偏振-光谱滤波型分光结构及一体式图像传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种偏振

【技术实现步骤摘要】
偏振
‑
光谱滤波型分光结构及一体式图像传感器


[0001]本专利技术属于图像传感器
，具体涉及一种偏振
‑
光谱滤波型分光结构及一体式图像传感器。

技术介绍

[0002]光谱成像技术是一种非接触式的三维信息探测技术，被广泛应用于卫星遥感、实验室食品安全、工业探测等领域。在各领域监测需求的推动下，随着半导体技术的发展，基于单芯片的微小型光谱成像系统得以发展。但在实际应用过程中，特别是对于复杂环境，如户外昼夜交替，雾霾天气等，基于单芯片的微小型光谱成像系统采集到的信息准确度下降，难以对目标进行准确的识别判断。
[0003]偏振光在机器视觉检测中已经有比较长的历史了，如检测应力点、目标物、减少透明目标物产生的眩光等。典型的偏振系统需要一个或多个额外的偏振片，放置于目标物和相机之间，能检测材料应力，增强对比度，以及分析表面的压痕或划痕。偏振成像技术是一种广泛应用于户外目标探测、工业品质监控的探测技术，根据不同目标偏振特性差异，对目标进行识别。但由于偏振特性可识别的目标种类有限，难以依赖单一的偏振信息对复杂环境背景的多种目标进行准确判断。
[0004]结合光谱成像探测技术及偏振探测技术，同时采集目标的光谱信息、空间信息及偏振信息，可实现对复杂背景环境、多类目标的实时有效监测识别。
[0005]为实现偏振信息、光谱信息及成像信息的同时采集，现有技术采用像素级一体式的光子晶体光谱调制结构与沿垂直探测器分光层叠加的0
°
、45
°
、90
°
、135
°
四角度偏振光子晶格结构构成，如图1所示。可以同时获取目标偏振及光谱成像信息，在利用光谱进行物质识别的同时利用偏振增强对比度，可以一定程度上克服复杂背景环境对识别结果的影响。该技术方案中一体式光子晶体结构，通过改变晶格常数及晶格方向达到偏振及光谱滤波效果，结构复杂，工艺要求高。单像素包含光谱信息及偏振信息，算法解析难度增加。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的偏振型光谱成像分光结构复杂、工艺要求高等技术问题，本专利技术提供了一种偏振
‑
光谱滤波型分光结构及一体式图像传感器，在单层分光结构中分布光谱滤波结构、偏振滤波结构，结构简单，制备工艺成熟，同时采集图像的光谱、偏振信息，结合偏振增强、光谱识别的优势，可以实现复杂背景环境下更加准确的目标识别。
[0007]本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案如下：
[0008]本专利技术提供了一种偏振
‑
光谱滤波型分光结构，所述分光结构设置在图像传感器的像素感光单元上；所述像素感光单元包括若干像素感光部位；所述分光结构包括与像素感光部位一一对应的滤波结构；所述分光结构包括若干周期，每个周期包括m*n个滤波结构，m*n＞4，m、n为正整数，每个周期包括随机排列的偏振方向不同的若干偏振滤波结构和至少一个光谱滤波结构。
[0009]进一步地，所述分光结构的每个周期中还包括至少一个全透谱段结构。
[0010]进一步地，所述光谱滤波结构为干涉滤波薄膜结构。
[0011]进一步地，所述光谱滤波结构为宽谱滤波薄膜结构、窄带滤波薄膜结构中的一种或二者的结合。
[0012]进一步地，所述宽谱滤波薄膜结构为带通宽谱滤波结构。
[0013]进一步地，所述窄带滤波薄膜结构为FP腔结构，所述FP腔结构包括两端由高/低折射率材料交替排列构成的布拉格反射镜，以及中间的SiO2通光层。
[0014]进一步地，所述FP腔结构与像素感光单元之间设置匹配层，所述匹配层一体式沉积生长在所述像素感光单元上，所述FP腔结构一体式沉积生长在所述匹配层上。
[0015]进一步地，所述FP腔结构上设置过渡层、截止滤波膜，所述过渡层一体式沉积生长在所述FP腔结构上，所述截止滤波膜一体式沉积生长在所述过渡层上。
[0016]进一步地，所述截止滤波膜包括至少一层，当截止滤波膜有多层时，多层截止滤波膜分别截止不同的干扰波段，最下层截止滤波膜一体式沉积生长在所述过渡层上，所述多层截止滤波膜之间粘接固定。
[0017]进一步地，所述分光结构的每个周期中包括多个光谱滤波结构，多个光谱滤波结构包含至少一个谱段。
[0018]进一步地，所述偏振滤波结构采用四象限线栅结构，偏振角度为0
°
，45
°
，90
°
，135
°
。
[0019]进一步地，所述图像传感器采用CMOS图像传感器，与CMOS兼容的光谱滤波结构、偏振滤波结构一体式生长在CMOS图像传感器像素感光单元上。
[0020]进一步地，所述分光结构以n*n个结构为一个周期，n为不小于3的正整数。
[0021]本专利技术还提供了一体式图像传感器，包括上述偏振
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光谱滤波型分光结构，所述分光结构匹配设置在图像传感器像素感光单元上。
[0022]进一步地，所述一体式图像传感器用于云雾遮挡或者雾霾天气下目标物的识别，或者用于海平面耀光下金属船只识别。
[0023]本专利技术与现有技术相比的有益效果：
[0024]本专利技术提出一种适用于一体式图像传感器的偏振
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光谱滤波型分光结构，分光结构为包含光谱滤波结构、偏振滤波结构的周期阵列，将偏振
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光谱滤波结构在同一分光层中制备，结构简单，制备工艺成熟。同时光谱信息、偏振信息通过独立的滤波结构获取，解析算法简单。
[0025]本专利技术采用与CMOS兼容的光谱滤波结构、偏振滤波结构一体式生长，获得像素级偏振
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光谱滤波型分光结构，相比现有偏振型光谱成像系统可以减小图像传感器体积。
[0026]本专利技术在复杂光照环境下同时获取目标光谱信息、偏振信息及图像信息，结合偏振增强、光谱识别的优势，在不同背景环境下进行更加准确的目标识别，在云雾遮挡、雾霾天气下目标物的识别，海平面耀光下金属船只识别等复杂背景下的物质鉴别中具有广阔的应用前景。
附图说明
[0027]所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部
分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为现有技术中偏振型光谱成像芯片结构示意图；
[0029]图2为本专利技术具体实施例提供的一种单周期偏振
‑
光谱滤波结构示意图；
[0030]图3为本专利技术具体实施例提供的另一种单周期偏振
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光谱滤波结构示意图。
具体实施方式
[0031]下面对本专利技术的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本专利技术。然而，对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种偏振
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光谱滤波型分光结构，其特征在于，所述分光结构设置在图像传感器的像素感光单元上；所述像素感光单元包括若干像素感光部位；所述分光结构包括与像素感光部位一一对应的滤波结构；所述分光结构包括若干周期，每个周期包括m*n个滤波结构，m*n＞4，m、n为正整数，每个周期包括随机排列的偏振方向不同的若干偏振滤波结构和至少一个光谱滤波结构。2.根据权利要求1所述的偏振
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光谱滤波型分光结构，其特征在于，所述分光结构的每个周期中还包括至少一个全透谱段结构。3.根据权利要求1或2所述的偏振
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光谱滤波型分光结构，其特征在于，所述光谱滤波结构为干涉滤波薄膜结构。4.根据权利要求3所述的偏振
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光谱滤波型分光结构，其特征在于，所述光谱滤波结构为宽谱滤波薄膜结构、窄带滤波薄膜结构中的一种或二者的结合。5.根据权利要求4所述的偏振
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光谱滤波型分光结构，其特征在于，所述宽谱滤波薄膜结构为带通宽谱滤波结构。6.根据权利要求4所述的偏振
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光谱滤波型分光结构，其特征在于，所述窄带滤波薄膜结构为FP腔结构，所述FP腔结构包括两端由高/低折射率材料交替排列构成的布拉格反射镜，以及中间的SiO2通光层。7.根据权利要求6所述的偏振
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光谱滤波型分光结构，其特征在于，所述FP腔结构与像素感光单元之间设置匹配层，所述匹配层一体式沉积生长在所述像素感光单元上，所述FP腔结构一体式沉积生长在所述匹配层上。8.根据权利要求6所述的偏振
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光谱滤波型分光结构，其特征在于，所述FP腔结构上设置过渡层...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵安娜，刘舒扬，王天鹤，张晨，张云昊，周志远，潘建旋，姜洪妍，王才喜，
申请(专利权)人：天津津航技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：