JP2023525442A - 偏光検知ピクセルアレイを有するスタック画像センサー - Google Patents

偏光検知ピクセルアレイを有するスタック画像センサー Download PDF

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Abstract

センサー（２３３）は、第１の画像ピクセル（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３．．．Ｐｎ、３７０）を含む第１の画像ピクセルアレイ（２０１）と、第２の画像ピクセル（３８０）を含む第２の画像ピクセルアレイ（２５１）とを含む。偏光層（３５５）は、第１の画像ピクセル（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３．．．Ｐｎ、３７０）と第２の画像ピクセル（３８０）との間に配設される。第２の画像ピクセル（３８０）に入射するシーン光（３３９）は、第１の画像ピクセル（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３．．．Ｐｎ、３７０）および偏光層（３５５）を通って伝搬し、第２の画像ピクセル（３８０）に到達する。【選択図】図３

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０２０年５月１５日に出願された米国仮出願第６３／０２５，３７０号の優先権を主張する。
本開示は、一般にオプティクスおよび画像センサーに関する。
カメラは、コンシューマエレクトロニクスの至る所にある。たとえば、スマートフォン、タブレット、アクションカメラ、ラップトップ、さらにはモニタが、カメラを内蔵し得る。一般的に、コンシューマエレクトロニクスに組み込まれるカメラは、カラー画像をキャプチャするために、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）画像センサーとペアにされたレンズアセンブリを含む。特定のコンテキストでは、カラー画像に加えてデータをキャプチャすることが有益であり得る。
本開示の第１の態様によれば、第１の画像ピクセルを含む第１の画像ピクセルアレイと、第２の画像ピクセルおよび偏光層を含む第２の画像ピクセルアレイとを備え、偏光層が、第１の画像ピクセルと第２の画像ピクセルとの間に配設され、第２の画像ピクセルに入射するシーン光が、第１の画像ピクセルおよび偏光層を通って伝搬し、第２の画像ピクセルに到達する、スタックセンサーが提供される。
第１の画像ピクセルのシリコン基板は、シーン光の赤外線部分のみが第１の画像ピクセルを通って第２の画像ピクセルに伝搬することを可能にし得る。
第１の画像ピクセルアレイは、入射シーン光の赤緑青（ＲＧＢ）画像をキャプチャするように構成され得る。第２の画像ピクセルアレイは、第１の画像ピクセルを通って伝搬する入射シーン光の偏光配向を含む偏光画像をキャプチャするように構成され得る。
第１の画像ピクセルアレイは、入射シーン光の近赤外画像をキャプチャするように構成され得る。第２の画像ピクセルアレイは、入射シーン光の偏光配向を含む偏光画像をキャプチャするように構成され得る。
偏光層は、複数の偏光フィルタを含み得る。複数のうちの各偏光フィルタは、シーン光の異なる偏光配向を通すように構成され得る。
第１の画像ピクセルアレイは、第２の画像ピクセルアレイに接合され得る。
第１の画像ピクセルアレイは、裏面照射型（ＢＳＩ：back-side illuminated）画像ピクセルアレイであり得る。第２の画像ピクセルアレイは、前面照射型（ＦＳＩ：front-side illuminated）偏光感応性シリコンダイであり得る。
偏光層は、少なくとも部分的に、ＢＳＩ画像ピクセルアレイの金属相互接続層によって形成され得る。
偏光層は、複数の偏光フィルタを含み得る。複数の偏光フィルタのうちの偏光フィルタの偏光軸は、様々な配向を有し得る。
偏光フィルタは、ワイヤグリッド線形偏光子を含み得る。
偏光フィルタは、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）線形偏光子を含み得る。
本開示の第２の態様によれば、第１の画像ピクセルを含む第１の画像ピクセルアレイと、第２の画像ピクセルおよび偏光層を含む第２の画像ピクセルアレイと、第１の画像ピクセルアレイから第１の画像を受け取るように構成され、第２の画像ピクセルアレイから第２の画像を受け取るように構成された処理論理とを備え、第２の画像が、第２の画像ピクセルアレイの第２の画像ピクセルに入射した赤外シーン光から生成され、第２の画像ピクセルに入射する赤外シーン光が、第１の画像ピクセルおよび偏光層を通って伝搬する、カメラシステムが提供される。
第１の画像ピクセルアレイは、入射シーン光の赤緑青（ＲＧＢ）画像をキャプチャするように構成され得る。第２の画像ピクセルアレイは、第１の画像ピクセルを通って伝搬する赤外シーン光の偏光配向を含む偏光画像をキャプチャするように構成され得る。
第１の画像ピクセルアレイは、赤外シーン光の近赤外画像をキャプチャするように構成され得る。第２の画像ピクセルアレイは、赤外シーン光の偏光配向を含む偏光画像をキャプチャするように構成され得る。
偏光層は、複数の偏光フィルタを含み得る。複数のうちの各偏光フィルタは、シーン光の異なる偏光配向を通すように構成され得る。
偏光層は、少なくとも部分的に、第１の画像ピクセルアレイの金属相互接続層によって形成され得る。
本開示の第３の態様によれば、近赤外光を発するように構成された近赤外エミッタと、スタック画像センサーであって、第１の画像ピクセルを含む第１の画像ピクセルアレイ、ならびに、第２の画像ピクセルおよび偏光層を含む第２の画像ピクセルアレイであって、偏光層が、第１の画像ピクセルと第２の画像ピクセルとの間に配設された、第２の画像ピクセルアレイ、を含むスタック画像センサーとを備える、ヘッドマウントデバイスが提供される。
ヘッドマウントデバイスは、近赤外光を発するように近赤外エミッタを駆動しながら、画像キャプチャを開始するようにスタック画像センサーを駆動するように構成された処理論理をさらに備え得る。
第２の画像ピクセルに入射する光は、第１の画像ピクセルおよび偏光層を通って伝搬し、第２の画像ピクセルに到達し得る。
第１の画像ピクセルアレイは、入射シーン光の赤緑青（ＲＧＢ）画像をキャプチャするように構成され得る。第２の画像ピクセルアレイは、スタック画像センサーの視野中の物体によって散乱された近赤外光の偏光配向を含む偏光画像をキャプチャするように構成され得る。
非限定的で非網羅的な例が、以下の図を参照しながら説明され、同様の参照番号は、別段に規定されていない限り、様々な図全体にわたって同様の部分を指す。
本開示の態様による、シリコンの吸収係数と光の波長との間の関係傾向線を示すチャートを図示する図である。 本開示の態様による、例示的なシリコン基板の中への光波長の浸透を図示する図である。 本開示の態様による、スタック画像センサーを含むシステムの図である。 本開示の態様による、スタック画像センサーの側面図を図示する図である。 本開示の態様による、第１の画像ピクセルアレイが近赤外画像をキャプチャするように構成されるように、第１の画像ピクセルアレイの上に配設された赤外フィルタを図示する図である。 本開示の態様による、第２の画像ピクセルアレイからの第２のピクセルの上に配設された第１の画像ピクセルアレイからの第１のピクセルを含む画像ピクセル図である。 本開示の態様による、カメラに含まれるスタック画像センサーを含むヘッドマウントデバイスを図示する図である。
偏光検知ピクセルアレイをもつスタック画像センサーの例が、本明細書において説明される。以下の説明では、例の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が記載される。しかしながら、当業者は、本明細書において説明される技法が、具体的な詳細のうちの１つまたは複数なしに、または他の方法、構成要素、材料などとともに実践され得ることを認識されよう。他の事例では、よく知られている構造、材料、または動作は、ある態様を不明瞭にすることを回避するために、詳細に図示又は説明されない。
「一実施形態」または「実施形態」への本明細書全体を通しての言及は、実施形態に関して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたる様々な場所での「一実施形態では」または「実施形態では」という句の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指しているとは限らない。その上、特定の特徴、構造、または特性は、１つまたは複数の実施形態において任意の好適な様式で組み合わせられ得る。
本開示の態様では、可視光は、約３８０ｎｍ～７００ｎｍの波長範囲を有すると定義され得る。非可視光は、紫外光および赤外光など、可視光範囲の外側にある波長を有する光と定義され得る。赤外光は、約７００ｎｍ～１ｍｍの波長範囲を有する光と定義され得る。本開示の態様では、近赤外光は、約７００ｎｍ～１．４μｍの波長範囲を有するものと定義され得る。
本開示の態様は、赤外波長に対して偏光感応性である第２の画像ピクセルアレイの上に配設された赤緑青（ＲＧＢ）可視光画像ピクセルアレイを含むスタック画像センサーを含む。ＲＧＢ画像ピクセルアレイは、第２の画像ピクセルアレイに接合され得る。ＲＧＢ画像ピクセルアレイのＲＧＢシリコンダイは、前面照射型（ＦＳＩ）偏光感応性シリコンダイに接合された裏面照射型（ＢＳＩ）画像ピクセルアレイであり得る。偏光感応性画像ピクセルアレイは、入射赤外光の極性を測定するために、異なる配向において画像ピクセルの上に配設された線形偏光子を有し得る。特に、偏光感応性画像ピクセルアレイは、ＲＧＢシリコンダイ中のシリコンの深度に依拠して、可視光をフィルタで除去し得る（赤外光は、可視光よりも深くシリコンの中に浸透する）。得られたスタック画像センサーは、偏光情報の上に重ねられる標準的なＲＧＢ画像を両方とも提供する。追加の偏光情報が、画像中の表面材料を決定するのを支援することを含む様々なコンテキストにおいて使用され得る（たとえば、金属表面は、光の特定の偏光を反射する傾向があり、木材表面は、偏光光をランダムに散乱させ得る）。人工知能または高度ビジョンシステムが、偏光シグネチャに基づいて合成テクスチャを作り出し得、色のコロケーションが、より正確なレンダリングを可能にする。その上、偏光情報は、画像中の特定の物体の被写界深度を決定するのを支援し得る。いくつかの実装形態では、ＲＧＢ画像ピクセルアレイは、赤外光に反応する赤外画像ピクセルアレイと交換される。これらの実装形態では、赤外光を通し、可視光をブロックするフィルタが、赤外画像ピクセルアレイの上に配設され得る。フィルタは、赤外光の特定の波長（たとえば、８５０ｎｍ）のみを通すようにチューニングされたバンドパスフィルタであり得る。これらおよび他の例が、図１Ａ～図４に関してより詳細に説明される。
図１Ａは、シリコンの吸収係数と光の波長との間の関係傾向線１１１を示すチャート１００を図示する。特に、より短い波長の光は、より長い波長の光よりも早くシリコンによって吸収され、それにより、赤色波長および近赤外（ＮＩＲ）波長の光は、より深くシリコンの中に浸透する。
図１Ｂは、例示的なシリコン基板１０１の中への入射光１９０中の波長の浸透を図示する。たとえば、入射光１９０中の青色光１９１は、シリコン基板１０１の深度Ｄ１において吸収される。入射光１９０中の緑色光１９２は、シリコン基板１０１の深度Ｄ２において吸収され、入射光１９０中の青色光１９３は、シリコン基板１０１の深度Ｄ３において吸収される。特に、入射光１９０に含まれる近赤外光１９４の少なくとも一部分は、シリコン基板１０１を貫いて浸透する。
図２Ａは、本開示の態様による、スタック画像センサー２３３を含むシステム２００の図を示す。スタック画像センサー２３３は、第２の画像ピクセルアレイ２５１の上に配設された第１の画像ピクセルアレイ２０１を含む。第１の画像ピクセルアレイ２０１は、第１の画像２０３をキャプチャし、処理論理２９９に第１の画像２０３を提供するように構成される。第２の画像ピクセルアレイ２５１は、第２の画像２５３をキャプチャし、処理論理２９９に第２の画像２５３を提供するように構成される。第１の画像ピクセルアレイ２０１は、整数ｘ個の列および整数ｙ個の行として配列された整数ｎ個の画像ピクセル（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３．．．Ｐｎ）を有する。第１の画像ピクセルアレイ２０１は、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）画像センサーであり得る。第２の画像ピクセルアレイ２５１は、第１の画像ピクセルアレイ２０１と同様に構成され得る。第２の画像ピクセルアレイ２５１は、第１の画像ピクセルアレイ２０１と同数の画像ピクセル、または第１の画像ピクセルアレイ２０１よりも多い画像ピクセルを有し得る。いくつかの実装形態では、第１の画像ピクセルアレイ２０１および第２の画像ピクセルアレイ２５１は、同数の画像ピクセルを有する（すなわち、第１の画像ピクセルアレイ２０１および第２の画像ピクセルアレイ２５１は、同じ解像度を有する）。図２Ａは、いくつかの実装形態では、処理論理２９９が、スタック画像センサー２３３がそれを撮像するために配置されたシーンのほうへ赤外照明光２４１を発するように赤外光源２４０を駆動するように構成され得ることを示す。
図２Ｂは、本開示の態様による、システム２００中のスタック画像センサー２３３の側面図を図示する。図２Ｂは、処理論理２９９が、シーンを照らすために赤外照明光２４１を発するように赤外源２４０を選択的にアクティベートするように構成され得ることを図示する。赤外源２４０は、レーザーダイオード、垂直共振器型側面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、赤外スーパールミネッセントＬＥＤ（ＳＬＥＤまたはＳ－ＬＥＤ）、あるいは赤外ＬＥＤを含み得る。赤外源２４０は、狭い線幅を有する赤外照明光２４１を発し得る。たとえば、赤外照明光２４１は、８５０ｎｍ、９４０ｎｍまたは１４００ｎｍの周囲でセンタリングされ得る。赤外照明光２４１の波長は、第２の画像ピクセルアレイ２５１の半導体のバンドギャップに基づき得る。第２の画像ピクセルアレイ２５１のために使用される半導体は、シリコン（Ｓｉ）またはシリコンゲルマニウム（Ｓｉ－Ｇｅ）であり得る。
図２Ｂ中で、赤外照明光２４１は、スタック画像センサー２３３がそれを撮像するように構成されたシーンを照らす。スタック画像センサー２３３は、シーン光２５９と、入射赤外光２４９として物体２８０によって反射／散乱された赤外照明光２４１の一部分とを含む、シーン光２３９を受け取るように構成される。シーン中の物体２８０は、可視光を含むシーン光２５９をも反射／散乱させる。
図２Ｂは、シーン光２５９の可視光が、第１の画像ピクセルアレイ２０１中のシリコンによって完全にまたはほぼ吸収され、それゆえ、どの可視光も、第１の画像ピクセルアレイ２０１を通って伝搬し、第２の画像ピクセルアレイ２５１に入射しないか、または可視光のわずかな部分が、第１の画像ピクセルアレイ２０１を通って伝搬し、第２の画像ピクセルアレイ２５１に入射することを図示する。図示されている実装形態では、第１の画像ピクセルアレイ２０１は、入射シーン光２５９の赤緑青（ＲＧＢ）画像２０３をキャプチャするように構成され、第２の画像ピクセルアレイ２５１は、入射シーン光の偏光配向を含む偏光画像２５３をキャプチャするように構成される。
図２Ｃは、第１の画像ピクセルアレイ２０１が、ＲＧＢ画像２０３の代わりに近赤外画像２６３をキャプチャするように構成されるように、第１の画像ピクセルアレイ２０１の上に配設された赤外フィルタ２０７を有するシステム２５０として、本開示の追加の実装形態を図示する。図２Ｃ中で、スタック画像センサー２８３は、赤外フィルタ２０７、第１の画像ピクセルアレイ２０１、および第２の画像ピクセルアレイ２５１を含む。図示されている実装形態では、狭帯域赤外波長を受け取る赤外フィルタ２０７が、第１の画像ピクセルアレイ２０１の上に置かれ得、よって、赤外フィルタ２０７は、シーン光２５９中の可視光および狭帯域の外側の波長を除去しながら、特定の狭帯域近赤外波長に反応する。赤外フィルタ２０７は、赤外源２４０によって発せられた赤外照明光２４１の線幅にマッチングされ得る。入射赤外光２４９は、第１の画像ピクセルアレイ２０１によって撮像され、入射赤外光２４９の少なくとも一部分はまた、第１の画像ピクセルアレイ２０１の半導体層を貫いて浸透し、第２の画像ピクセルアレイ２５１に入射する。第２の画像ピクセルアレイ２５１に入射する入射赤外光２４９の部分は、撮像され、偏光画像２５３を生成する。
処理論理２９８は、スタック画像センサー２８３がそれを撮像するために配置されたシーン（言い換えれば、シーンは、スタック画像センサーの視野中にある）のほうへ赤外照明光２４１を発するように赤外光源２４０を駆動するように構成され得る。第１の画像ピクセルアレイ２０１は、近赤外画像２６３をキャプチャし、処理論理２９８に近赤外画像２６３を提供するように構成される。第２の画像ピクセルアレイ２５１は、第２の画像２５３をキャプチャし、処理論理２９８に第２の画像２５３を提供するように構成される。第２の画像２５３は、シーン光２３９の偏光配向を含む偏光画像であり得る。
いくつかの例では、第２の画像ピクセルアレイ２５１は、角度感応性ピクセルを用いて構成され得る。回折格子が、角度感応性ピクセルを提供するためにピクセルの上方に配設され得る。回折格子は、フォトリソグラフィプロセスで作製され得る。角度感応性ピクセルは、第２の画像ピクセルアレイ２５１の偏光感応性ピクセルに加えて含まれ得る。
図３は、本開示の態様による、第２の画像ピクセルアレイ３５１からの第２のピクセル３８０の上に配設された第１の画像ピクセルアレイ３０１からの第１のピクセル３７０を含む画像ピクセル図を示す。第１のピクセルおよび第２のピクセルは、ピンフォトダイオードを含むものとして図示されているが、他のフォトダイオード構成が利用され得る。第１のピクセル３７０のピンフォトダイオードは、ピニング層３０６およびＮドープされた層３０８を含む。画像をキャプチャするための蓄積期間の後、トランジスタＴｘ１ ３７１が、入射光３５９によって生成された画像電荷を浮遊拡散（ＦＤ）３７４に転送する。画像電荷は、ソースフォロワ（ＳＦ）３７３によって増幅され、ビット線３７５上で読み出される画像信号になる。次いで、リセット（ＲＳＴ）トランジスタ３７２が、後続の画像をキャプチャするための次の蓄積期間のために、ＦＤ３７４およびピンフォトダイオードをリセットする（また、Ｔｘ１ ３７１はアクティベートされる）。第２のピクセル３８０のピンフォトダイオードは、ピニング層３５６およびＮドープされた層３５８を含む。入射赤外光３４９の偏光画像をキャプチャするための蓄積期間の後、トランジスタＴｘ２ ３８１が、入射赤外光３４９によって生成された画像電荷を浮遊拡散（ＦＤ）３８４に転送する。画像電荷は、ソースフォロワ（ＳＦ）３８３によって増幅され、ビット線３８５上で読み出される画像信号になる。次いで、リセット（ＲＳＴ）トランジスタ３８２が、後続の偏光画像をキャプチャするための次の蓄積期間のために、ＦＤ３８４およびピンフォトダイオードをリセットする（また、Ｔｘ２ ３８１はアクティベートされる）。いくつかの実装形態では、第１の画像ピクセルアレイ３０１および第２の画像ピクセルアレイ３５１は、同時にＲＧＢ画像および偏光画像をキャプチャする。
第２の画像ピクセルアレイ３５１は、第２の画像ピクセルアレイ３５１中の特定の画像ピクセルに入射したシーン光３３９の偏光配向を検知するために、第２の画像ピクセルアレイ３５１の画像ピクセルの上に配設された様々な偏光フィルタを有する偏光層を含む。詳細には、入射赤外光３４９は、（シリコン基板層３０７および金属相互接続層３０９を通ることを含む）第１の画像ピクセルアレイ３０１を通って、偏光層３５５を通って伝搬し、基板層３５７に入射する。上記で説明されたように、入射赤外光３４９は、基板層３５７のシリコン中で画像信号を生成し、３Ｔまたは４Ｔ画像ピクセルアーキテクチャを使用してビット線３８５上に読み出される。図３の図示において、第１の画像ピクセルアレイ３０１は、シーン光３３９を合焦させるためのマイクロレンズ３０２と、特定の色（たとえばＲＧＢ）を透過させ、他の波長が画像ピクセルに透過するのをブロックするためのカラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）３０４とを含む。たとえば、第１の画像ピクセルアレイ３０１は、ベイヤー配列（ＲＧＧＢ）で構成されたカラーフィルタ層を含み得る。赤シアンシアン青（ＲＣＣＢ）または赤黄緑青（ＲＹＧＢ）などのパンクロマティックフィルタも、カラーフィルタ層において使用され得る。
入射赤外光３４９は、第２の画像ピクセルの上に配設された偏光フィルタが、入射赤外光３４９の特定の偏光配向を通すときにのみ、シリコン基板３５７に伝搬する。たとえば、第２のピクセルの上に配設された偏光層中の偏光フィルタが、ｓ偏光光を通す場合、ｓ偏光配向を有する入射赤外光３４９のみが、偏光フィルタを通過し、第２のピクセル上で画像信号を生成する。
図３の右側は、ピクセルの上に配設され得る、偏光層３５５中の様々な偏光フィルタ３５５Ａ～３５５Ｆを図示する。偏光フィルタは、ワイヤグリッド偏光子であり得る。偏光フィルタは、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）線形偏光子であり得る。偏光フィルタは、特定の偏光配向をブロックし、他の偏光配向を通す。例示的な偏光フィルタは、ｓ偏光光を通し、ｐ偏光光をブロックし得る。異なる偏光フィルタは、ｐ偏光光を通し、ｓ偏光光をブロックし得る。その結果として、特定の偏光フィルタの下に配設された画像ピクセルは、ＲＧＢ画像とコロケートされた光の特定の偏光配向の強度を表す画像信号を生成する。各偏光フィルタ３５５Ａ～３５５Ｆは、第２の画像ピクセルアレイ３５１中の第２のピクセルとの間に１対１の対応を有し得る。例では、ワイヤグリッド偏光層が、別個の偏光層３５５を追加する代わりに、第１の画像ピクセルアレイ３０１の金属相互接続層３０９中に形成される。
開示されるスタック画像センサーは、偏光画像の上に重ねられるＲＧＢ画像（可視光）を提供する。本開示の別の実装形態（たとえば、図２Ｃのスタック画像センサー２８３）は、偏光画像の上に重ねられる赤外画像を提供するスタック画像センサーを含む。偏光画像の追加の偏光情報が、画像中の表面材料を決定するのを支援することを含む様々なコンテキストにおいて使用され得る（たとえば、金属表面は、光の特定の偏光を反射する傾向があり、木材表面は、偏光光をランダムに散乱させ得る）。これにより、画像処理の目的で、偏光情報は、スタック画像センサーによって撮像されたシーンの内容、物質、または材料を決定するために使用され得る。その上、偏光情報は、画像中の特定の物体の被写界深度を決定するのを支援し得、ここで、偏光情報は、ＲＧＢまたは赤外画像中で同じように見える２つの表面が、異なる被写界深度中に配置された実際に異なる表面であることを指し示す。開示されるスタック画像センサーは、低光または高輝度撮像コンテキストにおいてとりわけ有用であり得る。開示されるスタック画像センサーは、撮像されるべきシーンが高輝度シナリオと低光シナリオの両方（たとえば屋外の明るい日光に遷移する屋内）を含む撮像コンテキストにおいてもとりわけ有用であり得る。
図４は、本開示の態様による、カメラ４４７に含まれるスタック画像センサー４０１を含むヘッドマウントデバイス４００を図示する。画像センサー４０１は、シーン光４９１の画像をキャプチャするために、本開示のスタック画像センサーの特徴を含み得る。近赤外エミッタ４４０が、狭帯域近赤外光で環境中の物体を照らすために、ヘッドマウントデバイス４００に含まれ得る。ヘッドマウントデバイス４００は、カメラ４４７および／または処理論理４４５など、様々なエレクトロニクスを含み得る。
ヘッドマウントデバイス４００は、フレーム４１４に結合されたアーム４１１Ａおよび４１１Ｂを含む。光学素子４２２Ａおよび４２２Ｂが、フレーム４１４に含まれる。いくつかの実装形態では、光学素子４２２Ａおよび／または４２２Ｂは、ヘッドマウントデバイス４００のユーザに画像を提示するためのニアアイディスプレイを含む。このコンテキストでは、ヘッドマウントデバイス４００は、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）と見なされ得る。ヘッドマウントデバイス４００に含まれる１つまたは複数のカメラ４４７は、ヘッドマウントデバイス４００が、偏光画像の上に重ねられるＲＧＢ画像をキャプチャすること、または偏光画像の上に重ねられる赤外画像をキャプチャすることが可能であるように、スタック画像センサー４０１を含み得る。その結果として、ヘッドマウントデバイス４００は、たとえば、環境物体の表面材料を決定する、および／または周囲物体の被写界深度を決定するための改善された能力を有し得る。
本開示の実施形態および例は、人工現実システムを含むか、または人工現実システムとともに実装され得る。人工現実とは、ユーザへの提示の前に何らかの様式で調整された現実の形態であり、この形態は、たとえば、仮想現実（ＶＲ）、拡張現実（ＡＲ）、複合現実（ＭＲ）、ハイブリッド現実、あるいはそれらの何らかの組合せおよび／または派生物を含み得る。人工現実コンテンツは、すべて生成されたコンテンツ、またはキャプチャされた（たとえば、実世界の）コンテンツと組み合わせられた生成されたコンテンツを含み得る。人工現実コンテンツは、ビデオ、オーディオ、触覚フィードバック、またはそれらの何らかの組合せを含み得、これらのうちのいずれかが、単一チャネルで、または（閲覧者に対して３次元効果をもたらすステレオビデオなど）複数チャネルで提示され得る。追加として、いくつかの実施形態および例では、人工現実はまた、たとえば、人工現実中のコンテンツを作り出すために使用され、および／または場合によっては、人工現実中で（たとえば、人工現実中でアクティビティを実施するために）使用される、アプリケーション、製品、アクセサリ、サービス、またはそれらの何らかの組合せに関連し得る。人工現実コンテンツを提供する人工現実システムは、ホストコンピュータシステムに接続されたヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、スタンドアロンＨＭＤ、モバイルデバイスまたはコンピューティングシステム、あるいは１人または複数の閲覧者に人工現実コンテンツを提供することが可能な任意の他のハードウェアプラットフォームを含む、さまざまなプラットフォーム上で実装され得る。
本開示における「処理論理」（たとえば、２９９または２９８）という用語は、本明細書において開示される動作を実行するための、１つまたは複数プロセッサ、マイクロプロセッサ、マルチコアプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および／またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含み得る。いくつかの実施形態および例では、（図示されていない）メモリが、動作を実行するための命令を記憶するためにおよび／またはデータを記憶するために、処理論理に統合される。処理論理は、本開示の実施形態および例に従って動作を実施するためのアナログまたはデジタル回路類をも含み得る。
本開示において説明される「メモリ（ｍｅｍｏｒｙ）」または「メモリ（ｍｅｍｏｒｉｅｓ）」は、１つまたは複数の揮発性または不揮発性メモリアーキテクチャを含み得る。「メモリ（ｍｅｍｏｒｙ）」または「メモリ（ｍｅｍｏｒｉｅｓ）」は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなど、情報の記憶のために任意の方法または技術で実装された取外し可能なおよび取外し不可能な媒体であり得る。例示的なメモリ技術は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、高精細マルチメディア／データ記憶ディスク、または他の光ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気記憶デバイス、あるいはコンピューティングデバイスによるアクセスのための情報を記憶するために使用され得る任意の他の非送信媒体を含み得る。
通信チャネルは、ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルを利用する１つまたは複数のワイヤードまたはワイヤレス通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＳＰＩ（シリアル周辺インターフェース）、Ｉ２Ｃ（インター集積回路）、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルポート）、ＣＡＮ（コントローラエリアネットワーク）、セルラーデータプロトコル（たとえば、３Ｇ、４Ｇ、ＬＴＥ、５Ｇ）、光通信ネットワーク、インターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）、ピアツーピアネットワーク、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、公衆ネットワーク（たとえば、「インターネット」）、プライベートネットワーク、衛星ネットワークなどを含むか、あるいはそれを通ってルーティングされ得る。
コンピューティングデバイスは、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレット、ファブレット、スマートフォン、フィーチャーフォン、サーバコンピュータなどを含み得る。サーバコンピュータは、リモートにデータセンターに位置するか、またはローカルに収納され得る。
上記で解説されたプロセスは、コンピュータソフトウェアおよびハードウェアの観点から説明された。説明された技法は、機械によって実行されたとき、機械が、説明された動作を実施することを引き起こす、有形または非一時的機械（たとえば、コンピュータ）可読記憶媒体内に具現された機械実行可能命令を構成し得る。追加として、プロセスは、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）など、ハードウェア内に具現され得る。
有形非一時的機械可読記憶媒体は、機械（たとえば、コンピュータ、ネットワークデバイス、パーソナルデジタルアシスタント、製造ツール、１つまたは複数のプロセッサのセットをもつ任意のデバイスなど）によってアクセス可能な形態で情報を提供する（換言すれば、記憶する）任意の機構を含む。たとえば、機械可読記憶媒体は、記録可能／非記録可能媒体（たとえば、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイスなど）を含む。
要約書において説明されるものを含む、図示されている例の上記の説明は、網羅的なもの、または開示される厳密な形態に本発明を限定するものではない。本発明の特定の実施形態および本発明のための例が、説明の目的で本明細書において説明されたが、当業者が認識するように、様々な変更形態が、本開示の範囲内で可能である。
これらの変更形態は、上記の詳細な説明に照らして行われ得る。以下の特許請求の範囲において使用される用語は、本明細書で開示された特定の実施形態に本発明を限定すると解釈されるべきでない。そうではなく、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によってもっぱら決定されるべきであり、以下の特許請求の範囲は、特許請求の範囲の解釈の確立された原則に従って解釈されるべきである。

Claims (15)

  1. 第１の画像ピクセルを含む第１の画像ピクセルアレイと、
    第２の画像ピクセルおよび偏光層を含む第２の画像ピクセルアレイと
    を備え、
    前記偏光層が、前記第１の画像ピクセルと前記第２の画像ピクセルとの間に配設され、
    前記第２の画像ピクセルに入射するシーン光が、前記第１の画像ピクセルおよび前記偏光層を通って伝搬し、前記第２の画像ピクセルに到達する、
    スタックセンサー。
  2. 前記第１の画像ピクセルのシリコン基板は、前記シーン光の赤外線部分のみが前記第１の画像ピクセルを通って前記第２の画像ピクセルに伝搬することを可能にする、請求項１に記載のスタックセンサー。
  3. 前記第１の画像ピクセルアレイが、入射した前記シーン光の赤緑青（ＲＧＢ）画像をキャプチャするように構成され、
    前記第２の画像ピクセルアレイが、前記第１の画像ピクセルを通って伝搬する前記入射したシーン光の偏光配向を含む偏光画像をキャプチャするように構成された、
    請求項１または２に記載のスタックセンサー。
  4. 前記第１の画像ピクセルアレイが、入射した前記シーン光の近赤外画像をキャプチャするように構成され、
    前記第２の画像ピクセルアレイが、前記入射したシーン光の偏光配向を含む偏光画像をキャプチャするように構成された、
    請求項１から３のいずれか一項に記載のスタックセンサー。
  5. 前記偏光層が、複数の偏光フィルタを含み、
    前記複数のうちの各前記偏光フィルタが、前記シーン光の異なる偏光配向を通すように構成された、
    請求項１から４のいずれか一項に記載のスタック画像センサー。
  6. 前記第１の画像ピクセルアレイが、前記第２の画像ピクセルアレイに接合された、請求項１から５のいずれか一項に記載のスタック画像センサー。
  7. 前記第１の画像ピクセルアレイが、裏面照射型（ＢＳＩ）画像ピクセルアレイであり、
    前記第２の画像ピクセルアレイが、前面照射型（ＦＳＩ）偏光感応性シリコンダイであり、
    好ましくは、前記偏光層が、少なくとも部分的に、前記ＢＳＩ画像ピクセルアレイの金属相互接続層によって形成された、
    請求項１から６のいずれか一項に記載のスタック画像センサー。
  8. 前記偏光層が、複数の偏光フィルタを含み、
    前記複数の偏光フィルタのうちの前記偏光フィルタの偏光軸が、様々な配向を有し、
    好ましくは、前記偏光フィルタが、ワイヤグリッド線形偏光子および／またはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）線形偏光子を含む、
    請求項１から７のいずれか一項に記載のスタック画像センサー。
  9. 第１の画像ピクセルを含む第１の画像ピクセルアレイと、
    第２の画像ピクセルおよび偏光層を含む第２の画像ピクセルアレイと、
    前記第１の画像ピクセルアレイから第１の画像を受け取るように構成され、前記第２の画像ピクセルアレイから第２の画像を受け取るように構成された処理論理と
    を備え、
    前記第２の画像が、前記第２の画像ピクセルアレイの前記第２の画像ピクセルに入射した赤外シーン光から生成され、
    前記第２の画像ピクセルに入射する前記赤外シーン光が、前記第１の画像ピクセルおよび前記偏光層を通って伝搬する、
    カメラシステム。
  10. 前記第１の画像ピクセルアレイが、入射したシーン光の赤緑青（ＲＧＢ）画像をキャプチャするように構成され、
    前記第２の画像ピクセルアレイが、前記第１の画像ピクセルを通って伝搬する前記赤外シーン光の偏光配向を含む偏光画像をキャプチャするように構成された、
    請求項９に記載のカメラシステム。
  11. 前記第１の画像ピクセルアレイが、前記赤外シーン光の近赤外画像をキャプチャするように構成され、
    前記第２の画像ピクセルアレイが、前記赤外シーン光の偏光配向を含む偏光画像をキャプチャするように構成された、
    請求項９または１０に記載のカメラシステム。
  12. 前記偏光層が、複数の偏光フィルタを含み、
    前記複数のうちの各前記偏光フィルタが、前記シーン光の異なる偏光配向を通すように構成され、
    好ましくは、前記偏光層が、少なくとも部分的に、前記第１の画像ピクセルアレイの金属相互接続層によって形成された、
    請求項９から１１のいずれか一項に記載のカメラシステム。
  13. 近赤外光を発するように構成された近赤外エミッタと、
    スタック画像センサーであって、
    第１の画像ピクセルを含む第１の画像ピクセルアレイ、ならびに
    第２の画像ピクセルおよび偏光層を含む第２の画像ピクセルアレイを含み、前記偏光層が、前記第１の画像ピクセルと前記第２の画像ピクセルとの間に配設された、スタック画像センサーと
    を備える、ヘッドマウントデバイス。
  14. 前記近赤外光を発するように前記近赤外エミッタを駆動しながら、画像キャプチャを開始するように前記スタック画像センサーを駆動するように構成された処理論理
    をさらに備え、
    好ましくは、前記第２の画像ピクセルに入射する光が、前記第１の画像ピクセルおよび前記偏光層を通って伝搬し、前記第２の画像ピクセルに到達する、
    請求項１３に記載のヘッドマウントデバイス。
  15. 前記第１の画像ピクセルアレイが、入射したシーン光の赤緑青（ＲＧＢ）画像をキャプチャするように構成され、
    前記第２の画像ピクセルアレイが、前記スタック画像センサーの視野中の物体によって散乱された前記近赤外光の偏光配向を含む偏光画像をキャプチャするように構成された、
    請求項１３または１４に記載のヘッドマウントデバイス。
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