陣列成像系統及圖像傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及圖像技術領域，尤其涉及一種陣列成像系統及圖像傳感器。
【背景技術】
[0002]互補型金屬氧化物半導體(complementarymetal-oxide semiconductor, CMOS)圖像傳感器包括像素陣列、控制電路、模擬前端處理電路、模數轉換(analog todigital, A/D)電路、圖像信號處理電路及相關存儲單元。由于CMOS技術的高集成度、高穩定性、低成本，基于CMOS圖像傳感器的應用越來越廣泛，已經成為絕大多數視覺系統的首選。
[0003]另外，CMOS圖像傳感器也因具有寬動態范圍越來越受到重視。圖像傳感器的動態范圍是指最大非飽和信號與在黑暗條件下噪聲的比值，這是圖像傳感器品質的關鍵因素。CMOS圖像傳感器的動態范圍只有大約60db，而被攝環境的動態范圍往往超過100db。這就造成CMOS圖像傳感器拍攝的圖像對比度往往不夠。
[0004]目前提升CMOS圖像傳感器的動態范圍的方法主要有:1，采用長短積分時間，CMOS圖像傳感器的像素兩次或兩次以上，對獲得的兩次或兩次以上的像素信息進行合成處理，實現寬動態。2，采用像素陣列兩級增益或多級增益實現圖像傳感器的寬動態范圍。目前的技術為了達到高的動態范圍，需要對不同積分時間下的輸出信號進行存儲及處理，因此增加了圖像傳感器儲電路面積，影響圖像的輸出幀率等。另外，對多級增益的圖像信號進行處理，也會增加圖像傳感器的存儲電路面積和影響圖像幀率等。
【發明內容】
[0005]本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的第一個目的在于提出一種陣列成像系統。
[0006]本發明的第二個目的在于提出一種圖像傳感器。
[0007]本發明第一方面的實施例提出一種陣列成像系統，包括:基底、形成于基底上的像素陣列和控制器。形成于基底上的像素陣列的每個像素包括:圖像子像素、采集子像素和電致色變片。圖像子像素用于產生圖像信號。采集子像素臨近所述圖像子像素設置，用于感測入射光的強度，并產生相應的電壓信號，所述入射光的強度越大，電壓信號越高。電致色變片覆蓋所述圖像子像素。控制器，與所述像素陣列連接，用于控制所述采集子像素產生所述電壓信號，所述電壓信號作用于所述電致變色片以改變所述電致變色片的透過率，使得透過所述電致色變片的所述入射光的強度發生相應的衰減，以獲取衰減后的光信號，所述電壓信號越高，電致變色變片的透過率越低。所述控制器還用于，控制所述圖像子像素感測所述光信號以及控制所述圖像子像素生成所述圖像信號。
[0008]根據本發明實施例的陣列成像系統，由采集子像素產生電壓信號，電壓信號直接作用于電致變色片以調節電致變色片的透過率，使得當入射光的強度較弱時電致變色片的透過率高，而當入射光的強度較強時電致變色片的透過率低，從而增加了圖像子像素積分時間段內所采集的入射光的光強變化的感應范圍。由于圖像子像素成像的動態范圍與入射光的光強變化的感應范圍一致，因此也增加了圖像的動態范圍。
[0009]在一些示例中，還包括:微透鏡和彩色濾鏡。所述微透鏡設置在所述圖像子像素和所述采集子像素的頂部。所述彩色濾鏡設置在所述微透鏡的下方且覆蓋所述圖像子像素或同時覆蓋所述圖像子像素和采集子像素。
[0010]在一些示例中，所述圖像子像素的尺寸大于所述采樣子像素。
[0011]在一些示例中，所述電致變色片包括:透明導電層、電致變色層、電介質層和離子存儲層。
[0012]本發明第二方面的實施例提出一種圖像傳感器，包括:行譯碼電路、陣列成像系統、采樣電路、列譯碼電路和模/數轉換器。陣列成像系統用于輸出圖像信號，所述陣列成像系統包括:基底、形成于基底上的像素陣列和控制器。形成于基底上的像素陣列的每個像素包括:圖像子像素、采集子像素和電致色變片。圖像子像素用于產生圖像信號。采集子像素臨近所述圖像子像素設置，用于感測入射光的強度，并產生相應的電壓信號，所述入射光的強度越大，電壓信號越高。電致色變片覆蓋所述圖像子像素。控制器，與所述像素陣列連接，用于控制所述采集子像素產生所述電壓信號，所述電壓信號作用于所述電致變色片以改變所述電致變色片的透過率，使得透過所述電致色變片的所述入射光的強度發生相應的衰減，以獲取衰減后的光信號，所述電壓信號越高，電至變色變片的透過率越低。所述控制器還用于，控制所述圖像子像素感測所述光信號以及控制所述圖像子像素生成所述圖像信號。采樣電路，用于對所述圖像信號進行采樣以獲取模擬圖像信號。列譯碼電路，用于輸出所述模擬圖像信號；模/數轉換器，用于將所述模擬圖像信號轉換為數字圖像信號。
[0013]根據本發明實施例的圖像傳感器，由采集子像素產生電壓信號，電壓信號直接作用于電致變色片以調節電致變色片的透過率，使得當入射光的強度較弱時電致變色片的透過率高，而當入射光的強度較強時電致變色片的透過率低，從而增加了圖像子像素積分時間段內所采集的入射光的光強變化的感應范圍。由于圖像子像素成像的動態范圍與入射光的光強變化的感應范圍一致，因此也增加了圖像的動態范圍。在一些示例中，所述每個像素還包括:微透鏡和彩色濾鏡。所述微透鏡設置在所述圖像子像素和所述采集子像素的頂部。所述彩色濾鏡設置在所述微透鏡的下方且覆蓋所述圖像子像素或同時覆蓋所述圖像子像素和采集子像素。
[0014]在一些示例中，所述圖像子像素的尺寸大于所述采樣子像素。
[0015]在一些示例中，所述電致變色片包括:透明導電層、電致變色層、電介質層和離子存儲層。
[0016]本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0017]圖1是根據本發明一個實施例的陣列成像系統的結構框圖；
[0018]圖2是本發明一個實施例的像素陣列示意圖；
[0019]圖3是本發明另一個實施例的像素陣列示意圖；
[0020]圖4是圖3的像素陣列的剖面結構示意圖；
[0021]圖5是本發明一個實施例的像素陣列的剖面結構示意圖；
[0022]圖6是本發明一個實施例的采集子像素的電路結構示意圖；
[0023]圖7是本發明一個實施例的圖像子像素的電路結構示意圖；
[0024]圖8是本發明一個實施例的電致變色片的結構示意圖；
[0025]圖9是本發明一個實施例的電致變色片的透過率曲線圖；
[0026]圖10是根據本發明一個實施例的圖像傳感器的結構示意圖；和
[0027]圖11是本發明一個實施例的圖像傳感器的示例圖。
【具體實施方式】
[0028]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0029]參照圖1，本發明第一方面的實施例的陣列成像系統100包括基底10、形成于基底上的像素陣列20和控制器30。
[0030]每個像素包括圖像子像素22、采集子像素24和電致色變片26。圖像子像素22用于產生圖像信號。采集子像素24臨近圖像子像素22設置，用于感測入射光的強度，并產生電壓信號。入射光的強度越大，電壓信號越高。電致色變片26覆蓋圖像子像素22。控制器30與像素陣列20連接，用于控制采集子像素24在圖像子像素22采集信號之前，控制器30控制采集子像素24產生電壓信號，電壓信號作用于圖像子像素22中的電致變色片26以改變電致變色片26的透過率。電壓信號越高，電致變色變26的透過率就越低，使得透過電致色變片26的入射光的強度發生相應的衰減，以獲取衰減后的光信號。電致變色片26的透過率改變后，控制器30控制圖像子像素22在積分時間段內接收衰減后的光信號，圖像子像素22生成圖像信號。采集子像素24臨近圖像子像素22設置是為了保證采集子像素24中用于產生電壓信號的入射光的強度與圖像子像素22采集的入射光的強度一致。采集子像素24臨近圖像子像素22設置的排布結構可以如圖2和圖3所示。每個像素都包含兩種子像素，即圖像子像素22和采集子像素24。例如，11子像素和11'子像素組成一個紅色像素，其中11子像素為圖像子像素，IP子像素為采集子像素。
[0031]進一步地，在本發明的一個實施例中，每個像素還包括:微透鏡28和彩色濾鏡20a。微透鏡28設置在圖像子像素22和采集子像素24的頂部。彩色濾鏡20a設置在微透鏡28的下方且覆蓋圖像子像素22或同時覆蓋圖像子像素22和采集子像素24。
[0032]在本發明的一個實施例中，基底10為硅襯底。
[0033]電致變色(ele