本發(fā)明涉及影像裝置，特別涉及影像感測器。

背景技術：

傳統(tǒng)的彩色照像儀、影像感測器、及像素化影像陣列是使用多個像素或多個像素濾光膜的拜爾圖樣(Bayer pattern)，其具有紅－綠－綠－藍(R-G-G-B)的像素/濾波組態(tài)，如圖1所示。在此種像素化陣列中，感測器包括個別的光學濾光膜以傳遞紅、綠、藍色，并且置于或鍍于個別的像素的上。因此，會有一紅色像素12a、一藍色像素12b、及兩個綠色像素12c以形成一2x2次陣列10，其可重復置于像素化陣列的中。

三個色彩通道(紅色、綠色、藍色)不僅可讓與紅色、綠色、藍色相關的波長范圍及頻帶的光線穿透，其也會讓在紅外線、近紅外線、或響應頻帶中的大量波長的光線穿透。因此，在具有紅色、綠色、藍色像素下，色彩成像儀的靈敏度或是響應的量子效率通常具有較廣的紅外線或近紅外線響應。舉例來說，傳統(tǒng)的CMOS影像感測器的頻譜響應是如圖2所示。紅色、綠色、及藍色像素的頻譜響應是可比較的，或是高于可視頻譜的像素響應。來自環(huán)境的紅外線也因此會影像可視頻譜中的色彩響應，且可能會影響影像的色彩還原。這種情況通常稱為紅外線污染(IR contamination)。

在傳統(tǒng)的彩色照像機中，為了要還原一真實彩色影像，通常會使用一紅外線截止(IR cut-off)濾光片以截斷或降低在紅外線頻帶或頻譜范圍的光線或能量，藉以僅讓可見光穿過濾光膜以被紅－綠－綠－藍像素進行成像，以能降低、限制、或實質上消除紅外線污染。這種紅外線截止濾光膜通常用在玻璃或塑膠元件上的多層鍍膜所實現(xiàn)，例如是一平整玻璃基板，其可加入至照像機的鏡頭組成的元件中，或是加在鏡頭元件的表面上。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是提供一種影像感測器，包括：一濾光膜陣列，用于由一入射光線中取出多個色彩成份；以及多個光電元件，用于利用該濾光膜陣列接收該入射光，其中該濾光膜陣列包括：一綠色濾光膜，用于由該多個色彩成份中取出一綠色成份；一紅色濾光膜，用于由該多個色彩成份中取出一紅色成份；一藍色濾光膜，用于由該多個色彩成份中取出一藍色成份；以及一第一紅外線濾光膜，用于取出一第一紅外線成份，其中該第一紅外線濾光膜包括該綠色濾光膜的材料以及具有一特定波長的一紅外線高通濾光膜的材料。

本發(fā)明更提供一種影像感測器，包括：一半導體基板，包括多個光電元件；以及一濾光膜陣列，置于該半導體基板的上，其中該濾光膜陣列包括一綠色濾光膜、一紅色濾光膜、一藍色濾光膜、以及一第一紅外線濾光膜，其中該第一紅外線濾光膜包括該綠色濾光膜的材料及具有一特定波長的一紅外線高通濾光膜的材料。

附圖說明

圖1是顯示傳統(tǒng)的拜爾圖樣的示意圖。

圖2是顯示一CMOS RGB彩色感測器的頻譜響應圖。

圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例中的IRP4Gd濾光膜的響應圖。

圖4A是顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例中的第一色彩馬賽克圖樣的示意圖。

圖4B是顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例中的第二色彩馬賽克圖樣的示意圖。

圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例中的影像感測器的截面圖。

圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明另一實施例中的影像感測器的截面圖。

圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明又一實施例中的影像感測器的截面圖。

其中，附圖標記說明如下：

12a～紅色像素；

12b～藍色像素；

12c～綠色像素；

10～次陣列；

210－230、310－330～曲線；

400A、400B～陣列單元；

410、420、430、440、450、460、470～色彩圖樣；

471～透明像素；

500、600、700～影像感測器；

510、610、710～半導體基板；

520、620、720～第一階層；

530、630～第二階層；

511－516、611－616、711－716～光電元件；

521－526、532、533、621－626、632、633、721－726～濾光膜；

531、631～透明材料；

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。

圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例中的IRP4Gd濾光膜的響應圖。本發(fā)明中的IRP4Gd濾光膜的設計是混合綠色濾光膜及紅外線穿透濾光膜(例如為一高通濾光膜)的響應，其可讓波長超過650nm的光線穿過(后述實施例是以IR-pass@650nm濾光膜表示)。舉例來說，綠色濾光膜及紅外線穿透濾光膜的響應是分別如圖3中的曲線310及320所示。IRP4Gd濾光膜的響應是如圖3中的曲線330所示。IRP4Gd濾光膜可用兩種方式來實現(xiàn)，例如是將綠色濾光膜及IR-pass@650nm濾光膜相迭，或是將綠色濾光膜及IR-pass@650nm濾光膜的材料混合為單一材料。

對于本發(fā)明中的色彩相減演算法而言，綠色、紅色、及藍色通道的響應可由下列方程式所表示：

S_G-S_IRP4Gd＝S_G’V

S_R-S_IRP4Rd＝S_R’V

S_B-S_IRP4Bd＝S_B’V

其中S_G、S_R、S_B是分別表示綠色、紅色、藍色通道的原始信號；S_IRP4Gd 是表示用于綠色扣除(green deduction)的紅外線穿透濾光膜的信號；S_IRP4Rd是表示用于紅色扣除(red deduction)的紅外線穿透濾光膜的信號；S_IRP4Bd是表示用于藍色扣除(blue deduction)的紅外線穿透濾光膜的信號；S_G’V、S_R’V、S_B’V是分別表示綠色、紅色、藍色通道的調整后(色彩平衡)的信號。更進一步而言，紅外線信號S_IRP4Gd、S_IRP4Rd、S_IRP4Bd是分別從綠色、紅色、及藍色通道扣除。因此，本發(fā)明并不需要在影像感測器前方放置額外的紅外線截止(IR-cut)濾光片，使得本發(fā)明可降低整個影像感測器的成本，且相像模組的厚度也更薄。

如上所述，IRP4Gd濾光膜可由將綠色濾光膜及IR-pass@650nm濾光膜相迭、或是將綠色濾光膜及IR-pass@650nm濾光膜的材料混合為單一材料來實現(xiàn)。此外，IRP4Rd濾光膜可由IR-pass@650nm濾光膜所實現(xiàn)，且IRP4Bd濾光膜可由讓波長超過800nm的光線通過的紅外線穿透濾光膜所實現(xiàn)(后述實施例是以IR-pass@800nm濾光膜表示)。然而，IR-pass@800nm濾光膜(例如為一高通濾光膜)可簡單地將紅色濾光膜及藍色濾光膜的材料混合所實現(xiàn)。

本發(fā)明的影像感測器包括一二維像素化成像陣列(pixelated imaging array)，其包括多個影像感測像素或是光電元件，安排、置放、或建立于一半導體基板(semiconductor substrate)的上。舉例來說，影像感測器可包括一互補式金屬氧化物半導體(CMOS)或感光耦合元件(CCD)感測器、裝置、或類似元件，其細節(jié)可參考后述實施例。

圖4A是顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例中的第一色彩馬賽克圖樣(color mosaic pattern)的示意圖。如圖4A所示，因為使用了紅外線扣除(IR subtraction)演算法，不同的紅外線像素(例如IRP4Rd、IRP4Gd、IRP4Bd)可安置于陣列單元400A中的不同位置。舉例來說，陣列單元400A包括三個水平相鄰的色彩圖樣410、420及430。色彩圖樣410包括紅色、藍色、綠色濾光膜及IRP4Bd濾光膜。色彩圖樣420包括紅色、藍色、綠色濾光膜及IRP4Rd濾光膜。色彩圖樣430包括紅色、藍色、綠色濾光膜及IRP4Gd濾光膜。更適宜地，色彩圖樣410、420及430的每一者在某些實現(xiàn)方式中可單獨使用。

圖4B是顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例中的第二色彩馬賽克圖樣的示意 圖。選擇性地，色彩圖樣可在陣列單元400B中以2x2視窗的方式排列。陣列單元400B包括色彩圖樣440、450、460及470。色彩圖樣440、450、及460是類似于圖4A中的色彩圖樣410、420、及430。然而，色彩圖樣470中包括了一透明像素471(例如標示為Clear)。

圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例中的影像感測器的截面圖。影像感測器500包括一半導體基板510、一第一階層520、及一第二階層530。用于不同色彩通道的光電元件511～516(例如分別用于綠色、紅色、藍色、IRP4Rd、IRP4Gd及IRP4Bd)是在半導體基板510上實現(xiàn)。這些色彩濾光膜521～526在第一階層520的順序從左至右分別為綠色濾光膜521、紅色濾光膜522、藍色濾光膜523、IRP4Rd濾光膜524、紅色濾光膜525、以及綠色濾光膜526。第二階層530包括一透明材料531、一藍色濾光膜532、以及一IRP4Rd濾光膜533。透明材料531覆蓋了濾光膜521～524以達到鍍膜表面的平整性。藍色濾光膜532是覆蓋于紅色濾光膜525的上，且藍色濾光膜532及紅色濾光膜525相迭是形成IRP4Bd濾光膜(注：藍色+紅色)，其可讓波長超過800nm的光線通過。IRP4Rd濾光膜533是覆蓋于綠色濾光膜526的上，且IRP4Rd濾光膜及綠色濾光膜526相迭是形成IRP4Gd濾光膜，其可讓波長超過650nm的光線通過。

更進一步而言，雖然上述實施例中具有6種類型的濾光膜，例如是紅色濾光膜、綠色濾光膜、藍色濾光膜、IRP4Gd濾光膜、IRP4Rd濾光膜、及IRP4Bd濾光膜，上述6種濾光膜的材料在制造影像感測器500時可簡化為4種材料。舉例來說，因為藍色濾光膜532需置于紅色濾光膜525的上，且IRP4Rd濾光膜533需置于綠色濾光膜526的上，因此這些色彩濾光膜的制造順序依序為綠色濾光膜、紅色濾光膜、藍色濾光膜、及IRP4Rd濾光膜。在植入上述色彩濾光膜后，會執(zhí)行一“鍍膜平整”的處理，使得透明材料531可置于濾光膜521～524的上以形成一平整表面。

圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明另一實施例中的影像感測器的截面圖。影像感測器600包括一半導體基板610、一第一階層620、及一第二階層630。用于不同色彩通道的光電元件611～616(例如分別用于綠色、紅色、藍色、IRP4Rd、IRP4Gd及IRP4Bd)是在半導體基板610上植入。這些色彩濾光膜621～626在第一階層620的順序從左至右分別為綠色濾光膜621、紅 色濾光膜622、藍色濾光膜623、IRP4Rd濾光膜624、藍色濾光膜625、以及綠色濾光膜626。第二階層630包括一透明材料631、一紅色濾光膜632、以及一IRP4Rd濾光膜633。透明材料631覆蓋了濾光膜621～624以達到鍍膜表面的平整性。紅色濾光膜632是覆蓋于藍色濾光膜625的上，且紅色濾光膜632及藍色濾光膜625相迭是形成IRP4Bd濾光膜(注：藍色+紅色)，其可讓波長超過800nm的光線通過。IRP4Rd濾光膜633是覆蓋于綠色濾光膜626的上，且IRP4Rd濾光膜633及綠色濾光膜626相迭是形成IRP4Gd濾光膜，其可讓波長超過650nm的光線通過。

影像感測器600是類似于影像感測器500。影像感測器500及600的不同在于IRP4Bd濾光膜的相迭方式不同。舉例來說，在圖5中的影像感測器500的藍色濾光膜532是置于紅色濾光膜525的上，但是圖6中的影像感測器600的紅色濾光膜632是置于藍色濾光膜625的上。

圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明又一實施例中的影像感測器的截面圖。雖然在影像感測器500及600的制程中所使用的材料可簡化到4種材料(例如紅色、藍色、綠色、及IRP4Rd)，影像感測器500及600的制程亦可使用6種材料。舉例來說，除了紅色、藍色、綠色、及IRP4Rd通道的4種材料之外，IRP4Gd及IRP4Bd色彩通道的材料亦可用于影像感測器700中。換言之，藍色濾光膜及紅色濾光膜的材料可混合以產生IRP4Bd通道的材料，且綠色濾光膜及IRP4Rd濾光膜的材料可混合以產生IRP4Gd通道的材料。影像感測器700包括一半導體基板710、以及一第一階層720。用于不同色彩通道的光電元件711～716(例如分別用于綠色、紅色、藍色、IRP4Rd、IRP4Gd及IRP4Bd)是在半導體基板710上實現(xiàn)。這些色彩濾光膜721～726在第一階層720的順序從左至右分別為綠色濾光膜721、紅色濾光膜722、藍色濾光膜723、IRP4Rd濾光膜724、IRP4Bd濾光膜725、以及IRP4Gd濾光膜726。IRP4Bd濾光膜(注：藍色+紅色)可讓波長超過800nm的光線通過，且IRP4Gd濾光膜可讓波長超過650nm的光線通過。

綜上所述，本發(fā)明是提供一種影像感測器。該影像感測器包括用于綠色扣除的一紅外線穿透濾光膜IRP4Gd，其中該IRP4Gd濾光膜可由將綠色濾光膜及IR-pass@650nm濾光膜相迭、或是混合綠色濾光膜及IR-pass@650nm濾光膜的材料所實現(xiàn)。具有了IRP4Gd濾光膜的材料，用 于紅色扣除及藍色扣除的紅外線濾光膜可由已存在的紅色濾光膜、藍色濾光膜、及IRP4Rd濾光膜所實現(xiàn)，故各色彩通道(紅色、藍色、綠色)可具有自己的扣除通道。因此，本發(fā)明的影像感測器可為綠色、紅色、藍色通道提供較佳的色彩平衡。更進一步，本發(fā)明的影像感測器前面并不需要額外的紅外線截止濾光片，使得本發(fā)明可降低整個影像感測器的成本，且相像模組的厚度也更薄。

本發(fā)明雖以較佳實施例披露如上，然其并非用于限定本發(fā)明的范圍，本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視隨附的權利要求書所界定者為準。