專利名稱：桿狀細胞和視錐細胞響應傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及成像器設備，并且特別涉及像素陣列中的改進的光敏度。
背景技術：
人類把不同波長的光能量感知為顏色，這是由眼睛的視網膜中的兩種類型的光敏接收器檢測到的，即桿狀細胞和視錐細胞。桿狀細胞只檢測光量，其即使在具有更少光子的低光級下也會工作，這也被稱作夜視覺。桿狀細胞由光強度刺激，并且負責感知視覺圖像的大小、形狀和亮度，但是其不感知顏色和細微的細節。存在三種類型的視錐細胞，其中的每一種都能夠檢測所接收的光的不同波長范圍，其需要數百光子來激活。視錐細胞對于低照度級較不敏感，但是其提供顏色信息。在這三種視錐細胞中，每一種都包含不同類型的色素，其吸收紅光、綠光和藍光。
與此相對，數字成像器包括像素單元的陣列，其中的每一個像素單元包括光轉換設備以用于把光轉換成電荷，所述光轉換設備例如是光電二極管門、光電導體或者光電二極管。在CMOS成像器中，讀出電路連接到每一個像素單元，其典型地包括源跟隨器輸出晶體管。所述光轉換設備把光子轉換成電子，所述電子典型地被傳送到與該源跟隨器輸出晶體管的柵極相連的浮動擴散區域。可以包括一個電荷傳送設備(例如晶體管)以便把電荷從該光轉換設備傳送到該浮動擴散區域。此外，這種成像器單元典型地具有用于在電荷傳送之前把該浮動擴散區域重置到預定電荷級。該源跟隨器晶體管的輸出被行選擇晶體管選通，以作為輸出信號。
在彩色成像器中，所述像素單元還具有在傳感器的表面上的彩色濾波器，所述彩色濾波器限制可以被允許進入該光轉換設備的特定光波長。如
圖1所示，在典型的2×2像素單元正方形中最普遍的是使用Bayer模式濾波器，其在第一行是交替的紅色和綠色濾波器，第二行是交替的綠色和藍色濾波器，對于整個陣列重復該正方形。對于綠色的著重是由于人類的視覺響應，其在可見光譜的綠色波長區域(550nm)中達到最大敏感度。因此，當被處理時，綠色數據不僅提供色度信息，而且其峰值響應接近人眼的峰值響應，因此其也被用于輝度信息。
與視錐細胞一樣，經過彩色濾波的像素相對于經過無色濾波的像素單元或桿狀細胞需要更多數量的光子，以便產生可以察覺的信號。這在很大程度上是由于所述彩色濾波器本身，所述彩色濾波器降低了透射率。彩色成像器在光徑中必須具有近紅外(NIR)阻斷濾波器，以便確保NIR能量不被經過彩色濾波的像素所吸收。然而，在低光條件下，不僅所述成像器遭受彩色濾波器透色損失，而且還無法在沒有用來從像素陣列中去除NIR濾波器的附加機構的情況下利用所存在的NIR能量。
單色成像器能夠利用NIR能量。單色成像器中的像素單元既沒有彩色濾波器也沒有NIR阻斷濾波器，因此其對于較低的入射光級更為敏感，包括NIR能量。然而，單色成像器不能夠捕獲圖像的顏色信息。
需要一種能夠在低光條件下提供更好的圖像的彩色成像器。
發明概要本發明的示例性實施例提供一種具有色敏性和低光響應敏感性的成像器，這是通過利用不具有任何彩色濾波器的像素來取代Bayer模式中的至少一個經過彩色濾波的像素。與經過彩色濾波的像素相比，可以對于經過無色濾波的像素提供不同的累積周期。例如，Bayer模式的其中一個或全部兩個經過綠色濾波的像素可以被經過無色濾波的像素所取代。
由于經過無色濾波的像素的光轉換設備(比如光電二極管)很有可能在任何經過彩色濾波的像素之前飽和，因此本發明的示例性實施例給經過無色濾波的通道提供比經過彩色濾波的通道更短的累積周期。
通過結合附圖提供的下列詳細描述，本發明的這些和其他特征將更加顯而易見。
附圖簡述圖1示出了現有技術的像素陣列；
圖2示出了根據本發明的一個實施例的像素陣列；圖3示出了根據本發明的另一個實施例的像素陣列；圖4示出了成像設備的方框圖；圖5是現有技術的4晶體管(4T)像素單元的示意圖；圖6是根據圖2的實施例的4像素單元組的示意圖；圖7是圖6的像素單元的操作的時序圖；圖8示出一個攝影機設備，其合并有根據本發明的一個實施例構造的至少一個成像器設備；以及圖9示出一個處理器系統，其合并有根據本發明的一個實施例構造的至少一個成像器設備。
發明的詳細描述在下面的詳細描述中參照形成說明書的一部分的附圖，其中以說明性的方式示出可以實踐本發明的特定實施例。在描述這些實施例時所給出的細節足以使本領域技術人員能夠實踐本發明。應當理解，可以使用其他實施例，并且在不背離本發明的精神和范圍的情況下可以做出結構、邏輯和電氣上的改變。
術語“襯底”應當被理解成基于半導體的材料，其中包括硅，絕緣體上硅(SOI)或藍寶石上硅(SOS)技術，摻雜或未摻雜的半導體，由基本半導體基礎支持的硅外延層，以及其他半導體結構。此外，當在下面的描述中提到“襯底”時，可以利用前面的工藝步驟在所述基本半導體結構或基礎中或者在其之上形成各區域或結。此外，所述半導體不必是基于硅的，而是可以基于硅-鍺、鍺或者砷化鎵。
術語“像素”指的是包含光電傳感器和晶體管以用于把光輻射轉換成電信號的圖片單元。出于說明的目的，在這里的附圖和描述中說明一個代表性像素，并且典型地可以按照類似的方式在成像器中同時進行所有像素的制造。因此，下面的詳細描述不具有限制性，本發明的范圍由所附權利要求書限定。
現在參考附圖，其中相同的附圖標記表示相同的元件。圖4示出了傳統的4晶體管(4T)像素單元的示意圖。其中的每一個傳統像素包括光電傳感器26，其例如是覆蓋在襯底上的光電門、光電導體或者光電二極管，以用于在該襯底的摻雜區中產生光生電荷。為每一個像素單元提供讀出電路，其包括至少一個源跟隨器晶體管34以及用于把該源跟隨器晶體管34耦合到列輸出線的行選擇晶體管36。該像素單元典型地還具有浮動擴散節點28，其連接到源跟隨器晶體管34的柵極。由該光電傳感器26產生的電荷被發送到浮動擴散區域26。該成像器還可以包括傳送門30和重置晶體管32，該傳送門30用于把電荷從光電傳感器26傳送到浮動擴散節點27，該重置晶體管32用于在電荷傳送之前把該浮動擴散區域節點重置到預定電荷級。
圖5示出了具有像素陣列100的CMOS成像器設備108的方框圖，該像素陣列的每一個像素單元被如上所述地構造。像素陣列100包括排列在預定數量的列和行中的多個像素。陣列100中的每一行的像素由行選擇線同時接通，每一列的像素由相應的列選擇線選擇性地輸出。對于整個陣列100提供多條行和列線。所述行線由行驅動器145響應于行地址解碼器155選擇性地激活。所述列選擇線由列驅動器160響應于列地址解碼器170選擇性地激活。因此，對于每個像素提供行和列地址。
CMOS成像器100由控制電路150操作，該控制電路控制地址解碼器155、170以便選擇適當的行和列線以用于像素讀出，并且該控制電路控制行和列驅動器電路145、160，所述行和列驅動器電路把驅動電壓施加到所選擇的行和列線的驅動晶體管。像素列信號對于一列中的每一行所選擇的像素典型地包括像素重置信號Vrst和像素圖像信號Vsig，所述像素列信號由與列設備160相關的采樣保持電路161讀取。對于每個像素產生差分信號Vrst-Vsig，該差分信號被模擬-數字轉換器175放大及數字化。該模擬-數字轉換器175把模擬像素信號轉換成數字信號，所述數字信號被饋送到圖像處理器180，以便形成數字圖像輸出。
彩色像素陣列常常包括4個像素一組的多組像素，以便捕獲來自可見光譜的光信息，所述4個一組的像素在其上具有不同的彩色濾波器，正如Bayer模式那樣。在圖1中示出了傳統的Bayer模式像素陣列的一部分。在Bayer模式中，每組4個像素包括一個具有紅色濾波器的像素，一個具有藍色濾波器的像素，以及兩個具有綠色濾波器的像素。當被處理時，綠色數據不僅提供色度信息，而且其峰值響應接近人眼的峰值響應，因此其也被用于輝度信息。其他彩色濾波器模式可以包括藍綠色、洋紅色和黃色濾波器，其也將捕獲來自可見光譜的光信息。
根據本發明的一個示例性實施例，Bayer模式陣列當中的至少一個具有彩色濾波器的像素可以被不具有任何彩色濾波器的像素所取代，正如圖2所示出的那樣。在所示出的實施例中，所述兩個經過綠色濾波的像素當中的一個被不具有彩色濾波器的像素所取代。經過紅色濾波的像素AA和經過綠色濾波的像素BB共享第一行，未經濾波的像素CC和經過藍色濾波的像素DD共享第二行，從而紅色濾波的像素AA和未經濾波的像素CC共享第一列，并且經過綠色濾波的像素BB和經過藍色濾波的像素DD共享第二列。
由于所述彩色濾波器降低透射率，因此在所述陣列中的經過彩色濾波的像素比未經濾波的像素飽和得更慢。相應地，比起經過彩色濾波的像素，可以對于經過無色濾波的像素提供更短的累積周期。因此，當提供一個像素來捕獲光強度、大小、形狀和亮度信息而不是顏色時，有可能利用近紅外(NIR)能量。這樣，當利用經過無色濾波的像素來取代其中一個經過彩色濾波的像素時，還可以從該經過無色濾波的像素中去除NIR濾波器，以便捕獲來自不可見光譜的光信息。因此，將有三個捕獲來自可見光譜的光的像素以及一個捕獲來自可見和不可見光譜的光的像素。
在一個示例性實施例中，可以通過定時和控制電路150來協調用于讀出每個像素的累積時間，其尋址適當的行和列線以便在每個像素累積時間結束后進行像素讀出。
在另一個示例性實施例中，圖2中的每組4個像素AA-DD共享一個讀出電路。該讀出電路典型地包括浮動擴散節點、重置門、源跟隨器晶體管以及行選擇晶體管。如圖6中所示，像素AA具有光電傳感器26a和傳送門30a，像素BB具有光電傳感器26b和傳送門30b，像素CC具有光電傳感器26c和傳送門30c，像素DD具有光電傳感器26d和傳送門30d。與現有技術的像素單元不同，像素AA-DD當中的每一個具有其自身的讀出電路。與此相反，全部4個像素例如在行共享、列共享的體系結構中共享浮動擴散節點28’、重置門32’、源跟隨器晶體管34’和行選擇晶體管36’。
一旦由光電傳感器26a-d產生電荷，相應的傳送門30a-d就一次一個地把所述電荷傳送到所述浮動擴散節點，并且其被一次一個地施加到所述讀出電路。圖7示出了根據本發明的像素單元AA-DD的示例性電荷累積和傳送門時序圖。圖7中的信號可以由類似于圖5中的電路150的定時和控制電路來提供。圖7的時序圖從讀出先前聚積在像素AA、BB、CC和DD中的電荷的時間點開始。
在T1處，接通行選擇晶體管36’(RS)。像素AA-DD當中的每一個已經聚積了被單獨采樣以便讀出的電荷。讀出的順序可以是任何想要的順序。出于說明的目的，圖7示出了按照像素CC、AA、DD、BB的順序進行讀出。在時間T2處，向重置晶體管32’(RST)提供脈沖，并且該采樣保持重置電路(SHR)在時間T3處取得重置信號樣本Vrst-CC。隨后，在時間T4處向經過無色濾波的像素CC的傳送門30c(TGU)提供脈沖之后對該像素進行采樣，其后是采樣保持信號電路(SHS)在時間T5處取得輸出信號Vsig-CC的脈沖。在T6處再次向重置晶體管32’(RST)提供脈沖，以便開始對經過紅色濾波的像素AA進行采樣的周期(TGR)。在對經過紅色濾波的像素AA的重置級Vrst-AA和信號級Vsig-AA進行采樣的處理中，類似地對采樣保持重置電路(SHR)和采樣保持信號電路(SHS)提供脈沖。對于DD和BB像素重復該周期，其中每次向不同的傳送門提供脈沖，直到所有像素AA-DD都被采樣，即對重置信號Vrst和輸出信號Vsig進行采樣。在時間T7處，當對另一行進行采樣時，行選擇晶體管36’(RS)被關斷。應當注意的是，在這種體系結構中，實際上讀出兩行像素，其中所述經過紅色濾波的像素和經過綠色濾波的像素在第一行，所述經過無色濾波的像素和經過藍色濾波的像素在第二行。在這兩行被讀取之后，讀取下兩行。此外，在這種體系結構中，一行當中的兩個相鄰像素共享一條列線。
在時間T8處，所有的傳送門和重置晶體管都被接通，以便丟棄任何殘留的光電二極管電荷并且重置該電路，以便為電荷累積做準備。隨后，當所述傳送門關斷時(即TGU、TGR、TGB、TGG走低)，每個像素開始其自身的電荷累積周期。當像素的傳送門再次接通以便把電荷傳送到浮動擴散區域時，所述累積周期結束。由用于所述像素陣列的定時和控制來控制每個像素的累積周期的開始，其可以基于每個彩色濾波器的透射率被硬編碼，或者可以對于不同的照明條件被動態控制。
因此，在圖7中，當傳送門30d(TGB)被閉合時，經過藍色濾波的像素DD在時間T9處首先開始其累積周期。當傳送門30d(TGB)被閉合時，經過藍色濾波的像素DD在時間T9處開始其累積周期。在時間T10處，當傳送門30a(TGR)被閉合時，經過紅色濾波的像素AA開始其累積周期；當傳送門30c(TGU)被閉合時，經過無色濾波的像素CC在時間T11處開始其累積周期；當傳送門30b(TGG)被閉合時，經過綠色濾波的像素BB在時間T12處開始其累積周期。在T12之后，所有的像素AA-DD都在累積。也就是說，它們全部都在收集入射光、把光子轉換成電荷并且把所述電荷存儲在其各自的光電傳感器26a-d中。在時間T13處，行選擇36’(RS)被接通，以便開始像素的讀出周期，所述讀出周期如上面關于時間周期T1到T7所描述的那樣進行。
如圖7所示，像素AA的電荷累積周期是(T10-T15)，像素BB的電荷累積周期是(T12-T17)，像素CC的電荷累積周期是(T11-T14)，像素DD的電荷累積周期是(T9-T16)。在給定像素上的彩色濾波器的透射率的情況下，所述電荷累積周期可以基于像素的敏感度及其捕獲光的能力來設置。在上述實例中，經過藍色濾波的像素往往對光較不敏感，因此需要更長的累積時間來聚積電荷。因此，經過藍色濾波的像素DD可以具有最長的電荷累積周期。類似地，經過無色濾波的像素CC可以具有較短的電荷累積時間，這是由于經過無色濾波的像素飽和得更快。還有可能把所有經過彩色濾波的像素設置到相同的電荷累積周期，同時把經過無色濾波的像素設置到最短的累積時間。應當注意的是，對所述像素進行采樣的順序不限于上面的順序。如上所述的4像素組的操作定時僅僅是用于說明可以如何設置所述累積周期和讀出周期。
為了簡明起見，圖6所示的電路示出一組4個像素。然而，將在圖5的整個像素陣列100中重復該4像素組。通過在整個像素陣列中用經過無色濾波的像素取代經過彩色濾波的像素，在該像素陣列中可以同時獲得色敏性和光敏性的益處。
圖3示出了本發明的另一個實施例，其中兩個經過綠色濾波的像素都被經過無色濾波的像素所取代。因此，該2×2像素組將具有在第一行中的經過紅色濾波的像素和經過無色濾波的像素，以及第二行中的經過無色濾波的像素和經過藍色濾波的像素。由于在所述4像素分組中有兩個像素是經過彩色濾波的像素并且還有兩個是經過無色濾波的像素，因此實際上可以有兩個不同的累積時間一個較短的累積時間對應于經過無色濾波的像素，以及一個更長的累積時間對應于經過彩色濾波的像素。然而，如果需要的話也可以對于每個像素設置單獨的電荷累積時間。
由于在本實施例中沒有經過綠色濾波的像素，因此圖5的圖像處理器將執行一個減法邏輯功能，以便基于從相鄰的經過紅色和藍色濾波的像素收集的電荷來確定來自所述經過無色濾波的像素的哪部分電荷是來自綠色光譜。
應當注意的是，在圖5的整個像素陣列100中將重復本實施例的4像素組(圖3)。
用于顏色響應平衡的現有技術涉及向較弱的輸出信號施加電子增益。然而，當施加電子增益時，噪聲與信號一起被放大，這是所不希望發生的。根據本發明，可以通過改變對應于每個顏色通道的累積時間而不是通過施加電子增益來平衡顏色響應，以便在像素中校正由波長引起的濾波器透射率和硅吸收率的差異。
在本發明的示例性實施例中，可以單獨對各顏色通道進行采樣，其中每個顏色通道具有其自身的電荷累積周期。當像素陣列對于該陣列內的各組像素具有不同的累積時間時，在場景中移動的對象的各顏色的時間位移可能會出現問題。例如，在圖5的圖像處理器180內的后端處理中可以校正這一問題。使用與顏色時間位移相同的后端處理，還可以校正運動模糊(這是由于經過無色濾波的像素相對于其他像素具有非常短的累積時間)，從而提供一個參考幀以便從所述運動的較早時刻進行內插。
已經提到，可以在圖5所示的成像器設備108的像素陣列中重復并使用上述4像素組。圖8示出一個攝影機設備300，其是被修改成包括成像器設備108(圖5)的典型的基于處理器的攝影機設備，其中采用本發明的像素以作為設備300的輸入設備。成像器設備108還可以從攝影機設備300接收控制或其他數據。
攝影機設備300包括通過總線304與不同設備進行通信的中央處理單元(CPU)302。連接到總線304的某些設備提供到系統300中的通信以及來自系統300的通信，出于說明的目的，其中包括輸入/輸出(I/O)設備306和成像器設備108。連接到總線304的其他設備提供存儲器，出于說明的目的，其中包括隨機存取存儲器系統(RAM)310以及諸如閃存或硬盤驅動器存儲器312的外圍存儲器設備。
攝影機設備300還可以被包括在基于處理器的攝影機系統400中，如圖9所示。可以采用所述攝影機設備300的基于處理器的攝影機系統400的例子包括(而不限于)計算機系統、攝影機系統、掃描儀、機械視覺系統、車輛導航系統、視頻電話、監控系統、自動聚焦系統、星象跟蹤儀系統、運動檢測系統、圖像穩定系統以及其他系統。
系統400包括通過總線404與不同設備進行通信的中央處理單元(CPU)402。連接到總線404的某些設備提供到系統400中的通信以及來自系統400的通信，出于說明的目的，其中包括輸入/輸出(I/O)設備406和攝影機設備300。連接到總線404的其他設備提供存儲器，出于說明的目的，其中包括隨機存取存儲器系統(RAM)410、閃存或硬盤驅動器412、以及諸如軟盤驅動器414和光盤(CD)驅動器416的一個或多個外圍存儲器設備。攝影機設備300可以與處理器組合在單個集成電路中，所述處理器例如是CPU、數字信號處理器或者微處理器。
在另一個實施例(未示出)中，可能希望在SOC成像器設備上提供本發明的像素陣列，從而可以在該成像器上執行所述處理。
上面的描述和附圖僅用于說明實現了本發明的特征和優點的示例性實施例。在不背離本發明的精神和范圍的情況下，可以對特定的處理條件和結構做出修改和替換。因此，本發明不由上面的描述和附圖限制，而僅由所附權利要求書的范圍所限制。
權利要求
1.一種像素陣列，包括多個像素，其中的每一個像素包括用于在累積周期期間產生光生電荷的光電傳感器，其中所述多個像素當中的第一組被彩色濾波，并且所述多個像素當中的第二組被無色濾波。
2.權利要求1的像素陣列，其中，所述第二組的各像素比所述第一組的各像素具有更短的電荷累積周期。
3.權利要求1的像素陣列，其中，所述經過無色濾波的像素對于紅外波長也沒有被濾波。
4.權利要求1的像素陣列，其中，所述經過無色濾波的像素對于紅外波長被濾波。
5.權利要求1的像素陣列，其中，所述多個像素被分組，其中的每一組具有多于一個像素，并且至少其中一個像素被無色濾波。
6.權利要求5的像素陣列，其中，每一組包括紅色、藍色、綠色和無色濾波器各一個。
7.權利要求5的像素陣列，其中，每一組像素還包括各具有相應的相關的紅色、綠色和藍色濾波器的一個像素。
8.權利要求5的像素陣列，其中，每一組包括一個經過紅色濾波的像素、一個經過藍色濾波的像素和兩個經過無色濾波的像素。
9.權利要求5的像素陣列，其中，每組4個像素單元包括具有藍綠色、洋紅色和黃色濾波器的像素單元各一個。
10.權利要求5的像素陣列，其中，每組4個像素單元共享一個讀出電路。
11.權利要求1的像素陣列，其中，所述第一組的各像素具有不同于所述第二組的各像素的累積。
12.權利要求7的像素陣列，其中，所述經過無色濾波的像素具有最短的累積周期，所述經過紅色濾波的像素具有長于所述經過無色濾波的像素的累積周期，所述經過綠色濾波的像素具有長于所述經過紅色濾波的像素的累積周期，并且所述經過藍色濾波的像素具有所述4像素組當中最長的累積周期。
13.權利要求8的像素陣列，其中，所述經過紅色和藍色濾波的像素具有第一累積周期，并且所述兩個經過無色濾波的像素具有第二累積周期，其中所述第一累積周期長于所述第二累積周期。
14.權利要求5的像素陣列，其中，所述4像素組在兩行當中的每一行上包括兩個像素。
15.一種包括多個像素單元的像素陣列，包括用于在多個累積周期期間產生光生電荷的光電傳感器，其中所述多個像素當中的第一組被紅色濾波，所述多個像素當中的第二組被藍色濾波，并且所述多個像素當中的第三組被無色濾波。
16.權利要求15的像素陣列，其中，所述第一組具有第一累積周期，所述第二組具有第二累積周期，并且所述第三組具有第三累積周期。
17.權利要求16的像素陣列，其中，所述第一和第二累積周期具有相同的持續時間，該持續時間不同于所述第三累積周期。
18.權利要求17的像素陣列，其中，所述第一和第二累積周期長于所述第三累積周期。
19.權利要求16的像素陣列，其中，所述第一、第二和第三累積周期具有不同的持續時間。
20.權利要求15的像素陣列，其中，所述經過無色濾波的像素對于紅外波長也沒有被濾波。
21.權利要求15的像素陣列，其中，所述多個像素被分組，其中的每一組具有一個經過紅色濾波的像素、一個經過藍色濾波的像素以及一個經過無色濾波的像素。
22.權利要求19的像素陣列，還包括經過綠色濾波的第四組像素，其具有第四累積周期，該第四累積周期具有不同于所述第一、第二和第三累積周期的持續時間。
23.權利要求22的像素陣列，其中，所述第三累積周期具有最短的持續時間。
24.權利要求21的像素陣列，其中，每一組共享公共讀出電路。
25.權利要求23的像素陣列，其中，像素被分組成4像素集合，其中的每個集合具有4個像素，其中包括所述第一、第二、第三和第四組像素當中的各一個，每個集合共享公共讀出電路。
26.一種成像設備，包括包括多個像素的像素陣列，其中的每個像素包括用于在累積周期期間產生光生電荷的光電傳感器，其中所述多個像素當中的第一組具有第一累積周期，并且所述多個像素當中的第二組具有第二累積周期；定時和控制單元，其用于控制所述像素的所述累積周期；以及圖像處理器，其用于處理由所述讀出電路讀出的信號。
27.權利要求26的成像設備，其中，所述第一累積周期短于所述第二累積周期。
28.權利要求27的成像設備，其中，所述多個像素當中的所述第一組被無色濾波，并且所述多個像素當中的所述第二組被彩色濾波。
29.權利要求28的成像設備，還包括所述多個經過彩色濾波的像素當中的至少第三組，其具有第三累積周期。
30.權利要求29的成像設備，其中，所述第三組像素具有不同于所述第二組像素的彩色濾波器。
31.權利要求27的成像設備，其中，所述圖像處理器校正由于所述不同的累積周期而造成的時間位移。
32.權利要求27的成像設備，其中，所述圖像處理器通過基于來自具有較短的累積周期的所述第一組像素的數據對顏色數據進行內插來校正運動模糊。
33.一種操作像素陣列的方法，包括在第一累積周期期間利用第一多個光電傳感器來產生電荷；在第二累積周期期間利用第二多個光電傳感器來產生電荷；在所述第一累積周期結束時把電荷從所述第一多個光電傳感器傳送到讀出電路；在所述第二累積周期結束時把電荷從所述第二多個光電傳感器傳送到讀出電路，其中所述第一和第二累積周期部分地重疊。
34.權利要求33的方法，其中，所述第一累積周期在所述第二累積周期之前開始。
35.權利要求33的方法，其中，所述第一累積周期的結束時間不同于所述第二累積周期。
36.權利要求35的方法，還包括在第三累積周期期間利用第三多個光電傳感器來產生電荷；在第四累積周期期間利用第四多個光電傳感器來產生電荷；在所述第三累積周期結束時把電荷從所述第三多個光電傳感器傳送到讀出電路；以及在所述第四累積周期結束時把電荷從所述第四多個光電傳感器傳送到讀出電路。
37.權利要求36的方法，其中，所述第一、第二、第三和第四累積周期部分地重疊。
38.權利要求37的方法，其中，所述第一、第二、第三和第四累積周期的結束時間不同。
39.權利要求33的方法，其中，所述多個像素當中的一個在其上不具有彩色濾波器或近紅外濾波器。
40.權利要求39的方法，其中，所述未經濾波的光電傳感器在所述最短的累積周期期間被累積。
41.一種操作成像設備的方法，包括在第一累積周期期間利用像素陣列中的第一多個光電傳感器來產生電荷；在所述第一累積周期結束時把電荷從所述第一多個光電傳感器傳送到讀出電路；在第二累積周期期間利用像素陣列中的第二多個光電傳感器來產生電荷；在所述第二累積周期結束時把電荷從所述第二多個光電傳感器傳送到讀出電路；控制所述像素陣列的所述累積周期，從而使得所述累積周期的結束時間不同；以及處理由所述讀出電路讀出的信號。
42.權利要求41的方法，其中，所述累積周期部分地重疊。
43.權利要求41的方法，其中，所述第一累積周期長于所述第二累積周期。
44.權利要求41的方法，其中，利用所述第二多個光電傳感器產生電荷的所述步驟包括從經過無色濾波的入射光產生電荷。
45.權利要求44的方法，其中，利用所述第一多個光電傳感器產生電荷的所述步驟包括從經過彩色濾波的入射光產生電荷。
46.權利要求45的方法，其中，所述處理信號的步驟包括通過從來自所述第二累積周期的信號中減去來自所述第一累積周期的信號而對顏色信息進行內插。
47.權利要求45的方法，其中，所述處理信號的步驟校正由于所述不同的累積周期而造成的時間位移。
48.權利要求45的方法，其中，所述處理信號的步驟校正運動模糊。
全文摘要
本發明提供一種在任何照明條件下都具有色敏性的成像器，這是通過以下措施實現的利用經過無色濾波的像素來取代Bayer模式陣列中的至少一個經過綠色濾波的像素，以及對于每一個顏色通道提供不同的累積周期。當利用經過無色濾波的像素來取代經過彩色濾波的像素時，可以通過向經過彩色濾波的像素提供比經過無色濾波的像素更長的累積周期來利用色敏性和光敏性的益處。可以通過在后端處理中利用來自相鄰像素的無色濾波器信息和彩色濾波器信息執行減法邏輯來對顏色信息進行內插。可以適配對應于每個顏色通道的累積時間，以便最小化每一個數據幀內的濾波器透射率差異和傳感器吸收率差異。可以在后端處理中校正移動對象的各顏色的時間位移，所述時間位移是由于各顏色具有不同的累積周期而產生的。后端處理還可以校正運動模糊。
文檔編號H04N5/353GK101023680SQ200580031790
公開日2007年8月22日 申請日期2005年7月19日 優先權日2004年7月21日
發明者P·K·加拉赫爾 申請人:微米技術有限公司