本申請(qǐng)涉及成像，特別涉及一種濾光微納結(jié)構(gòu)和濾波器陣列。

背景技術(shù)：

1、相關(guān)技術(shù)中，彩色圖像傳感器是在感光單元陣列之前通過(guò)添加染料型三原色濾光片形成拜耳式彩色濾光陣列，根據(jù)三原色的混合原理實(shí)現(xiàn)。

2、但是拜耳式彩色濾光陣列在面對(duì)夜晚的低照度場(chǎng)景，其光通量?jī)H約為1/3，大部分光能被染料吸收，能量利用率低，尤其在使用小尺寸像元成像裝置時(shí)，成像質(zhì)量下降明顯，最終得到色彩失真嚴(yán)重的圖像。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的主要目的是提供一種濾光微納結(jié)構(gòu)和濾波器陣列，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中濾波器在面對(duì)夜晚的低照度場(chǎng)景時(shí)成像質(zhì)量較低的技術(shù)問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)岢龅囊环N濾光微納結(jié)構(gòu)，包括：

3、第一微納調(diào)制層，第一微納調(diào)制層用于設(shè)置于濾波器的透明基底，且第一微納調(diào)制層的材質(zhì)為透明材料和光損耗材料中的一者；光損耗材料的折射率高于透明材料的折射率；

4、第二微納調(diào)制層，第二微納調(diào)制層設(shè)置于第一微納調(diào)制層的背離透明基底的一側(cè)，第二微納調(diào)制層的材質(zhì)為透明材料和光損耗材料中的另一者；

5、透明保護(hù)層，透明保護(hù)層包覆第一微納調(diào)制層和第二微納調(diào)制層，并與透明基底連接；

6、其中，透明材料的折射率高于透明基底和透明保護(hù)層的材料的折射率。

7、在本申請(qǐng)可能的一實(shí)施例中，透明材料為氮化硅si3n4或者二氧化鈦tio2；和/或

8、光損耗材料為多晶硅p-si、非晶硅α-si或者鍺ge。

9、在本申請(qǐng)可能的一實(shí)施例中，第一微納調(diào)制層和第二微納調(diào)制層均構(gòu)造為柱狀結(jié)構(gòu)，且第一微納調(diào)制層和第二微納調(diào)制層的橫截面形狀均為旋轉(zhuǎn)角為90°的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱圖形。

10、在本申請(qǐng)可能的一實(shí)施例中，透明基底的厚度為h1，h1＞3.5μm。

11、在本申請(qǐng)可能的一實(shí)施例中，第一微納調(diào)制層和第二微納調(diào)制層的整體占空比為η，0.2≤η≤0.8。

12、在本申請(qǐng)可能的一實(shí)施例中，第一微納調(diào)制層和第二微納調(diào)制層中，材質(zhì)為光損耗材料的調(diào)制層的層厚為h2，10nm≤h2≤100nm。

13、第二方面，本申請(qǐng)還提供了一種濾波器陣列，濾波器陣列包括和感光單元陣列對(duì)應(yīng)設(shè)置的區(qū)域陣列，且區(qū)域陣列包括多個(gè)宏像素區(qū)域，宏像素區(qū)域包括至少一個(gè)第一濾波器、至少一個(gè)第二濾波器和至少一個(gè)第三濾波器，第一濾波器允許第一顏色的光線通過(guò)，第二濾波器允許第二顏色的光線通過(guò)，第三濾波器允許第三顏色的光線通過(guò)；

14、其中，第一濾波器、第二濾波器和第三濾波器中的至少一者包括第一透明基底以及設(shè)置于第一透明基底一側(cè)的濾光微納結(jié)構(gòu)陣列，濾光微納結(jié)構(gòu)陣列包括多個(gè)呈矩形陣列排布的多個(gè)濾光微納結(jié)構(gòu)，且濾光微納結(jié)構(gòu)構(gòu)造為如第一方面提供的濾光微納結(jié)構(gòu)。

15、在本申請(qǐng)可能的一實(shí)施例中，濾光微納結(jié)構(gòu)中，材質(zhì)為透明材料的調(diào)制層的層厚為h3，h3＞300mm；且在濾光微納結(jié)構(gòu)陣列中，相鄰濾光微納結(jié)構(gòu)的中心軸線之間的間距為p，100nm≤p≤600nm。

16、在本申請(qǐng)可能的一實(shí)施例中，第三濾波器構(gòu)造為可見(jiàn)光全通濾波器，以使允許通過(guò)的光線為白色光線；

17、可見(jiàn)光全通濾波器包括第二透明基底和第二透明保護(hù)層，第二透明保護(hù)層設(shè)置于第二透明基底的背離感光單元陣列的一側(cè)。

18、在本申請(qǐng)可能的一實(shí)施例中，宏像素區(qū)域包括1個(gè)第一濾波器、1個(gè)第二濾波器和2個(gè)第三濾波器，且1個(gè)第一濾波器、1個(gè)第二濾波器和2個(gè)第三濾波器呈2×2陣列排布；

19、其中，第一濾波器和第二濾波器具有第一方面提供的濾光微納結(jié)構(gòu)。

20、在本申請(qǐng)可能的一實(shí)施例中，第一透明基底的邊長(zhǎng)為e,e滿足：e≤3um；

21、其中，第一濾波器中，第一微納調(diào)制層和第二微納調(diào)制層的橫截面寬度為d1，d1滿足：100＜d1＜140nm，相鄰濾光微納結(jié)構(gòu)的中心軸線之間的間距為p1，p1滿足200＜p1＜300nm；第二濾波器中，第一微納調(diào)制層和第二微納調(diào)制層的橫截面寬度為d2，160＜d2＜200nm，相鄰濾光微納結(jié)構(gòu)的中心軸線之間的間距為p2，350nm＜p2＜450nm。

22、在本申請(qǐng)可能的一實(shí)施例中，在宏像素區(qū)域的第一對(duì)角線方向上，至少一個(gè)第一濾波器和至少一個(gè)第二濾波器依次交替排列；

23、在宏像素區(qū)域的第二對(duì)角線方向上，至少兩個(gè)第三濾波器依次排列；

24、其中，第一對(duì)角線方向和第二對(duì)角線方向相互平行或者相互垂直。

25、本申請(qǐng)技術(shù)方案提供的濾光微納結(jié)構(gòu)在保護(hù)層和透明基底中構(gòu)造了一種雙層調(diào)制結(jié)構(gòu)，該雙層調(diào)制結(jié)構(gòu)中的單層調(diào)制層分別使用光損耗材料和透明材料制成，從而使得最終形成的濾光微納結(jié)構(gòu)同時(shí)具有前述兩種材料的高透過(guò)率和高調(diào)制性優(yōu)勢(shì)，不僅提高了入射光的透過(guò)率，還確保了濾光微納結(jié)構(gòu)在數(shù)個(gè)波長(zhǎng)的小尺寸像素排布下，仍然具有用于重建色彩的較強(qiáng)的寬帶光譜調(diào)制能力，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)低照度下的彩色成像功能。

技術(shù)特征：

1.一種濾光微納結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾光微納結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透明材料為氮化硅si3n4或者二氧化鈦tio2；和/或

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾光微納結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一微納調(diào)制層和所述第二微納調(diào)制層均構(gòu)造為柱狀結(jié)構(gòu)，且所述第一微納調(diào)制層和所述第二微納調(diào)制層的橫截面形狀均為旋轉(zhuǎn)角為90°的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱圖形。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾光微納結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透明基底的厚度為h1，h1＞3.5μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾光微納結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一微納調(diào)制層和所述第二微納調(diào)制層的整體占空比為η，0.2≤η≤0.8。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾光微納結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一微納調(diào)制層和所述第二微納調(diào)制層中，材質(zhì)為所述光損耗材料的調(diào)制層的層厚為h2，10nm≤h2≤100nm。

7.一種濾波器陣列，其特征在于，所述濾波器陣列包括和感光單元陣列對(duì)應(yīng)設(shè)置的區(qū)域陣列，且所述區(qū)域陣列包括多個(gè)宏像素區(qū)域，所述宏像素區(qū)域包括至少一個(gè)第一濾波器、至少一個(gè)第二濾波器和至少一個(gè)第三濾波器，所述第一濾波器允許第一顏色的光線通過(guò)，第二濾波器允許第二顏色的光線通過(guò)，所述第三濾波器允許第三顏色的光線通過(guò)；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的濾波器陣列，其特征在于，所述濾光微納結(jié)構(gòu)中，材質(zhì)為透明材料的調(diào)制層的層厚為h3，h3＞300mm；且在所述濾光微納結(jié)構(gòu)陣列中，相鄰所述濾光微納結(jié)構(gòu)的中心軸線之間的間距為p，100nm≤p≤600nm。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的濾波器陣列，其特征在于，所述第三濾波器構(gòu)造為可見(jiàn)光全通濾波器，以使允許通過(guò)的光線為白色光線；

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的濾波器陣列，其特征在于，所述宏像素區(qū)域包括1個(gè)所述第一濾波器、1個(gè)所述第二濾波器和2個(gè)所述第三濾波器，且1個(gè)所述第一濾波器、1個(gè)所述第二濾波器和2個(gè)所述第三濾波器呈2×2陣列排布；

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的濾波器陣列，其特征在于，所述第一透明基底的邊長(zhǎng)為e,e滿足：e≤3um；

12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的濾波器陣列，其特征在于，在所述宏像素區(qū)域的第一對(duì)角線方向上，至少一個(gè)所述第一濾波器和至少一個(gè)所述第二濾波器依次交替排列；

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)一種濾光微納結(jié)構(gòu)和濾波器陣列，涉及低照度彩色成像技術(shù)領(lǐng)域。其中濾光微納結(jié)構(gòu)包括：第一微納調(diào)制層，用于設(shè)置于濾波器的透明基底，且第一微納調(diào)制層的材質(zhì)為透明材料和光損耗材料中的一者；第二微納調(diào)制層，設(shè)置于第一微納調(diào)制層的背離透明基底的一側(cè)，第二微納調(diào)制層的材質(zhì)為透明材料和光損耗材料中的另一者；透明保護(hù)層，包覆第一微納調(diào)制層和第二微納調(diào)制層，并與透明基底連接；其中，透明材料的折射率高于透明基底和透明保護(hù)層的材料的折射率。本申請(qǐng)可在小尺寸像元下用于彩色成像的寬帶濾波，同時(shí)提高入射光的透過(guò)率，從而實(shí)現(xiàn)低照度下的彩色成像功能。

技術(shù)研發(fā)人員：張佳豪,胡傳真,賈昊,馬強(qiáng),朱鎮(zhèn)峰,蔡宏,毛慧,浦世亮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：杭州?？低晹?shù)字技術(shù)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19