WO2024095471A1 - 光検出装置及び測距装置 - Google Patents

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photoelectric conversion
wave plate
linear polarizer
semiconductor substrate
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祐輝 英
創造 横川
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • G—PHYSICS
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    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/148—Charge coupled imagers

Definitions

  • This technology (the technology disclosed herein) relates to a light detection device and a distance measurement device.
  • a photodetector has been proposed that has a semiconductor substrate on which multiple photoelectric conversion units are formed, and an uneven structure with multiple pillars formed on the light incident surface of the semiconductor substrate (see, for example, Patent Document 1).
  • the uneven structure suppresses reflection of incident light by the light incident surface of the semiconductor substrate, thereby suppressing flare.
  • a substrate made of silicon is used as the semiconductor substrate.
  • silicon has the property of not absorbing infrared rays easily. Therefore, for example, when the photodetector described in Patent Document 1 is applied to a distance measuring device, infrared rays emitted from the light source of the distance measuring device and reflected by the subject may pass through the photoelectric conversion unit, be reflected by the wiring in the wiring layer, and exit to an adjacent photoelectric conversion unit. The exiting infrared rays may then be detected by an adjacent photoelectric conversion unit, resulting in an erroneous measurement. In particular, when the subject has a mirror surface, infrared rays reflected by the subject may enter the photoelectric conversion unit with a strong, directional intensity, causing flare in the captured image (distance image) obtained by the photodetector.
  • the objective of this disclosure is to provide a light detection device and a distance measuring device that can suppress flare.
  • the photodetector disclosed herein comprises (a) a semiconductor substrate on which multiple photoelectric conversion units are formed, and (b) two optical elements located on the light incident surface side of the semiconductor substrate and arranged to overlap at least a portion of the multiple photoelectric conversion units in the thickness direction of the semiconductor substrate, (c) one of the two optical elements is a wave plate that imparts a predetermined phase difference to the transmitted light, and (d) the other of the two optical elements is a linear polarizer that selectively transmits light vibrating in a specific direction.
  • the distance measuring device disclosed herein comprises (a) a light source that irradiates a subject with irradiation light, (b) a semiconductor substrate on which multiple photoelectric conversion units are formed, and a light detection device having two optical elements stacked on the light incident surface side of the photoelectric conversion units, (c) one of the two optical elements is a wave plate that imparts a predetermined phase difference to the transmitted light, and (d) the other of the two optical elements is a linear polarizer that selectively transmits light that vibrates in a specific direction.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a distance measuring device according to a first embodiment
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a solid-state imaging element
  • 3 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the solid-state imaging element taken along line AA in FIG. 2.
  • FIG. 2 is a diagram showing an arrangement pattern of linear polarizers.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a distance measuring device of a comparative example.
  • FIG. 13 is a diagram showing a distance image obtained by a distance measuring device of a comparative example.
  • 2 is a diagram showing a distance image obtained by the distance measuring device according to the first embodiment;
  • 13A and 13B are diagrams illustrating arrangement patterns of linear polarizers according to modified examples.
  • FIG. 9 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the solid-state imaging element taken along line BB in FIG. 8.
  • 13A and 13B are diagrams illustrating arrangement patterns of linear polarizers according to modified examples.
  • 13A and 13B are diagrams illustrating arrangement patterns of linear polarizers according to modified examples.
  • 13A and 13B are diagrams illustrating arrangement patterns of linear polarizers according to modified examples.
  • 13 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a solid-state imaging element according to a modified example.
  • 13A and 13B are diagrams illustrating arrangement patterns of linear polarizers according to modified examples.
  • FIG. 16 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the solid-state imaging element taken along line CC in FIG. 15.
  • 13 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a solid-state imaging element according to a modified example.
  • 18 is a diagram showing the planar configuration of a polarizer when viewed from the line DD in FIG. 17.
  • 13 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a solid-state imaging element according to a modified example.
  • 20 is a diagram showing the planar configuration of a wave plate when viewed from the line EE side in FIG. 19.
  • FIG. 13 is a diagram showing an overall configuration of a distance measuring device according to a modified example.
  • FIG. 13 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a solid-state imaging element according to a modified example.
  • FIG. 13 is a diagram showing the overall configuration of a distance measuring device according to a second embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a solid-state imaging element.
  • FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a solid-state imaging element of a comparative example.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of the distance measuring device 1 according to the first embodiment.
  • the distance measuring device 1 shown in Fig. 1 is a distance measuring device that employs an indirect time-of-flight (iTOF) method as a distance measuring method.
  • the distance measuring device 1 includes a light source 2 and a light detecting device 3 .
  • the light source 2 is a light source that irradiates the subjects 4 and 5 with irradiation light 6.
  • the light source 2 has a surface-emitting laser 2a and a diffractive optical element 2b (DOE: Diffractive Optical Element) that is disposed in front of the light irradiation surface of the surface-emitting laser 2a and converts the light emitted from the surface-emitting laser 2a into the irradiation light 6 of a dot pattern.
  • DOE diffractive Optical Element
  • the light source 2 irradiates the subjects 4 and 5 with light of a dot pattern as the irradiation light 6.
  • the irradiation light 6 for example, near-infrared light having a central wavelength of 800 nm to 1000 nm is used.
  • the light source 2 is a near-infrared light source that irradiates near-infrared light.
  • the central wavelength of the irradiation light 6 is preferably any one of the wavelengths of 800 nm to 1000 nm, near 850 nm, near 905 nm, and near 940 nm.
  • the light source 2 has a circular polarization filter 2c in front of the emission surface of the surface-emitting laser 2a, which converts the near-infrared light (light) emitted from the surface-emitting laser 2a into circularly polarized light or elliptically polarized light.
  • FIG. 1 illustrates a case in which the surface-emitting laser 2a, the diffractive optical element 2b, and the surface-emitting laser 2a are arranged in this order.
  • the circular polarization filter 2c for example, a filter in which a linear polarizer and a ⁇ /4 wavelength plate are stacked in this order from the surface-emitting laser 2a side can be used.
  • the light source 2 irradiates the subjects 4 and 5 with circularly polarized light or elliptically polarized light as the irradiation light 6.
  • the light source 2 is a polarized light source that irradiates circularly polarized light or elliptically polarized light.
  • the angle between the polarization axis of the linear polarizer and the delay axis of the ⁇ /4 waveplate is the same as the angle between the polarization axis of the linear polarizer 23 of the photodetector 3 shown in Fig. 3 and the delay axis of the ⁇ /4 waveplate when the ⁇ /4 waveplate 24 is viewed from the linear polarizer 23 of the photodetector 3 shown in Fig. 3.
  • the angle is set to convert the irradiated light 6 into right-handed circularly polarized light (45° clockwise) will be described.
  • the light source 2 (surface emitting laser 2a) having the above configuration emits, as the irradiation light 6, pulsed light modulated at a constant frequency (for example, AC modulated) for a predetermined period of time during distance measurement.
  • subject 4 (hereinafter also referred to as "first subject 4") is a general subject that exhibits diffuse reflection (a subject that does not have a specular surface)
  • subject 5 (hereinafter also referred to as "second subject 5") is a subject that exhibits specular reflection (a subject that has a specular surface such as a mirror, glass, or glasses).
  • the photodetector 3 has a solid-state imaging element 9, a lens module 10, and a bandpass filter 11.
  • the bandpass filter 11 is disposed on the path of the incident light (reflected light 7, 8) incident on the photoelectric conversion unit 27 (see FIG. 3), and is a filter that selectively transmits light of a specific wavelength (for example, visible light and near-infrared light having a wavelength of 400 nm to 1100 nm).
  • the photodetector 3 captures the reflected light 7, 8 from the subjects 4, 5 via the lens module 10 and the bandpass filter 11, and converts the reflected light 7, 8 imaged on the pixel region 12 into an electrical signal.
  • the solid-state imaging element 9 includes a pixel region 12, a vertical drive circuit 13, a column signal processing circuit 14, a horizontal drive circuit 15, an output circuit 16, and a control circuit 17.
  • FIG. 2 is a diagram showing the overall configuration of the solid-state imaging element 9.
  • the pixel region 12 has a plurality of pixels 18 arranged in a two-dimensional array.
  • Each pixel 18 has a photoelectric conversion unit 27 (see FIG. 3) and a plurality of pixel transistors (e.g., a transfer transistor, a reset transistor, an amplification transistor, and a selection transistor).
  • Each pixel 18 also has two or more floating diffusions.
  • the floating diffusion is a charge holding unit that holds charges (e.g., electrons) generated by the photoelectric conversion unit 27.
  • each pixel 18 has two floating diffusions FD-1 and FD-2.
  • the vertical drive circuit 13 is configured with, for example, a shift register, and sequentially selects each pixel 18 in the pixel region 12 on a row-by-row basis by, for example, sequentially outputting selection pulses to pixel drive wiring 19, and outputs pixel signals of the selected pixels 18 to the column signal processing circuit 14 through vertical signal lines 20.
  • the pixel signals are signals obtained by charges generated in the photoelectric conversion units 27.
  • the column signal processing circuit 14 is arranged, for example, for each column of pixels 18, and performs signal processing for each pixel column on pixel signals output from one row of pixels 18. For example, correlated double sampling (CDS) for removing fixed pattern noise specific to pixels and AD (Analog Digital) conversion can be used as the signal processing.
  • the horizontal drive circuit 15 is, for example, composed of a shift register, and sequentially outputs horizontal scanning pulses to the column signal processing circuits 14, selects the column signal processing circuits 14 in order, and causes the selected column signal processing circuit 14 to output the signal-processed pixel signal to the horizontal signal line 21.
  • the output circuit 16 performs signal processing on the pixel signals sequentially output from the column signal processing circuit 14 through the horizontal signal line 21, and outputs the processed signal.
  • various types of digital signal processing such as buffering, black level adjustment, column variation correction, etc. can be used.
  • the control circuit 17 generates clock signals and control signals that serve as a reference for the operations of the vertical drive circuit 13, the column signal processing circuit 14, the horizontal drive circuit 15, etc., based on the vertical synchronization signal, the horizontal synchronization signal, and the master clock signal.
  • the control circuit 17 outputs the generated clock signals and control signals to the vertical drive circuit 13, the column signal processing circuit 14, the horizontal drive circuit 15, etc.
  • the charge obtained in the photoelectric conversion unit 27 is distributed to two floating diffusions FD-1 and FD-2 (two or more floating diffusions) in synchronization with the period of the irradiated light 6 (pulsed light). For example, during the period when distance measurement is performed, the charge of the photoelectric conversion unit 27 is distributed to the floating diffusion FD-1 during the period when the irradiated light 6 is emitted, and is distributed to the floating diffusion FD-2 during the period when the irradiated light 6 is not emitted.
  • the photodetector 3 when the period when distance measurement is performed ends, the charge accumulated in the two floating diffusions FD-1 and FD-2 is output to the column signal processing circuit 14 via the vertical signal line 20.
  • the reflected light 7 and 8 received by the pixel 18 is delayed according to the distance to the subject 4 and 5 from the timing when the light source 2 emits the irradiated light 6. Therefore, the distribution ratio of the charges held in the two floating diffusions FD-1 and FD-2 changes depending on the delay time according to the distance to the subjects 4 and 5. Therefore, in the photodetector 3, the distance to the subjects 4 and 5 can be obtained from the distribution ratio of the charges held in the two floating diffusions FD-1 and FD-2.
  • Fig. 3 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the solid-state imaging element 9 taken along line AA in Fig. 2.
  • the solid-state imaging element 9 includes a semiconductor substrate 22, a linear polarizer 23, a ⁇ /4 wave plate 24 (broadly speaking, a "wave plate"), and a microlens 25 stacked on the light incident surface (hereinafter also referred to as the "rear surface S1") of the semiconductor substrate 22. That is, it can be said that the semiconductor substrate 22, the linear polarizer 23, and the ⁇ /4 wave plate 24 are stacked in this order.
  • the linear polarizer 23 and the ⁇ /4 wave plate 24 are disposed on the rear surface S1 side of the semiconductor substrate 22, and are disposed so as to overlap at least a part of the multiple photoelectric conversion units 27 in the thickness direction of the semiconductor substrate 22.
  • the linear polarizer 23 and the ⁇ /4 wave plate 24 are disposed so as to overlap all the photoelectric conversion units 27 in the effective pixel region 12a, as shown in FIG. 4.
  • FIG. 4 shows only the arrangement of the linear polarizer 23, and the ⁇ /4 wave plate 24 is omitted.
  • a wiring layer 26 is laminated on the surface (hereinafter also referred to as "surface S2") opposite to the back surface S1 of the semiconductor substrate 22.
  • the semiconductor substrate 22 is made of, for example, a silicon (Si) substrate.
  • the semiconductor substrate 22 has a photoelectric conversion unit 27 formed in each region where each pixel 18 is located. That is, the semiconductor substrate 22 has a plurality of photoelectric conversion units 27 arranged in a two-dimensional array.
  • the photoelectric conversion unit 27 has a p-type semiconductor region and an n-type semiconductor region, and a photodiode is formed by a pn junction of these, and performs photoelectric conversion to generate electric charge (e.g., electrons) according to the amount of light received.
  • the photoelectric conversion unit 27 has continuous sensitivity to at least the visible light and near-infrared wavelength bands of 400 nm to 1100 nm.
  • the photoelectric conversion unit 27 photoelectrically converts the reflected light 7, 8 (near-infrared light) from the subjects 4, 5 to generate electric charge.
  • the photoelectric conversion unit 27 also accumulates the electric charge generated by photoelectric conversion in the electrostatic capacitance generated by the pn junction.
  • the linear polarizer 23 is a polarizer that selectively transmits light that vibrates in a specific direction.
  • a wire grid polarizer 23a can be used.
  • the wire grid polarizer 23a has a plurality of strip conductors 28 arranged at a predetermined pitch.
  • a conductor (wire) configured in a linear shape or a rectangular parallelepiped shape can be used as the strip conductor 28.
  • the line width of the strip conductor 28 is 1/2 or less of the wavelength ⁇ of the incident light (effective light wavelength ⁇ in the medium).
  • the interval between adjacent strip conductors 28 is also 1/2 or less of the wavelength ⁇ of the incident light.
  • the material of the strip conductor 28 is any one of aluminum (Al), tungsten (W), and titanium (Ti), or an alloy containing at least one of them.
  • FIG. 4 illustrates a case in which the entire wire grid polarizer 23a is covered with an insulator 45.
  • the ⁇ /4 wave plate 24 is a wave plate that gives a predetermined phase difference to the light that passes through it.
  • the delay axis of the ⁇ /4 wave plate 24 is tilted 45° clockwise with respect to the polarization axis of the linear polarizer 23 of the photodetector 3.
  • the ⁇ /4 wave plate 24 converts the light into linearly polarized light that vibrates in a direction perpendicular to the direction (specific direction) along the polarization axis of the linear polarizer 23b.
  • the converted linearly polarized light is reflected by the linear polarizer 23 and does not reach the photoelectric conversion unit 27. That is, the ⁇ /4 wave plate 24 forms an optical filter (optical filter that converts to right-handed circularly polarized light) similar to the circularly polarized light filter 2c together with the linear polarizer 23, and when left-handed circularly polarized light is incident from the ⁇ /4 wave plate 24 side, the circularly polarized light can be reflected.
  • optical filter optical filter that converts to right-handed circularly polarized light
  • the optical filter including the ⁇ /4 waveplate 24 and the linear polarizer 23 transmits 50% of the incident light to proceed to the photoelectric conversion unit 27.
  • the ⁇ /4 waveplate 24 for example, a retardation film in which orientation is imparted to a polymer film, or a form-birefringence type waveplate with a line-and-space lattice structure can be used.
  • the wiring layer 26 is laminated on the surface S2 side of the semiconductor substrate 22.
  • the wiring layer 26 has an interlayer insulating film 29 and wirings 30 laminated in a plurality of layers with the interlayer insulating film 29 interposed therebetween.
  • the solid-state imaging element 9 having the above configuration, light (for example, reflected light 7, 8 from subjects 4, 5) is incident from the rear surface S1 side of the semiconductor substrate 22, the incident light is transmitted through the microlens 25, the ⁇ /4 wavelength plate 24 and the linear polarizer 23, and the transmitted light is photoelectrically converted in the photoelectric conversion unit 27 to generate signal charges. Then, in the solid-state imaging element 9, the generated signal charges are output as pixel signals from the vertical signal lines 20 in FIG. 2 formed by the wiring 30 of the wiring layer 26.
  • infrared rays are not easily absorbed by silicon. Therefore, for example, as shown in FIG.
  • the infrared rays mirror-reflected by the second object 5 having a mirror surface that is, the reflected light 8 which is a strong infrared ray having directionality
  • the incident reflected light 8 may pass through the photoelectric conversion unit 27, be reflected by the wiring 30 of the wiring layer 26, and go out to the adjacent photoelectric conversion unit 27.
  • the reflected light 8 that has gone out may be detected by the adjacent photoelectric conversion unit 27, and as shown in FIG. 6, a flare 31 may occur in the image (distance image) obtained by the photodetector.
  • FIG. 6 is a diagram showing a distance image in which a flare 31 occurs on the second object 5.
  • FIG. 6 illustrates a case in which the imaging subject of the distance image is glasses, the frame part of the glasses is the first object 4, and the lens part of the glasses is the second object 5.
  • a circular polarizing filter 2c is arranged in the light source 2, and a ⁇ /4 wavelength plate 24 and a linear polarizer 23 are arranged in the light detection device 3. Therefore, the light source 2 irradiates the second subject 5 with the circularly polarized irradiation light 6 through the circular polarizing filter 2c. Furthermore, the circularly polarized irradiation light 6 (reflected light 8) that is specularly reflected by the second subject 5 having a mirror surface among the circularly polarized irradiation light 6 is reflected as it is. However, the specular reflection results in circular polarization in the opposite direction to that of the irradiation light 6.
  • the reflected light 8 is converted by the ⁇ /4 wavelength plate 24 into linearly polarized light that vibrates in a direction perpendicular to the direction (specific direction) along the polarization axis of the linear polarizer 23. Therefore, the converted linearly polarized light is reflected by the linear polarizer 23 and does not reach the photoelectric conversion unit 27. As a result, the reflected light 8 can be prevented from passing through the photoelectric conversion unit 27, and as shown in FIG. 7, the occurrence of flare 31 in the captured image (distance image) can be suppressed.
  • FIG. 7 illustrates a case in which a portion of the light contained in the circularly polarized light reaches the photoelectric conversion unit 27 due to variations in the dimensional accuracy of the linear polarizer 23 and the ⁇ /4 wave plate 24.
  • the illumination light 6 emitted from the light source 2 and passed through the circular polarizing filter 2c to become circularly polarized the illumination light 6 irradiated onto the first subject 4, which does not have a mirror surface, is diffusely reflected on the surface of the first subject 4, where the polarization information is lost and it becomes unpolarized reflected light 7. Therefore, 50% of the reflected light 7 from the first subject 4 is transmitted through the optical filter consisting of the ⁇ /4 wavelength plate 24 and the linear polarizer 23. The transmitted 50% of the reflected light 7 then reaches the photoelectric conversion unit 27 and is photoelectrically converted, and the light detection device 3 obtains a distance image of the first subject 4 (the frame of the glasses) as shown in FIG. 7.
  • both the ⁇ /4 wave plate 24 and the linear polarizer 23 are arranged so as to overlap with all the photoelectric conversion units 27, but other configurations can be adopted.
  • both the ⁇ /4 wave plate 24 and the linear polarizer 23 may be arranged only on the back surface S1 side of some of the photoelectric conversion units 27 among the multiple photoelectric conversion units 27 in the effective pixel area 12a.
  • FIG. 8 and FIG. 9 show an example in which 2 ⁇ 2 pixels 18 are set as repeating units 32, and the repeating units 32 are arranged in the row and column directions. In the repeating unit 32 (2 ⁇ 2 pixels 18), only the upper left pixel 18 has a linear polarizer 23.
  • FIG. 8 and FIG. 9 show an example in which 2 ⁇ 2 pixels 18 are set as repeating units 32, and the repeating units 32 are arranged in the row and column directions. In the repeating unit 32 (2 ⁇ 2 pixels 18), only the upper left pixel 18 has a linear polarizer 23.
  • FIG. 8 and FIG. 9 show an example in which 2 ⁇ 2 pixels 18
  • FIG. 9 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the solid-state imaging element 9 when broken along line B-B in FIG. 8.
  • FIG. 10 shows an example in which 3 ⁇ 3 pixels 18 are set as repeating units 32, and the repeating units 32 are arranged in the row and column directions.
  • the repeating unit 32 (2 ⁇ 2 pixels 18 in FIG. 8 and 3 ⁇ 3 pixels 18 in FIG. 10)
  • only the upper left pixel 18 in plan view has a linear polarizer 23.
  • the ⁇ /4 wave plate 24 is configured by arranging a large ⁇ /4 wave plate 24 shared by all pixels 18 (including pixels 18 that do not have a linear polarizer 23). Note that FIGS. 8, 9, and 10 illustrate the case where the polarization axes of all linear polarizers 23 are in the same direction.
  • 2 ⁇ 2 pixels 18 are used as a repeating unit 32, and the repeating unit 32 (2 ⁇ 2 pixels 18) is such that, in a plan view, the upper left pixel 18 is a pixel in which the polarization axis of the linear polarizer 23 is parallel to the row direction, the lower right pixel 18 is a pixel in which the polarization axis of the linear polarizer 23 is parallel to the column direction, and the upper right pixel 18 and the lower left pixel 18 are pixels in which the polarization axis of the linear polarizer 23 is at 45° to each of the row direction and the column direction.
  • the linear polarizer 23 is a wire grid polarizer 23a
  • the polarization axis is perpendicular to the longitudinal direction of the strip conductor 28.
  • the top left repeating unit 32 has the polarization axis of the linear polarizer 23 parallel to the row direction
  • the bottom left repeating unit 32 has the polarization axis of the linear polarizer 23 parallel to the column direction
  • the top right repeating unit 32 and the bottom right repeating unit 32 have the polarization axis of the linear polarizer 23 at 45° to both the row direction and the column direction.
  • the linear polarizer 23, the ⁇ /4 wave plate 24, and the microlens 25 are arranged in this order on the rear surface S1 side of the photoelectric conversion unit 27, but other configurations can also be adopted.
  • the linear polarizer 23, the microlens 25, and the ⁇ /4 wave plate 24 may be arranged in this order on the rear surface S1 side of the photoelectric conversion unit 27.
  • a gap 33 and a low refractive index flattening film are formed between the microlens 25 and the ⁇ /4 wave plate 24.
  • FIG. 14 illustrates an example in which a gap 33 is formed.
  • FIG. 14 is a diagram showing the cross-sectional configuration of the solid-state imaging element 9 when broken along line B-B in FIG. 8.
  • FIG. 16 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the solid-state imaging element 9 when broken along the C-C line in FIG. 15.
  • the wire grid polarizer 23a is used as the linear polarizer 23, but other configurations may be adopted.
  • the linear polarizer 23 may be configured to use a light-diffraction type linear polarizer 23b.
  • FIG. 18 is a diagram showing a planar configuration of the linear polarizer 23b when viewed from the D-D line side of FIG. 17.
  • the linear polarizer 23b has a microstructure support substrate 35 and a plurality of microstructures 36 arranged to form a predetermined pattern on the surface S3 of the microstructure support substrate 35.
  • the microstructures 36 for example, a dielectric material having a linear or columnar shape can be used.
  • the material of the microstructure 36 may be a dielectric material having a higher refractive index than the surrounding medium (e.g., air, silicon oxide ( SiO2 )). Examples of such a material include amorphous silicon, titanium oxide ( TiO2 ), and silicon nitride (SiN).
  • the material of the microstructure support substrate 35 may be, for example, silicon oxide ( SiO2 ).
  • a phase difference film in which orientation is imparted to a polymer film is used as the ⁇ /4 wave plate 24, but other configurations can also be adopted.
  • a configuration in which a wave plate 24a in which a plurality of openings 37 are periodically formed may be used as the ⁇ /4 wave plate 24.
  • metals such as aluminum (Al) and dielectrics can be used as the material of the wave plate 24a.
  • the wave plate 24a converts linearly polarized light and circularly polarized light by utilizing surface plasmons excited in the wave plate 24a by incident light on the wave plate 24a.
  • FIG. 19 illustrates an example in which the entire wave plate 24a is covered with an insulator 45.
  • FIG. 20 illustrates a planar configuration of the wave plate 24a when viewed from the E-E line side of FIG. 19.
  • FIG. 20 illustrates an example in which the openings 37 are S-shaped openings.
  • the iTOF method as a distance measurement method is shown, but other configurations can be adopted.
  • a configuration using a dTOF (direct Time-of-Flight) method may be used.
  • a light source that emits pulsed light at a predetermined interval is adopted as the light source 2
  • a SPAD 27a Single-Photon Avalanche Diode
  • the SPAD 27a has an n-type semiconductor region 38 and a p-type semiconductor region 39 formed on the back surface S4 side of the n-type semiconductor region 38.
  • the n-type semiconductor region 38 and the p-type semiconductor region 39 are formed in a well layer 40.
  • the well layer 40 may be a semiconductor region having an n-type conductivity type or a semiconductor region having a p-type conductivity type.
  • the p-type semiconductor region 39 forms a pn junction at the interface with the n-type semiconductor region 38, and functions as an amplification region that avalanche amplifies the charge generated by the incidence of a single photon.
  • a hole accumulation region 41 made of a p-type semiconductor region is formed on the back surface S5 side and the side surface S6 side of the well layer 40. The hole accumulation region 41 is electrically connected to the anode of the SPAD 27a.
  • a structured light method may be used as a distance measurement method, in which light of a dot pattern is irradiated and distance measurement is performed based on the distortion of the dot pattern.
  • a random dot pattern in which dots are arranged in an array at a random pitch may be used as the dot pattern.
  • the ⁇ /4 wave plate 24 was used as the wave plate that gives a predetermined phase difference to the transmitted light, but other configurations can be adopted.
  • a configuration using a ⁇ /2 wave plate or a 3 ⁇ /4 wave plate may be used instead of the ⁇ /4 wave plate 24.
  • Fig. 23 is a diagram showing the overall configuration of the distance measuring device 1 according to the second embodiment.
  • Fig. 24 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a solid-state imaging element 9 according to the second embodiment.
  • parts corresponding to Figs. 1 and 3 are given the same reference numerals and duplicated explanations are omitted.
  • the overall configuration of the solid-state imaging element 9 according to the second embodiment is the same as that in Fig. 2, so it is not shown in the figures.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that the circular polarizing filter 2c is omitted and the positional relationship between the linear polarizer 23 and the ⁇ /4 wavelength plate 24 is reversed.
  • the light source 2 irradiates the subjects 4 and 5 with light that is not circularly polarized (unpolarized light emitted from the surface-emitting laser 2a) as the irradiation light 6.
  • the semiconductor substrate 22, the ⁇ /4 wave plate 24, and the linear polarizer 23 are laminated in this order as shown in FIG. 24.
  • a reflective layer 42 is arranged facing the surface S2 of the photoelectric conversion section 27.
  • the reflective layer 42 is arranged so as to overlap with the photoelectric conversion section 27 in the thickness direction of the semiconductor substrate 22. As a result, the reflective layer 42 reflects the light transmitted through the photoelectric conversion section 27 to the photoelectric conversion section 27 side.
  • FIG. 24 illustrates a case where the reflective layer 42 is arranged closer to the semiconductor substrate 22 than any of the wirings 30.
  • the degree of overlap between the photoelectric conversion section 27 and the reflective layer 42 is, for example, preferably 50% or more of the area of the photoelectric conversion section 27, and more preferably 70% or more.
  • the material of the reflective layer 42 may be, for example, a metal such as aluminum (Al).
  • the linear polarizer 23 and the ⁇ /4 wavelength plate 24 of the solid-state imaging element 9 are omitted and only the reflective layer 42 is formed, when infrared light (reflected light 8) passes through the photoelectric conversion unit 27, the reflected light 8 that has passed through is reflected by the reflective layer 42 and returns to the photoelectric conversion unit 27. Therefore, the reflected light 8 that has passed through the photoelectric conversion unit 27 can be prevented from being reflected by the wiring 30 of the wiring layer 26, and can be prevented from exiting to the adjacent photoelectric conversion unit 27.
  • FIG. 6 illustrates the case where the second subject 5 is a pair of glasses.
  • the sensitivity of the photoelectric conversion unit 27 from which the light left the photoelectric conversion unit 27 may decrease.
  • a linear polarizer 23 and a ⁇ /4 wavelength plate 24 are arranged in the light detection device 3, and a reflective layer 42 is also arranged. Therefore, the irradiated light 6 (reflected light 8) specularly reflected by the second object 5 having a mirror surface is linearly polarized by the linear polarizer 23. The linearly polarized light is then converted into circularly polarized light 43 by the ⁇ /4 wavelength plate 24. Of the converted circularly polarized light 43, the circularly polarized light 43 that has passed through the photoelectric conversion unit 27 is reflected by the reflective layer 42 as it is (circularly polarized light 44).
  • the circularly polarized light 44 is reflected by the reflective layer 42 to become circularly polarized light 44 with the left and right reversed to that of the irradiated light 6. Therefore, the reflected circularly polarized light 44 is converted by the ⁇ /4 wavelength plate 24 into linearly polarized light that vibrates in a direction perpendicular to the direction along the polarization axis of the linear polarizer 23 (specific direction). The converted linearly polarized light is then reflected by the linear polarizer 23, converted again by the ⁇ /4 wavelength plate 24 into circularly polarized light 43, and returned to the photoelectric conversion unit 27.
  • the light (circularly polarized light 44) reflected by the reflective layer 42 can be made to travel back and forth within the photoelectric conversion unit 27 by being reflected by the linear polarizer 23, and the occurrence of the flare 31 shown in Fig. 6 can be suppressed as shown in Fig. 7.
  • the circularly polarized light 43, 44 near infrared light
  • the optical path length can be extended and the near infrared light can be sufficiently absorbed, thereby improving the sensitivity.
  • the photodetector 3 and distance measuring device 1 according to the second embodiment may also employ configurations similar to those of the modified examples (1) to (8) of the photodetector 3 and distance measuring device 1 according to the first embodiment.
  • the present technology can also be configured as follows.
  • a semiconductor substrate having a plurality of photoelectric conversion units formed thereon; two optical elements located on a light incident surface side of the semiconductor substrate and arranged so as to overlap at least a portion of the plurality of photoelectric conversion units in a thickness direction of the semiconductor substrate;
  • An optical detection device wherein one of the two optical elements is a wave plate that imparts a predetermined phase difference to light passing through it, and the other of the two optical elements is a linear polarizer that selectively transmits light vibrating in a specific direction.
  • the photodetector according to (2) further comprising a color filter that selectively transmits any one of red light, green light, and blue light on a light incident surface side of the photoelectric conversion units other than the part of the photoelectric conversion units.
  • the photoelectric conversion unit has continuous sensitivity to at least visible light having a wavelength of 400 nm to 1100 nm and near-infrared light;
  • the photodetector according to (1) or (2) further comprising a bandpass filter disposed on a path of incident light entering the photoelectric conversion unit and selectively transmitting light of a specific wavelength.
  • the semiconductor substrate, the wave plate, and the linear polarizer are laminated in this order; a reflective layer located on a surface side of the photoelectric conversion unit opposite to the light incident surface and arranged to overlap the photoelectric conversion unit in a thickness direction of the semiconductor substrate;
  • the light detection device according to any one of (1) to (4), wherein the reflective layer reflects light transmitted through the photoelectric conversion section toward the photoelectric conversion section.
  • the photodetector according to any one of (1) to (6), wherein the linear polarizer is a wire grid polarizer.
  • the linear polarizer is a diffractive polarizer having a plurality of microstructures
  • the wavelength plate is a wavelength plate in which a plurality of openings are periodically formed, and converts linearly polarized light and circularly polarized light by utilizing surface plasmons excited in the wavelength plate by light incident on the wavelength plate.
  • the light source is a near-infrared light source that irradiates near-infrared light as the irradiation light.
  • the distance measuring device (12) The distance measuring device according to (10) or (11), wherein the light source is a polarized light source that irradiates circularly polarized light or elliptically polarized light as the irradiation light.
  • the light source is A surface emitting laser;
  • the distance measuring device further comprising: a circular polarizing filter disposed in front of an emission surface of the surface emitting laser and converting the light emitted from the surface emitting laser into circularly polarized light.
  • the light source emits pulsed light modulated at a predetermined frequency;
  • the distance measuring device according to any one of (10) to (13), wherein the light detection device distributes a signal charge obtained by photoelectric conversion from an optical signal to two or more charge holding units in synchronization with a period of the pulsed light.
  • the light source emits pulsed light at predetermined intervals,
  • the distance measuring device according to any one of (10) to (13), wherein the photoelectric conversion unit is a SPAD that avalanche amplifies a single photon.
  • the light source is a light source that irradiates light having a dot pattern as the irradiation light.
  • 1...Range measuring device 2...Light source, 2a...Surface emitting laser, 2b...Diffractive optical element, 2c...Circular polarizing filter, 3...Photodetector, 4, 5...Subject, 6...Irradiated light, 7, 8...Reflected light, 9...Solid-state imaging element, 10...Lens module, 11...Band pass filter, 12...Pixel area, 12a...Effective pixel area, 13...Vertical drive circuit, 14...Column signal processing circuit, 15...Horizontal drive circuit, 16...Output circuit, 17...Control circuit, 18...Pixel, 19...Pixel drive wiring, 20...Vertical signal line, 21...Horizontal signal line, 22...Semiconductor substrate, 2 3...Linear polarizer, 23a...Wire grid polarizer, 23b...Linear polarizer, 24... ⁇ /4 wave plate, 24a...Wave plate, 25...Microlens, 26...Wiring layer, 27

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Abstract

フレアを抑制可能な光検出装置を提供する。複数の光電変換部が形成された半導体基板と、半導体基板の光入射面側に位置し、半導体基板の厚さ方向において、複数の光電変換部の少なくとも一部と重なるように配置された２つの光学要素と、を備えるようにした。また、２つの光学要素の一方を、透過する光に所定の位相差を与える波長板とし、２つの光学要素の他方を、特定方向に振動する光を選択的に透過させる直線偏光子とした。

Description

光検出装置及び測距装置
　本技術（本開示に係る技術）は、光検出装置及び測距装置に関する。
　従来、例えば、複数の光電変換部が形成された半導体基板と、半導体基板の光入射面に形成された複数のピラーによる凹凸構造とを有する光検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の光検出装置では、凹凸構造によって、半導体基板の光入射面による入射光の反射を抑制し、フレアを抑制している。また、特許文献１に記載の光検出装置では、半導体基板としてシリコンからなる基板が用いられている。
特開２０２１－６８８１６号公報
　ここで、シリコンは、赤外線を吸収しにくい性質を有する。それゆえ、例えば、特許文献１に記載の光検出装置を測距装置に適用した場合、測距装置の光源から出射されて被写体で反射された赤外線が、光電変換部を通り抜けて、配線層の配線で反射し、隣接する光電変換部に出ていく可能性があった。そして、出ていった赤外線が、隣接する光電変換部で検出されて、誤測定を生じる可能性があった。特に、被写体が鏡面を有する場合、被写体で鏡面反射をされた赤外線が、指向性を持った強い強度のまま光電変換部内に入射して、光検出装置で得られる撮像画像（距離画像）にフレアが発生する可能性があった。
　本開示は、フレアを抑制可能な光検出装置及び測距装置を提供することを目的とする。
　本開示の光検出装置は、（ａ）複数の光電変換部が形成された半導体基板と、（ｂ）半導体基板の光入射面側に位置し、半導体基板の厚さ方向において、複数の光電変換部の少なくとも一部と重なるように配置された２つの光学要素と、を備え、（ｃ）２つの光学要素の一方は、透過する光に所定の位相差を与える波長板であり、（ｄ）２つの光学要素の他方は、特定方向に振動する光を選択的に透過させる直線偏光子であることを要旨とする。
　本開示の測距装置は、（ａ）被写体に照射光を照射する光源と、（ｂ）複数の光電変換部が形成された半導体基板、及び光電変換部の光入射面側に積層された２つの光学要素を有する光検出装置と、を備え、（ｃ）２つの光学要素の一方は、透過する光に所定の位相差を与える波長板であり、（ｄ）２つの光学要素の他方は、特定方向に振動する光を選択的に透過させる直線偏光子であることを要旨とする。
第１の実施形態に係る測距装置の全体構成を示す図である。 固体撮像素子の全体構成を示す図である。 図２のＡ－Ａ線で破断した場合の、固体撮像素子の断面構成を示す図である。 直線偏光子の配置パターンを示す図である。 比較例の測距装置の全体構成を示す図である。 比較例の測距装置で得られる距離画像を示す図である。 第１の実施形態に係る測距装置で得られる距離画像を示す図である。 変形例に係る直線偏光子の配置パターンを示す図である。 図８のＢ－Ｂ線で破断した場合の、固体撮像素子の断面構成を示す図である。 変形例に係る直線偏光子の配置パターンを示す図である。 変形例に係る直線偏光子の配置パターンを示す図である。 変形例に係る直線偏光子の配置パターンを示す図である。 変形例に係る直線偏光子の配置パターンを示す図である。 変形例に係る固体撮像素子の断面構成を示す図である。 変形例に係る直線偏光子の配置パターンを示す図である。 図１５のＣ－Ｃ線で破断した場合の、固体撮像素子の断面構成を示す図である。 変形例に係る固体撮像素子の断面構成を示す図である。 図１７のＤ－Ｄ線側から見た場合の、偏光子の平面構成を示す図である。 変形例に係る固体撮像素子の断面構成を示す図である。 図１９のＥ－Ｅ線側から見た場合の、波長板の平面構成を示す図である。 変形例に係る測距装置の全体構成を示す図である。 変形例に係る固体撮像素子の断面構成を示す図である。 第２の実施形態に係る測距装置の全体構成を示す図である。 固体撮像素子の断面構成を示す図である。 比較例の固体撮像素子の断面構成を示す図である。
　以下に、本開示の実施形態に係る光検出装置及び測距装置の一例を、図１～図２５を参照しながら説明する。本開示の実施形態は以下の順序で説明する。なお、本開示は以下の例に限定されるものではない。また、本明細書に記載された効果は例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
１．第１の実施形態
　１－１　測距装置の構成
　１－２　光検出装置の構成
　１－３　固体撮像素子の構成
　１－４　変形例
２．第２の実施形態
〈１．第１の実施形態〉
［１－１　測距装置の構成］
　本開示の第１の実施形態に係る測距装置１について説明する。図１は、第１の実施形態に係る測距装置１の全体構成を示す図である。図１に示した測距装置１は、測距方式として、ｉＴＯＦ(indirect Time-of-Flight)方式を採用した測距装置である。
　図１に示すように、測距装置１は、光源２と、光検出装置３とを備えている。
　光源２は、被写体４、５に照射光６を照射する光源である。光源２は、面発光レーザ２ａと、面発光レーザ２ａの光照射面の前方に配置され、面発光レーザ２ａから出射された光をドットパターンの照射光６に変換する回折光学素子２ｂ(ＤＯＥ：Diffractive Optical Element)とを有している。これにより、光源２は、照射光６として、被写体４、５にドットパターンの光を照射する。照射光６としては、例えば、波長８００ｎｍ～１０００ｎｍを中心波長とする近赤外線を用いる。即ち、光源２は、近赤外線を照射する近赤外線光源である、と言える。照射光６（近赤外線）の中心波長は、８００ｎｍ～１０００ｎｍのうち、８５０ｎｍ近傍、９０５ｎｍ近傍及び９４０ｎｍ近傍の何れかが好ましい。
　また、光源２は、面発光レーザ２ａの出射面の前方に、回折光学素子２ｂの他にも、面発光レーザ２ａから出射された近赤外線（光）を円偏光又は楕円偏光に変換する円偏光フィルタ２ｃを有している。図１では、面発光レーザ２ａ、回折光学素子２ｂ、及び面発光レーザ２ａがこの順に配置された場合を例示している。円偏光フィルタ２ｃとしては、例えば、面発光レーザ２ａ側から、直線偏光子とλ/４波長板とがこの順に積層されたフィルタを採用できる。これにより、光源２は、照射光６として、被写体４、５に円偏光又は楕円偏光を照射する。即ち、光源２は、円偏光又は楕円偏光を照射する偏光光源である、とも言える。以下では、一例として、光源２が円偏光を照射する場合について説明する。
　円偏光フィルタ２ｃの直線偏光子からλ/４波長板を見た場合に、直線偏光子の偏光軸とλ/４波長板の遅延軸とがなす角度は、図３に示した光検出装置３の直線偏光子２３からλ/４波長板２４を見た場合に、図３に示した光検出装置３の直線偏光子２３の偏光軸とλ/４波長板の遅延軸とがなす角度と同じ角度とする。以下では、一例として、照射光６を右回りの円偏光に変換する角度（時計回りに４５°）とした場合について説明する。
　以上の構成を有する光源２（面発光レーザ２ａ）では、測距の実行時に、照射光６として、所定期の期間、一定の周波数で変調（例えばＡＣ変調）されたパルス光を出射する。
　なお、図１では、被写体４（以下、「第１被写体４」とも呼ぶ）は、拡散反射をする一般的な被写体（鏡面を有しない被写体）であり、被写体５（以下、「第２被写体５」とも呼ぶ）は、鏡面反射をする被写体（鏡や硝子、眼鏡等の鏡面を有する被写体）である。
［１－２　光検出装置の構成］
　次に、光検出装置３の構成について説明する。
　光検出装置３は、固体撮像素子９と、レンズモジュール１０と、バンドパスフィルタ１１とを有している。バンドパスフィルタ１１は、光電変換部２７（図３参照）に入射する入射光（反射光７、８）の経路上に配置され、特定波長の光（例えば波長４００ｎｍ～１１００ｎｍの可視光及び近赤外線）を選択的に透過させるフィルタである。光検出装置３は、レンズモジュール１０及びバンドパスフィルタ１１を介して、被写体４、５からの反射光７、８を取り込み、画素領域１２に結像された反射光７、８を電気信号に変換する。
　固体撮像素子９は、図２に示すように、画素領域１２と、垂直駆動回路１３と、カラム信号処理回路１４と、水平駆動回路１５と、出力回路１６と、制御回路１７とを備えている。図２は、固体撮像素子９の全体構成を示す図である。
　画素領域１２は、二次元アレイ状に配置された複数の画素１８を有している。画素１８は、光電変換部２７（図３参照）と、複数の画素トランジスタ（例えば、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタ）とを有している。また、画素１８は、２以上のフローティングディフュージョンを有している。フローティングディフュージョンは、光電変換部２７で生成した電荷（例えば、電子）を保持する電荷保持部である。フローティングディフュージョンとしては、例えば、不純物が高濃度にイオン注入されて形成されたｎ型の半導体領域を採用できる。図２では、各画素１８が、２つのフローティングディフュージョンＦＤ-1、ＦＤ-2を有する場合を例示している。
　垂直駆動回路１３は、例えば、シフトレジスタによって構成され、選択パルスを画素駆動配線１９に順次出力する等して、画素領域１２の各画素１８を行単位で順次選択し、選択した画素１８の画素信号を、垂直信号線２０を通してカラム信号処理回路１４に出力する。画素信号は、光電変換部２７で生成した電荷によって得られる信号である。
　カラム信号処理回路１４は、例えば、画素１８の列毎に配置されており、１行分の画素１８から出力される画素信号それぞれに対して画素列毎に信号処理を行う。信号処理としては、例えば、画素固有の固定パターンノイズを除去するための相関二重サンプリング(CDS：Correlated Double Sampling)、ＡＤ(Analog Digital)変換を採用できる。
　水平駆動回路１５は、例えば、シフトレジスタによって構成され、水平走査パルスをカラム信号処理回路１４に順次出力して、カラム信号処理回路１４を順番に選択し、選択したカラム信号処理回路１４に、信号処理された画素信号を水平信号線２１に出力させる。
　出力回路１６は、カラム信号処理回路１４から水平信号線２１を通して順次に出力される画素信号に対して信号処理を行って出力する。信号処理としては、例えば、バファリング、黒レベル調整、列ばらつき補正等の各種デジタル信号処理を用いることができる。
　制御回路１７は、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロック信号に基づいて、垂直駆動回路１３、カラム信号処理回路１４及び水平駆動回路１５等の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。制御回路１７は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路１３、カラム信号処理回路１４及び水平駆動回路１５等に出力する。
　以上の構成を有する光検出装置３では、測距の実行時には、照射光６（パルス光）の周期と同期して光電変換部２７で得られた電荷を２つのフローティングディフュージョンＦＤ-1、ＦＤ-2（２以上のフローティングディフュージョン）に分配する。例えば、測距の実行期間中、照射光６が出射されている期間に光電変換部２７の電荷をフローティングディフュージョンＦＤ-1に振り分け、照射光６が出射されていない期間にフローティングディフュージョンＦＤ-2に振り分ける。そして、光検出装置３では、測距の実行期間が終了すると、２つのフローティングディフュージョンＦＤ-1、ＦＤ-2に蓄積された電荷を垂直信号線２０を介してカラム信号処理回路１４に出力する。ここで、画素１８が受光する反射光７、８は、光源２が照射光６を発したタイミングから、被写体４、５までの距離に応じて遅延される。それゆえ、被写体４、５までの距離に応じた遅延時間によって、２つのフローティングディフュージョンＦＤ-1、ＦＤ-2に保持される電荷の配分比が変化する。そのため、光検出装置３では、２つのフローティングディフュージョンＦＤ-１、ＦＤ-2に保持されている電荷の配分比から、被写体４、５までの距離が得られる。
［１－３　固体撮像素子の構成］
　次に、固体撮像素子９の詳細構造について説明する。図３は、図２のＡ－Ａ線で破断した場合の、固体撮像素子９の断面構成を示す図である。
　図３に示すように、固体撮像素子９は、半導体基板２２と、半導体基板２２の光入射面（以下、「裏面Ｓ１」とも呼ぶ）側に積層された直線偏光子２３、λ/４波長板２４（広義には「波長板」）及びマイクロレンズ２５とを備えている。即ち、半導体基板２２、直線偏光子２３及びλ/４波長板２４はこの順に積層されている、と言える。直線偏光子２３及びλ/４波長板２４（広義には「２つの光学要素」）は、半導体基板２２の裏面Ｓ１側に配置され、半導体基板２２の厚さ方向において、複数の光電変換部２７の少なくとも一部と重なるように配置されている。以下では、一例として、図４に示すように、直線偏光子２３及びλ/４波長板２４を、有効画素領域１２ａのすべての光電変換部２７それぞれと重なるように配置した場合について説明する。なお、図４では、直線偏光子２３の配置のみ示し、λ/４波長板２４については省略している。また、半導体基板２２の裏面Ｓ１と反対側の面（以下、「表面Ｓ２」とも呼ぶ）側には、配線層２６が積層されている。
　半導体基板２２は、例えば、シリコン（Si）基板によって構成されている。半導体基板２２には、各画素１８が位置している領域それぞれに光電変換部２７が形成されている。即ち、半導体基板２２には、複数の光電変換部２７が二次元アレイ状に配置されている。光電変換部２７は、ｐ型半導体領域とｎ型半導体領域とを有し、これらによるｐｎ接合によってフォトダイオードを構成し、受光量に応じた電荷（例えば、電子）を生成する光電変換を行う。光電変換部２７は、少なくとも波長４００ｎｍ～１１００ｎｍの可視光及び近赤外線の波長帯域に対して連続的な感度を有している。これにより、光電変換部２７は、被写体４、５から反射光７、８（近赤外線）を光電変換して電荷を発生する。また、光電変換部２７は、ｐｎ接合で生じる静電容量に光電変換で生成した電荷を蓄積する。
　直線偏光子２３は、特定方向に振動する光を選択的に透過させる偏光子である。例えば、図４に示すように、ワイヤグリッド偏光子２３ａを採用できる。ワイヤグリッド偏光子２３ａは、所定のピッチで配置された複数の帯状導体２８を有している。帯状導体２８としては、例えば、線状や直方体等に構成された導体（ワイヤ）を採用できる。帯状導体２８の線幅は、入射光の波長λ（媒質中での実効的な光波長λ）の１/２以下となっている。また、隣り合う帯状導体２８間の間隔も、入射光の波長λの１/２以下となっている。帯状導体２８の材料としては、例えば、アルミニウム(Al)、タングステン(W)及びチタン(Ti)の何れかの単体、又はこれらの少なくとも１種を含む合金が挙げられる。図４では、ワイヤグリッド偏光子２３ａの全体が絶縁体４５で覆われている場合を例示している。
　ワイヤグリッド偏光子２３ａでは、帯状導体２８の長手方向に平行な方向に振動する入射光が入射された場合、入射光の振動に追従して帯状導体２８中の自由電子が振動するため、入射光は帯状導体２８で反射される。一方、帯状導体２８の長手方向に垂直な方向に振動する入射光が入射された場合、入射光の振動に追従した帯状導体２８中の自由電子の振動が制限されるため、入射光はワイヤグリッド偏光子２３ａを透過する。即ちワイヤグリッド偏光子２３ａでは、帯状導体２８の長手方向に垂直な方向が偏光軸となる。図４では、すべてのワイヤグリッド偏光子２３ａの偏光軸の方向を揃えた場合を例示している。
　λ/４波長板２４は、透過する光に所定の位相差を与える波長板である。λ/４波長板２４の遅延軸は、例えば、直線偏光子２３からλ/４波長板２４を見た場合に、光検出装置３の直線偏光子２３の偏光軸に対して時計回りに４５°傾けられている。これにより、λ/４波長板２４は、被写体からλ/４波長板２４へ入射される光（反射光）が左回りの円偏光である場合には、直線偏光子２３ｂの偏光軸に沿った方向（特定方向）と垂直な方向に振動する直線偏光に変換する。それゆえ、変換された直線偏光は、直線偏光子２３によって反射され、光電変換部２７に到達しない。即ち、λ/４波長板２４は、直線偏光子２３とともに円偏光フィルタ２ｃと同様の光学フィルタ（右回りの円偏光に変換する光学フィルタ）を形成し、λ/４波長板２４側から左回りの円偏光が入射した場合に、その円偏光を反射可能となっている。なお、実際の直線偏光子２３及びλ/４波長板２４には、製造時の寸法精度のばらつき等があるため、λ/４波長板２４側から左回りの円偏光が入射した場合には、円偏光に含まれる光の一部が光電変換部２７に到達する可能性がある。
　また、λ/４波長板２４と直線偏光子２３とを含む光学フィルタは、λ/４波長板２４への入射光が無偏光である場合、入射光の５０％を透過して光電変換部２７に進ませる。λ/４波長板２４としては、例えば、高分子フィルムに配向性を付与した位相差フィルム、ラインアンドスペースの格子構造による構造性複屈折タイプの波長板を採用できる。
　配線層２６は、半導体基板２２の表面Ｓ２側に積層されている。配線層２６は、層間絶縁膜２９と、層間絶縁膜２９を介して複数層に積層された配線３０とを有している。
　以上の構成を有する固体撮像素子９では、半導体基板２２の裏面Ｓ１側から光（例えば、被写体４、５からの反射光７、８）が入射され、入射された光がマイクロレンズ２５、λ/４波長板２４及び直線偏光子２３を透過し、透過した光が光電変換部２７で光電変換されて信号電荷が生成される。そして、固体撮像素子９では、生成された信号電荷が、配線層２６の配線３０で形成された図２の垂直信号線２０から画素信号として出力される。
　ここで、赤外線は、シリコンで吸収されにくい。それゆえ、例えば、図５に示すように、光源２の円偏光フィルタ２ｃと、光検出装置３のλ/４波長板２４及び直線偏光子２３とが省略された場合、鏡面を有する第２被写体５で鏡面反射された赤外線（つまり、指向性を持った強い強度の赤外線である反射光８）が光検出装置３に入射されると、入射された反射光８が、光電変換部２７を通り抜けて、配線層２６の配線３０で反射し、隣接する光電変換部２７に出ていく可能性があった。そして、出ていった反射光８が、隣接する光電変換部２７で検出されて、図６に示すように、光検出装置で得られる画像（距離画像）にフレア３１が発生する可能性があった。図６は、第２被写体５にフレア３１が発生している距離画像を示す図である。図６では、距離画像の撮像対象が眼鏡であって、眼鏡のフレーム部が第１被写体４、眼鏡のレンズ部が第２被写体５である場合を例示している。
　これに対し、第１の実施形態では、図１及び図３に示すように、光源２に円偏光フィルタ２ｃを配置し、また、光検出装置３にλ/４波長板２４及び直線偏光子２３を配置した。それゆえ、光源２は、円偏光フィルタ２ｃを介することで、円偏光に変換された照射光６を第２被写体５に照射する。また、円偏光に変換された照射光６のうち、鏡面を有する第２被写体５で鏡面反射された照射光６（反射光８）は、円偏光のまま反射される。ただし、鏡面反射で照射光６と左右逆の円偏光となる。それゆえ、反射光８は、λ/４波長板２４によって、直線偏光子２３の偏光軸に沿った方向（特定方向）と垂直な方向に振動する直線偏光に変換される。そのため、変換された直線偏光は、直線偏光子２３によって反射され、光電変換部２７に到達しない。その結果、反射光８が光電変換部２７を通り抜けることを抑制でき、図７に示すように、撮像画像（距離画像）のフレア３１の発生を抑制できる。なお図７では、直線偏光子２３及びλ/４波長板２４の寸法精度のばらつき等により、円偏光に含まれる光の一部が光電変換部２７に到達している場合を例示している。
　また、光源２から出射されて円偏光フィルタ２ｃを通って円偏光となった照射光６のうち、鏡面のない第１被写体４に照射された照射光６は、第１被写体４の表面で拡散反射され、偏光情報が失われて無偏光の反射光７となる。そのため、第１被写体４からの反射光７は、λ/４波長板２４と直線偏光子２３とからなる光学フィルタを５０％が透過する。そして、透過した５０％の反射光７が光電変換部２７に到達して光電変換され、図７に示すように、光検出装置３で、第１被写体４（眼鏡のフレーム部）の距離画像が得られる。
［１－４　変形例］
（１）なお、第１の実施形態では、直線偏光子２３及びλ/４波長板２４を、すべての光電変換部２７それぞれと重なるように配置する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図８、図９及び図１０に示すように、有効画素領域１２ａの複数の光電変換部２７のうちの、一部の光電変換部２７の裏面Ｓ１側にのみ、λ/４波長板２４及び直線偏光子２３の両方を配置する構成としてもよい。図８及び図９では、２×２の画素１８を繰り返し単位３２とし、繰り返し単位３２が行方向及び列方向に配置されている場合を例示している。繰り返し単位３２（２×２の画素１８）は、左上の画素１８のみ直線偏光子２３を有する画素となっている。図９は、図８のＢ－Ｂ線で破断した場合の、固体撮像素子９の断面構成を示す図である。図１０では、３×３の画素１８を繰り返し単位３２とし、繰り返し単位３２が行方向及び列方向に配置されている場合を例示している。繰り返し単位３２（図８では２×２の画素１８、図１０では３×３の画素１８）は、平面視で左上の画素１８のみ直線偏光子２３を有する画素となっている。λ/４波長板２４は、図９に示すように、すべての画素１８（直線偏光子２３を有さない画素１８も含む）で共有される大型のλ/４波長板２４を配置する構成となっている。なお、図８、図９及び図１０では、すべての直線偏光子２３の偏光軸の方向を同一とした場合を例示している。
（２）また、第１の実施形態では、偏光軸の方向が同一である一種類の直線偏光子２３のみを用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図１１、図１２及び図１３に示すように、偏光軸の方向が互いに異なる複数種類の直線偏光子２３を用いる構成としてもよい。図１１では、２×２の画素１８を繰り返し単位３２とし、繰り返し単位３２（２×２の画素１８）は、平面視で左上の画素１８が直線偏光子２３の偏光軸を行方向と平行とした画素、右下の画素１８が直線偏光子２３の偏光軸を列方向と平行とした画素、右上の画素１８、左下の画素１８が直線偏光子２３の偏光軸を行方向及び列方向のそれぞれと４５°をなす画素となっている。偏光軸は、例えば、直線偏光子２３がワイヤグリッド偏光子２３ａである場合には、帯状導体２８の長手方向に垂直な方向である。
　また、図１２及び図１３では、繰り返し単位３２（図１２では２×２の画素１８、図１３では３×３の画素１８）は、平面視で左上の画素１８のみ直線偏光子２３を有する画素となっている。また、互いに隣り合う４つの繰り返し単位３２（２×２の繰り返し単位３２）は、平面視で左上の繰り返し単位３２が直線偏光子２３の偏光軸を行方向と平行とした繰り返し単位、左下の繰り返し単位３２が直線偏光子２３の偏光軸を列方向と平行とした繰り返し単位、右上の繰り返し単位３２及び右下の繰り返し単位３２が直線偏光子２３の偏光軸を行方向及び列方向のそれぞれと４５°をなす繰り返し単位となっている。
（３）また、第１の実施形態では、光電変換部２７の裏面Ｓ１側に、直線偏光子２３、λ/４波長板２４及びマイクロレンズ２５をこの順に配置する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図１４に示すように、光電変換部２７の裏面Ｓ１側に、直線偏光子２３、マイクロレンズ２５及びλ/４波長板２４をこの順に配置する構成としてもよい。マイクロレンズ２５とλ/４波長板２４との間には、例えば、空隙３３、低屈折率平坦化膜が形成される。図１４では、空隙３３を形成した場合を例示している。図１４は、図８のＢ－Ｂ線で破断した場合の、固体撮像素子９の断面構成を示す図である。
（４）また、第１の実施形態では、固体撮像素子９のすべての画素１８が近赤外線の検出を行う例、つまり固体撮像素子９をＩＲセンサとして機能させる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図８に示した一部の光電変換部２７の裏面Ｓ１側にのみλ/４波長板２４及び直線偏光子２３の両方を配置する構成において、図１５及び図１６に示すように、他の光電変換部２７（一部の光電変換部２７以外の光電変換部２７）の裏面Ｓ１側にカラーフィルタ３４を配置する構成として、ＲＧＢセンサとして機能させてもよい。カラーフィルタ３４としては、例えば、赤色光、緑色光及び青色光の何れかを選択的に透過させ、それ以外の波長成分の光を吸収又は反射するフィルタを採用できる。図１６は、図１５のＣ－Ｃ線で破断した場合の固体撮像素子９の断面構成を示す図である。
（５）また、第１の実施形態では、直線偏光子２３としてワイヤグリッド偏光子２３ａを用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図１７及び図１８に示すように、直線偏光子２３として、光回折型の直線偏光子２３ｂを用いた構成としてもよい。図１８は、図１７のＤ－Ｄ線側から見た場合の、直線偏光子２３ｂの平面構成を示す図である。直線偏光子２３ｂは、微細構造体支持基板３５と、微細構造体支持基板３５の表面Ｓ３に所定のパターンを形成するように配列された複数の微細構造体３６とを有している。微細構造体３６としては、例えば、線状や柱状等に構成された誘電体を採用できる。図１８では、微細構造体３６の形状を柱状とした場合を例示している。隣り合う微細構造体３６間の間隔は入射光の波長λ（媒質中での実効的な光波長λ）の１/２以下とする。また、微細構造体３６を線状とする場合には、微細構造体３６の線幅も入射光の波長λの１/２以下とする。微細構造体３６の材料としては、周囲の媒質（例えば、空気、酸化シリコン(SiO2)）に比べて高い屈折率を有する誘電体を採用できる。例えば、アモルファスシリコン、酸化チタン(TiO2)、窒化シリコン(SiN)が挙げられる。また、微細構造体支持基板３５の材料としては、例えば、酸化シリコン（SiO2）を採用できる。
（６）また、第１の実施形態では、λ/４波長板２４として、高分子フィルムに配向性を付与した位相差フィルムを用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図１９及び図２０に示すように、λ/４波長板２４として、複数の開口３７が周期的に形成された波長板２４ａを用いる構成としてもよい。波長板２４ａの材料としては、例えば、アルミニウム(Al)等の金属、誘電体を採用できる。波長板２４ａでは、波長板２４ａへの入射光で波長板２４ａに励起される表面プラズモンを利用して直線偏光と円偏光とを変換する。図１９では、波長板２４ａの全体が絶縁体４５で覆われている場合を例示している。図２０は、図１９のＥ－Ｅ線側から見た場合の、波長板２４ａの平面構成を示す図である。図２０では、開口３７が、Ｓ字状の開口である場合を例示している。
（７）また、第１の実施形態では、測距方法として、ｉＴＯＦ方式を用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、ｄＴＯＦ(direct Time-of-Flight)方式を用いる構成としてもよい。ｄＴＯＦ方式を用いる場合、図２１に示すように、光源２として、所定の間隔でパルス光を出射する光源を採用し、光電変換部２７として、単光子をアバランシェ増幅するＳＰＡＤ２７ａ(Single-Photon Avalanche Diode)を採用する。ＳＰＡＤ２７ａには、図２２に示すように、ｎ型半導体領域３８と、ｎ型半導体領域３８の裏面Ｓ４側に形成されたｐ型半導体領域３９とが形成されている。ｎ型半導体領域３８とｐ型半導体領域３９は、ウェル層４０内に形成されている。ウェル層４０は、導電型がｎ型の半導体領域であってもよいし、導電型がｐ型の半導体領域であってもよい。ｐ型半導体領域３９は、ｎ型半導体領域３８との界面でｐｎ接合を構成し、単光子の入射で生じた電荷をアバランシェ増幅する増幅領域として機能する。また、ウェル層４０の裏面Ｓ５側及び側面Ｓ６側には、ｐ型の半導体領域からなるホール蓄積領域４１が形成されている。ホール蓄積領域４１は、ＳＰＡＤ２７ａのアノードと電気的に接続されている。
　また、例えば、測距方法として、ドットパターンの光を照射し、ドットパターンの歪みにより測距を行うストラクチャードライト(Structured Light)方式を用いる構成としてもよい。ストラクチャードライト方式を用いる場合、ドットパターンとしては、ドットをランダムなピッチでアレイ状に配置したランダムドットパターンを採用できる。
（８）また、第１の実施形態では、透過する光に所定の位相差を与える波長板として、λ/４波長板２４を用いる例を示したが、他の構成を採用することができる。例えば、λ/４波長板２４に代えて、λ/２波長板、３λ/４波長板を用いた構成としてもよい。
〈２．第２の実施形態〉
　次に、本開示の第２の実施形態に係る測距装置１について説明する。図２３は、第２の実施形態に係る測距装置１の全体構成を示す図である。図２４は、第２の実施形態に係る固体撮像素子９の断面構成を示す図である。図２３、図２４において、図１、図３に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、第２の実施形態に係る固体撮像素子９の全体構成は、図２と同様であるから図示を省略する。
　第２の実施形態では、図２３に示すように、円偏光フィルタ２ｃを省略し、また直線偏光子２３とλ/４波長板２４との位置関係を逆にした点が、第１の実施形態と異なっている。円偏光フィルタ２ｃを省略したことにより、光源２は、照射光６として、被写体４、５に円偏光されていない光（面発光レーザ２ａから出射された無偏光の光）を照射する。
　また、直線偏光子２３とλ/４波長板２４との位置関係を逆にしたことで、図２４に示すように、半導体基板２２、λ/４波長板２４及び直線偏光子２３は、この順に積層されている。また、光電変換部２７の表面Ｓ２側（つまり、配線層２６内の半導体基板２２側の領域）には、光電変換部２７の表面Ｓ２に対向して反射層４２が配置されている。また、反射層４２は、半導体基板２２の厚さ方向において、光電変換部２７と重なるように配置されている。これにより、反射層４２は、光電変換部２７を透過した光を光電変換部２７側に反射する。図２４では、反射層４２が、何れの配線３０よりも半導体基板２２側に配置されている場合を例示している。また、光電変換部２７と反射層４２との重なりの度合いは、例えば、光電変換部２７の面積の５０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましい。反射層４２の材料としては、例えば、アルミニウム(Al)等の金属を採用できる。
　ここで、例えば、図２５に示すように、固体撮像素子９の直線偏光子２３及びλ/４波長板２４を省略し、反射層４２のみを形成した場合、赤外線（反射光８）が光電変換部２７を通り抜けると、通り抜けた反射光８は、反射層４２で反射されて光電変換部２７に戻る。それゆえ、光電変換部２７を通り抜けた反射光８が、配線層２６の配線３０で反射されることを抑制でき、隣接する光電変換部２７に出ていくことを抑制できる。しかし、反射層４２を有する構成とした場合、反射層４２で反射された光（近赤外線）は、光電変換部２７を通り抜けて、バンドパスフィルタ１１で反射されることで、隣接する光電変換部２７に入っていく可能性があった。特に、外部から光検出装置３に入射される光が、鏡面を有する第２被写体５で鏡面反射された赤外線（つまり、指向性を持った強い強度の赤外線である反射光８）である場合には、上記した隣接する光電変換部２７に入っていく光によって、図６に示すように、フレア３１が発生する可能性があった。図６では、第１の実施形態でも説明したように、第２被写体５が眼鏡である場合を例示している。また、光が出ていくことで、光が出ていった光電変換部２７は、感度が低下する可能性があった。
　これに対し、第２の実施形態では、図２４に示すように、光検出装置３に直線偏光子２３及びλ/４波長板２４を配置し、また、反射層４２を配置した。それゆえ、鏡面を有する第２被写体５で鏡面反射された照射光６（反射光８）は、直線偏光子２３によって直線偏光となる。そして、直線偏光は、λ/４波長板２４によって円偏光４３に変換される。変換された円偏光４３のうち、光電変換部２７を通り抜けた円偏光４３は、反射層４２で円偏光のまま反射される（円偏光４４）。ただし、反射層４２による反射で照射光６と左右逆の円偏光４４となる。そのため、反射された円偏光４４は、λ/４波長板２４によって、直線偏光子２３の偏光軸に沿った方向（特定方向）と垂直な方向に振動する直線偏光に変換される。そして、変換された直線偏光は、直線偏光子２３によって反射され、λ/４波長板２４によって再び円偏光４３に変換されて光電変換部２７に戻される。それゆえ、反射層４２で反射された光（円偏光４４）は、直線偏光子２３で反射されることで、光電変換部２７内を往復させることができ、図７に示すように、図６に示したフレア３１の発生を抑制できる。また、円偏光４３、４４（近赤外線）に光電変換部２７内を往復させることで、光路長を延ばして近赤外線を十分に吸収することができ、感度を向上できる。
　なお、第２の実施形態に係る光検出装置３及び測距装置１においても、第１の実施形態に係る光検出装置３及び測距装置１の変形例（１）～（８）と同様の構成を採用できる。
　なお、本技術は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
　複数の光電変換部が形成された半導体基板と、
　前記半導体基板の光入射面側に位置し、前記半導体基板の厚さ方向において、複数の前記光電変換部の少なくとも一部と重なるように配置された２つの光学要素と、を備え、
　前記２つの光学要素の一方は、透過する光に所定の位相差を与える波長板であり、前記２つの光学要素の他方は、特定方向に振動する光を選択的に透過させる直線偏光子である
　光検出装置。
（２）
　複数の前記光電変換部のうちの、一部の前記光電変換部の光入射面側にのみ、前記波長板及び前記直線偏光子の両方が配置されている
　前記（１）に記載の光検出装置。
（３）
　前記一部の前記光電変換部以外の前記光電変換部の光入射面側に、赤色光、緑色光及び青色光の何れかを選択的に透過させるカラーフィルタを備える
　前記（２）に記載の光検出装置。
（４）
　前記光電変換部は、少なくとも波長４００ｎｍ～１１００ｎｍの可視光及び近赤外線の波長帯域に対して連続的な感度を有し、
　前記光電変換部に入射する入射光の経路上に配置され、特定波長の光を選択的に透過させるバンドパスフィルタを備える
　前記（１）又は（２）に記載の光検出装置。
（５）
　前記半導体基板、前記直線偏光子及び前記波長板は、この順に積層されている
　前記（１）から（４）の何れかに記載の光検出装置。
（６）
　前記半導体基板、前記波長板及び前記直線偏光子は、この順に積層されており、
　前記光電変換部の前記光入射面と反対側の面側に位置し、前記半導体基板の厚さ方向において、前記光電変換部と重なるように配置された反射層を備え、
　前記反射層は、前記光電変換部を透過した光を前記光電変換部側に反射する
　前記（１）から（４）の何れかに記載の光検出装置。
（７）
　前記直線偏光子は、ワイヤグリッド偏光子である
　前記（１）から（６）の何れかに記載の光検出装置。
（８）
　前記直線偏光子は、複数の微細構造体を有する光回折型の偏光子であり、
　前記微細構造体は、周囲の媒質に比べて高い屈折率を有する誘電体からなる
　前記（１）から（６）の何れかに記載の光検出装置。
（９）
　前記波長板は、複数の開口が周期的に形成された波長板であり、該波長板への入射光で該波長板に励起される表面プラズモンを利用して直線偏光と円偏光とを変換する
　前記（１）から（８）の何れかに記載の光検出装置。
（１０）
　被写体に照射光を照射する光源と、
　複数の光電変換部が形成された半導体基板と、
　前記光電変換部の光入射面側に積層された２つの光学要素と、を備え、
　前記２つの光学要素の一方は、透過する光に所定の位相差を与える波長板であり、前記２つの光学要素の他方は、特定方向に振動する光を選択的に透過させる直線偏光子である
　測距装置。
（１１）
　前記光源は、前記照射光として、近赤外線を照射する近赤外線光源である
　前記（１０）に記載の測距装置。
（１２）
　前記光源は、前記照射光として、円偏光又は楕円偏光を照射する偏光光源である
　前記（１０）又は（１１）に記載の測距装置。
（１３）
　前記光源は、
　面発光レーザと、
　前記面発光レーザの出射面の前方に配置され、前記面発光レーザから出射された光を円偏光に変換する円偏光フィルタと、を備える
　前記（１２）に記載の測距装置。
（１４）
　前記光源は、所定の周波数で変調されたパルス光を出射し、
　前記光検出装置は、前記パルス光の周期と同期して光信号から光電変換された信号電荷を２以上の電荷保持部に分配する
　前記（１０）から（１３）の何れかに記載の測距装置。
（１５）
　前記光源は、所定の間隔でパルス光を出射し、
　前記光電変換部は、単光子をアバランシェ増幅するＳＰＡＤである
　前記（１０）から（１３）の何れかに記載の測距装置。
（１６）
　前記光源は、前記照射光として、ドットパターンの光を照射する光源である
　前記（１０）から（１５）の何れかに記載の測距装置。
　１…測距装置、２…光源、２ａ…面発光レーザ、２ｂ…回折光学素子、２ｃ…円偏光フィルタ、３…光検出装置、４、５…被写体、６…照射光、７、８…反射光、９…固体撮像素子、１０…レンズモジュール、１１…バンドパスフィルタ、１２…画素領域、１２ａ…有効画素領域、１３…垂直駆動回路、１４…カラム信号処理回路、１５…水平駆動回路、１６…出力回路、１７…制御回路、１８…画素、１９…画素駆動配線、２０…垂直信号線、２１…水平信号線、２２…半導体基板、２３…直線偏光子、２３ａ…ワイヤグリッド偏光子、２３ｂ…直線偏光子、２４…λ/４波長板、２４ａ…波長板、２５…マイクロレンズ、２６…配線層、２７…光電変換部、２８…帯状導体、２９…層間絶縁膜、３０…配線、３１…フレア、３２…繰り返し単位、３３…空隙、３４…カラーフィルタ、３５…微細構造体支持基板、３６…微細構造体、３７…開口、３８…ｎ型半導体領域、３９…ｐ型半導体領域、４０…ウェル層、４１…ホール蓄積領域、４２…反射層、４３、４４…円偏光

Claims (16)

  1. 　複数の光電変換部が形成された半導体基板と、
    　前記半導体基板の光入射面側に位置し、前記半導体基板の厚さ方向において、複数の前記光電変換部の少なくとも一部と重なるように配置された２つの光学要素と、を備え、
    　前記２つの光学要素の一方は、透過する光に所定の位相差を与える波長板であり、前記２つの光学要素の他方は、特定方向に振動する光を選択的に透過させる直線偏光子である
    　光検出装置。
  2. 　複数の前記光電変換部のうちの、一部の前記光電変換部の光入射面側にのみ、前記波長板及び前記直線偏光子の両方が配置されている
    　請求項１に記載の光検出装置。
  3. 　前記一部の前記光電変換部以外の前記光電変換部の光入射面側に、赤色光、緑色光及び青色光の何れかを選択的に透過させるカラーフィルタを備える
    　請求項２に記載の光検出装置。
  4. 　前記光電変換部は、少なくとも波長４００ｎｍ～１１００ｎｍの可視光及び近赤外線の波長帯域に対して連続的な感度を有し、
    　前記光電変換部に入射する入射光の経路上に配置され、特定波長の光を選択的に透過させるバンドパスフィルタを備える
    　請求項１に記載の光検出装置。
  5. 　前記半導体基板、前記直線偏光子及び前記波長板は、この順に積層されている
    　請求項１に記載の光検出装置。
  6. 　前記半導体基板、前記波長板及び前記直線偏光子は、この順に積層されており、
    　前記光電変換部の前記光入射面と反対側の面側に位置し、前記半導体基板の厚さ方向において、前記光電変換部と重なるように配置された反射層を備え、
    　前記反射層は、前記光電変換部を透過した光を前記光電変換部側に反射する
    　請求項１に記載の光検出装置。
  7. 　前記直線偏光子は、ワイヤグリッド偏光子である
    　請求項１に記載の光検出装置。
  8. 　前記直線偏光子は、複数の微細構造体を有する光回折型の偏光子であり、
    　前記微細構造体は、周囲の媒質に比べて高い屈折率を有する誘電体からなる
    　請求項１に記載の光検出装置。
  9. 　前記波長板は、複数の開口が周期的に形成された波長板であり、該波長板への入射光で該波長板に励起される表面プラズモンを利用して直線偏光と円偏光とを変換する
    　請求項１に記載の光検出装置。
  10. 　被写体に照射光を照射する光源と、
    　複数の光電変換部が形成された半導体基板、及び前記光電変換部の光入射面側に積層された２つの光学要素を有する光検出装置と、を備え、
    　前記２つの光学要素の一方は、透過する光に所定の位相差を与える波長板であり、前記２つの光学要素の他方は、特定方向に振動する光を選択的に透過させる直線偏光子である
    　測距装置。
  11. 　前記光源は、前記照射光として、近赤外線を照射する近赤外線光源である
    　請求項１０に記載の測距装置。
  12. 　前記光源は、前記照射光として、円偏光又は楕円偏光を照射する偏光光源である
    　請求項１０に記載の測距装置。
  13. 　前記光源は、
    　面発光レーザと、
    　前記面発光レーザの出射面の前方に配置され、前記面発光レーザから出射された光を円偏光に変換する円偏光フィルタと、を備える
    　請求項１２に記載の測距装置。
  14. 　前記光源は、所定の周波数で変調されたパルス光を出射し、
    　前記光検出装置は、前記パルス光の周期と同期して光信号から光電変換された信号電荷を２以上の電荷保持部に分配する
    　請求項１０に記載の測距装置。
  15. 　前記光源は、所定の間隔でパルス光を出射し、
    　前記光電変換部は、単光子をアバランシェ増幅するＳＰＡＤである
    　請求項１０に記載の測距装置。
  16. 　前記光源は、前記照射光として、ドットパターンの光を照射する光源である
    　請求項１０に記載の測距装置。
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