本申請涉及成像，特別涉及一種濾光微納結構和濾波器陣列。

背景技術：

1、相關技術中，彩色圖像傳感器是在感光單元陣列之前通過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現(xiàn)。

2、但是拜耳式彩色濾光陣列在面對夜晚的低照度場景，其光通量僅約為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，成像質量下降明顯，最終得到色彩失真嚴重的圖像。

技術實現(xiàn)思路

1、本申請的主要目的是提供一種濾光微納結構和濾波器陣列，旨在解決現(xiàn)有技術中濾波器在面對夜晚的低照度場景時成像質量較低的技術問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)岢龅囊环N濾光微納結構，包括：

3、第一微納調制層，第一微納調制層用于設置于濾波器的透明基底，且第一微納調制層的材質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、第二微納調制層，第二微納調制層設置于第一微納調制層的背離透明基底的一側，第二微納調制層的材質為透明材料和光損耗材料中的另一者；

5、透明保護層，透明保護層包覆第一微納調制層和第二微納調制層，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層的材料的折射率。

7、在本申請可能的一實施例中，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、在本申請可能的一實施例中，第一微納調制層和第二微納調制層均構造為柱狀結構，且第一微納調制層和第二微納調制層的橫截面形狀均為旋轉角為90°的旋轉對稱圖形。

10、在本申請可能的一實施例中，透明基底的厚度為h1，h1＞3.5μm。

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

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

13、第二方面，本申請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應設置的區(qū)域陣列，且區(qū)域陣列包括多個宏像素區(qū)域，宏像素區(qū)域包括至少一個第一濾波器、至少一個第二濾波器和至少一個第三濾波器，第一濾波器允許第一顏色的光線通過，第二濾波器允許第二顏色的光線通過，第三濾波器允許第三顏色的光線通過；

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置于第一透明基底一側的濾光微納結構陣列，濾光微納結構陣列包括多個呈矩形陣列排布的多個濾光微納結構，且濾光微納結構構造為如第一方面提供的濾光微納結構。

15、在本申請可能的一實施例中，濾光微納結構中，材質為透明材料的調制層的層厚為h3，h3＞300mm；且在濾光微納結構陣列中，相鄰濾光微納結構的中心軸線之間的間距為p，100nm≤p≤600nm。

16、在本申請可能的一實施例中，第三濾波器構造為可見光全通濾波器，以使允許通過的光線為白色光線；

17、可見光全通濾波器包括第二透明基底和第二透明保護層，第二透明保護層設置于第二透明基底的背離感光單元陣列的一側。

18、在本申請可能的一實施例中，宏像素區(qū)域包括1個第一濾波器、1個第二濾波器和2個第三濾波器，且1個第一濾波器、1個第二濾波器和2個第三濾波器呈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構。

20、在本申請可能的一實施例中，第一透明基底的邊長為e,e滿足：e≤3um；

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

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

23、在宏像素區(qū)域的第二對角線方向上，至少兩個第三濾波器依次排列；

24、其中，第一對角線方向和第二對角線方向相互平行或者相互垂直。

25、本申請技術方案提供的濾光微納結構在保護層和透明基底中構造了一種雙層調制結構，該雙層調制結構中的單層調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構同時具有前述兩種材料的高透過率和高調制性優(yōu)勢，不僅提高了入射光的透過率，還確保了濾光微納結構在數(shù)個波長的小尺寸像素排布下，仍然具有用于重建色彩的較強的寬帶光譜調制能力，進而可實現(xiàn)低照度下的彩色成像功能。

技術特征：

1.一種濾光微納結構，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的濾光微納結構，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)權利要求1所述的濾光微納結構，其特征在于，所述第一微納調制層和所述第二微納調制層均構造為柱狀結構，且所述第一微納調制層和所述第二微納調制層的橫截面形狀均為旋轉角為90°的旋轉對稱圖形。

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

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

6.根據(jù)權利要求1所述的濾光微納結構，其特征在于，所述第一微納調制層和所述第二微納調制層中，材質為所述光損耗材料的調制層的層厚為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應設置的區(qū)域陣列，且所述區(qū)域陣列包括多個宏像素區(qū)域，所述宏像素區(qū)域包括至少一個第一濾波器、至少一個第二濾波器和至少一個第三濾波器，所述第一濾波器允許第一顏色的光線通過，第二濾波器允許第二顏色的光線通過，所述第三濾波器允許第三顏色的光線通過；

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

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

10.根據(jù)權利要求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個所述第一濾波器、1個所述第二濾波器和2個所述第三濾波器，且1個所述第一濾波器、1個所述第二濾波器和2個所述第三濾波器呈2×2陣列排布；

11.根據(jù)權利要求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為e,e滿足：e≤3um；

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

技術總結
本申請公開一種濾光微納結構和濾波器陣列，涉及低照度彩色成像技術領域。其中濾光微納結構包括：第一微納調制層，用于設置于濾波器的透明基底，且第一微納調制層的材質為透明材料和光損耗材料中的一者；第二微納調制層，設置于第一微納調制層的背離透明基底的一側，第二微納調制層的材質為透明材料和光損耗材料中的另一者；透明保護層，包覆第一微納調制層和第二微納調制層，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層的材料的折射率。本申請可在小尺寸像元下用于彩色成像的寬帶濾波，同時提高入射光的透過率，從而實現(xiàn)低照度下的彩色成像功能。

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