特許 6791243 撮像素子、及び、撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6791243

(24)【登録日】2020年11月9日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】撮像素子、及び、撮像装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 27/146 20060101AFI20201116BHJP

   H04N 5/369 20110101ALI20201116BHJP

   G03B 11/00 20060101ALI20201116BHJP

【ＦＩ】

   H01L27/146 D

   H04N5/369

   G03B11/00

【請求項の数】22

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2018-508832(P2018-508832)

(86)(22)【出願日】2017年2月28日

(86)【国際出願番号】JP2017007936

(87)【国際公開番号】WO2017169479

(87)【国際公開日】20171005

【審査請求日】2018年9月18日

(31)【優先権主張番号】特願2016-70959(P2016-70959)

(32)【優先日】2016年3月31日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】100084412

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 冬紀

(74)【代理人】

【識別番号】100146709

【弁理士】

【氏名又は名称】白石 直正

(72)【発明者】

【氏名】加藤 周太郎

(72)【発明者】

【氏名】高木 徹

(72)【発明者】

【氏名】瀬尾 崇志

(72)【発明者】

【氏名】安藤 良次

【審査官】 田邊 顕人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０５５１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／１５６９３３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００４５５１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１６−０８２１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１２７０４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１４７１９９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−０９８５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０９６５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５５２２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０６３７２７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２７／１４６

Ｇ０３Ｂ １１／００

Ｈ０４Ｎ ５／３６９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の画素が第１方向に配列される撮像素子であって、
入射した光を光電変換して電荷を生成する第１光電変換部と、前記第１光電変換部で生成された電荷による信号を出力する第１出力部と、前記光が入射する方向と交差する面において、前記第１光電変換部の中心よりも前記第１方向側の領域に少なくとも一部に設けられ、前記第１光電変換部を透過した光の一部を前記第１光電変換部へ反射する第１反射部と、を有する第１画素と、
入射した光を光電変換して電荷を生成する第２光電変換部と、前記第２光電変換部で生成された電荷による信号を出力する第２出力部と、前記光が入射する方向と交差する面において、前記第２光電変換部の中心よりも前記第１方向と逆方向側の領域に少なくとも一部に設けられ、前記第２光電変換部を透過した光の一部を前記第２光電変換部へ反射する第２反射部と、を有する第２画素と、を備え、
前記第１反射部と前記第２反射部とは前記第１出力部と前記第２出力部との間、または前記第１出力部と前記第２出力部とは前記第１反射部と前記第２反射部との間に設けられる撮像素子。

【請求項2】

請求項１に記載の撮像素子において、
前記第１出力部は、第１配線を有し、
前記第２出力部は、第２配線を有し、
前記第１反射部と前記第２反射部とは前記第１配線と前記第２配線との間、または前記第１配線と前記第２配線とは前記第１反射部と前記第２反射部との間に設けられる撮像素子。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の撮像素子において、
前記第１反射部は、前記第１画素と隣の画素との間にある分離部から前記第１方向において第１間隔で設けられ、
前記第２反射部は、前記第２画素と隣の画素との間にある分離部から前記第１方向において前記第１間隔とは異なる第２間隔で設けられる撮像素子。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
入射した光を光電変換して電荷を生成する第３光電変換部を有する第３画素を備え、
前記第１画素と前記第２画素と第３画素とは、第１分光特性を有する第１フィルタを有する撮像素子。

【請求項5】

請求項４に記載の撮像素子において、
入射した光を光電変換して電荷を生成する第４光電変換部を有する第４画素を備え、
前記第４画素は、前記第１分光特性よりも短い波長の光の透過率が高い第２分光特性を有する第２フィルタを有する撮像素子。

【請求項6】

請求項５に記載の撮像素子において、
前記第１フィルタは、第１波長の光を透過し、
前記第２フィルタは、前記第１波長よりも短い波長の光を透過する撮像素子。

【請求項7】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
入射した光を光電変換して電荷を生成する第３光電変換部を有する第３画素を備え、
前記第１画素と前記第２画素とは、第１分光特性を有する第１フィルタを有し、
前記第３画素は、前記第１分光特性よりも短い波長の光の透過率が高い第２分光特性を有する第２フィルタを有する撮像素子。

【請求項8】

請求項７に記載の撮像素子において、
前記第１フィルタは、第１波長の光を透過し、
前記第２フィルタは、前記第１波長よりも短い波長の光を透過する撮像素子。

【請求項9】

請求項５から請求項８までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第１フィルタは、赤色の光を透過し、
前記第２フィルタは、緑色の光を透過する撮像素子。

【請求項10】

請求項５から請求項８までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第１フィルタは、緑色の光を透過し、
前記第２フィルタは、青色の光を透過する撮像素子。

【請求項11】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
入射した光を光電変換して電荷を生成する第３光電変換部を有する第３画素と、
入射した光を光電変換して電荷を生成する第４光電変換部を有する第４画素と、を備え、
前記第１画素と前記第２画素とは、第１分光特性を有する第１フィルタを有し、
前記第３画素は、前記第１分光特性よりも短い波長の光の透過率が高い第２分光特性を有する第２フィルタを有し、
前記第４画素は、前記第２分光特性よりも短い波長の光の透過率が高い第３分光特性を有する第３フィルタを有する撮像素子。

【請求項12】

請求項１１に記載の撮像素子において、
前記第１フィルタは、第１波長の光を透過し、
前記第２フィルタは、前記第１波長よりも短い第２波長の光を透過し、
前記第３フィルタは、前記第２波長よりも短い波長の光を透過する撮像素子。

【請求項13】

請求項１２に記載の撮像素子において、
前記第１フィルタは、赤色の光を透過し、
前記第２フィルタは、緑色の光を透過し、
前記第３フィルタは、青色の光を透過する撮像素子。

【請求項14】

請求項１から請求項１３までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第１光電変換部と前記第２光電変換部との間に遮光部または反射部が設けられる撮像素子。

【請求項15】

請求項４から請求項１３までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第３画素は、前記第１画素と前記第２画素の間に設けられ、
前記第１光電変換部と前記第３光電変換部との間と、前記第２光電変換部と前記第３光電変換部との間との少なくとも一方に遮光部または反射部が設けられる撮像素子。

【請求項16】

請求項１５に記載の撮像素子において、
複数の前記第３画素が、前記第１画素と前記第２画素の間に設けられ、
複数の前記第３画素のうちの少なくとも１つの前記第３光電変換部と前記第１光電変換部との間と、複数の前記第３画素のうちの少なくとも１つの前記第３光電変換部と前記第２光電変換部との間と、の少なくとも一方に遮光部または反射部が設けられる撮像素子。

【請求項17】

請求項１から請求項１６までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第１画素は、前記第１光電変換部と前記第１反射部との間に遮光部または反射部を有し、
前記第２画素は、前記第２光電変換部と前記第２反射部との間に遮光部または反射部を有する撮像素子。

【請求項18】

請求項１から請求項１７までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第１反射部と前記第２反射部とは、金属膜または絶縁膜である撮像素子。

【請求項19】

請求項１から請求項１８までのいずれか一項に記載の撮像素子と、
フォーカスレンズを有する光学系による像を撮像する前記撮像素子の前記第１画素から出力された信号と前記第２画素から出力された信号とに基づいて、前記光学系による像が前記撮像素子に合焦するよう前記フォーカスレンズの位置を制御する制御部と、
を備える撮像装置。

【請求項20】

請求項４に記載の撮像素子と、
フォーカスレンズを有する光学系による像を撮像する前記撮像素子の前記第１画素から出力された信号と前記第２画素から出力された信号と前記第３画素から出力された信号とに基づいて、前記光学系による像が前記撮像素子に合焦するよう前記フォーカスレンズの位置を制御する制御部と、
を備える撮像装置。

【請求項21】

請求項２０に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記第１画素から出力された信号と前記第３画素から出力された信号との差分と、前記第２画素から出力された信号と前記第３画素から出力された信号との差分と、に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御する撮像装置。

【請求項22】

請求項１９から請求項２１までのいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記撮像素子の前記第１画素から出力された信号と前記第２画素から出力された信号とに基づいて、画像データを生成する画像生成部を備える撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像素子、及び、撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

光電変換部の下に反射層を設け、この反射層によって光電変換部を透過した光を光電変換部に反射させる撮像装置が知られている（特許文献１）。従来技術では、反射層は光電変換部に対して同じ位置にしか設けられていなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】日本国特開２０１０−１７７７０４号公報

【発明の概要】

【0004】

本発明の第１の態様によると、撮像素子は、複数の画素が第１方向に配列される撮像素子であって、入射した光を光電変換して電荷を生成する第１光電変換部と、前記第１光電変換部で生成された電荷による信号を出力する第１出力部と、前記光が入射する方向と交差する面において、前記第１光電変換部の中心よりも前記第１方向側の領域に少なくとも一部に設けられ、前記第１光電変換部を透過した光の一部を前記第１光電変換部へ反射する第１反射部と、を有する第１画素と、入射した光を光電変換して電荷を生成する第２光電変換部と、前記第２光電変換部で生成された電荷による信号を出力する第２出力部と、前記光が入射する方向と交差する面において、前記第２光電変換部の中心よりも前記第１方向と逆方向側の領域に少なくとも一部に設けられ、前記第２光電変換部を透過した光の一部を前記第２光電変換部へ反射する第２反射部と、を有する第２画素と、を備え、前記第１反射部と前記第２反射部とは前記第１出力部と前記第２出力部との間、または前記第１出力部と前記第２出力部とは前記第１反射部と前記第２反射部との間に設けられる。
本発明の第２の態様によると、撮像装置は、第１の態様による撮像素子と、フォーカスレンズを有する光学系による像を撮像する前記撮像素子の前記第１画素から出力された信号と前記第２画素から出力された信号とに基づいて、前記光学系による像が前記撮像素子に合焦するよう前記フォーカスレンズの位置を制御する制御部と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】第１の実施の形態に係る撮像装置の要部構成図。

【図2】第１の実施の形態に係る撮像素子の画素の配置例を示す図。

【図3】第１の実施の形態に係る撮像素子に入射する光束を説明するための図。

【図4】第１の実施の形態に係る撮像素子の断面構造の一例を示す図。

【図5】変形例１に係る撮像素子の断面構造の一例を示す図。

【図6】変形例２に係る撮像素子の断面構造の一例を示す図。

【図7】変形例３に係る撮像素子の画素の配置例を示す図。

【図8】変形例３に係る撮像素子の断面構造の一例を示す図。

【図9】変形例３に係る撮像素子の断面構造の別の例を示す図。

【図10】変形例４に係る撮像素子の断面構造の一例を示す図。

【図11】変形例４に係る撮像素子の断面構造の別の例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0006】

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る撮像装置であるデジタルカメラ１（以下、カメラ１と呼ぶ）の要部構成図である。カメラ１は、カメラボディ２と交換レンズ３とにより構成される。交換レンズ３は、マウント部（不図示）を介してカメラボディ２に装着される。カメラボディ２に交換レンズ３が装着されると、カメラボディ２側の接続部２０２と交換レンズ３側の接続部３０２とが接続され、カメラボディ２および交換レンズ３間の通信が可能となる。

【0007】

交換レンズ３は、撮像光学系（結像光学系）３１と、レンズ制御部３２と、レンズメモリ３３とを備える。撮像光学系３１は、焦点調節レンズ（フォーカスレンズ）を含む複数のレンズや絞りにより構成され、カメラボディ２の撮像素子２２の撮像面上に被写体像を結像する。レンズ制御部３２は、カメラボディ２のボディ制御部２１から出力される信号に基づいて焦点調節レンズを光軸Ｌ１方向に進退移動させ撮像光学系３１の焦点位置を調節する。ボディ制御部２１から出力される信号には、焦点調節レンズの移動量や移動方向、移動速度などを表す信号が含まれる。レンズメモリ３３は、不揮発性の記憶媒体等により構成され、交換レンズ３に関連する情報、例えば撮像光学系３１の射出瞳の位置に関する情報等のレンズ情報が記憶される。レンズメモリ３３に記憶されるレンズ情報は、レンズ制御部３２により読み出されて、ボディ制御部２１に送信される。

【0008】

カメラボディ２は、ボディ制御部２１と、撮像素子２２と、メモリ２３と、表示部２４と、操作部２５とを備える。撮像素子２２は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサであり、撮像素子２２には複数の画素が二次元状（行方向及び列方向）に配置される。撮像素子２２は、撮像光学系３１の射出瞳を通過した光束を受光して受光量に応じた信号を生成し、生成した信号をボディ制御部２１に出力する。撮像素子２２の複数の画素は、例えば、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタを有する。各画素はカラーフィルタを通して被写体像を撮像する。撮像素子２２から出力される信号と、ＲＧＢの色情報とが、ボディ制御部２１に入力される。

【0009】

ボディ制御部２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成され、制御プログラムに基づきカメラ１の各部を制御する。また、ボディ制御部２１は、各種の信号処理を行う。例えば、ボディ制御部２１は、撮像素子２２に制御信号を供給して撮像素子２２の動作を制御する。ボディ制御部２１は、焦点検出部２１ａと画像データ生成部２１ｂとを有する。画像データ生成部２１ｂは、撮像素子２２から出力される信号に各種の画像処理を行って画像データを生成する。焦点検出部２１ａは、撮像素子２２からの信号を用いて瞳分割型の位相差検出方式によりデフォーカス量を算出し、デフォーカス量をレンズ制御部３２に送信する。すなわち、焦点検出部２１ａは、撮像光学系３１の焦点位置を調節するための信号であるデフォーカス量を算出し、レンズ制御部３２に送信する。換言すると、焦点検出部２１ａは、撮像素子２２から出力される信号を用いて、撮像光学系３１による像の結像面と撮像素子２２の撮像面とのずれ量を算出する。ボディ制御部２１は、ずれ量から焦点調節レンズの移動量と移動方向とを算出する。ボディ制御部２１は、算出された焦点調節レンズの移動量と移動方向とに関する情報を、接続部２０２と接続部３０２とを介してレンズ制御部３２に送信する。レンズ制御部３２は、ボディ制御部２１から送信された情報に基づき、不図示のモータを駆動して、焦点調節レンズを、撮像光学系３１による像が撮像素子２２の撮像面に結像する位置、すなわち合焦位置に移動させる。

【0010】

メモリ２３は、メモリカード等の記録媒体であり、ボディ制御部２１によって画像データや音声データ等の書き込み及び読み出しが行われる。表示部２４は、ボディ制御部２１により生成された画像データから生成される画像を表示する。また、表示部２４は、シャッター速度、絞り値等の撮影に関する情報やメニュー画面等を表示する。操作部２５は、レリーズボタン、録画ボタン、各種設定スイッチなどを含み、操作部２５の操作に応じた操作信号をボディ制御部２１へ出力する。

【0011】

図２は、第１の実施の形態に係る撮像素子２２の画素の配置例を示す図である。撮像素子２２では、画素が二次元状（行方向および列方向）に配置される。各画素には、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の異なる分光特性を有する３つのカラーフィルタのいずれかが設けられる。Ｒのカラーフィルタは主に赤色の波長域の光を透過し、Ｇのカラーフィルタは主に緑色の波長域の光を透過し、Ｂのカラーフィルタは主に青色の波長域の光を透過する。

【0012】

各画素は、配置されるカラーフィルタに応じて異なる分光特性を有する。撮像素子２２では、ＲおよびＧのカラーフィルタを有する画素が交互に配置される画素群４０１と、ＧおよびＢのカラーフィルタを有する画素（以下、Ｒ、ＧおよびＢのカラーフィルタを有する画素をそれぞれＲ画素、Ｇ画素、およびＢ画素と称する）が交互に配置される画素群４０２とが二次元状に繰り返し配置される。こうして、Ｒ画素とＧ画素とＢ画素とは、ベイヤー配列に従い、配置されている。

【0013】

撮像素子２２は、上述のようにベイヤー配列されたＲ、Ｇ、Ｂの撮像画素１２と、撮像画素１２の一部に置換して配置された撮像兼焦点検出画素１１、１３とを有する。撮像画素１２は、画像データ生成部２１ｂが画像データを生成するための信号、すなわち撮像信号を出力する。撮像兼焦点検出画素１１、１３は、撮像信号と、焦点検出部２１ａがデフォーカス量を算出するための信号、すなわち焦点検出信号とを出力する。なお、撮像兼焦点検出画素１１、１３は、焦点検出部２１ａがデフォーカス量を算出するための焦点検出信号のみを出力する焦点検出画素としてもよい。焦点検出部２１ａは、焦点検出画素１１、１３から出力される焦点検出信号に基づいてデフォーカス量を算出する。撮像兼焦点検出画素１１、１３は、行方向に並んだＧの撮像画素に置換して配置されるので、Ｇの分光特性を有する。即ち、撮像兼焦点検出画素１１、１３は、それぞれ、Ｇの波長域の光を光電変換して生成された電荷に基づく撮像信号を出力する。また、撮像兼焦点検出画素１１、１３は互いに、Ｒの撮像画素１２を挟んで、行方向（図２に示すＸ軸方向）に交互に配置される。撮像兼焦点検出画素１１の信号と撮像兼焦点検出画素１３の信号とは、後述する位相差式焦点検出のための一対の焦点検出信号として用いられる。なお、画素１１と画素１３とは任意の間隔で配置してもよい。また、画素１１と画素１２と画素１３とを１つの単位として、行方向または列方向、または行方向および列方向に任意の間隔で配置してもよい。

【0014】

撮像画素１２は、マイクロレンズ４０と光電変換部４１とを有する。撮像兼焦点検出画素１１、１３は、マイクロレンズ４０および光電変換部４１に加えて、反射部４２Ａ、４２Ｂをそれぞれ有する。反射部４２Ａ、４２Ｂは、光の入射方向において、マイクロレンズ４０、光電変換部４１、反射部４２Ａ、４２Ｂの順となる位置に設けられる。撮像兼焦点検出画素１１と撮像兼焦点検出画素１３とは、その反射部４２Ａ、４２Ｂの位置が異なる。なお、後述の図７または図８に示すように、撮像兼焦点検出画素１１、１３は、２つのＲの撮像画素とＧの撮像画素１２とを挟んで、行方向に交互に配置してもよい。この場合、撮像兼焦点検出画素１１、１３に挟まれるＧの撮像画素１２は、反射部４２Ａまたは反射部４２Ｂを有していない。

【0015】

図２に図示するように、撮像兼焦点検出画素１１の反射部４２Ａは、その光電変換部４１のほぼ左半分の領域に対応して配置される。他方、撮像兼焦点検出画素１３の反射部４２Ｂは、その光電変換部４１のほぼ右半分の領域に対応して配置される。換言すると、反射部４２Ａは、撮像兼焦点検出画素１１、１３の並び方向に光電変換部４１を２分割（図２に示すＹ軸方向を軸に分割）した一方の領域に対応して配置され、反射部４２Ｂは、光電変換部４１を２分割した他方の領域に対応して配置される。

【0016】

なお、図２においては、撮像兼焦点検出画素１１、１３は、行方向（図２に示すＸ軸方向）、即ち横方向に配列されたが、列方向（図２に示すＹ軸方向）、即ち縦方向に配列されてもよい。撮像兼焦点検出画素１１、１３が列方向に配列された場合には、反射部４２Ａが光電変換部４１のほぼ上半分と下半分の一方の領域に対応して配置され、反射部４２Ｂが光電変換部４１のほぼ上半分と下半分の他方の領域に対応して配置される。換言すると、反射部４２Ａは、撮像兼焦点検出画素１１、１３の並び方向と交差する方向に光電変換部４１を２分割（図２に示すＸ軸方向を軸に分割）した一方の領域に対応して配置され、反射部４２Ｂは、光電変換部４１を２分割した他方の領域に対応して配置される。

【0017】

図３は、第１の実施の形態に係る撮像素子に入射する光束を説明するための図である。なお、図３は、１つの撮像画素１２と１つの撮像兼焦点検出画素１１と１つの撮像兼焦点検出画素１３とが示されている。撮像画素１２は、上述のように、マイクロレンズ４０と、マイクロレンズ４０を透過した光束を受光する光電変換部４１とを有する。撮像兼焦点検出画素１１、１３は、上述のように、マイクロレンズ４０と、マイクロレンズ４０を透過した光束が入射する光電変換部４１と、光電変換部４１の一部を透過した光束を光電変換部４１に向けて反射する反射部４２Ａ、４２Ｂとを有する。

【0018】

なお、図３で図示する撮像画素１２はＧの撮像画素１２である。図２に図示するように撮像兼焦点検出画素１１、１３と撮像画素１２が配置されている場合、Ｇの撮像画素１２は撮像兼焦点検出画素１１または撮像兼焦点検出画素１３の周辺に配置されるＧの撮像画素１２である。
後述の図７または図８に示すように撮像兼焦点検出画素１１、１３と撮像画素１２が配置されている場合、Ｇの撮像画素１２は撮像兼焦点検出画素１１と撮像兼焦点検出画素１３との間に配置されるＧの撮像画素１２である。なお、撮像兼焦点検出画素１１または撮像兼焦点検出画素１３の周辺に配置されるＧの撮像画素１２であってもよい。

【0019】

撮像兼焦点検出画素１１では、第１の瞳領域６１を通過した第１の光束と第２の瞳領域６２を通過した第２の光束とがマイクロレンズ４０を介して光電変換部４１に入射する。光電変換部４１に入射した第１及び第２の光束のうちの第２の光束は、光電変換部４１を通過して反射部４２Ａで反射されて光電変換部４１に再入射する。他方、撮像兼焦点検出画素１３は、第１の瞳領域６１を通過した第１の光束と第２の瞳領域６２を通過した第２の光束とがマイクロレンズ４０を介して光電変換部４１に入射する。光電変換部４１に入射した第１及び第２の光束のうちの第１の光束は、光電変換部４１を通過して反射部４２Ｂで反射されて光電変換部４１に再入射する。なお、図３において、破線６５は、第１の瞳領域６１を通過して撮像兼焦点検出画素１３のマイクロレンズ４０および光電変換部４１を透過し反射部４２Ｂで反射された第１の光束を模式的に表している。

【0020】

撮像画素１２では、図１の撮像光学系３１の射出瞳６０の第１の瞳領域６１及び第２の瞳領域６２の両方を通過した光束がマイクロレンズ４０を介して光電変換部４１に入射する。撮像画素１２は、第１及び第２の瞳領域６１、６２の両方を通過した光束に関する信号Ｓ１を出力する。すなわち、撮像画素１２は、第１及び第２の瞳領域６１、６２の両方を通過した光を光電変換し、光電変換して生成された電荷に基づく信号Ｓ１を出力する。撮像兼焦点検出画素１１は、第１の瞳領域６１及び第２の瞳領域６２を通過した第１及び第２の光束を光電変換した電荷に基づく信号Ｓ１と、反射部４２Ａによって反射された第２の光束を光電変換した電荷に基づく信号Ｓ２とを加算した信号（Ｓ１＋Ｓ２）を出力する。撮像兼焦点検出画素１３は、第１の瞳領域６１及び第２の瞳領域６２を通過した第１及び第２の光束を光電変換した電荷に基づく信号Ｓ１と、反射部４２Ｂによって反射された第１の光束を光電変換した電荷に基づく信号Ｓ３とを加算した信号（Ｓ１＋Ｓ３）を出力する。

【0021】

ボディ制御部２１の画像データ生成部２１ｂは、撮像画素１２の信号Ｓ１と、撮像兼焦点検出画素１１、１３の信号（Ｓ１＋Ｓ２）、（Ｓ１＋Ｓ３）とに基づき、被写体像に関する画像データを生成する。なお、この画像データの生成の際には、信号Ｓ２，Ｓ３の影響を抑えるために、例えば、撮像兼焦点検出画素１１、１３の信号（Ｓ１＋Ｓ２）、（Ｓ１＋Ｓ３）のゲインを撮像画素１２の信号Ｓ１のゲインに比べて小さくするとよい。

【0022】

ボディ制御部２１の焦点検出部２１ａは、撮像画素１２の信号Ｓ１と、撮像兼焦点検出画素１１の信号（Ｓ１＋Ｓ２）と撮像兼焦点検出画素１３の信号（Ｓ１＋Ｓ３）とに基づき、合焦位置を求めるため相関演算を行う。焦点検出部２１ａは、この相関演算によって、第１の瞳領域６１を通過した第１の光束による像と第２の瞳領域６２を通過した第２の光束による像とのズレ量を算出し、この像ズレ量に基づきデフォーカス量を算出する。

【0023】

焦点検出部２１ａは、撮像画素１２の出力と撮像兼焦点検出画素１１の出力との差分、撮像画素１２の出力と撮像兼焦点検出画素１３との差分を求める。焦点検出部２１ａは、求めた差分から、第１の瞳領域６１を通過した第１の光束による像と、第２の瞳領域６２を通過した第２の光束による像との像ズレ量を算出する。算出した像ズレ量に基づきデフォーカス量を算出する。例えば、信号Ｓ１と信号（Ｓ１＋Ｓ２）とから、反射部４２Ａによって反射された第２の光束を光電変換した電荷に基づく信号Ｓ２を求める。焦点検出部２１ａは、信号Ｓ１と信号（Ｓ１＋Ｓ３）とから、反射部４２Ｂによって反射された第１の光束を光電変換した電荷に基づく信号Ｓ３を求める。焦点検出部２１ａは、信号Ｓ２と信号Ｓ３との位相差検出を行ってデフォーカス量を求める。

【0024】

本実施の形態では、撮像兼焦点検出画素１１および撮像兼焦点検出画素１３では、光が入射する方向と交差する方向において互いに異なる位置に反射部４２Ａ、４２Ｂが設けられ、撮像兼焦点検出画素１１の反射部４２Ａは瞳領域６２を介して入射する光を反射し、撮像兼焦点検出画素１３の反射部４２Ｂは瞳領域６１を介して入射する光を反射する。このため、撮像兼焦点検出画素１１の光電変換部４１では瞳領域６２を通過する光の受光量が増加する。撮像兼焦点検出画素１３の光電変換部４１では瞳領域６１を通過する光の受光量が増加する。この結果、撮像兼焦点検出画素１１から出力される信号は、瞳領域６２を通過する光による信号成分が増加する。撮像兼焦点検出画素１３から出力される信号は、瞳領域６１を通過する光による信号成分が増加する。撮像画素１２および撮像兼焦点検出画素１１および撮像兼焦点検出画素１３による信号を用いることで、被写体像の位相差情報を得ることができ、デフォーカス量を算出することができる。また、本実施の形態では、従来のように、光の入射面において位相差検出のための遮光膜を設けることなく、反射光を用いて被写体像の位相差を検出する。このため、画素が有する開口が小さくなることを回避できる。さらに、光電変換部４１を通過した光を反射部４２Ａ、４２Ｂにより光電変換部４１に反射させるため、画素の光電変換部４１の感度（量子効率）を向上させることができる。

【0025】

図４は、第１の実施の形態に係る撮像素子の断面構造の一例を示す図である。図４に示す撮像素子２２は、裏面照射型の撮像素子である。撮像素子２２は、第１基板（半導体層とも称する）１１１と、第２基板１１４とを備える。第１基板１１１は半導体基板により構成され、第２基板１１４は半導体基板やガラス基板等により構成される。第２基板１１４は、第１基板１１１の支持基板として機能する。第１基板１１１は、接着層１１３を介して第２基板１１４に積層される。図４に示すように、入射光は、主に白抜き矢印で示すＺ軸プラス方向へ向かって入射する。また、座標軸に示すように、Ｚ軸に直交する紙面右方向をＸ軸プラス方向、Ｚ軸およびＸ軸に直交する紙面手前方向をＹ軸プラス方向とする。図４に示す例では、Ｘ軸プラス方向に向かって撮像兼焦点検出画素１１（以下、撮像兼焦点検出画素１１Ａとも称する）、撮像画素１２（以下、撮像画素１２Ａとも称する）、撮像兼焦点検出画素１３、撮像画素１２（以下、撮像画素１２Ｂとも称する）、撮像兼焦点検出画素１１（以下、撮像兼焦点検出画素１１Ｂとも称する）が配置されている。

【0026】

撮像兼焦点検出画素１１、撮像画素１２および撮像兼焦点検出画素１３には、それぞれマイクロレンズ４０、カラーフィルタ４３、遮光膜４４、反射防止膜４５、およびｐ＋層４６、拡散分離部５７が設けられる。マイクロレンズ４０は、入射した光を光電変換部４１に集光する。図４に示す例では、撮像兼焦点検出画素１１にＧのカラーフィルタ、撮像画素１２にＲのカラーフィルタ、撮像兼焦点検出画素１３にＧのカラーフィルタがそれぞれ設けられている。遮光膜４４は、隣接する画素に光が漏れることを抑制する。ｐ＋層４６は、ｐ型の不純物を用いて形成され、光電変換部４１への暗電流の混入を低減させる。拡散分離部５７は、光電変換部４１間を分離する。

【0027】

第１基板１１１は、電極や絶縁膜が設けられる第１面１０５ａと、第１面とは異なる第２面１０５ｂとを有する。第２面１０５ｂは、光が入射する入射面となる。第１基板１１１の第１面１０５ａには、配線層１１２が積層して設けられる。撮像素子２２には、光電変換部４１および出力部７０が設けられ、光電変換部４１および出力部７０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に複数配置されている。

【0028】

光電変換部４１は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）であり、入射した光を電荷に変換する。また、出力部７０は、光電変換部４１によって光電変換された電荷から信号を生成して出力する。出力部７０は、生成した信号を配線層１１２へ出力する。出力部７０は、転送トランジスタ（転送部）５０や増幅トランジスタ等のトランジスタ等により構成される。図４に示す例では、半導体層１１１に形成されるｎ＋領域４７およびｎ＋領域４８は、それぞれｎ型の不純物を用いて形成され、転送トランジスタ５０のソース・ドレイン領域として機能する。また、配線層１１２に絶縁膜を介して形成される電極４９は、転送トランジスタ５０のゲート電極（転送ゲート）として機能する。また、ｎ＋領域４７は、光電変換部４１の一部としても機能する。電極４９は、コンタクト５１を介してメタル層１１５に設けられる出力部７０の配線５２に接続される。撮像兼焦点検出画素１１、１３、および撮像画素１２は行方向（Ｘ軸方向）に配置され、撮像兼焦点検出画素１１、１３、および撮像画素１２の配線５２は、互いに接続されて共有される。

【0029】

配線層１１２は、導体膜（金属膜）および絶縁膜を含む配線層であり、複数の配線やビアなどが配置される。導体膜には、銅、アルミニウム等が用いられる。絶縁膜は、導体膜間の絶縁膜や絶縁膜などを含み、酸化膜や窒化膜などで構成される。配線層１１２には、反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂが設けられる。反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂは、メタル層１１５に設けられる。反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂは、導体膜等により構成され、例えばアルミニウム、銅、タングステン、又はこれらの膜の多層膜である。図４に示す例では、反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂは、メタル層１１５において光電変換部４１のほぼ半分を覆う導体膜により構成される。また、配線層１１２に形成される配線の一部、例えば出力部７０に接続する信号線の一部を、反射部４２として用いることができる。この場合、反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂは、光を反射するための導体膜と、信号を伝送するための信号線とに共用される。なお、反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂを、絶縁膜により構成するようにしてもよい。この場合、出力部７０に用いられる絶縁膜やメタル層の一部を、反射部４２として用いることができる。

【0030】

反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂは、光が入射する方向と交差する方向において、隣の画素から異なる間隔で設けられる。例えば、図４においては、撮像兼焦点検出画素１１Ａの反射部４２Ａは、Ｘ軸方向において、撮像兼焦点検出画素１１Ａの隣の撮像画素１２Ａから所定の第１間隔Ｄ１で設けられる。撮像兼焦点検出画素１３の反射部４２Ｂは、Ｘ軸方向において、撮像兼焦点検出画素１３の隣の撮像画素１２Ｂから第１間隔Ｄ１とは異なる所定の第２間隔Ｄ２で設けられている。なお、後述するように、隣の画素からの間隔は、拡散分離部５７からの間隔であってもよい。例えば、第１間隔Ｄ１は、撮像画素１２Ａの拡散分離部５７と反射部４２Ａとの間隔でもよい。第２間隔Ｄ２は、撮像画素１２Ｂの拡散分離部５７と反射部４２Ｂとの間隔でもよい。また、第１間隔Ｄ１、第２間隔Ｄ２は間隔がない（ゼロ）ことがあってもよい。

【0031】

また、反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂは、撮像兼焦点検出画素１１の出力部７０と撮像兼焦点検出画素１３の出力部７０との間に設けられる。図４においては、撮像兼焦点検出画素１１Ｂの反射部４２Ａおよび撮像兼焦点検出画素１３の反射部４２Ｂは、撮像兼焦点検出画素１１Ｂの出力部７０と撮像兼焦点検出画素１３の出力部７０との間に設けられている。撮像兼焦点検出画素１１の出力部７０および撮像兼焦点検出画素１３の出力部７０は、反射部４２Ａと反射部４２Ｂとの間に設けられる。図４においては、撮像兼焦点検出画素１１Ａの出力部７０および撮像兼焦点検出画素１３の出力部７０は、撮像兼焦点検出画素１１Ａの反射部４２Ａと撮像兼焦点検出画素１３の反射部４２Ｂとの間に設けられている。

【0032】

反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂは、隣の画素の光電変換部との間にある拡散分離部５７から異なる間隔で設けられる。例えば、図４においては、撮像兼焦点検出画素１１Ａの反射部４２Ａは、撮像兼焦点検出画素１１Ａの光電変換部４１と隣の撮像画素１２Ａの光電変換部４１との間にある拡散分離部５７から所定の第３間隔で設けられる。撮像兼焦点検出画素１３の反射部４２Ｂは、撮像兼焦点検出画素１３の光電変換部４１と隣の撮像画素１２Ｂの光電変換部４１との間にある拡散分離部５７から、第３間隔とは異なる所定の第４間隔で設けられる。また、撮像兼焦点検出画素１１の光電変換部４１は、撮像兼焦点検出画素１１の光の入射面となる第２面１０５ｂと反射部４２Ａとの間に設けられ、撮像兼焦点検出画素１３の光電変換部４１は、撮像兼焦点検出画素１３の光の入射面となる第２面１０５ｂと反射部４２Ｂとの間に設けられる。このため、撮像兼焦点検出画素１１の光電変換部４１と反射部４２Ａとは、光が入射する方向（Ｚ軸プラス方向）に順に設けられる。同様に、撮像兼焦点検出画素１３の光電変換部４１と反射部４２Ｂとは、光が入射する方向に順に設けられる。

【0033】

また、反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂは、撮像兼焦点検出画素１１の出力部７０の配線５２と撮像兼焦点検出画素１３の出力部７０の配線５２との間に設けられる。図４においては、撮像兼焦点検出画素１１Ｂの反射部４２Ａおよび撮像兼焦点検出画素１３の反射部４２Ｂは、撮像兼焦点検出画素１１Ｂの出力部７０の配線５２と撮像兼焦点検出画素１３の出力部７０の配線５２との間に設けられている。さらに、図４においては、撮像画素１２Ａおよび撮像画素１２Ｂの出力部７０は、それぞれ反射部４２Ａと反射部４２Ｂとの間に設けられる。撮像画素１２Ａおよび撮像画素１２Ｂの出力部７０の配線５２は、それぞれ反射部４２Ａと反射部４２Ｂとの間に設けられる。また、撮像画素１２Ａは、撮像兼焦点検出画素１１Ａの反射部４２Ａと撮像兼焦点検出画素１３の反射部４２Ｂとの間に設けられ、撮像画素１２Ｂは、撮像兼焦点検出画素１１Ｂの反射部４２Ａと撮像兼焦点検出画素１３の反射部４２Ｂとの間に設けられる。
また、反射部４２Ａは、光が入射する方向（Ｚ軸プラス方向）と交差する面（ＸＹ平面）において、光電変換部４１の中心を通りＹ軸と平行な線で分割された領域のうち左半分（Ｘ軸マイナス方向）側の領域に少なくとも一部が設けられている。反射部４２Ｂは、光が入射する方向（Ｚ軸プラス方向）と交差する面（ＸＹ平面）において、光電変換部４１の中心を通りＹ軸と平行な線で分割された領域のうち右半分（Ｘ軸プラス方向）側の領域に少なくとも一部が設けられている。なお、反射部４２Ａは、光が入射する方向（Ｚ軸プラス方向）と交差する面（ＸＹ平面）において、光電変換部４１の中心を通りＸ軸と平行な線で分割された領域のうち上半分（Ｙ軸マイナス方向）側の領域に少なくとも一部が設けられていてもよい。反射部４２Ｂは、光が入射する方向（Ｚ軸プラス方向）と交差する面（ＸＹ平面）において、光電変換部４１の中心を通りＸ軸と平行な線で分割された領域のうち下半分（Ｙ軸プラス方向）側の領域に少なくとも一部が設けられていてもよい。

【0034】

反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂは、光電変換部４１を透過した光を光電変換部４１側に反射する。撮像兼焦点検出画素１１および撮像兼焦点検出画素１３の光電変換部４１は、マイクロレンズ４０を介して入射する光と、反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂにより反射された光とを受光し、受光量に応じた電荷を生成する。また、撮像画素１２の光電変換部４１は、マイクロレンズ４０を介して入射した光を受光し、受光量に応じた電荷を生成する。出力部７０は、光電変換部４１からの電荷による信号を配線層１１２へ出力する。配線層１１２へ出力された各画素からの信号は、画素の周辺回路等によりＡＤ変換等の信号処理が行われて図１に示すボディ制御部２１へ出力される。

【0035】

ボディ制御部２１の焦点検出部２１ａは、前述したように、撮像素子２２から出力される光電変換された電荷に基づく信号を用いて、デフォーカス量を算出する。例えば、焦点検出部２１ａは、撮像兼焦点検出画素１１の信号（Ｓ１＋Ｓ２）と撮像画素１２の信号Ｓ１との減算を行って信号Ｓ２を得る。また、焦点検出部２１ａは、撮像兼焦点検出画素１３の信号（Ｓ１＋Ｓ３）と撮像画素１２の信号Ｓ１との減算を行って信号Ｓ３を得る。焦点検出部２１ａは、信号Ｓ２および信号Ｓ３に基づき相関演算を行うことにより、撮像光学系３１の異なる瞳領域を介して入射された一対の光束による像の位相差情報を得ることができ、位相差検出方式によりデフォーカス量を算出することができる。また、レンズ制御部３２は、ボディ制御部２１から出力されるデフォーカス量を用いて、撮像光学系３１の焦点位置を調節することができる。

【0036】

上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮像素子２２は、入射した光を光電変換して電荷を生成する第１光電変換部４１と、隣の画素１２Ａから第１間隔Ｄ１で設けられる、第１光電変換部４１を通過した光を反射する第１反射部４２Ａと、を有する第１画素１１と、入射した光を光電変換して電荷を生成する第２光電変換部４１と、隣の画素１２Ｂから第１間隔Ｄ１とは異なる第２間隔Ｄ２で設けられる、第２光電変換部４１を通過した光を反射する第２反射部４２Ｂと、を有する第２画素１３と、を備える。本実施の形態では、反射部４２が配置される位置が互いに異なる画素１１および画素１３を備える。このため、画素１１および画素１３による信号を用いることで、被写体像の位相差情報を得ることができる。

【0037】

（２）撮像素子２２は、入射した光を光電変換して電荷を生成する第１光電変換部４１と、第１光電変換部４１で生成された電荷による信号を出力する第１出力部７０と、を有する第１画素１１と、入射した光を光電変換して電荷を生成する第２光電変換部４１と、第２光電変換部４１で生成された電荷による信号を出力する第２出力部７０と、を有する第２画素１３と、第１出力部７０と第２出力部７０との間に設けられ、第１光電変換部４１を通過した光を反射する第１反射部４２Ａと、第１出力部７０と第２出力部７０との間に設けられ、第２光電変換部４１を通過した光を反射する第２反射部４２Ｂと、を備える。このようにしたので、画素１１および画素１３による信号を用いることで、被写体像の位相差情報を得ることができる。
また、上記第１または第２画素と行方向（Ｘ方向）において隣接し、入射した光を光電変換して電荷を生成する第３光電変換部４１と、第３光電変換部４１で生成された電荷による信号を出力する第３出力部７０と、を有する撮像のみを行う画素を第３画素とした場合、上記第１反射部４２Ａまたは第２反射部４２Ｂは、第３出力部７０と第１出力部７０または第３出力部７０と第２出力部７０の間にあってもよい。
もしくは、第３出力部７０と第１反射部４２Ａの間に第１出力部７０、または、第３出力部７０と第２反射部４２Ｂの間に第２出力部７０があってもよい。
（３）第１反射部４２Ａは、第１光電変換部４１と隣の画素の光電変換部４１との間にある分離部５７から第３間隔で設けられ、第２反射部４２Ｂは、第２光電変換部４１と隣の画素の光電変換部４１との間にある分離部５７から第４間隔で設けられる。このようにしたので、異なる瞳領域を介して入射された一対の光束による像の位相差情報を得ることができる。

【0038】

（４）焦点制御装置は、撮像素子２２と、光学系（撮像光学系３１）を介して入射した光を受光した撮像素子２２の第１出力部７０から出力された信号と第２出力部７０から出力された信号とに基づいて、光学系の焦点位置を調節する制御部（レンズ制御部３２）と、を備える。このようにしたので、反射光を用いて被写体像の位相差情報を得ることができ、焦点位置の調節を行うことができる。
（５）焦点検出装置は、撮像素子２２と、光学系（撮像光学系３１）を介して入射した光を受光した第１光電変換部４１からの信号と第２光電変換部４１からの信号とに基づき光学系について焦点検出する焦点検出部（ボディ制御部２１）と、を備える。このようにしたので、反射光を用いて被写体像の位相差情報を得ることができ、光学系についての焦点検出を行うことができる。

【0039】

（６）画素の微細化が進むと、画素が有する開口の大きさが光の波長よりも小さく（短く）なり、画素の有する光電変換部に光が入射しないおそれがある。光電変換部での受光量が減少するため、光電変換される電荷も減る。したがって、電荷から生成される信号の位相差情報から光学系の焦点検出を行うこと、光学系の焦点調節を行うことが困難となる。位相差検出のために、光の入射面において遮光膜を設けた画素はさらに受光量が減少する。したがって、位相差情報から光学系の焦点検出を行うこと、光学系の焦点調節を行うことがさらに困難となる。本実施の形態では、光の入射面において遮光膜を設けることなく、位相差情報から光学系の焦点検出を行うこと、光学系の焦点調節を行うことができる。本実施の形態では、画素の微細化が進んだ場合の受光量の減少、および焦点検出の精度の低下を抑制し、正確な焦点調節を行うことができる。
（７）本実施の形態の焦点検出用の画素として機能する画素１１および画素１３は、反射部を有しない画素と同等の感度を有する。このため、画素１１および画素１３からの信号に対する欠陥補正等が容易となり、画像を生成するための撮像用画素としては欠陥画素となることを抑制することができる。

【0040】

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形
態と組み合わせることも可能である。

【0041】

（変形例１）
上述した実施の形態では、反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂをメタル層１１５の導体膜を用いて形成する例について説明した。しかし、メタル層１１５とは異なる位置に反射部を設けるようにしてもよい。また、導体（金属）とは異なる材料を用いて反射部を設けるようにしてもよい。図５は、変形例１に係る撮像素子の断面構造の一例を示す図である。変形例１に係る撮像素子では、反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂは、半導体層１１１に直接積層して設けられる。例えば、反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂは、酸化膜や窒化膜などである。具体的には、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、又はこれらの膜の多層膜などである。なお、ポリシリコンを用いて反射部を形成するようにしてもよい。また、反射部は、半導体層１１１に絶縁膜を介して積層してもよい。本変形例では、メタル層１１５の導体膜を用いて反射部を設ける場合と比較して、半導体層１１１に近い位置に反射部が設けられる。このため、隣接する画素に反射部による反射光が入射することを抑制することができる。この結果、隣接する画素による信号にノイズが混入することを抑制することができる。

【0042】

（変形例２）
図６は、変形例２に係る撮像素子の断面構造の一例を示す図である。変形例２に係る撮像素子２２では、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂに加えて遮光部５５（遮光部５５Ａ〜遮光部５５Ｄ）、５６（遮光部５６Ａ〜遮光部５６Ｄ）が更に設けられる。図６（ａ）に示す遮光部５５は、導体膜（金属膜）やポリシリコン等により構成される。遮光部５５Ａは、撮像兼焦点検出画素１１の光電変換部４１と反射部４２Ａとの間に設けられ、遮光部５５Ｄは、撮像兼焦点検出画素１３の光電変換部４１と反射部４２Ｂとの間に設けられる。また、図６（ｂ）に示す遮光部５６は、ＤＴＩ（Deep Trench Isolation）により構成される。すなわち、図６（ｂ）に示す例では、画素間に溝が形成され、その溝に酸化膜、窒化膜、ポリシリコン等が埋め込まれる。遮光部５６は、隣り合う光電変換部４１の間に設けられる。例えば、遮光部５６Ｂは、撮像兼焦点検出画素１１の光電変換部４１と撮像画素１２の光電変換部４１との間に設けられ、遮光部５６Ｃは、撮像兼焦点検出画素１３の光電変換部４１と撮像画素１２の光電変換部４１との間に設けられる。

【0043】

本変形例では、遮光部５５や遮光部５６が配置されるため、隣接する画素に反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂによる反射光が入射することを抑制し、画素間のクロストークを抑制することができる。また、遮光部５５および遮光部５６により光電変換部４１に光を再入射させるため、光電変換部４１の感度を向上させることができ、焦点検出の精度を向上させることができる。なお、遮光部５５および遮光部５６の両方を各画素に設けるようにしてもよい。遮光部５５（遮光部５５Ａ〜遮光部５５Ｄ）および遮光部５６（遮光部５６Ａ〜遮光部５６Ｄ）は、反射部５５（反射部５５Ａ〜反射部５５Ｄ）および反射部５６（反射部５６Ａ〜反射部５６Ｄ）としてもよい。

【0044】

（変形例３）
図７は変形例３に係る撮像素子の画素の配置例を示す図であり、図８は変形例３に係る撮像素子の断面構造の一例を示す図である。上述した実施の形態では、撮像兼焦点検出画素１１、１３は互いに、Ｒの撮像画素１２を挟んで、行方向に交互に配置される例について説明した。しかし、図７および図８に示すように、撮像兼焦点検出画素１１、１３を互いに、２つのＲの撮像画素１２およびＧの撮像画素１２を挟んで、行方向（Ｘ軸方向）に交互に配置するようにしてもよい。

【0045】

図８および図９は、変形例３に係る撮像素子の断面構造の一例を示す図である。図８に示す例では、撮像兼焦点検出画素１１と撮像兼焦点検出画素１３とでは、光電変換部４１および出力部７０の位置が光軸に対して対称（左右対称）となるように配置されている。しかし、図９に示すように、撮像兼焦点検出画素１１と撮像兼焦点検出画素１３とは、その反射部４２Ａ、４２Ｂの位置が異なる以外は同様の構成としてもよい。

【0046】

また、上述した実施の形態では、撮像兼焦点検出画素の信号と１つの撮像画素の信号との減算を行って、反射部によって反射された光を光電変換した電荷に基づく信号を算出する例について説明した。しかし、撮像兼焦点検出画素の信号と２つの撮像画素の信号の平均値との減算を行って、反射部によって反射された光を光電変換した電荷に基づく信号を算出するようにしてもよい。例えば、画素群４０１のＧの撮像画素１２のうち、図７に示すように配置されたＧの撮像画素１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃからの信号と、撮像兼焦点検出画素１１、１３からの信号とを用いる。焦点検出部２１ａは、撮像兼焦点検出画素１１の信号と撮像画素１２Ａ、１２Ｂの信号の平均値との減算を行うことにより、反射部４２Ａによって反射された第２の光束を光電変換した電荷に基づく信号Ｓ２を算出する。また、焦点検出部２１ａは、同様に、撮像兼焦点検出画素１３の信号とＧの撮像画素１２Ｂ、１２Ｃの信号の平均値との減算を行って、反射部４２Ｂによって反射された第１の光束を光電変換した電荷に基づく信号Ｓ３を算出する。焦点検出部２１ａは、信号Ｓ２および信号Ｓ３を用いて相関演算を行うことにより、デフォーカス量を算出することができる。

【0047】

また、撮像兼焦点検出画素の信号と、撮像兼焦点検出画素の周辺に配置される複数の撮像画素の信号の平均値との減算を行って、反射部によって反射された光を光電変換した電荷に基づく信号を算出するようにしてもよい。例えば、画素群４０２のＧの撮像画素１２のうち、図７に示すように配置されたＧの撮像画素１２Ｄ〜１２Ｋからの信号と、撮像兼焦点検出画素１１、１３からの信号とを用いる。焦点検出部２１ａは、撮像兼焦点検出画素１１の信号と撮像画素１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆ、１２Ｇの信号の平均値との減算を行うことにより、反射部４２Ａによって反射された第２の光束を光電変換した電荷に基づく信号Ｓ２を算出する。また、焦点検出部２１ａは、同様に、撮像兼焦点検出画素１３の信号と撮像画素１２Ｈ、１２Ｉ、１２Ｊ、１２Ｋの信号の平均値との減算を行って、反射部４２Ｂによって反射された第１の光束を光電変換した電荷に基づく信号Ｓ３を算出する。焦点検出部２１ａは、信号Ｓ２および信号Ｓ３を用いて相関演算を行うことにより、デフォーカス量を算出することができる。

【0048】

（変形例４）
図１０は、変形例４に係る撮像素子の断面構造の一例を示す図である。上述した実施の形態では、撮像兼焦点検出画素１１と撮像兼焦点検出画素１３とでは、光電変換部４１および出力部７０の位置が光軸に対して対称（左右対称）となるように配置されている。しかし、図１０に示すように、撮像兼焦点検出画素１１と撮像兼焦点検出画素１３とは、その反射部４２Ａ、４２Ｂの位置が異なる以外は同様の構成としてもよい。また、反射部４２Ａ、４２Ｂを、複数の層に設けるようにしてもよい。図１０（ｂ）に示す例では、反射部４２Ｂは、２つの層に形成されている。さらに、図１１に示すように、撮像兼焦点検出画素１１と撮像兼焦点検出画素１３とは、反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂの位置が異なる以外は同様の構成とし、変形例１の場合と同様にして反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂを酸化膜、窒化膜等を用いて形成するようにしてもよい。この場合に、反射部４２Ａ、４２Ｂを、複数の絶縁膜を用いて形成してもよい。図１１に示す撮像兼焦点検出画素１３では、出力部７０に用いられるゲート絶縁膜や配線間の絶縁膜等の複数の絶縁膜を用いて反射部４２Ｂを形成している。

【0049】

（変形例５）
上述した実施の形態および変形例では、反射部４２Ａおよび反射部４２Ｂにより光電変換部４１を通過した光を反射させ、反射光による信号成分を用いて焦点検出を行う。撮像兼焦点検出画素１１および撮像兼焦点検出画素１３にＧのカラーフィルタを設ける例について説明したが、撮像兼焦点検出画素１１および撮像兼焦点検出画素１３に例えばＲのカラーフィルタを設けるようにしてもよい。これにより、光電変換部４１を透過しやすい長波長領域の光、例えば赤外光や近赤外光等の光による信号を焦点検出に用いることができる。また、光電変換部４１を透過しやすい長波長領域の光を用いることがより好適であるため、本発明を、赤外線や近赤外線の画像が用いられる産業用のカメラや医療用のカメラにも適用することができる。

【0050】

（変形例６）
上述した実施の形態では、算出されたデフォーカス量に基づいて焦点調節レンズを制御する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。デフォーカス量に基づいてズームレンズや絞り等の動作を制御するようにしてもよい。

【0051】

（変形例７）
上述した実施の形態では、撮像素子２２は、裏面照射型の構成とする例について説明した。しかし、撮像素子２２を、光が入射する入射面側に配線層１１２を設ける表面照射型の構成としてもよい。

【0052】

（変形例８）
上述した実施の形態では、撮像兼焦点検出画素１１および撮像兼焦点検出画素１３にＧのカラーフィルタを設ける例について説明したが、例えばＲのカラーフィルタやＢのカラーフィルタを設けるようにしてもよい。また、撮像兼焦点検出画素１１および撮像兼焦点検出画素１３に入射する光の全波長域を透過させるフィルタ（白色フィルタ）を設けるようにしてもよい。白色フィルタを設けることにより、焦点検出用の画素に入射する光の光量を増加させることができ、光電変換部４１の感度を向上させることができる。また、白色フィルタを配置した画素を、焦点検出のための専用の画素として用いるようにしてもよい。

【0053】

（変形例９）
上述した実施の形態および変形例で説明した撮像素子を、複数の基板（例えば、複数の半導体基板）を積層して構成される積層センサ（積層型の撮像素子）に適用してもよい。例えば、撮像素子を、光電変換部を有する画素が配置された第１基板と、画素からの信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部が配置された第２基板と、ＡＤ変換部から出力されるデジタル信号に対して各種の画像処理を行う画像処理部が配置された第３基板とを積層した構成としてもよい。この場合には、例えば、光が入射する側から、第１基板と第２基板と第３基板とを設けられる。

【0054】

（変形例１０）
上述の実施の形態で説明した撮像素子２２は、カメラ、スマートフォン、タブレット、ＰＣに内臓のカメラ、車載カメラ等に適用されてもよい。

【0055】

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

【0056】

次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
日本国特許出願２０１６年第７０９５９号（２０１６年３月３１日出願）

【符号の説明】

【0057】

２…カメラボディ、３…交換レンズ、２１…ボディ制御部、２２…撮像素子、３１…撮像光学系、４１…光電変換部、４２…反射部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】