CN101816184B - 摄像用光检测装置 - Google Patents

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Abstract

摄像用光检测装置(4)具备在基板(5)上至少沿着第1方向排列的多个光检测器(6)、形成在多个光检测器的上方的低折射率透明层(12)、和沿着第1方向埋入在低折射率透明层内的多个高折射率透明部(13)。在高折射率透明部的与基板正交并且沿着第1方向的截面中，高折射率透明部的中心轴(14)以阶梯状弯折。入射到低折射率透明层及高折射率透明部中的光通过该低折射率透明层及高折射率透明部，从而被分离为0次衍射光、1次衍射光和-1次衍射光。由此，能够同时实现光利用效率的提高和像素的高密度化。

Description

摄像用光检测装置
技术领域
本发明涉及为了拍摄物体的影像而使用的摄像用光检测装置。 
背景技术
例如在非专利文献1及非专利文献2中公开了以往的摄像用光检测装置。 
图17A是表示以往的摄像装置的概略结构的侧视图。自然光等的光入射到物体1上，将其反射后的光通过透镜系统2在CCD(Charge-coupledDevice，电荷耦合元件)或CMOS（Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体）等的光检测装置4上形成像3。透镜系统2一般为了确保光学性能、将沿着光轴排列的多个透镜组合而构成，但在图17A中将图面简单化而描绘为单一的透镜。 
图17B是表示光检测装置4的概略结构的图，是图17A的部分XVIIB的放大剖视图。在形成有多个光电探测器（photodetector）6的检测基板5上，依次层叠由SiO2等构成的低折射率的透明缓冲层7、由SiN等构成的高折射率的透明缓冲层8、多个虑色器9、多个微透镜10。在透明缓冲层7的与透明缓冲层8接触的表面7a上，形成有透明缓冲层7的膜厚在各光电探测器6之上变小的凹凸构造。另一方面，透明缓冲层8的与虑色器9接触的表面8a是平坦的。 
微透镜10配置在正交栅格的交点位置上，在各微透镜10的中心轴上配置有1个虑色器9及1个光电探测器6。 
微透镜10起到使如光线11a＇那样相对于微透镜10的中心轴移位而入射的光折射而向光电探测器6导引的作用。透明缓冲层7的表面7a的凹凸构造也具有透镜效果，起到使朝向从光电探测器6的中心离开的方向的发散光11b＇折射而向光电探测器6导引的作用。 
虑色器9由红色透射滤波器9R、绿色透射滤波器9G、蓝色透射滤波 器9B的3种构成，红色透射滤波器9R如图18的曲线R所示，具有将红色以外的波长的光切断（吸收）的光透射特性（光谱灵敏度特性），绿色透射滤波器9G如图18的曲线G所示，具有将绿色以外的波长的光切断（吸收）的光透射特性（光谱灵敏度特性），蓝色透射滤波器9B如图18的曲线B所示，具有将蓝色以外的波长的光切断（吸收）的光透射特性（光谱灵敏度特性）（参照非专利文献2）。通过由红色透射滤波器9R、绿色透射滤波器9G、蓝色透射滤波器9B、以及明亮度检测用的绿色透射滤波器9G构成的4个虑色器9、和对应于它们的4个光电探测器6构成检测彩色的图像信息的彩色像素。在图19中表示对应于这4个虑色器9的光电探测器6的配置。在图19中，R表示对应于红色透射滤波器9R的检测红色的光电探测器，G表示对应于绿色透射滤波器9G的检测绿色的光电探测器，B表示对应于蓝色透射滤波器9B的检测蓝色的光电探测器。由在一个对角上配置有两个绿（基本像素G）、在另一个对角上配置有蓝（基本像素B）及红（基本像素R）的2列×2行的4个基本像素构成1个彩色像素19。将这样的配置称作Bayer排列，其优点是在沿垂直方向（X轴方向）或水平方向（Y轴方向）移位了彩色像素19的一半的尺寸（基本像素的尺寸）的位置上也能够构成彩色像素19＇。由此，能够将析像度改善到彩色像素19的一半的尺寸（彩色像素19的1/4的面积）、即基本像素的尺寸。 
图20是光检测装置4的检测面的放大俯视图。多个光电探测器6在正交栅格的交点位置上相互离开且绝缘而配置。在水平方向上相邻的光电探测器6之间，设有沿垂直方向延伸的信号配线即多个垂直传送CCD17，多个垂直传送CCD17与沿水平方向延伸的信号配线即水平传送CCD18连接。由微透镜10聚光的光由位于其正下方的光电探测器6接受并进行光电变换。储存在光电探测器6中的电荷被传送给垂直传送CCD17、再传送给水平传送CCD18，作为图像信号输出。 
在上述图17B所示的光检测装置4中，为了使特定的颜色的光入射到各光电探测器6中而使用虑色器9。对此，提出了如下的光检测装置，即：如图21所示，利用微棱镜31使透射了微透镜（未图示）的来自被摄体的光30分散，并用光电探测器32R、32G、32B检测红（R）、绿（G）、蓝（B）的各色光（参照专利文献1）。 
专利文献1：日本特表2002－502120号公报 
非专利文献1：光技术接点，Vol.40，No.1（2002），P24 
非专利文献2：晶体管技术，2003年2月号，P128 
对于摄像用光检测装置，对小型且高像素化的要求日益升高。但是，在上述以往的摄像用光检测装置中，因为以下的理由，在满足该要求的方面是有限的。 
第1理由是因为在图17B所示的以往的摄像用光检测装置中使用虑色器9进行颜色分离。例如，在蓝色透射滤波器9B中，蓝色以外的波长的光被吸收，所以由图18可知，透射了蓝色透射滤波器9B的光是入射的光的仅2～3成左右。这对于其他的虑色器9R、9G也是同样的。如果为了高像素化而减小光电探测器6的间隔，则光电探测器6及微透镜10的尺寸变小。由此，入射到1个微透镜10中的光的光量变少，进而，由于其大部分被虑色器9吸收，所以不能将足够量的光供给到光电探测器6中。因而，检测信号被散粒噪声等噪声信号淹没。因此，在以往的摄像用光检测装置中，光电探测器6的间隔以1.5μm左右为极限。 
第2理由是因为在图17B所示的以往的摄像用光检测装置中，与光电探测器6一对一对应地配置微透镜10。如果为了高像素化而减小光电探测器6的间隔，则微透镜10的尺寸变小，随之透射微透镜10的光束的尺寸也变小。由于如透射了针孔（pin hole）的光的扩散角与针孔直径成反比例那样，如果光束的尺寸（即微透镜10的直径）变得微小，则光扩散（衍射）的特性变得过大，所以难以使用微透镜10得到希望的聚光性能。为了得到微透镜10的聚光性能，微透镜10的直径需要至少是波长的2～3倍以上，这妨碍了高像素化。 
在图21所示的以往的光检测装置中，由于不使用吸收光的虑色器，所以光利用效率提高。但是，利用棱镜的分散特性的分光（光谱）作用（折射角的基于波长的差）极其小，红色与绿色、或者色绿与蓝色的光之间的变位极其小。因而，在将棱镜用于光的分光的情况下，需要将棱镜与光检测面的间隔设定为至少几十～几百μm以上，在试制方面不是现实的尺寸。 
发明内容
本发明的目的是解决上述以往的问题，通过提高光利用效率而大幅缩短光电探测器的间隔，并且同时实现微透镜所需要的尺寸的确保和像素的高密度化。此外，本发明的目的是通过利用较大的分光作用实现具有现实的尺寸的光检测装置。 
本发明的摄像用光检测装置具备：多个光检测器，在基板上至少沿着第1方向排列；低折射率透明层，形成在上述多个光检测器的上方；以及柱状或板状的多个高折射率透明部，沿着上述第1方向埋入在上述低折射率透明层内，在上述高折射率透明部的与上述基板正交并且沿着上述第1方向的截面中，上述高折射率透明部的中心轴以阶梯状弯折，向上述低折射率透明层及上述高折射率透明部入射的光通过该低折射率透明层及高折射率透明部，从而被分离为0次衍射光、1次衍射光和－1次衍射光。 
根据本发明的摄像用光检测装置，由于不是通过光的吸收而是通过衍射进行光的颜色分离，所以光的利用效率大幅地提高。此外，每1个微透镜能够进行两种或3种颜色信息的检测。因而，能够同时实现微透镜的尺寸确保和像素的高密度化。进而，由于利用波长带来的衍射角的差进行分光，所以能够使高折射率透明部与光电探测器的间隔变窄，能够实现现实性的尺寸。 
附图说明
图1是表示使用本发明的摄像用光检测装置的摄像装置的概略结构的侧视图。 
图2是表示有关本发明的实施方式1的摄像用光检测装置的概略结构的图，是图1的部分II的放大剖视图。 
图3是在有关本发明的实施方式1的摄像用光检测装置中，说明通过高折射率透明部产生衍射光的原理的图。 
图4A是在有关本发明的实施方式1的摄像用光检测装置中，以波动光学说明通过高折射率透明部产生衍射光的原理的图。 
图4B是在图4A中，以波动光学说明通过高折射率透明部将红波长的光分离为1次衍射光的原理的图。 
图4C是在图4A中，以波动光学说明通过高折射率透明部将绿波长的 光分离为0次衍射光的原理的图。 
图4D是在图4A中，以波动光学说明通过高折射率透明部将蓝波长的光分离为－1次衍射光的原理的图。 
图5A是表示在有关本发明的实施方式1的摄像用光检测装置中，经由高折射率透明部传输给光电探测器的蓝波长的光的强度分布的图。 
图5B是表示在有关本发明的实施方式1的摄像用光检测装置中，经由高折射率透明部投影到光电探测器上的蓝波长的光的强度分布的图。 
图6A是表示在有关本发明的实施方式1的摄像用光检测装置中，经由高折射率透明部传输给光电探测器的绿波长的光的强度分布的图。 
图6B是表示在有关本发明的实施方式1的摄像用光检测装置中，经由高折射率透明部投影到光电探测器上的绿波长的光的强度分布的图。 
图7A是表示在有关本发明的实施方式1的摄像用光检测装置中，经由高折射率透明部传输给光电探测器的红波长的光的强度分布的图。 
图7B是表示在有关本发明的实施方式1的摄像用光检测装置中，经由高折射率透明部投影到光电探测器上的红波长的光的强度分布的图。 
图8A是由光电探测器6R、6G、6B检测到的光量的光谱特性图。 
图8B是将光电探测器6G、6R结合的情况下的光谱特性图。 
图8C是将光电探测器6B、6G结合的情况下的光谱特性图。 
图9是表示以距离表面的深度条件为参数的光电探测器的光谱量子效率的图。 
图10A是由添加了光电探测器的光谱量子效率的效果的光电探测器6R、6G、6B产生的电流量的光谱特性图。 
图10B是将光电探测器6G、6R结合的情况下的添加了光电探测器的光谱量子效率的效果的电流量的光谱特性图。 
图10C是将光电探测器6B、6G结合的情况下的添加了光电探测器的光谱量子效率的效果的电流量的光谱特性图。 
图11是表示有关本发明的实施方式1的摄像用光检测装置的构成要素的平面配置的光检测面的放大俯视图。 
图12A是表示在有关本发明的实施方式1的摄像用光检测装置中，光电探测器的配置的一例的图。 
图12B是表示在有关本发明的实施方式1的摄像用光检测装置中，光电探测器的配置的另一例的图。 
图12C是表示在有关本发明的实施方式1的摄像用光检测装置中，光电探测器的配置的再另一例的图。 
图12D是表示在有关本发明的实施方式1的摄像用光检测装置中，光电探测器的配置的再另一例的图。 
图13是表示有关本发明的实施方式2的摄像用光检测装置的概略结构的图，是图1的部分XIII的放大剖视图。 
图14是表示有关本发明的实施方式2的摄像用光检测装置的构成要素的平面配置的光检测面的放大俯视图。 
图15A是表示在有关本发明的实施方式2的摄像用光检测装置中，光电探测器的配置的一例的图。 
图15B是表示在有关本发明的实施方式2的摄像用光检测装置中，光电探测器的配置的另一例的图。 
图15C是表示在有关本发明的实施方式2的摄像用光检测装置中，光电探测器的配置的再另一例的图。 
图15D是表示在有关本发明的实施方式2的摄像用光检测装置中，光电探测器的配置的再另一例的图。 
图15E是表示在有关本发明的实施方式2的摄像用光检测装置中，光电探测器的配置的再另一例的图。 
图15F是表示在有关本发明的实施方式2的摄像用光检测装置中，光电探测器的配置的再另一例的图。 
图16A是表示在本发明的摄像用光检测装置中，高折射率透明部的截面形状的另一例的图。 
图16B是表示在本发明的摄像用光检测装置中，高折射率透明部的截面形状的再另一例的图。 
图16C是表示在本发明的摄像用光检测装置中，高折射率透明部的截面形状的再另一例的图。 
图16D是表示在本发明的摄像用光检测装置中，高折射率透明部的截面形状的再另一例的图。 
图16E是表示在本发明的摄像用光检测装置中，高折射率透明部的截面形状的再另一例的图。 
图17A是表示以往的摄像装置的概略结构的侧视图。 
图17B是表示以往的摄像用光检测装置的概略结构的图，是图17A的部分XVIIB的放大剖视图。 
图18是表示在以往的摄像用光检测装置中使用的3种虑色器的光谱灵敏度特性的图。 
图19是表示在以往的摄像用光检测装置中，光电探测器的配置的一例的图。 
图20是表示以往的摄像用光检测装置的构成要素的平面配置的光检测面的放大俯视图。 
图21是表示使用微棱镜进行颜色分离的以往的摄像用光检测装置的原理的图。 
具体实施方式
在上述本发明的摄像用光检测装置中，优选的是，在上述高折射率透明部的上述截面中，上述高折射率透明部的宽度在上述中心轴的弯折处的前后变化，相对于上述中心轴的上述弯折处，上述基板侧的上述高折射率透明部的宽度比与其相反侧的上述高折射率透明部的宽度小。由此，能够更有效地进行光的分离。另外，这里，所谓的“上述高折射率透明部的宽度”，优选地解释为是指中心轴的弯折处附近的高折射率透明部的宽度。 
优选的是，上述0次衍射光由第1光检测器、上述1次衍射光由第2光检测器、上述－1次衍射光由第3光检测器分别检测。由此，能够通过不同的光检测器分别检测波长不同的光。 
在上述中，优选的是，在入射到上述低折射率透明层及上述高折射率透明部中的光是白色光的情况下，入射到上述第1光检测器中的光在0.50μm～0.60μm的绿波长区域中呈光量峰值，入射到上述第2光检测器中的光在超过0.60μm的红波长区域中呈光量峰值，入射到上述第3光检测器中的光在小于0.50μm的蓝波长区域中呈光量峰值。由此，能够检测三原色。 
在此情况下，优选的是，上述第1光检测器在不包括其表面的深层区域检测光，上述第2光检测器在不包括其表面的深层区域检测光，上述第3光检测器在包括其表面的表层区域检测光。由此，能够抑制混色、提高光谱性能。 
或者，也可以是，上述0次衍射光和上述1次衍射光由第1光检测器、上述－1次衍射光由第2光检测器分别检测。由此，能够检测1个原色和其互补色。 
在上述中，优选的是，在入射到上述低折射率透明层及上述高折射率透明部中的光是白色光的情况下，入射到上述第1光检测器中的光在0.50μm以上的蓝波长区域以外的波长区域中呈光量峰值，入射到上述第2光检测器中的光在小于0.50μm的蓝波长区域中呈光量峰值。由此，能够检测蓝色、和作为其互补色的黄色。 
在此情况下，优选的是，上述第1光检测器用不包括其表面的深层区域检测光，上述第2光检测器用包括其表面的表层区域检测光。由此，能够抑制混色、提高光谱性能。 
或者，也可以是，上述1次衍射光由第1光检测器、上述0次衍射光和上述－1次衍射光由第2光检测器分别检测。由此，能够检测1个原色和其互补色。 
在上述中，优选的是，在入射到上述低折射率透明层及上述高折射率透明部中的光是白色光的情况下，入射到上述第1光检测器中的光在超过0.60μm的红波长区域中呈光量峰值，入射到上述第2光检测器中的光在0.60μm以下的红波长区域以外的波长区域中呈光量峰值。由此，能够检测红色、和作为其互补色的蓝绿色。 
在此情况下，优选的是，上述第1光检测器用不包括其表面的深层区域检测光，上述第2光检测器用包括其表面的表层区域检测光。由此，能够抑制混色、提高光谱性能。 
在上述本发明的摄像用光检测装置中，也可以是，沿着上述第1方向配置的上述多个高折射率透明部的上述中心轴的弯折的方向交替地反向。在此情况下，优选的是，上述多个高折射率透明部的每一个高折射率透明部与在上述第1方向上相互相邻的3个上述光检测器对应；沿着上述第1 方向配置的上述3个光检测器中的两外侧的两个光检测器还对应于在上述第1方向上与对应于上述3个光检测器的高折射率透明部相互相邻的高折射率透明部。由此，能够用1个高折射率透明部分离3种光，所以能够实现高析像度化。 
在上述中，也可以是，沿着与上述第1方向平行的多个列配置上述高折射率透明部。在此情况下，优选的是，构成与上述第1方向平行的上述高折射率透明部的列的各高折射率透明部的第1方向的位置，在与上述第1方向正交的第2方向上相互相邻的两个列之间，位置偏移了上述第1方向的配置间距的0倍、0.5倍、1倍或1.5倍。由此，能够对应于各种像素配置。 
或者，在上述本发明的摄像用光检测装置中，也可以是，沿着上述第1方向配置的上述多个高折射率透明部的上述中心轴的弯折的方向相同。在此情况下，优选的是，上述多个高折射率透明部的每一个高折射率透明部与在上述第1方向上相互相邻的3个上述光检测器对应；上述多个光检测器分别检测上述0次衍射光、上述1次衍射光和上述－1次衍射光中的任一种。由此，能够用1个高折射率透明部分离3种光，所以能够实现高析像度化。 
在上述中，也可以是，沿着与上述第1方向平行的多个列配置上述高折射率透明部。 
在此情况下，优选的是，与上述第1方向平行的上述高折射率透明部的列的上述中心轴的弯折的方向在与上述第1方向正交的第2方向上相互相邻的两个列之间相同；构成与上述第1方向平行的上述高折射率透明部的列的各高折射率透明部的上述第1方向的位置，在上述第2方向上相互相邻的两个列之间，位置偏移上述第1方向的配置间距的0倍、1/3倍或2/3倍。由此，能够对应于各种像素配置。 
或者，优选的是，与上述第1方向平行的上述高折射率透明部的列的上述中心轴的弯折的方向在与上述第1方向正交的第2方向上相互相邻的两个列间反转；构成与上述第1方向平行的上述高折射率透明部的列的各高折射率透明部的上述第1方向的位置，在上述第2方向上相互相邻的两个列之间，位置偏移了上述第1方向的配置间距的0倍、1/3倍或2/3倍。 由此，能够对应于各种像素配置。 
以下，利用附图说明本发明的优选的实施方式。在这些图中，对于与以往例共通的要素赋予相同的标号。但是，以下的实施方式不过是一例，本发明当然并不限于这些实施方式。 
图1是表示使用本发明的摄像用光检测装置的摄像装置的概略结构的侧视图。自然光等的光入射到物体1上，将其反射后的光通过透镜系统2在CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)或CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)等的光检测装置4上形成像3。透镜系2统一般是为了确保光学性能、将沿着光轴排列的多个透镜组合而构成，但在图1中将图面简单化而描绘为单一的透镜。为了以下的说明的方便，设定以光检测装置4的光检测面(或者后述的基板5的表面)的法线方向轴为Z轴、以平行于光检测面的垂直方向为X轴、以平行于光检测面的水平方向轴为Y轴的XYZ正交坐标系。 
(实施方式1) 
图2是表示有关本发明的实施方式1的光检测装置4的概略结构的图，是图1的部分II的放大剖视图。在形成有多个光电探测器6的检测基板5上，依次层叠有由SiO2等构成的低折射率的透明缓冲层7、由SiN等构成的高折射率的透明缓冲层8、由SiO2等构成的低折射率透明层12以及多个微透镜10。在低折射率透明层12内，埋入有由SiN等构成的多个高折射率透明部13。在透明缓冲层7的与透明缓冲层8接触的表面7a上，形成有在各微透镜10的中心轴上透明缓冲层7的膜厚变小的凹凸构造，实现与透镜相同的作用(将表面7a的凹凸构造称作内部微透镜)。另一方面，透明缓冲层8的与低折射率透明层12接触的表面8a平坦。 
微透镜10配置在由平行于X轴方向的多个直线及平行于Y轴方向的多个直线形成的正交栅格的各交点位置上。高折射率透明部13与微透镜10一对一地对应，在各微透镜10的中心轴上配置有1个高折射率透明部13。光电探测器6也配置在由平行于X轴方向的多个直线及平行于Y轴方向的多个直线形成的正交栅格的各交点位置上。在X轴方向(图2的纸面的上下方向)上相邻的各微透镜10的中心轴隔一个通过光电探测器6的大致中心。在Y轴方向(图2的正交于纸面的方向)上相邻的各微透镜10的中心 轴通过相邻的各光电探测器6的大致中心(参照后述的图11)。 
微透镜10起到使如光线11a′那样相对于微透镜10的中心轴移位而入射的光折射而导引到高折射率透明部13的作用。透明缓冲层7的表面7a的凹凸构造(内部微透镜)也具有透镜效果，起到抑制从高折射率透明部13射出的各衍射光D0、D1、D-1发散、将其分别在较小的光斑状态下向对应的光电探测器6导引的作用。进而，高折射率透明部13由于起到导波路径的作用，所以如果相对于微透镜10的中心轴倾斜的光入射，则起到矫正该光的传输方位、并向光电探测器6导引的作用。在本说明书中，在需要将光电探测器6按照入射到其中的光的波长而特别区分的情况下赋予尾标“R”、“G”、“B”的某一个，在不需要区分的情况下省略尾标而显示。 
如图2所示，在高折射率透明部13的沿着包含X轴及Z轴的面(XZ面)的截面中，将沿Z轴方向依次连结高折射率透明部13的X轴方向的中央的点得到的线称作高折射率透明部13的“中心轴”。高折射率透明部13的中心轴14以阶梯状弯折。在本实施方式1中，高折射率透明部13的X轴方向尺寸(宽度)在中心轴14的弯折的前后变化，弯折的前侧(微透镜10侧)的宽度w1与后侧(光电探测器6侧)的宽度w2满足w1＞w2。宽度w1、w2的部分的Z轴方向长度依次是h1、h2。在本实施方式1中，宽度w1的部分的中心轴14和宽度w2的部分的中心轴14都平行于Z轴，两者的X轴方向的阶差s是s＝(w1-w2)/2。进而，在本实施方式1中，基于中心轴14的弯折的方向，将高折射率透明部13分类为两种。即，高折射率透明部13在图2的纸面上，包括宽度w2的部分的中心轴14相对于宽度w1的部分的中心轴位于上侧的高折射率透明部13a和位于下侧的高折射率透明部13b。在本说明书中，在需要按中心轴14的弯折的方向的差异而特别区分高折射率透明部13的情况下赋予尾标“a”或“b”，在不需要区分的情况下省略尾标而显示。在本实施方式1中，在X轴方向相邻的两个高折射率透明部13的中心轴14的弯折的方向相反。即，在X轴方向上，高折射率透明部13a和高折射率透明部13b交替地配置。 
高折射率透明部13呈沿Y轴方向(垂直于图2的纸面的方向)连续的板状、或者一对一地对应于Y轴方向的微透镜10的配置位置而分离的柱状。在高折射率透明部13是柱状的情况下，其Y轴方向尺寸是在X轴方向上 较粗的部分的宽度(在本实施方式中是宽度w1)的2～3倍以上。 
入射到高折射率透明部13中的光11在从高折射率透明部13射出时在XZ面内分离为0次衍射光D0、1次衍射光D1、-1次衍射光D-1，分别由光电探测器6G、6R、6B检测。高折射率透明部13a和高折射率透明部13b由于中心轴14的弯折的方向相反，所以相对于0次衍射光D0的1次衍射光D1及-1次衍射光D-1的射出方向在高折射率透明部13a、高折射率透明部13b中相反。为了使0次衍射光D0、1次衍射光D1、及-1次衍射光D-1的各光分布相互清晰地分离，优选地在高折射率透明部13的前端与光电探测器6之间设置1μm以上的间隔。 
图3是说明在有关本发明的实施方式1的摄像用光检测装置中，通过高折射率透明部13产生衍射光的原理的图。高折射率透明部13具有宽度(X轴方向尺寸)w1、w2、长度(Z轴方向尺寸)h1、h2，为沿垂直于纸面的方向(Y轴方向)延伸的板状。设中心轴14的弯折的阶差为s(为了简单，图示了s＝(w1-w2)/2的情况。设高折射率透明部13的折射率为n、其周围的低折射率透明层12的折射率为n0。如果设经由微透镜10入射到高折射率透明部13中的光11的波面为平面波15，则该光11透射高折射率透明部13及其周围的低折射率透明层12，从而在射出的光的波面16中发生由下式表示的相位移动δ(换算为真空中的长度)。 
(式1)δ＝h2(n-n0) 
通过该相位移动，射出光衍射分离为0次衍射光D0、1次衍射光D1、-1次衍射光D-1。如果设光11的波长为λ，则必定存在使|δ-kλ|最接近于零的整数k。对于该整数k，如果δ-kλ＝0，则射出的光的波面16与平面波A0相同，大半的能量被分配给0次衍射光D0。如果δ-kλ＜0，则射出的光的波面16与平面波A1大致相同，大半的能量被分配给1次衍射光D1。如果δ-kλ＞0，则射出的光的波面16与平面波A-1大致相同，大半的能量被分配给-1次衍射光D-1。 
例如，在δ是1.1μm的情况下，在绿波长的光的情况下，在k＝2、λ＝0.55μm的条件下δ-kλ＝0成立，而对于相同的k，在红波长时为δ-kλ＜0，在蓝波长时为δ-kλ＞0。因而，入射到高折射率透明部13中的白色的光11被分离并输出为，0次衍射光D0为绿光、1次衍射光D1为红光、 -1次衍射光D-1为蓝光。另外，由于在(式1)中没有包含尺寸w1、h1等，所以看似不需要高折射率透明部13的构造中比中心轴14的弯折靠前侧(微透镜10侧)的部分，但并非如此。以上不过是几何光学的说明，在波动光学方面可以如以下这样说明。 
图4A～图4D是在波动光学上说明有关本发明的实施方式1的摄像用光检测装置中，通过高折射率透明部13产生衍射光的原理的图。如图4A所示，经由微透镜10入射到高折射率透明部13中的光11激励出在高折射率透明部13的内部中传输的0次导波模式的光M0。该导波模式光M0因通过高折射率透明部13的中心轴14的弯折部分而使传输模式紊乱，在弯折部分的后侧(光电探测器6侧)的传输中除了0次导波模式的光m0以外，还产生1次导波模式的光m1、以及高次导波模式光及放射模式光等。0次导波模式的光m0的光的振幅分布呈高斯形状，但1次导波模式的光m1在传输路径的中心轴附近、振幅的极性颠倒。并且，由于0次导波模式的光m0的等价折射率比1次导波模式的光m1的等价折射率大，所以如果在同一导波路径内平衡良好地混合0次导波模式的光m0和1次导波模式的光m1，则它们沿着传输方向复杂地干涉，以与波长成比例的间隔变强或变弱。由于1次导波模式的光m1的振幅的极性在中心轴附近颠倒，所以光的干涉也以中心轴为边界反向。例如，在红波长的光的情况下，如图4B所示，在多个点PR处两个模式的光相互加强。在最终的点PR位于高折射率透明部13的射出端的情况下，如1次衍射光D1那样，光从传输路径的中心轴向朝向最终的点PR侧的一侧放射。在蓝波长的光的情况下，如图4D所示，在多个点PB处两个模式的光相互加强。点PB的间隔比点PR的间隔短。在最终的点PB位于高折射率透明部13的射出端的情况下，如-1次衍射光D-1那样，光从传输路径的中心轴向朝向最终的点PB侧的一侧放射。另一方面，在绿波长的光的情况下，如图4C所示，在多个点PG处两个模式的光相互加强。点PG的间隔比点PR的间隔短，比点PB的间隔长。在高折射率透明部13的射出端位于最终的点PG与虚拟的下个点PG′的中间的情况下，如0次衍射光D0那样光向沿着传输路径的中心轴的方向放射。因而，入射到高折射率透明部13中的白色的光11被分离并输出为，0次衍射光D0为绿光、1次衍射光D1为红光、-1次衍射光D-1为蓝光。上述说明是一例，根 据高折射率透明部13的各部的尺寸，也有1次衍射光D1为蓝光、-1次衍射光D-1为红光的情况。为了在具有尺寸w2、h2的构造部分处使两种模式的光平衡良好地混合，具有尺寸w1、h1的构造部分和具有阶差s的中心轴14的弯折构造是不可或缺的，这在如上述的波动光学的说明中首次体现。为了将入射光11高效率地变换为导波模式，宽度w1需要达到某种程度。此外，为了尽量减少在弯折后发生的导波模式的次数(即导波模式光的总数)，优选地宽度w2较小。因而，为了在中心轴14弯折的高折射率透明部13中使两种模式的光平衡良好地混合，一般优选满足w1＞w2的关系。 
图5A、图6A、图7A表示在有关本发明的实施方式1的摄像用光检测装置中、经由高折射率透明部13向光电探测器侧传输的各个波长为0.45μm、0.55μm、0.65μm的光的XZ截面中的强度分布(基于波动光学的计算结果)。图5B、图6B、图7B是表示投影到光电探测器的光检测面上的光的XY截面中强度分布(基于波动光学的计算结果)的图。计算在以下的条件下进行。省略微透镜10，使均匀强度的白色光沿着Z轴方向入射到XY坐标中以原点为中心的1.5μm×1.5μm的正方形区域中。设高折射率透明部13的宽度w1＝0.30μm，w2＝0.15μm，长度h1＝h2＝0.60μm，中心轴14的弯折阶差s＝0.10μm，将高折射率透明部13配置为，使具有尺寸w2、h2的构造部分沿X轴方向以1.5μm的间距排列，在Y轴方向上连续。进而，内部微透镜7a在X轴方向、Y轴方向上都以1.5μm间距排列，使从内部微透镜7a的前端到光电探测器6的表面的距离为1.0μm。另外，高折射率透明部13和高折射率的透明缓冲层8设想为SiN而折射率为2.04、阿贝数为20，低折射率的透明缓冲层7和低折射率透明层12设想为SiO2而折射率为1.456、阿贝数为65。光电探测器6R、6G、6B以该顺序相邻，X轴方向×Y轴方向的尺寸依次为0.75μm×1.0μm、0.65μm×1.0μm、0.85μm×1.0μm(由于是均匀的分割，所以使光电探测器6G、6B之间的分割线向X轴的正方向移动了0.10μm)。在图5B、图6B、图7B中仅表示了3个光电探测器6R、6G、6B，但实际上这些光电探测器以该顺序沿X轴方向无间隙地排列，在Y轴方向上以1.5μm间距(即隔开0.5μm的间隙)排列。在Y轴方向设置的间隙用于CCD传送路径及配线等。由图5B、图6B、图7B可知，通过本实施方式1的高折射率透明部13，将光按照红、 绿、蓝的颜色分解，并用各不相同的光电探测器6R、6G、6B检测。 
图8A是将由光检测面上的独立的光电探测器6R、6G、6B检测到的光量以波长为横轴绘制的光谱特性图。所谓纵轴的光量比，是以入射光量为1而标准化的各光电探测器中的检测光量。曲线R、G、B分别表示由光电探测器6R、6G、6B检测到的光量分布曲线。入射到光电探测器6G中的光的光量分布曲线G在0.50μm～0.60μm的绿波长区域中呈光量峰值，入射到光电探测器6R中的光的光量分布曲线R在超过0.60μm的红波长区域中呈光量峰值，入射到光电探测器6B中的光的光量分布曲线B在小于0.50μm的蓝波长区域中呈光量峰值。图8A所示的特性对应于图18所示的以往的光检测装置中的虑色器的光谱灵敏度特性，尽管是光电探测器的X轴方向的配置间距为0.75μm的高析像度的条件，但也表现出良好的光谱性能。另外，曲线R、G、B的总和从入射光量减少了2～3成，但该减少量中的一部分是反射成分，一部分是泄露到光电探测器6R、6G、6B之外的成分，后者成为杂散光，被其他区域的光电探测器检测到，所以实际的光谱特性比图8A稍稍变差。 
图8B是将光电探测器6G、6R结合的情况下、图8C是将光电探测器6B、6G结合的情况下的、用与图8A相同的方法制作的光谱特性图。在图8B中，曲线G+R表示由结合了光电探测器6G、6R的结合化光电探测器检测到的光量分布曲线，在图8C中，曲线B+G表示由结合了光电探测器6B、6G的结合化光电探测器检测到的光量分布曲线。如果将光电探测器6G、6R结合，则如图8B所示，入射到结合化光电探测器中的光的光量分布曲线G+R在0.50μm以上的蓝波长区域以外的波长区域中呈光量峰值，入射到光电探测器6B中的光的光量分布曲线B在小于0.50μm的蓝波长区域中呈光量峰值。因而，能够检测到蓝色、和作为蓝色的互补色的黄色。如果将光电探测器6B、6G结合，则如图8C所示，入射到光电探测器6R中的光的光量分布曲线R在超过0.60μm的红波长区域中呈光量峰值，入射到结合化光电探测器中的光的光量分布曲线B+G在0.60μm以下的红波长区域以外的波长区域中呈光量峰值，。因而，能够检测到红色、和作为红色的互补色的青绿色。这样，通过将光电探测器组合以使得能够通过同一个光电探测器检测到0次衍射光、1次衍射光和-1次衍射光，能够检测 到原色和其互补色。 
图9表示根据Si的复折射率的分散推断出的光电探测器的量子效率的波长依存性(光谱量子效率)，以距离表面的深度dμm的范围为参数。所谓光谱量子效率，是指当将某个波长的光照射一定量时通过光电效应产生的、标准化的电子数。对光谱量子特性乘以图8A～图8C若是的光量的光谱特性后的值成为由光电探测器产生的电流量。曲线a1是d＝0.0～0.2μm、曲线a2是d＝0.0～0.5μm、曲线a3是d＝0.0～0.8μm、曲线a4是d＝0.0～1.2μm、曲线a5是d＝0.0～3.0μm、曲线b1是d＝0.2～3.0μm、曲线b2是d＝0.5～3.0μm、曲线b3是d＝0.8～3.0μm、曲线b4是d＝1.2～3.0μm下的光谱量子效率。可知短波长的光容易被表层吸收，越是长波长，在深层也被吸收。 
使光电探测器的哪个深度的区域具有灵敏度，这在技术上可以进行自由的设定。如果将该技术引入到图8A、图8B、图8C所示的光谱特性中，则如下。图10A是在图8A的光谱特性中、将光电探测器的光检测区域在光电探测器6R中设计为d＝0.5～3.0μm、在光电探测器6B中设计为d＝0.0～0.2μm、在光电探测器6G中设计为d＝0.2～3.0μm的情况下的光谱特性图。图10B是在图8B的光谱特性中、将光电探测器的光检测区域在结合了光电探测器6G、6R的结合化光电探测器中设计为d＝0.5～3.0μm、在光电探测器6B中设计为d＝0.0～0.2μm的情况下的光谱特性图。图10C是在图8C的光谱特性中、将光电探测器的光检测区域在光电探测器6R中设计为d＝0.5～3.0μm、在结合了光电探测器6G、6B的结合化光电探测器中设计为d＝0.0～1.2μm的情况下的光谱特性图。在图10A中能够得到混色少于图8A的红、绿、蓝的光谱特性，在图10B中能够得到混色少于图8B的蓝、黄的光谱特性，在图10C中能够得到混色少于图8C的红、青绿的光谱特性。这样，可知通过在本实施方式1中组合光电探测器的光谱量子效率的特性，能够接近于理想的光谱性能。 
图11是包括本实施方式1的摄像用光检测装置的光检测面的构成要素的放大俯视图。在Y轴方向上相邻的光电探测器6之间，设有沿X轴方向延伸的信号配线即多个垂直传送CCD17，多个垂直传送CCD17与沿Y轴方向延伸的信号配线即水平传送CCD18连接。 
入射到摄像用光检测装置中的白色的光通过高折射率透明部13a、13b，通过衍射而在XZ面内被按照波长分解，并由光电探测器6R、6G、6B受光并光电变换。储存在各光电探测器中的电荷被传送到垂直传送CCD17、再传送到水平传送CCD18，作为图像信号输出。 
在X轴方向上，交替地配置有高折射率透明部13a、13b。这样沿着X轴方向配置的高折射率透明部的列在X轴方向位置错开高折射率透明部的X轴方向的配置间距(更正确地讲，是高折射率透明部的具有宽度w2的部分的X轴方向的配置间距、即内部微透镜7a的X轴方向配置间距)的1倍，并且依次沿Y轴方向配置。结果，在Y轴方向上，也交替地配置高折射率透明部13a、13b。 
光电探测器6G分别配置在高折射率透明部13a、13b的正下方(即内部微透镜7a的中心轴上)。进而，在沿X轴方向相邻的光电探测器6G、6G间交替地配置有光电探测器6R、6B。即，在X轴方向上，依次排列着光电探测器6R、6G、6B、6G，该排列反复地配置。这样沿着X轴方向配置的光电探测器的一列在X轴方向位置偏移高折射率透明部的X轴方向配置间距的1倍，并且依次沿Y轴方向配置。光电探测器6R、6G、6B的宽度(X轴方向尺寸)wR、wG、wB既可以相同也可以不同。在图5B、图6B、图7B的例子中，wR＝0.75μm、wG＝0.65μm、wB＝0.85μm，由沿着X轴方向的光电探测器6R、6G、6B构成的排列的X轴方向的中心与高折射率透明部13的具有宽度w2的部分的中心轴14一致。 
在图12A中，表示图11所示的光检测装置4的光电探测器6R、6G、6B的配置。为了使图面简单化，省略了标号“6”，仅记载了尾标R、G、B。1个彩色像素19由包含两个绿(基本像素G)、1个蓝(基本像素B)和1个红(基本像素R)的2列×2行的4个基本像素构成。图12A的配置与图19所示的以往的光检测装置中的拜耳排列不同，两个绿G在彩色像素19内在Y轴方向相邻而配置。但是，与拜耳排列同样，在沿X轴方向或Y轴方向移位了相当于彩色像素19的一半的尺寸(基本像素的尺寸)的量的位置上，也能够构成彩色像素19′。因此析像度改善到彩色像素19的一半的尺寸(彩色像素19的1/4的面积)、即基本像素的尺寸这一点与图19的拜耳排列相同。 
如上所述，在图17B所示的以往的摄像用光检测装置中，通过有选择地吸收红、绿、蓝3个颜色中的两个颜色的虑色器9进行光的颜色分离，所以由虑色器9吸收了7～8成的光。相对于此，在本实施方式1的摄像用光检测装置中，不利用光的吸收、而利用光的衍射来进行光的颜色分离，所以能够利用光的全部能量。因而，在本实施方式1中，光的利用效率提高到以往的2～3倍。 
此外，在图17B所示的以往的摄像用光检测装置中，通过1个微透镜检测1个颜色的信息。相对于此，在本实施方式1的摄像用光检测装置中，通过1个微透镜检测两种以上的颜色信息。因而，如果将微透镜10(或内部微透镜7a)的尺寸设为一定并比较，则在本实施方式1中与以往相比能够使像素密度成为2倍以上。 
进而，在图21所示的以往的光检测装置中，为了进行光的颜色分离而利用棱镜的分散特性，所以有分光的作用(基于折射角的波长的差)较小的问题。相对于此，在本实施方式1的摄像用光检测装置中，由于利用在光的波面上发生的相位移动(再换言之，是在中心轴14弯折的导波路径内发生的模式转移)，所以分光的作用(基于衍射角的波长的差)较大。因而，如图5A、图6A及图7A所示，如果将高折射率透明部的前端与光检测面的间隔设定为1～3μm，则能够对0次衍射光(绿)、1次衍射光(红)、-1次衍射光(蓝)的3个光斑间带来0.5μm以上的变位，可以说是在试制方面足够现实的尺寸。 
高折射率透明部13a、13b及光电探测器6R、6G、6B的配置并不限于图11及图12A，可以各种各样地变更。图12B、图12C、图12D是与图12A同样地表示光电探测器6R、6G、6B的配置的另一例的图。在图12B、图12C、图12D中，与图12A同样，在沿着X轴方向的光电探测器的列中，依次排列着光电探测器6R、6G、6B、6G，该排列反复配置。这样的沿着X轴方向的光电探测器的列相对于高折射率透明部的X轴方向配置间距(更正确地讲，是高折射率透明部的具有宽度w2的部分的X轴方向的配置间距、即内部微透镜7a的X轴方向配置间距)、在X轴方向位置偏移图12B中0倍、图12C中0.5倍、图12D中1.5倍，并且依次沿Y轴方向配置。 
用来实现图12B、图12C、图12D所示的光电探测器6R、6G、6B的配置的高折射率透明部13a、13b的配置省略了图示，但能够比图11更容易地推测。即，在图12B、图12C、图12D中，都与图11同样，在沿着X轴方向的高折射率透明部的列中交替地配置有高折射率透明部13a、13b。这样的高折射率透明部的列相对于高折射率透明部的X轴方向的配置间距(更正确地讲，是高折射率透明部的具有宽度w2的部分的X轴方向的配置间距、即内部微透镜7a的X轴方向配置间距)、在X轴方向位置偏移图12B中0倍、图12C中0.5倍、图12D中1.5倍，并且依次沿Y轴方向配置。在图12A、图12B中，由于在高折射率透明部的列之间，高折射率透明部的X轴方向位置一致，所以能够将高折射率透明部形成为在Y轴方向上连续的板状。进而，在图12B中，由于在高折射率透明部的列之间，高折射率透明部13a、13b的X轴方向位置一致，所以能够将高折射率透明部形成为XZ截面形状在Y轴方向上为一定的板状。另一方面，在图12C、图12D中，对应于高折射率透明部的位置，微透镜10及内部微透镜7a的X轴方向的位置在Y轴方向上相邻的列之间，位置偏移X轴方向的其配置间距的0.5倍。即，当与Z轴平行观察时，为圆形的微透镜10及内部微透镜7a以蜂窝状配置。因而，能够减小微透镜10、高折射率透明部13、及内部微透镜7a的Y轴方向的配置间距、进一步提高来自被摄体的光的利用效率。 
上述图12A～图12D是设想检测三原色的像素配置的例子。例如在如上述那样将光电探测器6G与光电探测器6R或光电探测器6B结合而检测原色和其互补色的情况下，光电探测器的配置成为与图12A～图12D不同的配置，可以根据希望的像素配置进行各种设定。 
(实施方式2) 
图13是表示有关本发明的实施方式2的光检测装置4的概略结构的图，是图1的部分XIII的放大剖视图。图14是表示有关本实施方式2的光检测装置4的构成要素的平面配置的光检测面的放大俯视图。图15A是与图12A同样表示图14所示的光检测装置4的光电探测器6R、6G、6B的配置的图。在本实施方式2中，对于与实施方式1相同的要素赋予相同的标号，并省略关于它们的详细的说明。 
由图13可知，本实施方式2在沿着X轴方向配置的高折射率透明部13的中心轴14的弯折的方向相同这一点上与中心轴14的弯折的方向交替反向的实施方式1不同。在图13所示的XZ截面中仅存在高折射率透明部13a，不存在高折射率透明部13b。 
本实施方式2在高折射率透明部13的配置上与实施方式1如上述那样不同，结果高折射率透明部13与光电探测器6的对应关系也与实施方式1不同。即，由图13可知，本实施方式2中对于在X轴方向相邻的光电探测器6R、6G、6B对应1个高折射率透明部13这一点上，与对于在X轴方向相邻的光电探测器6R、6G、6B中的两外侧的光电探测器6R、6B分别对应两个高折射率透明部13的实施方式1不同。在本实施方式2中，在X轴方向上，光电探测器6R、6G、6B依次排列，将该排列反复配置。 
如果参照图14，则在本例中，沿着X轴方向配置的高折射率透明部13a的列不在X轴方向位置偏移而在Y轴方向反复配置。结果，沿着Y轴方向连续地配置高折射率透明部13a。 
进而，在X轴方向上，依次排列着光电探测器6R、6G、6B，该排列反复配置。这样沿着X轴方向配置的光电探测器的列不在X轴方向位置偏移而在Y方向反复配置。结果，光电探测器6R、6G、6B分别在Y轴方向上相互相邻。与实施方式1同样，光电探测器6G分别配置在高折射率透明部13a的正下方(即内部微透镜7a的中心轴上)。 
如果参照图15A，则如果想要将彩色像素用2列×2行的4个基本像素构成，则彩色像素19由两个绿(基本像素G)和两个蓝(基本像素B)构成，在沿X轴方向或Y轴方向移位了相当于彩色像素19的一半的尺寸(基本像素的尺寸)的量的位置上，形成由两个绿(基本像素G)和两个红(基本像素R)构成的彩色像素19′、以及由两个蓝(基本像素B)和两个红(基本像素R)构成的彩色像素19″。这些彩色像素19、19′、19″都欠缺绿、蓝、红中的某1个，没有构成拜耳排列。但是，如果将彩色像素用1列×3行的在X轴方向上连续的3个基本像素构成，则彩色像素20、相对于彩色像素移位了相当于基本像素的尺寸的量的彩色像素20′都各包含1个绿、蓝、红。因而，与拜耳排列同样，将析像度改善到基本像素的尺寸。 
高折射率透明部13及光电探测器6R、6G、6B的配置并不限于图14 及图15A，可以进行各种变更。图15B～图15F是与图15A同样地表示光电探测器6R、6G、6B的配置的其他例的图。 
在图15B、图15C中，与图15A同样，在沿着X轴方向的光电探测器的列中，依次排列着光电探测器6R、6G、6B，该排列反复配置。这样的沿着X轴方向的光电探测器的列相对于高折射率透明部的X轴方向配置间距(更正确地讲，是高折射率透明部的具有宽度w2的部分的X轴方向的配置间距、即内部微透镜7a的X轴方向配置间距)、在X轴方向位置偏移图15B中1/3倍、图15C中2/3倍，并且依次沿Y轴方向配置。在图15B、图15C中，即使将彩色像素用3列×1行的在Y轴方向上连续的3个基本像素构成，也与在图15A中说明的彩色像素20、20′同样，能够将析像度改善到基本像素的尺寸。 
在图15D～图15F中，沿X轴方向依次排列光电探测器6R、6G、6B并将该排列反复配置的列、和沿X轴方向依次排列光电探测器6B、6G、6R并将该排列反复配置的列在Y轴方向上交替地配置。进而，将光电探测器的列在X轴方向上位置偏移并依次沿Y轴方向配置，以使得在Y轴方向上相邻的列间、光电探测器6G的X轴方向的位置相对于高折射率透明部的X轴方向配置间距(更正确地讲，是高折射率透明部的具有宽度w2的部分的X轴方向的配置间距、即内部微透镜7a的X轴方向配置间距)、在X轴方向位置偏移图15D中0倍、图15E中1/3倍、图15F中2/3倍。 
用来实现图15B～图15F的光电探测器6R、6G、6B的配置的高折射率透明部13a、13b的配置省略图示，但根据图14应该能够容易地推测。即，在图15B、图15C中，与图14同样，沿着X轴方向的高折射率透明部的列仅由高折射率透明部13a构成。这样的高折射率透明部的列相对于高折射率透明部的X轴方向配置间距(更正确地讲，是高折射率透明部的具有宽度w2的部分的X轴方向的配置间距、即内部微透镜7a的X轴方向配置间距)，在X轴方向位置偏移图15B中1/3倍、图15C中2/3倍，并依次沿Y轴方向配置。 
在图15D～图15F中，沿着X轴方向仅配置有高折射率透明部13a的列、和沿着X轴方向仅配置有高折射率透明部13b的列在Y轴方向上交错地配置。进而，将高折射率透明部的列在X轴方向上位置偏移并依次沿Y 轴方向配置，以使得高折射率透明部13a、13b的位置在Y轴方向上相邻的列之间相对于高折射率透明部13a、13b的X轴方向配置间距(更正确地讲，是高折射率透明部的具有宽度w2的部分的X轴方向的配置间距、即内部微透镜7a的X轴方向配置间距)、在X轴方向位置偏移图15D中0倍、图15E中1/3倍、图15F中2/3倍。 
图15A、图15D由于在高折射率透明部的列之间，高折射率透明部的X轴方向位置一致，所以能够将高折射率透明部形成为在Y轴方向上连续的板状。进而，在图15A中，由于在高折射率透明部的列之间，高折射率透明部的中心轴的弯折的方向也一致，所以能够将高折射率透明部形成为XZ截面形状在Y轴方向上一定的板状。另一方面，在图15B、图15C、图15E、图15F中，对应于高折射率透明部的位置，微透镜10及内部微透镜7a的X轴方向的位置在Y轴方向上相邻的列间位置偏移了X轴方向的其配置间距的1/3倍或2/3倍。即，在与Z轴平行观察时，圆形的微透镜10及内部微透镜7a配置为大致蜂窝状。因而，能够减小微透镜10、高折射率透明部13及内部微透镜7a的Y轴方向的配置间距、进一步提高来自被摄体的光的利用效率。 
上述图15A～图15F是设想检测三原色的像素配置的例子。例如，在如实施方式1中说明那样将光电探测器6G与光电探测器6R或光电探测器6B结合而检测原色和其互补色的情况下，光电探测器的配置为与图15A～图15D不同的配置，可以根据希望的像素配置进行各种设定。 
本实施方式2除了上述以外与实施方式1是同样的，起到与在实施方式1中说明的效果同样的效果，此外，能够进行与在实施方式1中说明的同样的变更。 
上述实施方式1、2不过是本发明的优选的具体例，本发明并不限于这些，能够进行各种变更。 
高折射率透明部13的沿着XZ面的截面形状只要其中心轴14以阶梯状弯折就可以，并不限于上述实施方式1、2所示的形状。例如，在实施方式1、2所示的高折射率透明部13中，规定其宽度w1、w2的两面中的一个面(图3的上面)构成了中心轴14的弯折的前侧部分(具有宽度w1的部分)和后侧部分(具有宽度w2的部分)没有阶差的同一个面。但是，也 可以如图16A那样，规定高折射率透明部13的宽度w1、w2的两面中的一个面(图16A的上面)向与中心轴14的弯折的方向相反的方向弯折、另一个面(图16A的下面)向与中心轴14的弯折的方向相同的方向弯折。或者，也可以如图16B那样，将规定高折射率透明部13的宽度w1、w2的两面(图16B的上下面)向与中心轴14的弯折的方向相同的方向弯折。进而，中心轴14的比弯折处靠前侧的部分的宽度w1与靠后侧的部分的宽度w2的关系也可以如图16C那样是w1＝w2，或者也可以如图16D那样是w1＜w2。此外，也可以如图16E那样，中心轴14缓缓地弯折，以使中心轴14的弯折部分在Z轴方向上占据某个区域。进而，中心轴14的比弯折处靠前侧的部分的宽度w1也可以不是一定而是变化的，同样，中心轴14的比弯折处靠后侧的部分的宽度w2也可以不是一定的而是变化的。此外，中心轴14的阶梯状的弯折的数量并不需要是1个，也可以是两个以上。 
在Y轴方向相邻的高折射率透明部13也可以一边改变长度(Z轴方向的尺寸)h1、h2及中心轴14的弯折的方向一边相互在一部分上连续，也可以完全独立。在独立的情况下，在相邻的高折射率透明部13之间填充低折射率透明层12。 
此外，在上述实施方式1、2中，在Z轴方向上，高折射率透明部13与微透镜10的下面接触，但高折射率透明部13与微透镜10也可以离开。在此情况下，也可以在两者间设置低折射率透明层12。 
高折射率透明部13由于具有将入射的光一边抑制其扩散一边向光电探测器6侧导引的作为导波路径的功能，所以根据条件也可以将具有与其类似的功能的微透镜10省略(实际上，在图5A、图5B、图6A、图6B、图7A、图7B中的波动光学计算中省略了微透镜10)。但是，高折射率透明部13由于在Y轴方向上延伸设置，所以在Y轴方向上作为导波路径的效果较少。因而，为了使高折射率透明部13作为微透镜10的代替，优选的是至少在高折射率透明部13及低折射率透明层12的入射侧表面上，按照高折射率透明部的每个列形成以X轴方向为中心轴方向的圆筒形面。 
在上述实施方式1、2中，光电探测器6沿着X轴方向及Y轴方向以2维状排列，但也可以以1维状排列。在此情况下，高折射率透明部13也沿着光电探测器6的排列方向以1维状排列。 
在上述实施方式1、2中，表示了使用SiN作为高折射率透明部13的材料的例子，但本发明并不限于此，例如也可以使用氧化钽或氧化钛等的高折射率材料，或者如果是对于低折射率透明层12能够确保0.2以上的折射率差的材料，也可以使用聚酰亚胺树脂等的树脂材料或纳米复合材料等。 
在上述实施方式1、2中，说明了0次衍射光D0、1次衍射光D1、-1次衍射光D-1是绿、红、蓝的三原色的光的情况，但也可以是，0次衍射光D0、1次衍射光D1、-1次衍射光D-1中的至少1个为三原色以外的波长的光(例如红外光)。 
在图17B及图19所示的以往的光检测装置的受光区域中，实际上在微透镜与光电探测器之间存在金属配线等的遮光部，所以入射到受光区域中的光的一部分被遮光部遮挡。这在上述实施方式1、2所示的光检测装置中也是同样的。但是，最近开发了能够不受金属配线的影响而用受光区域的整面受光的背面照射型的固体摄像元件。如果将通过利用光的衍射进行颜色分离来提高光利用效率的本发明的检测装置用在上述背面照射型的固体摄像元件中，则能够进一步提高光利用效率，认为是有效的。 
以上说明的实施方式都不过是想要使本发明的技术内容变得清楚的，本发明并不限定于这样的具体例而解释，在本发明的主旨和权利要求书记载的范围内能够进行各种变更来实施，应当广义地解释本发明。 
工业实用性 
本发明的应用领域并没有特别的限制，能够作为用来摄影物体的像的、小型且高析像度的摄像用光检测装置大范围地使用。 
标号说明 
1物体 
2透镜系统 
3像 
4光检测装置 
5检测基板 
6、6R、6G、6B光电探测器 
7低折射率的透明缓冲层 
7a内部微透镜 
8高折射率的透明缓冲层 
10微透镜 
11入射光线 
12低折射率透明层 
13、13a、13b高折射率透明部 
14高折射率透明部的中心轴 
D00次衍射光 
D11次衍射光 
D-1-1次衍射光 

Claims (17)

1.一种摄像用光检测装置，其特征在于，
具备：多个光检测器，在基板上至少沿着第1方向排列；低折射率透明层，形成在上述多个光检测器的上方；以及柱状或板状的多个高折射率透明部，沿着上述第1方向埋入在上述低折射率透明层内，
在上述高折射率透明部的与上述基板正交并且沿着上述第1方向的截面中，上述高折射率透明部的中心轴以阶梯状弯折，
向上述低折射率透明层及上述多个高折射率透明部中的一个高折射率透明部入射的光通过该低折射率透明层及高折射率透明部，从而被分离为0次衍射光、1次衍射光和－1次衍射光，
由第1光检测器检测上述0次衍射光，由第2光检测器检测上述1次衍射光，由第3光检测器检测上述－1次衍射光，
上述第1光检测器、上述第2光检测器以及上述第3光检测器对应于上述一个高折射率透明部，并且在上述第1方向上相互相邻地配置。
2.如权利要求1所述的摄像用光检测装置，其特征在于，
在上述高折射率透明部的上述截面中，上述高折射率透明部的宽度在上述中心轴的弯折的前后变化，相对于上述中心轴的上述弯折，上述基板侧的上述高折射率透明部的宽度小于与其相反侧的上述高折射率透明部的宽度。
3.如权利要求1所述的摄像用光检测装置，其特征在于，
在入射到上述低折射率透明层及上述高折射率透明部中的光是白色光的情况下，入射到上述第1光检测器中的光在0.50μm～0.60μm的绿波长区域中呈光量峰值，入射到上述第2光检测器中的光在超过0.60μm的红波长区域中呈光量峰值，入射到上述第3光检测器中的光在小于0.50μm的蓝波长区域中呈光量峰值。
4.如权利要求1或2所述的摄像用光检测装置，其特征在于，
沿着上述第1方向配置的上述多个高折射率透明部的上述中心轴的弯折的方向交替地反向，
上述多个高折射率透明部的每一个高折射率透明部与在上述第1方向上相互相邻的3个上述光检测器对应，
沿着上述第1方向配置的上述3个光检测器中的两外侧的两个光检测器还对应于在上述第1方向上与对应于上述3个光检测器的高折射率透明部相互相邻的高折射率透明部。
5.如权利要求1或2所述的摄像用光检测装置，其特征在于，
沿着上述第1方向配置的上述多个高折射率透明部的上述中心轴的弯折的方向相同，
上述多个高折射率透明部的每一个高折射率透明部与在上述第1方向上相互相邻的3个上述光检测器对应，
上述多个光检测器的每个光检测器检测上述0次衍射光、上述1次衍射光和上述－1次衍射光中的任一种。
6.如权利要求4所述的摄像用光检测装置，其特征在于，
沿着与上述第1方向平行的多个列配置有上述高折射率透明部，
构成与上述第1方向平行的上述高折射率透明部的列的各高折射率透明部的上述第1方向的位置，在与上述第1方向正交的第2方向上相互相邻的两个列之间，位置偏移了上述第1方向的配置间距的0倍、0.5倍、1倍或1.5倍。
7.如权利要求5所述的摄像用光检测装置，其特征在于，
沿着与上述第1方向平行的多个列配置有上述高折射率透明部，
与上述第1方向平行的上述高折射率透明部的列的上述中心轴的弯折的方向在与上述第1方向正交的第2方向上相互相邻的两个列之间相同，
构成与上述第1方向平行的上述高折射率透明部的列的各高折射率透明部的上述第1方向的位置，在上述第2方向上相互相邻的两个列之间，位置偏移了上述第1方向的配置间距的0倍、1/3倍或2/3倍。
8.如权利要求5所述的摄像用光检测装置，其特征在于，
沿着与上述第1方向平行的多个列配置有上述高折射率透明部，
与上述第1方向平行的上述高折射率透明部的列的上述中心轴的弯折的方向在与上述第1方向正交的第2方向上相互相邻的两个列之间反向；
构成与上述第1方向平行的上述高折射率透明部的列的各高折射率透明部的上述第1方向的位置，在上述第2方向上相互相邻的两个列之间，位置偏移了上述第1方向的配置间距的0倍、1/3倍或2/3倍。
9.如权利要求3所述的摄像用光检测装置，其特征在于，
上述第1光检测器在不包括其表面的深层区域检测光，上述第2光检测器在不包括其表面的深层区域检测光，上述第3光检测器在包括其表面的表层区域检测光。
10.一种摄像用光检测装置，其特征在于，
具备：多个光检测器，在基板上至少沿着第1方向排列；低折射率透明层，形成在上述多个光检测器的上方；以及柱状或板状的多个高折射率透明部，沿着上述第1方向埋入在上述低折射率透明层内，
在上述高折射率透明部的与上述基板正交并且沿着上述第1方向的截面中，上述高折射率透明部的中心轴以阶梯状弯折，
向上述低折射率透明层及上述多个高折射率透明部中的一个高折射率透明部入射的光通过该低折射率透明层及高折射率透明部，从而被分离为0次衍射光、1次衍射光和－1次衍射光，
由第1光检测器检测上述0次衍射光和上述1次衍射光，由第2光检测器检测上述－1次衍射光，
上述第1光检测器以及上述第2光检测器对应于上述一个高折射率透明部，并且在上述第1方向上相互相邻地配置。
11.如权利要求10所述的摄像用光检测装置，其特征在于，
在上述高折射率透明部的上述截面中，上述高折射率透明部的宽度在上述中心轴的弯折的前后变化，相对于上述中心轴的上述弯折，上述基板侧的上述高折射率透明部的宽度小于与其相反侧的上述高折射率透明部的宽度。
12.如权利要求10所述的摄像用光检测装置，其特征在于，
在入射到上述低折射率透明层及上述高折射率透明部中的光是白色光的情况下，入射到上述第1光检测器中的光在0.50μm以上的蓝波长区域以外的波长区域中呈光量峰值，入射到上述第2光检测器中的光在小于0.50μm的蓝波长区域中呈光量峰值。
13.如权利要求12所述的摄像用光检测装置，其特征在于，
上述第1光检测器在不包括其表面的深层区域检测光，上述第2光检测器在包括其表面的表层区域检测光。
14.一种摄像用光检测装置，其特征在于，
具备：多个光检测器，在基板上至少沿着第1方向排列；低折射率透明层，形成在上述多个光检测器的上方；以及柱状或板状的多个高折射率透明部，沿着上述第1方向埋入在上述低折射率透明层内，
在上述高折射率透明部的与上述基板正交并且沿着上述第1方向的截面中，上述高折射率透明部的中心轴以阶梯状弯折，
向上述低折射率透明层及上述多个高折射率透明部中的一个高折射率透明部入射的光通过该低折射率透明层及高折射率透明部，从而被分离为0次衍射光、1次衍射光和－1次衍射光，
由第1光检测器检测上述1次衍射光，由第2光检测器检测上述0次衍射光和上述－1次衍射光，
上述第1光检测器以及上述第2光检测器对应于上述一个高折射率透明部，并且在上述第1方向上相互相邻地配置。
15.如权利要求14所述的摄像用光检测装置，其特征在于，
在上述高折射率透明部的上述截面中，上述高折射率透明部的宽度在上述中心轴的弯折的前后变化，相对于上述中心轴的上述弯折，上述基板侧的上述高折射率透明部的宽度小于与其相反侧的上述高折射率透明部的宽度。
16.如权利要求14所述的摄像用光检测装置，其特征在于，
在入射到上述低折射率透明层及上述高折射率透明部中的光是白色光的情况下，入射到上述第1光检测器中的光在超过0.60μm的红波长区域中呈光量峰值，入射到上述第2光检测器中的光在0.60μm以下的红波长区域以外的波长区域中呈光量峰值。
17.如权利要求16所述的摄像用光检测装置，其特征在于，
上述第1光检测器在不包括其表面的深层区域检测光，上述第2光检测器在包括其表面的表层区域检测光。
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