JP2020068359A - 光電変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の基板を積層している光電変換装置において、ある光電変換部を通過した光が、ある光電変換部とは異なる光電変換部に入射することを防ぐことを目的とする。【解決手段】 光入射面を有し、複数の光電変換部を含む第１基板と、前記第１基板の、前記光入射面とは反対側に配された光学部材と、前記光学部材の前記第１基板とは反対側に配された第２基板と、を備え、前記光学部材は、前記第１基板を透過した光の、前記第２基板の前記第１基板側の面への入射角を小さくするように光を屈折させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、光電変換装置に関する。

光電変換部を含む基板と、該基板とは異なる基板を積層した光電変換装置が知られている。例えば、特許文献１には、光電変換部を含む第１基板と、第２基板とが積層されており、第１基板の第２基板側の面とは反対側の面にマイクロレンズが配された光電変換装置が開示されている。この光電変換装置において、光はマイクロレンズの第１基板側の面とは反対側の面から入射する。

特開２０１５−０４１７８０号公報

第１基板に含まれる光電変換部を通過して第２基板に向かう光の中には、図２に示すように、広がりを持って第２基板に当たる光が含まれる。例えば、第２基板に向かう光の入射角が０°よりも９０°に近い場合がある。このような場合は、光電変換部を通過した光が第２基板で反射して、第１基板に含まれる光電変換部のうち、光が通過した光電変換部とは異なる光電変換部に入射する比率が増える。

本発明の一形態に係る光電変換装置は、光入射面を有し、複数の光電変換部を含む第１基板と、前記第１基板の、前記光入射面とは反対側に配された光学部材と、前記光学部材の前記第１基板とは反対側に配された第２基板と、を備え、前記光学部材は、前記第１基板を透過した光の、前記第２基板の前記第１基板側の面への入射角を小さくするように光を屈折させる。

本発明の一形態に係る光電変換装置は、光入射面を有し、複数の光電変換部を含む第１基板と、前記第１基板の、前記光入射面とは反対側に配されたレンズと、前記レンズの前記第１基板とは反対側に、前記レンズに接して配され、前記レンズよりも屈折率の低い材料からなる透光部材と、前記透光部材の前記第１基板とは反対側に配された第２基板と、を備え、前記レンズは、前記第２基板に向かって凸状の曲面を有する。

本発明の一形態に係る光電変換装置は、光入射面を有し、複数の光電変換部を含む第１基板と、前記第１基板の、前記光入射面とは反対側に配されたシリコン酸化膜と、前記第１基板と前記シリコン酸化膜との間に配され、前記シリコン酸化膜よりも窒素の比率が高い膜と、前記シリコン酸化膜の前記第１基板とは反対側に配された第２基板と、を備え、前記シリコン酸化膜よりも窒素の比率が高い膜は、前記第２基板に向かって凸状の曲面を有する。

本発明によれば、複数の基板を積層している光電変換装置において、ある光電変換部を通過した光が、ある光電変換部とは異なる光電変換部に入射することを防ぐことができる。

実施例１に係る光電変装置の断面図 参考例に係る断面図 実施例２に係る基板の平面図及びＡ−Ａ’断面図 実施例２に係る光電変換装置の製造方法 実施例３に係る基板の平面図及びＢ−Ｂ‘断面図 実施例３に係る光電変換装置の製造方法 実施例４に係る基板の平面図及びＣ−Ｃ‘断面図 実施例４に係る光電変換装置の製造方法 実施例５に係る光電変換装置の断面図 実施例６に係る光電変換装置の断面図 実施例７に係る光電変換装置の断面図 実施例８に係る光電変換システムに係る構成図 実施例９に係る移動体に係る構成図 光学部材と反射面との関係を説明するための概略図

以下、図面を参照し、本発明の実施例を説明する。図面の各部寸法は実際のものと異なる。また、本明細書で特に図示または記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知または公知技術を適用する。

（実施例１）
図１に本実施例に係る光電変換装置００４の断面図を示す。光電変換装置００４は、複数の光電変換部１１１を含む基板１０１と、基板１０１の光入射面とは反対側の面に配された光学部材０２１と、光学部材０２１の基板１０１とは反対側の面に配された基板２０１と、を備える。光学部材０２１と基板２０１との間には、光学部材０２１に接して透光部材１３１、２３１が配されている。図１において光学部材０２１は３つのレンズ部を含んで構成されている。各レンズ部は平面視において複数の光電変換部１１１の少なくとも１つの光電変換部１１１に重なるように配されている。光学部材０２１は、光学部材０２１を通過した光の、基板２０１への入射角を小さくするように光を屈折させる。

光電変換装置００４によれば、基板２０１で光が反射されることを抑えることができるため、ある光電変換部１１１を透過した光であって基板２０１で反射された光が、ある光電変換部１１１とは異なる光電変換部に入射することを抑えることができる。

図２に、本実施例の効果を説明するための参考例を示す。参考例は、光学部材０２１が配されていない点で実施例１とは異なる。光電変換部１１１を通過した光はある程度広がりをもつ。広がった光は、基板２０１と透光部材２３１との界面において全反射されやすい。例えば、画素ＰＩＸ１の光電変換部１１１を通過して基板２０１に到達した光のうち、一部の光は反射し、隣接する画素ＰＩＸ２、ＰＩＸ３の光電変換部１１１に入射するため、画素ＰＩＸ１で行われるべき光電変換が、画素ＰＩＸ２、ＰＩＸ３で行われることになる。特に、画素ＰＩＸ１に対応して配されるカラーフィルタが透過する波長と、画素ＰＩＸ２、ＰＩＸ３に対応して配されるカラーフィルタが透過する波長とが異なることがある。この場合は、混色が発生するためセンシング性が低下する。例えば、光電変換装置が画像を生成する装置である場合は、生成される画像の画質の低下が生じやすくなる。

これに対して、本実施例によれば、光学部材０２１で光の広がりを抑えている。つまり、基板２０１の基板１０１側の面に垂直な線と光電変換部１１１を通過した光とがなす角度Θ（以下「入射角Θ」」という。）を０°に近づけている。したがって、基板２０１と透光部材２３１との界面で光が反射することを抑えることができ、センシング性を向上させることができる。また、光電変換部１１１を通過した光を、光が通過した光電変換部１１１に戻すことができるため、感度を向上させることができる。

以下では、光電変換装置００４に含まれる構成について説明する。光電変換装置００４は基板１０１と基板２０１とが透光部材１３１、２３１を介して積層されている。

（基板１０１）
基板１０１は複数の光電変換部１１１を含む。図１は、光電変換装置全体のうちの一部分を拡大して示している。本実施例では、１つの画素ＰＩＸは、１つの光電変換部１１１により構成されている。図１では、３つの画素（ＰＩＸ１、ＰＩＸ２、ＰＩＸ３）が図示されている。

光電変換部１１１は、例えば、フォトダイオードやＳＰＡＤ（ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ ａｖａｌａｃｈｅ ｄｉｏｄｅ）である。なお、光電変換機能があれば、光電変換部１１１はこれらの構成に限られない。

基板１０１に入射した光は光電変換部１１１で電荷に変換され、データの生成に用いられる。入射光の多くは基板１０１の内部で光電変換されるが、一部は基板１０１を通過した後に基板２０１へと到達する。例えば、基板１０１が数μｍのシリコンである場合における基板１０１を通過する率は、可視光において１０〜３０％であり、赤外波長になると４０％を超えると考えられる。

（マイクロレンズ０８１、カラーフィルタ０８２、絶縁部材０８３）
被写体から各光電変換部１１１へと入射する光は、マイクロレンズ０８１で集光されて光電変換部１１１に入射する。

マイクロレンズ０８１と基板１０１との間にはカラーフィルタ０８２が配されており、マイクロレンズ０８１を通過した光は、カラーフィルタ０８２で色分離されて光電変換部１１１に入射する。

マイクロレンズ０８１から基板１０１までの光路には、カラーフィルタ０８２を除き、透光性の絶縁部材０８３により形成される。なお、本明細書における透光性とは、入射した光の全部又は一部を透過させる性質を意味し、例えば、入射した光を５０％以上透過させる性質を言う。絶縁部材０８３とは、例えば、シリコン酸化膜である。

（光学部材０２１）
光学部材０２１は１以上のレンズ部により構成されている。図１では、各レンズ部は離間しているが、繋がっていてもよい。

光学部材０２１は、上述の通り、光学部材０２１を通過して基板２０１に入射する光の広がりが抑えられるように光を屈折させるものである。光学部材０２１は、透光部材１３１と接触しており、かつ、透光部材１３１よりも屈折率の高い材料で形成されている。そして、光学部材０２１を構成するレンズ部は、基板２０１に向かって弓なりとなった凸状の曲面を有している。これにより、光学部材０２１を通過した光の広がりを抑えることができる。光学部材０２１は、例えば、シリコン酸化膜よりも窒素の比率が高い膜で形成される。光学部材０２１は、典型的には、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜で構成される。

光学部材０２１は、光電変換部１１１を通過した光が光学部材０２１へ入射されるように、基板１０１にできるだけ近づけて配されることが好ましい。なお、基板１０１の材料及び光学部材０２１の材料次第では、基板１０１と光学部材０２１とが接すると、センシング性が低下する可能性がある。例えば、基板１０１の材料をシリコンとし、光学部材０２１の材料をシリコン窒化膜とした場合は、基板１０１と光学部材０２１が接すると、暗電流が発生し、センシング性の低下につながる可能性がある。したがって、このような組み合わせにおいては、光学部材０２１と基板１０１との間に、シリコン酸化膜等のバッファ層を配することが好ましい。

上記の通り、光学部材０２１は、光学部材０２１を通過した光が基板２０１で反射しても所定の光電変換部１１１以外の光電変換部１１１に入射しないよう、光学部材０２１を通過して基板２０１へ入射する光の入射角Θを小さくするように配される。より好適には入射角Θが０°に近づくように設計することが好ましい。光学部材０２１の構造設計は、次のように考えればよい。

まず、反射面の位置と光電変換部の配置とを勘案して、隣接する光電変換部に反射光が入射しない入射角Θの許容範囲を求める。本実施例において反射面とは、基板２０１の基板１０１側の面である。次に、光電変換部１１１を通過した光がその許容範囲に含まれるように光学部材０２１の設計を行う。これにより、光電変換部１１１を通過した光が、反射または屈折して、隣接する光電変換部へと入射することを防ぐことができる。

光学部材０２１と基板２０１との距離はできるだけ短いことが好ましい。光学部材０２１を通過した光の中には、基板２０１の基板１０１側の面に対して垂直に入射せず、わずかに傾きをもつ光が含まれる。この場合に、光学部材０２１から基板２０１までの距離が長いと、反射された光が隣の光電変換部に入射する可能性がある。光学部材０２１から基板２０１までの距離Ｌを短くすることにより、光電変換部１１１に光を再入射させやすくなる。

距離Ｌ、入射角θ、平面距離ｄを式で表現すると以下のようになる。
２Ｌ≦ｄ／ｔａｎΘ

ここで、
ｄ・・・光学部材の屈折点と隣の画素との平面距離
θ・・・入射角
Ｌ・・・光学部材と反射面との距離
である。

この式について図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）を参照しながら説明する。図１４（Ａ）は、２Ｌ＜ｄ／ｔａｎΘを示す図であり、図１４（Ｂ）は、２Ｌ＝ｄ／ｔａｎΘを示す図であり、図１４（Ｃ）は、２Ｌ＞ｄ／ｔａｎΘを示す図である。図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）においては、基板２０１で反射された光は画素ＰＩＸ３の光電変換部１１１へ入射しにくい。一方で、図１４（Ｃ）に示すように、距離Ｌが長くなると、基板２０１で反射された光は画素ＰＩＸ３の光電変換部１１１へ入射する。したがって、２Ｌ≦ｄ／ｔａｎΘの関係を満たす場合に、隣接する光電変換部に反射した光が入射しにくくなる。

（基板２０１）
光学部材０２１によって発散が抑えられるように屈折された光は、透光部材１３１、２３１を経て、基板２０１へと到達する。

基板２０１は、透光部材１３１、２３１よりも透過率の低い材料により構成されている。基板２０１は、例えば、シリコンや金属により構成されている。

（透光部材１３１、２３１）
基板１０１と基板２０１との間には、透光部材１３１、２３１が配されている。透光部材１３１は、光学部材０２１よりも屈折率の低い材料で構成されている。透光部材１３１、２３１は、同じ材料から構成されることが好ましい。透光部材１３１、２３１の材料は、例えば、シリコン酸化膜である。

透光部材２３１の屈折率は、基板２０１の屈折率よりも高い。このような場合に、基板２０１で光が全反射されて異なる光電変換部に光が入射しやすくなるところ、本実施例によれば光学部材０２１により全反射を起こしにくくすることができる。

光電変換装置００４は、基板１０１と透光部材１３１とを含む基部１００と、基板２０１と透光部材２３１とを含む基部２００と、を各透光部材１３１、２３１が接するように接合して形成されている。透光部材１３１及び透光部材２３１の接合面３００において、透光部材１３１、２３１だけではなく透光部材１３１に配された配線と透光部材２３１に配された配線とが接合されていてもよい。

（実施例２）
図３（Ａ）に本実施例に係る光学部材０２１及びその周辺の平面図を示し、図３（Ｂ）に図３（Ａ）のＡ−Ａ’断面図を示す。本実施例に係る光電変換装置００４は、光学部材０２１と光電変換部１１１との間に絶縁膜１１３が配されている点で実施例１に係る光電変換装置と異なる。なお、図３（Ｂ）は、図１とは上下反転している。つまり、図３（Ｂ）の下側から光は入射する。

図３（Ｂ）に示すように、ゲート電極１１４は、平面視において光電変換部１１１と浮遊拡散部１１２の間であって、ゲート絶縁膜１１３の基板１０１とは反対側の面に配される。ゲート電極１１４に電圧を印加することにより、光電変換部１１１に蓄積された電荷が浮遊拡散部１１２へと転送される。

実施例１で述べたように、光学部材０２１と基板１０１とはできるだけ近づけて配されることが好ましいが、光学部材０２１と基板１０１とが直接接すると基板１０１と光学部材０２１との界面が劣化する可能性がある。本実施例のように、ゲート電極１１４と光学部材０２１とをゲート絶縁膜１１３を介して同一平面に配することにより、基板１０１と光学部材０２１との距離を小さくしながら、基板１０１と光学部材０２１との界面の劣化を抑制することができる。

ゲート絶縁膜１１３は、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲内の厚みとする。ゲート絶縁膜１１３の材料としては、主として酸化ケイ素や酸化ハフニウムを含むもの等が用いられる。また、ゲート絶縁膜１１３には、窒素が含まれていてもよい。ゲート絶縁膜１１３に窒素が含まれる場合は、ゲート絶縁膜１１３の窒素の含有量は、光学部材０２１における窒素の含有量よりも少ないことが好ましい。

図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に実施例２に係る光電変換装置の製造方法を示す。

まず、図４（Ａ）に示すように、光電変換部１１１及び浮遊拡散部１１２を含む基板１０１にゲート絶縁膜１１３を形成し、ゲート絶縁膜１１３の基板１０１とは反対側の面にゲート電極１１４を形成する。

次に、図４（Ｂ）に示すように、ゲート電極１１４が配されている側の面に光学部材０２１の材料となるシリコン窒化膜を成膜する。その後、光学部材形成部にフォトレジスト０７１をパターニングする。

次に、フォトレジスト０７１をマスクにしてシリコン窒化膜をエッチングし、余ったフォトレジストを除去する。これにより、図４（Ｃ）に示すように光学部材０２１を形成することができる。その後、絶縁部材０３１を成膜し、配線１４２およびプラグ１４１を形成することで、図３（Ｂ）に示す構造が作成できる。

本実施例に示す製造方法によれば、次に説明する実施例３と比較して工程数を少なくすることができる。

なお、シリコン窒化膜を成膜する前に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ）やシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）等の各種絶縁部材を成膜してもよい。これらの材料は、エッチング時のエッチストップ層として機能させることができる。この点は、以降に示す実施例３や４においても同様である。

（実施例３）
図５（Ａ）に本実施例に係る光学部材０２１及びその周辺の平面図を示し、図５（Ｂ）に図５（Ａ）のＢ−Ｂ’断面図を示す。本実施例に係る光電変換装置は、平面視においてゲート電極１１４の一部に光学部材０２１が重なるように配されている点で実施例２の光電変換装置と異なる。

図５（Ａ）に示すように、本実施例では、平面視において光学部材０２１の外縁よりも内側においてゲート電極１１４の一部が重なっている。

本実施例によれば、平面視において基板１０１と光学部材０２１とが重なる領域の面積を増やすことができる。したがって、光電変換部１１１を通過して広がりをもった光を光学部材０２１へと入射させすくなるため、迷光を抑制しやすくできる。

図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に実施例３に係る光電変換装置の製造方法を示す。ゲート電極１１４を形成し、シリコン窒化膜０２１を成膜するまでは実施例２と同様である。

図６（Ｂ）に示すように、シリコン窒化膜０２１を形成した後は、シリコン窒化膜０２１に段差が生じている。実施例２と同様の方法により光学部材０２１をゲート電極１１４に重なるように形成すると、ゲート電極１１４の段差が原因となりレンズ形状が崩れてしまう。そこで、本実施例では、段差の段が低い領域にフォトレジスト０７２をパターニングした後に、フォトレジスト０７２をマスクにしてシリコン窒化膜０２１の段が高い領域をエッチングし、次いでＣＭＰ処理を行う。これにより、シリコン窒化膜は平坦化される。こうして平坦化した後に、図６（Ｃ）に示すように、レンズ形成部にフォトレジスト０７１を形成する。次に、これをエッチングし、余ったフォトレジストを除去することで、図６（Ｄ）に示すように、平面視において、ゲート電極１１４と光学部材０２１とを重ねることができる。この後に、絶縁部材０３１を成膜し、配線およびプラグを形成することで、図５（Ｂ）に示すような光電変換装置を作製できる。

（実施例４）
図７（Ａ）に本実施例に係る光学部材０２１及びその周辺の平面図を示し、図７（Ｂ）に図７（Ａ）のＣ−Ｃ’断面図を示す。本実施例に係る光電変換装置は、光学部材０２１と基板１０１との間に配される絶縁部材の厚みが大きい点及び平面視において光学部材０２１と基板１０１とが重なる領域が広い点で実施例２の光電変換装置と異なる。

図７（Ｂ）に示すように、光電変換装置が複数の配線１４２を含む場合は、一般的に、配線１４１を形成する際に表面を平坦化する。この平坦化された面に光学部材０２１を配することにより、製造コストをかけず面積の大きいレンズを形成することができる。

図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に、本実施例における製造方法を示す。ゲート電極１１４を形成するまでは実施例２と同様である。本実施例では、ゲート電極１１４を形成した後、配線１４２及びプラグ１４１を形成する。その後、図８（Ｂ）に示すように、光学部材０２１の材料となるシリコン窒化膜を成膜し、光学部材の形成部にフォトレジスト０７１をパターニングする。次に、フォトレジスト０７１をマスクにしてシリコン窒化膜をエッチングし、余ったフォトレジストを除去することにより、図８（Ｃ）に示す光学部材０２１が形成される。次に、光学部材０２１が埋まるように絶縁部材０３１を配する。次に、絶縁部材０３１の基板１０１の側とは反対側の面をＣＭＰ処理し、プラグ１４１および配線１４２を形成する。

本実施例によれば、製造工程をあまり増やさずに、平面視において、基板１０１と光学部材０２１とが重なる領域の面積を大きくすることができる。

（実施例５）
図９（Ａ）に本実施例に係る光電変換装置００４を示す。本実施例に係る光電変換装置００４は、基板２０１が複数の光電変換部を含む点で実施例１に記載の光電変換装置とは異なる。

本実施例では、平面視において、１つのマイクロレンズに重なるように１つの光電変換部が基板１０１に配されている。また、平面視において、１つのマイクロレンズに重なるように複数の光電変換部２１１Ａ、２１１Ｂが基板２０１に配されている。本実施例によれば、光電変換部２１１Ａで生成される電荷に基づくデータと、光電変換部２１１Ｂで生成される電荷に基づくデータとを得ることができる。このデータの差分の大きさから距離情報を得ることができる。

図９（Ｂ）に、平面視において、１つのマイクロレンズに重なる領域における基板２０１の平面図を示す。図９（Ｂ）に示すように、光電変換部２１１Ａ及び光電変換部２１１Ｂが、平面視において、１つのマイクロレンズに重なるように配されている。光電変換部２１１Ａと浮遊拡散部２１２Ａとの間には、ゲート電極２１４Ａが配されており、光電変換部２１１Ｂと浮遊拡散部２１２Ｂとの間には、ゲート電極２１４Ｂが配されている。

ゲート電極２１４Ａ、２１４Ｂに電圧を印加すると、各光電変換部に蓄積された電荷が対応する浮遊拡散部２１２Ａ、２１２Ｂに転送される。例えば、光電変換装置が画像を生成する装置である場合は、これにより、同時刻における被写体の画像情報と距離情報とを取得することができる。

ゲート電極２１４Ａ、２１４Ｂは、配線及びプラグにより直線的に接続されていることが好ましい。これにより、タイムラグの発生を抑えることができるため、被写体の画像情報と距離情報との同時性を高めることができる。

なお、本実施例では、基板２０１の光電変換部２１１Ａ、２１１Ｂを距離情報の取得に用いているが、赤外線情報を取得することも可能である。基板２０１に到達する光は、可視光に比べて赤外線波長の光が多い。したがって、基板２０１では赤外光の多い情報が得られる。このように、基板１０１の光電変換部１１１において可視光の情報を得るとともに、基板２０１の光電変換部２１１において赤外光による情報も同時に取得することができる。

（実施例６）
図１０に本実施例に係る光電変換装置００４の断面図を示す。本実施例に係る光電変換装置００４は、平面視において、１つのマイクロレンズに重なる領域に１つの光電変換部が基板２０１に配されている点で実施例５に記載の光電変換装置とは異なる。また、本実施例に係る光電変換装置は、平面視において、光電変換部の一部に重なるように遮光部材が配されている点で実施例５に係る光電変換装置とは異なる。

遮光部材０４１は、光学部材０２１と光電変換部２１１との間の一部に配されている。光学部材０２１を通過する光の一部は、遮光部材０４１によって遮られる。具体的には、遮光部材０４１は、１つの光電変換部の約半分が遮光されるようになっている。このとき遮光部材０４１は、連続して配された２つの光電変換部を結ぶ線に垂直な線に対して線対称に配されていることが好ましい。

本実施例によれば、光電変換装置が画像を生成する装置である場合に、実施例５と同様に、同時刻における、被写体の画像情報と距離情報とを得ることができる。

図１０では、接合面３００と基板１０１との間に遮光部材０４１が配されているが、遮光部材０４１は、接合面３００と基板２０１との間に配されていてもよい。

また、本実施例では隣接する２つの光電変換部に対応して遮光部材０４１を配しているが、離れた位置にある複数の光電変換部をペアとしてもよい。

（実施例７）
図１１に本実施例に係る光電変換装置００４を示す。本実施例に係る光電変換装置００４は、光学部材０２１と基板２０１との間に金属部材が配されている点で実施例１に記載の光電変換装置とは異なる。

本実施例では、光学部材０２１と基板２０１との間に配される金属部材は、配線１４１、２４１である。金属部材が配される場合には、基板１０１を通過して金属部材に到達して反射される光が実施例１に比べて多くなる。本実施例のように、光学部材０２１を配することにより、金属部材で反射された光を、光が通過した光学部材０２１に向けて反射させることができる。

金属部材は光学部材０２１にできるだけ近づけて配されることが望ましい。例えば、配線１４１は、接合面３００と基板１０１との間に配される透光部材１３１に配されることが好ましい。

（実施例８）
図１２は、実施例８に係る光電変換システム００１の概略構成図である。光電変換システム００１は、種々の光電変換システムに適用可能である。光電変換システムの例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、衛星観測等が挙げられる。また、レンズなどの光学系と光電変換装置とを備えるカメラモジュールも、光電変換システムに含まれる。

光電変換システム００１は、被写体００２からの光を、装置付属レンズ００３を介して集束し、光電変換装置００４へ入射させる。ここで、光電変換装置００４は複数の光電変換部が連続的に配された画素エリア００５と、周辺回路エリア００６に分割されている。入射してきた光は、画素エリア００５で電子に変換され、次に周辺回路エリア００６で電気信号として集計される。この集計データは、信号処理部００７で光電変換装置００４が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換処理をされる。その後、画像処理部００８で必要に応じて各種の補正、圧縮を行って画像データに転換され、メモリ部００９に保存される。光電変換装置００４としては、実施例１乃至７のいずれかに記載の光電変換装置を用いることができる。

（実施例９）
本実施例による光電変換システム及び移動体について、図１３を用いて説明する。

図１３（ａ）は、車戴カメラに関する光電変換システムの一例を示したものである。光電変換システム３００は、光電変換装置００４を有する。具体的には、図１３（ａ）の撮像装置３１０が上記実施例１乃至７のいずれかに記載の光電変換装置である。光電変換システム３００は、光電変換装置００４により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部３１２と、光電変換システム３００により取得された複数の画像データから視差（視差画像の位相差）の算出を行う視差算出部３１４を有する。また、光電変換システム３００は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離計測部３１６と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部３１８と、を有する。ここで、視差算出部３１４や距離計測部３１６は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部３１８はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。

光電変換システム３００は車両情報取得装置３２０と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、光電変換システム３００は、衝突判定部３１８での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ＥＣＵ３３０が接続されている。また、光電変換システム３００は、衝突判定部３１８での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置３４０とも接続されている。例えば、衝突判定部３１８の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ３３０はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置３４０は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。

本実施例では、車両の周囲、例えば前方又は後方を光電変換システム３００で撮像する。図１３（ｂ）に、車両前方（撮像範囲３５０）を撮像する場合の光電変換システムを示した。車両情報取得装置３２０が、所定の動作を行うように光電変換システム３００ないしは光電変換装置００４に指示を送る。このような構成により、測距の精度をより向上させることができる。

上記では、他の車両と衝突しないように制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。さらに、光電変換システムは、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（移動装置）に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。

［変形実施例］
本発明は、上記実施例に限らず種々の変形が可能である。例えば、いずれかの実施例の一部の構成を他の実施例に追加した例や、他の実施例の一部の構成と置換した例も、本発明の実施例である。

なお、上記実施例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１０１ 第１基板
１１１ 光電変換部
０２１ 光学部材
１３１ 透光部材
２０１ 第２基板

Claims (14)

1. 光入射面を有し、複数の光電変換部を含む第１基板と、
   前記第１基板の、前記光入射面とは反対側に配された光学部材と、
   前記光学部材の前記第１基板とは反対側に配された第２基板と、を備え、
   前記光学部材は、前記第１基板を透過した光の、前記第２基板の前記第１基板側の面への入射角を小さくするように光を屈折させることを特徴とする光電変換装置。
2. 前記光学部材と前記第２基板との間には、前記光学部材の前記第２基板側の面から前記第２基板の前記光学部材側の面まで連続的に配された透光部材を有することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
3. 光入射面を有し、複数の光電変換部を含む第１基板と、
   前記第１基板の、前記光入射面とは反対側に配されたレンズと、
   前記レンズの前記第１基板とは反対側に、前記レンズに接して配され、前記レンズよりも屈折率の低い材料からなる透光部材と、
   前記透光部材の前記第１基板とは反対側に配された第２基板と、を備え、
   前記レンズは、前記第２基板に向かって凸状の曲面を有することを特徴とする光電変換装置。
4. 光入射面を有し、複数の光電変換部を含む第１基板と、
   前記第１基板の、前記光入射面とは反対側に配されたシリコン酸化膜と、
   前記第１基板と前記シリコン酸化膜との間に配され、前記シリコン酸化膜よりも窒素の比率が高い膜と、
   前記シリコン酸化膜の前記第１基板とは反対側に配された第２基板と、を備え、
   前記シリコン酸化膜よりも窒素の比率が高い膜は、前記第２基板に向かって凸状の曲面を有することを特徴とする光電変換装置。
5. 前記第２基板は、前記透光部材の屈折率よりも屈折率の高い第１部分を含み、
   前記第１部分と前記透光部材とが接していることを特徴とする請求項２又は３に記載の光電変換装置。
6. 前記第２基板はシリコンを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
7. 前記透光部材はシリコン酸化膜からなることを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
8. 前記第１基板の前記光入射面の側には、第１カラーフィルタと、前記第１カラーフィルタと隣り合って配され、前記第１カラーフィルタとは異なる色を透過する第２カラーフィルタと、が配され、
   前記複数の光電変換部は、平面視において、前記第１カラーフィルタに重なるように配された光電変換部と、前記第２カラーフィルタに重なるように配された光電変換部と、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項に記載の光電変換装置。
9. 前記第２基板は複数の第２光電変換部を含み、
   前記複数の第２光電変換部は、平面視において前記複数の光電変換部のそれぞれに少なくとも１つの前記第２光電変換部が重なるように配されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
10. 前記複数の第２光電変換部は、平面視において前記複数の光電変換部のそれぞれに複数の光電変換部が重なるように配されることを特徴とする請求項９に記載の光電変換装置。
11. 前記第１基板の、前記光入射面とは反対側の面には絶縁膜を介してゲート電極が配されており、
    前記光学部材は、前記ゲート電極と同一平面に配されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光電変換装置。
12. 前記第１基板の、前記光入射面とは反対側の面には絶縁膜を介してゲート電極が配されており、
    平面視において前記光学部材の外縁よりも内側に前記ゲート電極の少なくとも一部が重なることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光電変換装置。
13. 前記第１基板と前記第２基板との間には、平面視において、前記光電変換部の一部と重なるように金属部材が配されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光電変換装置。
14. 前記光学部材は、第１レンズ部と、前記第１レンズ部に隣り合って配された第２レンズ部と、を有し、
    前記金属部材は、前記第１レンズ部の前記第２レンズ部から遠い側の一部、及び前記第２レンズ部の前記第１レンズ部から遠い側の一部と重なるように配されていることを特徴とする請求項１３に記載の光電変換装置。

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