[发明专利]一种四色焦平面探测器的制作方法及四色图像获取方法

说明书

本发明公开了一种四色焦平面探测器的制作方法及四色图像获取方法，通过设计基底、第1色滤光膜和第2色滤光膜的工作波段范围，制作2×2栅格周期排布的四色微滤光片阵列光学器件，采用悬空式集成四色微滤光片阵列光学器件至探测器的焦平面上形成四色焦平面探测器，对四色焦平面探测器输出的四幅原始单色图像进行图像超分辨重构得到四幅全分辨率单色图像，对四幅全分辨率单色图像进行工作波段去交集处理得到工作波段彼此无交集的四幅全分辨率单色图像，使得本发明提出的四色焦平面探测器的制作方法及四色图像获取方法，能够同时获取工作波段彼此无交集的四幅全分辨率单色图像，具有制造工艺简单、结构紧凑、集成度高、可快照式成像、成本低的优点。

技术领域

本发明属于光电成像技术领域，具体涉及一种四色焦平面探测器的制作方法及四色图像获取方法。

背景技术

四色成像技术可以同时获取场景的空间和四色光谱信息，从而提高光电成像系统在复杂背景条件下对目标的探测识别能力，在军事领域有着重要应用价值。

四色成像系统按构成方式主要分为三类：第一类是直接采用四套单波段系统组成；第二类是由一个光学系统和不同波段的四个探测器组成；第三类是采用一个能同时响应四个波段的焦平面探测器。前两类四色成像系统由于结构庞大、成本高、且探测器间容易存在空间配准误差、可靠性差等缺点，在应用中受到限制。第三类四色成像方法具有集成度高、小型化、空间配准误差小等优点。其中，四色焦平面探测器是第三类成像系统的核心器件。

目前，四色焦平面探测器的结构主要有两种类型：第一种是阵列型四色焦平面探测器，其焦平面探测器中相邻像元响应不同的波段，并且四类像元交错排布，探测器的制造工艺难度极高；第二种是叠层型四色焦平面探测器，其焦平面探测器由纵向分布的四个叠层光电二极管或红外光探测量子阱组成，可获得空间上完全对齐的四个波段的辐射。四色焦平面探测器要求在一个像元或者相邻像元内的较小空间内实现对四种波段的辐射响应和信号读出，对探测器的材料、器件封装和读出电路设计提出相当高的设计和制备工艺要求，从而导致四色焦平面探测器的制备工艺复杂、成本昂贵。综上所述，现有四色成像方法存在系统体积大、制备工艺复杂、成本高的缺点。

目前，文献(可见/红外双波段阵列式滤光片设计与制作工艺研究,2007,36(z1))公开了一种双波段阵列式滤光片设计与制作工艺。该制作方案在蓝宝石基片上采用两个镀制滤光膜工序完成双波段阵列式滤光片，包括第一个工序镀制长波通红外截止滤光膜和第二个工序镀制短波通截止滤光膜。该制作方案在实施第二个镀制滤光膜工序时，需要精确定位第一个工序已镀制滤光膜的位置，保证第二个镀制工序不影响第一个工序已镀制的滤光膜，否则会破坏第一个镀制工序的滤光膜，甚至损坏第一个工序已镀制的滤光膜，从而严重降低阵列式滤光片的整体质量、性能、成品率。文献(基于CMOS图像传感器的彩色滤镜和微透镜工艺研究[J].集成电路应用,2020,37(02):34-36)公开了一种具有红绿蓝三种颜色的彩色滤光膜的制作工艺。该制作工艺方案包含制作绿色滤光膜、蓝色滤光膜、红色滤光膜三个工序，制作过程中对光掩膜板安放定位有着严格的要求，制作工艺难度大。

因此，如何制造工艺简单、结构紧凑、集成度高、可快照式成像、成本低的四色成像器件成为了亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种四色焦平面探测器的制作方法及四色图像获取方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开一种四色焦平面探测器的制作方法，包括如下步骤：

S11：设计基底、第1色滤光膜和第2色滤光膜的工作波段范围；

S12：利用所述基底、所述第1色滤光膜和所述第2色滤光膜制作2×2栅格周期排布的四色微滤光片阵列光学器件，所述四色微滤光片阵列光学器件包括多个呈阵列排布的四色微滤光片单元块，其中每个所述四色微滤光片单元块包括2×2个微滤光片单元；