(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｘ軸方向およびｙ軸方向に延びる撮像領域に、それぞれが受光部と集光部とを有する複数の画素を配列した固体撮像装置において、
上記撮像領域は、複数の均等な小領域からなり、
上記各小領域内の画素の受光部または集光部のうちの一方は第１のピッチで配列されている一方、
上記各小領域内の画素の受光部または集光部のうちの他方は、上記第１のピッチで配列された受光部または集光部と、上記第１のピッチを所定の寸法変更した第２のピッチで小領域内のランダムな位置に一定数配設された特定受光部または特定集光部とからなり、
射出瞳位置が上記固体撮像装置の前面にある場合には、上記撮像領域の周辺部にいくほど、上記集光部が上記受光部に対して撮像領域の中心方向に段階的に大きくずれる一方、射出瞳位置が上記固体撮像装置の後面にある場合には、上記撮像領域の周辺部にいくほど、上記集光部が上記受光部に対して上記周辺部の方向に段階的に大きくずれるよう、上記特定集光部または上記特定受光部のいずれか一方が、上記撮像領域の中心部から周辺部にかけて、上記所定数の画素毎に、一定数だけ配設されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
上記撮像領域の中心部及び周辺部は、上記ｘ軸方向における中心部及び周辺部であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
上記撮像領域の中心部及び周辺部は、上記ｙ軸方向における中心部及び周辺部であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
上記第１のピッチの所定の寸法変更は、第１のピッチの所定の寸法縮小に相当することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
上記第１のピッチの所定の寸法変更は、第１のピッチの所定の寸法拡大に相当することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
上記特定集光部の幅は、上記集光部の幅と上記所定寸法だけ異なることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
上記特定集光部とこれに隣接する上記集光部との間隔は、上記集光部間の間隔と上記所定寸法だけ異なることを特徴とする請求項１乃至５に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
上記画素は、上記受光部と上記集光部との間に中間層をさらに有し、
上記中間層は、上記第１のピッチで配列された中間層と、撮像領域中心部から周辺部にかけて、所定数の画素毎に一定数だけ上記第２のピッチで配設された特定中間層からなり、
上記撮像領域の周辺部にいくほど、上記中間層が上記受光部に対して段階的に大きくずれていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の固体撮像装置。
【請求項９】
上記中間層はカラーフィルタ層を含むことを特徴とする請求項８に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
上記特定集光部と上記特定中間層とが同一位置に配設されていることを特徴とする請求項８または９に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法であって、
上記撮像領域を均等な画素数の小領域に分割し、上記各小領域内に、上記特定集光部または上記特定受光部をランダムな位置に一定数配設することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
上記ランダムな位置は、乱数に基づいて決定することを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシェーディングを補正できる固体撮像装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、固体撮像装置を使用したビデオカメラ等の小型、軽量化に伴って、カメラ光学系の射出瞳距離は著しく短くなってきている。
【０００３】
図１５に従来の固体撮像装置の要部を示す。同図に示すように、半導体基板７には受光部１と垂直転送部６とが交互に設けられると共に、上記垂直転送部６への光の入射を防ぐための遮光膜４が、垂直転送部６上に設けられた垂直転送電極５を被覆するように形成されている。この遮光膜４は上記受光部１上において開口されており、この受光部１の開口８に入射光を効率良く集光させるために、各受光部に対応してマイクロレンズ２が形成されている。なお、３は受光部１とマイクロレンズ２との間に各受光部に対応して形成されたカラーフィルタである。
【０００４】
ところで、図１６に示すように、カメラ光学系の射出瞳距離ｄ（カメラレンズの絞りＡから受光部１までの距離）が長い場合には、撮像領域周辺部においても、マイクロレンズ２で集光された入射光Ｌは受光部１の開口８内に入射する。しかし、上記射出瞳距離ｄが短い場合には、図１７に示すように、撮像領域周辺部、特にｘ軸方向（以下、水平方向という）端部においては、入射光Ｌのマイクロレンズ２への入射角度が射出瞳距離ｄが長い場合に比べて大きくなるため、開口８に収まりきれない入射光成分の発生、いわゆる入射光Ｌの「ケラレ」が発生し、開口内への入射率が低下する。結果として、撮像領域周辺部で感度が低下し、撮像画面で見た場合、画面周辺部で輝度が低下した、いわゆる「シェーディング」が生じる。図１８はこの様子を示した１水平走査の出力波形である。図中、破線は周辺部でシェーディングが発生した場合の出力波形を示し、実線は周辺部のシェーディングが補正された場合の出力波形を示している。破線が示すように、シェーディング発生時には、周辺部の出力信号Ｖｅは中心部の出力信号Ｖｏに比べてかなり低下している。
【０００５】
このようなシェーディングの対策として、特開平１−２１３０７９号公報および特開平６−１４０６０９号公報には、図１９に示すように、マイクロレンズアレイに撮像領域中心を中心として微小スケーリングをかけることにより、マイクロレンズのピッチＰ’を受光部１のピッチＰよりも一様に小さくし、撮像領域中心から周辺方向へ遠ざかるに従って、マイクロレンズ２を対応する受光部１より撮像領域中心方向へと徐々に大きくずらすことが提案されている。このように撮像領域周辺部のマイクロレンズ２を撮像領域中心方向へとずらすことにより、撮像領域周辺部での入射光の「ケラレ」は低減され、図１８の実線で示したように、シェーディングが補正される。また、カメラ光学系によっては射出瞳位置が固体撮像装置の後面にあるようにふるまう場合があるため、このような場合には、上記とは逆に、図２０に示すようにマイクロレンズを対応する受光部より撮像領域周辺方向へと徐々に大きくずらすことを特開平６−１４０６０９号公報は教示している。
【０００６】
さらに、上記特開平６−１４０６０９号公報は、図２１に示すように、受光部１とマイクロレンズ２との間に形成されるカラーフィルタ３のずれ量をマイクロレンズ２のずれ量より小さくすることで、カラーフィルタ３側面での入射光の通過を防止し、画面端での色ムラ等の発生を防止することを開示している。なお、図２１において、ＣＭはマイクロレンズ２の中心、ＣＦはカラーフィルタ３の中心、ＣＰは受光部１の中心を表している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、マイクロレンズアレイに、撮像領域中心を中心として微小スケーリングをかける具体的方法のひとつとして、特開平６−１４０６０９号公報は、マイクロレンズアレイ２のマスクパターン全体を所定の倍率（＜１）で一律に縮小したフォトマスクを形成することにより、マイクロレンズアレイ２のピッチＰ’を受光部１のピッチＰより小さくする方式を示している。この方式の場合、マイクロレンズアレイのピッチＰ’は一定（Ｐ’＝ａ×Ｐ（ａ＜１））となる。
【０００８】
上記フォトマスクの作製は、電子ビーム露光装置を用いてマスクパターンをガラス等の透明基板上に描画する際にこのマスクパターンに微小スケーリングをかけることで実現できる。しかし、水平方向のみ、あるいは垂直（ｙ軸）方向のみに微小スケーリングをかける場合、あるいは水平方向と垂直方向の縮小倍率が異なる場合には、電子ビーム露光装置のハードウエアの改造が必要であり、また通常ＬＳＩ用フォトマスクを製造する場合との装置の混用が困難となり、生産性が低下する。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、マイクロレンズアレイに微小スケーリングをかけることなくシェーディングを補正できる固体撮像装置およびその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の固体撮像装置は、ｘ軸方向およびｙ軸方向に延びる撮像領域に、それぞれが受光部と集光部とを有する複数の画素を配列した固体撮像装置において、上記撮像領域は、複数の均等な小領域からなり、上記各小領域内の画素の受光部または集光部のうちの一方は第１のピッチで配列されている一方、上記各小領域内の画素の受光部または集光部のうちの他方は、上記第１のピッチで配列された受光部または集光部と、上記第１のピッチを所定の寸法変更した第２のピッチで小領域内のランダムな位置に一定数配設された特定受光部または特定集光部とからなり、射出瞳位置が上記固体撮像装置の前面にある場合には、上記撮像領域の周辺部にいくほど、上記集光部が上記受光部に対して撮像領域の中心方向に段階的に大きくずれる一方、射出瞳位置が上記固体撮像装置の後面にある場合には、上記撮像領域の周辺部にいくほど、上記集光部が上記受光部に対して上記周辺部の方向に段階的に大きくずれるよう、上記特定集光部または上記特定受光部のいずれか一方が、上記撮像領域の中心部から周辺部にかけて、上記所定数の画素毎に、一定数だけ配設されていることを特徴としている。
【００１１】
この固体撮像装置では、上記特定集光部あるいは特定受光部の存在により、集光部は、縮小スケーリングをかけられることなく、射出瞳位置が上記固体撮像装置の前面にあるときには撮像領域周辺部にいくほど撮像領域の中心方向に、また、射出瞳位置が上記固体撮像装置の後面にあるときには撮像領域の周辺方向に、受光部に対して段階的に大きくずらされる。よって、撮像領域周辺部での入射光の「ケラレ」は低減されシェーディングが防止される。
【００１２】
請求項２に記載の固体撮像装置では、上記撮像領域の中心部及び周辺部は、水平方向つまり上記ｘ軸における中心部及び周辺部である。
【００１３】
この場合、受光部に対する集光部のずれ方向が撮像領域の水平方向つまりｘ軸方向であるため、水平方向でのシェーディングが防止される。なお、本明細書において、水平方向とはｘ軸方向を、垂直方向とはｙ軸方向を言う。
【００１４】
請求項３に記載の固体撮像装置では、上記撮像領域の中心部及び周辺部は、垂直方向つまり上記ｙ軸方向における中心部及び周辺部である。
【００１５】
この場合には、受光部に対する集光部のずれ方向が垂直方向であるため、垂直方向でのシェーディングが防止される。
【００１６】
請求項４に記載の固体撮像装置では、上記第１のピッチの所定の寸法変更は、第１のピッチの所定の寸法縮小に相当している。
【００１７】
また、請求項５に記載の固体撮像装置では、上記第１のピッチの所定の寸法変更は、第１のピッチの所定の寸法拡大に相当している。
【００１８】
上記特定集光部のピッチを縮小した場合および上記特定受光部のピッチを拡大した場合には、受光部に対する集光部のずれ方向が、撮像領域の中心方向となるため、射出瞳位置が固体撮像装置の前面にある場合においてシェーディングが防止される。
【００１９】
逆に、上記特定集光部のピッチを拡大した場合および上記特定受光部のピッチを縮小した場合には、受光部に対する集光部のずれ方向が、撮像領域の周辺方向となるため、射出瞳位置が固体撮像装置の後面にある場合においてシェーディングが防止される。
【００２０】
上記第１のピッチの寸法変更は、集光部の幅を変更することによって達成することができる。また、隣接集光部間の間隔を変更することによっても達成することができる。
【００２１】
請求項８に記載の固体撮像装置は、上記画素が、上記受光部と上記集光部との間に中間層をさらに有し、上記中間層は、上記第１のピッチで配列された中間層と、撮像領域中心部から周辺部にかけて、所定数の画素毎に一定数だけ上記第２のピッチで配設された特定中間層からなり、上記撮像領域の周辺部にいくほど、上記中間層が上記受光部に対して段階的に大きくずれている。
【００２２】
請求項９の固体撮像装置では、上記中間層がカラーフィルタ層を含んでいる。この固体撮像装置では、カラーフィルタ層も受光部に対して、集光部と同じ方向にずれており、そのずれ量は集光部の場合同様、撮像領域周辺部ほど大きくなっているので、カラーフィルタ側面からの光成分の入射が防止されて、画面端での色ムラ等が防止される。
【００２３】
また、請求項１０に記載の固体撮像装置では、上記特定集光部と上記特定中間層とは同一位置に配設されている。
【００２４】
また、請求項１１に記載の固体撮像装置の製造方法は、請求項１に記載の固体撮像装置を製造する方法であって、上記撮像領域を均等な画素数の小領域に分割し、上記各小領域内に、上記特定集光部または上記特定受光部をランダムな位置に一定数配設することを特徴としている。
【００２５】
上記ランダムな位置は、乱数に基づいて決定することができる。
【００２６】
上記固体撮像装置の製造方法は、特定集光部あるいは特定受光部を、撮像領域全体にわたって極端な偏りなく配設することができる。よって、集光部は受光部に対してムラなく、かつ撮像領域周辺部ほど大きくずれるので、感度ムラや固定パターン等の画像不良の発生なくシェーディングが防止される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１〜１４に示した実施形態により説明する。なお、図１〜１４において、図１５〜図２１に示した従来の固体撮像装置と同様の構成部分には同じ番号を付与して、詳細な説明を省略する。
【００２８】
図１は本発明の第１の実施形態である固体撮像装置を示す概略図で、（ａ）は画素配列を示す平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図である。図中の左側はチップの水平（ｘ軸）方向における撮像領域中心部、右側はチップの水平方向における撮像領域周辺部（右端部）である。同図において、１は受光部、２はマイクロレンズ、２ａは上記マイクロレンズ２よりも水平方向に幅を所定の寸法ｗ’だけ縮小されたマイクロレンズである。縮小寸法ｗ’はマイクロレンズ２の幅ｗに対して０．５％以下である。上記マイクロレンズ２、２ａは、受光部１に１対１に対応して設けられており、対応する１つのマイクロレンズと１つの受光部が１画素を構成する。撮像領域中心において、受光部とマイクロレンズの中心は一致している。また、マイクロレンズ２ａは、撮像領域中心部から周辺部にかけて、所定数の画素毎に、つまり、所定数の画素に対して１つの割合で配設されている。この結果、撮像領域周辺部にいくほど、マイクロレンズは受光部に対して撮像領域中心方向に段階的に大きくずれている。
【００２９】
図２は図１に示した固体撮像装置におけるある水平方向１ラインあたりの撮像領域の詳細図である。この図に代表的に示されるように、各水平方向１ラインには、撮像領域中心から撮像領域左端までは所定数ｎｌの縮小マイクロレンズ２ａが、そして撮像領域中心から撮像領域右端までは所定数ｎｒの縮小マイクロレンズ２ａが、撮像領域中心から周辺部にかけて、所定の画素数に１個の割合で配設されている。このとき、マイクロレンズ２、２ａの隣接間隔ｓは一定である。また、撮像領域中心においては受光部１の中心とマイクロレンズ２の中心は一致している。
【００３０】
マイクロレンズ２ａの幅はマイクロレンズ２の幅ｗよりもｗ’だけ小さいため、撮像領域中心から右端部へ向かって第１番目のマイクロレンズ２ａにおいて、マイクロレンズのピッチ（ここで言うピッチは、マイクロレンズの水平方向一端を基準としたもの）はｗ’だけ縮小されており、マイクロレンズ２ａの中心は対応する受光部１の中心からｗ’／２だけ撮像領域中心方向にずれる。（なお、マイクロレンズのピッチをマイクロレンズ中心間距離として見た場合は、該マイクロレンズ２ａと左右両隣のマイクロレンズ２とのピッチがそれぞれｗ’／２ずつ縮小されることになる。）また、この第１番目のマイクロレンズ２ａと第２番目のマイクロレンズ２ａの間に配設されたマイクロレンズ２の中心は、対応する受光部１の中心からｗ’だけ撮像領域中心方向にずれる。さらに、第２番目のマイクロレンズ２ａにおいて、マイクロレンズ２ａの中心はさらにｗ’／２だけ撮像領域中心方向にずれるため、マイクロレンズ２ａの中心は対応する受光部１に対して（３／２）ｗ’だけ撮像領域中心方向にずれることになる。そして、第２番目のマイクロレンズ２ａと第３番目のマイクロレンズ２ａとの間に配設されたマイクロレンズ２の中心は、対応する受光部１の中心から２ｗ’だけ撮像領域中心方向にずれる。このようにして、撮像領域周辺部にいくほど、マイクロレンズの中心は受光部の中心から所定の画素数ずつ段階的に大きくずれていき、最左端ではｈｌ＝ｎｌ×ｗ’、最右端ではｈｒ＝ｎｒ×ｗ’ずれることになる。全水平方向ラインについて上記と同様にマイクロレンズ２，２ａを配設することにより、縮小されたマイクロレンズ２ａは撮像領域全体にわたって配設され、全水平方向ラインについて、マイクロレンズアレイは撮像領域最左端と最右端でそれぞれずれ量ｈｌ、ｈｒだけ受光部に対して撮像領域中心方向にずれることになる。
【００３１】
図５は上記第１の実施形態の固体撮像装置における入射光の集光の様子を模式的に示した断面図である。撮像領域周辺部での入射光の「ケラレ」は低減され、図１８の実線で示したようにシェーディングが補正される。縮小されたマイクロレンズ２ａで構成された画素は通常のサイズのマイクロレンズ２で構成された画素に比べ感度の低下が懸念されるが、縮小寸法ｗ’はマイクロレンズ２の幅ｗに対して０．５％以下と微小であるため、感度ムラや固定パターン等の画像不良は目に認識されない。また、左右対称にシェーディングを補正するためには、上記ｎｒとｎｌは等しいかあるいは極近い値であるほうが好ましいのは明らかである。上記寸法ｗ’は、例えばフォトマスク作製時の電子ビーム露光データの最小グリッド寸法に設定することができる。この最小グリッドはできるだけ小さいほうが望ましいが、電子ビーム露光装置のスループットや量産性等との兼ね合いより最適な値に設定する。
【００３２】
次に、図６を用いて上記第１の実施形態におけるマイクロレンズの構成方法を説明する。
【００３３】
図６は水平画素数Ｎｘ、垂直画素数Ｎｙの撮像領域全体を、画素数（Ｂｘ×１）の小領域Ｒに均等に分割した図である。ｈｌとｈｒはそれぞれ撮像領域最左端と最右端における受光部１の中心からのマイクロレンズ２の中心の水平方向のずれ量、Ｃｘは水平方向の小領域Ｒの数である。各小領域Ｒ内には、水平方向の幅を縮小されたマイクロレンズ２ａを１つだけランダムな位置に配設する。このランダムな位置は、１〜Ｂｘの範囲の乱数に基づいて決定される。すなわち、乱数が１の場合は小領域Ｒの最左端に、乱数が２の場合は小領域Ｒの左端から２画素目に、乱数がＮの場合は小領域Ｒの左端からＮ画素目にマイクロレンズ２ａを配設する。
【００３４】
このような構成において、所望のずれ量ｈｌとｈｒが与えられると、
Ｃｘ＝（ｈｌ＋ｈｒ）／ｗ’
Ｂｘ＝Ｎｘ／Ｃｘ＝Ｎｘ／（（ｈｌ＋ｈｒ）／ｗ’）
の関係によりＣｘ、Ｂｘが求まる。ただし、前述したように、ｗ’は電子ビーム露光データの最小グリッド寸法に設定するため、ｈｌとｈｒはｗ’の倍数である。また、上式はＢｘが全く均等に分割された場合であり、均等に分割できない場合は、図７に示すように、画素数（Ｂｘ×１）の第１小領域Ｒ１と画素数（（Ｂｘ＋１）×１）の第２小領域Ｒ２の２種の小領域を撮像領域内に均等に配置する。水平方向の第１、第２小領域Ｒ１，Ｒ２の数をそれぞれＣｘ１、Ｃｘ２とすると、各変数は
Ｂｘ＝（Ｎｘ／Ｃｘ）の整数部分
Ｃｘ２＝（Ｎｘ／Ｃｘ）の小数部分×Ｂｘ
Ｃｘ１＝Ｃｘ−Ｃｘ２
の関係により決まる。
【００３５】
このような構成により、ピッチ縮小されたマイクロレンズは、撮像領域全体にわたって、極端な位置の偏りなく、撮像領域中心に対して左右にほぼ同じ数だけランダムな位置に配設される。また、ある垂直（ｙ軸）方向ラインを見た場合、上下に隣合ったマイクロレンズの受光部に対するずれ量の差はｗ’より大きくなることはない。すなわち、マイクロレンズは受光部に対して、撮像領域周辺部ほど撮像領域中心方向に段階的にムラなく大きくずれ、さらに前述したように、ピッチ縮小寸法ｗ’はマイクロレンズの幅ｗに比べて微小であるため、感度ムラや固定パターン等の画像不良もなく、左右対称にシェーディングが補正される。したがって、図１８の実線で示したような、従来構造とはなんら変わりのない、シェーディングの補正が可能となる。なお、図１８においてシェーディングＳｈを
Ｓｈ（％）＝（Ｖｅ／Ｖｏ）×１００
と定義すると、例えば、撮像領域の対角長が４．５ｍｍ（１／４インチ光学系）の固体撮像装置で、射出瞳距離が１２．５ｍｍの場合には、撮像領域端における受光部の中心とマイクロレンズの中心との間のずれ量（ｈｌ及びｈｒ）に対するシェーディングは、
ｈｌ＝ｈｒ＝０      の時    Ｓｈ＝６５％
ｈｌ＝ｈｒ＝０．３  ｕｍの時    Ｓｈ＝９０％
となる。Ｓｈは１００％に近い値のほうがシェーディングの度合いが少ない、つまり画面周辺部での輝度の低下が少ないことは言うまでもない。また、ｈｌ、ｈｒの値は、射出瞳距離、撮像領域の対角長、画素の構造パラメータ等、種々のパラメータによって変動する。
【００３６】
なお、上述したマイクロレンズの構成方法では、マイクロレンズ２ａをランダムに配置したが、ランダムでなくても上下方向に隣合う水平ライン間でマイクロレンズ２ａの位置を順次ずらすようにしても、マイクロレンズ２ａを撮像領域内にムラなく配設できる。
【００３７】
次に、図３に本発明の第２の実施形態を示す。第１の実施形態においては、所定数の画素毎にマイクロレンズの幅をｗ’だけ縮小することによって、マイクロレンズを受光部１に対してずらしたが、この第２の実施形態においては、マイクロレンズの幅を縮小する代わりに、マイクロレンズ間の間隔ｓをｗ’だけ縮小しており、この点において本実施形態は第１の実施形態と異なるが、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
図３において、２ｂは左隣接マイクロレンズ２との間隔を所定の寸法ｓからｗ’だけ縮小されたマイクロレンズである。もちろん、マイクロレンズ２とマイクロレンズ２ｂは同じ幅ｗを有する。この実施形態におけるマイクロレンズ２ｂも、第１の実施形態におけるマイクロレンズ２ａ同様、撮像領域全体にわたって配設され、全水平方向ラインについて、所定数の画素毎に、つまり、所定数の画素に対して１つの割合で、設けられる。撮像領域中心においては、受光部１の中心とマイクロレンズ２の中心は一致している。
【００３９】
本実施形態では、撮像領域中心から右端部へ向かって第１番目のマイクロレンズ２ｂにおいて、左隣のマイクロレンズとの間隔がｗ’だけ小さくされているため、この第１番目のマイクロレンズ２ｂの中心は対応する受光部の中心からｗ’だけ撮像領域中心方向にずれる。また、この第１番目のマイクロレンズ２ｂと第２番目のマイクロレンズ２ｂとの間に配設されたマイクロレンズ２の中心も対応する受光部１の中心からｗ’だけ撮像領域中心方向にずれる。さらに、第２番目のマイクロレンズ２ｂにおいて、左隣のマイクロレンズとの間隔がｗ’だけ縮小されているので、マイクロレンズ２ｂの中心は対応する受光部１から２ｗ’だけ撮像領域中心方向にずれる。このようにして、撮像領域周辺部にいくほど、受光部とマイクロレンズは所定の画素数ずつ段階的に大きくずれていき、第１の実施形態におけるのと同じく、最左端ではｈｌ＝ｎｌ×ｗ’、最右端ではｈｒ＝ｎｒ×ｗ’ずれることになる。
【００４０】
次に図４に本発明の第３の実施形態を示す。同図において、２ａは上記第１実施形態におけるのと同じく、水平方向に幅を寸法ｗ’だけ縮小されたマイクロレンズ、２ｃは水平方向に幅を寸法ｗ’だけ縮小され、かつ左隣接マイクロレンズとの間隔ｓを寸法ｗ’だけ拡大されたマイクロレンズである。各水平方向１ラインあたりに、撮像領域中心から撮像領域左端までは所定数ｎｌの、また、撮像領域中心から撮像領域右端までは所定数ｎｒのマイクロレンズ２ａが、所定数の画素毎に配設されており、またこれらマイクロレンズ２ａ間には、マイクロレンズ２ｃとマイクロレンズ２が順に所定数ずつ配設されている。撮像領域中心においては、受光部１の中心とマイクロレンズ２の中心は一致している。撮像領域中心から右端部へむかって第１番目のマイクロレンズ２ａにおいて、マイクロレンズのピッチ（マイクロレンズの水平方向一端を基準としたピッチ）はｗ’だけ縮小されており、マイクロレンズ２ａの中心は対応する受光部の中心からｗ’／２だけ撮像領域中心方向にずれる。また、この第１番目のマイクロレンズ２ａと第２番目のマイクロレンズ２ａとの間に配設されたマイクロレンズ２ｃの中心は受光部１の中心からｗ’／２だけ撮像領域中心方向にずれ、その隣のマイクロレンズ２の中心は受光部１の中心からｗ’だけ撮像領域中心方向にずれる。（なお、マイクロレンズのピッチをマイクロレンズ中心間距離として見た場合は、マイクロレンズ２ａの左隣のマイクロレンズ２とのピッチがｗ’／２だけ縮小される。また、マイクロレンズ２ｃとその隣のマイクロレンズ２とのピッチがｗ’／２だけ縮小されることになる）。さらに、第２番目のマイクロレンズ２ａにおいて、マイクロレンズのピッチはｗ’縮小されており、マイクロレンズ２ａの中心は対応する受光部１の中心から３／２ｗ’撮像領域中心方向にずれる。このようにして、撮像領域周辺部にいくほど受光部とマイクロレンズとは所定の画素数ずつ段階的に大きくずれていき、最左端ではｈｌ＝ｎｌ×ｗ’、最右端ではｈｒ＝ｎｒ×ｗ’ずれることになる。全水平方向ラインについて上記と同様に配設することにより、縮小されたマイクロレンズ２ａは撮像領域全体にわたって配設され、全水平方向ラインについて、撮像領域最左端と最右端でそれぞれｈｌ、ｈｒだけ受光部に対して撮像領域中心方向にずれる。本実施形態のように、幅を縮小したマイクロレンズ２ａと、幅を縮小し、かつ隣接マイクロレンズとの間隔を拡大したマイクロレンズ２ｃを組み合わせても、上記第１の実施例と同様の効果が得られる。
【００４１】
以上、代表的な３つの実施形態について述べたが、ピッチを所定の寸法変更したマイクロレンズを撮像領域中心部から周辺部にかけて、所定数の画素毎に配設することにより、マイクロレンズを受光部に対して、撮像領域周辺部ほど段階的に大きくずらす方法は他にも種々考えられる。
【００４２】
以上説明した実施形態では、受光部１のピッチを一定Ｐにしてマイクロレンズのピッチを縮小したが、図８（ａ）（ｂ）に示すように、マイクロレンズ２のピッチを一定Ｐにして、受光部のピッチを拡大しても同様の効果が得られる。図中１ａがピッチをｗ’だけ拡大された受光部である。要は、受光部に対して一部のマイクロレンズのピッチを相対的に小さくすればよいのである。
【００４３】
また、上記各実施形態では、固体撮像装置におけるマイクロレンズの水平方向ピッチの縮小について説明したが、図９に示すように垂直方向ピッチを縮小（図中の２ｄは垂直ピッチを縮小されたマイクロレンズ）、あるいは図１１に示すように水平、垂直ピッチの双方を縮小（図中の２ｅは水平、垂直ピッチの双方を縮小されたマイクロレンズ）することにより、垂直方向あるいは水平、垂直方向双方のシェーディングも補正することができる。図１０及び図１２はこれらそれぞれのマイクロレンズ構成方法を示している。
【００４４】
図１０において、撮像領域全体を画素数（１×Ｂｙ）の小領域Ｒ３に均等に分割し、各小領域Ｒ３内には、垂直ピッチを縮小されたマイクロレンズ２ｄを１画素、小領域内のランダムな位置に配設する。また、図１２において、撮像領域全体を画素数（Ｂｘ×Ｂｙ）の小領域Ｒ４に均等に分割し、各小領域Ｒ４内の水平方向各ラインにつき、水平ピッチを縮小されたマイクロレンズ２ａを１個ランダムな位置に配設し、さらに各小領域Ｒ４内の垂直方向各ラインにつき、垂直ピッチを縮小されたマイクロレンズ２ｄを１個ランダムな位置に配設する。ここで、図中のマイクロレンズ２ｅは、上記水平及び垂直ピッチを縮小されたマイクロレンズの位置が重なった場合であり、水平及び垂直ピッチが同時に縮小されたマイクロレンズである。このような構成により、固体撮像装置の垂直方向、あるいは水平と垂直方向の双方向について、マイクロレンズは受光部に対して段階的にずれることによって、撮像領域周辺部ほど撮像領域中心方向に大きくずれ、しかも全体的にムラなくずれる。この結果、感度ムラや固定パターン等の画像不良はなく、水平と垂直方向の双方向のシェーディングが左右上下対称に補正される。
【００４５】
また、上記各実施形態では、ピッチを所定の寸法縮小したマイクロレンズを撮像領域中心部から周辺部にかけて、所定数の画素毎に配設することにより、マイクロレンズを受光部に対して、撮像領域周辺部ほど撮像部中心方向に段階的に大きくずらす、つまり射出瞳位置が固体撮像装置の前面にある場合について述べたが、射出瞳位置が固体撮像装置の後面にあるような場合には、図１３に示すように、ピッチを所定の寸法拡大したマイクロレンズ２ｆを撮像領域中心部から周辺部にかけて、所定数の画素毎に配設することにより、撮像領域周辺部ほどマイクロレンズを受光部に対して撮像部周辺方向に段階的に大きくずらすこともある。
【００４６】
なお、カラーの固体撮像装置においては、図１４（ａ）に示すように、受光部とマイクロレンズとの間に中間層としてカラーフィルタ３を形成している。この場合、上記してきたようにマイクロレンズ２のみに補正を施すと、撮像領域周辺部ほどカラーフィルタ３とマイクロレンズ２ａのずれ量ｈｒが大きくなる。その結果、カラーフィルタ３の側面からの入射光Ｌ成分が発生し、画面端での色ムラ等の不具合が発生する。これを防止する方法として、図１４（ｂ）に示すように、上記マイクロレンズの場合と同様、ピッチを所定の寸法縮小したカラーフィルタ３ａを撮像領域中心部から周辺部にかけて所定数の画素毎に配設することにより、カラーフィルタを受光部に対して、撮像領域中心部から撮像領域周辺部にかけて段階的にずらし、撮像領域周辺部ほど大きくずらす。この場合、ピッチを所定の寸法縮小したマイクロレンズ２ａとカラーフィルタ３ａの位置を同じにする。図１４（ｂ）はこの方法による撮像領域周辺部の画素部断面図である。これにより、カラーフィルタ３ａの側面からの入射光成分が防止され、画面端での色ムラ等の不具合がなくなる。
【００４７】
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、これらの実施形態の他にも、本発明の主旨に基づくさまざまな構成が可能である。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ピッチを所定の寸法変更した特定集光部あるいは特定受光部を撮像領域中心部から周辺部にかけて、所定数の画素毎に配設することにより、射出瞳位置が上記固体撮像装置の前面にあるときには撮像領域の中心方向に、また、射出瞳位置が上記固体撮像装置の後面にあるときには撮像領域の周辺方向に、集光部を受光部に対して、撮像領域周辺部ほど段階的に大きくずらしているため、集光部つまりマイクロレンズアレイに微小スケーリングをかけることなく、シェーディングの発生を防止できる。また、ピッチを所定の寸法変更した中間層を撮像領域中心部から周辺部にかけて、所定数の画素毎に配設することにより、上記中間層も、受光部に対して、集光部と同じようにずらしているため、色ムラ等の不具合発生を防止できる。また、本発明によれば、微小スケーリングをかけないので、集光部や中間層のためのフォトマスクを、通常ＬＳＩ用のフォトマスクの製造方法となんら変わりない工程で作製することができ、生産性を損なうことはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態の固体撮像装置の撮像領域の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ’線に沿う撮像領域平面詳細図。
【図３】本発明の第２の実施形態における撮像領域の平面詳細図。
【図４】本発明の第３の実施形態における撮像領域の平面詳細図。
【図５】第１の実施形態の撮像領域における入射光の集光の様子を示した説明図。
【図６】第１の実施形態のマイクロレンズ構成方法を示した図。
【図７】第１の実施形態のマイクロレンズ構成方法を示した図。
【図８】（ａ）は本発明の他の実施形態における撮像領域を示した平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線断面図。
【図９】本発明の他の実施形態における撮像領域を示した平面図。
【図１０】図９の実施形態におけるマイクロレンズの構成方法を示した図。
【図１１】本発明の他の実施形態における撮像領域を示した平面図。
【図１２】図１１の実施形態におけるマイクロレンズの構成方法を示した図。
【図１３】本発明の他の実施形態を示した図。
【図１４】本発明をカラーの固体撮像装置に適用した場合の画素部の詳細断面図。
【図１５】従来の固体撮像装置の画素部詳細断面図。
【図１６】図１５の固体撮像装置において、射出瞳距離が長い場合の入射光の集光の様子を示した説明図。
【図１７】図１５の固体撮像装置において、射出瞳距離が短い場合の入射光の集光の様子を示した説明図。
【図１８】従来の固体撮像装置の出力信号波形図。
【図１９】従来の固体撮像装置の射出瞳距離が短い場合の断面図。
【図２０】従来の固体撮像装置の射出瞳位置が後面にある場合の断面図。
【図２１】従来の固体撮像装置の画素部詳細断面図。
【符号の説明】
１，１ａ…受光部、  ２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ…マイクロレンズ、  ３，３ａ…カラーフィルタ、  ４…遮光膜、  ８…開口、  Ｒ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…小領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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