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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022121757
(43)【公開日】2022-08-22
(54)【発明の名称】固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器
(51)【国際特許分類】
H01L 27/146 20060101AFI20220810BHJP
H04N 5/369 20110101ALI20220810BHJP
G02B 3/00 20060101ALI20220810BHJP
G02B 5/18 20060101ALI20220810BHJP
G02B 5/32 20060101ALI20220810BHJP
G02B 1/118 20150101ALI20220810BHJP
【ＦＩ】
H01L27/146 D
H04N5/369
G02B3/00 A
G02B5/18
G02B5/32
G02B1/118
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021017208
(22)【出願日】2021-02-05
(71)【出願人】
【識別番号】514179562
【氏名又は名称】ブリルニクスジャパン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001863
【氏名又は名称】特許業務法人アテンダ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】芭奈慈 シャッショティー
(72)【発明者】
【氏名】中村 淳一
【テーマコード（参考）】
2H249
2K009
4M118
5C024
【Ｆターム（参考）】
2H249AA04
2H249AA14
2H249AA25
2H249AA55
2H249AA64
2H249CA01
2H249CA09
2H249CA11
2H249CA17
2K009AA01
2K009BB00
4M118AB01
4M118AB03
4M118BA14
4M118CA04
4M118DD04
4M118FA06
4M118FA25
4M118GB03
4M118GB06
4M118GB11
4M118GC08
4M118GD04
4M118GD06
4M118GD09
4M118GD13
4M118GD20
4M118HA23
5C024EX43
5C024EX51
(57)【要約】
【課題】レンズ部アレイを煩雑な手間を要することなく製造することが可能で、画素部の製造が容易となり、レンズシフト、レンズの集光特性の改善を図ることが可能な固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器を提供する。
【解決手段】画素部２０は、複数の光電変換部２１１１～２１１４が配置された画素アレイ２１０と、画素アレイ２１０の各光電変換部２１１１（～２１１４）の一面側に対応して配置され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部２１１１（～２１１４）に入射する複数のレンズ部ＬＮＳ２２０を含むレンズ部アレイ２２０とを含み、画素アレイ２１０の光入射面側に、光学フィルムＦＬＭ２２０にレンズ部ＬＮＳ２２０が一体的に形成されたレンズ部アレイ２２０がＺ方向に積層して貼り合わされている。
【選択図】図７
【解決手段】画素部２０は、複数の光電変換部２１１１～２１１４が配置された画素アレイ２１０と、画素アレイ２１０の各光電変換部２１１１（～２１１４）の一面側に対応して配置され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部２１１１（～２１１４）に入射する複数のレンズ部ＬＮＳ２２０を含むレンズ部アレイ２２０とを含み、画素アレイ２１０の光入射面側に、光学フィルムＦＬＭ２２０にレンズ部ＬＮＳ２２０が一体的に形成されたレンズ部アレイ２２０がＺ方向に積層して貼り合わされている。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光電変換を行う複数の画素がアレイ状に配置された画素部を有し、
前記画素部は、
一面側から入射した所定波長の光を光電変換する複数の光電変換部がアレイ状に配置された画素アレイと、
前記画素アレイの各光電変換部の一面側に対応してアレイ状に配置され、入射した光を集光して対応して配置された前記光電変換部に当該光電変換部の一面側から入射する複数のレンズ部を含むレンズ部アレイと、を含み、
前記レンズ部アレイは、
アレイ全体の少なくとも一部の領域の複数のレンズ部にわたって一体的に形成され、少なくともレンズ部を形成する領域に所定の光学機能部を持つ少なくとも一つの光学フィルムが配置されている
固体撮像装置。
前記画素部は、
一面側から入射した所定波長の光を光電変換する複数の光電変換部がアレイ状に配置された画素アレイと、
前記画素アレイの各光電変換部の一面側に対応してアレイ状に配置され、入射した光を集光して対応して配置された前記光電変換部に当該光電変換部の一面側から入射する複数のレンズ部を含むレンズ部アレイと、を含み、
前記レンズ部アレイは、
アレイ全体の少なくとも一部の領域の複数のレンズ部にわたって一体的に形成され、少なくともレンズ部を形成する領域に所定の光学機能部を持つ少なくとも一つの光学フィルムが配置されている
固体撮像装置。
【請求項2】
前記レンズ部は、
前記光学機能部として前記一つの光学フィルムに対して一体的に形成され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部に当該光電変換部の一面側から入射するフィルム一体型光学素子を含み、
前記フィルム一体型光学素子は、
前記画素アレイ中の画素の位置に応じて形状を変えてある
請求項１記載の固体撮像装置。
前記光学機能部として前記一つの光学フィルムに対して一体的に形成され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部に当該光電変換部の一面側から入射するフィルム一体型光学素子を含み、
前記フィルム一体型光学素子は、
前記画素アレイ中の画素の位置に応じて形状を変えてある
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項3】
前記フィルム一体型光学素子は、
空間的に均一な強度分布を持つ入射光束に対して、前記画素アレイの画素配列の第１方向側から入射する第１の入射光量と、前記第１方向に直交する第２方向側から入射する第２の入射光量が同等となるように形成されている
請求項２記載１の固体撮像装置。
空間的に均一な強度分布を持つ入射光束に対して、前記画素アレイの画素配列の第１方向側から入射する第１の入射光量と、前記第１方向に直交する第２方向側から入射する第２の入射光量が同等となるように形成されている
請求項２記載１の固体撮像装置。
【請求項4】
前記フィルム一体型光学素子は、
空間的に均一な強度分布を持つ入射光束に対して、前記画素アレイの画素配列の第１方向側から入射する第１の入射光量と、前記第２方向側から入射する第２の入射光量が異なるように形成されている
請求項２記載の固体撮像装置。
空間的に均一な強度分布を持つ入射光束に対して、前記画素アレイの画素配列の第１方向側から入射する第１の入射光量と、前記第２方向側から入射する第２の入射光量が異なるように形成されている
請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項5】
前記フィルム一体型光学素子は、
主に第１方向側からの光を入射する第１の光入射面と、主に第２方向からの光を入射する第２の光入射面と、を含み、
前記第１の入射光量および前記第２の入射光量の少なくとも一方は、対応する第１の光入射面および第２の光入射面の少なくとも一方の形状により調整されている
請求項３または４記載の固体撮像装置。
主に第１方向側からの光を入射する第１の光入射面と、主に第２方向からの光を入射する第２の光入射面と、を含み、
前記第１の入射光量および前記第２の入射光量の少なくとも一方は、対応する第１の光入射面および第２の光入射面の少なくとも一方の形状により調整されている
請求項３または４記載の固体撮像装置。
【請求項6】
前記フィルム一体型光学素子は、
前記画素アレイ中の画素の位置に応じて形状を変えた非球面的なマイクロレンズにより形成されている
請求項２から５のいずれか一に記載の固体撮像装置。
前記画素アレイ中の画素の位置に応じて形状を変えた非球面的なマイクロレンズにより形成されている
請求項２から５のいずれか一に記載の固体撮像装置。
【請求項7】
前記フィルム一体型光学素子は、
光入射側に頂部が配置された多錐体により形成され、
対応して配置される画素の画素アレイ上の位置に応じて、頂点角度と辺の長さが調整されている
請求項２から５のいずれか一に記載の固体撮像装置。
光入射側に頂部が配置された多錐体により形成され、
対応して配置される画素の画素アレイ上の位置に応じて、頂点角度と辺の長さが調整されている
請求項２から５のいずれか一に記載の固体撮像装置。
【請求項8】
前記レンズ部は、
前記光学機能部として前記光学フィルムに対して一体的に形成され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部に当該光電変換部の一面側から入射する前記フィルム一体型光学素子としての回折光学素子を含む
請求項２から６のいずれか一に記載の固体撮像装置。
前記光学機能部として前記光学フィルムに対して一体的に形成され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部に当該光電変換部の一面側から入射する前記フィルム一体型光学素子としての回折光学素子を含む
請求項２から６のいずれか一に記載の固体撮像装置。
【請求項9】
前記回折光学素子は、
フレネルレンズにより形成されている
請求項８記載の固体撮像装置。
フレネルレンズにより形成されている
請求項８記載の固体撮像装置。
【請求項10】
前記回折光学素子は、
バイナリ光学素子により形成されている
請求項８記載の固体撮像装置。
バイナリ光学素子により形成されている
請求項８記載の固体撮像装置。
【請求項11】
前記回折光学素子は、
ホログラフィック光学素子により形成されている
請求項８記載の固体撮像装置。
ホログラフィック光学素子により形成されている
請求項８記載の固体撮像装置。
【請求項12】
前記フィルム一体型光学素子の光照射面に光反射防止機能を有する微細構造体が形成されている
請求項２から１１のいずれか一に記載の固体撮像装置。
請求項２から１１のいずれか一に記載の固体撮像装置。
【請求項13】
前記レンズ部は、
対応する前記光電変換部に光を入射するマイクロレンズと、
前記マイクロレンズの光照射面に配置された前記光学フィルムに形成された前記光学機能部と、を含み、
前記光学機能部は、
光反射防止機能を有する微細構造体により形成されている
請求項１記載の固体撮像装置。
対応する前記光電変換部に光を入射するマイクロレンズと、
前記マイクロレンズの光照射面に配置された前記光学フィルムに形成された前記光学機能部と、を含み、
前記光学機能部は、
光反射防止機能を有する微細構造体により形成されている
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項14】
前記微細構造体は、
入射光に対して屈折率を、光の進む方向に対して徐々に変化させる機能を含む
請求項１２または１３記載の固体撮像装置。
入射光に対して屈折率を、光の進む方向に対して徐々に変化させる機能を含む
請求項１２または１３記載の固体撮像装置。
【請求項15】
光電変換を行う複数の画素がアレイ状に配置された画素部を有し、
前記画素部は、
画素アレイと、
前記画素アレイの光入射側に配置されるレンズ部アレイと、を含む
固体撮像装置の製造方法であって、
一面側から入射した所定波長の光を光電変換する複数の光電変換部を含む画素をアレイ状に形成する画素アレイ形成工程と、
前記画素アレイの各光電変換部の一面側に対応して複数の前記レンズ部をアレイ状に形成する工程であって、入射した光を集光して対応して形成された前記光電変換部に当該光電変換部の一面側から入射する複数のレンズ部を含むレンズ部アレイを形成するレンズ部アレイ形成工程と、を有し、
前記レンズ部アレイ形成工程においては、
アレイ全体の少なくとも一部の領域の複数のレンズ部にわたって一体的に形成し、少なくともレンズ部を形成する領域に所定の光学機能部を持つ少なくとも一つの光学フィルムを形成する光学フィルム形成工程を含む
固体撮像装置の製造方法。
前記画素部は、
画素アレイと、
前記画素アレイの光入射側に配置されるレンズ部アレイと、を含む
固体撮像装置の製造方法であって、
一面側から入射した所定波長の光を光電変換する複数の光電変換部を含む画素をアレイ状に形成する画素アレイ形成工程と、
前記画素アレイの各光電変換部の一面側に対応して複数の前記レンズ部をアレイ状に形成する工程であって、入射した光を集光して対応して形成された前記光電変換部に当該光電変換部の一面側から入射する複数のレンズ部を含むレンズ部アレイを形成するレンズ部アレイ形成工程と、を有し、
前記レンズ部アレイ形成工程においては、
アレイ全体の少なくとも一部の領域の複数のレンズ部にわたって一体的に形成し、少なくともレンズ部を形成する領域に所定の光学機能部を持つ少なくとも一つの光学フィルムを形成する光学フィルム形成工程を含む
固体撮像装置の製造方法。
【請求項16】
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置に被写体像を結像する光学系と、を有し、
前記固体撮像装置は、
光電変換を行う複数の画素がアレイ状に配置された画素部を含み、
前記画素部は、
一面側から入射した所定波長の光を光電変換する複数の光電変換部がアレイ状に配置された画素アレイと、
前記画素アレイの各光電変換部の一面側に対応してアレイ状に配置され、入射した光を集光して対応して配置された前記光電変換部に当該光電変換部の一面側から入射する複数のレンズ部を含むレンズ部アレイと、を含み、
前記レンズ部アレイは、
アレイ全体の少なくとも一部の領域の複数のレンズ部にわたって一体的に形成され、少なくともレンズ部を形成する領域に所定の光学機能部を持つ少なくとも一つの光学フィルムが配置されている
電子機器。
前記固体撮像装置に被写体像を結像する光学系と、を有し、
前記固体撮像装置は、
光電変換を行う複数の画素がアレイ状に配置された画素部を含み、
前記画素部は、
一面側から入射した所定波長の光を光電変換する複数の光電変換部がアレイ状に配置された画素アレイと、
前記画素アレイの各光電変換部の一面側に対応してアレイ状に配置され、入射した光を集光して対応して配置された前記光電変換部に当該光電変換部の一面側から入射する複数のレンズ部を含むレンズ部アレイと、を含み、
前記レンズ部アレイは、
アレイ全体の少なくとも一部の領域の複数のレンズ部にわたって一体的に形成され、少なくともレンズ部を形成する領域に所定の光学機能部を持つ少なくとも一つの光学フィルムが配置されている
電子機器。
【請求項17】
請求項１５記載の固体撮像装置の製造方法の光学フィルム形成工程により形成される光学フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
光を検出して電荷を発生させる光電変換素子を用いた固体撮像装置（イメージセンサ）として、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが実用に供されている。
ＣＭＯＳイメージセンサは、デジタルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、医療用内視鏡、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯電話等の携帯端末装置(モバイル機器)等の各種電子機器の一部として広く適用されている。
ＣＭＯＳイメージセンサは、デジタルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、医療用内視鏡、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯電話等の携帯端末装置(モバイル機器)等の各種電子機器の一部として広く適用されている。
【0003】
ＣＭＯＳイメージセンサは、一般的に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色フィルタやシアン、マゼンタ、イエロー、グリーンの４色補色フィルタを用いてカラー画像を撮像する。
【0004】
一般的に、ＣＭＯＳイメージセンサにおいて、画素（ピクセル）は個別にフィルタを備えている。フィルタは、主として赤色光を透過させる赤（Ｒ）フィルタ、主として緑色光を透過させる緑（Ｇｒ，Ｇｂ）フィルタ、および主として青色光を透過させる青（Ｂ）フィルタの４つを正方配列した画素群がＲＧＢセンサを形成するマルチ画素として２次元状に配列される。
【0005】
なお、特許文献１で明らかにされたＣＭＯＳイメージセンサの設計は、任意のカラーフィルタ（ＣＦ）、たとえばＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲパス（８５０ｎｍ、９４０ｎｍのＮＩＲ光）、可視領域におけるカラーフィルタが存在しないクリア（Ｍ：Monochrome）、またはシアン、マゼンタ、イエローなどの画素によって使用することができる。
また、画素グループ内のいずれの画素も、１つまたは複数のオンチップカラーフィルタ層を有することができる。たとえば、任意の画素は、特定の波長または波長帯域で、ＩＲカットまたは通過特性を有するＮＩＲフィルタとＲ、ＧまたはＢ層を組み合わせることによって形成された二重層カラーフィルタ構成を有することができる。
また、画素グループ内のいずれの画素も、１つまたは複数のオンチップカラーフィルタ層を有することができる。たとえば、任意の画素は、特定の波長または波長帯域で、ＩＲカットまたは通過特性を有するＮＩＲフィルタとＲ、ＧまたはＢ層を組み合わせることによって形成された二重層カラーフィルタ構成を有することができる。
【0006】
また、デジタルカメラ等の撮像装置においては、自動焦点調節（オートフォーカス（ＡＦ））を実現するための方式として、たとえば画素アレイの画素の一部にオートフォーカス（ＡＦ）の位相差情報を得るための位相差検出画素を配置してオートフォーカスを行う、像面位相差法等の位相差検出方式（ＰＤＡＦ；Phase Detection Auto Focus）が知られている。
【0007】
像面位相差法においては、たとえば画素の受光領域の半分が遮光膜により遮光さており、右半分で受光する位相差検出画素と左半分で受光する位相差検出画素で像面上の位相差を検出する（たとえば特許文献２参照）。
【0008】
この遮光膜を用いる像面位相差法では、開口率低下による感度劣化が大きいことから、通常の画像を生成するための画素としては欠陥画素となり、この欠陥画素は画像の解像度劣化等の要因となる。
【0009】
これらの課題を解消する方法として、遮光膜を用いずに、画素内の光電変換部（フォトダイオード（ＰＤ））を２分割して（２つ設けて）、一対の光電変換部（フォトダイオード）によって得られる信号の位相のずれ量に基づいて位相差を検出する位相差検出方式が知られている（たとえば特許文献３，４参照）。以下これをデュアルＰＤ方式と呼ぶ。
この位相差検出方式は、撮像レンズの通過光束を瞳分割して一対の分割像を形成し、そのパターンズレ（位相シフト量）を検出することで、撮像レンズのデフォーカス量を検出する。
この場合、位相差検出が欠陥画素とはなりにくく、分割した光電変換部（ＰＤ）の信号を加算することで、良好な画像信号としても利用することも可能ある。
この位相差検出方式は、撮像レンズの通過光束を瞳分割して一対の分割像を形成し、そのパターンズレ（位相シフト量）を検出することで、撮像レンズのデフォーカス量を検出する。
この場合、位相差検出が欠陥画素とはなりにくく、分割した光電変換部（ＰＤ）の信号を加算することで、良好な画像信号としても利用することも可能ある。
【0010】
上述した各種ＣＭＯＳイメージセンサの画素アレイは、ピッチが数ミクロン以下の周期的な画素配列により構成されている。
画素アレイの各画素は、基本的に、Ｓｉ表面（フォトダイオード表面）により多くの光を集束（集光）させるために、フィルタの光入射側が、所定の焦点距離を持つレンズ部としてのマイクロレンズで覆われている。
画素アレイの各画素は、基本的に、Ｓｉ表面（フォトダイオード表面）により多くの光を集束（集光）させるために、フィルタの光入射側が、所定の焦点距離を持つレンズ部としてのマイクロレンズで覆われている。
【0011】
図１（Ａ）～（Ｃ）は、画素ごとにマイクロレンズを備えた固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の概略的な構成例を示す図である。
図１（Ａ）は、ＲＧＢセンサとして形成された固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の各構成要素の概略的な配置例を平面的に示す図である。
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）におけるｘ１－ｘ２線の簡略断面図である。
図１（Ｃ）は、図１（Ａ）におけるｙ１－ｙ２線の簡略断面図である。
図１（Ａ）は、ＲＧＢセンサとして形成された固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の各構成要素の概略的な配置例を平面的に示す図である。
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）におけるｘ１－ｘ２線の簡略断面図である。
図１（Ｃ）は、図１（Ａ）におけるｙ１－ｙ２線の簡略断面図である。
【0012】
図１の固体撮像装置１において、マルチ画素ＭＰＸＬ１は、主として緑色光を透過させる緑（Ｇ）フィルタＦＬＴ－Ｇ１を含むＧ画素（色画素）ＳＰＸＬＧ１、主として赤色光を透過させる赤（Ｒ）フィルタＦＬＴ－Ｒを含むＲ画素（色画素）ＳＰＸＬＲ、主として青色光を透過させる青（Ｂ）フィルタＦＬＴ－Ｂを含むＢ画素（色画素）ＳＰＸＬＢ、および主として緑色光を透過させる緑（Ｇ）フィルタＦＬＴ－Ｇ２を含むＧ画素（色画素）ＳＰＸＬＧ２が２行２列に正方配列されている。
【0013】
マルチ画素ＭＰＸＬ１の光電変換領域ＰＤ（１～４）の光入射面と各フィルタの光出射側面との間には酸化膜ＯＸＬが形成されている。
マルチ画素ＭＰＸＬ１の光電変換領域ＰＤは、その光入射部分において各色画素ＳＰＸＬＧ１，ＳＰＸＬＲ，ＳＰＸＬＢ，ＳＰＸＬＧ２に対応して、第１光電変換領域ＰＤ１、第２光電変換領域ＰＤ２、第３光電変換領域ＰＤ３、および第４光電変換領域ＰＤ４に分離（区分け）されている。
具体的には、光電変換領域ＰＤは、その光入射部分において、バックサイド分離部としてのバックサイドメタル（Back Side Metal）ＢＳＭにより４つに分離されている。
図１の例では、バックサイドメタルＢＳＭは酸化膜ＯＸＬからフィルタ側に突出するように、各色画素ＳＰＸＬＧ１，ＳＰＸＬＲ，ＳＰＸＬＢ，ＳＰＸＬＧ２の境界部に形成されている。
また、光電変換領域ＰＤにおいて、バックサイドメタルＢＳＭと光電変換領域ＰＤの深さ方向に重なるように、トレンチ型バックサイド分離としてのバックサイドディープトレンチアイソレーション（ＢＤＴＩ）が形成されていてもよい。
これにより、Ｇ画素ＳＰＸＬＧ１は第１光電変換領域ＰＤ１を含み、Ｒ画素ＳＰＸＬＲは第２光電変換領域ＰＤ２を含み、Ｂ画素ＳＰＸＬＢは第３光電変換領域ＰＤ３を含み、Ｇ画素ＳＰＸＬＧ２は第４光電変換領域ＰＤ４を含んでいる。
マルチ画素ＭＰＸＬ１の光電変換領域ＰＤは、その光入射部分において各色画素ＳＰＸＬＧ１，ＳＰＸＬＲ，ＳＰＸＬＢ，ＳＰＸＬＧ２に対応して、第１光電変換領域ＰＤ１、第２光電変換領域ＰＤ２、第３光電変換領域ＰＤ３、および第４光電変換領域ＰＤ４に分離（区分け）されている。
具体的には、光電変換領域ＰＤは、その光入射部分において、バックサイド分離部としてのバックサイドメタル（Back Side Metal）ＢＳＭにより４つに分離されている。
図１の例では、バックサイドメタルＢＳＭは酸化膜ＯＸＬからフィルタ側に突出するように、各色画素ＳＰＸＬＧ１，ＳＰＸＬＲ，ＳＰＸＬＢ，ＳＰＸＬＧ２の境界部に形成されている。
また、光電変換領域ＰＤにおいて、バックサイドメタルＢＳＭと光電変換領域ＰＤの深さ方向に重なるように、トレンチ型バックサイド分離としてのバックサイドディープトレンチアイソレーション（ＢＤＴＩ）が形成されていてもよい。
これにより、Ｇ画素ＳＰＸＬＧ１は第１光電変換領域ＰＤ１を含み、Ｒ画素ＳＰＸＬＲは第２光電変換領域ＰＤ２を含み、Ｂ画素ＳＰＸＬＢは第３光電変換領域ＰＤ３を含み、Ｇ画素ＳＰＸＬＧ２は第４光電変換領域ＰＤ４を含んでいる。
【0014】
そして、固体撮像装置１において、各色画素領域の各フィルタの光入射面側にはそれ自身のマイクロレンズＭＣＬ１，ＭＣＬ２，ＭＣＬ３，ＭＣＬ４がそれぞれ配置されている。
マイクロレンズＭＣＬ１はＧ画素ＳＰＸＬＧ１の第１光電変換領域ＰＤ１に光を入射し、マイクロレンズＭＣＬ２はＲ画素ＳＰＸＬＲの第２光電変換領域ＰＤ２に光を入射し、マイクロレンズＭＣＬ３はＢ画素ＳＰＸＬＢの第３光電変換領域ＰＤ３に光を入射し、マイクロレンズＭＣＬ４はＧ画素ＳＰＸＬＧ２の第４光電変換領域ＰＤ４に光を入射する。
マイクロレンズＭＣＬ１はＧ画素ＳＰＸＬＧ１の第１光電変換領域ＰＤ１に光を入射し、マイクロレンズＭＣＬ２はＲ画素ＳＰＸＬＲの第２光電変換領域ＰＤ２に光を入射し、マイクロレンズＭＣＬ３はＢ画素ＳＰＸＬＢの第３光電変換領域ＰＤ３に光を入射し、マイクロレンズＭＣＬ４はＧ画素ＳＰＸＬＧ２の第４光電変換領域ＰＤ４に光を入射する。
【0015】
なお、マルチ画素ＭＰＸＬ１においては、２×２の正方配列された４つの色画素ＳＰＸＬＧ１、ＳＰＸＬＲ、ＳＰＸＬＢ、ＳＰＸＬＧ２で一つまたは二つのマイクロレンズＭＣＬを共有するように構成することも可能である。
また、いずれの画素も他のカラーフィルタを持ち、任意の色画素として構成することも可能である。
また、いずれの画素も他のカラーフィルタを持ち、任意の色画素として構成することも可能である。
【0016】
この複数の画素で一つのマイクロレンズを共有する固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）では、全画素に距離情報が存在し、ＰＤＡＦ（Phase Detection Auto Focus）機能を持つことが可能である。
【0017】
ところで、ＣＭＯＳイメージセンサの現在の傾向は、解像度を上げるためにサイズの小さい画素を使用することである。
画素サイズが小さくなると、光を効率的に集束することが重要となる。これに伴い、マイクロレンズを備えたＣＭＯＳイメージセンサにおいては、マイクロレンズの焦点距離を制御することが重要である。
ここで、ＣＭＯＳイメージセンサに適用されるマイクロレンズの焦点距離の制御について考察する。
画素サイズが小さくなると、光を効率的に集束することが重要となる。これに伴い、マイクロレンズを備えたＣＭＯＳイメージセンサにおいては、マイクロレンズの焦点距離を制御することが重要である。
ここで、ＣＭＯＳイメージセンサに適用されるマイクロレンズの焦点距離の制御について考察する。
【0018】
図２（Ａ）および（Ｂ）は、ＣＭＯＳイメージセンサに適用されるマイクロレンズの焦点距離の制御について説明するための図である。
図２（Ａ）は、画素ごとにマイクロレンズを備えたＣＭＯＳイメージセンサの一画素の概略的な構成例を示す簡略断面図である。図２（Ｂ）は、マイクロレンズの形状および焦点距離について説明するための図である。
図２（Ａ）のマルチ画素ＭＰＸＬ１Ａは、マイクロレンズＭＣＬが基板ＢＳ１上に形成されていることを除いて、基本的な構成は図１と同様である。
図２（Ａ）は、画素ごとにマイクロレンズを備えたＣＭＯＳイメージセンサの一画素の概略的な構成例を示す簡略断面図である。図２（Ｂ）は、マイクロレンズの形状および焦点距離について説明するための図である。
図２（Ａ）のマルチ画素ＭＰＸＬ１Ａは、マイクロレンズＭＣＬが基板ＢＳ１上に形成されていることを除いて、基本的な構成は図１と同様である。
【0019】
なお、図２（Ｂ）において、ｈはマイクロレンズ（μレンズ）ＭＣＬの高さ（幅）を、ｎはマイクロレンズＭＣＬの屈折率を、ｎ１は光入射側媒体（空気）の屈折率を、ｎ２は画素側媒体の屈折率を、ｒ１はマイクロレンズＭＣＬの光入射側の第１面ＭＳ１の曲率半径（ＲｏＣ：Radius of Curvature）を、ｒ２はマイクロレンズＭＣＬの光出射側の第２面ＭＳ２の曲率半径（本例では∞）を、ｆはマイクロレンズＭＣＬの焦点距離を、それぞれ示している。
【0020】
マイクロレンズＭＣＬの焦点距離ｆは、曲率半径ｒ１とマイクロレンズＭＣＬの材質によって決まる。
また、画素アレイにおけるマイクロレンズアレイにおいて、マイクロレンズＭＣＬの曲率半径ＲｏＣを変更することにより、あるいは、マイクロレンズ基板層ＢＳ１の厚みを変えることで、焦点距離ｆと焦点の位置を変更することができる。
また、画素アレイにおけるマイクロレンズアレイにおいて、マイクロレンズＭＣＬの曲率半径ＲｏＣを変更することにより、あるいは、マイクロレンズ基板層ＢＳ１の厚みを変えることで、焦点距離ｆと焦点の位置を変更することができる。
【0021】
マイクロレンズＭＣＬの曲率半径ＲｏＣは、マイクロレンズＭＣＬの高さによって決まる。そして、プロセス条件においては、マイクロレンズＭＣＬの高さｈに最大制限が課される。
また、マイクロレンズＭＣＬに最も一般的に使用されている材料の屈折率ｎ１は１．６以下である。
上述したようにプロセス条件と材料の屈折率でマイクロレンズＭＣＬの焦点距離ｆの最低限が決められる。
したがって、焦点距離ｆを短くするには、複雑な設計と層内レンズなどのプロセス条件を考慮する必要がある。
また、マイクロレンズＭＣＬに最も一般的に使用されている材料の屈折率ｎ１は１．６以下である。
上述したようにプロセス条件と材料の屈折率でマイクロレンズＭＣＬの焦点距離ｆの最低限が決められる。
したがって、焦点距離ｆを短くするには、複雑な設計と層内レンズなどのプロセス条件を考慮する必要がある。
【0022】
（マイクロレンズ表面からの反射による光の損失の制御）
上述したように、マイクロレンズＭＣＬは、屈折率ｎ１が１．６以下の光学的に透明な材料により形成される。
マイクロレンズＭＣＬの表面ＭＳ１に光が入射すると、マイクロレンズＭＣＬの表面ＭＳ１での反射により、光の一部が失われ、低屈折率の媒体（１．０、空気）と高屈折率の媒体（マイクロレンズ）の界面が形成される。
実際の反射損失量は、入射光の角度と波長に依存する。
上述したように、マイクロレンズＭＣＬは、屈折率ｎ１が１．６以下の光学的に透明な材料により形成される。
マイクロレンズＭＣＬの表面ＭＳ１に光が入射すると、マイクロレンズＭＣＬの表面ＭＳ１での反射により、光の一部が失われ、低屈折率の媒体（１．０、空気）と高屈折率の媒体（マイクロレンズ）の界面が形成される。
実際の反射損失量は、入射光の角度と波長に依存する。
【0023】
ＣＭＯＳイメージセンサの場合、反射損失は、特に３０度などの大きな入射角で深刻になる可能性がある。これにより、大きな入射角での応答性が低くなる。これに起因して、一部のアプリケーションでは、大きな入射角で高い応答性が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0024】
【特許文献1】特開２０１７－１３９２８６公報
【特許文献2】特許第５１５７４３６号
【特許文献3】特許第４０２７１１３号
【特許文献4】特許第５０７６５２８号
【特許文献5】ＵＳ ２００７／００３５８４４ Ａ１
【特許文献6】ＵＳ １０３１０１４４ Ｂ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0025】
しかしながら、上述した画素ごとにマイクロレンズを備えた固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）では、次のような不利益がある。
【0026】
以上のように、マイクロレンズを備えた固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）では、プロセス条件等により、マイクロレンズＭＣＬの性能には、次のような制約がある。
すなわち、マイクロレンズＭＣＬの製造においては、焦点距離依存、プロセス条件によって制限される屈折面の曲率半径、レンズの材料の光学的性質、リソグラフィプロセスと互換性のある材料の入手可能性により大幅に制約を受ける。
さらには、焦点のサイズが回折とレンズ収差によって制限される。
すなわち、マイクロレンズＭＣＬの製造においては、焦点距離依存、プロセス条件によって制限される屈折面の曲率半径、レンズの材料の光学的性質、リソグラフィプロセスと互換性のある材料の入手可能性により大幅に制約を受ける。
さらには、焦点のサイズが回折とレンズ収差によって制限される。
【0027】
このような多くの制約を受けるレンズ部としてのマイクロレンズを含むレンズ部アレイの製造においては、マイクロレンズに対する制約条件の選定やアレイ内での焦点距離の調整等を各マイクロレンズで個別に行う必要があり、煩雑な手間を要するという不利益がある。
【0028】
前述したように、マイクロレンズＭＣＬは、プロセス条件において、その高さｈに最大制限が課される。
また、マイクロレンズＭＣＬに最も一般的に使用されている材料の屈折率ｎ１は１．６以下である。
これにより、マイクロレンズＭＣＬの達成可能な最大曲率半径ＲｏＣと焦点距離ｆが自動的に制限される。
また、マイクロレンズＭＣＬに最も一般的に使用されている材料の屈折率ｎ１は１．６以下である。
これにより、マイクロレンズＭＣＬの達成可能な最大曲率半径ＲｏＣと焦点距離ｆが自動的に制限される。
【0029】
従来のプロセスでは、マイクロレンズＭＣＬは、図２（Ａ）に示すように、マイクロレンズと同じ光学特性を持つ透明な材料の基板層ＢＳ１の上に形成され載置される。
また、基板層ＢＳ１の厚さを変えて焦点の位置を調節することができる。
また、基板層ＢＳ１の厚さを変えて焦点の位置を調節することができる。
【0030】
焦点距離ｆを短くするには、複雑な設計と層内レンズなどのプロセス条件を考慮する必要がある。
【0031】
特に、デジタルスチルカメラやＡＲ／ＶＲ用のＰＤＡＦ等のＣＭＯＳイメージセンサのさまざまなアプリケーションでは、焦点距離と焦点の形状とサイズと位置を制御する機能が非常に望まれている。
たとえば、応用によってセンサの光学設計の観点から見て、焦点のスポットを可能な限り小さくすることが好ましい。そして、焦点スポットの位置もどこに合わせるか（たとえば、ＰＤ表面の上、金属グリッドであるバックサイドメタルＢＳＭの上）をある光学特性を満たすように決めることが好ましい。
たとえば、応用によってセンサの光学設計の観点から見て、焦点のスポットを可能な限り小さくすることが好ましい。そして、焦点スポットの位置もどこに合わせるか（たとえば、ＰＤ表面の上、金属グリッドであるバックサイドメタルＢＳＭの上）をある光学特性を満たすように決めることが好ましい。
【0032】
また、従来のＣＭＯＳイメージセンサにおいては、マイクロレンズＭＣＬの光入射面に反射防止層が形成されているものが提案されている（たとえば特許文献５，６参照）。
しかしながら、これらＣＭＯＳイメージセンサでは、個々のマイクロレンズの光入射面ごとに反射防止層を作製する必要があり、レンズ部アレイの製造にさらに煩雑な手間を要する。
しかしながら、これらＣＭＯＳイメージセンサでは、個々のマイクロレンズの光入射面ごとに反射防止層を作製する必要があり、レンズ部アレイの製造にさらに煩雑な手間を要する。
【0033】
また、近年、ＣＭＯＳイメージセンサにおいては、異なる入射角でも感度むらなく受光可能なマイクロレンズシフトやマイクロレンズの集光特性の改善が期待されている。
【0034】
ここで、マイクロレンズアレイの現状の技術に関する問題について、図３および図４に関連付けてさらに考察する。
図３（Ａ）および（Ｂ）は、ＰＤＡＦ／通常画素の現状の技術に関する問題について説明するための図である。
図４（Ａ）および（Ｂ）は、金属シールド付きＰＤＡＦ画素の現状の技術に関する問題について説明するための図である。
図３（Ａ）および（Ｂ）は、ＰＤＡＦ／通常画素の現状の技術に関する問題について説明するための図である。
図４（Ａ）および（Ｂ）は、金属シールド付きＰＤＡＦ画素の現状の技術に関する問題について説明するための図である。
【0035】
ＣＩＳピクセルで使用される従来のマイクロレンズアレイは、レンズシェーディング効果の影響を受ける。シェーディングは、大きなＣＲＡ(Chief Ray Angle:主光線角)でのマイクロレンズの集束動作によって発生する。
シェーディング効果を改善するために、マイクロレンズの位置は、ピクセル平面の中心から端に向かってＣＲＡに応じてシフトされる。これはマイクロレンズシフトとして知られている。
シェーディング効果を改善するために、マイクロレンズの位置は、ピクセル平面の中心から端に向かってＣＲＡに応じてシフトされる。これはマイクロレンズシフトとして知られている。
【0036】
マイクロレンズアレイは、入射光を光電変換領域ＰＤに集束させるために使用される。マイクロレンズＭＣＬの配置は、大きなＣＲＡでのレンズシェーディング効果（画像平面のエッジでのＱＥの低下）を修正するようにマイクロレンズシフトにより調整される。
図３（Ａ）に示すように、ＣＲＡでの入射は、開口部（アパーチャー）ＡＰＴＲ／金属シールドＭＴＬＳ面上の焦点を移動することでパフォーマンスを低下させる可能性がある。そこで、ＣＲＡでのパフォーマンスを維持するために、図３（Ｂ）に示すようなマイクロレンズシフトが行われる。
このように、大きなＣＲＡを持つ入射に対するパフォーマンスの低下を補うためのマイクロレンズシフトは、焦点位置を復元して、中心に対して対称にすることができるが、焦点の形状歪みを制御することは困難である。
図３（Ａ）に示すように、ＣＲＡでの入射は、開口部（アパーチャー）ＡＰＴＲ／金属シールドＭＴＬＳ面上の焦点を移動することでパフォーマンスを低下させる可能性がある。そこで、ＣＲＡでのパフォーマンスを維持するために、図３（Ｂ）に示すようなマイクロレンズシフトが行われる。
このように、大きなＣＲＡを持つ入射に対するパフォーマンスの低下を補うためのマイクロレンズシフトは、焦点位置を復元して、中心に対して対称にすることができるが、焦点の形状歪みを制御することは困難である。
【0037】
現在のマイクロレンズアレイのフォーカシングメカニズムには、主として以下に示すような第１から第５の課題がある。
なお、これらの課題のうち第３～第５の課題はＰＤＡＦ設計に関するものである。
なお、これらの課題のうち第３～第５の課題はＰＤＡＦ設計に関するものである。
【0038】
（第１の課題）
画素においては、図３（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、マイクロレンズＭＣＬの表面からの反射Ｒによってある程度の光が失われる。これは、既存の設計では、マイクロレンズＭＣＬの表面が１つの薄層でコーティングされており、狭い波長帯域と狭い範囲の角度でのみ反射防止を提供できるためである。
画素においては、図３（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、マイクロレンズＭＣＬの表面からの反射Ｒによってある程度の光が失われる。これは、既存の設計では、マイクロレンズＭＣＬの表面が１つの薄層でコーティングされており、狭い波長帯域と狭い範囲の角度でのみ反射防止を提供できるためである。
【0039】
（第２の課題）
マイクロレンズアレイは、画像平面のどこでも同じ形状の集束要素（ＭＣＬ）のみを使用する。そのため、画像面のエッジでのパフォーマンスの低下は、マイクロレンズシフトだけでは完全に軽減することは困難である。
マイクロレンズアレイは、画像平面のどこでも同じ形状の集束要素（ＭＣＬ）のみを使用する。そのため、画像面のエッジでのパフォーマンスの低下は、マイクロレンズシフトだけでは完全に軽減することは困難である。
【0040】
（金属シールド/デュアルＰＤを使用したＰＤＡＦ設計に固有の課題）
（第３の課題）
焦点の形状/サイズの調整：金属シールドを使用する設計では、開口部に入る光の前方および後方散乱の量を制御する方法で焦点の形状とサイズを設計することが望ましい場合がある。
これは、クロストークや、フレア、迷光などの関連する問題が画質に与える悪影響を最小限に抑えるのに役立つ。
（第３の課題）
焦点の形状/サイズの調整：金属シールドを使用する設計では、開口部に入る光の前方および後方散乱の量を制御する方法で焦点の形状とサイズを設計することが望ましい場合がある。
これは、クロストークや、フレア、迷光などの関連する問題が画質に与える悪影響を最小限に抑えるのに役立つ。
【0041】
（第４の課題）
ｚ軸に沿った焦点距離と焦点の位置の調整：ｚ方向に沿った焦点距離と焦点の位置を調整することが重要である。一実施例では、光を金属シールドの平面に焦点を合わせることが望ましい。
これは、マイクロレンズＭＣＬ表面の曲率（ＭＣＬの高さ）またはマイクロレンズＭＣＬの基板層ＢＳ１の厚さを増やすことで実行できる。これにより、基板層ＢＳ１が非常に厚くなり、クロストークが増加する可能性がありある。焦点を望ましい位置に持ってくるために層内レンズを採用するなど、他の方法より複雑な方法がありある。
しかしながら、これらの代替品は通常、高価で製造が困難である。
ｚ軸に沿った焦点距離と焦点の位置の調整：ｚ方向に沿った焦点距離と焦点の位置を調整することが重要である。一実施例では、光を金属シールドの平面に焦点を合わせることが望ましい。
これは、マイクロレンズＭＣＬ表面の曲率（ＭＣＬの高さ）またはマイクロレンズＭＣＬの基板層ＢＳ１の厚さを増やすことで実行できる。これにより、基板層ＢＳ１が非常に厚くなり、クロストークが増加する可能性がありある。焦点を望ましい位置に持ってくるために層内レンズを採用するなど、他の方法より複雑な方法がありある。
しかしながら、これらの代替品は通常、高価で製造が困難である。
【0042】
（第５の課題）
集束要素の形状の調整：マイクロレンズの形状を、イメージングレンズの射出瞳の望ましい部分が見えるように設計することが望ましい。これは、マイクロレンズＭＣＬの形状が変わらない既存の技術では実現することは困難である。
集束要素の形状の調整：マイクロレンズの形状を、イメージングレンズの射出瞳の望ましい部分が見えるように設計することが望ましい。これは、マイクロレンズＭＣＬの形状が変わらない既存の技術では実現することは困難である。
【0043】
本発明は、レンズ部アレイを煩雑な手間を要することなく製造することが可能で、ひいては画素部の製造が容易となり、しかもレンズシフト、レンズの集光特性の改善を図ることが可能な固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器を提供することにある。
本発明は、レンズ部アレイを煩雑な手間を要することなく製造することが可能で、しかも、レンズ部の光入射面での反射損失を低減することが可能となり、ひいては画素部の製造が容易となり、しかもレンズシフト、レンズの集光特性の改善を図ることが可能な固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器を提供することにある。
本発明は、レンズ部アレイを煩雑な手間を要することなく製造することが可能で、しかも、レンズ部の光入射面での反射損失を低減することが可能となり、ひいては画素部の製造が容易となり、しかもレンズシフト、レンズの集光特性の改善を図ることが可能な固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0044】
本発明の第１の観点の固体撮像装置は、光電変換を行う複数の画素がアレイ状に配置された画素部を有し、前記画素部は、一面側から入射した所定波長の光を光電変換する複数の光電変換部がアレイ状に配置された画素アレイと、前記画素アレイの各光電変換部の一面側に対応してアレイ状に配置され、入射した光を集光して対応して配置された前記光電変換部に当該光電変換部の一面側から入射する複数のレンズ部を含むレンズ部アレイと、を含み、前記レンズ部アレイは、アレイ全体の少なくとも一部の領域の複数のレンズ部にわたって一体的に形成され、少なくともレンズ部を形成する領域に所定の光学機能部を持つ少なくとも一つの光学フィルムが配置されている。
【0045】
本発明の第２の観点は、光電変換を行う複数の画素がアレイ状に配置された画素部を有し、前記画素部は、画素アレイと、前記画素アレイの光入射側に配置されるレンズ部アレイと、を含む固体撮像装置の製造方法であって、一面側から入射した所定波長の光を光電変換する複数の光電変換部を含む画素をアレイ状に形成する画素アレイ形成工程と、前記画素アレイの各光電変換部の一面側に対応して複数の前記レンズ部をアレイ状に形成する工程であって、入射した光を集光して対応して形成された前記光電変換部に当該光電変換部の一面側から入射する複数のレンズ部を含むレンズ部アレイを形成するレンズ部アレイ形成工程と、を有し、前記レンズ部アレイ形成工程においては、アレイ全体の少なくとも一部の領域の複数のレンズ部にわたって一体的に形成し、少なくともレンズ部を形成する領域に所定の光学機能部を持つ少なくとも一つの光学フィルムを形成する光学フィルム形成工程を含む。
【0046】
本発明の第３の観点の電子機器は、固体撮像装置と、前記固体撮像装置に被写体像を結像する光学系と、を有し、前記固体撮像装置は、光電変換を行う複数の画素がアレイ状に配置された画素部を含み、前記画素部は、一面側から入射した所定波長の光を光電変換する複数の光電変換部がアレイ状に配置された画素アレイと、前記画素アレイの各光電変換部の一面側に対応してアレイ状に配置され、入射した光を集光して対応して配置された前記光電変換部に当該光電変換部の一面側から入射する複数のレンズ部を含むレンズ部アレイと、を含み、前記レンズ部アレイは、アレイ全体の少なくとも一部の領域の複数のレンズ部にわたって一体的に形成され、少なくともレンズ部を形成する領域に所定の光学機能部を持つ少なくとも一つの光学フィルムが配置されている。
【発明の効果】
【0047】
本発明によれば、レンズ部アレイを煩雑な手間を要することなく製造することが可能で、ひいては画素部の製造が容易となり、しかもレンズシフト、レンズの集光特性の改善を図ることが可能となる。
また、本発明によれば、レンズ部アレイを煩雑な手間を要することなく製造することが可能で、しかも、レンズ部の光入射面での反射損失を低減することが可能となり、ひいては画素部の製造が容易となり、しかもレンズシフト、レンズの集光特性の改善を図ることが可能となる。
また、本発明によれば、レンズ部アレイを煩雑な手間を要することなく製造することが可能で、しかも、レンズ部の光入射面での反射損失を低減することが可能となり、ひいては画素部の製造が容易となり、しかもレンズシフト、レンズの集光特性の改善を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】画素ごとにマイクロレンズを備えた固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の概略的な構成例を示す図である。
【図2】ＣＭＯＳイメージセンサに適用されるマイクロレンズの焦点距離の制御について説明するための図である。
【図3】ＰＤＡＦ／通常画素の現状の技術に関する問題について説明するための図である。
【図4】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図5】本第１の実施形態に係る固体撮像装置の画素部の４つの画素で１つのフローティングディフュージョンを共有するマルチ画素の一例を示す回路図である。
【図6】本発明の実施形態に係る読み出し回路における列信号処理回路の構成例を示す図である。
【図7】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の画素部の概略的な構成例を示す図である。
【図8】本発明の第１の実施形態に係る画素部におけるレンズ部アレイの概略的構成を平面的に示す図である。
【図9】本発明の第１の実施形態に係る画素部におけるレンズ部の概略的構成を説明するための図である。
【図10】本発明の第１の実施形態に係る画素部におけるレンズ部のその他の概略的構成を説明するための図である。
【図11】比較例の画素アレイのシェーディング抑止効果と本発明の第１の実施形態に係る画素アレイのシェーディング抑止効果を比較して説明するための図である。
【図12】本発明の第１の実施形態に係るレンズ部アレイの製造装置の一例を示す図である。
【図13】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置における画素部の製造方法の概略を説明するための図である。
【図14】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の画素部におけるレンズ部の概略的構成を説明するための図である。
【図15】本発明の第２の実施形態に係る画素部におけるレンズ部のその他の概略的構成を説明するための図である。
【図16】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の画素部におけるレンズ部の概略的構成を説明するための図である。
【図17】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の画素部におけるレンズ部の概略的構成を説明するための図である。
【図18】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置のアプリケーション例を示す図である。
【図19】本第５の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の画素部におけるレンズ部の概略的構成を説明するための図である。
【図20】本発明の第６の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の概略的な構成例を説明するための図であって、既存のマイクロレンズと、マイクロレンズの機能を兼ね備えた回折光学素子としてのフレネルゾーンプレートとの構造および機能等を模式的に対応して示す図である。
【図21】本発明の第７の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の概略的な構成例を説明するための図であって、既存のマイクロレンズと、マイクロレンズの機能を兼ね備えた回折光学素子（ＤＯＥ）との構造および機能等を模式的に対応して示す図である。
【図22】本発明の第８の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の概略的な構成例を説明するための図であって、既存のマイクロレンズと、マイクロレンズの機能を兼ね備えた回折光学素子（ＤＯＥ）との構造および機能等を模式的に対応して示す図である。
【図23】本発明の第９の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の概略的な構成例を示す図である。
【図24】本発明の本第９の実施形態に係る微細構造体として採用可能なフィルムに形成されたＡＲ構造体の一例を示す図である。
【図25】本発明の本第１０の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の概略的な構成例を示す図である。
【図26】本発明の実施形態に係る固体撮像装置が適用される電子機器の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0049】
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
【0050】
（第１の実施形態）
図４は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。
本実施形態において、固体撮像装置１０は、たとえばＣＭＯＳイメージセンサにより構成される。このＣＭＯＳイメージセンサは、一例として裏面照射型イメージセンサ（ＢＳＩ）に適用される。
図４は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。
本実施形態において、固体撮像装置１０は、たとえばＣＭＯＳイメージセンサにより構成される。このＣＭＯＳイメージセンサは、一例として裏面照射型イメージセンサ（ＢＳＩ）に適用される。
【0051】
この固体撮像装置１０は、図４に示すように、撮像部としての画素部２０、垂直走査回路（行走査回路）３０、読み出し回路（カラム読み出し回路）４０、水平走査回路（列走査回路）５０、およびタイミング制御回路６０を主構成要素として有している。
これらの構成要素のうち、たとえば垂直走査回路３０、読み出し回路４０、水平走査回路５０、およびタイミング制御回路６０により画素信号の読み出し部７０が構成される。
これらの構成要素のうち、たとえば垂直走査回路３０、読み出し回路４０、水平走査回路５０、およびタイミング制御回路６０により画素信号の読み出し部７０が構成される。
【0052】
本第１の実施形態において、固体撮像装置１０は、後で詳述するように、画素部２０にアレイ状（行列状）に配列されるマルチ画素が、光電変換領域を有する少なくとも２つ（本第１の実施形態では４つ）の画素（色画素）により形成される。
本第１の実施形態において、画素部２０は、一面側から入射した所定波長の光を光電変換する複数の光電変換部がアレイ状に配置された画素アレイと、画素アレイの各光電変換部の一面側に対応してアレイ状に配置され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部にこの光電変換部の一面側から入射する複数のレンズ部を含むレンズ部アレイと、を含んで形成されている。
本第１の実施形態において、画素部２０は、一面側から入射した所定波長の光を光電変換する複数の光電変換部がアレイ状に配置された画素アレイと、画素アレイの各光電変換部の一面側に対応してアレイ状に配置され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部にこの光電変換部の一面側から入射する複数のレンズ部を含むレンズ部アレイと、を含んで形成されている。
【0053】
本実施形態において、レンズ部アレイは、アレイ全体の少なくとも一部の領域（本実施形態ではアレイ全体）の複数のレンズ部にわたって一体的に形成され、少なくともレンズ部を形成する領域に所定の光学機能部を持つ一つの光学フィルムが配置されている。
本第１の実施形態において、レンズ部は、光学機能部として光学フィルムに対して一体的に形成され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部にこの光電変換部の一面側から入射するフィルム一体（フィルム一体形成）型光学素子が形成されている。
本第１の実施形態において、フィルム一体型光学素子は、画素アレイ中の画素の位置に応じて形状を変えた非球面的なマイクロレンズにより形成されている。
非球面的なマイクロレンズは、一例として平行でない平面を２つ以上持つプリズム状光学素子としてのマイクロプリズムにより形成することも可能である。
本第１の実施形態において、非球面的なマイクロレンズは、光入射側に頂部が配置された多錐体により形成することも可能である。
本第１の実施形態において、レンズ部は、光学機能部として光学フィルムに対して一体的に形成され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部にこの光電変換部の一面側から入射するフィルム一体（フィルム一体形成）型光学素子が形成されている。
本第１の実施形態において、フィルム一体型光学素子は、画素アレイ中の画素の位置に応じて形状を変えた非球面的なマイクロレンズにより形成されている。
非球面的なマイクロレンズは、一例として平行でない平面を２つ以上持つプリズム状光学素子としてのマイクロプリズムにより形成することも可能である。
本第１の実施形態において、非球面的なマイクロレンズは、光入射側に頂部が配置された多錐体により形成することも可能である。
【0054】
本実施形態において、フィルム一体型光学素子としては、光の屈折を利用した上記した非球面的なマイクロレンズの他に、回折を利用したフレネルレンズ、バイナリ素子、ホログラフィック光学素子を含む回折光学素子を例示することができる。
【0055】
なお、本第１の実施形態においては、マルチ画素は、一例としてＲＧＢセンサとして形成されているものとする。
【0056】
以下、固体撮像装置１０の各部の構成および機能の概要を説明した後、画素部２０におけるマルチ画素等の具体的な構成、配置等について詳述する。
【0057】
（画素部２０およびマルチ画素ＭＰＸＬ２０の構成）
画素部２０は、フォトダイオード（光電変換部）と画素内アンプとを含む複数のマルチ画素がＮ行×Ｍ列の２次元の行列状（マトリクス状）に配列されている。
画素部２０は、フォトダイオード（光電変換部）と画素内アンプとを含む複数のマルチ画素がＮ行×Ｍ列の２次元の行列状（マトリクス状）に配列されている。
【0058】
図５は、本第１の実施形態に係る固体撮像装置の画素部の４つの画素で１つのフローティングディフュージョンを共有するマルチ画素の一例を示す回路図である。
【0059】
図５の画素部２０において、マルチ画素ＭＰＸＬ２０は、４つの画素（本実施形態では色画素）、すなわち、第１色画素ＳＰＸＬ１１、第２色画素ＳＰＸＬ１２、第３色画素ＳＰＸＬ２１、および第４色画素ＳＰＸＬ２２が２×２の正方に配置されている。
【0060】
第１色画素ＳＰＸＬ１１は、第１光電変換領域により形成されるフォトダイオードＰＤ１１、および転送トランジスタＴＧ１１－Ｔｒを含んで構成されている。
【0061】
第２色画素ＳＰＸＬ１２は、第２光電変換領域により形成されるフォトダイオードＰＤ１２、および転送トランジスタＴＧ１２－Ｔｒを含んで構成されている。
【0062】
第３色画素ＳＰＸＬ２１は、第３光電変換領域により形成されるフォトダイオードＰＤ２１、および転送トランジスタＴＧ２１－Ｔｒを含んで構成されている。
【0063】
第４色画素ＳＰＸＬ２２は、フォトダイオードＰＤ２２、および転送トランジスタＴＧ２２－Ｔｒを含んで構成されている。
【0064】
そして、画素部２０のマルチ画素ＭＰＸＬ２０は、４つの色画素ＳＰＸＬ１１，ＳＰＸＬ１２，ＳＰＸＬ２１，ＳＰＸＬ２２で、フローティングディフュージョンＦＤ（Floating Diffusion；浮遊拡散層）１１、リセットトランジスタＲＳＴ１１－Ｔｒ、ソースフォロワトランジスタＳＦ１１－Ｔｒ、および選択トランジスタＳＥＬ１１－Ｔｒが共有されている。
【0065】
このような４画素共有構成において、たとえば第１色画素ＳＰＸＬ１１がＧ（緑）画素として形成され、第２色画素ＳＰＸＬ１２がＲ（赤）画素として形成され、第３色画素ＳＰＸＬ２１がＢ（青）画素として形成され、第４色画素ＳＰＸＬ２２がＧ（緑）画素として形成される。
たとえば、第１色画素ＳＰＸＬ１１のフォトダイオードＰＤ１１が第１の緑色（Ｇ）光電変換部として機能し、第２色画素ＳＰＸＬ１２のフォトダイオードＰＤ１２が赤色（Ｒ）光電変換部として機能し、第３色画素ＳＰＸＬ２１のフォトダイオードＰＤ２１が青色（Ｂ）光電変換部として機能し、第４色画素ＳＰＸＬ２２のフォトダイオードＰＤ２２が第２の緑色（Ｇ）光電変換部として機能する。
たとえば、第１色画素ＳＰＸＬ１１のフォトダイオードＰＤ１１が第１の緑色（Ｇ）光電変換部として機能し、第２色画素ＳＰＸＬ１２のフォトダイオードＰＤ１２が赤色（Ｒ）光電変換部として機能し、第３色画素ＳＰＸＬ２１のフォトダイオードＰＤ２１が青色（Ｂ）光電変換部として機能し、第４色画素ＳＰＸＬ２２のフォトダイオードＰＤ２２が第２の緑色（Ｇ）光電変換部として機能する。
【0066】
フォトダイオードＰＤ１１、ＰＤ１２、ＰＤ２１、ＰＤ２２としては、たとえば埋め込みフォトダイオード（ＰＰＤ）が用いられる。
フォトダイオードＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，Ｐ２２を形成する基板表面にはダングリングボンドなどの欠陥による表面準位が存在するため、熱エネルギーによって多くの電荷（暗電流）が発生し、正しい信号が読み出せなくなってしまう。
埋め込みフォトダイオード（ＰＰＤ）では、フォトダイオードＰＤの電荷蓄積部を基板内に埋め込むことで、暗電流の信号への混入を低減することが可能となる。
フォトダイオードＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，Ｐ２２を形成する基板表面にはダングリングボンドなどの欠陥による表面準位が存在するため、熱エネルギーによって多くの電荷（暗電流）が発生し、正しい信号が読み出せなくなってしまう。
埋め込みフォトダイオード（ＰＰＤ）では、フォトダイオードＰＤの電荷蓄積部を基板内に埋め込むことで、暗電流の信号への混入を低減することが可能となる。
【0067】
フォトダイオードＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２は、入射光量に応じた量の信号電荷（ここでは電子）を発生し、蓄積する。
以下、信号電荷は電子であり、各トランジスタがｎ型トランジスタである場合について説明するが、信号電荷がホールであったり、各トランジスタがｐ型トランジスタであっても構わない。
以下、信号電荷は電子であり、各トランジスタがｎ型トランジスタである場合について説明するが、信号電荷がホールであったり、各トランジスタがｐ型トランジスタであっても構わない。
【0068】
転送トランジスタＴＧ１１－Ｔｒは、フォトダイオードＰＤ１１とフローティングディフュージョンＦＤ１１の間に接続され、制御線（または制御信号）ＴＧ１１を通じて制御される。
転送トランジスタＴＧ１１－Ｔｒは、読み出し部７０の制御の下、制御線（または制御信号）ＴＧ１１が所定レベルのハイレベル（Ｈ）の期間に選択されて導通状態となり、フォトダイオードＰＤ１１で光電変換され蓄積された電荷（電子）をフローティングディフュージョンＦＤ１１に転送する。
転送トランジスタＴＧ１１－Ｔｒは、読み出し部７０の制御の下、制御線（または制御信号）ＴＧ１１が所定レベルのハイレベル（Ｈ）の期間に選択されて導通状態となり、フォトダイオードＰＤ１１で光電変換され蓄積された電荷（電子）をフローティングディフュージョンＦＤ１１に転送する。
【0069】
転送トランジスタＴＧ１２－Ｔｒは、フォトダイオードＰＤ１２とフローティングディフュージョンＦＤ１１の間に接続され、制御線（または制御信号）ＴＧ１２を通じて制御される。
転送トランジスタＴＧ１２－Ｔｒは、読み出し部７０の制御の下、制御線（または制御信号）ＴＧ１２が所定レベルのハイレベル（Ｈ）の期間に選択されて導通状態となり、フォトダイオードＰＤ１２で光電変換され蓄積された電荷（電子）をフローティングディフュージョンＦＤ１１に転送する。
転送トランジスタＴＧ１２－Ｔｒは、読み出し部７０の制御の下、制御線（または制御信号）ＴＧ１２が所定レベルのハイレベル（Ｈ）の期間に選択されて導通状態となり、フォトダイオードＰＤ１２で光電変換され蓄積された電荷（電子）をフローティングディフュージョンＦＤ１１に転送する。
【0070】
転送トランジスタＴＧ２１－Ｔｒは、フォトダイオードＰＤ２１とフローティングディフュージョンＦＤ１１の間に接続され、制御線（または制御信号）ＴＧ２１を通じて制御される。
転送トランジスタＴＧ２１－Ｔｒは、読み出し部７０の制御の下、制御線（または制御信号）ＴＧ２１が所定レベルのハイレベル（Ｈ）の期間に選択されて導通状態となり、フォトダイオードＰＤ２１で光電変換され蓄積された電荷（電子）をフローティングディフュージョンＦＤ１１に転送する。
転送トランジスタＴＧ２１－Ｔｒは、読み出し部７０の制御の下、制御線（または制御信号）ＴＧ２１が所定レベルのハイレベル（Ｈ）の期間に選択されて導通状態となり、フォトダイオードＰＤ２１で光電変換され蓄積された電荷（電子）をフローティングディフュージョンＦＤ１１に転送する。
【0071】
転送トランジスタＴＧ２２－Ｔｒは、フォトダイオードＰＤ２２とフローティングディフュージョンＦＤ１１の間に接続され、制御線（または制御信号）ＴＧ２２を通じて制御される。
転送トランジスタＴＧ２２－Ｔｒは、読み出し部７０の制御の下、制御線（または制御信号）ＴＧ２２が所定レベルのハイレベル（Ｈ）の期間に選択されて導通状態となり、フォトダイオードＰＤ２２で光電変換され蓄積された電荷（電子）をフローティングディフュージョンＦＤ１１に転送する。
転送トランジスタＴＧ２２－Ｔｒは、読み出し部７０の制御の下、制御線（または制御信号）ＴＧ２２が所定レベルのハイレベル（Ｈ）の期間に選択されて導通状態となり、フォトダイオードＰＤ２２で光電変換され蓄積された電荷（電子）をフローティングディフュージョンＦＤ１１に転送する。
【0072】
リセットトランジスタＲＳＴ１１－Ｔｒは、図５に示すように、電源線ＶＤＤ（または電源電位）とフローティングディフュージョンＦＤ１１の間に接続され、制御線（または制御信号）ＲＳＴ１１を通じて制御される。
なお、リセットトランジスタＲＳＴ１１－Ｔｒは、電源線ＶＤＤとは別の電源線ＶＲｓｔとフローティングディフュージョンＦＤの間に接続され、制御線（または制御信号）ＲＳＴ１１を通じて制御されるように構成してもよい。
リセットトランジスタＲＳＴ１１－Ｔｒは、読み出し部７０の制御の下、たとえば読み出しスキャン時に、制御線（または制御信号）ＲＳＴ１１がＨレベルの期間に選択されて導通状態となり、フローティングディフュージョンＦＤ１１を電源線ＶＤＤ（またはＶＲｓｔ）の電位にリセットする。
なお、リセットトランジスタＲＳＴ１１－Ｔｒは、電源線ＶＤＤとは別の電源線ＶＲｓｔとフローティングディフュージョンＦＤの間に接続され、制御線（または制御信号）ＲＳＴ１１を通じて制御されるように構成してもよい。
リセットトランジスタＲＳＴ１１－Ｔｒは、読み出し部７０の制御の下、たとえば読み出しスキャン時に、制御線（または制御信号）ＲＳＴ１１がＨレベルの期間に選択されて導通状態となり、フローティングディフュージョンＦＤ１１を電源線ＶＤＤ（またはＶＲｓｔ）の電位にリセットする。
【0073】
ソースフォロワトランジスタＳＦ１１－Ｔｒと選択トランジスタＳＥＬ１１－Ｔｒは、電源線ＶＤＤと垂直信号線ＬＳＧＮの間に直列に接続されている。
ソースフォロワトランジスタＳＦ１１－ＴｒのゲートにはフローティングディフュージョンＦＤ１１が接続され、選択トランジスタＳＥＬ１１－Ｔｒは制御線（または制御信号）ＳＥＬ１１を通じて制御される。
選択トランジスタＳＥＬ１１－Ｔｒは、制御線（または制御信号）ＳＥＬ１１がＨレベルの期間に選択されて導通状態となる。これにより、ソースフォロワトランジスタＳＦ１１－ＴｒはフローティングディフュージョンＦＤ１１の電荷を電荷量（電位）に応じた利得をもって電圧信号に変換した列出力の読み出し電圧（信号）ＶＳＬ（ＰＩＸＯＵＴ）を垂直信号線ＬＳＧＮに出力する。
ソースフォロワトランジスタＳＦ１１－ＴｒのゲートにはフローティングディフュージョンＦＤ１１が接続され、選択トランジスタＳＥＬ１１－Ｔｒは制御線（または制御信号）ＳＥＬ１１を通じて制御される。
選択トランジスタＳＥＬ１１－Ｔｒは、制御線（または制御信号）ＳＥＬ１１がＨレベルの期間に選択されて導通状態となる。これにより、ソースフォロワトランジスタＳＦ１１－ＴｒはフローティングディフュージョンＦＤ１１の電荷を電荷量（電位）に応じた利得をもって電圧信号に変換した列出力の読み出し電圧（信号）ＶＳＬ（ＰＩＸＯＵＴ）を垂直信号線ＬＳＧＮに出力する。
【0074】
垂直走査回路３０は、タイミング制御回路６０の制御に応じてシャッター行および読み出し行において行走査制御線を通して画素の駆動を行う。
また、垂直走査回路３０は、アドレス信号に従い、信号の読み出しを行うリード行と、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷をリセットするシャッター行の行アドレスの行選択信号を出力する。
また、垂直走査回路３０は、アドレス信号に従い、信号の読み出しを行うリード行と、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷をリセットするシャッター行の行アドレスの行選択信号を出力する。
【0075】
通常のピクセル読み出し動作においては、読み出し部７０の垂直走査回路３０による駆動により、シャッタースキャンが行われ、その後、読み出しスキャンが行われる。
【0076】
読み出し回路４０は、画素部２０の各列出力に対応して配置された複数の列信号処理回路（図示せず）を含み、複数の列信号処理回路で列並列処理が可能に構成されてもよい。
【0077】
読み出し回路４０は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ：Correlated Double Sampling）回路やＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ；ＡＤ変換器）、アンプ（ＡＭＰ，増幅器）、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路等を含んで構成可能である。
【0078】
このように、読み出し回路４０は、たとえば図６（Ａ）に示すように、画素部２０の各列出力の読み出し信号ＶＳＬをデジタル信号に変換するＡＤＣ４１を含んで構成されてもよい。
あるいは、読み出し回路４０は、たとえば図６（Ｂ）に示すように、画素部２０の各列出力の読み出し信号ＶＳＬを増幅するアンプ（ＡＭＰ）４２が配置されてもよい。
また、読み出し回路４０は、たとえば図６（Ｃ）に示すように、画素部２０の各列出力の読み出し信号ＶＳＬをサンプル、ホールドするサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路４３が配置されてもよい。
あるいは、読み出し回路４０は、たとえば図６（Ｂ）に示すように、画素部２０の各列出力の読み出し信号ＶＳＬを増幅するアンプ（ＡＭＰ）４２が配置されてもよい。
また、読み出し回路４０は、たとえば図６（Ｃ）に示すように、画素部２０の各列出力の読み出し信号ＶＳＬをサンプル、ホールドするサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路４３が配置されてもよい。
【0079】
水平走査回路５０は、読み出し回路４０のＡＤＣ等の複数の列信号処理回路で処理された信号を走査して水平方向に転送し、図示しない信号処理回路に出力する。
【0080】
タイミング制御回路６０は、画素部２０、垂直走査回路３０、読み出し回路４０、水平走査回路５０等の信号処理に必要なタイミング信号を生成する。
【0081】
以上、固体撮像装置１０の各部の構成および機能の概要について説明した。
次に、本第１の実施形態に係る画素部２０における画素配置の具体的な構成について説明する。
次に、本第１の実施形態に係る画素部２０における画素配置の具体的な構成について説明する。
【0082】
図７（Ａ）～（Ｃ）は、本第１の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の画素部の概略的な構成例を示す図である。
図７（Ａ）は、ＲＧＢセンサとして形成された固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の画素部の各構成要素の概略的な配置例を平面的に示す図である。
図７（Ｂ）は、図７（Ａ）におけるｘ１１－ｘ１２線の簡略断面図である。
図７（Ｃ）は、図７（Ａ）におけるｙ１１－ｙ１２線の簡略断面図である。
また、図８は、本第１の実施形態に係る画素部におけるレンズ部アレイの概略的構成を平面的に示す図である。
図９は、本第１の実施形態に係る画素部におけるレンズ部の概略的構成を説明するための図である。
図７（Ａ）は、ＲＧＢセンサとして形成された固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の画素部の各構成要素の概略的な配置例を平面的に示す図である。
図７（Ｂ）は、図７（Ａ）におけるｘ１１－ｘ１２線の簡略断面図である。
図７（Ｃ）は、図７（Ａ）におけるｙ１１－ｙ１２線の簡略断面図である。
また、図８は、本第１の実施形態に係る画素部におけるレンズ部アレイの概略的構成を平面的に示す図である。
図９は、本第１の実施形態に係る画素部におけるレンズ部の概略的構成を説明するための図である。
【0083】
なお、本実施形態において、第１方向は、たとえば複数の画素が行列状に配列される画素部２０の列方向（水平方向、Ｘ方向）または行方向（垂直方向、Ｙ方向）または斜め方向である。
以下の説明では、一例として、第１方向は列方向（水平方向、Ｘ方向）とする。これに伴い第２方向は行方向（垂直方向、Ｙ方向）とする。
以下の説明では、一例として、第１方向は列方向（水平方向、Ｘ方向）とする。これに伴い第２方向は行方向（垂直方向、Ｙ方向）とする。
【0084】
本第１の実施形態において、画素部２０は、図７（Ａ）～（Ｃ）に示すように、一面側から入射した所定波長の光を光電変換する複数の光電変換部（光電変換領域という場合もある）２１１１，２１１２，２１１３，２１１４がアレイ状に配置された画素アレイ２１０と、画素アレイ２１０の各光電変換部２１１１（～２１１４）の一面側に対応してアレイ状に配置され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部２１１（２１１１～２１１４）にこの光電変換部の一面側から入射する複数のレンズ部ＬＮＳ２２０（ＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４）を含むレンズ部アレイ２２０とが貼り合わされてＺ方向に積層して形成されている。レンズ部アレイ２２０は画素アレイ２１０とカラーフィルタアレイ２１２に貼り合わされている。
本例では、図９に示すように、画素アレイ２１０の光入射面側に、光学フィルムＦＬＭ２２１にレンズ部ＬＮＳ２２０が一体的に形成されたレンズ部アレイ２２０が貼り合わされている。
本例では、図９に示すように、画素アレイ２１０の光入射面側に、光学フィルムＦＬＭ２２１にレンズ部ＬＮＳ２２０が一体的に形成されたレンズ部アレイ２２０が貼り合わされている。
【0085】
本実施形態において、レンズ部アレイ２２０は、アレイ全体の複数のレンズ部ＬＮＳ２２０にわたって一体的に形成され、レンズ部ＬＮＳ２２０を形成する領域に所定の光学機能部（たとえば集光機能）を持つ一つの光学フィルムＦＬＭ２２１が配置されている。
本第１の実施形態において、レンズ部ＬＮＳ２２０は、光学機能部として第１の光学フィルムＦＬＭ２２１に対して一体的に形成され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部２１１１（～２１１４）にこの光電変換部の一面側（第１基板面２３１側）から入射するフィルム一体型光学素子としてのマイクロレンズＬＮＳ２２１，ＬＮＳ２２２，ＬＮＳ２２３，ＬＮＳ２２４により形成されている。
本第１の実施形態においては、フィルム一体型光学素子としてのマイクロレンズＬＮＳ２２１，ＬＮＳ２２２，ＬＮＳ２２３，ＬＮＳ２２４は、一例として、平行でない平面を２つ以上持つプリズム状光学素子（マイクロプリズム）により形成されている。
本第１の実施形態において、フィルム一体型のマイクロレンズＬＮＳ２２１（～ＬＮＳ２２４）は、図９に示すように、光入射側に頂部が配置された多錐体（本例では４錐体）により形成されている。
本第１の実施形態において、レンズ部ＬＮＳ２２０は、光学機能部として第１の光学フィルムＦＬＭ２２１に対して一体的に形成され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部２１１１（～２１１４）にこの光電変換部の一面側（第１基板面２３１側）から入射するフィルム一体型光学素子としてのマイクロレンズＬＮＳ２２１，ＬＮＳ２２２，ＬＮＳ２２３，ＬＮＳ２２４により形成されている。
本第１の実施形態においては、フィルム一体型光学素子としてのマイクロレンズＬＮＳ２２１，ＬＮＳ２２２，ＬＮＳ２２３，ＬＮＳ２２４は、一例として、平行でない平面を２つ以上持つプリズム状光学素子（マイクロプリズム）により形成されている。
本第１の実施形態において、フィルム一体型のマイクロレンズＬＮＳ２２１（～ＬＮＳ２２４）は、図９に示すように、光入射側に頂部が配置された多錐体（本例では４錐体）により形成されている。
【0086】
なお、このフィルム一体型光学素子としてのマイクロレンズＬＮＳ２２１（～ＬＮＳ２２４）の構成については後で詳述する。
【0087】
図７（Ａ）の画素部２０において、マルチ画素ＭＰＸＬ２０は、４つの画素（本実施形態では色画素）、すなわち、第１色画素ＳＰＸＬ１１、第２色画素ＳＰＸＬ１２、第３色画素ＳＰＸＬ２１、および第４色画素ＳＰＸＬ２２が２×２の正方に配置されている。
具体的には、マルチ画素ＭＰＸＬ２０は、第１方向であるＸ方向に、第１色画素ＳＰＸＬ１１と第２色画素ＳＰＸＬ１２が隣接するとともに、第３色画素ＳＰＸＬ２１と第４色画素ＳＰＸＬ２２が隣接し、第１方向に直交する第２方向であるＹ方向に、第１色画素ＳＰＸＬ１１と第３色画素ＳＰＸＬ２１が隣接するとともに、第２色画素ＳＰＸＬ１２と第４色画素ＳＰＸＬ２２が隣接するように正方配列されている。
具体的には、マルチ画素ＭＰＸＬ２０は、第１方向であるＸ方向に、第１色画素ＳＰＸＬ１１と第２色画素ＳＰＸＬ１２が隣接するとともに、第３色画素ＳＰＸＬ２１と第４色画素ＳＰＸＬ２２が隣接し、第１方向に直交する第２方向であるＹ方向に、第１色画素ＳＰＸＬ１１と第３色画素ＳＰＸＬ２１が隣接するとともに、第２色画素ＳＰＸＬ１２と第４色画素ＳＰＸＬ２２が隣接するように正方配列されている。
【0088】
本第１の実施形態において、第１色画素ＳＰＸＬ１１は主として緑色光を透過させる緑（Ｇ）フィルタＦＬＴ－Ｇを含むＧ画素ＳＰＸＬＧとして形成されている。第２色画素ＳＰＸＬ１２は主として赤色光を透過させる赤（Ｒ）フィルタＦＬＴ－Ｒを含むＲ画素ＳＰＸＬＲとして形成されている。第３色画素ＳＰＸＬ２１は主として青色光を透過させる青（Ｂ）フィルタＦＬＴ－Ｂを含むＢ色画素ＳＰＸＬＢとして形成されている。第４色画素ＳＰＸＬ２２は主として緑色光を透過させる緑（Ｇ）フィルタＦＬＴ－Ｇを含むＧ画素ＳＰＸＬＧとして形成されている。
【0089】
そして、マルチ画素ＭＰＸＬ２０の画素アレイ２１０は、図７（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、光電変換部２１１、カラーフィルタ部２１２、酸化膜２１３、第１バックサイド分離部２１４、および第２バックサイド分離部２１５を含んで構成されている。
【0090】
図７に示す画素アレイ２１０において、４つの外縁辺Ｌ１１～Ｌ１４により画定される矩形領域ＲＣＴ２０である光電変換部２１１（ＰＤ１０）は、その光入射部分において第１色画素ＳＰＸＬ１１、第２色画素ＳＰＸＬ１２、第３色画素ＳＰＸＬ２１、および第４色画素ＳＰＸＬ２２に対応して、第１光電変換領域（ＰＤ１１）２１１１、第２光電変換領域（ＰＤ１２）２１１２、第３光電変換領域（ＰＤ２１）２１１３、および第４光電変換領域（ＰＤ２２）２１１４に分離（区分け）されている。
画素アレイ２１０の光電変換部２１１（ＰＤ１０）は、第１バックサイド分離部２１４、および第２バックサイド分離部２１５により、４つの矩形領域である第１光電変換領域（ＰＤ１１）２１１１、第２光電変換領域（ＰＤ１２）２１１２、第３光電変換領域（ＰＤ２１）２１１３、および第４光電変換領域（ＰＤ２２）２１１４に分離（区分け）されている。
画素アレイ２１０の光電変換部２１１（ＰＤ１０）は、第１バックサイド分離部２１４、および第２バックサイド分離部２１５により、４つの矩形領域である第１光電変換領域（ＰＤ１１）２１１１、第２光電変換領域（ＰＤ１２）２１１２、第３光電変換領域（ＰＤ２１）２１１３、および第４光電変換領域（ＰＤ２２）２１１４に分離（区分け）されている。
【0091】
第１光電変換領域（ＰＤ１１）２１１１、第２光電変換領域（ＰＤ１２）２１１２、第３光電変換領域（ＰＤ２１）２１１３、および第４光電変換領域（ＰＤ２２）２１１４に分離（区分け）されている光電変換部２１１は、第１基板面２３１側と、第１基板面２３１側と対向する側の第２基板面２３２側とを有する半導体基板２３０に対して埋め込むように形成され、受光した光の光電変換機能および電荷蓄積機能を有するように形成されている。
【0092】
光電変換部２１１の第１光電変換領域（ＰＤ１１）２１１１、第２光電変換領域（ＰＤ１２）２１１２、第３光電変換領域（ＰＤ２１）２１１３、および第４光電変換領域（ＰＤ２２）２１１４は、平坦層としての機能を含む酸化膜（ＯＸＬ）２１３を介して第１基板面２３１側（裏面側）にカラーフィルタ部２１２が配置されている。
第１光電変換領域（ＰＤ１１）２１１１、第２光電変換領域（ＰＤ１２）２１１２、第３光電変換領域（ＰＤ２１）２１１３、および第４光電変換領域（ＰＤ２２）２１１４の第２基板面２３２側（前面側）には、光電変換し蓄積した電荷に応じた信号を出力する出力トランジスタ等を含む出力部ＯＰ１１，ＯＰ１２，ＯＰ２１，ＯＰ２２が形成されている。
第１光電変換領域（ＰＤ１１）２１１１、第２光電変換領域（ＰＤ１２）２１１２、第３光電変換領域（ＰＤ２１）２１１３、および第４光電変換領域（ＰＤ２２）２１１４の第２基板面２３２側（前面側）には、光電変換し蓄積した電荷に応じた信号を出力する出力トランジスタ等を含む出力部ＯＰ１１，ＯＰ１２，ＯＰ２１，ＯＰ２２が形成されている。
【0093】
カラーフィルタ部２１２は、各カラー（色）画素を形成するように、緑色（Ｇ）フィルタ領域２１２１、赤色（Ｒ）フィルタ領域２１２２、青色（Ｂ）フィルタ領域２１２３、および緑色（Ｇ）フィルタ領域２１２４に区分けされている。
緑色（Ｇ）フィルタ領域２１２１の光入射側には、レンズ部アレイ２２０のレンズ部ＬＮＳ２２０一つであるマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１が配置されている。
赤色（Ｒ）フィルタ領域２１２２の光入射側には、レンズ部アレイ２２０のレンズ部ＬＮＳ２２０一つであるマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２２が配置されている。
青色（Ｂ）フィルタ領域２１２３の光入射側には、レンズ部アレイ２２０のレンズ部ＬＮＳ２２０一つであるマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２３が配置されている。
緑色（Ｇ）フィルタ領域２１２４の光入射側には、レンズ部アレイ２２０のレンズ部ＬＮＳ２２０一つであるマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２４が配置されている。
緑色（Ｇ）フィルタ領域２１２１の光入射側には、レンズ部アレイ２２０のレンズ部ＬＮＳ２２０一つであるマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１が配置されている。
赤色（Ｒ）フィルタ領域２１２２の光入射側には、レンズ部アレイ２２０のレンズ部ＬＮＳ２２０一つであるマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２２が配置されている。
青色（Ｂ）フィルタ領域２１２３の光入射側には、レンズ部アレイ２２０のレンズ部ＬＮＳ２２０一つであるマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２３が配置されている。
緑色（Ｇ）フィルタ領域２１２４の光入射側には、レンズ部アレイ２２０のレンズ部ＬＮＳ２２０一つであるマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２４が配置されている。
【0094】
上述したように、４つの外縁辺Ｌ１１～Ｌ１４により画定される矩形領域ＲＣＴ２０である光電変換部２１１（ＰＤ１０）は、第１バックサイド分離部２１４、および第２バックサイド分離部２１５により、４つの矩形領域である第１光電変換領域（ＰＤ１１）２１１１、第２光電変換領域（ＰＤ１２）２１１２、第３光電変換領域（ＰＤ２１）２１１３、および第４光電変換領域（ＰＤ２２）２１１４に分離（区分け）されている。
具体的には、光電変換部２１１（ＰＤ１０）は、その光入射部分において、基本的にバックサイドメタル（Back Side Metal）ＢＳＭと同様の位置、形状等に形成されるバックサイド分離部２１４により４つに分離されている。
具体的には、光電変換部２１１（ＰＤ１０）は、その光入射部分において、基本的にバックサイドメタル（Back Side Metal）ＢＳＭと同様の位置、形状等に形成されるバックサイド分離部２１４により４つに分離されている。
【0095】
第１色画素ＳＰＸＬ１１の第１光電変換領域２１１１と第２色画素ＳＰＸＬ１２の第２光電変換領域２１１２の境界部に第１分離部２１４１が形成されている。
第３色画素ＳＰＸＬ２１の第３光電変換領域２１１３と第４色画素ＳＰＸＬ２２の第４光電変換領域２１１４の境界部に第２分離部２１４２が形成されている。
第１色画素ＳＰＸＬ１１の第１光電変換領域２１１１と第３色画素ＳＰＸＬ２１の第３光電変換領域２１１３の境界部に第３分離部２１４３が形成されている。
第２色画素ＳＰＸＬ１２の第２光電変換領域２１１２と第４色画素ＳＰＸＬ２２の第４光電変換領域２１１４の境界部に第４分離部２１４４が形成されている。
第３色画素ＳＰＸＬ２１の第３光電変換領域２１１３と第４色画素ＳＰＸＬ２２の第４光電変換領域２１１４の境界部に第２分離部２１４２が形成されている。
第１色画素ＳＰＸＬ１１の第１光電変換領域２１１１と第３色画素ＳＰＸＬ２１の第３光電変換領域２１１３の境界部に第３分離部２１４３が形成されている。
第２色画素ＳＰＸＬ１２の第２光電変換領域２１１２と第４色画素ＳＰＸＬ２２の第４光電変換領域２１１４の境界部に第４分離部２１４４が形成されている。
【0096】
本第１の実施形態において、バックサイド分離部２１４は、基本的に通常のバックサイドメタルＢＳＭと同様に、酸化膜２１３からフィルタ部２１２側に突出するように、各色画素ＳＰＸＬ１１，ＳＰＸＬ１２，ＳＰＸＬ２１，ＳＰＸＬ２２の境界部に形成されている。
【0097】
また、光電変換部ＰＤ１０において、バックサイド分離部２１４と光電変換部２１０の深さ方向（基板２３０の深さ方向：Ｚ方向）に重なるように、バックサイドディープトレンチアイソレーション（ＢＤＴＩ）であるトレンチ型バックサイド分離としての第２サイドバック分離部２１５が形成されていてもよい。
【0098】
上述したように、レンズ部アレイ２２０は、アレイ全体の複数のレンズ部ＬＮＳ２２０にわたって一体的に形成され、レンズ部ＬＮＳ２２０を形成する領域に所定の光学機能部（たとえば集光機能）を持つ一つの光学フィルムＦＬＭ２２１が配置されている。
光学フィルムＦＬＭ２２１は、屈折率ｎがたとえば１．５～１．６の光学樹脂により形成され、画素部２０の画素アレイ２１０の全体にわたって配置され、行列状に配置される光電変換部（領域）２１１１（～２１１４）に対応する位置に、マイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１，ＬＮＳ２２２，ＬＮＳ２２３，ＬＮＳ２２４が一体的に形成されている。
光学フィルムＦＬＭ２２１は、屈折率ｎがたとえば１．５～１．６の光学樹脂により形成され、画素部２０の画素アレイ２１０の全体にわたって配置され、行列状に配置される光電変換部（領域）２１１１（～２１１４）に対応する位置に、マイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１，ＬＮＳ２２２，ＬＮＳ２２３，ＬＮＳ２２４が一体的に形成されている。
【0099】
図７～図９の例では、レンズ部ＬＮＳ２２０のマイクロレンズＬＮＳ２２１は、光学機能部として光学フィルムＦＬＭ２２１に対して一体的に形成され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部（領域）２１１１にこの光電変換部の一面側（第１基板面２３１側）から入射する光学機能を有する。
マイクロレンズＬＮＳ２２２は、光学機能部として光学フィルムＦＬＭ２２１に対して一体的に形成され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部（領域）２１１２にこの光電変換部の一面側（第１基板面２３１側）から入射する光学機能を有する。
マイクロレンズＬＮＳ２２３は、光学機能部として光学フィルムＦＬＭ２２１に対して一体的に形成され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部（領域）２１１３にこの光電変換部の一面側（第１基板面２３１側）から入射する光学機能を有する。
マイクロレンズＬＮＳ２２４は、光学機能部として光学フィルムＦＬＭ２２１に対して一体的に形成され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部（領域）２１１４にこの光電変換部の一面側（第１基板面２３１側）から入射する光学機能を有する。
マイクロレンズＬＮＳ２２２は、光学機能部として光学フィルムＦＬＭ２２１に対して一体的に形成され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部（領域）２１１２にこの光電変換部の一面側（第１基板面２３１側）から入射する光学機能を有する。
マイクロレンズＬＮＳ２２３は、光学機能部として光学フィルムＦＬＭ２２１に対して一体的に形成され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部（領域）２１１３にこの光電変換部の一面側（第１基板面２３１側）から入射する光学機能を有する。
マイクロレンズＬＮＳ２２４は、光学機能部として光学フィルムＦＬＭ２２１に対して一体的に形成され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部（領域）２１１４にこの光電変換部の一面側（第１基板面２３１側）から入射する光学機能を有する。
【0100】
本第１の実施形態において、マイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１（～ＬＮＳ２２４）は、図９に示すように、光入射側に頂部ＴＰが配置された多錐体（本例では４錐体）により形成されている。多錐体は図７～図９に示すような４錐体の構造体に限定されるものではなく、図１０（Ａ）～（Ｄ）に示すように、別の形状の４錐体や４より大きい５以上の錐体であってもよい。
ここでは、図７～図９に示す４錐体のマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４の概略構成例について説明する。
ここでは、図７～図９に示す４錐体のマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４の概略構成例について説明する。
【0101】
マイクロレンズＬＮＳ２２１は、底面ＢＴＭ１１と頂部ＴＰ１１間の高さがｈ１１で、４つの錐体側面ＳＳ１１，ＳＳ１２，ＳＳ１３，ＳＳ１４を持つ４錐体により形成されている。
図７～図９の例では、マイクロレンズＬＮＳ２２１は、頂部ＴＰ１１が光を入射すべき光電変換部２１１１の中央部に対向する位置に配置された直錐体として形成されている。
ただし、マイクロレンズＬＮＳ２２１は、頂部ＴＰ１１が光を入射すべき光電変換部２１１１の中央部に対向する位置とずれており、このずれに伴って光電変換部の表面に光を導く構造を有するように構成されていてもよい。
また、本第１の実施形態においては、頂部ＴＰ１１は、いわゆる頂点ではなく所定の広さを持つ面部領域ＴＰ１１として形成されている。この面部領域ＴＰ１１は光電変換部の一面（第１基板面２３１）に平行な面を有する。面部領域ＴＰ１１は画素位置に応じてその並行度を調整することができる。
照射光（入射光）は、画素アレイの中心近傍では、図７および図９に示すように、面部領域ＴＰ１１１、並びに、錐体側面ＳＳ１１，ＳＳ１２，ＳＳ１３，ＳＳ１４に対して、ほぼ垂直（基板２３０の法線方向）を含む、基板２３０の法線に対して所定角度をもって入射する。他方、照射光（入射光）は画素アレイの周辺部ではレンズのＣＲＡによっては垂直からずれた主光線角度を含む、基板２３０の法線に対して所定角度を持って入射する。
マイクロレンズＬＮＳ２２１に入射した光は、レンズ内を伝搬されて、光電変換部２１１１の中央部に画定された焦点位置ＦＰに集光される。あるいは、マイクロレンズＬＮＳ２２１に入射した光は、レンズ内を伝搬されて、光電変換部２１１１の中央部に画定された焦点位置ＦＰに集光されることはなく、光電変換部２１１１の表面側の任意の位置に導光される。
なお、頂部ＴＰ１１は面部領域を持たない頂点であってもよい。
図７～図９の例では、マイクロレンズＬＮＳ２２１は、頂部ＴＰ１１が光を入射すべき光電変換部２１１１の中央部に対向する位置に配置された直錐体として形成されている。
ただし、マイクロレンズＬＮＳ２２１は、頂部ＴＰ１１が光を入射すべき光電変換部２１１１の中央部に対向する位置とずれており、このずれに伴って光電変換部の表面に光を導く構造を有するように構成されていてもよい。
また、本第１の実施形態においては、頂部ＴＰ１１は、いわゆる頂点ではなく所定の広さを持つ面部領域ＴＰ１１として形成されている。この面部領域ＴＰ１１は光電変換部の一面（第１基板面２３１）に平行な面を有する。面部領域ＴＰ１１は画素位置に応じてその並行度を調整することができる。
照射光（入射光）は、画素アレイの中心近傍では、図７および図９に示すように、面部領域ＴＰ１１１、並びに、錐体側面ＳＳ１１，ＳＳ１２，ＳＳ１３，ＳＳ１４に対して、ほぼ垂直（基板２３０の法線方向）を含む、基板２３０の法線に対して所定角度をもって入射する。他方、照射光（入射光）は画素アレイの周辺部ではレンズのＣＲＡによっては垂直からずれた主光線角度を含む、基板２３０の法線に対して所定角度を持って入射する。
マイクロレンズＬＮＳ２２１に入射した光は、レンズ内を伝搬されて、光電変換部２１１１の中央部に画定された焦点位置ＦＰに集光される。あるいは、マイクロレンズＬＮＳ２２１に入射した光は、レンズ内を伝搬されて、光電変換部２１１１の中央部に画定された焦点位置ＦＰに集光されることはなく、光電変換部２１１１の表面側の任意の位置に導光される。
なお、頂部ＴＰ１１は面部領域を持たない頂点であってもよい。
【0102】
マイクロレンズＬＮＳ２２２は、底面ＢＴＭ２１と頂部ＴＰ２１間の高さがｈ２１で、４つの錐体側面ＳＳ２１，ＳＳ２２，ＳＳ２３，ＳＳ２４を持つ４錐体により形成されている。
図７～図９の例では、マイクロレンズＬＮＳ２２２は、頂部ＴＰ２１が光を入射すべき光電変換部２１１２の中央部に対向する位置に配置された直錐体として形成されている。
ただし、マイクロレンズＬＮＳ２２２は、頂部ＴＰ２１が光を入射すべき光電変換部２１１２の中央部に対向する位置とずれており、このずれに伴って光電変換部の表面に光を導く構造を有するように構成されていてもよい。
また、本第１の実施形態においては、頂部ＴＰ２１は、いわゆる頂点ではなく所定の広さを持つ面部領域ＴＰ２１１として形成されている。この面部領域ＴＰ２１は光電変換部の一面（第１基板面２３１）に平行な面を有する。面部領域ＴＰ２１は画素位置に応じてその並行度を調整することができる。
照射光（入射光）は、画素アレイの中心近傍では、図７および図９に示すように、面部領域ＴＰ２１１、並びに、錐体側面ＳＳ２１，ＳＳ２２，ＳＳ２３，ＳＳ２４に対して、ほぼ垂直（基板２３０の法線方向）を含む、基板２３０の法線に対して所定角度をもって入射する。他方、照射光（入射光）は画素アレイの周辺部ではレンズのＣＲＡによっては垂直からずれた主光線角度を含む、基板２３０の法線に対して所定角度を持って入射する。
マイクロレンズＬＮＳ２２２に入射した光は、レンズ内を伝搬されて、光電変換部２１１２の中央部に画定された焦点位置ＦＰに集光される。あるいは、マイクロレンズＬＮＳ２２２に入射した光は、レンズ内を伝搬されて、光電変換部２１１２の中央部に画定された焦点位置ＦＰに集光されることはなく、光電変換部２１１２の表面側の任意の位置に導光される。
なお、頂部ＴＰ２１は面部領域を持たない頂点であってもよい。
図７～図９の例では、マイクロレンズＬＮＳ２２２は、頂部ＴＰ２１が光を入射すべき光電変換部２１１２の中央部に対向する位置に配置された直錐体として形成されている。
ただし、マイクロレンズＬＮＳ２２２は、頂部ＴＰ２１が光を入射すべき光電変換部２１１２の中央部に対向する位置とずれており、このずれに伴って光電変換部の表面に光を導く構造を有するように構成されていてもよい。
また、本第１の実施形態においては、頂部ＴＰ２１は、いわゆる頂点ではなく所定の広さを持つ面部領域ＴＰ２１１として形成されている。この面部領域ＴＰ２１は光電変換部の一面（第１基板面２３１）に平行な面を有する。面部領域ＴＰ２１は画素位置に応じてその並行度を調整することができる。
照射光（入射光）は、画素アレイの中心近傍では、図７および図９に示すように、面部領域ＴＰ２１１、並びに、錐体側面ＳＳ２１，ＳＳ２２，ＳＳ２３，ＳＳ２４に対して、ほぼ垂直（基板２３０の法線方向）を含む、基板２３０の法線に対して所定角度をもって入射する。他方、照射光（入射光）は画素アレイの周辺部ではレンズのＣＲＡによっては垂直からずれた主光線角度を含む、基板２３０の法線に対して所定角度を持って入射する。
マイクロレンズＬＮＳ２２２に入射した光は、レンズ内を伝搬されて、光電変換部２１１２の中央部に画定された焦点位置ＦＰに集光される。あるいは、マイクロレンズＬＮＳ２２２に入射した光は、レンズ内を伝搬されて、光電変換部２１１２の中央部に画定された焦点位置ＦＰに集光されることはなく、光電変換部２１１２の表面側の任意の位置に導光される。
なお、頂部ＴＰ２１は面部領域を持たない頂点であってもよい。
【0103】
マイクロレンズＬＮＳ２２３は、底面ＢＴＭ３１と頂部ＴＰ３１間の高さがｈ３１で、４つの錐体側面ＳＳ３１，ＳＳ３２，ＳＳ３３，ＳＳ３４を持つ４錐体により形成されている。
図７～図９の例では、マイクロレンズＬＮＳ２２３は、頂部ＴＰ３１が光を入射すべき光電変換部２１１３の中央部に対向する位置に配置された直錐体として形成されている。
ただし、マイクロレンズＬＮＳ２２３は、頂部ＴＰ３１が光を入射すべき光電変換部２１１３の中央部に対向する位置とずれており、このずれに伴って光電変換部の表面に光を導く構造を有するように構成されていてもよい。
また、本第１の実施形態においては、頂部ＴＰ３１は、いわゆる頂点ではなく所定の広さを持つ面部領域ＴＰ３１１として形成されている。この面部領域ＴＰ３１は光電変換部の一面（第１基板面２３１）に平行な面を有する。面部領域ＴＰ３１は画素位置に応じてその並行度を調整することができる。
照射光（入射光）は、画素アレイの中心近傍では、図７および図９に示すように、面部領域ＴＰ３１１、並びに、錐体側面ＳＳ３１，ＳＳ３２，ＳＳ３３，ＳＳ３４に対して、ほぼ垂直（基板２３０の法線方向）を含む、基板２３０の法線に対して所定角度をもって入射する。他方、照射光（入射光）は画素アレイの周辺部ではレンズのＣＲＡによっては垂直からずれた主光線角度を含む、基板２３０の法線に対して所定角度を持って入射する。
マイクロレンズＬＮＳ２２３に入射した光は、レンズ内を伝搬されて、光電変換部２１１３の中央部に画定された焦点位置ＦＰに集光される。あるいは、マイクロレンズＬＮＳ２２３に入射した光は、レンズ内を伝搬されて、光電変換部２１１３の中央部に画定された焦点位置ＦＰに集光されることはなく、光電変換部２１１３の表面側の任意の位置に導光される。
なお、頂部ＴＰ３１は面部領域を持たない頂点であってもよい。
図７～図９の例では、マイクロレンズＬＮＳ２２３は、頂部ＴＰ３１が光を入射すべき光電変換部２１１３の中央部に対向する位置に配置された直錐体として形成されている。
ただし、マイクロレンズＬＮＳ２２３は、頂部ＴＰ３１が光を入射すべき光電変換部２１１３の中央部に対向する位置とずれており、このずれに伴って光電変換部の表面に光を導く構造を有するように構成されていてもよい。
また、本第１の実施形態においては、頂部ＴＰ３１は、いわゆる頂点ではなく所定の広さを持つ面部領域ＴＰ３１１として形成されている。この面部領域ＴＰ３１は光電変換部の一面（第１基板面２３１）に平行な面を有する。面部領域ＴＰ３１は画素位置に応じてその並行度を調整することができる。
照射光（入射光）は、画素アレイの中心近傍では、図７および図９に示すように、面部領域ＴＰ３１１、並びに、錐体側面ＳＳ３１，ＳＳ３２，ＳＳ３３，ＳＳ３４に対して、ほぼ垂直（基板２３０の法線方向）を含む、基板２３０の法線に対して所定角度をもって入射する。他方、照射光（入射光）は画素アレイの周辺部ではレンズのＣＲＡによっては垂直からずれた主光線角度を含む、基板２３０の法線に対して所定角度を持って入射する。
マイクロレンズＬＮＳ２２３に入射した光は、レンズ内を伝搬されて、光電変換部２１１３の中央部に画定された焦点位置ＦＰに集光される。あるいは、マイクロレンズＬＮＳ２２３に入射した光は、レンズ内を伝搬されて、光電変換部２１１３の中央部に画定された焦点位置ＦＰに集光されることはなく、光電変換部２１１３の表面側の任意の位置に導光される。
なお、頂部ＴＰ３１は面部領域を持たない頂点であってもよい。
【0104】
マイクロレンズＬＮＳ２２４は、底面ＢＴＭ４１と頂部ＴＰ４１間の高さがｈ４１で、４つの錐体側面ＳＳ４１，ＳＳ４２，ＳＳ４３，ＳＳ４４を持つ４錐体により形成されている。
図７～図９の例では、マイクロレンズＬＮＳ２２４は、頂部ＴＰ４１が光を入射すべき光電変換部２１１４の中央部に対向する位置に配置された直錐体として形成されている。
ただし、マイクロレンズＬＮＳ２２４は、頂部ＴＰ４１が光を入射すべき光電変換部２１１４の中央部に対向する位置とずれており、このずれに伴って光電変換部の表面に光を導く構造を有するように構成されていてもよい。
また、本第１の実施形態においては、頂部ＴＰ４１は、いわゆる頂点ではなく所定の広さを持つ面部領域ＴＰ４１１として形成されている。この面部領域ＴＰ４１は光電変換部の一面（第１基板面２３１）に平行な面を有する。面部領域ＴＰ４１は画素位置に応じてその並行度を調整することができる。
照射光（入射光）は、画素アレイの中心近傍では、図７および図９に示すように、面部領域ＴＰ４１１、並びに、錐体側面ＳＳ４１，ＳＳ４２，ＳＳ４３，ＳＳ４４に対して、ほぼ垂直（基板２３０の法線方向）を含む、基板２３０の法線に対して所定角度をもって入射する。他方、照射光（入射光）は画素アレイの周辺部ではレンズのＣＲＡによっては垂直からずれた主光線角度を含む、基板２３０の法線に対して所定角度を持って入射する。
マイクロレンズＬＮＳ２２４に入射した光は、レンズ内を伝搬されて、光電変換部２１１４の中央部に画定された焦点位置ＦＰに集光される。あるいは、マイクロレンズＬＮＳ２２４に入射した光は、レンズ内を伝搬されて、光電変換部２１１４の中央部に画定された焦点位置ＦＰに集光されることはなく、光電変換部２１１４の表面側の任意の位置に導光される。
なお、頂部ＴＰ４１は面部領域を持たない頂点であってもよい。
図７～図９の例では、マイクロレンズＬＮＳ２２４は、頂部ＴＰ４１が光を入射すべき光電変換部２１１４の中央部に対向する位置に配置された直錐体として形成されている。
ただし、マイクロレンズＬＮＳ２２４は、頂部ＴＰ４１が光を入射すべき光電変換部２１１４の中央部に対向する位置とずれており、このずれに伴って光電変換部の表面に光を導く構造を有するように構成されていてもよい。
また、本第１の実施形態においては、頂部ＴＰ４１は、いわゆる頂点ではなく所定の広さを持つ面部領域ＴＰ４１１として形成されている。この面部領域ＴＰ４１は光電変換部の一面（第１基板面２３１）に平行な面を有する。面部領域ＴＰ４１は画素位置に応じてその並行度を調整することができる。
照射光（入射光）は、画素アレイの中心近傍では、図７および図９に示すように、面部領域ＴＰ４１１、並びに、錐体側面ＳＳ４１，ＳＳ４２，ＳＳ４３，ＳＳ４４に対して、ほぼ垂直（基板２３０の法線方向）を含む、基板２３０の法線に対して所定角度をもって入射する。他方、照射光（入射光）は画素アレイの周辺部ではレンズのＣＲＡによっては垂直からずれた主光線角度を含む、基板２３０の法線に対して所定角度を持って入射する。
マイクロレンズＬＮＳ２２４に入射した光は、レンズ内を伝搬されて、光電変換部２１１４の中央部に画定された焦点位置ＦＰに集光される。あるいは、マイクロレンズＬＮＳ２２４に入射した光は、レンズ内を伝搬されて、光電変換部２１１４の中央部に画定された焦点位置ＦＰに集光されることはなく、光電変換部２１１４の表面側の任意の位置に導光される。
なお、頂部ＴＰ４１は面部領域を持たない頂点であってもよい。
【0105】
また、マイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２４は、対応して配置される画素アレイ２１０における光電変換部２１１１～２１１４のアレイ上の位置に応じて、頂点（頂部）の基板２３０に対する角度と４つの錐体側面ＳＳ１１～ＳＳ１４，ＳＳ２１～ＳＳ２４，ＳＳ３１～ＳＳ３４，ＳＳ４１～ＳＳ４４、面部領域ＴＰ１１～Ｔ４１の辺の長さが調整されている。
なお、本第１の実施形態において、マイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２４は、基本的に、空間的に均一な強度分布を持つ入射光束に対して、主として画素アレイの画素配列の第１方向（Ｘ方向）側から入射する第１の入射光量と、主として第２方向（Ｙ方向）側から入射する第２の入射光量が同等となるように形成されている。
なお、本第１の実施形態において、マイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２４は、基本的に、空間的に均一な強度分布を持つ入射光束に対して、主として画素アレイの画素配列の第１方向（Ｘ方向）側から入射する第１の入射光量と、主として第２方向（Ｙ方向）側から入射する第２の入射光量が同等となるように形成されている。
【0106】
図１０（Ａ）～（Ｄ）は、本発明の第１の実施形態に係る画素部におけるレンズ部のその他の概略的構成を説明するための図である。
図１０（Ａ）は、図９の例に比較して頂部ＴＰの面部領域が広く、かつ、高さが高い４錐体構造のマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１ａの一例を示している。
図１０（Ｂ）は、８錐体構造のマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１ｂの一例を示している。
図１０（Ｃ）は、滑らかな角（corners）ＳＣＮＲを有する８錐体構造のマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１ｃの一例を示している。
図１０（Ｄ）は、錐体構造の究極である球面ＳＰＨまたは非球面ＡＳＰＨを持つマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１ｄの一例を示している。
図１０（Ａ）は、図９の例に比較して頂部ＴＰの面部領域が広く、かつ、高さが高い４錐体構造のマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１ａの一例を示している。
図１０（Ｂ）は、８錐体構造のマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１ｂの一例を示している。
図１０（Ｃ）は、滑らかな角（corners）ＳＣＮＲを有する８錐体構造のマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１ｃの一例を示している。
図１０（Ｄ）は、錐体構造の究極である球面ＳＰＨまたは非球面ＡＳＰＨを持つマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１ｄの一例を示している。
【0107】
本第１の実施形態に係る光学フィルムＦＬＭ２２１に一体的に形成されるフィルム一体（フィルム一体形成）型マイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１（～ＬＮＳ２４）の個々の要素は、図７～図９、図１０（Ａ）～（Ｄ）に示す形状などのさまざまな形状を持つことができる。
すなわち、個々のマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１（～ＬＮＳ２４）の形状は、図７～図１０に示されている形状によって制限されることはない。
光学フィルムＦＬＭ２２１に一体的に形成される個々のマイクロレンズ（マイクロプリズム）の形状とサイズは、焦点の望ましい形状、サイズ、距離が得られるように計算により設計されている。設計変数には、面の数、形状、幅、さまざまな面間の角度が含まれる。個々のマイクロレンズ（マイクロプリズム）は、図１０（Ａ）～（Ｄ）に示されているものより多くの表面を持つことができる。
すなわち、個々のマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１（～ＬＮＳ２４）の形状は、図７～図１０に示されている形状によって制限されることはない。
光学フィルムＦＬＭ２２１に一体的に形成される個々のマイクロレンズ（マイクロプリズム）の形状とサイズは、焦点の望ましい形状、サイズ、距離が得られるように計算により設計されている。設計変数には、面の数、形状、幅、さまざまな面間の角度が含まれる。個々のマイクロレンズ（マイクロプリズム）は、図１０（Ａ）～（Ｄ）に示されているものより多くの表面を持つことができる。
【0108】
ＣＩＳピクセルで使用される従来のマイクロレンズアレイは、レンズシェーディング効果の影響を受ける。シェーディングは、大きなＣＲＡ(Chief Ray Angle:主光線角)でのマイクロレンズの集束動作によって発生する。
シェーディング効果を改善するために、マイクロレンズの位置は、ピクセル平面の中心から端に向かってＣＲＡに応じてシフトされる。これは、前述したように、マイクロレンズシフトとして知られている。
光学フィルムＦＬＭ２２１に一体的に形成される個々のマイクロレンズ（マイクロプリズム）の場合、センサ面での照明の均一性は、マイクロレンズの光入射および導波経路の形状や角度をわずかに変更することで確保することができる。
シェーディング効果を改善するために、マイクロレンズの位置は、ピクセル平面の中心から端に向かってＣＲＡに応じてシフトされる。これは、前述したように、マイクロレンズシフトとして知られている。
光学フィルムＦＬＭ２２１に一体的に形成される個々のマイクロレンズ（マイクロプリズム）の場合、センサ面での照明の均一性は、マイクロレンズの光入射および導波経路の形状や角度をわずかに変更することで確保することができる。
【0109】
本第１の実施形態において、好適には、フィルム一体型光学素子アレイとしてのマイクロレンズアレイは、図１０（Ｄ）に示すような、画素アレイ中の画素の位置に応じて形状を変えた非球面ＡＳＰＨを持つマイクロレンズ２２１ｄにより形成される。
【0110】
図１１（Ａ）および（Ｂ）は、比較例の画素アレイのシェーディング抑止効果と本発明の第１の実施形態に係る画素アレイのシェーディング抑止効果を比較して説明するための図である。
図１１（Ａ）は、マイクロレンズシフトを適用する比較例のシェーディング抑止効果を説明するための図である。図１１（Ｂ）はマイクロレンズシフトを適用せず画素アレイ中の画素の位置に応じてマイクロレンズの形状を変える本第１の実施形態におけるシェーディング抑止効果を説明するための図である。
図１１（Ａ）は、マイクロレンズシフトを適用する比較例のシェーディング抑止効果を説明するための図である。図１１（Ｂ）はマイクロレンズシフトを適用せず画素アレイ中の画素の位置に応じてマイクロレンズの形状を変える本第１の実施形態におけるシェーディング抑止効果を説明するための図である。
【0111】
比較例において、マイクロレンズ２２１ｄｃは製法上、画素アレイ２１０中の画素の位置に依らず同一形状でしか製造できず、そのために画素アレイの周辺部（周縁部では画素に入る光入射量が減りシェーディングが発生する。
これを解決するための方法としてマイクロレンズシフトが一般的に行われているが、完全にシェーディングを除去することはできていない。
これを解決するための方法としてマイクロレンズシフトが一般的に行われているが、完全にシェーディングを除去することはできていない。
【0112】
これに対して、本第１の実施形態に係る固体撮像装置１０では、画素アレイ中の画素の位置に応じてマイクロレンズ２２１ｄｐの形状を変えている。
具体的には、図１１（Ｂ）に示すように、画素アレイ２１０の中央領域２１０ＣＴＲでは、マイクロレンズ２２１ｄｐの非球面ＡＳＰＨの球面ＳＰＨからの変形の度合いを小さくしてある。
そして、画素アレイ２１０の周辺領域２１０ＰＲＦでは、マイクロレンズ２２１ｄｐの非球面ＡＳＰＨの球面ＳＰＨからの変形の度合いを大きくしてある。
さらに、個々のマイクロレンズ２２２１ｄｐごとに、変形の度合いを微調整してある。
したがって、本第１の実施形態に係る固体撮像装置１０では、マイクロレンズシフトを適用する比較例よりも、高精度にシェーディングを抑止することが可能となる。
具体的には、図１１（Ｂ）に示すように、画素アレイ２１０の中央領域２１０ＣＴＲでは、マイクロレンズ２２１ｄｐの非球面ＡＳＰＨの球面ＳＰＨからの変形の度合いを小さくしてある。
そして、画素アレイ２１０の周辺領域２１０ＰＲＦでは、マイクロレンズ２２１ｄｐの非球面ＡＳＰＨの球面ＳＰＨからの変形の度合いを大きくしてある。
さらに、個々のマイクロレンズ２２２１ｄｐごとに、変形の度合いを微調整してある。
したがって、本第１の実施形態に係る固体撮像装置１０では、マイクロレンズシフトを適用する比較例よりも、高精度にシェーディングを抑止することが可能となる。
【0113】
本第１の実施形態において、レンズ部アレイ２２０は、ＰＣ等を用いて計算上で設計された複数のマイクロレンズ（マイクロプリズム）をロールフィルムにレーザ等を用いて作り込んだアレイにより形成されている。
たとえば、画素アレイの光電変換部（画素）の位置に応じてマイクロレンズ配列をシフトする代わりに、マイクロレンズの角度が計算的に設計される。マイクロレンズ配列は光電変換部（画素）配列上に配置される。これにより、画素配列に対してより均一な応答が得られる。
たとえば、画素アレイの光電変換部（画素）の位置に応じてマイクロレンズ配列をシフトする代わりに、マイクロレンズの角度が計算的に設計される。マイクロレンズ配列は光電変換部（画素）配列上に配置される。これにより、画素配列に対してより均一な応答が得られる。
【0114】
なお、光学フィルムＦＬＭ２２１に対するマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４の形成は、ここで説明したような、レーザ描画によるリソグラフィ技術を用いた方法に限らず、金型を作製しそれをロールフィルムに転写する方法等を用いることが可能である。
【0115】
図１２は、本発明の第１の実施形態に係るレンズ部アレイ２２０の製造装置の一例を示す図である。
【0116】
図１２の本発明の実施形態に係るレンズ部アレイ製造装置３００は、レーザ３１０、ビームスプリッタ（ＢＳ）３２０、レーザ光制御用のフォトディテクタ（ＰＤ）３３０、スライダ３４０、スライダ３４０に載置されたフォーカス制御可能な光学ヘッド３５０、およびレーザ光の光学ヘッド３５０への光路を形成するためのミラー（ＭＲ）３６０，３７０を含んで構成されている。
この製造装置３００により、制御性良く、高精度にレンズ部アレイ２２０を作製することが可能である。
この製造装置３００により、制御性良く、高精度にレンズ部アレイ２２０を作製することが可能である。
【0117】
このレンズ部アレイ２２０の光学フィルムＦＬＭ２２１を、画素アレイ２１０の光入射面側に貼り合わされて画素部２０が作製される。
【0118】
図１３は、本第１の実施形態に係る固体撮像装置における画素部の製造方法の概略を説明するための図である。
【0119】
画素アレイ２１０とレンズ部アレイ２２０を有する画素部２０は、図１３に示すように、画素アレイ形成工程ＳＴ１と、光学フィルム形成工程ＳＴ２１を含むレンズ部アレイ形成工程ＳＴ２と、貼り合わせ工程ＳＴ３を経て作製される。
なお、ここでは一例として、画素アレイ形成工程ＳＴ１と光学フィルム形成工程ＳＴ２１を含むレンズ部アレイ形成工程ＳＴ２とがシリアルな工程として示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、二つの工程がパラレルに行われてもよい。
なお、ここでは一例として、画素アレイ形成工程ＳＴ１と光学フィルム形成工程ＳＴ２１を含むレンズ部アレイ形成工程ＳＴ２とがシリアルな工程として示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、二つの工程がパラレルに行われてもよい。
【0120】
画素アレイ形成工程ＳＴ１においては、一面側から入射した所定波長の光を光電変換する複数の光電変換部２１１１～２１１４を含む画素をアレイ状に形成する。
なお、ここでは本実施形態の構成に即して４つ（複数）の光電変換部２１１１～２１１４を含む画素をアレイ状に形成する例について説明するが、複数は任意であり、本発明が４つに限定されるものでないことは言うまでもない。
なお、ここでは本実施形態の構成に即して４つ（複数）の光電変換部２１１１～２１１４を含む画素をアレイ状に形成する例について説明するが、複数は任意であり、本発明が４つに限定されるものでないことは言うまでもない。
【0121】
レンズ部アレイ形成工程ＳＴ２においては、画素アレイ２１０の各光電変換部２１１１～２１１４の一面側に対応して複数のレンズ部ＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４をアレイ状に形成する。
これにより、入射した光を集光して対応して形成された光電変換部２１１１～２１１４にこの光電変換部の一面側から入射する複数のレンズ部ＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４を含むレンズ部アレイ２２０を形成する。
このレンズ部アレイ形成工程ＳＴ２においては、フィルム形成工程ＳＴ２１を含む。
フィルム形成工程ＳＴ２１においては、アレイ全体領域の複数のレンズ部にわたって一体的に形成し、レンズ部を形成する領域に所定の光学機能部、たとえば集光機能を持つ一つの光学フィルムＦＬＭ２２１を形成する。
これにより、入射した光を集光して対応して形成された光電変換部２１１１～２１１４にこの光電変換部の一面側から入射する複数のレンズ部ＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４を含むレンズ部アレイ２２０を形成する。
このレンズ部アレイ形成工程ＳＴ２においては、フィルム形成工程ＳＴ２１を含む。
フィルム形成工程ＳＴ２１においては、アレイ全体領域の複数のレンズ部にわたって一体的に形成し、レンズ部を形成する領域に所定の光学機能部、たとえば集光機能を持つ一つの光学フィルムＦＬＭ２２１を形成する。
【0122】
そして、貼り合わせ工程ＳＴ３においては、レンズ部アレイ２２０の光学フィルムＦＬＭ２２１を、画素アレイ２１０の光入射面側に貼り合わされて画素部２０が作製される。
【0123】
以上説明したように、本第１の実施形態においては、画素部２０は、一面側から入射した所定波長の光を光電変換する複数の光電変換部２１１１，２１１２，２１１３，２１１４がアレイ状に配置された画素アレイ２１０と、画素アレイ２１０の各光電変換部２１１１（～２１１４）の一面側に対応してアレイ状に配置され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部２１１１（～２１１４）にこの光電変換部の一面側から入射する複数のレンズ部ＬＮＳ２２０を含むレンズ部アレイ２２０とが貼り合わされてＺ方向に積層して形成されている。
本第１の実施形態では、画素アレイ２１０の光入射面側に、ロールフィルムである光学フィルムＦＬＭ２２１にレンズ部ＬＮＳ２２０が一体的に形成されたレンズ部アレイ２２０が貼り合わされている。
本第１の実施形態では、画素アレイ２１０の光入射面側に、ロールフィルムである光学フィルムＦＬＭ２２１にレンズ部ＬＮＳ２２０が一体的に形成されたレンズ部アレイ２２０が貼り合わされている。
【0124】
本第１の実施形態において、レンズ部アレイ２２０は、アレイ全体の複数のレンズ部ＬＮＳ２２０にわたって一体的に形成され、レンズ部ＬＮＳ２２０を形成する領域に所定の光学機能部（たとえば集光機能）を持つ一つの光学フィルムＦＬＭ２２１が配置されている。
本第１の実施形態において、レンズ部ＬＮＳ２２０は、光学機能部として第１の光学フィルムＦＬＭ２２１に対して一体的に形成され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部２１１１（～２１１４）にこの光電変換部の一面側（第１基板面２３１側）から入射するマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１，ＬＮＳ２２２，ＬＮＳ２２３，ＬＮＳ２２４により形成されている。
本第１の実施形態において、マイクロレンズＬＮＳ２２１（～ＬＮＳ２２４）は、光入射側に頂部が配置された多錐体あるいは図１０（D）を含む非球面体により形成されている。
本第１の実施形態において、レンズ部ＬＮＳ２２０は、光学機能部として第１の光学フィルムＦＬＭ２２１に対して一体的に形成され、入射した光を集光して対応して配置された光電変換部２１１１（～２１１４）にこの光電変換部の一面側（第１基板面２３１側）から入射するマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１，ＬＮＳ２２２，ＬＮＳ２２３，ＬＮＳ２２４により形成されている。
本第１の実施形態において、マイクロレンズＬＮＳ２２１（～ＬＮＳ２２４）は、光入射側に頂部が配置された多錐体あるいは図１０（D）を含む非球面体により形成されている。
【0125】
したがって、本第１の実施形態によれば、レンズ部をマイクロレンズで形成する場合に受ける光学的構造や特性に過度の制約を受けることがなくなる。
その結果、本第１の実施形態によれば、レンズ部アレイ２２０を煩雑な手間を要することなく製造することが可能で、ひいては画素部２０の製造が容易となる利点がある。
また、マイクロレンズ用の下の基板の厚さを薄くすることが可能になるため、隣接画素間のクロストークを低減することが可能となる。
また、シート状の光学部品アレイが、従来のマイクロレンズアレイの製造方法より精密にコントロールすることができるため、シェーディングのない画像を得ることが可能となり、性能向上を図ることが可能となる。
その結果、本第１の実施形態によれば、レンズ部アレイ２２０を煩雑な手間を要することなく製造することが可能で、ひいては画素部２０の製造が容易となる利点がある。
また、マイクロレンズ用の下の基板の厚さを薄くすることが可能になるため、隣接画素間のクロストークを低減することが可能となる。
また、シート状の光学部品アレイが、従来のマイクロレンズアレイの製造方法より精密にコントロールすることができるため、シェーディングのない画像を得ることが可能となり、性能向上を図ることが可能となる。
【0126】
また、本第１の実施形態によれば、マイクロレンズの形状は、配置位置によって容易に変更することが可能である。その結果、大きなＣＲＡによる画像面のエッジでのパフォーマンスの低下をより適切に修正することが可能となり、ひいては高精度にシェーディングを抑止することが可能となる。
【0127】
（第２の実施形態）
図１４は、本第２の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の画素部におけるレンズ部の概略的構成を説明するための図である。
図１４は、本第２の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の画素部におけるレンズ部の概略的構成を説明するための図である。
【0128】
本第２の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は、次の通りである。
第１の実施形態においては、マルチ画素ＭＰＸＬ２０のレンズ部２２０は、４つの色画素ＳＰＸＬ１１，ＳＰＸＬ１２，ＳＰＸＬ２１，ＳＰＸＬ２２の光電変換部ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２の各々に個別に光を入射するマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４を有している。
第１の実施形態においては、マルチ画素ＭＰＸＬ２０のレンズ部２２０は、４つの色画素ＳＰＸＬ１１，ＳＰＸＬ１２，ＳＰＸＬ２１，ＳＰＸＬ２２の光電変換部ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２の各々に個別に光を入射するマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４を有している。
【0129】
これに対して、本第２の実施形態のマルチ画素ＭＰＸＬ２０Ａにおいては、第１色画素ＳＰＸＬ１１Ａの第１光電変換部ＰＤ１１が分離部２１４（２１５）により２つの領域ＰＤ１１ａおよびＰＤ１１ｂに分離され（区分けされ）、一つのマイクロレンズＬＮＳ２２１Ａにより、２つの領域ＰＤ１１ａおよびＰＤ１１ｂに光を入射可能とすることにより、ＰＤＡＦ情報を持つことが可能に構成されている。
同様に、第２色画素ＳＰＸＬ１２Ａの第１光電変換部ＰＤ１２が分離部２１４（２１５）により２つの領域ＰＤ１２ａおよびＰＤ１２ｂに分離され（区分けされ）、一つのマイクロレンズＬＮＳ２２２Ａにより、２つの領域ＰＤ１２ａおよびＰＤ１２ｂに光を入射可能とすることにより、ＰＤＡＦ情報を持つことが可能に構成されている。
同様に、第２色画素ＳＰＸＬ１２Ａの第１光電変換部ＰＤ１２が分離部２１４（２１５）により２つの領域ＰＤ１２ａおよびＰＤ１２ｂに分離され（区分けされ）、一つのマイクロレンズＬＮＳ２２２Ａにより、２つの領域ＰＤ１２ａおよびＰＤ１２ｂに光を入射可能とすることにより、ＰＤＡＦ情報を持つことが可能に構成されている。
【0130】
また、第３色画素ＳＰＸＬ２１Ａの第１光電変換部ＰＤ２１が分離部２１４（２１５）により２つの領域ＰＤ２１ａおよびＰＤ２１ｂに分離され（区分けされ）、一つのマイクロレンズＬＮＳ２２３Ａにより、２つの領域ＰＤ２１ａおよびＰＤ２１ｂに光を入射可能とすることにより、ＰＤＡＦ情報を持つことが可能に構成されている。
第４色画素ＳＰＸＬ２２Ａの第１光電変換部ＰＤ２２が分離部２１４（２１５）により２つの領域ＰＤ２２ａおよびＰＤ２２ｂに分離され（区分けされ）、一つのマイクロレンズＬＮＳ２２４Ａにより、２つの領域ＰＤ２２ａおよびＰＤ２２ｂに光を入射可能とすることにより、ＰＤＡＦ情報を持つことが可能に構成されている。
第４色画素ＳＰＸＬ２２Ａの第１光電変換部ＰＤ２２が分離部２１４（２１５）により２つの領域ＰＤ２２ａおよびＰＤ２２ｂに分離され（区分けされ）、一つのマイクロレンズＬＮＳ２２４Ａにより、２つの領域ＰＤ２２ａおよびＰＤ２２ｂに光を入射可能とすることにより、ＰＤＡＦ情報を持つことが可能に構成されている。
【0131】
なお、本第２の実施形態においては、マイクロレンズＬＮＳ２２１Ａ～ＬＮＳ２２４Ａの頂部は面部領域を持たない頂点部として形成され、狭い２つの領域に効率的に光を入射できるように構成されている。
【0132】
図１５（Ａ）～（Ｃ）は、本発明の第２の実施形態に係る画素部におけるレンズ部のその他の概略的構成を説明するための図である。
図１５（Ａ）は、図１４の例に比較して頂部ＴＰの面部領域が広く、かつ、高さが高い４錐体構造のマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１Ａａの一例を示している。
図１５（Ｂ）は、８錐体構造のマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１Ａｂの一例を示している。
図１５（Ｃ）は、滑らかな角（corners）ＳＣＮＲを有する８錐体構造のマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１Ａｃの一例を示している。
図１５（Ｄ）は、錐体構造の究極である球面ＳＰＨまたは非球面ＡＳＰＨを持つマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１Ａｄの一例を示している。
図１５（Ａ）は、図１４の例に比較して頂部ＴＰの面部領域が広く、かつ、高さが高い４錐体構造のマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１Ａａの一例を示している。
図１５（Ｂ）は、８錐体構造のマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１Ａｂの一例を示している。
図１５（Ｃ）は、滑らかな角（corners）ＳＣＮＲを有する８錐体構造のマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１Ａｃの一例を示している。
図１５（Ｄ）は、錐体構造の究極である球面ＳＰＨまたは非球面ＡＳＰＨを持つマイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１Ａｄの一例を示している。
【0133】
本第２の実施形態に係る光学フィルムＦＬＭ２２１に一体的に形成されるフィルム一体（フィルム一体形成）型マイクロレンズ（マイクロプリズム）ＬＮＳ２２１（～ＬＮＳ２４）の個々の要素は、図１４、図１５（Ａ）～（Ｄ）に示す形状などのさまざまな形状を持つことができる。
すなわち、個々のマイクロレンズの形状は、図１４～図１５（Ｄ）に示されている形状によって制限されることはない。
光学フィルムＦＬＭ２２１に一体的に形成される個々のマイクロレンズ（マイクロプリズム）の形状とサイズは、焦点の望ましい形状、サイズ、距離が得られるように計算により設計されている。設計変数には、面の数、形状、幅、さまざまな面間の角度が含まれる。個々のマイクロプリズムは、図１５（Ａ）～（Ｄ）に示されているものより多くの表面を持つことができる。
すなわち、個々のマイクロレンズの形状は、図１４～図１５（Ｄ）に示されている形状によって制限されることはない。
光学フィルムＦＬＭ２２１に一体的に形成される個々のマイクロレンズ（マイクロプリズム）の形状とサイズは、焦点の望ましい形状、サイズ、距離が得られるように計算により設計されている。設計変数には、面の数、形状、幅、さまざまな面間の角度が含まれる。個々のマイクロプリズムは、図１５（Ａ）～（Ｄ）に示されているものより多くの表面を持つことができる。
【0134】
本第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態の効果と同様に、レンズ部アレイ２２０Ａを煩雑な手間を要することなく製造することが可能で、ひいては画素部２０Ａの製造が容易となる。また、マイクロレンズ用の下の基板の厚さを薄くすることが可能になるため、隣接画素間のクロストークを低減することが可能となる。
また、シート状の光学部品アレイが、従来のマイクロレンズアレイの製造方法より精密にコントロールすることができるため、シェーディングのない画像を得ることが可能となり、性能向上を図ることが可能となる。
また、シート状の光学部品アレイが、従来のマイクロレンズアレイの製造方法より精密にコントロールすることができるため、シェーディングのない画像を得ることが可能となり、性能向上を図ることが可能となる。
【0135】
また、本第２の実施形態によれば、マイクロレンズ（本第１の実施形態ではマイクロプリズム）の形状は、配置位置によって容易に変更することが可能である。その結果、大きなＣＲＡによる画像面のエッジでのパフォーマンスの低下をより適切に修正することが可能となる。
さらにまた、一つのマイクロレンズを共有画素から利用可能なＰＤＡＦ機能を実現することが可能となる。
さらにまた、一つのマイクロレンズを共有画素から利用可能なＰＤＡＦ機能を実現することが可能となる。
【0136】
（第３の実施形態）
図１６は、本第３の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の画素部におけるレンズ部の概略的構成を説明するための図である。
図１６は、本第３の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の画素部におけるレンズ部の概略的構成を説明するための図である。
【0137】
本第３の実施形態が一例として示すマイクロレンズが、第１の実施形態のマイクロレンズと異なる点は、次の通りである。
【0138】
第１の実施形態において、マルチ画素ＭＰＸＬ２０のレンズ部２２０は、４つの色画素ＳＰＸＬ１１，ＳＰＸＬ１２，ＳＰＸＬ２１，ＳＰＸＬ２２の光電変換部ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２の各々に個別に光を入射する、略正方形状に形成されたマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４を有している。
そして、略正方形状に形成されたマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４は、画素アレイの画素配列の水平方向に相当する第１方向（本例では直交座標系のＸ方向）側、並びに、この第１方向（Ｘ方向）に直交する第２方向（本例ではＹ方向）側の全方向から、略均等の光量をもって、対応する光電変換部ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２の各々に個別に光を入射する。
すなわち、第１の実施形態に係るマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４は、空間的に均一な強度分布を持つ入射光束に対して、第１方向から入射するＬＸの第１の入射光量と、第２方向から入射する光ＬＹの第２の入射光量が同等となるように形成されている。
そして、略正方形状に形成されたマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４は、画素アレイの画素配列の水平方向に相当する第１方向（本例では直交座標系のＸ方向）側、並びに、この第１方向（Ｘ方向）に直交する第２方向（本例ではＹ方向）側の全方向から、略均等の光量をもって、対応する光電変換部ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２の各々に個別に光を入射する。
すなわち、第１の実施形態に係るマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４は、空間的に均一な強度分布を持つ入射光束に対して、第１方向から入射するＬＸの第１の入射光量と、第２方向から入射する光ＬＹの第２の入射光量が同等となるように形成されている。
【0139】
これに対して、本第３の実施形態のマルチ画素ＭＰＸＬ２０Ｂにおいては、マイクロレンズＬＮＳ２２１Ｂ～ＬＮＳ２２４Ｂが、光電変換部ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２に対して、空間的に均一な強度分布を持つ入射光束に対し、第１方向Ｘから入射する光ＬＸの第１の入射光量と、第２方向Ｙから入射する光ＬＹの第２の入射光量が異なるように形成されている。
図１６は、光電変換部ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２に対して、第１方向Ｘから入射する光ＬＸの第１の入射光量の方が、空間的に均一な強度分布を持つ入射光束に対して、第２方向Ｙから入射する光ＬＹの第２の入射光量が多くなるように形成されたマイクロレンズＬＮＳ２２１Ｂ（～ＬＮＳ２２４Ｂ）の一例が示されている。
すなわち、マイクロレンズＬＮＳ２２１Ｂ～ＬＮＳ２２４Ｂにおいては、空間的に均一な強度分布を持つ入射光束に対して、第２方向Ｙによる光ＬＹより、第１方向Ｘの光ＬＸを光電変換部ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２に対して、多量に入射する。
図１６は、光電変換部ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２に対して、第１方向Ｘから入射する光ＬＸの第１の入射光量の方が、空間的に均一な強度分布を持つ入射光束に対して、第２方向Ｙから入射する光ＬＹの第２の入射光量が多くなるように形成されたマイクロレンズＬＮＳ２２１Ｂ（～ＬＮＳ２２４Ｂ）の一例が示されている。
すなわち、マイクロレンズＬＮＳ２２１Ｂ～ＬＮＳ２２４Ｂにおいては、空間的に均一な強度分布を持つ入射光束に対して、第２方向Ｙによる光ＬＹより、第１方向Ｘの光ＬＸを光電変換部ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２に対して、多量に入射する。
【0140】
本第３の実施形態のマイクロレンズＬＮＳ２２１Ｂ～ＬＮＳ２２４Ｂの具体的な一構成例を図１６に関連付けて説明する。
【0141】
本第３の実施形態のマルチ画素ＭＰＸＬ２０Ｂにおいて、マイクロレンズＬＮＳ２２１Ｂ～ＬＮＳ２２４Ｂは、略直方体状に形成され、画素アレイの水平方向に相当する第１方向（本例では直交座標系のＸ方向）の第１の光入射面ＬＳＩ１１の長さ（幅）ＷＬ１１より、この第１方向（Ｘ方向）に直交する第２方向（本例ではＹ方向）の第２の光入射面ＬＳＩ１２の長さ（幅）ＷＬ１２の方が長く形成されている。
そして、たとえば、光電変換部ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２を含む色画素ＳＰＸＬ１１Ｂ，ＳＰＸＬ１２Ｂ，ＳＰＸＬ２１Ｂ，ＳＰＸＬ２２Ｂは、第１方向Ｘの幅ＷＰ１１より、第１方向Ｘに直交する第２方向Ｙの幅ＷＰ１２の方が長く形成されている。
そして、たとえば、光電変換部ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２を含む色画素ＳＰＸＬ１１Ｂ，ＳＰＸＬ１２Ｂ，ＳＰＸＬ２１Ｂ，ＳＰＸＬ２２Ｂは、第１方向Ｘの幅ＷＰ１１より、第１方向Ｘに直交する第２方向Ｙの幅ＷＰ１２の方が長く形成されている。
【0142】
このような構成を有するマイクロレンズＬＮＳ２２１Ｂ～ＬＮＳ２２４Ｂにおいては、光電変換部ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２に対して、主として第１方向Ｘの光を第２の光入射面ＬＳＩ１２を通して入射する。
すなわち、マイクロレンズＬＮＳ２２１Ｂ～ＬＮＳ２２４Ｂにおいては、第１の光入射面ＬＳＩ１１を通して入射する光ＬＹより、第１方向Ｘの光ＬＸを第２の光入射面ＬＳＩ１２を通して多量に入射する。
すなわち、マイクロレンズＬＮＳ２２１Ｂ～ＬＮＳ２２４Ｂにおいては、第１の光入射面ＬＳＩ１１を通して入射する光ＬＹより、第１方向Ｘの光ＬＸを第２の光入射面ＬＳＩ１２を通して多量に入射する。
【0143】
なお、本第３の実施形態において、第１方向Ｘからの光ＬＸの第１の入射光量は第２の光入射面ＬＳＩ１２の形状、たとえば面積や第２の光入射面ＬＳＩ１２と底面ＢＴＭとのなす角度によって調整（微調整）することが可能である。
同様に、第２方向Ｙからの光ＬＹの第２の入射光量は第１の光入射面ＬＳＩ１１の形状、たとえば面積や第１の光入射面ＬＳＩ１１と底面ＢＴＭとのなす角度によって調整（微調整）することが可能である。
同様に、第２方向Ｙからの光ＬＹの第２の入射光量は第１の光入射面ＬＳＩ１１の形状、たとえば面積や第１の光入射面ＬＳＩ１１と底面ＢＴＭとのなす角度によって調整（微調整）することが可能である。
【0144】
なお、本実施形態において、第１方向がＸ方向（水平方向）、第２方向がＹ方向（垂直方向）として説明したが、第１方向がＹ方向（垂直方向）、第２方向がＸ方向（水平方向）であってもよい。
【0145】
本第３の実施形態によれば、上述した第１の実施形態の効果と同様に、レンズ部アレイ２２０Ｂを煩雑な手間を要することなく製造することが可能で、ひいては画素部２０の製造が容易となる。また、マイクロレンズ用の下の基板の厚さを薄くすることが可能になるため、隣接画素間のクロストークを低減することが可能となる。
また、シート状の光学部品アレイが、従来のマイクロレンズアレイの製造方法より精密にコントロールすることができるため、シェーディングのない画像を得ることが可能となり、性能向上を図ることが可能となる。
さらにまた、一つのマイクロレンズを共有画素から利用可能なＰＤＡＦ機能を実現することが可能となる。
また、シート状の光学部品アレイが、従来のマイクロレンズアレイの製造方法より精密にコントロールすることができるため、シェーディングのない画像を得ることが可能となり、性能向上を図ることが可能となる。
さらにまた、一つのマイクロレンズを共有画素から利用可能なＰＤＡＦ機能を実現することが可能となる。
【0146】
また、本第３の実施形態によれば、マイクロレンズ（本第３の実施形態ではマイクロプリズム）の形状は、配置位置によって容易に変更することが可能である。その結果、大きなＣＲＡによる画像面のエッジでのパフォーマンスの低下をより適切に修正することが可能となる。
【0147】
（第４の実施形態）
図１７は、本第４の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の画素部におけるレンズ部の概略的構成を説明するための図である。
図１７は、本第４の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の画素部におけるレンズ部の概略的構成を説明するための図である。
【0148】
本第４の実施形態が、第３の実施形態と異なる点は、次の通りである。
第３の実施形態においては、マルチ画素ＭＰＸＬ２０Ｂのレンズ部２２０Ｂは、４つの色画素ＳＰＸＬ１１，ＳＰＸＬ１２，ＳＰＸＬ２１，ＳＰＸＬ２２の光電変換部ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２の各々に個別に光を入射するマイクロレンズＬＮＳ２２１Ｂ～ＬＮＳ２２４Ｂを有している。
第３の実施形態においては、マルチ画素ＭＰＸＬ２０Ｂのレンズ部２２０Ｂは、４つの色画素ＳＰＸＬ１１，ＳＰＸＬ１２，ＳＰＸＬ２１，ＳＰＸＬ２２の光電変換部ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２の各々に個別に光を入射するマイクロレンズＬＮＳ２２１Ｂ～ＬＮＳ２２４Ｂを有している。
【0149】
これに対して、本第４の実施形態のマルチ画素ＭＰＸＬ２０Ｃにおいては、第１色画素ＳＰＸＬ１１Ｃの第１光電変換部ＰＤ１１が分離部２１４（２１５）により２つの領域ＰＤ１１ａおよびＰＤ１１ｂに分離され（区分けされ）、一つのマイクロレンズＬＮＳ２２１Ｂにより、２つの領域ＰＤ１１ａおよびＰＤ１１ｂに光を入射可能とすることにより、ＰＤＡＦ情報を持つことが可能に構成されている。
同様に、第２色画素ＳＰＸＬ１２Ｃの第１光電変換部ＰＤ１２が分離部２１４（２１５）により２つの領域ＰＤ１２ａおよびＰＤ１２ｂに分離され（区分けされ）、一つのマイクロレンズＬＮＳ２２２Ｂにより、２つの領域ＰＤ１２ａおよびＰＤ１２ｂに光を入射可能とすることにより、ＰＤＡＦ情報を持つことが可能に構成されている。
同様に、第２色画素ＳＰＸＬ１２Ｃの第１光電変換部ＰＤ１２が分離部２１４（２１５）により２つの領域ＰＤ１２ａおよびＰＤ１２ｂに分離され（区分けされ）、一つのマイクロレンズＬＮＳ２２２Ｂにより、２つの領域ＰＤ１２ａおよびＰＤ１２ｂに光を入射可能とすることにより、ＰＤＡＦ情報を持つことが可能に構成されている。
【0150】
同様に、第３色画素ＳＰＸＬ２１Ｃの第１光電変換部ＰＤ２１、および第４色画素ＳＰＸＬ２２Ｃの第１光電変換部ＰＤ２２が分離部２１４（２１５）により２つの領域に分離され（区分けされ）、一つのマイクロレンズＬＮＳ２２３Ｂ，ＬＮＳ２２４Ｂにより、２つの領域に光を入射可能とすることにより、ＰＤＡＦ情報を持つことが可能に構成されている。
【0151】
なお、本第４の実施形態においては、マイクロレンズＬＮＳ２２１Ｂ～ＬＮＳ２２４Ｂの頂部は面部領域を持った頂点部として形成され、狭い２つの領域に効率的に光を、主として第１方向Ｘから大量に入射できるように構成されている。
具体的には、本第４の実施形態のマイクロレンズＬＮＳ２２１Ｂ～ＬＮＳ２２４Ｂは、第１方向（ここではＸ方向）の光情報のみを採用して、第２方向（ここではＹ方向）の光情報は未使用あるいはオフセット情報として採用することが可能となるように、第１方向Ｘ側からの光ＬＸを高い割合で受光し、第２方向Ｙ側からの光ＬＹは全く受光しないあるいは少量のみを受光するように構成されている。
具体的には、本第４の実施形態のマイクロレンズＬＮＳ２２１Ｂ～ＬＮＳ２２４Ｂは、第１方向（ここではＸ方向）の光情報のみを採用して、第２方向（ここではＹ方向）の光情報は未使用あるいはオフセット情報として採用することが可能となるように、第１方向Ｘ側からの光ＬＸを高い割合で受光し、第２方向Ｙ側からの光ＬＹは全く受光しないあるいは少量のみを受光するように構成されている。
【0152】
なお、本第４の実施形態において、第１方向Ｘからの光ＬＸの第１の入射光量は第２の光入射面ＬＳＩ１２の面積や第２の光入射面ＬＳＩ１２と底面ＢＴＭとのなす傾斜角度によって調整（微調整）することが可能である。
同様に、第２方向Ｙからの光ＬＹの第２の入射光量は第１の光入射面ＬＳＩ１１の面積や第１の光入射面ＬＳＩ１１と底面ＢＴＭとのなす角度によって調整（微調整）することが可能である。
この場合、第１の光入射面ＬＳＩ１１と底面ＢＴＭとのなす角度は８０～９０度に近い。これにより、第２方向Ｙの上方から照射される光ＬＹの第１の光入射面ＬＳＩ１１への入射が大幅に抑制される。
同様に、第２方向Ｙからの光ＬＹの第２の入射光量は第１の光入射面ＬＳＩ１１の面積や第１の光入射面ＬＳＩ１１と底面ＢＴＭとのなす角度によって調整（微調整）することが可能である。
この場合、第１の光入射面ＬＳＩ１１と底面ＢＴＭとのなす角度は８０～９０度に近い。これにより、第２方向Ｙの上方から照射される光ＬＹの第１の光入射面ＬＳＩ１１への入射が大幅に抑制される。
【0153】
このような構成を有するマイクロレンズＬＮＳ２２１Ｂ～ＬＮＳ２２４Ｂにおいては、光電変換部ＰＤ１１ａ，ＰＤ１１ｂ、ＰＤ１１ａ，ＰＤ１２ｂ（ＰＤ２１ａ，ＰＤ２１ｂ、ＰＤ２２ａ，ＰＤ２２）に対して、主として第１方向Ｘの光を第２の光入射面ＬＳＩ１２を通して入射する。
すなわち、マイクロレンズＬＮＳ２２１Ｂ～ＬＮＳ２２４Ｂにおいては、第１の光入射面ＬＳＩ１１を通して入射する光より、第１方向Ｘの指向性を持った光を第２の光入射面ＬＳＩ１２を通して大量に入射する。
すなわち、マイクロレンズＬＮＳ２２１Ｂ～ＬＮＳ２２４Ｂにおいては、第１の光入射面ＬＳＩ１１を通して入射する光より、第１方向Ｘの指向性を持った光を第２の光入射面ＬＳＩ１２を通して大量に入射する。
【0154】
したがって、本第４の実施形態においては、第１方向（ここではＸ方向）の光情報のみを採用して、第２方向（ここではＹ方向）の光情報は未使用あるいはオフセット情報として採用することが可能となり、たとえばＰＤＡＦ機能の精度向上を図ることが可能となる。
【0155】
ここで、本第４の実施形態に係る固体撮像装置１０Ｃのアプリケーション例について説明する。
図１８（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置のアプリケーション例を示す図である。
図１８（Ａ）は、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の第１のアプリケーション例を示し、図１８（Ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の第２のアプリケーション例を示している。
図１８（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置のアプリケーション例を示す図である。
図１８（Ａ）は、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の第１のアプリケーション例を示し、図１８（Ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の第２のアプリケーション例を示している。
【0156】
固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）においては、多画素化による高解像度化を維持し、画素ピッチの縮小による感度やダイナミックレンジの低下を抑制するために、隣接した複数の同色画素を、たとえば２画素ずつあるいは４画素ずつ配置し、解像度を追求する場合には画素信号を読み出し、解像度やダイナミックレンジ性能を必要とする場合には同色の画素の信号を加算して読み出す方法が採用される場合がある。
そして、このＣＭＯＳイメージセンサは、隣接する２，４等の複数の同色画素で一つのマイクロレンズを共有する。
そして、このＣＭＯＳイメージセンサは、隣接する２，４等の複数の同色画素で一つのマイクロレンズを共有する。
【0157】
図１８のアプリケーション例は、複数の同色画素で一つのマイクロレンズを共有する画素アレイの２例を示している。
図１８（Ａ）は、２つの同色画素（フォトダイオードＰＤ）で一つのマイクロレンズＬＮＳ２２１Ｃ（～ＬＮＳ２２４Ｃ）を共有するアプリケーション例を示している。
図１８（Ｂ）は、４つの同色画素（フォトダイオードＰＤ）で一つのマイクロレンズＬＮＳ２２１Ｃ（～ＬＮＳ２２４Ｃ）を共有するアプリケーション例を示している。
図１８（Ａ）は、２つの同色画素（フォトダイオードＰＤ）で一つのマイクロレンズＬＮＳ２２１Ｃ（～ＬＮＳ２２４Ｃ）を共有するアプリケーション例を示している。
図１８（Ｂ）は、４つの同色画素（フォトダイオードＰＤ）で一つのマイクロレンズＬＮＳ２２１Ｃ（～ＬＮＳ２２４Ｃ）を共有するアプリケーション例を示している。
【0158】
本第４の実施形態によれば、上述した第１および第３の実施形態の効果と同様に、レンズ部アレイ２２０を煩雑な手間を要することなく製造することが可能で、ひいては画素部２０の製造が容易となる。また、マイクロレンズ用の下の基板の厚さを薄くすることが可能になるため、隣接画素間のクロストークを低減することが可能となる。
また、シート状の光学部品アレイが、従来のマイクロレンズアレイの製造方法より精密にコントロールすることができるため、シェーディングのない画像を得ることが可能となり、性能向上を図ることが可能となる。
さらにまた、一つのマイクロレンズを共有画素から利用可能なＰＤＡＦ機能を実現することが可能となる。
また、シート状の光学部品アレイが、従来のマイクロレンズアレイの製造方法より精密にコントロールすることができるため、シェーディングのない画像を得ることが可能となり、性能向上を図ることが可能となる。
さらにまた、一つのマイクロレンズを共有画素から利用可能なＰＤＡＦ機能を実現することが可能となる。
【0159】
また、本第４の実施形態によれば、マイクロレンズ（本第４の実施形態ではマイクロプリズム）の形状は、配置位置によって容易に変更することが可能である。その結果、大きなＣＲＡによる画像面のエッジでのパフォーマンスの低下をより適切に修正することが可能となる。
【0160】
（第５の実施形態）
図１９（Ａ）～（Ｃ）は、本第５の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の画素部におけるレンズ部の概略的構成を説明するための図である。
図１９（Ａ）はレンズ部の概略図を示し、図１９（Ｂ）は頂部ＴＰが所定幅を有するマイクロレンズの上面図を示し、図１９（Ｃ）は頂部ＴＰが所定幅を有するマイクロレンズの上面図を示している。
なお、図１９においては、理解を容易にするために、図１６および図１７と同一構成部分は同一符号をもって表している。
図１９（Ａ）～（Ｃ）は、本第５の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の画素部におけるレンズ部の概略的構成を説明するための図である。
図１９（Ａ）はレンズ部の概略図を示し、図１９（Ｂ）は頂部ＴＰが所定幅を有するマイクロレンズの上面図を示し、図１９（Ｃ）は頂部ＴＰが所定幅を有するマイクロレンズの上面図を示している。
なお、図１９においては、理解を容易にするために、図１６および図１７と同一構成部分は同一符号をもって表している。
【0161】
本第５の実施形態が、第４の実施形態と異なる点は、次の通りである。
第４の実施形態においては、遮光膜を用いずに、画素内の光電変換部（フォトダイオード（ＰＤ））を２分割して（２つ設けて）、一対の光電変換部（フォトダイオード）によって得られる信号の位相のずれ量に基づいて位相差を検出する方法（瞳分割方式）を実現する構成が採用されている。
第４の実施形態においては、遮光膜を用いずに、画素内の光電変換部（フォトダイオード（ＰＤ））を２分割して（２つ設けて）、一対の光電変換部（フォトダイオード）によって得られる信号の位相のずれ量に基づいて位相差を検出する方法（瞳分割方式）を実現する構成が採用されている。
【0162】
これに対して、本第５の実施形態においては、たとえば一の光電変換領域ＰＤ（受光領域）の半分が遮光膜により遮光さており、右半分で受光する位相差検出画素と左半分で受光する位相差検出画素で像面上の位相差を検出する像面位相差法を実現する構成が採用されている。
【0163】
この遮光膜を用いる像面位相差法では、光電変換領域ＰＤの受光領域の略半分の領域を遮光する矩形状の金属シールドＭＴＬＳ２０と、光電変換領域ＰＤの受光領域の残りの半分の領域を開口する矩形状の開口部ＡＰＲＴ２０とが、光電変換領域ＰＤの入射面（基板の第１面）側に形成されている。
金属シールドＭＴＬＳ２０は、バックサイドメタルＢＳＭの幅を変更することにより実装され、組み込まれる。これにより、ＰＤＡＦのパフォーマンスに見合った応答性の角度応答を保証することが可能となる。
金属シールドＭＴＬＳ２０は、バックサイドメタルＢＳＭの幅を変更することにより実装され、組み込まれる。これにより、ＰＤＡＦのパフォーマンスに見合った応答性の角度応答を保証することが可能となる。
【0164】
本第５の実施形態において、マイクロレンズＬＮＺ２２１Ｄは、底面ＢＴＭ２０が、第１方向（Ｘ方向）の長さと第２方向（Ｙ方向）の長さが等しい正方形状（Ｌｘ＝Ｌｙ）に形成されている。
そして、第１の光入射面ＬＳＩ１１（平面ａｂｃｄ）と底面ＢＴＭ２０（平面ｃｄｇｈ）のなす角度は９０度に近い角度、たとえば８０度～９０度に設定されている。
同様に、第１の光入射面ＬＳＩ１２（平面ｅｆｇｈ）と底面ＢＴＭ２０（平面ｃｄｇｈ）のなす角度は９０度に近い角度、たとえば８０度～９０度に設定されている。
このような構成を採用することにより、第１の光入射面ＬＳＩ１１（平面ａｂｃｄ）または第１の光入射面ＬＳＩ１２（平面ｅｆｇｈ）から光電変換領域ＰＤ１に入る光を非常に少なくすることが可能となる。
これらの第１の光入射面ＬＳＩ１１（平面ａｂｃｄ）または第１の光入射面ＬＳＩ１２（平面ｅｆｇｈ）透過または反射する可能性のある光をさらにカットするために、平面ａｂｃｄおよびｅｆｇｈを黒色の吸収材料でコーティングすることができる。
そして、第１の光入射面ＬＳＩ１１（平面ａｂｃｄ）と底面ＢＴＭ２０（平面ｃｄｇｈ）のなす角度は９０度に近い角度、たとえば８０度～９０度に設定されている。
同様に、第１の光入射面ＬＳＩ１２（平面ｅｆｇｈ）と底面ＢＴＭ２０（平面ｃｄｇｈ）のなす角度は９０度に近い角度、たとえば８０度～９０度に設定されている。
このような構成を採用することにより、第１の光入射面ＬＳＩ１１（平面ａｂｃｄ）または第１の光入射面ＬＳＩ１２（平面ｅｆｇｈ）から光電変換領域ＰＤ１に入る光を非常に少なくすることが可能となる。
これらの第１の光入射面ＬＳＩ１１（平面ａｂｃｄ）または第１の光入射面ＬＳＩ１２（平面ｅｆｇｈ）透過または反射する可能性のある光をさらにカットするために、平面ａｂｃｄおよびｅｆｇｈを黒色の吸収材料でコーティングすることができる。
【0165】
このように、本第５の実施形態においては、光点の形状は、開口部の形状と一致する矩形状、たとえば長方形であることから、角度のある入射では、金属シールドＭＴＬＳでの反射から生じる不要な光が多くなることを防止することが可能となる。
【0166】
また、本第５の実施形態によれば、入力平面の傾斜角度を変更することで、大きなＣＲＡによる画像面のエッジでのパフォーマンスの低下をより適切に修正することが可能となる。
また、マイクロプリズムの異方性設計は、開口部に合うように焦点を形成することも可能で、焦点の形状が開口部の形状と一致していれば、迷光による画質劣化を最小限に抑えることができる。
また、マイクロプリズムの異方性設計は、開口部に合うように焦点を形成することも可能で、焦点の形状が開口部の形状と一致していれば、迷光による画質劣化を最小限に抑えることができる。
【0167】
（第６の実施形態）
図２０（Ａ）～（Ｃ）は、本発明の第６の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の概略的な構成例を説明するための図であって、既存のマイクロレンズと、マイクロレンズの機能を兼ね備えた回折光学素子としてのフレネルゾーンプレート（ＦＺＰ）との構造および機能等を模式的に対応して示す図である。
図２０（Ａ）は上面から見た図であり、図２０（Ｂ）および（Ｃ）は側面側から見た図である。
図２０（Ａ）～（Ｃ）は、本発明の第６の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の概略的な構成例を説明するための図であって、既存のマイクロレンズと、マイクロレンズの機能を兼ね備えた回折光学素子としてのフレネルゾーンプレート（ＦＺＰ）との構造および機能等を模式的に対応して示す図である。
図２０（Ａ）は上面から見た図であり、図２０（Ｂ）および（Ｃ）は側面側から見た図である。
【0168】
本第６の実施形態が、上記した第１、第２、第３、第４および第５の実施形態と異なる点は、次の通りである。
第１～第５の実施形態においては、レンズ部アレイのレンズ部をマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４により構成している。
これに対して、本第６の実施形態においては、レンズ部アレイ２２０Ｅのレンズ部ＬＮＳ２２０Ｅを回折光学素子であるフレネルゾーンプレートＦＺＰ２２０（ＦＺＰ２２１～ＦＺＰ２２４）により構成している。
第１～第５の実施形態においては、レンズ部アレイのレンズ部をマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４により構成している。
これに対して、本第６の実施形態においては、レンズ部アレイ２２０Ｅのレンズ部ＬＮＳ２２０Ｅを回折光学素子であるフレネルゾーンプレートＦＺＰ２２０（ＦＺＰ２２１～ＦＺＰ２２４）により構成している。
【0169】
換言すれば、本第６の実施形態においては、図２０に示すように、画素アレイ中の画素の位置に応じて形状が変えられていない従来のマイクロレンズ、画素アレイ中の画素の位置に応じて形状が変えられている第１の実施形態等のマイクロレンズが、回折光学およびバイナリ光学技術を使用して実装されたフレネルゾーンプレートＦＺＰ２２０（ＦＺＰ２２１～ＦＺＰ２２４）に置き換えられている。
【0170】
たとえば、マイクロフレネルレンズ（ＦＺＰ）は、マイクロレンズの修正により形成することが可能であり、より薄い集束要素で同じ位置に焦点を形成することが可能である。
個々の要素の集束特性（焦点距離など）の位置依存の調整は、傾斜面の長さと角度を変えることによって達成することができる。
個々のマイクロレンズ要素のブレージング（ドラフトファセットはベースにほぼ垂直）は、マイクロフレネルレンズの入力面からの反射による光の損失を回避するために行われる。
個々の要素の集束特性（焦点距離など）の位置依存の調整は、傾斜面の長さと角度を変えることによって達成することができる。
個々のマイクロレンズ要素のブレージング（ドラフトファセットはベースにほぼ垂直）は、マイクロフレネルレンズの入力面からの反射による光の損失を回避するために行われる。
【0171】
フレネルゾーンプレートＦＺＰ２２０の場合、厚さＴＫは十分に薄く、焦点距離ＦＬの制御は、曲率や材料ではなく、ゾーンＺＮの幅と数を調整することによって実現される。
また、ゾーンＺＮをブレーズしてフォーカスの数を制御することもできる。
また、ゾーンＺＮをブレーズしてフォーカスの数を制御することもできる。
【0172】
一般に、ＣＩＳ設計では、光電変換部（ＰＤ）表面に入射する光スポットの形状、サイズ、位置を特定のアプリケーションに基づいて決定
正しく設計されたＤＯＥは、任意のレンズプロファイルする必要がある。
従来の屈折マイクロレンズのみと比較して、回折光学素子（ＤＯＥ）は、特定のターゲット平面（たとえば、ＣＩＳの場合はＰＤ表面、金属グリッドなど）に到達する光の強度プロファイルの形状に関して、より多くの自由度を提供する。ＤＯＥは通常、空間的に変化する位相プロファイルを入射光線に導入する。
正しく設計されたＤＯＥは、任意のレンズプロファイルする必要がある。
従来の屈折マイクロレンズのみと比較して、回折光学素子（ＤＯＥ）は、特定のターゲット平面（たとえば、ＣＩＳの場合はＰＤ表面、金属グリッドなど）に到達する光の強度プロファイルの形状に関して、より多くの自由度を提供する。ＤＯＥは通常、空間的に変化する位相プロファイルを入射光線に導入する。
【0173】
位相プロファイルは、望ましい強度パターンが特定の条件でＰＤ表面に到達することを保証するように計算的に設計することができる。
を実装でき、低分散で高屈折率の材料として動作できる。ＤＯＥを使用すると、設計のサイズが小さくなり、軽量になり、必要な要素が少なくなる。
機能的には、ＤＯＥを従来の屈折光学系と組み合わせると、色収差と単色収差の制御が向上し、解像度が高くなる。
を実装でき、低分散で高屈折率の材料として動作できる。ＤＯＥを使用すると、設計のサイズが小さくなり、軽量になり、必要な要素が少なくなる。
機能的には、ＤＯＥを従来の屈折光学系と組み合わせると、色収差と単色収差の制御が向上し、解像度が高くなる。
【0174】
図２０（Ａ）の右側の図は、多くのＤＯＥの基礎を形成するフレネルゾーンプレート（ＦＺＰ）を示している。図２０（Ｃ）は、レンズとして動作し、ＦＺＰの光学原理を操作に使用する表面レリーフＤＯＥ構造のアナログプロファイルを示している。
実際には、このような構造は、あとで説明する図２１に示すようにバイナリ円形格子として効率的に製造することができる。
このような構造の光効率は、４，８などの位相レベルを追加することにより、アナログプロファイルフレネルレンズと同じくらい高くすることができる。
フレネルレンズのＦ＃（焦点距離/直径）は、限界寸法（製造可能な最小フィーチャサイズ）によって決まる。ただし、実際には、このような制限は２πの整数倍の位相ステップを使用して解消される。
実際には、このような構造は、あとで説明する図２１に示すようにバイナリ円形格子として効率的に製造することができる。
このような構造の光効率は、４，８などの位相レベルを追加することにより、アナログプロファイルフレネルレンズと同じくらい高くすることができる。
フレネルレンズのＦ＃（焦点距離/直径）は、限界寸法（製造可能な最小フィーチャサイズ）によって決まる。ただし、実際には、このような制限は２πの整数倍の位相ステップを使用して解消される。
【0175】
本第６の実施形態によれば、上述した第１～第５の実施形態の効果と同様に、レンズ部アレイを煩雑な手間を要することなく製造することが可能で、ひいては画素部の製造が容易となる。また、マイクロレンズ用基板が不要となるため、隣接画素間のクロストークを低減することが可能となる。
さらに、ＰＤＡＦアプリケーションに必要な金属シールドまたはＢＳＭの上に焦点を合わせるために、集束要素の焦点距離ＦＬを効果的に短くすることが可能となる。
また、焦点距離と焦点サイズを簡単に変更できることから、ＰＤＡＦ画素出力の光入射角依存性を簡単に変更でき、クロストークの影響を最小限に抑えることができる。
また、シート状の光学部品アレイが、従来のマイクロレンズアレイの製造方法より精密にコントロールすることができるため、シェーディングのない画像を得ることが可能となり、性能向上を図ることが可能となる。
さらに、ＰＤＡＦアプリケーションに必要な金属シールドまたはＢＳＭの上に焦点を合わせるために、集束要素の焦点距離ＦＬを効果的に短くすることが可能となる。
また、焦点距離と焦点サイズを簡単に変更できることから、ＰＤＡＦ画素出力の光入射角依存性を簡単に変更でき、クロストークの影響を最小限に抑えることができる。
また、シート状の光学部品アレイが、従来のマイクロレンズアレイの製造方法より精密にコントロールすることができるため、シェーディングのない画像を得ることが可能となり、性能向上を図ることが可能となる。
【0176】
また、本第６の実施形態によれば、フレネルレンズの形状は、配置位置によって容易に変更することが可能である。その結果、大きなＣＲＡによる画像面のエッジでのパフォーマンスの低下をより適切に修正することが可能となる。
【0177】
なお、フレネルレンズの形状は、撮像レンズの射出瞳のターゲット部分が確実に認識できるように決定することが望ましい。
【0178】
（第７の実施形態）
図２１（Ａ）～（Ｄ）は、本発明の第７の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の概略的な構成例を説明するための図であって、既存のマイクロレンズと、マイクロレンズの機能を兼ね備えた回折光学素子（ＤＯＥ）との構造および機能等を模式的に対応して示す図である。
図２１（Ａ）は回折状態を示す図であり、図２１（Ｂ）は上面から見た図であり、図２１（Ｃ）は回折光学素子（ＤＯＥ）の側面側から見た図、図２１（Ｄ）および（Ｅ）は固体撮像装置の簡略即断面図である。
図２１（Ａ）～（Ｄ）は、本発明の第７の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の概略的な構成例を説明するための図であって、既存のマイクロレンズと、マイクロレンズの機能を兼ね備えた回折光学素子（ＤＯＥ）との構造および機能等を模式的に対応して示す図である。
図２１（Ａ）は回折状態を示す図であり、図２１（Ｂ）は上面から見た図であり、図２１（Ｃ）は回折光学素子（ＤＯＥ）の側面側から見た図、図２１（Ｄ）および（Ｅ）は固体撮像装置の簡略即断面図である。
【0179】
本第７の実施形態が、上記した第１、第２、第３、第４および第５の実施形態と異なる点は、次の通りである。
第１～第５の実施形態においては、レンズ部アレイのレンズ部をマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４により構成している。
これに対して、本第７の実施形態においては、レンズ部アレイ２２０のレンズ部ＬＮＳ２２０をバイナリ光学素子としての回折光学素子ＤＯＥ２２０（ＤＯＥ２２１～ＤＯＥ２２４）により構成している。
第１～第５の実施形態においては、レンズ部アレイのレンズ部をマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４により構成している。
これに対して、本第７の実施形態においては、レンズ部アレイ２２０のレンズ部ＬＮＳ２２０をバイナリ光学素子としての回折光学素子ＤＯＥ２２０（ＤＯＥ２２１～ＤＯＥ２２４）により構成している。
【0180】
換言すれば、本第７の実施形態においては、図２１に示すように、画素アレイ中の画素の位置に応じて形状が変えられていない従来のマイクロレンズ、画素アレイ中の画素の位置に応じて形状が変えられている第１の実施形態のマイクロレンズが、周期が変化する格子状の構造ユニットのアレイによって形成される回折光学素子ＤＯＥ２２０（ＤＯＥ２２１～ＤＯＥ２２４）に置き換えられている。
【0181】
回折光学素子ＤＯＥ２２０の焦点距離ＦＬとスポットサイズＳＰＺの制御は、周期の変化、格子線の高さを設計することによって行われる。
回折光学素子ＤＯＥ２２０の構造の従来のマイクロレンズアレイの構造に対する利点は以下の通りである。
従来のマイクロレンズプロセスで小さな画素サイズ（サブマイクロスケール）と大きな画素数（３Ｄに必要）を可能にし、高さと曲率は画素ピッチによって制限される。
また、回折限界での焦点スポットを得ることが可能となる。
たとえば、ＰＤＡＦアプリケーションでは、マイクロレンズのプロファイルエラーを取り除くために、焦点サイズの効果的な制御が必要である。
ＡＦＭ測定は、実際のマイクロレンズプロファイルが必要な理想的なプロファイルと異なる場合があることを示している。これは、一つ以上（１または複数）のフォトダイオードＰＤが１つのマイクロレンズを共有する場合に特に問題になる可能性がある。
回折光学素子ＤＯＥ２２０の構造の従来のマイクロレンズアレイの構造に対する利点は以下の通りである。
従来のマイクロレンズプロセスで小さな画素サイズ（サブマイクロスケール）と大きな画素数（３Ｄに必要）を可能にし、高さと曲率は画素ピッチによって制限される。
また、回折限界での焦点スポットを得ることが可能となる。
たとえば、ＰＤＡＦアプリケーションでは、マイクロレンズのプロファイルエラーを取り除くために、焦点サイズの効果的な制御が必要である。
ＡＦＭ測定は、実際のマイクロレンズプロファイルが必要な理想的なプロファイルと異なる場合があることを示している。これは、一つ以上（１または複数）のフォトダイオードＰＤが１つのマイクロレンズを共有する場合に特に問題になる可能性がある。
【0182】
ＦＺＰまたはＤＯＥは、ＶＬＳＩ半導体製造技術を適用するバイナリ光学技術を使用して実装することもできる。ここで説明されている製造技術を使用して、光学フィルム上に製造することができる。
【0183】
図２１（Ａ）～（Ｄ）に示すように、局所的に変化する周期を有する表面レリーフ格子構造を使用して、様々なゾーンをモデル化することができる。
図２１（Ａ）は、マイクロレンズの代わりに使用できる光学素子の上面図を示している。このような個々の要素を複数組み合わせて２次元アレイ状にすることができる。２次元アレイは、図２１（Ｂ）に示すように、リソグラフィやマイクロマシニングなどの半導体プロセス技術を使用して光学フィルム上に形成することができる。
図２１（Ｃ）は、要素の垂直断面を示し、設計変数の説明が含まれている。一般に、要素は２つの部分、1）回折格子要素ＧＥ、2）基板ＳＢで構成される。設計変数は次のとおりである。
周期、周期の空間変動、表面レリーフの高さ（h）、グレーティングの厚さ（h1）、および中央ゾーンの基板（h2）の幅（2a）、グレーティングの材料（屈折率、n1）、2つの連続した格子線の間の媒質の材料（屈折率、n0）、格子の基板の材料（屈折率、n2）である。基板下の材料の屈折率はn3である。
図２１（Ｄ）は、従来のマイクロレンズがＤＯＥ構造のような円形格子で置き換えられた新しいピクセルモデルを示している。
図２１（Ｂ）に示すようなＤＯＥアレイの光学フィルムは、フラット（図２１（Ｄ））または湾曲した基板ＣＳＢ（図２１（Ｅ））のいずれかに配置することができる。
図２１（Ａ）は、マイクロレンズの代わりに使用できる光学素子の上面図を示している。このような個々の要素を複数組み合わせて２次元アレイ状にすることができる。２次元アレイは、図２１（Ｂ）に示すように、リソグラフィやマイクロマシニングなどの半導体プロセス技術を使用して光学フィルム上に形成することができる。
図２１（Ｃ）は、要素の垂直断面を示し、設計変数の説明が含まれている。一般に、要素は２つの部分、1）回折格子要素ＧＥ、2）基板ＳＢで構成される。設計変数は次のとおりである。
周期、周期の空間変動、表面レリーフの高さ（h）、グレーティングの厚さ（h1）、および中央ゾーンの基板（h2）の幅（2a）、グレーティングの材料（屈折率、n1）、2つの連続した格子線の間の媒質の材料（屈折率、n0）、格子の基板の材料（屈折率、n2）である。基板下の材料の屈折率はn3である。
図２１（Ｄ）は、従来のマイクロレンズがＤＯＥ構造のような円形格子で置き換えられた新しいピクセルモデルを示している。
図２１（Ｂ）に示すようなＤＯＥアレイの光学フィルムは、フラット（図２１（Ｄ））または湾曲した基板ＣＳＢ（図２１（Ｅ））のいずれかに配置することができる。
【0184】
本第７の実施形態によれば、上述した第１、第２、第３、第４および第５の実施形態の効果と同様に、レンズ部アレイを煩雑な手間を要することなく製造することが可能で、ひいては画素部の製造が容易となる。また、マイクロレンズ用基板が不要となるため、隣接画素間のクロストークを低減することが可能となる。
さらに、ＰＤＡＦアプリケーションに必要な金属シールドまたはＢＳＭの上に焦点を合わせるために、集束要素の焦点距離ＦＬを効果的に短くすることが可能となる。
また、焦点距離と焦点サイズを簡単に変更できることから、ＰＤＡＦ画素出力の光入射角依存性を簡単に変更でき、クロストークの影響を最小限に抑えることができる。
また、シート状の光学部品アレイが、従来のマイクロレンズアレイの製造方法より精密にコントロールすることができるため、シェーディングのない画像を得ることが可能となり、性能向上を図ることが可能となる。
さらに、ＰＤＡＦアプリケーションに必要な金属シールドまたはＢＳＭの上に焦点を合わせるために、集束要素の焦点距離ＦＬを効果的に短くすることが可能となる。
また、焦点距離と焦点サイズを簡単に変更できることから、ＰＤＡＦ画素出力の光入射角依存性を簡単に変更でき、クロストークの影響を最小限に抑えることができる。
また、シート状の光学部品アレイが、従来のマイクロレンズアレイの製造方法より精密にコントロールすることができるため、シェーディングのない画像を得ることが可能となり、性能向上を図ることが可能となる。
【0185】
また、本第７の実施形態によれば、ＤＯＥの形状は、配置位置によって容易に変更することが可能である。その結果、大きなＣＲＡによる画像面のエッジでのパフォーマンスの低下をより適切に修正することが可能となる。
【0186】
なお、ＤＯＥの形状は、撮像レンズの射出瞳のターゲット部分が確実に認識できるように決定することが望ましい。
【0187】
（第８の実施形態）
図２２（Ａ）～（Ｅ）は、本発明の第８の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の概略的な構成例を説明するための図であって、既存のマイクロレンズと、マイクロレンズの機能を兼ね備えた回折光学素子（ＤＯＥ）との構造および機能等を模式的に対応して示す図である。
図２２（Ａ）～（Ｃ）は回折状態を示す図であり、図２２（Ｄ）および（Ｅ）は側面側から見た図である。
図２２（Ａ）～（Ｅ）は、本発明の第８の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の概略的な構成例を説明するための図であって、既存のマイクロレンズと、マイクロレンズの機能を兼ね備えた回折光学素子（ＤＯＥ）との構造および機能等を模式的に対応して示す図である。
図２２（Ａ）～（Ｃ）は回折状態を示す図であり、図２２（Ｄ）および（Ｅ）は側面側から見た図である。
【0188】
本第８の実施形態が、上記した第１、第２、第３、第４および第５の実施形態と異なる点は、次の通りである。
第１～第５の実施形態においては、レンズ部アレイのレンズ部をマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４により構成している。
これに対して、本第８の実施形態においては、レンズ部アレイ２２０Ｇのレンズ部ＬＮＳ２２０Ｆを回折光学素子としてホログラフィック光学素子ＨＯＥ２２０（ＨＯＥ２２１～ＨＯＥ２２４）により構成している。
第１～第５の実施形態においては、レンズ部アレイのレンズ部をマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４により構成している。
これに対して、本第８の実施形態においては、レンズ部アレイ２２０Ｇのレンズ部ＬＮＳ２２０Ｆを回折光学素子としてホログラフィック光学素子ＨＯＥ２２０（ＨＯＥ２２１～ＨＯＥ２２４）により構成している。
【0189】
換言すれば、本第８の実施形態においては、図２2に示すように、画素アレイ中の画素の位置に応じて形状が変えられていない従来のマイクロレンズ、画素アレイ中の画素の位置に応じて形状が変えられている第１の実施形態のマイクロレンズが、ＰＣを用いて計算上（プログラム上）で設計され構成されたホログラフィック光学素子ＨＯＥ２２０（ＨＯＥ２２１～ＨＯＥ２２４）に置き換えられている。
【0190】
この例では、フレネルゾーンプレートＦＺＰがホログラフィック材料の位相プロファイルとして記録される。マイクロレンズのプロファイルは、平行光または発散する球面波の両方に対して設計可能である。
【0191】
メリット：
マイクロレンズアレイの必要な機能は、前述したように、光学フィルムに実装することができる。そして、光学フィルムは、画素アレイに貼り付けることができる。
その結果、従来のマイクロレンズアレイの製造プロセスより効率的な製造プロセスを実現することが可能となる。
そして、非線形マイクロレンズシフトの実装が簡単（計算設計）となる。
ホログラフィック光学素子ＨＯＥ２２０はフラットフォトポリマーフィルムに加工できるため、理想から外れたマイクロレンズのプロファイルによって引き起こされる問題を解決することができる。
また、スーパーピクセル方式でサブペクセルの同一の感度を取得するための正確な制御が可能となる。
なお、スーパーピクセルとは、色やテクスチャが類似するピクセルをグルーピングした小領域のことである。入力画像をスーパーピクセルに分割することで，色の類似画素の位置関係を反映した小領域に分割することが可能になる。
また、サブピクセルとは、ディスプレイ上の１つの画素（ピクセル）を構成しているＲＧＢの単色の各点のことである。画像処理の分野では、画像をピクセル単位ではなく、より細かいサブピクセルを仮想的な単位として処理を行うことがある。
マイクロレンズアレイの必要な機能は、前述したように、光学フィルムに実装することができる。そして、光学フィルムは、画素アレイに貼り付けることができる。
その結果、従来のマイクロレンズアレイの製造プロセスより効率的な製造プロセスを実現することが可能となる。
そして、非線形マイクロレンズシフトの実装が簡単（計算設計）となる。
ホログラフィック光学素子ＨＯＥ２２０はフラットフォトポリマーフィルムに加工できるため、理想から外れたマイクロレンズのプロファイルによって引き起こされる問題を解決することができる。
また、スーパーピクセル方式でサブペクセルの同一の感度を取得するための正確な制御が可能となる。
なお、スーパーピクセルとは、色やテクスチャが類似するピクセルをグルーピングした小領域のことである。入力画像をスーパーピクセルに分割することで，色の類似画素の位置関係を反映した小領域に分割することが可能になる。
また、サブピクセルとは、ディスプレイ上の１つの画素（ピクセル）を構成しているＲＧＢの単色の各点のことである。画像処理の分野では、画像をピクセル単位ではなく、より細かいサブピクセルを仮想的な単位として処理を行うことがある。
【0192】
本実施形態において、ホログラフィック光学素子ＨＯＥ２２０は、光学材料の望ましい位相プロファイルをフォトポリマーなどの感光性材料に記録することによって設計された別のクラスのＤＯＥである。
マイクロレンズアレイに対応する位相プロファイルは、適切な物体光を参照光と干渉させることによって生成することができる。
マイクロレンズアレイに対応する位相プロファイルは、適切な物体光を参照光と干渉させることによって生成することができる。
【0193】
図２２（Ｂ）は、マイクロレンズアレイに対応する干渉縞パターンをコード化する透過型フラットボリュームグレーティングを示している。
図２２（Ｃ）は、従来のマイクロレンズが適切に設計されたホログラフィック光学素子ＨＯＥで置き換えられたＣＩＳデバイスを示している。
図２２（Ｃ）に示すように、記録された干渉パターンが自然光ＬＮで照らされると、球面波ＳＷが透過して生成され、目的の焦点面に焦点の配列が形成される。
この技術は、第１の実施形態に記載した製造技術を使用して光学フィルムに実装することができる。光学フィルムは、貼り付けるか、ＣＩＳデバイス設計に組み込むことができる。
光学フィルムをピクセル（ピクセル部）の上部に、屈折率を一致させた光学セメントまたは光学接着剤を使用して取り付けることもできる。あるいはＡＲＳとＨＯＥ等の光学素子は、一体的に同時並列的に作製される。
図２２（Ｃ）は、従来のマイクロレンズが適切に設計されたホログラフィック光学素子ＨＯＥで置き換えられたＣＩＳデバイスを示している。
図２２（Ｃ）に示すように、記録された干渉パターンが自然光ＬＮで照らされると、球面波ＳＷが透過して生成され、目的の焦点面に焦点の配列が形成される。
この技術は、第１の実施形態に記載した製造技術を使用して光学フィルムに実装することができる。光学フィルムは、貼り付けるか、ＣＩＳデバイス設計に組み込むことができる。
光学フィルムをピクセル（ピクセル部）の上部に、屈折率を一致させた光学セメントまたは光学接着剤を使用して取り付けることもできる。あるいはＡＲＳとＨＯＥ等の光学素子は、一体的に同時並列的に作製される。
【0194】
本第８の実施形態によれば、上述した第１、第２、第３、第４および第５の実施形態の効果と同様に、レンズ部アレイを煩雑な手間を要することなく製造することが可能で、ひいては画素部の製造が容易となる。また、マイクロレンズ用基板が不要となるため、隣接画素間のクロストークを低減することが可能となる。
さらに、ＰＤＡＦアプリケーションに必要な金属シールドまたはＢＳＭの上に焦点を合わせるために、集束要素の焦点距離ＦＬを効果的に短くすることが可能となる。
また、焦点距離と焦点サイズを簡単に変更できることから、ＰＤＡＦ画素出力の光入射角依存性を簡単に変更でき、クロストークの影響を最小限に抑えることができる。
また、シート状の光学部品アレイが、従来のマイクロレンズアレイの製造方法より精密にコントロールすることができるため、シェーディングのない画像を得ることが可能となり、性能向上を図ることが可能となる。
さらに、ＰＤＡＦアプリケーションに必要な金属シールドまたはＢＳＭの上に焦点を合わせるために、集束要素の焦点距離ＦＬを効果的に短くすることが可能となる。
また、焦点距離と焦点サイズを簡単に変更できることから、ＰＤＡＦ画素出力の光入射角依存性を簡単に変更でき、クロストークの影響を最小限に抑えることができる。
また、シート状の光学部品アレイが、従来のマイクロレンズアレイの製造方法より精密にコントロールすることができるため、シェーディングのない画像を得ることが可能となり、性能向上を図ることが可能となる。
【0195】
（第９の実施形態）
図２３は、本発明の第９の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の概略的な構成例を示す図である。
図２３は、本発明の第９の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の概略的な構成例を示す図である。
【0196】
本第９の実施形態が、第１、第２、第３、第４および第５の実施形態と異なる点は、次の通りである。
第１～第５の実施形態においては、第１の光学フィルムＦＬＭ２２１にアレイ状に一体的に形成されたレンズ部ＬＮＳ２２０であるマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４の光入射面側には反射防止膜が形成されていない。
第１～第５の実施形態においては、第１の光学フィルムＦＬＭ２２１にアレイ状に一体的に形成されたレンズ部ＬＮＳ２２０であるマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４の光入射面側には反射防止膜が形成されていない。
【0197】
これに対して、本第９の実施形態においては、レンズ部アレイ２２０Ｈは、第１の光学フィルムＦＬＭ２２１の光照射面（光入射面側）上に第２の光学フィルムＦＬＭ２２２が配置され（貼り合わされて）、第２の光学フィルムＦＬＭ２２２におけるレンズ部ＬＮＳ２２０を形成するマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４の光照射面（光入射面側）に対応する領域には光反射防止機能を有する微細構造体(Fine Structure)ＦＮＳ２２０が形成されている。
【0198】
なお、本第９の実施形態において、レンズ部アレイ２２０Ｈは、第２の光学フィルムを適用することなく、光学フィルムＦＬＭ２２１の光照射面（光入射面側）上におけるレンズ部ＬＮＳ２２０を形成するマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４の光照射面（光入射面側）に対応する領域には光反射防止機能を有する微細構造体ＦＮＳ２２０が一体的に形成される構造が採用されてもよい。
【0199】
なお、このような微細構造による反射防止は、前述したように、反射防止構造体(Anti-Reflection Structure ; ARS)とも呼ばれる（たとえば、非特許文献１：車載テクノロジー Vol, No.7 2019, pp26-pp29 参照）。
【0200】
図２４は、本第９の実施形態に係る微細構造体として採用可能なフィルムに形成されたＡＲ(Anti-Reflection)構造体の一例を示す図である。
【0201】
微細構造体ＦＮＳ２２０は、レンズ部ＬＮＳ２２０を形成するマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４の光照射面（光入射面側）に、いわゆるモスアイ型のナノコーンアレイ等の３Ｄ微細構造を有するように形成されている。
この微細構造体ＦＮＳ２２０は、たとえば図１２と同様の製造装置を用いて光学的に透明な材料により製造可能である。
たとえばレーザ描画によるリソグラフィ技術を用い、能動的に規則的な配列を行う手法が用いられる。
この微細構造体ＦＮＳ２２０は、たとえば図１２と同様の製造装置を用いて光学的に透明な材料により製造可能である。
たとえばレーザ描画によるリソグラフィ技術を用い、能動的に規則的な配列を行う手法が用いられる。
【0202】
モスアイ構造を含む層は、効果的な屈折率分布材料（勾配屈折率材料のような挙動）の層として機能する。小さな円錐状のナノコーンは２次元のアレイになっている。ナノコーンアレイの周期は光の波長（λ）より短いため、高次の回折や散乱は発生しないが、光学素子の光入射面（表面）での反射損失を波長と角度の広い帯域にわたって効果的に低減する。
【0203】
通常、透明な樹脂基材やガラス基材などにおいて光が入射した場合、空気と基材の屈折率差が存在するため、その界面にて反射光が発生し、外光の映り込みなどが発生し視認性を低下させる。
このような界面での反射光を抑制するため、光学薄膜の場合は光の干渉の原理を用い、薄膜の上下で反射光として生じる光の位相が反転し光の振幅をキャンセルさせることにより、反射防止を行っている。
ただし、この方法の場合入射光の波長や入射角の依存性が存在するため、外光の入射条件によっては反射光が増加する場合もある。
一般に、広帯域の波長または広い範囲の入射角（ＣＩＳに望ましい）での反射を抑制するには、多層の薄膜を使用する必要がある。また、光学樹脂を使用する場合、材料の選択が制限される。これにより、そのような多層薄膜反射防止コーティングは、ＣＩＳ用途では高価になる傾向にある。
このような界面での反射光を抑制するため、光学薄膜の場合は光の干渉の原理を用い、薄膜の上下で反射光として生じる光の位相が反転し光の振幅をキャンセルさせることにより、反射防止を行っている。
ただし、この方法の場合入射光の波長や入射角の依存性が存在するため、外光の入射条件によっては反射光が増加する場合もある。
一般に、広帯域の波長または広い範囲の入射角（ＣＩＳに望ましい）での反射を抑制するには、多層の薄膜を使用する必要がある。また、光学樹脂を使用する場合、材料の選択が制限される。これにより、そのような多層薄膜反射防止コーティングは、ＣＩＳ用途では高価になる傾向にある。
【0204】
これに対して、本第９の実施形態のように、微細な構造を基材の界面に形成した場合、各構造がある程度の大きさを持っている間は、その構造を元に光が波として応答する回折現象が生じるが、基材の面内において外光の波長よりも小さいＡＲＳの構造にしていくと、伝播する光は回折のような現象が発生しなくなる。
ここで、この界面に入射して伝播していく光は、光の進む方向に対して基材の屈折率があたかも徐々に変化しているような状態として応答するようになる。このとき屈折率が徐々に変化して界面がぼやけたような状態として認識されるため、入射する外光の波長や角度に対しての依存性の少ない、広帯域で高機能な反射防止性能が得られるようになる（上記非特許文献１参照）。
ここで、この界面に入射して伝播していく光は、光の進む方向に対して基材の屈折率があたかも徐々に変化しているような状態として応答するようになる。このとき屈折率が徐々に変化して界面がぼやけたような状態として認識されるため、入射する外光の波長や角度に対しての依存性の少ない、広帯域で高機能な反射防止性能が得られるようになる（上記非特許文献１参照）。
【0205】
このように、微細構造体ＦＮＳ２２０は、入射光に対して屈折率を、光の進む方向に対して徐々に変化させる機能を含む。
【0206】
本第９の実施形態によれば、上述した第１、第２、第３、第４および第５の実施形態の効果と同様の効果を得られることはもとより、レンズ部の光入射面での反射損失を低減することが可能となり、量子効率を向上することができひいては画素部の製造が容易となる。
【0207】
（第１０の実施形態）
図２５は、本発明の第１０の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の概略的な構成例を示す図である。
図２５は、本発明の第１０の実施形態に係る固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の概略的な構成例を示す図である。
【0208】
本第１０の実施形態が、第９の実施形態と異なる点は、次の通りである。
第９の実施形態においては、光学フィルムＦＬＭ２２１にアレイ状に一体的に形成されたレンズ部ＬＮＳ２２０であるマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４の光入射面側には反射防止膜としての微細構造体ＦＮＳ２２０が、直接的にあるいは第２の光学フィルムＦＬＭ２２２を介して形成されている。
第９の実施形態においては、光学フィルムＦＬＭ２２１にアレイ状に一体的に形成されたレンズ部ＬＮＳ２２０であるマイクロレンズＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４の光入射面側には反射防止膜としての微細構造体ＦＮＳ２２０が、直接的にあるいは第２の光学フィルムＦＬＭ２２２を介して形成されている。
【0209】
これに対して、本第１０の実施形態においては、レンズ部アレイ２２０Ｉは、光学フィルムＦＬＭ２２１は用いず、レンズ部ＬＮＳ２２０が、マイクロレンズＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４の代わりに、図１の場合と同様に、マイクロレンズＭＣＬ２２０（ＭＣＬ２２１～ＭＣＬ２２４）により形成されている。
【0210】
本第１０の実施形態によれば、レンズ部の光入射面での反射損失を低減することが可能となり、ひいては画素部の製造が容易となる。
【0211】
以上説明した固体撮像装置１０，１０Ａ～１０Ｉは、デジタルカメラやビデオカメラ、携帯端末、あるいは監視用カメラ、医療用内視鏡用カメラなどの電子機器に、撮像デバイスとして適用することができる。
【0212】
図２６は、本発明の実施形態に係る固体撮像装置が適用されるカメラシステムを搭載した電子機器の構成の一例を示す図である。
【0213】
本電子機器１００は、図２６に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置１０，１０Ａ～１０Ｉが適用可能なＣＭＯＳイメージセンサ１１０を有する。
さらに、電子機器１００は、このＣＭＯＳイメージセンサ１１０の画素領域に入射光を導く（被写体像を結像する）光学系（レンズ等）１２０を有する。
電子機器１００は、ＣＭＯＳイメージセンサ１１０の出力信号を処理する信号処理回路(ＰＲＣ)１３０を有する。
さらに、電子機器１００は、このＣＭＯＳイメージセンサ１１０の画素領域に入射光を導く（被写体像を結像する）光学系（レンズ等）１２０を有する。
電子機器１００は、ＣＭＯＳイメージセンサ１１０の出力信号を処理する信号処理回路(ＰＲＣ)１３０を有する。
【0214】
信号処理回路１３０は、ＣＭＯＳイメージセンサ１１０の出力信号に対して所定の信号処理を施す。
信号処理回路１３０で処理された画像信号は、液晶ディスプレイ等からなるモニタに動画として映し出し、あるいはプリンタに出力することも可能であり、またメモリカード等の記録媒体に直接記録する等、種々の態様が可能である。
信号処理回路１３０で処理された画像信号は、液晶ディスプレイ等からなるモニタに動画として映し出し、あるいはプリンタに出力することも可能であり、またメモリカード等の記録媒体に直接記録する等、種々の態様が可能である。
【0215】
上述したように、ＣＭＯＳイメージセンサ１１０として、前述した固体撮像装置１０，１０Ａ～１０Ｈを搭載することで、高性能、小型、低コストのカメラシステムを提供することが可能となる。
そして、カメラの設置の要件に実装サイズ、接続可能ケーブル本数、ケーブル長さ、設置高さなどの制約がある用途に使われる、たとえば、監視用カメラ、医療用内視鏡用カメラなどの電子機器を実現することができる。
そして、カメラの設置の要件に実装サイズ、接続可能ケーブル本数、ケーブル長さ、設置高さなどの制約がある用途に使われる、たとえば、監視用カメラ、医療用内視鏡用カメラなどの電子機器を実現することができる。
【符号の説明】
【0216】
１０，１０Ａ～１０Ｉ・・・固体撮像装置、２０，２０Ａ～２０Ｉ・・・画素部、ＭＰＸＬ２０，２０Ａ～２０Ｉ・・・マルチ画素、ＳＰＸＬ１１（Ａ～Ｉ）・・・第１画素、ＳＰＸＬ１２（Ａ～Ｉ）・・・第２画素、ＳＰＸＬ２１（Ａ～Ｉ）・・・第３画素、ＳＰＸＬ２２（Ａ～Ｉ）・・・第４画素、２１０・・・画素アレイ、２１１・・・光電変換部、２１１１（ＰＤ１１）・・・第１光電変換部、２１１２（ＰＤ１２）・・・第２光電変換部、２１１３（ＰＤ２１）・・・第３光電変換部、２１１４（ＰＤ２２）・・・第４光電変換部、２１２・・・カラーフィルタ部、２１３・・・酸化膜（ＯＸＬ）、２１４・・・第１分離部、２１５・・第２分離部、２２０・・・レンズ部アレイ、ＦＬＭ２２０・・・光学フィルム、ＦＬＭ２２１・・・第１の光学フィルム、ＦＬＭ２２２・・・第２の光学フィルム、ＬＮＳ２２０・・・レンズ部、ＬＮＳ２２１～ＬＮＳ２２４・・・マイクロレンズ（マイクロプリズム）、ＦＺＰ２２１～ＦＺＰ２２４・・・フレネルゾーンプレート、ＤＯＥ２２１～ＤＯＥ２２４・・・回折光学素子、ＨＯＥ２２１～ＨＯＥ２２４・・・ホログラフィック光学素子、ＦＮＳ２２０・・・微細構造体、３０・・・垂直走査回路、４０・・・読み出し回路、５０・・・水平走査回路、６０・・・タイミング制御回路、７０・・・読み出し部、１００・・・電子機器、１１０・・・ＣＭＯＳイメージセンサ、１２０・・・光学系、１３０・・・信号処理回路（ＰＲＣ）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】