一种基于超透镜的晶圆级光学成像系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于超透镜的晶圆级光学成像系统，包括：超透镜层，包括若干个周期排列的超透镜，所述超透镜包含基板与设置于所述基板上的超表面结构单元；图像传感器模块层，包括若干个与所述超透镜层排列相同的图像传感器模块，其成像面朝向所述超透镜层；间隔层，设置于所述超透镜层与所述图像传感器模块层之间，包若干个与所述超透镜层排列相同的中空间隔。本实用新型专利技术通过将超透镜与图像传感器模块的晶圆级封装，有效的解决了传统光学成像模组体积大、重量沉、校准复杂、不易集成等缺点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超透镜的晶圆级光学成像系统


[0001]本技术涉及晶圆级光学成像领域，更具体的说，涉及基于超透镜的晶圆级光学成像系统。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，光学成像系统在消费电子、安防监控、智能家居、军事防务和医疗成像领域有着越发重要的应用。现有光学成像系统由传统光学镜头、机械镜筒以及光学探测器模组构成。然而，传统光学成像系统具有体积大、重量沉、校准复杂、不易集成等缺点，难以满足当代小型化设备对高集成化设计的需求。

技术实现思路

[0003]针对上述技术问题，本技术实施例提供了一种基于超透镜的晶圆级光学成像系统。
[0004]本本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005]一种基于超透镜的晶圆级光学成像系统，包括：
[0006]超透镜层，包括若干个周期排列的超透镜，所述超透镜包含基板与设置于所述基板上的超表面结构单元；
[0007]图像传感器模块层，包括若干个与所述超透镜层排列相同的图像传感器模块，其成像面朝向所述超透镜层；
[0008]间隔层，设置于所述超透镜层与所述图像传感器模块层之间，包若干个与所述超透镜层排列相同的中空间隔。
[0009]可选地，所述超表面结构单元对入射光的偏振不敏感。
[0010]可选地，所述超表面结构单元为正六边形或正四边形，所述超表面结构单元的中心位置分别设有纳米结构；所述超表面结构单元不同位置处的单元周期相同；所述纳米结构为纳米柱结构；所述纳米柱结构包括圆形纳米柱结构、圆孔纳米柱结构、中空纳米柱结构、环孔纳米柱结构、拓扑纳米柱结构中的一种或几种。
[0011]可选地，所述纳米结构的材料为目标波段处透明材料，所述纳米结构的高度为0.3
‑
25μm；优选地，所述纳米结构的材料为氧化硅、氮化硅、氧化铝、氮化镓、氧化钛、晶体硅、硫系玻璃、锗单晶、非晶硅、硫化锌和硒化锌中的一种。
[0012]可选地，所述基板的材料为目标波段处透明的材料，所述基板的厚度为 0.1
‑
3毫米。
[0013]可选地，所述超透镜层没有超表面结构的一面镀有与所述超透镜层基板材料匹配的目标波段的增透膜。
[0014]可选地，所述间隔层材料为目标波段不透明的材料，所述间隔层开设有若干个通光孔，形成所述中空间隔，每个所述通光孔的内径不小于单个图像传感器外接圆的直径。
[0015]可选地，所述间隔层厚度与所述超透镜层的超透镜后焦距相同。
[0016]可选地，当目标波段为可见光波段/近红外波段时，图像传感器模块为互补金属氧化物半导体；当目标波段为远红外波段时，图像传感器模块为氧化钒探测器、非晶硅探测器和碲化铟探测器中的一种。
[0017]可选地，所述超透镜层、所述间隔层和所述图像传感器层通过键合封装，且每个单独的所述超透镜与对应的所述中空间隔及所述图像传感器模块同轴。
[0018]实施本技术的基于超透镜的晶圆级光学成像系统，具有以下有益效果：通过将超透镜与图像传感器模块的晶圆级封装，有效的解决了传统光学系统体积大、重量沉、校准复杂、不易集成等缺点。
[0019]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
[0020]图1是本技术实施例提供的基于超透镜的晶圆级光学成像系统的晶圆封装和结构示意图；
[0021]图2A是本技术实施例提供的超透镜的结构示意图；
[0022]图2B是本技术实施例提供的超透镜的四边形结构单元排列示意图；
[0023]图2C是本技术实施例提供的超透镜的正六边形结构单元排列示意图；
[0024]图3A是本技术实施例提供的超透镜的圆形纳米柱的结构示意图；
[0025]图3B是本技术实施例提供的超透镜的圆形纳米柱结构在940nm的光相位与横截面直径关系的示意图；
[0026]图3C是本技术实施例提供的超透镜的圆形纳米柱结构在940nm的透过率与横截面直径关系的示意图；
[0027]图4A是本技术实施例提供焦距为3mm的超透镜表面纳米结构的分布示意图；
[0028]图4B是本技术实施例提供焦距为3mm的超透镜表面半径与光相位关系的示意图；
[0029]图5A是本技术实施例提供的焦距为3mm的基于超透镜的晶圆级光学成像系统的0、0.5与1视场的调制传递函数示意图；
[0030]图5B是本技术实施例提供的焦距为3mm的基于超透镜的晶圆级光学成像系统的子午与弧矢焦点示意图；
[0031]图6是本技术实施例提供的仿真成像效果图；
[0032]图中标记为：
[0033]图像传感器模块层100，图像传感器模块1，
[0034]间隔层200，中空间隔2，
[0035]超透镜层300，超透镜3，基板31，超表面结构单元32，纳米结构33。
具体实施方式
[0036]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如
所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子，本技术中所涉及的“若干个”均是指其设置数量可以是一个或者是两个及以上的多个。
[0037]下面将结合附图1
‑
6和示例性实施例对本技术的技术方案进行清楚、完整的描述。基于本技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0038]本实施例提供一种基于超透镜的晶圆级光学成像系统，包括依次设置的图像传感器模块层100、间隔层200以及超透镜层300。所述图像传感器模块层100包括若干个与所述超透镜层300排列相同的图像传感器模块1，其成像面朝向所述超透镜层300；所述间隔层200设置于所述超透镜层300与所述图像传感器模块层100之间，包若干个与所述超透镜层300排列相同的中空间隔2；所述超透镜层300包括若干个周期排列的超透镜3，所述超透镜3包含基板31与设置于所述基板31上的超表面结构单元32。
[0039]具体的，所述基于超透镜的晶圆级光学成像系统可以包括若干个晶圆封装，该基于超透镜的晶圆级光学成像经切割后得到的若干个晶圆封装可单独使用。使用时，被成像物体反射或者散射的光被所述超透镜3聚焦后被所述图像传感器模块收集并成像到所述图像传感器的感光面，感光面吸收被成像物体的光并转换成图像电信号输出。
[0040]具体的，所述超透镜层300的超表面结构单元对入射光的偏振不敏感，任意偏振方向光入射，所述超透镜3聚焦(响应)均相同。参见图2A，所述超透镜3包括基板31和设置于所述基板31一面的超表面结构单元32，所述超表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超透镜的晶圆级光学成像系统，其特征在于，包括：超透镜层，包括若干个周期排列的超透镜，所述超透镜包含基板与设置于所述基板上的超表面结构单元；图像传感器模块层，包括若干个与所述超透镜层排列相同的图像传感器模块，其成像面朝向所述超透镜层；间隔层，设置于所述超透镜层与所述图像传感器模块层之间，包若干个与所述超透镜层排列相同的中空间隔。2.根据权利要求1所述的基于超透镜的晶圆级光学成像系统，其特征在于，所述超表面结构单元对入射光的偏振不敏感。3.根据权利要求1所述的基于超透镜的晶圆级光学成像系统，其特征在于，所述超表面结构单元为正六边形或正四边形，所述超表面结构单元的中心位置分别设有纳米结构；所述超表面结构单元不同位置处的单元周期相同；所述纳米结构为纳米柱结构；所述纳米柱结构包括圆形纳米柱结构、圆孔纳米柱结构、中空纳米柱结构、环孔纳米柱结构、拓扑纳米柱结构中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的基于超透镜的晶圆级光学成像系统，其特征在于，所述纳米结构的材料为目标波段处透明的材料，所述纳米结构的高度为0.3
‑
25μm；优选地，所述纳米结构的材料为氧化硅、氮化硅、氧化铝、氮化镓、氧化钛、晶体硅、硫系玻璃、锗单晶、非晶硅、硫化锌和硒化锌中的一种。5.根据权利要求1所述的基于超透镜的晶圆级光学成像系统，其特征在于，所述基板的材料为目标波段...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝成龙，谭凤泽，朱健，
申请(专利权)人：深圳迈塔兰斯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：