CN110854145A - 一种像素结构、图像传感器及终端 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种像素结构、图像传感器及终端，该像素结构包含至少两个子像素结构，子像素结构中包含堆叠放置的第一类偏振光电转换单元和第二类偏振光电转换单元，利用波长和穿透深度的对应关系，处于较浅位置(即离滤光片近的位置)的第一类偏振光电转换单元吸收第一种特定波段的偏振光信号，处于较深位置(即离滤光片远的位置)的第二类偏振光电转换单元吸收第二种特定波段的偏振光信号。如此，实现了单个像素结构吸收两种特定波段的偏振光信号，提高了偏振光信号的利用率；通过调整感光区域尺寸保证偏振光电转换单元具有较高的量子效率，提高了偏振光信号的吸收率。
Description
技术领域
本申请涉及图像技术，尤其涉及一种像素结构、图像传感器及终端。
背景技术
图1为传统的偏振式图像传感器的像素阵列示意图；如图1所示，传统的偏振式图像传感器包括位于底层的光电二极管(Photo-Diode，PD)阵列、位于中层的偏振片阵列和位于顶层的微透镜阵列。每个像素结构中光电二极管阵列结构上面放置着不同偏振方向的偏振片，比如，四个不同角度0°，45°，90°，135°，每4个像素作为一个计算单元。图2为传统的像素结构示意图，如图2所示，像素结构包括：微透镜、偏振片和PD，入射光穿过微透镜进入到像素结构内部，特定偏振方向的光穿过偏振片被PD吸收，PD将吸收的光信号转化为电信号用于后续的图像处理。现有的偏振式图像传感器一般都是黑白的，无法用于彩色偏振成像，同时每个像素只能获得一种颜色的偏振光，且光能量的吸收率不高。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请实施例期望提供一种像素结构、图像传感器及终端，能够实现单个像素结构吸收两种特定波段的偏振光信号，提高了偏振光信号的利用率。
本申请的技术方案是这样实现的：
第一方面，提供了一种像素结构，该像素结构包括：至少两个子像素结构，子像素结构包括：滤光片、至少两个偏振光电转换单元和读出电路；
所述至少两个偏振光电转换单元中包括第一类偏振光电转换单元和第二类偏振光电转换单元，所述滤光片、所述第一类偏振光电转换单元和所述第二类偏振光电转换单元沿所述子像素结构入射光的方向依次堆叠放置；
所述滤光片，用于对所述入射光进行过滤，得到能被所述至少两个偏振光电转换单元吸收的特定波段的光信号；
所述第一类偏振光电转换单元，用于吸收第一种特定波段的偏振光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；
所述第二类偏振光电转换单元，用于吸收第二种特定波段的偏振光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；其中，同一个子像素结构中的偏振光电转换单元用于吸收相同偏振方向的偏振光信号，不同子像素结构内的偏振光电转换单元用于吸收不同偏振方向的偏振光信号；
所述读出电路与所述至少两个偏振光电转换单元相连，用于读出所述至少两个偏振光电转换单元的电信号。
第二方面，提供了一种图像传感器，图像传感器包括上述任一种的像素结构。
第三方面，提供了一种终端，终端包括上述图像传感器。
采用上述技术方案，得到了一种新的像素结构，像素结构包含至少两个子像素结构，子像素结构中包含堆叠放置的第一类偏振光电转换单元和第二类偏振光电转换单元，利用波长和穿透深度的对应关系，处于较浅位置(即离滤光片近的位置)的第一类偏振光电转换单元吸收第一种特定波段的偏振光信号，处于较深位置(即离滤光片远的位置)的第二类偏振光电转换单元吸收第二种特定波段的偏振光信号。如此，实现了单个像素结构吸收两种特定波段的偏振光信号，提高了偏振光信号的利用率；通过调整感光区域尺寸保证偏振光电转换单元具有较高的量子效率，提高了偏振光信号的吸收率。
附图说明
图1为传统的偏振式图像传感器的像素阵列示意图；
图2为传统的像素结构示意图；
图3为本申请实施例中子像素结构的组成结构示意图；
图4为本申请实施例中像素结构的第一类偏振光电转换单元的第一分布阵列示意图；
图5为本申请实施例中像素结构的第二类偏振光电转换单元的第一分布阵列示意图；
图6为本申请实施例中像素结构的第一类偏振光电转换单元的第二分布阵列示意图；
图7为本申请实施例中像素结构的第二类偏振光电转换单元的第二分布阵列示意图；
图8为本申请实施例中像素结构的第一类偏振光电转换单元的第三分布阵列示意图；
图9为本申请实施例中像素结构的第二类偏振光电转换单元的第三分布阵列示意图；
图10为本申请实施例中子像素结构的纵向剖面示意图；
图11为本申请实施例中读出电路的组成结构示意图；
图12为本申请实施例中图像传感器的第一组成结构示意图；
图13为本申请实施例中图像传感器的第二组成结构示意图；
图14为本申请实施例中图像传感器的第三组成结构示意图；
图15为本申请实施例中终端的组成结构示意图。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本申请实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本申请实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请实施例。
在实际应用中，像素结构作为图像传感器的重要组成部分，能够完成对接收到的自然光进行光电转换，从而得到电信号，然而，像素结构的像素尺寸为600nm左右时，偏振光电转换单元拥有较高量子效率，随着像素尺寸的减小，使偏振光电转换单元的感光区域面积也随之减小从而使偏振光电转换单元的量子效率降低，影响图像传感器的成像效果。
这里，量子效率是衡量某个颜色通道某个频率/波长的光子转换成电子的效率，传统的像素结构，随着像素尺寸的不断缩减，偏振光电转换单元的感光区域面积也随着减小，使得偏振光电转换单元的电荷收集势阱中可容纳的最大信号电荷量即满阱容量(简称，阱容量)受到抑制，阱容量受到抑制使得小尺寸像素的动态范围、信噪比和灵敏度等指标恶化，而这些指标都将直接影响小尺寸像素的成像质量。
为了保证图像传感器中偏振光电转换单元的量子效率，本申请实施例提供了一种图像传感器中的像素结构。该像素结构包括至少两个子像素结构，图3为本申请实施例中子像素结构的组成结构示意图；如图3所示，该子像素结构包括：滤光片301、至少两个偏振光电转换单元和读出电路303；
所述至少两个偏振光电转换单元中包括第一类偏振光电转换单元302a和第二类偏振光电转换单元302b，所述滤光片、所述第一类偏振光电转换单元302a和所述第二类偏振光电转换单元302b沿所述子像素结构30入射光的方向依次堆叠放置；
所述滤光片301，用于对所述入射光进行过滤，得到能被所述至少一个偏振光电转换单元吸收的特定波段的光信号；
所述第一类偏振光电转换单元302a，用于吸收第一种特定波段的偏振光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；
所述第二类偏振光电转换单元302b，用于吸收第二种特定波段的偏振光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；其中，同一个子像素结构中的偏振光电转换单元用于吸收相同偏振方向的偏振光信号，不同子像素结构内的偏振光电转换单元用于吸收不同偏振方向的偏振光信号；
所述读出电路303与所述至少一个偏振光电转换单元相连，用于读出所述至少一个偏振光电转换单元的电信号。
入射光穿过进光口进入到子像素结构内部，沿着入射光光路依次经过第一类偏振光电转换单元和第二类偏振光电转换单元，第一类偏振光电转换单元将第一种特定波段的光信号转化为电信号，第二类偏振光电转换单元将第二种特定波段的光信号转换为电信号；读出电路读出偏振光电转换单元的电信号用于颜色感知。
实际应用中，一个子像素结构中至少两个偏振光电转换单元共用一个读出电路，用于读出至少两个偏振光电转换单元的电信号，或者一个偏振光电转换单元对应一个读出电路，分别读出对应的偏振光电转换单元的电信号。
在一些实施例中，所述第一类偏振光电转换单元，用于根据感光区域的共振波长吸收第一种特定波段的偏振光信号；所述第二类偏振光电转换单元，用于根据感光区域的共振波长吸收第二种特定波段的偏振光信号；其中，所述共振波长为所述第一类偏振光电转换单元或所述第二类偏振光电转换单元的感光区域发生共振吸收时的波长；不同尺寸的感光区域对应不同的共振波长。
这里，当子像素结构中的正方形进光口的边长小于特定波段的最短波长时，为了防止特定波段被衍射掉，第一类偏振光电转换单元和第二类偏振光转换单元根据其感光区域的共振波长对特定波段进行吸收。
实际应用中，感光区域可以为偏振光电转换单元的上表面，偏振光电转换单元的共振波长与偏振光电转换单元的感光区域的折射率和尺寸有关，所以，可以通过调整感光区域的折射率，和/或，感光区域的尺寸，来调整偏振光电转换单元的共振波长。
实际应用中，像素进光口的正方形边长小于特定波段的最短波长时，只需要调整偏振光电转换单元的感光区域的尺寸，便可以得到不同的共振波长，使得特定波段的光通过共振吸收的方式被偏振光电转换单元吸收，使得其在较小的感光区域下仍然拥有较高的量子效率。
为了使第一类偏振光电转换单元在较小的感光区域下仍然拥有较高的量子效率，特定波段在共振波长的波段范围之内。本申请实施例中，通过调整偏振光电转换单元的感光区域尺寸来调整共振波长，以使得第一种特定波段在第一类偏振光电转换单元的感光区域的共振波长的波段范围之内，第二种特定波段在第二类偏振光电转换单元的感光区域的共振波长的波段范围之内。这样，得到的较小尺寸偏振光电转换单元能够对特定波段的光信号实现共振吸收，使得其在较小的感光区域下仍然拥有较高的量子效率。通过增加第一类偏振光电转换单元的数量并设置偏振光电转换单元的排列方式，能够进一步提高子像素结构对特定波段光信号的吸收率。
在一些实施例中，所述偏振光电转换单元的形状为直棱柱；其中，所述偏振光电转换单元的感光区域为直棱柱的多边形上底面。比如，多边形底面为正四边形、正六边形、正八边形等。直棱柱的上表面为感光区域，感光区域可以为规则多边形或不规则多边形。
示例性的，感光区域为长方形，所述偏振光电转换单元吸收的偏振光信号的偏振方向与所述直棱柱的长方形底面的长边方向相同。
在一些实施例中，所述第一类偏振光电转换单元的长方形底面的长为第一长度时，用于吸收第一种特定波段的偏振光信号；所述第二类偏振光电转换单元的长方形底面的长为第二长度时，用于吸收第二种特定波段的偏振光信号；其中，所述第一长度小于所述第二长度不相等。第一种特定波段与第二种特定波段不重合，从而光避免吸收时的相互串扰。
示例性的，所述第一种特定波段为蓝光波段，所述第二种特定波段为红光波段；所述第一种特定波段为蓝光波段，所述第二种特定波段为绿光波段；或者，所述第一种特定波段为绿光波段，所述第二种特定波段为红光波段。
实际应用中，滤光片允许第一种特定波段的光信号和第二种特定波段的光信号通过，不允许其他波段的光信号通过。比如，滤光片可以为紫色绿光片，只允许红光和蓝光通过；滤光片可以为黄色滤光片，只允许红色和绿色通过；滤光片可以为青色滤光片，只允许蓝色和绿色通过。
在一些实施例中，所述第一类偏振光电转换单元的长方形底面的宽为第一宽度，所述第二类偏振光电转换单元的长方形底面的宽为第二宽度；其中，所述第一宽度和所述第二宽度相等。
在一些实施例中，所述第一类偏振光电转换单元的高为第一高度，所述第二类偏振光电转换单元的高为第二高度；其中，所述第一高度和所述第二高度不相等。
具体的，偏振光电转换单元可以为偏振光电二极管(Photo-Diode，PD)，PD形状为直棱柱，直棱柱底面为长方形，PD的感光区域为长方形。比如，吸收蓝光的偏振光电转换单元的感光区域尺寸为70nm*50nm，吸收绿光的偏振光电转换单元感光区域直径为90nm*50nm，吸收红光的偏振光电转换单元感光区域直径为110nm*50nm。
具体的，入射光经过滤光片之后，蓝光的偏振光信号首先被M个等间距阵列分布的长方体第一类偏振光电二极管吸收，第一类偏振光电二极管的高度取80nm-500nm，高度越高吸收率越高，1um时吸收率可达到98％以上，但是第一高度太大会影响红光的偏振光信号的吸收，需要权衡二者的吸收率。由于长方体偏振光电二极管的共振吸收，95％以上的蓝光会被吸收，并转化成电信号存储在第一个PD，读出得到蓝光通道的信号，红光几乎不吸收。红光到达第二层PD时，红光会被第二层的M个等间距阵列分布的长方体第二类偏振光电二极管吸收。
也就是说，偏振光电转换单元的长方形底面的长边长度用于限制所吸收的光信号的波长，长边方向用于限制所吸收的光信号的偏振方向。可见，本申请实施例中无需在光电转换单元上方设置偏振片，而是通过设置光电转换单元的排列方向，便可吸收偏振方向为排列方向的偏振光信号，简化了像素结构的硬件配置。
在一些实施例中，所述至少两个偏振光电转换单元中包含M个第一类偏振光电转换单元和M个第二类偏振光电转换单元；其中，M取正整数；所述M个第一类偏振光电转换单元分布在第一截面上，所述M个第二类偏振光电转换单元分布在第二截面上；其中，所述第一截面和所述第二截面垂直于所述子像素结构的入射光方向。
在一些实施例中，当M取1时，子像素单元包括一个第一类偏振光电转换单元和一个第二类偏振光电转换单元，两个偏振转换单元层叠设置，第一类偏振光电转换单元位于第二类偏振光电转换单元的上方。
在一些实施例中，当M取大于1的整数时，所述M个第一类偏振光电转换单元的顶端靠近所述滤光片；所述M个第一类偏振光电转换单元的底端相连，并靠近所述M个第二类偏振光电转换单元的顶端；所述第二类偏振光电转换单元的底端相连。
实际应用中，像素结构中可以包含至少两个子像素结构用于吸收不同偏振方向的光信号。比如，可以包括2个、4个、8个、16个或更多个子像素结构，去吸收更多偏振光信号。
图4和图5示出的像素结构包括吸收两种不同偏振光信号的子像素结构，偏振方向分别为45°和135°。图4为本申请实施例中像素结构的第一类偏振光电转换单元的第一分布阵列示意图；沿像素结构的第一截面剖切像素结构得到第一类偏振光电转换单元的分布阵列，左侧子像素结构中包括排列方向为45°的4个第一类偏振光电转换单元，右侧子像素结构中包括排列方向为135°的4个第一类偏振光电转换单元。
图5为本申请实施例中像素结构的第二类偏振光电转换单元的第一分布阵列示意图；沿像素结构的第二截面剖切像素结构得到第二类偏振光电转换单元的分布阵列，左侧子像素结构中包括排列方向为45°的4个第二类偏振光电转换单元，右侧子像素结构中包括排列方向为135°的4个第二类偏振光电转换单元。
图6和图7示出的像素结构包括吸收三种不同偏振光信号的子像素结构，偏振方向分别为0°、60°和120°。图6为本申请实施例中像素结构的第一类偏振光电转换单元的第二分布阵列示意图；沿像素结构的第一截面剖切像素结构得到第一类偏振光电转换单元的分布阵列，左侧子像素结构中包括排列方向为0°的4个第一类偏振光电转换单元，中间子像素结构中包括排列方向为60°的4个第一类偏振光电转换单元，右侧子像素结构中包括排列方向为120°的4个第一类偏振光电转换单元。
图7为本申请实施例中像素结构的第二类偏振光电转换单元的第二分布阵列示意图；沿像素结构的第二截面剖切像素结构得到第二类偏振光电转换单元的分布阵列，左侧子像素结构中包括排列方向为0°的4个第二类偏振光电转换单元，中间子像素结构中包括排列方向为60°的4个第二类偏振光电转换单元，右侧子像素结构中包括排列方向为120°的4个第二类偏振光电转换单元。
图8和图9示出的像素结构包括吸收4种不同偏振方向的偏振光信号的子像素结构，偏振方向分别为0°、45°、90°和135°。图8为本申请实施例中像素结构的第一类偏振光电转换单元的第三分布阵列示意图；沿像素结构的第一截面剖切像素结构得到第一类偏振光电转换单元的分布阵列，左上角的子像素结构中包括排列方向为0°的4个第一类偏振光电转换单元，右上角的子像素结构中包括排列方向为45°的4个第一类偏振光电转换单元，右下角的子像素结构中包括排列方向为90°的4个第一类偏振光电转换单元，左下角的子像素结构中包括排列方向为135°的4个第一类偏振光电转换单元。
图9为本申请实施例中像素结构的第二类偏振光电转换单元的第三分布阵列示意图；沿像素结构的第二截面剖切像素结构得到第二类偏振光电转换单元的分布阵列，左上角的子像素结构中包括排列方向为0°的4个第二类偏振光电转换单元，右上角的子像素结构中包括排列方向为45°的4个第二类偏振光电转换单元，右下角的子像素结构中包括排列方向为90°的4个第二类偏振光电转换单元，左下角的子像素结构中包括排列方向为135°的4个第二类偏振光电转换单元。
实际应用中，第一类偏振光电转换单元的分布阵列位置和第二类偏振光电转换单元的分布阵列位置上下对齐分布或错位分布，图4至图9所示第一类偏振光电转换单元位于第二类偏振光电转换单元的正上方，二者分布阵列位置对齐。
实际应用中，除图8和图9中像素结构包括吸收4种不同偏振方向的偏振光信号的子像素结构，还可以包括吸收9个、16个或更多偏振方向的偏振光信号的子像素结构，去获取更多偏振方向的偏振光信号。
比如，吸收9个偏振方向的偏振光信号，偏振方向分别为0°、20°、40°、60°、80°、100°、120°、140°、160°。
吸收16个偏振方向的偏振光信号，偏振方向分别为0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°、90°、100°、110°、120°、130°、140°、150°、160°、170°。
图10为本申请实施例中子像素结构的纵向剖面示意图，子像素结构中滤光片301允许第一种特定波段和第二种特定波段的光通过，不允许其他波长的光通过，入射光穿过滤光片301后，第一种特定波段的光信号先被处于靠近滤光片301的M个第一类偏振光电转换单元302a吸收，第二种特定波段的光信号再被处于较深位置的M个第二类偏振光电转换单元302b吸收，图8中只显示了4个第一类偏振光电转换单元302a的剖切面以及3个第二类偏振光电转换单元302b。第一类偏振光电转换单元302a和第二类偏振光电转换单元302b共用读出电路303。
图11为本申请实施例中读出电路的组成结构示意图，子像素结构中滤光片301允许第一种特定波段和第二种特定波段的光通过，不允许其他波长的光通过，入射光穿过滤光片301后，第一种特定波段的光信号先被处于较浅位置的M个第一类偏振光电转换单元302a吸收，第二种特定波段的光信号再被处于较深位置的M个第二类偏振光电转换单元302b吸收，图10中只显示了4个第一类偏振光电转换单元302a的剖切面以及3个第二类偏振光电转换单元302b。第一类偏振光电转换单元302a和第二类偏振光电转换单元302b共用读出电路303，读出电路包括两个传输门(Transfer Gate，TG)TG1和TG2，浮置扩散点(Floating Diffusion，FD)、源极跟随晶体管(Source-Followertransistor，SF)，行选择晶体管(Rowselect Transistor，RST)，选择晶体管(Select Transistor，SEL)。读出电路的工作流程包括：1、曝光；光照射PN结产生的电子-空穴对会因PN结内电场的存在而分开，电子移向n区，空穴移向p区的能量聚集区域；2、复位；给PN结加载反向电压，或者说激活RST给PN结进行复位，将读出区(n+区)复位到高电平；3、复位电平读出；复位完成后，读出复位电平；4、电荷转移，激活传输门TG，将电荷从n区完全转移到n+区用于读出；5、n+区的信号电平读出。
采用上述技术方案，得到了一种新的像素结构，像素结构包含至少两个子像素结构，子像素结构中包含堆叠放置的第一类偏振光电转换单元和第二类偏振光电转换单元，利用波长和穿透深度的对应关系，处于较浅位置的第一类偏振光电转换单元吸收第一种特定波段的偏振光信号，处于较深位置的第二类偏振光电转换单元吸收第二种特定波段的偏振光信号。如此，实现了单个像素结构吸收两种特定波段的偏振光信号，提高了偏振光信号的利用率；通过调整感光区域尺寸保证偏振光电转换单元具有较高的量子效率，提高了偏振光信号的吸收率。
图12为本申请实施例中图像传感器的第一组成结构示意图，如图12所示，图像传感器120包括上述一个或多个实施例给出的像素结构1201，多个像素结构按照特定的排列方式组成像素整列。
具体的，所述像素结构1201包括：子像素结构，所述子像素结构包括：至少两个子像素结构，所述子像素结构包括：滤光片、至少两个偏振光电转换单元和读出电路；
所述至少两个偏振光电转换单元中包括第一类偏振光电转换单元和第二类偏振光电转换单元，所述滤光片、所述第一类偏振光电转换单元和所述第二类偏振光电转换单元沿所述子像素结构入射光的方向依次堆叠放置；
所述滤光片，用于对入射光进行过滤，得到能被所述至少两个偏振光电转换单元吸收的特定波段的光信号；
所述第一类偏振光电转换单元，用于吸收第一种特定波段的偏振光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；
所述第二类偏振光电转换单元，用于吸收第二种特定波段的偏振光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；其中，同一个子像素结构中的偏振光电转换单元用于吸收相同偏振方向的偏振光信号，不同子像素结构内的偏振光电转换单元用于吸收不同偏振方向的偏振光信号；
所述读出电路与所述至少两个偏振光电转换单元相连，用于读出所述至少两个偏振光电转换单元的电信号。
在一些实施例中，所述第一类偏振光电转换单元，用于根据感光区域的共振波长吸收第一种特定波段的偏振光信号；所述第二类偏振光电转换单元，用于根据感光区域的共振波长吸收第二种特定波段的偏振光信号；其中，所述共振波长为所述第一类偏振光电转换单元或所述第二类偏振光电转换单元的感光区域发生共振吸收时的波长；不同尺寸的感光区域对应不同的共振波长。
在一些实施例中，所述偏振光电转换单元的形状为直棱柱；其中，所述偏振光电转换单元的感光区域为直棱柱的上多边形底面。
在一些实施例中，所述直棱柱的多边形底面为长方形，所述偏振光电转换单元吸收的偏振光信号的偏振方向与所述直棱柱的长方形底面的长边方向相同。
在一些实施例中，所述第一类偏振光电转换单元的长方形底面的长为第一长度时，用于吸收第一种特定波段的偏振光信号；所述第二类偏振光电转换单元的长方形底面的长为第二长度时，用于吸收第二种特定波段的偏振光信号；其中，所述第一长度小于所述第二长度。
在一些实施例中，所述第一类偏振光电转换单元的长方形底面的宽为第一宽度，所述第二类偏振光电转换单元的长方形底面的宽为第二宽度；其中，所述第一宽度和所述第二宽度相等。
在一些实施例中，所述至少两个偏振光电转换单元中包含M个第一类偏振光电转换单元和M个第二类偏振光电转换单元；其中，M取正整数；所述M个第一类偏振光电转换单元分布在第一截面上，所述M个第二类偏振光电转换单元分布在第二截面上；其中，所述第一截面和所述第二截面垂直于所述子像素结构的入射光方向。
在一些实施例中，所述M个第一类偏振光电转换单元的顶端靠近所述滤光片；所述M个第一类偏振光电转换单元的底端相连，并靠近所述M个第二类偏振光电转换单元的顶端；所述第二类偏振光电转换单元的底端相连。
在一些实施例中，所述第一类偏振光电转换单元等间距阵列分布在所述第一截面上；所述第二类偏振光电转换单元等间距阵列分布在所述第二截面上。
当仅包含一种像素结构时，由N个像素结构构成P行Q列的阵列分布形式组成图像传感器，N＝P*Q。
当包含至少两种像素结构时，不同种像素结构所能吸收的特定波段的光信号不完全相同，比如，第一种像素结构用于吸收红光和蓝光，第二种像素结构用于吸收红光和绿光。包含两种像素结构时，可以将两种像素结构以间隔分布的形式构成P行Q列的阵列分布形式，两种像素结构的数量相等。
实际应用中，图像传感器中像素结构由一种或两种以上像素结构组成。不同像素结构用于吸收不同特定波段的光信号，滤光片只允许第一种特定波段的光信号和第二种特定波段的光信号通过，不允许其他波长的光信号通过。比如，滤光片可以为紫色滤光片，只允许红光和蓝光通过；滤光片可以为黄色滤光片，只允许红色和绿色通过；滤光片可以为青色滤光片，只允许蓝色和绿色通过。
图13为本申请实施例中图像传感器的第二组成结构示意图，图像传感器包含两种像素结构，分别用P和Y表示，其中P代表吸收红光和蓝光的像素结构，滤光片为紫色(Purple)；Y代表吸收红光和绿光的像素结构，滤光片为黄色(Yellow)。
图14为本申请实施例中图像传感器的第三组成结构示意图，图像传感器包含三种像素结构，分别用P、Y和C表示，其中P代表吸收红光和蓝光的像素结构，滤光片为紫色(Purple)；Y代表吸收红光和绿光的像素结构，滤光片为黄色(Yellow)；C代表吸收蓝光和绿光的像素结构，滤光片为青色(Cyan)。
本申请实施例中，像素结构亚波长超小尺寸像素结构，像素结构应用在亚波长互补金属氧化物半导体图像传感器(Complementary Metal Oxide Semiconductor ImageSensor，CIS)中。
采用上述技术方案，得到了一种新的像素结构，像素结构包含至少两个子像素结构，子像素结构中包含堆叠放置的第一类偏振光电转换单元和第二类偏振光电转换单元，利用波长和穿透深度的对应关系，处于较浅位置的第一类偏振光电转换单元吸收第一种特定波段的偏振光信号，处于较深位置的第二类偏振光电转换单元吸收第二种特定波段的偏振光信号。如此，实现了单个像素结构吸收两种特定波段的偏振光信号，提高了偏振光信号的利用率；通过调整感光区域尺寸保证偏振光电转换单元具有较高的量子效率，提高了偏振光信号的吸收率。采用上述技术方案，得到了一种新的像素结构，像素结构包含至少两个子像素结构，子像素结构中包含堆叠放置的第一类偏振光电转换单元和第二类偏振光电转换单元，利用波长和穿透深度的对应关系，处于较浅位置(即离滤光片近的位置)的第一类偏振光电转换单元吸收第一种特定波段的偏振光信号，处于较深位置(即离滤光片远的位置)的第二类偏振光电转换单元吸收第二种特定波段的偏振光信号。如此，实现了单个像素结构吸收两种特定波段的偏振光信号，提高了偏振光信号的利用率；通过调整感光区域尺寸保证偏振光电转换单元具有较高的量子效率，提高了偏振光信号的吸收率。
图15为本申请实施例中终端的组成结构示意图，如图15所示，终端150包括上述实施例所述的图像传感器1501。
本申请实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和智能设备，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个第二处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
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。
Claims (11)
1.一种像素结构，其特征在于，所述像素结构包括：至少两个子像素结构，所述子像素结构包括：滤光片、至少两个偏振光电转换单元和读出电路；
所述至少两个偏振光电转换单元中包括第一类偏振光电转换单元和第二类偏振光电转换单元，所述滤光片、所述第一类偏振光电转换单元和所述第二类偏振光电转换单元沿所述子像素结构入射光的方向依次堆叠放置；
所述滤光片，用于对所述入射光进行过滤，得到能被所述至少两个偏振光电转换单元吸收的特定波段的光信号；
所述第一类偏振光电转换单元，用于吸收第一种特定波段的偏振光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；
所述第二类偏振光电转换单元，用于吸收第二种特定波段的偏振光信号，并将吸收到的光信号转化为电信号；其中，同一个子像素结构中的偏振光电转换单元用于吸收相同偏振方向的偏振光信号，不同子像素结构内的偏振光电转换单元用于吸收不同偏振方向的偏振光信号；
所述读出电路与所述至少两个偏振光电转换单元相连，用于读出所述至少两个偏振光电转换单元的电信号。
2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述第一类偏振光电转换单元，用于根据感光区域的共振波长吸收第一种特定波段的偏振光信号；
所述第二类偏振光电转换单元，用于根据感光区域的共振波长吸收第二种特定波段的偏振光信号；
其中，所述共振波长为所述第一类偏振光电转换单元或所述第二类偏振光电转换单元的感光区域发生共振吸收时的波长；不同尺寸的感光区域对应不同的共振波长的波段。
3.根据权利要求1或2所述的像素结构，其特征在于，所述偏振光电转换单元的形状为直棱柱；其中，所述偏振光电转换单元的感光区域为直棱柱的多边形上底面。
4.根据权利要求3所述的像素结构，其特征在于，所述直棱柱的多边形底面为长方形，所述偏振光电转换单元吸收的偏振光信号的偏振方向与所述直棱柱的长方形底面的长边方向相同。
5.根据权利要求4所述的像素结构，其特征在于，所述第一类偏振光电转换单元的长方形底面的长为第一长度时，用于吸收第一种特定波段的偏振光信号；
所述第二类偏振光电转换单元的长方形底面的长为第二长度时，用于吸收第二种特定波段的偏振光信号；其中，所述第一长度小于所述第二长度。
6.根据权利要求3所述的像素结构，其特征在于，所述直棱柱的高位于预设的高度范围内；其中，所述预设的高度范围是保证所述偏振光电转换单元的光吸收率大于吸收率阈值的高度范围。
7.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述至少两个偏振光电转换单元中包含M个第一类偏振光电转换单元和M个第二类偏振光电转换单元；其中，M取正整数；
所述M个第一类偏振光电转换单元分布在第一截面上，所述M个第二类偏振光电转换单元分布在第二截面上；其中，所述第一截面和所述第二截面垂直于所述入射光的方向。
8.根据权利要求7所述的像素结构，其特征在于，所述M个第一类偏振光电转换单元的顶端靠近所述滤光片；
所述M个第一类偏振光电转换单元的底端相连，并靠近所述M个第二类偏振光电转换单元的顶端；
所述第二类偏振光电转换单元的底端相连。
9.根据权利要求7所述的像素结构，其特征在于，所述第一类偏振光电转换单元等间距阵列分布在所述第一截面上；所述第二类偏振光电转换单元等间距阵列分布在所述第二截面上。
10.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括上述权利要求1至9中任一项所述的像素结构。
11.一种终端，其特征在于，所述终端包括上述权利要求9中所述的图像传感器。
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