WO2023051475A1 - 图像传感器、摄像设备及显示装置 - Google Patents

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WO2023051475A1
WO2023051475A1 PCT/CN2022/121420 CN2022121420W WO2023051475A1 WO 2023051475 A1 WO2023051475 A1 WO 2023051475A1 CN 2022121420 W CN2022121420 W CN 2022121420W WO 2023051475 A1 WO2023051475 A1 WO 2023051475A1
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WO
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light
color
photodiode
color filter
photodiodes
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PCT/CN2022/121420
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English (en)
French (fr)
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代郁峰
汪立
邹松
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华为技术有限公司
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    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers

Definitions

  • the red filter unit R, green filter unit G and blue filter unit B in the color filter CF filter the natural light sent by the lens to obtain red light R, green light G and blue light B respectively.
  • Each photodiode PD is used to receive the light filtered by its corresponding red filter unit R, green filter unit G or blue filter unit B, and convert the light signal corresponding to the light into an electrical signal. It is used for processing by the image processor to restore R/G/B full-color images.
  • the red filter unit R, the green filter unit G and the blue filter unit B of the color filter CF can only transmit light of one color and absorb the other Two colors of light, so for the image sensor, 2/3 of the photons in the natural light sent by the lens are absorbed by the color filter CF, and only 1/3 are received by the photodiode PD; for the display device In other words, 2/3 of the photons in the white light provided by the backlight are absorbed by the color filter CF, and only 1/3 can be received by the viewer, which will lead to a relatively low utilization rate of photons.
  • an image sensor in a first aspect, includes a color filter, a photodiode array, and a light splitting structure, and the color filter includes a plurality of first color filter units and a plurality of second color filter units; at least one of the plurality of first color filter units Any one of the first color filter units allows the first color light and the second color light of the three primary color lights to pass through, and at least any one of the plurality of second color filter units allows the first color light of the three primary color lights to pass through. The second color light and the third color light are transmitted.
  • the light splitting structure is arranged between the color filter and the photodiode array; the light splitting structure is used to separate the first color light and the second color light passing through the first color filter unit, and transmit the first color light to the second color light
  • "at least any one” means one or more.
  • the first photodiode, the second photodiode The area of the first color filter unit or the second color filter unit corresponding to the diode and the third photodiode is equal to the red filter unit, green color filter unit corresponding to the first photodiode, the second photodiode, and the third photodiode in the prior art.
  • the area of the filter unit and the blue filter unit is twice, so in this application, the amount of incoming light received by the first photodiode, the second photodiode, and the third photodiode is increased by 2 times.
  • the first photodiode receives the first color light among the three primary color lights
  • the second photodiode receives the second color light among the three primary color lights
  • the third photodiode receives the third color light among the three primary color lights. Color light, so the three primary color lights can be received by the image sensor, which is beneficial to post-image processing.
  • the first photodiode, the second photodiode and the third photodiode all receive light of a single color. Specifically, the first photodiode receives light of the first color, the second photodiode receives light of the second color, and the second photodiode receives light of the second color.
  • Three photodiodes receive light of the third color, that is to say, the image sensor includes pixels of the first color, pixels of the second color and pixels of the third color, relative to the image sensor including pixels W+R, pixels W-R, pixels W+B and pixels W-B
  • the difficulty of algorithm processing in the later stage of the application is reduced, and the noise will not be increased.
  • the light splitting structure is also used for converging the first color light passing through the first color filter unit, and converging the second color light
  • the light splitting structure is also used for converging the light from the second color filter unit.
  • the second color light transmitted by the light unit is converged, and the third color light is converged.
  • the converging function of the light splitting structure Due to the converging function of the light splitting structure, more light of the first color can be transmitted to the first photodiode, and more light of the second color can be transmitted to the second photodiode, so that the first photodiode can receive more More light of the first color, the second photodiode can receive more light of the second color, so that the amount and intensity of light received by the first photodiode and the second photodiode can be increased.
  • the converging function of the light splitting structure enables the third photodiode to receive more light of the third color, thereby increasing the amount and intensity of light received by the third photodiode.
  • the image sensor further includes a plurality of microlenses arranged on the light-incident side of the color filter; filter unit. Since the multiple microlenses arranged on the light-incident side of the color filter can condense the three primary colors and transmit them to the first color filter unit and the second color filter unit, it is possible to increase the amount of light and light intensity transmitted to the color filter. Intensity, and the increase in the amount and intensity of light transmitted to the color filter will increase the amount and intensity of light received by the first photodiode, the second photodiode and the third photodiode.
  • the first photodiode is located at the upper left corner of the first photodiode matrix
  • the two second photodiodes are respectively located at the upper right corner and the lower left corner of the first photodiode matrix
  • the third photodiode is located at the first The lower right corner of the photodiode matrix.
  • a plurality of first color filter units and a plurality of second color filter units are arranged alternately along a direction parallel to the two diagonal lines of the first photodiode matrix; the first color filter units The unit covers the first photodiode and the part of the second photodiode located in the four neighborhoods of the first photodiode; the second color filter unit covers the third photodiode and the part of the second photodiode located in the four neighborhoods of the third photodiode; each A second photodiode is covered by two adjacent first color filter units and two second color filter units.
  • the light of the first color passing through the first color filter unit can be transmitted to the first photodiode
  • the light of the second color can be transmitted to the second photodiode
  • the light passing through the second color filter unit can be realized
  • the light of the second color is transmitted to the second photodiode
  • the light of the third color is transmitted to the third photodiode.
  • the light splitting structure includes a plurality of light splitting units; each first photodiode, each second photodiode and each third photodiode corresponds to four light splitting units; each first photodiode The diode is used to receive the light of the first color from the corresponding four light-splitting units, each second photodiode is used to receive the light of the second color from the four light-splitting units corresponding to it, and each third photodiode is used for for receiving the third color light split by the corresponding four light splitting units.
  • Each light splitting unit corresponds to a first color filter unit or a second color filter unit; the light splitting unit corresponding to the first color filter unit receives the first color light and the second color light transmitted from the first color filter unit light of two colors, and separately transmit the first color light and the second color light to a first photodiode and a second photodiode; the spectroscopic unit corresponding to the second color filter unit receives the second color filter unit through the second color light and the third color light, and separately transmit the second color light and the third color light to a second photodiode and a third photodiode.
  • the light splitting structure includes a plurality of light splitting units; each first photodiode, each second photodiode and each third photodiode corresponds to four light splitting units; each first photodiode The diode is used to receive the light of the first color from the corresponding four light-splitting units, each second photodiode is used to receive the light of the second color from the four light-splitting units corresponding to it, and each third photodiode is used for for receiving the third color light split by the corresponding four light splitting units.
  • Each spectroscopic unit corresponds to the first color filter unit and the second color filter unit.
  • Each light splitting unit receives the first color light and the second color light transmitted from the first color filter unit, and transmits the first color light and the second color light separately to a first photodiode and two second photodiodes diode, and receive the second color light and the third color light transmitted from the second color filter unit, and separately transmit the second color light and the third color light to a third photodiode and two second photodiodes or, each light splitting unit receives the first color light and the second color light transmitted from the first color filter unit, and receives the second color light and the third color light transmitted from the second color filter unit, The light of the first color is transmitted to a first photodiode, the light of the second color is transmitted to a second photodiode, and the light of the third color is transmitted to a third photodiode.
  • the light splitting structure includes a plurality of light splitting units; each first photodiode and each third photodiode are corresponding to four light splitting units; each first photodiode is used to receive the corresponding The first color light from the four light splitting units, each third photodiode is used to receive the third color light from the corresponding four light splitting units; each second photodiode corresponds to a light splitting unit; each The second photodiode is used for receiving the light of the second color split by a corresponding splitting unit.
  • Each light splitting unit corresponds to two opposite first color filter units and two opposite second color filter units, and each light splitting unit receives two opposite first color filter units and two opposite second color filter units
  • the light transmitted by the color filter unit transmits the light of the second color to one second photodiode
  • the light of the first color is transmitted to the two opposite first photodiodes
  • the light of the third color is transmitted to the two opposite first photodiodes.
  • the light splitting structure includes a plurality of micro-nano dielectric pillars distributed in an array.
  • the micro-nano dielectric column does not absorb light, and the phase delay will occur when the light irradiates on the micro-nano dielectric column.
  • the phase of multiple micro-nano dielectric columns changes continuously, which can change the direction and angle of the light, and the light of each wavelength passes through the micro-nano dielectric column.
  • the direction and angle of the rear are different, so that the separation of different wavelengths of light can be achieved.
  • the first color light is red light
  • the second color light is green light
  • the third color light is blue light. Red light, green light and blue light constitute the three primary colors of light, so post-image processing can form a color image.
  • the photodiode array is arranged on the light emitting side of the color filter, and the photodiode array includes a plurality of first photodiodes, a plurality of second photodiodes, a plurality of third photodiodes and a plurality of fourth photodiodes.
  • the first color filter unit, the second color filter unit, and the third color filter unit in the color filter can pass infrared light and light of another color, this application can improve further The amount of light, that is, the photon utilization rate can be improved.
  • the color filter in the image sensor of the prior art includes a red filter unit, a green filter unit and a blue filter unit
  • the first photodiode, the second photodiode The amount of incoming light received by the third photodiode and the fourth photodiode is doubled.
  • the first photodiode, the second photodiode, the third photodiode and the fourth photodiode can receive light of three primary colors, and all received light of a single color, so the difficulty of later algorithm processing can be reduced .
  • the image sensor provided in the second aspect is also used to receive infrared light, it can use infrared light for imaging, so that the image obtained after post-image processing is more accurate.
  • the light splitting structure is also used for converging the first color light passing through the first color filter unit, converging the second color light passing through the second color filter unit, and converging the second color light passing through the second color filter unit.
  • the third color light transmitted by the third color filter unit is converged, and the infrared light transmitted from the first color filter unit, the second color filter unit and the third color filter unit is converged.
  • the image sensor further includes a plurality of microlenses arranged on the light-incident side of the color filter; the microlenses are used to condense the three primary colors and the infrared light and transmit them to the first color filter unit, The second color filter unit and the third color filter unit.
  • the image sensor further includes a first infrared cut-off filter arranged between the light splitting structure and the first photodiode, the second photodiode, and the third photodiode; the first infrared cut-off filter For filtering infrared light; the first infrared cut-off filter includes a plurality of hollow areas, and the projection of the fourth photodiode on the first infrared cut-off filter overlaps with the hollow areas.
  • the first infrared cut-off filter is arranged between the light-splitting structure and the photodiode array, the infrared light transmitted from the light-splitting structure will be blocked during transmission to the first photodiode, the second photodiode and the third photodiode.
  • the first infrared cut filter absorbs, in this way, can prevent the first photodiode, the second photodiode and the third photodiode from receiving infrared light, thereby ensuring that the first photodiode, the second photodiode and the third photodiode
  • the diodes receive light of a single color, which is conducive to the accuracy of post-image processing.
  • the first infrared cut-off filter includes a hollow area, and the projection of the fourth photodiode on the first infrared cut-off filter overlaps with the hollow area, so the infrared light transmitted from the light splitting structure can be transmitted to the fourth photodiode. photodiode, received by the fourth photodiode.
  • a first color filter unit covers a first photodiode and a part of a fourth photodiode located in the vicinity of the first photodiode
  • a second color filter unit covers a second photodiode.
  • a third color filter unit covers the third photodiode and the part of the fourth photodiode located in the four neighborhoods of the third photodiode.
  • This design can realize that the first color light and infrared light transmitted from the first color filter unit are transmitted to the first photodiode and the fourth photodiode respectively, and the second color light and infrared light transmitted from the second color filter unit are transmitted to the first photodiode and the fourth photodiode respectively.
  • the light is transmitted to the second photodiode and the fourth photodiode, respectively.
  • the third color light and the infrared light passing through the third color filter unit are transmitted to the third photodiode and the fourth photodiode respectively.
  • a row of first photodiodes, a row of fourth photodiodes, a row of second photodiodes, a row of fourth photodiodes, a row of third photodiodes, and a row of fourth photodiodes Alternately arranged in sequence along the first direction.
  • the arrangement of the multiple first photodiodes, the multiple second photodiodes, the multiple third photodiodes and the multiple fourth photodiodes in this manner is beneficial to later image processing.
  • a plurality of first photodiodes, a plurality of second photodiodes, a plurality of third photodiodes and a plurality of fourth photodiodes are used to form a plurality of Arranged 2*2 second photodiode matrix and 2*2 third photodiode matrix; wherein, the first direction is the row direction of the second photodiode matrix and the third photodiode matrix, and the second direction is the second photodiode matrix The column orientation of the diode matrix and the third photodiode matrix.
  • Each second photodiode matrix includes a first photodiode, a second photodiode and two fourth photodiodes; each third photodiode matrix includes a second photodiode, a third photodiode and two fourth photodiodes Four photodiodes.
  • the arrangement of the multiple first photodiodes, the multiple second photodiodes, the multiple third photodiodes and the multiple fourth photodiodes in this manner is beneficial to later image processing.
  • two fourth photodiodes are respectively located at the upper left corner and the lower right corner of the second photodiode matrix, and the first photodiode and the second photodiode are respectively located at the second The upper right corner and the lower left corner of the photodiode matrix; in the third photodiode matrix, the two fourth photodiodes are respectively located at the upper left corner and the lower right corner of the third photodiode matrix, and the second photodiode and the third photodiode are respectively located at the first Lower left and upper right corners of the three photodiode matrix.
  • Each light splitting unit corresponds to one of the first color filter unit, the second color filter unit and the third color filter unit; the light splitting unit corresponding to the first color filter unit receives the The passed first color light and infrared light, and separately transmit the first color light and infrared light to the first photodiode and the fourth photodiode; the spectroscopic unit corresponding to the second color filter unit receives light from the second color filter The unit transmits the second color light and infrared light, and separately transmits the second color light and infrared light to the second photodiode and the fourth photodiode; the spectroscopic unit corresponding to the third color filter unit receives the light from the third color The third color light and the infrared light transmitted by the filter unit are separately transmitted to the third photodiode and the fourth photodiode.
  • the light splitting structure includes a plurality of light splitting units, and each first photodiode, each second photodiode, and each third photodiode corresponds to one light splitting unit; each first photodiode Each second photodiode is used to receive the second color light emitted by a corresponding light splitting unit, and each third photodiode is used to receive light of the second color split by a corresponding light splitting unit.
  • the third color light split by the corresponding one of the splitting units; each fourth photodiode corresponds to the four splitting units, and is used for receiving the infrared light split by any one of the corresponding four splitting units.
  • the light splitting structure includes a plurality of light splitting units, and each first photodiode, each second photodiode, and each third photodiode corresponds to four light splitting units; each first photodiode The diode is used to receive the light of the first color from the corresponding four light-splitting units, each second photodiode is used to receive the light of the second color from the four light-splitting units corresponding to it, and each third photodiode is used for To receive the third color light split by the corresponding four splitting units, each fourth photodiode corresponds to one splitting unit and is used for receiving the infrared light split by the corresponding splitting unit.
  • Each spectroscopic unit corresponds to two groups of the two first color filter units, the two second color filter units and the two third color filter units, for example, the spectroscopic unit and the two first color filter units Corresponding to the two second color filter units.
  • the spectroscopic units corresponding to the two first color filter units and the two second color filter units receive the first color light and infrared light transmitted from the two first color filter units, and receive the first color light and infrared light transmitted from the two second color filter units.
  • the color filter unit transmits the second color light and infrared light, and transmits the first color light to two first photodiodes, transmits the second color light to two second photodiodes, and transmits the infrared light to one fourth photodiode.
  • the spectroscopic unit corresponding to the two second color filter units and the two third color filter units receives the second color light and infrared light transmitted from the two second color filter units, and receives the second color light and the infrared light transmitted from the two third color filter units.
  • the color filter unit transmits the third color light and infrared light, and transmits the second color light to two second photodiodes, transmits the third color light to two third photodiodes, and transmits the infrared light to one fourth photodiode.
  • the spectroscopic units corresponding to the two third color filter units and the two first color filter units receive the third color light and infrared light transmitted from the two third color filter units, and receive the third color light and infrared light transmitted from the two first color filter units.
  • the color filter unit transmits the first color light and infrared light, and transmits the first color light to two first photodiodes, transmits the third color light to two third photodiodes, and transmits the infrared light to one fourth photodiode.
  • the light splitting structure includes a plurality of light splitting units, and each first photodiode, each second photodiode, and each third photodiode corresponds to four light splitting units; each first photodiode The diode is used to receive the light of the first color from the corresponding four light-splitting units, each second photodiode is used to receive the light of the second color from the four light-splitting units corresponding to it, and each third photodiode is used for To receive the third color light split by the corresponding four splitting units, each fourth photodiode corresponds to one splitting unit and is used for receiving the infrared light split by the corresponding splitting unit.
  • Each light splitting unit corresponds to a first color filter unit, two second color filter units and a third color filter unit; each light splitting unit receives the first color filter unit transmitted by its corresponding first color filter unit color light, and transmit the first color light to a first photodiode, receive the second color light transmitted by the corresponding second color filter unit, and transmit the second color light to two second photodiodes, Receive the third color light transmitted by its corresponding third color filter unit, and transmit the third color light to a third photodiode; each light splitting unit also receives light from the first color filter unit, second color filter unit The infrared light transmitted by the light unit and the third color filter unit transmits the infrared light to the fourth photodiode.
  • the light-splitting structure includes a plurality of light-splitting units, and each first photodiode, each second photodiode, each third photodiode, and each fourth photodiode are connected to four light-splitting units Corresponding; each first photodiode is used to receive the first color light from the corresponding four light splitting units, and each second photodiode is used to receive the second color light from the corresponding four light splitting units, Each third photodiode is used for receiving the third color light separated by the corresponding four light splitting units, and each fourth photodiode is used for receiving the infrared light separated by the corresponding four light splitting units.
  • Each spectroscopic unit is connected with two first color filter units, two second color filter units, two third color filter units, the first color filter unit and the second color filter unit, the second color filter unit
  • the light unit corresponds to any one of the third color filter unit, the third color filter unit and the first color filter unit, for example, the light splitting unit corresponds to the two first color filter units; and for example, the light splitting unit Corresponding to the first color filter unit and the second color filter unit.
  • the spectroscopic unit corresponding to the two first color filter units receives the first color light and the infrared light passed through the first color filter unit, and transmits the first color light to the two first photodiodes, and transmits the infrared light transmitted to two fourth photodiodes;
  • the spectroscopic unit corresponding to the two second color filter units receives the second color light and infrared light transmitted from the second color filter unit, and transmits the second color light to the two A second photodiode transmits infrared light to two fourth photodiodes;
  • a light splitting unit corresponding to the two third color filter units receives the third color light and infrared light transmitted from the third color filter unit, And the third color light is transmitted to the two third photodiodes, and the infrared light is transmitted to the two fourth photodiodes.
  • the spectroscopic unit corresponding to the first color filter unit and the second color filter unit receives the first color light and infrared light transmitted from the first color filter unit, and receives the first color light and infrared light transmitted from the second color filter unit. Two color light and infrared light, the first color light is transmitted to the first photodiode, the second color light is transmitted to the second photodiode, and the infrared light is transmitted to two fourth photodiodes.
  • the spectroscopic unit corresponding to the second color filter unit and the third color filter unit receives the second color light and infrared light transmitted from the second color filter unit, and receives the second color light transmitted from the third color filter unit.
  • the spectroscopic unit corresponding to the third color filter unit and the first color filter unit receives the third color light and infrared light transmitted from the two third color filter units, and receives the infrared light transmitted from the two first color filter units. transmit the first color light and infrared light, transmit the first color light to the first photodiode, transmit the third color light to the third photodiode, and transmit the infrared light to the fourth photodiode.
  • Fig. 10b is a schematic diagram of a light splitting structure provided by an embodiment of the present application.
  • Fig. 12a is a schematic diagram of the corresponding design structure of a spectroscopic unit and a photodiode array provided by another embodiment of the present application;
  • FIG. 13 is a schematic structural diagram of an image sensor provided by another embodiment of the present application.
  • FIG. 15 is a schematic diagram of an arrangement structure of a plurality of first photodiodes, a plurality of second photodiodes, a plurality of third photodiodes, and a plurality of fourth photodiodes provided by another embodiment of the present application;
  • Fig. 18b is a schematic structural diagram of the corresponding design of a spectroscopic unit and a photodiode array provided by another embodiment of the present application;
  • Fig. 19a is a schematic structural diagram of the corresponding design of a spectroscopic unit and a photodiode array provided by another embodiment of the present application;
  • Fig. 19b is a schematic structural diagram of the corresponding design of a spectroscopic unit and a photodiode array provided by another embodiment of the present application;
  • Fig. 19c is a schematic diagram of a light splitting structure provided by another embodiment of the present application.
  • Fig. 19d is a schematic diagram of a light splitting structure provided by another embodiment of the present application.
  • Fig. 21a is a schematic diagram of the corresponding design structure of a spectroscopic unit and a photodiode array provided by another embodiment of the present application;
  • Fig. 22a is a schematic structural diagram of the corresponding design of a spectroscopic unit and a photodiode array provided by another embodiment of the present application;
  • Fig. 22b is a schematic diagram of a light splitting structure provided by another embodiment of the present application.
  • Fig. 23b is a schematic diagram of a light splitting structure provided by another embodiment of the present application.
  • FIG. 24 is a schematic structural diagram of an image sensor provided by another embodiment of the present application.
  • FIG. 26 is a schematic structural diagram of an image sensor provided by another embodiment of the present application.
  • Fig. 29 is a schematic diagram of a light splitting structure provided by another embodiment of the present application.
  • Fig. 31 is a schematic structural diagram of a display panel provided by an embodiment of the present application including a plurality of sub-pixels of a first color, sub-pixels of a second color and sub-pixels of a third color;
  • FIG. 32 is a schematic structural diagram of a display device provided by another embodiment of the present application.
  • first”, second, etc. are used for convenience of description only, and cannot be understood as indicating or implying relative importance or implicitly indicating the quantity of indicated technical features.
  • a feature defined as “first”, “second”, etc. may expressly or implicitly include one or more of that feature.
  • plural means two or more.
  • electrical connection may be a direct electrical connection or an indirect electrical connection through an intermediary.
  • words such as “exemplary” or “for example” are used as examples, illustrations or illustrations. Any embodiment or design scheme described as “exemplary” or “for example” in the embodiments of the present application shall not be interpreted as being more preferred or more advantageous than other embodiments or design schemes. Rather, the use of words such as “exemplary” or “such as” is intended to present related concepts in a concrete manner.
  • An embodiment of the present application provides a camera device, which can be, for example, a camera, an Internet protocol camera (internet protocol camera, IPC), a mobile phone with a front and/or rear camera, a mobile phone with a front and/or rear camera Devices with image acquisition functions such as tablet, digital camera, digital video camera, vehicle camera or industrial camera.
  • the camera device can be used in the field of security, photography and video, automotive electronics, or industrial machine vision.
  • the aforementioned imaging device 1 may include an image sensor 10 , a lens 20 and an image processor 30 .
  • the lens 20 is used for converging the light emitted or reflected by the object to be photographed onto the image sensor 10, and the image sensor 10 is used for converting the received optical image into a digital signal;
  • the image processor 30 is used for processing the digital signal Process and output the image of the object to be photographed, usually, the output image of the object to be photographed is an R/G/B full-color image.
  • the image sensor 10 includes transparent irregular micro-nano dielectric columns and a plurality of photodiodes PD, wherein the white light transmitted by the lens is directly transmitted to the photodiodes PD, without passing through the micro-nano dielectric column, part of the white light is first transmitted to the micro-nano dielectric column, and then transmitted to different photodiodes PD after being split by the micro-nano dielectric column.
  • the micro-nano dielectric column can divide white light into red light and light other than red light , or, split white light into blue and non-blue light.
  • the pixel matrix includes pixel W+R, pixel W-R, pixel W+B, and pixel W-B; wherein, the photodiode PD corresponding to pixel W+R receives For white light and red light, the photodiode PD corresponding to pixel W-R receives light other than red light in white light, the photodiode PD corresponding to pixel W+B receives white light and blue light, and the photodiode PD corresponding to pixel W-B receives light other than blue light in white light Light.
  • the embodiment of the present application also provides an image sensor 10, which can be applied to the above-mentioned camera In the device 1, the image sensor 10 provided in the present application is exemplarily introduced through four specific embodiments below.
  • the image sensor 10 includes a color filter 101 and a photodiode array 102 .
  • the above-mentioned imaging device 1 also includes a second infrared cut filter (infrared radiation, IR- cut) 100; the second infrared cut filter 100 is arranged between the lens 20 and the image sensor 10, and is used to filter out infrared light.
  • the wavelength of infrared light is above 700nm, much larger than the wavelength of the three primary colors.
  • the second infrared cut filter 100 can be independently provided from the lens 20 and the image sensor 10 . In some other examples, the second infrared cut filter 100 can also be integrated on the lens 20 .
  • the light transmitted to the color filter 101 in the image sensor 10 is the light except the infrared light in the natural light, that is, the three primary colors. Since the infrared light is cut off, it is possible to prevent the infrared light from interfering with the three primary color lights.
  • the above-mentioned color filter 101 includes a plurality of first color filter units 1011 and a plurality of second color filter units 1012; at least any one of the first color filter units 1011 in the plurality of first color filter units 1011 allows three primary colors The first color light and the second color light in the light pass through, and at least one second color filter unit 1012 in the plurality of second color filter units 1012 allows the second color light and the third color light in the three primary color lights to pass through. through.
  • the three primary color lights may include red light, green light and blue light
  • the first color light, the second color light and the third color light are one of red light, green light and blue light
  • the first color light, the second color light and the third color light are different.
  • the first color light may be red light
  • the second color light may be green light
  • the third color light may be blue light
  • the first color light may be green light
  • the second color light may be red light
  • the third color light may be blue light.
  • the color filter 101 is coated with an absorbing color pigment organic substance, and the color pigment organic substance can allow light of a specific waveband to pass through and block light of other wavebands.
  • the color pigment organic substances coated by the first color filter unit 1011 and the second color filter unit 1012 are different, and the color pigment organic substances coated by the first color filter unit 1011 can allow the light of the first color and the light of the second color to pass through.
  • the second color filter unit 1012 is coated with a color pigment organic substance that allows the second color light and the third color light to pass through while blocking other color light.
  • the first color filter unit 1011 can be, for example, a yellow filter unit, and the red light, green light and blue light pass through After the yellow filter unit, only red light and green light can pass through, and blue light will be absorbed;
  • the second color filter unit 1012 can be a cyan filter unit, for example, after red light, green light and blue light pass through the cyan filter unit, only Green and blue light can pass through, and red light is absorbed.
  • the aforementioned photodiode array 102 is disposed on the light emitting side of the color filter 101 , and the photodiode array 102 includes a plurality of first photodiodes PD1 , a plurality of second photodiodes PD2 and a plurality of third photodiodes PD3 .
  • the number of the first photodiode PD1 , the second photodiode PD2 and the third photodiode PD3 can be set as required.
  • the first photodiode PD1 , the second photodiode PD2 and the third photodiode PD3 are respectively used to receive light of one color, and the colors of the light received by the first photodiode PD1 , second photodiode PD2 and third photodiode PD3 are different.
  • the first photodiode PD1 is used to receive light of a first color
  • the second photodiode PD2 is used to receive light of a second color
  • the third photodiode PD3 is used to receive light of a third color.
  • the first photodiode PD1 represents a first color pixel such as red
  • the second photodiode PD2 represents a second color pixel such as green
  • the third photodiode PD3 represents a third color pixel such as blue.
  • the pixel matrix design that is, the arrangement of the plurality of first photodiodes PD1 , the plurality of second photodiodes PD2 and the plurality of third photodiodes PD3 in the photodiode array 102 is not limited.
  • a plurality of first photodiodes PD1, a plurality of second photodiodes PD2 and a plurality of third photodiodes PD3 form a two-dimensional array.
  • the plurality of first photodiodes PD1, the plurality of second photodiodes PD2 and A plurality of third photodiodes PD3 can be arranged in different arrays, and photodiodes at different positions are used to image light of different wavelength bands.
  • a plurality of first photodiodes PD1, a plurality of second photodiodes PD2, and a plurality of third photodiodes PD3 are used to form a plurality of photodiodes along the first direction X and A 2*2 first photodiode matrix M that is repeatedly arranged in the second direction Y; wherein, the first direction X is the row direction of the first photodiode matrix M, and the second direction Y is the column direction of the first photodiode matrix M, The first direction X is perpendicular to the second direction Y.
  • Each first photodiode matrix M includes one first photodiode PD1, two second photodiodes PD2 and one third photodiode PD3.
  • the arrangement of one first photodiode PD1 , two second photodiodes PD2 and one third photodiode PD3 in the first photodiode matrix M is not limited.
  • the first photodiode PD1 is located at the upper left corner of the first photodiode matrix M
  • two second photodiodes PD2 are located at the first photodiode matrix M respectively.
  • the third photodiode PD3 is located at the lower right corner of the first photodiode matrix M.
  • the plurality of first photodiodes PD1 , the plurality of second photodiodes PD2 and the plurality of third photodiodes PD3 are arranged into a bayer (Bayer) array.
  • a plurality of first photodiodes PD1, a plurality of second photodiodes PD2 and a plurality of third photodiodes PD3 are used to form a plurality of 2*2 second photodiodes repeatedly arranged along the first direction X and the second direction Y.
  • a photodiode matrix M the first photodiode matrix M can be specifically referred to above
  • the filter units 1012 may be alternately arranged along a direction parallel to two diagonal lines of the first photodiode matrix M.
  • the second photodiode PD2 located in the four neighborhoods of the first photodiode PD1 refers to the second photodiode PD2 located in four directions: up, down, left, and right of the first photodiode PD1.
  • the second photodiode PD2 located in the four neighborhoods of the third photodiode PD3 refers to the second photodiode PD2 located in the four directions of the third photodiode PD3 up, down, left, and right.
  • the light passing through the first color filter unit 1011 is mixed first color light and second color light
  • the light passing through the second color filter unit 1012 is mixed second color light and third color light
  • the first photodiode PD1, the second photodiode PD2 and the third photodiode PD3 are respectively used to receive light of one color, so as shown in FIG.
  • the light splitting structure 103 is disposed between the color filter 101 and the first photodiode PD1, the second photodiode PD2, and the third photodiode PD3.
  • the light splitting structure 103 is used to separate the first color light and the second color light passing through the first color filter unit 1011, and transmit the first color light to the first photodiode PD1, and transmit the second color light to the second color light.
  • Two photodiodes PD2, the light splitting structure 103 is also used to separate the second color light and the third color light transmitted from the second color filter unit 1012, and transmit the second color light to the second photodiode PD2, and the second color light
  • the three-color lights are transmitted to the third photodiode PD3.
  • the light splitting structure 103 may include a plurality of micro-nano dielectric columns 1031 distributed in an array.
  • the shape of the micro-nano dielectric pillar 1031 can be a cylinder, a prism, or other regular or irregular shapes, and the prism includes a square prism, a pentagonal prism, and the like.
  • the shapes of the multiple micro-nano dielectric pillars 1031 may be the same or not completely the same.
  • FIG. 8 illustrates an example in which the micro-nano dielectric pillar 1031 is a cylinder and the shapes of the multiple micro-nano dielectric pillars 1031 are the same.
  • the micro-nano dielectric column 1031 is a small column formed by a transparent medium, and the size in each direction is in the micro-nano range.
  • the micro-nano dielectric column 1031 does not absorb light, and the phase delay will occur when the light irradiates on the micro-nano dielectric column 1031.
  • the phase of multiple micro-nano dielectric columns 1031 changes continuously, which can change the direction and angle of the light.
  • the principle is similar to phase control The array radar, and the directions and angles of each wavelength of light after passing through the micro-nano dielectric column 1031 are different, so that the separation of different wavelengths of light can be achieved.
  • the first embodiment can be implemented in the following two ways.
  • the light splitting structure 103 is also used for converging the second color light passing through the second color filter unit 1012, converging the third color light, and transmitting the converging second color light to the second photodiode PD2, The converged light of the third color is transmitted to the third photodiode PD3.
  • the second photodiode PD2 can further receive more light of the second color
  • the third photodiode PD3 can receive more light of the third color, thereby further improving the amount of light and light received by the second photodiode PD2. intensity, and increase the light quantity and light intensity received by the third photodiode PD3.
  • the second type is the first type:
  • the above-mentioned image sensor 10 also includes a plurality of micro lenses (micro lenses) 104 arranged on the light incident side of the color filter 101; A light unit 1011 and a second color filter unit 1012 .
  • one first color filter unit 1011 or one second color filter unit 1012 may correspond to one or more microlenses 104 .
  • the light passing through the first color filter unit 1011 and the second color filter unit 1012 will also be split into different photodiodes through the light splitting structure 103, in order to avoid a first color filter unit 1011 or a second color filter unit
  • the filter unit 1012 corresponds to a microlens 104
  • the light in the area corresponding to a first color filter unit 1011 or a second color filter unit 1012 is all filtered by the first color filter unit 1011 or a second color filter unit.
  • the first microlens 104 corresponding to the light unit 1012 converges, which is not conducive to the light splitting structure 103 splitting light to different photodiodes.
  • a first color filter unit 1011 or a second color filter unit 1011 A unit 1012 corresponds to a plurality of microlenses 104 .
  • the multiple microlenses 104 arranged on the light-incident side of the color filter 101 can converge the three primary colors and transmit them to the first color filter unit 1011 and the second color filter unit 1012, it is possible to improve the transmission to the color filter unit.
  • the light quantity and light intensity of the filter 101, and the increase of the light quantity and light intensity transmitted to the color filter 101 will increase the light quantity and light intensity received by the first photodiode PD1, the second photodiode PD2 and the third photodiode PD3.
  • a plurality of second color filter units 1012 are arranged as shown in FIG.
  • the light splitting structure 103 in order to ensure that the light splitting structure 103 can realize the first
  • the color light is transmitted to the first photodiode PD1
  • the second color light is transmitted to the second photodiode PD2
  • the second color light transmitted from the plurality of second color filter units 1012 can be transmitted to the second photodiode PD2 transmits the light of the third color to the third photodiode PD3, so the above light splitting structure 103 can be divided into a plurality of light splitting units.
  • the light splitting structure 103 includes a plurality of light splitting units 1032; each first photodiode PD1, each second photodiode PD2 and each third photodiode PD3 corresponds to four light splitting units 1032; each The first photodiode PD1 is used to receive the light of the first color split by the corresponding four light splitting units 1032, and each second photodiode PD2 is used to receive the light of the second color split by the four corresponding light splitting units 1032, Each third photodiode PD3 is used for receiving the light of the third color split by the corresponding four light splitting units 1032 .
  • Each spectroscopic unit 1032 corresponds to a first color filter unit 1011 or a second color filter unit 1012; and each spectroscopic unit 1032 corresponds to two photodiodes, specifically, each spectroscopic unit 1032 corresponds to a first
  • the photodiode PD1 corresponds to a second photodiode PD2, or each light splitting unit 1032 corresponds to a second photodiode PD2 and a third photodiode PD3.
  • the spectroscopic unit 1032 corresponding to the first color filter unit 1011 receives the first color light and the second color light transmitted from the first color filter unit 1011, and converts the first color light and the second color light The color light is separately transmitted to a first photodiode PD1 and a second photodiode PD2; the light splitting unit 1032 corresponding to the second color filter unit 1012 receives the second color light and the third color light transmitted by the second color filter unit 1012 color light, and separately transmit the second color light and the third color light to a second photodiode PD2 and a third photodiode PD3.
  • first color filter unit 1011 and the second color filter unit 1012 are not shown in Fig. 10b.
  • the arrows in FIG. 10 b indicate that the light splitting unit 1032 performs light splitting. It can be seen from FIG. 10 b that each light splitting unit 1032 can split the light incident on it to two photodiodes.
  • the second type is the first type:
  • the light splitting structure 103 includes a plurality of light splitting units 1032; each first photodiode PD1, each second photodiode PD2 and each third photodiode PD3 corresponds to four light splitting units 1032; each The first photodiode PD1 is used to receive the light of the first color split by the corresponding four light splitting units 1032, and each second photodiode PD2 is used to receive the light of the second color split by the four corresponding light splitting units 1032, Each third photodiode PD3 is used for receiving the light of the third color split by the corresponding four light splitting units 1032 .
  • Each spectroscopic unit 1032 corresponds to a first color filter unit 1011 and a second color filter unit 1012, and each spectroscopic unit 1032 corresponds to four photodiodes, specifically, each spectroscopic unit 1032 corresponds to a first The photodiode PD1, two second photodiodes PD2 and one third photodiode PD3 correspond.
  • each spectroscopic unit 1032 receives the first color light and the second color light transmitted from the first color filter unit 1011, and transmits the first color light and the second color light separately to a first color filter unit 1011.
  • Photodiode PD1 and two second photodiodes PD2 each spectroscopic unit 1032 also receives the second color light and the third color light transmitted from the second color filter unit 1012, and converts the second color light and the third color light The light is separately transmitted to one third photodiode PD3 and two second photodiodes PD2.
  • each spectroscopic unit 1032 receives the first color light and the second color light transmitted from the first color filter unit 1011, and receives the second color light transmitted from the second color filter unit 1012. color light and third color light, and transmit the first color light to a first photodiode PD1, transmit the second color light to a second photodiode PD2, and transmit the third color light to a third photodiode PD3 .
  • FIG. 11b and FIG. 11c illustrate the light splitting relationship between one light splitting unit 1032 and the first photodiode matrix M. As shown in FIG.
  • the third type is the third type.
  • Each light splitting unit 1032 corresponds to two opposite first color filter units 1011 and two opposite second color filter units 1012, and each light splitting unit 1032 corresponds to one second photodiode PD2 and two opposite second color filter units 1012.
  • a photodiode PD1 and two opposite third photodiodes PD3 correspond.
  • Each light splitting unit 1032 receives the light transmitted by the two opposite first color filter units 1011 and the two opposite second color filter units 1012, and transmits the light of the second color to one corresponding to the light splitting unit 1032.
  • the second photodiode PD2 transmits the light of the first color to the two opposite first photodiodes PD1, and transmits the light of the third color to the two opposite third photodiodes PD3.
  • each light splitting unit 1032 receives the light transmitted by the two opposite first color filter units 1011 and transmits the first color light to the two opposite first photodiodes PD1, here, each The first photodiode PD1 receives the light transmitted by the corresponding first color filter unit 1011 .
  • each light splitting unit 1032 receives the light transmitted by the two opposite second color filter units 1012, and transmits the third color light to the two opposite third photodiodes PD3, at this time, each of the second color filter units 1012 The three photodiodes PD3 receive the light transmitted by the corresponding second color filter unit 1012 .
  • the light of the second color passing through the first color filter unit 1011 and the second color filter unit 1012 passes through the light splitting unit 1032 directly, and is transmitted to a second photoelectric light corresponding to the light splitting unit 1032.
  • Diode PD2 as shown in FIG. 12b, the first color light incident on the light splitting unit 1032a is transmitted to the upper and lower two first photodiodes PD1 respectively, and the third color light incident on the light splitting unit 1032 is transmitted to the left and right two third photodiodes respectively.
  • the first color light incident on the light splitting unit 1032b is transmitted to the left and right two first photodiodes PD1 respectively, and the third color light incident on the light splitting unit 1032 is transmitted to the upper and lower two first photodiodes respectively.
  • each light splitting unit 1032 may include one or more micro-nano dielectric pillars 1031 .
  • one microlens 104 may correspond to one spectroscopic unit 1032, and the microlens 104 collects the light and passes through the first color filter unit 1011 or the second color filter unit 1011 or the second color filter unit 1011.
  • the light filtering unit 1012 transmits to the light splitting unit 1032 corresponding to the microlens 104 .
  • the light splitting unit 1032 is compatible with the first photodiode PD1, the second photodiode PD2, and the third photodiode PD3 in the photodiode array 102, and the first color filter unit 1011 and the third photodiode PD3 in the color filter 101.
  • the corresponding design relationship of the two color filter units 1012 includes but not limited to the above three cases.
  • both the first color filter unit 1011 and the second color filter unit 1012 of the color filter 101 in the image sensor 10 can allow light of two colors to pass through, specifically, the first color
  • the filter unit 1011 allows the first color light and the second color light to pass through
  • the second color filter unit 1012 allows the second color light and the third color light to pass through.
  • the red filter unit, the green filter unit and the blue filter unit of the sheet 101 can only transmit light of one color, so the first embodiment can increase the amount of incoming light, that is, can improve the utilization rate of photons.
  • each first One photodiode PD1, each second photodiode PD2 and each third photodiode PD3, that is, each first color pixel, each second color pixel and each third color pixel in the pixel matrix all receive
  • the white light is distributed in the pixel space corresponding to the two color filter units, so only a little spatial resolution is lost, and the spatial resolution is 70% of the prior art.
  • the three-color light is separated from the infrared light, and the first color light is transmitted to the first photodiode PD1, the second color light is transmitted to the second photodiode PD2, the third color light is transmitted to the third photodiode PD3, and the infrared light is transmitted to the third photodiode PD3.
  • the light is transmitted to the fourth photodiode PD4.
  • first color filter unit 1011 the second color filter unit 1012 and the third color filter unit 1013 are not shown in FIG. 23 b .
  • the arrows in FIG. 23b indicate that the light splitting unit 1032 performs light splitting. It can be seen from FIG. 23b that each light splitting unit 1032 can split the light incident on it to four photodiodes.
  • the above-mentioned color filter 101 includes a plurality of first color filter units 1011, a plurality of second color filter units 1012, a plurality of third color filter units 1013 and a plurality of hollow areas 1014; a plurality of first color filter units At least any one of the first color filter units 1011 in the units 1011 allows the light of the first color in the three primary color lights to pass through, and at least one of the second color filter units 1012 in the plurality of second color filter units 1012 allows the light of the three primary colors to pass through. At least one third color filter unit 1013 in the plurality of third color filter units 1013 allows the third color light of the three primary color lights to pass through.
  • microlens 104 can refer to the first embodiment above, and will not be repeated here.
  • the above light splitting structure 103 can be divided into a plurality of light splitting units. Taking the arrangement of the first photodiode PD1, the second photodiode PD2, the third photodiode PD3 and the fourth photodiode PD4 in the photodiode array 102 as shown in FIG. 14 and FIG.
  • the light splitting structure 103 includes a plurality of light splitting units 1032, each first photodiode PD1, each second photodiode PD2, each third photodiode PD3 and each fourth photodiode Each PD4 corresponds to four light splitting units 1032 .
  • FIG 25a and Figure 25b illustrate the specific light splitting conditions of the light splitting unit 1032, as shown in Figure 25a and Figure 25b, each first photodiode PD1 is used to receive the four light splitting units 1032 corresponding to it and pass through the first color For the first color light of the filter unit 1011, each second photodiode PD2 is used to receive the second color light split by the corresponding four light splitting units 1032 and passed through the second color filter unit 1012, and each third photodiode The diode PD3 is used to receive the third color light split by the corresponding four light splitting units 1032 and passed through the third color filter unit 1013, and each fourth photodiode PD4 corresponds to one light splitting unit 1032, and is used to receive the corresponding light of the third color The infrared light split by the light splitting unit 1032.
  • first color filter unit 1011 the second color filter unit 1012 and the third color filter unit 1013 are not shown in FIG. 25 a and FIG. 25 b .
  • the circles in Figure 25a and Figure 25b indicate that after being split by the light splitting unit 1032, the infrared light is directly transmitted to the fourth photodiode PD4, and the arrows indicate that after being split by the light splitting unit 1032, the three primary color lights are split to the fourth photodiode PD4 in the fourth field.
  • a color filter unit 1011, a second color filter unit 1012 and a third color filter unit 1013 the light of the three primary colors passes through the first color filter unit 1011, and then the light of the first color is transmitted to the first photodiode PD1, and the light of the three primary colors passes through the first color filter unit 1011
  • the light of the second color is transmitted to the second photodiode PD2 after the two-color filter unit 1012
  • the light of the third color is transmitted to the third photodiode PD3 after the light of the three primary colors passes through the third color filter unit 1013 .
  • one microlens 104 may be provided corresponding to one spectroscopic unit 1032 .
  • each third A photodiode PD1, each second photodiode PD2, each third photodiode PD3 and each fourth photodiode PD4 that is, each first color pixel, each second color pixel, and each second color pixel in the pixel matrix
  • the three-color pixels and the fourth and third-color pixels all receive the light after white light distribution in the pixel space corresponding to the two color filter units in the prior art, so only a little spatial resolution is lost, and the spatial resolution is as high as the existing 70% of technology.
  • the first photodiode PD1, the second photodiode PD2, the third photodiode PD3 and the fourth photodiode PD4 can receive light of three primary colors, and all received light of a single color can be Reduce the difficulty of later algorithm processing.
  • the image sensor 10 includes a photodiode array 102 and a light splitting structure 103 .
  • the fourth embodiment is for pixel matrix design, that is, for the arrangement of a plurality of first photodiodes PD1, a plurality of second photodiodes PD2, a plurality of third photodiodes PD3 and a plurality of fourth photodiodes PD4 in the photodiode array 102
  • the method is not limited. In some examples, as shown in FIG.
  • a plurality of first photodiodes PD1, a plurality of second photodiodes PD2, a plurality of third photodiodes PD3, and a plurality of fourth photodiodes PD4 are used to form a plurality of photodiodes along the first A 2*2 fourth photodiode matrix N in which the direction X and the second direction Y are repeatedly arranged; wherein, the first direction X is the row direction of the fourth photodiode matrix N, and the second direction Y is the row direction of the fourth photodiode matrix N In the column direction, the first direction X is perpendicular to the second direction Y.
  • Each fourth photodiode matrix N includes a first photodiode PD1 , a second photodiode PD2 , a third photodiode PD3 and a fourth photodiode PD4 .
  • the two methods provided in the third embodiment can be used to increase the light quantity and light intensity received by the photodiode array 102 .
  • the two methods provided in the third embodiment can be used to increase the light quantity and light intensity received by the photodiode array 102 .
  • the light splitting structure 103 includes a plurality of light splitting units 1032, and each first photodiode PD1, each second photodiode PD2, each third photodiode PD3, and each fourth photodiode PD4 are connected to four A splitting unit 1032 corresponds.
  • Fig. 29 schematically shows the splitting situation of the splitting unit 1032, as shown in Fig. 29, each splitting unit 1032 is connected with a first photodiode PD1, a second photodiode PD2, a third photodiode PD3 and a fourth photodiode Corresponding to PD4, it is used to transmit the received light of the first color to the first photodiode PD1, transmit the received light of the second color to the second photodiode PD2, and transmit the received light of the third color to the third photodiode
  • the diode PD3 transmits the received infrared light to the fourth photodiode PD4.
  • the light splitting structure 103 since the light splitting structure 103 directly transmits the first color light to the first photodiode PD1, the second color light to the second photodiode PD2, and the third color light to the third photodiode PD3, the infrared The light is transmitted to the fourth photodiode PD4, and the light splitting structure 103 does not absorb the light, so the amount of light entering the image sensor 10 can be increased.
  • the three-color pixels and the fourth and third-color pixels all receive the light after white light distribution in the pixel space corresponding to the two color filter units in the prior art, so only a little spatial resolution is lost, and the spatial resolution is as high as the existing 70% of technology.
  • the first photodiode PD1, the second photodiode PD2, the third photodiode PD3 and the fourth photodiode PD4 can receive light of three primary colors, and all received light of a single color can be Reduce the difficulty of later algorithm processing.
  • the embodiment of the present application also provides a display device, which may also be called a liquid crystal display (liquid crystal display, LCD). part.
  • a display device which may also be called a liquid crystal display (liquid crystal display, LCD). part.
  • the main structure of the above-mentioned liquid crystal display panel 401 includes an array substrate 4011 , a cell-matching substrate 4012 , and a liquid crystal layer 4013 disposed between the array substrate 4011 and the cell-matching substrate 4012 . It can be understood that the liquid crystal display panel 401 includes a plurality of sub-pixels, as shown in FIG. Pixel 401c.
  • the first color sub-pixel 401a, the second color sub-pixel 401b and the third color sub-pixel 401c are red sub-pixel R, green sub-pixel G and blue sub-pixel B, respectively.
  • the arrangement manner of the plurality of first color sub-pixels 401 a , the plurality of second color sub-pixels 401 b and the plurality of third color sub-pixels 401 c in the liquid crystal display panel 401 is not limited.
  • a row of first-color sub-pixels 401 a, a row of second-color sub-pixels 401 b, and a row of third-color sub-pixels 401 c are arranged alternately along the first direction X.
  • the pixel 401a is a red sub-pixel R
  • the second color sub-pixel 401b is a green sub-pixel G
  • the third color sub-pixel 401c is a blue sub-pixel B for illustration.
  • the array substrate 4011 in the above-mentioned liquid crystal display panel 401 includes a substrate and a thin film transistor and a pixel electrode disposed on the substrate and located in each sub-pixel.
  • the thin film transistor includes an active layer, a source electrode, a drain electrode, a gate electrode, and a gate electrode.
  • the insulating layer, the source electrode and the drain electrode are respectively in contact with the active layer, and the pixel electrode is electrically connected with the drain electrode of the thin film transistor.
  • the array substrate 4011 further includes a common electrode.
  • the cell substrate 4012 includes a common electrode. Please continue to refer to FIG. 30 , the above-mentioned backlight source 402 is disposed on the light-incident side of the liquid crystal display panel 401 for providing light source for the liquid crystal display panel 401 .
  • the backlight source 402 may include a plurality of conventional LEDs (light emitting diodes, light emitting diodes), or a plurality of mini-LEDs.
  • the light splitting structure 103 is arranged between the liquid crystal display panel 401 and the backlight source 402, the light splitting structure 103 is used to divide the white light emitted from the backlight source 402 into the first color light, the second color light and the third color light, and divide the first color light The color light is transmitted to the first color sub-pixel, the second color light is transmitted to the second color sub-pixel, and the third color light is transmitted to the third color sub-pixel.
  • the display device 40 provided in the embodiment of the present application includes not only a liquid crystal display panel 401 and a backlight 402, but also a light splitting structure 103 arranged between the liquid crystal display panel 401 and the backlight 402.
  • the emitted white light is divided into first color light, second color light and third color light, and the first color light is transmitted to the first color sub-pixel, the second color light is transmitted to the second color sub-pixel, and the third color light is transmitted to the second color sub-pixel.
  • the light is transmitted to the sub-pixel of the third color, so that the sub-pixel of the first color of the liquid crystal display panel 401 can transmit the light of the first color, the sub-pixel of the second color can transmit the light of the second color, and the sub-pixel of the third color can transmit the light of the second color.
  • Three colors of light compared with the existing display device, by setting the color filter 101 on the liquid crystal display panel 401, the color filter 101 absorbs the light of two colors in white light and transmits the light of another color. , to ensure that the first color sub-pixel of the liquid crystal display panel 401 transmits the first color light, the second color sub-pixel transmits the second color light, and the third color sub-pixel transmits the third color light.
  • the light-splitting structure 103 is used to split light, and the light-splitting structure 103 does not absorb light, so it is beneficial to improve the utilization rate of photons provided by the backlight source 402 . It should be noted that, in some examples, the above liquid crystal display panel 401 does not include the color filter 101 . In some other examples, considering that the light splitting structure 103 divides the white light emitted from the backlight 402 into the first color light, the second color light and the third color light, and transmits them to the first color sub-pixels, second color sub-pixels and second color light of the liquid crystal display panel 401 respectively.
  • the light transmitted from the first color sub-pixel, the second color sub-pixel and the third color sub-pixel of the liquid crystal display panel 401 may not be a single color light, which will affect the display effect , based on this, as shown in FIG.
  • the liquid crystal display panel 401 includes a color filter 101;
  • the color filter 101 includes a plurality of first color filter units 1011 corresponding to the first color sub-pixels, a plurality of first color filter units 1011 corresponding to the second A second color filter unit 1012 corresponding to the color sub-pixel and a plurality of third color filter units 1013 corresponding to the third color sub-pixel, and at least any first color filter unit in the plurality of first color filter units 1011
  • the unit 1011 only allows the light of the first color to pass through, at least any second color filter unit 1012 in the multiple second color filter units 1012 only allows the second color light to pass through, and the multiple third color filter units 1013 At least any one of the third color filter units 1013 only allows the light of the third color to pass through.
  • the color filter 101 is provided in the liquid crystal display panel 401, so as to ensure that the light transmitted from the first color sub-pixel, the second color sub-pixel and the third color sub-pixel of the liquid crystal display panel 401 is all single The light of different colors does not have color crossover, which is beneficial to improving the display effect of the display device.
  • the arrangement of the multiple first color filter units 1011, the multiple second color filter units 1012 and the multiple third color filter units 1013 in the color filter 101 is the same as that in the liquid crystal display panel 401.
  • the arrangement of the plurality of first color sub-pixels 401a, the plurality of second color sub-pixels 401b and the plurality of third color sub-pixels 401c is the same, and will not be repeated here.
  • the display device 40 further includes an upper polarizer 403 and a lower polarizer 404 disposed on both sides of the liquid crystal display panel 401 .
  • the display device 40 provided by the present application may further include the above-mentioned image sensor 10 .

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Abstract

本申请实施例提供一种图像传感器、摄像设备及显示装置，涉及光学技术领域，用于解决现有的彩色滤光片导致的图像传感器或显示装置的光子利用率低的问题。图像传感器包括彩色滤光片、第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管和分光结构；彩色滤光片包括第一彩色滤光单元和第二彩色滤光单元；第一彩色滤光单元允许三原色光中的第一颜色光和第二颜色光透过，第二彩色滤光单元允许三原色光中的第二颜色光和第三颜色光透过；分光结构用于将从第一彩色滤光单元透过的第一颜色光传输至第一光电二极管，第二颜色光传输至第二光电二极管，并用于将从第二彩色滤光单元透过的第二颜色光传输至第二光电二极管，将第三颜色光传输至第三光电二极管。

Description

图像传感器、摄像设备及显示装置
本申请要求于2021年09月29日提交国家知识产权局、申请号为202111155234.X申请名称为“图像传感器、摄像设备及显示装置”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种图像传感器、摄像设备及显示装置。
背景技术
目前，彩色滤光片(color filter，CF)广泛应用于光学设备中，例如应用于图像传感器或显示装置中，现有的彩色滤光片CF包括红色滤光单元(red，R)、绿色滤光单元(green，G)和蓝色滤光单元(blue，B)。以彩色滤光片应用于图像传感器为例，图像传感器是摄像设备的重要组成部分，能够将光学图像转化为数字信号。如图1所示，现有的图像传感器主要包括彩色滤光片以及多个光电二极管(photo-diode，PD)，彩色滤光片CF中每个红色滤光单元R、每个绿色滤光单元G和每个蓝色滤光单元B均与一个光电二极管PD对应设置。彩色滤光片CF中的红色滤光单元R、绿色滤光单元G和蓝色滤光单元B对镜头送过来的自然光进行过滤分别得到红光R、绿光G和蓝光B。每个光电二极管PD用于接收与其对应的红色滤光单元R、绿色滤光单元G或蓝色滤光单元B过滤后的光线，并将该光线对应的光信号转换为电信号，该电信号用于供图像处理器进行处理，以还原成R/G/B全彩色图像。
然而，无论在图像传感器，还是在显示装置中，由于彩色滤光片CF的红色滤光单元R、绿色滤光单元G和蓝色滤光单元B都只能透射一种颜色的光并吸收其它两种颜色的光，因此对于图像传感器而言，镜头送过来的自然光中的光子，有2/3被彩色滤光片CF吸收了，只有1/3被光电二极管PD接收到；对于显示装置而言，背光源提供的白光中的光子，有2/3被彩色滤光片CF吸收了，只有1/3能被观看者接收到，这样就会导致光子的利用率比较低。
发明内容
本申请实施例提供一种图像传感器、摄像设备及显示装置，用于解决现有的彩色滤光片导致的图像传感器或显示装置的光子利用率低的问题。
为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
第一方面，提供一种图像传感器。该图像传感器包括彩色滤光片、光电二极管阵列和分光结构，彩色滤光片包括多个第一彩色滤光单元和多个第二彩色滤光单元；多个第一彩色滤光单元中的至少任意一个第一彩色滤光单元允许三原色光中的第一颜色光和第二颜色光透过，多个第二彩色滤光单元中的至少任意一个第二彩色滤光单元允许三原色光中的第二颜色光和第三颜色光透过。光电二极管阵列设置于彩色滤光片的出光侧，光电二极管阵列包括多个第一光电二极管、多个第二光电二极管以及多个第三光电二极管。分光结构设置于彩色滤光片和光电二极管阵列之间；分光结构用于将 从第一彩色滤光单元透过的第一颜色光和第二颜色光分开，且将第一颜色光传输至第一光电二极管，将第二颜色光传输至第二光电二极管，分光结构还用于将从第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和第三颜色光分开，且将第二颜色光传输至第二光电二极管，将第三颜色光传输至第三光电二极管。在本申请中，“至少任意一个”指的是一个或多个。
由于图像传感器中彩色滤光片的第一彩色滤光单元和第二彩色滤光单元均可以允许两种颜色的光透过，具体的，第一彩色滤光单元允许第一颜色光和第二颜色光透过，第二彩色滤光单元允许第二颜色光和第三颜色光透过，相对于现有技术的图像传感器中彩色滤光片的红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元只能透射一种颜色的光，因此本申请可以提高进光量，也即可以提高光子利用率。此外，相对于现有技术的图像传感器中的彩色滤光片包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元的情况而言，由于本申请中，第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管对应的第一彩色滤光单元或第二彩色滤光单元的面积是现有技术中第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管对应的红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元的面积的2倍，因此本申请中，第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管接收到的进光量提升了2倍。
在此基础上，相对于现有技术的图像传感器中的彩色滤光片包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元的情况，由于本申请中，每个第一光电二极管、每个第二光电二极管以及每个第三光电二极管，即像素矩阵中每个第一颜色像素、每个第二颜色像素以及每个第三颜色像素均接收到的是现有技术中两个彩色滤光单元对应的像素空间内白光分配后的光，因此仅损失少许空间分辨率，空间分辨率为现有技术的70％。
另外，本申请提供的图像传感器中，由于第一光电二极管接收三原色光中的第一颜色光，第二光电二极管接收三原色光中的第二颜色光，第三光电二极管接收三原色光中的第三颜色光，因此三原色光都可以被图像传感器可以接收，因而有利于后期图像处理。此外，第一光电二极管、第二光电二极管和第三光电二极管接收到的都是单一颜色的光，具体的，第一光电二极管接收第一颜色光，第二光电二极管接收第二颜色光，第三光电二极管接收第三颜色光，也是说，图像传感器包括第一颜色像素、第二颜色像素和第三颜色像素，相对于图像传感器包括像素W+R、像素W-R、像素W+B以及像素W-B而言，本申请后期算法处理的难度降低，不会增加噪声。
在一种可能的实施方式中，分光结构还用于将从第一彩色滤光单元透过的第一颜色光汇聚，且将第二颜色光汇聚，分光结构还用于将从第二彩色滤光单元透过的第二颜色光汇聚，且将第三颜色光汇聚。由于分光结构的汇聚功能，因而更多的第一颜色光可以传输至第一光电二极管，更多的第二颜色光可以传输至第二光电二极管，这样一来，第一光电二极管可以接收到更多的第一颜色光，第二光电二极管可以接收到更多的第二颜色光，从而可以提高第一光电二极管和第二光电二极管接收到的光量和光强度。同样的，分光结构的汇聚功能使得第三光电二极管可以接收到更多的第三颜色光，从而可以提高第三光电二极管接收到的光量和光强度。
在一种可能的实施方式中，图像传感器还包括设置在彩色滤光片的入光侧的多个微透镜；微透镜用于将三原色光汇聚后传输至第一彩色滤光单元和第二彩色滤光单元。 由于设置在彩色滤光片的入光侧的多个微透镜可以将三原色光汇聚后传输至第一彩色滤光单元和第二彩色滤光单元，因而可以提高传输至彩色滤光片的光量和光强度，而传输至彩色滤光片的光量和光强度提高又会使得第一光电二极管、第二光电二极管和第三光电二极管接收到的光量和光强度增加。
在一种可能的实施方式中，多个第一光电二极管、多个第二光电二极管以及多个第三光电二极管用于构成多个沿第一方向和第二方向重复排列的2*2的第一光电二极管矩阵；其中，第一方向为第一光电二极管矩阵的行方向，第二方向为第一光电二极管矩阵的列方向。每个第一光电二极管矩阵包括一个第一光电二极管、两个第二光电二极管和一个第三光电二极管。多个第一光电二极管、多个第二光电二极管以及多个第三光电二极管按照该方式排列有利于后期图像处理。
在一种可能的实施方式中，第一光电二极管位于第一光电二极管矩阵的左上角，两个第二光电二极管分别位于第一光电二极管矩阵的右上角和左下角，第三光电二极管位于第一光电二极管矩阵的右下角。当多个第一光电二极管、多个第二光电二极管以及多个第三光电二极管按照该方式排列时，可以排列成bayer阵列。
在一种可能的实施方式中，多个第一彩色滤光单元和多个第二彩色滤光单元沿平行于第一光电二极管矩阵的两条对角线的方向交替排列；第一彩色滤光单元覆盖第一光电二极管以及位于第一光电二极管四邻域的第二光电二极管的部分；第二彩色滤光单元覆盖第三光电二极管以及位于第三光电二极管四邻域的第二光电二极管的部分；每个第二光电二极管被相邻的两个第一彩色滤光单元和两个第二彩色滤光单元覆盖。按照该第一彩色滤光单元和第二彩色滤光单元的排布方式以及第一彩色滤光单元、第二彩色滤光单元与第一光电二极管、第二光电二极管和第三光电二极管对应设计方式，可以实现将从第一彩色滤光单元透过的第一颜色光传输至第一光电二极管，第二颜色光传输至第二光电二极管，并实现将从第二彩色滤光单元透过的第二颜色光传输至第二光电二极管，将第三颜色光传输至第三光电二极管。
在一种可能的实施方式中，分光结构包括多个分光单元；每个第一光电二极管、每个第二光电二极管以及每个第三光电二极管均与四个分光单元对应；每个第一光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第一颜色光，每个第二光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第二颜色光，每个第三光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第三颜色光。每个分光单元与一个第一彩色滤光单元或一个第二彩色滤光单元对应；与第一彩色滤光单元对应的分光单元接收从第一彩色滤光单元透过的第一颜色光和第二颜色光，并将第一颜色光和第二颜色光分开传输至一个第一光电二极管和一个第二光电二极管；与第二彩色滤光单元对应的分光单元接收第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和第三颜色光，并将第二颜色光和第三颜色光分开传输至一个第二光电二极管和一个第三光电二极管。
在一种可能的实施方式中，分光结构包括多个分光单元；每个第一光电二极管、每个第二光电二极管以及每个第三光电二极管均与四个分光单元对应；每个第一光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第一颜色光，每个第二光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第二颜色光，每个第三光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第三颜色光。每个分光单元与第一彩色滤光单元和第二 彩色滤光单元对应。每个分光单元接收从第一彩色滤光单元透过的第一颜色光和第二颜色光，并将第一颜色光和第二颜色光分开传输至一个第一光电二极管和两个第二光电二极管，且接收从第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和第三颜色光，并将第二颜色光和第三颜色光分开传输至一个第三光电二极管和两个第二光电二极管；或者，每个分光单元接收从第一彩色滤光单元透过的第一颜色光和第二颜色光、以及接收从第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和第三颜色光，并将第一颜色光传输至一个第一光电二极管，将第二颜色光传输至一个第二光电二极管，将第三颜色光传输至一个第三光电二极管。
在一种可能的实施方式中，分光结构包括多个分光单元；每个第一光电二极管和每个第三光电二极管均与四个分光单元对应；每个第一光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第一颜色光，每个第三光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第三颜色光；每个第二光电二极管与一个分光单元对应；每个第二光电二极管用于接收与其对应的一个分光单元分出的第二颜色光。每个分光单元与相对的两个第一彩色滤光单元和相对的两个第二彩色滤光单元对应，每个分光单元接收相对的两个第一彩色滤光单元和相对的两个第二彩色滤光单元透过的光，并将第二颜色光传输至与一个第二光电二极管，第一颜色光传输至相对的两个第一光电二极管，第三颜色光传输至相对的两个第三光电二极管。
在一种可能的实施方式中，分光结构包括阵列分布的多个微纳介质柱。微纳介质柱对光不进行吸收，光线照射到微纳介质柱上面会发生相位延迟，多个微纳介质柱的相位连续变化，可改变光线的方向角度，而且各个波长光线经过微纳介质柱后的方向角度各不相同，从而可以实现不同波长光线的分离。
在一种可能的实施方式中，第一彩色滤光单元为黄色滤光单元，第二彩色滤光单元为青色滤光单元。三原色光经过黄色滤光单元后，只有红光和绿光可以通过，蓝光会被吸收，三原色光经过青色滤光单元后，只有绿光和蓝光可以通过，红光会被吸收。
在一种可能的实施方式中，第一颜色光为红光，第二颜色光为绿光，第三颜色光为蓝光。红光、绿光和蓝光构成三原色光，因此后期图像处理可以形成彩色图像。
第二方面，提供一种图像传感器。该图像传感器包括彩色滤光片、光电二极管阵列和分光结构。彩色滤光片包括多个第一彩色滤光单元、多个第二彩色滤光单元和多个第三彩色滤光单元；多个第一彩色滤光单元中的至少任意一个第一彩色滤光单元允许红外光和三原色光中的第一颜色光透过，多个第二彩色滤光单元中的至少任意一个第二彩色滤光单元允许红外光和三原色光中的第二颜色光透过，多个第三彩色滤光单元中的至少任意一个第三彩色滤光单元允许红外光和三原色光中的第三颜色光透过。光电二极管阵列设置于彩色滤光片的出光侧，光电二极管阵列包括多个第一光电二极管、多个第二光电二极管、多个第三光电二极管以及多个第四光电二极管。分光结构设置于彩色滤光片和第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管、第四光电二极管之间；分光结构用于将从第一彩色滤光单元透过的第一颜色光和红外光分开，将从第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和红外光分开，将从第三彩色滤光单元透过的第三颜色光和红外光分开，且将第一颜色光传输至第一光电二极管，将第二颜色光传输至第二光电二极管，将第三颜色光传输至第三光电二极管，将红外光传输至第四 光电二极管。
在本申请中，由于彩色滤光片中第一彩色滤光单元、第二彩色滤光单元、第三彩色滤光单元都可以通过红外光以及另外一种颜色的光，因此本申请可以提高进光量，也即可以提高光子利用率。此外，相对于现有技术的图像传感器中的彩色滤光片包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元的情况而言，本申请中，第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管和第四光电二极管接收到的进光量提升了2倍。在此基础上，相对于现有技术的图像传感器中的彩色滤光片包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元的情况，由于本申请中，每个第一光电二极管、每个第二光电二极管、每个第三光电二极管以及每个第四光电二极管，即像素矩阵中每个第一颜色像素、每个第二颜色像素、每个第三颜色像素和第四第三颜色像素均接收到的是现有技术中两个彩色滤光单元对应的像素空间内白光分配后的光，因此仅损失少许空间分辨率，空间分辨率为现有技术的70％。另外，由于申请中，第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管和第四光电二极管可以接收到三原色光，且接收到的都是单一颜色的光，因此可以降低后期算法处理的难度。此外，由于第二方面提供的图像传感器还用于接收红外光，因而可以利用红外光进行成像，从而使得后期图像处理得到的图像更精确。
在一种可能的实施方式中，分光结构还用于将从第一彩色滤光单元透过的第一颜色光汇聚，将从第二彩色滤光单元透过的第二颜色光汇聚，将从第三彩色滤光单元透过的第三颜色光汇聚，将从第一彩色滤光单元、第二彩色滤光单元和第三彩色滤光单元透过的红外光汇聚。可以参考上述第一方面的相关技术效果的描述，此处不再赘述。
在一种可能的实施方式中，图像传感器还包括设置在彩色滤光片的入光侧的多个微透镜；微透镜用于将三原色光和红外光汇聚后传输至第一彩色滤光单元、第二彩色滤光单元和第三彩色滤光单元。可以参考上述第一方面的相关技术效果的描述，此处不再赘述。
在一种可能的实施方式中，图像传感器还包括设置在分光结构和第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管之间的第一红外截止滤光片；第一红外截止滤光片用于滤除红外光；第一红外截止滤光片包括多个镂空区，第四光电二极管在第一红外截止滤光片上的投影与镂空区具有重叠的区域。由于分光结构和光电二极管阵列之间设置有第一红外截止滤光片，因而从分光结构透过的红外光在传输至第一光电二极管、第二光电二极管和第三光电二极管的过程中会被第一红外截止滤光片吸收，这样一来，可以防止第一光电二极管、第二光电二极管和第三光电二极管接收到红外光，从而确保了第一光电二极管、第二光电二极管和第三光电二极管接收到的都是单一颜色的光，有利于后期图像处理的准确性。而第一红外截止滤光片包括镂空区域，且第四光电二极管在第一红外截止滤光片上的投影与镂空区具有重叠的区域，因此从分光结构透过的红外光可以传输至第四光电二极管，被第四光电二极管接收。
在一种可能的实施方式中，一个第一彩色滤光单元覆盖一个第一光电二极管以及位于第一光电二极管四邻域的第四光电二极管的部分，一个第二彩色滤光单元覆盖一个第二光电二极管以及位于第二光电二极管四邻域的第四光电二极管的部分，一个第三彩色滤光单元覆盖第三光电二极管以及位于第三光电二极管四邻域的第四光电二极 管的部分。这样设计可以实现从第一彩色滤光单元透过的第一颜色光和红外光分别传输至第一光电二极管和第四光电二极管，从第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和红外光分别传输至第二光电二极管和第四光电二极管。从第三彩色滤光单元透过的第三颜色光和红外光分别传输至第三光电二极管和第四光电二极管。
在一种可能的实施方式中，一排第一光电二极管、一排第四光电二极管、一排第二光电二极管、一排第四光电二极管、一排第三光电二极管以及一排第四光电二极管沿第一方向依次交替排列。多个第一光电二极管、多个第二光电二极管、多个第三光电二极管以及多个第四光电二极管按照该方式排列有利于后期图像处理。
在一种可能的实施方式中，多个第一光电二极管、多个第二光电二极管、多个第三光电二极管以及多个第四光电二极管用于构成多个沿第一方向和第二方向交替排列的2*2的第二光电二极管矩阵和2*2的第三光电二极管矩阵；其中，第一方向为第二光电二极管矩阵和第三光电二极管矩阵的行方向，第二方向为第二光电二极管矩阵和第三光电二极管矩阵的列方向。每个第二光电二极管矩阵包括一个第一光电二极管、一个第二光电二极管以及两个第四光电二极管；每个第三光电二极管矩阵包括一个第二光电二极管、一个第三光电二极管以及两个第四光电二极管。多个第一光电二极管、多个第二光电二极管、多个第三光电二极管以及多个第四光电二极管按照该方式排列有利于后期图像处理。
在一种可能的实施方式中，在第二光电二极管矩阵中，两个第四光电二极管分别位于第二光电二极管矩阵的左上角和右下角，第一光电二极管和第二光电二极管分别位于第二光电二极管矩阵的右上角和左下角；在第三光电二极管矩阵中，两个第四光电二极管分别位于第三光电二极管矩阵的左上角和右下角，第二光电二极管和第三光电二极管分别位于第三光电二极管矩阵的左下角和右上角。
在一种可能的实施方式中，分光结构包括多个分光单元，每个第一光电二极管、每个第二光电二极管、每个第三光电二极管以及每个第四光电二极管均与四个分光单元对应；每个第一光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第一颜色光，每个第二光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第二颜色光，每个第三光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第三颜色光，每个第四光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的红外光。每个分光单元与第一彩色滤光单元、第二彩色滤光单元以及第三彩色滤光单元中的一个对应；与第一彩色滤光单元对应的分光单元接收从第一彩色滤光单元透过的第一颜色光和红外光，并将第一颜色光和红外光分开传输至第一光电二极管和第四光电二极管；与第二彩色滤光单元对应的分光单元接收从第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和红外光，并将第二颜色光和红外光分开传输至第二光电二极管和第四光电二极管；与第三彩色滤光单元对应的分光单元接收从第三彩色滤光单元透过的第三颜色光和红外光，并将第三颜色光和红外光分开传输至第三光电二极管和第四光电二极管。
在一种可能的实施方式中，分光结构包括多个分光单元，每个第一光电二极管、每个第二光电二极管以及每个第三光电二极管均与一个分光单元对应；每个第一光电二极管用于接收与其对应的一个分光单元分出的第一颜色光，每个第二光电二极管用于接收与其对应的一个分光单元分出的第二颜色光，每个第三光电二极管用于接收与 其对应的一个分光单元分出的第三颜色光；每个第四光电二极管与四个分光单元对应，用于接收与其对应的四个分光单元中任意一个分光单元分出的红外光。每个分光单元与第一彩色滤光单元、第二彩色滤光单元以及第三彩色滤光单元中的一个对应；与第一彩色滤光单元对应的分光单元接收从第一彩色滤光单元透过的第一颜色光和红外光，并将第一颜色光和红外光分别传输至第一光电二极管及其四邻域的任一第四光电二极管；与第二彩色滤光单元对应的分光单元接收从第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和红外光，并将第二颜色光和红外光分别传输至第二光电二极管及其四邻域的任一第四光电二极管；与第三彩色滤光单元对应的分光单元接收从第三彩色滤光单元透过的第三颜色光和红外光，并将第三颜色光和红外光分别传输至第三光电二极管及其四邻域的任一第四光电二极管。
在一种可能的实施方式中，分光结构包括多个分光单元，每个第一光电二极管、每个第二光电二极管以及每个第三光电二极管均与四个分光单元对应；每个第一光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第一颜色光，每个第二光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第二颜色光，每个第三光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第三颜色光，每个第四光电二极管与一个分光单元对应，用于接收与其对应的分光单元分出的红外光。每个分光单元与两个第一彩色滤光单元、两个第二彩色滤光单元以及两个第三彩色滤光单元中的两组对应，例如，分光单元与两个第一彩色滤光单元和两个第二彩色滤光单元对应。与两个第一彩色滤光单元和两个第二彩色滤光单元对应的分光单元接收从两个第一彩色滤光单元透过的第一颜色光和红外光，且接收从两个第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和红外光，并将第一颜色光传输至两个第一光电二极管，将第二颜色光传输至两个第二光电二极管，将红外光传输至一个第四光电二极管。与两个第二彩色滤光单元和两个第三彩色滤光单元对应的分光单元接收从两个第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和红外光，且接收从两个第三彩色滤光单元透过的第三颜色光和红外光，并将第二颜色光传输至两个第二光电二极管，将第三颜色光传输至两个第三光电二极管，将红外光传输至一个第四光电二极管。与两个第三彩色滤光单元和两个第一彩色滤光单元对应的分光单元接收从两个第三彩色滤光单元透过的第三颜色光和红外光，且接收从两个第一彩色滤光单元透过的第一颜色光和红外光，并将第一颜色光传输至两个第一光电二极管，将第三颜色光传输至两个第三光电二极管，将红外光传输至一个第四光电二极管。
在一种可能的实施方式中，分光结构包括多个分光单元，每个第一光电二极管、每个第二光电二极管以及每个第三光电二极管均与四个分光单元对应；每个第一光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第一颜色光，每个第二光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第二颜色光，每个第三光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第三颜色光，每个第四光电二极管与一个分光单元对应，用于接收与其对应的分光单元分出的红外光。每个分光单元与一个第一彩色滤光单元、两个第二彩色滤光单元以及一个第三彩色滤光单元对应；每个分光单元接收与其对应的第一彩色滤光单元透过的第一颜色光，并将第一颜色光传输至一个第一光电二极管，接收与其对应的第二彩色滤光单元透过的第二颜色光，并将第二颜色光传输至两个第二光电二极管，接收与其对应的第三彩色滤光单元透过的第三颜色光，并将第三颜色 光传输至一个第三光电二极管；每个分光单元还接收从第一彩色滤光单元、第二彩色滤光单元以及第三彩色滤光单元透过的红外光，并将红外光传输至第四光电二极管。
在一种可能的实施方式中，分光结构包括多个分光单元，每个第一光电二极管、每个第二光电二极管、每个第三光电二极管以及每个第四光电二极管均与四个分光单元对应；每个第一光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第一颜色光，每个第二光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第二颜色光，每个第三光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第三颜色光，每个第四光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的红外光。每个分光单元与两个第一彩色滤光单元、两个第二彩色滤光单元、两个第三彩色滤光单元、第一彩色滤光单元和第二彩色滤光单元、第二彩色滤光单元和第三彩色滤光单元、第三彩色滤光单元和第一彩色滤光单元中的任意一组对应，例如，分光单元与两个第一彩色滤光单元对应；又例如，分光单元与第一彩色滤光单元和第二彩色滤光单元对应。与两个第一彩色滤光单元对应的分光单元接收从第一彩色滤光单元透过的第一颜色光和红外光，并将第一颜色光传输至两个第一光电二极管，将红外光传输至两个第四光电二极管；与两个第二彩色滤光单元对应的分光单元接收从第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和红外光，并将第二颜色光传输至两个第二光电二极管，将红外光传输至两个第四光电二极管；与两个第三彩色滤光单元对应的分光单元接收从第三彩色滤光单元透过的第三颜色光和红外光，并将第三颜色光传输至两个第三光电二极管，将红外光传输至两个第四光电二极管。与第一彩色滤光单元和第二彩色滤光单元对应的分光单元接收从第一彩色滤光单元透过的第一颜色光和红外光，且接收从第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和红外光，并将第一颜色光传输至第一光电二极管，将第二颜色光传输至第二光电二极管，将红外光传输至两个第四光电二极管。与第二彩色滤光单元和第三彩色滤光单元对应的分光单元接收从第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和红外光，且接收从第三彩色滤光单元透过的第三颜色光和红外光，并将第二颜色光传输至第二光电二极管，将第三颜色光传输至第三光电二极管，将红外光传输至两个第四光电二极管。与第三彩色滤光单元和第一彩色滤光单元对应的分光单元接收从两个第三彩色滤光单元透过的第三颜色光和红外光，且接收从两个第一彩色滤光单元透过的第一颜色光和红外光，并将第一颜色光传输至第一光电二极管，将第三颜色光传输至第三光电二极管，将红外光传输至第四光电二极管。
在一种可能的实施方式中，分光结构包括多个分光单元，每个第一光电二极管、每个第二光电二极管、每个第三光电二极管以及每个第四光电二极管均与四个分光单元对应；每个第一光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第一颜色光，每个第二光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第二颜色光，每个第三光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的第三颜色光，每个第四光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出的红外光。每个分光单元与第一彩色滤光单元和第二彩色滤光单元，或者与第二彩色滤光单元和第三彩色滤光单元对应；与第一彩色滤光单元和第二彩色滤光单元对应的分光单元接收从第一彩色滤光单元透过的第一颜色光和红外光，且接收从第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和红外光，并将第一颜色光传输至第一光电二极管，将第二颜色光传输至第二光电二极管，将红外光传 输至两个第四光电二极管；与第二彩色滤光单元和第三彩色滤光单元对应的分光单元接收从第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和红外光，且接收从第三彩色滤光单元透过的第三颜色光和红外光，并将第二颜色光传输至第二光电二极管，将第三颜色光传输至第三光电二极管，将红外光传输至两个第四光电二极管。
第三方面，提供一种图像传感器。该图像传感器包括彩色滤光片、光电二极管阵列和分光结构。彩色滤光片包括多个第一彩色滤光单元、多个第二彩色滤光单元、多个第三彩色滤光单元以及多个镂空区域；多个第一彩色滤光单元中的至少任意一个第一彩色滤光单元允许三原色光中的第一颜色光透过，多个第二彩色滤光单元中的至少任意一个第二彩色滤光单元允许三原色光中的第二颜色光透过，多个第三彩色滤光单元中的至少任意一个第三彩色滤光单元允许三原色光中的第三颜色光透过。光电二极管阵列设置于彩色滤光片的出光侧，光电二极管阵列包括多个与第一彩色滤光单元对应的第一光电二极管、多个与第二彩色滤光单元对应的第二光电二极管、多个与第三彩色滤光单元对应的第三光电二极管、以及多个与镂空区域对应的第四光电二极管。分光结构设置于彩色滤光片的入光侧；分光结构用于将红外光和三原色光分开，红外光透过彩色滤光片的镂空区域传输至第四光电二极管，三原色光传输至第一彩色滤光单元、第二彩色滤光单元和第三彩色滤光单元。
在本申请中，由于分光结构先将三原色光和红外光分开，将三原色光传输至彩色滤光片的第一彩色滤光单元、第二彩色滤光单元和第三彩色滤光单元，将红外光通过彩色滤光片的镂空区域传输至第四光电二极管，相对于现有技术中，与第四光电二极管对应的彩色滤光片吸收三原色光，因此本申请可以提高进光量。在此基础上，相对于现有技术的图像传感器中的彩色滤光片包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元的情况，由于本申请中，每个第一光电二极管、每个第二光电二极管、每个第三光电二极管以及每个第四光电二极管，即像素矩阵中每个第一颜色像素、每个第二颜色像素、每个第三颜色像素和第四第三颜色像素均接收到的是现有技术中两个彩色滤光单元对应的像素空间内白光分配后的光，因此仅损失少许空间分辨率，空间分辨率为现有技术的70％。另外，由于本申请中，第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管和第四光电二极管可以接收三原色光，且接收到的都是单一颜色的光，因此可以降低后期算法处理的难度。
在一种可能的实施方式中，一排第一光电二极管、一排第四光电二极管、一排第二光电二极管、一排第四光电二极管、一排第三光电二极管以及一排第四光电二极管沿第一方向依次交替排列。可以参考上述相关技术效果的描述，此处不再赘述。
在一种可能的实施方式中，多个第一光电二极管、多个第二光电二极管、多个第三光电二极管以及多个第四光电二极管用于构成多个沿第一方向和第二方向交替排列的2*2的第二光电二极管矩阵和2*2的第三光电二极管矩阵；其中，第一方向为第二光电二极管矩阵和第三光电二极管矩阵的行方向，第二方向为第二光电二极管矩阵和第三光电二极管矩阵的列方向。每个第二光电二极管矩阵包括一个第一光电二极管、一个第二光电二极管以及两个第四光电二极管；每个第三光电二极管矩阵包括一个第二光电二极管、一个第三光电二极管以及两个第四光电二极管。可以参考上述相关技术效果的描述，此处不再赘述。
在一种可能的实施方式中，在第二光电二极管矩阵中，两个第四光电二极管分别位于第二光电二极管矩阵的左上角和右下角，第一光电二极管和第二光电二极管分别位于第二光电二极管矩阵的右上角和左下角；在第三光电二极管矩阵中，两个第四光电二极管分别位于第三光电二极管矩阵的左上角和右下角，第二光电二极管和第三光电二极管分别位于第三光电二极管矩阵的左下角和右上角。可以参考上述相关技术效果的描述，此处不再赘述。
在一种可能的实施方式中，分光结构包括多个分光单元，每个第一光电二极管、每个第二光电二极管以及每个第三光电二极管均与四个分光单元对应；每个第一光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出且经第一彩色滤光单元的第一颜色光，每个第二光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出且经第二彩色滤光单元的第二颜色光，每个第三光电二极管用于接收与其对应的四个分光单元分出且经第三彩色滤光单元的第三颜色光，每个第四光电二极管与一个分光单元对应，用于接收与其对应的分光单元分出的红外光。
第四方面，提供一种图像传感器。该图像传感器包括光电二极管阵列和分光结构，光电二极管阵列包括多个第一光电二极管、多个第二光电二极管、多个第三光电二极管、以及多个第四光电二极管；分光结构设置在多个第一光电二极管、多个第二光电二极管、多个第三光电二极管、以及多个第四光电二极管入光侧；分光结构用于将接收到的第一颜色光传输至第一光电二极管，将接收到的第二颜色光传输至第二光电二极管，将接收到的第三颜色光传输至第三光电二极管，将接收到的红外光传输至第四光电二极管。
由于本申请提供的图像传感器中分光结构直接将第一颜色光传输至第一光电二极管，第二颜色光传输至第二光电二极管，第三颜色光传输至第三光电二极管，红外光传输至第四光电二极管，分光结构不对光进行吸收，因此可以提升图像传感器的进光量。在此基础上，相对于现有技术的图像传感器中的彩色滤光片包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元的情况，由于本申请中，每个第一光电二极管、每个第二光电二极管、每个第三光电二极管以及每个第四光电二极管，即像素矩阵中每个第一颜色像素、每个第二颜色像素、每个第三颜色像素和第四第三颜色像素均接收到的是现有技术中两个彩色滤光单元对应的像素空间内白光分配后的光，因此仅损失少许空间分辨率，空间分辨率为现有技术的70％。另外，由于本申请中，第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管和第四光电二极管可以接收三原色光，且接收到的都是单一颜色的光，因此可以降低后期算法处理的难度。
在一种可能的实施方式中，多个第一光电二极管、多个第二光电二极管、多个第三光电二极管以及多个第四光电二极管用于构成多个沿第一方向和第二方向重复排列的2*2的第四光电二极管矩阵；其中，第一方向为第四光电二极管矩阵的行方向，第二方向为第四光电二极管矩阵的列方向。每个第四光电二极管矩阵包括一个第一光电二极管、一个第二光电二极管、一个第三光电二极管以及一个第四光电二极管。多个第一光电二极管、多个第二光电二极管、多个第三光电二极管以及多个第四光电二极管按照该方式排列有利于后期图像处理。
在一种可能的实施方式中，在第四光电二极管矩阵中，第一光电二极管位于第四 光电二极管矩阵的左上方，第二光电二极管位于第四光电二极管矩阵的右上方，第三光电二极管位于第四光电二极管矩阵的右下方，第四光电二极管位于第四光电二极管矩阵的左下方。
在一种可能的实施方式中，分光结构包括多个分光单元，每个第一光电二极管、每个第二光电二极管、每个第三光电二极管以及每个第四光电二极管均与四个分光单元对应；每个分光单元与一个第一光电二极管、一个第二光电二极管、一个第三光电二极管以及一个第四光电二极管对应，用于将接收到的第一颜色光传输至第一光电二极管，将接收到的第二颜色光传输至第二光电二极管，将接收到的第三颜色光传输至第三光电二极管，将接收到的红外光传输至第四光电二极管。
第五方面，提供一种摄像设备。该摄像设备包括镜头以及图像传感器；镜头用于将被拍摄物体发出的光或反射的光汇聚至图像传感器上；图像传感器用于将接收到的光学图像转换为数字信号；其中，图像传感器为上述第一方面提供的图像传感器；摄像设备还包括第二红外截止滤光片；第二红外截止滤光片设置在镜头和图像传感器之间，用于滤除红外光；或者，图像传感器为上述第二方面、第三方面或第四方面提供的图像传感器。
在一种可能的实施方式中，摄像设备还包括图像处理器；图像处理器用于对数字信号进行处理，并输出被拍摄物体的图像。通过图像处理器处理后可以得到彩色图像。
第六方面，提供一种显示装置。该显示装置包括液晶显示面板、背光源和分光结构，其中，液晶显示面板包括多个第一颜色亚像素、多个第二颜色亚像素和多个第三颜色亚像素；背光源设置在液晶显示面板的入光侧，用于为液晶显示面板提供光源；分光结构设置在背光源和液晶显示面板之间，用于将从背光源发出的白光分成第一颜色光、第二颜色光和第三颜色光，且将第一颜色光传输至第一颜色亚像素，将第二颜色光传输至第二颜色亚像素，将第三颜色光传输至第三颜色亚像素。本申请提供的显示装置除包括液晶显示面板和背光源外，还包括设置在液晶显示面板和背光源之间的分光结构，由于分光结构可以将从背光源发出的白光分成第一颜色光、第二颜色光和第三颜色光，且将第一颜色光传输至第一颜色亚像素，将第二颜色光传输至第二颜色亚像素，将第三颜色光传输至第三颜色亚像素，因而可以使得从液晶显示面板的第一颜色亚像素透过第一颜色光，第二颜色亚像素透过第二颜色光，第三颜色亚像素透过第三颜色光。在此基础上，相对于现有的显示装置，通过在液晶显示面板上设置彩色滤光片，通过彩色滤光片吸收白光中两种颜色的光，透过另一种颜色的光，以确保从液晶显示面板的第一颜色亚像素透过第一颜色光，第二颜色亚像素透过第二颜色光，第三颜色亚像素透过第三颜色光，由于本申请利用分光结构进行分光，且分光结构不对光进行吸收，因而有利于提高背光源提供的光子的利用率。
在一种可能的实施方式中，上述液晶显示面板包括彩色滤光片；彩色滤光片包括多个与第一颜色亚像素对应的第一彩色滤光单元、多个与第二颜色亚像素对应的第二彩色滤光单元以及多个与第三颜色亚像素对应的第三彩色滤光单元；多个第一彩色滤光单元中的至少任意一个第一彩色滤光单元仅允许第一颜色光透过，多个第二彩色滤光单元中的至少任意一个第二彩色滤光单元仅允许第二颜色光透过，多个第三彩色滤光单元中的至少任意一个第三彩色滤光单元仅允许第三颜色光透过。在液晶显示面板 中设置彩色滤光片，这样可以确保从液晶显示面板的第一颜色亚像素、第二颜色亚像素和第三颜色亚像素透过的光都是单一颜色的光，不会出现串色，从而有利于提高显示装置的显示效果。
在一种可能的实施方式中，显示装置还包括设置在液晶显示面板两侧的上偏光片和下偏光片。
附图说明
图1为现有技术提供的一种图像传感器的结构示意图；
图2为本申请的实施例提供的一种摄像设备的结构示意图；
图3a为本申请的实施例提供的一种图像传感器的结构示意图；
图3b为图3a提供的图像传感器中微纳介质柱的分光示意图；
图4a为本申请的另一实施例提供的一种图像传感器的结构示意图；
图4b为图4a提供的图像传感器中各个像素接收光的结构示意图；
图5为本申请的又一实施例提供的一种图像传感器的结构示意图；
图6为本申请的实施例提供的一种多个第一光电二极管、多个第二光电二极管以及多个第三光电二极管的排布结构示意图；
图7a为本申请的实施例提供的一种彩色滤光片中第一彩色滤光单元和第二彩色滤光单元的结构示意图；
图7b为本申请的实施例提供的一种光电二极管阵列与彩色滤光片的对应设计结构示意图；
图8为本申请的实施例提供的一种分光结构的结构示意图；
图9为本申请的又一实施例提供的一种图像传感器的结构示意图；
图10a为本申请的实施例提供的一种分光单元与光电二极管阵列的对应设计结构示意图；
图10b为本申请的实施例提供的一种分光结构的分光示意图；
图11a为本申请的另一实施例提供的一种分光单元与光电二极管阵列的对应设计结构示意图；
图11b为本申请的另一实施例提供的一种分光结构的分光示意图；
图11c为本申请的又一实施例提供的一种分光结构的分光示意图；
图12a为本申请的又一实施例提供的一种分光单元与光电二极管阵列的对应设计结构示意图；
图12b为本申请的又一实施例提供的一种分光结构的分光示意图；
图12c为本申请的又一实施例提供的一种分光结构的分光示意图；
图13为本申请的又一实施例提供的一种图像传感器的结构示意图；
图14为本申请的实施例提供的一种多个第一光电二极管、多个第二光电二极管、多个第三光电二极管以及多个第四光电二极管的排布结构示意图；
图15为本申请的另一实施例提供的一种多个第一光电二极管、多个第二光电二极管、多个第三光电二极管以及多个第四光电二极管的排布结构示意图；
图16a为本申请的另一实施例提供的一种光电二极管阵列与彩色滤光片的对应设计结构示意图；
图16b为本申请的又一实施例提供的一种光电二极管阵列与彩色滤光片的对应设计结构示意图；
图17为本申请的又一实施例提供的一种图像传感器的结构示意图；
图18a为本申请的又一实施例提供的一种分光单元与光电二极管阵列的对应设计结构示意图；
图18b为本申请的又一实施例提供的一种分光单元与光电二极管阵列的对应设计结构示意图；
图18c为本申请的又一实施例提供的一种分光结构的分光示意图；
图18d为本申请的又一实施例提供的一种分光结构的分光示意图；
图19a为本申请的又一实施例提供的一种分光单元与光电二极管阵列的对应设计结构示意图；
图19b为本申请的又一实施例提供的一种分光单元与光电二极管阵列的对应设计结构示意图；
图19c为本申请的又一实施例提供的一种分光结构的分光示意图；
图19d为本申请的又一实施例提供的一种分光结构的分光示意图；
图20a为本申请的又一实施例提供的一种分光单元与光电二极管阵列的对应设计结构示意图；
图20b为本申请的又一实施例提供的一种分光结构的分光示意图；
图21a为本申请的又一实施例提供的一种分光单元与光电二极管阵列的对应设计结构示意图；
图21b为本申请的又一实施例提供的一种分光结构的分光示意图；
图22a为本申请的又一实施例提供的一种分光单元与光电二极管阵列的对应设计结构示意图；
图22b为本申请的又一实施例提供的一种分光结构的分光示意图；
图23a为本申请的又一实施例提供的一种分光单元与光电二极管阵列的对应设计结构示意图；
图23b为本申请的又一实施例提供的一种分光结构的分光示意图；
图24为本申请的又一实施例提供的一种图像传感器的结构示意图；
图25a为本申请的又一实施例提供的一种分光结构的分光示意图；
图25b为本申请的又一实施例提供的一种分光结构的分光示意图；
图26为本申请的又一实施例提供的一种图像传感器的结构示意图；
图27为本申请的又一实施例提供的一种多个第一光电二极管、多个第二光电二极管、多个第三光电二极管以及多个第四光电二极管的排布结构示意图；
图28为本申请的又一实施例提供的一种分光单元与光电二极管阵列的对应设计结构示意图；
图29为本申请的又一实施例提供的一种分光结构的分光示意图；
图30为本申请的实施例提供的一种显示装置的结构示意图；
图31为本申请的实施例提供的一种显示面板包括多个第一颜色亚像素、第二颜色亚像素和第三颜色亚像素的结构示意图；
图32为本申请的另一实施例提供的一种显示装置的结构示意图。
附图标记：
1-摄像设备；10-图像传感器；20-镜头；30-图像处理器；40-显示装置；100-第二红外截止滤光片；101-彩色滤光片；102-光电二极管阵列；103-分光结构；104-微透镜；105-第一红外截止滤光片；401-液晶显示面板；401a-第一颜色亚像素；401b-第二颜色亚像素；401c-第三颜色亚像素；402-背光源；403-上偏光片；404-下偏光片404；1011-第一彩色滤光单元；1012-第二彩色滤光单元；1013-第三彩色滤光单元；1014-镂空区域；1031-微纳介质柱；1032-分光单元；4011-阵列基板；4012-对盒基板；4013-液晶层。
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描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
以下，术语“第一”、“第二”等仅用于描述方便，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“电连接”可以是直接的电性连接，也可以通过中间媒介间接的电性连接。
在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本申请实施例中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例中，例如上、下、左、右、前和后等用于解释本申请中不同部件的结构和运动的方向指示是相对的。当部件处于图中所示的位置时，这些指示是恰当的。但是，如果元件位置的说明发生变化，那么这些方向指示也将会相应地发生变化。
本申请实施例提供一种摄像设备，该摄像设备例如可以为摄像头、互联网协议摄像机(internet protocol camera，IPC)、具有前置和/或后置摄像头的手机、具有前置和/或后置摄像头的平板、数码照相机、数码摄像机、车载摄像头或者工业摄像头等具有图像采集功能的装置。此外，摄像设备可以应用于安防领域、摄影摄像领域、汽车电子领域或者工业机器视觉领域等。
如图2所示，上述的摄像设备1可以包括图像传感器10、镜头20和图像处理器30。其中，镜头20用于将被拍摄物体发出的光或反射的光汇聚至图像传感器10上，图像传感器10用于将接收到的光学图像转换为数字信号；图像处理器30用于对数字信号进行处理，并输出被拍摄物体的图像，通常情况下，输出的被拍摄物体的图像为R/G/B全彩色图像。
其中，上述图像传感器10是摄像设备1的重要组成部分，影响着摄像设备的性能。 为了解决现有的图像传感器10光子利用率低的问题，本申请实施例关于图像传感器提供几种可选的实施方式。
在第一种可选的实施方式中，如图3a所示，图像传感器10包括透明的不规则的微纳介质柱和多个光电二极管PD。微纳介质柱可以对入射的不同波长的光进行偏折，把红色R、绿色G和蓝色B的光线分别偏折到其应属的像素区域，每个像素区域对应设置一个光电二极管PD。以红色像素R、绿色像素G和蓝色像素B按照图3b所示的方式排布为例，图3b中用虚线框标示出一个像素矩阵，每个像素矩阵包括位于左上角和右下角的绿色像素G、位于右上角的红色像素R和位于左下角的蓝色像素B。对一个像素矩阵而言，入射到与该像素矩阵对应的微纳介质柱上的白光含有红绿蓝波长的分量，微纳介质柱把绿色光偏折到左下角和右上角的绿色像素G，把红色光偏折到右上角的红色像素R，把蓝色光偏折到左下角的蓝色像素B，这样就可以实现与现有的彩色滤光片CF相似的效果。由于透明的微纳介质柱本身不吸收光的能量，所有的入射光都可以被利用起来，偏折到应属的像素区域，从而提升了进光量。
然而，对于第一种可选的实施方式，由于像素矩阵中每个红色像素R、绿色像素G以及蓝色像素B均接收到的是将2*2像素对应的像素空间内的白光分配后的光，这样会导致像素空间分辨率降低，相对于现有技术的图像传感器10中的彩色滤光片101包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元的情况，像素空间分辨率为现有技术的25％，这样不符合空间采样的原则。
在第二种可选的实施方式中，图像传感器10的结构与上述第一种可选的实施方式中图像传感器10的结构相同，不同之处在于，在第二种可选的实施方式中，光线射到微纳介质柱上后，在微纳介质柱处发生衍射效应，从而将白光分成了红光和蓝光。由于在第二种可选的实施方式中，每个红色像素和蓝色像素均接收到的是将2*1像素对应的像素空间内的白光分配后的光，这样会导致像素空间分辨率降低，不符合空间采样的原则。此外，由于图像传感器10一般包括红色像素、绿色像素和蓝色像素，而第二种可选的实施方式缺少了最重要的绿色像素，因而不利于后期图像处理。
在第三种可选的实施方式中，如图4a所示，图像传感器10包括透明的不规则的微纳介质柱和多个光电二极管PD，其中，镜头传送过来的白光部分直接传输至光电二极管PD，不经过微纳介质柱，部分白光先传输至微纳介质柱，经过微纳介质柱分光后传输至不同的光电二极管PD，微纳介质柱可以将白光分成红光和红光以外的光，或者，将白光分成蓝光和蓝光以外的光。基于光电二极管PD接收到的光的颜色的不同，如图4b所示，像素矩阵包括像素W+R、像素W-R、像素W+B以及像素W-B；其中，像素W+R对应的光电二极管PD接收白光和红光，像素W-R对应的光电二极管PD接收白光中除红光以外的光，像素W+B对应的光电二极管PD接收白光和蓝光，像素W-B对应的光电二极管PD接收白光中除蓝光以外的光。
由于在第三种可选的实施方式中，像素矩阵不是单纯的红色像素R、绿色像素G和蓝色像素B，而是像素W+R、像素W-R、像素W+B以及像素W-B，这样的色彩采用加大了后期算法处理的难度，且后期算法处理会增加噪声。
为了解决上述第一种、第二种以及第三种可选的实施方式提供的图像传感器10存在的问题，本申请实施例还提供一种图像传感器10，该图像传感器10可以应用于 上述的摄像设备1中，以下通过四个具体的实施例，对本申请提供的图像传感器10进行示例性介绍。
实施例一
如图5所示，图像传感器10包括彩色滤光片101和光电二极管阵列102。
需要说明的是，在实施例一提供的图像传感器10应用于上述摄像设备1中的情况下，上述摄像设备1还包括如图5所示的第二红外截止滤光片(infrared radiation，IR-cut)100；第二红外截止滤光片100设置在镜头20和图像传感器10之间，用于滤除红外光。红外光的波长在700nm以上，远大于三原色光的波长。
在一些示例中，第二红外截止滤光片100可以独立于镜头20和图像传感器10，单独设置。在另一些示例中，第二红外截止滤光片100还可以集成在镜头20上。
由于自然光经过第二红外截止滤光片100后，红外光被滤除掉，因此传输至图像传感器10中彩色滤光片101的光为自然光中滤除红外光以外的光，也就是三原色光。由于红外光被截止，因此可以防止红外光干扰三原色光。
上述彩色滤光片101包括多个第一彩色滤光单元1011和多个第二彩色滤光单元1012；多个第一彩色滤光单元1011中的至少任意一个第一彩色滤光单元1011允许三原色光中的第一颜色光和第二颜色光透过，多个第二彩色滤光单元1012中的至少任意一个第二彩色滤光单元1012允许三原色光中的第二颜色光和第三颜色光透过。
可以理解的是，三原色光可以包括红光、绿光和蓝光，在此情况下，第一颜色光、第二颜色光和第三颜色光为红光、绿光和蓝光中的一种，且第一颜色光、第二颜色光和第三颜色光不相同。例如，可以是第一颜色光为红光，第二颜色光为绿光，第三颜色光为蓝光。又例如，可以是第一颜色光为绿光，第二颜色光为红光，第三颜色光为蓝光。
应当理解到，彩色滤光片101上涂覆有吸收型的彩色颜料有机物质，彩色颜料有机物质可以允许特定波段的光透过而阻止其它波段的光。第一彩色滤光单元1011和第二彩色滤光单元1012涂覆的彩色颜料有机物质不同，第一彩色滤光单元1011涂覆的彩色颜料有机物质可以允许第一颜色光和第二颜色光透过，而阻止其它颜色光，第二彩色滤光单元1012涂覆的彩色颜料有机物质可以允许第二颜色光和第三颜色光透过，而阻止其它颜色光。
在第一颜色光为绿光，第二颜色光为红光，第三颜色光为蓝光的情况下，第一彩色滤光单元1011例如可以为黄色滤光单元，红光、绿光和蓝光经过黄色滤光单元后，只有红光和绿光可以通过，蓝光会被吸收；第二彩色滤光单元1012例如可以为青色滤光单元，红光、绿光和蓝光经过青色滤光单元后，只有绿光和蓝光可以通过，红光会被吸收。
上述的光电二极管阵列102设置于彩色滤光片101的出光侧，且光电二极管阵列102包括多个第一光电二极管PD1、多个第二光电二极管PD2以及多个第三光电二极管PD3。
可以理解的是，第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2和第三光电二极管PD3的数量可以根据需要进行设置。
需要说明的是，光电二极管阵列102中第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2 以及第三光电二极管PD3的作用都是用于将接收到的光信号转换为电信号。
第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2以及第三光电二极管PD3分别用于接收一种颜色的光，第一光电二极管PD1第二光电二极管PD2以及第三光电二极管PD3接收光的颜色不同。例如第一光电二极管PD1用于接收第一颜色光，第二光电二极管PD2用于接收第二颜色光，第三光电二极管PD3用于接收第三颜色光。
应当理解到，第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2以及第三光电二极管PD3均代表一个像素，在第一光电二极管PD1用于接收第一颜色光，第二光电二极管PD2用于接收第二颜色光，第三光电二极管PD3用于接收第三颜色光的情况下，可以认为第一光电二极管PD1代表第一颜色像素，第二光电二极管PD2代表第二颜色像素，第三光电二极管PD3代表第三颜色像素。
在本实施例一中，第一光电二极管PD1代表第一颜色像素例如红色，第二光电二极管PD2代表第二颜色像素例如绿色，第三光电二极管PD3代表第三颜色像素例如蓝色，本实施例一对于像素矩阵设计，即对于光电二极管阵列102中多个第一光电二极管PD1、多个第二光电二极管PD2以及多个第三光电二极管PD3的排布方式不进行限定。多个第一光电二极管PD1、多个第二光电二极管PD2以及多个第三光电二极管PD3组成二维阵列，根据成像波段的不同，多个第一光电二极管PD1、多个第二光电二极管PD2以及多个第三光电二极管PD3可以排列成不同的阵列，不同位置上的光电二极管用来对不同波段的光线成像。
在一种可选的实施方式中，如图6所示，多个第一光电二极管PD1、多个第二光电二极管PD2以及多个第三光电二极管PD3用于构成多个沿第一方向X和第二方向Y重复排列的2*2的第一光电二极管矩阵M；其中，第一方向X为第一光电二极管矩阵M的行方向，第二方向Y为第一光电二极管矩阵M的列方向，第一方向X和第二方向Y垂直。每个第一光电二极管矩阵M包括一个第一光电二极管PD1、两个第二光电二极管PD2和一个第三光电二极管PD3。
对于上述第一光电二极管矩阵M中一个第一光电二极管PD1、两个第二光电二极管PD2和一个第三光电二极管PD3的排布方式不进行限定。在一些示例中，如图6所示，在第一光电二极管矩阵M中，第一光电二极管PD1位于第一光电二极管矩阵M的左上角，两个第二光电二极管PD2分别位于第一光电二极管矩阵M的右上角和左下角，第三光电二极管PD3位于第一光电二极管矩阵M的右下角。在此情况下，多个第一光电二极管PD1、多个第二光电二极管PD2以及多个第三光电二极管PD3的排布成bayer(拜耳)阵列。
基于上述，在多个第一光电二极管PD1、多个第二光电二极管PD2以及多个第三光电二极管PD3用于构成多个沿第一方向X和第二方向Y重复排列的2*2的第一光电二极管矩阵M(第一光电二极管矩阵M具体可以参考上述)的情况下，如图7a所示，上述彩色滤光片101中的多个第一彩色滤光单元1011和多个第二彩色滤光单元1012可以沿平行于第一光电二极管矩阵M的两条对角线的方向交替排列。在此基础上，如图7b所示，第一彩色滤光单元1011覆盖第一光电二极管PD1以及位于第一光电二极管PD1四邻域的第二光电二极管PD2的部分；第二彩色滤光单元1012覆盖第三光电二极管PD3以及位于第三光电二极管PD3四邻域的第二光电二极管PD2的部分； 每个第二光电二极管PD2被相邻的两个第一彩色滤光单元1011和两个第二彩色滤光单元1012覆盖。
此处，“位于第一光电二极管PD1四邻域的第二光电二极管PD2”指的是位于第一光电二极管PD1上下左右四个方向的第二光电二极管PD2。同样的，“位于第三光电二极管PD3四邻域的第二光电二极管PD2”指的是位于第三光电二极管PD3上下左右四个方向的第二光电二极管PD2。
由于从第一彩色滤光单元1011透过的光为混合的第一颜色光和第二颜色光，从第二彩色滤光单元1012透过的光为混合的第二颜色光和第三颜色光，而第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2以及第三光电二极管PD3分别用于接收一种颜色的光，因此如图5所示，上述的图像传感器10还包括分光结构(color splitter)103，该分光结构103设置于彩色滤光片101和第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3之间。分光结构103用于将从第一彩色滤光单元1011透过的第一颜色光和第二颜色光分开，且将第一颜色光传输至第一光电二极管PD1，将第二颜色光传输至第二光电二极管PD2，分光结构103还用于将从第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光和第三颜色光分开，且将第二颜色光传输至第二光电二极管PD2，将第三颜色光传输至第三光电二极管PD3。
在一些示例中，如图8所示，上述分光结构103可以包括阵列分布的多个微纳介质柱1031。在此基础上，微纳介质柱1031的形状可以为圆柱、棱柱、其它规则或不规则的形状，棱柱包括四棱柱、五棱柱等。多个微纳介质柱1031的形状可以相同，也可以不完全相同。图8以微纳介质柱1031为圆柱，且多个微纳介质柱1031的形状相同为例进行示意。
此外，多个微纳介质柱1031可以沿行方向和列方向规则排列，在此情况下，行方向和列方向的夹角可以为直角，也可以为锐角；当然多个微纳介质柱1031也可以不规则排列。
需要说明的是，微纳介质柱1031是由透明介质形成的各个方向的尺寸在微纳范围内的小柱子。微纳介质柱1031对光不进行吸收，光线照射到微纳介质柱1031上面会发生相位延迟，多个微纳介质柱1031的相位连续变化，可改变光线的方向角度，其原理类似于相控阵雷达，而且各个波长光线经过微纳介质柱1031后的方向角度各不相同，从而可以实现不同波长光线的分离。
为了提高光电二极管阵列102接收到的光量和光强度，示例性地，本实施例一可以通过以下两种方式实现。
第一种：
分光结构103还用于将从第一彩色滤光单元1011透过的第一颜色光汇聚，且将第二颜色光汇聚，并将汇聚后的第一颜色光传输至第一光电二极管PD1，将汇聚后的第二颜色光传输至第二光电二极管PD2。由于分光结构103的汇聚功能，因而更多的第一颜色光可以传输至第一光电二极管PD1，更多的第二颜色光可以传输至第二光电二极管PD2，这样一来，第一光电二极管PD1可以接收到更多的第一颜色光，第二光电二极管PD2可以接收到更多的第二颜色光，从而可以提高第一光电二极管PD1和第二光电二极管PD2接收到的光量和光强度。
分光结构103还用于将从第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光汇聚，且将第三颜色光汇聚，并将汇聚后的第二颜色光传输至第二光电二极管PD2，将汇聚后的第三颜色光传输至第三光电二极管PD3。同样的，第二光电二极管PD2可以进一步接收到更多的第二颜色光，第三光电二极管PD3可以接收到更多的第三颜色光，从而可以进一步提高第二光电二极管PD2接收到的光量和光强度，且提高第三光电二极管PD3接收到的光量和光强度。
第二种：
如图9所示，上述图像传感器10还包括设置在彩色滤光片101的入光侧的多个微透镜(micro lens)104；微透镜104用于将三原色光汇聚后传输至第一彩色滤光单元1011和第二彩色滤光单元1012。
此处，一个第一彩色滤光单元1011或一个第二彩色滤光单元1012可以对应一个或多个微透镜104。考虑到从第一彩色滤光单元1011和第二彩色滤光单元1012透过的光还要经过分光结构103分向不同的光电二极管，为了避免一个第一彩色滤光单元1011或一个第二彩色滤光单元1012与一个微透镜104对应时，一个第一彩色滤光单元1011或一个第二彩色滤光单元1012对应区域的光全部被与该第一彩色滤光单元1011或一个第二彩色滤光单元1012对应的第一微透镜104汇聚，这样不利于分光结构103将光分向不同的光电二极管，基于此，在一些示例中，一个第一彩色滤光单元1011或一个第二彩色滤光单元1012与多个微透镜104对应。
由于设置在彩色滤光片101的入光侧的多个微透镜104可以将三原色光汇聚后传输至第一彩色滤光单元1011和第二彩色滤光单元1012，因而可以提高传输至彩色滤光片101的光量和光强度，而传输至彩色滤光片101的光量和光强度提高又会使得第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2和第三光电二极管PD3接收到的光量和光强度增加。
基于上述，在光电二极管阵列102中多个第一光电二极管PD1、多个第二光电二极管PD2以及多个第三光电二极管PD3、与彩色滤光片101中的多个第一彩色滤光单元1011和多个第二彩色滤光单元1012按照如图7b所示的排布方式进行排布的情况下，为了确保分光结构103能够实现将从多个第一彩色滤光单元1011透过的第一颜色光传输至第一光电二极管PD1，将第二颜色光传输至第二光电二极管PD2，且能够实现将从多个第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光传输至第二光电二极管PD2，将第三颜色光传输至第三光电二极管PD3，因此可以将上述分光结构103划分为多个分光单元。以下示例性地提供几种多个分光单元与光电二极管阵列102中第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3、以及与彩色滤光片101中的第一彩色滤光单元1011和第二彩色滤光单元1012的对应设计关系。
第一种：
如图10a所示，分光结构103包括多个分光单元1032；每个第一光电二极管PD1、每个第二光电二极管PD2以及每个第三光电二极管PD3均与四个分光单元1032对应；每个第一光电二极管PD1用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第一颜色光，每个第二光电二极管PD2用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第二颜色光，每个第三光电二极管PD3用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第三颜色光。
每个分光单元1032与一个第一彩色滤光单元1011或一个第二彩色滤光单元1012对应；且每个分光单元1032与两个光电二极管对应，具体的，每个分光单元1032与一个第一光电二极管PD1和一个第二光电二极管PD2对应，或者，每个分光单元1032与一个第二光电二极管PD2和一个第三光电二极管PD3对应。如图10b所示，与第一彩色滤光单元1011对应的分光单元1032接收从第一彩色滤光单元1011透过的第一颜色光和第二颜色光，并将第一颜色光和第二颜色光分开传输至一个第一光电二极管PD1和一个第二光电二极管PD2；与第二彩色滤光单元1012对应的分光单元1032接收第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光和第三颜色光，并将第二颜色光和第三颜色光分开传输至一个第二光电二极管PD2和一个第三光电二极管PD3。
需要说明的是，图10b中未示意出第一彩色滤光单元1011和第二彩色滤光单元1012。图10b中的箭头表示分光单元1032进行分光，从图10b看出，每个分光单元1032可以将射到其上的光分向两个光电二极管。
第二种：
如图11a所示，分光结构103包括多个分光单元1032；每个第一光电二极管PD1、每个第二光电二极管PD2以及每个第三光电二极管PD3均与四个分光单元1032对应；每个第一光电二极管PD1用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第一颜色光，每个第二光电二极管PD2用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第二颜色光，每个第三光电二极管PD3用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第三颜色光。
每个分光单元1032与一个第一彩色滤光单元1011和一个第二彩色滤光单元1012对应，且每个分光单元1032与四个光电二极管对应，具体的，每个分光单元1032与一个第一光电二极管PD1、两个第二光电二极管PD2和一个第三光电二极管PD3对应。
如图11b所示，每个分光单元1032接收从第一彩色滤光单元1011透过的第一颜色光和第二颜色光，并将第一颜色光和第二颜色光分开传输至一个第一光电二极管PD1和两个第二光电二极管PD2，每个分光单元1032还接收从第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光和第三颜色光，并将第二颜色光和第三颜色光分开传输至一个第三光电二极管PD3和两个第二光电二极管PD2。
或者，如图11c所示，每个分光单元1032接收从第一彩色滤光单元1011透过的第一颜色光和第二颜色光、以及接收从第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光和第三颜色光，并将第一颜色光传输至一个第一光电二极管PD1，将第二颜色光传输至一个第二光电二极管PD2，将第三颜色光传输至一个第三光电二极管PD3。
需要说明的是，图11b和图11c均示意出一个分光单元1032与第一光电二极管矩阵M的分光关系。
第三种：
如图12a所示，分光结构103包括多个分光单元1032；每个第一光电二极管PD1和每个第三光电二极管PD3均与四个分光单元1032对应；每个第一光电二极管PD1用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第一颜色光，每个第三光电二极管PD3用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第三颜色光；每个第二光电二极管PD2与一个分光单元1032对应；每个第二光电二极管PD2用于接收与其对应的一个分光单元1032分出的第二颜色光。
每个分光单元1032与相对的两个第一彩色滤光单元1011和相对的两个第二彩色滤光单元1012对应，且每个分光单元1032与一个第二光电二极管PD2、相对的两个第一光电二极管PD1以及相对的两个第三光电二极管PD3对应。
每个分光单元1032接收相对的两个第一彩色滤光单元1011和相对的两个第二彩色滤光单元1012透过的光，并将第二颜色光传输至与该分光单元1032对应的一个第二光电二极管PD2，将第一颜色光传输至相对的两个第一光电二极管PD1，将第三颜色光传输至相对的两个第三光电二极管PD3。
需要说明的是，每个分光单元1032接收相对的两个第一彩色滤光单元1011透过的光，并将第一颜色光传输至相对的两个第一光电二极管PD1时，此处，每个第一光电二极管PD1接收到的是与其对应的第一彩色滤光单元1011透过的光。同样的，每个分光单元1032接收相对的两个第二彩色滤光单元1012透过的光，并将第三颜色光传输至相对的两个第三光电二极管PD3时，此时，每个第三光电二极管PD3接收到的是与其对应的第二彩色滤光单元1012透过的光。
此处，从第一彩色滤光单元1011和第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光，经过分光单元1032后直接透过，并传输至与该分光单元1032对应的一个第二光电二极管PD2，如图12b所示，射到分光单元1032a的第一颜色光分别传输至上下两个第一光电二极管PD1，射到分光单元1032的第三颜色光分别传输至左右两个第三光电二极管PD3，或者，如图12c所示，射到分光单元1032b的第一颜色光分别传输至左右两个第一光电二极管PD1，射到分光单元1032的第三颜色光分别传输至上下两个第三光电二极管PD3。
需要说明的是，在上述分光结构103包括阵列分布的多个微纳介质柱1031的情况下，每个分光单元1032可以包括一个或多个微纳介质柱1031。
在此基础上，在图像传感器10包括多个微透镜104的情况下，一个微透镜104可以与一个分光单元1032对应，微透镜104将光汇聚后通过第一彩色滤光单元1011或第二彩色滤光单元1012传输至与该微透镜104对应的分光单元1032。基于此，多个微透镜104与光电二极管阵列102中第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3、以及与彩色滤光片101中的第一彩色滤光单元1011和第二彩色滤光单元1012的对应设计关系可以参考图10a、图11a、图12a以及上述第一种、第二种、第三种情况中多个分光单元与光电二极管阵列102中第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3、以及与彩色滤光片101中的第一彩色滤光单元1011和第二彩色滤光单元1012的对应设计关系，此处不再赘述。
可以理解的是，分光单元1032与光电二极管阵列102中第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3、以及与彩色滤光片101中的第一彩色滤光单元1011和第二彩色滤光单元1012的对应设计关系包括但不限于以上三种情况。
在本实施例一中，由于图像传感器10中彩色滤光片101的第一彩色滤光单元1011和第二彩色滤光单元1012均可以允许两种颜色的光透过，具体的，第一彩色滤光单元1011允许第一颜色光和第二颜色光透过，第二彩色滤光单元1012允许第二颜色光和第三颜色光透过，相对于现有技术的图像传感器10中彩色滤光片101的红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元只能透射一种颜色的光，因此本实施例一可以提高进光 量，也即可以提高光子利用率。
此外，相对于现有技术的图像传感器10中的彩色滤光片101包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元的情况而言，由于本实施例一中，第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3对应的第一彩色滤光单元1011或第二彩色滤光单元1012的面积是现有技术中第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3对应的红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元的面积的2倍，因此本实施例一中，第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3接收到的进光量提升了2倍。
在此基础上，相对于现有技术的图像传感器10中的彩色滤光片101包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元的情况，由于本实施例一中，每个第一光电二极管PD1、每个第二光电二极管PD2以及每个第三光电二极管PD3，即像素矩阵中每个第一颜色像素、每个第二颜色像素以及每个第三颜色像素均接收到的是现有技术中两个彩色滤光单元对应的像素空间内白光分配后的光，因此仅损失少许空间分辨率，空间分辨率为现有技术的70％。
另外，本实施例一提供的图像传感器10中，由于第一光电二极管PD1接收三原色光中的第一颜色光，第二光电二极管PD2接收三原色光中的第二颜色光，第三光电二极管PD3接收三原色光中的第三颜色光，因此三原色光都可以被图像传感器10可以接收，因而有利于后期图像处理。此外，第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2和第三光电二极管PD3接收到的都是单一颜色的光，具体的，第一光电二极管PD1接收第一颜色光，第二光电二极管PD2接收第二颜色光，第三光电二极管PD3接收第三颜色光，也是说，图像传感器10包括第一颜色像素、第二颜色像素和第三颜色像素，相对于图像传感器包括像素W+R、像素W-R、像素W+B以及像素W-B而言，本实施例一后期算法处理的难度降低，不会增加噪声。
考虑到在一些领域，例如安防领域，对色彩要求不高，但对外形要求较高，因而在设计图像传感器10时，希望图像传感器10能够对RGB-NIR(红绿蓝以及近红外)光进行成像。基于此，上述实施例一提供的图像传感器10与下述实施例二、实施例三以及实施例四提供的图像传感器10的区别之处在于，实施例一提供的图像传感器10用于对RGB进行成像，因此在实施例一中，射到图像传感器10上的光是滤除红外光的自然光，即射到图像传感器10上的光是三原色光，而下述实施例二、实施例三以及实施例四提供的图像传感器10用于对RGB-NIR进行成像，因此在实施例二、实施例三以及实施例四中，射到图像传感器10上的光是自然光，即射到图像传感器10上的光包括三原色光和红外光。
基于此，在实施例二、实施例三以及实施例四提供的图像传感器10应用于上述摄像设备1中的情况下，摄像设备1中的镜头20和图像传感器10之间不设置红外截止滤光片。
以下对实施例二、实施例三和实施例四分别进行介绍。
实施例二
如图13所示，图像传感器10包括彩色滤光片101和光电二极管阵列102。
上述彩色滤光片101包括多个第一彩色滤光单元1011、多个第二彩色滤光单元 1012和多个第三彩色滤光单元1013；多个第一彩色滤光单元1011中至少任意一个第一彩色滤光单元1011允许红外光和三原色光中的第一颜色光透过，多个第二彩色滤光单元1012中至少任意一个第二彩色滤光单元1012允许红外光和三原色光中的第二颜色光透过，多个第三彩色滤光单元1013中至少任意一个第三彩色滤光单元1013允许红外光和三原色光中的第三颜色光透过。
此处，第一颜色光、第二颜色光和第三颜色光可以参考上述实施例一，此处不再赘述。在第一颜色光为绿光，第二颜色光为红光，第三颜色光为蓝光的情况下，第一彩色滤光单元1011例如可以为红色滤光单元，红外光和三原色光经过红色滤光单元后，只有红外光和红光可以透过，蓝光和绿光会被吸收；第二彩色滤光单元1012例如可以为绿色滤光单元，红外光和三原色光经过绿色滤光单元后，只有红外光和绿光可以透过，红光和蓝光会被吸收；第三彩色滤光单元1013例如可以为蓝色滤光单元，红外光和三原色光经过蓝色滤光单元后，只有红外光和蓝色可以透过，红光和绿光会被吸收。
上述的光电二极管阵列102设置于彩色滤光片101的出光侧，且光电二极管阵列102包括多个第一光电二极管PD1、多个第二光电二极管PD2、多个第三光电二极管PD3以及多个第四光电二极管PD4。
此处，第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2和第三光电二极管PD3可以参考上述实施例一，此处不再赘述。第四光电二极管PD4用于接收红外光，第四光电二极管PD4可以代表红外光像素。
可以理解的是，第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3和第四光电二极管PD4的数量可以根据需要进行设置。
本实施例二对于像素矩阵设计，即对于光电二极管阵列102中多个第一光电二极管PD1、多个第二光电二极管PD2、多个第三光电二极管PD3以及多个第四光电二极管PD4的排布方式不进行限定。多个第一光电二极管PD1、多个第二光电二极管PD2、多个第三光电二极管PD3以及多个第四光电二极管PD4组成二维阵列，根据成像波段的不同，多个第一光电二极管PD1、多个第二光电二极管PD2、多个第三光电二极管PD3以及多个第四光电二极管PD4可以排列成不同的阵列，不同位置上的光电二极管用来对不同波段的光线成像。由于像素矩阵包括第一颜色像素、第二颜色像素、第三颜色像素和红外光像素，因此在第一颜色像素为红色像素，第二颜色像素为绿色像素，第三颜色像素为蓝色像素的情况下，像素矩阵可以称为RGB-NIR像素矩阵。对于RGB-NIR像素矩阵设计，以下示例性地提供两种可选的实施方式。
第一种可选的实施方式，如图14所示，一排第一光电二极管PD1、一排第四光电二极管PD4、一排第二光电二极管PD2、一排第四光电二极管PD4、一排第三光电二极管PD3以及一排第四光电二极管PD4沿第一方向X依次交替排列。
第二种可选的实施方式，如图15所示，多个第一光电二极管PD1、多个第二光电二极管PD2、多个第三光电二极管PD3以及多个第四光电二极管PD4用于构成多个沿第一方向X和第二方向Y交替排列的2*2的第二光电二极管矩阵P和2*2的第三光电二极管矩阵Q；其中，第一方向X为第二光电二极管矩阵P和第三光电二极管矩阵Q的行方向，第二方向Y为第二光电二极管矩阵P和第三光电二极管矩阵Q的列方向，第一方向X和第二方向Y垂直。每个第二光电二极管矩阵P包括一个第一光电二极管 PD1、一个第二光电二极管PD2以及两个第四光电二极管PD4；每个第三光电二极管矩阵Q包括一个第二光电二极管PD2、一个第三光电二极管PD3以及两个第四光电二极管PD4。
对于上述第二光电二极管矩阵P中一个第一光电二极管PD1、一个第二光电二极管PD2以及两个第四光电二极管PD4的排布方式不进行限定。在一些示例中，如图15所示，在第二光电二极管矩阵P中，两个第四光电二极管PD4分别位于第二光电二极管矩阵P的左上角和右下角，第一光电二极管PD1和第二光电二极管PD2分别位于第二光电二极管矩阵P的右上角和左下角。
同样的，对于上述第三光电二极管矩阵Q中一个第二光电二极管PD2、一个第三光电二极管PD3以及两个第四光电二极管PD4的排布方式不进行限定。在一些示例中，如图15所示，在第三光电二极管矩阵Q中，两个第四光电二极管PD4分别位于第三光电二极管矩阵Q的左上角和右下角，第二光电二极管PD2和第三光电二极管PD3分别位于第三光电二极管矩阵Q的左下角和右上角。
在本实施例二中，彩色滤光片101中的第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013可以根据上述RGB-NIR像素矩阵进行设计。在一些示例中，如图16a和图16b所示，一个第一彩色滤光单元1011覆盖一个第一光电二极管PD1以及位于第一光电二极管PD1四邻域的第四光电二极管PD4的部分，一个第二彩色滤光单元1012覆盖一个第二光电二极管PD2以及位于第二光电二极管PD2四邻域的第四光电二极管PD4的部分，一个第三彩色滤光单元1013覆盖第三光电二极管PD3以及位于第三光电二极管PD3四邻域的第四光电二极管PD4的部分。每个第四光电二极管PD4被第一彩色滤光单元1011、一个第三彩色滤光单元1013和两个第二彩色滤光单元1012覆盖。
此处，“四邻域”可以参考上述实施例一的解释说明，此处不再赘述。
参考图16a和图16b可知，RGB-NIR像素矩阵中第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3以及第四光电二极管PD4的排列方式不同，则彩色滤光片101中的第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013的排布方式不同。在第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3以及第四光电二极管PD4按照上述第一种可选的实施方式排列的情况下，彩色滤光片101中的第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013的排布方式如图16a所示。在第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3以及第四光电二极管PD4按照上述第二种可选的实施方式排列的情况下，彩色滤光片101中的第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013的排布方式如图16b所示。
请继续参考图13，本实施例二提供的图像传感器10还包括分光结构103，该分光结构103设置于彩色滤光片101和光电二极管阵列102之间；分光结构103用于将从第一彩色滤光单元1011透过的第一颜色光和红外光分开，将从第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光和红外光分开，将从第三彩色滤光单元1013透过的第三颜色光和红外光分开，且将第一颜色光传输至第一光电二极管PD1，将第二颜色光传输至第二光电二极管PD2，将第三颜色光传输至第三光电二极管PD3，将红外光传输至第四光电 二极管PD4。
需要说明的是，分光结构103的具体结构可以参考上述实施例一，此处不再赘述。
为了提高光电二极管阵列102接收到的光量和光强度，示例性地，本实施例二可以通过以下两种方式实现。
第一种：
分光结构103还用于将从第一彩色滤光单元1011透过的第一颜色光汇聚，并将汇聚后的第一颜色光传输至第一光电二极管PD1，将从第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光汇聚，并将汇聚后的第二颜色光传输至第二光电二极管PD2，将从第三彩色滤光单元1013透过的第三颜色光汇聚，并将汇聚后的第三颜色光传输至第三光电二极管PD3，将从第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013透过的红外光汇聚，并将汇聚后的红外光传输至第四光电二极管PD4。
在第一种情况下，分光结构103带来的技术效果可以参考上述实施例一，此处不再赘述。
第二种：
如图17所示，上述图像传感器10还包括设置在彩色滤光片101的入光侧的多个微透镜104；微透镜104用于将三原色光和红外光汇聚后传输至第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013。
此处，微透镜104与第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013的对应设置关系、以及设置微透镜104的作用均可以参考上述实施例一，此处不再赘述。
由于本实施例二提供的图像传感器10直接用于接收三原色光和红外光，而红外光可以直接透过彩色滤光片101和分光结构103，考虑到分光结构103在对红外光进行分光，以将红外光传输至第四光电二极管PD4时，有可能部分红外光会射到除第四光电二极管PD4以外的其它光电二极管上，这样一来，就会对除第四光电二极管PD4以外的其它光电二极管接收到的光的颜色产生干扰，最终会影响后期处理得到的图像的准确性。基于此，在一些示例中，如图17所示，上述图像传感器10还包括设置在分光结构103和光电二极管阵列102之间的第一红外截止滤光片105；第一红外截止滤光片105用于滤除红外光。第一红外截止滤光片105包括多个镂空区，第四光电二极管PD4在第一红外截止滤光片105上的投影与镂空区具有重叠的区域。
由于分光结构103和光电二极管阵列102之间设置有第一红外截止滤光片105，因而从分光结构103透过的红外光在传输至第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2和第三光电二极管PD3的过程中会被第一红外截止滤光片105吸收，这样一来，可以防止第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2和第三光电二极管PD3接收到红外光，从而确保了第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2和第三光电二极管PD3接收到的都是单一颜色的光，有利于后期图像处理的准确性。而第一红外截止滤光片105包括镂空区域，且第四光电二极管PD4在第一红外截止滤光片105上的投影与镂空区具有重叠的区域，因此从分光结构103透过的红外光可以传输至第四光电二极管PD4，被第四光电二极管PD4接收。
为了提高第四光电二极管PD4接收到的红外光的光量，因此在一些示例中，第四 光电二极管PD4在第一红外截止滤光片105上的投影位于第一红外截止滤光片包105的镂空区域内。
在此基础上，为了确保分光结构103能够实现将从第一彩色滤光单元1011透过的第一颜色光和红外光分开，将从第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光和红外光分开，将从第三彩色滤光单元1013透过的第三颜色光和红外光分开，且将第一颜色光传输至第一光电二极管PD1，将第二颜色光传输至第二光电二极管PD2，将第三颜色光传输至第三光电二极管PD3，将红外光传输至第四光电二极管PD4，因此可以将上述分光结构103划分为多个分光单元。以下以光电二极管阵列102中第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3和第四光电二极管PD4按照图14和图15所示的排布方式为例，提供几种多个分光单元1032与光电二极管阵列102中第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3和第四光电二极管PD4、以及与彩色滤光片101中的第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013的对应设计关系。
第一种：
参考图18a、图18b、图18c和图18d，图18a和图18c中光电二极管阵列102按照图14所示的排布方式排布，图18b和图18d中光电二极管阵列102按照图15所示的排布方式排布。
参考图18a和图18b，分光结构103包括多个分光单元1032，每个第一光电二极管PD1、每个第二光电二极管PD2、每个第三光电二极管PD3以及每个第四光电二极管PD4均与四个分光单元1032对应；每个第一光电二极管PD1用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第一颜色光，每个第二光电二极管PD2用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第二颜色光，每个第三光电二极管PD3用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第三颜色光，每个第四光电二极管PD4用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的红外光。
每个分光单元1032与第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012以及第三彩色滤光单元1013中的一个对应；且每个分光单元1032与两个光电二极管对应，具体的，每个分光单元1032与一个第四光电二极管PD4以及第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3中的一个对应。
图18c和图18d示意出了分光单元1032的具体分光情况，如图18c和图18d所示，与第一彩色滤光单元1011对应的分光单元1032接收从第一彩色滤光单元1011透过的第一颜色光和红外光，并将第一颜色光和红外光分开传输至第一光电二极管PD1和第四光电二极管PD4；与第二彩色滤光单元1012对应的分光单元1032接收从第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光和红外光，并将第二颜色光和红外光分开传输至第二光电二极管PD2和第四光电二极管PD4；与第三彩色滤光单元1013对应的分光单元1032接收从第三彩色滤光单元1013透过的第三颜色光和红外光，并将第三颜色光和红外光分开传输至第三光电二极管PD3和第四光电二极管PD4。
需要说明的是，图18c和图18d中未示意出第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013。图18c和图18d中的箭头表示分光单元1032进行分光，从图18c和图18d可以看出，每个分光单元1032可以将射到其上的光分向 两个光电二极管。
第二种：
参考图19a、图19b、图19c和图19d，图19a和图19c中光电二极管阵列102按照图14所示的排布方式排布，图19b和图19d中光电二极管阵列102按照图15所示的排布方式排布。
参考图19a和图19b，上述分光结构103包括多个分光单元1032，每个第一光电二极管PD1、每个第二光电二极管PD2、每个第三光电二极管PD3以及每个第四光电二极管PD4均与一个分光单元1032对应。每个第一光电二极管PD1用于接收与其对应的一个分光单元1032分出的第一颜色光，每个第二光电二极管PD2用于接收与其对应的一个分光单元1032分出的第二颜色光，每个第三光电二极管PD3用于接收与其对应的一个分光单元1032分出的第三颜色光；每个第四光电二极管PD4与四个分光单元1032对应，用于接收与其对应的四个分光单元1032中任意一个分光单元1032分出的红外光。
每个分光单元1032与第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012以及第三彩色滤光单元1013中的一个对应。图19c和图19d示意出了分光单元1032的具体分光情况，如图19c和图19d所示，与第一彩色滤光单元1011对应的分光单元1032接收从第一彩色滤光单元1011透过的第一颜色光和红外光，并将第一颜色光和红外光分别传输至第一光电二极管PD1及其四邻域的任一第四光电二极管PD4；与第二彩色滤光单元1012对应的分光单元1032接收从第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光和红外光，并将第二颜色光和红外光分别传输至第二光电二极管PD2及其四邻域的任一第四光电二极管PD4；与第三彩色滤光单元1013对应的分光单元1032接收从第三彩色滤光单元1013透过的第三颜色光和红外光，并将第三颜色光和红外光分别传输至第三光电二极管PD3及其四邻域的任一第四光电二极管PD4。
需要说明的是，图19c和图19d中未示意出第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013。图19c和图19d中的圆圈表示从第一彩色滤光单元1011透过的第一颜色光直接射到第一光电二极管PD1，从第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光直接射到第二光电二极管PD2，从第三彩色滤光单元1013透过的第三颜色光直接射到第三光电二极管PD3。箭头表示分光单元1032将射到其上的红外光传输至第四光电二极管PD4。
应当理解到，为了确保每个第四光电二极管PD4都能接收到红外光，因此每个分光单元1032应将红外光传输至第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2和第三光电二极管PD3的四邻域的同一方向的第四光电二极管PD4，例如，红外光传输至第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2和第三光电二极管PD3左侧的第四光电二极管PD4。
第三种：
在光电二极管阵列102按照图14所示的排布方式排布的情况下，如图20a所示，分光结构103包括多个分光单元1032，每个第一光电二极管PD1、每个第二光电二极管PD2以及每个第三光电二极管PD3均与四个分光单元1032对应；每个第一光电二极管PD1用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第一颜色光，每个第二光电 二极管PD2用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第二颜色光，每个第三光电二极管PD3用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第三颜色光，每个第四光电二极管PD4与一个分光单元1032对应，用于接收与其对应的分光单元1032分出的红外光。
每个分光单元1032与两个第一彩色滤光单元1011、两个第二彩色滤光单元1012以及两个第三彩色滤光单元1013中的两组对应，例如，分光单元1032与两个第一彩色滤光单元1011和两个第二彩色滤光单元1012对应，且每个分光单元1032与五个光电二极管对应。
图20b示意出了分光单元1032的具体分光情况，如图20b所示，与两个第一彩色滤光单元1011和两个第二彩色滤光单元1012对应的分光单元1032接收从两个第一彩色滤光单元1011透过的第一颜色光和红外光，且接收从两个第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光和红外光，并将第一颜色光传输至两个第一光电二极管PD1，将第二颜色光传输至两个第二光电二极管PD2，将红外光传输至一个第四光电二极管PD4。
与两个第二彩色滤光单元1012和两个第三彩色滤光单元1013对应的分光单元1032接收从两个第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光和红外光，且接收从两个第三彩色滤光单元1013透过的第三颜色光和红外光，并将第二颜色光传输至两个第二光电二极管PD2，将第三颜色光传输至两个第三光电二极管PD3，将红外光传输至一个第四光电二极管PD4。
与两个第三彩色滤光单元1013和两个第一彩色滤光单元1011对应的分光单元1032接收从两个第三彩色滤光单元1013透过的第三颜色光和红外光，且接收从两个第一彩色滤光单元1011透过的第一颜色光和红外光，并将第一颜色光传输至两个第一光电二极管PD1，将第三颜色光传输至两个第三光电二极管PD3，将红外光传输至一个第四光电二极管PD4。
需要说明的是，图20b中未示意出第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013。图20b中的圆圈表示红外光直接透过分光单元1032，传输至第四光电二极管PD4，箭头表示第一颜色光、第二颜色光和第三颜色光经过分光单元1032后，向第四光电二极管PD4上下左右的四个光电二极管上分离。
第四种：
在光电二极管阵列102按照图15所示的排布方式排布的情况下，如图21a所示，分光结构103包括多个分光单元1032，每个第一光电二极管PD1、每个第二光电二极管PD2以及每个第三光电二极管PD3均与四个分光单元1032对应；每个第一光电二极管PD1用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第一颜色光，每个第二光电二极管PD2用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第二颜色光，每个第三光电二极管PD3用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第三颜色光，每个第四光电二极管PD4与一个分光单元1032对应，用于接收与其对应的分光单元1032分出的红外光。
每个分光单元1032与一个第一彩色滤光单元1011、两个第二彩色滤光单元1012以及一个第三彩色滤光单元1013对应。
图21b示意出了分光单元1032的具体分光情况，如图21b所示，每个分光单元 1032接收与其对应的第一彩色滤光单元1011透过的第一颜色光，并将第一颜色光传输至一个第一光电二极管PD1，接收与其对应的第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光，并将第二颜色光传输至两个第二光电二极管PD2，接收与其对应的第三彩色滤光单元1013透过的第三颜色光，并将第三颜色光传输至一个第三光电二极管PD3；每个分光单元1032还接收从第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012以及第三彩色滤光单元1013透过的红外光，并将红外光传输至第四光电二极管PD4。
需要说明的是，图21b中未示意出第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013。图21b中的圆圈表示红外光直接透过分光单元1032，传输至第四光电二极管PD4，箭头表示第一颜色光、第二颜色光和第三颜色光经过分光单元1032后，向第四光电二极管PD4上下左右的四个光电二极管上分离。
第五种：
在光电二极管阵列102按照图14所示的排布方式排布的情况下，如图22a所示，分光结构103包括多个分光单元1032，每个第一光电二极管PD1、每个第二光电二极管PD2、每个第三光电二极管PD3以及每个第四光电二极管PD4均与四个分光单元1032对应；每个第一光电二极管PD1用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第一颜色光，每个第二光电二极管PD2用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第二颜色光，每个第三光电二极管PD3用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第三颜色光，每个第四光电二极管PD4用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的红外光。
每个分光单元1032与两个第一彩色滤光单元1011、两个第二彩色滤光单元1012、两个第三彩色滤光单元1013、第一彩色滤光单元1011和第二彩色滤光单元1012、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013、第三彩色滤光单元1013和第一彩色滤光单元1011中的任意一组对应，例如，分光单元1032与两个第一彩色滤光单元1011对应；又例如，分光单元1032与第一彩色滤光单元1011和第二彩色滤光单元1012对应，且每个分光单元1032与四个光电二极管对应。
图22b示意出了分光单元1032的具体分光情况，如图22b所示，与两个第一彩色滤光单元1011对应的分光单元1032接收从第一彩色滤光单元1011透过的第一颜色光和红外光，并将第一颜色光传输至两个第一光电二极管PD1，将红外光传输至两个第四光电二极管PD4；与两个第二彩色滤光单元1012对应的分光单元1032接收从第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光和红外光，并将第二颜色光传输至两个第二光电二极管PD2，将红外光传输至两个第四光电二极管PD4；与两个第三彩色滤光单元1013对应的分光单元1032接收从第三彩色滤光单元1013透过的第三颜色光和红外光，并将第三颜色光传输至两个第三光电二极管PD3，将红外光传输至两个第四光电二极管PD4。
与第一彩色滤光单元1011和第二彩色滤光单元1012对应的分光单元1032接收从第一彩色滤光单元1011透过的第一颜色光和红外光，且接收从第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光和红外光，并将第一颜色光传输至第一光电二极管PD1，将第二颜色光传输至第二光电二极管PD2，将红外光传输至两个第四光电二极管PD4。
与第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013对应的分光单元1032接收从 第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光和红外光，且接收从第三彩色滤光单元1013透过的第三颜色光和红外光，并将第二颜色光传输至第二光电二极管PD2，将第三颜色光传输至第三光电二极管PD3，将红外光传输至两个第四光电二极管PD4。
与第三彩色滤光单元1013和第一彩色滤光单元1011对应的分光单元1032接收从两个第三彩色滤光单元1013透过的第三颜色光和红外光，且接收从两个第一彩色滤光单元1011透过的第一颜色光和红外光，并将第一颜色光传输至第一光电二极管PD1，将第三颜色光传输至第三光电二极管PD3，将红外光传输至第四光电二极管PD4。
需要说明的是，图22b中未示意出第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013。图22b中的箭头表示分光单元1032进行分光，从图22b可以看出，每个分光单元1032可以将射到其上的光分向四个光电二极管。
第六种：
在光电二极管阵列102按照图15所示的排布方式排布的情况下，如图23a所示，分光结构103包括多个分光单元1032，每个第一光电二极管PD1、每个第二光电二极管PD2以及每个第三光电二极管PD3均与四个分光单元1032对应；每个第一光电二极管PD1用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第一颜色光，每个第二光电二极管PD2用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第二颜色光，每个第三光电二极管PD3用于接收与其对应的四个分光单元1032分出的第三颜色光，每个第四光电二极管PD4与一个分光单元1032对应，用于接收与其对应的分光单元1032分出的红外光。
每个分光单元1032与第一彩色滤光单元1011和第二彩色滤光单元1012，或者与第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013对应，且每个分光单元1032与四个光电二极管对应。
图23b示意出了分光单元1032的具体分光情况，如图23b所示，与第一彩色滤光单元1011和第二彩色滤光单元1012对应的分光单元1032接收从第一彩色滤光单元1011透过的第一颜色光和红外光，且接收从第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光和红外光，并将第一颜色光传输至第一光电二极管PD1，将第二颜色光传输至第二光电二极管PD2，将红外光传输至两个第四光电二极管PD4。如图23b所示，与第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013对应的分光单元1032接收从第二彩色滤光单元1012透过的第二颜色光和红外光，且接收从第三彩色滤光单元1013透过的第三颜色光和红外光，并将第二颜色光传输至第二光电二极管PD2，将第三颜色光传输至第三光电二极管PD3，将红外光传输至两个第四光电二极管PD4。
需要说明的是，图23b中未示意出第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013。图23b中的箭头表示分光单元1032进行分光，从图23b可以看出，每个分光单元1032可以将射到其上的光分向四个光电二极管。
在本实施例二中，由于彩色滤光片101中第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012、第三彩色滤光单元1013都可以通过红外光以及另外一种颜色的光，因此本实施例二可以提高进光量，也即可以提高光子利用率。此外，相对于现有技术的图像传感器10中的彩色滤光片101包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元的情况而言，本实施例二中，第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二 极管PD3和第四光电二极管PD4接收到的进光量提升了2倍，具体原因可以参考实施例一。
在此基础上，相对于现有技术的图像传感器10中的彩色滤光片101包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元的情况，由于本实施例二中，每个第一光电二极管PD1、每个第二光电二极管PD2、每个第三光电二极管PD3以及每个第四光电二极管PD4，即像素矩阵中每个第一颜色像素、每个第二颜色像素、每个第三颜色像素和第四第三颜色像素均接收到的是现有技术中两个彩色滤光单元对应的像素空间内白光分配后的光，因此仅损失少许空间分辨率，空间分辨率为现有技术的70％。
另外，由于本实施例二中，第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3和第四光电二极管PD4可以接收到三原色光，且接收到的都是单一颜色的光，因此可以降低后期算法处理的难度。
实施例三
如图24所示，图像传感器10包括彩色滤光片101和光电二极管阵列102。
上述彩色滤光片101包括多个第一彩色滤光单元1011、多个第二彩色滤光单元1012、多个第三彩色滤光单元1013以及多个镂空区域1014；多个第一彩色滤光单元1011中的至少任意一个第一彩色滤光单元1011允许三原色光中的第一颜色光透过，多个第二彩色滤光单元1012中的至少任意一个第二彩色滤光单元1012允许三原色光中的第二颜色光透过，多个第三彩色滤光单元1013中的至少任意一个第三彩色滤光单元1013允许三原色光中的第三颜色光透过。
需要说明的是，第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013可以参考上述实施例二，此处不再赘述。
上述的光电二极管阵列102设置于彩色滤光片101的出光侧，且光电二极管阵列102包括多个第一光电二极管PD1、多个第二光电二极管PD2、多个第三光电二极管PD3以及多个第四光电二极管PD4，第一光电二极管PD1与第一彩色滤光单元1011对应，第二光电二极管PD2与第二彩色滤光单元1012对应，第三光电二极管PD3与第三彩色滤光单元1013对应，第四光电二极管PD4与彩色滤光片101的镂空区域1014对应。
此处，第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3、第四光电二极管PD4可以参考上述实施例二，此处不再赘述。
需要说明的是，光电二极管阵列102中多个第一光电二极管PD1、多个第二光电二极管PD2、多个第三光电二极管PD3以及多个第四光电二极管PD4的排布方式例如可以为如图14和图15所示，具体可以参考上述实施例二，此处不再赘述。
请继续参考图24，本实施例三提供的图像传感器10还包括分光结构103，该分光结构103设置于彩色滤光片101的入光侧；分光结构103用于将红外光和三原色光分开，红外光透过彩色滤光片101的镂空区域传输至第四光电二极管PD4，三原色光传输至第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013。
由于第一彩色滤光单元1011允许三原色光中的第一颜色光通过，且第一光电二极管PD1与第一彩色滤光单元1011对应，因此第一光电二极管PD1接收到的是第一颜色光。同样的，第二光电二极管PD2接收到的是第二颜色光，第三光电二极管PD3 接收到的是第三颜色光。
需要说明的是，分光结构103的具体结构可以参考上述实施例一，此处不再赘述。
为了提高光电二极管阵列102接收到的光量和光强度，示例性地，本实施例三可以通过以下两种方式实现。
第一种：
分光结构103还用于对三原色光汇聚，且对红外光汇聚，并将汇聚后的三原色光传输至彩色滤光片101的第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013，汇聚后的红外光传输至彩色滤光片101的镂空区域1014。
在第一种情况下，分光结构103带来的技术效果可以参考上述实施例一，此处不再赘述。
第二种：
如图24所示，上述图像传感器10还包括设置在分光结构103的入光侧的多个微透镜104；微透镜104用于将三原色光和红外光汇聚后传输至分光结构103。
此处，微透镜104的数量可以根据需要进行设置。
另外，微透镜104的作用均可以参考上述实施例一，此处不再赘述。
在此基础上，为了确保分光结构103能够实现将红外光和三原色光分开，红外光透过彩色滤光片101的镂空区域传输至第四光电二极管PD4，三原色光传输至第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013，因此可以将上述分光结构103划分为多个分光单元。以下以光电二极管阵列102中第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3和第四光电二极管PD4按照图14和图15所示的排布方式为例，示例的地提供一种多个分光单元1032与光电二极管阵列102中第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3和第四光电二极管PD4、以及与彩色滤光片101中的第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013的对应设计关系。
参考图18a、图18b、图25a以及图25b，图18a和图25a以光电二极管阵列102按照图14所示的排布方式进行排布为例，图18b和图25b以光电二极管阵列102按照图15所示的排布方式进行排布为例。
如图18a和图18b所示，上述分光结构103包括多个分光单元1032，每个第一光电二极管PD1、每个第二光电二极管PD2、每个第三光电二极管PD3以及每个第四光电二极管PD4均与四个分光单元1032对应。
图25a和图25b示意出了分光单元1032的具体分光情况，如图25a和图25b所示，每个第一光电二极管PD1用于接收与其对应的四个分光单元1032分出且经第一彩色滤光单元1011的第一颜色光，每个第二光电二极管PD2用于接收与其对应的四个分光单元1032分出且经第二彩色滤光单元1012的第二颜色光，每个第三光电二极管PD3用于接收与其对应的四个分光单元1032分出且经第三彩色滤光单元1013的第三颜色光，每个第四光电二极管PD4与一个分光单元1032对应，用于接收与其对应的分光单元1032分出的红外光。
需要说明的是，图25a和图25b中未示意出第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013。图25a和图25b中的圆圈表示经过分光单元 1032分光后，红外光直接传输至第四光电二极管PD4，箭头表示经过分光单元1032分光后，三原色光被分向第四光电二极管PD4四领域的第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013，三原色光经过第一彩色滤光单元1011后第一颜色光传输至第一光电二极管PD1，三原色光经过第二彩色滤光单元1012后第二颜色光传输至第二光电二极管PD2，三原色光经过第三彩色滤光单元1013后第三颜色光传输至第三光电二极管PD3。
需要说明的是，在图像传感器10包括多个微透镜104的情况下，一个微透镜104可以与一个分光单元1032对应设置。
在本实施例三中，由于分光结构103先将三原色光和红外光分开，将三原色光传输至彩色滤光片101的第一彩色滤光单元1011、第二彩色滤光单元1012和第三彩色滤光单元1013，将红外光通过彩色滤光片101的镂空区域1014传输至第四光电二极管PD4，相对于现有技术中，与第四光电二极管PD4对应的彩色滤光片101吸收三原色光，因此本实施例二可以提高进光量。
在此基础上，相对于现有技术的图像传感器10中的彩色滤光片101包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元的情况，由于本实施例三中，每个第一光电二极管PD1、每个第二光电二极管PD2、每个第三光电二极管PD3以及每个第四光电二极管PD4，即像素矩阵中每个第一颜色像素、每个第二颜色像素、每个第三颜色像素和第四第三颜色像素均接收到的是现有技术中两个彩色滤光单元对应的像素空间内白光分配后的光，因此仅损失少许空间分辨率，空间分辨率为现有技术的70％。
另外，由于本实施例三中，第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3和第四光电二极管PD4可以接收三原色光，且接收到的都是单一颜色的光，因此可以降低后期算法处理的难度。
实施例四
如图26所示，图像传感器10包括光电二极管阵列102和分光结构103。
上述光电二极管阵列102包括多个第一光电二极管PD1、多个第二光电二极管PD2、多个第三光电二极管PD3、以及多个第四光电二极管PD4。
上述分光结构103设置在光电二极管阵列102的入光侧；分光结构103用于将接收到的第一颜色光传输至第一光电二极管PD1，将接收到的第二颜色光传输至第二光电二极管PD2，将接收到的第三颜色光传输至第三光电二极管PD3，将接收到的红外光传输至第四光电二极管PD4。
本实施例四对于像素矩阵设计，即对于光电二极管阵列102中多个第一光电二极管PD1、多个第二光电二极管PD2、多个第三光电二极管PD3以及多个第四光电二极管PD4的排布方式不进行限定。在一些示例中，如图27所示，多个第一光电二极管PD1、多个第二光电二极管PD2、多个第三光电二极管PD3以及多个第四光电二极管PD4用于构成多个沿第一方向X和第二方向Y重复排列的2*2的第四光电二极管矩阵N；其中，第一方向X为第四光电二极管矩阵N的行方向，第二方向Y为第四光电二极管矩阵N的列方向，第一方向X和第二方向Y垂直。每个第四光电二极管矩阵N包括一个第一光电二极管PD1、一个第二光电二极管PD2、一个第三光电二极管PD3以及一个第四光电二极管PD4。
对于上述第四光电二极管矩阵N中一个第一光电二极管PD1、一个第二光电二极管PD2、一个第三光电二极管PD3以及一个第四光电二极管PD4的排布方式不进行限定。在一些示例中，如图27所示，在第四光电二极管矩阵N中，第一光电二极管PD1位于第四光电二极管矩阵N的左上方，第二光电二极管PD2位于第四光电二极管矩阵N的右上方，第三光电二极管PD3位于第四光电二极管矩阵N的右下方，第四光电二极管PD4位于第四光电二极管矩阵N的左下方。
需要说明的是，本实施例四可以采用实施例三提供的两种方式提高光电二极管阵列102接收到的光量和光强度，具体可以参考上述实施例三，此处不再赘述。
在此基础上，为了确保分光结构103能够将接收到的第一颜色光传输至第一光电二极管PD1，将接收到的第二颜色光传输至第二光电二极管PD2，将接收到的第三颜色光传输至第三光电二极管PD3，将接收到的红外光传输至第四光电二极管PD4，因此可以将上述分光结构103划分为多个分光单元。以下以光电二极管阵列102中第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3和第四光电二极管PD4按照图27所示的排布方式为例，示例性地提供一种多个分光单元1032与光电二极管阵列102中第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3和第四光电二极管PD4的对应设计关系。
如图28所示，分光结构103包括多个分光单元1032，每个第一光电二极管PD1、每个第二光电二极管PD2、每个第三光电二极管PD3以及每个第四光电二极管PD4均与四个分光单元1032对应。
图29示意出了分光单元1032的分光情况，如图29所示，每个分光单元1032与一个第一光电二极管PD1、一个第二光电二极管PD2、一个第三光电二极管PD3以及一个第四光电二极管PD4对应，用于将接收到的第一颜色光传输至第一光电二极管PD1，将接收到的第二颜色光传输至第二光电二极管PD2，将接收到的第三颜色光传输至第三光电二极管PD3，将接收到的红外光传输至第四光电二极管PD4。
图29中的箭头表示三原色光和红外光经过分光单元后1032后，第一颜色光传输至第一光电二极管PD1，第二颜色光传输至第二光电二极管PD2，第三颜色光传输至第三光电二极管PD3，红外光传输至第四光电二极管PD4。
在本实施例四中，由于分光结构103直接将第一颜色光传输至第一光电二极管PD1，第二颜色光传输至第二光电二极管PD2，第三颜色光传输至第三光电二极管PD3，红外光传输至第四光电二极管PD4，分光结构103不对光进行吸收，因此可以提升图像传感器10的进光量。
在此基础上，相对于现有技术的图像传感器10中的彩色滤光片101包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元的情况，由于本实施例四中，每个第一光电二极管PD1、每个第二光电二极管PD2、每个第三光电二极管PD3以及每个第四光电二极管PD4，即像素矩阵中每个第一颜色像素、每个第二颜色像素、每个第三颜色像素和第四第三颜色像素均接收到的是现有技术中两个彩色滤光单元对应的像素空间内白光分配后的光，因此仅损失少许空间分辨率，空间分辨率为现有技术的70％。
另外，由于本实施例四中，第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3和第四光电二极管PD4可以接收三原色光，且接收到的都是单一颜色的 光，因此可以降低后期算法处理的难度。
本申请实施例还提供一种显示装置，也可以称为液晶显示装置(liquid crystal display，LCD)，该显示装置例如可以为液晶电视、数码相框、手机、平板电脑等具有任何显示功能的产品或者部件。
如图30所示，该显示装置40包括液晶显示面板401、背光源402和分光结构103。
上述液晶显示面板401的主要结构包括阵列基板4011、对盒基板4012以及设置在阵列基板4011和对盒基板4012之间的液晶层4013。可以理解的是，液晶显示面板401包括多个亚像素，如图31所示，多个亚像素包括多个第一颜色亚像素401a、多个第二颜色亚像素401b和多个第三颜色亚像素401c。
在一些示例中，第一颜色亚像素401a、第二颜色亚像素401b和第三颜色亚像素401c分别为红色亚像素R、绿色亚像素G和蓝色亚像素B。
此处，对于液晶显示面板401中多个第一颜色亚像素401a、多个第二颜色亚像素401b和多个第三颜色亚像素401c的排列方式不进行限定。在一些示例中，如图31所示，一列第一颜色亚像素401a、一列第二颜色亚像素401b和一列第三颜色亚像素401c沿第一方向X依次交替排列，图31以第一颜色亚像素401a为红色亚像素R，第二颜色亚像素401b为绿色亚像素G，第三颜色亚像素401c为蓝色亚像素B为例进行示意。
上述液晶显示面板401中的阵列基板4011包括衬底以及设置在衬底上，且位于每个亚像素的薄膜晶体管和像素电极，薄膜晶体管包括有源层、源极、漏极、栅极及栅绝缘层，源极和漏极分别与有源层接触，像素电极与薄膜晶体管的漏极电连接。在一些示例中，阵列基板4011还包括公共电极。在另一些示例中，对盒基板4012包括公共电极。请继续参考图30，上述背光源402设置在液晶显示面板401的入光侧，用于为液晶显示面板401提供光源。
此处，背光源402可以包括多个常规LED(发光二极管，light emitting diode，)，或者多个mini-LED。上述分光结构103设置在液晶显示面板401和背光源402之间，分光结构103用于将从背光源402发出的白光分成第一颜色光、第二颜色光和第三颜色光，且将第一颜色光传输至第一颜色亚像素，将第二颜色光传输至第二颜色亚像素，将第三颜色光传输至第三颜色亚像素。
此外，分光结构103的具体结构可以参考上述实施例一，此处不再赘述。
本申请实施例提供的显示装置40除包括液晶显示面板401和背光源402外，还包括设置在液晶显示面板401和背光源402之间的分光结构103，由于分光结构103可以将从背光源402发出的白光分成第一颜色光、第二颜色光和第三颜色光，且将第一颜色光传输至第一颜色亚像素，将第二颜色光传输至第二颜色亚像素，将第三颜色光传输至第三颜色亚像素，因而可以使得从液晶显示面板401的第一颜色亚像素透过第一颜色光，第二颜色亚像素透过第二颜色光，第三颜色亚像素透过第三颜色光。在此基础上，相对于现有的显示装置，通过在液晶显示面板401上设置彩色滤光片101，通过彩色滤光片101吸收白光中两种颜色的光，透过另一种颜色的光，以确保从液晶显示面板401的第一颜色亚像素透过第一颜色光，第二颜色亚像素透过第二颜色光，第三颜色亚像素透过第三颜色光，由于本申请实施例利用分光结构103进行分光，且分光结构103不对光进行吸收，因而有利于提高背光源402提供的光子的利用率。需 要说明的是，在一些示例中，上述液晶显示面板401不包括彩色滤光片101。在另一些示例中，考虑到分光结构103将从背光源402发出的白光分成第一颜色光、第二颜色光和第三颜色光分别传输至液晶显示面板401的第一颜色亚像素、第二颜色亚像素和第三颜色亚像素时，从液晶显示面板401的第一颜色亚像素、第二颜色亚像素和第三颜色亚像素透过的光可能不是单一颜色的光，这样会影响显示效果，基于此，如图32所示，液晶显示面板401包括彩色滤光片101；彩色滤光片101包括多个与第一颜色亚像素对应的第一彩色滤光单元1011、多个与第二颜色亚像素对应的第二彩色滤光单元1012以及多个与第三颜色亚像素对应的第三彩色滤光单元1013，多个第一彩色滤光单元1011中的至少任意一个第一彩色滤光单元1011仅允许第一颜色光透过，多个第二彩色滤光单元1012中的至少任意一个第二彩色滤光单元1012仅允许第二颜色光透过，多个第三彩色滤光单元1013中的至少任意一个第三彩色滤光单元1013仅允许第三颜色光透过。
应当理解到，在液晶显示面板401中设置彩色滤光片101，这样可以确保从液晶显示面板401的第一颜色亚像素、第二颜色亚像素和第三颜色亚像素透过的光都是单一颜色的光，不会出现串色，从而有利于提高显示装置的显示效果。
可以理解的是，彩色滤光片101中多个第一彩色滤光单元1011、多个第二彩色滤光单元1012和多个第三彩色滤光单元1013的排布方式与液晶显示面板401中多个第一颜色亚像素401a、多个第二颜色亚像素401b和多个第三颜色亚像素401c的排布方式相同，此处不再赘述。
此处，对于彩色滤光片101在液晶显示面板401中的设置位置不进行限定，可以是对盒基板4012包括彩色滤光片101，在此情况下，对盒基板4012也可以称为彩膜基板，也可以是阵列基板4011包括彩色滤光片101。图32以对盒基板4012包括彩色滤光片101为例进行示意。
在此基础上，显示装置40还包括设置在液晶显示面板401两侧的上偏光片403和下偏光片404。
在一些示例中，本申请提供的显示装置40还可以包括上述的图像传感器10。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (37)

  1. 一种图像传感器，其特征在于，包括：
    多个第一光电二极管、多个第二光电二极管、多个第三光电二极管；彩色滤光片，所述彩色滤光片包括多个第一彩色滤光单元和多个第二彩色滤光单元；多个所述第一彩色滤光单元中的至少任意一个所述第一彩色滤光单元允许三原色光中的第一颜色光和第二颜色光透过，多个所述第二彩色滤光单元中的至少任意一个所述第二彩色滤光单元允许所述三原色光中的第二颜色光和第三颜色光透过；
    分光结构，用于将从所述第一彩色滤光单元透过的所述第一颜色光和所述第二颜色光分开，且将所述第一颜色光传输至所述第一光电二极管，将所述第二颜色光传输至所述第二光电二极管，所述分光结构还用于将从所述第二彩色滤光单元透过的所述第二颜色光和所述第三颜色光分开，且将所述第二颜色光传输至所述第二光电二极管，将所述第三颜色光传输至所述第三光电二极管。
  2. 根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述分光结构还用于将从所述第一彩色滤光单元透过的所述第一颜色光汇聚，且将所述第二颜色光汇聚，所述分光结构还用于将从所述第二彩色滤光单元透过的所述第二颜色光汇聚，且将所述第三颜色光汇聚。
  3. 根据权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括设置在所述彩色滤光片的入光侧的多个微透镜；
    所述微透镜用于将所述三原色光汇聚后传输至所述第一彩色滤光单元和所述第二彩色滤光单元。
  4. 根据权利要求1-3任一项所述的图像传感器，其特征在于，多个所述第一光电二极管、多个所述第二光电二极管以及多个所述第三光电二极管用于构成多个沿第一方向和第二方向重复排列的2*2的第一光电二极管矩阵；其中，所述第一方向为所述第一光电二极管矩阵的行方向，所述第二方向为所述第一光电二极管矩阵的列方向；
    每个所述第一光电二极管矩阵包括一个所述第一光电二极管、两个所述第二光电二极管和一个所述第三光电二极管。
  5. 根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述第一光电二极管位于所述第一光电二极管矩阵的左上角，两个所述第二光电二极管分别位于所述第一光电二极管矩阵的右上角和左下角，所述第三光电二极管位于所述第一光电二极管矩阵的右下角。
  6. 根据权利要求1-5任一项所述的图像传感器，其特征在于，多个所述第一彩色滤光单元和多个所述第二彩色滤光单元沿平行于所述第一光电二极管矩阵的两条对角线的方向交替排列；
    所述第一彩色滤光单元覆盖所述第一光电二极管以及位于所述第一光电二极管四邻域的所述第二光电二极管的部分；所述第二彩色滤光单元覆盖所述第三光电二极管以及位于所述第三光电二极管四邻域的所述第二光电二极管的部分；每个所述第二光电二极管被相邻的两个所述第一彩色滤光单元和两个所述第二彩色滤光单元覆盖。
  7. 根据权利要求1-6任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述分光结构包括多个分光单元；每个所述第一光电二极管、每个所述第二光电二极管以及每个所述第 三光电二极管均与四个所述分光单元对应；
    每个所述分光单元与一个所述第一彩色滤光单元或一个所述第二彩色滤光单元对应；与所述第一彩色滤光单元对应的所述分光单元接收从所述第一彩色滤光单元透过的所述第一颜色光和所述第二颜色光，并将所述第一颜色光和所述第二颜色光分开传输至一个所述第一光电二极管和一个所述第二光电二极管；与所述第二彩色滤光单元对应的所述分光单元接收所述第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和第三颜色光，并将所述第二颜色光和所述第三颜色光分开传输至一个所述第二光电二极管和一个所述第三光电二极管。
  8. 根据权利要求1-6任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述分光结构包括多个分光单元；每个所述第一光电二极管、每个所述第二光电二极管以及每个所述第三光电二极管均与四个所述分光单元对应；
    每个所述分光单元与所述第一彩色滤光单元和所述第二彩色滤光单元对应；每个所述分光单元接收从所述第一彩色滤光单元透过的所述第一颜色光和所述第二颜色光，并将所述第一颜色光和所述第二颜色光分开传输至一个所述第一光电二极管和两个所述第二光电二极管，且接收从所述第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和第三颜色光，并将所述第二颜色光和所述第三颜色光分开传输至一个所述第三光电二极管和两个所述第二光电二极管；
    或者，每个所述分光单元接收从所述第一彩色滤光单元透过的所述第一颜色光和所述第二颜色光、以及接收从所述第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和第三颜色光，并将所述第一颜色光传输至一个所述第一光电二极管，将所述第二颜色光传输至一个所述第二光电二极管，将所述第三颜色光传输至一个所述第三光电二极管。
  9. 根据权利要求1-6任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述分光结构包括多个分光单元；每个所述第一光电二极管和每个所述第三光电二极管均与四个所述分光单元对应；每个所述第二光电二极管与一个所述分光单元对应；
    每个所述分光单元与相对的两个所述第一彩色滤光单元和相对的两个所述第二彩色滤光单元对应，每个所述分光单元接收相对的两个所述第一彩色滤光单元和相对的两个所述第二彩色滤光单元透过的光，并将所述第二颜色光传输至与一个所述第二光电二极管，所述第一颜色光传输至相对的两个所述第一光电二极管，所述第三颜色光传输至相对的两个所述第三光电二极管。
  10. 根据权利要求1-9任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述分光结构包括阵列分布的多个微纳介质柱。
  11. 根据权利要求1-10任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述第一彩色滤光单元为黄色滤光单元，所述第二彩色滤光单元为青色滤光单元。
  12. 根据权利要求11所述的图像传感器，其特征在于，所述第一颜色光为红光，所述第二颜色光为绿光，所述第三颜色光为蓝光。
  13. 一种图像传感器，其特征在于，包括：
    多个第一光电二极管、多个第二光电二极管、多个第三光电二极管以及多个第四光电二极管；
    彩色滤光片，所述彩色滤光片包括多个第一彩色滤光单元、多个第二彩色滤光单 元和多个第三彩色滤光单元；多个所述第一彩色滤光单元中的至少任意一个所述第一彩色滤光单元允许红外光和三原色光中的第一颜色光透过，多个所述第二彩色滤光单元中的至少任意一个所述第二彩色滤光单元允许红外光和所述三原色光中的第二颜色光透过，多个所述第三彩色滤光单元中的至少任意一个所述第三彩色滤光单元允许红外光和所述三原色光中的第三颜色光透过；
    分光结构，用于将从所述第一彩色滤光单元透过的所述第一颜色光和红外光分开，将从所述第二彩色滤光单元透过的第二颜色光和红外光分开，将从所述第三彩色滤光单元透过的第三颜色光和红外光分开，且将所述第一颜色光传输至所述第一光电二极管，将所述第二颜色光传输至所述第二光电二极管，将所述第三颜色光传输至所述第三光电二极管，将所述红外光传输至所述第四光电二极管。
  14. 根据权利要求13所述的图像传感器，其特征在于，所述分光结构还用于将从所述第一彩色滤光单元透过的所述第一颜色光汇聚，将从所述第二彩色滤光单元透过的第二颜色光汇聚，将从所述第三彩色滤光单元透过的第三颜色光汇聚，将从所述第一彩色滤光单元、所述第二彩色滤光单元和所述第三彩色滤光单元透过的红外光汇聚。
  15. 根据权利要求13或14所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括设置在所述彩色滤光片的入光侧的多个微透镜；
    所述微透镜用于将所述三原色光和所述红外光汇聚后传输至所述第一彩色滤光单元、所述第二彩色滤光单元和所述第三彩色滤光单元。
  16. 根据权利要求13-15任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括设置在所述分光结构和所述第一光电二极管、所述第二光电二极管、所述第三光电二极管之间的第一红外截止滤光片；所述第一红外截止滤光片用于滤除红外光；
    所述第一红外截止滤光片包括多个镂空区，所述第四光电二极管在所述第一红外截止滤光片上的投影与所述镂空区具有重叠的区域。
  17. 根据权利要求13-16任一项所述的图像传感器，其特征在于，一个所述第一彩色滤光单元覆盖一个所述第一光电二极管以及位于所述第一光电二极管四邻域的所述第四光电二极管的部分，一个所述第二彩色滤光单元覆盖一个所述第二光电二极管以及位于所述第二光电二极管四邻域的所述第四光电二极管的部分，一个所述第三彩色滤光单元覆盖所述第三光电二极管以及位于所述第三光电二极管四邻域的所述第四光电二极管的部分。
  18. 根据权利要求13-17任一项所述的图像传感器，其特征在于，一排所述第一光电二极管、一排所述第四光电二极管、一排所述第二光电二极管、一排所述第四光电二极管、一排所述第三光电二极管以及一排所述第四光电二极管沿第一方向依次交替排列。
  19. 根据权利要求13-17任一项所述的图像传感器，其特征在于，多个所述第一光电二极管、多个所述第二光电二极管、多个所述第三光电二极管以及多个所述第四光电二极管用于构成多个沿第一方向和第二方向交替排列的2*2的第二光电二极管矩阵和2*2的第三光电二极管矩阵；其中，所述第一方向为所述第二光电二极管矩阵和所述第三光电二极管矩阵的行方向，所述第二方向为所述第二光电二极管矩阵和所述第三光电二极管矩阵的列方向；
    每个所述第二光电二极管矩阵包括一个所述第一光电二极管、一个所述第二光电二极管以及两个所述第四光电二极管；每个所述第三光电二极管矩阵包括一个所述第二光电二极管、一个所述第三光电二极管以及两个所述第四光电二极管。
  20. 根据权利要求19所述的图像传感器，其特征在于，在所述第二光电二极管矩阵中，两个所述第四光电二极管分别位于所述第二光电二极管矩阵的左上角和右下角，所述第一光电二极管和所述第二光电二极管分别位于所述第二光电二极管矩阵的右上角和左下角；
    在所述第三光电二极管矩阵中，两个所述第四光电二极管分别位于所述第三光电二极管矩阵的左上角和右下角，所述第二光电二极管和所述第三光电二极管分别位于所述第三光电二极管矩阵的左下角和右上角。
  21. 根据权利要求13-20任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述分光结构包括多个分光单元，每个所述第一光电二极管、每个所述第二光电二极管、每个所述第三光电二极管以及每个所述第四光电二极管均与四个所述分光单元对应；
    每个所述分光单元与所述第一彩色滤光单元、所述第二彩色滤光单元以及所述第三彩色滤光单元中的一个对应；与所述第一彩色滤光单元对应的所述分光单元接收从所述第一彩色滤光单元透过的所述第一颜色光和所述红外光，并将所述第一颜色光和所述红外光分开传输至所述第一光电二极管和所述第四光电二极管；与所述第二彩色滤光单元对应的所述分光单元接收从所述第二彩色滤光单元透过的所述第二颜色光和所述红外光，并将所述第二颜色光和所述红外光分开传输至所述第二光电二极管和所述第四光电二极管；与所述第三彩色滤光单元对应的所述分光单元接收从所述第三彩色滤光单元透过的所述第三颜色光和所述红外光，并将所述第三颜色光和所述红外光分开传输至所述第三光电二极管和所述第四光电二极管。
  22. 根据权利要求13-20任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述分光结构包括多个分光单元，每个所述第一光电二极管、每个所述第二光电二极管以及每个所述第三光电二极管均与一个所述分光单元对应；每个所述第四光电二极管与四个所述分光单元对应，用于接收与其对应的四个所述分光单元中任意一个所述分光单元分出的所述红外光；
    每个所述分光单元与所述第一彩色滤光单元、所述第二彩色滤光单元以及所述第三彩色滤光单元中的一个对应；与所述第一彩色滤光单元对应的所述分光单元接收从所述第一彩色滤光单元透过的所述第一颜色光和所述红外光，并将所述第一颜色光和所述红外光分别传输至所述第一光电二极管及其四邻域的任一所述第四光电二极管；与所述第二彩色滤光单元对应的所述分光单元接收从所述第二彩色滤光单元透过的所述第二颜色光和所述红外光，并将所述第二颜色光和所述红外光分别传输至所述第二光电二极管及其四邻域的任一所述第四光电二极管；与所述第三彩色滤光单元对应的所述分光单元接收从所述第三彩色滤光单元透过的所述第三颜色光和所述红外光，并将所述第三颜色光和所述红外光分别传输至所述第三光电二极管及其四邻域的任一所述第四光电二极管。
  23. 根据权利要求19或20所述的图像传感器，其特征在于，所述分光结构包括多个分光单元，每个所述第一光电二极管、每个所述第二光电二极管以及每个所述第 三光电二极管均与四个所述分光单元对应；每个所述第四光电二极管与一个所述分光单元对应；
    每个所述分光单元与一个所述第一彩色滤光单元、两个所述第二彩色滤光单元以及一个所述第三彩色滤光单元对应；每个所述分光单元接收与其对应的所述第一彩色滤光单元透过的所述第一颜色光，并将所述第一颜色光传输至一个所述第一光电二极管，接收与其对应的所述第二彩色滤光单元透过的所述第二颜色光，并将所述第二颜色光传输至两个所述第二光电二极管，接收与其对应的所述第三彩色滤光单元透过的所述第三颜色光，并将所述第三颜色光传输至一个所述第三光电二极管；每个所述分光单元还接收从所述第一彩色滤光单元、所述第二彩色滤光单元以及所述第三彩色滤光单元透过的红外光，并将红外光传输至所述第四光电二极管。
  24. 根据权利要求19或20所述的图像传感器，其特征在于，所述分光结构包括多个分光单元，每个所述第一光电二极管、每个所述第二光电二极管、每个所述第三光电二极管以及每个所述第四光电二极管均与四个所述分光单元对应；
    每个所述分光单元与所述第一彩色滤光单元和所述第二彩色滤光单元，或者与所述第二彩色滤光单元和所述第三彩色滤光单元对应；
    与所述第一彩色滤光单元和所述第二彩色滤光单元对应的所述分光单元接收从所述第一彩色滤光单元透过的所述第一颜色光和所述红外光，且接收从所述第二彩色滤光单元透过的所述第二颜色光和所述红外光，并将所述第一颜色光传输至所述第一光电二极管，将所述第二颜色光传输至所述第二光电二极管，将所述红外光传输至两个所述第四光电二极管；
    与所述第二彩色滤光单元和所述第三彩色滤光单元对应的所述分光单元接收从所述第二彩色滤光单元透过的所述第二颜色光和所述红外光，且接收从所述第三彩色滤光单元透过的所述第三颜色光和所述红外光，并将所述第二颜色光传输至所述第二光电二极管，将所述第三颜色光传输至所述第三光电二极管，将所述红外光传输至两个所述第四光电二极管。
  25. 一种图像传感器，其特征在于，包括：
    彩色滤光片，所述彩色滤光片包括多个第一彩色滤光单元、多个第二彩色滤光单元、多个第三彩色滤光单元以及多个镂空区域；多个所述第一彩色滤光单元中的至少任意一个所述第一彩色滤光单元允许三原色光中的第一颜色光透过，多个所述第二彩色滤光单元中的至少任意一个所述第二彩色滤光单元允许所述三原色光中的第二颜色光透过，多个所述第三彩色滤光单元中的至少任意一个所述第三彩色滤光单元允许所述三原色光中的第三颜色光透过；
    多个与所述第一彩色滤光单元对应的第一光电二极管、多个与所述第二彩色滤光单元对应的第二光电二极管、多个与所述第三彩色滤光单元对应的第三光电二极管、以及多个与所述镂空区域对应的第四光电二极管；
    分光结构，用于将红外光和所述三原色光分开，所述红外光透过所述彩色滤光片的所述镂空区域传输至第四光电二极管，所述三原色光传输至所述第一彩色滤光单元、所述第二彩色滤光单元和所述第三彩色滤光单元。
  26. 根据权利要求25所述的图像传感器，其特征在于，一排所述第一光电二极管、 一排所述第四光电二极管、一排所述第二光电二极管、一排所述第四光电二极管、一排所述第三光电二极管以及一排所述第四光电二极管沿第一方向依次交替排列。
  27. 根据权利要求25所述的图像传感器，其特征在于，多个所述第一光电二极管、多个所述第二光电二极管、多个所述第三光电二极管以及多个所述第四光电二极管用于构成多个沿第一方向和第二方向交替排列的2*2的第二光电二极管矩阵和2*2的第三光电二极管矩阵；其中，所述第一方向为所述第二光电二极管矩阵和所述第三光电二极管矩阵的行方向，所述第二方向为所述第二光电二极管矩阵和所述第三光电二极管矩阵的列方向；
    每个所述第二光电二极管矩阵包括一个所述第一光电二极管、一个所述第二光电二极管以及两个所述第四光电二极管；每个所述第三光电二极管矩阵包括一个所述第二光电二极管、一个所述第三光电二极管以及两个所述第四光电二极管。
  28. 根据权利要求27所述的图像传感器，其特征在于，在所述第二光电二极管矩阵中，两个所述第四光电二极管分别位于所述第二光电二极管矩阵的左上角和右下角，所述第一光电二极管和所述第二光电二极管分别位于所述第二光电二极管矩阵的右上角和左下角；
    在所述第三光电二极管矩阵中，两个所述第四光电二极管分别位于所述第三光电二极管矩阵的左上角和右下角，所述第二光电二极管和所述第三光电二极管分别位于所述第三光电二极管矩阵的左下角和右上角。
  29. 根据权利要求25-28任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述分光结构包括多个分光单元，每个所述第一光电二极管、每个所述第二光电二极管以及每个所述第三光电二极管均与四个所述分光单元对应；每个所述第一光电二极管用于接收与其对应的四个所述分光单元分出且经所述第一彩色滤光单元的第一颜色光，每个所述第二光电二极管用于接收与其对应的四个所述分光单元分出且经所述第二彩色滤光单元的第二颜色光，每个所述第三光电二极管用于接收与其对应的四个所述分光单元分出且经所述第三彩色滤光单元的第三颜色光，每个所述第四光电二极管与一个所述分光单元对应，用于接收与其对应的所述分光单元分出的红外光。
  30. 一种图像传感器，其特征在于，包括：
    多个第一光电二极管、多个第二光电二极管、多个第三光电二极管、以及多个第四光电二极管；
    分光结构，用于将接收到的第一颜色光传输至所述第一光电二极管，将接收到的第二颜色光传输至所述第二光电二极管，将接收到的第三颜色光传输至所述第三光电二极管，将接收到的红外光传输至所述第四光电二极管。
  31. 根据权利要求30所述的图像传感器，其特征在于，多个所述第一光电二极管、多个所述第二光电二极管、多个所述第三光电二极管以及多个所述第四光电二极管用于构成多个沿第一方向和第二方向重复排列的2*2的第四光电二极管矩阵；其中，所述第一方向为所述第四光电二极管矩阵的行方向，所述第二方向为所述第四光电二极管矩阵的列方向；
    每个所述第四光电二极管矩阵包括一个所述第一光电二极管、一个所述第二光电二极管、一个所述第三光电二极管以及一个所述第四光电二极管。
  32. 根据权利要求31所述的图像传感器，其特征在于，在所述第四光电二极管矩阵中，所述第一光电二极管位于所述第四光电二极管矩阵的左上方，所述第二光电二极管位于所述第四光电二极管矩阵的右上方，所述第三光电二极管位于所述第四光电二极管矩阵的右下方，所述第四光电二极管位于所述第四光电二极管矩阵的左下方。
  33. 根据权利要求30-32任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述分光结构包括多个分光单元，每个所述第一光电二极管、每个所述第二光电二极管、每个所述第三光电二极管以及每个所述第四光电二极管均与四个所述分光单元对应；
    每个所述分光单元与一个所述第一光电二极管、一个所述第二光电二极管、一个所述第三光电二极管以及一个所述第四光电二极管对应，用于将接收到的第一颜色光传输至所述第一光电二极管，将接收到的第二颜色光传输至所述第二光电二极管，将接收到的第三颜色光传输至所述第三光电二极管，将接收到的红外光传输至所述第四光电二极管。
  34. 一种摄像设备，其特征在于，包括镜头以及图像传感器；所述镜头用于将被拍摄物体发出的光或反射的光汇聚至所述图像传感器上；所述图像传感器用于将接收到的光学图像转换为数字信号；
    其中，所述图像传感器为如权利要求1-12任一项所述的图像传感器；所述摄像设备还包括第二红外截止滤光片；所述第二红外截止滤光片设置在所述镜头和所述图像传感器之间，用于滤除红外光；
    或者，所述图像传感器为如权利要求13-33任一项所述的图像传感器。
  35. 根据权利要求34所述的摄像设备，其特征在于，所述摄像设备还包括图像处理器；所述图像处理器用于对所述数字信号进行处理，并输出被拍摄物体的图像。
  36. 一种显示装置，其特征在于，包括：
    液晶显示面板，所述液晶显示面板包括多个第一颜色亚像素、多个第二颜色亚像素和多个第三颜色亚像素；
    背光源，用于为所述液晶显示面板提供光源；
    分光结构，用于将从所述背光源发出的白光分成第一颜色光、第二颜色光和第三颜色光，且将所述第一颜色光传输至所述第一颜色亚像素，将所述第二颜色光传输至所述第二颜色亚像素，将所述第三颜色光传输至所述第三颜色亚像素。
  37. 根据权利要求36所述的显示装置，其特征在于，所述液晶显示面板包括彩色滤光片；
    所述彩色滤光片包括多个与所述第一颜色亚像素对应的第一彩色滤光单元、多个与所述第二颜色亚像素对应的第二彩色滤光单元以及多个与所述第三颜色亚像素对应的第三彩色滤光单元；多个所述第一彩色滤光单元中的至少任意一个所述第一彩色滤光单元仅允许所述第一颜色光透过，多个所述第二彩色滤光单元中的至少任意一个所述第二彩色滤光单元仅允许所述第二颜色光透过，多个所述第三彩色滤光单元中的至少任意一个所述第三彩色滤光单元仅允许所述第三颜色光透过。
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