CN117995855A - 包括纳米光子微透镜阵列的图像传感器以及包括该图像传感器的电子设备 - Google Patents

包括纳米光子微透镜阵列的图像传感器以及包括该图像传感器的电子设备 Download PDF

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Abstract

图像传感器包括传感器基板和纳米光子微透镜阵列，传感器基板包括用于感测入射光的多个像素，纳米光子微透镜阵列包括分别与多个像素相对应的多个纳米光子微透镜，其中，多个纳米光子微透镜中的每个纳米光子微透镜包括二维布置的多个纳米结构，以将入射光会聚到相应像素上，跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的间隙大于多个纳米光子微透镜中每个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的排列周期。

Description

包括纳米光子微透镜阵列的图像传感器以及包括该图像传感 器的电子设备
相关申请的交叉引用
本申请基于2022年11月2日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2022-0144619并且要求其优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
一个或多个实施例涉及包括纳米光子微透镜阵列的图像传感器以及包括该图像传感器的电子设备。
背景技术
随着图像传感器的分辨率增加，图像传感器中单位像素的尺寸逐渐减小。因此，图像传感器边缘处的主光线角(CRA)不断增大。主光线垂直于图像传感器的中心部分入射，同时倾斜于图像传感器的边缘入射。CRA朝向图像传感器的边缘而增大。因此，图像传感器的边缘处的灵敏度会降低。由于主光线倾斜，可能会出现串扰问题。
发明内容
提供了一种包括纳米光子微透镜阵列的图像传感器以及包括该图像传感器的电子设备，该图像传感器能够改善由于主光线角倾斜引起的图像传感器边缘处的灵敏度降低问题和串扰产生问题。
附加方面将在以下描述中阐述，基于描述，附加方面对本领域技术人员也是显而易见的，或者可以通过实践本公开所呈现的实施例获知。
根据实施例，一种图像传感器包括：传感器基板，包括用于感测入射光的多个像素；以及纳米光子微透镜阵列，包括多个纳米光子微透镜，多个纳米光子微透镜中的每个纳米光子微透镜分别与多个像素中的一个像素相对应，其中，多个纳米光子微透镜中的每个纳米光子微透镜包括二维布置的多个纳米结构，以将入射光会聚到各自对应的像素上，其中，跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的间隙大于多个纳米光子微透镜中每个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的排列周期。
在纳米光子微透镜阵列的整个区域中，多个纳米光子微透镜中每个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的排列周期可以是一致的，并且跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的间隙可以是一致的。
在多个纳米光子微透镜中的每个纳米光子微透镜中，多个纳米结构的排列周期从纳米光子微透镜阵列的中心部分可以朝向边缘逐渐减小，并且跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的间隙可以从纳米光子微透镜阵列的中心部分朝向边缘逐渐增大。
当一个纳米光子微透镜在第一方向上的宽度为Wx，多个纳米光子微透镜中每个纳米光子微透镜中的多个纳米结构在第一方向上的排列周期为Px，并且一个纳米光子微透镜中沿第一方向排列的纳米结构的数量为Nx时，
可以满足等式并且在纳米光子微透镜阵列的外围部分α可以具有大于0的值。
当跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间在第一方向上的间隙为Gx时，
可以满足等式Gx-Px＝Nx·α。
在纳米光子微透镜阵列的整个区域上α的值可以是一致的。
在纳米光子微透镜阵列的中心部分处α的值可以为0。
多个纳米结构可以被布置为使得α的值与入射到纳米光子微透镜阵列上的入射光的主光线角(CRA)成比例，并且α的值可以朝向纳米光子微透镜阵列的边缘逐渐增大或非连续增大。
纳米光子微透镜阵列可以包括位于中心部分的第一分区和位于外围部分的第二分区，外围部分围绕第一分区，其中，设置在第二分区中的多个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的外围排列周期可以小于设置在第一分区中的多个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的中心排列周期，并且其中，第二分区中跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的外围间隙可以大于第一分区中跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的的中心间隙。
在第一分区中，多个纳米光子微透镜中每个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的中心排列周期以及跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的中心间隙可以是一致的，并且在第二分区中，多个纳米光子微透镜中每个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的外围排列周期以及跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的外围间隙可以是一致的
在第一分区中，多个纳米光子微透镜中每个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的中心排列周期可以等于跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的中心间隙。
跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的间隙与多个纳米光子微透镜中每个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的排列周期之间的差值可以为大约0nm至大约300nm。
跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的间隙与多个纳米光子微透镜中每个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的排列周期之间的差值可以大于0并且可以等于或小于每个像素宽度的大约30％。
在多个纳米光子微透镜中的每个纳米光子微透镜中，多个纳米结构被布置为使得已经通过该纳米光子微透镜的光具有凸形相位分布。
在纳米光子微透镜阵列的中心部分处已经通过多个纳米光子微透镜的光的相位分布可以在第一方向上具有对称形状，并且可以在第二方向上具有对称形状。
布置在纳米光子微透镜阵列的外围部分的多个纳米光子微透镜可以被配置为：通过使倾斜入射到纳米光子微透镜阵列上的光偏转，将光会聚到对应像素的中心部分上。
已经通过布置在纳米光子微透镜阵列的外围部分的多个纳米光子微透镜的光可以具有其中倾斜线性相位分布和凸形相位分布相加的相位分布。
纳米光子微透镜阵列可以包括第一纳米光子微透镜阵列以及设置在第一纳米光子微透镜阵列上的第二纳米光子微透镜阵列，第一纳米光子微透镜阵列可以包括多个第一纳米结构，第二纳米光子微透镜阵列可以包括设置在第一纳米结构上的多个第二纳米结构，并且跨两个相邻的第一纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个第一纳米结构之间的第一间隙可以等于跨两个相邻的第二纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个第二纳米结构之间的第二间隙。
在纳米光子微透镜阵列的外围部分中，多个第二纳米结构可以相对于多个第一纳米结构朝向纳米光子微透镜阵列的中心部分偏移。
根据实施例，一种电子设备包括：透镜组件，用于形成对象的光学图像；图像传感器，被配置为将透镜组件形成的光学图像转换为电信号；以及处理器，被配置为对图像传感器生成的信号进行处理，其中，图像传感器包括：传感器基板，包括用于感测入射光的多个像素；以及纳米光子微透镜阵列，包括多个纳米光子微透镜，多个纳米光子微透镜中的每个纳米光子微透镜分别与多个像素中的一个像素相对应，其中，多个纳米光子微透镜中的每个纳米光子微透镜包括二维布置的多个纳米结构，以将入射光会聚到各自对应的像素上，并且其中，跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的间隙大于多个纳米光子微透镜中每个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的排列周期。
附图说明
根据以下结合附图的描述，本公开的某些实施例的上述和其他方面、特征和优点将更清楚，在附图中：
图1是根据实施例的图像传感器的框图；
图2A至图2C是示出了图像传感器的像素阵列中各种像素排列的示例的示意图；
图3A和图3B是示意性示出了从不同截面观察的根据实施例的图像传感器中像素阵列的中心部分处的结构的截面图；
图4是示出了根据实施例的图像传感器中纳米光子微透镜阵列的中心部分处的纳米图案结构的示例的平面图；
图5是示出了根据实施例的在纳米光子微透镜阵列的中心部分处刚通过纳米光子微透镜之后的光的相位分布的示例的示意图；
图6是示意性示出了根据实施例的图像传感器中像素阵列的外围部分的结构的截面图；
图7是示出了根据实施例的图像传感器中纳米光子微透镜阵列的外围部分处的纳米图案结构的示例的平面图；
图8是示出了在图7所示的纳米光子微透镜阵列的外围部分处刚通过纳米光子微透镜之后的光的相位分布的示例的示意图；
图9是示意性示出了根据比较示例的纳米光子微透镜阵列的外围部分的结构的平面图；
图10是示出了根据实施例的图像传感器和根据比较示例的图像传感器的量子效率的曲线图；
图11是示意性示出了根据实施例的纳米光子微透镜阵列中多个分区的平面图；
图12是示意性示出了图像传感器中与图11中第一分区相对应的像素阵列的中心部分处的结构的截面图；
图13是示意性示出了图12中所示的纳米光子微透镜阵列的中心部分处的结构的平面图；
图14是示意性示出了根据另一实施例的图像传感器中像素阵列的中心部分处的结构的截面图；
图15是示意性示出了根据另一实施例的图像传感器中像素阵列的外围部分处的结构的截面图；
图16是示意性示出了根据另一实施例的图像传感器中像素阵列的外围部分处的结构的截面图；
图17至图19是示意性示出了根据一个或多个实施例的图像传感器中像素阵列的结构的截面图；
图20至图23是示意性示出了根据一个或多个实施例的纳米光子微透镜阵列中的纳米结构的结构的平面图；
图24是示意性示出了根据一个或多个实施例的像素阵列中传感器基板的结构的平面图；
图25是根据一个或多个实施例的包括图像传感器的电子设备的框图；以及
图26是示意性示出了图25的相机模块的框图。
具体实施例
现在详细参考附图中所示的示例实施例，其中贯穿附图相似的附图标记表示相似的元件。在这点上，本公开实施例可以具有不同形式，并且不应当被解释为受限于本文所阐明的描述。因此，下面仅通过参考附图描述实施例，以解释各个方面。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关列出项目中的一个或多个项目的任意和所有组合。诸如“中的至少一个”之类的表述在元件列表之后时修饰整个元件列表，而不是修饰列表中的单独元件。
在下文中，将参考附图详细描述包括纳米光子微透镜阵列的图像传感器以及包括该图像传感器的电子设备。本公开的实施例能够进行各种修改，并且可以以许多不同的形式来体现。在附图中，相似的附图标记表示相似的部件，为了便于说明，附图中部件的尺寸可能被放大。
当层、膜、区域或板被称为在另一元件“上”时，其可以直接置于另一层或基板的上方/下方/左侧/右侧，或者也可以存在中间层。
应当理解，虽然术语“第一”和“第二”等可以在本文中用于描述各个部件，但这些部件不应受这些术语限制。这些部件仅用来将部件彼此区分。这些术语不限制部件具有彼此不同的材料或结构。
除非在上下文中具有明确的不同含义，否则单数形式的表述涵盖复数表述。还将理解的是，当将一部分表示为“包括”另一部件时，除非上下文另外说明，否则该部分可以不排除另一部件，而是还可以包括另一部件。
此外，本文提供的诸如“单元”、“模块”等之类的术语表示用于执行功能或操作并且可以通过硬件(例如处理器)、软件或硬件和软件的组合实现的单元。
术语“上述”和类似指示性术语的使用可以与单数形式和复数形式两者相对应。
除非本文另外指出或者上下文明确地相反指示，否则本文中描述的所有方法的步骤还可以按照任何合适的顺序执行。所有示例性术语(例如，等)的使用仅用于详细描述技术精神，并且权利范围不受这些术语的限制，除非通过权利要求对上下文进行了限制。
图1是根据实施例的图像传感器1000的示意性框图。参照图1，图像传感器1000可以包括像素阵列1100、时序控制器(T/C)1010、行解码器1020和输出电路1030。图像传感器1000可以包括电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。
像素阵列1100包括按多个行和列二维布置的像素。行解码器1020响应于从时序控制器1010输出的行地址信号，选择像素阵列1100中的一行。输出电路1030以列为单位，输出来自布置在被选择的行中的多个像素的光感测信号。为此，输出电路1030可以包括列解码器和模数转换器(ADC)。例如，输出电路1030可以包括：在列解码器和像素阵列1100之间分别布置到列的多个ADC、或者在列解码器的输出端布置的一个ADC。时序控制器1010、行解码器1020和输出电路1030可以实现为一个芯片或分离的芯片。用于处理从输出电路1030输出的图像信号的处理器可以与时序控制器1010、行解码器1020和输出电路1030一起实现为一个芯片。
像素阵列1100可以包括感测不同波长的光的多个像素。像素排列可以以各种方式来实现。例如，图2A至图2C示出了图像传感器1000的像素阵列1100中的各种像素排列。
图2A示出了图像传感器1000中通常采用的拜尔图案。参照图2A，一个单位图案包括四个象限区域，第一象限至第四象限可以分别是蓝色像素B、绿色像素G、红色像素R和绿色像素G。单位图案可以沿第一方向(X方向)和第二方向(Y方向)二维重复布置。也就是说，在2×2阵列的单位图案中，两个绿色像素G在一个对角方向上布置，而一个蓝色像素B和一个红色像素R在另一个对角方向上布置。在整个像素排列中，可以在第二方向上重复地布置其中多个绿色像素G和多个蓝色像素B沿第一方向交替布置的第一行以及其中多个红色像素R和多个绿色像素G沿第一方向交替布置的第二行。
像素阵列1100也可以不使用拜尔图案，而是以各种排列图案进行布置。例如，参照图2B，可以使用CYGM排列，其中洋红色像素M、青色像素C、黄色像素Y和绿色像素G构成一个单位图案。参照图2C，可以使用RGBW排列，其中绿色像素G、红色像素R、蓝色像素B和白色像素W构成一个单位图案。虽然附图中未示出，但单位图案可以具有3×2阵列形式。除了上述示例外，像素阵列1100中的像素可以根据图像传感器1000的颜色特性以各种方式进行布置。在下文中，将描述图像传感器1000的像素阵列1100具有拜尔图案，但是工作原理可以适用除了拜尔图案以外的其他图案的像素排列。
在下文中，为了便于描述，以像素阵列1100具有拜耳图案结构的示例举例进行描述。
图3A和3B是示意性示出了从不同截面观察的、根据实施例的图像传感器1000中的像素阵列1100的中心部分处的结构的截面图。图3A示出了沿第一方向(X方向)截取的像素阵列1100的横截面，图3B示出了沿第一方向(X方向)并在沿第二方向(Y方向)与图3A的截面不同的位置处截取的像素阵列1100的横截面。参照图3A和图3B，图像传感器1000的像素阵列1100可以包括传感器基板110、设置在传感器基板110上的滤色器层120以及设置在滤色器层120上的纳米光子微透镜阵列130。
传感器基板110可以包括用于感测入射光的多个像素。例如，传感器基板110可以包括将入射光转换为电信号并生成图像信号的第一像素111、第二像素112、第三像素113和第四像素114。第一像素111、第二像素112、第三像素113和第四像素114可以形成一个单位拜耳图案。例如，第一像素111和第四像素114可以是感应绿光的绿色像素，第二像素112可以是感应蓝光的蓝色像素，第三像素113可以是感应红光的红色像素。图3A和图3B仅示出了包括四个像素的一个单位拜耳图案作为示例，但是像素阵列1100可以包括二维布置的多个拜耳图案。例如，多个第一像素111和多个第二像素112可以沿第一方向(X方向)交替排列，多个第三像素113和多个第四像素114可以沿第一方向(X方向)、在第二方向(Y方向)上的不同位置处的截面上交替排列，第二方向(Y方向)与第一方向(X方向)垂直。
滤色器层120可以布置在传感器基板110和纳米光子微透镜阵列130之间。滤色器层120可以包括多个滤色器，分别透射入射光中不同波长的光。多个滤色器可以与传感器基板110的多个像素一一对应。多个滤色器中的每个滤色器可以被布置为面向传感器基板110的多个像素中的对应像素。例如，滤色器层120可以包括面向第一像素111的第一滤色器121、面向第二像素112的第二滤色器122、面向第三像素113的第三滤色器123以及面向第四像素114的第四滤色器124。与第一至第四像素111、112、113和114一样，多个第一至第四滤色器121、122、123和124可以沿第一方向(X方向)和第二方向(Y方向)二维布置。
例如，第一滤色器121和第四滤色器124可以是绿色滤色器，透射入射光中绿色波长段的光；第二滤色器122可以是蓝色滤色器，透射入射光中蓝色波长段的光；第三滤色器123可以是红色滤色器，透射入射光中红色波长段的光。第一至第四滤色器121、122、123和124可以包括包含有机染料或有机颜料的有机滤色器。
此外，滤色器层120还可以包括在多个第一至第四滤色器121、122、123和124上的平坦化层125。第一至第四滤色器121、122、123和124中的每个滤色器的上表面可以不是平坦的。此外，第一至第四滤色器121、122、123和124以及黑矩阵的厚度可以彼此不同。平坦化层125可以提供用于在滤色器层120上形成纳米光子微透镜阵列130的平坦表面。平坦化层125可以包含有机聚合物材料，该有机聚合物材料适于沉积在由有机材料形成的第一至第四滤色器121、122、123和124上，并且易于形成平坦表面。形成平坦化层125的有机聚合物材料对于可见光可以是透明的。例如，平坦化层125可以包括环氧树脂、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的至少一种有机聚合物材料。然而，当第一至第四滤色器121、122、123和124具有相同厚度和平坦上表面时，可以省略平坦化层125。
纳米光子微透镜阵列130可以设置在滤色器层120的上表面上，面向传感器基板110的光入射表面。纳米光子微透镜阵列130可以包括多个纳米光子微透镜131、132、133和134。多个纳米光子微透镜131、132、133和134可以与多个滤色器121、122、123和124以及多个像素111、112、113和114一一对应。例如，纳米光子微透镜阵列130可以包括在第一滤色器121上的第一纳米光子微透镜131、在第二滤色器122上的第二纳米光子微透镜132、在第三滤色器123上的第三纳米光子微透镜133以及在第四滤色器124上的第四纳米光子微透镜134。因此，第一纳米光子微透镜131和第二纳米光子微透镜132沿第一方向交替排列，并且在第二方向上位于与图3A不同的位置处的截面中，第三纳米光子微透镜133和第四纳米光子微透镜134可以沿第一方向交替排列。
第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134可以沿第一方向和第二方向二维排列，从而面向相应的滤色器和相应的像素。例如，在与第一方向和第二方向垂直的第三方向(Z方向)上，第一像素111、第一滤色器121和第一纳米光子微透镜131可以布置为彼此面对。此外，第二像素112、第二滤色器122和第二纳米光子微透镜132在第三方向上彼此面对，第三像素113、第三滤色器123和第三纳米光子微透镜133在第三方向上彼此面对，第四像素114、第四滤色器124和第四纳米光子微透镜134在第三方向上彼此面对。
第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134可以被配置为将光会聚到第一至第四像素111、112、113和114中的相应像素上。例如，第一纳米光子微透镜131将入射光会聚到第一像素111上，第二纳米光子微透镜132将入射光会聚到第二像素112上，第三纳米光子微透镜133将入射光会聚到第三像素113上，第四纳米光子微透镜134将入射光会聚到第四像素114上。在被会聚的入射光中，绿光通过第一滤色器121和第四滤色器124，可以被会聚到第一像素111和第四像素114上，蓝光通过第二滤色器122，可以被会聚到第二像素112上，红光通过第三滤色器123，可以被会聚到第三像素113上。
为此，第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134可以各自具有用于会聚光的纳米图案结构。纳米图案结构可以包括多个纳米结构NP，其根据入射位置改变入射光的相位。多个纳米结构NP的形状、尺寸(宽度和高度)、间隔和排列类型可以被确定为使得光在刚刚通过第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜之后可以具有一定的相位分布。根据该相位分布，可以确定通过第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜之后的光的行进方向和焦距。
图4是示出了根据实施例的图像传感器1000中纳米光子微透镜阵列130的中心部分处的纳米图案结构的示例的平面图。参照图4，纳米图案结构中的纳米结构NP可以各自形成为纳米柱，其截面的直径具有亚波长尺寸。这里，亚波长是指比所会聚的光的波长段短的波长。当入射光是可见光线时，纳米结构NP的截面直径可以小于例如400nm、300nm或200nm。此外，纳米结构NP的高度可以为大约500nm至大约1500nm，其大于纳米结构的截面直径。
纳米结构NP可以包括与外围材料相比具有相对较高折射率并且在可见光波段中具有相对较低吸收率的材料。例如，纳米结构NP可以包括c-Si、p-Si、a-Si和III-V族化合物半导体(GaP、GaN、GaAs等)、SiC、TiO2、SiN3、ZnS、ZnSe、Si3N4和/或其组合。纳米结构NP的外围可以填充有介电材料DL，该介电材料与纳米结构NP相比具有相对较低的折射率，并且在可见光波段中具有相对较低的吸收率。例如，纳米结构NP的外围可以填充有硅氧烷基旋涂玻璃(SOG)、SiO2、Al2O3、空气等。
高折射率纳米结构NP的折射率对于波长为大约630nm的光可以是大约2.0或者更高，而低折射率介电材料DL的折射率对于波长为大约630nm的光可以是大约1.0至大约2.0或者更低。此外，纳米结构NP的折射率与介电材料DL的折射率之差可以是大约0.5或更大。折射率与外围材料的折射率不同的纳米结构NP可以改变通过该纳米结构NP的光的相位。这是由于纳米结构NP的亚波长的形状尺寸而发生的相位延迟所导致的，相位延迟的程度可以由纳米结构NP的具体形状尺寸和排列形状来确定。
图5是示出了根据实施例的在纳米光子微透镜阵列130的中心部分处刚通过纳米光子微透镜之后的光的相位分布的示例的示意图。具体地，图5示出了在第一方向上沿图4的线A-A’刚通过第三纳米光子微透镜133和第四纳米光子微透镜134之后的光的相位分布。
在像素阵列1100的中心部分或纳米光子微透镜阵列130的中心部分，入射光垂直于像素阵列1100入射。也就是说，在像素阵列1100的中心部分入射光的CRA为0°。因此，不需要改变在像素阵列1100的中心部分或纳米光子微透镜阵列130的中心部分处入射光的行进方向，因此，布置在纳米光子微透镜阵列130的中心部分的第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134可以被配置为在不改变入射光的行进方向的情况下将入射光会聚到相应像素上。
参照图5，刚通过第三纳米光子微透镜133之后的光在第三纳米光子微透镜133的中心处具有最大相位分布，并且在第一方向上随着远离第三纳米光子微透镜133的中心而减小。刚通过第四纳米光子微透镜134之后的光在第四纳米光子微透镜134的中心处具有最大相位分布，并且在第一方向上随着远离第四纳米光子微透镜134的中心而减小。虽然图中未示出，但是刚通过第三纳米光子微透镜133之后的光在第三纳米光子微透镜133的中心处具有最大相位分布，并且在第二方向上随着远离中心而减小。此外，刚通过第四纳米光子微透镜134之后的光在第四纳米光子微透镜134的中心处具有最大相位分布，并且在第二方向上随着远离第四纳米光子微透镜134的中心而减小
虽然图5中未示出，但是刚通过第一纳米光子微透镜131和第二纳米光子微透镜132之后的光的相位分布可以具有在第一方向和第二方向上对称的凸形弯曲形状。在相对于第一和第二方向CRA为0°的像素阵列1100的中心部分或纳米光子微透镜阵列130的中心部分处，第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134不需要改变入射光的行进方向，因此，如图5所示，第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134可以被配置为实现在第一方向和第二方向二者上对称凸起的相位分布。
返回参照图4，为了实现上述相位分布，第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜中的多个纳米结构NP可以相对于第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜的中心而在第一方向和第二方向上对称布置。具体地，布置在第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134的中心区域处的纳米结构NP可以各自具有最大直径，使得最大相位延迟可以发生在第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜的中心区域，并且在第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜中，纳米结构NP的直径可以随着远离中心区域而逐渐减小。例如，布置在第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜中的顶点区域处的纳米结构NP可以具有最小直径。
然而，布置在具有相对较小相位延迟的区域中的纳米结构NP不一定具有相对较小的直径。在图5所示的相位分布中，相位延迟的值由减去2π的倍数后的余值表示。例如，当某个区域的相位延迟为3π时，该相位延迟在光学上与减去2π后剩余的π相同。因此，当纳米结构NP的直径如此之小而难以制造时，纳米结构NP的直径可以选择为实现增加了2π的延迟相位。例如，当用于实现0.1π的相位延迟的纳米结构NP的直径太小时，纳米结构NP可以选择为实现2.1π的相位延迟。因此，在这种情况下，布置在第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜中的四个顶点区域的纳米结构NP可以具有最大直径。
凸形弯曲形状的相位分布允许第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134对于入射光充当凸透镜。因此，通过第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134的光可以被分别会聚到第一至第四像素111、112、113和114上。然而，由于多个滤色器121、122、123和124，不同波长的光被会聚到第一到第四像素111、112、113和114上。例如，绿光可以被会聚到第一像素111和第四像素114上，蓝光可以被会聚到第二像素112上，红光可以被会聚到第三像素113上。
在第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜的边界处，光可能在不期望的方向上被部分地散射。具体地，由于位于第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜的边界周围的纳米结构NP而被散射的光可能引起串扰。例如，由位于第一纳米光子微透镜131的边界周围的纳米结构NP散射的光可以部分地入射到除第一像素111之外的第二像素112、第三像素113或第四像素114上。串扰会降低图像传感器1000的颜色纯度。
根据该实施例，纳米结构NP的排列形状和周期可以被确定为防止或减少在第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜的边界处散射的光入射到与其不对应的其他像素。参照图4，在第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜中，纳米结构NP可以沿第一方向和第二方向周期性地二维布置。在第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中，纳米结构NP的数量可以相同，并且纳米结构NP的周期或间距可以一致。例如，在所有第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中，纳米结构NP可以沿第一方向以第一周期Px排列，并且沿第二方向以第二周期Py排列。当第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134具有正方形形状时，第一周期Px和第二周期Py可以彼此相等。
为了防止或减少串扰，跨一个颜色像素与另一个颜色像素之间的边界而彼此直接面对的两个纳米结构NP之间的间隙可以大于纳米结构NP的排列周期。也就是说，可以将第一到第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的纳米结构NP的排列周期选择为小于跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对的两个纳米结构NP之间的间隙。这里，两个纳米结构NP之间的间隙可以被定义为两个纳米结构NP的截面的中心之间的距离，而不是两个纳米结构NP的边缘之间的距离。
例如，布置在第一纳米光子微透镜131的最右侧部分处的纳米结构NP与布置在第二纳米光子微透镜132的最左侧部分处的纳米结构NP之间在第一方向上的第一间隙Gx可以大于纳米结构NP的第一周期Px(例如，Gx＞Px)。也就是说，可以将纳米结构NP的第一周期Px选择为使得第一周期Px小于跨第一纳米光子微透镜131与第二纳米光子微透镜132之间的边界彼此直接面对的两个纳米结构NP之间的第一间隙Gx。此外，布置在第一纳米光子微透镜131的最下方部分处的纳米结构NP与布置在第三纳米光子微透镜133的最上方部分处的纳米结构NP之间在第二方向上的第二间隙Gy可以大于纳米结构NP的第二周期Py(例如，Gy＞Py)。也就是说，可以将纳米结构NP的第二周期Py选择为使得第二周期Py小于跨第一纳米光子微透镜131与第三纳米光子微透镜133之间的边界彼此直接面对的两个纳米结构NP之间的第二间隙Gy。
第一方向上的第一周期Px和第一间隙Gx之间的关系可以概括如下。当一个像素或一个纳米光子微透镜在第一方向上的宽度为Wx，并且一个纳米光子微透镜中沿第一方向布置的纳米结构NP的数量为Nx时，第一周期Px可以表示为下述等式1。
[等式1]
在上述等式1中，α的值可以大于0。此外，第一周期Px与第一间隙Gx之间的差值可以表示为下述等式2。
[等式2]
Gx-Px＝Nx·α
第一间隙Gx可以表示为下述等式3。
[等式3]
这同样适用于第二方向上的第二周期Py与第二间隙Gy之间的关系。
例如，当一个像素在第一方向上的宽度大约为1μm时,第一周期Px与第一间隙Gx之间的差值可以在大约0与大约300nm之间(例如，0＜Gx-Px≤300nm)。例如，跨不同颜色的两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构NP之间的间隙与纳米结构NP的排列周期之间的差值可以大于0，并且可以是像素宽度的大约30％或更小。在一个纳米光子微透镜中，当沿第一方向布置五个纳米结构NP时，α可以例如大于0并且等于或小于60nm。通常，第一间隙Gx和第二间隙Gy可以大于0，并且可以等于或小于大约500nm。
当满足上述条件时，可以在位于两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界处以及在每个纳米光子微透镜的边界周围的纳米结构NP之间形成足够的间隙。因此，可以防止或减少由于位于第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜的边界周围的纳米结构NP而散射的光入射到与其不对应的其他像素上，并且可以提高图像传感器1000的颜色纯度。
图6是示意性示出了根据另一实施例的图像传感器1000中的像素阵列1100的外围部分的结构的截面图。参照图6，在像素阵列1100的外围部分或纳米光子微透镜阵列130的外围部分处，入射光相对于像素阵列1100倾斜入射。入射光的入射角，即CRA，从像素阵列1100的中心部分向外围部分逐渐增大，在像素阵列1100边缘处最大。因此，布置在纳米光子微透镜阵列130的外围部分的第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134可以被配置为使得入射光朝向对应像素的中心部分偏转，以防止或减少像素灵敏度的劣化。于是，第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134可以将入射光会聚到对应像素的中心部分上，而无需考虑入射光的入射角。
为此，布置在像素阵列1100的外围部分或纳米光子微透镜阵列130的外围部分处的第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜中的纳米结构NP可以被设计为使得入射光的行进方向朝着像素的中心部分偏转。图7是示出了根据实施例的图像传感器1000中的纳米光子微透镜阵列130的外围部分处的纳米图案结构的示例的平面图。具体地，图7示出了在纳米光子微透镜阵列130的左边缘处的纳米图案结构的示例。此外，图8是示出了刚通过图7所示的纳米光子微透镜阵列130的外围部分处的纳米光子微透镜之后光的相位分布的示例的示意图。具体地，图8示出了刚通过图7所示的纳米光子微透镜阵列130的外围部分处的第一纳米光子微透镜131和第二纳米光子微透镜132之后在第一方向上光的相位分布。
参照图7，与纳米光子微透镜阵列130的中心部分处的纳米图案结构相比，位于朝着纳米光子微透镜阵列130的对应像素的一个边缘的纳米结构NP的直径可以增大。相反，在第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜中，位于纳米光子微透镜阵列130的相对边缘处的纳米结构NP的直径可以减小。与纳米光子微透镜阵列130的中心部分处的相位分布相比，在纳米光子微透镜阵列130的外围部分处第一至第四纳米光子微透镜131、132、133中的每个纳米光子微透镜中出现最大相位延迟的位置可以朝向像素阵列1100的中心部分或纳米光子微透镜阵列130的中心部分偏移。例如，在纳米光子微透镜阵列130的左边缘处布置的第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜中，被布置为靠近纳米光子微透镜阵列130的中心部分的纳米结构NP的平均直径可以大于被布置为远离纳米光子微透阵列130的中心部分的纳米结构的平均直径。这样，在纳米光子微透镜阵列130的左边缘处布置的第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜中，出现最大相位延迟的位置可以从第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜的中心部分向右方偏移。
参照图8，在刚通过图7所示的第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜之后的光可以具有其中倾斜的线性相位分布和凸形相位分布相加的相位分布。例如，刚通过第一纳米光子微透镜131之后的光在第一方向上的相位分布可以具有如下形状：其中形成为倾斜直线的第一线性相位分布S1和凸形弯曲相位分布相加。此外，刚通过第二纳米光子微透镜132之后的光在第一方向上的相位分布可以具有如下形状：其中形成为倾斜直线的第二线性相位分布S2和凸形弯曲相位分布相加。因此，可以通过以线性相位分布S1和S2的斜率使凸形弯曲相位分布倾斜，获得图8所示的第一方向上的相位分布。虽然图中未示出，但是，刚通过第三和第四纳米光子微透镜133和134之后的光的相位分布与刚通过第一和第二纳米光子微透镜131和132之后的光的相位分布可以具有相似的形状。
具有凸形弯曲形状的相位分布用于会聚入射光，线性相位分布S1和S2可以使入射光的行进方向偏转。可以根据第一方向上的CRA确定线性相位分布S1和S2在第一方向上的斜率。第一方向上的CRA随着在第一方向上远离像素阵列1100的中心部分或纳米光子微透镜阵列130的中心部分而增大。因此，线性相位分布S1和S2在第一方向上的斜率也可以随着在第一方向上远离像素阵列1100的中心部分或纳米光子微透镜阵列130的中心部分而增大。例如，线性相位分布S1和S2中的每个线性相位分布在第一方向上的斜率可以与在第一方向上入射在纳米光子微透镜阵列130上的入射光的入射角的正弦值(例如CRA的正弦值sin(CRA))成比例。
在像素阵列1100的左边缘处第二方向上的CRA为0°。因此，不需要改变第二方向上入射光的行进方向，因此在像素阵列1100的左边缘处，线性相位分布在第二方向上的斜率为0，并且刚通过第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134之后的光的相位分布可以具有在第二方向上对称的凸形弯曲形状。
此外，为了防止或减少串扰，在纳米光子微透镜阵列130的外围部分处，跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构NP之间的间隙可以大于纳米结构NP的排列周期。例如，布置在第一纳米光子微透镜131的最右侧部分处的纳米结构NP与布置在第二纳米光子微透镜132的最左侧部分处的纳米结构NP之间在第一方向上的第一间隙Gx可以大于纳米结构NP的第一周期Px(例如，Gx＞Px)。类似地，布置在第一纳米光子微透镜131的最下方部分处的纳米结构NP与布置在第三纳米光子微透镜133的最上方部分处的纳米结构NP之间在第二方向上的第二间隙Gy可以大于纳米结构NP的第二周期Py(例如，Gy＞Py)。换言之，上述关于纳米光子微透镜阵列130的中心部分描述的等式1至等式3所表达的关系可以同样适用于纳米光子微透镜阵列130的整个区域。
根据实施例，在纳米光子微透镜阵列130的整个区域中，上述等式1中的α的值可以一致。因此，在纳米光子微透镜阵列130的整个区域中，纳米结构NP在第一方向和第二方向上的第一周期Px和第二周期Py可以一致。此外，在纳米光子微透镜阵列130的整个区域中，跨两个纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构NP之间在第一方向和第二方向上的第一间隙Gx和第二间隙Gy可以是一致的。
图9是示意性示出了根据比较示例的纳米光子微透镜阵列10的外围部分的结构的平面图。参照图9，布置在纳米光子微透镜阵列10的外围部分中的第一至第四纳米光子微透镜11、12、13和14中的纳米结构NP的直径可以等于根据上述实施例布置在纳米光子微透镜阵列130的外围部分中的第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的对应纳米结构NP的直径。然而，在根据该比较示例的纳米光子微透镜阵列10中，跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构NP之间的间隙G1可以等于纳米结构NP的排列周期P1。也就是说，根据该比较示例在纳米光子微透镜阵列10的整个区域中布置的所有纳米结构NP之间的间隙可以是一致的。
图10是示出了根据实施例的图像传感器和根据比较示例的图像传感器的量子效率的曲线图。在图10中，Gb、B、R和Gr指示的曲线图分别表示第一像素111中对于绿光的量子效率、第二像素112中对于蓝光的量子效率，第三像素113中对于红光的量子效率以及第四像素114中对于绿光的量子效率。在图10中，虚线表示根据比较示例的量子效率，实线表示根据示例实施例的量子效率。参照图10，根据该实施例的图像传感器中的串扰小于根据该比较示例的图像传感器中的串扰。具体地，在根据该实施例的图像传感器中，可以减少对于蓝光和红光的串扰。例如，与根据该比较示例的图像传感器相比，根据该实施例的图像传感器中的串扰可以减少约10％。
由位于第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜中的边界周围的纳米结构NP引起的散射导致串扰，这会随着入射到纳米光子微透镜阵列130上的入射光的CRA的增大而增加。此外，在CRA接近0°的像素阵列1100的中心部分或纳米光子微透镜阵列130的中心部分处，散射的影响可能不那么显著。考虑到这一点，可以将纳米结构NP布置为使得上述等式1中的α的值与CRA大致成比例。例如，纳米光子微透镜阵列130的中心部分处α的值可以是0，并且α的值可以朝着纳米光子微透镜阵列130的边缘逐渐增大。换言之，从纳米光子微透镜阵列130的中心部分朝向纳米光子微透镜阵列130的边缘，在第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜中纳米结构NP的排列周期逐渐减小，而跨两个纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构NP之间的间隙可以逐渐增大。
在另一实施例中，纳米光子微透镜阵列130可以被划分为多个分区，那么，纳米结构NP可以被布置为使得在同一分区中，等式1中的α的值可以一致。换言之，在同一分区中，在第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中，纳米结构NP的排列周期以及跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构NP之间在第一方向和第二方向上的间隙可以保持一致。在这种情况下，在纳米光子微透镜阵列130中的两个不同分区中，α的值可以非连续地变化。
例如，图11是示意性示出了根据实施例的纳米光子微透镜阵列130中的多个分区的平面图。参照图11，纳米光子微透镜阵列130可以包括位于中心部分的第一分区130A、位于围绕第一分区130A的外围部分的第二分区130B、以及位于围绕第二分区130B的外围部分的第三分区130C。第一分区130A可以与像素阵列1100的中心部分相对应。例如，入射光的CRA在大约10°以内的分区可以被定义为像素阵列1100的中心部分。因此，像素阵列1100的中心部分可以包括CRA在一定范围内略大于0°的区域以及CRA严格为0°的区域。第二分区130B中入射光的CRA可以是例如大约10°至大约20°。此外，第三分区130C中入射光的CRA可以是例如大约20°或更大。
例如，在纳米光子微透镜阵列130的中心部分的第一分区130A中，等式1中α的值可以是0。图12是示意性示出了图像传感器中与图11中第一分区130A相对应的像素阵列的中心部分的结构的截面图，图13是示意性示出了图12中所示的纳米光子微透镜阵列130的中心部分的结构的平面图。参照图12和图13，当等式1中α的值为0时，跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构NP之间的间隙G0可以与纳米光子微透镜阵列130的中心部分处第一分区130A中的纳米结构NP的排列周期P0相等。那么，布置在纳米光子微透镜阵列130的中心部分处第一分区130A中的所有纳米结构NP之间的间隙可以是一致的。
在第一分区130A、第二分区130B和第三分区130C中等式1中α的值可以进行不同设置。例如，第二分区130B中α的值可以大于第一分区130A中α的值，第三分区130C中α的值可以大于第二分区130B中α的值。因此，布置在第二分区130B中的第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的纳米结构NP的排列周期可以小于布置在第一分区130A中的第一到第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的纳米结构NP的排列周期。此外，布置在第三分区130C中的第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的纳米结构NP的排列周期可以小于布置在第二分区130B中的第一到第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的纳米结构NP的排列周期。因此，从第一分区130A朝向第三分区130C，第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的纳米结构NP可以朝着第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134的中心更加集中。
此外，在第二分区130B中跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构NP之间的间隙可以大于在第一分区130A中跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构NP之间的间隙，并且在第三分区130C中跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构NP之间的间隙可以大于在第二分区130B中跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构NP之间的间隙。在图11中，纳米光子微透镜阵列130被分为三个分区，但不限于此，也就是说，分区的数量不限于三个。此外，可以考虑到图像传感器1000的尺寸、灵敏度等，以各种方式选择入射光的CRA的范围，其作为划分多个分区的标准。
图14是示意性示出了根据另一实施例的图像传感器130中像素阵列1100的中心部分的结构的截面图，图15是示意性示出了根据另一实施例的图像传感器130中像素阵列1100的外围部分的结构的截面图。参照图14和图15，纳米光子微透镜阵列130可以具有包括两层或更多层的多层结构。例如，纳米光子微透镜阵列130可以包括滤色器层120上的第一纳米光子微透镜阵列130_1，以及第一纳米光子微透镜阵列130_1上的第二纳米光子微透镜阵列130_2。第一纳米光子微透镜阵列130_1和第二纳米光子微透镜阵列130_2可以各自包括多个纳米结构。例如，第一纳米光子微透镜阵列130_1可以包括多个第一纳米结构NP1，第二纳米光子微透镜阵列130_2可以包括设置在多个第一纳米结构NP1上的多个第二纳米结构NP2。上述关于跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的间隙以及纳米结构的排列周期的描述也可以适用于纳米结构的每一层。
例如，跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构NP1之间的间隙可以大于每个纳米光子微透镜中的第一纳米结构NP1的排列周期。此外，跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构NP2之间的间隙可以大于每个纳米光子微透镜中的第二纳米结构NP2的排列周期。也就是说，对于第一纳米结构NP1，等式1中α的值可以大于0，并且对于第二纳米结构NP2，等式1中α的值也可以大于0。对于第一纳米结构NP1的α值与对于第二纳米结构NP2的α值可以彼此相等。例如，跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构NP1之间的间隙可以等于跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构NP2之间的间隙。
图16是示意性示出了根据另一实施例的图像传感器中像素阵列的外围部分的结构的截面图。参照图16，在像素阵列的外围部分或纳米光子微透镜阵列130的外围部分中，第一纳米结构NP1上的第二纳米结构NP2可以相对于第一纳米结构NP1朝向像素阵列的中心部分或纳米光子微透镜阵列140的中心部分偏移。在这种情况下，跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个第二纳米结构NP2之间的间隙可以大于每个纳米光子微透镜中的第二纳米结构NP2的排列周期。此外，跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个第二纳米结构NP2之间的间隙可以等于跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个第一纳米结构NP1之间的间隙。
图17至图19是示意性示出了根据一个或多个实施例的图像传感器中像素阵列的结构的截面图。
参照图17，像素阵列还可以包括在纳米光子微透镜阵列130的光入射表面上的抗反射层140。抗反射层140可以减少由纳米光子微透镜阵列130的上表面反射的光，因此可以提高像素阵列1102的光利用效率。抗反射层140可以包括单层，由折射率与纳米光子微透镜阵列130的纳米结构中包括的材料的折射率不同的材料形成，该材料例如为SiO2、Si3N4和Al2O3中的一种。抗反射层140可以具有大约80nm至大约120nm的厚度。或者，抗反射层140可以具有其中不同的介电材料交替堆叠的多层结构。例如，可以通过交替堆叠SiO2、Si3N4和Al2O3中的两种或三种来形成抗反射层140。或者，抗反射层140可以包括用于抗反射的各种图案。
参照图18，像素阵列可以包括无机滤色器，而不是有机滤色器。例如，像素阵列可以包括位于传感器基板110和纳米光子微透镜阵列130之间的无机滤色器层120a。无机滤色器层120a可以包括布置在第一像素111上的第一无机滤色器121a和布置在第二像素112上的第二无机滤色器122a。虽然图18中未示出，但是无机滤色器层120a还可以包括布置在第三像素113上的第三无机滤色器和布置在第四像素114上的第四无机滤色器。
第一无机滤色器121a可以包括例如被配置为透射绿光并吸收或反射其他波长段的光的纳米图案。第二无机滤色器122a可以包括例如被配置为透射蓝光并吸收或反射其他波长段的光的纳米图案。第一无机滤色器121a的纳米图案可以被布置为具有比绿光的波长段小的宽度、间隙、周期等，第二无机滤色器122a的纳米图形可以被布置为具有比蓝光的波长段小的宽度，间隙、周期等。此外，第三无机滤色器可以包括被配置为透射红光并吸收或反射其他波长段的光的纳米图案，第四无机滤色器可以包括被配置为透射绿光并吸收或反映其他波长段的光的纳米图案。此外，可以在纳米图案周围填充围绕纳米图案并且折射率小于纳米图案的折射率的介电材料。
参照图19，像素阵列可以包括带通滤波器，而不是有机滤色器。例如，像素阵列可以包括在传感器基板110和纳米光子微透镜阵列130之间的带通滤波器层120b。带通滤波器层120b可以包括布置在第一像素111上的第一带通滤波器121b和布置在第二像素112上的第二带通滤波器122b。虽然图19中未示出，但是带通滤波器层120b还可以包括布置在第三像素113上的第三带通滤波器和布置在第四像素114上的第四带通滤波器。
带通滤波器的通带可以不同于一般滤色器。例如，第一带通滤波器121b和第二带通滤波器122b可以是IR透射滤波器或UV透射滤波器。或者，第一带通滤波器121b和第二带通滤波器122b可以是光谱滤波器，用于将可见光划分为比一般滤色器的波长段窄的波长段。第一带通滤波器121b可以包括被配置为透射第一波长段的光并吸收或反射其他波长段的光的纳米图案，第二带通滤波器122b可以包括被配置为透射与第一波长段不同的第二波长段的光并吸收或反射其他波长段的光。
图20至图23是示意性示出了根据一个或多个实施例的纳米光子微透镜阵列中的纳米结构NP的结构的平面图。
纳米光子微透镜阵列130的第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134可以各自包括相同形状的纳米结构NP。然而，根据要会聚的光的波长，可以对第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的纳米结构NP的直径或排列类型进行不同设置。例如，可以考虑对于绿光的焦距来设计第一和第四纳米光子微透镜131和134，使得绿光可以被会聚到第一像素111和第四像素114上，可以考虑对于蓝光的焦距来设计第二纳米光子微透镜132，使得蓝光可以被会聚到第二像素112上，可以考虑对于红光的焦距来设计第三纳米光子微透镜133，使得红光可以被会聚到第三像素113上。
例如，在图20所示的纳米光子微透镜阵列130a中，为了会聚具有最长波长的红光，布置在第三纳米光子微透镜133的中心区域处的纳米结构NP的直径可以大于布置在第一和第四纳米光子微透镜131和134的中心区域处用来会聚绿光的纳米结构的直径。此外，布置在第一和第四纳米光子微透镜131和134的中心区域处的纳米结构NP的直径可以大于布置在第二纳米光子微透镜132的中心区域处用来会聚具有最短波长的蓝光的纳米结构的直径。
至此，纳米结构NP示出为具有圆柱体形状，但纳米结构NP可以具有其他各种形状。例如，参照图21，纳米光子微透镜阵列130b的纳米结构NP可以具有多边形柱形状，例如长方形柱。或者，纳米结构NP可以具有多边形容器形状，例如长方形容器，或者圆形容器形状。
此外，参照图22，纳米光子微透镜阵列130c的纳米结构NP可以具有低折射率的孔图案形状。在这种情况下，可以在孔图案类型的纳米结构NP周围填充具有相对高折射率的介电材料。例如，可以通过蚀刻具有高折射率的介电层来形成孔图案类型的纳米结构NP。
此外，参照图23，纳米光子微透镜阵列130d的纳米结构NP’可以具有同心布置的多个纳米结构环。在这种情况下，第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜中的两个相邻纳米结构环之间的间隙P可以小于跨两个相邻的纳米光子微透镜的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构环之间的间隙G。这里，两个纳米结构环之间的间隙可以被定义为两个纳米结构环的平均半径之间的差值，每个纳米结构环的平均半径可以被定义为该纳米结构环的内半径和外半径之间的平均半径。
图24是示意性示出了根据一个或多个实施例的像素阵列中传感器基板110的结构的平面图。参照图24，传感器基板110的第一至第四像素111、112、113和114中的每个像素可以包括独立地感测入射光的多个感光单元。例如，第一至第四像素111、112、113和114中的每个像素可以包括第一至第四感光单元c1、c2、c3和c4。第一至第四感光单元c1、c2、c3和c4可以沿第一方向(X方向)和第二方向(Y方向)二维布置。例如，在第一至第四像素111、112、113和114中的每个像素中，第一至第四感光单元c1、c2、c3和c4可以被布置为2x2阵列。在这种情况下，纳米光子微透镜阵列130的第一至第四纳米光子微透镜131、132、133和134中的每个纳米光子微透镜可以被布置为面对第一至第四像素111、112、113和114中的对应像素的第一至第四感光单元c1、c2、c3和c4。
根据该实施例，可以根据相邻感光单元的输出信号之差获得自动对焦信号。例如，可以根据来自第一感光单元c1和第二感光单元c2的输出信号之差、来自第三感光单元c3和第四感光单元c4的输出信号之差、或者来自第一感光单元c1和第三感光单元c3的输出信号的和与来自第二感光单元c2和第四感光单元c4的输出信号的和之间的差，来生成第一方向(X方向)上的自动对焦信号。此外，可以根据来自第一感光单元c1和第三感光单元c3的输出信号之差、来自第二感光单元c2和第四感光单元c4的输出信号之差、或者来自第一感光单元c1和第二感光单元c2的输出信号的和与来自第三感光单元c3和第四感光单元c4的输出信号的和之间的差，来生成第二方向(Y方向)上的自动对焦信号。根据该实施例，通过减少串扰，可以提高通过比较来自相邻感光单元的输出信号而实现的自动对焦功能的精确度。
此外，可以通过对来自第一至第四感光单元c1、c2、c3和c4的输出信号进行求和来获得通用图像信号。例如，可以通过对来自第一像素111的第一至第四感光单元c1、c2、c3和c4的输出信号进行求和来生成第一绿色图像信号，可以通过对来自第二像素112的第一至第四感光单元c1、c2、c3和c4的输出信号进行求和来生成蓝色图像信号，可以通过对来自第三像素113的第一至第四感光单元c1、c2、c3和c4的输出信号进行求和来生成红色图像信号，可以通过对第四像素114的第一至第四感光单元c1、c2、c3和c4的输出信号进行求和来生成第二绿色图像信号。
此外，第一至第四像素111、112、113和114中的每个像素可以包括隔离DTI，该隔离DTI将多个感光单元彼此电隔离。隔离DTI可以具有例如深沟槽隔离结构。深沟槽可以填充有空气或电绝缘材料。隔离DTI可以在第一方向(X方向)和第二方向(Y方向)上延伸，以便将第一到第四像素111、112、113和114中的每个像素划分为四部分。第一至第四像素111、112、113和114中的每个像素中的第一至第四感光单元c1、c2、c3和c4可以通过隔离DTI彼此隔离。在第一方向(X方向)上延伸的隔离DTI和在第二方向(Y方向)上延伸的隔离DTI可以在第一到第四像素111、112、113和114中的每个像素的中心处彼此交叉。
此外，隔离DTI可以在第一方向(X方向)和第二方向(Y方向)上布置在第一到第四像素111、112、113和114中的相邻像素之间。因此，第一至第四像素111、112、113和114可以由于隔离DTI而彼此隔离。在第一方向(X方向)上延伸的隔离DTI和在第二方向(Y方向)上延伸的隔离DTI可以在包括第一到第四像素111、112、113和114的单位拜耳图案的中心处彼此交叉。
根据实施例的图像传感器可以与具有各种功能的模块透镜一起形成相机模块，并且可以在各种电子设备中使用。
图25是示出了包括图像传感器1000的电子设备ED01的示例的框图。参照图25，在网络环境ED00中，电子设备ED01可以经由第一网络ED98(短程无线通信网络等)与另一电子设备ED02通信，或者经由第二网络ED99(远程无线通信网络等)与另一电子设备ED04和/或服务器ED08通信。电子设备ED01可以经由服务器ED08与电子设备ED04通信。电子设备ED01可以包括处理器ED20、存储器ED30、输入设备ED50、声音输出设备ED55、显示设备ED60、音频模块ED70、传感器模块ED76、接口ED77、触觉模块ED79、相机模块ED80、电源管理模块ED88、电池ED89、通信模块ED90、订户识别模块ED96和/或天线模块ED97。在电子设备ED01中，可以省略一些元件(显示设备ED60等)，或者可以增加其他元件。可以将一些元件配置为一个集成电路。例如，传感器模块ED76(指纹传感器、虹膜传感器、照度传感器等)可以嵌入并实现在显示设备ED60(显示器等)中。
处理器ED20可以通过执行软件(程序ED40等)来控制电子设备ED01的一个或多个连接到处理器ED20的元件(硬件元件、软件元件等)，并且可以执行各种数据处理或运算。作为数据处理或运算的一部分，处理器ED20可以将从其他元件(传感器模块ED76、通信模块ED90等)接收的命令和/或数据加载到易失性存储器ED32中，对存储在易失性存储器ED32中的命令和/或数据进行处理，并将结果数据存储在非易失性存储器ED34中。处理器ED20可以包括主处理器ED21(中央处理单元、应用处理器等)以及可以独立于主处理器ED21操作或与主处理器ED21一起操作的辅处理器ED23(图形处理单元、图像信号处理器、传感器集线器处理器、通信处理器等)。辅处理器ED23可以比主处理器ED21使用更小的功率，并且可以执行指定功能。
当主处理器ED21处于非活动状态(休眠状态)时，辅处理器ED23可以代表主处理器ED21控制与电子设备ED01的一些元件(显示设备ED60、传感器模块ED76、通信模块ED90等)有关的功能和/或状态，或者当主处理器ED21处于活动状态(应用执行状态)时，辅处理器ED23可以与主处理器ED21一起控制与电子设备ED01的一些元件(显示设备ED60、传感器模块ED76、通信模块ED90等)有关的功能和/或状态。辅处理器ED23(图像信号处理器、通信处理器等)可以实现为与其功能上相关的其他元件(相机模块ED80、通信模块ED90等)的一部分。
存储器ED30可以存储电子设备ED01的元件(处理器ED20、传感器模块ED76等)所需要的各种数据。这些数据可以包括例如关于软件(程序ED40等)的输入数据和/或输出数据和与之有关的命令。存储器ED30可以包括易失性存储器ED32和/或非易失性存储器ED34。
程序ED40可以作为软件存储在存储器ED30中，并且可以包括操作系统ED42、中间件ED44和/或应用ED46。
输入设备ED50可以从电子设备ED01的外部接收电子设备ED01的元件(处理器ED20等)要使用的命令和/或数据。输入设备ED50可以包括麦克风、鼠标、键盘和/或数字笔(手写笔)。
声音输出设备ED55可以向电子设备ED01的外部输出声音信号。声音输出设备ED55可以包括扬声器和/或听筒。扬声器可以用于诸如多媒体再现或录制播放之类的通用目的，听筒可以用于接收来电。听筒可以耦接为扬声器的一部分，或者可以实现为独立设备。
显示设备ED60可以向电子设备ED01的外部提供可视信息。显示设备ED60可以包括显示器、全息设备或投影仪，以及用于控制相应设备的控制电路。显示设备ED60可以包括设置为感测触摸的触摸电路和/或设置为测量由触摸产生的力的强度的传感器电路(压力传感器等)。
音频模块ED70可以将声音转换为电信号，或者将电信号转换为声音。音频模块ED70可以通过输入设备ED50获取声音，或者可以经由声音输出设备ED55和/或直接或无线连接到电子设备ED01的其他电子设备(电子设备ED02等)的扬声器和/或耳机输出声音。
传感器模块ED76可以感测电子设备ED01的操作状态(功率、温度等)或外部环境状态(用户状态等)，并且可以生成与所感测的状态相对应的电信号和/或数据值。传感器模块ED76可以包括手势传感器、陀螺仪传感器、压力传感器、磁性传感器、加速度传感器、握持传感器、接近传感器、颜色传感器、红外(IR)线传感器、活体传感器、温度传感器、湿度传感器和/或照度传感器。
接口ED77可以支持一个或多个指定协议，这些指定协议用于使电子设备ED01直接或无线连接到其他电子设备(电子设备ED02等)。接口ED77可以包括高清晰度多媒体接口(HDMI)、通用串行总线(USB)接口、SD卡接口和/或音频接口。
连接端子ED78可以包括连接器，电子设备ED01可以通过该连接器物理连接到其他电子设备(电子设备ED02等)。连接端子ED78可以包括HDMI连接器、USB连接器、SD卡连接器和/或音频连接器(耳机连接器等)。
触觉模块ED79可以将电信号转换为用户可以通过触觉或运动感觉来感知的机械刺激(振动、运动等)或电刺激。触觉模块ED79可以包括电机、压电装置和/或电刺激装置。
相机模块ED80可以捕获静止图像和视频。相机模块ED80可以包括：包括一个或多个透镜的透镜组件、图1的图像传感器1000、图像信号处理器和/或闪光灯。相机模块ED80中包括的透镜组件可以采集从要捕获的对象发射的光。
电力管理模块ED88可以管理供应给电子设备ED01的电力。电力管理模块ED88可以实现为电力管理集成电路(PMIC)的一部分。
电池ED89可以向电子设备ED01的部件供电。电池ED89可以包括不可再充电的一次电池、可再充电的二次电池和/或燃料电池。
通信模块ED90可以支持在电子设备ED01与其他电子设备(电子设备ED02、电子设备ED04、服务器ED08等)之间建立直接(有线)通信信道和/或无线通信信道，并通过所建立的通信信道执行通信。通信模块ED90可以独立于处理器ED20(应用处理器等)操作，并且可以包括一个或多个支持直接通信和/或无线通信的通信处理器。通信模块ED90可以包括无线通信模块ED92(蜂窝通信模块、短程无线通信模块、全球导航卫星系统(GNSS)通信模块等)和/或有线通信模块ED94(局域网(LAN)通信模块、电力线通信模块等)。这些通信模块之中的相应通信模块可以通过第一网络ED98(诸如蓝牙、WiFi直连或红外数据协会(IrDA)之类的短程无线通信网络)或第二网络ED99(诸如蜂窝网络、互联网或计算机网络(LAN、WAN等)之类的远程通信网络)与其他电子设备通信。上述各种类型的通信模块可以集成为一个元件(单个芯片等)或实现为彼此分离的多个元件(多个芯片)。无线通信模块ED92可以利用存储在订户识别模块ED96中的订户信息(国际移动订户标识(IMSI)等)，在诸如第一网络ED98和/或第二网络ED99的通信网络中对电子设备ED01进行识别和认证。
天线模块ED97可以向外部(其他电子设备等)发射信号和/或功率或从外部接收信号和/或功率。天线可以包括：形成为导电图案的辐射器，其形成在基板(PCB等)上。天线模块ED97可以包括一个或多个天线。当天线模块ED97包括多个天线时，可以从多个天线中选择与在诸如第一网络ED98和/或第二网络ED99之类的通信网络中使用的通信类型相适合的天线。通过所选择的天线，可以在通信模块ED90与其他电子设备之间传输信号和/或功率。还可以包括除了天线之外的其他部件(RFIC等)，作为天线模块ED97的一部分。
一些元件可以经由外围设备之间的通信方法(总线、通用输入和输出(GPIO)、串行外围接口(SPI)、移动工业处理器接口(MIPI)等)相互连接，并且可以交换信号(命令、数据等)。
可以经由与第二网络ED99连接的服务器ED08，在电子设备ED01与外部电子设备ED04之间发送或接收命令或数据。其他电子设备ED02和ED04可以是与电子设备ED01相同或不同类型的电子设备。在电子设备ED01中执行的全部或部分操作可以在其他电子设备ED02、ED04和ED08中的一个或多个电子设备中执行。例如，当电子设备ED01必须执行某一功能或服务时，电子设备ED01可以请求一个或多个其他电子设备执行部分或全部功能或服务，而不是自己执行该功能或服务。接收到该请求的一个或多个电子设备执行与该请求有关的附加功能或服务，并且可以将执行结果发送到电子设备ED01。为此，例如可以使用云计算、分布式计算和/或客户端-服务器计算技术。
图26是示出了图25的电子设备ED01包括的相机模块ED80的示例的框图。参照图26，相机模块ED80可以包括透镜组件1110、闪光灯1120、图像传感器1000、图像稳定器1140、存储器1150(缓冲存储器等)和/或图像信号处理器1160。透镜组件1110可以采集从要捕获的对象发射的光。相机模块ED80可以包括多个透镜组件1110，并且在这种情况下，相机模块ED80可以包括双相机模块、360度相机或球形相机。多个透镜组件1110中的一些透镜组件可以具有相同的透镜属性(视角、焦距、自动对焦、F数、光学变焦等)，或者可以具有不同的透镜属性。透镜组件1110可以包括广角透镜或远摄透镜。
闪光灯1120可以发射光，用于增强从对象发射或反射的光。闪光灯1120可以发射可见光或红外线光。闪光灯1120可以包括一个或多个发光二极管(红绿蓝(RGB)LED、白LED、红外LED、紫外LED等)和/或氙气灯。图像传感器1000可以是以上参照图1所述的图像传感器1000，并且可以将从对象发射或反射并通过透镜组件1110传输的光转换为电信号，以获得与对象相对应的图像。
图像稳定器1140响应于相机模块ED80或包括相机模块ED80的电子设备ED01的移动，在特定方向上移动图像传感器1000或透镜组件1110中包括的一个或多个透镜，或者控制图像传感器1000的操作特性(调整读出定时等)，以补偿移动的负面影响。图像稳定器1140可以利用设置在相机模块ED80内部或外部的陀螺仪传感器(未示出)或加速度传感器(未示出)来感测相机模块ED80或电子设备ED01的移动。图像稳定器1140可以实现为光学类型。
存储器1150可以存储通过图像传感器1000获得的图像的部分或全部数据，用于后续图像处理操作。例如，当高速获得多个图像时，将获得的原始数据(拜耳图案化数据、高分辨率数据等)存储在存储器1150中，而仅显示低分辨率图像，然后可以将选择(用户选择等)的图像的原始数据发送到图像信号处理器1160。存储器1150可以与电子设备ED01的存储器ED30集成，或者可以包括独立操作的附加存储器。
图像信号处理器1160可以对通过图像传感器1000获得的图像或存储器1150中存储的图像数据执行图像处理。图像处理可以包括深度图生成、三维建模、全景生成、特征提取、图像组合和/或图像补偿(降噪、分辨率调整、亮度调整、模糊、锐化、柔化等)。图像信号处理器1160可以执行对相机模块ED80中包括的元件(图像传感器1000等)的控制(曝光时间控制、读出定时控制等)。经图像信号处理器1160处理后的图像可以被再次存储到存储器1150中用于附加处理，或者可以被提供给相机模块ED80的外部元件(例如，存储器ED30、显示设备ED60、电子设备ED02、电子设备ED04、服务器ED08等)。图像信号处理器1160可以与处理器ED20集成，或者可以被配置为独立于处理器ED20操作的附加处理器。当图像信号处理器1160被配置为与处理器ED20分离的附加处理器时，经图像信号处理器1160处理后的图像经过处理器ED20的附加图像处理，然后可以在显示设备ED60上进行显示。
此外，图像信号处理器1160可以接收独立地来自于图像传感器1000的每个像素或子像素中的相邻感光单元的两个输出信号，并且可以根据两个输出信号之差生成自动对焦信号。图像信号处理器1160可以控制透镜组件1110，使得可以基于自动对焦信号在图像传感器1000的表面上准确地形成透镜组件1110的焦点。
电子设备ED01还可以包括一个或多个具有不同属性或功能的相机模块。相机模块包括的元件可以与图26的相机模块ED80类似，相机模块中包括的图像传感器可以实现为CCD传感器和/或CMOS传感器，并且可以包括从诸如RGB传感器、黑白(BW)传感器、IR传感器或UV传感器等具有不同属性的图像传感器中选择的一个或多个传感器。在这种情况下，多个相机模块中的一个相机模块ED80可以包括广角相机，另一个相机模块ED80可以包括远摄相机。类似地，多个相机模块中的一个相机模块ED80可以包括前置相机，而另一个相机模块ED80可以包括后置相机。
虽然已经结合示例性实施例具体示出和描述了包括纳米光子微透镜阵列的图像传感器以及包括该图像传感器的电子设备，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。应仅以描述性意义而不是限制性目的来考虑这些示例实施例。因此，本公开的范围不是由本公开的详细描述限定，而是由所附权利要求限定，并且该范围内的所有差别均理解为包含在本公开中。
应当理解，应仅以描述性意义而不是限制性目的来考虑本文描述的实施例。对每个实施例中的特征或方面的描述通常应当被认为是可用于其他实施例中的其他类似特征或方面。虽然已经参照附图描述了一个或多个实施例，但本领域普通技术人员将理解，在不脱离所附权利要求及其等同物限定的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。

Claims (10)

1.一种图像传感器，包括：
传感器基板，包括用于感测入射光的多个像素；以及
纳米光子微透镜阵列，包括多个纳米光子微透镜，所述多个纳米光子微透镜中的每个纳米光子微透镜分别与所述多个像素中的一个像素相对应，
其中，所述多个纳米光子微透镜中的每个纳米光子微透镜包括二维布置的多个纳米结构，以将入射光会聚到各自对应的像素上，
其中，跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的间隙大于所述多个纳米光子微透镜中的每个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的排列周期。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，当一个纳米光子微透镜在第一方向上的宽度为Wx，在所述多个纳米光子微透镜中的每个纳米光子微透镜中所述多个纳米结构在所述第一方向上的排列周期为Px，并且在一个纳米光子微透镜中沿所述第一方向布置的纳米结构的数量为Nx时，
满足等式并且
在所述纳米光子微透镜阵列的外围部分处α具有大于0的值，并且
在所述纳米光子微透镜阵列的中心部分处α的值为0。
3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，当跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的在所述第一方向上的间隙为Gx时，
满足等式Gx-Px＝Nx·α。
4.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，在所述纳米光子微透镜阵列的整个区域上，α的值是一致的。
5.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，
所述多个纳米结构被布置为使得α的值与入射到所述纳米光子微透镜阵列上的入射光的主光线角CRA成比例，并且
α的值朝向所述纳米光子微透镜阵列的边缘逐渐增大或非连续增大。
6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，
所述纳米光子微透镜阵列包括位于中心部分处的第一分区和位于外围部分处的围绕所述第一分区的第二分区，
其中，布置在所述第二分区中的多个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的外围排列周期小于布置在所述第一分区中的多个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的中心排列周期，
在所述第二分区中跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的外围间隙大于在所述第一分区中跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的的中心间隙，
在所述第一分区中，所述多个纳米光子微透镜中每个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的中心排列周期以及跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的中心间隙是一致的，并且
在所述第二分区中，所述多个纳米光子微透镜中每个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的外围排列周期以及跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的外围间隙是一致的。
7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，
所述纳米光子微透镜阵列包括位于中心部分处的第一分区和位于外围部分处的围绕所述第一分区的第二分区，
其中，布置在所述第二分区中的多个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的外围排列周期小于布置在所述第一分区中的多个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的中心排列周期，
在所述第二分区中跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的外围间隙大于在所述第一分区中跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的的中心间隙，并且
在所述第一分区中，所述多个纳米光子微透镜中每个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的中心排列周期等于跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的中心间隙。
8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，
跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的间隙与所述多个纳米光子微透镜中每个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的排列周期之间的差值为大约0nm至大约300nm，并且
跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的间隙与所述多个纳米光子微透镜中每个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的排列周期之间的差值大于0并且等于或小于每个像素宽度的大约30％。
9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，
所述纳米光子微透镜阵列包括第一纳米光子微透镜阵列以及设置在所述第一纳米光子微透镜阵列上的第二纳米光子微透镜阵列，
所述第一纳米光子微透镜阵列包括多个第一纳米结构，并且所述第二纳米光子微透镜阵列包括设置在所述第一纳米结构上的多个第二纳米结构，
跨两个相邻的第一纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个第一纳米结构之间的第一间隙等于跨两个相邻的第二纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个第二纳米结构之间的第二间隙，
在所述纳米光子微透镜阵列的外围部分中，所述多个第二纳米结构相对于所述多个第一纳米结构朝向所述纳米光子微透镜阵列的中心部分偏移。
10.一种电子设备，包括：
透镜组件，用于形成对象的光学图像；
图像传感器，被配置为将所述透镜组件形成的所述光学图像转换为电信号；以及
处理器，被配置为对所述图像传感器生成的信号进行处理，
其中，所述图像传感器包括：
传感器基板，包括用于感测入射光的多个像素；以及
纳米光子微透镜阵列，包括多个纳米光子微透镜，所述多个纳米光子微透镜中的每个纳米光子微透镜分别与所述多个像素中的一个像素相对应，
其中，所述多个纳米光子微透镜中的每个纳米光子微透镜包括二维布置的多个纳米结构，以将入射光会聚到各自对应的像素上，并且
其中，跨两个相邻的纳米光子微透镜之间的边界彼此直接面对布置的两个纳米结构之间的间隙大于所述多个纳米光子微透镜中的每个纳米光子微透镜中的多个纳米结构的排列周期。
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