专利名称：杆状细胞和视锥细胞响应传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及成像器设备，并且特别涉及像素阵列中的改进的光敏度。
背景技术：
人类把不同波长的光能量感知为颜色，这是由眼睛的视网膜中的两种类型的光敏接收器检测到的，即杆状细胞和视锥细胞。杆状细胞只检测光量，其即使在具有更少光子的低光级下也会工作，这也被称作夜视觉。杆状细胞由光强度刺激，并且负责感知视觉图像的大小、形状和亮度，但是其不感知颜色和细微的细节。存在三种类型的视锥细胞，其中的每一种都能够检测所接收的光的不同波长范围，其需要数百光子来激活。视锥细胞对于低照度级较不敏感，但是其提供颜色信息。在这三种视锥细胞中，每一种都包含不同类型的色素，其吸收红光、绿光和蓝光。
与此相对，数字成像器包括像素单元的阵列，其中的每一个像素单元包括光转换设备以用于把光转换成电荷，所述光转换设备例如是光电二极管门、光电导体或者光电二极管。在CMOS成像器中，读出电路连接到每一个像素单元，其典型地包括源跟随器输出晶体管。所述光转换设备把光子转换成电子，所述电子典型地被传送到与该源跟随器输出晶体管的栅极相连的浮动扩散区域。可以包括一个电荷传送设备(例如晶体管)以便把电荷从该光转换设备传送到该浮动扩散区域。此外，这种成像器单元典型地具有用于在电荷传送之前把该浮动扩散区域重置到预定电荷级。该源跟随器晶体管的输出被行选择晶体管选通，以作为输出信号。
在彩色成像器中，所述像素单元还具有在传感器的表面上的彩色滤波器，所述彩色滤波器限制可以被允许进入该光转换设备的特定光波长。如
图1所示，在典型的2×2像素单元正方形中最普遍的是使用Bayer模式滤波器，其在第一行是交替的红色和绿色滤波器，第二行是交替的绿色和蓝色滤波器，对于整个阵列重复该正方形。对于绿色的着重是由于人类的视觉响应，其在可见光谱的绿色波长区域(550nm)中达到最大敏感度。因此，当被处理时，绿色数据不仅提供色度信息，而且其峰值响应接近人眼的峰值响应，因此其也被用于辉度信息。
与视锥细胞一样，经过彩色滤波的像素相对于经过无色滤波的像素单元或杆状细胞需要更多数量的光子，以便产生可以察觉的信号。这在很大程度上是由于所述彩色滤波器本身，所述彩色滤波器降低了透射率。彩色成像器在光径中必须具有近红外(NIR)阻断滤波器，以便确保NIR能量不被经过彩色滤波的像素所吸收。然而，在低光条件下，不仅所述成像器遭受彩色滤波器透色损失，而且还无法在没有用来从像素阵列中去除NIR滤波器的附加机构的情况下利用所存在的NIR能量。
单色成像器能够利用NIR能量。单色成像器中的像素单元既没有彩色滤波器也没有NIR阻断滤波器，因此其对于较低的入射光级更为敏感，包括NIR能量。然而，单色成像器不能够捕获图像的颜色信息。
需要一种能够在低光条件下提供更好的图像的彩色成像器。
发明概要本发明的示例性实施例提供一种具有色敏性和低光响应敏感性的成像器，这是通过利用不具有任何彩色滤波器的像素来取代Bayer模式中的至少一个经过彩色滤波的像素。与经过彩色滤波的像素相比，可以对于经过无色滤波的像素提供不同的累积周期。例如，Bayer模式的其中一个或全部两个经过绿色滤波的像素可以被经过无色滤波的像素所取代。
由于经过无色滤波的像素的光转换设备(比如光电二极管)很有可能在任何经过彩色滤波的像素之前饱和，因此本发明的示例性实施例给经过无色滤波的通道提供比经过彩色滤波的通道更短的累积周期。
通过结合附图提供的下列详细描述，本发明的这些和其他特征将更加显而易见。
附图简述图1示出了现有技术的像素阵列；
图2示出了根据本发明的一个实施例的像素阵列；图3示出了根据本发明的另一个实施例的像素阵列；图4示出了成像设备的方框图；图5是现有技术的4晶体管(4T)像素单元的示意图；图6是根据图2的实施例的4像素单元组的示意图；图7是图6的像素单元的操作的时序图；图8示出一个摄影机设备，其合并有根据本发明的一个实施例构造的至少一个成像器设备；以及图9示出一个处理器系统，其合并有根据本发明的一个实施例构造的至少一个成像器设备。
发明的详细描述在下面的详细描述中参照形成说明书的一部分的附图，其中以说明性的方式示出可以实践本发明的特定实施例。在描述这些实施例时所给出的细节足以使本领域技术人员能够实践本发明。应当理解，可以使用其他实施例，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下可以做出结构、逻辑和电气上的改变。
术语“衬底”应当被理解成基于半导体的材料，其中包括硅，绝缘体上硅(SOI)或蓝宝石上硅(SOS)技术，掺杂或未掺杂的半导体，由基本半导体基础支持的硅外延层，以及其他半导体结构。此外，当在下面的描述中提到“衬底”时，可以利用前面的工艺步骤在所述基本半导体结构或基础中或者在其之上形成各区域或结。此外，所述半导体不必是基于硅的，而是可以基于硅-锗、锗或者砷化镓。
术语“像素”指的是包含光电传感器和晶体管以用于把光辐射转换成电信号的图片单元。出于说明的目的，在这里的附图和描述中说明一个代表性像素，并且典型地可以按照类似的方式在成像器中同时进行所有像素的制造。因此，下面的详细描述不具有限制性，本发明的范围由所附权利要求书限定。
现在参考附图，其中相同的附图标记表示相同的元件。图4示出了传统的4晶体管(4T)像素单元的示意图。其中的每一个传统像素包括光电传感器26，其例如是覆盖在衬底上的光电门、光电导体或者光电二极管，以用于在该衬底的掺杂区中产生光生电荷。为每一个像素单元提供读出电路，其包括至少一个源跟随器晶体管34以及用于把该源跟随器晶体管34耦合到列输出线的行选择晶体管36。该像素单元典型地还具有浮动扩散节点28，其连接到源跟随器晶体管34的栅极。由该光电传感器26产生的电荷被发送到浮动扩散区域26。该成像器还可以包括传送门30和重置晶体管32，该传送门30用于把电荷从光电传感器26传送到浮动扩散节点27，该重置晶体管32用于在电荷传送之前把该浮动扩散区域节点重置到预定电荷级。
图5示出了具有像素阵列100的CMOS成像器设备108的方框图，该像素阵列的每一个像素单元被如上所述地构造。像素阵列100包括排列在预定数量的列和行中的多个像素。阵列100中的每一行的像素由行选择线同时接通，每一列的像素由相应的列选择线选择性地输出。对于整个阵列100提供多条行和列线。所述行线由行驱动器145响应于行地址解码器155选择性地激活。所述列选择线由列驱动器160响应于列地址解码器170选择性地激活。因此，对于每个像素提供行和列地址。
CMOS成像器100由控制电路150操作，该控制电路控制地址解码器155、170以便选择适当的行和列线以用于像素读出，并且该控制电路控制行和列驱动器电路145、160，所述行和列驱动器电路把驱动电压施加到所选择的行和列线的驱动晶体管。像素列信号对于一列中的每一行所选择的像素典型地包括像素重置信号Vrst和像素图像信号Vsig，所述像素列信号由与列设备160相关的采样保持电路161读取。对于每个像素产生差分信号Vrst-Vsig，该差分信号被模拟-数字转换器175放大及数字化。该模拟-数字转换器175把模拟像素信号转换成数字信号，所述数字信号被馈送到图像处理器180，以便形成数字图像输出。
彩色像素阵列常常包括4个像素一组的多组像素，以便捕获来自可见光谱的光信息，所述4个一组的像素在其上具有不同的彩色滤波器，正如Bayer模式那样。在图1中示出了传统的Bayer模式像素阵列的一部分。在Bayer模式中，每组4个像素包括一个具有红色滤波器的像素，一个具有蓝色滤波器的像素，以及两个具有绿色滤波器的像素。当被处理时，绿色数据不仅提供色度信息，而且其峰值响应接近人眼的峰值响应，因此其也被用于辉度信息。其他彩色滤波器模式可以包括蓝绿色、洋红色和黄色滤波器，其也将捕获来自可见光谱的光信息。
根据本发明的一个示例性实施例，Bayer模式阵列当中的至少一个具有彩色滤波器的像素可以被不具有任何彩色滤波器的像素所取代，正如图2所示出的那样。在所示出的实施例中，所述两个经过绿色滤波的像素当中的一个被不具有彩色滤波器的像素所取代。经过红色滤波的像素AA和经过绿色滤波的像素BB共享第一行，未经滤波的像素CC和经过蓝色滤波的像素DD共享第二行，从而红色滤波的像素AA和未经滤波的像素CC共享第一列，并且经过绿色滤波的像素BB和经过蓝色滤波的像素DD共享第二列。
由于所述彩色滤波器降低透射率，因此在所述阵列中的经过彩色滤波的像素比未经滤波的像素饱和得更慢。相应地，比起经过彩色滤波的像素，可以对于经过无色滤波的像素提供更短的累积周期。因此，当提供一个像素来捕获光强度、大小、形状和亮度信息而不是颜色时，有可能利用近红外(NIR)能量。这样，当利用经过无色滤波的像素来取代其中一个经过彩色滤波的像素时，还可以从该经过无色滤波的像素中去除NIR滤波器，以便捕获来自不可见光谱的光信息。因此，将有三个捕获来自可见光谱的光的像素以及一个捕获来自可见和不可见光谱的光的像素。
在一个示例性实施例中，可以通过定时和控制电路150来协调用于读出每个像素的累积时间，其寻址适当的行和列线以便在每个像素累积时间结束后进行像素读出。
在另一个示例性实施例中，图2中的每组4个像素AA-DD共享一个读出电路。该读出电路典型地包括浮动扩散节点、重置门、源跟随器晶体管以及行选择晶体管。如图6中所示，像素AA具有光电传感器26a和传送门30a，像素BB具有光电传感器26b和传送门30b，像素CC具有光电传感器26c和传送门30c，像素DD具有光电传感器26d和传送门30d。与现有技术的像素单元不同，像素AA-DD当中的每一个具有其自身的读出电路。与此相反，全部4个像素例如在行共享、列共享的体系结构中共享浮动扩散节点28’、重置门32’、源跟随器晶体管34’和行选择晶体管36’。
一旦由光电传感器26a-d产生电荷，相应的传送门30a-d就一次一个地把所述电荷传送到所述浮动扩散节点，并且其被一次一个地施加到所述读出电路。图7示出了根据本发明的像素单元AA-DD的示例性电荷累积和传送门时序图。图7中的信号可以由类似于图5中的电路150的定时和控制电路来提供。图7的时序图从读出先前聚积在像素AA、BB、CC和DD中的电荷的时间点开始。
在T1处，接通行选择晶体管36’(RS)。像素AA-DD当中的每一个已经聚积了被单独采样以便读出的电荷。读出的顺序可以是任何想要的顺序。出于说明的目的，图7示出了按照像素CC、AA、DD、BB的顺序进行读出。在时间T2处，向重置晶体管32’(RST)提供脉冲，并且该采样保持重置电路(SHR)在时间T3处取得重置信号样本Vrst-CC。随后，在时间T4处向经过无色滤波的像素CC的传送门30c(TGU)提供脉冲之后对该像素进行采样，其后是采样保持信号电路(SHS)在时间T5处取得输出信号Vsig-CC的脉冲。在T6处再次向重置晶体管32’(RST)提供脉冲，以便开始对经过红色滤波的像素AA进行采样的周期(TGR)。在对经过红色滤波的像素AA的重置级Vrst-AA和信号级Vsig-AA进行采样的处理中，类似地对采样保持重置电路(SHR)和采样保持信号电路(SHS)提供脉冲。对于DD和BB像素重复该周期，其中每次向不同的传送门提供脉冲，直到所有像素AA-DD都被采样，即对重置信号Vrst和输出信号Vsig进行采样。在时间T7处，当对另一行进行采样时，行选择晶体管36’(RS)被关断。应当注意的是，在这种体系结构中，实际上读出两行像素，其中所述经过红色滤波的像素和经过绿色滤波的像素在第一行，所述经过无色滤波的像素和经过蓝色滤波的像素在第二行。在这两行被读取之后，读取下两行。此外，在这种体系结构中，一行当中的两个相邻像素共享一条列线。
在时间T8处，所有的传送门和重置晶体管都被接通，以便丢弃任何残留的光电二极管电荷并且重置该电路，以便为电荷累积做准备。随后，当所述传送门关断时(即TGU、TGR、TGB、TGG走低)，每个像素开始其自身的电荷累积周期。当像素的传送门再次接通以便把电荷传送到浮动扩散区域时，所述累积周期结束。由用于所述像素阵列的定时和控制来控制每个像素的累积周期的开始，其可以基于每个彩色滤波器的透射率被硬编码，或者可以对于不同的照明条件被动态控制。
因此，在图7中，当传送门30d(TGB)被闭合时，经过蓝色滤波的像素DD在时间T9处首先开始其累积周期。当传送门30d(TGB)被闭合时，经过蓝色滤波的像素DD在时间T9处开始其累积周期。在时间T10处，当传送门30a(TGR)被闭合时，经过红色滤波的像素AA开始其累积周期；当传送门30c(TGU)被闭合时，经过无色滤波的像素CC在时间T11处开始其累积周期；当传送门30b(TGG)被闭合时，经过绿色滤波的像素BB在时间T12处开始其累积周期。在T12之后，所有的像素AA-DD都在累积。也就是说，它们全部都在收集入射光、把光子转换成电荷并且把所述电荷存储在其各自的光电传感器26a-d中。在时间T13处，行选择36’(RS)被接通，以便开始像素的读出周期，所述读出周期如上面关于时间周期T1到T7所描述的那样进行。
如图7所示，像素AA的电荷累积周期是(T10-T15)，像素BB的电荷累积周期是(T12-T17)，像素CC的电荷累积周期是(T11-T14)，像素DD的电荷累积周期是(T9-T16)。在给定像素上的彩色滤波器的透射率的情况下，所述电荷累积周期可以基于像素的敏感度及其捕获光的能力来设置。在上述实例中，经过蓝色滤波的像素往往对光较不敏感，因此需要更长的累积时间来聚积电荷。因此，经过蓝色滤波的像素DD可以具有最长的电荷累积周期。类似地，经过无色滤波的像素CC可以具有较短的电荷累积时间，这是由于经过无色滤波的像素饱和得更快。还有可能把所有经过彩色滤波的像素设置到相同的电荷累积周期，同时把经过无色滤波的像素设置到最短的累积时间。应当注意的是，对所述像素进行采样的顺序不限于上面的顺序。如上所述的4像素组的操作定时仅仅是用于说明可以如何设置所述累积周期和读出周期。
为了简明起见，图6所示的电路示出一组4个像素。然而，将在图5的整个像素阵列100中重复该4像素组。通过在整个像素阵列中用经过无色滤波的像素取代经过彩色滤波的像素，在该像素阵列中可以同时获得色敏性和光敏性的益处。
图3示出了本发明的另一个实施例，其中两个经过绿色滤波的像素都被经过无色滤波的像素所取代。因此，该2×2像素组将具有在第一行中的经过红色滤波的像素和经过无色滤波的像素，以及第二行中的经过无色滤波的像素和经过蓝色滤波的像素。由于在所述4像素分组中有两个像素是经过彩色滤波的像素并且还有两个是经过无色滤波的像素，因此实际上可以有两个不同的累积时间一个较短的累积时间对应于经过无色滤波的像素，以及一个更长的累积时间对应于经过彩色滤波的像素。然而，如果需要的话也可以对于每个像素设置单独的电荷累积时间。
由于在本实施例中没有经过绿色滤波的像素，因此图5的图像处理器将执行一个减法逻辑功能，以便基于从相邻的经过红色和蓝色滤波的像素收集的电荷来确定来自所述经过无色滤波的像素的哪部分电荷是来自绿色光谱。
应当注意的是，在图5的整个像素阵列100中将重复本实施例的4像素组(图3)。
用于颜色响应平衡的现有技术涉及向较弱的输出信号施加电子增益。然而，当施加电子增益时，噪声与信号一起被放大，这是所不希望发生的。根据本发明，可以通过改变对应于每个颜色通道的累积时间而不是通过施加电子增益来平衡颜色响应，以便在像素中校正由波长引起的滤波器透射率和硅吸收率的差异。
在本发明的示例性实施例中，可以单独对各颜色通道进行采样，其中每个颜色通道具有其自身的电荷累积周期。当像素阵列对于该阵列内的各组像素具有不同的累积时间时，在场景中移动的对象的各颜色的时间位移可能会出现问题。例如，在图5的图像处理器180内的后端处理中可以校正这一问题。使用与颜色时间位移相同的后端处理，还可以校正运动模糊(这是由于经过无色滤波的像素相对于其他像素具有非常短的累积时间)，从而提供一个参考帧以便从所述运动的较早时刻进行内插。
已经提到，可以在图5所示的成像器设备108的像素阵列中重复并使用上述4像素组。图8示出一个摄影机设备300，其是被修改成包括成像器设备108(图5)的典型的基于处理器的摄影机设备，其中采用本发明的像素以作为设备300的输入设备。成像器设备108还可以从摄影机设备300接收控制或其他数据。
摄影机设备300包括通过总线304与不同设备进行通信的中央处理单元(CPU)302。连接到总线304的某些设备提供到系统300中的通信以及来自系统300的通信，出于说明的目的，其中包括输入/输出(I/O)设备306和成像器设备108。连接到总线304的其他设备提供存储器，出于说明的目的，其中包括随机存取存储器系统(RAM)310以及诸如闪存或硬盘驱动器存储器312的外围存储器设备。
摄影机设备300还可以被包括在基于处理器的摄影机系统400中，如图9所示。可以采用所述摄影机设备300的基于处理器的摄影机系统400的例子包括(而不限于)计算机系统、摄影机系统、扫描仪、机械视觉系统、车辆导航系统、视频电话、监控系统、自动聚焦系统、星象跟踪仪系统、运动检测系统、图像稳定系统以及其他系统。
系统400包括通过总线404与不同设备进行通信的中央处理单元(CPU)402。连接到总线404的某些设备提供到系统400中的通信以及来自系统400的通信，出于说明的目的，其中包括输入/输出(I/O)设备406和摄影机设备300。连接到总线404的其他设备提供存储器，出于说明的目的，其中包括随机存取存储器系统(RAM)410、闪存或硬盘驱动器412、以及诸如软盘驱动器414和光盘(CD)驱动器416的一个或多个外围存储器设备。摄影机设备300可以与处理器组合在单个集成电路中，所述处理器例如是CPU、数字信号处理器或者微处理器。
在另一个实施例(未示出)中，可能希望在SOC成像器设备上提供本发明的像素阵列，从而可以在该成像器上执行所述处理。
上面的描述和附图仅用于说明实现了本发明的特征和优点的示例性实施例。在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对特定的处理条件和结构做出修改和替换。因此，本发明不由上面的描述和附图限制，而仅由所附权利要求书的范围所限制。
权利要求
1.一种像素阵列，包括多个像素，其中的每一个像素包括用于在累积周期期间产生光生电荷的光电传感器，其中所述多个像素当中的第一组被彩色滤波，并且所述多个像素当中的第二组被无色滤波。
2.权利要求1的像素阵列，其中，所述第二组的各像素比所述第一组的各像素具有更短的电荷累积周期。
3.权利要求1的像素阵列，其中，所述经过无色滤波的像素对于红外波长也没有被滤波。
4.权利要求1的像素阵列，其中，所述经过无色滤波的像素对于红外波长被滤波。
5.权利要求1的像素阵列，其中，所述多个像素被分组，其中的每一组具有多于一个像素，并且至少其中一个像素被无色滤波。
6.权利要求5的像素阵列，其中，每一组包括红色、蓝色、绿色和无色滤波器各一个。
7.权利要求5的像素阵列，其中，每一组像素还包括各具有相应的相关的红色、绿色和蓝色滤波器的一个像素。
8.权利要求5的像素阵列，其中，每一组包括一个经过红色滤波的像素、一个经过蓝色滤波的像素和两个经过无色滤波的像素。
9.权利要求5的像素阵列，其中，每组4个像素单元包括具有蓝绿色、洋红色和黄色滤波器的像素单元各一个。
10.权利要求5的像素阵列，其中，每组4个像素单元共享一个读出电路。
11.权利要求1的像素阵列，其中，所述第一组的各像素具有不同于所述第二组的各像素的累积。
12.权利要求7的像素阵列，其中，所述经过无色滤波的像素具有最短的累积周期，所述经过红色滤波的像素具有长于所述经过无色滤波的像素的累积周期，所述经过绿色滤波的像素具有长于所述经过红色滤波的像素的累积周期，并且所述经过蓝色滤波的像素具有所述4像素组当中最长的累积周期。
13.权利要求8的像素阵列，其中，所述经过红色和蓝色滤波的像素具有第一累积周期，并且所述两个经过无色滤波的像素具有第二累积周期，其中所述第一累积周期长于所述第二累积周期。
14.权利要求5的像素阵列，其中，所述4像素组在两行当中的每一行上包括两个像素。
15.一种包括多个像素单元的像素阵列，包括用于在多个累积周期期间产生光生电荷的光电传感器，其中所述多个像素当中的第一组被红色滤波，所述多个像素当中的第二组被蓝色滤波，并且所述多个像素当中的第三组被无色滤波。
16.权利要求15的像素阵列，其中，所述第一组具有第一累积周期，所述第二组具有第二累积周期，并且所述第三组具有第三累积周期。
17.权利要求16的像素阵列，其中，所述第一和第二累积周期具有相同的持续时间，该持续时间不同于所述第三累积周期。
18.权利要求17的像素阵列，其中，所述第一和第二累积周期长于所述第三累积周期。
19.权利要求16的像素阵列，其中，所述第一、第二和第三累积周期具有不同的持续时间。
20.权利要求15的像素阵列，其中，所述经过无色滤波的像素对于红外波长也没有被滤波。
21.权利要求15的像素阵列，其中，所述多个像素被分组，其中的每一组具有一个经过红色滤波的像素、一个经过蓝色滤波的像素以及一个经过无色滤波的像素。
22.权利要求19的像素阵列，还包括经过绿色滤波的第四组像素，其具有第四累积周期，该第四累积周期具有不同于所述第一、第二和第三累积周期的持续时间。
23.权利要求22的像素阵列，其中，所述第三累积周期具有最短的持续时间。
24.权利要求21的像素阵列，其中，每一组共享公共读出电路。
25.权利要求23的像素阵列，其中，像素被分组成4像素集合，其中的每个集合具有4个像素，其中包括所述第一、第二、第三和第四组像素当中的各一个，每个集合共享公共读出电路。
26.一种成像设备，包括包括多个像素的像素阵列，其中的每个像素包括用于在累积周期期间产生光生电荷的光电传感器，其中所述多个像素当中的第一组具有第一累积周期，并且所述多个像素当中的第二组具有第二累积周期；定时和控制单元，其用于控制所述像素的所述累积周期；以及图像处理器，其用于处理由所述读出电路读出的信号。
27.权利要求26的成像设备，其中，所述第一累积周期短于所述第二累积周期。
28.权利要求27的成像设备，其中，所述多个像素当中的所述第一组被无色滤波，并且所述多个像素当中的所述第二组被彩色滤波。
29.权利要求28的成像设备，还包括所述多个经过彩色滤波的像素当中的至少第三组，其具有第三累积周期。
30.权利要求29的成像设备，其中，所述第三组像素具有不同于所述第二组像素的彩色滤波器。
31.权利要求27的成像设备，其中，所述图像处理器校正由于所述不同的累积周期而造成的时间位移。
32.权利要求27的成像设备，其中，所述图像处理器通过基于来自具有较短的累积周期的所述第一组像素的数据对颜色数据进行内插来校正运动模糊。
33.一种操作像素阵列的方法，包括在第一累积周期期间利用第一多个光电传感器来产生电荷；在第二累积周期期间利用第二多个光电传感器来产生电荷；在所述第一累积周期结束时把电荷从所述第一多个光电传感器传送到读出电路；在所述第二累积周期结束时把电荷从所述第二多个光电传感器传送到读出电路，其中所述第一和第二累积周期部分地重叠。
34.权利要求33的方法，其中，所述第一累积周期在所述第二累积周期之前开始。
35.权利要求33的方法，其中，所述第一累积周期的结束时间不同于所述第二累积周期。
36.权利要求35的方法，还包括在第三累积周期期间利用第三多个光电传感器来产生电荷；在第四累积周期期间利用第四多个光电传感器来产生电荷；在所述第三累积周期结束时把电荷从所述第三多个光电传感器传送到读出电路；以及在所述第四累积周期结束时把电荷从所述第四多个光电传感器传送到读出电路。
37.权利要求36的方法，其中，所述第一、第二、第三和第四累积周期部分地重叠。
38.权利要求37的方法，其中，所述第一、第二、第三和第四累积周期的结束时间不同。
39.权利要求33的方法，其中，所述多个像素当中的一个在其上不具有彩色滤波器或近红外滤波器。
40.权利要求39的方法，其中，所述未经滤波的光电传感器在所述最短的累积周期期间被累积。
41.一种操作成像设备的方法，包括在第一累积周期期间利用像素阵列中的第一多个光电传感器来产生电荷；在所述第一累积周期结束时把电荷从所述第一多个光电传感器传送到读出电路；在第二累积周期期间利用像素阵列中的第二多个光电传感器来产生电荷；在所述第二累积周期结束时把电荷从所述第二多个光电传感器传送到读出电路；控制所述像素阵列的所述累积周期，从而使得所述累积周期的结束时间不同；以及处理由所述读出电路读出的信号。
42.权利要求41的方法，其中，所述累积周期部分地重叠。
43.权利要求41的方法，其中，所述第一累积周期长于所述第二累积周期。
44.权利要求41的方法，其中，利用所述第二多个光电传感器产生电荷的所述步骤包括从经过无色滤波的入射光产生电荷。
45.权利要求44的方法，其中，利用所述第一多个光电传感器产生电荷的所述步骤包括从经过彩色滤波的入射光产生电荷。
46.权利要求45的方法，其中，所述处理信号的步骤包括通过从来自所述第二累积周期的信号中减去来自所述第一累积周期的信号而对颜色信息进行内插。
47.权利要求45的方法，其中，所述处理信号的步骤校正由于所述不同的累积周期而造成的时间位移。
48.权利要求45的方法，其中，所述处理信号的步骤校正运动模糊。
全文摘要
本发明提供一种在任何照明条件下都具有色敏性的成像器，这是通过以下措施实现的利用经过无色滤波的像素来取代Bayer模式阵列中的至少一个经过绿色滤波的像素，以及对于每一个颜色通道提供不同的累积周期。当利用经过无色滤波的像素来取代经过彩色滤波的像素时，可以通过向经过彩色滤波的像素提供比经过无色滤波的像素更长的累积周期来利用色敏性和光敏性的益处。可以通过在后端处理中利用来自相邻像素的无色滤波器信息和彩色滤波器信息执行减法逻辑来对颜色信息进行内插。可以适配对应于每个颜色通道的累积时间，以便最小化每一个数据帧内的滤波器透射率差异和传感器吸收率差异。可以在后端处理中校正移动对象的各颜色的时间位移，所述时间位移是由于各颜色具有不同的累积周期而产生的。后端处理还可以校正运动模糊。
文档编号H04N5/353GK101023680SQ200580031790
公开日2007年8月22日 申请日期2005年7月19日 优先权日2004年7月21日
发明者P·K·加拉赫尔 申请人:微米技术有限公司