[发明专利]成像器件和成像设备

说明书

技术领域

本公开涉及成像器件和成像设备，更具体地，涉及能够以简单结构实现高功能性的成像器件和成像设备。

背景技术

在现有技术中，主要采用CCD(电荷耦合器件)型或CMOS(互补金属氧化物半导体)型固态成像器件作为拍摄摄影对象的图像的电子装置(如数码相机、摄像机和移动信息终端)。多个这种固态成像器件由像素阵列形成，在所述像素阵列中，2维排列一百万个或更多的像素，每一个像素根据来自摄影对象的光强度累积信号电荷，并且基于累积电荷量的电信号被采样并成像为模拟或数字数据。

然而，一般地，固态成像器件在特定电磁波波段中具有灵敏度。例如，基于硅的固态成像器件对于比近红外线(～1.1μm)的波长更短的波长具有灵敏度。然而，基于硅的固态成像器件对于电磁波没有能量分辨率(波长分辨率)，并且难以根据累积电荷指定检测到的光的波长。

在普通的彩色成像器件中，2维排列的像素配备有各种片上滤色器，其允许特定波长分量选择性地通过，以获取彩色图像。采用这样的方法：从少量相邻像素组获取多个波长的光强度信息，并基于去镶嵌(demosaicing)通过内插处理来恢复彩色图像。

在普通用途的相机中，以2×2像素为单元按照方格子形状排列三原色RGB的片上滤色器的拜耳方法是常见的。为了提高灵敏度，一部分像素可以配备有白像素(通过所有可见波段的像素)，可以配备有青、紫、黄等的补色滤色器，或者配备有检测近红外线的像素。

这种滤波器可以包含有机分子，如色素(pigment)。然而，有机分子形成的滤色器具有低波长分辨率，难以对特定窄带波长进行优化，由此存在多色的限制。指出了传输特性由于外部刺激源(如，紫外线)引起的触角间的变化而恶化的问题(例如，参见松下技术报告，Vol.54，No.4，2009年1月，第18到23页)。

同时，存在获取裸眼不可见的细微颜色信息的固态成像器件。例如，在用于医疗用途、科学研究等的特殊相机中，仅粗略地将可见波长分离为三种颜色并捕获它们是不够的，必须以高的波长分辨率捕获无缝的谱信息。为了应对这种应用，提出了具有高的波长分辨率的成像器件。例如，在使用衍射光栅的谱传感器中，可以获取具有非常高波长分辨率(如100以上的波长分辨率(λ/Δλ))的彩色谱，但是器件的尺寸很大，由此限于特殊用途(如，参见PASJ Vol.54，No.6，第819～832页)。

然而，周期性地放置具有与检测波长相同程度或者比导电薄膜中的孔更微小的孔的孔阵列结构，或者具有相同结构的处于负正关系的岛阵列结构已知为等离子体激元(plasmon)共振器结构。优化了孔或岛间距的周期、开口、点形状等的等离子体激元共振器结构用作能够通过物理结构调节透射波长的滤波器(例如，参见Ebbesen，T.W等人的Nature，Volume 391，Issue 6668，pp.667to 669，1998，以及P.B.Catrysse&B.A.Wandell，J.Opt.Soc.Am.A，Vol.20，No.12，p.2293to 2306，2003)。

例如，在JP-A-2008-177191和国际公开No.2008/082569手册中，公开了使用等离子体激元共振器结构作为滤色器的技术。

发明内容

然而，配备有JP-A-2008-177191和国际公开No.2008/082569手册中公开的滤色器技术的固态成像器件是基于专用传感器的假设。即，等离子体激元共振器结构是通过配备有特定间距(如，电磁波长的λ/2或λ/4)的重复周期结构的结构而具有谱功能的结构，因此不适合将其应用于使之微小至与波长相同程度的像素。

即，等离子体激元共振器结构仅适用于固态成像器件，像素尺寸比当前情形下的电磁波长大几倍。

当在配备有成像设备(如，数码相机、摄像机和移动信息终端)的系统上另外安装仅用于谱的固态成像器件时，在一个成像系统上安装多个成像器件。因此，从系统的冗余性角度来看是不实际的。

除了普通成像功能之外还配备有具有获取彩色谱信息的谱功能的增值成像器件的成像器件未开始广泛使用。

因此，期望以简单结构提供具有高功能性的成像器件和成像设备。