JP2022180399A - 多重スペクトルセンサの応答バランス取り - Google Patents
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Abstract
Description
ステムにおいて、光伝送器がユーザーに向けて近赤外光を伝送することができ、また近赤
外光はユーザーから受光器に向けて反射することができる。この場合、受光器は、近赤外
光に関連する情報を捕捉し、またこの情報を使用してユーザーが行うジェスチャーを識別
する。例えば、デバイスは、この情報を用いてユーザーの3次元表現を生成し、またこの
3次元表現に基づいてユーザーが行うジェスチャーを識別することができる。
(例えば、背丈、体重、脈拍、血液酸素化、等)、他タイプの標的における特性(例えば
、物体までの距離、物体のサイズ、物体の形状、物体のスペクトル特徴、等)、及び/又
は同様のものを認識することができる。しかし、ユーザー若しくは物体に向けての近赤外
光の伝送中及び/又はユーザー若しくは物体から受光器への反射中に、外光が近赤外光に
干渉するおそれがある。したがって、受光器を帯域通過フィルタのような光学フィルタに
光学的に結合して、外光をフィルタ処理し、また近赤外光が受光器に向って通過できるよ
うにする。付加的又は代案的に、光の多重波長を感知するとき、光の多重波長における各
波長が確実に異なるセンサに指向されるフィルタを設けることができる。
報を捕捉することができる。この多重スペクトルセンサデバイスは、情報を捕捉し、また
多重スペクトルフィルタに結合される1組のセンサ素子(例えば、光センサ、スペクトル
センサ、及び/又は画像センサ)のセットを備えることができる。例えば、センサ素子の
アレイを用いて、多重周波数に関連する情報を捕捉することができ、また多重スペクトル
フィルタは、異なる周波数に関連する光を各センサ素子に指向させることができる。幾つ
かの場合、単一フィルタは、センサ素子アレイにおける各センサ素子をカバーするよう配
置することができ、またセンサ素子アレイに対する1組のチャンネルのセットを形成する
ことができる。
記光学フィルタは、第1ミラーを備えることができる。前記光学フィルタは、第2ミラー
を備えることができる。前記光学フィルタは、スペーサを備えることができる。前記第1
ミラー、前記第2ミラー、及び前記スペーサは、複数の成分フィルタを形成することがで
きる。前記複数の成分フィルタのうち第1成分フィルタは第1断面積に関連付けることが
でき、また前記複数の成分フィルタのうち第2成分フィルタは第2断面積に関連付けられ
る。前記第1断面積及び前記第2断面積は、前記第1成分フィルタ及び第2成分フィルタ
の応答バランス取りを行うよう構成され得る。
を備えることができる。前記複数の層は、第1屈折率に関連付けられた1組の高屈折率層
のセットと、前記第1屈折率よりも小さい第2屈折率に関連付けられた1組の低屈折率層
のセットと、を含むことができる。前記複数の層は、複数の光の波長を導く複数のチャン
ネルを形成することができる。複数の成分フィルタにおける前記複数のチャンネルに対応
し得る複数の断面積は、前記複数のチャンネルに関連付けられる応答が特定応答となる構
成にするよう変化させられている。
トを備えることができる。前記システムは前記基板に配置した多重スペクトルフィルタを
備えることができる。前記多重スペクトルフィルタは、前記光センサのセットに対応する
複数のチャンネルを形成するよう構成された少なくとも1つの層を有することができる。
前記複数のチャンネルにおける複数の断面積は、前記光センサのセットに対して応答バラ
ンス取りをするよう構成されている。
符号は同一又は類似の素子を特定することができる。
のセットに関連する情報(例えば、スペクトルデータ)を取得することができる。例えば
、光センサデバイスとしては、画像センサ、多重スペクトルセンサ、及び/又は光をセン
サ測定することができる同様のものがあり得る。光センサデバイスは、相補型金属酸化膜
半導体(CMOS)技術、電荷結合素子(CCD)技術、及び/又は同様の技術のような
1つ又はそれ以上のセンサ技術を利用することができる。光センサデバイスは、多重セン
サ素子(例えば、センサ素子のアレイ)を有することができ、多重センサ素子の各々は、
異なる光周波数に関する情報を取得するよう構成することができる。
きる。例えば、センサ素子は、線形可変フィルタ(LVF)、円形可変フィルタ(CVF
)、ファブリペローフィルタ、及び/又は光センサに指向させられる光の一部分をフィル
タ処理する同様のものに整列させることができる。ファブリペローフィルタのような二元
フィルタ構造に関しては、スペーサを二元フィルタ構造におけるリフレクタ(例えば、ミ
ラー)間に配置することができる。リフレクタの層、スペーサの層、等々における屈折率
、厚さ、等の構造は、二元フィルタ構造の構成が1組のチャンネルのセットを形成するこ
とができる。チャンネルは、光をセンサ素子アレイにおけるセンサ素子に指向させるフィ
ルタ部分を含むことができる。このようにして、センサ素子アレイは、光の異なる多重波
長に関する情報を取得することができる。
対する第2センサ応答性に関連させることができる。同様にフィルタは、光の第1波長を
透過させる第1フィルタ応答性、及び光の第2波長を透過させる第2フィルタ応答性に関
連させることができる。さらに、幾つかの場合において、光源は、光の異なる波長におけ
る異なるレベルの光束を供給することができる。この結果、光の第1波長における光パワ
ー(屈折力)は、第1センサ素子に関連する最大パワー閾値を超え、第1センサ素子に関
する信号対ノイズ比が光の第1波長を正確に測定するには不十分となり得る。逆に、光の
第2波長における光パワーは、第2センサ素子に関連する最小パワー閾値より少なくなり
、第2センサ素子に関する信号対ノイズ比が光の第2波長を正確に測定するには不十分と
なる。さらに、飽和センサ素子(例えば、閾値より大きい放射エネルギーを受光するセン
サ素子)は、電荷を隣接のセンサ素子に分配し、疑似信号効果、クロストーク効果、及び
ブルーミング効果の結果として測定精度を低下させるおそれがある。
過する光を減衰させることによって、光の第1波長の光パワーと光の第2波長の光パワー
との間におけるミスマッチを回避することができる。このようにして、利得平坦化フィル
タは、光の第1波長が最大パワー閾値を超えるのを防止することができるが、光の第2波
長の光パワーを一層減少させることになり得る。光の第2波長の減少した光パワーを補償
するためには、センサ素子アレイの露光時間を増加し、第2センサ素子が測定する光の第
2波長の光量を増大させることができる。しかし、露光時間を増加させることは、測定を
行うのに時間がかかり過ぎる結果となり、迷光、及び/又はそれに類する光の捕捉に関連
する不正確さを招く。
ルフィルタを提供する。幾つかの場合において、多重スペクトルフィルタは、異なるサイ
ズのチャンネル(例えば、第1断面積を有する光の第1波長用の第1チャンネル及び第2
断面積を有する光の第2波長用の第2チャンネル)を有するよう構成して、センサ素子ア
レイのセンサ素子に指向する光の波長の光パワーをバランス取りすることができる。この
ようにして、多重スペクトルフィルタは、センサ素子アレイにおける測定の信号対ノイズ
比を改善する、センサ素子アレイの精度を向上する、センサ素子アレイの露光時間を減少
する、及び/又はそれらに類する効果をもたらすセンサ素子アレイのために設けることが
できる。さらに、多重スペクトルフィルタは、センサ素子飽和、隣接センサ素子への電荷
分配及び/又はそれらに類する作用が発生する可能性を減少することによって、疑似信号
効果、クロストーク効果、及びブルーミング効果が発生する可能性を減少することができ
る。
重スペクトルフィルタ105(例えば、2成分構成光学フィルタアレイ)は、第1ミラー
110-1、第2ミラー110-2、及びスペーサ120を備えることができる。
20を挟持することができる。換言すれば、スペーサ120は閾値距離だけ第1ミラー1
10-1及び第2ミラー110-2を離隔することができる、及び/又はスペーサ120の
面は第1ミラー110-1及び第2ミラー110-2によって囲まれるようにすることがで
きる。幾つかの実施形態において、ミラー110は特別な材料に関連することができる。
例えば、ミラー110は、1組の金属ミラー層(例えば、銀)のセットと、1組の誘電体
ミラー層のセット(例えば、交互の水素化シリコン層及び二酸化ケイ素)と、及び/又は
光源からの光の一部分を多重スペクトルフィルタ105に関連するセンサ素子に指向させ
る類のミラー層のセットを有することができる。ミラー110は、多重スペクトルフィル
タ105の各チャンネルに関連するセンサ素子アレイにおける各センサ素子に整列するこ
とができる。
を有することができる。例えば、スペーサ120は、1組のスペーサ層130-1~13
0-5(例えば、誘電体層)のセットを有することができる。幾つかの実施形態において
、1つ又はそれ以上のスペーサ層130の厚さは、特定波長に対する最小スペーサ厚さを
確保することに関連する。幾つかの実施形態において、スペーサ120は単一キャビティ
構成に関連付けることができる。幾つかの実施形態において、スペーサ120は多重キャ
ビティ構成に関連付けることができる。
連する基板上に堆積させることができる。例えば、ミラー110-1は、情報(例えば、
スペクトルデータ)を取得するセンサ素子のアレイを有する基板上に、(例えば、析出プ
ロセス及び/又はフォトリソグラフィプロセスによって)堆積させることができる。幾つ
かの実施形態において、スペーサ120は、多重波長に関連する情報を取得することがで
きる。例えば、スペーサ120の第1センサ素子に整列する第1部分は第1厚さに関連付
けることができ、スペーサ120の第2センサ素子に整列する第2部分は第2厚さに関連
付けることができる。この場合、第1センサ素子及び第2センサ素子に指向される光は、
第1厚さに基づく第1センサにおける第1波長に対応し、また第2厚さに基づく第2セン
サにおける第2波長に対応することができる。このようにして、多重スペクトルフィルタ
105は、光センサデバイスにおける多重センサ素子に整列した多重厚さに関連付けられ
た多重部分に関連付けたスペーサ(例えば、スペーサ120)を用いる光センサデバイス
による多重スペクトル感知を可能にする。
セットに対応する1組のチャンネルのセットに関連付けることができる。例えば、多重ス
ペクトルフィルタ105は、光の第1波長を第1センサ素子に指向させるよう第1センサ素
子に整列する第1チャンネルに関連付けることができ、また第1チャンネルは第1成分フ
ィルタによって形成することができる。この場合、第1成分フィルタは多重スペクトルフ
ィルタ105の一部分とすることができる。同様に、多重スペクトルフィルタ105は、
光の第2波長を第2センサ素子に指向させるよう第2センサ素子に整列する第2チャンネ
ルを有することができ、また第2チャンネルは第2成分フィルタによって形成することが
できる。
、多重スペクトルフィルタ105における第2成分フィルタの断面積とは異なる断面積に
関連付けることができる。例えば、センサ素子アレイの第1波長及び第2波長に対する応
答性、多重スペクトルフィルタ105の第1波長及び第2波長、第1層及び第2層の光束
、及び/又はそれらに類するものに対する応答性に基づいて、第1成分フィルタ及び第2
成分フィルタそれぞれの断面積が、第1センサ素子を第2センサ素子の出力閾値量内にバ
ランス取りするよう応答する構成とすることができる。幾つかの実施形態において、第1
センサ素子は、チャンネル間の差異化が約20%の範囲内、チャンネル間の差異化が約1
5%の範囲内、チャンネル間の差異化が約10%の範囲内、チャンネル間の差異化が約5
%の範囲内、チャンネル間の差異化が約1%の範囲内、チャンネル間の差異化が約0.5
%の範囲内、及び/又はそれらに類する範囲内となるよう応答バランス取りをすることが
できる。
積を有する他の多重スペクトルフィルタに比べて、多重スペクトルフィルタ105に関連
する各センサ素子を用いて実施する測定の信号対ノイズ比を改善するよう応答バランス取
りがされる。さらに、応答バランス取りを行う断面積の差異化を使用することに基づいて
、多重スペクトルフィルタ105は、他の応答バランス取り技術に比べて、コストが減少
する、複雑さが減少する、露光時間が減少する、及び/又はそれに類する効果が得られる
ことに関連し得る。
って、また図1につき説明したのとは異なるものとすることができる。
に示すように、多重スペクトルフィルタは、第1成分フィルタ210によって形成される
第1波長用の第1チャンネルと、第2成分フィルタ220によって形成される第2波長用
の第2チャンネルと、を備えることができる。
整列させることができる。例えば、成分フィルタ210はセンサ素子230-1に整列し
、また成分フィルタ220はセンサ素子230-2に整列することができる。幾つかの実
施形態において、成分フィルタのサイズは、センサ素子230に関連する応答のバランス
取りをするため異ならせることができる。例えば、各成分フィルタのサイズは、以下の関
数に基づいて決定することができる。すなわち、
F1*A1*T1*R1=F2*A2*T2*R2 (1)
ここで、Fは、成分フィルタに向って指向する(光240-1及び光240-2からの)入
射光束を表し、Aは成分フィルタの断面積を表し、Tは或る波長をセンサ素子に指向させ
る成分フィルタのフィルタ応答性(例えば、透過性)を表し、またRは成分フィルタによ
ってセンサ素子に指向させられる波長におけるセンサ素子のセンサ応答性を表す。この場
合、フィルタ210に指向する第1波長及びフィルタ220に指向する第2波長における
等パワーの入力光束に関しては、(F210=F220)、成分フィルタ210の成分フ
ィルタ220に対する面積比は次式、すなわち、
で決定される。この場合、各面積は、式(2)を満足し、また各センサ素子に指向される
光パワーの量が最大パワー閾値を超えず、かつ最小パワー閾値未満とならない(例えば、
センサ素子が飽和されず、また例えば、応答バランス取りされないセンサ素子に比べてク
ロストークを引き起こすことになりそうもない)ように、選択することができる。このよ
うにして、成分フィルタ210及び成分フィルタ220それぞれの面積は、それぞれに対
応するチャンネルにわたる等しいエネルギーバランスが取れるよう選択することができる
(E210=E220、ここでEはチャンネルのエネルギー)。
なる波長における異なるパワーの入力光束も可能であり、また異なるチャンネルは、異な
るパワーの入力光束の応答バランス取りをするよう異なる断面積に関連付けられる。さら
に、本明細書記載の幾つかの実施形態は、2チャンネルのセットを応答バランス取りする
観点で記載するが、多重スペクトルフィルタに関して、追加した数量のチャンネル、例え
ば、32チャンネル、64チャンネル、128チャンネル、等々の応答バランス取りをす
ることができる。
面積は、等しくない応答性を獲得するよう構成することができる。例えば、等しくないセ
ンサ素子に関する所望エネルギー応答(例えば、第1センサ素子が第2センサ素子におけ
るよりも大きなエネルギー応答を持たせるため)に関しては、所望エネルギー応答を生ず
るよう断面積を構成することができる。このようにして、特別な光学的機能性を獲得する
よう他タイプに構成可能なエネルギー応答(例えば、応答バランス取りしないエネルギー
応答)も可能である。
アパーチャが集合的に面積A220′を有する成分フィルタ220′を形成することがで
きる。この場合、総面積A220′は面積A220と同一とすることができ、この結果、
例示的成分フィルタ220′は、成分フィルタ210に対して応答バランス取りすること
ができる(成分フィルタ220が成分フィルタ210に対して応答バランス取りするのと
同様に)。幾つかの実施形態において、成分フィルタタ220′を形成するアパーチャの
各々は同一面積とすることができる。幾つかの実施形態において、成分フィルタ220′
を形成する第1アパーチャは第1面積とし、成分フィルタタ220′を形成する第2アパ
ーチャは第2面積とすることができる。
能であり、また図2A及び2Bにつき説明したのとは異なるものとすることができる。
せる多重チャンネルを有する光学フィルタの例示的積層体を示す。図3にさらに示すよう
に、光学フィルタ300は、光学フィルタコーティング部分310及び基板320を含む
。
、光学フィルタコーティング部分310は、層330-1~330-N+1(N≧1)の第
1セット及び層340-1~340-N(N≧1)の第2セットを含む。他の実施例におい
ては、光学フィルタコーティング部分310は単一タイプによる層(1つ又はそれ以上の
層330)、3つ又はそれ以上のタイプによる層(例えば、1つ又はそれ以上の層330
、1つ又はそれ以上の層340、及び1つ又はそれ以上の他の1つ若しくはそれ以上のタ
イプによる層)、等々とすることができる。幾つかの実施形態において、層330は、1
組の高屈折率材料の層(H層)、例えば、シリコン層、水素化シリコン、シリコン-ゲル
マニウム(SiGe)層、水素化ゲルマニウム層、水素化シリコン-ゲルマニウム層、等
々によるセットを含むことができる。幾つかの層はSiGeのような特定材料として記載
したが、幾つかの層は(少量の)リン光体、ボロン、窒化物、等々を含むことができる。
幾つかの実施形態において、層340は、1組の低屈折率材料の層(L層)、例えば、二
酸化ケイ素層、等々によるセットを含むことができる。付加的又は代替的に、L層は、窒
化ケイ素層、五酸化タンタル、(Ta2O5)層、五酸化ニオブ(Nb2O5)層、二酸
化チタン(TiO2)層、酸化アルミニウム(Al2O3)層、酸化ジルコニウム(Zr
O2)層、酸化イットリウム(Y2O3)層、窒化ケイ素(Si3N4)層、それらの組
合せ、等々を含むことができる。
連付けることができる。例えば、水素化シリコン-ゲルマニウムをベースとした光学フィ
ルタは、交互の高屈折率層及び低屈折率層による数量、例えば、2層~200層の範囲を
有することができる。幾つかの実施形態において、光学フィルタコーティング部分310
はスパッタリング手順を用いて作製することができる。例えば、光学フィルタコーティン
グ部分310は、本明細書記載のようにガラス基板又は他タイプ基板上に層330及び3
40を交互にスパッタリングするようパルス状マグネトロンをベースとするスパッタリン
グ手順を用いて作製することができる。幾つかの実施形態において、スパッタリング手順
のために多重カソード、例えば、シリコン(ケイ素)をスパッタリングする第1カソード
及びゲルマニウムをスパッタリングする第2カソードを使用し、これによりシリコン-ゲ
ルマニウム層を形成することができる。
上のアニーリング(焼鈍)手順を用いて、例えば、約280℃又は約200℃~約400
℃の温度での第1アニーリング手順、約320℃又は約250℃~約350℃の温度での
第2アニーリング手順、等々を行って、アニーリングすることができる。
さに関連付けることができる。例えば、層330及び340各々は、1nm~1500n
mの厚さ、10nm~500nmの厚さ、等々に関連付けることができる。付加的又は代
替的に、光学フィルタコーティング部分310は、0.1μm~100μmの厚さ、0.2
5μm~100μmの厚さ、等々に関連付けることができる。幾つかの実施形態において
、層330及び340の少なくとも一方は、それぞれ1000nm未満、100nm未満
、又は5nm未満の厚さ、等々の厚さに関連付けることができる。付加的又は代替的に、
光学フィルタコーティング部分310は100μm未満、50未満、10未満、等々の厚
さに関連付けることができる。幾つかの実施形態において、層は複数の異なる厚さに関連
付けることができる。例えば、1組のチャンネルのセットを形成するため、特定の層(例
えば、リフレクタのセット間に配置したスペーサ層)の厚さを変化させ、異なるチャンネ
ル経由で光の異なる波長を異なるセンサ素子に指向させることができる。
、近赤外スペクトルレンジ、中赤外スペクトルレンジ、等々のレンジに関連付けることが
できる。例えば、光学フィルタ300は、約600nm~約2500nm、約700nm
~約2000nm、約900nm~約1500nm、等々のスペクトルレンジに関連付け
ることができる。
、第1成分フィルタによって形成される第1チャンネルは第1断面積(例えば、第1厚さ
を有する光学フィルタ300の第1面積)に関連付けることができ、また第2成分フィル
タによって形成される第2チャンネルは第2断面積(例えば、第20厚さを有する光学フ
ィルタ300の第2面積)に関連付けることができる。このようにして、異なるチャンネ
ルにおける断面積を異ならせることを使用して、異なるチャンネルに対するセンサ素子の
応答のバランス取りを行うことができる。幾つかの実施形態において、光学フィルタ30
0の成分フィルタにおける断面積は閾値量だけ変化させることができる。例えば、第1成
分フィルタは、第2成分フィルタの断面積よりも、約1%、約5%、約10%、約20%
、約50%、約100%、約200%、等々の分だけ大きい断面積に関連付けることがで
きる。
えば、第1チャンネルは、第2チャンネルと同一厚さ及び第3チャンネルとは異なる厚さ
に関連付けることができる。この場合、第1チャンネル及び第2チャンネルは、第1波長
に関連付けることができ、第3チャンネルは第3波長に関連付けることができる。集合的
に、第1チャンネル及び第2チャンネルの正味面積は、第3チャンネルの面積に基づいて
構成して、第1チャンネル、第2チャンネル及び第3チャンネルに関連するセンサ素子間
における応答のバランス取りを行うことができる。このようにして、多重チャンネルを形
成する多重成分フィルタは、異なるチャンネルのためにセンサ素子の応答をバランス取り
するよう他のチャンネルに対してバランス取りする正味断面積に関連付けることができる
。
するが、成分フィルタに対して断面積を異ならせる他タイプの多重スペクトルフィルタ、
例えば、単一層ポリマー多重スペクトルフィルタ、多層ポリマー多重スペクトルフィルタ
、有機染料多重スペクトルフィルタ、等々を使用することができる。
3につき説明したのとは異なるものとすることができる。
、例示的実施形態400はセンサシステム410を有する。センサシステム410は、光
学系の一部分とすることができ、またセンサ決定に対応する電気出力を供給することがで
きる。例えば、センサシステム410は、生体測定システム、セキュリティシステム、健
康管理システム、物体認知システム、分光学的同定システム、等々とすることができる。
センサシステム410は、光学フィルタ430と、1組の光センサ440のセット(例え
ば、センサ素子アレイ)とを含む、光学フィルタ構体420を有する。例えば、光学フィ
ルタ構体420は、ブロッキング機能等々を行う光学フィルタ430を有することができ
る。センサシステム410は、光信号を標的460(例えば、人、物体等)に向けて伝送
する光伝送器450を有する。
明するが、他タイプのシステムに使用する、センサシステムの外部に使用する、等々を行
うことができる。
利用することができる。例えば、光信号における入力光信号に共線的な第2部分を透過さ
せるのではなく、光学フィルタ430は光信号の第2部分を他の方向へ異なる場所に位置
する光センサ440に指向させることができる。幾つかの実施形態において、光センサ4
40は、アバランシェフォトダイオード、インジウム・ガリウム・ヒ化物(InGaAs
)検出器、赤外線検出器、等々とすることができる。
向させる。入力光信号は、光伝送器450によって発せられる近赤外光、中赤外光等々、
及びセンサシステムを利用している環境からの外光を含むことができる。例えば、光学フ
ィルタ430が帯域通過フィルタであるとき、光伝送器450は、分光測定のために近赤
外光を物体に指向させ、また近赤外光は標的460(例えば、物体)から光センサ440
に向って反射し、光センサ440が近赤外光の測定を行うようにすることができる。この
場合、外光は、1つ又はそれ以上の外光源(電球又は太陽)から光センサ440に指向さ
せることができる。
集合は、図示のように光センサ440に対して傾斜角度をなすよう配置した光学フィルタ
構体420に向けて反射させることができる。幾つかの実施形態において、他の傾斜角度
を使用することができる。幾つかの実施形態において、光学フィルタ構体420は、光セ
ンサ440上に配置する及び/又は光センサ440上に直接形成する、光センサ440か
ら距離をとって(自由空間光学系を介して)配置する、等々の配置をすることができる。
例えば、光学フィルタ構体420は光センサ440上にコーティングする又はパターン形
成することができ、これには、例えば、フォトリソグラフィ、スパッタ堆積技術(例えば
、スパッタ堆積のための不活性ガスとしてアルゴンガス及びヘリウムガスを使用する)、
等々を使用する。
させて、例えば、ジェスチャー識別システムでジェスチャーを検出する、車両近傍の物体
を検出する、視覚障害者近傍の物体を検出する、物体に対する近接度を検出する(例えば
、ライダー技術を用いて)、等々を行うことができ、またこの結果として、近赤外光及び
外光が光センサ440に指向することができる。
体420を通過する。例えば、光学フィルタ430における交互の高屈折率材料層及び低
屈折率材料層は、光の第1部分を反射させ、光の第2部分を通過させることができる。こ
の場合、光学フィルタ430は、多重成分フィルタを用いて形成される多重チャンネルを
有することができ、また各チャンネルは異なる光の波長を通過させることができる。付加
的又は代替的に、2つ又はそれ以上のチャンネルは光の共通波長を通過することができる
。
分に基づいて、光センサ440はセンサシステム410のための出力電気信号を供給し、
この出力電気信号は、例えば、分光測定を行う、ユーザーのジェスチャーを認識する、物
体の存在を検出する、及び/又はそれらに類似のことを行うのに使用することができる。
各チャンネルに対応する成分フィルタの断面積を構成することに基づいて、光センサ44
0の応答はバランス取りされ、これによりセンサ素子アレイにおける露光過度又は露光不
足のセンサ素子に対する測定精度が向上する。
また図4につき説明したのとは異なるものとすることができる。
。図5Aに示すように、例示的実施形態500は、多重チャンネルを形成する多重成分フ
ィルタ520を有している光学フィルタ510を備える。
るそれぞれに対応するセンサ素子に指向される光の特定波長に関連付けることができる。
例えば、第1成分フィルタ520は950ナノメートル(nm)の波長を有する光に関連
付けることができ、第2成分フィルタ520は960nmの波長を有する光に関連付ける
ことができる、及び/又はそれらに類する関連付けをすることができる。図示のように、
成分フィルタ520は、異なる波長に対する異なるフィルタ応答性、異なるセンサ素子応
答性、等々に対応する異なるサイズに関連付けることができ、これにより異なるセンサ素
子の応答バランス取りを行うことができる。図示のように、幾つかの波長は多重成分フィ
ルタ520によって1つ又はそれ以上のセンサ素子に指向させることができる。例えば、
2つの成分フィルタ520のセットは、1090nmの波長に関連する光を通過させるこ
とに関連付け、異なるセンサ素子に対する応答バランス取りを行うことができる。
m)に関連付けることができる。この場合、共通波長に関連付けられた各成分フィルタ5
20は、異なる面積(例えば、それぞれA1、A2、A3、及びA4)に関連付けること
ができる。共通波長に関連する光を受光する異なる面積を有する多重成分フィルタ520
を含むことに基づいて、例示的実施形態500′は、共通波長に関連する単一レベルの光
の多重サンプリングを行うことができ、これにより高ダイナミック・レンジ(HDR)の
撮像が可能となる。
能であり、また図5A及び5Bにつき説明したのとは異なるものとすることができる。
、それに対応するチャンネルとを備え、成分フィルタ及び対応するチャンネルに関連する
センサ素子の応答バランス取りをすることができる。このようにして、多重スペクトルフ
ィルタは、他の感知技術及び/又は応答バランス取り技術に対して、センサ素子による感
知精度を向上する、測定を行う露光時間を短縮する、等々を行うことができる。
正確な形式に限定することを意図するものではない。変更及び改変は、上述した開示を踏
まえて可能であり、実施形態の実施から習得できるものである。
れるように閾値を満足することは、値が閾値より大きい、閾値より多い、閾値より高い、
閾値以上、閾値未満、閾値より少ない、閾値より低い、閾値以下、閾値に等しい、等々に
言及することができる。
これら組合せは、あり得る実施形態の開示を制限することは意図しない。実際、これら特
徴の多くは、特別に特許請求の範囲に記述されていない及び/又は本明細書に記載されて
いないやり方で組み合わせることができる。特許請求の範囲に列挙する各従属項は1つの
請求項にのみ直接従属することができ、あり得る実施形態の開示は請求項におけるすべて
の他の請求項と組み合わせた各従属項を含む。
格又は必須であるものと解すべきではない。本明細書で使用されるような、冠詞「a」及
び「an」は1つ又はそれ以上の事項を含むことを意図し、また「1つ又はそれ以上の」と
互換的に使用することができる。さらに、本明細書で使用されるような、用語「セット」
は1つ又はそれ以上の事項(例えば、関連事項、非関連事項、関連事項及び非関連事項の
組合せ、等)を含むことを意図し、また「1つ又はそれ以上の」と互換的に使用すること
ができる。単に1つの事項を意図する場合には、用語「1つ」又は類似の表現を用いる。
さらに、本明細書で使用されるような、用語「has」、「have」、「having」、等々は、
制約がない事項を意図する。さらにまた、語句「~に基づく(based on)」は、そうでな
いと明示しない限りにおいて、「少なくとも部分的に~に基づく(based, at least, on
)」を意味しようとするものである。
Claims (20)
- 光学フィルタであって
基板と、
第1ミラーと、
第2ミラーと、及び
スペーサと
を備え、
前記第1ミラー、前記第2ミラー、及び前記スペーサは、複数の成分フィルタを形成し
、
前記複数の成分フィルタのうち第1成分フィルタは第1断面積に関連付けられ、また前
記複数の成分フィルタのうち第2成分フィルタは第2断面積に関連付けられており、
前記第1断面積及び前記第2断面積は、前記第1成分フィルタ及び第2成分フィルタの
応答バランス取りを行うよう構成されている、
光学フィルタ。 - 請求項1記載の光学フィルタにおいて、前記複数の成分フィルタにおける断面積は、そ
れぞれに対応する入力光束、フィルタ応答性、及びセンサ応答性に少なくとも部分的に基
づくよう構成されている、光学フィルタ。 - 請求項1記載の光学フィルタにおいて、前記光学フィルタは、少なくとも64チャンネ
ルを形成する、光学フィルタ。 - 請求項1記載の光学フィルタにおいて、前記第1ミラー、第2ミラー、又はスペーサの
うち少なくとも1つは、
ゲルマニウム層、
シリコン・ゲルマニウム層、
水素化シリコン層、
水素化ゲルマニウム層、
水素化シリコン・ゲルマニウム層
のうち少なくとも1つを有する、光学フィルタ。 - 請求項1記載の光学フィルタにおいて、前記第1ミラー、第2ミラー、又はスペーサの
うち少なくとも1つは、
シリコン層、
二酸化ケイ素(SiO2)層、
酸化アルミニウム(Al2O3)層、
二酸化チタン(TiO2)層、
五酸化ニオブ(Nb2O5)層、
五酸化タンタル、(Ta2O5)層、又は
フッ化マグネシウム(MgF2)層
のうち少なくとも1つを有する、光学フィルタ。 - 請求項1記載の光学フィルタにおいて、前記複数の成分フィルタのうち少なくとも2つ
の成分フィルタは共通波長に関連付けられ、また
前記少なくとも2つの成分フィルタの正味断面積は、前記少なくとも2つの成分フィル
タを前記複数の成分フィルタにおける他の成分フィルタに対して応答バランス取りを行う
よう構成されている、光学フィルタ。 - 請求項1記載の光学フィルタにおいて、前記第1断面積は、前記第2断面積から1%よ
り大きい分だけの差異がある、光学フィルタ。 - 請求項1記載の光学フィルタにおいて、前記第1断面積は、前記第2断面積から5%よ
り大きい分だけの差異がある、光学フィルタ。 - 請求項1記載の光学フィルタにおいて、前記第1断面積は、前記第2断面積から10%
より大きい分だけの差異がある、光学フィルタ。 - 請求項1記載の光学フィルタにおいて、前記第1断面積は、前記第2断面積から20%
より大きい分だけの差異がある、光学フィルタ。 - 請求項1記載の光学フィルタにおいて、前記光学フィルタのスペクトルレンジは、近赤
外スペクトルレンジ又は中赤外スペクトルレンジを含む、光学フィルタ。 - 請求項1記載の光学フィルタにおいて、前記第1成分フィルタは光の第1波長に関連付
けられ、また前記第2成分フィルタは光の第2波長に関連付けられる、光学フィルタ。 - 2成分構成多重スペクトルフィルタであって、
複数の層を備え、
前記複数の層は、第1屈折率に関連付けられた1組の高屈折率層のセットと、前記第1
屈折率よりも小さい第2屈折率に関連付けられた1組の低屈折率層のセットと、を含み、
前記複数の層は、複数の光の波長を導く複数のチャンネルを形成し、
複数の成分フィルタにおける前記複数のチャンネルに対応する複数の断面積は、前記複
数のチャンネルに関連付けられる応答が特定応答となる構成にするよう変化させられてい
る、2成分構成多重スペクトルフィルタ。 - 請求項13記載の2成分構成多重スペクトルフィルタにおいて、前記特定応答は、前記
複数のチャンネル間で約20%よりも小さい差異化の範囲内にバランス取りされる、2成
分構成多重スペクトルフィルタ。 - 請求項13記載の2成分構成多重スペクトルフィルタにおいて、前記特定応答は、前記
複数のチャンネル間で約10%よりも小さい差異化の範囲内にバランス取りされる、2成
分構成多重スペクトルフィルタ。 - 請求項13記載の2成分構成多重スペクトルフィルタにおいて、前記特定応答は、バラ
ンス取りされない応答である、2成分構成多重スペクトルフィルタ。 - 請求項13記載の2成分構成多重スペクトルフィルタにおいて、前記複数のチャンネル
における第2チャンネルの第2面積に対する前記複数のチャンネルにおける第1チャンネ
ルの第1面積は、前記第2チャンネルの第2入力光束、前記第2チャンネルの第2フィル
タ応答性、及び前記第2チャンネルの第2センサ応答性に対する前記第1チャンネルの第
1入力光束、前記第1チャンネルの第1フィルタ応答性、及び前記第1チャンネルの第1
センサ応答性の比に対応する、2成分構成多重スペクトルフィルタ。 - 基板に配置した1組の光センサのセットと、及び
前記基板に配置した多重スペクトルフィルタであって、
前記光センサのセットに対応する複数のチャンネルを形成するよう構成された少なく
とも1つの層を有し、
前記複数のチャンネルにおける複数の断面積は、前記光センサのセットに対して応答
バランス取りをするよう構成されている、
該多重スペクトルフィルタと、
を備える、システム。 - 請求項18記載のシステムにおいて、前記複数のチャンネルにおける第1チャンネル用
の第1波長での第1入力光束は、前記複数のチャンネルにおける第2チャンネル用の第2
波長での第2入力光束とは異なる、システム。 - 請求項18記載のシステムにおいて、前記システムは、生体測定システム、セキュリテ
ィシステム、健康管理システム、物体認知システム、分光学的同定システムのうち少なく
とも1つである、システム。
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