CN117897815A - 使用液晶偏振全息和超表面的感测 - Google Patents

使用液晶偏振全息和超表面的感测 Download PDF

Info

Publication number
CN117897815A
CN117897815A CN202280052057.9A CN202280052057A CN117897815A CN 117897815 A CN117897815 A CN 117897815A CN 202280052057 A CN202280052057 A CN 202280052057A CN 117897815 A CN117897815 A CN 117897815A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
sub
pixel
microlens
image sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280052057.9A
Other languages
English (en)
Inventor
刘新桥
吕璐
朝晴
王军人
俞豪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meta Platforms Technologies LLC
Original Assignee
Meta Platforms Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meta Platforms Technologies LLC filed Critical Meta Platforms Technologies LLC
Priority claimed from PCT/US2022/038909 external-priority patent/WO2023009838A1/en
Publication of CN117897815A publication Critical patent/CN117897815A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H04N23/11—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths for generating image signals from visible and infrared light wavelengths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/201—Filters in the form of arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/32—Holograms used as optical elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627—Microlenses
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/131—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements including elements passing infrared wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/002—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3016—Polarising elements involving passive liquid crystal elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

本公开的成像系统、摄像头和图像传感器包括成像像素，这些成像像素包括子像素。诸如超表面透镜层或液晶偏振全息(LCPH)等衍射光学元件被配置为将图像光聚焦到这些成像像素的子像素。

Description

使用液晶偏振全息和超表面的感测
技术领域
本公开总体上涉及光学器件，并且尤其涉及感测应用。
背景技术
设备中的光学部件包括折射透镜、衍射透镜、彩色滤光器、中性密度滤光器和偏振器。在诸如摄像头等成像应用中，折射透镜和微透镜用于将图像光聚焦到传感器。
发明内容
根据本公开的第一方面，提供了一种图像传感器，该图像传感器包括：多个成像像素，该多个成像像素包括被配置为感测图像光的第一子像素和被配置为感测该图像光的第二子像素；以及图案化液晶偏振全息(liquid crystal polarization hologram，LCPH)层，该图案化LCPH层具有设置在多个成像像素上的多个微透镜区域，其中，该多个微透镜区域被配置为将图像光聚焦到该多个成像像素中的第一子像素和第二子像素。
在一些实施例中，图案化LCPH层中的液晶可以被掺杂以：使图像光的第一波段通过到达第一子像素而不是第二子像素；以及使图像光的第二波段通过到达第二子像素而不是第一子像素。
在一些实施例中，该多个微透镜区域可以与该多个成像像素的子像素具有一一对应关系。
在一些实施例中，该多个微透镜区域可以与该多个成像像素具有一一对应关系。
在一些实施例中，微透镜区域可以是矩形的。
在一些实施例中，该图像传感器还可以包括：波长滤光层，该波长滤光层设置在该多个成像像素的半导体层与图案化LCPH层之间。
在一些实施例中，图案化LCPH层可以包括Pancharatnam-Berry相位(LC-PBP)设计。
在一些实施例中，图案化LCPH层可以包括偏振体全息(polarized volumehologram，PVH)设计。
在一些实施例中，LCPH层的微透镜区域可以具有小于4微米宽的最长尺寸。在一些实施例中，LCPH层的各微透镜区域可以各自具有成像像素的四个子像素的最长尺寸。
根据本公开的另一方面，提供了一种图像传感器，该图像传感器包括：多个成像像素，该多个成像像素包括被配置为感测图像光的第一子像素和被配置为感测该图像光的第二子像素；以及超表面透镜层，该超表面透镜层具有设置在该多个成像像素之上的多个微透镜区域，其中，该多个微透镜区域被配置为将图像光聚焦到该多个成像像素中的第一子像素和第二子像素。
在一些实施例中，超表面透镜层中的多个纳米结构可以被配置为：使第一偏振取向通过到达该多个成像像素，并拒绝第二偏振取向入射到该多个成像像素上，该第一偏振取向不同于该第二偏振取向。
在一些实施例中，超表面透镜层中的该多个纳米结构可以被配置为：使图像光的第一波段通过到达第一子像素而不是第二子像素；并且使图像光的第二波段通过到达第二子像素而不是第一子像素。
在一些实施例中，超表面透镜层可以包括非对称纳米结构。
在一些实施例中，超表面透镜层可以是偏振相关的。
在一些实施例中，超表面透镜层的纳米结构可以由硅、氮化硅或氧化钛中的至少一种形成。
在一些实施例中，该多个微透镜区域可以与该多个成像像素的子像素具有一一对应关系。
在一些实施例中，该多个微透镜区域可以与该多个成像像素具有一一对应关系。
在一些实施例中，微透镜区域可以是矩形的。
根据本公开的另一方面，提供了一种摄像头，该摄像头包括：图像传感器，该图像传感器包括多个成像像素，该多个成像像素被配置为感测图像光；以及透镜组件，该透镜组件具有液晶Pancharatnam-Berry相位(LC-PBP)透镜，该LC-PBP透镜被配置为将图像光聚焦到图像传感器的该多个成像像素，其中，该透镜组件不具有由玻璃或塑料形成的折射透镜。
在一些实施例中，该摄像头还可以包括圆偏振器层，其中，LC-PBP透镜设置在该圆偏振器层与该多个成像像素之间。
应当理解的是，本文中被描述为适于结合到本公开一个或多个方面或实施例中的任何特征旨在在本公开的任何和所有的方面和实施例中具有普遍性。根据本公开的具体实施方式、权利要求书和附图，本领域技术人员可以理解本公开的其它方面。前面的总体性描述和下面的具体实施方式只是示例性和解释性的，并不限制权利要求书。
附图说明
参考以下附图描述了本发明的非限制性和非穷举性实施例，其中，除非另有说明，否则相似的附图标记在所有各种视图中指代相似的部分。
图1示出了根据本公开的各方面的包括图案化液晶偏振全息(LCPH)层的感测系统，该图案化LCPH层具有多个微透镜区域，这些微透镜区域被配置为将图像光聚焦到图像传感器的不同子像素。
图2A和图2B示出了根据本公开的各方面的包括多个子像素的示例成像像素。
图3示出了根据本公开的各方面的图案化LCPH层，该图案化LCPH层布置有待设置在子像素之上的微透镜区域。
图4示出了根据本公开的各方面的图案化LCPH层，该图案化LCPH层包括与成像像素的子像素具有一一对应关系的微透镜区域。
图5示出了根据本公开的各方面的包括图像像素阵列的示例成像系统。
图6示出了根据本公开的各方面的包括超表面透镜层的感测系统，该超表面透镜层具有多个微透镜区域，这些微透镜区域被配置为将图像光聚焦到图像传感器的不同子像素。
图7A和图7B示出了根据本公开的各方面的包括多个子像素的示例成像像素。
图8示出了根据本公开的各方面的超表面透镜层，该超表面透镜层布置有待设置在子像素之上的微透镜区域。
图9示出了根据本公开的各方面的超表面透镜层，该超表面透镜层包括与成像像素的子像素具有一一对应关系的微透镜区域。
图10示出了根据本公开的各方面的可以包括超表面透镜层的成像系统。
图11A至图14B示出了根据本公开的各方面的可以包括在超表面透镜层的微透镜区域中的各种纳米结构。
图15A和图15B示出了根据本公开的各方面的具有多功能微透镜层的示例成像像素。
图16示出了根据本公开的各方面的包括透镜组件的摄像头系统，该透镜组件具有衍射聚焦元件。
图17A至图17C示出了根据本公开的各方面的用于制造LCPH的示例过程。
具体实施方式
本文描述了成像环境中的液晶偏振全息(LCPH)和超表面的实施例。在以下描述中，阐述了许多具体的细节，以提供对这些实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，本文所描述的技术可以在没有这些具体细节中的一个或多个具体细节的情况下而被实践，或者可以利用其它方法、部件、材料等而被实践。在其它情况下，未详细示出或描述众所周知的结构、材料或操作，以避免模糊某些方面。
在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及意味着，结合该实施例所描述的特定特征、特定结构或特定特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”不一定都指代同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定特征、特定结构或特定特性可以以任何合适的方式组合。
在本公开的各方面中，可以将可见光定义为具有约380nm–700nm的波长范围。可以将不可见光定义为具有在可见光范围之外的波长的光，例如紫外光和红外光。波长范围为约700nm–1mm的红外光包括近红外光。在本公开的各方面中，可以将近红外光定义为具有约700nm–1.6μm的波长范围。在本公开的各方面中，可以将术语“透明的”定义为具有大于90％的透光率。在一些方面中，可以将术语“透明的”定义为材料的可见光透射率大于90％。
传统的图像传感器使用偏振器、波长滤光器和折射微透镜来过滤图像光并将该图像光聚焦到传感器的成像像素和子像素。然而，这些传统部件增加了传感器的体积，还可能导致分辨率问题并降低传感器的信噪比(signal-to-noise，SNR)。本公开的各实施方式包括液晶偏振全息(LCPH)和超表面，LCPH和超表面配置有偏振器、波长滤光器和/或微透镜中的一者或多者的功能，以用于替代感测应用(例如，图像传感器)中的传统光学部件。结合图1至图17对这些实施例和其它实施例进行了更详细的描述。
图1示出了根据本公开的各实施方式的包括图案化LCPH层141的成像系统100，该图案化LCPH层141具有多个微透镜区域，这些微透镜区域被配置为将图像光聚焦到图像像素阵列102的不同子像素。成像系统100包括聚焦元件115和图像像素阵列102，该聚焦元件115具有焦距116。在一些实施方式中，图像像素阵列102可以被实现为互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)图像传感器。聚焦元件115将从对象110散射/反射的图像光聚焦到图像像素阵列102。图像像素阵列102包括多个成像像素，例如成像像素151。示例成像像素151包括第一子像素111A和第二子像素111B。滤光层137可以包括不同的波长滤光器(例如，红、绿、蓝、红外、近红外、紫外)，以对向成像像素151的半导体层145(例如，硅)传播的图像光的波长进行过滤。间隔层135可以设置在图案化LCPH层141与滤光层137之间。例如，间隔层135可以包括深沟槽界面(Deep Trench Interface，DTI)或埋地屏蔽金属(Buried Shielding Metal，BSM)。
图案化LCPH层141包括用于将图像光聚焦到子像素111A和111B的多个微透镜区域。圆偏振器118可以设置在聚焦元件115与图像像素阵列102之间，以向覆盖图像像素阵列102的全部或一部分的图案化LCPH层141提供圆偏振图像光。尽管未具体示出，但图案化LCPH层141可以设置在图像像素阵列102之上，其中，图案化LCPH层141包括各种微透镜区域，这些微透镜区域以一一对应的方式设置在每个成像像素之上。在一实施方式中，图案化LCPH层141包括与成像像素151的子像素(例如，111A和111B)具有一一对应关系的微透镜区域。
图2A示出了根据本公开的实施方式的示例成像像素252的侧视图，该示例成像像素252包括子像素252A和252B。图2A示出了图像光290入射到图案化LCPH层241。图案化LCPH层241设置在图像像素阵列(例如，图像像素阵列102)的成像像素(例如，成像像素252)之上。示例成像像素252包括图2A中的子像素252A和子像素252B。图2B示出了包括四个子像素252A、252B、252C和252D的示例成像像素252的立体图。
图2A将子像素252A示为测量/感测可见光强度的单色子像素(monochromesubpixel)，而子像素252B被示为红外子像素。子像素252B可以被配置为测量/感测特定波段的红外光(例如，800nm的光)或测量/感测波长高于可见红色光的广谱红外光。子像素252A包括位于滤光层237中的滤光器238，该滤光器238可以被配置为使可见光通过(同时拒绝/阻挡不可见光)到达成像像素252的半导体层245中的感测区域211A。滤光器238可以是阻挡/拒绝红外光同时使可见光通过的红外阻挡滤光器。子像素252B包括滤光器239，该滤光器239可以被配置为使广谱红外光(例如，～700nm–3000nm)或窄带红外光(例如，795nm–805nm)通过到达成像像素252的半导体层245中的感测区域211B。子像素252A的感测区域211A和子像素252B的感测区域211B可以在包括以半导体层245中的掺杂硅实现。深沟槽隔离(Deep Trench Isolation，DTI)和金属层可以将不同子像素的感测区域分开。成像像素252的每个子像素可以是1微米至2微米。
图2A示出了层235可以设置在LCPH层241与滤光层237之间。层235可以包括DTI和/或背面金属(back side metal，BSM)。可选的氧化层243被示为设置在半导体层245与滤光层237之间。氧化层243可以包括二氧化硅。氧化层243可以包括BSM。BSM可以包括钨和一层或多层氮化钛。波长滤光层237可以包括示例滤光器238和23，以及设置在子像素252C和252D上的其它波长滤光器。层237设置在半导体层245与图案化LCPH层241之间。本领域的技术人员认识到，即使图2A仅示出单个成像像素252，但层235、237、层243和层245可以延伸到图像像素阵列中的许多成像像素。
图2B示出了示例成像像素包括四个子像素，其中，该四个子像素中的两个子像素(252A和252C)可以是被配置为测量/感测图像光290的强度的单色子像素，而一个子像素252B可以被配置为测量/感测红外光。根据本公开的各实施方式，也可以在成像像素中使用其它波长滤光器和不同的滤光器图案。子像素252D可以包括使红色光、绿色光或蓝色光通过到达子像素252D的感测区域的红色滤光器、绿色滤光器或蓝色滤光器。例如，在一些实施方式中，成像像素包括红-绿-绿-蓝(red-green-green-blue，RGGB)滤光器图案。成像像素252的每个子像素可以是1微米至2微米。
在图2B中，图案化LCPH层241包括多个微透镜区域，这些微透镜区域被配置为将图像光290聚焦到子像素252A、252B、252C和252D。在一实施方式中，图案化LCPH层241用液晶Pancharatnam-Berry相位(LC-PBP)设计来实现。在一实施方式中，图案化LCPH层241包括偏振体全息(PVH)设计。在一实施方式中，图案化LCPH层241中的液晶掺杂有颜色燃料，以提供用于特定波段的滤光器或阻挡特定波长。例如，图案化LCPH层241的某些微透镜区域可以被掺杂以使图像光290的特定波段通过，而图案化LCPH层241的其它微透镜区域可以被掺杂以使图像光290的其它(不同的)一个或多个波段通过。
图3示出了根据本公开的各方面的图案化LCPH层301，该图案化LCPH层301布置有待设置在子像素之上的微透镜区域。在图3中，微透镜区域341被示为圆形微透镜区域或椭圆形微透镜区域，该圆形微透镜区域或椭圆形微透镜区域被配置为将图像光聚焦到成像像素352的四个子像素01、02、05和06。因此，微透镜区域341与成像像素352具有一一对应关系。换句话说，图案化LCPH层301被图案化为具有微透镜区域，以为每个成像像素聚焦图像光(例如，图像光290)。子像素01被配置为测量/感测红外光，子像素02被配置为测量/感测可见光的强度，子像素05被配置为测量/感测可见光的强度，而子像素06被配置为测量/感测红色光、绿色光或蓝色光。当然，不同的子像素可以被配置为通过改变其滤光层中的多个滤光器来感测不同波长的光。
微透镜区域342设置在成像像素353之上。微透镜区域342被示为圆形微透镜区域或椭圆形微透镜区域，该圆形微透镜区域或椭圆形微透镜区域被配置为将图像光聚焦到成像像素353的四个子像素03、04、07和08。因此，微透镜区域342与成像像素353具有一一对应关系。子像素03被配置为测量/感测红外光，子像素04被配置为测量/感测可见光的强度，子像素07被配置为测量/感测可见光的强度，而子像素08被配置为测量/感测红色光、绿色光或蓝色光。尽管未具体示出，但图案化LCPH层301的椭圆形微透镜区域、圆形微透镜区域或矩形微透镜区域可以设置在成像像素354的子像素09、10、13和14之上。并且，图案化LCPH层301的椭圆形微透镜区域、圆形微透镜区域或矩形微透镜区域可以设置在成像像素355的子像素11、12、15和16之上。
图案化LCPH层301可以是连续层。连续的图案化LCPH层301可以覆盖整个图像像素阵列，其中，该图像像素阵列包括数千或数百万个成像像素。
图4示出了根据本公开的各方面的图案化LCPH层401，该图案化LCPH层401包括与成像像素的子像素具有一一对应关系的微透镜区域。在图4中，微透镜区域441被示为圆形微透镜区域或椭圆形微透镜区域，该圆形微透镜区域或椭圆形微透镜区域被配置为将图像光聚焦到一个子像素(子像素01)。微透镜区域442被配置为将图像光聚焦到子像素02，微透镜区域443被配置为将图像光聚焦到子像素05，而微透镜区域444被配置为将图像光聚焦到子像素06。因此，图案化LCPH层401的微透镜区域与包括子像素01、02、05和06的成像像素452的子像素具有一一对应关系。类似地，图案化LCPH层401的微透镜区域445、446、447和448分别与成像像素454的子像素09、10、13和14具有一一对应关系。换句话说，图案化LCPH层401被图案化为具有微透镜区域，以为图4中每个子像素聚焦图像光(例如，图像光290)。
仍参照图4，子像素01被配置为测量/感测红外光，子像素02被配置为测量/感测可见光的强度，子像素05被配置为测量/感测可见光的强度，而子像素06被配置为测量/感测红色光、绿色光或蓝色光。当然，不同的子像素可以被配置为通过改变其滤光层中的滤光器来感测不同波长的光。尽管未具体示出，但图案化LCPH层401的椭圆形微透镜区域、圆形微透镜区域或矩形微透镜区域可以(单独地)设置在成像像素453的子像素03、04、07和08之上。并且，图案化LCPH层401的椭圆形微透镜区域、圆形微透镜区域或矩形微透镜区域可以(单独地)设置在成像像素455的子像素11、12、15和16之上。
在一些实施方式中，图案化LCPH层401的各微透镜区域被配置为使不同波长的光通过。例如，微透镜区域441可以掺杂有起滤光器作用的颜色燃料，而微透镜区域442可以掺杂有起过滤不同波长的光的滤光器作用的不同颜色燃料。第一微透镜区域可以被配置为使第一波段的图像光通过到达第一子像素而不是第二子像素，并且第二微透镜区域可以被配置为使第二(不同)波段的图像光通过到达第二子像素而不是第一子像素。
图案化LCPH层401可以是连续层。连续的图案化LCPH层401可以覆盖整个图像像素阵列，其中，该图像像素阵列包括数千或数百万个成像像素。图案化LCPH层301和/或图案化LCPH层401可以被认为是“图案化的”，因为各微透镜区域被排列、调整大小和/或配置为将图像光聚焦到图像像素阵列的子像素或成像像素上。
图5示出了根据本公开的各方面的包括图像像素阵列502的成像系统500。在一些实施方式中，成像系统500的全部或部分可以包括在图像传感器中。成像系统500包括控制逻辑508、处理逻辑512、以及图像像素阵列502。图像像素阵列502可以排列成行和列，其中，整数y是行数，而整数x是列数。图像像素阵列502可以具有总共n个像素(pixel，P)，并且整数n可以是整数x和整数y的乘积。在一些实施方式中，n是超过一百万个的成像像素。每个成像像素可以包括本公开描述的子像素。
在操作中，控制逻辑508驱动图像像素阵列502以采集图像。例如，图像像素阵列502可以被配置为具有全局快门或滚动快门。每个子像素可以以三晶体管(3-transistor，3T)读出电路配置或四晶体管(4-transistor，4T)读出电路配置来配置。处理逻辑512被配置为接收来自每个子像素的成像信号。处理逻辑512可以执行进一步的操作，例如从其它成像信号减去或添加一些成像信号，以生成图像515。根据本公开的图1至图4的图案化LCPH层的各方面可以设置在成像系统500中的图像像素阵列502之上。在一实施方式中，图案化LCPH层301设置在成像系统500中的图像像素阵列502之上。在一实施方式中，图案化LCPH层401设置在成像系统500中的图像像素阵列502之上。
图6示出了根据本公开的各实施方式的包括超表面透镜层641的成像系统600，该超表面透镜层641具有多个微透镜区域，这些微透镜区域被配置为将图像光聚焦到图像像素阵列602的不同子像素。成像系统600包括聚焦元件115和图像像素阵列602，该聚焦元件115具有焦距116。在一些实施方式中，图像像素阵列602可以被实现为互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。聚焦元件115将从对象110散射/反射的图像光聚焦到图像像素阵列602。图像像素阵列602包括多个成像像素，例如成像像素651。成像像素651包括第一子像素611A和第二子像素611B。滤光层137可以包括不同的波长滤光器(例如，红、绿、蓝、红外、近红外)，以对向成像像素651的半导体层645(例如，硅)传播的图像光的波长进行过滤。间隔层135可以设置在超表面透镜层641与滤光层137之间。例如，间隔层135可以包括深沟槽界面(DTI)或埋地屏蔽金属(BSM)。
超表面透镜层641包括多个微透镜区域，这些微透镜区域用于将图像光聚焦到子像素611A和611B。圆偏振器118可以设置在聚焦元件115与图像像素阵列602之间，以向超表面透镜层641提供圆偏振图像光。尽管未具体示出，但超表面透镜层641可以设置在图像像素阵列602之上，其中，超表面透镜层641包括各种微透镜区域，这些微透镜区域以一一对应的方式设置在每个成像像素之上。在一实施方式中，超表面透镜层641包括与成像像素651的子像素(例如，611A和611B)具有一一对应关系的微透镜区域。
图7A示出了根据本公开的各实施方式的包括子像素752A和752B的示例成像像素752的侧视图。图7A示出了入射到超表面透镜层741的图像光290。超表面透镜层741设置在图像像素阵列(例如，图像像素阵列602)的成像像素(例如，成像像素752)之上。示例成像像素752包括图7A中的子像素752A和子像素752B。图7B示出了包括四个子像素752A、752B、752C和752D的示例成像像素752的立体图。
图7A将子像素752A示为测量/感测可见光强度的单色子像素，而子像素752B被示为红外子像素。子像素752B可以被配置为测量/感测特定波段的红外光(例如，800nm的光)或测量/感测波长高于可见红色光的广谱红外光。子像素752A包括滤光层237中的滤光器238，该滤光器238可以被配置为使可见光通过(同时拒绝/阻挡不可见光)到达成像像素752的半导体层745中的感测区域711A。子像素752B包括滤光器239，该滤光器239可以被配置为使广谱红外光(例如，～700nm–3000nm)或窄带红外光(例如，795nm–805nm)通过到达成像像素752的半导体层745中的感测区域711B。子像素752A的感测区域711A和子像素752B的感测区域711B可以以包括在半导体层745中的掺杂硅实现。深沟槽隔离(DTI)和金属层可以将不同子像素的感测区域分开。成像像素752的每个子像素可以是1微米至2微米。
图7A示出了层235可以设置在超表面透镜层741与滤光层237之间。层235可以包括DTI和/或背面金属(BSM)。可选的氧化层243被示为设置在半导体层745与滤光层237之间。波长滤光层237可以包括示例滤光器238和239。层237设置在半导体层745与超表面透镜层741之间。本领域的技术人员认识到，即使图7A仅示出单个成像像素752，但层235、237、层243和层745可以延伸到图像像素阵列中的许多成像像素。
图7B示出了示例成像像素752包括四个子像素，其中，该四个子像素中的两个子像素(752A和752C)可以是被配置为测量/感测图像光290的强度的单色子像素，而一个子像素752B可以被配置为测量/感测红外光。根据本公开的实施方式，也可以在成像像素中使用其它波长滤光器和不同的滤光器图案。子像素752D可以包括使红色光、绿色光或蓝色光通过到达子像素752D的感测区域的红色滤光器、绿色滤光器或蓝色滤光器。例如，在一些实施方式中，成像像素包括红-绿-绿-蓝(RGGB)滤光器图案。成像像素752的每个子像素可以是1微米至2微米。在图7B中，超表面透镜层741包括多个微透镜区域，这些微透镜区域被配置为将图像光290聚焦到子像素752A、752B、752C和752D。
图11A至图14B示出了根据本公开的各方面的可以包括在超表面透镜层的微透镜区域中的各种纳米结构。图11A至图14B的纳米结构也可以被称为超表面透镜层的元单元。图11A示出了圆形纳米结构1101的俯视图，并且图11B示出了具有高度H1的纳米结构1101的立体图。图12A示出了椭圆形纳米结构1201的俯视图，并且图12B示出了具有高度H2的纳米结构1201的立体图。图13A示出了矩形纳米结构1301的俯视图，并且图13B示出了具有高度H3的纳米结构1301的立体图。图14A示出了正方形纳米结构1401的俯视图，并且图14B示出了具有高度H4的纳米结构1401的立体图。根据本公开的各方面，也可以使用包括非对称纳米结构的其它形状的纳米结构。
超表面透镜层的微透镜区域可以包括二维纳米结构或一维纳米结构。例如，纳米结构的高度可以在50nm与约2微米之间。在一些实施方式中，纳米结构的宽度或长度可以在10nm与约500nm之间。为了形成超表面透镜层，可以使用减材工艺(例如，光刻和/或蚀刻)从平面基板(例如，硅、氮化硅或氧化钛)形成纳米结构。因此，所得到的具有微透镜区域的超表面透镜层可以被认为是仅具有微小厚度变化(超表面的各种纳米结构的高度/厚度)的平坦光学部件。超表面透镜层的每个微透镜区域的超表面设计可以被配置为将图像光聚焦到图像像素阵列的子像素。
此外，在一些实施方式中，微透镜区域的超表面设计可以进一步被配置为通过/透射或阻挡/拒绝图像光290的特定波长和/或特定偏振取向。在一实施方式中，超表面的波长过滤特征是使用基于超表面的减色滤光器制造技术形成的，所述减色滤光器制造技术可以包括使用CMOS处理技术在玻璃晶圆上形成超表面。
图8示出了根据本公开的各方面的超表面透镜层801，该超表面透镜层布置有待设置在子像素之上的微透镜区域。在图8中，微透镜区域841被示为圆形微透镜区域或椭圆形微透镜区域，该圆形微透镜区域或椭圆形微透镜区域被配置为将图像光聚焦到成像像素852的四个子像素01、02、05和06。因此，微透镜区域841与成像像素852具有一一对应关系。子像素01被配置为测量/感测红外光，子像素02被配置为测量/感测可见光的强度，子像素05被配置为测量/感测可见光的强度，而子像素06被配置为测量/感测红色光、绿色光或蓝色光。当然，不同的子像素可以被配置为通过改变其滤光层中的滤光器来感测不同波长的光。
微透镜区域842设置在成像像素853之上。微透镜区域842被示为圆形微透镜区域或椭圆形微透镜区域，该圆形微透镜区域或椭圆形微透镜区域被配置为将图像光聚焦到成像像素853的四个子像素03、04、07和08。因此，微透镜区域842与成像像素853具有一一对应关系。子像素03被配置为测量/感测红外光，子像素04被配置为测量/感测可见光的强度，子像素07被配置为测量/感测可见光的强度，而子像素08被配置为测量/感测红色光、绿色光或蓝色光。尽管未具体示出，但超表面透镜层801的椭圆形微透镜区域、圆形微透镜区域或矩形微透镜区域可以设置在成像像素854的子像素09、10、13和14之上。并且，超表面透镜层801的椭圆形微透镜区域、圆形微透镜区域或矩形微透镜区域可以设置在成像像素855的子像素11、12、15和16之上。
超表面透镜层801可以是连续层。连续的超表面透镜层801可以覆盖整个图像像素阵列，其中，该图像像素阵列包括数千或数百万个成像像素。
图9示出了根据本公开的各方面的超表面透镜层901，该超表面透镜层901包括与成像像素的子像素具有一一对应关系的微透镜区域。在图9中，微透镜区域941被示为圆形微透镜区域或椭圆形微透镜区域，该圆形微透镜区域或椭圆形微透镜区域被配置为将图像光聚焦到一个子像素(子像素01)。微透镜区域942被配置为将图像光聚焦到子像素02，微透镜区域943被配置为将图像光聚焦到子像素05，而微透镜区域944被配置为将图像光聚焦到子像素06。因此，超表面透镜层901的微透镜区域与包括子像素01、02、05和06的成像像素952的子像素具有一一对应关系。类似地，超表面透镜层901的微透镜区域945、946、947和948分别与成像像素954的子像素09、10、13和14具有一一对应关系。换句话说，超表面透镜层901被配置为具有微透镜区域，以为图9中每个子像素聚焦图像光(例如，图像光290)。
仍参照图9，子像素01被配置为测量/感测红外光，子像素02被配置为测量/感测可见光的强度，子像素05被配置为测量/感测可见光的强度，而子像素06被配置为测量/感测红色光、绿色光或蓝色光。当然，不同的子像素可以被配置为通过改变其滤光层中的滤光器来感测不同波长的光。尽管未具体示出，但超表面透镜层901的椭圆形微透镜区域、圆形微透镜区域或矩形微透镜区域可以(单独地)设置在成像像素953的子像素03、04、07和08之上。并且，超表面透镜层901的椭圆形微透镜区域、圆形微透镜区域或矩形微透镜区域可以(单独地)设置在成像像素955的子像素11、12、15和16之上。
超表面透镜层901可以是连续层。连续的超表面透镜层901可以覆盖整个图像像素阵列，其中，该图像像素阵列包括数千或数百万个成像像素。
在一实施方式中，本公开的超表面透镜层是偏振相关的。在一个实施方式中，本公开的超表面透镜层中的纳米结构被配置为使第一偏振取向通过/透射到达成像像素，并拒绝/阻挡第二(不同的)偏振取向入射到成像像素。在一个实施方式中，第一偏振取向与第二偏振取向正交。在一实施方式中，超表面透镜层中的纳米结构被配置为使右旋圆偏振光通过并阻挡左旋圆偏振光。在一实施方式中，超表面透镜层中的纳米结构被配置为使左旋圆偏振光通过并阻挡右旋圆偏振光。
在一实施方式中，超表面透镜层中的纳米结构被配置为：(1)使图像光的第一波段通过到达第一子像素而不是第二子像素；以及(2)使图像光的第二(不同)波段通过到达第二子像素而不是第一子像素。
图10示出了根据本公开的各方面的可以包括超表面透镜层的成像系统1000。在一些实施方式中，成像系统1000的全部或部分可以包括在图像传感器中。成像系统1000包括控制逻辑1008、处理逻辑1012和图像像素阵列1002。图像像素阵列1002可以排列成行和列，其中，整数y是行数，而整数x是列数。图像像素阵列1002可以具有总共n个像素(P)，并且整数n可以是整数x和整数y的乘积。在一些实施方式中，n是超过一百万个的成像像素。每个成像像素可以包括本公开中描述的子像素。
在操作中，控制逻辑1008驱动图像像素阵列1002来采集图像。例如，图像像素阵列1002可以被配置为具有全局快门或滚动快门。每个子像素可以以三晶体管(3T)读出电路配置或四晶体管(4T)读出电路配置来配置。处理逻辑1012被配置为接收来自每个子像素的成像信号。处理逻辑1012可以执行进一步的操作，例如从其它成像信号减去或添加一些成像信号，以生成图像1015。根据本公开的图6至图9的超表面透镜层的各方面可以设置在成像系统1000中的图像像素阵列1002之上。在一实施方式中，超表面透镜层801设置在成像系统1000中的图像像素阵列1002之上。在一实施方式中，超表面透镜层901设置在成像系统1000中的图像像素阵列1002之上。
图15A示出了根据本公开的各实施方式的具有多功能微透镜层1541的示例成像像素1552的侧视图。多功能微透镜层1541可以用作(1)微透镜和偏振器；(2)微透镜和波长滤光器；或(3)微透镜、偏振器和波长滤光器的组合。通过将微透镜层的功能和滤光层的功能和/或偏振层的功能相组合，图像传感器可以变得更小、更便宜，并减少制造过程中的制造步骤。多功能微透镜层1541可以被实现为图案化LCPH层。在一实施方式中，多功能微透镜层1541被实现为图案化LCPH层，该图案化LCPH层被设计为LC-PBP。如果图案化LCPH层包括波长过滤功能，则图案化LCPH层中的液晶可以掺杂颜色燃料，以提供用于特定波段的滤光器或以阻挡特定波长。根据本公开先前描述的各实施方式，多功能微透镜层1541可以被实现为超表面。
图15A示出了图像光290入射到多功能微透镜层1541。多功能微透镜层1541设置在图像像素阵列的成像像素(例如，成像像素1552)之上。示例成像像素1552包括图15A中的子像素1552A和子像素1552B。图15B示出了包括四个子像素1552A、1552B、1552C和1552D的示例成像像素1552的立体图。
图15A将子像素1552A示为测量/感测可见光强度的单色子像素，而子像素1552B被示为红外子像素。滤光功能由多功能微透镜层1541的微透镜区域提供。子像素1552B可以被配置为测量/感测特定波段的红外光(例如，800nm的光)或测量/感测波长高于可见红色光的广谱红外光。同样，该滤光功能由多功能微透镜层1541的微透镜区域提供。子像素1552A的感测区域1511A和子像素1552B的感测区域1511B可以以包括在半导体层1545中的掺杂硅实现。深沟槽隔离(DTI)和金属层可以将不同子像素的感测区域分开。成像像素1552的每个子像素可以是1微米至2微米。
图15B示出了示例成像像素1552包括四个子像素，其中，该四个子像素中的两个子像素(1552A和1552C)可以是被配置为测量/感测图像光290的强度的单色子像素，而一个子像素1552B可以被配置为测量/感测红外光。子像素1552D可以被配置为测量/感测传播到子像素1552D的感测区域的红色光、绿色光或蓝色光。每个子像素的滤光功能可以由多功能微透镜层1541的设置在该特定子像素之上的微透镜区域来提供。类似地，每个子像素的偏振过滤也可以由多功能微透镜层1541的设置在该特定子像素之上的微透镜区域来提供。成像像素1552的每个子像素可以是1微米至2微米。
图16示出了根据本公开的各实施方式的摄像头系统1600，该摄像头系统1600包括具有衍射聚焦元件1615的透镜组件1633。衍射聚焦元件1615可以被实现为LC-PBP透镜或超表面透镜。衍射聚焦元件1615具有焦距116，以将图像光聚焦到图像像素阵列1602。透镜组件1633可以包括衍射聚焦元件1615和圆偏振器118。圆偏振器118可以使特定的旋向偏振取向(例如，右旋偏振光或左旋偏振光)通过到达衍射聚焦元件1615。在一些实施方式中，图像像素阵列1602可以被实现为CMOS图像传感器。透镜组件1633被配置为将从对象110散射/反射的图像光聚焦到图像像素阵列1602的成像像素。图像像素阵列1602包括多个成像像素，例如成像像素1651。成像像素1651包括第一子像素1611A和第二子像素1611B。滤光层137可以包括不同的波长滤光器(例如，红、绿、蓝、红外、近红外)，以过滤向成像像素1651的半导体层1645(例如，硅)传播的图像光的波长。间隔层135可以设置在微透镜层1641与滤光层137之间。例如，间隔层135可以包括深沟槽界面(DTI)或埋地屏蔽金属(BSM)。
微透镜层1641包括多个微透镜区域，这些微透镜区域用于将图像光聚焦到子像素1611A和1611B。微透镜层1641可以被实现为具有本公开中上述特征的图案化LCPH或超表面层。替代传统的(例如，由塑料玻璃形成的)折射透镜，大大降低了摄像头系统1600的高度并减轻了重量。
图17A至图17C示出了根据本公开的各实施方式的用于制造LCPH的示例过程。在图17A中，使用旋涂技术在玻璃层1710上形成光配向材料(photoalignment material，PAM)1712，以形成光学结构1700。在图17B中，使用旋涂技术在PAM层1712上形成液晶单体层1714。在图17C中，根据正在制造的LCPH的特定配置，通过紫外(ultraviolet，UV)光照射光学结构1700，以光聚合液晶单体层1714。
本发明的实施例可以包括人工现实系统或可以结合人工现实系统来实现。人工现实是在呈现给用户之前已经以某种方式进行了调整的现实形式，该人工现实可以包括例如虚拟现实(virtual reality，VR)、增强现实(augmented reality，AR)、混合现实(mixedreality，MR)、混合现实(hybrid reality)、或它们的某种组合和/或衍生物。人工现实内容可以包括完全生成的内容或与所采集的(例如真实世界的)内容相结合的生成内容。人工现实内容可以包括视频、音频、触觉反馈或它们的某种组合，其中的任何一种都可以在单个通道或多个通道(例如向观看者产生三维效果的立体视频)中呈现。此外，在一些实施例中，人工现实还可以与应用、产品、附件、服务、或它们的某种组合相关联，所述应用、产品、附件、服务、或它们的某种组合例如用于在人工现实中创建内容和/或以其它方式在人工现实中使用(例如在人工现实中执行活动)。提供人工现实内容的人工现实系统可以在各种平台上实现，所述平台包括连接到主计算机系统的头戴式显示器(head-mounted display，HMD)、独立的HMD、移动设备或计算系统、或能够向一位或多位观看者提供人工现实内容的任何其它硬件平台。
本公开中的术语“处理逻辑”可以包括一个或多个处理器、一个或多个微处理器、一个或多个多核处理器、一个或多个专用集成电路(Application-specific integratedcircuit，ASIC)和/或一个或多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)，以执行本文所公开的操作。在一些实施例中，存储器(未示出)被集成到处理逻辑中，以存储执行操作和/或存储数据的指令。处理逻辑还可以包括模拟电路或数字电路，以执行根据本公开的实施例的操作。
本公开所描述的“存储器”或“各存储器”可以包括一个或多个易失性或非易失性存储器架构。“存储器”或“各存储器”可以是以任何方法或技术实现的可移动介质和不可移动介质，以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。示例存储器技术可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦编程只读存储器(EEPROM)、闪存、紧凑型光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(digitalversatiledisk，DVD)、高清多媒体/数据存储光盘、或其它光存储器、磁盒、磁带、磁盘存储器或其它磁存储设备、或可以用于存储信息以供计算设备访问的任何其它非传输介质。
网络可以包括任何网络或网络系统，例如但不限于以下网络：对等网络；局域网(Local Area Network，LAN)；广域网(Wide Area Network，WAN)；公共网络(例如，互联网)；专用网络；蜂窝网络；无线网络；有线网络；无线和有线组合网络；以及卫星网络。
通信信道可以包括一个或多个有线或无线通信，或通过使用以下的一个或多个无线通信进行路由：IEEE 802.11协议、蓝牙(BlueTooth)、串行外设接口(Serial PeripheralInterface，SPI)、内部集成电路(Inter-Integrated Circuit，I2C)、通用串口(UniversalSerial Port，USB)、控制器局域网(Controller Area Network，CAN)、蜂窝数据协议(例如，3G、4G、长期演进(LTE)、5G)、光通信网络、互联网服务提供商(Internet ServiceProvider，ISP)、对等网络、局域网(LAN)、广域网(WAN)、公共网络(例如，“互联网”)、专用网络、卫星网络或其它。
计算设备可以包括台式计算机、膝上型计算机、平板电脑、平板手机、智能手机、功能手机、服务器计算机或其它。服务器计算机可以远程地位于数据中心或存储在本地。
对本发明的图示实施例的以上描述，包括摘要中描述的内容，并非旨在穷举或将本发明局限于所公开的精确形式。尽管出于说明性目的在本文描述了本发明的具体实施例和示例，但正如相关领域的技术人员将认识到的，在本发明的范围内各种修改是可能的。
可以根据以上详细描述对本发明进行这些修改。在以下权利要求中使用的术语不应被解释为将本发明局限于本说明书中所公开的具体实施例。而是，本发明的范围将完全地由所附权利要求来确定，这些权利要求将根据权利要求解释的既定原则来解释。

Claims (15)

1.一种图像传感器，所述图像传感器包括：
多个成像像素，所述多个成像像素包括被配置为感测图像光的第一子像素和被配置为感测所述图像光的第二子像素；以及
图案化液晶偏振全息(LCPH)层，所述图案化LCPH层具有设置在所述多个成像像素之上的多个微透镜区域，其中，所述多个微透镜区域被配置为将所述图像光聚焦到所述多个成像像素中的所述第一子像素和所述第二子像素。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述图案化LCPH层中的液晶被掺杂以：
使所述图像光的第一波段通过到达所述第一子像素而不是所述第二子像素；并且
使所述图像光的第二波段通过到达所述第二子像素而不是所述第一子像素。
3.根据权利要求1或2所述的图像传感器，其中，所述多个微透镜区域可以与以下项具有一一对应关系：i.所述多个成像像素的子像素；或ii.所述多个成像像素。
4.根据权利要求1、2或3所述的图像传感器，其中，所述微透镜区域是矩形的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的图像传感器，所述图像传感器还包括波长滤光层，所述波长滤光层设置在所述多个成像像素的半导体层与所述图案化LCPH层之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的图像传感器，其中，所述图案化LCPH层包括：i.Pancharatnam-Berry相位(LC-PBP)设计；或ii.偏振体全息(PVH)设计。
7.根据前述权利要求中任一项所述的图像传感器，其中，所述LCPH层的所述微透镜区域具有小于4微米宽的最长尺寸。
8.一种图像传感器，所述图像传感器包括：
多个成像像素，所述多个成像像素包括被配置为感测图像光的第一子像素和被配置为感测所述图像光的第二子像素；以及
超表面透镜层，所述超表面透镜层具有设置在所述多个成像像素之上的多个微透镜区域，其中，所述多个微透镜区域被配置为将所述图像光聚焦到所述多个成像像素中的所述第一子像素和所述第二子像素。
9.根据权利要求8所述的图像传感器，其中，所述超表面透镜层中的多个纳米结构被配置为：
使第一偏振取向通过达到所述多个成像像素，并拒绝第二偏振取向入射到所述多个成像像素上，所述第一偏振取向不同于所述第二偏振取向；和/或优选地，
其中，所述超表面透镜层中的所述多个纳米结构被配置为：
使所述图像光的第一波段通过达到所述第一子像素而不是所述第二子像素；并且
使所述图像光的第二波段通过达到所述第二子像素而不是所述第一子像素。
10.根据权利要求8或9所述的图像传感器，其中，所述超表面透镜层：
i.包括非对称纳米结构；和/或
ii.是偏振相关的。
11.根据权利要求8、9或10所述的图像传感器，其中，所述超表面透镜层的纳米结构由硅、氮化硅或氧化钛中的至少一种形成。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的图像传感器，其中，所述多个微透镜区域与以下项具有一一对应关系：i.所述多个成像像素的子像素；或ii.所述多个成像像素。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的图像传感器，其中，所述微透镜区域是矩形的。
14.一种摄像头，所述摄像头包括：
图像传感器，所述图像传感器包括多个成像像素，所述多个成像像素被配置为感测图像光；以及
透镜组件，所述透镜组件具有液晶Pancharatnam-Berry相位(LC-PBP)透镜，所述LC-PBP透镜被配置为将所述图像光聚焦到所述图像传感器的所述多个成像像素，其中，所述透镜组件不具有由玻璃或塑料形成的折射透镜。
15.根据权利要求14所述的摄像头，所述摄像头还包括：
圆偏振器层，其中，所述LC-PBP透镜设置在所述圆偏振器层与所述多个成像像素之间。
CN202280052057.9A 2021-07-29 2022-07-29 使用液晶偏振全息和超表面的感测 Pending CN117897815A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163226916P 2021-07-29 2021-07-29
US63/226,916 2021-07-29
US17/865,223 2022-07-14
US17/865,223 US20230037261A1 (en) 2021-07-29 2022-07-14 Sensing with liquid crystal polarization holograms and metasurface
PCT/US2022/038909 WO2023009838A1 (en) 2021-07-29 2022-07-29 Sensing with liquid crystal polarization holograms and metasurface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117897815A true CN117897815A (zh) 2024-04-16

Family

ID=85037836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280052057.9A Pending CN117897815A (zh) 2021-07-29 2022-07-29 使用液晶偏振全息和超表面的感测

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230037261A1 (zh)
EP (1) EP4378001A1 (zh)
CN (1) CN117897815A (zh)
TW (1) TW202307523A (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014209170A (ja) * 2013-03-22 2014-11-06 株式会社東芝 液晶光学装置、固体撮像装置、携帯情報端末、および表示装置
US11432712B2 (en) * 2017-06-28 2022-09-06 Karl Storz Imaging, Inc. Fluorescence imaging scope with dual mode focusing structures
US11175508B2 (en) * 2018-03-15 2021-11-16 Facebook Technologies, Llc Display device with varifocal optical assembly
US20200150425A1 (en) * 2018-11-09 2020-05-14 Facebook Technologies, Llc Inconspicuous near-eye electrical components

Also Published As

Publication number Publication date
EP4378001A1 (en) 2024-06-05
US20230037261A1 (en) 2023-02-02
TW202307523A (zh) 2023-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11736676B2 (en) Imaging apparatus and image sensor array
KR102543392B1 (ko) 깊이 획득을 위한 명시야 이미지 처리 방법
JP7120929B2 (ja) 深度取得及び３次元撮像のためのライトフィールド撮像デバイス及び方法
EP2515335B1 (fr) Circuit integré imageur et dispositif de capture d'images stéréoscopiques
Miyata et al. Full-color-sorting metalenses for high-sensitivity image sensors
JP6813319B2 (ja) 色分離素子を含むイメージセンサ、およびイメージセンサを含む撮像装置
TW201407757A (zh) 用於具彩色濾光片之分割影像感測器之鏡片陣列
US11323608B2 (en) Image sensors with phase detection auto-focus pixels
US9077978B2 (en) Image-capturing apparatus and image-capturing method
CN105190891A (zh) 固态摄像装置及其制造方法与电子设备
EP2726933A1 (en) Glasses-free 3d display for multiple viewers with a resonant subwavelength lens layer
CN107065425A (zh) 成像装置、图像处理方法和程序
CN103907189A (zh) 固体摄像元件、摄像装置和信号处理方法
CN106899789A (zh) 光场成像设备及其制造方法
Horstmeyer et al. Modified light field architecture for reconfigurable multimode imaging
CN117897815A (zh) 使用液晶偏振全息和超表面的感测
WO2023009838A1 (en) Sensing with liquid crystal polarization holograms and metasurface
US20230008674A1 (en) Liquid crystal polarizers for imaging
CN111727453B (zh) 用于去马赛克的滤波器阵列
WO2023283153A1 (en) Image sensor comprising liquid crystal polarizers
WO2020150908A1 (en) Image sensor and fabrication method thereof
Cho et al. Color arrestor pixels for high-fidelity, high-sensitivity imaging sensors
TWI803719B (zh) 具相位偵測自動聚焦像素之影像感測器像素陣列及用於製造其之方法
TWI568258B (zh) 光學變焦成像系統及相關方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination