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公開番号2025010160
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2024176515,2023097873
出願日2024-10-08,2021-10-12
発明の名称光検出装置
出願人パナソニックIPマネジメント株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H10F 39/12 20250101AFI20250109BHJP()
要約【課題】撮像特性を向上させることができる光検出装置を提供する。
【解決手段】光検出装置は、各々が光入射面および光出射面を有し、2次元平面内に配置された複数のフィルタを含むフィルタアレイであって、前記複数のフィルタは互いに異なる透過スペクトルを有するフィルタアレイと、前記光出射面に対向する光検出面を有するイメージセンサであって、前記光検出面に沿って2次元平面内に配置された複数の光検出素子を備えるイメージセンサと、を備え、前記光出射面と前記光検出面との間の距離が、前記フィルタごとに異なっており、前記イメージセンサが検出する対象となる光の波長域がλ1以上λ2以下であるとき、前記光出射面と前記光検出面との最小距離は、λ1/4よりも大きい。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
各々が光入射面および光出射面を有し、２次元平面内に配置された複数のフィルタを含むフィルタアレイであって、前記複数のフィルタは互いに異なる透過スペクトルを有するフィルタアレイと、
前記光出射面に対向する光検出面を有するイメージセンサであって、前記光検出面に沿って２次元平面内に配置された複数の光検出素子を備えるイメージセンサと、
を備え、
前記光出射面と前記光検出面との間の距離が、前記フィルタごとに異なっており、
前記イメージセンサが検出する対象となる光の波長域がλ１以上λ２以下であるとき、
前記光出射面と前記光検出面との最小距離は、λ１／４よりも大きい、
光検出装置。

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 4,000 文字）【背景技術】
【０００２】
各々が狭帯域である多数のバンド、例えば数十バンドのスペクトル情報を活用することにより、従来のＲＧＢ画像では不可能であった対象物の詳細な物性を把握することができる。このような多波長の情報を取得するカメラは、「ハイパースペクトルカメラ」と呼ばれる。ハイパースペクトルカメラは、食品検査、生体検査、医薬品開発、および鉱物の成分分析などの様々な分野で利用されている。
【０００３】
特許文献１は、圧縮センシングを利用したハイパースペクトル撮像装置の例を開示している。当該撮像装置は、光透過率の波長依存性が互いに異なる複数の光学フィルタのアレイである符号化素子と、符号化素子を透過した光を検出するイメージセンサと、信号処理回路とを備える。被写体とイメージセンサとを結ぶ光路上に、符号化素子が配置される。イメージセンサは、画素ごとに、複数の波長域の成分が重畳された光を同時に検出することにより、１つの波長多重画像を取得する。信号処理回路は、符号化素子の分光透過率（ｓｐｅｃｔｒａｌｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ）の空間分布の情報を利用して、取得された波長多重画像に圧縮センシングを適用することにより、複数の波長域のそれぞれについての画像データを生成する。特許文献１に開示された撮像装置においては、符号化素子として、対象波長域内で２つ以上の透過率のピーク（すなわち極大値）をもつ光学フィルタアレイが用いられる。
【０００４】
特許文献２は、誘電体多層膜を反射層に用いたファブリ・ペロー共振器を備えるフィルタアレイの例を開示している。特許文献３から５は、フィルタアレイとイメージセンサとの配置の例を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
米国特許第９５９９５１１号明細書
米国特許第９４６６６２８号明細書
特表２０１３－５１２４４５号公報
特開昭６３－１５１０７６号公報
特開昭５９－２１８７７０号公報
【発明の概要】
【０００６】
本開示は、撮像特性を向上させることができる光検出装置を提供する。
【０００７】
本開示の一態様に係る光検出装置は、各々が光入射面および光出射面を有し、２次元的に配列された複数のフィルタを含むフィルタアレイであって、前記複数のフィルタは互いに異なる透過スペクトルを有する複数種類のフィルタを含む、フィルタアレイと、前記光出射面に対向する光検出面を有するイメージセンサであって、前記光検出面に沿って２次元的に配列された複数の光検出素子を備えるイメージセンサと、を備え、前記光出射面と前記光検出面との距離が、前記フィルタごとに異なっている。
【０００８】
本開示の包括的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記
録媒体の任意の組み合わせで実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばＣＤ－ＲＯＭ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ‐ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等の不揮発性の記録媒体を含む。装置は、１つ以上の装置で構成されてもよい。装置が２つ以上の装置で構成される場合、当該２つ以上の装置は、１つの機器内に配置されてもよく、分離した２つ以上の機器内に分かれて配置されてもよい。本明細書および特許請求の範囲では、「装置」とは、１つの装置を意味し得るだけでなく、複数の装置からなるシステムも意味し得る。
【０００９】
本開示の技術によれば、例えばハイパースペクトルカメラなどの光検出装置の撮像特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、例示的な実施形態による光検出システムを模式的に示す図である。
図２Ａは、例示的な実施形態によるフィルタアレイの例を模式的に示す図である。
図２Ｂは、対象波長域に含まれる複数の波長域のそれぞれの光の透過率の空間分布の一例を示す図である。
図２Ｃは、図２Ａに示すフィルタアレイに含まれるあるフィルタの透過スペクトルの例を示す図である。
図２Ｄは、図２Ａに示すフィルタアレイに含まれる他のフィルタの透過スペクトルの例を示す図である。
図３Ａは、対象波長域と、それに含まれる複数の波長域との関係の一例を説明するための図である。
図３Ｂは、対象波長域と、それに含まれる複数の波長域との関係の他の例を説明するための図である。
図４Ａは、フィルタアレイにおけるあるフィルタの透過スペクトルの特性を説明するための図である。
図４Ｂは、図４Ａに示す透過スペクトルを、波長域ごとに平均化した結果を示す図である。
図５Ａは、本開示の実施形態によるフィルタアレイの第１の例を模式的に示す断面図である。
図５Ｂは、本開示の実施形態によるフィルタアレイの第２の例を模式的に示す断面図である。
図５Ｃは、本開示の実施形態によるフィルタアレイの第３の例を模式的に示す断面図である。
図６は、光が垂直に入射する場合における両側ＤＢＲ構造および片側ＤＢＲ構造の光の透過スペクトルの例を示す図である。
図７は、本開示の実施形態による光検出装置の第１の例を模式的に示す断面図である。
図８は、屈折率が同じ２つの媒質およびその間に位置する空気のギャップ層を備える構成における透過スペクトルを示すグラフである。
図９Ａは、図７に示す光検出装置の変形例を模式的に示す図である。
図９Ｂは、図７に示す光検出装置の他の変形例を模式的に示す図である。
図１０は、光検出装置の第２の例を模式的に示す断面図である。
図１１は、光検出装置の第３の例を模式的に示す断面図である。
図１２は、光検出装置の第４の例を模式的に示す断面図である。
図１３は、光検出装置の第５の例を模式的に示す平面図である。
図１４は、ＸＹ平面においてフィルタアレイをイメージセンサに対して０°から４５°まで５°刻みの角度で回転させた構成を模式的に示す平面図である。
図１５Ａは、光検出装置の第６の例を模式的に示す断面図である。
図１５Ｂは、図１５Ａに示す光検出装置からフィルタアレイおよび基板を除いた状態を示す断面図である。
図１５Ｃは、図１５Ｂに示す両面テープ３０の配置の他の例を模式的に示す平面図である。
図１６Ａは、光検出装置の第７の例を模式的に示す断面図である。
図１６Ｂは、図１６Ａに示す光検出装置からフィルタアレイおよび基板を除いた状態を示す平面図である。
図１６Ｃは、図１６Ｂに示す複数のスペーサの配置の他の例を模式的に示す平面図である。
図１６Ｄは、図１６Ｂに示す複数のスペーサの配置のさらに他の例を模式的に示す平面図である。
図１６Ｅは、図１６Ｂに示す複数のスペーサの配置のさらに他の例を模式的に示す平面図である。
図１７Ａは、スペーサの形成方法における工程の例を説明するための図である。
図１７Ｂは、スペーサの形成方法における工程の例を説明するための図である。
図１７Ｃは、スペーサの形成方法における工程の例を説明するための図である。
図１７Ｄは、スペーサの形成方法における工程の例を説明するための図である。
図１８Ａは、フィルタアレイとイメージセンサとを貼り合わる方法における工程の例を説明するための図である。
図１８Ｂは、フィルタアレイとイメージセンサとを貼り合わる方法における工程の例を説明するための図である。
図１８Ｃは、フィルタアレイとイメージセンサとを貼り合わる方法における工程の例を説明するための図である。
図１９は、光検出装置の第８の例を模式的に示す断面図である。
図２０は、光検出装置の第９の例を模式的に示す断面図である。
図２１は、赤色フィルタ、緑色フィルタ、および青色フィルタの透過スペクトルを模式的に示す図である。
図２２は、光検出装置の第１０の例を模式的に示す断面図である。
図２３Ａは、図２２に示す光検出装置の変形例を模式的に示す断面図である。
図２３Ｂは、図２２に示す光検出装置の他の変形例を模式的に示す断面図である。
図２４Ａは、光検出装置の第１１の例を模式的に示す断面図である。
図２４Ｂは、光検出装置の第１２の例を模式的に示す断面図である。
図２４Ｃは、光検出装置の第１３の例を模式的に示す断面図である。
図２５は、光検出装置の第１４の例を模式的に示す断面図である。
図２６は、光検出装置の第１５の例を模式的に示す断面図である。
図２７は、光検出装置の第１６の例を模式的に示す断面図である。
図２８は、光検出装置の第１７の例を模式的に示す断面図である。
図２９は、光検出装置の第１８の例を模式的に示す断面図である。
図３０は、光検出装置の第１９の例を模式的に示す断面図である。
図３１は、光検出装置の第２０の例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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