用于圖像傳感裝置的色彩濾波陣列及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種用于圖像傳感裝置的色彩濾波陣列及其制造方法，尤其設及一種 能夠擴大圖像傳感裝置動態范圍的色彩濾波陣列及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 隨著科技發展，各種圖像傳感裝置已被大量應用于數字電子商品中，例如掃描器、 數字相機、移動電話、個人數字助理等，而目前較為廣泛使用的圖像傳感裝置包括互補式金 屬氧化物半導體（Complementary Metal Oxide Semiconductors, CMO巧及電荷禪合裝置 煙large Coupled Device, CCD)。上述圖像傳感裝置都為娃半導體裝置，可用來捕捉光能， 然后將光能轉換成電能，經傳輸后再次轉換為可量測的電壓，而得到數字數據。
[0003] 請參考圖1，圖1為現有圖像傳感裝置接收的光通量與圖像傳感裝置產生的電壓 的特征曲線圖，其中電壓對應于圖像傳感裝置揃取的圖像訊息。如圖1所示，圖像傳感裝置 接收的光通量必須超過一最小光通量LFmin,圖像傳感裝置才可據W轉換出可量測的電壓。 也就是說，在一次圖像揃取中，圖像傳感裝置接收的光通量必須超過最小光通量LFmin,圖 像傳感裝置才可取得有效的圖像資訊。因此，若最小光通量LFmin越小，圖像傳感裝置能夠 取得亮度越低的圖像資訊。
[0004] 另一方面，當圖像傳感裝置接收的光通量超過一最大光通量LFmax后，圖像傳感 裝置都產生一最大電壓Vmax。換言之，若圖像傳感裝置在接收兩不同亮度的圖像資訊時，對 應光通量都超過最大光通量LFmax,則圖像傳感裝置都會輸出最大電壓Vmax,而導致無法 分辨圖像資訊的亮度差別。因此，最大光通量LFmax越大，圖像傳感裝置才越能分辨亮度較 高的圖像資訊。因此，現有技術已提供一指標動態范圍值ynamic Range, DR)，用來評鑒圖 像傳感裝置的亮度分辨情形，即圖像傳感裝置能夠辨別所接收的光通量范圍的大小，其定 義為：
[0006] 一般而言，圖像傳感裝置的動態范圍越大，所揃取的圖像資訊可更真實呈現圖像 中的明暗差別。因此，如何擴大圖像傳感裝置的動態范圍便成為業界亟欲探討的議題。
【發明內容】
[0007] 為了解決上述的問題，本發明提供一種能夠擴大圖像傳感裝置動態范圍的色彩濾 波陣列及其制造方法。
[0008] 本發明公開一種色彩濾波陣列，用于一圖像傳感裝置，所述色彩濾波陣列包括多 個像素，用來產生一圖像的多個像素數據；其中，每一像素被劃分為多個對應于相同像素顏 色的子像素；其中，每一像素累加每一像素的所述多個子像素中至少一者的像素值作為每 一像素輸出的像素數據。
[0009] 本發明還公開一種產生一色彩濾波陣列的方法，所述色彩濾波陣列用來產生一 圖像的多筆像素數據，所述方法包括重復排列一重復樣式，W形成包括多個像素的一色彩 濾波陣列；W及將所述多個像素中每一像素劃分為對應于相同像素顏色的多個子像素；其 中，每一像素累加每一像素所述多個子像素中至少一者的像素值，作為每一像素輸出的像 素數據。
【附圖說明】
[0010] 圖1為現有圖像傳感裝置接收的光通量與圖像傳感裝置產生的一電壓的特征曲 線圖。
[0011] 圖2為本發明實施例一圖像傳感裝置的示意圖。
[0012] 圖3為圖2所示圖像傳感裝置的色彩濾波陣列中一重復樣式的示意圖。
[0013] 圖4為圖2所示圖像傳感裝置的色彩濾波陣列中另一重復樣式的示意圖。
[0014] 圖5A、5B為圖2所示圖像傳感裝置的色彩濾波陣列中一像素的示意圖。
[0015] 圖6為本發明實施例一流程的流程圖。
[0016] 其中，附圖標記說明如下：
[0017] 20 圖像傳感裝置
[0018] 200 圖像傳感模塊
[0019] 202 運算模塊
[0020] 204 時序控制單元
[0021] 206 列選擇單元
[0022] 208 行取樣單元
[0023] 210 色彩濾波陣列
[0024] 60 流程 陽0巧]600~606 步驟
[0026] LFmax 最大光通量
[0027] Pll ~Pi j、Pnm、Pl ~P6 像素
[0028] PDll~PDij 像素數據 W29] RPURP2 重復樣式
[0030] SPl ~SPx、SPl-I ~SP1-4、SP2-1 ~ 子像素
[0031] SP2-4、SP3-1 ~SP3-4、SP4-1 ~SP4-4、
[0032] SP5-1 ~SP5_y、SP6-1 ~SP6-Z 陽〇3引 TH 飽和上限
[0034] Vmax 最大電壓
【具體實施方式】
[0035] 在W下所列舉的范例實施例中，圖像傳感裝置將色彩濾波陣列中每一像素劃分為 多個子像素。當圖像傳感裝置揃取圖像時，每一像素可通過累加多個子像素中至少一子像 素的像素值，取得圖像中一像素點的像素數據，從而擴大圖像傳感裝置的動態范圍。
[0036] 請參考圖2,圖2為本發明實施例一圖像傳感裝置20的示意圖。圖像傳感裝置20 可為如數字相機、數字攝影機、智慧型手機等具有圖像感應功能的電子產品。如圖2所示， 圖像傳感裝置20包括一圖像傳感模塊200及一運算模塊202。圖像傳感模塊200包括一時 序控制單元204、一列選擇單元206、一行取樣單元208及一色彩濾波陣列210,圖像傳感模 塊200用來根據一控制訊號CON，揃取對應于一圖像IMG的像素數據PDll~PDi j。其中， 圖2所示的色彩濾波陣列200包括像素 Pll~Pi j，而運算模塊202用來產生控制訊號CON W控制圖像傳感模塊200,并根據像素數據PDll~PDi j進行運算W產生圖像IMG。需注意 的是，色彩濾波陣列210中像素 Pll~Pi j的每一者都被劃分為多個子像素 SPl~SPx (圖 1中僅繪示像素 Pll為例）。據此，色彩濾波陣列210在輸出像素數據PDll~PDi j時，可 根據像素 Pll~Pij每一者中的子像素 SPl~SPx所感應到的像素值，調整所輸出的像素 數據PDll~PDi j。如此一來，圖像傳感裝置20的動態范圍可獲得有效的提升。
[0037] 詳細來說，假設色彩濾波陣列210的像素 Pll~Pi j中一像素 P皿未被劃分為多 個子像素且像素 Pnm接收到一最大光通量LFmax時，像素 Pnm會產生對應于像素值255 (如 數字值255)的最大電壓Vmax。此外，由于像素 Pnm接收到最大光通量LFmax時像素 Pnm中 電子數量已飽和，因此即使像素 Pnm接收到超越最大光通量LFmax的光通量時，像素 Pnm也 只能產生最大電壓Vmax。舉例來說，當像素 Pnm中接收到光通量
LFmax,像素 Pnm僅能產 生對應于像素值255的最大電壓Vmax,因而無法真實呈現實際的亮度差異。在此實施例中， 像素 Pnm被劃分為子像素 SPl~SPx,且子像素 SPl~SPx與像素 Pnm對應于相同的像素顏 色。當像素 Pnm接收到光通量
LFmax時，子像素 SPl~SPx分別接收到的光通量為，而子 像素 SPl~SPx產生的電壓所對應的像素值則為
LFmax。由于子像素 SPl~SPx的數量 大于等于2,因此像素 P皿的子像素 SPl~SPx所產生的電壓對應像素值-
必定小于 像素值255。在此狀況下，像素 Pnm可選擇累加子像素 SPl~SPx中至少一個像素值作為輸 出的像素數據PDnm。舉例來說，像素 Pnm可僅累加子像素 SPl~SPx其中一者，取得像素值
作為輸出的像素數據PDnm。或者，設計者可定義一飽和上限TH,且使像素 Pnm輸 出的像素數據PDnm小于或等于飽和上限TH。在一實施例中，飽和上限TH可為像素值255。 只要像素數據PDnm不超過像素值255,像素 Pnm可通過累加子像素 SPl~SPx中任意個子 像素的像素值來取得像素數據PDnm。如此一來，圖像傳感裝置20的動態范圍可獲得提升。
[0038] 請參考圖3,圖3為圖2所示的色彩濾波陣列210中一重復樣式RPl的示意圖。通 過重復排列重復樣式RP1，即可取得圖2所示的色彩濾波陣列210。需注意的是，圖3用來 介紹像素間相對的排列位置，而未限制各像素實際的長寬比例。如圖3所示，重復樣式RPl 包括像素 Pl~P4,像素 Pl~P4可為圖1所示的像素 Pll~Pij中相鄰的像素。像素 P2 相鄰于像素 Pl的右側，像素 P3相鄰于像素 Pl的下側，且像素 P4相鄰于像素 P2、P3。像素 Pl~P4分別對應于紅色、綠色、綠色及藍色。
[0039] 進一步地，重復樣式RPl中像素 Pl~P4分別被劃分為子像素 SP1_1~SP1_4、 SP2_1 ~SP2_4、SP3_1 ~SP3_4、SP4_1 ~SP4_4。其中，子像素 SP1_1 ~SP1_4 相同于像 素 Pl而對應于紅色，子像素 SP2_1~