WO2021215201A1 - 電子機器 - Google Patents

Abstract

［課題］撮像対象と撮像部との間の距離をより短くしても解像度の低下を抑制可能な電子機器を提供する。 ［解決手段］電子機器は、複数の画素を備え、前記複数の画素の少なくとも二つの画素は、入射光を集光する第１レンズと、前記集光された入射光の一部を通過させる第１穴部を有する第１遮光膜部と、前記第１穴部を通過した入射光を光電変換する光電変換部と、を有し、前記第１遮光膜部に対する前記第１穴部の形状は、前記少なくとも二つの画素のうちの第１画素と前記第１画素と異なる第２画素とで異なる。

Description

電子機器

　本開示は、電子機器に関する。

　スマートフォンや携帯電話、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などの電子機器において、指紋センサが搭載されることが多くなってきている。スマートフォンや携帯電話は、ポケットや鞄に入れて持ち歩くことが多いため、薄型にする必要がある。また、光学系を介して指紋を撮像するセンサの開発も進められている。その一方で、撮像対象である指から撮像部までの距離を短くすると、光学系を介して撮像した画像の解像度が低下してしまう恐れがある。

ＷＯ２０１６／１１４１５４号公報 特開２０１８－０３３５０５号公報

　本開示の一態様は、撮像対象と撮像部との間の距離をより短くしても解像度の低下を抑制可能な電子機器を提供する。

　上記の課題を解決するために、本開示では、複数の画素を備え、
　前記複数の画素の少なくとも二つの画素は、
　入射光を集光する第１レンズと、
　前記集光された入射光の一部を通過させる第１穴部を有する第１遮光膜部と、
　前記第１穴部を通過した入射光を光電変換する光電変換部と、
　を有し、
　前記第１遮光膜部に対する前記第１穴部の形状は、前記少なくとも二つの画素のうちの第１画素と前記第１画素と異なる第２画素とで異なる、電子機器が提供される。

　前記第１画素は、前記第１レンズが集光した前記入射光を前記第１穴部に集光する第２レンズを更に有してもよい。

　前記前記第１レンズは、リフローレンズでもよい。

　隣接する二つの画素に対応する二つの前記第１レンズ間の境界にはリフローストッパが設けられていてもよい。

　リフローストッパは遮光材料を含む構成であってもよい。

　前記複数の画素に入射光を集光する第１光学系を更に備えてもよく、
　前記第１レンズは、前記第１光学系を介して集光された前記入射光を集光しており、
　前記第１レンズは、所定の位置から前記第１光学系を介して入射する入射光の向きに応じた位置に配置されてもよい。

　前記第１穴部に前記入射光を集光する前記第１レンズを含む第２光学系のなかの少なくとも一つは回折レンズでもよい。

　前記第１画素と前記第２画素とが有する前記第１穴部の形状は、所定の位置から前記第１穴部に前記入射光を集光する前記第１レンズを含む第２光学系の光分布の形状に対応して異なってもよい。

　前記第１画素と前記第２画素とでは、前記第１遮光膜部に対する前記第１穴部の位置が異なってもよい。

　前記第１穴部の開口面積が前記第１画素と前記第２画素とで異なってもよい。

　前記第１穴部は、前記開口部より小さい複数の孔を形成するプラズモンフィルタを有してもよい。

　前記複数の画素のなかの隣接する二つの画素間に配置された複数段の遮光壁を、更に有してもよい。
　前記遮光壁の最上部が、前記リフローレンズの前記リフローストッパとして備えられていてもよい。

　前記第１画素と前記第２画素とでは、所定の位置から前記第１レンズを含む第２光学系を介して集光される入射光の向きに応じて、前記光電変換部に対して異なる位置に前記複数段の遮光壁が配置されてもよい。　

　前記第１画素は、
　前記第１遮光膜部よりも入射光側において、前記集光された入射光の一部を通過させる前記第１穴部より大きな第２穴部を有する第２遮光膜部を、
　更に有してもよい。
　前記第２遮光部は、遮光壁の金属膜と同一材料で連続して備えられていてもよい。

　前記第１画素は、
　前記第１遮光膜部における前記光電変換素子側の表面に凹凸構造を有する反射防止部を、
　更に有してもよい。

　前記第１画素は
　取得した光の強度に関する情報を隣接する前記光電変換部に伝搬させない光電変換素子　分離部を、
　更に有してもよい。

　前記第１画素は、
　前記光電変換素子の入射光側と反対側の底部に反射膜部を、
　更に有してもよい。

　前記複数の画素のうちの少なくとも二つは対となる位相差画素で構成してもよい。

　前記第１穴部に対応するポイントスプレッドファンクションを用いた画像処理により画像の解像度を復元する処理を行う画像処理部を更に備えてもよい。

　前記複数の画素のうちの一部は偏光素子を有する偏光画素であり、
　前記複数の偏光素子で偏光されて前記光電変換部で光電変換された偏光情報に基づいて、前記複数の画素のうちの少なくともいずれかで光電変換された画像信号を補正してもよい。

　前記複数の画素は、遮光される電荷保持部を更に有し
　前記光電変換素子から前記電荷保持部に電荷を転送することが可能であり、前記複数の画素の露光タイミングを同一にしてもよい。

　前記複数の画素のうちの少なくとも２つの画素は、波長の透過特性が異なる光学部材を介して入射した入射光に基づき画像信号を出力しており、
　少なくとも前記２つの画素が出力する画像信号に基づき、７６０ナノメートル付近のピークを有しない場合には、撮像対象が人工物であると判定する認証部を、
　更に有してもよい。

　前記複数の画素のうちの少なくとも２つの画素は、波長の透過特性が異なる光学部材を介して入射した入射光に基づき画像信号を出力しており、
　少なくとも前記２つの画素が出力する画像信号に基づき、５００～６００ナノメートルの波長領域に立ち上がりが存在しない場合には、撮像対象が人工物であると判定してもよい。

　前記複数の画素のうちの少なくとも２つの画素は、波長の透過特性が異なる光学部材を介して入射した入射光に基づき画像信号を出力しており、
　少なくとも前記２つの画素が出力する画像信号に基づき、酸化ヘモグロビンの吸収係数スペクトルと還元ヘモグロビンの吸収係数スペクトルとを演算し、
　所定の２波長における酸化ヘモグロビンの吸収係数スペクトルと還元ヘモグロビンの吸収係数スペクトルと差分値の比率が所定範囲に無い場合に、測定対象物を人工物と判定してもよい。

　前記第１遮光膜部に対する前記第１穴部の大きさは、前記第１画素と前記第２画素とで異なり、前記第１穴部の大きさが大きい方の前記光電変換素子の領域を前記第１穴部の大きさが小さい方の前記光電変換素子の領域よりも大きくしてもよい。

　前記複数の画素の出力は加算可能に構成され、前記複数の画素が配置される領域の周辺部における画素に対応する前記第１穴部の大きさは、前記領域の中心部における前記第１穴部の大きさよりも小さく構成してもよい。

　表示部を更に備え、
　前記入射光は、前記表示部を介して前記光電変換部に入射してもよい。

第１の実施形態による電子機器の模式的な断面図。 （ａ）は図１の電子機器の模式的な外観図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線方向の断面図。 複数の画素配列の一例を示す平面図。 画素の配置例を示す模式図。 多段レンズを用いた場合のＡＡ断面構造を示す図。 ピンホールの定義から除外される具体事例を示す図。 素毎に開口面積の異なるピンホール形状を有する別の例を示す図。 見上げ角とシフト量との関係を説明する図。 指紋の幅Ｗと高さＨの分布を示す図。 見上げ角とシフト量との対応関係を示す図。 画素の立体構造を模式的に示す図。 左側が画素２２の垂直断面図を模式的に示す図であり、右側が第１遮光膜部の平面図。 見上げ角に対する光学特性を示す図。 瞳補正した構造例を示す図。 ピンホール５０ａの位置における見上げ角θに対する光学特性を示す図。 図８で示した画素の垂直断面図を模式的に示す図。 見上げ角度と規格化出力の関係を示す図。 規格化出力を積算した積算感度を示す図。 瞳補正の概念といくつかの派生例を示す図。 インナーレンズと第１遮光膜部を模式的に示す図。 レンズの上面図。 リフローレンズで構成するレンズの上面図。 エッチング加工レンズと、リフローレンズの垂直断面図。 土手部を有するリフローレンズの垂直断面図。 透明な材料で構成される土手部を有するリフローレンズの垂直断面図。 遮光材で構成される土手部を有するリフローレンズの垂直断面図。 エッチバック加工によるレンズの製造方法の一例を示す図。 リフローレンズの形成方法の一例を示す図。 リフローレンズ、及び金属膜を含む土手部のリフローストッパを形成する製造方法の一例を示す図。 リフローレンズ、及び金属膜を含む土手部のリフローストッパを形成する製造方法の別の例を示す図。 リフローレンズ、及び、透明な材料だけからなる土手部のリフローストッパを形成する製造方法の一例を示す図。 リフローレンズ、及び、カーボンブラックレジストからなる土手部を形成する製造方法の一例を示す図。 リフローレンズ、及び、カーボンブラックレジストからなる土手部を形成する製造方法の別の一例を示す図。 リフローレンズを用いた画素の断面図。 オンチップレンズとして形成したリフローレンズを用いた画素の断面図。 第２遮光膜とリフローレンズとを用いた画素の断面図。 指表面の断面図。 撮像部により撮像された指の静脈の画像。 回折レンズを用いた画素の断面図。 周辺部の回折レンズの平面図。 回折レンズの平面図を示す図。 回折レンズを二次元アレイに配置する例を示す図。 円形状のピンホールを有する第１遮光膜部を表した図。 八角形形状のピンホールを有する第１遮光膜部を表した図。 四角形状のピンホールを有する第１遮光膜部を表した図。 画素毎に異なるピンホール形状を有する例を示す図。 撮像部における画素の二次元アレイに配置するピンホール形状例を示す図。 二次元アレイの一次元列上に配置されるピンホール形状の例を示す図。 各画素の出力を加算する場合のピンホール形状の配置例を示す図。 中央部の画素におけるピンホール形状を示す図。 周辺部の画素におけるピンホール形状を示す図。 ピンホール内の形状をプラズモンフィルタで構成する例を示す図。 ピンホール内のプラズモンフィルタの構成例を示す図。 プラズモンフィルタの分光特性の例を示すグラフ。 ホールピッチを５００ｎｍに設定した場合のプラズモンフィルタの分光特性を示す図。 電子機器の一部を模式的に示すブロック図。 還元ヘモグロビンと酸化ヘモグロビンのモル吸光係数を示す図。 所定波長を含む範囲の還元ヘモグロビンと酸化ヘモグロビンのモル吸光係数を示す図。 皮膚表面の反射率を示す図。 電子機器の処理の流れを示すフローチャート。 画素アレイの中心部の画素の断面図。 画素アレイの中心側にずらして配置された例を示す図。 画素アレイの中心側から更にずらして配置された例を示す図。 インナーレンズの下部に第２遮光膜を設けた図。 カラーフィルタの下部に第３遮光膜を設けた図。 第２遮光膜と第３遮光膜とを設けた図。 カラーフィルタの配置例を示す図。 カラーフィルタの波長特性を示す図。 補色関係にあるカラーフィルタの配置例を示す図。 補色関係にあるカラーフィルタの波長特性を示す図。 反射防止部と反射膜を設けた画素の断面図。 画素アレイの一部を切り出した断面図。 右開口を有する画素の出力と、左開口を有する画素の出力とを示す図。 第９の実施形態による電子機器１の一部を模式的に示すブロック図。 画像処理部の処理例を説明する図。 画素の構成例を示す回路図。 グローバルシャッタ方式で駆動可能な画素における断面の模式図。 画素アレイに設けられた偏光画素、遮光画素、位相画素を示す図。 偏光画素の断面図。 偏光部の構成例を示す図。 第１２の実施形態に係る電子機器の一部を模式的に示すブロック図。 解析部の処理例を説明する図。 光源の配置例を示す図。

　以下、図面を参照して、電子機器の実施形態について説明する。以下では、電子機器の主要な構成部分を中心に説明するが、電子機器には、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。

　（第１の実施形態）
　図１は第１の実施形態による電子機器１の模式的な断面図である。図１の電子機器１は、スマートフォンや携帯電話、タブレット、ＰＣなど、表示機能と撮影機能を兼ね備えた任意の電子機器である。図１（ａ）は、光学系を有する電子機器１の例であり、図１（ｂ）は、光学系を有さない電子機器１の例である。図１の電子機器１は、表示部２の表示面とは反対側に配置されるカメラモジュール（撮像部）を備えている。このように、図１の電子機器１は、表示部２の表示面の裏側にカメラモジュール３を設けている。したがって、カメラモジュール３は、表示部２を通して撮影を行うことになる。

　図２（ａ）は図１の電子機器１の模式的な外観図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ－Ａ線方向の断面図である。図２（ａ）の例では、電子機器１の外形サイズの近くまで表示画面１ａが広がっており、表示画面１ａの周囲にあるベゼル１ｂの幅を数ｍｍ以下にしている。通常、ベゼル１ｂには、フロントカメラが搭載されることが多いが、図２（ａ）では、破線で示すように、表示画面１ａの略中央部の裏面側にフロントカメラとして機能するカメラモジュール３を配置している。このように、フロントカメラを表示画面１ａの裏面側に設けることで、ベゼル１ｂにフロントカメラを配置する必要がなくなり、ベゼル１ｂの幅を狭めることができる。
　なお、図２（ａ）では、表示画面１ａの略中央部の裏面側にカメラモジュール３を配置しているが、本実施形態では、表示画面１ａの裏面側であればよく、例えば表示画面１ａの周縁部の近くの裏面側にカメラモジュール３を配置してもよい。このように、本実施形態におけるカメラモジュール３は、表示画面１ａと重なる裏面側の任意の位置に配置される。

　図１に示すように、表示部２は、表示パネル４、タッチパネル５、円偏光板６、及びカバーガラス７を順に積層した構造体である。表示パネル４は、例えばＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｅｖｉｃｅ）部でもよいし、液晶表示部でもよいし、ＭｉｃｒｏＬＥＤでもよいし、その他の表示原理に基づく表示部２でもよい。ＯＬＥＤ部等の表示パネル４は、複数の層で構成されている。表示パネル４には、カラーフィルタ層等の透過率が低い部材が設けられることが多い。表示パネル４における透過率が低い部材には、カメラモジュール３の配置場所に合わせて、貫通孔を形成してもよい。貫通孔を通った被写体光がカメラモジュール３に入射されるようにすれば、カメラモジュール３で撮像される画像の画質を向上できる。

　円偏光板６は、ギラツキを低減したり、明るい環境下でも表示画面１ａの視認性を高めたり、するために設けられている。タッチパネル５には、タッチセンサが組み込まれている。タッチセンサには、静電容量型や抵抗膜型など、種々の方式があるが、いずれの方式を用いてもよい。また、タッチパネル５と表示パネル４を一体化してもよい。カバーガラス７は、表示パネル４等を保護するために設けられている。

　図１（ａ）に示すカメラモジュール３は、撮像部８と、光学系９とを有する。光学系９は、撮像部８の光入射面側、すなわち表示部２に近い側に配置され、表示部２を通過した光を撮像部８に集光させる。光学系９は、複数のレンズで構成されていることもあるが、その厚みの分だけ筐体の薄膜化を妨げてしまう。打開策としてフレネルレンズも考えられるが加工上の限界がある。本発明では光学レンズがなくても解像力を損なうことなく指紋を撮像できる固体撮像素子を提供する。但し、光学レンズとの組み合わせを排除するものではない。

　まず、撮像部８の画素２２を多段レンズで構成する場合を説明する。図３Ａは、光入射側から、撮像部８の複数の画素２２を見たアレイ構造の平面図である。図３Ａに示すように、撮像部８は、複数の画素２２を有する。複数の画素２２は、第１方向及び第１方向と交わる方向である第２方向に沿ってアレイ状に備えられる。なお、画素の配置は一例として示したものであり、必ずしもこのように矩形状に、また、第１方向、第２方向に沿って備えられる必要はない。

　図３Ｂは、画素２２の配置例を示す模式図である。（ａ）図は、図３Ａと同様に第１方向及び第１方向と交わる方向である第２方向に沿って複数の画素２２がアレイ状に配置される例である。

　（ｂ）図は、（ａ）図に対して画素２２が４５度回転して配置された配列を示している図である。画素のピッチを１／√２に縮めることができるため、撮像特性を維持しながら、高解像度化を実現できる。

　（ｃ）図は、画素２２を正六角形で構成した例を示す図である。正六角形は平面充填可能な図形の中で最も周が短く、効率的な高解像度化が可能となる。そして、基板にクロストークを抑制する為のトレンチ素子分離を形成する場合に発生する応力集中、後述する遮光壁６１などのトレンチ加工において発生する応力集中、及びトレンチに対する金属や絶縁膜の埋め込みにより発生する応力集中のそれぞれに対し、応力分散効果の高い六角形状の画素を備えることで初期故障リスクを下げることができる。

　更に、基板にクロストークを抑制する為のトレンチ素子分離や、遮光壁６１がクロス部を備える場合、エッチング時のマイクロローディング効果で深さ方向に加工ばらつきが生じてしまう。この場合、矩形における４つのラインの突合せに対し、六角形状は突合せが３つとなり、マイクロローディングの加工ばらつきを抑制できる。

　（ｄ）図は、平行八角形の画素で画素２２を構成した例である。なお、平行八角形の画素２２をハニカム構造に構成してもよい。

　画素２２ｘ、２２ｐは、横並びの画素例を示している。　
　図４Ａは、図３で示す本実施形態による画素２２ｘ、２２ｐの多段レンズを用いた場合のＡＡ断面構造を示す図である。図４Ａに示すように、撮像部８は、半導体基板１２の、例えばｐ型の半導体領域に、ｎ型の半導体領域を画素２２ｘ、２２ｐごとに形成することにより、光電変換素子ＰＤが、画素単位に形成される。半導体基板１２の表面側（図中下側）には、光電変換素子ＰＤに蓄積された電荷の読み出し等を行うトランジスタと、層間絶縁膜とからなる多層配線層が形成されている。

　半導体基板１２の裏面側（図中上側）の界面には、負の固定電荷を有する絶縁層４６が形成される。絶縁層４６は、屈折率の異なる複数層、例えば、ハフニウム酸化（ＨｆＯ２）膜４８とタンタル酸化(Ta2O5)膜４７の２層の膜で構成されており、絶縁層４６は、電気的にはピニング強化により暗電流を抑制し、光学的には反射防止膜として機能する。

　絶縁層４６の上面には、シリコン酸化膜４９が形成されており、そのシリコン酸化膜４９上に、ピンホール５０ａが形成された第１遮光膜部５０が成膜されている。第１遮光膜部５０は、光を遮光する材料であればよく、遮光性が強く、かつ微細加工、例えばエッチングで精度よく加工できる材料として、金属、例えばアルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、または銅（Ｃｕ）の膜で形成することが好ましい。第１遮光膜部５０は、ピンホール５０ａを形成すると共に、画素間において混色や想定していない角度で入射するフレア成分の光を抑制する。

　なお、本実施形態に係るピンホールについて説明する。図４Ｂは、ピンホールの定義から除外される具体事例を示す図である。例えば、（ａ）図は像面位相差画素の遮光メタルによくみられる開口形状の例を示す図である。このような形状はピンホールではなく、本実施形態ではスリット形状と称する。一方、（ｂ）図は迷光抑制効果を狙う時によくみられる開口形状を示す図である。このような面積率の大きい開口は、隣接画素へのクロストーク抑制の画素間遮光、或いは、開口絞りと本実施形態では称する。

　一方で、遮光膜に対する開口の形状が以下の（１）から（３）の条件を満足する形態を、本実施形態に係るピンホールと定義する。
　　（１）開口の長辺が画素サイズの１／３以下、　
　　（２）開口面積／画素面積≦１０％、　
　　（３）レンズの結像面近傍に備えられる。　
　（３）の結像面近傍は、光路設計によって被写界焦点深度が変わるため、本実施形態では、少なくとも±２μｍ以内、望ましくは±１μｍ以内を結像面近傍とすることとする。

　再び図４Ａにもどり、第１遮光膜部５０と絶縁層４６の上には、遮光壁６１と、光透過率の高い平坦化膜６２の層が、複数段、形成されている。より具体的には、画素間第１遮光膜部５０上の一部分に、第１の遮光壁６１Ａが形成されるとともに、その第１の遮光壁６１Ａどうしの間に第１の平坦化膜６２Ａが形成されている。そしてさらに、第１の遮光壁６１Ａと第１の平坦化膜６２Ａの上に、第２の遮光壁６１Ｂと第２の平坦化膜６２Ｂが形成されている。なお、ここでいう遮光壁は、金属、例えばタングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、または銅（Ｃｕ）などの材料、或いはそれらの合金、もしくはそれら金属の多層膜で備えてもよい。或いは、カーボンブラックなどの有機系の遮光材料で備えてもよい。或いは、透明な無機膜であっても、屈折率差による全反射現象でクロストークを抑制する構造としてもよく、例えばＡｉｒ　Ｇａｐ構造として最上部を閉塞した形状としてもよい。

　第２の遮光壁６１Ｂと第２の平坦化膜６２Ｂの上面には、例えばカラーフィルタ７１が画素毎に形成されている。カラーフィルタ７１の配列としては、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色が、例えばベイヤ配列により配置されることとするが、その他の配列方法で配置されてもよい。或いは、カラーフィルタ７１は配置せずに撮像部８を構成してもよい。

　カラーフィルタ７１の上には、オンチップレンズ７２が画素ごとに形成されている。このオンチップレンズ７２は、例えば、スチレン系樹脂やアクリル系樹脂、スチレン－アクリル共重合系樹脂、シロキサン系樹脂などの有機材料で構成しても良い。スチレン系樹脂の屈折率は１．６程度、アクリル系樹脂の屈折率は１．５程度である。スチレン－アクリル共重合系樹脂の屈折率は１．５～１．６程度、シロキサン系樹脂の屈折率は１．４５程度である。

　インナーレンズ１２１は、例えばＳｉＮやＳｉＯＮなどの無機材料で構成される。インナーレンズ１２１は、形成された１段目の遮光壁レイヤ（第１の遮光壁６１Ａと第１の平坦化膜６２Ａ）の上に形成される。

　図４Ｃは、画素毎に開口面積の異なるピンホール形状を有する別の例を示す図である。左側の上図は、画素２２の垂直断面図であり、左側の下図は、第１遮光膜部５０の平面図であり、右図は、半導体基板１２の平面図である。ピンホール５０ａの大きさが大きくなるに従い光電変換素子の領域を大きくしている。すなわち、光電変換素子ＰＤ１に対応するピンホール５０ａの大きさよりも、光電変換素子ＰＤ２に対応するピンホール５０ａの大きさが大きくなっている。大きさの異なるピンホールル５０ａの形状にした場合、開口サイズの大きいピンホール５０ａの光電変換素子が先に蓄積された電子が飽和状態に達しやすく、ブルーミングを起こして隣接画素に漏れ込むリスクが高くなる。本実施形態に係る画素２２は、ピンホールル５０ａの面積に対応するように、それぞれの光電変換素子ＰＤ１、ＰＤ２の面積を変えている。これにより、ブルーミングの発生可能性を大開口と小開口で平滑化することができる。また、大きさの異なる領域を有する光電変換素子ＰＤ１、ＰＤ２を混在させることで、高感度の画像と、高分解能の画像を同時に取得することが可能となる。さらにまた、高感度の画像と、高分解能の画像を合成することで広いダイナミックレンジを得ることもできる。

　まず、図５を用いて、指紋を撮像部８で撮像する場合の見上げ角θについて説明する。指紋を撮像する場合、例えば指内に入射させた撮像光の指内散乱光を撮像部８により撮像する。　

　図５は、指の指紋を撮像部８で撮像する場合の見上げ角θとシフト量ｄとの関係を説明する図である。図５に示すように、指紋は、指先の皮膚にある汗腺の開口部がａｒｃに沿って隆起した隆線によりできる紋様である。撮像装置８の撮像面の第１点から見上げ角θの光が表示部（ディスプレイ部）２の下面から入射し、表示部２の上面から出射する点を第２点とする。この場合、シフト量ｄ［μｍ］は、第２点と、第１点から垂直に延びる鉛直上方線と表示部（ディスプレイ部）２の上面との交点と、の距離である。また、隆線の幅をＷで示し、高さをＨで示す。なお、本実施形態では隆線の幅Ｗを指紋ピッチと称する。

　一般的な表示部２の厚みは、例えば約８００μｍである。また、表示部２は、上述のように、表示パネル４、タッチパネル５、円偏光板６、及びカバーガラス７（図１）などで構成される。これらは、例えばガラス、ポリイミド樹脂、偏光板、波長板など、様々な部材で構成される。これらの厚みと屈折率を考慮して平均場近似して計算すると、代表値として得られえる表示部２の平均屈折率は、例えば１．５となる。一方、表示部２の下面と撮像装置８のオンチップレンズの表面との距離は、例えば２００μｍにより設計される。　

　次に、図６を用いて隆線の幅Ｗと高さＨの分布を説明する。図６は、指紋の幅Ｗと高さＨの分布を示す図である。横軸は隆線の幅Ｗであり、縦軸は隆線の高さＨである。図６に示すように、平均的な指紋の隆線は、幅Ｗがおよそ４００マイクロメートルであり、高さＨがおよそ１００マイクロメートルである。

　次に、図７を用いて見上げ角θとシフト量ｄとの対応関係を説明する。図７は、見上げ角θとシフト量ｄとの対応関係を示す図である。　
　ラインＬ７０は、図５の配置例の場合にスネルの法則により導かれた相関を示している。例えば、指紋ピッチ４００μｍの半ピッチ分は、ラインＬ７０の相関から１５［ｄｅｇ］の見上げ角に相当する。

　ここで、図７を参照にしつつ、撮像解像度の低下を抑制する第１遮光膜部５０（図４）に設けられたピンホール５０ａ（図４）の光学特性について、図８Ａ乃至図１１を用いて説明する。　
　図８Ａは、撮像部８を構成する画素２２の立体構造を模式的に示す図である。図８Ａに示すように、本実施形態における多段レンズの画素は、例えば底辺が６×６μｍの方形であり、第１遮光膜部５０にピントが合うように設計される。この場合、第１遮光膜部５０からオンチップレンズの頂点まで例えば８ｕｍとなっている。

　図８Ｂは、左側が図８Ａの画素２２の垂直断面図を模式的に示す図を、右側が第１遮光膜部５０の平面図を示している。ここで、（ａ）図は、ピンホールがない基準構造を示す。（ｂ）から（ｄ）図のそれぞれは、第１遮光膜部５０の円形のピンホール５０ａの直径が０．７、１．０、１．３μｍの例を示す図である。（ａ）から（ｄ）図で示す第１遮光膜部５０それぞれの開口面積率は順に、６４％、１％、２％、４％である。このように、第１遮光膜部５０の形状は画素２２の撮影目的に応じて変更可能である。

　図９に基づき、図８Ｂで示した（ａ）から（ｄ）図の４水準に対する斜入射特性を説明する。　
　図９は、図７で示した画素２２の見上げ角θに対する光学特性を示す図である。横軸は、見上げ角θを示し、縦軸は、ピンホールがない大開口画素の出力を１とした時の規格化出力を示す。図９に示すように、直径１．３μｍの円形のピンホール５０ａの場合、見上げ角θが０度から４度までは同程度の強度の光が光電変換素子ＰＤに入射する。一方で、見上げ角θが４度を超えると、入射量が低減し始め、１０度で規格化出力の２０パーセント程度となる。このように、図８Ｂで示す光学系の配置例では、直径１．３μｍの円形のピンホール５０ａの場合、見上げ角θが４度を超えると、入射量が低減し始める。換言すると、見上げ角θが４度以上の範囲からの入射光量は抑制される。

　次に、直径１．０μｍの円形のピンホール５０ａの場合、見上げ角θが０度から２度までは同程度の強度の光が光電変換素子ＰＤに入射する。一方で、見上げ角θが２度を超えると、入射量が低減し始め、１０度で規格化出力の５パーセント程度となる。このように、図８Ｂで示す光学系の配置例では、直径１．０μｍの円形のピンホール５０ａの場合、見上げ角θが２度を超えると、入射量が低減し始める。換言すると、見上げ角θが２度以上の範囲からの入射光量は抑制される。

　次に、直径０．７μｍの円形のピンホール５０ａの場合、見上げ角θが０度から入射量が低減し始め、１０度で規格化出力の２パーセント程度となる。このように、直径０．７μｍの円形のピンホール５０ａの場合、垂直入射において既に光がケラレている。本実施形態に係るケラレは、光分布の一部しかピンホール５０ａを透過しない状態を称する。このように、ピンホールサイズ縮小により、感度低下するが高解像度化がより進むことになる。

　図９に示すように、第１遮光膜部５０に設けられたピンホール５０ａの大きさにより、見上げ角θに対する光電変換素子ＰＤに入射する光量の調整が可能となる。これにより、第１遮光膜部５０に設けられたピンホール５０ａの大きさを調整することにより、撮像目的に応じた解像度の画素２２を構成することができる。このように、ピンホール５０ａの大きさにより、画素２２の解像度及び規格化出力を調整することが可能となる。

　図１０は、図８Ｂの構造に対し、斜めから入射する光を効率よく受光できるように瞳補正した構造例を示す図である。図１０では、図８Ｂのピンホール５０ａの直径１．０μｍの例に対応する図面のみを模式的に表示している。

　図１１は、図１０で示したピンホール５０ａの位置における見上げ角θに対する光学特性を示す図である。横軸は、見上げ角θを示し、縦軸は、ピンホールがない大開口画素の0degの出力を１とした時の規格化出力を示す。以下、「規格化出力」は、特に断りがない限り、この定義としている。第１遮光膜部５０にピンホールがない基準構造、及び第１遮光膜部５０の円形のピンホール５０ａの直径が０．７、１．０、１．３μｍの計４水準としている。これらの構造は斜入射角度２７度に対応する構成例である。これらから分かるように、受光角度のピークが０度からシフトする。また、瞳補正なしの図１０と比較すると感度低下している。これは、斜め入射によって光強度分布が広がっているためである。

　より詳細には、図１１に示すように、直径１．３μｍの円形のピンホール５０ａの場合、見上げ角θが２７度でピークを示し、見上げ角θが２７度からずれるに従い、入射量が低減する。斜め入射において光がケラレていることになる。見上げ角θが３７度で規格化出力の２０パーセント程度となる。このように、図１０で示す光学系の配置例では、直径１．３μｍの円形のピンホール５０ａの場合、見上げ角θが２７度を超えると、入射量が低減し始める。

　次に、直径１．０μｍの円形のピンホール５０ａの場合、見上げ角θが２７度でピークを示し、見上げ角θが２７度からずれるに従い、入射量が低減する。見上げ角θが３５度で規格化出力の２０パーセント程度となる。

　次に、直径０．７μｍの円形のピンホール５０ａの場合、見上げ角θが２７度でピークを示し、見上げ角θが２７度からずれるに従い、入射量が低減する。見上げ角θが３２度で規格化出力の２０パーセント程度となる。このように、ピンホール５０ａの直径が小さくなるに従い、規格化出力の２０パーセント程度となる見上げ角とピーク値の見上げ角との差がより小さくなる。すなわち、斜入射の際にもピンホール５０ａの直径が小さくなるに従い、解像度が高くなる。

　また、ピンホール５０ａのサイズ縮小により、感度低下する。こように、ピンホール５０ａのサイズ縮小により、感度低下するが高解像度化がより進むことになる。このような瞳補正を掛けることで、商品価値を高めることができる。例えば、図５のレンズレスの電子機器１において、チップ中心から画角端に向かってレンズが外側にシフトするように、画角端で図１１の光学特性が得られる瞳補正を線形に掛けることで、大よそ０．８ｍｍ画角を拡大することができる。

　ここで、図１２から図１５を用いて、インナーレンズ１２１（図４）の底部と、ピンホール５０ａを設けた第１遮光膜部５０（図４）との間の層厚に応じた画素２２の光学特性を説明する。　

　図１２は、図８で示した画素２２の垂直断面図を模式的に示す図である。以下の説明では、インナーレンズ１２１（図４）の底部と、第１遮光膜部５０（図４）との間の層厚振りに応じた光学特性を説明する。

　図１３は、インナーレンズ１２１の底部と、第１遮光膜部５０との間の層厚に応じた見上げ角度θと規格化出力の関係を示す図である。インナーレンズ１２１と第１遮光膜部５０との間の層厚が合焦状態（Ｊｕｓｔ　Ｆｏｃｕｓ）である場合のグラフを中央部に配置し、層厚が合焦状態から－０．３マイクロメートル、－０．６マイクロメートルのグラフを順に左側に配置している。同様に層厚が合焦状態から＋０．３マイクロメートル、＋０．６マイクロメートルのグラフを順に右側に配置している。角グラフの横軸は見上げ角度θを示し、縦軸は画素２２の規格化出力を示す。角グラフの横軸は、―１０度から１０度の範囲であり、中点が０度である。

　図１４Ａは、図１３で示したグラフの見上げ角－４度から４度までの規格化出力を積算した積算感度を示す図である。横軸が、合焦状態（Ｊｕｓｔ　Ｆｏｃｕｓ）における層厚に対するデフォーカス量を示す。縦軸は、合焦状態（Ｊｕｓｔ　Ｆｏｃｕｓ）における積算感度を１とした場合の、各グラフ（図１３）の積算感度の相対値を示す。図１４に示すように、デフォーカス量の絶対値が０．３マイクロメートルまでの範囲では、積算感度は０．９５以上が維持される。

　図１４Ｂは、本実施形態に係る瞳補正の概念といくつかの派生例を示す図である。瞳補正がない場合、各画素は正対する被写体から垂直入射した光だけを捉えることになり、チップサイズと被写体サイズが等しくなる。しかしながら、ウエハ内で取れるチップ数を増やすことによる製造コストの抑制や、セット側の筐体において専有面積を小さくしたいという潜在要望から、チップサイズは極力小さくできるのが望ましい。その実現手段として瞳補正が考えられ、（ａ）のようにピンホールの位置で角度制御したり、（ｂ）のようにレンズ系と遮光壁のシフトで角度制御したり、更には（ｃ）のように、それらの組み合わせでも実現可能である。

　図１５は、オンチップレンズ７２と第１遮光膜部５０を模式的に示す図である。ラインＬ２～Ｌ６は、オンチップレンズ７２を介して集光される光束の範囲を示している。（ａ）は、第１遮光膜部５０のピンホールが中央部に設けられた例を示し、（ｂ）はピンホールが左側に偏心した例を示す。（ａ）で示す画素２２は例えば撮像部８の中心部に配置され、（ｂ）で示す画素２２は例えば撮像部８の右端部に配置される。

　左側の（ａ）は、チップ中心でオンチップレンズ７２と第１遮光膜部５０との間の層厚が合焦状態（Ｊｕｓｔ　Ｆｏｃｕｓ）である場合を示す。この場合、（ｂ）で示す画角端では、（ａ）で示す画素の光路長よりも光路長が長くなり、前ピンにシフトしてしまう。このため、右側の例のように、（ｂ）で示す画角端の画素２２を考慮して集光ポイントを最適化するのが望ましい。この場合、（ａ）で示す画素２２に対しては後ピンになる。しかし、後ピンにすることでオンチップレンズ７２の薄肉化や、オンチップレンズ７２の底部と、第１遮光膜部５０との間の層厚を減少することが可能となる。また、（ａ）、（ｂ）で示す画素２２それぞれに対して中間ピントにして全体最適化をしてもよい。この場合も、（ａ）で示す画素２２に対しては後ピンとなり、オンチップレンズ７２の薄肉化や、オンチップレンズ７２の底部と、第１遮光膜部５０との間の層厚を減少することが可能となる。なお、後ピンであっても図１４Ａに示したように、積算感度の低下はなだらかであるため、積算感度の維持が可能である。

　このように、本実施形態では、撮像部８の画素２２をオンチップレンズ７２と第１遮光膜部５０で示したが、図８のインナーレンズ１２１を加えた多段レンズの構成にも適用できる。画素２２の第１遮光膜部５０にピンホール５０ａを設けたので、ピンホール５０ａの大きさを調整することで画素２２の高解像度及び規格化出力を含む光学特性の調整が可能となる。また、オンチップレンズ７２、及びインナーレンズ１２１の多段レンズで構成することにより、画素２２の光学系の集光パワーを増加させることが可能となる。さらに、インナーレンズ１２１と第１遮光膜部５０との間の層厚を調整することにより、ピンホール５０ａに対し、後ピンなどの合焦状態の調整が可能となる。後ピン化で層厚が低くなればＰＡＤ開口プロセスが容易になり、撮像部の厚みを薄くすることが出来る。

　次に、オンチップレンズ７２をリフローレンズにより構成する場合を説明する。リフローレンズは、例えば、アクリル樹脂をＰＧＭＥＡ溶媒に溶かして感光剤を添加した材料が用いられ、スピンコートで基板に塗布し、露光・現像する。その後、熱処理によるリフローでレンズ形状を形成し、紫外線でブリーチング処理を行う。リフローレンズは、エッチバックプロセスと違ってギャップレス化が困難という課題があるものの、工程数が少なく、ＰＡＤ領域を露光で除去できる。このため、大画素の肉厚レンズ形成に有利である。

　図１６Ａは、レンズ７２の一例の上面図である。図１６Ａに示すように、エッチバック加工でレンズ材料に転写する方法は、エッチング時の堆積物でレンズ間のギャップを狭めることが可能となる。すなわち、レンズの無効領域を狭くすることで、感度を高めることが可能となる。一方、フラウンホーファ回折理論によれば、媒質の屈折率ｎ、焦点距離ｆ、レンズサイズＤとした時に、波長λの光を集光した時のスポット半径ω０は、近似的に、（１）式で示すことができる。

すなわち、レンズを肉厚にして焦点距離ｆを短くするほど、或いは、レンズサイズＤの大きさが大きいほど、スポット半径ω０を絞ることが可能となる。

　しかしながら、大レンズ化しながら相似的にレンズ厚みを厚くしようとすると、レンズ材料に対するエッチングの加工量が増えて、チャンバー内のデポ物堆積が増加してしまい、メンテナンス頻度が多くなるという問題を抱える。レンズ肉厚３～４μｍ程度に装置運用上の限界があると考えられている。一方、薄いレンズで大画素化することも考えられるが、その場合、幾何学的に水平と対角の曲率半径が解離してしまう。扁平したレンズは焦点が一点で結ばれない、所謂、非点収差によって、光を十分に絞ることができない。更には、薄いレンズに対し高背化でピントを合わせると焦点距離が長くなり、その寄与でも光が絞られなくなってしまう。

　その解決手段の一つとして、図１６Ｂに示すリフローレンズが挙げられる。　
　図１６Ｂは、リフローレンズで構成するレンズ７２の一例の上面図である。リフローレンズは、レンズ材に直接熱を加えて、レンズ形状にすることを特徴とする。リフローレンズは、例えば、アクリル系などの樹脂を溶媒に溶かす。この場合、感光剤として、例えばオルソナフトキノンジアジド化合物を添加した材料などを用いることが可能である。リフローレンズは、エッチバックを用いる方法に対しギャップを狭めることが難しく、特に対角部のギャップが広くなってしまう。一方で、肉厚レンズが形成しやすいこと、エッチバック不要で工程数が少ないこと、ＰＡＤ部のレンズ材料を露光現像で除去できること、などの利点がある。

　以下、図１７Ａから図１８Ｇに様々なレンズの実施形態の一例を示す。なお、図１７Ａ、及び、図１７Ｂの遮光性を有する土手部を備えた構造は、リフローレンズに限定するものではなく、エッチバック加工によるレンズに備えて遮光性能を高めてもよい。土手部はリフローストッパとして構成される。更には、これらのレンズには、レンズの表面に屈折率の異なる材料、例えば、酸化シリコンなどを成膜して、所謂、λ／４ｎ則を考慮した反射防止膜を備えてもよい。具体例を挙げると、屈折率１．５８のスチレン－アクリル共重合系樹脂のレンズ材料に対し、屈折率１．４７の酸化シリコンを可視光領域の反射防止膜とする場合には、酸化シリコンは７０～１４０ｎｍ、望ましくは９０～１２０ｎｍの厚さとするのがよい。センサ感度を向上させると共に、センサ表面で反射する迷光成分を抑制することができる。

　図１７Ａは、エッチング加工レンズと、リフローレンズの垂直断面図である。（ａ）図がエッチング加工レンズを示し、（ｂ図）がリフローレンズを示す。リフローレンズの方がより肉厚に構成される。これにより焦点距離をエッチング加工レンズよりも短くすることが可能となる。

　図１７Ｂは、土手部を有するリフローレンズの垂直断面図である。（ａ）図が土手部を有するリフローレンズの垂直断面図であり、（ｂ）図がフィルタと土手部を有するリフローレンズの垂直断面図であり、（ｃ）図が方形状の土手部の上面図であり、（ｄ）図が対角端部の角を落とした方形状の土手部の上面図であり、（ｅ）図が六角形状の土手部の上面図である。図１７Ｂに示すように、土手部１７２は、金属膜を含む構成である。図１６Ｂで示す実施形態に対し、リフロー処理でレンズ材料が土手部１７２にせき止められる点で異なる。

　（ｃ）図は矩形開口で土手が形成されている。これにより、土手部１７２の辺中央付近はせき止め効果を発揮する。一方で、対角部はレンズ材料が土手に届かない恐れがある。ンズ材料が土手に届かない場合には、ギャップが迷光の原因となり、レンズ形状もばらついてしまう。（ｄ）図は上面からみたリフローレンズ７２の無効領域の形状をなぞるように、画素境界に土手を形成する。土手部１７２の全域に渡ってリフローレンズ７２の材料がせき止められ、リフローレンズ７２の形状が安定する。これにより、土手部１７２に含まれた金属膜でギャップ部からの迷光を効果的に抑制できるなどの利点がある。一例として、ＡＦＭで取得した断面結果に対し、八角形で近似した例を挙げたがこれに限定されない。例えば円弧状に丸めた角を持つ矩形で近似しても良い。（ｅ）図は画素を円に近い形状、例えば六角形とし、円に近い形状で土手部１７２を形成する。この場合には、全ての境界が鈍角になり、パターン忠実性に劣るリフローレンズの稠密性を高めることが可能となる。

　図１７Ｃは、透明な材料で構成される土手部を有するリフローレンズの模式図の垂直断面図例である。（ａ）図が土手部を有するリフローレンズの垂直断面図であり、（ｂ）図がフィルタと土手部を有するリフローレンズの垂直断面図であり、（ｃ）図が方形状の土手部の上面図であり、（ｄ）図が対角端部の角を落とした方形状の土手部の上面図であり、（ｅ）図が六角形状の土手部の上面図である。図１７Ｃに示すように、土手部１７２ａは、透明な材料により構成される。図１７Ｂで示した土手部１７２に対し遮光性に劣るが、感度ロスを抑制できる効果を有する。また、透明な材料の土手部とレンズ材に屈折率差を持たせることにより、導波路効果で迷光を抑制することもできる。

　図１７Ｄは、遮光樹脂、例えば、カーボンブラックレジストで構成される土手部を有するリフローレンズの模式図の垂直断面図例である。（ａ）図が土手部を有するリフローレンズの垂直断面図であり、（ｂ）図が遮光樹脂の土手部とそれより薄いフィルタを同層で有するリフローレンズの垂直断面図であり、（ｃ）図がフィルタの上に遮光樹脂の土手部を有するリフローレンズの垂直断面図であり、（ｄ）図が方形状の土手部の上面図であり、（e）図が対角端部の角を落とした方形状の土手部の上面図であり、（f）図が六角形状の土手部の上面図である。図１７Ｄに示すように、土手部１７２ｂは、遮光樹脂により構成される。図１７Ｂで示した土手部１７２に対し遮光性に劣るが、工程数少なく形成することができる。図１７Cで示した土手部１７２ａに対し感度で劣るが、遮光性に優れる。

　図１８Ａは、エッチバック加工によるレンズの製造方法の一例を示す図である。図１８Ａに示すように、レンズ材７２ａは、例えばスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン－アクリル共重合系樹脂、或いはシロサン系樹脂などの有機材料である。例えば、これらの材料を回転塗布する。或いは、窒化シリコンや酸窒化シリコン等の無機材料をＣＶＤなどで成膜してもよい。レンズ材７２ａの上に感光性のレジスト７２０ａを塗布した後、露光および現像を行った上で、レジスト７２０ａの軟化点以上の温度に加熱してレンズ形状７２０ｂを形成する。その後、レンズ形状７２０ｂのレジストをマスクとして異方性エッチングを行うことにより、レジストの形状をレンズ材７２ａに転写し、レンズ７２を構成する。このようなエッチバック加工によれば、エッチング時の堆積物の付着によってレンズ境界のギャップを狭くすることができる。また、ギャップを狭くすることで感度を向上させることができる。また、レンズ材料７２ａと酸化シリコンは密着性が悪いため、その対策としてレンズ材料２ａの下に密着層７００を備えてもよい。密着層７００は金属と接触することで変質を起こすことがある為、密着層７００の下に透明の無機膜７０２、例えば酸化シリコンを備えてもよい。

　図１８Ｂは、リフローレンズの形成方法の一例を示す図である。図１８Ｂに示すように、リフローレンズ材料を所定の塗布厚で回転塗布した後に、露光／現像／ブリーチングを行った後に、所定の抜き幅を有するパターニング材７２ａを形成する。次に、リフローレンズ材の熱軟化点以上の温度で熱処理を行い、パターニング材７２ａを紫外線照射でブローチングを行う。これにより、パターニング材７２ａの上面が丸みを帯びたオンチップレンズ７２の形状に加工される。図１６Ｂに示すように、ギャップが広く形成され、且つ、熱処理のばらつきにより、形状再現性が悪くなってしまう場合がある。またリフローレンズ材料と酸化シリコンは密着性が悪い為、その対策としてリフローレンズ材料の下に密着層７００を形成してよい。密着層７００は金属と接触することで変質を起こすことがある為、密着層７００の下に透明の無機膜７０２、例えば酸化シリコンを形成してもよい。

　図１８Ｃは、リフローレンズ、及び金属膜を含む土手部のリフローストッパを形成する製造方法の一例を示す図である。図１８Ｃに示すように、まず、ＣＶＤにより金属膜１８０を堆積させる。次に、表面に形成された金属膜１８０に対し、リソグラフィによりレジストマスク１８２を形成する。続けて、レジストマスク１８２を用いてエッチングして、画素境界のみ金属膜１８０を残し、リフローストッパの金属膜１８４を形成し、土手形状の段差を構成する。この画素間の金属膜１８４による段差をストッパにして、リフローレンズを形成してもよい。

　その後は、図１８Ｂと同様の処理を行いリフローレンズによりオンチップレンズ７２を形成する。また、金属膜とリフローレンズ材料の界面で変質などの信頼性懸念がある場合には、透明な絶縁膜、例えば酸化シリコンなどをＣＶＤやＡＬＤなどでコンフォーマルに形成してもよい。更には、密着性が悪い場合には、透明で低粘度に調合された密着性のよい材料、例えばアクリル系やエポキシ系の樹脂などを段差が残るように回転塗布してからリフローレンズを形成してもよい。このように加工することで、遮光壁６１とリフローストッパの金属膜１８４の成膜を一つにまとめ、工程削減が可能になる。もちろん土手部１７２を生成する為の金属膜１８４は、遮光壁６１の金属膜と異なっていてもよく、限定するものではない。

　図１８Ｄは、リフローレンズ、及び金属膜を含む土手部のリフローストッパを形成する製造方法の別の例を示す図である。図１８Ｄに示すように、図１８Ｃの処理と（２）、（３）の処理が相違する。すなわち、受光面と平行な平面に形成された金属膜１８０をＣＭＰで研磨し、除去する。続けて、例えば酸化シリコンからなる層間膜を、フッ酸を用いたＷｅｔエッチングで遮光壁の金属よりも低くする。その後は図１８Ｃと同様の処理を行う。これにより、リフローレンズを遮光壁にセルフアラインで形成することが可能となる。

　図１８Ｅは、リフローレンズ、及び、透明な材料だけからなる土手部のリフローストッパを形成する製造方法の一例を示す図である。図１８Ｅに示すように、遮光壁６１の形成において平面状の金属膜を除去した後、改めて透明な膜、例えば酸化シリコンをＣＶＤで成膜する。次に、リソグラフィによりレジストマスク１８２ａを形成する。続けて、レジストマスク１８２ａを用いてエッチングして、画素境界のみ透明な膜を残し、リフローストッパ１８２ｃとして形成し、土手形状の段差を構成する。その後は図１８Ｃと同様の処理を行う。これにより、透明な材料だけからなる土手部１７２ａをリフローストッパとして形成できる。リフローレンズ材料と酸化シリコンの密着性が悪い場合には、透明で低粘度に調合された密着性のよい材料、例えばアクリル系やエポキシ系の樹脂を段差が残るように薄く回転塗布してからリフローレンズを形成してもよい。

　図１８Ｆは、リフローレンズ、及び、カーボンブラックレジストからなる土手部を形成する製造方法の一例を示す図である。図１８Ｆに示すように、遮光材であるカーボンブラックレジストからなる土手部１７２ｂは、例えば、カーボンブラック分散液、アクリルモノマー、アクリルオリゴマー、樹脂、光重合開始剤などからなるフォトレジスト組成物である。まず、フォトリソグラフィによって、画素境界に土手部１７２ｂを形成する。次に、土手部１７２ｂ間にカラーフィルタ７１を形成する。そして、図１８Ｃと同様に、レンズ材７２を形成し、熱処理を行いリフローレンズのオンチップレンズ７２を形成する。遮光壁６１と土手部１７２ｂの間の距離をより狭く構成できるので、画素間のクロストークをより抑制可能となる。なお、カラーフィルタ７１は、形成しなくともよい。カーボンブラックと酸化膜シリコン、或いはリフローレンズ材料と酸化シリコンの密着性が悪い場合には、透明で低粘度に調合された密着性のよい材料、例えばアクリル系やエポキシ系の樹脂を段差が残るように薄く回転塗布してからリフローレンズを形成してもよい。

　図１８Ｇは、リフローレンズ、及び、カーボンブラックレジストからなる土手部を形成する製造方法の別の一例を示す図である。図１８Ｇに示すように、カラーフィルタ７１を形成した後に、カーボンブラックレジストからなる土手部１７２ｂを形成する点で図１８Ｆと相違する。土手部１７２ｂを形成した後は図１８Ｆと同様の処理を行う。土手部１７２ｂの壁を高く図１８Ｆによる形成例よりも高くできるので、リフローレンズをよい肉厚に構成可能となる。

　図１９は、インナーレンズ１２１と、オンチップレンズ７２として形成したリフローレンズを用いた画素の断面図を示す模式図である。図１９では、例えば画素サイズを１０マイクロメートル以上に大画素化した例である。図１９に示すように、図１７、１８で説明した方法により、オンチップレンズ７２と、リフローストッパとしての第３の遮光壁６１Ｃと、ピンホールを設けた第１遮光膜部５０とを一体構造化できる。このように、オンチップレンズ７２をリフローレンズにより構成することにより、レンズの扁平率を１に近づけるとともにレンズの大型化、厚肉化を実現し、フラウンホーファ回折理論に従ってスポット半径が小さくなり、インナーレンズを備えることによるダブルレンズ効果でもスポット半径が更に絞られ、第１遮光膜部５０のピンホールに対する角度分解能を向上させることができる。また、遮光壁６１Ａ、Ｂにより、画素間のクロストークを抑制する。これにより、解像度を向上させると共に、混色を抑制できる。

　図２０は、インナーレンズ１２１を用いずに、オンチップレンズ７２として形成したリフローレンズを用いた画素の断面図を示す模式図である。図２０では、例えば画素サイズを１０マイクロメートル以上に大画素化した例である。このように、オンチップレンズ７２をリフローレンズにより構成することにより、扁平率を１に近づけるとともにレンズの大型化、厚肉化を実現し、フラウンホーファ回折理論に従ってスポット半径が小さくなり、第１遮光膜部５０のピンホールに対する角度分解能をより向上させることが可能となる。インナーレンズ１２１なしにすることで、レンズの集光パワーが相対的に低下するが、工程数、即ちコストを削減できる。また、遮光壁６１Ａ（Ｂ）により、画素間のクロストークを抑制する。これにより、解像度を向上させると共に、混色を抑制できる。

　図２１は、第２遮光膜部５２とオンチップレンズ７２として形成したリフローレンズとを用いた画素の断面図を示す模式図である。図２１では、例えば画素サイズを１０マイクロメートル以上に大画素化した例である。このように、オンチップレンズ７２をリフローレンズにより構成することにより、扁平率を１に近づけるとともにレンズを大型化でき、フラウンホーファ回折理論に従ってスポット半径が小さくなり、第１遮光膜部５０のピンホールに対する角度分解能を向上させることが可能となる。

　また、画素を大きくすることにより迷光も受光しやすくなる為、画素に入射する迷光の遮蔽を強化する必要が生じる場合がある。このため、図２１では、第１の遮光壁６１Ａと第２の遮光壁６１Ｂとの間に、開口部５２ａを設けた第２遮光膜部５２を形成する。この開口部５２ａを介して入射光が光電変換部ＰＤに照射される。第２遮光膜部５２は、遮光性を有する材料、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）およびＣｕならびにこれらの合金により構成することができる。また、チタン（Ｔｉ）や窒化チタン（ＴｉＮ）をこれらの下地金属として使用することもできる。

　第２遮光膜部５２は、開口部５２ａ等の面積を小さくすることにより、迷光の遮光能力を向上させることができる。一方、開口部５２ａ等の面積を小さくした場合には、正常光の遮蔽量が増加して画素の感度が低下する。このような条件を考慮し、開口部５２ａ等を設計することが望ましい。

　また、遮光壁６１Ａ、Ｂにより、画素間のクロストークを抑制する。これにより、解像度を向上させると共に、混色を抑制できる。

　図２２は、指表面の断面図である。図の上側が指の表面を示している。図２３は、撮像部８により撮像された指の静脈の画像である。図２２に示すように、指紋の稜が存在している領域と、指紋の稜が存在していない領域とをそれぞれの画素により読み取ることにより、撮像部８は指紋の情報を取得する。

　静脈は皮膚表面から２ミリメートルのところにある。例えば、撮像光として可視光のうち赤領域～赤外領域の光が入射されると、静脈の存在する範囲においては、当該光が吸収されるので、対応する画素にはそれほど光は入射されない。図２３に示すように、画素に入射される光の強度を取得することにより、撮像部８は、例えば、静脈の情報を取得することが可能である。

　次に、図２４から図２８を用いて回折レンズを用いて画素を構成する場合について説明する。このような回折レンズを用いることにより、指紋、及び静脈の撮像のように、測定対象の見上げ角、測定光が異なる場合にも、測定精度を向上させることが可能となる。より詳しく以下に説明する。

　図２４は、インナーレンズ（セカンドレンズ）に回折レンズＤ２、Ｄ４を用いた画素の断面図を示す模式図である。図２５は、回折レンズＤ２、Ｄ４の平面図を示す図である。図２６は、回折レンズＤ６、Ｄ８の平面図を示す図である。例えば、回折レンズＤ２、Ｄ６は指紋撮像用であり、回折レンズＤ４、Ｄ８は静脈撮像用である。

　図２４に示すように、本実施形態ではインナーレンズとして回折レンズＤ２（Ｄ６）、Ｄ４（Ｄ８）を配置する。回折レンズＤ２、Ｄ４は、光学レンズに比較して肉薄に構成することが可能であり、画素を薄型化できる。また、回折レンズＤ２～Ｄ８により、撮影対象や測定光に合わせて、異なる瞳補正を行うことが可能となる。

　より詳細には、図２５、２６に示すように、回折レンズＤ２～Ｄ８は、屈折率の大きい高屈折率層Ｄ２１と屈折率の小さい低屈折率層Ｄ２２が光軸に対して横方向に交互に配列したものである。高屈折率層Ｄ２１および低屈折率層Ｄ２２の各幅は、入射光の波長オーダーまたはそれより小さいものとする。回折レンＤ２～Ｄ８の中心と端部の高屈折率層の各密度の配置関係を調整することで、等位相面の湾曲具合を調整することができる。これにより、凸レンズ機能（集光性）を持たせることもできれば、凹レンズ機能（拡散性）を持たせることもできる。また、斜め入射光を垂直入射光に変換する機能（斜め光補正機能）を持たせることもできる。

　図２５に示すように、回折レンズＤ２、Ｄ４の機械的な中心では密に配置し、中心から離れるに従って疎になるように、左右対称に配置すれば、凸レンズ機能を有する。図２６に示すように、高屈折率層Ｄ２１および低屈折率層Ｄ２２の少なくとも一方を、各幅が、横方向に非対称に配置すれば、斜め光補正機能を有する。すなわち、瞳補正を行うことが可能である。また、例えば指紋用の回折レンズＤ６よりも静脈用の回折レンズＤ８の方が高屈折率層Ｄ２１および低屈折率層Ｄ２２の間隔がより広く構成されている。これにより、斜め光補正機能が回折レンズＤ６の方が回折レンズＤ８よりも強くなる。このように、高屈折率層Ｄ２１および低屈折率層Ｄ２２の間隔を調整することで、見上げ角、及び測定波長に対応させることが可能となる。

　指紋画素に対し瞳補正で画素サイズを縮小した場合、静脈は２ｍｍ程度の深い位置にある為、画角が大きくなって解像度が劣化してしまうが、このように、回折レンズＤ２～Ｄ８により瞳補正を作り分け、静脈用画素の瞳補正を弱くすることで、それぞれに最適な画角を実現可能となる。
　また、指紋は可視光、静脈は赤領域～赤外領域の光で撮像する。このため、高屈折率層Ｄ２１および低屈折率層Ｄ２２の間隔を調整することにより、色収差を考慮して瞳補正の調整が可能となる。例えば、撮像部８の左端部では、指紋用には、図２６（ａ）で示す回折レンズＤ６を配置し、その隣接画素には図２６（ｂ）で示す回折レンズＤ８を配置する。また、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎の波長に対応させて、高屈折率層Ｄ２１および低屈折率層Ｄ２２の間隔を異ならせる。

　ここで、図２７を用いて、回折レンズＤ４、Ｄ８を撮像部８における画素の二次元アレイに配置する例を説明する。　
　図２７は、静脈撮影用に用いる回折レンズＤ４、Ｄ８の配置例を示す図である。撮像部８の画素アレイに適用する場合、画素アレイ部の中心では斜め入射が問題とならないので斜め光補正効果が不要である。これに対して、画素アレイ部の端部に行くほど斜め入射光入射が問題となる。このため、画素アレイ部の端部に行くほど入射角変換機能が強くなるように、画素アレイ部の端部に行くほど低屈折率層２０や高屈折率層２１の割合の変化具合が強くなるようにする。つまり、画素アレイ部の中心では非対称性が無く、画素アレイ部の端部になるほど非対称性が強くなる構造にするのがよい。

　また、指紋用の回折レンズＤ２、Ｄ６は、例えば静脈撮影用に用いる回折レンズＤ４、Ｄ８と隣接するように配置される。なお、指紋撮像用の画素数と静脈撮像用の画素数を異ならせてもよい。例えば、指紋撮像用の画素数と静脈撮像用の画素数を４対１や８対１の割合で構成してもよい。なお、本実施形態では、セカンドレンズを回折レンズＤ２～Ｄ８で構成したがこれに限定されない。例えば、オンチップレンズ７２を回折レンズＤ２～Ｄ８で構成してもよい。この場合、セカンドレンズは光学レンズでもよく、或いは、セカンドレンズを設けなくともよい。

　以上説明したように、本実施形態によれば、オンチップレンズ７２とピンホール５０ａの設けられた第１遮光膜部５０を有する画素２２を構成した。これにより、オンチップレンズ７２でビームを絞り、ピンホール５０ａで角度分離性と感度を両立させることが可能となる。

　（第２の実施形態）
　第２の実施形態に係る電子機器１は、第１遮光膜部５０のピンホール形状を画素により異ならせることが可能である点で第１の実施形態に係る電子機器１と相違する。以下では、で第１の実施形態に係る電子機器１と相違する点を説明する。

　図２８Ａ～Ｃは、第１遮光膜部５０のピンホール５０ａの形状を示す平面図である。図２８Ａは、円形状のピンホール５０ａを有する第１遮光膜部５０を表した図である。図２８Ｂは、八角形形状のピンホール５０ａを有する第１遮光膜部５０を表した図である。図２８Ｃは、四角形状のピンホール５０ａを有する第１遮光膜部５０を表した図である。

　このように、オンチップレンズ７２、インナーレンズ１２１などの光学系の特性によりピンホール５０ａの形状を選択可能である。例えば、オンチップレンズ７２、インナーレンズ１２１などを含む光学系による入射光の光強度分布が真円に近い場合には、円形状のピンホール５０ａを選択し、八角形形状に近い場合には、八角形形状のピンホール５０ａを選択し、四角形形状に近い場合には、四角形形状のピンホール５０ａを選択する。これにより、光強度分布に対応させ、角度分解能及び感度を向上させることが可能となる。

　図２９は、画素毎に開口面積の異なるピンホール形状を有する例を示す図である。ピンホール５０ｂの開口面積は、ピンホール５０ｃの開口面積よりも小さく形成されている。このため、ピンホール５０ｂに対応する画素の角度分化能は、ピンホール５０ｃに対応する画素の角度分化能よりも高くなる。一方で、ピンホール５０ｃに対応する画素の感度は、ピンホール５０ｂに対応する画素の感度よりも高くなる。このように、異なるピンホール形状を混載させ、近隣画素の情報を用いることにより、角度分解能、すなわち解像度、及び感度を相補的に向上させることが可能となる。

　図３０は、撮像部８における画素の二次元アレイに配置するピンホール形状例を示す図である。図３０に示すように、画素の二次元アレイの中央部では、真円、正方形のピンホール形状を構成し、周辺部では、楕円、長方形のピンホール形状を構成する。また、画素の二次元アレイの中心部からの角度に応じて、楕円、長方形のピンホール形状の向きを調整する。このように、二次元アレイ上の光強度分布に合わせて画角内でのピンホール形状を変えることが可能である。これにより、二次元アレイ上の各画素の角度分解能、すなわち解像度、及び感度を向上させることができる。

　図３１は、撮像部８における画素の二次元アレイの一次元列上に配置されるピンホール形状の例を示す図である。図３１に示すように、例えば画素の二次元アレイの中央部から端部に近づくに従いピンホール形状の大きさをより大きくする。このように、想定される光強度分布に合わせて、各画素の画角内でピンホール形状の大きさを変えることが可能である。例えばセンサ上部に光学レンズを備える場合において、主光線の傾きで生じる画角依存のスポット半径の広がりに対し、二次元アレイ上の各画素の感度を向上させることができる。

　図３２は、各画素の出力を加算する場合のピンホール形状の配置例を示す図である。図３２に示すように、加算画素３ａ、３ｂは、縦列に７個、横行に７個の計４９個の画素２２（図３）を有する。画素２２（図３）は例えば一辺５マイクロメートルである。加算画素３ａ、３ｂのそれぞれは、各計４９個の画素２２（図３）の出力を加算する。この場合、加算画素３ａ、３ｂの端部３０ａのピンホール形状の大きさを中心部よりも小さくする。これにより、端部３０ａの画素の角度分解能がより向上し、加算画素３ａと、加算画素３ｂ間での角度分離性がより向上する。一方で、加算画素３ａ、３ｂの中央部３０ｂのピンホール形状の大きさを、属する加算領域の被写体対象以外の光を感受しない範囲で、周辺部よりも大きくする。これにより、感度がより向上する。さらに、画素加算するので各画素のクロストークは問題にならなくなる。このように、ピンホール構造の感度不足を補うために、例えば、一辺５マイクロメートルの画素２２を７ｘ７加算する場合に、加算画素３ａと、加算画素３ｂのブロック内の外周を小開口ピンホールとし、ブロック中央側にピンホールを大きくする。これにより、感度及び解像度を同時に向上させることができる。

　図３３Ａ、３３Ｂは指紋、静脈の双方を撮像可能な撮像部８におけるピンホール形状の配置例を示す図である。図３３Ａは、撮像部８における画素の二次元アレイの中央部の指紋撮像用の画素と、隣接する静脈撮像用の画素におけるピンホール形状を示す図である。

　図３３Ｂは、撮像部８における画素の二次元アレイの周辺部の指紋撮像用の画素と、隣接する静脈撮像用の画素におけるピンホール形状を示す図である。図３３Ａに示すように画素アレイの中心ではどちらも垂直入射が想定され形状に差がなく、中央部にピンホール５０ｇ、ｈを配置する。一方で、画素アレイ部の端部に行くほど被写体想定の大きさに対応して、ピンホール５０ｇ、ｈを中心部から偏心させる。この場合、指紋と静脈では見上げ角及び測定波長が異なるため、偏心の位置も異ならせる。すなわち、隣接する画素では、指紋撮像用の画素のピンホール５０ｇの位置を静脈撮像用の画素のピンホール５０ｈの位置よりもより中心部から偏心させる。これにより、各画素が検知しようとする被写体に合わせた最適サイズをそれぞれに実現することができる。

　また、例えば図２５～２７で説明した回折レンズＤ２～Ｄ８の配置例と組み合わせることにより、瞳補正の調整を多様化できる。これにより、より各画素の解像度、及び感度を個別に向上させることが可能となる。

　ここで、第１遮光膜部５０のピンホール５０ｋ内の形状をプラズモンフィルタで構成する場合を説明する。　
　図３４は、第１遮光膜部５０のピンホール５０ｋ内の形状をプラズモンフィルタで構成する例を示す図である。右側の図は、ピンホール５０ｋ内を拡大した図である。図３４に示すように、ピンホール５０ｋ内のプラズモンフィルタは、複数のホール１３２Ａにより構成される。

　図３４に示すように、ピンホール５０ｋ内に波長以下の微細なホールホール１３２Ａを配置することで、金属表面のプラズモン共鳴による狭帯域フィルタを実現させる。プラズモン共鳴は、理論的には表面プラズマ周波数ωｓｐとした時に、導体薄膜の誘電率εｍ、層間膜の誘電率εｄ、ホールピッチａ０によって式（２）、（３）に示す条件を満たす時に発生する。

　図３５は、ピンホール５０ｋ内のプラズモンフィルタの構成例を示す図である。プラズモンフィルタは、金属製の薄膜（以下、導体薄膜と称する）１３１Ａにホール１３２Ａが周期的に、例えば充填率の高いハニカム状に配置されたプラズモン共鳴体により構成される。各ホール１３２Ａは、導体薄膜１３１Ａを貫通しており、導波管として作用する。一般的に導波管には、辺の長さや直径などの形状により決まる遮断周波数及び遮断波長が存在し、それ以下の周波数（それ以上の波長）の光は伝搬しないという性質がある。ホール１３２Ａの遮断波長は、主に開口径Ｄ１に依存し、開口径Ｄ１が小さいほど遮断波長も短くなる。なお、開口径Ｄ１は透過させたい光の波長よりも小さい値に設定される。

　一方で、光の波長以下の短い周期でホール１３２Ａが周期的に形成されている導体薄膜１３１Ａに光が入射すると、ホール１３２Ａの遮断波長より長い波長の光を透過する現象が発生する。この現象をプラズモンの異常透過現象という。この現象は、導体薄膜１３１Ａとその上層の層間膜１０２との境界において表面プラズモンが励起されることによって発生する。

　図３６は、導体薄膜をアルミニウムとして、ホールピッチＰ１を変化させた場合のピンホール５０ｋ内におけるプラズモンフィルタの分光特性の例を示すグラフである。グラフの横軸は波長（単位はｎｍ）を示し、縦軸は感度（単位は任意単位）を示している。線Ｌ１１は、ホールピッチＰ１を２５０ｎｍに設定した場合の分光特性を示し、線Ｌ１２は、ホールピッチＰ１を３２５ｎｍに設定した場合の分光特性を示し、線Ｌ１３は、ホールピッチＰ１を５００ｎｍに設定した場合の分光特性を示している。

　ホールピッチＰ１を２５０ｎｍに設定した場合、プラズモンフィルタは、主に青色の波長帯域の光を透過する。ホールピッチＰ１を３２５ｎｍに設定した場合、プラズモンフィルタは、主に緑色の波長帯域の光を透過する。ホールピッチＰ１を５００ｎｍに設定した場合、プラズモンフィルタは、主に赤色の波長帯域の光を透過する。ただし、ホールピッチＰ１を５００ｎｍに設定した場合、プラズモンフィルタは、後述する導波管モードにより、赤色より低波長の帯域の光も多く透過する。このように、ピンホール５０ｆ内にプラズモンフィルタを設けることにより、波長分離も可能となる。また、集光した領域にプラズモンフィルタを設けるので、プラズモンフィルタの領域を小型化することも可能である。小型化されることで、ウエハプロセスで一定の確率で発生する欠陥に対し、不良率を下げる効果が得られる。

　図３７は、図３６の線Ｌ１３により表される分光特性と同様に、ホールピッチＰ１を５００ｎｍに設定した場合のプラズモンフィルタの分光特性を示す図である。この例において、６３０ｎｍ付近の遮断波長より長波長側がプラズモンモードにおける波長成分であり、遮断波長より短波長側が導波管モードにおける波長成分である。遮断波長は、主にホール１３２Ａの開口径Ｄ１に依存し、開口径Ｄ１が小さいほど遮断波長も短くなる。そして、遮断波長とプラズモンモードにおけるピーク波長との間の差をより大きくするほど、プラズモンフィルタの波長分解能特性が向上する。

　また、導体薄膜１３１Ａのプラズマ周波数ωｐが高くなるほど、導体薄膜１３１Ａの表面プラズマ周波数ωｓｐが高くなる。また、層間膜１０２の誘電率εｄが小さくなるほど、表面プラズマ周波数ωｓｐが高くなる。そして、表面プラズマ周波数ωｓｐが高くなるほど、プラズモンの共鳴周波数をより高く設定することができ、プラズモンフィルタの透過帯域（プラズモンの共鳴波長）をより短い波長帯域に設定することが可能になる。

　従って、プラズマ周波数ωｐがより小さい金属を導体薄膜１３１Ａに用いた方が、プラズモンフィルタの透過帯域をより短い波長帯域に設定することが可能になる。例えば、アルミニウム、銀、金等が好適である。ただし、透過帯域を赤外光などの長い波長帯域に設定する場合には、銅なども用いることが可能である。

　また、誘電率εｄがより小さい誘電体を層間膜１０２に用いた方が、プラズモンフィルタの透過帯域をより短い波長帯域に設定することが可能になる。例えば、ＳｉＯ２、Ｌｏｗ－Ｋ等が好適である。

　以上のように本実施形態によれば、第１遮光膜部５０のピンホール５０ａの形状を画素毎に異ならせることを可能とした。これにより、各画素の角度分解能と感度を向上させることができる。また、第１遮光膜部５０のピンホール５０ｋの形状をプラズモンフィルタにより構成する場合には、ピンホール５０ｋに波長分解能を生じさせることができる。

　（第３の実施形態）
　第３の実施形態に係る電子機器１は、ピンホール５０ｋの形状をプラズモンフィルタにより構成して得られた信号を処理することにより、撮像対象が人間の指であるか、人工物であるかを判定する機能を有する点で、第２の実施形態に係る電子機器１と相違する。以下では第２の実施形態と相違する点を説明する。

　図３８は、本実施形態に係る電子機器１の一部を模式的に示すブロック図である。電子機器１は、撮像部８（図１）と、Ａ／Ｄ変換部５０２と、クランプ部５０４と、色別出力部５０６と、欠陥補正部５０８と、リニアマトリックス部５１０と、スペクトル解析部５１２と、認証部５１４と、結果出力部５１６と、を備える。撮像部８（図１）は、画素の一部を第１遮光膜部５０のピンホール５０ｋの形状をプラズモンフィルタにより構成する。このプラズモンフィルタは、図３６で示したように、７６０ｎｍ付近でピークとなる感度を有するように、例えばホールピッチを５００ｎｍで構成する。

　Ａ／Ｄ変換部５０２（Ａｎａｌｏｇ　ｔｏ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）は、撮像部８から出力されたアナログ信号を画素ごとにデジタル信号へと変換する。
　クランプ部５０４は、例えば、画像におけるグラウンドのレベルに関する処理を実行する。クランプ部５０４は、例えば、黒レベルを規定し、この規定した黒レベルをＡ／Ｄ変換部５０２から出力された画像データから減算して出力する。クランプ部５０４は、画素に備えられる光電変換素子ごとにグラウンドレベルを設定してもよく、この場合、取得された光電変換素子ごとに信号値のグラウンド補正を行ってもよい。

　色別出力部５０６は、例えば、撮像部８において色別にアナログ信号を取得している場合に、クランプ部５０４から出力された画像データを色ごとに出力する。撮像部８は、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のフィルタが画素内に備えられる。クランプ部５０４は、これらのフィルタに基づいてグラウンドレベルを調節し、色別出力部５０６は、クランプ部５０４が出力した信号を色別に出力する。

　撮像部８において取得されたアナログ信号には、色のデータが含まれていないので、例えば、色別出力部５０６は、撮像部８における画素ごとに設けられているフィルタ及びプラズモンフィルタのホールピッチのデータを記憶しておき、このデータに基づいて色ごとの出力を行ってもよい。撮像部８には、色フィルタが備えられるとしたが、この限りではなく、例えば、有機光電変換膜により色を識別できるようにしてもよい。

　欠陥補正部５０８は、画像データにおける欠陥の補正を実行する。画像データの欠陥は、例えば、画素内に備えられる光電変換素子の欠陥による画素欠け又は情報欠け、或いは、光学系９における光の飽和による情報落ち等により発生する。欠陥補正部５０８は、例えば、周囲の画素の情報、又は、画素内の周囲の光電変換素子の受光した強度に基づいて補間処理をすることにより欠陥補正処理を実行してもよい。

　図３９は、静脈内の血流における還元ヘモグロビンと酸化ヘモグロビンのモル吸光係数を示す図である。縦軸は、モル吸光係数を示し、横軸は、波長を示す。静脈には酸素を失った還元ヘモグロビンが多く含まれる。この還元ヘモグロビンは丸枠内で示すように７６０ナノメートル付近に特徴的な吸収スペクトルを有する。

　再び、図３８に示すように、リニアマトリックス部５１０は、ＲＧＢ等の色情報に対する行列演算を実行することにより、正しい色再現を行う。リニアマトリックス部５１０は、カラーマトリックス部とも呼ばれる。リニアマトリックス部５１０は、例えば、複数波長に関する演算を行うことで、望ましい分光を取得する。本実施形態においては、例えば、リニアマトリックス部５１０は、肌色の検出に適した出力を行うように演算を行う。リニアマトリックス部５１０は、肌色とは別の系統の演算経路を備えていてもよく、例えば、静脈の情報を取得するべく、黄色～赤色の検出に適した出力を行うように演算を行ってもよい。特に本実施形態では７６０ナノメートル付近に適した出力を行うように演算を行ってもよい。

　スペクトル解析部５１２は、リニアマトリックス部５１０が出力したデータに基づいて、例えば、肌色分光の立ち上がりがあるか否かを判断し、肌色が存在する場合には、その波長を検出する。肌色は、個人により異なるものであるが、一般的に５５０ｎｍ～６００ｎｍの波長領域に立ち上がりが存在することが多い。このため、スペクトル解析部５１２は、例えば、後述するように５００～６５０ｎｍを含む範囲で信号の立ち上がりを検出することにより、人間の指がカバーガラス７に接触されているか、その場合には、その波長はいくつであるか、を検出し、出力する。判定する範囲は、上記の範囲に限られず、適切な範囲でこれより広くても、狭くてもよい。
　特に本実施形態では、還元ヘモグロビンの７６０ナノメートル付近のピークを有するか否かの解析を行う。

　認証部５１４は、スペクトル解析部５１２が出力したデータに基づいて、個人認証を実行する。認証部５１４は、例えば、スペクトル解析部５１２が解析した立ち上がりの波長、及び、欠陥補正部５０８等から出力されたデータに基づいた指紋形状（特徴点）に基づいて、個人認証を実行する。特に本実施形態では、還元ヘモグロビンの７６０ナノメートル付近のピークを有しない場合には、撮像対象が人工物であると判定する。更に認証部５１４は、還元ヘモグロビンの７６０ナノメートル付近のピークの律動を分析してもよく、律動してない場合には、撮像対象が人工物であると判定する。このように、認証部５１４は、ヘモグロビンのシグナル、即ち、血流から心拍の律動を捉えることによって生体認証精度を高めることができる。

　個人の情報は、例えば、認証部５１４に波長域及び指紋の特徴点として記憶されてもよいし、図示しない記憶部に記憶されていてもよい。カバーガラス７に物体が接触した場合に、認証部５１４は、この物体が指であることを判断し、かつ、記憶されている個人であることを認証することができる。

　認証部５１４は、スペクトル解析部５１２が静脈に関する波長の立ち上がりを検出する場合には、このデータを用いて、カバーガラス７に接触している物体が生体であることを更に確認してもよい。さらには、静脈の形状を欠陥補正部５０８等からの出力により取得し、この情報を用いてもよい。別の例として、指紋を用いずに、静脈の情報を用いて認証を実行してもよい。

　結果出力部５１６は、認証部５１４から出力された結果に基づいて、個人認証結果を出力する。例えば、認証部５１４が記録している個人と一致する場合には、結果出力部５１６は、そのタイミングでカバーガラス７に接触している指が記録されている個人のデータに合致する場合には、認証ＯＫの信号を出力し、それ以外の場合には、認証ＮＧの信号を出力する。

　以上のように、本実施形態によれば、撮像部８における画素の一部を７６０ナノメートル付近に感度特性のピークを有するプラズモンフィルタで構成した。７６０ナノメートル付近に感度特性のピークを有するプラズモンフィルタで構成した画素の出力を含めて静脈認証を行うことにより、還元ヘモグロビンの７６０ナノメートル付近のピークの有無の判定がより高精度に可能となる。これにより、認証部５１４は、還元ヘモグロビンの７６０ナノメートル付近のピークを有しない場合には、撮像対象が人工物であると判定することができる。

　（第３の実施形態の変形例）
　第３の実施形態に係る電子機器は、ピンホール５０の形状をプラズモンフィルタにより構成して得られた信号を含め処理することにより、撮像対象が人間の指であるか、人工物であるかを判定した。第３の実施形態の変形例に係る電子機器は、顔料、もしくは染料などで構成される有機材料のカラーフィルタ７１、例えば、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、グリーン（Ｇ）など、を備えた画素の出力を同様に処理することにより、撮像対象が人間の指であるか、人工物であるかを判定する。或いは、同色で膜厚違いのカラーフィルタを備えて、ランベルトベール則により、透過率の低い波長領域の差分を抽出するようにしてもよい。或いは、同色でも、顔料、もしくは、染料の配合を変えることによるスペクトル差分を抽出するようにしてもよい。

　（第４の実施形態）
　第４の実施形態に係る電子機器は、ピンホール５０の形状を６６０ナノメートル付近と９４０ナノメートル付近でピ－クとなる感度特性を有するフィルタ、例えばプラズモンフィルタにより構成して得られた信号を処理することにより、酸素飽和濃度を測定する機能を更に有する点で、第３の実施形態に係る電子機器１と相違する。以下では第３の実施形態と相違する点を説明する。

　撮像部８（図１）は、画素の一部を第１遮光膜部５０のピンホール５０の形状をプラズモンフィルタにより構成する。このプラズモンフィルタは、６６０ナノメートル付近にピークとなる感度特性を有するプラズモンフィルタと９４０ナノメートル付近にピークとなる感度特性を有するプラズモンフィルタとにより構成する。

　図４０は、６６０ナノメートルから９４０ナノメートルを含む範囲の還元ヘモグロビンと酸化ヘモグロビンのモル吸光係数を示す図である。縦軸は、モル吸光係数を示し、横軸は、波長を示す。赤色光で示す一点鎖線が６６０ナノメートルに対応し、赤外光で示す一点鎖線が９４０ナノメートルに対応する。酸素なしで示すラインが還元ヘモグロビンであり、酸素あり示すラインが酸化ヘモグロビンである。

　本実施形態に係るスペクトル解析部５１２は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの波長毎の吸収係数スペクトルを演算する。認証部５１４（飽和酸素濃度計測部）は、６６０ナノメートルの酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸収係数スペクトルの差分値と、９４０ナノメートルの酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンのス吸収係数ペクトルの差分値の信号比率で酸素飽和濃度を算出する。より詳細には、認証部５１４は、６６０ナノメートルの酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンのスペクトル差分値、９４０ナノメートルの酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンのスペクトル差分の大きさの信号比率と対応する酸素飽和濃度の関係を示すテーブを予め記憶している。これにより、認証部５１４は、演算した信号比率に対応する酸素飽和濃度をテーブルから取得する。また、認証部５１４は、演算した信号比率が所定範囲に無い場合に、測定対象物を人工物と判定する。

　以上のように、本実施形態によれば、撮像部８における画素の一部を６６０ナノメートル付近と９４０ナノメートル付近にピークとなる感度特性を有するプラズモンフィルタで構成した。これにより、認証部５１４は、６６０ナノメートルの酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンのスペクトル差分値と、９４０ナノメートルの酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンのスペクトル差分値の信号比率により酸素飽和濃度をより高精度に取得可能となる。また、認証部５１４は、算した信号比率が所定範囲に無い場合に、測定対象物を人工物と判定することができる。

　（第４の実施形態の変形例）
　第４の実施形態に係る電子機器１は、ピンホール５０の形状をプラズモンフィルタにより構成して得られた信号を含め処理することにより、酸素飽和濃度を判定した。第４の実施形態の変形例に係る電子機器１は、顔料、もしくは染料などで構成される有機材料のカラーフィルタ７１を設けた画素の出力を同様に処理することにより、酸素飽和濃度を取得する。或いは、同色で膜厚違いのカラーフィルタを備えて、ランベルトベール則により、透過率の低い波長領域の差分を抽出するようにしてもよい。

　（第５の実施形態）
　第５の実施形態に係る電子機器は、ピンホール５０の形状を５５０～６００ナノメートル付近でピ－クトなる感度特性を有するプラズモンフィルタにより構成して得られた信号を処理することにより、肌色を測定する機能を更に有する点で、第４の実施形態と相違する。以下では第３の実施形態に係る電子機器１と相違する点を説明する。

　撮像部８（図１）は、画素の一部を第１遮光膜部５０のピンホール５０の形状をプラズモンフィルタにより構成する。このプラズモンフィルタは、複数の異なるスペクトルのフィルタを備えてもよく、そのうち少なくとも一つは５５０～６００ナノメートル付近でピークを示す感度特性を有するプラズモンフィルタにより構成する。

　図４１は、皮膚表面の反射率を示す図である。縦軸は、反射率を示し、横軸は、波長を示す。図４１に示すように、５００～６００ナノメートルの波長領域に立ち上がりが存在する。このように、肌色は、個人により異なるものであるが、一般的に５５０～６００ナノメートルの波長領域に立ち上がりが存在する

　本実施形態に係るスペクトル解析部５１２は、スペクトルの異なる複数の出力の信号処理により、例えば、５００～６５０ナノメートルを含む範囲で信号の立ち上がりを検出し、人間の指がカバーガラス７に接触されているか、その場合には、その波長はいくつであるか、を検出し、出力する。

　本実施形態に係る認証部５１４は、スペクトル解析部５１２が出力したデータに基づいて、５００～６００ナノメートルの波長領域に立ち上がりが存在するには、撮像対象が人であり、立ち上がりが存在しない場合に人工物であると判定する。

　図４２は、本実施形態に係る電子機器１の処理の流れを示すフローチャートである。一例として、電子機器１が指紋により個人認証を行う場合について説明する。静脈等について認識を実行する場合も同様である。

　まず、電子機器１は、指紋センサとして撮像部８を起動する（Ｓ１００）。起動することにより、例えば、上記の構成要素に通電し、スタンバイ状態としてもよい。電子機器１は、明示的にスイッチ等により指紋センサを起動させてもよい。別の例として、読み取り面（カバーガラス）７において物体が接触されたことを光学的又は機械的に取得し、この取得をトリガとして指紋センサを起動させてもよい。さらに別の例としては、読み取り面（カバーガラス）７に、指が所定距離よりも近い距離に近づいたことを検出することによりトリガされてもよい。

　次に、撮像部８は、そのタイミングにおいて入射されている光の強度を検出し、この結果に基づいて、外部光の条件を取得する（Ｓ１０２）。例えば、電子機器１は、内部からの光を入射しない状態において、画像を取得する。この取得により、太陽光、室内光源が指を透過した光の強度、又は、指の隙間から入る迷光の強度を検出する。この光の強度に基づいて、クランプ部５０４は、後の過程におけるグラウンド処理を実行してもよい。

　次に、電子機器１内に備えられる発光部を少なくとも指とカバーガラス７の接触している領域の一部を照射するべく発光する（Ｓ１０４）。発光は、白色光であってもよいし、特定の波長を有する光、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ等の発光でもあってもよい。例えば、長波長側の光は、指を透過するので、表面形状を取得するためには、Ｂ（及びＧ）の発光をしてもよい。また、静脈を観察するために、赤外光を発光してもよい。スペクトル解析をするために、Ｒの発光をしてもよい。このように、発光は、その後の処理に基づいて適切な色を発光させてもよい。これらの光は同じタイミングで発光させる必要はない。例えば、Ｒを先に発光させ、スペクトル解析用のデータを取得し、その後、ＢとＧを発光して形状解析用のデータを取得する等してもよい。

　次に、発光部が発光した光が指紋等の情報を含んでカバーガラス７において反射した光を撮像部８が受光する（Ｓ１０６）。受光は、上記の撮像部８により実行され、この後、続く必要な処理が実行される。例えば、受光に続いて、Ａ／Ｄ変換、バックグラウンド補正、を介し、指紋の形状の取得、及び、反射光又は透過光のスペクトルの取得の処理が実行される。

　次に、認証部５１４は、指紋の形状が一致しているかを判断する（Ｓ１０８）。指紋の形状の判断は、一般的な手法で行われてもよい。例えば、認証部５１４は、指紋から所定数の特徴点を抽出し、抽出した特徴点を比較することにより、記憶されている個人であると判断できるか否かを判断する。

　指紋形状が一致しない場合（Ｓ１０８：ＮＯ）、Ｓ１０２からの処理を繰り返す。

　指紋形状が一致した場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、認証部５１４は、続いてスペクトルが一致するか否かを判断する（Ｓ１１０）。認証部５１４は、スペクトル解析部５１２が解析したスペクトルの結果を記憶されている個人の結果と比較してこの判断を実行する。例えば、記憶されている肌色の立ち上がりのスペクトルから許容の範囲内に、取得したスペクトルが存在するか否かにより判断する。このように、指紋形状だけではなく、スペクトルにより個人認証、或いは生体であるかどうか、判定を行ってもよい。また、生体であるか否かを判断するために静脈の状態を取得してもよく、この場合、発光部から赤外光を照射し、静脈の状態を示すスペクトルを取得して解析する。生体であるか否かを判断する場合には、静脈の形状までを取得せずに、静脈を示すスペクトルが取得できたか否かを判断してもよい。もっとも、静脈の形状をも取得し、この静脈形状についても形状を比較して個人認証をしてもよい。

　スペクトルが一致しない場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、Ｓ１０２からの処理を繰り返す。

　スペクトルが位置した場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、認証部５１４は、認証に成功したと判断し（Ｓ１１２）、結果出力部５１６から当該認証結果を出力する。この場合、結果出力部５１６は、認証に成功した旨を出力し、例えば、電子機器１の他の構成へのアクセスを許可する。なお、上記においては、結果出力部５１６が成功した場合に出力を行うとしたが、これには限られない。上記のＳ１０８：ＮＯ、Ｓ１１０：ＮＯである場合についても、結果出力部５１６を介して認証が失敗した旨を、発光部、撮像部８等に通知して、再度データの取得をしてもよい。

　なお、上記については、認証が失敗した場合には繰り返す処理になっているが、例えば、所定回数繰り返しが続いた場合には、それ以上認証を行なわずに、電子機器１へのアクセスを遮断してもよい。この場合、他のアクセス手段、例えば、テンキーによるパスコードの入力等をインタフェースからユーザに促してもよい。また、このような場合、機器の読み取りの失敗である可能性もあるので、発光、受光、読み取り面の状態、使用しているスペクトル等を変化させながら、認証処理を繰り返してもよい。例えば、水に濡れているという解析結果が得られた場合には、水を拭き取って再度認証動作を行うべくユーザにインタフェースを介して何らかの出力を行ってもよい。

　以上のように、本実施形態によれば、撮像部８における画素の一部を５５０～６００ナノメートル付近でピークを示す感度特性を有するプラズモンフィルタで構成した。これにより、スペクトル解析部５１２は、例えば、５００～６５０ナノメートルを含む範囲での信号の立ち上がりをより高精度に検出可能となる。また、認証部５１４は、５００～６５０ナノメートルを含む範囲での信号の立ち上がりが無い場合に、測定対象物を人工物と判定することができる。

　（第５の実施形態の変形例）
　第５の実施形態に係る電子機器１は、ピンホール５０の形状をプラズモンフィルタにより構成して得られた信号を含め処理することにより、５００～６５０ｎｍを含む波長範囲での信号の立ち上がりを判定した。第５の実施形態の変形例に係る電子機器１は、顔料、もしくは染料などで構成される有機材料のカラーフィルタ７１、例えば、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、グリーン（Ｇ）など、を備えた画素の出力を同様に処理することにより、５００～６５０ナノメートルを含む範囲での信号の立ち上がりを判定する。或いは、同色で膜厚違いのカラーフィルタを備えて、ランベルトベール則により、透過率の低い波長領域の差分を抽出するようにしてもよい。或いは、同色でも、顔料、もしくは、染料の配合を変えることによるスペクトル差分を抽出するようにしてもよい。

　（第６の実施形態）
　第６の実施形態に係る電子機器は、オンチップレンズ７２の中心位置とインナーレンズ１２１の中心位置をピンホール５０ａに対してずらすことにより瞳補正が可能である点で第５の実施形態と相違する。以下に第５の実施形態に係る電子機器と相違する点を説明する。

　先ず、図４３Ａ～図４３Ｂを用いてオンチップレンズ７２の中心位置とピンホール５０ａの位置をずらす画素の構成例を説明する。　
　図４３Ａは、撮像部８（図１）の画素アレイの中心部の画素の断面図を示す模式図である。この画素は、カラーフィルタ７１上に、インナーレンズ１２１を用いずに、オンチップレンズ７２を形成した画素の例である。この画素は中心部に位置するので、オンチップレンズ７２の中心位置と、ピンホール５０ａの位置は一致している。この場合も遮光壁６１Ａ（Ｂ）により、画素間のクロストークを抑制する。これにより、解像度を向上させると共に、混色を抑制できる。

　図４３Ｂは、オンチップレンズ７２、カラーフィルタ７１、及びインナーレンズ１２１が画素アレイの周辺側にずらして配置された例を示す図である。撮像部８（図１）の画素アレイの周辺部（外周部）では、各像高の被写体に対する想定角度とそれぞれの高さ位置に対応させて、オンチップレンズ７２、カラーフィルタ７１、及びインナーレンズ１２１をずらして配置することにより瞳補正が可能となる。これらは第１遮光膜部５０のピンホール５０ａに光強度分布が集まるように設計され、ピンホール５０ａは光電変換素子ＰＤの中心に配置するのが望ましいが、ずらして配置することも可能である。

　カラーフィルタ７１やオンチップレンズ７２のずれに合わせて、第１遮光壁６１Ａと第２遮光壁６１Ｂの位置も、画素アレイの外周へ行くほど、周辺側にずれている。これにより、遮光壁６１Ａ、Ｂは、画素間のクロストークを抑制し、解像度を向上させると共に、混色を抑制できる。このように、少なくとも２段以上の遮光壁６１Ａ、Ｂを有することで、迷光成分の遮光を強化できる。なお、図４３Ｂに示される画素構造は、遮光壁６１が、第１の遮光壁６１Ａと第２の遮光壁６１Ｂの２段で形成されている例であるが、任意の段数で形成することができる。遮光壁６１が形成されている層を遮光壁レイヤと称する場合がある。

　図４３Ｃは、図４３Ｂよりもオンチップレンズ７２、カラーフィルタ７１、及びインナーレンズ１２１が画素アレイの中心側から更にずらして配置された例を示す図である。第１遮光壁６１Ａと、第２遮光壁Ｂとの間に生じる隙間に第２遮光膜部５２Ａを設ける。これにより、第１遮光壁６１Ａと、第２遮光壁Ｂとの間から漏れる迷光を抑制できる。これにより、解像度を向上させると共に、混色を抑制できる。この場合にも、遮光壁６１Ａ、Ｂにより、画素間のクロストークを抑制する。これにより、解像度を向上させると共に、混色を抑制できる。このように、遮光性を維持しながら、瞳補正の自由度を向上させることができる。

　次に、図４４Ａ～図４４Ｃを用いてオンチップレンズ７２の中心位置とピンホール５０ａの位置とをずらす画素の構成例を説明する。
　図４４Ａは、インナーレンズ１２１の下部に第２遮光膜部５２を設けた図である。第２遮光膜部５２に開口部５２ａを設けたことで、第２遮光膜部５２も絞りの効果を有する。この場合、各像高の被写体に対する想定角度に対応させて、第２遮光膜部５２の開口部５２ａ、及び第１遮光膜部５０のピンホール５０ａの位置が配置される。また、開口部５２ａの面積は、ピンホール５０ａの面積よりも大きく構成される。このように第２遮光膜部５２は、他画素からの迷光を遮光し、且つ、自画素において絞りの効果を有する。これにより、画素の解像度が向上する。

　図４４Ｂは、カラーフィルタ７１の下部に第３遮光膜部５４を設けた図である。第３遮光膜部５４に開口部５４ａを設けたことで、第３遮光膜部５４も絞りの効果を有する。この場合、各像高の被写体に対する想定角度に対応させて、第３遮光膜部５４の開口部５４ａ、及び第１遮光膜部５０のピンホール５０ａの位置が配置される。また、開口部５４ａの面積は、ピンホール５０ａの面積よりも大きく構成される。

　第３遮光膜部５４は、遮光性を有する材料、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）およびＣｕならびにこれらの合金により構成することができる。また、チタン（Ｔｉ）や窒化チタン（ＴｉＮ）をこれらの下地金属として使用することもできる。このように第３遮光膜部５４は、他画素からの迷光を遮光し、且つ、自画素において絞りの効果を有する。これにより、画素の解像度がより向上する。

　図４４Ｃは、インナーレンズ１２１の下部に第２遮光膜部５２を設け、カラーフィルタ７１の下部に第３遮光膜部５４を設けた図である。この場合、各像高の被写体に対する想定角度に対応させて、第３遮光膜部５４の開口部５４ａ、第２遮光膜部５２の開口部５２ａ、及び第１遮光膜部５０のピンホール５０ａの位置が配置される。第３遮光膜部５４及び第２遮光膜部５２は、他画素からの迷光を遮光し、且つ、自画素において絞りの効果を有する。このように、三段絞りにより、迷光を遮光することが可能となり、より画素の解像度を向上させることができる。

　次に、撮像部８（図１）の画素アレイにおけるカラーフィルタ７１の配置例を説明する。図４５は、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）のカラーフィルタ７１の配置例を示す図である。図４５に示すように、隣接する４画素に、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）のカラーフィルタ７１が、例えばベイヤ－配置により配置される。図中では、４画素分しか記号を付していないが、他の画素にも同様にレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）のカラーフィルタ７１が配置される。なお、本実施形態では、ベイヤ－配置により配置される例を説明したが、これに限定されない。また、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）のカラーフィルタ７１の配置にプラズモンフィルタを用いた画素を混載させてもよい。

　図４６は、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）のカラーフィルタ７１の波長特性を示す図である。横軸は波長を示し、縦軸は相対感度を示す。図４６に示すように、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の各フィルタは、レッド、グリーン、ブルーの波長帯域の光を主として透過する。

　次に、撮像部８（図１）の画素アレイにおける補色関係にあるカラーフィルタ７１の配置例を説明する。図４７は、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、グリーン（Ｇ）のカラーフィルタ７１の配置例を示す図である。図４４に示すように、隣接する４画素に、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、グリーン（Ｇ）のカラーフィルタ７１が配置される。図中では、４画素分しか記号を付していないが、他の画素にも同様にシアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、グリーン（Ｇ）のカラーフィルタ７１が配置される。なお、配置例はこれに限定されない。また、アン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、グリーン（Ｇ）のカラーフィルタ７１の配置にプラズモンフィルタを用いた画素を混載させてもよい。

　図４８は、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、グリーン（Ｇ）のカラーフィルタ７１の波長特性を示す図である。横軸は波長を示し、縦軸は相対感度を示す。図４５に示すように、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各フィルタは、レッド、グリーン、ブルーの補色となる波長帯域の光を主として透過する。

　以上説明したように、本実施形態によれば、オンチップレンズ７２の中心位置とピンホール５０ａの位置をずらすことにより瞳補正を行うことができる。また、第２遮光膜部５２、及び第３遮光膜部５４の少なくとも一方を設けたことにより、複数段の絞りにより、迷光を遮光することが可能となり、より画素の解像度を向上させることができる。

（第７の実施形態）
　第７の実施形態に係る電子機器１は、撮像部８（図１）の画素２２において、反射防止部（モスアイ）６３と反射膜６５を設けた点で、第６の実施形態に係る電子機器と相違する。以下では第６の実施形態に係る電子機器１と相違する点を説明する。

　図４９は、反射防止部（モスアイ）６３と反射膜６５を設けた画素の断面を示す模式図である。図４９に示すように、半導体基板１２における光が入射する側の表面（板面）に、微細な突起による反射防止構造、いわゆるモスアイ構造を有する。半導体基板１２による界面では、他の積層構造における界面よりも屈折率差が比較的大きく、光が反射することにより発生する光の損失が大きい。そこで、本実施形態の画素においては、半導体基板１２の光が入射する側の表面に、微細な突起群からなる反射防止構造が設けられている。反射防止部６３は、反射防止に加え、回折により実効光路長を長くする。このように、光電変換素子側の表面に所定のピッチで配列される凹凸構造部である反射防止部（モスアイ）６３を構成する。

　また、半導体基板１２における光が入射する側と反対の面の層間絶縁膜１４内に反射膜６５を形成してもよい。反射膜６５は、例えば金属膜、高屈低屈の多層膜などである。反射膜６５は、半導体基板１２を抜けた光を反射する。　
　第１遮光壁６１Ａは、モスアイ構造による回折により、斜め方向に強め合う条件で生じる基板内の画素間のクロストークを抑制する。第２遮光壁６１Ｂは、ピンホールより上部で生じる画素間のクロストークを抑制し、且つ、フレアも抑制する。

　以上説明したように、本実施形態によれば、ピンホール５０ａに入った光を反射防止部（モスアイ）６３及び反射膜６５により、光電変換素子ＰＤ内で往復させ、画素の感度を向上させることができる。

（第８の実施形態）　　　　　　　　　　　　
　本実施形態に係る電子機器１は、位相差画素を撮像部８（図１）の画素を混載させる点で第７の実施形態に係る電子機器と相違する。以下では、第７の実施形態に係る電子機器１と相違する点を説明する。

　位相差画素を撮像部８（図１）の画素に混載させる例を説明する。指紋の撮像ではカバーガラス７（図１）に指を載置する接触式であるので、焦点距離を一定に保つことができる。このため相差画素混載を用いなくとも焦点は一致する。本実施形態では、ピンホール５０を有する画素を非接触の近接撮影に転用する場合、或いは、光学レンズを備えた場合について説明する。例えば超マクロ接写（昆虫撮影など）、虹彩認証、極小バーコード読み取り、などの撮影である。

　図５０は、撮像部８における画素アレイの一部を切り出した断面の模式図である。上側の図が画素の断面であり、下側の図が第１遮光膜部５０の平面図である。図５０に示すように各画素にはピンホール５０ａ、右開口５０Ｒ、左開口５０Ｌが設けられている。被写体の縦エッジを捉える場合には、位相差画素は縦長のスリット開口にすることにより感度を向上でき、横に細くすることにより分解能を向上できる。

　図５０に示すように光電変換素子ＰＤ（図４）の受光面の左側が開口された左開口５０Ｌと、右側が開口された右開口５０Ｒの２種類があり、これら２種類が対となって画素アレイの所定の位置に配置されている。左開口５０Ｌからの画素信号と右開口５０Ｒの画素信号とでは、開口部の形成位置の違いにより、像のずれが発生する。この像のずれから、位相ずれ量を算出してデフォーカス量を算出することができる。

　図５１は、撮像部８の一列分の右開口５０Ｒを有する画素の出力と、左開口５０Ｌを有する画素の出力とを示す図である。縦軸は出力を示し、横軸は、画素の位置（アドレス）を示す。図５１に示すように、左開口５０Ｌからの画素信号と右開口５０Ｒの画素信号とでは、開口部の形成位置の違いにより、像のずれが発生する。この像のずれから、位相ずれ量を算出してデフォーカス量を算出することができる。

　以上説明したように、本実施形態に係る電子機器１は、位相差画素を撮像部８（図１）の画素に混載させることとした。これにより、光学レンズと組み合わせる場合においては、位相差の情報を用いてピント調整を行うことができ、光学レンズを用いない場合には、後述する信号処理補正で解像度を回復することが出来る。

（第９の実施形態）
　第９の実施形態に係る電子機器１は、ピンホール５０ａに対応するポイントスプレッドファンクション（Ｐｏｉｎｔ　ｓｐｒｅａｄ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いた画像処理により画像の解像度を復元する処理を更に備える点で、第８の実施形態に係る電子機器１と相違する。以下では第８の実施形態に係る電子機器１と相違する点を説明する。

　図５２は、本実施形態に係る電子機器１の一部を模式的に示すブロック図である。電子機器１は、画像処理部５１８を更に備える。

　図５３は、画像処理部５１８の処理例を説明する図である。Ｍ２は原画像であり、Ｍ４が、例えば図５０のピンホール５０ａに対応するポイントスプレッドファンクションであり、Ｍ６がピンホール５０ａを介して撮像８により撮像された撮像画像である。Ｍ２が原画像であり、Ｍ４がピンホール５０ａに対応するポイントスプレッドファンクションであり、Ｍ４がピンホール５０ａを介して撮像８により撮像された撮像画像である。ピンホール５０ａに対応するポイントスプレッドファンクションは、センサの受光角度分布を実測、もしくはシミュレーションで算出し、被写体の距離を考慮してビームぼけに換算して算出することが可能である。

　Ｆ４がポイントスプレッドファンクションＭ４のフーリエ変換画像であり、Ｆ６が撮像画Ｍ６のフーリエ変換画像である。
　画像処理部５１８は、フーリエ変換画像Ｆ６とフーリエ変換画像Ｆ４を用いて、例えば割り戻し、フーリエ変換画像Ｆ２を生成する。そして、画像処理部５１８は、フーリエ変換画像Ｆ２を逆変換し、原画像を生成する。

　以上説明したように、本実施形態に係る電子機器１は、画像処理部５１８がピンホール５０ａのポイントスプレッドファンクのフーリエ変換画像Ｆ４と、撮像画Ｍ２のフーリエ変換画像Ｆ６を用いて、原画像Ｍ２のフーリエ変換画像Ｆ２を生成する。そして、フーリエ変換画像Ｆ２を逆変換することにより原画像を生成することとした。ピンホール５０ａに対応するポイントスプレッドファンクションを用いて、撮像画Ｍ６からより解像度の高い原画像Ｍ２を生成できる。

（第１０の実施形態）
　第１０の実施形態に係る電子機器１は、撮像部８がグローバルシャッタ（ＧｌｏｂａｌＳｈｕｔｔｅｒ）駆動する機能を更に備える点で、第９の実施形態に係る電子機器１と相違する。以下では第９の実施形態に係る電子機器１と相違する点を説明する。

　図５４は、画素２２の構成例を示す回路図である。図５４に示すように、画素２２は、光電変換部５１、第１の転送トランジスタ５５２、第２の転送トランジスタ５３、電荷保持部５５４、ＦＤ５５、増幅トランジスタ５６、選択トランジスタ５７、およびリセットトランジスタ５８を備えている。光電変換部５１は、画素２２に照射される光を受光して、その光の光量に応じた電荷を発生して蓄積する。第１の転送トランジスタ５５２は、垂直駆動部（不図示）から供給される転送信号に従って駆動し、第１の転送トランジスタ５５２がオンになると、光電変換部５１に蓄積されている電荷が電荷保持部５５４に転送される。

　第２の転送トランジスタ５３は、転送信号に従って駆動し、第２の転送トランジスタ５３がオンになると、電荷保持部５５４に蓄積されている電荷がＦＤ５５に転送される。電荷保持部５５４は、第１の転送トランジスタ５５２を介して光電変換部５１から転送される電荷を蓄積する。ＦＤ５５は、第２の転送トランジスタ５３と増幅トランジスタ５６のゲート電極との接続点に形成された所定の容量を有する浮遊拡散領域であり、第２の転送トランジスタ５３を介して電荷保持部５５４から転送される電荷を蓄積する。

　増幅トランジスタ５６は、図示しない電源ＶＤＤに接続されており、ＦＤ５５に蓄積されている電荷に応じたレベルの画素信号を出力する。選択トランジスタ５７は、垂直駆動部３３から供給される選択信号に従って駆動し、選択トランジスタ５７がオンになると、増幅トランジスタ５６から出力される画素信号が選択トランジスタ５７を介して垂直信号線４３に読み出し可能な状態となる。

　リセットトランジスタ５８は、垂直駆動部３３から供給されるリセット信号に従って駆動し、リセットトランジスタ５８がオンになると、ＦＤ５５に蓄積されている電荷が、リセットトランジスタ５８を介して電源ＶＤＤに排出され、ＦＤ５５がリセットされる。

　このように構成された画素２２を有する撮像部８では、グローバルシャッタ方式が採用され、全ての画素２２に対して同時に、光電変換部５１から電荷保持部５５４に電荷を転送することができ、全ての画素２２の露光タイミングを同一にすることができる。これにより、画像に歪みが発生することやブレを回避することができる。歪やブレを抑制することにより、指紋認証の精度を高めることが出来る。

　図５５は、グローバルシャッタ方式で駆動可能な画素２２における断面の模式図である。
　図５５に示すように、画素２２には、埋め込み部７６が形成されている。遮光部（埋め込み部）７６は、第１遮蔽膜５０に対して略直交する方向に延在するように所定の深さまで形成されている。この埋め込み部７６は、タングステン（Ｗ）や、アルミ（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）などの材料により形成される。このように、電荷保持部（ＭＥＭ）５４、ＦＤ５５などが形成されている領域は、第１遮蔽膜５０と埋め込み部７６とに囲まれ、遮光されている。

　以上説明したように、本実施形態によれば、画素２２にピンホール５０ａを介した入射光を受光する光電変換部５１と、１遮蔽膜５０と埋め込み部７６とに囲まれ、遮光される電荷保持部５５４を構成した。これにより、ピンホール５０ａを介した入射光を受光する光電変換部５１から電荷保持部５５４に電荷を転送することができ、ピンホール５０ａを介して撮像する全ての画素２２の露光タイミングを同一にすることができる。

（第１１の実施形態）
　第１１の実施形態に係る電子機器１は、撮像部８を構成する画素に、偏光素子を混載する点で、第１０の実施形態に係る電子機器１と相違する。

　図５６（ａ）は、指紋をディスプレイ表面のカバーガラスに接触させた状態を図示している。指紋の凹部は空気層ができて、カバーガラスとの屈折率差で全反射がおきやすく、指紋の凸凹に応じたコントラストを形成する。この鏡面反射において、電場ベクトルが入射面に垂直な方向に振動する偏光が特異的に反射されやすい。

　一方、図５６（ｂ）に示すように、我々はワイヤグリッド型の偏光子を搭載した固体撮像素子の開発に成功している。ワイヤグリッドの方位を変えることで、偏光の透過軸を制御することが出来、異なる偏光方位をいくつかサンプリングして三角関数フィッティングすることにより、拡散成分と鏡面反射成分が分離解析できる。

　本実施例では、ＯＬＥＤで発光した光が全反射することを想定した上で、ある特定の角度を検知させるように全ての画素に一律の瞳補正を掛ける。理想的にはブリュースター角となる５７ｄｅｇ付近が望ましいが、集光構造内でも全反射モードが起こって集光効率が悪化する為、Ｓ偏光、Ｐ偏光の差が生じ始める３０度以上であればよいものとする。ここで簡単の為に一律の瞳補正としたが、前述したチップサイズシュリンクを同時実現する為に、チップの周辺部に向かう方向に像高に応じた瞳補正を追加しても良い。
　図５７は、撮像部８を構成する画素に設けられた偏光子１６０を含む画素２２の断面図である。図５７に示すように偏光子はピンホールと独立に形成することも可能だが、ピンホール開口部にワイヤグリッド型偏光子を形成して一体化することも可能である。

　偏光子１６０は、谷で生じる鏡面反射と、隆線で生じる拡散成光に対し、異なる複数の偏光方位を配置して、前述する三角関数フィッティングにより成分分離してコントラストを向上させることができる。他にも、偏光子１６０の透過軸を全てＳ偏光に揃えて、鏡面反射成分を検知しやすくすることも可能である。

　図５８は、偏光部１６０の構成例を示す図である。図５８に示すように、偏光部１６０は、複数の帯状導体１６１が等ピッチに配置される。この帯状導体１６１は、複数層により構成される。より詳細には、帯状導体１６１は、光反射層１６２、絶縁層１６３、及び光吸収層１６４を有する。

　光反射層１６２は、入射光を反射する。光反射層１６２を使用して帯状導体１６１を構成する。これより、帯状導体１６１の並び方向に垂直方向、すなわち、帯状導体１６１の長手方向に平行な振動方向の光を反射できる。光反射層１６２は、例えばＡｌにより構成される。光吸収層１６４は光を吸収する。すなわち、この光吸収層１６４は、光反射層１６２により反射された光を吸収する。光吸収層１６４を配置することにより、偏光部１６０からの反射光を低減できる。これにより、反射光に起因するフレアなどのノイズを低減可能となる。この光吸収層１６４は、消衰係数が零でない材料、すなわち吸収作用を有する金属や半導体により構成される。光吸収層１６４は、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｗ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、及びＳｎなどの金属材料や、これらの金属を含む合金により構成される。

　光吸収層１６４は、例えば５０ナノメートルの比較的薄い薄膜に構成する。これにより、偏光部１６０を入射光が透過する際の透過率の低減を抑制する。絶縁層１６３は、光反射層１６２および光吸収層１６４の間に配置され、先に形成された光反射層１６２を保護する。より具体的には、光吸収層１６４を透過して光反射層１６２において反射される光の位相と光吸収層１６４において反射される光の位相とが１８０度異なる位相差となる膜圧に絶縁層１６３は構成される。これにより、光吸収層１６４および光反射層１６２からそれぞれ反射される光が打ち消し合うため、偏光部１６０からの入射光の反射が低減される。絶縁層１６３は、例えばＡＬＤにより成膜されるＳｉＯ_２により構成される。

　次に、偏光画素１００の出力を用いた処理例を説明する。この用途においては、必ずしも偏光子とピンホールが同一画素で組み合わさっている必要はなく、偏光子だけを含む画素によって処理することが可能である。図５２に示したＡ／Ｄ変換部５０２は、複数の偏光画素１００の出力値をデジタル化した偏光情報データと、複数の非偏光画素である画素２２の出力値をデジタル化したデジタル画素データを出力する。次に、画像処理部５１８は、偏光情報データに基づいて、フレアや回折が生じているか否かを判定し、例えば、偏光情報データが所定のしきい値を超えていれば、フレアや回折が生じていると判定する。フレアや回折が生じていると判定されると、画像処理部５１８は、偏光情報データに基づいて、フレア成分や回折光成分の補正量を抽出する。そして、画像処理部５１８は、デジタル画素データから補正量を減算して、フレア成分や回折光成分が除去されたデジタル画素データを生成する。

　以上説明したように、本実施形態に係る電子機器は、撮像部８を構成する通常の画素２２に、偏光子１８０を搭載することでコントラスト向上させる事例を示した。更に、偏光子を搭載したピンホール画素、もしくは、偏光子単独の画素を混載させることにより、フレア成分や回折成分の除去を可能にする。

（第１２の実施形態）
　第１２の実施形態に係る電子機器１は、カバーガラス７（図１）に置かれた指の位置に応じて、発光させるディスプレイ部４の領域を変更する機能を有する点で、第１から１１の実施形態に係る電子機器１と相違する。以下では第１から１１の実施形態に係る電子機器１と相違する点を説明する。

　図５９は、第１２の実施形態に係る電子機器１の一部を模式的に示すブロック図である。電子機器１は、解析部５２０を更に備える。

　図６０は、解析部５２０の処理例を説明する図である。図６０に示す電子機器１は、電子機器内部に備えられたディスプレイ部２の表示パネル４を発光して、読み取り面に向かって光を照射し、戻ってきた光を撮像素子８で受光する。図６０の（ａ）図における領域５９０が指紋読みとり領域の一例である。

　解析部５２０は、タッチパネル５が出力する位置情報を含む信号に基づき、指が置かれた領域を解析する。そして、解析部５２０は、例えば指が置かれた領域近傍だけに発光面積を狭めように、表示パネル４を制御する。図６０の（ｂ）図における領域５９０ａが発光面積を狭めた発光領域５９０ａを示す。図６０の（ｃ）図に示すよう、指紋の形状計測は、カバーガラス７と空気層の屈折率差による全反射成分を受光することにより認識率が向上する。

　このため、解析部５２０は、指からの全反射成分を受光するように表示パネル４の発光エリアを制御する。また、解析部５２０は、例えば、１回目の認証に失敗した際に、１回目の指の輪郭情報を元に、発光エリアを修正してもよい。

　また、解析部５２０は、例えば、光源からの光が読み取り面で全反射した光が撮像素子で受光できる条件を満たすように、読み取り面における指の接触領域を表示パネル４でガイド表示してもよい。更には、解析部５２０は、例えば、指紋の稜と読み取り面１２が接している領域などから指内に拡散伝搬し、再び電子機器側に戻ってきた光を撮像素子で波長分解し、人の肌固有のスペクトル情報を取得してもよい。或いは、解析部５２０は、赤領域～近赤外領域の光が静脈や動脈の存在する範囲において、血液のない範囲よりも該光が吸収されやすいことを利用し、静脈や動脈に関するスペクトル情報（及び、形状）を取得してもよい。

　以上説明したように、本実施形態に係る電子機器１は、解析部５２０が指の位置を解析し、表示パネル４の発光領域５９０ａを変更することとした。これにより、指紋領域からの全反射成分をより受光することが可能となり、指紋の認識率がより向上する。

（第１３の実施形態）
　第１３の実施形態に係る電子機器１は、表示部２とは異なる光源６００を更に有する点で、第１から１２の実施形態に係る電子機器１と相違する。以下では第１から１２の実施形態に係る電子機器１と相違する点を説明する。

　図６１は、光源６００の配置例を示す図である。（ａ）図に示す電子機器１は、電子機器の筐体内に表示部２とは異なる光源６００を有する。光源６００から読み取り面５９０に向かって光を照射し、戻ってきた光を撮像素子８で受光する。撮像素子８は、スマートフォンなどの不図示のディスプレイ下に配置してもよく、ディスプレイ下ではない領域、例えばフロントカメラのレンズ部やスピーカー部の領域に配置してもよい。或いは、電子機器１がディスプレイを備えない構成において光源６００と撮像素子８を備えてもよい。

　本実施形態に掛かる電子機器１は、指紋の情報を取得してもよく、或いは、指内に拡散伝搬し、再び電子機器側に戻ってきた光を撮像素子で波長分解し、人の肌固有のスペクトル情報を取得してもよい。或いは、近赤外領域の光により、静脈に関する情報を取得してもよい。認証用途に特化した光源６００の波長の仕様により発光可能となる。

　（ｂ）図に示す電子機器１は、カバーガラス７と該平行に光が入射するように光源６００を配置する。そして、読み取り面周辺において反射、或いは散乱される光を撮像素子８で受光する。これにより、指を透過した光により指紋を読み取ることが可能となる。

　（ｃ）図に示す電子機器１は、カバーガラス７を導光板として全反射で全般するように光源６００を配置する。光源６００からの光の一部が被写体に侵入して拡散し、読み取り面から出てきた光を撮像素子６００で受光する。これらの実施形態は、指内散乱光で汗・乾燥に強く、汗・乾燥が生じる環境下でも指紋の認識率が向上する。

　（ｄ）図に示す電子機器１は、指等の被写体を挟んで読み取り面に対向する向きに光源６００が配置され、発光した光が被写体を透過、或いは散乱して読み取り面を抜けた光を撮像素子８で受光する。光源６００は、例えば電子機器１に脱着できるように備えてもよい。或いは、固定された光源６００に、本実施形態の撮像素子８が備えられたスマートフォンなどの携帯端末を近づけた上で、光を照射するシステムであってもよい。光源６００と携帯端末の間の動作指令は赤外線等の無線通信で同期してもよい。光源６００には、指などの被写体が固定しやすい形状に加工された型が備えられてもよく、更には、携帯端末を所定の位置に固定できる治具が備えられてもよい。或いは、指などの被写体を携帯端末に直接接触させたまま光源６００に近づけて、例えば、所定の位置に近づいたことを検知したら光源６００を発光させ、無線通信で同期して撮像素子で受光してもよい。検知する手段は、物理的接触ボタンであってもよく、携帯端末や被写体に対する感知センサであってもよく、或いは、携帯端末からの信号であってもよい。

　以上説明したように、本実施形態に係る電子機器１は、表示部２とは異なる光源６００を配置することとした。これにより、指などの被写体の撮影環境に合わせた位置、波長での撮影が可能となり、指紋の認識率がより向上する。

　なお、本技術は以下のような構成を取ることができる。

　（１）複数の画素を備え、
　前記複数の画素の少なくとも二つの画素は、
　入射光を集光する第１レンズと、
　前記集光された入射光の一部を通過させる第１穴部を有する第１遮光膜部と、
　前記第１穴部を通過した入射光を光電変換する光電変換部と、
　を有し、
　前記第１遮光膜部に対する前記第１穴部の形状は、前記少なくとも二つの画素のうちの第１画素と前記第１画素と異なる第２画素とで異なる、電子機器。

　（２）前記第１画素は、前記第１レンズが集光した前記入射光を前記第１穴部に集光する第２レンズを更に有する、（１）に記載の電子機器。

　（３）前記第１レンズは、リフローレンズである、（１）又は（２）に記載の電子機器。

　（４）隣接する二つの画素に対応する二つの前記第１レンズ間の境界にはリフローストッパが設けられている、（３）に記載の電子機器。

　（５）前記リフローストッパが遮光材料を含む、（４）に記載の電子機器。

　（６）前記複数の画素に入射光を集光する第１光学系を更に備え、
　前記第１レンズは、前記第１光学系を介して集光された前記入射光を集光しており、
　前記第１レンズは、所定の位置から前記第１光学系を介て入射する入射光の向きに応じた位置に配置される、（１）乃至（５）のいずれか一項に記載の電子機器。

　（７）前記第１穴部に前記入射光を集光する前記第１レンズを含む第２光学系のなかの少なくとも一つは回折レンズである、（１）乃至（６）のいずれか一項に記載の電子機器。

　（８）前記第１画素と前記第２画素とが有する前記第１穴部の形状は、所定の位置から前記第１穴部に前記入射光を集光する前記第１レンズを含む第２光学系の光分布の形状に対応して異なる、（１）乃至（７）のいずれか一項に記載の電子機器。

　（９）前記第１画素と前記第２画素とでは、前記第１遮光膜部に対する前記第１穴部の位置が異なる、（１）乃至（８）のいずれか一項に記載の電子機器。

　（１０）前記第１穴部の開口面積が前記第１画素と前記第２画素とで異なる、（１）乃至（９）のいずれか一項に記載の電子機器。

　（１１）前記第１穴部は、前記開口部より小さい複数の孔を形成するプラズモンフィルタを有する、（１）乃至（１０）のいずれか一項に記載の電子機器。

　（１２）前記複数の画素のなかの隣接する二つの画素間に配置された複数段の遮光壁を、更に有する、（１）乃至（１１）のいずれか一項に記載の電子機器。

　（１３）前記遮光壁の最上部が、前記リフローストッパとして備えられている、（３）又は（１２）に記載の電子機器。

　（１４）前記複数段の遮光壁は、所定の位置から前記第１レンズを含む第２光学系を介して集光される入射光の向きに応じて配置されている、（１２）に記載の電子機器。

　（１５）前記第１画素は、
　前記第１遮光膜部よりも入射光側において、前記集光された入射光の一部を通過させる前記第１穴部より大きな第２穴部を有する第２遮光膜部を、更に有する、（１）乃至（１４）のいずれか一項に記載の電子機器。

　（１６）前記第１画素は、
　前記第２遮光部と、前記遮光壁の金属膜が同一材料で連続して備えられている、（１１）及び（１５）に記載の電子機器。

　（１７）前記第１画素は、
　前記第１遮光膜部における前記光電変換素子側の表面に凹凸構造を有する反射防止部を、更に有する、（１）乃至（１６）のいずれか一項に記載の電子機器。

　（１８）前記第１画素は、
　取得した光の強度に関する情報を隣接する前記光電変換部に伝搬させない光電変換素子分離部を、更に有する、（１）乃至（１７）のいずれか一項に記載の電子機器。

　（１９）前記画素は、
　　前記第１画素は、
　前記光電変換素部の入射光側と反対側の底部に反射膜部を、
　更に有する、（１）乃至（１８）のいずれか一項に記載の電子機器。

　（２０）前記複数の画素のうちの少なくとも二つは対となる位相差画素で構成される、（１）乃至（１９）のいずれか一項に記載の電子機器。

　（２１）前記第１穴部に対応するポイントスプレッドファンクションを用いた画像処理により画像の解像度を復元する処理を行う画像処理部を更に備える、（１）乃至（２０）のいずれか一項に記載の電子機器。

　（２２）前記複数の画素のうちの一部は偏光素子を有する偏光画素であり、
　前記複数の偏光素子で偏光されて前記光電変換部で光電変換された偏光情報に基づいて、前記複数の画素のうちの少なくともいずれかで光電変換された画像信号を補正する、（１）乃至（２１）のいずれか一項に記載の電子機器。

　（２３）前記複数の画素は、遮光される電荷保持部を更に有し、
　前記光電変換素子から前記電荷保持部に電荷を転送することが可能であり、前記複数の画素の露光タイミングを同一にする、（１）乃至（２２）のいずれか一項に記載の電子機器。

　（２４）前記複数の画素のうちの少なくとも２つの画素は、波長の透過特性が異なる光学部材を介して入射した入射光に基づき画像信号を出力しており、
　少なくとも前記３つの画素が出力する画像信号に基づき、７６０ナノメートル付近のピークを有しない場合には、撮像対象が人工物であると判定する認証部を、
　更に有する、（１）乃至（２３）のいずれか一項に記載の電子機器。

　（２５）（前記複数の画素のうちの少なくとも２つの画素は、波長の透過特性が異なる光学部材を介して入射した入射光に基づき画像信号を出力しており、
　少なくとも前記３つの画素が出力する画像信号に基づき、５００～６００ナノメートルの波長領域に立ち上がりが存在しない場合には、撮像対象が人工物であると判定する、（１）乃至（２４）のいずれか一項に記載の電子機器。

　（２６）前記複数の画素のうちの少なくとも２つの画素は、波長の透過特性が異なる光学部材を介して入射した入射光に基づき画像信号を出力しており、
　少なくとも前記２つの画素が出力する画像信号に基づき、酸化ヘモグロビンの吸収係数スペクトルと還元ヘモグロビンの吸収係数スペクトルとを演算し、
　所定の２波長における酸化ヘモグロビンの吸収係数スペクトルと還元ヘモグロビンの吸収係数スペクトルと差分値の比率が所定範囲に無い場合に、測定対象物を人工物と判定する、（１）乃至（２１）のいずれか一項に記載の電子機器。

　（２７）前記第１遮光膜部に対する前記第１穴部の大きさは、前記第１画素と前記第２画素とで異なり、前記第１穴部の大きさが大きい方の前記光電変換素子の領域を前記第１穴部の大きさが小さい方の前記光電変換素子の領域よりも大きくする、（１）乃至（２６）のいずれか一項に記載の電子機器。

　（２８）前記複数の画素の出力は加算可能に構成され、前記複数の画素が配置される領域の周辺部における画素に対応する前記第１穴部の大きさは、前記領域の中心部における前記第１穴部の大きさよりも小さく構成される、（１）乃至（２７）のいずれか一項に記載の電子機器。

　（２９）　表示部を更に備え、
　前記入射光は、前記表示部を介して前記光電変換部に入射する、（１）乃至（２９）のいずれか一項に記載の電子機器。

　本開示の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

　１：電子機器、１ａ：表示画面、２：表示部、４：表示パネル、５：タッチパネル、６：円偏光板、７：カバーガラス、８：撮像部、８ａ：光電変換部、９：光学系、１２：半導体基板、１３：層間絶縁膜、１４：平坦化層、１５：遮光層、１６：下地絶縁層、１７：絶縁層、２２：画素、２２ｘ：画素、２２ｐ：画素、５０ａ～ｋ：ピンホール、５０：第１遮光膜部、５１：光電変換部、５２：第２遮光膜部、５２Ａ：第２遮光膜部、５４：第３遮光膜部、６１：遮光壁、６１Ａ：第１の遮光壁、６１Ｂ：第２の遮光壁、６１Ｃ：第３の遮光壁、６３：反射防止部（モスアイ）、７２：オンチップレンズ、１００：偏光画素、１０２：電荷保持部、１２１：インナーレンズ、３０１：位相画素、３０２：位相画素、５１４：認証部、５１８：画像処理部、５５２：転送トランジスタ、５５４：電荷保持部、Ｄ２～Ｄ８：回折レンズ、ＰＤ、ＰＤ１、ＰＤ２：光電変換部。

Claims (29)

1. 　複数の画素を備え、
   　前記複数の画素の少なくとも二つの画素は、
   　入射光を集光する第１レンズと、
   　前記集光された入射光の一部を通過させる第１穴部を有する第１遮光膜部と、
   　前記第１穴部を通過した入射光を光電変換する光電変換部と、
   　を有し、
   　前記第１遮光膜部に対する前記第１穴部の形状は、前記少なくとも二つの画素のうちの第１画素と前記第１画素と異なる第２画素とで異なる、電子機器。
2. 　前記第１画素は、前記第１レンズが集光した前記入射光を前記第１穴部に集光する第２レンズを更に有する、請求項１に記載の電子機器。
3. 　前記第１レンズは、リフローレンズである、請求項１に記載の電子機器。
4. 　隣接する二つの画素に対応する二つの前記第１レンズ間の境界にはリフローストッパが設けられている、請求項３に記載の電子機器。
5. 　前記リフローストッパが遮光材料を含むことを特徴とする、請求項４に記載の電子機器。
6. 　前記複数の画素に入射光を集光する第１光学系を更に備え、
   　前記第１レンズは、前記第１光学系を介して集光された前記入射光を集光しており、
   　前記第１レンズは、所定の位置から前記第１光学系を介て入射する入射光の向きに応じた位置に配置される、請求項１に記載の電子機器。
7. 　前記第１穴部に前記入射光を集光する前記第１レンズを含む第２光学系のなかの少なくとも一つは回折レンズである、請求項１に記載の電子機器。
8. 　前記第１画素と前記第２画素とが有する前記第１穴部の形状は、所定の位置から前記第１穴部に前記入射光を集光する前記第１レンズを含む第２光学系の光分布の形状に対応して異なる、請求項１に記載の電子機器。
9. 　前記第１画素と前記第２画素とでは、前記第１遮光膜部に対する前記第１穴部の位置が異なる、請求項１に記載の電子機器。
10. 　前記第１穴部の開口面積が前記第１画素と前記第２画素とで異なる、請求項１に記載の電子機器。
11. 　前記第１穴部は、前記開口部より小さい複数の孔を形成するプラズモンフィルタを有する、請求項１に記載の電子機器。
12. 　前記複数の画素のなかの隣接する二つの画素間に配置された複数段の遮光壁を、
    　更に有する、請求項１に記載の電子機器。
13. 　前記遮光壁の最上部が、前記リフローストッパとして備えられている、請求項１２に記載の電子機器。
14. 　前記複数段の遮光壁は、所定の位置から前記第１レンズを含む第２光学系を介して集光される入射光の向きに応じて配置されている、請求項１３に記載の電子機器。
15. 　前記第１画素は、
    　前記第１遮光膜部よりも入射光側において、前記集光された入射光の一部を通過させる前記第１穴部より大きな第２穴部を有する第２遮光膜部を、
    　更に有する、請求項１４に記載の電子機器。
16. 　前記第１画素は、
    　前記第２遮光部と、前記遮光壁の金属膜が同一材料で連続して備えられている、
    　請求項１５に記載の電子機器。
17. 　前記第１画素は、
    　前記第１遮光膜部における前記光電変換素子側の表面に凹凸構造を有する反射防止部を、
    　更に有する、請求項１に記載の電子機器。
18. 　前記第１画素は、
    　取得した光の強度に関する情報を隣接する前記光電変換部に伝搬させない光電変換素子　分離部を、
    　更に有する、請求項１に記載の電子機器
19. 　前記第１画素は、
    　前記光電変換素部の入射光側と反対側の底部に反射膜部を、
    　更に有する、請求項１に記載の電子機器。
20. 　前記複数の画素のうちの少なくとも二つは対となる位相差画素で構成される、請求項１に記載の電子機器。
21. 　前記第１穴部に対応するポイントスプレッドファンクションを用いた画像処理により画像の解像度を復元する処理を行う画像処理部を更に備える、請求項１に記載の電子機器。
22. 　前記複数の画素のうちの一部は偏光素子を有する偏光画素であり、
    　前記複数の偏光素子で偏光されて前記光電変換部で光電変換された偏光情報に基づいて、前記複数の画素のうちの少なくともいずれかで光電変換された画像信号を補正する、請求項１に記載の電子機器。
23. 　前記複数の画素は、遮光される電荷保持部を更に有し、
    　前記光電変換素子から前記電荷保持部に電荷を転送することが可能であり、前記複数の画素の露光タイミングを同一にする、請求項１に記載の電子機器。
24. 　前記複数の画素のうちの少なくとも２つの画素は、波長の透過特性が異なる光学部材を介して入射した入射光に基づき画像信号を出力しており、
    　少なくとも前記２つの画素が出力する画像信号に基づき、７６０ナノメートル付近のピークを有しない場合には、撮像対象が人工物であると判定する認証部を、
    　更に有する、請求項１に記載の電子機器。
25. 　前記複数の画素のうちの少なくとも２つの画素は、波長の透過特性が異なる光学部材を介して入射した入射光に基づき画像信号を出力しており、
    　少なくとも前記２つの画素が出力する画像信号に基づき、５００～６００ナノメートルの波長領域に立ち上がりが存在しない場合には、撮像対象が人工物であると判定する、請求項１に記載の電子機器。
26. 　前記複数の画素のうちの少なくとも２つの画素は、波長の透過特性が異なる光学部材を介して入射した入射光に基づき画像信号を出力しており、
    　少なくとも前記２つの画素が出力する画像信号に基づき、酸化ヘモグロビンの吸収係数スペクトルと還元ヘモグロビンの吸収係数スペクトルとを演算し、
    　所定の２波長における酸化ヘモグロビンの吸収係数スペクトルと還元ヘモグロビンの吸収係数スペクトルと差分値の比率が所定範囲に無い場合に、測定対象物を人工物と判定する、請求項１に記載の電子機器。
27. 　前記第１遮光膜部に対する前記第１穴部の大きさは、前記第１画素と前記第２画素とで異なり、前記第１穴部の大きさが大きい方の前記光電変換素子の領域を前記第１穴部の大きさが小さい方の前記光電変換素子の領域よりも大きくする、請求項１に記載の電子機器。
28. 　前記複数の画素の出力は加算可能に構成され、
    　前記複数の画素が配置される領域の周辺部における画素に対応する前記第１穴部の大きさは、前記領域の中心部における前記第１穴部の大きさよりも小さく構成される、請求項１に記載の電子機器。
29. 　表示部を更に備え、
    　前記入射光は、前記表示部を介して前記光電変換部に入射する、請求項１に記載の電子機器。

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