JP2017054951A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画素ごとの感度差を低減させて、画像に生じるムラを低減可能とする固体撮像装置を提供すること。【解決手段】実施形態によれば、固体撮像装置は、画素アレイ、配線および光学素子を備える。画素アレイには、行方向および列方向へ画素が配列されている。画素は、光電変換素子を含む。配線は、画素のうち被写体からの光が入射する側とは反対側に配置されている。光学素子であるマイクロレンズ２１は、画素のうち被写体からの光が入射する側に配置されている。画素アレイは、第１画素および第２画素を含む。第１画素および第２画素は、行方向および列方向のいずれかにおいて配線のパターンが互いに異なる。第１画素に配置された光学素子であるマイクロレンズ２１ａと、第２画素に配置された光学素子であるマイクロレンズ２１ｂとは、光電変換素子へ互いに異なる光量の光を進行させる。【選択図】図５

Description

本実施形態は、固体撮像装置に関する。

従来、裏面照射型（Back Side Illumination；ＢＳＩ）の画素構造を備える固体撮像装置が知られている。ＢＳＩ画素構造を備える固体撮像装置は、画素のうち被写体からの光が入射する側とは反対側に配線層が設けられている。

画素の光電変換素子へ入射した光の一部は、光電変換素子を透過して配線層へ到達することがある。画素ごとの配線のパターンに違いがあることで、配線で反射する光の量が画素ごとに異なる場合がある。固体撮像装置は、配線で反射する光の量が異なることで、画素ごとの感度に差が生じることがある。固体撮像装置は、配線のパターンが互いに異なる画素同士の感度差により、画素の配列に対応するムラを画像に生じさせることがある。

特開２０１１−１５２１９号公報

一つの実施形態は、画素ごとの感度差を低減させて、画像に生じるムラを低減可能とする固体撮像装置を提供することを目的とする。

一つの実施形態によれば、固体撮像装置は、画素アレイ、配線および光学素子を備える。画素アレイには、行方向および列方向へ画素が配列されている。画素は、光電変換素子を含む。配線は、画素のうち被写体からの光が入射する側とは反対側に配置されている。光学素子は、画素のうち被写体からの光が入射する側に配置されている。画素アレイは、第１画素および第２画素を含む。第１画素および第２画素は、行方向および列方向のいずれかにおいて配線のパターンが互いに異なる。第１画素に配置された光学素子と、第２画素に配置された光学素子とは、光電変換素子へ互いに異なる光量の光を進行させる。

図１は、第１の実施形態の固体撮像装置のブロック図である。 図２は、図１に示す固体撮像装置を備えるカメラシステムのブロック図である。 図３は、図１に示す画素アレイに設けられた画素を模式的に示す断面図である。 図４は、図１に示す画素アレイに配列された画素と配線との例を示す図である。 図５は、図４に示す画素の遮光膜とマイクロレンズとを示す図である。 図６は、図３に示す画素の斜視図である。 図７は、図６に示す画素における光感度の差が生じた場合について説明する図である。 図８は、第２の実施形態の固体撮像装置に備えられた遮光膜とマイクロレンズとを示す図である。 図９は、第３の実施形態の固体撮像装置に備えられた遮光膜とマイクロレンズとを示す図である。

以下に図面を参照して、実施形態にかかる固体撮像装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の固体撮像装置のブロック図である。図２は、図１に示す固体撮像装置を備えるカメラシステムのブロック図である。カメラシステム１は、カメラモジュール２を備える電子機器であって、例えばカメラ付き携帯端末である。カメラシステム１は、デジタルカメラ等の電子機器であっても良い。

カメラシステム１は、カメラモジュール２および後段処理部３を備える。カメラモジュール２は、撮像光学系４および固体撮像装置５を備える。後段処理部３は、イメージシグナルプロセッサ（ＩＳＰ）６、記録部７および表示部８を備える。

撮像光学系４は、被写体からの光を取り込む。撮像光学系４は、被写体像を結像させる撮像レンズ（図示省略）を備える。固体撮像装置５は、被写体像を撮像する。固体撮像装置５は、ＢＳＩ画素構造を備えるＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである。

ＩＳＰ６は、固体撮像装置５からの画像信号への信号処理を実施する。ＩＳＰ６は、デモザイク処理、ホワイトバランス調整、カラーマトリクス処理、ガンマ補正等の各種信号処理を実施する。記録部７は、ＩＳＰ６での信号処理を経た画像を記憶媒体等へ記録する。記録部７は、ユーザの操作等に応じて、表示部８へ画像信号を出力する。

表示部８は、ＩＳＰ６からの画像信号、あるいは記録部７から読み出された画像信号に応じて、画像を表示する。表示部８は、例えば、液晶ディスプレイである。カメラシステム１は、ＩＳＰ６での信号処理を経たデータに基づき、カメラモジュール２のフィードバック制御を実施する。

固体撮像装置５は、画素アレイ１１、制御回路１２、行走査回路１３、列走査回路１４、カラム処理回路１５および撮像処理回路１６を備える。画素アレイ１１は、行方向および列方向へ配列された画素を備える。画素は、光電変換素子であるフォトダイオードを備える。光電変換素子は、入射光量に応じた信号電荷を生成する。画素は、入射光量に応じて生成された信号電荷を蓄積する。画素アレイ１１は、画素への入射光量に応じた画素信号を出力する。

制御回路１２、行走査回路１３、列走査回路１４、カラム処理回路１５および撮像処理回路１６は、画素アレイ１１が実装されているチップ上に集積された周辺回路部を構成する。固体撮像装置５の駆動のための各種データおよびクロック信号は、チップ外部のＩＳＰ６から、撮像処理回路１６を経て制御回路１２へ供給される。

制御回路１２は、クロック信号に応じて、周辺回路部の駆動を制御するための各種パルス信号を生成する。制御回路１２は、駆動タイミングを指示するパルス信号を、行走査回路１３、列走査回路１４、カラム処理回路１５および撮像処理回路１６のそれぞれに供給する。

行走査回路１３は、シフトレジスタおよびアドレスデコーダ等を備える。画素駆動回路である行走査回路１３は、画素アレイ１１の画素へ駆動信号を供給する。制御回路１２は、垂直同期信号に応じたパルス信号を、行走査回路１３へ供給する。行走査回路１３は、画素信号が読み出される画素行を、制御回路１２からのパルス信号に応じて順次選択する。行走査回路１３は、選択された画素行において画素ごとに順次読み出し信号を供給することによる読み出し走査を行う。読み出し信号は、入射光量に応じて生成された画素信号を画素から読み出すための駆動信号である。

行走査回路１３は、画素ごとへの読み出し信号の供給に先行して、各画素へのリセット信号の供給による掃き出し走査を行う。リセット信号は、光電変換素子に残存されている電荷を排出させるための駆動信号である。各画素は、リセット信号が供給されたときから読み出し信号が供給されるまでの間、入射光量に応じて生成された信号電荷を蓄積する。

駆動信号は、行走査回路１３から各画素へ、画素駆動線１７を通じて伝送される。画素駆動線１７は、画素アレイ１１の画素行ごとに設けられている。画素行は、行方向（水平方向）へ配列された画素からなる。画素信号は、各画素からカラム処理回路１５へ、垂直信号線１８を通じて伝送される。垂直信号線１８は、画素列ごとに設けられている。

カラム処理回路１５は、垂直信号線１８を伝送した画素信号を、単位回路（図示省略）にて処理する。単位回路は、画素セルの列ごとに設けられている。カラム処理回路１５は、画素信号へ、固定パターンノイズの低減のための相関二重サンプリング処理（ＣＤＳ）を施す。カラム処理回路１５は、アナログ信号である画素信号へ、デジタル信号への変換であるＡＤ変換を施す。カラム処理回路１５は、ＣＤＳおよびＡＤ変換以外の処理を実施しても良い。カラム処理回路１５は、ＣＤＳおよびＡＤ変換を経た画素信号を、単位回路ごとに保持する。

列走査回路１４は、シフトレジスタおよびアドレスデコーダ等を備える。制御回路１２は、水平同期信号に応じたパルス信号を、列走査回路１４へ供給する。列走査回路１４は、画素信号を読み出す画素列を、制御回路１２からのパルス信号に応じて順次選択する。カラム処理回路１５は、列走査回路１４による選択走査に応じて、各単位回路に保持されている画素信号を順次出力する。

撮像処理回路１６は、カラム処理回路１５からの画素信号を処理する。撮像処理回路１６は、黒レベル補正、キズ補正、ガンマ補正、ノイズ低減処理、レンズシェーディング補正、ホワイトバランス調整、歪曲補正、解像度復元等の各種信号処理を実施する。

固体撮像装置５は、撮像処理回路１６での信号処理を経た信号であるＲＡＷ画像信号をチップ外部へ出力する。カメラシステム１は、本実施形態において固体撮像装置５内で実施するものとした信号処理を、画素アレイ１１と同じチップ上の周辺回路部以外の回路で実施しても良い。信号処理は、周辺回路部に代えて、例えば後段処理部３のＩＳＰ６が実施しても良い。カメラシステム１は、周辺回路部で実施するものとした信号処理を、周辺回路部とＩＳＰ６の双方で実施しても良い。周辺回路部およびＩＳＰ６は、本実施形態で説明する信号処理以外の信号処理を実施しても良い。

画素アレイ１１は、赤（Ｒ）画素、緑（Ｇ）画素および青（Ｂ）画素を備える。Ｒ画素は、赤色光を検出する画素である。Ｇ画素は、緑色光を検出する画素である。Ｂ画素は、青色光を検出する画素である。Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素は、ベイヤー配列をなす。

図３は、図１に示す画素アレイに設けられた画素を模式的に示す断面図である。画素アレイ１１は、マイクロレンズ２１、カラーフィルタ２２、遮光膜２３、半導体層２５、配線層３１，３２，３３、層間膜２６および支持基板２７を備える。

半導体層２５は、Ｎ型シリコン領域２９と、Ｎ型シリコン領域２９の周囲のＰ型シリコン領域２８とを含む。フォトダイオードである光電変換素子２０は、Ｐ型シリコン領域２８とＮ型シリコン領域２９とのＰＮ接合によって形成される。画素アレイ１１は、半導体層２５のうち光電変換素子２０同士の間に設けられた不図示の素子分離領域を備える。素子分離領域は光電変換素子２０同士を電気的に分離する。

光学素子であるマイクロレンズ２１は、画素のうち被写体からの光が入射する側に配置されている。マイクロレンズ２１は、各画素に設けられている。マイクロレンズ２１は、被写体から入射した光を集光して、光電変換素子２０へ進行させるレンズ素子である。

カラーフィルタ２２は、マイクロレンズ２１からの光のうち、所定の色光を選択的に透過させる。Ｒ画素は、赤色光を選択的に透過させるカラーフィルタ２２を備える。Ｇ画素は、緑色光を選択的に透過させるカラーフィルタ２２を備える。Ｂ画素は、青色光を選択的に透過させるカラーフィルタ２２を備える。

遮光膜２３は、光を遮蔽する。遮光膜２３には、光を通過させる開口２４が設けられている。開口２４は、画素ごとに形成されている。遮光膜２３は、光を反射させる金属材料を含む膜である。遮光膜２３は、光吸収性の材料を含む膜であっても良い。遮光膜２３は、画素の周縁部のうち、例えば素子分離領域のマイクロレンズ２１側の部分を覆う。遮光膜２３は、画素のうち被写体からの光が入射する側に配置された光学素子である遮光体を構成する。

配線層３１，３２，３３は、画素のうち被写体からの光が入射する側とは反対側に配置されている。配線層３１，３２，３３は、配線のパターンを備える。配線は、画素駆動線１７および垂直信号線１８を含む。３つの配線層３１，３２，３３は、互いに層間膜２６を介して積層されている。配線層３１および半導体層２５の間と、配線層３３および支持基板２７の間に、それぞれ層間膜２６が設けられている。支持基板２７は、画素の各構成を支持する。支持基板２７は、シリコン系材料からなる。配線層は、３つである場合に限られない。配線層は、複数であれば良く、４つ以上であっても良い。

図４は、図１に示す画素アレイに配列された画素と配線との例を示す図である。Ｘ方向は、画素アレイ１１の行方向とする。Ｙ方向は、画素アレイ１１の列方向とする。図４では、Ｘ方向およびＹ方向に配列された画素と、配線層３１に形成された配線を示している。配線層３１は、図３に示す複数の配線層３１，３２，３３のうち、光電変換素子２０から最も近くに配置されている配線層である。

ベイヤー配列は、２×２の画素ブロックを単位とする。この画素ブロックの対角にＲ画素である画素３０Ｒと、Ｂ画素である画素３０Ｂとが配置され、残りの対角に２つのＧ画素３０Ｇｒ，３０Ｇｂが配置される。

画素アレイ１１は、第１画素列である画素列３４ａと、第２画素列である画素列３４ｂとを備える。画素列３４ａは、第１画素である画素３０Ｇｒおよび画素３０Ｂが配列された画素列である。画素列３４ｂは、第２画素である画素３０Ｒおよび画素３０Ｇｂが配列された画素列である。画素列３４ａおよび画素列３４ｂは、Ｘ方向において交互に配置されている。

図４において、Ｘ方向のうち矢印で示す方向をプラスＸ方向とし、矢印と逆の方向をマイナスＸ方向とする。画素列３４ａには、Ｙ方向へ配列された複数の画素３０Ｇｒ，３０Ｂに跨る配線３５ａが配置されている。配線３５ａは、画素列３４ａの領域のうち、Ｘ方向における中心よりマイナスＸ方向側に位置する。

配線層３１は、列方向に配列された複数の画素に跨る配線を含む。画素列３４ｂには、Ｙ方向へ配列された複数の画素３０Ｒ，３０Ｇｂに跨る配線３５ｂが配置されている。配線３５ｂは、画素列３４ｂの領域のうち、Ｘ方向における中心よりプラスＸ方向側に位置する。このように、画素列３４ａにおける配線のパターンと、画素列３４ｂにおける配線のパターンとは、Ｘ方向において互いに異なっている。

図５は、図４に示す画素の遮光膜とマイクロレンズとを示す図である。マイクロレンズ２１ａは、画素列３４ａの各画素３０Ｇｒ，３０Ｂに配置されている。マイクロレンズ２１ａは、列方向に配列されている。マイクロレンズ２１ｂは、画素列３４ｂの各画素３０Ｒ，３０Ｇｂに配置されている。マイクロレンズ２１ｂは、列方向に配列されている。マイクロレンズ２１ａの列とマイクロレンズ２１ｂの列とは、行方向において交互に配置されている。

ＸＹ平面において、マイクロレンズ２１ａの面積は、マイクロレンズ２１ｂの面積より小さい。第１画素である画素３０Ｇｒおよび画素３０Ｂのマイクロレンズ２１ａと、第２画素である画素３０Ｒおよび画素３０Ｇｂのマイクロレンズ２１ｂとは、互いに異なる大きさである。マイクロレンズ２１ａとマイクロレンズ２１ｂとは、大きさが互いに異なることで、光電変換素子２０へ互いに異なる光量の光を進行させる。

開口２４ａは、遮光膜２３のうち、画素列３４ａの各画素３０Ｇｒ，３０Ｂの位置に形成されている。開口２４ｂは、遮光膜２３のうち、画素列３４ｂの各画素３０Ｒ，３０Ｇｂの位置に形成されている。開口２４ａと開口２４ｂは、互いに同じ大きさである。

図６は、図３に示す画素の斜視図である。図６には、２×２の画素ブロックを構成する４つの画素３０Ｇｒ，３０Ｒ，３０Ｂ，３０Ｇｂを示している。各画素３０Ｇｒ，３０Ｒ，３０Ｂ，３０Ｇｂにおいて、図３および図４に示す構成のうち一部については図示を省略している。Ｚ方向は、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向とする。

光線３６ａ，３６ｂは、それぞれ画素３０Ｇｒ，３０Ｂへ入射した光のうち、カラーフィルタ２２を透過して半導体層２５のほぼ同じ位置へ到達する光線を表している。光線３６ａ，３６ｂは、それぞれ画素３０Ｇｒ，３０Ｂの半導体層２５へ到達したときに、Ｚ軸に対してほぼ同じ傾きをなすものとする。

半導体層２５では、波長が長い光ほど深い位置にまで進行する。光線３６ａ，３６ｂに含まれる可視光は、光線３６ａ，３６ｂが配線層３１に到達するより前に、光電変換素子２０にて光電変換される。一方、可視光に比べて波長が長い光である赤外光が光線３６ａ，３６ｂに含まれる場合に、赤外光は、半導体層２５を透過して配線層３１にまで到達する場合がある。

配線層３１に到達した光のうち配線に入射した光は、配線での反射により進行方向が折り曲げられる。配線層３１のうち配線以外の部分へ進行した光は、支持基板２７側へ直進する。画素３０Ｇｒと画素３０Ｂとで配線のパターンが互いに異なることで、光線３６ａ，３６ｂのうち一方が配線で反射し、他方が配線以外の部分へ入射することがある。

図６に示す例では、光線３６ａは配線３５ａで反射し、光線３６ｂは配線で反射せず直進する。配線３５ａで反射した光線３６ａの一部は、半導体層２５へ再び入射し、光電変換される。配線で反射して光電変換される光の量が、画素３０Ｂに比べて画素３０Ｇｒで多くなることで、画素３０Ｇｒは、画素３０Ｂに比べて光感度が高くなる場合がある。このように、画素列３４ａの画素３０Ｇｒ，３０Ｂと、画素列３４ｂの画素３０Ｒ，３０Ｇｂとは、配線のパターンの違いによる光感度の差を生じることがある。

図７は、図６に示す画素における光感度の差が生じた場合について説明する図である。固体撮像装置５は、画素列３４ａと画素列３４ｂとで光感度の差が顕著である場合に、画素列ごとの輝度ムラを生じさせることがある。この場合、固体撮像装置５で得られる画像３７には、被写体には存在しない縦縞状のムラが生じることとなる。

第１の実施形態の固体撮像装置５は、画素列３４ａのマイクロレンズ２１ａと画素列３４ｂのマイクロレンズ２１ｂとの大きさを異ならせることで、画素列３４ａ，３４ｂの光感度の差を低減させる。

配線のパターンの違いに起因して画素列３４ａの光感度が画素列３４ｂの光感度より高くなる場合に、図５に示すように、画素列３４ａのマイクロレンズ２１ａは、画素列３４ｂのマイクロレンズ２１ｂより小さいものとする。マイクロレンズ２１ａから光電変換素子２０へ進行させる光を、マイクロレンズ２１ｂから光電変換素子２０へ進行させる光より少なくさせることで、画素列３４ａ，３４ｂの光感度の差を低減させる。

一方、画素列３４ｂの光感度が画素列３４ａの光感度より高くなる場合に、画素列３４ｂのマイクロレンズ２１ｂは、画素列３４ａのマイクロレンズ２１ａより小さいものとする。マイクロレンズ２１ｂから光電変換素子２０へ進行させる光を、マイクロレンズ２１ａから光電変換素子２０へ進行させる光より少なくさせることで、画素列３４ａ，３４ｂの光感度の差を低減させる。

画素アレイ１１の中心から離れるにしたがい、斜めから入射する光が多くなる。斜めから入射する光が多いほど、配線のパターンの違いに起因する光感度の差は出易くなる。固体撮像装置５は、画素アレイ１１の中心から離れた位置ほど、マイクロレンズ２１ａ，２１ｂのサイズの差を大きくすることとしても良い。画素アレイ１１のうち光感度の差が出易い周辺部においてマイクロレンズ２１ａ，２１ｂのサイズの差を大きくすることで、画素列３４ａ，３４ｂの光感度の差を効果的に低減できる。固体撮像装置５は、画素アレイ１１の周辺部では、Ｘ方向およびＹ方向において、マイクロレンズ２１ａ，２１ｂの中心を画素の中心からシフトさせることとしても良い。

配線層３１は、行方向に配列された複数の画素に跨る配線を含むものであっても良い。この場合、画素列３４ａにおける配線のパターンと、画素列３４ｂにおける配線のパターンとは、Ｙ方向において互いに異なる。マイクロレンズ２１ａおよびマイクロレンズ２１ｂは、それぞれ行方向に配列されたものであっても良い。マイクロレンズ２１ａは、第１画素である画素３０Ｇｒ，３０Ｒに配置される。マイクロレンズ２１ｂは、第２画素である画素３０Ｂ，３０Ｇｂに配置される。固体撮像装置５は、画素行ごとの光感度の差を低減させる。固体撮像装置５は、画像に生じる横縞状のムラを低減できる。

マイクロレンズ２１ａおよびマイクロレンズ２１ｂのそれぞれの配列方向は、複数の配線層のうち光電変換素子２０に最も近い１つの配線層３１における配線のパターンに応じて決定される場合に限られない。マイクロレンズ２１ａおよびマイクロレンズ２１ｂのそれぞれの配列方向は、半導体層２５を透過した光が進行する２以上の配線層における配線のパターンに応じて決定されたものであっても良い。

画素アレイ１１は、色光を検出する画素を備えるものに限られない。画素アレイ１１は、Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素に代えて、赤外光を検出する画素が設けられたものであっても良い。第１画素および第２画素は、いずれも赤外光を検出する画素である。画素は、カラーフィルタに代えて、赤外光を選択的に透過させるフィルタが設けられる。固体撮像装置５は、赤外光を検出する画素を備える場合も、画素列ごとの配線パターンの違いに起因する光感度の差を低減させることができる。

第１の実施形態によると、第１画素に備えられたマイクロレンズ２１ａと第２画素に備えられたマイクロレンズ２１ｂは、互いに異なる大きさであることで、光電変換素子２０へ互いに異なる光量の光を進行させる。固体撮像装置５は、第１画素と第２画素とで、光電変換素子２０へ互いに異なる光量の光を進行させることで、第１画素と第２画素の光感度の差を低減させる。これにより、固体撮像装置５は、画素ごとの感度差を低減させて、画像に生じるムラを低減させるという効果を得ることができる。

（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態の固体撮像装置に備えられた遮光膜とマイクロレンズとを示す図である。第１の実施形態と重複する説明は適宜省略する。

第１の実施形態と同様に、マイクロレンズ２１ａは、図４に示す画素列３４ａの各画素３０Ｇｒ，３０Ｂに配置されている。マイクロレンズ２１ｂは、画素列３４ｂの各画素３０Ｒ，３０Ｇｂに配置されている。

第２の実施形態では、ＸＹ平面において、マイクロレンズ２１ａの面積は、マイクロレンズ２１ｂの面積と同じである。第１画素である画素３０Ｇｒおよび画素３０Ｂのマイクロレンズ２１ａと、第２画素である画素３０Ｒおよび画素３０Ｇｂのマイクロレンズ２１ｂとは、互いに同じ大きさである。

開口２４ａは、遮光膜２３のうち、画素列３４ａの各画素３０Ｇｒ，３０Ｂの位置に形成されている。開口２４ａは、列方向に配列されている。開口２４ｂは、遮光膜２３のうち、画素列３４ｂの各画素３０Ｒ，３０Ｇｂの位置に形成されている。開口２４ｂは、列方向に配列されている。開口２４ａの列と開口２４ｂの列とは、行方向において交互に配置されている。

ＸＹ平面において、開口２４ａの面積は、開口２４ｂの面積より小さい。第１画素である画素３０Ｇｒおよび画素３０Ｂの開口２４ａと、第２画素である画素３０Ｒおよび画素３０Ｇｂの開口２４ｂとは、互いに異なる大きさである。開口２４ａと開口２４ｂとは、大きさが互いに異なることで、光電変換素子２０へ互いに異なる光量の光を進行させる。

第２の実施形態の固体撮像装置５は、画素列３４ａの開口２４ａと画素列３４ｂの開口２４ｂとの大きさを異ならせることで、画素列３４ａ，３４ｂの光感度の差を低減させる。

配線のパターンの違いに起因して画素列３４ａの光感度が画素列３４ｂの光感度より高くなる場合に、図８に示すように、画素列３４ａの開口２４ａは、画素列３４ｂの開口２４ｂより小さいものとする。開口２４ａから光電変換素子２０へ進行させる光を、開口２４ｂから光電変換素子２０へ進行させる光より少なくさせることで、画素列３４ａ，３４ｂの光感度の差を低減させる。

一方、画素列３４ｂの光感度が画素列３４ａの光感度より高くなる場合に、画素列３４ｂの開口２４ｂは、画素列３４ａの開口２４ａより小さいものとする。開口２４ｂから光電変換素子２０へ進行させる光を、開口２４ａから光電変換素子２０へ進行させる光より少なくさせることで、画素列３４ａ，３４ｂの光感度の差を低減させる。

固体撮像装置５は、画素アレイ１１の中心から離れた位置ほど、開口２４ａ，２４ｂのサイズの差を大きくすることとしても良い。画素アレイ１１のうち光感度の差が出易い周辺部において開口２４ａ，２４ｂのサイズの差を大きくすることで、画素列３４ａ，３４ｂの光感度の差を効果的に低減できる。なお、画素アレイ１１は、Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素に代えて、赤外光を検出する画素が設けられたものであっても良い。

開口２４ａおよび開口２４ｂは、それぞれ行方向に配列されたものであっても良い。開口２４ａは、第１画素である画素３０Ｇｒ，３０Ｒに配置される。開口２４ｂは、第２画素である画素３０Ｂ，３０Ｇｂに配置される。固体撮像装置５は、画素行ごとの光感度の差を低減させる。固体撮像装置５は、画像に生じる横縞状のムラを低減できる。

第２の実施形態によると、第１画素に備えられた開口２４ａと第２画素に備えられた開口２４ｂは、互いに異なる大きさであることで、光電変換素子２０へ互いに異なる光量の光を進行させる。固体撮像装置５は、第１画素と第２画素とで、光電変換素子２０へ互いに異なる光量の光を進行させることで、第１画素と第２画素の光感度の差を低減させる。これにより、固体撮像装置５は、画素ごとの感度差を低減させて、画像に生じるムラを低減させるという効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態の固体撮像装置に備えられた遮光膜とマイクロレンズとを示す図である。第１および第２の実施形態と重複する説明は適宜省略する。

第３の実施形態では、ＸＹ平面において、マイクロレンズ２１ａの面積は、マイクロレンズ２１ｂの面積より小さい。第１画素である画素３０Ｇｒおよび画素３０Ｂのマイクロレンズ２１ａと、第２画素である画素３０Ｒおよび画素３０Ｇｂのマイクロレンズ２１ｂとは、互いに異なる大きさである。マイクロレンズ２１ａとマイクロレンズ２１ｂとは、大きさが互いに異なることで、光電変換素子２０へ互いに異なる光量の光を進行させる。

また、ＸＹ平面において、開口２４ａの面積は、開口２４ｂの面積より小さい。第１画素である画素３０Ｇｒおよび画素３０Ｂの開口２４ａと、第２画素である画素３０Ｒおよび画素３０Ｇｂの開口２４ｂとは、互いに異なる大きさである。開口２４ａと開口２４ｂとは、大きさが互いに異なることで、光電変換素子２０へ互いに異なる光量の光を進行させる。

第３の実施形態の固体撮像装置５は、マイクロレンズ２１ａおよびマイクロレンズ２１ｂの大きさを異ならせ、かつ開口２４ａおよび開口２４ｂの大きさを異ならせることで、画素列３４ａ，３４ｂの光感度の差を低減させる。

固体撮像装置５は、画素アレイ１１の中心から離れた位置ほど、マイクロレンズ２１ａ，２１ｂのサイズの差を大きくすることとしても良い。また、固体撮像装置５は、画素アレイ１１の中心から離れた位置ほど、開口２４ａ，２４ｂのサイズの差を大きくすることとしても良い。これにより、固体撮像装置５は、画素列３４ａ，３４ｂの光感度の差を効果的に低減できる。なお、画素アレイ１１は、Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素に代えて、赤外光を検出する画素が設けられたものであっても良い。

第３の実施形態においても、固体撮像装置５は、画素ごとの感度差を低減させて、画像に生じるムラを低減させるという効果を得ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

５ 固体撮像装置、２０ 光電変換素子、２１，２１ａ，２１ｂ マイクロレンズ、２３ 遮光膜、２４，２４ａ，２４ｂ 開口、３０Ｒ，３０Ｂ，３０Ｇｒ，３０Ｇｂ 画素、３５ａ，３５ｂ 配線。

Claims (8)

1. 光電変換素子を含む画素が行方向および列方向へ配列された画素アレイと、
   画素のうち被写体からの光が入射する側とは反対側に配置された配線と、
   画素のうち被写体からの光が入射する側に配置された光学素子と、を備え、
   前記画素アレイは、行方向および列方向のいずれかにおいて前記配線のパターンが互いに異なる第１画素および第２画素を含み、
   前記第１画素に配置された光学素子と、前記第２画素に配置された光学素子とは、前記光電変換素子へ互いに異なる光量の光を進行させることを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記光学素子は、被写体からの光を前記光電変換素子へ進行させるレンズ素子であって、
   前記第１画素に備えられたレンズ素子と、前記第２画素に備えられたレンズ素子とは、互いに異なる大きさであることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記光学素子は、被写体からの光を前記光電変換素子へ通過させる開口を備える遮光体であって、
   前記第１画素に備えられた開口と、前記第２画素に備えられた開口とは、互いに異なる大きさであることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
4. 前記第１画素および前記第２画素は、行方向において互いに隣り合い、
   前記第１画素の配線と前記第２画素の配線とは、行方向において互いに異なるパターンをなすことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
5. 行方向および列方向に垂直な方向へ積層された複数の配線層を備え、
   前記複数の配線層のうち前記光電変換素子から最も近くに配置された配線層は、列方向に配列された複数の画素に跨る配線を含むことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
6. 前記画素アレイは、前記第１画素が列方向へ配列された第１画素列と、前記第２画素が列方向へ配列された第２画素列と、を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
7. 前記第１画素に備えられたレンズ素子のサイズと、前記第２画素に備えられたレンズ素子のサイズとの差が、前記画素アレイの中心から離れるにしたがい大きくされたことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
8. 前記第１画素に備えられた開口のサイズと、前記第２画素に備えられた開口のサイズとの差が、前記画素アレイの中心から離れるにしたがい大きくされたことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。

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