DE112018000926T5

DE112018000926T5 - Festkörperabbildungsbauelement und abbildungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112018000926T5
Application number: DE112018000926.2T
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Sumi; Koichiro Ishigami; Motoshi SOBUE
Original assignee: Nanolux Co Ltd
Current assignee: Nanolux Co Ltd
Priority date: 2017-02-21
Filing date: 2018-02-21
Publication date: 2019-10-31
Also published as: JP2019024262A; JP6410203B1; JP6448842B2; US10819922B2; JP2018170801A; US20190297278A1; WO2018155486A1; KR20190002615A; KR102201627B1; JPWO2018155486A1

Abstract

Bereitgestellt sind ein Festkörperabbildungsbauelement und eine Abbildungsvorrichtung, die dazu in der Lage sind, ein Farbbild in einer Beleuchtungsumgebung über einen weiten Bereich von einer normalen Beleuchtung bis zu einer Dunkelheit (0 Lux) zu fotografieren.
Bei einem Festkörperabbildungsbauelement 1 sind eine Erfassungsfläche 2 für sichtbares Licht mit einem ersten Bildelement für sichtbares Licht zum Empfangen eines ersten sichtbaren Lichts, einem zweiten Bildelement für sichtbares Licht zum Empfangen eines zweiten sichtbaren Lichts mit einer von einer Wellenlänge des ersten sichtbaren Lichts verschiedenen Wellenlänge, und einem dritten Bildelement für sichtbares Licht zum Empfangen eines dritten sichtbaren Lichts mit einer Wellenlänge, die von den Wellenlängen des ersten sichtbaren Lichts und des zweiten sichtbaren Lichts verschieden ist; und eine Erfassungsfläche 3 für Nahinfrarotlicht mit einem ersten Nahinfrarotlichtbildelement zum Empfangen eines ersten Nahinfrarotlichts, einem zweiten Nahinfrarotlichtbildelement zum Empfangen eines zweiten Nahinfrarotlichts mit einer von einer Wellenlänge des ersten Nahinfrarotlichts verschiedenen Wellenlänge, und einem dritten Nahinfrarotlichtbildelement zum Empfangen eines dritten Nahinfrarotlichts mit einer Wellenlänge bereitgestellt, die von den Wellenlängen des ersten Nahinfrarotlichts und des zweiten Nahinfrarotlichts und des zweiten Nahinfrarotlichts verschieden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Festkörperabbildungsbauelement, und eine Abbildungsvorrichtung mit dem Festkörperabbildungsbauelement zum Fotografieren eines Farbbildes. Im Einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung ein Festkörperabbildungsbauelement und eine Abbildungsvorrichtung zur Erfassung von sichtbarem Licht und Nahinfrarotlicht.
Stand der Technik
Ein Bildfotografiegerät zum Abbilden eines Farbbildes eines Gegenstands durch Erfassen eines von dem Gegenstand reflektierten Infrarotlichts oder eines von dem Gegenstand ausgestrahlten Infrarotlichts wurde vorgeschlagen (siehe Patentschrift 1). Durch Verwenden der in der Patentschrift 1 beschriebenen Technik wird es möglich, ein Farbbild auch in einer Umgebung mit wenig Beleuchtung oder in Dunkelheit aufzunehmen.
Um die in der Patentliteratur 1 beschriebene Technik umzusetzen ist es indes notwendig, drei Arten von Nahinfrarotlichtstrahlen (NIR-R, -G, -B) zu erfassen, die mit rotem Licht (R), grünem Licht (G) und blauem Licht (B) assoziiert sind. Als ein Festkörperabbildungsbauelement, das zur Erfassung von sowohl Licht in einem sichtbaren Bereich als auch Licht in einem Nahinfrarotbereich in der Lage ist, wurde im Stand der Technik beispielsweise eine Konfiguration vorgeschlagen, bei der ein Bildelement zur Erfassung von rotem Licht (R), grünem Licht (G) oder blauem Licht (B), sowie ein Bildelement zur Erfassung eines Nahinfrarotlichts (NIR) auf demselben Substrat angeordnet sind (siehe zum Beispiel die Patentschriften 2 bis 4).
Ferner wurde ein Lichterfassungsgerät zum jeweiligen Erfassen von rotem Licht, grünem Licht (G) oder blauem Licht (B), sowie drei Arten von damit assoziierten Nahinfrarotlichtstrahlen (NIR-R, -G, -B), durch dasselbe Bildelement ebenso vorgeschlagen (siehe Patentschriften 5 und 6). Bei dem in Patentschrift 5 beschriebenen Lichterfassungsgerät sind beispielsweise Bildelemente mit einem optischen Filter zum Durchlassen von lediglich rotem Licht (R) und damit assoziiertem Nahinfrarotlicht (NIR-R), einem optischen Filter zum Durchlassen von lediglich grünem Licht (G) und damit assoziiertem Nahinfrarotlicht (NIR-G) und einem optischen Filter zum Durchlassen von lediglich blauem Licht (B) und damit assoziiertem Nahinfrarotlicht (NIR-B) periodisch angeordnet.
Zitatliste
Patentschriften

Patentschrift 1: Internationale Publikation Nr. 2011/013765
Patentschrift 2: Internationale Publikation Nr. 2007/086155
Patentschrift 3: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2008-244246
Patentschrift 4: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2016-174028
Patentschrift 5: Internationale Veröffentlichung Nr. 2015/159651
Patentschrift 6: Internationale Veröffentlichung Nr. 2016/158128

Erfindungszusammenfassung
Aufgabenstellung der Erfindung
Jedoch bringen die vorstehend beschriebenen herkömmlichen Festkörperabbildungsbauelemente die nachstehend beschriebenen Probleme mit sich. Zunächst weisen Bildelemente für eine Erfassung von Nahinfrarotlicht bei den in den Patentschriften 2 bis 4 beschriebenen Festkörperabbildungsbauelementen eine Konfiguration derart auf, dass ein Einfall von sichtbaren Licht durch eine Bereitstellung von nur einem RGB-Farbfilter ohne eine Bereitstellung eines Infrarotfilters blockiert ist. Daher ist es nicht möglich, Nahinfrarotlicht in einer bestimmten Wellenlänge durch diese Festkörperabbildungsbauelemente selektiv zu erfassen. Im Einzelnen ist es bei den in den Patentschriften 2 bis 4 beschriebenen Festkörperabbildungselementen schwierig, ein Farbbild in einer Umgebung mit sehr geringer Beleuchtung oder in Dunkelheit aufzunehmen.
Bei den in den Patenten 5 und 6 beschriebenen Lichterfassungsgeräten ist indessen eine Anwendung auf die in der Patentschrift 1 beschriebene Technik angenommen. Es ist schwierig, ein optisches Filter zum Durchlassen von nur einer bestimmten Wellenlänge in einem sichtbaren Bereich und einer bestimmten Wellenlänge in einem Nahinfrarotbereich zu entwerfen, und anderes Licht als das vorstehend genannte zu reflektieren. Falls ferner das vorstehend beschriebene optische Filter eine Struktur derart aufweist, das, wie in der Patentschrift 5 beschrieben, eine Ebene mit einem hohen Brechungsindex und eine Ebene mit einem niedrigen Brechungsindex geschichtet sind, ist eine hochgenaue Schichtdickensteuerung erforderlich und ein Herstellungsprozess wird ebenso aufwendig. Daher gibt es einen Bedarf für eine Weiterentwicklung der in den Patentschriften 5 und 6 beschriebenen Lichterfassungsgeräte hinsichtlich der Herstellkosten und des Herstellvorgangs.
Unter Berücksichtigung des Vorstehenden ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Festkörperabbildungsbauelement und eine Abbildungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage sind, ein Farbbild in einer Beleuchtungsumgebung über einen weiten Bereich von einer normalen Beleuchtung bis zu Dunkelheit (0 Lux) zu fotografieren.
Lösung der Aufgabenstellung
Ein Festkörperabbildungsbauelement gemäß der Erfindung umfasst: Eine Erfassungsfläche für sichtbares Licht zum Empfangen von sichtbarem Licht, und eine Erfassungsfläche für Nahinfrarotlicht zum Empfangen von Nahinfrarotlicht. In der Erfassungsfläche für sichtbares Licht sind ein erstes Bildelement für sichtbares Licht zum Empfangen von erstem sichtbaren Licht, ein zweites Bildelement für sichtbares Licht zum Empfangen von zweitem sichtbaren Licht mit einer von einer Wellenlänge des ersten sichtbaren Lichts verschiedenen Wellenlänge und ein drittes Bildelement für sichtbares Licht zum Empfangen von drittem sichtbaren Licht mit einer Wellenlänge bereitgestellt, die von den Wellenlängen des ersten sichtbaren Lichts und des zweiten sichtbaren Lichts verschieden ist. In der Erfassungsfläche für Nahinfrarotlicht ist ein erstes Nahinfrarotlichtbildelement zum Empfangen eines ersten Nahinfrarotlichts, ein zweites Nahinfrarotlichtbildelement zum Empfangen eines zweiten Nahinfrarotlichts mit einer von einer Wellenlänge des ersten Nahinfrarotlichts verschiedenen Wellenlänge, und ein drittes Nahinfrarotlichtbildelement zum Empfangen eines dritten Nahinfrarotlichts mit einer Wellenlänge bereitgestellt, die von den Wellenlängen des ersten Nahinfrarotlichts und des zweiten Nahinfrarotlichts verschieden ist. Wahlweise umfasst ein Festkörperabbildungsbauelement gemäß der Erfindung: ein erstes Bildelement zum Empfangen eines ersten sichtbaren Lichts und eines ersten Nahinfrarotlichts, das eine Korrelation mit dem ersten sichtbaren Licht aufweist; ein zweites Bildelement zum Empfangen eines zweiten sichtbaren Lichts mit einer von einer Wellenlänge des ersten sichtbaren Lichts verschiedenen Wellenlänge und eines zweiten Nahinfrarotlichts mit einer Korrelation mit dem zweiten sichtbaren Licht; und ein drittes Bildelement zum Empfangen eines dritten sichtbaren Lichts mit einer Wellenlänge, die von den Wellenlängen des ersten sichtbaren Lichts und des zweiten sichtbaren Lichts verschieden ist, und eines dritten Nahinfrarotlichts mit einer Korrelation mit dem dritten sichtbaren Licht. Ein optisches Filter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem sichtbaren Licht als dem ersten sichtbaren Licht und ein optisches Filter zum Reflektieren und/oder eines Nahinfrarotlichts in einem bestimmten Wellenlängenbereich sind auf dem ersten Bildelement aufgeschichtet. Ein optisches Filter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem sichtbaren Licht als dem zweiten sichtbaren Licht und ein optisches Filter zum Reflektieren und/oder Absorbieren eines Nahinfrarotlichts in einem bestimmten Wellenlängenbereich sind auf dem zweiten Bildelement aufgeschichtet. Ein optisches Filter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem sichtbaren Licht als dem dritten sichtbaren Licht und ein optisches Filter zum Reflektieren und/oder Absorbieren eines Nahinfrarotlichts in einem bestimmten Wellenlängenbereich sind auf dem dritten Bildelement aufgeschichtet.
Eine Abbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das vorstehend beschriebene Festkörperabbildungsbauelement. Die Abbildungsvorrichtung kann eine Bilderzeugungseinheit zum Analysieren eines durch das vorstehend beschriebene Festkörperabbildungsbauelement beschafften Signals und zum Erzeugen eines Farbbildes auf der Grundlage eines ersten sichtbaren Lichts, eines zweiten sichtbaren Lichts und eines dritten sichtbaren Lichts und/oder eines Farbbildes auf der Grundlage eines ersten Nahinfrarotlichts, eines zweiten Nahinfrarotlichts und eines dritten Nahinfrarotlichts umfassen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Festkörperabbildungsbauelement und eine Abbildungsvorrichtung umzusetzen, die dazu in der Lage sind, ein Farbbild in einer Beleuchtungsumgebung über einen weiten Bereich einer normalen Beleuchtung bis zu einer Dunkelheit (0 Lux) aufzunehmen, und die im Vergleich zu einem herkömmlichen Produkt leicht herstellbar sind.
Figurenliste

1 zeigt eine Draufsicht, die ein Bildelementanordnungsbeispiel eines Festkörperabbildungsbauelementes eines ersten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung zeigt.
Die 2a und 2b zeigen Schnittansichten, die eine schematische Konfiguration eines Bildelementabschnitts des Festkörperabbildungsbauelements des ersten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung veranschaulichen, wobei a eine Bildelementkonfiguration einer Erfassungsfläche für sichtbares Licht und b eine Bildelementkonfiguration einer Erfassungsfläche für Nahinfrarotlicht zeigen.
Die 3a bis 3c zeigen Diagrammdarstellungen, die ein Konfigurationsbeispiel von Interferenzfiltern gemäß 2 veranschaulichen, wobei a ein Interferenzfilter 31R, b ein Interferenzfilter 31B und c ein Interferenzfilter 31G zeigen.
4 zeigt eine Darstellung, die Eigenschaften der Interferenzfilter 31R, 31G und 31B veranschaulichen, die die Konfiguration gemäß 3 aufweisen.
Die 5a bis 5c zeigen Diagrammdarstellungen, die ein Konfigurationsbeispiel von Interferenzfiltern gemäß 2 veranschaulichen, wobei a ein Interferenzfilter 31R, b ein Interferenzfilter 31B und c ein Interferenzfilter 31G zeigen.
6 zeigt eine Darstellung, die Eigenschaften der Interferenzfilter 31R, 31G und 31B veranschaulicht, die die Konfiguration gemäß 5 aufweisen.
7 zeigt eine Draufsicht, die ein Bildelementanordnungsbeispiel eines Festkörperabbildungsbauelementes als eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Die 8a bis 8c zeigen Diagrammdarstellungen, die eine schematische Konfiguration eines Bildelementabschnittes eines Festkörperabbildungsbauelementes in einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung veranschaulichen, wobei a ein Interferenzfilter 31R, b ein Interferenzfilter 31B und c ein Interferenzfilter 31G zeigen.
Die 9a und 9c zeigen Diagrammdarstellungen, die eine schematische Konfiguration eines Bildelementabschnittes eines Festkörperabbildungsbauelementes als einer Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung veranschaulichen, wobei a ein Interferenzfilter 31R, b ein Interferenzfilter 31B und c ein Interferenzfilter 31G zeigen.
10 zeigt eine Schnittansicht, die eine schematische Konfiguration eines Festkörperabbildungsbauelementes in einem dritten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
11 zeigt eine Darstellung, die eine spektrale Transmissionseigenschaft eines roten Farbfilters 21R veranschaulicht.
12 zeigt eine Darstellung, die eine spektrale Transmissionseigenschaft eines Kurzpassfilters zum Abschneiden eines Nahinfrarotlichts von 820 nm oder mehr veranschaulicht.
13 zeigt eine Darstellung, die spektrale Eigenschaften veranschaulicht, falls das optische Filter gemäß 11 und das optische Filter gemäß 12 geschichtet sind.
14 zeigt eine Darstellung, die spektrale Transmissionseigenschaften eines grünen Farbfilters 21G veranschaulicht.
15 zeigt eine Darstellung, die spektrale Transmissionseigenschaften eines optischen Filters zum Abschneiden eines Nahinfrarotlichts von 650 nm bis 900 nm veranschaulicht.
16 zeigt eine Darstellung, die spektrale Transmissionseigenschaften veranschaulicht, falls das optische Filter gemäß 14 und das optische Filter gemäß 15 geschichtet sind.
17 zeigt eine Darstellung, die spektrale Transmissionseigenschaften eines blauen Farbfilters 21B veranschaulicht.
18a zeigt eine Darstellung, die spektrale Transmissionseigenschaften eines Bandpassfilters mit einer Mittelwellenlänge von 750 nm veranschaulicht, und 18b zeigt eine Darstellung, die spektrale Transmissionseigenschaften eines Kurzpassfilters zum Abschneiden Nahinfrarotlichts von 890 nm oder mehr veranschaulicht.
19 zeigt eine Darstellung, die spektrale Transmissionseigenschaften veranschaulicht, falls das optische Filter gemäß 17 und die optischen Filter gemäß den 18a und 18b geschichtet sind.
20 zeigt eine Darstellung, die spektrale Transmissionseigenschaften des Festkörperabbildungsbauelementes 40 gemäß 10 veranschaulicht.
21a zeigt eine schematische Darstellung, die ein Filterkonfigurationsbeispiel eines Festkörperabbildungsbauelementes des dritten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 21b zeigt eine Darstellung, die dessen spektrale Transmissionseigenschaften veranschaulicht.
22a zeigt eine schematische Darstellung, die ein anderes Filterkonfigurationsbeispiel des Festkörperabbildungsbauelementes des dritten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 22b zeigt eine Darstellung, die dessen spektrale Transmissionseigenschaften veranschaulicht.
23a zeigt eine schematische Darstellung zum Veranschaulichen eines anderen Filterkonfigurationsbeispiels des Festkörperabbildungsbauelements des dritten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung, und 23b zeigt eine Darstellung, die dessen spektrale Transmissionseigenschaften veranschaulicht.
24a zeigt eine Draufsicht, die ein Bildelementanordnungsbeispiel eines Festkörperabbildungsbauelements in einem vierten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 24b zeigt eine Darstellung, die spektrale Eigenschaften eines optischen Filters veranschaulicht, das auf jedem Bildelement gemäß 24a bereitgestellt ist.
25 zeigt eine Konzeptdarstellung, die eine Grundkonfiguration einer Abbildungsvorrichtung in einem fünften Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
26 zeigt eine Darstellung, die schematisch eine Konfiguration einer Abbildungsvorrichtung als einer Modifikation des fünften Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
27a zeigt eine Draufsicht, die ein Bildelementanordnungsbeispiel eines Festkörperabbildungsbauelements 6 für eine Erfassung von sichtbaren Licht veranschaulicht, und 27b zeigt eine Draufsicht, die ein Bildelementanordnungsbeispiel eines Festkörperabbildungsbauelements 40 für eine Erfassung von Nahinfrarotlicht veranschaulicht.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele zum Ausführen der Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Insbesondere ist die Erfindung nicht auf die nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Zunächst ist ein Festkörperabbildungsbauelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 zeigt eine Draufsicht, die ein Bildelementanordnungsbeispiel eines Festkörperabbildungsbauelementes des vorliegenden Ausführungsbeispiels zeigt, und 2 zeigt eine Schnittansicht, die eine schematische Konfiguration eines Bildelementabschnitts zeigt. Gemäß 1 umfasst ein Festkörperabbildungsbauelement 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Erfassungsfläche 2 für sichtbares Licht zur Erfassung von sichtbarem Licht und eine Erfassungsfläche 3 für Nahinfrarotlicht zur Erfassung von Nahinfrarotlicht.
[Erfassungsfläche 2 für sichtbares Licht]
Drei Arten von Bildelementen mit verschiedenen Erfassungswellenlängen sind in der Erfassungsfläche 2 für sichtbares Licht bereitgestellt. Falls die drei Arten von Bildelementen, die in der Erfassungsfläche 2 für sichtbares Licht bereitgestellt sind, beispielsweise jeweils als ein „erstes Bildelement für sichtbares Licht“, ein „zweites Bildelement für sichtbares Licht“ und ein „drittes Bildelement für sichtbares Licht“ bezeichnet sind, ist es möglich, dies so einzurichten, dass rotes Licht R durch das erste Bildelement für sichtbares Licht erfasst wird, grünes Licht G durch das zweite Bildelement für sichtbares Licht erfasst wird, und blaues Licht B durch das dritte Bildelement für sichtbares Licht erfasst wird.
In diesem Fall kann gemäß 2 jedes Bildelement in der Erfassungsfläche 2 für sichtbares Licht derart eingerichtet sein, dass ein Filter für rotes Licht 21R zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem sichtbaren Licht als rotem Licht R, ein Grünlichtfilter 21G zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem sichtbaren Licht als grünem Licht G und ein Filter 21B für blaues Licht zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem sichtbaren Licht als blauen Licht B auf einer fotoelektrischen Umwandlungsebene 11 zur Erfassung eines einfallenden Lichts als einem elektrischen Signal bereitgestellt sind.
Die fotoelektrische Umwandlungsebene 11 erfasst ein einfallendes Licht als ein elektrisches Signal, und ist derart eingerichtet, dass eine Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungsabschnitten auf einem Substrat wie etwa Silizium ausgebildet sind. Eine Struktur der fotoelektrischen Umwandlungsebene 11 ist nicht besonders begrenzt. Es ist möglich, eine CCD-Struktur (sog. „Charge Coupled Device“-Struktur), eine CMOS-Struktur (sog. „Complementary Metal Oxide Semiconductor“-Struktur) und dergleichen anzuwenden. Ferner sind jeweils das Filter 21R für rotes Licht, das Filter 21G für grünes Licht und das Filter 21B für blaues Licht auf assoziierten fotoelektrischen Umwandlungsabschnitten ausgebildet.
Ein Infrarotabschneidefilter 22 zum Reflektieren und/oder Absorbieren von Infrarotlicht kann auf jedem Bildelement der Erfassungsfläche 2 für sichtbares Licht ausgebildet sein. Das Infrarotabschneidefilter 22 kann ganzheitlich auf jedem Bildelement ausgebildet sein, oder kann als ein getrenntes Bauteil ausgebildet sein. Ferner können eine Linse auf einem Chip, eine Glättungsebene oder dergleichen auf jedem Bildelement der Erfassungsfläche 2 für sichtbares Licht bereitgestellt sein.
Insbesondere ist eine Durchlasswellenlänge jedes Farbfilters, das auf der fotoelektrischen Umwandlungsebene 11 bereitgestellt ist, nicht auf das vorstehend beschriebene rote Licht R, grüne Licht G und blaue Licht B begrenzt, und kann nach Bedarf abhängig von einer Spezifikation eines Festkörperabbildungsbauelementes und dergleichen ausgewählt sein. Ferner ist ein Material zum Ausbilden jedes Farbfilters auch nicht besonders begrenzt, und ein bekanntes Material kann verwendet werden.
[Erfassungsfläche 3 für Nahinfrarotlicht]
Drei Arten von Bildelementen mit verschiedenen Erfassungswellenlängen sind ebenso in der Erfassungsfläche 3 für Nahinfrarotlicht bereitgestellt. Falls drei Arten von Bildelementen, die in der Erfassungsfläche 3 für Nahinfrarotlicht bereitgestellt sind, beispielsweise jeweils als ein „erstes Nahinfrarotbildelement“, ein „zweites Nahinfrarotbildelement“ und ein „drittes Nahinfrarotbildelement“ bezeichnet sind, ist es möglich, dies so einzurichten, dass Licht (nachstehend als ein Nahinfrarotlicht NIR-R bezeichnet) in einem Nahinfrarotbereich und mit einer Korrelation mit rotem Licht R auf dem ersten Nahinfrarotbildelement erfasst ist, Licht (nachstehend als ein Nahinfrarotlicht NIR-G bezeichnet) in einem Nahinfrarotbereich und mit einer Korrelation mit grünem Licht auf den zweiten Nahinfrarotbildelement erfasst ist, und Licht (nachstehend als ein Nahinfrarotlicht NIR-B bezeichnet ist) in einem Nahinfrarotbereich und mit einer Korrelation mit blauem Licht B auf den dritten Nahinfrarotbildelement erfasst ist.
Hierbei ist beispielsweise ein Nahinfrarotlicht NIR-R ein Licht jeder Wellenlänge in einem Bereich von 700 bis 830 nm, ein Nahinfrarotlicht NIR-G ein Licht jeder Wellenlänge in einem Bereich von 880 bis 1200 nm, und ein Nahinfrarotlicht NIR-B ein Licht jeder Wellenlänge in einem Bereich von 830 bis 880 nm; und diese Nahinfrarotlichtstrahlen sind jeweils Lichtstrahlen verschiedener Wellenlängen.
Gemäß 2b kann jedes Bildelement in der Erfassungsfläche 3 für Nahinfrarotlicht derart eingerichtet sein, dass ein Interferenzfilter 31R zum selektiven Durchlassen eines Nahinfrarotlichts NIR-R, ein Interferenzfilter 31G zum selektiven Durchlassen eines Nahinfrarotlichts NIR-G und ein Interferenzfilter 31B zum selektiven Durchlassen eines Nahinfrarotlichts NIR-B auf der fotoelektrischen Umwandlungsebene 11 bereitgestellt sind. Eigenschaften dieser Interferenzfilter sind nicht besonders begrenzt. Jedoch kann beispielsweise das Interferenzfilter 31R ein Kurzpassfilter sein, bei dem ein Transmissionsvermögen von Nahinfrarotlicht einer Wellenlänge länger als 800 nm 50 % oder weniger ist, das Interferenzfilter 31G kann ein Bandpassfilter mit einer Mittelwellenlänge von 850 nm sein, und das Interenzfilter 31B kann ein Langpassfilter sein, bei dem ein Transmissionsvermögen von Nahinfrarotlicht einer Wellenlänge kürzer als 890 nm 50 % oder weniger ist.
Obwohl eine Konfiguration der Interferenzfilter 31R, 31G und 31B nicht besonders begrenzt ist, können die Interferenzfilter 31R, 31G und 31B derart eingerichtet sein, dass zwei Arten von dielektrischen Ebenen mit verschiedenen Brechungsindizes abwechselnd ausgebildet sind. Die 3a bis 3c zeigen Diagrammdarstellungen, die ein Konfigurationsbeispiel der Interferenzfilter 31R, 31G und 31B zeigen, und 4 zeigt eine Darstellung die Eigenschaften der Interferenzfilter 31R, 31G und 31B. Gemäß den 3a bis 3c ist jedes der Interferenzfilter 31R, 31G und 31B derart gestaltet, dass Niedrigbrechungsindexebenen 31L₁ bis 31L₄ aus einem dielektrischen Material und Hochbrechungsindexebenen 31H₁ bis 31H₅ aus einem dielektrischen Material, das einen höheren Brechungsindex als die Brechungsindizes der Niedrigbrechungsindexebenen 31L₁ bis 31L₄ aufweist, auf der fotoelektrischen Umwandlungsebene 11 ausgebildet sind.
Die Niedrigbrechungsindexebenen 31L₁ bis 31L₄ können beispielsweise aus Siliziumdioxid (SiO₂) ausgebildet sein, und die Hochbrechungsindexebenen 31H₁ bis 31H₅ können beispielsweise aus Titanoxid (TiO₂), Diniobpentoxid (Nb₂O₅) oder Siliziumnitrit (Si₃N₄) ausgebildet sein.
Jedes der Interferenzfilter 31R, 31G und 31B ist derart gestaltet, dass Dicken der Niedrigbrechungsindexebenen 31L₁ bis 31L₄ und der Hochbrechungsindexebenen 31H₁ , 31H₂ , 31H₄ und 31H₅ , die auf einer Lichteinfallsseite und einer Lichtaustrittsseite gelegen sind, unter den Interferenzfiltern dieselben sind, und lediglich eine Dicke der Hochbrechungsindexebene 31H₃ an einer Mittelposition in der Dickenrichtung sich voneinander unterscheidet. Unter der Annahme, dass beispielsweise eine Referenzwellenlänge λ₀ ist, ein Brechungsindex eines dielektrischen Materiales, das eine Niedrigbrechungsindexebene ausbildet, n_L ist, und ein Brechungsindex eines dielektrischen Materials, das eine Hochbrechungsebene ausbildet, n_H ist, ist eine Schichtdicke der Niedrigbrechungsindexebenen 31L₁ bis 31L₄ der Interferenzfilter 31R, 31G und 31B λ₀/(4×n_L), und eine Schichtdicke der Hochbrechungsindexebenen 31H₁ , 31H₂ , 31H₄ und 31H₅ ist λ₀/(4×n_H).
Ferner ist eine Schichtdicke der Hochbrechungsindexebene 31H₃ , die an einer Mittelposition gelegen ist, beispielsweise für den Fall des Interferenzfilters 31R 1,74×λ₀/(4×n_H), für den Fall des Interferenzfilters 31B 2×λ₀/(4×n_H), und für den Fall des Interferenzfilters 31G 2,21×λ₀/(4×n_H). In den Interferenzfiltern 31R, 31G und 31B gemäß den 3a bis 3c ist es durch ein Ändern einer Dicke der Hochbrechungsindexebene H3, die an einer Mitte in der Dickenrichtung gelegen ist, möglich, eine Durchlasswellenlänge zu ändern. Da ferner andere Ebenen als eine Mittelebene unter den Interferenzfilter dieselben sind, ist es möglich, einen Herstellungsprozess zu vereinfachen.
Falls ferner Interferenzfilter mit der Konfiguration gemäß 3 durch Einstellen der Referenzwellenlänge λ₀ auf 850 nm ausgebildet ist, ist es gemäß 4 möglich, die Interferenzfilter 31R, 31G und 31B zum jeweiligen und selektiven Durchlassen eines Nahinfrarotlichts NIR-R, eines Nahinfrarotlichts NIR-G und eines Nahinfrarotlichts NIR-B zu erlangen.
Die 5a bis 5c zeigen Diagrammdarstellungen, die andere Konfigurationsbeispiele der Interferenzfilter 31R, 31G und 31B zeigen, und 6 zeigt eine Darstellung, die deren Eigenschaften zeigt. Die Interferenzfilter 31R, 31G und 31B sind nicht auf die vorstehend beschriebenen Konfigurationen gemäß den 3a bis 3c begrenzt. Beispielsweise ist es möglich, gemäß den 5a bis 5c eine Transmissionswellenlänge durch Bereitstellen einer Niedrigbrechungsindexebene 31L₀ als einem Abstandhalter an einer Mittelposition in der Dickenrichtung bereitzustellen, und eine Dicke der Niedrigbrechungsindexebene 31L₀ zu ändern.
Wie beispielsweise in 5 gezeigt ist, ist in diesem Fall in dem Interferenzfilter 31R keine Niedrigbrechungsindexebene 31L₀ ausgebildet, und eine Hochbrechungsindexebene 31H₂ einer Dicke von zweimal der Dicke der Hochbrechungsindexebenen 31H₁ und 31H₃ ist als eine Zwischenebene ausgebildet. Indes ist in jedem der Interferenzfilter 31B und 31G eine Hochbrechungsindexebene 31H₂ in eine Hochbrechungsindexebene 31H₂₁ und eine Hochbrechungsindexebene 31H₂₂ unterteilt, und eine Niedrigbrechungsindexebene 31L₀ ist zwischen den Hochbrechungsindexebenen 31H₂₁ und 31H₂₂ ausgebildet. In diesem Fall ist eine Dicke der Niedrigbrechungsindexebene 31L₀ in dem Interferenzfilter 31G im Vergleich zu dem Interferenzfilter 31B groß.
Ebenso sind in den Interferenzfiltern 31R, 31G und 31B gemäß den 5a bis 5c die Hochbrechungsindexebenen 31H₁ und 31H₃ und die Niedrigbrechungsindexebenen 31L₁ und 31L₂ , die andere als eine Zwischenebene sind, unter den Interferenzfiltern dieselben. Ferner sind gemäß 6 im Vergleich zu den Konfigurationen gemäß den 3a bis 3c, die Interferenzfilter 31R, 31G und 31B in der Lage, eine Abweichung der Eigenschaften unter Filtern zu unterdrücken.
Insbesondere ist die Anzahl der Ebenen für jede Ebene in den Interferenzfiltern 31R, 31G und 31B nicht besonders begrenzt. Jedoch kann vorzugsweise die Anzahl der Hochbrechungsindexebenen drei oder mehr sein, und die gesamte Anzahl der Hochbrechungsindexebenen kann fünf oder mehr sein, bevorzugter kann die Anzahl der Ebenen für jede Ebene fünf oder mehr sein, und noch bevorzugter kann die Anzahl der Ebenen für jede Ebene zehn oder mehr sein. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, Frequenzeigenschaften jedes Interferenzfilters scharf zu gestalten.
Um einen Einfluss von sichtbaren Licht indes zu eliminieren und ein Nahinfrarotlicht genau zu erfassen, kann ein Abschneidefilter 32 für sichtbares Licht zum Reflektieren und/oder Absorbieren von sichtbaren Licht auf jedem Bildelement der Erfassungsfläche 3 für Nahinfrarotlicht bereitgestellt sein. Der Abschneidefilter 32 für sichtbares Licht kann auf jedem Bildelement integral ausgebildet sein, oder kann als ein getrenntes Bauteil ausgebildet sein. Ferner kann eine Linse auf einem Chip, eine Glättungsebene oder dergleichen auf jedem Bildelement der Erfassungsfläche 3 für Nahinfrarotlicht bereitgestellt sein.
Ferner kann das Filter 21R für rotes Licht, das Filter 21G für grünes Licht, das Filter 21B für blaues Licht oder ein anders Farbfilter in einer höheren oder tieferen Ebene als die Interferenzfilter 31R, 31G und 31B auf jedem Bildelement der Erfassungsfläche 3 für Nahinfrarotlicht bereitgestellt sein. In diesem Fall ist es zu bevorzugen, die Interferenzfilter 31R, 31G und 31B in einer Ebene oberhalb des Filters 21R für rotes Licht, des Filters 21G für grünes Licht und des Filters 21B für blaues Licht auszubilden. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, einen Einfall von Licht in einer schrägen Richtung auf ein anderes Bildelement zu unterdrücken.
[Betrieb]
Nachstehend ist ein Betrieb eines Festkörperabbildungsbauelementes des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben. Das Festkörperabbildungsbauelements 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels erfasst sichtbares Licht auf jedes Bildelement der Erfassungsfläche 2 für sichtbares Licht, und erfasst Nahinfrarotlicht auf jedes Bildelement der Erfassungsfläche 3 für Nahinfrarotlicht. Im Einzelnen fällt gemäß 2a ein sichtbares Licht (R, G und B) in einem bestimmten Wellenlängenband, das durch die auf jedem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt der Erfassungsfläche 2 für sichtbares Licht angeordneten Farbfilter 21R, 21G und 21B transmittiert wird, auf jeden fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt ein. Ferner wird ein elektrisches Signal, das mit einer Intensität eines sichtbaren Lichts (R, G und B) in einem durch die Farbfilter 21R, 21G und 21B transmittierten Wellenlängenband assoziiert ist, von jedem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt ausgegeben. Somit ist es möglich, ein Farbbild zu erlangen, das von sichtbarem Licht abgeleitet ist.
Andererseits fällt gemäß 2b ein Nahinfrarotlicht in einem bestimmten Wellenlängenband, das durch die Interferenzfilter 31R, 31G und 31B transmittiert wird, die auf jedem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt der Erfassungsfläche 3 für Nahinfrarotlicht angeordnet sind, auf jeden fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt ein. Ferner wird ein elektrisches Signal von jedem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt ausgegeben, das mit einer Intensität eines Nahinfrarotlichts (NIR-R, NIR-G und NIR-B) in einem Wellenlängenband assoziiert ist, das durch die Interferenzfilter 31R, 31G und 31B transmittiert ist. Da Nahinfrarotlicht NIR-R, Nahinfrarotlicht NIR-G und Nahinfrarotlicht NIR-B eine Korrelation mit rotem Licht R, grünem Licht G und blauem Licht B aufweisen, ist es hierbei möglich, ein Farbbild auszubilden, das zu einer Erfassung sichtbaren Lichts unter Verwendung der von diesen Lichtstrahlen abgeleiteten Signalen äquivalent ist.
Ein Festkörperabbildungsbauelement des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann eine Erfassung unter Verwendung von entweder der Erfassungsfläche 2 für sichtbares Licht oder der Erfassungsfläche 3 für Nahinfrarotlicht durchführen. Beispielsweise kann ein sichtbares Licht während einer Tageszeit durch Betreiben von lediglich jedem Bildelement der Erfassungsfläche 2 für sichtbares Licht erfasst werden, oder unter Verwendung von lediglich einem Signal von jedem der fotoelektrischen Umwandlungsabschnitte der Erfassungsfläche 2 für sichtbares Licht erfasst werden; und während einer Nachtzeit kann ein Nahinfrarotlicht durch betreiben von lediglich jedem Bildelement der Erfassungsfläche 3 für Nahinfrarotlicht oder durch Verwenden von lediglich einem Signal von jedem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt der Erfassungsfläche 3 für Nahinfrarotlicht erfasst werden.
Wahlweise ist es möglich, eine Erfassung unter Verwendung von sowohl Bildelementen der Erfassungsfläche 2 für sichtbares Licht als auch Bildelementen der Erfassungsfläche 3 für sichtbares Licht jeder Zeit durchzuführen. In diesem Fall ist es beispielsweise während einer Tageszeit möglich, einen Einfluss einer Nahinfrarotlichtkomponente durch Korrigieren entsprechender Signale von rotem Licht R, grünem Licht G und blauem Licht B, die in der Erfassungsfläche 2 für sichtbares Licht erfasst sind, unter Verwendung der Signale für Nahinfrarotlicht NIR-R, Nahinfrarotlicht NIR-G und Nahinfrarotlicht NIR-B zu korrigieren, die in der Erfassungsfläche 3 für Nahinfrarotlicht erfasst sind.
Andererseits ist es während einer Nachtzeit möglich, einen Einfluss einer Komponente eines sichtbaren Lichts, das in einem Umgebungslicht wie etwa einem Scheinwerferlicht umfasst ist, durch Korrigieren von Signalen für Nahinfrarotlicht NIR-R, Nahinfrarotlicht NIR-G und Nahinfrarotlicht NIR-B, die in der Erfassungsfläche 3 für Nahinfrarotlicht erfasst sind, unter Verwendung der jeweiligen Signale von rotem Licht R, grünem Licht G und blauem Licht B zu eliminieren, die in der Erfassungsfläche 2 für sichtbares Licht erfasst sind. Folglich ist es möglich, eine Erfassungsgenauigkeit von sichtbaren Licht und Nahinfrarotlicht zu verbessern, und eine Farbwiederholbarkeit in einer Farbfotografie zu verbessern.
Wie vorstehend ausführlich beschrieben ist, erfasst ein Festkörperabbildungsbauelement des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein rotes Licht R, ein grünes Licht und ein blaues Licht B; und ein Nahinfrarotlicht NIR-R, ein Nahinfrarotlicht NIR-G und ein Nahinfrarotlicht NIR-B mit einer Korrelation mit diesen Lichtstrahlen durch Bereitstellen einer Erfassungsfläche für sichtbares Licht und einer Erfassungsfläche für Nahinfrarotlicht, und durch Bereitstellung von drei Arten von Bildelementen mit verschiedenen Erfassungswellenlängen in jeder Fläche. Daher ist es möglich, ein Farbbild in einer Beleuchtungsumgebung über einen weiten Bereich von normaler Beleuchtung bis Dunkelheit (0 Lux) zu fotografieren.
Da ferner ein Festkörperabbildungsbauelement bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Erfassung durch verschiedene Bildelemente für jede Wellenlänge durchführt, ist es leicht, jedes Bildelement zu entwerfen, und eine Schichtkonfiguration kann einfach gestaltet werden. Daher ist es möglich, ein Festkörperabbildungsbauelement im Vergleich zu einem herkömmlichen Produkt einfach herzustellen. Ferner ist eine Konfiguration eines Festkörperabbildungsbauelementes des vorliegenden Ausführungsbeispiels sowohl auf eines einer Rückseitenbeleuchtungsart als auch eines einer Vorderseitenbeleuchtungsart anwendbar. Jedoch ist eine Rückseitenbeleuchtungsart geeignet, bei der ein Einfluss eines Reflektionslichts gering ist.
(Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels)
Nachstehend ist ein Festkörperabbildungsbauelement gemäß einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschrieben. 7 zeigt eine Draufsicht, die ein Bildelementanordnungsbeispiel eines Festkörperabbildungsbauelementes gemäß der vorliegenden Abwandlung veranschaulicht. Bei dem Festkörperabbildungsbauelement 1 gemäß 1 sind die Erfassungsfläche 2 für sichtbares Licht und die Erfassungsfläche 3 für Nahinfrarotlicht alle weiteren vier Bildelemente abwechselnd ausgebildet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf das vorstehend Beschriebene begrenzt. Eine Erfassungsfläche für sichtbares Licht und eine Erfassungsfläche für Nahinfrarotlicht können mit irgendeiner Anordnung ausgebildet sein.
Beispielsweise kann wie bei einem Festkörperabbildungsbauelement als einer Abwandlung gemäß 7 eine Gruppe von Bildelementen für eine Aufnahme von sichtbaren Licht in einer Fläche (Erfassungsfläche 2 für sichtbares Licht) ausgebildet sein, und eine Gruppe von Bildelementen für eine Aufnahme von Nahinfrarotlicht kann in einer anderen Fläche (Erfassungsfläche 3 für Nahinfrarotlicht) ausgebildet sein. Gemäß dieser Konfiguration ist ein Schichtausbildungsvorgang beim Bereitstellen eines Abschneidefilters für sichtbares Licht einfach gestaltet. Insbesondere sind eine andere Konfiguration und andere vorteilhafte Wirkungen der vorliegenden Abwandlung zu denen des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels ähnlich.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Nachstehend ist ein Festkörperabbildungsbauelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. 8 zeigt eine Schnittansicht, die eine schematische Konfiguration eines Bildelementabschnitts eines Festkörperabbildungsbauelementes des vorliegenden Ausführungsbeispiels zeigt. Insbesondere ist in 8 eine selbe Konfiguration jedes Bildelementes gemäß 5 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine ausführliche Beschreibung dieser ist weggelassen. Gemäß 8 ist eine Antireflektionsschicht 33 auf jedem Bildelement einer Erfassungsfläche 3 für Nahinfrarotlicht eines Festkörperabbildungsbauelementes 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ausgebildet.
[Antireflektionsschicht 33]
Die Antireflektionsschicht 33 verhindert eine Reflektion an einer Grenzfläche zwischen Interferenzfiltern 31R, 31G und 31B; und einem anderen Bauteil oder einer anderen Ebene, und ist auf eine Lichtaustrittsseite einer äußersten Ebene von jedem der Interferenzfilter 31R, 31G und 31B geschichtet. Insbesondere sind bei dem Festkörperabbildungsbauelement 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Interferenzfilter 31R, 31G und 31B auf der Antireflektionsschicht 33 ausgebildet.
Die Antireflektionsschicht 33 ist aus einem Material mit einem Brechungsindex von 1,5 bis 2,5, und vorzugsweise von 1,9 bis 2,1 ausgebildet. Die Antireflektionsschicht 33 kann aus SiN, C, SiON, Ni, Silberchlorid oder dergleichen ausgebildet sein, jedoch ist diese nicht auf diese Materialien begrenzt. Soweit ein Brechungsindex in den vorstehend beschriebenen Bereich fällt, kann die Antireflektionsschicht 33 aus jedem anderen Material ausgebildet sein. Obwohl eine Dicke der Antireflektionsschicht 33 nicht besonders begrenzt ist, ist ferner die Dicke beispielsweise von 5 bis 1000 nm.
Wie bei dem Festkörperabbildungsbauelement 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ermöglicht eine Ausbildung der Antireflektionsschicht 33 auf einer äußersten Ebene einer Lichtaustrittsseite eines Interferenzfilters, eine Abweichung von spektralen Eigenschaften zu unterdrücken und Transmissionseigenschaften scharf zu gestalten. Insbesondere ist es möglich, ein Auftreten eines Phänomens derart zu unterdrücken, dass eine Empfindlichkeit von Licht, (die spektrale Rippel genannt werden) auf und ab fluktuiert. Falls ein Filter 21R für rotes Licht, ein Filter 21G für grünes Licht und ein Filter 21B für blaues Licht zwischen den Interferenzfiltern 31G, 31G und 31B, sowie eine fotoelektrische Umwandlungsebene 11 bereitgestellt sind, ist es hinsichtlich einer Verbesserung spektraler Transmissionseigenschaften bevorzugt, eine Antireflektionsschicht ebenso auf einem Siliziumsubstrat auszubilden.
Insbesondere sind andere Konfigurationen und andere vorteilhafte Wirkungen des Festkörperabbildungsbauelementes 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die gleichen wie die jene des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels.
(Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels)
Nachstehend ist ein Festkörperabbildungsbauelement gemäß einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschrieben. 9 zeigt eine Schnittansicht, die eine schematische Konfiguration eines Bildelementabschnitts eines Festkörperabbildungsbauelementes der vorliegenden Abwandlung beschreibt. Insbesondere ist eine selbe Konfiguration jedes Bildelementes gemäß 8 mit denselben Bezugszeichen angegeben, und eine ausführliche Beschreibung dieser ist weggelassen.
Gemäß 9 ist ein Festkörperabbildungsbauelement 30 der vorliegenden Abwandlung derart eingerichtet, das Niedrigbrechungsindexebenen 34L₁ und 34L₂ , die aus einem dielektrischen Material mit einem niedrigeren Brechungsindex als den Brechungsindizes der Hochbrechungsindexebenen 31H₁ bis 31H₅ ausgebildet sind, jeweils auf einer äußersten Ebene einer Lichteinfallsseite und einer äußersten Ebene einer Lichtaustrittsseite jedes der Interferenzfilter 31R, 31G und 31B geschichtet sind; und eine Antireflektionsschicht 33 auf der Niedrigbrechungsindexebene 34L₁ auf der äußersten Ebene der Lichtaustrittsseite geschichtet ist. Insbesondere können die Niedrigbrechungsindexebenen 34L₁ und 34L₂ auf zumindest einer von einer äußersten Ebene einer Lichteinfallsseite und einer äußersten Ebene einer Lichtaustrittseite jedes der Interferenzfilter 31R, 31G und 31B ausgebildet sein.
Die Niedrigbrechungsindexebenen 34L₁ und 34L₂ können beispielsweise aus demselben Material wie die vorstehend beschriebenen Niedrigbrechungsindexebenen 31L₁ bis 31L₄ ausgebildet sein. Ferner können die Dicken der Niedrigbrechungsindexebenen 34L₁ und 34L₂ voneinander abweichen, und können ferner von Dicken der Niedrigbrechungsindexebenen 31L₁ bis 31L₄ abweichen. In einem Fall beispielsweise, in dem eine Dicke der auf der äußersten Ebene einer Lichteinfallsseite gelegenen Niedrigbrechungsindexebene 34L₂ dünner als eine Dicke der auf der äußersten Ebene einer Lichtaustrittsseite gelegenen Niedrigbrechungsindexebene 34L₁ gestaltet ist, und falls eine Dicke der Niedrigbrechungsindexebenen 31L₁ bis 31L₄ λ₀/(4×n_L) ist, ist es möglich, eine Dicke der Niedrigbrechungsindexebene 34L₁ auf 1,2×λ₀/(4×n_L) einzustellen, und eine Dicke der Niedrigbrechungsindexebene 34L₂ auf 0,5×λ₀/(4×n_L) einzustellen.
Bei einem Festkörperabbildungsbauelement der vorliegenden Abwandlung ist die Antireflektionsschicht 33 auf jedem Bildelement ausgebildet, und die Niedrigbrechungsindexebenen 34L₁ und 34L₂ mit voneinander verschiedenen Dicken sind auf einer äußersten Ebene einer Lichteinfallsseite und/oder einer äußersten Ebene einer Lichtaustrittsseite jedes der Interferenzfilter 31R, 31G und 31B ausgebildet. Daher ist es insbesondere möglich, Transmissionseigenschaften in einem sichtbaren Lichtbereich bemerkenswert zu verbessern.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Nachstehend ist ein Festkörperabbildungsbauelement gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. 10 zeigt eine Schnittansicht, die schematisch eine schematische Konfiguration eines Festkörperabbildungsbauelementes des vorliegenden Ausführungsbeispiels veranschaulicht. Insbesondere ist in 10 eine selbe Konfiguration eines jeden Bildelements gemäß 2 mit einem selben Bezugszeichen angegeben, und dessen ausführliche Beschreibung ist weggelassen.
Bei dem Festkörperabbildungsbauelement der vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiele ist eine Erfassungsfläche für sichtbares Licht und eine Erfassungsfläche für Nahinfrarotlicht aus einzelnen Bildelementen erzeugt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf das vorstehend Beschriebene begrenzt. Ein Teil oder die Gesamtheit einer Erfassungsfläche für sichtbares Licht und einer Erfassungsfläche für Nahinfrarotlicht können einander überlappen. Im Einzelnen kann ein Festkörperabbildungsbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung Bildelemente zur Erfassung von sowohl einem sichtbaren Licht als auch einem Nahinfrarotlicht umfassen.
Gemäß 10 sind in einem Festkörperbauelement 40 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein erstes Bildelement zum Empfangen von einem ersten sichtbaren Licht und einem ersten Nahinfrarotlicht, das eine Korrelation mit dem ersten sichtbaren Licht aufweist; ein zweites Bildelement zum Empfangen von einem zweiten sichtbaren Licht mit einer von einer Wellenlänge des ersten sichtbaren Lichts verschiedenen Wellenlänge, und einem zweiten Nahinfrarotlicht, das eine Korrelation mit dem zweiten sichtbaren Licht aufweist; und ein drittes Bildelement zum Empfangen von einem dritten sichtbaren Licht, das eine Wellenlänge aufweist, die von den Wellenlänge des ersten sichtbaren Lichts und des zweiten sichtbaren Lichts verschieden ist, und einem dritten Nahinfrarotlicht mit einer Korrelation mit dem dritten sichtbaren Licht bereitgestellt. In dieser Weise sind in dem Festkörperabbildungsbauelement 40 des vorliegenden Ausführungsbeispiels drei Arten von Bildelementen mit verschiedenen Erfassungswellenlängen bereitgestellt.
Falls beispielsweise angenommen wird, dass ein erstes sichtbares Licht, ein zweites sichtbares Licht und ein drittes sichtbares Licht jeweils rotes Licht (R), grünes Licht (G) und blaues Licht (B), ein erstes Nahinfrarotlicht, ein zweites Nahinfrarotlicht und ein drittes Nahinfrarotlicht Licht (NIR-R) in einem Nahinfrarotbereich und mit einer Korrelation mit rotem Licht, Licht (NIR-G) in einem Nahinfrarotbereich und mit einer Korrelation mit grünem Licht, sowie Licht (NIR-B) in einem Nahinfrarotbereich und mit einer Korrelation mit blauem Licht sind. Ferner ist beispielsweise ein Nahinfrarotlicht NIR-R ein Licht von jeder Wellenlänge in einem Bereich von 700 bis 830 nm, Nahinfrarotlicht NIR-G ist Licht jeder Wellenlänge in einem Bereich 880 bis 1200 nm, und Nahinfrarotlicht NIR-B ist Licht jeder Wellenlänge in einem Bereich von 830 bis 880 nm; und diese Nahinfrarotlichtstrahlen sind jeweils Lichtstrahlen verschiedener Wellenlängen.
Optische Filter zum jeweiligen Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem sichtbaren Licht als erstem sichtbaren Licht, zweitem sichtbaren Licht und drittem sichtbaren Licht, und ein optisches Filter zum Reflektieren und/oder Absorbieren eines Nahinfrarotlichts in einem bestimmten Wellenlängenbereich sind auf einer fotoelektrischen Umwandlungsebene 11 auf jedem Bildelement des Festkörperabbildungsbauelementes 40 des vorliegenden Ausführungsbeispiels aufgeschichtet.
[Optisches Filter]
Falls ein erstes sichtbares Licht, ein zweites sichtbares Licht und ein drittes sichtbares Licht jeweils ein rotes Licht (R), ein grünes Licht (G) und ein blaues Licht (B) gemäß 1 sind, sind jeweils ein rotes Farbfilter 21R zum Reflektieren und/oder Absorbieren eines anderen sichtbaren Lichts als rotem Licht R, ein grünes Farbfilter 21G zum Reflektieren und/oder Absorbieren eines anderen sichtbaren Lichts als grünem Licht G, und ein blaues Farbfilter 21B zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem sichtbaren Licht als blauem Licht B jeweils in einer Fläche unmittelbar über jedem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt der fotoelektrischen Umwandlungsebene 11 bereitgestellt.
Eine Konfiguration jedes der Farbfilter 21R, 21G und 21B ist nicht besonders begrenzt. Es ist möglich, ein Abschneidefilter für sichtbares Licht oder ein Interferenzfilter zum Abschneiden eines sichtbaren Lichts einer bestimmten Wellenlänge zusätzlich zu einem Filter unter Verwendung eines organischen Materiales mit einer Eigenschaft einer Absorption einer bestimmten Wellenlänge zu verwenden. Insbesondere ist eine Transmissionswellenlänge jedes der Farbfilter 21R, 21G und 21B, die auf der fotoelektrischen Umwandlungsebene 11 bereitgestellt sind, nicht auf die vorstehend beschriebenen Transmissionswellenlängen eines roten Lichts R, eines grünen Lichts G und eines blauen Lichts B begrenzt, und können je nach Bedarf abhängig von einer Spezifikation eines Festkörperabbildungsbauelementes und dergleichen ausgewählt werden.
Ferner ist ein Nahinfrarotabschneidefilter zum Reflektieren und/oder Absorbieren eines Nahinfrarotlichts in einem bestimmten Wellenlängenbereich jeweils zusammen mit den vorstehend beschriebenen Farbfiltern 21R, 21G und 21B in einer Fläche unmittelbar über jedem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt der fotoelektrischen Umwandlungsebene 11 bereitgestellt. Ein Nahinfrarotabschneidefilter kann beispielsweise ein Nahinfrarotabschneidefilter 31R zum Reflektieren und/oder Absorbieren eines Nahinfrarotlichts von 750 nm oder mehr sein, ein Nahinfrarotabschneidefilter 31G zum Reflektieren und/oder Absorbieren eines Nahinfrarotlichts von 650 nm bis 900 nm, und eines oder mehrere Nahinfrarotabschneidefilter 31B zum Reflektieren und/oder Absorbieren eines Nahinfrarotlichts von 550 bis 850 nm und/oder 900 nm oder mehr sein.
Es ist möglich, die Nahinfrarotabschneidefilter 31R, 31G und 31B durch ein Interferenzfilter umzusetzen, das eine Struktur derart aufweist, dass zwei Arten von dielektrischen Ebenen mit verschiedenen Brechungsindizes gemäß 3, 5, 8 und 9 beispielsweise abwechselnd geschichtet sind. Insbesondere ist ein Nahinfrarotabschneidefilter zur Verwendung bei einem Festkörperabbildungsbauelement des vorliegenden Ausführungsbeispiels nicht auf eine Konfiguration unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Interferenzfilter begrenzt. Soweit es möglich ist, ein Nahinfrarotlicht einer bestimmten Wellenlänge abzuschneiden, ist es möglich, zwei oder mehr Kurzpassfilter, ein Langpassfilter und ein Bandpassfilter in Kombination zu verwenden.
[Rotes Bildelement]
11 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung spektraler Transmissionseigenschaften des roten Farbfilters 21R, 12 zeigt eine Darstellung zum Veranschaulichen spektraler Transmissionseigenschaften eines Kurzpassfilters zum Abschneiden eines Nahinfrarotlichts von 820 nm oder mehr, und 13 zeigt eine Darstellung zum Veranschaulichen spektraler Eigenschaften, falls das optische Filter gemäß 11 und das optische Filter gemäß 12 geschichtet sind.
Falls beispielsweise das rote Farbfilter 21R spektrale Transmissionseigenschaften 11 aufweist, kann ein Nahinfrarotabschneidefilter mit den spektralen Eigenschaften gemäß 12 als das Nahinfrarotabschneidefilter 31R aufgeschichtet sein. Gemäß dieser Konfiguration werden spektrale Transmissionseigenschaften gemäß 13 für ein rotes Bildelement erlangt, und lediglich rotes Licht R fällt in einem sichtbaren Bereich ein, und lediglich rotes Nahinfrarotlicht NIR-R fällt in einem Nahinfrarotbereich auf einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt ein.
[Grünes Bildelement]
14 zeigt eine Darstellung zum Veranschaulichen spektraler Transmissionseigenschaften des grünen Farbfilters 21G, 15 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung spektraler Transmissionseigenschaften eines optischen Filters zum Abschneiden eines Nahinfrarotlichts von 650 bis 900 nm, und 16 zeigt eine Darstellung zum Veranschaulichen spektraler Transmissionseigenschaften, falls das optische Filter gemäß 14 und das optische Filter gemäß 15 geschichtet sind.
Falls beispielsweise das grüne Farbfilter 21G die spektralen Transmissionseigenschaften gemäß 14 aufweist, kann ein Nahinfrarotabschneidefilter mit den spektralen Eigenschaften gemäß 15 als ein Nahinfrarotabschneidefilter 31G geschichtet sein. Gemäß dieser Konfiguration sind spektrale Transmissionseigenschaften gemäß 16 für ein grünes Bildelement erlangt, und lediglich grünes Licht fällt in einem sichtbaren Bereich und lediglich grünes Nahinfrarotlicht NIR-G fällt in einem Nahinfrarotbereich auf einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt ein.
[Blaues Bildelement]
17 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung spektraler Transmissionseigenschaften des blauen Farbfilters 21B, 18a zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung spektraler Transmissionseigenschaften eines Bandpassfilters mit einer Mittelwellenlänge von 750 nm, und 18b ist eine Darstellung zur Veranschaulichung spektraler Transmissionseigenschaften eines Kurzpassfilters zum Abschneiden eines Nahinfrarotlichts von 890 nm oder mehr. 19 zeigt eine Darstellung zum Veranschaulichen spektraler Transmissionseigenschaften, falls das optischen Filter gemäß 17 und die optischen Filter gemäß den 18a und 18b geschichtet sind.
Falls beispielsweise das blaue Farbfilter 21B die spektralen Transmissionseigenschaften gemäß 17 aufweist, können ein Bandpassfilter mit den spektralen Eigenschaften gemäß 18a und ein Kurzpassfilter mit den spektralen Eigenschaften gemäß 18b als das Nahinfrarotabschneidefilter 31B geschichtet sein. Gemäß dieser Konfiguration werden spektrale Transmissionseigenschaften gemäß 19 für ein blaues Bildelement erlangt, und nur blaues Licht B fällt in einem sichtbaren Bereich und nur blaues Nahinfrarotlicht NIR-B fällt in einem Nahinfrarotbereich auf einen fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt ein.
[Optische Filterkonfiguration und spektrale Transmissionseigenschaften]
20 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung spektraler Transmissionseigenschaften des Festkörperabbildungsbauelementes 40 gemäß 10, und die 21 bis 23 sind Darstellungen, die ein Filterkonfigurationsbeispiel des Festkörperabbildungsbauelementes 40 des vorliegenden Ausführungsbeispiels und deren spektrale Transmissionseigenschaften veranschaulichen. Ein Festkörperabbildungsbauelement, das aus einem roten Bildelement, einem grünen Bildelement und einem blauen Bildelement mit den vorstehend beschriebenen spektralen Transmissionseigenschaften gemäß 13, 16 und 19 erzeugt ist, stellt die spektralen Transmissionseigenschaften gemäß 20 dar.
Ferner ist beispielsweise gemäß 21a ein Nahinfrarotabschneidefilter zum Abschneiden von Licht um 850 nm auf das rote Farbfilter 21R und das grüne Farbfilter 21G geschichtet, und ein Nahinfrarotabschneidefilter zum Abschneiden von Licht um 708 nm ist lediglich auf das blaue Farbfilter 21B geschichtet.
Ferner ist ein Nahinfrarotabschneidefilter zum Abschneiden eines Nahinfrarotlichts von 860 nm oder mehr ferner auf ein rotes Bildelement und ein blaues Bildelement geschichtet. Beispielsweise kann das vorstehend beschriebene Interferenzfilter als jedes der vorstehend beschriebenen Nahinfrarotabschneidefilter verwendet werden. Das Festkörperabbildungsbauelement 40 mit einem optischen Filter mit dieser Konfiguration stellt spektrale Transmissionseigenschaften gemäß 21b dar.
Ferner kann beispielsweise gemäß 22a ein Nahinfrarotabschneidefilter 31G für ein grünes Bildelement als ein Nahinfrarotabschneidefilter zum Abschneiden von Licht einer breiteren Bandbreite um 850 nm verwendet werden. Das Festkörperabbildungsbauelement 1 mit einem optischen Filter mit dieser Konfiguration stellt spektrale Transmissionseigenschaften gemäß 22b dar.
Indes ist es gemäß 23a möglich, dies derart einzurichten, dass ein Nahinfrarotabschneidefilter zum Abschneiden von Licht um 708 nm auf das grüne Farbfilter 21G und das blaue Farbfilter 21B geschichtet ist, ein Infrarotabschneidefilter zum Abschneiden eines Lichts einer breiteren Bandbreite um 850 nm auf ein grünes Bildelement geschichtet ist, und ein Nahinfrarotabschneidefilter zum Abschneiden eines Nahinfrarotlichts von 890 nm oder mehr ferner auf ein blaues Bildelement geschichtet ist.
In diesem Fall sind das rote Farbfilter 21R, und ein Nahinfrarotabschneidefilter zum Abschneiden eines Nahinfrarotlichts von 820 nm oder mehr auf ein rotes Bildelement geschichtet. Jedoch kann eine Pufferebene zwischen dem Nahinfrarotabschneidefilter und dem roten Farbfilter ausgebildet sein. Ein Festkörperabbildungsbauelement 1 mit einem optischen Filter mit dieser Konfiguration stellt spektrale Transmissionseigenschaften gemäß 23b dar.
In den 10 bis 23 ist ein Konfigurationsbeispiel bereitgestellt, bei dem die Nahinfrarotschneidefilter 31R, 31G und 31G auf den Farbfiltern 21R, 21G und 21B bereitgestellt sind. Die vorliegende Erfindung jedoch ist nicht auf das vorstehende begrenzt. Die Nahinfrarotabschneidefilter 31R, 31G und 31B können auf einer unteren Ebene ausgebildet sein, und die Farbfilter 21R, 21G und 21B können in einer oberen Ebene ausgebildet sein. Hinsichtlich dessen, dass es wenig wahrscheinlich ist, dass Licht in einer schrägen Richtung auf andere Bildelemente einfällt, ist es jedoch bevorzugt, die Farbfilter 21R, 21G und 21B auf einer Seite der fotoelektrischen Umwandlungsebene 11 auszubilden, und die Nahinfrarotabschneidefilter 31R, 31G und 31B auf einer Lichteinfallsseite auszubilden.
Insbesondere müssen bei dem Festkörperabbildungsbauelement 40 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Farbfilter 21R, 21G und 21B und die Nahinfrarotabschneidefilter 31R, 31G und 31B nicht direkt geschichtet sein. Eine Glättungsebene, eine Pufferebene und dergleichen können zwischen diesen Filtern ausgebildet sein. Ferner kann eine Linse auf einem Chip (sog. „on-chip lens“) oder dergleichen auf jedem Bildelement des Festkörperabbildungsbauelementes 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels bereitgestellt sein.
[Betrieb]
Nachstehend ist ein Betrieb des Festkörperabbildungsbauelementes 40 des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben. Das Festkörperabbildungsbauelement 40 des vorliegenden Ausführungsbeispiels erfasst rotes Licht R und rotes Nahinfrarotlicht NIR-R durch ein rotes Bildelement, erfasst grünes Licht G und grünes Nahinfrarotlicht NIR-G durch ein grünes Bildelement, und erfasst blaues Licht B und blaues Nahinfrarotlicht NIR-B durch ein blaues Bildelement. Ferner wird ein elektrisches Signal, das mit einer Intensität des erfassten Lichts assoziiert ist, von jedem fotoelektrischen Umwandlungsabschnitt ausgegeben. Somit wird ein Farbbild erlangt, das von einem sichtbaren Licht oder einem Nahinfrarotlicht abgeleitet ist.
Gemäß der vorstehenden ausführlichen Beschreibung weist ein Festkörperabbildungsbauelement des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Konfiguration derart auf, dass ein optisches Filter für sichtbares Licht und ein optisches Filter für Nahinfrarotlicht geschichtet sind. Daher ist es möglich, ein rotes Licht R, ein grünes Licht G und ein blaues Licht B; und ein Nahinfrarotlicht NIR-R, ein Nahinfrarotlicht NIR-G und ein Nahinfrarotlicht NIR-B mit einer Korrelation mit diesen Lichtstrahlen zu trennen und zu erfassen. Da ein Nahinfrarotlicht NIR-R, ein Nahinfrarotlicht NIR-G und ein Nahinfrarotlicht NIR-B eine Korrelation mit rotem Licht R, grünem Licht G und blauem Licht B aufweisen, ist es möglich, ein Farbbild auszubilden, das zu einer Erfassung sichtbaren Lichts äquivalent ist, auch bei einer Nahinfrarotlichterfassung unter Verwendung von Signalen, die von diesen Lichtstrahlen abgeleitet sind. Folglich ist es möglich, ein Farbbild in einer Beleuchtungsumgebung eines weiten Bereiches von einer normalen Beleuchtung bis zu einer Dunkelheit (0 Lux) unter Verwendung eines Festkörperabbildungsbauelementes des vorliegenden Ausführungsbeispiels zu fotografieren.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Fall als ein Beispiel beschrieben, bei dem drei Arten von Bildelementen zur Erfassung von sowohl sichtbaren Licht als auch Nahinfrarotlicht bereitgestellt sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf das vorstehende begrenzt. Vier oder mehr Arten von Bildelementen mit verschiedenen Erfassungswellenlängen können bereitgestellt sein. Insbesondere können zusätzlich zu einem ersten Bildelement zum Empfangen eines ersten sichtbaren Lichts und eines ersten Nahinfrarotlichts mit einer Korrelation mit dem ersten sichtbaren Licht, einem zweiten Bildelement zum Empfangen eines zweiten sichtbaren Lichts einer von einer Wellenlänge des ersten sichtbaren Lichts verschiedenen Wellenlänge, und eines zweiten Nahinfrarotlichts mit einer Korrelation mit dem zweiten sichtbaren Licht; und einem dritten Bildelement zum Empfangen eines dritten sichtbaren Lichts einer Wellenlänge, die von den Wellenlängen des ersten sichtbaren Lichts und des zweiten sichtbaren Lichts verschieden ist, und eines dritten Nahinfrarotlichts mit einer Korrelation mit dem dritten sichtbaren Licht, eines oder mehr Bildelemente (Bildelemente für sichtbares Licht) zum Empfangen eines des ersten sichtbaren Lichts, des zweiten sichtbaren Lichts und des dritten sichtbaren Lichts bereitgestellt sein.
Ferner ist eine Konfiguration eines Festkörperabbildungsbauelementes des vorliegenden Ausführungsbeispiels sowohl auf eine Rückseitenbeleuchtungsart als auch auf eine Vorderseitenbeleuchtungsart anwendbar. Jedoch ist eine Rückseitenbeleuchtungsart, bei der ein Einfluss eines Reflektionslichts gering ist, geeignet. Insbesondere sind eine andere Konfiguration und andere vorteilhafte Wirkungen des Festkörperabbildungsbauelementes des vorliegenden Ausführungsbeispiels als die vorstehend beschriebenen ähnlich zu jenen der vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiele.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Nachstehend ist ein Festkörperabbildungsbauelement gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. 24a zeigt eine Darstellung, die ein Bildelementanordnungsbeispiel eines Festkörperabbildungsbauelementes des vorliegenden Ausführungsbeispiels veranschaulicht, und 24b zeigt eine Darstellung, die spektrale Eigenschaften eines optischen Filters veranschaulicht, das auf jedem Bildelement bereitgestellt ist. Bei den Festkörperabbildungsbauelementen der vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsbeispiele werden ein Nahinfrarotlicht NIR-R, ein Nahinfrarotlicht NIR-G und ein Nahinfrarotlicht NIR-B jeweils durch einzelnen Bildelemente erfasst. Jedoch kann ebenso eine Konfiguration angewandt werden, bei der eine Vielzahl von Nahinfrarotlichtstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen durch ein selbes Bildelement erfasst sind.
Gemäß 24a und 24b umfasst ein Festkörperabbildungsbauelement 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Bildelement zur Erfassung eines roten Lichts R und eines roten Nahinfrarotlichts NIR-R; ein Bildelement zur Erfassung eines grünen Lichts G und eines breitbandigen Lichts NIR-W mit einem roten Nahinfrarotlicht NIR-R, einem blauen Nahinfrarotlicht NIR-B und einem grünen Nahinfrarotlicht NIR-G; und ein Bildelement zur Erfassung eines blauen Lichts B und eines grünen Nahinfrarotlichts NIR-G. Bei dem Festkörperabbildungsbauelement 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist es zusätzlich zu einem Bildelement zum Empfangen von sowohl sichtbarem Licht als auch Nahinfrarotlicht, möglich, ein Bildelement zum Empfangen von nur sichtbaren Licht wie etwa einem grünen Licht G bereitzustellen.
Da eine Bildelementkonfiguration bei dem Festkörperabbildungsbauelement 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels einfach gestaltet ist, ist es möglich, Herstellungskosten zu verringern.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Nachstehend ist eine Festkörperabbildungsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. 25 zeigt eine Konzeptdarstellung, die eine Konfiguration einer Festkörperabbildungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels veranschaulicht. Gemäß 25 umfasst eine Festkörperabbildungsvorrichtung 50 des vorliegenden Ausführungsbeispiels das Festkörperabbildungsbauelement 1 des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels, und erzeugt ein Farbbild auf der Grundlage von Signalen, die von diesem ausgegeben sind.
Die Abbildungsvorrichtung 50 des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann eine Bilderzeugungseinheit 43 zum Analysieren eines Signals, das durch das Festkörperabbildungsbauelement 1 beschafft ist, und zum Erzeugen eines Farbbildes unter Verwendung eines auf sichtbarem Licht basierenden Signals oder eines auf Nahinfrarotlicht basierenden Signals, das von jedem Bildelement ausgegeben wird, oder beider Signale umfassen. Die Bilderzeugungseinheit 43 erzeugt zum Beispiel ein Farbbild durch Verwendung von lediglich einem auf sichtbarem Licht basierendem Signal 41 in einem Fall einer „Tagbetriebsart“, und erzeugt ein Farbbild durch Verwendung von nur einem auf Nahinfrarotlicht basierenden Signal 42 in einem Fall einer „Nachtbetriebsart“.
Ferner ist die Bilderzeugungseinheit 43 ebenso dazu in der Lage, ein Farbbild unter Verwendung von sowohl dem auf sichtbarem Licht basierenden Signal 41, als auch dem auf Nahinfrarotlicht basierenden Signal 42 zu erzeugen. In diesem Fall ist beispielsweise in einem Fall „Tagbetriebsart“ ein Farbbild, bei dem ein Einfluss einer Nahinfrarotlichtkomponente eliminiert ist, durch Korrigieren des auf sichtbarem Licht basierenden Signals 41 bei Verwendung des auf Nahinfrarotlicht basierenden Signals 42 erzeugt. Andererseits ist in dem Fall einer „Nachtbetriebsart“ ein Farbbild, bei dem ein Einfluss einer Komponente sichtbaren Lichts, die in einem Umgebungslicht wie etwa einem Frontscheinwerferlicht umfasst ist, eliminiert ist, durch Korrigieren des auf Nahinfrarotlicht basierenden Signals 42 unter Verwendung des auf sichtbarem Licht basierenden Signals 41 erzeugt. Somit ist es möglich, eine Erfassungsgenauigkeit von sichtbaren Licht und Nahinfrarotlicht zu verbessern, und eine Farbwiederholbarkeit in einer Farbfotografie zu verbessern.
Eine Abbildungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst ein Festkörperabbildungsbauelement zur Erfassung eines roten Lichts R, eines grünen Lichts G und eines blauen Lichts B; und eines Nahinfrarotlichts NIR-R, eines Nahinfrarotlichts NIR-G und eines Nahinfrarotlichts NIR-B, die eine Korrelation mit diesen Lichtstrahlen aufweisen. Daher ist es möglich, ein Farbbild in einer Beleuchtungsumgebung eines weiten Bereiches von einer normalen Beleuchtung bis zu einer Dunkelheit (0 Lux) zu fotografieren.
Insbesondere ist hierbei ein Fall als ein Beispiel beschrieben, bei dem das Festkörperabbildungsbauelement 1 des ersten Ausführungsbeispiels verwendet ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf begrenzt. Es ist möglich, ein Fotografieren unter Verwendung der Festkörperabbildungsbauelemente der zweiten bis vierten Ausführungsbeispiele ähnlich durchzuführen, und ähnliche vorteilhafte Wirkungen zu erzielen.
(Abwandlung des fünften Ausführungsbeispiels)
Nachstehend ist eine Abbildungsvorrichtung gemäß einer Abwandlung des fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschrieben. 26 zeigt eine Darstellung, die schematisch eine Konfiguration einer Abbildungsvorrichtung der vorliegenden Abwandlung zeigt. Gemäß 26 umfasst eine Abbildungsvorrichtung 51 der vorliegenden Abwandlung ein Festkörperabbildungsbauelement 6 für eine Erfassung sichtbaren Lichts, zusätzlich zu dem Festkörperabbildungsbauelement 40 des vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiels.
27a zeigt eine Draufsicht, die ein Bildelementanordnungsbeispiel des Festkörperabbildungsbauelementes 6 für eine Erfassung von sichtbarem Licht zeigt, und 27b zeigt eine Draufsicht, die ein Bildelementanordnungsbeispiel des Festkörperabbildungsbauelementes 40 für eine Nahinfrarotlichterfassung zeigt. Gemäß 27a umfasst das Festkörperabbildungsbauelement 6 zur Erfassung sichtbaren Lichts ein Bildelement zur Erfassung eines roten Lichts R, ein Bildelement zur Erfassung eines grünen Lichts G und ein Bildelement zur Erfassung eines blauen Lichts B. Ferner umfasst gemäß 27b das Festkörperabbildungsbauelement 40 ein Bildelement zur Erfassung eines roten Lichts R und eines roten Nahinfrarotlichts NIR-R, ein Bildelement zur Erfassung eines grünen Lichts G und eines grünen Nahinfrarotlichts NIR-G und ein Bildelement zur Erfassung eines blauen Lichts B und eines blauen Nahinfrarotlichts NIR-B.
In der Abbildungsvorrichtung 51 der vorliegenden Abwandlung kann ein Infrarotabschneidefilter 5 auf einer Lichteinfallsseite des Festkörperabbildungsbauelementes 6 zur Erfassung eines sichtbaren Lichts angeordnet sein. Die Abbildungsvorrichtung 51 der vorliegenden Abwandlung trennt einfallendes Licht in zwei Bestandteile unter Verwendung eines optischen Bauelementes wie etwa eines Halbspiegels 4 auf, um die zwei Bestandteile auf das Festkörperabbildungsbauelement 6 zur Erfassung eines sichtbaren Lichts und das Festkörperabbildungsbauelement 40 zur Erfassung eines Nahinfrarotlichts einfallen zu lassen. Ferner erfasst das Festkörperabbildungsbauelement 6 zur Erfassung sichtbaren Lichts ein rotes Licht R, ein grünes Licht G und ein blaues Licht B; und das Festkörperabbildungsbauelement 40 zur Erfassung eines Nahinfrarotlichts erfasst ein rotes Licht R, ein grünes Licht G und ein blaues Licht B; sowie ein Nahinfrarotlicht NIR-R, ein Nahinfrarotlicht NIR-G und ein Nahinfrarotlicht NIR-B, die eine Korrelation mit diesen Lichtstrahlen aufweisen.
Da die Abbildungsvorrichtung 51 der vorliegenden Abwandlung sichtbares Licht und Nahinfrarotlicht durch einzelne Festkörperabbildungsbauelemente erfasst, kann im Vergleich zu einer Konfiguration, bei der eine Erfassungsfläche für sichtbares Licht und einer Erfassungsfläche für Nahinfrarotlicht auf demselben Bauelement bereitgestellt werden, eine Bildelementkonfiguration einfach gestaltet werden, und es ist möglich, Herstellungskosten eines Festkörperabbildungsbauelementes zu verringern. Ferner ist es bei der Abbildungsvorrichtung 51 der vorliegenden Abwandlung möglich, da sichtbares Licht und Nahinfrarotlicht von einem Licht getrennt werden, das durch Bildelemente erfasst ist, die mit zwei Festkörperabbildungsbauelementen assoziiert sind, ein sichtbares Licht und ein Nahinfrarotlicht zu erfassen, die damit pro Fläche assoziiert sind. Da ferner eine Dichte zwischen Bildelementen bei einer selben Wellenlänge vergrößert ist, ist es möglich, eine höhere Auflösung bereitzustellen. Insbesondere sind eine andere Konfiguration und andere vorteilhafte Wirkungen der Abbildungsvorrichtung der vorliegenden Abwandlung ähnlich zu jenen des vorstehend beschriebenen fünften Ausführungsbeispiels.
Bezugszeichenliste

1, 10, 12, 20, 30, 40: Festkörperabbildungsbauelement
2: Erfassungsfläche für sichtbares Licht
3: Erfassungsfläche für Nahinfrarotlicht
4: Halbspiegel
5, 22: Infrarotabschneidefilter
6: Festkörperabbildungsbauelement zur Erfassung sichtbaren Lichts
11: fotoelektrische Umwandlungsebene
21B, 21G, 21R: Farbfilter
31B, 31G, 31R: Interferenzfilter (Nahinfrarotabschneidefilter)
31H₁ bis 31H₅, 31H₂₁, 31H₂₂, 31H₃₁, 31H₃₂: Hochbrechungsindexebene
31L₀ bis 31L₄, 34L₁, 34L₂: Niedrigbrechungsindexebene
32: Abschneidefilter für sichtbares Licht
33: Antireflektionsschicht
41: Signal, das von sichtbarem Licht abgeleitet ist
42: Signal, das von Nahinfrarotlicht abgeleitet ist
43: Bilderzeugungseinheit
50, 51: Abbildungsvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008244246 [0004]
JP 2016174028 [0004]

Claims

Festkörperabbildungsbauelement, mit: einer Erfassungsfläche für sichtbares Licht zur Erfassung von sichtbarem Licht; und einer Erfassungsfläche für Nahinfrarotlicht, zur Erfassung von Nahinfrarotlicht, wobei in der Erfassungsfläche für sichtbares Licht, ein erstes Bildelement für sichtbares Licht zum Empfangen von erstem sichtbarem Licht, ein zweites Bildelement für sichtbares Licht zum Empfangen von zweitem sichtbaren Licht mit einer von der Wellenlänge des ersten sichtbaren Lichts verschiedenen Wellenlänge, und ein drittes Bildelement für sichtbares Licht zum Empfangen von drittem sichtbaren Lichts mit einer Wellenlänge, die von den Wellenlängen des ersten sichtbaren Lichts und des zweiten sichtbaren Lichts verschieden ist, bereitgestellt sind, und in der Erfassungsfläche für Nahinfrarotlicht, ein erstes Nahinfrarotlichtbildelement zum Empfangen eines ersten Nahinfrarotlichts, ein zweites Nahinfrarotlichtbildelement zum Empfangen eines zweiten Nahinfrarotlichts mit einer von einer Wellenlänge des ersten Nahinfrarotlichts verschiedenen Wellenlänge, und ein drittes Nahinfrarotlichtbildelement zum Empfangen eines dritten Nahinfrarotlichts mit einer Wellenlänge bereitgestellt sind, die von den Wellenlängen des ersten Nahinfrarotlichts und des zweiten Nahinfrarotlichts verschieden ist.
Festkörperabbildungsbauelement nach Anspruch 1, wobei ein erstes Interferenzfilter zum selektiven Durchlassen des ersten Nahinfrarotlichtlichts auf dem ersten Nahinfrarotlichtbildelement bereitgestellt ist, ein zweites Interferenzfilter zum selektiven Durchlassen des zweiten Nahinfrarotlichts auf dem zweiten Nahinfrarotlichtbildelement bereitgestellt ist, und ein drittes Interferenzfilter zum selektiven Durchlassen des dritten Nahinfrarotlichts auf dem dritten Nahinfrarotlichtbildelement bereitgestellt ist.
Festkörperabbildungsbauelement nach Anspruch 2, wobei das erste Interferenzfilter ein Kurzpassfilter ist, bei dem ein Durchlassvermögen für Nahinfrarotlicht mit einer längeren Wellenlänge als 800 nm 50 % oder weniger ist, das zweite Interferenzfilter ein Bandpassfilter mit einer Mittelwellenlänge von 850 nm ist, und das dritte Interferenzfilter ein Langpassfilter ist, bei dem ein Durchlassvermögen für Nahinfrarotlicht mit einer kürzeren Wellenlänge als 890 nm 50 % oder weniger ist.
Festkörperabbildungsbauelement nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Antireflektionsschicht auf dem ersten Nahinfrarotlichtbildelement, dem zweiten Nahinfrarotlichtbildelement und dem dritten Nahinfrarotlichtbildelement ausgebildet ist, und das erste Interferenzfilter, das zweite Interferenzfilter und das dritte Interferenzfilter auf der Antireflektionsschicht ausgebildet sind.
Festkörperabbildungsbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Abschneidefilter für sichtbares Licht zum Reflektieren und/oder zum Absorbieren von sichtbaren Licht auf dem ersten Nahinfrarotlichtbildelement, dem zweiten Nahinfrarotlichtbildelement und dem dritten Nahinfrarotlichtbildelement bereitgestellt ist.
Festkörperabbildungsbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein erstes Farbfilter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem sichtbaren Licht als dem ersten sichtbaren Licht auf dem ersten Nahinfrarotlichtbildelement bereitgestellt ist, ein zweites Farbfilter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem sichtbaren Licht als dem zweiten sichtbaren Licht auf dem zweiten Nahinfrarotlichtbildelement bereitgestellt ist, und ein drittes Farbfilter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem sichtbaren Licht als dem dritten sichtbaren Licht auf dem dritten Nahinfrarotlichtbildelement bereitgestellt ist.
Festkörperabbildungsbauelement nach Anspruch 6, wobei das erste Farbfilter, das zweite Farbfilter und das dritte Farbfilter in einer tieferen Ebene als das erste Interferenzfilter, das zweite Interferenzfilter und das dritte Interferenzfilter ausgebildet sind.
Festkörperabbildungsbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein erstes Farbfilter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem sichtbaren Licht als dem ersten sichtbaren Licht auf dem ersten Bildelement für sichtbares Licht bereitgestellt ist, ein zweites Farbfilter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem sichtbaren Licht als dem zweiten sichtbaren Licht auf dem zweiten Bildelement für sichtbares Licht bereitgestellt ist, und ein drittes Farbfilter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem sichtbaren Licht als dem dritten sichtbaren Licht auf dem dritten Bildelement für sichtbares Licht bereitgestellt ist.
Festkörperabbildungsbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Infrarotabschneidefilter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von Infrarotlicht auf dem ersten Bildelement für sichtbares Licht, dem zweiten Bildelement für sichtbares Licht und dem dritten Bildelement für sichtbares Licht bereitgestellt ist.
Festkörperabbildungsbauelement, mit: einem ersten Bildelement zum Empfangen eines ersten sichtbaren Lichts und eines ersten Nahinfrarotlichts, das eine Korrelation mit dem ersten sichtbaren Licht aufweist; einem zweiten Bildelement zum Empfangen eines zweiten sichtbaren Lichts mit einer von einer Wellenlänge des ersten sichtbaren Lichts verschiedenen Wellenlänge und eines zweiten Nahinfrarotlichts mit einer Korrelation mit dem zweiten sichtbaren Licht; und einem dritten Bildelement zum Empfangen eines dritten sichtbaren Lichts mit einer Wellenlänge, die von den Wellenlängen des ersten sichtbaren Lichts und des zweiten sichtbaren Lichts verschieden ist, und eines dritten Nahinfrarotlichts mit einer Korrelation mit dem dritten sichtbaren Licht, wobei ein optisches Filter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem sichtbaren Licht als dem ersten sichtbaren Licht und ein optisches Filter zum Reflektieren und/oder Absorbieren eines Nahinfrarotlichts in einem bestimmten Wellenlängenbereich auf dem ersten Bildelement geschichtet sind, ein optisches Filter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem sichtbaren Licht als dem zweiten sichtbaren Licht und ein optisches Filter zum Reflektieren und/oder Absorbieren eines Nahinfrarotlichts in einem bestimmten Wellenlängenbereich auf dem zweiten Bildelement geschichtet sind, und ein optisches Filter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem sichtbaren Licht als dem dritten sichtbaren Licht und ein optisches Filter zum Reflektieren und/oder Absorbieren eines Nahinfrarotlichts in einem bestimmten Wellenlängenbereich auf dem dritten Bildelement geschichtet sind.
Festkörperabbildungsbauelement nach Anspruch 10, wobei das erste Bildelement ein rotes Farbfilter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem Licht als rotem Licht, und ein Nahinfrarotabschneidefilter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von Nahinfrarotlicht von 750 nm oder mehr umfasst, das zweite Bildelement ein grünes Farbfilter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem Licht als grünem Licht, und ein Nahinfrarotabschneidefilter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von Nahinfrarotlicht von 650 nm bis 900 nm umfasst, und das dritte Bildelement ein blaues Farbfilter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem Licht als blauem Licht, und ein oder mehrere Nahinfrarotabschneidefilter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von Nahinfrarotlicht von 550 bis 860 nm und/oder 900 nm oder mehr umfasst.
Festkörperabbildungsbauelement nach Anspruch 10 oder 11, wobei das erste Bildelement ein erstes Farbfilter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem Licht als dem ersten sichtbaren Licht und ein erstes Interferenzfilter zum selektiven Durchlassen von Nahinfrarotlicht in einem bestimmten Wellenlängenbereich umfasst, das zweite Bildelement ein zweites Farbfilter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem Licht als dem zweiten sichtbaren Licht und ein zweites Interferenzfilter zum selektiven Durchlassen von Nahinfrarotlicht in einem bestimmten Wellenlängenbereich umfasst, und das dritte Bildelement ein drittes Farbfilter zum Reflektieren und/oder Absorbieren von anderem sichtbaren Licht als dem dritten sichtbaren Licht und ein drittes Interferenzfilter zum selektiven Durchlassen von Nahinfrarotlicht in einem bestimmten Wellenlängenbereich umfasst.
Festkörperabbildungsbauelement nach Anspruch 12, wobei eine Antireflektionsschicht auf dem ersten Bildelement, dem zweiten Bildelement und dem dritten Bildelement ausgebildet ist, und das erste Interferenzfilter, das zweite Interferenzfilter und das dritte Interferenzfilter auf der Antireflektionsschicht ausgebildet sind.
Festkörperabbildungsbauelement nach Anspruch 12, wobei das erste Interferenzfilter, das zweite Interenzfilter und das dritte Interferenzfilter auf einer höheren Ebene als das erste Farbfilter, das zweite Farbfilter und das dritte Farbfilter ausgebildet sind.
Festkörperabbildungsbauelement nach Anspruch 2 oder 12, wobei jedes des ersten Interferenzfilters, des zweiten Interferenzfilters und des dritten Interferenzfilters derart eingerichtet ist, dass eine erste dielektrische Ebene und eine zweite dielektrische Ebene, die einen höheren Brechungsindex als einen Brechungsindex der ersten dielektrischen Ebene aufweist, abwechselnd durch fünf Ebenen oder mehr geschichtet sind, und eine Dicke einer ersten dielektrischen Ebene und eine Dicke einer zweiten dielektrischen Ebene, die auf einer Lichteinfallsseite und einer Lichtaustrittsseite gelegen sind, unter den Interferenzfiltern dieselben sind, und lediglich eine Dicke einer Ebene in einer Dickenrichtung an einer Mittelposition voneinander abweichen.
Festkörperabbildungsbauelement nach Anspruch 15, wobei das erste Interferenzfilter, das zweite Interferenzfilter und das dritte Interferenzfilter derart sind, dass lediglich eine Dicke einer zweiten dielektrischen Ebene, die in einer Dickenrichtung an einer Mittelposition gelegen ist, voneinander abweichen.
Festkörperabbildungsbauelement nach Anspruch 15, wobei das erste Interferenzfilter derart ist, dass eine dicke zweite dielektrische Ebene mit einer größeren Dicke als einer Dicke einer anderen zweiten dielektrischen Ebene in einer Dickenrichtung an einer Mittelposition ausgebildet ist, das zweite Interferenzfilter und das dritte Interferenzfilter derart sind, dass eine dünne erste dielektrische Ebene mit einer kleineren Dicke als einer Dicke einer anderen ersten dielektrischen Ebene in einer Dickenrichtung an einer Mittelposition ausgebildet sind, und eine dünne erste dielektrische Ebene des zweiten Interferenzfilters eine größere Dicke als eine Dicke einer dünnen ersten dielektrischen Ebene des dritten Interferenzfilters aufweist.
Festkörperabbildungsbauelement nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei eine dritte dielektrische Ebene mit einem geringeren Brechungsindex als einem Brechungsindex der zweiten dielektrischen Ebene auf einer äußersten Ebene auf einer Lichteinfallsseite und/oder einer äußersten Ebene einer Lichtaustrittsseite des ersten Interferenzfilters, des zweiten Interferenzfilters und des dritten Interferenzfilters ausgebildet ist.
Festkörperabbildungsbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das erste sichtbare Licht rotes Licht ist, das zweite sichtbare Licht grünes Licht ist, das dritte sichtbare Licht blaues Licht ist, das erste Nahinfrarotlicht ein Licht in einem Nahinfrarotbereich ist und eine Korrelation mit dem roten Licht aufweist, das zweite Nahinfrarotlicht ein Licht in einem Nahinfrarotbereich ist und eine Korrelation mit dem grünen Licht aufweist, und das dritte Nahinfrarotlicht ein Licht in einem Nahinfrarotbereich ist und eine Korrelation mit dem blauen Licht aufweist.
Abbildungsvorrichtung, mit dem Festkörperabbildungsbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 19.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 20, ferner mit: einer Bilderzeugungseinheit zum Analysieren eines durch das Festkörperabbildungsbauelement beschafften Signals, und zum Erzeugen eines Farbbildes auf der Grundlage eines ersten sichtbaren Lichts, eines zweiten sichtbaren Lichts und eines dritten sichtbaren Lichts und/oder eines Farbbildes auf der Grundlage eines ersten Nahinfrarotlichts, eines zweiten Nahinfrarotlichts und eines dritten Nahinfrarotlichts.