[發明專利]一種四色焦平面探測器的制作方法及四色圖像獲取方法

在審

• 申請號: 202211071907.8
• 申請日: 2022-09-02
• 公開（公告）號: CN115574947A
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 馮斌;冀若楠;馮萍
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01J5/0803
• 分類號: G01J5/0803
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 李薇

本發明公開了一種四色焦平面探測器的制作方法及四色圖像獲取方法，通過設計基底、第1色濾光膜和第2色濾光膜的工作波段范圍，制作2×2柵格周期排布的四色微濾光片陣列光學器件，采用懸空式集成四色微濾光片陣列光學器件至探測器的焦平面上形成四色焦平面探測器，對四色焦平面探測器輸出的四幅原始單色圖像進行圖像超分辨重構得到四幅全分辨率單色圖像，對四幅全分辨率單色圖像進行工作波段去交集處理得到工作波段彼此無交集的四幅全分辨率單色圖像，使得本發明提出的四色焦平面探測器的制作方法及四色圖像獲取方法，能夠同時獲取工作波段彼此無交集的四幅全分辨率單色圖像，具有制造工藝簡單、結構緊湊、集成度高、可快照式成像、成本低的優點。

技術領域

本發明屬于光電成像技術領域，具體涉及一種四色焦平面探測器的制作方法及四色圖像獲取方法。

背景技術

四色成像技術可以同時獲取場景的空間和四色光譜信息，從而提高光電成像系統在復雜背景條件下對目標的探測識別能力，在軍事領域有著重要應用價值。

四色成像系統按構成方式主要分為三類：第一類是直接采用四套單波段系統組成；第二類是由一個光學系統和不同波段的四個探測器組成；第三類是采用一個能同時響應四個波段的焦平面探測器。前兩類四色成像系統由于結構龐大、成本高、且探測器間容易存在空間配準誤差、可靠性差等缺點，在應用中受到限制。第三類四色成像方法具有集成度高、小型化、空間配準誤差小等優點。其中，四色焦平面探測器是第三類成像系統的核心器件。

目前，四色焦平面探測器的結構主要有兩種類型：第一種是陣列型四色焦平面探測器，其焦平面探測器中相鄰像元響應不同的波段，并且四類像元交錯排布，探測器的制造工藝難度極高；第二種是疊層型四色焦平面探測器，其焦平面探測器由縱向分布的四個疊層光電二極管或紅外光探測量子阱組成，可獲得空間上完全對齊的四個波段的輻射。四色焦平面探測器要求在一個像元或者相鄰像元內的較小空間內實現對四種波段的輻射響應和信號讀出，對探測器的材料、器件封裝和讀出電路設計提出相當高的設計和制備工藝要求，從而導致四色焦平面探測器的制備工藝復雜、成本昂貴。綜上所述，現有四色成像方法存在系統體積大、制備工藝復雜、成本高的缺點。

目前，文獻(可見/紅外雙波段陣列式濾光片設計與制作工藝研究,2007,36(z1))公開了一種雙波段陣列式濾光片設計與制作工藝。該制作方案在藍寶石基片上采用兩個鍍制濾光膜工序完成雙波段陣列式濾光片，包括第一個工序鍍制長波通紅外截止濾光膜和第二個工序鍍制短波通截止濾光膜。該制作方案在實施第二個鍍制濾光膜工序時，需要精確定位第一個工序已鍍制濾光膜的位置，保證第二個鍍制工序不影響第一個工序已鍍制的濾光膜，否則會破壞第一個鍍制工序的濾光膜，甚至損壞第一個工序已鍍制的濾光膜，從而嚴重降低陣列式濾光片的整體質量、性能、成品率。文獻(基于CMOS圖像傳感器的彩色濾鏡和微透鏡工藝研究[J].集成電路應用,2020,37(02):34-36)公開了一種具有紅綠藍三種顏色的彩色濾光膜的制作工藝。該制作工藝方案包含制作綠色濾光膜、藍色濾光膜、紅色濾光膜三個工序，制作過程中對光掩膜板安放定位有著嚴格的要求，制作工藝難度大。

因此，如何制造工藝簡單、結構緊湊、集成度高、可快照式成像、成本低的四色成像器件成為了亟待解決的問題。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種四色焦平面探測器的制作方法及四色圖像獲取方法。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明公開一種四色焦平面探測器的制作方法，包括如下步驟：

S11：設計基底、第1色濾光膜和第2色濾光膜的工作波段范圍；

S12：利用所述基底、所述第1色濾光膜和所述第2色濾光膜制作2×2柵格周期排布的四色微濾光片陣列光學器件，所述四色微濾光片陣列光學器件包括多個呈陣列排布的四色微濾光片單元塊，其中每個所述四色微濾光片單元塊包括2×2個微濾光片單元；