專利名稱：帶有光譜傳感器的圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶有光譜傳感器的圖像傳感器，更具體地，涉及這樣的帶有光譜傳感 器的圖像傳感器，其中，光譜傳感器區(qū)位于圖像傳感器區(qū)內(nèi)。
背景技術(shù)：
當(dāng)圖像傳感器與其它組件(例如透鏡)結(jié)合時(shí)，圖像傳感器識(shí)別物體的顏色和形 狀。通常，圖像傳感器使用三種濾色鏡紅色、綠色和藍(lán)色濾色鏡來(lái)識(shí)別物體的顏色。光譜化學(xué)是光譜學(xué)的應(yīng)用。在光譜化學(xué)領(lǐng)域，通過(guò)測(cè)量特定化學(xué)制品關(guān)于入射光 束的透射率或反射率，可以識(shí)別其結(jié)構(gòu)和數(shù)量。光譜的紅外區(qū)被用來(lái)得到農(nóng)用化學(xué)品或有 機(jī)材料的結(jié)構(gòu)、以及定性和定量地分析其在物體中的存在。在實(shí)驗(yàn)室中廣泛使用的供在光譜化學(xué)中使用的光譜傳感器包括高精度的分光鏡 和高靈敏度的傳感器。但是，這種光譜傳感器不適合于在日常生活中檢測(cè)食物中殘留的農(nóng) 用化學(xué)品殘余或者測(cè)量有機(jī)材料。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目標(biāo)是提供帶有光譜傳感器的圖像傳感器，其中光譜傳感器區(qū)位于圖像 傳感器區(qū)內(nèi)，并且所述圖像傳感器方便地用于日常生活，替代昂貴的光譜儀設(shè)備，以測(cè)量物 體中有機(jī)材料的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了帶有光譜傳感器的圖像傳感器，包括具有 多個(gè)光檢測(cè)部分的圖像傳感器區(qū)和位于所述圖像傳感器區(qū)內(nèi)的光譜傳感器區(qū)。所述光譜傳感器區(qū)可以包括用于得到參考信號(hào)的第一光譜傳感器區(qū)和用于得到 物體的光譜信號(hào)的第二光譜傳感器區(qū)。帶有光譜傳感器的圖像傳感器可以進(jìn)一步包括用于對(duì)在所述圖像傳感器區(qū)中得 到的圖像和在所述光譜傳感器區(qū)中得到的光譜信號(hào)進(jìn)行分析和處理的圖像信號(hào)處理器。有益效果根據(jù)本發(fā)明的帶有光譜傳感器的圖像傳感器在使用半導(dǎo)體工藝形成的圖像傳感 器區(qū)中具有帶有窄帶帶通濾波器的光譜傳感器區(qū)。這使得可能制造低成本的帶有光譜傳感 器的圖像傳感器。因而，帶有光譜傳感器的所述圖像傳感器在商業(yè)上可用來(lái)以簡(jiǎn)單的方式 測(cè)量物體中的有機(jī)材料的結(jié)構(gòu)和數(shù)量。所述光譜傳感器區(qū)存在于所述圖像傳感器區(qū)內(nèi)使得可正確標(biāo)明物體。因此，當(dāng)對(duì) 例如食物和樣品的物體拍照時(shí)，可以測(cè)量物體中有機(jī)材料的殘余的結(jié)構(gòu)和數(shù)量。


圖1是根據(jù)本發(fā)明帶有光譜傳感器的圖像傳感器的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是在根據(jù)本發(fā)明帶有光譜傳感器的圖像傳感器中提供的圖像信號(hào)處理器的 結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是用于可見(jiàn)光圖像的濾色鏡的透射率視圖；圖4是光譜傳感器區(qū)的帶通濾波器的透射率視圖；圖5是幫助對(duì)使用根據(jù)本發(fā)明帶有光譜傳感器的圖像傳感器分析有機(jī)材料的方 法進(jìn)行描述的視圖；以及圖6是示出了通過(guò)將物體的光譜信號(hào)與參考信號(hào)比較得到反射率的步驟的視圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例實(shí)施方式。圖1是根據(jù)本發(fā)明的帶有光譜傳感器的圖像傳感器的結(jié)構(gòu)的示意圖。參考圖1，帶有光譜傳感器的圖像傳感器包括圖像傳感器區(qū)和位于圖像傳感器區(qū) 內(nèi)的光譜傳感器區(qū)。圖像傳感器區(qū)110包括多個(gè)光檢測(cè)部分140。光檢測(cè)部分140是從包括光電二極 管、光電三極管和光電導(dǎo)體的組中選擇的至少一個(gè)。在每個(gè)光檢測(cè)部分140上設(shè)有用于可 見(jiàn)光圖像的濾色鏡141，以得到物體圖像。光譜傳感器區(qū)位于圖像傳感器區(qū)110內(nèi)。光譜傳感器區(qū)包括用于得到參考信號(hào)的 第一光譜傳感器區(qū)120和用于得到物體的光譜信號(hào)的第二光譜傳感器區(qū)130。光譜傳感器 區(qū)在每一個(gè)光檢測(cè)部分140上具有用于光譜傳感器的帶通濾波器142。根據(jù)本發(fā)明帶有光譜傳感器的圖像傳感器進(jìn)一步包括對(duì)得到的圖像和光譜信號(hào) 進(jìn)行分析和處理的圖像信號(hào)處理器(ISP)。圖像信號(hào)處理器150使用內(nèi)置程序以統(tǒng)計(jì)方式對(duì)在圖像傳感器區(qū)110中得到的圖 像和在光譜傳感器區(qū)120和130中得到的光譜信號(hào)進(jìn)行分析和處理。這向所測(cè)量的結(jié)構(gòu)和
數(shù)量提供較高的可靠度。圖2是在根據(jù)本發(fā)明帶有光譜傳感器的圖像傳感器中提供的圖像信號(hào)處理器的 結(jié)構(gòu)的示意圖。參考圖2，圖像信號(hào)處理器150包括圖像接收部分151，接收在圖像傳感器區(qū)110 中得到的圖像；參考信號(hào)接收部分152，從第一光譜傳感器區(qū)120的接收用于檢查當(dāng)前照明 條件的參考信號(hào)；物體光譜信號(hào)接收部分153，從第二光譜傳感器區(qū)130接收通過(guò)帶通濾波 器的物體的光譜信號(hào)；和計(jì)算部分154，通過(guò)將物體的光譜信號(hào)與參考信號(hào)比較來(lái)計(jì)算物 體關(guān)于帶通濾波器的每一個(gè)頻帶的反射率和透射率。圖3是用于可見(jiàn)光圖像的濾色鏡的透射率的視圖。圖4是光譜傳感器區(qū)的帶通濾 波器的透射率的視圖。光譜傳感器區(qū)包括光檢測(cè)部分，每一個(gè)光檢測(cè)部分具有幾個(gè)帶寬較窄的帶通濾波 器。在圖4中作為實(shí)例示出位于每一個(gè)光檢測(cè)部分上的帶通濾波器的透射率。通常，硅光檢測(cè)器件對(duì)于350nm到IlOOnm范圍的光敏感。如果帶寬太小，則需要 許多帶通濾波器，并且入射光的數(shù)量減少。這需要相應(yīng)地增加傳感器的靈敏度。如果帶太寬，則難以辨別物體的峰值光譜與大約20nm的帶寬。為了防止這一點(diǎn)，考慮到帶通濾波器 的數(shù)量和靈敏度，帶通濾波器可以具有20nm或20nm以下的帶寬。采用了多個(gè)帶通濾波器以測(cè)量物體的光譜信號(hào)，每一個(gè)帶通濾波器具有20nm或 20nm以下的帶寬，帶寬互相重疊。例如，可以采用具有700nm 720nm、710nm 730nm和 720nm 740nm的帶寬的帶通濾波器。圖5是幫助對(duì)使用根據(jù)本發(fā)明帶有光譜傳感器的圖像傳感器分析有機(jī)材料的方 法進(jìn)行描述的視圖。圖6是示出了通過(guò)將物體的光譜信號(hào)與參考信號(hào)比較得到反射率的步 驟的視圖。如在圖5中所示，根據(jù)本發(fā)明的帶有光譜傳感器的圖像傳感器把例如食物的物體 放置在第二光譜傳感器區(qū)430上，把用于檢測(cè)光照條件的參考物體421放置在第一光譜傳 感器區(qū)420上。例如白色反射板的參考物體421被限定為關(guān)于光源的所有波長(zhǎng)具有相同反 射率的散光器。在圖像傳感器區(qū)410中，通過(guò)用于可見(jiàn)光圖像的濾色鏡得到物體的圖像。在第二 光譜傳感器區(qū)430，得到通過(guò)第二光譜傳感器區(qū)430的帶通濾波器的第二光譜信號(hào)。在第一 光譜傳感器區(qū)420，得到用于與通過(guò)第一光譜傳感器區(qū)的帶通濾波器的物體的光譜信號(hào)比 較的第一光譜信號(hào)。如在圖6中所示，通過(guò)得到第一光譜信號(hào)(參考信號(hào))對(duì)第二光譜信號(hào)(物體的 光譜信號(hào))的比率，得到例如食物的物體關(guān)于每個(gè)頻帶的反射率。也就是說(shuō)，物體關(guān)于每個(gè) 頻帶的反射率是第一光譜信號(hào)(參考信號(hào))對(duì)第二光譜信號(hào)(物體的光譜信號(hào))的比率。大多數(shù)的有機(jī)材料在紅外光范圍中具有特殊的吸收譜帶或特殊的反射譜帶。因 此，通過(guò)發(fā)現(xiàn)物體強(qiáng)烈反射的頻帶來(lái)識(shí)別有機(jī)材料的組分。這使得可能根據(jù)物體關(guān)于每個(gè) 頻帶的反射譜確定在物體中是否殘留有農(nóng)用化學(xué)品或有機(jī)材料的殘余，或者如果有的話， 確定在物體中殘留有多少農(nóng)用化學(xué)品或有機(jī)材料的殘余。就這一點(diǎn)而言，反射率或吸收率 與物體或有機(jī)材料的殘留量成線性比例。因?yàn)樵诓槐畴x本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的條件下，本發(fā)明可以體現(xiàn)為多種形式， 所以還應(yīng)當(dāng)理解，除非另外指定，上面描述的實(shí)施方式不是由前述的任何細(xì)節(jié)限制的，而是 應(yīng)當(dāng)在權(quán)利要求限定的精神和范圍內(nèi)被概括地解釋，因此落入權(quán)利要求的范圍和界限內(nèi)的 任何變化和修改或者這樣的范圍和界限的等價(jià)方面旨在由權(quán)利要求包括。
權(quán)利要求
一種帶有光譜傳感器的圖像傳感器，包括圖像傳感器區(qū)，具有多個(gè)光檢測(cè)部分；和光譜傳感器區(qū)，位于所述圖像傳感器內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有光譜傳感器的圖像傳感器，其中，所述光譜傳感器區(qū)包括第一光譜傳感器區(qū)，用于得到參考信號(hào)；和 第二光譜傳感器區(qū)130，用于得到物體的光譜信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶有光譜傳感器的圖像傳感器，進(jìn)一步包括 圖像信號(hào)處理器，對(duì)得到的圖像和所述光譜信號(hào)進(jìn)行分析和處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶有光譜傳感器的圖像傳感器，其中，所述圖像信號(hào)處理器 包括圖像接收部分，接收在所述圖像傳感器區(qū)得到的圖像；參考信號(hào)接收部分，從所述第一光譜傳感器區(qū)接收用于檢查當(dāng)前光照條件的參考信號(hào)；物體光譜信號(hào)接收部分，從所述第二光譜傳感器區(qū)中接收穿過(guò)所述帶通濾波器的物體 的光譜信號(hào)；和計(jì)算部分，通過(guò)將所述物體的光譜信號(hào)與所述參考信號(hào)比較來(lái)計(jì)算物體關(guān)于所述帶通 濾波器的每個(gè)頻帶的反射或透射率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的帶有光譜傳感器的圖像傳感器，其中，每個(gè)所述 光檢測(cè)部分包括用于所述圖像傳感器區(qū)的光檢測(cè)部分；和 用于所述光譜傳感器區(qū)的光檢測(cè)部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶有光譜傳感器的圖像傳感器，其中，所述圖像傳感器區(qū)進(jìn) 一步包括濾色鏡，被提供在每個(gè)用于所述圖像傳感器區(qū)的所述光檢測(cè)部分上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶有光譜傳感器的圖像傳感器，其中，所述光譜傳感器區(qū)進(jìn) 一步包括帶通濾波器，被提供在每個(gè)用于所述光譜傳感器區(qū)的所述光檢測(cè)部分上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶有光譜傳感器的圖像傳感器，其中， 穿過(guò)所述帶通濾波器的光波長(zhǎng)的帶寬是20mn或以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的帶有光譜傳感器的圖像傳感器，其中， 多個(gè)所述帶通濾波器的帶寬互相重疊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的帶有光譜傳感器的圖像傳感器，其中，所述光檢測(cè)部分是從包括光電二極管、光電三極管和光電導(dǎo)體的組中選擇的至少一
全文摘要
提供了帶有光譜傳感器的圖像傳感器，包括具有多個(gè)光檢測(cè)部分的圖像傳感器區(qū)和位于圖像傳感器區(qū)內(nèi)的光譜傳感器。本發(fā)明提供了制造低成本的帶有光譜傳感器的圖像傳感器的優(yōu)勢(shì)。因而，帶有光譜傳感器的圖像傳感器在商業(yè)上可用來(lái)以簡(jiǎn)單的方式測(cè)量物體中的有機(jī)材料的結(jié)構(gòu)和數(shù)量。
文檔編號(hào)H01L27/146GK101889346SQ200880119751
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者李炳洙 申請(qǐng)人:(株)賽麗康