CN106298826A - 一种图像传感器 - Google Patents
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Abstract
一种图像传感器，包括依次连接的透镜层、分色滤光层和感光层，所述分色滤光层为G模式色彩滤波阵列，其中G模式色彩滤波阵列包括若干个大小、形状相同的像素结构单元，所述透镜层包括若干个微型透镜，所述感光层为X*Y个像素组成的电子线路矩阵；所述像素结构单元相互间隔的两行、相互间隔的两列的像素点均为绿色，其余的像素点在其所在的一行或者一列上均相互间隔地呈现红色或者蓝色；像素结构单元包括12个G滤镜、2个R滤镜、2个B滤镜，使得G滤镜所占比例为3/4，R、B滤镜所占比例分别为1/4；本发明提高绿色像素点占比的目的，使得图形图像具有更高的清晰度，更容易被人眼所接受，提高了人眼辨识度、图像度并对人眼起到一定的保护作用。
Description
技术领域
本发明所涉及一种图像传感器，具体是一种基于G模式滤波阵列的彩色图像传感器，属于成像设备领域。
背景技术
图像传感器是一种将光学图像转换成电子信号的设备，其基本工作原理是将外界物体在物镜成像面上形成的二维光强分布的光学图像转变为一维时序电信号。图像传感器输出的一维时序电信号经过后续的放大及同步控制处理后，送给图像显示器，便可还原并显示二维光学图像。
图像传感器被广泛的应用于各种消费类电子产品中，如数码相机、手机及视频监控***等。主流的图像传感器主要分为两种，一种是CCD(charge coupled device，电荷耦合元件)，另一种是CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件)传感器。CCD特有的工艺，具有低照度效果好、信噪比高、通透感强、色彩还原能力佳等优点，被广泛应用于许多高端领域中，但同时由于其成本高、功耗大也制约了其市场发展的空间。
从外部结构上来说，图像传感器主要分为三层，由外到内依次为微型透镜层、分色滤光片层以及感光层。处于最外层的微型透镜层是由很多的微型透镜组成，穿过此层的入射光可以更多的聚集到像素感光区域。分色滤光层是由色彩滤波阵列组成的滤光片，色彩滤波阵列的每一个滤镜单元对应一个像素，每一个滤镜单元只能有一种颜色的光通过，其目的是让每一个像素点表征一种特定颜色光强的大小。
目前最常用的色彩滤波阵列(Color Filter Array，简称CFA)是拜耳色彩滤波阵列(Bayer pattern CFA)，该滤波阵列交替使用一组红色和绿色滤镜以及一组绿色和蓝色滤镜构成，每一个2×2基本滤镜单元由2个绿色(G)、1个红色(R)和1个蓝色(B)单元组成，因此能捕获1/2的绿光、1/4的红光以及1/4的蓝光。最里面的感光层是由与上层CFA相对应的X×Y个像素点组成的电子线路矩阵，其作用是把透过CFA的光信号转变为电流信号输出。
人眼视觉***对RGB三基色的敏感度具有较大差异。人眼对波长为555nm的绿光敏感度最强，波长增大或减小都会使人眼视觉敏感性降低，人眼对红光的敏感性约为绿光的1/2，对蓝光的敏感性约为红光的1/3。因此，G像素对图像清晰度的影响最大。目前使用的Bayer阵列中，G像素所占总像素的比例为1/2。为了使得图像的清晰度提高，需要色彩滤波阵列的G滤镜的比例提高大于1/2，Bayer阵列不再适用于更高的图像清晰度要求的图像传感器。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，而提供一种清晰度更高的图像传感器，使得图像传感器捕获的图像更符合人眼的视觉标准。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
图像传感器，包括依次连接的透镜层、分色滤光层和感光层，所述分色滤光层为G模式色彩滤波阵列，其中G模式色彩滤波阵列包括若干个大小、形状相同的像素结构单元；透镜层包括若干个微型透镜，用于将入射光更多的聚集到像素感光区域；所述感光层为X×Y个像素组成的电子线路矩阵，将透过分色滤光层(5)的光信号转变为电信号输出。
所述色彩滤波阵列的像素结构单元包括第一基本滤镜单元和第二基本滤镜单元，通过混合排列第一基本滤镜单元和第二基本滤镜单元而形成一个4×4阵列的最小结构单元。
所述色彩滤波阵列的像素结构单元中的每两个相同的第一基本滤镜单元或第二基本滤镜单元成对角线、水平或者垂直排列。
所述第一基本滤镜单元为一个2×2阵列，包括3个G滤镜和1个R滤镜；所述第二基本滤镜单元同样是一个2×2阵列，包括3个G滤镜和1个B滤镜。
所述第一基本滤镜单元中的R滤镜与第二基本滤镜单元中的B滤镜均位于所在2×2阵列的相同位置。
所述第一基本滤镜单元中的R滤镜与第二基本滤镜单元中的B滤镜均位于所在2×2阵列的左上角、右下角、右上角或左下角。
所述像素结构单元包括12个G滤镜、2个R滤镜、2个B滤镜。
所述像素结构单元的G滤镜占总滤镜个数的比例为3/4，R、B滤镜分别占总滤镜个数的1/8，除边角外的每个R、B滤镜的八邻域均为G滤镜。
本发明的有益效果是：本发明通过有效的排列R、G、B滤镜单元，提高绿色像素占整体像素比例，绿色像素点比例增加从而使得图像具有更高的清晰度，更容易被人眼所接受、更加贴近人眼的视觉标准。实验证明，本发明所涉及的图像传感器，相比同分辨率的传统图像传感器，线数(ISO12233标准分辨率测试卡)测试可提高10％以上。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图2是本发明的另一种结构结构图。
图3a、3b、3c是本发明三种像素结构单元的排列方式示意图。
图4a、4b是本发明非边角位置的R、B滤镜结构示意图。
图5是本发明的G模式色彩滤波阵列的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但不应理解为是对本申请的限制。
如图1、图2的图像传感器，结构依次为透镜层3、分色滤光层5和感光层4，所述分色滤光层即为G模式色彩滤波阵列(滤光片)，其中G模式色彩滤波阵列包括若干个大小、形状相同的像素结构单元1；透镜层包括若干个微型透镜，用于将入射光更多的聚集到像素感光区域；感光层为X×Y个像素组成的电子线路矩阵，将透过分色滤光层的光信号转变为电信号输出。
如图5所示，本发明使用的G模式色彩滤波阵列包括若干个大小、形状相同的像素结构单元1，所述像素结构单元1排列形成G模式色彩滤波阵列2，像素结构单元1包括第一基本滤镜单元11和第二基本滤镜单元12，通过混合排列第一基本滤镜单元11和第二基本滤镜单元12而形成一个4×4阵列的最小结构单元，所述像素结构单元中每两个相同的第一基本滤镜单元11或第二基本滤镜单元12成对角线、水平或者垂直排列等几种排列方式，使整个色彩滤波阵列中绿色的滤镜比例的大幅增加，提高图像清晰度。
第一基本滤镜单元11为一个2×2阵列，包括3个G滤镜和1个R滤镜；第二基本滤镜单元12同样是一个2×2阵列，包括3个G滤镜和1个B滤镜，第一基本滤镜单元中的R滤镜与第二基本滤镜单元中的B滤镜均位于所在2×2阵列的相同位置，比如在2×2的阵列中左上角、右下角、右上角或左下角。以下以R、B滤镜在2×2阵列中处于右下上角为例进行说明。
附图3a为本发明所述的G模式色彩滤波阵列的像素结构单元(4×4阵列最小结构单元)的一种具体实施方式，其排列规则为：应用上述的第一基本滤镜单元和第二基本滤镜单元各两个，每两个相同的基本滤镜单元之间沿对角线排列；
附图3b为本发明所述的G模式色彩滤波阵列的像素结构单元(4×4阵列最小结构单元)的一种是实施方式，其排列规则为：应用上述的第一基本滤镜单元和第二基本滤镜单元各两个，每两个相同的基本滤镜单元之间水平排列；
附图3c为本发明所述的G模式色彩滤波阵列的像素结构单元(4×4阵列最小结构单元)的一种实施方式，其排列规则为：应用上述的第一基本滤镜单元和第二基本滤镜单元各两个，每两个相同的基本滤镜单元之间垂直排列；
G模式色彩滤波阵列的4×4阵列最小结构单元不限于上述示例。例如改变第一基本滤镜单元和第二基本滤镜单元中的R、B滤镜所处的位置，使其均位于所在2×2阵列的左上角或任意位置，则可排列成不同的阵列结构，其构成原理相同。
本发明的像素结构单元1包括12个G滤镜、2个R滤镜、2个B滤镜，G滤镜所占比例为3/4，R、B滤镜所占比例分别为1/4，除边角外的每个R、B滤镜的八邻域均为G滤镜，如图4a、4b。这样使得图像将因绿色滤镜的高占比而实现清晰度的提高，并且更贴近人体的视觉感受，更容易被人眼所接受，且绿色的滤镜占比例高也有利于人眼的保护。
本发明的像素结构单元1相互间隔的两行、相互间隔的两列的滤镜均为绿色，其余的滤镜在其所在的一行或者一列上均相互间隔地呈现红色或者蓝色，即保证了绿色像素点的高比例，有效的提高了图像的清晰度。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种图像传感器，包括依次连接的透镜层(3)、分色滤光层(5)和感光层(4)，其特征在于：所述分色滤光层为G模式色彩滤波阵列，其中G模式色彩滤波阵列包括若干个大小、形状相同的像素结构单元(1)；透镜层包括若干个微型透镜，用于将入射光更多的聚集到像素感光区域；感光层为X×Y个像素组成的电子线路矩阵，将透过分色滤光层(5)的光信号转变为电信号输出。
2.根据权利要求1所述的一种图像传感器，其特征在于：所述像素结构单元(1)包括第一基本滤镜单元(11)和第二基本滤镜单元(12)，通过混合排列第一基本滤镜单元(11)和第二基本滤镜单元(12)而形成一个4×4阵列的最小结构单元。
3.根据权利要求2所述的一种图像传感器，其特征在于：所述像素结构单元(1)中每两个相同的第一基本滤镜单元(11)或第二基本滤镜单元(12)成对角线、水平或者垂直排列。
4.根据权利要求2或3所述的一种图像传感器，其特征在于：所述第一基本滤镜单元(11)为一个2×2阵列，包括3个G滤镜和1个R滤镜；所述第二基本滤镜单元(12)同样是一个2×2阵列，包括3个G滤镜和1个B滤镜。
5.根据权利要求4所述的一种图像传感器，其特征在于：所述第一基本滤镜单元中的R滤镜与第二基本滤镜单元中的B滤镜均位于所在2×2阵列的相同位置。
6.根据权利要求5所述的一种图像传感器，其特征在于：所述第一基本滤镜单元中的R滤镜与第二基本滤镜单元中的B滤镜均位于所在2×2阵列的左上角、右下角、右上角或左下角。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种图像传感器，其特征在于：所述像素结构单元(1)包括12个G滤镜、2个R滤镜、2个B滤镜。
8.根据权利要求4所述的一种图像传感器，其特征在于：所述像素结构单元(1)的G滤镜占总滤镜的比例为3/4，R、B滤镜分别占总滤镜的1/8，除边角外的每个R、B滤镜的八邻域均为G滤镜。
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