[发明专利]一种用于图像传感器的超表面微透镜阵列

说明书

本发明实施例提供一种用于图像传感器的超表面微透镜阵列，包括由多个超表面微透镜结构排列而成，每一个所述超表面微透镜结构覆盖于图像传感器的每一个像素表面。本发明实施例采用超表面技术设计超表面微透镜，代替传统图像传感器表面的微透镜器件，由于超表面微透镜结构是平面器件，便于在图像传感器上集成其他器件，并且可以在较宽波段如可见光和近红外波段下工作。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种用于图像传感器的超表面微透镜阵列。

背景技术

众所周知，对于图像传感器来说，其每个像素的有效感光面积小于像素面积，如果直接用作成像，会造成入射光能量的大量的损失，影响成像效果。因此对于CCD、CMOS等图像传感器件来说，覆盖于每个像素表面的微透镜所组成的微透镜阵列是非常重要的，可以将入射光聚焦至每个像素的光敏区域，提高感光效率，减少光能损失，简单来说就是每个像素表面覆盖了一个凸透镜。

传统微透镜阵列工艺难度较高，并且传统的微透镜阵列表面凹凸不平，不便于集成其他器件。

发明内容

本发明实施例提供一种用于图像传感器的超表面微透镜阵列，用以解决现有技术中微透镜阵列表面凹凸不平，不便于集成其他器件的缺陷。

本发明实施例提供一种用于图像传感器的超表面为透镜阵列，所述超表面微透镜阵列由多个超表面微透镜结构排列而成，每一个所述超表面微透镜结构覆盖于图像传感器的每一个像素表面。

在上述技术方案的基础上，本发明实施例还可以作出如下改进。

可选的，每一个所述超表面微透镜结构由多个形状相同、高度相同、大小不一的微柱排布而成。

可选的，每一个微柱的形状为方形、鳍型或圆柱形。

可选的，每一个所述超表面微透镜结构中的多个微柱呈矩阵排列，其中，每两个相邻的微柱中心的间距相等。

可选的，每一个微柱的材料为氮化硅，二氧化硅或硅。

可选的，设计每一个超表面微透镜结构的周期、高度和折射率，使得所述超表面微透镜阵列的透射率达到预设透射率；其中，所述周期为所述超表面微透镜结构中的每相邻两个微柱中心的间距；

设计每一个微柱的占空比，使得所述超表面微透镜结构的汇聚率到达预设值。

可选的，当所述超表面微透镜结构中不同微柱之间为方形排布时，所述超表面微透镜结构的周期小于光波的最小工作波长的倍。

可选的，所述设计每一个微柱的占空比包括：

计算每一个微柱的理想相位调制；

计算不同占空比的微柱在不同波长下的实际相位调制；

计算任一个微柱在不同波长下的实际相位调制和理想相位调制之间的误差，得到所述任一个微柱在不同波长下对应的误差；

基于所述任一个微柱对应的误差，计算所述任一个微柱在不同波长下的误差之和；其中，所述误差之和为绝对值之和或平方和；

不断调整所述任一个微柱的占空比参数，并根据所述任一个微柱调整后的占空比参数对应的实际相位调制得到每一次调整后的误差之和；

选取误差之和最小对应的占空比参数作为所述任一个微柱的实际占空比参数；

对所有微柱进行上述操作以确定其占空比参数。

可选的，所述计算每一个微柱的理想相位调制包括：

其中，λ₀为波长，r为微柱距离透镜面中心点的距离，f为理想焦距。某波长某位置某理想焦距下，理想相位调制为