高动态范围的彩色及灰度图像传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种高动态范围的彩色及灰度图像传感器。其中彩色图像传感器的每个像素单元从下到上依次包括：衬底、金属层、颜色滤镜层、微透镜层，衬底和颜色滤镜层之间至少开设有两条光通道，不同光通道的底部设置具有不同光敏感度的感光单元，用于感测不同光通道中的入射光并输出大小不同的电信号；金属层向外围电路传输每个感光单元输出的与感测的入射光对应的电信号；颜色滤镜层用于颜色还原以输出彩色图像，同一像素单元中不同光通道底部设置的感光单元对应颜色滤镜层中不同的滤镜；微透镜层对进入光通道的入射光进行汇聚处理，同一像素单元中不同光通道底部设置的感光单元对应微透镜层中不同的微透镜。本申请获得了高动态范围的动态图像。

【技术实现步骤摘要】
高动态范围的彩色及灰度图像传感器
本专利技术属于图像传感器
，具体地说，涉及一种高动态范围的彩色及灰度图像传感器。
技术介绍
图像传感器在民用和商业范畴内得到了广泛的应用。目前，图像传感器包括CMOS图像传感器(CMOSIMAGESENSOR，以下简称CIS)和电荷耦合图像传感器(Charge-coupledDevice，以下简称CCD)。在专业的科研和工业领域，具有高信噪比的CCD成为首选；在高端摄影摄像领域，能提供高图像质量的CCD也颇受青睐。CCD在网络摄像头和手机拍照模块得到了广泛应用。CCD与CIS相比来说，前者功耗较高、集成难度较大，而后者功耗低、易集成且分辨率较高。虽然说，在图像质量方面CCD可能会优于CIS，但是，随着CIS技术的不断提高，一部分CIS的图像质量已经接近于同规格的CCD。现有技术中，CIS中的像素阵列采用有源像素侦测结构(ActivePixelSensor，简称APS)。一个APS侦测结构即一个像素单元包括一个具有特定光敏感度的感光二极管(PhotoDiode，简称PD)，导致图像传感器输出动态范围固定的图像，当环境的光线强度不同时，无法实现动态范围可变。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高动态范围的彩色及灰度图像传感器，用以解决现有技术中当环境的光线强度不同时无法实现动态范围可变的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有高动态范围的彩色图像传感器，其包括若干个像素单元，每个像素单元从下到上依次包括：衬底、金属层、颜色滤镜层、微透镜层，所述衬底和所述颜色滤镜层之间至少开设有两条光通道，不同光通道的底部设置具有不同光敏感度的感光单元，用于感测不同光通道中的入射光并输出大小不同的电信号；不同光通道具有不同的深度，不同光通道底部设置的具有不同光敏感度的感光单元处于不同的水平面上；所述金属层用于向外围电路传输每个感光单元输出的与感测的入射光对应的电信号；所述颜色滤镜层用于颜色还原以输出彩色图像，同一像素单元中不同光通道底部设置的感光单元对应所述颜色滤镜层中不同的滤镜；所述微透镜层用于对进入所述光通道的入射光进行汇聚处理，同一像素单元中不同光通道底部设置的感光单元对应所述微透镜层中不同的微透镜。优选地，在本专利技术的一实施例中，每个光通道中设置有一光纤，所述光纤的顶端设置在所述颜色滤镜层的下表面，光纤的底端设置在感光单元的上表面，用于对光通道中传送的入射光进行汇聚处理。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有高动态范围的彩色图像传感器，其包括若干个像素单元，每个像素单元从下到上依次包括：金属层、衬底、颜色滤镜层、微透镜层，所述衬底中至少开设有两条光通道，不同光通道的底部设置具有不同光敏感度的感光单元，用于感测不同光通道中的入射光并输出大小不同的电信号；不同光通道具有不同的深度，不同光通道底部设置的具有不同光敏感度的感光单元处于不同的水平面上；所述金属层用于向外围电路传输每个感光单元输出的与感测的入射光对应的电信号；所述颜色滤镜层用于颜色还原以输出彩色图像，同一像素单元中不同光通道底部设置的感光单元对应所述颜色滤镜层中不同的滤镜；所述微透镜层用于对进入所述光通道的入射光进行汇聚处理，同一像素单元中不同光通道底部设置的感光单元对应所述微透镜层中不同的微透镜。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有高动态范围的灰度图像传感器，其包括若干个像素单元，每个像素单元从下到上依次包括：衬底、金属层、微透镜层，所述衬底和微透镜层之间至少开设有两条光通道，不同光通道的底部设置具有不同光敏感度的感光单元，用于感测不同光通道中的入射光并输出大小不同的电信号；不同光通道具有不同的深度，不同光通道底部设置的具有不同光敏感度的感光单元处于不同的水平面上；所述金属层用于向外围电路传输每个感光单元输出的与感测的入射光对应的电信号；所述微透镜层包括至少两个微透镜，分别用于对进入不同光通道的入射光进行汇聚处理。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有高动态范围的灰度图像传感器，其包括若干个像素单元，每个像素单元从下到上依次包括：金属层、衬底、微透镜层，所述衬底中至少开设有两条光通道，不同光通道的底部设置具有不同光敏感度的感光单元，用于感测不同光通道中的入射光并输出大小不同的电信号；不同光通道具有不同的深度，不同光通道底部设置的具有不同光敏感度的感光单元处于不同的水平面上；所述金属层用于向外围电路传输每个感光单元输出的与感测的入射光对应的电信号；所述微透镜层包括至少两个微透镜，分别用于对进入不同光通道的入射光进行汇聚处理。优选地，在本专利技术的一实施例中，每个光通道中设置有一光纤，所述光纤的顶端设置在所述微透镜层的下表面，光纤的底端设置在感光单元的上表面，用于对光通道中传送的入射光进行汇聚处理。与现有的方案相比，本专利技术中，由于每个像素包括至少两条光通道，不同光通道的底部设置具有不同光敏感度的感光单元，用于感测不同光通道中的入射光并输出大小不同的电信号，实质上相当于每个像素至少包括两个子像素，不同子像素输出不同的电信号，从而可获得高动态范围的动态图像。附图说明图1为本专利技术实施例一彩色图像传感器的平面示意图；图2为本专利技术实施例一彩色图像传感器的剖视图；图3为本专利技术实施例二彩色图像传感器的剖视图；图4为本专利技术实施例三灰度图像传感器的平面示意图；图5为本专利技术实施例三灰度图像传感器的剖视图。具体实施方式以下结合附图和优选实施例对本专利技术的技术方案进行详细地阐述。应该理解，以下列举的实施例仅用于说明和解释本专利技术，而不构成对本专利技术技术方案的限制。本专利技术的核心思想之一针对正面照射式FSI彩色图像传感器，本专利技术下述实施例的核心思想在于，其包括若干个像素单元，每个像素单元从下到上依次包括：衬底、金属层、颜色滤镜层、微透镜层，所述衬底和所述颜色滤镜层之间至少开设有两条光通道，不同光通道的底部设置具有不同光敏感度的感光单元，用于感测不同光通道中的入射光并输出大小不同的电信号；所述金属层用于向外围电路传输每个感光单元输出的与感测的入射光对应的电信号；所述颜色滤镜层用于颜色还原以输出彩色图像，同一像素单元中不同光通道底部设置的感光单元对应所述颜色滤镜层中不同的滤镜；所述微透镜层用于对进入所述光通道的入射光进行汇聚处理，同一像素单元中不同光通道底部设置的感光单元对应所述微透镜层中不同的微透镜。本专利技术的核心思想之二针对背照射式BSI彩色图像传感器，本专利技术下述实施例的核心思想在于，其包括若干个像素单元，每个像素单元从下到上依次包括：金属层、衬底、颜色滤镜层、微透镜层，所述衬底中至少开设有两条光通道，不同光通道的底部设置具有不同光敏感度的感光单元，用于感测不同光通道中的入射光并输出大小不同的电信号；所述金属层用于向外围电路传输每个感光单元输出的与感测的入射光对应的电信号；所述颜色滤镜层用于颜色还原以输出彩色图像，同一像素单元中不同光通道底部设置的感光单元对应所述颜色滤镜层中不同的滤镜；所述微透镜层用于对进入所述光通道的入射光进行汇聚处理，同一像素单元中不同光通道底部设置的感光单元对应所述微透镜层中不同的微透镜。本专利技术的核心思想之三针对正面照射式FSI灰度图像传感器，本专利技术下述实施例的核心思想在于，其包括若干个像素单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高动态范围的彩色图像传感器，其特征在于，包括若干个像素单元，每个像素单元从下到上依次包括：衬底、金属层、颜色滤镜层、微透镜层，所述衬底和所述颜色滤镜层之间至少开设有两条光通道，不同光通道的底部设置具有不同光敏感度的感光单元，用于感测不同光通道中的入射光并输出大小不同的电信号；所述金属层用于向外围电路传输每个感光单元输出的与感测的入射光对应的电信号；所述颜色滤镜层用于颜色还原以输出彩色图像，同一像素单元中不同光通道底部设置的感光单元对应所述颜色滤镜层中不同的滤镜；所述微透镜层用于对进入所述光通道的入射光进行汇聚处理，同一像素单元中不同光通道底部设置的感光单元对应所述微透镜层中不同的微透镜。

【技术特征摘要】
1.一种具有高动态范围的彩色图像传感器，其特征在于，包括若干个像素单元，每个像素单元从下到上依次包括：衬底、金属层、颜色滤镜层、微透镜层，所述衬底和所述颜色滤镜层之间至少开设有两条光通道，不同光通道的底部设置具有不同光敏感度的感光单元，用于感测不同光通道中的入射光并输出大小不同的电信号；不同光通道具有不同的深度，不同光通道底部设置的具有不同光敏感度的感光单元处于不同的水平面上；所述金属层用于向外围电路传输每个感光单元输出的与感测的入射光对应的电信号；所述颜色滤镜层用于颜色还原以输出彩色图像，同一像素单元中不同光通道底部设置的感光单元对应所述颜色滤镜层中不同的滤镜；所述微透镜层用于对进入所述光通道的入射光进行汇聚处理，同一像素单元中不同光通道底部设置的感光单元对应所述微透镜层中不同的微透镜。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，每个光通道中设置有一光纤，所述光纤的顶端设置在所述颜色滤镜层的下表面，光纤的底端设置在感光单元的上表面，用于对光通道中传送的入射光进行汇聚处理。3.一种具有高动态范围的彩色图像传感器，其特征在于，包括若干个像素单元，每个像素单元从下到上依次包括：金属层、衬底、颜色滤镜层、微透镜层，所述衬底中至少开设有两条光通道，不同光通道的底部设置具有不同光敏感度的感光单元，用于感测不同光通道中的入射光并输出大小不同的电信号；不同光通道具有不同的深度，不同光通道底部设置的具有不同光敏感度的感光单元处于不同的水平面上；所述金属层用于向外围电路传输每个感光单元输出的与感测的入射光对应的电信号；所述颜色滤镜层用于颜色还原以输出彩色图像，同一像素单元中不同光通道底部设置的感光单元对应所述颜色滤镜层中不同的滤镜；所述微透镜层用于对进入所述光通道的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈嘉胤，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31