(57)【要約】  １つの新規態様は、光を電流に変換するためのセンサーピクセルのアレイを有するＩＲセンサーを含み、アレイの各センサーピクセルは、光検出器領域と、光を光検出器領域に合焦させるように構成されたレンズであって、光がレンズを通って光検出器領域内に伝搬するように光検出器領域に隣接するレンズと、光検出器領域が基板とレンズとの間に位置するように配設された基板であって、１つまたは複数のトランジスタが内部に形成された基板とを含む。センサーは、基板の少なくとも一部と光検出器領域の少なくとも一部との間に位置付けられ、かつ光検出器領域の少なくとも一部が１つまたは複数の反射性構造とレンズとの間に位置するように位置付けられた反射性構造であって、光検出器領域の少なくとも一部を通過した光を光検出器領域内に反射させるように構成された１つまたは複数の反射性構造も含む。
2018525837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像をキャプチャするためのＩＲセンサー装置であって、
光を電流に変換するように構成されたセンサーピクセルのアレイを備え、センサーピクセルの前記アレイの各センサーピクセルが、
前記光を電流に変換するように構成された光検出器領域と、
レンズに入射した光を前記光検出器領域に合焦させるように構成されたレンズであって、入射光が前記レンズを通って前記光検出器領域内に伝搬するように前記光検出器領域に隣接して位置付けられたレンズと、
前記光検出器領域が基板と前記レンズとの間に位置するように配設された基板であって、１つまたは複数のトランジスタが内部に形成された基板と、
前記基板の少なくとも一部と前記光検出器領域の少なくとも一部との間に位置付けられ、かつ前記光検出器領域の少なくとも前記一部が１つまたは複数の反射性構造と前記レンズとの間に位置するように位置付けられた１つまたは複数の反射性構造であって、前記光検出器領域の少なくとも前記一部を通過した前記光を前記光検出器領域内に反射させるように構成された１つまたは複数の反射性構造とを備える装置。
【請求項２】
前記１つまたは複数の反射性構造は、前記光検出器領域内に配設された反射性構造のアレイとして配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記反射性構造の前記アレイは、前記光を反射させる複数の表面を有する格子を備える、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記反射性構造の前記アレイは、互いに隣接して配置された前記反射性構造の前記アレイを横切って延びる長さを有する複数の構造を備え、前記反射性構造の前記アレイは、隣接する構造間に配設された隙間をさらに備える、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記反射性構造の前記アレイは、二周期２次元アレイとして配置された構造を備える、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記反射性構造の前記アレイは、周期的２次元アレイとして配置された構造を備える、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記反射性構造の前記アレイは、前記基板に隣接する前記光検出器領域の縁部に沿って位置付けられる、請求項３に記載の装置。
【請求項８】
センサーピクセルの前記アレイの各センサーピクセルは、前記レンズと前記光検出器領域との間に配設された反射防止層をさらに備える、請求項３に記載の装置。
【請求項９】
前記１つまたは複数の反射性構造は、前記基板内に配設され、前記光検出器領域を通って伝搬する前記光を前記光検出器領域内に反射させ返すように揃えられた表面を有するリフレクタを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記光検出器領域の少なくとも前記一部を通って伝搬する前記光を屈折性膜を介して前記光検出器領域を通して屈折させ返すように構成された屈折性層であって、前記屈折性膜が、前記基板よりも高い屈折率を有する屈折性層をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
センサーピクセルのアレイを有するＩＲセンサーによって画像をキャプチャするための方法であって、
光をレンズを介してセンサーピクセルの前記アレイのピクセルの光検出器領域上に合焦させるステップと、
前記光を前記光検出器領域を介して電流に変換するステップと、
前記光検出器領域の少なくとも一部を通って伝搬する前記光を１つまたは複数の反射性構造を介して前記光検出器領域内に反射させるステップであって、前記光が前記光検出器領域内で移動する距離を延ばす、ステップとを含む方法。
【請求項１２】
前記１つまたは複数の反射性構造は、前記光検出器領域内に配設された反射性構造のアレイとして配置される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記反射性構造の前記アレイは、光を反射させる複数の表面を有する格子を備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記反射性構造の前記アレイは、互いに隣接して配置された前記反射性構造の前記アレイを横切って延びる長さを有する複数の構造を備え、前記反射性構造の前記アレイは、隣接する構造間に配設された隙間をさらに備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記反射性構造の前記アレイは、二周期２次元アレイとして配置された構造を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記反射性構造の前記アレイは、周期的２次元アレイとして配置された構造を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記反射性構造の前記アレイは、前記ピクセルの基板に隣接する前記光検出器領域の縁部に沿って位置し、前記基板が、前記光検出器領域が前記基板と前記レンズとの間に位置するように配設される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記光検出器領域から前記レンズへの光を前記レンズと前記光検出器領域との間に配設された反射防止層を介して妨げるステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記１つまたは複数の反射性構造は、前記光検出器領域が基板と前記レンズとの間に位置するように配設された前記ピクセルの基板内に配設されたリフレクタであって、前記光検出器領域を通って伝搬する光を前記光検出器領域内に反射させ返すように揃えられた表面を有するリフレクタを備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記光検出器領域の少なくとも前記一部を通って伝搬する前記光を、前記ピクセルの屈折率基板よりも高い屈折率を有する屈折性層を介して前記光検出器領域を通して屈折させ返すステップであって、前記基板が、前記光検出器領域が前記基板と前記レンズとの間に位置するように配設される、ステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
センサーピクセルのアレイを含む、画像をキャプチャするためのＩＲセンサーを製造するための方法であって、
光を電流に変換するように構成された光検出器領域を形成するステップと、
レンズに入射した前記光を前記光検出器領域に合焦させるように構成されたレンズであって、前記入射光が前記レンズを通って前記光検出器領域内に伝搬するように前記光検出器領域に隣接して位置付けられたレンズを形成するステップと、
前記光検出器領域が基板と前記レンズとの間に位置するように配設された基板であって、１つまたは複数のトランジスタが内部に形成された基板を形成するステップと、
前記基板の少なくとも一部と前記光検出器領域の少なくとも一部との間に位置付けられ、かつ前記光検出器領域の少なくとも前記一部が１つまたは複数の反射性構造と前記レンズとの間に位置するように位置付けられた１つまたは複数の反射性構造であって、前記光検出器領域の少なくとも前記一部を通過した前記光を前記光検出器領域内に反射させるように構成された１つまたは複数の反射性構造を形成するステップとを含む方法。
【請求項２２】
前記１つまたは複数の反射性構造は、前記光検出器領域内に形成された反射性構造のアレイとして配置される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記反射性構造の前記アレイは、光を反射させる複数の表面を有する格子を備える、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記反射性構造の前記アレイは、互いに隣接して配置された前記反射性構造の前記アレイを横切って延びる長さを有し、かつ隣接する構造間に配設された隙間を有する複数の構造を備えるように形成される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記反射性構造の前記アレイは、二周期２次元アレイとして配置された構造を備えるように形成される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記反射性構造の前記アレイは、周期的２次元アレイとして配置された構造を備えるように形成される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記反射性構造の前記アレイは、前記基板に隣接する前記光検出器領域の縁部に沿って位置付けられる、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記レンズと前記光検出器領域との間に反射防止層を形成するステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記１つまたは複数の反射性構造を形成するステップは、前記基板内に配設され、前記光検出器領域を通って伝搬する前記光を前記光検出器領域内に反射させ返すように揃えられた表面を有するリフレクタを形成するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３０】
前記光検出器領域と前記基板との間に屈折性層を形成するステップであって、前記屈折性層が、前記光検出器領域の少なくとも前記一部を通って伝搬する前記光を前記光検出器領域を通して屈折させ返すように構成され、かつ前記基板よりも高い屈折率を有する、ステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して、写真用画像キャプチャデバイスおよび／またはその他の画像キャプチャデバイスにおける近赤外光または近赤外信号に対するスペクトル応答を向上させるかまたは拡張することに関する。より詳細には、本開示は、画像センサーにおいて近赤外光または近赤外信号を検出するかまたは受け取るための光検出器またはフォトダイオードの機能を向上させるかまたは拡張することに関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像機器の様々な構成は、近赤外線（ＮＩＲ）のまたはそれよりも長い波長の光または信号を様々な目的に使用する場合がある。たとえば、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）は、ＮＩＲ光もしくはＮＩＲ信号またはＩＲ光もしくはＩＲ信号を利用して移動コマンドまたはその他のコマンド、たとえばジェスチャー制御コマンドを伝達する。マシン「ビジョン」システムは、ＮＩＲ光またはそれよりも長い波長の光を使用する場合があり、機械またはコンピュータがシーンまたはイベントを「見る」かまたはその他の方法で光学的に視認するのを可能にする。多くの場合、１つまたは複数のＮＩＲセンサー、たとえば、ＮＩＲ信号を検出することができる裏面照射型（ＢＳＩ）センサーがＮＩＲ信号を検知する場合がある。技術の進歩によってコンピュータおよびその他の機械が小型化されるにつれて、これらのデバイスにおいて使用されるＮＩＲセンサーが小型化される場合もある。しかし、いくつかの画像センサーは、たとえば、ＮＩＲ信号のより長い波長に起因して、ＮＩＲ信号を完全に実現することが物理的に不可能である場合がある。したがって、これらの画像センサーが撮像システムにおいてＮＩＲ信号をより完全に実現するのを可能にするためのシステムおよび方法が有益である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明のシステム、方法、およびデバイスは各々、いくつかの態様を有し、どの態様も単独で本発明の望ましい属性を担うものではない。次に、以下の特許請求の範囲によって表現されるような本発明の範囲を限定することなく、いくつかの特徴について簡単に説明する。この説明を検討した後で、また特に「発明を実施するための形態」と題するセクションを読んだ後で、本発明の様々な実施形態の特徴がどのようにして利点をもたらすのかが理解されよう。
【０００４】
本開示で説明する主題の１つの発明的態様は、画像をキャプチャするための赤外線（ＩＲ）センサーであって、光を電流に変換するように構成されたセンサーピクセルのアレイを備えるＩＲセンサーにおいて実施することができる。センサーピクセルのアレイの各センサーピクセルは、光を電流に変換するように構成された光検出器領域と、レンズに入射した光を光検出器領域に合焦させるように構成されたレンズであって、入射光がレンズを通って光検出器領域内に伝搬するように光検出器領域に隣接して位置付けられたレンズとを備える。各センサーピクセルは、光検出器領域が基板とレンズとの間に位置するように配設された基板であって、１つまたは複数のトランジスタが内部に形成された基板と、基板の少なくとも一部と光検出器領域の少なくとも一部との間に位置付けられ、かつ光検出器領域の少なくとも一部が１つまたは複数の反射性構造とレンズとの間に位置するように位置付けられた１つまたは複数の反射性構造であって、光検出器領域の少なくとも一部を通過した光を光検出器領域内に反射させるように構成された１つまたは複数の反射性構造とをさらに備える。
【０００５】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、センサーピクセルのアレイを有するＩＲセンサーを介して画像をキャプチャするための方法において実施することもできる。この方法は、光をレンズを介してセンサーピクセルのアレイのピクセルの光検出器領域上に合焦させるステップと、光を光検出器領域を介して電流に変換するステップとを含む。この方法は、光検出器領域の少なくとも一部を通って伝搬する光を１つまたは複数の反射性構造を介して光検出器領域内に反射させるステップであって、光が光検出器領域内で移動する距離を延ばす、ステップをさらに含む。
【０００６】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、センサーピクセルのアレイを含む、画像をキャプチャするためのＩＲセンサーを製造するための方法において実施することもできる。この方法は、光を電流に変換するように構成された光検出器領域を形成するステップを含む。この方法は、レンズに入射した光を光検出器領域に合焦させるように構成されたレンズであって、入射光がレンズを通って光検出器領域内に伝搬するように光検出器領域に隣接して位置付けられたレンズを形成するステップをさらに含む。この方法は、光検出器領域が基板とレンズとの間に位置するように配設された基板であって、１つまたは複数のトランジスタが内部に形成された基板を形成するステップも含む。この方法はまた、基板の少なくとも一部と光検出器領域の少なくとも一部との間に位置付けられ、かつ光検出器領域の少なくとも一部が１つまたは複数の反射性構造とレンズとの間に位置するように位置付けられた１つまたは複数の反射性構造であって、光検出器領域の少なくとも一部を通過した光を光検出器領域内に反射させるように構成された１つまたは複数の反射性構造を形成するステップをさらに含む。
【０００７】
次に、上述の態様、ならびに、本技術の他の特徴、態様、および利点について、添付の図面を参照しながら様々な実施形態に関連して説明する。しかしながら、示される実施形態は例にすぎず、限定的であることは意図されていない。図面全体にわたって、文脈が別段に規定しない限り、同様の記号は通常、同様の構成要素を特定する。以下の図の相対的な寸法は、縮尺どおりに描かれていない場合があることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的な実装形態による、シーン、画像キャプチャデバイス、ならびにシーンおよび画像キャプチャデバイスの視野内の様々な対象物体を示す図である。
【図２】ＮＩＲセンサーを使用する画像キャプチャデバイスの一実施形態の例を示すブロック図である。
【図３Ａ】ＮＩＲ波長領域とＮＩＲ領域内に波長を有する信号を実現するためのそれぞれのデバイスの関連する能力とを強調表示する表面照射型（ＦＳＩ）デバイスのスペクトル応答を示すグラフである。
【図３Ｂ】ＮＩＲ波長領域とＮＩＲ領域内に波長を有する信号を実現するためのそれぞれのデバイスの関連する能力とを強調表示する裏面照射型（ＢＳＩ）画像センサーのスペクトル応答を示すグラフである。
【図４】光を光検出器領域を通して反射させ返し、ＢＳＩ画像センサーのスペクトル応答を向上させるために金属リフレクタを組み込んだ（４つのピクセルを含む）３Ｄ積層ＢＳＩセンサーの実施形態の断面を示す図である。
【図５Ａ】光を光検出器領域を通して反射させ返し、ＢＳＩ画像センサーのスペクトル応答を向上させるために反射性格子をさらに組み込んだ図４の３Ｄ積層ＢＳＩセンサーの実施形態を示す図である。
【図５Ｂ】単一周期反射性格子を含む図５Ａの３Ｄ積層ＢＳＩセンサーの実施形態を示す図である。
【図５Ｃ】異なる形状を有する二周期反射性格子を含む図５Ａの３Ｄ積層ＢＳＩセンサーの実施形態を示す図である。
【図５Ｄ】異なる二周期レイアウトを有する二周期反射性格子を含む図５Ａの３Ｄ積層ＢＳＩセンサーの別の実施形態を示す図である。
【図６Ａ】図４および図５の共有ピクセルＢＳＩセンサーの上面図である。
【図６Ｂ】図４および図５の共有ピクセルＢＳＩセンサーの上面図である。
【図６Ｃ】図４および図５の共有ピクセルＢＳＩセンサーの上面図である。
【図６Ｄ】図４および図５の共有ピクセルＢＳＩセンサーの上面図である。
【図７】いくつかの実施形態による、ＢＳＩ画像センサーを製造する方法の例を示すフローチャートである。
【図８】いくつかの実施形態による、ＩＲセンサーを介して画像をキャプチャする方法の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
新規のシステム、装置、および方法の様々な態様について、添付の図面を参照しながら以下でより十分に説明する。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具現化されることがあり、本開示全体にわたって提示される任意の特定の構造または機能に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの態様は、本開示が周到で完全になり得るように、かつ本開示の範囲を当業者に十分に伝え得るように与えられている。本開示の範囲は、本発明の他の態様とは無関係に実装されるにせよ、本発明の他の態様と組み合わされるにせよ、本明細書において開示されるシステム、装置、および方法の態様を包含することが意図される。たとえば、本明細書に記載される任意の数の態様を使用して、装置が実装されることがあり、または方法が実践されることがある。加えて、本明細書において説明されるものを含めて、本発明の実施形態の範囲は、本明細書に記載される実施形態の様々な態様に加えて、またはそれら以外の、他の構造、機能、または構造および機能を使用して実践されるような装置または方法を包含することが意図される。本明細書において開示されるいかなる態様も請求項の１つまたは複数の要素によって具現化されてもよいことを理解されたい。
【００１０】
特定の態様について本明細書で説明するが、これらの態様の多くの変形形態および置換形態が、本開示の範囲内に入る。好ましい態様のいくつかの利益および利点が言及されるが、本開示の範囲は、特定の利益、用途、または目的に限定されることは意図されない。むしろ、本開示の態様は、様々な撮像および写真技術、システム構成、計算システム、フラッシュシステム、ならびに露出決定システムに広く適用可能であることが意図される。発明を実施するための形態および図面は、本発明の実施形態の開示を限定するものではなく例示するものであることが意図される。
【００１１】
いくつかの実施形態では、説明する撮像システムは、可視範囲内の光または近赤外線（「ＮＩＲ」）のもしくはそれよりも長い波長の光（たとえば、赤外線（「ＩＲ」）など）を検出してもよい。説明を明快にするために、「ＮＩＲ光」は、ＮＩＲ範囲内の波長を有するかまたはＮＩＲ光よりも長い波長を有する任意の光を指す。
【００１２】
図１は、例示的な実装形態による、シーン、画像キャプチャデバイス、ならびにシーンおよび画像キャプチャデバイスの視野内の様々な対象物体を示す図である。図１に示すように、画像キャプチャデバイス（「カメラ」）１０２は、近赤外光（「ＮＩＲ」）センサー１０４と人工ＮＩＲ光源（「ＮＩＲ光源」）１０５、たとえば、フラッシュ光源あるいはカメラ１０２上に位置するかまたはカメラ１０２に結合された別の人工光源とを含んでもよい。ＮＩＲ光源１０５は、第１のＮＩＲ光源と呼ばれる場合がある。カメラ１０２の視野（「ＦＯＶ」）は、茂み１０８ａと、人間１０８ｂと、木１０８ｃとを含む対象物体１０８ａ〜１０８ｃを含んでもよい。シーン１００は、カメラ１０２から独立した外部ＮＩＲ光源１１０、たとえば、自然光源（太陽）またはカメラ１０２上に位置しない人工光源をさらに含んでもよい。反射光１０６ａ〜１０６ｃは、それぞれ対象物体１０８ａ〜１０８ｃから反射されたＮＩＲ光の経路を表す。放射光１１２ａは、外部ＮＩＲ光源１１０から放射されたＮＩＲ光の経路を表す。放射光１１２ｂは、ＮＩＲ光源１０５から放射されたＮＩＲ光のいくつかの経路を表す。
【００１３】
ＮＩＲセンサー１０４は、たとえば、この図には示されていないカメラ１０２の光学素子を介してＮＩＲ光（またはＮＩＲ信号）を検知し、それによって、検知されたＮＩＲ光に基づいてカメラ１０２のＦＯＶの画像をキャプチャしてもよい。ＮＩＲセンサー１０４によって検知されるＮＩＲ光は、ＮＩＲ光源１０５から放射されて対象物体１０８ａ〜１０８ｃから反射された反射光１０６ａ〜１０６ｃ、外部ＮＩＲ光源１１０からの放射光１１２ａ、および／またはＮＩＲ光源１０５からの放射光１１２ｂ、あるいは反射光１０６ａ〜１０６ｃと放射光１１２ａおよび１１２ｂの両方の組合せを含んでもよい。言い換えれば、ＮＩＲセンサー１０４は、外部ＮＩＲ光源１１０およびＮＩＲ光源１０５から放射された放射光１１２ａおよび１１２ｂを、直接吸収するか、あるいはカメラ１０２のＦＯＶ内の対象物体１０８ａ〜１０８ｃから反射した後に吸収してもよい。いくつかの実施形態では、ＮＩＲ光源１０５は、フラッシュであってもよく、カメラ１０２がＮＩＲセンサー１０４を使用して画像をキャプチャするのに使用されるときに放射光１１２ａを放射する。他の実施態様では、ＮＩＲ光源１０５は、ＮＩＲセンサー１０４感知期間の持続時間の間一定の照射を施してもよい。いくつかの実施形態では、ＮＩＲセンサー１０４とＮＩＲ光源１０５は、一緒に動作するように構成された２つの構成要素であってもよく、あるいは単一の構成要素として一体化されてもよい。ＮＩＲセンサー１０４は、吸収された光に基づくＦＯＶの画像を生成するように構成されてもよい。ＮＩＲセンサー１０４は、以下にさらに詳しく説明するように１つまたは複数のＮＩＲ検知要素（本明細書ではピクセルと呼ばれる場合がある）を含んでもよい。
【００１４】
ＮＩＲ光源１０５と同様に、外部ＮＩＲ光源１１０は、（たとえば、常時照射光源、たとえば、太陽として）カメラ１０２とは独立に働いてもよく、あるいは（たとえば、外部フラッシュとして）カメラ１０２に依存して働いてもよい。たとえば、外部ＮＩＲ光源１１０は、常にカメラ１０２のＦＯＶまたはカメラ１０２のＦＯＶの一部内の放射光１１２を放射する外部光を含んでもよい。
【００１５】
いくつかの実施形態では、カメラ１０２は、フォーマット（デジタル、フィルム、など）または型式（ビデオカメラ、スチールカメラ、ウェブカメラなど）にかかわらず、静止画像または動画をキャプチャすることのできるデバイスを含んでもよい。カメラ１０２は、ＮＩＲセンサー１０４から受け取られた１つまたは複数の信号に基づいて対象シーンまたは対象物体（すなわち、対象シーン内の物体）までの距離あるいは対象シーンまたは対象物体の深度を判定してもよい。説明を明快にするために、「対象物体」は、カメラが合焦する主題である場合には対象シーンと対象物体の両方を指す。
【００１６】
放射光１１２は、ＮＩＲ光源１０５および外部ＮＩＲ光源１１０からの光がＮＩＲ光源１０５および外部ＮＩＲ光源１１０から対象物体１０８ａ〜１０８ｃまで伝搬し得る経路を表す。図１の実施形態は、ＮＩＲセンサー１０４がカメラ１０２のＦＯＶ内の対象物体１０８ａ〜１０８ｃからの反射光１０６ａ〜１０６ｃを受けた状態を示す。図示のように、対象物体１０８ａ〜１０８ｃは、カメラ１０２から様々な深度に位置してもよい。しかし、いくつかの実施形態では、対象物体１０８ａ〜１０８ｃは、カメラ１０２から単一の深度に位置してもよい。対象物体１０８ａ〜１０８ｃの各々は、対象物体１０８ａ〜１０８ｃから反射したＮＩＲ光を表す反射光１０６ａ〜１０６ｃを反射させる。
【００１７】
図２は、ＮＩＲセンサーを使用する画像キャプチャデバイスの一実施形態の例を示すブロック図である。図２は、光学素子２１５、フラッシュ（または他の光源）２１６、およびカメラ１０２を動作させるためのモジュールにリンクされた画像プロセッサ２２０を含む構成要素のセットを有するカメラ１０２のいくつかの実施形態の例の高レベルブロック図を示す。画像プロセッサ２２０はまた、作業メモリ２０５、メモリ２３０、およびデバイスプロセッサ２５０とも通信することがあり、デバイスプロセッサ２５０は、電子記憶モジュール（「ストレージ」）２１０、およびディスプレイ２２５（たとえば、電子ディスプレイまたはタッチスクリーンディスプレイ）と通信することがある。いくつかの実施形態では、図２に示されるような２つの別個のプロセッサではなく、単一のプロセッサが画像プロセッサ２２０とデバイスプロセッサ２５０の両方を備えることがある。いくつかの実施形態は、３つ以上のプロセッサを含んでもよい。いくつかの実施形態では、上で説明した構成要素のいくつかはカメラ１０２に含まれないことがあり、または、上で説明していない追加の構成要素がカメラ１０２に含まれることがある。いくつかの実施形態では、上で説明した構成要素またはカメラ１０２に含まれるものとして説明した構成要素のうちの１つまたは複数は、組み合わされることがあり、またはカメラ１０２の任意の他の構成要素に組み込まれることがある。
【００１８】
カメラ１０２は、携帯電話、デジタルカメラ、タブレットコンピュータ、携帯情報端末、ラップトップコンピュータ、パーソナルカメラ、アクションカメラ、搭載カメラ、コネクテッドカメラ、ウェアラブルデバイス、自動車、ドローンなどであることがあり、またはそれらの一部であることがある。カメラ１０２はまた、深度検知が有利である静止型コンピューティングデバイスまたは任意のデバイスであってもよい。複数の適用例が、カメラ１０２上のユーザに利用可能であってもよい。これらの適用例は、従来の写真適用例および映像適用例、高ダイナミックレンジ撮像、パノラマ写真およびビデオ、または３Ｄ画像もしくは３Ｄビデオなどの立体撮像を含んでもよい。
【００１９】
図２をさらに参照すると、カメラ１０２は、対象物体および／またはシーンの画像をキャプチャするための光学素子／レンズ（「光学素子」）２１５を含む。光学素子２１５は、少なくとも１つのセンサーと、カメラ１０２のＦＯＶ（たとえば、光学素子２１５のＦＯＶ）から受け取られた光を少なくとも１つのセンサー上に合焦させる少なくとも１つの光学撮像構成要素とを含んでもよい。たとえば、少なくとも１つのセンサーは、図１に関して説明したＮＩＲセンサー１０４などのＣＭＯＳセンサーまたはＣＣＤセンサーを備えてもよい。いくつかの実施形態では、カメラ１０２は、２つ以上の光学素子２１５または光学素子２１５内の２つ以上のセンサーを含んでもよい。光学素子２１５は、キャプチャされた画像を画像プロセッサ２２０に送信するために画像プロセッサ２２０に結合されてもよい。この実施形態では、光学素子２１５への信号および光学素子２１５からの信号は画像プロセッサ２２０を通じて伝達される。
【００２０】
カメラ１０２は、フラッシュ２１６を含んでもよい。いくつかの実施形態では、カメラ１０２は、少なくとも１つのフラッシュ２１６を含んでもよい。フラッシュ２１６は、たとえば、フラッシュバルブ、リフレクタ、幾何学的光パターン生成器、ＬＥＤフラッシュ、またはＮＩＲ光源（図１において参照したＮＩＲ光源１０５など）を含んでもよい。画像プロセッサ２２０は、信号をフラッシュ２１６から受け取りフラッシュ２１６に送ってフラッシュを制御するように構成することができる。
【００２１】
図２に示されているように、画像プロセッサ２２０は、メモリ２３０および作業メモリ２０５に接続される。図示の実施形態では、メモリ２３０は、キャプチャ制御モジュール２３５と、深度判定モジュール２４０と、オペレーティングシステム２４５とを記憶するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では追加のモジュールが含まれることがあり、いくつかの実施形態ではより少数のモジュールが含まれることがある。これらのモジュールは、様々な画像処理およびデバイス管理のタスクを実行するように画像プロセッサ２２０を構成する命令を含んでもよい。作業メモリ２０５は、メモリ２３０のモジュールの１つまたは複数に含まれるプロセッサ命令または機能の作業セットを記憶するために画像プロセッサ２２０によって使用されてもよい。作業メモリ２０５は、カメラ１０２の動作時に作成された動的データ（たとえば、１つまたは複数の対象物体の深度測定値など）を記憶するために画像プロセッサ２２０によって使用されてもよい。追加のモジュールまたは外部のデバイスもしくはハードウェアへの接続がこの図では示されないことがあるが、それらは他の露光および焦点調整および推定オプションまたはアクションを実現するために存在することがある。
【００２２】
上述のように、画像プロセッサ２２０は、メモリ２３０に記憶されたいくつかのモジュールによって構成されることがあり、またはそれらとともに動作することがある。キャプチャ制御モジュール２３５は、カメラ１０２の全体的な画像キャプチャ機能を制御する命令を含んでもよい。たとえば、キャプチャ制御モジュール２３５は、光学素子２１５を使用して対象物体の生の画像データをキャプチャするように画像プロセッサ２２０を構成する命令を含んでもよい。キャプチャ制御モジュール２３５はまた、生の画像データをキャプチャするときにフラッシュ２１６を作動させるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、キャプチャ制御モジュール２３５は、キャプチャされた生の画像データを電子記憶モジュール２１０に記憶するように、またはキャプチャされた生の画像データをディスプレイ２２５に表示するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、キャプチャ制御モジュール２３５は、キャプチャされた生の画像データを作業メモリ２０５に記憶されるように指示してもよい。いくつかの実施形態では、キャプチャ制御モジュール２３５は、メモリ２３０内の他のモジュールのうちの１つまたは複数、たとえば、深度判定モジュール２４０を呼び出し、光学素子２１５によってキャプチャされた画像に対して深度判定技術を実行し、深度マップまたは深度情報を画像プロセッサ２２０に出力してもよい。
【００２３】
深度判定モジュール２４０は、キャプチャされた画像データに対して深度判定技法、深度整合技法、または深度マッピング技法を実行するように画像プロセッサ２２０を構成する命令を含んでもよい。たとえば、光学素子２１５は、対象物体（図２）のビューをキャプチャしてもよい。深度判定モジュール２４０は、光学素子２１５のＦＯＶの対象物体１０８に対して深度判定動作を実行するように画像プロセッサ２２０を構成してもよい。深度判定は、差異整合または任意の他の深度判定動作を含んでもよい。
【００２４】
図２をさらに参照すると、オペレーティングシステム２４５は、カメラ１０２の作業メモリ２０５および処理リソースを管理するように画像プロセッサ２２０を構成してもよい。たとえば、オペレーティングシステム２４５は、光学素子２１５およびフラッシュ２１６などのハードウェアリソースを管理するためのデバイスドライバを含んでもよい。したがって、いくつかの実施形態では、上および下で論じられる処理モジュールに含まれる命令は、これらのハードウェアリソースと直接相互作用しないことがあり、代わりに、オペレーティングシステム２４５の中に位置する標準サブルーチンまたはＡＰＩを通じてこのハードウェアと相互作用することがある。そうすると、オペレーティングシステム２４５内の命令が、これらのハードウェア構成要素と直接相互作用することがある。オペレーティングシステム２４５はさらに、デバイスプロセッサ２５０と情報を共有するように画像プロセッサ２２０を構成することがある。オペレーティングシステム２４５はまた、カメラ１０２の様々な処理モジュールの間での情報とリソースの共有を可能にする命令を含んでもよい。
【００２５】
デバイスプロセッサ２５０は、キャプチャされた画像、またはキャプチャされた画像のプレビューをユーザに表示するようにディスプレイ２２５を制御するように構成されてもよい。ディスプレイ２２５は、カメラ１０２の外部にあってもよく、またはカメラ１０２の一部分であってもよい。ディスプレイ２２５はまた、画像をキャプチャする前に使用するためのプレビュー画像を表示するビューファインダを形成するように構成されてもよく、または、メモリ内に記憶されるかもしくはユーザによって最近キャプチャされた、キャプチャされた画像を表示するように構成されてもよい。ディスプレイ２２５は、パネルディスプレイ、たとえば、ＬＣＤスクリーン、ＬＥＤスクリーン、または他のディスプレイ技術を含むことがあり、タッチ感知技術を実装することがある。デバイスプロセッサ２５０はまた、ユーザから入力を受け取るように構成されてもよい。たとえば、ディスプレイ２２５はまた、タッチスクリーンであるように構成されてもよく、したがって、ユーザからの入力を受け取るように構成されてもよい。ユーザは、デバイスプロセッサ２５０が深度判定モジュール２４０に供給し得る情報を入力するのにディスプレイ２２５を使用してもよい。たとえば、ユーザは、ディスプレイ２２５を使用して、ディスプレイ２２５上に示されるかまたはディスプレイ２２５内に示されるＦＯＶから対象物体を選択してもよい。デバイスプロセッサ２５０は、その入力を受け取って深度判定モジュール２４０に供給し、深度判定モジュール２４０は、この入力を使用して深度判定動作に関する特定の物体を選択してもよい。
【００２６】
いくつかの実施形態では、デバイスプロセッサ２５０は、メモリ２３０の中の処理モジュールのうちの１つまたは複数を制御するように、またはメモリ２３０の中の処理モジュールのうちの１つまたは複数から入力を受け取るように構成され得る。デバイスプロセッサ２５０は、電子記憶モジュール２１０にデータ、たとえばキャプチャされた画像を表すデータを書き込んでもよい。電子記憶モジュール２１０は従来のディスクデバイスとして図では表されているが、いくつかの実施形態では、電子記憶モジュール２１０は任意の記憶媒体デバイスとして構成されてもよい。たとえば、電子記憶モジュール２１０は、フロッピーディスクドライブ、ハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、もしくは光磁気ディスクドライブなどのディスクドライブ、または、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、および／もしくはＥＥＰＲＯＭなどのソリッドステートメモリを含んでもよい。電子記憶モジュール２１０は、複数のメモリユニットを含むこともでき、メモリユニットのうちの任意の１つが、カメラ１０２内に位置するように構成されることがあり、または、カメラ１０２の外部に位置することがある。たとえば、電子記憶モジュール２１０は、カメラ１０２内に記憶されたシステムプログラム命令を含むＲＯＭメモリを含んでもよい。電子記憶モジュール２１０は、カメラから取り外し可能であってもよい、キャプチャされた画像を記憶するように構成されたメモリカードまたは高速メモリも含んでもよい。
【００２７】
図２は、（構成要素の中でも）デバイスプロセッサ２５０、画像プロセッサ２２０、および電子記憶モジュール２１０を含むように別々の構成要素を有するカメラ１０２を示すが、いくつかの実施形態では、これらの別々の構成要素は、特定の設計上の目的を達成するために様々な方法で組み合わされることがある。たとえば、代替実施形態では、コストを節約し性能を向上させるために、メモリ構成要素（たとえば、電子記憶モジュール２１０または作業メモリ２０５またはメモリ２３０）がプロセッサ構成要素（たとえば、画像プロセッサ２２０および／またはデバイスプロセッサ２５０）と組み合わされてもよい。
【００２８】
加えて、図２は、いくつかの処理モジュールを備えるメモリ２３０と、作業メモリ２０５を備える別個のメモリとを含む、いくつかのメモリ構成要素を示すが、いくつかの実施形態では、異なるメモリアーキテクチャが利用されてもよい。たとえば、ある設計は、メモリ２３０に含まれるモジュールを実装するプロセッサ命令の記憶のためにＲＯＭまたはスタティックＲＡＭメモリを利用することがある。プロセッサ命令は、画像プロセッサ２２０による実行を容易にするために、ＲＡＭ内にロードされてもよい。たとえば、作業メモリ２０５は、ＲＡＭメモリを備えることがあり、命令は、画像プロセッサ２２０による実行の前に作業メモリ２０５にロードされる。いくつかの実施形態では、処理モジュールの１つまたは複数は、メモリ２３０に記憶されるソフトウェアであることがあり、または、ソフトウェア構成要素と組み合わされたハードウェアシステムを備えることがある。さらに、画像プロセッサ２２０およびデバイスプロセッサ２５０の一方と上で関連付けられる機能は、上ではそのようには記載されていないが、画像プロセッサ２２０およびデバイスプロセッサ２５０の他方によって、または画像プロセッサ２２０とデバイスプロセッサ２５０の両方によって実行されることがある。
【００２９】
図３Ａおよび図３Ｂは、ＮＩＲ波長領域とＮＩＲ領域内に波長を有する信号を実現するためのそれぞれのデバイスの関連する能力とを強調表示する、表面照射型（ＦＳＩ）デバイス（図３Ａ）および裏面照射型（ＢＳＩ）画像センサー（図３Ｂ）のスペクトル応答を示すグラフである。図３Ａおよび図３Ｂはそれぞれ、ＮＩＲ波長領域と、ＮＩＲ領域３０５および３５５内に波長を有する信号を実現するためのそれぞれのデバイスの関連する能力とを強調表示している。スペクトル応答は、フォトダイオードが露光されたことに応答してフォトダイオードによって生成される電流の比を特徴とすることができる。スペクトル応答は、図３Ａおよび図３Ｂにおいてｙ軸に沿って示されるグラフに示されるように量子効率として表されてもよい。
【００３０】
詳細には、図３Ａは、赤色光３１０、緑色光３１５、および青色光３２０の各々について、受け取られた波長に対するＦＳＩデバイスの量子効率の例を示すグラフ３００である。様々な実施形態では、ＦＳＩデバイスの厚さが一定でなくてもよい。グラフ３００のｘ軸に沿って、受け取られた信号の波長が４００ナノメートル（ｎｍ）から１１００ｎｍまで示されている。ｙ軸に沿って、受け取られた光が実現されるＦＳＩデバイスのセンサーの量子効率が示されている。受け取られた光に対して「実現される」という用語は、受け取られた光を受け取られた光の波長に対応する電流に変換するセンサーの能力に対応してもよい。たとえば、センサーは、受け取られた光を電流に変換する際に受け取られた光の波長全体を利用することができない場合、受け取られた光を完全に実現することができない。グラフ３００は、近赤外（「ＮＩＲ」）光領域３０５を示す、約７６０ｎｍから約９６０ｎｍの窓も示す。
【００３１】
グラフ３００によって示されるように、光は、６００ｎｍよりも短いときには５０％を超える効率で受け取られるが、受け取られる光の波長が長くなる（グラフ３００のｘ軸に沿って右側に移動する）につれて、ＦＳＩデバイスの量子効率が低下する。以下でさらに説明するように、このことは、ＮＩＲ光の波長に対するＦＳＩデバイスの光検出器領域の厚さに起因する場合がある。
【００３２】
図３Ｂは、赤色光３７０、緑色光３６５、および青色光３６０の各々について、受け取られた波長に対する裏面照射型（「ＢＳＩ」）デバイス（またはセンサー）の量子効率の例を示すグラフ３５０である。様々な実施形態では、ＢＳＩデバイスの厚さが一定でなくてもよい。グラフ３５０のｘ軸に沿って、受け取られた信号の波長が４００ｎｍから１１００ｎｍまで示されている。ｙ軸に沿って、受け取られた光が電流に変換されるＢＳＩセンサーの量子効率が示されている。グラフ３５０は、ＮＩＲ光領域３５５を示す、約７６０ｎｍから約９６０ｎｍの窓も示す。
【００３３】
グラフ３５０に示されるように、光は、６００ｎｍよりも短いときには５０％を超える効率で受け取られるが、受け取られる光の波長が長くなる（グラフ３５０のｘ軸に沿って右側に移動する）につれて、ＢＳＩセンサーの量子効率が低下する。以下でさらに説明するように、このことは、ＮＩＲ光の波長に対するＢＳＩセンサーの光検出器領域の厚さに起因する場合がある。
【００３４】
図３Ａおよび図３Ｂを比較することによってわかるように、ＮＩＲ領域３０５および３５５によって表されたＮＩＲ領域内では、ＦＳＩデバイスは概して、受け取られた光を電流に変換するうえでより効率的である。ＮＩＲ領域３０５内において、ＦＳＩデバイスは最大効率が約３０％であり、一方、ＢＳＩセンサーの最大値はＮＩＲ領域３５５では約２０％である。しかし、ＦＳＩデバイスはＢＳＩ画像センサーよりもＮＩＲ（およびそれよりも長い波長の）量子効率が高い場合があるが、ＦＳＩは、３Ｄ積層センサー（および同様の）技術および慣習に適合しない場合があり、したがって、適用例によっては（たとえば、サイズ面の制約などに起因して）適切な代替ＢＳＩ画像センサーとならない場合がある。受け取られた光を電流に変換する際の効率が不十分であることに関するＦＳＩデバイスおよびＢＳＩデバイスの挙動は、ピクセルサイズとは無関係である。
【００３５】
図４は、光を光検出器領域を通して反射させ返し、ＢＳＩ画像センサーのスペクトル応答を向上させるために金属リフレクタを組み込んだ（４つのピクセルを含む）３Ｄ積層ＢＳＩセンサーの実施形態の断面を示す図である。ＢＳＩセンサーは、モバイル適用例において効果的に働く小型化された深度検知カメラモジュールを形成してもよい。ＢＳＩセンサー４００の断面は、４つのセンサーピクセル４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃ、および４０１ｄを示す。センサーピクセル４０１ａ〜４０１ｄの各々が同様の構造を有するので、説明を明快にするために、ピクセル４０１ａの構造のみについて説明する。ピクセル４０１ａは、マイクロレンズ４０２およびｎ型光検出器領域（光検出器領域）４０４と、金属リフレクタ４０８と、トランスファーゲート４１０と、ｐ型光検出器領域４１２と、金属相互接続部／層４１４の３つの列と、ピクセル信号クロストークを抑制するように構成された光検出器分離領域４１６と、内部にトランスファーゲート４１０および金属相互接続部／層４１４および金属リフレクタ４０８が配設された基板部分４２１とを含む。ＢＳＩセンサーは、光検出器領域４０４と基板部分４２１との間に高屈折率膜を含む。高屈折率膜は、光の少なくとも一部が光検出器領域４０４から基板部分４２１まで伝搬するのを防止するように構成されてもよい。ＢＳＩセンサーはまた、光がマイクロレンズ４０２から反射防止層４０３を通って光検出器領域４０４内に入るのを可能にするように構成され、少なくとも一部の光が光検出器領域４０４からマイクロレンズ４０２まで伝搬するのを防止する反射防止層４０３を含んでもよい。光検出器分離領域４１６は、ピクセル信号クロストークを抑制する。いくつかの実施形態では、ＢＳＩセンサー４００の近隣ピクセルが、基板部分ならびにリセットトランジスタ、選択トランジスタ、および増幅トランジスタ（この図には示されていない）のうちの１つまたは複数を共有してもよい。いくつかの実施形態では、金属相互接続部／層４１４および金属リフレクタ４０８は、リセットトランジスタ、選択トランジスタ、および増幅トランジスタのうちの１つまたは複数の部分を備えてもよい。図４において、光４０６（たとえば、ＮＩＲ光）は、図の上方から光検出器領域４０４に入る。
【００３６】
ピクセル４０１ｂおよび４０１ｃに関するＢＳＩセンサー４００の例に示されるように、光４０６はマイクロレンズ４０２を通過する場合があり、マイクロレンズ４０２は光４０６を合焦させ、光検出器領域４０４内を伝搬させる。光検出器領域４０４は、光４０６の少なくとも一部を電流に変換してもよい。図示されたＢＳＩセンサー４００の例では、各ピクセルの光検出器領域４０４は、シリコンから形成されてもよく、厚さが３ミクロン未満であってもよい。光４０６は、波長がＮＩＲ範囲またはそれよりも長い範囲であり、光検出器領域４０４の厚さを超える侵入深さを有してもよい。たとえば、シリコンへの光４０６の侵入深さは５ミクロンを超えてもよい。したがって、光検出器領域４０４が、シリコンで形成され、厚さが３ミクロン未満であるとき、光検出器領域４０４は、光４０６を効果的に変換しない場合がある。たとえば、光４０６からのエネルギーが完全には電流に変換されない場合がある。したがって、光検出器領域４０４は過度に薄く、光４０６の一部が（ＮＩＲ範囲またはより広い波長範囲にあるとき）、電流に変換されずに光検出器領域４０４を通過することがあるので、光４０６のすべてを電流に変換するとは限らない。したがって、電流に変換されない光４０６におけるエネルギーの一部は、電気に変換されずに引き続きＢＳＩセンサーの基板を透過する場合があるので失われることがある。
【００３７】
図４に示すように、ＢＳＩセンサーの基板４２１は、複数の金属相互接続部または金属層を含んでもよい。たとえば、金属リフレクタ（「Ｍ１」）４０８、およびＢＳＩセンサー４００内部の配線またはトランジスタを含む場合がある金属相互接続部／層（「Ｍ２〜Ｍ４」）４１４。金属リフレクタ４０８および金属相互接続部／層４１４は、ＢＳＩセンサー４００の基板内の様々な深度に位置してもよい。金属相互接続部または金属層は、電源、グラウンド、クロック、および映像信号線などとして働いてもよい。
【００３８】
図４に示すように、金属リフレクタ４０８は、（光検出器領域４０４に最も近い）最上金属層であってもよい。いくつかの実施形態では、金属リフレクタ４０８は、Ｍ２〜Ｍ４金属相互接続部／層４１４よりも幅が広い。これは、金属リフレクタＭ１  ４０８が、電流に変換されずに光検出器領域４０４を通過する光４０６を反射させ、再び光検出器領域４０４を通過させるように構成され得るからである。金属リフレクタ４０８は、光検出器領域４０４に隣接して配置されてもよく、図４に示す他の金属相互接続部／層４１４と比較して光検出器領域４０４に最も近くてもよい。いくつかの実装形態では、金属リフレクタ４０８は、１つまたは複数の金属層を含む。金属リフレクタ４０８と光検出器領域４０４との間の構成要素の数は、他の金属相互接続部／層４１４と比較して少なくてもよい。いくつかの実施形態では、金属リフレクタ４０８は、金属リフレクタ４０８によって反射される光の量を多くするために他の金属相互接続部／層４１４よりも幅が広くなるように構成されてもよい。これによって、ＢＳＩセンサーの基板４２１内の他の構成要素からの反射またはそれらの構成要素による吸収に起因して失われる光４０６の量が最小限に抑えられる場合がある。
【００３９】
（図４に示すような）いくつかの実施形態では、金属リフレクタ４０８は、ＢＳＩ画像センサーのピクセルごとに光検出器領域４０４と同じ幅または実質的に同じ幅を有してもよい。たとえば、金属リフレクタ４０８は、幅がピクセルの光検出器領域４０４の９５％以上であってもよい。いくつかの実施形態では、金属リフレクタ４０８は、幅がピクセルの光検出器領域４０４の９０％以上であってもよい。いくつかの実施形態では、金属リフレクタ４０８は、幅がピクセルの光検出器領域４０４の８５％以上であってもよい。さらに、金属リフレクタ４０８は、光検出器領域４０４のできるだけ近くに位置してもよく、ＢＳＩセンサー４００の基板内で失われる光４０６の量をさらに抑える。いくつかの実施形態では、ＢＳＩセンサー４００の基板を低屈折率の材料（たとえば、屈折率が約１．４であるガラス）から形成すると、損失を最小限に抑えながら光検出器領域４０４と金属リフレクタ４０８との間の距離を延ばしてもよくなる。しかし、いくつかの実施形態では、金属リフレクタ４０８は、光検出器領域４０４のシリコン材料よりも融点が低いので、光検出器領域４０４内に形成されない場合がある。したがって、金属リフレクタ４０８は、光検出器領域４０４内に埋め込まれる場合、光検出器領域４０４を汚染することがある。
【００４０】
光４０６を光検出器領域４０４を通して反射させ返すと、光４０６の波長にかかわらず、光検出器領域４０４が電力に変換される光４０６の量を増やすことが可能になる場合がある（たとえば、光検出器領域４０４を通過するのが２度目の光が吸収されるように、光４０６の侵入深さが光検出器領域４０４の厚さの２倍よりも小さい場合）。したがって、光４０６が、シリコン光検出器への侵入深さが５ミクロンであるＮＩＲ光を有し得る場合、シリコン光検出器の厚さが３ミクロンであるとき、金属リフレクタ４０８はＮＩＲ光を光検出器領域４０４を通して反射させ返すことがある。この例では、光４０６がこのように光検出器領域４０４を通って反射し返すと、光４０６が光検出器領域４０４内で２ミクロンの距離だけ移動するとき、光検出器領域４０４が、光検出器領域４０４の最初の通過時に電流に変換されなかった光４０６の残りの量を電流に変換するのが可能になる場合がある。したがって、金属リフレクタ４０８は、光検出器領域４０４の厚さを事実上２倍にする。光検出器領域４０４が光４０６を電流に変換することができる場合、ＢＳＩセンサー４００の量子効率が高くなる。
【００４１】
図５Ａは、光を光検出器領域を通して反射させ返し、ＢＳＩ画像センサーのスペクトル応答を向上させるために反射性格子をさらに組み込んだ図４の３Ｄ積層ＢＳＩセンサーの実施形態を示す図である。図５Ａに示すＢＳＩセンサー５００は、図４に示し図４に関して説明したのと同じ構成要素のうちの多くを含み、そのような構成要素をここで再び説明する必要はない。図５Ａに示す例では、反射性構造は、光検出器領域５０４内においてＢＳＩセンサー５００の基板５２１に隣接しかつ基板５２１に近接して位置付けられた反射性「格子」５１８である。いくつかの実施形態では、格子５１８は、周期的に配置された構造の組であってもよく、そのいくつかの例が図５Ｂ、図５Ｃ、および図５Ｄに示されている。いくつかの実施形態では、構造は不規則に配置され、そのような構造は、周期的に配置される構造と比較して異なる反射特性を有することができる。いくつかの実施形態では、格子５１８は二酸化ケイ素材料で形成される。格子５１８は、反射された光がＢＳＩセンサー５００の近隣ピクセルに影響を与えることも近隣ピクセルに干渉することもないように、ＢＳＩセンサー５００の光検出器領域５０４内で光５０６を反射させてもよい。たとえば、光５０６が光検出器領域５０４を通過して光検出器領域５０４から出た後で反射性構造（金属リフレクタ５０８）が基板５２１内に配置されると、近隣の共有されるピクセルの基板領域間に物理的障壁も分割器もないので、金属リフレクタ５０８から反射した光が近隣の光検出器領域５０４に入る場合がある。光検出器分離領域５１６を使用して光検出器領域５０４を分割または分離すると、第１の光検出器領域５０４ａ内に位置する反射性構造（たとえば、格子５１８）から反射した光が第１の光検出器領域５０４ａに隣接する第２の光検出器領域５０４ｂまで伝搬する可能性が低くなる。
【００４２】
いくつかの実施形態では、光検出器分離領域５１６は、反射性格子５１８と同じ材料を含んでもよく、格子５１８は、金属リフレクタ５０８および５１４に類似した材料で形成されるかあるいはそのような材料によって被覆されてもよい。たとえば、格子５１８は、銀、銅、金、アルミニウム、白金、ロジウム、およびクロムのうちの１つまたは複数を含んでもよい（たとえば、そのような材料で形成されるかあるいはそのような材料によって被覆されてもよい）。これらの材料の各々は、ＮＩＲ波長範囲内またはそのような範囲を超える光の６０％を超える量を反射させてもよい。さらに、ＢＳＩセンサー５００製造プロセスでは、すでにこれらの材料を使用している場合があり、したがって、格子５１８の形でこれらの材料を追加する場合、プロセスにはわずかなコストしかかからないことがある。したがって、ＢＳＩセンサーの製造プロセスは、格子５１８を各光検出器領域５０４内に形成することを組み込んでもよい。代替または追加として、ＢＳＩセンサーの製造プロセスは、金属リフレクタ５０８を各光検出器領域５０４内に形成するかまたは光検出器領域５０４の下方の各基板５２１内に形成することを組み込むように修正されてもよい。いくつかの実施形態では、ＢＳＩセンサーの構成は、格子５１８を各光検出器領域５０４内に形成することと、金属リフレクタ５０８を光検出器領域５０４の下方の基板５２１内に形成することのいずれかまたは両方を組み込むように修正されてもよい。既存の形成プロセスならびに既存のピクセルの物理設計および製造をそのように活用すると、金属リフレクタ４０８または格子５１８の形成が既存の形成プロセスステップに組み込まれることがあるので、前述のＢＳＩセンサーを追加の層なしに（たとえば、追加のマスク層なしに）あるいは追加のステップなしに修正することが可能になる場合がある。
【００４３】
いくつかの実施形態では、ＢＳＩセンサー５００は、マイクロレンズ５０２と光検出器領域５０４との間に示された反射防止層５０３を含む。反射防止層５０３は、光が、マイクロレンズ５０２を通りかつ反射防止層５０３を通って伝搬する場合があるが、光検出器領域５０４から反射防止層５０３を通ってマイクロレンズ５０２まで移動することがない（あるいは最小限の量の光のみが移動する）ように形成されてもよい。そのような修正は、ＢＳＩセンサーピクセルの量子効率の分解能を向上させるのを可能にし、これらのピクセルの深度マップコーディング精度、距離範囲、および非線形性を向上させる。
【００４４】
金属リフレクタ５０８と同様に、格子５１８は、光５０６を光検出器領域５０４内で反射させてもよい。格子５１８は、電荷収集効率を向上させるように入射光、特により長い波長（たとえば、７００ｎｍを超える波長）の光を格子キャビティ（隣接する格子間に形成されるキャビティ）内によりうまく閉じ込める場合がある。したがって、隣接する格子が光５０６を格子キャビティ内で互いに反射させ、光検出器領域５０４内の光５０６の経路を延ばしてもよい。
【００４５】
格子の間隔（たとえば、近隣の格子間の距離）は概して、ブラッグ回折法則に従い、ｎλ＝２ｄ  ｓｉｎθである。たとえば、８００ｎｍの波長を有するＩＲ信号では、連続する格子間の距離ｄは約０．４ミクロンである。いくつかの実施形態では、各格子は０．２ミクロンから０．４ミクロンの間の間隔を置いて配置される。追加または代替として、格子のサイズは、光検出器領域によって吸収される信号または光の波長に少なくとも部分的に基づいて調整されてもよい。いくつかの実施形態では、格子の間隔、サイズ、および／または形状は、光検出器領域全体にわたって一定ではない。いくつかの実施形態では、図５Ａに示すように、格子５１８が反射性金属リフレクタ５０８と組み合わせて使用されてもよい。図５Ｂ〜図５Ｄに示す実施形態は、格子５１８上に堆積された高屈折率膜５２４を含む例を示す。高屈折率膜５２４は、近隣の格子５１８のために形成された格子キャビティ内の光の捕獲を向上させる働きをする場合がある。いくつかの実施形態では、高屈折率膜５２４は、ガラスよりも高い屈折率（たとえば、１．４よりも高い）を有する材料を含んでもよい。たとえば、高屈折率膜５２４は、特にＳｉ３Ｎ４、ＨｆＯ２、またはＴａ２Ｏ５のうちの１つを含んでもよい。
【００４６】
図５Ｂは、単一周期反射性格子を含む図５Ａの３Ｄ積層ＢＳＩセンサーの実施形態を示す図である。単一周期格子５１８ｂは、高さおよび幅を有し、光検出器領域５０４の長さに沿って延びる１つまたは複数の構造を含んでもよい。この例での「単一周期」は、格子５１８が、図５Ｂにおいて光検出器領域５０４（Ｓｉ検出器）の幅に沿った光検出器領域５０４の単一軸に沿って周期的であることを示す。単一周期格子５１８ｂでは、近隣の格子間の隙間または空間５２０ａが、たとえば、図５Ａおよび図５Ｂの向きに対してページ内に延びる、単一周期格子５１８ｂの平面の１つの軸にのみ存在する場合がある。距離５２２ａは、光検出器領域５０４の幅にわたる周期軸に沿った単一周期格子５１８ｂの幅に相当する。距離５２２ｂは、光検出器領域５０４の高さに沿った単一周期格子５１８ｂの高さに相当する。
【００４７】
図５Ｃは、異なる形状を有する二周期（ｂｉ−ｐｅｒｉｏｄｉｃ）反射性格子を含む図５Ａの３Ｄ積層ＢＳＩセンサーの実施形態を示す図である。図５Ｃに示す二周期格子５１８ｃは、光検出器領域５０４内のアレイとして配置された高さ、幅、および長さを有する複数の構造を含んでもよい。「二周期」は、光検出器領域５０４の２つの軸に沿って（たとえば、図５Ｃにおける光検出器領域５０４（Ｓｉ検出器）の幅および深さに沿って）周期的である格子に関する。二周期格子５１８ｃでは、図５Ｃに示すように、隙間５２０ａおよび５２０ｂが格子５１８の平面の両方の軸に存在する場合がある。たとえば、隙間５２０ａは、図５Ｃに示すように、光検出器領域５０４の幅に沿って隙間または空間を含んでもよく、一方、隙間５２０ｂは、ページ内に延びるにつれて個々の格子５１８を分割する隙間または空間を含んでもよい。隙間５２０ａおよび５２０ｂは、同じ距離を有してもよく、あるいは異なる距離であってもよい。図５Ｃは、二周期格子５１８ｃを図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｄと同様に矩形または立方体形状ではなく円筒形状を有するように示しているが、いくつかの例では、二周期格子５１８ｃは、矩形構造、方形構造、または異なる形状の構造を含んでもよい。距離５２２ａは、光検出器領域５０４の幅にわたる周期軸に沿った二周期格子５１８ｃの幅に相当する。距離５２２ｂは、光検出器領域５０４の高さに沿った二周期格子５１８ｃの高さに相当する。いくつかの実施形態では、二周期格子５１８ｃにおける格子構造の各々が、光検出器領域５０４内の同じ平面内に位置してもよいが、他の実施形態では、格子５１８が光検出器領域５０４内の様々な平面内に位置してもよい（図示せず）。様々な実施形態では、二周期格子５１８ｃは、それぞれに異なる寸法を有してもよく、あるいはそれぞれに異なる反射性材料から作られてもよい。
【００４８】
図５Ｄは、異なる二周期レイアウトを有する二周期反射性格子を含む図５Ａの３Ｄ積層ＢＳＩセンサーの別の実施形態を示す図である。二周期格子５１８ｄは、光検出器領域５０４内のアレイとして配置された高さ、幅、および長さを有する複数の構造を含んでもよく、格子の各列は、「チェッカーボード」型構造を形成するように交互にずらされる。二周期は、格子が、光検出器領域５０４の２つの軸に沿って（図５Ｄにおける光検出器領域５０４（Ｓｉ検出器）の幅および深さに沿って）周期的であることを示唆する場合がある。二周期格子５１８ｄでは、図５Ｄに示すように、隙間５２０ａおよび５２０ｂが反射性格子構造５１８の平面の両方の軸に存在する場合がある。たとえば、隙間５２０ａは、図５Ｄに示すように、光検出器領域５０４の幅に沿って隙間または空間を含んでもよく、一方、隙間５２０ｂは、ページ内に延びるにつれて個々の格子を分割する隙間または空間を含んでもよい。隙間５２０ａおよび５２０ｂは、同じ距離を有してもよく、あるいは異なる距離であってもよい。距離５２２ａは、光検出器領域５０４の幅にわたる周期軸に沿った各二周期格子５１８ｄの幅に相当する。距離５２２ｂは、光検出器領域５０４の高さに沿った二周期格子５１８ｄの高さに相当する。図５Ｄは、格子５１８を図５Ａおよび図５Ｂと同様に立方体形状または矩形を有するように示す。いくつかの実施形態では、二周期格子５１８ｄにおける格子構造の各々が、光検出器領域５０４内の同じ平面内に位置してもよいが、他の実施形態では、二周期格子５１８ｄの格子が光検出器領域５０４内の様々な平面内に位置してもよい（図示せず）。様々な実施形態では、二周期格子５１８ｄは、それぞれに異なる寸法を有してもよく、あるいはそれぞれに異なる反射性材料から作られてもよい。
【００４９】
上述の製造プロセスでは、図４〜図５Ｄに示す構造を有するＢＳＩデバイスは、フロントエンドオブライン（ＦＥＯＬ）プロセスを介して形成されてもよい。たとえば、ＦＥＯＬプロセスは、バックエンドオブライン（ＢＥＯＬ）プロセスまでの（ただし、ＢＥＯＬプロセスは含まない）ＢＳＩデバイスのすべての製造プロセスを含んでもよい。ＦＥＯＬプロセスは、半導体材料上に形成されるかまたは半導体材料から形成される個々のデバイスを形成することを含んでもよい。たとえば、光検出器領域４０４および５０４、光検出器分離領域４１６および５１６、ならびに格子５１８は、ＦＥＯＬプロセスの間に形成されてもよい。格子５１８の形成とＦＥＯＬプロセスを統合すると、格子５１８の形成が簡略化され、そのような構造を光検出器に組み込む全体的なコストが削減される場合がある。いくつかの実施形態では、シャロートレンチ分離（ＳＴＩ）または同様のプロセスが、光検出器領域５０４などの半導体材料上に形成されるかまたはそのような半導体材料から形成されるデバイスを分離するのに使用されてもよい。いくつかの実施形態では、光検出器がインプラント分離を使用し、たとえばｐ＋分離を使用して分離されてもよい。
【００５０】
ＢＥＯＬプロセスは、ＦＥＯＬプロセスの間に配線および／または金属層によって形成された構造およびデバイスを接続することを含んでもよい。たとえば、図４および図５に示すように、ＢＥＯＬプロセスは、金属層Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４ならびに金属層Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４が位置する周囲の基板を形成することを含んでもよい。いくつかの実施形態では、ＦＥＯＬプロセスおよびＢＥＯＬプロセスが完了した後で反射防止層およびマイクロレンズ層が塗布される。高屈折率膜５２４は、光検出器４０４／５０４材料と金属層領域の基板との間に位置付けられ得るので、ＦＥＯＬプロセスまたはＢＥＯＬプロセスのいずれの間に形成されてもよい。上述のように、格子５１８は、同じ形成手順を使用して単一周期または二周期のいずれかを形成する。
【００５１】
図６Ａ〜図６Ｄは、図４および図５の共有ピクセルＢＳＩセンサーの４つの上面図である。図６Ａ〜図６Ｄは、図示のように、マイクロレンズ４０２（図４）を含まない。図６Ａ〜図６Ｄの各々は、２×２ピクセルアレイおよび関連する共有トランジスタ領域を示す。シリコン光検出器領域（光検出器領域）６０４を透過するＮＩＲ光は、最終的に消滅する場合があるか、あるいは引き続き光検出器領域６０４を透過するにつれて放散することがある。
【００５２】
図６Ａは、金属リフレクタ４０８（図４）も格子５１８（図５）も有さない２×２ピクセルアレイを示す。図６Ｂは、金属リフレクタ４０８のみを有する２×２ピクセルアレイを示す。図６Ｃは、格子５１８のみを有する２×２ピクセルアレイを示す。図６Ｄは、金属リフレクタ４０８と格子５１８の両方を有する２×２ピクセルアレイを示す。図６Ａ〜図６Ｄの各々は、共有されるリセット増幅器およびソース／フォロワ増幅器も示す。これらの図において、ＢＳＩセンサーに入射する光は、ページの内側から入射してもよい。
【００５３】
図６Ａは、（図４のトランスファーゲート４１０に対応する）トランスファーゲート６１０と、（図４の光検出器領域４０４に対応する）光検出器（またはアクティブトランジスタもしくはピクセルトランジスタ）領域６０４と、接点６２０（グラウンドバウンスに有効な（たとえば、固体グラウンドを形成する）ｐ＋基板タイ（ダイヤモンド形）であり、方形はｎ＋接点である）とを含む２×２ピクセルアーキテクチャのみを示す。接点６２０は、ＢＳＩ画像センサーの様々な層間の接点を備えてもよい。各２×２ピクセルアーキテクチャの下方の水平領域は、トランジスタと、上方の２×２構造によって共有される関連する構成要素とを備える。図６Ｂは、光検出器領域６０４ごとの（金属リフレクタ５０８に対応する）追加された金属リフレクタ６０８を有する図６Ａの２×２ピクセルアーキテクチャを示す。上記で説明したように、金属リフレクタ６０８は、光検出器領域６０４と実質的に同じサイズになるように形成されてもよい。言い換えれば、金属リフレクタ６０８は、センサーピクセルと同じ断面積または実質的に同じ断面積を有してもよい。したがって、図６Ｂを見るとわかるように、金属リフレクタ６０８の面積は光検出器領域６０４の面積よりも狭くてもよい。図６Ｂに示すように、金属リフレクタ６０８はまた、各ピクセルのトランスファーゲート（またはポリゲート領域）６１０と重なり合う。しかし、いくつかの実施形態では、金属リフレクタ６０８が各ピクセルのトランスファーゲート６１０と重なり合わなくてもよい。
【００５４】
図６Ｃは、光検出器領域６０４ごとの（格子５１８に対応する）格子６１８の追加されたアレイを有する図６Ａの２×２ピクセルアーキテクチャを示す。図示のように、格子６１８のアレイは、光検出器領域６０４の実質的にすべての部分を覆うように構成されてもよい。図示されていないが、格子６１８のアレイは、光検出器領域６０４のより広い面積またはより狭い面積を覆うように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、格子６１８のアレイは、任意の他の形状を有してもよく、あるいは複数の形状を有してもよい。さらに、この図には示されていないが、反射性格子構造のアレイは、ピクセルのトランスファーゲート６１０と重なり合うように構成されてもよい。図６Ｄは、図６Ｂの追加された金属リフレクタ６０８と図６Ｃの格子６１８のアレイとを含む図６Ａの２×２ピクセルアーキテクチャを含む。図示のように、金属リフレクタ６０８および格子６１８のアレイは、図示のように光検出器領域６０４の実質的に全体を覆うように構成されてもよい。図６Ｃおよび図６Ｄには示されていないが、高屈折率膜は、格子６１８および光検出器領域６０４によって示されるＳＴＩ領域と重なり合う場合がある。
【００５５】
図７は、いくつかの実施形態による、ＢＳＩ画像センサーを製造する方法の例を示すフローチャートである。方法７００は、ブロック７０２から開始し、ブロック７０４に進む。ＢＳＩ画像センサーを製造する方法７００は、ブロック７０４において、アクティブ領域を有する１つまたは複数の光検出器領域を形成する。たとえば、１つまたは複数の光検出器領域は、図４の光検出器領域４０４に対応してもよい。この方法７００は次いで、ブロック７０６に進み、光をリフレクタキャビティ内に閉じ込めるように構成された１つまたは複数のリフレクタ構造を形成する。リフレクタ構造は、１つまたは複数の格子構造５１８（図５）を備えてもよく、リフレクタキャビティは、格子構造５１８間の空間、たとえば、隙間５２０であってもよい。この方法７００は次いで、ブロック７０８に進み、光検出器領域の構成要素を相互接続するように構成された１つまたは複数の金属構造を形成する。これらの１つまたは複数の金属構造は、トランスファーゲート、金属層４１４、金属リフレクタ４０８などの基板部分４２１（図４）内に形成された金属構成要素のいずれかを備えてもよい。これらの１つまたは複数の構造が形成された後、方法７００はブロック７１０に進み、１つまたは複数の金属構造が、基板部分４２１に対応してもよい誘電材料領域によって互いに分離される。方法７００は次いで、ブロック７１２に進み、金属構造と向かい合う光検出器領域の縁部上に反射防止層を形成する。反射防止層は、図４の反射防止層４０３に対応してもよい。次いで、方法７００はブロック７１４に進み、１つまたは複数の光検出器領域により多くの光を収集するように１つまたは複数のマイクロレンズを形成し構成する。マイクロレンズは、図４のマイクロレンズ４０２に対応してもよい。この方法７００は、１つまたは複数のマイクロレンズを形成した後、ブロック７１６において終了する。上述の方法７００の各ブロックは任意の順序で実行されてもよい。代替的に、方法７００は、ここには示されていない追加のブロックを含んでもよく、あるいはここに示されているブロックを除外してもよい。
【００５６】
図８は、いくつかの実施形態による、ＩＲセンサーを介して画像をキャプチャする方法の例を示すフローチャートである。方法８００は、ブロック８０２から開始し、ブロック８０４に進む。ブロック８０４において、方法８００は、受け取られた光をピクセルの光検出器領域上に合焦させる。光検出器領域は、上記の図４の光検出器領域４０４に対応してもよく、ピクセルは、近隣の光検出器領域４０４および金属相互接続部から分離された、光検出器領域４０４ならびに任意の関連する基板および金属相互接続部を備える構造に対応してもよい。いくつかの実施形態では、光を図４のマイクロレンズ４０２を介して合焦させる。方法８００は次いで、ブロック８０６に進み、受け取られた光を光検出器領域を介して電流に変換する。方法８００は次いで、ブロック８０８に進み、受け取られた光の経路長を１つまたは複数のリフレクタ構造のアレイを介して光検出器領域の少なくとも一部を通して延ばす。いくつかの実施形態では、リフレクタ構造は格子５１８に対応してもよい（図５）。経路長を延ばすと、光検出器領域がより多くの受け取られた光を電流に変換するのが可能になる場合がある。いくつかの実施形態では、リフレクタ構造は金属リフレクタ５０８と組み合わされてもよい。方法８００は次いで、ブロック８１０において終了する。
【００５７】
本明細書で使用される「判定すること（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ）」という用語は、多種多様な行為を包含する。たとえば、「判定する」ことは、計算すること、算出すること、処理すること、導出すること、調査すること、ルックアップすること（たとえば、テーブル、データベースまたは別のデータ構造内でルックアップすること）、確認することなどを含んでもよい。また、「判定すること」は、受け取ること（たとえば、情報を受け取ること）、アクセスすること（たとえば、メモリ中のデータにアクセスすること）などを含んでもよい。また、「判定すること」は、解決すること、選択すること、選定すること、確立することなどを含んでもよい。さらに、本明細書で使用される「チャネル幅」は、いくつかの態様では帯域幅を包含することがあり、または帯域幅と呼ばれることもある。
【００５８】
本明細書で使用する、品目のリスト「のうちの少なくとも１つ」という句は、単一の部材を含むそれらの品目の任意の組合せを指す。一例として、「ａ、ｂ、またはｃのうちの少なくとも１つ」は、ａ、ｂ、ｃ、ａ−ｂ、ａ−ｃ、ｂ−ｃ、およびａ−ｂ−ｃを包含することを意図する。
【００５９】
上記で説明した方法の様々な動作は、様々なハードウェア構成要素および／もしくはソフトウェア構成要素、回路、ならびに／またはモジュールなどの、動作を実行することが可能な任意の適切な手段によって実行されてもよい。一般に、図に示す任意の動作は、動作を実行することが可能な対応する機能手段によって実行されてもよい。
【００６０】
本明細書で使用されるインターフェースという用語は、２つ以上のデバイスを一緒に接続するように構成されたハードウェアまたはソフトウェアを指すことがある。たとえば、インターフェースは、プロセッサまたはバスの一部であることがあり、デバイス間の情報またはデータの通信を可能にするように構成されることがある。インターフェースは、チップまたは他のデバイスに統合されてもよい。たとえば、いくつかの実施形態では、インターフェースは、あるデバイスからの情報または通信を別のデバイスにおいて受け取るように構成されたレシーバを備えてもよい。（たとえば、プロセッサまたはバスの）インターフェースは、フロントエンドもしくは別のデバイスによって処理された情報もしくはデータを受け取ってもよく、または受け取られた情報を処理してもよい。いくつかの実施形態では、インターフェースは、情報またはデータを別のデバイスに送信または通信するように構成されたトランスミッタを備えてもよい。したがって、インターフェースは、情報もしくはデータを送信してもよく、または、情報もしくはデータを、（たとえば、バスを介した）送信のために出力するために準備してもよい。
【００６１】
本開示に関して説明する様々な例示的な論理ブロック、モジュールおよび回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）もしくは他のプログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素または本明細書で説明する機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実装または実行されてもよい。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、代替として、プロセッサは、任意の市販のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラまたはステートマシンであってもよい。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ（たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携した１つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成）として実装される場合もある。
【００６２】
１つまたは複数の態様では、説明した機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せとして実装されてもよい。ソフトウェアにおいて実装される場合、機能は、１つまたは複数の命令またはコードとして、コンピュータ可読媒体上に記憶されることがあり、またはコンピュータ可読媒体を介して送信されることがある。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体と、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を容易にする任意の媒体を含む通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされる場合がある任意の利用可能な媒体であってもよい。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭもしくは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージもしくは他の磁気ストレージデバイス、または命令もしくはデータ構造の形態の所望のプログラムコードを搬送または記憶するために使用されコンピュータによってアクセスされる場合がある任意の他の媒体を備えてもよい。また、いかなる接続もコンピュータ可読媒体と適切に呼ばれる。ディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、本明細書で使用するとき、コンパクトディスク（ｄｉｓｃ）（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）（ｄｉｓｃ）、光ディスク（ｄｉｓｃ）、デジタル多用途ディスク（ｄｉｓｃ）（ＤＶＤ）、フロッピーディスク（ｄｉｓｋ）、およびＢｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスク（ｄｉｓｃ）を含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は、通常、データを磁気的に再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）は、レーザーを用いてデータを光学的に再生する。したがって、いくつかの態様では、コンピュータ可読媒体は、非一時的コンピュータ可読媒体（たとえば、有形媒体）を含んでもよい。
【００６３】
本明細書で開示した方法は、説明した方法を実現するための１つまたは複数のステップまたはアクションを含む。方法ステップおよび／または方法アクションは、特許請求の範囲から逸脱することなく、互いに入れ替えられてもよい。言い換えれば、ステップまたはアクションの特定の順序が指定されない限り、特定のステップおよび／またはアクションの順序および／または使用は、特許請求の範囲から逸脱することなく修正されてもよい。
【００６４】
説明した機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せとして実装されてもよい。ソフトウェアにおいて実装される場合、機能は、１つまたは複数の命令としてコンピュータ可読媒体上に記憶されてもよい。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされる場合がある任意の利用可能な媒体であってもよい。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭもしくは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージもしくは他の磁気ストレージデバイス、または命令もしくはデータ構造の形態の所望のプログラムコードを搬送または記憶するために使用されコンピュータによってアクセスされる場合がある任意の他の媒体を備えてもよい。ディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、本明細書で使用されるときに、コンパクトディスク（ｄｉｓｃ）（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）（ｄｉｓｃ）、光ディスク（ｄｉｓｃ）、デジタル多用途ディスク（ｄｉｓｃ）（ＤＶＤ）、フロッピーディスク（ｄｉｓｋ）、およびＢｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスク（ｄｉｓｃ）を含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は、通常はデータを磁気的に再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）は、レーザーを用いてデータを光学的に再生する。
【００６５】
したがって、いくつかの態様は、本明細書で提示された動作を実行するためのコンピュータプログラム製品を備えてもよい。たとえば、そのようなコンピュータプログラム製品は、本明細書において説明した動作を実行するように１つまたは複数のプロセッサによって実行可能である命令が記憶された（および／または符号化された）コンピュータ可読媒体を備えてもよい。いくつかの態様では、コンピュータプログラム製品はパッケージング材料を含んでもよい。
【００６６】
さらに、本明細書で説明する方法および技法を実行するためのモジュールおよび／または他の適切な手段は、適用可能な場合、ユーザ端末および／または基地局によってダウンロードおよび／または別の方法で取得されてもよいことを諒解されたい。たとえば、そのようなデバイスは、本明細書で説明する方法を実行するための手段の転送を容易にするためにサーバに結合されてもよい。代替的に、本明細書で説明する様々な方法は、ユーザ端末および／または基地局が記憶手段（たとえば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、コンパクトディスク（ＣＤ）またはフロッピーディスクなどの物理的記憶媒体など）をデバイスに結合または提供すると様々な方法を取得することができるように、記憶手段を介して提供されてもよい。さらに、本明細書で説明する方法および技法をデバイスに提供するための任意の他の適切な技法が利用され得る。
【００６７】
特許請求の範囲が、上記で示した厳密な構成および構成要素に限定されないことを理解されたい。特許請求の範囲から逸脱することなく、上記で説明した方法および装置の構成、動作、および詳細において様々な修正、変更、および変形が行われてもよい。
【００６８】
上記は本開示の態様を対象としているが、本開示の他の態様およびさらなる態様は、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく考案されてもよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【符号の説明】
【００６９】
１００  シーン
１０２  カメラ
１０４  ＮＩＲセンサー
１０５  ＮＩＲ光源
１０８ａ  茂み
１０８ｂ  人間
１０８ｃ  木
１１２  放射光
１１２ａ  放射光
２０５  作業メモリ
２１０  電子記憶モジュール
２１５  光学素子
２１６  フラッシュ
２２０  画像プロセッサ
２２５  ディスプレイ
２３０  メモリ
２３５  キャプチャ制御モジュール
２４０  深度判定モジュール
２４５  オペレーティングシステム
２５０  デバイスプロセッサ
３０５  ＮＩＲ領域
３５５  ＮＩＲ領域
４００  ＢＳＩセンサー
４０１ａ  ピクセル
４０２  マイクロレンズ
４０３  反射防止層
４０４  光検出器領域
４０６  光
４０８  金属リフレクタ
４１０  トランスファーゲート
４１２  ｐ型光検出器領域
４１４  金属相互接続部／層
４１６  光検出器分離領域
４２１  基板
５００  ＢＳＩセンサー
５０２  マイクロレンズ
５０３  反射防止層
５０４  光検出器領域
５０４ａ  第１の光検出器領域
５０４ｂ  第２の光検出器領域
５０６  光
５０８  金属リフレクタ
５１６  光検出器分離領域
５１８  格子構造
５１８ｂ  単一周期格子
５１８ｃ  二周期格子
５１８ｄ  二周期格子
５２０ａ  隙間
５２０ｂ  隙間
５２１  基板
５２２ｂ  距離
５２４  高屈折率膜
６０４  光検出器領域
６０８  金属リフレクタ
６１０  トランスファーゲート
６１８  格子
６２０  接点
【図１】
2018525837.tif 000003
【図２】
2018525837.tif 000004
【図３Ａ】
2018525837.tif 000005
【図３Ｂ】
2018525837.tif 000006
【図４】
2018525837.tif 000007
【図５Ａ】
2018525837.tif 000008
【図５Ｂ】
2018525837.tif 000009
【図５Ｃ】
2018525837.tif 000010
【図５Ｄ】
2018525837.tif 000011
【図６Ａ−６Ｄ】
2018525837.tif 000012
【図７】
2018525837.tif 000013
【図８】
2018525837.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月22日(2018.2.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像をキャプチャするためのＩＲセンサー装置であって、
光を電流に変換するように構成されたセンサーピクセルのアレイを備え、センサーピクセルの前記アレイの各センサーピクセルが、
前記光を電流に変換するように構成された光検出器領域と、
レンズに入射した光を前記光検出器領域に合焦させるように構成されたレンズであって、入射光が前記レンズを通って前記光検出器領域内に伝搬するように前記光検出器領域に隣接して位置付けられたレンズと、
前記光検出器領域が基板と前記レンズとの間に位置するように配設された基板であって、１つまたは複数のトランジスタが内部に形成された基板と、
前記光検出器領域の少なくとも一部が１つまたは複数の反射性構造と前記レンズとの間に位置するように前記光検出器領域内に位置付けられた１つまたは複数の反射性構造であって、前記光検出器領域の少なくとも前記一部を通過した前記光を前記光検出器領域内で反射させるように構成された１つまたは複数の反射性構造とを備える装置。
【請求項２】
前記１つまたは複数の反射性構造は、反射性構造のアレイを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記反射性構造の前記アレイは、前記光を反射させる複数の表面を有する格子を備える、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記反射性構造の前記アレイは、各々が、前記光検出器領域を横切って延びる長さを有する複数の構造を備え、前記反射性構造の前記アレイは、隣接する構造間に配設された隙間をさらに備える、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記反射性構造の前記アレイは、二周期２次元アレイとして配置された構造を備える、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記反射性構造の前記アレイは、周期的２次元アレイとして配置された構造を備える、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記反射性構造の前記アレイは、前記基板に隣接する前記光検出器領域の縁部に沿って位置付けられる、請求項３に記載の装置。
【請求項８】
センサーピクセルの前記アレイの各センサーピクセルは、前記レンズと前記光検出器領域との間に配設された反射防止層をさらに備える、請求項３に記載の装置。
【請求項９】
前記１つまたは複数の反射性構造は、前記光検出器領域内に配設され、前記光検出器領域を通って伝搬する前記光を前記光検出器領域内に反射させ返すように揃えられた表面を有するリフレクタを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記光検出器領域の少なくとも前記一部を通って伝搬する前記光を屈折性膜を介して前記光検出器領域を通して屈折させ返すように構成された屈折性層であって、前記屈折性膜が、前記基板よりも高い屈折率を有する屈折性層をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
センサーピクセルのアレイを有するＩＲセンサーによって画像をキャプチャするための方法であって、
光をレンズを介してセンサーピクセルの前記アレイのピクセルの光検出器領域上に合焦させるステップと、
前記光を前記光検出器領域を介して電流に変換するステップと、
前記光検出器領域の少なくとも一部を通って伝搬する前記光を、前記ピクセルの前記光検出器領域内に位置付けられた１つまたは複数の反射性構造を介して前記光検出器領域内に反射させるステップであって、前記光が前記光検出器領域内で移動する距離を延ばす、ステップとを含む方法。
【請求項１２】
前記１つまたは複数の反射性構造は、前記光検出器領域内に配設された反射性構造のアレイを備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記反射性構造の前記アレイは、光を反射させる複数の表面を有する格子を備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記反射性構造の前記アレイは、各々が、前記ピクセルの前記光検出器領域を横切って延びる長さを有する複数の構造を備え、前記反射性構造の前記アレイは、隣接する構造間に配設された隙間をさらに備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記反射性構造の前記アレイは、二周期２次元アレイとして配置された構造を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記反射性構造の前記アレイは、周期的２次元アレイとして配置された構造を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記反射性構造の前記アレイは、前記ピクセルの基板に隣接する前記光検出器領域の縁部に沿って位置し、前記基板が、前記光検出器領域が前記基板と前記レンズとの間に位置するように配設される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記光検出器領域から前記レンズへの光を前記レンズと前記光検出器領域との間に配設された反射防止層を介して妨げるステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記１つまたは複数の反射性構造はリフレクタを備え、前記リフレクタが、前記光検出器領域を通って伝搬する光を前記光検出器領域内に反射させ返すように揃えられた表面を有して配設される、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記光検出器領域の少なくとも前記一部を通って伝搬する前記光を、前記ピクセルの屈折率基板よりも高い屈折率を有する屈折性層を介して前記光検出器領域を通して屈折させ返すステップであって、前記基板が、前記光検出器領域が前記基板と前記レンズとの間に位置するように配設される、ステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
センサーピクセルのアレイを含む、画像をキャプチャするためのＩＲセンサーのセンサーピクセルを製造するための方法であって、
光を電流に変換するように構成された光検出器領域を形成するステップと、
レンズに入射した前記光を前記光検出器領域に合焦させるように構成されたレンズであって、前記入射光が前記レンズを通って前記光検出器領域内に伝搬するように前記光検出器領域に隣接して位置付けられたレンズを形成するステップと、
前記光検出器領域が基板と前記レンズとの間に位置するように配設された基板であって、１つまたは複数のトランジスタが内部に形成された基板を形成するステップと、
前記光検出器領域の少なくとも一部が１つまたは複数の反射性構造と前記レンズとの間に位置するように前記光検出器領域内に位置付けられた１つまたは複数の反射性構造であって、前記光検出器領域の少なくとも前記一部を通過した前記光を前記光検出器領域内で反射させるように構成された１つまたは複数の反射性構造を形成するステップとを含む方法。
【請求項２２】
前記１つまたは複数の反射性構造は、前記光検出器領域内に形成された反射性構造のアレイを備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記反射性構造の前記アレイは、光を反射させる複数の表面を有する格子を備える、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記反射性構造の前記アレイは、各々が、前記光検出器領域を横切って延びる長さを有し、かつ隣接する構造間に配設された隙間を有する複数の構造を備えるように形成される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記反射性構造の前記アレイは、二周期２次元アレイとして配置された構造を備えるように形成される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記反射性構造の前記アレイは、周期的２次元アレイとして配置された構造を備えるように形成される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記反射性構造の前記アレイは、前記基板に隣接する前記光検出器領域の縁部に沿って位置付けられる、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記レンズと前記光検出器領域との間に反射防止層を形成するステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記１つまたは複数の反射性構造を形成するステップは、前記光検出器領域内に配設され、前記光検出器領域を通って伝搬する前記光を前記光検出器領域内に反射させ返すように揃えられた表面を有するリフレクタを形成するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３０】
前記光検出器領域と前記基板との間に屈折性層を形成するステップであって、前記屈折性層が、前記光検出器領域の少なくとも前記一部を通って伝搬する前記光を前記光検出器領域を通して屈折させ返すように構成され、かつ前記基板よりも高い屈折率を有する、ステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【国際調査報告】
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