JP6492396B2 - 撮像素子および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、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１１１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に記載の撮像素子は、光を電荷に変換する光電変換部と、前記光電変換部に集光させるためのマイクロレンズと、前記マイクロレンズの光軸方向において前記光電変換部と前記マイクロレンズとの間に配置され、前記マイクロレンズが形成される面を平坦にするための平坦層と、を有する画素を複数備え、前記光電変換部は、光が入射される領域が第１辺と前記第１辺と対向する第２辺と前記第１辺及び前記第２辺に接続される第３辺と前記第３辺と対向し、前記第１辺及び前記第２辺に接続される第４辺とを含む四角形状において前記第３辺の中点と前記第４辺の中点とを通る直線に沿って２つに分割された形状を有し、前記平坦層は、前記光軸方向における、前記第１辺及び前記第４辺の接続点又は前記第２辺及び前記第３辺の接続点の上方での厚さが、前記第１辺の中点又は前記第２辺の中点の上方での厚さよりも約１．１倍薄くなるように形成され、前記画素は、前記第１辺及び前記第４辺の接続点から前記第２辺及び前記第３辺の接続点に向かう第１方向において複数配置される。

本発明の撮像素子は、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、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６０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１１１ａ、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１１１ａ、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Ｌｈ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１０２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、１１１ｂ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１１１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Ｌｄ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Ｌｄ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１１１ａ、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 (7)

1. 光を電荷に変換する光電変換部と、前記光電変換部に集光させるためのマイクロレンズと、前記マイクロレンズの光軸方向において前記光電変換部と前記マイクロレンズとの間に配置され、前記マイクロレンズが形成される面を平坦にするための平坦層と、を有する画素を複数備え、
   前記光電変換部は、光が入射される領域が第１辺と前記第１辺と対向する第２辺と前記第１辺及び前記第２辺に接続される第３辺と前記第３辺と対向し、前記第１辺及び前記第２辺に接続される第４辺とを含む四角形状において前記第３辺の中点と前記第４辺の中点とを通る直線に沿って２つに分割された形状を有し、
   前記平坦層は、前記光軸方向における、前記第１辺及び前記第４辺の接続点又は前記第２辺及び前記第３辺の接続点の上方での厚さが、前記第１辺の中点又は前記第２辺の中点の上方での厚さよりも約１．１倍薄くなるように形成され、
   前記画素は、前記第１辺及び前記第４辺の接続点から前記第２辺及び前記第３辺の接続点に向かう第１方向において複数配置される撮像素子。
2. 請求項１に記載の撮像素子において、
   前記マイクロレンズは、前記第１方向における曲率半径と前記第１辺の中点から前記第２辺の中点に向かう第２方向における曲率半径とが異なる形状を有する撮像素子。
3. 請求項１又は請求項２に記載の撮像素子において、
   前記平坦層は、前記光軸方向における、前記第１辺及び前記第４辺の接続点又は前記第２辺及び前記第３辺の接続点の上方での厚さが、前記第３辺の中点又は前記第４辺の中点の上方での厚さよりも薄い撮像素子。
4. 請求項３に記載の撮像素子において、
   前記マイクロレンズは、前記第１方向における曲率半径と前記第３辺の中点から前記第４辺の中点に向かう第３方向における曲率半径とが異なる形状を有する撮像素子。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の撮像素子において、
   前記平坦層は、前記光軸方向における、前記第１辺及び前記第３辺の接続点又は前記第２辺及び前記第４辺の接続点の上方での厚さが、前記第１辺の中点又は前記第２辺の中点の上方での厚さよりも薄く、
   前記画素は、前記第１辺及び前記第３辺の接続点から前記第２辺及び前記第４辺の接続点に向かう第４方向に複数配置される撮像素子。
6. 請求項５に記載の撮像素子において、
   前記マイクロレンズは、前記第１辺の中点から前記第２辺の中点に向かう第２方向における曲率半径と前記第４方向における曲率半径とが異なる形状を有する撮像素子。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の撮像素子を備える撮像装置。
   

Images