DE112022003860T5 - Bildgebungsvorrichtung - Google Patents

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Koji Miyata
Atsushi Toda
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Abstract

Eine Bildgebungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist mit Folgendem versehen: einem ersten Pixel, das einen ersten fotoelektrischen Umwandlungsteil zum selektiven Empfangen einer ersten Wellenlänge von Licht aufweist, die in einem ersten Wellenlängenbereich enthalten ist, um eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen; einem zweiten Pixel, das einen zweiten fotoelektrischen Umwandlungsteil zum selektiven Empfangen einer zweiten Wellenlänge von Licht aufweist, die in einem zweiten Wellenlängenbereich enthalten ist, um eine fotoelektrische Umwandlung durchzuführen, wobei das zweite Pixel an das erste Pixel angrenzt; und einem spektroskopischen Teil, der an der Grenze zwischen dem ersten Pixel und dem zweiten Pixel bereitgestellt ist und eine Struktur zum Separieren der ersten Wellenlänge von Licht und der zweiten Wellenlänge von Licht von einfallendem Licht beinhaltet, wobei die Struktur eine Größe kleiner als oder gleich der Wellenlänge des einfallenden Lichts aufweist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Bildgebungsvorrichtung.
  • Hintergrund
  • Es wurde eine Bildgebungsvorrichtung vorgeschlagen, die ein spektroskopisches Element einschließlich mehrerer säulenförmiger Strukturen verwendet, um Signale zu erhalten, die Farbkomponenten entsprechen (PTL 1).
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2020-123964
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Die Bildgebungsvorrichtung soll einfallendes Licht effizient sammeln.
  • Es ist erwünscht, eine Bildgebungsvorrichtung bereitzustellen, die zum effizienten Sammeln von Licht in der Lage ist.
  • Eine Bildgebungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein erstes Pixel, ein zweites Pixel und einen spektroskopischen Abschnitt. Das erste Pixel beinhaltet einen ersten fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt, der selektiv Licht mit einer ersten Wellenlänge empfängt, das in einem ersten Wellenlängenband enthalten ist, und eine fotoelektrische Umwandlung des Lichts mit der ersten Wellenlänge durchführt. Das zweite Pixel beinhaltet einen zweiten fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt, der selektiv Licht mit einer zweiten Wellenlänge empfängt, das in einem zweiten Wellenlängenband enthalten ist, und eine fotoelektrische Umwandlung des Lichts mit der zweiten Wellenlänge durchführt. Das zweite Pixel grenzt an das erste Pixel an, und der spektroskopische Abschnitt beinhaltet eine Struktur mit einer Größe kleiner als oder gleich einer Wellenlänge von einfallendem Licht. Der spektroskopische Abschnitt ist an einer Grenze zwischen dem ersten Pixel und dem zweiten Pixel bereitgestellt und separiert das Licht mit der ersten Wellenlänge und das Licht mit der zweiten Wellenlänge von dem einfallenden Licht.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
    • [1] 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Gesamtkonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [2] 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Planarkonfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [3] 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Planarkonfiguration eines Teils der Bildgebungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [4] 4 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [5] 5 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [6] 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer ersten Modifikation der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [7] 7 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel für die Querschnittskonfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der ersten Modifikation der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [8A] 8A ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Planarkonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer zweiten Modifikation der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [8B] 8B ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel für die Planarkonfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der zweiten Modifikation der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [9A] 9A ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Planarkonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer dritten Modifikation der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [9B] 9B ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Planarkonfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der dritten Modifikation der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [10] 10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der dritten Modifikation der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [11] 11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Planarkonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [12] 12 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [13] 13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer vierten Modifikation der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [14] 14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Planarkonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer fünften Modifikation der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [15] 15 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel für die Planarkonfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der fünften Modifikation der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [16] 16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Planarkonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer sechsten Modifikation der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [17] 17 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel für die Planarkonfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der sechsten Modifikation der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [18] 18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Planarkonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer siebten Modifikation der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [19] 19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration der Bildgebungsvorrichtung gemäß der siebten Modifikation der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [20] 20 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer elektronischen Einrichtung veranschaulicht, die die Bildgebungsvorrichtung beinhaltet.
    • [21] 21 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems darstellt.
    • [22] 22 ist ein Diagramm zur Unterstützung der Erklärung eines Beispiels für Installationspositionen eines Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionsabschnitts und eines Bildgebungsabschnitts.
    • [23] 23 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines endoskopischen Chirurgiesystems darstellt.
    • [24] 24 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine funktionale Konfiguration eines Kamerakopfes und einer Kamerasteuereinheit (CCU) darstellt. Weisen zum Ausführen der Erfindung
  • Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf Zeichnungen Einzelheiten von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es ist anzumerken, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge erfolgt.
    1. 1. Erste Ausführungsform
    2. 2. Zweite Ausführungsform
    3. 3. Anwendungsbeispiel
    4. 4. Weiteres Anwendungsbeispiel
  • <1. Erste Ausführungsform>
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Gesamtkonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung (Bildgebungsvorrichtung 1) gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Planarkonfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 veranschaulicht. Zum Beispiel ist die Bildgebungsvorrichtung 1 ein Komplementärer-Metall-Oxid-Halbleiter(CMOS)-Bildsensor.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 beinhaltet Pixel P, die in einer Matrixform angeordnet sind. Jedes der Pixel beinhaltet einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt. Wie in 2 veranschaulicht, beinhaltet die Bildgebungsvorrichtung 1 einen Bildgebungsbereich, der ein Gebiet (Pixelabschnitt 100) ist, in dem die mehreren Pixel P zweidimensional in der Matrixform angeordnet sind. Die Bildgebungsvorrichtung 1 kann auf eine elektronische Einrichtung, wie etwa eine digitale Fotokamera oder eine Videokamera, angewandt werden. Wie in 2 veranschaulicht, ist anzumerken, dass eine Z-Achse-Richtung eine Einfallsrichtung von Licht von einem Subjekt ist, eine X-Achse-Richtung eine Links-Rechts-Richtung, die orthogonal zu der Z-Achse-Richtung ist, auf der Papieroberfläche ist und eine Y-Achse-Richtung eine Oben-Unten-Richtung, die orthogonal zu der Z-Achse und der X-Achse ist, auf der Papieroberfläche ist. Mit Bezug auf folgende Zeichnungen können manchmal Richtungen basierend auf den Richtungen der in 2 veranschaulichten Pfeile beschrieben werden.
  • [Schematische Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung]
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 nimmt einfallendes Licht (Bildlicht) von dem Subjekt über ein optisches Linsensystem auf. Die Bildgebungsvorrichtung 1 erfasst ein Bild des Subjekts. Die Bildgebungsvorrichtung 1 wandelt eine Menge des einfallenden Lichts, das als das Bild auf der Bildgebungsoberfläche gebildet wird, in elektrische Signale in Einheiten von Pixeln um und gibt die elektrischen Signal als Pixelsignale aus. Die Bildgebungsvorrichtung 1 beinhaltet den Pixelabschnitt 100 als den Bildgebungsbereich. Außerdem beinhaltet die Bildgebungsvorrichtung 1 zum Beispiel einen Vertikalansteuerungsschaltkreis 111, Spaltensignalverarbeitungsschaltkreise 112, einen Horizontalansteuerungsschaltkreis 113, einen Ausgabeschaltkreis 114, einen Steuerschaltkreis 115, einen Eingabe/Ausgabe-Anschluss 116 und dergleichen in einem Gebiet um den Pixelabschnitt 100 herum.
  • Der Pixelabschnitt 100 beinhaltet die mehreren Pixel P, die zweidimensional in der Matrixform angeordnet sind. Der Pixelabschnitt 100 weist zum Beispiel mehrere Pixelzeilen, die jeweils mehrere Pixel P, die in einer horizontalen Richtung (einer lateralen Richtung einer Papieroberfläche) angeordnet sind, und mehrere Pixelspalten auf, die jeweils mehrere Pixel P beinhalten, die in einer vertikalen Richtung (einer longitudinalen Richtung der Papieroberfläche) angeordnet sind.
  • In dem Pixelabschnitt 100 ist zum Beispiel eine Pixelansteuerungsleitung Llesen (eine Zeilenauswahlleitung und eine Rücksetzsteuerleitung) mit jeder Pixelzeile verdrahtet und ist eine Vertikalsignalleitung Lsig mit jeder Pixelspalte verdrahtet. Die Pixelansteuerungsleitung Llesen überträgt ein Ansteuerungssignal zum Signallesen von jedem Pixel. Die Pixelansteuerungsleitung Llesen weist ein Ende auf, das mit einem entsprechenden Ausgabeanschluss, der jden eweiligen Pixelzeilen entspricht, des Vertikalansteuerungsschaltkreises 111 gekoppelt ist.
  • Der Vertikalansteuerungsschaltkreis 111 beinhaltet ein Schieberegister, einen Adressendecodierer und dergleichen. Der Vertikalansteuerungsschaltkreis 111 ist ein Pixelansteuerungsabschnitt, der die jeweiligen Pixel P in dem Pixelabschnitt 100 zum Beispiel in Einheiten von Zeilen ansteuert. Der Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 112 beinhaltet einen Verstärker, einen Horizontalauswahlschalter und dergleichen, die für jede der Vertikalsignalleitungen Lsig bereitgestellt sind. Ein Signal, das von jedem der Pixel P in einer Pixelzeile ausgegeben wird, die durch den Vertikalansteuerungsschaltkreis 111 ausgewählt und gescannt wird, wird durch die Vertikalsignalleitungen Lsig an den Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 112 geliefert.
  • Der Horizontalansteuerungsschaltkreis 113 beinhaltet ein Schieberegister, einen Adressendecodierer und dergleichen und steuert jeweilige Horizontalauswahlschalter der Spaltensignalverarbeitungsschaltkreise 112 sequentiell an, während die jeweiligen Horizontalauswahlschalter gescannt werden. Solches selektives Scannen durch den Horizontalansteuerungsschaltkreis 113 bewirkt, dass die Signale der jeweiligen Pixel P, die durch die jeweiligen Vertikalsignalleitungen Lsig übertragen werden, sequentiell an eine Horizontalsignalleitung 121 ausgegeben werden und durch die Horizontalsignalleitung 121 nach außerhalb eines Halbleitersubstrats 11 übertragen werden.
  • Der Ausgabeschaltkreis 114 führt eine Signalverarbeitung an den Signalen durch, die sequentiell von den jeweiligen Spaltensignalverarbeitungsschaltkreisen 112 durch die Horizontalsignalleitung 121 geliefert werden, und gibt die verarbeiteten Signale aus. Der Ausgabeschaltkreis 114 kann zum Beispiel nur eine Pufferung durchführen oder kann eine Schwarzpegelanpassung, Spaltenvariationskorrektur, verschiedene Arten einer Digitalsignalverarbeitung und dergleichen durchführen.
  • Schaltkreiskomponenten, die den Vertikalansteuerungsschaltkreis 111, den Spaltensignalverarbeitungsschaltkreis 112, den Horizontalansteuerungsschaltkreis 113, die Horizontalsignalleitung 121 und den Ausgabeschaltkreis 114 beinhalten, können auf dem Halbleitersubstrat 11 gebildet sein oder in einem externen Steuer-IC bereitgestellt sein. Alternativ dazu können diese Schaltkreiskomponenten auf unterschiedlichen Substraten gebildet werden, die durch ein Kabel oder dergleichen gekoppelt sind.
  • Der Steuerschaltkreis 115 empfängt einen Takt, der von außerhalb des Halbleitersubstrats 11 gegeben wird, oder Daten oder dergleichen zum Anweisen bezüglich Betriebsmodi und gibt auch Daten, wie etwa interne Informationen der Bildgebungsvorrichtung 1, aus. Der Steuerschaltkreis 115 beinhaltet ferner einen Timinggenerator, der verschiedene Timingsignale erzeugt, und steuert eine Ansteuerung von Peripherieschaltkreisen, wie etwa des Vertikalansteuerungsschaltkreises 111, des Spaltensignalverarbeitungsschaltkreises 112 und des Horizontalansteuerungsschaltkreises 113, basierend auf den verschiedenen Timingsignalen, die durch den Timinggenerator erzeugt werden. Der Eingabe/AusgabeAnschluss 116 tauscht Signale mit dem Außenbereich aus.
  • [Konfiguration des Pixels]
  • 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Planarkonfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 veranschaulicht. 4 veranschaulicht ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration entlang einer in 3 veranschaulichten Linie I-I. 5 entspricht ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration entlang einer in 3 veranschaulichten Linie II-II. Wie in 4 und 5 veranschaulicht, ist die Bildgebungsvorrichtung 1 zum Beispiel auf eine solche Weise konfiguriert, dass ein Lichtempfangsabschnitt 10, ein Lichtleitungsabschnitt 20 und eine Mehrschichtverdrahtung 90 gestapelt sind.
  • Der Lichtempfangsabschnitt 10 beinhaltet das Halbleitersubstrat 11 mit einer ersten Oberfläche 11S1 und einer zweiten Oberfläche 11 S2, die einander gegenüberliegen. Der Lichtleitungsabschnitt 20 ist auf einer Seite der ersten Oberfläche 11A1 des Halbleitersubstrats 11 bereitgestellt. Die Mehrschichtverdrahtungsschicht 90 ist auf einer Seite der zweiten Oberfläche 11S2 des Halbleitersubstrats 11 bereitgestellt. Es kann auch gesagt werden, dass der Lichtleitungsabschnitt 20 auf einer Seite bereitgestellt ist, auf der Licht von dem optischen Linsensystem eintritt, und die Mehrschichtverdrahtungsschicht 90 ist auf einer gegenüberliegenden Seite von der Lichteinfallsseite bereitgestellt. Die Bildgebungsvorrichtung 1 ist eine sogenannte rückwärtig belichtete Bildgebungsvorrichtung.
  • Das Halbleitersubstrat 11 beinhaltet zum Beispiel ein Siliciumsubstrat. Der fotoelektrische Umwandlungsabschnitt 12 ist zum Beispiel eine Fotodiode (PD) und beinhaltet einen pn-Übergang in einem vorbestimmten Gebiet des Halbleitersubstrats 11. Mehrere der fotoelektrischen Umwandlungsabschnitte 12 sind in dem Halbleitersubstrat 11 vergraben. Der Lichtempfangsabschnitt 10 beinhaltet die mehreren fotoelektrischen Umwandlungsabschnitte 12, die entlang der ersten Oberfläche 11S1 und der zweiten Oberfläche 11S2 des Halbleitersubstrats 11 bereitgestellt sind.
  • Die Mehrschichtverdrahtungsschicht 90 ist auf eine solche Weise konfiguriert, dass mehrere Verdrahtungsschichten 81, 82 und 83 mit einer dazwischenliegenden Zwischenschichtisolationsschicht 84 gestapelt sind. Ein Schaltkreis (wie etwa zum Beispiel ein Übertragungstransistor, ein Rücksetztransistor oder ein Verstärkungstransistor) zum Auslesen des Pixelsignals basierend auf einer elektrischen Ladung, die durch den fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12 erzeugt wird, ist auf dem Halbleitersubstrat 11 und der Mehrschichtverdrahtungsschicht 90 gebildet. Außerdem können zum Beispiel der zuvor beschriebene Vertikalansteuerungsschaltkreis 111, die Spaltensignalverarbeitungsschaltkreise 112, der Horizontalansteuerungsschaltkreis 113, der Ausgabeschaltkreis 114, der Steuerschaltkreis 116, der Eingabe/Ausgabe-Anschluss 116 und dergleichen auf dem Halbleitersubstrat 11 und der Mehrschichtverdrahtungsschicht 90 gebildet sein.
  • Die Verdrahtungsschichten 81, 82 und 83 sind durch Verwenden von zum Beispiel Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Wolfram (W) oder dergleichen gebildet. Alternativ dazu können die Verdrahtungsschichten 81, 82 und 83 durch Verwenden von Polysilicium (Poly-Si) gebildet werden. Die Zwischenschichtisolationsschicht 84 beinhaltet einen Monoschichtfilm, der eines enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus zum Beispiel Siliciumoxid (SiOx), TEOS, Siliciumnitrid (SiNx), Siliciumoxinitrid (SiOxNy) und der gleichen besteht, oder alternativ dazu beinhaltet die Zwischenschichtisolationsschicht 84 einen gestapelten Film, der wenigstens zwei Ausgewählte davon enthält.
  • Der Lichtleitungsabschnitt 20 beinhaltet eine transparente Schicht 25, einen spektroskopischen Abschnitt 30 und ein Farbfilter 40 und leitet einfallendes Licht zu dem Lichtempfangsabschnitt 10. Die transparente Schicht 25 ist eine transparente Schicht, die Licht transmittiert, und beinhaltet Material mit einem niedrigen Brechungsindex, wie etwa Siliciumoxid (SiOx) oder Siliciumnitrid (SiNx). Das spektroskopische Abschnitt 30 und das Farbfilter 40 sind oberhalb des Lichtempfangsabschnitts 10 in einer Dickenrichtung orthogonal zu der ersten Oberfläche 11S1 des Halbleitersubstrats 11 gestapelt.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 beinhaltet Pixel Pr, Pixel Pg und Pixel Pb. Das Farbfilter 40 transmittiert selektiv Licht eines spezifischen Wellenlängenbandes unter dem einfallenden Licht. Insbesondere beinhaltet das Pixel Pr ein Farbfilter 40, das Rotlicht (R) transmittiert, beinhaltet das Pixel Pg ein Farbfilter 40, das Grünlicht (G) transmittiert, und beinhaltet das Pixel Pb ein Farbfilter 40, das Blaulicht (B) transmittiert. Der Pixelabschnitt 100 der Bildgebungsvorrichtung 1 beinhaltet die Pixel Pr, Pixel Pg und Pixel Pb, die basierend auf einer Bayer-Anordnung angeordnet sind. Das Pixel Pr erzeugt ein Pixelsignal einer R-Komponente, das Pixel Pg erzeugt ein Pixelsignal einer G-Komponente und das Pixel Pb erzeugt ein Pixelsignal einer B-Komponente. Die Bildgebungsvorrichtung 1 ist dazu in der Lage, die Pixelsignale von R, G und B zu erhalten. Es ist anzumerken, dass die Farbfilter 40 nicht auf die Primärfarbfilter (RGB) beschränkt sind, sondern komplementäre Farbfilter sein können, wie etwa Cyan (Cy), Magenta (Mg) und Gelb (Ye). Außerdem ist es auch möglich, ein Farbfilter bereitzustellen, das Weiß (W) entspricht, das heißt ein Filter, das Licht aller Wellenlängenbänder unter dem einfallenden Licht transmittiert.
  • Ein Wellenleiter 80 und ein Lichtabschirmungsabschnitt 85 sind an einer Grenze zwischen angrenzenden Pixeln P bereitgestellt. Der Lichtabschirmungsabschnitt 85 blockiert Licht. Der Wellenleiter 80 ist ein Lichtleitungsabschnitt und leitet einfallendes Licht zu dem Lichtabschirmungsabschnitt 85. Der Lichtabschirmungsabschnitt 85 beinhaltet ein Lichtabsorptionsmaterial und absorbiert einfallendes Licht. Es ist anzumerken, dass die Bildgebungsvorrichtung 1 einen Linsenabschnitt (On-Chip-Linse) beinhalten kann, der Licht sammelt. Der Linsenabschnitt kann auf einer Lichteinfallsseite, wie etwa oberhalb des spektroskopischen Abschnitts 30, bereitgestellt sein.
  • Der spektroskopische Abschnitt 30 beinhaltet eine oder mehrere Strukturen 31 und dispergiert einfallendes Licht. Die Struktur 31 ist eine feine (Mikro-) Struktur mit einer Größe kleiner als oder gleich einer vorbestimmten Wellenlänge des einfallenden Lichts. Es ist anzumerken, dass 3 bis 5 eine erste Struktur 31a und eine zweite Struktur 31b als Beispiele für die Struktur 31 veranschaulichen. In dieser Schrift können die erste Struktur 31a und die zweite Struktur 31b manchmal gemeinsam als die Strukturen 31 bezeichnet werden. Zum Beispiel weist die Struktur 31 eine Größe auf, die kleiner als oder gleich einer sichtbaren Wellenlänge ist. Der spektroskopische Abschnitt 30 ist zwischen den angrenzenden Pixeln P bereitgestellt. Der spektroskopische Abschnitt 30 ist oberhalb des Wellenleiters (Lichtleitungsabschnitt) 80 und des Lichtabschirmungsabschnitts 85 positioniert. In 4 ist ein spektroskopischer Abschnitt 30 an einer Grenze zwischen einem Pixel Pr und einem Pixel Pb bereitgestellt, die aneinander angrenzen. In 5 ist ein spektroskopischer Abschnitt 30 an einer Grenze zwischen einem Pixel Pg und einem Pixel Pb bereitgestellt, die aneinander angrenzen.
  • Die Struktur 31 weist einen Brechungsindex auf, der höher als ein Brechungsindex ihres umgebenden Mediums ist. Beispiele für das umgebende Medium um die Struktur 31 herum beinhalten Siliciumoxid (SiOx), Luft (Atmosphäre) und dergleichen. Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Struktur 31 ein Material mit einem Brechungsindex, der höher als ein Brechungsindex der transparenten Schicht 25 ist. Zum Beispiel kann die Struktur 31 durch Verwenden von Siliciumnitrid (SiNx) gebildet werden.
  • Der spektroskopische Abschnitt 30 bewirkt eine Phasenverzögerung von einfallendem Licht und beeinflusst Wellenfronten aufgrund eines Unterschieds zwischen dem Brechungsindex der Struktur 31 und dem Brechungsindex des umgebenden Mediums. Der spektroskopische Abschnitt 30 ändert eine Lichtpropagationsrichtung für jedes Wellenlängenband aufgrund unterschiedlicher Phasenverzögerungsbeträge in Abhängigkeit von Wellenlängen von Licht. Der spektroskopische Abschnitt 30 ist daher zum Separieren des einfallenden Lichts in jeweilige Wellenlängenbänder in der Lage. Der spektroskopische Abschnitt 30 ist ein spektroskopisches Element, das Licht durch Verwenden einer Metamaterial(Metaoberfläche)-Technologie dispergiert. Der spektroskopische Abschnitt 30 kann als ein Gebiet (spektroskopisches Gebiet) bezeichnet werden, in dem das einfallende Licht durch die Struktur 31 dispergiert wird.
  • Wie zuvor beschrieben, beinhaltet der spektroskopische Abschnitt 30 zum Beispiel die erste Struktur 31a und die zweite Struktur 31b. Jede der ersten Struktur 31a und der zweiten Struktur 31b ist eine säulenförmige Struktur und ist in der transparenten Schicht 25 bereitgestellt. Die erste Struktur 31a und die zweite Struktur 31b sind nebeneinander mit einem Teil der transparenten Schicht 25 dazwischenliegend in der Links-Rechts-Richtung (X-Achse-Richtung) auf der Papieroberfläche angeordnet. Die erste Struktur 31a und die zweite Struktur 31b können in einem Intervall angeordnet sein, das kleiner als oder gleich einer vorbestimmten Wellenlänge von einfallendem Licht, wie etwa der sichtbaren Wellenlänge, ist. Bei dem in 3 veranschaulichten Beispiel beinhaltet der spektroskopische Abschnitt 30 mehrere der ersten Strukturen 31a und mehrere der zweiten Strukturen 31b, die die Farbfilter 40 umgeben.
  • Die erste Struktur 31a weist eine(n) andere(n) Größe, Form, Brechungsindex oder dergleichen als jene der zweiten Struktur 31b auf. Bei dem in 3 bis 5 veranschaulichten Beispiel unterscheidet sich die Größe der ersten Struktur 31a von der Größe der zweiten Struktur 31b. Dies ermöglicht, dass der spektroskopische Abschnitt 30 die Phasenverzögerung auf eine solche Beweise bewirkt, dass das einfallende Licht unterschiedliche Phasenverzögerungen zwischen dem ersten bis dritten Wellenlängenband aufweist, und dies ermöglicht es, das einfallende Licht in Licht des ersten Wellenlängenbandes, Licht des zweiten Wellenlängenbandes und Licht des dritten Wellenlängenbandes zu separieren.
  • Die Größen, Formen, Brechungsindices und dergleichen der jeweiligen Strukturen 31 werden auf eine solche Weise bestimmt, dass das einfallende Licht in Lichtstrahlen der jeweiligen Wellenlängenbänder verzweigt wird und sich die Lichtstrahlen in gewünschte Richtungen ausbreiten. Es ist möglich, Phasendifferenzen zwischen Licht, das sich durch die erste Struktur 31a ausbreitet, und Licht, das sich durch die zweite Struktur 31b ausbreitet, für jeweilige Wellenlängenbänder anzupassen und zu bewirken, dass Lichtstrahlen der jeweiligen Wellenlängenbänder, die auf den spektroskopischen Abschnitt 30 einfallen, sich in unterschiedliche Richtungen ausbreiten. Zum Beispiel wird angenommen, dass eine Breite der ersten Struktur 31a in der X-Achse-Richtung breiter als eine Breite der zweiten Struktur 31b in der X-Achse-Richtung ist. Wie in 4 veranschaulicht, ist zwischen dem Pixel Pr und dem Pixel Pg, die in der X-Achse-Richtung angeordnet sind, die erste Struktur 31a auf einer Seite nahe dem Pixel Pr bereitgestellt und ist die zweite Struktur 31b auf einer Seite nahe dem Pixel Pg bereitgestellt.
  • In diesem Fall breitet sich, wie in 4 schematisch veranschaulicht, Licht eines grünen (G) Wellenlängenbandes unter dem Licht, das auf den spektroskopischen Abschnitt 30 einfällt, von dem spektroskopischen Abschnitt 30 zu einem grünen (G) Farbfilter 40 aus. Außerdem breitet sich Licht eines roten (R) Wellenlängenbandes unter dem Licht, das auf den spektroskopischen Abschnitt 30 einfällt, von dem spektroskopischen Abschnitt 30 zu einem roten (R) Farbfilter 40 aus. Außerdem breitet sich Licht eines blauen (B) Wellenlängenbandes unter dem Licht, das auf den spektroskopischen Abschnitt 30 einfällt, von dem spektroskopischen Abschnitt 30 durch den Wellenleiter 80 zu dem Lichtabschirmungsabschnitt 85 aus.
  • Der spektroskopische Abschnitt 30, der zwischen dem Pixel Pr und dem Pixel Pg bereitgestellt ist, ist dazu in der Lage, das grüne (G) Licht zu einem Farbfilter 40 und einem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts 12 des Pixels Pg zu propagieren und das rote (R) Licht zu einem Farbfilter 40 und einem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12 des Pixels Pr zu propagieren. Außerdem ist der spektroskopische Abschnitt 30, der zwischen dem Pixel Pr und dem Pixel Pg bereitgestellt ist, dazu in der Lage, das blaue (B) Licht zu dem Wellenleiter 80 und dem Lichtabschirmungsabschnitt 85 zu propagieren.
  • Wie in 5 veranschaulicht, ist zwischen dem Pixel Pg und dem Pixel Pb, die in der X-Achse-Richtung angeordnet sind, die erste Struktur 31a auf einer Seite nahe dem Pixel Pb bereitgestellt und ist die zweite Struktur 31b auf einer Seite nahe dem Pixel Pg bereitgestellt. In diesem Fall breitet sich, wie in 5 schematisch veranschaulicht, Licht des grünen (G) Wellenlängenbandes unter dem Licht, das auf den spektroskopischen Abschnitt 30 einfällt, von dem spektroskopischen Abschnitt 30 zu dem grünen (G) Farbfilter 40 aus. Außerdem breitet sich Licht des blauen (B) Wellenlängenbandes unter dem Licht, das auf den spektroskopischen Abschnitt 30 einfällt, von dem spektroskopischen Abschnitt 30 zu dem blauen (B) Farbfilter 40 aus. Licht des roten (R) Wellenlängenbandes unter dem Licht, das auf den spektroskopischen Abschnitt 30 einfällt, breitet sich von dem spektroskopischen Abschnitt 30 durch den Wellenleiter 80 zu dem Lichtabschirmungsabschnitt 85 aus.
  • Der spektroskopische Abschnitt 30, der zwischen dem Pixel Pg und dem Pixel Pb bereitgestellt ist, ist dazu in der Lage, das grüne (G) Licht zu einem Farbfilter 40 und einem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitts 12 des Pixels Pg zu propagieren und das blaue (B) Licht zu einem Farbfilter 40 und einem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12 des Pixels Prb zu propagieren. Außerdem ist der spektroskopische Abschnitt 30, der zwischen dem Pixel Pg und dem Pixel Pb bereitgestellt ist, dazu in der Lage, das rote (R) Licht zu dem Wellenleiter 80 und dem Lichtabschirmungsabschnitt 85 zu propagieren.
  • Es ist anzumerken, dass eine Höhe (Länge) der ersten Struktur 31a in der Z-Achse-Richtung höher (länger) als eine Höhe der zweiten Struktur 31b in der Z-Achse-Richtung sein kann. Außerdem kann das Material der ersten Struktur 31a verschieden von dem Material der zweiten Struktur 31b sein.
  • [Aktionen und Effekte]
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Pixel P und die spektroskopischen Abschnitte 30. Die Pixel P beinhalten jeweils den fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12. Die spektroskopischen Abschnitte 30 weisen jeweils eine Größe kleiner als oder gleich einer Wellenlänge von einfallendem Licht auf. Ein erstes Pixel (wie etwa das Pixel Pr) beinhaltet einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12, der selektiv Licht mit einer ersten Wellenlänge (rotes (R) Licht), das in dem ersten Wellenlängenband enthalten ist, empfängt und eine fotoelektrische Umwandlung daran durchführt. Ein zweites Pixel (wie etwa das Pixel Pg) beinhaltet einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12, der selektiv Licht mit einer zweiten Wellenlänge (grünes (G) Licht), das in dem zweiten Wellenlängenband enthalten ist, empfängt und eine fotoelektrische Umwandlung daran durchführt, wobei das zweite Pixel an das erste Pixel angrenzt. Der spektroskopische Abschnitt 30 ist an einer Grenze zwischen dem ersten Pixel und dem zweiten Pixel bereitgestellt, wobei der spektroskopische Abschnitt das Licht mit der ersten Wellenlänge und das Licht mit der zweiten Wellenlänge von dem einfallenden Licht separiert.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 verwendet den spektroskopischen Abschnitt 30, der an der Grenze zwischen den angrenzenden Pixeln P bereitgestellt ist, um Licht zu dispergieren. Dies ermöglicht es, Lichtstrahlen der jeweiligen Wellenlängenbänder, die auf einen Spalt zwischen den angrenzenden Pixeln P einfallen, effizient auf den jeweiligen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitten 12 des Pixels Pr, des Pixels Pg und des Pixels Pb zu sammeln. Es wird möglich, eine Effizienz des Sammelns von Licht und die Empfindlichkeit für das einfallende Licht zu erhöhen. Außerdem ist es durch Leiten von nichterforderlichem Licht zu dem Lichtabschirmungsabschnitt 85 möglich, zu unterdrücken, dass nichterforderliches Licht in den umliegenden fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12 und dergleichen leckt, und eine Farbmischung zu unterdrücken.
  • Als Nächstes werden Modifikationen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Nachfolgend werden strukturelle Elemente, die der zuvor beschriebenen Ausführungsform ähnlich sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie die zuvor beschriebene Ausführungsform bezeichnet und eine wiederholte Beschreibung wird geeignet ausgelassen.
  • (1-1. Erste Modifikation)
  • 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer ersten Modifikation veranschaulicht. 7 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel für die Querschnittskonfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Modifikation veranschaulicht. Wie bei einem in 6 veranschaulichtes Beispiel können Teile der Strukturen 31 (ersten Struktur 31a und zweiten Struktur 31b) des spektroskopischen Abschnitts 30 zwischen angrenzenden Farbfiltern 40 bereitgestellt sein. Alternativ dazu können, wie in 7 veranschaulicht, die gesamten Strukturen 31 des spektroskopischen Abschnitts 30 zwischen den angrenzenden Farbfiltern 40 bereitgestellt werden. Auch in diesen Fällen ist es möglich, eine Effizienz des Sammelns von Licht auf den jeweiligen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitten 12 zu verbessern. Außerdem ermöglicht dies das Propagieren von nichterforderlichem Licht unter Licht, das auf angrenzende Pixel P einfällt, zu dem Lichtabschirmungsabschnitt 85, und es ist möglich, eine Farbmischung zu unterdrücken.
  • (1-2. Zweite Modifikation)
  • 8A ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Planarkonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer zweiten Modifikation veranschaulicht. Bei dem in 8A veranschaulichten Beispiel beinhaltet die Bildgebungsvorrichtung 1 einen spektroskopischen Abschnitt 50, der in einem zentralen Gebiet bereitgestellt ist, das von vier Pixeln P umgeben ist, das heißt zwischen den angrenzenden Pixeln in schrägen Richtungen. Der spektroskopische Abschnitt 50 beinhaltet eine Struktur. Zum Beispiel beinhaltet, wie in 8A veranschaulicht, der spektroskopische Abschnitt 50 eine feine gitterförmige Struktur 51 und dispergiert Lichtstrahlen des roten (R), grünen (G) und blauen (B) Wellenlängenbandes, die in einfallendem Licht enthalten sind, zu dem Pixel Pr, Pixel Pg bzw. Pixel Pb.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Modifikation beinhaltet die spektroskopischen Abschnitte 30 und die spektroskopischen Abschnitte 50, wobei jeder der spektroskopischen Abschnitte 30 an einer Grenze zwischen Pixeln P bereitgestellt ist, die zum Beispiel in der horizontalen Richtung oder bei normalem Einfall angrenzen, wobei jeder der spektroskopischen Abschnitte 50 an einer Grenze zwischen Pixeln P bereitgestellt ist, die in den schrägen Richtungen angrenzen. Dies ermöglicht, dass die spektroskopischen Abschnitte 30 und die spektroskopischen Abschnitte 50 Licht sammeln und ferner eine Effizienz des Sammelns von Licht auf den jeweiligen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitten 12 der jeweiligen Pixel verbessert wird.
  • Es ist anzumerken, dass, wie in 8B veranschaulicht, die Strukturen 31 (erste Struktur 31a und zweite Struktur 31b in 8B) der spektroskopischen Abschnitte 30 kontinuierlich angeordnet sein können oder miteinander verbunden sein können.
  • (1-3. Dritte Modifikation)
  • 9A ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Planarkonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer dritten Modifikation veranschaulicht. Ein Pixelabschnitt 100 der Bildgebungsvorrichtung 1 beinhaltet vier Pixel Pr, vier Pixel Pg und vier Pixel Pb, die basierend auf einer Bayer-Anordnung angeordnet sind. 9B veranschaulicht eine Planarkonfiguration der vier Pixel Pg, die in 9A veranschaulicht sind. Außerdem ist 10 ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der dritten Modifikation veranschaulicht.
  • In 9B und 10 beinhaltet ein spektroskopischer Abschnitt 30 zwei erste Strukturen 31a und zwei zweite Strukturen 31b, die zwischen angrenzenden Pixeln P einer gleichen Farbe bereitgestellt sind. Zwischen den angrenzenden Pixeln Pg sind die zwei zweiten Strukturen 31b mit den zwei ersten Strukturen 31a dazwischenliegend in der X-Achse-Richtung angeordnet. Eine Breite der ersten Struktur 31a in der X-Achse-Richtung ist breiter als eine Breite der zweiten Struktur 31b in der X-Achse-Richtung.
  • In diesem Fall ist, wie in 10 veranschaulicht, der spektroskopische Abschnitt 30 dazu in der Lage, das grüne (G) Licht unter einfallendem Licht zu Farbfiltern 40 und fotoelektrischen Umwandlungsabschnitten 12 der Pixel Pg zu propagieren, die auf beiden Seiten des spektroskopischen Abschnitts 30 angeordnet sind. Außerdem ist der spektroskopische Abschnitt 30 dazu in der Lage, das blaue (B) Licht und das rote (R) Licht unter dem einfallenden Licht zu dem Wellenleiter 80 und dem Lichtabschirmungsabschnitt 85 zu propagieren. Wie zuvor beschrieben, ist es möglich, dass die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Modifikation die Effizienz des Sammelns von Licht verbessert. Außerdem ist es auch möglich, nichterforderliches Licht zu dem Lichtabschirmungsabschnitt 85 zu propagieren und eine Farbmischung zu unterdrücken.
  • <2. Zweite Ausführungsform>
  • Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Nachfolgend werden strukturelle Elemente, die der zuvor beschriebenen Ausführungsform ähnlich sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie die zuvor beschriebene Ausführungsform bezeichnet und eine wiederholte Beschreibung wird geeignet ausgelassen.
  • 11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Planarkonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. 12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 veranschaulicht. Ein spektroskopischer Abschnitt 30 beinhaltet eine erste Struktur 31a und eine zweite Struktur 31b und ist an einer Grenze zwischen angrenzenden Pixeln P bereitgestellt.
  • Zum Beispiel weist die erste Struktur 31a eine Größe auf, die kleiner als oder gleich einer Infrarotwellenlänge ist, wie etwa eine Größe, die kleiner als oder gleich einer Nahinfrarotwellenlänge ist. Zum Beispiel weist die zweite Struktur 31b eine Größe auf, die kleiner als oder gleich einer sichtbaren Wellenlänge ist. Die Größe (Querschnittsfläche und Breite) der ersten Struktur 31a ist größer als die Größe der zweiten Struktur 31b. Dies ermöglich, dass der spektroskopische Abschnitt 30 die Phasenverzögerung auf eine solche Weise bewirkt, dass das einfallende Licht unterschiedliche Phasenverzögerungen zwischen einem sichtbaren Wellenlängenband und einem Infrarotwellenlängenband aufweist, und dies ermöglicht es, sichtbares Licht und Infrarotlicht von dem einfallenden Licht zu separieren.
  • Der spektroskopische Abschnitt 30 wird dazu fähig, zu bewirken, dass sich Lichtstrahlen des sichtbaren Wellenlängenbandes und des Infrarotwellenlängenbandes unter dem einfallenden Licht in unterschiedlichen Richtungen ausbreiten. Bei in 12 veranschaulichten Beispiel breitet sich Licht des grünen (G) Wellenlängenbandes unter dem Licht, das auf den spektroskopischen Abschnitt 30 einfällt, von dem spektroskopischen Abschnitt 30 zu dem grünen (G) Farbfilter 40 und einem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12a aus. Außerdem breitet sich Licht des Infrarotwellenlängenbandes unter dem Licht, das auf den spektroskopischen Abschnitt 30 einfällt, von dem spektroskopischen Abschnitt 30 zu einem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12b aus. Außerdem breitet sich Licht des roten (R) Wellenlängenbandes von dem spektroskopischen Abschnitt 30 zu dem roten (R) Farbfilter 40 und einem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12a aus.
  • Das Pixel Pg, das den fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12a beinhaltet, empfängt das Licht mit der grünen (G) Wellenlänge und führt eine fotoelektrische Umwandlung daran durch und erzeugt ein Pixel signal. Das Pixel Pr, das den fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12a beinhaltet, empfängt das Licht mit der roten (R) Wellenlänge und führt eine fotoelektrische Umwandlung daran durch und erzeugt ein Pixelsignal. Außerdem empfängt ein Pixel Pi, das den fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12b beinhaltet, das Licht mit der Infrarot(Nahinfrarot)-Wellenlänge und führt eine fotoelektrische Umwandlung daran durch und erzeugt ein Pixelsignal. Das Pixel Pb empfängt das Licht mit der blauen (B) Wellenlänge und führt eine fotoelektrische Umwandlung daran durch und erzeugt ein Pixelsignal. Dies ermöglicht, dass die Bildgebungsvorrichtung 1 ein Infrarotbild (NIR-Bild) und ein sichtbares Bild durch Verwenden der erhaltenen Pixelsignale erzeugt.
  • [Aktionen und Effekte]
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die spektroskopischen Abschnitte 30. Die spektroskopischen Abschnitte 30 beinhalten jeweils die erste Struktur 31a und die zweite Struktur 31b. Die erste Struktur 31a weist eine Größe auf, die kleiner als oder gleich der Infrarotwellenlänge ist. Die zweite Struktur 31b weist eine Größe auf, die kleiner als oder gleich der sichtbaren Wellenlänge ist.
  • Der spektroskopische Abschnitt 30 der Bildgebungsvorrichtung 1 beinhaltet die erste Struktur 31a und die zweite Struktur 31b und separiert das Licht mit der sichtbaren Wellenlänge und das Licht mit der Infrarotwellenlänge von dem einfallenden Licht. Dies ermöglicht es, gleichzeitig Pixelsignale in Abhängigkeit von Mengen an sichtbarem Licht und ein Pixelsignal in Abhängigkeit von einer Menge an Infrarotlicht zu erhalten. Es ist möglich, das NIR-Bild und das sichtbare Bild zu erlangen.
  • Als Nächstes werden Modifikationen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Nachfolgend werden strukturelle Elemente, die der zuvor beschriebenen Ausführungsform ähnlich sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie die zuvor beschriebene Ausführungsform bezeichnet und eine wiederholte Beschreibung wird geeignet ausgelassen.
  • (2-1. Vierte Modifikation)
  • 13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer vierten Modifikation veranschaulicht. Die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Modifikation beinhaltet ein Filter (IR-Sperrfilter) 86, das Infrarotlicht blockiert. In 13 ist das jeweilige Filter 86 zwischen dem Farbfilter 40 und dem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12a des Pixels Pg und zwischen dem Farbfilter 40 und dem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12a des Pixels Pr bereitgestellt. Außerdem ist auf eine ähnliche Weise das Filter 86 zwischen dem Farbfilter 40 und dem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12a des Pixels Pb bereitgestellt.
  • Gemäß der vorliegenden Modifikation ist es möglich, zu verhindern, dass Infrarotlicht in die Pixel P (Pixel Pr, Pixel Pg und Pixel Pb) leckt, die sichtbares Licht empfangen und daran eine fotoelektrische Umwandlung durchführen. Dies ermöglicht es, eine Farbreproduzierbarkeit durch die RGB-Pixelsignale zu verbessern.
  • (2-2. Fünfte Modifikation)
  • Bei den obigen Ausführungsformen wurden die Konfigurationsbeispiele der spektroskopischen Abschnitte 30 einschließlich der Strukturen 31 beschrieben. Jedoch sind die Formen, Anzahl und dergleichen der Strukturen 31 nicht auf die in den Zeichnungen veranschaulichten Beispiele beschränkt. 14 und 15 sind Diagramme, die jeweils ein Beispiel für eine Planarkonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer fünften Modifikation veranschaulichen.
  • Zum Beispiel können, wie in 14 veranschaulicht, die erste Struktur 31a und die zweite Struktur 31b den fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12 oder das Farbfilter 40 des Pixels P umgeben. Alternativ dazu können, wie zum Beispiel in 15 veranschaulicht, mehrere der ersten Strukturen 31a und mehrere der zweiten Strukturen 31b diskret an eine Grenze zwischen angrenzenden Pixeln P angeordnet sein.
  • (2-3. Sechste Modifikation)
  • 16 und 17 sind Diagramme, die jeweils ein Beispiel für eine Planarkonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer sechsten Modifikation veranschaulichen. In einem Pixelabschnitt 100 der Bildgebungsvorrichtung 1 können die Pixel Pr, Pixel Pg und Pixel Pb, die das sichtbare Licht empfangen, und die Pixel Pi, die das Infrarotlicht empfangen, wie in 16 veranschaulicht angeordnet sein.
  • Wie in 17 veranschaulicht, können Linsenabschnitte (On-Chip-Linsen 70), die Licht sammeln, oberhalb der jeweiligen spektroskopischen Abschnitte 30 bereitgestellt sein. Die Linsenabschnitte 70 können auf eine solche Weise angeordnet sein, dass ein Zentrum jedes der Linsenabschnitte 70 an einer Grenze zwischen angrenzenden Pixeln P positioniert ist. In diesem Fall ermöglicht dies es, viel Licht auf dem spektroskopischen Abschnitt 30 zu sammeln und Licht effizient zu dispergieren.
  • (2-4. Siebte Modifikation)
  • 18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Planarkonfiguration einer Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer siebten Modifikation veranschaulicht. 19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration der Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der siebten Modifikation veranschaulicht. Wie in 18 veranschaulicht, beinhaltet die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Modifikation Pixel Ps, die jeweils Licht eines Kurzwelleninfrarot(SWIR: Shortwave Infrared)-Wellenlängenbandes empfangen. Wie in 19 veranschaulicht, beinhaltet ein Lichtleitungsabschnitt 20 den Linsenabschnitt 70, der Licht sammelt, und ein Filter (NIR-Sperrfilter) 87, das Nahinfrarotlicht blockiert. Das Filter 87 ist oberhalb des spektroskopischen Abschnitts 30 bereitgestellt.
  • Bei dem in 19 veranschaulichten Beispiel ist das Filter 87 zwischen dem Linsenabschnitt 70 und dem spektroskopischen Abschnitt 30 bereitgestellt. Zum Beispiel beinhaltet das Filter 87 einen dielektrischen Mehrschichtfilm. Das Filter 87 blockiert Nahinfrarotlicht und transmittiert sichtbares Licht und Kurzwelleninfrarotlicht unter einfallendem Licht. Es ist anzumerken, dass der Linsenabschnitt 70 von der Bildgebungsvorrichtung 1 weggelassen werden kann.
  • Die erste Struktur 31a weist eine Größe auf, die zum Beispiel kleiner als oder gleich einer Kurzwelleninfrarotwellenlänge ist. Zum Beispiel weist die zweite Struktur 31b eine Größe auf, die kleiner als oder gleich einer sichtbaren Wellenlänge ist. Die Größe (Querschnittsfläche und Breite) der ersten Struktur 31a ist größer als die Größe der zweiten Struktur 31b. In diesem Fall ermöglich dies, dass der spektroskopische Abschnitt 30 die Phasenverzögerung auf eine solche Weise bewirkt, dass das einfallende Licht unterschiedliche Phasenverzögerungen zwischen dem sichtbaren Wellenlängenband und dem Kurzwelleninfrarotwellenlängenband aufweist, und dies ermöglicht es, sichtbares Licht und Kurzwelleninfrarotlicht von dem einfallenden Licht zu separieren.
  • Bei in 19 veranschaulichten Beispiel breitet sich Licht des grünen (G) Wellenlängenbandes unter dem Licht, das durch den Linsenabschnitt 70 und das Filter 87 auf den spektroskopischen Abschnitt 30 einfällt, von dem spektroskopischen Abschnitt 30 zu dem grünen (G) Farbfilter 40 und dem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12a aus. Außerdem breitet sich Licht des Kurzwelleninfrarotwellenlängenbandes unter dem Licht, das auf den spektroskopischen Abschnitt 30 einfällt, von dem spektroskopischen Abschnitt 30 zu einem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12b aus. Licht des roten (R) Wellenlängenbandes breitet sich von dem spektroskopischen Abschnitt 30 zu dem roten (R) Farbfilter 40 und dem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12a aus. Es ist anzumerken, dass der fotoelektrische Umwandlungsabschnitt 12b, der das Kurzwelleninfrarotlicht empfängt, zum Beispiel durch Verwenden von Quantenpunkten, eines Verbindungshalbleiters (wie etwa InGaAs) oder dergleichen gebildet werden kann. Außerdem kann der fotoelektrische Umwandlungsabschnitt 12b ein Material, wie etwa Germanium (Ge) oder Siliciumgermanium (SiGe), beinhalten.
  • Das Pixel Pg, das den fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12a beinhaltet, empfängt das Licht mit der grünen (G) Wellenlänge und führt eine fotoelektrische Umwandlung daran durch und erzeugt ein Pixelsignal. Das Pixel Pr empfängt das Licht mit der roten (R) Wellenlänge und führt eine fotoelektrische Umwandlung daran durch und erzeugt ein Pixelsignal. Es ist anzumerken, dass das Pixel Pb das Licht mit der blauen (B) Wellenlänge empfängt und eine fotoelektrische Umwandlung daran durchführt und ein Pixelsignal erzeugt. Außerdem empfängt das Pixel Ps, das den fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt 12b beinhaltet, das Licht mit der Kurzwelleninfrarotwellenlänge und führt eine fotoelektrische Umwandlung daran durch und erzeugt ein Pixelsignal. Dies ermöglicht, dass die Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Modifikation ein Kurzwelleninfrarotbild (SWIR-Bild) und ein sichtbares Bild durch Verwenden der erhaltenen Pixelsignale erzeugt.
  • Die Linsenabschnitte 70 sind auf eine solche Weise angeordnet, dass ein Zentrum jedes der Linsenabschnitte 70 an einer Grenze zwischen angrenzenden Pixeln P positioniert ist. Dies ermöglicht es, viel Licht auf dem spektroskopischen Abschnitt 30 zu sammeln und Licht effizient zu dispergieren. Es wird möglich, Licht von einem Bereich breiter als ein einziges Pixel auf dem spektroskopischen Abschnitt 30 zu sammeln und die Empfindlichkeit für das einfallende Licht zu verbessern.
  • <3. Anwendungsbeispiel>
  • Die zuvor beschriebene Bildgebungsvorrichtung 1 oder dergleichen ist auf einen beliebigen Typ einer elektronischen Einrichtung mit einer Bildgebungsfunktion, wie etwa ein Kamerasystem einer digitalen Fotokamera oder einer Videokamera oder ein Mobiltelefon mit einer Bildgebungsfunktion, anwendbar. 20 veranschaulicht eine schematische Konfiguration einer elektronischen Einrichtung 1000.
  • Die elektronische Einrichtung 1000 beinhaltet zum Beispiel eine Linsengruppe 1001, die Bildgebungsvorrichtung 1, einen Digitalsignalprozessor(DSP)-Schaltkreis 1002, einen Einzelbildspeicher 1003, einen Anzeigeabschnitt 1004, einen Aufzeichnungsabschnitt 1005, einen Bedienungsabschnitt 1006 und einen Leistungsversorgungsabschnitt 1007. Sie sind durch eine Busleitung 1008 miteinander gekoppelt.
  • Die Linsengruppe 1001 nimmt einfallendes Licht (Bildlicht) von einem Subjekt auf und bildet ein Bild auf der Bildgebungsoberfläche der Bildgebungsvorrichtung 1. Die Bildgebungsvorrichtung 1 wandelt die Menge des einfallenden Lichts, das durch die Linsengruppe 1001 als ein Bild auf der Bildgebungsoberfläche gebildet wird, in elektrische Signale in Einheiten von Pixeln um und versorgt den DSP-Schaltkreis 1002 mit den elektrischen Signalen als Pixelsignale.
  • Der DSP-Schaltkreis 1002 ist ein Signalverarbeitungsschaltkreis, der ein Signal verarbeitet, das von der Bildgebungsvorrichtung 1 bereitgestellt wird. Der DPS-Schaltkreis 1002 gibt Bilddaten aus, die durch Verarbeiten der Signale von der Bildgebungsvorrichtung 1 erhalten werden. Der Einzelbildspeicher 1003 hält die durch den DSP-Schaltkreis 1002 verarbeiteten Bilddaten temporär in Einheiten von Einzelbildern.
  • Der Anzeigeabschnitt 1004 beinhaltet zum Beispiel eine Anzeigevorrichtung vom Paneltyp, wie etwa ein Flüssigkristallpanel oder ein organisches Elektrolumineszenz(EL)-Panel, und zeichnet die Bilddaten eines Bewegtbildes oder eines Standbildes, das durch die Bildgebungsvorrichtung 1 erfasst wird, auf einem Aufzeichnungsmedium, wie etwa einem Halbleiterspeicher oder einer Festplatte, auf.
  • Der Bedienungsabschnitt 1006 gibt ein Bedienungssignal für eine Vielzahl von Funktionen der elektronischen Einrichtung 1000 gemäß einer Bedienung durch einen Benutzer aus. Der Leistungsversorgungsabschnitt 1007 versorgt den DSP-Schaltkreis 1002, den Einzelbildspeicher 1003, den Anzeigeabschnitt 1004, den Aufzeichnungsabschnitt 1005 und den Bedienungsabschnitt 1006 geeignet mit verschiedenen Arten von Leistung für Operationen dieser Versorgungsziele.
  • <4. Weiteres Anwendungsbeispiel>
  • (Beispiel einer Anwendung auf ein mobiles Objekt)
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) kann auf verschiedene Produkte angewandt werden. Zum Beispiel kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung als eine Vorrichtung implementiert werden, die an einer beliebigen Art eines mobilen Objekts installiert wird, einschließlich Fahrzeugen, Elektrofahrzeugen, Hybridelektrofahrzeugen, Motorrädern, Fahrrädern, Personal-Mobility-Vorrichtungen, Flugzeugen, Drohnen, Schiffen, Robotern und dergleichen.
  • 21 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugsteuersystems als ein Beispiel für ein Mobilkörpersteuersystem darstellt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann.
  • Das Fahrzeugsteuersystem 12000 beinhaltet mehrere elektronische Steuereinheiten, die über ein Kommunikationsnetz 12001 miteinander verbunden sind. Bei dem in 21 dargestellten Beispiel beinhaltet das Fahrzeugsteuersystem 12000 eine Antriebssystemsteuereinheit 12010, eine Karosseriesystemsteuereinheit 12020, eine Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030, eine Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 und eine integrierte Steuereinheit 12050. Außerdem sind ein Mikrocomputer 12051, ein Ton/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 und eine Fahrzeugmontiertes-Netz-Schnittstelle (SST) 12053 als eine funktionale Konfiguration der integrierten Steuereinheit 12050 veranschaulicht.
  • Die Antriebssystemsteuereinheit 12010 steuert die Operation von Vorrichtungen bezüglich des Antriebssystems des Fahrzeugs gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Zum Beispiel fungiert die Antriebssystemsteuereinheit 12010 als eine Steuervorrichtung für eine Antriebskrafterzeugungsvorrichtung zum Erzeugen der Antriebskraft des Fahrzeugs, wie etwa einen Verbrennungsmotor, einen Antriebsmotor oder dergleichen, einen Antriebskraftübertragungsmechanismus zum Übertragen der Antriebskraft auf die Räder, einen Lenkmechanismus zum Anpassen des Lenkwinkels des Fahrzeugs, eine Bremsvorrichtung zum Erzeugen der Bremskraft des Fahrzeugs und dergleichen.
  • Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 steuert die Operation verschiedener Arten von Vorrichtungen, die für eine Fahrzeugkarosserie bereitgestellt sind, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Zum Beispiel fungiert die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 als eine Steuervorrichtung für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein intelligentes Schlüsselsystem, eine elektrische Fensterhebervorrichtung oder verschiedene Arten von Leuchten, wie etwa einen Frontscheinwerfer, ein Rückfahrlicht, ein Bremslicht, einen Fahrtrichtungsanzeiger, einen Nebelscheinwerfer oder dergleichen. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer Mobilvorrichtung als eine Alternative zu einem Schlüssel übertragen werden, oder Signale verschiedener Arten von Schaltern in die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 eingegeben werden. Die Karosseriesystemsteuereinheit 12020 empfängt diese Eingabefunkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, die elektrische Fensterhebervorrichtung, die Leuchten oder dergleichen des Fahrzeugs.
  • Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 detektiert Informationen über den Außenbereich des Fahrzeugs, einschließlich des Fahrzeugsteuersystems 12000. Zum Beispiel ist die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 mit einem Bildgebungsabschnitt 12031 verbunden. Die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 bewirkt, dass der Bildgebungsabschnitt 12031 ein Bild des Außenbereichs des Fahrzeugs aufnimmt, und empfängt das aufgenommene Bild. Basierend auf dem empfangenen Bild kann die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 eine Verarbeitung zum Detektieren eines Objekts, wie etwa eines Menschen, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Schildes, eines Symbols auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen, oder eine Verarbeitung zum Detektieren einer Entfernung dazu durchführen.
  • Der Bildgebungsabschnitt 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und der ein elektrisches Signal ausgibt, das einer empfangenen Lichtmenge des Lichts entspricht. Der Bildgebungsabschnitt 12031 kann das elektrische Signal als ein Bild ausgeben oder kann das elektrische Signal als Informationen über eine gemessene Entfernung ausgeben. Außerdem kann das durch den Bildgebungsabschnitt 12031 empfangene Licht sichtbares Licht sein oder kann nichtsichtbares Licht, wie etwa Infrarotstrahlen oder dergleichen, sein.
  • Die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 detektiert Informationen über den Innenbereich des Fahrzeugs. Die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 ist zum Beispiel mit einem Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 verbunden, der den Zustand eines Fahrers detektiert. Der Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 beinhaltet zum Beispiel eine Kamera, die den Fahrer aufnimmt. Basierend auf Detektionsinformationen, die von dem Fahrerzustandsdetektionsabschnitt 12041 eingegeben werden, kann die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 einen Müdigkeitsgrad des Fahrers oder einen Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer döst.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuersollwert für die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremsvorrichtung basierend auf den Informationen über den Innenbereich oder den Außenbereich des Fahrzeugs berechnen, wobei diese Informationen durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 erhalten werden, und einen Steuerbefehl an die Antriebssystemsteuereinheit 12010 ausgeben. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die Funktionen eines Fahrerassistenzsystems (ADAS: Advanced Driver Assistance System) implementieren soll, wobei diese Funktionen eine Kollisionsvermeidung oder Aufprallabschwächung für das Fahrzeug, eine Folgefahrt basierend auf einer Folgeentfernung, eine Fahrt mit Geschwindigkeitsbeibehaltung, eine Warnung bezüglich einer Kollision des Fahrzeugs, eine Warnung, dass das Fahrzeug eine Spur verlässt, oder dergleichen beinhalten.
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die für automatisches Fahren beabsichtigt ist, was das Fahrzeug autonom ohne Abhängigkeit von der Bedienung des Fahrers oder dergleichen fahren lässt, indem die Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, der Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen basierend auf den Informationen über den Außenbereich oder den Innenbereich des Fahrzeugs gesteuert werden, wobei diese Informationen durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 oder die Fahrzeuginnenbereichsinformationsdetektionseinheit 12040 erhalten werden.
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 einen Steuerbefehl an die Karosseriesystemsteuerungseinheit 12020 basierend auf den Informationen über den Außenbereich des Fahrzeugs ausgeben, wobei diese Informationen durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 erhalten werden. Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die ein Blenden verhindern soll, indem der Frontscheinwerfer so gesteuert wird, dass zum Beispiel von einem Fernlicht auf ein Abblendlicht gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs gewechselt wird, welche durch die Fahrzeugaußenbereichsinformationsdetektionseinheit 12030 detektiert wird.
  • Der Ton/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 überträgt ein Ausgabesignal von Ton und/oder Bild an eine Ausgabevorrichtung, die zum visuellen oder akustischen Mitteilen von Informationen an einen Insassen des Fahrzeugs oder den Außenbereich des Fahrzeugs in der Lage ist. Bei dem Beispiel aus 21 sind ein Audiolautsprecher 12061, ein Anzeigeabschnitt 12062 und ein Armaturenbrett 12063 als die Ausgabevorrichtung veranschaulicht. Der Anzeigeabschnitt 12062 kann zum Beispiel eine Onboard-Anzeige und/oder eine Head-Up-Anzeige beinhalten.
  • 22 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Installationsposition des Bildgebungsabschnitts 12031 darstellt.
  • In 22 beinhaltet der Bildgebungsabschnitt 12031 Bildgebungsabschnitte 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105.
  • Die Bildgebungsabschnitte 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind zum Beispiel an Positionen an einer Frontnase, Seitenspiegeln, einer hinteren Stoßstange und einer Hecktüre des Fahrzeugs 12100 sowie einer Position auf einem oberen Teil einer Windschutzscheibe innerhalb des Innenraums des Fahrzeugs angeordnet. Der an der Frontnase bereitgestellte Bildgebungsabschnitt 12101 und der an dem oberen Teil der Windschutzscheibe innerhalb des Innenraums des Fahrzeugs bereitgestellte Bildgebungsabschnitt 12105 erhalten hauptsächlich ein Bild der Vorderseite des Fahrzeugs 12100. Die an den Seitenspiegeln bereitgestellten Bildgebungsabschnitte 12102 und 12103 erhalten hauptsächlich ein Bild der Seiten des Fahrzeugs 12100. Der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktüre bereitgestellte Bildgebungsabschnitt 12104 erhält hauptsächlich ein Bild der Rückseite des Fahrzeugs 12100. Der auf dem oberen Teil der Windschutzscheibe innerhalb des Innenraums des Fahrzeugs bereitgestellte Bildgebungsabschnitt 12105 wird hauptsächlich zum Detektieren eines vorausfahrenden Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Hindernisses, eines Signals, eines Verkehrsschildes, einer Fahrspur oder dergleichen verwendet.
  • Übrigens stellt 22 ein Beispiel für Fotografierbereiche der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 dar. Ein Bildgebungsbereich 12111 repräsentiert den Bildgebungsbereich des an der Frontnase bereitgestellten Bildgebungsabschnitts 12101. Bildgebungsbereiche 12112 und 12113 repräsentieren die Bildgebungsbereiche der an den Seitenspiegeln bereitgestellten Bildgebungsabschnitte 12102 bzw. 12103. Ein Bildgebungsbereich 12114 repräsentiert den Bildgebungsbereich des an der hinteren Stoßstange oder der Hecktüre bereitgestellten Bildgebungsabschnitts 12104. Ein Vogelperspektivenbild des Fahrzeugs 12100 wie bei Betrachtung von oberhalb wird zum Beispiel durch Überlagern von Bilddaten erhalten, die durch die Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 erhalten werden.
  • Wenigstens einer der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erhalten von Entfernungsinformationen haben. Zum Beispiel kann wenigstens einer der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die aus mehreren Bildgebungselementen besteht, oder kann ein Bildgebungselement mit Pixeln zur Phasendifferenzdetektion sein.
  • Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 eine Entfernung zu jedem dreidimensionalen Objekt innerhalb der Bildgebungsbereiche 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung der Entfernung (relative Geschwindigkeit mit Bezug auf das Fahrzeug 12100) basierend auf den von den Bildgebungsabschnitten 12101 bis 12104 erhaltenen Entfernungsinformationen bestimmen und dadurch als ein vorausfahrendes Fahrzeug insbesondere ein nächstes dreidimensionales Objekt extrahieren, das in einem Bewegungspfad des Fahrzeugs 12100 vorhanden ist und das sich in im Wesentlichen derselben Richtung wie das Fahrzeug 12100 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel gleich oder größer als 0 km/h) bewegt. Ferner kann der Mikrocomputer 12051 eine Folgeentfernung, die zu einem vorausfahrenden Fahrzeug vorweg einzuhalten ist, im Voraus einstellen und eine automatische Bremssteuerung (einschließlich Folgestoppsteuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich Folgestartsteuerung) und dergleichen durchführen. Es ist dementsprechend möglich, eine kooperative Steuerung durchzuführen, die für eine automatische Fahrt beabsichtigt ist, die es ermöglicht, dass das Fahrzeug autonom ohne Abhängigkeit von der Bedienung des Fahrers oder dergleichen fährt.
  • Zum Beispiel kann der Mikrocomputer 12051 Dreidimensionales-Objekt-Daten über dreidimensionale Objekte in Dreidimensionales-Objekt-Daten eines zweirädrigen Fahrzeugs, eines Fahrzeugs mit Standardgröße, eines Fahrzeugs mit großer Größe, eines Fußgängers, eines Strommasten und anderer dreidimensionaler Objekte basierend auf den von den Bildgebungsabschnitten 12101 bis 12104 erhaltenen Entfernungsinformationen klassifizieren, die klassifizierten Dreidimensionales-Objekt-Daten extrahieren und die extrahierten Dreidimensionales-Objekt-Daten zur automatischen Vermeidung eines Hindernisses verwenden. Zum Beispiel identifiziert der Mikrocomputer 12051 Hindernisse um das Fahrzeug 12100 herum als Hindernisse, die der Fahrer des Fahrzeugs 12100 visuell erkennen kann, und Hindernisse, die für den Fahrer des Fahrzeugs 12100 schwer visuell zu erkennen sind. Dann bestimmt der Mikrocomputer 12051 ein Kollisionsrisiko, das ein Risiko einer Kollision mit jedem Hindernis angibt. In einer Situation, in der das Kollisionsrisiko gleich oder höher als ein eingestellter Wert ist und dementsprechend eine Möglichkeit einer Kollision besteht, gibt der Mikrocomputer 12051 eine Warnung an den Fahrer über den Audiolautsprecher 12061 oder den Anzeigeabschnitt 12062 aus und führt eine erzwungene Verlangsamung oder Ausweichlenkung über die Antriebssystemsteuereinheit 12010 durch. Der Mikrocomputer 12051 kann dadurch das Fahren zum Vermeiden einer Kollision unterstützen.
  • Wenigstens einer der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen detektiert. Der Mikrocomputer 12051 kann zum Beispiel einen Fußgänger erkennen, indem er bestimmt, ob es einen Fußgänger in aufgenommenen Bildern der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 gibt oder nicht. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird zum Beispiel durch eine Prozedur zum Extrahieren charakteristischer Punkte in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 als Infrarotkameras und eine Prozedur zum Bestimmen, ob es einen Fußgänger gibt oder nicht, indem eine Musterabgleichverarbeitung an einer Reihe charakteristischer Punkte durchgeführt wird, die den Umriss des Objekts repräsentieren, durchgeführt werden. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass es einen Fußgänger in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungsabschnitte 12101 bis 12104 gibt, und dementsprechend den Fußgänger erkennt, steuert der Ton/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 den Anzeigeabschnitt 12062 derart, dass eine quadratische Umrisslinie zur Hervorhebung so angezeigt wird, dass sie auf dem erkannten Fußgänger überlagert wird. Der Ton/Bild-Ausgabeabschnitt 12052 kann auch den Anzeigeabschnitt 12062 derart steuern, dass ein Symbol oder dergleichen, das den Fußgänger repräsentiert, an einer gewünschten Position angezeigt wird.
  • Ein Beispiel für das Mobilobjektsteuersystem, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann, wurde zuvor beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf den Bildgebungsabschnitt 12031 unter den zuvor beschriebenen strukturellen Elementen angewandt werden. Insbesondere kann die Bildgebungsvorrichtung 1 zum Beispiel auf den Bildgebungsabschnitt 12031 angewandt werden. Es ist möglich, ein erfasstes Hochauflösungsbild mit geringem Rauschen durch Anwenden der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf den Bildgebungsabschnitt 12031 zu erhalten. Daher ist es möglich, eine Hochpräzisionssteuerung unter Nutzung des erfassten Bildes in dem Mobilobjektsteuersystem durchzuführen.
  • (Beispiel einer Anwendung auf ein endoskopisches Chirurgiesystem)
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) kann auf verschiedene Produkte angewandt werden. Zum Beispiel kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf ein endoskopisches Chirurgiesystem angewandt werden.
  • 23 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine schematische Konfiguration eines endoskopischen Chirurgiesystems darstellt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (vorliegenden Technologie) angewandt werden kann.
  • In 23 ist ein Zustand veranschaulicht, in dem ein Chirurg (Arzt) 11131 ein endoskopisches Chirurgiesystem 11000 verwendet, um eine Operation an einem Patienten 11132 auf einem Patientenbett 11133 durchzuführen. Wie dargestellt, beinhaltet das endoskopische Chirurgiesystem 11000 ein Endoskop 11100, andere chirurgische Werkzeuge 11110, wie etwa einen Pneumoperitoneumschlauch 11111 und ein Energiebehandlungswerkzeug 11112, eine Stützarmeinrichtung 11120, die das Endoskop 11100 darauf stützt, und einen Wagen 11200, auf dem verschiedene Einrichtungen zur endoskopischen Chirurgie montiert sind.
  • Das Endoskop 11100 beinhaltet einen Objektivtubus 11101 mit einem Gebiet einer vorbestimmten Länge von einem distalen Ende davon entfernt, das in ein Körperlumen des Patienten 11132 einzuführen ist, und einen Kamerakopf 11102, der mit einem proximalen Ende des Objektivtubus 11101 verbunden ist. Bei dem dargestellten Beispiel ist das Endoskop 11100 dargestellt, das einen harten Spiegel mit dem Objektivtubus 11101 des harten Typs beinhaltet. Das Endoskop 11100 kann jedoch andernfalls als ein weicher Spiegel mit dem Objektivtubus 11101 des weichen Typs enthalten sein.
  • Der Objektivtubus 11101 weist an einem distalen Ende von diesem eine Öffnung auf, in die eine Objektivlinse eingesetzt wird. Eine Lichtquelleneinrichtung 11203 ist derart mit dem Endoskop 11100 verbunden, dass durch die Lichtquelleneinrichtung 11203 erzeugtes Licht durch einen Lichtleiter, der sich im Inneren des Objektivtubus 11101 erstreckt, in ein distales Ende des Objektivtubus 11101 eingeführt wird und durch die Objektivlinse zu einem Beobachtungsziel in einem Körperlumen des Patienten 11132 hin abgestrahlt wird. Es ist anzumerken, dass das Endoskop 11100 ein Direktsichtspiegel sein kann oder ein Perspektivsichtspiegel oder ein Seitensichtspiegel sein kann.
  • Ein optisches System und ein Bildaufnahmeelement sind im Inneren des Kamerakopfes 11102 bereitgestellt, so dass reflektiertes Licht (Beobachtungslicht) von dem Beobachtungsziel durch das optische System auf das Bildaufnahmeelement gebündelt wird. Das Beobachtungslicht wird durch das Bildaufnahmeelement fotoelektrisch umgewandelt, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das dem Beobachtungslicht entspricht, nämlich ein Bildsignal, das einem Beobachtungsbild entspricht. Das Bildsignal wird als RAW-Daten an eine CCU 11201 übertragen.
  • Die CCU 11201 beinhaltet eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU) oder dergleichen und steuert integral eine Operation des Endoskops 11100 und einer Anzeigeeinrichtung 11202. Ferner empfängt die CCU 11201 ein Bildsignal von dem Kamerakopf 11102 und führt verschiedene Bildprozesse zum Anzeigen eines Bildes basierend auf dem Bildsignal, wie etwa zum Beispiel einen Entwicklungsprozess (Demosaic-Prozess), für das Bildsignal durch.
  • Die Anzeigeeinrichtung 11202 zeigt darauf ein Bild basierend auf einem Bildsignal an, für das die Bildprozesse durch die CCU 11201 unter der Steuerung der CCU 11201 durchgeführt wurden.
  • Die Lichtquelleneinrichtung 11203 beinhaltet eine Lichtquelle, wie etwa zum Beispiel eine Leuchtdiode (LED), und liefert Bestrahlungslicht bei einer Bildgebung eines Operationsgebiets an das Endoskop 11100.
  • Eine Eingabeeinrichtung 11204 ist eine Eingabeschnittstelle für das endoskopische Chirurgiesystem 11000. Ein Benutzer kann das Eingeben verschiedener Arten von Informationen oder eine Anweisungseingabe in das endoskopische Chirurgiesystem 11000 durch die Eingabeeinrichtung 11204 durchführen. Zum Beispiel würde der Benutzer eine Anweisung oder dergleichen zum Ändern einer Bildaufnahmebedingung (Art des Bestrahlungslichts, Vergrößerung, Brennweite oder dergleichen) durch das Endoskop 11100 eingeben.
  • Eine Behandlungswerkzeugsteuereinrichtung 11205 steuert die Ansteuerung des Energiebehandlungswerkzeugs 11112 zur Kauterisation oder Inzision eines Gewebes, zum Versiegeln eines Blutgefäßes oder dergleichen. Eine Pneumoperitoneumeinrichtung 11206 führt Gas durch den Pneumoperitoneumschlauch 11111 in ein Körperlumen des Patienten 11132 ein, um das Körperlumen aufzublasen, um das Sichtfeld des Endoskops 11100 sicherzustellen und den Arbeitsraum für den Chirurgen sicherzustellen. Ein Aufzeichnungsgerät 11207 ist eine Einrichtung, die zum Aufzeichnen verschiedener Arten von Informationen bezüglich der Chirurgie in der Lage ist. Ein Drucker 11208 ist eine Einrichtung, die zum Drucken verschiedener Arten von Informationen bezüglich der Chirurgie in verschiedenen Formen, wie etwa eines Textes, eines Bildes oder eines Graphen, in der Lage ist.
  • Es ist anzumerken, dass die Lichtquelleneinrichtung 11203, die Bestrahlungslicht, wenn ein Operationsgebiet bildlich zu erfassen ist, an das Endoskop 11100 liefert, eine Weißlichtquelle beinhalten kann, die zum Beispiel eine LED, eine Laserlichtquelle oder eine Kombination aus ihnen beinhaltet. Wenn eine Weißlichtquelle eine Kombination aus roten, grünen und blauen (RGB) Laserlichtquellen beinhaltet, kann eine Anpassung des Weißabgleichs eines aufgenommenen Bildes durch die Lichtquelleneinrichtung 11203 durchgeführt werden, da die Ausgabeintensität und das Ausgabetiming mit einem hohen Genauigkeitsgrad für jede Farbe (jede Wellenlänge) gesteuert werden können. Ferner werden in diesem Fall Laserstrahlen von den jeweiligen RGB-Laserlichtquellen zeitlich aufgeteilt auf ein Beobachtungsziel gestrahlt und wird eine Ansteuerung der Bildaufnahmeelemente des Kamerakopfes 11102 in Synchronisation mit den Bestrahlungstimings gesteuert. Dann können Bilder, die einzeln der R-, G- und B-Farbe entsprechen, auch zeitlich aufgeteilt aufgenommen werden. Gemäß diesem Verfahren kann ein Farbbild selbst dann erhalten werden, wenn keine Farbfilter für das Bildaufnahmeelement bereitgestellt werden.
  • Ferner kann die Lichtquelleneinrichtung 11203 derart gesteuert werden, dass die Intensität von auszugebendem Licht für jede vorbestimmte Zeit geändert wird. Durch das Steuern der Ansteuerung des Bildaufnahmeelements des Kamerakopfes 11102 in Synchronisation mit dem Timing der Änderung der Intensität von Licht, um Bilder zeitlich aufgeteilt zu erlangen, und Synthetisieren der Bilder kann ein Bild mit hohem Dynamikumfang ohne unterbelichtetes Absaufen und ausgefressene Lichter erzeugt werden.
  • Ferner kann die Lichtquelleneinrichtung 11203 zum Bereitstellen von Licht eines vorbestimmten Wellenlängenbandes konfiguriert werden, das für eine Speziallichtbeobachtung bereit ist. Bei einer Speziallichtbeobachtung wird zum Beispiel durch Ausnutzung der Wellenlängenabhängigkeit einer Absorption von Licht in einem Körpergewebe von Bestrahlungslicht eines schmalen Bande im Vergleich zu Bestrahlungslicht bei einer gewöhnlichen Beobachtung (nämlich Weißlicht) eine Schmalbandbeobachtung (Schmalbandbildgebung) zur Bildgebung eines vorbestimmten Gewebes, wie etwa eines Blutgefäßes eines oberflächlichen Teils der Schleimhaut oder dergleichen, mit einem hohem Kontrast durchgeführt. Alternativ dazu kann bei einer Speziallichtbeobachtung eine Fluoreszenzbeobachtung zum Erhalten eines Bildes aus Fluoreszenzlicht durchgeführt werden, das durch Bestrahlung mit Anregungslicht erzeugt wird. Bei einer Fluoreszenzbeobachtung ist es möglich, eine Beobachtung von Fluoreszenzlicht von einem Körpergewebe durch Strahlen von Anregungslicht auf das Körpergewebe (Autofluoreszenzbeobachtung) durchzuführen oder ein Fluoreszenzlichtbild durch lokales Injizieren eines Reagenzes, wie etwa Indocyaningrün (LCG), in ein Körpergewebe und Strahlen von Anregungslicht, das einer Fluoreszenzlichtwellenlänge des Reagenzes entspricht, auf das Körpergewebe zu erhalten. Die Lichtquelleneinrichtung 11203 kann zum Bereitstellen eines solchen Schmalbandlichts und/oder Anregungslichts konfiguriert sein, das für eine Speziallichtbeobachtung, wie oben beschrieben, geeignet ist.
  • 24 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine funktionale Konfiguration des Kamerakopfes 11102 und der CCU 11201, die in 23 dargestellt sind, darstellt.
  • Der Kamerakopf 11102 beinhaltet eine Linseneinheit 11401, eine Bildaufnahmeeinheit 11402, eine Antriebseinheit 11403, eine Kommunikationseinheit 11404 und eine Kamerakopfsteuereinheit 11405. Die CCU 11201 beinhaltet eine Kommunikationseinheit 11411, eine Bildverarbeitungseinheit 11412 und eine Steuereinheit 11413. Der Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 sind zur Kommunikation miteinander durch ein Übertragungskabel 11400 verbunden.
  • Die Linseneinheit 11401 ist ein optisches System, das an einer Verbindungsstelle zu dem Objektivtubus 11101 bereitgestellt ist. Beobachtungslicht, das von einem distalen Ende des Objektivtubus 11101 einfällt, wird zu dem Kamerakopf 11102 geleitet und in die Linseneinheit 11401 eingeführt. Die Linseneinheit 11401 beinhaltet eine Kombination aus mehreren Linsen, einschließlich einer Zoomlinse und einer Fokussierungslinse.
  • Die Anzahl an Bildaufnahmeelementen, die die in der Bildaufnahmeeinheit 11402 enthalten sind, kann eine (Einzelplattentyp) oder mehrere (Mehrfachplattentyp) sein. Wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 als jene des Mehrfachplattentyps konfiguriert ist, werden zum Beispiel Bildsignale, die R, G bzw. B entsprechen, durch die Bildaufnahmeelemente erzeugt und die Bildsignale können synthetisiert werden, um ein Farbbild zu erhalten. Die Bildaufnahmeeinheit 11402 kann auch so konfiguriert sein, dass sie ein Paar Bildaufnahmeelemente zum Erlangen jeweiliger Bildsignale für das rechte Auge und das linke Auge aufweist, die für eine dreidimensionale (3D-) Anzeige bereit sind. Falls eine 3D-Anzeige durchgeführt wird, dann kann die Tiefe eines lebenden Körpergewebes in einem Operationsgebiet genauer von dem Chirurgen 11131 erfasst werden. Es ist anzumerken, dass, wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 als jene vom stereoskopischen Typ konfiguriert ist, mehrere Systeme aus Linseneinheiten 11401 bereitgestellt sind, die den einzelnen Bildaufnahmeelementen entsprechen.
  • Ferner ist die Bildaufnahmeeinheit 11402 möglicherweise nicht zwingend in dem Kamerakopf 11102 bereitgestellt. Zum Beispiel kann die Bildaufnahmeeinheit 11402 unmittelbar hinter der Objektivlinse im Inneren des Objektivtubus 11101 bereitgestellt sein.
  • Die Antriebseinheit 11403 beinhaltet einen Aktor und bewegt die Zoomlinse und die Fokussierungslinse der Linseneinheit 11401 um eine vorbestimmte Entfernung entlang einer optischen Achse unter der Steuerung der Kamerakopfsteuereinheit 11405. Folglich können die Vergrößerung und der Brennpunkt eines durch die Bildaufnahmeeinheit 11402 aufgenommenen Bildes geeignet angepasst werden.
  • Die Kommunikationseinheit 11404 beinhaltet eine Kommunikationseinrichtung zum Übertragen und Empfangen verschiedener Arten von Informationen an die und von der CCU 11201. Die Kommunikationseinheit 11404 überträgt ein von der Bildaufnahmeeinheit 11402 erlangtes Bildsignal durch das Übertragungskabel 11400 als RAW-Daten an die CCU 11201.
  • Außerdem empfängt die Kommunikationseinheit 11404 ein Steuersignal zum Steuern der Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 von der CCU 11201 und liefert das Steuersignal an die Kamerakopfsteuereinheit 11405. Das Steuersignal beinhaltet Informationen bezüglich Bildaufnahmebedingungen, wie etwa zum Beispiel Informationen, dass eine Bildwiederholrate eines aufgenommenen Bildes designiert wird, Informationen, dass ein Belichtungswert bei der Bildaufnahme designiert wird, und/oder Informationen, dass eine Vergrößerung und ein Brennpunkt eines aufgenommenen Bildes designiert werden.
  • Es ist anzumerken, dass die Bildaufnahmebedingungen, wie etwa die Bildwiederholrate, der Belichtungswert, die Vergrößerung oder der Brennpunkt, durch den Benutzer designiert werden können oder automatisch durch die Steuereinheit 11413 der CCU 11201 basierend auf einem erlangten Bildsignal eingestellt werden können. Im letzteren Fall werden eine Autobelichtung(AE)-Funktion, eine Autofokus(AF)-Funktion und eine Autoweißabgleich(AWB)-Funktion in das Endoskop 11100 eingebunden.
  • Die Kamerakopfsteuereinheit 11405 steuert eine Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 basierend auf einem Steuersignal von der CCU 11201, das durch die Kommunikationseinheit 11404 empfangen wird.
  • Die Kommunikationseinheit 11411 beinhaltet eine Kommunikationseinrichtung zum Übertragen und Empfangen verschiedener Arten von Informationen an den und von dem Kamerakopf 11102. Die Kommunikationseinheit 11411 empfängt ein Bildsignal, das von dem Kamerakopf 11102 durch das Übertragungskabel 11400 an diese übertragen wird.
  • Ferner überträgt die Kommunikationseinheit 11411 ein Steuersignal zum Steuern der Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 an den Kamerakopf 11102. Das Bildsignal und das Steuersignal können durch elektrische Kommunikation, optische Kommunikation oder dergleichen übertragen werden.
  • Die Bildverarbeitungseinheit 11412 führt verschiedene Bildprozesse für ein von dem Kamerakopf 11102 an diese übertragenes Bildsignal in der Form von RAW-Daten durch.
  • Die Steuereinheit 11413 führt verschiedene Arten einer Steuerung bezüglich der Bildaufnahme eines Operationsgebiets oder dergleichen durch das Endoskop 11100 und eine Anzeige eines aufgenommenen Bildes, das durch Bildaufnahme des Operationsgebiets oder dergleichen erhalten wird, durch. Zum Beispiel erzeugt die Steuereinheit 11413 ein Steuersignal zum Steuern der Ansteuerung des Kamerakopfes 11102.
  • Ferner steuert die Steuereinheit 11413 die Anzeigeeinrichtung 11202 basierend auf einem Bildsignal, für das Bildprozesse durch die Bildverarbeitungseinheit 11412 durchgeführt wurden, zum Anzeigen eines aufgenommenen Bildes, in dem das Operationsgebiet oder dergleichen bildlich erfasst wird. Daraufhin kann die Steuereinheit 11413 verschiedene Objekte in dem aufgenommenen Bild unter Verwendung verschiedener Bilderkennungstechnologien erkennen. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 11413 ein chirurgisches Werkzeug, wie etwa eine Zange, ein spezielles lebendes Körpergebiet, eine Blutung, Nebel, wenn das Energiebehandlungswerkzeug 11112 verwendet wird, und so weiter durch Detektieren der Form, Farbe und so weiter von Kanten von Objekte, die in dem aufgenommenen Bild enthaltenen sind, erkennen. Die Steuereinheit 11413 kann, wenn sie die Anzeigeeinrichtung 11202 zum Anzeigen eines aufgenommenen Bildes steuert, bewirken, dass verschiedene Arten von Chirurgiehilfsinformationen auf eine überlappende Weise mit einem Bild des Operationsgebiets unter Verwendung eines Ergebnisses der Erkennung angezeigt werden. Wenn Chirurgiehilfsinformationen auf eine überlappende Weise angezeigt und dem Chirurgen 11131 präsentiert werden, kann die Last für den Chirurgen 11131 reduziert werden und kann der Chirurg 11131 mit Sicherheit mit der Chirurgie fortfahren.
  • Das Übertragungskabel 11400, das den Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 miteinander verbindet, ist ein Elektrisches-Signal-Kabel, das zur Kommunikation eines elektrischen Signals bereit ist, eine optische Faser, die zur optischen Kommunikation bereit ist, oder ein Kompositkabel, das sowohl für elektrische als auch optische Kommunikation bereit ist.
  • Obwohl bei dem dargestellten Beispiel eine Kommunikation durch eine drahtgebundene Kommunikation unter Verwendung des Übertragungskabels 11400 durchgeführt wird, kann hier die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 11102 und der CCU 11201 durch Drahtloskommunikation durchgeführt werden.
  • Ein Beispiel für das endoskopische Chirurgiesystem, auf das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt werden kann, wurde zuvor beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann unter den obigen Komponenten vorteilhaft auf die Bildaufnahmeeinheit 11402 angewandt werden, die für den Kamerakopf 11102 des Endoskops 11100 bereitgestellt wird. Die Anwendung der Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung auf die Bildaufnahmeeinheit 11402 ermöglicht es, die Bildaufnahmeeinheit 11402 empfindlicher zu machen und das Hochauflösungsendoskop 11100 bereitzustellen.
  • Die vorliegende Technologie wurde zuvor unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen, Modifikationen, Anwendungsbeispiele und weiteren Anwendungsbeispiele beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Technologie nicht darauf beschränkt und verschiedene Arten von Modifikationen davon können vorgenommen werden. Zum Beispiel wurden die obigen Modifikationen als die Modifikationen der Ausführungsformen beschrieben. Außerdem können strukturelle Elemente gemäß den jeweiligen Modifikationen nach Bedarf in Kombination verwendet werden. Zum Beispiel ist die vorliegende Offenbarung nicht auf rückwärtig belichtete Bildsensoren beschränkt, sondern kann auf von der Vorderseite belichtete Bildsensoren angewandt werden.
  • Es ist anzumerken, dass die hier beschriebenen Effekte lediglich veranschaulichenden Zwecken dienen und es andere Effekte geben kann. Außerdem kann die vorliegende Technologie wie folgt konfiguriert sein.
    1. (1) Eine Bildgebungsvorrichtung, die Folgendes beinhaltet:
      • ein erstes Pixel, das einen ersten fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt beinhaltet, der selektiv Licht mit einer ersten Wellenlänge empfängt, das in einem ersten Wellenlängenband enthalten ist, und eine fotoelektrische Umwandlung an dem Licht mit der ersten Wellenlänge durchführt;
      • ein zweites Pixel, das einen zweiten fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt beinhaltet, der selektiv Licht mit einer zweiten Wellenlänge empfängt, das in einem zweiten Wellenlängenband enthalten ist, und eine fotoelektrische Umwandlung des Lichts mit der zweiten Wellenlänge durchführt, wobei das zweite Pixel an das erste Pixel angrenzt; und
      • einen spektroskopischen Abschnitt, der eine Struktur mit einer Größe kleiner als oder gleich einer Wellenlänge von einfallendem Licht beinhaltet, wobei der spektroskopische Abschnitt an einer Grenze zwischen dem ersten Pixel und dem zweiten Pixel bereitgestellt ist, wobei der spektroskopische Abschnitt das Licht mit der ersten Wellenlänge und das Licht mit der zweiten Wellenlänge von dem einfallenden Licht separiert.
    2. (2) Die Bildgebungsvorrichtung nach (1), die Folgendes beinhaltet:
      • eine transparente Schicht, die den spektroskopischen Abschnitt beinhaltet, wobei
      • die Struktur einen Brechungsindex aufweist, der höher als ein Brechungsindex der transparenten Schicht ist.
    3. (3) Die Bildgebungsvorrichtung nach (1) oder (2), die Folgendes beinhaltet:
      • einen Lichtleitungsabschnitt, der Licht leitet, wobei der Lichtleitungsabschnitt an der Grenze zwischen dem ersten Pixel und dem zweiten Pixel bereitgestellt ist, wobei
      • der spektroskopische Abschnitt oberhalb des Lichtleitungsabschnitts bereitgestellt ist, und
      • der Lichtleitungsabschnitt Licht leitet, das durch den spektroskopischen Abschnitt hindurchgegangen ist.
    4. (4) Die Bildgebungsvorrichtung nach einem von (1) bis (3), wobei das erste Pixel ein erstes Filter beinhaltet, das Licht des ersten Wellenlängenbandes transmittiert, das zweite Pixel ein zweites Filter beinhaltet, das Licht des zweiten Wellenlängenbandes transmittiert, der erste fotoelektrische Umwandlungsabschnitt das Licht mit der ersten Wellenlänge empfängt, das durch das erste Filter hindurchgegangen ist, und der zweite fotoelektrische Umwandlungsabschnitt das Licht mit der zweiten Wellenlänge empfängt, das durch das zweite Filter hindurchgegangen ist.
    5. (5) Die Bildgebungsvorrichtung nach einem von (1) bis (4), wobei mehrere der Strukturen so bereitgestellt sind, dass sie sowohl das erste Filter als auch das zweite Filter umgeben.
    6. (6) Die Bildgebungsvorrichtung nach einem von (1) bis (5), wobei der spektroskopische Abschnitt eine erste Struktur und eine zweite Struktur mit anderen Größen als die Strukturen aufweist, und der spektroskopische Abschnitt das Licht mit der ersten Wellenlänge unter dem einfallenden Licht zu dem ersten Filter hin leitet und das Licht mit der zweiten Wellenlänge unter dem einfallenden Licht zu dem zweiten Filter hin leitet.
    7. (7) Die Bildgebungsvorrichtung nach einem von (1) bis (6), wobei der spektroskopische Abschnitt Licht mit einer dritten Wellenlänge, das in einem dritten Wellenlängenband des einfallenden Lichts enthalten ist, zu einem Spalt zwischen dem ersten Filter und dem zweiten Filter hin leitet.
    8. (8) Die Bildgebungsvorrichtung nach (1), wobei der spektroskopische Abschnitt die erste Struktur und die zweite Struktur als die Strukturen beinhaltet und das Licht mit der ersten Wellenlänge und das Licht mit der zweiten Wellenlänge von dem einfallenden Licht separiert, wobei das Licht mit der ersten Wellenlänge Licht mit einer sichtbaren Wellenlänge ist, wobei das Licht mit der zweiten Wellenlänge Licht mit einer Infrarotwellenlänge ist.
    9. (9) Die Bildgebungsvorrichtung nach (7) oder (8), wobei die erste Struktur eine Größe kleiner als oder gleich einer sichtbaren Wellenlänge aufweist, und die zweite Struktur eine Größe kleiner als oder gleich einer Infrarotwellenlänge und größer als die erste Struktur aufweist.
    10. (10) Die Bildgebungsvorrichtung nach einem von (7) bis (9), wobei die erste Struktur auf einer Seite des ersten Pixels bereitgestellt ist, die zweite Struktur auf einer Seite des zweiten Pixels bereitgestellt ist, und der spektroskopische Abschnitt das Licht mit der ersten Wellenlänge unter dem einfallenden Licht zu dem ersten fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt leitet und das Licht mit der zweiten Wellenlänge unter dem einfallenden Licht zu dem zweiten fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt hin leitet, wobei das Licht mit der ersten Wellenlänge das Licht mit der sichtbaren Wellenlänge ist, wobei das Licht mit der zweiten Wellenlänge das Licht mit der Infrarotwellenlänge ist.
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Nutzen der japanischen Prioritätspatentanmeldung JP2021-129693 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 6. August 2021, deren gesamte Inhalte hiermit durch Bezugnahme aufgenommen sind.
  • Es versteht sich für einen Fachmann, dass verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Unterkombinationen und Veränderungen in Abhängigkeit von Gestaltungsanforderungen und anderen Faktoren auftreten können, insofern sie in dem Schutzumfang der angehängten Ansprüche oder der Äquivalente davon liegen.
  • 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 2020123964 [0003]
    • JP 2021129693 [0128]

Claims (10)

  1. Bildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: ein erstes Pixel, das einen ersten fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt beinhaltet, der selektiv Licht mit einer ersten Wellenlänge empfängt, das in einem ersten Wellenlängenband enthalten ist, und eine fotoelektrische Umwandlung des Lichts mit der ersten Wellenlänge durchführt; ein zweites Pixel, das einen zweiten fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt beinhaltet, der selektiv Licht mit einer zweiten Wellenlänge empfängt, das in einem zweiten Wellenlängenband enthalten ist, und eine fotoelektrische Umwandlung des Lichts mit der zweiten Wellenlänge durchführt, wobei das zweite Pixel an das erste Pixel angrenzt; und einen spektroskopischen Abschnitt, der eine Struktur mit einer Größe kleiner als oder gleich einer Wellenlänge von einfallendem Licht beinhaltet, wobei der spektroskopische Abschnitt an einer Grenze zwischen dem ersten Pixel und dem zweiten Pixel bereitgestellt ist, wobei der spektroskopische Abschnitt das Licht mit der ersten Wellenlänge und das Licht mit der zweiten Wellenlänge von dem einfallenden Licht separiert.
  2. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, die Folgendes umfasst: eine transparente Schicht, die den spektroskopischen Abschnitt beinhaltet, wobei die Struktur einen Brechungsindex höher als ein Brechungsindex der transparenten Schicht aufweist.
  3. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, die Folgendes umfasst: einen Lichtleitungsabschnitt, der Licht leitet, wobei der Lichtleitungsabschnitt an der Grenze zwischen dem ersten Pixel und dem zweiten Pixel bereitgestellt ist, wobei der spektroskopische Abschnitt oberhalb des Lichtleitungsabschnitts bereitgestellt ist, und der Lichtleitungsabschnitt Licht leitet, das durch den spektroskopischen Abschnitt hindurchgegangen ist.
  4. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Pixel ein erstes Filter beinhaltet, das Licht des ersten Wellenlängenbandes transmittiert, das zweite Pixel ein zweites Filter beinhaltet, das Licht des zweiten Wellenlängenbandes transmittiert, der erste fotoelektrische Umwandlungsabschnitt das Licht mit der ersten Wellenlänge empfängt, das durch das erste Filter hindurchgegangen ist, und der zweite fotoelektrische Umwandlungsabschnitt das Licht mit der zweiten Wellenlänge empfängt, das durch das zweite Filter hindurchgegangen ist.
  5. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei mehrere der Strukturen so bereitgestellt sind, dass sie sowohl das erste Filter als auch das zweite Filter umgeben.
  6. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der spektroskopische Abschnitt eine erste Struktur und eine zweite Struktur mit anderen Größen als die Strukturen aufweist, und der spektroskopische Abschnitt das Licht mit der ersten Wellenlänge unter dem einfallenden Licht zu dem ersten Filter hin leitet und das Licht mit der zweiten Wellenlänge unter dem einfallenden Licht zu dem zweiten Filter hin leitet.
  7. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der spektroskopische Abschnitt Licht mit einer dritten Wellenlänge, das in einem dritten Wellenlängenband des einfallenden Lichts enthalten ist, zu einem Spalt zwischen dem ersten Filter und dem zweiten Filter hin leitet.
  8. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der spektroskopische Abschnitt die erste Struktur und die zweite Struktur als die Strukturen beinhaltet und das Licht mit der ersten Wellenlänge und das Licht mit der zweiten Wellenlänge von dem einfallenden Licht separiert, wobei das Licht mit der ersten Wellenlänge Licht mit einer sichtbaren Wellenlänge ist, wobei das Licht mit der zweiten Wellenlänge Licht mit einer Infrarotwellenlänge ist.
  9. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die erste Struktur eine Größe kleiner als oder gleich einer sichtbaren Wellenlänge aufweist, und die zweite Struktur eine Größe kleiner als oder gleich einer Infrarotwellenlänge und größer als die erste Struktur aufweist.
  10. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die erste Struktur auf einer Seite des ersten Pixels bereitgestellt ist, die zweite Struktur auf einer Seite des zweiten Pixels bereitgestellt ist, und der spektroskopische Abschnitt das Licht mit der ersten Wellenlänge unter dem einfallenden Licht zu dem ersten fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt leitet und das Licht mit der zweiten Wellenlänge unter dem einfallenden Licht zu dem zweiten fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt hin leitet, wobei das Licht mit der ersten Wellenlänge das Licht mit der sichtbaren Wellenlänge ist, wobei das Licht mit der zweiten Wellenlänge das Licht mit der Infrarotwellenlänge ist.
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