TW482893B - Infrared pixel sensor and infrared signal correction. - Google Patents

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Description

482893 修正 案號 88103845 五、發明說明（1) 發明範疇 μ 本發明和紅外線通濾光器及像素感/則扣更特別是和一 影像之紅外線通濾光器及紅外線信號修正有關。 發明背景 根據矽技術之影像感測器或裝置通常需要於該光鍵某户 使用一紅外線阻隔元件。此元件之目的是防止紅Μ仏^处 、 1線^:身十 (IR)或光（通常指波長長於780nm之光）進入該影像陣 矽基礎之裝置通常對波長達約1 2 0 0 nm之光感光。若列。 I R進入該陣列，該裝置將回應該I R並產生一於山右允許該 』出景〉億 號。既然影像系統之目的（在本文）是產生一吾你 斤、像中i 之表示，該I R #引入假回應使該影像扭曲。A 」見光 白）影像糸統’該結果可呈現明顯扭曲。例如葉子 （農 色可出現不正常之光。在一彩色影像系統，該、丨R及人膚 使該配色扭曲及產生一色彩不正確且去飽和少…之介入將 防止這些困難之一常用方法是使用離子化上色％' 玻璃上薄膜光塗層以產生一光元件，使可見光（通坡^离或在 380nm至780nm)通過及阻隔該IR。此元件可置於★亥透$广 統中該攝像透鏡前或可併入該影像組件中。此方法之&主要 缺點是成本及會增加糸統複雜性。一離子化上色玻璃元件 成本高容量約$ 1 · 5至$ 2 · 0 〇。薄膜塗層可以較低成本（約 $0.5至$1·〇)實施，但有因角度作用呈現光譜位移之其它 缺點。因此在一影像系統由該影像範圍中心至該邊緣未提 供一致之透射比特性。二種濾光器均因加入必須組裝於該 影像系統之額外零件而增加該系统複雜性。
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其中I R對 ，此想要提供一無i R阻隔濾光器之影像系統 所付之影像信號並無相當之影響。 圖式簡述 圖1說明傳統紅、綠及藍CFA濾光器之透射比 性圖2說明包含紅及藍㈣濾光器之IRit濾光器之透射比特 圖3是一具有紅及藍CF a濾光器沉澱於上一 化橫切面圖。 彳冢素電路簡 電路 圖4為修正該影像信號中之IR信號之差分電路簡化高 階 圖5 - 7說明彩-色感測器陣列之鋪陳模式 9 圖8說明單色感測器陣列之鋪陳模式。 實施例細述 在本發明之實施例中，一影像信號之IR效應實質上由將 像素感測器回應於IR及可見光產生之信號電減去IR像素感 測器產生之信號而降低。該IR像素感測器對入射到包含該 感測器之陣列之該IR感應’及提供和該彩色頻道分開之該 影像IR元件（如RGB)。
可使用目前市面上色彩濾光器陣列（C F A)材料利用這些 材料對I R放射為透明之事實產生該I r感測器。利用簡單重 疊二在光譜可見光無重疊透視比之CFA顏色（如R，B)，可產 生一複合渡光器元件阻隔該可見光而只傳送I r。若使用二 慮光為形成該极合渡光為’則該二瀘、光器各有一彼此不交 集之可見光放射通過光譜，因此可見光實質上未透射由該
O:\57\57526.ptc 482893 修正 案號 88103845 五、發明說明（3) 二濾光器組合形成之複合濾光器。若使用不只二個濾光器 則各濾光器有一可見光放射通過光譜使所得之複合濾光器 對可見光貝貝上為不透明。此複合濾光器元件因此為一… ^ ^光态，因用以形成該複合濾光器之各構濾光器 實質上是透明的。 做為一範例，圖1顯示傳統紅、綠及藍CFA(pigmented 渡光器之透射比特性° ;主意，各渡光器對IR實 透明。㈣將紅及飾A濾、光器重疊，該複合IR通 j先為所付之透射比示於圖2，顯示實質上阻隔該可見光 5晉0 =將形成通濾光器之該等構成 通濾光器產生_IR感應像素或⑴象素感測- 像素電路為任何吸收^及=名巧㈣技術達成。一 之電路。例如，該像4:;::::所：r;;信f 且 產生电子電洞對，與其它雷技接徂么 流=%=/示該光二= 圖 ，包含心 素電路310上。可見光範圍之久監UA 330沉澱於像 素電路，實質上受阻 °圖不方向340入射該像 又丨且或防止被傻+ -較佳實施例使用-影像陣列m10吸收。 三種色彩（如RGB)及一括TD 〜 其具有4種像素感測器·· ’人 tS I R 5 J：<^7 Cl 'τΦτ -τ- 此-實施例將提供4個頻道或“市面上之m材質製造。 二1σ唬。一此種實施例示於 LFA 3 2 0及藍CFA 330沉澱於像 482893 _案號 88103845 Pf年〜月丨〆曰 修正 五、發明說明（4) 表I，其中顯示各頻道或像素類型之量測光譜。 表I:四個輸出頻道之光譜 一旦知道該影像信號之I R元件，可將之由該影像中減 去，以得到I R修正彩色輸出。這由圖4所示之高階電路表 示，其中頻道4之IR信號利用MUX 410及差分電路42 0，由 頻道1 - 3之各信號中減去。明顯地，若有三個差分電路執 行各色彩頻道I R信號之減去，則無需M U X 4 1 0。 圖5 - 7顯示彩色影像可能之鋪陳模式，及圖8顯示單色影 像之鋪陳模式，其中W表示對整個可見光譜感應之一像素 感測器。圖5 - 8所示各樣示可視為一晶胞。晶胞在一影像 陣列以完全規則方式重疊。 在圖5_7標示R -G及Β之像素感測器表示分別利用紅、綠 及藍CFA濾光器之像素感測器。在圖5-8標示IR(R + B)之像 素感測器為複合IR通濾光器包含紅及藍CFA濾光器之IR像 素感測器。 該像素感測器彼此不需要實際上之體接觸。形成一像素 感測器之像素電路需要和其它像素電路電隔絕。要知道只 有在一第一及第二像素間無像素感測器時視該第一像素感 測器和該第二像素感測器鄰接。例如，在圖7該左上像素 感測器R和左下像素感測器G、該上像素感測器G及該像素
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五、發明說明（5) β鄰接’但並未和該右下像素感測器G及該IR像素感 測為郝接。二像素感測器可為鄰接，實際上彼此卻無實體 之接觸。 ^ ^ ^ΐ鏡系統之色差，一呈現景像之1 R成份可能無法 ^ ^ 這具際上為在此揭示該實施例之優點，因這表示 "’、=乂问空間頻率將該I R成份取樣。這反映於分別為彩色 及單色影像之圖7及8所表示之鋪陳模式。 々一 f有單色或彩色IR像素感測器之影像陣列，可用於一 為一1R影像陣列’其中只利用該1R像素感測器 _ 〜/成一 I R影像。因此依照在此揭示之實施 影像陣列可婼士、德> L 衣造之 1 了構成雙杈式影像陣列，提供一 I R修正可男、 像或一 I R影像。 』見先影 Λ現具有其它顏色系統之實施例，如青藍、绛紅及龙 泰糸統及绛紅、白及黃（MWY)系統。在該cmy顏色汽 而塗上所有三個顏色以阻隔可見光。該方法亦可延用、/ ^顏^系統，但需加上一第三顏色（藍或青藍）之額外声 對H ί t顏色將一1R感測像素中之可見光完全阻隔。\ M a κ苑例進行各種改良而未偏離本發明範圍如 義。 Γ <疋

Claims (1)

  1. 482893 ___案號 881〇3H_ 六、申請專利範圍 -- 1 · 一種影像器，回應入射於今旦/ 射提供多 個電信號，該影像器包含： Μ %像器之電磁放射提 多個像素感測器，其中該等像 、 包含一濾光器對紅外線放射實質U測器之各像素感測器 放射通過光譜’及其中各像素感刿哭3日】及有—可見的光 磁放射提供一信號； 的回應經其濾光器之電 一紅外線像素感測器包含： 一像素電路；以及 多個濾光器形成一複合滹本π 4九态，該笪、、♦ r 對紅外線放射實質上為透明及有—α寻應光器之各濾光器 譜，其中該複合濾光器對可g 土 可見的光放射通過光 其中該複合濾光器在該像♦带π κ貝上為不透明' * * I路附近以膏暂 的放射經該複合渡光器傳送及由該+二上防止可見光 磁放射之電信號；以及 表不經該複合濾光器傳送之電 一差分電路和該等像辛咸、、目丨丨。。” 以摆仳义德广啼 夂旦/ '、感“為及該紅外線感測器耦合 徂夕扩哚芬兮笙伶本1 表不該紅外線像素感測器提 供之#唬及该寺像素感測器提供信號之間之差。 2. —種提供一影像信號之方法，該方法包含： 、f供多個像素f測器，其中該等像素感測器之各像素感 測益包含一濾光器對紅外線放射實質上為透明及有一可見 的光放射通過光譜，及其中各像素感測器回應經其濾光器 之電磁放射&供一信號； 提供一紅外線像素感測器包含： 像素電路；以及
    O:\57\57526.ptc 第10頁 482893 _案號88103845 年（^月|：^日 修正_ 六、申請專利範圍 多個濾光器形成一複合濾光器，該等濾光器之各濾光器 對紅外線放射實質上為透明及有一可見的光放射通過光 譜，其中該複合濾光器對可見光的放射實質上為不透明， 其中該複合濾光器在該像素電路附近以實質上防止可見光 的放射由該像素電路吸收，及其中該紅外線像素感測器提 供一表示經該複合濾光器之電磁放射之電信號；以及將該 紅外線像素感測器提供之信號和該像,素感測器提供之信號 相減。 3. —種一感測器陣列中鋪陳模式之晶胞，該晶胞包含： 一紅像素感測器，以回應紅外線放射及實質上單該可見 _ 光譜之紅部分） ' 一第一綠像素感測器，以回應紅外線放射及實質上單該 可見光譜之綠部分； 一第二綠像素感測器，以回應紅外線放射及實質上單該 可見光譜之綠部分； 一藍像素感測器，以回應紅外線放射及實質上單該可見 光譜之藍部分，其中該紅、第一綠、第二綠及藍像素感測 器彼此鄰接； 一紅外線像素感測器，以回應紅外線放射及實質上未回 φ 應可見光放射；以及 ; 一第三綠像素感測器，以回應紅外線放射及實質上單該 可見光譜之綠部分，其中該第二綠、藍、第三綠及紅外線 像素感測器彼此鄰接，使該紅外線及綠像素感測器未和該 紅及第一綠像素感測器鄰接。 4.如申請專利範圍第3項之晶胞，其中該紅外線像素感
    O:\57\57526.ptc 第11頁 丄----_ 案號 881038β_ “、申請專利範圍 測器包含： 可見放 可見放 係實質 素電路 送至該 5 ·如 光器包 6 ·如 光器係 像素電 第一濾 射通過 第二濾 射通過 相對分 ’用以 像素電 申請專 含彩色 中請專 籍由光 種攝影 感測器 路； 光器， 光譜； 光器， 光譜， 離，其 實質避 路。 利範圍 濾光器 利範圍 刻方法 機，包 陣列， 含： 像素感 第二綠 近；實質回 綠，藍 如此使 一紅像素感測 測器，以及一 以及藍像素感 一紅外線像素 應、可見光放射 一苐三綠像素 ’第三綠，以 得該紅外線及
    〇:\57\57526.ptc 第12 實質透明於紅外線放射且具有一第一 以及 實質透明於紅外線放射且具有一第二 ΐ1ΐ第一及第二可見敌射通過光譜 Λ第及第一濾光為係近位於該像 免可見放射經由第一及第二濾光器傳 第4項之晶胞，其中該第一及第二 陣列材料。 : 第5項之晶胞，其中該第一及第二濾 配置近位於該像素電路。 含： 其包含一單元晶胞，該單元晶胞包 器’ 一第一緣像素感測器，一第二綠 監像素感測器，其中該紅，第一綠， 測器係回應紅外綠放射且係彼此相鄰 感’則為’用以回應紅外線放射且並不 ;以及 感i則器回應紅外線放射，其中該第二 ，紅=線像素感測器係彼此相鄰近， ^ 器並不與該紅及第一綠像
    申請專利範圍 素感測器相鄰近。 8· 一種影像系統，包含： 多數紅外線像素感測哭 像素感測器；α及多數紅像：數紅像素感測器，多數綠 而得，該單元晶胞包含：’、感測器藉由重覆-單元晶胞 一紅像素感測器，—當 、 像专咸；目丨I—乐一緣像素感測器，一笛 ί素感/1…及-監像素感測器，其中該紅，第第：綠 弟二綠以及藍像素感測器係回應紅外綠放射且f， 近； 丨尔攸此相鄰 一紅外線像素感測器，用以回應紅外線放射 實質回應可見光放射；以及 正、不 一第三綠像素感測器回應紅外線放射，其中該第二 綠’藍，第三綠，以及紅外線像素感測器係彼此相鄰近y 如此使得該紅外線及綠像素感測器並不與該紅及第一綠像 素感測器相鄰近；以及 一差分電路，其耦合至該多數紅外線，紅，綠以及 藍像素感測器藉由減去由多數红外線感測器提供之信號以 提供一影像信號。
    O:\57\57526.ptc 第13頁
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