一种紫外图像传感器及紫外成像装置的制作方法

1.本技术涉及图像传感器技术领域，特别是涉及一种紫外图像传感器及紫外成像装置。


背景技术：

2.随着人们对紫外线相关技术研究的深入，紫外线成像技术逐渐得到了广泛的应用。如在美妆领域，可通过紫外线成像来观察防晒霜的涂抹情况，进而能够有效判断防晒霜是否有效以及是否需要进行防晒霜补涂。现有技术中，紫外线图像传感器每一个像素采集的紫外线波段相同，最终通过灰度图像来呈紫外图像。然而，防晒霜中起到防晒作用的防晒剂，是分为uva防晒剂和uvb防晒剂的，因此，若所有像素采集的紫外波段相同，如都采集以365nm为中心波长的波段的紫外光，导致无法分别判断防晒霜中uva防晒剂和uvb防晒剂的防晒效果。
3.因此，现有技术中的紫外图像传感器存在的问题为无法分别采集uva图像和uvb图像。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中的紫外图像传感器无法分别采集uva图像和uvb图像的问题，本实用新型提供了一种能够分别采集uva图像和uvb图像的紫外图像传感器。
5.为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种紫外图像传感器，包括：有多个像素单元组成的像素单元阵列：所述像素单元包括：探测紫外光uva波段的第一像素和探测紫外光uvb波段的第二像素。
6.作为优选的一种技术方案，所述第二像素的面积大于或等于所述第一像素的面积。
7.作为优选的一种技术方案，所述像素单元中，所述第一像素和所述第二像素的数量均为一个。
8.作为优选的一种技术方案，所述像素单元为正方形，若根据所述像素单元四条边的中点将所述像素单元划分为四个面积相等的正方形区域，则，所述第一像素与其中一个所述正方形区域重合；所述像素单元中所述第一像素以外的区域与所述第二像素重合。
9.作为优选的一种技术方案，所述紫外图像传感器还包括：一个第一微透镜，所述第一微透镜设置于所述第一像素之上；一个第二微透镜，所述第二微透镜设置于所述第二像素之上。
10.作为优选的一种技术方案，所述紫外图像传感器还包括：一个第一微透镜，所述第一微透镜设置于所述第一像素之上；三个第二微透镜，所述第二微透镜与所述第一微透镜面积相同、形状相同，三个所述第二微透镜不重叠地设置于所述第二像素之上。
11.作为优选的一种技术方案，所述紫外图像传感器为前照式cmos图像传感器或背照式cmos图像传感器。
12.作为优选的一种技术方案，所述第一像素包括：第一滤光层，所述第一滤光层的光线透过波段为紫外uva波段；所述第二像素包括：第二滤光层，所述第二滤光层的光线透过波段为紫外uvb波段。
13.作为优选的一种技术方案，所述紫外图像传感器还包括：第三滤光层，所述第三滤光层设置于所述像素单元阵列之上，所述第三滤光层的光线透过波段为紫外uva波段和紫外uvb波段；所述第一像素包括：第四滤光层，用于滤除紫外uvb波段光线；所述第二像素包括：第五滤光层，用于滤除紫外uva波段光线。
14.另一方面，本实用新型还提供一种紫外成像装置，该紫外成像装置包括镜头模组、紫外补光灯、图像处理单元和如上述技术方案中任意一种所述的紫外图像传感器，其中，所述紫外补光灯的补光波段包括紫外光uva波段和紫外光uvb波段。
附图说明
15.图1示出了本实用新型一实施例的紫外图像传感器像素单元示意图；
16.图2示出了本实用新型一实施例的紫外图像传感器像素单元阵列示意图；
17.图3示出了本实用新型另一实施例的紫外图像传感器像素单元示意图；
18.图4-1示出了一种实施例中与图3中a-a’位置对应的截面图；
19.图4-2示出了一种实施例中与图3中b-b’位置对应的截面图；
20.图4-3示出了另一种实施例中与图3中a-a’位置对应的截面图；
21.图4-4示出了另一种实施例中与图3中b-b’位置对应的截面图；
22.图5示出了本实用新型另一实施例的紫外图像传感器像素单元示意图；
23.图6-1示出了一种实施例中与图5中c-c’位置对应的截面图；
24.图6-2示出了一种实施例中与图5中d-d’位置对应的截面图；
25.图6-3示出了另一种实施例中与图5中c-c’位置对应的截面图；
26.图6-4示出了另一种实施例中与图5中d-d’位置对应的截面图；
27.其中，上述附图包括以下附图标记：
28.101、第一像素；102、第二像素；301、第一微透镜；302、第二微透镜；401、第一滤光层；402、第二滤光层；403、金属线路层；404、光电转换层；405、隔离槽。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清除、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
31.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表
达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
32.如图1和图2所示，一种紫外图像传感器包括：有多个像素单元组成的像素单元阵列：所述像素单元包括：探测紫外光uva波段的第一像素101和探测紫外光uvb波段的第二像素102。图1和图2中第一像素101和第二像素102的形状及分布仅是实例性的，不应被视为必然的形状或结构的限定。
33.需要说明的是，每个像素单元中，第一像素101的数量可以是一个，也可以是多个，第二像素102的数量可以是一个，也可以是多个。紫外图像传感器在进行图像采集时，通过其上全部或部分第一像素101采集到的像素值，形成uva图像，通过其上全部或部分第二像素102采集到的的像素值，形成uvb图像。上述方案，通过一颗紫外图像传感器，既实现了分别对uva图像和uvb图像的采集，同时避免了在成像设备上额外增加摄像头，节省了空间。进而，在具体场景，如防晒场景下，用户可分别通过uva图像和uvb图像分别观察防晒霜对uva波段紫外线和uvb波段紫外线的防护情况。
34.需要说明的是，紫外图像传感器采集图像的原理为，每个第一像素101和每个像素102分别接收照射其上的对应波段紫外光强度，并转换为对应大小的电信号，最终电信号会转化为改像素对应的亮度值或灰度值。
35.可选的，每个像素单元中，第二像素102的面积大于或等于第一像素101的面积。需要说明的是，上述第二像素102或第一像素101的面积指的是其接受光照侧的表面的面积。对于每个像素，接受光照的面积越大，其感光能力越强。由于图像传感器对uvb波段紫外线的感光能力低于uva波段紫外线的感光能力，因此将像素单元中第二像素102的面积设置的大于第一像素101的面积，可相对增强紫外图像传感器对uvb波段紫外线的感光能力。
36.可选的，所述像素单元中，所述第一像素101和所述第二像素102的数量均为一个。即紫外图像传感器中像素单元的数量与得到的紫外图像的像素数量相同。如紫外图像传感器中包括100万个像素单元，则最终得到的uva图像和uvb图像都是100万像素图像。
37.可选的，为了提高uva图像或uvb图像的像素数量，可以将像素单元中的第一像素101数量设置为多个，或将像素单元中第二像素102数量设置为多个。进一步地，还可以通过邻域插值算法计算得到更多像素值。
38.可选的，所述像素单元为正方形，若根据所述像素单元四条边的中点将所述像素单元划分为四个面积相等的正方形区域，则，所述第一像素101与其中一个所述正方形区域重合；所述像素单元中所述第一像素101以外的区域与所述第二像素102重合。图1所示的第一像素101和第二像素102的面积比例和结构设置，即为上述方案的其中一种设置形式，图1中，第一像素101设置于像素单元的左上部，可选的，第一像素101也可设置于像素单元的右上部、左下部、右下部等。由于现有技术中，主要的图像传感器的像素形状都是正方形，因此上述像素的结构设置，更符合图像传感器的生产工艺，一定程度上避免了生产成本的增加。
39.可选的，如图3所示，所述紫外图像传感器还包括：一个第一微透镜301，所述第一微透镜301设置于所述第一像素101之上；一个第二微透镜302，所述第二微透镜302设置于所述第二像素302之上。
40.需要说明的是，微透镜的作用是将光线汇聚到每个像素结构上，进而提升图像传感器的感光能力。上述实施方式中，第二微透镜302为一个，是覆盖于整个第二像素102表面区域之上的微透镜，从而能够使照射到第二像素102表面区域的紫外光线更好的汇聚到第二像素102中。
41.在具体的实施方式中，如图3所示的紫外图像传感器可以为前照式图像传感器。如图4-1和图4-2所示，第一像素101包括第一微透镜301，相邻设置于第一微透镜301光线出射方向的第一滤光层401，其中，第一滤光层401的光线透过波段为紫外uva波段，设置于第一滤光层401远离第一微透镜301一侧的金属线路层403，设置于金属线路层403远离第一滤光层401一侧的光电转换层404。第二像素102包括第二微透镜302，相邻设置于第二微透镜302光线出射方向的第二滤光层402，其中，第二滤光层402的光线透过波段为紫外uvb波段，设置于第二滤光层402远离第二微透镜302一侧的金属线路层403，设置于金属线路层403远离第二滤光层402一侧的光电转换层404。其中，第一像素101和第二像素102对应不同的光电转换层404，且之间设置有隔离槽405，用于防止像素间光线的串扰。
42.在具体的实施方式中，如图3所示的紫外图像传感器可以为背照式图像传感器。如图4-3和图4-4所示。
43.可选的，如图5所示，所述紫外图像传感器还包括：一个第一微透镜301，所述第一微透镜设301置于所述第一像素101之上；三个第二微透镜302，所述第二微透镜302与所述第一微透镜301面积相同、形状相同，三个所述第二微透镜302不重叠地设置于所述第二像素102之上。
44.需要说明的是，微透镜是通过光刻胶热回流技术或激光直写技术等为光学技术制造而成的，现有技术中的微透镜，如彩色图像传感器上的微投镜阵列，其上的微投镜都是面积相同、形状相同的。因此，上述实施方式，可以在保证第二像素102上的紫外光得到有效汇聚的情况，避免了额外复杂的微透镜加工流程。
45.在具体的实施方式中，如图5所示紫外图像可以是前照式图像传感器，如图6-1和6-2所示，也可以是背照式图像传感器，如图6-3和6-4所示。
46.本实用新型还提供一种紫外成像装置，该紫外成像装置包括镜头模组、紫外补光灯、图像处理单元和如上述技术方案中任意一种所述的紫外图像传感器，其中，所述紫外补光灯的补光波段包括紫外光uva波段和紫外光uvb波段。
47.需要理解的是，本实用新型中，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
48.便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特
征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
49.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声。
50.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。