Мультиспектральное светочувствительное устройство и способ его изготовления

Мультиспектральное светочувствительное устройство и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к мультиспектральному светочувствительному устройству и способу его изготовления. В частности, настоящее раскрытие относится к панхроматическому светочувствительному устройству, которое может одновременно воспринимать множество спектров (например, видимого и инфракрасного света), и способу его изготовления. Здесь, панхроматический спектр (или цвет) содержит весь спектр, представляющий интерес. Для нормальных светочувствительных устройств (например, для видимого света), панхроматический спектр содержит весь спектр видимого света, который содержит красный, зеленый, синий и белый свет. Для светочувствительных устройств, используемых для комбинации инфракрасного и видимого света, панхроматический спектр содержит спектры видимого и инфракрасного света. Настоящее раскрытие относится к мультиспектральному светочувствительному устройству, содержащему для восприятия монохромные и цветные изображения.

Уровень техники

Традиционная технология для разработки и изготовления светочувствительных чипов (или устройств) цветного изображения предусматривает использование либо однослойного светочувствительного пикселя, либо трехслойного светочувствительного пикселя. Для светочувствительного чипа, использующего однослойный светочувствительный пиксель, для получения цветных изображений, он должен быть покрыт фильтром в соответствии с определенным шаблоном, например шаблоном Байера или ячеистым шаблоном. Для светочувствительного чипа, использующего трехслойный пиксель восприятия, нет необходимости использовать цветовой фильтр. Эти традиционные технологии для разработки и изготовления светочувствительных чипов (или устройств) цветного изображения все еще нуждаются в усовершенствовании.

В традиционном однослойном светочувствительном чипе цветного изображения два разных вида шаблонов в основном используются для получения сигнала цветности. На фиг. 1 показан шаблон цветового фильтра первого рода, а именно шаблон CYMG (также именуемый составным шаблоном цветового фильтра), который состоит из голубого, желтого, малинового и зеленого цвета. На фиг. 2 и фиг. 3(a), 3(b) показано несколько шаблонов фильтра основных цветов (RGB), упорядоченных согласно шаблону Байера или ячеистому шаблону, соответственно. Оба эти шаблона состоят из красного, зеленого и синего цвета.

В цветном светочувствительном чипе, выполненном из шаблона CYMG, матрица светочувствительных пикселей содержит большое количество макропикселей. Каждый макропиксель состоит из четырех пикселей, каждый из которых покрыт цветовым фильтром C, Y, M, G соответственно. Однако в промышленности устройств отображения используется шаблон трех основных цветов (т.е. RGB), а не шаблон CYMG, в связи с чем необходимо преобразование цветовой матрицы для цвета C, Y, M или G в матрицу для RGB для преобразования шаблона CYMG в шаблон RGB. Кроме того, поскольку каждая пиксельная точка воспринимает только один цвет (голубой, желтый, малиновый или зеленый), для восприятия цветов RGB каждым пикселем, необходима интерполяция для интерполирования пропущенных цветов из соседних пиксельных точек. В цветном светочувствительном чипе шаблона Байера (патент США № 3971065), матрица светочувствительных пикселей содержит большое количество макропикселей, каждый из которых содержит четыре пикселя, покрытые только цветами RGB. Шаблон Байера дополнительно требует, чтобы в каждом макропикселе два элемента на одной из диагоналей должен воспринимать зеленый цвет или цвет, соответствующий яркости изображения, тогда как другие два воспринимаемые цвета являются красным и синим или цветами, соответствующими двум другим разным спектрам видимого света. Аналогично, поскольку каждая пиксельная точка воспринимает только один цвет (красный, зеленый или синий), необходима интерполяция для интерполирования пропущенных цветов из соседних пиксельных точек для получения других двух пропущенных цветов в каждой точке. Шаблон Байера имеет четыре разных упорядочения, каждое из которых представляет конкретное размещение позиции RGB. В ячеистом шаблоне, показанном на фиг. 3, макропиксель содержит только три пикселя, покрытые цветами RGB и размещенные в виде шестиугольных ячеек. В ячеистом шаблоне пиксели, воспринимающие цвета RGB, расположены однородно и симметрично; и обмен позициями двух пикселей сохраняет ячеистый шаблон.

Как описано выше, при реализации цветового фильтра, сформированного согласно составному шаблону цветов (CYMG), шаблону Байера или ячеистому шаблону, возникает три общих проблемы: во-первых, снижение чувствительности вследствие наличия пленки цветовой фильтрации (по сравнению с монохромным светочувствительным чипом); во-вторых, снижение эффективной пространственной четкости (или разрешения) вследствие цветовой интерполяции, которое, в свою очередь, приводит к третьей проблеме, цветовому аляйсингу. Обычно цветовой аляйсинг разрешается с использованием низкочастотных фильтров. Однако низкочастотные фильтры будут снижать четкость изображения, что усугубляет вторую проблему.

Во избежание снижения чувствительности, вызванной цветовым фильтром, и для повышения общей светочувствительности в патенте США № 6137100 раскрыт способ выравнивания характеристики восприятия светочувствительных пикселей RGB, с использованием характеристики фотодиодов, которые имеют разную чувствительность для разных цветов. В частности, фотодиод более чувствителен к зеленому, в меньшей степени к красному и меньше всего к синему свету. Поэтому областям, чувствительным к синему свету, придается наибольший размер, чувствительным к красному - меньший размер, и чувствительным к зеленому - наименьший размер. Повышение цветовой чувствительности этим способом, тем не менее, ограничено. Кроме того, этот способ отдает особое предпочтение цветовому шаблону RGB.

Цветные светочувствительные устройства, в общем случае, воспринимают непрерывный спектр, соответствующий цвету RGB. Существуют также светочувствительные устройства монохромного изображения, которые чувствительны ко всему видимому спектру, или инфракрасному спектру, или к обоим. Чувствительность такого рода монохромного светочувствительного устройства, в общем случае, в 10 раз больше, чем у традиционного цветного светочувствительного устройства шаблона Байера (при тех же физических условиях производства), но такое устройство не может создавать цвет.

В патентной заявке под названием “Multi-spectrum photosensitive device and manufacturing method thereof” (PCT/CN2007/071262), ранее поданной автором настоящего изобретения, предусмотрен светочувствительный чип, где используются двухслойные светочувствительные пиксели. Согласно этому новому способу, спектр верхнего слоя и нижнего слоя расслоен в ортогональной или дополнительной форме, как показано на фиг. 4 и фиг. 5, так что в любых позициях пикселя светочувствительные пиксели на верхнем слое и нижнем слое могут, соответственно, воспринимать ортогональный или дополнительный спектр (либо видимый спектр, либо спектр видимого и инфракрасного света), тем самым максимизируя использование энергии падающего света. Этот способ можно реализовать с использованием или без использования цветовых фильтров и также с учетом преимуществ отношения пространственных разрешений, снижения цветности и светочувствительности. Однако этот новый способ не позволяет оптимизировать конструкцию физической структуры верхнего слоя и нижнего слоя.

Традиционная технология для разработки и изготовления светочувствительного чипа (или устройства) цветного изображения имеет другую характеристику, то есть, обычно, восприятие на передней стороне или задней стороне чипа (например, в патентах США № 4388532, № 4679068, № 5244817, № 6169369, № 6429036 и № 7265397). Патенты США № 5134274 и № 6191404 заслуживают упоминания в отношении обеспечения двустороннего светочувствительного чипа (и системы), который может одновременно воспринимать на передней и задней стороне. Термин “передняя сторона” означает сторону, обращенную к источнику света на слое основы чипа, соответственно, термин “восприятие с передней стороны” означает восприятие светочувствительными пикселями на передней стороне; тогда как термин “задняя сторона” означает сторону, обращенную от источника света на слое основы чипа, соответственно, термин “восприятие с задней стороны” означает восприятие светочувствительными пикселями на задней стороне. Восприятие с задней стороны требует, чтобы слой основы чипа был достаточно тонким и загерметизирован так, чтобы свет мог проникать через слой основы и восприниматься светочувствительными пикселями. Такой двусторонний светочувствительный чип способен принимать свет одновременно с передней стороны и задней стороны, т.е. имеет характеристику интегрирования сигналов двух разных источников света. Однако такого рода двусторонний светочувствительный чип содержит только один слой светочувствительных пикселей, расположенный на определенной стороне слоя основы чипа. Следовательно, когда пользователю нужно получить восприятие цветного (или мультиспектрального) сигнала или принять два разных вида (или контента) на светочувствительном чипе, такого рода однослойный светочувствительный чип, способный воспринимать на двух сторонах, испытывает затруднение. Кроме того, однослойный светочувствительный чип, способный воспринимать на двух сторонах, требует световых сигналов с двух направлений, лицевой стороны и тыльной стороны, который имеет соответствующее отношение на геометрическом пространстве, то есть его можно использовать только для единичного вида.

Поэтому этот уровень техники светочувствительных чипов все же может иметь недостатки. Что касается однослойного светочувствительного чипа, узкое место возникает в аспекте чувствительности, и его эффективность использования пространства и энергии не выше, чем у многослойных. Что касается многослойного (двухслойного или трехслойного) светочувствительного чипа, процесс является более сложным и трудным. Другая функция, которая отсутствует в уровне техники светочувствительного чипа, состоит в том, что они не могут воспринимать свет, соответствующий разным видам, с двух направлений, лицевой стороны и тыльной стороны.

Таким образом, по-прежнему необходимо усовершенствовать уровень техники, чтобы обеспечить устройство восприятия и способ его изготовления, которые могут объединять в себе преимущества устройства восприятия монохромного изображения и устройства восприятия цветного изображения и могут воспринимать свет с двух разных направлений одновременно или асинхронно для дополнительного повышения производительности чипа восприятия и расширения функций единичного чипа.

Сущность изобретения

Техническая проблема

Для преодоления ограничений и трудностей, с которыми сталкивается вышеописанный уровень техники, задачей настоящего раскрытия является обеспечение мультиспектрального светочувствительного устройства и способа его изготовления, которое позволяет одновременно получать виды с разных направлений.

Техническое решение

Для облегчения описания настоящего раскрытия и объяснения отличий от известного уровня техники здесь приведены определения следующих терминов: двухслойное устройство восприятия, двустороннее устройство восприятия и устройство восприятия в двух направлениях. Двухслойное устройство восприятия означает, что его светочувствительные пиксели физически делятся на два слоя (как двухслойное устройство восприятия, описанное в патентной заявке под названием “Multi-spectrum photosensitive device and manufacturing method thereof” (PCT/CN2007/071262), ранее поданной автором настоящего изобретения), каждый из которых имеет пиксели восприятия для восприятия конкретного спектра. Двустороннее устройство восприятия - это светочувствительное устройство, имеющее две поверхности восприятия, причем каждая поверхность способна воспринимать с по меньшей мере одного направления. Устройство восприятия в двух направлениях - это устройство восприятия, способное воспринимать с двух направлений (которые, в общем случае, образуют угол 180 градусов), т.е. передняя сторона и задняя сторона устройства восприятия могут воспринимать свет.

Светочувствительное устройство может одновременно иметь одну, две или все три упомянутые характеристики: два слоя, две стороны и два направления. Настоящее раскрытие, в основном, относится к двустороннему двухслойному устройству восприятия (как показано на фиг. 6(a)-(c)), устройству восприятия в двух направлениях (например, описанному в патентах США № 5134274 и № 6191404), двустороннему устройству восприятия в двух направлениях (как показано на фиг. 6(a)-(c) и фиг. 16) и к двустороннему двухслойному устройству восприятия в двух направлениях (как показано на фиг. 9(a)-(c)).

Техническое решение согласно настоящему раскрытию предусматривает следующее.

Мультиспектральное светочувствительное устройство, содержащее по меньшей мере один непрозрачный слой основы; причем каждый слой основы содержит по меньшей мере две стороны, по меньшей мере две из сторон снабжены группами светочувствительных пикселей, каждая из групп светочувствительных пикселей используется для восприятия света спектра, представляющего интерес, излучаемого с фронтального направления стороны, на которой расположена группа светочувствительных пикселей.

В мультиспектральном светочувствительном устройстве, существует один слой основы, снабженный двумя сторонами восприятия, которые, соответственно, содержат светочувствительные пиксели, распределенные одинаково или по-разному, для восприятия различных спектров.

Спектр, представляющий интерес, содержит один или более из спектров синего, зеленого, красного, голубого, желтого, белого, инфракрасного, красного плюс инфракрасный, желтого плюс инфракрасный и белого плюс инфракрасный света.

В мультиспектральном светочувствительном устройстве набор линз установлен, соответственно, напротив каждой стороны на слое основы.

Способ изготовления вышеупомянутого мультиспектрального светочувствительного устройства, содержащий этапы, на которых:

обеспечивают по меньшей мере один непрозрачный слой основы, причем каждый слой основы содержит по меньшей мере две стороны;

по меньшей мере две из сторон слоя основы снабжены группами светочувствительных пикселей, каждая группа светочувствительных пикселей используется для восприятия света спектра, представляющего интерес, излучаемого с фронтального направления стороны, на которой расположена группа светочувствительных пикселей.

Другая разновидность мультиспектрального светочувствительного устройства, содержащего по меньшей мере один прозрачный слой основы; каждый слой основы содержит по меньшей мере две стороны, по меньшей мере две из сторон снабжены группами светочувствительных пикселей, каждая группа светочувствительных пикселей используется для восприятия света спектра, представляющего интерес, излучаемого с фронтального направления или тыльного направления стороны, на которой расположена группа светочувствительных пикселей.

В мультиспектральном светочувствительном устройстве существует один слой основы, снабженный двумя сторонами восприятия, каждая из которых, соответственно, имеет светочувствительные пиксели, распределенные одинаково или по-разному, для восприятия различных спектров.

Спектр, представляющий интерес, содержит один или более из спектров синего, зеленого, красного, голубого, желтого, белого, инфракрасного, красного плюс инфракрасный, желтого плюс инфракрасный и белого плюс инфракрасный света.

При облучении с одного направления спектр, воспринимаемый светочувствительными пикселями, расположенными на тыльной стороне слоя основы, ортогонален спектру, воспринимаемому светочувствительными пикселями, расположенными в тех же позициях на фронтальной стороне.

Кроме того, при облучении с одного направления спектр, воспринимаемый светочувствительными пикселями, расположенными на тыльной стороне, дополнителен к спектру, воспринимаемому светочувствительными пикселями, расположенными в той же позиции на фронтальной стороне.

Мультиспектральное устройство восприятия дополнительно содержит средство выбора направления, сконфигурированное для случая, когда все или часть пикселей на выбранной стороне воспринимают экранирования пикселей в соответствующих позициях на стороне, симметричной выбранной стороне.

Средство выбора направления может быть синхронной многозатворной системой, причем каждый из ее затворов располагается напротив каждой стороны слоя основы, и два затвора, установленные напротив двух сторон, противоположных друг другу, находятся, соответственно, в открытом состоянии и закрытом состоянии в одно и то же время.

Средство выбора направления также может быть экранирующей пленкой, причем экранирующая пленка покрывает часть пикселей на каждой стороне слоя основы в соответствии с заранее установленным шаблоном выбора направления пикселем, и для двух пикселей, расположенных в одной и той же позиции на передней стороне и задней стороне, самое большее, только один из которых покрыт экранирующей пленкой.

Шаблон выбора направления пикселем выбран из диагонального шаблона, горизонтального шаблона каждых трех столбцов, горизонтального шаблона каждых двух столбцов, вертикального шаблона каждых трех строк, вертикального шаблона через каждые две строки и шаблона разделения области.

В мультиспектральном светочувствительном устройстве, пиксели на фронтальной стороне и тыльной стороне симметричны по направлению.

В мультиспектральном светочувствительном устройстве, набор линз установлен, соответственно, напротив каждой стороны слоя основы.

Способ изготовления вышеупомянутого мультиспектрального устройства восприятия, содержит этапы, на которых:

обеспечивают по меньшей мере один прозрачный слой основы; причем каждый слой основы содержит по меньшей мере две стороны;

по меньшей мере две из сторон слоя основы снабжены группами светочувствительных пикселей, каждая из групп светочувствительных пикселей используется для восприятия света спектра, представляющего интерес, излучаемого с тыльного направления или фронтального направления стороны, на которой расположены группы светочувствительных пикселей.

Преимущества изобретения

Прежде всего, процесс производства можно упростить, обеспечив слой основы, содержащий по меньшей мере две стороны, на которых расположены светочувствительные пиксели. Многослойные устройства восприятия, отвечающие уровню техники (в том числе, раскрытые в патентной заявке под названием “A Multi-Spectrum Photosensitive Device and Manufacturing Method Thereof”, ранее поданной автором изобретения), являются разновидностью трехмерного процесса производства, который предусматривает послойную обработку чипа и, наконец, формовку всех обработанных слоев вместе, в результате чего процесс производства сравнительно усложняется, что затрудняет повышение производительности производства. В то же время настоящее раскрытие осуществляет обработку на каждой стороне слоя основы, благодаря чему процесс производства приближается к технологии плоскостного процесса, например, если слой основы имеет две стороны, после обработки фронтальной стороны, необходимо лишь перевернуть слой основы и осуществлять обработку непосредственно на тыльной стороне, что позволяет добиться значительного упрощения процесса производства. Во-вторых, наблюдение разных видов с разных направлений реализуется с помощью одного и того же устройства благодаря установке пикселей восприятия на разных сторонах слоя основы. Например, также взяв слой основы с двумя сторонами в порядке примера, когда слой основы является непрозрачным, как фронтальная сторона, так и тыльная сторона слоя основы может воспринимать свет с каждой стороны, соответственно, для получения видов в направлениях вперед, соответственно. Когда слой основы является прозрачным, как фронтальная сторона, так и тыльная сторона слоя основы также могут воспринимать свет, соответственно, для получения видов, соответственно, посредством затвора или шаблона выбора направления пикселем. По сравнению с уровнем техники для получения видов с разных направлений подход, отвечающий уровню техники, предусматривает применение множественных наборов чипов восприятия и их схем обработки; тогда как подход согласно настоящему раскрытию предусматривает восприятие видов с разных направлений на разных сторонах слоя основы, таким образом, помимо множественных групп светов, воспринимаемых с разных направлений, необходима только схема обработки, которая включает в себя схему фотоэлектрического преобразования, обработки электрического сигнала, выходную схему и линию передачи, что позволяет экономить пространство и деньги.

Что касается прозрачного слоя основы, пиксели восприятия предусмотрены в одной и той же позиции как на фронтальной стороне, так и на тыльной стороне. Одна и та же позиция как на фронтальной стороне, так и на тыльной стороне в данном случае означает, что при облучении источником света соответствующие позиции на двух сторонах облучаются одним и тем же лучом. Рассматривая пример слоя основы с двумя сторонами, если точечный источник света вертикально облучает фронтальную сторону слоя основы, позицией облучения на фронтальной стороне слоя основы является точка A, и позицией облучения на тыльной стороне слоя основы, облучаемой через слой основы, является точка B, тогда как точка A и точка B располагаются в одной и той же позиции двух противоположных сторон. Таким образом, существует проблема в том, что источник фронтального освещения будет облучать точку A и точку B и источник тылового освещения также будет облучать точку B и точку A, что обуславливает интерференцию между видами с двух направлений. Для устранения такой двунаправленной интерференции, режим простой обработки предусматривает наличие светочувствительных пикселей на одной стороне из этих двух противоположных сторон и отсутствие светочувствительных пикселей в той же позиции на другой стороне. Однако существуют различные преимущества обеспечения пикселей восприятия в одной и той же позиции на двух противоположных сторонах, например, энергия падающего света всех сегментов спектра может в большой степени использоваться для получения более высокой эффективности света для достижения более высокой чувствительности и динамического диапазона и при этом снижения электрического шумового сигнала, вырабатываемого преобразованием энергии света в тепловую энергию. С этой целью, согласно настоящему раскрытию, благодаря применению средства выбора направления, источник фронтального освещения не может достигать точки B и точки A, когда источник фронтального освещения облучает точку A и точку B, или источник фронтального освещения не может достигать точки A и точки B (т.е. шаблон выбора направлений путем разделения времени), когда источник фронтального освещения облучает точку B и точку A; или с применением шаблона выбора направления пикселем, т.е. при задании точки A и точки B в качестве фронтальной группы восприятия для восприятия источника фронтального освещения, задании точки C (расположенной на тыльной стороне) и точки D (расположенной на фронтальной стороне) в качестве тыльной группы восприятия для восприятия источника фронтального освещения, так что только один из двух пикселей, расположенных в одной и той же позиции противоположных сторон, фронтальной и тыльной, покрыт экранирующей пленкой, что определяет позиции пикселей, покрытых экранирующей пленкой, на противоположных сторонах для обеспечения максимального использования энергии падающего света и одновременно реализации получения видов разных направлений без интерференции.

Необходимо подчеркнуть, что двустороннее двухслойное светочувствительное устройство с прозрачным слоем основы, раскрытое в настоящем раскрытии, не только обеспечивает большое удобство и преимущество для двунаправленного восприятия, но и значительно повышает чувствительность устройства восприятия и гамму цветопередачи для восприятия в одном направлении. При этом настоящее изобретение предусматривает простой способ интегрирующей реализации восприятия цвета и инфракрасного света на устройстве восприятия при низких затратах.

Мультиспектральное светочувствительное устройство для восприятия видимого и инфракрасного света будет рассмотрено согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия, которые приведены только для демонстрации преимуществ и реализаций настоящего раскрытия, но никоим образом не ограничивают объем защиты настоящего раскрытия.

Для специалистов в данной области техники вышеозначенные и другие задачи, а также преимущества настоящего изобретения будут очевидны из нижеследующих подробных описаний и иллюстраций предпочтительных вариантов осуществления со ссылкой на нижеперечисленные чертежи.

Описания чертежей

Фиг. 1 - схема, демонстрирующая шаблон цветового фильтра CYMG.

Фиг. 2 - схема, демонстрирующая шаблон Байера цветовых фильтров RGB и его разновидности.

Фиг. 3(a) и 3(b) - схемы, демонстрирующие ячеистые шаблоны цветового фильтра RGB, соответственно.

Фиг. 4(a) - схема, поясняющая соотношение между спектрами красного, зеленого, синего, желтого, голубого, белого и инфракрасного света; фиг. 4(b) - схема, поясняющая соотношение между глубиной проникновения и длиной волны света в (непрозрачном) объекте, в которой линии слоев используются для упрощения реализаций различных устройств восприятия.

Фиг. 5(a) и 5(b) демонстрируют примеры некоторых пар ортогональных и дополнительных цветов, в которых цвета двух слоев вверх и вниз в левой части фиг. 5(a) и 5(b) являются дополнительными и цвета двух слоев вверх и вниз в правой части фиг. 5(a) и 5(b) являются ортогональными.

Фиг. 6(a)-6(c) иллюстрируют предпочтительный вариант осуществления двустороннего двухслойного устройства восприятия цветов с шаблоном Байера согласно настоящему раскрытию, в котором слой основы является непрозрачным и фронтальная сторона полностью симметрична тыльной стороне. Следует отметить, что, поскольку устройство восприятия, показанное на фиг. 6(a), 6(b) и 6(c), одновременно имеет характеристики двух слоев, а также двух сторон, оно именуется двусторонним двухслойным устройством восприятия цветов.

Фиг. 7(a)-7(c) иллюстрируют предпочтительный вариант осуществления двустороннего двухслойного устройства восприятия цветов с непрозрачным слоем основы согласно настоящему раскрытию и его разновидности, где используется обобщенный шаблон Байера, в котором слой основы является непрозрачным и фронтальная сторона полностью симметрична тыльной стороне. Предпочтительный вариант осуществления может предусматривать устройство восприятия цветов CYMG.

Фиг. 8(a)-8(d) иллюстрируют предпочтительный вариант осуществления двустороннего двухслойного устройства восприятия цветов, фронтальная сторона которого выполнена в виде ячеистого шаблона согласно настоящему раскрытию, и его разновидности, в которых слой основы является непрозрачным и тыльная сторона выполнена в виде шаблона Байера (фиг. 8(b)), или ячеистого шаблона (фиг. 8(c)), или однородного шаблона (фиг. 8(d)), или других шаблонов. Фигуры поясняют, что для двустороннего двухслойного устройства восприятия цветов с непрозрачным слоем основы фронтальная сторона и тыльная сторона при необходимости могут не нести никакого шаблона и не обязаны быть полностью идентичными.

Фиг. 9(a)-9(c) иллюстрируют предпочтительный вариант осуществления двустороннего двухслойного устройства восприятия цветов с прозрачным слоем основы согласно настоящему раскрытию, в котором слой основы является прозрачным и на фронтальной стороне используется шаблон Байера голубого, зеленого и синего цветов, тогда как на тыльной стороне используется шаблон красного или инфракрасного цветов. В проиллюстрированном примере пиксели, воспринимающие красный и красный плюс инфракрасный свет, соответственно, располагаются на диагонали.

Фиг. 10(a)-10(c) иллюстрируют еще один предпочтительный вариант осуществления двустороннего двухслойного устройства восприятия цветов с прозрачным слоем основы согласно настоящему раскрытию, в котором слой основы является прозрачным и фронтальная сторона используется для восприятия синего света, тогда как тыльная сторона используется для восприятия желтого, зеленого, красного или инфракрасного света.

Фиг. 11(a)-11(c) иллюстрируют еще один предпочтительный вариант осуществления двустороннего двухслойного устройства восприятия цветов с прозрачным слоем основы согласно настоящему раскрытию, в котором слой основы является прозрачным и на фронтальной стороне используется ячеистый шаблон синего, зеленого и голубого цвета, тогда как на тыльной стороне используется ячеистый шаблон красного или инфракрасного цветов. Пиксели на фронтальной стороне полностью соответствуют по геометрической позиции пикселям на тыльной стороне, благодаря чему свет, излучаемый с фронтальной стороны, может распространяться через слой основы к тыльной стороне. В проиллюстрированном примере 2/3 пикселей на тыльной стороне воспринимает красный цвет, и 1/3 пикселей воспринимает красный или красный плюс инфракрасный свет.

Фиг. 12(a)-12(c) иллюстрируют еще один предпочтительный вариант осуществления двустороннего двухслойного устройства восприятия цветов с прозрачным слоем основы согласно настоящему раскрытию, в котором слой основы является прозрачным и на фронтальной стороне используется ячеистый шаблон синего света, тогда как на тыльной стороне используется ячеистый шаблон красного, зеленого и желтого света. Пиксели на фронтальной стороне полностью соответствуют по геометрической позиции пикселям на тыльной стороне, благодаря чему свет, излучаемый с фронтальной стороны, может распространяться через слой основы к тыльной стороне.

Фиг. 13(a)-13(c) иллюстрируют предпочтительный вариант осуществления двустороннего двухслойного устройства восприятия цветов с прозрачным слоем основы согласно настоящему раскрытию, в котором слой основы является прозрачным и на фронтальной стороне используется однородный шаблон синего света, тогда как на тыльной стороне используется обобщенный шаблон Байера красного плюс инфракрасный, зеленого и желтого света. Пиксели на фронтальной стороне полностью соответствуют по геометрической позиции пикселям на тыльной стороне, благодаря чему свет, излучаемый с фронтальной стороны, может распространяться через слой основы к тыльной стороне.

Фиг. 14(a)-14(c) иллюстрируют предпочтительный вариант осуществления двустороннего двухслойного устройства восприятия цветов с прозрачным слоем основы согласно настоящему раскрытию, в котором слой основы является прозрачным и на фронтальной стороне используется однородный шаблон пустого цвета, зеленого, синего и белого (или белого плюс инфракрасный) света, тогда как на тыльной стороне используется обобщенный шаблон Байера красного плюс инфракрасный, пустого и белого (или белого плюс инфракрасный) света. Пиксели на фронтальной стороне полностью соответствуют по геометрической позиции пикселям на тыльной стороне, благодаря чему свет, излучаемый с фронтальной стороны, может распространяться через слой основы к тыльной стороне.

Фиг. 15(a)-15(c) иллюстрируют еще один предпочтительный вариант осуществления двустороннего двухслойного устройства восприятия цветов с прозрачным слоем основы согласно настоящему раскрытию, в котором слой основы является прозрачным и на фронтальной стороне используется однородный шаблон пустого цвета, зеленого, синего, красного (или желтого) и белого (или белого плюс инфракрасный) света, тогда как на тыльной стороне используется обобщенный шаблон Байера синего, пустого и белого (или белого плюс инфракрасный) света. Пиксели на фронтальной стороне полностью соответствуют по геометрической позиции пикселям на тыльной стороне, благодаря чему свет с фронтальной стороны может распространяться через слой основы к тыльной стороне.

Фиг. 16 - схема, демонстрирующая систему восприятия в двух направлениях с двусторонним двухслойным устройством восприятия с прозрачным слоем основы. В системе двустороннее двухслойное устройство восприятия находится в центре, благодаря прозрачному слою основы пиксели восприятия на фронтальной стороне могут одновременно принимать свет с фронтальной стороны и свет с тыльной стороны. Для отделения видов фронтальной стороны от видов тыльной стороны система использует систему синхронизированных механических затворов, в которой затвор открывается, в то время как другой затвор закрывается. Когда механический затвор на фронтальной стороне находится в закрытом состоянии, затвор на тыльной стороне находится в открытом состоянии, и наоборот.

Фиг. 17 - схема, демонстрирующая систему восприятия в двух направлениях с двусторонним двухслойным устройством восприятия, принимающим средство выбора направления. В системе двустороннее двухслойное устройство восприятия находится в центре, благодаря прозрачному слою основы устройство восприятия может быть двусторонним двухслойным устройством восприятия в двух направлениях с непрозрачным слоем основы или двусторонним двухслойным устройством восприятия в двух направлениях с шаблоном выбора направления пикселем. В системе, поскольку устройство восприятия имеет функцию выбора направления, устройство восприятия может принимать свет как с фронтальной стороны, так и с тыльной стороны без механического затвора и можно получать вид фронтальной стороны на пикселях фронтальной стороны и вид тыльной стороны на пикселях тыльной стороны.

Фиг. 18 демонстрирует двустороннее двухслойное устройство восприятия с шаблоном выбора направления пикселем, без покрытия непрозрачной пленкой. Фиг. 18(a) иллюстрирует, что при облучении с фронтальной стороны пиксели на фронтальной стороне устройства восприятия будут воспринимать голубой, зеленый и синий свет, тогда как пиксели на тыльной стороне будут воспринимать красный свет. Фиг. 18(b) иллюстрирует, что при облучении тыловым освещением пиксели на тыльной стороне устройства восприятия воспринимают желтый, зеленый и синий свет, тогда как пиксели на пикселях тыльной стороны воспринимают синий свет. Следует отметить, что пиксели на фронтальной стороне сгруппированы, каждая группа состоит из восьми пикселей, а не четырех пикселей, и образуют повторяющуюся конфигурацию. Таким образом, первые 4 пикселя и последние 4 пикселя в группе образуют вертикальную зеркальную симметрию. Целью такого размещения является подготовка к диагональному размещению непрозрачной пленки, как показано на фиг. 19.

Фиг. 19(a) и 19(b) иллюстрируют устройство восприятия в двух направлениях, которое формируется нанесением диагональной непрозрачной пленки на двустороннее двухслойное устройство восприятия, как показано на фиг. 18. В левой части фиг. 19(a) показана непрозрачная пленка, нанесенная на поверхность пикселей на задней диагональной линии на фронтальной стороне. Затем, при облучении фронтальным освещением, пиксели на диагональной линии на фронтальной стороне воспринимают голубой, синий и зеленый свет, тогда как пиксели на диагональной линии на тыльной стороне воспринимают красный свет; вне зависимости от того, фронтальная это сторона или тыльная сторона, благодаря непрозрачной пленке на задней диагонали (фронтальной стороны) пиксели на задней диагонали не могут воспринимать свет с фронтальной стороны. В правой части фиг. 19(b) показана непрозрачная пленка на поверхности пикселей на передней диагонали на тыльной стороне. Затем, при облучении тыловым освещением, пиксели на задней диагонали на тыльной стороне воспринимают синий свет, тогда как пиксели на задней диагонали на фронтальной стороне воспринимают красный, зеленый и желтый свет; вне зависимости от того, фронтальная это сторона или тыльная сторона, благодаря непрозрачной пленке на передней диагонали (фронтальной стороны) пиксели на передней диагонали не могут воспринимать свет с тыльной ст