[发明专利]具有基于波导的滤光器的光学部件

说明书

一种用于记录入射辐射的图像传感器可以包含：第一层，其用于通过衰减频率低于截止频率的入射辐射来对所述入射辐射进行过滤；以及第二光敏层，其用于吸收穿过所述第一层的辐射。所述第一层可以在所述入射辐射的传播方向上位于所述第二光敏层之前，并且所述第一层包含穿过所述第一层到达所述第二光敏层以供辐射传播通过的至少一个孔。所述至少一个孔的横截面尺寸可以被配置成提供截止频率，使得频率低于所述截止频率的入射辐射在所述至少一个孔内衰减并且频率高于所述截止频率的入射辐射传播通过所述至少一个孔。

背景技术

本发明总体上涉及光学部件，并且更具体地，涉及具有为入射辐射提供截止频率的层的光学部件。光学部件可以是如图像传感器等有源光学部件或如透镜等无源光学部件。

现今，重要的有源光学部件是图像传感器，即，使用光传感器阵列来测量不同区域中的光强度并且因此记录图像的电子装置。典型的图像传感器是半导体电荷耦合装置(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片。这些传感器主要使用滤色器阵列，其中彩色滤光元件使用例如拜耳(Bayer)图案来区分击中图像传感器的光的不同颜色。另一种类型的图像传感器基于Foveon色彩分离方案，所述Foveon色彩分离方案通过识别光被记录的深度来确定光的颜色。这个方案基于这样的情形：具有较长波长的光在传感器中具有较大的穿透深度。

已知的图像传感器可能需要另外的红外滤光器，因为红外光通过典型的传感器进行测量，但是这部分光不是所期望的，因为其污染了可见光的颜色。

此外，通常期望产生具有小像素、高的光测量效率和良好的色彩分离的图像传感器。具有滤色器阵列的图像传感器通过滤色器通常失去50％或更多的光强度。具有滤色器阵列或基于Foveon方案的图像传感器可能具有有限的色彩分离。还通常期望产生具有以与光击中图像传感器的角度无关的方式收集和测量光的像素的图像传感器。

高效过滤也是如透镜、光纤耦合器等无源光学部件之间的关注点。这种光学部件常常具有频率依赖性性能，如在透镜的情况下的色差，所述色差在成像应用中是不期望的。因此，将会期望具有经过改善的成像性能的无源光学元件。

发明内容

一个任务可以是提供一种不需要常规的红外滤色器来滤除红外光的图像传感器。另外的任务可以是提供一种高效地分离并测量击中图像传感器的光的不同颜色的图像传感器。另外的任务可能是提供一种图像传感器，其中以窄角(即，高度地非垂直于表面)击中图像传感器的光具有减少量的光溢出到相邻像素或具有带不那么依赖于光的角度的收集和测量效率的像素。另外的任务可以是提供一种图像传感器，其允许以结构上简单的方式(例如，不需要常规的滤色器阵列)对小像素进行色彩分离，这样可以简化这种图像传感器的制造。

根据本发明的第一方面，一种用于记录入射辐射的图像传感器可以包含：第一层，其用于对所述入射辐射进行过滤；以及第二光敏层，其用于吸收穿过所述第一层的辐射。所述第一层可以由对所述入射辐射不透明的一种或多种材料制成。所述第一层在所述入射辐射的传播方向上位于所述第二光敏层之前，并且所述第一层包括穿过所述第一层到达所述第二层以供辐射传播通过的至少一个孔。所述至少一个孔的横截面尺寸可以被配置成提供截止频率，使得频率低于所述截止频率的入射辐射在所述至少一个孔内衰减并且频率高于所述截止频率的入射辐射传播通过所述至少一个孔。

在一个实施例中，所述第一层可以具有许多孔，所述许多孔具有一定数量的不同横截面尺寸(例如，一个尺寸或三个不同的尺寸)，使得所述第一层在所述第一层的平面中的不同位置提供具有一个或多个不同的截止频率的滤光功能。所述第二光敏层可以记录穿过所述第一层的不同孔的辐射的强度和位置。因此，根据实施例的图像传感器能够记录在不同的位置具有一定波长范围的光强度。这种图像传感器可以以与常规图像传感器类似的方式使用，所述常规图像传感器可以例如在数码相机或手机中找到。换句话说，第一层可以用于提供将色彩分离成一个或多个光分量，并且图像传感器的第二光敏层可以以与常规图像传感器的光敏层记录光的方式类似的方式记录所述一个或多个光分量。