双像素大小彩色影像传感器及其制造方法技术

一种双像素大小彩色影像传感器，其包含：成像表面，其用于入射光的成像；以及多个彩色像素，每一彩色像素包含(a)四个大感光单元，其包含对所述入射光的第一色彩敏感的两个大第一色彩感光单元，以及(b)四个小感光单元，其包含对所述入射光的所述第一色彩敏感的两个小第一色彩感光单元。所述大及小第一色彩感光单元经配置成使得不与所述大和/或小第一色彩感光单元相关联的所述成像表面的相连接区不为连续直线。一种用于在双像素大小影像传感器的成像表面上制造彩色滤光片数组的方法包含：在所述成像表面的第一部分上形成第一色彩涂层以形成对第一色彩敏感的大及小第一色彩感光单元，其特征在于不同于所述第一部分的所述成像表面的相连接部分不为连续直线。

【技术实现步骤摘要】
双像素大小彩色影像传感器及其制造方法
本专利技术涉及影像处理领域，尤其涉及一种双像素大小彩色影像传感器及其制造方法。
技术介绍
标准影像传感器具有约60至70dB或更小的有限动态范围。举例而言，8位传感器具有仅48dB的动态范围。然而，真实世界的亮度动态范围大得多，且自然场景常常跨越90dB或更大的范围。当影像传感器撷取具有超过传感器动态范围的亮度动态范围的场景时，信息必定会损失。取决于曝光设定，较亮区可饱和和/或较暗区可曝光不足，从而产生质量不能够重现实际场景的经撷取影像。为了同时地撷取场景的最明亮部分(highlight)及阴影(shadow)，影像传感器已使用高动态范围(HDR)技术以增加经撷取动态范围。用以增加动态范围的最常见技术中的一者是将运用标准低动态范围影像传感器撷取的多次曝光合并成单一HDR影像，其相比于单一曝光影像具有大得多的动态范围。举例而言，可以一系列不同曝光时间记录同一场景的影像，其中设定最长曝光以最佳地撷取所述场景的最暗部分，且设定最短曝光以最佳地撷取所述场景的最亮部分。然而，此等影像组合方法频繁地遭受(例如)由于场景中的对象在曝光的间移动而造成的假影。已开发出在单一图框中撷取HDR彩色影像的HDR彩色影像传感器。其一个实例为彩色像素数组的每隔一个列以较短曝光时间操作的影像传感器。分别自以较短曝光时间为列及以较长曝光时间操作为列获得亮光数据及低光数据。另一实例为基于特征为分段线性光响应曲线(piecewiselinearphotoresponsecurve)的像素的影像传感器。所述光响应曲线是由具有不同光响应度的线性区段组成。在曝光期间，将所述像素部分地重设多次以获取对应于此等不同光响应度的数据。然而，此两种传感器仍可遭受与移动对象相关联的假影，此是因为用于自动态范围的不同部分获取数据的时段不相同。
技术实现思路
在一实施例中，一种用于撷取彩色影像的双像素大小彩色影像传感器包含：(a)成像表面，其用于入射光的成像；以及(b)多个彩色像素，每一彩色像素包含(i)四个大感光单元，其包含对所述入射光的第一色彩敏感的两个大第一色彩感光单元，以及(ii)四个小感光单元，其包含对所述入射光的所述第一色彩敏感的两个小第一色彩感光单元。所述大及小第一色彩感光单元经配置成使得不与大第一色彩感光单元相关联且不与小第一色彩感光单元相关联的所述成像表面的相连接区不为连续直线。在一实施例中，一种用于撷取彩色影像的双像素大小彩色影像传感器包含：(a)成像表面，其用于入射光的成像；以及(b)多个彩色像素，每一彩色像素包含(i)四个大感光单元，其包含对所述入射光的第一色彩敏感的两个大第一色彩感光单元，以及(ii)四个小感光单元，其包含对所述入射光的所述第一色彩敏感的两个小第一色彩感光单元。所述大及小第一色彩感光单元经配置成使得不与大第一色彩感光单元相关联且不与小第一色彩感光单元相关联的所述成像表面的相连接区具有不大于两个大第一色彩感光单元及两个小第一色彩感光单元的区域的区域。在一实施例中，一种用于在双像素大小影像传感器的成像表面上制造彩色滤光片数组的方法包含：在所述成像表面的第一部分上形成第一色彩涂层以形成对第一色彩敏感的大及小第一色彩感光单元，其特征在于不同于所述第一部分的所述成像表面的相连接部分不为连续直线。附图说明图1说明根据实施例的情境，其中包含一个例示性双像素大小彩色影像传感器的一个例示性HDR摄影机产生场景的HDR影像。图2A以俯视平面图说明根据实施例的一个例示性双像素大小彩色影像传感器，其中每一彩色像素包含具有三种不同色彩的大感光单元及具有三种不同色彩的小感光单元。图2B以正视图说明图2A的双像素大小彩色影像传感器。图3说明根据实施例的一种用于制造双像素大小彩色影像传感器的彩色滤光片数组的例示性方法。图4说明根据实施例的图3所说明的方法的光阻旋涂步骤的一个例示性实施例。图5为说明根据实施例的应用于多个影像传感器的图4的方法的图解。图6为说明根据实施例的在制造期间的图2的双像素大小彩色影像传感器的状态的图解。图7说明具有拜耳(Bayer)彩色滤光片的习知彩色影像传感器。图8以俯视平面图说明根据实施例的一个例示性双像素大小彩色影像传感器，其中不与大或小绿色感光单元相关联的成像表面的相连接区不形成连续直线。图9说明根据实施例的一种用于制造双像素大小彩色影像传感器的彩色滤光片数组的例示性方法，其中不与大或小第一色彩感光单元相关联的成像表面的相连接区不形成连续直线。图10为说明根据实施例的在形成大及小绿色感光单元的后在制造期间的图8的双像素大小彩色影像传感器的状态的图解。图11以俯视平面图说明根据实施例的一个例示性双像素大小彩色影像传感器，其中不与大或小绿色感光单元相关联的成像表面的相连接区不形成连续直线。图12以俯视平面图说明根据实施例的一个例示性双像素大小彩色影像传感器，其中不与大或小绿色感光单元相关联的成像表面的相连接区具有不大于两个大感光单元及两个小感光单元的区域的区域。图13说明根据实施例的一种例示性方法，其用于制造双像素大小彩色影像传感器的彩色滤光片数组，使得不与大或小第一色彩感光单元相关联的成像表面的相连接区具有不大于两个大色彩感光单元及两个小第一色彩感光单元的区域的区域。图14说明根据实施例的包含双像素大小彩色影像传感器的一个例示性HDR成像系统。具体实施方式本文揭示用于撷取HDR影像的双像素大小彩色影像传感器。典型拜耳型影像传感器的彩色像素是由分别对来自可见光谱的绿色、红色及蓝色部分的光敏感的两个绿色感光单元、一个红色感光单元及一个蓝色感光单元组成。所述感光单元是藉由将彩色滤光片数组施加至基础像素数组而形成。基础像素数组的每一像素连同彩色滤光片数组的一彩色滤光片界定一感光单元。在本专利技术所揭示的双像素大小彩色影像传感器中，每一彩色像素是由两个感光单元集合组成，其中每一集合包含不同色彩的感光单元。一个感光单元集合相比于另一集合对光较敏感。较敏感的感光单元集合针对场景的较暗部分提供高质量数据，而较不敏感的感光单元集合针对场景的较亮部分提供高质量数据。此途径具有同时获取所有数据的优点。因此，所述影像没有在用于自动态范围的不同部分获取数据的时段不相同的以多次曝光为基础的HDR成像系统及其他HDR成像系统中所经历的运动诱发假影。本专利技术揭示双像素大小彩色影像传感器的若干不同布局连同用于制造相关联的彩色滤光片数组的方法。双像素大小彩色影像传感器的制造相比于习知拜耳型影像传感器的制造更具挑战性，且由此等传感器撷取的影像常常遭受在施加界定感光单元的色彩敏感度的彩色滤光片期间引入的色彩条纹假影。施加至基础像素数组的个别像素的彩色滤光片数组的厚度影响被透射至像素的光的量及光谱性质两者。适当确定入射于由不同色彩的感光单元组成的彩色像素上的光的色彩要依赖于对每一个别感光单元施加彩色滤光片时的良好控制。本文所揭示的某些实施例经优化以减轻对在制造彩色滤光片数组期间的制程控制的要求和/或在经撷取HDR影像中提供改良的色彩清晰度。图1说明情境100，其中HDR摄影机110撷取场景140的影像以产生HDR彩色影像150。HDR摄影机110包含双像素大小彩色影像传感器120及物镜130，物镜130用于将场景140的影像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双像素大小彩色影像传感器，其包括：成像表面，其用于入射光的成像；以及多个彩色像素，每个彩色像素包括(a)四个大感光单元，其包含对所述入射光的第一色彩敏感的两个大第一色彩感光单元，以及(b)四个小感光单元，其包含对所述入射光的所述第一色彩敏感的两个小第一色彩感光单元，所述大及小第一色彩感光单元经配置成使得不与所述大第一色彩感光单元相关联且不与所述小第一色彩感光单元相关联的所述成像表面的相连接区不为连续直线。

【技术特征摘要】
2013.11.11 US 14/076,8231.一种双像素大小彩色影像传感器，其包括：成像表面，其用于入射光的成像；以及多个彩色像素，每个彩色像素包括(a)四个大感光单元，其包含对所述入射光的第一色彩敏感的两个大第一色彩感光单元，以及(b)四个小感光单元，其包含对所述入射光的所述第一色彩敏感的两个小第一色彩感光单元，所述大第一色彩感光单元及所述小第一色彩感光单元经配置成使得不与所述大第一色彩感光单元相关联且不与所述小第一色彩感光单元相关联的所述成像表面的相连接区不为连续直线，除紧接于所述成像平面的边缘的相连接区之外的所有相连接区形成线性区段，其中所述线性区段具有选自包括以下的组的至少一个特性：(i)所述线性区段中的每对相连接的线性区段相对于彼此成90°的相对角；(ii)所述线性区段中的每个不长于两个所述大第一色彩感光单元及一个所述小第一色彩感光单元的总长度。2.根据权利要求1所述的双像素大小彩色影像传感器，所述大感光单元相比于所述小感光单元对光较敏感。3.根据权利要求1所述的双像素大小彩色影像传感器，相连接线性区段的一对的线性区段相对于彼此成90°的相对角。4.根据权利要求1所述的双像素大小彩色影像传感器，每个所述线性区段不长于两个所述大第一色彩感光单元及一个所述小第一色彩感光单元的总长度。5.一种双像素大小彩色影像传感器，包括：成像平面，其用于入射光的成像；以及多个彩色像素，每个彩色像素包括(a)四个大感光单元，其包含对所述入射光的第一色彩敏感的两个大第一色彩感光单元，以及(b)四个小感光单元，其包含对所述入射光的所述第一色彩敏感的两个小第一色彩感光单元，所述大第一色彩感光单元及所述小第一色彩感光单元经配置成使得不与所述大第一色彩感光单元相关联且不与所述小第一色彩感光单元相关联的所述成像表面的相连接区不为连续直线，所述四个大感光单元更包括对所述入射光的不同于所述第一色彩的色彩敏感的两个大其他色彩感光单元；以及所述四个小感光单元更包括对所述入射光的不同于所述第一色彩的色彩敏感的两个小其他色彩感光单元；其特征在于不与所述大第一色彩感光单元相关联且不与所述小第一色彩感光单元相关联的所述成像表面的所述相连接区是由所述大其他色彩感光单元、所述小其他色彩感光单元或其组合占据，其中所述大和/或小其他色彩感光单元的每个所述相连接区在包括至多一个所述小其他色彩感光单元及两个所述大其他色彩感光单元的一共同直线上居中。6.根据权利要求5所述的双像素大小彩色影像传感器，两个所述大其他色彩感光单元包括对所述入射光的第二色彩敏感的第二色彩感光单元，以及对所述入射光的第三色彩敏感的第三色彩感光单元；以及两个所述小其他色彩感光单元包括对所述入射光的所述第二色彩敏感的第二色彩感光单元，以及对所述入射光的所述第三色彩敏感的第三色彩感光单元。7.根据权利要求6所述的双像素大小彩色影像传感器，所述第一色彩表示可见光谱的绿色部分，所述第二色彩表示具有长于所述第一色彩的波长的可见光谱的部分，且所述第三色彩表示具有短于所述第一色彩的波长的可见光谱的部分。8.一种双像素大小彩色影像传感器，包括：成像平面，其用于入射光的成像；以及多个彩色像素，每个彩色像素包括(a)四个大感光单元，其包含对所述入射光的第一色彩敏感的两个大第一色彩感光单元，以及(b)四个小感光单元，其包含对所述入射光的所述第一色彩敏感的两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：李缙，陈刚，钱胤，戴幸志，
申请(专利权)人：全视技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US