JPWO2018181590A1 - 撮像素子および撮像装置 - Google Patents

Abstract

撮像素子は、マイクロレンズと、前記マイクロレンズを透過した光を光電変換して電荷を生成する光電変換部と、前記光電変換部を透過した光の一部を、前記光電変換部を通り前記マイクロレンズの光軸に平行な方向、かつ前記光電変換部の方向へ、反射する反射部と、を備える。

Description

本発明は、撮像素子および撮像装置に関する。

光電変換部の下に反射部を設け、この反射部によって光電変換部を透過した光を光電変換部に反射させる撮像素子が知られている（特許文献１参照）。従来の撮像素子では、反射部で反射した光が、他の画素へ入射してしまう。

日本国特開２０１６−１２７０４３号公報

本発明の第１の態様によると、撮像素子は、マイクロレンズと、前記マイクロレンズを透過した光を光電変換して電荷を生成する光電変換部と、前記光電変換部を透過した光の一部を、前記光電変換部を通り前記マイクロレンズの光軸に平行な方向、かつ前記光電変換部の方向へ、反射する反射部と、を備える
本発明の第２の態様によると、撮像装置は、後述する撮像素子と、フォーカスレンズを有する光学系による像を撮像する前記撮像素子の前記第１画素から出力された信号と前記第２画素から出力された信号とに基づいて、前記光学系による像が前記撮像素子に合焦するよう前記フォーカスレンズの位置を制御する制御部と、を備える。撮像素子は、第１の態様による撮像素子であって、前記マイクロレンズと前記光電変換部と前記反射部とをそれぞれ有する第１画素と第２画素とを有し、前記第１画素と前記第２画素とは第１方向に配置され、前記第１画素の前記反射部は、前記マイクロレンズの光軸と交差する面において、前記光電変換部の中心よりも前記第１方向側の領域に少なくとも一部に設けられ、前記第２画素の前記反射部は、前記マイクロレンズの光軸と交差する面において、前記光電変換部の中心よりも前記第１方向と逆方向側の領域に少なくとも一部に設けられる。
本発明の第３の態様によると、撮像装置は、後述する撮像素子と、フォーカスレンズを有する光学系による像を撮像する前記撮像素子の前記第１画素から出力された信号と前記第２画素から出力された信号と前記第３画素から出力された信号とに基づいて、前記光学系による像が前記撮像素子に合焦するよう前記フォーカスレンズの位置を制御する制御部と、を備える。撮像素子は、第１の態様による撮像素子であって、前記マイクロレンズと前記光電変換部と前記反射部とをそれぞれ有する第１画素と第２画素とを有し、前記第１画素と前記第２画素とは第１方向に配置され、前記第１画素の前記反射部は、前記マイクロレンズの光軸と交差する面において、前記光電変換部の中心よりも前記第１方向側の領域に少なくとも一部に設けられ、前記第２画素の前記反射部は、前記マイクロレンズの光軸と交差する面において、前記光電変換部の中心よりも前記第１方向と逆方向側の領域に少なくとも一部に設けられるとともに、前記マイクロレンズと前記光電変換部とを有する第３画素を有し、前記第１画素と前記第２画素とは、第１分光特性を有する第１フィルタを有し、前記第３画素は、前記第１分光特性よりも短い波長の光の透過率が高い第２分光特性を有する第２フィルタを有する。

カメラの要部構成を示す図である。 フォーカスエリアを例示する図である。 撮像素子の画素の配列の一部を拡大した図である。 図４(a)は、撮像画素の一例を拡大した断面図、図４(b)および図４(c)は、焦点検出画素の一例を拡大した断面図である。 図５は、焦点検出画素に入射する光束を説明する図である。 図６は、第１の実施の形態による焦点検出画素と撮像画素とを拡大した断面図である。 図７(a)および図７(b)は、第２の実施の形態による焦点検出画素を拡大した断面図である。 図８(a)および図８(b)は、第３の実施の形態による焦点検出画素を拡大した断面図である。 図９(a)および図９(b)は、第４の実施の形態による焦点検出画素を拡大した断面図である。 第５の実施の形態による撮像素子の画素の配列の一部を拡大した図である。 第５の実施の形態による焦点検出画素と撮像画素とを拡大した断面図である。

（第１の実施の形態）
一実施の形態による撮像素子、焦点検出装置、および撮像装置について、図面を参照して説明する。本実施の形態による撮像素子を搭載する電子機器の一例として、レンズ交換式のデジタルカメラ（以下、カメラ１と称する）を例示するが、交換レンズ３とカメラボディ２とを一体にしたレンズ一体型のカメラであってもよい。
また、電子機器はカメラ１に限らず、撮像素子を搭載したスマートフォン、ウェアラブル端末、タブレット端末等であってもよい。

＜カメラの要部構成＞
図１は、カメラ１の要部構成を示す図である。カメラ１は、カメラボディ２と交換レンズ３とで構成される。交換レンズ３は、不図示のマウント部を介してカメラボディ２に装着される。交換レンズ３がカメラボディ２に装着されると、カメラボディ２側の接続部２０２と交換レンズ３側の接続部３０２とが接続され、カメラボディ２と交換レンズ３との間で通信が可能になる。

図１において、被写体からの光は、図１のＺ軸マイナス方向に向かって入射する。また、座標軸に示すように、Ｚ軸に直交する紙面手前方向をＸ軸プラス方向、Ｚ軸およびＸ軸に直交する上方向をＹ軸プラス方向とする。以降のいくつかの図においては、図１の座標軸を基準として、それぞれの図の向きがわかるように座標軸を表示する。

＜交換レンズ＞
交換レンズ３は、撮像光学系（結像光学系）３１と、レンズ制御部３２と、レンズメモリ３３とを備える。撮像光学系３１は、例えば焦点調節レンズ（フォーカスレンズ）３１ｃを含む複数のレンズ３１ａ、３１ｂ、３１ｃと、絞り３１ｄとを含み、カメラボディ２に設けられた撮像素子２２の撮像面上に被写体像を結像する。

レンズ制御部３２は、カメラボディ２のボディ制御部２１から出力される信号に基づき、焦点調節レンズ３１ｃを光軸Ｌ１方向に進退移動させて撮像光学系３１の焦点位置を調節する。焦点調節時にボディ制御部２１から出力される信号には、焦点調節レンズ３１ｃの移動方向や移動量、移動速度などを示す情報が含まれる。
また、レンズ制御部３２は、カメラボディ２のボディ制御部２１から出力される信号に基づき、絞り３１ｄの開口径を制御する。

レンズメモリ３３は、例えば、不揮発性の記憶媒体等によって構成される。レンズメモリ３３には、交換レンズ３に関連する情報がレンズ情報として記録される。レンズ情報には、例えば、撮像光学系３１の射出瞳の位置に関する情報が含まれる。レンズメモリ３３に対するレンズ情報の記録や、レンズメモリ３３からのレンズ情報の読み出しは、レンズ制御部３２によって行われる。

＜カメラボディ＞
カメラボディ２は、ボディ制御部２１と、撮像素子２２と、メモリ２３と、表示部２４と、操作部２５とを備える。ボディ制御部２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成され、制御プログラムに基づいてカメラ１の各部を制御する。

撮像素子２２は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサによって構成される。撮像素子２２は、撮像光学系３１の射出瞳を透過した光束を撮像面で受光し、被写体像を光電変換（撮像）する。光電変換により、撮像素子２２の撮像面に配置されている複数の画素のそれぞれで、受光量に応じて電荷が生成される。生成された電荷による信号は、撮像素子２２から読み出されてボディ制御部２１へ送られる。
なお、撮像素子２２によって生成される信号には、画像の信号と、焦点検出の信号とが含まれる。画像の信号、焦点検出の信号の詳細については後述する。

メモリ２３は、例えば、メモリカード等の記録媒体により構成される。メモリ２３には、画像データや音声データ等が記録される。メモリ２３に対するデータの記録や、メモリ２３からのデータの読み出しは、ボディ制御部２１によって行われる。表示部２４は、ボディ制御部２１からの指示により、画像データに基づく画像、シャッター速度、絞り値等の撮影に関する情報、およびメニュー操作画面等を表示する。操作部２５は、レリーズボタン、録画ボタン、各種設定スイッチ等を含み、それぞれの操作に応じた操作信号をボディ制御部２１へ出力する。

また、上述したボディ制御部２１は、焦点検出部２１ａおよび画像生成部２１ｂを含む。焦点検出部２１ａは、撮像光学系３１による像が撮像素子２２の撮像面上に合焦するための焦点調節レンズ３１ｃの合焦位置を検出する。焦点検出部２１ａは、撮像光学系３１の自動焦点調節（ＡＦ）に必要な焦点検出処理を行う。焦点検出処理の流れを簡単に説明すると、以下の通りである。先ず、焦点検出部２１ａは、撮像素子２２から読み出された焦点検出の信号に基づき、瞳分割型の位相差検出方式によりデフォーカス量を算出する。具体的には、撮像光学系３１の瞳の異なる領域を通過した複数の光束による像の像ズレ量を検出し、検出した像ズレ量に基づいてデフォーカス量を算出する。焦点検出部２１ａは、算出したデフォーカス量に基づいて、合焦位置までの焦点調節レンズ３１ｃの移動量を算出する。

そして、焦点検出部２１ａは、デフォーカス量が許容値以内か否かを判定する。焦点検出部２１ａは、デフォーカス量が許容値以内であれば合焦していると判断し、焦点検出処理を終了する。一方、焦点検出部２１ａは、デフォーカス量が許容値を超えている場合は合焦していないと判断し、交換レンズ３のレンズ制御部３２へ焦点調節レンズ３１ｃの移動量とレンズ移動指示とを送り、焦点検出処理を終了する。焦点検出部２１ａからの指示を受けたレンズ制御部３２が、移動量に応じて焦点調節レンズ３１ｃを移動させることにより、焦点調節が自動で行われる。

一方、ボディ制御部２１の画像生成部２１ｂは、撮像素子２２から読み出された画像の信号に基づき、被写体像に関する画像データを生成する。また、画像生成部２１ｂは、生成した画像データに対し、所定の画像処理を行う。画像処理には、例えば、階調変換処理、色補間処理、輪郭強調処理等の公知の画像処理が含まれる。

＜撮像素子の説明＞
図２は、撮影画面９０に形成されたフォーカスエリアを例示する図である。フォーカスエリアは、焦点検出部２１ａが位相差情報として上記の像ズレ量を検出するエリアであり、焦点検出エリア、測距点、オートフォーカス（ＡＦ）ポイントとも称される。本実施の形態では、撮影画面９０の中にあらかじめ１１ヶ所のフォーカスエリア１０１−１〜１０１−１１が設けられており、１１のエリアで像ズレ量を検出することができる。なお、フォーカスエリア１０１−１〜１０１−１１の数は一例であり、１１ヶ所より多くても少なくても構わない。フォーカスエリア１０１−１〜１０１−１１は、撮影画面９０の全面に設けられていてもよい。
フォーカスエリア１０１−１〜１０１−１１は、後述する焦点検出画素１１、１３が配置される位置に対応する。

図３は、撮像素子２２の画素の配列の一部を拡大した図である。撮像素子２２には、画像を生成する領域２２ａ内に光電変換部を有する複数の画素が二次元状（例えば、行方向および列方向）に配置される。各画素には、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の異なる分光特性を有する３つのカラーフィルタのいずれか一つが設けられる。Ｒのカラーフィルタは、主に赤色の波長域の光を透過する。また、Ｇのカラーフィルタは、主に緑色の波長域の光を透過する。さらに、Ｂのカラーフィルタは、主に青色の波長域の光を透過する。これにより、各画素は、配置されたカラーフィルタによって異なる分光特性を有する。Ｇのカラーフィルタは、Ｒのカラーフィルタよりも波長が短い波長域の光を透過する。Ｂのカラーフィルタは、Ｇのカラーフィルタよりも波長が短い波長域の光を透過する。

撮像素子２２では、ＲおよびＧのカラーフィルタを有する画素（以下、それぞれＲ画素、Ｇ画素と称する）が交互に配置される画素行４０１と、ＧおよびＢのカラーフィルタを有する画素（以下、それぞれＧ画素、Ｂ画素と称する）が交互に配置される画素行４０２とが、二次元状に繰り返し配置される。このように、Ｒ画素、Ｇ画素、およびＢ画素は、例えばベイヤー配列に従って配置される。

撮像素子２２は、上述したように配列されたＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素による撮像画素１２と、撮像画素１２の一部に置換して配置された焦点検出画素１１、１３とを有する。画素行４０１のうち、焦点検出画素１１、１３が配置された画素行に符号４０１Ｓを付す。

図３には、焦点検出画素１１、１３が行方向（Ｘ軸方向）、すなわち横方向に配置された場合が例示されている。対となる焦点検出画素１１、１３は、行方向（Ｘ軸方向）に複数、繰り返し配置される。本実施の形態において、焦点検出画素１１、１３はそれぞれＲ画素の位置に配置される。焦点検出画素１１は反射部４２Ａを有し、焦点検出画素１３は反射部４２Ｂを有する。
図３に例示した画素行４０１Ｓを、列方向（Ｙ軸方向）に複数、繰り返し配置してもよい。
なお、焦点検出画素１１、１３はそれぞれ一部のＲ画素の位置に配置されてもよいし、全てのＲ画素の位置に配置されてもよい。また、焦点検出画素１１、１３はそれぞれＧ画素の位置に配置されてもよい。

撮像素子２２の撮像画素１２から読み出された信号は、ボディ制御部２１によって画像の信号として用いられる。また、撮像素子２２の焦点検出画素１１、１３から読み出された信号は、ボディ制御部２１によって焦点検出の信号として用いられる。
なお、撮像素子２２の焦点検出画素１１、１３から読み出された信号は、補正することで画像の信号として用いることもできる。

次に、撮像画素１２、焦点検出画素１１、１３について詳しく説明する。
＜撮像画素＞
図４(a)は、撮像画素１２の一例を拡大した断面図であって、図３の撮像画素１２をＸ-Ｚ平面と平行に切断した図である。線ＣＬは、撮像画素１２の中心を通る線である。撮像素子２２は、例えば、裏面照射型として構成されており、第１基板１１１と第２基板１１４とが不図示の接着層を介して積層されている。第１基板１１１は、半導体基板により構成される。また、第２基板１１４は、半導体基板やガラス基板等により構成されており、第１基板１１１の支持基板として機能する。

第１基板１１１の上（Ｚ軸プラス方向）には、反射防止膜１０３を介してカラーフィルタ４３が設けられている。また、カラーフィルタ４３の上（Ｚ軸プラス方向）にマイクロレンズ４０が設けられている。撮像画素１２には、マイクロレンズ４０の上方（Ｚ軸プラス方向）から白抜き矢印で示す方向に光が入射する。マイクロレンズ４０は、入射した光を第１基板１１１の光電変換部４１に集光する。

撮像画素１２においては、マイクロレンズ４０に関して、光電変換部４１の厚さ方向（Ｚ軸方向）の中間の位置と、撮像光学系３１の瞳（後に説明する射出瞳６０）の位置とを共役にするように、マイクロレンズ４０の光学的な特性、例えば光学パワーが定められている。光学パワーは、マイクロレンズ４０の曲率や屈折率を変えることによって調整することができる。マイクロレンズ４０の光学パワーを変えることは、マイクロレンズ４０の焦点距離を変えることである。また、マイクロレンズ４０の形状や材料を変えて焦点距離を調整してもよい。例えば、マイクロレンズ４０の曲率が小さくなると、焦点距離が長くなる。また、マイクロレンズ４０の曲率が大きくなると、焦点距離が短くなる。屈折率が小さい材料でマイクロレンズ４０を形成する場合は焦点距離が長くなる。また、屈折率が大きい材料でマイクロレンズ４０を形成する場合は焦点距離が短くなる。マイクロレンズ４０の厚み（Ｚ軸方向の幅）が小さくなると、焦点距離が長くなる。また、マイクロレンズ４０の厚み（Ｚ軸方向の幅）が大きくなると、焦点距離が短くなる。なお、マイクロレンズ４０の焦点距離が長くなると、光電変換部４１に入射した光の集光位置は深い方向（Ｚ軸マイナス方向）に移動する。また、マイクロレンズ４０の焦点距離が短くなると、光電変換部４１に入射した光の集光位置は浅い方向（Ｚ軸プラス方向）に移動する。
上記構成により、撮像光学系３１の瞳を透過した光束が光電変換部４１以外の領域に入射すること、および隣の画素に漏洩することを防いで、光電変換部４１に入射する光量を増やしている。換言すると、光電変換部４１で生成される電荷の量を増やしている。

第１基板１１１には、半導体層１０５と配線層１０７とが積層されている。第１基板１１１には、光電変換部４１と出力部１０６とが設けられる。光電変換部４１は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）によって構成されており、光電変換部４１に入射した光を光電変換して電荷を生成する。マイクロレンズ４０によって集光された光は、光電変換部４１の上面（Ｚ軸プラス方向）から入射する。出力部１０６は、不図示の転送トランジスタや増幅トランジスタ等により構成される。出力部１０６は、光電変換部４１により生成された信号を配線層１０７へ出力する。例えば、半導体層１０５において転送トランジスタのソース領域、ドレイン領域としてのｎ＋領域がそれぞれ形成される。また、配線層１０７において転送トランジスタのゲート電極が形成され、この電極が後述する配線１０８に接続される。

配線層１０７は、導体膜（金属膜）および絶縁膜を含み、複数の配線１０８や不図示のビア、コンタクトなどが配置される。導体膜には、例えば、銅やアルミニウム等が用いられる。絶縁膜は、例えば、酸化膜や窒化膜などで構成される。出力部１０６から配線層１０７へ出力された撮像画素２２の信号は、例えば、第２基板１１４に設けられた不図示の周辺回路によってＡ／Ｄ変換等の信号処理が行われ、ボディ制御部２１（図１）によって読み出される。

図４(a)の撮像画素１２は、図３に例示したように、Ｒ画素、Ｇ画素、およびＢ画素としてＸ軸方向およびＹ軸方向に複数配置される。Ｒ画素、Ｇ画素、およびＢ画素は、ともに図４(a)の構成を有しており、カラーフィルタ４３の分光特性が相互に異なる。

＜焦点検出画素＞
図４(b)は、焦点検出画素１１の一例を拡大した断面図であって、図３の焦点検出画素１１をＸ-Ｚ平面と平行に切断した図である。図４(a)の撮像画素１２と同様の構成には、同一符号を付して説明を省略する。線ＣＬは、焦点検出画素１１の中心、すなわちマイクロレンズ４０の光軸および光電変換部４１の中心を通る線である。焦点検出画素１１は、図４(a)の撮像画素１２と比べて、光電変換部４１の下面（Ｚ軸マイナス方向）に反射部４２Ａが設けられている点において相違する。なお、反射部４２Ａは、光電変換部４１の下面からＺ軸マイナス方向に離れて設けられてもよい。光電変換部４１の下面は、マイクロレンズ４０を介して光が入射する上面とは反対側の面である。

反射部４２Ａは、例えば、配線層１０７に設けた銅やアルミニウム、タングステン等の導体膜、または窒化シリコンや酸化シリコンなどの絶縁膜の多層膜によって構成される。反射部４２Ａは、光電変換部４１の下面のほぼ半分（線ＣＬより左側（Ｘ軸マイナス方向））を覆う。反射部４２Ａを設けたことにより、光電変換部４１の左半分において、光電変換部４１の中を下向き（Ｚ軸マイナス方向）に進んで光電変換部４１を透過した光が反射部４２Ａで反射し、光電変換部４１に再入射する。再入射した光は光電変換部４１で光電変換されるため、反射部４２Ａを設けない撮像画素１２と比べて、光電変換部４１で生成される電荷の量が増える。

焦点検出画素１１においては、マイクロレンズ４０に関して、光電変換部４１の下面、すなわち反射部４２Ａの位置と、撮像光学系３１の瞳（後に説明する射出瞳６０）の位置とを共役にするように、マイクロレンズ４０の光学パワーが定められている。
したがって、後に詳述するように、撮像光学系３１の瞳の第１および第２の領域を通過した第１および第２の光束が光電変換部４１に入射するとともに、光電変換部４１を透過した光のうち第２の領域を通過した第２の光束が反射部４２Ａで反射して光電変換部４１に再入射する。
上記構成を有することにより、第１および第２の光束が光電変換部４１以外の領域に入射すること、および隣の画素に漏洩することを防いで、光電変換部４１に入射する光量を増やしている。換言すると、光電変換部４１で生成される電荷の量を増やしている。

なお、配線層１０７に形成される配線１０８の一部、例えば出力部１０６と接続される信号線の一部を、反射部４２Ａとして用いてもよい。この場合の反射部４２Ａは、光電変換部４１の中を下向き（Ｚ軸マイナス方向）に進んで光電変換部４１を透過した光を反射する反射膜と、信号を伝送するための信号線とに共用される。

出力部１０６から配線層１０７へ出力された焦点検出画素１１の信号は、撮像画素１２の場合と同様に、例えば、第２基板１１４に設けられた不図示の周辺回路によってＡ／Ｄ変換等の信号処理が行われ、ボディ制御部２１（図１）によって読み出される。
なお、図４(b)の焦点検出画素１１の出力部１０６は、焦点検出画素１１において反射部４２Ａがない領域（線ＣＬよりもＸ軸プラス方向側の領域）に設けられている。焦点検出画素１１の出力部１０６は、焦点検出画素１１において反射部４２Ａがある領域（線ＣＬよりもＸ軸マイナス方向側の領域）に設けられていてもよい。

図４(c)は、焦点検出画素１３の一例を拡大した断面図であって、図３の焦点検出画素１３をＸ-Ｚ平面と平行に切断した図である。以下の説明において、図４(b)の焦点検出画素１１と同様の構成には、同一符号を付して説明を省略する。焦点検出画素１３は、図４(b)の焦点検出画素１１の反射部４２Ａと異なる位置に反射部４２Ｂを有する。反射部４２Ｂは、光電変換部４１の下面のほぼ半分（線ＣＬより右側（Ｘ軸プラス方向））を覆う。反射部４２Ｂを設けたことにより、光電変換部４１の右半分において、光電変換部４１の中を下向き（Ｚ軸マイナス方向）に進んで光電変換部４１を透過した光が反射部４２Ｂで反射し、光電変換部４１に再入射する。再入射した光は光電変換部４１で光電変換されるため、反射部４２Ｂを設けない撮像画素１２と比べて、光電変換部４１で生成される電荷の量が増える。

すなわち、焦点検出画素１３は、後に詳述するように、撮像光学系３１の瞳の第１および第２の領域を通過した第１および第２の光束が光電変換部４１に入射するとともに、光電変換部４１を透過した光のうち第１の領域を通過した第１の光束が反射部４２Ｂで反射して光電変換部４１に再入射する。

以上のように、焦点検出画素１１、１３は、撮像光学系３１の瞳の第１および第２の領域を通過した第１および第２の光束のうち、例えば焦点検出画素１３の反射部４２Ｂが第１の光束を反射し、例えば焦点検出画素１１の反射部４２Ａが第２の光束を反射する。

焦点検出画素１３においては、マイクロレンズ４０に関して、光電変換部４１の下面に設けられた反射部４２Ｂの位置と、撮像光学系３１の瞳（後に説明する射出瞳６０）の位置とを共役にするように、マイクロレンズ４０の光学パワーが定められている。
上記構成を有することにより、第１および第２の光束が光電変換部４１以外の領域に入射すること、および隣の画素に漏洩することを防いで、光電変換部４１に入射する光量を増やしている。換言すると、光電変換部４１で生成される電荷の量を増やしている。

焦点検出画素１３では、焦点検出画素１１の場合と同様に、配線層１０７に形成される配線１０８の一部、例えば出力部１０６と接続される信号線の一部を、反射部４２Ｂとして用いてもよい。この場合の反射部４２Ｂは、光電変換部４１の中を下向き（Ｚ軸マイナス方向）に進んで光電変換部４１を透過した光を反射する反射膜と、信号を伝送するための信号線とに共用される。
また、焦点検出画素１３では、出力部１０６に用いられる絶縁膜の一部を、反射部４２Ｂとして用いてもよい。この場合の反射部４２Ｂは、光電変換部４１の中を下向き（Ｚ軸マイナス方向）に進んで光電変換部４１を透過した光を反射する反射膜と、絶縁膜とに共用される。

出力部１０６から配線層１０７へ出力された焦点検出画素１３の信号は、焦点検出画素１１の場合と同様に、例えば、第２基板１１４に設けられた不図示の周辺回路によってＡ／Ｄ変換等の信号処理が行われ、ボディ制御部２１（図１）によって読み出される。
なお、焦点検出画素１３の出力部１０６は、焦点検出画素１１と同様に、反射部４２Ｂがない領域（線ＣＬよりもＸ軸マイナス方向側の領域）に設けられていてもよいし、反射部４２Ｂがある領域（線ＣＬよりもＸ軸プラス方向側の領域）に設けられていてもよい。

一般に、シリコン基板などの半導体基板では、入射した光の波長の長さによって透過率が異なる特性を有する。波長の長い光は、波長の短い光に比べて、シリコン基板を透過する透過率が高い。例えば、撮像素子２２によって光電変換される光のうち、波長が長い赤色の光は他の色（緑色、青色）の光に比べて半導体層１０５（光電変換部４１）を透過しやすい。

図３の例では、焦点検出画素１１、１３がＲ画素の位置に配置されている。このため、光電変換部４１の中を下向き（Ｚ軸マイナス方向）に進む光が赤色である場合、光電変換部４１を透過して反射部４２Ａ、４２Ｂへ到達しやすい。これにより、光電変換部４１を透過した赤色の光を反射部４２Ａ、４２Ｂで反射して光電変換部４１に再入射させることができる。この結果、焦点検出画素１１、１３における光電変換部４１で生成される電荷の量が増える。

上述したように、焦点検出画素１１の反射部４２Ａ、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂの位置はそれぞれ、焦点検出画素１１の光電変換部４１、焦点検出画素１３の光電変換部４１に対する位置が異なる。また、焦点検出画素１１の反射部４２Ａ、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂの位置はそれぞれ、焦点検出画素１１のマイクロレンズ４０の光軸、焦点検出画素１３のマイクロレンズ４０の光軸に対する位置が異なる。

焦点検出画素１１の反射部４２Ａは、光が入射する方向（Ｚ軸マイナス方向）と交差する面（ＸＹ平面）において、焦点検出画素１１の光電変換部４１の中心よりもＸ軸マイナス方向側の領域に設けられる。さらに、焦点検出画素１１の反射部４２Ａは、ＸＹ平面において、焦点検出画素１１の光電変換部４１の中心をＹ軸方向に通る線と平行な線で分割された領域のうちのＸ軸マイナス方向側の領域に少なくとも一部が設けられる。換言すると、焦点検出画素１１の反射部４２Ａは、ＸＹ平面において、図４における線ＣＬと直交しＹ軸に平行な線で分割された領域のうちのＸ軸マイナス方向側の領域に少なくとも一部が設けられている。

一方、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂは、光が入射する方向（Ｚ軸マイナス方向）と交差する面（ＸＹ平面）において、焦点検出画素１３の光電変換部４１の中心よりもＸ軸プラス方向側の領域に設けられる。さらに、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂは、ＸＹ平面において、焦点検出画素１３の光電変換部４１の中心をＹ軸方向に通る線と平行な線で分割された領域のうちのＸ軸プラス方向側の領域に少なくとも一部が設けられる。換言すると、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂは、ＸＹ平面において、図４における線ＣＬと直交しＹ軸に平行な線で分割された領域のうちＸ軸プラス方向側の領域に少なくとも一部が設けられている。

焦点検出画素１１、１３の反射部４２Ａ、反射部４２Ｂの位置を、隣接する画素との関係で説明すると以下の通りである。すなわち、焦点検出画素１１、１３の反射部４２Ａ、反射部４２Ｂは、光が入射する方向と交差する方向（図３の例ではＸ軸またはＹ軸方向）において、隣の画素から異なる間隔で設けられる。具体的には、焦点検出画素１１の反射部４２Ａは、Ｘ軸方向において右隣の撮像画素１２から第１距離Ｄ１で設けられる。焦点検出画素１３の反射部４２Ｂは、Ｘ軸方向において右隣の撮像画素１２から第１距離Ｄ１とは異なる第２距離Ｄ２で設けられている。

なお、第１距離Ｄ１、第２距離Ｄ２は、実質的にゼロの場合があってもよい。また、焦点検出画素１１の反射部４２Ａおよび焦点検出画素１３の反射部４２ＢのＸＹ平面における位置を、各反射部の側端部から右隣の撮像画素までの距離によって表す代わりに、各反射部の中心位置から他の画素（例えば右隣の撮像画素）までの距離によって表してもよい。
さらにまた、焦点検出画素１１および焦点検出画素１３の各反射部のＸＹ平面における位置を、各反射部の中心位置から各自の画素の中心位置（例えば、光電変換部４１の中心）までの距離によって表してもよい。さらに、各反射部の中心位置から各自の画素のマイクロレンズ４０の光軸までの距離によって表してもよい。

図５は、焦点検出画素１１、１３に入射する光束を説明する図である。焦点検出画素１１、１３と、これらの画素に挟まれた撮像画素１２とで構成される、１つの単位を図示している。図５の焦点検出画素１３に着目すると、撮像光学系３１（図１）の射出瞳６０の第１の瞳領域６１を通過した第１の光束と、上記射出瞳６０の第２の瞳領域６２を通過した第２の光束とが、マイクロレンズ４０を介して光電変換部４１に入射する。また、光電変換部４１に入射した第１の光束のうちの光電変換部４１を透過した光が、反射部４２Ｂで反射して光電変換部４１に再入射する。
なお、図５では、第１の瞳領域６１を通過し、焦点検出画素１３のマイクロレンズ４０および光電変換部４１を透過し、反射部４２Ｂで反射して光電変換部４１に再入射する光を、破線６５ａによって模式的に表している。

焦点検出画素１３によって得られる信号Sig(13)は、次式（１）で表すことができる。
Sig(13)＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ１’ …（１）
ただし、信号Ｓ１は、第１の瞳領域６１を通過して光電変換部４１に入射した第１の光束を光電変換した電荷に基づく信号である。信号Ｓ２は、第２の瞳領域６２を通過して光電変換部４１に入射した第２の光束を光電変換した電荷に基づく信号である。信号Ｓ１’は、光電変換部４１を透過した第１の光束のうち、反射部４２Ｂで反射して光電変換部４１に再入射した光を光電変換した電荷に基づく信号である。

図５の焦点検出画素１１に着目すると、撮像光学系３１（図１）の射出瞳６０の第１の瞳領域６１を通過した第１の光束と、上記射出瞳６０の第２の瞳領域６２を通過した第２の光束とが、マイクロレンズ４０を介して光電変換部４１に入射する。また、光電変換部４１に入射した第２の光束のうちの光電変換部４１を透過した光が、反射部４２Ａで反射して光電変換部４１に再入射する。

焦点検出画素１１によって得られる信号Sig(11)は、次式（２）で表すことができる。
Sig(11)＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ２’ …（２）
ただし、信号Ｓ１は、第１の瞳領域６１を通過して光電変換部４１に入射した第１の光束を光電変換した電荷に基づく信号である。信号Ｓ２は、第２の瞳領域６２を通過して光電変換部４１に入射した第２の光束を光電変換した電荷に基づく信号である。信号Ｓ２’は、光電変換部４１を透過した第２の光束のうち、反射部４２Ａで反射して光電変換部４１に再入射した光を光電変換した電荷に基づく信号である。

次に、図５の撮像画素１２に着目すると、撮像光学系３１（図１）の射出瞳６０の第１の瞳領域６１を通過した第１の光束と、上記射出瞳６０の第２の瞳領域６２を通過した第２の光束とが、マイクロレンズ４０を介して光電変換部４１に入射する。
撮像画素１２によって得られる信号Sig(12)は、次式（３）で表すことができる。
Sig(12)＝Ｓ１＋Ｓ２ …（３）
ただし、信号Ｓ１は、第１の瞳領域６１を通過して光電変換部４１に入射した第１の光束を光電変換した電荷に基づく信号である。信号Ｓ２は、第２の瞳領域６２を通過して光電変換部４１に入射した第２の光束を光電変換した電荷に基づく信号である。

＜画像データの生成＞
ボディ制御部２１の画像生成部２１ｂは、撮像画素１２による上記信号Sig(12)と、焦点検出画素１１による上記信号Sig(11)と、焦点検出画素１３による上記信号Sig(13)とに基づき、被写体像に関する画像データを生成する。
なお、画像データの生成の際には、信号Ｓ２’、信号Ｓ１’の影響を抑えるため、換言すると、撮像画素１２の光電変換部４１で生成される電荷の量と焦点検出画素１１、１３の光電変換部４１で生成される電荷の量との差による影響を抑えるため、撮像画素１２による信号Sig(12)に対するゲインと、焦点検出画素１１、１３による信号Sig(11)、信号Sig(13)に対するゲインとの間に差をつけてもよい。例えば、焦点検出画素１１、１３による信号Sig(11)、信号Sig(13)に対するゲインを、撮像画素１２による信号Sig(12)に対するゲインに比べて小さくしてよい。

＜像ズレ量の検出＞
ボディ制御部２１の焦点検出部２１ａは、撮像画素１２による信号Sig(12)と、焦点検出画素１１による信号Sig(11)と、焦点検出画素１３による信号Sig(13)とに基づき、像ズレ量を検出する。一例を説明すると、焦点検出部２１ａは、撮像画素１２による信号Sig(12)と焦点検出画素１１による信号Sig(11)との差分diff２を求めるとともに、撮像画素１２による信号Sig(12)と焦点検出画素１３による信号Sig(13)との差分diff１を求める。差分diff２は、焦点検出画素１１の光電変換部４１を透過した第２の光束のうち、反射部４２Ａで反射して光電変換部４１に再入射した光を光電変換した電荷に基づく信号Ｓ２’に対応する。同様に、差分diff１は、焦点検出画素１３の光電変換部４１を透過した第１の光束のうち、反射部４２Ｂで反射して光電変換部４１に再入射した光を光電変換した電荷に基づく信号Ｓ１’に対応する。
焦点検出部２１ａは、上記差分diff２、diff１を算出する際に、焦点検出画素１１、１３による信号Sig(11)、信号Sig(13)から、撮像画素１２による信号Sig(12)を定数倍した値を減算してもよい。

焦点検出部２１ａは、求めた差分diff２、diff１に基づき、第１の瞳領域６１（図５）を通過した第１の光束による像と、第２の瞳領域６２（図５）を通過した第２の光束による像との像ズレ量を求める。すなわち、焦点検出部２１ａは、上述した複数の単位からそれぞれ求めた信号の差分diff２のグループと、上述した複数の単位からそれぞれ求めた信号の差分diff１のグループとにまとめることによって、第１の瞳領域６１と第２の瞳領域６２とをそれぞれ通過した複数の焦点検出光束が形成する複数の像の強度分布を示す情報を得る。

焦点検出部２１ａは、上記複数の像の強度分布に対して像ズレ検出演算処理（相関演算処理、位相差検出処理）を施すことによって、複数の像の像ズレ量を算出する。焦点検出部２１ａはさらに、像ズレ量に所定の変換係数を乗算することによってデフォーカス量を算出する。このような瞳分割型の位相差検出方式による像ズレ検出演算、デフォーカス量演算は公知であるので詳細な説明は省略する。

図６は、本実施の形態による焦点検出画素１１、１３と、これらの画素に挟まれた撮像画素１２とで構成する、１つの単位を拡大した断面図である。この断面図は、図３の１つの単位をＸ-Ｚ平面と平行に切断した図である。図４(a)の撮像画素１２、図４(b)の焦点検出画素１１、および図４(c)の焦点検出画素１３と同じ構成には、同一符号を付して説明を省略する。線ＣＬは、各画素１１、１２、１３の中心（例えばマイクロレンズ４０の中心）を通る線である。

遮光膜４５は、例えば各画素の間に設けられており、各画素のマイクロレンズ４０を透過した光が、隣の画素の光電変換部４１へ漏れることを抑制する。なお、各画素の光電変換部４１の間は不図示の素子分離部によって分離され、半導体層１０５の中で隣の画素へ光や電荷が漏れることが抑制されている。

＜反射部の形状＞
焦点検出画素１１の反射部４２Ａの反射面は、線ＣＬと交差する方向、かつ光電変換部４１へ再入射する方向へ、光電変換部４１を透過した光を反射する。そのため、例えば、焦点検出画素１１の反射部４２Ａの反射面（Ｚ軸プラス方向側にある面）は、マイクロレンズ４０の光軸に対して斜めに形成されている。反射部４２Ａの反射面は、Ｘ軸方向においてマイクロレンズ４０の中心を通る線ＣＬに近づくほど、Ｚ軸方向においてマイクロレンズ４０から遠くなる斜面によって形成される。また、反射部４２Ａの反射面は、Ｘ軸方向において線ＣＬから離れるほど、Ｚ軸方向においてマイクロレンズ４０に近くなる斜面によって形成される。これにより、第２の瞳領域６２（図５）を通過した第２の光束６５２のうち、焦点検出画素１１の反射部４２Ａに向かって光電変換部４１を斜め（線ＣＬと平行な線と交差する向き）に透過した光は、反射部４２Ａで反射してマイクロレンズ４０に向かって進む。換言すると、反射部４２Ａを反射した光が、光電変換部４１に向かって線ＣＬに近づく向き（光電変換部４１の中央に近づく向き）に進む。この結果、焦点検出画素１１の反射部４２Ａによる反射光が、焦点検出画素１１の左隣り（Ｘ軸マイナス方向）に位置する撮像画素１２（図６において不図示）へ向かって進むことを防止する。

上述した信号Sig(12)と信号Sig(11)との差分diff２は、位相差検出に用いる位相差情報である。この位相差情報は、焦点検出画素１１の光電変換部４１を透過した第２の光束６５２のうち、反射部４２Ａで反射して光電変換部４１に再入射した光を光電変換して得られる信号Ｓ２’に対応する。仮に、反射部４２Ａで反射した光が焦点検出画素１１の左隣り（Ｘ軸マイナス方向）に位置する撮像画素１２（図６において不図示）へ進入すると、焦点検出画素１１で得られる信号Ｓ２’が減少するので、瞳分割型の位相差検出における検出精度が低下する。しかしながら、本実施の形態では、焦点検出画素１１の反射部４２Ａの反射面（Ｚ軸プラス方向側にある面）をマイクロレンズ４０の光軸に対して斜めに形成したので、焦点検出画素１１から撮像画素１２へ向かう反射光の発生を抑えることができる。これにより、瞳分割型の位相差検出における検出精度の低下を防止できる。

同様に、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂの反射面は、線ＣＬと交差する方向、かつ光電変換部４１へ再入射する方向へ、光電変換部４１を透過した光を反射する。そのため、例えば、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂの反射面（Ｚ軸プラス方向側にある面）も、マイクロレンズ４０に対して斜めに形成されている。反射部４２Ｂの反射面は、Ｘ軸方向においてマイクロレンズ４０の中心を通る線ＣＬに近づくほど、Ｚ軸方向においてマイクロレンズ４０から遠くなる斜面によって形成される。また、反射部４２Ｂの反射面は、線ＣＬから離れるほど、Ｚ軸方向においてマイクロレンズ４０に近くなる斜面によって形成される。これにより、第１の瞳領域６１（図５）を通過した第１の光束６５１のうち、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂに向かって光電変換部４１を斜め（線ＣＬと平行な線と交差する向き）に透過した光は、反射部４２Ｂで反射してマイクロレンズ４０に向かって進む。換言すると、反射部４２Ｂを反射した光が、線ＣＬと平行な線に近づく向きに進む。この結果、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂによる反射光が、焦点検出画素１３の右隣り（Ｘ軸プラス方向）に位置する撮像画素１２（図６において不図示）へ向かって進むことを防止する。

上述した信号Sig(12)と信号Sig(13)との差分diff１は、位相差検出に用いる位相差情報である。この位相差情報は、焦点検出画素１３の光電変換部４１を透過した第１の光束６５１のうち、反射部４２Ｂで反射して光電変換部４１に再入射した光を光電変換して得られる信号Ｓ１’に対応する。仮に、反射部４２Ｂを反射した光が焦点検出画素１３の右隣り（Ｘ軸プラス方向）に位置する撮像画素１２（図６において不図示）へ進入すると、焦点検出画素１３で得られる信号Ｓ１’が減少するので、瞳分割型の位相差検出における検出精度が低下する。しかしながら、本実施の形態では、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂの反射面（Ｚ軸プラス方向側にある面）をマイクロレンズ４０の光軸に対して斜めに形成したので、焦点検出画素１３から撮像画素１２へ向かう反射光の発生を抑えることができる。これにより、瞳分割型の位相差検出における検出精度の低下を防止できる。

以上説明した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮像素子２２（図６）は、入射した光を光電変換して電荷を生成する光電変換部４１と、光電変換部４１を透過した光を光電変換部４１へ反射する反射部４２Ａ（４２Ｂ）と、を有する複数の焦点検出画素１１（１３）を備え、反射部４２Ａ（４２Ｂ）は、反射した光が自画素の光電変換部４１の中央付近へ進む向きに反射する。これにより、焦点検出画素１１（１３）から撮像画素１２へ反射光が漏れる光クロストークの低下を抑えることができる。

（２）図６の焦点検出画素１１を例に説明すると、反射部４２Ａの反射面（Ｚ軸プラス方向側にある面）を、マイクロレンズ４０の光軸に対して斜めに形成した平面により構成する。具体的には、反射部４２Ａの反射面は、Ｘ軸方向においてマイクロレンズ４０の中心を通る線ＣＬに近づくほど、Ｚ軸方向においてマイクロレンズ４０から遠くなる斜面によって形成される。また、反射部４２Ａの反射面は、Ｘ軸方向において線ＣＬから離れるほど、Ｚ軸方向においてマイクロレンズ４０に近くなる斜面によって形成される。これにより、第２の瞳領域６２（図５）を通過した第２の光束６５２のうち、焦点検出画素１１の反射部４２Ａに向かって光電変換部４１を斜め（線ＣＬと平行な線と交差する向き）に透過した光は、反射部４２Ａで反射し、光電変換部４１に再び入射してマイクロレンズ４０に向かって進む。換言すると、反射部４２Ａで反射した光が、光電変換部４１に向かって線ＣＬと平行な線に近づく向きに進む。これにより、焦点検出画素１１から撮像画素１２へ反射光が漏れる光クロストークの低下を抑えることができる。
焦点検出画素１３の場合も同様である。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、焦点検出画素１１、１３における反射光が焦点検出画素１１、１３の隣りに位置する撮像画素１２に向かって進むことを防止するため、焦点検出画素１１（１３）の反射部４２Ａ（４２Ｂ）の反射面（Ｚ軸プラス方向側にある面）をマイクロレンズ４０に対して斜めの斜面によって形成した。第２の実施の形態では、焦点検出画素１１、１３における反射光が焦点検出画素１１、１３の隣りに位置する撮像画素１２に向かって進むことを防止する他の例について、図７を参照して説明する。

図７(a)は、第２の実施の形態による焦点検出画素１１を拡大した断面図である。また、図７(b)は、第２の実施の形態による焦点検出画素１３を拡大した断面図である。両断面図は、焦点検出画素１１、１３を、それぞれＸ-Ｚ平面と平行に切断した図である。第１の実施の形態による図６の焦点検出画素１１および焦点検出画素１３と同じ構成には、同一符号を付して説明を省略する。

図６では図示を省略していたが、半導体層１０５には、ｎ＋領域４６およびｎ＋領域４７がそれぞれｎ型の不純物を用いて形成されている。ｎ＋領域４６およびｎ＋領域４７は、出力部１０６における転送トランジスタのソース領域、ドレイン領域として機能する。また、配線層１０７には、絶縁膜を介して電極４８が形成されており、転送トランジスタのゲート電極（転送ゲート）として機能する。

ｎ＋領域４６は、フォトダイオードの一部としても機能する。ゲート電極４８は、コンタクト４９を介して配線層１０７に設けられた配線１０８と接続される。焦点検出画素１１、撮像画素１２、および焦点検出画素１３の配線１０８は、必要に応じて互いに接続される。

光電変換部４１のフォトダイオードは、入射光に応じた電荷を生成する。生成された電荷は、上記転送トランジスタを介してＦＤ(フローティング拡散)領域としてのｎ＋領域４７へ転送される。ＦＤ領域は電荷を受け取り、その電荷を電圧に変換する。ＦＤ領域の電位に応じた信号は、出力部１０６における増幅トランジスタによって増幅される。そして、配線１０８を介して読み出し（出力）される。

＜反射部の形状＞
第２の実施の形態では、焦点検出画素１１の反射部４２Ａの反射面（Ｚ軸プラス方向側にある面）と、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂの反射面（Ｚ軸プラス方向側にある面）とは、それぞれ曲面で形成される。
例えば、図７(a)の反射部４２Ａの反射面は、Ｘ軸方向においてマイクロレンズ４０の中心を通る線ＣＬに近づくほど、Ｚ軸方向においてマイクロレンズ４０から遠くなる曲面によって形成される。また、反射部４２Ａの反射面は、線ＣＬから離れるほど、Ｚ軸方向においてマイクロレンズ４０に近くなる曲面によって形成される。これにより、第２の瞳領域６２（図５）を通過した第２の光束６５２のうち、焦点検出画素１１の反射部４２Ａに向かって光電変換部４１を斜め（線ＣＬと平行な線と交差する向き）に透過した光が、反射部４２Ａで反射してマイクロレンズ４０に向かって進む。換言すると、反射部４２Ａを反射した光が、線ＣＬと平行な線に近づく向きに進む。この結果、焦点検出画素１１の反射部４２Ａによる反射光が、焦点検出画素１１の左隣り（Ｘ軸マイナス方向）に位置する撮像画素１２（図７(a)において不図示）へ向かって進むことを防止する。このように、瞳分割型の位相差検出における検出精度の低下を防止できる。

同様に、例えば、図７(b)の反射部４２Ｂの反射面は、Ｘ軸方向においてマイクロレンズ４０の中心を通る線ＣＬに近いほど、Ｚ軸方向においてマイクロレンズ４０から遠くなる曲面によって形成される。また、反射部４２Ｂの反射面は、Ｘ軸方向において線ＣＬから離れるほど、Ｚ軸方向においてマイクロレンズ４０に近くなる曲面によって形成される。これにより、第１の瞳領域６１（図５）を通過した第１の光束６５１のうち、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂに向かって光電変換部４１を斜め（線ＣＬと平行な線と交差する向き）に透過した光が、反射部４２Ｂで反射してマイクロレンズ４０に向かって進む。換言すると、反射部４２Ｂで反射した光が、線ＣＬと平行な線に近づく向きに進む。この結果、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂによる反射光が、焦点検出画素１３の右隣り（Ｘ軸プラス方向）に位置する撮像画素１２（図７(b)において不図示）へ向かって進むことを防止する。このように、瞳分割型の位相差検出における検出精度の低下を防止できる。

以上説明した第２の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮像素子２２（図７）は、入射した光を光電変換して電荷を生成する光電変換部４１と、光電変換部４１を透過した光を光電変換部４１へ反射する反射部４２Ａ（４２Ｂ）と、を有する複数の焦点検出画素１１（１３）を備え、反射部４２Ａ（４２Ｂ）は、反射した光が自画素の光電変換部４１を進む向きに反射する。これにより、焦点検出画素１１（１３）から撮像画素１２へ反射光が漏れる光クロストークの低下を抑えることができる。

（２）図７(a)の焦点検出画素１１を例に説明すると、反射部４２Ａの反射面は、Ｘ軸方向においてマイクロレンズ４０の中心を通る線ＣＬに近づくほど、Ｚ軸方向においてマイクロレンズ４０から遠くなる曲面によって形成される。また、反射部４２Ａの反射面は、Ｘ軸方向において線ＣＬに対してＸ軸方向に離れるほどマイクロレンズ４０に近くなる曲面によって形成される。これにより、第２の瞳領域６２（図５）を通過した第２の光束６５２のうち、焦点検出画素１１の反射部４２Ａに向かって光電変換部４１を斜め（線ＣＬと平行な線と交差する向き）に透過した光が、反射部４２Ａで反射し、光電変換部４１に再び入射してマイクロレンズ４０に向かって進む。換言すると、反射部４２Ａで反射した光が、線ＣＬと平行な線に近づく向きに進む。これにより、焦点検出画素１１から撮像画素１２へ反射光が漏れる光クロストークの低下を抑えることができる。
焦点検出画素１３の場合も同様である。

（第２の実施の形態の変形例１）
＜反射部の形状＞
第２の実施の形態では、焦点検出画素１１の反射部４２Ａの反射面（Ｚ軸プラス方向側にある面）の形状と、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂの反射面（Ｚ軸プラス方向側にある面）の形状とを、それぞれＹ軸方向に一様にした。このため、焦点検出画素１１、１３をＸ-Ｚ平面と平行に切断する場合の断面は、切断位置が異なっていても反射部４２Ａ、反射部４２Ｂの断面形状は同じであった。

これに代えて、第２の実施の形態の変形例１では、焦点検出画素１１の反射部４２Ａの反射面（Ｚ軸プラス方向側にある面）の形状と、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂの反射面（Ｚ軸プラス方向側にある面）の形状とを、それぞれ、マイクロレンズ４０の中心を通る線ＣＬとの距離によってＸ軸方向にもＹ軸方向にも変化する曲面で構成する。例えて説明するならば、凹面鏡を半分にしたような形状である。

これにより、第２の瞳領域６２（図５）を通過した第２の光束６５２のうち、焦点検出画素１１の反射部４２Ａに向かって光電変換部４１を斜め（線ＣＬと平行な線と交差する向き）に透過した光は、反射部４２Ａで反射し、光電変換部４１に再び入射してマイクロレンズ４０に向かって進む。換言すると、反射部４２Ａで反射した光が、線ＣＬと平行な線に近づく向きに進む。この結果、焦点検出画素１１の反射部４２Ａによる反射光が、焦点検出画素１１の左隣り（Ｘ軸マイナス方向）に位置する撮像画素１２へ向かって進むことを防止するとともに、焦点検出画素１１の反射部４２Ａによる反射光が、焦点検出画素１１の両隣り（Ｙ軸プラス方向とＹ軸マイナス方向）に位置する撮像画素１２へ向かって進むことを防止する。このように、瞳分割型の位相差検出における検出精度の低下を防止できる。

また、同様に、第１の瞳領域６１（図５）を通過した第１の光束６５１のうち、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂに向かって光電変換部４１を斜め（線ＣＬと平行な線と交差する向き）に透過した光は、反射部４２Ｂで反射してマイクロレンズ４０に向かって進む。換言すると、反射部４２Ｂで反射した光が、線ＣＬと平行な線に近づく向きに進む。この結果、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂによる反射光が、焦点検出画素１３の右隣り（Ｘ軸プラス方向）に位置する撮像画素１２へ向かって進むことを防止するとともに、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂによる反射光が、焦点検出画素１３の両隣り（Ｙ軸プラス方向とＹ軸マイナス方向）に位置する撮像画素１２へ向かって進むことを防止する。このように、瞳分割型の位相差検出における検出精度の低下を防止できる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態では、焦点検出画素１１、１３における反射光が焦点検出画素１１、１３の隣りに位置する撮像画素１２に向かって進むことを防止する他の例について、図８を参照して説明する。

＜反射部の構成＞
図８(a)は、第３の実施の形態による焦点検出画素１１を拡大した断面図である。また、図８(b)は、第３の実施の形態による焦点検出画素１３を拡大した断面図である。両断面図は、焦点検出画素１１、１３を、それぞれＸ-Ｚ平面と平行に切断した図である。第２の実施の形態による図７(a)の焦点検出画素１１および図７(b)の焦点検出画素１３と同じ構成には、同一符号を付して説明を省略する。

第３の実施の形態では、焦点検出画素１１の反射部４２Ａの反射面側（Ｚ軸プラス方向）に、分布屈折率レンズ４４が設けられる。分布屈折率レンズ４４は、Ｘ軸方向においてマイクロレンズ４０の中心を通る線ＣＬに近づくほど屈折率が大きくなり、Ｘ軸方向において線ＣＬから離れるほど屈折率が小さくなるように屈折率に差を設けたレンズである。これにより、第２の瞳領域６２（図５）を通過した第２の光束６５２のうち、焦点検出画素１１の反射部４２Ａに向かって光電変換部４１を斜め（線ＣＬと平行な線と交差する向き）に透過した光は、分布屈折率レンズ４４を介して反射部４２Ａで反射する。反射部４２Ａで反射した反射光は、分布屈折率レンズ４４を介してマイクロレンズ４０に向かって進む。この結果、焦点検出画素１１の反射部４２Ａによる反射光が、線ＣＬと平行な線に近づく向きに進むので、焦点検出画素１１の左隣り（Ｘ軸マイナス方向）に位置する撮像画素１２（図８(a)において不図示）へ向かって進むことを防止できる。このように、瞳分割型の位相差検出における検出精度の低下を防止できる。

同様に、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂの反射面側（Ｚ軸プラス方向）にも、分布屈折率レンズ４４が設けられる。これにより、第１の瞳領域６１（図５）を通過した第１の光束６５１のうち、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂに向かって光電変換部４１を斜め（線ＣＬと平行な線と交差する向き）に透過した光は、分布屈折率レンズ４４を介して反射部４２Ｂで反射する。反射部４２Ｂで反射した反射光は、分布屈折率レンズ４４を介してマイクロレンズ４０に向かって進む。この結果、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂによる反射光が、線ＣＬと平行な線に近づく向きに進むので、焦点検出画素１３の右隣り（Ｘ軸プラス方向）に位置する撮像画素１２（図８(b)において不図示）へ向かって進むことを防止できる。このように、瞳分割型の位相差検出における検出精度の低下を防止できる。

以上説明した第３の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮像素子２２（図８）は、入射した光を光電変換して電荷を生成する光電変換部４１と、光電変換部４１を透過した光を光電変換部４１へ反射する反射部４２Ａ（４２Ｂ）と、を有する複数の焦点検出画素１１（１３）を備え、反射部４２Ａ（４２Ｂ）は、反射した光が自画素の光電変換部４１を進む向きに反射する。これにより、焦点検出画素１１（１３）から撮像画素１２へ反射光が漏れる光クロストークの低下を抑えることができる。

（２）図８(a)の焦点検出画素１１を例に説明すると、焦点検出画素１１の反射部４２Ａの反射面側（Ｚ軸プラス方向側にある面）に、分布屈折率レンズ４４を設けた。分布屈折率レンズ４４は、Ｘ軸方向においてマイクロレンズ４０の中心を通る線ＣＬに近づくほど屈折率が大きくなり、Ｘ軸方向において線ＣＬから離れるほど屈折率が小さくなるように屈折率に差を設けている。これにより、第２の瞳領域６２（図５）を通過した第２の光束６５２のうち、焦点検出画素１１の反射部４２Ａに向かって光電変換部４１を斜め（線ＣＬと平行な線と交差する向き）に透過した光は、分布屈折率レンズ４４を介して反射部４２Ａで反射する。反射部４２Ａで反射した反射光は、分布屈折率レンズ４４を介して光電変換部４１に再び入射してマイクロレンズ４０に向かって進む。分布屈折率レンズ４４を設けたことにより、焦点検出画素１１の反射部４２Ａによる反射光が、線ＣＬと平行な線に近づく向きに進む。このように、焦点検出画素１１から撮像画素１２へ反射光が漏れる光クロストークの低下を抑えることができる。
焦点検出画素１３の場合も同様である。

（第４の実施の形態）
上述した説明では、焦点検出画素１１で得られる信号Ｓ２’が減少したり、焦点検出画素１３で得られる信号Ｓ１’が減少したりすることを抑える一策として、焦点検出画素１１から撮像画素１２へ向かって進む反射光の発生と、焦点検出画素１３から撮像画素１２へ向かって進む反射光の発生とを抑える例を述べた。第４の実施の形態では、上記の信号Ｓ２’や信号Ｓ１’の減少を抑える他の例について、図９を参照して説明する。

図９(a)は、第４の実施の形態による焦点検出画素１１を拡大した断面図である。また、図９(b)は、第４の実施の形態による焦点検出画素１３を拡大した断面図である。両断面図は、焦点検出画素１１、１３を、それぞれＸ-Ｚ平面と平行に切断した図である。第１の実施の形態による図６の焦点検出画素１１および焦点検出画素１３と同じ構成には、同一符号を付して説明を省略する。線ＣＬは、焦点検出画素１１、１３の中心（例えばマイクロレンズ４０の中心）を通る線である。

＜反射防止＞
第４の実施の形態では、半導体層１０５と配線層１０７との間に反射防止膜１０９を設ける。反射防止膜１０９は、光の反射率が低い膜である。換言すれば、光の透過率が高い膜である。反射防止膜１０９は、例えば、窒化シリコンの膜や酸化シリコンの膜などを重ねた多層膜によって構成する。反射防止膜１０９を設けることにより、半導体層１０５の光電変換部４１を透過した光が配線層１０７へ入射するときに、光電変換部４１と配線層１０７との間で生じる光の反射を抑えることができる。また、反射防止膜１０９を設けることにより、配線層１０７で反射した光が配線層１０７から光電変換部４１に再入射するときに、光電変換部４１と配線層１０７との間で生じる光の反射も抑えることができる。

例えば、反射防止膜１０９を設けない状態で、半導体層１０５から配線層１０７へ光が入射するときに、入射した光のうち４％の光が反射するとする。また、反射防止膜１０９を設けない状態で、配線層１０７から半導体層１０５へ光が入射するときに、入射した光のうち４％の光が反射するとする。したがって、反射防止膜１０９を設けない状態では、半導体層１０５の光電変換部４１を透過した光が配線層１０７へ入射するときに４％、配線層１０７から半導体層１０５の光電変換部４１に再入射するときに４％で、焦点検出画素１１に入射した光のうち約８％（４％＋９６％×０．０４＝７．８４％）の光が反射する。反射した光は、焦点検出画素１１に入射した光の損失となる。一方、反射防止膜１０９を設けることで、半導体層１０５から配線層１０７へ光が入射するとき、または配線層１０７から半導体層１０５へ光が入射するときに生じる光の反射を１％に抑えられたとする。したがって、反射防止膜１０９を設けた状態では、焦点検出画素１１に入射した光のうち約２％（１％＋９９％×１％＝１．９９％）の光が反射する。したがって、反射防止膜１０９を設けることによって、反射防止膜１０９を設けないときと比べて、焦点検出画素１１に入射した光の損失を抑えることができる。

焦点検出画素１１に着目すると、反射防止膜１０９を設けることによって、光が光電変換部４１から配線層１０７へ透過しやすくするとともに、配線層１０７の反射部４２Ａで反射した光が配線層１０７から光電変換部４１に再入射しやすくする。位相差検出においては、焦点検出画素１１によって得られる信号Ｓ２’を必要とする。信号Ｓ２’は、第２の瞳領域６２（図５）を通過した第２の光束６５２のうち、反射部４２Ａで反射して光電変換部４１に再入射した光に基づく信号である。光電変換部４１から配線層１０７への光の透過が妨げられる（光の反射が生じて光電変換部４１と配線層１０７との間の光の透過率が低下する）と、焦点検出画素１１で得られる信号Ｓ２’が減少する。そのため、瞳分割型の位相差検出における検出精度が低下する。しかしながら、本実施の形態では、半導体層１０５と配線層１０７との間に反射防止膜１０９を設けたことにより、光電変換部４１を透過した光が配線層１０７の反射部４２Ａで反射して光電変換部４１に再入射するときに生じる反射を抑えることができる。したがって、半導体層１０５と配線層１０７との間で生じる光の反射による上記信号Ｓ２’の減少を抑えることができる。このように、瞳分割型の位相差検出における検出精度の低下を防止できる。換言すると、半導体層１０５と配線層１０７との間に設けられる反射防止膜１０９は、光の透過率が高い膜でもある。

また、位相差検出において、焦点検出画素１１によって得られる第１の瞳領域６１（図５）を通過した第１の光束６５１に基づく信号は不要である。光電変換部４１から配線層１０７への光の透過が妨げられる（光の反射が生じて光電変換部４１と配線層１０７との間の光の透過率が低下する）と、光電変換部４１を透過すべき第１の光束６５１のうちの一部の光が、半導体層１０５から配線層１０７へ入射するときに、光電変換部４１へ反射する。反射した光が光電変換部４１で光電変換されると、位相差検出におけるノイズとなる。しかしながら、本実施の形態では、半導体層１０５と配線層１０７との間に反射防止膜１０９を設けたことにより、第１の瞳領域６１を通過した光が光電変換部４１から配線層１０７へ入射するときに生じる反射を抑えることができる。したがって、反射した光によるノイズの発生を抑えて、瞳分割型の位相差検出における検出精度の低下を防止することができる。

同様に、焦点検出画素１３に着目すると、反射防止膜１０９を設けることによって、光が光電変換部４１から配線層１０７へ透過しやすくするとともに、配線層１０７の反射部４２Ｂで反射した光が配線層１０７から光電変換部４１に再入射しやすくする。位相差検出においては、焦点検出画素１３によって得られる信号Ｓ１’を必要とする。信号Ｓ１’は、第１の瞳領域６１（図５）を通過した第１の光束６５１のうち、反射部４２Ｂで反射して光電変換部４１に再入射した光に基づく信号である。光電変換部４１から配線層１０７への光の透過が妨げられる（光の反射が生じて光電変換部４１と配線層１０７との間の光の透過率が低下する）と、焦点検出画素１３で得られる信号Ｓ１’が減少する。そのため、瞳分割型の位相差検出における検出精度が低下する。しかしながら、本実施の形態では、半導体層１０５と配線層１０７との間に反射防止膜１０９を設けたことにより、光電変換部４１を透過した光が配線層１０７の反射部４２Ｂで反射して光電変換部４１に再入射するときに生じる反射を抑えることができる。したがって、半導体層１０５と配線層１０７との間で生じる光の反射による上記信号Ｓ１’の減少を抑えることができる。このように、瞳分割型の位相差検出における検出精度の低下を防止できる。換言すると、半導体層１０５と配線層１０７との間に設けられる反射防止膜１０９は、光の透過率が高い膜でもある。

また、位相差検出において、焦点検出画素１３によって得られる第２の瞳領域６２（図５）を通過した第２の光束６５２に基づく信号は不要である。光電変換部４１から配線層１０７への光の透過が妨げられる（光の反射が生じて光電変換部４１と配線層１０７との間の光の透過率が低下する）と、光電変換部４１を透過すべき第２の光束６５２のうちの一部の光が、半導体層１０５から配線層１０７へ入射するときに、光電変換部４１へ反射する。反射した光が光電変換部４１で光電変換されると、焦点検出におけるノイズとなる。しかしながら、本実施の形態では、半導体層１０５と配線層１０７との間に反射防止膜１０９を設けたことにより、第１の瞳領域６１を通過した光が光電変換部４１から配線層１０７へ入射するときに生じる反射を抑えることができる。したがって、反射した光によるノイズの発生を抑えて、瞳分割型の位相差検出における検出精度の低下を防止することができる。

なお、図９(a)および図９(b)において、配線層１０７から第２基板１１４へ光が透過するのを防止するために、配線層１０７内に吸収部１１０が設けられている。例えば、焦点検出画素１１では、位相差検出において射出瞳６０の第１の瞳領域６１（図５）を通過した第１の光束を必要としない。半導体層１０５（光電変換部４１）から配線層１０７へ透過した第１の光束は、配線層１０７を第２基板１１４に向かって進む。光がそのまま配線層１０７から第２基板１１４へ入射すると、第２基板１１４に設けられた不図示の回路に光が入射してノイズが発生するおそれがある。しかしながら、配線層１０７内に吸収部１１０を設けることにより、吸収部１１０が半導体層１０５（光電変換部４１）から配線層１０７へ透過した光を吸収する。したがって、吸収部１１０を設けることにより、第２基板１１４への光の入射を防ぐことができ、ノイズの発生を防ぐことができる。

同様に、焦点検出画素１３では、位相差検出において射出瞳６０の第２の瞳領域６２（図５）を通過した第２の光束を必要としない。半導体層１０５（光電変換部４１）から配線層１０７へ透過した第２の光束は、配線層１０７を第２基板１１４に向かって進む。光がそのまま配線層１０７から第２基板１１４へ進むと、第２基板１１４に設けられた不図示の回路に光が入射してノイズが発生するおそれある。しかしながら、配線層１０７内に吸収部１１０を設けることにより、吸収部１１０が半導体層１０５（光電変換部４１）から配線層１０７へ透過した光を吸収する。したがって、吸収部１１０を設けることにより、第２基板１１４への光の入射を防ぐことができ、ノイズの発生を防ぐことができる。

以上説明した第４の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮像素子２２は、入射した光を光電変換して電荷を生成する光電変換部４１と、光電変換部４１を透過した光の少なくとも一部の光の反射を防止する吸収部１１０と、光電変換部４１を透過した光の一部を光電変換部４１へ反射する反射部４２Ａ（４２Ｂ）とを備える。これにより、焦点検出画素１１において、光が光電変換部４１を透過するとき、および、反射部４２Ａで反射した光が光電変換部４１に再入射するときの反射による光の損失を抑えて、反射光に基づく上記信号Ｓ２’の減少を抑えることができる。また、焦点検出画素１３において、光が光電変換部４１を透過するとき、および、反射部４２Ｂで反射した光が光電変換部４１に再入射するときの反射による光の損失を抑えて、反射光に基づく上記信号Ｓ１’の減少を抑えることができる。

（２）上記（１）の撮像素子２２において、焦点検出画素１１の反射防止膜１０９は、光が光電変換部４１を透過して配線層１０７へ入射するときの光の反射と、配線層１０７から光電変換部４１へ再入射するときの光の反射とを抑える。また、焦点検出画素１３の反射防止膜１０９は、光が光電変換部４１を透過して配線層１０７へ入射するときの光の反射と、配線層１０７から光電変換部４１へ再入射するときの光の反射とを抑える。これにより、焦点検出画素１１において反射光に基づく信号Ｓ２’の減少を抑えるとともに、焦点検出画素１３において反射光に基づく信号Ｓ１’の減少を抑えることができる。

（３）上記（１）または（２）の撮像素子２２において、焦点検出画素１１の反射部４２Ａは、光電変換部４１を透過した光の一部を反射し、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂは、光電変換部４１を透過した光の一部を反射する。例えば、撮像光学系３１（図１）の射出瞳６０の第１および第２の瞳領域６１、６２を通過した第１および第２の光束６５１、６５２が焦点検出画素１１の光電変換部４１に入射する。そして、焦点検出画素１１の反射部４２Ａが、光電変換部４１に入射した第２の光束６５２のうちの光電変換部４１を透過した光を反射する。また、上記第１および第２の光束６５１、６５２が焦点検出画素１３の光電変換部４１に入射する。そして、焦点検出画素１３の反射部４２Ｂが、光電変換部４１に入射した第１の光束６５１のうちの光電変換部４１を透過した光を反射する。これにより、瞳分割型の位相差検出に用いる位相差情報としての、焦点検出画素１１の反射光に基づく信号Ｓ２’と、焦点検出画素１３の反射光に基づく信号Ｓ１’とを得ることができる。

（４）上記（３）の撮像素子２２において、焦点検出画素１１は、光電変換部４１を透過した光のうち反射部４２Ａで反射しなかった光を吸収する吸収部１１０を有する。また、焦点検出画素１３は、光電変換部４１を透過した光のうち反射部４２Ｂで反射しなかった光を吸収する吸収部１１０を有する。これにより、例えば、反射部４２Ａ、４２Ｂで反射しなかった光が第２基板１１４に設けられた不図示の回路に入射してノイズが発生することを防止できる。

（第５の実施の形態）
第４の実施の形態において説明した反射防止策は、撮像画素１２に反射部を設ける場合にも有効である。図１０は、第５の実施の形態による撮像素子２２の画素の配列の一部を拡大した図である。図３と同じ構成には、同一符号を付して説明を省略する。図３（第１の実施の形態）と比べて、全ての撮像画素１２に反射部４２Ｘが設けられている点において相違する。

図１１は、図１０の焦点検出画素１１、１３と、これらの画素に挟まれた撮像画素１２とで構成する１つの単位を拡大した断面図である。この断面図は、図１０の１つの単位をＸ-Ｚ平面と平行に切断した図である。図６の断面図と同じ構成には、同一符号を付して説明を省略する。

図１１において、半導体層１０５は、第１の実施の形態から第４の実施の形態に比べてＺ軸方向の厚みが薄く構成される。一般に、瞳分割型の位相差検出方式では、Ｚ軸方向の光路長が長くなると位相差が小さくなるために位相差検出の検出精度が低下する。位相差検出の検出精度の観点では、Ｚ軸方向の光路長は短いことが望ましい。

例えば、撮像素子２２の画素の微細化を進めていくと画素ピッチが狭くなる。半導体層１０５の厚みを変えずに微細化を進めることは、画素ピッチに対する厚みの比率（アスペクト比）を大きくする。このように、単に画素ピッチを狭くする微細化は、相対的にＺ軸方向の光路長を長くするので、上述した位相差検出における検出精度の低下につながる。しかしながら、画素の微細化とともに半導体層１０５のＺ軸方向の厚みを薄くすれば、位相差検出における検出精度の低下を防ぐことができる。

一方で、半導体層１０５における光の吸収率は、半導体層のＺ軸方向の厚みと相関関係がある。半導体層１０５における光の吸収率は、半導体層のＺ軸方向の厚みが厚いほど大きくなり、半導体層のＺ軸方向の厚みが薄いほど小さくなる。したがって、半導体層１０５のＺ軸方向の厚みを薄くすることは、半導体層１０５における光の吸収率の低下を招く。吸収率の低下は、半導体層１０５の光電変換部４１で生成される電荷の量の減少と言える。一般に、シリコン基板を用いる場合、赤色光（波長約６００nm）の吸収率をある程度（例えば６０％以上）確保するために、半導体層１０５の厚みが２μｍから３μｍ程度必要とされる。このとき、他の色の光の吸収率は、緑色光（波長約５３０nm）で約９０％、青色光（波長約４５０nm）で約１００％である。

半導体層１０５の厚みを上記の半分の１．２５μｍから１．５μｍ程度に薄くすると、赤色光（波長約６００nm）の吸収率は約３５％に低下する。他の色の光の吸収率は、緑色光（波長約５３０nm）で約６５％、青色光（波長約４５０nm）で約９５％にそれぞれ低下する。そこで、本実施の形態では、半導体層１０５のＺ軸方向の厚みを薄くすることによる電荷の量の減少を補うために、撮像画素１２の光電変換部４１の下面（Ｚ軸マイナス方向）に反射部４２Ｘを設ける。

撮像画素１２の反射部４２Ｘは、例えば、配線層１０７に設けた銅やアルミニウム、タングステン等の導体膜、または、窒化シリコンや酸化シリコンなどの絶縁膜の多層膜によって構成する。反射部４２Ｘは、光電変換部４１の下面全体を覆ってもよいが、必ずしも光電変換部４１の下面全体を覆う必要はない。反射部４２Ｘは、その面積が、例えば、マイクロレンズ４０によって撮像画素１２に投影される撮像光学系３１の射出瞳６０の像よりも広く、かつ、その位置が、射出瞳６０の像を欠くことなく反射する位置に設けていればよい。

例えば、半導体層１０５の厚みが３μｍ、半導体層１０５の屈折率が４、マイクロレンズ４０やカラーフィルタ４３などの有機膜層の厚みが１μｍ、有機膜層の屈折率が１．５、空気中の屈折率が１、であるとした場合、撮像画素１２の反射部４２Ｘに投影される射出瞳６０の像のスポットサイズは、撮像光学系３１の絞りがＦ２．８のときに直径０．５μｍ程度である。半導体層１０５の厚みを１．５μｍ程度に薄くする場合のスポットサイズの値は、上記例よりも小さくなる。

光電変換部４１の下面に反射部４２Ｘを設けたことにより、撮像画素１２の光電変換部４１の中を下向き（Ｚ軸マイナス方向）に進んで光電変換部４１を透過した光（吸収されなかった光）は、反射部４２Ｘで反射して光電変換部４１に再入射する。再入射した光は光電変換部４１で光電変換される（吸収される）。そのため、反射部４２Ｘを設けない場合と比べて、撮像画素１２の光電変換部４１で生成される電荷の量を増やすことができる。換言すると、反射部４２Ｘを設けることによって、半導体層１０５のＺ軸方向の厚みを薄くすることによる電荷の量の減少を補う。これにより、撮像画素１２から読み出される画像の信号のＳ／Ｎ比を改善できる。

図１１の撮像画素１２に着目すると、撮像光学系３１の射出瞳６０の第１の瞳領域６１（図５）を通過した第１の光束６５１、および、第２の瞳領域６２（図５）を通過した第２の光束６５２が、それぞれマイクロレンズ４０を介して光電変換部４１に入射する。また、光電変換部４１に入射した第１および第２の光束６５１、６５２が、それぞれ光電変換部４１を透過して反射部４２Ｘで反射して光電変換部４１に再入射する。このように、撮像画素１２は、第１および第２の瞳領域６１、６２を通過して光電変換部４１に入射した第１の光束６５１および第２の光束６５２を光電変換した電荷に基づく信号Ｓ１およびＳ２と、反射部４２Ｘによって反射されて光電変換部４１に再入射した第１および第２の光束をそれぞれ光電変換した電荷に基づく信号Ｓ１’およびＳ２’とを加算した信号（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ１’＋Ｓ２’）を出力する。

また、焦点検出画素１１に着目すると、第１の瞳領域６１および第２の瞳領域６２を通過して光電変換部４１に入射した第１の光束６５１および第２の光束６５２を光電変換した電荷に基づく信号Ｓ１およびＳ２と、光電変換部４１を透過した第２の光束６５２のうち、反射部４２Ａで反射して光電変換部４１に再入射した光を光電変換した電荷に基づく信号Ｓ２’とを加算した信号（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ２’）を出力する。

さらにまた、焦点検出画素１３に着目すると、第１の瞳領域６１および第２の瞳領域６２を通過して光電変換部４１に入射した第１の光束６５１および第２の光束６５２を光電変換した電荷に基づく信号Ｓ１およびＳ２と、光電変換部４１を透過した第１の光束６５１のうち、反射部４２Ｂで反射して光電変換部４１に再入射した光を光電変換した電荷に基づく信号Ｓ１’とを加算した信号（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ１’）を出力する。

なお、撮像画素１２は、マイクロレンズ４０に関して、例えば反射部４２Ｘの位置と、撮像光学系３１の瞳の位置とを共役にする。すなわち、マイクロレンズ４０を介して撮像画素１２に入射した光の集光位置は、反射部４２Ｘである。
また、焦点検出画素１１（１３）は、マイクロレンズ４０に関して、例えば反射部４２Ａ（４２Ｂ）の位置と、撮像光学系３１の瞳の位置とを共役にする。すなわち、マイクロレンズ４０を介して焦点検出画素１１（１３）に入射した光の集光位置は、反射部４２Ａ（４２Ｂ）である。
撮像画素１２に反射部４２Ｘを設けることで、撮像画素１２と焦点検出画素１１（１３）とで同じ光学パワーのマイクロレンズ４０を設けることができる。撮像画素１２と焦点検出画素１１（１３）とで、異なる光学パワーのマイクロレンズ４０や光学調整層を設ける必要がなく、製造コストを抑えることができる。

＜画像データの生成＞
ボディ制御部２１の画像生成部２１ｂは、撮像画素１２によって得られた信号（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ１’＋Ｓ２’）と、焦点検出画素１１、１３によって得られた信号（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ２’）、（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ１’）とに基づき、被写体像に関する画像データを生成する。
なお、この画像データの生成の際には、撮像画素１２の光電変換部４１で生成される電荷の量と焦点検出画素１１、１３の光電変換部４１で生成される電荷の量との差による影響を抑えるため、撮像画素１２による信号（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ１’＋Ｓ２’）に対するゲインと、焦点検出画素１１、１３による信号（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ２’）、（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ１’）に対するゲインとの間に差をつけてもよい。例えば、焦点検出画素１１、１３の信号（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ２’）、（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ１’）に対するゲインを、撮像画素１２の信号（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ１’＋Ｓ２’）に対するゲインに比べて大きくしてもよい。

＜像ズレ量の検出＞
ボディ制御部２１の焦点検出部２１ａは、撮像画素１２による信号（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ１’＋Ｓ２’）と、焦点検出画素１１による信号（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ２’）と、焦点検出画素１３による信号（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ１’）とに基づき、以下のように像ズレ量を検出する。すなわち、焦点検出部２１ａは、撮像画素１２による信号（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ１’＋Ｓ２’）と焦点検出画素１１による信号（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ２’）との差分diff２Ｂを求めるとともに、撮像画素１２による信号（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ１’＋Ｓ２’）と焦点検出画素１３による信号（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ１’）との差分diff１Ｂを求める。差分diff１Ｂは、撮像画素１２の光電変換部４１を透過した第２の光束６５２のうち、反射部４２Ａで反射した光に基づく信号Ｓ２’に対応する。同様に、差分diff２Ｂは、撮像画素１２の光電変換部４１を透過した第１の光束６５１のうち、反射部４２Ｂで反射した光に基づく信号Ｓ１’に対応する。

焦点検出部２１ａは、求めた差分diff２Ｂ、diff１Ｂに基づき、第１の瞳領域６１を通過した第１の光束６５１による像と、第２の瞳領域６２を通過した第２の光束６５２による像との像ズレ量を求める。すなわち、焦点検出部２１ａは、上述した複数の単位からそれぞれ求めた信号の差分diff２Ｂのグループと、上述した複数の単位からそれぞれ求めた信号の差分diff１Ｂのグループとにまとめることによって、第１の瞳領域６１と第２の瞳領域６２とをそれぞれ通過した複数の焦点検出光束が形成する複数の像の強度分布を示す情報を得る。

焦点検出部２１ａは、上記複数の像の強度分布に対して像ズレ検出演算処理（相関演算処理、位相差検出処理）を施すことによって、複数の像の像ズレ量を算出する。焦点検出部２１ａはさらに、像ズレ量に所定の変換係数を乗算することによってデフォーカス量を算出する。上述したように、このような瞳分割型の位相差検出方式によるデフォーカス量演算は公知である。

＜反射防止＞
本実施の形態による撮像素子２２は、半導体層１０５と配線層１０７との間に、第４の実施の形態と同様に反射防止膜１０９を設ける。反射防止膜１０９を設けることにより、半導体層１０５の光電変換部４１を透過した光が配線層１０７へ入射するときの光の反射を抑えるとともに、光が配線層１０７から光電変換部４１に再入射するときの光の反射も抑える。

撮像画素１２に着目すると、反射防止膜１０９を設けることによって、光が光電変換部４１から配線層１０７へ透過しやすくするとともに、配線層１０７の反射部４２Ｘで反射した光が配線層１０７から光電変換部４１に再入射しやすくする。画像の信号には、信号Ｓ１およびＳ２に加えて、信号Ｓ１’およびＳ２’も含まれる。信号Ｓ１’およびＳ２’は、射出瞳６０の第１および第２の瞳領域６１、６２（図５）を通過した第１の光束６５１および第２の光束６５２のうち、反射部４２Ｘで反射して光電変換部４１に再入射した光に基づく信号である。光電変換部４１から配線層１０７への光の透過が妨げられる（光の反射が生じて光電変換部４１と配線層１０７との間の光の透過率が低下する）と、撮像画素１２で得られる信号Ｓ１’およびＳ２’が減少する。そのため、撮像画素１２で得られる画像の信号のＳ／Ｎ比が低下する。しかしながら、本実施の形態では、半導体層１０５と配線層１０７との間に反射防止膜１０９を設けたことによって、光電変換部４１を透過した光が配線層１０７の反射部４２Ｘで反射して光電変換部４１に再入射するときに生じる反射を抑えることができる。したがって、半導体層１０５と配線層１０７との間で生じる光の反射による上記信号Ｓ１’およびＳ２’の減少を抑えたので、画像の信号のＳ／Ｎ比の低下を防止できる。換言すると、半導体層１０５と配線層１０７との間に設けられる反射防止膜１０９は、光の透過率が高い膜でもある。

焦点検出画素１１に反射防止膜１０９を設けた場合の作用効果は、第４の実施の形態において説明した通りである。すなわち、光が光電変換部４１から配線層１０７へ透過しやすくする。これにより、瞳分割型の位相差検出における検出精度の低下を防止できる。

また、半導体層１０５と配線層１０７との間に反射防止膜１０９を設けたことにより、光電変換部４１を透過すべき第１の光束６５１が半導体層１０５と配線層１０７との間で反射することを抑えることができる。これによって、焦点検出画素１１においてノイズの要因となる反射光の発生を抑えて、瞳分割型の位相差検出における検出精度の低下を防止することができる。

同様に、焦点検出画素１３に反射防止膜１０９を設けた場合の作用効果は、第４の実施の形態において説明した通りである。すなわち、光が光電変換部４１から配線層１０７へ透過しやすくする。これにより、瞳分割型の位相差検出における検出精度の低下を防止できる。

また、半導体層１０５と配線層１０７との間に反射防止膜１０９を設けたことにより、光電変換部４１を透過すべき第２の光束６５２が半導体層１０５と配線層１０７との間で反射することを抑えることができる。これによって、焦点検出画素１３においてノイズの要因となる反射光の発生を抑えて、瞳分割型の位相差検出における検出精度の低下を防止することができる。

なお、図１１において、配線層１０７内の吸収部１１０は、配線層１０７から第２基板１１４へ光が入射しないように設けられている。この理由は、第４の実施の形態の場合と同様に、第２基板１１４に設けられた不図示の回路に光が入射してノイズが発生することを防止するためである。

以上説明した第５の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）第４の実施の形態の撮像素子２２に加えて、入射した光を光電変換して電荷を生成する光電変換部４１と、光電変換部４１を透過した光を反射する反射部４２Ｘと、光電変換部４１と反射部４２Ｘとの間に設けられる反射防止膜１０９と、を有する撮像画素１２を備える。これにより、撮像画素１２では光が光電変換部４１を透過するとき、および、反射部４２Ｘで反射した光が光電変換部４１に再入射するときに生じる反射による光の損失を抑えて、反射光に基づく信号（Ｓ１’＋Ｓ２’）の減少を抑えることができる。

（２）上記（１）の撮像素子２２において、撮像画素１２の反射防止膜１０９は、光が光電変換部４１を透過して配線層１０７へ入射するときの光の反射と、配線層１０７から光電変換部４１へ再入射するときの光の反射とを抑える。これにより、撮像画素１２において反射光に基づく上記信号（Ｓ１’＋Ｓ２’）の減少を抑えることができる。

（第６の実施の形態）
第６の実施の形態では、上述した第４、第５の実施の形態において半導体層１０５と配線層１０７との間に設けた反射防止膜１０９について、光の波長との関係を中心に説明する。一般に、反射防止膜１０９の膜厚はλ／４の奇数倍に構成される。ただし、波長λは光の波長である。例えば、焦点検出画素１１、１３をＲ画素の位置に配置する場合には、赤色光の波長（約６００nm）に基づいて反射防止膜１０９の膜厚を設計する。これにより、入射する赤色光の反射率を適切に低くすることができる。換言すれば、入射する赤色光の透過率を適切に高くすることができる。
なお、焦点検出画素１１、１３をＧ画素の位置に配置する場合は、緑色光の波長（約５３０nm）に基づいて反射防止膜１０９の膜厚を設計する。

光の反射率をより低くするために、反射防止膜１０９を多層構造にするマルチコーティングを施してもよい。多層構造にすることにより、単層構造の場合に比べて反射率をより低くすることができる。

また、マルチコーティングは、複数の波長の光の反射率をそれぞれ低くする場合にも有効である。例えば、第５の実施の形態の撮像画素１２（図１０）は、Ｒ画素、Ｇ画素、およびＢ画素として配置されている。この場合、Ｒ画素の位置では赤色光の反射率を低くし、Ｇ画素の位置では緑色光の反射率を低くし、Ｂ画素の位置では青色光の反射率を低くすることが求められる。例えば、撮像画素１２に設けられるカラーフィルタ４３の分光特性に合わせて、画素ごとに異なる波長の反射防止膜１０９を設けてもよいが、全ての画素に対し、複数の波長で光の反射率を低くするマルチコーティングを施してもよい。

例えば、赤色光の波長（約６００nm）、緑色光の波長（約５３０nm）、および青色光の波長（約４５０nm）に基づいてそれぞれ設計された膜圧を重ねた多層構造の反射防止膜１０９を設けることで、Ｒ，Ｇ，Ｂの波長における反射率を低く抑えることができる。全ての画素に対して共通のプロセスで反射防止膜１０９を形成したい場合に好適である。

以上説明した第６の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）上述した第４または第５の実施の形態の撮像素子２２に加えて、焦点検出画素１１の反射防止膜１０９は、焦点検出画素１１に入射する波長域（例えば赤色光）の光の反射を抑え、焦点検出画素１３の反射防止膜１０９は、焦点検出画素１３に入射する波長域（例えば赤色光）の光の反射を抑える。これにより、入射する波長域の光の反射を適切に抑えることができる。

（２）上記（１）の撮像素子２２において、焦点検出画素１１および焦点検出画素１３は、予め定めた波長域の光を入射し、反射防止膜１０９は、少なくとも上記波長域の光の反射を抑える。例えば、ベイヤー配列に従って配置されたＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の位置において、焦点検出画素１１、焦点検出画素１３にそれぞれ設けられたカラーフィルタ４３の分光特性に合わせて、反射防止膜１０９で反射率を低くする波長域を定めておく。これにより、入射する波長域の光の反射を適切に抑えることができる。

（３）上記撮像素子２２に加えて、撮像画素１２の反射防止膜１０９は、撮像画素１２に入射する光の波長域の光の反射を抑える。これにより、入射する波長域の光の反射を適切に抑えることができる。

（４）上記（３）の撮像素子２２において、撮像画素１２は、予め定めた波長域の光を入射し、反射防止膜１０９は、少なくとも上記波長域の光の反射を抑える。例えば、ベイヤー配列に従って配置されたＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の位置において、撮像画素１２にそれぞれ設けられたカラーフィルタ４３の分光特性に合わせて、反射防止膜１０９で反射率を低く抑える波長域を定めておく。これにより、入射する波長域の光の反射を適切に抑えることができる。

上述した反射防止膜１０９は、必ずしも光電変換部４１の下面（Ｚ軸マイナス方向側の面）全体を図９や図１１に示すように覆う必要はない。例えば、光電変換部４１の下面において反射部４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｘが設けられていない部分に設けていればよい。焦点検出画素１１において、反射部４２Ａは少なくとも線ＣＬよりも右側（Ｘ軸プラス方向側）に設けてあればよい。同様に、焦点検出画素１３において、反射部４２Ｂは少なくとも線ＣＬよりも左側（Ｘ軸マイナス方向側）に設けてあればよい。
また、反射部４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｘが設けられていない部分に設ける反射防止膜１０９は、光を吸収する吸収部であってもよい。

隣り合う光電変換部４１の間に遮光部または吸収部を設けてもよい。遮光部または吸収部は、例えば、焦点検出画素１１の光電変換部４１と撮像画素１２の光電変換部４１との間、焦点検出画素１３の光電変換部４１と撮像画素１２の光電変換部４１との間、複数の撮像画素１２の光電変換部４１の間に設けられる。遮光部または吸収部は、例えばＤＴＩ（Deep Trench Isolation）により構成される。画素間に溝が形成され、その溝に酸化膜、窒化膜、ポリシリコン等が埋め込まれる。隣り合う光電変換部４１の間に遮光部または吸収部が設けられるため、隣り合う画素に反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂで反射した光が入射することが抑制される。そのため、クロストークを抑制することができる。また、上記の遮光部は反射部であってもよい。反射部は、光電変換部４１に光を再入射させるため、光電変換部４１の感度が向上する。そのため、焦点検出の精度を向上させることができる。

＜焦点検出画素を配置する方向＞
上述した実施の形態や変形例において、焦点検出画素を配置する方向を以下のように異ならせてもよい。
一般に、焦点検出画素を行方向（Ｘ軸方向）、すなわち横方向に配置すると、被写体の縦方向の模様に対して焦点検出を行う場合に好適である。また、焦点検出画素を列方向（Ｙ軸方向）、すなわち縦方向に配置すると、被写体の横方向の模様に対して焦点検出を行う場合に好適である。このため、被写体の模様の方向にかかわらず焦点検出を行うには、横方向に配置した焦点検出画素と、縦方向に配置した焦点検出画素とを有することが好ましい。

そこで、例えば図２のフォーカスエリア１０１−１〜１０１−３において、それぞれ焦点検出画素１１、１３を横方向に配置する。また、例えばフォーカスエリア１０１−４〜１０１−１１において、それぞれ焦点検出画素１１、１３を縦方向に配置する。このように構成することにより、撮像素子２２において焦点検出画素を横方向と縦方向とに配列することができる。

なお、焦点検出画素１１、１３を縦方向に配列する場合には、焦点検出画素１１、１３の反射部４２Ａ、４２Ｂを、それぞれその光電変換部４１のほぼ下半分（Ｙ軸方向マイナス側）、ほぼ上半分（Ｙ軸方向プラス側）の領域に対応して配置させる。焦点検出画素１１の反射部４２Ａは、ＸＹ平面において、例えば図４等における線ＣＬと直交しＸ軸に平行な線で分割された領域のうちＹ軸マイナス方向側の領域に少なくとも一部が設けられる。焦点検出画素１３の反射部４２Ｂは、ＸＹ平面において、例えば図４における線ＣＬと直交しＸ軸に平行な線で分割された領域のうちＹ軸プラス方向側の領域に少なくとも一部が設けられる。

以上のように焦点検出画素を横方向および縦方向に配置することにより、被写体の模様の方向にかかわらず焦点検出を行うことが可能になる。
なお、図２のフォーカスエリア１０１−１〜１０１−１１において、焦点検出画素１１、１３を横方向および縦方向に配置してもよい。このように配置することにより、フォーカスエリア１０１−１〜１０１−１１のいずれにおいても、被写体の模様の方向にかかわらず焦点検出を行うことが可能になる。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
日本国特許出願２０１７年第６３６５１号（２０１７年３月２８日出願）

１…カメラ
２…カメラボディ
３…交換レンズ
１１、１３…焦点検出画素
１２…撮像画素
２１…ボディ制御部
２１ａ…焦点検出部
２２…撮像素子
３１…撮像光学系
４０…マイクロレンズ
４１…光電変換部
４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｘ…反射部
４３…カラーフィルタ
４４…分布屈折率レンズ
６０…射出瞳
６１…第１の瞳領域
６２…第２の瞳領域
１０９…反射防止膜
１１０…吸収部
４０１、４０１Ｓ、４０２…画素行
ＣＬ…画素の中心（例えば光電変換部の中心）を通る線

Claims (17)

1. マイクロレンズと、
   前記マイクロレンズを透過した光を光電変換して電荷を生成する光電変換部と、
   前記光電変換部を透過した光の一部を、前記光電変換部を通り前記マイクロレンズの光軸に平行な方向、かつ前記光電変換部の方向へ、反射する反射部と、
   を備える撮像素子。
2. 請求項１に記載の撮像素子において、
   前記反射部は、前記光電変換部を透過した光の一部を、前記光電変換部を通り前記マイクロレンズの光軸に平行な線と交差する方向、かつ前記光電変換部の方向へ、反射する撮像素子。
3. 請求項１または２に記載の撮像素子において、
   前記反射部は、前記光電変換部を透過した光の一部を、前記光電変換部の中心を通り前記マイクロレンズの光軸に平行な線と交差する方向、かつ前記光電変換部の方向へ、反射する撮像素子。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像素子において、
   前記反射部は、前記光電変換部を通り前記マイクロレンズの光軸に平行な線に近づくほど、前記マイクロレンズとの間隔が大きくなる形状を有する撮像素子。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像素子において、
   前記反射部は、前記光電変換部の中心を通り前記マイクロレンズの光軸に平行な線に近づくほど、前記マイクロレンズとの間隔が大きくなる形状を有する撮像素子。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の撮像素子において、
   前記反射部は、前記マイクロレンズの光軸と平行な線に対して斜めに配置される撮像素子。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の撮像素子において、
   前記反射部は、前記マイクロレンズの光軸と平行な線に対して傾いた反射面を有する撮像素子。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の撮像素子において、
   前記反射部は、前記マイクロレンズの光軸と垂直な線に対して曲がった形状である撮像素子。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の撮像素子において、
   前記反射部は、曲率または曲線または曲面を有する形状である撮像素子。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の撮像素子において、
    前記反射部は、光が入射する側に、屈折率が異なる光学部材が複数設けられる撮像素子。
11. 請求項１０に記載の撮像素子において、
    複数の前記光学部材は、前記反射部に異なる間隔で設けられる撮像素子。
12. 請求項１０または１１に記載の撮像素子において、
    複数の前記光学部材は、前記光電変換部の中心を通り前記マイクロレンズの光軸と平行な線に近づくほど屈折率が大きい光学部材である撮像素子。
13. 請求項１０から１２のいずれか一項に記載の撮像素子において、
    複数の前記光学部材は、前記光電変換部の中心を通り前記マイクロレンズの光軸と平行な線に近づくほど、屈折率の小さい光学部材と比べて、屈折率の大きい光学部材の幅が大きくなる撮像素子。
14. 請求項１から１３のいずれか一項に記載の撮像素子において、
    前記マイクロレンズと前記光電変換部と前記反射部とをそれぞれ有する第１画素と第２画素とを有し、
    前記第１画素と前記第２画素とは第１方向に配置され、
    前記第１画素の前記反射部は、前記マイクロレンズの光軸と交差する面において、前記光電変換部の中心よりも前記第１方向側の領域に少なくとも一部に設けられ、
    前記第２画素の前記反射部は、前記マイクロレンズの光軸と交差する面において、前記光電変換部の中心よりも前記第１方向と逆方向側の領域に少なくとも一部に設けられる撮像素子。
15. 請求項１４に記載の撮像素子において、
    前記マイクロレンズと前記光電変換部とを有する第３画素を有し、
    前記第１画素と前記第２画素とは、第１分光特性を有する第１フィルタを有し、
    前記第３画素は、前記第１分光特性よりも短い波長の光の透過率が高い第２分光特性を有する第２フィルタを有する撮像素子。
16. 請求項１４に記載の撮像素子と、
    フォーカスレンズを有する光学系による像を撮像する前記撮像素子の前記第１画素から出力された信号と前記第２画素から出力された信号とに基づいて、前記光学系による像が前記撮像素子に合焦するよう前記フォーカスレンズの位置を制御する制御部と、
    を備える撮像装置。
17. 請求項１５に記載の撮像素子と、
    フォーカスレンズを有する光学系による像を撮像する前記撮像素子の前記第１画素から出力された信号と前記第２画素から出力された信号と前記第３画素から出力された信号とに基づいて、前記光学系による像が前記撮像素子に合焦するよう前記フォーカスレンズの位置を制御する制御部と、
    を備える撮像装置。

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