WO2025253793A1 - 光検出装置および電子機器 - Google Patents

光検出装置および電子機器

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WO2025253793A1
WO2025253793A1 PCT/JP2025/015119 JP2025015119W WO2025253793A1 WO 2025253793 A1 WO2025253793 A1 WO 2025253793A1 JP 2025015119 W JP2025015119 W JP 2025015119W WO 2025253793 A1 WO2025253793 A1 WO 2025253793A1
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region
pixel
photoelectric conversion
light
optical layer
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PCT/JP2025/015119
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French (fr)
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宏美 カポラリ
晋一郎 納土
界斗 横地
博 大塚
雄祐 澤島
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Sony Semiconductor Solutions Corp
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Sony Semiconductor Solutions Corp
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors

Definitions

  • This disclosure relates to a photodetector and an electronic device.
  • An image sensor has been proposed that includes a color separation lens array having a green light focusing region that focuses green light, and a spacer layer with a thickness that is half the focal length of the green light focusing region, and focuses green light in the green light focusing region (Patent Document 1).
  • a photodetector including a semiconductor layer, a first pixel including a first photoelectric conversion region and a second photoelectric conversion region provided in the semiconductor layer, and an optical layer provided above the semiconductor layer and including a plurality of first structures.
  • the optical layer includes a first region corresponding to the first photoelectric conversion region and a second region corresponding to the second photoelectric conversion region.
  • the optical layer focuses light of a first wavelength band incident on the first region onto the first photoelectric conversion region, and focuses light of the first wavelength band incident on the second region onto the second photoelectric conversion region.
  • an electronic device includes an optical system and a photodetector that receives light transmitted through the optical system.
  • the photodetector includes a semiconductor layer, a first pixel having a first photoelectric conversion region and a second photoelectric conversion region provided in the semiconductor layer, and an optical layer that is provided above the semiconductor layer and has a plurality of first structures.
  • the optical layer includes a first region corresponding to the first photoelectric conversion region and a second region corresponding to the second photoelectric conversion region. The optical layer focuses light of a first wavelength band that is incident on the first region onto the first photoelectric conversion region, and focuses light of the first wavelength band that is incident on the second region onto the second photoelectric conversion region.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of an imaging device that is an example of a photodetection device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a pixel unit of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating an example of a planar configuration of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating an example of a planar configuration of the imaging device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of a pixel of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a cross-sectional configuration of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating an example of the configuration of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8B is a diagram illustrating an example configuration of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9A is a diagram illustrating an example configuration of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9A is a diagram illustrating an example configuration of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9B is a diagram illustrating an example configuration of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating an example of the configuration of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10B is a diagram illustrating an example configuration of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11A is a diagram illustrating an example configuration of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11B is a diagram illustrating an example configuration of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the configuration of an optical layer of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13A is a diagram illustrating an example configuration of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13B is a diagram illustrating an example configuration of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13C is a diagram illustrating an example configuration of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13D is a diagram illustrating an example configuration of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13E is a diagram illustrating an example configuration of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the configuration of an imaging device according to the first modification of the present disclosure.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the configuration of an imaging device according to the second modification of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of the configuration of an imaging device according to the second modification of the present disclosure.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging device according to Modification 3 of the present disclosure.
  • FIG. 18A is a diagram for explaining a configuration example of an imaging device according to Modification 3 of the present disclosure.
  • FIG. 18B is a diagram for explaining a configuration example of an imaging device according to Modification 3 of the present disclosure.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating another exemplary configuration of an imaging device according to the third modification of the present disclosure.
  • FIG. 20A is a diagram for explaining another exemplary configuration of an imaging device according to the third modification of the present disclosure.
  • FIG. 20B is a diagram illustrating another exemplary configuration of an imaging device according to the third modification of the present disclosure.
  • FIG. 20C is a diagram for explaining another exemplary configuration of an imaging device according to the third modification of the present disclosure.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating another exemplary configuration of an imaging device according to the third modification of the present disclosure.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating another exemplary configuration of an imaging device according to the third modification of the present disclosure.
  • FIG. 23A is a diagram for explaining a configuration example of an imaging device according to Modification 4 of the present disclosure.
  • FIG. 23B is a diagram for explaining a configuration example of an imaging device according to Modification 4 of the present disclosure.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging device according to Modification 5 of the present disclosure.
  • FIG. 25A is a diagram for explaining a configuration example of an imaging device according to Modification 5 of the present disclosure.
  • FIG. 25B is a diagram illustrating an example configuration of an imaging device according to Modification 5 of the present disclosure.
  • FIG. 26A is a diagram for explaining a configuration example of an imaging device according to Modification 5 of the present disclosure.
  • FIG. 26B is a diagram illustrating an example configuration of an imaging device according to Modification 5 of the present disclosure.
  • FIG. 26C is a diagram illustrating an example configuration of an imaging device according to Modification 5 of the present disclosure.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging device according to the sixth modification of the present disclosure.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating another exemplary configuration of an imaging device according to the sixth modification of the present disclosure.
  • FIG. 29A is a diagram for explaining a configuration example of an imaging device according to Modification 7 of the present disclosure.
  • FIG. 29B is a diagram for explaining a configuration example of an imaging device according to Modification 7 of the present disclosure.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging device according to Modification 8 of the present disclosure.
  • FIG. 31A is a diagram for explaining a configuration example of an imaging device according to Modification 9 of the present disclosure.
  • FIG. 31B is a diagram for explaining a configuration example of an imaging device according to Modification 9 of the present disclosure.
  • FIG. 32 is a block diagram illustrating an example of the configuration of an electronic device having an imaging device.
  • FIG. 33 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system.
  • FIG. 34 is an explanatory diagram showing an example of the installation positions of the outside-vehicle information detection unit and the imaging unit.
  • FIG. 35 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system.
  • FIG. 36 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head and the CCU.
  • Embodiment Fig. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of an imaging device which is an example of a photodetector according to an embodiment of the present disclosure.
  • Fig. 2 is a diagram showing an example of a pixel unit of the imaging device according to the embodiment.
  • the photodetector is a device capable of detecting incident light.
  • the imaging device 1 which is an example of a photodetector has a plurality of pixels P each having a photoelectric conversion unit (photoelectric conversion region) and is configured to photoelectrically convert incident light to generate a signal.
  • the imaging device 1 can generate a signal by receiving light that has passed through an optical system (not shown) that includes an optical lens.
  • the imaging device 1 is configured, for example, using a semiconductor substrate (e.g., a silicon substrate) on which the photoelectric conversion unit of each pixel P is provided.
  • the photoelectric conversion unit of each pixel P is, for example, a photodiode (PD) and is configured to be able to photoelectrically convert light.
  • the photoelectric conversion unit of each pixel P can also be referred to as a photoelectric conversion element.
  • the imaging device 1 has an area (pixel section 100) in which multiple pixels P are provided.
  • the pixel section 100 is a pixel array in which multiple pixels P are arranged, and can also be considered a light-receiving area.
  • the imaging device 1 has, for example, a pixel section 100 in which multiple pixels P are arranged two-dimensionally in a matrix as an imaging area.
  • the imaging device 1 captures incident light (image light) from a subject to be measured via an optical system including an optical lens.
  • the imaging device 1 captures an image of the subject formed by the optical lens.
  • the imaging device 1 can generate pixel signals by photoelectrically converting the received light (e.g., visible light, infrared light, etc.).
  • the imaging device 1, which is a light detection device, is a device that can receive light and generate signals, and can also be called a light receiving device.
  • the imaging device 1 can be configured as an image sensor.
  • the imaging device 1 is, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor.
  • the imaging device 1 can have a structure (layered structure) formed by stacking multiple semiconductor layers.
  • the imaging device 1 can be used in various electronic devices, such as digital still cameras, video cameras, and mobile phones.
  • the direction of incidence of light from the subject being measured is the Z-axis direction
  • the left-right direction on the paper that is perpendicular to the Z-axis direction is the X-axis direction
  • the up-down direction on the paper that is perpendicular to the Z-axis and X-axis directions is the Y-axis direction.
  • directions may be indicated based on the direction of the arrow in Figure 2.
  • the imaging device 1 includes a pixel unit 100 (pixel array), a pixel control unit 111, a signal processing unit 112, a control unit 113, and a processing unit 114.
  • the imaging device 1 is also provided with, for example, a plurality of control lines L1 and a plurality of signal lines L2.
  • the control line L1 is a signal line capable of transmitting a signal that controls the pixel P, and is connected to the pixel control unit 111 and the pixel P of the pixel unit 100.
  • the pixel unit 100 has multiple control lines L1 wired for each pixel row made up of multiple pixels P lined up in the horizontal direction (row direction).
  • the control line L1 is configured to transmit a control signal for reading out a signal from the pixel P.
  • the multiple control lines L1 for each pixel row of the imaging device 1 include, for example, wiring that transmits signals that control transfer transistors, wiring that transmits signals that control selection transistors, wiring that transmits signals that control reset transistors, etc.
  • the control lines L1 can also be considered drive lines (or pixel drive lines) that transmit signals that drive the pixels P.
  • Signal line L2 is a signal line capable of transmitting signals from pixels P, and is connected to the pixels P of the pixel unit 100 and the signal processing unit 112. In the pixel unit 100, for example, one or more signal lines L2 are wired for each pixel column made up of multiple pixels P lined up in the vertical direction (column direction).
  • the signal line L2 is electrically connected to the pixel P and is configured to be able to transmit signals output from the pixel P.
  • multiple signal lines L2 may be provided for one pixel column.
  • the imaging device 1 may have multiple signal lines L2 for each pixel column that includes multiple pixels P.
  • the pixel control unit 111 is configured to be able to control each pixel P of the pixel unit 100.
  • the pixel control unit 111 is a control circuit and is configured from multiple circuits including, for example, a buffer, a shift register, an address decoder, etc.
  • the pixel control unit 111 generates signals for controlling the pixels P and outputs them to each pixel P of the pixel unit 100 via control line L1.
  • the pixel control unit 111 is controlled by the control unit 113, and controls the pixels P of the pixel unit 100.
  • the pixel control unit 111 generates signals for controlling the pixels P, such as signals for controlling the transfer transistors of the pixels P, signals for controlling the selection transistors, and signals for controlling the reset transistors, and supplies these signals to each pixel P via the control line L1.
  • the pixel control unit 111 can also control the reading of pixel signals from each pixel P.
  • the pixel control unit 111 can also be considered a pixel driving unit configured to be able to drive each pixel P.
  • the signal processing unit 112 is configured to be able to perform signal processing of input pixel signals.
  • the signal processing unit 112 is a signal processing circuit, and has, for example, a load circuit, an AD (Analog-Digital) conversion circuit, a horizontal selection switch, etc.
  • the load circuit is configured by a current source capable of supplying current to the amplification transistor of the pixel P.
  • the signal processing unit 112 may have an amplifier circuit configured to amplify signals read from the pixels P via the signal lines L2.
  • a load circuit, amplifier circuit, AD conversion circuit, etc. may be provided for each of the multiple signal lines L2, for example.
  • a load circuit, amplifier circuit, AD conversion circuit, etc. may be provided for each pixel column of the pixel unit 100.
  • the signal output from each pixel P selected and scanned by the pixel control unit 111 is input to the signal processing unit 112 via signal line L2.
  • the signal processing unit 112 can perform signal processing such as AD conversion of the pixel P signal and CDS (Correlated Double Sampling).
  • the signal from each pixel P transmitted via each signal line L2 is subjected to signal processing by the signal processing unit 112 and output to the processing unit 114.
  • the processing unit 114 is configured to be able to perform signal processing on the input signal.
  • the processing unit 114 is a processing circuit, and is configured, for example, by a circuit that performs various types of signal processing on pixel signals.
  • the processing unit 114 may include a processor and memory.
  • the processing unit 114 performs signal processing on pixel signals input from the signal processing unit 112, and outputs the processed pixel signals.
  • the processing unit 114 can perform various types of signal processing, for example, noise reduction processing, tone correction processing, etc.
  • the control unit 113 is configured to be able to control each unit of the imaging device 1.
  • the control unit 113 receives externally provided clocks, data instructing the operating mode, etc., and can also output data such as internal information of the imaging device 1.
  • the control unit 113 is a control circuit, and has, for example, a timing generator configured to be able to generate various timing signals.
  • the control unit 113 controls the driving of the pixel control unit 111, signal processing unit 112, etc. based on various timing signals (pulse signals, clock signals, etc.) generated by the timing generator. Note that the control unit 113 and processing unit 114 may be configured as an integrated unit.
  • the pixel unit 100, pixel control unit 111, signal processing unit 112, control unit 113, processing unit 114, etc. described above may be provided on a single substrate, or may be provided separately on multiple substrates.
  • the imaging device 1 may have, for example, a layered structure formed by stacking multiple substrates.
  • the pixel control unit 111, signal processing unit 112, control unit 113, processing unit 114, etc. of the imaging device 1 may be provided in the peripheral area of the pixel unit 100, for example, as peripheral circuits. Note that some or all of the signal processing unit 112, control unit 113, and processing unit 114 may be configured integrally.
  • FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating an example of the planar configuration of an imaging device according to an embodiment.
  • FIG. 3B shows an example of the planar configuration of the semiconductor layer 10 in which the photoelectric conversion unit 12 is provided
  • FIG. 3A shows an example of the planar configuration of the optical layer 70 provided above the semiconductor layer 10.
  • the pixel P of the imaging device 1 has a region (element region 60) in which the structure 51 is provided.
  • a tiny structure 51 is disposed in the element region 60 of each pixel P of the pixel section 100.
  • the element region 60 has the structure 51 and a member 55 disposed around the structure 51.
  • multiple structures 51 are disposed in the element region 60.
  • the element region 60 corresponds to one region when the optical layer 70 is divided into regions for each pixel P.
  • structures 51 may also be provided at the boundary between adjacent element regions 60. In the example shown in FIG. 3A, some structures 51 are arranged across two adjacent element regions 60. Structures 51 may also be provided at intersections that form boundaries between four pixels P (or element regions 60), or on sides that form boundaries between two adjacent pixels P in the X-axis direction (or Y-axis direction).
  • the imaging device 1 has structures 51 as nanostructures, and is configured to guide incident light toward the photoelectric conversion unit 12.
  • the structures 51 are, for example, structures having a columnar (pillar-like) shape.
  • One example of the structures 51 is a pillar (columnar member) having a cylindrical shape.
  • the shape of each structure 51 in the element region 60 can be changed as appropriate.
  • the structures 51 may have a polygonal shape in a planar view.
  • the member 55 is, for example, a member arranged so as to fill the spaces between adjacent structures 51, and can also be considered a filling member.
  • the structure 51 can also be said to be provided within the member 55, replacing part of the member 55.
  • the structure 51 is made, for example, using a dielectric material with a refractive index different from that of the member 55. Note that the number and arrangement of the structures 51 are not limited to the example shown in the figure and can be changed as appropriate.
  • the pixel section 100 of the imaging device 1 has a plurality of pixels P arranged, for example, in the horizontal direction (X-axis direction) and vertical direction (Y-axis direction).
  • the plurality of pixels P of the pixel section 100 includes, as an example, a pixel Pr (R pixel) that receives and photoelectrically converts light in the red (R) wavelength range, pixels Pg1 and Pg2 (G pixels) that receive and photoelectrically convert light in the green (G) wavelength range, and a pixel Pb (B pixel) that receives and photoelectrically converts light in the blue (B) wavelength range.
  • the pixel unit 100 multiple R pixels, multiple G pixels, and multiple B pixels are arranged in a repeated manner.
  • the R pixels, G pixels, and B pixels are arranged according to a Bayer array.
  • 2x2 pixels each consisting of a pixel Pr, a pixel Pg1, a pixel Pg2, and a pixel Pb are arranged in a repeated manner.
  • the pixel unit 100 has, for example, a pixel row in which the pixel Pr and the pixel Pg1 are arranged alternately, and a pixel row in which the pixel Pg2 and the pixel Pb are arranged alternately.
  • the R pixels, G pixels, and B pixels of the pixel section 100 can generate R component pixel signals, G component pixel signals, and B component pixel signals, respectively.
  • the imaging device 1 can obtain RGB pixel signals.
  • the number and arrangement of pixels P in the pixel section 100 can be set arbitrarily.
  • a pixel P of the imaging device 1 has multiple cells C (cells C1, C2, C3, and C4 in the example shown in Figure 3B).
  • multiple cells C each including a photoelectric conversion unit 12 are arranged adjacent to each other.
  • the multiple cells C are arranged side by side in the X-axis direction and the Y-axis direction, as shown in Figure 3B.
  • pixel Pr, pixels Pg1, Pg2, and pixel Pb each have cells C1 to C4.
  • cell C2 is located next to cell C1.
  • Cell C4 is located next to cell C3. Note that the number and arrangement of cells C in each pixel P are not limited to the example shown and can be changed as appropriate.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a pixel of an image pickup device according to an embodiment.
  • Each pixel P of the image pickup device 1 includes a plurality of photoelectric conversion units 12 (in FIG. 4, the photoelectric conversion units 12 of cells C1 to C4), a plurality of transistors TR (in FIG. 4, the transistors TR1 of cells C1 to TR4 of cells C4), a floating diffusion FD, and a readout circuit 20.
  • the photoelectric conversion unit 12 (i.e., photoelectric conversion region) is configured to receive light and generate a signal.
  • the photoelectric conversion unit 12 is configured to be able to generate an electric charge through photoelectric conversion.
  • the photoelectric conversion unit 12 can also be called a light receiving unit (light receiving element).
  • the photoelectric conversion unit 12 of each of cells C1 to C4 is a photodiode (PD).
  • PD photodiode
  • Each photoelectric conversion unit 12 converts incident light into an electric charge.
  • the photoelectric conversion unit 12 can perform photoelectric conversion to generate an electric charge according to the amount of light received.
  • Transistors TR are transfer transistors that are configured to transfer charges photoelectrically converted by the photoelectric conversion unit 12 to the floating diffusion FD.
  • Transistors TR electrically connect or disconnect the photoelectric conversion unit 12 and the floating diffusion FD. In the example shown in Figure 4, transistors TR1 to TR4 are controlled by different signals.
  • Transistor TR1 is controlled by signal STR1 to electrically connect or disconnect the photoelectric conversion unit 12 of cell C1 and the floating diffusion FD. Transistor TR1 can transfer the charge that has been photoelectrically converted and accumulated in the photoelectric conversion unit 12 of cell C1 to the floating diffusion FD.
  • Transistor TR2 is controlled by signal STR2 to electrically connect or disconnect the photoelectric conversion unit 12 of cell C2 to the floating diffusion FD. Transistor TR2 can transfer the charge accumulated after photoelectric conversion in the photoelectric conversion unit 12 of cell C2 to the floating diffusion FD.
  • Transistor TR3 is controlled by signal STR3 to electrically connect or disconnect the photoelectric conversion unit 12 of cell C3 to the floating diffusion FD. Transistor TR3 can transfer the charge accumulated after photoelectric conversion in the photoelectric conversion unit 12 of cell C3 to the floating diffusion FD.
  • transistor TR4 is controlled by signal STR4 to electrically connect or disconnect the photoelectric conversion unit 12 of cell C4 and the floating diffusion FD.
  • Transistor TR4 can transfer the charge that has been photoelectrically converted and accumulated in the photoelectric conversion unit 12 of cell C4 to the floating diffusion FD.
  • the floating diffusion FD is an accumulation section and is configured to be able to accumulate transferred charges.
  • the floating diffusion FD can accumulate charges photoelectrically converted by the photoelectric conversion section 12.
  • the floating diffusion FD can also be considered a holding section that can hold transferred charges.
  • the floating diffusion FD accumulates the transferred charges and converts them into a voltage according to the capacitance of the floating diffusion FD.
  • the readout circuit 20 is configured to be able to output signals based on the photoelectrically converted charges.
  • the readout circuit 20 is configured to be able to output a first pixel signal based on the charges generated by the photoelectric conversion unit 12 of cell C1, a second pixel signal based on the charges generated by the photoelectric conversion unit 12 of cell C2, a third pixel signal based on the charges generated by the photoelectric conversion unit 12 of cell C3, and a fourth pixel signal based on the charges generated by the photoelectric conversion unit 12 of cell C4.
  • the readout circuit 20 includes, as an example, a transistor AMP, a transistor SEL, and a transistor RST.
  • the transistor AMP is configured to generate and output a signal based on the charge accumulated in the floating diffusion FD.
  • the transistor AMP is an amplifying transistor, and can generate and output a signal based on the charge converted by the photoelectric conversion unit 12.
  • the gate of transistor AMP is electrically connected to the floating diffusion FD, and the voltage converted by the floating diffusion FD is input.
  • the drain of transistor AMP is connected to, for example, a power supply line that supplies a power supply voltage (power supply voltage VDD in the example shown in Figure 4).
  • Transistor AMP is connected to signal line L2 via transistor SEL.
  • Transistor AMP is configured to generate a signal based on the charge accumulated in the floating diffusion FD, i.e., a signal based on the voltage of the floating diffusion FD, and output it to signal line L2.
  • Transistor SEL is configured to be able to control the output of a pixel signal.
  • transistor SEL is electrically connected in series with transistor AMP.
  • Transistor SEL is controlled by signal SSEL, and is configured to be able to output a signal from transistor AMP to signal line L2.
  • Transistor SEL is a selection transistor, and can control the output timing of the pixel signal.
  • Transistor SEL is configured to be able to output a signal based on the charge converted by photoelectric conversion unit 12.
  • Transistor SEL can output pixel signals (first pixel signal to fourth pixel signal) of pixel P to signal line L2.
  • Transistor SEL may be electrically connected in series between transistor AMP and a power supply line that supplies a power supply voltage (power supply voltage VDD in Figure 4). Transistor SEL may also be omitted if necessary.
  • Transistor RST is configured to be able to reset the voltage of floating diffusion FD.
  • transistor RST is electrically connected to a power supply line to which power supply voltage VDD is applied, and is configured to reset the charge of pixel P.
  • Transistor RST is a reset transistor.
  • Transistor RST is controlled by signal SRST and can reset the charge accumulated in the floating diffusion FD and reset the potential of the floating diffusion FD.
  • Transistor RST electrically connects the power supply line and the floating diffusion FD and can discharge the charge accumulated in the floating diffusion FD.
  • Transistor RST can also discharge the charge accumulated in the photoelectric conversion unit 12 via transistor TR.
  • the readout circuit 20 may be configured to be able to change the conversion efficiency (gain) when converting charge into voltage.
  • the readout circuit 20 may have a transistor (switching transistor) used to set the conversion efficiency.
  • the switching transistor is electrically connected between the floating diffusion FD and the transistor RST.
  • the switching transistor When the switching transistor is turned on, the capacitance added to the floating diffusion FD of pixel P increases, and the conversion efficiency (i.e., conversion gain) when converting charge to voltage is changed.
  • the switching transistor switches the capacitance connected to the gate of transistor AMP, thereby changing the conversion efficiency.
  • transistor TR transfer transistor
  • transistor AMP amplifier transistor
  • transistor SEL selection transistor
  • transistor RST reset transistor
  • switching transistor are each, for example, a MOS transistor (MOSFET) having gate, source, and drain terminals.
  • MOSFET MOS transistor
  • transistors TR1 to TR4 are each composed of an NMOS transistor.
  • transistor RST is each composed of an NMOS transistor.
  • the transistor of pixel P may also be composed of a PMOS transistor.
  • the pixel control unit 111 (see Figure 1) of the imaging device 1 supplies control signals to the gates of transistors TR1 to TR4, transistor SEL, transistor RST, switching transistors, etc. of each pixel P via the control line L1 described above, turning the transistors on (conducting) or off (non-conducting).
  • the multiple control lines L1 for each pixel row of the imaging device 1 include, for example, a wiring that transmits a signal STR1 that controls transistor TR1, a wiring that transmits a signal STR2 that controls transistor TR2, a wiring that transmits a signal STR3 that controls transistor TR3, and a wiring that transmits a signal STR4 that controls transistor TR4.
  • the multiple control lines L1 include wiring that transmits a signal SSEL that controls the transistor SEL, wiring that transmits a signal SRST that controls the transistor RST, wiring that transmits a signal that controls the switching transistor, etc.
  • Transistors TR1 to TR4, transistor SEL, transistor RST, switching transistors, etc. are controlled to be turned on and off by the pixel control unit 111.
  • the pixel control unit 111 controls the readout circuit 20 of each pixel P to output a pixel signal from each pixel P to the signal line L2.
  • the pixel control unit 111 can control the reading out of the pixel signal of each pixel P to the signal line L2.
  • the imaging device 1 may have a configuration in which multiple pixels P share one readout circuit 20.
  • a readout circuit 20 may be provided for multiple pixels P.
  • a readout circuit 20 is provided for each of multiple pixels P, and multiple pixels P share one readout circuit 20.
  • a 2x2 pixel array consisting of four adjacent pixels P may share one readout circuit 20.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a cross-sectional configuration of an imaging device according to an embodiment.
  • the imaging device 1 has an optical layer 70, a spacer layer 90, a semiconductor layer 10, and a wiring layer 95.
  • the imaging device 1 has a configuration in which the optical layer 70, the spacer layer 90, the semiconductor layer 10, and the wiring layer 95 are stacked in the Z-axis direction.
  • the optical layer 70, the spacer layer 90, the semiconductor layer 10, and the wiring layer 95 are provided from the light incident side.
  • the optical layer 70 has structures 51 and is configured to guide incident light toward the photoelectric conversion unit 12.
  • the optical layer 70 has, for example, multiple structures 51 arranged in the X-axis direction (or Y-axis direction).
  • the optical layer 70 is an optical element (optical member) that utilizes metamaterial (metasurface) technology.
  • the structures 51 have, for example, a columnar shape and can be considered a metasurface element.
  • the optical layer 70 can also be called a metasurface layer or a metamaterial layer.
  • the optical layer 70 includes a structure 51 and a member 55 arranged around the structure 51.
  • the structure 51 is, for example, a pillar (columnar member), which can also be called a nanopillar.
  • the structure 51 and the member 55 are made using materials with different refractive indices.
  • the optical layer 70 including the structure 51 is laminated on the spacer layer 90.
  • the semiconductor layer 10 is composed of a semiconductor substrate (e.g., a Si (silicon) substrate, an SOI (silicon on insulator) substrate, etc.).
  • the semiconductor layer 10 may be a SiGe (silicon germanium) substrate, a SiC (silicon carbide) substrate, etc., or may be formed using other semiconductor materials.
  • the semiconductor layer 10 may also be composed of a III-V group compound semiconductor material, etc.
  • the semiconductor layer 10 has opposing surfaces 11S1 and 11S2.
  • Surface 11S2 is the surface opposite to surface 11S1.
  • surface 11S1 of the semiconductor layer 10 is a light-receiving surface (light incident surface).
  • Surface 11S2 of the semiconductor layer 10 is an element formation surface on which elements such as transistors are formed.
  • a gate electrode, a gate insulating film (e.g., a gate oxide film), etc. may be provided on surface 11S2 of the semiconductor layer 10.
  • a spacer layer 90 is provided on the surface 11S1 side of the semiconductor layer 10.
  • the optical layer 70 and spacer layer 90 are stacked on the semiconductor layer 10 in a thickness direction perpendicular to the surface 11S1 of the semiconductor layer 10.
  • a wiring layer 95 is provided on the surface 11S2 side of the semiconductor layer 10.
  • the optical layer 70 is provided on the side where light from the optical system is incident, and the wiring layer 95 is provided on the side opposite to the side where the light is incident.
  • multiple photoelectric conversion units 12 are provided along surfaces 11S1 and 11S2 of the semiconductor layer 10.
  • multiple photoelectric conversion units 12 are embedded in the semiconductor layer 10.
  • the photoelectric conversion units 12 are provided between surfaces 11S1 and 11S2 of the semiconductor layer 10.
  • the photoelectric conversion units 12 are photoelectric conversion regions and can also be called photoelectric conversion layers.
  • the photoelectric conversion units 12 perform photoelectric conversion on light incident through the optical layer 70 and the spacer layer 90.
  • the wiring layer 95 is laminated on the semiconductor layer 10.
  • the wiring layer 95 includes, for example, a conductor film and an insulating film, and has multiple wirings and vias.
  • the wiring layer 95 has a configuration in which multiple wirings are laminated via an insulating film serving as an interlayer insulating film (interlayer insulating layer).
  • the wiring layer 95 is a multi-layer wiring layer, and includes, for example, two or more layers of wirings, or three or more layers of wirings.
  • the wiring of the wiring layer 95 is formed using a metal material such as aluminum (Al), tungsten (W), or copper (Cu).
  • the wiring of the wiring layer 95 may also be formed using polysilicon (Poly-Si) or other conductive materials.
  • the interlayer insulating film is formed using, for example, silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), silicon oxynitride (SiON), or the like.
  • the semiconductor layer 10 and wiring layer 95 are provided with, for example, the above-mentioned readout circuit 20 (see FIG. 4) for each pixel P or for each set of pixels P.
  • the above-mentioned pixel control unit 111, signal processing unit 112, control unit 113, processing unit 114 (see FIG. 1), etc. may be provided on the semiconductor layer 10 and wiring layer 95, or on a substrate separate from the semiconductor layer 10.
  • the spacer layer 90 is provided between the semiconductor layer 10 and the optical layer 70.
  • the spacer layer 90 is composed of an insulating film such as an oxide film, nitride film, or oxynitride film, and can also be considered an insulating layer.
  • the spacer layer 90 may be composed of an insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, or aluminum oxide (AlO), or may be composed of other materials.
  • the spacer layer 90 may be made of a material with a low refractive index, such as silicon oxide.
  • the spacer layer 90 may also be made of another material that transmits light in the wavelength range to be measured.
  • the spacer layer 90 can also be considered a transparent layer that transmits light.
  • the imaging device 1 is provided with an inter-pixel isolation section 30.
  • the inter-pixel isolation section 30 is an isolation region (isolation section) provided around the cell C (or photoelectric conversion section 12).
  • the inter-pixel isolation section 30 (isolation region) is provided between adjacent photoelectric conversion sections 12 in the semiconductor layer 10.
  • the inter-pixel isolation section 30 is formed using, for example, a trench (groove section).
  • the inter-pixel isolation portion 30 is provided so as to surround the photoelectric conversion portion 12 on all four sides in a plan view.
  • the inter-pixel isolation portion 30 can be formed in a lattice pattern in the semiconductor layer 10 so as to surround the photoelectric conversion portion 12 of each cell C.
  • a portion of the inter-pixel isolation portion 30 is provided at the boundary between adjacent pixels P.
  • the inter-pixel isolation portion 30 can also be referred to as an inter-pixel isolation wall.
  • the inter-pixel isolation portion 30 may be provided so as to penetrate the semiconductor layer 10, as in the example shown in Figure 5.
  • the inter-pixel isolation portion 30 has, for example, an FTI (Full Trench Isolation) structure and is formed so as to reach the surface 11S2 of the semiconductor layer 10.
  • the inter-pixel isolation portion 30 may be provided from the surface 11S1 of the semiconductor layer 10 to between the surfaces 11S1 and 11S2 of the semiconductor layer 10.
  • An insulating film such as a silicon oxide film, silicon nitride film, silicon oxynitride film, or aluminum oxide film, is provided within the trench of the inter-pixel isolation section 30.
  • the trench of the inter-pixel isolation section 30 may be filled with polysilicon, a metal material, or another insulating material.
  • the inter-pixel isolation section 30 may also be formed using another insulating material with a low refractive index.
  • a void (cavity) may be provided within the inter-pixel isolation section 30.
  • the inter-pixel isolation section 30 may be composed of a semiconductor region (a p-type semiconductor region or an n-type semiconductor region) formed by ion implantation.
  • a light-shielding member may be provided as the inter-pixel isolation portion 30.
  • a light-absorbing material is provided within the trench of the inter-pixel isolation portion 30.
  • tungsten (W) may be embedded in the trench of the inter-pixel isolation portion 30.
  • the inter-pixel isolation portion 30 may be made of, for example, polysilicon.
  • the inter-pixel isolation portion 30 may also be formed using other materials that block light.
  • the inter-pixel isolation portion 30 is made of a light-shielding member and can also be called a light-shielding wall or an inter-cell light-shielding wall.
  • the provision of the inter-pixel separator 30 makes it possible to prevent light from leaking into the surrounding cells C. This prevents unnecessary light from leaking into the surrounding photoelectric conversion units 12, thereby preventing color mixing, for example. It also makes it possible to prevent noise from being mixed into pixel signals.
  • the imaging device 1 may have at least one of a fixed charge film and an anti-reflection film on the surface 11S1 side of the semiconductor layer 10.
  • the fixed charge film and anti-reflection film are, for example, made of a metal compound (metal oxide, metal nitride, etc.) and can also be called a metal compound layer.
  • the fixed charge film is a film that has a fixed charge and can be formed using a high-dielectric material.
  • the fixed charge film is, for example, made of a metal oxide such as aluminum oxide or hafnium oxide.
  • the fixed charge film is, for example, a film having a negative fixed charge.
  • a portion of each of the fixed charge film and the anti-reflection film may be provided in the semiconductor layer 10 so as to extend along the sidewall (side surface) of the inter-pixel isolation portion 30.
  • the fixed charge film may be composed of another metal oxide film, or may be composed using a metal nitride film or metal oxynitride film.
  • a film having a positive fixed charge may be provided as the fixed charge film.
  • the anti-reflection film is made of, for example, a metal oxide such as hafnium oxide or tantalum oxide.
  • the anti-reflection film (anti-reflection film) is provided on the surface 11S1 side of the semiconductor layer 10 and reduces (suppresses) reflection.
  • the anti-reflection film is provided, for example, so as to be stacked with the fixed charge film.
  • the anti-reflection film may be made of an insulating material such as silicon nitride, silicon oxide, or aluminum oxide, or may be made of other materials.
  • the optical layer 70 is provided above the photoelectric conversion unit 12.
  • Light from a subject serving as the object to be measured is incident on the optical layer 70.
  • the structures 51 of the optical layer 70 For example, when viewed in a plan view (i.e., when viewed on the XY plane), the structures 51 have a size that is equal to or smaller than a predetermined wavelength of the incident light.
  • the size of the structures 51 when viewed on the XZ plane or YZ plane (for example, the height of the cylindrical structures 51) may be equal to or smaller than the predetermined wavelength of the incident light, or may be larger than the wavelength of the incident light.
  • the optical layer 70 has nanostructures, or structures 51, and is configured to guide light incident from above in FIG. 5 toward the photoelectric conversion section 12.
  • the structures 51 When viewed in the XY plane, the structures 51 have a size equal to or smaller than the wavelength range of the light to be measured, for example, a size equal to or smaller than the wavelength range of visible light.
  • the structures 51 may also have a size equal to or smaller than the wavelength range of infrared light.
  • the multiple structures 51 in each element region 60 are arranged side by side in the X-axis direction or the Y-axis direction, sandwiching a portion of the member 55 between them.
  • the structures 51 have a cylindrical shape.
  • the shape of the structures 51 can be changed as appropriate, and may be circular or rectangular in plan view.
  • the shape of the structures 51 may also be elliptical, polygonal, cross-shaped, or some other shape.
  • the member 55 is provided between adjacent structures 51.
  • the member 55 may be formed so as to cover the structures 51.
  • a portion of the member 55 may be located on top of the structures 51.
  • the member 55 is a member located around the structures 51, and can also be considered a support member or material layer.
  • the optical layer 70 uses the structure 51, which is a nanostructure, to propagate light toward the photoelectric conversion unit 12.
  • the structure 51 is also called, for example, a nanopillar, metaatom, nanoatom, nanopost, metasurface structure, or microstructure.
  • the optical layer 70 is an optical element (optical member) that guides (propagates) light.
  • the optical layer 70 is configured, for example, to impart a phase delay to incident light and guide the light.
  • the optical layer 70 is provided with a plurality of structures 51 so as to impart a desired phase profile to the incident light.
  • the size, number, and spacing (pitch) of the structures 51 are determined so that light in the wavelength band to be detected is focused onto a specific photoelectric conversion unit 12.
  • multiple structures 51 are arranged at intervals equal to or less than a predetermined wavelength of incident light.
  • multiple structures 51 are provided in the X-axis and Y-axis directions at intervals equal to or less than the wavelength range of visible light.
  • multiple structures 51 may also be arranged in the XY plane at intervals equal to or less than the wavelength range of infrared light.
  • the structure 51 is configured to have a refractive index different from that of the adjacent medium.
  • the structure 51 has a refractive index different from that of the medium surrounding the structure 51, i.e., the member 55.
  • the structure 51 has a refractive index higher than that of the member 55, for example.
  • the structure 51 and the member 55 may be constructed using different materials.
  • Structure 51 is made of, for example, a material with a refractive index higher than that of member 55.
  • Structure 51 is made of a high-refractive-index material and can also be called a high-refractive-index portion.
  • Member 55 is made of a low-refractive-index material and can also be called a low-refractive-index portion.
  • Member 55 can also be called a material layer with a refractive index different from that of structure 51.
  • the structure 51 is formed, for example, from an oxide film containing titanium (Ti).
  • the structure 51 is formed using titanium oxide (TiO).
  • the structure 51 may be formed using silicon, polysilicon (Poly-Si), amorphous silicon (a-Si), germanium (Ge), etc.
  • the structure 51 may be composed of titanium (Ti), hafnium (Hf), aluminum (Al), zirconium (Zr), tantalum (Ta), indium (In), niobium (Nb), or other elements, or their oxides, nitrides, oxynitrides, or composites thereof.
  • Structure 51 may also be composed of other metal compounds (metal oxides, metal nitrides, etc.). Structure 51 may also be composed of GaP, GaN, GaAs, etc. Structure 51 may also be formed using silicon carbide (SiC) or other silicon compounds.
  • metal compounds metal oxides, metal nitrides, etc.
  • Structure 51 may also be composed of GaP, GaN, GaAs, etc.
  • Structure 51 may also be formed using silicon carbide (SiC) or other silicon compounds.
  • Member 55 is, for example, made of an inorganic material such as oxide, nitride, or oxynitride. Member 55 may also be made of, for example, silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), or silicon oxynitride (SiON). Member 55 may also be formed using silicon oxynitride, silicon carbide, silicon oxycarbide, silicon carbonitride, or other silicon compounds.
  • Member 55 may be made of, for example, siloxane-based resin, styrene-based resin, acrylic-based resin, etc. Member 55 may also be made of a material in which any of these resins contain fluorine. Member 55 may also be made of a material in which any of these resins are filled with beads (filler) that have a refractive index higher (or lower) than that of the resin.
  • the materials constituting the structure 51 and the member 55 can be selected depending on the refractive index difference with the surrounding medium, the wavelength range of the incident light to be measured, etc.
  • the structure 51 and the member 55 may be made using inorganic materials or organic materials.
  • the structure 51 or the member 55 may be made using voids (cavities).
  • the member 55 may be made to contain air (voids).
  • the optical layer 70 can control the wavefront of the light by, for example, causing a phase delay in the incident light due to the difference in refractive index between the structure 51 and the surrounding medium.
  • the optical layer 70 can adjust the propagation direction of the light by, for example, imparting a phase delay to the incident light using the structure 51 and the members 55 surrounding the structure 51.
  • the light that has been given a phase by the optical layer 70 propagates through the spacer layer 90 and reaches the photoelectric conversion unit 12 of the cell C.
  • the effective refractive index of the structures 51 and members 55 is adjusted according to the occupancy rate (filling rate) of the structures 51, for example, and the amount of phase delay for light in each wavelength range can be set.
  • the amount of phase delay can be controlled, making it possible to achieve the desired phase distribution.
  • the materials of the structure 51 and the member 55 are determined so that light of a desired wavelength range from the incident light from the measurement target travels in the desired direction.
  • the material (refractive index), dimensions, pitch, etc. of the structure 51 can be set.
  • the optical layer 70 can be configured as a spectroscopic section (spectroscopic element) that can disperse incident light.
  • the optical layer 70 can be configured as a splitter (color splitter) and can also be called a color splitter layer or color separation layer.
  • the optical layer 70 can also be called an optical element configured to redirect light.
  • the optical layer 70 can efficiently guide light of any wavelength range to the photoelectric conversion section 12.
  • the optical layer 70 can adjust the propagation direction of light by, for example, imparting different amounts of phase delay depending on the wavelength of the light, and separate the incident light into light of each wavelength range.
  • the propagation direction of light of each wavelength through the optical layer 70 can be adjusted by the material (refractive index), width, height, placement position (pitch), etc. of the structure 51.
  • the material, size, and number of structures 51 are determined so that light in a specific wavelength band to be detected branches off and travels to the photoelectric conversion unit 12 of the desired cell C.
  • the size and spacing of structures 51 in pixels P of each color are set to obtain the desired light-collecting range for each pixel P of each color.
  • the structures 51 in the element regions 60 of pixels Pr, Pg1, Pg2, and Pb can be formed so that their sizes (e.g., width, height), placement positions, etc. are different.
  • each cell C of the imaging device 1 can photoelectrically convert the light incident via the optical layer 70 to generate a pixel signal.
  • the imaging device 1 can generate image data representing the subject image using the pixel signals obtained by photoelectric conversion in each cell C.
  • FIGS. 6 and 7 are diagrams showing an example of the cross-sectional configuration of an imaging device according to an embodiment.
  • FIG. 6 shows an example of the cross-sectional configuration of a pixel row including pixel Pr and pixel Pg1
  • FIG. 7 shows an example of the cross-sectional configuration of a pixel row including pixel Pg2 and pixel Pb.
  • the dashed arrow Lr schematically represents red light.
  • the solid arrows Lg1 and Lg2 schematically represent green light.
  • the dashed arrow Lb in Figure 7 schematically represents blue light.
  • the hollow arrows in Figures 6 and 7 schematically represent light incident on the optical layer 70 including the structure 51.
  • the optical layer 70 of the imaging device 1 has a region (referred to as the first light-collecting region 71) that collects light in a first wavelength band (e.g., light in the red wavelength band) of the incident light, and a region (referred to as the second light-collecting region 72) that collects light in a second wavelength band (e.g., light in the green wavelength band).
  • a first wavelength band e.g., light in the red wavelength band
  • the second light-collecting region 72 that collects light in a second wavelength band (e.g., light in the green wavelength band).
  • the optical layer 70 also has a region (referred to as the third light collection region 73) that collects light in a third wavelength band (e.g., light in the blue wavelength band) of the incident light.
  • the first light collection region 71 to the third light collection region 73 adjust the direction of travel of each of the first to third wavelength lights, that is, red light, green light, and blue light.
  • the first light collection region 71 is provided for, for example, pixel Pr, which is an R pixel. When viewed from above the optical layer 70, the first light collection region 71 is positioned so as to overlap the photoelectric conversion unit 12 of each cell C of the pixel Pr.
  • the first light collection region 71 has multiple divided regions 81 (e.g., divided region 81a, divided region 81b, divided region 81c, divided region 81d) in number corresponding to the number of cells C of the pixel Pr (see also Figure 8A described below).
  • Division areas 81a to 81d are, for example, regions obtained by dividing the first light collection area 71 into approximately equal parts, and are positioned adjacent to each other.
  • division area 81a is positioned adjacent to division area 81b.
  • division area 81c is positioned adjacent to division area 81d.
  • Division regions 81a to 81d can each have a light receiving area that is approximately the same as the area of one pixel P.
  • the light receiving area of division region 81a, the light receiving area of division region 81b, the light receiving area of division region 81c, and the light receiving area of division region 81d are each approximately the same as the area of pixel Pr (see also Figure 8A).
  • Division region 81a of the first light collection region 71 is provided to correspond to cell C1 of pixel Pr, and division region 81b is provided to correspond to cell C2 of pixel Pr. Furthermore, division region 81c is provided to correspond to cell C3 of pixel Pr, and division region 81d is provided to correspond to cell C4 of pixel Pr.
  • the second light collection region 72 is provided, for example, for pixel Pg1, which is a G pixel. When viewed from above the optical layer 70, the second light collection region 72 is positioned so as to overlap the photoelectric conversion unit 12 of each cell C of pixel Pg1.
  • the second light collection region 72 has multiple divided regions 82 (e.g., divided region 82a, divided region 82b, divided region 82c, divided region 82d) in a number corresponding to the number of cells C of pixel Pg1 (see also Figures 9A and 10A, described below).
  • Division areas 82a to 82d are, for example, regions obtained by dividing the second light collection area 72 into approximately equal parts, and are located adjacent to each other.
  • division area 82a is located adjacent to division area 82b.
  • division area 82c is located adjacent to division area 82d.
  • Divided regions 82a to 82d can each have a light receiving area that is approximately the same as the area of one pixel P.
  • the light receiving area of divided region 82a, the light receiving area of divided region 82b, the light receiving area of divided region 82c, and the light receiving area of divided region 82d are each approximately the same as the area of pixel Pg1 (or pixel Pg2) (see also Figures 9A and 10A, described below).
  • Division region 82a of the second light-collecting region 72 is provided to correspond to cell C1 of pixel Pg1, and division region 82b is provided to correspond to cell C2 of pixel Pg1. Furthermore, division region 82c is provided to correspond to cell C3 of pixel Pg1, and division region 82d is provided to correspond to cell C4 of pixel Pg1.
  • the second light-collecting region 72 in the optical layer 70 can be configured as a region that overlaps with a portion of the first light-collecting region 71.
  • the divided region 81b of the first light-collecting region 71 overlaps with at least a portion of the divided region 82a of the second light-collecting region 72 and includes at least a portion of the divided region 82a. It can also be said that the divided region 81b and the divided region 82a are arranged to overlap.
  • the divided region 82a of the second light collection region 72 and the divided region 81b of the first light collection region 71 overlap each other.
  • the divided region 82a of the second light collection region 72 in the optical layer 70 also corresponds to the divided region 81b of the first light collection region 71.
  • a second light collection region 72 is also provided for pixel Pg2, which is a G pixel.
  • the second light collection region 72 is positioned so as to overlap with the photoelectric conversion unit 12 of each cell C of pixel Pg2.
  • the optical layer 70 has a second light collection region 72 corresponding to pixel Pg1 and a second light collection region 72 corresponding to pixel Pg2.
  • division area 82a is provided to correspond to cell C1 of pixel Pg2, and division area 82b is provided to correspond to cell C2 of pixel Pg2. Furthermore, division area 82c is provided to correspond to cell C3 of pixel Pg2, and division area 82d is provided to correspond to cell C4 of pixel Pg2.
  • the third light collection region 73 is provided for, for example, pixel Pb, which is a B pixel. When viewed from above the optical layer 70, the third light collection region 73 is positioned so as to overlap the photoelectric conversion unit 12 of each cell C of pixel Pb.
  • the third light collection region 73 has a number of divided regions 83 (e.g., divided region 83a, divided region 83b, divided region 83c, divided region 83d) corresponding to the number of cells C of pixel Pb (see also Figure 11A described below).
  • Division areas 83a to 83d are, for example, regions obtained by dividing the third light collection area 73 into approximately equal parts, and are located adjacent to each other.
  • division area 83a is located adjacent to division area 83b.
  • division area 83c is located adjacent to division area 83d.
  • Division regions 83a to 83d can each have a light receiving area that is approximately the same as the area of one pixel P.
  • the light receiving area of division region 83a, the light receiving area of division region 83b, the light receiving area of division region 83c, and the light receiving area of division region 83d are each approximately the same as the area of pixel Pb (see also Figure 11A, described below).
  • Division region 83a of the third light-collecting region 73 is provided to correspond to cell C1 of pixel Pb, and division region 83b is provided to correspond to cell C2 of pixel Pb. Furthermore, division region 83c is provided to correspond to cell C3 of pixel Pb, and division region 83d is provided to correspond to cell C4 of pixel Pb.
  • the first light collection region 71 corresponding to pixel Pr is configured to be able to propagate red (R) light of the incident light to the photoelectric conversion unit 12 of that pixel Pr.
  • the first light collection region 71 is also configured to propagate green (G) light of the incident light to the photoelectric conversion unit 12 of pixel Pg1 or pixel Pg2, and blue (B) light to the photoelectric conversion unit 12 of pixel Pb.
  • the first light collection region 71 splits the incident light, guiding light in the green wavelength range toward pixel Pg1 or pixel Pg2 and light in the blue wavelength range toward pixel Pb.
  • the divided region 81a of the first light collection region 71 is configured to collect light in the red wavelength range of the incident light onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C1 of pixel Pr.
  • the divided region 81b of the first light collection region 71 is configured to collect light in the red wavelength range of the incident light onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C2 of pixel Pr.
  • Segmented region 81c of the first light collection region 71 is configured to collect light in the red wavelength range of the incident light onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C3 of pixel Pr. Furthermore, segmented region 81d of the first light collection region 71 is configured to collect incident light in the red wavelength range onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C4 of pixel Pr.
  • the optical layer 70 focuses light in the red wavelength range that enters divided region 81a onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C1 of pixel Pr, and focuses light in the red wavelength range that enters divided region 81b onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C2 of pixel Pr. Furthermore, the optical layer 70 focuses light in the red wavelength range that enters divided region 81c onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C3 of pixel Pr, and focuses light in the red wavelength range that enters divided region 81d onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C4 of pixel Pr.
  • the second light collection region 72 corresponding to pixel Pg1 is configured to be able to propagate green (G) light of the incident light to the photoelectric conversion unit 12 of that pixel Pg1. Furthermore, the second light collection region 72 is configured to propagate red (R) light of the incident light to the photoelectric conversion unit 12 of pixel Pr and blue (B) light to the photoelectric conversion unit 12 of pixel Pb. The second light collection region 72 splits the incident light, guiding light in the red wavelength range toward pixel Pr and light in the blue wavelength range toward pixel Pb.
  • the divided region 82a of the second light collection region 72 provided for pixel Pg1 is configured to collect light in the green wavelength range of the incident light onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C1 of pixel Pg1.
  • the divided region 82b of the second light collection region 72 is configured to collect light in the green wavelength range of the incident light onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C2 of pixel Pg1.
  • divided region 82c of second light collection region 72 is configured to collect light in the green wavelength range of the incident light onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C3 of pixel Pg1.
  • Divided region 82d of second light collection region 72 is configured to collect incident light in the green wavelength range onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C4 of pixel Pg1.
  • the optical layer 70 focuses light in the green wavelength range that is incident on divided region 82a of pixel Pg1 onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C1 of pixel Pg1, and focuses light in the green wavelength range that is incident on divided region 82b onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C2 of pixel Pg1. Furthermore, the optical layer 70 focuses light in the green wavelength range that is incident on divided region 82c onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C3 of pixel Pg1, and focuses light in the green wavelength range that is incident on divided region 82d onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C4 of pixel Pg1.
  • the divided region 82a is configured to collect light in the green wavelength range of the incident light onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C1 of pixel Pg2. Furthermore, the divided region 82b of the second light collection region 72 is configured to collect light in the green wavelength range of the incident light onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C2 of pixel Pg2.
  • Divided region 82c of the second light collection region 72 corresponding to pixel Pg2 is configured to collect light in the green wavelength range of the incident light onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C3 of pixel Pg2. Furthermore, divided region 82d of the second light collection region 72 is configured to collect incident light in the green wavelength range onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C4 of pixel Pg2.
  • the optical layer 70 focuses light in the green wavelength range that is incident on divided region 82a of pixel Pg2 onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C1 of pixel Pg2, and focuses light in the green wavelength range that is incident on divided region 82b onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C2 of pixel Pg2. Furthermore, the optical layer 70 focuses light in the green wavelength range that is incident on divided region 82c onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C3 of pixel Pg2, and focuses light in the green wavelength range that is incident on divided region 82d onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C4 of pixel Pg2.
  • the third light collection region 73 corresponding to pixel Pb is configured to be able to propagate blue (B) light of the incident light to the photoelectric conversion unit 12 of that pixel Pb. Furthermore, the third light collection region 73 is configured to propagate green (G) light of the incident light to the photoelectric conversion unit 12 of pixel Pg1 or pixel Pg2, and red (R) light to the photoelectric conversion unit 12 of pixel Pr. The third light collection region 73 splits the incident light, guiding light in the green wavelength range toward pixel Pg1 or pixel Pg2 and light in the red wavelength range toward pixel Pr.
  • the divided region 83a of the third light collection region 73 is configured to collect light in the blue wavelength range of the incident light onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C1 of pixel Pb.
  • the divided region 83b of the third light collection region 73 is configured to collect light in the blue wavelength range of the incident light onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C2 of pixel Pb.
  • Segmented region 83c of third light collection region 73 is configured to collect light in the blue wavelength range of the incident light onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C3 of pixel Pb. Furthermore, segmented region 83d of third light collection region 73 is configured to collect incident light in the blue wavelength range onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C4 of pixel Pb.
  • the optical layer 70 focuses light in the blue wavelength range that enters divided region 83a onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C1 of pixel Pb, and focuses light in the blue wavelength range that enters divided region 83b onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C2 of pixel Pb. Furthermore, the optical layer 70 focuses light in the blue wavelength range that enters divided region 83c onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C3 of pixel Pb, and focuses light in the blue wavelength range that enters divided region 83d onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C4 of pixel Pb.
  • the divided region 81a of the first light collection region 71 collects red wavelength light from the incident light onto the cell C1 of the pixel Pr.
  • Red light incident on the divided region 81a which includes part of the element region 60 of the pixel Pr and part of the element region 60 surrounding the pixel Pr, can be collected onto the photoelectric conversion unit 12 of the cell C1 of the pixel Pr.
  • Segmented region 81b of the first light collection region 71 collects incident red wavelength light onto cell C2 of pixel Pr.
  • Segmented region 81c of the first light collection region 71 collects incident red wavelength light onto cell C3 of pixel Pr.
  • segmented region 81d of the first light collection region 71 collects incident red wavelength light onto cell C4 of pixel Pr.
  • the photoelectric conversion units 12 of cells C1 to C4 of pixel Pr each efficiently receive light in the red wavelength range, perform photoelectric conversion, and generate charge according to the amount of light received.
  • the optical layer 70 can use the first light collection region 71 to guide red light incident on pixel Pr and red light incident on each of the pixels surrounding pixel Pr to cells C1 to C4 of pixel Pr.
  • light can be collected onto pixel Pr from the first light collection region 71, which has an area four times the area of one pixel, to improve the sensitivity of pixel Pr.
  • this embodiment can achieve higher sensitivity.
  • the optical layer 70 uses divided regions 81a to 81d to focus light onto each of the multiple cells C (cells C1 to C4) of the pixel Pr. For example, as shown in the example in FIG. 8B, light can be focused onto one cell C within the pixel Pr from an area that is one time the area of one pixel, improving the sensitivity of the cell C.
  • this embodiment can achieve higher sensitivity.
  • the divided region 82a of the second light collection region 72 corresponding to pixel Pg1 collects green wavelength light from the incident light onto cell C1 of pixel Pg1.
  • Green light incident on divided region 82a which includes part of the element region 60 of pixel Pg1 and part of the element region 60 surrounding pixel Pg1, can be collected onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C1 of pixel Pg1.
  • Segment 82b of the second light collection region 72 corresponding to pixel Pg1 collects incident green wavelength light onto cell C2 of pixel Pg1.
  • Segment 82c of the second light collection region 72 collects incident green wavelength light onto cell C3 of pixel Pg1.
  • segment 82d of the second light collection region 72 collects incident green wavelength light onto cell C4 of pixel Pg1.
  • the photoelectric conversion units 12 of cells C1 to C4 of pixel Pg1 each efficiently receive light in the green wavelength range, perform photoelectric conversion, and generate charge according to the amount of light received.
  • the optical layer 70 can guide the green light incident on pixel Pg1 and the green light incident on each of the pixels surrounding pixel Pg1 to cells C1 to C4 of pixel Pg1 using the second light collection region 72.
  • the second light collection region 72 which has an area twice the area of one pixel, to pixel Pg1, thereby improving the sensitivity of pixel Pg1.
  • the optical layer 70 uses divided regions 82a to 82d to focus light onto each of the multiple cells C (cells C1 to C4) of pixel Pg1. For example, as shown in the example in Figure 9B, light can be focused onto one cell C within pixel Pg1 from an area half the area of one pixel, improving the sensitivity of cell C.
  • the divided region 82a of the second light collection region 72 corresponding to pixel Pg2 collects green wavelength light from the incident light onto cell C1 of pixel Pg2.
  • Green light incident on divided region 82a which includes part of the element region 60 of pixel Pg2 and part of the element region 60 surrounding pixel Pg2, can be collected onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C1 of pixel Pg2.
  • Segment 82b of the second light collection region 72 corresponding to pixel Pg2 collects incident green wavelength light onto cell C2 of pixel Pg2.
  • Segment 82c of the second light collection region 72 collects incident green wavelength light onto cell C3 of pixel Pg2.
  • segment 82d of the second light collection region 72 collects incident green wavelength light onto cell C4 of pixel Pg2.
  • the photoelectric conversion units 12 of cells C1 to C4 of pixel Pg2 each efficiently receive light in the green wavelength range, perform photoelectric conversion, and generate charge according to the amount of light received.
  • the optical layer 70 can use the second light collection region 72 to guide the green light incident on pixel Pg2 and the green light incident on each of the pixels surrounding pixel Pg2 to cells C1 to C4 of pixel Pg2.
  • light can be collected from the second light collection region 72, which has an area twice the area of one pixel, to pixel Pg2, thereby improving the sensitivity of pixel Pg2.
  • the optical layer 70 uses divided regions 82a to 82d to focus light onto each of the multiple cells C (cells C1 to C4) of pixel Pg2. For example, as shown in the example in Figure 10B, light can be focused onto one cell C within pixel Pg2 from an area half the area of one pixel, improving the sensitivity of cell C.
  • the divided region 83a of the third light collection region 73 collects blue wavelength light from the incident light onto the cell C1 of the pixel Pb.
  • Blue light incident on the divided region 83a which includes part of the element region 60 of the pixel Pb and part of the element region 60 surrounding the pixel Pb, can be collected onto the photoelectric conversion unit 12 of the cell C1 of the pixel Pb.
  • Segmented region 83b of the third light collection region 73 collects incident blue wavelength light onto cell C2 of pixel Pb.
  • Segmented region 83c of the third light collection region 73 collects incident blue wavelength light onto cell C3 of pixel Pb.
  • segmented region 83d of the third light collection region 73 collects incident blue wavelength light onto cell C4 of pixel Pb.
  • the photoelectric conversion units 12 of cells C1 to C4 of pixel Pb each efficiently receive light in the blue wavelength range, perform photoelectric conversion, and generate charge according to the amount of light received.
  • the optical layer 70 can guide blue light incident on pixel Pb and blue light incident on each of the pixels surrounding pixel Pb to cells C1 to C4 of pixel Pb using the third light collection region 73.
  • the third light collection region 73 which has an area four times the area of one pixel, to pixel Pb, thereby improving the sensitivity of pixel Pb.
  • the optical layer 70 uses divided regions 84a to 84d to focus light onto each of the multiple cells C (cells C1 to C4) of pixel Pb. For example, as shown in the example in Figure 11B, light can be focused onto one cell C within pixel Pb from an area that is one time the area of one pixel, improving the sensitivity of cell C.
  • the imaging device 1 As described above, in the imaging device 1, light that has passed through different divided regions is received by cells C1 to C4 of pixel P, and photoelectric conversion is performed in each of cells C1 to C4. A pixel signal can be obtained for each cell C, improving resolution. For example, the resolution of each color can be improved, making it possible to obtain a high-resolution image.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example configuration of an optical layer of an imaging device according to an embodiment.
  • the optical layer 70 can be configured to focus light from the measurement target in an area away from the boundary between adjacent cells C.
  • the divided areas 81a and 81b of the first light focusing area 71 each focus light in an area away from the boundary between cells C1 and C2.
  • Each divided region of the optical layer 70 is configured, for example, to focus incident light on the center of cell C.
  • divided region 81a of the first light focusing region 71 focuses light on the center (central region) of cell C1.
  • divided region 81b of the first light focusing region 71 focuses light on the center of cell C2.
  • the divided region 81a of the first light collection region 71 is configured to collect light onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C1, rather than collecting light onto the photoelectric conversion unit 12 (photoelectric conversion region) of cell C2. Furthermore, the divided region 81b of the first light collection region 71 is configured to collect light onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C2, rather than collecting light onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C1. Therefore, in this embodiment, the resolution can be improved, making it possible to obtain high-resolution images.
  • FIGS. 13A and 13B are diagrams illustrating an example configuration of an imaging device according to an embodiment.
  • arrows represent light rays directed by the optical layer 70 toward cells C1 to C4 of pixel Pr.
  • FIG. 13B arrows represent light rays directed by the optical layer 70 toward cells C1 to C4 of pixel Pg1.
  • FIG. 13C arrows represent light rays directed by the optical layer 70 toward cells C1 to C4 of pixel Pg2.
  • FIG. 13D arrows represent light rays directed by the optical layer 70 toward cells C1 to C4 of pixel Pb.
  • FIG. 13E shows the focused spots formed in cells C1 to C4.
  • light is individually focused onto cells C1 to C4 of pixel Pr by divided regions 81a to 81d of the first light collection region 71 corresponding to pixel Pr. Furthermore, in the imaging device 1, light is individually focused onto cells C1 to C4 of pixel Pg1 by divided regions 82a to 82d of the second light collection region 72 corresponding to pixel Pg1, as shown in FIG. 13B.
  • light is individually focused onto cells C1 to C4 of pixel Pg2 by divided regions 82a to 82d of the second light collection region 72 corresponding to pixel Pg2.
  • light is individually focused onto cells C1 to C4 of pixel Pb by divided regions 83a to 83d of the third light collection region 73 corresponding to pixel Pb.
  • the spot light in each of cells C1 to C4 is separated, as shown in the example in Figure 13E, thereby improving resolution.
  • the photodetector includes a semiconductor layer (semiconductor layer 10), a first pixel (e.g., pixel Pr) having a first photoelectric conversion region and a second photoelectric conversion region provided in the semiconductor layer, and an optical layer (optical layer 70) provided above the semiconductor layer and having a plurality of first structures (structures 51).
  • the optical layer includes a first region (e.g., divided region 81a) corresponding to the first photoelectric conversion region and a second region (e.g., divided region 81b) corresponding to the second photoelectric conversion region.
  • the optical layer focuses light in a first wavelength band (e.g., light in a red wavelength band) incident on the first region onto the first photoelectric conversion region (photoelectric conversion unit 12), and focuses light in the first wavelength band incident on the second region onto the second photoelectric conversion region.
  • a first wavelength band e.g., light in a red wavelength band
  • the photodetector (imaging device 1) includes an optical layer 70 having a plurality of structures 51.
  • the optical layer 70 focuses light in the red wavelength band that is incident on the divided region 81a of the first light-collecting region 71 onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C1, and focuses light in the red wavelength band that is incident on the divided region 81b onto the photoelectric conversion unit 12 of cell C2. This makes it possible to improve sensitivity to incident light while suppressing degradation in resolution. It is possible to realize a photodetector that can suppress degradation in resolution.
  • Fig. 14 is a diagram for explaining a configuration example of an imaging device according to Modification 1 of the present disclosure. As shown in Fig. 14, the imaging device 1 according to this modification has a filter 25. The filter 25 is configured to selectively transmit light in a specific wavelength range from among incident light.
  • the filter 25 is provided above the photoelectric conversion unit 12, for example, for each pixel P or for each set of pixels P (i.e., for each predetermined number of pixels P).
  • the filter 25 is provided in the spacer layer 90, between the optical layer 70 and the semiconductor layer 10.
  • the filter 25 is, for example, an RGB color filter.
  • pixel Pr has a filter 25 that transmits red (R) light
  • pixels Pg1 and Pg2 have filters 25 that transmit green (G) light
  • pixel Pb has a filter 25 that transmits blue (B) light.
  • the photoelectric conversion unit 12 of pixel P photoelectrically converts incident light that passes through the optical layer 70 and the filter 25.
  • the provision of the filter 25 makes it possible to reduce color mixing between pixels P. This makes it possible to prevent noise from being mixed into pixel signals, and to prevent degradation in the quality of images generated using pixel signals.
  • the filter 25 may be a complementary color filter.
  • the filter 25 may also be a filter that transmits infrared light.
  • FIGS. 15 and 16 are diagrams for explaining an example configuration of an imaging device according to Modification 2.
  • Fig. 15 shows an example of a planar configuration of the imaging device
  • Fig. 16 shows an example of a cross-sectional configuration of the imaging device.
  • the inter-pixel isolation portion 30 may be configured so that the width (thickness) of the inter-pixel isolation portion 30 between pixels P is different from the width of the inter-pixel isolation portion 30 between cells C within a pixel P.
  • the width W1 (thickness) of the inter-pixel separation portion 30 between multiple pixels P adjacent in the X-axis direction may be larger than the width W2 of the inter-pixel separation portion 30 between multiple cells C adjacent in the X-axis direction.
  • the width W2 of the inter-pixel separation portion 30 between cells C1 and C2 in pixel Pr is smaller than the width W1 of the inter-pixel separation portion 30 between pixel Pr and pixel Pg1.
  • the width W3 of the inter-pixel separation portion 30 between multiple pixels P adjacent in the Y-axis direction may be greater than the width W4 of the inter-pixel separation portion 30 between multiple cells C adjacent in the Y-axis direction.
  • FIG. 17 shows an example cross-sectional configuration of the imaging device.
  • FIG. 18A shows an example planar configuration of the imaging device taken along line A-A' shown in FIG. 17.
  • FIG. 18B shows an example planar configuration of the imaging device taken along line B-B' shown in FIG. 17.
  • Each cell C of a pixel P may have multiple photoelectric conversion units 12.
  • cells C1 to C4 each have a photoelectric conversion unit 12a and a photoelectric conversion unit 12b.
  • phase difference data phase difference information
  • Phase difference AF Auto Focus
  • Pixels P each having a cell C including photoelectric conversion units 12a and 12b may be repeatedly provided across the entire imaging surface of the imaging device 1, i.e., across the entire pixel unit 100.
  • phase difference data can be obtained across the entire imaging surface of the imaging device 1, enabling highly accurate autofocusing.
  • Each cell C of pixel Pr, pixels Pg1, Pg2, and pixel Pb may have two or more photoelectric conversion units 12.
  • each of cells C1 to C4 may be configured to include four photoelectric conversion units 12. Note that in the pixel unit 100, pixels P having cells C including multiple photoelectric conversion units 12 may be provided discretely.
  • FIGS. 19, 20A, 20B, and 20C are diagrams illustrating another example configuration of an imaging device according to Variation 3.
  • FIG. 20A shows an example cross-sectional configuration of the imaging device taken along line A-A' in FIG. 19.
  • FIG. 20B shows an example cross-sectional configuration of the imaging device taken along line B-B' in FIG. 19.
  • FIG. 20C shows an example cross-sectional configuration of the imaging device taken along line C-C' in FIG. 19.
  • the inter-pixel isolation section 30 may have a portion 31 and a portion 32 provided between the photoelectric conversion section 12a and the photoelectric conversion section 12b, as in the example shown in Figure 19, etc.
  • the portions 31 and 32 are isolation regions provided between the adjacent photoelectric conversion sections 12a and 12b, respectively.
  • the portions 31 and 32 have a shape extending in the Y-axis direction in a plan view.
  • the portion 32 is provided so as to be aligned with the portion 31 in the Y-axis direction, as in the example shown in Figure 19, for example.
  • FIGS. 21 and 22 are diagrams illustrating another example configuration of an imaging device according to Variation 3.
  • FIG. 22 also shows an example cross-sectional configuration of the imaging device taken along line A-A' in FIG. 21.
  • the imaging device 1 may have an overflow path 15 provided between multiple adjacent photoelectric conversion units 12.
  • the overflow path 15 may be provided adjacent to multiple photoelectric conversion units 12.
  • overflow path 15 is formed in semiconductor layer 10 between photoelectric conversion unit 12a and photoelectric conversion unit 12b.
  • Overflow path 15 is a region formed using impurities, for example, an n-type semiconductor region.
  • Overflow path 15 is formed, for example, between portion 31 and portion 32 so as to contact photoelectric conversion unit 12a and photoelectric conversion unit 12b.
  • overflow path 15 may also be formed from a p-type semiconductor region.
  • the overflow path 15 is provided, which allows overflowing charges to be transferred (moved) between the photoelectric conversion unit 12a and the photoelectric conversion unit 12b. For example, even if charges exceed the amount of charge (saturation charge amount) that can be stored in the photoelectric conversion unit 12a, the charges that overflow from the photoelectric conversion unit 12a can be stored in the photoelectric conversion unit 12b.
  • FIG. 23A and 23B are diagrams for explaining a configuration example of an imaging device according to Modification 4.
  • Structures 51 as nanostructures (microstructures) may be periodically arranged in the optical layer 70.
  • the structures 51 may be arranged at the intersections of a grid of dashed lines arranged at equal intervals.
  • the structure 51 may be arranged on the diagonal line D1 or diagonal line D2 of the pixel P.
  • the diagonal lines D1 and D2 can also be considered axes of symmetry.
  • the imaging device 1 may have a multi-layer (multi-stage) structure 51.
  • the optical layer 70 of the imaging device 1 has, for example, a plurality of structures (structures 51a and 51b in the example shown in FIG. 24) stacked on top of each other.
  • the element region 60 of each pixel P is provided with a first-stage structure 51a and a second-stage structure 51b.
  • the optical layer 70 includes a first optical layer 171 (first layer) including structures 51a and members 55a, and a second optical layer 172 (second layer) including structures 51b and members 55b.
  • the second optical layer 172 is stacked on the first optical layer 171.
  • the structures 51a and 51b each have a columnar (pillar) shape, for example.
  • Structure 51a and member 55a are made of materials with different refractive indices. Furthermore, structure 51b and member 55b can be made of materials with different refractive indices. The shape and number of structures 51a and 51b are not limited to the example shown in the figure and can be changed as appropriate.
  • the optical layer 70 which has multiple layer structures (e.g., structures 51a and 51b), can appropriately guide light to each cell C.
  • the multiple-stage metasurface element can efficiently guide light in any wavelength range to the photoelectric conversion unit 12. This makes it possible to realize an imaging device 1 with excellent optical characteristics.
  • Figures 25A, 25B, and 26A to 26C are diagrams illustrating an example configuration of an imaging device according to Variation 5.
  • Figure 25A shows an example layout of the second optical layer 172 of the optical layer 70
  • Figure 25B shows an example layout of the first optical layer 171 of the optical layer 70.
  • Figure 24 corresponds to the example configuration in the direction of line A-A' shown in Figures 25A and 25B.
  • Figures 26A to 26C show an example of the electric field intensity distribution on the surface 11S1 of the semiconductor layer 10.
  • Figure 26A shows an example of the electric field intensity of light in the red wavelength range that is incident through the optical layer 70.
  • Figure 26B shows an example of the electric field intensity of light in the green wavelength range, and
  • Figure 26C shows an example of the electric field intensity of light in the blue wavelength range.
  • the optical layer 70 allows light to be appropriately guided to each cell C (cells C1 to C4) of pixels Pr, Pg1, Pg2, and Pb, as shown in the example of Figures 26A to 26C.
  • the electric field strength in each of cells C1 to C4 can be strengthened (raised), allowing light to be efficiently guided to the photoelectric conversion units 12 of each of cells C1 to C4. This makes it possible to effectively suppress a decrease in resolution.
  • Fig. 27 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging device according to Modification 6.
  • the imaging device 1 may have antireflection films 45a and 45b.
  • the antireflection film 45b (reflection suppression film) is provided on the light incident side of the structures 51.
  • the antireflection film 45b is provided so as to cover the multiple structures 51, for example, and reduces (suppresses) reflection.
  • the anti-reflection film 45a is provided on the side of the structure 51 opposite to the side on which light is incident. In the example shown in FIG. 27, the anti-reflection film 45a is provided between the spacer layer 90 and the structure 51.
  • the anti-reflection films 45a and 45b are made of, for example, a material with a refractive index different from that of the structure 51.
  • the anti-reflection films 45a and 45b can also be considered part of the optical layer 70.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating another example configuration of an imaging device according to Variation 6.
  • the imaging device 1 may have anti-reflection films 45a to 45c.
  • the anti-reflection film 45c is provided on the side of the structure 51b where light is incident.
  • the anti-reflection films 45a to 45c are made of an insulating material such as silicon oxide or silicon nitride.
  • the anti-reflection films 45a to 45c may be made of the same material or different materials.
  • the anti-reflection films 45a, 45b, and 45c may have different refractive indices.
  • the imaging device 1 may be configured to include only one or two of the anti-reflection films 45a to 45c.
  • 29A and 29B are diagrams illustrating an example of the configuration of an imaging device according to Modification 7.
  • Fig. 29B shows an example of the cross-sectional configuration in a region where the distance from the center of the pixel unit 100 (pixel array), i.e., the image height, is higher than in the case of Fig. 29A.
  • the pixel P is configured, for example, as shown in Fig. 29A.
  • the element region 60 having the structures 51 can be configured to differ depending on the distance from the center of the pixel unit 100, i.e., the image height.
  • the element region 60 having multiple structures 51 is arranged, for example, shifted toward the center of the pixel unit 100 with respect to the photoelectric conversion unit 12.
  • the element region 60 is arranged shifted to the right with respect to the photoelectric conversion unit 12 of pixel P.
  • the center of the element region 60 of pixel P is closer to the center of the pixel unit 100 than the center of the photoelectric conversion unit 12 of that pixel P.
  • the positions of the structures 51, the element regions 60, etc. are adjusted according to the image height, allowing for appropriate pupil correction. This prevents a decrease in the amount of light incident on the photoelectric conversion section 12 of each pixel P, and prevents a decrease in sensitivity to incident light. Light can be appropriately guided to the photoelectric conversion section 12, making it possible to prevent a decrease in resolution.
  • the spacer layer 90 may be composed of a plurality of members, for example, a first member 91 and a second member 92.
  • the first member 91 and the second member 92 are composed of materials having different refractive indices.
  • pixels Pr, Pg1, Pg2, and Pb may be arranged repeatedly. It can also be said that pixels Pr, Pg1, Pg2, and Pb are each arranged periodically in 2 rows and 2 columns.
  • Each cell C (e.g., cells C1 to C4) of pixel P may have multiple photoelectric conversion units 12, such as photoelectric conversion unit 12a and photoelectric conversion unit 12b as shown in FIG. 31B.
  • Each of cells C1 to C4 of pixel Pr, pixels Pg1, Pg2, and pixel Pb may have two or more photoelectric conversion units 12, such as four photoelectric conversion units 12.
  • the imaging device 1 and the like can be applied to any type of electronic device with an imaging function, for example, a camera system such as a digital still camera or video camera, a mobile phone with an imaging function, etc.
  • Fig. 32 shows a schematic configuration of an electronic device 1000.
  • 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, which 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, which are interconnected via a bus line 1008.
  • DSP Digital Signal Processor
  • the lens group 1001 captures incident light (image light) from the subject and forms an image on the imaging surface of the imaging device 1.
  • the imaging device 1 converts the amount of incident light formed on the imaging surface by the lens group 1001 into an electrical signal on a pixel-by-pixel basis and supplies the pixel signal to the DSP circuit 1002.
  • the DSP circuit 1002 is a signal processing circuit that processes signals supplied from the imaging device 1.
  • the DSP circuit 1002 outputs image data obtained by processing the signals from the imaging device 1.
  • the frame memory 1003 temporarily stores the image data processed by the DSP circuit 1002 on a frame-by-frame basis.
  • the display unit 1004 is composed of a panel-type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel, and records image data of moving or still images captured by the imaging device 1 on a recording medium such as a semiconductor memory or a hard disk.
  • a panel-type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel
  • a recording medium such as a semiconductor memory or a hard disk.
  • the operation unit 1006 outputs operation signals for the various functions of the electronic device 1000 in accordance with user operations.
  • the power supply unit 1007 supplies various types of power to the DSP circuit 1002, frame memory 1003, display unit 1004, recording unit 1005, and operation unit 1006 as needed.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be realized as a device mounted on any type of moving body, such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, personal mobility, an airplane, a drone, a ship, or a robot.
  • Figure 33 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile object control system to which the technology disclosed herein can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes multiple electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside vehicle information detection unit 12030, an inside vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • the functional configuration of the integrated control unit 12050 also includes a microcomputer 12051, an audio/video output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (Interface) 12053.
  • the drivetrain control unit 12010 controls the operation of devices related to the vehicle's drivetrain in accordance with various programs.
  • the drivetrain control unit 12010 functions as a control device for a driveforce generating device such as an internal combustion engine or drive motor that generates vehicle driveforce, a driveforce transmission mechanism that transmits driveforce to the wheels, a steering mechanism that adjusts the vehicle's steering angle, and a braking device that generates vehicle braking force.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices installed in the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a control device for a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or various lamps such as headlamps, backup lamps, brake lamps, turn signals, and fog lamps.
  • radio waves transmitted from a portable device that serves as a key or signals from various switches can be input to the body system control unit 12020.
  • the body system control unit 12020 accepts these radio waves or signal inputs and controls the vehicle's door lock device, power window device, lamps, etc.
  • the outside vehicle information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000.
  • the outside vehicle information detection unit 12030 is connected to an imaging unit 12031.
  • the outside vehicle information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture images outside the vehicle and receives the captured images.
  • the outside vehicle information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing for people, cars, obstacles, signs, characters on the road surface, etc. based on the received images.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal according to the amount of light received.
  • the imaging unit 12031 can output the electrical signal as an image, or as distance measurement information.
  • the light received by the imaging unit 12031 may be visible light, or may be invisible light such as infrared light.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects information inside the vehicle. Connected to the in-vehicle information detection unit 12040 is, for example, a driver state detection unit 12041 that detects the driver's state.
  • 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 may calculate the driver's level of fatigue or concentration based on the detection information input from the driver state detection unit 12041, or may determine whether the driver is dozing off.
  • the microcomputer 12051 can calculate control target values for the driving force generating device, steering mechanism, or braking device based on information inside and outside the vehicle acquired by the outside vehicle information detection unit 12030 or the inside vehicle information detection unit 12040, and output control commands to the drive system control unit 12010.
  • the microcomputer 12051 can perform cooperative control aimed at realizing the functions of an ADAS (Advanced Driver Assistance System), including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following driving based on the distance between vehicles, maintaining vehicle speed, vehicle collision warning, or vehicle lane departure warning.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generating device, steering mechanism, braking device, etc. based on information about the vehicle's surroundings acquired by the outside vehicle information detection unit 12030 or the inside vehicle information detection unit 12040, thereby enabling cooperative control aimed at autonomous driving, which allows the vehicle to travel autonomously without relying on driver operation.
  • the microcomputer 12051 can output control commands to the body system control unit 12020 based on information outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 can control the headlamps according to the position of a preceding vehicle or an oncoming vehicle detected by the vehicle exterior information detection unit 12030, and perform cooperative control aimed at preventing glare, such as switching from high beams to low beams.
  • the audio/video output unit 12052 transmits at least one audio and/or video output signal to an output device capable of visually or audibly notifying vehicle occupants or the outside of the vehicle of information.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are exemplified as output devices.
  • the display unit 12062 may include, for example, at least one of an on-board display and a head-up display.
  • Figure 34 shows an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • the imaging unit 12031 includes imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided, for example, at positions such as the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and the top of the windshield inside the vehicle cabin of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12101 provided on the front nose and the imaging unit 12105 provided on the top of the windshield inside the vehicle cabin mainly capture images of the front of the vehicle 12100.
  • the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors mainly capture images of the sides of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or back door mainly captures images of the rear of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12105 provided on the top of the windshield inside the vehicle cabin is mainly used to detect leading vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, etc.
  • Imaging range 12111 indicates the imaging range of imaging unit 12101 provided on the front nose
  • imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors, respectively
  • imaging range 12114 indicates the imaging range of imaging unit 12104 provided on the rear bumper or back door.
  • At least one of the image capturing units 12101 to 12104 may have a function for acquiring distance information.
  • at least one of the image capturing units 12101 to 12104 may be a stereo camera consisting of multiple image capturing elements, or an image capturing element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 can calculate the distance to each three-dimensional object within the imaging ranges 12111 to 12114 and the change in this distance over time (relative speed with respect to the vehicle 12100), thereby extracting as a preceding vehicle the three-dimensional object that is the closest three-dimensional object on the path of the vehicle 12100 and traveling in approximately the same direction as the vehicle 12100 at a predetermined speed (e.g., 0 km/h or higher). Furthermore, the microcomputer 12051 can set the inter-vehicle distance that should be maintained in advance in front of the preceding vehicle, and perform automatic braking control (including follow-up stop control) and automatic acceleration control (including follow-up start control). In this way, cooperative control can be performed for the purpose of autonomous driving, which allows the vehicle to travel autonomously without relying on driver operation.
  • automatic braking control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • the microcomputer 12051 can classify and extract three-dimensional object data regarding three-dimensional objects into categories such as motorcycles, standard vehicles, large vehicles, pedestrians, utility poles, and other three-dimensional objects, and use this data for automatic obstacle avoidance. 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.
  • the microcomputer 12051 determines the collision risk, which indicates the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or exceeds a set value and a collision is possible, it can provide driving assistance to avoid a collision by outputting an alarm to the driver via the audio speaker 12061 or the display unit 12062, or by performing forced deceleration or evasive steering via the drivetrain control unit 12010.
  • At least one of the image capturing units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize pedestrians by determining whether or not a pedestrian is present in the images captured by the image capturing units 12101 to 12104. Such pedestrian recognition is performed, for example, by extracting feature points in the images captured by the image capturing units 12101 to 12104 as infrared cameras, and performing pattern matching processing on a series of feature points that indicate the outline of an object to determine whether or not the object is a pedestrian.
  • the audio/video output unit 12052 controls the display unit 12062 to superimpose a rectangular outline on the recognized pedestrian for emphasis.
  • the audio/video output unit 12052 may also control the display unit 12062 to display an icon or the like indicating the pedestrian in a desired position.
  • the technology disclosed herein can be applied to, for example, the imaging unit 12031.
  • the imaging device 1 can be applied to the imaging unit 12031.
  • the technology according to the present disclosure (Application example to endoscopic surgery system)
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • Figure 35 is a diagram showing an example of the general configuration of an endoscopic surgery system to which the technology disclosed herein (the present technology) can be applied.
  • Figure 35 shows an operator (doctor) 11131 performing surgery on a patient 11132 on a patient bed 11133 using an endoscopic surgery system 11000.
  • the endoscopic surgery system 11000 is composed of an endoscope 11100, other surgical tools 11110 such as an insufflation tube 11111 and an energy treatment tool 11112, a support arm device 11120 that supports the endoscope 11100, and a cart 11200 on which various devices for endoscopic surgery are mounted.
  • the endoscope 11100 is composed of a lens barrel 11101, a predetermined length of which is inserted from the tip into the body cavity of the patient 11132, and a camera head 11102 connected to the base end of the lens barrel 11101.
  • the endoscope 11100 is configured as a so-called rigid scope having a rigid lens barrel 11101, but the endoscope 11100 may also be configured as a so-called flexible scope having a flexible lens barrel.
  • An opening into which an objective lens is fitted is provided at the tip of the tube 11101.
  • a light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and light generated by the light source device 11203 is guided to the tip of the tube by a light guide extending inside the tube 11101, and is then irradiated via the objective lens towards the object to be observed inside the body cavity of the patient 11132.
  • the endoscope 11100 may be a direct-viewing endoscope, an oblique-viewing endoscope, or a side-viewing endoscope.
  • the camera head 11102 contains an optical system and an image sensor, and the optical system focuses reflected light (observation light) from the object being observed onto the image sensor.
  • the image sensor converts the observation light photoelectrically, generating an electrical signal corresponding to the observation light, i.e., an image signal corresponding to the observed image. This image signal is sent to the camera control unit (CCU) 11201 as RAW data.
  • CCU camera control unit
  • the CCU 11201 is composed of a CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), etc., and provides overall control over the operation of the endoscope 11100 and display device 11202. Furthermore, the CCU 11201 receives image signals from the camera head 11102 and performs various image processing on the image signals, such as development processing (demosaic processing), to display an image based on the image signals.
  • CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the display device 11202 Under the control of the CCU 11201, the display device 11202 displays an image based on the image signal that has been subjected to image processing by the CCU 11201.
  • the light source device 11203 is composed of a light source such as an LED (Light Emitting Diode), and supplies illumination light to the endoscope 11100 when photographing the surgical site, etc.
  • a light source such as an LED (Light Emitting Diode)
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • the user can input various information and instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204.
  • the user can input instructions to change the imaging conditions (type of illumination light, magnification, focal length, etc.) used by the endoscope 11100.
  • the treatment tool control device 11205 controls the operation of the energy treatment tool 11112 for cauterizing tissue, incising, sealing blood vessels, etc.
  • the insufflation device 11206 sends gas into the body cavity of the patient 11132 via the insufflation tube 11111 to inflate the body cavity in order to ensure a clear field of view for the endoscope 11100 and to ensure working space for the surgeon.
  • the recorder 11207 is a device capable of recording various types of information related to the surgery.
  • the printer 11208 is a device capable of printing various types of information related to the surgery in various formats, such as text, images, or graphs.
  • the light source device 11203 which supplies illumination light to the endoscope 11100 when photographing the surgical site, can be configured from a white light source, such as an LED, a laser light source, or a combination of these.
  • a white light source such as an LED, a laser light source, or a combination of these.
  • the white light source is configured from a combination of RGB laser light sources, the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high precision, making it possible to adjust the white balance of the captured image in the light source device 11203.
  • the light source device 11203 may be controlled to change the intensity of the light it outputs at predetermined time intervals.
  • the operation of the image sensor of the camera head 11102 in synchronization with the timing of the change in light intensity to acquire images in a time-division manner and combining these images, it is possible to generate an image with a high dynamic range that is free of so-called blocked-up shadows and blown-out highlights.
  • the light source device 11203 may also be configured to supply light in a predetermined wavelength band corresponding to special light observation.
  • Special light observation takes advantage of the wavelength dependence of light absorption in body tissues, and irradiates light with a narrower band than the light irradiated during normal observation (i.e., white light), thereby capturing high-contrast images of specific tissues, such as blood vessels on the surface of the mucosa, in what is known as narrow band imaging.
  • special light observation may involve fluorescence observation, in which images are obtained using fluorescence generated by irradiating excitation light.
  • Fluorescence observation can involve irradiating excitation light onto body tissue and observing the fluorescence from the tissue (autofluorescence observation), or by locally injecting a reagent such as indocyanine green (ICG) into the body tissue and irradiating the tissue with excitation light corresponding to the fluorescent wavelength of the reagent to obtain a fluorescent image.
  • the light source device 11203 may be configured to supply narrow band light and/or excitation light corresponding to such special light observation.
  • Figure 36 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 11102 and CCU 11201 shown in Figure 35.
  • the camera head 11102 has a lens unit 11401, an imaging unit 11402, a drive unit 11403, a communication unit 11404, and a camera head control unit 11405.
  • the CCU 11201 has a communication unit 11411, an image processing unit 11412, and a control unit 11413.
  • the camera head 11102 and the CCU 11201 are connected to each other via a transmission cable 11400 so that they can communicate with each other.
  • Lens unit 11401 is an optical system provided at the connection point with the lens barrel 11101. Observation light taken in from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and enters the lens unit 11401. Lens unit 11401 is composed of a combination of multiple lenses, including a zoom lens and a focus lens.
  • the imaging unit 11402 is composed of an imaging element.
  • the imaging unit 11402 may have one imaging element (a so-called single-chip type) or multiple imaging elements (a so-called multi-chip type). If the imaging unit 11402 is composed of a multi-chip type, for example, each imaging element may generate an image signal corresponding to each of RGB, and these may be combined to obtain a color image.
  • the imaging unit 11402 may be configured to have a pair of imaging elements for acquiring image signals for the right eye and left eye corresponding to 3D (dimensional) display. 3D display allows the surgeon 11131 to more accurately grasp the depth of the biological tissue at the surgical site. Note that if the imaging unit 11402 is composed of a multi-chip type, multiple lens units 11401 may be provided corresponding to each imaging element.
  • the imaging unit 11402 does not necessarily have to be provided in the camera head 11102.
  • the imaging unit 11402 may be provided inside the lens barrel 11101, immediately after the objective lens.
  • the drive unit 11403 is composed of an actuator, and under the control of the camera head control unit 11405, moves the zoom lens and focus lens of the lens unit 11401 a predetermined distance along the optical axis. This allows the magnification and focus of the image captured by the imaging unit 11402 to be adjusted as appropriate.
  • the communication unit 11404 is composed of a communication device for sending and receiving various information to and from the CCU 11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the imaging unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11404 also receives control signals from the CCU 11201 for controlling the operation of the camera head 11102, and supplies these to the camera head control unit 11405.
  • These control signals include information relating to the imaging conditions, such as information specifying the frame rate of the captured image, information specifying the exposure value during imaging, and/or information specifying the magnification and focus of the captured image.
  • the imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be specified by the user as appropriate, or may be set automatically by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal.
  • the endoscope 11100 will be equipped with the so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function.
  • the camera head control unit 11405 controls the operation of the camera head 11102 based on control signals received from the CCU 11201 via the communication unit 11404.
  • the communication unit 11411 is composed of a communication device for sending and receiving various information to and from the camera head 11102.
  • the communication unit 11411 receives image signals transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11411 transmits control signals to the camera head 11102 to control the operation of the camera head 11102.
  • Image signals and control signals can be transmitted via electrical communication, optical communication, etc.
  • the image processing unit 11412 performs various image processing operations on the image signal, which is RAW data transmitted from the camera head 11102.
  • the control unit 11413 performs various controls related to the imaging of the surgical site, etc. by the endoscope 11100, and the display of the captured images obtained by imaging the surgical site, etc. For example, the control unit 11413 generates a control signal for controlling the driving of the camera head 11102.
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display the captured image showing the surgical area, etc., based on the image signal that has been image processed by the image processing unit 11412.
  • the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image using various image recognition technologies.
  • the control unit 11413 can recognize surgical tools such as forceps, specific biological parts, bleeding, mist generated when using the energy treatment tool 11112, etc., by detecting the shape and color of the edges of objects included in the captured image.
  • the control unit 11413 may use the recognition results to superimpose various surgical support information on the image of the surgical area. By superimposing the surgical support information and presenting it to the surgeon 11131, the burden on the surgeon 11131 can be reduced and the surgeon 11131 can proceed with the surgery reliably.
  • the transmission cable 11400 connecting the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electrical signal cable for electrical signal communication, an optical fiber for optical communication, or a composite cable of these.
  • communication is performed wired using a transmission cable 11400, but communication between the camera head 11102 and the CCU 11201 may also be performed wirelessly.
  • the technology disclosed herein can be suitably applied to, for example, the imaging unit 11402 provided in the camera head 11102 of the endoscope 11100.
  • the technology disclosed herein can be suitably applied to the imaging unit 11402, it is possible to provide a high-definition endoscope 11100.
  • an imaging device has been described as an example, but the photodetector of the present disclosure may be, for example, one that receives incident light and converts the light into an electric charge.
  • the output signal may be a signal of image information or a signal of ranging information.
  • the photodetector (imaging device) may be applied to an image sensor, a ranging sensor, etc. Note that the present disclosure is not limited to back-illuminated image sensors, but may also be applied to front-illuminated image sensors.
  • the optical detection device disclosed herein can also be applied as a distance measurement sensor capable of measuring distance using the TOF (Time Of Flight) method.
  • the light receiving element (photoelectric conversion unit) of each pixel may be an APD (Avalanche Photo Diode).
  • the light receiving element may be configured, for example, with a SPAD (Single Photon Avalanche Diode).
  • the optical detection device (image capture device) can also be applied as a sensor capable of detecting events, for example, an event-driven sensor (also known as an EVS (Event Vision Sensor), EDS (Event Driven Sensor), DVS (Dynamic Vision Sensor), etc.).
  • a photodetector includes a semiconductor layer, a first pixel having a first photoelectric conversion region and a second photoelectric conversion region provided in the semiconductor layer, and an optical layer provided above the semiconductor layer and having a plurality of first structures.
  • the optical layer includes a first region corresponding to the first photoelectric conversion region and a second region corresponding to the second photoelectric conversion region.
  • the optical layer focuses light of a first wavelength band incident on the first region onto the first photoelectric conversion region, and focuses light of the first wavelength band incident on the second region onto the second photoelectric conversion region. This makes it possible to realize a photodetector that can suppress a decrease in resolution.
  • the present disclosure may also be configured as follows. (1) a semiconductor layer; a first pixel having a first photoelectric conversion region and a second photoelectric conversion region provided in the semiconductor layer; an optical layer provided above the semiconductor layer and having a plurality of first structures; the optical layer includes a first region corresponding to the first photoelectric conversion region and a second region corresponding to the second photoelectric conversion region; The optical layer focuses light of a first wavelength band incident on the first region onto the first photoelectric conversion region, and focuses light of the first wavelength band incident on the second region onto the second photoelectric conversion region.
  • the photodetector according to (1) wherein an area of the first pixel and a light receiving area of the first region are substantially the same in a plan view.
  • the photodetector according to (1) or (2) wherein light in a first wavelength band incident on the first region is not focused on the second photoelectric conversion region.
  • the first pixel includes a first cell including the first photoelectric conversion region and a second cell including the second photoelectric conversion region; the first photoelectric conversion region photoelectrically converts light incident through the first region;
  • the first cell and the second cell are positioned adjacent to each other in a first direction
  • the optical layer focuses light of the first wavelength band incident on the first region to a center of the first cell, and focuses light of the first wavelength band incident on the second region to a center of the second cell.
  • the optical layer is the first region corresponding to the first photoelectric conversion region of the first pixel; the second region corresponding to the second photoelectric conversion region of the first pixel; a third region corresponding to the first photoelectric conversion region of the second pixel; and a fourth region corresponding to the second photoelectric conversion region of the second pixel,
  • the optical layer is light of the first wavelength band incident on the first region is collected on the first photoelectric conversion region of the first pixel; light of the first wavelength band incident on the second region is collected on the second photoelectric conversion region of the first pixel; light of a second wavelength band incident on the third region is collected on the first photoelectric conversion region of the second pixel;
  • the photodetector according to any one of (1) to (7), wherein light in the second wavelength band incident on the fourth region is condensed onto the second photoelectric conversion region of the second pixel.
  • the optical layer has a first member provided around the first structure, The photodetector according to any one of (1) to (17), wherein the first member has a refractive index different from a refractive index of the first structure.
  • optical detection device described in any one of (1) to (18), wherein the optical layer has a first layer including the plurality of first structures, and a second layer including a plurality of second structures and stacked on the first layer.
  • the first pixel includes a plurality of the first photoelectric conversion regions and a plurality of the second photoelectric conversion regions.
  • An optical system a light detection device that receives light that has passed through the optical system,
  • the photodetector device a semiconductor layer; a first pixel having a first photoelectric conversion region and a second photoelectric conversion region provided in the semiconductor layer; an optical layer provided above the semiconductor layer and having a plurality of first structures; the optical layer includes a first region corresponding to the first photoelectric conversion region and a second region corresponding to the second photoelectric conversion region; the optical layer focuses light of a first wavelength band incident on the first region onto the first photoelectric conversion region, and focuses light of the first wavelength band incident on the second region onto the second photoelectric conversion region.

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

本開示の一実施形態の光検出装置は、半導体層と、半導体層に設けられる第１光電変換領域及び第２光電変換領域を有する第１画素と、半導体層の上方に設けられ、複数の第１構造体を有する光学層とを備える。光学層は、第１光電変換領域に対応する第１領域と、第２光電変換領域に対応する第２領域とを含む。光学層は、第１領域に入射する第１波長帯の光を第１光電変換領域に集光し、第２領域に入射する第１波長帯の光を第２光電変換領域に集光する。

Description

光検出装置および電子機器
　本開示は、光検出装置および電子機器に関する。
　緑色光を集光する緑色光集光領域を有する色分離レンズアレイと、緑色光集光領域の焦点距離の１／２の厚さを有するスペーサ層とを備え、緑色光フォーカス領域に緑色光を集光するイメージセンサが提案されている（特許文献１）。
特開２０２２－７４１２０号公報
　光をセンシングする装置では、解像度の低下を抑えることが望ましい。
　解像度の低下を抑制可能な光検出装置を提供することが望まれる。
　本開示の一実施形態の光検出装置は、半導体層と、半導体層に設けられる第１光電変換領域及び第２光電変換領域を有する第１画素と、半導体層の上方に設けられ、複数の第１構造体を有する光学層とを備える。光学層は、第１光電変換領域に対応する第１領域と、第２光電変換領域に対応する第２領域とを含む。光学層は、第１領域に入射する第１波長帯の光を第１光電変換領域に集光し、第２領域に入射する第１波長帯の光を第２光電変換領域に集光する。
　本開示の一実施形態の電子機器は、光学系と、光学系を透過した光を受光する光検出装置とを備える。光検出装置は、半導体層と、半導体層に設けられる第１光電変換領域及び第２光電変換領域を有する第１画素と、半導体層の上方に設けられ、複数の第１構造体を有する光学層とを有する。光学層は、第１光電変換領域に対応する第１領域と、第２光電変換領域に対応する第２領域とを含む。光学層は、第１領域に入射する第１波長帯の光を第１光電変換領域に集光し、第２領域に入射する第１波長帯の光を第２光電変換領域に集光する。
図１は、本開示の実施の形態に係る光検出装置の一例である撮像装置の概略構成の一例を示すブロック図である。 図２は、本開示の実施の形態に係る撮像装置の画素部の一例を示す図である。 図３Ａは、本開示の実施の形態に係る撮像装置の平面構成の一例を説明するための図である。 図３Ｂは、本開示の実施の形態に係る撮像装置の平面構成の一例を説明するための図である。 図４は、本開示の実施の形態に係る撮像装置の画素の回路構成の一例を示す図である。 図５は、本開示の実施の形態に係る撮像装置の断面構成の一例を示す図である。 図６は、本開示の実施の形態に係る撮像装置の断面構成の一例を示す図である。 図７は、本開示の実施の形態に係る撮像装置の断面構成の一例を示す図である。 図８Ａは、本開示の実施の形態に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図８Ｂは、本開示の実施の形態に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図９Ａは、本開示の実施の形態に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図９Ｂは、本開示の実施の形態に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図１０Ａは、本開示の実施の形態に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図１０Ｂは、本開示の実施の形態に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図１１Ａは、本開示の実施の形態に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図１１Ｂは、本開示の実施の形態に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図１２は、本開示の実施の形態に係る撮像装置の光学層の構成例を説明するための図である。 図１３Ａは、本開示の実施の形態に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図１３Ｂは、本開示の実施の形態に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図１３Ｃは、本開示の実施の形態に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図１３Ｄは、本開示の実施の形態に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図１３Ｅは、本開示の実施の形態に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図１４は、本開示の変形例１に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図１５は、本開示の変形例２に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図１６は、本開示の変形例２に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図１７は、本開示の変形例３に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図１８Ａは、本開示の変形例３に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図１８Ｂは、本開示の変形例３に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図１９は、本開示の変形例３に係る撮像装置の別の構成例を説明するための図である。 図２０Ａは、本開示の変形例３に係る撮像装置の別の構成例を説明するための図である。 図２０Ｂは、本開示の変形例３に係る撮像装置の別の構成例を説明するための図である。 図２０Ｃは、本開示の変形例３に係る撮像装置の別の構成例を説明するための図である。 図２１は、本開示の変形例３に係る撮像装置の別の構成例を説明するための図である。 図２２は、本開示の変形例３に係る撮像装置の別の構成例を説明するための図である。 図２３Ａは、本開示の変形例４に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図２３Ｂは、本開示の変形例４に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図２４は、本開示の変形例５に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図２５Ａは、本開示の変形例５に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図２５Ｂは、本開示の変形例５に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図２６Ａは、本開示の変形例５に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図２６Ｂは、本開示の変形例５に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図２６Ｃは、本開示の変形例５に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図２７は、本開示の変形例６に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図２８は、本開示の変形例６に係る撮像装置の別の構成例を説明するための図である。 図２９Ａは、本開示の変形例７に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図２９Ｂは、本開示の変形例７に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図３０は、本開示の変形例８に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図３１Ａは、本開示の変形例９に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図３１Ｂは、本開示の変形例９に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。 図３２は、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。 図３３は、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。 図３４は、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。 図３５は、内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 図３６は、カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
　１．実施の形態
　２．変形例
　３．適用例
　４．応用例
＜１．実施の形態＞
　図１は、本開示の実施の形態に係る光検出装置の一例である撮像装置の概略構成の一例を示すブロック図である。図２は、実施の形態に係る撮像装置の画素部の一例を示す図である。光検出装置は、入射する光を検出可能な装置である。光検出装置の一例である撮像装置１は、光電変換部（光電変換領域）を有する複数の画素Ｐを有し、入射した光を光電変換して信号を生成するように構成される。
　撮像装置１は、光学レンズを含む光学系（不図示）を透過した光を受光して信号を生成し得る。撮像装置１は、例えば、各画素Ｐの光電変換部が設けられる半導体基板（例えばシリコン基板）を用いて構成される。画素Ｐの光電変換部は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）であり、光を光電変換可能に構成される。各画素Ｐの光電変換部は、光電変換素子ともいえる。
　撮像装置１は、図１又は図２に示す例のように、複数の画素Ｐが設けられる領域（画素部１００）を有する。画素部１００は、複数の画素Ｐが配置される画素アレイであり、受光領域ともいえる。撮像装置１は、例えば、複数の画素Ｐが行列状に２次元配置された画素部１００を、撮像エリアとして有する。
　撮像装置１は、光学レンズを含む光学系を介して、計測対象である被写体からの入射光（像光）を取り込む。撮像装置１は、光学レンズにより形成される被写体の像を撮像する。撮像装置１は、受光した光（例えば可視光、赤外光等）を光電変換して画素信号を生成し得る。光検出装置である撮像装置１は、光を受光して信号を生成可能な装置であり、受光装置ともいえる。
　撮像装置１（光検出装置）は、一例として、イメージセンサとして構成され得る。撮像装置１は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである。撮像装置１は、複数の半導体層を積層して構成された構造（積層構造）を有し得る。撮像装置１は、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話等、各種の電子機器に利用可能である。
　なお、図２に示すように、計測対象としての被写体からの光の入射方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に直交する紙面左右方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に直交する紙面上下方向をＹ軸方向とする。以降の図において、図２の矢印の方向を基準として方向を表記する場合もある。
［撮像装置の概略構成］
　撮像装置１は、一例として、図１に示す例のように、画素部１００（画素アレイ）と、画素制御部１１１と、信号処理部１１２と、制御部１１３と、処理部１１４を有する。また、撮像装置１には、例えば、複数の制御線Ｌ１と、複数の信号線Ｌ２が設けられる。
　制御線Ｌ１は、画素Ｐを制御する信号を伝えることが可能な信号線であり、画素制御部１１１と画素部１００の画素Ｐとに接続される。図１に示す例では、画素部１００には、水平方向（行方向）に並ぶ複数の画素Ｐにより構成される画素行ごとに、複数の制御線Ｌ１が配線される。制御線Ｌ１は、画素Ｐからの信号読み出しのための制御信号を伝送するように構成される。
　撮像装置１の画素行ごとの複数の制御線Ｌ１には、一例として、転送トランジスタを制御する信号を伝送する配線、選択トランジスタを制御する信号を伝送する配線、リセットトランジスタを制御する信号を伝送する配線等が含まれる。制御線Ｌ１は、画素Ｐを駆動する信号を伝送する駆動線（又は画素駆動線）ともいえる。
　信号線Ｌ２は、画素Ｐからの信号を伝えることが可能な信号線であり、画素部１００の画素Ｐと信号処理部１１２とに接続される。画素部１００には、例えば、垂直方向（列方向）に並ぶ複数の画素Ｐにより構成される画素列ごとに、１つ又は複数の信号線Ｌ２が配線される。
　信号線Ｌ２は、画素Ｐと電気的に接続され、画素Ｐから出力される信号を伝送可能に構成される。撮像装置１では、１つの画素列に対して、複数の信号線Ｌ２が設けられてもよい。例えば、撮像装置１は、複数の画素Ｐを含む画素列ごとに、複数の信号線Ｌ２を有し得る。
　画素制御部１１１は、画素部１００の各画素Ｐを制御可能に構成される。画素制御部１１１は、制御回路であり、例えば、バッファ、シフトレジスタ、アドレスデコーダ等を含む複数の回路によって構成される。画素制御部１１１は、画素Ｐを制御するための信号を生成し、制御線Ｌ１を介して画素部１００の各画素Ｐへ出力する。画素制御部１１１は、制御部１１３により制御され、画素部１００の画素Ｐの制御を行う。
　画素制御部１１１は、例えば、画素Ｐの転送トランジスタを制御する信号、選択トランジスタを制御する信号、及びリセットトランジスタを制御する信号など、画素Ｐを制御するための信号を生成し、制御線Ｌ１によって各画素Ｐに供給する。画素制御部１１１は、各画素Ｐから画素信号を読み出す制御を行い得る。画素制御部１１１は、各画素Ｐを駆動可能に構成された画素駆動部ともいえる。
　信号処理部１１２は、入力される画素の信号の信号処理を実行可能に構成される。信号処理部１１２は、信号処理回路であり、例えば、負荷回路、ＡＤ(Analog Digital)変換回路、水平選択スイッチ等を有する。負荷回路は、一例として、画素Ｐの増幅トランジスタに電流を供給可能な電流源により構成される。負荷回路は、例えば、画素Ｐの増幅トランジスタと共にソースフォロア回路を構成する。
　信号処理部１１２は、信号線Ｌ２を介して画素Ｐから読み出される信号を増幅可能に構成された増幅回路を有していてもよい。負荷回路、増幅回路、及びＡＤ変換回路等は、例えば、複数の信号線Ｌ２の各々に対して設けられる。画素部１００の画素列ごとに、負荷回路、増幅回路、及びＡＤ変換回路等が設けられ得る。
　画素制御部１１１によって選択走査された各画素Ｐから出力される信号は、信号線Ｌ２を介して信号処理部１１２に入力される。信号処理部１１２は、例えば、画素Ｐの信号のＡＤ変換、ＣＤＳ(Correlated Double Sampling：相関二重サンプリング)等の信号処理を行い得る。各信号線Ｌ２により伝送される各画素Ｐの信号は、信号処理部１１２により信号処理が施され、処理部１１４に出力される。
　処理部１１４は、入力される信号に対して信号処理を実行可能に構成される。処理部１１４は、処理回路であり、例えば、画素信号に対して各種の信号処理を施す回路により構成される。処理部１１４は、プロセッサ及びメモリを含んでいてもよい。処理部１１４は、信号処理部１１２から入力される画素の信号に対して信号処理を行い、処理後の画素の信号を出力する。処理部１１４は、例えば、ノイズ低減処理、階調補正処理等の各種の信号処理を行い得る。
　制御部１１３は、撮像装置１の各部を制御可能に構成される。制御部１１３は、外部から与えられるクロック、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し得る。制御部１１３は、制御回路であり、例えば、各種のタイミング信号を生成可能に構成されたタイミングジェネレータを有する。
　制御部１１３は、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（パルス信号、クロック信号等）に基づき、画素制御部１１１及び信号処理部１１２等の駆動制御を行う。なお、制御部１１３及び処理部１１４は、一体的に構成されていてもよい。
　上述した画素部１００、画素制御部１１１、信号処理部１１２、制御部１１３、処理部１１４等は、１つの基板に設けられてもよく、複数の基板に分けて設けられてもよい。撮像装置１は、例えば、複数の基板を積層して構成された積層構造を有していてよい。
　撮像装置１の画素制御部１１１、信号処理部１１２、制御部１１３、処理部１１４等は、例えば周辺回路として、画素部１００の周辺領域に設けられてもよい。なお、信号処理部１１２、制御部１１３、及び処理部１１４の一部又は全部は、一体的に構成されていてもよい。
　図３Ａ及び図３Ｂは、実施の形態に係る撮像装置の平面構成の一例を説明するための図である。図３Ｂは、光電変換部１２が設けられる半導体層１０における平面構成の一例を示し、図３Ａは、半導体層１０の上方に設けられる光学層７０における平面構成の一例を示している。
　撮像装置１の画素Ｐは、図３Ａに示す例のように、構造体５１が設けられる領域（素子領域６０）を有する。例えば、画素部１００の各画素Ｐの素子領域６０に対して、それぞれ微小な構造体５１が配置される。素子領域６０は、構造体５１と、構造体５１の周囲に設けられる部材５５を有する。図３Ａに示す例では、素子領域６０には、複数の構造体５１が配置される。
　素子領域６０は、光学層７０を画素Ｐ毎の領域に分けた場合の１つの領域に対応する。なお、隣り合う複数の素子領域６０の境界にも、構造体５１が設けられてよい。図３Ａに示す例では、一部の構造体５１は、隣り合う２つの素子領域６０に跨って配置される。４つの画素Ｐ（又は素子領域６０）の境界となる交点、Ｘ軸方向（又はＹ軸方向）に隣り合う２つの画素Ｐの境界となる辺等にも構造体５１が設けられ得る。
　撮像装置１は、ナノ構造体としての構造体５１を有し、入射した光を光電変換部１２側に導光するように構成される。構造体５１は、例えば、柱状（ピラー状）の形状を有する構造体である。構造体５１は、一例として、円柱状の形状を有するピラー（柱状部材）である。なお、素子領域６０の各構造体５１の形状は、適宜変更可能である。例えば、構造体５１は、平面視において、多角形の形状を有していてもよい。
　部材５５は、例えば、隣り合う複数の構造体５１の間を充填するように配置された部材であり、充填部材ともいえる。構造体５１は、部材５５内に設けられ、部材５５の一部に置換して配置されるともいえる。構造体５１は、例えば、部材５５の屈折率とは異なる屈折率を有する誘電体材料を用いて構成される。なお、構造体５１の数および配置は、図示した例に限られず、適宜変更可能である。
　撮像装置１の画素部１００には、例えば、水平方向（Ｘ軸方向）と垂直方向（Ｙ軸方向）とに並ぶように、複数の画素Ｐが設けられる。画素部１００の複数の画素Ｐには、一例として、赤（Ｒ）の波長域の光を受光して光電変換する画素Ｐｒ（Ｒ画素）と、緑（Ｇ）の波長域の光を受光して光電変換する画素Ｐｇ１，Ｐｇ２（Ｇ画素）と、青（Ｂ）の波長域の光を受光して光電変換する画素Ｐｂ（Ｂ画素）とが含まれる。
画素部１００では、複数のＲ画素、複数のＧ画素、及び複数のＢ画素が繰り返し配置される。一例として、Ｒ画素、Ｇ画素、及びＢ画素は、ベイヤー配列に従って配置される。画素部１００では、画素Ｐｒと、画素Ｐｇ１と、画素Ｐｇ２と、画素Ｐｂにより構成される２×２画素が、繰り返し設けられる。画素部１００は、例えば、画素Ｐｒと画素Ｐｇ１とが交互に設けられる画素行と、画素Ｐｇ２と画素Ｐｂとが交互に設けられる画素行とを有する。
　画素部１００のＲ画素、Ｇ画素、及びＢ画素は、それぞれ、Ｒ成分の画素信号、Ｇ成分の画素信号、及びＢ成分の画素信号を生成し得る。撮像装置１は、ＲＧＢの画素信号を得ることができる。なお、画素部１００における画素Ｐの数および配置は、任意に設定可能である。
　撮像装置１の画素Ｐは、複数のセルＣ（図３Ｂに示す例では、セルＣ１、セルＣ２、セルＣ３、セルＣ４）を有する。撮像装置１の各画素Ｐでは、例えば、光電変換部１２をそれぞれ含む複数のセルＣが互いに隣り合うように配置される。複数のセルＣは、一例として、図３Ｂに示すように、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに並ぶように設けられる。
　図３Ｂに示す例では、画素Ｐｒ、画素Ｐｇ１，Ｐｇ２、及び画素Ｐｂは、それぞれ、セルＣ１～セルＣ４を有する。画素Ｐでは、セルＣ２は、セルＣ１の隣に設けられる。また、セルＣ４は、セルＣ３の隣に設けられる。なお、各画素ＰにおけるセルＣの数および配置は、図示した例に限らず、適宜変更可能である。
［画素の構成］
　図４は、実施の形態に係る撮像装置の画素の回路構成の一例を示す図である。撮像装置１の画素Ｐは、複数の光電変換部１２（図４では、セルＣ１の光電変換部１２～セルＣ４の光電変換部１２）と、複数のトランジスタＴＲ（図４では、セルＣ１のトランジスタＴＲ１～セルＣ４のトランジスタＴＲ４）と、フローティングディフュージョンＦＤと、読み出し回路２０とを有する。
　光電変換部１２（即ち光電変換領域）は、光を受光して信号を生成するように構成される。光電変換部１２は、光電変換により電荷を生成可能に構成される。光電変換部１２は、受光部（受光素子）ともいえる。図４に示す例では、セルＣ１～セルＣ４の各々の光電変換部１２は、それぞれ、フォトダイオード（ＰＤ）である。光電変換部１２は、それぞれ、入射した光を電荷に変換する。光電変換部１２は、光電変換を行って受光量に応じた電荷を生成し得る。
　トランジスタＴＲ（図４では、トランジスタＴＲ１、トランジスタＴＲ２、トランジスタＴＲ３、トランジスタＴＲ４）は、転送トランジスタであり、光電変換部１２で光電変換された電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送可能に構成される。トランジスタＴＲは、光電変換部１２とフローティングディフュージョンＦＤとを電気的に接続または切断する。図４に示す例では、トランジスタＴＲ１～トランジスタＴＲ４は、互いに異なる信号によって制御される。
　トランジスタＴＲ１は、信号ＳＴＲ１により制御され、セルＣ１の光電変換部１２とフローティングディフュージョンＦＤとを電気的に接続または切断する。トランジスタＴＲ１は、セルＣ１の光電変換部１２で光電変換されて蓄積された電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送し得る。
　トランジスタＴＲ２は、信号ＳＴＲ２により制御され、セルＣ２の光電変換部１２とフローティングディフュージョンＦＤとを電気的に接続または切断する。トランジスタＴＲ２は、セルＣ２の光電変換部１２で光電変換されて蓄積された電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送し得る。
　トランジスタＴＲ３は、信号ＳＴＲ３により制御され、セルＣ３の光電変換部１２とフローティングディフュージョンＦＤとを電気的に接続または切断する。トランジスタＴＲ３は、セルＣ３の光電変換部１２で光電変換されて蓄積された電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送し得る。
　また、トランジスタＴＲ４は、信号ＳＴＲ４により制御され、セルＣ４の光電変換部１２とフローティングディフュージョンＦＤとを電気的に接続または切断する。トランジスタＴＲ４は、セルＣ４の光電変換部１２で光電変換されて蓄積された電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送し得る。
　フローティングディフュージョンＦＤは、蓄積部であり、転送された電荷を蓄積可能に構成される。フローティングディフュージョンＦＤは、光電変換部１２で光電変換された電荷を蓄積し得る。フローティングディフュージョンＦＤは、転送された電荷を保持可能な保持部ともいえる。フローティングディフュージョンＦＤは、転送された電荷を蓄積し、フローティングディフュージョンＦＤの容量に応じた電圧に変換する。
　読み出し回路２０は、光電変換された電荷に基づく信号を出力可能に構成される。読み出し回路２０は、セルＣ１の光電変換部１２で生成された電荷に基づく第１の画素信号と、セルＣ２の光電変換部１２で生成された電荷に基づく第２の画素信号と、セルＣ３の光電変換部１２で生成された電荷に基づく第３の画素信号と、セルＣ４の光電変換部１２で生成された電荷に基づく第４の画素信号を出力可能に構成される。
　読み出し回路２０は、一例として、トランジスタＡＭＰと、トランジスタＳＥＬと、トランジスタＲＳＴとを有する。トランジスタＡＭＰは、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された電荷に基づく信号を生成して出力するように構成される。トランジスタＡＭＰは、増幅トランジスタであり、光電変換部１２で変換された電荷に基づく信号を生成して出力し得る。
　トランジスタＡＭＰのゲートは、図４に示す例のように、フローティングディフュージョンＦＤと電気的に接続され、フローティングディフュージョンＦＤで変換された電圧が入力される。トランジスタＡＭＰのドレインは、例えば、電源電圧（図４に示す例では電源電圧ＶＤＤ）が供給される電源線に接続される。
　トランジスタＡＭＰのソースは、トランジスタＳＥＬを介して信号線Ｌ２に接続される。トランジスタＡＭＰは、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された電荷に基づく信号、即ちフローティングディフュージョンＦＤの電圧に基づく信号を生成し、信号線Ｌ２へ出力するように構成される。
　トランジスタＳＥＬは、画素の信号の出力を制御可能に構成される。トランジスタＳＥＬは、例えば、図４に示す例のように、トランジスタＡＭＰに直列に電気的に接続される。トランジスタＳＥＬは、信号ＳＳＥＬにより制御され、トランジスタＡＭＰからの信号を信号線Ｌ２に出力可能に構成される。トランジスタＳＥＬは、選択トランジスタであり、画素の信号の出力タイミングを制御し得る。
　トランジスタＳＥＬは、光電変換部１２で変換された電荷に基づく信号を出力可能に構成される。トランジスタＳＥＬは、画素Ｐの画素信号（第１の画素信号～第４の画素信号）を信号線Ｌ２へ出力し得る。なお、トランジスタＳＥＬは、電源電圧（図４では電源電圧ＶＤＤ）が与えられる電源線とトランジスタＡＭＰとの間に、電気的に直列に接続されていてもよい。また、必要に応じて、トランジスタＳＥＬを省略してもよい。
　トランジスタＲＳＴは、フローティングディフュージョンＦＤの電圧をリセット可能に構成される。図４に示す例では、トランジスタＲＳＴは、電源電圧ＶＤＤが与えられる電源線と電気的に接続され、画素Ｐの電荷のリセットを行うように構成される。トランジスタＲＳＴは、リセットトランジスタである。
　トランジスタＲＳＴは、信号ＳＲＳＴにより制御され、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された電荷をリセットし、フローティングディフュージョンＦＤの電位をリセットし得る。トランジスタＲＳＴは、電源線とフローティングディフュージョンＦＤとを電気的に接続し、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された電荷を排出し得る。なお、トランジスタＲＳＴは、トランジスタＴＲを介して、光電変換部１２に蓄積された電荷を排出し得る。
　なお、読み出し回路２０は、電荷を電圧に変換する際の変換効率（ゲイン）を変更可能に構成されてもよい。例えば、読み出し回路２０は、変換効率の設定に用いるトランジスタ（切り替えトランジスタ）を有し得る。切り替えトランジスタは、一例として、フローティングディフュージョンＦＤとトランジスタＲＳＴとの間に電気的に接続される。
　切り替えトランジスタがオン状態となることで、画素ＰのフローティングディフュージョンＦＤに付加される容量が大きくなり、電荷を電圧に変換する際の変換効率（即ち変換ゲイン）が切り替えられる。切り替えトランジスタは、トランジスタＡＭＰのゲートに接続される容量を切り替え、変換効率を変更し得る。
　上述したトランジスタＴＲ（転送トランジスタ）と、トランジスタＡＭＰ（増幅トランジスタ）と、トランジスタＳＥＬ（選択トランジスタ）と、トランジスタＲＳＴ（リセットトランジスタ）と、切り替えトランジスタは、それぞれ、例えば、ゲート、ソース、ドレインの端子を有するＭＯＳトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。
　図４に示す例では、トランジスタＴＲ１～ＴＲ４、トランジスタＡＭＰ、トランジスタＳＥＬ、及びトランジスタＲＳＴは、それぞれＮＭＯＳトランジスタにより構成される。なお、画素Ｐのトランジスタは、ＰＭＯＳトランジスタにより構成されてもよい。
　撮像装置１の画素制御部１１１（図１参照）は、上述した制御線Ｌ１を介して、各画素ＰのトランジスタＴＲ１～ＴＲ４、トランジスタＳＥＬ、トランジスタＲＳＴ、切り替えトランジスタ等のゲートに制御信号を供給し、トランジスタをオン状態（導通状態）又はオフ状態（非導通状態）とする。
　撮像装置１の画素行ごとの複数の制御線Ｌ１には、一例として、トランジスタＴＲ１を制御する信号ＳＴＲ１を伝送する配線、トランジスタＴＲ２を制御する信号ＳＴＲ２を伝送する配線、トランジスタＴＲ３を制御する信号ＳＴＲ３を伝送する配線、トランジスタＴＲ４を制御する信号ＳＴＲ４を伝送する配線等が含まれる。
　また、複数の制御線Ｌ１には、トランジスタＳＥＬを制御する信号ＳＳＥＬを伝送する配線、トランジスタＲＳＴを制御する信号ＳＲＳＴを伝送する配線、切り替えトランジスタを制御する信号を伝送する配線等が含まれる。
　トランジスタＴＲ１～ＴＲ４、トランジスタＳＥＬ、トランジスタＲＳＴ、及び、切り替えトランジスタ等は、画素制御部１１１によってオンオフ制御される。画素制御部１１１は、各画素Ｐの読み出し回路２０を制御することによって、各画素Ｐから画素信号を信号線Ｌ２に出力させる。画素制御部１１１は、各画素Ｐの画素信号を信号線Ｌ２へ読み出す制御を行い得る。
　なお、撮像装置１は、複数の画素Ｐが１つの読み出し回路２０を共有する構成を有していてもよい。例えば、撮像装置１では、読み出し回路２０は、複数の画素Ｐに対して設けられ得る。複数の画素Ｐ毎に読み出し回路２０が配置され、複数の画素Ｐが１つの読み出し回路２０を共有する。一例として、隣り合う４つの画素Ｐにより構成される２×２画素が、１つの読み出し回路２０を共有していてもよい。
［撮像装置の構成］
　図５は、実施の形態に係る撮像装置の断面構成の一例を示す図である。撮像装置１は、光学層７０と、スペーサ層９０と、半導体層１０と、配線層９５とを有する。撮像装置１は、光学層７０と、スペーサ層９０と、半導体層１０と、配線層９５とがＺ軸方向に積層された構成を有する。光が入射する側から、光学層７０と、スペーサ層９０と、半導体層１０と、配線層９５とが設けられる。
　光学層７０は、構造体５１を有し、入射光を光電変換部１２側に導光するように構成される。光学層７０は、例えば、Ｘ軸方向（又はＹ軸方向）に並ぶように設けられた複数の構造体５１を有する。光学層７０は、メタマテリアル（メタサーフェス）技術を利用した光学素子（光学部材）である。構造体５１は、例えば、柱状の形状を有し、メタサーフェス素子といえる。光学層７０は、メタサーフェス層、又はメタマテリアル層ともいえる。
　光学層７０は、構造体５１と、構造体５１の周囲に設けられる部材５５とを含む。構造体５１は、例えば、ピラー（柱状部材）であり、ナノピラーともいえる。構造体５１及び部材５５は、互いに異なる屈折率を有する材料を用いて構成される。構造体５１を含む光学層７０は、スペーサ層９０に積層して設けられる。
　半導体層１０は、半導体基板（例えば、Ｓｉ（シリコン）基板、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板等）によって構成される。半導体層１０は、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）基板、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）基板等であってもよく、他の半導体材料を用いて形成されてもよい。半導体層１０は、ＩＩＩ－Ｖ族の化合物半導体材料等により構成されてもよい。
　半導体層１０は、図５に示すように、対向する面１１Ｓ１及び面１１Ｓ２を有する。面１１Ｓ２は、面１１Ｓ１とは反対側の面である。例えば、半導体層１０の面１１Ｓ１は、受光面（光入射面）である。半導体層１０の面１１Ｓ２は、トランジスタ等の素子が形成される素子形成面である。半導体層１０の面１１Ｓ２には、ゲート電極、ゲート絶縁膜（例えばゲート酸化膜）等が設けられ得る。
　図５に示す例では、半導体層１０の面１１Ｓ１側には、スペーサ層９０が設けられる。光学層７０及びスペーサ層９０は、半導体層１０の面１１Ｓ１と直交する厚さ方向において、半導体層１０に積層して設けられる。半導体層１０の面１１Ｓ２側には、配線層９５が設けられる。光学系からの光が入射する側に光学層７０が設けられ、光が入射する側とは反対側に配線層９５が設けられる。
　半導体層１０では、半導体層１０の面１１Ｓ１及び面１１Ｓ２に沿うように、複数の光電変換部１２（光電変換領域）が設けられる。半導体層１０には、例えば、複数の光電変換部１２が埋め込み形成される。光電変換部１２は、半導体層１０の面１１Ｓ１と面１１Ｓ２との間に設けられる。光電変換部１２は、光電変換領域であり、光電変換層ともいえる。光電変換部１２は、光学層７０とスペーサ層９０を介して入射する光を光電変換する。
　配線層９５は、半導体層１０に積層して設けられる。配線層９５は、例えば、導体膜及び絶縁膜を含み、複数の配線及びビア等を有する。配線層９５は、層間絶縁膜（層間絶縁層）としての絶縁膜を介して、複数の配線が積層された構成を有する。配線層９５は、多層配線層であり、例えば２層以上、又は３層以上の配線を含む。
　配線層９５の配線は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）等の金属材料を用いて形成される。配線層９５の配線は、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）、その他の導電材料を用いて構成されてもよい。層間絶縁膜は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等を用いて形成される。
　半導体層１０及び配線層９５には、例えば、上述した読み出し回路２０（図４参照）が、画素Ｐ毎または複数の画素Ｐ毎に設けられる。また、上述した画素制御部１１１、信号処理部１１２、制御部１１３、処理部１１４（図１参照）等は、半導体層１０及び配線層９５、又は、半導体層１０とは別の基板に設けられ得る。
　スペーサ層９０は、半導体層１０と光学層７０との間に設けられる。スペーサ層９０は、例えば、酸化膜、窒化膜、酸窒化膜等の絶縁膜により構成され、絶縁層ともいえる。スペーサ層９０は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）等の絶縁材料を用いて構成されてもよく、他の材料を用いて構成されてもよい。
　スペーサ層９０（絶縁層）は、酸化シリコン等の低屈折率の材料によって構成されてもよい。スペーサ層９０は、計測対象とする波長域の光を透過する他の材料によって構成されてもよい。スペーサ層９０は、光を透過する透明層ともいえる。
　撮像装置１には、図５及び図３Ｂに示すように、画素間分離部３０が設けられる。画素間分離部３０は、セルＣ（又は光電変換部１２）の周囲に設けられる分離領域（分離部）である。画素間分離部３０（分離領域）は、半導体層１０において、隣り合う複数の光電変換部１２の間に設けられる。画素間分離部３０は、例えば、トレンチ（溝部）を用いて構成される。
　画素間分離部３０は、例えば図３Ｂに示すように、平面視において、光電変換部１２の四方を囲むように設けられる。画素間分離部３０は、半導体層１０において、各セルＣの光電変換部１２をそれぞれ囲むように格子状に形成され得る。画素間分離部３０の一部は、隣り合う画素Ｐの境界に設けられる。画素間分離部３０は、画素間分離壁ともいえる。
　画素間分離部３０は、図５に示す例のように、半導体層１０を貫通するように設けられてもよい。画素間分離部３０は、例えば、ＦＴＩ（Full Trench Isolation）構造を有し、半導体層１０の面１１Ｓ２まで達するように形成される。画素間分離部３０は、半導体層１０の面１１Ｓ１から、半導体層１０の面１１Ｓ１と面１１Ｓ２との間まで設けられてもよい。
　画素間分離部３０のトレンチ内には、絶縁膜、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、酸化アルミニウム膜等が設けられる。画素間分離部３０のトレンチには、ポリシリコン、金属材料、他の絶縁材料等が埋め込まれていてもよい。画素間分離部３０は、低屈折率を有する他の絶縁材料を用いて形成されてもよい。画素間分離部３０内には、空隙（空洞）を設けるようにしてもよい。画素間分離部３０は、イオン注入によって形成される半導体領域（ｐ型の半導体領域またはｎ型の半導体領域）によって構成されてもよい。
　画素間分離部３０として、遮光部材（遮光部）を設けてもよい。画素間分離部３０のトレンチ内には、例えば、光を吸収する材料が設けられる。画素間分離部３０のトレンチには、一例として、タングステン（Ｗ）が埋め込まれていてもよい。画素間分離部３０は、例えば、ポリシリコンを用いて構成されてもよい。画素間分離部３０は、光を遮光する他の材料を用いて形成されてもよい。画素間分離部３０は、光を遮る部材により構成され、遮光壁またはセル間遮光壁ともいえる。
　撮像装置１では、画素間分離部３０が設けられることで、周囲のセルＣに光が漏れることを抑制することができる。不要な光が周囲の光電変換部１２に漏れることを抑制し、例えば、混色が生じることを抑制することができる。画素の信号にノイズが混入することを抑制することが可能となる。
　撮像装置１は、半導体層１０の面１１Ｓ１側に、固定電荷膜及び反射抑制膜の少なくとも一方を有していてもよい。固定電荷膜及び反射抑制膜は、一例として、金属化合物（金属酸化物、金属窒化物等）によって構成され、金属化合物層ともいえる。固定電荷膜は、固定電荷を有する膜であり、高誘電材料を用いて形成され得る。
　固定電荷膜は、一例として、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム等の金属酸化物により構成される。固定電荷膜は、例えば、負の固定電荷を有する膜である。固定電荷膜及び反射抑制膜の各々の一部は、半導体層１０において、画素間分離部３０の側壁（側面）に沿うように設けられてもよい。
　撮像装置１では、固定電荷膜が設けられることで、半導体層１０の界面における暗電流の発生が抑制される。なお、固定電荷膜は、他の金属酸化膜により構成されてもよく、金属窒化膜または金属酸窒化膜を用いて構成されてもよい。固定電荷膜として、正の固定電荷を有する膜を設けるようにしてもよい。
　反射抑制膜は、一例として、酸化ハフニウム、酸化タンタル等の金属酸化物により構成される。反射抑制膜（反射防止膜）は、半導体層１０の面１１Ｓ１側に設けられ、反射を低減（抑制）する。反射抑制膜は、例えば、固定電荷膜と積層するように設けられる。反射抑制膜は、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化アルミニウム等の絶縁材料を用いて構成されてもよく、他の材料を用いて構成されてもよい。
　光学層７０は、図５に示す例のように、光電変換部１２の上方に設けられる。光学層７０には、計測対象物としての被写体からの光が入射する。光学層７０の構造体５１には、例えば、撮像レンズ等の光学系を透過した光が入射する。構造体５１は、例えば、平面視（即ちＸＹ面で見た場合）において、入射する光の所定波長以下の大きさを有する。なお、ＸＺ面またはＹＺ面で見た場合の構造体５１のサイズ（例えば、円柱状の構造体５１の高さ）は、例えば入射する光の所定波長以下であってよく、入射する光の波長よりも大きくてもよい。
　光学層７０は、ナノ構造体である構造体５１を有し、図５において上方から入射する光を光電変換部１２側へ導光するように構成される。構造体５１は、ＸＹ平面で見た場合において、計測対象とする光の波長域以下の大きさ、例えば、可視光の波長域以下の大きさを有する。構造体５１は、赤外光の波長域以下の大きさを有していてもよい。
　各素子領域６０の複数の構造体５１は、部材５５の一部を挟んで、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に互いに並ぶように配置される。構造体５１は、一例として、円柱状の形状を有する。なお、構造体５１の形状は、適宜変更可能であり、平面視において円形または四角形の形状であってもよい。構造体５１の形状は、楕円、多角形、十字形、又はその他の形状であってもよい。
　部材５５は、図５に示す例のように、隣り合う複数の構造体５１の間に設けられる。部材５５は、複数の構造体５１を覆うように形成されてもよい。例えば、部材５５の一部は、構造体５１の上に位置し得る。部材５５は、構造体５１の周囲に位置する部材であり、支持部材または材料層ともいえる。
　光学層７０は、ナノ構造体である構造体５１を利用し、光を光電変換部１２側へ伝搬させる。構造体５１は、例えば、ナノピラー、メタアトム、ナノアトム、ナノポスト、メタサーフェス構造体、微細構造体などとも称される。光学層７０は、光を導光（伝搬）する光学素子（光学部材）である。
　光学層７０は、例えば、入射する光に位相遅延を与え、光を導光するように構成される。光学層７０には、一例として、入射光に対して所望の位相プロファイルを与えるように、複数の構造体５１が設けられる。例えば、検出対象とする波長帯の光が所定の光電変換部１２へ集光されるように、構造体５１の大きさ、配置数、配置間隔（ピッチ）等が定められる。
　光学層７０では、例えば、入射光の所定波長以下の間隔で、複数の構造体５１が配置される。一例として、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において、可視光の波長域以下の間隔で、複数の構造体５１が設けられる。なお、ＸＹ平面において、赤外光の波長域以下の間隔で、複数の構造体５１が配置されてもよい。
　構造体５１は、隣の媒質の屈折率とは異なる屈折率を有するように構成される。構造体５１は、構造体５１の周囲の媒質、即ち部材５５の屈折率とは異なる屈折率を有する。構造体５１は、例えば、部材５５の屈折率より高い屈折率を有する。構造体５１と部材５５は、異なる材料を用いて構成され得る。
　構造体５１は、例えば、部材５５の屈折率よりも高い屈折率を有する材料により構成される。構造体５１は、高屈折率材料により構成され、高屈折率部ともいえる。部材５５は、低屈折率材料により構成され、低屈折率部ともいえる。部材５５は、構造体５１とは異なる屈折率を有する材料層ともいえる。
　構造体５１は、例えば、チタン（Ｔｉ）を含む酸化膜によって構成される。構造体５１は、一例として、酸化チタン（ＴｉＯ）を用いて構成される。他の例として、構造体５１は、シリコン、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等を用いて形成されてもよい。
　構造体５１は、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、インジウム（Ｉｎ）、ニオブ（Ｎｂ）等の単体、酸化物、窒化物、酸窒化物、或いはこれらの複合物から構成されてもよい。
　構造体５１は、他の金属化合物（金属酸化物、金属窒化物等）により構成されてもよい。構造体５１は、ＧａＰ、ＧａＮ、ＧａＡｓ等を用いて構成されてもよい。また、構造体５１は、炭化シリコン（ＳｉＣ）、その他のシリコン化合物を用いて形成されてもよい。
　部材５５は、一例として、酸化物、窒化物、酸窒化物等の無機材料を用いて構成される。部材５５は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等により構成されてもよい。部材５５は、酸窒化シリコン、炭化シリコン、酸化炭化シリコン、炭化窒化シリコン、その他のシリコン化合物を用いて形成されてもよい。
　部材５５は、例えば、シロキサン系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂等を用いて構成されてもよい。これらの樹脂のいずれかにフッ素を含有した材料によって、部材５５が構成されてもよい。これらの樹脂のいずれかに、その樹脂よりも高い（又は低い）屈折率を有するビーズ（フィラー）を内填した材料を用いて、部材５５を形成してもよい。
　構造体５１及び部材５５を構成する材料は、周囲の媒質との屈折率差、計測対象となる入射光の波長域等に応じて選択され得る。構造体５１及び部材５５は、無機材料を用いて構成されてもよく、有機材料を用いて構成されてもよい。また、構造体５１又は部材５５は、空隙（空洞）を用いて構成されてもよい。例えば、部材５５は、空気（空隙）を含んで構成されてもよい。
　光学層７０は、例えば、構造体５１とその周囲の媒質との屈折率差によって、入射する光に位相遅延を生じさせ、光の波面を制御し得る。光学層７０は、例えば、構造体５１と、構造体５１の周囲の部材５５とによって、入射光に対して位相遅延を与えることで、光の伝搬方向を調整し得る。光学層７０により位相付与された光は、スペーサ層９０を伝搬してセルＣの光電変換部１２に到達する。
　撮像装置１の各画素Ｐでは、例えば、構造体５１の占有率（充填率）に応じて、構造体５１及び部材５５による実効屈折率が調整され、各波長域の光の位相遅延量を設定することができる。構造体５１の大きさ及び数などを調整することによって位相遅延量を制御し、所望の位相分布を実現することが可能となる。
　計測対象からの入射光のうち任意の波長域の光が所望の方向に進むように、構造体５１と部材５５の材料（各材料の光学定数）、構造体５１の大きさ（幅（直径）、高さ等）、ピッチ（配置間隔）等が定められる。例えば、構造体５１の材料（屈折率）、寸法、ピッチなどが設定され得る。
　光学層７０は、入射する光を分光可能な分光部（分光素子）として構成され得る。光学層７０は、スプリッタ（カラースプリッタ）として構成され、カラースプリッタ層、又は色分離層ともいえる。光学層７０は、光をリダイレクトするように構成された光学素子ともいえる。光学層７０によって、任意の波長域の光を光電変換部１２へ効率よく導光することができる。
　光学層７０は、例えば、光の波長に応じて異なる位相遅延量を与えることによって光の伝搬方向を調整し、入射光を各波長域の光に分離することができる。光学層７０による各波長の光の伝搬方向は、構造体５１の素材（屈折率）、幅、高さ、配置位置（ピッチ）等によって調整可能である。
　撮像装置１では、検出対象とする特定の波長帯の光が所望のセルＣの光電変換部１２へ分岐して進むように、構造体５１の素材、大きさ、配置数などが定められる。例えば、各色の画素Ｐ毎に所望の集光範囲を得るために、各色の画素Ｐにおける構造体５１の大きさ、配置間隔等が設定される。例えば、画素Ｐｒ、画素Ｐｇ１，Ｐｇ２、及び画素Ｐｂの各素子領域６０の構造体５１は、各々の大きさ（例えば幅、高さ）、配置位置等が異なるように形成され得る。
　撮像装置１の各セルＣの光電変換部１２には、上述のように、光学層７０を介して、計測対象である被写体からの光が入射する。各セルＣは、光学層７０を介して入射する光を光電変換して、画素信号を生成し得る。撮像装置１は、各セルＣにおける光電変換によって得られる画素信号を用いて、被写体像を示す画像データを生成し得る。
　図６及び図７は、実施の形態に係る撮像装置の断面構成の一例を示す図である。図６は、画素Ｐｒと画素Ｐｇ１とを含む画素行における断面構成例を示し、図７は、画素Ｐｇ２と画素Ｐｂとを含む画素行における断面構成例を示している。
　図６及び図７において、破線矢印Ｌｒは、赤色光を模式的に表している。実線矢印Ｌｇ１，Ｌｇ２は、緑色光を模式的に表している。図７の破線矢印Ｌｂは、青色光を模式的に表している。また、図６及び図７における白抜き矢印は、構造体５１を含む光学層７０への入射光を模式的に示している。
　撮像装置１の光学層７０は、入射する光のうち、第１の波長帯域の光（例えば赤の波長帯域の光）を集光する領域（第１集光領域７１と称する）と、第２の波長帯域の光（例えば緑の波長帯域の光）を集光する領域（第２集光領域７２と称する）とを有する。
　また、光学層７０は、入射光のうちの第３の波長帯域の光（例えば青の波長帯域の光）を集光する領域（第３集光領域７３と称する）を有する。光学層７０では、第１集光領域７１～第３集光領域７３によって、第１の波長光～第３の波長光としての赤色光、緑色光、及び青色光の各々の進行方向が調整される。
　第１集光領域７１は、例えば、Ｒ画素である画素Ｐｒに対して設けられる。第１集光領域７１は、光学層７０の上方から見て、画素Ｐｒの各セルＣの光電変換部１２と重なるように位置する。第１集光領域７１は、画素ＰｒのセルＣの数に応じた数の複数の分割領域８１（例えば、分割領域８１ａ、分割領域８１ｂ、分割領域８１ｃ、分割領域８１ｄ）を有する（後述する図８Ａも参照）。
　分割領域８１ａ～分割領域８１ｄは、例えば、第１集光領域７１を略等分した領域であり、互いに隣り合うように位置する。図６に示す例では、分割領域８１ａは、分割領域８１ｂと隣り合って位置する。また、分割領域８１ｃは、分割領域８１ｄと隣り合って位置する。
　分割領域８１ａ～分割領域８１ｄは、それぞれ、１つの画素Ｐの面積と略同一の受光面積を有し得る。例えば、平面視（即ちＸＹ面で見た場合）において、分割領域８１ａの受光面積、分割領域８１ｂの受光面積、分割領域８１ｃの受光面積、分割領域８１ｄの受光面積は、それぞれ、画素Ｐｒの面積と略同じとなる（図８Ａも参照）。
　第１集光領域７１の分割領域８１ａは、画素ＰｒのセルＣ１に対応して設けられ、分割領域８１ｂは、画素ＰｒのセルＣ２に対応して設けられる。また、分割領域８１ｃは、画素ＰｒのセルＣ３に対応して設けられ、分割領域８１ｄは、画素ＰｒのセルＣ４に対応して設けられる。
　第２集光領域７２は、例えば、Ｇ画素である画素Ｐｇ１に対して設けられる。第２集光領域７２は、光学層７０の上方から見て、画素Ｐｇ１の各セルＣの光電変換部１２と重なるように位置する。第２集光領域７２は、画素Ｐｇ１のセルＣの数に応じた数の複数の分割領域８２（例えば、分割領域８２ａ、分割領域８２ｂ、分割領域８２ｃ、分割領域８２ｄ）を有する（後述する図９Ａ、図１０Ａも参照）。
　分割領域８２ａ～分割領域８２ｄは、例えば、第２集光領域７２を略等分した領域であり、互いに隣り合って位置する。図６に示す例では、分割領域８２ａは、分割領域８２ｂと隣り合って位置する。また、分割領域８２ｃは、分割領域８２ｄと隣り合って位置する。
　分割領域８２ａ～分割領域８２ｄは、それぞれ、１つの画素Ｐの面積と略同一の受光面積を有し得る。例えば、平面視において、分割領域８２ａの受光面積、分割領域８２ｂの受光面積、分割領域８２ｃの受光面積、分割領域８２ｄの受光面積は、それぞれ、画素Ｐｇ１（又は画素Ｐｇ２）の面積と略同じとなる（後述する図９Ａ、図１０Ａも参照）。
　第２集光領域７２の分割領域８２ａは、画素Ｐｇ１のセルＣ１に対応して設けられ、分割領域８２ｂは、画素Ｐｇ１のセルＣ２に対応して設けられる。また、分割領域８２ｃは、画素Ｐｇ１のセルＣ３に対応して設けられ、分割領域８２ｄは、画素Ｐｇ１のセルＣ４に対応して設けられる。
　光学層７０における第２集光領域７２は、第１集光領域７１の一部と重複する領域として構成され得る。例えば、第１集光領域７１の分割領域８１ｂは、第２集光領域７２の分割領域８２ａの少なくとも一部と重複し、分割領域８２ａの少なくとも一部を含む。分割領域８１ｂと分割領域８２ａとは、オーバーラップするように設けられるともいえる。
　図６に示す例のように、例えば、第２集光領域７２の分割領域８２ａと、第１集光領域７１の分割領域８１ｂとは、互いに重複する領域となる。図６に示す例では、光学層７０における第２集光領域７２の分割領域８２ａは、第１集光領域７１の分割領域８１ｂに相当する領域でもある。
　また、第２集光領域７２は、例えば、図７に示すように、Ｇ画素である画素Ｐｇ２に対しても設けられる。第２集光領域７２は、光学層７０の上方から見て、画素Ｐｇ２の各セルＣの光電変換部１２と重なるように位置する。光学層７０は、画素Ｐｇ１に対応する第２集光領域７２と、画素Ｐｇ２に対応する第２集光領域７２を有する。
　図７に示す例では、分割領域８２ａは、画素Ｐｇ２のセルＣ１に対応して設けられ、分割領域８２ｂは、画素Ｐｇ２のセルＣ２に対応して設けられる。また、分割領域８２ｃは、画素Ｐｇ２のセルＣ３に対応して設けられ、分割領域８２ｄは、画素Ｐｇ２のセルＣ４に対応して設けられる。
　第３集光領域７３は、例えば、Ｂ画素である画素Ｐｂに対して設けられる。第３集光領域７３は、光学層７０の上方から見て、画素Ｐｂの各セルＣの光電変換部１２と重なるように位置する。第３集光領域７３は、画素ＰｂのセルＣの数に応じた数の複数の分割領域８３（例えば、分割領域８３ａ、分割領域８３ｂ、分割領域８３ｃ、分割領域８３ｄ）を有する（後述する図１１Ａも参照）。
　分割領域８３ａ～分割領域８３ｄは、例えば、第３集光領域７３を略等分した領域であり、互いに隣り合って位置する。図７に示す例では、分割領域８３ａは、分割領域８３ｂと隣り合って位置する。また、分割領域８３ｃは、分割領域８３ｄと隣り合って位置する。
　分割領域８３ａ～分割領域８３ｄは、それぞれ、１つの画素Ｐの面積と略同一の受光面積を有し得る。例えば、平面視において、分割領域８３ａの受光面積、分割領域８３ｂの受光面積、分割領域８３ｃの受光面積、分割領域８３ｄの受光面積は、それぞれ、画素Ｐｂの面積と略同じとなる（後述する図１１Ａも参照）。
　第３集光領域７３の分割領域８３ａは、画素ＰｂのセルＣ１に対応して設けられ、分割領域８３ｂは、画素ＰｂのセルＣ２に対応して設けられる。また、分割領域８３ｃは、画素ＰｂのセルＣ３に対応して設けられ、分割領域８３ｄは、画素ＰｂのセルＣ４に対応して設けられる。
　画素Ｐｒに対応する第１集光領域７１は、入射する光のうち、赤（Ｒ）の光をその画素Ｐｒの光電変換部１２へ伝搬可能に構成される。また、第１集光領域７１は、入射光のうち、緑（Ｇ）の光を画素Ｐｇ１又は画素Ｐｇ２の光電変換部１２へ、青（Ｂ）の光を画素Ｐｂの光電変換部１２へそれぞれ伝搬するように構成される。第１集光領域７１は、入射光のスプリットを行い、入射した光のうち、緑の波長域の光を画素Ｐｇ１又は画素Ｐｇ２の方へ導き、青の波長域の光を画素Ｐｂの方へ導く。
　第１集光領域７１の分割領域８１ａは、入射する光のうち赤の波長域の光を、画素ＰｒのセルＣ１の光電変換部１２に集光するように構成される。また、第１集光領域７１の分割領域８１ｂは、入射する光のうち赤の波長域の光を、画素ＰｒのセルＣ２の光電変換部１２に集光するように構成される。
　第１集光領域７１の分割領域８１ｃは、入射光のうち赤の波長域の光を、画素ＰｒのセルＣ３の光電変換部１２に集光するように構成される。また、第１集光領域７１の分割領域８１ｄは、入射する赤の波長域の光を、画素ＰｒのセルＣ４の光電変換部１２に集光するように構成される。
　光学層７０は、図６において矢印Ｌｒで示すように、分割領域８１ａに入射する赤の波長域の光を画素ＰｒのセルＣ１の光電変換部１２に集光し、分割領域８１ｂに入射する赤の波長域の光を画素ＰｒのセルＣ２の光電変換部１２に集光する。また、光学層７０は、分割領域８１ｃに入射する赤の波長域の光を画素ＰｒのセルＣ３の光電変換部１２に集光し、分割領域８１ｄに入射する赤の波長域の光を画素ＰｒのセルＣ４の光電変換部１２に集光する。
　画素Ｐｇ１に対応する第２集光領域７２は、入射する光のうち、緑（Ｇ）の光をその画素Ｐｇ１の光電変換部１２へ伝搬可能に構成される。また、第２集光領域７２は、入射光のうち、赤（Ｒ）の光を画素Ｐｒの光電変換部１２へ、青（Ｂ）の光を画素Ｐｂの光電変換部１２へそれぞれ伝搬するように構成される。第２集光領域７２は、入射光のスプリットを行い、入射した光のうち、赤の波長域の光を画素Ｐｒの方へ導き、青の波長域の光を画素Ｐｂの方へ導く。
　画素Ｐｇ１に対して設けられた第２集光領域７２の分割領域８２ａは、入射する光のうち緑の波長域の光を、画素Ｐｇ１のセルＣ１の光電変換部１２に集光するように構成される。また、第２集光領域７２の分割領域８２ｂは、入射する光のうち緑の波長域の光を、画素Ｐｇ１のセルＣ２の光電変換部１２に集光するように構成される。
　また、第２集光領域７２の分割領域８２ｃは、入射光のうち緑の波長域の光を、画素Ｐｇ１のセルＣ３の光電変換部１２に集光するように構成される。第２集光領域７２の分割領域８２ｄは、入射する緑の波長域の光を、画素Ｐｇ１のセルＣ４の光電変換部１２に集光するように構成される。
　光学層７０は、図６において矢印Ｌｇ１で示すように、画素Ｐｇ１の分割領域８２ａに入射する緑の波長域の光を画素Ｐｇ１のセルＣ１の光電変換部１２に集光し、分割領域８２ｂに入射する緑の波長域の光を画素Ｐｇ１のセルＣ２の光電変換部１２に集光する。また、光学層７０は、分割領域８２ｃに入射する緑の波長域の光を画素Ｐｇ１のセルＣ３の光電変換部１２に集光し、分割領域８２ｄに入射する緑の波長域の光を画素Ｐｇ１のセルＣ４の光電変換部１２に集光する。
　画素Ｐｇ２に対応する第２集光領域７２では、分割領域８２ａは、入射する光のうち緑の波長域の光を、画素Ｐｇ２のセルＣ１の光電変換部１２に集光するように構成される。また、第２集光領域７２の分割領域８２ｂは、入射する光のうち緑の波長域の光を、画素Ｐｇ２のセルＣ２の光電変換部１２に集光するように構成される。
　画素Ｐｇ２に対応する第２集光領域７２の分割領域８２ｃは、入射光のうち緑の波長域の光を、画素Ｐｇ２のセルＣ３の光電変換部１２に集光するように構成される。また、第２集光領域７２の分割領域８２ｄは、入射する緑の波長域の光を、画素Ｐｇ２のセルＣ４の光電変換部１２に集光するように構成される。
　光学層７０は、図７において矢印Ｌｇ２で示すように、画素Ｐｇ２の分割領域８２ａに入射する緑の波長域の光を画素Ｐｇ２のセルＣ１の光電変換部１２に集光し、分割領域８２ｂに入射する緑の波長域の光を画素Ｐｇ２のセルＣ２の光電変換部１２に集光する。また、光学層７０は、分割領域８２ｃに入射する緑の波長域の光を画素Ｐｇ２のセルＣ３の光電変換部１２に集光し、分割領域８２ｄに入射する緑の波長域の光を画素Ｐｇ２のセルＣ４の光電変換部１２に集光する。
　画素Ｐｂに対応する第３集光領域７３は、入射する光のうち、青（Ｂ）の光をその画素Ｐｂの光電変換部１２へ伝搬可能に構成される。また、第３集光領域７３は、入射光のうち、緑（Ｇ）の光を画素Ｐｇ１又は画素Ｐｇ２の光電変換部１２へ、赤（Ｒ）の光を画素Ｐｒの光電変換部１２へそれぞれ伝搬するように構成される。第３集光領域７３は、入射光のスプリットを行い、入射した光のうち、緑の波長域の光を画素Ｐｇ１又は画素Ｐｇ２の方へ導き、赤の波長域の光を画素Ｐｒの方へ導く。
　第３集光領域７３の分割領域８３ａは、入射する光のうち青の波長域の光を、画素ＰｂのセルＣ１の光電変換部１２に集光するように構成される。また、第３集光領域７３の分割領域８３ｂは、入射する光のうち青の波長域の光を、画素ＰｂのセルＣ２の光電変換部１２に集光するように構成される。
　第３集光領域７３の分割領域８３ｃは、入射光のうち青の波長域の光を、画素ＰｂのセルＣ３の光電変換部１２に集光するように構成される。また、第３集光領域７３の分割領域８３ｄは、入射する青の波長域の光を、画素ＰｂのセルＣ４の光電変換部１２に集光するように構成される。
　光学層７０は、図７において矢印Ｌｂで示すように、分割領域８３ａに入射する青の波長域の光を画素ＰｂのセルＣ１の光電変換部１２に集光し、分割領域８３ｂに入射する青の波長域の光を画素ＰｂのセルＣ２の光電変換部１２に集光する。また、光学層７０は、分割領域８３ｃに入射する青の波長域の光を画素ＰｂのセルＣ３の光電変換部１２に集光し、分割領域８３ｄに入射する青の波長域の光を画素ＰｂのセルＣ４の光電変換部１２に集光する。
　こうして、図８Ａ及び図８Ｂにおいて模式的に示すように、第１集光領域７１の分割領域８１ａは、入射光のうち赤の波長の光を画素ＰｒのセルＣ１へ集光する。画素Ｐｒの素子領域６０の一部と画素Ｐｒの周囲の素子領域６０の一部とを含む分割領域８１ａに入射する赤色光を、画素ＰｒのセルＣ１の光電変換部１２へ集光させることができる。
　第１集光領域７１の分割領域８１ｂは、入射する赤の波長の光を画素ＰｒのセルＣ２へ集光する。第１集光領域７１の分割領域８１ｃは、入射する赤の波長の光を画素ＰｒのセルＣ３へ集光する。また、第１集光領域７１の分割領域８１ｄは、入射する赤の波長の光を画素ＰｒのセルＣ４へ集光する。画素ＰｒのセルＣ１～Ｃ４の光電変換部１２は、それぞれ、赤の波長域の光を効率よく受光して光電変換を行い、受光量に応じた電荷を生成することができる。
　光学層７０は、第１集光領域７１によって、画素Ｐｒに入射する赤色光と、画素Ｐｒの周囲の画素の各々に入射する赤色光とを、画素ＰｒのセルＣ１～セルＣ４へ導光し得る。例えば、図８Ｂに示す例のように、１画素の面積の４倍の面積を有する第１集光領域７１から画素Ｐｒへ光を集光し、画素Ｐｒの感度を向上させることができる。光学層７０ではなくオンチップレンズを配置してオンチップレンズによって１画素の面積の１倍の面積を有する集光領域から画素Ｐｒへ光が集光される場合と比較して、本実施の形態の方が感度をより高くすることができる。
　また、光学層７０は、分割領域８１ａ～分割領域８１ｄによって、画素Ｐｒの複数のセルＣ（セルＣ１～セルＣ４）の各々に光を集光する。例えば、図８Ｂに示す例のように、１画素の面積の１倍の範囲から、画素Ｐｒ内の１つのセルＣへ光を集光し、セルＣの感度を向上させることができる。光学層７０ではなくオンチップレンズを配置してオンチップレンズによって１つのセルＣの面積の１倍の面積を有する集光領域から画素Ｐｒ内の１つのセルＣへ光が集光される場合と比較して、本実施の形態の方が感度をより高くすることができる。
　図９Ａ及び図９Ｂにおいて模式的に示すように、画素Ｐｇ１に対応する第２集光領域７２の分割領域８２ａは、入射光のうち緑の波長の光を画素Ｐｇ１のセルＣ１へ集光する。画素Ｐｇ１の素子領域６０の一部と画素Ｐｇ１の周囲の素子領域６０の一部とを含む分割領域８２ａに入射する緑色光を、画素Ｐｇ１のセルＣ１の光電変換部１２へ集光させることができる。
　画素Ｐｇ１に対応する第２集光領域７２の分割領域８２ｂは、入射する緑の波長の光を画素Ｐｇ１のセルＣ２へ集光する。第２集光領域７２の分割領域８２ｃは、入射する緑の波長の光を画素Ｐｇ１のセルＣ３へ集光する。また、第２集光領域７２の分割領域８２ｄは、入射する緑の波長の光を画素Ｐｇ１のセルＣ４へ集光する。画素Ｐｇ１のセルＣ１～Ｃ４の光電変換部１２は、それぞれ、緑の波長域の光を効率よく受光して光電変換を行い、受光量に応じた電荷を生成することができる。
　光学層７０は、第２集光領域７２によって、画素Ｐｇ１に入射する緑色光と、画素Ｐｇ１の周囲の画素の各々に入射する緑色光とを、画素Ｐｇ１のセルＣ１～セルＣ４へ導光し得る。例えば、図９Ｂに示す例のように、１画素の面積の２倍の面積を有する第２集光領域７２から画素Ｐｇ１へ光を集光し、画素Ｐｇ１の感度を向上させることができる。
　また、光学層７０は、分割領域８２ａ～分割領域８２ｄによって、画素Ｐｇ１の複数のセルＣ（セルＣ１～セルＣ４）の各々に光を集光する。例えば、図９Ｂに示す例のように、１画素の面積の１／２倍の範囲から、画素Ｐｇ１内の１つのセルＣへ光を集光し、セルＣの感度を向上させることができる。
　図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて模式的に示すように、画素Ｐｇ２に対応する第２集光領域７２の分割領域８２ａは、入射光のうち緑の波長の光を画素Ｐｇ２のセルＣ１へ集光する。画素Ｐｇ２の素子領域６０の一部と画素Ｐｇ２の周囲の素子領域６０の一部とを含む分割領域８２ａに入射する緑色光を、画素Ｐｇ２のセルＣ１の光電変換部１２へ集光させることができる。
　画素Ｐｇ２に対応する第２集光領域７２の分割領域８２ｂは、入射する緑の波長の光を画素Ｐｇ２のセルＣ２へ集光する。第２集光領域７２の分割領域８２ｃは、入射する緑の波長の光を画素Ｐｇ２のセルＣ３へ集光する。また、第２集光領域７２の分割領域８２ｄは、入射する緑の波長の光を画素Ｐｇ２のセルＣ４へ集光する。画素Ｐｇ２のセルＣ１～Ｃ４の光電変換部１２は、それぞれ、緑の波長域の光を効率よく受光して光電変換を行い、受光量に応じた電荷を生成することができる。
　光学層７０は、第２集光領域７２によって、画素Ｐｇ２に入射する緑色光と、画素Ｐｇ２の周囲の画素の各々に入射する緑色光とを、画素Ｐｇ２のセルＣ１～セルＣ４へ導光し得る。例えば、図１０Ｂに示す例のように、１画素の面積の２倍の面積を有する第２集光領域７２から画素Ｐｇ２へ光を集光し、画素Ｐｇ２の感度を向上させることができる。
　また、光学層７０は、分割領域８２ａ～分割領域８２ｄによって、画素Ｐｇ２の複数のセルＣ（セルＣ１～セルＣ４）の各々に光を集光する。例えば、図１０Ｂに示す例のように、１画素の面積の１／２倍の範囲から、画素Ｐｇ２内の１つのセルＣへ光を集光し、セルＣの感度を向上させることができる。
　図１１Ａ及び図１１Ｂにおいて模式的に示すように、第３集光領域７３の分割領域８３ａは、入射光のうち青の波長の光を画素ＰｂのセルＣ１へ集光する。画素Ｐｂの素子領域６０の一部と画素Ｐｂの周囲の素子領域６０の一部とを含む分割領域８３ａに入射する青色光を、画素ＰｂのセルＣ１の光電変換部１２へ集光させることができる。
　第３集光領域７３の分割領域８３ｂは、入射する青の波長の光を画素ＰｂのセルＣ２へ集光する。第３集光領域７３の分割領域８３ｃは、入射する青の波長の光を画素ＰｂのセルＣ３へ集光する。また、第３集光領域７３の分割領域８３ｄは、入射する青の波長の光を画素ＰｂのセルＣ４へ集光する。画素ＰｂのセルＣ１～Ｃ４の光電変換部１２は、それぞれ、青の波長域の光を効率よく受光して光電変換を行い、受光量に応じた電荷を生成することができる。
　光学層７０は、第３集光領域７３によって、画素Ｐｂに入射する青色光と、画素Ｐｂの周囲の画素の各々に入射する青色光とを、画素ＰｂのセルＣ１～セルＣ４へ導光し得る。例えば、図１１Ｂに示す例のように、１画素の面積の４倍の面積を有する第３集光領域７３から画素Ｐｂへ光を集光し、画素Ｐｂの感度を向上させることができる。
　また、光学層７０は、分割領域８４ａ～分割領域８４ｄによって、画素Ｐｂの複数のセルＣ（セルＣ１～セルＣ４）の各々に光を集光する。例えば、図１１Ｂに示す例のように、１画素の面積の１倍の範囲から、画素Ｐｂ内の１つのセルＣへ光を集光し、セルＣの感度を向上させることができる。
　撮像装置１では、上述のように、画素ＰのセルＣ１～セルＣ４によって異なる分割領域を通過した光が受光され、セルＣ１～セルＣ４の各々において光電変換が行われる。セルＣ毎の画素信号を得ることができ、解像度を向上させることができる。例えば、各色の解像度を改善することができ、高解像度の画像を得ることが可能となる。
　図１２は、実施の形態に係る撮像装置の光学層の構成例を説明するための図である。光学層７０は、図１２に示す例のように、隣り合う複数のセルＣ間の境界から離れた領域に、計測対象からの光を集光するように構成され得る。例えば、第１集光領域７１の分割領域８１ａ及び分割領域８１ｂは、それぞれ、セルＣ１とセルＣ２との境界から離れた領域に光を集光する。
　光学層７０の各分割領域は、例えば、入射する光をセルＣの中央部に集光するように構成される。例えば、図１２に示す例のように、第１集光領域７１の分割領域８１ａは、セルＣ１の中央部（中央領域）に光を集光する。また、第１集光領域７１の分割領域８１ｂは、セルＣ２の中央部に光を集光する。このように撮像装置１を構成することにより、解像度を向上させることができる。
　第１集光領域７１の分割領域８１ａは、セルＣ２の光電変換部１２（光電変換領域）には光を集光しないで、セルＣ１の光電変換部１２へ集光するように構成される。また、第１集光領域７１の分割領域８１ｂは、セルＣ１の光電変換部１２には光を集光せず、セルＣ２の光電変換部１２へ集光するように構成される。このため、本実施の形態では、解像度を向上させることができる。高解像度の画像を得ることが可能となる。
　図１３Ａ及び図１３Ｂは、実施の形態に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。図１３Ａでは、光学層７０によって画素ＰｒのセルＣ１～セルＣ４に向かう光線を矢印で表している。図１３Ｂでは、光学層７０によって画素Ｐｇ１のセルＣ１～セルＣ４に向かう光線を矢印で表している。図１３Ｃでは、光学層７０によって画素Ｐｇ２のセルＣ１～セルＣ４に向かう光線を矢印で表している。図１３Ｄでは、光学層７０によって画素ＰｂのセルＣ１～セルＣ４に向かう光線を矢印で表している。また、図１３Ｅでは、セルＣ１～セルＣ４に形成される集光スポットを表している。
　図１３Ａに示すように、画素Ｐｒに対応する第１集光領域７１の分割領域８１ａ～分割領域８１ｄによって、画素ＰｒのセルＣ１～セルＣ４へ個別に光が集光される。また、撮像装置１では、図１３Ｂに示すように、画素Ｐｇ１に対応する第２集光領域７２の分割領域８２ａ～分割領域８２ｄによって、画素Ｐｇ１のセルＣ１～セルＣ４へ個別に光が集光される。
　また、図１３Ｃに示すように、画素Ｐｇ２に対応する第２集光領域７２の分割領域８２ａ～分割領域８２ｄによって、画素Ｐｇ２のセルＣ１～セルＣ４へ個別に光が集光される。さらに、図１３Ｄに示すように、画素Ｐｂに対応する第３集光領域７３の分割領域８３ａ～分割領域８３ｄによって、画素ＰｂのセルＣ１～セルＣ４へ個別に光が集光される。
　こうして、本実施の形態に係る撮像装置１では、図１３Ｅに示す例のように、セルＣ１～セルＣ４の各々におけるスポット光が分離され、解像度を向上させることができる。本実施の形態では、入射光に対する感度を向上させつつ、解像度の低下を防ぐことが可能となる。
［作用・効果］
　本実施の形態に係る光検出装置は、半導体層（半導体層１０）と、半導体層に設けられる第１光電変換領域及び第２光電変換領域を有する第１画素（例えば画素Ｐｒ）と、半導体層の上方に設けられ、複数の第１構造体（構造体５１）を有する光学層（光学層７０）とを備える。光学層は、第１光電変換領域に対応する第１領域（例えば分割領域８１ａ）と、第２光電変換領域に対応する第２領域（例えば分割領域８１ｂ）とを含む。光学層は、第１領域に入射する第１波長帯の光（例えば赤の波長帯の光）を第１光電変換領域（光電変換部１２）に集光し、第２領域に入射する第１波長帯の光を第２光電変換領域に集光する。
　本実施の形態に係る光検出装置（撮像装置１）は、複数の構造体５１を有する光学層７０を備える。光学層７０は、第１集光領域７１の分割領域８１ａに入射する赤の波長帯の光をセルＣ１の光電変換部１２に集光し、分割領域８１ｂに入射する赤の波長帯の光をセルＣ２の光電変換部１２に集光する。このため、入射光に対する感度を向上させつつ、解像度の低下を抑制することができる。解像度の低下を抑制可能な光検出装置を実現することが可能となる。
　次に、本開示の変形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、適宜説明を省略する。
＜２．変形例＞
（２－１．変形例１）
　図１４は、本開示の変形例１に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。本変形例に係る撮像装置１は、図１４に示すように、フィルタ２５を有する。フィルタ２５は、入射光のうち特定の波長域の光を選択的に透過させるように構成される。
　フィルタ２５は、例えば、画素Ｐ毎または複数の画素Ｐ毎（即ち所定数の画素Ｐ毎）に、光電変換部１２の上方に設けられる。図１４に示す例では、フィルタ２５は、スペーサ層９０において、光学層７０と半導体層１０との間に設けられる。フィルタ２５は、例えば、ＲＧＢのカラーフィルタである。
　撮像装置１では、例えば、画素Ｐｒは、赤（Ｒ）の光を透過するフィルタ２５を有し、画素Ｐｇ１，Ｐｇ２は、緑（Ｇ）の光を透過するフィルタ２５を有する。また、画素Ｐｂは、青（Ｂ）の光を透過するフィルタ２５を有する。画素Ｐの光電変換部１２は、光学層７０及びフィルタ２５を介して入射する光を光電変換する。
　本変形例に係る撮像装置１では、フィルタ２５が設けられることで、画素Ｐ間における混色を低減させることができる。画素の信号にノイズが混入することを抑制することができ、画素信号を用いて生成される画像の画質低下を抑制することが可能となる。なお、フィルタ２５は、補色系のカラーフィルタであってもよい。また、フィルタ２５は、赤外光を透過するフィルタであってもよい。
（２－２．変形例２）
　図１５及び図１６は、変形例２に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。図１５は、撮像装置の平面構成の一例を示し、図１６は、撮像装置の断面構成の一例を示している。画素間分離部３０は、画素Ｐ間における画素間分離部３０の幅（厚み）と、画素Ｐ内のセルＣ間における画素間分離部３０の幅とが異なるように構成されてもよい。
　図１５又は図１６に示す例のように、Ｘ軸方向に隣り合う複数の画素Ｐ間における画素間分離部３０の幅Ｗ１（太さ）は、Ｘ軸方向に隣り合う複数のセルＣ間における画素間分離部３０の幅Ｗ２よりも大きくてよい。例えば、画素Ｐｒ内のセルＣ１とセルＣ２との間における画素間分離部３０の幅Ｗ２は、画素Ｐｒと画素Ｐｇ１との間における画素間分離部３０の幅Ｗ１よりも小さい。
　また、Ｙ軸方向に隣り合う複数の画素Ｐ間における画素間分離部３０の幅Ｗ３は、Ｙ軸方向に隣り合う複数のセルＣ間における画素間分離部３０の幅Ｗ４よりも大きくてよい。このように撮像装置１を構成することにより、各セルＣの感度を向上させつつ、画素Ｐ間における混色を低減させることが可能となる。
（２－３．変形例３）
　図１７、図１８Ａ、及び図１８Ｂは、変形例３に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。図１７は、撮像装置の断面構成の一例を示している。図１８Ａは、図１７に示したＡ－Ａ’線の方向における撮像装置の平面構成の一例を示している。また、図１８Ｂは、図１７に示したＢ－Ｂ’線の方向における撮像装置の平面構成の一例を示している。画素Ｐの各セルＣは、それぞれ、複数の光電変換部１２を有し得る。図１７又は図１８Ａ，１８Ｂに示す例では、セルＣ１～セルＣ４は、それぞれ、光電変換部１２ａと光電変換部１２ｂを有する。
　撮像装置１では、光電変換部１２ａと光電変換部１２ｂによって、光学系の互いに異なる領域を通過した光が受光され、瞳分割が行われる。光電変換部１２ａで光電変換された電荷に基づく画素信号と、光電変換部１２ｂで光電変換された電荷に基づく画素信号とを用いることで、位相差データ（位相差情報）を得ることができる。位相差データを用いることにより、位相差ＡＦ（Auto Focus）を行うことができる。
　撮像装置１の撮像面の全面、即ち画素部１００全体に、光電変換部１２ａ，１２ｂを含むセルＣを有する画素Ｐが繰り返し設けられてよい。この場合、撮像装置１の撮像面の全面にわたって位相差データを得ることができ、高精度のオートフォーカスを行うことができる。
　画素Ｐｒ、画素Ｐｇ１，Ｐｇ２、画素Ｐｂの各々のセルＣは、２つ以上の光電変換部１２を有していてもよい。例えば、セルＣ１～セルＣ４の各々は、４つの光電変換部１２を含んで構成されてもよい。なお、画素部１００では、複数の光電変換部１２を含むセルＣを有する画素Ｐが、離散的に設けられてもよい。
　図１９、図２０Ａ、図２０Ｂ、及び図２０Ｃは、変形例３に係る撮像装置の別の構成例を説明するための図である。図２０Ａは、図１９に示したＡ－Ａ’線の方向における撮像装置の断面構成の一例を示している。図２０Ｂは、図１９に示したＢ－Ｂ’線の方向における撮像装置の断面構成の一例を示している。また、図２０Ｃは、図１９に示したＣ－Ｃ’線の方向における撮像装置の断面構成の一例を示している。
　画素間分離部３０は、図１９等に示す例のように、光電変換部１２ａと光電変換部１２ｂとの間に設けられる部分３１及び部分３２を有し得る。部分３１及び部分３２は、それぞれ、隣り合う光電変換部１２ａ及び光電変換部１２ｂの間に設けられる分離領域である。部分３１及び部分３２は、一例として、平面視において、Ｙ軸方向に延びた形状を有する。部分３２は、例えば、図１９に示す例のように、部分３１に対してＹ軸方向に並ぶように設けられる。
　図２１及び図２２は、変形例３に係る撮像装置の別の構成例を説明するための図である。また、図２２は、図２１に示したＡ－Ａ’線の方向における撮像装置の断面構成の一例を示している。撮像装置１は、隣り合う複数の光電変換部１２の間に設けられるオーバーフローパス１５を有していてもよい。オーバーフローパス１５は、複数の光電変換部１２に隣接するように設けられ得る。
　図２１及び図２２に示す例では、オーバーフローパス１５は、半導体層１０において、光電変換部１２ａと光電変換部１２ｂとの間に形成される。オーバーフローパス１５は、不純物を用いて形成される領域、例えばｎ型の半導体領域である。オーバーフローパス１５は、例えば、光電変換部１２ａと光電変換部１２ｂに接するように、部分３１と部分３２との間に形成される。なお、オーバーフローパス１５は、ｐ型の半導体領域によって構成されてもよい。
　撮像装置１では、オーバーフローパス１５が設けられることで、光電変換部１２ａ及び光電変換部１２ｂの間において、オーバーフローした電荷を転送（移動）させることができる。例えば、光電変換部１２ａに蓄積可能な電荷量（飽和電荷量）を超える電荷が生じた場合も、光電変換部１２ａから溢れ出た電荷を光電変換部１２ｂに蓄積することができる。
（２－４．変形例４）
　図２３Ａ及び図２３Ｂは、変形例４に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。ナノ構造体（微小構造体）としての構造体５１は、例えば、光学層７０において周期的に配置され得る。例えば、図２３Ａに示す例のように、構造体５１は、等間隔に並ぶ破線のグリッドの交点に配置されてよい。
　また、図２３Ｂに示す例のように、構造体５１を、画素Ｐの対角線Ｄ１又は対角線Ｄ２上に設けるようにしてもよい。対角線Ｄ１，Ｄ２は、対称軸ともいえる。このように構造体５１を配置することで、ＰＳＦ(Point Spread Function)の対称性を担保することが可能となる。
（２－５．変形例５）
　図２４は、変形例５に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。撮像装置１は、複数層（複数段）の構造体５１を有していてもよい。撮像装置１の光学層７０は、例えば、互いに積層するように設けられた複数の構造体（図２４に示す例では、構造体５１ａ、構造体５１ｂ）を有する。各画素Ｐの素子領域６０には、１段目の構造体５１ａと、２段目の構造体５１ｂが設けられる。
　光学層７０は、構造体５１ａ及び部材５５ａを含む第１光学層１７１（第１階層）と、構造体５１ｂ及び部材５５ｂを含む第２光学層１７２（第２階層）とを有する。第２光学層１７２は、第１光学層１７１に対して積層して設けられる。構造体５１ａ及び構造体５１ｂは、例えば、それぞれ、柱状（ピラー状）の形状を有する。
　構造体５１ａ及び部材５５ａは、互いに異なる屈折率を有する材料を用いて構成される。また、構造体５１ｂ及び部材５５ｂは、互いに異なる屈折率を有する材料を用いて構成され得る。なお、構造体５１ａ，５１ｂの形状および数等は、図示した例に限られず、適宜変更可能である。
　本変形例に係る撮像装置１では、複数層の構造体（例えば構造体５１ａ及び構造体５１ｂ）を有する光学層７０によって、各セルＣへ適切に光を導光することができる。複数段のメタサーフェス素子によって、任意の波長域の光を光電変換部１２へ効率よく導光することができる。良好な光学特性を有する撮像装置１を実現することが可能となる。
　図２５Ａ及び図２５Ｂ、図２６Ａ～図２６Ｃは、変形例５に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。図２５Ａは、光学層７０の第２光学層１７２におけるレイアウト例を示し、図２５Ｂは、光学層７０の第１光学層１７１におけるレイアウト例を示している。なお、図２４は、図２５Ａ及び図２５Ｂに示したＡ－Ａ’線の方向における構成例に対応する。
　図２６Ａ～図２６Ｃは、半導体層１０の面１１Ｓ１における電場強度分布の一例を示している。図２６Ａは、光学層７０を介して入射する光のうち、赤の波長域の光の電場強度の一例を示している。また、図２６Ｂは、緑の波長域の光の電場強度の一例を示し、図２６Ｃは、青の波長域の光の電場強度の一例を示している。
　本変形例に係る撮像装置１では、光学層７０によって、図２６Ａ～図２６Ｃに示す例のように、画素Ｐｒ，Ｐｇ１，Ｐｇ２，Ｐｂの各セルＣ（セルＣ１～セルＣ４）へ適切に光を導光することができる。セルＣ１～セルＣ４の各々における電場強度を強く（高く）することができ、セルＣ１～セルＣ４の各々の光電変換部１２へ効率よく光を導光することができる。解像度の低下を効果的に抑制することが可能となる。
（２－６．変形例６）
　図２７は、変形例６に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。撮像装置１は、図２７に示す例のように、反射防止膜４５ａ、反射防止膜４５ｂを有していてもよい。反射防止膜４５ｂ（反射抑制膜）は、構造体５１に対して、光が入射する側に設けられる。反射防止膜４５ｂは、例えば、複数の構造体５１を覆うように設けられ、反射を低減（抑制）する。
　反射防止膜４５ａは、構造体５１に対して、光が入射する側とは反対側に設けられる。図２７に示す例では、反射防止膜４５ａは、スペーサ層９０と構造体５１との間に設けられる。反射防止膜４５ａ，４５ｂは、例えば、構造体５１の屈折率とは異なる屈折率を有する材料により構成される。なお、反射防止膜４５ａ，４５ｂは、光学層７０の一部ともいえる。
　図２８は、変形例６に係る撮像装置の別の構成例を説明するための図である。撮像装置１は、図２８に示す例のように、反射防止膜４５ａ～４５ｃを有していてもよい。反射防止膜４５ｃは、構造体５１ｂに対して、光が入射する側に設けられる。反射防止膜４５ａ～４５ｃは、一例として、酸化シリコン、窒化シリコン等の絶縁材料を用いて構成される。
　なお、反射防止膜４５ａ～４５ｃは、同じ材料を用いて構成されてもよく、異なる材料を用いて構成されてもよい。反射防止膜４５ａと反射防止膜４５ｂと反射防止膜４５ｃは、互いに異なる屈折率を有していてもよい。なお、撮像装置１を、反射防止膜４５ａ～４５ｃのうち１つ又は２つのみを有する構成としてもよい。
（２－７．変形例７）
　図２９Ａ及び図２９Ｂは、変形例７に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。図２９Ｂは、図２９Ａの場合よりも、画素部１００（画素アレイ）の中心からの距離、即ち、像高が高い領域における断面構成の一例を示している。画素部１００の中央領域では、画素Ｐは、例えば図２９Ａに示すように構成される。
　撮像装置１の画素部１００の中央部分には、例えば、光学レンズからの光がほぼ垂直に入射する。中央部分よりも外側に位置する周辺部分、即ち画素部１００の中央から離れた領域には、図２９Ｂにおいて矢印で模式的に示す例のように、光が斜めに入射する。撮像装置１では、構造体５１を有する素子領域６０が、画素部１００の中心からの距離、即ち、像高に応じて異なるように構成され得る。
　複数の構造体５１を有する素子領域６０は、例えば光電変換部１２に対して、画素部１００の中央側にずらして配置される。図２９Ｂに示す例では、素子領域６０は、画素Ｐの光電変換部１２に対して右方向にシフトして設けられる。画素Ｐの素子領域６０の中心は、その画素Ｐの光電変換部１２の中心よりも画素部１００の中心に近い位置にある。
　撮像装置１の画素部１００では、構造体５１の位置、素子領域６０の位置等が、像高に応じて調整され、瞳補正を適切に行うことができる。各画素Ｐの光電変換部１２へ入射する光の光量が低下することを抑制し、入射光に対する感度の低下を抑制することができる。光電変換部１２へ適切に光を導くことができ、解像度の低下を防ぐことが可能となる。
（２－８．変形例８）
　図３０は、変形例８に係る撮像装置の構成例を説明するための図である。スペーサ層９０は、複数の部材、例えば第１部材９１及び第２部材９２により構成されてもよい。第１部材９１及び第２部材９２は、互いに異なる屈折率を有する材料を用いて構成される。第１部材９１及び第２部材９２によってスペーサ層９０を構成することで、集光性能を向上させることができ、撮像装置１の低背化を実現することが可能となる。
（２－９．変形例９）
　上述した実施の形態および変形例では、画素の配置例について説明したが、画素の配置は上述した例に限らない。例えば、図３１Ａ又は図３１Ｂに示す例のように、撮像装置１では、画素Ｐｒ、画素Ｐｇ１、画素Ｐｇ２、及び画素Ｐｂは、それぞれ、２×２画素単位で配置されてもよい。
　撮像装置１の画素部１００（画素アレイ）では、例えば、隣り合う４つの画素Ｐｒと、隣り合う４つの画素Ｐｇ１と、隣り合う４つの画素Ｐｇ２と、隣り合う４つの画素Ｐｂとが繰り返し配置され得る。画素Ｐｒ、画素Ｐｇ１、画素Ｐｇ２、及び画素Ｐｂが、それぞれ、２行×２列で周期的に配置されるともいえる。
　画素Ｐの各セルＣ（例えばセルＣ１～Ｃ４）は、複数の光電変換部１２、例えば図３１Ｂに示すように光電変換部１２ａ及び光電変換部１２ｂを有していてもよい。画素Ｐｒ、画素Ｐｇ１，Ｐｇ２、画素Ｐｂの各々のセルＣ１～Ｃ４は、２つ以上の光電変換部１２、例えば４つの光電変換部１２を有していてもよい。
＜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３２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単位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３３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３３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３３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３４は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図３４では、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。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３４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、例えば、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、例えば、撮像装置１等は、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、高精細な撮影画像を得ることが可能となる。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可能となる。
（内視鏡手術システムへの応用例）
　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、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
　図３５は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
　図３５では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
　内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
　鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
　カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：　Ｃａｍｅｒａ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）１１２０１に送信される。
　ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
　表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
　光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
　入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
　処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
　なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
　また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
　また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Ｎａｒｒｏｗ　Ｂａｎｄ　Ｉｍａｇｉｎｇ）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
　図３６は、図３５に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
　カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
　レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
　撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
　また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
　駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
　通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
　また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
　なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Ａｕｔｏ　Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能、ＡＦ（Ａｕｔｏ　Ｆｏｃｕｓ）機能及びＡＷＢ（Ａｕｔｏ　Ｗｈｉｔｅ　Ｂａｌａｎｃｅ）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
　カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
　通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
　また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
　画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
　制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
　また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
　カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
　ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術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、例えば、内視鏡１１１００のカメラヘッド１１１０２に設けられた撮像部１１４０２に好適に適用され得る。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、高精細な内視鏡１１１００を提供することが可能となる。
　以上、実施の形態、変形例および適用例ならびに応用例を挙げて本開示を説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した変形例は、上記実施の形態の変形例として説明したが、各変形例の構成を適宜組み合わせることができる。
　上記実施の形態等では、撮像装置を例示して説明するようにしたが、本開示の光検出装置は、例えば、入射する光を受光し、光を電荷に変換するものであればよい。出力される信号は、画像情報の信号でもよいし、測距情報の信号でもよい。光検出装置（撮像装置）は、イメージセンサ、測距センサ等に適用され得る。なお、本開示は、裏面照射型イメージセンサに限定されるものではなく、表面照射型イメージセンサにも適用可能である。
　本開示に係る光検出装置は、ＴＯＦ（Time Of Flight）方式の距離計測が可能な測距センサとしても適用され得る。各画素の受光素子（光電変換部）は、ＡＰＤ（Avalanche Photo Diode：アバランシェフォトダイオード）であってもよい。受光素子は、例えば、ＳＰＡＤ（単一光子アバランシェダイオード）により構成され得る。光検出装置（撮像装置）は、イベントを検出可能なセンサ、例えば、イベント駆動型のセンサ（ＥＶＳ（Event Vision Sensor）、ＥＤＳ（Event Driven Sensor）、ＤＶＳ（Dynamic Vision Sensor）等と呼ばれる）としても適用され得る。
　本開示の一実施形態の光検出装置は、半導体層と、半導体層に設けられる第１光電変換領域及び第２光電変換領域を有する第１画素と、半導体層の上方に設けられ、複数の第１構造体を有する光学層とを備える。光学層は、第１光電変換領域に対応する第１領域と、第２光電変換領域に対応する第２領域とを含む。光学層は、第１領域に入射する第１波長帯の光を第１光電変換領域に集光し、第２領域に入射する第１波長帯の光を第２光電変換領域に集光する。このため、解像度の低下を抑制可能な光検出装置を実現することが可能となる。
　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。また、本開示は以下のような構成をとることも可能である。
（１）
　半導体層と、
　前記半導体層に設けられる第１光電変換領域及び第２光電変換領域を有する第１画素と、
　前記半導体層の上方に設けられ、複数の第１構造体を有する光学層と
　を備え、
　前記光学層は、前記第１光電変換領域に対応する第１領域と、前記第２光電変換領域に対応する第２領域とを含み、
　前記光学層は、前記第１領域に入射する第１波長帯の光を前記第１光電変換領域に集光し、前記第２領域に入射する前記第１波長帯の光を前記第２光電変換領域に集光する
　光検出装置。
（２）
　平面視で、前記第１画素の面積と、前記第１領域の受光面積とは略同じである
　前記（１）に記載の光検出装置。
（３）
　前記第１領域に入射する第１波長帯の光は、前記第２光電変換領域には集光しない
　前記（１）または（２）に記載の光検出装置。
（４）
　前記第１画素は、前記第１光電変換領域を含む第１セルと、前記第２光電変換領域を含む第２セルとを有し、
　前記第１光電変換領域は、前記第１領域を介して入射する光を光電変換し、
　前記第２光電変換領域は、前記第２領域を介して入射する光を光電変換する
　前記（１）から（３）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（５）
　前記第１セルと前記第２セルとは、第１方向において隣り合うように位置し、
　前記第１領域と前記第２領域とは、前記第１方向において隣り合うように位置している
　前記（４）に記載の光検出装置。
（６）
　前記光学層の前記第１領域及び前記第２領域は、それぞれ、前記第１セルと前記第２セルとの境界から離れた領域に光を集光する
　前記（４）または（５）に記載の光検出装置。
（７）
　前記光学層は、前記第１領域に入射する前記第１波長帯の光を前記第１セルの中央部に集光し、前記第２領域に入射する前記第１波長帯の光を前記第２セルの中央部に集光する
　前記（４）から（６）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（８）
　前記第１画素と隣り合う第２画素をさらに備え、
　前記第１画素及び前記第２画素は、それぞれ、前記第１光電変換領域及び前記第２光電変換領域を有し、
　前記光学層は、
　前記第１画素の前記第１光電変換領域に対応する前記第１領域と、
　前記第１画素の前記第２光電変換領域に対応する前記第２領域と、
　前記第２画素の前記第１光電変換領域に対応する第３領域と
　前記第２画素の前記第２光電変換領域に対応する第４領域と
　を含み、
　前記光学層は、
　前記第１領域に入射する前記第１波長帯の光を前記第１画素の前記第１光電変換領域に集光し、
　前記第２領域に入射する前記第１波長帯の光を前記第１画素の前記第２光電変換領域に集光し、
　前記第３領域に入射する第２波長帯の光を前記第２画素の前記第１光電変換領域に集光し、
　前記第４領域に入射する前記第２波長帯の光を前記第２画素の前記第２光電変換領域に集光する
　前記（１）から（７）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（９）
　前記第２領域は、前記第３領域の少なくとも一部を含む
　前記（８）に記載の光検出装置。
（１０）
　前記第２画素と隣り合う第３画素をさらに備え、
　前記第３画素は、前記第１光電変換領域及び前記第２光電変換領域を有し、
　前記光学層は、
　前記第３画素の前記第１光電変換領域に対応する第５領域と
　前記第３画素の前記第２光電変換領域に対応する第６領域と
　を含み、
　前記光学層は、
　前記第５領域に入射する第３波長の光を前記第３画素の前記第１光電変換領域に集光し、
　前記第６領域に入射する前記第３波長の光を前記第３画素の前記第２光電変換領域に集光する
　前記（８）または（９）に記載の光検出装置。
（１１）
　前記第４領域は、前記第５領域の少なくとも一部を含む
　前記（１０）に記載の光検出装置。
（１２）
　前記光学層と前記半導体層との間において、前記第１光電変換領域及び前記第２光電変換領域の上方に設けられ、前記第１波長帯の光を透過するフィルタをさらに備える
　前記（１）から（１１）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（１３）
　前記半導体層において前記第１光電変換領域と前記第２光電変換領域との間に設けられる遮光部材をさらに備える
　前記（１）から（１２）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（１４）
　前記光学層と前記半導体層との間に設けられるスペーサ層をさらに備える
　前記（１）から（１３）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（１５）
　前記第１構造体の上または前記第１構造体の下に設けられる反射防止膜をさらに備える
　前記（１）から（１４）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（１６）
　複数の前記第１構造体は、前記光学層において第１方向に並ぶように設けられている
　前記（１）から（１５）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（１７）
　前記第１構造体は、柱状の形状を有する
　前記（１）から（１６）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（１８）
　前記光学層は、前記第１構造体の周囲に設けられる第１部材を有し、
　前記第１部材は、前記第１構造体の屈折率とは異なる屈折率を有する
　前記（１）から（１７）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（１９）
　前記光学層は、前記複数の第１構造体を含む第１層と、複数の第２構造体を含み、前記第１層と積層するように設けられる第２層とを有する
　前記（１）から（１８）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（２０）
　前記第１画素は、複数の前記第１光電変換領域と複数の前記第２光電変換領域を含む
　前記（１）から（１９）のいずれか１つに記載の光検出装置。
（２１）
　光学系と、
　前記光学系を透過した光を受光する光検出装置と
　を備え、
　前記光検出装置は、
　半導体層と、
　前記半導体層に設けられる第１光電変換領域及び第２光電変換領域を有する第１画素と、
　前記半導体層の上方に設けられ、複数の第１構造体を有する光学層と
　を有し、
　前記光学層は、前記第１光電変換領域に対応する第１領域と、前記第２光電変換領域に対応する第２領域とを含み、
　前記光学層は、前記第１領域に入射する第１波長帯の光を前記第１光電変換領域に集光し、前記第２領域に入射する前記第１波長帯の光を前記第２光電変換領域に集光する
　電子機器。
　本出願は、日本国特許庁において２０２４年６月７日に出願された日本特許出願番号２０２４－０９３３４７号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
　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 (21)

  1. 　半導体層と、
    　前記半導体層に設けられる第１光電変換領域及び第２光電変換領域を有する第１画素と、
    　前記半導体層の上方に設けられ、複数の第１構造体を有する光学層と
    　を備え、
    　前記光学層は、前記第１光電変換領域に対応する第１領域と、前記第２光電変換領域に対応する第２領域とを含み、
    　前記光学層は、前記第１領域に入射する第１波長帯の光を前記第１光電変換領域に集光し、前記第２領域に入射する前記第１波長帯の光を前記第２光電変換領域に集光する
    　光検出装置。
  2. 　平面視で、前記第１画素の面積と、前記第１領域の受光面積とは略同じである
    　請求項１に記載の光検出装置。
  3. 　前記第１領域に入射する第１波長帯の光は、前記第２光電変換領域には集光しない
    　請求項１に記載の光検出装置。
  4. 　前記第１画素は、前記第１光電変換領域を含む第１セルと、前記第２光電変換領域を含む第２セルとを有し、
    　前記第１光電変換領域は、前記第１領域を介して入射する光を光電変換し、
    　前記第２光電変換領域は、前記第２領域を介して入射する光を光電変換する
    　請求項１に記載の光検出装置。
  5. 　前記第１セルと前記第２セルとは、第１方向において隣り合うように位置し、
    　前記第１領域と前記第２領域とは、前記第１方向において隣り合うように位置している
    　請求項４に記載の光検出装置。
  6. 　前記光学層の前記第１領域及び前記第２領域は、それぞれ、前記第１セルと前記第２セルとの境界から離れた領域に光を集光する
    　請求項４に記載の光検出装置。
  7. 　前記光学層は、前記第１領域に入射する前記第１波長帯の光を前記第１セルの中央部に集光し、前記第２領域に入射する前記第１波長帯の光を前記第２セルの中央部に集光する
    　請求項４に記載の光検出装置。
  8. 　前記第１画素と隣り合う第２画素をさらに備え、
    　前記第１画素及び前記第２画素は、それぞれ、前記第１光電変換領域及び前記第２光電変換領域を有し、
    　前記光学層は、
    　前記第１画素の前記第１光電変換領域に対応する前記第１領域と、
    　前記第１画素の前記第２光電変換領域に対応する前記第２領域と、
    　前記第２画素の前記第１光電変換領域に対応する第３領域と
    　前記第２画素の前記第２光電変換領域に対応する第４領域と
    　を含み、
    　前記光学層は、
    　前記第１領域に入射する前記第１波長帯の光を前記第１画素の前記第１光電変換領域に集光し、
    　前記第２領域に入射する前記第１波長帯の光を前記第１画素の前記第２光電変換領域に集光し、
    　前記第３領域に入射する第２波長帯の光を前記第２画素の前記第１光電変換領域に集光し、
    　前記第４領域に入射する前記第２波長帯の光を前記第２画素の前記第２光電変換領域に集光する
    　請求項１に記載の光検出装置。
  9. 　前記第２領域は、前記第３領域の少なくとも一部を含む
    　請求項８に記載の光検出装置。
  10. 　前記第２画素と隣り合う第３画素をさらに備え、
    　前記第３画素は、前記第１光電変換領域及び前記第２光電変換領域を有し、
    　前記光学層は、
    　前記第３画素の前記第１光電変換領域に対応する第５領域と
    　前記第３画素の前記第２光電変換領域に対応する第６領域と
    　を含み、
    　前記光学層は、
    　前記第５領域に入射する第３波長の光を前記第３画素の前記第１光電変換領域に集光し、
    　前記第６領域に入射する前記第３波長の光を前記第３画素の前記第２光電変換領域に集光する
    　請求項８に記載の光検出装置。
  11. 　前記第４領域は、前記第５領域の少なくとも一部を含む
    　請求項１０に記載の光検出装置。
  12. 　前記光学層と前記半導体層との間において、前記第１光電変換領域及び前記第２光電変換領域の上方に設けられ、前記第１波長帯の光を透過するフィルタをさらに備える
    　請求項１に記載の光検出装置。
  13. 　前記半導体層において前記第１光電変換領域と前記第２光電変換領域との間に設けられる画素間分離部をさらに備える
    　請求項１に記載の光検出装置。
  14. 　前記光学層と前記半導体層との間に設けられるスペーサ層をさらに備える
    　請求項１に記載の光検出装置。
  15. 　前記第１構造体の上または前記第１構造体の下に設けられる反射防止膜をさらに備える
    　請求項１に記載の光検出装置。
  16. 　複数の前記第１構造体は、前記光学層において第１方向に並ぶように設けられている
    　請求項１に記載の光検出装置。
  17. 　前記第１構造体は、柱状の形状を有する
    　請求項１に記載の光検出装置。
  18. 　前記光学層は、前記第１構造体の周囲に設けられる第１部材を有し、
    　前記第１部材は、前記第１構造体の屈折率とは異なる屈折率を有する
    　請求項１に記載の光検出装置。
  19. 　前記光学層は、前記複数の第１構造体を含む第１層と、複数の第２構造体を含み、前記第１層と積層するように設けられる第２層とを有する
    　請求項１に記載の光検出装置。
  20. 　前記第１画素は、複数の前記第１光電変換領域と複数の前記第２光電変換領域を含む
    　請求項１に記載の光検出装置。
  21. 　光学系と、
    　前記光学系を透過した光を受光する光検出装置と
    　を備え、
    　前記光検出装置は、
    　半導体層と、
    　前記半導体層に設けられる第１光電変換領域及び第２光電変換領域を有する第１画素と、
    　前記半導体層の上方に設けられ、複数の第１構造体を有する光学層と
    　を有し、
    　前記光学層は、前記第１光電変換領域に対応する第１領域と、前記第２光電変換領域に対応する第２領域とを含み、
    　前記光学層は、前記第１領域に入射する第１波長帯の光を前記第１光電変換領域に集光し、前記第２領域に入射する前記第１波長帯の光を前記第２光電変換領域に集光する
    　電子機器。
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