本公開涉及一種光檢測裝置。

背景技術(shù)：

1、作為提高偏振圖像傳感器的光接收靈敏度的方法，已知一種將片上透鏡與偏振器相組合的構(gòu)成。最近，作為另一種方法，還已知一種偏振圖像傳感器，其應(yīng)用了包括大量被稱為超表面(meta-surface)的精細(xì)結(jié)構(gòu)的偏振器。

2、專利文獻(xiàn)1中公開的偏振圖像捕獲系統(tǒng)包括波前控制元件，該波前控制元件包括多個(gè)精細(xì)結(jié)構(gòu)。波前控制元件具有從被攝體光中分離出兩個(gè)偏振光并使兩個(gè)偏振光在像素陣列上的不同位置處形成圖像的功能。

3、引文列表

4、專利文獻(xiàn)

5、專利文獻(xiàn)1：日本專利申請公開第2020-51868號

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明要解決的問題

2、與包括片上透鏡和偏振器的圖像傳感器相比，包括具有超表面結(jié)構(gòu)的偏振器的圖像傳感器(光檢測裝置)傾向于表現(xiàn)出優(yōu)異的偏振光接收靈敏度。

3、然而，在包括具有超表面結(jié)構(gòu)的偏振器的常規(guī)圖像傳感器中，每個(gè)偏振光不一定能適當(dāng)?shù)厝肷洳墼趯?yīng)像素的中央部。特別地，隨著入射光(成像光)相對于圖像傳感器的入射角的增大，偏振光更容易泄漏到與對應(yīng)像素相鄰的像素，結(jié)果，圖像傳感器的偏振光接收靈敏度往往減小。

4、本公開提供了一種有利于適當(dāng)?shù)貙⑷肷涔庵械拿總€(gè)偏振光會聚在包括具有超表面結(jié)構(gòu)的偏振器的光檢測裝置中的對應(yīng)像素上的技術(shù)。

5、問題的解決方案

6、本公開的一個(gè)方面涉及一種光檢測裝置，包括：偏振控制單元，其包括二維排列的多個(gè)精細(xì)結(jié)構(gòu)并且選擇性地發(fā)射入射光中的多個(gè)偏振光；光電轉(zhuǎn)換單元，其包括接收所述多個(gè)偏振光的多個(gè)像素；和聚光單元，其位于所述偏振控制單元和所述光電轉(zhuǎn)換單元之間并且將所述多個(gè)偏振光分別會聚在對應(yīng)像素上。

7、所述聚光單元可以包括衍射光學(xué)元件，其利用衍射將所述多個(gè)偏振光分別會聚在對應(yīng)像素上。

8、所述聚光單元可以包括透鏡，所述透鏡利用折射將所述多個(gè)偏振光分別會聚在對應(yīng)像素上。

9、所述衍射光學(xué)元件可以包括多個(gè)單位衍射光學(xué)元件，并且所述多個(gè)單位衍射光學(xué)元件中的每一個(gè)都可以包括透射所述多個(gè)偏振光的中央?yún)^(qū)域部和具有與所述中央?yún)^(qū)域部的折射率不同的折射率的周邊區(qū)域部。

10、所述偏振控制單元可以包括結(jié)構(gòu)周邊部，所述結(jié)構(gòu)周邊部支撐所述多個(gè)精細(xì)結(jié)構(gòu)并且具有比所述多個(gè)精細(xì)結(jié)構(gòu)更小的折射率，并且所述中央?yún)^(qū)域部和所述結(jié)構(gòu)周邊部可以由相同的材料構(gòu)成。

11、所述中央?yún)^(qū)域部可以具有四邊形、倒角四邊形或卵形平面形狀。

12、所述多個(gè)像素可以沿著第一陣列方向和垂直于所述第一陣列方向的第二陣列方向排列，所述偏振控制單元可以發(fā)射所述入射光中的第一偏振光和第二偏振光，所述第一偏振光在所述第一陣列方向上振蕩，并且所述第二偏振光在所述第二陣列方向上振蕩，并且所述聚光單元可以將所述第一偏振光和所述第二偏振光分別會聚在對應(yīng)像素上。

13、所述多個(gè)像素可以沿著第一陣列方向和垂直于所述第一陣列方向的第二陣列方向排列，所述偏振控制單元可以發(fā)射從所述入射光獲得的第一偏振光和第二偏振光，所述第一偏振光和所述第二偏振光在相對于所述第一陣列方向和所述第二陣列方向傾斜的方向上振蕩，并且所述聚光單元可以將所述第一偏振光和所述第二偏振光分別會聚在對應(yīng)像素上。

14、所述光檢測裝置可以包括附加偏振器，其位于所述聚光單元和所述光電轉(zhuǎn)換單元之間，所述附加偏振器可以包括與所述多個(gè)像素中的每一個(gè)像素相關(guān)聯(lián)的多個(gè)單位附加偏振器，并且所述多個(gè)單位附加偏振器中的每一個(gè)可以選擇性地使與相關(guān)聯(lián)的像素相對應(yīng)的偏振光通過。

15、所述附加偏振器可以包括線柵偏振器。

16、所述附加偏振器可以包括光子晶體偏振器。

17、所述光檢測裝置可以包括帶通濾波器，并且所述光電轉(zhuǎn)換單元可以接收通過所述帶通濾波器的光。

18、所述光檢測裝置可以包括片上透鏡，其包括多個(gè)微透鏡，并且所述入射光在通過所述片上透鏡之后可以入射到所述偏振控制單元上。

19、所述多個(gè)微透鏡中的每一個(gè)可以與兩個(gè)以上的像素相關(guān)聯(lián)，并且通過所述多個(gè)微透鏡中的每一個(gè)的所述入射光中的所述多個(gè)偏振光可以入射到彼此相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)以上的像素上。

20、所述偏振控制單元可以包括多個(gè)單位偏振控制單元，所述多個(gè)單位偏振控制單元中的每一個(gè)可以選擇性地發(fā)射所述入射光中在第一偏振光振蕩方向上振蕩的第一偏振光和在第二偏振光振蕩方向上振蕩的第二偏振光，所述多個(gè)單位偏振控制單元中的每一個(gè)中包括的多個(gè)精細(xì)結(jié)構(gòu)可以包括在所述第一偏振光振蕩方向上具有最大長度的第一基準(zhǔn)精細(xì)結(jié)構(gòu)，以及其中隨著距所述第一基準(zhǔn)精細(xì)結(jié)構(gòu)的距離的增加，在所述第一偏振光振蕩方向上的長度逐漸減小的多個(gè)精細(xì)結(jié)構(gòu)，并且所述多個(gè)單位偏振控制單元中的每一個(gè)中包括的多個(gè)精細(xì)結(jié)構(gòu)可以包括在所述第二偏振光振蕩方向上具有最大長度的第二基準(zhǔn)精細(xì)結(jié)構(gòu)，以及其中隨著距所述第二基準(zhǔn)精細(xì)結(jié)構(gòu)的距離的增加，在所述第二偏振光振蕩方向上的長度逐漸減小的多個(gè)精細(xì)結(jié)構(gòu)。

21、所述多個(gè)單位偏振控制單元中的每一個(gè)都可以與所述多個(gè)像素中的兩個(gè)像素相關(guān)聯(lián)，從所述多個(gè)單位偏振控制單元中的每一個(gè)發(fā)射的所述第一偏振光可以經(jīng)由所述聚光單元會聚在彼此相關(guān)聯(lián)的所述兩個(gè)像素中的一個(gè)像素上，并且從所述多個(gè)單位偏振控制單元中的每一個(gè)發(fā)射的所述第二偏振光可以經(jīng)由所述聚光單元會聚在彼此相關(guān)聯(lián)的所述兩個(gè)像素中的另一個(gè)像素上。

22、所述偏振控制單元可以包括選擇性地發(fā)射所述入射光中的兩個(gè)偏振光的多個(gè)單位偏振控制單元，所述多個(gè)單位偏振控制單元中的每一個(gè)可以覆蓋與所述光電轉(zhuǎn)換單元的兩個(gè)像素相對應(yīng)的區(qū)域，并且所述聚光單元可以包括將所述兩個(gè)偏振光中的每一個(gè)會聚在相鄰像素上的多個(gè)單位聚光單元。

23、所述多個(gè)單位偏振控制單元可以包括：多個(gè)第一單位偏振控制單元，其選擇性地發(fā)射所述入射光中的第一偏振光和第二偏振光；和多個(gè)第二單位偏振控制單元，其選擇性地發(fā)射所述入射光中的第三偏振光和第四偏振光，并且所述多個(gè)單位聚光單元可以包括：多個(gè)第一單位聚光單元，其將所述第一偏振光和所述第二偏振光分別會聚在相鄰像素上；和多個(gè)第二單位聚光單元，其將所述第三偏振光和所述第四偏振光分別會聚在相鄰像素上。

24、所述偏振控制單元可以包括多個(gè)子單位偏振控制單元，并且所述多個(gè)子單位偏振控制中的每一個(gè)都包括所述第一單位偏振控制單元和所述第二單位偏振控制單元。

技術(shù)特征：

1.一種光檢測裝置，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光檢測裝置，其中

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光檢測裝置，其中

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光檢測裝置，其中

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光檢測裝置，其中

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光檢測裝置，其中

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光檢測裝置，其中

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光檢測裝置，其中

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光檢測裝置，還包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光檢測裝置，其中

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光檢測裝置，其中

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光檢測裝置，還包括：

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光檢測裝置，還包括：

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光檢測裝置，其中

15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光檢測裝置，其中

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光檢測裝置，其中

17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光檢測裝置，其中

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光檢測裝置，其中

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光檢測裝置，其中

技術(shù)總結(jié)
[問題]為了提供一種光檢測裝置，其包括具有超表面結(jié)構(gòu)的偏振器，并且有利于將入射光中的每個(gè)偏振光適當(dāng)?shù)貢墼趯?yīng)像素上。[解決方案]光檢測裝置包括偏振控制單元、光電轉(zhuǎn)換單元和聚光單元，該偏振控制單元包括二維排列的多個(gè)精細(xì)結(jié)構(gòu)并且選擇性地發(fā)射入射光中的多個(gè)偏振光，該光電轉(zhuǎn)換單元包括接收多個(gè)偏振光的多個(gè)像素，并且該聚光單元位于偏振控制單元和光電轉(zhuǎn)換單元之間并將多個(gè)偏振光分別會聚在對應(yīng)像素上。

技術(shù)研發(fā)人員：森田博紀(jì),秋葉朗,三田真衣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：索尼集團(tuán)公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10