JP2015075663A - 光学素子アレイ、光電変換装置、及び撮像システム - Google Patents

光学素子アレイ、光電変換装置、及び撮像システム Download PDF

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Abstract

【課題】 集光性能の低下が抑制された光学素子アレイを提供する。
【解決手段】 光学素子アレイは、第１の光学素子と、アレイ領域の中心から第１の光学素子よりも離れて設けられた第２の光学素子とを有する。第１の光学素子の正射影は、第１の端部と第２の端部を有し、第１の光学素子の頂点の正射影は、第１の位置にある。第２の光学素子の正射影は、第３の端部と第４の端部とを有し、第２の光学素子の頂点の正射影は、第２の位置にある。第３の端部と第２の位置との間の間隔は、第１の端部と第１の位置との間の間隔よりも短い。断面において、第１の光学素子は第１の頂点から第２の端部まで延在する第１の外縁を有し、第２の光学素子は第２の頂点から第４の端部まで延在する第２の外縁を有し、第２の外縁の曲率半径、あるいは曲率半径の中央値は、第１の外縁の曲率半径、あるいは曲率半径の中央値の８０％以上１２０％以下である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光学素子アレイ、それを用いた光電変換装置、及び撮像システムに関する。
光電変換装置には、マイクロレンズアレイといった光学素子アレイが用いられている。特許文献１には、斜め方向から入射する光を効率よく集光させるために、光電変換装置の外側方向（周辺）にあるマイクロレンズの凸面における最大曲率を、光電変換装置の中心にあるマイクロレンズの凸面における最大曲率を大きくすることが開示されている。
特開２００６−０４９７２１号公報
特許文献１に記載のマイクロレンズは、凸面の最大曲率についての検討がなされているものの、マイクロレンズ端部の曲率については検討がなされていない。また、マイクロレンズ端部の曲率とマイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの位置の関係についても検討がなされていない。
光学素子端部の曲率が、光学素子アレイのアレイ領域における光学素子の位置によって変わってしまうと、アレイ領域の周辺において、光学素子の集光性能が低下してしまう可能性がある。アレイ領域の周辺における光学素子の集光性能の低下は、光電変換装置においては、画像のシェーディングとなる可能性がある。
そこで、本発明では、アレイ領域の周辺における光学素子の集光性能の低下を抑制することが可能な光学素子アレイを提供することを目的とする。
本発明の光学素子アレイは、同一平面上に位置する、少なくとも第１の光学素子と第２の光学素子とを含む複数の光学素子を備えた光学素子アレイであって、前記第１の光学素子は、前記同一平面の領域であって、前記複数の光学素子が位置する領域であるアレイ領域の中心に位置し、前記第２の光学素子は、前記アレイ領域の中心から前記第１の光学素子よりも離れて設けられ、前記第１の光学素子の前記平面への正射影は、第１の端部と、前記第１の端部よりも前記第２の光学素子の近くに位置し、前記第１の端部と前記アレイ領域の中心とを通る直線上に位置する第２の端部とを有し、前記第１の光学素子の頂点の前記平面への正射影は、前記第１の端部と前記第２の端部から等しい間隔で、且つ前記直線上の第１の位置に位置し、前記第２の光学素子の前記平面への正射影は、前記直線上に位置する第３の端部と、前記直線上に位置し、前記第３の端部よりも前記アレイ領域の中心から離れた第４の端部とを有し、前記第２の光学素子の頂点の前記平面への正射影は、前記直線上の第２の位置に位置しており、前記第３の端部と前記第２の位置との間隔は、前記第１の端部と前記第１の位置との間隔より短く、前記平面に垂直で、且つ前記直線を含む前記第１の光学素子の断面において、前記第１の光学素子は、前記第１の光学素子の前記頂点から前記第２の端部まで延在する第１の外縁を備え、前記平面に垂直で、且つ前記直線を含む前記第２の光学素子の断面において、前記第２の光学素子は、前記第２の光学素子の前記頂点から前記第４の端部まで延在する第２の外縁を備え、前記第２の外縁の曲率半径、または前記第２の外縁の曲率半径の中央値が、前記第１の外縁の曲率半径、または前記第１の外縁の曲率半径の中央値の８０％以上１２０％以下である。
また、本発明の光学素子アレイは、同一平面上に位置する、少なくとも第１の光学素子と第２の光学素子とを含む複数の光学素子を備えた光学素子アレイであって、前記第２の光学素子は、前記同一平面の領域であって、前記複数の光学素子が位置する領域であるアレイ領域の中心から、前記第１の光学素子よりも離れて設けられ、前記第１の光学素子の前記平面への正射影は、第１の端部と、前記第１の端部よりも前記アレイ領域の中心から離れて位置し、前記第１の端部と前記アレイ領域の中心とを通る直線上に位置する第２の端部とを有し、前記第１の光学素子の頂点の前記平面への正射影は、前記直線上の第１の位置に位置し、前記第２の光学素子の前記平面への正射影は、前記直線上に位置する第３の端部と、前記直線上に位置し、前記第３の端部よりも前記アレイ領域の中心から離れた第４の端部とを有し、前記第２の光学素子の頂点の前記平面への正射影は、前記直線上の第２の位置に位置し、前記第３の端部と前記第２の位置との間隔は、前記第１の端部と前記第１の位置との間隔よりも短く、前記平面に垂直で、且つ前記直線を含む前記第１の光学素子の断面において、前記第１の光学素子は、前記第１の光学素子の前記頂点から前記第２の端部まで延在する第１の外縁を備え、前記平面に垂直で、且つ前記直線を含む前記第２の光学素子の断面において、前記第２の光学素子は、前記第２の光学素子の前記頂点から前記第４の端部まで延在する第２の外縁を備え、前記第２の外縁の曲率半径または前記第２の外縁の曲率半径の中央値が、前記第１の外縁の曲率半径または前記第１の外縁の曲率半径の中央値の８０％以上１２０％以下である。
本発明によって、アレイ領域の周辺における光学素子の集光性能の低下を抑制した光学素子アレイを提供することができる。
第１の実施形態を説明するための平面模式図である。 第１の実施形態を説明するための断面模式図である。 第１の実施形態を説明するための断面模式図である。 第２の実施形態を説明するための断面模式図である。 第２の実施形態を説明するための平面模式図である。 第２の実施形態を説明するためのグラフである。 第３の実施形態を説明するための断面模式図である。 第４の実施形態を説明するための断面模式図と平面模式図である。
本開示の光学素子アレイの構成について、複数の実施形態を用いて説明を行う。各実施形態は、適宜変更可能であり、組み合わせ可能である。そして、本開示の光学素子アレイは、光電変換装置や表示装置、それらを用いた撮像システムや表示システムに適用可能である。
以下の説明において、ある中心Ｏを通るＸ軸方向（第１の方向）とＹ軸方向（第２の方向）とＺ軸方向（第３の方向）を基準に用いているが、それらに限定されない。例えば、図１に示すＸ軸方向から角度θ１だけ傾いた方向１３１を第１の方向とし、方向１３１に垂直な方向を第２の方向としてもよい。つまり、光学素子が配置された領域（アレイ領域）の中央から外周へ放射する任意の方向を第１の方向とし、それに垂直な方向を第２の方向としてもよい。但し、以下の説明において、第１の方向と第２の方向を含む面に沿って、光学素子アレイが設けられているものとする。
（第１の実施形態）
本実施形態の光学素子アレイについて、図１及び図２を用いて説明を行う。図１は、光学素子アレイ１００を示す平面模式図である。平面模式図は、各素子をＸ軸と、Ｘ軸に垂直なＹ軸を含む平面に投影した投影像（正射影像）を示している。
光学素子アレイ１００は、同一平面上に複数の光学素子１１０を有する。アレイ領域１２０は、複数の光学素子１１０が配列した領域である。アレイ領域１２０の正射影は中心（以下、中心Ｏ）を有する。アレイ領域１２０の中心Ｏは、光学的に機能する複数の光学素子１１０が、少なくとも１つの方向に沿って配列した領域の中心である。ここで、光学的に機能しない光学素子とは、例えば、光電変換装置のオプティカルブラック領域や周辺回路領域などを含む遮光領域に対応して設けられる光学素子とする。複数の光学素子１１０は、複数の光学素子１１０の正射影像において、１つの方向を示す直線上にそれぞれの中心が位置するように、配置されている。
本実施形態では、複数の光学素子１１０は、Ｘ軸と、Ｘ軸に垂直なＹ軸を含む面に配されている。具体的には、複数の光学素子１１０は、Ｘ軸に沿った方向（以下、Ｘ軸方向）に沿ってｎ列（ｎは自然数）、Ｙ軸に沿った方向（以下、Ｙ軸方向）に沿ってｍ行（ｍは自然数）の行列状（２次元）に配されている。つまり、１つの方向をＸ軸方向（直線）としている。図１では、各光学素子１１０の座標を（ｍ、ｎ）と示している。以下、説明のために、光学素子１１１（第１の光学素子）と光学素子１１２（第２の光学素子）に注目して説明を行う。なお、図１に示すように、本実施形態において光学素子１１１はアレイ領域１２０の中心Ｏに位置し、光学素子１１２は光学素子１１１からＸ軸方向に沿って長さ１４１だけ離れて位置している。また、ここで、複数の光学素子１１０の底面が前述の面に含まれているとする。
図２は、光学素子１１１と光学素子１１２の、Ｘ軸方向と、Ｚ軸に沿った方向（以下、Ｚ軸方向）を含む面における断面模式図である。ここで、Ｚ軸は、Ｘ軸とＹ軸の両者に対して垂直である。また、以下の説明において、光学素子のＸ軸方向に沿った長さを長さとし、光学素子のＹ軸方向に沿った長さを幅とし、光学素子のＺ軸方向に沿った長さを高さとする。光学素子１１１と光学素子１１２の形状について、詳細に説明する。
光学素子１１１は、半球状の形状を有し、Ｘ軸方向とＺ軸方向を含む面においてＺ軸の位置に頂点を有し、Ｚ軸に線対称の形状を有している。図２（ａ）において、断面２１１において、光学素子１１１は、第１の方向に沿って位置する第１の端部２０１と第２の端部２０２を含む。ここで、端部は、点であっても線であってもよい。しかし、以下の説明において、端部は、第１の方向（直線）における点となる。断面２１１に示すように、光学素子１１１はＺ＝０の位置に、Ｘ軸に沿った底面２４３を有する。光学素子１１１の第１の端部２０１は中心ＯからＸ軸方向の反対の方向に離れて位置し、光学素子１１１の第２の端部２０２は中心ＯからＸ軸方向に離れて位置する。Ｘ軸方向における、第１の端部２０１と第２の端部２０２との間の長さは、長さ２２０である。第１の端部２０１と第２の端部２０２との長さは、光学素子１１１のＸ軸方向に平行な長さの中で最も長いことが好ましい。ここで、２つの位置の長さは、間隔や距離とも言える。
図２（ａ）に示すように、光学素子１１１は、正射影像においてＸ軸方向の第１の位置２０７に位置する、第１の頂点２０５を有する。光学素子１１１は、頂点２０５を通る底面２４３の法線を基準に、回転対称の形状を有する。ここで、頂点とは、光学素子の最も高さが高い部分である。光学素子は、上面が平らであってもよく、その場合には平らな面の任意の点の高さを頂点の高さとみなす。以下の説明においても、頂点は同様の意味を有するものとする。第１の頂点２０５は、Ｚ軸方向に沿って、底面２４３から長さ２３０の位置に存在する。つまり、光学素子１１１の高さは、長さ２３０である。また、正射影像において、第１の位置２０７と第１の端部２０１との間の長さと、第１の位置２０７と第２の端部２０２との間の長さは、等しい長さにある。光学素子１１１が長さ２２０の矩形領域である単位セルに設けられているとみなす場合には、第１の頂点２０５は単位セルの中心Ｃ１に位置すると言える。なお、本実施形態において、第１の位置２０７は、図１のアレイ領域１２０の中心Ｏに位置するものとしている。
光学素子１１２は、非球面形状を有する。光学素子１１２は、断面２１２を基準にした場合には対称（線対称）である。しかし、光学素子１１２は、第２の頂点２０６を通る底面２４４に対する法線を基準にした回転対称にはならない形状を有している。光学素子１１２の形状として、例えば、後に説明する図８のような平面形状や、ティアドロップ型と称される形状がある。
図２（ａ）において、断面２１２は、光学素子１１２の第３の端部２０３と第４の端部２０４を含む。断面２１２に示すように、光学素子１１２はＸ軸に沿ってＺ＝０の位置に、底面２４４を有する。光学素子１１２の第３の端部２０３は中心Ｏ側（中心側）に位置し、光学素子１１２の第４の端部２０４は中心Ｏと反対側に位置する。Ｘ軸方向における、第３の端部２０３と第４の端部２０４の間の長さは、長さ２２１である。第３の端部２０３と第４の端部２０４の間の長さは、光学素子１１２のＸ軸方向に平行な長さの中で最も長いことが好ましい。
図２（ａ）に示すように、光学素子１１２は、Ｘ軸方向の第２の位置２０８にある第２の頂点２０６を有する。第２の頂点２０６は、Ｚ軸方向に沿って、底面２４４から長さ２３０の位置に存在する。つまり、光学素子１１２の高さは、光学素子１１１の高さと等しい長さ２３０である。また、正射影像において、第２の位置２０８と第３の端部２０３との間の長さは、第２の位置２０８と第４の端部２０４との間の長さよりも短い。光学素子１１２が長さ２２０の矩形領域である単位セルに設けられているとみなす場合には、第２の頂点２０６は単位セルの中心Ｃ２から長さ２２３だけ中心Ｏ側に近くに位置すると言える。
ここで、光学素子１１１と光学素子１１２を比較すると、Ｘ軸方向において、第１の端部２０１と第１の位置２０７の間の長さは、第３の端部２０３と第２の位置２０８の間の長さよりも長い。つまり、第２の頂点２０６の光学素子１１２の中心に対する位置関係は、第１の頂点２０５の光学素子１１１の中心との位置関係に比べて、光学素子１１２の中心から、中心Ｏ側へシフトしている。また、第３の端部２０３と第４の端部２０４の間の長さである長さ２２１は、第１の端部２０１と第２の端部２０２の間の長さである長さ２２０よりも長さ２２２だけ短い。
そして、光学素子１１１と光学素子１１２は、以下の複数の外縁を有する。光学素子１１１は、第１の頂点２０５から第２の端部２０２まで延在する外縁２４１（第１の外縁）を有する。同様に、光学素子１１２は、第２の頂点２０６から第４の端部２０４まで延在する外縁２４２（第２の外縁）を有する。外縁２４２の曲率半径は、外縁２４１の曲率半径と等しい。このような形状を有することで、光学素子の頂点がシフトした場合において、Ｘ軸方向に沿って中心Ｏから離れた位置においても、光学素子の集光性能の低下を低減することが可能となる。また、外縁２４１、及び又は外縁２４２の各部分での曲率半径が異なる場合には、外縁２４１の曲率半径の中央値、及び又は外縁２４２の曲率半径の中央値を求めればよい。なお、これら曲率半径、及び曲率半径の中央値は８０％以上１２０％以下の範囲であれば本実施形態の効果を得ることができる。つまり、これらの曲率半径、及び曲率半径の中央値は、±２０％の差までは効果を得ることができる。ここで、中央値とはメジアンである。
次に、図２（ｂ）にて本実施形態の光学素子アレイを光電変換装置に適用した場合を説明する。図２（ｂ）は図２（ａ）と対応した光学素子アレイを有する光電変換装置の一部の断面模式図である。複数の光電変換素子２５１が設けられている半導体基板２５０の上に、複数の配線層と複数の絶縁層を有する多層配線構造２５２と、複数のカラーフィルタを含むカラーフィルタ層２５３と、平坦化層２５４が設けられている。そして、平坦化層２５４の上に、光学素子アレイ１００が設けられている。ここで、半導体基板とは、例えばＮ型の半導体基板であり、エピタキシャル層や、ウエルとなるＰ型の半導体領域を含んでいる。光電変換素子は、例えば、フォトダイオードである。図２（ｂ）では、光電変換素子を構成するＮ型の半導体領域を示している。ここで、画素は、矩形領域であり、単位セルとも言える。画素は少なくとも１つの光電変換素子を含む。本実施形態では、光学素子アレイ１００の複数の光学素子のそれぞれに対応して１つの画素が設けられている。つまり、光電変換装置の画素が複数配置された撮像領域に対応して、光学素子アレイ１００が設けられている。ここで、撮像領域とは画像信号を得るための画素が配列した領域であり、撮像領域の中心とは光信号を得るための画素が配列した領域の中心である。この時、光信号を得るための画素が配列した領域には、オプティカルブラック画素や回路領域は含まない。図２（ｂ）では、３個の光学素子１１１と３個の光学素子１１２を示している。３個の光学素子１１１に対応して３個の光電変換素子（第１の光電変換素子）が設けられ、３個の光学素子１１２に対応して３個の光電変換素子（第２の光電変換素子）が設けられている。３個の光学素子１１１は、互いの間にギャップを有しておらず、互いに接している。ここで、ギャップとは光学素子と光学素子の間の平らな領域である。一方、３個の光学素子１１２は、互いの間にギャップＧ１を有している。このような光電変換装置における光の挙動を以下に説明する。
まず、一般的に、光電変換装置の撮像領域の上方には、撮像レンズ（不図示）が配置される。撮像レンズは、その光軸が撮像領域の中心と対応するように配置され、被写体からの光を撮像領域の面に結像させる。この時、撮像領域の中心では主光線の入射角度が小さく、撮像領域の周辺では主光線の入射角度が大きい。ここで、入射角度は、例えば、光電変換装置の上面に垂直な方向と主光線が成す角を示す。ここで、撮像領域の周辺において感度を向上させるには、入射する光を集光し、光電変換装置の光電変換素子の受光面に対する光の入射角度を垂直方向に近づけるようにすることが必要となる。
図２（ｂ）において、光２６１は、撮像領域の中心であり光学素子アレイ１００の中心へ入射する主光線を示したものであり、半導体基板２５０の表面２５５に対してほぼ垂直に入射する。光線２６２は、撮像領域の中心から離れた位置であり光学素子アレイ１００の中心から離れた位置へ入射する光の主光線を示したものであり、半導体基板２５０の表面２５５に対して斜めに入射する。ここで、光学素子１１２は、光線２６２の光電変換素子の受光面に対する入射角度を小さくすることができる。その結果、撮像領域の周辺においても高い集光性を得ることができる。よって、撮像領域周辺において感度を向上することが可能となる。
次に、図３を用いて本実施形態の光学素子の効果について説明する。図３は、図２の光学素子と異なる形状を有する光学素子３１２を有する光学素子アレイ３００を用いた場合について示している。図３（ａ）は、図２（ａ）と対応した光学素子１１１と光学素子３１２の断面模式図であり、図３（ｂ）は、図２（ｂ）と対応した光学素子１１１と光学素子３１２を有する光電変換装置の断面模式図である。ここで、図３の構成において光学素子１１１は図２の光学素子１１１と等しいため説明を省略する。
図３（ａ）に示す光学素子３１２の断面は、光学素子３１２の中心Ｏ側の端部３０３と中心Ｏと反対側の端部３０４を含み、Ｘ軸に沿った断面である。断面に示すように、光学素子３１２はＸ軸に沿ってＺ＝０の位置に、底面を有する。光学素子３１２の端部３０３は中心Ｏ側に位置し、光学素子３１２の端部３０４は中心Ｏと反対側に位置する。Ｘ軸方向における、端部３０３と端部３０４の間の長さは、長さ２２０である。端部３０３と端部３０４の間の長さは、光学素子３１２のＸ軸方向に平行な長さの中で最も長い。
図３（ａ）に示すように、光学素子３１２は、Ｘ軸方向の位置３０８にある頂点３０６を有する。頂点３０６は、Ｚ軸方向に沿って、底面から長さ２３０の位置に存在する。つまり、光学素子３１２の高さは、光学素子１１１の高さと等しい長さ２３０である。また、位置３０８と端部３０３との間の長さは、位置３０８と端部３０４との間の長さよりも短い。光学素子３１２が長さ２２０の矩形領域である単位セルに設けられているとみなす場合には、頂点３０６は単位セルの中心Ｃ３から長さ２２３だけ中心Ｏ側に近くに位置すると言える。
図３（ａ）に示す光学素子３１２の断面は、光学素子１１１と同様に、頂点３０６から端部３０４を結ぶ外縁３４２を有する。ここで、光学素子３１２と図２の光学素子１１２との違いは、Ｘ軸方向に沿った長さと、外縁の曲率半径である。外縁３４２は、図２の光学素子１１２の外縁２４２の曲率半径と異なる。つまり、外縁３４２は、光学素子１１１の外縁２４１の曲率半径と異なる。この時、外縁３４２の曲率半径、あるいは曲率半径の中央値は、外縁２４１の曲率半径、あるいは曲率半径の中央値の８０％以上１２０％以下の範囲に含まれていない。具体的には、外縁３４２の曲率半径は、外縁２４１の曲率半径の８０％以上１２０％以下の範囲よりも大きい。
このような光学素子３１２を有する光電変換装置に、図２（ｂ）に示したように光線２６２が入射した場合を図３（ｂ）に示している。光学素子３１２は、図２（ｂ）の光学素子１１２に比べて光学素子３１２の集光能力が小さく、光線２６２は光電変換素子２５１ではなく配線層へ入射してしまう。
一方、図２（ｂ）に示した光学素子１１２は、曲率半径が光学素子１１１と等しい。このような光学素子アレイによって、アレイ領域の周辺における光学素子の集光性能の低下を抑制することが可能となる。また、それを用いた光電変換装置では、撮像領域の周辺における光量の低下を抑制することが可能となる。
なお、本実施形態の光学素子アレイは、次の方法によって作成が可能である。例えば、光電変換装置において、多層配線構造の上にカラーフィルタ層２５３を形成する。その後、光学素子を形成するための感光性レジストを成膜する。感光性レジストは、例えばポジ型であり、スピンコート法によって成膜可能である。そして、上述した光学素子アレイの形状に基づいて形成されたフォトマスクを用いて、感光性レジストを露光、現像することにより、光学素子を形成することができる。フォトマスクは、ハーフトーンマスクや面積階調マスクを用いることができる。面積階調マスクとは、微細な遮光体の密度・面積を調整することにより透過率を制御したフォトマスクである。光学素子アレイは、他の手法を用いて形成しても良い。なお、製造上のばらつきにより光学素子の高さや形状が設計したものから変化してしまう場合には、以下の範囲のばらつきであれば、周辺における感度の低下の抑制効果を得られる。まず、周辺の光学素子が撮像領域中心の光学素子に対して、高さで８０％以上１２０％以下、外縁における曲率半径で８０％以上１２０％以下の値を有することである。更に好ましくは、高さで９０％以上１１０％以下、外縁における曲率半径で９０％以上１１０％以下に抑えることが望ましい。
本実施形態では、正射影像において、アレイ領域１２０の中心Ｏに光学素子１１１の頂点が位置していたが、正射影像において、アレイ領域１２０の中心Ｏと光学素子との位置関係が異なっていてもよい。例えば、中心Ｏが２つの光学素子の間にあってもよく、中心Ｏと光学素子１１１の頂点がオフセットしていてもよい。
（第２の実施形態）
本実施形態の光学素子アレイについて、図４を用いて説明する。本実施形態の光学素子アレイ４００は、光学素子１１３（第３の光学素子）を有する。図４（ａ）は光学素子の断面模式図であり、図４（ｂ）は光電変換装置の断面模式図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）において、光学素子１１２は図２（ａ）及び図２（ｂ）と等しいものであり、説明を省略する。
図４（ａ）及び図４（ｂ）において、光学素子１１３は、図１に示すように、中心ＯからＸ軸方向に沿って、光学素子１１２よりも離れて、長さ１４２だけ離れて位置している。光学素子１１３は、断面４１３を基準にした場合には対称で、第３の頂点４０７を通る底面４４５に対する法線を基準にした場合には非対称となる形状を有している。
図４（ａ）において、断面４１３は、光学素子１１３の第５の端部４０５と第６の端部４０６を含む。断面４１３に示すように、光学素子１１３はＸ軸に沿ってＺ＝０の位置に、底面４４５を有する。光学素子１１３の第５の端部４０５は中心Ｏ側に位置し、光学素子１１３の第６の端部４０６は中心Ｏと反対側に位置する。Ｘ軸方向における、第５の端部４０５と第６の端部４０６の間の長さは、長さ４２１である。第５の端部４０５と第６の端部４０６の間の長さは、光学素子１１３のＸ軸方向に平行な長さの中で最も長い。
図４（ａ）に示すように、光学素子１１３は、Ｘ軸方向の第３の位置４０９にある第３の頂点４０７を有する。第３の頂点４０７は、Ｚ軸方向に沿って、底面４４５から長さ２３０の位置に存在する。つまり、光学素子１１３の高さは、光学素子１１２の高さと等しい長さ２３０である。また、第３の位置４０９と第５の端部４０５との間の長さは、第３の位置４０９と第６の端部４０６との間の長さよりも短い。光学素子１１３が長さ２２０の矩形領域である単位セルに設けられているとみなす場合には、第３の頂点４０７は単位セルの中心Ｃ４から長さ４２３だけ中心Ｏ側に近くに位置すると言える。
ここで、光学素子１１２と光学素子１１３を比較すると、Ｘ軸方向において、第３の端部２０３と第２の位置２０８の間の長さは、第５の端部４０５と第３の位置４０９の間の長さよりも長い。つまり、第３の頂点４０７の光学素子１１３の中心に対する位置関係は、第２の頂点２０６の光学素子１１２の中心との位置関係に比べて、光学素子１１３の中心から、中心Ｏ側へシフトしている。また、第５の端部４０５と第６の端部４０６の間の長さである長さ４２１は、長さ２２０よりも短く、第３の端部２０３と第４の端部２０４の間の長さである長さ２２１よりも短い。つまり、長さ２２２よりも長さ４２２の方が長い。
そして、光学素子１１３は、断面４１３において、第３の頂点４０７から第６の端部４０６まで延在する外縁４４２（第３の外縁）を有する。外縁４４２は、光学素子１１２の断面２１２における外縁２４２と曲率半径が等しい。このような形状を有することで、Ｘ軸方向に沿って光学素子１１２よりも更に、中心Ｏから離れた位置においても、光学素子の集光性能の低下を抑制することが可能となる。また、外縁２４２と外縁４４２の場合にも、第１の実施形態と同様に、曲率半径の中央値を求めてもよく、それら値は、８０％以上１２０％以下の範囲で本実施形態の効果を得ることができる。
なお、光学素子１１３とＸ軸方向に光学素子１１３の隣に位置する他の光学素子との間には長さ４２２のギャップＧ２が生じている。一方、光学素子１１２においては、Ｘ軸方向に光学素子１１２と隣接する他の光学素子との間には、長さ４２２よりも短い長さ２２２のギャップＧ１が生じている。このように、光学素子アレイの中心Ｏから外周に向かうほど、光学素子間のギャップの長さが長くなる。なお、光学素子１１１と、Ｘ軸方向に光学素子１１１と隣接する他の光学素子との間の長さは、長さ２２２よりも短く、場合によっては接している（不図示）。このような複数の光学素子を含む光学素子アレイは、中心Ｏから離れた位置においても、光学素子の集光性能の低下を低減することが可能となる。また、図４（ｂ）に示すように光電変換装置に適用した場合には、中心Ｏから離れた位置における光学素子の集光性能の低下をより低減することが可能となる。
また、図４（ｂ）においては、光学素子アレイ１００の複数の光学素子の単位セルと、光電変換装置の画素は、それぞれの中心が一致するように設けられている。しかし、アレイ領域１２０の周辺において光の入射角度が大きい場合は、各光学素子の単位セルをアレイ領域１２０の中心Ｏへ向かう方向へシフトしても良い。以下、図５を用いて詳細に説明する。
図５は、光学素子アレイ１００を有する光電変換装置５００の平面模式図である。光電変換装置５００は、光電変換装置５００の画素５１０が複数配置された撮像領域５２０を有する。図５では、アレイ領域１２０を撮像領域５２０に重ねて示しており、模式的に画素５１０を含む矩形の単位セルと、光学素子１１０を含む矩形の単位セルとを重ねて示している。ここで、アレイ領域１２０の中心Ｏは撮像領域５２０の中心と一致している。そして、各光学素子１１０の中心は各画素５１０の中心よりも中心Ｏに近づくように任意の長さだけシフトしている。撮像領域５２０の外周に近い画素において、入射角度の大きい斜め光が入射する場合にも、光路に光学素子が位置するため、集光特性の低下を抑制することができる。このように光学素子と画素との位置を調整してもよい。また、画素の中心と光学素子の中心をシフトさせる他の方法として、例えば、光学素子１１０を含む単位セルの大きさ（面積）が、画素５１０を含む単位セルの大きさ（面積）よりも小さくしてもよい。更に、画素の中心と光学素子の中心をシフトさせる他の方法として、例えば、図２に示したギャップの大きさを変更する方法もある。
図５における光学素子アレイのシフト量は、撮像領域の中心からの長さに応じて増加する。シフト量について、図６を用いて説明する。図６の横軸は撮像領域の中心から撮像領域の外側へ向かう方向における、撮像領域の中心からの長さであり、縦軸は光学素子の頂点のシフト量である。図６では、シフト量の例を３つ示している。線Ａはシフト量が撮像領域の中心からの長さに正比例している例である。線Ｂはシフト量が撮像領域の中心からの長さに対して放物線状に非線形増加している例である。線Ｃは、撮像領域の中心から任意の長さだけ離れた位置から、シフト量が増加している例である。このようにシフト量は任意の形態が選択可能である。シフト量の決定方法としては、光電変換装置の開口率や、光電変換素子から光学素子までの高さや、各材質の屈折率や、光の入射角度等の設計データを基に決定することができる。
また、図２（ｂ）に示すように、撮像領域の周辺で光学素子の外縁の曲率半径を一定に保つため、光学素子１１２は隣接する光学素子との間に平坦な領域であるギャップを設けている。ギャップの長さについて、図７を用いて説明する。図７の横軸は撮像領域の中心から撮像領域の外側へ向かう方向における、撮像領域の中心からの長さであり、縦軸はギャップの長さである。図７では、ギャップの長さの例を３つ示している。線Ａはギャップの長さが撮像領域の中心からの長さに正比例している例である。線Ｂはギャップの長さが撮像領域の中心からの長さに対して放物線状に非線形増加している例である。線Ｃは、撮像領域の中心から任意の長さだけ離れた位置から、ギャップの長さが増加している例である。シフト量と同様に、ギャップの長さは任意の形態が選択可能である。また、シフト量を線Ｂの例とするときには、同様に変化するギャップの長さの線Ｂを選択すると、光学素子の外縁の曲率半径の設計がより容易になる。
本実施形態では、第１〜第３の光学素子として、図１における光学素子１１１、光学素子１１２、光学素子１１３を例に示した。しかし、頂点のシフト量や、ギャップの長さの関係は、例えば、図１における光学素子１１２、光学素子１１３、光学素子１１４の３つの光学素子の間においても成り立つ。光学素子１１４は、図１に示すように、中心ＯからＸ軸方向に沿って、光学素子１１３よりも離れて位置し、光学素子１１２や光学素子１１３と同様に、高さ２３０を有する。この時、光学素子１１４の頂点のシフト量やギャップの長さなどは、上述した関係を満たすように設計可能である。
また、光学素子アレイにおいて、第１〜第３の光学素子はそれぞれが１個ずつ設けられている場合や、第１〜第３の光学素子がそれぞれ異なる個数で設けられている場合など、任意の構成が選択可能である。例えば、光学素子アレイに第１〜第３の光学素子のそれぞれが複数ずつ設けられていてもよい。この場合には、光学素子アレイは、複数の第１の光学素子が配された第１領域と、複数の第２の光学素子が配された第２領域と、複数の第３の光学素子が配された第３領域を有することができる。
（第３の実施形態）
図７は、本実施形態の光電変換装置を示す断面模式図である。図７（ａ）は、図２（ｂ）に対応する断面模式図である。光学素子アレイ７００は、光学素子７１１と光学素子７１２を有する。光学素子７１１は、図２（ｂ）の光学素子１１１とは、隣接する光学素子との境界が高さ７２１だけ上方に位置しており、高さ７２１の部材と光学素子１１１とが一体となった形状を有している点で異なる。光学素子７１２は、図２（ｂ）の光学素子１１２とは、隣接する光学素子との間にギャップがない点で異なる。図２（ｂ）と同様に、光学素子７１１の高さと光学素子７１２の高さは、長さ７２２である。そして、図２（ｂ）と同様に、光学素子７１２の頂点は、単位セル内において光学素子７１１の頂点よりも、撮像領域の中心へシフトしている。このような形状であっても、光学素子７１１の高さと光学素子７１２の高さを等しく、光学素子７１１の頂点と端部との間の外縁における曲率半径と光学素子７１２の頂点と端部との間の外縁における曲率半径を等しくすることができる。また、光学素子アレイにおいて撮像領域の周辺に対応した部分にギャップがないため、第１の実施形態に比べて、撮像領域の周辺においてより多くの入射光を集光させることが可能となる。その結果、撮像領域の周辺における光量の低下をより抑制することが可能となる。
なお、光学素子アレイの形状はこれに限らず、例えば、図７（ｂ）に示すような形状であってもよい。図７（ｂ）は、図７（ａ）に対応する断面模式図である。光学素子アレイ１７００は、光学素子１７１１と光学素子１７１２を有する。光学素子１７１１は、図７（ａ）の光学素子７１１と同じものである。光学素子１７１２は、図７（ａ）の光学素子７１２とは、隣接する光学素子との境界が高さ７２３だけ上方に位置している点で異なる。図７（ａ）と同様に、光学素子１７１２の頂点は、単位セル内において光学素子１７１１の頂点よりも、撮像領域の中心へシフトしている。このような形状であっても、光学素子１７１１の高さと光学素子１７１２の高さを等しく、光学素子１７１１の頂点と端部との間の外縁における曲率半径と光学素子１７１２の頂点と端部との間の外縁における曲率半径を等しくすることができる。
（第４の実施形態）
本実施形態では、他の実施形態における光学素子１１２の一例の形状を説明する。図８（ａ）は光学素子１１２の平面模式図であり、図８（ｂ）と図８（ｃ）は光学素子１１２の断面模式図である。
図８（ａ）は、Ｘ軸方向とＹ軸方向を含む面における光学素子１１２の底面８００を示す平面模式図である。底面８００は、Ｘ軸方向とＹ軸方向を含む面に対して光学素子１１２を投影した像（正射影像）と等しい。底面８００にあるように、光学素子１１２は、Ｘ軸方向に沿って長さＬ１を有し、Ｙ軸方向に沿って長さＬ１を有する。ここで、底面８００内（光学素子内）には、Ｘ軸方向に位置Ｐ１〜位置Ｐ６が存在し、中心Ｏから位置Ｐ３、位置Ｐ１、位置Ｐ６、位置Ｐ５、位置Ｐ２、位置Ｐ４の順で並んでいる。
光学素子１１２の底面８００において、領域８５０の最も中心Ｏに近い、Ｙ軸方向に沿った外縁８１１が位置Ｐ３に配される。光学素子１１２の底面８００において、領域８５０の最も中心Ｏに遠い、Ｙ軸方向に沿った外縁８１５が位置Ｐ４に配される。光学素子１１２の底面８００の中心は、位置Ｐ３と位置Ｐ４の中心の位置、位置Ｐ５に配される。つまり、位置Ｐ３から長さＬ１だけ離れた位置に位置Ｐ４があり、位置Ｐ３から長さＬ１の半分（Ｌ１／２）だけ離れた位置に位置Ｐ５がある。そして、位置Ｐ６は、後述するように光学素子１１２の頂点のＸ軸方向における位置を示す。なお、領域８５０は、他の実施形態において説明した単位セルであり、アレイ領域１２０に２次元に設けられるマトリクスの１つの格子である。この１つの格子には１つの光学素子が設けられるものとする。
図８（ａ）に示すように、底面８００は、Ｘ軸を基準に、上下に線対称の形状を有し、外縁８１１〜８１８によって構成されている。外縁８１１は点８０１と点８０８とを結ぶ直線であり、外縁８１２は点８０１と点８０２を結ぶ曲線である。外縁８１３は点８０２と点８０３を結ぶ直線であり、外縁８１４は点８０３と点８０４を結ぶ曲線である。外縁８１５は点８０４と点８０５とを結ぶ直線であり、外縁８１６は点８０５と点８０６を結ぶ曲線である。外縁８１７は点８０６と点８０７を結ぶ直線であり、外縁８１８は点８０７と点８０８を結ぶ曲線である。外縁８１１、８１５はＹ軸方向に沿った直線である。外縁８１３、８１７はＸ軸方向に沿った直線である。外縁８１２、８１４、８１６、８１８は、曲率を有し、各直線の間をつなぐともいえる。
底面８００は、Ｘ軸方向における位置Ｐ１（第４の位置）にて、Ｙ軸方向に沿った幅Ｗ１（第１の幅）を有する。そして、底面８００は、Ｘ軸方向における位置Ｐ２（第５の位置）にて、Ｙ軸方向に沿った幅Ｗ２（第２の幅）を有する。更に底面８００は、位置Ｐ３、位置Ｐ４のそれぞれにおいて、Ｙ軸方向に沿った幅Ｗ３、幅Ｗ４を有する。そしてこれらの幅は、長さの関係において、少なくともＷ１＞Ｗ２の関係を満たす。更にＷ１＞Ｗ２＞Ｗ３＞Ｗ４の関係を満たすことが好ましい。なお、図８（ａ）において、Ｗ１＝Ｌ１となっている。
位置Ｐ１は、位置Ｐ３から長さＬ１の半分以下の長さの任意の位置であり、位置Ｐ２は、位置Ｐ３から長さＬ１の半分より離れた任意の位置である。若しくは、位置Ｐ１は、位置Ｐ３から長さＬ１の半分より近い任意の位置であり、位置Ｐ２は、位置Ｐ３から長さＬ１の半分以上離れた任意の位置である。位置Ｐ１と位置Ｐ２とは、中心Ｏからの長さとして、Ｐ２＞Ｐ１の関係を満たす。
図８（ｂ）は、図８（ａ）のＸ軸に沿った光学素子１１２の断面模式図である。Ｚ軸方向とＸ軸方向を含む面における光学素子１１２の断面８２０は、外縁８３１〜外縁８３３によって構成される。外縁８３１は点８２１と点８２２を結ぶ直線であり、外縁８３２は点８２２と点８２３を結ぶ曲線であり、外縁８３３は点８２３と点８２４を結ぶ曲線である。光学素子１１２は、位置Ｐ１において、高さＨ１（第１の高さ）を有し、位置Ｐ２において高さＨ２（第２の高さ）を有し、位置Ｐ６において高さＨ３を有する。ここで、高さの関係は、Ｈ３＞Ｈ１＞Ｈ２である。この時、高さＨ３は、光学素子１１２において最も高い。つまり、位置Ｐ６の点８２３は、光学素子１１２の頂点である。光学素子１１２は、その頂点を位置Ｐ５よりも中心Ｏに近い位置Ｐ６に有している。ここで、頂点とは、この断面における最も高い位置である。本実施形態において、光学素子１１２は頂点を有するが、最も高い部分が点でなくてもよく、例えば、位置Ｐ１から位置Ｐ５まで高さＨ３を有していてもよい。
また、図８（ｂ）に示すように、光学素子１１２において、外縁８３２は外縁８３３よりも曲率半径が小さい部分を有する。なお、外縁８３２は外縁８３３よりも曲率半径が大きい部分を有してもよい。この構成によって、外縁８３３に入射した光は、強いレンズパワーによって、大きく曲げられ、より集光効率が向上する。ここで、曲率半径は、例えば、光学素子のある断面を取り、その断面形状の任意の点における接線から求めることができる。例えば、Ｘ軸方向に沿った外縁８３３の中心（位置Ｐ６と位置Ｐ４の中心）における外縁８３３の接線を求める。この接線に対する内接円から曲率半径を得ることができる。また、その他の一般的な曲率半径の測定方法によって、各部分の曲率半径を求めることができる。もしくは、他の実施形態と同様に、外縁の曲率半径の中央値を取ってもよい。
図８（ｃ）は、図８（ａ）の位置Ｐ１と位置Ｐ２における光学素子１１２の断面を示したものである。断面８４１は、図８（ａ）の位置Ｐ１にて、Ｙ軸方向に沿った光学素子１１２の断面である。断面８４２は、図８（ａ）の位置Ｐ２にて、Ｙ軸方向に沿った光学素子１１２の断面である。断面８４１において、光学素子１１２は、幅Ｗ１を有し、断面８４１の頂点であり、最も高い第１の高さＨ１を有する。また、断面８４１において、その外縁は曲率半径Ｒ１（第１の曲率半径）を有する。断面８４２において、光学素子１１２は、幅Ｗ２を有し、断面８４２の頂点であり、最も高い高さＨ２を有する。本実施形態では、これら頂点を有するが、上述したように高さＨ１、Ｈ２を有する部分が点でなくてもよい。そして、断面８４２において、その外縁は曲率半径Ｒ２（第２の曲率半径）を有する。この曲率半径の関係は、Ｒ１＜Ｒ２である。なお、Ｒ１≧Ｒ２であってもよいが、この場合には幅Ｗ２の長さが短くなり、面積占有率が低下してしまう場合がある。この場合には、光学素子の幅Ｗ２が図８（ａ）における外縁を構成すればよい。中心Ｏから最も離れた位置に幅Ｗ２の外縁が存在することで面積占有率が向上し、より広い範囲の光を取り込むことができる。
図８で示したように光学素子１１２は、位置Ｐ１にて、幅Ｗ１と、高さＨ１と、曲率半径Ｒ１を有し、位置Ｐ２にて、幅Ｗ２と、高さＨ２と、曲率半径Ｒ２を有する。これらがＷ１＞Ｗ２、Ｈ１＞Ｈ２、Ｒ１＜Ｒ２の関係を有することで、光学素子１１２は、従来の技術に比べて、高い集光能力を維持しつつ、高い占有面積を有することができ、集光率を向上することができる。
本発明は以上の実施形態に限られるものではなく、目的、状態、用途及び機能その他の仕様に応じて、適宜、変更が可能であり、他の実施形態に適用することが可能である。
また、以上の実施形態は、カメラ等に代表される撮像システムに適用されうる。撮像システムの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末）も含まれる。撮像システムは、上記の実施形態に例示された本発明に係る光電変換装置と、当該光電変換装置から出力される信号を処理する信号処理部とを含む。当該信号処理部は、例えば、Ａ／Ｄ変換器および当該Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含む。
１１１ 第１の光学素子
１１２ 第２の光学素子
２０１ 第１の端部
２０２ 第２の端部
２０３ 第３の端部
２０４ 第４の端部
２０５ 第１の頂点
２０６ 第２の頂点
２４１ 第１の外縁
２４２ 第２の外縁
２０７ 第１の位置
２０８ 第２の位置

Claims (13)

  1. 同一平面上に位置する、少なくとも第１の光学素子と第２の光学素子とを含む複数の光学素子を備えた光学素子アレイであって、
    前記第１の光学素子は、前記同一平面の領域であって、前記複数の光学素子が位置する領域であるアレイ領域の中心に位置し、
    前記第２の光学素子は、前記アレイ領域の中心から前記第１の光学素子よりも離れて設けられ、
    前記第１の光学素子の前記平面への正射影は、第１の端部と、前記第１の端部よりも前記第２の光学素子の近くに位置し、前記第１の端部と前記アレイ領域の中心とを通る直線上に位置する第２の端部とを有し、
    前記第１の光学素子の頂点の前記平面への正射影は、前記第１の端部と前記第２の端部から等しい間隔で、且つ前記直線上の第１の位置に位置し、
    前記第２の光学素子の前記平面への正射影は、前記直線上に位置する第３の端部と、前記直線上に位置し、前記第３の端部よりも前記アレイ領域の中心から離れた第４の端部とを有し、
    前記第２の光学素子の頂点の前記平面への正射影は、前記直線上の第２の位置に位置しており、
    前記第３の端部と前記第２の位置との間隔は、前記第１の端部と前記第１の位置との間隔より短く、
    前記平面に垂直で、且つ前記直線を含む前記第１の光学素子の断面において、前記第１の光学素子は、前記第１の光学素子の前記頂点から前記第２の端部まで延在する第１の外縁を備え、
    前記平面に垂直で、且つ前記直線を含む前記第２の光学素子の断面において、前記第２の光学素子は、前記第２の光学素子の前記頂点から前記第４の端部まで延在する第２の外縁を備え、
    前記第２の外縁の曲率半径、または前記第２の外縁の曲率半径の中央値が、前記第１の外縁の曲率半径、または前記第１の外縁の曲率半径の中央値の８０％以上１２０％以下であることを特徴とする光学素子アレイ。
  2. 同一平面上に位置する、少なくとも第１の光学素子と第２の光学素子とを含む複数の光学素子を備えた光学素子アレイであって、
    前記第２の光学素子は、前記同一平面の領域であって、前記複数の光学素子が位置する領域であるアレイ領域の中心から、前記第１の光学素子よりも離れて設けられ、
    前記第１の光学素子の前記平面への正射影は、第１の端部と、前記第１の端部よりも前記アレイ領域の中心から離れて位置し、前記第１の端部と前記アレイ領域の中心とを通る直線上に位置する第２の端部とを有し、
    前記第１の光学素子の頂点の前記平面への正射影は、前記直線上の第１の位置に位置し、
    前記第２の光学素子の前記平面への正射影は、前記直線上に位置する第３の端部と、前記直線上に位置し、前記第３の端部よりも前記アレイ領域の中心から離れた第４の端部とを有し、
    前記第２の光学素子の頂点の前記平面への正射影は、前記直線上の第２の位置に位置し、
    前記第３の端部と前記第２の位置との間隔は、前記第１の端部と前記第１の位置との間隔よりも短く、
    前記平面に垂直で、且つ前記直線を含む前記第１の光学素子の断面において、前記第１の光学素子は、前記第１の光学素子の前記頂点から前記第２の端部まで延在する第１の外縁を備え、
    前記平面に垂直で、且つ前記直線を含む前記第２の光学素子の断面において、前記第２の光学素子は、前記第２の光学素子の前記頂点から前記第４の端部まで延在する第２の外縁を備え、
    前記第２の外縁の曲率半径または前記第２の外縁の曲率半径の中央値が、前記第１の外縁の曲率半径または前記第１の外縁の曲率半径の中央値の８０％以上１２０％以下であることを特徴とする光学素子アレイ。
  3. 前記第３の端部と前記第４の端部との間の間隔は、前記第１の端部と前記第２の端部との間の間隔よりも短いことを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子アレイ。
  4. 前記第２の光学素子は、前記断面を基準に対称の形状を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学素子アレイ。
  5. 前記複数の光学素子は、前記直線に沿って前記アレイ領域の中心から前記第２の光学素子よりも離れて位置する第３の光学素子を更に有し、
    前記第３の光学素子の前記平面への正射影は、前記直線上に位置する第５の端部と、前記直線上に位置し、前記第５の端部よりも前記アレイ領域の中心から離れた第６の端部とを有し、
    前記第３の光学素子の頂点の正射影は、前記直線上の第３の位置に位置し、
    前記第５の端部と前記第３の位置との間隔は、前記第３の端部と前記第２の位置との間隔よりも短く、
    前記平面に垂直で、且つ前記直線を含む前記第３の光学素子の断面において、前記第３の光学素子は、前記第３の光学素子の頂点から前記第６の端部まで延在する第３の外縁を備え、
    前記第２の外縁の曲率半径または前記第２の外縁の曲率半径の中央値が、前記第３の外縁の曲率半径または前記第３の外縁の曲率半径の中央値と等しいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学素子アレイ。
  6. 前記複数の光学素子は、前記直線に沿って前記第１の光学素子に隣接して位置する第４の光学素子と、前記直線に沿って前記第２の光学素子に隣接して位置する第５の光学素子と、前記直線に沿って前記第３の光学素子に隣接して位置する第６の光学素子と、
    前記第２の光学素子と前記第５の光学素子との間の間隔は、前記第１の光学素子と前記第４の光学素子との間の間隔よりも長く、
    前記第３の光学素子と前記第６の光学素子との間の間隔は、前記第２の光学素子と前記第５の光学素子との間の間隔よりも長いことを特徴とする請求項５に記載の光学素子アレイ。
  7. 前記第５の端部と前記第６の端部との間の間隔は、前記第３の端部と前記第４の端部との間の間隔よりも短いことを特徴とする請求項５または６に記載の光学素子アレイ。
  8. 前記光学素子アレイは、複数の前記第１の光学素子が配された第１領域と、複数の前記第２の光学素子が配された第２領域を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学素子アレイ。
  9. 前記第２の光学素子の前記平面への正射影は、前記第２の光学素子内の前記直線上に位置する第４の位置にて、前記平面上に位置し、且つ前記直線に垂直な別の直線に沿った第１の幅と、前記第２の光学素子内の前記直線上に位置し、前記第４の位置よりも前記アレイ領域の中心から離れて位置する第５の位置にて、前記別の直線に沿った前記第１の幅よりも狭い第２の幅を有し、
    前記平面に垂直で、且つ前記第１の幅を含む前記第２の光学素子の第１の断面において、前記第２の光学素子は、第１の曲率半径と、最も高い第１の高さを備え、
    前記平面に垂直で、且つ前記第２の幅を含む前記第２の光学素子の第２の断面において、前記第２の光学素子は、第２の曲率半径と、最も高い第２の高さを備え、
    前記第２の曲率半径は、前記第１の曲率半径よりも大きく、前記第２の高さは前記第１の高さよりも低いことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学素子アレイ。
  10. 前記第２の光学素子の前記平面への正射影は、前記第２の光学素子内の前記直線上に位置する第４の位置にて、前記平面上に位置し、且つ前記直線に垂直な別の直線に沿った第１の幅と、前記第２の光学素子内の前記直線上に位置し、前記第４の位置よりも前記アレイ領域の中心から離れて位置する第５の位置にて、前記別の直線に沿った前記第１の幅よりも狭い第２の幅を有し、
    前記平面に垂直で、且つ前記第１の幅を含む前記第２の光学素子の第１の断面において、前記第２の光学素子は、最も高い第１の高さを備え、
    前記平面に垂直で、且つ前記第２の幅を含む前記第２の光学素子の第２の断面において、前記第２の光学素子は、最も高い第２の高さを備え、
    前記第２の高さは前記第１の高さよりも低く、前記第５の位置は前記第２の光学素子の前記平面への正射影の外縁に位置することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学素子アレイ。
  11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光学素子アレイと、
    前記第１の光学素子に対応して設けられた第１の光電変換素子と、前記第２の光学素子に対応して設けられた第２の光電変換素子を含む半導体基板と、を有する光電変換装置。
  12. 前記第１の光電変換素子は第１の画素を構成し、前記第の光電変換素子は第２の画素を構成し、
    前記第１の画素と前記第２の画素の前記平面への正射影は、それぞれ中心を有する矩形領域を有し、
    前記第１の光学素子と前記第２の光学素子の前記平面への正射影は、それぞれ中心を有し、
    前記第１の画素と前記第２の画素と前記第１の光学素子と前記第２の光学素子の前記平面への正射影において、前記第２の光学素子の中心と前記第２の画素の前記矩形領域の中心は、前記直線に沿って位置し、前記第２の光学素子の中心は、前記第２の画素の前記矩形領域の中心から、前記アレイ領域の中心に向かって、第１の長さだけ離れて位置することを特徴とする請求項１１に記載の光電変換装置。
  13. 請求項１１または１２に記載の光電変換装置と、
    前記光電変換装置からの信号を処理する信号処理部を有する撮像システム。
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