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公開番号2023075607
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-05-31
出願番号2021188610
出願日2021-11-19
発明の名称光電変換素子および光電変換装置
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人秀和特許事務所
主分類H04N 25/10 20230101AFI20230524BHJP(電気通信技術)
要約【課題】高感度かつ高解像度の可視光と赤外光を同時に撮影可能な、光電変換素子および光電変換装置を提供する。
【解決手段】本件の光電変換素子は、複数の行と複数の列からなる画素領域と、前記画素領域を構成する第1の画素に設けられる、第1の波長帯域の可視光および第2の波長帯域の赤外光を透過させる第1のフィルタと、前記画素領域を構成する第2の画素に設けられる、前記第1の波長帯域の可視光および前記第2の波長帯域の赤外光を透過させる第2のフィルタおよび前記第2のフィルタを透過した赤外光を減光する第1の減光部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の行と複数の列からなる画素領域と、
前記画素領域を構成する第１の画素に設けられる、第１の波長帯域の可視光および第２の波長帯域の赤外光を透過させる第１のフィルタと、
前記画素領域を構成する第２の画素に設けられる、前記第１の波長帯域の可視光および前記第２の波長帯域の赤外光を透過させる第２のフィルタおよび前記第２のフィルタを透過した赤外光を減光する第１の減光部と、
を備えることを特徴とする光電変換素子。
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
前記画素領域を構成する各画素の画素値を加減算することで被写体の画像データを可視光成分の画像データと赤外光成分の画像データとに分離する画像データ分離部をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
光を可視光と赤外光とに分離して前記画素領域に入射させるＤＢＰＦ（Dual Band Pass
Filter）を備える、ことを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記第１の減光部は、赤外減光フィルタである、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記画素領域を構成する前記第１の画素および前記第２の画素以外の各画素に、前記第１の波長帯域の可視光および前記第２の波長帯域の赤外光を透過させる第３のフィルタが設けられている、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記画素領域を構成する前記第１の画素および前記第２の画素以外の各画素に、前記第３のフィルタを透過した赤外光を減光する第２の減光部が設けられている、
ことを特徴とする請求項５に記載の光電変換素子。
【請求項７】
前記第２の減光部による赤外光の減光率は、前記第１の減光部による赤外光の減光率より低い、ことを特徴とする請求項６に記載の光電変換素子。
【請求項８】
前記第２の減光部による赤外光の減光率は、前記第１の減光部による赤外光の減光率と等しい、ことを特徴とする請求項６に記載の光電変換素子。
【請求項９】
前記第１の波長帯域の可視光は、白色光である、ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項１０】
前記画素領域は、２列×２行の画素領域である、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の光電変換素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光画像と赤外光画像を同時に取得可能な光電変換素子および光電変換装置に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、監視や検査等の分野において、可視光と赤外光を同時に撮影することが可能なカメラが求められている。そこで、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤外（ＩＲ；Infrared）の画素配列の光電変換素子が提案されている。この光電変換素子では、可視光の波長帯域に感度を有するＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタに加えて、赤外光に感度を有するＩＲのカラーフィルタがフォトダイオード（ＰＤ）上に積層されている。
【０００３】
また、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲ画素配列では、Ｇ画素がＩＲ画素に置換されていることから、可視光の情報が損失する。そこで、特許文献１では、可視光と赤外光の波長帯域に感度を有するＲ＋ＩＲ、Ｇ＋ＩＲ、Ｂ＋ＩＲ、白（Ｗ）＋ＩＲのカラーフィルタをＰＤ上に設ける構成が提案されている。特許文献１の技術では、Ｒ、Ｇ、Ｂの感度それぞれの和がＷの感度になるという前提のもと、ＩＲの情報を抽出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００８-２８９０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、Ｒ、Ｇ、Ｂの感度のそれぞれの和がＷの感度になることがＩＲ成分抽出の前提である。しかしながら、Ｇの波長ごとの透過率特性の両端は、ＲとＢの透過率特性と重複しているため、上記の前提が成立しにくくなる。その結果、ＩＲ成分の抽出の精度が悪くなり、可視光画像の色再現性が悪くなる可能性がある。
【０００６】
本件開示の技術は、上記に鑑みて、高感度かつ高解像度の可視光と赤外光を同時に撮影可能な、光電変換素子および光電変換装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本件開示の技術に係る光電変換素子は、
複数の行と複数の列からなる画素領域と、
前記画素領域を構成する第１の画素に設けられる、第１の波長帯域の可視光および第２の波長帯域の赤外光を透過させる第１のフィルタと、
前記画素領域を構成する第２の画素に設けられる、前記第１の波長帯域の可視光および前記第２の波長帯域の赤外光を透過させる第２のフィルタおよび前記第２のフィルタを透過した赤外光を減光する第１の減光部と、
を備えることを特徴とする光電変換素子を含む。
また、本件開示の技術に係る光電変換素子は、
複数の行と複数の列からなる画素領域と、
前記画素領域を構成する第３の画素に設けられる、第３の波長帯域の可視光および第４の波長帯域の赤外光を透過させる第４のフィルタおよび前記第４のフィルタを透過した可視光および赤外光を光電変換する第１の光電変換部と、
前記画素領域を構成する第４の画素に設けられる、前記第３の波長帯域の可視光および前記第４の波長帯域の赤外光を透過させる第５のフィルタおよび前記第５のフィルタを透
過した可視光および赤外光を光電変換する第２の光電変換部と、
を備え、
前記第１の光電変換部における不純物注入の深さと前記第２の光電変換部における不純物注入の深さとに差が設けられている
ことを特徴とする光電変換素子を含む。
また、本件開示の技術に係る光電変換装置は、
上記の光電変換素子と、
前記光電変換素子から出力された信号を用いて可視光画像と赤外光画像を生成する画像生成部と
を備えることを特徴とする光電変換装置を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本件開示の技術によれば、可視光と赤外光画像の両方を取得することを目的として、可視成分と赤外成分の分離を良好に実施し、高い色分離性に保ちつつ、可視光画像が高感度かつ高解像度となる光電変換素子および光電変換装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
一実施形態に係る光電変換装置の構成例を示すブロック図
一実施形態に係るイメージセンサ部の構成例を示す回路図
一実施形態に係るＤＢＰＦの波長ごとの透過率特性を示す図
一実施形態に係るイメージセンサ部のカラーフィルタ配列を示す図
一実施形態に係るカラーフィルタの波長ごとの透過率特性を示す図
一実施形態に係るイメージセンサ部の画素断面を簡易的に示す図
一実施形態に係る赤外減光フィルタの波長ごとの透過率特性を示す図
一実施形態において可視光画像と赤外光画像の分離を模式的に示す図
一実施形態に係るイメージセンサ部のカラーフィルタ配列を示す図
一実施形態に係るイメージセンサ部の画素断面を示す図
一実施形態において可視光画像と赤外光画像の分離を模式的に示す図
一実施形態に係るイメージセンサ部のカラーフィルタ配列を示す図
一実施形態に係るカラーフィルタの波長ごとの透過率特性を示す図
一実施形態に係るイメージセンサ部の画素断面を示す図
一実施形態に係る赤外減光フィルタの波長ごとの透過率特性を示す図
一実施形態において可視光画像と赤外光画像の分離を模式的に示す図
一実施形態に係るイメージセンサ部のカラーフィルタ配列を示す図
一実施形態に係るカラーフィルタの波長ごとの透過率特性を示す図
一実施形態に係るイメージセンサ部の画素断面を示す図
一実施形態において可視光画像と赤外光画像の分離を模式的に示す図
一実施形態に係る光電変換装置の適用例を示す図
一実施形態において収差情報の取得処理の例を示すフローチャート
一実施形態に係る光電変換装置の適用例を示す図
一実施形態において収差情報の取得処理の例を示すフローチャート
一変形例に係るイメージセンサ部のカラーフィルタ配列を示す図
一変形例に係るカラーフィルタの波長ごとの透過率特性を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照しつつ、本件開示の技術の好適な実施の形態について説明する。なお、各図は、構造ないし構成を説明する目的で記載されたものに過ぎず、図示された各部材の寸法は必ずしも現実のものを反映するものではない。また、各図において、同一の部材または同一の構成要素には同一の参照符号を付しており、以下、重複する内容については説明を省略する。
（【００１１】以降は省略されています）

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