(57)【要約】  偏光子を備える撮像素子において、得られる偏光情報の精度を向上させる。  撮像素子は、入射光側から、偏光子および光電変換素子を備える。偏光子は、複数種類の偏光部材を配置したものである。複数種類の偏光部材は、内部構造が同一の偏光部材であり、それを回転移動または対称移動させることにより複数種類の偏光部材として形成される。光電変換素子は、複数種類の偏光部材のそれぞれを介して入射した光を電荷に変換するものである。
2019116646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部構造が同一の偏光部材を回転移動または対称移動させてなる複数種類の偏光部材を配置した偏光子と、
前記複数種類の偏光部材のそれぞれを介して入射した光を電荷に変換する光電変換素子と
を具備する撮像素子。
【請求項２】
前記複数種類の偏光部材の少なくとも何れか一種類の偏光部材は、他の種類の偏光部材を少なくとも対称移動させてなるものである
請求項１記載の撮像素子。
【請求項３】
前記複数種類の偏光部材は、第１種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を左右反転して時計回りに９０度回転した第２種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を反時計回りに９０度回転した第３種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を左右反転した第４種類の偏光部材とを備える
請求項１記載の撮像素子。
【請求項４】
前記第１種類の偏光部材の偏光角度は、５度から４０度の範囲内である
請求項３記載の撮像素子。
【請求項５】
前記複数種類の偏光部材は、第１種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を反時計回りに４５度回転した第２種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を反時計回りに９０度回転した第３種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を反時計回りに１３５度回転した第４種類の偏光部材とを備える
請求項１記載の撮像素子。
【請求項６】
前記複数種類の偏光部材の領域の形状は、正八角形である
請求項５記載の撮像素子。
【請求項７】
前記複数種類の偏光部材の領域の形状は、円形である
請求項５記載の撮像素子。
【請求項８】
前記複数種類の偏光部材の外側の領域に配置された遮光膜をさらに具備する請求項１記載の撮像素子。
【請求項９】
前記複数種類の偏光部材の入射側においてそれぞれ内接するように配置されたレンズをさらに具備する請求項１記載の撮像素子。
【請求項１０】
前記複数種類の偏光部材は、第１種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を反時計回りに６０度回転した第２種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を反時計回りに１２０度回転した第３種類の偏光部材とを備える
請求項１記載の撮像素子。
【請求項１１】
前記複数種類の偏光部材の領域の形状は、正六角形である
請求項１０記載の撮像素子。
【請求項１２】
前記複数種類の偏光部材は、第１種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を左右反転して時計回りに１２０度回転した第２種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を反時計回りに６０度回転した第３種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を左右反転して時計回りに６０度回転した第４種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を反時計回りに１２０度回転した第５種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を左右反転した第６種類の偏光部材とを備える
請求項１記載の撮像素子。
【請求項１３】
前記偏光子は、前記複数種類の偏光部材の領域の形状が平行移動によって重なるように前記複数種類のそれぞれを配置した
請求項１記載の撮像素子。
【請求項１４】
前記複数種類の偏光部材における回転移動の角度がｎ種類であるとき、前記複数種類の偏光部材の領域の形状はｎ×ｍ角形（ｎおよびｍは整数）である
請求項１３記載の撮像素子。
【請求項１５】
前記複数種類の偏光部材は、平行四辺形の形状を有し、その平行四辺形の一辺に平行である複数のライン状の導電遮光材料層を有するワイヤーグリッドタイプの偏光部材である
請求項１記載の撮像素子。
【請求項１６】
前記複数種類の偏光部材における前記複数のライン状の導電遮光材料層は、平行四辺形の長い辺に平行である
請求項１５記載の撮像素子。
【請求項１７】
前記複数種類の偏光部材は、各辺の長さが等しい平行四辺形の形状を有し、その内角の角度を６０度と１２０度の組合せとする
請求項１５記載の撮像素子。
【請求項１８】
前記複数種類の偏光部材は、少なくとも３種類の偏光部材である
請求項１５記載の撮像素子。
【請求項１９】
内部構造が同一の偏光部材を回転移動または対称移動させてなる複数種類の偏光部材を配置した偏光子と、前記複数種類の偏光部材のそれぞれを介して入射した光を電荷に変換する光電変換素子とを備える撮像素子を複数配置した撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、撮像素子に関する。詳しくは、偏光子を備える撮像素子および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、偏光情報を取得することを可能とする撮像装置が知られている。偏光情報を利用することにより、画像のコントラストを改善し、または、不要な情報を削除することができる。このような偏光情報を取得する撮像装置として、例えば、ワイヤーグリッドを利用した偏光部材を備える撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６３１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来技術では、光電変換素子入射光側に、偏光角度の異なる複数種類の偏光部材を設けて偏光情報を取得している。しかしながら、従来技術においては、偏光部材の内部構造が異なるものを組み合わせるため、偏光画素の特性に差が生じ、得られる偏光情報の精度が悪化するおそれがある。【０００５】
本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、偏光子を備える撮像素子において、得られる偏光情報の精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、内部構造が同一の偏光部材を回転移動または対称移動させてなる複数種類の偏光部材を配置した偏光子と、上記複数種類の偏光部材のそれぞれを介して入射した光を電荷に変換する光電変換素子とを具備する撮像素子およびその撮像素子を備える撮像装置である。これにより、内部構造が同一の偏光部材を回転移動または対称移動させてなる複数種類の偏光部材を使用することにより、偏光画素の特性を均一化させるという作用をもたらす。【０００７】
また、この第１の側面において、上記複数種類の偏光部材の少なくとも何れか一種類の偏光部材は、他の種類の偏光部材を少なくとも対称移動させてなるものであってもよい。これにより、偏光画素の特性の均一化を容易にするという作用をもたらす。【０００８】
また、この第１の側面において、上記複数種類の偏光部材は、第１種類の偏光部材と、上記第１種類の偏光部材を左右反転して時計回りに９０度回転した第２種類の偏光部材と、上記第１種類の偏光部材を反時計回りに９０度回転した第３種類の偏光部材と、上記第１種類の偏光部材を左右反転した第４種類の偏光部材とを備えるようにしてもよい。このとき、上記第１種類の偏光部材の偏光角度は、５度から４０度の範囲内であってもよい。【０００９】
また、この第１の側面において、上記複数種類の偏光部材は、第１種類の偏光部材と、上記第１種類の偏光部材を反時計回りに４５度回転した第２種類の偏光部材と、上記第１種類の偏光部材を反時計回りに９０度回転した第３種類の偏光部材と、上記第１種類の偏光部材を反時計回りに１３５度回転した第４種類の偏光部材とを備えるようにしてもよい。この場合において、上記複数種類の偏光部材の領域の形状は、正八角形または円形であってもよい。【００１０】
また、この第１の側面において、上記複数種類の偏光部材の外側の領域に配置された遮光膜をさらに具備してもよい。これにより、偏光部材以外への光の入射を防ぐという作用をもたらす。【００１１】
また、この第１の側面において、上記複数種類の偏光部材の入射側においてそれぞれ内接するように配置されたレンズをさらに具備してもよい。これにより、集光された光を効率良く偏光部材に入射させるという作用をもたらす。【００１２】
また、この第１の側面において、上記複数種類の偏光部材は、第１種類の偏光部材と、上記第１種類の偏光部材を反時計回りに６０度回転した第２種類の偏光部材と、上記第１種類の偏光部材を反時計回りに１２０度回転した第３種類の偏光部材とを備えるようにしてもよい。この場合において、上記複数種類の偏光部材の領域の形状は、正六角形であってもよい。【００１３】
また、この第１の側面において、上記複数種類の偏光部材は、第１種類の偏光部材と、上記第１種類の偏光部材を左右反転して時計回りに１２０度回転した第２種類の偏光部材と、上記第１種類の偏光部材を反時計回りに６０度回転した第３種類の偏光部材と、上記第１種類の偏光部材を左右反転して時計回りに６０度回転した第４種類の偏光部材と、上記第１種類の偏光部材を反時計回りに１２０度回転した第５種類の偏光部材と、上記第１種類の偏光部材を左右反転した第６種類の偏光部材とを備えるようにしてもよい。【００１４】
また、この第１の側面において、上記偏光子は、上記複数種類の偏光部材の領域の形状が平行移動によって重なるように上記複数種類のそれぞれを配置したものであってもよい。【００１５】
また、この第１の側面において、上記複数種類の偏光部材における回転移動の角度がｎ種類であるとき、上記複数種類の偏光部材の領域の形状はｎ×ｍ角形（ｎおよびｍは整数）であってもよい。【００１６】
また、この第１の側面において、上記複数種類の偏光部材は、平行四辺形の形状を有し、その平行四辺形の一辺に平行である複数のライン状の導電遮光材料層を有するワイヤーグリッドタイプの偏光部材であってもよい。この場合において、上記複数種類の偏光部材における上記複数のライン状の導電遮光材料層は、平行四辺形の長い辺に平行であることが望ましい。また、上記複数種類の偏光部材は、各辺の長さが等しい平行四辺形の形状を有し、その内角の角度を６０度と１２０度の組合せとしてもよい。また、上記複数種類の偏光部材は、少なくとも３種類の偏光部材である。
【発明の効果】
【００１７】
本技術によれば、偏光子を備える撮像素子において、得られる偏光情報の精度を向上させることができるという優れた効果を奏し得る。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本技術の実施の形態における撮像装置の全体構成の一例を示す図である。
【図２】本技術の実施の形態における撮像素子１１の断面図の一例を示す図である。
【図３】本技術の第１の実施の形態における偏光子１４の配置例を示す上面図である。
【図４】本技術の第１の実施の形態における偏光子１４の偏光方向と正弦関数との関係例を示す図である。
【図５】本技術の第２の実施の形態における偏光子１４の配置例を示す上面図である。
【図６】本技術の第２の実施の形態における偏光子１４の他の配置例を示す上面図である
【図７】本技術の第３の実施の形態における偏光子１４の配置例を示す上面図である。
【図８】本技術の第３の実施の形態における偏光子１４の配置レイアウトの一例を示す図である。
【図９】本技術の第３の実施の形態における偏光子１４の他の配置例を示す上面図である。
【図１０】本技術の第４の実施の形態における偏光子１４の配置例を示す上面図である。
【図１１】本技術の第５の実施の形態における偏光子１４の配置例を示す上面図である。
【図１２】本技術の第６の実施の形態における偏光子１４の配置例を示す上面図である。
【図１３】本技術の第７の実施の形態における偏光子１４の第１の配置例を示す上面図である。
【図１４】本技術の第７の実施の形態における偏光子１４の第２の配置例を示す上面図である。
【図１５】本技術の第７の実施の形態における偏光子１４の第２の配置例の変形例を示す上面図である。
【図１６】本技術の第７の実施の形態における偏光子１４の第３の配置例を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．撮像装置
２．第１の実施の形態（回転移動および対称移動による４種類の偏光部材の例）
３．第２の実施の形態（回転移動による４種類の偏光部材の例）
４．第３の実施の形態（偏光部材の領域の形状を正八角形とした例）
５．第４の実施の形態（偏光部材の領域の形状を円形とした例）
６．第５の実施の形態（回転移動による３種類の偏光部材の例）
７．第６の実施の形態（回転移動および対称移動による６種類の偏光部材の例）
８．第７の実施の形態（偏光部材の領域の形状を平行四辺形とした例）
【００２０】
＜１．撮像装置＞
［撮像装置の全体構成］
図１は、本技術の実施の形態における撮像装置の全体構成の一例を示す図である。この撮像装置は、画素領域１０および周辺回路部からなる。周辺回路部は、垂直駆動回路２０と、水平駆動回路３０と、制御回路４０と、カラム信号処理回路５０と、出力回路６０とを備える。
【００２１】
画素領域１０は、光電変換部を含む複数の撮像素子１１を、２次元アレイ状に配列した画素アレイである。この撮像素子１１は、光電変換部となる例えばフォトダイオードと、複数の画素トランジスタを含む。
【００２２】
垂直駆動回路２０は、行単位で撮像素子１１を駆動するものである。この垂直駆動回路２０は、例えばシフトレジスタによって構成される。この垂直駆動回路２０は、画素駆動配線を選択して、その選択された画素駆動配線に撮像素子１１を駆動するためのパルスを供給する。これにより、垂直駆動回路２０は、画素領域１０の各撮像素子１１を行単位で順次垂直方向に選択走査し、各撮像素子１１の光電変換部において受光量に応じて生成された信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線１９を介して、カラム信号処理回路５０に供給する。
【００２３】
水平駆動回路３０は、列単位にカラム信号処理回路５０を駆動するものである。この水平駆動回路３０は、例えばシフトレジスタによって構成される。この水平駆動回路３０は、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路５０の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路５０の各々から画素信号を、水平信号線５９を介して、出力回路６０に出力させる。
【００２４】
制御回路４０は、撮像装置の全体を制御するものである。この制御回路４０は、入力クロックと、動作モードなどを指令するデータとを受け取り、撮像装置の内部情報などのデータを出力する。すなわち、この制御回路４０は、垂直同期信号、水平同期信号およびマスタクロックに基いて、垂直駆動回路２０、カラム信号処理回路５０および水平駆動回路３０など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。そして、これらの信号を垂直駆動回路２０、カラム信号処理回路５０および水平駆動回路３０等に入力する。
【００２５】
カラム信号処理回路５０は、撮像素子１１の例えば列ごとに配置され、１行分の撮像素子１１から出力される信号に対し、画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行うものである。すなわち、このカラム信号処理回路５０は、撮像素子１１固有の固定パターンノイズを除去するためのＣＤＳ（Correlated Double Sampling）や、信号増幅、ＡＤ（Analog to Digital）変換等の信号処理を行う。カラム信号処理回路５０の出力段には、図示しない水平選択スイッチが水平信号線５９との間に接続される。
【００２６】
出力回路６０は、カラム信号処理回路５０の各々から水平信号線５９を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力するものである。その際、この出力回路６０は、カラム信号処理回路５０からの信号をバッファリングする。また、この出力回路６０は、カラム信号処理回路５０からの信号に対して、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理などを行うようにしてもよい。
【００２７】
［撮像素子の構成］
図２は、本技術の実施の形態における撮像素子１１の断面図の一例を示す図である。
【００２８】
この例では、撮像素子１１は、入射光側から、レンズ１２、カラーフィルタ１３、偏光子１４、配線層１５、基板１７の順に重ねた構造を想定する。ただし、この構造は一例に過ぎず、例えば、配線層１５とは異なる面から光を照射させる裏面照射型の構造であってもよい。
【００２９】
レンズ１２は、撮像素子１１毎に設けられる集光素子である。入射光は、このレンズ１２によって集光されて撮像素子１１内に取り込まれる。
【００３０】
カラーフィルタ１３は、特定の波長域を通過させるフィルタである。例えば、赤、青、緑などを通過させるフィルタが想定される。ただし、このカラーフィルタ１３は、必要に応じて設けられるものであり、偏光情報のみを取得する場合には省くことができる。
【００３１】
偏光子１４は、偏光情報を取得するための素子である。この偏光子１４として用いられる偏光部材は、例えば複数のライン状の導電遮光材料層を有するワイヤーグリッドタイプのものが用いられる。この偏光子１４を通過した光は、配線層１５を介して基板１７に入射する。
【００３２】
基板１７は、撮像素子１１の回路が形成される基板である。この基板１７には、光電変換素子１６が形成される。この光電変換素子１６は、入射した光を電荷に変換する素子であり、例えばフォトダイオードが用いられる。
【００３３】
配線層１５は、基板１７に形成された回路間の配線であるメタル層が形成される領域である。
【００３４】
＜２．第１の実施の形態＞
図３は、本技術の第１の実施の形態における偏光子１４の配置例を示す上面図である。
【００３５】
この第１の実施の形態では、内部構造が同一の正四角形の偏光部材を用いて、その偏光部材を回転移動または対称移動（反転移動）させて４つの種類の偏光部材を形成する。ワイヤーグリッドタイプの偏光部材を想定すると、偏光部材の内部構造は、ライン状の導電遮光材料層（ワイヤーグリッド）の長さやピッチなどにより決定される。ワイヤーグリッドの角度が偏光角度となる。この場合、ワイヤーグリッドの長さは、回転移動または対称移動させても変わらない。すなわち、偏光部材の内部構造が同一であれば、回転移動または対称移動させても、偏光角度が変わるだけであり、偏光部材としての特性（例えば、透過軸透過率、反射軸透過率、消光比など）には影響しないと考えられる。
【００３６】
この例では、第１種類の偏光部材１１１、第２種類の偏光部材１１２、第３種類の偏光部材１１３、第４種類の偏光部材１１４の４つの種類の偏光部材を示している。偏光部材１１１乃至１１４は、全て同一の内部構造を有している。また、これらの偏光部材１１１乃至１１４は、平行移動によって重なるように配置される。なお、この実施の形態および以降の一部の実施の形態においては、角度を視覚的に容易に理解できるよう文字を付しているが、これはあくまでも回転移動および対称移動を説明するための目印であり、実際にこれらの文字が刻印されているわけでない。
【００３７】
第１種類の偏光部材１１１を基準とすると、第２種類の偏光部材１１２は、第１種類の偏光部材１１１を左右反転して、それを時計回りに９０度回転したものとなっている。また、第３種類の偏光部材１１３は、第１種類の偏光部材１１１を反時計回りに９０度回転したものとなっている。また、第４種類の偏光部材１１４は、第１種類の偏光部材１１１を左右反転したものとなっている。
【００３８】
すなわち、これら偏光部材１１１乃至１１４は、内部構造が同一の偏光部材を回転移動または対称移動させて形成されたものである。また、その中の少なくとも何れか一種類の偏光部材（この例では、第２種類の偏光部材１１２および第４種類の偏光部材１１４）は、他の種類の偏光部材（この例では、第１種類の偏光部材１１１）を少なくとも対称移動させて形成されたものである。
【００３９】
図４は、本技術の第１の実施の形態における偏光子１４の偏光方向と正弦関数との関係例を示す図である。
【００４０】
４種類の偏光部材１１１乃至１１４のそれぞれの偏光角度をθ1乃至θ4とする。これら４種類の偏光角度θ1乃至θ4を横軸方向にプロットし、対応する画素出力値を縦方向にプロットして、正弦関数（または余弦関数）に対してフィッティングを行う。その結果、画素出力値が最大値Ｉmaxを示すときの角度φを求めることにより、入射光の偏光情報（偏光度や偏光角）を得ることができる。このように、偏光情報を得るために、正弦関数等に対するフィッティングを行うため、最低３種類の偏光子角度が必要である。したがって、この例のように４種類の画素では偏光情報が得られるが、例えば２種類の画素では偏光情報を正しく得ることができない。
【００４１】
この第１の実施の形態においては、４種類の偏光部材１１１乃至１１４の偏光角度θ1乃至θ4は、
θ2＝９０−θ1
θ3＝９０＋θ1
θ4＝１８０−θ1
の関係を有している。
【００４２】
ただし、第１種類の偏光部材１１１の偏光角度θ1が０度や４５度に近づくと、２種類の画素の偏光角度が略同じになり、結果的に２種類の画素しか得られなくなってしまう。そこで、第１種類の偏光部材１１１の偏光角度θ1は、以下に示すように、５度から４０度の範囲内にあることを想定する。
５≦θ1≦４０
このとき、偏光角度θ1は、中央値の２２．５度であることがより望ましい。
【００４３】
このように、本技術の第１の実施の形態によれば、内部構造が同一の正四角形の偏光部材を回転移動または対称移動させた４つの種類の偏光部材を用いることにより、偏光部材としての特性を一致させ、精度の高い偏光情報を得ることができる。すなわち、角度が異なる複数種類の偏光部材を配した撮像素子において、複数種類の偏光部材の透過軸透過率、反射軸透過率、消光比が全て原理的に等しくなる。これにより、複数種類の画素出力から導出される正弦関数の最大値、最小値、および、最大値が得られる角度の精度が向上する。したがって、それらを演算することにより得られる光の偏光度や、物体法線の方位角、天頂角、それらに基づいて計算される物体の距離情報や形状情報の正確性を向上させることができる。
【００４４】
＜３．第２の実施の形態＞
図５は、本技術の第２の実施の形態における偏光子１４の配置例を示す上面図である。
【００４５】
この第２の実施の形態では、内部構造が同一の正四角形の偏光部材を用いて、その偏光部材を回転移動させて４つの種類の偏光部材１２１乃至１２４を形成する。
【００４６】
第１種類の偏光部材１２１を基準とすると、第２種類の偏光部材１２２は、第１種類の偏光部材１２１を反時計回りに４５度回転したものとなっている。また、第３種類の偏光部材１２３は、第１種類の偏光部材１２１を反時計回りに９０度回転したものとなっている。また、第４種類の偏光部材１２４は、第１種類の偏光部材１２１を反時計回りに１３５度回転したものとなっている。これにより、透過率が等しく角度のみが異なる偏光部材を配した４種類の画素を形成することができる。
【００４７】
この第２の実施の形態のように、偏光部材１２１乃至１２４の間に隙間ができる場合には、偏光部材１２１乃至１２４の外側に遮光膜１２９を配置することが望ましい。これにより、偏光部材１２１乃至１２４以外への光の入射を防ぐことができる。
【００４８】
図６は、本技術の第２の実施の形態における偏光子１４の他の配置例を示す上面図である。
【００４９】
この例では、偏光部材１２１乃至１２４のそれぞれの上面にレンズ１２５を配置している。このレンズ１２５は、上述の断面図に示したレンズ１２に相当するものである。レンズ１２５が設けられている場合、偏光部材１２１乃至１２４は、レンズ１２５に内接するように配置することが望ましい。これにより、レンズ１２５が偏光部材１２１乃至１２４の入射側においてそれぞれ内接するように配置され、集光された光を効率よく偏光部材１２１乃至１２４に入射させることができる。
【００５０】
このように、本技術の第２の実施の形態によれば、内部構造が同一の正四角形の偏光部材を回転移動させた４つの種類の偏光部材を用いることにより、偏光部材としての特性を一致させ、精度の高い偏光情報を得ることができる。
【００５１】
＜４．第３の実施の形態＞
図７は、本技術の第３の実施の形態における偏光子１４の配置例を示す上面図である。
【００５２】
この第３の実施の形態では、内部構造が同一の正八角形の偏光部材を用いて、その偏光部材を回転移動させて４つの種類の偏光部材１３１乃至１３４を形成する。これらの偏光部材１３１乃至１３４は、平行移動によって重なるように配置される。特に、この第３の実施の形態では、偏光部材の形状を正八角形とすることにより、撮像素子の開口率を高くすることができる。
【００５３】
第１種類の偏光部材１３１を基準とすると、第２種類の偏光部材１３２は、第１種類の偏光部材１３１を反時計回りに４５度回転したものとなっている。また、第３種類の偏光部材１３３は、第１種類の偏光部材１３１を反時計回りに９０度回転したものとなっている。また、第４種類の偏光部材１３４は、第１種類の偏光部材１３１を反時計回りに１３５度回転したものとなっている。これにより、透過率が等しく角度のみが異なる偏光部材を配した４種類の画素を形成することができる。
【００５４】
この第３の実施の形態のように、偏光部材１３１乃至１３４の間に隙間ができる場合には、偏光部材１３１乃至１３４の外側に遮光膜１３９を配置することが望ましい。これにより、偏光部材１３１乃至１３４以外への光の入射を防ぐことができる。
【００５５】
図８は、本技術の第３の実施の形態における偏光子１４の配置レイアウトの一例を示す図である。
【００５６】
この例では、偏光部材１３１乃至１３４に加えて、基板１７上のトランジスタ１３６やコンタクト１３７を示している。ここに示したように、一般的に画素レイアウトはトランジスタの配置や配線の配置が並進対称である。この第３の実施の形態では、偏光部材の領域の形状を正八角形にすることにより、個々の偏光部材の領域の形状を並進対称にすることができる。これにより、４つの画素の偏光角度以外の光学的性質を等しくすることができる。
【００５７】
図９は、本技術の第３の実施の形態における偏光子１４の他の配置例を示す上面図である。
【００５８】
この例では、偏光部材１３１乃至１３４のそれぞれの上面にレンズ１３５を配置している。このレンズ１３５は、上述の断面図に示したレンズ１２に相当するものである。レンズ１３５が設けられている場合、レンズ１３５は、偏光部材１３１乃至１３４に内接するように配置することが望ましい。これにより、レンズ１３５が偏光部材１３１乃至１３４の入射側においてそれぞれ内接するように配置され、集光された光を効率良く偏光部材１３１乃至１３４に入射させることができる。
【００５９】
このように、本技術の第３の実施の形態によれば、内部構造が同一の正八角形の偏光部材を回転移動させた４つの種類の偏光部材を用いることにより、偏光部材としての特性を一致させ、精度の高い偏光情報を得ることができる。
【００６０】
＜５．第４の実施の形態＞
図１０は、本技術の第４の実施の形態における偏光子１４の配置例を示す上面図である。
【００６１】
この第４の実施の形態では、内部構造が同一の円形の偏光部材を用いて、その偏光部材を回転移動させて４つの種類の偏光部材１４１乃至１４４を形成する。
【００６２】
第１種類の偏光部材１４１を基準とすると、第２種類の偏光部材１４２は、第１種類の偏光部材１４１を反時計回りに４５度回転したものとなっている。また、第３種類の偏光部材１４３は、第１種類の偏光部材１４１を反時計回りに９０度回転したものとなっている。また、第４種類の偏光部材１４４は、第１種類の偏光部材１４１を反時計回りに１３５度回転したものとなっている。これにより、透過率が等しく、各画素の偏光角度以外の光学的性質を等しい偏光部材を配した４種類の画素を形成することができる。
【００６３】
この第４の実施の形態のように、偏光部材１４１乃至１４４の間に隙間ができる場合には、偏光部材１４１乃至１４４の外側に遮光膜１４９を配置することが望ましい。これにより、偏光部材１４１乃至１４４以外への光の入射を防ぐことができる。
【００６４】
このように、本技術の第４の実施の形態によれば、内部構造が同一の円形の偏光部材を回転移動させた４つの種類の偏光部材を用いることにより、偏光部材としての特性を一致させ、精度の高い偏光情報を得ることができる。
【００６５】
＜６．第５の実施の形態＞
図１１は、本技術の第５の実施の形態における偏光子１４の配置例を示す上面図である。
【００６６】
この第５の実施の形態では、内部構造が同一の正六角形の偏光部材を用いて、その偏光部材を回転移動させて３つの種類の偏光部材１５１乃至１５３を形成する。上述のように、異なる３種類の角度の偏光部材があれば偏光情報を取得することができる。
【００６７】
第１種類の偏光部材１５１を基準とすると、第２種類の偏光部材１５２は、第１種類の偏光部材１５１を反時計回りに６０度回転したものとなっている。また、第３種類の偏光部材１５３は、第１種類の偏光部材１５１を反時計回りに１２０度回転したものとなっている。なお、第２種類の偏光部材１５２と第３種類の偏光部材１５３の領域の形状は、第１種類の偏光部材１５１の領域の形状と同一になる。
【００６８】
この第５の実施の形態では、撮像素子をハニカム配列により配置しており、偏光部材１５１乃至１５３の間に隙間はできないようになっている。
【００６９】
このように、本技術の第５の実施の形態によれば、内部構造が同一の正六角形の偏光部材を回転移動させた３つの種類の偏光部材を用いることにより、偏光部材としての特性を一致させ、精度の高い偏光情報を得ることができる。
【００７０】
＜７．第６の実施の形態＞
図１２は、本技術の第６の実施の形態における偏光子１４の配置例を示す上面図である。
【００７１】
この第６の実施の形態では、内部構造が同一の正六角形の偏光部材を用いて、その偏光部材を回転移動または対称移動（反転移動）させて６つの種類の偏光部材１６１乃至１６６を形成する。
【００７２】
第１種類の偏光部材１６１を基準とすると、第２種類の偏光部材１６２は、第１種類の偏光部材１６１を左右反転して、それを時計回りに１２０度回転したものとなっている。また、第３種類の偏光部材１６３は、第１種類の偏光部材１６１を反時計回りに６０度回転したものとなっている。また、第４種類の偏光部材１６４は、第１種類の偏光部材１６１を左右反転して、それを時計回りに６０度回転したものとなっている。また、第５種類の偏光部材１６５は、第１種類の偏光部材１６１を反時計回りに１２０度回転したものとなっている。また、第６種類の偏光部材１６６は、第１種類の偏光部材１６１を左右反転したものとなっている。
【００７３】
この第１の実施の形態においては、６種類の偏光部材１６１乃至１６６の偏光角度θ1乃至θ6は、
θ2＝６０−θ1
θ3＝６０＋θ1
θ4＝１２０−θ1
θ5＝１２０＋θ1
θ6＝１８０−θ1
の関係を有している。
【００７４】
ただし、第１種類の偏光部材１６１の偏光角度θ1が０度や３０度に近づくと、２種類の画素の偏光角度が略同じになり、結果的に３種類の画素しか得られなくなってしまう。そこで、第１種類の偏光部材１６１の偏光角度θ1は、以下に示すように、５度から２５度の範囲内にあることを想定する。
５≦θ1≦２５
このとき、偏光角度θ1は、中央値の１５度であることがより望ましい。
【００７５】
このように、本技術の第６の実施の形態によれば、内部構造が同一の正六角形の偏光部材を回転移動または対称移動させた６つの種類の偏光部材を用いることにより、偏光部材としての特性を一致させ、精度の高い偏光情報を得ることができる。
【００７６】
＜８．第７の実施の形態＞
図１３は、本技術の第７の実施の形態における偏光子１４の第１の配置例を示す上面図である。
【００７７】
この第７の実施の形態の第１の配置例では、内部構造が同一の平行四辺形の偏光部材を用いて、その偏光部材を回転移動させて３つの種類の偏光部材２１１乃至２１３を形成する。ワイヤーグリッドタイプの偏光部材を想定すると、この第７の実施の形態では、ライン状の導電遮光材料層（ワイヤーグリッド）が平行四辺形の何れか一辺に平行に形成される。
【００７８】
第１種類の偏光部材２１１を基準とすると、第２種類の偏光部材２１２は、第１種類の偏光部材２１１を反時計回りに６０度回転したものとなっている。また、第３種類の偏光部材２１３は、第１種類の偏光部材２１１を時計回りに６０度回転したものとなっている。
【００７９】
この第１の配置例においては、平行四辺形の各辺は等しく、菱形の形状を有する。また、内角の角度は、６０度と１２０度の組合せとなる。これにより、３つの種類の偏光部材２１１乃至２１３を密に配置することができ、３つの種類の偏光部材２１１乃至２１３の間に隙間が生じない。
【００８０】
図１４は、本技術の第７の実施の形態における偏光子１４の第２の配置例を示す上面図である。
【００８１】
この第７の実施の形態の第２の配置例では、上述の第１の配置例と同様に、内部構造が同一の平行四辺形の偏光部材を用いて、その偏光部材を回転移動させて３つの種類の偏光部材２２１乃至２２３を形成する。回転移動の態様についても上述の第１の配置例と同様である。
【００８２】
この第２の配置例においては、平行四辺形の隣り合う辺は異なる長さを有する。したがって、配置した際には隙間が生じ得る。その場合には、偏光部材２２１乃至２２３の外側には遮光膜を配置することが望ましい。これにより、偏光部材２２１乃至２２３以外への光の入射を防ぐことができる。
【００８３】
なお、カラーの撮像素子を用いる場合、偏光部材２２１乃至２２３と平行に異なるカラーの撮像素子を配置することが望ましい。これにより、上述の隙間を無くすことができる。例えば、図１５に示すように、青色画素２２４、緑色画素２２５および赤色画素２２６の撮像素子を配置することが想定される。
【００８４】
また、上述のようにこの第７の実施の形態では、ワイヤーグリッドが平行四辺形の何れか一辺に平行に形成されるが、この第２の配置例においては、ワイヤーグリッドが平行四辺形のより長い辺に平行であることが望ましい。
【００８５】
図１６は、本技術の第７の実施の形態における偏光子１４の第３の配置例を示す上面図である。
【００８６】
この第７の実施の形態の第３の配置例では、内部構造が同一の平行四辺形の偏光部材を用いて、その偏光部材を回転移動させて４つの種類の偏光部材２３１乃至２３４を形成する。
【００８７】
第１種類の偏光部材２３１を基準とすると、第２種類の偏光部材２３２は、第１種類の偏光部材２３１を左右反転して、それを時計回りに９０度回転したものとなっている。また、第３種類の偏光部材２３３は、第１種類の偏光部材２３１を反時計回りに９０度回転したものとなっている。また、第４種類の偏光部材２３４は、第１種類の偏光部材２３１を左右反転したものとなっている。
【００８８】
この第３の配置例においては、平行四辺形の隣り合う辺は異なる長さを有してもよい。その場合には、偏光部材２３１乃至２３４の間には隙間が生じ得るが、上述の第２の配置例と同様に、偏光部材２３１乃至２３４の外側には遮光膜を配置することが望ましい。
【００８９】
また、この第３の配置例においては、上述の第２の配置例と同様に、ワイヤーグリッドが平行四辺形のより長い辺に平行であることが望ましい。
【００９０】
このように、本技術の第７の実施の形態によれば、内部構造が同一の平行四辺形の偏光部材を回転移動させた少なくとも３つの種類の偏光部材を用いることにより、偏光部材としての特性を一致させ、精度の高い偏光情報を得ることができる。
【００９１】
なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
【００９２】
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
【００９３】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）内部構造が同一の偏光部材を回転移動または対称移動させてなる複数種類の偏光部材を配置した偏光子と、
前記複数種類の偏光部材のそれぞれを介して入射した光を電荷に変換する光電変換素子と
を具備する撮像素子。
（２）前記複数種類の偏光部材の少なくとも何れか一種類の偏光部材は、他の種類の偏光部材を少なくとも対称移動させてなるものである
前記（１）に記載の撮像素子。
（３）前記複数種類の偏光部材は、第１種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を左右反転して時計回りに９０度回転した第２種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を反時計回りに９０度回転した第３種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を左右反転した第４種類の偏光部材とを備える
前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（４）前記第１種類の偏光部材の偏光角度は、５度から４０度の範囲内である
前記（３）に記載の撮像素子。
（５）前記複数種類の偏光部材は、第１種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を反時計回りに４５度回転した第２種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を反時計回りに９０度回転した第３種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を反時計回りに１３５度回転した第４種類の偏光部材とを備える
前記（１）に記載の撮像素子。
（６）前記複数種類の偏光部材の領域の形状は、正八角形である
前記（５）に記載の撮像素子。
（７）前記複数種類の偏光部材の領域の形状は、円形である
前記（５）に記載の撮像素子。
（８）前記複数種類の偏光部材の外側の領域に配置された遮光膜をさらに具備する前記（１）に記載の撮像素子。
（９）前記複数種類の偏光部材の入射側においてそれぞれ内接するように配置されたレンズをさらに具備する前記（１）から（８）のいずれかに記載の撮像素子。
（１０）前記複数種類の偏光部材は、第１種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を反時計回りに６０度回転した第２種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を反時計回りに１２０度回転した第３種類の偏光部材とを備える
前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（１１）前記複数種類の偏光部材の領域の形状は、正六角形である
前記（１０）に記載の撮像素子。
（１２）前記複数種類の偏光部材は、第１種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を左右反転して時計回りに１２０度回転した第２種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を反時計回りに６０度回転した第３種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を左右反転して時計回りに６０度回転した第４種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を反時計回りに１２０度回転した第５種類の偏光部材と、前記第１種類の偏光部材を左右反転した第６種類の偏光部材とを備える
前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（１３）前記偏光子は、前記複数種類の偏光部材の領域の形状が平行移動によって重なるように前記複数種類のそれぞれを配置した
前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（１４）前記複数種類の偏光部材における回転移動の角度がｎ種類であるとき、前記複数種類の偏光部材の領域の形状はｎ×ｍ角形（ｎおよびｍは整数）である
前記（１３）に記載の撮像素子。
（１５）前記複数種類の偏光部材は、平行四辺形の形状を有し、その平行四辺形の一辺に平行である複数のライン状の導電遮光材料層を有するワイヤーグリッドタイプの偏光部材である
前記（１）に記載の撮像素子。
（１６）前記複数種類の偏光部材における前記複数のライン状の導電遮光材料層は、平行四辺形の長い辺に平行である
前記（１５）に記載の撮像素子。
（１７）前記複数種類の偏光部材は、各辺の長さが等しい平行四辺形の形状を有し、その内角の角度を６０度と１２０度の組合せとする
前記（１５）に記載の撮像素子。
（１８）前記複数種類の偏光部材は、少なくとも３種類の偏光部材である
前記（１５）に記載の撮像素子。
（１９）内部構造が同一の偏光部材を回転移動または対称移動させてなる複数種類の偏光部材を配置した偏光子と、前記複数種類の偏光部材のそれぞれを介して入射した光を電荷に変換する光電変換素子とを備える撮像素子を複数配置した撮像装置。
【符号の説明】
【００９４】
１０  画素領域
１１  撮像素子
１２  レンズ
１３  カラーフィルタ
１４  偏光子
１５  配線層
１６  光電変換素子
１７  基板
１９  垂直信号線
２０  垂直駆動回路
３０  水平駆動回路
４０  制御回路
５０  カラム信号処理回路
５９  水平信号線
６０  出力回路
１１１〜１１４、１２１〜１２４、１３１〜１３４、１４１〜１４４、１５１〜１５３、１６１〜１６６、２１１〜２１３、２２１〜２２３、２３１〜２３４  偏光部材
１２５、１３５  レンズ
１２９、１３９、１４９  遮光膜
１３６  トランジスタ
１３７  コンタクト
【図１】
2019116646.tif 000003
【図２】
2019116646.tif 000004
【図３】
2019116646.tif 000005
【図４】
2019116646.tif 000006
【図５】
2019116646.tif 000007
【図６】
2019116646.tif 000008
【図７】
2019116646.tif 000009
【図８】
2019116646.tif 000010
【図９】
2019116646.tif 000011
【図１０】
2019116646.tif 000012
【図１１】
2019116646.tif 000013
【図１２】
2019116646.tif 000014
【図１３】
2019116646.tif 000015
【図１４】
2019116646.tif 000016
【図１５】
2019116646.tif 000017
【図１６】
2019116646.tif 000018
【国際調査報告】
2019116646.tif 000019
2019116646.tif 000020
2019116646.tif 000021
2019116646.tif 000022