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微型摄像头的弗翁彩色传感器
发布时间: 2015-12-01      大小:  16px  14px  12px

在微型摄像机系统的设计中,微型摄像头的彩色图像最经典的获得方法是采用棱镜分光和三基色滤光系统产生原始光学图像的三基色分图像,然后用三个单色图像传感器分别转换三个分图像,产生红、绿、蓝三色图像信号。这是一种在电子管图像传感器时代为彩色电视而发明的方法,在不同技术世代采用不同类型的图像传感器,一直被沿用至今。但是我们在这里要讨论的是在一个单个传感器芯片上,直接产生彩色图像的三基色电信号。本文将讨论两种方式用单片CMOS微型摄像头传感器捕获彩色图像,除了一种是用拜尔排列的彩色像素阵列也还有一种是弗翁Foveon X3 彩色CMOS 图像传感器,今天我们就和大家分享下微型摄像头的弗翁彩色传感器

尽管现代的数字信号处理技术和各种优秀的彩色恢复程序,能使重建的彩色图像达到近乎完美的程度,而实际上二维的微型摄像头的拜尔彩色像素阵列存在着明显的问题:

● 三个基色信息并不来源于平面的同一空间坐标的位置;

● 三基色能量的比例不均衡;

● 4 个像素的信息才能计算出一个坐标位置的数据。与经典的彩色胶片技术相比较,胶片的三基色曝光是在同一平面坐标上的三层不同感光材料上发生的。为了使彩色像素阵列的成像,从色彩和实际清晰度上更接近传统胶片的质量,就产生了三维的弗翁(Foveon)X3 彩色图像传感器,如图4. 16 所示。

微型摄像头的弗翁彩色传感器

微型摄像头的弗翁彩色传感器

图4. 16  弗翁(Foveon)X3 像素阵列示意图

在一个弗翁X3 像素上,三基色的分色像素被重叠放在硅片的不同“层”上,即在一个像素的X- Y 轴平面坐标位置上,在高度Z 轴上重叠放着三个基色的分色像素,因此被称为三维彩色像素。这个结构很像彩色胶片的三层感光材料的方法,解决了拜尔阵列中三基色平面坐标不同的问题。

弗翁彩色微型摄像头传感器也采用CMOS 结构和工艺制作,享有CMOS 超大规模集成所延伸的各项技术优势,但是在像素阵列上采用特殊三层光电二极管工艺,目前还不能在普通的硅代工厂商制造。弗翁彩色图像传感器已经使用在商用的高级数码相机中,一旦其特殊的工艺能突破羁绊,这项技术或许会成为未来彩色图像传感器的主流。