(57)【要約】様々な実施形態は、光センサを含む装置および方法を含む。光センサは、第１の電極、第２の電極、第３の電極、および第１の電極、第２の電極、および第３の電極それぞれと電気接続している光吸収半導体を備える。光吸収半導体の一部分上への光の入射を実質的に減衰させる遮光材料は、第２の電極と第３の電極の間に配置される。電気バイアスが、第２の電極と第１および第３の電極の間に加えられ、第２の電極に流れる電流が、光センサ上に入射する光に関連している。追加の方法および装置が、記載されている。
2014531080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジェスチャ認識方法であって、
少なくとも１つのカメラ・モジュールのそれぞれから少なくとも２つの画像の場合にストリームを取得すること、
少なくとも１つの光センサのそれぞれから少なくとも２つの信号の場合にストリームを取得すること、
該画像および信号をプロセッサに伝送すること
を備え、前記プロセッサは、該画像および該信号の組合せに基づいて、ジェスチャの意味およびタイミングの推定を生成するように構成されている、ジェスチャ認識方法。
【請求項２】
ジェスチャ認識方法であって、
少なくとも１つのカメラ・モジュールのそれぞれから少なくとも２つの画像の場合にストリームを取得すること、
少なくとも１つのタッチ・ベース・インターフェイス・デバイスのそれぞれから少なくとも２つの信号の場合にストリームを取得すること、
該画像をプロセッサに伝送すること
を備え、前記プロセッサは、該画像および該信号の組合せに基づいて、ジェスチャの意味およびタイミングの推定を生成するように構成されている、ジェスチャ認識方法。
【請求項３】
カメラ・モジュールであって、
第１の間隙を有する第１のクラスの画素電極と、
第２の間隙を有する第２のクラスの画素電極と
を備え、２つのクラスの画素電極は実質的に連続した感光層によって覆われている、カメラ・モジュール。
【請求項４】
演算デバイスであって、
約４００ｎｍから約６５０ｎｍの範囲の波長を使用して、視覚的情報を伝送するように構成された表示領域と、
該表示領域内に一体化され、約６５０ｎｍより長い波長の赤外線光を使用して、シーンに関する視覚的情報を取得するように構成された少なくとも１つの光センサと
を備える演算デバイス。
【請求項５】
画像化システムであって、
焦点面アレイと、
第１の実質的透過バンドおよび第２の実質的透過バンドを有する光学フィルタと、
アクティブ照明器と
を備え、
第１の時間間隔中に、該焦点面アレイは第１の画像を取得し、第２の時間間隔中に、該アクティブ照明器は電源が入れられ、該焦点面アレイは第２の画像を取得し、第３の画像は該第２の画像から該第１の画像を減算することによって生成されるように構成され、表示システムは該第１の画像および該第３の画像を組み合わせた画像を表示する、画像化システム。
【請求項６】
画像センサであって、
読出集積回路と、
少なくとも１つの画素電極と、
第１のバンドギャップを有する感光層と、
第２のバンドギャップを有する感光層と
を備え、
第１の時間間隔中に、第１のバイアスが、該少なくとも１つの画素電極に加えられ、第２の時間間隔中に、第２のバイアスが、該少なくとも１つの画素電極に加えられ、該第１の時間間隔中のスペクトル応答は、該第２の時間間隔中のスペクトル応答とは実質的に異なる、画像センサ。
【請求項７】
画像センサであって、
読出集積回路と、
第１のクラスの少なくとも１つの画素電極と、
第２のクラスの少なくとも１つの画素電極と、
第１のバンドギャップを有する感光層と、
第２のバンドギャップを有する感光層と
を備え、
第１のバイアスは、該第１のクラスの該少なくとも１つの画素電極に加えられ、第２のバイアスは、該第２のクラスの該少なくとも１つの画素電極に加えられ、該第１のクラスの該少なくとも１つの画素電極内で収集された光電流のスペクトル応答は、該第２のクラスの該少なくとも１つの画素電極内で収集された光電流のスペクトル応答とは実質的に異なる、画像センサ。
【請求項８】
画像センサであって、
少なくとも１つの画素電極と接続している読出集積回路を備え、該少なくとも１つの画素電極は、第１の間隔中に、画像センサが光キャリアを蓄積し、第２の間隔中に、画像センサが該光キャリアを該読出集積回路内のノードに転送する感光層と接続されている、画像センサ。
【請求項９】
光センサであって、
第１の電極と、
第２の電極と、
第３の電極と、
該第１の電極、該第２の電極、および該第３の電極のそれぞれと電気接続している光吸収半導体と、
該第２の電極と該第３の電極の間に配置された該光吸収半導体の一部分上への光の入射を実質的に減衰させる遮光材料と
を備え、
電気バイアスは、該第２の電極と、該第１および該第３の電極との間に加えられ、
該第２の電極に流れる電流は、光センサに入射する該光に関連している、光センサ。
【請求項１０】
前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極は、金、白金、パラジウム、銀、マグネシウム、マンガン、タングステン、チタン、窒化チタン、二酸化チタン、チタン酸窒化物、アルミニウム、カルシウム、および鉛を含む材料のリストから選ばれた少なくとも１つの材料を含む、請求項９に記載の光センサ。
【請求項１１】
前記光吸収半導体は、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、Ｂｉ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｔｅ３、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ポリピロール、ペンタセン、ポリフェニレンビニレン、ポリヘキシルチオフェン、およびフェニル−Ｃ６１−酪酸メチルエステルを含む材料のリストから選ばれた少なくとも１つの材料を含む、請求項９に記載の光センサ。
【請求項１２】
前記電気バイアスの電圧レベルは、約０．１Ｖより大きく、約１０Ｖより小さい、請求項９に記載の光センサ。
【請求項１３】
電極はそれぞれ、約１μｍから約２０μｍの間の距離だけ互いに離間されている、請求項９に記載の光センサ。
【請求項１４】
バイアスおよび読取の際に使用される光感知領域と能動回路との間の距離は、約１ｃｍより大きく、約３０ｃｍより小さい、請求項９に記載の光センサ。
【請求項１５】
光センサであって、
第１の電極と、
第２の電極と、
該第１の電極および該第２の電極と電気接続している光吸収半導体と
を備え、
時間変化する電気バイアスは、該第１の電極と該第２の電極との間に加えられ、
電極の間に流れる電流は、該時間変化する電気バイアスのプロフィールにしたがってフィルタリングされ、
得られる電流の成分は、光センサに入射する光に関連している、光センサ。
【請求項１６】
前記第１の電極、前記第２の電極、および第３の電極は、金、白金、パラジウム、銀、マグネシウム、マンガン、タングステン、チタン、窒化チタン、二酸化チタン、チタン酸窒化物、アルミニウム、カルシウム、および鉛を含む材料のリストから選ばれた少なくとも１つの材料を含む、請求項１５に記載の光センサ。
【請求項１７】
前記光吸収半導体は、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、Ｂｉ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｔｅ３、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ポリピロール、ペンタセン、ポリフェニレンビニレン、ポリヘキシルチオフェン、およびフェニル−Ｃ６１−酪酸メチルエステルを含む材料のリストから選ばれた少なくとも１つの材料を含む、請求項１５に記載の光センサ。
【請求項１８】
前記電気バイアスの電圧レベルは、約０．１Ｖより大きく、約１０Ｖより小さい、請求項１５に記載の光センサ。
【請求項１９】
前記電極はそれぞれ、約１μｍから約２０μｍの間の距離だけ互いに離間されている、請求項１５に記載の光センサ。
【請求項２０】
バイアスおよび読取の際に使用される光感知領域と能動回路との間の距離は、約１ｃｍより大きく、約３０ｃｍより小さい、請求項１５に記載の光センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、光学および電子デバイス、システムおよび方法、およびデバイスおよびシステムを作成しかつ使用する方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【０００２】
本明細書に記載したシステムおよび方法は、以下の図面を参照して理解することができる。
【図１】演算、通信、ゲーム、インターフェイス接続などで使用することができる単一面演算デバイスの一実施形態を示す図。
【図２】演算、通信、ゲーム、インターフェイス接続などで使用することができる二重面演算デバイスの一実施形態を示す図。
【図３】図１または図２の演算デバイスで使用することができるカメラ・モジュールの一実施形態を示す図。
【図４】図１または図２の演算デバイスで使用することができる光センサの一実施形態を示す図。
【図５】ジェスチャ認識の方法の実施形態を示す図。
【図６】ジェスチャ認識の方法の実施形態を示す図。
【図７】光感知動作との外部干渉を少なくするための３電極差分レイアウト・システムの一実施形態を示す図。
【図８】光感知動作中の外部干渉からのコモン・モード・ノイズを少なくするための３電極ツイスト・ペア・レイアウト・システムの一実施形態を示す図。
【図９】変調周波数ではない外部ノイズを少なくするために、電極に加えられた信号に時間変調バイアスをかける一実施形態を示す図。
【図１０】様々な画像化応用例で使用することができる、フィルタの透過率スペクトルの一実施形態を示す図。
【図１１】ノイズ出力を少なくするために、各画素内で利用することができる回路の例示的な略図を示す図。
【図１２】シリコン内で実施することができるフォトゲート／ピニング・ダイオード記憶の回路の例示的な略図を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００３】
図１は、演算、通信、ゲーム、インターフェイス接続などで使用することができる単一面演算デバイス１００の一実施形態を示す。単一面演算デバイス１００は図では、周辺領域１０１および表示領域１０３を備える。ボタンまたはタッチパッドなどの、タッチ・ベース・インターフェイス・デバイス１１７は、単一面演算デバイス１００と相互作用する際に使用することができる。
【０００４】
第１のカメラ・モジュール１１３の例は図では、単一面演算デバイス１００の周辺領域１０１内に置かれ、図３を参照して、以下により詳細に説明される。例示的な光センサ１１５Ａ、１１５Ｂはまた図では、単一面演算デバイス１００の周辺領域１０１内に置かれ、図４を参照して、以下により詳細に説明される。第２のカメラ・モジュール１０５の一例は図では、単一面演算デバイス１００の表示領域１０３内に置かれ、図３を参照して、以下により詳細に説明される。
【０００５】
光センサ１０７Ａ、１０７Ｂの例は図では、単一面演算デバイス１００の表示領域１０３内に置かれ、図４を参照して、以下により詳細に説明される。（構造化または非構造化させることができる）第１の光学照明源１１１の一例は図では、単一面演算デバイス１００の周辺領域１０１内に置かれる。第２の光学照明源１０９の一例は図では、表示領域１０３に置かれる。
【０００６】
実施形態では、表示領域１０３は、タッチスクリーン・ディスプレイであってもよい。実施形態では、単一面演算デバイス１００は、タブレット・コンピュータであってもよい。実施形態では、単一面演算デバイス１００は、携帯電話機であってもよい。
【０００７】
図２は、演算、通信、ゲーム、インターフェイス接続などで使用することができる二重面演算デバイス２００の一実施形態を示す。二重面演算デバイス２００は図では、第１の平面２１０の第１の周辺領域２０１Ａおよび第１の表示領域２０３Ａと、第２の平面２３０の第２の周辺領域２０１Ｂおよび第２の表示領域２０３Ｂと、第１の平面２１０の第１のタッチ・ベース・インターフェイス・デバイス２１７Ａと、第２の平面２３０の第２のタッチ・ベース・インターフェイス・デバイス２１７Ｂとを備える。例示的なタッチ・ベース・インターフェイス・デバイス２１７Ａ、２１７Ｂは、二重面演算デバイス２００と相互作用する際に使用することができるボタンまたはタッチパッドであってもよい。第２の表示領域２０３Ｂはまた、様々な実施形態では、入力領域であってもよい。
【０００８】
二重面演算デバイス２００はまた図では、第１の周辺領域２０１Ａ内の第１のカメラ・モジュール２１３Ａ、および第２の周辺領域２０１Ｂ内の第２のカメラ・モジュール２１３Ｂの例を備える。カメラ・モジュール２１３Ａ、２１３Ｂは、図３を参照して、以下により詳細に記載される。図示するように、カメラ・モジュール２１３Ａ、２１３Ｂは、二重面演算デバイス２００の周辺領域２０１Ａ、２０１Ｂ内に置かれる。合計２つのカメラ・モジュールが示されているが、当業者は、より多いまたはより少ない光センサを利用することができることが分かるだろう。
【０００９】
光センサ２１５Ａ、２１５Ｂ、２１５Ｃ、２１５Ｄのいくつかの例は図では、二重面演算デバイス２００の周辺領域２０１Ａ、２０１Ｂ内に置かれる。合計４つの光センサが示されているが、当業者は、より多いまたはより少ない光センサを利用することができることが分かるだろう。光センサ２１５Ａ、２１５Ｂ、２１５Ｃ、２１５Ｄの例が、図４を参照して、以下により詳細に記載される。図示するように、光センサ２１５Ａ、２１５Ｂ、２１５Ｃ、２１５Ｄは、二重面演算デバイス２００の周辺領域２０１Ａ、２０１Ｂ内に置かれる。
【００１０】
二重面演算デバイス２００はまた図では、第１の表示領域２０３Ａ内の第１のカメラ・モジュール２０５Ａ、および第２の表示領域２０３Ｂ内の第２のカメラ・モジュール２０５Ｂの例を備える。カメラ・モジュール２０５Ａ、２０５Ｂは、図３を参照して、以下により詳細に記載される。図示するように、カメラ・モジュール２０５Ａ、２０５Ｂは、二重面演算デバイス２００の表示領域２０３Ａ、２０３Ｂ内に置かれる。また図では、光センサ２０７Ａ、２０７Ｂ、２０７Ｃ、２０７Ｄの例が、二重面演算デバイス２００の表示領域２０３Ａ、２０３Ｂ内に置かれる。合計４つの光センサが示されているが、当業者は、より多いまたはより少ない光センサを利用することができることが分かるだろう。光センサ２０７Ａ、２０７Ｂ、２０７Ｃ、２０７Ｄの例が、図４を参照して、以下により詳細に記載される。例示的な光学照明源２１１Ａ、２１１Ｂは図では、周辺領域２０１Ａ、２０１Ｂ内に置かれ、他の例示的な光学照明源２０９Ａ、２０９Ｂは図では、表示領域２０３Ａ、２０３Ｂの一方の中に置かれ、また、以下に図４を参照して記載する。当業者は、図示または記載したもの以外の、様々な数および位置の記載した要素を実施することができることが分かるだろう。
【００１１】
実施形態では、二重面演算デバイス２００は、ラップトップ・コンピュータであってもよい。実施形態では、二重面演算デバイス２００は、携帯電話機であってもよい。
次に図３を参照すると、図１または図２の演算デバイスで使用することができるカメラ・モジュール３００の一実施形態が、示される。カメラ・モジュール３００は、図１のカメラ・モジュール１１３、または図２のカメラ・モジュール２１３Ａ、２１３Ｂに対応することができる。図３に示すように、カメラ・モジュール３００は、基板３０１、画像センサ３０３、およびボンド・ワイヤ３０５を備える。ホルダ３０７が、基板の上に位置決めされている。光学フィルタ３０９は図では、ホルダ３０７の一部に取り付けられている。バレル３１１は、レンズ３１３、またはレンズのシステムを保持する。
【００１２】
図４は、図１または図２の演算デバイスで使用することができる光センサ４００の一実施形態を示す。光センサ４００は、図１の光センサ１１５Ａ、１１５Ｂ、または図２の光センサ２１５Ａ、２１５Ｂ、２１５Ｃ、２１５Ｄに対応することができる。光センサ４００は、図では、図１の周辺領域１０１または表示領域１０３のいずれかまたは両方の一部に対応する可能性がある基板４０１を備える。基板４０１はまた、図２の周辺領域２０１Ａ、２０１Ｂ、または表示領域２０３Ａ、２０３Ｂのいずれかまたは両方の一部に対応することができる。光センサ４００は、また図では、光吸収材料４０５を通してバイアスを提供し、光電子を収集するために使用される電極４０３Ａ、４０３Ｂを備える。封入材料４０７、または封入材料のスタックが、光吸収材料４０５上に示されている。任意選択では、封入材料４０７は、光吸収材料４０５から光電子にバイアスを与えること、および光電子を収集することのうちの少なくとも一つのための導電性封入材料を含むことができる。
【００１３】
図１の単一面演算デバイス１００、または図２の二重面演算デバイス２００のいずれかの要素を、互いに接続、あるいは結合させることができる。演算デバイスの実施形態は、プロセッサを含むことができる。演算、画像処理、デジタル信号処理、データの記憶、（有線または無線接続を通した）データの通信、デバイスへの電力の提供、およびデバイスの制御を達成する、機能ブロックおよび物理的に個別の構成要素のうちの少なくとも一方を含むことができる。図１のデバイスに含まれるプロセッサと通信しているデバイスは、表示領域１０３、タッチ・ベース・インターフェイス・デバイス１１７、カメラ・モジュール１０５、１１３、光センサ１１５Ａ、１１５Ｂ、１０７Ａ、１０７Ｂ、および光学照明源１０９、１１１を備えることができる。同様に、通信は図２にも適用することができる。
【００１４】
図５は、ジェスチャ認識の方法の一実施形態を示す。方法は、（１つまたは複数の）カメラ・モジュールの少なくとも１つのそれぞれから少なくとも２つの画像の場合にストリームを取得することを含む動作５０１と、光センサの少なくとも１つのそれぞれから少なくとも２つの信号の場合にストリームを取得することも含む動作５０７を含んでいる。方法はさらに、動作５０３および５０９では、画像および信号のうちの少なくとも一方をプロセッサに伝送することを含む。方法はさらに、動作５０５では、プロセッサを使用した画像および信号の組合せに基づくジェスチャの意味およびタイミングの推定を含む。
【００１５】
図６は、ジェスチャ認識の方法の一実施形態を示す。方法は、カメラ・モジュールの少なくとも１つのそれぞれから少なくとも２つの画像の場合にはストリームを取得することを含む動作６０１と、また、タッチ・ベース・インターフェイス・デバイスの少なくとも１つのそれぞれから少なくとも２つの信号の場合にはストリームを取得することをも含む動作６０７とを含む。方法はさらに、動作６０３および６０９で、画像および信号のうちの少なくとも一方をプロセッサに伝送することを含む。方法はさらに、動作６０５で、プロセッサを使用して、画像および信号の組合せに基づいて、ジェスチャの意味およびタイミングの推定を含む。
【００１６】
実施形態では、それぞれいずれも周辺および表示または表示／入力領域のうちのいずれか一方内にある、（１）タッチ・ベース・インターフェイス・デバイス、（２）カメラ・モジュール、（３）光センサの少なくとも１つによって受信された信号を利用することができ、単一でまたは一緒に使用して、デバイスのユーザによって示されるジェスチャの存在およびタイプを判断することができる。
【００１７】
図５を再び参照すると、実施形態では、複数の画像の場合にストリームが、カメラ・モジュールの少なくとも１つのそれぞれから取得される。光センサの少なくとも１つのそれぞれから少なくとも２つの信号の場合にストリームがまた、取得される。実施形態では、ストリームは、異なるクラスの周辺デバイスから同期して取得することができる。実施形態では、いつそれぞれがその他に対して、例えば、いくつかの会議基準時点に対して取得されたのかを示す公知のタイム・スタンプでストリームを取得することができる。実施形態では、ストリームはプロセッサに伝送される。プロセッサは、画像および信号の組合せに基づいて、ジェスチャの意味、およびタイミングの推定を演算する。
【００１８】
実施形態では、少なくとも１つのカメラ・モジュールは、約４０°を超える広視野を有する。実施形態では、少なくとも１つのカメラ・モジュールは、魚眼レンズを利用する。実施形態では、少なくとも１つの画像センサは、その中心でより高い解像度を、その周辺でより低い解像度を達成する。実施形態では、少なくとも１つの画像センサは、その中心近くでより小さい画素を、その周辺でより大きい画素を使用する。
【００１９】
実施形態では、近接物体の部分的反射および部分的散乱とのうちの少なくともいずれか一方と組み合わされ、かつ少なくとも１つの光学モジュールまたは光センサを使用した光感知と組み合わされた、少なくとも１つの光源を介したアクティブ照明を物体の近接を検出するために組み合わせることができる。実施形態では、このような近接に関する情報を使用して、デバイスの電力消費を少なくすることができる。実施形態では、電力消費は、ディスプレイなどの電力消費構成要素を減光または電源を切ることによって少なくすることができる。
【００２０】
実施形態では、少なくとも１つの光源が、赤外線光を発することができる。実施形態では、少なくとも１つの光源が、約７００ｎｍから約１１００ｎｍの間の近赤外の赤外線光を発することができる。実施形態では、少なくとも１つの光源が、約１１００ｎｍから約１７００ｎｍ波長の間の短波長赤外の赤外線を発することができる。実施形態では、光源によって発せられた光は、デバイスのユーザには実質的には見えない。
【００２１】
実施形態では、少なくとも１つの光源が、構造化光画像を投影することができる。実施形態では、画像化と組み合わされた空間的構造化照明を利用して、画像化システムに対する物体の相対的距離を推定することができる。
【００２２】
実施形態では、少なくとも２つのレンズ・システムを利用して、モノリシックに集積した単一画像センサ集積回路の２つの個別の領域上に、シーンまたはシーンの複数の部分を画像化することができ、画像センサ集積回路を使用してこのように取得された光のパターンを使用して、画像センサ・システムに対する物体の相対的または絶対的距離を推定するのを助けることができる。
【００２３】
実施形態では、少なくとも２つのレンズ・システムを利用して、単一のカメラ・システム内に格納された２つの個別の画像センサ集積回路の上にシーンまたはシーンの部分を画像化することができ、画像センサ集積回路を使用してこのように取得された光のパターンを使用して、画像センサ・システムに対する物体の相対的または絶対的距離を推定するのを助けることができる。
【００２４】
実施形態では、少なくとも２つのレンズ・システムを利用して、別個のカメラ・システムまたはサブシステム内に格納された２つの個別の画像センサ集積回路の上にシーンまたはシーンの複数の部分を画像化することができ、画像センサ集積回路を使用してこのように取得された光のパターンを使用して、画像センサ・システムまたはサブシステムに対する物体の相対的または絶対的距離を推定するのを支援することができる。
【００２５】
実施形態では、少なくとも２つの光学システムがそこからシーンを認識する、注視または斜視の異なる角度を使用して、画像センサ・システムに対する物体の相対的または絶対的距離を推定するのを支援することができる。
【００２６】
実施形態では、図１の周辺領域１０１内に置かれた光センサ１１５Ａ、１１５Ｂ、および図１の表示領域１０３内に置かれた光センサ１０７Ａ、１０７Ｂなどの光センサのうちの少なくとも一方を、単一で、または互いに組み合わせて使用すること、およびカメラ・モジュールと組み合わせて使用することのうちの少なくとも一方を行なって、シーンに関する情報を取得することができる。実施形態では、光センサは、シーンの特定の領域から特定の光センサの上に光を案内するのを支援するレンズを利用することができる。実施形態では、光センサは、光遮断ハウジングなどの開口用システムを利用して、シーンからの光がその上で特定の光センサに入射する限られた角度範囲を規定することができる。実施形態では、特定の光センサは、開口の支援により、特定の入射角錐内から光を感知する役割を有する。
【００２７】
実施形態では、画像センサ・システムに対する物体の相対的または絶対的距離を推定するのを支援するために、少なくとも２つの光学システムがシーンを認識するところの注視または斜視の異なる角度を使用することができる。
【００２８】
実施形態では、少なくとも２つの光センサからの光検出器の時間系列を使用して、物体の方向および速度を推定することができる。実施形態では、少なくとも２つの光センサからの光検出器の時間系列を使用して、ジェスチャが演算デバイスのユーザによって行われたことを確認することができる。実施形態では、少なくとも２つの光センサからの光検出器の時間系列を使用して、演算デバイスのユーザによって行われたジェスチャを分類することができる。実施形態では、ジェスチャの分類と、分類されたジェスチャの場合において推定された実行に関する情報は、処理ユニットを含む、演算デバイス内の他のシステムまたはサブシステムに伝送することができる。
【００２９】
実施形態では、光センサは、演算デバイスの表示領域、例えば、図１の光センサ１０７Ａ、１０７Ｂ内に一体化させることができる。実施形態では、表示領域内に光センサを組み込むことは、ユーザへ視覚的情報を伝送する際にディスプレイの動作を実質的に変更することなく達成することができる。実施形態では、ディスプレイは、約４００ｎｍから約６５０ｎｍの範囲の可視波長を主に使用して、ユーザに視覚的情報を伝送することができ、光センサは、約６５０ｎｍより長い波長の赤外線光を主に使用して、シーンに関する視覚的情報を取得することができる。実施形態では、主に可視波長領域内で動作する「表示平面」は、主に赤外線スペクトル領域内で動作する「光感知平面」の前で、ユーザの近くにある可能性がある。
【００３０】
実施形態では、第１のタイプの構造化光を利用することができ、第２のタイプの構造化光も利用することができ、少なくとも２つの構造化光照明からの情報を有用に組み合わせて、いずれかの隔離された構造化光画像に含まれる情報を超えるシーンに関する情報を確認することができる。
【００３１】
実施形態では、第１のタイプの構造化光を利用して、シーンを照らすことができ、第１の照明角度を提供する第１の源から第１のタイプの構造化光を表現することができ、第２のタイプの構造化光を利用して、シーンを照らすことができ、第２の照明角度を提供する第２の源から第２のタイプの構造化光を表現することができる。
【００３２】
実施形態では、第１のタイプの構造化光、および第１の照明角度は、第１の感知角度を提供する第１の画像センサを使用して、かつ、第２の感知角度を提供する第２の画像センサを使用して感知することができる。
【００３３】
実施形態では、第１のパターンを有する構造化光は、第１の源から表現することができ、第２のパターンを有する構造化光は、第２の源から表現することができる。
実施形態では、第１のパターンを有する構造化光は、第１の期間中に源から表現することができ、第２のパターンを有する構造化光は、第２の期間中に源から表現することができる。
【００３４】
実施形態では、第１の波長の構造化光を使用して、第１の照明角度を有する第１の源からシーンを照らすことができ、第２の波長の構造化光を使用して、第２の照明角度を有する第２の源からシーンを照らすことができる。
【００３５】
実施形態では、第１の波長の構造化光は、第１のパターンを使用してシーンを照らすために用いることができ、第２のパターンを使用してシーンを照らすために第２の波長の構造化光を用いることができる。実施形態では、第１の画像センサは、第１の波長において強い応答、第２の波長において弱い応答でシーンを感知することができ、第２の画像センサは、第２の波長において強い応答、第１の波長において弱い応答でシーンを感知することができる。実施形態では、画像センサは、第１の波長において強い応答、および第２の波長において弱い応答を有する第１のクラスの画素と、第２の波長において強い応答、および第１の波長において弱い応答を有する第２のクラスの画素とからなっていてもよい。
【００３６】
実施形態は、第１の帯域通過スペクトル領域、第１の帯域遮断スペクトル領域、および第２の帯域通過スペクトル領域を有するフィルタを利用する画像センサ・システムを含む。実施形態は、可視スペクトル領域に対応する第１の帯域通過領域、赤外線の第１の部分に対応する第１の帯域遮断スペクトル領域、および赤外線の第２の部分に対応する第２の帯域通過スペクトル領域を含む。実施形態は、第１の期間を使用して、可視波長シーンを最初に検出すること、第２の期間中に第２の帯域通過領域内のアクティブ照明を使用して、可視波長シーンとアクティブ照明を行った赤外線シーンの合計を検出すること、２つの期間中に取得された画像間の差を使用して、最初にアクティブ照明を行った赤外線シーンを推測することを含む。実施形態は、第２の期間中に構造化光を使用することを含む。実施形態は、赤外線構造化光を使用することを含む。実施形態は、構造化光画像を使用して、シーンに関する深度情報を推測すること、構造化光画像に基づいて取得された深度に関する情報を使用して可視画像にタグ付けする、または操作することを含む。
【００３７】
実施形態では、推測されたジェスチャとしては、１サムアップ、２サムアップ、フィンガ・スワイプ、２フィンガ・スワイプ、３フィンガ・スワイプ、４フィンガ・スワイプ、サム・プラス・１フィンガ・スワイプ、サム・プラス・２フィンガ・スワイプなどを挙げることができる。実施形態では、推測されたジェスチャは、第１の方向における第１の桁の動き、および実質的に反対方向の第２の桁の囲碁器を含むことができる。推測されたジェスチャは、ティックルを含むことができる。
【００３８】
物体に入射する光の強度の感知は、いくつかの応用例で利用することができる。このような応用例は、物体自体の発光強度を適切に選択することができるような、物体に入射する周囲光レベルの推定を含む。携帯電話、携帯情報端末、スマートフォンなどの携帯デバイスにおいて、電池寿命、したがって、電力消費の低減は重要である。同時に、ＬＣＤまたは画素化ＬＥＤに基づくものなどのディスプレイの使用などによる、情報の視覚的表示も必要となる可能性がある。このような視覚的情報が表示される強度は、シーンの周囲照明に少なくとも部分的に左右される。例えば、極めて明るい周囲照明では、普通は、ディスプレイの視覚的印象または画像が背景光レベルの上で明らかに見えるために、より多くの光強度をディスプレイによって発する必要がある。周囲照明がより弱い場合、ディスプレイからより低レベルの光を発することによって、より小さい電池電力を消費することが実現可能である。
【００３９】
その結果、表示領域の近くで、またはその中で光レベルを感知することが興味深い。光感知の既存の方法は、しばしば小さな領域の、単一の、または極めて少ない光センサを含むことがある。これは、特に、関心のあるデバイスの周囲照明が、空間的に不均質である場合に、周囲照明レベルの推定の際の望ましくない異常または誤差につながる可能性がある。例えば、物体を遮るが、または部分的に遮ることによる影は、１つまたはいくつかの感知要素を遮る場合に、真の平均照明状態において望ましいものより小さい表示強度につながる可能性がある。
【００４０】
実施形態は、光レベルの判断を正確に可能にする、１つまたは複数のセンサの実現を含む。実施形態は、解像度処理した光吸収材料を使用して実現された少なくとも１つのセンサを含む。実施形態は、コロイド量子ドット・フィルムが、一次光吸収要素を構成するセンサを含む。実施形態は、センサに作用する光レベルに関する信号の伝達のためのシステムを含み、システムは、受動センサと、変換の際に使用される電気信号の変調を利用する能動電子機器との間を信号が進むときに、信号内のノイズの存在を減少させるか、または緩和させる。実施形態は、（１）光吸収感知要素、（２）感知要素に作用する光強度に関する信号の伝達用の電気相互接続、および（３）光吸収感知要素から離れており、かつ電気相互接続を介して光吸収感知要素に接続される回路を備え、電気相互接続は感知した信号の低ノイズ伝達を達成する、システムを含む。実施形態は、相互接続の長さが、１センチより大きい長さであるシステムを含む。実施形態は、相互接続が、特殊な遮蔽は必要としないが、実用的に有用な信号対ノイズ・レベルを達成するシステムを含む。
【００４１】
実施形態は、演算デバイスの表示領域を照らす平均色温度を推定するために、単一でまたは組み合わせて利用されるセンサ、またはセンサ・システムを含む。実施形態は、通常の入射に対して約±２０°より大きい、通常の入射に対して約±３０°より大きい、または通常の入射に対して約±４０°より大きい広い角度範囲から光を受け入れるセンサ、またはセンサ・システムを含む。実施形態は、少なくとも２つのタイプの光学フィルタを含むセンサ、またはセンサ・システムを含み、第１のタイプは第１のスペクトル・バンドを主に通過し、第２のタイプは第２のスペクトル・バンドを主に通過する。実施形態は、表示領域、または表示領域に近接した領域を照らす色温度を推定するために、少なくとも２つのタイプの光学フィルタを利用する少なくとも２つのセンサから情報を使用することを含む。
【００４２】
実施形態は、少なくとも２つのタイプのセンサを利用するシステムを含む。実施形態は、第１の光感知材料で構成された第１のタイプ、および第２の光感知材料で構成された第２のタイプを含む。実施形態は、第１のスペクトル・バンド内の光を吸収、および変換するように構成された第１の光感知材料、および第２のスペクトル・バンド内の光を変換するように構成された第２の光感知材料を含む。実施形態は、第１の平均直径を有する複数のナノ粒子を利用する第１の光感知材料、および第２の平均直径を有する複数のナノ粒子を利用する第２の光感知材料を含む。実施形態は、約１ｎｍから約２ｎｍまでの範囲の第１の直径、および約２ｎｍより大きい第２の直径を含む。
【００４３】
実施形態は、インクジェット印刷を伴う演算デバイス内に、またはその上に光感知材料を組み込む方法を含む。実施形態は、ノズルを使用して、規定の領域上に光感知材料を塗布することを含む。実施形態は、電極を使用して一次光感知領域を画定することを含む。実施形態は、第１の電極を画定すること、第２の電極を画定すること、第１および第２の電極と電気接続した光感知領域を画定することを伴う演算デバイス内に、またはその上に一体化された光感知デバイスを製造する方法を含む。実施形態は、第１の電極を画定すること、光感知領域を画定すること、および第２の電極を画定することを伴う演算デバイス内に、またはその上に一体化された光感知デバイスを製造する方法を含み、光感知領域は、第１および第２の電極と電気接続している。
【００４４】
実施形態は、インクジェット印刷を使用する演算デバイス内に、またはその上に少なくとも２つのタイプのセンサを一体化させることを含む。実施形態は、第１のスペクトル・バンド内の光を吸収、および変換するように構成された第１の光感知材料を含む第１のリザーバを使用すること、および第２のスペクトル・バンド内の光を吸収、および変換するように構成された第２の光感知材料を含む第２のリザーバを使用することを含む。
【００４５】
実施形態は、あらゆる外部干渉を実質的に抑制するために、差分または変調シグナリングを使用することを含む。実施形態は、暗い背景ノイズを減算することを含む。
実施形態は、図７に示す差分システムを含む。図７は、光感知動作との外部干渉を少なくするための３電極差分レイアウト・システム７００の一実施形態を示す。３電極差分レイアウト・システム７００は図では、３つの電極７０１、７０３、７０５全てを覆う光感知材料を含む。遮光材料７０７（ブラック）は、第１の電極７０１および第２の電極７０３を使用して電気的にアクセスされる領域内で光が光感知材料に作用するのを防ぐ。実質的に透明な材料７０９（クリア）は、第２の電極７０３と第３の電極７０５を使用して電気的にアクセスされる実質的に個別の領域内で光が光感知材料に作用するのを可能にする。クリアで覆われた電極対およびブラックで覆われた電極対に流れる電流の差は、光電流に等しい、すなわち、このような差はいかなる暗電流も含んでいないが、その代わり、あらゆる暗オフセットが実質的に取り除かれた状態で、光強度に比例する。
【００４６】
実施形態は、以下のように、３電極システムの使用を含む。各電極は、金属ワイヤからなる。光吸収材料は、金属ワイヤと電気接続することができる。実施形態は、空気、水、湿度、塵、および汚れなどの周囲環境状態から光吸収材料を保護する実質的に透明な材料を使用して、光吸収材料を封入することを含む。３本の電極の中間は、電圧Ｖ１にバイアスすることができ、典型的な電圧の例は約０Ｖである。２本の外側の電極は、電圧Ｖ２にバイアスすることができ、典型的な値は約３Ｖである。実施形態は、光感知材料上の光の入射を実質的に防ぐか、または減少させる遮光材料を使用して、デバイスの一部を覆うことを含む。
【００４７】
遮光材料は、１対の電極が光をほとんどまたは全く受けないことを保証する。この対は、暗電極対、または基準電極対と呼ばれる。他の電極対の上での透明な材料の使用は、光が入射する場合に、光感知材料に実質的に入射することを保証する。この対は、明電極対と呼ばれる。
【００４８】
明電極対と暗電極対に流れる電流の差は、光電流に等しい、すなわち、差はいかなる暗電流も含んでいないが、その代わり、あらゆる暗オフセットが実質的に取り除かれた状態で、光強度に比例する。
【００４９】
実施形態では、これらの電極はツイスト・ペアの形で配線される。このように、外部源からのコモン・モード・ノイズは、減少または緩和される。図８を参照すると、ツイスト・ペア・レイアウト８００を有する電極８０１、８０３、８０５では、ツイスト・ペア構成の平面類似物の使用は、外部源からのコモン・モード・ノイズの減少または緩和につながる。
【００５０】
別の実施形態では、遮光層が必要とされないように、バイアスを使用することができる。３本の電極は、３つの電圧Ｖ１、Ｖ２、およびＶ３にバイアスすることができる。１実施例では、Ｖ１＝６Ｖ、Ｖ２＝３Ｖ、Ｖ３＝０Ｖである。６Ｖと３Ｖの間の光センサ、および０Ｖと３Ｖの間の光センサは、６Ｖと０Ｖの間の値を得た場合に、反対方向の電流を生成する。得られる差分信号はその後、ツイスト・ペアの方法で転送される。
【００５１】
実施形態では、電極レイアウト自体をツイストして、センサ内部のノイズ抵抗をさらに改善することができる。この場合、電極が別の電極とクロス・オーバすることができるアーキテクチャが使用される。
【００５２】
実施形態では、電気バイアス変調を利用することができる。交流バイアスを、１対の電極間で使用することができる。流れる光電流は、時間変化する電気バイアスの一時的漸進的変化を実質的に模擬する。読み出し法は、低ノイズ電気信号を発生させるためにフィルタリングすることを含む。バイアスの一時的変化は、正弦曲線、四角形、または周期的プロフィールを含む。例えば、図９を参照すると、時間変調バイアス９００の実施形態では、変調周波数ではない外部ノイズを少なくするために、信号９０１が電極に加えられる。時間内で信号を変調することにより、変調周波数ではない外部ノイズを拒否することが可能になる。
【００５３】
実施形態は、信号対ノイズ・レベルのさらなる改善を達成するために、差分レイアウト法を変調法と組み合わせることを含む。
実施形態は、異なる形状、サイズ、およびスペクトル応答（例えば、異なる色に対する感度）を有するいくつかのセンサを利用することを含む。実施形態は、マルチ・レベル出力信号を発生させることを含む。実施形態は、入射光のスペクトルおよび特性に関する情報のうちの少なくとも一方を再構築するために、適切な回路およびアルゴリズムを使用して信号を処理することを含む。
【００５４】
開示する主題の利点は、より長い距離にわたる光強度に関する正確な情報の転送を含む。利点は、結果として、より低いレベルの光の検出を含む。利点は、より幅広い範囲の可能な光レベルを感知することを含む。利点は、より幅広い範囲の温度にわたる成功した光強度の判断を含み、利点は、特に、暗基準が本明細書に記載された差分方法を使用して減算された場合に、推定される。
【００５５】
実施形態は、第１の電極、第２の電極、および第３の電極を備えた光センサを含む。光吸収半導体は、第１、第２、および第３の電極それぞれと電気接続している。遮光材料は、第２と第３の電極の間にある光吸収半導体の一部分上への光の入射を実質的に減衰させ、電気バイアスが第２の電極と第１および第３の電極の間に加えられ、第２の電極に流れる電流が、センサ上に入射する光に関連している。
【００５６】
実施形態は、第１の電極、第２の電極、および電極と電気接続している光吸収半導体を備えた光センサを含み、時間変化する電気バイアスが第１と第２の電極の間に加えられ、電極間を流れる電流は、時間変化する電気バイアスのプロフィールにしたがってフィルタリングされ、その結果得られる電流の成分は、センサに入射する光に関連している。
【００５７】
実施形態は、上記実施形態を含み、第１、第２、および第３の電極は、金、白金、パラジウム、銀、マグネシウム、マンガン、タングステン、チタン、窒化チタン、二酸化チタン、チタン酸窒化物、アルミニウム、カルシウム、および鉛のリストから選択された材料からなる。
【００５８】
実施形態は、上記実施形態を含み、光吸収半導体は、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、Ｂｉ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｔｅ３、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ポリピロール、ペンタセン、ポリフェニレンビニレン、ポリヘキシルチオフェン、およびフェニル−Ｃ６１−酪酸メチルエステルのリストからとった材料を含む。
【００５９】
実施形態は、上記実施形態を含み、バイアス電圧は、約０．１Ｖより大きく、約１０Ｖより小さい。実施形態は、上記実施形態を含み、電極は、約１μｍから約２０μｍの間の距離だけ互いに離間されている。
【００６０】
実施形態は、上記実施形態を含み、バイアスおよび読取の際に使用される光感知領域と能動回路の間の距離は、約１ｃｍより大きく、約３０ｃｍより小さい。
画像化などを介したシーンに関する視覚的情報のキャプチャは、ある範囲の応用例の領域で望ましい。場合により、画像化システムと興味のあるシーンの間にある媒体の光学性状は、光吸収、光散乱、または両方を示すことがある。場合により、光吸収および光拡散のうちの少なくとも一方は、第２のスペクトル範囲と比較して、第１のスペクトル範囲でより強く起こることがある。場合により、強い吸収または拡散する第１のスペクトル範囲は、約４７０ｎｍから約６３０ｎｍまでの可視スペクトル範囲の一部または全てを含み、より弱く吸収または拡散する第２のスペクトル範囲は、約６５０ｎｍから約２４μｍまでの波長範囲に広がる赤外線の部分を含むことがある。
【００６１】
実施形態では、画質は、約６５０ｎｍの波長より長い波長に対する感度を有する画像センサ・アレイを提供することによって良くすることができる。
実施形態では、画像化システムは、２つのモード、可視波長画像化用の第１のモード、および赤外線画像化用の第２のモードで動作することができる。実施形態では、第１のモードは、画像センサ上へのある赤外線波長の光の入射を実質的に遮断するフィルタを利用することができる。
【００６２】
次に図１０を参照すると、様々な画像化応用例で使用することができる、フィルタの透過率スペクトル１０００の一実施形態が示されている。可視スペクトル領域１００１内の波長は、実質的に伝達されて、可視波長画像化が可能になる。約７５０ｎｍから約１４５０ｎｍまでの赤外線バンド１００３内、また、約１６００ｎｍを超える領域１００７内の波長は、実質的に遮断されて、周囲赤外線照明に関連する画像の効果が小さくなる。約１４５０ｎｍから約１６００ｎｍまでの赤外線バンド１００５内の波長は、実質的に伝達されて、このバンド内の主なスペクトル出力を有するアクティブな照明源に電源が入れられた場合に、赤外線波長画像化が可能になる。
【００６３】
実施形態では、画像化システムは、２つのモード、可視波長画像化用の第１のモード、および赤外線画像化用の第２のモードで動作することができる。実施形態では、システムは、第１の赤外線スペクトル・バンド上への光の入射を実質的に遮断する、および第２の赤外線スペクトル・バンド上への光の入射を実質的に通過させる、２つのモードそれぞれで定位置にある光学フィルタを利用することができる。実施形態では、遮断される第１の赤外線スペクトル・バンドは、約７００ｎｍから約１４５０ｎｍまで広がることがある。実施形態では、実質的に遮断されない第２の赤外線スペクトル・バンドは、約１４５０ｎｍで始まることがある。実施形態では、実質的に遮断されない第２の赤外線スペクトル・バンドは、約１６００ｎｍで終わることがある。実施形態では、赤外線画像化用の第２のモードでは、実質的に遮断されない第２の赤外線スペクトル・バンド内の出力を含むアクティブ照明を、利用することができる。実施形態では、実質的可視波長画像は、第１のモードで画像キャプチャにより取得することができる。実施形態では、実質的にアクティブ赤外線照明された画像は、第２のモードで画像キャプチャにより取得することができる。実施形態では、実質的にアクティブ赤外線照明された画像は、第１のモード中に取得された画像の減算の支援の下で、第２のモードで画像キャプチャにより取得することができる。実施形態では、第１のモードと第２のモードの間の周期的な時間内の交代を利用することができる。実施形態では、非赤外線照明とアクティブ赤外線照明の間の周期的な時間内の交代を利用することができる。実施形態では、実質的可視波長画像の報告と実質的にアクティブ赤外線照明された画像の報告の間の周期的な時間内の交代を利用することができる。実施形態では、オーバーレイ法で、可視波長画像および赤外線波長画像に関する情報を表示する合成画像を生成することができる。実施形態では、オーバーレイ法で、可視波長画像を示すために青などの第１の可視波長色を使用し、アクティブ赤外線照明された画像を示すために赤などの第２の可視波長色を使用した合成画像を生成することができる。
【００６４】
画像センサ内では、非ゼロ、不均一画像は、照明がない状態でも（暗闇でも）存在することがある。暗画像は、照明画像の表現の際に歪みおよびノイズにつながる可能性がある。
【００６５】
実施形態では、暗闇に存在する信号を示す画像を取得することができる。実施形態では、画像は、照明画像と暗画像の間の差を示す画像化システムの出力で表現することができる。実施形態では、暗画像は、光に対する画像センサの感度を小さくするように電気バイアスを使用することによって取得することができる。実施形態では、画像センサ・システムは、実質的な暗画像を取得するために、第１のバイアス・スキームで第１の時間間隔を利用し、明画像を取得するために、第２のバイアス・スキームで第２の時間間隔を利用することができる。実施形態では、画像センサ・システムは、メモリ内に実質的な暗画像を記憶することができ、明画像と実質的な暗画像の間の差を示す画像を表現する際に、記憶した実質的な暗画像を使用することができる。実施形態は、方法を使用して、歪みを少なくすること、およびノイズを少なくすることを含む。
【００６６】
実施形態では、リセットの後に存在する信号を示す第１の画像を取得することができ、集積時間の後に存在する信号を示す第２の画像を取得することができ、２つの画像間の差を示す画像を表現することができる。実施形態では、メモリを利用して、入力画像の２つのうちの少なくとも１つを記憶することができる。実施形態では、得られた差の画像は、相関二重サンプリング・ノイズと一致する一時的ノイズ特徴を提供することができる。実施形態では、ｓｑｒｔ（ｋＴＣ）ノイズによって加えられるものよりかなり小さい等価一時ノイズを有する画像を表現することができる。
【００６７】
実施形態は、ユーザに暗減算画像を迅速に表現するために、暗画像および明画像の高速読み出し、メモリへの高速アクセス、および高速画像処理を含む。
実施形態は、画像が取得されることを示すユーザと、画像の取得に関連する集積期間の間の間隔が約１秒未満であるカメラ・システムを含む。実施形態は、画像センサとプロセッサの間のメモリ要素を含むカメラ・システムを含む。
【００６８】
実施形態は、ショット間の時間が約１秒未満である、カメラ・システムを含む。
実施形態は、第１の画像が取得され、メモリ内に記憶され、第２の画像が取得され、プロセッサを使用して、第１の画像および第２の画像からの情報を利用する画像を生成するカメラ・システムを含む。実施形態は、第１の画像および第２の画像からの情報を組み合わせることによって、高い動的範囲で画像を生成することを含む。実施形態は、第１の焦点を有する第１の画像と、第２の焦点を有する第２の画像と、第１の画像および第２の画像からより高い等価深度の焦点を有する画像を生成することを含む。
【００６９】
より熱い物体は普通、より冷たい物体より、より短い波長でより高いスペクトル出力密度を発する。したがって、第２のバンドでの出力に対する第１のバンドでの出力の比に基づいて、シーン内で画像化された物体の相対温度に関する情報を抽出することができる。
【００７０】
実施形態では、画像センサは、主に第１のスペクトル・バンド内の光を感知するように構成された第１のセットの画素、および主に第２のスペクトル・バンド内の光を感知するように構成された第２のセットの画素を含むことができる。実施形態では、第１および第２のセットの近接画素からの情報を組み合わせて、推定画像を報告することができる。実施形態では、第１および第２のセットの近接画素からの信号の比を提供する推定画像を報告することができる。
【００７１】
実施形態では、画像センサは、物体温度を推定する手段を含むことができ、さらに、可視波長画像を取得する手段を含むことができる。実施形態では、画像処理を使用して、可視波長画像の上の推定相対物体温度を示す画像を疑似着色することができる。
【００７２】
実施形態では、画像センサは、約２μｍ×２μｍ未満の直線寸法を有する少なくとも１つの画素を含むことができる。
実施形態では、画像センサは、第１のスペクトル・バンドで感知を行う第１の層、および第２のスペクトル・バンドで感知を行う第２の層を含むことができる。
【００７３】
実施形態では、可視画像を使用して、シーンのユーザになじみのある表示を表現することができ、赤外線画像は、温度または色素などに関する追加情報を提供することができ、または霧、もや、煙、または繊維などの拡散および可視吸収媒体を通した透過のうちの少なくとも一方を可能にすることができる。
【００７４】
場合により、単一の画像センサを使用して、可視および赤外線画像の両方を取得することが望ましいことがある。場合により、可視および赤外線画像の間の登録は、したがって、実質的に簡単にレンダリングされる。
【００７５】
実施形態では、画像センサは、単一のクラスの光吸収光感知材料を利用することができ、またこの上のパターン化層を利用することができるものであり、このパターン化層は、これを通した光のスペクトル選択透過に貢献し、フィルタとしても知られる。実施形態では、光吸収光感知材料は、可視スペクトル領域と赤外線スペクトル領域の少なくとも一部の両方の上で、高い量子効率光感知を行うことができる。実施形態では、パターン化層は、単一の画像センサ回路上で、可視波長画素領域と、赤外線波長画素領域との両方を可能にすることができる。
【００７６】
実施形態では、画像センサは、２つのクラスの光吸収光感知材料、第１の範囲の波長を吸収および感知するように構成された第１の材料、および第２の範囲の波長を吸収および感知するように構成された第２の材料を利用することができる。第１および第２の範囲は、少なくとも部分に重なっていてもよく、または重なっていなくてもよい。
【００７７】
実施形態では、２つのクラスの光吸収光感知材料は、画像センサの異なる領域内に配置することができる。実施形態では、リソグラフィおよびエッチングを利用して、どの領域がどの光吸収光感知材料を使用して覆われるのかを規定することができる。実施形態では、インクジェット印刷を利用して、どの領域がどの光吸収光感知材料を使用して覆われるのかを規定することができる。
【００７８】
実施形態では、２つのクラスの光吸収光感知材料を、互いの上に垂直に積み重ねることができる。実施形態では、底部層は赤外線および可視光の両方を感知することができ、上部層は主に可視光を感知することができる。
【００７９】
実施形態では、感光デバイスは、第１の電極、第１の光吸収光感知材料、第２の光吸収光感知材料、および第２の電極を備えることができる。実施形態では、第１の電気バイアスを、第１と第２の電極の間に提供することができ、それによって、光キャリアが主に第１の光吸収光感知材料から効率的に収集される。実施形態では、第２の電気バイアスを、第１と第２の電極の間に提供することができ、それによって、光キャリアが主に第２の光吸収光感知材料から効率的に収集される。実施形態では、第１の電気バイアスは、主に第１の波長の光に対する感度につながることがある。実施形態では、第２の電気バイアスは、主に第２の波長の光に対する感度につながることがある。実施形態では、第１の波長の光は赤外線であってもよく、第２の波長の光は可視であってもよい。実施形態では、第１のセットの画素は第１のバイアスを備えることができ、第２のセットの画素は第２のバイアスを備えることができ、第１のセットの画素は主に第１の波長の光に応答し、第２のセットの画素は主に第２の波長の光に応答することが保証される。
【００８０】
実施形態では、第１の電気バイアスを第１の期間中に提供することができ、第２の電気バイアスを第２の期間中に提供することができ、それによって、第１の期間中に取得された画像は、主に第１の波長の光に関する情報を提供し、第２の期間中に取得された画像は、主に第２の波長の光に関する情報を提供する。実施形態では、２つの期間中に取得された情報を、単一の画像に組み合わせることができる。実施形態では、疑似着色を使用して、単一の報告画像内で、２つの期間それぞれの間に取得された情報を示すことができる。
【００８１】
実施形態では、焦点面アレイは、所与のバイアスで実質的に横に均一なスペクトル応答を有し、またバイアスに左右されるスペクトル応答を有する、実質的に横に空間的に均一なフィルムからなっていてもよい。実施形態では、空間的に不均一なバイアスを加えることもでき、例えば、異なる画素領域はフィルムに異なるようにバイアスをかけることができる。実施形態では、所与の空間的に依存したバイアス構成では、異なる画素は異なるスペクトル応答を提供することができる。実施形態では、第１のクラスの画素は、主に可視波長の光に応答し、第２のクラスの画素は、主に赤外線波長の光に応答することがある。実施形態では、第１のクラスの画素は、主に青などの１つの可視波長色に応答し、第２のクラスの画素は、主に緑などの特有の可視波長色に応答し、第３のクラスの画素は、主に赤などの特有の可視波長色に応答することがある。
【００８２】
実施形態では、画像センサは、読出集積回路、第１のクラスの少なくとも１つの画素電極、第２のクラスの少なくとも１つの画素電極、感光性材料の第１の層、および感光性材料の第２の層を備えることができる。実施形態では、画像センサは、第１の画素電極クラスに第１のバイアスを加えること、および第２の画素電極クラスに第２のバイアスを加えることを利用することができる。
【００８３】
実施形態では、第１の画素電極クラスに対応するこれらの画素領域は、第１のスペクトル応答を呈することができ、第２の画素電極クラスに対応するこれらの画素領域は、第２のスペクトル応答を呈することができ、第１および第２のスペクトル応答は、かなり異なる。実施形態では、第１のスペクトル応答は実質的に、可視波長領域に限られることがある。実施形態では、第２のスペクトル応答は実質的に、可視波長領域に限られてよい。実施形態では、第２のスペクトル応答は実質的に、可視波長領域の部分、および赤外線スペクトル領域の部分の両方を含むことができる。
【００８４】
実施形態では、低い暗電流と組み合わせられた、高い量子効率を有する画像センサを製造することが望ましいことがある。
実施形態では、デバイスは、第１の電極、第１の選択的スペーサ、光吸収材料、第２の選択的スペーサ、および第２の電極からなっていてもよい。
【００８５】
実施形態では、第１の電極を使用して、電子を抽出することができる。実施形態では、第１の選択的スペーサを使用して、電子の抽出を容易にするが、正孔の注入を遮断することができる。実施形態では、第１の選択的スペーサは、電子輸送層であってもよい。実施形態では、光吸収材料としては、半導体ナノ粒子を挙げることができる。実施形態では、第２の選択的スペーサを使用して、正孔の抽出を容易にするが、電子の注入を遮断することができる。実施形態では、第２の選択的スペーサは、正孔輸送層であってもよい。
【００８６】
実施形態では、第１の選択的スペーサだけを利用することができる。実施形態では、第１の選択的スペーサは、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＺｎＳのリストから選ぶことができる。実施形態では、第２の選択的スペーサは、ＮｉＯであってもよい。実施形態では、第１および第２の電極は、同じ材料を使用して作ることができる。実施形態では、第１の電極は、ＴｉＮ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕのリストから選ぶことができる。実施形態では、第２の電極は、ＺｎＯ、Ａｌ：ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＭｏＯ３、Ｐｅｄｏｔ、Ｐｅｄｏｔ：ＰＳＳのリストから選ぶことができる。
【００８７】
実施形態では、光キャリアを蓄積するための第１の間隔中に、および光キャリアを回路内の別のノードに転送するための第２の間隔中に光感知要素を構成することができる、画像センサを実施することが望ましいことがある。
【００８８】
実施形態は、第１の電極、光感知材料、遮断層、および第２の電極を備えるデバイスを含む。
実施形態は、光キャリアが第１の遮断層に向かって輸送されるように、集積期間として知られる第１の間隔中にデバイスに電気バイアスをかけることを含み、光キャリアは、集積期間の間に遮断層とのインターフェイスの近くに記憶される。
【００８９】
実施形態は、記憶した光キャリアが回路内の別のノード内で転送期間中に抽出されるように、転送期間として既知の第２の間隔中にデバイスに電気バイアスをかけることを含む。
【００９０】
実施形態は、ＴｉＮ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕのリストから選んだ第１の電極を含む。実施形態では、第２の電極は、ＺｎＯ、Ａｌ：ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＭｏＯ３、Ｐｅｄｏｔ、Ｐｅｄｏｔ：ＰＳＳのリストから選ぶことができる。実施形態では、遮断層は、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＴｉＯ２、ＺｎＯのリストから選ぶことができる。
【００９１】
実施形態では、集積期間中のバイアス極性は、転送期間中のものと反対であってもよい。実施形態では、集積期間中のバイアス極性は、転送期間中のものと同じであってもよい。実施形態では、転送期間中のバイアスの振幅は、集積期間中のものより大きくてもよい。
【００９２】
実施形態は、感光性材料がシリコン・トランジスタのゲートとして働く光センサを含む。実施形態は、トランジスタに結合されたゲート電極、感光性材料、第２の電極を備えたデバイスを含む。実施形態は、ゲート電極と感光性材料との間のインターフェイスでの光電子の蓄積を含む。実施形態は、トランジスタのチャネル内に正孔を蓄積させる光電子の蓄積を含む。実施形態は、照明の結果として、光電子の変化の結果による、トランジスタ内の電流の流れの変化を含む。実施形態は、感光層内の光電流の流れの変化の全ての電子／秒に対して１０００個の電子／秒より大きい、トランジスタ内の電流の流れの変化を含む。実施形態は、トランジスタ電流対衝突した光子の転送曲線が、光子フルエンスへのほぼ直線の依存性を有し、圧縮および改善された動的範囲につながる飽和挙動を含む。実施形態は、リセット期間中にゲートを通した電流の流れにつながる、トランジスタ上のノードにバイアスを加えることによって、感光層の電荷をリセットすることを含む。
【００９３】
実施形態は、上記画像センサ、カメラ・システム、製造方法、アルゴリズム、および演算デバイスの組合せを含み、少なくとも１つの画像センサは、グローバル電子シャッタ・モードで動作することが可能である。
【００９４】
実施形態では、少なくとも２つの画像センサ、または画像センサ領域はそれぞれ、グローバル・シャッタ・モードで動作することができ、個別の波長の、異なる角度からの、または異なる構造化光を利用した画像を実質的に同期して取得することができる。
【００９５】
実施形態は、アナログ・ドメイン内で相関二重サンプリングを実施することを含む。実施形態は、各画素内に含まれる回路を使用してそのように行うことを含む。図１１は、ノイズ出力を少なくするために、各画素内で利用することができる回路１１００の例示的な略図を示す。実施形態では、第１のコンデンサ１１０１（Ｃ１）および第２のコンデンサ１１０３（Ｃ２）は、図示するように組み合わせて利用される。実施形態では、ノイズ出力は、比Ｃ２／Ｃ１にしたがって少なくなる。
【００９６】
図１２は、シリコン内で実施することができるフォトゲート／ピニング・ダイオード記憶の回路１２００の例示的な略図を示す。実施形態では、シリコン内のフォトゲート／ピニング・ダイオード記憶は、図示するように実施される。実施形態では、記憶ピニング・ダイオードは、リセット中に完全に空乏化される。実施形態では、（実施形態では、量子ドット・フィルムなどの光センサの容量に対応する）Ｃ１は、一定のバイアスを受ける。
【００９７】
実施形態では、光感知は、読出集積回路と一体化され、これを使用して読み出される光感知材料の使用により可能になる。この例示的な実施形態は、両方とも、２０１０年６月８日に出願した、「Ｓｔａｂｌｅ，  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ  ａｎｄ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  Ｍａｄｅ  Ｔｈｅｒｅｆｒｏｍ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  ｆｏｒ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ」という名称の、米国仮特許出願第６１／３５２，４０９号、および「Ｓｔａｂｌｅ，  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ  ａｎｄ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  Ｍａｄｅ  Ｔｈｅｒｅｆｒｏｍ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｆｏｒ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ」という名称の、米国仮特許出願第６１／３５２，４１０号に記載されており、これらを全体的に本明細書に援用する。
【００９８】
手順および装置の様々な例は、様々な実施形態の構造の一般的な理解を行うことを意図したものであり、本明細書に記載された構造、機構、および材料を利用する可能性がある装置および方法の要素および特性全てを完全に記載することを意図したものではない。本明細書における開示した主題の読取および理解に基づいて、当業者は、様々な実施形態の他の組合せおよび置換を簡単に考えることができる。追加の組合せ、および置換は全て、本発明の範囲内である。
【００９９】
開示の要約は、読み手が技術的開示の性質を迅速に確認することを可能にするために提供されるものである。要約は、特許請求の範囲を解釈または限定するために使用されるものではないとの理解で提出される。加えて、前述の詳細な説明では、様々な特性が、開示を簡素化する目的で、単一の実施形態で互いにグループ化されていることが分かる。この開示の方法は、特許請求の範囲を限定するものとして解釈されないものとする。したがって、以下の特許請求の範囲は、本明細書において詳細な説明内に組み込まれ、各特許請求の範囲は個別の実施形態として独立している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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