《一种光路倾斜的CMOS图像传感器的像素阵列.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种光路倾斜的CMOS图像传感器的像素阵列.pdf（15页完整版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN104183612A43申请公布日20141203CN104183612A21申请号201410377485622申请日20140801H01L27/14620060171申请人上海集成电路研发中心有限公司地址201210上海市浦东新区张江高斯路497号申请人成都微光集电科技有限公司72发明人陈嘉胤74专利代理机构上海天辰知识产权代理事务所特殊普通合伙31275代理人吴世华林彦之54发明名称一种光路倾斜的CMOS图像传感器的像素阵列57摘要本发明公开了一种光路倾斜的CMOS图像传感器的像素阵列，通过将像素单元以不小于3的奇数或偶数按NN个的排列方式组成像素单元组重复排列构成像。
2、素阵列，并使组中位于中心的像素单元具有平行于入射光的垂直照射方向的光路，位于周围的像素单元具有倾斜于入射光的垂直照射方向的光路，且周围像素单元的微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管也按相同的倾斜角度设置，实现在一个像素单元组位置既能采集垂直入射的光线，又能采集倾斜入射的光线，从而优化了像素阵列对不同方向入射光线的综合响应能力，大大提高了整体的光敏感度，可以充分优化镜头边缘的“暗角”现象，并明显地提高像素阵列整体的图像质量。51INTCL权利要求书1页说明书9页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书9页附图4页10申请公布号CN104183612ACN104。
3、183612A1/1页21一种光路倾斜的CMOS图像传感器的像素阵列，所述像素阵列为背照式像素阵列，所述光路由像素单元的微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管形成，其特征在于，所述像素单元的数量以N表示，按NN个的排列方式组成像素单元组，并以所述像素单元组为单位重复排列构成所述像素阵列，所述N为不小于3的奇数，每个所述像素单元组中以N2N2个所述像素单元为中心像素单元，其余的所述像素单元围绕所述中心像素单元排列形成周围像素单元；每个所述像素单元组中的全部所述像素单元采用同一种颜色的所述颜色滤镜，所述像素阵列的颜色滤镜阵列以所述像素单元组为单位按BAYER模式排列构成；所述中心像素单元具有平行于所。
4、述入射光的垂直照射方向的所述光路，所述周围像素单元具有倾斜于所述入射光的垂直照射方向的所述光路。2如权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，各所述周围像素单元的所述光路相对于所述中心像素单元的所述光路按相同的外倾夹角倾斜设置，各所述周围像素单元的所述微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管按与所述外倾夹角相同的角度倾斜设置。3如权利要求2所述的像素阵列，其特征在于，每个所述像素单元组中的各所述像素单元的所述微透镜的外接面形成凸面曲面形状。4如权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，各所述周围像素单元的所述光路相对于所述中心像素单元的所述光路按相同的内倾夹角倾斜设置，各所述周围像素单元的所述微透镜、颜色。
5、滤镜、光通道和感光二极管按与所述内倾夹角相同的角度倾斜设置。5如权利要求4所述的像素阵列，其特征在于，每个所述像素单元组中的各所述像素单元的微透镜的外接面形成凹面曲面形状。6一种光路倾斜的CMOS图像传感器的像素阵列，所述像素阵列为背照式像素阵列，所述光路由像素单元的微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管形成，其特征在于，所述像素单元的数量以N表示，按NN个的排列方式组成像素单元组，并以所述像素单元组为单位重复排列构成所述像素阵列，所述N为不小于4的偶数，每个所述像素单元组中以N2N2个所述像素单元为中心像素单元，其余的所述像素单元围绕所述中心像素单元排列形成周围像素单元；将所述像素单元组的全部。
6、所述像素单元均分在平面坐标系的四个象限中，每个所述象限中的全部所述像素单元采用同一种颜色的所述颜色滤镜，所述像素阵列的颜色滤镜阵列以每个所述象限中的全部所述像素单元为单位按BAYER模式排列构成；所述中心像素单元具有平行于所述入射光的垂直照射方向的所述光路，所述周围像素单元具有倾斜于所述入射光的垂直照射方向的所述光路。7如权利要求6所述的像素阵列，其特征在于，各所述周围像素单元的所述光路相对于所述中心像素单元的所述光路按相同的外倾夹角倾斜设置，各所述周围像素单元的所述微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管按与所述外倾夹角相同的角度倾斜设置。8如权利要求7所述的像素阵列，其特征在于，每个所述像素单。
7、元组中的各所述像素单元的所述微透镜的外接面形成凸面曲面形状。9如权利要求6所述的像素阵列，其特征在于，各所述周围像素单元的所述光路相对于所述中心像素单元的所述光路按相同的内倾夹角倾斜设置，各所述周围像素单元的所述微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管按与所述内倾夹角相同的角度倾斜设置。10如权利要求9所述的像素阵列，其特征在于，每个所述像素单元组中的各所述像素单元的所述微透镜的外接面形成凹面曲面形状。权利要求书CN104183612A1/9页3一种光路倾斜的CMOS图像传感器的像素阵列技术领域0001本发明涉及一种CMOS图像传感器，更具体地，涉及一种含有倾斜光路的CMOS图像传感器的像素阵列。。
8、背景技术0002图像传感器是将光信号转换为电信号的装置，在数字电视、可视通信市场中有着广泛的应用。根据光电转换方式的不同，图像传感器通常可以分为电荷耦合器件图像传感器CHARGECOUPLEDDEVICE，CCD和CMOS图像传感器CMOSIMAGESENSOR，CIS两类。0003对于CCD来说，一方面，在专业的科研和工业领域，具有高信噪比的CCD成为首选；另一方面，在高端摄影摄像领域，能提供高图像质量的CCD也颇受青睐。而对于CIS来说，在网络摄像头和手机拍照模块也得到了广泛应用。0004CCD与CIS相比，前者功耗较高、集成难度较大，而后者功耗低、易集成且分辨率较高。虽然说，在图像质量方。
9、面CCD可能会优于CIS，但是，随着CIS技术的不断提高和CMOS制造工艺水平的大幅提升，一部分CIS的图像质量已经接近于同规格的CCD。CIS在性能上正在取得实质性的进展，并凭借其低成本、高效率、传输速度快等优势被广泛用于平板电脑、智能手机等各类新兴领域。伴随着照相手机等消费类电子领域对CIS的促进，未来的CMOS图像传感器的市场前景将更为广阔。小尺寸、高性能CIS的设计成为本领域研究的重要课题之一。0005图像传感器一个直观的性能指标就是对图像的复现能力，而图像传感器的像素阵列就是直接关系到这一指标的关键性功能模块。像素阵列可分为正面照射式FRONTSIDEILLUMINATED，FSI像。
10、素阵列和背照式BACKSIDEILLUMINATED，BSI像素阵列。在FSI像素阵列的结构中，沿入射光方向依次包括滤镜层、金属层和硅基层；硅基层中包括有感光二极管PHOTODIODE，PD，滤镜层一般包括微透镜MICROLENS和颜色滤镜阵列COLORFILTERARRAY，CFA的二者或其一。如果是BSI像素阵列，则沿入射光方向依次包括滤镜层、硅基层和金属层。上述两种像素阵列在滤镜层和感光层之间都设有光通道，入射光经过滤镜层，沿光通道到达硅基层中的PD，使PD感光，实现光电转换、模数转换，并输出数字图像。在采用有源像素传感器ACTIVEPIXELSENSOR，APS作为其感光单元的CIS的。
11、像素阵列中，一个APS即一个像素单元包括一个感光二极管PHOTODIODE，PD和一个有源放大器ACTIVEAMPLIER。0006请参阅图1，图1是现有技术的一种CMOS图像传感器的像素阵列的结构示意图。如图1所示，此像素阵列为平面型BSI像素阵列，采用APS作为感光单元，其结构中的微透镜层6、颜色滤镜层7、硅基层1和金属层8以平面形式分层布置部分重复的相同结构已作省略处理。微透镜层6中的每个微透镜5对应颜色滤镜层7中的一种颜色的一个颜色滤镜4；硅基层1又称为PD层，主要成分为硅，其中设有感光二极管PD2和光通道3，光通道3由PD2通向颜色滤镜4；金属层8主要成分为氧化硅，其中有电路结构9，。
12、用来传递光电反应后输出的电信号。一个微透镜5、颜色滤镜4、光通道3、PD2和对应的电路结构9构成说明书CN104183612A2/9页4一个像素单元，像素单元依次排列构成像素阵列。每个像素单元的微透镜5、颜色滤镜4、光通道3和PD2形成入射光的传导光路如图中空心箭头所指，入射光通过光路传导至PD，使PD感光，实现光电转换。在实际制作中，金属层8和硅基层1是作为整体进行加工的。0007在上述现有技术的像素阵列中，光路的设置方向全部与垂直于像素阵列入射的光线方向平行。当入射光向APS照射时，SENSOR传感器表面的金属材质会反射掉一部分入射光；剩余的光线才会由微透镜汇聚，通过颜色滤镜和光通道到达P。
13、D。这使得PD感光需要的光强大为受损。在FSI像素阵列中，当光线通过光通道时，由于其中的金属层有很多层金属布线，使得光线进一步受到损失。当光线垂直入射时，反射的概率较小，因此其损失较少；而当光线倾斜入射时，反射的概率较大，其损失骤然增大。与FSI像素阵列相比，BSI像素阵列因金属层处于硅基层的外侧，通过缩短的光通道可提高其像素阵列的光敏感度。然而，BSI仍不能彻底解决光线倾斜入射时响应较差的问题。因此，对于整个图像系统而言，在镜头模组的边缘处，现有技术的像素阵列会采集到明显的光线衰减，即“暗角”现象，影响图像的质量。发明内容0008本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种含有倾斜光。
14、路的CMOS图像传感器的像素阵列，通过将像素单元的数量N以不小于3的奇数或偶数按NN个的排列方式组成像素单元组重复排列构成所述像素阵列，并使组中位于中心的N2N2个像素单元具有平行于入射光的垂直照射方向的光路，其余位于周围的像素单元具有倾斜于入射光的垂直照射方向的光路，实现在一个像素单元组位置既能采集垂直入射的光线，又能采集倾斜入射的光线，从而克服了现有技术存在的光线倾斜入射时响应较差的问题，优化了像素阵列对不同方向入射光线的综合响应能力。0009为实现上述目的，本发明采用以下二个技术方案0010一种光路倾斜的CMOS图像传感器的像素阵列，所述像素阵列为背照式像素阵列，所述光路由像素单元的微透。
15、镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管形成，其特征在于，所述像素单元的数量以N表示，按NN个的排列方式组成像素单元组，并以所述像素单元组为单位重复排列构成所述像素阵列，所述N为不小于3的奇数，每个所述像素单元组中以N2N2个所述像素单元为中心像素单元，其余的所述像素单元围绕所述中心像素单元排列形成周围像素单元；每个所述像素单元组中的全部所述像素单元采用红色、绿色、蓝色三元主色中的其中同一种颜色的所述颜色滤镜，所述像素阵列的颜色滤镜阵列以所述像素单元组为单位按BAYER模式排列构成；所述中心像素单元具有平行于所述入射光的垂直照射方向的所述光路，即具有垂直光路，所述周围像素单元具有倾斜于所述入射光的垂直。
16、照射方向的所述光路，即具有倾斜光路。光路倾斜的像素单元排列在光路垂直的像素单元周围，共同输出该像素单元组位置获得的入射光强。0011上述本发明的图像像素阵列是以像素单元组为单位的形式，按照BAYER模式的颜色滤镜阵列排列；如果以1个像素单元为单位来看，则像素单元之间是采用类似BAYER模式的颜色滤镜阵列排列。例如，以字母R代表红色滤镜，G代表绿色滤镜，B代表蓝色滤镜，在BAYER模式的一种排列形式的颜色滤镜阵列中，像素单元的颜色滤镜按照第一行RGRG、第二行GBGB以此类推的形式排列；而在本发明的像素阵列中，是以N为不小于3的奇说明书CN104183612A3/9页5数的NN个像素单元为一组，。
17、一组中的全部像素单元采用同一种颜色的颜色滤镜，以组为单位按照BAYER模式的颜色滤镜阵列排列，即按照第一行R1R2RNG1G2GN、第二行R1R2RNG1G2GN、第N行R1R2RNG1G2GN、第N1行G1G2GNB1B2BN、第N2行G1G2GNB1B2BN、第NN行G1G2GNB1B2BN以此类推的形式排列。0012由于部分像素单元的光路具有一定倾斜角，因此，本发明的像素阵列对于各个方向入射的光线其综合敏感度大大提高，即在一个像素单元组位置既能采集垂直入射的光线，又能采集倾斜入射的光线。由于部分倾斜的入射光线也能在较少反射的情况下沿倾斜的光路抵达感光二极管，使这些像素单元对倾斜入射的光线。
18、的响应得到明显改善，从而大大提高了像素阵列整体的光敏感度。对于整个图像系统而言，在镜头模组边缘处，现有技术的像素阵列会采集到明显的光线衰减，即“暗角”现象，而本发明的像素阵列能够极大程度的优化这种情况，在边角处输出更为明亮、更为清晰的图像。0013进一步地，各所述周围像素单元的所述光路相对于所述中心像素单元的所述光路按相同的外倾夹角倾斜设置，即周围像素单元朝向中心像素单元的外侧方向对称倾斜设置，形成面向入射光方向的喇叭口形状，各所述周围像素单元的所述微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管按与所述外倾夹角相同的角度倾斜设置，也就是各周围像素单元光路中的微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管整体向中心。
19、像素单元的外侧方向对称地偏转相同的角度。0014进一步地，每个所述像素单元组中的各所述像素单元的所述微透镜的外接面形成凸面曲面形状。0015进一步地，各所述周围像素单元的所述光路相对于所述中心像素单元的所述光路按相同的内倾夹角倾斜设置，即周围像素单元朝向中心像素单元的内侧方向对称倾斜设置，形成背向入射光方向的喇叭口形状，各所述周围像素单元的所述微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管按与所述内倾夹角相同的角度倾斜设置，也就是各周围像素单元光路中的微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管整体向中心像素单元的内侧方向对称地偏转相同的角度。0016进一步地，每个所述像素单元组中的各所述像素单元的微透镜的外接。
20、面形成凹面曲面形状。0017各所述像素单元的微透镜的外接面形成凸面或凹面曲面形状，可使每个光路中的微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管保持原有的形状和大小，并以颜色滤镜为连接点紧密排列，避免对原有的光电转换性能产生影响。0018进一步地，所述夹角小于摄像镜头视角的半角，否则，位于整个像素阵列边缘的周围像素单元将不能采集倾斜入射的光线。0019本发明的另一个技术方案是0020一种光路倾斜的CMOS图像传感器的像素阵列，所述像素阵列为背照式像素阵列，所述光路由像素单元的微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管形成，其特征在于，所述像素单元的数量以N表示，按NN个的排列方式组成像素单元组，并以所述像素单。
21、元组为单位重复排列构成所述像素阵列，所述N为不小于4的偶数，每个所述像素单元组中以N2N2个所述像素单元为中心像素单元，其余的所述像素单元围绕所述中心像素单元排列形成周围像素单元；将所述像素单元组的全部所述像素单元均分在平面坐标系的四说明书CN104183612A4/9页6个象限中，每个所述象限中的全部所述像素单元采用红色、绿色、蓝色三元主色中的其中同一种颜色的所述颜色滤镜，所述像素阵列的颜色滤镜阵列以每个所述象限中的全部所述像素单元为单位按BAYER模式排列构成；所述中心像素单元具有平行于所述入射光的垂直照射方向的所述光路，即具有垂直光路，所述周围像素单元具有倾斜于所述入射光的垂直照射方向的。
22、所述光路，即具有倾斜光路。光路倾斜的像素单元排列在光路垂直的像素单元周围，共同输出该像素单元组位置获得的入射光强。0021上述本发明第二个技术方案的图像像素阵列是将像素单元组的全部像素单元均分在平面坐标系的四个象限中，并以每个象限中的全部所述像素单元为单位，按照BAYER模式的颜色滤镜阵列排列；如果以1个像素单元为单位来看，则像素单元之间是采用类似BAYER模式的颜色滤镜阵列排列。例如，以字母R代表红色滤镜，G代表绿色滤镜，B代表蓝色滤镜，在BAYER模式的一种排列形式的颜色滤镜阵列中，像素单元的颜色滤镜按照第一行RGRG、第二行GBGB以此类推的形式排列；而在本发明的上述像素阵列中，是将像素。
23、单元组的NN个像素单元均分在四个象限，每个象限包括N/4个像素单元，并以每个象限的N/4个像素单元为一组，一组中的全部像素单元采用同一种颜色的颜色滤镜，以此组为单位按照BAYER模式的颜色滤镜阵列排列，即按照第一行R1RN/2GN/21GN、第N/2行R1RN/2GN/21GN、第N/21行G1GN/2BN/21BN、第N行G1GN/2BN/21BN以此类推的形式排列。0022采用第二个技术方案可以实现与第一个技术方案相近的技术效果，对于由不同数量N的像素单元构成的像素单元组，区别在于，随着N的增大，中心像素单元在像素单元组中的数量比例也在增加，使像素阵列中光路垂直的像素单元比例增多，所以，对。
24、垂直入射光线的采集效果提高了。0023进一步地，各所述周围像素单元的所述光路相对于所述中心像素单元的所述光路按相同的外倾夹角倾斜设置，即像素单元组中的周围像素单元朝向中心像素单元的外侧方向对称倾斜设置，形成面向入射光方向的喇叭口形状，各所述周围像素单元的所述微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管按与所述外倾夹角相同的角度倾斜设置，也就是像素单元组中的各周围像素单元光路中的微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管整体向中心像素单元的外侧方向对称地偏转相同的角度。0024进一步地，每个所述像素单元组中的各所述像素单元的所述微透镜的外接面形成凸面曲面形状。0025进一步地，各所述周围像素单元的所述光路相对。
25、于所述中心像素单元的所述光路按相同的内倾夹角倾斜设置，即像素单元组中的周围像素单元朝向中心像素单元的内侧方向对称倾斜设置，形成背向入射光方向的喇叭口形状，各所述周围像素单元的所述微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管按与所述内倾夹角相同的角度倾斜设置，也就是像素单元组中的各周围像素单元光路中的微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管整体向中心像素单元的内侧方向对称地偏转相同的角度。0026进一步地，每个所述像素单元组中的各所述像素单元的所述微透镜的外接面形成凹面曲面形状。0027进一步地，所述夹角小于摄像镜头视角的半角，否则，位于整个像素阵列边缘的周围像素单元将不能采集倾斜入射的光线。说明书CN10。
26、4183612A5/9页70028从上述技术方案可以看出，本发明通过将像素单元的数量以N表示，N为不小于3的奇数或偶数，按NN个的排列方式组成像素单元组，并以所述像素单元组为单位重复排列构成所述像素阵列，并使组中位于中心的N2N2个像素单元具有平行于入射光的垂直照射方向的光路，其余位于周围的像素单元具有倾斜于入射光的垂直照射方向的光路，且周围的像素单元的微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管也按相同的倾斜角度设置，实现在一个像素单元组位置既能采集垂直入射的光线，又能采集倾斜入射的光线，并可根据需要调整垂直光路与倾斜光路在像素单元组中所占的比例，从而优化了像素阵列对不同方向入射光线的综合响应能力，。
27、大大提高了整体的光敏感度。本发明充分利用现有技术为基础进行创新，其成本可控，可以充分优化镜头边缘的“暗角”现象，并明显地提高像素阵列整体的图像质量。附图说明0029图1是现有技术的一种CMOS图像传感器的像素阵列的结构示意图；0030图2是BAYER模式的CFA模式示意图；0031图3是本发明实施例一中的CMOS图像像素阵列的结构示意图；0032图4是本发明实施例二中的CMOS图像像素阵列的结构示意图；0033图5是本发明实施例一和实施例二中的CMOS图像像素阵列的CFA模式示意图；0034图6是本发明实施例三中的CMOS图像像素阵列的结构示意图；0035图7是本发明实施例四中的CMOS图像像。
28、素阵列的结构示意图；0036图8是本发明实施例三和实施例四中的CMOS图像像素阵列的CFA模式示意图。具体实施方式0037下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。0038需要说明的是，在下述的实施例中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及省略处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。0039实施例一0040在本实施例中，请参阅图3，图3是本发明实施例一中的CMOS图像像素阵列的结构示意图。如图3所示，本发明的CMOS图像传感器的像素阵列采用背照式像素阵列，按面向入射光方向依次包括金。
29、属层21、硅基层12、颜色滤镜层20和微透镜层19。金属层21主要成分为氧化硅，其中有电路结构22，用于将光电转换的电信号传输到外围电路进行处理；硅基层12又称为PD感光二极管层，主要成分为硅，设有感光二极管13和光通道14，感光二极管13用于对接收的入射光进行光电转换，光通道14用于传导入射光；颜色滤镜层20和微透镜层19用于对入射光进行聚焦和得到彩色图像。0041请继续参阅图3。像素阵列的每个像素单元包括一个微透镜16、颜色滤镜15、光通道14、PD13以及对应电路结构22的金属层21部分，像素单元依次排列构成像素阵列。在实际制作中是将硅基层12、金属层21采用现有工艺整体进行加工的，再在。
30、硅基层12上制作颜色滤镜层20和微透镜层19。像素单元的微透镜16、颜色滤镜15、光通道14和感光二极管13形成入射光传导的光路如图中空心箭头所指。说明书CN104183612A6/9页80042请继续参阅图3。将像素阵列的像素单元按奇数个的33个的排列方式组成像素单元组，并以像素单元组为单位重复排列构成整个像素阵列。图中所示的是2个像素单元组中其中的位于中间一行的各3个像素单元的结构右侧1个像素单元组中的金属层和硅基层作省略处理，像素单元组中以中间的1个像素单元为中心像素单元，围绕中心像素单元的周围排列有8个周围像素单元。中心像素单元具有平行于入射光的垂直照射方向的垂直光路，8个周围像素单元。
31、具有倾斜于入射光的垂直照射方向的倾斜光路。8个光路倾斜的周围像素单元排列在光路垂直的中心像素单元周围，共同输出该像素单元组位置获得的入射光强。0043请继续参阅图3。8个周围像素单元的光路相对于中心像素单元的光路按相同的外倾夹角17倾斜设置，即周围像素单元朝向中心像素单元的外侧方向对称倾斜设置，形成面向入射光方向的喇叭口形状。分别形成的各个夹角17的顶点23相交于一点，保证了8个周围像素单元的光路倾斜方向的对称性。各周围像素单元的微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管也同样按与外倾夹角17相同的角度倾斜设置，也就是各周围像素单元光路中的微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管整体向中心像素单元的外侧。
32、方向对称地偏转相同的角度。每个像素单元组中的9个像素单元的微透镜的外接面18形成凸面曲面形状，使每个光路中的微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管保持原有的形状和大小，并以颜色滤镜为连接点紧密排列，避免对原有的光电转换性能产生影响。外倾夹角17应小于摄像镜头视角的半角，否则，位于整个像素阵列边缘的周围像素单元将不能采集倾斜入射的光线。例如，对于36毫米的主流镜头，其视角经计算为89度，则半视角为445度，即周围像素单元的光路的倾斜角度应小于445度，才可以保证位于整个像素阵列边缘的周围像素单元能够采集倾斜入射的光线。0044在本实施例中，像素阵列的颜色滤镜阵列以上述的像素单元组为单位按BAYER。
33、模式排列构成。下面通过图2和图5来具体说明在本实施例中像素阵列的颜色滤镜阵列的构成方式。0045请参阅图2，图2是BAYER模式的CFA模式示意图。如图2所示，构成像素阵列的像素单元的颜色滤镜10按图示形式排列形成颜色滤镜阵列11。以字母R代表红色滤镜，G代表绿色滤镜，B代表蓝色滤镜，在BAYER模式的一种排列形式的颜色滤镜阵列中，像素单元的颜色滤镜按照第一行RGRG、第二行GBGB以此类推的形式排列。BAYER模式还具有另外3种颜色滤镜阵列形式，即按照第一行GRGR、第二行BGBG以此类推的形式排列；或按照第一行GBGB、第二行RGRG以此类推的形式排列；以及按照第一行BGBG、第二行GRG。
34、R以此类推的形式排列。下面，以BAYER模式的上述第一种排列形式为例，来详细说明本实施例中像素阵列的颜色滤镜阵列的构成方式。0046请参阅图5，图5是本发明实施例一和实施例二中的CMOS图像像素阵列的CFA模式示意图。如图5所示，4个像素单元组27、28、31和32如图示形式排列，每个像素单元组中的全部9个像素单元采用红色、绿色、蓝色三元主色中的其中同一种颜色的颜色滤镜，即像素单元组28中的全部9个像素单元29采用红色颜色滤镜，像素单元组31中的全部9个像素单元30采用绿色颜色滤镜，像素单元组27中的全部9个像素单元34采用绿色颜色滤镜，像素单元组32中的全部9个像素单元33采用蓝色颜色滤镜。。
35、0047请继续参阅图5。本实施例的图像像素阵列是以像素单元组为单位的形式，按说明书CN104183612A7/9页9照图2的BAYER模式的颜色滤镜阵列的排列模式构成。即按照第一行RRRGGG、第二行RRRGGG、第三行RRRGGG、第四行GGGBBB、第五行GGGBBB、第六行GGGBBB以此类推的形式排列。也就是说，本实施例的图像像素阵列是以像素单元组的形式替代BAYER模式中的单个像素单元，来按照BAYER模式排列构成颜色滤镜阵列的。0048由于部分像素单元的光路具有一定倾斜角，因此，本发明的像素阵列对于各个方向入射的光线其综合敏感度大大提高，即在一个像素单元组位置既能采集垂直入射的光线。
36、，又能采集倾斜入射的光线。由于部分倾斜的入射光线也能在较少反射的情况下沿倾斜的光路抵达感光二极管，使这些像素单元对倾斜入射的光线的响应得到明显改善，从而大大提高了像素阵列整体的光敏感度。对于整个图像系统而言，在镜头模组边缘处，现有技术的像素阵列会采集到明显的光线衰减，即“暗角”现象，而本发明的像素阵列能够极大程度的优化这种情况，在边角处输出更为明亮、更为清晰的图像。0049实施例二0050在本实施例中，请参阅图4，图4是本发明实施例二中的CMOS图像像素阵列的结构示意图。如图4所示，与实施例一的不同之处在于，8个周围像素单元的光路相对于中心像素单元的光路图中空心箭头所指代表光路方向按相同的内倾。
37、夹角24倾斜设置，即周围像素单元朝向中心像素单元的内侧方向对称倾斜设置，形成背向入射光方向的喇叭口形状。分别形成的各个夹角的顶点25同样相交于一点，保证了8个周围像素单元的光路倾斜方向的对称性。各周围像素单元的微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管也同样按与内倾夹角相同的角度倾斜设置，也就是各周围像素单元光路中的微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管整体向中心像素单元的内侧方向对称地偏转相同的角度。每个像素单元组中的9个像素单元的微透镜的外接面26形成凹面曲面形状，使每个光路中的微透镜16、颜色滤镜15、光通道14和感光二极管13保持原有的形状和大小，并以颜色滤镜为连接点紧密排列，避免对原有的光电。
38、转换性能产生影响。本实施例的图像像素阵列同样是按照图5的模式构成颜色滤镜阵列。本实施例与实施例一的区别仅在于各周围像素单元的光路的倾斜方向的差异，其他方面基本相同，故不再重复详述。0051实施例三0052在本实施例中，请参阅图6，图6是本发明实施例三中的CMOS图像像素阵列的结构示意图。如图6所示，与实施例一的不同之处在于，像素单元是按偶数个的44个的排列方式组成像素单元组，并以像素单元组为单位重复排列构成像素阵列。图中所示的是2个像素单元组中其中的位于第二行的各4个像素单元的排列结构对像素单元组中的金属层和硅基层作省略处理，每个像素单元组中以22个像素单元作为中心像素单元，其他12个像素单元。
39、围绕中心像素单元排列形成周围像素单元。4个中心像素单元具有平行于入射光的垂直照射方向的垂直光路，12个周围像素单元具有倾斜于入射光的垂直照射方向的倾斜光路图中空心箭头所指代表光路方向。12个光路倾斜的周围像素单元排列在4个光路垂直的中心像素单元周围，共同输出该像素单元组位置获得的入射光强。0053请继续参阅图6。像素单元组中与每个中心像素单元对应的3个周围像素单元的光路相对于该中心像素单元的光路按相同的外倾夹角35倾斜设置，即像素单元组中的全部12个周围像素单元朝向4个中心像素单元的外侧方向对称倾斜设置，形成面向入射光方向的喇叭口形状。3个周围像素单元的光路与对应中心像素单元的光路分别形成的3。
40、个夹说明书CN104183612A8/9页10角的顶点37相交于一点，并且，全部12个夹角的顶点38也相交于一点，保证了周围像素单元的光路倾斜方向的对称性。各周围像素单元的微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管也同样按与外倾夹角35相同的角度倾斜设置，也就是像素单元组中12个周围像素单元光路中的微透镜、颜色滤镜、光通道和感光二极管整体向4个中心像素单元的外侧方向对称地偏转相同的角度。每个像素单元组中的16个像素单元的微透镜的外接面36形成凸面曲面形状，使每个光路中的微透镜16、颜色滤镜15、光通道14和感光二极管13保持原有的形状和大小，并以颜色滤镜为连接点紧密排列，避免对原有的光电转换性能产生。
41、影响。0054下面通过图8来具体说明在本实施例中像素阵列的颜色滤镜阵列的构成方式。0055请参阅图8，图8是本发明实施例三和实施例四中的CMOS图像像素阵列的CFA模式示意图。如图8所示，16个像素单元以44方式组成1个像素单元组41。每个中心像素单元与其外围3个对应的周围像素单元共同采用红色、绿色、蓝色三元主色中的其中同一种颜色的颜色滤镜，即中心像素单元43与其外围3个对应的周围像素单元42采用红色颜色滤镜，中心像素单元44与其外围3个对应的周围像素单元45采用绿色颜色滤镜，中心像素单元48与其外围3个对应的周围像素单元49采用绿色颜色滤镜，中心像素单元47与其外围3个对应的周围像素单元46。
42、采用蓝色颜色滤镜。0056请继续参阅图8。本实施例的图像像素阵列是以像素单元组中的1个中心像素单元与其外围3个对应的周围像素单元为单位的4个像素单元组合的形式，按图2的BAYER模式排列构成像素阵列的颜色滤镜阵列。即按照第一行RRGG、第二行RRGG、第三行GGBB、第四行GGBB以此类推的形式排列。也就是说，本实施例的图像像素阵列是将像素单元组的44个共16个像素单元均分在四个象限。第一象限包括4个像素单元，其中1个是中心像素单元44，其他是该中心像素单元外围3个对应的周围像素单元45，第二、三、四象限以此类推。并以每个象限的4个像素单元为一组，一组中的4个像素单元采用同一种颜色的颜色滤镜，。
43、以此组为单位的形式替代BAYER模式中的单个像素单元，来按照BAYER模式排列构成颜色滤镜阵列的。0057采用本实施例可以实现与实施例一相近的技术效果，区别在于，本实施例的像素阵列中光路垂直的像素单元比例增多，所以，对垂直入射光线的采集效果提高了。本实施例的其他方面与实施例一基本相同，故不再重复详述。0058实施例四0059在本实施例中，请参阅图7，图7是本发明实施例四中的CMOS图像像素阵列的结构示意图。如图7所示，与实施例三的不同之处在于，与每个中心像素单元对应的3个周围像素单元的光路相对于该中心像素单元的所述光路按相同的内倾夹角39倾斜设置，即像素单元组中的全部12个周围像素单元朝向4个。
44、中心像素单元的内侧方向对称倾斜设置，形成背向入射光方向的喇叭口形状。每个像素单元组中的16个像素单元的微透镜的外接面40形成凹面曲面形状，使每个光路中的微透镜16、颜色滤镜15、光通道14和感光二极管13保持原有的形状和大小，并以颜色滤镜为连接点紧密排列，避免对原有的光电转换性能产生影响。本实施例的图像像素阵列同样是按照图8的模式构成颜色滤镜阵列。本实施例与实施例三的区别仅在于各周围像素单元的光路的倾斜方向的差异，其他方面基本相同，故不再重复详述。0060以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保说明书CN104183612A109/9页11护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。说明书CN104183612A111/4页12图1图2说明书附图CN104183612A122/4页13图3图4说明书附图CN104183612A133/4页14图5图6说明书附图CN104183612A144/4页15图7图8说明书附图CN104183612A15。