CN110071130B - 互补金属氧化物图像传感器、图像处理方法及存储介质 - Google Patents

互补金属氧化物图像传感器、图像处理方法及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种互补金属氧化物图像传感器、图像处理方法及存储介质，CIS包括半导体基底、亚波长像素单元以及读出电路；亚波长像素单元设置于半导体基底中，亚波长像素单元与读出电路连接；其中，亚波长像素单元包括n个PD柱；n为大于或者等于0的整数；n个PD柱对应的n个尺寸参数由预设波长确定；n个PD柱按照预设波长对入射光进行吸收转换，获得入射光对应的电信号。

Description

互补金属氧化物图像传感器、图像处理方法及存储介质
技术领域
本申请实施例涉及图像处理领域，尤其涉及一种互补金属氧化物图像传感器、图像处理方法及存储介质。
背景技术
图像传感器是一种能够将光信号转换为电信号的装置，可以分为电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)和互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-OxideSemiconductor，CMOS)两种类型。其中，互补金属氧化物图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)因其制造工艺与信号处理芯片等制造工艺相兼容，易于集成片上系统，同时功耗相较于电荷耦合器件类传感器有较大优势，图像处理降噪算法可以提高信噪比，因此已在图像传感器应用领域占有优势地位。
传统的CIS可以包括前感光式(Front Side Illumination，FSI)和背感光式(BackSide Illumination，BSI)两种不同结构，而无论是FSI还是BSI，像素单元中的光电二极管(photodiode，PD)都需要依赖于硅的厚度去吸收光，然而，当硅的厚度较大时，光电子便需要经过比较长的传播距离，从而造成了能量的浪费，相应地，传输时间也比较长，降低了CIS的量子效率。
发明内容
本申请实施例提供了一种互补金属氧化物图像传感器、图像处理方法及存储介质，可以有效地减小PD柱的厚度，进而避免了能量的浪费，同时大大提高CIS的量子效率。
本申请实施例的技术方案是这样实现的：
本申请实施例提供了一种CIS，所述CIS包括：
半导体基底、亚波长像素单元以及读出电路；所述亚波长像素单元设置于所述半导体基底中，所述亚波长像素单元与所述读出电路连接；
其中，所述亚波长像素单元包括n个PD柱；n为大于或者等于0的整数；所述n个PD柱对应的n个尺寸参数由预设波长确定；
所述n个PD柱按照所述预设波长对入射光进行吸收转换，获得所述入射光对应的电信号。
在上述方案中，所述预设波长包括红光对应的第一波长、绿光对应的第二波长以及蓝光对应的第三波长。
在上述方案中，所述n个尺寸参数包括n个厚度参数；
当n等于1时，所述一个PD柱对应的一个厚度参数为200nm；
当n大于1时，所述n个PD柱对应的n个厚度参数均为400nm。
在上述方案中，所述n个尺寸参数包括n个直径参数；
所述n个PD柱对应的n个直径参数分别由所述第一波长、所述第二波长以及所述第三波长确定。
在上述方案中，当n等于1时，
所述一个PD柱按照所述第一波长吸收所述入射光中的红光；或者，
所述一个PD柱按照所述第二波长吸收所述入射光中的绿光；或者，
所述一个PD柱按照所述第三波长吸收所述入射光中的蓝光。
在上述方案中，当n大于或者等于3，且所述n个直径中存在至少三种不同的直径参数时，
所述n个PD柱通过光学共振分别吸收所述入射光中的红光、绿光以及蓝光。
在上述方案中，所述n个PD柱对应的形状包括长方体、圆柱体或者平行四边体中的一种。
在上述方案中，当n等于1时，所述亚波长像素单元对应的像素尺寸为200nm；
当n大于1时，所述亚波长像素单元对应的像素尺寸为400nm。
在上述方案中，所述CIS还包括：图像处理器，其中，所述读出电路与所述图像处理器连接。
在上述方案中，所述亚波长像素单元，配置为通过所述n个PD柱将所述入射光转换为所述电信号，并将所述电信号传输至所述读出电路；
所述读出电路，配置为将所述电信号转换为数字信号，得到原始数据，并将所述原始数据传输至所述图像处理器；
所述图像处理器，配置为根据所述原始数据生成所述入射光对应的图像。
在上述方案中，所述CIS还包括：透镜，其中，所述透镜与所述亚波长像素单元连接；
所述透镜，用于对所述入射光进行聚焦。
本申请实施例提供了一种图像处理方法，应用于CIS中，所述方法包括：
按照预设波长对所述入射光进行吸收转换，获得所述入射光对应的电信号；
根据所述电信号获得所述入射光对应的原始数据；
按照所述原始数据进行图形处理，获得所述入射光对应的图像。
在上述方案中，所述预设波长包括红光对应的第一波长、绿光对应的第二波长以及蓝光对应的第三波长。
在上述方案中，所述根据所述电信号获得所述入射光对应的原始数据，包括：
将所述电信号转换为数字信号；
根据所述数字信号获得所述原始数据。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，应用于CIS中，所述程序被处理器执行时实现如上所述的图像处理方法。
本申请实施例提供了一种互补金属氧化物图像传感器、图像处理方法及存储介质，CIS包括半导体基底、亚波长像素单元以及读出电路；亚波长像素单元设置于半导体基底中，亚波长像素单元与读出电路连接；其中，亚波长像素单元包括n个PD柱；n为大于或者等于0的整数；n个PD柱对应的n个尺寸参数由预设波长确定；n个PD柱按照预设波长对入射光进行吸收转换，获得入射光对应的电信号。也就是说，在本申请的实施中，CIS中亚波长像素单元配置的n个PD柱，可以按照预设波长进行尺寸参数的设定，从而可以有效地减小PD柱的厚度，减少光电子的传播距离，进而避免了能量的浪费，相应地，也缩短了传输时间，从而大大提高CIS的量子效率。
附图说明
图1为FSI式的CIS示意图；
图2为BSI式的CIS示意图；
图3为本申请实施例提出的一种CIS的结构示意图一；
图4为本申请实施例提出的一种CIS的结构示意图二；
图5为本申请实施例提出的一种CIS的结构示意图三；
图6为本申请实施例提出的一种CIS的结构示意图四；
图7为本申请实施例提出的一种CIS的结构示意图五；
图8为本申请实施例中亚波长像素单元的俯视图一；
图9为本申请实施例中亚波长像素单元的俯视图二；
图10为本申请实施例中亚波长像素单元的俯视图三；
图11为本申请实施例中亚波长像素单元的俯视图四；
图12为本申请实施例提出的一种图像处理方法。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关申请相关的部分。
对于传统的CIS，无论是FSI还是BSI，其中的PD均是对400nm-1100nm的光全部吸收，因此，需要在其上加上不同颜色的滤光片，从而使其单个像素只吸收RGB中的一种颜色。同时，每个像素之间需要深槽隔离(Deep Trench Isolation，DTI)进行隔离，从而防止不同颜色的入射光进入到相邻的像素中，进而避免相邻像素间的串扰。
进一步地，传统的CIS，无论是FSI还是BSI，像素单元中的PD都需要依赖于硅的厚度去吸收光，一般情况下，基于厚度较大的硅，PD结构的厚度大概在2um以上。然而，当硅的厚度较大时，光电子便需要经过比较长的传播距离，传输时间也比较长，浪费了部分光电子的能量，同时存在CIS的量子效率低的问题。
图1为FSI式的CIS示意图，图2为BSI式的CIS示意图，如图1和图2所示，CIS中包括有半导体基底、PD、红色滤光片、绿色滤光片、蓝色滤光片、像素隔离件以及金属布线层。其中，在每个滤光片之前还设置有透镜。
由此可见，在现有的CIS中，像素阵列中的每一个像素需要设置透镜和滤光片，且由于设置有滤光片，PD只能吸收RGB中的一种颜色，其他两种颜色的能量则被浪费，即吸收效率低，进而大大降低了CIS的量子效率。
本申请提出的一种互补金属氧化物图像传感器，可以基于纳米PD柱结构，按照预设波长对PD柱的厚度参数和直径参数进行设置，大大减小了PD柱的厚度，从而可以缩短光电子的传播距离，进而避免了能量的浪费，同时大大提高CIS的量子效率。进一步突破了衍射的限制，将像素做到亚波长尺度。
需要说明的是，本申请提出的一种互补金属氧化物图像传感器可以为FSI，也可以为BSI，本申请不作具体限定，以下实施例以BSI为例进行说明。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本申请一实施例提供了一种互补金属氧化物图像传感器，图3为本申请实施例提出的一种CIS的结构示意图一，如图3所示，在本申请的实施例中，对于BSI式的CIS，CIS10可以包括：半导体基底11、亚波长像素单元12以及读出电路13。
需要说明的是，在本申请的实施中，亚波长像素单元12设置于半导体基底11中。其中，亚波长像素单元12可以用于感测入射光。
进一步地，在本申请的实施中，亚波长像素单元12与读出电路13连接，从而可以将入射光转换获得的电信号由亚波长像素单元12传输至读出电路13。
需要说明的是，在本申请的实施例中，亚波长像素单元12可以包括n个PD柱，其中，n为大于或者等于0的整数。例如，亚波长像素单元12可以包括1个PD柱，还可以包括4个PD柱。
进一步地，在本申请的实施中，亚波长像素单元12中的n个PD柱对应的n个尺寸参数可以由预设波长确定。需要说明的是，在本申请的实施例中，预设波长包括红光对应的第一波长、绿光对应的第二波长以及蓝光对应的第三波长。其中，红光对应的第一波长可以为625nm至740nm；绿光对应的第二波长可以为492nm至577nm；蓝光对应的第三波长可以为440nm至475nm。
需要说明的是，在本申请的实施中，亚波长像素单元12中的n个PD柱可以按照预设波长对入射光进行吸收转换，获得入射光对应的电信号。
进一步地，在本申请的实施中，n个PD柱对应的n个尺寸参数可以包括n个厚度参数。具体地，当n等于1时，那么该一个PD柱对应的厚度参数为200nm；当n大于1时，那么n个PD柱对应的n个厚度参数均为400nm。而现有技术中，像素单元中的PD都需要依赖于硅的厚度去吸收光，一般情况下，基于厚度较大的硅，PD结构的厚度大概在2um以上。相比之下，本申请提出的CIS，亚波长像素单元中的PD结构的厚度均为纳米级别，大大减小了PD柱的厚度，从而可以缩短光电子的传播距离，进而避免了能量的浪费。
图4为本申请实施例提出的一种CIS的结构示意图二，如图4所示，当n等于1时，亚波长像素单元12中一个PD柱121的厚度为200nm，其中，121用于对蓝光进行吸收。图5为本申请实施例提出的一种CIS的结构示意图三，如图5所示，当n等于3时，亚波长像素单元12中三个PD柱122，123以及124的厚度均为400nm，其中，122用于对红光进行吸收，123用于对绿光进行吸收，124用于对蓝光进行吸收。
需要说明的是，在本申请的实施例中，n个PD柱对应的n个尺寸参数还可以包括n个直径参数。具体地，n个PD柱对应的n个直径参数可以分别由第一波长、第二波长以及第三波长确定。
进一步地，在本申请的实施例中，一个PD柱对应的直径可以由其对应吸收的光的波长进行确定。例如，PD柱122用于对红光进行吸收，那么可以通过第一波长确定PD柱122的直径为120nm；PD柱123用于对绿光进行吸收，那么可以通过第二波长确定PD柱123的直径为90nm；PD柱121和124用于对蓝光进行吸收，那么可以通过第三波长确定PD柱121和124的直径为60nm。
需要说明的是，在本申请的实施例中，当亚波长像素单元12包括三种不同直径参数的至少三个PD柱时，即当n大于或者等于3，且n个直径中存在至少三种不同的直径参数时，n个PD柱通过光学共振分别吸收入射光中的红光、绿光以及蓝光。例如，三种不同直径参数的PD柱122、123以及124，可以通过光学共振，按照预设波长对入射光进行吸收转换，获得入射光对应的电信号。
进一步地，在本申请的实施例中，至少三个PD柱122、123以及124，分别用于吸收入射光中的红光、绿光以及蓝光。例如，PD柱122用于对入射光中的红光进行吸收；PD柱123用于对入射光中的绿光进行吸收；PD柱124用于对入射光中的蓝光进行吸收。
需要说明的是，在本申请的实施例中，正是由于亚波长像素单元12可以包括三种不同尺寸参数的至少三个PD柱122、123以及124，且至少三个PD柱122、123以及124可以分别吸收入射光中的红光、绿光以及蓝光，使得亚波长像素单元12可以通过光学共振同时吸收入射光的RGB三个颜色的光，与现有技术相比，大大提高了CIS的量子效率，且CIS中可以不再设置滤光片和像素隔离件，结构更加简单。
进一步地，在本申请的实施中，三种不同尺寸参数的至少三个PD柱中，一个尺寸参数的PD柱的数量可以为至少一个。例如，一个亚波长像素单元12可以包括2个122，1个123以及1个124；一个亚波长像素单元12也可以包括1个122，1个123以及1个124；一个亚波长像素单元12还可以包括1个122，1个123以及2个124，本申请不作具体限定。
需要说明的是，在本申请的实施例中，当亚波长像素单元12包括一个PD柱时，即当n等于1时，亚波长像素单元12中的一个PD柱按照第一波长吸收入射光中的红光；或者，亚波长像素单元12中的一个PD柱按照第二波长吸收入射光中的绿光；或者，亚波长像素单元12中的一个PD柱按照第三波长吸收入射光中的蓝光。例如，亚波长像素单元12中的PD柱121，可以按照预设波长对入射光中的蓝光进行吸收转换，获得入射光对应的电信号。
进一步地，在本申请的实施中，当亚波长像素单元12中的一个PD柱按照第一波长吸收入射光中的红光时，该一个PD柱的直径参数可以为120nm；当亚波长像素单元12中的一个PD柱按照第二波长吸收入射光中的绿光时，该一个PD柱的直径参数可以为90nm；当亚波长像素单元12中的一个PD柱按照第三波长吸收入射光中的蓝光时，该一个PD柱的直径参数可以为60nm。
进一步地，在本申请的实施例中，n个PD柱对应的形状可以包括长方体、圆柱体或者平行四边体中的一种，具体的形状可以根据实际情况进行选择，本申请实施例不做具体的限定。
需要说明的是，在本申请的实施中，亚波长像素单元对应的像素尺寸小于第一波长、第二波长以及第三波长中的任意一个。例如，当第一波长、第二波长以及第三波长分别为625nm、492nm、440nm时，可以在小于或者等于400nm范围内确定亚波长像素单元对应的像素尺寸。例如，当n等于1时，即当亚波长像素单元中包括有一个PD柱时，亚波长像素单元对应的像素尺寸为200nm；当n大于1时，即当亚波长像素单元中包括有多个PD柱时，亚波长像素单元对应的像素尺寸为400nm。
进一步地，在本申请的实施中，亚波长是指结构的特征尺寸与工作波长相当或更小的周期(或非周期)结构。亚波长结构的特征尺寸小于波长，它的反射率、透射率、偏振特性和光谱特性等都显示出与常规衍射光学元件截然不同的特征，因而具有更大的应用潜力。到目前为止，其主要用作抗反射表面、偏振器件、窄带滤波器和位相板等。一般的亚波长抗反射微结构是一种浮雕结构的亚波长光栅。通过调节光栅的材料，沟槽深度、占空比和周期等结构参数可以使光栅具备近乎零反射率。
在本申请的实施中，进一步地，基于上述图3，图6为本申请实施例提出的一种CIS的结构示意图四，如图6所示，CIS10还可以包括图像处理器14，其中，读出电路13与图像处理器14连接。
需要说明的是，在本申请的实施中，亚波长像素单元12，配置为通过n个PD柱将入射光转换为电信号，并将电信号传输至读出电路。
读出电路13，配置为将电信号转换为数字信号，得到原始数据，并将原始数据传输至图像处理器。
图像处理器14，配置为根据原始数据生成入射光对应的图像。
在本申请的实施中，进一步地，基于上述图3，图7为本申请实施例提出的一种CIS的结构示意图五，如图7所示，CIS10还可以包括透镜15，其中，透镜15与亚波长像素单元12连接。
需要说明的是，在本申请的实施中，透镜15用于对入射光进行聚焦。由于本申请中的CIS可以通过由PD柱构成的亚波长像素单元实现对入射光的不同波长的选择吸收，进而可以增强局域的光学态密度，因此，CIS10中透镜15也可以省去，即透镜15并非本申请实施例中CIS10的必须部分，具体是否设置透镜可以根据实际情况进行选择，本申请实施例不做具体的限定。
需要说明的是，本申请提出的CIS10可以为FSI，也可以为BSI，本申请实施例以BSI为例进行说明，但并不做具体的限定。
本申请提出了一种互补金属氧化物图像传感器，CIS包括半导体基底、亚波长像素单元以及读出电路；亚波长像素单元设置于半导体基底中，亚波长像素单元与读出电路连接；其中，亚波长像素单元包括n个PD柱；n为大于或者等于0的整数；n个PD柱对应的n个尺寸参数由预设波长确定；n个PD柱按照预设波长对入射光进行吸收转换，获得入射光对应的电信号。也就是说，在本申请的实施中，CIS中亚波长像素单元配置的n个PD柱，可以按照预设波长进行尺寸参数的设定，从而可以有效地减小PD柱的厚度，减少光电子的传播距离，进而避免了能量的浪费，相应地，也缩短了传输时间，从而大大提高CIS的量子效率。
基于上述实施例，在本申请的又一实施例中，进一步地，CIS10为一种可以实现亚波长像素单元12的结构。图8为本申请实施例中亚波长像素单元的俯视图一，图9为本申请实施例中亚波长像素单元的俯视图二，图10为本申请实施例中亚波长像素单元的俯视图三，如图8、9、10所示，亚波长像素单元12中可以包括一个PD柱121。具体地，由于亚波长像素单元对应的像素尺寸可以为200nm，因此PD柱121可以是直径参数为百纳米级别的PD，例如，PD柱121可以为用于吸收红光的直径为120nm的PD；PD柱121可以为用于吸收绿光的直径为90nm的PD；PD柱121可以为用于吸收蓝光的直径为60nm的PD。
需要说明的是，在本申请的实施中，不同直径参数的一个PD柱可以用于吸收入射光中的红光、绿光或或者蓝光，而现有技术则是在像素单元中设置滤光片，使像素单元仅能吸收RGB中一个颜色的光，相比之下，本申请实施例的亚波长像素单元12，由于不同直径参数的不同PD柱可以对应吸收不同波长的光，CIS中可以不再设置滤光片和像素隔离件，结构更加简单。同时可以突破成像的衍射极限，实现亚波长像素的CIS。
图11为本申请实施例中亚波长像素单元的俯视图四，如图11所示，亚波长像素单元12中可以包括三种不同尺寸参数的四个PD柱，分别为122、123以及124。具体地，由于亚波长像素单元对应的像素尺寸可以为400nm，因此PD柱122、PD柱123以及PD柱124均为百纳米级别的PD，例如，PD柱122的直径可以为120nm；PD柱123的直径可以为90nm；PD柱124的直径可以为60nm。
需要说明的是，在本申请的实施中，PD柱122可以用于吸收红光，PD柱123可以用于吸收绿光，PD柱124可以用于吸收蓝光。也就是说，在本申请的实施中，三种不同尺寸参数的四个PD柱122、123以及124，可以通过光学共振，分别吸收入射光中的红光、绿光以及蓝光，使得亚波长像素单元12可以同时吸收入射光的RGB三个颜色的光，而现有技术则是在像素单元中设置滤光片，使像素单元仅能吸收RGB中一个颜色的光，相比之下，本申请实施例的亚波长像素单元12通过三种不同尺寸参数的至少三个PD柱122、123以及124的设置，大大提高了CIS的量子效率，且由于不同尺寸参数的不同PD柱可以对应吸收不同波长的光，CIS中可以不再设置滤光片和像素隔离件，结构更加简单。同时可以突破成像的衍射极限，实现亚波长像素的CIS。
本申请提出了一种互补金属氧化物图像传感器，CIS包括半导体基底、亚波长像素单元以及读出电路；亚波长像素单元设置于半导体基底中，亚波长像素单元与读出电路连接；其中，亚波长像素单元包括n个PD柱；n为大于或者等于0的整数；n个PD柱对应的n个尺寸参数由预设波长确定；n个PD柱按照预设波长对入射光进行吸收转换，获得入射光对应的电信号。也就是说，在本申请的实施中，CIS中亚波长像素单元配置的n个PD柱，可以按照预设波长进行尺寸参数的设定，从而可以有效地减小PD柱的厚度，减少光电子的传播距离，进而避免了能量的浪费，相应地，也缩短了传输时间，从而大大提高CIS的量子效率。
基于上述实施例，在本申请的再一实施例中，图12为本申请实施例提出的一种图像处理方法，图形处理方法应用于CIS中，如图12所示，CIS进行图像处理的方法可以包括以下步骤：
步骤101、按照预设波长对入射光进行吸收转换，获得入射光对应的电信号。
在本申请的实施例中，CIS可以先按照预设波长对入射光进行吸收转换，从而可以获得入射光对应的电信号。
需要说明的是，在本申请的实施中，CIS可以由半导体基底、亚波长像素单元以及读出电路构成。其中，亚波长像素单元设置于半导体基底中，亚波长像素单元可以用于感测入射光，亚波长像素单元与读出电路连接，从而可以将入射光转换获得的电信号由亚波长像素单元传输至读出电路。
需要说明的是，在本申请的实施例中，亚波长像素单元可以包括n个PD柱，其中，n为大于或者等于0的整数。例如，亚波长像素单元可以包括1个PD柱，还可以包括4个PD柱。
进一步地，在本申请的实施中，亚波长像素单元中的n个PD柱对应的n个尺寸参数可以由预设波长确定。需要说明的是，在本申请的实施例中，预设波长包括红光对应的第一波长、绿光对应的第二波长以及蓝光对应的第三波长。其中，红光对应的第一波长可以为625nm至740nm；绿光对应的第二波长可以为492nm至577nm；蓝光对应的第三波长可以为440nm至475nm。
需要说明的是，在本申请的实施中，亚波长像素单元中的n个PD柱可以按照预设波长对入射光进行吸收转换，获得入射光对应的电信号。
进一步地，在本申请的实施中，n个PD柱对应的n个尺寸参数可以包括n个厚度参数。具体地，当n等于1时，那么该一个PD柱对应的厚度参数为200nm；当n大于1时，那么n个PD柱对应的n个厚度参数均为400nm。而现有技术中，像素单元中的PD都需要依赖于硅的厚度去吸收光，一般情况下，基于厚度较大的硅，PD结构的厚度大概在2um以上。相比之下，本申请提出的CIS，亚波长像素单元中的PD结构的厚度均为纳米级别，大大减小了PD柱的厚度，从而可以缩短光电子的传播距离，进而避免了能量的浪费。
需要说明的是，在本申请的实施例中，n个PD柱对应的n个尺寸参数还可以包括n个直径参数。具体地，n个PD柱对应的n个直径参数可以分别由第一波长、第二波长以及第三波长确定。
进一步地，在本申请的实施例中，一个PD柱对应的直径可以由其对应吸收的光的波长进行确定。例如，PD柱用于对红光进行吸收，那么可以通过第一波长确定PD柱的直径为120nm；PD柱用于对绿光进行吸收，那么可以通过第二波长确定PD柱的直径为90nm；PD柱用于对蓝光进行吸收，那么可以通过第三波长确定PD柱的直径为60nm。
需要说明的是，在本申请的实施例中，当亚波长像素单元包括三种不同直径参数的至少三个PD柱时，即当n大于或者等于3，且n个直径中存在至少三种不同的直径参数时，n个PD柱通过光学共振分别吸收入射光中的红光、绿光以及蓝光。
进一步地，在本申请的实施例中，至少三个PD柱，分别用于吸收入射光中的红光、绿光以及蓝光。。例如，PD柱122用于对入射光中的红光进行吸收；PD柱123用于对入射光中的绿光进行吸收；PD柱124用于对入射光中的蓝光进行吸收。
需要说明的是，在本申请的实施例中，正是由于亚波长像素单元可以包括三种不同尺寸参数的至少三个PD柱，且至少三个PD柱可以分别吸收入射光中的红光、绿光以及蓝光，使得亚波长像素单元可以通过光学共振同时吸收入射光的RGB三个颜色的光，与现有技术相比，大大提高了CIS的量子效率，且CIS中可以不再设置滤光片和像素隔离件，结构更加简单。
进一步地，在本申请的实施中，三种不同尺寸参数的至少三个PD柱中，一个尺寸参数的PD柱的数量可以为至少一个，本申请不作具体限定。
需要说明的是，在本申请的实施例中，当亚波长像素单元包括一个PD柱时，即当n等于1时，亚波长像素单元中的一个PD柱按照第一波长吸收入射光中的红光；或者，亚波长像素单元中的一个PD柱按照第二波长吸收入射光中的绿光；或者，亚波长像素单元中的一个PD柱按照第三波长吸收入射光中的蓝光。
进一步地，在本申请的实施中，当亚波长像素单元中的一个PD柱按照第一波长吸收入射光中的红光时，该一个PD柱的直径参数可以为120nm；当亚波长像素单元中的一个PD柱按照第二波长吸收入射光中的绿光时，该一个PD柱的直径参数可以为90nm；当亚波长像素单元中的一个PD柱按照第三波长吸收入射光中的蓝光时，该一个PD柱的直径参数可以为60nm。
进一步地，在本申请的实施例中，n个PD柱对应的形状可以包括长方体、圆柱体或者平行四边体中的一种，具体的形状可以根据实际情况进行选择，本申请实施例不做具体的限定。
需要说明的是，在本申请的实施中，亚波长像素单元对应的像素尺寸小于第一波长、第二波长以及第三波长中的任意一个。例如，当第一波长、第二波长以及第三波长分别为625nm、492nm、440nm时，可以在小于或者等于400nm范围内确定亚波长像素单元对应的像素尺寸。例如，当n等于1时，即当亚波长像素单元中包括有一个PD柱时，亚波长像素单元对应的像素尺寸为200nm；当n大于1时，即当亚波长像素单元中包括有多个PD柱时，亚波长像素单元对应的像素尺寸为400nm。
步骤102、根据电信号获得入射光对应的原始数据。
在本申请的实施中，CIS中的亚波长像素单元在通过n个PD柱将入射光转换为电信号之后，可以将电信号传输至读出电路，读出电路便可以将电信号转换为数字信号，得到原始数据。
步骤103、按照原始数据进行图形处理，获得入射光对应的图像。
在本申请的实施中，CIS还可以包括图像处理器，其中，图像处理器与读出电路连接。CIS在根据电信号获得入射光对应的原始数据之后，读出电路可以将原始数据传输至图像处理器，图像处理器可以按照原始数据进行图形处理，获得入射光对应的图像。
在本申请的实施中，进一步地，CIS还可以包括透镜，其中，透镜与亚波长像素单元连接，透镜用于对入射光进行聚焦。具体地，由于本申请中的CIS可以通过由PD柱构成的亚波长像素单元实现对入射光的不同波长的选择吸收，进而可以增强局域的光学态密度，因此，CIS中透镜也可以省去，即透镜并非本申请实施例中CIS的必须部分，具体是否设置透镜可以根据实际情况进行选择，本申请实施例不做具体的限定。
本申请实施例提出的一种图像处理方法，应用于CIS中，CIS包括半导体基底、亚波长像素单元以及读出电路；亚波长像素单元设置于半导体基底中，亚波长像素单元与读出电路连接；其中，亚波长像素单元包括n个PD柱；n为大于或者等于0的整数；n个PD柱对应的n个尺寸参数由预设波长确定；n个PD柱按照预设波长对入射光进行吸收转换，获得入射光对应的电信号。也就是说，在本申请的实施中，CIS中亚波长像素单元配置的n个PD柱，可以按照预设波长进行尺寸参数的设定，从而可以有效地减小PD柱的厚度，减少光电子的传播距离，进而避免了能量的浪费，相应地，也缩短了传输时间，从而大大提高CIS的量子效率。
基于上述实施例，在本申请的另一实施例中，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的图像处理方法。
具体来讲，本实施例中的一种图像处理方法对应的程序指令可以被存储在光盘，硬盘，U盘等存储介质上，当存储介质中的与一种图像处理方法对应的程序指令被一电子设备读取或被执行时，包括如下步骤：
按照预设波长对所述入射光进行吸收转换，获得所述入射光对应的电信号；
根据所述电信号获得所述入射光对应的原始数据；
按照所述原始数据进行图形处理，获得所述入射光对应的图像。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、显示器、或计算机程序产品。因此，本申请可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的实现流程示意图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程示意图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及实现流程示意图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在实现流程示意图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在实现流程示意图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在实现流程示意图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述，仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。

Claims (14)

1.一种互补金属氧化物图像传感器CIS，其特征在于，所述CIS包括：
半导体基底、亚波长像素单元以及读出电路；所述亚波长像素单元设置于所述半导体基底中，所述亚波长像素单元与所述读出电路连接；
其中，所述亚波长像素单元包括n个光电二极管PD柱；n为大于或者等于0的整数，当n等于1时，一个PD柱对应的一个厚度参数为200nm；当n大于1时，所述n个PD柱对应的n个厚度参数均为400nm；所述n个PD柱对应的n个尺寸参数由预设波长确定；
所述n个PD柱按照所述预设波长对入射光进行吸收转换，获得所述入射光对应的电信号。
2.根据权利要求1所述的CIS，其特征在于，
所述预设波长包括红光对应的第一波长、绿光对应的第二波长以及蓝光对应的第三波长。
3.根据权利要求2所述的CIS，其特征在于，所述n个尺寸参数包括n个直径参数；
所述n个PD柱对应的n个直径参数分别由所述第一波长、所述第二波长以及所述第三波长确定。
4.根据权利要求2所述的CIS，其特征在于，当n等于1时，
所述一个PD柱按照所述第一波长吸收所述入射光中的红光；或者，
所述一个PD柱按照所述第二波长吸收所述入射光中的绿光；或者，
所述一个PD柱按照所述第三波长吸收所述入射光中的蓝光。
5.根据权利要求3所述的CIS，其特征在于，当n大于或者等于3，且所述n个直径中存在至少三种不同的直径参数时，
所述n个PD柱通过光学共振分别吸收所述入射光中的红光、绿光以及蓝光。
6.根据权利要求1所述的CIS，其特征在于，
所述n个PD柱对应的形状包括长方体、圆柱体或者平行四边体中的一种。
7.根据权利要求2所述的CIS，其特征在于，
当n等于1时，所述亚波长像素单元对应的像素尺寸为200nm；
当n大于1时，所述亚波长像素单元对应的像素尺寸为400nm。
8.根据权利要求1所述的CIS，其特征在于，所述CIS还包括：图像处理器，其中，所述读出电路与所述图像处理器连接。
9.根据权利要求8所述的CIS，其特征在于，
所述亚波长像素单元，配置为通过所述n个PD柱将所述入射光转换为所述电信号，并将所述电信号传输至所述读出电路；
所述读出电路，配置为将所述电信号转换为数字信号，得到原始数据，并将所述原始数据传输至所述图像处理器；
所述图像处理器，配置为根据所述原始数据生成所述入射光对应的图像。
10.根据权利要求1所述的CIS，其特征在于，所述CIS还包括：透镜，其中，所述透镜与所述亚波长像素单元连接；
所述透镜，用于对所述入射光进行聚焦。
11.一种图像处理方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1-10任一项所述的CIS中，包括：
按照预设波长对所述入射光进行吸收转换，获得所述入射光对应的电信号；
根据所述电信号获得所述入射光对应的原始数据；
按照所述原始数据进行图形处理，获得所述入射光对应的图像。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，
所述预设波长包括红光对应的第一波长、绿光对应的第二波长以及蓝光对应的第三波长。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述根据所述电信号获得所述入射光对应的原始数据，包括：
将所述电信号转换为数字信号；
根据所述数字信号获得所述原始数据。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，应用于CIS中，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求11-13任一项所述的方法。
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