JP2014216970A5 - 撮像素子、測距装置及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子、測距装置及び撮像装置に関し、特にデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどに用いられる撮像素子などに関するものである。

本発明の撮像素子は、複数の画素を有する撮像素子である。前記複数の画素は、集光部材と、コア及びクラッドを有する導波路と、第１の光電変換部及び第２の光電変換部と、を有する画素を有し、前記第１の光電変換部及び前記第２の光電変換部は、この順で第１の方向に沿って配置される。そして、結像光学系の瞳の中心から前記第１の方向とは逆方向に偏心した領域を第１の瞳領域とし、前記第１の方向と同じ方向に偏心した領域を第２の瞳領域とし、さらに、前記導波路内に位置し、前記コアの中心軸に対して前記第１の方向とは逆方向に位置する領域を第１の領域とし、前記第１の方向と同じ方向に位置する領域を第２の領域としたとき、前記集光部材は、前記第１及び第２の瞳領域を通過した光束をそれぞれ前記第２及び第１の領域に集光させるように構成され、前記導波路は、前記第２及び第１の領域の光をそれぞれ前記第１及び第２の光電変換部に導くように構成されている。

本発明によれば、上記の如き集光部材と導波路を備えるので、高精度な測距を可能とする撮像素子、測距装置及び撮像装置を実現することができる。

Claims (11)

1. 複数の画素を有する撮像素子であって、
   前記複数の画素は、集光部材と、コア及びクラッドを有する導波路と、第１の光電変換部及び第２の光電変換部と、を有する画素を有し、
   前記第１の光電変換部及び前記第２の光電変換部は、この順で第１の方向に沿って配置され、
   結像光学系の瞳の中心から前記第１の方向とは逆方向に偏心した領域を第１の瞳領域とし、
   前記第１の方向と同じ方向に偏心した領域を第２の瞳領域とし、
   前記導波路内に位置し、前記コアの中心軸に対して前記第１の方向とは逆方向に位置する領域を第１の領域とし、
   前記第１の方向と同じ方向に位置する領域を第２の領域としたとき、
   前記集光部材は、前記第１及び第２の瞳領域を通過した光束をそれぞれ前記第２及び第１の領域に集光させるように構成され、
   前記導波路は、前記第２及び第１の領域に集光した光をそれぞれ前記第１及び第２の光電変換部に導くように構成されている、
   ことを特徴とする撮像素子。
2. 前記集光部材は、レンズを有することを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
3. 前記集光部材は、前記結像光学系の側から前記導波路の側に向かって開口径が小さくなるテーパー形状のテーパー導波路を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像素子。
4. 前記第１及び第２の領域は、前記導波路の前記複数の画素が配列する方向に垂直な方向の長さの半分よりも前記導波路の入射端側にあることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像素子。
5. 前記導波路の前記複数の画素が配列する方向に垂直な方向の長さＬは、
   Ｐ_０Ｐ_２／（Ｐ_０−Ｐ_２）≦Ｌ≦２Ｐ_０Ｐ_２／（Ｐ_０−Ｐ_２）
   を満たすことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像素子。
   ただし、Ｐ０及びＰ２は、それぞれ、前記光電変換部で検出する光の波長に対する前記導波路の０次モード及び２次モードの周期である。
6. 前記導波路の前記複数の画素が配列する方向に垂直な方向の長さＬは、
   

   

   を満たすことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像素子。
   ただし、λは、前記光電変換部で検出する光の波長、Ｗは、画素が配列する面内における前記コアの幅、ｎ０は、前記コアの屈折率とする。
7. 前記導波路の射出端側に散乱部を備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像素子。
8. 前記複数の画素は、前記第１及び第２の光電変換部を有する複数の第１の画素と、単一の光電変換部を有する複数の第２の画素と、を有し、
   前記複数の第１の画素は、互いに３画素以内の前記第２の画素を挟んで配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像素子。
9. 前記集光部材と前記導波路との間にカラーフィルタを有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の撮像素子。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像素子と、前記撮像素子で取得した信号を処理する信号処理部と、を有することを特徴とする測距装置。
11. 請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像素子と、物体の像を前記撮像素子に結像する結像光学系と、を有することを特徴とする撮像装置。