一种高灵敏度的图像传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种高灵敏度的图像传感器，包括第一区域、第二区域和第三区域；所述第一区域内设有呈阵列分布的彩色滤光元件和白色滤光单元，第一区域内彩色滤光元件所包括的滤光单元的个数和第一区域内白色滤光单元的个数之比大于或者等于3：1；所述第二区域和第三区域内分别设有彩色滤光元件和白色滤光单元，第二区域内彩色滤光元件所包括的滤光单元的个数和第二区域内白色滤光单元的个数之比小于或者等于1：3；第三区域内白色滤光单元的个数和第三区域内彩色滤光元件所包括的滤光单元的个数之比大于85：15；本发明专利技术既能提高图像传感器在弱光下的灵敏度，又能保证图像传感器获取得到的图像具有较好的色彩。获取得到的图像具有较好的色彩。获取得到的图像具有较好的色彩。

A high sensitivity image sensor

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏度的图像传感器
[0001]本案是以申请号为201910230735.6，申请日为2019年3月26日，名称为《一种图像传感器》的专利申请为母案的分案申请。


[0002]本专利技术涉及传感器领域，尤其涉及一种高灵敏度的图像传感器。

技术介绍

[0003]随着机器视觉等领域的高速发展，对图像传感器性能的要求越来越高，导致当前的基于计算机的视觉系统在实际的应用中受到很大的局限，其所实现的功能也远不及人眼的性能，工业自动化、先进制造系统、智能机器人、航天军工等领域都迫切需要更高性能的图像传感器。
[0004]而目前最常用的传感器主要分为黑白图像传感器和彩色图像传感器，其中，黑白图像传感器只能分辨黑白，而不能分辨颜色信息，在实际的应用中具有很大的限制性。而最常用的彩色图像传感器是一个被称为Bayer阵列的传感器，以RGGB方式进行排列，如图1所示。具体来讲，它由1：2：1比例的四个像素点构成，设有一个红色(R)滤光单元、两个绿色(G)滤光单元和一个蓝色(B)滤光单元，因人眼视觉对绿色更加敏感，所以在该传感器中绿色(G)滤光单元是红色和蓝色的两倍。在白天，利用Bayer阵列传感器可以获取彩色图像；但是在夜晚或者弱光条件下，由于红色、绿色和蓝色可获取的信号会减少，传感器的灵敏度响应会降低，当降低到小于传感器的灵敏度阈值时就无法获取彩色图像。
[0005]为了提高彩色传感器的灵敏度，出现了另外一种滤光单元以RGWB排列的彩色传感器，即将四个像素滤光单元中的一个绿色(G)滤光单元替换为白色(W)滤光单元，让所有的可见光都能通过，其排列方式见图2。RGWB排列的彩色传感器由于有白色(W)滤光单元的存在，增强了其对弱光的灵敏度。但是，由于缺少一个绿色(G)滤光单元，会导致所拍摄物体的色彩表现度(尤其是绿色)不如传统的排列方式为RGGB的Bayer矩阵传感器。因此，在获取高信号强度和好的色彩表现度之间存在着矛盾。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是：本专利技术提供了一种高灵敏度的图像传感器，既能提高图像传感器在弱光下的灵敏度，又能保证图像传感器获取得到的图像具有较好的色彩。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高灵敏度的图像传感器，包括正方形的第一区域、回字形的第二区域和回字形的第三区域；所述第一区域的外边沿与所述第二区域的内边沿连接，所述第二区域的外边沿与所述第三区域的内边沿连接；
[0008]所述第一区域内设有呈阵列分布的彩色滤光元件和白色滤光单元，第一区域内彩色滤光元件所包括的滤光单元的个数和第一区域内白色滤光单元的个数之比大于或者等于3：1；
[0009]所述第二区域和第三区域内分别设有彩色滤光元件和白色滤光单元，第二区域内彩色滤光元件所包括的滤光单元的个数和第二区域内白色滤光单元的个数之比小于或者等于1：3；第三区域内白色滤光单元的个数和第三区域内彩色滤光元件所包括的滤光单元的个数之比大于85：15；
[0010]其中，所述彩色滤光元件包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元。
[0011]本专利技术的有益效果为：
[0012]本专利技术提供的一种高灵敏度的图像传感器，其彩色滤光元件中包含有红色滤光单元、绿色滤光单元、蓝色滤光单元和白色滤光单元，并且在图像传感器的中心区域(第一区域)其彩色滤光单元分布较多，白色滤光单元分布相对较小，两者的比例大于3：1，接近人眼中央凹处的中间区域对(强光和色彩)与(弱光和黑白)的感知比例，以及在中心区域外的第二区域和第三区域分别设置使得白色滤光单元的个数多于彩色滤光单元的个数，且第二区域中彩色滤光元件所包括的滤光单元的个数和第二区域内白色滤光单元的个数之比小于或者等于1：3，第三区域内白色滤光单元的个数和第三区域内彩色滤光元件所包括的滤光单元的个数之比大于85：15，与人眼中央凹处的中间区域外的区域及中央凹处的边缘区域对(强光和色彩)与(弱光和黑白)的感知比例接近，因此本专利技术能够有效实现不管在光线强度较大还是光线强度较小的情况下，均可得到接近于人眼看到的高分辨率、高灵敏度的彩色图像。
附图说明
[0013]图1为
技术介绍
中的RGGB彩色滤光元件的排列方式示意图；
[0014]图2为
技术介绍
中的RGWB彩色滤光元件的排列方式示意图；
[0015]图3为人眼视觉系统中视锥细胞和视杆细胞分布示意图；
[0016]图4为人眼视觉中视锥细胞和视杆细胞对不同波长相对敏感性的波形图；
[0017]图5为本专利技术实施例二的图像传感器中彩色滤光元件和白色滤光单元的排列方式示意图；
[0018]图6为本专利技术实施例三的图像传感器中彩色滤光元件和白色滤光单元的排列方式示意图；
[0019]图7为本专利技术实施例四的图像传感器中彩色滤光元件和白色滤光单元的排列方式示意图；
[0020]图8为本专利技术图像传感器四周外边缘红色滤光单元、绿色滤光单元、蓝色滤光单元和白色滤光单元的分布示意图。
具体实施方式
[0021]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
[0022]本专利技术最关键的构思为：第一区域内设有呈阵列分布的彩色滤光元件和白色滤光单元，且两者的个数之比大于或者等于3：1；所述第二区域和第三区域内分别设有彩色滤光元件和白色滤光单元，第二区域内彩色滤光元件所包括的滤光单元的个数和第二区域内白色滤光单元的个数之比小于或者等于1：3；第三区域内白色滤光单元的个数和第三区域内
彩色滤光元件所包括的滤光单元的个数之比大于85：15。
[0023]请参照图1
‑
图7，本专利技术提供了一种高灵敏度的图像传感器，包括正方形的第一区域、回字形的第二区域和回字形的第三区域；所述第一区域的外边沿与所述第二区域的内边沿连接，所述第二区域的外边沿与所述第三区域的内边沿连接；
[0024]所述第一区域内设有呈阵列分布的彩色滤光元件和白色滤光单元，第一区域内彩色滤光元件所包括的滤光单元的个数和第一区域内白色滤光单元的个数之比大于或者等于3：1；
[0025]所述第二区域和第三区域内分别设有彩色滤光元件和白色滤光单元，第二区域内彩色滤光元件所包括的滤光单元的个数和第二区域内白色滤光单元的个数之比小于或者等于1：3；第三区域内白色滤光单元的个数和第三区域内彩色滤光元件所包括的滤光单元的个数之比大于85：15；
[0026]其中，所述彩色滤光元件包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元。
[0027]在经过长时间进化的人眼视觉系统，凭借特殊的人眼感光结构分布，不仅可以很好地解决背景中存在的问题，同时针对不同领域开发出更高性能的图像传感器也具有重要的意义，如智能机器人视觉系统的研制等。在一个典型的人眼结构中，存在着两种感光细胞：视锥细胞和视杆细胞。其中，视锥细胞负责感知强光和色彩，约有600万个，主要分布于人眼结构的中央凹处；视杆细胞负责感应弱光和黑白，数量高达12000万个，主本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏度的图像传感器，其特征在于，包括正方形的第一区域、回字形的第二区域和回字形的第三区域；所述第一区域的外边沿与所述第二区域的内边沿连接，所述第二区域的外边沿与所述第三区域的内边沿连接；所述第一区域内设有呈阵列分布的彩色滤光元件和白色滤光单元，第一区域内彩色滤光元件所包括的滤光单元的个数和第一区域内白色滤光单元的个数之比大于或者等于3：1；所述第一区域内彩色滤光单元与白色滤光单元的比例接近人眼中央凹处的中间区域对强光和色彩与对弱光和黑白的感知比例；所述第二区域和第三区域内分别设有彩色滤光元件和白色滤光单元，第二区域内彩色滤光元件所包括的滤光单元的个数和第二区域内白色滤光单元的个数之比小于或者等于1：3，第三区域内白色滤光单元的个数和第三区域内彩色滤光元件所包括的滤光单元的个数之比大于85：15，与人眼中央凹处的中间区域外的区域及中央凹处的边缘区域对强光和色彩与对弱光和黑白的感知比例接近；其中，所述彩色滤光元件包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元。2.根据权利要求1所述的一种高灵敏度的图像传感器，其特征在于，所述第一区域包括多个第一滤光块，每一个第一滤光块均包括一个红色滤光单元、一个绿色滤光单元、一个蓝色滤光单元和一个白色滤光单元；每一个第一滤光块的四个滤光单元均呈两行两列的方阵分布。3.根据权利要求1所述的一种高灵敏度的图像传感器，其特征在于，所述第二区域包括多个第二滤光块，每一个第二滤光块均由四个第一子滤光块组成，第一个第一子滤光块包括一个红色滤光单元和三个白色滤光单元，第二个第一子滤光块包括一个绿色滤光单元和三个白色滤光单元，第三个第一子滤光块包括一个绿色滤光单元和三个白色滤光单元，第四个第一子滤光块包括一个蓝色滤光单元和三个白色滤光单元；每一个第一子滤光块的四个滤光单元均呈两行两列的方阵分布。4.根据权利要求1所述的一种高灵敏度的图像传感器，其特征在于，所述第三区域包括多个第三滤光块，每一个第三滤光块均包括一个红色滤光单元、两个绿色滤光单元、一个蓝色滤光单元和六十个白色滤光单元；每一个第三滤光块的六十四个滤光单元均呈八行八列的方阵分布。5.根据权利要求1所述的一种高灵敏度的图像传感器，其特征在于，所述第一区域、第二区域以及第三区域连接形成一正方形区域；所述第一区域的边长为正方形区域边长的1/3；所述第二区域的外边沿至所述第二区域的内边沿的距离为正方形区域边长的1/6；所述第三区域的外边沿至所述第三区域的内边沿的距离为正方形区域边长的1/6。6.根据权利要求1所述的一种高灵敏度的图像传感器，其特征在于，所述第三区域包括多个第四滤光块，每一个第四滤光块均由四个第二子滤光块组成，第一个第二子滤光块包括一个红色滤光单元和八个白色滤光单元，第二个第二子滤光块包括一个绿色滤光单元和八个白色滤光单元，第三个第二子滤光块包括一个绿色滤光单元和八个白色滤光单元，第四个第二子滤光块包括一个蓝色滤光单元和八个白色滤光单元；每...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兵，赵泽宇，邹兴文，
申请(专利权)人：福州鑫图光电有限公司，
类型：发明
国别省市：