DE112018006571T5 - Elektromagnetische wellen verarbeitende vorrichtung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Technologie bezieht sich auf eine elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung, die eine Unterdrückung einer Welligkeit ermöglicht.Bereitgestellt sind ein fotoelektrisches Umwandlungselement, ein Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen, und Zwischenschichtfilme, die jeweils über und unter dem Schmalbandfilter ausgebildet sind, und der Schmalbandfilter ist in einer Form mit einem Niveauunterschied ausgebildet. Der Niveauunterschied ist für jedes fotoelektrische Umwandlungselement ausgebildet. Alternativ dazu ist der Niveauunterschied zwischen den fotoelektrischen Umwandlungselementen und in dem Zwischenschichtfilm ausgebildet. Die vorliegende Technologie kann für ein Bildgebungselement oder einen Sensor verwendet werden, der einen Plasmonenfilter oder ein Fabry-Perot-Interferometer nutzt.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Technologie bezieht sich auf eine elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung und bezieht sich beispielsweise auf eine elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung, die zur Verwendung beim Detektieren von Licht in einem schmalen Wellenlängenband geeignet ist.
• HINTERGRUNDTECHNIK
• Herkömmlicherweise wurde ein Bildgebungselement zum Detektieren von Licht (worauf im Folgenden auch als schmalbandiges Licht verwiesen wird) in einem vorbestimmten schmalen Wellenlängenband (schmalen Band) unter Verwendung eines Plasmonenfilters vorgeschlagen (siehe zum Beispiel Patentdokument 1) .
• ZITATLISTE
• PATENTDOKUMENT
• Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2010-165718
• ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
• Ein aus Metall geschaffener leitfähiger Dünnfilm ist auf dem Plasmonenfilter ausgebildet. Da der leitfähige Dünnfilm einen hohen Reflexionsgrad aufweist, kann der leitfähige Dünnfilm Licht mit einer anderen Wellenlänge als einem Transmissionsband leicht reflektieren. Aus diesem Grund besteht eine Möglichkeit, dass einfallendes Licht mehrere Male reflektiert wird und eine Charakteristik einer Spektrum-Welligkeit verschlechtert wird.
• Die vorliegende Technologie wurde im Hinblick auf solch eine Situation geschaffen und ermöglicht eine Vermeidung einer Verschlechterung von Welligkeits-Charakteristiken.
• LÖSUNGEN FÜR DIE PROBLEME
• Eine erste elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technologie enthält ein fotoelektrische Umwandlungselement, einen Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen, und Zwischenschichtfilme, die jeweils über und unter dem Schmalbandfilter ausgebildet sind, worin der Schmalbandfilter in einer Form mit einem Niveauunterschied bzw. einer Pegeldifferenz ausgebildet ist.
• Eine zweite elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technologie enthält ein fotoelektrisches Umwandlungselement, einen Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen, einen Zwischenschichtfilm, der zwischen dem fotoelektrischen Umwandlungselement und dem Schmalbandfilter ausgebildet ist, und einen Wellenleiter, der im Zwischenschichtfilm ausgebildet ist.
• Eine dritte elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technologie enthält ein fotoelektrisches Umwandlungselement, einen Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen, einen Zwischenschichtfilm, der zwischen dem fotoelektrischen Umwandlungselement und dem Schmalbandfilter ausgebildet ist, und eine Linse, die auf dem Zwischenschichtfilm ausgebildet ist.
• Eine vierte elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technologie enthält ein fotoelektrisches Umwandlungselement, einen Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen, einen Zwischenschichtfilm, der zwischen dem fotoelektrischen Umwandlungselement und dem Schmalbandfilter ausgebildet ist, und eine Metallwand, die zwischen dem fotoelektrischen Umwandlungselement und dem Schmalbandfilter und im Zwischenschichtfilm zwischen den fotoelektrischen Umwandlungselementen ausgebildet ist.
• Eine fünfte elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technologie enthält ein fotoelektrisches Umwandlungselement, einen Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen, und einen Zwischenschichtfilm, der auf einer Lichteinfallsseite des Schmalbandfilters ausgebildet ist, worin eine unebene Form in zumindest einer Oberfläche der Seite der Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements, einer Oberfläche, die der Lichteinfallsoberfläche zugewandt ist, und einer Grenzfläche des Zwischenschichtfilms ausgebildet ist.
• In der ersten elektromagnetische Wellen verarbeitenden Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technologie sind ein fotoelektrisches Umwandlungselement, ein Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen, und Zwischenschichtfilme, die jeweils über und unter dem Schmalbandfilter ausgebildet sind, vorgesehen, und der Schmalbandfilter ist in einer Form mit einem Niveauunterschied ausgebildet.
• In der zweiten elektromagnetische Wellen verarbeitenden Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technologie sind ein fotoelektrisches Umwandlungselement, ein Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen, ein Zwischenschichtfilm, der zwischen dem fotoelektrischen Umwandlungselement und dem Schmalbandfilter ausgebildet ist, und ein im Zwischenschichtfilm ausgebildeter Wellenleiter vorgesehen.
• In der dritten elektromagnetische Wellen verarbeitenden Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technologie sind ein fotoelektrisches Umwandlungselement, ein Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen, ein Zwischenschichtfilm, der zwischen dem fotoelektrischen Umwandlungselement und dem Schmalbandfilter ausgebildet ist, und eine im Zwischenschichtfilm ausgebildete Linse vorgesehen.
• In der vierten elektromagnetische Wellen verarbeitenden Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technologie sind ein fotoelektrisches Umwandlungselement, ein Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen, ein Zwischenschichtfilm, der zwischen dem fotoelektrischen Umwandlungselement und dem Schmalbandfilter ausgebildet ist, und eine Metallwand, die zwischen dem fotoelektrischen Umwandlungselement und dem Schmalbandfilter und in dem Zwischenschichtfilm zwischen den fotoelektrischen Umwandlungselementen ausgebildet ist, vorgesehen.
• In der fünften elektromagnetische Wellen verarbeitenden Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technologie sind ein fotoelektrisches Umwandlungselement, ein Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen, und ein Zwischenschichtfilm, der auf einer Lichteinfallsseite des Schmalbandfilters ausgebildet ist, vorgesehen, und eine unebene Form ist in zumindest einer Oberfläche der Seite der Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements, einer Oberfläche, die der Lichteinfallsoberfläche gegenüberliegt, und einer Grenzfläche des Zwischenschichtfilms ausgebildet.
• EFFEKTE DER ERFINDUNG
• Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Technologie kann eine Verschlechterung von Welligkeits-Charakteristiken verhindert werden.
• Man beachte, dass die hier beschriebenen Effekte nicht notwendigerweise beschränkt sind und beliebige von in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Effekten aufgezeigt werden können.
• Figurenliste
• 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform einer Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht, für die die vorliegende Technologie verwendet wird.
• 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Schaltung eines Bildgebungselements veranschaulicht.
• 3 ist eine Querschnittsansicht, die ein Konfigurationsbeispiel einer ersten Ausführungsform des Bildgebungselements schematisch veranschaulicht.
• 4 ist eine Ansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Plasmonenfilters mit einer Loch-Arraystruktur veranschaulicht.
• 5 ist eine grafische Darstellung, die eine Dispersionsbeziehung von Oberflächenplasmonen veranschaulicht.
• 6 ist eine grafische Darstellung, die ein erstes Beispiel spektraler Charakteristiken des Plasmonenfilters mit einer Loch-Arraystruktur veranschaulicht.
• 7 ist eine grafische Darstellung, die ein zweites Beispiel spektraler Charakteristiken des Plasmonenfilters mit einer Loch-Arraystruktur veranschaulicht.
• 8 ist eine grafische Darstellung, eine Plasmonenmode und eine Wellenleitermode veranschaulicht.
• 9 ist eine grafische Darstellung, die ein Beispiel von Ausbreitungscharakteristiken von Oberflächenplasmonen veranschaulicht.
• 10 sind Ansichten, die andere Konfigurationsbeispiele des Plasmonenfilters mit einer Loch-Arraystruktur veranschaulichen.
• 11 ist eine Ansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Plasmonenfilters mit einer Zweischicht-Arraystruktur veranschaulicht.
• 12 sind Ansichten, die Konfigurationsbeispiele eines Plasmonenfilters mit einer Punkt-Arraystruktur veranschaulichen.
• 13 ist eine grafische Darstellung, die ein Beispiel spektraler Charakteristiken des Plasmonenfilters mit einer Punkt-Arraystruktur veranschaulicht.
• 14 ist eine Ansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines GMR nutzenden Plasmonenfilters veranschaulicht.
• 15 ist eine grafische Darstellung, die ein Beispiel spektraler Charakteristiken des GMR nutzenden Plasmonenfilters veranschaulicht.
• 16 sind Ansichten, die Konfigurationsbeispiele eines Plasmonenfilters mit einer Bullseye- bzw. Zielscheibenstruktur veranschaulichen.
• 17 ist eine Ansicht, um ein Fabry-Perot-Interferometer zu beschreiben.
• 18 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines einen Plasmonenfilter enthaltenden Pixels veranschaulicht.
• 19 ist eine grafische Darstellung, um ein Auftreten einer Welligkeit zu beschreiben.
• 20 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Pixels in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
• 21 ist eine Ansicht, um eine Unterdrückung einer Welligkeit zu beschreiben.
• 22 ist eine Ansicht, um eine Unterdrückung einer Welligkeit zu beschreiben.
• 23 ist eine Ansicht, die eine andere Konfiguration des Pixels in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
• 24 ist eine Ansicht, die eine weitere Konfiguration des Pixels in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
• 25 ist eine Ansicht, um eine Größe eines Niveauunterschieds eines Plasmonenfilters zu beschreiben.
• 26 ist ein Diagramm, um die Größe des Niveauunterschieds eines Plasmonenfilters zu beschreiben.
• 27 ist ein Diagramm, um die Größe des Niveauunterschieds eines Plasmonenfilters zu beschreiben.
• 28 ist eine Ansicht, um eine Konfiguration einer Ebene des Plasmonenfilters zu beschreiben.
• 29 sind Draufsichten von Plasmonenfiltern.
• 30 sind Draufsichten von Plasmonenfiltern.
• 31 ist eine Ansicht, die eine andere Konfiguration des Pixels in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
• 32 ist eine Ansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Falls veranschaulicht, in dem die erste Ausführungsform für eine Vielzahl von Pixeln verwendet wird.
• 33 ist eine Ansicht, um eine Unterdrückung einer Welligkeit zu beschreiben.
• 34 ist eine Ansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Falls veranschaulicht, in dem die erste Ausführungsform für eine Vielzahl von Pixeln verwendet wird.
• 35 ist eine Ansicht, um einen Grund zur Einbeziehung eines Antireflexionsfilms zu beschreiben.
• 36 ist eine Ansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Pixels in einem Fall einer Einbeziehung eines Antireflexionsfilms veranschaulicht.
• 37 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Pixels in der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
• 38 ist eine Ansicht, die eine andere Konfiguration des Pixels in der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
• 39 ist eine Ansicht, um ein Wellenleiter-Ausbildungsgebiet zu beschreiben.
• 40 sind Ansichten, um ein Wellenleiter-Ausbildungsgebiet zu beschreiben.
• 41 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Pixels in der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
• 42 ist eine Ansicht, um eine Unterdrückung einer Welligkeit zu beschreiben.
• 43 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Pixels in der vierten Ausführungsform veranschaulicht.
• 44 ist eine Ansicht, um eine Unterdrückung einer Welligkeit zu beschreiben.
• 45 ist eine Ansicht, die eine andere Konfiguration des Pixels in der vierten Ausführungsform veranschaulicht.
• 46 ist eine Ansicht, die eine weitere Konfiguration des Pixels in der vierten Ausführungsform veranschaulicht.
• 47 ist eine Ansicht, die eine weitere Konfiguration des Pixels in der vierten Ausführungsform veranschaulicht.
• 48 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Pixels in der fünften Ausführungsform veranschaulicht.
• 49 ist eine Ansicht, um eine Unterdrückung einer Welligkeit zu beschreiben.
• 50 ist eine Ansicht, die eine weitere Konfiguration des Pixels in der fünften Ausführungsform veranschaulicht.
• 51 ist eine Ansicht, die eine andere Konfiguration des Pixels in der fünften Ausführungsform veranschaulicht.
• 52 ist eine Ansicht, die eine weitere Konfiguration des Pixels in der fünften Ausführungsform veranschaulicht.
• 53 ist eine Ansicht, die eine andere Konfiguration des Pixels in der fünften Ausführungsform veranschaulicht.
• 54 ist eine Ansicht, die eine andere Konfiguration des Pixels in der fünften Ausführungsform veranschaulicht.
• 55 ist eine Ansicht, die eine andere Konfiguration des Pixels in der fünften Ausführungsform veranschaulicht.
• 56 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration des Pixels in der sechsten Ausführungsform veranschaulicht.
• 57 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Pixels in der siebten Ausführungsform veranschaulicht.
• 58 ist eine Ansicht, die eine andere Konfiguration des Pixels in der siebten Ausführungsform veranschaulicht.
• 59 ist eine Ansicht, die eine weitere Konfiguration des Pixels in der siebten Ausführungsform veranschaulicht.
• 60 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Pixels in der achten Ausführungsform veranschaulicht.
• 61 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Pixels in der neunten Ausführungsform veranschaulicht.
• 62 ist eine Ansicht, die eine andere Konfiguration des Pixels in der neunten Ausführungsform veranschaulicht.
• 63 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Pixels in der zehnten Ausführungsform veranschaulicht.
• 64 ist eine Ansicht, die eine andere Konfiguration des Pixels in der zehnten Ausführungsform veranschaulicht.
• 65 ist eine Ansicht, die eine weitere Konfiguration des Pixels in der zehnten Ausführungsform veranschaulicht.
• 66 ist eine Ansicht, die eine weitere Konfiguration des Pixels in einer elften Ausführungsform veranschaulicht.
• 67 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Systems für endoskopische Chirurgie veranschaulicht.
• 68 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel funktionaler Konfigurationen eines Kamerakopfes und einer CCU veranschaulicht.
• 69 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems veranschaulicht.
• 70 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel von Installationspositionen einer Einheit zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs und eine Bildgebungseinheit veranschaulicht.
• MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
• Im Folgenden werden Modi zum Verwirklichen der vorliegenden Technologie (worauf im Folgenden als Ausführungsformen verwiesen wird) beschrieben.
• <Konfigurationsbeispiel einer Bildgebungsvorrichtung>
• 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform einer Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht, die ein Typ elektronischer Vorrichtungen ist, für die die vorliegende Technologie verwendet wird.
• Eine Bildgebungsvorrichtung 10 in 1 ist beispielsweise eine Digitalkamera, die sowohl ein Standbild als auch ein Bewegtbild aufnehmen kann. Darüber enthält die Bildgebungsvorrichtung 10 zum Beispiel eine multispektrale Kamera, die Licht (Multispektrum) in vier oder mehr Wellenlängenbändern (vier oder mehr Bändern), die größer als drei Primärfarben sind, oder drei Wellenlängenbänder (drei Bänder) des herkömmlichen Rot (R), Grün (G) und Blau (B) oder Gelb (Y), Magenta (M) und Cyan (C) basierend auf einer Farbabstimmungsfunktion detektieren kann.
• Die Bildgebungsvorrichtung 10 enthält ein optisches System 11, ein Bildgebungselement 12, einen Speicher 13, eine Signalverarbeitungseinheit 14, eine Ausgabeeinheit 15 und eine Steuerungseinheit 16.
• Das optische System 11 enthält beispielsweise eine Zoomlinse, eine Fokuslinse, eine Membran und dergleichen (nicht veranschaulicht) und ermöglicht, dass externes Licht in das Bildgebungselement 12 eintritt. Darüber hinaus ist das optische System 11 nach Bedarf mit verschiedenen Filtern wie etwa einem polarisierenden Filter versehen.
• Das Bildgebungselement 12 enthält zum Beispiel einen Bildsensor aus einem komplementären Metall-Oxid-Halbleiter (CMOS). Das Bildgebungselement 12 empfängt einfallendes Licht vom optischen System 11, führt eine fotoelektrische Umwandlung durch und gibt dem einfallenden Licht entsprechende Bilddaten aus.
• Der Speicher 13 speichert vom Bildgebungselement 12 ausgegebene Bilddaten vorübergehend.
• Die Signalverarbeitungseinheit 14 führt eine Signalverarbeitung (zum Beispiel eine Verarbeitung wie etwa eine Rauschentfernung oder eine Weißabgleichseinstellung) unter Verwendung der im Speicher 13 gespeicherten Bilddaten durch und stellt die verarbeiteten Bilddaten der Ausgabeeinheit 15 bereit.
• Die Ausgabeeinheit 15 gibt die Bilddaten von der Signalverarbeitungseinheit 14 aus. Beispielsweise enthält die Ausgabeeinheit 15 eine (nicht veranschaulichte) Anzeige, die von einem Flüssigkristall oder dergleichen gebildet wird, und zeigt ein Spektrum (Bild) entsprechend den Bilddaten von der Signalverarbeitungseinheit 14 als sogenanntes Vorschaubild (engl.: through image) an. Beispielsweise enthält die Ausgabeeinheit 15 einen (nicht veranschaulichten) Treiber zum Ansteuern eines Aufzeichnungsmediums wie etwa eines Halbleiterspeichers, einer Magnetplatte oder einer optischen Platte und zeichnet die Bilddaten von der Signalverarbeitungseinheit 14 auf dem Aufzeichnungsmedium auf. Beispielsweise fungiert die Ausgabeeinheit 15 als Kommunikationsschnittstelle, die eine Kommunikation mit einer (nicht veranschaulichten) externen Vorrichtung durchführt und die Bilddaten von der Signalverarbeitungseinheit 14 mittels drahtloser oder verdrahteter Mittel zu einer externen Vorrichtung überträgt.
• Die Steuerungseinheit 16 steuert jede Einheit der Bildgebungsvorrichtung 10 gemäß einer Nutzerbetätigung oder dergleichen.
• <Konfigurationsbeispiel einer Schaltung eines Bildgebungselements>
• 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Schaltung des Bildgebungselements 12 in 1 veranschaulicht.
• Das Bildgebungselement 12 enthält eine Pixel-Arrayeinheit 31, eine Reihen-Scan-Schaltung 32, einen Phasenregelkreis (PLL) 33, einen Digital-Analog-Wandler (DAC) 34, eine Schaltung 35 eines Spalten-Analog-Digital-Wandlers (ADC), ein Spalten-Scan-Schaltung 36 und einen Leseverstärker 37.
• In der Pixel-Arrayeinheit 31 ist eine Vielzahl von Pixeln 51 in einem Array zweidimensional angeordnet.
• Jedes der Pixel 51 ist an einem Punkt angeordnet, wo eine horizontale Signalleitung H, die mit der Reihen-Scan-Schaltung 32 verbunden ist, und eine vertikale Signalleitung V, die mit der Spalten-ADC-Schaltung 35 verbunden ist, sich kreuzen, und enthält eine Fotodiode 61, um eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen, und mehrere Arten von Transistoren, um gespeicherte Signale zu lesen. Das heißt, das Pixel 51 enthält eine Fotodiode 61, einen Transfer- bzw. Übertragungstransistor 62, ein Floating-Diffusionsgebiet 63, einen Verstärkungstransistor 64, einen Auswahltransistor 65 und einen Rücksetztransistor 66, wie auf der rechten Seite in 2 vergrößert veranschaulicht ist.
• Eine in der Fotodiode 61 gespeicherte Ladung wird über den Übertragungstransistor 62 zum Floating-Diffusionsgebiet 63 übertragen. Das Floating-Diffusionsgebiet 63 ist mit einem Gate des Verstärkungstransistors 64 verbunden. Wenn das Pixel 51 zum Auslesen eines Signals ausgewählt wird, wird der Auswahltransistor 65 über die horizontale Signalleitung H von der Reihen-Scan-Schaltung 32 eingeschaltet, und der Verstärkungstransistor 64 wird als Source-Follower angesteuert, so dass das Signal des ausgewählten Pixels 51 zur vertikalen Signalleitung V als Pixelsignal ausgelesen wird, das einer gespeicherten Ladungsmenge der in der Fotodiode 61 gespeicherten Ladung entspricht. Darüber hinaus wird das Pixelsignal durch Einschalten des Rücksetztransistors 66 zurückgesetzt.
• Die Reihen-Scan-Schaltung 32 gibt für jede Reihe Ansteuerungssignale zum Ansteuern (beispielsweise Übertragen, Auswählen, Zurücksetzen oder dergleichen) der Pixel 51 der Pixel-Arrayeinheit 31 sequentiell ab.
• Der PLL 33 erzeugt ein Taktsignal mit einer vorbestimmten Frequenz, die erforderlich ist, um jede Einheit des Bildgebungselements 12 auf der Basis eines von außen bereitgestellten Taktsignals anzusteuern, und gibt es ab.
• Der DAC 34 erzeugt ein Rampensignal mit einer Form (im Wesentlichen einer Sägezahnform) und gibt es ab, in welchem eine Spannung zu einem vorbestimmten Spannungswert nach einem Abfall mit einem fixierten Gradienten von dem vorbestimmten Spannungswert aus zurückgeführt wird.
• Die Spalten-ADC-Schaltung 35 enthält Komparatoren 71 und Zähler 72 gemäß der Anzahl, die Spalten der Pixel 51 in der Pixel-Arrayeinheit 31 entspricht, und extrahiert einen Signalpegel mittels einer Operation einer korrelierten Doppelabtastung (CDS) aus dem vom Pixel 51 abgegebenen Pixelsignal und gibt Pixeldaten aus. Das heißt, der Komparator 71 vergleicht das vom DAC 34 bereitgestellte Rampensignal mit dem Pixelsignal (Luminanzwert), das von dem Pixel 51 abgegeben wird, und stellt ein resultierendes Vergleichsergebnissignal dem Zähler 72 bereit. Der Zähler 72 zählt dann das Zählertaktsignal mit der vorbestimmten Frequenz gemäß dem vom Komparator 71 abgegebenen Vergleichsergebnissignal, so dass das Pixelsignal A/Dumgewandelt wird.
• Die Spalten-Scan-Schaltung 36 stellt sequentiell ein Signal zum Ausgeben der Pixeldaten dem Zähler 72 der Spalten-ADC-Schaltung 35 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt bereit.
• Der Leseverstärker 37 verstärkt die von der Spalten-ADC-Schaltung 35 zugeführten Pixeldaten und gibt die verstärkten Pixeldaten an die äußere Umgebung des Bildgebungselements 12 aus.
• <Konfiguration eines Bildgebungselements>
• 3 veranschaulicht schematisch ein Konfigurationsbeispiel eines Querschnitts des Bildgebungselements 12 in 1. 3 veranschaulicht einen Querschnitt von vier Pixeln 51-1 bis 51-4 des Bildgebungselements 12. Man beachte, dass hier im Folgenden auf die Pixel 51-1 bis 51-4 einfach als Pixel 51 verwiesen wird, falls es nicht notwendig ist, die Pixel 51-1 bis 51-4 individuell zu unterscheiden.
• In jedem Pixel 51 sind von der Oberseite aus eine On-Chip-Mikrolinse 101, ein Zwischenschichtfilm 102, eine Schicht 103 eines Schmalbandfilters, ein Zwischenschichtfilm 104, eine Schicht 105 eines fotoelektrischen Umwandlungselements und eine Verdrahtungsschicht 106 der Reihe nach gestapelt. Das heißt, das Bildgebungselement 12 enthält einen rückseitig beleuchteten CMOS-Bildsensor, in welchem die Schicht 105 eines fotoelektrischen Umwandlungselements in Bezug auf die Verdrahtungsschicht 106 auf einer Lichteinfallsseite angeordnet ist.
• Die On-Chip-Mikrolinse 101 ist ein optisches Element, um Licht auf der Schicht 105 eines fotoelektrischen Umwandlungselements jedes Pixels 51 zu sammeln.
• Die Zwischenschichtfilme 102 und 104 enthalten ein Dielektrikum wie etwa SiO2. Wie im Folgenden beschrieben werden wird, sind die Dielektrizitätskonstanten der Zwischenschichtfilme 102 und 104 wünschenswerterweise so niedrig wie möglich.
• In der Schicht 103 eines Schmalbandfilters ist in jedem Pixel 51 ein Schmalbandfilter NB vorgesehen, der ein optischer Filter ist, der schmalbandiges Licht in einem vorbestimmten schmalen Wellenlängenband (schmalen Band) durchlässt. Beispielsweise wird ein Oberflächenplasmonen nutzender Plasmonenfilter, welcher ein Typ von Dünnfilm-Filtern aus Metall ist, die einen aus Metall geschaffenen Dünnfilm wie etwa Aluminium nutzen, als der Schmalbandfilter NB verwendet. Darüber hinaus ist ein Transmissionsband des Schmalbandfilters NB für jedes Pixel 51 eingestellt. Typen (Anzahl an Bändern) des Transmissionsbands des Schmalbandfilters NB sind beliebig und sind zum Beispiel auf vier oder mehr eingestellt.
• Hier bezieht sich das schmale Band auf beispielsweise ein Wellenlängenband, das schmaler als Transmissionsbänder von Farbfiltern der drei Primärfarben oder des herkömmlichen Rot (R), Grün (G) und Blau (B) oder Gelb (Y), Magenta (M) und Cyan (C), des herkömmlichen Rot (R), Grün (G) oder Blau (B) basierend auf einer Farbabstimmungsfunktion ist. Im Folgenden wird darüber hinaus auf ein Pixel, das schmalbandiges Licht empfängt, das den durch Schmalbandfilter NB durchgelassen wird, als multispektrales Pixel oder MS-Pixel verwiesen.
• Die Schicht 105 eines fotoelektrischen Umwandlungselements enthält beispielsweise die Fotodiode 61 und dergleichen in 2 und empfängt das Licht (schmalbandiges Licht), das durch die Schicht 103 eines Schmalbandfilters (Schmalbandfilter NB) durchgelassen wurde, und wandelt das empfangene Licht in Ladungen um. Außerdem ist die Schicht 105 eines fotoelektrischen Umwandlungselements so konfiguriert, dass die Pixel 51 durch eine Elementtrennschicht elektrisch getrennt sind.
• Die Verdrahtungsschicht 106 ist mit einer Verdrahtung zum Lesen der in der Schicht 105 eines fotoelektrischen Umwandlungselements gespeicherten Ladung und dergleichen versehen.
• <Plasmonenfilter>
• Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 4 bis 15 ein Plasmonenfilter beschrieben, der als der Schmalbandfilter NB genutzt werden kann.
• 4 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel eines Plasmonenfilters 121A mit einer Loch-Array-Struktur.
• Der Plasmonenfilter 121A wird von einem Plasmonenresonator gebildet, in welchem Löcher 132A in einem aus Metall geschaffenen Dünnfilm (worauf im Folgenden als leitfähiger Dünnfilm verwiesen wird) 131A bienenwabenartig angeordnet sind.
• Jedes Loch 132A durchdringt den leitfähigen Dünnfilm 131A und dient als Wellenleiterrohr. Im Allgemeinen hat ein Wellenleiterrohr eine Abschneide- bzw. Cutoff-Frequenz und eine Cutoff-Wellenlänge, die durch eine Form wie etwa eine Seitenlänge und einen Durchmesser bestimmt sind, und hat eine Eigenschaft, dass sich Licht mit einer Frequenz, die gleich der Cutoff-Frequenz oder niedriger ist, (einer Wellenlänge, die gleich der Cutoff-Wellenlänge oder größer ist) nicht ausbreitet. Die Cutoff-Wellenlänge des Lochs 132A hängt vorwiegend von einen Öffnungsdurchmesser D1 ab, und die Cutoff-Wellenlänge wird kürzer, je kleiner der Öffnungsdurchmesser D1 ist. Man beachte, dass der Öffnungsdurchmesser D1 auf einen kleineren Wert als die Wellenlänge eines zu übertragenden Lichts eingestellt wird.
• Wenn indes Licht in den leitfähigen Dünnflim 131A mit den Löchern 132A eintritt, die mit einer kurzen Periode, die gleich der Wellenlänge des Lichts oder kleiner ist, periodisch ausgebildet sind, tritt ein Phänomen auf, in welchem das Licht mit der Wellenlänge, die länger als die Cutoff-Wellenlänge des Lochs 132A ist, durchgelassen wird. Dieses Phänomen wird anomales Plasmonentransmissionsphänomen genannt. Dieses Phänomen tritt auf, wenn Oberflächenplasmonen an einer Grenze zwischen dem leitfähigen Dünnfilm 131A und dem Zwischenschichtfilm 102 darauf angeregt werden.
• Bedingungen zum Erzeugen des Phänomens einer anomalen Plasmonentransmission (Oberflächenplasmonenresonanz) werden unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
• 5 ist eine grafische Darstellung, die eine Dispersionsbeziehung von Oberflächenplasmonen veranschaulicht. Die horizontale Achse der grafischen Darstellung repräsentiert einen Wellenzahlvektor k, und eine vertikale Achse repräsentiert eine Kreisfrequenz ω. ω_p repräsentiert eine Plasmafrequenz des leitfähigen Dünnfilms 131A. ω_sp repräsentiert eine Oberflächenplasmafrequenz an der Grenzfläche zwischen dem Zwischenschichtfilm 102 und dem leitfähigen Dünnfilm 131A und wird durch den folgenden Ausdruck (1) ausgedrückt.
  [Math. 1] $${\mathrm{\omega }}_{\text{sp}}=\frac{{\mathrm{\omega }}_{\text{p}}}{\sqrt{1+{\mathrm{\epsilon }}_{\text{d}}}}$$

  

  ε_d repräsentiert eine Dielektrizitätskonstante des den Zwischenschichtfilm 102 bildenden Dielektrikums.
• Die Oberflächenplasmafrequenz ω_sp wird gemäß dem Ausdruck (1) höher, je höher die Plasmafrequenz ω_p wird. Darüber hinaus wird die Oberflächenplasmafrequenz ω_sp höher, je kleiner die Dielektrizitätskonstante ε_d wird.
• Eine Linie L1 repräsentiert eine Lichtdispersionsbeziehung (dünne Linie) und wird durch den folgenden Ausdruck (2) ausgedrückt.
  [Math. 2] $$\mathrm{\omega }=\frac{\text{c}}{\sqrt{{\mathrm{\epsilon }}_{\text{d}}}}\text{k}$$

  

  c repräsentiert eine Lichtgeschwindigkeit.
• Eine Linie L2 repräsentiert eine Dispersionsbeziehung der Oberflächenplasmonen und wird durch den folgenden Ausdruck (3) ausgedrückt.
  [Math. 3] $$\mathrm{\omega }=\text{ck}\sqrt{\frac{{\epsilon }_{\text{m}}+{\epsilon }_{\text{d}}}{{\epsilon }_{\text{m}}{\epsilon }_{\text{d}}}}$$

  

  ε_m repräsentiert eine Dielektrizitätskonstante des leitfähigen Dünnfilms 131A.
• Die Dispersionsbeziehung der Oberflächenplasmonen, die durch die Linie L2 repräsentiert wird, nähert sich asymptotisch der dünnen Linie, die durch die Linie L1 repräsentiert wird, in einem Bereich an, wo der Wellenzahlvektor k klein ist, und nähert sich asymptotisch der Oberflächenplasmafrequenz ω_sp, wenn der Wellenzahlvektor k groß wird.
• Wenn der folgende Ausdruck (4) gilt, tritt dann das Phänomen einer anomalen Plasmonentransmission auf.
  [Math. 4] $$\text{Re}\left[\frac{{\omega }_{\text{sp}}}{\text{c}}\sqrt{\frac{{\epsilon }_{\text{m}}{\epsilon }_{\text{d}}}{{\epsilon }_{\text{m}}+{\epsilon }_{\text{d}}}}\right]=\left|\frac{2\pi }{\lambda }+\text{sin}\mathrm{\theta }+{\text{iG}}_{\text{x}}+{\text{jG}}_{\text{y}}\right|$$

  

  λ repräsentiert eine Wellenlänge eines einfallenden Lichts. θ repräsentiert einen Einfallswinkel des einfallenden Lichts. G_x und G_y werden durch die folgenden Ausdrücke (5) ausgedrückt. $$\left|{\text{G}}_{\text{x}}\right|=\left|{\text{G}}_{\text{y}}\right|=2\pi /{\text{a}}_{\text{0}}$$

  

  a₀ repräsentiert eine Gitterkonstante der Loch-Arraystruktur, die die Löcher 132A des leitfähigen Dünnfilms 131A enthält.
• Die linke Seite des Ausdrucks (4) gibt den Wellenzahlvektor des Oberflächenplasmons an, und die rechte Seite gibt die Wellenzahlvektor einer Loch-Arrayperiode des leitfähigen Dünnfilms 131A an. Wenn der Wellenzahlvektor des Oberflächenplasmons gleich dem Wellenzahlvektor des Loch-Arrayperiode des leitfähigen Dünnfilms 131A wird, tritt deshalb das Phänomen einer anomalen Plasmonentransmission auf. Der Wert von A zu dieser Zeit ist dann eine Plasmonenresonanzwellenlänge (eine Transmissionswellenlänge des Plasmonenfilters 121A).
• Man beachte, dass der Wellenzahlvektor des Oberflächenplasmons auf der linken Seite des Ausdrucks (4) gemäß der Dielektrizitätskonstante ε_m des leitfähigen Dünnfilms 131A und der Dielektrizitätskonstante ε_d des Zwischenschichtfilms 102 bestimmt ist. Indes ist Wellenzahlvektor der Loch-Arrayperiode auf der rechten Seite gemäß dem Einfallswinkel θ von Licht und einem Abstand von Mitte zu Mitte bzw. Pitch (Loch-Pitch) P1 zwischen benachbarten Löchern 132A des leitfähigen Dünnfilms 131A bestimmt. Daher sind die Resonanzwellenlänge und eine Resonanzfrequenz des Plasmons gemäß der Dielektrizitätskonstante ε_m des leitfähigen Dünnfilms 131A, der Dielektrizitätskonstante ε_d des Zwischenschichtfilms 102, dem Einfallswinkel θ von Licht und dem Loch-Pitch P1 bestimmt. Man beachte, dass in einem Fall, in dem der Einfallswinkel von Licht 0° ist, die Resonanzwellenlänge und die Resonanzfrequenz des Plamsons gemäß der Dielektrizitätskonstante ε_m des leitfähigen Dünnfilms 131A, der Dielektrizitätskonstante ε_d des Zwischenschichtfilms 102 und dem Loch-Pitch P1 bestimmt sind.
• Daher ändert sich ein Transmissionsband (Plasmonenresonanzwellenlänge) des Plasmonenfilters 121A in Abhängigkeit von dem Material und der Filmdicke des leitfähigen Dünnfilms 131A, dem Material und der Filmdicke des Zwischenschichtfilms 102 und einer Periode des Loch-Arraymusters (zum Beispiel des Öffnungsdurchmessers D1 und des Loch-Pitch P1 des Lochs 132A) und dergleichen. Falls die Materialien und Filmdicken des leitfähigen Dünnfilms 131A und des Zwischenschichtfilms 102 bestimmt sind, ändert sich insbesondere das Transmissionsband des Plasmonenfilters 121A in Abhängigkeit von der Periode des Loch-Arraymusters, insbesondere dem Loch-Pitch P1. Das heißt, das Transmissionsband des Plasmonenfilters 121A verschiebt sich zur Seite kürzerer Wellenlänge, wenn der Loch-Pitch P1 enger wird, und das Transmissionsband des Plasmonenfilters 121A verschiebt sich zu einer Seite längerer Wellenlänge, wenn der Loch-Pitch P1 weiter wird.
• 6 ist eine grafische Darstellung, die ein Beispiel spektraler Charakteristiken des Plasmonenfilters 121A in einem Fall veranschaulicht, in dem der Loch-Pitch P1 geändert wird. Die horizontale Achse der grafischen Darstellung repräsentiert die Wellenlänge (die Einheit ist nm), und die vertikale Achse repräsentiert eine Empfindlichkeit (die Einheit ist eine beliebige Einheit). Eine Linie L11 repräsentiert eine spektrale Charakteristik in einem Fall, in dem der Loch-Pitch P1 auf 250 nm eingestellt ist, eine Linie L12 repräsentiert eine spektrale Charakteristik in einem Fall, in dem der Loch-Pitch P1 auf 325 nm eingestellt ist, und eine Linie L13 repräsentiert eine spektrale Charakteristik in einem Fall, in dem der Loch-Pitch P1 auf 500 nm eingestellt ist.
• Falls der Loch-Pitch P1 auf 250 nm eingestellt ist, lässt der Plasmonenfilter 121A vorwiegend Licht in einem blauen Wellenlängenband durch. Falls der Loch-Pitch P1 auf 325 nm eingestellt ist, lässt der Plasmonenfilter 121A vorwiegend Licht in einem grünen Wellenlängenband durch. Falls der Loch-Pitch P1 auf 500 nm eingestellt ist, lässt der Plasmonenfilter 121A vorwiegend Licht in einem roten Wellenlängenband durch. Man beachte, dass in dem Fall, in dem der Loch-Pitch P1 auf 500 nm eingestellt ist, gemäß einem im Folgenden zu beschreibenden Wellenleitermodus der Plasmonenfilter 121A auch Licht in einem niedrigeren Wellenlängenband als Rot durchlässt.
• 7 ist eine grafische Darstellung, die ein anderes Beispiel spektraler Charakteristiken des Plasmonenfilters 121A in einem Fall veranschaulicht, in dem der Loch-Pitch P1 geändert wird. Die horizontale Achse der grafischen Darstellung repräsentiert die Wellenlänge (die Einheit ist nm), und die vertikale Achse repräsentiert eine Empfindlichkeit (die Einheit ist eine beliebige Einheit). Dieses Beispiel veranschaulicht ein Beispiel spektraler Charakteristiken von sechzehn Typen von Plasmonenfiltern 121A in einem Fall, in dem der Loch-Pitch P1 in Intervallen von 25 nm von 250 nm bis 625 nm geändert wird.
• Man beachte, dass eine Transmittanz des Plasmonenfilters 121A vorwiegend gemäß dem Öffnungsdurchmesser D1 des Lochs 132A bestimmt ist. Die Transmittanz wird höher, während die Farbmischung eher auftritt, je größer der Öffnungsdurchmesser D1 wird. Im Allgemeinen ist es wünschenswert, den Öffnungsdurchmesser D1 so einzustellen, dass ein Öffnungsverhältnis 50 % bis 60 % des Loch-Pitch P1 wird.
• Darüber hinaus dient jedes Loch 132A des Plasmonenfilters 121A als Wellenleiterrohr, wie oben beschrieben wurde. Daher gibt es in den spektralen Charakteristiken einige Fälle, in denen nicht nur eine Wellenlängenkomponente, die durch Oberflächenplasmonenresonanz (eine Wellenlängenkomponente in einer Plasmonenmode) durchgelassen wird, sondern auch eine Wellenlängenkomponente, die durch das Loch 132A (Wellenleiterrohr) durchgelassen wird, (eine Wellenlängenkomponente in einer Wellenleitermode) in Abhängigkeit von einem Muster des Loch-Arrays des Plasmonenfilters 121A groß wird.
• 8 veranschaulicht spektrale Charakteristiken des Plasmonenfilters 121A in einem Fall, in dem der Loch-Pitch P1 auf 500 nm eingestellt ist, ähnlich den spektralen Charakteristiken, die durch die Linie L13 in 6 repräsentiert werden. In diesem Beispiel ist die Seite längerer Wellenlängen als die Cutoff-Wellenlänge um 630 nm einer Wellenlängenkomponente in der Plasmonenmode, und eine Seite kürzerer Wellenlängen als die Cutoff-Wellenlänge ist eine Wellenlängenkomponente in der Wellenleitermode.
• Wie oben beschrieben wurde, hängt die Cutoff-Wellenlänge vorwiegend vom Öffnungsdurchmesser D1 des Lochs 132A ab, und die Cutoff-Wellenlänge wird kürzer, je kleiner der Öffnungsdurchmesser D1 ist. Charakteristiken einer Wellenlängenauflösung des Plasmonenfilters 121A werden dann verbessert, je größer eine Differenz zwischen der Cutoff-Wellenlänge und einer Spitzenwellenlänge in der Plasmonenmode gemacht wird.
• Wie oben beschrieben wurde, wird darüber hinaus die Oberflächenplasmafrequenz ω_sp des leitfähigen Dünnfilms 131A höher, je höher die Plasmafrequenz ω_p des leitfähigen Dünnfilms 131A wird. Darüber hinaus wird die Oberflächenplasmafrequenz ω_sp höher, die kleiner die Dielektrizitätskonstante ε_d des Zwischenschichtfilms 102 wird. Die Plasmonenresonanzfrequenz kann dann so eingestellt werden, dass sie höher ist, je höher Oberflächenplamsafrequenz ω_sp wird, und das Transmissionsband (Plasmonenresonanzwellenlänge) des Plasmonenfilters 121A kann auf ein Band kürzerer Wellenlängen eingestellt werden.
• Eine Verwendung eines Metalls mit einer geringeren Plasmafrequenz ω_p für den leitfähigen Dünnfilm 131A ermöglicht daher eine Einstellung eines kürzeren Wellenlängenbandes als das Transmissionsband des Plasmonenfilters 121A. Beispielsweise ist Aluminium, Silber, Gold oder dergleichen geeignet. Man beachte, dass Kupfer oder dergleichen genutzt werden kann, falls das Transmissionsband auf ein Band langer Wellenlängen wie etwa Infrarotlicht eingestellt wird.
• Eine Verwendung eines Dielektrikums mit einer kleineren Dielektrizitätskonstante ε_d für den Zwischenschichtfilm 102 ermöglicht darüber hinaus ein Einstellen eines Band kürzerer Wellenlängen als das Transmissionsband des Plasmonenfilters 121A. Beispielsweise ist SiO2, SiN, niedriges K, SiC, TiO2, ZnS, MgF2 oder dergleichen geeignet.
• 9 ist überdies eine grafische Darstellung, die Ausbreitungscharakteristiken der Oberflächenplasmonen an einer Grenzfläche zwischen dem leitfähigen Dünnfilm 131A und dem Zwischenschichtfilm 102 in einem Fall veranschaulicht, in dem Aluminium für den leitfähigen Dünnfilm 131A verwendet wird und SiO2 für den Zwischenschichtfilm 102 verwendet wird. Die horizontale Achse der grafischen Darstellung repräsentiert die Wellenlänge (die Einheit ist nm), und die vertikale Achse repräsentiert eine Ausbreitungsdistanz (die Einheit ist µm). Darüber hinaus repräsentiert eine Linie L21 eine Ausbreitungscharakteristik in einer Grenzflächenrichtung, repräsentiert eine Linie L22 eine Ausbreitungscharakteristik in einer Tiefenrichtung des Zwischenschichtfilms 102 (eine Richtung zur Grenzfläche), und eine Linie L23 repräsentiert eine Ausbreitungscharakteristik in der Tiefenrichtung des leitfähigen Dünnfilms 131A (die Richtung senkrecht zur Grenzfläche).
• Eine Ausbreitungsdistanz Λ_SPP (λ) des Oberflächenplasmons in der Tiefenrichtung wird ausgedrückt durch den folgenden Ausdruck (6).
  [Math. 5] $${\mathrm{\Lambda }}_{\text{SPP}}\left(\lambda \right)\equiv \frac{4\pi {\text{k}}_{\text{SPP}}}{\lambda }=\frac{4\pi }{\lambda }\text{Im}\left[\sqrt{\frac{{\epsilon }_{\text{m}}{\epsilon }_{\text{d}}}{{\epsilon }_{\text{m}}+{\epsilon }_{\text{d}}}}\right]$$

  

  k_SPP repräsentiert einen Absorptionskoeffizienten einer Substanz, durch die sich das Oberflächenplasmon ausbreitet. ε_m (λ) repräsentiert die Dielektrizitätskonstante des leitfähigen Dünnfilms 131A bezüglich eines Lichts mit einer Wellenlänge A. ε_d (λ) repräsentiert die Dielektrizitätskonstante des Zwischenschichtfilms 102 bezüglich des Lichts mit der Wellenlänge A.
• Wie in 9 veranschaulicht ist, breitet sich daher das Oberflächenplasmon in Bezug auf das Licht mit der Wellenlänge von 400 nm von der Oberfläche des SiO2 enthaltenden Zwischenschichtfilms 102 bis etwa 100 nm in der Tiefenrichtung aus. Indem man die Dicke des Zwischenschichtfilms 102 auf 100 nm oder mehr einstellt, kann daher ein Einfluss einer Substanz, die auf einer Oberfläche des Zwischenschichtfilms 102 gestapelt ist, wobei die Oberfläche dem leitfähigen Dünnfilm 131A entgegengesetzt ist, auf die Oberflächenplasmonen an der Grenzfläche zwischen dem Zwischenschichtfilm 102 und dem leitfähigen Dünnfilm 131A verhindert werden.
• Darüber hinaus breitet sich das Oberflächenplasmon bezüglich des Lichts mit der Wellenlänge von 400 nm von der Oberfläche des Aluminium enthaltenden leitfähigen Dünnfilms 131A bis etwa 10 nm in der Tiefenrichtung aus. Indem man die Dicke des leitfähigen Dünnfilms 131A auf 10 nm oder mehr einstellt, kann daher ein Einfluss des Zwischenschichtfilms 104 auf die Oberflächenplasmonen an der Grenzfläche zwischen den Zwischenschichtfilm 102 und dem leitfähigen Dünnfilm 131A verhindert werden.
• <Andere Beispiele eines Plasmonenfilters>
• Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf 10 bis 15 andere Beispiele des Plasmonenfilters beschrieben.
• Ein Plasmonenfilter 121B in A in 10 ist durch einen Plasmonenresonator konfiguriert, in welchem Löcher 132B in einer orthogonalen Matrix in einem leitfähigen Dünnfilm 131B angeordnet sind. Im Plasmonenfilter 121B ändert sich das Transmissionsband beispielsweise in Abhängigkeit von einem Pitch P2 zwischen benachbarten Löchern 132B.
• Im Plasmonenresonator müssen überdies nicht all die Löcher den leitfähigen Dünnfilm durchdringen. Selbst wenn einige Löcher als Nicht-Durchgangslöcher ausgestaltet sind, die den leitfähigen Dünnfilm nicht durchdringen, fungiert der Plasmonenresonator als Filter.
• Beispielsweise veranschaulicht B in 10 eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht (genommen entlang einer Linie A-A' in der Draufsicht) eines Plasmonenfilters 121C, der durch einen Plasmonenresonator ausgestaltet ist, in welchem Löcher 132C, die als Durchgangslöcher konfiguriert sind, und Löcher 132C', die als Nicht-Durchgangslöcher konfiguriert sind, in einem leitfähigen Dünnfilm 131C bienenwabenartig angeordnet sind. Das heißt, die als Durchgangslöcher konfigurierten Löcher 132C und die als Nicht-Durchgangslöcher konfigurierten Löcher 132C' sind im Plasmonenfilter 121C periodisch angeordnet.
• Obgleich grundsätzlich ein einschichtiger Plasmonenresonator als der Plasmonenfilter genutzt wird, kann außerdem der Plasmonenfilter beispielsweise mittels eines zweischichtigen Plasmonenfilters konfiguriert werden.
• Beispielsweise enthält ein in 11 veranschaulichter Plasmonenfilter 121D einen zweischichtigen Plasmonenfilter 121D-1 und einen Plasmonenfilter 121D-2. Der Plasmonenfilter 121D-1 und der Plasmonenfilter 121D-2 haben eine Struktur, in der die Löcher bienenwabenartig angeordnet sind, ähnlich dem Plasmonenresonator, der den Plasmonenfilter 121A in 4 bildet.
• Überdies ist ein Abstand D2 zwischen dem Plasmonenfilter 121D-1 und dem Plasmonenfilter 121D-2 bevorzugt auf etwa 1/4 einer Spitzenwellenlänge des Transmissionsbands eingestellt. Darüber hinaus ist in Anbetracht des Freiheitsgrads beim Entwurf der Abstand D2 bevorzugter gleich 1/2 der Spitzenwellenlänge des Transmissionsbandes oder geringer.
• Man beachte, dass die Löcher in einander ähnlichen Mustern in einer zweischichtigen Plasmonenresonatorstruktur angeordnet sein können, die beispielsweise eine andere Struktur als der Plasmonenfilter 121D ist, worin die Löcher in dem gleichen Muster in dem Plasmonenfilter 121D-1 und dem Plasmonenfilter 121D-2 angeordnet sind. Darüber hinaus können Löcher und Punkte in einem Muster angeordnet sein, in welchem eine Loch-Arraystruktur und eine Punkt-Arraystruktur (die später beschrieben werden soll) in der zweischichtigen Plasmonenresonatorstruktur invertiert sind. Außerdem kann eine drei- oder mehrschichtige Struktur übernommen werden, obgleich der Plasmonenfilter 121D die zweischichtige Struktur aufweist.
• In der obigen Beschreibung wurde überdies das Konfigurationsbeispiel des Plasmonenfilters beschrieben, der dem Plasmonenresonator mit der Loch-Arraystruktur nutzt. Ein Plasmonenresonator mit einer Punkt-Arraystruktur kann jedoch als der Plasmonenfilter übernommen werden.
• Ein Plasmonenfilter mit einer Punkt-Arraystruktur wird unter Bezugnahme auf 12 beschrieben.
• Ein Plasmonenfilter 121A' in A in 12 weist eine negativ-positiv invertierte Struktur in Bezug auf den Plasmonenresonator des Plasmonenfilters 121A in 4 auf, das heißt, er ist mittels eines Plasmonenresonators konfiguriert, in welchem Punkte 133A in einer dielektrischen Schicht 134A bienenwabenartig angeordnet sind. Die dielektrische Schicht 134A ist zwischen den Punkten 133A hinzugefügt.
• Der Plasmonenfilter 121A' wird als komplementärer Farbfilter genutzt, um Licht in einem vorbestimmten Wellenlängenband zu absorbieren. Das Wellenlängenband (worauf im Folgenden als Absorptionsband verwiesen wird) eines Lichts, das von dem Plasmonenfilter 121A' absorbiert wird, ändert sich in Abhängigkeit von einem Pitch zwischen benachbarten Punkten 133A (worauf im Folgenden als Punkt-Pitch verwiesen wird) P3 oder dergleichen. Überdies wird ein Durchmesser D3 des Punkts 133A gemäß dem Punkt-Pitch P3 eingestellt.
• Ein Plasmonenfilter 121B' in B in 12 weist eine negativ-positiv invertierte Struktur in Bezug auf den Plasmonenresonator des Plasmonenfilters 121B in A in 10 auf, das heißt, eine Plasmonenresonatorstruktur, in der Punkte 133B in einer geraden Matrix in einer dielektrischen Schicht 134B angeordnet sind. Die dielektrische Schicht 134B ist zwischen den Punkten 133B hinzugefügt.
• Das Absorptionsband des Plasmonenfilters 121B' ändert sich in Abhängigkeit von einem Punkt-Pitch P4 zwischen benachbarten Punkten 133B oder dergleichen. Darüber hinaus wird ein Durchmesser D3 des Punkts 133B gemäß dem Punkt-Pitch P4 eingestellt.
• 13 ist eine grafische Darstellung, ein Beispiel spektraler Charakteristiken in einem Fall veranschaulicht, in dem der Punkt-Pitch P3 des Plasmonenfilters 121A' in A in 12 geändert ist. Die horizontale Achse der grafischen Darstellung repräsentiert die Wellenlänge (die Einheit ist nm), und die vertikale Achse repräsentiert die Transmittanz. Eine Linie L31 repräsentiert eine spektrale Charakteristik in einem Fall, in dem der Punkt-Pitch P3 auf 300 nm eingestellt ist, eine Linie L32 repräsentiert eine spektrale Charakteristik in einem Fall, in dem der Punkt-Pitch P3 auf 400 nm eingestellt ist, und eine Linie L33 repräsentiert eine spektrale Charakteristik in einem Fall, in dem der Punkt-Pitch P3 auf 500 nm eingestellt ist.
• Wie in 13 veranschaulicht ist, verschiebt sich das Absorptionsband des Plasmonenfilters 121A' zu einer Seite kürzerer Wellenlänge, je enger der Punkt-Pitch P3 wird, und das Absorptionsband des Plasmonenfilters 121A' verschiebt sich zu einer Seite längerer Wellenlänge, je weiter der Punkt-Pitch P3 wird.
• Man beachte, das in jedem beliebigen der Plasmonenfilter mit der Loch-Arraystruktur und der Punkt-Arraystruktur das Transmissionsband oder das Absorptionsband eingestellt werden kann, indem einfach der Pitch in einer planaren Richtung der Löcher oder Punkte eingestellt wird. Deshalb kann beispielsweise das Transmissionsband oder das Absorptionsband für jedes Pixel individuell eingestellt werden, indem einfach der Pitch von Löchern oder Punkten in einem Lithografieprozess eingestellt wird, und mit weniger Schritten kann eine Multi-Farbgebung des Filters verwirklicht werden.
• Darüber hinaus beträgt die Dicke des Plasmonenfilters etwa 100 bis 500 nm, was einem auf organischem Material basierenden Farbfilter nahezu ähnlich ist, und eine Prozessaffinität ist gut.
• Darüber hinaus kann als der Schmalbandfilter NB ein in 14 veranschaulichter Plasmonenfilter 151 genutzt werden, der eine Resonanz geführter Moden (GMR) (engl.: guided mode resonant) nutzt.
• In dem Plasmonenfilter 151 sind von der Oberseite eine leitfähige Schicht 161, ein SiO2-Film 162, ein SiN-Film 163 und ein SiO2-Substrat 164 der Reihe nach gestapelt. Die leitfähige Schicht 161 ist in zum Beispiel der Schicht 103 eines Schmalbandfilters in 3 enthalten, und der SiO2-Film 162, der SiN-Film 163 und das SiO2-Substrat 164 sind in beispielsweise dem Zwischenschichtfilm 104 in 3 enthalten.
• Auf der leitfähigen Schicht 161 sind rechtwinklige leitfähige Dünnfilme 161A, die zum Beispiel Aluminium enthalten, in einem vorbestimmten Pitch P5 auf solch eine Weise angeordnet, dass lange Seiten der leitfähigen Dünnfilme 161A einander benachbart sind. Das Transmissionsband des Plasmonenfilters 151 ändert sich dann in Abhängigkeit vom Pitch P5 oder dergleichen.
• 15 ist eine grafische Darstellung, die ein Beispiel spektraler Charakteristiken des Plasmonenfilters 151 in einem Fall veranschaulicht, in dem der Loch-Pitch P5 geändert wird. Die horizontale Achse der grafischen Darstellung repräsentiert die Wellenlänge (die Einheit ist nm), und die vertikale Achse repräsentiert die Transmittanz. Dieses Beispiel veranschaulicht ein Beispiel spektraler Charakteristiken in einem Fall, in dem der Pitch P5 in sechs Arten in Intervallen von 40 nm von 280 nm bis 480 nm geändert wird, und eine Schlitzbreite zwischen benachbarten leitfähigen Dünnfilmen 161A ist auf 1/4 des Pitch P5 eingestellt. Darüber hinaus repräsentiert eine Wellenform mit der kürzesten Spitzenwellenlänge des Transmissionsbandes die spektrale Charakteristik des Falls, in dem der Pitch P5 auf 280 nm eingestellt ist, und die Spitzenwellenlänge wird länger, je weiter der Pitch P5 wird. Das heißt, das Transmissionsband des Plasmonenfilters 151 verschiebt sich zu einer Seite kürzerer Wellenlänge, je enger der Pitch P5 wird, und das Transmissionsband des Plasmonenfilters 151 verschiebt sich zu einer Seite längerer Wellenlänge, je weiter der Pitch P5 wird.
• Der GMR nutzende Plasmonenfilter 151 hat auch eine gute Affinität für einen auf organischem Material basierenden Farbfilter ähnlich den oben beschriebenen Plasmonenfiltern mit der Loch-Arraystruktur und der Punkt-Arraystruktur.
• Als der Plasmonenfilter kann außer der Loch-Arraystruktur, der Punkt-Arraystruktur und der GMR nutzenden Struktur beispielsweise ein Filter mit einer Bullseye bzw. Zielscheibe (eng.: bull's eye) genannten Form (worauf im Folgenden als Zielscheibenstruktur verwiesen wird) verwendet werden. Die Zielscheibenstruktur ist ein Name, der vergeben wurde, da die Struktur einer Dartscheibe oder einer Zielscheibe beim Bogenschießen ähnelt.
• Wie in A in 16 veranschaulicht ist, hat ein Plasmonenfilter 171 mit der Zielscheibenstruktur ein Durchgangsloch 181 in der Mitte und enthält eine Vielzahl von Erhebungen 182, die um das Durchgangsloch 181 konzentrisch ausgebildet sind. Das heißt, der Plasmonenfilter 171 mit der Zielscheibenstruktur hat eine Form, für die eine Beugungsgitterstruktur aus Metall, die eine Plasmonenresonanz hervorruft, verwendet wird.
• Der Plasmonenfilter 171 mit der Zielscheibenstruktur hat dem GMR nutzenden Plasmonenfilter 151 ähnliche Charakteristiken. Das heißt, falls der Abstand zwischen den Erhebungen 182 ein Pitch P6 ist, verschiebt das Transmissionsband des Plasmonenfilters 171 zu einer Seite kürzerer Wellenlänge, je enger der Pitch P6 wird, und das Transmissionsband des Plasmonenfilters 171 verschiebt sich zu einer Seite längerer Wellenlänge, je weiter der Pitch P6 wird.
• Als ein Filter, der Licht einer spezifischen Wellenlänge durchlässt, gibt es ein Fabry-Perot-Interferometer. Ein Fabry-Perot-Interferometer kann anstelle eines Plasmonenfilters als der Schmalbandfilter genutzt werden, für das die vorliegende Technologie verwendet wird.
• Ein Fabry-Perot-Interferometer 201 ist eine optische Vorrichtung, die zwei semitransparente Spiegel 202 und 203 enthält und die beiden semitransparenten Spiegel 202 und 203 aufweist, die so angeordnet sind, dass sie einander parallel gegenüber liegen, wie in 17 veranschaulicht ist. Die semitransparenten Spiegel 202 und 203 sind mit einer reflektierenden Oberfläche, die einen Reflexionsgrad und eine geringfügige Transmittanz aufweist, veredelt.
• Licht, das auf eine Seite der Fabry-Perot-Interferometer 201 einfällt (obere Seite in 17), erfährt Reflexionen und läuft zwischen den zwei reflektierenden Oberflächen viele Male hin und her und interferiert miteinander. Das durch den semitransparenten Spiegel 203 durchgelassene Licht wird ein Interferenzlicht mit einer beträchtlichen Länge aufgrund des Lichts, das mit einer gewissen optischen Wegdifferenz viele Male hin und her gelaufen ist. Falls das Fabry-Perot-Interferometer 201 als Spektroskop genutzt wird, kann daher eine sehr hohe Auflösung erhalten werden.
• Das heißt, eine mittels des Fabry-Perot-Interferometers 201 zu analysierende Wellenlänge eines einfallenden Lichts kann durch das Fabry-Perot-Interferometer 201 ausgewählt werden, und das ausgewählte Licht kann von der Fotodiode 61 ähnlich dem oben beschriebenen Plasmonenfilter 121 empfangen werden.
• Die Beispiele des Schmalbandfilters NB, die für eine Bildgebungsvorrichtung verwendbar sind, für die die vorliegende Technologie verwendet wird, umfassen die oben beschriebenen Plasmonenfilter mit beispielsweise der Loch-Arraystruktur, der Punkt-Arraystruktur, der GMR und der Zielscheibenstruktur und das Fabry-Perot-Interferometer.
• Die folgende Beschreibung wird unter Verwendung des Falls gegeben, in dem der Schmalbandfilter NB der Plasmonenfilter 121 mit der Loch-Arraystruktur ist. Jedoch kann der Plasmonenfilter mit beispielsweise der Punkt-Arraystruktur, der GMR oder der Zielscheibenstruktur oder das Fabry-Perot-Interferometer verwendet werden, und die Beschreibung wird unter der Annahme fortgesetzt, dass der Plasmonenfilter 121 durch den Plasmonenfilter mit beispielsweise der Punkt-Arraystruktur, der GMR oder der Zielscheibenstruktur oder das Fabry-Perot-Interferometer geeignet ersetzt werden kann.
• <Einfluss infolge Reflexion>
• Ein aus Metall geschaffener leitfähiger Dünnfilm ist auf dem Plasmonenfilter 121 ausgebildet. Da der leitfähige Dünnfilm einen hohen Reflexionsgrad aufweist, kann der leitfähige Dünnfilm Licht mit einer von einem Transmissionsband verschiedenen Wellenlänge leicht reflektieren. Aus diesem Grund besteht eine Möglichkeit, dass einfallendes Licht mehrere Male reflektiert wird und eine Welligkeits-Charakteristik eines Spektrums verschlechtert wird. Diese Möglichkeit wird unter Bezugnahme auf 18 beschrieben. Die folgende Beschreibung wird unter Bezugnahme auf ein vereinfachteres Konfigurationsbeispiel des Pixels 51 als das in 3 veranschaulichte Konfigurationsbeispiel gegeben.
• 18 ist ein Diagramm, um zu beschreiben, dass eine Möglichkeit einer Verschlechterung von Welligkeits-Charakteristiken im Pixel 51 besteht. In dem in 18 veranschaulichten Pixel sind von der Oberseite aus der Zwischenschichtfilm 102, der Plasmonenfilter 121, der Zwischenschichtfilm 104 und die Fotodiode 61 der Reihe nach gestapelt. Der Plasmonenfilter 121 konfiguriert die Schicht 103 eines Schmalbandfilters in 3, und die Fotodiode 61 repräsentiert ein fotoelektrisches Umwandlungselement, das in der Schicht 105 eines fotoelektrischen Umwandlungselements enthalten ist.
• Die Pfeile in 18 repräsentieren einfallendes Licht und reflektiertes Licht. Der Plasmonenfilter 121 reflektiert das einfallende Licht leicht, da auf der Oberfläche ein Metall freigelegt ist. Ein Teil des einfallenden Lichts wird durch den Plasmonenfilter 121 reflektiert, und ein Teil des reflektierten Lichts wird an der Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102 wieder reflektiert und erreicht wieder den Plasmonenfilter 121. Ein Teil des reflektierten Lichts, das in dem Plasmonenfilter 121 wieder eingetreten ist, wird wieder vom Plasmonenfilter 121 reflektiert.
• Folglich besteht eine Möglichkeit, dass eine Reflexion an der Grenzfläche zwischen dem Plasmonenfilter 121 und dem Zwischenschichtfilm 102 wiederholt wird. Eine derartige mehrfache Reflexion wird eine Ursache einer Verschlechterung von Welligkeits-Charakteristiken. Wenn beispielsweise solch eine mehrfache Reflexion in einem Zustand auftritt, in dem Phasen einfallender Lichtstrahlen einfach ausgerichtet sind, erscheinen tendenziell eine Spitze und ein Wellental einer Wellenform aufgrund einer Interferenz, und die Welligkeits-Charakteristiken verschlechtern sich.
• Hier ist ein Brechungsindex des Zwischenschicht-Isolierfilms 102 n, und eine Filmdicke ist d. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird ein Fall angenommen, in dem Licht unter einem Einfallswinkel von θ Grad einfällt. Die optische Wegdifferenz zwischen dem einfallenden Licht und dem ersten reflektierten Licht beim Plasmonenfilter 121 ist
  die optische Wegdifferenz = 2 × n × d × cos θ.
• Das heißt, die optische Wegdifferenz wird ein Wert, der erhalten wird, indem 2, der Brechungsindex n, die Filmdicke d und cos θ multipliziert werden.
• Falls der Zwischenschichtfilm 102 ein gestapelter Film mit einer Vielzahl verschiedener Brechungsindizes ist, kann hier ein Brechungsindex n_avg des Zwischenschichtfilms 102 als ein gewichteter Durchschnitt der Filmdicken ausgedrückt werden. Im Fall eines a bis x Schichten enthaltenden gestapelten Films kann beispielsweise
  der durcschnittliche Brechungsindex n_avg ausgedrückt werden als: $$\begin{array}{l}{\text{n}}_{\text{avg}}=\left({\text{n}}_{\text{a}}\times {\text{d}}_{\text{a}}+{\text{n}}_{\text{b}}\times {\text{d}}_{\text{b}}+{\text{n}}_{\text{c}}\times {\text{d}}_{\text{c}}+\dots +{\text{n}}_{\text{x}}\times {\text{d}}_{\text{x}}\right)/({\text{d}}_{\text{a}}+{\text{d}}_{\text{b}}+\\ {\text{d}}_{\text{c}}+\dots +{\text{d}}_{\text{x}})\end{array}$$

  

  wobei Brechungsindizes der Filmes n_a bis n_x sind und die Filmdicken der Filme d_a bis d_x sind.
• Falls der Zwischenschichtfilm 102 der gestapelte Film mit einer Vielzahl verschiedener Brechungsindizes ist, wird der oben beschriebene Brechungsindex n_avg bei einer Berechnung als der Brechungsindex n verwendet.
• Bedingung 1
• Wenn die optische Wegdifferenz ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge wird, verstärken das einfallende Licht und das reflektierte Licht einander. Das heißt, $$2\text{nd}\cdot \text{cos}\mathrm{\theta }=\text{m}\mathrm{\lambda }$$

  

  m ist beliebige ganze Zahl, und A repräsentiert die Wellenlänge. Dieser Ausdruck ist als Bedingung 1 definiert. Wenn Licht mit einer Wellenlänge, die die Bedingung erfüllt, einfällt, wird davon ausgegangen, dass der Einfluss einer mehrfachen Reflexion zunimmt.
• Das oben beschriebene Fabry-Perot-Interferometer 201 ( 17) extrahiert die Wellenlänge A, die die Bedingung 1 erfüllt, als eine gewünschte Wellenlänge A.
• Im Fall einer Ausbildung des Plasmonenfilters 121 tritt eine unbeabsichtigte Fabry-Perot-Interferenz auf, so dass die Interferenz als Welligkeiten in den spektralen Charakteristiken auftreten, und die spektralen Charakteristiken können sich verschlechtern.
• 19 veranschaulicht ein Beispiel eines Ergebnisses einer Messung eines Ausgabewertes von der Fotodiode 61, wenn Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge als einfallendes Licht auf das in 18 veranschaulichte Pixel 51 einfällt. In der in 19 veranschaulichten grafischen Darstellung repräsentiert die horizontale Achse die Wellenlänge des einfallenden Lichts, und die vertikale Achse repräsentiert den Ausgabewert.
• Wie oben beschrieben wurde, weist, da der Plasmonenfilter 121 ein Filter mit einer Funktion, das Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge durchzulassen, ist, die grafische Darstellung einen Spitzenwert bei der vorbestimmten Wellenlänge auf.
• In 19 geben von Kreisen umgebene Bereiche Bereiche an, wo in den spektralen Charakteristiken als Folge einer mehrfachen Reflexion Welligkeiten erscheinen. Wie oben beschrieben wurde, wird das Licht mit der vorbestimmten Wellenlänge mehrere Male reflektiert, erscheint als Welligkeit und kann die spektralen Charakteristiken verschlechtern.
• Wie oben beschrieben wurde, ist die Wellenlänge eines Lichts, das als Welligkeiten erscheinen kann, die Wellenlänge, die die Bedingung 1 erfüllt. Indem man den obigen Punkt nutzt, kann das Auftreten von Welligkeiten verhindert werden, indem man Licht interferieren und einander schwächen lässt, um so die Bedingung 1 nicht zu erfüllen.
• Die Bedingung 1 enthält den Brechungsindex n, die Filmdicke d, den Einfallswinkel 9 und die Wellenlänge A des Zwischenschichtfilms 102. Um ein Auftreten der Fabry-Perot-Interferenz in einem Licht bei der vorbestimmten Wellenlänge A zu verhindern, kann man sehen, dass beispielsweise die Filmdicke d geändert werden kann.
• Daher wird im Folgenden eine Konfiguration des Pixels 51 beschrieben, die eine Verschlechterung der spektralen Charakteristiken verhindert, indem die Filmdicke d geändert wird.
• <Pixel in der ersten Ausführungsform>
• 20 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Pixels 51a in einer ersten Ausführungsform veranschaulicht. Das in 20 veranschaulichte Pixel 51a enthält Plasmonenfilter 121 mit unterschiedlichen Höhen innerhalb des Pixels.
• Der Plasmonenfilter 121 wird hier beschrieben, indem der Plasmonenfilter 121 in einen Plasmonenfilter 121-1, einen Plasmonenfilter 121-2 und einen Plasmonenfilter 121-3 geteilt wird.
• Der Plasmonenfilter 121-1 und der Plasmonenfilter 121-2 sind an verschiedenen Positionen ausgebildet. Der Plasmonenfilter 121-1 und der Plasmonenfilter 121-2 sind an Positionen ausgebildet, wo Tiefen von einer Grenzfläche eines Zwischenschichtfilms 102, das heißt Filmdicken, verschieden sind.
• Der Plasmonenfilter 121-1 ist an einer Position ausgebildet, wo die Filmdicke des Zwischenschichtfilms 102 eine Filmdicke d ist. Der Plasmonenfilter 121-2 ist an einer Position ausgebildet, wo die Filmdicke des Zwischenschichtfilms 102 eine Filmdicke d' ist. Die Filmdicke d und die Filmdicke d' erfüllen eine Beziehung
  die Filmdicke d > die Filmdicke d'.
• Das heißt, der Plasmonenfilter 121-1 ist an der Position ausgebildet, die von der Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102 tiefer als der Plasmonenfilter 121-2 liegt.
• Der Plasmonenfilter 121-3 ist in einer vertikalen Richtung (Tiefenrichtung) ausgebildet, die ein Ende des Plasmonenfilters 121-1 und ein Ende des Plasmonenfilters 121-2 verbindet.
• Man beachte, dass die Position des Plasmonenfilters 121 unter Verwendung der Filmdicke des Zwischenschichtfilms 102 als Referenz beschrieben wurde. Die Position des Plasmonenfilters 121 kann jedoch unter Verwendung der Filmdicke eines Zwischenschichtfilms 104, mit anderen Worten eines Abstands von einer Grenzfläche einer Fotodiode 61 unter Verwendung der Grenzfläche der Fotodiode 61 als Referenz festgelegt werden.
• Darüber hinaus kann der Zwischenschichtfilm 102 eine einzelne Schicht oder eine Mehrfachschicht sein. Falls der Zwischenschichtfilm 102 eine Mehrfachschicht ist, sind die Filmdicken der Mehrfachschicht die Filmdicke d und die Filmdicke d'. Darüber hinaus ist im Fall des einen Farbfilter enthaltenden Pixels 51a die Dicke des Farbfilters auch in der Filmdicke d und der Filmdicke d' enthalten.
• Die Filmdicke d und die Filmdicke d' sind die Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102, und diese Grenzfläche kann eine Grenze zwischen dem Zwischenschichtfilm 102 und einer Luftschicht oder einer Grenze zwischen dem Zwischenschichtfilm 102 und einer On-Chip-Mikrolinse 103 (3) sein.
• In dem Pixel 51a, das die Plasmonenfilter 121 enthält, die an verschiedenen Positionen ausgebildet sind, können, wie oben beschrieben wurde, ein Auftreten von Welligkeiten und eine Verschlechterung von Charakteristiken verhindert werden, was beschrieben werden wird.
• 21 ist ein Diagramm, das durch die Pfeile wie in 18 einfallendes Licht und reflektiertes Licht veranschaulicht, wenn Licht in das Pixel 51a eintritt. In 21 repräsentieren die durch die gestrichelten Linien veranschaulichten Pfeile das einfallende Licht und das reflektierte Licht auf der Seite des Plasmonenfilters 121-1, und die durch die durchgezogenen Linien veranschaulichten Pfeile repräsentieren das einfallende Licht und das reflektierte Licht auf der Seite des Plasmonenfilters 121-2.
• A in 22 ist eine grafische Darstellung mittels einer gestrichelten Linie, die Ergebnisse einer Messung von Ausgabewerten von der Fotodiode 61 veranschaulicht, wenn Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge als einfallendes Licht in das mit dem Plasmonenfilter 121 versehene Pixel 51a an der Position des Plasmonenfilters 121-1 eintritt, und eine grafische Darstellung mittels einer durchgezogenen Linie, die Ergebnisse einer Messung von Ausgabewerten von der Fotodiode 61 veranschaulicht, wenn Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge als einfallendes Licht in das mit dem Plasmonenfilter 121 versehene Pixel 51a an der Position des Plasmonenfilters 121-2 eintritt. In der in 22 veranschaulichten grafischen Darstellung repräsentiert die horizontale Achse die Wellenlänge des einfallenden Lichts, und die vertikale Achse repräsentiert einen Ausgabewert.
• Wie in A in 22 veranschaulicht ist, sind, da der Plasmonenfilter 121-1 und der Plasmonenfilter 121-2 die gleiche zu extrahierende Wellenlänge aufweisen, Werte bei der gleichen Wellenlänge, zum Beispiel um 550 nm in 22, Spitzenwerte. In A in 22 sind der Spitzenwert der grafischen Darstellung mittels der gestrichelten Linie und der Spitzenwert der grafischen Darstellung mittels der durchgezogenen Linie im Wesentlichen der gleiche Wert.
• Bezug nehmend auf die grafische Darstellung mittels der gestrichelten Linie und die grafische Darstellung mittels der durchgezogenen Linie in A in 22 kann man ein Auftreten von Welligkeiten entnehmen. Das heißt, wie oben beschrieben wurde, weist das Pixel 51a, das Licht unter Verwendung nur des Plasmonenfilters 121-1 oder des Plasmonenfilters 121-2 empfängt, eine Möglichkeit eines Auftretens von Welligkeiten auf. Wie in B in 22 veranschaulicht ist, kann jedoch gemäß dem in 21 veranschaulichten Pixel 51a eine Ausgabe erhalten werden, in der ein Auftreten von Welligkeiten unterdrückt ist.
• Gemäß dem in 21 veranschaulichten Pixel 51a sind der Plasmonenfilter 121-1 und der Plasmonenfilter 121-2, die von der Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102 aus unterschiedliche Tiefen aufweisen, im gleichen Pixel vorgesehen. Daher können die spektralen Charakteristiken von den jeweiligen Plasmonenfiltern 121 wie in A in 22 veranschaulicht erhalten werden, und als Ausgabewert kann der Ausgabewert mit den spektralen Charakteristiken erhalten werden, die durch Addieren der beiden spektralen Charakteristiken erhalten werden.
• Mit dem Plasmonenfilter 121-1 und dem Plasmonenfilter 121-2 interferieren das reflektierte Licht vom Plasmonenfilter 121-1 und das reflektierte Licht vom Plasmonenfilter 121-2 miteinander, wodurch eine Verstärkung nur einer spezifischen Wellenlänge reduziert und ein Auftreten von Welligkeiten unterdrückt wird.
• Um eine Verstärkung einer spezifischen Wellenlänge wie oben beschrieben zu reduzieren, werden die Filmdicke d und die Filmdicke d' unter der folgenden Bedingung festgelegt. Das heißt, die Wellenlänge einer zu unterdrückenden Welligkeit wird festgelegt, und die Filmdicke d und die Filmdicke d' werden gemäß der folgenden Bedingung (Bedingung 2) entsprechend der Wellenlänge der zu unterdrückenden Welligkeit festgelegt.
• Bedingung 2
• Wie in 20 veranschaulicht ist, wird die Bedingung 2 wie folgt ausgedrückt, wenn die Filmdicke des Zwischenschichtfilms 102 auf dem Plasmonenfilter 121-1 die Filmdicke d ist, die Filmdicke des Zwischenschichtfilms 102 auf dem Plasmonenfilter 121-2 die Filmdicke d' ist, der Brechungsindex des Zwischenschichtfilms 102 der Brechungsindex n ist, die Wellenlänge zum Unterdrücken von Welligkeiten eine Wellenlänge λr ist, eine Filmdickendifferenz des Zwischenschichtfilms (d - d') ist und m eine beliebige ganze Zahl ist. $$\left(\text{d}-\text{d}\text{'}\right)=\mathrm{\lambda }\text{r}\left(\text{m}+1/4\right)/\text{n}$$

  
• Wenn die Bedingung 2 auf diese Weise festgelegt wird, kann das Licht mit der Wellenlänge λr durch eine Interferenz eliminiert werden, da die optische Wegdifferenz ein halber Zyklus von λr wird. Das heißt, es ist nur erforderlich, die Filmdickendifferenz (d - d') auf eine Größe von etwa 1/4 der Wellenlänge von Interesse festzulegen, die die Wellenlänge ist, bei der die Welligkeit reduziert werden soll.
• Falls beispielsweise die Wellenlänge von Interesse, bei der eine Welligkeit unterdrückt werden soll, 600 nm beträgt und m = 0 gilt, wird $$\left(\text{d}-\text{d}\text{'}\right)=\left(150/\text{n}\right)$$

  

  erhalten. Im Fall einer Reduzierung einer Welligkeit aufgrund von Licht mit der Wellenlänge von 600 nm wird daher (d - d'), das die Differenz zwischen der Filmdicke d und der Filmdicke d' ist, so ausgelegt, dass sie (150/n) nm erfüllt.
• In dem man die Installationspositionen der Plasmonenfilter 121 wie oben beschrieben voneinander verschieden macht und indem man die Differenz zwischen den Installationspositionen ((d - d') im obigen Beispiel) auf den Wert festlegt, bei dem eine Welligkeit unterdrückt werden soll, kann die Welligkeit geeigneter unterdrückt werden.
• Man beachte, dass in einem Fall, in dem die Bedingung 2 $$\left(\text{d}-\text{d}\text{'}\right)=\mathrm{\lambda }\text{r}\left(\text{m}+1/2\right)/\text{n}$$

  

  ist, Lichtstrahlen einander verstärken und Welligkeiten hervorgehoben werden. Daher wird ein Einstellen eines Werts, der diese Bedingung erfüllt, vermieden.
• <Andere Konfigurationsbeispiele eines Pixels>
• Eine andere Konfiguration des Pixels 51a wird beschrieben. 23 ist ein Diagramm, das ein anderes Konfigurationsbeispiel des Pixels 51a veranschaulicht. Vergleicht man das in 23 veranschaulichte Pixel 51a mit dem in 20 veranschaulichten Pixel 51a, ist das Pixel 51a in 23 in einer Konfiguration verschieden, die erhalten wird, indem der Plasmonenfilter 121-3 aus dem Pixel 51a in 20 entfernt wird, und ist in anderen Punkten dem Pixel 51a in 20 ähnlich.
• Wie in 23 veranschaulicht ist, kann der Plasmonenfilter 121 den Plasmonenfilter 121-1 und den Plasmonenfilter 121-2 umfassen. Mit anderen Worten sind die Plasmonenfilter 121 (entsprechend den Plasmonenfiltern 121-1 und 121-2) auf einer einer Einfallsoberfläche parallelen Ebene vorgesehen, und der Plasmonenfilter 121 in einer vertikalen Richtung (entsprechend dem Plasmonenfilter 121-3) ist nicht vorgesehen.
• Wie in 23 veranschaulicht ist, kann in dem Fall der Konfiguration, in der der (in 23 nicht veranschaulichte) Plasmonenfilter 121-3 in der vertikalen Richtung nicht ausgebildet ist, in einem Prozess zum Herstellen des Pixels 51a ein Prozess zum Ausbilden des Plasmonenfilters 121-3 in der vertikalen Richtung beispielsweise weggelassen werden.
• Wie in 23 veranschaulicht ist, kann es im Fall der Konfiguration, in der der (in 23 nicht veranschaulichte) Plasmonenfilter 121-3 in der vertikalen Richtung nicht ausgebildet ist, einfallendes Licht geben, das durch eine Lücke, die durch eine Differenz in der Höhe zwischen dem Plasmonenfilter 121-1 und dem Plasmonenfilter 121-2 hervorgerufen wird, ohne Durchgang durch die Plasmonenfilter 121 in die Fotodiode 61 eintritt.
• Um einen Einfluss durch ein so einfallendes Licht zu verringern, kann der Plasmonenfilter 121-2 beispielsweise so ausgebildet sein, dass er etwas groß ist, so dass der Plasmonenfilter 121-1 und der Plasmonenfilter 121-2 einen überlappenden Bereich aufweisen.
• 24 ist ein Diagramm, das noch ein anderes Konfigurationsbeispiel des Pixels 51a veranschaulicht. Vergleicht man das in 24 veranschaulichte Pixel 51a mit dem in 20 veranschaulichten Pixel 51a, ist das Pixel 51a in 24 in einer Konfiguration verschieden, die erhalten wird, indem die Dicke des Plasmonenfilters 121-2 des Pixels 51a in 20 erhöht wird, und ist in anderen Punkten dem Pixel 51a in 20 ähnlich.
• Die Grenzfläche des Plasmonenfilters 121-1 auf der Seite der Fotodiode 61 und die Grenzfläche des Plasmonenfilters 121-2 auf der Seite der Fotodiode 61 des Pixels 51a in 24 sind die gleiche Ebene. Infolgedessen ist die Filmdicke des Plasmonenfilters 121-2 dicker ausgebildet als die Filmdicke des Plasmonenfilters 121-1. Mit anderen Worten entspricht die Differenz zwischen der Filmdicke des Plasmonenfilters 121-1 und der Filmdicke des Plasmonenfilters 121-2 der Differenz (d - d') zwischen der Filmdicke d und der Filmdicke d' des Zwischenschichtfilms 102.
• Hier wurde als ein Beispiel eine Beschreibung unter Verwendung des Falls gegeben, in dem die Differenz zwischen der Filmdicke des Plasmonenfilters 121-1 und der Filmdicke des Plasmonenfilters 121-2 der Differenz (d - d') zwischen der Filmdicke d und der Filmdicke d' des Zwischenschichtfilms 102 entspricht. In den oben und im Folgenden beschriebenen Plasmonenfiltern 121 können jedoch die Filmdicke des Plasmonenfilters 121-1 und die Filmdicke des Plasmonenfilters 121-2 gleich sein oder können verschieden sein.
• Gemäß dem in 24 veranschaulichten Pixel 51a können der Plasmonenfilter 121-1 und der Plasmonenfilter 121-2 nicht die gleiche Leistung erzielen, da der Plasmonenfilter 121-1 und der Plasmonenfilter 121-2 die unterschiedlichen Dicken aufweisen. Mit anderen Worten können Charakteristiken eines durch den Plasmonenfilter 121-1 durchgelassenen Lichts und Charakteristiken eines durch den Plasmonenfilter 121-2 durchgelassenen Lichts verschieden sein. Das Pixel 51a, das die Differenz in Charakteristiken zwischen dem Plasmonenfilter 121-1 und dem Plasmonenfilter 121-2 nutzt, kann erhalten werden.
• <Bedingungen bezüglich eines Niveauunterschieds eines Plasmonenfilters>
• Wie oben beschrieben wurde, sind in der vorliegenden Ausführungsform die Plasmonenfilter 121 von der Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102 aus an Positionen mit unterschiedlichen Tiefen ausgebildet. Wieder auf 20 Bezug nehmend sind der Plasmonenfilter 121-1 und der Plasmonenfilter 121-2 an verschiedenen Positionen ausgebildet, und die beiden Plasmonenfilter 121 sind so ausgebildet, dass sie einen Niveauunterschied aufweisen.
• Der Niveauunterschied zwischen den beiden Plasmonenfiltern 121 entspricht (die Filmdicke d - die Filmdicke d') in 20. Dieser Niveauunterschied wird unter Bezugnahme auf 25 bis 27 beschrieben.
• 25 ist das gleiche Pixel wie das in 20 veranschaulichte Pixel 51a, veranschaulicht aber ein Loch, das im Plasmonenfilter 121 ausgebildet ist, und veranschaulicht auch vergrößert einen Niveauunterschiedsbereich. Zunächst ist der Niveauunterschied (die Filmdicke d - die Filmdicke d'), wie oben beschrieben wurde. Im Folgenden wird der Niveauunterschied als Niveauunterschied D beschrieben.
• Ein minimaler Niveauunterschied Dmin des Niveauunterschieds D wird gemäß der vom Pixel 51a empfangenen kürzesten Wellenlänge festgelegt. Der minimale Niveauunterschied Dmin ist der minimale Niveauunterschied, der erforderlich ist, um einen Effekt in einem Fall zu erhalten, in dem der Niveauunterschied D im Plasmonenfilter 121 vorgesehen ist, um Welligkeiten zu unterdrücken. Indem man den Niveauunterschied D größer oder gleich dem minimalen Niveauunterschied Dmin einrichtet, kann ein gewünschter Effekt erzielt werden.
• Beispielsweise wird in einem Fall des Pixels 51a, von dem man annimmt, dass es sichtbares Licht empfängt, zum Beispiel 400 nm als die kürzeste Wellenlänge festgelegt. In diesem Fall beträgt die minimale Wellenlänge, bei der Welligkeiten auftreten können, 400 nm.
• Um die Welligkeiten aufgrund des Lichts mit der Wellenlänge von 400 nm zu unterdrücken, wird daher aus der Bedingung 2 400/4n = 100/n (nm) erhalten. In diesem Fall wird der minimale Niveauunterschied Dmin des Plasmonenfilters 121 auf 100/n (nm) festgelegt.
• Wie oben beschrieben wurde, kann der minimale Niveauunterschied Dmin ein Wert sein, der unter der Bedingung 2 gemäß der vom Pixel 51a empfangenen kürzesten Wellenlänge abgeleitet wird.
• Indes wird der maximale Niveauunterschied des Niveauunterschieds D durch einen Einfluss einer Abschattung aufgrund des Niveauunterschieds D bestimmt. Der maximale Niveauunterschied des Niveauunterschieds D ist der maximale Niveauunterschied, bei dem ein Effekt erhalten werden kann, falls der Niveauunterschied D im Plasmonenfilter 121 vorgesehen ist, um Welligkeiten zu unterdrücken. Indem man den Niveauunterschied D kleiner oder gleich dem maximalen Niveauunterschied einrichtet, kann ein gewünschter Effekt erzielt werden.
• In einem Fall, in dem das gesamte, in das Pixel 51a (dessen Fotodiode 61) eintretende Licht unter einem Einfallswinkel von 0 Grad einfällt, ist der maximale Niveauunterschied nicht sonderlich beschränkt und wird auf einen beliebigen Niveauunterschied D festgelegt. In der Praxis fällt jedoch nicht das gesamte Licht unter 0 Grad ein, und Effekte eines Hauptstrahlwinkels (CRA), eines F-Zahl-Lichts, einer Linsenaberration und dergleichen müssen berücksichtigt werden. Falls der Einfallswinkel des einfallenden Lichts insgesamt als 0 Grad behandelt wird, besteht eine Möglichkeit, dass Welligkeiten nicht angemessen unterdrückt werden können.
• Daher wird der maximale Niveauunterschied des Niveauunterschieds D berücksichtigt. Der Niveauunterschied D, bei dem keine Abschattung im Loch 132 an einem Ende des Plasmonenfilters 121 auftritt, wird hier beschrieben. Das Loch 132 am Ende des Plasmonenfilters 121 ist, wie in 25 veranschaulicht, ein Loch 132, das an einer Position ausgebildet ist, die unter den im Plasmonenfilter 121-1 ausgebildeten Löchern 132 dem Plasmonenfilter 121-1 am nächsten gelegen ist.
• Der maximale Niveauunterschied D ist hier ein Niveauunterschied dmax, der maximale Winkel des einfallenden Lichts ist ein Winkel θmax, und der Abstand von der Grenze des Plasmonenfilters 121 zum Loch 132 am Ende ist ein Abstand L. Zu dieser Zeit kann der Abstand L durch den folgenden Ausdruck ausgedrückt werden. $$\text{L}=\text{dmax}\times \text{tan}\left(\mathrm{\theta }\text{max}\right)$$

  
• Transformiert man diesen Ausdruck, wird $$\text{dmax}=\text{L}/\text{tan}\left(\mathrm{\theta }\text{max}\right)$$

  

  erhalten.
• Der Winkel θmax ist hier ein Wert, der aus dem Beziehungsausdruck erhalten wird: $$\begin{array}{l}\mathrm{\theta }\text{max}=(\text{CRA}+\text{ein maximaler Einfallswinkel eines F}-\text{Zahl}-\\ \text{Lichts})\times \left(\text{Produktionsvariation}\right).\end{array}$$

  
• Die Beziehung zwischen der F-Zahl und dem maximalen Einfallswinkel weist eine Beziehung auf, wie sie in 26 und 27 veranschaulicht ist. A in 26 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der F-Zahl und dem maximalen Einfallswinkel veranschaulicht, und B in 26 ist eine Tabelle von aus der grafischen Darstellung extrahierten Zahlen.
• 27 ist ein schematisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Linse 251 mit einer Apertur D und dem maximalen Einfallswinkel veranschaulicht. Man beachte, dass 27 ein schematisches Diagramm ist und eine tatsächliche Linse nicht strikt mit der in 27 veranschaulichten Bedingung übereinstimmen kann, da es einige Fälle gibt, in denen die Linse eine Vielzahl von Linsen enthält oder eine Aberration aufweist.
• Wie in 27 veranschaulicht ist, wird die F-Zahl der Linse 251 mit der Apertur D durch den folgenden Ausdruck berechnet, wobei eine Fokallänge f ist: $$\text{F}-\text{Zahl}=\text{f}/\text{D}$$

  

  Das heißt, die F-Zahl ist ein Wert, der erhalten wird, indem die Fokallänge f der Linse D durch eine effektive Apertur D dividiert wird.
• Darüber hinaus ist ein Winkel (eine einseitiger Winkel eines Lichtstrahls der F-Zahl) einer geraden Linie, die ein Ende einer effektiven Apertur und eine Fokalposition verbindet, in Bezug auf eine optische Achse der Winkel 9 (maximaler Einfallswinkel θ). Der maximale Einfallswinkel θ wird durch den folgenden Ausdruck berechnet.
• Der maximale Einfallswinkel θ = tan^-1 (D/2f)
• Der maximale Niveauunterschied dmax zwischen dem Plasmonenfilter 121-1 und dem Plasmonenfilter 121-2 kann durch die obigen Ausdrück erhalten werden.
• Der Niveauunterschied D zwischen dem Plasmonenfilter 121-1 und dem Plasmonenfilter 121-2 wird so eingerichtet, dass er gleich dem minimalen Niveauunterschied Dmin oder größer und gleich dem maximalen Niveauunterschied dmax oder kleiner ist.
• <Planare Struktur eines Plasmonenfilters>
• 20 hat eine Querschnittsstruktur des Pixels 51a veranschaulicht. 28 veranschaulicht eine planare Struktur des Pixels 51a, insbesondere eine planare Struktur der Plasmonenfilter 121. Diese wird beschrieben. Eine Oberfläche des in 28 veranschaulichten Pixels 51a, wo die Plasmonenfilter 121 ausgebildet sind, ist in 2 × 2 vier Gebiete unterteilt, und die Plasmonenfilter 121 sind jeweils in den Gebieten ausgebildet.
• In dem Beispiel des in 28 veranschaulichten Pixels 51a sind der Plasmonenfilter 121-1 und der Plasmonenfilter 121-3 bei der gleichen Höhe ausgebildet, und der Plasmonenfilter 121-2 und ein Plasmonenfilter 121-4 sind bei der gleichen Höhe ausgebildet. Die Plasmonenfilter 121-1 und 121-3 und die Plasmonenfilter 121-2 und 121-4 sind bei unterschiedlichen Höhen ausgebildet.
• Eine entlang einer in 28 veranschaulichten Linie aa' genommene Querschnittsansicht ist die in 20 veranschaulichte Querschnittsansicht. Wie oben beschrieben wurde, ist die Einfallsoberfläche eines Pixels 51 in 2 × 2 vier Gebiete unterteilt, und der Plasmonenfilter 121 ist in jedem der vier geteilten Gebiete angeordnet. Da solch eine 2 × 2-Teilung eine gute symmetrische Eigenschaft aufweist, kann beispielsweise ein Einfluss einer vertikalen, horizontalen oder schrägen Verschiebung in einem Fotolithografieprozess bei der Herstellung minimiert werden.
• Obgleich die in 28 veranschaulichten Plasmonenfilter 121-1 bis 121-4 die gleiche Fläche aufweisen, können die Plasmonenfilter 121-1 bis 121-4 unterschiedliche Flächen aufweisen. Darüber hinaus weisen die in 28 veranschaulichten Plasmonenfilter 121-1 bis 121-4 eine Quadratform auf; die Plasmonenfilter 121-1 bis 121-4 können jedoch andere Formen als die Quadratform haben. 29 und 30 veranschaulichen hier Muster der Formen der Plasmonenfilter 121.
• 29 und 30 sind Ansichten, die die Formen der Plasmonenfilter 121 veranschaulichen, wenn das Pixel 51a von der Seite der Lichteinfallsoberfläche aus betrachtet wird. Darüber hinaus veranschaulicht 29 Muster der Formen der Plasmonenfilter 121 in einem Fall, in dem die in einem Pixel 51a ausgebildeten Plasmonenfilter 121 in zwei Gebiete unterteilt sind, und 30 veranschaulichen Muster in einem Fall, in dem die Plasmonenfilter 121 in andere Gebiete als zwei Gebiete unterteilt sind.
• Darüber veranschaulichen 29 und 30 Fälle, in denen die Plasmonenfilter 121 bei zwei verschiedenen Höhen ausgebildet sind. Beispielsweise ist, wie in 20 veranschaulicht ist, der Plasmonenfilter 121-1 an einer niedrigen Position von der Grenzfläche der Fotodiode 61 aus (die tiefe Position von der Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102 aus) ausgebildet, und der Plasmonenfilter 121-2 ist bei der hohen Position von der Grenzfläche der Fotodiode 61 aus (der flachen Position von der Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102 aus) ausgebildet.
• Darüber hinaus repräsentieren in 29 und 30 die schraffierten Bereiche die Plasmonenfilter 121-1, die bei den niedrigen Positionen von der Grenzfläche der Fotodiode 61 aus (tiefen Positionen von der Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102 aus) ausgebildet sind.
• A in 29 veranschaulicht einen Fall, in dem die Plasmonenfilter 121 in der vertikalen Richtung geteilt sind. In den in A in 29 veranschaulichten Plasmonenfiltern 121 ist der Plasmonenfilter 121-1 auf der linken Seite in 29 ausgebildet, und der Plasmonenfilter 121-2 ist auf der rechten Seite in 29 ausgebildet. Falls man die Plasmonenfilter 121 wie oben beschrieben ausbildet, sind die Plasmonenfilter 121 gegen eine vertikale Verschiebung im Fotolithografieprozess zur Zeit einer Herstellung beispielsweise resistent bzw. unempfindlich und können den Einfluss der vertikalen Verschiebung minimieren.
• B in 29 veranschaulicht einen Fall, in dem die Plasmonenfilter 121 in der horizontalen Richtung geteilt sind. In den in B in 29 veranschaulichten Plasmonenfiltern 121 ist der Plasmonenfilter 121-1 auf der oberen Seite in 29 ausgebildet, und der Plasmonenfilter 121-2 ist auf der unteren Seite in 29 ausgebildet. Falls man die Plasmonenfilter 121 wie oben beschrieben ausbildet, sind die Plasmonenfilter 121 gegen eine horizontale Verschiebung im Fotolithografieprozess zur Zeit einer Herstellung beispielsweise unempfindlich und können den Einfluss der horizontalen Verschiebung minimieren.
• In der Pixel-Arrayeinheit 31 ist eine Vielzahl von Pixeln 51a in einem Array angeordnet. Wenn die Plasmonenfilter 121 in einer vertikal geteilten Art und Weise ausgebildet sind, wie in A in 29 veranschaulicht ist, sind die Niveauunter- schiedsbereiche in der vertikalen Richtung ausgerichtet, was einen Vorteil hat, dass sie in einem Herstellungsprozess einfach hergestellt werden können. Wenn die Plasmonenfilter 121 in einer horizontal geteilten Art und Weise ausgebildet sind, wie in B in 29 veranschaulicht ist, sind ähnlich die Niveauunterschiedsbereiche in der horizontalen Richtung ausgerichtet, was einen Vorteil hat, dass sie in einem Herstellungsprozess einfach hergestellt werden können.
• C in 29 veranschaulicht einen Fall, in dem der Plasmonenfilter 121-2 bei einer hohen Position in einer Quadratform in einem zentralen Bereich des Pixels 51a ausgebildet ist und der Plasmonenfilter 121-1 bei einer niedrigen Position um den Plasmonenfilter 121-2 herum ausgebildet ist. Die Plasmonenfilter 121, die in C in 29 veranschaulicht sind, weisen eine Form mit einem belassenen Quadrat auf, in der der quadratische Plasmonenfilter 121-2 in der Mitte belassen wird.
• D in 29 veranschaulicht einen Fall, in dem der Plasmonenfilter 121-1 bei einer niedrigen Position in einer Quadratform in einem zentralen Bereich des Pixels 51a ausgebildet ist und der Plasmonenfilter 121-2 bei einer hohen Position um den Plasmonenfilter 121-1 herum ausgebildet ist. Die Plasmonenfilter 121, die in D in 29 veranschaulicht sind, weisen eine im Quadrat extrahierte Form auf, in der ein quadratischer Plasmonenfilter 121-1 aus der Mitte extrahiert ist.
• E in 29 veranschaulicht einen Fall, in dem die Plasmonenfilter 121 in einer schrägen Richtung geteilt sind. In den in E in 29 veranschaulichten Plasmonenfiltern 121 ist der dreieckige Plasmonenfilter 121-2 auf der oberen linken Seite in 29 ausgebildet, und der Plasmonenfilter 121-1 ist auf der unteren rechten Seite in 29 ausgebildet. Falls man die Plasmonenfilter 121 wie oben beschrieben ausbildet, sind die Plasmonenfilter 121 gegen eine schräge Verschiebung im Fotolithografierprozess beispielsweise zur Zeit einer Herstellung unempfindlich und können den Einfluss der schrägen Verschiebung mininieren. Wenn die Plasmonenfilter 121 in der schräg geteilten Art und Weise ausgebildet werden, wie in E in 29 veranschaulicht ist, sind überdies die Niveauunterschiedsbereiche in der schrägen Richtung ausgerichtet, was den Vorteil hat, dass sie in einem Herstellungsprozess einfach hergestellt werden.
• A in 30 veranschaulicht einen Fall, in dem die Plasmonenfilter 121 in vier Gebiete unterteilt sind. A in 30 veranschaulicht einen Fall, in dem die Plasmonenfilter 121 in vier Gebiete in der schrägen Richtung geteilt sind. Unter den Plasmonenfiltern, die in A in 30 veranschaulicht sind, ist ein dreieckiger Plasmonenfilter 121-1-1 auf der oberen Seite in 30 ausgebildet, ist ein dreieckiger Plasmonenfilter 121-1-2 auf der unteren Seite in 30 ausgebildet, ist ein dreieckiger Plasmonenfilter 121-2-1 auf der linken Seite in 30 ausgebildet, und ein dreieckiger Plasmonenfilter 121-2-2 ist auf der rechten Seite in 30 ausgebildet.
• Falls man die Plasmonenfilter 121 wie oben beschrieben ausbildet, sind die Plasmonenfilter 121 gegen eine schräge Verschiebung vom Fotolithografieprozess zur Zeit einer Herstellung unempfindlich und können den Einfluss der schrägen Verschiebung beispielsweise wie in den in E in 29 veranschaulichten Plasmonenfiltern 121 minimieren. Wenn die Plasmonenfilter 121 in einer schräg geteilten Art und Weise ausgebildet werden, wie in A in 30 veranschaulicht ist, sind darüber hinaus die Niveauunterschiedsbereiche in der schrägen Richtung ausgerichtet, was einen Vorteil bietet, dass sie in einem Herstellungsprozess einfach hergestellt werden können.
• B in 30 veranschaulicht einen Fall, in dem der Plasmonenfilter 121 in der vertikalen Richtung wie in A in 29 geteilt ist. Die in B in 30 veranschaulichten Plasmonenfilter 121 sind in drei Gebiete geteilt, und ein Plasmonenfilter 121-1-1 ist auf der linken Seite in 30 ausgebildet, ein Plasmonenfilter 121-2 ist in der Mitte in 30 ausgebildet, und ein Plasmonenfilter 121-1-2 ist auf der rechten Seite in 30 ausgebildet. Falls man die Plasmonenfilter 121 wie oben beschrieben ausbildet, sind die Plasmonenfilter 121 gegen eine vertikale Verschiebung im Fotolithografieprozess beispielsweise zur Zeit einer Herstellung unempfindlich und können den Einfluss der vertikalen Verschiebung minimieren.
• C in 30 veranschaulicht einen Fall, in dem der Plasmonenfilter 121 in der horizontalen Richtung wie in B in 29 geteilt ist. Die in B in 30 veranschaulichten Plasmonenfilter 121 sind in drei Gebiete geteilt, und ein Plasmonenfilter 121-1-1 ist auf der oberen Seite in 30 ausgebildet, ein Plasmonenfilter 121-2 ist in der Mitte in 30 ausgebildet, und ein Plasmonenfilter 121-1-2 ist auf der unteren Seite in 30 ausgebildet. Falls man die Plasmonenfilter 121 wie oben beschrieben ausbildet, sind die Plasmonenfilter 121 gegen eine horizontale Verschiebung im Fotolithografieprozess beispielsweise zur Zeit einer Herstellung unempfindlich und können den Einfluss der horizontalen Verschiebung minimieren.
• Falls man die Plasmonenfilter 121 in drei Gebieten ausbildet, wie in B oder C in 30 veranschaulicht ist, sind die Plasmonenfilter 121 unempfindlicher gegen die vertikale oder horizontale Verschiebung und können ferner den Einfluss durch die vertikale oder horizontale Verschiebung weiter unterdrücken als der Fall, in dem die Plasmonenfilter 121 in zwei Gebieten ausgebildet sind, wie in A oder B in 29 veranschaulicht ist. Darüber hinaus sind in dem Fall, in dem die Plasmonenfilter 121 in der vertikal oder horizontal geteilten Art und Weise ausgebildet sind, wie in B oder C in 30 veranschaulicht ist, die Niveauunterschiedsbereiche in der vertikalen oder horizontalen Richtung ausgerichtet, was einen Vorteil bietet, dass sie in einem Herstellungsprozess einfach hergestellt werden.
• D in 30 veranschaulicht einen Fall, in dem die Plasmonenfilter 121 in 4 × 4 sechzehn Gebiete geteilt sind. Unter den in D in 30 veranschaulichten Plasmonenfiltern 121 sind der Plasmonenfilter 121-1, der an einer niedrigen Position von der Grenzfläche der Fotodiode 61 aus (einer tiefen Position von der Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102 aus) ausgebildet ist, und der Plasmonenfilter 121-2, der bei einer hohen Position von der Grenzfläche der Fotodiode 61 aus (einer flachen Position von der Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102 aus) in der Richtung nach oben und unten und in der Richtung nach links und rechts abwechselnd ausgebildet.
• Falls man die Plasmonenfilter 121 wie oben beschrieben ausbildet, sind die Plasmonenfilter 121 gegen die vertikalen, horizontalen und schrägen Verschiebungen in dem Fotolithografieprozess zur Zeit einer Herstellung unempfindlich und können beispielsweise den Einfluss dieser Verschiebungen minimieren.
• Die Teilungen und Formen der Plasmonenfilter 121, die unter Bezugnahme auf 29 und 30 beschrieben wurden, sind Beispiele, und nicht veranschaulichte Teilungen und Formen können übernommen werden.
• <Pixel mit einer Vielzahl von Niveauunterschieden>
• In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde als ein Beispiel der Fall beschrieben, in dem der Niveauunterschied D eine Größe hat. Jedoch können Maßnahmen gegen Welligkeiten für eine Vielzahl von Wellenlängen ergriffen werden, indem Niveauunterschiede mit einer Vielzahl unterschiedlicher Größen vorgesehen werden.
• In dem oben beschriebenen Pixel 51a, zum Beispiel in dem in 20 veranschaulichten Pixel 51a, wurde als ein Beispiel der Fall beschrieben, in dem die Plasmonenfilter 121 einen Niveauunterschied (einen Größentyp) aufweisen. Darüber hinaus wurde in dem in 28 veranschaulichten Pixel 51a als ein Beispiel der Fall beschrieben, in dem die Niveauunterschiede an vier Stellen vorliegen, sie aber an den vier Stellen die gleiche Größe haben.
• Eine Vielzahl von Niveauunterschieden mit einer Vielzahl unterschiedlicher Größen kann in einem Pixel 51 ausgebildet werden. 31 veranschaulicht eine Konfiguration eines Pixels in einem Fall, in dem eine Vielzahl von Niveauunterschieden in einem Pixel 51 ausgebildet wird und die Größen der jeweiligen Niveauunterschiede unterschiedlich sind. Ein in 31 veranschaulichtes Pixel 51b umfasst ähnlich dem in 28 veranschaulichten Pixel 51a Plasmonenfilter 121-1 bis 121-4 und hat jeweils eine Quadratform.
• Die Plasmonenfilter 121-1 bis 121-4 sind bei verschiedenen Höhen (Tiefen) ausgebildet. Der Plasmonenfilter 121-1 ist an einer Position ausgebildet, die der Grenzfläche der Fotodiode 61 am nächsten liegt (niedrigste Position). Mit anderen Worten ist der Plasmonenfilter 121-1 bei einer Position einer Tiefe d1 (Filmdicke d1) von der Grenzfläche des (in 31 nicht veranschaulichten) Zwischenschichtfilms 102 ausgebildet und ist bei der tiefsten Position in der Tiefe von der Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102 aus ausgebildet.
• Der Plasmonenfilter 121-2 ist bei einer Position ausgebildet, die der Grenzfläche der Fotodiode 61 am zweitnächsten liegt (zweitniedrigste Position). Mit anderen Worten ist der Plasmonenfilter 121-2 bei einer Position einer Tiefe d2 (Filmdicke d2) von der Grenzfläche des (in 31 nicht veranschaulichten) Zwischenschichtfilms 102 ausgebildet und ist bei der zweittiefsten Position in der Tiefe von der Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102 ausgebildet.
• Der Plasmonenfilter 121-3 ist bei einer Position ausgebildet, die von der Grenzfläche der Fotodiode 61 am zweitweitesten getrennt ist (zweithöchste Position). Mit anderen Worten ist der Plasmonenfilter 121-3 bei einer Position einer Tiefe d3 (Filmdicke d3) von der Grenzfläche des (in 31 nicht veranschaulichten) Zwischenschichtfilms 102 ausgebildet und ist bei der dritttiefsten Position in der Tiefe von der Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102 aus ausgebildet.
• Der Plasmonenfilter 121-4 ist bei einer Position ausgebildet, die von der Grenzfläche der Fotodiode 61 am weitesten getrennt ist (höchste Position). Mit anderen Worten ist der Plasmonenfilter 121-4 bei einer Position einer Tiefe d4 (Filmdicke d4) von der Grenzfläche des (in 31 nicht veranschaulichten) Zwischenschichtfilms 102 ausgebildet und ist bei der vierttiefsten Position (flachsten Position) in der Tiefe von der Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102 aus ausgebildet.
• Die Filmdicken d1 bis d4 erfüllen die folgende Beziehung. Die Filmficke d1 > die Filmdicke d2 > die Filmdicke d3 > die Filmdicke d4.
• Ein Niveauunterschied D1 zwischen dem Plasmonenfilter 121-1 und dem Plasmonenfilter 121-2 ist
  der Niveauunterschied D1 = (die Filmdicke d1 - die Filmdicke d2).
• Ein Niveauunterschied D2 zwischen dem Plasmonenfilter 121-2 und dem Plasmonenfilter 121-3 ist
  der Niveauunterschied D2 = (die Filmdicke d2 - die Filmdicke d3).
• Ein Niveauunterschied D3 zwischen dem Plasmonenfilter 121-3 und dem Plasmonenfilter 121-4 ist
  der Niveauunterschied D3 = (die Filmdicke d3 - die Filmdicke d3).
• Ein Niveauunterschied D4 zwischen dem Plasmonenfilter 121-1 und dem Plasmonenfilter 121-4 ist
  der Niveauunterschied D4 = (die Filmdicke d1 - die Filmdicke d4).
• Ein (nicht veranschaulichter) Niveauunterschied D5 zwischen dem Plasmonenfilter 121-1 und dem Plasmonenfilter 121-3 ist
  der Niveauunterschied D5 = (die Filmdicke d1 - die Filmdicke d3).
• Ein (nicht veranschaulichter) Niveauunterschied D6 zwischen dem Plasmonenfilter 121-2 und dem Plasmonenfilter 121-4 ist
  der Niveauunterschied D6 = (die Filmdicke d2 - die Filmdicke d4).
• Wie oben beschrieben wurde, ist die Oberfläche in vier Gebiete unterteilt, sind die Plasmonenfilter 121 in den jeweiligen Gebieten ausgebildet, und die Positionen, wo die Plasmonenfilter 121 ausgebildet sind, sind verschieden ausgeführt, wodurch sechs Größentypen der Niveauunterschiede D1 bis D6 als die sechs Größen von Niveauunterschieden hergestellt werden können.
• Die oben beschriebene Bedingung 2 wird hier wieder beschrieben. Wie in 20 veranschaulicht ist, wird die Bedingung 2 wie folgt ausgedrückt, wenn die Filmdicke des Zwischenschichtfilms 102 auf dem Plasmonenfilter 121-1 die Filmdicke d ist, die Filmdicke des Zwischenschichtfilms 102 auf dem Plasmonenfilter 121-2 die Filmdicke d' ist, der Brechungsindex des Zwischenschichtfilms 102 der Brechungsindex n ist, die Wellenlänge zum Unterdrücken von Welligkeiten die Wellenlänge λr ist, m eine beliebige ganze Zahl ist, die Filmdickendifferenz des Zwischenschichtfilms (d - d') ist und die Wellenlänge einer zu elminierenden Welligkeit λr ist. $$\left(\text{d}-\text{d}\text{'}\right)=\mathrm{\lambda }\text{r}\left(\text{m}+1/4\right)/\text{n}$$

  
• Die Niveauunterschiede D1 bis D6 entsprechen der Filmdickendifferenz (d - d') des Zwischenschichtfilms unter der Bedingung 2. Das heißt, in diesem Fall können sechs Typen der Filmdickendifferenz (d - d') des Zwischenschichtfilms hergestellt werden. Daher können sechs Typen von Wellenlängen (bis zu sechs Bedingungen) als die Wellenlängen von zu eliminierenden Welligkeiten eingerichtet werden.
• Wieder auf 19 zurück verweisend repräsentieren in der in 19 veranschaulichten grafischen Darstellung die eingekreisten Bereiche Stellen (Frequenzen), an denen Welligkeiten aufgetreten sind, und man kann sehen, dass Welligkeiten bei fünf Frequenzen aufgetreten sind. Gemäß dem in 31 veranschaulichten Pixel 51b können wie oben beschrieben sechs Typen von Wellenlängen eingerichtet werden, bei denen Welligkeiten unterdrückt werden sollen. Daher können die Filmdicken gemäß den fünf Frequenzen mit der Möglichkeit des Auftretens von Welligkeiten eingerichtet werden. Deshalb kann in diesem Fall das Pixel 51b übernommen werden, das imstande ist, Welligkeiten in Bezug auf zumindest fünf Frequenzen zu unterdrücken.
• Wie oben beschrieben wurde, sind die Plasmonenfilter 121 so ausgebildet, dass sie zwei oder mehr unterschiedliche Tiefen (Höhen) in einem Pixel 51 aufweisen, wodurch man einen bedeutenden Effekt einer Unterdrückung von Welligkeiten erwarten kann.
• In dem in 31 veranschaulichten Pixel 51b wurde das Beispiel beschrieben, in welchem die Plasmonenfilter 121-1 bis 121-4 sich in Form einer Wendeltreppe in der Höhe ändern. Die Reihenfolge der Änderung der Höhe ist jedoch nicht auf die Wendeltreppe beschränkt und kann jede beliebige Änderung sein.
• Darüber hinaus kann die Änderung der Größe des Niveauunterschieds konstant oder nicht konstant sein. Beispielsweise können die Niveauunterschiede D1, D2 und D3 so ausgelegt werden, dass sie mit einer konstanten Rate allmählich zunehmen, oder können so ausgelegt werden, dass sie mit unterschiedlichen Raten allmählich zunehmen.
• In dem in 31 veranschaulichten Pixel 51b wurde außerdem der Fall beschrieben, in dem eine Oberfläche in vier Gebiete unterteilt ist und die Plasmonenfilter 121 jeweils in den vier Gebieten ausgebildet sind und die Niveauunterschiede unter den Plasmonenfiltern 121 bei vier Niveaus D1 bis D4 liegen. Jedoch kann eine andere Anzahl an Niveaus als den vier Niveaus übernommen werden. Das heißt, indem man die Oberfläche in vier oder mehr Gebiete unterteilt und die Anzahl an Niveaus erhöht, kann der Effekt einer Reduzierung von Welligkeiten weiter erhöht werden.
• Beispielsweise wurden die hohen und niedrigen zwei Positionen in 30 beschrieben. Drei oder mehr Höhenniveaus können jedoch übernommen werden, indem sie auf das Beispiel in 31 angewendet werden.
• <Konfiguration eines Plasmonenfilters unter einer Vielzahl von Pixeln>
• In dem oben beschriebenen Pixel 51 wurde das Beispiel beschrieben, in welchem die Plasmonenfilter 121 in einem Pixel 51 an Positionen mit unterschiedlichen Tiefen von der Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102 aus ausgebildet sind. Die Plasmonenfilter 121 können jedoch in einer Vielzahl von Pixeln 51 an Positionen mit unterschiedlichen Tiefen von der Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102 aus ausgebildet werden.
• 32 veranschaulicht ein Beispiel, in welchem die Plasmonenfilter 121 an Positionen mit unterschiedlichen Tiefen von der Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102 aus in zwei Pixeln 51 ausgebildet sind. Bezug nehmend auf 32 sind ein Pixel 51-1 und ein Pixel 51-2 einander benachbart angeordnet.
• In dem auf der linken Seite in 32 angeordneten Pixel 51-1 ist ein Plasmonenfilter 121-1 bei einer Position einer Tiefe d (Filmdicke d) von der Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102 aus angeordnet. Darüber hinaus ist in dem auf der rechten Seite in 32 angeordneten Pixel 51-2 ein Plasmonenfilter 121-2 bei einer Position einer Tiefe d' (Filmdicke d') von der Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102 aus angeordnet.
• Die Filmdickendifferenz zwischen den Filmdicken des Zwischenschichtfilms 102, der auf den Plasmonenfilter 121-1 und dem Plasmonenfilter 121-2 angeordnet ist, lautet:
• die Filmdickendifferenz = (die Filmdicke d - die Filmdicke d').
• In einem Bereich, in dem die Filmdickendifferenz (die Filmdicke d - die Filmdicke d') erhalten wird, ist ein Plasmonenfilter 121-3 ausgebildet. Der Plasmonenfilter 121-3 ist an einem Grenzbereich zwischen dem Pixel 51-1 und dem Pixel 51-2 (zwischen Pixeln) ausgebildet.
• Wie oben beschrieben wurde, können die Plasmonenfilter 121 bei verschiedenen Positionen zwischen der Vielzahl von Pixeln 51, in diesem Fall zwei Pixeln, ausgebildet sein. Falls man die Plasmonenfilter 121 auf diese Weise ausbildet, fällt Licht ein und wird reflektiert, wie in 33 veranschaulicht ist, und Welligkeiten werden reduziert.
• Bezug nehmend auf 33 wird ein durch die dicke Linie in 33 veranschaulichter Teil des einfallenden Lichts, das in die Seite des Pixels 51-2 eingetreten ist, zwischen dem Plasmonenfilter 121-2 und der Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102 wiederholt reflektiert. Ein Teil des reflektierten Lichts fällt auf das benachbarte Pixel 51-1.
• Ähnlich wird ein durch die gestrichelte Linie in 33 veranschaulichter Teil des einfallenden Lichts, das in die Seite des Pixels 51-1 eingetreten ist, zwischen dem Plasmonenfilter 121-1 und der Grenzfläche des Zwischenschichtfilms 102 wiederholt reflektiert. Ein Teil des reflektierten Lichts fällt auf ein (nicht veranschaulichtes) benachbartes Pixel 51 ein.
• Ein Teil des reflektierten Lichts auf der Seite des Pixels 51-2 kann in das Pixel 51-1 eintreten, aber der Plasmonenfilter 121-1 und der Plasmonenfilter 121-2 sind so ausgebildet, dass sie einen Niveauunterschied aufweisen. Deshalb sind die Wellenlänge des reflektierten Lichts, das durch den Plasmonenfilter 121-1 reflektiert wird, und die Wellenlänge des reflektierten Lichts, das durch den Plasmonenfilter 121-2 reflektiert wird, voneinander verschieden, und die reflektierten Lichtstrahlen verstärken einander nicht. Das heißt, in diesem Fall stehen das reflektierte Licht auf der Seite des Pixels 51-2 und das reflektierte Licht auf der Seite des Pixels 51-1 in der Beziehung, in der sie einander schwächen, indem sie interferieren. Deshalb können Welligkeiten reduziert werden.
• Falls man die Plasmonenfilter 121 an verschiedenen Positionen zwischen den zwei Pixeln ausbildet, wie in 32 und 33 veranschaulicht ist, wird der Niveauunterschied D (= die Filmdickendifferenz = (die Filmdicke d - die Filmdicke d')) eingerichtet, um die Bedingung 2 wie in dem Fall zu erfüllen, in dem die Plasmonenfilter 121 an verschiedenen Ausbildungspositionen in einem unter Bezugnahme auf 21 beschriebenen Pixel konfiguriert sind.
• Hier wird eine Möglichkeit, den Niveauunterschied D zwischen zwei Pixeln, die in 32 veranschaulicht sind, auf der Basis der Bedingung 2 einzustellen, beschrieben. Die Bedingung 2 wird wie folgt ausgedrückt, wenn die Filmdicke des Zwischenschichtfilms 102 auf dem im Pixel 51-1 ausgebildeten Plasmonenfilter 121-1 die Filmdicke d ist, die Filmdicke des Zwischenschichtfilms 102 auf dem Plasmonenfilter 121-2, der im Pixel 51-2 ausgebildet ist, die Filmdicke d' ist, der Brechungsindex des Zwischenschichtfilms 102 der Brechungsindex n ist, die Wellenlänge zum Unterdrücken von Welligkeiten die Wellenlänge λr ist, die Filmdickendifferenz des Zwischenschichtfilms (d - d') ist und m eine beliebige ganze Zahl ist. $$\left(\text{d}-\text{d}\text{'}\right)=\mathrm{\lambda }\text{r}\left(\text{m}+1/4\right)/\text{n}$$

  
• Wenn die Bedingung 2 auf diese Weise eingerichtet ist, kann Licht mit der Wellenlänge λr durch eine Interferenz eliminiert werden, da die optische Wegdifferenz ein halber Zyklus von λr wird. Beispielsweise wird in dem Fall, in dem eine Wellenlänge von Interesse zum Unterdrücken von Welligkeiten 600 nm ist und m = 0 gilt, $$\left(\text{d}-\text{d}\text{'}\right)=\left(150/\text{n}\right)$$

  

  erhalten. Daher wird in dem Fall, in dem eine Welligkeit aufgrund eines Lichts mit der Wellenlänge von 600 nm reduziert wird (d - d'), das heißt, die Differenz zwischen der Filmdicke d und der Filmdicke d' wird ausgelegt, so dass sie (150/n) nm erfüllt.
• Indem man die Positionen, wo die Plasmonenfilter 121 ausgebildet sind, verschieden macht und indem man die Differenz zwischen den Ausbildungspositionen, in dem obigen Beispiel die Filmdickendifferenz (d - d'), auf den Wert festlegt, bei dem eine Welligkeit unterdrückt werden soll, kann die Welligkeit geeigneter unterdrückt werden.
• Man beachte, dass in einem Fall, in dem die Bedingung 2 $$\left(\text{d}-\text{d}\text{'}\right)=\mathrm{\lambda }\text{r}\left(\text{m}+1/2\right)/\text{n}$$

  

  gilt, Lichtstrahlen einander verstärken und Welligkeiten hervorgehoben werden. Daher wird ein Einstellen eines Wertes, der diese Bedingung erfüllt, vermieden.
• Wie oben beschrieben wurde, können selbst in dem Fall, in dem die Plasmonenfilter 121 in unterschiedlicher Höhe unter der Vielzahl von Pixeln 51 konfiguriert sind, Welligkeiten reduziert werden. Überdies ist in dem Fall, in dem die Plasmonenfilter 121 in unterschiedlicher Höhe unter der Vielzahl von Pixeln 51 konfiguriert werden, keine sehr genaue Verarbeitung bei der Herstellung erforderlich, und die Pixel 51 können leicht hergestellt werden, verglichen mit dem Fall, in dem die Plasmonenfilter 121 in einem Pixel 51 in unterschiedlicher Höhe konfiguriert werden.
• Man beachte, dass hier das Beispiel von zwei Pixeln als ein Beispiel der Vielzahl von Pixeln 51 beschrieben wurde. Die vorliegende Technologie kann jedoch auf eine andere Anzahl von Pixeln als zwei Pixel angewendet werden. Beispielsweise kann, wie in 34 veranschaulicht ist, die Höhe des Plasmonenfilters 121 unter drei Pixeln 51 verschieden ausgebildet werden.
• Die Plasmonenfilter 121 sind in den in 34 veranschaulichten Pixeln 51-1 bis 51-3 jeweils ausgebildet. Im Pixel 51-1 ist ein Plasmonenfilter 121-1 an einer Position ausgebildet, wo die Filmdicke des Zwischenschichtfilms 102 die Filmdicke d ist. Im Pixel 51-2 ist ein Plasmonenfilter 121-2 an einer Position ausgebildet, wo die Filmdicke des Zwischenschichtfilms 102 die Filmdicke d' ist. Im Pixel 51-3 ist ein Plasmonenfilter 121-4 an einer Position ausgebildet, wo die Filmdicke des Zwischenschichtfilms 102 eine Filmdicke d'' ist.
• Die Filmdicke d, die Filmdicke d' und die Filmdicke d'' erfüllen die Beziehung:
• die Filmdicke d > die Filmdicke d' > die Filmdicke d''.
• Darüber hinaus ist der Plasmonenfilter 121-3 in der vertikalen Richtung im Grenzbereich zwischen dem Pixel 51-1 und dem Pixel 51-2 ausgebildet, und der Plasmonenfilter 121-5 ist in der vertikalen Richtung im Grenzbereich zwischen dem Pixel 51-2 und dem Pixel 51-3 ausgebildet.
• Wie oben beschrieben wurde, können in dem Fall, in dem die Höhen der Plasmonenfilter 121 unter den drei Pixeln 51 geändert werden, Welligkeiten reduziert werden. Darüber hinaus können mit der Zunahme der Typen der Größe des Niveauunterschieds Maßnahmen für eine Vielzahl von Wellen ergriffen werden, und Welligkeiten können weiter reduziert werden wie in dem Fall, der mit Verweis auf 31 beschrieben wurde.
• <Konfiguration mit hinzugefügtem Antireflexionsfilm>
• Wie oben beschrieben wurde, wird in dem Fall des Pixels 51, das die Plasmonenfilter 121 mit unterschiedlichen Höhen enthält, der Plasmonenfilter 121 auch bei dem Niveauunterschiedsbereich des Plasmonenfilters 121 ausgebildet, und eine Reflexion kann an dem Bereich auftreten.
• 35 ist eine Ansicht, die das in 20 veranschaulichte Pixel 51a veranschaulicht und das durch den Plasmonenfilter 121-3 des Pixels 51a reflektierte Licht veranschaulicht. Da der Plasmonenfilter 121-3 ein Dünnfilmfilter aus Metall ist, hat der Plasmonenfilter 121-3 eine Struktur, die Licht leicht reflektiert. Daher kann wie in 35 veranschaulicht angenommen werden, dass das einfallende Licht auf den Plasmonenfilter 121-3 trifft, reflektiert wird und auf dem Plasmonenfilter 121-1 trifft. Mit anderen Worten kann eine irreguläre Reflexion durch den Plasmonenfilter 121-3 auftreten.
• Um solch eine irreguläre Reflexion zu verhindern, kann ein Antireflexionsfilm 271 auf einer seitlichen Oberfläche des Plasmonenfilters 121-3, wie in 36 veranschaulicht, ausgebildet werden. Indem man den Antireflexionsfilm 271 auf der seitlichen Oberfläche des Plasmonenfilters 121-3 ausbildet, kann durch den Antireflexionsfilm 271 eine irreguläre Reflexion verhindert werden.
• Der Antireflexionsfilm 271 kann unter Verwendung von beispielsweise Wolfram (W), Titan (Ti), Titannitrid (TiN), Siliziumcarbid (SiC), Kohlenstoff, eines schwarzen Resists oder dergleichen gebildet werden. Das Material des Antireflexionsfilms 271 ist nicht auf diese Materialien beschränkt, und jedes beliebige Material kann genutzt werden, solange das Material einen niedrigen Reflexionsgrad als der Reflexionsgrad des den Plasmonenfilter 121-3 bildenden Materials aufweist.
• <Pixel in einer zweiten Ausführungsform>
• 37 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Pixels 51c in einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Das in 37 veranschaulichte Pixel 51c hat eine Konfiguration, die mit einem Wellenleiter im Pixel versehen ist.
• In dem in 37 veranschaulichten Pixel 51c ist ein Wellenleiter 301 in einem Zwischenschichtfilm 104 ausgebildet. Der Wellenleiter 301 ist zwischen einem Plasmonenfilter 121 und einer Fotodiode 61 ausgebildet. Ein Zwischenschichtfilm 102 ist auf dem Plasmonenfilter 121 ausgebildet.
• In dem in 37 veranschaulichten Pixel 51c ist ein Fall veranschaulicht, in dem die Anzahl der Wellenleiter 301 Eins ist. Jedoch können wie in 38 veranschaulicht drei Wellenleiter 301-1 bis 303-3 ausgebildet werden. Das heißt, die Anzahl an Wellenleitern 301 ist nicht beschränkt, wenn man die vorliegende Technologie anwendet. In der folgenden Beschreibung wird als ein Beispiel der Fall beschrieben, in dem die Anzahl von in 37 veranschaulichten Wellenleitern 301 Eins ist.
• 39 und 40 sind Ansichten, die ein Gebiet veranschaulichen, wo der Wellenleiter 301 ausgebildet ist, wenn man den Plasmonenfilter 121 von einer Seite einer Einfallsoberfläche aus betrachtet. Wie in 39 und 40 veranschaulicht ist, ist eine Vielzahl von Löchern 132 im Plasmonenfilter 121 ausgebildet, wenn man das Pixel 51c beispielsweise von der Seite einer Einfallsoberfläche aus betrachtet. Dies wurde schon unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Darüber hinaus repräsentieren in 39 und 40 schraffierte Gebiete die Gebiete, wo der Wellenleiter 301 ausgebildet ist.
• A in 39 veranschaulicht einen Fall, in dem ein Wellenleiter 301 in einem zentralen Bereich wie in dem in 37 veranschaulichten Pixel 51c ausgebildet ist. Die im Plasmonenfilter 121 ausgebildeten Löcher 132 sind in Löcher 132, die in dem Gebiet vorhanden sind, wo der Wellenleiter 301 ausgebildet ist, und Löcher 132 unterteilt, die in einem Gebiet vorhanden sind, wo der Wellenleiter nicht ausgebildet ist.
• Der Wellenleiter 301 muss nur ausgebildet sein, dass die Löcher 132, die in dem Gebiet vorhanden sind, wo der Wellenleiter 301 ausgebildet ist, und die Löcher 132, die in einem Gebiet vorhanden sind, wo der Wellenleiter 301 nicht ausgebildet ist, in einem Pixel 51 wie oben beschrieben gemischt sind.
• Der in B in 39 veranschaulichte Wellenleiter 301 kann in einem Gebiet, wo der Plasmonenfilter 121 des Pixels 51c vorgesehen ist, in einem Halbgebiet ausgebildet sein.
• Darüber hinaus kann, wie in A in 40 veranschaulicht ist, der Wellenleiter 301 für jedes andere Loch 132 in den im Plasmonenfilter 121 ausgebildeten Löchern 132 ausgebildet sein.
• Darüber hinaus kann in dem Fall, in dem drei Wellenleiter 301, wie in 38 veranschaulicht, ausgebildet sind, jeder der Wellenleiter 301-1 bis 301-3 linienartig ausgebildet sein, wie in B in 40 in einer Ebene betrachtet veranschaulicht ist.
• Darüber hinaus kann die Form des Wellenleiters 301 ein Quadrat oder ein Kreis sein, wie in 39 und 40 veranschaulicht ist, oder kann ein Polygon, ein Stern oder dergleichen sein und kann eine regelmäßige Form oder eine unregelmäßige Form sein, obgleich dies nicht veranschaulicht ist. Darüber hinaus ist die Form nicht auf eine Form beschränkt, und die Wellenleiter 301 mit verschiedenen Formen können in einem Pixel gemischt sein.
• Indem man den Wellenleiter 301 im Zwischenschichtfilm 104 wie oben beschrieben ausbildet, können Welligkeiten reduziert werden. Der Wellenleiter 301 wird unter Verwendung eines Materials mit einem höheren Brechungsindex als ein Brechungsindex des um den Wellenleiter 301 herum ausgebildeten Zwischenschichtfilms 104 geschaffen. Indem man den Wellenleiter 301 im Zwischenschichtfilm 104 ausbildet, wird deshalb eine Schicht erhalten, in der Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes gemischt sind.
• Wenn die Brechungsindizes des Zwischenschichtfilms 104 und des Wellenleiters 301 verschieden sind, wird eine Wellenlänge λ (Wellenleiter) eines durch den Wellenleiter 301 hindurchgehenden Lichts die Wellenlänge λ (Wellenleiter) = λ/n, wobei die Wellenlänge des einfallenden Lichts λ ist und der Brechungsindex des Wellenleiters 301 n ist. Daher ändert sich die Wellenlänge des durch den Wellenleiter 301 hindurchgehenden Lichts, und das Licht tritt in die Fotodiode 61 ein.
• Ein Licht mit der Wellenlänge A, das einfällt, ohne durch den Wellenleiter 301 hindurchzugehen, und das Licht mit der Wellenlänge λ (der Wellenleiter) = λ/n, das nach einem Durchgang durch den Wellenleiter 301 einfällt, treten in die Fotodiode 61 ein. Wie oben beschrieben wurde, treten die Lichtstrahlen mit offensichtlich unterschiedlichen Wellenlängen in die Fotodiode 61 ein.
• Mit anderen Worten treten Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Phasendifferenzen in die Fotodiode 61 ein. Deshalb tritt eine Interferenz zwischen den Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Phasendifferenzen auf, und somit können auftretende Welligkeiten reduziert werden.
• <Pixel in einer dritten Ausführungsform>
• 41 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Pixels 51d in einer dritten Ausführungsform veranschaulicht. Das in 41 veranschaulichte Pixel 51d ist eine Konfiguration, die mit einer Zwischenschichtlinse im Pixel versehen ist.
• In dem in 41 veranschaulichten Pixel 51d ist in einem Zwischenschichtfilm 104 eine Zwischenschichtlinse 331 ausgebildet. Die Zwischenschichtlinse 331 ist zwischen einem Plasmonenfilter 121 und einer Fotodiode 61 ausgebildet und ist auf der Fotodiode 61 ausgebildet. Auf dem Plasmonenfilter 121 ist Zwischenschichtfilm 102 ausgebildet.
• Die Zwischenschichtlinse 331 wird ähnlich dem Wellenleiter 301 in dem Pixel 51c in der zweiten Ausführungsform unter Verwendung eines Materials mit einem höheren Brechungsindex als ein Brechungsindex des um die Zwischenschichtlinse 331 herum ausgebildeten Zwischenschichtfilms 104 ausgebildet. Indem man die Zwischenschichtlinse 331 im Zwischenschichtfilm 104 ausbildet, wird daher eine Schicht erhalten, in der Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes gemischt sind.
• Die Zwischenschichtlinse 331 dient als Linse und hat eine Funktion, Licht zu bündeln. Wie in 42 veranschaulicht ist, geht einfallendes Licht, das in das Pixel 51d eingetreten ist, durch den Plasmonenfilter 121 hindurch, geht durch den Zwischenschichtfilm 104 hindurch und erreicht die Zwischenschichtlinse 331. Das bei der Zwischenschichtlinse 331 ankommende Licht wird gebündelt und erreicht die Fotodiode 61. Wie oben beschrieben wurde, wird das Licht durch die Zwischenschichtlinse 331 gebündelt, so dass eine Interferenz zwischen Lichtstrahlen auftritt und Welligkeiten reduziert werden.
• <Pixel in einer vierten Ausführungsform>
• 43 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Pixels 51e in einer vierten Ausführungsform veranschaulicht. Das in 43 veranschaulichte Pixel 51e hat eine Konfiguration, die mit einer Metallwand im Pixel versehen ist.
• In dem in 43 veranschaulichten Pixel 51e ist zwischen den Pixeln 51e im Zwischenschichtfilm 104 eine Metallwand 351 ausgebildet. Die Metallwand 351 ist zwischen einem Plasmonenfilter 121 und einer Fotodiode 61 und zwischen Pixeln 51e ausgebildet. Ein Zwischenschichtfilm 102 ist auf dem Plasmonenfilter 121 ausgebildet.
• Indem man die Metallwand 351 in dem Zwischenschichtfilm 104 ausbildet, wird einfallendes Licht durch den Plasmonenfilter 121 durchgelassen und erreicht den Zwischenschichtfilm 104, wie in 44 veranschaulicht ist. Ein Teil des Lichts, das den Zwischenschichtfilm 104 erreicht hat, verläuft geradlinig und tritt in die Fotodiode 61 ein, und ein Teil des Lichts wird von der Metallwand 351 reflektiert und tritt in die Fotodiode 61 ein.
• Wie oben beschrieben wurde, werden das reflektierte Licht, das durch die Metallwand 351 reflektiert wurde, und das Licht, das gerade gelaufen ist, ohne von der Metallwand 351 reflektiert zu werden, der Fotodiode 61 zugeführt. Das reflektierte Licht, das durch die Metallwand 351 reflektiert wurde, und das Licht, das gerade ausgelaufen ist, ohne von der Metallwand 351 reflektiert zu werden, mit anderen Worten die Lichtstrahlen mit unterschiedlichen optischen Weglängen, rufen eine Interferenz hervor, so dass Welligkeiten reduziert werden.
• Die Metallwand 351 kann an einer anderen Stelle als zwischen den Pixeln 51e ausgebildet werden. Beispielsweise kann die Metallwand 351, wie in 45 veranschaulicht ist, zusätzlich zu zwischen den Pixeln 51e in einem zentralen Bereich des Pixels 51e ausgebildet werden. Die Anzahl und Größe der Metallwände 351, die in anderen Bereichen als zwischen den Pixeln 51e vorgesehen werden, können eine andere Anzahl und Größe als jene, die hier veranschaulicht sind, sein. Wenn die Anzahl an Metallwänden 351, die im Zwischenschichtfilm 104 ausgebildet sind, zunimmt, nimmt das zu reflektierende Licht zu. Deshalb kann ein Effekt einer Unterdrückung von Welligkeiten gesteigert werden.
• Die Charakteristiken des Plasmonenfilters 121 ändern sich in Abhängigkeit vom Typ des verwendeten Metalls. Beispielsweise können sich, wie in 43 veranschaulicht ist, in einem Fall, in dem der Plasmonenfilter 121 und die Metallwand 351 in Kontakt miteinander ausgebildet sind, die Charakteristiken des Plasmonenfilters 121 aufgrund der Metallwand 351 ändern. Um solch eine Änderung in den Charakteristiken zu verhindern, wird für den Plasmonenfilter 121 und die Metallwand 351 das gleiche Metall in dem Fall verwendet, in dem der Plasmonenfilter 121 und die Metallwand 351 in Kontakt miteinander ausgebildet werden.
• Falls man den Plasmonenfilter 121 und die Metallwand 351 unter Verwendung verschiedener Metalle ausbildet, werden der Plasmonenfilter 121 und die Metallwand 351 nicht in Kontakt miteinander ausgestaltet. Beispielsweise werden der Plasmonenfilter 121 und die Metallwand 351 an Positionen ausgebildet, die um etwa mehrere hundert nm getrennt sind.
• Man beachte, dass in einen Fall, in dem sich die Charakteristiken des Plasmonenfilters 121 nicht ändern oder ein Änderungsbereich der Charakteristiken akzeptabel ist, selbst wenn sich die Charakteristiken ändern, der Plasmonenfilter 121 und die Metallwand 351 unter Verwendung verschiedener Metalle und in Kontakt miteinander ausgebildet werden können.
• Darüber hinaus kann als die Metallwand 351 ein Film mit einem niedrigeren Brechungsindex als der Zwischenschichtfilm 104 in Kontakt genutzt werden. Indem man den Film mit einem niedrigeren Brechungsindex als der Zwischenschichtfilm 104 nutzt, kann eine Totalreflexion oder eine Bedingung nahe einer Totalreflexion erzielt werden, und eine Farbmischung kann unterdrückt werden. Der Film hier ist typischerweise, aber nicht darauf beschränkt, ein SiO2-Film oder ein Film mit niedriger Dielektrizitätskonstante oder dergleichen. Jeder beliebige Film kann verwendet werden, solange der Film einen niedrigeren Brechungsindex als der Zwischenschichtfilm 104 hat. Darüber hinaus ist die Struktur nicht notwendigerweise eine einschichtige Struktur, und eine gestapelte Struktur kann genutzt werden.
• In 43 bis 45 wurde als ein Beispiel der Fall beschrieben, in dem die Metallwand 351 im Zwischenschichtfilm 104 ausgebildet ist, mit anderen Worten der Fall, in dem die Metallwand 351 auf der Unterseite des Plasmonenfilters 121 ausgebildet ist. Wie in 46 veranschaulicht ist, kann die Metallwand 351 (eine Metallwand 352 in 46) im Zwischenschichtfilm 102, mit anderen Worten auf einer Oberseite des Plasmonenfilters 121, ausgebildet sein.
• Wie in 47 veranschaulicht ist, kann darüber hinaus die Metallwand 351 im Zwischenschichtfilm 104 ausgebildet sein, und die Metallwand 352 kann im Zwischenschichtfilm 102 ausgebildet sein. Das heißt, die Metallwände 351 (352) können auf der Oberseite bzw. der Unterseite des Plasmonenfilters 121 ausgebildet sein.
• Selbst in dem Fall, in dem die Metallwand 352 auf der Oberseite des Plasmonenfilters 121 ausgebildet ist, kann das Licht, das gerade verläuft und einfällt, und das reflektierte Licht, das von der Metallwand 352 reflektiert wird, dem Plasmonenfilter 121 zugeführt werden. Deshalb können Welligkeiten wie im oben beschriebenen Fall reduziert werden.
• Man beachte, dass die Metallwand 352, die auf der Oberseite des Plasmonenfilters 121 ausgebildet ist, so ausgebildet werden kann, dass sie die gleiche Größe wie eine Filmdicke des Zwischenschichtfilms 102 aufweist, wie in 46 (47) veranschaulicht ist. Wenn jedoch die Metallwand 352 auf der Oberseite des Plasmonenfilters 121 ausgebildet wird, wird der Weg des einfallenden Lichts durch die Metallwand 352 behindert, und daher besteht eine Möglichkeit des Auftretens einer Vignettierung. Deshalb ist es nur erforderlich, dass die Metallwand 352 mit einer keine Vignettierung hervorrufenden Größe ausgebildet wird, und kann nicht mit der gleichen Größe wie die Filmdicke des Zwischenschichtfilms 102 wie in 46 ( 47) veranschaulicht ausgebildet werden.
• Darüber hinaus sind in dem Fall, in dem die Metallwand 352 auf der Oberseite des Plasmonenfilters 121 ausgebildet ist, Bedingungen, dass die Metallwand 352 unter Verwendung eines dem Plasmonenfilter 121 ähnlichen Metalls gebildet wird, die Metallwand 352 unter Verwendung eines vom Plasmonenfilter 121 verschiedenen Metalltyps gebildet und an einer getrennten Position gebildet wird oder dergleichen, die gleichen wie die oben beschriebene Metallwand 351.
• Darüber hinaus kann als die Metallwand 352 ein Film mit einem niedrigeren Brechungsindex als der Zwischenschichtfilm 102 in Kontakt genutzt werden. Indem man den Film mit einem niedrigeren Brechungsindex als der Zwischenschichtfilm 102 nutzt, kann eine Totalreflexion oder eine Bedingung nahe einer Totalreflexion erzielt werden, und eine Farbmischung kann unterdrückt werden. Der Film hier ist typischerweise, nicht aber darauf beschränkt, ein SiO2-Film, ein Film mit niedriger Dielektrizitätskonstante oder dergleichen. Jeder beliebige Film kann genutzt werden, solange der Film einen niedrigeren Brechungsindex als der Zwischenschichtfilm 102 hat. Darüber hinaus ist die Struktur nicht notwendigerweise eine einschichtige Struktur, und eine gestapelte Struktur kann verwendet werden.
• <Pixel in einer fünften Ausführungsform>
• 48 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Pixels 51f in einer fünften Ausführungsform veranschaulicht. In dem in 48 veranschaulichten Pixel 51f hat ein Teil einer Fotodiode 61 im Pixel eine Mottenaugenstruktur.
• In dem in 48 veranschaulichten Pixel 51f hat die Fotodiode 61 eine unebene Form auf einer Seite des Zwischenschichtfilms 104. Dieser unebene Bereich wird im Folgenden als der Bereich mit einer Mottenaugenstruktur beschrieben. Der Bereich 371 mit einer Mottenaugenstruktur ist in der Fotodiode 61 auf einer Seite des Plasmonenfilters 121 ausgebildet. Ein Zwischenschichtfilm 102 ist auf dem Plasmonenfilter 121 ausgebildet.
• Mit der Mottenaugenstruktur 371 wird Licht, das durch den Plasmonenfilter 121 hindurchging und an der Fotodiode 61 ankam, durch den Bereich 371 mit einer Mottenaugenstruktur, wie in 49 veranschaulicht, gestreut. Die Lichtstreuung verursacht eine Interferenz zwischen Lichtstrahlen mit unterschiedlichen optischen Weglängen und kann Welligkeiten unterdrücken.
• Der Bereich 371 mit einer Mottenaugenstruktur weist die unebene Struktur auf. Eine Periode der Unebenheit (ein Abstand von einem Scheitel einer Erhebung bis zu einem Scheitel einer benachbarten Erhebung) ist auf eine Wellenlänge, die etwa gleich der Wellenlänge eines Lichts oder einer geringfügig kürzeren Wellenlänge als die Wellenlänge des Lichts ist, beispielsweise etwa einige hundert nm, festgelegt. Man beachte, dass die Festlegung auf die Wellenlänge, die etwa gleich der Wellenlänge eines Lichts ist, oder die Wellenlänge, die geringfügig kürzer als die Wellenlänge von Licht ist, beispielsweise etwa einige hundert nm, ein Beispiel ist und keine eine Einschränkung angebende Beschreibung ist. Beispielsweise kann die Periode etwa einige µm betragen.
• Darüber hinaus ist die Form des Bereichs 371 mit einer Mottenaugenstruktur ein Konus. Alternativ dazu kann die Form des Bereichs 371 mit einer Mottenaugenstruktur eine polygonale Pyramide wie etwa eine dreieckige Pyramide oder eine viereckige Pyramide oder eine polygonale Säule wie etwa ein dreieckiges Prisma oder ein viereckiges Prisma sein. Jede beliebige Form kann genutzt werden, solange sich ein Brechungsindex allmählich von einer Erhebung bis zu einer Vertiefung durch Bereich 371 mit einer Mottenaugenstruktur ändert.
• Der Bereich 371 mit einer Mottenaugenstruktur kann in der Fotodiode 61 auf einer unteren Seite (einer Seite der Verdrahtungsschicht 106), wie in 50 veranschaulicht, ausgebildet sein, statt in der Fotodiode 61 auf der Oberseite (Seite des Plasmonenfilters 121) ausgebildet zu sein.
• In dem in 50 veranschaulichten Pixel 51f ist auf der unteren Seite der Bereich 372 mit einer Mottenaugenstruktur in der Fotodiode 61 ausgebildet. Eine Verdrahtungsschicht 106 ist auf der Fotodiode 61 auf der unteren Seite in 50 (auf einer einer Einfallsoberfläche entgegengesetzten Oberfläche) gestapelt. Indem man den Bereich 372 mit einer Mottenaugenstruktur in der Fotodiode 61 auf der unteren Seite ausbildet, können Welligkeiten durch reflektiertes Licht, das auf der Verdrahtungsschicht 106 reflektiert wird, reflektiertes Licht, das an einer Grenzfläche zwischen der Fotodiode 61 und der Verdrahtungsschicht 106 reflektiert wird, reflektiertes Licht durch Mehrfachreflexion des reflektierten Lichts, das an einer Grenzfläche zwischen der Fotodiode 61 und dem Zwischenschichtfilm 104 reflektiert wird, und dergleichen reduziert werden.
• Der Bereich 372 mit einer Mottenaugenstruktur des in 50 veranschaulichten Pixels 51f weist eine Periode der Unebenheit (einen Abstand von einem Scheitel einer Erhebung zu einem Scheitel einer benachbarten Erhebung) auf, die etwa einige hundert nm oder einige µm beträgt und eine Form, die in einen Konus, eine polygonale Pyramide, eine polygonale Säule oder dergleichen ausgebildet ist, wie in dem Bereich 371 mit einer Mottenaugenstruktur des in 49 veranschaulichten Pixels 51f aufweist.
• Das Pixel 51f mit noch einer anderen Konfiguration, die einen Bereich mit einer Mottenaugenstruktur enthält, ist in 51 veranschaulicht. In dem in 51 veranschaulichten Pixel 51f ist ein Bereich 373 mit einer Mottenaugenstruktur auf den Zwischenschichtfilm 102 ausgebildet. Selbst in diesem Fall wird einfallendes Licht durch den Bereich 373 mit einer Mottenaugenstruktur wie im oben beschriebenen Fall gestreut. Deshalb verursachen das gestreute Licht und das einfallende Licht eine Interferenz und unterdrücken ein Auftreten von Welligkeiten.
• Falls man den Bereich 373 mit einer Mottenaugenstruktur auf dem Zwischenschichtfilm 102 ausbildet, kann der Zwischenschichtfilm 102 unter Verwendung des gleichen Materials wie der Bereich 373 mit einer Mottenaugenstruktur gebildet werden oder kann unter Verwendung eines unterschiedlichen Materials gebildet werden. Falls ein Raum über dem Zwischenschichtfilm 102 (über der Grenzfläche) die Luft ist, wird, wenn der Bereich 373 mit einer Mottenaugenstruktur unter Verwendung eines Materials mit einem Brechungsindex ausgebildet ist, der eine große Differenz gegenüber dem Brechungsindex (= 1) der Luft aufweist, das einfallende Licht leichter gestreut, und ein Effekt einer Unterdrückung von Welligkeiten kann erhöht werden.
• Der Bereich 373 mit einer Mottenaugenstruktur des Pixels 51f, das in 51 veranschaulicht ist, weist eine Periode einer Unebenheit (einen Abstand von einem Scheitel einer Erhebung zu einem Scheitel einer benachbarten Erhebung) auf, die etwa einige hundert nm oder einige µm beträgt, und hat eine Form, die in einem Konus, eine polygonale Pyramide, eine polygonale Säule oder dergleichen wie in dem Bereich 371 mit einer Mottenaugenstruktur des in 49 veranschaulichten Pixels 51f ausgebildet ist.
• Falls der Bereich 373 mit einer Mottenaugenstruktur auf dem Zwischenschichtfilm 102 wie in dem in 51 veranschaulichten Pixel 51f ausgebildet ist, wird das einfallende Licht gestreut, und ein Auftreten von Welligkeiten kann unterdrückt werden, wie oben beschrieben wurde. Jedoch besteht auch eine Möglichkeit, dass das gestreute Licht in ein benachbartes Pixel 51f eintritt und eine Farbmischung hervorruft, wie in 52 veranschaulicht ist.
• In 52 sind ein Pixel 51f-1 und ein Pixel 51f-2 einander benachbart angeordnet, und der Bereich 373 mit einer Mottenaugenstruktur ist auf jedem der Pixel 51f ausgebildet. Das einfallende Licht wird durch den Bereich 373 mit einer Mottenaugenstruktur gestreut. Es besteht eine Möglichkeit, dass ein gewisser Teil des gestreuten Lichts in das benachbarte Pixel 51f eintritt, wie durch die von einem Kreis in 52 umgebenen Pfeile veranschaulicht ist.
• Um den Einfall des gestreuten Lichts auf das benachbarte Pixel 51f wie oben beschrieben zu verhindern, kann die in 52 veranschaulichte Konfiguration übernommen werden. Das in 53 veranschaulichte Pixel 51f hat eine ähnliche grundlegende Konfiguration wie das in 52 (51) veranschaulichte Pixel 51f, ist aber insofern verschieden als es eine lichtabschirmende Wand 381 enthält. Die lichtabschirmende Wand 381 ist zwischen den Pixeln 51f und in dem Zwischenschichtfilm 102 ausgebildet.
• Die lichtabschirmende Wand 381 kann eine der Metallwand 352 des in 46 veranschaulichten Pixels 51e ähnliche Konfiguration aufweisen und kann unter Verwendung beispielsweise eines Metalls ausgebildet werden. Darüber hinaus kann als die lichtabschirmende Wand 381 ein Film mit einem niedrigeren Brechungsindex als der Zwischenschichtfilm 102 in Kontakt genutzt werden. Indem man den Film mit einem niedrigeren Brechungsindex als der Zwischenschichtfilm 102 nutzt, kann eine Totalreflexion oder eine Bedingung nahe einer Totalreflexion erreicht werden, und ein Farbmischung kann unterdrückt werden. Der Film ist hier typischerweise, nicht aber darauf beschränkt, ein SiO2-Film, ein Film mit niedriger Dielektrizitätskonstante oder dergleichen. Jeder beliebige Film kann genutzt werden, solange der Film einen niedrigeren Brechungsindex als der Zwischenschichtfilm 102 aufweist. Darüber hinaus ist die Struktur nicht notwendigerweise eine einschichtige Struktur, und eine gestapelte Struktur kann genutzt werden.
• Bei dem in 48 veranschaulichten Pixel 51f besteht eine Möglichkeit, dass das gestreute Licht in das benachbarte Pixel 51f eintritt. Diese Möglichkeit wird unter Bezugnahme auf 54 beschrieben. In 54 sind ein Pixel 51f-1 und ein Pixel 51f-2 einander benachbart angeordnet, und der Bereich 371 mit einer Mottenaugenstruktur ist in jeder Fotodiode 61 ausgebildet. Das einfallende Licht wird durch den Bereich 371 mit einer Mottenaugenstruktur gestreut. Es besteht eine Möglichkeit, dass ein Teil des gestreuten Lichts in das benachbarte Pixel 51f eintritt, wie durch die von dem Kreis 54 in 54 umgebenen Pfeile veranschaulicht ist.
• Um den Einfall des gestreuten Lichts auf das benachbarte Pixel 51f wie oben beschrieben zu verhindern, kann die in 55 veranschaulichte Konfiguration übernommen werden. Das in 55 veranschaulichte Pixel 51f hat eine dem in 54 (48) veranschaulichten Pixel 51f ähnliche grundlegende Konfiguration, ist aber insofern verschieden, als es einen Isolierfilm 382 enthält. Der Isolierfilm 382 ist zwischen den Pixeln 51f und zwischen den Fotodioden 61 ausgebildet.
• Der Isolierfilm 382 wird zwischen den Fotodioden 61 ausgebildet, so dass eine Farbmischung unterdrückt werden kann. Der Isolierfilm 382 kann unter Verwendung, ist aber nicht darauf beschränkt, von SiO2 und dergleichen gebildet werden und ist insbesondere nicht eingeschränkt, solange der Film einen niedrigeren Brechungsindex als die Fotodiode 61 aufweist, mit anderen Worten ein Film einen niedrigeren Brechungsindex als Silizium (Si) hat. Darüber hinaus ist die Struktur nicht notwendigerweise eine einschichtige Struktur, und eine gestapelte Struktur kann genutzt werden. Überdies kann eine gestapelte Struktur mit einem Metallfilm oder einem Halbleiterfilm, der in dem Isolierfilm 382 ausgebildet ist, genutzt werden.
• Indem man die Konfigurationen gemäß einer Anwendung kombiniert, kann eine effizientere Reflexion erzielt werden, und die Farbmischung kann unterdrückt werden. Darüber hinaus kann, obgleich nicht veranschaulicht, sogar in einem Fall, in dem die Mottenaugenstruktur 372 in der Fotodiode 61 auf der Seite der Verdrahtungsschicht 106 ausgebildet ist, wie in dem in 50 veranschaulichten Pixel 51f, die den Isolierfilm 382 enthaltende Konfiguration wie im in 55 veranschaulichten Pixel 51f übernommen werden. Mit der den Isolierfilm 382 enthaltenden Konfiguration kann die Farbmischung reduziert werden.
• <Pixel in einer sechsten Ausführungsform>
• 56 ist eine Seitenansicht, die eine Konfiguration eines Pixels 51g in einer sechsten Ausführungsform veranschaulicht.
• Die oben beschriebenen Ausführungsformen können in Kombination verwendet werden. Als die sechste Ausführungsform ist in 56 ein Beispiel eines Pixels 51 veranschaulicht, das durch Kombinieren der zweiten bis fünften Ausführungsformen erhalten wird.
• In dem in 56 veranschaulichten Pixel 51g sind Wellenleiter 301 unter Verwendung der zweiten Ausführungsform in einem Zwischenschichtfilm 104 ausgebildet. Das Beispiel in 56 veranschaulicht eine Konfiguration des Pixels 51g in einem Fall, in dem die Ausführungsform verwendet wird, in der drei Wellenleiter 301 von Wellenleitern 301-1 bis 301-3, die in 38 veranschaulicht sind, ausgebildet sind. Jedoch kann eine Konfiguration übernommen werden, die erhalten wird, indem die Ausführungsform verwendet wird, in der ein in 37 veranschaulichter Wellenleiter 301 ausgebildet ist.
• In dem in 56 veranschaulichten Pixel 51g ist unter Anwendung der dritten Ausführungsform im Zwischenschichtfilm 104 eine Zwischenschichtlinse 331 ausgebildet. Darüber hinaus ist in dem in 56 veranschaulichten Pixel 51g eine Metallwand 351 zwischen den Pixeln 51g in dem Zwischenschichtfilm 104 unter Verwendung der vierten Ausführungsform ausgebildet.
• Außerdem sind in dem in 56 veranschaulichten Pixel 51g Bereiche 371 bis 373 mit einer Mottenaugenstruktur unter Verwendung der fünften Ausführungsform ausgebildet. Das Beispiel in 56 veranschaulicht die Konfiguration des Pixels 51g in dem Fall, in dem der Bereich 371 mit einer Mottenaugenstruktur in 48, der Bereich 372 mit einer Mottenaugenstruktur in 50 und der Bereich 373 mit einer Mottenaugenstruktur in 51 alle ausgebildet sind. Jedoch kann eine Konfiguration übernommen werden, in der ein oder zwei der Bereiche 371 bis 373 mit einer Mottenaugenstruktur ausgebildet sind. Darüber hinaus kann eine Konfiguration, die mit der lichtabschirmenden Wand 381 oder dem Isolierfilm 382 versehen ist, wie in dem in 53 oder 55 veranschaulichten Pixel 51f übernommen werden.
• Wie oben beschrieben wurde, kann der Effekt einer Unterdrückung durch allein jede einzelne der zweiten bis fünften Ausführungsformen erhalten werden. Jedoch kann man einen Synergieeffekt erwarten, und Welligkeiten können durch Kombinieren der zweiten bis fünften Ausführungsformen weiter unterdrückt werden.
• Man beachte, dass hier das Beispiel, in welchem die vier Ausführungsformen der zweiten bis fünften Ausführungsformen kombiniert sind, beschrieben wurde. Jedoch können zwei oder drei der zweiten bis fünften Ausführungsformen kombiniert werden. Der Effekt einer Unterdrückung von Welligkeiten kann durch sogar solch eine Kombination ähnlich erhalten werden. Außerdem können die zweiten bis fünften Ausführungsformen mit der ersten Ausführungsform kombiniert werden. Daher wird im Folgenden ein Fall einer Kombination der ersten Ausführungsform mit einer anderen Ausführungsform beschrieben.
• <Pixel in einer siebten Ausführungsform>
• 57 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Pixels 51h in einer siebten Ausführungsform veranschaulicht.
• Als die siebte Ausführungsform ist ein Beispiel eines Pixels 51, das durch Kombinieren der ersten und zweiten Ausführungsformen erhalten wird, in 57 veranschaulicht.
• In einem in 57 veranschaulichten Pixel 51h sind unter Verwendung der ersten Ausführungsform ein Plasmonenfilter 121-1 und ein Plasmonenfilter 121-2 mit verschiedenen Höhen ausgebildet. Darüber hinaus ist in dem in 57 veranschaulichten Pixel 51h unter Verwendung der zweiten Ausführungsform ein Wellenleiter 301 in einem Zwischenschichtfilm 104 und in einem zentralen Bereich des Pixels 51h ausgebildet.
• Das Beispiel in 57 veranschaulicht die Konfiguration des Pixels 51h in dem Fall, in dem die Ausführungsform verwendet wird, in der ein in 37 veranschaulichter Wellenleiter 301 ausgebildet ist. Jedoch kann eine Konfiguration, die erhalten wird, indem die Ausführungsform verwendet wird, in der drei Wellenleiter 301 der Wellenleiter 301-1 bis 301-3, die in 38 veranschaulicht sind, ausgebildet sind, als das in 58 veranschaulichte Pixel 51h übernommen werden. In dem in 58 veranschaulichten Pixel 51h sind die drei Wellenleiter 301 der Wellenleiter 301-1 bis 301-3 im Zwischenschichtfilm 104 ausgebildet.
• Außerdem kann in dem in 58 veranschaulichten Pixel 51h eine Konfiguration übernommen werden, in der der im zentralen Bereich ausgebildete Wellenleiter 301-2 entfernt ist. Das heißt, wie in 59 veranschaulicht ist, kann ein zwei Wellenleiter 301-1 und 301-3 enthaltendes Pixel 51h übernommen werden.
• Wieder auf das in 57 veranschaulichte Pixel 51h zurück verweisend treten ein Licht, das durch den Plasmonenfilter 121-1 hindurchgegangen ist, ein Licht, das durch den Plasmonenfilter 121-1 und den Wellenleiter 301 hindurchgegangen ist, ein Licht, das durch den Plasmonenfilter 121-2 und den Wellenleiter 301 hindurchgegangen ist, und ein Licht, das durch den Plasmonenfilter 121-4 hindurchgegangen ist, in eine Fotodiode 61 des in 57 veranschaulichten Pixels 51h ein. In diesem Fall treten die Lichtstrahlen, die durch die vier Pfade hindurchgegangen sind, in die Fotodiode 61 ein.
• Darüber hinaus ist der Wellenlänge 301 in einem Bereich eines Plasmonenfilters 121-3 ausgebildet, der einen Niveauunterschiedsbereich zwischen dem Plasmonenfilter 121-1 und dem Plasmonenfilter 121-2 ist. Deshalb kann in diesen Bereich ein unterschiedlicher Pfad erzeugt werden.
• In dem in 57 veranschaulichten Pixel 51h kann das in die Fotodiode 61 eintretende Licht die Lichtstrahlen sein, die durch die vier oder mehr Arten von Pfaden hindurchgegangen sind, und ein Effekt einer Unterdrückung von Welligkeiten kann gesteigert werden.
• Ähnlich treten ein Licht, das durch den Plasmonenfilter 121-1 hindurchgegangen ist, ein Licht, das durch den Plasmonenfilter 121-1 und den Wellenleiter 301 hindurchgegangen ist, ein Licht, das durch den Plasmonenfilter 121-2 und den Wellenleiter 301 hindurchgegangen ist, und ein Licht, das durch den Plasmonenfilter 121-4 hindurchgegangen ist, in die Fotodiode 61 des in 58 veranschaulichten Pixels 51h ein. Darüber hinaus ist der Wellenlänge 301 im Bereich des Plasmonenfilters 121-3 ausgebildet, und ein unterschiedlicher Pfad kann in diesem Bereich erzeugt werden.
• Selbst in dem in 58 veranschaulichten Pixel 51h kann das in die Fotodiode 61 eintretende Licht die Lichtstrahlen sein, die durch die vier oder mehr Typen von Pfaden hindurchgegangen sind, und ein Effekt einer Unterdrückung von Welligkeiten kann gesteigert werden.
• Licht, das durch den Plasmonenfilter 121-1 hindurchgegangen ist, Licht, das durch den Plasmonenfilter 121-1 und den Wellenleiter 301 hindurchgegangen ist, Licht, das durch den Plasmonenfilter 121-2 und den Wellenleiter 301 hindurchgegangen ist, und Licht, das durch den Plasmonenfilter 121-4 hindurchgegangen ist, treten in die Fotodiode 61 des in 59 veranschaulichten Pixels 51h ein.
• Selbst in dem in 59 veranschaulichten Pixel 51h kann das in die Fotodiode 61 eintretende Licht die Lichtstrahlen sein, die durch die vier Typen von Pfaden hindurchgegangen sind, und ein Effekt einer Unterdrückung kann gesteigert werden.
• Falls der Fall, in dem der Wellenleiter 301 im Bereich des Plasmonenfilters 121-3 ausgebildet ist, der der Niveauunterschiedsbereich wie in dem in 57 oder 58 veranschaulichten Pixel 51h ist, und der Fall verglichen werden, in dem der Wellenleiter 301 im Bereich des Plasmonenfilters 121-3 wie in dem in 59 veranschaulichten Pixel 51h nicht ausgebildet ist, hat der erstgenannte Fall einen höheren Effekt einer Unterdrückung von Welligkeiten. Auf der anderen Seite ist eine Prozessierung des Niveauunterschiedsbereichs im letztgenannten Fall einfacher; mit anderen Worten ist keine Prozessierung zum Ausbilden des Wellenleiters 301 im Niveauunterschiedsbereich notwendig. Deshalb können die Kosten zum Zeitpunkt einer Herstellung reduziert werden.
• Wie oben beschrieben wurde, kann der Effekt einer Unterdrückung von Welligkeiten durch allein jede einzelne der ersten und zweiten Ausführungsformen erhalten werden. Jedoch kann man einen Synergieeffekt erwarten, und Welligkeiten können durch Kombinieren der ersten und zweiten Ausführungsformen weiter unterdrückt werden.
• <Pixel in einer achten Ausführungsform>
• 60 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Pixels 51i in einer achten Ausführungsform veranschaulicht.
• Als die achte Ausführungsform ist in 60 ein Beispiel eines Pixels 51 veranschaulicht, das durch Kombinieren der ersten und dritten Ausführungsformen erhalten wird.
• In dem in 60 veranschaulichten Pixel 51h sind unter Verwendung der ersten Ausführungsform ein Plasmonenfilter 121-1 und ein Plasmonenfilter 121-2 mit unterschiedlichen Höhen ausgebildet. Darüber hinaus ist in dem in 60 veranschaulichten Pixel 51i unter Verwendung der dritten Ausführungsform eine Zwischenschichtlinse 331 in einem Zwischenschichtfilm 104 ausgebildet.
• Wie oben beschrieben wurde, kann der Effekt einer Unterdrückung von Welligkeiten durch nur jede einzelne der ersten und dritten Ausführungsformen erhalten werden. Jedoch kann man einen Synergieeffekt erwarten, und Welligkeiten können durch Kombinieren der ersten und dritten Ausführungsformen weiter unterdrückt werden.
• <Pixel in einer neunten Ausführungsform>
• 61 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Pixels 51j in einer neunten Ausführungsform veranschaulicht.
• Als die neunte Ausführungsform ist in 61 ein Beispiel eines Pixels 51 veranschaulicht, das durch Kombinieren der ersten und vierten Ausführungsformen erhalten wird.
• In einem in 61 veranschaulichten Pixel 51j sind unter Verwendung der ersten Ausführungsform ein Plasmonenfilter 121-1 und ein Plasmonenfilter 121-2 mit unterschiedlichen Höhen ausgebildet. Darüber hinaus ist in dem in 61 veranschaulichten Pixel 51j eine Metallwand 351 in einem Zwischenschichtfilm 104 und zwischen den Pixeln 51j unter Anwendung der vierten Ausführungsform ausgebildet.
• Das Beispiel in 61 veranschaulicht die Konfiguration des Pixels 51j in dem Fall, in dem die Ausführungsform verwendet wird, in der die Metallwand 351 zwischen den in 43 veranschaulichten Pixeln ausgebildet ist. Jedoch kann eine Konfiguration, die erhalten wird, indem die Ausführungsform verwendet wird, in der drei, in 45 veranschaulichte Metallwände 351 ausgebildet sind, als die Konfiguration des in 52 veranschaulichten Pixels 51j übernommen werden. In dem in 62 veranschaulichten Pixel 51j ist die Metallwand 351 zwischen den Pixeln 51j und einem im Wesentlichen zentralen Bereich (ein Niveauunterschiedsbereich des Plasmonenfilters 121) des Pixels 51j ausgebildet.
• Außerdem kann ein Pixel 51h, das durch Kombinieren der ersten und vierten Ausführungsformen erhalten wird, übernommen werden, indem die Ausführungsform verwendet wird, in der die Metallwand 352 in dem Zwischenschichtfilm 102 ausgebildet ist, der auf der Oberseite des in 46 veranschaulichten Plasmonenfilters 121 liegt.
• Außerdem kann ein Pixel 51h, das durch Kombinieren der ersten und vierten Ausführungsformen erhalten wird, übernommen werden, indem die Ausführungsform verwendet wird, in der die Metallwand 352 im Zwischenschichtfilm 102 ausgebildet wird, der auf der Oberseite des in 47 veranschaulichten Plasmonenfilters 121 liegt, und die Metallwand 351 in dem Zwischenschichtfilm 104 ausgebildet ist, der auf der Unterseite des Plasmonenfilters 121 liegt.
• Wie oben beschrieben wurde, kann der Effekt einer Unterdrückung von Welligkeiten durch allein jede einzelne der ersten und vierten Ausführungsformen erhalten werden. Man kann jedoch einen Synergieeffekt erwarten, und Welligkeiten können durch Kombinieren der ersten und vierten Ausführungsformen weiter unterdrückt werden.
• <Pixel in einer zehnten Ausführungsform>
• 63 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eins Pixels 51k in einer zehnten Ausführungsform veranschaulicht.
• Als die zehnte Ausführungsform ist in 63 ein Beispiel eines Pixels 51 veranschaulicht, das durch Kombinieren der ersten und fünften Ausführungsformen erhalten wird.
• In dem in 63 veranschaulichten Pixel 51k sind unter Verwendung der ersten Ausführungsform ein Plasmonenfilter 121-1 und ein Plasmonenfilter 121-2 mit unterschiedlichen Höhen ausgebildet. Darüber hinaus ist in dem in 63 veranschaulichten Pixel 51k unter Verwendung der fünften Ausführungsform ein Bereich 371 mit einer Mottenaugenstruktur auf einer Fotodiode 61 auf einer Seite der Lichteinfallsoberfläche ausgebildet.
• Das Beispiel in 63 veranschaulicht die Konfiguration des Pixels 51k in dem Fall, in dem die Ausführungsform angewendet wird, in der der Bereich 371 mit einer Mottenaugenstruktur in der Fotodiode 61 auf der Seite der Lichteinfallsoberfläche ausgebildet ist, die in 48 veranschaulicht ist. Jedoch kann eine Konfiguration, die erhalten wird, indem die Ausführungsform verwendet wird, in der der Bereich 372 mit einer Mottenaugenstruktur in der Fotodiode 61 auf der Seite der (nicht veranschaulichten) Verdrahtungsschicht 106, die in 50 veranschaulicht ist, als die Konfiguration des in 64 veranschaulichten Pixels 51k übernommen werden. In dem in 64 veranschaulichten Pixel 51k ist ein Bereich 372 mit einer Mottenaugenstruktur in einer Verdrahtungsschicht 106 der Fotodiode 61 ausgebildet.
• Darüber hinaus kann eine Konfiguration, die erhalten wird, indem die Ausführungsform verwendet wird, in der der Bereich 373 mit einer Mottenaugenstruktur auf dem Zwischenschichtfilm 102 ausgebildet ist, der in 51 veranschaulicht ist, als die Konfiguration des in 65 veranschaulichten Pixels 51k übernommen werden. In dem in 65 veranschaulichten Pixel 51k ist ein Bereich 372 mit einer Mottenaugenstruktur auf einem Zwischenschichtfilm 102 ausgebildet.
• Außerdem ist ein Pixel 51h, das erhalten wird, indem zwei oder drei der Ausführungsform, in der der Bereich 371 mit einer Mottenaugenstruktur in der Fotodiode 61 auf der Seite der Lichteinfallsoberfläche ausgebildet ist, die in 48 veranschaulicht ist, der Ausführungsform, in der der Bereich 372 mit einer Mottenaugenstruktur in der Fotodiode 61 auf der Seite der (nicht veranschaulichten) Verdrahtungsschicht 106 ausgebildet ist, die in 50 veranschaulicht ist, und der Ausführungsform verwendet werden, in der der Bereich 373 mit einer Mottenaugenstruktur auf dem Zwischenschichtfilm 102 ausgebildet ist, der in 51 veranschaulicht ist, übernommen werden, obgleich es nicht veranschaulicht ist. Außerdem kann ein Pixel 51h, das mit einer lichtabschirmenden Wand 381 oder einem Isolierfilm 382 versehen ist, wie in dem in 53 oder 55 veranschaulichten Pixel 51f übernommen werden.
• Wie oben beschrieben wurde, kann der Effekt einer Unterdrückung von Welligkeiten durch allein jede einzelne der ersten und fünften Ausführungsformen erhalten werden. Man kann jedoch einen Synergieeffekt erwarten, und Welligkeiten können durch Kombinieren der ersten und fünften Ausführungsformen weiter unterdrückt werden.
• <Pixel in einer elften Ausführungsform>
• 66 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Pixels 51m in einer elften Ausführungsform veranschaulicht.
• Als die elfte Ausführungsform ist in 66 ein Beispiel eines Pixels 51 veranschaulicht, das erhalten wird, indem die ersten bis fünften Ausführungsformen kombiniert werden. Das in 66 veranschaulichte Pixel 51m hat eine Konfiguration des Pixels 51, die durch Kombinieren der ersten und sechsten Ausführungsformen erhalten wird.
• In dem in 66 veranschaulichten Pixel 51m sind unter Verwendung der ersten Ausführungsform ein Plasmonenfilter 121-1 und ein Plasmonenfilter 121-2 mit unterschiedlichen Höhen ausgebildet. Darüber hinaus sind in dem in 66 veranschaulichten Pixel 51m Wellenleiter 301 unter Verwendung der zweiten Ausführungsform in einem Zwischenschichtfilm 104 ausgebildet. Das Beispiel in 66 veranschaulicht eine Konfiguration des Pixels 51m in dem Fall, in dem die Ausführungsform verwendet wird, in der drei Wellenleiter 301 von Wellenleitern 301-1 bis 301-3, die in 38 veranschaulicht sind, ausgebildet sind. Jedoch kann eine Konfiguration übernommen werden, die erhalten wird, indem die Ausführungsform verwendet wird, in der ein in 37 veranschaulichter Wellenleiter 301 ausgebildet ist.
• Darüber hinaus ist in dem in 66 veranschaulichten Pixel 51m unter Verwendung der dritten Ausführungsform eine Zwischenschichtlinse 331 im Zwischenschichtfilm 104 ausgebildet. Darüber hinaus ist in dem in 66 veranschaulichten Pixel 51m unter Verwendung der vierten Ausführungsform eine Metallwand 351 zwischen den Pixeln 51m in dem Zwischenschichtfilm 104 ausgebildet.
• Außerdem sind in dem in 66 veranschaulichten Pixel 51m unter Verwendung der fünften Ausführungsform Bereiche 371 bis 373 mit einer Mottenaugenstruktur ausgebildet. Das Beispiel in 66 veranschaulicht die Konfiguration des Pixels 51m in dem Fall, in dem der Bereich 371 mit einer Mottenaugenstruktur in 48, der Bereich 372 mit einer Mottenaugenstruktur in 50 und der Bereich 373 mit einer Mottenaugenstruktur in 51 alle ausgebildet sind. Jedoch kann eine Konfiguration übernommen werden, in der ein oder zwei der Bereiche 371 bis 373 mit einer Mottenaugenstruktur ausgebildet sind. Darüber hinaus kann eine Konfiguration, die mit einer lichtabschirmenden Wand 381 oder einem Isolierfilm 382 versehen ist, wie in dem in 53 oder 55 veranschaulichten Pixel 51f übernommen werden.
• Wie oben beschrieben wurde, kann der Effekt einer Unterdrückung von Welligkeiten durch allein jede einzelne der ersten bis fünften Ausführungsformen erhalten werden. Jedoch kann man einen Synergieeffekt erwarten, und Welligkeiten können durch Kombinieren der ersten bis fünften Ausführungsformen weiter unterdrückt werden.
• Die oben beschriebenen ersten bis elften Ausführungsformen wurden unter Verwendung des Plasmonenfilters 121 mit einer Loch-Arraystruktur als Beispiel beschrieben. Jedoch können zusätzlich zu dem Plasmonenfilter mit der Loch-Arraystruktur als der Schmalbandfilter NB, der für eine Bildgebungsvorrichtung verwendbar ist, für die die vorliegende Technologie verwendet wird, die Plasmonenfilter mit beispielsweise der Punkt-Arraystruktur, GMR und der Zielscheibenstruktur und das Fabry-Perot-Interferometer verwendet werden.
• Selbst in dem Fall, in dem das Fabry-Perot-Interferometer genutzt wird, gibt es einige Fälle, in denen ein Zwischenschichtfilm in einem oberen Bereich des Fabry-Perot-Interferometers vorhanden ist. In solch einer Konfiguration kann eine unerwünschte Reflexion vorliegen. Durch Anwenden der vorliegenden Technologie können Welligkeiten selbst in dem Fall einer Verwendung des Fabry-Perot-Interferometers unterdrückt werden. Man beachte, dass in dem Fall, in dem die erste Ausführungsform verwendet wird, unter Verwendung des Fabry-Perot-Interferometers als der Schmalbandfilter NB beispielsweise eine Konfiguration, die Welligkeiten unterdrücken kann, erhalten werden kann, indem die Höhe des Hauptkörpers des Fabry-Perot-Interferometers geändert wird.
• Man beachte, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen unter Verwendung einer Bildgebungsvorrichtung als Beispiel beschrieben wurden. Jedoch ist die Beschreibung der vorliegenden Technologie keine Beschreibung, die den Anwendungsbereich auf die Bildgebungsvorrichtung einschränkt, und die vorliegende Technologie kann für andere Vorrichtungen als die Bildgebungsvorrichtung verwendet werden.
• Beispielsweise kann die vorliegende Technologie für einen Sensor verwendet werden, der mit dem Plasmonenfilter oder dem Fabry-Perot-Interferometer versehen ist. Die vorliegende Technologie kann beispielsweise für eine Messvorrichtung verwendet werden, die Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge empfängt und die empfangene Lichtmenge misst. Die vorliegende Technologie kann umfassend für elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtungen verwendet werden, die elektromagnetische Wellen verarbeiten.
• Gemäß der vorliegenden Technologie können Lichtstrahlen mit unterschiedlichen optischen Weglängen erzeugt werden, und die Lichtstrahlen mit den unterschiedlichen optischen Weglängen kann man miteinander interferieren lassen, und Welligkeiten können unterdrückt werden.
• <Anwendungsbeispiel für ein System für endoskopische Chirurgie >
• Darüber hinaus kann die Technologie (vorliegende Technologie) gemäß der vorliegenden Offenbarung für ein System für endoskopische Chirurgie verwendet werden.
• 67 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Systems für endoskopische Chirurgie veranschaulicht, für das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) verwendet werden kann.
• 67 veranschaulicht einen Zustand, in welchem ein Bediener (Chirurg) 11131 gerade einen chirurgischen Eingriff an einem Patienten 11132 auf einem Patientenbett 11133 durchführt. Wie in 67 dargestellt umfasst das System 11000 für endoskopische Chirurgie ein Endoskop 11100, andere chirurgische Instrumente 11110 wie etwa ein Pneumoperitoneum-Rohr 11111 und eine Energiebehandlungsvorrichtung 11112, eine Trägerarmvorrichtung 11120, die das Endoskop 11100 darauf trägt, und einen Rollwagen 11200, auf welchem verschiedene Vorrichtungen für endoskopische Chirurgie montiert sind.
• Das Endoskop 11100 umfasst einen Linsentubus 11101 und einen Kamerakopf 11102. Ein Bereich mit vorbestimmter Länge von einem Distalende des Linsentubus 11101 wird in einen Körperhohlraum des Patienten 11132 eingeführt. Der Kamerakopf 11102 ist mit einem Proximalende des Linsentubus 11101 verbunden. 67 veranschaulicht das Endoskop 11100, das als ein sogenanntes hartes Endoskop konfiguriert ist, das den harten Linsentubus 11101 umfasst. Das Endoskop 11100 kann jedoch als sogenanntes weiches Endoskop, das einen weichen Linsentubus umfasst, konfiguriert sein.
• Im Distalende des Linsentubus 11101 ist eine Öffnung vorgesehen, in die eine Objektlinse eingepasst ist. Eine Lichtquellenvorrichtung 11203 ist mit dem Endoskop 11100 verbunden, und von der Lichtquellenvorrichtung 11203 erzeugtes Licht wird in ein Distalende des Linsentubus 11101 durch eine Lichtführung geführt, die sich innerhalb des Linsentubus 11101 erstreckt, und ein Beobachtungsziel im Körperhohlraum des Patienten 11132 wird durch die Objektlinse bestrahlt. Es ist besonders zu erwähnen, dass das Endoskop 11100 ein Endoskop für Geradeaussicht sein kann oder ein Endoskop für Schrägsicht oder ein Endoskop für eine Seitensicht sein kann.
• Ein optisches System und ein Bildgebungselement sind innerhalb des Kamerakopfes 11102 vorgesehen, und reflektiertes Licht (Beobachtungslicht) vom Beobachtungsziel durch das optische System auf dem Bildgebungselement zusammengeführt bzw. gebündelt. Das Beobachtungslicht wird durch das Bildgebungselement photoelektrisch umgewandelt, und ein dem Beobachtungslicht entsprechendes elektrisches Signal, mit anderen Worten ein einem Beobachtungsbild entsprechendes Bildsignal, wird erzeugt. Das Bildsignal wird als Rohdaten zu einer Kamera-Steuerungseinheit (CCU) 11201 übertragen.
• Die CCU 11201 enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU) oder dergleichen und steuert allgemein eine Operation des Endoskops 11100 und einer Anzeigevorrichtung 11202. Außerdem empfängt die CCU 11201 das Bildsignal vom Kamerakopf 11102 und führt basierend auf dem Bildsignal verschiedene Arten einer Bildverarbeitung zum Anzeigen eines Bildes, wie etwa einen Entwicklungsprozess (Demosaicing-Prozess) oder dergleichen, am Bildsignal durch.
• Die Anzeigevorrichtung 11202 zeigt basierend auf dem Bildsignal, auf das von der CCU 11201 die Bildverarbeitung angewendet wurde, mittels einer Steuerung der CCU 11201 das Bild an.
• Die Lichtquellenvorrichtung 11203 enthält eine Lichtquelle wie etwa beispielsweise eine lichtemittierende Diode (LED) und führt Bestrahlungslicht beim Aufnehmen eines Operationsbereichs oder dergleichen dem Endoskop 11100 zu.
• Eine Eingabevorrichtung 11204 ist eine Eingabeschnittstelle für das System 11000 für endoskopische Chirurgie. Ein Nutzer kann über die Eingabevorrichtung 11204 verschiedene Arten einer Information und Anweisungen in das System 11000 für endoskopische Chirurgie eingeben. Beispielsweise gibt der Nutzer eine Anweisung um Bildgebungsbedingungen (eine Art von Bestrahlungslicht, eine Vergrößerung, eine Brennweite und dergleichen) durch das Endoskop 11100 zu ändern, ein.
• Eine Vorrichtung 11205 zur Steuerung eines Behandlungsinstruments steuert eine Ansteuerung der Energiebehandlungsvorrichtung 11112 für eine Kauterisierung bzw. Verätzung oder einen Schnitt eines Gewebes, ein Verschließen eines Blutgefäßes oder dergleichen. Um das Sichtfeld des Endoskops 11100 und den Arbeitsraum für den Bediener sicherzustellen, schickt eine Pneumoperitoneum-Vorrichtung 11206 durch das Pneumoperitoneum-Rohr 11111 Gas in den Körperhohlraum des Patienten 11132, um den Körperhohlraum auszudehnen. Eine Aufzeichnungsvorrichtung 11207 ist eine Vorrichtung, die verschiedene Arten einer Information in Bezug auf einen chirurgischen Eingriff aufzeichnen kann. Ein Drucker 11208 ist eine Vorrichtung, die verschiedene Arten von Information in Bezug auf einen chirurgischen Eingriff in verschiedenen Formen wie etwa als Text, Bild oder grafische Darstellung drucken kann.
• Es ist besonders zu erwähnen, dass die Lichtquellenvorrichtung 11203, die Bestrahlungslicht beim Aufnehmen des Operationsbereichs dem Endoskop 11100 zuführt, von einer Weißlichtquelle gebildet werden kann, die zum Beispiel von einer LED, einer Laserlichtquelle oder einer Kombination von ihnen gebildet werden kann. Falls die Weißlichtquelle von einer Kombination von roten, grünen und blauen (RGB-) Laserlichtquellen gebildet wird, können die Ausgabeintensität und der Ausgabezeitpunkt der jeweiligen Farben (Wellenlängen) mit hoher Genauigkeit gesteuert werden kann. Daher kann eine Einstellung eines Weißabgleichs des aufgenommenen Bildes in der Lichtquellenvorrichtung 11203 durchgeführt werden. Ferner wird in diesem Fall das Beobachtungsziel mit dem Laserlicht von jeder der RGB-Laserlichtquellen in Zeitmultiplex-Weise gestrahlt, und die Ansteuerung des Bildgebungselements des Kamerakopfes 11102 wird synchron mit den Bestrahlungszeitpunkten gesteuert, so dass den R-, G- und B-Farben individuell entsprechende Bilder in Zeitmultiplex-Weise aufgenommen werden können. Gemäß diesem Verfahren ist es möglich, ein Farbbild zu erhalten, ohne einen Farbfilter für das Bildgebungselement vorzusehen.
• Ferner kann eine Ansteuerung der Lichtquellenvorrichtung 11203 gesteuert, um eine Intensität eines abzugebenden Lichts für jede vorbestimmte Zeit geändert wird. Die Ansteuerung des Bildgebungselements des Kamerakopfes 11102 wird synchron mit dem Zeitpunkt einer Änderung der Lichtintensität gesteuert, und werden Bilder in Zeitmultiplex-Weise erfasst, und die Bilder kombiniert bzw. synthetisiert, so dass ein Bild mit einem hohen Dynamikbereich ohne unterentwickelte blockierte Abschattungen und überbelichtete Hervorhebungen erzeugt werden kann.
• Außerdem kann die Lichtquellenvorrichtung 11203 so konfiguriert sein, dass sie Licht in einem vorbestimmten Wellenlängenband entsprechend einer Beobachtung mit speziellem Licht zuführt. Bei einer Beobachtung mit speziellem Licht wird beispielsweise unter Ausnutzung der Wellenlängenabhängigkeit einer Lichtabsorption in einem Körpergewebe eine sogenannte schmalbandige Bildgebung durchgeführt, indem Licht in einem schmaleren Band als das Bestrahlungslicht (mit anderen weißes Licht) zur Zeit einer normalen Beobachtung durchgeführt, um ein vorbestimmtes Gewebe wie etwa ein Blutgefäß in einer mukosalen Oberflächenschicht mit einem hohen Kontrast aufzunehmen. Alternativ dazu kann bei der Beobachtung mit speziellem Licht eine Bildgebung mittels Fluoreszenz durchgeführt werden, um ein Bild mittels Fluoreszenz zu erhalten, das mittels Bestrahlung mit Anregungslicht erzeugt wird. Bei der Bildgebung mittels Fluoreszenz kann eine Bestrahlung des Körpergewebes mit Anregungslicht, um Fluoreszenz vom Körpergewebe zu beobachten (Eigenfluoreszenz-Beobachtung) oder eine Einspritzung eines Reagenzmittels wie etwa Indocyaningrün (ICG) in das Körpergewebe und Bestrahlen des Körpergewebes mit Anregungslicht entsprechend einer Fluoreszenzwellenlänge des Reagenzmittels, um ein Fluoreszenzbild zu erhalten, durchgeführt werden. Die Lichtquellenvorrichtung 11203 kann dafür konfiguriert sein, derartiges schmalbandiges Licht und/oder Anregungslicht, das für eine Beobachtung mit speziellem Licht wie oben beschrieben geeignet ist, bereitzustellen.
• 68 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer funktionalen Konfiguration des Kamerakopfes 11102 und der CCU 11201 zeigt, die in 67 dargestellt sind.
• Der Kamerakopf 11102 enthält eine Linseneinheit 11401, eine Bildgebungseinheit 11402, eine Ansteuerungseinheit 11403, eine Kommunikationseinheit 11404 und eine Kamerakopf-Steuerungseinheit 11405. Die CCU 11201 enthält eine Kommunikationseinheit 11411, eine Bildverarbeitungseinheit 11412 und eine Steuerungseinheit 11413. Der Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 sind für eine Kommunikation miteinander durch ein Übertragungskabel 11400 verbunden.
• Die Linseneinheit 11401 ist ein optisches System, das in einem Verbindungsbereich zwischen dem Kamerakopf 11102 und dem Linsentubus 11101 vorgesehen ist. Über ein Distalende des Linsentubus 11101 aufgenommenes Beobachtungslicht wird zum Kamerakopf 11102 geführt und tritt in die Linseneinheit 11401 ein. Die Linseneinheit 11401 enthält eine Kombination einer Vielzahl von Linsen, einschließlich einer Zoomlinse und einer Fokuslinse.
• Das Bildgebungselement, das die Bildgebungseinheit 11402 bildet, kann ein Bildgebungselement (sogenanntes einzelnes Bildgebungselement) sein oder kann eine Vielzahl von Bildgebungselementen (sogenannte Mehrfach-Bildgebungselemente) sein. Falls die Bildgebungseinheit 11402 beispielsweise von Mehrfach-Bildgebungselementen gebildet wird, kann durch Erzeugen von jeweiligen R, G und B entsprechenden Bildsignalen durch die Bildgebungselemente und Synthetisieren der Bildsignale ein Farbbild erhalten werden. Alternativ dazu kann die Bildgebungseinheit 11402 kann von einem Paar Bildgebungselemente gebildet werden, um jeweils Bildsignale für das rechte Auge und das linke Auge zu erlangen, die einer dreidimensionalen (3D) Anzeige entsprechen. Mit der 3D-Anzeige kann der Bediener 11131 die Tiefe eines biologischen Gewebes im Operationsbereich genauer erfassen. Es ist besonders zu erwähnen, dass, falls die Bildgebungseinheit 11402 von den Mehrfach-Bildgebungselementen gebildet wird, eine Vielzahl von Systemen der Linseneinheiten 11401 entsprechend den Bildgebungselementen vorgesehen sein können.
• Außerdem muss die Bildgebungseinheit 11402 nicht notwendigerweise im Kamerakopf 11102 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Bildgebungseinheit 11402 unmittelbar hinter der Objektivlinse innerhalb des Linsentubus 11101 vorgesehen sein.
• Die Ansteuerungseinheit 11403 wird von einem Aktuator gebildet und bewegt unter einer Steuerung der Kamerakopf-Steuerungseinheit 11405 die Zoomlinse und die Fokuslinse der Linseneinheit 11401 um einen vorbestimmten Abstand entlang einer optischen Achse. Bei der Bewegung können eine Vergrößerung und ein Brennpunkt eines aufgenommenen Bildes durch die Bildgebungseinheit 11402 geeignet eingestellt werden.
• Die Kommunikationseinheit 11404 wird von einer Kommunikationsvorrichtung zum Übertragen und Empfangen verschiedener Arten von Information zu und von der CCU 11201 gebildet. Die Kommunikationseinheit 11404 überträgt das von der Bildgebungseinheit 11402 erhaltene Bildsignal über das Übertragungskabel 11400 als Rohdaten zur CCU 11201.
• Außerdem empfängt die Kommunikationseinheit 11404 ein Steuerungssignal zum Steuern einer Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 von der CCU 11201 und stellt das Steuerungssignal der Kamerakopf-Steuerungseinheit 11405 bereit. Das Steuerungssignal enthält Information in Bezug auf Bildgebungsbedingungen, wie etwa zum Beispiel eine Information, um eine Frame-Rate eines aufgenommenen Bildes zu spezifizieren, eine Information, um einen Belichtungswert bei einer Bildgebung zu spezifizieren, und/oder eine Information, um die Vergrößerung und den Brennpunkt eines aufgenommenen Bildes zu spezifizieren.
• Es ist besonders zu erwähnen, dass die Bildgebungsbedingungen wie etwa die Frame-Rate, der Belichtungswert, die Vergrößerung und der Fokus durch den Nutzer geeignet bestimmt werden können oder durch die Steuerungseinheit 11413 der CCU 11201 auf der Basis des erfassten Bildsignals automatisch eingestellt werden können. Im letztgenannten Fall sind im Endoskop 11100 eine Funktion einer automatischen Belichtung (AE), eine Funktion eines Autofokus (AF) und eine Funktion eines automatischen Weißabgleichs (AWB) integriert.
• Die Kamerakopf-Steuerungseinheit 11405 steuert eine Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 auf der Basis des über die Kommunikationseinheit 11404 von der CCU 11201 empfangenen Steuerungssignals.
• Die Kommunikationseinheit 11411 wird von einer Kommunikationsvorrichtung, um verschiedene Arten von Information zum Kamerakopf 11102 zu übertragen und von ihm zu empfangen, gebildet. Die Kommunikationseinheit 11411 empfängt das über das Übertragungskabel 11400 vom Kamerakopf 11102 übertragene Bildsignal.
• Außerdem überträgt die Kommunikationseinheit 11411 ein Steuerungssignal zum Steuern einer Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 zum Kamerakopf 11102. Das Bildsignal und das Steuerungssignal können mittels elektrischer Kommunikation, optischer Kommunikation oder dergleichen übertragen werden.
• Die Bildverarbeitungseinheit 11412 wendet verschiedene Arten einer Bildverarbeitung auf das vom Kamerakopf 11102 als Rohdaten übertragene Bildsignal an.
• Die Steuerungseinheit 11413 führt verschiedene Arten einer Steuerung bezüglich einer Bildgebung des Operationsbereichs und dergleichen durch das Endoskop 11100 und einer Anzeige des aufgenommenen Bildes durch, das mittels Bildgebung des Operationsbereichs erhalten wurde. Beispielsweise erzeugt die Steuerungseinheit 11413 ein Steuerungssignal, um eine Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 zu steuern.
• Außerdem zeigt die Steuerungseinheit 11413 auf der Basis des Bildsignals, auf das die Bildverarbeitung von der Bildverarbeitungseinheit 11412 angewendet wurde, in der Anzeigevorrichtung 11202 das aufgenommene Bild des Operationsbereichs oder dergleichen an. Zu dieser Zeit kann die Steuerungseinheit 11413 unter Verwendung verschiedener Bilderkennungstechnologien verschiedene Objekte im aufgenommenen Bild erkennen. Beispielsweise kann die Steuerungseinheit 11413 ein chirurgisches Instrument wie etwa eine Pinzette bzw. Zange, einen bestimmten Bereich eines lebenden Körpers, eine Blutung, Dunst, wenn die Energiebehandlungsvorrichtung 11112 verwendet wird, oder dergleichen erkennen, indem die Form, Farbe und so weiter von Rändern von Objekten detektiert werden, die in einem aufgenommenen Bild enthalten sind. Die Steuerungseinheit 11413 kann beim Anzeigen des aufgenommenen Bildes in der Anzeigevorrichtung 11202 verschiedene Arten einer Information zur Unterstützung eines chirurgischen Eingriffs auf dem Bild des Operationsbereichs überlagern und anzeigen. Die Überlagerung und Anzeige und Präsentation der Information zur Unterstützung eines chirurgischen Eingriffs für den Bediener 11131 kann die Belastung für den Bediener 11131 reduzieren und ermöglicht dem Bediener 11131 den chirurgischen Eingriff sicher fortführen.
• Das Übertragungskabel 11400, das den Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 miteinander verbindet, ist ein elektrisches Signalkabel entsprechend einer Kommunikation elektrischer Signale, eine Lichtleitfaser entsprechend einer optischen Kommunikation oder ein Verbundkabel davon.
• Im veranschaulichten Beispiel wurde hier die Kommunikation unter Verwendung des Übertragungskabels 11400 drahtgebunden durchgeführt. Jedoch kann die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 11102 und der CCU 11201 drahtlos durchgeführt werden.
• Ein Beispiel eines Systems für endoskopische Chirurgie, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann, wurde beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann für den Kamerakopf 11102 oder die Bildgebungseinheit 11402 des Kamerakopfes 11102 beispielsweise der oben beschriebenen Konfigurationen verwendet werden. Konkret kann beispielsweise das Bildgebungselement 12 in 1 für die Bildgebungseinheit 11402 verwendet werden. Durch Anwenden der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf die Bildgebungseinheit 11402 kann ein detailliertes und genaueres Bild des Operationsbereichs erhalten werden. Daher kann der Bediener den Operationsbereich zuverlässig bestätigen.
• Es ist hier besonders zu erwähnen, dass das System für endoskopische Chirurgie hier als ein Beispiel beschrieben wurde. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann jedoch beispielsweise für ein System für mikroskopische Chirurgie oder dergleichen verwendet werden kann.
• <Anwendungsbeispiel für bewegliche Körper>
• Darüber hinaus kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung beispielsweise als eine Vorrichtung realisiert werden, die an jeder beliebigen Art beweglicher Körper montiert wird, die ein Automobil, ein Elektrofahrzeug, ein Hybrid-Elektrofahrzeug, ein Motorrad, ein Fahrrad, eine Vorrichtung für persönliche Mobilität, ein Flugzeug, eine Drohne, ein Schiff, einen Roboter und dergleichen umfassen.
• 69 ist ein Blockdiagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines Fahrzeugsteuerungssystems als ein Beispiel eines Systems zur Steuerung beweglicher Körper veranschaulicht, für das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann.
• Das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 umfasst eine Vielzahl elektronischer Steuerungseinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 verbunden sind. In dem in 69 veranschaulichten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 eine Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010, eine Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020, eine Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs, eine Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug und eine integrierte Steuerungseinheit 12050. Außerdem sind als eine funktionale Konfiguration der integrierten Steuerungseinheit 12050 ein Mikrocomputer 12051, eine Ton/Bild-Ausgabeeinheit 12052 und eine Schnittstelle (I/F) 12053 des im Fahrzeug montierten Netzwerks veranschaulicht.
• Die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 steuert gemäß verschiedenen Programmen die Operationen von Vorrichtungen in Bezug auf das Antriebssystem eines Fahrzeugs. Beispielsweise dient die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 als Steuerungsvorrichtung einer Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer Antriebskraft des Fahrzeugs wie etwa eines Verbrennungsmotors, eines Antriebsmotors oder dergleichen, eines Antriebskraft-Übertragungsmechanismus, um die Antriebskraft auf Räder zu übertragen, eines Lenkmechanismus, der den Lenkwinkel des Fahrzeugs einstellt, einer Bremsvorrichtung, die eine Bremskraft des Fahrzeugs erzeugt, und dergleichen.
• Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 steuert Operationen verschiedener Vorrichtungen, mit den an einer Fahrzeugkarosserie ausgestattet ist, gemäß verschiedenen Programmen. Beispielsweise dient die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 als Steuerungsvorrichtung für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein System für intelligente Schlüssel, eine automatische Fenstervorrichtung oder verschiedene Arten von Leuchten wie etwa einen Frontscheinwerfer, einen Heckscheinwerfer, eine Bremsleuchte, ein Fahrtrichtungssignal, eine Nebelleuchte oder dergleichen. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer mobilen Vorrichtung als Alternative zu einem Schlüssel gesendet werden, oder Signale verschiedener Arten von Schaltern in die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 eingespeist werden. Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 empfängt eine Einspeisung der Funkwellen oder der Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, die automatische Fenstervorrichtung, die Leuchten und dergleichen des Fahrzeugs.
• Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert Information über die äußere Umgebung des Fahrzeugs, an dem das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 montiert ist. Beispielsweise ist die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs mit einer Bildgebungseinheit 12031 verbunden. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs veranlasst die Bildgebungseinheit 12031, ein Bild der äußeren Umgebung des Fahrzeugs aufzunehmen, und empfängt das aufgenommene Bild. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs kann auf der Basis des empfangenen Bildes eine Verarbeitung zum Detektieren eines Objekts wie etwa einer Person, eines Wagens, eines Hindernisses, eines Verkehrsschilds, eines Zeichens auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen oder eine Verarbeitung zum Detektieren eines Abstands dazu ausführen.
• Die Bildgebungseinheit 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und der entsprechend der Menge des empfangenen Lichts ein elektrisches Signal abgibt. Die Bildgebungseinheit 12031 kann auch das elektrische Signal als Bild ausgeben und kann das elektrische Signal als Information über einen gemessenen Abstand abgeben. Außerdem kann das von der Bildgebungseinheit 12031 empfangene Licht sichtbares Licht sein oder kann unsichtbares Licht wie etwa Infrarotstrahlen oder dergleichen sein.
• Die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug detektiert Information über das Innere bzw. aus dem Inneren des Fahrzeugs. Eine Einheit 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands, die einen Zustand eines Fahrers detektiert, ist mit der Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug verbunden. Die Einheit 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands umfasst zum Beispiel eine Kamera, die den Fahrer aufnimmt, und die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug kann auf der Basis der von der Einheit 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands eingegebenen Detektionsinformation den Ermüdungsgrad des Fahrers oder den Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer eindöst.
• Der Mikrocomputer 12051 berechnet einen Steuerungszielwert für die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremsvorrichtung auf der Basis der Information über das Innere und die äußere Umgebung des Fahrzeugs, welche Information durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug erhalten wird, und kann einen Steuerungsbefehl an die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung zu dem Zweck durchführen, um Funktionen eines fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystems (ADAS) zu realisieren, dessen Funktionen eine Vermeidung einer Kollision oder Aufprallabschwächung für das Fahrzeug, eine Nachfolgefahrt basierend auf einem Folgeabstand, eine Fahrt bei konstanter Geschwindigkeit, eine Warnung vor einer Kollision des Fahrzeugs, eine Warnung vor einer Spurabweichung des Fahrzeugs und dergleichen einschließen.
• Außerdem steuert der Mikrocomputer 12051 die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Basis der Information über eine Umgebung des Fahrzeugs, die in der Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder der Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug erfasst wird, um eine kooperative Steuerung zum Zweck eines automatischen Fahrens beim autonomen Reisen ohne Abhängigkeit von einem Eingriff des Fahrers oder dergleichen durchzuführen.
• Der Mikrocomputer 12051 kann außerdem einen Steuerungsbefehl an die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 auf der Basis der Information über die äußere Umgebung des Fahrzeugs ausgeben, welche durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs erhalten wird. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung, um eine Blendung zu verhindern, ausführen, indem etwa die Frontleuchte gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs, das durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert wird, gesteuert wird und von Fernlicht auf Abblendlicht umgeschaltet wird.
• Die Ton/Bild-Ausgabeeinheit 12052 überträgt ein Ausgangssignal eines Tons und/oder eines Bildes an eine Ausgabevorrichtung, die einen Insassen des Fahrzeugs oder die äußere Umgebung des Fahrzeugs optisch oder akustisch Meldung geben kann. Im Beispiel von 69 sind als die Ausgabevorrichtung ein Lautsprecher 12061, eine Anzeigeeinheit 12062 und ein Armaturenbrett 12063 beispielhaft veranschaulicht. Die Anzeigeeinheit 12062 kann beispielsweise eine bordeigene Anzeige und/oder ein Head-Up-Display umfassen.
• 70 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Installationsposition der Bildgebungseinheit 12031 veranschaulicht.
• In 70 sind Bildgebungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 als die Bildgebungseinheit 12031 enthalten.
• Die Bildgebungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind beispielsweise an Positionen an einer Frontpartie, von Seitenspiegeln, einer hinteren Stoßstange und einer Hecktür, des Fahrzeugs 12100 sowie einer Position an einem oberen Teil einer Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs angeordnet. Die an der Frontpartie vorgesehene Bildgebungseinheit 12101 und die an einem oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs vorgesehene Bildgebungseinheit 12105 erhalten vorwiegend ein Bild von vor dem Fahrzeug 12100. Die an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungseinheiten 12102 und 12103 erhalten vorwiegend ein Bilder von den Seiten des Fahrzeugs 12100. Die an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehene Bildgebungseinheit 12104 erhält vorwiegend ein Bild von hinter dem Fahrzeug 12100. Die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren vorgesehene Bildgebungseinheit 12105 wird vorwiegend genutzt, um ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, eine Verkehrsampel, ein Verkehrszeichen, eine Fahrspur oder dergleichen zu detektieren.
• Man beachte, dass 70 ein Beispiel von Aufnahmebereichen der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 veranschaulicht. Ein Abbildungsbereich 12111 gibt den Abbildungsbereich der an der Frontpartie vorgesehenen Bildgebungseinheit 12101 an. Abbildungsbereiche 12112 und 12113 geben die Abbildungsbereiche der an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungseinheiten 12102 bzw. 12103 an. Ein Abbildungsbereich 12114 gibt den Abbildungsbereich der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehenen Bildgebungseinheit 12104 an. Beispielsweise wird ein Bild aus der Vogelperspektive des Fahrzeugs 12100, wie es von oben gesehen wird, erhalten, indem beispielsweise durch die Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommene Bilddaten aufeinander gelegt werden.
• Zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erfassen einer Abstandsinformation aufweisen. Beispielsweise kann zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die aus einer Vielzahl von Bildgebungselementen aufgebaut ist, oder kann ein Bildgebungselement sein, das Pixel für eine Detektion von Phasendifferenzen enthält.
• Der Mikrocomputer 12051 erhält beispielsweise Abstände zu dreidimensionalen Objekten innerhalb der Abbildungsbereiche 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung der Abstände (Relativgeschwindigkeiten in Bezug auf das Fahrzeug 12100) auf der Basis der von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformation, um dadurch insbesondere dreidimensionales Objekt zu extrahieren, das dem Fahrzeug 12100 auf der Fahrstraße am nächsten ist und mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel gleich 0 km/h oder höher) in im Wesentlichen der gleichen Richtung wie das Fahrzeug 12100 als vorausfahrendes Fahrzeug fährt. Überdies kann der Mikrocomputer 12051 einen Abstand zwischen den Fahrzeugen, der vom vorausfahrenden Fahrzeug sichergestellt werden soll, vorher festlegen und eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Stopp-Steuerung) und eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Start-Steuerung) und dergleichen durchführen. Auf diese Weise kann die kooperative Steuerung, die für automatisches Fahren einer autonomen Reise, ohne von einem Eingriff des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein, durchgeführt werden.
• Der Mikrocomputer 12051 klassifiziert zum Beispiel dreidimensionale Objektdaten über dreidimensionale Objekte in dreidimensionale Objektdaten in zweirädrige Fahrzeuge, gewöhnliche Autos, große Autos, Fußgänger und andere dreidimensionale Objekte wie etwa Strommasten, die extrahiert werden sollen, auf der Basis der Abstandsinformation, die von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 erhalten werden, und kann die Daten für ein automatischen Ausweichen von Hindernissen nutzen. Beispielsweise unterscheidet der Mikrocomputer 12051 Hindernisse um das Fahrzeug 12100 herum in Hindernisse, die der Fahrer des Fahrzeugs 12100 optisch erkennen kann, und Hindernisse, die für den Fahrer des Fahrzeugs 12100 optisch nicht zu erkennen sind. Der Mikrocomputer 12051 bestimmt dann ein Kollisionsrisiko, das ein Risiko einer Kollision mit jedem der Hindernisse angibt, und kann eine Fahrunterstützung zur Kollisionsvermeidung durchführen, indem eine Warnung an den Fahrer über den Lautsprecher 12061 oder die Anzeigeeinheit 12062 gegeben wird und eine erzwungene Abbremsung oder Ausweichlenkbewegung durch die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 durchgeführt wird, falls das Kollisionsrisiko ein eingestellter Wert oder höher ist und eine Kollisionswahrscheinlichkeit besteht.
• Zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotlicht detektiert. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 bestimmen, ob sich ein Fußgänger in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 befindet oder nicht, um dadurch den Fußgänger zu erkennen. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird beispielsweise mittels eines Prozesses, um charakteristische Punkte in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 wie die Infrarotkameras beispielsweise zu extrahieren, und mittels eines Prozesses durchgeführt, um eine Verarbeitung zum Musterabgleich für eine Reihe charakteristischer Punkte durchzuführen und zu bestimmen, ob das Objekt ein Fußgänger ist oder nicht. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass sich ein Fußgänger in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 befindet, und den Fußgänger erkennt, veranlasst die Ton/Bild-Ausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062, eine viereckige Konturlinie zur Hervorhebung des erkannten Fußgängers zu überlagern und anzuzeigen. Darüber hinaus kann die Ton/Bild-Ausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062 veranlassen, ein Symbol oder dergleichen, das den Fußgänger repräsentiert, an einer gewünschten Position anzuzeigen.
• Ein Beispiel eines Fahrzeugsteuerungssystems, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, wurde beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann zum Beispiel für die Bildgebungseinheit 12031 der oben beschriebenen Konfigurationen verwendet werden. Konkret kann die Bildgebungsvorrichtung 10 in 1 beispielsweise für die Bildgebungseinheit 12031 verwendet werden. Indem man die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung für die Bildgebungseinheit 12031 verwendet, kann die Information von außerhalb des Fahrzeugs detaillierter und genau erhalten werden und kann beispielswiese eine Verbesserung der Sicherheit beim automatischen Fahren und dergleichen verwirklicht werden.
• Man beachte, dass die in der vorliegenden Patentbeschreibung beschriebenen Effekte nur Beispiele und nicht beschränkt sind, und andere Effekte können aufgezeigt werden.
• Man beachte, dass Ausführungsformen der vorliegenden Technologie nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sind und verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Kern der vorliegenden Technologie abzuweichen.
• Man beachte, dass die vorliegende Technologie auch die folgenden Konfigurationen aufweisen kann.
• (1) Eine elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung, umfassend:
  • ein fotoelektrisches Umwandlungselement;
  • einen Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen; und
  • Zwischenschichtfilme, die jeweils über und unter dem Schmalbandfilter ausgebildet sind, worin
  • der Schmalbandfilter in einer Form mit einem Niveauunterschied ausgebildet ist.
• (2) Die elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung gemäß in (1), worin der Niveauunterschied für jedes fotoelektrisches Umwandlungselement ausgebildet ist.
• (3) Die elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung gemäß in (1), worin der Niveauunterschied zwischen fotoelektrischen Umwandlungselementen und in dem Zwischenschichtfilm ausgebildet ist.
• (4) Die elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung gemäß einem von (1) bis (3), worin eine Größe des Niveauunterschieds auf 1/4 einer Wellenlänge von Interesse eingestellt ist.
• (5) Die elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung gemäß einem von (1) bis (3), worin die Niveauunterschiede mit unterschiedlichen Größen in einem fotoelektrischen Umwandlungselement ausgebildet sind.
• (6) Die elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung gemäß einem von (1) bis (5), worin ein Antireflexionsfilm zum Unterdrücken einer Reflexion auf dem Niveauunterschied vorgesehen ist.
• (7) Eine elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung, umfassend:
  • ein fotoelektrisches Umwandlungselement;
  • einen Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen;
  • einen Zwischenschichtfilm, der zwischen dem fotoelektrischen Umwandlungselement und dem Schmalbandfilter ausgebildet ist; und
  • einen Wellenleiter, der im Zwischenschichtfilm ausgebildet ist.
• (8) Eine elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung, umfassend:
  • ein fotoelektrisches Umwandlungselement;
  • einen Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen;
  • einen Zwischenschichtfilm, der zwischen dem fotoelektrischen Umwandlungselement und dem Schmalbandfilter ausgebildet ist; und
  • eine Linse, die im Zwischenschichtfilm ausgebildet ist.
• (9) Eine elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung, umfassend:
  • ein fotoelektrisches Umwandlungselement;
  • einen Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen;
  • einen Zwischenschichtfilm, der zwischen dem fotoelektrischen Umwandlungselement und dem Schmalbandfilter ausgebildet ist; und
  • eine Metallwand, die zwischen dem fotoelektrischen Umwandlungselement und dem Schmalbandfilter und in dem Zwischenschichtfilm zwischen den fotoelektrischen Umwandlungselementen ausgebildet ist.
• (10) Eine elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung, umfassend:
  • ein fotoelektrisches Umwandlungselement;
  • einen Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen; und
  • einen Zwischenschichtfilm, der auf einer Lichteinfallsseite des Schmalbandfilters ausgebildet ist, worin
  • eine unebene Form in zumindest einer Oberfläche der Seite der Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements, einer Oberfläche, die der Lichteinfallsoberfläche zugewandt ist, und einer Grenzfläche des Zwischenschichtfilms ausgebildet ist.
• (11) Die elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung gemäß einem von (1) bis (10), worin der Schmalbandfilter ein Plasmonenfilter vom Loch-Arraytyp ist.
• (12) Die elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung gemäß einem von (1) bis (10), worin der Schmalbandfilter ein Plasmonenfilter vom Punkt-Arraytyp ist.
• (13) Die elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung gemäß einem von (1) bis (10), worin der Schmalbandfilter ein eine Resonanz geführter Moden (GMR) nutzender Plasmonenfilter ist.
• (14) Die elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung gemäß einem von (1) bis (10), worin der Schmalbandfilter ein Plasmonenfilter mit einer Zielscheibenstruktur ist.
• (15) Die elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung gemäß einem von (1) bis (10), worin der Schmalbandfilter ein Fabry-Perot-Interferometer ist.
• Bezugszeichenliste

10

Bildgebungsvorrichtung

11

optisches System

12

Bildgebungselement

13

Speicher

14

Signalverarbeitungseinheit

15

Ausgabeeinheit

16

Steuerungseinheit

21

Plasmonenfilter

31

Pixel-Arrayeinheit

32

Reihen-Scan-Schaltung

33

PLL

35

Spalten-ADC-Schaltung

36

Spalten-Scan-Schaltung

37

Leseverstärker

51

Pixel

61

Fotodiode

62

Übertragungstransistor

63

Floating-Diffusionsgebiet

64

Verstärkungstransistor

65

Auswahltransistor

66

Rücksetztransistor

71

Komparator

72

Zähler

101

On-Chip-Mikrolinse

102

Zwischenschichtfilm

103

Schicht eines Schmalbandfilters

104

Zwischenschichtfilm

105

Schicht eines fotoelektrischen Umwandlungselements

106

Verdrahtungsschicht

121

Plasmonenfilter

131

leitfähiger Dünnfilm

132

Loch

133

Punkt

134

dielektrische Schicht

151

Plasmonenfilter

161

leitfähige Schicht

162

SiO2-Film

163

SiN-Film

164

SiO2-Substrat

171

Plasmonenfilter

181

Durchgangsloch

182

Erhebung

201

Fabry-Perot-Interferometer

202

semitransparenter Spiegel

203

semitransparenter Spiegel

251

Linse

271

Antireflexionsfilm

301

Wellenleiter

331

Zwischenschichtlinse

351,

352 Metallwand

371

bis

373

Bereich mit einer Mottenaugenstruktur

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• JP 2010165718 [0003]

Claims (15)

1. Elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung, aufweisend: ein fotoelektrisches Umwandlungselement; einen Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen; und Zwischenschichtfilme, die jeweils über und unter dem Schmalbandfilter ausgebildet sind, wobei der Schmalbandfilter in einer Form mit einem Niveauunterschied ausgebildet ist.
2. Elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Niveauunterschied für jedes fotoelektrisches Umwandlungselement ausgebildet ist.
3. Elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Niveauunterschied zwischen fotoelektrischen Umwandlungselementen und in dem Zwischenschichtfilm ausgebildet ist.
4. Elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Größe des Niveauunterschieds auf 1/4 einer Wellenlänge von Interesse eingestellt ist.
5. Elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Niveauunterschiede mit unterschiedlichen Größen in einem fotoelektrischen Umwandlungselement ausgebildet sind.
6. Elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Antireflexionsfilm zum Unterdrücken einer Reflexion auf dem Niveauunterschied vorgesehen ist.
7. Elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung, aufweisend: ein fotoelektrisches Umwandlungselement; einen Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen; einen Zwischenschichtfilm, der zwischen dem fotoelektrischen Umwandlungselement und dem Schmalbandfilter ausgebildet ist; und einen Wellenleiter, der im Zwischenschichtfilm ausgebildet ist.
8. Elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung, aufweisend: ein fotoelektrisches Umwandlungselement; einen Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen; einen Zwischenschichtfilm, der zwischen dem fotoelektrischen Umwandlungselement und dem Schmalbandfilter ausgebildet ist; und eine Linse, die im Zwischenschichtfilm ausgebildet ist.
9. Elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung, aufweisend: ein fotoelektrisches Umwandlungselement; einen Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen; einen Zwischenschichtfilm, der zwischen dem fotoelektrischen Umwandlungselement und dem Schmalbandfilter ausgebildet ist; und eine Metallwand, die zwischen dem fotoelektrischen Umwandlungselement und dem Schmalbandfilter und in dem Zwischenschichtfilm zwischen den fotoelektrischen Umwandlungselementen ausgebildet ist.
10. Elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung, aufweisend: ein fotoelektrisches Umwandlungselement; einen Schmalbandfilter, der auf einer Seite einer Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements gestapelt und dafür konfiguriert ist, eine elektromagnetische Welle mit einer gewünschten Wellenlänge durchzulassen; und einen Zwischenschichtfilm, der auf einer Lichteinfallsseite des Schmalbandfilters ausgebildet ist, wobei eine unebene Form in zumindest einer Oberfläche der Seite der Lichteinfallsoberfläche des fotoelektrischen Umwandlungselements, einer Oberfläche, die der Lichteinfallsoberfläche zugewandt ist, und einer Grenzfläche des Zwischenschichtfilms ausgebildet ist.
11. Elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schmalbandfilter ein Plasmonenfilter vom Loch-Arraytyp ist.
12. Elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schmalbandfilter ein Plasmonenfilter vom Punkt-Arraytyp ist.
13. Elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schmalbandfilter ein eine Resonanz geführter Moden (GMR) nutzender Plasmonenfilter ist.
14. Elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schmalbandfilter ein Plasmonenfilter mit einer Zielscheibenstruktur ist.
15. Elektromagnetische Wellen verarbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schmalbandfilter ein Fabry-Perot-Interferometer ist.

Images