图像传感器和图像传感器系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种图像传感器和图像传感器系统。所述图像传感器包括图像像素阵列，所述图像像素阵列按行和列排列，其中所述图像像素阵列包括光敏材料层；以及发光材料层，所述发光材料层将光发射到所述光敏材料层上，其中所述光敏材料层被配置成响应于至少由所述发光材料层所发射的所述光而生成电信号。本实用新型专利技术用于图像传感器领域。本实用新型专利技术的技术效果是紫外光检测能力得到了改善。

【技术实现步骤摘要】

本技术整体涉及成像系统，并且更具体地讲，涉及包括具有紫外光检测能力的成像设备的成像系统。
技术介绍
图像传感器通常在电子设备诸如移动电话、相机和计算机中用来捕获图像。在典型布置方式中，电子设备设置有被布置成像素行和像素列的图像像素阵列。图像像素包含一个硅层，所述硅层形成光敏区域以便响应于图像光而生成电荷。电路通常耦接到每个像素列以用于读出来自图像像素的图像信号。常规的成像系统使用被布置成拜耳马赛克图案的红色、绿色和蓝色(RGB)图像像素对可见光谱进行采样。图像像素每一者中的光敏区域响应于入射到像素上的红光、绿光或蓝光而生成图像信号。在一些场景中，可能有利的是对可见光谱之外的光进行采样。例如，可能有用的是在弱光环境中或在诸如机器视觉、断裂力学、生物学、汽车或其他车辆环境监控、空间探索和分光光度法之类的应用中对紫外光进行采样。然而，常规成像系统的光敏区域中所使用的硅表现出紫外辐射的低吸收，这使得难以使用常规图像传感器来检测紫外光。虽然可对用于形成常规图像传感器中的光敏区域的硅进行改性以提高紫外吸收率，但这样做需要大幅变更光电二极管的结构和组成，这可能使制造变得复杂化并且增加生产成本。因此可能有利的是能够提供紫外光检测能力改善的成像设备。
技术实现思路
本技术的一个方面的目的是提供一种改进的成像设备。一种图像传感器包括图像像素阵列，所述图像像素阵列按行和列排列，其中所述图像像素阵列包括：光敏材料层；以及发光材料层，所述发光材料层将光发射到所述光敏材料层上，其中所述光敏材料层被配置成响应于至少由所述发光材料层所发射的所述光而生成电信号。优选地，所述发光材料层包括光致发光材料，所述光致发光材料响应于从场景接收图像光而发射所述光。优选地，所述光致发光材料包括氮化硅。优选地，所述发光材料层被配置成从场景吸收图像光并且响应于吸收所述图像光而发射所述光，其中所述图像光包括第一波长带的光，并且其中所述发光材料层所发射的所述光包括与所述第一波长带不同的第二波长带的光。优选地，所述第一波长带包括紫外波长带，并且其中所述第二波长带包括可见波长带。优选地，所述图像像素阵列还包括微透镜结构，所述微透镜结构具有上表面和下表面；以及颜色滤光片层，所述颜色滤光片层形成于所述光敏材料层与所述微透镜结构的所述下表面之间。优选地，所述发光材料层形成于所述微透镜结构的所述上表面上方。优选地，所述发光材料层形成于所述微透镜结构的所述下表面与所述颜色滤光片层之间。优选地，所述发光材料层形成于所述图像像素阵列中的每个所述图像像素上方。优选地，所述颜色滤光片层包括颜色滤光片元件阵列，其中所述颜色滤光片元件阵列中的第一颜色滤光片元件将第一波长带的光透射到与所述图像像素阵列中的第一图像像素相对应的所述光敏材料层的第一部分，并且其中形成于所述光敏材料层的所述第一部分上方的所述发光材料层的第一部分被配置成发射所述第一波长带中的光。优选地，所述颜色滤光片元件阵列中的第二颜色滤光片元件将所述第一波长带的光透射到与所述图像像素阵列中的第二图像像素相对应的所述光敏材料层的第二部分，并且其中所述发光材料层不形成于所述光敏材料层的所述第二部分上方。优选地，所述颜色滤光片元件阵列中的第二颜色滤光片元件将与所述第一波长带不同的第二波长带的光透射到与所述图像像素阵列中的第二图像像素相对应的所述光敏材料层的第二部分，并且其中形成于所述光敏材料层的所述第二部分上方的所述发光材料层的第二部分被配置成发射所述第二波长带中的光。优选地，所述颜色滤光片元件阵列中的第三颜色滤光片元件将与所述第一波长带和所述第二波长带不同的第三波长带的光透射到与所述图像像素阵列中的第三图像像素相对应的所述光敏材料层的第三部分，并且其中形成于所述光敏材料层的所述第三部分上方的所述发光材料层的第三部分被配置成发射所述第三波长带中的光。优选地，所述颜色滤光片元件阵列中的第四颜色滤光片元件将所述第一波长带的光透射到与所述图像像素阵列中的第四图像像素相对应的所述光敏材料层的第四部分，并且其中所述发光材料层不形成于所述光敏材料层的所述第四部分上方。在本技术的另一实施例中，提供一种使用像素阵列生成图像的方法，该方法包括利用所述像素阵列，从场景接收第一波长范围内的图像光；利用所述像素阵列中的光致发光材料，吸收所述所接收的图像光；利用所述光致发光材料，将与所述第一波长范围不同的第二波长范围内的光发射到所述像素阵列中的光敏区域上；利用所述光敏区域，响应于所述第二波长范围内的所述所发射的光而生成图像信号；以及基于所述图像信号来生成图像。优选地，所述第一波长范围包括紫外波长，并且其中所述第二波长范围包括可见波长。优选地，所述所接收的图像光包括可见光，所述方法还包括利用所述光敏区域，响应于在所述像素阵列处接收的所述可见光而生成附加的图像信号，其中生成所述图像包括基于所述图像信号和所述附加的图像信号而生成所述图像。优选地，所述方法还包括利用所述像素阵列，从所述场景接收所述第二波长范围的光，其中利用所述光敏区域生成所述图像信号包括响应于所述光致发光材料所发射的所述第二波长范围的所述光以及响应于从所述场景接收的所述第二波长范围的所述光而生成所述图像信号；以及利用耦接至所述像素阵列的处理电路，将所述图像信号过滤成第一分量和第二分量，其中所述第一分量表示响应于所述光致发光材料所发射的所述第二波长范围的所述光而生成的所述图像信号的第一部分，而所述第二分量表示响应于从所述场景接收的所述第二波长范围的所述光而生成的所述图像信号的第二部分。在本技术的另一个实施例中提供了一种图像传感器系统，所述图像传感器系统包括：镜头；和图像传感器，所述图像传感器包括光敏材料区域，所述光敏材料区域响应于光而生成电信号；以及发光材料层，所述发光材料层将光发射到所述光敏材料区域上；其中通过所述镜头将光聚焦到所述图像传感器上。优选地，所述光敏材料区域至少部分地基于由所述发光材料层发射到所述光敏材料区域上的所述光来生成所述电信号。附图说明图1为根据本技术的实施例的示例性成像系统的示意图。图2为根据本技术的实施例的用于沿图像传感器中的列线读出来自图像像素的像素数据的示例性像素阵列和相关控制电路的示意图。图3为根据本技术的实施例的图2所示类型的示例性像素阵列一部分的横截面侧视图，所述像素阵列可包括用于检测紫外光的光致发光层。图4为根据本技术的实施例的图2所示类型的示例性像素阵列一部分的俯视图，所述像素阵列可包括用于检测紫外光的光致发光层。图5为根据本技术的实施例的图2所示类型的示例性像素阵列一部分的横截面侧视图，所述像素阵列可包括用于检测紫外光的图案化光致发光层。图6A-图6E为根据本技术的实施例的图2所示类型的示例性像素阵列一部分的俯视图，所述像素阵列可包括用于检测紫外光的图案化光致发光层。图7为根据本技术的实施例的示例性步骤的流程图，这些步骤可通过成像系统执行，以使用光致发光层检测紫外光并响应于紫外光而生成图像信号。图8为根据本技术的实施例的处理器系统的框图，该处理器系统可采用图1-7的实施例。具体实施方式电子设备诸如数字相机、计算机、移动电话和其他电子设备包括图像传感器，该图像传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：图像像素阵列，所述图像像素阵列按行和列排列，其中所述图像像素阵列包括：光敏材料层；以及发光材料层，所述发光材料层将光发射到所述光敏材料层上，其中所述光敏材料层被配置成响应于至少由所述发光材料层所发射的所述光而生成电信号。

【技术特征摘要】
2015.05.29 US 14/725,1211.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：图像像素阵列，所述图像像素阵列按行和列排列，其中所述图像像素阵列包括：光敏材料层；以及发光材料层，所述发光材料层将光发射到所述光敏材料层上，其中所述光敏材料层被配置成响应于至少由所述发光材料层所发射的所述光而生成电信号。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述发光材料层包括光致发光材料，所述光致发光材料响应于从场景接收图像光而发射所述光。3.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于可，所述光致发光材料包括氮化硅。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述发光材料层被配置成从场景吸收图像光并且响应于吸收所述图像光而发射所述光，其中所述图像光包括第一波长带的光，并且其中所述发光材料层所发射的所述光包括与所述第一波长带不同的第二波长带的光。5.根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述第一波长带包括紫外波长带，并且其中所述第二波长带包括可见波长带。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述图像像素阵列还包括：微透镜结构，所述微透镜结构具有上表面和下表面；以及颜色滤光片层，所述颜色滤光片层形成于所述光敏材料层与所述微透镜结构的所述下表面之间。7.根据权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，所述发光材料层形成于所述微透镜结构的所述上表面上方。8.根据权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，所述发光材料层形成于所述微透镜结构的所述下表面与所述颜色滤光片层之间。9.根据权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，所述发光材料层形成于所述图像像素阵列中的每个所述图像像素上方。10.根据权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，所述颜色滤光片层包括颜色滤光片元件阵列，其中所述颜色滤光片元件阵列中的第一颜色滤光片元件将第一波长带的光透射到与所述图像像素阵列中的第一图像像素相对应的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·伯萨克，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国;US