 個不同光譜光回應S1至S4，使得MRU內之至少兩個方向包含所有四個光回應至少一次-該至少兩個方向係選自列方向、行方向、主對角線方向及次對角線方向。因為每方向僅存在四個光譜光回應但存在五個濾光器，所以必須在一方向上重複該四個光譜光回應中之一者。因此，在MRU 700中，MRU內之四個方向包含每個光譜光回應S1至S4之至少一次出現。如由圖7A中之淺灰線所圖解說明，在MRU 700中，每列及每行包含每個光譜光回應之至少一次出現，主對角線及次對角線亦如此。因此，圖7A中所展示之圖案可視為被稱為一拉丁方陣(Latin square)之數學構造之一變化。
圖7B圖解說明一MRU 725之一實施例，其中個別濾光器如MRU 700中被配置但具有光譜光回應S1至S4之特定指派。在MRU 725中，光譜光回應S1至S4係選自包含紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)及可為一額外彩色或者可為一非彩色或非可見光回應(諸如全色(即，透明或無色)、紅外線、紫外線或x射線)之一額外光回應(X)之一原色組。在MRU 725中，光譜光回應經指派使得S1為紅色、S2為綠色且S3為藍色，且S4為光回應X。
圖7C圖解說明類似於MRU 725之一MRU 750之一實施例，主要差異在於：在MRU 750中，光譜光回應S1至S3係選自包含青色(C)、洋紅色(M)及黃色(Y)之一原色組。S4繼續為光回應X，其如以前一樣可為一額外彩色或者可為一非彩色或非可見光回應(諸如全色(即，透明或無色)、紅外線、紫外線或x射線)。
圖8A至圖8C圖解說明最小重複單元之其他實施例。圖8A圖解說明包含被配置成M列及N行之一組二十五個個別濾光器之一MRU 800之一實施例；在此實施例中，M=N=5，但在其他實施例中，M及N可具有更大或更小值且無需具有相同值(例如，參見圖9至圖10)。
MRU 900中之二十五個個別濾光器包含被配置於MRU 800中之五 個不同光譜光回應S1至S5，使得MRU內之至少兩個方向包含所有五個光譜光回應-該至少兩個方向係選自列方向、行方向、主對角線方向及次對角線方向。MRU內之四個方向包含所有五個光譜光回應S1至S5：如由圖8A中之淺灰線圖解說明，在MRU 800中，每列及每行包含每個光譜光回應S1至S5之一次出現，主對角線及次對角線亦如此。因此，圖8A中所展示之圖案形成一拉丁方陣。
圖8B圖解說明一MRU 825之一實施例，其中個別濾光器如MRU 800中被配置但具有光譜光回應S1至S5之特定指派。在MRU 825中，光譜光回應S1至S5係選自包含紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)及可為一額外彩色或者可為一非彩色或非可見光回應(諸如全色(即，透明或無色)、紅外線、紫外線或x射線)之額外光回應X及Z之一原色組。在MRU 825中，光譜光回應經指派使得S1為紅色、S2為綠色且S3為藍色，S4為光譜光回應X且S5為光譜光回應Z。
圖8C圖解說明類似於MRU 825之一MRU 850之一實施例，主要差異在於：光譜光回應S1至S3係選自包含青色(C)、洋紅色(M)及黃色(Y)之一原色組。S4繼續為光回應X且S5繼續為光譜光回應Z；X及Z之各者如以前一樣可為一額外彩色光回應或者可為一非彩色或非可見光回應(諸如全色(即，透明或無色)、紅外線、紫外線或x射線)。
圖9圖解說明一矩形(非正方形)最小重複單元900之一實施例。MRU 900包含被配置成M列及N行之一組三十二個個別濾光器；在此實施例中，M=4且N=8，但在其他實施例中，M及N兩者皆可具有大於或小於所展示之值。MRU 900包含四個光譜光回應S1至S4，其係選自包含紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)及可為一額外彩色或者可為一非彩色或非可見光回應(諸如全色(即，透明或無色)、紅外線、紫外線或x射線)之一額外光回應X之一原色組。在所圖解說明之實施例中，光譜光回應經指派使得S1為紅色、S2為綠色、S3為藍色且S4為光譜光 回應X。在其他實施例中，光回應可選自其他原色組(諸如青色、洋紅色及黃色)。
在其中M為N之一整數倍或反之亦然之矩形MRU實施例中，可將MRU劃分成整數數目個M×M或N×N單元，例如，可將MRU 900劃分成具有十六個濾光器之兩個4×4單元(即，兩個M×M單元)。每一單元中之十六個個別濾光器包含被配置於該單元中之四個不同光譜光回應，使得該單元內之至少兩個方向包含所有四個光譜光回應-該至少兩個方向係選自列方向、行方向、主對角線方向及次對角線方向。在MRU 900中，MRU之每一單元內之三個方向包含所有四個光譜光回應：如由圖9中之淺灰線圖解說明，在每一單元中，每行包含每個光譜光回應之一次出現，主單元對角線及次單元對角線亦如此。
圖10圖解說明一矩形(非正方形)最小重複單元(MRU)1000之一實施例。MRU 1000包含被配置成M列及N行之一組三十二個個別濾光器；在此實施例中，M=8且N=4，但在其他實施例中，M及N兩者皆可具有大於或小於所展示之值。MRU 1000包含四個光譜光回應，其等係選自包含紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)及可為一額外彩色或者可為一非彩色或非可見光回應(諸如全色(即，透明或無色)、紅外線、紫外線或x射線)之一額外光回應X之一原色組。在所圖解說明之實施例中，光譜光回應經指派使得S1為紅色、S2為綠色且S3為藍色且S4係光譜光回應X。在其他實施例中，光回應可選自其他原色組(諸如青色、洋紅色及黃色)。
在其中M為N之一整數倍或反之亦然之矩形MRU實施例中，MRU可被劃分成整數數目個M×M或N×N單元。例如，MRU 1000可被劃分成具有十六個濾光器之兩個4×4單元(即，兩個N×N單元)。MRU 1000之每一單元中之十六個個別濾光器包含被配置於該單元中之四個不同光譜光回應，使得該單元內之至少兩個方向包含所有四個光譜光回 應-該至少兩個方向係選自列方向、行方向、主對角線方向及次對角線方向。在MRU 1000中，MRU之每一單元內之三個方向包含所有四個光譜光回應：如由圖9中之淺灰線圖解說明，在每一單元中，每列包含每個光譜光回應之一次出現，主單元對角線及次單元對角線亦如此。
圖11圖解說明一部分彩色濾光器陣列(CFA)1100之一實施例。將CFA 1100描述為「部分」，這係因為在大多數實際影像感測器中，一完整CFA將實質上比所展示的要大，從而使得在圖式中展示一完整CFA係不實際的。然而，以下關於部分CFA 1100之性質之描述亦對一完整CFA適用。
部分CFA 1100係由MRU之三列及三行之一陣列中平鋪在一起(例如，如圖3A中展示)之九個MRU 525組成。CFA 1100圖解說明由具有對角線性質之MRU(即，其中沿著一主對角線、一次對角線或兩者發現所有光譜光回應之MRU)形成之CFA之一性質。藉由沿著其主對角線平鋪具有所有光回應之一MRU而形成之一CFA亦將沿著其主對角線以及沿著具有至少等於光譜光回應之數目之一定數目個個別濾光器之所有主短對角線具有所有光譜光回應。且對沿著其次對角線具有所有光回應之MRU同樣適用：沿著該CFA之次對角線以及沿著具有至少等於光譜光回應之數目之一定數目個個別濾波器之任何次短對角線將發現所有光譜回應。
在所圖解說明之實施例中，CFA 1100由MRU 525形成，MRU 525具有四個光譜光回應且其沿著其主對角線及次對角線兩者具有所有光回應。如由圖11A中之淡灰線所展示，所得CFA 1100在其主對角線上及在具有四個或四個以上濾光器之所有主短對角線上具有所有光回應。且如圖11B中可見，CFA 1100在其次對角線上及在具有四個或四個以上濾光器之所有次短對角線上亦具有所有光回應。
圖12圖解說明一部分彩色濾光器陣列(CFA)1200之一實施例。將CFA 1200描述為「部分」，這係因為在大多數實際影像感測器中，一完整CFA將實質上比所展示的要大，從而使得在圖式中展示一完整CFA係不實際的。然而，以下關於部分CFA 1200之性質亦將對一完整CFA適用。
部分CFA 1200由MRU之三列及四行之一陣列中平鋪在一起(例如，如圖3A中展示)之九個矩形MRU 900組成。CFA 1200圖解說明由一矩形MRU形成之CFA之一性質，矩形MRU可被劃分成具有對角線性質之單元-即，具有在其中沿著單元之一主對角線、單元之一次對角線或兩者發現所有光譜光回應之單元之MRU。藉由平鋪可被劃分成沿著其等主對角線具有所有光回應之單元之一MRU而形成之一CFA亦將沿著其主對角線以及沿著具有至少等於光譜光回應之數目之一定數目個個別濾光器之所有主短對角線具有所有光譜光回應。且此對應地對於被劃分成沿著其等次對角線具有所有光回應之單元之一MRU適用：沿著CFA之次對角線以及沿著具有至少等於光譜光回應之數目之一定數目個個別濾光器之任何次短對角線將發現所有光譜回應。
在所圖解說明之實施例中，藉由平鋪MRU 900而形成CFA 1200。MRU 900係具有四個光回應之一4×8矩形MRU。可將MRU劃分為兩個4×4單元，其等之各者沿著其主對角線與次對角線兩者具有所有四個光譜光回應。如由圖12中之淡灰線所展示，CFA 1200在其主對角線及具有四個或四個以上濾光器之所有主短對角線上亦具有所有光回應。且亦如圖12中可見，CFA 1200在其次對角線及具有四個或四個以上濾光器之所有次短對角線上亦具有所有光回應。
本發明所圖解說明之實施例之以上描述(包含發明摘要中所描述之內容)不意欲為詳盡的或將本發明限制於所揭示之形式。如熟習相關技術者將認識到，雖然出於闡釋性目的，本文中描述本發明之特定 實施例及實例，但在本發明之範疇內，各種等效修改係可能的。鑑於以上詳細描述，可對本發明做出此等修改。
以下申請專利範圍中所使用的術語不應被解釋為將本發明限制於所揭示之實施例。而是，本發明之範疇必須完全由以下申請專利範圍判定，該等申請專利範圍必須根據申請專利範圍解釋之既定原則來解釋。
400‧‧‧最小重複單元
S1‧‧‧光譜光回應
S2‧‧‧光譜光回應
S3‧‧‧光譜光回應
S4‧‧‧光譜光回應

Claims (24)

  1. 一種彩色濾光器陣列，其包括：複數目個平鋪之最小重複單元，每一最小重複單元包括：一組個別濾光器，其等被分組至M列乘N行之一陣列中，其中每一組個別濾光器包含具有至少第一、第二、第三及第四光譜光回應之複數目個個別濾光器；其中若M等於N，則每一最小重複單元內之至少兩個方向包含具有所有該等光譜光回應之個別濾光器，該至少兩個方向係選自由以下各項組成之一組方向：該最小重複單元之列、行、主對角線及次對角線；且其中若M不等於N，則該最小重複單元內之一或多個N×N或M×M單元之各者內之至少兩個方向包含具有所有該等光譜光回應之個別濾光器，該至少兩個方向係選自由以下各項組成之一組方向：每一N×N或M×M單元之列、行、主對角線及次對角線。
  2. 如請求項1之彩色濾光器陣列，其中若M=N且在該主對角線或該次對角線上發現所有該等光回應，則所得彩色濾光器陣列將在包含等於或大於光譜光回應之數目之一定數目個個別濾光器之任何對角線上具有所有該等光回應。
  3. 如請求項1之彩色濾光器陣列，其中若M≠N且在一N×N或M×M單元內之該主對角線或該次對角線上發現所有該等光回應，則所得彩色濾光器陣列將在包含等於或大於光譜光回應之數目之一定數目個個別濾光器之任何對角線上具有所有該等光回應。
  4. 如請求項1之彩色濾光器陣列，其中M=N=4且該最小重複單元為： 其中S1表示具有該第一光譜光回應之一個別濾光器，S2表示具有該第二光譜光回應之一個別濾光器，S3表示具有該第三光譜光回應之一個別濾光器，且S4表示具有該第四光譜光回應之一個別濾光器。
  5. 如請求項4之彩色濾光器陣列，其中：該等第一、第二及第三光譜光回應係選自由以下各項組成之一群組：紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)、青色(C)、洋紅色(M)及黃色(Y)；且該第四光譜光回應係選自由以下各項組成之一群組：全色、紅外線、紫外線及x射線。
  6. 如請求項1之彩色濾光器陣列，其中M=N=4且該最小重複單元為： 其中S1表示具有該第一光譜光回應之一個別濾光器，S2表示具有該第二光譜光回應之一個別濾光器，S3表示具有該第三光譜光回應之一個別濾光器，且S4表示具有該第四光譜光回應之一個別濾光器。
  7. 如請求項1之彩色濾光器陣列，其中M=N=4且該最小重複單元為： 其中S1表示具有該第一光譜光回應之一個別濾光器，S2表示具有該第二光譜光回應之一個別濾光器，S3表示具有該第三光譜光回應之一個別濾光器，且S4表示具有該第四光譜光回應之一個別濾光器。
  8. 如請求項1之彩色濾光器陣列，其中M=N=5且該最小重複單元為： 其中S1表示具有該第一光譜光回應之一個別濾光器，S2表示具有該第二光譜光回應之一個別濾光器，S3表示具有該第三光譜光回應之一個別濾光器，且S4表示具有該第四光譜光回應之一個別濾光器。
  9. 如請求項1之彩色濾光器陣列，其中M=N=5且該最小重複單元為： 其中S1表示具有該第一光譜光回應之一個別濾光器，S2表示具有該第二光譜光回應之一個別濾光器，S3表示具有該第三光譜光回應之一個別濾光器，S4表示具有該第四光譜光回應之一個別濾光器，且S5表示具有一第五光譜光回應之一個別濾光器。
  10. 如請求項9之彩色濾光器陣列，其中：該等第一、第二及第三光譜光回應係選自由以下各項組成之一群組：紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)、青色(C)、洋紅色(M)及黃色(Y)；且該等第四及第五光譜光回應係選自由以下各項組成之一群組：全色、紅外線、紫外線及x射線。
  11. 如請求項1之彩色濾光器陣列，其中M=4、N=8，且該最小重複單元為： 其中S1表示具有該第一光譜光回應之一個別濾光器，S2表示具有該第二光譜光回應之一個別濾光器，S3表示具有該第三光譜光回應之一個別濾光器，且S4表示具有該第四光譜光回應之一個別濾光器。
  12. 如請求項1之彩色濾光器陣列，其中M=8、N=4，且該最小重複單元為： 其中S1表示具有該第一光譜光回應之一個別濾光器，S2表示具有該第二光譜光回應之一個別濾光器，S3表示具有該第三光譜光回應之一個別濾光器，且S4表示具有該第四光譜光回應之一個別濾光器。
  13. 一種影像感測器，其包括：一像素陣列，其包含複數目個個別像素；一彩色濾光器陣列，其定位於該像素陣列上方且光學耦合至該像素陣列，該彩色濾光器陣列包括複數目個平鋪之最小重複單元，每一最小重複單元包括：一組個別濾光器，其等被分組至M列乘N行之一陣列中，其中每一組個別濾光器包含具有至少第一、第二、第三及第四光譜光回應之複數目個個別濾光器；其中若M等於N，則每一最小重複單元內之至少兩個方向包含具有所有該等光譜光回應之個別濾光器，該至少兩個方向係選自由以下各項組成之一組方向：該最小重複單元之列、行、主對角線及次對角線；且其中若M不等於N，則該最小重複單元內之一或多個N×N或M×M單元之各者內之至少兩個方向包含具有所有該等光譜光回應之個別濾光器，該至少兩個方向係選自由以下各項組成之一組方向：每一N×N或M×M單元之列、行、主對角線及次對角線。
  14. 如請求項13之影像感測器，其中若M=N且在該主對角線或該次對角線上發現所有該等光回應，則所得彩色濾光器陣列將在包含等於或大於光譜光回應之數目之一定數目個個別濾光器之任何對角線上具有所有該等光回應。
  15. 如請求項13之影像感測器，其中若M≠N且在一N×N或M×M單元內之該主對角線或該次對角線上發現所有該等光回應，則所得彩色濾光器陣列將在包含等於或大於光譜光回應之數目之一定數目個個別濾光器之任何對角線上具有所有該等光回應。
  16. 如請求項13之影像感測器，其中M=N=4，且該最小重複單元為： 其中S1表示具有該第一光譜光回應之一個別濾光器，S2表示具有該第二光譜光回應之一個別濾光器，S3表示具有該第三光譜光回應之一個別濾光器，且S4表示具有該第四光譜光回應之一個別濾光器。
  17. 如請求項16之影像感測器，其中：該等第一、第二及第三光譜光回應係選自由以下各項組成之一群組：紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)、青色(C)、洋紅色(M)及黃色(Y)；且該第四光譜光回應係選自由以下各項組成之一群組：全色、紅外線、紫外線及x射線。
  18. 如請求項13之影像感測器，其中M=N=4，且該最小重複單元為： 其中S1表示具有該第一光譜光回應之一個別濾光器，S2表示具有該第二光譜光回應之一個別濾光器，S3表示具有該第三光譜光回應之一個別濾光器，且S4表示具有該第四光譜光回應之一個別濾光器。
  19. 如請求項13之影像感測器，其中M=N=4，且該最小重複單元為： 其中S1表示具有該第一光譜光回應之一個別濾光器，S2表示具有該第二光譜光回應之一個別濾光器，S3表示具有該第三光譜光回應之一個別濾光器，且S4表示具有該第四光譜光回應之一個別濾光器。
  20. 如請求項13之影像感測器，其中M=N=5，且該最小重複單元為： 其中S1表示具有該第一光譜光回應之一個別濾光器，S2表示 具有該第二光譜光回應之一個別濾光器，S3表示具有該第三光譜光回應之一個別濾光器，且S4表示具有該第四光譜光回應之一個別濾光器。
  21. 如請求項13之影像感測器，其中M=N=5，且該最小重複單元為： 其中S1表示具有該第一光譜光回應之一個別濾光器，S2表示具有該第二光譜光回應之一個別濾光器，S3表示具有該第三光譜光回應之一個別濾光器，S4表示具有該第四光譜光回應之一個別濾光器，且S5表示具有一第五光譜光回應之一個別濾光器。
  22. 如請求項21之影像感測器，其中：該等第一、第二及第三光譜光回應係選自由以下各項組成之一群組：紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)、青色(C)、洋紅色(M)及黃色(Y)；且該等第四及第五光譜光回應係選自由以下各項組成之一群組：全色、紅外線、紫外線及x射線。
  23. 如請求項13之影像感測器，其中M=4、N=8，且該最小重複單元為： S3 S4 S3 S4 S1 S2 S1 S2其中S1表示具有該第一光譜光回應之一個別濾光器，S2表示具有該第二光譜光回應之一個別濾光器，S3表示具有該第三光譜光回應之一個別濾光器，且S4表示具有該第四光譜光回應之一個別濾光器。
  24. 如請求項13之影像感測器，其中M=8、N=4，且該最小重複單元為： 其中S1表示具有該第一光譜光回應之一個別濾光器，S2表示具有該第二光譜光回應之一個別濾光器，S3表示具有該第三光譜光回應之一個別濾光器，且S4表示具有該第四光譜光回應之一個別濾光器。
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