成像系统、成像设备和图像传感器技术方案

本实用新型专利技术提供成像系统、成像设备和图像传感器。意图解决至少一个技术问题。成像系统可包括图像传感器和图像处理电路。图像传感器具有包括具有颜色滤光片、第一和第二光电二极管的堆叠光电二极管像素的像素阵列，第一光电二极管插入在颜色滤光片和第二光电二极管之间，第一和第二光电二极管分别响应于不同的第一和第二波段的光生成第一和第二图像信号，颜色滤光片阻挡不同于第一和第二波段的第三波段的光。图像处理电路接收第一和第二图像信号，图像处理电路对至少第一图像信号进行去噪操作以生成第一去噪图像信号，对至少第一去噪图像信号进行颜色校正操作，去噪操作被配置为降低由颜色校正操作造成的噪声放大。能够生成降低噪声的图像信号。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及成像设备，并且更具体地讲，涉及具有带堆叠光电二极管的像素的成像设备。
技术介绍
图像传感器常在电子设备(诸如移动电话、相机和计算机)中用来捕获图像。在典型布置方式中，电子设备设置有被布置成像素行和像素列的图像像素阵列。图像像素在多个颜色通道中生成图像信号。电路通常耦合到每个像素列以用于读出来自图像像素的图像信号。传统的成像系统采用单个图像传感器，其中通过被布置成拜耳马赛克图案的红色、绿色和蓝色(RGB)图像像素对可见光谱进行采样。拜耳马赛克图案由2×2个图像像素的重复单元组成，其中两个绿色像素沿对角线彼此相对，并且其他角部为红色和蓝色。在此类布置方式中，每个图像像素均包括颜色滤光片，该滤光片允许红光、绿光或蓝光通过。每个图像像素均包括单个光电二极管，该光电二极管接收穿过滤光片的红光、绿光或蓝光，并且生成电信号，该电信号指示穿过滤光片接收的光的量(即，强度)。在另一个布置方式中，图像传感器像素被配置为使得单个图像像素对红光、绿光和蓝光采样。对红光、绿光和蓝光采样的图像像素包括逐个堆叠起来的三个光电二极管。在光穿过其中形成光电二极管的硅片时对红色波长、绿色波长和蓝色波长中每一个的吸收的差异导致三个光电二极管中的每一个主要接收其中一种颜色的光。然而，基于硅片中的吸收深度的红光、绿光和蓝光的光谱分离，不足以对光进行分离以提供独立的红色、绿色和蓝色信号，所述独立的信号不包括任何代表另一种颜色光的信号。例如，蓝色光电二极管可能对在到达红色光电二极管之前被吸收的红光敏感，从而产生蓝色图像信号，该信号也代表至少一些红光。进行颜色校正 操作来移除对另外两种颜色的光的这些非所需响应会导致系统噪声不期望地放大。一些图像像素包括在硅片中不同深度处的两个堆叠光电二极管。每个光电二极管均被配置为吸收不同颜色的光。图像像素还具有形成于堆叠光电二极管上面的颜色滤光片，该滤光片吸收不被光电二极管中的任一者所吸收的光。两个堆叠光电二极管可能对于在硅中具有足够光谱分离的两种颜色的光敏感，使得每个光电二极管吸收的光少于另一光电二极管旨在接收的光(相比于例如具有三个堆叠光电二极管的像素)。颜色滤光片可阻挡波长介于两个光电二极管的所需敏感度之间的光(即，无法被任一个光电二极管所检测到的光)。每个相应光电二极管所生成的信号因此提供了一个信号，该信号更准确地代表光电二极管旨在接收的相应颜色的光。虽然该布置方式提供了改善的光谱分离，但浅光电二极管仍吸收一些设置成由较深光电二极管所检测的光，并且较深光电二极管可接收其设置的接受波长之外的一些光。用于校正信号中的这些非所需分量的颜色校正操作会产生不期望的噪声。因此，能够提供生成具有降低噪声的图像信号的成像设备将是有利的。
技术实现思路
本技术的一个目的是解决与现有技术中存在的一个或更多个问题相关的问题。根据本技术的一个方面，提供一种成像系统。该成像系统可以包括：图像传感器，所述图像传感器具有像素阵列，其中所述像素阵列包括具有颜色滤光片、第一光电二极管和第二光电二极管的堆叠光电二极管像素，其中所述第一光电二极管插入在所述颜色滤光片和所述第二光电二极管之间，其中所述第一光电二极管响应于第一波段的光生成第一图像信号，其中所述第二光电二极管响应于第二波段的光生成第二图像信号，所述第二波段不同于所述第一波段，并且其中所述颜色滤光片阻挡第三波段的光，所述第三波段不同于所述第一波段和所述第二波段；以及图像处理电路，所述图像处理电路接收所述第一图像信号和所述第二图像信号，其中所述图像处理电路对至少所述第一图像信号进行去噪操作以生成第一去 噪图像信号，并且对至少所述第一去噪图像信号进行颜色校正操作，并且其中所述去噪操作被配置为降低由所述颜色校正操作造成的噪声放大。根据一个实施例，其中所述图像处理电路对所述第一图像信号和所述第二图像信号进行所述去噪操作以将所述第一图像信号调整第一量并且将所述第二图像信号调整小于所述第一量的第二量。根据本技术的另一个方面，提供一种成像设备。该成像设备可以包括：图像传感器，所述图像传感器包括具有重复单元格的像素阵列，其中所述单元格包括至少一个双光电二极管像素，所述双光电二极管像素具有响应于第一颜色的光生成第一电信号的浅光电二极管、响应于不同于所述第一颜色的第二颜色的光生成第二电信号的深光电二极管、以及形成于所述浅光电二极管和所述深光电二极管上方并透射所述第一颜色的光和所述第二颜色的光的颜色滤光片；以及处理电路，所述处理电路处理所述第一电信号，使得所述第一电信号和所述第二电信号之间的噪声相关性增加，其中所述处理电路将颜色校正应用于具有增加的噪声相关性的所述第一电信号，以移除响应于所述第二颜色的光所生成的所述第一电信号的分量。根据一个实施例，其中所述双光电二极管像素为洋红色像素，其中所述浅光电二极管响应于蓝光生成所述第一电信号，其中所述深光电二极管响应于红光生成所述第二电信号，并且其中所述颜色滤光片为透射红光和蓝光并且阻挡绿光的洋红色滤光片，所述单元格还可以包括：第一和第二沿对角线相对的绿色像素，所述绿色像素响应于绿光各自生成绿色图像信号；和额外像素。根据本技术的又一个方面，提供一种图像传感器。该图像传感器可以包括：形成为行和列的像素阵列，其中所述像素阵列包括具有四个相邻像素的像素块，其中所述像素块中的所述四个相邻像素包括至少一个堆叠光电二极管像素，所述堆叠光电二极管像素包括响应于给定颜色的光生成颜色图像信号的第一光电二极管、响应于红外光生成红外图像信号的第二光电二极管、以及使所述给定颜色的光和所述红外光通过的颜色滤光片元件，并且其中所述第一光电二极管形成于所述颜色滤光片元件和所述第二光电二极管之间。根据一个实施例，其中所述至少一个堆叠光电二极管像素包括第一堆叠光电二极管像素，所述第一堆叠光电二极管像素与第二堆叠光电二极管像素沿对角线相对，其中在所述第一堆叠光电二极管像素和所述第二堆叠光电二极管像素中的每一个中，所述颜色滤光片为绿色滤光片，并且所述第一光电二极管响应于所述给定颜色的光所生成的所述颜色图像信号为响应于绿光生成的绿色图像信号。根据一个实施例，其中所述像素块包括第三堆叠光电二极管像素和第四堆叠光电二极管像素，其中所述第三堆叠光电二极管像素和所述第四堆叠光电二极管像素中的每一个包括：响应于蓝光生成蓝色图像信号的第一光电二极管、响应于红光生成红色图像信号的第二光电二极管、以及允许所述蓝光和所述红光通过的颜色滤光片元件，其中所述第一光电二极管形成于所述颜色滤光片元件和所述第二光电二极管之间。根据一个实施例，其中在所述至少一个堆叠光电二极管像素中，所述颜色滤光片为绿色滤光片，并且所述第一光电二极管响应于所述给定颜色的光所生成的所述颜色图像信号为响应于绿光生成的绿色图像信号，并且其中所述像素块还包括：第二堆叠光电二极管像素，所述第二堆叠光电二极管像素包括响应于蓝光生成蓝色图像信号的第一光电二极管、响应于红光生成红色图像信号的第二光电二极管、以及允许所述蓝光和所述红光通过的颜色滤光片元件，其中所述第一光电二极管形成于所述颜色滤光片元件和所述第二光电二极管之间；以及一对沿对角线相对的宽带像素，所述像素各自具有透射至少两种不同颜色的光的颜色滤光片。根据一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像系统，其特征在于所述成像系统包括：图像传感器，所述图像传感器具有像素阵列，其中所述像素阵列包括具有颜色滤光片、第一光电二极管和第二光电二极管的堆叠光电二极管像素，其中所述第一光电二极管插入在所述颜色滤光片和所述第二光电二极管之间，其中所述第一光电二极管响应于第一波段的光生成第一图像信号，其中所述第二光电二极管响应于第二波段的光生成第二图像信号，所述第二波段不同于所述第一波段，并且其中所述颜色滤光片阻挡第三波段的光，所述第三波段不同于所述第一波段和所述第二波段；以及图像处理电路，所述图像处理电路接收所述第一图像信号和所述第二图像信号，其中所述图像处理电路对至少所述第一图像信号进行去噪操作以生成第一去噪图像信号，并且对至少所述第一去噪图像信号进行颜色校正操作，并且其中所述去噪操作被配置为降低由所述颜色校正操作造成的噪声放大。

【技术特征摘要】
2015.04.08 US 14/681,2501.一种成像系统，其特征在于所述成像系统包括：图像传感器，所述图像传感器具有像素阵列，其中所述像素阵列包括具有颜色滤光片、第一光电二极管和第二光电二极管的堆叠光电二极管像素，其中所述第一光电二极管插入在所述颜色滤光片和所述第二光电二极管之间，其中所述第一光电二极管响应于第一波段的光生成第一图像信号，其中所述第二光电二极管响应于第二波段的光生成第二图像信号，所述第二波段不同于所述第一波段，并且其中所述颜色滤光片阻挡第三波段的光，所述第三波段不同于所述第一波段和所述第二波段；以及图像处理电路，所述图像处理电路接收所述第一图像信号和所述第二图像信号，其中所述图像处理电路对至少所述第一图像信号进行去噪操作以生成第一去噪图像信号，并且对至少所述第一去噪图像信号进行颜色校正操作，并且其中所述去噪操作被配置为降低由所述颜色校正操作造成的噪声放大。2.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述图像处理电路对所述第一图像信号和所述第二图像信号进行所述去噪操作以将所述第一图像信号调整第一量并且将所述第二图像信号调整小于所述第一量的第二量。3.一种成像设备，其特征在于所述成像设备包括：图像传感器，所述图像传感器包括具有重复单元格的像素阵列，其中所述单元格包括至少一个双光电二极管像素，所述双光电二极管像素具有响应于第一颜色的光生成第一电信号的浅光电二极管、响应于不同于所述第一颜色的第二颜色的光生成第二电信号的深光电二极管、以及形成于所述浅光电二极管和所述深光电二极管上方并透射所述第一颜色的光和所述第二颜色的光的颜色滤光片；以及处理电路，所述处理电路处理所述第一电信号，使得所述第一电信号和所述第二电信号之间的噪声相关性增加，其中所述处理电 路将颜色校正应用于具有增加的噪声相关性的所述第一电信号，以移除响应于所述第二颜色的光所生成的所述第一电信号的分量。4.根据权利要求3所述的成像设备，其中所述双光电二极管像素为洋红色像素，其中所述浅光电二极管响应于蓝光生成所述第一电信号，其中所述深光电二极管响应于红光生成所述第二电信号，并且其中所述颜色滤光片为透射红光和蓝光并且阻挡绿光的洋红色滤光片，所述单元格还包括：第一和第二沿对角线相对的绿色像素，所述绿色像素响应于绿光各自生成绿色图像信号；和额外像素。5.一种图像传感器，其特征在于所述图像传感器包括：形成为行和列的像素阵列，其中所述像素阵列包括具有四个相邻像素的像素块，其中所述像素块中的所述四个相邻像素包括至少一个堆叠光电二极...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·凯兰，M·米利纳尔，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国;US