CN110050346B - 成像器件和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的技术涉及能够选择性地仅获取特定电磁波波长并生成具有改进的波长分辨率的信号的成像器件和电子设备。本技术包括：第一像素，其配置有允许第一频段的光透过的金属薄膜滤波器；和第二像素，其配置有允许比第一频段宽的第二频段的光透过的滤色器。从多个第一像素的信号生成第三频段的信号，多个像素配置有允许不同的第一频段的光透过的金属薄膜滤波器。例如，本技术能够应用于背面照射型或表面照射型CMOS图像传感器。

Description

成像器件和电子设备
技术领域
本技术涉及一种成像器件和电子设备，并且例如涉及一种能够选择性地仅取出特定波长的电磁分量并且生成多种颜色的图像的成像器件和电子设备。
背景技术
近年来，用于通过成像器件为物体拍摄图像的诸如数码相机或便携式摄像机等电子设备正在增多。当前主流的成像器件有诸如电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。另外，这些成像器件将在下文中统称为图像传感器。图像传感器具有从可见波长到近红外波长的宽范围的灵敏度。
然而，与人眼不同，图像传感器不能地区分颜色信息，并且例如不能区分红色和蓝色。因此，常规的图像传感器被配置成使得用于仅透射特定波长的电磁波(诸如红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)或互补色(青色(Cy)、品红色(Mg)、黄色(Ye)和绿色(G))等)的滤色器形成在每个像素的前方。通过使用这种常规的图像传感器，从透射光的强度获得每种颜色的强度信息，并且对每种颜色的强度信息执行信号处理等，由此执行彩色成像。
在许多情况下，诸如颜料或染料等有机材料用于这种常规的图像传感器中所采用的滤色器。然而，作为滤色器的构成要素的包括碳或氢的分子的键能与紫外能一样高。因此，如果用高能光长时间照射滤色器，则会使碳键或者碳氢键断裂。因此，滤色器的透射特性由于暴露于包含紫外线的太阳光下的长时间的室外使用而改变或者由于在例如具有特别强的紫外线的环境中使用而改变。因此，拍摄图像的颜色再现特性会劣化。
因此，使用无机材料或光子晶体的滤色器已经被越来越多地投入实际使用(例如，参见专利文献1和2)。此外，以线栅或金属光学滤波器示出的滤色器已被使用(例如，参见非专利文献1至3)。
引用列表
专利文献
专利文献1：PCT国际公布No.2006/028128的再次公布
专利文献2：PCT国际公布No.2005/013369的再次公布
非专利文献
非专利文献1：Quasioptical Systems,Paul F.Goldsmith,IEEE Press,ISBN 0-7803-3439-6
非专利文献2：J.Opt.Soc.Am.A,P.B.Catrysse&B.A.Wandell,Vol.20,No.12,December 2003,p.2293-2306
非专利文献3：Nanotechnology,Seh-Won Ahn et al.,Vol.16,1874-1877,2005(LG)
发明内容
本发明要解决的问题
需要在图像传感器中以物理和化学稳定的方式且以低的成本来实现用于选择性地仅取出特定波长的电磁分量的技术。然而，专利文献1和2以及非专利文献2至3中的常规滤色器不能充分满足这种要求。
鉴于这种情况完成了本发明，并且本发明涉及选择性地取出特定的电磁波长并生成多种颜色的图像。
解决问题的技术方案
根据本技术的一个方面的成像器件包括第一像素和第二像素，第一像素包括配置成透射第一频段中的光的金属薄膜滤波器，第二像素包括配置成透射比所述第一频段宽的第二频段中的光的滤色器。
根据本技术的一个方面的电子设备包括成像器件和配置成处理从所述成像器件输出的信号的信号处理部，其中，所述成像器件包括第一像素和第二像素，第一像素包括配置成透射第一频段中的光的金属薄膜滤波器，第二像素包括配置成透射比所述第一频段宽的第二频段中的光的滤色器。
根据本技术的一个方面的成像器件设置有第一像素和第二像素，第一像素包括配置成透射第一频段中的光的金属薄膜滤波器，第二像素包括配置成透射比第一频段宽的第二频段中的光的滤色器。
根据本技术的一个方面的电子设备包括成像器件。
另外，电子设备可以是独立设备，或者可以是构成一个设备的内部区块。
发明效果
根据本技术的一个方面，能够选择性地取出特定的电磁波长并生成多种颜色的图像。
另外，这里所述的效果不一定是限制性的，并且可以获得本公开中所说明的任意效果。
附图说明
图1是示出根据本技术的成像装置的一个实施例的框图。
图2是示出成像器件中的电路的示例性配置的框图。
图3是示意性示出成像器件的第一实施例的示例性配置的断面图。
图4是示出孔阵列结构的等离子体滤波器的示例性配置的图。
图5是示出表面等离子体的色散关系的图。
图6是示出孔阵列结构的等离子体滤波器的光谱特性的第一示例的图。
图7是示出孔阵列结构的等离子体滤波器的光谱特性的第二示例的图。
图8是示出等离子体模式和波导模式的图。
图9是示出表面等离子体的示例性传播特性的图。
图10是示出孔阵列结构的等离子体滤波器的其他示例性配置的图。
图11是示出双层结构的等离子体滤波器的示例性配置的图。
图12是示出点阵列结构的等离子体滤波器的示例性配置的图。
图13是示出点阵列结构的等离子体滤波器的示例性光谱特性的图。
图14是示出使用GMR的等离子体滤波器的示例性配置的图。
图15是示出使用GMR的等离子体滤波器的示例性光谱特性的图。
图16是示意性示出成像器件的第二实施例的示例性配置的断面图。
图17是示意性示出在成像装置中如何发生闪光的图。
图18是说明用于减少成像装置中的闪光的方法的图。
图19是示出窄带滤波器和透射滤波器的光谱特性的第一示例的图。
图20是示出窄带滤波器和透射滤波器的光谱特性的第二示例的图。
图21是示出窄带滤波器和透射滤波器的光谱特性的第三示例的图。
图22是示意性示出成像器件的第三实施例的示例性配置的断面图。
图23是用于说明包括多光谱像素的颜色布置的图。
图24是用于说明如何从多光谱像素输出的图。
图25是用于说明如何从G像素输出的图。
图26是用于说明包括多光谱像素的其他颜色布置的图。
图27是用于说明如何从W像素输出的图。
图28是用于说明包括多光谱像素的其他颜色布置的图。
图29是用于说明如何从多光谱像素输出的图。
图30是用于说明混色的图。
图31是用于说明混色的改进的图。
图32是用于说明混色的改进的图。
图33是示出信号处理部的示例性配置的图。
图34是用于说明包括多光谱像素的其他颜色布置的图。
图35是用于说明包括多光谱像素的其他颜色布置的图。
图36是用于说明包括多光谱像素的其他颜色布置的图。
图37是用于说明包括多光谱像素的其他颜色布置的图。
图38是示出可以应用本技术的层叠型固态成像装置的示例性配置的概要的图。
图39是示出本技术的应用的图。
图40是示出在检测食物的鲜味或新鲜度的情况下的示例性检测波段的图。
图41是示出在检测水果的含糖量或水分的情况下的示例性检测波段的图。
图42是示出在对塑料进行分类的情况下的示例性检测波段的图。
图43是示出内窥镜手术系统的示意性配置示例的图。
图44是示出摄像机头和CCU的示例性功能配置的框图。
图45是示出车辆控制系统的示意性配置示例的框图。
图46是示出车外信息检测部和成像部的示例性安装位置的说明图。
具体实施方式
在下文中将说明用于实施本技术的方式(在下文中表示为实施例)。
<第一实施例>
首先，将参照图1到图22来说明本技术的第一实施例。
<成像装置的示例性配置>
图1是示出作为根据本技术的一种电子设备的成像装置的一个实施例的框图。
例如，图1的成像装置10由能够拍摄静止图像和运动图片的数字相机构成。此外，成像装置10由多光谱相机构成，多光谱相机能够检测比基于三原色或颜色匹配功能的R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)或Y(黄色)、M(品红色)和C(青色)的常规的三个波长带(三个波段)更多的四个以上的波长带(四个以上波段)。
成像装置10包括光学系统11、成像器件12、存储器13、信号处理部14、输出部15和控制部16。
例如，光学系统11包括变焦透镜、聚焦透镜、光圈等(未示出)，并且将来自外部的光入射到成像器件12中。此外，光学系统11根据需要设置有诸如偏振滤光器等的各种滤光器。
例如，成像器件12由互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器构成。成像器件12接收来自光学系统11的入射光，对其进行光电转换，并输出与入射光相对应的图像数据。
存储器13临时存储由成像器件12输出的图像数据。
信号处理部14对存储在存储器13中的图像数据执行信号处理(例如，诸如噪声消除和白平衡调整等处理)，并将处理后的图像数据提供到输出部15。
输出部15输出来自信号处理部14的图像数据。例如，输出部15具有由液晶等构成的显示器(未示出)，并且将与来自信号处理部14的图像数据相对应的光谱(图像)显示为直通图像(through image)。例如，输出部15包括用于驱动诸如半导体存储器、磁盘或光盘等记录介质的驱动器(未示出)，并将来自信号处理部14的图像数据记录到记录介质中。例如，输出部15用作用于与外部装置(未示出)通信的通信接口，并且以无线或有线方式将图像数据从信号处理部14发送到外部装置。
控制部16响应于用户操作等控制成像装置10中的每个部分。
<成像器件中的电路的示例性配置>
图2是示出图1的成像器件12中的电路的示例性配置的框图。
成像器件12包括像素阵列31、行扫描电路32、锁相回路(phase locked loop：PLL)33、数模转换器(DAC)34、列模数转换器(ADC)电路35、列扫描电路36和读出放大器(senseamplifier)37。
多个像素51二维地布置在像素阵列31中。
像素51布置在连接到行扫描电路32的水平信号线H和连接到列ADC电路35的垂直信号线V彼此交叉的点处，并且它们中的每一者包括用于执行光电转换的光电二极管61和用于读取累积信号的几种类型的晶体管。即，如在图2右侧的放大图中所示，像素51包括光电二极管61、传输晶体管62、浮动扩散63、放大晶体管64、选择晶体管65和复位晶体管66。
累积在光电二极管61中的电荷经由传输晶体管62传输到浮动扩散63。浮动扩散63连接到放大晶体管64的栅极。当要读取像素51的信号时，选择晶体管65从行扫描电路32经由水平信号线H接通，并且放大晶体管64被源极跟随器驱动，使得所选择的像素51的信号作为与在光电二极管61中累积的电荷量相对应的像素信号被读取到垂直信号线V。另外，复位晶体管66导通，使得像素信号被复位。
行扫描电路32顺序地输出用于逐行驱动(例如，传输、选择、复位等)像素阵列31中的像素51的驱动信号。
PLL 33基于从外部提供的时钟信号生成并输出驱动成像器件12中的每个部分所需要的预定频率的时钟信号。
DAC 34生成并输出具有其中电压以特定斜率从预定电压值下降然后返回到预定电压值的形状(基本上为锯齿形)的斜坡信号。
列ADC电路35具有与像素阵列31中的像素51的列一样多的比较器71和计数器72，响应于相关双采样(CDS)操作提取从像素51输出的像素信号的信号电平，并且输出图像数据。即，比较器71比较从DAC 34提供的斜坡信号和从像素51输出的像素信号(亮度值)，并且向计数器72提供得到的比较结果信号。然后，计数器72响应于从比较器71输出的比较结果信号对预定频率的计数器时钟信号进行计数，从而对像素信号进行A/D转换。
列扫描电路36向列ADC电路35中的计数器72提供以预定时序顺序地输出像素数据的信号。
读出放大器37放大从列ADC电路35提供的像素数据，并将其输出到成像器件12的外部。
<成像器件的第一实施例>
图3示意性示出了作为图1的成像器件12的第一实施例的成像器件12A的示例性断面构成。图3示出了成像器件12A中的包括像素51-1到像素51-4的四个像素的断面。另外，在不需要单独区分像素51-1到像素51-4的情况下，在下文中，它们简称为像素51。
在每个像素51中，从顶部起层叠有片上微透镜101、层间膜102、窄带滤波器层103、层间膜104、光电转换器件层105和信号配线层106。即，成像器件12由背面照射型CMOS图像传感器构成，其中，光电转换器件层105被布置成比信号配线层106更靠近光入射侧。
片上微透镜101是用于将光聚集到每个像素51中的光电转换器件层105的光学器件。
层间膜102和层间膜104由诸如SiO2等的介电质构成。如下所述，期望层间膜102和层间膜104的介电常数尽可能低。
窄带滤波器层103在每个像素51中设置有窄带滤波器NB作为用于透射预定窄波长带(窄带)中的窄带光的光学滤波器。例如，作为一种包括诸如铝等金属的薄膜的金属薄膜滤波器的使用表面等离子体的等离子体滤波器被用于窄带滤波器NB。另外，为每个像素51设置窄带滤波器NB的透射波段。窄带滤波器NB的透射波段的种类(波段的数量)是任意的，并且例如被设置为四个以上。
这里，窄带是比基于三原色或颜色匹配功能的常规的R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)，或Y(黄色)、M(品红色)和C(青色)滤色器的透射波段更窄的波长带。此外，在下文中，用于接收透过窄带滤波器NB的窄带光的像素称为多光谱像素或MS像素。
例如，光电转换器件层105包括图2的光电二极管61等，接收透过窄带滤波器层103(窄带滤波器NB)的光(窄带光)并且将接收的光转换为电荷。此外，光电转换器件层105被配置成使得各个像素51被器件分离层电气地分离。
信号配线层106设置有用于读取光电转换器件层105中累积的电荷的配线等。
<等离子体滤波器>
在下文中，将参照图4至图15来说明能够用于窄带滤波器NB的等离子体滤波器。
图4示出了孔阵列结构的等离子体滤波器121A的示例性配置。
等离子体滤波器121A由等离子体共振器构成，其中，孔132A以蜂窝形状布置在金属薄膜(在下文中称为导电薄膜)131A中。
每个孔132A贯通导电薄膜131A，并用作波导。通常，波导具有根据形状(例如，边长或直径)确定的截止频率和截止波长，并且波导具有不传播频率小于或等于截止频率(波长大于或等于截止波长)的光的性质。孔132A的截止波长主要取决于开口直径D1，并且开口直径D1越小，截止波长越短。另外，开口直径D1设定为小于要透射的光的波长。
另一方面，当光入射到导电薄膜131A(其中，孔132A以比光的波长短的周期周期性地形成)中时，出现了透射波长比孔132A的截止波长更长的光的现象。该现象称为等离子体异常透射现象。当在导电薄膜131A和布置在其上的层间膜102之间的边界上激发表面等离子体时会发生该现象。
此处，将参照图5来说明发生等离子体异常透射现象(表面等离子体共振)的条件。
图5是示出表面等离子体的色散关系的图。图中的横轴表示角波数矢量k并且纵轴表示角频率ω。ωp表示导电薄膜131A的等离子体频率。ωsp表示在层间膜102与导电薄膜131A之间的界面上的表面等离子体频率并且由下式(1)来表示。
[数学式1]
εd表示构成层间膜102的介电质的介电常数。
在式(1)中，等离子体频率ωp越高，表面等离子体频率ωsp就越高。此外，介电常数εd的越低，表面等离子体频率ωsp越高。
线L1表示光(光线)的色散关系，并且由下式(2)来表示。
[数学式2]
c表示光速。
线L2表示表面等离子体的色散关系，并且由下式(3)来表示。
[数学式3]
εm表示导电薄膜131A的介电常数。
由线L2表示的表面等离子体的色散关系在小的角波数矢量k的范围内渐近地接近由线L1表示的光线，并且随着角波数矢量k的增大渐近地接近表面等离子体频率ωsp。
然后，在下式(4)成立时，发生等离子体异常透射现象。
[数学式4]
λ表示入射光的波长。θ表示入射光的入射角。Gx和Gy由下式(5)来表示。
|Gx|＝|Gy|＝2π/a0···(5)
a0表示由导电薄膜131A中的孔132A构成的孔阵列结构的晶格常数。
式(4)的左侧表示表面等离子体的角波数矢量，右侧表示导电薄膜131A的孔阵列周期的角波数矢量。因此，当表面等离子体的角波数矢量等于导电薄膜131A的孔阵列周期的角波数矢量时，发生等离子体异常透射现象。然后，此时的λ的值是等离子体共振波长(等离子体滤波器121A的透射波长)。
另外，式(4)左侧的表面等离子体的角波数矢量由导电薄膜131A的介电常数εm和层间膜102的介电常数εd确定。另一方面，右侧的孔阵列周期的角波数矢量由光的入射角θ和导电薄膜131A中的相邻孔132A之间的间距(孔间距)P1确定。因此，等离子体的共振波长和共振频率由导电薄膜131A的介电常数εm、层间膜102的介电常数εd、光的入射角θ和孔间距P1确定。另外，在光的入射角为0°的情况下，等离子体的共振波长和共振频率由导电薄膜131A的介电常数εm、层间膜102的介电常数εd和孔间距P1确定。
因此，等离子体滤波器121A的透射波段(等离子体的共振波长)由于导电薄膜131A的材料和膜厚度、层间膜102的材料和膜厚度、孔阵列的图案周期(例如，孔132A的开口直径D1和孔间距P1)等而变化。特别地，在导电薄膜131A和层间膜102的材料和膜厚度被确定的情况下，等离子体滤波器121A的透射波段由于孔阵列的图案周期(特别是孔间距P1)而改变。即，等离子体滤波器121A的透射波段随着孔间距P1变窄而朝向较短波长侧偏移，并且等离子体滤波器121A的透射波段随着孔间距P1变宽而朝向较长波长侧偏移。
图6是示出在孔间距P1改变的情况下等离子体滤波器121A的示例性光谱特性的图。图中的横轴表示波长(nm)，纵轴表示灵敏度(任意单位)。线L11表示在孔间距P1设定为250nm的情况下的光谱特性，线L12表示在孔间距P1设定为325nm的情况下的光谱特性，线L13表示在孔间距P1设定为500nm的情况下的光谱特性。
在孔间距P1设定为250nm的情况下，等离子体滤波器121A主要透射蓝色波长带的光。在孔间距P1设定为325nm的情况下，等离子体滤波器121A主要透射绿色波长带的光。在孔间距P1设定为500nm的情况下，等离子体滤波器121A主要透射红色波长带的光。然而，在孔间距P1设定为500nm的情况下，由于下述的波导模式，等离子体滤波器121A更多地透射比红色低的波长带的光。
图7是示出在孔间距P1改变的情况下等离子体滤波器121A的其他示例性光谱特性的图。图中的横轴表示波长(nm)，纵轴表示灵敏度(任意单位)。该示例示出了在孔间距P1从250nm以25nm为单位变化到625nm的情况下的16种等离子体滤波器121A的示例性光谱特性。
另外，等离子体滤波器121A的透射率主要由孔132A的开口直径D1决定。开口直径D1越大，透射率越高，但容易发生混色。通常，期望开口直径D1被设定成使得孔径为孔间距P1的50％至60％。
此外，如上所述，等离子体滤波器121A中的每个孔132A用作波导。因此，根据等离子体滤波器121A的孔阵列的图案，在光谱特性方面，不仅是由于表面等离子共振而透射的波长分量(等离子体模式中的波长分量)而且经由孔132A透射的波长分量(波导模式中的波长分量)可能更大。
图8示出了在与图6的线L13所示的光谱特性类似地孔间距P1设定为500nm的情况下等离子体滤波器121A的光谱特性。在该示例中，比大约630nm的截止波长更长的波长是等离子体模式中的波长分量，并且比截止波长更短的波长是波导模式中的波长分量。
如上所述，截止波长主要取决于孔132A的开口直径D1，并且开口直径D1越短，截止波长也越短。然后，随着等离子体模式中的截止波长和峰值波长之间的差值变大，等离子体滤波器121A的波长分辨率特性增强。
此外，如上所述，随着导电薄膜131A的等离子体频率ωp变高，导电薄膜131A的表面等离子体频率ωsp变高。此外，随着层间膜102的介电常数εd变低，表面等离子体频率ωsp变高。然后，随着表面等离子体频率ωsp变高，等离子体共振频率可以设置为更高，并且等离子体滤波器121A的透射波段(等离子体共振波长)可以设置为更短的波长带。
因此，当具有较低等离子体频率ωp的金属用于导电薄膜131A时，等离子体滤波器121A的透射波段可以设置为较短的波长带。例如，铝、银、金等是优选的。然而，在将透射波段设置为诸如红外线等的较长波长带的情况下，可以使用铜等。
此外，当具有较低介电常数εd的介电质用于层间膜102时，等离子体滤波器121A的透射波段可以设置为较短的波长带。例如，SiO2、Low-K等是优选的。
此外，图9是示出在铝用于导电薄膜131A并且SiO2用于层间膜102的情况下导电薄膜131A和层间膜102之间的界面上的表面等离子体的传播特性的图。图中的横轴表示光波长(nm)，纵轴表示传播距离(μm)。此外，线L21表示在界面方向上的传播特性，线L22表示层间膜102的深度方向上(在垂直于界面的方向上)的传播特性，并且线L23表示导电薄膜131A的深度方向上(在垂直于界面的方向上)的传播特性。
表面等离子体的深度方向上的传播距离ΛSPP(λ)由下式(6)表示。
[数学式5]
kSPP表示由表面等离子体传播的材料的吸收系数。εm(λ)表示导电薄膜131A相对于波长λ的光的介电常数。εd(λ)表示层间膜102相对于波长λ的光的介电常数。
因此，如图9所示，相对于波长为400nm的光的表面等离子体从由SiO2构成的层间膜102的表面在深度方向上向下传播至大约100nm。因此，将层间膜102的厚度设置为100nm以上，从而防止层叠在层间膜102的与导电薄膜131A的相对的一侧上的材料影响层间膜102和导电薄膜131A之间的界面上的表面等离子体。
此外，相对于波长为400nm的光的表面等离子体从由铝构成的导电薄膜131A的表面在深度方向上向下传播至大约10nm。因此，导电薄膜131A的厚度设置为10nm以上，从而防止层间膜104影响层间膜102和导电薄膜131A之间的界面上的表面等离子体。
<其他示例性等离子体滤波器>
在下文中，将参照图10至图15来说明其他示例性等离子体滤波器。
图10的A中的等离子体滤波器121B由等离子体共振器构成，其中，孔132B以正交矩阵形状布置在导电薄膜131B中。例如，透射波段由于等离子体滤波器121B中的相邻孔132B之间的间距P2而改变。
此外，所有的孔不需要贯通等离子体共振器中的导电薄膜，并且即使一些孔被配置成不贯通导电薄膜的非贯通孔，等离子体共振器也起到滤波器的作用。
例如，图10的B示出了等离子体滤波器121C的平面图和断面图(沿平面图中的A-A’截取的断面图)，其中，作为贯通孔的孔132C和作为非贯通孔的孔132C’以蜂窝形状布置在导电薄膜131C中。即，作为贯通孔的孔132C和作为非贯通孔的孔132C’周期性地布置在等离子体滤波器121C中。
另外，等离子体滤波器基本上使用单层等离子体共振器，但是等离子体滤波器例如可以由双层等离子体共振器构成。
例如，图11所示的等离子体滤波器121D被配置成包括等离子体滤波器121D-1和等离子体滤波器121D-2的两层。与构成图4的等离子体滤波器121A的等离子体共振器类似，等离子体滤波器121D-1和等离子体滤波器121D-2被配置成使得孔布置成蜂窝形状。
另外，等离子体滤波器121D-1和等离子体滤波器121D-2之间的间隔D2优选地设置成透射波段的峰值波长的大约1/4。另外，考虑到设计的自由度，间隔D2更优选为透射波段的峰值波长的1/2以下。
另外，如在等离子体滤波器121D中，孔可以在等离子体滤波器121D-1和等离子体滤波器121D-2中以相同的图案布置，并且另外，孔例如可以在双层等离子体共振器结构中布置成彼此相似的图案。另外，在双层等离子体共振器结构中，孔和点可以布置成孔阵列结构和点阵列结构(下述的)被反转的图案。此外，等离子体滤波器121D是双层结构，但也可以是三层以上的多层结构。
另外，在上文中，已经说明了由具有孔阵列结构的等离子体共振器构成的等离子体滤波器的示例性配置，但是具有点阵列结构的等离子体共振器可以用于等离子体滤波器。
将参照图12来说明具有点阵列结构的等离子体滤波器。
图12的A中的等离子体滤波器121A’被配置成与图4的等离子体滤波器121A的等离子体共振器正负反转，或者由其中点133A以蜂窝形状布置在介电层134A中的等离子体共振器构成。在点133A之间填充介电层134A。
等离子体滤波器121A’吸收预定波长带的光，并且因此用作基于互补色的滤波器。由等离子体滤波器121A’吸收的光的波长带(在下文中称为吸收波段)由于相邻点133A之间的间距(在下文中称为点间距)P3等而改变。另外，根据点间距P3来调整点133A的直径D3。
图12的B中的等离子体滤波器121B’被配置成与图10的A中的等离子体滤波器121B的等离子体共振器负正反转，或者被配置成其中点133B以正交矩阵形状布置在介电层134B中的等离子体共振器结构。在点133B之间填充介电层134B。
等离子体滤波器121B’的吸收波段由于相邻点133B之间的点间距P4等改变。另外，根据点间距P4来调整点133B的直径D3。
图13是示出在图12的A中的等离子体滤波器121A’的点间距P3改变的情况下的示例性光谱特性的图。图中的横轴表示波长(nm)，纵轴表示透射率。线L31表示在点间距P3设置为300nm的情况下的光谱特性，线L32表示在点间距P3设置为400nm的情况下的光谱特性，并且线L33表示点间距P3设定为500nm的情况下的光谱特性。
如图所示，随着点间距P3变窄，等离子体滤波器121A’的吸收波段向较短波长侧偏移，并且随着点间距P3变宽，等离子体滤波器121A’的吸收波段朝向更长波长侧偏移。
另外，在具有孔阵列结构和点阵列结构的任一等离子体滤波器中，仅通过调整平面方向上的孔或点的间距就能够调整透射波段或吸收波段。因此，例如，可以仅通过在光刻步骤中调整孔或点的间距而针对每个像素单独设置透射波段或吸收波段，从而以更少的步骤使滤色器具有更多颜色。
此外，等离子体滤波器的厚度大致类似于大约100至500nm的有机材料基滤色器，并且具有优异的工艺亲和性。
此外，窄带滤波器NB可以采用图14所示的使用引导模式共振(GMR)的等离子体滤波器151。
在等离子体滤波器151中，从顶部层叠导电层161、SiO2膜162、SiN膜163和SiO2基板164。导电层161例如包含在图3的窄带滤波器层103中，并且SiO2膜162、SiN膜163和SiO2基板164例如包含在图3的层间膜104中。
例如，包括铝的矩形导电薄膜161A以预定间距P5布置在导电层161上，使得导电薄膜161A的长边相邻。然后，等离子体滤波器151的透射波段由于间距P5等而改变。
图15是示出等离子体滤波器151的在间距P5改变的情况下的示例性光谱特性的图。图中的横轴表示波长(nm)，纵轴表示透射率。该示例表示在间距P5以40nm为单位从280nm变化到480nm(六种)并且相邻的导电薄膜161A之间的狭缝的宽度被设置为间距P5的1/4的情况下的示例性光谱特性。此外，在透射波段中具有最短峰值波长的波形表示在间距P5设定为280nm的情况下的光谱特性，并且随着间距P5变宽，峰值波长变长。即，随着间距P5变窄，等离子体滤波器151的透射波段向较短波长侧偏移，并且随着间距P5变宽，等离子体滤波器151的透射波段向较长波长侧偏移。
类似于上述具有孔阵列结构和点阵列结构的等离子体滤波器，使用GMR的等离子体滤波器151也具有优异的与有机材料基滤色器的亲和性。
<成像器件的第二实施例>
下面将参照图16至图21描述图1的成像器件12的第二实施例。
图16示意性示出了作为成像器件12的第二实施例的成像器件12B的示例性断面构成。另外，与图3的成像器件12A中的部分对应的部分用相同的附图标记表示，并且根据需要省略其说明。
成像器件12B与成像器件12A的不同之处在于，滤色器层107层叠在片上微透镜101和层间膜102之间。
在成像器件12B的窄带滤波器层103中，窄带滤波器NB不设置在所有像素51中，而是设置在一些像素51中。窄带滤波器NB的透射波段的种类(波段数量)是任意的，例如设置为1以上。
每个像素51均在滤色器层107中设置有滤色器。例如，在未设置窄带滤波器NB的像素51中设置有通用红色滤波器R，绿色滤波器G和蓝色滤波器B(未示出)中的任一者。由此，例如，设置有红色滤波器R的R像素、设置有绿色滤波器G的G像素、设置有蓝色滤波器的B像素以及设置有窄带滤波器NB的MS像素布置在像素阵列31中。
此外，在设置有窄带滤波器NB的像素51中的滤色器层107中设置有透射滤波器P。透射滤波器P由光学滤波器(低通滤波器、高通滤波器或带通滤波器)构成，如下所述，该光学滤波器透射包括同一像素51的窄带滤波器NB的透射波段的波长带的光。
另外，设置在滤色器层107中的滤色器可以是有机材料基的或无机材料基的。
有机材料基滤色器是使用合成树脂或天然蛋白质的染料/着色剂基的，以及例如使用颜料或染料的含颜料基的。
无机材料基滤色器采用诸如TiO2、ZnS、SiN、MgF2、SiO2和Low-k等材料。此外，无机材料基滤色器通过诸如沉积、溅射或化学气相沉积(CVD)成膜等方法形成。
此外，如以上参照图9说明的，层间膜102设置成能够防止滤色器层107影响层间膜102和窄带滤波器层103之间的界面上的表面等离子体的膜厚度。
通过设置在滤色器层107中的透射滤波器P来限制闪光的发生。将参照图17和图18来描述这一点。
图17示意性示出了在使用图3的未设置滤色器层107的成像器件12A的成像装置10中闪光如何发生。
在该示例中，成像器件12A设置在半导体芯片203中。具体地，半导体芯片203安装在基板213上，并且其周围用密封玻璃211和树脂212覆盖。然后，透过设置在图1的光学系统11中的透镜201和IR截止滤波器202以及密封玻璃211的光入射到成像器件12A中。
这里，在成像器件12A中的窄带滤波器层103中的窄带滤波器NB由等离子体滤波器构成的情况下，在等离子体滤波器中形成有金属导电薄膜。导电薄膜的反射率高，因此容易反射波长在透射波段之外的光。然后，例如，如图17所示，在导电薄膜上反射的光的一部分在密封玻璃211、IR截止滤波器202或透镜201上反射，并且再次入射到成像器件12A中。由于重新入射的光而发生闪光。特别地，孔阵列结构的等离子体滤波器的孔径小，因此容易产生闪光。
例如，考虑使用由与导电薄膜不同的金属或高介电材料制成的抗反射膜，以防止反射光。然而，等离子体滤波器利用表面等离子共振，并且如果这种抗反射膜接触导电薄膜的表面，则等离子体滤波器的特性可能劣化或者可能难以获得期望的特性。
另一方面，图18示意性示出了在使用图16的设置有滤色器层107的成像器件12B的成像装置10中闪光如何发生。另外，与图17中的部分对应的部分用相同的附图标记表示。
图18的示例与图17的示例的不同之处在于设置有半导体芯片221以代替半导体芯片203。半导体芯片221与半导体芯片203的不同之处在于设置有成像器件12B以代替成像器件12A。
如上所述，在成像器件12B中，透射滤波器P设置在窄带滤波器NB上方(朝向光入射侧)。因此，入射到成像器件12B中的光在其预定波长带中被透射滤波器P截止并且然后入射到窄带滤波器NB中，因此限制了进入到窄带滤波器NB中的入射光量。因此，窄带滤波器NB(等离子体滤波器)中的导电薄膜上的反射光量也减少，因而闪光减少。
图19到图21示出了窄带滤波器NB的示例性光谱特性和布置在窄带滤波器NB上方的透射滤波器P的示例性光谱特性。另外，图19到图21的图中的横轴表示波长(nm)，纵轴表示灵敏度(任意单位)。
图19中的线L41表示窄带滤波器NB的光谱特性。窄带滤波器NB的光谱特性的峰值波长约为430nm。线L42表示低通透射滤波器P的光谱特性。线L43表示高通透射滤波器P的光谱特性。线L44表示带通透射滤波器P的光谱特性。在包括窄带滤波器NB的光谱特性的峰值波长的预定波长带中，任意透射滤波器P的灵敏度都高于窄带滤波器NB的灵敏度。因此，即使使用任意透射滤波器P，都可以减少进入窄带滤波器NB中的入射光量，而窄带滤波器NB的透射波段中的光几乎不发生衰减。
图20的线L51表示窄带滤波器NB的光谱特性。窄带滤波器NB的光谱特性的峰值波长约为530nm。线L52表示低通透射滤波器P的光谱特性。线L53表示高通透射滤波器P的光谱特性。线L54表示带通透射滤波器P的光谱特性。在包括窄带滤波器NB的光谱特性的峰值波长的预定波长带中，任意透射滤波器的灵敏度都高于窄带滤波器NB的灵敏度。因此，即使使用任意透射滤波器P，都可以减少进入窄带滤波器NB中的入射光量，而窄带滤波器NB的透射波段中的光几乎不发生衰减。
图21中的线L61表示窄带滤波器NB的光谱特性。窄带滤波器NB的光谱特性的等离子体模式中的峰值波长约为670nm。线L62表示低通透射滤波器P的光谱特性。线L63表示高通透射滤波器P的光谱特性。线L64表示带通透射滤波器P的光谱特性。在包括作为窄带滤波器NB的光谱特性的截止波长的约630nm以上的等离子体模式中的峰值波长的预定波长带中，任意透射滤波器P中的任一者的灵敏度都高于窄带滤波器NB的灵敏度。因此，即使使用任意透射滤波器P，都可以减少进入窄带滤波器NB中的入射光量，而窄带滤波器NB的等离子体模式中的透射波段中的光几乎不发生衰减。然而，高通或带通透射滤波器P能够进一步截止窄带滤波器NB的波导模式中的波长的光，因此在窄带滤波器特性方面是更期望的。
另外，在红色滤波器R、绿色滤波器G或蓝色滤波器B的透射波段包括下层中的窄带滤波器NB的透射波段的情况下，滤波器可以用于透射滤波器P。
此外，图16的示例示出了窄带滤波器NB仅设置在一些像素51中，但是窄带滤波器NB可以设置在所有像素51中。在这种情况下，可以为每个像素51的滤色器层107设置具有包括像素51中的窄带滤波器NB的透射波段的透射波段的透射滤波器P。
此外，滤色器层107中的滤色器的颜色组合不限于上述示例，并且可以任意改变。
此外，在不需要针对闪光的解决方案的情况下，例如，透射滤波器P可以不设置在窄带滤波器NB上方，或者可以设置用于透射所有波长的光的虚拟滤波器。
<成像器件的第三实施例>
在下文中，将参照图22来说明图1的成像器件12的第三实施例。
图22示意性示出了作为成像器件12的第三实施例的成像器件12C的示例性断面构成。另外，与图3的成像器件12A中的部分对应的部分用相同的附图标记表示，并且根据需要省略其说明。
成像器件12C与成像器件12A的不同之处在于设置有滤波器层108以代替窄带滤波器层103。此外，成像器件12C与图16的成像器件12B的不同之处在于窄带滤波器NB和滤色器(例如红色滤波器R、绿色滤波器G或蓝色滤波器B)设置在相同滤波器层108中。
由此，在成像器件12C中的像素阵列31中布置有R像素、G像素、B像素和MS像素的情况下，可以省略滤色器层107。
另外，在使用有机材料基滤色器的情况下，窄带滤波器NB较早地形成并执行诸如烧结处理等的高温最终热处理，然后形成滤色器，以便例如防止由于热等造成的滤色器的损坏。另一方面，在使用无机材料基滤色器的情况下，基本上不需要对上述的形成顺序的限制。
此外，在与图16的成像器件12B中一样做出针对闪光的解决方案的情况下，类似于成像器件12B，滤色器层可以层叠在片上微透镜101和层间膜102之间。在这种情况下，在其中滤波器层108设置有窄带滤波器NB的像素51中，上述透射滤波器P设置在滤色器层中。另一方面，在滤波器层108设置有滤色器的像素51中，滤色器层未设置有滤波器，或者设置有用于透射所有波长的光的虚拟滤波器或者设置有具有与滤波器层108相同的颜色的滤色器。
<第二实施例>
通过等离子体滤波器121能够提取具有期望频率(频段(frequency band))的光。即，等离子体滤波器121的孔间距P或孔开口直径D被调整为使得等离子体滤波器121能够用作用于提取具有期望频率的光的滤波器。换句话说，可以通过使用等离子体滤波器121来配置包括用于接收多个频率的光的像素的传感器。
这里，根据需要，包括等离子体滤波器121的成像器件被描述为多光谱像素(MS像素)。此外，在假设窄带滤波器层103为等离子体滤波器121的情况下继续进行说明。
将根据第二实施例进行说明，其中，设置有包括用于透射预定频段(第一频段)的电磁波(光)的金属薄膜滤波器(例如，等离子体滤波器121)的像素以及包括用于透射预定频段(比第一频段宽的第二频段)的电磁波(光)的滤色器的像素，并且处理从像素获得的信号，从而生成多个信号(多个频段的信号)。
具体地，假设第二实施例具有其中G像素被添加到多光谱像素的配置(配置1)、其中W像素被添加到多光谱像素的配置(配置2)，或者其中G像素和W像素被添加到多光谱像素的配置(配置3)，然后将说明RGB彩色图像的颜色再现的改进和多光谱光谱特性的改进。
另外，还假设有如下配置：其中R像素、G像素、B像素和多光谱像素被组合成与下述的配置1、配置2或配置3不同的配置(称为比较配置)。在假设有一个多光谱像素的情况下，在比较配置中，四个像素构成一个单元。
相反，配置1和配置2都是多光谱像素和G像素或W像素的组合，因此两个像素构成一个单元。另外，配置3是多光谱像素、G像素和W像素的组合，因此三个像素构成一个单元。
在一个单元生成一个像素的信号的情况下，可以通过布置更多单元来增强分辨率。
多个单-单元配置重复地布置在像素阵列31中。因此，在比较配置中，在像素阵列31中布置的单元数量少于配置1、配置2和配置3中的任一者。也就是说，在比较配置中使用的颜色的数量比在配置1、配置2和配置3中使用的颜色的数量多，并且因此分辨率降低。
通过这种方式，在配置1、配置2和配置3中使用的颜色的数量比在其中组合有R像素、G像素、B像素和多光谱像素的比较配置中使用的颜色的数量少，由此增强了分辨率。
此外，如下面详细描述的，即使在如在配置1中那样布置有多光谱像素和G像素的情况下，例如，与从R像素或B像素获得的信号对应的信号能够通过使用来自多光谱像素的信号而产生，因此可以与如在比较配置中那样布置有R像素、G像素和B像素的情况类似地产生信号。
因此，例如，如在配置1中那样，即使使用较少的颜色也能够再现与具有更多颜色的配置(例如，比较配置)中的图像质量相当的图像质量。另外，将说明配置1到3。
<配置1>
图23是示出配置1的示例性配置的图，其中，G像素被添加到多光谱像素。在图23中，符号“G”表示G像素，符号“MS”表示MS像素。G像素是滤色器层107(图16)或滤波器层108(图22)的颜色为绿色的像素。MS像素是用于接收预定频段(预定颜色)的光的多光谱像素。
图23示出像素阵列31(图2)中的4×4形式的16个像素，并且在像素阵列31中这样布置的像素组重复布置。图23所示的16个像素均被编号，以供区分。例如，在16个像素中，布置在左上方的像素是G1像素并且布置在其右侧的像素是MS1像素。
图23示出了示例性颜色布置，其中布置了相同数量的G像素和MS像素。即，在16个像素中，G1到G8是G像素并且MS1到MS8是MS像素。此外，G像素和MS像素在水平方向和垂直方向上分别交替布置。
另外，假设G像素和MS像素交替布置而在此处继续进行说明，但是也可以采用不同的布置。例如，可以采用其中两个G像素和两个MS像素交替地布置或者一个G像素和两个MS像素交替地布置的颜色布置。下述的其他颜色布置是示例性的，并且不旨在对颜色布置进行限制。
例如，G像素用于接收绿光，例如500至550nm的频段中的光。在图23中，G1到G8像素均被假设为用于接收该频段中的光。
MS像素用于接收被提取的频段中的光。在图23中，MS1至MS8像素分别接收不同频段的光。即，在这种情况下，MS1至MS8像素被假设为能够处理八个频段中的光的传感器。
另外，假设MS1到MS8像素分别接收不同频段的光而在此处继续进行说明，但是也可以假设为接收相同频段的光。在处理四个频段的情况下，例如，根据被处理的频段的数量，能够配置成使得MS1像素和MS2像素被假设为接收第一频段中的光，MS3像素和MS4像素被假设为接收第二频段中的光，MS5像素和MS6像素被假设为接收第三频段中的光，并且MS7像素和MS8像素被假设为接收第四频段中的光。
例如，在MS1到MS8像素被配置为分别接收不同频段的光的情况下，从MS1至MS8像素获得如图24所示的信号。
MS1像素接收频段M1中的光。类似地，MS2像素接收频段M2中的光，MS3像素接收频段M3中的光，MS4像素接收频段M4中的光，MS5像素接收频段M5中的光，MS6像素接收频段M6中的光，MS7像素接收频段M7中的光，并且MS8像素接收频段M8中的光。
通过这种方式，MS1到MS8像素可以被假设为分别接收不同频段M1到M8中的光。此外，如图25所示，G1至G8像素均可以被假设为接收绿色频段G中的光。
因此，在配置1中，在图23所示的16个像素中，从G像素获得表示绿色的信息，从MS1像素获得表示频段M1中的颜色M1的信息，从MS2像素获得表示频段M2中的颜色M2的信息，从MS3像素获得表示频段M3中的颜色M3的信息，从MS4像素获得表示频段M4中的颜色M4的信息，从MS5像素获得表示频段M5中的颜色M5的信息，从MS6像素获得表示频段M6中的颜色M6的信息，从MS7像素获得表示频段M7中的颜色M7的信息，并且从MS8像素获得表示频段M8中的颜色M8的信息。
<配置2>
图26是示出配置2的示例性配置的图，其中，W像素被添加到多光谱像素。在图26中，符号“W”表示W像素并且符号“MS”表示MS像素。W像素是滤色器层107(图16)或滤波器层108(图22)的颜色是白色(透明)的像素。W像素的灵敏度高，从而在配置2中增强了信噪比(SNR)。
图26示出了示例性颜色布置，其中布置有相同数量的W像素和MS像素。即，在16个像素中，W1至W8被假设为W像素，并且MS1至MS8被假设为MS像素。此外，W像素和MS像素在水平方向和垂直方向上分别交替地布置。
另外，假设W像素和MS像素交替地布置而在此处继续进行说明，但是可以采用不同的布置。例如，可以采用其中两个W像素和两个MS像素交替地布置的颜色布置或者一个W像素和两个MS像素交替地布置的颜色布置。
W像素用于接收白光，例如，可见光波段的频段中的光。在图26中，W1到W8像素被假设为分别接收可见光波段的频段中的光。
MS像素用于接收被提取的频段中的光。在图26中，像图23所示的MS像素一样，MS1到MS8像素可以被假设为分别接收不同频段中的光。即，在这种情况下，MS1到MS8像素被假设为能够处理8个频段中的光的传感器。
例如，在MS1至MS8像素被配置为分别接收不同频段中的光的情况下，从MS1到MS8像素获得如图24所示的信号。此外，从W1到W8像素中的每一者获得如图27所示的白色频段W中的信号。
在该配置中，在图26所示的16个像素中，从W像素获得表示白色的信息(主要是表示亮度值的信息)，从MS1像素获得表示频段M1中的颜色M1的信息，从MS2像素获得表示频段M2中的颜色M2的信息，从MS3像素获得表示频段M3中的颜色M3的信息，从MS4像素获得表示频段M4中的颜色M4的信息，从MS5像素获得表示频段M5中的颜色M5的信息，从MS6像素获得表示频段M6中的颜色M6的信息，从MS7像素获得表示频段M7中的颜色M7的信息，并且从MS8像素获得表示频段M8中的颜色M8的信息。
<配置3>
图28是示出配置3的示例性配置的图，其中，W像素和G像素被添加到多光谱像素。在图28中，符号“W”表示W像素，符号“G”表示G像素，并且符号“MS”表示MS像素。
W像素的灵敏度高，因此可以提高SNR，但是在配置2中颜色分辨率和颜色再现发生劣化。因此，如在配置3中那样，不仅W像素而且G像素与MS像素一起布置，从而实现SNR和颜色再现之间的平衡。
图28示出了示例性颜色布置，其中布置有相同数量的G像素和MS像素并且布置有G像素(或MS像素)的两倍的W像素。即，在16个像素中，G1到G4被假设为G像素，MS1到MS4被假设为MS像素，并且W1到W8被假设为W像素。
此外，在图28所示的颜色布置中，W像素和G像素在第一行和第三行中交替地布置，并且W像素和MS像素在第二行和第四行中交替地布置。
另外，图28所示的颜色布置是示例性的，并且G像素、W像素和MS像素的数量及其布置图案不限于图28所示的示例。
W像素用于接收白光，例如，可见光波段的频段中的光。在图28中，W1到W8像素均被假设为接收可见光波段的频段中的光。此外，G像素用于接收绿光，例如，500至550nm的频段中的光。在图28中，G1到G4像素均被假设为接收该频段中的光。
MS像素用于接收被提取的频段中的光。在图28中，像图23所示的MS像素一样，MS1到MS4像素可以被假设为分别接收不同的频段中的光。即，在这种情况下，MS1到MS4像素被假设为能够处理四个频段中的光的传感器。
此外，当然可以配置成使得，例如，除了图28所示的16个像素之外还设置有与图24中所示的MS5到MS8像素相对应的像素，并且MS1到MS8像素被假设为能够处理8个频段中的光的传感器。
在MS1到MS4像素被配置为分别接收不同频段中的光的情况下，例如，从MS1到MS4像素获得图24所示的信号中的四个波长带中的光。
此外，如图25所示，G1到G4像素均用于接收绿色频段G中的光。此外，如图27所示，W1到W8像素均用于接收白色频段W中的光。
在该配置中，在图28所示的16个像素中，从W像素获得表示白色的信息(主要是表示亮度值的信息)，从G像素获得表示绿色的信息，从MS1像素获得表示频段M1中的颜色M1的信息，从MS2像素获得表示频段M2中的颜色M2的信息，从MS3像素获得表示频段M3中的颜色M3的信息，并且从MS4像素获得表示频段M4中的颜色M4的信息。
通过这种方式，假设有如下配置：其中G像素被添加到多光谱像素的配置1、其中W像素被添加到多光谱像素的配置2、和其中G像素和W像素被添加到多光谱像素的配置3，从而增强了RGB彩色图像的拜耳(Bayer)阵列中的颜色再现并且增强了多光谱的光谱特性。
对此将进一步进行说明。假设应用配置1进行如下说明，但是在应用配置2或配置3的情况下，说明也基本类似。
<来自多光谱像素的信号处理>
例如，如图23所示，在分别接收频段M1到M8中的光的MS1到MS8像素被布置为多光谱像素的情况下，获得如图24所示的信号。在图29中再次示出了图24所示的所获得的信号的分布。
如图29所示，假设频段M1至M8中的信号分别从MS1至MS8像素获得，并且等离子体滤波器121被配置成使得频段M1到M8中的每一者属于蓝色频段B、绿色频段G和红色频段R中的任一者。
此外，例如，等离子体滤波器121被配置为使得蓝色频段B包括频段M1、频段M2和频段M3。此外，例如，等离子体滤波器121被配置成使得绿色频段G包括频段M4和频段M5。此外，例如，等离子体滤波器121被配置成使得红色频段R包括频段M6、频段M7和频段M8。
在通过这种方式配置等离子体滤波器121的情况下，由从MS1像素获得的频段M1中的信号1、从MS2像素获得的频段M2中的信号2和从MS3像素获得的频段M3中的信号3可以生成蓝色频段B中的信号。
蓝色频段B中的信号＝信号M1+信号M2+信号M3
类似地，由从MS4像素获得的频段M4中的信号4和从MS5像素获得的频段M5中的信号5可以生成绿色频段G中的信号。
绿色频段G中的信号＝信号M4+信号M5
类似地，由从MS6像素获得的频段M6中的信号6、从MS7像素获得的频段M7中的信号7和从MS8像素获得的频段M8中的信号8可以生成红色频段R中的信号。
红色频段R中的信号＝信号M6+信号M7+信号M8
通过这种方式，由从多光谱像素获得的信号可以分别生成B(蓝色)、G(绿色)和R(红色)信号。
此外，G像素存在于图23所示的颜色布置中，因此可以从G像素获得绿色频段G中的信号。
然而，多光谱信号在SNR方面通常是不利的，因此生成的G信号可能在SNR方面不太良好。因此，从多光谱信号M4和M5生成的G信号可能在SNR方面不太良好。因此，期望来自G像素的信号用于绿色信号。
另一方面，R信号和B信号类似地进行考虑，但是G信号在对亮度信号的贡献方面占主导地位，因此R信号和B信号对SNR的贡献低。因此，即使从多光谱像素生成了R信号和B信号，SNR降低的影响也很小。
通过这种方式，通过使用来自多光谱像素的信号和来自G像素的信号来生成多光谱信号和用于RGB彩色图像的信号。例如，信号能够基于下式(7)来生成。
[数学式6]
通过基于式(7)的计算来计算预定位置处的像素的像素值。在进行基于式(7)的计算之前执行去马赛克处理等，从而对于每个像素生成与来自多光谱像素的信号M1到M8相对应的像素值以及与来自G像素的信号G相对应的像素值。
例如，从图23中的G1像素获得绿色的像素值，但是未获得红色和蓝色的像素值或多光谱像素值，因此通过去马赛克处理来补充未获得的像素值，并且所补充的像素值用于进行式(7)的计算。
式(7)中左侧的八行乘八列矩阵中的每个元素是预定系数a。系数a被适当地设置，从而更精确地生成用于多光谱图像的信号或者用于RGB彩色图像的信号。通过这种方式，自由度由于更多参数而增大，并且适当地调整参数从而调整精确度，以便容易地提高分辨率、波长分离特性等。
左侧的八行乘一列的矩阵中的元素中的“R”表示通过将来自多光谱像素的信号相加而获得的红色频段R的像素值。“G”表示通过将来自多光谱像素的信号相加而获得的绿色频段G的像素值或者从G像素获得的绿色频段G的像素值。
另外，通过使用从G像素获得的绿色频段G的像素值比通过使用通过将来自多光谱像素的信号相加而获得的绿色频段G的像素值更能够提高被生成的多光谱信号和用于RGB彩色图像的信号这两者的信号特性，因此假设使用从G像素获得的绿色频段G的像素值而继续进行说明。
式(7)中的“B”表示通过将来自多光谱像素的信号相加而获得的蓝色频段B的像素值。
“M1”表示从M1像素获得的频段M1的像素值。类似地，“M2”表示从M2像素获得的频段M2的像素值，“M3”表示从M3像素获得的频段M3的像素值，“M4”表示从M4像素获得的频段M4的像素值。
“M5”表示从M5像素获得的频段M5的像素值，“M6”表示从M6像素获得的频段M6的像素值，“M7”表示从M7像素获得的频段M7的像素值。“M8”表示从M8像素获得的频段M8的像素值。
式(7)中的右侧是计算结果，其中，“R’”表示所生成的红色频段R的像素值，“G’”表示所生成的绿色频段G的像素值，并且“B’”表示所生成的蓝色频段B的像素值。
此外，“M1’”表示所生成的频段M1的像素值，“M2’”表示所生成的频段M2的像素值，“M3’”表示所生成的频段M3的像素值，并且“M4’”表示所生成的频段M4的像素值。
此外，“M5’”表示所生成的频段M5的像素值，“M6’”表示所生成的频段M6的像素值，“M7’”表示所生成的频段M7的像素值，并且“M8’”表示所生成的频段M8的像素值。
以这种方式对每个像素进行基于式(7)的计算，使得能够在一个像素中生成多光谱信号和用于RGB彩色图像的信号。此外，通过使用来自多光谱像素的信号和来自G像素的信号生成多光谱信号和用于RGB彩色图像的信号，由此限制混色。
此外，自由度会由于更多参数而增大。此外，例如，RGB颜色再现得到增强，由此改善了多光谱波长分离特性，例如由半谱带宽度(half bandwidth)或峰值表示的特性。
例如，常规地，在RGB拜耳阵列中获得的信号是如图30所示的那样的。如图30所示，从B像素获得的信号B、从G像素获得的信号G和从R像素获得的信号R具有没有完全分离的重叠频段。也就是说，混色发生在图中的由线包围的部分中。
在RGB传感器中，基于下式(8)所示的算式进行颜色校正，以近似于颜色匹配函数，例如，式(8)表示为线性矩阵、颜色校正矩阵等。
[数学式7]
然而，如图30所示，混色校正受到三种颜色RGB的减法处理的限制。
如上所述，根据本实施例，多光谱像素和G像素布置在像素阵列31中，并且通过使用多光谱像素的信号和G像素的信号来生成多光谱信号和用于RGB彩色图像的信号。
将参照图31。图31上方的图示出了由图30所示的RGB传感器获得的信号的分布，并且图31下方的图示出了从图29所示的多光谱像素(MS1到MS8像素)获得的信号的分布。
如上所述，通过使用来自MS1到MS8像素的信号分别生成红色(R)信号R和蓝色(B)信号B。在上述示例中或再次参照图29，信号R被分成包括频段M6、频段M7和频段M8的多个频段，并且通过使用各个频段中的信号来生成信号R。类似地，信号B被分成包括频段M1、频段M2和频段M3的多个频段，并且通过使用各个频段中的信号来生成信号B。
例如，这意味着，从一个R像素获得的信号通常被假设为信号R，但是该信号被分成三个频段并且在三个MS像素中获得并处理各个频段的信号，从而生成信号R。因此，通过使用多光谱像素能够对每个波长精细地执行减法处理等，并且能够更精细地进行混色校正，从而增强颜色再现。此外，可以整体上降低每个参数的数值，因而能够提高SNR并能够提高图像质量。
通过来自多光谱像素的信号能够校正用于RGB彩色图像的信号(信号R、信号G和信号B)，从而增强用于RGB彩色图像的信号的颜色再现。
此外，在从多光谱像素的信号生成信号R和信号B并且G信号使用G像素的信号的情况下，能够进一步增强用于RGB彩色图像的信号的颜色再现。
参照图31上方的图，假设信号B、信号G和信号R来自频段中的较短波长侧。信号B的频段远离信号R的频段。因此，由于信号B到信号R中的混色而产生的影响或由于信号R到信号B中的混色而产生的影响被认为是低的。
另一方面，信号B的频段与信号G的频段相邻，因此，由于信号B到信号G中的混色而产生的影响或由于信号G到信号B中的混色而产生的影响被认为是高的。此外，类似地，信号R的频段与信号G的频段相邻，因此，由于信号R到信号G中的混色而产生的影响或由于信号G到信号R中的混色而产生的影响被认为是高的。
如上所述，从多光谱像素的信号生成信号B和信号R，从而生成混色的影响被减小的信号B和信号R。此外，通过使用G像素的信号能够生成没有由于多光谱像素的信号而产生的影响的信号G。因此，能够进一步增强用于RGB彩色图像的信号的颜色再现。
此外，如图32所示，多光谱像素的信号能够通过来自RGB传感器的信号来校正，从而改进诸如多光谱像素的信号的波长分辨率等的特性。
例如，如图32上方的图所示，在由于混色而具有大的拖尾(trailing)的情况下，在例如来自RGB传感器的信号的具有大的半谱带宽度的光谱中容易对多光谱像素的信号进行校正。
例如，如参照图29所述的，在来自MS4像素的信号M4的频段M4和来自MS5像素的信号M5的频段M5与绿色频段G相对应的情况下，来自G像素的信号G的半谱带宽度大于来自MS像素的信号M的半谱带宽度。在通过使用来自G像素的信号G校正来自MS4像素的信号M4或来自MS5像素的信号M5的情况下，可以进行良好的校正。
通过这种方式，通过来自RGB传感器的信号(上述示例中来自G像素的信号)能够校正多光谱信号(信号M1到M8)，从而增强多光谱图像的波长分辨率。
<图像处理部的配置>
图33示出了用于执行上述处理的信号处理部14(图1)的示例性内部配置。图33所示的信号处理部14包括多光谱信号获取部401、信号G获取部402、信号RB生成部403和信号生成部404。
多光谱信号获取部401从MS1到MS8像素获取信号M1到M8，并将它们提供给信号RB生成部403。信号RB生成部403通过使用信号M1至M8来生成红色信号R和蓝色信号B，并将它们提供到信号生成部404。
另外，信号RB生成部403可以被配置成生成绿色信号G并将绿色信号G提供到信号生成部404。
信号G获取部402从G像素获取信号，并且将该信号提供到信号生成部404。信号生成部404通过基于上述式(7)利用所提供的信号进行计算来生成用于多光谱图像的信号和用于RGB彩色图像的信号。所生成的信号被提供到输出部15(图1)。
通过这种方式生成用于多光谱图像的信号和用于RGB彩色图像的信号。
另外，信号处理部14可以生成用于多光谱图像的信号和用于RGB彩色图像的信号中的两者，并且当然也能够被配置成生成它们中的任一者。
此外，能够配置成使得用于多光谱图像的信号和用于RGB彩色图像的信号被分别生成并输出到不同的目的地。
此外，来自G像素的信号G可以用于对所生成的多光谱图像的信号和所生成的RGB彩色图像的信号的亮度值的调整进行处理。
此外，同样地，在应用配置2(图26)的情况下，与配置1一样，用于多光谱图像的信号和用于RGB彩色图像的信号可以在类似的处理中生成，但是来自W像素的信号W可以用于对所生成的多光谱图像的信号和所生成的RGB彩色图像的信号的亮度值的调整进行处理。
此外，在应用配置2的情况下，没有布置G像素，因此，绿色信号G可以被配置为，像红色信号R或蓝色信号B一样，从多光谱像素的信号M生成，并且绿色信号G可以通过从W信号中减去信号R和信号B来生成。通常，从W像素减去信号R和信号B在SNR方面是更有利的。
此外，同样地，在应用配置3(图28)的情况下，与配置1和配置2一样，用于多光谱图像的信号和用于RGB彩色图像的信号可以在类似的处理中生成。在应用配置3的情况下，G像素的信号G和W像素的信号W可以用于对所生成的多光谱图像的信号和所生成RGB彩色图像的信号的亮度值的调整进行处理。
<其他颜色布置>
假设多光谱像素和G像素进行组合(如图23所示)，多光谱像素和W像素进行组合(如图26所示)，或者多光谱像素、W像素和G像素进行组合(如图28所示)对上述实施例进行了说明。
本技术的应用可以不限于上述颜色布置。例如，如图34所示，可以采用组合了RGB拜耳阵列和多光谱像素的颜色布置。图34所示的颜色布置使得2×2形式的四个像素被分配给R像素、G像素、B像素和MS像素。
就2×2形式的4个像素而言，或者就图34的左上方的4个像素而言，例如，G1像素布置在四个像素的左上方，R1像素布置在右上方，B1像素布置在左下方并且MS1像素布置在右下方。
同样地，在以这种方式布置R像素、G像素、B像素和MS像素的情况下，可以应用上述实施例来增强RGB像素的颜色再现并增强来自多光谱像素的信号的波长分辨率。在颜色布置中，可以配置成使得通过R像素、G像素和B像素的信号来校正MS像素的信号，并且通过MS像素的信号来校正R像素、G像素和B像素的信号。
此外，本技术也可以应用于如图35所示的布置R像素、G像素、B像素和MS像素的情况。图35所示的颜色布置也被假设为基于RGB拜耳阵列的布置。
例如，图35中的左上方的2×2形式的4个像素、右上方的2×2形式的4个像素和左下方的2×2形式的4个像素分别被假设为RGB拜耳阵列，并且只有MS像素被布置在右下方的2×2形式的四个像素中。
上述实施例也可以应用于其中MS像素被布置在一起而其他部分处于RGB拜耳阵列中的颜色布置，从而增强RGB像素的颜色再现并且提高多光谱像素的信号的波长分辨率。
此外，如图36所示，可以采用其中MS像素被嵌入在基于RGB拜耳阵列的布置中的颜色布置。即，MS像素可以布置在像素阵列31的像素阵列中的任意位置处。
同样地，在嵌入有MS像素的颜色布置中可以应用上述实施例，从而增强RGB像素的颜色再现并且提高多光谱像素的信号的波长分辨率。
另外，图34、图35和图36所示的MS1像素、MS2像素、MS3像素和MS4像素可以被设计为提取相同频段中的电磁波或者可以被设计为分别提取不同频段中的电磁波。
此外，可以采用添加有W像素的配置。即，例如，本技术也可以应用于如图37所示的其中布置有W像素、R像素、G像素、B像素和MS像素的情况下。
在图37所示的示例中，G1像素、W1像素、W3像素和B1像素被布置在左上方的2×2形式的四个像素中。G2像素、W2像素、W4像素和R1像素布置在右上方的2×2形式的四个像素中。G3像素、MS1像素、W7像素和R2像素被布置在左下方的2×2形式的四个像素中。G4像素、W6像素、W8像素和B2像素被布置在右下方的2×2形式的四个像素中。
在图37所示的示例中，布置有更多的W像素，因而示出了其中一些W像素被MS像素代替的布置。例如，W像素用于校正亮度值，并且G像素例如可以类似地用于校正亮度值。因此，尽管未被示出，但是一些G像素可以被MS像素代替。例如，G4像素可以被MS像素代替。
上述实施例也可以应用于组合有W像素的颜色布置中，从而增强RGB像素的颜色再现并且提高多光谱像素的信号的波长分辨率。
另外，上述颜色布置是示例性的，并非旨在限制。本技术可以应用于组合有诸如R像素、G像素、B像素和W像素的像素以及多光谱像素(MS像素)的情况。
此外，已经通过R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)描述了上述实施例，但是本技术也可以应用于采用诸如Y(黄色)、M(品红色)和C(青色)等颜色的情况。即，本技术可以应用于诸如RGB空间和YCbCr空间等颜色空间或其他的颜色空间，并且执行适用于颜色空间的处理(例如，基于式(7)的计算)。
根据本技术，可以增强RGB像素的颜色再现，并且可以提高多光谱像素的信号的波长分辨率。
此外，多光谱像素可以用作用于获得用于生成图像的信号的像素，并且可以被视为类似于诸如R像素、G像素和B像素等常规像素。也就是说，即使嵌入有多光谱像素，也可以防止正常像素数量的减少和分辨率的降低。
根据本技术，可以采用孔阵列型等离子体滤波器或点阵列型等离子体滤波器作为金属薄膜滤波器。
此外，本技术不仅可以应用于上述背面照射型CMOS图像传感器，而且可以应用于使用等离子体滤波器的其他成像器件。例如，本技术可以应用于表面照射型CMOS图像传感器、电荷耦合器件(CCD)图像传感器、具有包括有机光电转换膜或量子点结构的光电导体结构的图像传感器等。
此外，本技术例如可以应用于图38所示的层叠型固态成像装置。
图38的A示出了非层叠型固态成像装置的示意性配置示例。如图38的A所示，固态成像装置1010具有管芯(半导体基板)1011。管芯1011安装有其中像素以阵列形状布置的像素区域1012、用于除了驱动像素之外还执行各种控制的控制电路1013以及用于执行信号处理的逻辑电路1014。
图38的B和图38的C示出了层叠型固态成像装置的示意性配置示例。如图38的B和图38的C所示，固态成像装置1020被配置为一个半导体芯片，其中，包括传感器管芯1021和逻辑管芯1022的两个管芯被层叠并被电连接。
在图38的B中，传感器管芯1021在其上安装有像素区域1012和控制电路1013，并且逻辑管芯1022在其上安装有逻辑电路1014，逻辑电路1014包括用于执行信号处理的信号处理电路。
在图38的C中，传感器管芯1021在其上安装有像素区域1012，并且逻辑管芯1022在其上安装有控制电路1013和逻辑电路1014。
此外，本技术可以应用于等离子体滤波器之外的使用金属薄膜的金属薄膜滤波器，并且可能的应用例如是使用半导体材料的光子晶体或法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉滤波器的应用。
<应用例>
下面将说明本技术的应用例。
<本技术的应用例>
例如，如图39所示，本技术能够应用于感测诸如可见光、红外线、紫外线或X射线等的射线的各种情况。
-拍摄观赏用的图像的装置，例如数码相机和具有相机功能的便携式设备等
-交通装置，用于如自动停车等安全驾驶、识别驾驶员状态等，例如，用于拍摄车辆的前方、后方、周围、内部的车载传感器、用于监视行驶车辆和道路的监视相机以及用于测量车辆之间的距离的测距传感器等
-用于如电视机、冰箱和空调等家用电器的装置，对使用者的手势进行拍摄并且根据该手势进行操作
-医疗保健用的装置，例如内窥镜或者通过接收红外光来进行血管造影的装置等
-安保用的装置，例如用于防止犯罪的监控相机和用于个人认证的相机等
-美容用的装置，例如用于拍摄皮肤的皮肤测量装置和用于拍摄头皮的显微镜等
-运动用的装置，例如用于运动的动作相机和可穿戴相机等
-农业用的装置，例如用于监测田地和农作物的状态的相机等
在下文中将说明更具体的应用例。
例如，调整图1的成像装置10中的每个像素51的窄带滤波器NB的透射波段，从而调整由成像装置10中的每个像素51检测的光的波长带(表示为检测波段)。然后，适当地设置每个像素51的检测波段，使得成像装置10能够应用于各种情况。
例如，图40示出了在检测食物的鲜味(umami)或新鲜度的情况下的示例性检测波段。
例如，在检测指示金枪鱼(tuna)、牛肉等的鲜味的肌红蛋白的情况下，检测波段的峰值波长在580到630nm的范围内并且半谱带宽度在30到50nm的范围内。在检测指示金枪鱼、牛肉等的新鲜度的油酸的情况下，检测波段的峰值波长为980nm并且半谱带宽度在50到100nm的范围内。在检测指示诸如芜菁(brassica rapa)等叶菜的新鲜度的叶绿素的情况下，检测波段的峰值波长在650到700nm的范围内并且半谱带宽度在50到100nm的范围内。
图41示出了在检测水果的含糖量或水分的情况下的示例性检测波段。
例如，在检测指示甜瓜品种raiden的含糖量的果肉光路长度的情况下，检测波段的峰值波长是880nm并且半谱带宽度在20到30nm的范围内。在检测指示raiden的含糖量的蔗糖的情况下，检测波段的峰值波长为910nm并且半谱带宽度在40至50nm的范围内。在检测指示甜瓜品种raiden red的含糖量的蔗糖的情况下，检测波段的峰值波长为915nm并且半谱带宽度在40至50nm的范围内。在检测指示raiden red的含糖量的水分的情况下，检测波段的峰值波长为955nm并且半谱带宽度在20至30nm的范围内。
在检测指示苹果的含糖量的蔗糖的情况下，检测波段的峰值波长为912nm并且半谱带宽度在40至50nm的范围内。在检测蜜柑的水分的情况下，检测波段的峰值波长为844nm并且半谱带宽度为30nm。在检测指示蜜柑的含糖量的蔗糖的情况下，检测波段的峰值波长为914nm并且半谱带宽度在40至50nm的范围内。
图42示出了对塑料进行分类的情况下的示例性检测波段。
例如，在检测聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的情况下，检测波段的峰值波长是1669nm并且半谱带宽度在30到50nm的范围内。在检测聚苯乙烯(PS)的情况下，检测波段的峰值波长为1688nm并且半谱带宽度在30到50nm的范围内。在检测聚乙烯(PE)的情况下，检测波段的峰值波长为1735nm并且半谱带宽度在30到50nm的范围内。在检测聚氯乙烯(PVC)的情况下，检测波段的峰值波长在1716到1726nm的范围内并且半谱带宽度在30到50nm的范围内。在检测聚丙烯(PP)的情况下，检测波段的峰值波长在1716到1735nm的范围内并且半谱带宽度在30到50nm的范围内。
此外，本技术例如可以应用于切花的新鲜度管理。
此外，例如，本技术可以应用于检查混入食物中的异物。本技术例如可以应用于检测混合在诸如杏仁、蓝莓和核桃等坚果、水果中的诸如皮、壳、石头、叶子、树枝和木片等异物。此外，本技术例如可以应用于检测混合到加工食品、饮料等中的诸如塑料片等异物。
此外，本技术例如可以应用于检测作为植被指数的归一化差值植被指数(NDVI)。
此外，本技术例如可以应用于基于源自人皮肤的血红蛋白的580nm的波长附近的光谱形状和源自包含在人皮肤中的黑色素的960nm的波长附近的光谱形状中的一者或两者来检测人。
此外，本技术例如可以应用于生物特征感测(生物特征认证)、用户界面、符号等的防伪、监视等。
<内窥镜手术系统的应用例>
此外，根据本公开的技术(本技术)例如可以应用于内窥镜手术系统。
图43是示出可以应用根据本公开的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性配置示例的图。
图43示出了手术者(医生)11131如何通过使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132进行手术。如图所示，内窥镜手术系统11000由内窥镜11100、诸如气腹管11111和能量处理器械11112等其他手术器械11110、用于支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120以及安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。
内窥镜11100由透镜筒11101和摄像机头11102构成，透镜筒11101的从尖端起的预定长度的区域插入患者11132的体腔中，摄像机头11102连接到透镜筒11101的基部。在所示出的示例中，示出了被配置为具有硬性透镜筒11101的刚性镜的内窥镜11100，但是内窥镜11100可以被配置为具有柔性透镜筒的柔性镜。
安装有物镜的开口设置在透镜筒11101的尖端。光源装置11203连接到内窥镜11100，并且由光源装置11203产生的光被延伸到透镜筒11101中的光导引导到透镜筒的尖端，并且经由物镜朝向患者11132的体腔内的被观察目标发射。另外，内窥镜11100可以是直视镜，或者可以是斜视镜或侧视镜。
在摄像机头11102内部设置有光学系统和成像器件，并且来自被观察目标的反射光(观察光)经由光学系统会聚在成像器件上。通过成像器件对观察光进行光电转换，并生成与观察光相对应的电信号或者与观察图像相对应的图像信号。图像信号作为RAW数据发送到相机控制单元(CCU)11201。
CCU 11201由中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)等构成，并且综合控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，CCU 11201接收来自摄像机头11102的图像信号，并且例如对图像信号执行各种图像处理，例如，显影处理(去马赛克处理)，以显示基于图像信号的图像。
在CCU 11201的控制下，显示装置11202显示基于经过CCU 11201的图像处理的图像信号的图像。
例如，光源装置11203由诸如发光二极管(LED)等光源构成，并且在拍摄手术部位等时向内窥镜11100提供照射光。
输入装置11204是内窥镜手术系统11000的输入接口。用户可以经由输入装置11204将各项信息或指令输入到内窥镜手术系统11000中。例如，用户输入用于改变内窥镜11100的拍摄条件的指令(例如，照射光的种类、放大率和焦距等)。
处理器械控制装置11205控制能量处理器械11112的驱动，以烧灼或切割组织，密封血管等。气腹装置11206经由气腹管11111将气体供给到体腔内，以扩张患者11132的体腔，以便确保内窥镜11100的视野并确保手术者的工作空间。记录器11207是能够记录关于手术的各项信息的装置。打印机11208是能够以各种形式(例如，文本、图像或图表等)打印关于手术的各项信息的装置。
另外，用于在拍摄手术部位时向内窥镜11100提供照射光的光源装置11203例如可以由包括LED、激光光源或它们的组合的白色光源构成。在白色光源被配置为RGB激光光源的组合的情况下，每种颜色(每个波长)的输出强度和输出时序能够被高精度地控制，因此，在光源装置11203中能够调整拍摄图像的白平衡。此外，在这种情况下，来自各个RGB激光光源的激光以时分方式发射到被观察目标上，并且与照射时序同步地控制摄像机头11102中的成像器件的驱动，从而以时分方式拍摄与RGB相对应的图像。根据该方法，可以在成像器件不具有滤色器的情况下获得彩色图像。
此外，光源装置11203的驱动能够被控制成在预定时间改变输出的光的强度。与光强度的改变时序同步地控制摄像机头11102中的成像器件的驱动，从而以时分方式获得图像，并且将图像组合，从而生成具有高动态范围的、没有遮挡阴影(blocked-up shadow)和高光溢出(blown-out highlight)的图像。
此外，光源装置11203可以配置成用于提供与特殊光观察相对应的预定波长带中的光。在特殊光观察下，例如，通过利用身体组织中的光吸收的波长依赖性来发射比在普通观察期间的照射光(或白光)更窄的波段中的光，从而执行用于以高对比度拍摄粘膜的表面部分中的诸如血管等预定组织的窄带摄像。或者，在特殊光观察下，可以执行用于通过由发射激发光而产生的荧光来获得图像的荧光观察。在荧光观察下，可以将激发光发射到身体组织上，从而观察来自身体组织的荧光(自发荧光观察)，可以将诸如吲哚菁绿(indocyanine green:ICG)等试剂局部注射到身体组织中并且例如可以将与试剂的荧光波长相对应的激发光发射到身体组织上，从而获得荧光图像。光源装置11203可以配置成用于提供与特殊光观察相对应的窄带光和/或激发光。
图44是示出图43所示的摄像机头11102和CCU 11201的示例性功能配置的框图。
摄像机头11102具有透镜单元11401、成像部11402、驱动部11403、通信部11404和摄像机头控制部11405。CCU 11201具有通信部11411、图像处理部11412和控制部11413。摄像机头11102和CCU 11201经由传输电缆11400可通信地彼此连接。
透镜单元11401是设置在与透镜筒11101的连接部分处的光学系统。从透镜筒11101的尖端引入的观察光被引导到摄像机头11102，并且入射到透镜单元11401中。透镜单元11401被配置为包括变焦透镜和聚焦透镜的多个透镜的组合。
成像部11402可以由一个成像器件构成(或单板)或者可以由多个成像器件构成(或多板)。在成像部11402被配置为多板的情况下，由成像器件分别生成与RGB相对应的图像信号，并且例如将图像信号进行组合，从而获得彩色图像。可代替地，成像部11402可以具有用于获取用于三维(D)显示的右眼图像信号和左眼图像信号的一对成像器件。执行3D显示，使得手术者11131能够更准确地把握手术部位部位的身体组织的深度。另外，在成像部11402被配置为多板的情况下，可以设置分别与成像器件相对应的多个透镜单元11401。
此外，成像部11402可以不必设置在摄像机头11102中。例如，成像部11402可以设置在透镜筒11101内部物镜的正后方。
驱动部件11403由致动器构成，并且在摄像机头控制部11405的控制下使透镜单元11401中的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。因此，由成像部11402拍摄的图像的放大率和焦点可以根据需要进行调整。
通信部11404由用于与CCU 11201交换各项信息的通信装置构成。通信部11404将从成像部11402获得的图像信号作为RAW数据经由传输电缆11400发送到CCU 11201。
此外，通信部11404接收来自CCU 11201的用于控制摄像机头11102的驱动的控制信号，并且将控制信号提供到摄像机头控制部11405。例如，控制信号包括与拍摄条件有关的信息，例如，用于指定拍摄图像的帧速率的信息、用于指定拍摄曝光值的信息和/或用于指定拍摄图像的放大率和焦点的信息等。
另外，诸如帧速率、曝光值、放大率和焦点等拍摄条件可以由用户根据需要指定，或者可以由CCU 11201中的控制部11413基于所获得的图像信号自动地设定。在后一种情况下，在内窥镜11100上安装有自动曝光(AE)功能、自动聚焦(AF)功能和自动白平衡(AWB)功能。
摄像机头控制部11405基于经由通信部11404接收的来自CCU11201的控制信号来控制摄像机头11102的驱动。
通信部11411由用于与摄像机头11102交换各项信息的通信装置构成。通信部11411经由传输电缆11400接收从摄像机头11102发送的图像信号。
此外，通信部11411将用于控制摄像机头11102的驱动的控制信号发送到摄像机头11102。图像信号或控制信号可以通过电通信、光通信等发送。
图像处理部11412对从摄像机头11102发送的作为RAW数据的图像信号执行各种图像处理。
控制部11413执行各种控制，以用于通过内窥镜11100拍摄手术部位等以及显示通过拍摄手术部位等获得的拍摄图像。例如，控制部11413生成用于控制摄像机头11102的驱动的控制信号。
此外，控制部11413使显示装置11202基于通过图像处理部11412进行了图像处理的图像信号来显示在其中拍摄到的手术部位等的拍摄图像。此时，控制部11413可以通过使用各种图像识别技术来识别拍摄图像中的各种物体。例如，控制部11413检测包含在拍摄图像中的物体的边缘的形状，颜色等，从而识别诸如镊子等的手术器械、特定活体部位、出血、在使用能量处理器械11112期间的雾汽等。在使显示装置11202显示拍摄图像时，控制部11413可以通过使用识别结果将各项手术支持信息重叠在被显示的手术部位的图像上。手术支持信息被重叠显示并被呈现给手术者11131，从而能够减轻手术者11131的负担并且使得手术者11131能够准确地进行手术。
用于连接摄像机头11102和CCU 11201的传输电缆11400是用于电信号通信的电信号电缆、用于光通信的光纤或它们的复合电缆。
此处，在所示出的示例中，通过使用传输电缆11400进行有线通信，但是也可以在摄像机头11102和CCU 11201之间进行无线通信。
在上文中已经说明了能够应用根据本公开的技术的示例性内窥镜手术系统。例如，根据本公开的技术可以应用于上述组件中的摄像机头11102或者摄像机头11102中的成像部11402。具体地，图1的成像器件12例如可以应用于成像部11402。根据本公开的技术应用于成像部11402，使得能够获得更详细且更准确的手术部位的图像并且因而能够使手术者准确地确认手术部位。
另外，本文已经通过示例方式描述了内窥镜手术系统，但是根据本公开的技术例如可以另外地应用于显微手术系统等。
<移动物体的应用例>
此外，根据本公开的技术能够实现为安装在任何类型的移动物体上的装置，移动物体例如是车辆、电动车辆、混合动力车辆、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、船舶或机器人。
图45是示出作为能够应用根据本公开的技术的示例性移动物体控制系统的车辆控制系统的示意性配置示例的框图。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图45所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和综合控制单元12050。此外，微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053作为综合控制单元12050的功能部件而示出。
驱动系统控制单元12010根据各种程序控制用于车辆驱动系统的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作以下装置的控制装置：诸如内燃机或驱动马达等用于产生车辆驱动力的驱动力产生装置、用于将驱动力传递给车轮的驱动力传递机构、用于调整车辆转向角的转向机构、用于产生车辆制动力的制动装置等。
车身系统控制单元12020根据各种程序来控制装配在车身中的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作用于无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或诸如前照灯、后灯、制动灯、方向信号灯或雾灯等的各种灯的控制装置。在这种情况下，可以向车身系统控制单元12020输入来源于作为钥匙的便携式机器的无线电波或者各种开关的信号。车身系统控制单元12020接收无线电波或信号的输入，并控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。
车外信息检测单元12030检测指示其上安装有车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元12030连接到成像部12031。车外信息检测单元12030使成像部12031拍摄车辆外部的图像，并接收拍摄图像。车外信息检测单元12030可以基于接收的图像对诸如人、车辆、障碍物、道路标志或路面上的字符等物体执行检测处理或者距离测量处理。
成像部12031是用于接收光并根据接收光量输出电信号的光传感器。成像部12031可以输出电信号作为图像，或者可以将电信号输出为距离测量信息。此外，由成像部12031接收的光可以是可见光或诸如红外线等不可见光。
车内信息检测单元12040检测指示车辆内部的信息。例如，车内信息检测单元12040与用于检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041连接。驾驶员状态检测部12041例如包括用于拍摄驾驶员的相机，并且车内信息检测单元12040基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息可以计算驾驶员的疲劳程度或集中程度或者可以确定驾驶员在驾驶中是否睡着。
微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的指示车辆的外部或内部的信息来计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且可以向驱动系统控制单元12010输出控制指令。例如，微型计算机12051可以执行协同控制以实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能，该功能包括车辆的碰撞规避或碰撞减轻、基于车辆间距离的跟车行驶、保持车速行驶、车辆碰撞警报、车辆的车道偏离警报等。
此外，微型计算机12051基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的指示车辆周围的信息来控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等，从而执行用于不管驾驶员的操作如何都自主行驶的自动驾驶等的协同控制。
此外，微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获得的指示车辆外部的信息向车身系统控制单元12020输出控制指令。例如，微型计算机12051可以根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对向车辆的位置来控制前照灯，并且可以执行协同控制，以实现诸如从远光切换到近光的防眩光操作。
声音/图像输出部12052将声音或图像中的至少一者的输出信号发送到能够在视觉上或听觉上向车辆中的乘客或者车辆外部通知信息的输出装置。在图45的示例中，音频扬声器12061、显示部12062和仪表盘12063以示例方式示出为输出装置。例如，显示部12062可以包括车载显示器或平视显示器中的至少一者。
图46是示出成像部12031的示例性安装位置的图。
在图46中，成像部12031具有成像部12101、12102、12103、12104和12105。
成像部12101、12102、12103、12104和12105例如设置在前鼻、后视镜、后保险杠、后门、车辆12100内部的挡风玻璃的上部等处。设置在前鼻处的成像部12101和设置在车辆内部的挡风玻璃上部的成像部12105主要获得车辆12100前方的图像。设置在后视镜处的成像部12102和12103主要获得车辆12100两侧的图像。设置在后保险杠或后门处的成像部12104主要获得车辆12100后方的图像。设置在车辆内部的挡风玻璃的上部处的成像部12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通灯、道路标志、车道等。
另外，图46示出了成像部12101到12104的示例性拍摄范围。拍摄范围12111表示设置在前鼻处的成像部12101的拍摄范围，拍摄范围12112和12113分别表示设置在后视镜处的成像部12102和12103的拍摄范围，并且拍摄范围12114表示设置在后保险杠或后门处的成像部12104的拍摄范围。例如，由成像部12101至12104拍摄的图像数据被重叠，从而获得从上方观察的车辆12100的立体图。
成像部12101到12104中的至少一者可以具有获得距离信息的功能。例如，成像部12101到12104中的至少一者可以是由多个成像器件构成的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的成像器件。
例如，微型计算机12051基于从成像部12101到12104获得的距离信息确定到拍摄范围12111到12114中的每个立体物体的距离和距离的时间变化(车辆12100的相对速度)。从而提取基本上在与车辆12100相同的方向上以预定速度(例如，0km/h以上)行驶的立体物体作为前方车辆，该立体物体是与车辆12100最接近的立体物体。此外，微型计算机12051可以设定在前方车辆之后的被预先确保的车辆间距离，并且可以执行自动制动控制(包括跟车停止控制)、自动加速控制(包括跟车启动控制)等。通过这种方式可以执行用于不管驾驶员的操作如何都自主行驶的自动驾驶等的协同控制。
例如，微型计算机12051可以基于从成像部12101至12104获得的距离信息将与立体物体有关的立体数据分类并提取为两轮车辆、标准尺寸的车辆、大型车辆、行人以及诸如电线杆等的其他立体物体并且能够利用其来自动规避障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物区分为能够由车辆12100的驾驶员在视觉上确认的障碍物和难以在视觉上确认的障碍物。然后，微型计算机12051确定用于指示与每个障碍物碰撞的风险程度的碰撞风险，并且当存在碰撞风险的设定值以上的碰撞可能性时，经由音频扬声器12061或者显示部12062向驾驶员输出警报或者经由驱动系统控制单元12010执行强制减速或规避转向，从而执行碰撞规避的驾驶支持。
成像部12101到12104中的至少一者可以是用于检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051确定在成像部12101到12104拍摄的图像中是否存在行人，从而识别行人。例如，在如下过程中识别行人：提取作为红外相机的成像部12101到12104所拍摄的图像中的特征点，并且对指示物体轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理并确定物体的轮廓是否为行人。当微型计算机12051确定在由成像部12101至12104拍摄的图像中存在行人并且识别出行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062叠加用于强调所识别的行人的正方形轮廓线。此外，声音/图像输出部12052可以控制显示部12062在期望位置处显示用于指示行人的图标等。
在上文中，已经说明了可以应用根据本公开的技术的示例性车辆控制系统。例如，根据本公开的技术可以应用于上述组件中的成像部12031。具体地，例如，图1的成像装置10可以应用于成像部12031。根据本公开的技术应用于成像部12031，从而获得更详细且更准确的指示车辆外部的信息并且实现自动驾驶的安全性的提高。
另外，本技术的实施例不限于上述实施例，并且能够在不脱离本技术的范围的情况下进行各种改变。
另外，本技术能够采用以下配置。
(1)一种成像器件，其包括：
第一像素，其包括配置成透射第一频段中的光的金属薄膜滤波器；和
第二像素，其包括配置成透射比所述第一频段宽的第二频段中的光的滤色器。
(2)根据(1)所述的成像器件，
其中，从多个第一像素的各个信号生成第三频段中的信号，所述多个第一像素分别包括配置成透射不同的所述第一频段中的光的金属薄膜滤波器。
(3)根据(2)所述的成像器件，
其中，所述第三频段包括红色频段。
(4)根据(2)或(3)所述的成像器件，
其中，所述第三频段包括蓝色频段。
(5)根据(2)到(4)中任一项所述的成像器件，
其中，从所述第三频段中的信号和所述第二像素的信号生成用于彩色图像的信号。
(6)根据(2)到(5)中任一项所述的成像器件，
其中，从所述第三频段中的信号和所述第二像素的信号生成用于多光谱图像的信号。
(7)根据(2)到(6)中任一项所述的成像器件，
其中，所述第一像素将所述第三频段分为多个频段并且接收各个频段中的光。
(8)根据(1)到(7)中任一项所述的成像器件，
其中，所述第二频段包括绿色频段。
(9)根据(1)到(8)中任一项所述的成像器件，
其中，所述第二频段包括白色频段。
(10)根据(1)到(9)中任一项所述的成像器件，
其中，所述金属薄膜滤波器由等离子体共振器构成。
(11)根据(1)到(10)中任一项所述的成像器件，
其中，所述金属薄膜滤波器包括孔阵列结构的等离子体滤波器。
(12)根据(1)到(10)中任一项所述的成像器件，
其中，所述金属薄膜滤波器包括点阵列结构的等离子体滤波器。
(13)根据(1)所述的成像器件，
其中，所述金属薄膜滤波器包括法布里-珀罗干涉滤波器。
(14)一种电子设备，其包括：
成像器件；和
信号处理部，其配置成处理从所述成像器件输出的信号，
其中，所述成像器件包括：
第一像素，其包括配置成透射第一频段中的光的金属薄膜滤波器；和
第二像素，其包括配置成透射比所述第一频段宽的第二频段中的光的滤色器。
附图标记列表
10 成像装置
11 光学系统
12、12A到12C 成像器件
14 信号处理部
31 像素阵列
51 像素
61 光电二极管
101 片上微透镜
102 层间膜
103 窄带滤波器层
104 层间膜
105 光电转换器件层
106 信号配线层
107 滤色器层
108 滤波器层
121A到121D 等离子体滤波器
131A到131C 导电薄膜
132A到132C’ 孔
133A、133B 点
134A、134B 介电层
151 等离子体滤波器
161A 导电薄膜
162 SiO2薄膜
163 SiN薄膜
164 SiO2基板
203、221 半导体芯片
401 多光谱信号获取部
402 信号RB生成部
403 信号G获取部
404 信号生成部

Claims (12)

1.一种成像器件，其包括：
第一像素，其包括配置成透射第一频段中的光的金属薄膜滤波器；和
第二像素，其包括配置成透射比所述第一频段宽的第二频段中的光的滤色器，
其中，从多个第一像素的各个信号生成第三频段中的信号，所述多个第一像素分别包括配置成透射不同的所述第一频段中的光的金属薄膜滤波器，并且
其中，从所述第三频段中的信号和所述第二像素的信号生成用于彩色图像的信号。
2.根据权利要求1所述的成像器件，
其中，所述第三频段包括红色频段。
3.根据权利要求1所述的成像器件，
其中，所述第三频段包括蓝色频段。
4.根据权利要求1所述的成像器件，
其中，从所述第三频段中的信号和所述第二像素的信号生成用于多光谱图像的信号。
5.根据权利要求1所述的成像器件，
其中，所述第一像素将所述第三频段分为多个频段并且接收各个频段中的光。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的成像器件，
其中，所述第二频段包括绿色频段。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的成像器件，
其中，所述第二频段包括白色频段。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的成像器件，
其中，所述金属薄膜滤波器由等离子体共振器构成。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的成像器件，
其中，所述金属薄膜滤波器包括孔阵列结构的等离子体滤波器。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的成像器件，
其中，所述金属薄膜滤波器包括点阵列结构的等离子体滤波器。
11.根据权利要求1-5中任一项所述的成像器件，
其中，所述金属薄膜滤波器包括法布里-珀罗干涉滤波器。
12.一种电子设备，其包括：
根据权利要求1-11中任一项所述的成像器件；和
信号处理部，其配置成处理从所述成像器件输出的信号。
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