【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及圖像傳感器，特別涉及一種基于光譜路由超構表面的彩色偏振圖像傳感器。
技術介紹
1、超構表面(metasurface)是一種由亞波長尺度的微結構周期性或類周期性排列組成的二維表面，可以對光波或其他電磁波產生局部的相位、振幅、偏振態調控，被廣泛運用于雷達、成像、數據傳輸與存儲等許多場景。超構表面應用于圖像傳感領域能有效替代傳統濾色片，不僅可以實現與cmos制備工藝的兼容，還有望提升光學效率和穩定性，因此掀起了學術和產業界的研究熱潮，尤其是利用超表面實現空間光色散的技術。
2、偏振成像技術利用不同種類和不同方向的偏振器件來收集物體表面反射回來的偏振信息。通過偏振成像采集裝置獲取到的偏振圖像，我們可以得到比一般光學成像更多的信息，因此在材料科學、顯微鏡成像、遙感和生物醫學等領域，偏振成像技術都具有重要的應用前景。sony公司的偏振圖像傳感器創造性的采用了像素四極偏振濾波技術，對每一個像素進行四個角度偏振，呈現更多的偏振數量和偏振角度，在目前市面上使用較為廣泛。
3、觀察和利用光的多維信息的能力是人類長期以來的追求，它提供了對光與物質相互作用的更全面的理解，并促進了許多領域更準確的表征。近年來，隨著科技的進步和應用領域的擴展，結合這兩種信息的彩色偏振成像技術越來越受到重視。
4、傳統的光譜和偏振成像系統主要依賴于衍射光學元件或光學濾光片，往往體積龐大、重量沉重。同時目前商用的彩色偏振相機是將偏振元件合并到光譜系統中——將線性微偏振器陣列集成到傳統圖像傳感器中的rgb彩色濾光片，這種方法由于
5、傳統cmos圖像傳感器(cis)所基于的bayer濾色片陣列，是一種有機染料三色帶通濾色片(rgb)，這種傳統有機濾色片與cmos工藝并不兼容，濾色片需要通過復雜的工藝沉積才可以使用。同時濾色片的穩定性差，在高溫或輻射環境下濾色片易分解。
6、現有的彩色偏振相機中，每個像素均引入偏振原件，造成各波長的光譜響應不同，使得成像分辨率減小；同時仍然還在光學系統設計復雜、以及復雜環境中光學收集效率不足等問題；限制了系統的緊湊性，使實時成像相當具有挑戰性。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種基于光譜路由超構表面的彩色偏振圖像傳感器，提高了光利用率，在低照度成像場景具有很大的應用潛力。
2、本專利技術實施例提供一種基于光譜路由超構表面的彩色偏振圖像傳感器，所述彩色偏振圖像傳感器為三層結構，自下而上分別為像素傳感器層，雙層超構表面層和微透鏡層；
3、其中，所述像素傳感器層由n個像素基本單元組成，n為正整數，每個像素基本單元包括4個像素塊，每個像素塊包括4個子像素，每個子像素由在半導體基板上形成光電探測器組成；
4、所述雙層超構表面層為在半導體基板上形成由光譜路由和微偏振光柵陣列組成的雙層結構，所述雙層超構表面層的子像素與所述像素傳感器層的子像素一一對應，在一個像素塊的4個子像素中，其中3個子像素為設置在上層的光譜路由，1個子像素為設置在下層的微偏振光柵，微偏振光柵的上層為鏤空，4個像素塊組成一個所述雙層超構表面的像素基本單元；所述光譜路分別為r、g、b像素，所述雙層超構表面的像素基本單元的微偏振光柵陣列有4個方向，分別是0°，90°，45°和135°，所述像素傳感器的每個子像素對應所述雙層超構表面的光譜路由或給定方向的微偏振光柵；
5、在所述微透鏡層中，1個像素塊對應1個微透鏡，所述微透鏡層包括4n個微透鏡，入射光透過微透鏡后，利用上層的光譜路由結構將入射光依據波長導引到像素傳感器的指定子像素上，通過下層的微偏振光柵陣列對入射光進行濾波，得到用于成像的探測物體的偏振信息。
6、可選地，在本專利技術的一個實施例中，每個子像素大小為1.1*1.1um。
7、可選地，在本專利技術的一個實施例中，所述微偏振光柵的材質為鋁。
8、可選地，在本專利技術的一個實施例中，所述光譜路由為二氧化鈦。
9、本專利技術實施例的基于光譜路由超構表面的彩色偏振圖像傳感器，具有以下有益效果：
10、1、本專利技術能夠同時捕捉光線的顏色和偏振信息，從而提高圖像的細節和對比度，且偏振通道和色彩通道互補影響，可根據需求，實時進行彩色成像，偏振成像和彩色和偏振融合成像。
11、2、通過采用雙層超構表面對光的導引和偏振探測的引入，使得特別在復雜光照環境中，增強了物體識別和分類的能力，能夠更準確地識別材質和表面狀態，從而提供更豐富的信息。最終，整體技術的提升為科學研究和工業應用開辟了新的可能性。
12、本專利技術附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。
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1.一種基于光譜路由超構表面的彩色偏振圖像傳感器，其特征在于，所述彩色偏振圖像傳感器為三層結構，自下而上分別為像素傳感器層，雙層超構表面層和微透鏡層；
2.根據權利要求1所述的基于光譜路由超構表面的彩色偏振圖像傳感器，其特征在于，
3.根據權利要求1所述的基于光譜路由超構表面的彩色偏振圖像傳感器，其特征在于，
4.根據權利要求1所述的基于光譜路由超構表面的彩色偏振圖像傳感器，其特征在于，所述光譜路由為二氧化鈦。
【技術特征摘要】
1.一種基于光譜路由超構表面的彩色偏振圖像傳感器，其特征在于，所述彩色偏振圖像傳感器為三層結構，自下而上分別為像素傳感器層，雙層超構表面層和微透鏡層；
2.根據權利要求1所述的基于光譜路由超構表面的彩色偏振圖像傳感...
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