CN102403326A - 成像器件和成像设备 - Google Patents

成像器件和成像设备 Download PDF

Info

Publication number
CN102403326A
CN102403326A CN2011102647690A CN201110264769A CN102403326A CN 102403326 A CN102403326 A CN 102403326A CN 2011102647690 A CN2011102647690 A CN 2011102647690A CN 201110264769 A CN201110264769 A CN 201110264769A CN 102403326 A CN102403326 A CN 102403326A
Authority
CN
China
Prior art keywords
spectrum
filter
zone
pixel
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011102647690A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102403326B (zh
Inventor
横川创造
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of CN102403326A publication Critical patent/CN102403326A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102403326B publication Critical patent/CN102403326B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14623—Optical shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627—Microlenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/45—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from two or more image sensors being of different type or operating in different modes, e.g. with a CMOS sensor for moving images in combination with a charge-coupled device [CCD] for still images
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

本发明在此公开成像器件和成像设备。所述成像器件包括：成像区域，其中提供用以获取图像的多个像素；谱区域，其中提供用以获取彩色谱的多个像素；以及滤波器，形成在所述谱区域中提供的像素以上，并允许具有期望波长的电磁波通过，其中，所述滤波器由等离子体激元共振器形成，所述等离子体激元共振器为以预定间距具有不均匀结构的导电金属结构，并且在单个芯片上提供所述成像区域和所述谱区域。

Description

成像器件和成像设备
技术领域
本公开涉及成像器件和成像设备，更具体地，涉及能够以简单结构实现高功能性的成像器件和成像设备。
背景技术
在现有技术中，主要采用CCD(电荷耦合器件)型或CMOS(互补金属氧化物半导体)型固态成像器件作为拍摄摄影对象的图像的电子装置(如数码相机、摄像机和移动信息终端)。多个这种固态成像器件由像素阵列形成，在所述像素阵列中，2维排列一百万个或更多的像素，每一个像素根据来自摄影对象的光强度累积信号电荷，并且基于累积电荷量的电信号被采样并成像为模拟或数字数据。
然而，一般地，固态成像器件在特定电磁波波段中具有灵敏度。例如，基于硅的固态成像器件对于比近红外线(～1.1μm)的波长更短的波长具有灵敏度。然而，基于硅的固态成像器件对于电磁波没有能量分辨率(波长分辨率)，并且难以根据累积电荷指定检测到的光的波长。
在普通的彩色成像器件中，2维排列的像素配备有各种片上滤色器，其允许特定波长分量选择性地通过，以获取彩色图像。采用这样的方法：从少量相邻像素组获取多个波长的光强度信息，并基于去镶嵌(demosaicing)通过内插处理来恢复彩色图像。
在普通用途的相机中，以2×2像素为单元按照方格子形状排列三原色RGB的片上滤色器的拜耳方法是常见的。为了提高灵敏度，一部分像素可以配备有白像素(通过所有可见波段的像素)，可以配备有青、紫、黄等的补色滤色器，或者配备有检测近红外线的像素。
这种滤波器可以包含有机分子，如色素(pigment)。然而，有机分子形成的滤色器具有低波长分辨率，难以对特定窄带波长进行优化，由此存在多色的限制。指出了传输特性由于外部刺激源(如，紫外线)引起的触角间的变化而恶化的问题(例如，参见松下技术报告，Vol.54，No.4，2009年1月，第18到23页)。
同时，存在获取裸眼不可见的细微颜色信息的固态成像器件。例如，在用于医疗用途、科学研究等的特殊相机中，仅粗略地将可见波长分离为三种颜色并捕获它们是不够的，必须以高的波长分辨率捕获无缝的谱信息。为了应对这种应用，提出了具有高的波长分辨率的成像器件。例如，在使用衍射光栅的谱传感器中，可以获取具有非常高波长分辨率(如100以上的波长分辨率(λ/Δλ))的彩色谱，但是器件的尺寸很大，由此限于特殊用途(如，参见PASJ Vol.54，No.6，第819～832页)。
然而，周期性地放置具有与检测波长相同程度或者比导电薄膜中的孔更微小的孔的孔阵列结构，或者具有相同结构的处于负正关系的岛阵列结构已知为等离子体激元(plasmon)共振器结构。优化了孔或岛间距的周期、开口、点形状等的等离子体激元共振器结构用作能够通过物理结构调节透射波长的滤波器(例如，参见Ebbesen，T.W等人的Nature，Volume 391，Issue 6668，pp.667to 669，1998，以及P.B.Catrysse&B.A.Wandell，J.Opt.Soc.Am.A，Vol.20，No.12，p.2293to 2306，2003)。
例如，在JP-A-2008-177191和国际公开No.2008/082569手册中，公开了使用等离子体激元共振器结构作为滤色器的技术。
发明内容
然而，配备有JP-A-2008-177191和国际公开No.2008/082569手册中公开的滤色器技术的固态成像器件是基于专用传感器的假设。即，等离子体激元共振器结构是通过配备有特定间距(如，电磁波长的λ/2或λ/4)的重复周期结构的结构而具有谱功能的结构，因此不适合将其应用于使之微小至与波长相同程度的像素。
即，等离子体激元共振器结构仅适用于固态成像器件，像素尺寸比当前情形下的电磁波长大几倍。
当在配备有成像设备(如，数码相机、摄像机和移动信息终端)的系统上另外安装仅用于谱的固态成像器件时，在一个成像系统上安装多个成像器件。因此，从系统的冗余性角度来看是不实际的。
除了普通成像功能之外还配备有具有获取彩色谱信息的谱功能的增值成像器件的成像器件未开始广泛使用。
因此，期望以简单结构提供具有高功能性的成像器件和成像设备。
本公开的实施例针对如下的成像器件，包括：成像区域，其中提供用以获取图像的多个像素；谱区域，其中提供用以获取彩色谱的多个像素；以及滤波器，形成在所述谱区域中提供的像素以上，并允许具有期望波长的电磁波通过，其中所述滤波器由等离子体激元共振器形成，所述等离子体激元共振器为以预定间距具有不均匀结构的导电金属结构，并且在单个芯片上提供所述成像区域和所述谱区域。
本公开的另一实施例针对如下的成像设备，包括：成像器件，包括成像区域，其中提供用以获取图像的多个像素；谱区域，其中提供用以获取彩色谱的多个像素；以及滤波器，形成在所述谱区域中提供的像素以上，并允许具有期望波长的电磁波通过，其中所述滤波器由等离子体激元共振器形成，所述等离子体激元共振器为以预定间距具有不均匀结构的导电金属结构，并且在单个芯片上提供所述成像区域和所述谱区域。
在本公开的实施例中，滤波器由等离子体激元共振器配置，所述等离子体激元共振器是以预定间距具有不均匀结构的导电金属结构，并且在单个芯片上提供成像区域和谱区域。
根据本公开的实施例，可以以简单结构实现高功能。
附图说明
图1是图示根据本公开实施例的成像器件的配置示例的框图。
图2是图示普通2维固态成像器件的像素区域的图。
图3是图示根据本公开实施例的成像器件的像素区域的配置示例的图。
图4是图示根据本公开实施例的成像器件的像素区域的另一配置示例的图。
图5是图示根据本公开实施例的成像器件的像素区域的又一配置示例的图。
图6A到6C是图示等离子体激元滤波器的结构的图。
图7是图示由2层等离子体激元共振器配置的等离子体激元滤波器的结构的图。
图8A和8B是图示岛阵列结构的等离子体激元滤波器的结构的图。
图9A到9C是图示使用等离子体激元共振器的等离子体激元滤波器的另一示例的图。
图10是图示等离子体激元滤波器的布置的第一示例的图。
图11是图示等离子体激元滤波器的布置的第二示例的图。
图12是成像器件的横剖面示意图。
图13是成像器件的横剖面示意图。
图14是图示配备有成像器件的成像设备的配置示例的框图。
图15是图示获取校准表的处理的流程图。
图16是图示获取焦点未对准的谱的处理的流程图。
图17是图示获取高精度的2维彩色谱图的处理的流程图。
具体实施方式
下文参照附图详细描述本公开的特定实施例。
图1是图示根据本公开实施例的成像器件的配置示例的框图。
在图1中，成像器件11包括CMOS型固态成像器件，并且包括像素阵列12、行扫描电路13、PLL(锁相环)14、DAC(数模转换器)15、列ADC(模数转换器)电路16、列扫描电路17和灵敏放大器18。
像素阵列12具有多个2维排列的像素21。像素21提供在与行扫描电路13连接的水平信号线H和与列ADC电路16连接的垂直信号线V相互交叉的点上，并且由用于光电转换的光电二极管和用于读取累积信号的各种晶体管形成。
即，如图1的右侧放大且示出的那样，像素21包括光电二极管22、传输晶体管23、浮空扩散24、放大晶体管25、选择晶体管26和复位晶体管27。
经由传输晶体管23将光电二极管22中累积的电荷传送到浮空扩散24。浮空扩散24连接到放大晶体管25的栅极。当像素21是信号读取目标时，选择晶体管26经由水平信号线H从行扫描电路13导通，并且通过以源极跟随器方式驱动放大晶体管25，从垂直信号线V读取所选像素21的信号，作为与光电二极管22中累积的电荷量对应的像素信号。复位晶体管27导通而将像素信号复位。
行扫描电路13对于每条线顺序地输出用于驱动(传送、选择、复位等)像素阵列12的像素的驱动信号。PLL 14基于外部提供的时钟信号，产生并输出驱动成像器件11中的每一个块所需要的预定频率的时钟信号。DAC 15产生并输出电压以规则斜率从预定电压值下降然后返回到预定电压值的形式(基本上为锯齿形)的灯光(lamp)信号。
列ADC电路16包括与像素阵列12的像素21的列数对应的多个比较器31和计数器32，通过CDS(相关双采样)操作从像素21输出的像素信号中提取信号电平，并输出像素数据。即，比较器31将DAC 15提供的灯光信号与像素21输出的像素信号(亮度值)进行比较，并将作为结果可获得的比较结果信号提供到计数器32。计数器32根据比较器31输出的比较结果信号计数预定频率的计数器时钟信号，以执行像素信号的A/D转换。
列扫描电路17以预定时序依次将用于输出像素数据的信号提供至列ADC电路16的计数器32。灵敏放大器18放大从列ADC电路16提供的像素数据，并将其输出到成像器件11的外部。
成像器件11输出的图像数据是镶嵌RGB的颜色的强度信息，由此在后级信号处理电路等中，通过去镶嵌处理，在每个像素位置处根据相邻的不同颜色像素的强度信息内插所有像素位置处的颜色信息。图像数据经历诸如白平衡、伽马校正、轮廓加亮和图像压缩之类的数据处理。当成像器件11是配备有图像处理器的片上系统图像传感器时，可以对同一芯片执行这种处理。在这种情况下，除了原始图像数据之外，JPEG(联合图像专家组)或MPEG(运动画面专家组)压缩的图像数据也可以从成像器件11输出。
然而，一般地，在成像器件11中，并非使用像素阵列12的所有像素21输出的像素信号，而是使用像素阵列12的局部区域中的像素21输出的像素信号构造图像，以获取图像。下文将像素阵列12的所有像素21所安置的区域称为总像素区域，而将用以获取图像的像素21所安置的区域称为成像区域(有效像素区域)。在构成总像素区域的区域中，将表示黑电平的像素21所安置的区域称为光学黑区域，并且将对信号处理没有贡献的哑(dummy)区域称为无效区域。
参照图2描述普通2维固态成像器件的像素区域。
图2示出构成总像素区域41的区域的成像区域42和光学黑区域43，并且没有示出无效区域。如图2所示，成像区域42占据总像素区域41的中心的大部分，光学黑区域43占据成像区域42的外围。在成像区域42中，以所谓的拜耳方式提供三原色RGB的片上滤色器。
通过从与成像区域42中累积的电荷量对应的像素信号中减去光学黑区域43的信号以消除诸如像素噪声或读取电路噪声之类的噪声分量来获取由这种成像器件拍摄的图像。一般而言，光学黑区域43是通过金属薄膜(如，铝)屏蔽像素结构的上侧的光屏蔽结构。
接着参照图3描述根据本公开实施例的成像器件11的像素区域。
成像器件11的总像素区域51包括成像区域52、光学黑区域53和谱区域54-1和54-2。谱区域54-1和54-2是用于从成像区域52获取各种颜色谱的区域。
在图3所示的配置示例中，在总像素区域51的中心提供成像区域52，在成像区域52以上提供谱区域54-1，并且在总成像区域52以下提供谱区域54-2。提供光学黑区域53以围绕成像区域52、谱区域54-1和谱区域54-2。
一般而言，构成成像器件11的芯片的纵横比不是1∶1，并且可以将芯片看作模拟人的视角的横向形状。相反，如虚线所示的那样，通过由透镜组形成的光学系统而照射到成像器件11上的光的形状是圆形。由于必须确保成像区域52的对角的偶数像素的特性，因此设计光学系统使得以光照射成像区域52的所有像素。
因此，在成像区域52的短轴侧，作为光学系统，尽管充分的特性，存在未用以获取图像的区域(死区)。即，在谱区域54-1和54-2中以光照射的区域(图3中的斜线阴影区域)未用以获取图像，而是作为光学系统具有充分的特性的区域。即，该区域的像素可以用作谱传感器。
谱区域54的布置不限于图3中所示的配置示例，并且成像区域52和谱区域54可以提供在单个芯片上。即，在图4中所示的总像素区域51A中，提供谱区域54A以围绕成像区域52A的外围，并且提供光学黑区域53A以围绕谱区域54A的外围。在图5中所示的总像素区域51B中，在成像区域52B的上侧、下侧、左侧和右侧提供光学黑区域53B-1到53B-4。在现有技术的成像器件中，在无效区域的四个角中提供谱区域54B-1到54B-4。
如上所述，谱区域54可以提供在总像素区域51中的任意像素区域中，并且尤其提供在作为光学系统具有充分特性的成像区域52附近的区域中，以便有效地使用透镜的光学特性，这是非常优选的。
在根据本公开实施例的成像器件11中，采用使用等离子体激元共振器作为滤波器的等离子体激元滤波器作为用于进行谱区域54上的谱的滤波器。
接着参照图6A到6C描述用作等离子体激元滤波器的等离子体激元共振器的结构。
等离子体激元共振器是这样的子波长结构：其中，对于具有紫外线波段中等离子体激元频率的导电材料(具体地，银、铝或金是非常优选的)形成的薄膜执行微处理。等离子体激元共振器具有由导体的物理性质、图案周期(pattem cycle)、开口尺寸、点尺寸、膜厚度、结构周围的介质等确定的共振波长。等离子体激元共振器的基本结构是孔阵列结构，并且是这样的结构：其中，具有比检测波长更小的直径的孔(通孔或非通孔)2维地排列，并且孔填满了电介质材料。优选的是，以蜂窝或正交矩阵排列孔，并且可以应用其它排列的周期结构。
例如，图6A中所示的等离子体激元滤波器61A由等离子体激元共振器配置，其中在导电薄膜62A中以蜂窝形状排列通孔63A。图6B中所示的等离子体激元滤波器61B由等离子体激元共振器配置，其中在导电薄膜62B中以正交矩阵排列通孔63B。
通孔63A和63B的开口大小可以比要经过的光的波长更小，并且例如，大约100nm的直径是非常优选的。考虑到设计的自由度，通孔63A和63B的开口大小可以在10nm到200nm的范围中。导电膜62A和62B的厚度非常优选地约为100nm，并且可以在10nm到200nm的范围中。
调整等离子体激元滤波器61A中彼此相邻的通孔63A之间的距离D1，以设置经过等离子体激元滤波器61A的透射波长。类似地，调整等离子体激元滤波器61B中彼此相邻的通孔63B之间的距离D2，以设置经过等离子体激元滤波器61B的透射波长。
距离D1和距离D2非常优选地处于介质中有效电磁波长的一半波长到一个波长的范围，特别是最好大约为150到1000nm。
在等离子体激元共振器中，不需要孔阵列结构中提供的所有孔都经过导电膜，并且即使在用导电材料上具有凹入结构的非通孔配置一部分孔的时候，等离子体激元共振器也用作滤波器。
例如，图6C示出了由等离子体激元共振器配置的等离子体激元滤波器61C的平面视图和剖面视图(平面视图中的线A-A’的剖面视图)，其中通孔63C和非通孔63C’以蜂窝形状排列在导电薄膜中。即，配置等离子体激元滤波器61C使得周期性地排列通孔63C和非通孔63C’。
基本上，单层等离子体激元共振器用作等离子体激元滤波器，但是例如，它可以由2层等离子体激元共振器配置。
例如，图7中所示的等离子体激元滤波器61D由2层等离子体激元滤波器61D-1和61D-2配置。等离子体激元滤波器61D-1和61D-2具有这样的结构：其中，以与组成图6A中所示的等离子体激元滤波器61A的等离子体激元共振器相同的方式，以蜂窝形状排列通孔。
等离子体激元滤波器61A-1和等离子体激元滤波器61A-2之间的距离D3非常优选地是检测波长的1/4波长。考虑设计的自由度，距离D3更优选地是检测波长的1/2波长或更小。
与等离子体激元滤波器61D类似，除了等离子体激元滤波器61D-1和61D-2中相同图案的孔的布置之外，例如，可以以与2层等离子体激元共振器结构类似的图案来排列孔。在2层等离子体激元共振器结构中，可以以孔阵列结构和岛阵列结构反转的图案来排列孔和岛。等离子体激元滤波器61D是2层结构，但可以是三层或更多层的多层结构。
图6A到图7示出了基于孔阵列结构的等离子体激元共振器的等离子体激元滤波器的配置示例，但是可以采用岛阵列结构的等离子体激元共振器作为等离子体激元滤波器。
将参照图8A和8B描述岛阵列结构的等离子体激元滤波器。
图8A中所示的等离子体激元滤波器61A’由相对于图6A的等离子体激元滤波器61A的等离子体激元振荡器(即，在电介质层65A中以蜂窝形状排列岛64A的等离子体激元振荡器)负正反转的结构配置。类似地，图8B中所示的等离子体激元滤波器61B’由相对于图6B的等离子体激元滤波器61B的等离子体激元振荡器(即，在电介质层65B中以正交矩阵排列岛64B的等离子体激元振荡器)负正反转的结构配置。
导电岛64A和64B具有20nm到200nm的尺寸。岛64A之间的空间填充了电介质层65A，岛64B之间的空间填充了电介质层65B。与图6A和6B中所示的距离D1和D2类似，相邻岛64A之间的距离D1和相邻岛64B之间的距离D2非常优选地是介质中有效电磁波长的一半波长，考虑到设计的自由度，其非常优选地处于1/4波长到一个波长的范围。
为了经过期望的电磁波，除了设置等离子体激元滤波器的孔或岛的间距(距离D1或D2)之外，例如，可以优化孔形状或岛形状。作为孔形状或岛形状，例如，根据仿真结果等适当地选择圆形、四边形(方形或矩形)、多边形、十字形等。
接下来，图9A到9C是使用等离子体激元共振器的等离子体激元滤波器的其它示例。
与图6B中所示的等离子体激元滤波器61B类似地，图9A中所示的等离子体激元滤波器61E由在导电薄膜62E中以正交矩阵排列通孔63E的等离子体激元共振器进行配置。等离子体激元滤波器61E具有这样的配置：其中，提供通孔63E的区域的外围部分由布拉格反射镜结构66E围绕。布拉格反射镜结构66E是通过重复地堆叠不同种类的材料而形成的多层膜。在图9A到9C所示的配置示例中，布拉格反射镜结构66E由2层导电材料(阴影区域)和2层电介质材料(非阴影区域)配置。
在等离子体激元滤波器61E中，与图6B中所示的距离D2类似，正交坐标系中排列的通孔63E之间的距离D2非常优选地处于介质中的有效电磁波长的一半波长到一个波长的范围，并且特别是优选地约为150到1000nm。布拉格反射镜结构66E的距离D4优选地是距离D2的一半。
与图6A中所示的等离子体激元滤波器61A类似，图9B中所示的等离子体激元滤波器61F由在导电薄膜62F中以蜂窝形状排列通孔63F的等离子体激元共振器配置。等离子体激元滤波器61F具有这样的配置：其中提供通孔63F的区域的外围部分以布拉格反射镜结构66F围绕。
在等离子体激元滤波器61F中，与图6A中所示的距离D1类似，以蜂窝形状排列的通孔63F之间的距离D1非常优选地处于介质中有效电磁波长的一半波长到一个波长的范围，并且特别是优选地约为150到1000nm。布拉格反射镜结构66F的距离D4优选地是距离D1的一半。
与图9C中所示的等离子体激元滤波器61G相似，通孔63G以蜂窝形状排列在导电薄膜62G中，提供通孔63G的区域的外围部分可以以六边形布拉格反射镜结构66G围绕。
与等离子体激元滤波器61F到61G相似，提供布拉格反射镜结构66E到66G以减小相邻像素之间等离子体激元的混合。由于通过布拉格反射镜结构66E到66G可以以更小的周期结构获得高共振效果，因此其在减小滤波器尺寸时是非常优选的。布拉格反射镜结构中的共振效果是现有技术，并且结构上地在“Lab Chip，2009，9，382～387，Nathan等人”中公开。
参照图6A到图9C描述的等离子体激元滤波器61A到61G提供在图3中所示的谱区域54中，并且用以获取彩色谱。
接下来，图10是图示等离子体激元滤波器的排列的第一示例的图。
在图10中，在像素阵列12中以矩阵排列的像素21由虚线表示。如参照图3所述，与作为用以拍摄图像的区域的成像区域52相邻地提供谱区域54，并且与谱区域54相邻地提供光学黑区域53。
在等离子体激元滤波器中，根据构成等离子体激元共振器的孔或岛的基本间距(例如，根据图6A中所示的通孔63A之间的距离D1)设置经过等离子体激元滤波器的光的波长(透射波长)。以从可见波段的短透射波长侧的顺序，基本间距确定的等离子体激元滤波器的光栅系数λ是光栅系数λ1、光栅系数λ2、...和光栅系数λN。
基本上，一个像素21对应于一种等离子体激元滤波器，即像素21和等离子体激元滤波器具有1对1的对应关系。然而，多个像素21可以对应于一种等离子体激元滤波器。即，在N×M的多个像素单元中，可以排列一种或多种等离子体激元滤波器(N和M是大于等于1的整数)。
例如，在图10中，在2×2的四个像素单元中，提供一种等离子体激元滤波器(即，N＝2，且M＝2)。在下文中，将提供多个像素作为一个单元的等离子体激元滤波器适当地称为等离子体激元滤波器单元。
在图10中所示的谱区域54中，排列光栅系数λ1到λ8的8种等离子体激元滤波器单元71-1到71-8。等离子体激元滤波器单元71-1到71-8可以以光栅系数λ的大小的顺序在一个方向(从谱区域54的右端到左端的方向)上排列。
即，与成像区域52相邻地提供最短透射波长的光栅系数λ1的等离子体激元滤波器单元71-1。在等离子体激元滤波器单元71-1的光学黑区域53侧，提供第二最短透射波长的光栅系数λ2的等离子体激元滤波器单元71-2。在下文中，以短透射波长的顺序依次提供等离子体激元滤波器单元71-3到71-7，并且与光学黑区域53相邻地提供等离子体激元滤波器单元71-8。
如上所述，在相邻像素中提供光栅系数λ并没有很大不同的等离子体激元滤波器单元71，因此等离子体激元滤波器单元71之间的边界处周期的不连续性的影响变得最小以抑制该影响。
接下来，图11是图示等离子体激元滤波器的排列的第二示例的图。
在图11中，与作为用以拍摄图像的成像区域的成像区域52相邻地提供谱区域54，并且与谱区域54相邻地提供光学黑区域53。在排列的第二示例中，整个波段以由虚线表示的N×M个像素所对应的块覆盖(N和M是大于等于1的整数)。
在图11中所示的排列示例中，在以从可见波段的透射波长的短侧的顺序的光栅系数λ1、光栅系数λ2、...、光栅系数λN的情况下，示出了N＝16的示例，并且可见波段以4×4个像素对应的块覆盖。组合以2×2的四个像素单元提供一种等离子体激元滤波器的四个等离子体激元滤波器单元，以构成等离子体激元滤波器块。
即，在等离子体激元滤波器块72-1中，提供光栅系数λ1的等离子体激元滤波器单元、光栅系数λ5的等离子体激元滤波器单元、光栅系数λ9的等离子体激元滤波器单元和光栅系数λ13的等离子体激元滤波器单元。在等离子体激元滤波器块72-2中，提供光栅系数λ2的等离子体激元滤波器单元、光栅系数λ6的等离子体激元滤波器单元、光栅系数λ10的等离子体激元滤波器单元和光栅系数λ14的等离子体激元滤波器单元。在等离子体激元滤波器块72-3中，提供光栅系数λ3的等离子体激元滤波器单元、光栅系数λ7的等离子体激元滤波器单元、光栅系数λ11的等离子体激元滤波器单元和光栅系数λ15的等离子体激元滤波器单元。在等离子体激元滤波器块72-4中，提供光栅系数λ4的等离子体激元滤波器单元、光栅系数λ8的等离子体激元滤波器单元、光栅系数λ12的等离子体激元滤波器单元和光栅系数λ16的等离子体激元滤波器单元。
如上所述，配置等离子体激元滤波器块，使得在相邻位置提供与各颜色(透射波长)对应的等离子体激元滤波器单元的部分组，并且包括四个相邻像素的每一个部分组具有四种颜色的颜色信息。结果，通过基于去镶嵌的补充(complement)处理，可以易于恢复彩色图像。因此，与在附近像素处提供具有靠近波段的滤波器的情况相比，可以抑制空间分辨率的恶化。
接下来，图12是成像器件11的剖面示意图。
在图12中，成像器件11具有这样的配置：其中成像区域52的像素21-1、谱区域54的像素21-2和21-3以及光学黑区域53的像素21-4相邻地提供。在图12中，示出了采用背侧照射CMOS型固态成像器件的配置示例，作为成像器件11。然而，可以采用光电转换器件部分是CCD型固态成像器件或包括有机光电转换膜或量子点结构的光电导体结构的配置。
像素21-1到21-4通过以从上侧的顺序堆叠片上微透镜81、滤色器层82、光屏蔽区域层83、光电转换器件层84和信号线层85而配置。
片上微透镜81是用于采集像素21-1到21-4的光电转换器件层84上的光的光学器件。滤色器层82是用于通过成像区域52中的像素21-1获得彩色图像的光学器件。
光屏蔽区域层83具有电介质材料(如，铝或钨)，其具有光屏蔽性质。在光学黑区域53中，像素21-4的整个开口部分由光屏蔽区域层83屏蔽。在谱区域54中，以上述孔阵列结构或岛阵列结构来提供电介质材料，并且光屏蔽区域层83用作等离子体激元滤波器。
光电转换器件层84将接收到的光转换为电荷。光电转换器件层84具有这样的配置：其中，像素21-1到21-4由器件分离层电分离。在信号线层85中，提供用于读取在光电转换器件层84中累积的电荷的线。
如上所述，在成像器件11中，光屏蔽区域层83具有屏蔽光学黑区域53中的光的功能以及作为谱区域54中的谱滤波器的功能二者。
在成像器件11中，由于在单个芯片中提供成像区域52和谱区域54，因此除了一般的彩色成像功能之外，可以以简单的结构实现用于获取彩色谱的谱功能。因此，与提供仅用于谱的传感器的情况相比，可以廉价地生产成像器件11。
由于采用等离子体激元滤波器作为谱区域54中提供的滤色器，因此通过仅调节间距，可以获取比成像区域52更多种类的彩色谱。
由于光学黑区域53中的光屏蔽膜和谱区域54中的等离子体激元滤波器以相同的材料安装在同一光屏蔽区域层83上，因此与现有技术的生产工艺相比，可以以更小的变化和更小数量的处理来产生等离子体激元滤波器。
接下来，图13是成像器件11的配置的另一示例的剖面示意图。
在图13中，成像器件11具有相邻地提供成像区域52的像素21-1、谱区域54的像素21-2和21-3以及光学黑区域53的像素21-4的配置。在图13中，示出了采用背侧照射CMOS型固态成像器件的配置的示例作为成像器件11。然而，也可以采用光电转换器件部分是CCD型固态成像器件或包括有机光电转换膜或量子点结构的光电导体结构的配置。
像素21-1到21-4通过以从上侧的顺序堆叠片上微透镜81、滤色器层82、导电粒子层86、光屏蔽区域层83、光电转换器件层84和信号线层85来配置。
片上微透镜81是用于采集像素21-1到21-4的光电转换器件层84上的光的光学器件。滤色器层82是用于通过成像区域52中的像素21-1获得彩色图像的光学器件。
光屏蔽区域层83具有拥有光屏蔽性质的电介质材料(如，铝或钨)。在光学黑区域53中，像素21-4的整个开口部分由光屏蔽区域层83屏蔽。导电粒子层86具有在谱区域54中以上述孔阵列结构或岛阵列结构排列电介质材料的配置，并且用作等离子体激元滤波器。即，在图12中所示的配置示例中，光屏蔽区域层83配备有作为等离子体激元滤波器的功能。然而，如图13的配置示例所示，具有等离子体激元滤波器的功能的导电粒子层86可以与光屏蔽区域层83分离地提供。
光电转换器件层84将接收到的光转换为电荷。光电转换器件层84具有像素21-1到21-4由器件分离层电分离的配置。在信号线层85上，提供用于读取光电转换器件层84中累积的电荷的线。
如上所述，在成像器件11中，导电粒子层86具有作为谱区域54中的谱滤波器的功能，并且可以在其它区域中实现一般的成像功能。因此，可以容易地实现多功能传感器。
在成像器件11中，由于在单个芯片中提供成像区域52和谱区域54，因此除了一般的彩色成像功能之外，可以以简单结构实现获取彩色谱的谱功能。因此，与提供仅用于谱的传感器的情况相比，可以廉价地生产成像器件11。
由于采用等离子体激元滤波器作为谱区域54中提供的滤色器，因此仅通过调整间距，可以获取比成像区域52更多种的彩色谱。
接下来，图14是图示配备有成像器件11的成像设备(数码相机)的配置示例的框图。
在图14中，成像设备101包括成像器件11、透镜单元102、DSP(数字信号处理器)103、控制单元104、透镜控制单元105、用户接口106、微处理器107、数据处理单元108、数据压缩单元109和存储单元110。
如图3所示，成像器件11具有成像区域52和谱区域54，并且通过成像区域52和谱区域54中的每一个像素21的光电转换器件将经由透镜单元102采集到的光(光学信息)转换为电荷信号。列ADC电路16(图1)将每一个像素21输出的像素信号转换为与光接收强度对应的数字信号值，并作为像素数据输出。
透镜单元102具有多个透镜组(如变焦透镜和成像透镜)，并在成像器件11的光接收面上采集来自拍摄对象(未示出)的光(图像信息和谱信息)。
DSP 103对成像器件11输出的像素数据执行信号处理以形成图像，并将图像数据提供到控制单元104。
控制单元104控制成像设备101的各个块。例如，假设将表示用户操作快门按钮(未示出)的控制信号经由用户接口106和微处理器107提供到控制单元104。在这种情况下，控制单元104将根据用户的控制从DSP 103输出的图像数据提供到数据处理单元108以经历数据处理，并且将数据提供到数据压缩单元109并进行压缩，然后将数据提供并存储至存储单元110。
例如，当将表示用户操作变焦控制杆(未示出)的控制信号经由用户接口108和微处理器107提供到透镜控制单元时，透镜控制单元105驱动透镜单元102，以根据用户的控制调节变焦放大率。透镜控制单元105根据控制单元104的控制来驱动透镜单元102，并从成像器件11的光接收面移动焦点以处于未对焦状态(散焦或焦点未对准)。
当用户对操作单元(未示出)进行操作时，用户接口106根据用户的操作获取控制信号，并将控制信号提供到微处理器107。微处理器107将用户接口106输出的控制信号提供到适于控制的块。
数据处理单元108对DSP 103输出的图像数据执行数据处理(如，噪声去除)。数据压缩单元109对经历了数据处理单元108的数据处理的图像数据执行基于JPEG或MPEG的压缩处理。
存储单元110具有诸如闪存(如，EEPROM(电可擦除可编程只读存储器))之类的存储单元，并存储经历了数据压缩单元109的压缩处理的图像数据。存储单元110中存储的图像数据可以经由驱动器(未示出)传送到外部介质111，并且可以经由通信单元(未示出)上传到因特网112。
拥有这种配置的成像设备101具有拍摄图像的成像模式以及获取彩色谱的谱模式。
在成像模式下，通过DSP 103将成像器件11输出的像素数据适当地经历基于去镶嵌的图像校正、γ校正、白平衡调整等，然后将其作为原始图像(RAW)或压缩图像存储在存储单元110中。
在谱模式下，成像器件11输出的像素数据(1维谱或2维谱图)在DSP103中经历基于去卷积处理的诸如彩色谱恢复之类的处理，然后将其作为原始数据或压缩数据存储在存储单元110中。
在成像设备101中，通过使用从成像器件11的谱区域54获取的数据，执行获取用于校准成像区域52的滤色器的校准表的处理、获取其中不需要空间分辨率的焦点未对准的谱的处理、以及使用谱区域54作为线性传感器获取高精度2维彩色谱图的处理。
接下来，图15是图示用于校准成像区域52的滤色器的校准表的处理的流程图。
在步骤S11，成像设备101的控制单元104确定模式是否为获取校准表的模式(校准模式)。当控制单元104确定模式不是校准模式时，处理进行到步骤S12，并转移到另一模式处理，并且处理结束。同时，当控制单元104确定模式为校准模式时，处理进行到步骤S13。
在步骤S13，控制单元104控制成像器件11以在成像模式下拍摄被拍对象的图像，并且成像器件11将与成像区域52的像素21中累积的电荷量对应的像素数据输出到DSP 103。控制单元104通过DSP 103获取在成像模式下可获得的图像，并且处理进行到步骤S14。
在步骤S14，控制单元104从步骤S13获取的图像中选择用于执行校准的校准区域。
在处理步骤S14之后，处理进行到步骤S15，控制单元104控制成像器件11以在谱模式下拍摄被拍对象的图像。成像器件11将与谱区域54的像素21中累积的电荷量对应的像素数据经由DSP 103提供到控制单元104，并且处理进行到步骤S16。
在步骤S16，控制单元104基于步骤S15获取的像素数据，执行确定用于校准步骤S14中选择的校准区域的滤色器的组成表的组成表确定处理。
在步骤S17，控制单元104确定整个区域中组成表的确定是否完成。在步骤S17，当控制单元104确定整个区域的组成表的确定未完成时，即，当仍有未确定校准表的校准区域时，处理进行到步骤S18，选择接下来的校准区域，处理返回到步骤S15，并且重复下面的处理。
在步骤S17，当控制单元104确定整个区域中组成表的确定完成时，处理进行到步骤S19。
在步骤S19，控制单元104在其中内置的存储单元(未示出)中存储组成表，并且结束处理。
如上所述，成像设备101使用由谱区域54获取的数据，获取用于校准成像区域52的滤色器的校准表。因此，在成像设备101中，校正了诸如成像区域52的滤色器的褪色和恶化之类的影响，并且可抑制所获图像的图像质量的下降。
即，成像区域52的滤色器包含有机分子(如，色素)，因此可能由于紫外线等的影响而恶化，但是谱区域54的等离子体激元滤波器具有对抗诸如紫外线之类的外部刺激源的耐久性，并且这种恶化不会发生。因此，可以使用谱区域54获得精确的谱数据，因此可以校正成像区域52的色彩特性的年际恶化(interannual deterioration)。另外，由于基于谱区域54的色彩信息，可以将对于每一种颜色优化的增益应用于捕获图像的计算处理，因此可以有效地利用AD转换的范围。
接下来，图16是图示获取空间分辨率不必要的焦点未对准的谱的处理的流程图。
在步骤S21，成像设备101的控制单元104确定模式是否为获取谱的模式(谱模式)。当控制单元104确定模式不是谱模式时，处理进行到步骤S22并转移到另一模式处理，并且处理结束。同时，当控制单元104确定模式是谱模式时，处理进行到步骤S23。
在步骤S23，控制单元104控制透镜控制单元105以将透镜单元102移动到散焦位置。因此，透镜控制单元105调节透镜单元102的成像透镜的位置以便从成像器件11的光接收面移动和散焦拍摄对象的图像(其图像由透镜单元102形成)的位置。
在处理步骤S23之后，处理进行到步骤S24，控制单元104控制成像器件11执行读取，以便输出来自成像器件11的谱区域54的像素21的像素数据。因此，控制单元104获取图像有等级的状态下的像素数据，并且处理进行到步骤S25。
在步骤S25，控制单元104基于步骤S24中获取的像素数据来获取谱，并在步骤S26对谱执行去卷积处理。在步骤S27，控制单元104将经历了步骤S26中的去卷积处理的谱存储在内置的存储单元中，并且处理结束。
如上所述，由于成像设备101基于在散焦状态下从谱区域54输出的像素数据来获取谱，因此通过谱的放大，可以获取拍摄对象的精确颜色信息。
接下来，图17是图示通过使用谱区域54作为线性传感器来获取高精度2维谱图的处理的流程图。
在步骤S31，成像设备101的控制单元104确定模式是否为获取谱的模式(谱模式)。当控制单元104确定模式不是谱模式时，处理进行到步骤S32并转移到另一模式处理，并且处理结束。同时，当控制单元104确定模式是谱模式时，处理进行到步骤S33。
在步骤S33，控制单元104确定成像设备101的成像模式是否为摆动模式。当控制单元104确定模式不是摆动模式时，处理进行到步骤S34并转移到静态图像谱模式处理(图16)，并且处理结束。同时，当控制单元104确定成像设备101的成像模式是摆动模式时，处理进行到步骤S35。
在步骤S35，控制单元104控制成像器件11执行读取，以输出来自成像器件11的谱区域54的像素21的像素数据，并且处理进行到步骤S36。
在步骤S36，控制单元104等待用户对成像设备101的摆动操作。例如，当加速度传感器(未示出)检测到摆动操作时，依次存储在摆动期间从成像器件11的谱区域54依次输出的像素数据。当摆动操作结束时，处理进行到步骤S37。
在步骤S37，控制单元104将在步骤S36中获取的像素数据提供到数据处理单元108，并且对摆动期间获取的像素数据执行合成根据成像设备101的摆动(平行移动)而排列的全景图的数据处理。数据处理单元108将通过执行全景图合成处理可获得的2维谱提供到控制单元104，并且处理进行到步骤S38。
在步骤S38，控制单元104对数据处理单元108提供的谱执行去卷积处理，并在步骤S39合成2维谱图。
在步骤S40，控制单元104将在步骤S39获取的2维谱图存储在内置的存储单元中，并且处理结束。
如上所述，在成像设备101中，通过用户的积极摆动，可以使用谱区域54作为线性传感器，因此可获取高精度2维彩色谱图。即，由于成像器件11的谱区域54获得细微的分辨率，因此与拜耳排列等是普通数量的颜色的2维成像器件相比，静态下可获得的谱图的空间分辨率下降。然而，通过成像设备101的摆动，可以使用谱区域54作为线性传感器。因此，可通过根据成像设备101的摆动排列像素数据，获取比静态下可获得的谱图更高精度的谱图。
例如，即使在一列中纵向地排列50个像素的横向滤色器的矩形谱区域(如，X＝50像素且Y＝300像素)中，也可以通过摆动成像设备来获取50张(50种颜色)的2维图像。
另外，可以通过获取这种2维谱图来获得空间谱映射数据。例如，在捕获的图像中，可以剪切拍摄对象的特定彩色谱区域。
更具体地，在成像设备101中，可以使用谱数据具有鲁棒性(robust)地提取具有特定波长分布的拍摄对象。例如，在人体皮肤上970nm光中反射率存在特定下降。因此，可以从入射的970nm光和其它波长的入射光的强度之比具有鲁棒性地检测对于裸眼不可见的肉色的细微颜色差，因此可以实现高精度人类感觉传感器。
谱传感器功能可以应用于美容或健康管理的宽视野智能相机，例如，可以通过拍摄用户脸部的图像所获得的图像中观看到晒黑分布中的污损位置或不均匀。
另外，可以通过提取人眼不可见的彩色谱中的细微差异或者物质中特定彩色谱的特性，将谱传感器功能应用于各种领域(例如，对于植物和观叶植物之间真实与否的评价、或对于新鲜度的估计)。
另外，这种高精度谱传感器可以应用于安全、游戏、面部检测、运动检测等的智能相机。
接下来，将描述生产具有配备有使用等离子体激元共振器的谱滤波器的谱区域54的成像器件11的方法。
首先，在作为衬底的光接收面层上制造绝缘层，并且通过溅射方法(物理气相沉积(PVD))在绝缘膜上以铝形成的金属层覆盖整个面。然后，将光掩模覆盖在整个覆盖的金属层上。可以将正型光刻胶用作光掩模，并且光刻胶应用和退火。
通过降低的反射曝光，将与等离子体激元共振器对应的导电图案(pattern)传输到谱区域54的光刻胶。在导电图案的传输中，使用适于高分辨率工艺的ArF(氩氟化物)激光器、F2受激准分子激光器、超紫外光刻(EUVL)、电子投射光刻、X射线光刻等的光刻是非常优选的。另外，可以使用直接以电子绘图的电子光刻。
然后，通过反应离子刻蚀去除不必要的金属区域，因此实现了基于期望的导电图案的等离子体激元共振器结构。
通过这种生产方法，可以生产具有配备有使用等离子体激元共振器的谱滤波器的谱区域54的成像器件11。
另外，作为其它处理方法，可以采用微(minute)方法：其中，通过热循环纳米压印(nanoimprint)方法或光学纳米压印方法执行微处理，以金属层填充由微处理形成的沟槽部分，并且抛光表面。
只要具有谱区域54的成像器件11可以高精度地实现，则生产方法不限于上述方法。在生产方法中，尽管描述了通过生产一般CMOS型固态成像器件的处理来安装使用等离子体激元共振器(其使用用作信号线层或光屏蔽膜的铝)的谱滤波器的方法，但是可以使用铝以外的导电材料(例如，银等)。
另外，基于导电图案，通过不提供周期性的开口，实现光屏蔽区域(如，以图12中所示的光屏蔽区域83覆盖光学黑区域53的区域)，但这是现有结构，因此省略详细描述。
在说明书中，等离子体激元共振器包括其中如图6A和6B所示通过微处理以预定间距形成孔(通孔63A和63B)的导电金属结构、其中如图6C所示通过微处理以预定间距形成孔(通孔63C和非通孔63C’)的导电金属结构以及其中如图8A和8B所示通过微处理以预定间距形成导电金属粒子(岛64A和64B)的结构，并且将它们称为以预定间距具有不均匀结构的导电金属结构。即，优选的是，等离子体激元共振器具有孔或岛以预定间距重复地排列的图案结构。另外，除了2维地排列孔和岛的配置之外，例如，等离子体激元共振器可以具有1维(线性)地排列孔和岛的配置。
等离子体激元共振器结构具有这样的基本结构：其中，通过由硅氧化膜或硅氮化膜形成的绝缘层，在作为成像器件11的光检测器件的像素21的面上提供导电薄膜。光检测器件不限于CMOS型固态成像器件。可以使用CCD型固态成像器件，并且自然可以采用具有光电转换功能的任意器件。光电转换器件的结构和生产方法是现有技术，因此省略详细描述。
除了成像设备101之外，本公开还可以应用于摄像机或配备有成像器件的信息终端设备。等离子体激元滤波器可以用作成像区域中提供的滤色器。
本公开的实施例不限于上述实施例，而是可以在本公开的构思的范围内各种各样地修改。
本公开包含与2010年9月8日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2010-200733中公开的主题有关的主题，其全部内容通过引用的方式合并在此。

Claims (11)

1.一种成像器件，包括：
成像区域，其中提供用以获取图像的多个像素；
谱区域，其中提供用以获取彩色谱的多个像素；以及
滤波器，形成在所述谱区域中提供的像素以上，并允许具有期望波长的电磁波通过，
其中，所述滤波器由等离子体激元共振器形成，所述等离子体激元共振器为以预定间距具有不均匀结构的导电金属结构，并且在单个芯片上提供所述成像区域和所述谱区域。
2.根据权利要求1所述的成像器件，进一步包括光学黑区域，其中当从成像区域的像素输出的像素信号获取图像时，提供输出用于黑电平的调节的像素信号的像素，并且
其中，以相同的材料将组成所述谱区域的滤波器的等离子体激元共振器以及在所述光学黑区域以上形成的光屏蔽膜安装在同一层上。
3.根据权利要求1所述的成像器件，其中，在围绕所述成像区域的外围的区域的一部分或全部中提供所述谱区域。
4.根据权利要求1所述的成像器件，其中，组成所述谱区域的滤波器的所述等离子体激元共振器以如下方式形成：具有比介质中的有效检测电磁波长更短的直径的孔以实质上等于检测电磁波长或者小于等于检测电磁波长的间距在导电金属薄膜中2维地排列，在所述导电金属薄膜中，等离子体激元频率处于紫外线波段中。
5.根据权利要求1所述的成像器件，其中，组成所述谱区域的滤波器的所述等离子体激元共振器以如下方式形成：具有比介质中的有效检测电磁波长更短的直径、且等离子体激元频率处于紫外线波段中的导电金属粒子以基本上等于检测电磁波长或者小于等于检测电磁波长的间距2维地排列在由电介质形成的层中。
6.根据权利要求1所述的成像器件，其中，组成所述谱区域的滤波器的所述等离子体激元共振器组成每种通过电磁波长的滤波器单元，一个滤波器单元具有比像素的区域更宽的区域，并且与N×M个像素对应地排列滤波器单元，其中N和M是大于等于1的整数。
7.根据权利要求1所述的成像器件，其中，像素的光电转换器件是互补金属氧化物半导体CMOS类型或电荷耦合器件CCD类型。
8.一种成像设备，包括：
成像器件，包括
成像区域，其中提供用以获取图像的多个像素，
谱区域，其中提供用以获取彩色谱的多个像素，以及
滤波器，形成在所述谱区域中提供的像素以上，并允许具有期望波长的电磁波通过，
其中，所述滤波器由等离子体激元共振器形成，所述等离子体激元共振器为以预定间距具有不均匀结构的导电金属结构，并且在单个芯片上提供所述成像区域和所述谱区域。
9.根据权利要求8所述的成像设备，进一步包括校准信息获取部件，用于基于在所述谱区域中获取的拍摄对象的彩色谱信息，执行获取用于通过使用所述成像区域所获取的图像的颜色的校准的校准信息的处理。
10.根据权利要求8所述的成像设备，进一步包括彩色谱信息获取部件，用于在所述成像器件的光接收面处于焦点未对准状态时，执行获取在所述谱区域中获取的拍摄对象的彩色谱信息的处理。
11.根据权利要求8所述的成像设备，进一步包括2维彩色谱信息获取部件，用于根据平行运动，依次获取在所述谱区域中获取的拍摄对象的彩色谱信息，并执行2维地获取拍摄对象的彩色谱信息的处理。
CN201110264769.0A 2010-09-08 2011-09-08 成像器件和成像设备 Active CN102403326B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-200733 2010-09-08
JP2010200733A JP2012059865A (ja) 2010-09-08 2010-09-08 撮像素子および撮像装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102403326A true CN102403326A (zh) 2012-04-04
CN102403326B CN102403326B (zh) 2016-01-20

Family

ID=44584068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110264769.0A Active CN102403326B (zh) 2010-09-08 2011-09-08 成像器件和成像设备

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8866950B2 (zh)
EP (1) EP2428993B1 (zh)
JP (1) JP2012059865A (zh)
KR (1) KR101890940B1 (zh)
CN (1) CN102403326B (zh)
TW (1) TWI453906B (zh)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103733340A (zh) * 2011-07-28 2014-04-16 索尼公司 固体摄像元件和摄像系统
CN105100587A (zh) * 2014-05-07 2015-11-25 佳能株式会社 摄像装置及其控制方法
CN105144384A (zh) * 2013-04-23 2015-12-09 夏普株式会社 电路内置光电转换装置及其制造方法
CN105518875A (zh) * 2013-08-23 2016-04-20 夏普株式会社 光电转换装置及其制造方法
CN105518870A (zh) * 2013-10-03 2016-04-20 夏普株式会社 光电转换装置
CN106461829A (zh) * 2014-06-09 2017-02-22 索尼公司 光滤波器、固态成像装置和电子设备
CN107305296A (zh) * 2016-04-18 2017-10-31 Ii-Vi有限公司 一种电压控制等离子可调光学滤波器
CN107546238A (zh) * 2016-06-28 2018-01-05 豪威科技股份有限公司 谐振滤波器图像传感器及相关的制造方法
CN110036482A (zh) * 2016-12-13 2019-07-19 索尼半导体解决方案公司 成像元件、金属薄膜滤波器和电子设备
CN110050346A (zh) * 2016-12-13 2019-07-23 索尼半导体解决方案公司 成像器件和电子设备
CN110073491A (zh) * 2016-12-13 2019-07-30 索尼半导体解决方案公司 成像元件和电子设备
CN110972505A (zh) * 2018-09-21 2020-04-07 深圳市汇顶科技股份有限公司 影像感测器及半导体结构
US10763295B2 (en) 2016-06-15 2020-09-01 Sony Corporation Imaging apparatus and electronic device
CN111811651A (zh) * 2020-07-23 2020-10-23 清华大学 光谱芯片、光谱仪及光谱芯片制备方法
US11387272B2 (en) 2018-01-22 2022-07-12 Sony Semiconductor Solutions Corporation Semiconductor device and electronic apparatus

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9258536B2 (en) * 2012-05-03 2016-02-09 Semiconductor Components Industries, Llc Imaging systems with plasmonic color filters
US8942444B2 (en) 2012-08-17 2015-01-27 General Electric Company System and method for image compression in X-ray imaging systems
KR101416552B1 (ko) * 2013-04-30 2014-08-13 클레어픽셀 주식회사 표면 플라즈몬 필터와 폴리머 필터를 이용한 이미지 센서
WO2014199720A1 (ja) * 2013-06-14 2014-12-18 シャープ株式会社 固体撮像装置
JP6126490B2 (ja) * 2013-08-05 2017-05-10 シャープ株式会社 光学フィルター
WO2015033611A1 (ja) * 2013-09-04 2015-03-12 シャープ株式会社 光学フィルター及び撮像素子
JP2016212126A (ja) * 2013-10-18 2016-12-15 シャープ株式会社 光電変換装置
FR3014245A1 (fr) * 2013-12-04 2015-06-05 St Microelectronics Sa Procede de formation d'un dispositif integre a illumination face arriere comprenant un filtre optique metallique, et dispositif correspondant
JP2015179731A (ja) * 2014-03-19 2015-10-08 株式会社東芝 固体撮像装置
KR102519178B1 (ko) * 2015-09-25 2023-04-06 삼성전자주식회사 색분리 소자를 포함하는 이미지 센서 및 이를 포함하는 촬상 장치
KR102405058B1 (ko) * 2015-09-25 2022-06-07 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서
US9876995B2 (en) * 2015-12-04 2018-01-23 Visera Technologies Company Limited Image sensor
US10535701B2 (en) 2016-01-12 2020-01-14 Omnivision Technologies, Inc. Plasmonic-nanostructure sensor pixel
US20190041260A1 (en) * 2016-01-25 2019-02-07 The Regents Of The University Of California Nano-scale pixelated filter-free color detector
CN107154428B (zh) * 2016-03-03 2019-12-24 上海新昇半导体科技有限公司 互补纳米线半导体器件及其制备方法
JP7134952B2 (ja) * 2017-05-16 2022-09-12 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子、及び、撮像素子を備えた電子機器
JP2019145563A (ja) * 2018-02-16 2019-08-29 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 センサ装置および電子機器
US10490585B1 (en) * 2018-05-14 2019-11-26 Semiconductor Components Industries, Llc Imaging pixels with plasmonic color filter elements
WO2019235230A1 (ja) * 2018-06-06 2019-12-12 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子、電子機器
KR102650661B1 (ko) 2018-10-02 2024-03-25 삼성전자주식회사 듀얼 이미지 센서
KR20210069632A (ko) 2018-10-04 2021-06-11 소니그룹주식회사 화상 처리 장치와 화상 처리 방법 및 프로그램
JP2020065231A (ja) * 2018-10-19 2020-04-23 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置および電子機器
JP2020113630A (ja) * 2019-01-10 2020-07-27 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置及び電子機器
CN110346313A (zh) * 2019-07-31 2019-10-18 清华大学 一种光调制微纳结构、微集成光谱仪及光谱调制方法
WO2021236336A1 (en) * 2020-05-18 2021-11-25 University Of Rochester Multispectral imaging cmos sensor
CN112462462A (zh) * 2020-11-23 2021-03-09 安徽熙泰智能科技有限公司 一种亚波长介质光栅滤光片、液晶显示设备及其制备方法
CN112601020B (zh) * 2020-12-14 2022-12-09 深圳市海雀科技有限公司 关闭摄像头的方法、装置及摄像头
JP2022138852A (ja) * 2021-03-11 2022-09-26 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子および電子機器
US20230170361A1 (en) * 2021-11-30 2023-06-01 Visera Technologies Company Ltd. Optical device
CN115406836A (zh) * 2022-09-27 2022-11-29 威海华菱光电股份有限公司 一种图像检测装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1734779A (zh) * 2004-08-11 2006-02-15 索尼株式会社 固态成像器件和成像装置
US20080170143A1 (en) * 2007-01-16 2008-07-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid-state imaging device and camera using the same
WO2009075487A2 (en) * 2007-12-11 2009-06-18 Siliconfile Technologies Inc. Image sensor with a spectrum sensor

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11252452A (ja) * 1998-02-26 1999-09-17 Toshiba Tec Corp パノラマ撮像装置
US7139028B2 (en) * 2000-10-17 2006-11-21 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus
JP4303922B2 (ja) * 2002-07-29 2009-07-29 富士フイルム株式会社 固体撮像素子および撮像装置
US7071456B2 (en) * 2004-03-30 2006-07-04 Poplin Dwight D Camera module with ambient light detection
TWI422957B (zh) * 2004-06-23 2014-01-11 Pentax Ricoh Imaging Co Ltd 照相設備
US7612802B2 (en) * 2005-01-13 2009-11-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Calibration pixels for image sensor
US7688378B2 (en) * 2005-06-07 2010-03-30 Micron Technology Inc. Imager method and apparatus employing photonic crystals
JP2008082569A (ja) 2006-09-26 2008-04-10 Kojiro Okawa 水切り乾燥装置及び水切り乾燥方法
JP4396684B2 (ja) * 2006-10-04 2010-01-13 ソニー株式会社 固体撮像装置の製造方法
KR100791346B1 (ko) * 2006-12-05 2008-01-03 삼성전자주식회사 이미지 센서 제조 방법 및 이에 따라 제조된 이미지 센서
WO2008082569A1 (en) 2006-12-29 2008-07-10 Nanolambda, Inc. Wavelength selective metallic embossing nanostructure
JP4621270B2 (ja) * 2007-07-13 2011-01-26 キヤノン株式会社 光学フィルタ
JP2009088706A (ja) * 2007-09-27 2009-04-23 Fujifilm Corp 撮像装置及び固体撮像素子の駆動方法
US7538335B1 (en) * 2007-11-30 2009-05-26 Rockwell Automation Technologies, Inc. Spectral filter with dye-impregnated resonant nano-spheres
KR101385250B1 (ko) * 2007-12-11 2014-04-16 삼성전자주식회사 Ｃｍｏｓ 이미지 센서
US8089532B2 (en) * 2008-01-25 2012-01-03 Aptina Imaging Corporation Method and apparatus providing pixel-wise noise correction
US8319880B2 (en) * 2008-02-18 2012-11-27 The Board Of Regents For Oklahoma State University Dual beam optic with dichroic filter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1734779A (zh) * 2004-08-11 2006-02-15 索尼株式会社 固态成像器件和成像装置
US20080170143A1 (en) * 2007-01-16 2008-07-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid-state imaging device and camera using the same
WO2009075487A2 (en) * 2007-12-11 2009-06-18 Siliconfile Technologies Inc. Image sensor with a spectrum sensor

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103733340B (zh) * 2011-07-28 2017-02-15 索尼公司 固体摄像元件和摄像系统
CN103733340A (zh) * 2011-07-28 2014-04-16 索尼公司 固体摄像元件和摄像系统
CN105144384A (zh) * 2013-04-23 2015-12-09 夏普株式会社 电路内置光电转换装置及其制造方法
CN105518875A (zh) * 2013-08-23 2016-04-20 夏普株式会社 光电转换装置及其制造方法
CN105518875B (zh) * 2013-08-23 2017-06-13 夏普株式会社 光电转换装置及其制造方法
CN105518870A (zh) * 2013-10-03 2016-04-20 夏普株式会社 光电转换装置
CN105518870B (zh) * 2013-10-03 2017-05-17 夏普株式会社 光电转换装置
US10015362B2 (en) 2014-05-07 2018-07-03 Canon Kabushiki Kaisha Image capturing apparatus for resizing raw image data and control method thereof
CN105100587A (zh) * 2014-05-07 2015-11-25 佳能株式会社 摄像装置及其控制方法
CN105100587B (zh) * 2014-05-07 2018-08-28 佳能株式会社 摄像装置及其控制方法
CN106461829A (zh) * 2014-06-09 2017-02-22 索尼公司 光滤波器、固态成像装置和电子设备
CN107305296A (zh) * 2016-04-18 2017-10-31 Ii-Vi有限公司 一种电压控制等离子可调光学滤波器
US10763295B2 (en) 2016-06-15 2020-09-01 Sony Corporation Imaging apparatus and electronic device
CN107546238B (zh) * 2016-06-28 2020-03-10 豪威科技股份有限公司 谐振滤波器图像传感器及相关的制造方法
CN107546238A (zh) * 2016-06-28 2018-01-05 豪威科技股份有限公司 谐振滤波器图像传感器及相关的制造方法
CN110073491B (zh) * 2016-12-13 2023-06-20 索尼半导体解决方案公司 成像元件和电子设备
CN110036482A (zh) * 2016-12-13 2019-07-19 索尼半导体解决方案公司 成像元件、金属薄膜滤波器和电子设备
CN110050346A (zh) * 2016-12-13 2019-07-23 索尼半导体解决方案公司 成像器件和电子设备
CN110073491A (zh) * 2016-12-13 2019-07-30 索尼半导体解决方案公司 成像元件和电子设备
CN110036482B (zh) * 2016-12-13 2023-12-15 索尼半导体解决方案公司 成像器件和成像方法
CN110050346B (zh) * 2016-12-13 2023-11-17 索尼半导体解决方案公司 成像器件和电子设备
US11387272B2 (en) 2018-01-22 2022-07-12 Sony Semiconductor Solutions Corporation Semiconductor device and electronic apparatus
CN110972505B (zh) * 2018-09-21 2023-10-27 深圳市汇顶科技股份有限公司 影像感测器及半导体结构
CN110972505A (zh) * 2018-09-21 2020-04-07 深圳市汇顶科技股份有限公司 影像感测器及半导体结构
CN111811651A (zh) * 2020-07-23 2020-10-23 清华大学 光谱芯片、光谱仪及光谱芯片制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2428993B1 (en) 2015-09-30
TW201225270A (en) 2012-06-16
US20120057055A1 (en) 2012-03-08
JP2012059865A (ja) 2012-03-22
KR101890940B1 (ko) 2018-08-22
CN102403326B (zh) 2016-01-20
EP2428993A3 (en) 2013-04-03
EP2428993A2 (en) 2012-03-14
TWI453906B (zh) 2014-09-21
KR20120025973A (ko) 2012-03-16
US8866950B2 (en) 2014-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102403326B (zh) 成像器件和成像设备
US10103189B2 (en) Solid-state image sensor, and imaging system
TWI500319B (zh) 影像感測器之延伸景深
CN102339839B (zh) 具有改良的光电二极管区域分配的cmos图像传感器
TWI535292B (zh) 使用具有異質的成像器的整體式相機陣列的影像捕捉和處理
US20080278610A1 (en) Configurable pixel array system and method
US11367743B2 (en) Image sensor with shared microlens between multiple subpixels
US20100097514A1 (en) Image sensor having multiple sensing layers
EP3133812A1 (en) Photo detection apparatus, solid-state image pickup apparatus, and methods for making them
EP3171587A1 (en) Compound-eye imaging device
CN108347551A (zh) 高动态范围的图像传感器件
JP2013546249A5 (zh)
US20110157395A1 (en) Image sensor with fractional resolution image processing
EP3700194A1 (en) Imaging device and method, and image processing device and method
US10750108B2 (en) Image sensor with correction of non-uniform dark current
US11460666B2 (en) Imaging apparatus and method, and image processing apparatus and method
US11252381B2 (en) Image sensor with shared microlens
US20070252908A1 (en) Method of Creating Colour Image, Imaging Device and Imaging Module
CN111886856A (zh) 成像元件、成像装置以及信息处理方法
US11412190B2 (en) Image sensor with subtractive color filter pattern
KR100868279B1 (ko) 컬러 이미지를 생성하는 방법, 이미징 장치 및 이미징 모듈
TW202404336A (zh) 用於相位偵測自動對焦之混合影像像素

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20170113

Address after: Kanagawa Japan Atsugi Asahi 4-14-1

Patentee after: SONY semiconductor solutions

Address before: Tokyo, Japan, Japan

Patentee before: Sony Corporation