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公開番号2025009510
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023112561
出願日2023-07-07
発明の名称光検出装置
出願人ソニーグループ株式会社
代理人個人
主分類H10F 39/12 20250101AFI20250110BHJP()
要約【課題】入射光の効率的な利用に有利な技術を提供する。
【解決手段】入射光の波面を制御する波面制御素子と、受光した入射光を電気信号に変換する光電変換素子と、積層方向において波面制御素子と光電変換素子との間に設けられ、互いに異なる屈折率を有する複数の屈折領域を有し、波面制御素子からの入射光を光電変換素子に誘導する導波部と、を備える光検出装置。
【選択図】図2A
特許請求の範囲【請求項１】
入射光の波面を制御する波面制御素子と、
受光した入射光を電気信号に変換する光電変換素子と、
積層方向において波面制御素子と光電変換素子との間に設けられ、互いに異なる屈折率を有する複数の屈折領域を有し、波面制御素子からの入射光を光電変換素子に誘導する導波部と、
を備える光検出装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
波面制御素子は、メタサーフェス光学素子を有する、
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項３】
メタサーフェス光学素子は、入射光中の少なくとも第１の光成分及び第２の光成分を互いに異なる方向に出射し、
光電変換素子は、第１の光成分の受光が意図される第１光画素と、第２の光成分の受光が意図される第２光画素とを含み、
複数の屈折領域は、第１屈折領域と、第１屈折領域よりも低い屈折率を有する第２屈折領域とを含み、
導波部は、第１屈折領域及び第２屈折領域を含む単位構造部を複数有し、
各単位構造部は、互いに隣り合って位置する第１光画素及び第２光画素に割り当てられる、
請求項２に記載の光検出装置。
【請求項４】
各単位構造部は、メタサーフェス光学素子からの第１の光成分を第１光画素に向けて出射することが意図される第１光誘導領域と、メタサーフェス光学素子からの第２の光成分を第２光画素に向けて出射することが意図される第２光誘導領域とを有し、
第１光誘導領域及び第２光誘導領域の各々は、第１屈折領域と、積層方向と垂直を成す平面方向において第１屈折領域を取り囲む第２屈折領域とを含み、互いに隣り合って位置する第１光誘導領域及び第２光誘導領域の第１屈折領域間に第２屈折領域が位置する、
請求項３に記載の光検出装置。
【請求項５】
第１光誘導領域の第１屈折領域と第２光誘導領域の第１屈折領域とは、平面方向において非対称的な平面形状を有する、
請求項４に記載の光検出装置。
【請求項６】
各単位構造部は、積層方向と垂直を成す平面方向において互いに隣り合って位置する第１光誘導領域及び第２光誘導領域を有し、
第１光誘導領域及び第２光誘導領域の各々は、第１屈折領域と、平面方向において第１屈折領域を部分的に取り囲む第２屈折領域とを含み、互いに隣り合って位置する第１光誘導領域及び第２光誘導領域の第１屈折領域間に、部分的に、第２屈折領域が位置する、
請求項３に記載の光検出装置。
【請求項７】
第１光誘導領域の第１屈折領域と第２光誘導領域の第１屈折領域とは、平面方向において非対称的な平面形状を有する、
請求項６に記載の光検出装置。
【請求項８】
複数の屈折領域のうちの１つ以上の屈折領域は、積層方向に沿った断面において、積層方向に形状が変わる、
請求項３に記載の光検出装置。
【請求項９】
メタサーフェス光学素子は、入射光中の少なくとも第１の光成分及び第２の光成分を互いに異なる方向に出射し、
光電変換素子は、第１の光成分の受光が意図される第１光画素と、第２の光成分の受光が意図される第２光画素とを含み、
導波部は、互いに隣り合って位置する第１光画素及び第２画素に割り当てられる単位構造部を複数有し、
積層方向と垂直を成す平面方向において、前記複数の単位構造部の少なくとも一部の中心位置は、割り当てられる第１光画素及び第２画素の像高に応じて、割り当てられる第１光画素及び第２画素の中心位置からオフセットされる、
請求項２に記載の光検出装置。
【請求項１０】
複数の単位構造部の各々の中心位置の、割り当てられる第１光画素及び第２画素の中心位置からのオフセット量は、割り当てられる第１光画素及び第２画素の像高に応じて、連続的に変化する、
請求項９に記載の光検出装置。
（【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】
本開示は光検出装置に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
光電変換素子を具備する光検出装置は様々な用途に使用可能であり、例えば被写体画像を取得するためのイメージセンサや、対象までの距離情報（深度情報）を取得するための距離画像センサとして使用できる。
【０００３】
特許文献１は、被写体の偏光画像を取得するための偏光イメージング撮像システムを開示する。特許文献２は、メタサーフェス構造を採用する固体撮像装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－５１８６８号公報
特開２０２３－２４０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のようにメタサーフェス構造などの波面制御素子を使って入射光を複数の光成分に分離し、それぞれの光成分を光電変換素子の別々の画素で受光させることで、複数の光成分のそれぞれに関する受光データを取得できる。
【０００６】
その一方で、波面制御素子だけによって、そのような複数の光成分の分離及び受光を精度良く行うことは必ずしも容易ではない。入射光中の複数の光成分の分離及び方向づけを波面制御素子のみによって行う場合、波面制御素子の設計負荷が高くなり、複数の光成分の分離及び／又は方向づけの機能が不十分な波面制御素子しか現実的に設計できないことがある。そのような波面制御素子を備える装置では、入射光の利用効率が低くなる。
【０００７】
本開示は上述の事情に鑑みてなされたものであり、入射光の効率的な利用に有利な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様は、入射光の波面を制御する波面制御素子と、受光した入射光を電気信号に変換する光電変換素子と、積層方向において波面制御素子と光電変換素子との間に設けられ、互いに異なる屈折率を有する複数の屈折領域を有し、波面制御素子からの入射光を光電変換素子に誘導する導波部と、を備える光検出装置に関する。
【０００９】
波面制御素子は、メタサーフェス光学素子を有していてもよい。
【００１０】
メタサーフェス光学素子は、入射光中の少なくとも第１の光成分及び第２の光成分を互いに異なる方向に出射し、光電変換素子は、第１の光成分の受光が意図される第１光画素と、第２の光成分の受光が意図される第２光画素とを含み、複数の屈折領域は、第１屈折領域と、第１屈折領域よりも低い屈折率を有する第２屈折領域とを含み、導波部は、第１屈折領域及び第２屈折領域を含む単位構造部を複数有し、各単位構造部は、互いに隣り合って位置する第１光画素及び第２光画素に割り当てられてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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