TWI469634B - 可見及紅外線雙模式成像系統 - Google Patents

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TWI469634B
TWI469634B TW100135934A TW100135934A TWI469634B TW I469634 B TWI469634 B TW I469634B TW 100135934 A TW100135934 A TW 100135934A TW 100135934 A TW100135934 A TW 100135934A TW I469634 B TWI469634 B TW I469634B
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Description

可見及紅外線雙模式成像系統
本發明大體而言係關於成像系統，且特定而言(但非排他地)係關於可見光及紅外線光成像系統。
監控攝影機通常用於監視在監控下之一區域，該區域可位於一遠端位置中。一監控攝影機所捕獲之靜止或視訊影像可被即時地監視、記錄以供稍後檢查或兩者皆可。一監控攝影機可放置於戶外且一天24小時地操作。在日間，太陽光係提供可見光之主要照射源。在夜間，通常由一人造紅外線光源提供照射。因此，一監控系統應在白天期間對可見光敏感且在夜晚期間對紅外線光敏感。
然而，太陽光含有紅外線輻射以及可見光兩者。因此，所捕獲之影像可含有可不等同之可見光影像及紅外線影像兩者。在日間，期望僅有可見光之影像。所捕獲之紅外線影像(其干涉可見光影像)通常對可見光影像引入錯誤色彩重現且可降低可見光影像之清晰度及品質。在夜間，由於僅存在由一紅外線光源提供之紅外線光，因此僅捕獲紅外線影像。未捕獲到可顯著降低所捕獲影像之信號雜訊比之可見光影像。
解決以上影像降級問題之一種習用方法係使用兩個專用攝影機-一個用於捕獲可見光影像且另一個用於捕獲紅外線影像。可見光攝影機具備用於阻擋紅外線光之一濾光器，而紅外線攝影機具備用於阻擋可見光之一濾光器。一缺點係與兩個攝影機相關聯之花費及複雜性。
另一種方法僅使用具有用以選擇兩個濾光器中之一者之一機械開關之一個攝影機。在日間，將阻擋紅外線光之一濾光器移動至光學路徑中而將阻擋可見光之一濾光器自光學路徑移除。在夜間，將阻擋紅外線光之濾光器自光學路徑移除且將阻擋可見光之濾光器移動至光學路徑中。一缺點係需要一昂貴且容易出故障之機械開關來移動濾光器。
參考以下各圖闡述本發明之非限制性及非窮盡性實施例，其中除非另有說明，否則貫穿各個視圖之相似元件符號指代相似部件。
本文中闡述用於一可見及紅外線雙模式成像系統之操作之一系統及方法之實施例。在以下闡述中，陳述了眾多特定細節以提供對該等實施例之一透徹理解。然而，熟習此項技術者將認識到，本文中所闡述之技術可在不具有該等特定細節中之一或多者之情況下實踐或者可藉助其他方法、組件、材料等來實踐。在其他例項中，未詳細展示或闡述眾所周知之結構、材料或操作以避免使某些態樣模糊。
本說明書通篇所提及之「一項實施例」或「一實施例」意指結合該實施例闡述之一特定特徵、結構或特性包含於本發明之至少一項實施例中。因此，在本說明書通篇之各處出現之片語「在一項實施例中」或「在一實施例中」未必全部指代相同實施例。此外，該等特定特徵、結構或特性可以任何適合之方式組合於一或多項實施例中。
在進入地球大氣之前，太陽光之光譜類似於涵蓋自約200 nm至2500 nm之波長之一5250℃黑體光譜。隨著光穿過大氣，某些光被具有特定吸收頻帶之氣體吸收。處於約950 nm之光被大氣中之水吸收。因此，相對於存在之可見光之強度，地球表面上之太陽光含有極少或不含有具有大約950 nm之波長之光。此水吸收頻帶之頻寬係約50 nm，其實質上以950 nm波長為中心。
基於矽光電偵測器之影像感測器(諸如，互補金屬氧化物半導體(「CMOS」)影像感測器或電荷耦合裝置(「CCD」)影像感測器)對具有自約200 nm開始至高達約1100 nm之波長之光敏感。因此，在太陽光下，不具有任何色彩或紅外線(「IR」)濾光器之一基於CMOS或CCD之影像感測器可偵測由具有自200 nm至1100 nm之波長之光形成之影像。
一彩色影像感測器包括一光電偵測器陣列。每一光電偵測器由一色彩濾光器覆蓋。舉例而言，色彩濾光器可係來自一組藍色、綠色及紅色濾光器中之一者。在另一實例中，該色彩濾光器組可係青色、品紅色及黃色。此等色彩濾光器通常係具有一顏料或染料之吸收濾光器。除一特定色彩(例如，藍色、綠色或紅色)之外，一吸收濾光器亦對於具有比700 nm更長之波長之紅外線光係透明的或部分透明的。在眾多商業及/或消費型攝像機中，將阻擋具有大於700 nm之波長之光之一額外紅外線截止濾光器定位於影像感測器前面以便阻止對紅外線影像資料之捕獲。
圖1係圖解說明根據本發明一實施例之一可見及紅外線雙模式成像系統100之一功能性方塊圖。成像系統100之所圖解說明實施例包含一光圈101、一透鏡102、一濾光器104及一影像感測器106。影像感測器106可係一CMOS或CCD型影像感測器。影像感測器106可係具有吸收型色彩濾光器之一色彩濾光器陣列(「CFA」)之一彩色影像感測器。透鏡102將一影像聚焦或以其他方式引導至影像感測器106上。在操作期間，太陽光110照射物件112，該太陽光經反射而作為入射光108穿過光圈101。透鏡102引導入射光108穿過濾光器104到達影像感測器106上。濾光器104可係與影像感測器106分離之一不同元件或者安置於影像感測器106上或與影像感測器106整合在一起。在任一組態中，濾光器104經定位以使得入射光108在照射到影像感測器106上之前穿過濾光器104。舉例而言，濾光器104甚至可放置於透鏡102前面或安置於透鏡102上。
圖2係圖解說明根據本發明一實施例之濾光器104之一透射光譜200的一圖表。濾光器104之透射光譜200隨入射光108之波長而變。透射光譜200包含兩個透射窗202及204。第一透射窗202包含界定於波長A與波長B之間的一通頻帶，在一項實施例中，該通頻帶實質上對應於可見光譜。波長A可介於300 nm與400 nm之間的範圍內，而波長B可介於700 nm與800 nm之間的範圍內。第二透射窗204包含與地球大氣中之紅外線光之一吸收頻帶重疊之一通頻帶。在一項實施例中，透射窗204約以950 nm為中心且具有一頻寬C。在一項實施例中，頻寬C等於或小於地球大氣中之紅外線光之吸收頻帶之寬度。舉例而言，C可係約50 nm。在某些實例中，端視應用要求，頻寬C可大於50 nm。在所圖解說明之實施例中，透射窗202及204係非重疊通頻帶，而此等通頻帶之外的光被實質上衰減。
濾光器104可實施為具有多個薄膜之干涉濾光器，該多個薄膜具有變化之折射率。通常藉由將專門材料薄層沈積至平坦基板上來構造干涉濾光器。一干涉濾光器之基本結構通常以交替的高與低折射率材料層為特徵。舉例而言，具有2.35之折射率之硫化鋅(ZnS)可係高折射率材料，且具有1.35之折射率之冰晶石(Na3 AlF6 )可係低折射率材料。某些多層薄膜干涉濾光器可包含兩種類型以上之材料。舉例而言，其他材料包含：氧化矽(SiO2 ，n=1.46)，氧化鋁(Al2 O3 ，n=1.77)，氮化矽(Si3 N4 ，n=2.02)，五氧化鉭(Ta2 O5 ，n=2.14)，二氧化鋯(ZrO2 ，n=2.22)，氧化釔(Y2 O3 ，n=1.93)等。藉由對各個層之厚度及折射率值之仔細選擇，可利用在每一層界面處反射之光波之受控干涉來使濾光器能夠反射特定波長同時透射其他波長。雖然該等層本身係無色的，但隨波長而變之相長及相消干涉導致濾光器之所期望光譜透射(諸如，透射光譜200)。通常使用薄膜設計及模擬軟體來執行一干涉濾光器之設計及模擬效能。用於設計干涉濾光器之市售軟體套件包含：Essential Macleod、TFCalc、OptiLayer及FilmStar。
在可見模式(或日間模式)中，成像系統100使用太陽光進行操作。太陽光內所包含之可見光穿過濾光器104且入射至影像感測器106上。若影像感測器106係一彩色影像感測器，則捕獲到一彩色影像。具有大於B之波長之紅外線光由濾光器104阻擋或實質上衰減，落在第二透射窗204內之波長除外。然而，如先前所論述，地球表面處之太陽光由於被大氣中之水蒸氣吸收而相對缺乏此等紅外線波長。因此，相對於紅外線光譜，可見光譜係影像資料之支配性貢獻者。
圖3係圖解說明根據本發明一實施例之一可見及紅外線雙模式成像系統300之一功能性方塊圖。成像系統300之所圖解說明實施例包含光圈101、透鏡102、濾光器104、影像感測器106、紅外線光源302、邏輯單元303、日光感測器304及輸出埠305。
在日間，停用紅外線光源302且影像感測器106收集可見光譜影像資料，如上文結合成像系統100所論述。在夜間，啟用紅外線光源302以提供紅外線照射310。在一項實施例中，邏輯單元303使用一日光感測器304來判定環境之照度。基於此照度讀數，邏輯單元303在經判定為夜間之情況下啟用紅外線光源302，且在判定日光充足之情況下停用紅外線光源302。紅外線光源302可包含一發光二極體(「LED」)、一LED群組或其他種類之適合光源。
紅外線照射光310照射物件112。一紅外線入射光308自物件112被反射且穿過光圈101進入成像系統300。透鏡102引導入射紅外線光308穿過濾光器104到達影像感測器106上。如下文所論述，紅外線光源302產生至少落在濾光器104之第二透射窗204內之紅外線光。如此，此光能夠穿過濾光器104而被影像感測器106捕獲作為紅外線影像資料。紅外線或可見影像資料可經由輸出埠305自成像系統300輸出。
圖4係圖解說明根據本發明一實施例之用於雙模式成像系統300之紅外線光源302之一光譜發射400的一圖表。在所圖解說明之實施例中，光譜發射400以950 nm波長為中心且具有一頻寬D。D取決於光源302中所採用之LED之類型。舉例而言，D可係約50 nm。在其他實施例中，光譜發射400亦可發射延伸超出第二透射窗204之較長紅外線波長，但此等波長將被濾光器104衰減。然而，在紅外線照射310下自物件112反射且落在第二透射窗204內之紅外線入射光308將穿過濾光器104。由於影像感測器106之色彩濾光器對紅外線入射光308係實質上透明的，因此所捕獲之紅外線影像資料可顯現為一黑白或灰階影像。
在一項實施例中，紅外線光源302之頻寬D等於或小於濾光器104之第二透射窗204之頻寬C。雖然C通常等於或大於50 nm且D亦通常等於或大於50 nm，但在某些例項中，D可小於50 nm且因此C亦可小於50 nm。
成像系統300非常適合於作為一個24小時監控攝影機操作。在日間，其光譜敏感度由第一透射窗202支配。在夜間，其光譜敏感度由第二透射窗204支配。第一透射窗被界定為自A至B，此係一可見光頻帶。波長A可係介於300 nm與400 nm之間的一波長，且波長B可係介於700 nm與800 nm之間的一波長。第二窗204可以約950 nm為中心，具有一頻寬C。C可係約50 nm。
圖5A係圖解說明根據本發明一實施例之一影像感測器500之一方塊圖。影像感測器500係影像感測器106之一個實例性實施方案。影像感測器500之所圖解說明實施例包含一像素陣列505、讀出電路510、功能邏輯515及控制電路520。
像素陣列505係一影像感測器或像素(例如，像素P1、P2、...、Pn)之一個二維(「2D」)陣列。每一像素可係一CMOS像素或一CCD像素。如所圖解說明，每一像素配置於一列(例如，列R1至Ry)及一行(例如，行C1至Cx)中以獲取一人、地點或物件之影像資料，接著可使用該影像資料再現該人、地點或物件之一個2D影像。在一項實施例中，像素陣列505係一背側照射式(「BSI」)影像感測器。在一項實施例中，像素陣列505係一前側照射式(「FSI」)影像感測器。在一項實施例中，像素陣列505包含安置於該陣列之光入射側上之一色彩濾光器陣列(「CFA」)，諸如一拜耳圖案(Bayer pattern)、一馬賽克序列圖案(mosaic sequential pattern)或其他。拜耳濾光器圖案按連續列排序，該等連續列使紅色濾光器與綠色濾光器交替，接著使綠色濾光器與藍色濾光器交替-拜耳濾光器圖案具有為紅色或藍色濾光器兩倍多之綠色濾光器。
在每一像素已獲取其影像資料或影像電荷之後，該影像資料由讀出電路510讀出並傳送至功能邏輯515。讀出電路510可包含放大電路、類比轉數位(「ADC」)轉換電路或其他。功能邏輯515可簡單地儲存該影像資料或甚至藉由應用後影像效應(例如，剪裁、旋轉、移除紅眼、調整亮度、調整對比或其他)來操縱該影像資料。在一項實施例中，讀出電路510可沿讀出行線一次讀出一列影像資料(所圖解說明)或可使用多種其他技術同時讀出該影像資料(未圖解說明)，諸如一串列讀出或所有像素之一全並列讀出。
控制電路520耦合至像素陣列505以控制像素陣列505之操作特性。舉例而言，控制電路520可產生用於控制影像獲取之一快門信號。在一項實施例中，該快門信號係用於同時啟用像素陣列505內之所有像素以在一單個獲取窗期間同時捕獲其各別影像資料之一全域快門信號。在一替代實施例中，該快門信號係藉以在連續獲取窗期間依序啟用每一列、行或群組之像素之一滾動快門信號。
圖5B係圖解說明一習用拜耳圖案巨集像素群組540之一方塊圖。如圖5A中所圖解說明，在像素陣列505上以一圖案重複巨集像素群組535且巨集像素群組540係巨集像素群組535之一個可能實施方案。巨集像素群組540包含對應於以下像素之四個像素胞502、508、504及506：一R像素、一B像素及兩個G像素。一單個巨集像素群組產生一R信號、一G信號(兩個G信號通常組合在一起)及一B信號。像素陣列505內之每一巨集像素群組535可視為彩色影像感測器所產生之一彩色影像之最小元件，其中每一巨集像素群組535對應於輸出影像資料中之一單個影像像素。換言之，輸出影像之解析度直接對應於巨集像素群組535之線性密度。一單個巨集像素群組535之個別像素胞所輸出之R、G及B信號經組合以在輸出彩色影像資料中形成一個別彩色影像像素。應瞭解，使用由其他色彩濾光器元件(例如，青色、品紅色、黃色等)組成之巨集像素之一重複圖案的其他類型之CFA可疊加於其他影像感測器500上。
圖6係圖解說明根據本發明另一實施例之包含用於捕獲一可見光譜影像之彩色像素及用於捕獲一紅外線光譜影像之一紅外線像素之一巨集像素群組600的一方塊圖。巨集像素群組600係影像感測器500之巨集像素群組535之一可能實施方案。然而，巨集像素群組600將濾光器104之雙窗透射光譜特徵整合至CFA巨集像素本身中。如此，具有使用巨集像素群組600實施之一CFA之一成像系統亦無需使用濾光器104。
巨集像素群組600之所圖解說明實施例包含一R(紅色)像素602、一G(綠色)像素604、一B(藍色)像素608及一IR(紅外線)像素606。R像素602具備使紅色可見光通過之一紅色濾光器。G像素604具備使綠色可見光通過之一綠色濾光器。B像素608具備使藍色可見光通過之一藍色濾光器。IR像素606具備使紅外線光通過之一元件。巨集像素群組600包含一多層濾光器，該多層濾光器包含用於對紅外線光進行濾光之一紅外線濾光器層及包含用於對不同色彩之可見光進行濾光之色彩濾光器元件之重複圖案之一CFA層。該多層濾光器安置於像素陣列505之光入射側上。在某些實施例中，可用一黑白可見光譜濾光器層替換CFA層。
在一第一實施例(圖7A)中，紅外線濾光器層係疊加於包含光電偵測器(例如，光電二極體PD)及像素電路(未圖解說明)之像素陣列710上之一毯覆濾光器層705。毯覆濾光器層705覆蓋紅外線像素(IR)及彩色像素(R、G、B)兩者。然而，毯覆濾光器層705具有透射光譜200，透射光譜200具有雙透射窗。在一項實施例中，毯覆濾光器層705包括一多層薄膜干涉濾光器。CFA層715包含疊加於該等彩色像素(R、G、B)上之吸收型色彩濾光器元件及疊加於該等紅外線像素(IR)上之一通光(clear)或透明平坦化元件之一重複圖案。
在一第二實施例(圖7B)中，一紅外線濾光器層720疊加於像素陣列710上；然而，紅外線濾光器層720並非如圖7A中之一實心毯覆層。而是，紅外線濾光器層720之對準於紅外線像素(IR)上之部分730係使紅外線及可見光譜光兩者通過之透明或通光平坦化元件。在某些實施例中，部分730可係使特定紅外線波長通過之帶通濾光器或截止濾光器。紅外線濾光器層720之對準於彩色像素(R、G、B)上之剩餘部分係阻擋全部或實質上全部紅外線波長而使全部或實質上全部可見波長通過之個別紅外線截止濾光器。此等紅外線截止濾光器可由IR吸收型材料製作而成。
在日間，使用來自該等彩色像素之可見影像資料而忽略來自該等紅外線像素之紅外線影像資料。在夜間，使用來自該等紅外線像素之紅外線影像資料而忽略可見影像資料。可直接經由在讀出期間控制電路520對控制信號之適當確證來完成選擇性地剖析像素資料。另一選擇係，可隨後在自像素陣列505讀出全部影像資料之後完成選擇性剖析。在一項實施例中，可經由功能邏輯515在軟體中達成對影像資料之選擇性剖析。
在圖7A之第一實施例中，在日間，毯覆濾光器層720阻擋除落在透射窗204內之波長(由於大氣衰減，其係相對不顯著的)之外之紅外線波長。在夜間，毯覆濾光器層720准許紅外線光源302所發射之紅外線光傳遞至IR像素。在圖7B之第二實施例中，針對夜間視覺，紅外線濾光器層720之部分730使紅外線光通過，而針對日間視覺，剩餘部分阻擋紅外線光而使可見光穿過CFA層715以產生可見彩色影像資料。
應瞭解，可交換紅外線濾光器層與CFA濾光器層之次序。在某些實施例中，將CFA層715定位於紅外線濾光器層下方。此外，本發明之實施例可藉助多種CFA實施且不限於一拜耳圖案型CFA。舉例而言，色彩濾光器元件可包含其他色彩，諸如品紅色、青色、黃色或其他。
圖8係根據本發明一實施例之包含一多層濾光器陣列801之一影像感測器像素800之一剖視圖。影像感測器像素800表示像素陣列505內之一像素胞之一個可能實施方案或沿圖6中之線Z-Z'之一剖視圖。影像感測器像素800之所圖解說明實施例包含：一半導體基板805；一光電偵測器810，其安置於半導體基板805內；一紅外線濾光器層810；一CFA層815；及一微透鏡820。紅外線濾光器層810與CFA層815共同稱作多層濾光器陣列801。已自圖8排除一典型影像感測器之各種元件以不使圖式雜亂。舉例而言，圖8未圖解說明耦合至光電偵測器810之像素電路(例如，傳送電晶體等)、可安置於光電偵測器810上方及/或下方之金屬層、電介質層、絕緣層等。
包含發明摘要中所闡述內容之對本發明所圖解說明實施例之以上闡述並非意欲為窮盡性或將本發明限於所揭示之精確形式。儘管出於說明性目的而在本文中闡述本發明之特定實施例及實例，但熟習此項技術者將認識到，可在本發明之範疇內做出各種修改。
可根據以上詳細闡述對本發明做出此等修改。以下申請專利範圍中所使用之術語不應理解為將本發明限於說明書中所揭示之特定實施例。而是，本發明之範疇將完全由以下申請專利範圍來判定，該等申請專利範圍應根據申請專利範圍解釋所創建之原則來加以理解。
100‧‧‧成像系統
101‧‧‧光圈
102‧‧‧透鏡
104‧‧‧濾光器
106‧‧‧影像感測器
108‧‧‧入射光
110‧‧‧太陽光
112‧‧‧物件
200‧‧‧透射光譜
202．．．第一透射窗
204．．．第二透射窗
300．．．成像系統
302．．．紅外線光源
303．．．邏輯單元
304．．．日光感測器
305．．．輸出埠
308．．．紅外線入射光
310．．．紅外線照射光
400．．．光譜發射
500．．．影像感測器
502．．．像素單元
504．．．像素單元
505．．．像素陣列
506．．．像素單元
508．．．像素單元
510．．．讀出電路
515．．．功能邏輯
520．．．控制電路
535．．．巨集像素群組
540．．．巨集像素群組
600．．．巨集像素群組
602．．．R(紅色)像素
604．．．G(綠色)像素
606．．．IR(紅外線)像素
608．．．B(藍色)像素
705．．．毯覆濾光器層
710．．．像素陣列
715．．．色彩濾光器陣列層
720．．．紅外線濾光器層
730．．．部分
800．．．影像感測器像素
801．．．多層濾光器陣列
805．．．半導體基板
810．．．光電偵測器
815．．．色彩濾光器陣列層
820．．．微透鏡
圖1係圖解說明根據本發明一實施例之一可見及紅外線雙模式成像系統之一功能性方塊圖。
圖2係圖解說明根據本發明一實施例之一濾光器之一透射光譜的一圖表。
圖3係圖解說明根據本發明一實施例之包含一紅外線光源之一可見及紅外線雙模式成像系統之一功能性方塊圖。
圖4係圖解說明根據本發明一實施例之用於一雙模式成像系統之一紅外線光源之一光譜發射的一圖表。
圖5A係根據一實施例之一影像感測器之一功能性方塊圖。
圖5B係圖解說明一像素陣列之一習用拜耳圖案巨集像素群組之一方塊圖。
圖6係圖解說明根據本發明一實施例之包含彩色像素及一紅外線像素之一巨集像素群組的一方塊圖。
圖7A係根據本發明一第一實施例之包含一多層濾光器陣列之一影像感測器之一透視圖；及圖7B係根據本發明一第二實施例之包含一多層濾光器陣列之一影像感測器之一透視圖。
圖8係根據本發明一實施例之包含一多層濾光器陣列之一影像感測器之一剖視圖。
100．．．成像系統
101．．．光圈
102．．．透鏡
104．．．濾光器
106．．．影像感測器
108．．．入射光
110．．．太陽光
112．．．物件

Claims (17)

  1. 一種成像系統，其包括：一光圈，其用於接收入射光；一影像感測器，其用於回應於該入射光而捕獲影像資料；及一濾光器，其安置於該光圈與該影像感測器之間，其中濾光器包含一雙窗透射光譜，該雙窗透射光譜包含：一第一透射窗，其具有經對準以使可見光通過之一第一通頻帶；及一第二透射窗，其具有與地球大氣中之紅外線光之一吸收頻帶重疊之一第二通頻帶，其中該第二透射窗與950nm重疊且具有等於或小於該地球大氣中之紅外線光之該吸收頻帶之一寬度。
  2. 如請求項1之成像系統，其中該濾光器實質上阻擋該第二透射窗之外的紅外線光。
  3. 如請求項2之成像系統，其中該第二透射窗與該第一透射窗不重疊。
  4. 如請求項1之成像系統，其中該第二透射窗之該寬度係約50nm。
  5. 如請求項1之成像系統，其中該濾光器包括一多層薄膜干涉濾光器。
  6. 如請求項1之成像系統，其中該成像系統包括一監控攝影機，該成像系統進一步包括：一紅外線光源，其用以產生具有落在該第二透射窗之 該第二通頻帶內之一波長之紅外線光。
  7. 如請求項6之成像系統，其進一步包括：一邏輯單元，其耦合至該紅外線光源以在夜間啟用該紅外線光源且在日間停用該紅外線光源。
  8. 如請求項7之成像系統，其進一步包括：一透鏡，其安置於該光圈與該濾光器之間；及一日光感測器，其耦合至該邏輯單元以使得該邏輯單元能夠判定一當前時間是該日間還是該夜間。
  9. 一種成像設備，其包括：一像素陣列，其用於回應於入射光而捕獲影像資料，該像素陣列包含巨集像素之一重複圖案，其中每一巨集像素包含用於捕獲一可見光譜影像之多個彩色像素及用於捕獲一紅外線影像之一紅外線像素；及一多層濾光器陣列，其安置於該像素陣列上，該多層濾光器陣列包含：一紅外線濾光器層，其用於對紅外線光進行濾光；及一色彩濾光器陣列層，其包含用於對不同色彩之可見光進行濾光之色彩濾光器元件之一重複圖案，其中該紅外線濾光器層包括一毯覆濾光器層，該毯覆濾光器層疊加於該像素陣列上且覆蓋每一巨集像素之該等彩色像素及該紅外線像素兩者，且其中該紅外線濾光器層包含：一第一透射窗，其具有經對準以使可見光通過之一第一通頻帶；及 一第二透射窗，其具有與地球大氣中之紅外線光之一吸收頻帶重疊之一第二通頻帶，其中該第二透射窗與950nm重疊且具有等於或小於該地球大氣中之紅外線光之該吸收頻帶之一寬度。
  10. 如請求項9之成像設備，其中該紅外線濾光器層實質上阻擋該第二透射窗之外的紅外線光，且其中該第二透射窗與該第一透射窗不重疊。
  11. 如請求項9之成像設備，其中該紅外線濾光器層包括一多層薄膜干涉濾光器。
  12. 如請求項9之成像設備，其中該紅外線濾光器層包含：一第一部分，其與該等彩色像素對準以阻擋該紅外線光且使該可見光通過；及一第二部分，其與該紅外線像素對準以使該紅外線光通過。
  13. 如請求項12之成像設備，其中該紅外線濾光器層之該第一部分包括一紅外線截止濾光器。
  14. 如請求項13之成像設備，其中該紅外線濾光器層之該第二部分包括一通光元件。
  15. 一種操作一雙模式成像系統之方法，其包括：在具有一雙窗透射光譜之一濾光器處接收光，該雙窗透射光譜包含：一第一透射窗，其具有經對準以使可見光通過之一第一通頻帶；及一第二透射窗，其具有限制於地球大氣中之紅外線光之一吸收頻帶內之一第二通頻帶；在日間，使在整個該第一透射窗內之該可見光傳遞至 一影像感測器，同時阻擋落在該第二透射窗之外的該紅外線光；及在夜間，使在整個該第二透射窗內之該紅外線光傳遞至該影像感測器。
  16. 如請求項15之方法，其中該第二透射窗與該第一透射窗不重疊。
  17. 如請求項16之方法，其中該第二透射窗與950nm重疊且具有等於或小於該地球大氣中之紅外線光之該吸收頻帶之一寬度。
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