JP7134952B2 - 撮像素子、及び、撮像素子を備えた電子機器 - Google Patents
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Description
光電変換部を有する複数の画素が2次元マトリクス状に配列されており、
複数の画素のうち一部の画素には、光入射面側に、画素単位で、偏光子が配置されており、
偏光子が配置されていない画素のうち少なくとも一部の画素には、偏光子が配置されている画素における混色を低減するために、画素単位で、所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層が配置されている、
撮像素子である。
撮像素子を備えた電子機器であって、
撮像素子にあっては、
光電変換部を有する複数の画素が2次元マトリクス状に配列されており、
複数の画素のうち一部の画素には、光入射面側に、画素単位で、偏光子が配置されており、
偏光子が配置されていない画素のうち少なくとも一部の画素には、偏光子が配置されている画素における混色を低減するために、画素単位で、所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層が配置されている、
電子機器である。
1.本開示の第1の態様に係る撮像素子、及び、本開示の第1の態様に係る電子機器、全般に関する説明
2.第1の実施形態
3.偏光を検出する画素と対象光との関係
4.カラーフィルタの配置
5.赤外光吸収フィルタ層と偏光子の配置
6.画素の斜め配置
7.同一構造の偏光子の配置例
8.第2の実施形態
9.立体的な配置の構成例
10.画素とは別種の要素の配置例
11.応用例
12.その他
上述したように、本開示の第1の態様に係る撮像素子、あるいは、本開示の第1の態様に係る電子機器に用いられる撮像素子(以下、これらを単に、本開示の撮像素子と呼ぶ場合がある)は、
光電変換部を有する複数の画素が2次元マトリクス状に配列されており、
複数の画素のうち一部の画素には、光入射面側に、画素単位で、偏光子が配置されており、
偏光子が配置されていない画素のうち少なくとも一部の画素には、偏光子が配置されている画素における混色を低減するために、画素単位で、所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層が配置されている、
撮像素子である。
偏光子は、赤外光用の画素に配置されている、
構成とすることができるし、あるいは又、
偏光子は、可視光用の画素に配置されている、
構成とすることもできる。
所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層は、
偏光子が配置されていない全ての画素、
偏光子が配置されていない画素のうち、偏光子が配置されている画素に対して画素の辺または頂点を介して隣接する画素、または、
偏光子が配置されていない画素のうち、偏光子が配置されている画素に対して画素の辺を介して隣接する画素、
に配置されている、
構成とすることができる。
材料層は、可視光線あるいは不可視光線の範囲の光から、所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料から成る、
構成とすることができる。より具体的には、
材料層は、可視光吸収材料、赤外光吸収材料、または、導電材料から成る、
構成とすることができる。
偏光子が配置されている画素は、画素の周囲が偏光子が配置されていない画素と隣接するように配置されている、
構成とすることができる。
偏光子が配置されている画素は、画素の辺を介して偏光子が配置されていない画素と隣接し、画素の頂点を介して偏光子が配置されている画素と隣接するように配置されている、
構成とすることができる。
偏光の方位角が異なる複数の種類の偏光子が、偏光子の種類毎に、画素単位で配置されている、
構成とすることができる。
各偏光子は同一構造を有しており、
画素に対する配置関係を異にすることによって、偏光の方位角が異なるように配置される、
構成とすることができる。
偏光子が配置されていない画素は、画素の全ての辺において、それぞれ異なる偏光の方位角を有する偏光子が配置されている画素と隣接するように配置されている、
構成とすることができる。
偏光子が配置されている画素は、隣接して複数配置されて成る画素群を構成し、
画素群の周囲には、偏光子が配置されていない画素が隣接するように配置されている、
構成とすることができる。
1つの画素群を構成する各画素には、偏光の方位角が同じ偏光子が配置されている、
構成とすることができる。
赤外光吸収フィルタと偏光子とは同層に配置されている、
構成とすることができる。
撮像素子は、光入射面側に配置され、偏光子上を含む全面を覆うように形成されたカラーフィルタを備えている、
構成とすることができる。
カラーフィルタの偏光子側、または、
カラーフィルタの光入射面側、
に配置されている構成とすることができる。
第1の実施形態は、本開示に係る撮像素子に関する。
光電変換部を有する複数の画素が2次元マトリクス状に配列されており、
複数の画素のうち一部の画素には、光入射面側に、画素単位で、偏光子が配置されており、
偏光子が配置されていない画素のうち少なくとも一部の画素には、画素単位で、所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層が配置されている。
光電変換部21が形成されたシリコン基板上に配線層10を形成し、次いで、シリコン基板を研磨することによって光電変換部21の光入射面を露出させる。その後、露出した光入射面に遮光部30を形成し、次いで、全面に平坦化層41を形成する。
その後、平坦化層41上に偏光子50を配置する。例えば、平坦化層41上に導電遮光材料層を形成した後、リソグラフィ技術やエッチング技術によってワイヤグリッド構造を形成することによって、偏光子50を配置する。
次いで、偏光子50を含む全面に平坦化層42を形成する。必要に応じてCMPなどによる平坦化を施す。
その後、赤外光吸収フィルタ層60を形成すべき部分の平坦化層を、リソグラフィ技術やエッチング技術によって除去する。
次いで、赤外光吸収フィルタ層60を形成する。例えば、全面に赤外光吸収フィルタ層を構成する材料を塗布した後、リソグラフィ技術やエッチング技術によって、所定の場所に赤外光吸収フィルタ層60を形成することができる。
次いで、周知の方法により、偏光子50や赤外光吸収フィルタ層60を含む全面に、カラーフィルタ70を形成することで、図1に示す撮像素子100を得ることができる。
図1にあっては、偏光子は、赤外光用の画素に配置されているとした。即ち、偏光情報は、赤外光に基づいて取得される構成である。
図1にあっては、赤色、緑色、青色の画像情報と偏光情報を取得するといった構成であり、カラー画像を得るといった態様であった。しかしながら、用途によっては、単色あるいは白色の画像情報の取得が好ましいといった場合が考えられる。
従前の各例では、偏光子が配置されていない画素全てに、赤外光吸収フィルタ層が配置されているとした。場合によっては、偏光子が配置されていない画素のうち一部の画素に赤外光吸収フィルタ層を配置するといったことも考えられる。
従前の各例では、画素の各辺は、X方向とY方向に沿って配置されているとした。しかしながら、解像度などの観点から、画素を斜めにして配置するといった構成も考えられる。
方位角が異なる偏光子を構成する場合、画素形状との関係で、偏光子の特性が変わるといったことが考えられる。例えば、画素の辺に沿って延びるワイヤグリッドを有する偏光子と、画素の辺に対して斜めに延びるワイヤグリッドを有する偏光子とでは、偏光子を構成するワイヤグリッドの長さなどが相違するため、偏光子自体の光学特性に差が生ずることが考えられる。
第2の実施形態も、本開示に係る撮像素子に関する。
上述した各種構成例では、主に平面的な配置のバリエーションについて説明した。偏光子、赤外光吸収フィルタ層、平坦化層、カラーフィルタなどの立体的な配置については、種々のバリエーションが考えられる。以下、図36ないし図43を参照して説明する。
上述した各例では、偏光画素と通常画素とが適宜配置されるとしたが、場合によっては、通常画素の代わりに、DRAMを構成するキャパシタなどの構造物を配置するといったことが考えられる。
本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械(トラクター)などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
以上、本開示の実施形態について具体的に説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた数値、構造、基板、原料、プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、構造、基板、原料、プロセスなどを用いてもよい。
光電変換部を有する複数の画素が2次元マトリクス状に配列されており、
複数の画素のうち一部の画素には、光入射面側に、画素単位で、偏光子が配置されており、
偏光子が配置されていない画素のうち少なくとも一部の画素には、偏光子が配置されている画素における混色を低減するために、画素単位で、所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層が配置されている、
撮像素子。
[A2]
偏光子は、赤外光用の画素に配置されている、
上記[A1]に記載の撮像素子。
[A3]
偏光子は、可視光用の画素に配置されている、
上記[A1]に記載の撮像素子。
[A4]
所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層は、
偏光子が配置されていない全ての画素、
偏光子が配置されていない画素のうち、偏光子が配置されている画素に対して画素の辺または頂点を介して隣接する画素、または、
偏光子が配置されていない画素のうち、偏光子が配置されている画素に対して画素の辺を介して隣接する画素、
に配置されている、
上記[A1]ないし[A3]のいずれかに記載の撮像素子。
[A5]
材料層は、可視光線あるいは不可視光線の範囲の光から、所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料から成る、
上記[A1]ないし[A4]のいずれかに記載の撮像素子。
[A6]
材料層は、可視光吸収材料、赤外光吸収材料、または、導電材料から成る、
上記[A5]に記載の撮像素子。
[A7]
偏光子が配置されている画素は、画素の周囲が偏光子が配置されていない画素と隣接するように配置されている、
上記[A1]ないし[A6]のいずれかに記載の撮像素子。
[A8]
偏光子が配置されている画素は、画素の辺を介して偏光子が配置されていない画素と隣接し、画素の頂点を介して偏光子が配置されている画素と隣接するように配置されている、
上記[A1]ないし[A6]のいずれかに記載の撮像素子。
[A9]
偏光の方位角が異なる複数の種類の偏光子が、偏光子の種類毎に、画素単位で配置されている、
上記[A1]ないし[A8]のいずれかに記載の撮像素子。
[A10]
各偏光子は同一構造を有しており、
画素に対する配置関係を異にすることによって、偏光の方位角が異なるように配置される、
上記[A9]に記載の撮像素子。
[A11]
偏光子が配置されていない画素は、画素の全ての辺において、それぞれ異なる偏光の方位角を有する偏光子が配置されている画素と隣接するように配置されている、
上記[A9]に記載の撮像素子。
[A12]
偏光子が配置されている画素は、隣接して複数配置されて成る画素群を構成し、
画素群の周囲には、偏光子が配置されていない画素が隣接するように配置されている、
上記[A9]に記載の撮像素子。
[A13]
1つの画素群を構成する各画素には、偏光の方位角が同じ偏光子が配置されている、
上記[A12]に記載の撮像素子。
[A14]
偏光子はワイヤグリッド偏光子から成る、
上記[A1]ないし[A13]のいずれかに記載の撮像素子。
[A15]
所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層と偏光子とは同層に配置されている、
上記[A1]ないし[A14]のいずれかに記載の撮像素子。
[A16]
撮像素子は、光入射面側に配置され、偏光子上を含む全面を覆うように形成されたカラーフィルタを備えている、
上記[A1]ないし[A15]のいずれかに記載の撮像素子。
[A17]
所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層は、
カラーフィルタの偏光子側、または、
カラーフィルタの光入射面側、
に配置されている、
上記[A16]に記載の撮像素子。
[A18]
所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層はカラーフィルタと同層に配置されている、
上記[A1]ないし[A17]のいずれかに記載の撮像素子。
[A19]
所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層は、画素の光入射面の全体、または、画素の光入射面の周辺部のみを覆うように配置されている、
上記[A1]ないし[A18]のいずれかに記載の撮像素子。
撮像素子を備えた電子機器であって、
撮像素子は、
光電変換部を有する複数の画素が2次元マトリクス状に配列されており、
複数の画素のうち一部の画素には、光入射面側に、画素単位で、偏光子が配置されており、
偏光子が配置されていない画素のうち少なくとも一部の画素には、偏光子が配置されている画素における混色を低減するために、画素単位で、所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層が配置されている、
電子機器。
[B2]
偏光子は、赤外光用の画素に配置されている、
上記[B1]に記載の電子機器。
[B3]
偏光子は、可視光用の画素に配置されている、
上記[B1]に記載の電子機器。
[B4]
所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層は、
偏光子が配置されていない全ての画素、
偏光子が配置されていない画素のうち、偏光子が配置されている画素に対して画素の辺または頂点を介して隣接する画素、または、
偏光子が配置されていない画素のうち、偏光子が配置されている画素に対して画素の辺を介して隣接する画素、
に配置されている、
上記[B1]ないし[B3]のいずれかに記載の電子機器。
[B5]
材料層は、可視光線あるいは不可視光線の範囲の光から、所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料から成る、
上記[B1]ないし[B4]のいずれかに記載の電子機器。
[B6]
材料層は、可視光吸収材料、赤外光吸収材料、または、導電材料から成る、
上記[B5]に記載の電子機器。
[B7]
偏光子が配置されている画素は、画素の周囲が偏光子が配置されていない画素と隣接するように配置されている、
上記[B1]ないし[B6]のいずれかに記載の電子機器。
[B8]
偏光子が配置されている画素は、画素の辺を介して偏光子が配置されていない画素と隣接し、画素の頂点を介して偏光子が配置されている画素と隣接するように配置されている、
上記[B1]ないし[B6]のいずれかに記載の電子機器。
[B9]
偏光の方位角が異なる複数の種類の偏光子が、偏光子の種類毎に、画素単位で配置されている、
上記[B1]ないし[B8]のいずれかに記載の電子機器。
[B10]
各偏光子は同一構造を有しており、
画素に対する配置関係を異にすることによって、偏光の方位角が異なるように配置される、
上記[B9]に記載の電子機器。
[B11]
偏光子が配置されていない画素は、画素の全ての辺において、それぞれ異なる偏光の方位角を有する偏光子が配置されている画素と隣接するように配置されている、
上記[B9]に記載の電子機器。
[B12]
偏光子が配置されている画素は、隣接して複数配置されて成る画素群を構成し、
画素群の周囲には、偏光子が配置されていない画素が隣接するように配置されている、
上記[B9]に記載の電子機器。
[B13]
1つの画素群を構成する各画素には、偏光の方位角が同じ偏光子が配置されている、
上記[B12]に記載の電子機器。
[B14]
偏光子はワイヤグリッド偏光子から成る、
上記[B1]ないし[B13]のいずれかに記載の電子機器。
[B15]
所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層と偏光子とは同層に配置されている、
上記[B1]ないし[B14]のいずれかに記載の電子機器。
[B16]
電子機器は、光入射面側に配置され、偏光子上を含む全面を覆うように形成されたカラーフィルタを備えている、
上記[B1]ないし[B15]のいずれかに記載の電子機器。
[B17]
所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層は、
カラーフィルタの偏光子側、または、
カラーフィルタの光入射面側、
に配置されている、
上記[B16]に記載の電子機器。
[B18]
所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層はカラーフィルタと同層に配置されている、
上記[B1]ないし[B17]のいずれかに記載の電子機器。
[B19]
所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層は、画素の光入射面の全体、または、画素の光入射面の周辺部のみを覆うように配置されている、
上記[B1]ないし[B18]のいずれかに記載の電子機器。
Claims (18)
- 光電変換部を有する複数の画素が2次元マトリクス状に配列されており、
複数の画素のうち一部の画素には、光入射面側に、画素単位で、偏光子が配置されており、
偏光子が配置されていない画素のうち少なくとも一部の画素には、偏光子が配置されている画素における混色を低減するために、画素単位で、所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層が配置され、
偏光の方位角が異なる複数の種類の偏光子が、偏光子の種類毎に、画素単位で配置され、
偏光子が配置されている画素は、隣接して複数配置されて成る画素群を構成し、
画素群の周囲には、偏光子が配置されていない画素が隣接するように配置されている、
撮像素子。 - 偏光子は、赤外光用の画素に配置されている、
請求項1に記載の撮像素子。 - 偏光子は、可視光用の画素に配置されている、
請求項1に記載の撮像素子。 - 所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層は、
偏光子が配置されていない全ての画素、
偏光子が配置されていない画素のうち、偏光子が配置されている画素に対して画素の辺または頂点を介して隣接する画素、または、
偏光子が配置されていない画素のうち、偏光子が配置されている画素に対して画素の辺を介して隣接する画素、
に配置されている、
請求項1に記載の撮像素子。 - 材料層は、可視光線あるいは不可視光線の範囲の光から、所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料から成る、
請求項1に記載の撮像素子。 - 材料層は、可視光吸収材料、赤外光吸収材料、または、導電材料から成る、
請求項5に記載の撮像素子。 - 偏光子が配置されている画素は、画素の周囲が偏光子が配置されていない画素と隣接するように配置されている、
請求項1に記載の撮像素子。 - 偏光子が配置されている画素は、画素の辺を介して偏光子が配置されていない画素と隣接し、画素の頂点を介して偏光子が配置されている画素と隣接するように配置されている、
請求項1に記載の撮像素子。 - 各偏光子は同一構造を有しており、
画素に対する配置関係を異にすることによって、偏光の方位角が異なるように配置される、
請求項1に記載の撮像素子。 - 偏光子が配置されていない画素は、画素の全ての辺において、それぞれ異なる偏光の方位角を有する偏光子が配置されている画素と隣接するように配置されている、
請求項1に記載の撮像素子。 - 1つの画素群を構成する各画素には、偏光の方位角が同じ偏光子が配置されている、
請求項1に記載の撮像素子。 - 偏光子はワイヤグリッド偏光子から成る、
請求項1に記載の撮像素子。 - 所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層と偏光子とは同層に配置されている、
請求項1に記載の撮像素子。 - 撮像素子は、光入射面側に配置され、偏光子上を含む全面を覆うように形成されたカラーフィルタを備えている、
請求項1に記載の撮像素子。 - 所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層は、
カラーフィルタの偏光子側、または、
カラーフィルタの光入射面側、
に配置されている、
請求項14に記載の撮像素子。 - 所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層はカラーフィルタと同層に配置されている、
請求項15に記載の撮像素子。 - 所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層は、画素の光入射面の全体、または、画素の光入射面の周辺部のみを覆うように配置されている、
請求項1に記載の撮像素子。 - 撮像素子を備えた電子機器であって、
撮像素子にあっては、
光電変換部を有する複数の画素が2次元マトリクス状に配列されており、
複数の画素のうち一部の画素には、光入射面側に、画素単位で、偏光子が配置されており、
偏光子が配置されていない画素のうち少なくとも一部の画素には、偏光子が配置されている画素における混色を低減するために、画素単位で、所定の範囲の波長の光の透過を妨げる材料層が配置され、
偏光の方位角が異なる複数の種類の偏光子が、偏光子の種類毎に、画素単位で配置され、
偏光子が配置されている画素は、隣接して複数配置されて成る画素群を構成し、
画素群の周囲には、偏光子が配置されていない画素が隣接するように配置されている、
電子機器。
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