一种装置包括：在具有光接收表面的基底中形成的子衍射极限大小的光接收器的阵列。每个光接收器可以被配置以便：输出标量值的多比特元素，以及基于对至少一个光子的吸收来改变状态。所述装置进一步包括：在所述光接收表面上部署的滤光器结构，该滤光器结构具有过滤器像素的阵列，每个过滤器像素具有相关联的通带频谱特性。从所述子衍射极限大小的光接收器的阵列获得的数据元素包括从多个光接收器输出的多个多比特元素的组合，所述多个光接收器处在具有至少两个不同的通带频谱特性的过滤器像素之下。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的示例性实施例总体上涉及电磁辐射的传感器，并且更具体地，涉及具有表征为有着子衍射极限尺寸(sub-diffraction limit dimension)的光接收器的固态图像传感器阵列，以及涉及与其一起使用的滤色器。
技术介绍
二维的1比特接收器阵列已经被描述为数字薄膜传感器(DFS)，其是深度SDL(子衍射极限)像素(被定义为小于550nm艾里斑直径(Airy disk diameter)的那些像素)的阵列，其中，每个像素在大小上是1微米的一小部分。尽管若干光电子可能有助于将输出信号推到某个门限之上，但是一般认为最终的单个光电子灵敏度是所期望的。一般认为，与常规图像传感器中的模拟像素相比，仅需要检测单个光电子的那种像素具有低得多的对全面容量(full-well capacity)和动态范围的性能要求。这些专门的像素已经被称为“jot(点)”。jot的实现可以是通过使常规的活动像素具有非常高的转换增益(低电容)。一般认为，其它方法包括使用雪崩或碰撞电离效应来实现像素内增益，以及量子点和其它纳米电子器件的可能应用。一般认为堆叠结构也是可能的。在操作中，在曝光期开始处，jot将被重置成逻辑“0”。然后，如果在曝光期间其被光子击中，则jot立即或在读出时被设置成逻辑“1”。由于“模数”转换分辨率的单比特性质，一般认为可以实现高的行读出速率。一般认为，可以按照类似于当前彩色图像传感器的方式来处理色彩。也就是说，可以用滤色器覆盖jot。在这种情况下，红(R)、绿(G)和蓝(B)jot可以被单独对待，并且之后组合数字显影图像以便形成常规的RGB图像。一般认为，R、G和B jot不需要以相同的空间频率出现。用于生成彩色图像的典型技术依赖于Bayer传感器及其变体。其它技术包括对色轮和棱镜的使用。图1示出了具有RGB过滤器元素的组合的典型Bayer型图案。使用比R或B过滤器元素更多的G过滤器元素是模仿人眼对绿色光的更大分辨能力。其它过滤器类型包括例如CYGM过滤器(青色、黄色、绿品红)和RGBE过滤器(红色、绿色、蓝色、翠绿色)。还已知的是使用透明或白色过滤器元素来提供红外线灵敏度。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面中，本专利技术的示例性实施例提供了一种装置，该装置包括：在具有光接收表面的基底中形成的子衍射极限大小的光接收器的阵列。所述装置进一步包括：在所述光接收表面上部署的滤光器结构，所述滤光器结构包括过滤器像素的阵列，每个过滤器像素具有相关联的通带(passband)频谱特性。每个光接收器可被配置以便：输出标量值的(scalar valued)多比特元素，以及基于对至少一个光子的吸收来改变状态。从子衍射极限大小的光接收器的阵列获得的数据元素包括：从多个光接收器输出的多个多比特元素的组合，所述多个光接收器处在具有至少两个不同的通带频谱特性的过滤器像素之下。在本专利技术的另一方面中，本专利技术的示例性实施例提供了一种方法，该方法包括：照亮子衍射极限大小的光接收器的阵列的光接收表面。每个光接收器被配置以便：输出标量值的多比特元素，以及基于对至少一个光子的吸收来改变状态。穿过在所述光接收表面上部署的滤光器结构而发生该照亮步骤，其中，所述滤光器结构包括过滤器像素的阵列，每个过滤器像素具有相关联的通带频谱特性。该方法进一步包括：在曝光期结束处，读出标量值的多比特元素以及形成数据元素，所述数据元素包括从多个光接收器输出的多个多比特元素的组合，所述多个光接收器处在具有至少两个不同的通带频谱特性的过滤器像素之下。附图说明当结合附图阅读时，在下面的具体实施方式中，使得本专利技术的示例性实施例的前述和其它方面更显而易见，在附图中：图1是具有RGB过滤器元素的组合的典型Bayer型图案。图2是图示了接收器、比特元素和数据元素的概念的概念图。图3按照本专利技术的示例性实施例示出了比图1中所示的常规(例如，Bayer)图案具有明显更多滤色器的示例性过滤器图案。图4A和4B在此统称为图4，其分别图示了适合与本专利技术示例性实施例一起使用的光传感器的简化放大顶视图和立体图。图5描绘了用于实现图4的光传感器的接收器的一个适当和非限制类型的电路。图6示出了按照本专利技术示例性实施例的可以被构造成包括图像传感器和滤色器的设备的框图。图7A和7B示出了按照本专利技术示例性实施例构造的具有在光接收表面与所检测到的光之间部署的过滤器阵列的图4的传感器阵列。图8A-8F是绘制了波长相对于强度的曲线图，并且图示了可在图7A和7B中示出的过滤器阵列的各种过滤器像素中使用的各种示例性和非限制类型的滤色器频谱特性。图9示出了不同类型的三个过滤器的例子，每个过滤器覆在多个光接收器之上。图10是描述了按照本专利技术示例性实施例的方法的操作以及计算机程序指令的至少部分执行的逻辑流程图。图11是描述了按照本专利技术示例性实施例的方法的操作以及计算机程序指令的至少部分执行的另一逻辑流程图。具体实施方式参考图2，在下面的描述中，“接收器”被认为是将光转换成电荷载体(例如，电子)的物理传感器元件。“比特元素”被认为是概念上的1比特数据元素，其指示了一个接收器的曝光量。“多比特元素”被认为是概念上的n比特数据元素，其指示了一个接收器的曝光量，其中n＞1。“数据元素”被认为是多个比特元素和/或多比特元素的组合，并且可以由两个到某个任意大数目的成分比特(constituent bit)和/或多比特元素组成。作为非限制性例子，数据元素可以包括一系列比特元素和/或多比特元素，或者比特元素和/或多比特元素的某种其它组合(例如，求和或求平均)。本专利技术的示例性实施例至少部分地涉及成像传感器技术，诸如在彩色相机中使用的光传感器技术。如上所述，一些当前的彩色相机传感器是通过使用二维像素阵列来实现的，所述二维像素阵列通过存储由进入光生成的电荷来测量光级。在像素阵列和进入光之间部署的滤色器阵列使得像素阵列能够检测色彩。通过使用浮动扩散(floating diffusion)和模数转换器(ADC)电路，可以对所存储的电荷进行数字化。然后处理所检测到的(一个或多个)图像，并且所得到的结果是存储的图像或视频。存在很多与常规图像传感器技术相关联的问题。例如，色彩精度可能不是最优的，因为通常仅使用某个相对小数目(例如，三个)不同的滤色器。然而，增加滤色器的数目降低了分辨率。此外，由于在过滤器中存在光损失，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.23 US 12/456,8921.一种装置，其包括：在具有光接收表面的基底中形成的子衍射极限
大小的光接收器的阵列，每个光接收器被配置以便输出标量值的多比特元
素以及基于对至少一个光子的吸收来改变状态；以及在所述光接收表面上
部署的滤光器结构，所述滤光器结构包括过滤器像素的阵列，每个过滤器
像素具有相关联的通带频谱特性，并且其中，从所述子衍射极限大小的光
接收器的阵列获得的数据元素包括从多个光接收器输出的多个所述多比特
元素的组合，所述多个光接收器处在具有至少两个不同的通带频谱特性的
过滤器像素之下。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述通带频谱特性选自包括窄
带通、宽带通、带阻、高通和低通的一组通带频谱特性。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述一组通带频谱特性进一步
包括非常规带。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述的装置，其中，所述过滤器像素
中的至少一些过滤器像素是以下之一：透明像素或中性密度像素。
5.根据权利要求1-4中任何一项所述的装置，其中，单个过滤器像素
覆于单个光接收器之上。
6.根据权利要求1-5中任何一项所述的装置，其中，单个过滤器像素
覆于多个光接收器之上。
7.根据权利要求1-6中任何一项所述的装置，其中，所述过滤器阵列
包括：对处在至少从紫外线向红外线扩展的波长范围中的电磁辐射做出响
应的过滤器像素。
8.根据权利要求1-7中任何一项所述的装置，其中，在所述滤光器结
构的中心附近部署的滤光器像素与在所述滤光器结构的外围处部署的滤光
器像素具有不同的通带频谱特性，以便减少图像渐晕。
9.根据权利要求1-8中任何一项所述的装置，其中，在第一读出时段
期间，从所述子衍射极限大小的光接收器的阵列获得的第一数据元素包括
从第一多个光接收器输出的第一多个所述多比特元素的组合，并且其中，
在第二读出时段期间，从所述子衍射极限大小的光接收器的阵列获得的第
二数据元素包括从第二多个光接收器输出的第二多个所述多比特元素的组
合，其中，所述第二多个光接收器中的至少一个光接收器与所述第一多个
光接收器不同。
10.根据前述权利要求中任何一项所述的装置，其体现为设备内的图
像传感器的一部分...
【专利技术属性】
技术研发人员：T·里萨，S·科斯基宁，O·卡莱沃，J·阿拉卡尔胡，
申请(专利权)人：诺基亚公司，
类型：发明
国别省市：
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