WO2022208713A1 - 撮像装置および電子機器 - Google Patents

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WO2022208713A1
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photoelectric conversion
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pixels
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啓二 笹野
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • H01L27/14649—Infrared imagers
    • H01L27/1465—Infrared imagers of the hybrid type

Definitions

  • the present disclosure relates to, for example, an imaging device used as an infrared sensor and an electronic device including the same.
  • Patent Document 1 a cavity in which a sensor is arranged is provided between a substrate and a cover, and incident radiation Disclosed is an integrated imaging device for infrared radiation with a surface structure that directs the .
  • infrared sensors are required to form pixels capable of acquiring parallax information, which enables focus detection.
  • An imaging device includes a pixel array section in which a plurality of pixels are arranged in a row direction and a column direction, a photoelectric conversion layer made of a compound semiconductor, and a light incident surface side of the photoelectric conversion layer.
  • a first refractive index portion and a second refractive index portion having different refractive indexes are alternately arranged from the central portion toward the outer peripheral portion, and are arranged across at least a plurality of adjacent pixels in the row direction or the column direction. and an optical member.
  • An electronic device as an embodiment of the present disclosure includes the imaging device of the embodiment of the present disclosure.
  • an optical member in which first refractive index portions and second refractive index portions having different refractive indexes are alternately arranged from the central portion to the outer peripheral portion of at least a plurality of pixels adjacent to each other in the row direction or the column direction; I arranged it so that it straddles.
  • the wavelength transmitted through the optical member is focused on the photoelectric conversion layer.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of the imaging device shown in FIG. 1;
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing an example layout of a Fresnel zone plate in the imaging device shown in FIG. 1.
  • FIG. It is a figure explaining the condensing principle of a Fresnel zone plate. It is a figure showing incident angle distribution of an image plane phase difference pixel.
  • FIG. 11 is a schematic plan view showing an example of an imaging device according to Modification 1 of the present disclosure; It is a cross-sectional schematic diagram showing an example of a configuration of an imaging device according to Modification 2 of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of an imaging device according to Modification 3 of the present disclosure
  • 9 is a schematic plan view showing an example of the layout of a light shielding film in the pixel portion of the imaging device shown in FIG. 8.
  • FIG. FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of an imaging device according to Modification 4 of the present disclosure
  • FIG. 11 is a schematic plan view showing an example layout of a Fresnel zone plate in an imaging device according to Modification 5 of the present disclosure
  • FIG. 12 is a schematic plan view showing another example of the layout of the Fresnel zone plate in the imaging device according to Modification 5 of the present disclosure
  • FIG. 12 is a schematic plan view showing another example of the layout of the Fresnel zone plate in the imaging device according to Modification 5 of the present disclosure
  • FIG. 12 is a schematic plan view showing another example of the layout of the Fresnel zone plate in the imaging device according to Modification 5 of the present disclosure
  • FIG. 12 is a schematic plan view showing another example of the layout of the Fresnel zone plate in the imaging device according to Modification 5 of the present disclosure
  • FIG. 12 is a schematic plan view showing another example of the layout of the Fresnel zone plate in the imaging device according to Modification 5 of the present disclosure
  • FIG. 12 is a schematic plan view showing another example of the layout of the Fresnel zone plate in the imaging device according to Modification 5 of the present disclosure
  • FIG. 12 is a schematic plan view showing another example of the layout of the Fresnel zone plate in the imaging device according to Modification 5 of the present disclosure
  • FIG. 12 is a schematic plan view showing another example of the layout of the Fresn
  • FIG. 12 is a schematic plan view showing another example of the layout of the Fresnel zone plate in the imaging device according to Modification 5 of the present disclosure
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing an example of a configuration of an imaging device according to modification 6 of the present disclosure
  • FIG. 21 is a schematic diagram showing another example of the planar configuration of the Fresnel zone plate according to Modification 7 of the present disclosure
  • 2 is a block diagram showing a configuration example of an electronic device having the imaging device shown in FIG. 1 and the like
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system
  • FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of installation positions of an outside information detection unit and an imaging unit;
  • Embodiment (example of imaging device having image plane phase difference pixels configured by arranging a Fresnel zone plate on the light incident side) 2.
  • Modification 2-1 Modification 1 (Another example of the configuration of the imaging device) 2-2.
  • Modification 2 (Another example of the configuration of the imaging device) 2-3.
  • Modification 3 (Another example of the configuration of the imaging device) 2-4.
  • Modification 4 (Another example of the configuration of the imaging device) 2-5.
  • Modified Example 5 (Another Example of Fresnel Zone Plate Layout in Pixel Portion) 2-6.
  • Modified Example 6 (Another Example of Configuration of Imaging Device) 2-7.
  • Modification 7 (Another example of planar configuration of Fresnel zone plate) 3.
  • FIG. 1 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of an imaging device (imaging device 1) according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 shows an example of the overall configuration of the imaging device 1 shown in FIG.
  • the imaging device 1 is, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor used in electronic devices such as digital still cameras and video cameras. It has a pixel array section 100A that is two-dimensionally arranged in a matrix.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the imaging device 1 has, for example, a photoelectric conversion function for wavelengths in the visible light region (eg, 380 nm or more and less than 780 nm) to the infrared region (eg, 780 nm or more and less than 2400 nm), and is applied to an infrared sensor or the like. is.
  • the imaging device 1 of the present embodiment has pixels (imaging pixels P A ) capable of acquiring imaging information and pixels (image plane phase difference pixels P B ) capable of acquiring parallax information.
  • the Fresnel zone plate 18 is arranged across a plurality of unit pixels P , thereby forming the image plane phase difference pixels PB.
  • the imaging device 1 takes in incident light (image light) from a subject through an optical lens system (not shown), and converts the amount of incident light formed on an imaging surface into an electric signal on a pixel-by-pixel basis. are output as pixel signals.
  • the image pickup device 1 has a pixel array section 100A as an image pickup area on the element substrate 10, and includes, for example, a vertical drive circuit 111, a column signal processing circuit 112, and a horizontal drive circuit 113 in the peripheral region of the pixel array section 100A. , an output circuit 114 , a control circuit 115 and an input/output terminal 116 .
  • a plurality of unit pixels P are two-dimensionally arranged in a matrix.
  • a pixel drive line Lread (specifically, a row selection line and a reset control line) is wired for each pixel row, and a vertical signal line Lsig is wired for each pixel column.
  • the pixel drive line Lread transmits a drive signal for reading out signals from the unit pixels P.
  • One end of the pixel drive line Lread is connected to an output terminal corresponding to each row of the vertical drive circuit 111 .
  • the vertical driving circuit 111 is a pixel driving section configured by a shift register, an address decoder, etc., and drives each unit pixel P of the pixel array section 100A, for example, in units of rows.
  • a signal output from each unit pixel P in a pixel row selectively scanned by the vertical drive circuit 111 is supplied to the column signal processing circuit 112 through each vertical signal line Lsig.
  • the column signal processing circuit 112 is composed of amplifiers, horizontal selection switches, and the like provided for each vertical signal line Lsig.
  • the horizontal drive circuit 113 is composed of a shift register, an address decoder, etc., and sequentially drives the horizontal selection switches of the column signal processing circuit 112 while scanning them. By the selective scanning by the horizontal drive circuit 113, the signals of each pixel transmitted through each of the vertical signal lines Lsig are sequentially output to the horizontal signal line 121 and transmitted to the outside of the element substrate 10 through the horizontal signal line 121. .
  • the output circuit 114 performs signal processing on signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 112 via the horizontal signal line 121 and outputs the processed signals.
  • the output circuit 114 may perform only buffering, or may perform black level adjustment, column variation correction, various digital signal processing, and the like.
  • a circuit portion consisting of the vertical drive circuit 111, the column signal processing circuit 112, the horizontal drive circuit 113, the horizontal signal line 121 and the output circuit 114 may be formed directly on the element substrate 10 or the readout circuit substrate 20, or It may be arranged in an external control IC. Moreover, those circuit portions may be formed on another substrate connected by a cable or the like.
  • the control circuit 115 receives a clock given from the outside of the element substrate 10, data instructing an operation mode, etc., and outputs data such as internal information of the imaging device 1.
  • the control circuit 115 further has a timing generator that generates various timing signals, and controls the vertical drive circuit 111, the column signal processing circuit 112, the horizontal drive circuit 113, etc. based on the various timing signals generated by the timing generator. It controls driving of peripheral circuits.
  • the input/output terminal 116 exchanges signals with the outside.
  • FIG. 3 schematically shows an example of a planar layout of the Fresnel zone plate 18 in the pixel array section 100A of the imaging device 1 shown in FIG.
  • the imaging device 1 is, for example, a back-illuminated imaging device.
  • the imaging device 1 has the imaging pixels P A and the image plane phase difference pixels P B as described above .
  • Surface phase difference pixels PB are arranged discretely.
  • the imaging pixel P A is composed of one unit pixel P
  • the image plane phase difference pixel P B is, for example, adjacent in the row direction (X-axis direction) and the column direction (Y-axis direction) (2 rows x 2 columns). It is composed of four unit pixels P. As shown in FIG.
  • the imaging pixel P A and the image plane phase difference pixel P B each have a configuration in which an element substrate 10 and a readout circuit substrate 20 provided on the opposite side of the semiconductor substrate 11 from the light incident side S1 are laminated. ing. The configuration of each part will be described below.
  • the element substrate 10 has a semiconductor substrate 11 , a photoelectric conversion layer 12 , a gap layer 13 , and a protective layer 14 . They are laminated in this order on the surface (readout circuit board side S2) opposite to the incident side S1.
  • the protective layer 14 is provided with a contact electrode 15 electrically connected to a selective region (first conductivity type region 13A) of the gap layer 13 .
  • the element substrate 10 further has an electrode layer 17, a Fresnel zone plate 18, and a protective layer 19.
  • the electrode layer 17 and the protective layer 19 are laminated in this order on the light incident side S1 of the semiconductor substrate 11 to form a Fresnel layer.
  • the zone plate 18 is embedded in the protective layer 19 on the electrode layer 17 side, for example.
  • the semiconductor substrate 11 is made of, for example, an n-type or i-type (intrinsic semiconductor) III-V group semiconductor.
  • the photoelectric conversion layer 12 is formed in contact with the readout circuit board side S2 side surface of the semiconductor substrate 11, but another layer is interposed between the semiconductor substrate 11 and the photoelectric conversion layer 12. It's okay.
  • the material of the layer interposed between the semiconductor substrate 11 and the photoelectric conversion layer 12 include compound semiconductors such as InAlAs, Ge, Si, GaAs, InP, InGaAsP, and AlGaAs. It is desirable to choose one that is lattice-matched with layer 12 .
  • the photoelectric conversion layer 12 contains, for example, a compound semiconductor that absorbs wavelengths in the infrared region (hereinafter referred to as infrared rays) and generates charges (electrons and holes).
  • the photoelectric conversion layer 12 is continuously provided on the semiconductor substrate 11 as a common layer for a plurality of unit pixels P (imaging pixel P A and image plane phase difference pixel P B ).
  • the compound semiconductor used for the photoelectric conversion layer 12 is, for example, a group III-V semiconductor, such as In x Ga (1-x) As (x: 0 ⁇ x ⁇ 1). However, in order to obtain higher sensitivity in the infrared region, it is desirable that x ⁇ 0.4.
  • In 0.53 Ga 0.47 As is an example of the composition of the compound semiconductor of the photoelectric conversion layer 12 lattice-matched with the semiconductor substrate 11 made of InP.
  • the photoelectric conversion layer 12 has a pn junction or a pin junction formed by stacking a first conductivity type region 12A, which will be described later, and a region (second conductivity type region 12B) other than the first conductivity type region 12A.
  • the second conductivity type region 12B formed inside the photoelectric conversion layer 12 is a region containing, for example, n-type impurities. Examples of n-type impurities include silicon (Si). However, the second conductivity type region 12B may be formed from an intrinsic semiconductor (or may be an i-type semiconductor region).
  • the gap layer 13 desirably has a role of electrically isolating adjacent unit pixels P or suppressing the generation of dark current.
  • the gap layer 13 is preferably formed containing a compound semiconductor having a bandgap larger than that of the photoelectric conversion layer 12 .
  • Examples of compound semiconductors having a bandgap larger than that of In 0.53 Ga 0.47 As (bandgap 0.74 eV) include InP (bandgap 1.34 eV) and InAlAs.
  • a layer made of any one of semiconductors such as InAlAs, Ge, Si, GaAs, and InP may be interposed.
  • a first conductivity type region 13A is formed in a selective region of the gap layer 13 .
  • the first conductivity type region 13A is formed for each unit pixel P. As shown in FIG. In other words, a plurality of first conductivity type regions 13A are formed in the gap layer 13 so as to be separated from each other.
  • the first conductivity type region 13A is, for example, a region containing p-type impurities (p-type impurity region). Examples of p-type impurities include zinc (Zn).
  • the first conductivity type region 13A extends to a predetermined depth from the side of the gap layer 13 facing the readout circuit board 20, for example, partly extends to the inside of the photoelectric conversion layer 12 as shown in FIG. is doing.
  • the first conductivity type region 13A extending to the inside of the photoelectric conversion layer 12 is the first conductivity type region 12A in the photoelectric conversion layer 12 .
  • a second conductivity type region 13B is formed adjacent to the first conductivity type region 13A around the first conductivity type region 13A.
  • the p-type impurity region forming the first conductivity type region 13A does not necessarily need to extend to the photoelectric conversion layer 12 .
  • the boundary of the p-type impurity region may coincide with the interface between the gap layer 13 and the photoelectric conversion layer 12 or may be formed within the gap layer 13 .
  • a pn junction interface is formed at the boundary between the first conductivity type region 13A and the second conductivity type region 13B. As a result, adjacent unit pixels P are electrically separated from each other.
  • the protective layer 14 is formed using an inorganic insulating material, for example.
  • Inorganic insulating materials include, for example, silicon nitride (SiN), aluminum oxide ( Al2O3 ) , silicon oxide ( SiO2 ), and hafnium oxide ( HfO2).
  • Protective layer 14 is formed including at least one of these.
  • the contact electrode 15 is an electrode supplied with a voltage for reading charges (for example, holes) generated in the photoelectric conversion layer 12, and is formed for each unit pixel P, for example.
  • constituent materials of the contact electrode 15 include titanium (Ti), tungsten (W), titanium nitride (TiN), platinum (Pt), gold (Au), germanium (Ge), palladium (Pd), zinc ( Zn), nickel (Ni) and aluminum (Al), or alloys containing at least one of them.
  • the contact electrode 15 may be a single-layer film made of the above constituent materials, or may be formed as a laminated film in which, for example, two or more types are combined.
  • the contact electrode 15 is electrically connected to the first conductivity type region 12A of the photoelectric conversion layer 12 via the first conductivity type region 13A.
  • One contact electrode 15 may be formed for each unit pixel P, or a plurality of contact electrodes 15 may be formed for one unit pixel P.
  • FIG. When a plurality of contact electrodes 15 are arranged for one unit pixel P, some of them may be electrodes (dummy electrodes) that do not contribute to charge extraction.
  • connection layer 16 wider than the contact electrode 15 is provided on the contact electrode 15, for example.
  • the connection layer 16 is formed over the contact electrode 15 like an eaves.
  • the connection layer 16 is exposed on the surface of the protection layer 14 facing the readout circuit board 20 and is for electrically connecting the element substrate 10 and the readout circuit board 20 .
  • the electrode layer 17 is provided continuously on the semiconductor substrate 11 as a common layer for a plurality of unit pixels P (imaging pixel P A and image plane phase difference pixel P B ), for example, like the photoelectric conversion layer 12 . .
  • unit pixels P imaging pixel P A and image plane phase difference pixel P B
  • electrons are discharged through the electrode layer 17 .
  • the electrode layer 17 is formed using a conductive material having optical transparency.
  • Materials constituting the electrode layer 17 include, for example, indium tin oxide (ITO), tin (Sn), tin oxide (SnO 2 ), IWO, indium-zinc composite oxide (IZO), and zinc-doped aluminum oxide (AZO).
  • indium titanium oxide (ITiO) which has high transparency in the infrared region.
  • the Fresnel zone plate 18 utilizes the refraction phenomenon of light to diffract and condense infrared rays, for example.
  • the Fresnel zone plate 18 corresponds to one specific example of the "optical member" of the present disclosure, which has a first refractive index portion and a second refractive index portion with mutually different refractive indexes.
  • 4A and 4B are diagrams for explaining the light collection principle of the Fresnel zone plate 18.
  • the Fresnel zone plate 18 has, for example, a light shielding zone 18A corresponding to the first refractive index portion and a light transmitting zone 18B corresponding to the second refractive index portion, as shown in FIG. , are alternately arranged substantially concentrically.
  • the distance between the light shielding zone 18A and the light transmitting zone 18B becomes narrower toward the outer periphery.
  • the light-shielding zones are arranged such that the optical path difference from the boundary between the light-shielding zone 18A and the light-transmitting zone 18B to the focal point F is, for example, an integer multiple of half the wavelength of infrared rays.
  • a boundary is formed between 18A and the translucent zone 18B.
  • the wavelength L incident on each of the zones 18A and 18B on the outer circumference is bent more and condensed at the focal point F.
  • the wavelengths diffracted at all zone boundaries are constructive by interference, as shown in FIG. 4C.
  • Table 1 shows that the size of the unit pixel P is 5 ⁇ m square, the thickness of the protective layer 19 is 20 nm, the thickness of the electrode layer 17 is 40 nm, the thickness of the semiconductor substrate 11 is 20 nm, and the thickness of the photoelectric conversion layer 12 is 4 ⁇ m.
  • An example of the parameters of the Fresnel zone plate 18 is summarized. For example, as shown in FIG. 3, the Fresnel zone plate 18 is provided across four unit pixels P adjacent in the row direction (X-axis direction) and column direction (Y-axis direction). A unit pixel P constitutes an image plane phase difference pixel PB. The Fresnel zone plate 18 is arranged with 10 ⁇ m square with respect to these four unit pixels P. As shown in FIG. FIG. 5 shows the intensity distribution with respect to the incident angle of the unit pixel P B1 on the left side of the page and the unit pixel P B2 on the right side of the page among the four unit pixels P in which the Fresnel zone plate 18 is arranged
  • the light shielding zone 18A is made of, for example, titanium (Ti), tungsten (W), carbon (C), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), an alloy of samarium (Sm) and silver (Ag), or an organic material. can be formed.
  • the translucent zone 18B can be formed using, for example, silicon oxide (SiO x ) or silicon nitride (SiN x ). Alternatively, the translucent zone 18B may be formed by voids.
  • the protective layer 19 is for flattening the surface of the light incident side S1 of the imaging device 1, and is formed using an inorganic insulating material, for example, like the protective layer 14.
  • inorganic insulating materials include silicon nitride (SiN x ), silicon oxide (SiO x ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and hafnium oxide (HfO 2 ).
  • Protective layer 19 is formed including at least one of these.
  • the readout circuit board 20 has a support substrate 21 made of Si, an interlayer insulating layer 22, a wiring layer 23, and a pixel circuit 24, for example.
  • the wiring layer 23 and the pixel circuit 24 are for reading out signals from each unit pixel P.
  • the wiring layer 23 is composed of a plurality of various wirings 23A, 23B, 23C, and the pixel circuits 24 and the various wirings 23A, 23B, 23C are electrically connected to each other by through electrodes 25A, 25B, 25C, 25D.
  • a readout electrode 26 is provided on the pixel circuit 24 .
  • the readout electrode 26 is electrically connected to the contact electrode 15 by joining the connection layer 27 and the connection layer 16 on the element substrate 10 side. As a result, signal charges generated in the photoelectric conversion layer 12 can be read out for each unit pixel P.
  • the light shielding zones 18A and the light transmitting zones 18B are alternately arranged substantially concentrically.
  • the Fresnel zone plate 18 is arranged across four unit pixels P adjacent in the row and column directions.
  • the wavelength (for example, infrared rays) incident on the Fresnel zone plate 18 is diffracted at the zone boundary between the light shielding zone 18A and the light transmitting zone 18B and focused at a predetermined position. This will be explained below.
  • each pixel has a plurality of photodiodes (PDs), and parallax information can be obtained by sharing one on-chip lens with the plurality of PDs.
  • PDs photodiodes
  • infrared rays such as short-wave infrared rays classified in the wavelength range of 0.9 ⁇ m to 1.7 ⁇ m, for example, have a smaller refractive index than visible light.
  • the on-chip lens has a weak light-gathering ability, and if an attempt is made to obtain a light-gathering effect similar to that of visible light, it is required to increase the thickness of the on-chip lens, making manufacturing difficult.
  • the light shielding zones 18A and the light transmitting zones 18B are alternately arranged substantially concentrically with respect to the four unit pixels P adjacent to each other in the row direction and the column direction.
  • a Fresnel zone plate 18 is arranged.
  • short-wave infrared rays incident on the Fresnel zone plate 18 are diffracted at the zone boundary between the light shielding zone 18A and the light transmitting zone 18B, and condensed at a desired position (within the photoelectric conversion layer 12). become.
  • the intensity distribution with respect to the incident angle as shown in FIG. 5 can be obtained. That is, an image plane phase difference pixel PB capable of acquiring parallax information for short wavelength infrared rays is formed.
  • an infrared sensor having a focus detection function which includes the image plane phase difference pixels PB capable of acquiring parallax information.
  • FIG. 6 schematically illustrates an example of a planar configuration of an imaging device (imaging device 1A) according to Modification 1 of the present disclosure.
  • the imaging device 1A is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera, and is applied to, for example, an infrared sensor or the like, like the imaging device 1 of the above embodiment. .
  • the left and right unit pixels P in which the Fresnel zone plate 18 is arranged can obtain the intensity distribution with respect to the incident angle as shown in FIG. That is, it is possible to provide an infrared sensor having a focus detection function, which is equipped with image plane phase difference pixels PB capable of acquiring parallax information.
  • FIG. 7 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of an imaging device (imaging device 1B) according to Modification 2 of the present disclosure.
  • the imaging device 1B is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera, and is applied to, for example, an infrared sensor or the like, like the imaging device 1 of the above embodiment. .
  • the film thickness of the protective layer 19 in the stacking direction is made thicker, for example, to the same extent as the focal length of the Fresnel zone plate 18, and the Fresnel zone plate 18 is embedded in the inside thereof.
  • a space corresponding to the focal length is secured between the zone plate 18 and the photoelectric conversion layer 12 .
  • FIG. 8 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of an imaging device (imaging device 1C) according to Modification 3 of the present disclosure.
  • FIG. 9 schematically shows a planar configuration of the imaging device 1C shown in FIG.
  • the imaging device 1C is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera, and is applied to, for example, an infrared sensor or the like, like the imaging device 1 of the above embodiment. .
  • the light shielding film 31 is provided between the unit pixels P adjacent to each other in the row direction (X-axis direction) and column direction (Y-axis direction). Specifically, the light shielding film 31 is provided around the unit pixel P, and is provided, for example, in a grid pattern in the pixel array section 100A. The light shielding film 31 is continuously embedded in the semiconductor substrate 11 and the photoelectric conversion layer 12, for example. The formation position of the light shielding film 31 is not limited to this. For example, the light shielding film 31 may be formed only on the photoelectric conversion layer 12. to the readout circuit board side S2.
  • Materials constituting the light shielding film 31 include, for example, titanium (Ti), tungsten (W), carbon (C), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), an alloy of samarium (Sm) and silver (Ag), or an organic material. etc.
  • the light shielding film 31 is configured as a single layer film or a laminated film made of these materials.
  • a specific laminated film for example, a metal laminated film such as Ti/W can be used.
  • the color mixture from the adjacent unit pixels P is reduced, and compared with the second modified example, the phase difference separability in the image plane phase difference pixel PB is further improved. becomes possible.
  • FIG. 10 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of an imaging device (imaging device 1D) according to Modification 4 of the present disclosure.
  • the imaging device 1D is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera, and is applied to, for example, an infrared sensor or the like, like the imaging device 1 of the above embodiment. .
  • the thickness of the protective layer 19 was increased to secure a distance corresponding to the focal length between the Fresnel zone plate 18 and the photoelectric conversion layer 12, but the present invention is not limited to this.
  • the film thickness of the semiconductor substrate 11 in the stacking direction is increased to the same extent as the focal length of the Fresnel zone plate 18 to increase the distance between the Fresnel zone plate 18 and the photoelectric conversion layer 12.
  • An area corresponding to the focal length may be secured. Even in such a configuration, the same effects as those of Modification 2 can be obtained.
  • the Fresnel zone plate 18 may be arranged over the entire pixel array section 100A, as shown in FIGS. 11A and 11B, for example.
  • the Fresnel zone plate 18 is arranged in a row direction (X-axis direction) in a pixel array section 100A in which a plurality of imaging pixels P A are two-dimensionally arranged in a matrix. They may be arranged continuously and, for example, at substantially equal intervals in the column direction (Y-axis direction). As shown in FIGS.
  • the Fresnel zone plate 18 for example, in the column direction (Y-axis direction) in a pixel array section 100A in which a plurality of imaging pixels P A are two-dimensionally arranged in a matrix. They may be arranged continuously, for example, at substantially equal intervals in the row direction (X-axis direction).
  • the Fresnel zone plate 18 may be formed in a pixel array section 100A in which a plurality of imaging pixels P A are two-dimensionally arranged in a matrix, for example, in a grid pattern at substantially equal intervals. may be placed in
  • FIG. 15 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of an imaging device (imaging device 1E) according to modification 6 of the present disclosure.
  • the imaging device 1E is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera, and is applied to, for example, an infrared sensor or the like, like the imaging device 1 of the above embodiment. .
  • the "optical member” of the present disclosure may be configured by members other than the Fresnel zone plate 18.
  • the “optical member” of the present disclosure may be configured by processing the electrode layer 17 .
  • the electrode layer 17 may be processed to provide, for example, a gap G similar to the translucent zone 18B of the Fresnel zone plate 18, the wavelength incident on the electrode layer 17 can be is diffracted at the boundary between and is condensed at a predetermined position.
  • the above configuration corresponds to a so-called gradient index lens.
  • An SWLL Sub-Wave Length Lens
  • high refractive index portions and low refractive index portions are concentrically arranged alternately in the horizontal direction of an optical member, if the period is the same as or smaller than the wavelength order of the incident light, the continuity of the wave equation
  • the wavefront in the low-refractive-index portion and the wavefront in the high-refractive-index portion are connected to each other, and the entire equiphase surface is curved to function as a convex lens having a light-collecting property.
  • the effective refractive index sensed by light is determined by the volume ratio of the high refractive index portion and the low refractive index portion within the period. If the volume ratio of the low refractive index portion is increased from the center of the concentric circle to the outer peripheral portion, the effective refractive index will be decreased to form a convex lens. That is, the curvature of the equiphase surface can be changed depending on the change in the volume ratio of the high refractive index portion and the low refractive index portion, and the focal position can be varied.
  • the imaging device 1E of this modified example can obtain the same effect as the above-described embodiment.
  • FIG. 16 schematically shows another example of the planar configuration of the Fresnel zone plate 38 as a modified example of the above embodiment.
  • the light shielding zones 18A and the light transmitting zones 18B are alternately arranged substantially concentrically has been shown, but the present invention is not limited to this.
  • the light shielding zones 38A and the light transmitting zones 38B may be alternately arranged in substantially concentric rectangular shapes.
  • the left and right unit pixels P in which the Fresnel zone plate 38 is arranged can obtain the intensity distribution with respect to the incident angle as shown in FIG. That is, it is possible to provide an infrared sensor having a focus detection function, which is equipped with image plane phase difference pixels PB capable of acquiring parallax information.
  • the imaging apparatus 1 and the like can be applied to any type of electronic equipment having an imaging function, such as a camera system such as a digital still camera or a video camera, or a mobile phone having an imaging function.
  • FIG. 17 shows a schematic configuration of the electronic device 1000. As shown in FIG.
  • the electronic device 1000 includes, for example, a lens group 1001, an imaging device 1, a DSP (Digital Signal Processor) circuit 1002, a frame memory 1003, a display unit 1004, a recording unit 1005, an operation unit 1006, and a power supply unit 1007. and are interconnected via a bus line 1008 .
  • a lens group 1001 an imaging device 1
  • a DSP (Digital Signal Processor) circuit 1002 a frame memory 1003, a display unit 1004, a recording unit 1005, an operation unit 1006, and a power supply unit 1007. and are interconnected via a bus line 1008 .
  • DSP Digital Signal Processor
  • a lens group 1001 captures incident light (image light) from a subject and forms an image on the imaging surface of the imaging device 1 .
  • the imaging apparatus 1 converts the amount of incident light, which is imaged on the imaging surface by the lens group 1001 , into an electric signal for each pixel and supplies the electric signal to the DSP circuit 1002 as a pixel signal.
  • the DSP circuit 1002 is a signal processing circuit that processes signals supplied from the imaging device 1 .
  • a DSP circuit 1002 outputs image data obtained by processing a signal from the imaging device 1 .
  • a frame memory 1003 temporarily holds the image data processed by the DSP circuit 1002 because of the number of frames.
  • the display unit 1004 is, for example, a panel type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel. to record.
  • a panel type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel. to record.
  • the operation unit 1006 outputs operation signals for various functions of the electronic device 1000 in accordance with user's operations.
  • the power supply unit 1007 appropriately supplies various power supplies to the DSP circuit 1002, the frame memory 1003, the display unit 1004, the recording unit 1005, and the operation unit 1006 as operating power supplies.
  • the technology (the present technology) according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure can be realized as a device mounted on any type of moving body such as automobiles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, motorcycles, bicycles, personal mobility, airplanes, drones, ships, and robots. may
  • FIG. 18 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • a vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a driving system control unit 12010, a body system control unit 12020, a vehicle exterior information detection unit 12030, a vehicle interior information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio/image output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (interface) 12053 are illustrated.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the driving system control unit 12010 includes a driving force generator for generating driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism to adjust and a brake device to generate braking force of the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices equipped on the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as headlamps, back lamps, brake lamps, winkers or fog lamps.
  • the body system control unit 12020 can receive radio waves transmitted from a portable device that substitutes for a key or signals from various switches.
  • the body system control unit 12020 receives the input of these radio waves or signals and controls the door lock device, power window device, lamps, etc. of the vehicle.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 detects information outside the vehicle in which the vehicle control system 12000 is installed.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 is connected with an imaging section 12031 .
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture an image of the exterior of the vehicle, and receives the captured image.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing such as people, vehicles, obstacles, signs, or characters on the road surface based on the received image.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal according to the amount of received light.
  • the imaging unit 12031 can output the electric signal as an image, and can also output it as distance measurement information.
  • the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or non-visible light such as infrared rays.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects in-vehicle information.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 is connected to, for example, a driver state detection section 12041 that detects the state of the driver.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that captures an image of the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 detects the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated, or it may be determined whether the driver is dozing off.
  • the microcomputer 12051 calculates control target values for the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and controls the drive system control unit.
  • a control command can be output to 12010 .
  • the microcomputer 12051 realizes the functions of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, or vehicle lane deviation warning. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, or vehicle lane deviation warning. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, or vehicle
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, etc. based on the information about the vehicle surroundings acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, so that the driver's Cooperative control can be performed for the purpose of autonomous driving, etc., in which vehicles autonomously travel without depending on operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on the information outside the vehicle acquired by the information detection unit 12030 outside the vehicle.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the vehicle exterior information detection unit 12030, and performs cooperative control aimed at anti-glare such as switching from high beam to low beam. It can be carried out.
  • the audio/image output unit 12052 transmits at least one of audio and/or image output signals to an output device capable of visually or audibly notifying the passengers of the vehicle or the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062 and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices.
  • the display unit 12062 may include at least one of an on-board display and a head-up display, for example.
  • FIG. 19 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • the vehicle 12100 has imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 as the imaging unit 12031.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided at positions such as the front nose of the vehicle 12100, the side mirrors, the rear bumper, the back door, and the upper part of the windshield in the vehicle interior, for example.
  • An image pickup unit 12101 provided in the front nose and an image pickup unit 12105 provided above the windshield in the passenger compartment mainly acquire images in front of the vehicle 12100 .
  • Imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors mainly acquire side images of the vehicle 12100 .
  • An imaging unit 12104 provided in the rear bumper or back door mainly acquires an image behind the vehicle 12100 .
  • Forward images acquired by the imaging units 12101 and 12105 are mainly used for detecting preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, and the like.
  • FIG. 19 shows an example of the imaging range of the imaging units 12101 to 12104.
  • the imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided in the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors, respectively
  • the imaging range 12114 The imaging range of an imaging unit 12104 provided on the rear bumper or back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, a bird's-eye view image of the vehicle 12100 viewed from above can be obtained.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the imaging units 12101 to 12104 may be a stereo camera composed of a plurality of imaging elements, or may be an imaging element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 determines the distance to each three-dimensional object within the imaging ranges 12111 to 12114 and changes in this distance over time (relative velocity with respect to the vehicle 12100). , it is possible to extract, as the preceding vehicle, the closest three-dimensional object on the course of the vehicle 12100, which runs at a predetermined speed (for example, 0 km/h or more) in substantially the same direction as the vehicle 12100. can. Furthermore, the microcomputer 12051 can set the inter-vehicle distance to be secured in advance in front of the preceding vehicle, and perform automatic brake control (including following stop control) and automatic acceleration control (including following start control). In this way, cooperative control can be performed for the purpose of automatic driving in which the vehicle runs autonomously without relying on the operation of the driver.
  • automatic brake control including following stop control
  • automatic acceleration control including following start control
  • the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to three-dimensional objects to other three-dimensional objects such as motorcycles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, and utility poles. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into those that are visible to the driver of the vehicle 12100 and those that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 judges the collision risk indicating the degree of danger of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, an audio speaker 12061 and a display unit 12062 are displayed. By outputting an alarm to the driver via the drive system control unit 12010 and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be performed.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not the pedestrian exists in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 .
  • recognition of a pedestrian is performed by, for example, a procedure for extracting feature points in images captured by the imaging units 12101 to 12104 as infrared cameras, and performing pattern matching processing on a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether or not the pedestrian is a pedestrian.
  • the audio image output unit 12052 outputs a rectangular outline for emphasis to the recognized pedestrian. is superimposed on the display unit 12062 . Also, the audio/image output unit 12052 may control the display unit 12062 to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 12031 among the configurations described above.
  • the imaging device 100 can be applied to the imaging unit 12031 .
  • highly accurate control using captured images can be performed in the moving body control system.
  • the layer configuration of the imaging device (for example, the imaging device 1) described in the above embodiments and the like is an example, and may further include other layers.
  • the material and thickness of each layer are examples, and are not limited to those described above.
  • the present disclosure can also be configured as follows.
  • a first refractive index having a different refractive index is provided on the light incident side of a photoelectric conversion layer made of a compound semiconductor.
  • the optical members, in which the index portions and the second refractive index portions are alternately arranged from the central portion toward the outer peripheral portion, are arranged so as to straddle at least a plurality of adjacent pixels in the row direction or the column direction.
  • wavelengths that pass through the optical member are focused on the photoelectric conversion layer. Therefore, it is possible to provide an imaging device and an electronic device having a focus detection function.
  • a pixel array section in which a plurality of pixels are arranged in a row direction and a column direction; a photoelectric conversion layer made of a compound semiconductor; On the light incident side of the photoelectric conversion layer, first refractive index portions and second refractive index portions having different refractive indexes are alternately arranged from the central portion toward the outer peripheral portion, and at least in the row direction or the column direction. and an optical member arranged across the plurality of pixels that are adjacent to each other in a direction.
  • the optical member is arranged across two pixels adjacent to each other in the row direction or the column direction.
  • the optical member is arranged across the four pixels that are adjacent in the row direction and the column direction.
  • the imaging device according to any one of (1) to (6), wherein the optical member is a Fresnel zone plate. (8) further comprising a semiconductor substrate, an electrode layer and a protective layer in this order on the light incident side of the photoelectric conversion layer; The imaging device according to any one of (1) to (7), wherein the optical member is formed embedded in or on a surface of the protective layer facing the semiconductor substrate. (9) The imaging device according to (8), wherein the distance between the photoelectric conversion layer and the optical member is adjusted by the thickness of the protective layer. (10) The imaging device according to (8), wherein the distance between the photoelectric conversion layer and the optical member is adjusted by the thickness of the semiconductor substrate.
  • the imaging device further comprising an electrode layer on the light incident side of the photoelectric conversion layer;
  • the imaging device according to any one of (1) to (10), wherein the optical member is composed of the electrode layer and a gap formed in the electrode layer.
  • the imaging device according to any one of (1) to (11), wherein the pixel array section has a light shielding section between the pixels adjacent in the row direction and the column direction.
  • the light shielding portion is embedded in the photoelectric conversion layer.
  • the image pickup apparatus according to any one of (1) to (13), wherein the optical member is arranged in all of the plurality of pixels forming the pixel array section.
  • the imaging device according to any one of (1) to (14), wherein the plurality of pixels in which the optical member is arranged are arranged at substantially equal intervals in the pixel array section.
  • the photoelectric conversion layer absorbs at least wavelengths in the short-wave infrared region to generate charges.
  • the compound semiconductor is a Group III-V semiconductor.
  • the photoelectric conversion layer is composed of In x Ga (1 ⁇ x) As (0 ⁇ x ⁇ 1).
  • a pixel array section in which a plurality of pixels are arranged in a row direction and a column direction; a photoelectric conversion layer made of a compound semiconductor; On the light incident side of the photoelectric conversion layer, first refractive index portions and second refractive index portions having mutually different refractive indexes are alternately arranged from the central portion toward the outer peripheral portion, and at least in the row direction or the column direction.
  • An electronic device comprising an imaging device comprising: an optical member arranged across the plurality of pixels that are adjacent in a direction.

Landscapes

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Abstract

本開示の一実施形態の撮像装置は、複数の画素が行方向および列方向に配置された画素アレイ部と、化合物半導体からなる光電変換層と、光電変換層の光入射面側に、互いに屈折率の異なる第１の屈折率部と第２の屈折率部とが中心部から外周部に向かって交互に配置されると共に、少なくとも行方向または列方向に隣り合う複数の画素を跨いで配置された光学部材とを備える。

Description

撮像装置および電子機器
　本開示は、例えば赤外線センサとして用いられる撮像装置およびこれを備えた電子機器に関する。
　例えば、特許文献１では、内部にセンサが配設されたキャビティを基板とカバーとの間に有し、シリコンからなるカバーのキャビティが設けられた側とは反対側の面に、入射する輻射線を指向する表面構造を設けた赤外線用の集積型撮像デバイスが開示されている。
特表２０１６－５２６１５５号公報
　ところで、赤外線センサでは、焦点検出を可能とする、視差情報を取得可能な画素の形成が求められている。
　焦点検出機能を有する撮像装置および電子機器を提供することが望ましい。
　本開示の一実施形態としての撮像装置は、複数の画素が行方向および列方向に配置された画素アレイ部と、化合物半導体からなる光電変換層と、光電変換層の光入射面側に、互いに屈折率の異なる第１の屈折率部と第２の屈折率部とが中心部から外周部に向かって交互に配置されると共に、少なくとも行方向または列方向に隣り合う複数の画素を跨いで配置された光学部材とを備えたものである。
　本開示の一実施形態としての電子機器は、上記本開示の一実施形態の撮像装置を備えたものである。
　本開示の一実施形態としての撮像装置および一実施形態としての電子機器では、複数の画素が行方向および列方向に配置された画素アレイ部において、化合物半導体からなる光電変換層の光入射側に、互いに屈折率の異なる第１の屈折率部と第２の屈折率部とが中心部から外周部に向かって交互に配置された光学部材を少なくとも行方向または列方向に隣り合う複数の画素を跨いで配置するようにした。これにより、光学部材を透過する波長が光電変換層に集光する。
本開示の一実施の形態に係る撮像装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図１に示した撮像装置の全体構成を表すブロック図である。 図１に示した撮像装置におけるフレネル・ゾーンプレートのレイアウトの一例を表す平面模式図である。 フレネル・ゾーンプレートの集光原理を説明する図である。 像面位相差画素の入射角度分布を表す図である。 本開示の変形例１に係る撮像装置の一例を表す平面模式図である。 本開示の変形例２に係る撮像装置の構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例３に係る撮像装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図８に示した撮像装置の画素部における遮光膜のレイアウトの一例を表す平面模式図である。 本開示の変形例４に係る撮像装置の構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例５に係る撮像装置におけるフレネル・ゾーンプレートのレイアウトの一例を表す平面模式図である。 本開示の変形例５に係る撮像装置におけるフレネル・ゾーンプレートのレイアウトの他の例を表す平面模式図である。 本開示の変形例５に係る撮像装置におけるフレネル・ゾーンプレートのレイアウトの他の例を表す平面模式図である。 本開示の変形例５に係る撮像装置におけるフレネル・ゾーンプレートのレイアウトの他の例を表す平面模式図である。 本開示の変形例５に係る撮像装置におけるフレネル・ゾーンプレートのレイアウトの他の例を表す平面模式図である。 本開示の変形例５に係る撮像装置におけるフレネル・ゾーンプレートのレイアウトの他の例を表す平面模式図である。 本開示の変形例５に係る撮像装置におけるフレネル・ゾーンプレートのレイアウトの他の例を表す平面模式図である。 本開示の変形例５に係る撮像装置におけるフレネル・ゾーンプレートのレイアウトの他の例を表す平面模式図である。 本開示の変形例６に係る撮像装置の構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例７に係るフレネル・ゾーンプレートの平面構成の他の例を表す模式図である。 図１等に示した撮像装置を有する電子機器の構成例を表すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
　以下、本開示における一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
　１．実施の形態（光入射側にフレネル・ゾーンプレートを配置することで構成された像面位相差画素を有する撮像装置の例）
　２．変形例
　　　２－１．変形例１（撮像装置の構成の他の例）
　　　２－２．変形例２（撮像装置の構成の他の例）
　　　２－３．変形例３（撮像装置の構成の他の例）
　　　２－４．変形例４（撮像装置の構成の他の例）
　　　２－５．変形例５（画素部におけるフレネル・ゾーンプレートのレイアウトの他の例）
　　　２－６．変形例６（撮像装置の構成の他の例）
　　　２－７．変形例７（フレネル・ゾーンプレートの平面構成の他の例）
　３．適用例
　４．応用例
＜１．実施の形態＞
　図１は、本開示の一実施の形態に係る撮像装置（撮像装置１）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図２は、図１に示した撮像装置１の全体構成の一例を表したものである。撮像装置１は、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等であり、撮像エリアとして、複数の受光単位領域（単位画素Ｐとする）が行列状に２次元配置された画素アレイ部１００Ａを有している。撮像装置１は、例えば、可視光領域（例えば、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ未満）～赤外線領域（例えば、７８０ｎｍ以上２４００ｎｍ未満）の波長に対する光電変換機能を有するものであり、例えば赤外線センサ等に適用されるものである。
　本実施の形態の撮像装置１は、撮像情報を取得可能な画素（撮像画素ＰＡ）と、視差情報を取得可能な画素（像面位相差画素ＰＢ）とを有するものである。本実施の形態の撮像装置１では、複数の単位画素Ｐに跨ってフレネル・ゾーンプレート１８が配置され、これにより、像面位相差画素ＰＢが構成されている。
［撮像装置の概略構成］
　撮像装置１は、光学レンズ系（図示せず）を介して被写体からの入射光（像光）を取り込んで、撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力するものである。撮像装置１は、素子基板１０に、撮像エリアとしての画素アレイ部１００Ａを有すると共に、この画素アレイ部１００Ａの周辺の領域に、例えば、垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３、出力回路１１４、制御回路１１５および入出力端子１１６を有している。
　画素アレイ部１００Ａには、例えば、複数の単位画素Ｐが行列状に２次元配置されている。単位画素Ｐには、例えば、画素行毎に画素駆動線Ｌｒｅａｄ（具体的には行選択線およびリセット制御線）が配線され、画素列毎に垂直信号線Ｌｓｉｇが配線されている。画素駆動線Ｌｒｅａｄは、単位画素Ｐからの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。画素駆動線Ｌｒｅａｄの一端は、垂直駆動回路１１１の各行に対応した出力端に接続されている。
　垂直駆動回路１１１は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、画素アレイ部１００Ａの各単位画素Ｐを、例えば、行単位で駆動する画素駆動部である。垂直駆動回路１１１によって選択走査された画素行の各単位画素Ｐから出力される信号は、垂直信号線Ｌｓｉｇの各々を通してカラム信号処理回路１１２に供給される。カラム信号処理回路１１２は、垂直信号線Ｌｓｉｇ毎に設けられたアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。
　水平駆動回路１１３は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、カラム信号処理回路１１２の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動するものである。この水平駆動回路１１３による選択走査により、垂直信号線Ｌｓｉｇの各々を通して伝送される各画素の信号が順番に水平信号線１２１に出力され、当該水平信号線１２１を通して素子基板１０の外部へ伝送される。
　出力回路１１４は、カラム信号処理回路１１２の各々から水平信号線１２１を介して順次供給される信号に対して信号処理を行って出力するものである。出力回路１１４は、例えば、バッファリングのみを行う場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正および各種デジタル信号処理等が行われる場合もある。
　垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３、水平信号線１２１および出力回路１１４からなる回路部分は、素子基板１０や読出回路基板２０に直に形成されていてもよいし、あるいは外部制御ＩＣに配設されたものであってもよい。また、それらの回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。
　制御回路１１５は、素子基板１０の外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータ等を受け取り、また、撮像装置１の内部情報等のデータを出力するものである。制御回路１１５はさらに、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２および水平駆動回路１１３等の周辺回路の駆動制御を行う。
　入出力端子１１６は、外部との信号のやり取りを行うものである。
［単位画素の構成］
　図３は、図１に示した撮像装置１の画素アレイ部１００Ａにおけるフレネル・ゾーンプレート１８の平面レイアウトの一例を模式的に表したものである。撮像装置１は、例えば裏面照射型の撮像装置である。撮像装置１は、上記のように、撮像画素ＰＡと像面位相差画素ＰＢとを有しており、例えば、複数の撮像画素ＰＡが行列状に配置された画素アレイ部１００Ａに像面位相差画素ＰＢが離散的に配置されている。撮像画素ＰＡは、１つの単位画素Ｐからなり、像面位相差画素ＰＢは、例えば、行方向（Ｘ軸方向）および列方向（Ｙ軸方向）（２行×２列）に隣り合う４つの単位画素Ｐから構成されている。
　撮像画素ＰＡおよび像面位相差画素ＰＢは、それぞれ、素子基板１０と、半導体基板１１の光入射側Ｓ１とは反対側に設けられた読出回路基板２０とが積層された構成を有している。以下、各部の構成について説明する。
　素子基板１０は、半導体基板１１と、光電変換層１２と、ギャップ層１３と、保護層１４とを有しており、光電変換層１２、ギャップ層１３および保護層１４は、半導体基板１１の光入射側Ｓ１とは反対側の面（読出回路基板側Ｓ２）にこの順に積層されている。保護層１４には、ギャップ層１３の選択的な領域（第１導電型領域１３Ａ）に電気的に接続されるコンタクト電極１５が設けられている。素子基板１０は、さらに電極層１７と、フレネル・ゾーンプレート１８と、保護層１９とを有し、電極層１７および保護層１９は、半導体基板１１の光入射側Ｓ１にこの順に積層され、フレネル・ゾーンプレート１８は、例えば保護層１９の電極層１７側に埋め込み形成されている。
　半導体基板１１は、例えばｎ型またはｉ型（真性半導体）のＩＩＩ－Ｖ族半導体から形成されている。撮像装置１では、半導体基板１１の読出回路基板側Ｓ２側の面に接して光電変換層１２が形成されているが、半導体基板１１と光電変換層１２との間には他の層が介在していていもよい。半導体基板１１と光電変換層１２との間に介在する層の材料としては、例えば、ＩｎＡｌＡｓ，Ｇｅ，Ｓｉ，ＧａＡｓ，ＩｎＰ，ＩｎＧａＡｓＰ，ＡｌＧａＡｓ等の化合物半導体が挙げられるが、半導体基板１１および光電変換層１２との間で格子整合するものが選択されることが望ましい。
　光電変換層１２は、例えば赤外線領域の波長（以下、赤外線という）を吸収して、電荷（電子および正孔）を発生させる化合物半導体を含むものである。光電変換層１２は、ここでは、複数の単位画素Ｐ（撮像画素ＰＡおよび像面位相差画素ＰＢ）に対する共通層として、半導体基板１１上に連続して設けられている。
　光電変換層１２に用いられる化合物半導体は、例えばＩＩＩ－Ｖ族半導体であり、例えばＩｎｘＧａ（１－ｘ）Ａｓ（ｘ：０＜ｘ≦１）が挙げられる。但し、赤外線領域でより感度を得るために、ｘ≧０．４であることが望ましい。例えば、ＩｎＰよりなる半導体基板１１と格子整合する光電変換層１２の化合物半導体の組成の一例としては、Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓが挙げられる。
　光電変換層１２は、後述する第１導電型領域１２Ａと、この第１導電型領域１２Ａ以外の領域（第２導電型領域１２Ｂ）との積層によるｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有している。光電変換層１２の内部に形成された第２導電型領域１２Ｂは、例えばｎ型の不純物を含む領域である。ｎ型の不純物としては、例えばケイ素（Ｓｉ）等が挙げられる。但し、この第２導電型領域１２Ｂは、真性半導体から形成されていてもよい（ｉ型の半導体領域であってもよい）。
　ギャップ層１３は、詳細は後述するが、隣り合う単位画素Ｐの間を電気的に分離したり、あるいは暗電流の発生を抑制する役割を有していることが望ましい。ギャップ層１３は、光電変換層１２よりもバンドギャップの大きな化合物半導体を含んで形成することが好ましい。Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ（バンドギャップ０．７４ｅＶ）よりもバンドギャップの大きな化合物半導体の一例としては、例えばＩｎＰ（バンドギャップ１．３４ｅＶ）やＩｎＡｌＡｓ等が挙げられる。なお、ギャップ層１３と光電変換層１２との間には、さらに、例えば、ＩｎＡｌＡｓ，Ｇｅ，Ｓｉ，ＧａＡｓおよびＩｎＰ等のうちのいずれかの半導体からなる層が介在していてもよい。
　ギャップ層１３には、選択的な領域に第１導電型領域１３Ａが形成されている。この第１導電型領域１３Ａは、単位画素Ｐ毎に形成されている。換言すると、第１導電型領域１３Ａは、ギャップ層１３において互いに離散して複数形成されている。
　第１導電型領域１３Ａは、例えばｐ型の不純物を含む領域（ｐ型の不純物領域）である。ｐ型の不純物としては、例えば亜鉛（Ｚｎ）が挙げられる。この第１導電型領域１３Ａは、ギャップ層１３の読出回路基板２０との対向面側から所定の深さ位置、例えば、図１に示したように、一部が光電変換層１２内部まで延在している。この光電変換層１２内部まで延在した第１導電型領域１３Ａが、上記光電変換層１２内における第１導電型領域１２Ａである。第１導電型領域１３Ａの周囲には、第１導電型領域１３Ａに隣接して第２導電型領域１３Ｂが形成されている。なお、第１導電型領域１３Ａを形成するｐ型の不純物領域は、必ずしも光電変換層１２まで延在している必要はない。ｐ型の不純物領域の境界は、ギャップ層１３と光電変換層１２との界面と一致していてもよいし、ギャップ層１３の層内に形成されていてもよい。
　ギャップ層１３では、これらの第１導電型領域１３Ａと第２導電型領域１３Ｂとの境界にｐｎ接合界面が形成される。これにより、隣り合う単位画素Ｐ同士は電気的に分離される。
　保護層１４は、例えば、無機絶縁材料を用いて形成されている。無機絶縁材料としては、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）および酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）が挙げられる。保護層１４は、これらのうちの少なくとも１種を含んで形成されている。
　コンタクト電極１５は、光電変換層１２において発生した電荷（例えば、正孔）を読み出すための電圧が供給される電極であり、例えば単位画素Ｐ毎に形成されている。このコンタクト電極１５の構成材料としては、例えば、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）のうちのいずれかの単体、またはそれらのうちの少なくとも１種を含む合金が挙げられる。コンタクト電極１５は、上記構成材料からなる単層膜でもよいし、例えば２種以上を組み合わせた積層膜として形成するようにしてもよい。
　コンタクト電極１５は、第１導電型領域１３Ａを介して光電変換層１２の第１導電型領域１２Ａと電気的に接続されている。なお、コンタクト電極１５は、１つの単位画素Ｐに対して１つずつ形成されていてもよいし、１つの単位画素Ｐに対して複数設けられていてもよい。１つの単位画素Ｐに対して複数のコンタクト電極１５が配置される場合には、それらのうちの一部は電荷取り出しに寄与しない電極（ダミー電極）としてもよい。
　コンタクト電極１５上には、例えばコンタクト電極１５よりも幅広な接続層１６が設けられている。換言すると、接続層１６は、コンタクト電極１５の上部に庇状に形成されている。接続層１６は、保護層１４の読出回路基板２０との対向面に露出しており、素子基板１０と読出回路基板２０とを電気的に接続するためのものである。
　電極層１７は、例えば光電変換層１２と同様に、複数の単位画素Ｐ（撮像画素ＰＡおよび像面位相差画素ＰＢ）に対する共通層として、半導体基板１１上に連続して設けられている。光電変換層１２において発生した電荷のうち、例えば正孔がコンタクト電極１５を通じて信号電荷として読み出される場合には、この電極層１７を通じて電子が排出される。
　電極層１７は、光透過性を有する導電材料を用いて形成されている。電極層１７の構成材料としては、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、スズ（Ｓｎ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、ＩＷＯ、インジウム－亜鉛複合酸化物（ＩＺＯ）、亜鉛をドープした酸化アルミニウム（ＡＺＯ）、亜鉛をドープした酸化ガリウム（ＧＺＯ）、マグネシウムおよび亜鉛をドープした酸化アルミニウム（ＡｌＭｇＺｎＯ）、インジウム－ガリウム複合酸化物（ＩＧＯ）、Ｉｎ－ＧａＺｎＯ４（ＩＧＺＯ）、フッ素をドープした酸化インジウム（ＩＦＯ）、アンチモンをドープした酸化スズ（ＡＴＯ）、フッ素をドープした酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ホウ素をドープしたＺｎＯおよびＩｎＳｎＺｎＯ等が挙げられる。特に、撮像装置１を赤外線センサとして用いる場合には、赤外線領域に対する透明性が高い酸化インジウムチタン（ＩＴｉＯ）を用いることが好ましい。
　フレネル・ゾーンプレート１８は、光の屈折現象を利用して、例えば赤外線を回折および集光させるものである。フレネル・ゾーンプレート１８は、互いに屈折率の異なる第１の屈折率部と第２の屈折率部とを有する本開示の「光学部材」の一具体例に相当するものである。図４は、フレネル・ゾーンプレート１８の集光原理を説明する図である。
　フレネル・ゾーンプレート１８は、例えば第１の屈折率部に相当する遮光ゾーン１８Ａと、第２の屈折率部に相当する透光ゾーン１８Ｂとが、例えば図４の（Ａ）に示したように、略同心円状に交互に配置されている。フレネル・ゾーンプレート１８では、遮光ゾーン１８Ａと透光ゾーン１８Ｂとの間隔は、外周にいくほど狭くなるようになっている。より詳細には、下記数式（１）に示したように、遮光ゾーン１８Ａと透光ゾーン１８Ｂとの境界から焦点Ｆまでの光路差が、例えば赤外線の半波長の整数倍になるように遮光ゾーン１８Ａと透光ゾーン１８Ｂとの境界が形成されている。これにより、図４の（Ｂ）に示したように、外周の各ゾーン１８Ａ，１８Ｂに入射した波長Ｌほど大きく曲げられ、焦点Ｆに集光される。焦点Ｆでは、図４の（Ｃ）に示したように、全てのゾーン境界において回折された波長が干渉によって強め合う。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  
（ｆ：焦点距離、ｒ：ゾーン境界半径、λ：波長、ｎ：整数）
　表１は、単位画素Ｐのサイズを５μｍ□、保護層１９の膜厚を２０ｎｍ、電極層１７の膜厚を４０ｎｍ、半導体基板１１の膜厚を２０ｎｍ、光電変換層１２の膜厚を４μｍとした場合の、フレネル・ゾーンプレート１８のパラメータの一例をまとめたものである。フレネル・ゾーンプレート１８は、例えば図３に示したように、行方向（Ｘ軸方向）および列方向（Ｙ軸方向）に隣り合う４つの単位画素Ｐに跨って設けられており、これら４つの単位画素Ｐが像面位相差画素ＰＢを構成している。フレネル・ゾーンプレート１８は、これら４つの単位画素Ｐに対して１０μｍ□で配置されている。図５は、フレネル・ゾーンプレート１８が配置された４つの単位画素Ｐのうちの紙面左側の単位画素ＰＢ１および紙面右側の単位画素ＰＢ２の入射角に対する強度分布を表したものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  
　遮光ゾーン１８Ａは、例えば、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、カーボン（Ｃ）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）およびサマリウム（Ｓｍ）と銀（Ａｇ）との合金あるいは有機材料等を用いて形成することができる。透光ゾーン１８Ｂは、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）または窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等を用いて形成することができる。この他、透光ゾーン１８Ｂは、空隙によって形成されていてもよい。
　保護層１９は、撮像装置１の光入射側Ｓ１の表面を平坦化するためのものであり、例えば、保護層１４と同様に、無機絶縁材料を用いて形成されている。無機絶縁材料としては、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）が挙げられる。保護層１９は、これらのうちの少なくとも１種を含んで形成されている。
　読出回路基板２０は、例えばＳｉからなる支持基板２１と、層間絶縁層２２と、配線層２３と、画素回路２４とを有している。配線層２３および画素回路２４は、各単位画素Ｐから信号読み出しを行うためのものである。配線層２３は、複数の各種配線２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃからなり、画素回路２４および各種配線２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃは、貫通電極２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄによって互いに電気的に接続されている。画素回路２４上には読み出し電極２６が設けられている。読み出し電極２６上には、コンタクト電極１５と同様に、例えば庇状に形成された接続層２７が形成されている。読み出し電極２６は、この接続層２７と素子基板１０側の接続層１６とが接合されることによってコンタクト電極１５と電気的に接続されている。これにより、光電変換層１２で生じた信号電荷を単位画素Ｐ毎に読み出し可能となっている。
［作用・効果］
　本実施の形態の撮像装置１では、複数の単位画素Ｐが行方向および列方向に配置された画素アレイ部１００Ａにおいて、遮光ゾーン１８Ａと透光ゾーン１８Ｂとが略同心円状に交互に配置されたフレネル・ゾーンプレート１８を、行方向および列方向に隣り合う４つの単位画素Ｐに跨って配置するようにした。これにより、フレネル・ゾーンプレート１８に入射した波長（例えば、赤外線）は、遮光ゾーン１８Ａと透光ゾーン１８Ｂとのゾーン境界において回折され、所定の位置に集光される。以下、これについて説明する。
　近年、位相差検出方式による焦点検出機能を有する半導体イメージングデバイス（撮像装置）が普及している。このような撮像装置では、各画素が複数のフォトダイオード（ＰＤ）を有しており、この複数のＰＤで１つのオンチップレンズを共有することにより、視差情報を取得可能となっている。
　しかしながら、例えば０．９μｍ～１．７μｍの波長域に分類される短波長赤外線等の赤外線は可視光と比べて屈折率が小さい。このため、オンチップレンズによる集光能力が弱く、可視光と同様の集光効果を得ようとすると、オンチップレンズの厚さを増大させることが求められ、製造が困難となる。
　これに対して、本実施の形態の撮像装置１では、行方向および列方向に隣り合う４つの単位画素Ｐに対して、遮光ゾーン１８Ａと透光ゾーン１８Ｂとが略同心円状に交互に配置されたフレネル・ゾーンプレート１８を配置するようにした。これにより、フレネル・ゾーンプレート１８に入射した、例えば短波長赤外線は、遮光ゾーン１８Ａと透光ゾーン１８Ｂとのゾーン境界において回折され、所望の位置（光電変換層１２内）に集光されるようになる。よって、フレネル・ゾーンプレート１８が配置された左右の単位画素Ｐ（単位画素ＰＢ１および単位画素ＰＢ２）において、図５に示したような入射角に対する強度分布が得られるようになる。即ち、短波長赤外線に対して視差情報を取得可能な像面位相差画素ＰＢが形成される。
　以上により、本実施の形態の撮像装置１では、視差情報を取得可能な像面位相差画素ＰＢを備えた、焦点検出機能を有する赤外線センサを提供することが可能となる。
　次に、本開示の変形例１～７および適用例ならびに応用例について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
＜２．変形例＞
（２－１．変形例１）
　図６は、本開示の変形例１に係る撮像装置（撮像装置１Ａ）の平面構成の一例を模式的に表したものである。撮像装置１Ａは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態の撮像装置１と同様に、例えば赤外線センサ等に適用されるものである。
　上記実施の形態では、４つの単位画素Ｐに対して１つのフレネル・ゾーンプレート１８を配置し、これら４つの単位画素Ｐによって像面位相差画素ＰＢを構成した例を示したがこれに限らない。例えば、図６に示したように、例えば１０μｍ×５μｍサイズのフレネル・ゾーンプレート１８を、例えば行方向（Ｘ軸方向）に隣り合う２つの単位画素Ｐに跨って配置し、これら２つの単位画素Ｐによって像面位相差画素ＰＢを構成してもよい。
　このような構成においても、上記実施の形態と同様に、フレネル・ゾーンプレート１８が配置された左右の単位画素Ｐにおいて、図５に示したような入射角に対する強度分布が得られる。即ち、視差情報を取得可能な像面位相差画素ＰＢを備えた、焦点検出機能を有する赤外線センサを提供することが可能となる。
（２－２．変形例２）
　図７は、本開示の変形例２に係る撮像装置（撮像装置１Ｂ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。撮像装置１Ｂは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態の撮像装置１と同様に、例えば赤外線センサ等に適用されるものである。
　本変形例では、保護層１９の積層方向（Ｚ軸方向）の膜厚を、例えばフレネル・ゾーンプレート１８の焦点距離と同等程度に厚くし、その内部にフレネル・ゾーンプレート１８を埋め込み、フレネル・ゾーンプレート１８と光電変換層１２との間隔を焦点距離相当分確保するようにした。これにより、上記実施の形態と比較して、像面位相差画素ＰＢにおける位相差分離性を改善することが可能となる。
（２－３．変形例３）
　図８は、本開示の変形例３に係る撮像装置（撮像装置１Ｃ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図９は、図８に示した撮像装置１Ｃの平面構成を模式的に表したものである。撮像装置１Ｃは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態の撮像装置１と同様に、例えば赤外線センサ等に適用されるものである。
　本変形例では、行方向（Ｘ軸方向）および列方向（Ｙ軸方向）に隣り合う単位画素Ｐの間に遮光膜３１を設けるようにした。具体的には、遮光膜３１は、単位画素Ｐの周囲に設けられており、画素アレイ部１００Ａにおいて、例えば格子状に設けられている。遮光膜３１は、例えば半導体基板１１と光電変換層１２とに連続して埋め込み形成されている。なお、遮光膜３１の形成位置はこれに限定されるものではなく、例えば、光電変換層１２のみに形成されていてもよいし、半導体基板１１と光電変換層１２とを、光入射面Ｓ１側から読出回路基板側Ｓ２まで貫通していてもよい。
　遮光膜３１の構成材料としては、例えば、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、カーボン（Ｃ）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）およびサマリウム（Ｓｍ）と銀（Ａｇ）との合金あるいは有機材料等が挙げられる。遮光膜３１は、これら材料からなる単層膜あるいは積層膜として構成される。具体的な積層膜としては、例えばＴｉ／Ｗ等の金属積層膜が挙げられる。
　以上により、本変形例の撮像装置１Ｃでは、隣り合う単位画素Ｐからの混色が低減され、上記変形例２と比較して、像面位相差画素ＰＢにおける位相差分離性をさらに改善することが可能となる。
（２－４．変形例４）
　図１０は、本開示の変形例４に係る撮像装置（撮像装置１Ｄ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。撮像装置１Ｄは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態の撮像装置１と同様に、例えば赤外線センサ等に適用されるものである。
　上記変形例２では、保護層１９を厚膜化してフレネル・ゾーンプレート１８と光電変換層１２との間隔を焦点距離相当分確保した例を示したがこれに限らない。例えば、図１０に示したように、半導体基板１１の積層方向の膜厚を、フレネル・ゾーンプレート１８の焦点距離と同等程度に厚くしてフレネル・ゾーンプレート１８と光電変換層１２との間隔を焦点距離相当分確保するようにしてもよい。このような構成においても、上記変形例２と同様の効果を得ることができる。
（２－５．変形例５）
　図１１Ａ～図１４Ｂは、上記実施の形態および変形例１の変形例としての撮像装置１の画素アレイ部１００Ａにおけるフレネル・ゾーンプレート１８のレイアウトの他の例を模式的に表したものである。上記実施の形態等では、複数の撮像画素ＰＡが行列状に配置された画素アレイ部１００Ａに像面位相差画素ＰＢが離散的に配置されている例、換言すると、画素アレイ部１００Ａにフレネル・ゾーンプレート１８を離散的に配置した例を示したが、これに限らない。
　フレネル・ゾーンプレート１８は、例えば図１１Ａおよび図１１Ｂに示したように、画素アレイ部１００Ａの全域に配置するようにしてもよい。フレネル・ゾーンプレート１８は、例えば図１２Ａおよび図１２Ｂに示したように、複数の撮像画素ＰＡが行列状に２次元配置された画素アレイ部１００Ａにおいて、例えば、行方向（Ｘ軸方向）に連続し、列方向（Ｙ軸方向）に例えば略等間隔に配置するようにしてもよい。フレネル・ゾーンプレート１８は、例えば図１３Ａおよび図１３Ｂに示したように、複数の撮像画素ＰＡが行列状に２次元配置された画素アレイ部１００Ａにおいて、例えば、列方向（Ｙ軸方向）に連続し、行方向（Ｘ軸方向）に例えば略等間隔に配置するようにしてもよい。あるいは、フレネル・ゾーンプレート１８は、例えば図１４Ａおよび図１４Ｂに示したように、複数の撮像画素ＰＡが行列状に２次元配置された画素アレイ部１００Ａにおいて、例えば格子状に、略等間隔に配置するようにしてもよい。
（２－６．変形例６）
　図１５は、本開示の変形例６に係る撮像装置（撮像装置１Ｅ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。撮像装置１Ｅは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態の撮像装置１と同様に、例えば赤外線センサ等に適用されるものである。
　本開示の「光学部材」は、フレネル・ゾーンプレート１８以外の部材によって構成されていてもよい。例えば、本開示の「光学部材」は、電極層１７を加工した構成としてもよい。具体的には、電極層１７を加工して、例えば、フレネル・ゾーンプレート１８の透光ゾーン１８Ｂと同様の空隙Ｇを設けることにより、電極層１７に入射した波長は、電極層１７と空隙Ｇとの境界において回折され、所定の位置に集光されるようになる。
　上記構成は、所謂屈折率分布型レンズに相当する。屈折率分布型レンズの１種であるＳＷＬＬ（Sub-Wave Length Lens）を例に説明する。同心円状に高屈折率部と低屈折率部が光学部材の横方向に交互に配列されている場合、その周期が入射光の波長オーダーと同程度かより小さい波長だと、波動方程式の連続性により低屈折率部内の波面と高屈折率部内での波面とが繋がり、全体の等位相面が湾曲し集光性を持つ凸レンズとし機能する。また、光の感じる有効屈折率は、周期内の高屈折率部と低屈折率部との体積比によって決まる。低屈折率部の体積比を同心円の中心から外周部にかけて大きくすると有効屈折率は逆に小さくなり凸レンズとなる。即ち、この高屈折率部と低屈折率部との体積比の変化次第で等位相面の湾曲率を変えることができ、焦点位置を可変させることができる。
　以上により、本変形例の撮像装置１Ｅは、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
（２－７．変形例７）
　図１６は、上記実施の形態の変形例としてのフレネル・ゾーンプレート３８の平面構成の他の例を模式的に表したものである。上記実施の形態等では、遮光ゾーン１８Ａと透光ゾーン１８Ｂとが略同心円状に交互に配置されている例を示したが、これに限らない。例えば図１６に示したように、遮光ゾーン３８Ａと透光ゾーン３８Ｂとが略同心矩形状に交互に配置されていてもよい。
　このような構成においても、上記実施の形態と同様に、フレネル・ゾーンプレート３８が配置された左右の単位画素Ｐにおいて、図５に示したような入射角に対する強度分布が得られる。即ち、視差情報を取得可能な像面位相差画素ＰＢを備えた、焦点検出機能を有する赤外線センサを提供することが可能となる。
＜３．適用例＞
　上記撮像装置１等は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話等、撮像機能を備えたあらゆるタイプの電子機器に適用することができる。図１７は、電子機器１０００の概略構成を表したものである。
　電子機器１０００は、例えば、レンズ群１００１と、撮像装置１と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）回路１００２と、フレームメモリ１００３と、表示部１００４と、記録部１００５と、操作部１００６と、電源部１００７とを有し、バスライン１００８を介して相互に接続されている。
　レンズ群１００１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで撮像装置１の撮像面上に結像するものである。撮像装置１は、レンズ群１００１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号としてＤＳＰ回路１００２に供給する。
　ＤＳＰ回路１００２は、撮像装置１から供給される信号を処理する信号処理回路である。ＤＳＰ回路１００２は、撮像装置１からの信号を処理して得られる画像データを出力する。フレームメモリ１００３は、ＤＳＰ回路１００２により処理された画像データをフレーム多いんいで一時的に保持するものである。
　表示部１００４は、例えば、液晶パネルや有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル等のパネル型表示装置からなり、撮像装置１で撮像された動画または静止画の画像データを、半導体メモリやハードディスク等の記録媒体に記録する。
　操作部１００６は、ユーザによる操作に従い、電子機器１０００が所有する各種の機能についての操作信号を出力する。電源部１００７は、ＤＳＰ回路１００２、フレームメモリ１００３、表示部１００４、記録部１００５および操作部１００６の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給するものである。
　＜４．応用例＞
（移動体への応用例）
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
　図１８は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
　車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図１８に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。
　駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
　ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
　車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
　撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
　車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
　マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｄｒｉｖｅｒ　Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
　音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図５７の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
　図１９は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図１９では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
　撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
　なお、図１９には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、撮像装置１００は、撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、移動体制御システムにおいて撮影画像を利用した高精度な制御を行うことができる。
　以上、実施の形態、変形例１～７および適用例ならびに応用例を挙げて説明したが、本開示内容は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態等において説明した撮像装置（例えば、撮像装置１）の層構成は一例であり、更に他の層を備えていてもよい。また、各層の材料や厚みも一例であって、上述のものに限定されるものではない。
　更に、上記実施の形態等では、光電変換層１２等の構成材料として化合物半導体を用いた例を示したが、これに限らない。本技術は、例えば有機半導体を用いて構成された撮像装置にも適用することでも、上記実施の形態等で挙げた効果と同様の効果が得られる。
　なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であってその記載に限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
　なお、本開示は以下のような構成をとることも可能である。以下の構成の本技術によれば、複数の画素が行方向および列方向に配置された画素アレイ部において、化合物半導体からなる光電変換層の光入射側に、互いに屈折率の異なる第１の屈折率部と第２の屈折率部とが中心部から外周部に向かって交互に配置された光学部材を少なくとも行方向または列方向に隣り合う複数の画素を跨いで配置するようにした。これにより、光学部材を透過する波長が光電変換層に集光されるようになる。よって、焦点検出機能を有する撮像装置および電子機器を提供することが可能となる。
（１）
　複数の画素が行方向および列方向に配置された画素アレイ部と、
　化合物半導体からなる光電変換層と、
　前記光電変換層の光入射側に、互いに屈折率の異なる第１の屈折率部と第２の屈折率部とが中心部から外周部に向かって交互に配置されると共に、少なくとも行方向または列方向に隣り合う前記複数の画素を跨いで配置された光学部材と
　を備えた撮像装置。
（２）
　前記光学部材は、前記行方向または前記列方向に隣り合う２つの前記画素に跨って配置されている、前記（１）に記載の撮像装置。
（３）
　前記光学部材は、前記行方向および前記列方向に隣り合う４つの前記画素に跨って配置されている、前記（１）に記載の撮像装置。
（４）
　前記第１の屈折率部および前記第２の屈折率部は、略同心円状または略同心矩形状に交互に配置されている、前記（１）乃至（３）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（５）
　前記光学部材は、交互に配置された前記第１の屈折率部と前記第２の屈折率部とのそれぞれの境界から焦点までの光路差が、前記光電変換層に入射する波長の半波長の整数倍になっている、前記（１）乃至（４）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（６）
　前記第１の屈折率部は遮光部材によって形成され、前記第２の屈折率部は透光部材によって形成されている、前記（１）乃至（５）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（７）
　前記光学部材はフレネル・ゾーンプレートである、前記（１）乃至（６）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（８）
　前記光電変換層の前記光入射側に半導体基板、電極層および保護層をこの順にさらに有し、
　前記光学部材は、前記保護層の前記半導体基板との対向面または内部に埋め込み形成されている、前記（１）乃至（７）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（９）
　前記光電変換層と前記光学部材との距離は、前記保護層の厚みによって調整されている、前記（８）に記載の撮像装置。
（１０）
　前記光電変換層と前記光学部材との距離は、前記半導体基板の厚みによって調整されている、前記（８）に記載の撮像装置。
（１１）
　前記光電変換層の前記光入射側に電極層をさらに有し、
　前記光学部材は、前記電極層と、前記電極層に形成された空隙とから構成されている、前記（１）乃至（１０）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（１２）
　前記画素アレイ部は、前記行方向および前記列方向に隣り合う前記画素の間に遮光部を有している、前記（１）乃至（１１）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（１３）
　前記遮光部は、前記光電変換層内に埋め込み形成されている、前記（１２）に記載の撮像装置。
（１４）
　前記光学部材は、前記画素アレイ部を構成する前記複数の画素の全てに配置されている、前記（１）乃至（１３）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（１５）
　前記光学部材が配置された前記複数の画素は、前記画素アレイ部に略等間隔に配置されている、前記（１）乃至（１４）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（１６）
　前記光電変換層は、少なくとも短波長赤外線領域の波長を吸収して電荷を発生する、前記（１）乃至（１５）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（１７）
　前記化合物半導体はＩＩＩ－Ｖ族半導体である、前記（１）乃至（１６）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（１８）
　前記光電変換層は、ＩｎｘＧａ（１－ｘ）Ａｓ（０＜ｘ≦１）から構成されてる、前記（１）乃至（１７）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（１９）
　複数の画素が行方向および列方向に配置された画素アレイ部と、
　化合物半導体からなる光電変換層と、
　前記光電変換層の光入射側に、互いに屈折率の異なる第１の屈折率部と第２の屈折率部とが中心部から外周部に向かって交互に配置されると共に、少なくとも行方向または列方向に隣り合う前記複数の画素を跨いで配置された光学部材と
　を備えた撮像装置を有する電子機器。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (19)

  1. 　複数の画素が行方向および列方向に配置された画素アレイ部と、
    　化合物半導体からなる光電変換層と、
    　前記光電変換層の光入射側に、互いに屈折率の異なる第１の屈折率部と第２の屈折率部とが中心部から外周部に向かって交互に配置されると共に、少なくとも行方向または列方向に隣り合う前記複数の画素を跨いで配置された光学部材と
    　を備えた撮像装置。
  2. 　前記光学部材は、前記行方向または前記列方向に隣り合う２つの前記画素に跨って配置されている、請求項１に記載の撮像装置。
  3. 　前記光学部材は、前記行方向および前記列方向に隣り合う４つの前記画素に跨って配置されている、請求項１に記載の撮像装置。
  4. 　前記第１の屈折率部および前記第２の屈折率部は、略同心円状または略同心矩形状に交互に配置されている、請求項１に記載の撮像装置。
  5. 　前記光学部材は、交互に配置された前記第１の屈折率部と前記第２の屈折率部とのそれぞれの境界から焦点までの光路差が、前記光電変換層に入射する波長の半波長の整数倍になっている、請求項１に記載の撮像装置。
  6. 　前記第１の屈折率部は遮光部材によって形成され、前記第２の屈折率部は透光部材によって形成されている、請求項１に記載の撮像装置。
  7. 　前記光学部材はフレネル・ゾーンプレートである、請求項１に記載の撮像装置。
  8. 　前記光電変換層の前記光入射側に半導体基板、電極層および保護層をこの順にさらに有し、
    　前記光学部材は、前記保護層の前記半導体基板との対向面または内部に埋め込み形成されている、請求項１に記載の撮像装置。
  9. 　前記光電変換層と前記光学部材との距離は、前記保護層の厚みによって調整されている、請求項８に記載の撮像装置。
  10. 　前記光電変換層と前記光学部材との距離は、前記半導体基板の厚みによって調整されている、請求項８に記載の撮像装置。
  11. 　前記光電変換層の前記光入射側に電極層をさらに有し、
    　前記光学部材は、前記電極層と、前記電極層に形成された空隙とから構成されている、請求項１に記載の撮像装置。
  12. 　前記画素アレイ部は、前記行方向および前記列方向に隣り合う前記画素の間に遮光部を有している、請求項１に記載の撮像装置。
  13. 　前記遮光部は、前記光電変換層内に埋め込み形成されている、請求項１２に記載の撮像装置。
  14. 　前記光学部材は、前記画素アレイ部を構成する前記複数の画素の全てに配置されている、請求項１に記載の撮像装置。
  15. 　前記光学部材が配置された前記複数の画素は、前記画素アレイ部に略等間隔に配置されている、請求項１に記載の撮像装置。
  16. 　前記光電変換層は、少なくとも短波長赤外線領域の波長を吸収して電荷を発生する、請求項１に記載の撮像装置。
  17. 　前記化合物半導体はＩＩＩ－Ｖ族半導体である、請求項１に記載の撮像装置。
  18. 　前記光電変換層は、ＩｎｘＧａ（１－ｘ）Ａｓ（０＜ｘ≦１）から構成されてる、請求項１に記載の撮像装置。
  19. 　複数の画素が行方向および列方向に配置された画素アレイ部と、
    　化合物半導体からなる光電変換層と、
    　前記光電変換層の光入射側に、互いに屈折率の異なる第１の屈折率部と第２の屈折率部とが中心部から外周部に向かって交互に配置されると共に、少なくとも行方向または列方向に隣り合う前記複数の画素を跨いで配置された光学部材と
    　を備えた撮像装置を有する電子機器。
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