图像传感器制造技术

一种图像传感器，包括一微透镜阵列，一光接收单元以及一信号处理电路板，该微透镜阵列由多个微透镜在二维空间内排列而成，该光接收单元由多个像素元件在二维空间内排列而成，其特征在于：该图像传感器进一步包括一衍射光栅阵列，该衍射光栅阵列包括多个衍射光栅，该衍射光栅阵列、该微透镜阵列、该光接收单元及该信号处理电路板自上而下依次排布设置，衍射光栅垂直位于其相对应的像素元件上方，光线穿过衍射光栅阵列后垂直入射至微透镜阵列，之后入射至光接收单元上，光接收单元将接收到的光信号转换成电信号，信号处理电路板将电信号进行处理，形成图像输出信号。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是关于一种图像传感器，尤其是关于一种用于移动电话或PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)等便携式电子装置内的数码相机模组的图像传感器。
技术介绍
近来，随着CPU(Central Processing Unit，中央处理器)性能的显著提高、图像处理技术的迅速发展，移动电话、PDA或计算机等电子装置均已具有很高的数字图像处理能力，并且各装置之间的图像数据传输也经常进行，作为图像拾取装置的图像传感器也随之得到迅速发展。随着移动电话、PDA等电子装置日渐大众化，人们对图像拾取功能的应用越来越多，对拾取图像的质量的要求也越来越高。请参阅图1，现有图像传感器主要包括保护盖10、微透镜阵列30、彩色滤光片阵列50、光接收单元70及信号处理电路板90。其中，保护盖10位于图像传感器的前端，一般采用平板玻璃或透明树脂制成，用以保护图像传感器内部各元件不受外力或污染物的影响。微透镜阵列30是由多个微透镜在二维空间内排列成的阵列，其可增强入射至光接收单元70的光线的光强。彩色滤光片阵列50可滤除部分入射光，其通常包括红、绿及蓝滤光片或青、紫及黄滤光片，该滤光片阵列分别对应光接收单元70的像素排列，以获得色彩信息，彩色图像可通过将来自像素的所有输出信号进行组合而获得。光接收单元70是由在二维空间内排布的多个像素元件组成，每一像素为一光电转换元件，其将接收到的光信号转换成电信号。信号处理电路板90用以驱动像素，并对像素产生的电信号进行处理，形成图像输出信号。拾取图像时，光线穿过保护盖10，经微透镜阵列30汇聚后，穿过彩色滤光片阵列50，入射至光接收单元70，光接收单元70将接收到的光信号转换成电信号，经信号处理电路板90处理后获得图像输出信号。由于移动电话或PDA等便携式电子装置内的数码相机模组的尺寸很小，薄型化是其发展趋势，因而其像距也很短，而使像方主光线的角度变大，使得部分入射角度较大的光线经微透镜阵列30汇聚后，射至光接收单元70的无效区上，使光接收单元70的边缘区域的照度降低，使得数码相机模组拾取的图像质量降低。因此，迫切需要提供一种结构简单、图像拾取质量较高的图像传感器。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种结构简单、图像拾取质量较高的图像传感器。为了实现上述目的，本技术提供一种图像传感器，包括衍射光栅阵列、微透镜阵列、光接收单元及信号处理电路板，光线穿过衍射光栅阵列后垂直入射至光接收单元上，光接收单元将接收到的光信号转换成电信号，信号处理电路板将电信号进行处理，形成图像输出信号。与现有的图像传感器相比，本技术图像传感器通过衍射光栅阵列改变入射光线的光路方向，使其入射角度较大的光线也能进入光接收单元的有效区内，使光接收单元的边缘接收到的光信号的光强增大，从而可提高其成像质量。另外，本技术图像传感器仅增加衍射光栅阵列，结构较简单。附图说明图1是现有图像传感器的光路示意图。图2是本技术图像传感器的结构示意图。图3是本技术图像传感器的光路示意图。图4是本技术图像传感器的衍射光栅阵列的光线向量图。具体实施方式请参照图2所示，本技术图像传感器100主要包括保护盖110、红外线滤色膜120、衍射光栅阵列130、微透镜阵列140、彩色滤光片阵列150、光接收单元170及信号处理电路板190。保护盖110位于图像传感器100的上端，一般采用平板玻璃或透明树脂制成，用以保护固持于图像传感器100内部各元件不受外力或污染物的影响。该保护盖110上层镀有红外线滤色膜120，该红外线滤色膜120为多层薄膜结构，以滤除红外线。该保护盖110下层设有衍射光栅阵列130。该衍射光栅阵列130为多个具同心圆样式的环形光栅。衍射光栅阵列130可改变入射光线的光路方向。该衍射光栅阵列130可根据入射至该光栅的光线最大入射角设定，使位于该最大偏向角范围内的光线经衍射光栅阵列130改变光路后，可垂直入射至微透镜阵列140，使得入射角度较大的光线也能进入光接收单元170的有效区内。该衍射光栅阵列130的每一环形光栅均对应于垂直位于其下方的光接收单元170的像素，因此具有不同的衍射特性及光学参量。该衍射光栅阵列130可根据耦合理论设计，以衍射光线的向量图为设计基础。请结合参阅图3及图4，入射光向量为Kin，经衍射光栅阵列130后光线向量为Kout，则根据耦合理论有Kout＝Kin+K。该K为衍射光栅的向量，可作为该衍射光栅阵列130的设计参数。微透镜阵列140是由多个微透镜在二维空间内排列成的阵列，其可增强入射至光接收单元170的光线的光强。彩色滤光片阵列150可滤除部分入射光，其通常为红、绿及蓝原色滤光片或青、紫及黄补色滤光片。该滤光片阵列150分别对应光接收单元170的像素排列，使其获得色彩信息，彩色图像可通过将来自像素的所有输出信号进行组合而获得。光接收单元170是由在二维空间内排布的多个像素部件组成，每一像素是一光电转换元件，其将接收到的光信号转换成电信号。通常的CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器的每一像素包括一进行光电转换的光电二极管及一进行电信号放大与切换的CMOS晶体管。信号处理电路板190包括用以驱动像素以获得信号电荷的驱动电路、用以转换信号电荷为数字信号的A/D(Analog/Digital，模拟/数字)转换器及利用数字信号形成图像输出信号的数字信号处理单元。组装相机时，将本技术图像传感器100置于镜头(图未示)后方，使衍射光栅阵列130位于镜头成像的焦平面位置。拾取图像时，光线经红外线滤色膜120滤除红外线后，穿过保护盖110，成像于衍射光栅阵列130所在的平面。后经衍射光栅阵列130改变光路后，垂直入射至微透镜阵列140。然后光线穿过彩色滤光片阵列150，入射至光接收单元170，光接收单元170将接收到的光信号转换成电信号，经信号处理电路板190处理后获得图像输出信号。可以理解，本技术图像传感器100的彩色滤光片阵列150不仅局限于排布于微透镜阵列140的下方，也可排布于其上方。若图像传感器并非用于彩色成像，彩色滤光片阵列150可省略。权利要求1.一种图像传感器，包括一微透镜阵列，一光接收单元以及一信号处理电路板，该微透镜阵列由多个微透镜在二维空间内排列而成，该光接收单元由多个像素元件在二维空间内排列而成，其特征在于该图像传感器进一步包括一衍射光栅阵列，该衍射光栅阵列包括多个衍射光栅，该衍射光栅阵列、该微透镜阵列、该光接收单元及该信号处理电路板自上而下依次排布设置，衍射光栅垂直位于其相对应的像素元件上方，光线穿过衍射光栅阵列后垂直入射至微透镜阵列，之后入射至光接收单元上，光接收单元将接收到的光信号转换成电信号，信号处理电路板将电信号进行处理，形成图像输出信号。2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于该图像传感器进一步包括一保护盖，其位于图像传感器的上端。3.如权利要求2所述的图像传感器，其特征在于该保护盖采用平板玻璃或透明树脂制成，其上层镀有红外线滤色膜。4.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于该衍射光栅阵列为多个具同心圆样式的环形光栅，该环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张仁淙，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：