JP2019106548A - 固体撮像素子および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光電変換部からの信号出力のＳ／Ｎ比を十分に高く保つ。【解決手段】固体撮像素子は、中心に対して回転対称な形状を有するマイクロレンズと、マイクロレンズを透過した光を受光して電気信号に変換する複数の光電変換部とを備え、マイクロレンズは中心からレンズ端までの直線距離が異なる平面形状を有し、マイクロレンズは、直線距離が相対的に長いｎ箇所（ｎは自然数）のレンズ端近傍の第１の底面部位と該第１の底面部位を含まない第２の底面部位とを有し、第１の底面部位からマイクロレンズの頂点までの垂直方向の高さＬｄを、第２の底面部位からマイクロレンズの頂点までの垂直方向の高さＬｈの約２．１倍とした。【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像素子および撮像装置に関する。

近年、ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型などの固体撮像素子を用いたビデオカメラや電子カメラが
広く一般に普及している。固体撮像素子は画素が受ける光を電気信号に変換する光電変換
部を有し、複数の画素がマトリクス状に配置され、各画素の光電変換部の電気信号を読み
取るための信号線などが光電変換部の周りに配置されている。固体撮像素子を用いたビデ
オカメラや電子カメラの撮影レンズによって入射される被写体からの光は、マトリクス状
に配置された画素に結像され、光電変換部によって電気信号に変換される。

しかし、画素に結像された光は、信号線などによって必ずしも全ての光が光電変換部に
入射されるわけではないので、各画素に光が入射する側にマイクロレンズをマトリクス状
に配置して、無駄になっていた光をマイクロレンズによって光電変換部に集光させる技術
が使われ、特許文献１に記載されている。
また、通常のマイクロレンズは半球形に形成され、その平面形状は円形型であるが、画
素の平面形状は四角形型が一般的で、画素の形状とマイクロレンズの平面形状が必ずしも
一致せず、光電変換部に十分に集光されない領域ができてしまう。これを防止するために
、マイクロレンズの平面形状を四角形型にしたり、画素の形状とマイクロレンズの平面形
状を多角形型にする技術が特許文献２に記載されている。

特開昭６０−５９７５２号公報 特開平５−３２６９１３号公報

マイクロレンズを有する固体撮像素子において、固体撮像素子の画素の形状が四角形型
であるのに対して、マイクロレンズの平面形状は円形型に形成されるのが一般的で、光電
変換部に効率よく集光することは難しいという課題があった。これを解決するために、画
素の形状とマイクロレンズの平面形状を多角形型に形成する方法が考えられているが、現
実的には設計や製造が容易ではない。また、マイクロレンズの平面形状を単に四角形型に
しただけでは必ずしも光電変換部への集光率が改善されるとは限らないという課題がある
。

この従来の技術の課題について図８を用いて説明する。図８（ａ）は一般的な固体撮像
素子を上方から見た時の平面図で、７０１は従来の技術による四角形型のマイクロレンズ
、１１１はフォトダイオードなどの光電変換部、１１０はマトリクス状に区切られたそれ
ぞれの画素、Ａは画素１１０の対向する辺の中心を結ぶ水平方向に切断する水平断面位置
、Ｂは画素１１０を対角方向に切断する対角断面位置をそれぞれ示している。図８（ｂ）
および（ｃ）は、図８（ａ）における水平断面位置Ａおよび対角断面位置Ｂで切断した時
のマイクロレンズ７０１と光電変換部１１１の断面形状および集光イメージを示した図で
、３０９は入射光、Ｌｈはマイクロレンズ７０１の厚さである。

ここで、光電変換部１１１の対角線の長さは各辺の長さより長いので、図８（ｃ）のマ
イクロレンズ７０１の対角断面形状は図８（ｂ）のマイクロレンズ７０１の水平断面形状
より長くなり、光電変換部１１１も対角断面位置Ｂで切断した図８（ｃ）の方が長くなる
。
ところが、レンズの厚さＬｈが同じである場合、図８（ｂ）のマイクロレンズ７０１の
水平断面形状で効率良く光電変換部１１１に集光できるようにすると、図８（ｃ）のマイ
クロレンズ７０１の対角断面形状では曲率半径が大きくなってしまうので、光電変換部１
１１に十分に集光することが難しくなる。

近年、１つの画素１１０に対して、複数の光電変換部を設けた固体撮像素子が提案され
ているが、このような固体撮像素子では、個々の光電変換部の受光面積は、図８に示した
光電変換部１１１よりも更に小さくなる。そのため、光電変換部からの信号出力のＳ／Ｎ
比を実用的なレベルに保つためには、マイクロレンズ７０１の集光率を更に高めなければ
ならない。
本発明の目的は、画素１１０が複数の光電変換部を有している場合であっても、個々の
光電変換部からの信号出力のＳ／Ｎ比を十分に高く保つことが可能な固体撮像素子を提供
することにある。

請求項１に記載の固体撮像素子は、中心に対して回転対称な形状を有するマイクロレン
ズと、前記マイクロレンズを透過した光を受光して電気信号に変換する複数の光電変換部
とを備え、前記マイクロレンズは中心からレンズ端までの直線距離が異なる平面形状を有
し、前記マイクロレンズは、前記直線距離が相対的に長いｎ箇所（ｎは自然数）のレンズ
端近傍の第１の底面部位と該第１の底面部位を含まない第２の底面部位とを有し、前記第
１の底面部位から前記マイクロレンズの頂点までの垂直方向の高さＬｄを、前記第２の底
面部位から前記マイクロレンズの頂点までの垂直方向の高さＬｈの約２．１倍としたこと
を特徴とする。

本発明の固体撮像素子は、１つの画素が複数の光電変換部を有する場合であっても、個
々の光電変換部からの信号出力のＳ／Ｎ比を十分に高く保つことができるマイクロレンズ
を実現できるので、同じ光量でも光電変換部からの信号出力が増大し、固体撮像素子の感
度を向上することが可能となる。

本発明の第１の実施形態の撮像装置の構成を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態の固体撮像素子の構成を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態の画素単位６０の構成を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態のマイクロレンズの形状を説明するための補助図である。 本発明の第２の実施形態のマイクロレンズの製造方法を説明する説明図である。 本発明の第２の実施形態のマイクロレンズの形状を説明する説明図である。 レンズ厚さが厚い場合の集光の様子を示す補助図である。 従来の技術による画素単位６０の構成を示す説明図である。 従来の技術によるマイクロレンズ８０１の構成を示す説明図である。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の構成を模式的に示すブロック図であ
る。撮像装置１０は、撮影光学系１１、レンズ駆動部１２、画像処理部１３、焦点検出部
１４、表示部１５、および接眼レンズ１６を備える。撮影光学系１１は、被写体像を固体
撮像素子１の撮像面に結像させる。固体撮像素子１は、その被写体像を撮像し、画像デー
タ作成用の撮像信号と、いわゆる位相差方式の焦点検出に利用可能な焦点検出信号とを出
力する。画像処理部１３は、撮像信号に種々の画像処理を施すことにより、被写体の画像
データを作成する。表示部１５は、画像処理部１３により作成された画像データに基づき
、被写体の画像を表示する。撮影者は、接眼レンズ１６を介して、表示部１５により表示
された画像を視認することができる。焦点検出部１４は、焦点検出信号に基づいて撮影光
学系１１の焦点調節状態を検出する。レンズ駆動部１２は、焦点検出部１４により検出さ
れた焦点調節状態に基づいて、撮影光学系１１に含まれるフォーカシングレンズを駆動し
、撮影光学系１１の焦点調節を行う。

図２は、固体撮像素子１を上方から見た時の様子を示す平面図である。図２において、
１は固体撮像素子、２は埋め込みフォトダイオードなどからなる光電変換部、３は光電変
換部２で生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ、４は垂直ＣＣＤ３から送
られてくる信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤ、５は出力アンプ、６は画素、６０
は集光される領域から見た画素単位をそれぞれ示している。また、２には示されていない
が、光電変換部２の上部には平坦層を介してマイクロレンズが配置されている。

画素６は、光電変換部２、垂直ＣＣＤ３の一部、マイクロレンズ等を有し、２次元状に
複数が配置されている。但し、マイクロレンズは、その中心が光電変換部２の中心と同一
になるように配置される。したがって、画素単位は、集光される領域から定義すると符号
６０の領域となる。尚、ここでは理解し易いように画素単位を長方形状として表したが、
実際には正方形状であり、以降の図面では、集光される正方形状の領域を画素単位として
表している。

垂直ＣＣＤ３の電荷の転送を制御するための電極は、一般的なＣＣＤ型固体撮像素子と
同様に、第１のポリシリコン電極（図示せず）と、第２のポリシリコン電極（図示せず）
とで構成されている。また、固体撮像素子１は、駆動パルス等を発生するための周辺回路
なども有しているが、本発明の主要な部分ではないので図では省略している。
尚、本発明はＣＣＤ型の固体撮像素子に限定されるものではなく、ＣＭＯＳ型やその他
の固体撮像素子においても、本発明の効果は変わらない。

次に、図３は図２における画素単位６０を詳しく描いた図で、図３（ａ）は画素単位６
０を上方から見た時の平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）における水平断面位置Ａで切断し
た時の画素単位６０の水平断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）における対角断面位置Ｂで切
断した時の画素単位６０の対角断面図をそれぞれ示す。

図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）において、１１１ａ、１１１ｂは一対の光電変換部、
１０１はマイクロレンズ、１０２はマイクロレンズ１０１の下の平坦層、１０３はカラー
フィルタ、１０４は電源配線を兼ねた遮光膜、１０５は配線、１０６は遮光膜、１０７は
半導体基板、１０８は光電変換部１１１ａ、１１１ｂとカラーフィルタ１０３との間の平
坦層、１０９は平坦層１０２の凹面部、Ｌｈは平坦層１０２の凹面部１０９以外の部分で
のマイクロレンズの厚さ、Ｌｄは平坦層１０２の凹面部１０９でのマイクロレンズ１０１
の厚さ、Ｗｈは平坦層１０２の凹面部１０９以外の部分の厚さ、Ｗｄは平坦層１０２の凹
面部１０９の厚さ、Ｌは平坦層１０２の凹面部１０９以外の部分の表面から光電変換部１
１１ａ、１１１ｂの表面までの厚さ（すなわちマイクロレンズ１０１から光電変換部１１
１ａ、１１１ｂまでの距離）、Ｍは画素ピッチ、Ｒｈは水平断面位置Ａにおけるマイクロ
レンズ１０１の曲率半径、Ｒｄは対角断面位置Ｂにおけるマイクロレンズ１０１の曲率半
径、Ｇｈは平坦層１０２の凹面部１０９でのマイクロレンズ１０１間のギャップ、Ｇｄは
平坦層１０２の凹面部１０９でのマイクロレンズ１０１間のギャップをそれぞれ示してい
る。

図３において、図３（ｂ）の水平断面位置Ａの場合は、マイクロレンズ１０１は厚さＬ
ｈのレンズとして作用する。一方、図３（ｃ）の対角断面位置Ｂの場合は、平坦層１０２
およびマイクロレンズ１０１の四隅において、平坦層１０２は、厚さＷｈより薄いＷｄに
なっている。そのため、マイクロレンズ１０１はＬｈより厚いＬｄのレンズとして作用す
る。

尚、マイクロレンズ１０１は例えばフォトレジストで、平坦層１０２は例えばアクリル
系の樹脂などで形成されるので、屈折率はほぼ同じで、マイクロレンズ１０１と平坦層１
０２は一体となったレンズと見なせる。

本実施形態の固体撮像素子１が有する各々の画素６０は、一対の光電変換部１１１ａ、
１１１ｂを有している。一対の光電変換部１１１ａ、１１１ｂはそれぞれ、図８に示した
光電変換部１１１を、その中心を通る垂直線に沿って左右に分割した形状を有する。

各々の画素６０をこのように構成することで、固体撮像素子１から画像データ作成用の
撮像信号と、焦点調節状態を検出するための焦点検出信号とを同時に出力することができ
ることが知られている。つまり、１つの画素６０が有する一対の光電変換部１１１ａ、１
１１ｂの光電変換出力を加算すると、ちょうど図８に示した従来の光電変換部１１１が出
力するものと同様の撮像信号が得られる。また、光電変換部１１１ａの光電変換出力と、
光電変換部１１１ｂの光電変換出力とを分離すると、それはいわゆる位相差方式の焦点検
出に利用可能な焦点検出信号が得られる。画像処理部１３は、前者の撮像信号に基づき画
像データを作成する。焦点検出部１４は、後者の焦点検出信号に基づき焦点調節状態を検
出する。

ここで、水平断面位置Ａと対角断面位置Ｂとでマイクロレンズ１０１の厚さが異なるこ
とによる効果を図８および図７を用いて詳しく説明する。従来の技術の説明で、図８（ｂ
）および（ｃ）のレンズの厚さがＬｈの場合の集光の様子について述べたが、図７はレン
ズの厚さがＬｈより厚いＬｄのマイクロレンズ１２１にした場合の集光の様子を示してい
る。図７（ａ）は厚さがＬｄのマイクロレンズ１２１の水平断面形状、図７（ｂ）は厚さ
がＬｄのマイクロレンズ１２１の対角断面形状をそれぞれ示し、図８と同符号のものは図
８と同じものを示している。

従来の技術では、図８（ｂ）のように水平断面形状で効率良く集光するようにマイクロ
レンズ７０１の厚さをＬｈにすると、図８（ｃ）のように対角断面形状での集光が悪くな
ることを説明した。今度は、図７（ｂ）のように対角断面形状で効率良く集光できるよう
にマイクロレンズ１２１の厚さをＬｈより厚いＬｄにすると、曲率半径Ｒｄが小さくなり
過ぎて、図７（ａ）のように水平断面形状での集光が悪くなってしまい、光電変換部１１
１に入射光３０９を十分に集光させることができなくなってしまう。

ところが、図３の本発明の第１の実施形態の場合は、水平断面位置Ａでは図８（ｂ）の
厚さＬｈのマイクロレンズ７０１として作用し、対角断面位置Ｂでは図７（ｂ）の厚さＬ
ｄのマイクロレンズ１２１として作用するので、水平断面位置Ａおよび対角断面位置Ｂの
何れであっても図８（ｂ）と図７（ｂ）に示すような良好な集光状態を実現することがで
きる。

本実施形態において、平坦層１０２の凹面部１０９でのマイクロレンズ１０１の厚さＬ
ｄは、平坦層１０２の凹面部１０９以外の部分でのマイクロレンズ１０１の厚さＬｈの約
２．１倍に設定されている。つまり、凹面部１０９では、平坦層１０２がＬｈの１．１倍
程度薄くなっている。マイクロレンズ１０１の厚さをこのような関係とすることで、マイ
クロレンズ１０１への入射光が画素内の一点に集光されるようになる。つまり、マイクロ
レンズ１０１の集光性が、例えば図７や図８に示したマイクロレンズ１２１やマイクロレ
ンズ７０１に比べて格段に向上する。

特に、本実施形態のように１つのマイクロレンズ１０１に対して複数の光電変換部１１
１ａ、１１１ｂが配置されている場合、図８に示した従来の光電変換部１１１に比べて、
各々の光電変換部１１１ａ、１１１ｂの受光面積は減少する。従って、画素６０のサイズ
を従来の画素と同一とした場合であっても、マイクロレンズ１０１に要求される集光性は
、より厳しいものとなる。これに対し、本実施形態では、対角断面位置Ｂにおけるマイク
ロレンズ１０１の厚さＬｄを、水平断面位置Ａにおけるマイクロレンズ１０１の厚さＬｈ
の約２．１倍に設定している。マイクロレンズ１０１の厚さをこのような関係とすること
で、マイクロレンズ１０１への入射光が画素内の一点に集光されるようになる。つまり、
マイクロレンズ１０１の集光性が、例えば図７や図８に示したマイクロレンズ１２１やマ
イクロレンズ７０１に比べて格段に向上する。従って、個々の画素６０が一対の光電変換
部１１１ａ、１１１ｂを有するように構成した場合であっても、光電変換出力のＳ／Ｎ比
を十分なレベルに保つことができる。また、個々の画素が更に多数の光電変換部を有する
ことも考えられるが、この場合であっても、対角方向の集光性が向上しているので、光電
変換出力のＳ／Ｎ比を十分なレベルに保つことができる。

なお、ここで約２．１倍と称したが、上記の効果を奏することができるのであれば、厳
密に２．１倍に合致していなくてもよい。例えば製造誤差等により２．１倍から若干のず
れが生じることも考えられるが、そのような誤差が存在する構成も本発明に含まれる。

また、従来の技術では、図８（ｃ）、図７（ｂ）のように、対角方向におけるマイクロ
レンズ間ギャップＧｄを十分に小さくすることができなかった。つまり、二次元状に配列
された多数のマイクロレンズ７０１やマイクロレンズ１２１において、対角方向に比較的
大きな隙間が生じていた。この隙間への入射光は集光できないため、集光効率の低下を招
いていた。

これに対し、図３の本発明の第１の実施形態の場合は、ＬｄをＬｈの約２．１倍に設定
したため、対角断面位置Ｂにおけるマイクロレンズ１０１の端部（裾部）の平坦層１０２
への落ち込み角度を垂直に近くすることができるので、対角断面位置Ｂにおけるマイクロ
レンズ間ギャップＧｄを極めて小さくすることができる。すなわち、本発明の第１の実施
形態では、マイクロレンズ１０１をギャップレス配列する（隙間なく配列する）ことがで
き、集光効率を更に高めることができる。また、このようなマイクロレンズ１０１の形状
は、画素サイズの微細化に資するものであり、より高解像度の固体撮像素子を製造するこ
とが可能となる。

例えば、画素ピッチＭを約６．４５μｍとしたとき、水平断面位置Ａにおけるマイクロ
レンズ間ギャップＧｈを０．１０μｍ以下、対角断面位置Ｂにおけるマイクロレンズ間ギ
ャップＧｄを０．２５μｍ以下にすることができる。このとき、ギャップＧｄは画素ピッ
チＭの４％以下という小さな値であり、マイクロレンズ１０１は水平方向のみならず、対
角方向についてもギャップレスであるということができる。

本実施形態では、更に、厚さＬｈと、厚さＬｄと、マイクロレンズ１０１から光電変換
部１１１までの距離Ｌと、水平断面位置Ａにおけるマイクロレンズ１０１の曲率半径Ｒｈ
と、対角断面位置Ｂにおけるマイクロレンズ１０１の曲率半径Ｒｄとが、次式（１）に示
す関係を満たすように設定されている。なお、マイクロレンズ１０１の屈折率ｎは、約１
．５５〜１．７の範囲に設定されているものとする。
２．３≦（Ｌ＋Ｌｄ−Ｒｄ）／（Ｌ＋Ｌｄ−Ｒｈ）×Ｌｄ／Ｌｈ≦２．６ …（１）

固体撮像素子１を上式（１）の関係が成り立つように構成することで、マイクロレンズ
１０１への入射光が、ちょうど光電変換部１１１ａ、１１１ｂの表面上の一点に集光され
るようになり、マイクロレンズ１０１の集光性を更に高めることが可能となる。

ここで、本発明のマイクロレンズ１０１の形状を図４（ａ）の斜視図に示す。図４（ｂ
）のマイクロレンズ２０１は先に説明したマイクロレンズ１０１の四隅の角を丸くしたも
ので、四隅近傍のレンズ効果はほとんど変わらないので、このような形状でも同様の効果
が得られる。

また、本実施形態では、平坦層１０２を厚さＷｈと厚さＷｄの二段構成にしたが、多段
階にしても良いし、連続的に傾斜を設けても同様の効果が得られる。このような形状は、
エッチングなど従来から知られる一般的な工法によって実現することができ、例えば第１
の実施形態の場合は、予めＷｈの厚さの平坦層１０２を形成した後で中央部分をマスクし
て周囲をエッチングによって除去すれば加工できるし、この工程を繰り返せば多段階に加
工することもできる。また、平坦層１０２を、厚い一つの平坦層として加工するのではな
く、それぞれの段で平坦層を形成するように加工して、積層させて二段以上の平坦層とし
てもよい。マイクロレンズ１０１に関しても、従来から知られる工法によって実現するこ
とができ、例えば第１の実施形態の場合は、ＷｈとＷｄの厚さを有する平坦層１０２を加
工後に、フォトレジストなどによるマイクロレンズ１０１の元になる層を平坦層１０２に
被せ、リフローなどによって熱を掛けると、平坦層１０２の低くなっているＷｄの部分に
垂れて回り込むことでマイクロレンズ１０１を形成することができる。

このように、本発明の固体撮像素子は、画素の形状が四角形型であっても、四隅の集光
率が改善されて良好な集光率を得ることができる固体撮像素子を提供できるので、同じ光
量でも光電変換部からの信号出力が増大し、固体撮像素子の感度を向上することが可能と
なる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、第１の実施
形態と同一の箇所については第１の実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態の撮像装置は、第１の実施形態に係る撮像装置１０の固体撮像素子１を、こ
れとは異なる固体撮像素子１ａに置き換えた構成を有する。以下、この固体撮像素子１ａ
について詳述する。

固体撮像素子１ａは、いわゆるダブルレンズ方式でマイクロレンズを形成した固体撮像
素子である。周知のように、ダブルレンズ方式では、カラーフィルタをフォトリソグラフ
ィ等により形成した後、平坦化膜を塗布し、二次元状に配列される多数のマイクロレンズ
を、千鳥配列上に、１画素おきに形成する。

図５はこのときの固体撮像素子１ａを上方から見た様子を模式的に示した平面図である
。本実施形態の固体撮像素子１ａを製造する際には、フォトリソグラフィ等により、まず
マイクロレンズ３０１ａを形成する。このとき、マイクロレンズ３０１ａの上下左右に隣
接するマイクロレンズ３０１ｂは、まだ形成しない。つまり、ダブルレンズ方式では、マ
イクロレンズ３０１ａを、１つおきに（いわゆる千鳥配列で）形成する。その後、各マイ
クロレンズ３０１ａの間に、マイクロレンズ３０１ｂを形成する。

図６は、本実施形態の画素単位を詳しく描いた図で、図６（ａ）は水平断面位置Ａで切
断した時の画素単位の水平断面図、図６（ｂ）は対角断面位置Ｂで切断した時の画素単位
の対角断面図である。

本実施形態においても、対角断面位置Ｂにおけるマイクロレンズ３０１の厚さＬｄは、
水平断面位置Ａにおけるマイクロレンズ３０１の厚さＬｈの約２．１倍に設定されている
。マイクロレンズ３０１の厚さをこのような関係とすることで、マイクロレンズ３０１へ
の入射光が画素内の一点に集光されるようになる。つまり、マイクロレンズ３０１の集光
性が、例えば図７や図８に示したマイクロレンズ１２１やマイクロレンズ７０１に比べて
格段に向上する。

図９は、従来のダブルレンズ方式により形成されたマイクロレンズ８０１を詳しく描い
た図で、図９（ａ）は水平断面位置Ａで切断した時の画素単位８６０の水平断面図、図９
（ｂ）は対角断面位置Ｂで切断した時の画素単位８６０の対角断面図である。従来の技術
では、マイクロレンズ８０１の厚さが水平断面位置Ａと対角断面位置Ｂとで同一であるこ
とに起因して、マイクロレンズ間ギャップＧｄを十分に小さくすることができなかった。
つまり、二次元状に配列された多数のマイクロレンズ８０１において、対角方向に比較的
大きな隙間が生じていた。この隙間への入射光は集光できないため、集光効率の低下を招
いていた。また、マイクロレンズ８０１の端部（裾部）は平坦部に対する角度が極めて小
さく、レンズ効果を得られない状態であるため、実質的なマイクロレンズ間ギャップＧｄ
は更に大きくなってしまっていた。

これに対し、図６の本発明の第２の実施形態の場合は、ＬｄをＬｈの約２．１倍に設定
したため、対角断面位置Ｂにおけるマイクロレンズ３０１の端部（裾部）の平坦層への落
ち込み角度を従来に比べて大きくすることができるので、対角断面位置Ｂにおけるマイク
ロレンズ間ギャップＧｄを従来よりも小さくすることができる。すなわち、本発明の第２
の実施形態では、マイクロレンズ３０１をギャップレス配列する（隙間なく配列する）こ
とができ、集光効率を更に高めることができる。

また本実施形態の固体撮像素子１ａも、上式（１）に示す関係を満たすように形成され
ている。そのため、マイクロレンズ３０１への入射光が、ちょうど光電変換部１１１の表
面上の一点に集光されるようになり、マイクロレンズ３０１の集光性を更に高めることが
可能となる。

なお、第１の実施形態や第２の実施形態では、固体撮像素子が有する全ての画素が、一
対の光電変換部１１１ａ、１１１ｂを有するものとしたが、一部の画素のみがそのような
構成を有するものとし、それ以外の画素については、図８に示した従来の構成のように、
１つの光電変換部１１１のみを有するものとしてもよい。

また、第１の実施形態や第２の実施形態において、個々の画素の形状は略正方形である
ものとしたが、本発明は正方形とは異なる形状の画素を有する固体撮像素子に適用するこ
とも可能である。例えば正方形を４５度回転した菱形形状や、正６角形、正８角形など、
画素中心に対して回転対称となる形状（点対称となる形状）を有する画素について、本発
明を適用することが可能である。

１，１ａ…固体撮像素子、１０…撮像装置

Claims (6)

1. 中心に対して回転対称な形状を有するマイクロレンズと、
   前記マイクロレンズを透過した光を受光して電気信号に変換する複数の光電変換部とを
   備え、
   前記マイクロレンズは中心からレンズ端までの直線距離が異なる平面形状を有し、
   前記マイクロレンズは、前記直線距離が相対的に長いｎ箇所（ｎは自然数）のレンズ端
   近傍の第１の底面部位と該第１の底面部位を含まない第２の底面部位とを有し、
   前記第１の底面部位から前記マイクロレンズの頂点までの垂直方向の高さＬｄを、前記
   第２の底面部位から前記マイクロレンズの頂点までの垂直方向の高さＬｈの約２．１倍と
   した
   ことを特徴とする固体撮像素子。
2. 請求項１に記載の固体撮像素子において、
   前記マイクロレンズは、前記入射光を前記複数の光電変換部の表面上の一点に集光する
   ことを特徴とする固体撮像素子。
3. 請求項２に記載の固体撮像素子において、
   前記第２の底面部位から前記複数の光電変換部までの距離をＬ、前記第１の底面部位に
   おける前記マイクロレンズの曲率半径をＲｄ、前記第２の底面部位における前記マイクロ
   レンズの曲率半径をＲｈとしたとき、
   ２．３≦（Ｌ＋Ｌｄ−Ｒｄ）／（Ｌ＋Ｌｄ−Ｒｈ）×Ｌｄ／Ｌｈ≦２．６
   の関係を満たすことを特徴とする固体撮像素子。
4. 請求項３に記載の固体撮像素子において、
   前記マイクロレンズの屈折率は、１．５５〜１．７であることを特徴とする固体撮像素
   子。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の固体撮像素子において、
   二次元状にギャップレス配列された複数の前記マイクロレンズを備えることを特徴とす
   る固体撮像素子。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の固体撮像素子を備えることを特徴とする撮像装置
   。

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