JP6141024B2

JP6141024B2 - 撮像装置および撮像システム

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Publication number: JP6141024B2
Application number: JP2013004051A
Authority: JP
Inventors: 聡子飯田; 潤伊庭; 和昭田代
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Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2017-06-07
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Description

本発明は、撮像装置および撮像システムに関する。

撮像装置は、入射した光を集光する手段としてマイクロレンズを備えうる。しかしながら、例えば、３５ｍｍフルサイズのフルＨＤセンサのように、従来技術で用いられるマイクロレンズの径に対して単位画素が大きい撮像装置もある。このような撮像装置の画素のそれぞれを１個のマイクロレンズで覆う場合は、個々のマイクロレンズの高さを大きく形成する必要がある。

特開２００５−１６７００３号公報

しかしながら、このような撮像装置の画素のそれぞれを高さの大きいマイクロレンズで覆うことは、撮像装置の平坦性を損ない、また、個々のマイクロレンズの高さが異なる等の製造ばらつきをもたらしうる。そのため、入射した光の経路を制御することが難しく、画素のレイアウト設計が容易ではない。

本発明の目的は、従来技術で用いられるマイクロレンズの径に対して単位画素が大きい撮像装置において、画素のレイアウト設計に有利な撮像装置を提供することにある。

本発明の一つの側面は撮像装置にかかり、前記撮像装置は、基板の上に配列された複数の画素を有する撮像装置であって、前記複数の画素のそれぞれは、光電変換部と、前記光電変換部で生じた電荷に対応する信号を読み出す複数のトランジスタと、前記光電変換部の上に配されたカラーフィルタと、前記カラーフィルタの上に配された複数のマイクロレンズと、を備え、前記基板の上面に対する平面視において、前記複数のマイクロレンズのそれぞれは、前記光電変換部よりも面積が小さく、前記複数の画素は、互いに隣接する第１画素および第２画素を含み、前記複数のマイクロレンズの少なくとも１つは、前記第１画素の一部と前記第２画素の一部とを覆うように設けられており、前記第１画素の前記カラーフィルタは、前記第１画素の前記光電変換部によって光電変換されるべき色の光を透過させる第１部分と、前記第２画素の前記光電変換部によって光電変換されるべき色の光を透過させる第２部分とを含み、前記第２画素の前記カラーフィルタは、前記第２画素の前記光電変換部によって光電変換されるべき色の光を透過させる第３部分と、前記第１画素の前記光電変換部によって光電変換されるべき色の光を透過させる第４部分とを含み、前記第２部分および前記第４部分のそれぞれは、前記少なくとも１つのマイクロレンズの下に配されていることを特徴とする。

本発明によれば、従来技術で用いられるマイクロレンズの径に対して単位画素が大きい撮像装置において、画素のレイアウト設計に有利な撮像装置を提供することができる。

第１実施形態の構成例を説明する図。画素の構成の一例を説明する図。第１実施形態の画素の模式的断面構造を説明する図。第１実施形態の他の構成例を説明する図。第２実施形態の構成例を説明する図。第３実施形態の構成例を説明する図。第３実施形態の画素の模式的断面構造を説明する図。第３実施形態の他の構成例を説明する図。第３実施形態の画素の模式的断面構造を説明する図。第４実施形態の構成例を説明する図。第４実施形態の画素の模式的断面構成を説明する図。第４実施形態の他の構成例を説明する図。その他の構成例を説明する図。第５実施形態の構成例を説明する図。第５実施形態の画素の模式的断面構成を説明する図。第６実施形態の構成例を説明する図。第６実施形態の画素の模式的断面構成を説明する図。

（第１実施形態）
図１乃至４を参照しながら、第１実施形態の撮像装置１を説明する。撮像装置１は、基板（例えば、半導体基板）上に二次元状に配された複数の画素を有する画素部（不図示）を備えている。図１は、この画素部の単位画素１００を上面から描いた模式図である。画素１００のサイズは、例えば、２０μｍ×２０μｍである。画素１００は、図２に例示されるような回路で構成されている。画素１００は、光電変換部（例えば、フォトダイオード１０１）と、転送トランジスタ１０３、フローティングディフュージョン１０２、増幅トランジスタ１０４、選択トランジスタ１０６、リセットトランジスタ１０５を備えている。画素１００は少なくとも１つの光電変換部を有しており、その他の構成は適宜変更可能である。転送トランジスタ１０３は、制御配線１０９を介して制御信号ＴＸが入力されることにより、光の入射によってフォトダイオード１０１において発生し蓄積された電荷を、フローティングディフュージョン１０２に転送しうる。増幅トランジスタ１０４は、不図示の定電流回路とソースフォロワ回路を構成している。増幅トランジスタ１０４は、フローティングディフュージョン１０２に転送された電荷量に応じて電圧信号に変換し、該電圧信号を垂直信号線１１２に出力する。選択トランジスタ１０６は、制御配線１１１を介して制御信号ＳＥＬが入力されることにより、増幅トランジスタ１０４から出力された画素信号を、垂直信号線１１２に出力しうる。リセットトランジスタ１０５は、制御配線１１０を介して制御信号ＲＥＳが入力されることにより、フローティングディフュージョン１０２の電位をリセットしうる。電源配線１０７は、リセットトランジスタ１０５に電源を供給するためのＶＲＥＳ電源配線、及び増幅トランジスタ１０４に電源を供給するためのＶＤＤ電源配線を含み、電源回路（不図示）に接続されている。電源配線１０８は、接地用のＧＮＤ配線である。各制御配線１０９乃至１１１は、画素部の各行の画素１００のそれぞれを列方向に制御する垂直走査回路（不図示）に接続されている。これらフォトダイオード１０１と、各素子１０２乃至１０６とが、図１に例示されるように、画素１００に配されている。また、画素１００の上には、各電源配線１０７及び１０８と、各制御配線１０９乃至１１１等と、集光部としてマイクロレンズＭＬとが設けられている。図１においては、各画素に対して複数のマイクロレンズMLが設けられているが、１つの画素に対して少なくとも１つのマイクロレンズがあればよい。なお、画素１００とは、半導体基板の表面における仮想的な区分けとも言える。また、画素１００に含まれるフォトダイオード以外の素子（例えばトランジスタ）を他の素子と称する。

図３は、複数のマイクロレンズＭＬのうちの１つについて、カットラインＡ−Ａ’の断面構造の模式図を示す。フォトダイオード１０１の上には、例えば、厚さがそれぞれ１μｍの層間絶縁層ＩＬが３層、配されている。例えば、第１層及び第２層のＡｌ配線（図１においてそれぞれのＡｌ配線にＭ１、Ｍ２とそれぞれ表記）を用いて、各電源配線１０７及び１０８、各制御配線１０９乃至１１１（以下、「各配線」）を配することができる。図３では、第１層のＡｌ配線で形成された電源配線１０７及び制御配線１１０が配されている。各配線のそれぞれは、例えば、配線幅０．５ｕｍ、配線高さ０．５ｕｍとしている。また、層間絶縁層ＩＬの上には、カラーフィルタＣＦ（平坦化層も含みうる。）が配され、カラーフィルタＣＦの上には、マイクロレンズＭＬが配されている。カラーフィルタＣＦの厚さは２．２ｕｍとしている。この場合、カラーフィルタの上面からフォトダイオード１０１の上面までの距離は５．２ｕｍとなる。

図１に例示されるように、電源配線１０７、及び制御配線１０９乃至１１１のそれぞれには、第１層のＡｌ配線を用い、これらは水平方向に沿って配され、同じ行の他の画素とも接続されている。これらは、適宜、コンタクトホール（不図示）又は第２層のＡｌ配線を介して、各画素の所定の素子のそれぞれにそれぞれ接続されている。また、垂直信号線１１２、電源配線１０８のそれぞれには、第２層のＡｌ配線を用い、これらは垂直方向に沿って配され、同じ列の他の画素の素子とも接続されている。これらは、適宜、コンタクトホール又は第１層のＡｌ配線を介して、各画素の所定の素子のそれぞれにそれぞれ接続されている。

ここで、図１に例示されるように、画素１００の上には、マイクロレンズＭＬが、フォトダイオード１０１の外縁に沿って、例えば、光電変換部の周りの素子や配線等に向かって入射した光の経路をフォトダイオード１０１に向けて屈折させるように配されている。マイクロレンズＭＬは、直径４．５ｕｍ、高さ１．１ｕｍと、フォトダイオード１０１よりも面積又は幅（径）が小さく、その上面は球面の形状を有する。

ここで、マイクロレンズの直径とは、マイクロレンズの底面（フォトダイオードが配された側の面）の周円の直径を指す。また、マイクロレンズの直径は、隣接するマイクロレンズと接触する部分があるときは、例えば、接触していない部分において直径を定義すればよい。また、マイクロレンズの面積は、フォトダイオードの受光面を含む面に垂直な方向にマイクロレンズを投影して得られた形状の面積を指すものとする。本実施形態において、個々のマイクロレンズの面積はフォトダイオードの面積より小さいものとなっている。フォトダイオードの幅は、例えば、半導体基板の表面に対する正射影図において求められ、その方向は任意である。

マイクロレンズＭＬは、一般的な製造方法であるリフロー法を用いて形成した。まず、画素部を形成した半導体基板の上にマイクロレンズ用の感光性フォトレジスト（感光性樹脂）を塗布する。具体的には、例えば、半導体基板の上に平坦化層を形成し、その後、平坦化層の上にマイクロレンズ用感光性フォトレジストをスピンコートによって塗布する。このとき、その後に為されるベーク処理後の膜厚が所望の膜厚（例えば、１．１ｕｍ）になるように、マイクロレンズ用感光性フォトレジストの粘度、スピンコートの条件を設定して行う。その後、ベーク処理を行う。次に、本発明のマイクロレンズＭＬの配置に対応したパターンを有するフォトマスクを用いて、感光性フォトレジストを露光し、その後、現像処理を行う。これにより、マイクロレンズＭＬの配置に対応した感光性フォトレジストのパターンが形成される。最後に、該パターンを加熱して熱変形（リフロー）させることにより、個々が直径４．５ｕｍ、高さ１．１ｕｍで上面に球面の形状を有する複数のマイクロレンズＭＬを形成した。ここでは、リフロー法によってマイクロレンズＭＬを形成したが、その他の従来の製造方法によって形成してもよい。

以上では、画素１００のサイズが２０μｍ×２０μｍの場合を考えたが、この画素サイズは、従来技術で用いられるマイクロレンズの直径（例えば、直径１０μｍ程度）に対して大きい。例えば、この画素１００を覆う大きさの球面マイクロレンズを形成する場合は、例えば、高さを６μｍより大きいものを形成する必要がある。しかし、このことは、撮像装置１の平坦性を損ない、また、個々のマイクロレンズの高さが異なる等の製造ばらつきをもたらしうる。また、さらに、マイクロレンズの高さが大きくなるに伴い、その上面（表面）を球面の形状（又は、曲率を有する形状）に形成することが難しくなる。このため、画素１００に入射した光の経路を制御することが難しく、光電変換部やその他の素子や配線等の位置関係等、画素１００のレイアウト設計が容易ではない。しかし、本実施形態によると、画素１００に入射した光の経路を制御することが可能であり、画素１００のレイアウト設計を有利に行うことができる。例えば、図３に示されるように、画素１００に対して垂直に入射した光（実線の矢印）のうち、制御配線１１０及び電源配線１０７に向かって入射した光は、マイクロレンズＭＬによって、フォトダイオード１０１に向けて屈折される。マイクロレンズＭＬを配置しない場合の撮像装置１の開口率は６４％であったが、上記手法により、実質的な開口率は７２％まで向上した。また、撮像装置１の感度は、マイクロレンズＭＬを配置しない場合に比べて１５％向上した。

本実施形態では、個々が直径４．５ｕｍ、高さ１．１ｕｍで上面に球面の形状を有する複数のマイクロレンズＭＬを形成したが、図４に示されるように、直径５ｕｍ、高さ１．２ｕｍのマイクロレンズＭＬを配置してもよい。この場合も、実質的な開口率は７２％まで向上した。また、本実施形態では、撮像装置は３層構造で描かれ、第１層及び第２層には各配線が配されているが、例えば、第３層にも各配線を配してもよいし、また、例えば、各配線に代わって遮光部材を設けてもよい。また、本実施形態では、各画素を四角形で描いたが、他の形状、例えば、六角形でもよく、その境界部を規定する複数の辺のうち少なくとも１辺に沿って複数の集光部を配してもよい。また、本実施形態では、フォトダイオード１０１の外縁に沿ってマイクロレンズＭＬを配置したが、マイクロレンズＭＬの特性の均一化のために中央領域にも配置することもできる。また、本実施形態では、撮像装置のセンサとして、ＣＭＯＳイメージセンサを用いて説明したが、例えば、ＣＣＤイメージセンサ、その他の如何なるセンサを用いてもよい。

マイクロレンズの形状は、直径を１〜１０μｍ程度、高さを０．５〜３μｍ程度にするとよい。また、マイクロレンズが十分に集光できるようにするためには、マイクロレンズを、例えば、その焦点位置がフォトダイオード表面近傍になるように形成すればよい。

本実施形態においては、フォトダイオード１０１の中心部にはマイクロレンズを配置していない。しかしながら、マイクロレンズ表面の反射特性を均一にするために、フォトダイオードの中心部分にもマイクロレンズを配置してもよい。

以上のように、本実施形態によると、従来技術で製造可能なマイクロレンズの径に対して単位画素が大きい撮像装置においても、光電変換部以外の素子や配線等に向かって入射する光の経路を制御することが可能であり、画素１００のレイアウト設計を有利に行うことができる。

（第２実施形態）
図５を参照しながら、第２実施形態の撮像装置２を説明する。第１実施形態においては、それぞれ同じ径のマイクロレンズＭＬを配置したが、本実施形態は、図５に示されるように、異なる径のマイクロレンズＭＬを配置する点で異なる。この場合、フォトダイオードの形状や、配線のレイアウトに応じて、適宜、複数のマイクロレンズＭＬのそれぞれを配置する位置を変更し、異なる径のマイクロレンズＭＬを組み合わせて、より有利にレイアウト設計を行うことができる。図５は、直径５ｕｍ、高さ１．２ｕｍのマイクロレンズと、直径３ｕｍ、高さ０．８ｕｍのマイクロレンズと、直径２ｕｍ、高さ０．７ｕｍのマイクロレンズとを組み合わせて配置した画素１００の上面図を示す。この場合は、実質的な開口率は７５％まで向上した。このように、径の異なるマイクロレンズを組み合わせて、フォトダイオード１０１の周辺に密に配置することができ、また、マイクロレンズＭＬをギャップレスに配置することもできる。また、球面の形状を有するマイクロレンズＭＬは、例えば、直径１〜１０μｍ、高さ０．５〜３μｍ程度とすると良いが、マイクロレンズＭＬの焦点位置がフォトダイオード１０１上になる適当の値を選択すればよい。

この方法によれば、例えば、１０μｍ×１０μｍサイズより大きい画素サイズにおいても、画素１００の光電変換部以外の素子や配線等に向かって入射した光を、より効率的にフォトダイオード１０１に集光することができ、より有利なレイアウト設計を可能にする。

（第３実施形態）
図６乃至９を参照しながら、第３実施形態の撮像装置３を説明する。第１及び第２実施形態においては、上面が球面の形状を有するマイクロレンズＭＬを配置したが、本実施形態は、図６に示される位置に、上面が円筒面の形状を有するシリンドリカルレンズＭＬを配置する点で異なる。図６における記号は、第１及び第２実施形態と同様であるので説明を省略する。ここでは、画素１００のサイズは、例えば、５０μｍ×５０μｍである。本実施形態においても、光電変換部以外の素子や配線等のレイアウトに応じて、シリンドリカルレンズＭＬを配する位置を決定することができ、有利なレイアウト設計を可能にする。

図７は、シリンドリカルレンズＭＬのうちの１つについて、カットラインＡ−Ａ’の断面構造の模式図を示す。ここでは、フォトダイオード１０１の上には、例えば、厚さがそれぞれ１．２μｍの層間絶縁層ＩＬが３層、配されている。また、各配線は、例えば、それぞれ配線幅０．６μｍ、配線高さ０．６μｍとしている。カラーフィルタＣＦの厚さは２μｍとしている。この場合、カラーフィルタの上面からフォトダイオード１０１の上面までの距離は５．６μｍとなる。また、シリンドリカルレンズＭＬは、例えば、３μｍ程度の高さで形成することができる。ここでは、幅７μｍ、高さ２μｍのシリンドリカルレンズＭＬを形成した。

図７に示されるように、画素１００に対して垂直に入射した光（実線の矢印）のうち、制御配線１１０及び１１１に向かって入射した光は、マイクロレンズＭＬによって、フォトダイオード１０１に向けて屈折される。本来、各配線が配された領域は入射する光を妨げる遮光領域となるが、本実施形態によると、この領域に侵入した光を光信号として利用することができ、実質的な開口率を向上させうる。

この方法によると、各配線を、図８に例示されるように、垂直及び水平方向に分岐させて配することもできる。例えば、図８によると、第２層を用いた電源配線１０７が垂直方向に沿って配されている。また、この電源をトランジスタに供給するための第１層を用いた配線が水平方向に沿って配されている。図９は、この場合の、カットラインＡ−Ａ’の断面構造の模式図を示す。例えば、これらの配線のそれぞれの上部において、互いに交差するように２つのシリンドリカルレンズＭＬのそれぞれが、それぞれ配されることにより、これらの配線に向かって入射した光はフォトダイオード１０１に向けて屈折されうる。

本実施形態においては、幅が７μｍ、高さが２μｍのシリンドリカルレンズＭＬを用いた。これより大きいものを形成しようとすると、フォトレジストの塗布性、露光特性、及び現像特性が悪化しうる。また、幅が１０μｍを越えるものをリフロー法やエッチバック法等で形成しようとすると、球面の形状に形成することが困難になる。ここでは、シリンドリカルレンズＭＬの高さを、現状の該レンズの材料を用いて形成することができる高さの限界値よりも低い２μｍとすることで、再現性を高くしている。また、該レンズの幅を７μｍとすることによって、断面の形状を円弧に近いものにしている。断面の形状は円弧になることが好ましいが、円弧でなくても、断面の端の領域において光を集光することができればよい。

画素におけるシリンドリカルレンズの幅とは、その円筒面の形状の曲率の中心軸に垂直な方向の断面における、その底面（フォトダイオードが配された側の面）の長さで定義している。また、シリンドリカルレンズの面積は、その画素において、フォトダイオードの受光面を含む面に垂直な方向に該レンズを投影して得られた形状の面積を指すものとする。本実施形態において、個々のシリンドリカルレンズの面積は、フォトダイオードの面積より小さいものとなっている。

（第４実施形態）
図１０乃至１２を参照しながら、第４実施形態の撮像装置４を説明する。本実施形態は、図１０に例示されるように、各配線を、球面の形状を有するマイクロレンズＭＬの外縁の内側に沿って配する点で、第１及び第２実施形態と異なる。図１０における記号は、第１乃至３実施形態と同様であるので説明を省略する。ここでは、画素１００のサイズは、例えば、５０μｍ×５０μｍである。本実施形態においても、光電変換部以外の素子や配線等のレイアウトに応じて、マイクロレンズＭＬを配する位置を決定することができ、有利なレイアウト設計を可能にする。

図１１は、マイクロレンズＭＬのうちの１つについて、カットラインＡ−Ａ’の断面構造の模式図を示す。ここでは、フォトダイオード１０１の上には、例えば、厚さがそれぞれ１．２μｍの層間絶縁層ＩＬが３層、配されている。また、各配線は、例えば、それぞれ配線幅０．６μｍ、配線高さ０．６μｍとしている。カラーフィルタＣＦの厚さは２．２μｍとしている。この場合、カラーフィルタの上面からフォトダイオード１０１の上面までの距離は５．８μｍとなる。また、マイクロレンズＭＬは、例えば、３μｍ程度の高さで形成することができる。ここでは、直径１３μｍ、高さ３μｍのマイクロレンズＭＬを、第１実施形態と同様にして形成した。

図１１に示されるように、画素１００に対して垂直に入射した光（実線の矢印）のうち、電源配線１０７、制御配線１１０及び１１１に向かって入射した光は、マイクロレンズＭＬによって、フォトダイオード１０１に向けて屈折される。本来、各配線が配された領域は入射する光を妨げる遮光領域となるが、本実施形態によると、この領域に侵入した光を光信号として、より効果的に利用することができる。

図１０では、各配線（ここでは、電源配線１０７、制御配線１１０及び１１１）は、マイクロレンズＭＬの外縁の内側に沿って円弧を描くように配された。しかし、各配線に向かって入射した光が、フォトダイオード１０１に向けて屈折されればよく、例えば、図１２に示されるように、角部を有して配されてもよい。

（第５実施形態）
第５実施形態は、各カラーフィルタＣＦがベイヤ配列にしたがって配列されており、互いに隣接する画素の間にマイクロレンズＭＬが配されている点で第１実施形態と構造が異なる。各カラーフィルタＣＦは、各画素に対応するように設けられているものとする。

図１４は、本実施形態における画素部の単位画素１００を上面から描いた模式図である。第１実施形態（図１）とは、マイクロレンズＭＬが配置された位置を除いて、同様の構成となっている。図１４に示されるように、画素１００_１（第１画素）と画素１００_２（第２画素）とが互いに隣接しており、マイクロレンズＭＬは、互いに隣接する画素１００_１の一部と画素１００_２の一部とを覆うように配置されている。

図１５は、図１４のカットラインＡ−Ａ’の断面構造の模式図を示す。この断面構造は、主に、マイクロレンズＭＬが互いに隣接する画素１００_１の一部と画素１００_２の一部とを覆うように配置されている点で第１実施形態（図３）と構造が異なる。

この構造により、マイクロレンズＭＬは、例えば、画素１００_１の側に向かって垂直に入射する光の一部を、画素１００_２の側に向けて屈折させうる。同様にして、マイクロレンズＭＬは、画素１００_２の側に向かって垂直に入射する光の一部を、画素１００_１の側に向けて屈折させうる。

以上のように、本実施形態によると、各画素１００において、主光線の一部を隣接画素に意図的に入射させることができる。これにより、複屈折板ないし光学ローパスフィルタと同様の役割を担うことができ、細かい縞模様等による干渉縞を防ぐことによって偽色やモアレを低減することができる。

（第６実施形態）
第６実施形態は、第５実施形態とはカラーフィルタＣＦの配列が異なる。図１６は、本実施形態における画素部の単位画素１００を上面から描いた模式図であり、カラーフィルタＣＦの構成を除いて第５実施形態（図１４）と同様である。

図１７は、図１６のカットラインＡ−Ａ’の断面構造の模式図を示す。図１７に例示されるように、画素１００_１のカラーフィルタＣＦは、第１部分ＣＦ_１と第２部分ＣＦ_２とを含む。また、画素１００_２のカラーフィルタＣＦは、第３部分ＣＦ_３と第４部分ＣＦ_４とを含む。

ここで、第１部分ＣＦ_１と第４部分ＣＦ_４とは、画素１００_１のフォトダイオード１０１によって光電変換されるべき色の光を透過させる。第２部分ＣＦ_２と第３部分ＣＦ_３とは、画素１００_２のフォトダイオード１０１によって光電変換されるべき色の光を透過させる。例えば、画素１００_１が緑色画素の場合において、第１部分ＣＦ_１と第４部分ＣＦ_４とは緑色光を透過させる。また、画素１００_２が赤色画素（または青色画素）の場合において、第２部分ＣＦ_２と第３部分ＣＦ_３とは赤色光（または青色光）を透過させる。

この構造により、例えば、画素１００_２に向かって垂直に入射する光のうちマイクロレンズＭＬによって画素１００_１の側に向けて屈折された光は、第４部分ＣＦ_４を通過する。これにより、この第４部分ＣＦ_４を通過した光と、画素１００_１に入射して第１部分ＣＦ_１を通過した光とは同色であるため、画素１００_１は画素１００_２との間で混色が生じない。また、画素１００_１に向かって垂直に入射する光のうちマイクロレンズＭＬによって画素１００_２の側に向けて屈折されて第２部分ＣＦ_２を通過した光についても同様である。

以上のように、本実施形態によると、各画素１００において隣接画素間との混色を低減しつつ、第５実施形態と同様に、偽色やモアレを低減することができる。

以上の６つの実施形態を述べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、目的、状態、用途、機能、およびその他の仕様の変更が適宜可能であり、他の実施形態によっても実施されうることは言うまでもない。例えば、図１３に示されるように、各素子１０２乃至１０６のそれぞれを画素１００の角（又は隅）の一部にまとめて配置し、各フォトダイオード１０１とそれに隣接する画素のフォトダイオードのそれぞれとを分離する領域に各配線を配置してもよい。この場合、このトランジスタのそれぞれに向かって入射した光をフォトダイオード１０１に向けて屈折させるように、その直上に集光部（ここでは、マイクロレンズＭＬ）を１つだけ配置してもよい。また、集光部の幅は、例えば、集光部が球面の形状を有するマイクロレンズＭＬの場合は、先に定義した直径を含むものとする。また、集光部は、球面の形状（ここでは、マイクロレンズとして説明）や円筒面の形状（ここでは、シリンドリカルレンズとして説明）に限定されず、その他の形状にしてもよい。また、各実施形態は適宜、変更や組み合わせが可能である。

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含まれる撮像装置について述べた。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、上記の実施形態として例示された本発明に係る撮像装置と、この撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含みうる。この処理部は、例えば、Ａ／Ｄ変換器、および、この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みうる。

Claims

基板の上に配列された複数の画素を有する撮像装置であって、
前記複数の画素のそれぞれは、
光電変換部と、
前記光電変換部で生じた電荷に対応する信号を読み出す複数のトランジスタと、
前記光電変換部の上に配されたカラーフィルタと、
前記カラーフィルタの上に配された複数のマイクロレンズと、
を備え、
前記基板の上面に対する平面視において、
前記複数のマイクロレンズのそれぞれは、前記光電変換部よりも面積が小さく、
前記複数の画素は、互いに隣接する第１画素および第２画素を含み、
前記複数のマイクロレンズの少なくとも１つは、前記第１画素の一部と前記第２画素の一部とを覆うように設けられており、
前記第１画素の前記カラーフィルタは、前記第１画素の前記光電変換部によって光電変換されるべき色の光を透過させる第１部分と、前記第２画素の前記光電変換部によって光電変換されるべき色の光を透過させる第２部分とを含み、
前記第２画素の前記カラーフィルタは、前記第２画素の前記光電変換部によって光電変換されるべき色の光を透過させる第３部分と、前記第１画素の前記光電変換部によって光電変換されるべき色の光を透過させる第４部分とを含み、
前記第２部分および前記第４部分のそれぞれは、前記少なくとも１つのマイクロレンズの下に配されている、
ことを特徴とする撮像装置。
前記平面視において、前記複数のマイクロレンズのそれぞれは、前記光電変換部よりも幅が小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記平面視において、前記画素の境界部を規定する複数の辺のうち少なくとも１辺に沿って前記複数のマイクロレンズが配されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
前記平面視において、前記複数のマイクロレンズは、前記光電変換部の外縁に沿って配されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記平面視において、前記複数のマイクロレンズのうち少なくとも１つは他のマイクロレンズと幅が異なる、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の撮像装置。
前記複数のマイクロレンズは、円筒面又は球面の形状を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
各画素は、前記平面視において、中央領域と、その外側の周辺領域であって隣接画素との境界の近傍となる周辺領域とを含み、前記複数のマイクロレンズは、前記中央領域および前記周辺領域のうちの前記周辺領域に設けられている、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置から出力される信号を処理する処理部と、
を備えることを特徴とする撮像システム。