【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像处理，具体地涉及一种图像传感器。
技术介绍
1、传统的彩色图像传感器在像素上安装滤色器(color filter)，并按照一定规则排列成滤色器阵列(color filter array,cfa)，来实现彩色成像。rggb图像传感器通过拜尔滤色器(bayer filter)获取像素点上红色(red)、绿色(green)和蓝色(blue)光的强度信息，通过色彩还原算法推算像素点的色值。图1示出了现有的rggb图像传感器的像素分布示意图。
2、图2示出了传统滤色器技术的rgb像素的光线传播示意图。由于彩色滤色器会过滤掉非目标颜色的光，例如红色滤色器，只有红色波长的光可以透过滤色器进入像素转换为信号电子，而绿色、蓝色波长的光会被滤色器过滤掉，这使得彩色像素接收的光子数量比起无滤色器的像素大大减少，特别是在暗光条件下，会造成过低的信噪比，为后续的彩色去马赛克算法带来挑战。
3、因此，如何更有效地提升彩色图像传感器的灵敏度是业界需要解决的一个重要问题。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种图像传感器，可以有效提高彩色图像传感器的灵敏度。
2、为此，本专利技术实施例提供如下技术方案：
3、本专利技术实施例提供一种图像传感器，包括：半导体衬底，以及设置在所述半导体衬体上的超表面结构；所述超表面结构具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，所述第一侧面向所述半导体衬底，所述第二侧面向入射光；所述入射光在所述超表面形成颜色路由，所述超表面
4、可选地，所述颜色路由包括三种基础路由单元，分别为：r路由单元、g路由单元、b路由单元，分别对应于r像素、g像素、b像素。
5、可选地，所述基础路由单元的几何中心与其所覆盖的中心彩色像素的几何中心重合。
6、可选地，所述r路由单元将照射到其表面的红光汇聚到其所覆盖的中心像素，形成r像素，并将红光以外波长的光分散到其所覆盖的非中心像素上；所述g路由单元将照射到其表面的绿光汇聚到其所覆盖的中心像素，形成g像素，并将绿光以外波长的光分散到其所覆盖的非中心像素上；所述b路由单元将照射到其表面的蓝光汇聚到其所覆盖的中心像素，形成b像素，并将蓝光以外波长的光分散到其所覆盖的非中心像素上；所述三种基础路由单元所覆盖的非中心像素形成w像素。
7、可选地，每个基础路由单元的面积是单个像素面积的4倍。
8、可选地，所述超表面颜色路由像素阵列为rggb4w路由像素阵列；所述rggb4w路由像素阵列以4×4为周期，其中每个彩色像素的大小为1×1，w像素占比为75％。
9、可选地，所述半导体衬底上设置有基板，所述像素形成在所述基板上。
10、可选地，在所述超表面结构的第二侧设有多个线性排列的第一沟槽，在所述基板上设置有与所述第一沟槽对应的第二沟槽，所述第二沟槽用于分隔不同的像素单元。
11、可选地，所述像素包括形成在所述基板中的光电检测器。
12、可选地，在所述基板上还覆设有钝化层，所述光电检测器位于所述钝化层下方。
13、可选地，在所述钝化层上表面和所述超表面之间还设置有透明层，所述超表面固定在所述透明层上。
14、可选地，所述超表面与所述半导体衬底的间距为1～100μm。
15、本专利技术实施例提供的图像传感器，在半导体衬体上设置超表面结构，入射光在超表面形成颜色路由，超表面通过颜色路由在半导体衬底上形成包括彩色像素和白色像素的超表面颜色路由像素阵列，通过超表面路由将彩色像素周围的更大区域内的彩色光子都汇聚到中心彩色像素上，从而提高了彩色像素的信噪比，提高了色彩的丰满度和精细度，使图像可以具有更好的彩色效果。而且，由于超表面颜色路由像素阵列中的白色像素的面积大于彩色像素的面积，因而能够更好地捕捉到明暗部分的细节，更好地保证了白色像素的暗光特性，有效提高了暗场图像的显示效果，。该图像传感器具有较高灵敏度和较宽的动态范围。
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1.一种图像传感器，其特征在于，包括：半导体衬底，以及设置在所述半导体衬体上的超表面结构；所述超表面结构具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，所述第一侧面向所述半导体衬底，所述第二侧面向入射光；所述入射光在所述超表面形成颜色路由，所述超表面通过所述颜色路由在所述半导体衬底上形成包括彩色像素和白色像素的超表面颜色路由像素阵列，所述超表面颜色路由像素阵列中的白色像素的面积大于彩色像素的面积。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述颜色路由包括三种基础路由单元，分别为：R路由单元、G路由单元、B路由单元，分别对应于R像素、G像素、B像素。
3.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述基础路由单元的几何中心与其所覆盖的中心彩色像素的几何中心重合。
4.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于：
5.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，每个基础路由单元的面积是单个像素面积的4倍。
6.根据权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述超表面颜色路由像素阵列为RGGB4W路由像素阵列；所述RGGB4W路由像
7.根据权利要求1至6任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述半导体衬底上设置有基板，所述像素形成在所述基板上。
8.根据权利要求7所述的图像传感器，其特征在于，在所述超表面结构的第二侧设有多个线性排列的第一沟槽，在所述基板上设置有与所述第一沟槽对应的第二沟槽，所述第二沟槽用于分隔不同的像素单元。
9.根据权利要求7所述的图像传感器，其特征在于，所述像素包括形成在所述基板中的光电检测器。
10.根据权利要求9所述的图像传感器，其特征在于，在所述基板上还覆设有钝化层，所述光电检测器位于所述钝化层下方。
11.根据权利要求10所述的图像传感器，其特征在于，在所述钝化层上表面和所述超表面之间还设置有透明层，所述超表面固定在所述透明层上。
12.根据权利要求7所述的图像传感器，其特征在于，所述超表面与所述半导体衬底的间距为1～100μm。
...【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：半导体衬底，以及设置在所述半导体衬体上的超表面结构；所述超表面结构具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，所述第一侧面向所述半导体衬底，所述第二侧面向入射光；所述入射光在所述超表面形成颜色路由，所述超表面通过所述颜色路由在所述半导体衬底上形成包括彩色像素和白色像素的超表面颜色路由像素阵列，所述超表面颜色路由像素阵列中的白色像素的面积大于彩色像素的面积。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述颜色路由包括三种基础路由单元，分别为：r路由单元、g路由单元、b路由单元，分别对应于r像素、g像素、b像素。
3.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述基础路由单元的几何中心与其所覆盖的中心彩色像素的几何中心重合。
4.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于：
5.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，每个基础路由单元的面积是单个像素面积的4倍。
6.根据权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述超表面颜色路由像素阵...
【专利技术属性】
技术研发人员：张琦，韩磊，
申请(专利权)人：锐芯微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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