滤色器阵列、图像传感器以及红外数据获取方法技术

一种滤色器阵列包括第一像素、第二像素、第三像素和第四像素。第一像素传送具有可见波长和红外(IR)波长的光。第二像素传送具有可见波长的光并且围绕每个第一像素。第三像素传送具有可见波长中的第一波长范围的光。第四像素传送具有可见波长中的第二波长范围的光。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2014年12月1日提交的专利技术名称为“滤色器阵列、具有该滤色器阵列的图像传感器以及使用该图像传感器的红外数据获取方法”的韩国专利申请No.10-2014-0169444的优先权，其整体内容通过引用合并于此。
本专利技术构思涉及半导体器件制造技术，更具体地，涉及滤色器阵列、包括该滤色器阵列的图像传感器、以及使用该图像传感器获取红外(IR)数据的方法。
技术介绍
正在研究和开发提供深度数据以及图像数据的三维(3D)图像传感器。3D图像传感器中使用的滤色器阵列(CFA)可以包括用于获取物体的颜色数据的彩色像素，以及用于获取物体的深度数据的红外(IR)像素。正在研究和开发用于从具有彩色像素和IR像素二者的滤色器阵列获取高质量颜色数据和IR数据的方法。
技术实现思路
各实施例针对能够获取高质量颜色数据和IR数据的滤色器阵列、包括该滤色器阵列的图像传感器、以及使用该图像传感器获取红外(IR)数据的方法。根据实施例，一种滤色器阵列可以包括：多个第一像素，适于传送具有可见波长和红外(IR)波长的光；多个第二像素，适于传送具有可见波长的光，并且设置成围绕多个第一像素中的每个第一像素的图案；多个第三像素，适于传送具有可见波长中的第一波长范围的光；以及多个第四像素，适于传送具有可见波长中的第二波长范围的光。所述多个第二像素可以设置成棋盘图案，并且其中所述多个第一像素中的每个第一像素可以设置在与所述多个第二像素中的每个第二像素不同的行和列中。所述多个第一像素和所述多个第二像素可以沿对角线方向交替设置。所述多个第一像素和所述多个第二像素之和在像素总数的40％至60％的范围内。所述多个第一像素的数目可以等于或小于所述多个第二像素的数目。所述多个第三像素和多个第四像素可以随机地设置在除了所述多个第一像素和所述多个第二像素占据的空间之外的剩余空间中。所述多个第三像素的数目可以等于所述多个第四像素的数目。所述多个第三像素和所述多个第四像素中的每个可以包括选自红色滤光器、绿色滤光器、蓝色滤光器、青色滤光器、黄色滤光器和洋红色滤光器中的任一个。所述多个第三像素可以包括相对于所述多个第四像素具有
光谱敏感度的最低相关性的滤光器。第一像素、第二像素、第三像素和第四像素可以分别包括透明像素、白色像素、蓝色像素和红色像素。根据实施例，一种滤色器阵列可以包括：具有3×3矩阵结构的多个子阵列，其中每个子阵列可以包括：第一像素，适于传送具有可见波长和红外(IR)波长的光，并且设置在子阵列的中心；多个第二像素，适于传送具有可见波长的光，并且分别设置在子阵列的角部；多个第三像素，适于传送具有可见波长中的第一波长范围的光；以及多个第四像素，适于传送具有可见波长中的第二波长范围的光。子阵列中的第一像素、第二像素、第三像素和第四像素的比可以是1:4:2:2。所述多个子阵列可以部分地共享除第一像素之外的像素。所述多个第三像素和所述多个第四像素中的每个可以包括选自红色滤光器、绿色滤光器、蓝色滤光器、青色滤光器、黄色滤光器和洋红色滤光器中的任一个。所述多个第三像素可以包括相对于所述多个第四像素具有光谱敏感度的最低相关性的滤光器。所述多个第三像素可以设置在第一像素的顶部和底部，并且所述多个第四像素可以设置在第一像素T的侧面。根据实施例，一种图像传感器可以包括：滤色器阵列，其包括：多个第一像素，适于传送具有可见波长和红外(IR)波长的光；多个第二像素，适于传送具有可见波长的光，并且设置成围绕所述多个第一像素中的每个第一像素的图案；多个第三像素，适于传送具有可见波长中的第一波长范围的光；以及多个第四像素，适于传送具有可见波长中的第二波长范围的光；以及光电转换层，形成在滤色器阵列之上或之下。根据实施例，一种操作图像传感器的方法，该图像传感器可以包括多个滤色器阵列，每个滤色器阵列具有3×3矩阵结构并且包括第一像素和多个第二像素，第一像素适于传送具有可见波长和红外(IR)波长的光，并且设置在滤色器阵列的中心，而多个第二像素适于传送具有可见波长的光，并且分别设置在滤色器阵列的角部，该方法可以包括：通过使用围绕第一像素的多个第二像素，生成与第一像素的位置对应的内插信号；以及根据从第一像素输出的像素信号和内插信号之间的差来生成IR数据。该方法还可以包括：基于第一像素和第二像素的每个像素信号和像素信号的平均值之间的亮度差来计算权重；以及通过将第三像素和第四像素的像素信号进行比较并且反映权重来生成颜色数据，其中第三像素和第四像素分别传送具有可见波长中的第一波长范围和第二波长范围的光。第一像素、第二像素、第三像素和第四像素可以分别包括透明像素、白色像素、蓝色像素和红色像素。根据实施例，由于第二像素被设置成围绕第一像素，因此可以获取高质量IR数据。此外，由于第三像素和第四像素具有光谱敏感度的低相关性，因此可以获取高质量颜色
数据。附图说明图1是图示根据本专利技术构思的示例性实施例的滤色器阵列的示图。图2是示意性图示根据本专利技术构思的示例性实施例的包括滤色器阵列的图像传感器的框图。图3是示意性图示包括图2的图像传感器的图像处理装置的框图。图4是图示根据本专利技术构思的示例性实施例的获取颜色数据和IR数据的方法的流程图。具体实施方式在下文中，将参照附图描述本专利技术构思的优选示例性实施例以详细描述本专利技术构思，使得本专利技术所属领域的技术人员能够容易地实施本专利技术的技术构思。附图不一定依比例绘制，并且在一些情况下，比例可能被放大以便清楚地说明实施例的特征。在公开具有超过两个层的多层结构时，各层的相对位置和顺序可以反映特定的示例性实施例。然而，本专利技术构思不应被解释为限于其示例性实施例，并且各层的相对位置和顺序可以变化。再者，多层结构的示图和详细描述可以不包括特定的多层结构中的所有层(例如，至少一个层可以存在于所描述的层之间)。例如，当在详细描述说明和示图中一个层被设置在第二层或衬底上时，第一层可以直接设置在第二层或衬底上，或者至少一个层可以设置在第一层和第二层或衬底之间。下文将描述的本专利技术构思的示例性实施例提供了用于获取高质量颜色数据和IR数据的滤色器阵列、使用滤色器阵列的图像传感器、和使用图像传感器获取IR数据的方法。在本专利技术构思的示例性实施例中，为了防止分辨率劣化，IR像素不是分离地设置成红色-绿色-蓝色(RGB)拜耳图案，而是，白色-红色-白色-蓝色(WRWB)拜耳图案中的任何一个白色像素传送可见光和IR光，而所述WRWB图案中的剩余的白色像素仅传送可见光。IR数据可以利用从两个白色像素传送的光的差来获取。在本专利技术构思的示例性实施例中，当提取IR数据时，并非简单地计算从两个白色像素传送的光的差，而是使用包括IR数据的白色像素和不具有IR数据的周围的白色像素之间的空间相关性来产生与包括IR数据的白色像素相对应的内插信号，从而可以提高IR数据的精度。图1是图示根据本专利技术构思的示例性实施例的滤色器阵列的示图。参照图1，根据本专利技术构思的示例性实施例的滤色器阵列100包括多个第一像素
110，其传送具有可见波长和IR波长的光；多个第二像素120，其传送具有可见波长的光；多个第三像素130，其传送具有可见波长中的第一波长范围的光；以及多个第四像素140，其传送具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滤色器阵列，包括：多个第一像素，适于传送具有可见波长和红外IR波长的光；多个第二像素，适于传送具有所述可见波长的光，并且设置成围绕所述多个第一像素中的每个第一像素的图案；多个第三像素，适于传送具有所述可见波长中的第一波长范围的光；以及多个第四像素，适于传送具有所述可见波长中的第二波长范围的光。

【技术特征摘要】
2014.12.01 KR 10-2014-01694441.一种滤色器阵列，包括：多个第一像素，适于传送具有可见波长和红外IR波长的光；多个第二像素，适于传送具有所述可见波长的光，并且设置成围绕所述多个第一像素中的每个第一像素的图案；多个第三像素，适于传送具有所述可见波长中的第一波长范围的光；以及多个第四像素，适于传送具有所述可见波长中的第二波长范围的光。2.根据权利要求1所述的滤色器阵列，其中所述多个第二像素设置成棋盘图案，以及其中所述多个第一像素中的每个第一像素设置在与所述多个第二像素中的每个第二像素不同的行和列中。3.根据权利要求1所述的滤色器阵列，其中所述多个第一像素和所述多个第二像素沿对角线方向交替设置。4.根据权利要求1所述的滤色器阵列，其中所述多个第一像素和所述多个第二像素之和在像素总数的40％至60％的范围内。5.根据权利要求4所述的滤色器阵列，其中所述多个第一像素的数目等于或小于所述多个第二像素的数目。6.根据权利要求1所述的滤色器阵列，其中所述多个第三像素和所述多个第四像素随机地设置在除了所述多个第一像素和所述多个第二像素占据的空间之外的剩余空间中。7.根据权利要求1所述的滤色器阵列，其中所述多个第三像素的数目等于所述多个第四像素的数目。8.一种滤色器阵列，包括：具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：车受蓝，李宗锡，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR