(57)【要約】  固体撮像素子は、光検出セルアレイに対向して配置された分光要素アレイを備える。分光要素アレイは、複数の高屈折率透明部と、前記複数の高屈折率透明部の間を埋める低屈折率透明層とを備え、前記光検出セルアレイの前記複数の単位ブロックに対向するように配列された複数の分光要素対を含む。各分光要素対は、複数の高屈折率透明部の１つを含み、入射光を第１および第２の色成分の光に分ける第１の分光要素と、複数の高屈折率透明部の他の１つを含み、入射光を第３および第４の色成分の光に分ける第２の分光要素である。第１の分光要素は、第１の色成分の光を第１の光検出セルに入射させ、第２の色成分の光を前記第１の光検出セルに隣接する２つの前記第２の光検出セルに入射させる。第２の分光要素は、第３の色成分の光を第３の光検出セルに入射させ、第４の色成分の光を前記第３の光検出セルに隣接する２つの第４の光検出セルに入射させる。
2014034149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が第１の光検出セル、第２の光検出セル、第３の光検出セル、および第４の光検出セルを含む複数の単位ブロックが撮像面に沿って２次元状に配列された光検出セルアレイと、
前記光検出セルアレイに対向して配置された分光要素アレイであって、複数の高屈折率透明部と、前記複数の高屈折率透明部の屈折率よりも低い屈折率を有して前記複数の高屈折率透明部の間を埋める低屈折率透明層とを備え、前記光検出セルアレイの前記複数の単位ブロックに対向するように配列された複数の分光要素対を含む分光要素アレイと、
を備え、
前記複数の分光要素対の各々は、
前記複数の高屈折率透明部の１つを含み、入射光を第１の色成分の光と第２の色成分の光とに分ける第１の分光要素と、前記複数の高屈折率透明部の他の１つを含み、入射光を第３の色成分の光と第４の色成分の光とに分ける第２の分光要素であり、
前記第１の分光要素は、前記第１の色成分の光を前記第１の光検出セルに入射させ、前記第２の色成分の光を前記第１の光検出セルに隣接する２つの前記第２の光検出セルに入射させるように配置され、
前記第２の分光要素は、前記第３の色成分の光を前記第３の光検出セルに入射させ、前記第４の色成分の光を前記第３の光検出セルに隣接する２つの前記第４の光検出セルに入射させるように配置されている、固体撮像素子。
【請求項２】
前記複数の高屈折率透明部は、前記撮像面に垂直な板状の形状を有し、互いに平行に配列されている、請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記光検出セルアレイの複数の単位ブロックのうちで隣接する２つの単位ブロックに対向する２つの分光要素対に含まれる一方の分光要素対における前記複数の高屈折率透明部は、他方の分光要素対における前記複数の高屈折率透明部に対して直交している、請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記複数の高屈折率透明部は、前記第１の光検出セルおよび前記第３の光検出セルに対向する位置に配置されており、
前記第２の光検出セルおよび前記第４の光検出セルの各々は、前記分光要素アレイにおいて隣接する２つの前記高屈折率透明部の間の領域に対向している、請求項２または３に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
各々が各分光要素に光を集める複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイを更に備える請求項４に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記複数のマイクロレンズは、前記第１の分光要素に光を集める第１のマイクロレンズと、前記第２の分光要素に光を集める第２のマイクロレンズとによって構成されており、
前記第１および第２のマイクロレンズの各々は、前記第２および第４の光検出セルの一部を覆っている、請求項５に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記第１から第４の光検出セルは、各単位ブロック内で２行２列に配列されている、請求項１から６のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記第１および第２の光検出セルは、前記撮像面に沿って第１の方向に交互に配列されており、
前記第３および第４の光検出セルは、前記撮像面に沿って前記第１の方向に交互に配列されており、
前記第１および第４の光検出セルは、前記撮像面に沿って前記第１の方向に交差する第２の方向に交互に配列されており、
前記第２および第３の光検出セルは、前記撮像面に沿って前記第２の方向に交互に配列されている、請求項１から７のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記第１および第２の光検出セルは、前記撮像面に沿って第１の方向に交互に配列されており、
前記第３および第４の光検出セルは、前記撮像面に沿って前記第１の方向に交互に配列されており、
前記第１および第３の光検出セルは、前記撮像面に沿って前記第１の方向に交差する第２の方向に交互に配列されており、
前記第２および第４の光検出セルは、前記撮像面に沿って前記第２の方向に交互に配列されている、請求項１から７のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
前記第１の分光要素に含まれる前記高屈折率透明部と前記第２の分光要素に含まれる前記高屈折率透明部とは、前記撮像面に垂直な板状の形状を有し、かつ、相互に高さが異なる、請求項１から９のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
前記第１の分光要素に含まれる前記高屈折率透明部は、前記第１の色成分の光を透過し、前記第１の色成分以外の色成分の光を所定の方向に回折して前記第２の色成分の光を形成するように構成され、
前記第２の分光要素に含まれる前記高屈折率透明部は、前記第３の色成分の光を透過し、前記第３の色成分以外の色成分の光を前記所定の方向に回折して前記第４の色成分の光を形成するように構成されている、請求項１０に記載の固体撮像素子。
【請求項１２】
前記第１および第３の光検出セルは、前記撮像面に沿って第１の方向に交互に配列されており、
前記第２および第４の光検出セルは、前記撮像面に沿って前記第１の方向に交互に配列され、かつ、前記第１の方向に交差する第２の方向に交互に配列され、
前記第１の光検出セルは、前記撮像面に沿って前記第２の方向に配列されており、
前記第３の光検出セルは、前記撮像面に沿って前記第２の方向に配列されている、請求項１から７のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項１３】
前記第１の方向に沿って交互に配列される前記第１および第３の光検出セルに含まれる前記高屈折率透明部は、相互に平行であり、
前記第２の方向に沿って配列される前記第１の光検出セルに含まれる前記高屈折率透明部は、交互に垂直であり、
前記第２の方向に沿って配列される前記第３の光検出セルに含まれる前記高屈折率透明部は、交互に垂直である、請求項１２に記載の固体撮像素子。
【請求項１４】
前記第１の分光要素に含まれる前記高屈折率透明部と前記第２の分光要素に含まれる前記高屈折率透明部とは、形状およびサイズの少なくとも一方で異なる、請求項１から７のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項１５】
前記第１の分光要素に含まれる前記高屈折率透明部は、前記第１の色成分の光を透過し、前記第１の色成分以外の色成分の光を前記高屈折率透明部に垂直な方位に回折して前記第２の色成分の光を形成するように構成され、
前記第２の分光要素に含まれる前記高屈折率透明部は、前記第３の色成分の光を透過し、前記第３の色成分以外の色成分の光を前記高屈折率透明部に垂直な方位に回折して前記第４の色成分の光を形成するように構成されている、請求項１４に記載の固体撮像素子。
【請求項１６】
前記第１の色成分は緑であり、前記第３の色成分はシアンである、請求項１１または１５に記載の固体撮像素子。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれかに記載の固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の撮像面に被写体像を形成する光学系と、
前記固体撮像素子から出力される信号を処理する画像処理部と、
を備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は固体撮像素子および当該固体撮像素子を備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルスチルカメラおよびカムコーダを含む各種のカラー撮像装置では、カラーモザイクフィルタを備える固体撮像素子（イメージセンサ）が使用されてきた。カラーモザイクフィルタは、画素単位で異なる光透過特性を有する複数種類のカラーフィルタが二次元的に配列された構成を有している。個々のカラーフィルタは、特定波長域の光を選択的に透過し、その特定波長域以外の光を吸収する性質を有している。典型的な例では、赤（Ｒ：レッド）の色の光を透過するＲフィルタ、緑（Ｇ：グリーン）の色の光を透過するＧフィルタ、青（Ｂ：ブルー）の色の光を透過するＢフィルタが使用される。【０００３】
カラーフィルタの使用は固体撮像素子の光検知部に入射する光の量を低減し、光の利用効率を下げる。光の利用効率を高めるため、カラーフィルタに代えて「分光要素」を使用する撮像素子が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている分光要素は、画素（フォトダイオード）毎に配置された位相シフタであり、特定の色の光を、対応するフォトダイオードに入射させるとともに、その補色の光を他のフォトダイオードに入射させる分光機能を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／０１９８１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、分光要素を備える新規な固体撮像素子および撮像装置を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示における固体撮像素子は、各々が第１の光検出セル、第２の光検出セル、第３の光検出セル、および第４の光検出セルを含む複数の単位ブロックが撮像面に沿って２次元状に配列された光検出セルアレイと、前記光検出セルアレイに対向して配置された分光要素アレイであって、複数の高屈折率透明部と、前記複数の高屈折率透明部の屈折率よりも低い屈折率を有して前記複数の高屈折率透明部の間を埋める低屈折率透明層とを備え、前記光検出セルアレイの前記複数の単位ブロックに対向するように配列された複数の分光要素対を含む分光要素アレイとを備える。前記複数の分光要素対の各々は、前記複数の高屈折率透明部の１つを含み、入射光を第１の色成分の光と第２の色成分の光とに分ける第１の分光要素と、前記複数の高屈折率透明部の他の１つを含み、入射光を第３の色成分の光と第４の色成分の光とに分ける第２の分光要素である。前記第１の分光要素は、前記第１の色成分の光を前記第１の光検出セルに入射させ、前記第２の色成分の光を前記第１の光検出セルに隣接する２つの前記第２の光検出セルに入射させるように配置され、前記第２の分光要素は、前記第３の色成分の光を前記第３の光検出セルに入射させ、前記第４の色成分の光を前記第３の光検出セルに隣接する２つの前記第４の光検出セルに入射させるように配置されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態によれば、分光要素の新しい配列により、充分に高い光利用効率および解像度を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の実施形態における固体撮像素子の基本構成および動作原理を説明するための図である。
【図２】光検出セルアレイ２００から任意に選んだ１つの単位ブロックの構成例を模式的に示す平面図である。
【図３】分光要素アレイ１００の一部を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は、対を構成する２個の分光要素３Ｇ、３Ｃと、光検出セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄとの配置関係の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、光検出セル１Ｇ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙの配置例を示す平面図である。
【図５Ａ】第３および第４の色成分の相対強度と波長との関係の一例を模式的に示すグラフである。
【図５Ｂ】第３および第４の色成分の相対強度と波長との関係の他の例を模式的に示すグラフである。
【図６】（ａ）は、光検出セルアレイ２００のうち、光検出セル１Ｍ、１Ｇが交互に配列された行を示す平面図であり、（ｂ）は、その行に対向する分光要素３Ｇの断面構成を示す模式図である。
【図７】（ａ）は、光検出セルアレイ２００のうち、光検出セル１Ｃ、１Ｙが交互に配列された行を示す平面図であり、（ｂ）は、その行に対向する分光要素３Ｃの断面構成を示す模式図である。
【図８】（ａ）は、光検出セルアレイ２００における光検出セル１Ｇ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙの配置例を示す平面図であり、（ｂ）は、マイクロレンズ４Ｇ、４Ｃの配置例を示す平面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態の光検出セルアレイにおいて隣接する４個の光検出セルの配列を示す平面図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本実施形態における分光要素３Ｇの中心を通り、ｘｚ面に平行な断面上の屈折率分布および光強度分布を示す図であり、（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、本実施形態における分光要素３Ｃの中心を通り、ｘｚ面に平行な断面上の屈折率分布および光強度分布を示す図である。
【図１１】図１０（ａ）、（ｃ）に示される分光要素アレイによって白色光が分光された場合において、対応する光検出セル１Ｇ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃに入射する光のスペクトルを示すグラフである。
【図１２】（ａ）は、光検出セル１Ｇ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙの配列を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の配列に含まれる４個の光検出セルからなる２種類の組を示す平面図である。
【図１３】（ａ）は、光検出セルアレイ２００のうち、光検出セル１Ｍ、１Ｇが交互に斜めに配列された部分を示す平面図であり、（ｂ）は、その行に対向する分光要素３Ｇの断面構成を示す模式図である。
【図１４】（ａ）は、光検出セルアレイ２００のうち、光検出セル１Ｃ、１Ｙが交互に斜めに配列された部分を示す平面図であり、（ｂ）は、その行に対向する分光要素３Ｃの断面構成を示す模式図である。
【図１５】（ａ）は、光検出セルアレイ２００における光検出セル１Ｇ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙの配置例を示す平面図であり、（ｂ）は、マイクロレンズ４Ｇ、４Ｃの配置例を示す平面図である。
【図１６】（ａ）から（ｈ）は、本実施形態の光検出セルアレイにおいて隣接する４個の光検出セルの組の例を示す平面図であり、（ｉ）は、４個の光検出セルの組の中心位置を示す平面図である。
【図１７】（ａ）から（ｈ）は、本実施形態の光検出セルアレイにおいて隣接する４個の光検出セルの他の組の例を示す平面図であり、（ｉ）は、４個の光検出セルの組の中心位置を示す平面図である。
【図１８】（ａ）から（ｈ）は、本実施形態の光検出セルアレイにおいて隣接する４個の光検出セルの更に他の組の例を示す平面図であり、（ｉ）は、４個の光検出セルの組の中心位置を示す平面図である。
【図１９】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本実施形態における分光要素３Ｇの中心を通り、ｘｚ面に平行な断面上の屈折率分布および光強度分布を示す図であり、（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、本実施形態における分光要素３Ｃの中心を通り、ｘｚ面に平行な断面上の屈折率分布および光強度分布を示す図である。
【図２０】本実施形態における撮像面上の光分布を模式的に示す断面図である。
【図２１】（ａ）、（ｂ）は、実施形態における撮像面上の光分布（集光スポット）を概念的に示す図である。
【図２２】（ａ）は、本実施形態における入射光の偏光方向と分光要素の方向の関係を示す平面図であり、（ｂ）は、比較例における入射光の偏光方向と分光要素の方向の関係を示す平面図である。
【図２３】（ａ）〜（ｃ）は、分光要素アレイの製造方法の一例を示す工程断面図である。
【図２４】第１低屈折率透明層２ａの上に他の低屈折率透明層２ａ’のパターンが形成された構造の一部を示す斜視図である。
【図２５】（ａ）〜（ｄ）は、比較例で使用する４種類の分光要素の断面を模式的に示している。
【図２６】（ａ）は、比較例における画素配列のある行を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の行に隣接する行を示す図である。
【図２７】（ａ）は、図２６（ａ）の行と図２６（ｂ）の行がｙ軸方向に交互に配列された比較例における画素配置を示す図であり、（ｂ）は、マイロレンズ４Ｇ、４Ｍ、４Ｙ、４Ｃの配置を示す図である。
【図２８】（ａ）から（ｄ）は、比較例の光検出セルアレイにおいて隣接する４個の光検出セルの他の組の例を示す平面図であり、（ｅ）は、４個の光検出セルの組の中心位置を示す平面図である。
【図２９】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、比較例における分光要素３Ｇ、３Ｍの中心を通り、ｘｚ面に平行な断面上の屈折率分布および光強度分布を示す図であり、（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、本実施形態における分光要素３Ｃ、３Ｙの中心を通り、ｘｚ面に平行な断面上の屈折率分布および光強度分布を示す図である。
【図３０】図２９（ａ）、（ｃ）に示される分光要素アレイによって白色光が分光された場合において、対応する光検出セル１Ｇ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃに入射する光のスペクトルを示すグラフである。
【図３１】比較例における撮像面上の光分布を模式的に示す断面図である。
【図３２】（ａ）、（ｂ）は、比較例における撮像面上の光分布（集光スポット）を概念的に示す図である。
【図３３】本開示の実施形態による撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３４】レンズ１２を透過した光が固体撮像素子１０に入射する様子を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜固体撮像素子の基本構成＞
まず、図面を参照しながら、本開示の実施形態における固体撮像素子の基本構成および動作原理を説明する。以下の説明において、波長域または色成分の異なる光を空間的に分離することを「分光」と称する。また、光を検知する空間的な最小単位を「光検出セル」または「画素」と称する。画素ピッチは、光検出セルの中心間隔を意味する。更に、撮像面に平行な平面を「ｘｙ面」、撮像面の水平方向を「ｘ軸」、撮像面の垂直方向を「ｙ軸」、撮像面に垂直な方向を「ｚ軸」と称する。
【００１０】
本開示による固体撮像素子１０は、図１に示されるように、複数の光検出セル２０が撮像面に沿って２次元状に配列された光検出セルアレイ２００と、光検出セルアレイ２００に対向して配置された分光要素アレイ１００とを備える。本開示の実施形態では、後に詳しく説明するように、カラー画像の信号を形成する基本単位として機能する４個の光検出セル２０が「単位ブロック」を構成しており、このような単位ブロックが撮像面上に行および列状に配列されている。
【００１１】
図２は、光検出セルアレイ２００から任意に選んだ１つの単位ブロックの構成例を模式的に示す平面図である。光検出セルアレイ２００における複数の単位ブロックの各々は、第１の光検出セル２０ａ、第２の光検出セル２０ｂ、第３の光検出セル２０ｃ、および第４の光検出セル２０ｄを含む。図２の例では、各々が正方形に区画された４個の光検出セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが２行２列に配列されている。単位ブロックにおける光検出セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの配置は、このような例に限定されない。光検出セルは、少なくとも１つの光電変換素子を含み、他にスイッチングトランジスタなどの素子を含み得る。光電変換素子は典型的にはフォトダイオードである。光検出セルアレイ２００は、典型的にはＣＭＯＳまたはＣＣＤから構成されるイメージセンサの受光部であり、公知の半導体製造技術によって製造される。
【００１２】
光検出セルアレイ２００では、各光検出セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを不図示の読み出し回路に接続するための配線が設けられている。しかし、本願の図面では、簡単のため、これらの配線を記載していない。
【００１３】
図３は、分光要素アレイ１００の一部を示す斜視図である。図３では、簡単のため、分光要素アレイ１００のうち、隣接する４個の光検出セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが形成する１つの単位ブロックに対向している部分のみが示されている。現実には、図３に示される構造が撮像面の全体にわたって配列されている。
【００１４】
分光要素アレイ１００は、図３に示されるように、複数の高屈折率透明部３と、複数の高屈折率透明部３の間を埋める低屈折率透明層２とを有している。低屈折率透明層２の屈折率は高屈折率透明部３の屈折率よりも低い。本願明細書において、「高屈折率」および「低屈折率」の用語は、絶対的な屈折率の高低を意味するものではなく、あくまでも屈折率の相対的な比較の結果を意味する。すなわち、「低屈折率」とは、低屈折率透明層２の屈折率が高屈折率透明部３の屈折率よりも「低い」ことを意味する。一方、「高屈折率」とは、高屈折率透明部３の屈折率が低屈折率透明層２の屈折率よりも「高い」ことを意味する。従って、低屈折率透明層２の屈折率が高屈折率透明部３の屈折率よりも低ければ、それぞれの屈折率の値は任意である。
【００１５】
低屈折率透明層２の内部に埋め込まれた個々の高屈折率透明部３は、低屈折率透明層２に入射した光の位相速度を局所的に低下させる。その結果、低屈折率透明層２の上面に入射した光が下面に向かって伝播するときに波長によって異なる位相シフトが生じ、入射光は分光される。このため、本願明細書では、個々の高屈折率透明部３を「分光要素」と称する。この分光要素は「位相シフタ」と呼んでもよい。図３に示されている高屈折率透明部３の形状は、板状であり、ｘ軸方向の辺がｙ軸方向の辺よりも短い直方体である。高屈折率透明部３の形状は、厳密な直方体である必要は無く、エッジが丸められていても良いし、断面がテーパまたは逆テーパを有していても良い。「板状」という用語は、高屈折率透明部のｘ軸方向におけるサイズがｙ軸方向におけるサイズおよびｚ軸におけるサイズよりも小さい形状を広く含むものとする。
【００１６】
図３の例において、１つの単位ブロックに２つの分光要素が配置されている。これらの２つの分光要素を「分光要素対」と称することにする。分光要素対の各々は、入射光を第１の色成分の光と第２の色成分の光とに分ける第１の分光要素３Ｇと、入射光を第３の色成分の光と第４の色成分の光とに分ける第２の分光要素３Ｃとから構成されている。入射光が白色光の場合には、第２の色成分は第１の色成分の補色に相当し、第４の色成分は第３の色成分の補色に相当する。図４（ａ）は、対を構成する２個の分光要素３Ｇ、３Ｃと、光検出セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄとの配置関係の一例を示す平面図である。
【００１７】
ある態様において、第１の分光要素３Ｇは、第１の色成分（例えばグリーン）の光を第１の光検出セル２０ａに入射させ、第２の色成分（例えばマゼンタ）の光を第１の光検出セル２０ａに隣接する第２の光検出セル２０ｂに入射させるように配置されている。また、第２の分光要素３Ｃは、第３の色成分（例えばシアン）の光を第３の光検出セル２０ｃに入射させ、第４の色成分（例えばイエロー）の光を第３の光検出セル２０ｃに隣接する第４の光検出セル２０ｄに入射させるように配置されている。高屈折率透明部３のサイズ、形状、および屈折率などを調整することにより、入射光をどのように分光させるかを制御することができる。高屈折率透明部３のより詳細な構成と機能は、特許文献１に開示されているので、特許文献１の内容の全体をここに援用する。
【００１８】
なお、第１の色成分と第２の色成分とが補色の関係にあるからといって、第１の色成分の光の波長域と第２の色成分の光の波長域とは、完全に分離している必要は無く、部分的に重複していても良い。同様に、第３の色成分の光の波長域と第４の色成分の光の波長域とが部分的に重複していもよい。
【００１９】
図５Ａは、第３および第４の色成分の相対強度と波長との関係の一例を模式的に示すグラフである。このグラフでは、第３の色成分は実線で示され、第４の色成分は破線で示されている。この例では、第３の色成分がブルー（Ｂ）およびグリーン（Ｇ）の色の成分を同程度の強さで含む。この場合、第４の色成分は主としてレッド（Ｒ）であり、グリーン（Ｇ）の色の成分を含んでいない。従って、この例では、第３の色成分は典型的なシアン（Ｃ）であり、第４の色成分はレッド（Ｒ）である。
【００２０】
図５Ｂは、第３および第４の色成分の相対強度と波長との関係の他の例を模式的に示すグラフである。一般に、ある色成分の強度が近似的にｓｉｎ2で変化する波長の関数で表現される場合、白色の光からその色成分を分光すると、残りの色成分の強度は、近似的にｃｏｓ2で変化する波長の関数で表現され得る。ｓｉｎ2＋ｃｏｓ2は波長によらず一定であり、これは白色光のスペクトルに対応する。図５Ｂの例では、第３および第４の色成分が、このようなスペクトルを有している。
【００２１】
一般に、シアン（Ｃ）の補色はレッド（Ｒ）であり、シアン（Ｃ）はグリーン（Ｇ）の色成分とブルー（Ｂ）の色成分の両方を含む色である。しかし、シアン（Ｃ）に含まれるグリーン（Ｇ）の色成分が相対的に少ない場合、そのようなシアン（Ｃ）の補色は完全なレッド（Ｒ）にはならず、グリーン（Ｇ）の色成分が加わった色、すなわち、広い意味でのイエロー（Ｙ）になり得る。
【００２２】
本実施形態で使用する分光要素３Ｃによれば、図５Ｂに示すような色成分に白色光が分光され得る。このため、本明細書では、シアン（Ｃ）の補色はイエロー（Ｙ）であるとして説明を行うが、本発明は、このような例に限定されない。
【００２３】
光検出セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに入射する光の色が、それぞれ、グリーン（Ｇ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）である場合、光検出セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄをそれぞれ光検出セル１Ｇ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙと称することが便利である。図４（ｂ）は、光検出セル１Ｇ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙの配置例を示す平面図である。
【００２４】
＜実施形態１＞
図６（ａ）は、光検出セルアレイ２００のうち、光検出セル１Ｍ、１Ｇが交互に配列された行を示す平面図であり、図６（ｂ）は、その行に対向する分光要素３Ｇの断面構成を示す模式図である。一方、図７（ａ）は、光検出セルアレイ２００のうち、光検出セル１Ｃ、１Ｙが交互に配列された行を示す平面図であり、図７（ｂ）は、その行に対向する分光要素３Ｃの断面構成を示す模式図である。
【００２５】
図４、図６（ｂ）および図７（ｂ）に示されるように、個々の分光要素３Ｇ、３Ｃを構成する高屈折率透明部３は、概略、ｙｚ平面に平行であり、その下端は光検出セルアレイ２００から離間している。低屈折率透明層２は、光検出セルアレイ２００と高屈折率透明部３との間をも埋めている。分光要素３Ｇ、３Ｃは、例えばＳｉＮ（窒化ケイ素）から形成され得、低屈折率透明層２は例えばＳｉＯ2（二酸化ケイ素）から形成され得る。分光要素アレイ１００の材料は、上記の例に限定されない。また、分光特性を補正するため、分光要素３Ｇ、３Ｃを構成する高屈折率透明部または低屈折率透明層２の一部に特定波長域の光を吸収する物質が添加されていても良い。
【００２６】
低屈折率透明層２の上面には、図６（ｂ）および図７（ｂ）に示されるように、各々が分光要素３Ｇ、３Ｃの何れか一方に光を集める複数のマイクロレンズ４Ｇ、４Ｃが配列されており、複数のマイクロレンズ４Ｇ、４Ｃがマイクロレンズアレイを構成している。言い換えると、マイクロレンズアレイは、第１の分光要素３Ｇに光を集める第１のマイクロレンズ４Ｇと、第２の分光要素３Ｃに光を集める第２のマイクロレンズ４Ｃとによって構成されている。
【００２７】
図８（ａ）は、光検出セルアレイ２００における光検出セル１Ｇ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙの配置例を示す平面図であり、図８（ｂ）は、マイクロレンズ４Ｇ、４Ｃの配置例を示す平面図である。分光要素３Ｇ、３Ｃは、図８（ａ）に示されるように、チェッカーボードの白または黒のパターンを形成するように配列されている。すなわち、分光要素３Ｇ、３Ｃは、光検出セル１Ｇ、１Ｃに対向するように配置され、光検出セル１Ｍ、１Ｙの上には分光要素が存在しない。一方、マイクロレンズ４Ｇ、４Ｃは、それぞれ、図８（ｂ）に示されるように、分光要素３Ｇ、３Ｃに対向するように配置されている。より具体的には、マイクロレンズ４Ｇは、光検出セル１Ｇを覆うだけではなく、光検出セル１Ｇの周囲に位置する光検出セル１Ｍ、１Ｙの一部を覆うように広がっている。このため、マイクロレンズ４Ｇは、もしもマイクロレンズ４Ｇが無ければ光検出セル１Ｍ、１Ｙに入射する光の一部を集めて分光要素３Ｇによる分光を可能にしている。同様に、マイクロレンズ４Ｃは、光検出セル１Ｃを覆うだけではなく、光検出セル１Ｃの周囲に位置する光検出セル１Ｍ、１Ｙの一部を覆うように広がっている。このため、マイクロレンズ４Ｃは、もしもマイクロレンズ４Ｃが無ければ光検出セル１Ｍ、１Ｙに入射する光の一部を集めて分光要素３Ｃによる分光を可能にしている。
【００２８】
本実施形態で採用する画素配列では、図８（ａ）に示されるように、光検出セル１Ｙ、１Ｃの行と光検出セル１Ｇ、１Ｍの行とがｙ軸方向に交互に配置されている。画素配列は、この例に限定されず、例えば光検出セル１Ｇと光検出セル１Ｍとが入れ替わっていてよい。
【００２９】
本実施形態で用いるマイクレンズアレイを構成しているマイクロレンズは、マイクロレンズ４Ｇ、４Ｃの２種類のみである。図８（ｂ）に示されるように、マイクロレンズ４Ｇ、４Ｃは、ｘｙ面内でそれぞれ光検出セル１Ｇ、１Ｃの領域をはみ出している。ｘｙ面に平行な断面におけるマイクロレンズ４Ｇ、４Ｃの輪郭は、典型的には、円であるが、マイクロレンズ４Ｇ、４Ｃ間の境界線は光検出セル１Ｍ、１Ｙの対角線上に位置し得る。例えば、光検出セルの形状（画素の形状）が正方形の場合、個々のマイクロレンズ４Ｇ、４Ｃが覆う領域の形状は、中心位置を変えることなく光検出セル１Ｇ、１Ｃのサイズを√２倍に拡大し、中心位置の回りに４５度回転させた形状に相当する。
【００３０】
再び図６（ｂ）を参照する。本実施形態の構成例によれば、光検出セル１Ｍに入射する光線は、その光検出セル１Ｍを覆うマイクロレンズ４Ｇを介して、いったんは、隣接する光検出セル１Ｇ上の分光要素３Ｇに集光され、その後、分光要素３Ｇによって分光された光線である。分光要素３Ｇはマイクロレンズ４Ｇに入射する白の光の内、マゼンタに相当する波長の光を回折し（±１次回折光）、残り（グリーンに相当する波長の光）を透過し（０次回折光）、それぞれ光検出セル１Ｍ、１Ｇに入射する。従って、光検出セル１Ｍにはｘ軸方向に隣接した両側の分光要素３Ｇからマゼンタの回折光が入射することになる。
【００３１】
再び図７（ｂ）を参照する。光検出セル１Ｙに入射する光線は、その光検出セル１Ｙを覆うマイクロレンズ４Ｃを介して、いったんは、隣接する光検出セル１Ｃ上の分光要素３Ｃに集光され、その後、分光要素３Ｃによって分光されてきた光線である。分光要素３Ｃはマイクロレンズ４Ｃに入射する白の光の内、イエローに相当する波長の光を回折し（±１次回折光）、残り（シアンに相当する波長の光）を透過し（０次回折光）、それぞれ光検出セル１Ｙ、１Ｃに入射する。従って、光検出セル１Ｙにはｘ軸方向に隣接した両側の分光要素３Ｃからイエローの回折光が入射することになる。
【００３２】
光検出セル１Ｍ、１Ｙの直上に相当する領域に入射した光は、マイクロレンズ４Ｇ、４Ｃによりそれぞれ分光要素３Ｇ、３Ｃ側に引き寄せられる。さらに、周囲よりも相対的に屈折率の高い分光要素３Ｇ、３Ｃは光を引き込む導波路の働きをするため、分光要素３Ｇ、３Ｃの横で、光検出セル１Ｍ、１Ｙの直上に相当する領域５Ｍ、５Ｙには光（光路）が存在しない。したがって、光検出セル１Ｍの直上に相当する領域５Ｍ、および光検出セル１Ｙの直上に相当する領域５Ｙは光を通さない。したがって、マイクロレンズ４Ｇ、４Ｃの間に隙間が存在した場合、その隙間を介して、低屈折率透明層２の上面において光検出セル１Ｍ、１Ｙの直上に相当する位置に光が入射する。しかし、そのような光も、分光要素３Ｇ、３Ｃに引き込まれ、適切に分光される。
【００３３】
このような構成において、各高屈折率透明部３は、対応する光検出セルのｙ軸方向サイズよりも長く形成されていても良い。すなわち、各高屈折率透明部３の端部がｙ軸方向に隣接する光検出セルに部分的に重なるように配置されていても良い。
【００３４】
図９（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態の光検出セルアレイにおいて隣接する４個の光検出セルの配列を示す平面図である。４個の光検出セルの組は、いずれも、Ｇ、Ｍ、Ｙ、Ｃの４色のセルを含む。従って、本実施形態によれば、Ｂａｙｅｒ配列よりも光の利用効率が高く、Ｂａｙｅｒ配列と同等の解像度が得られる。
【００３５】
次に、図１０および図１１を参照して、波動解析によるシミュレーションの結果を説明する。
【００３６】
図１０（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本実施形態における分光要素３Ｇの中心を通り、ｘｚ面に平行な断面上の屈折率分布および光強度分布を示す。この例における入射光の波長は４５０ｎｍである。グラフの縦軸は撮像面からの高さｚ（μｍ）であり、横軸は基準位置を原点とするｘ座標（単位はμｍ）である。左側の図において、黒の領域は屈折率が２．０５に設定された領域であり、分光要素３Ｇを構成する高屈折率透明部３に相当する。高屈折率透明部３の周りの領域は、屈折率が１．４６に設定された領域であり、低屈折率透明層２に相当する。図１０（ｂ）では、明度が低いほど、光強度が高い。光強度が相対的に高い領域は黒く表示され、光強度が相対的に低い領域は白く表示されている。図１０（ａ）および（ｂ）から分かるように、入射光は高屈折率透明部３およびその近傍を伝播し、分光が生じている。図１０（ｂ）によれば、隣接する高屈折率透明部３に挟まれた領域は、白く表示され、その領域における光強度は低いことが分かる。入射光の波長が４５０ｎｍから変化すると、右側に示されている黒い領域の形状も変化する。波長に応じて位相シフトの大きさが異なるため、分岐する光の波長分布も変化するからである。
【００３７】
図１０（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、本実施形態における分光要素３Ｃの中心を通り、ｘｚ面に平行な断面上の屈折率分布および光強度分布を示す。入射光の波長は４５０ｎｍである。この場合でも、図１０（ｃ）および（ｄ）から分かるように、入射光は分光要素３Ｃを構成する高屈折率透明部およびその近傍を伝播している。図１０（ｃ）の分光要素３Ｃは、波長が４５０ｎｍの光を透過する性質を有している。このため、図１０（ｄ）では、光強度の高い黒い領域（光が伝播する領域）は高屈折率透明部から真下に位置し、分光される光は少ない。
【００３８】
図１１は、図１０（ａ）、（ｃ）に示される分光要素アレイによって白色光が分光された場合において、対応する光検出セル１Ｇ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃに入射する光のスペクトルを示すグラフである。このグラフの縦軸は入射光量を１．０とした規格化検出光量であり、横軸は波長である。曲線Ｇｒ、Ｍｇ、Ｃｙ、Ｙｅは、それぞれ、光検出セル１Ｇ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙに入射する光のスペクトルを表している。例えば波長が約５５０ｎｍでは、曲線Ｇｒの検出光量は極大値を示し、曲線Ｍｇの検出光量は極小値を示している。これは、白色光が分光要素アレイに入射した場合、光検出セル１Ｇに入射する中心波長が５５０ｎｍの光成分（グリーン）が多く、グリーンの補色となる光成分が光検出セル１Ｇに隣接する光検出セル１Ｍに入射することを意味する。
【００３９】
波長が約４５０ｎｍでは、曲線Ｃｙの検出光量は極大値を示し、曲線Ｙｅの検出光量は極小値を示している。これは、白色光が分光要素アレイに入射した場合、光検出セル１Ｃに入射する中心波長が４５０ｎｍの光成分（シアン）が多く、この色の補色となる光成分（イエロー）が光検出セル１Ｃに隣接する光検出セル１Ｍに入射することを意味する。
【００４０】
本実施形態の固体撮像素子によれば、各光検出セルの信号は異なる色情報を有するため、適切に設定したパラメータを有する３×４の行列を用いれば、その行列との演算によりＲＧＢのカラー信号を算出できる。
【００４１】
＜実施形態２＞
次に、本開示の第２の実施形態を説明する。
【００４２】
本実施形態では、図１２（ａ）に示されるように、光検出セル１Ｇ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙが配列されている。図１２（ａ）において、隣接する４個の光検出セル１Ｇ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙからなる２行２列の組に着目すると、図１２（ｂ）に示されるように、分光要素３Ｇ、３Ｃの方位が直交する２種類の組が交互に配列されていることがわかる。
【００４３】
図１２（ａ）から分かるように、分光要素３Ｇは、ｘｙ面上の斜め方向（例えば４５度方向）に沿って並んでおり、長手方向が縦と横を交互に繰り返して配置されている。同様に、分光要素３Ｃも、ｘｙ面上の斜め方向（例えば４５度方向）に沿って並んでおり、長手方向が縦と横を交互に繰り返して配置されている。分光要素３Ｇの直下には光検出セル１Ｇが配置され、光検出セル１Ｇの両側（分光要素３Ｇの長手方向でない側）には光検出セル１Ｍが配置されている。分光要素３Ｃの直下には光検出セル１Ｃが配置され、光検出セル１Ｃの両側（３Ｃの長手方向でない側）には光検出セル１Ｙが配置されている。
【００４４】
図１３（ａ）は、光検出セルアレイ２００のうち、光検出セル１Ｍ、１Ｇが交互に斜め方向に配列された部分を示す平面図であり、図１３（ｂ）は、その部分に対向する１つの分光要素３Ｇの断面構成を示す模式図である。一方、図１４（ａ）は、光検出セルアレイ２００のうち、光検出セル１Ｃ、１Ｙが交互に斜め方向に配列された部分を示す平面図であり、図１４（ｂ）は、その部分に対向する１つの分光要素３Ｃの断面構成を示す模式図である。
【００４５】
図１３（ｂ）および図１４（ｂ）に示されるように、個々の分光要素３Ｇ、３Ｃを構成する高屈折率透明部３はｘｙ面上の斜め方向に交互に直交するように配列されており、その下端は光検出セルアレイ２００から離間している。個々の高屈折率透明部３と光検出セルアレイ２００との間、および、複数の高屈折率透明部３の間は、低屈折率透明層２によって埋められている。分光要素３Ｇ、３Ｃは、例えばＳｉＮ（窒化ケイ素）から形成され得、低屈折率透明層２は例えばＳｉＯ2（二酸化ケイ素）から形成され得る。分光要素アレイ１００の材料は、上記の例に限定されない。また、分光特性を補正するため、分光要素３Ｇ、３Ｃを構成する高屈折率透明部または低屈折率透明層２の一部に特定波長域の光を吸収する物質が添加されていても良い。
【００４６】
低屈折率透明層２の上面には、図１３（ｂ）および図１４（ｂ）に示されるように、各々が分光要素３Ｇ、３Ｃの何れか一方に光を集める複数のマイクロレンズ４Ｇ、４Ｃが配列されており、複数のマイクロレンズ４Ｇ、４Ｃがマイクロレンズアレイを構成している。言い換えると、マイクロレンズアレイは、第１の分光要素３Ｇに光を集める第１のマイクロレンズ４Ｇと、第２の分光要素３Ｃに光を集める第２のマイクロレンズ４Ｃとによって構成されている。
【００４７】
図１５（ａ）は、光検出セルアレイ２００における光検出セル１Ｇ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙの配置例を示す平面図であり、図１５（ｂ）は、マイクロレンズ４Ｇ、４Ｃの配置例を示す平面図である。分光要素３Ｇ、３Ｃは、図１５（ａ）に示されるように、チェッカーボードの白または黒のパターンを形成する位置に配列されている。すなわち、分光要素３Ｇ、３Ｃは、光検出セル１Ｇ、１Ｃに対向するように配置され、光検出セル１Ｍ、１Ｙの上には分光要素が存在しない。一方、マイクロレンズ４Ｇ、４Ｃは、それぞれ、図１５（ｂ）に示されるように、分光要素３Ｇ、３Ｃに対向するように配置されている。より具体的には、マイクロレンズ４Ｇは、光検出セル１Ｇを覆うだけではなく、光検出セル１Ｇの周囲に位置する光検出セル１Ｍ、１Ｙの一部を覆うように広がっている。このため、マイクロレンズ４Ｇは、もしもマイクロレンズ４Ｇが無ければ光検出セル１Ｍ、１Ｙに入射する光の一部を集めて分光要素３Ｇによる分光を可能にしている。同様に、マイクロレンズ４Ｃは、光検出セル１Ｃを覆うだけではなく、光検出セル１Ｃの周囲に位置する光検出セル１Ｍ、１Ｙの一部を覆うように広がっている。このため、マイクロレンズ４Ｃは、もしもマイクロレンズ４Ｃが無ければ光検出セル１Ｍ、１Ｙに入射する光の一部を集めて分光要素３Ｃによる分光を可能にしている。
【００４８】
本実施形態で用いるマイクレンズアレイを構成しているマイクロレンズは、マイクロレンズ４Ｇ、４Ｃの２種類のみである。図１５（ｂ）に示されるように、マイクロレンズ４Ｇ、４Ｃは、ｘｙ面内でそれぞれ光検出セル１Ｇ、１Ｃの領域をはみ出している。ｘｙ面に平行な断面におけるマイクロレンズ４Ｇ、４Ｃの輪郭は、典型的には、円であるが、マイクロレンズ４Ｇ、４Ｃ間の境界線は光検出セル１Ｍ、１Ｙの対角線上に位置し得る。例えば、光検出セルの形状（画素の形状）が正方形の場合、個々のマイクロレンズ４Ｇ、４Ｃが覆う領域の形状は、中心位置を変えることなく光検出セル１Ｇ、１Ｃのサイズを√２倍に拡大し、中心位置の回りに４５度回転させた形状に相当する。
【００４９】
再び図１３（ｂ）を参照する。本実施形態の構成例によれば、光検出セル１Ｍに入射する光線は、その光検出セル１Ｍを覆うマイクロレンズ４Ｇを介して、いったんは、隣接する光検出セル１Ｇ上の分光要素３Ｇに集光され、その後、分光要素３Ｇによって分光された光線である。分光要素３Ｇはマイクロレンズ４Ｇに入射する白の光の内、マゼンタに相当する波長の光を回折し（±１次回折光）、残り（グリーンに相当する波長の光）を透過し（０次回折光）、それぞれ光検出セル１Ｍ、１Ｇに入射する。従って、光検出セル１Ｍにはｘ軸方向に隣接した分光要素３Ｇとｙ軸方向に隣接した分光要素３Ｇからマゼンタの回折光が入射することになる。
【００５０】
再び図１４（ｂ）を参照する。光検出セル１Ｙに入射する光線は、その光検出セル１Ｙを覆うマイクロレンズ４Ｃを介して、いったんは、隣接する光検出セル１Ｃ上の分光要素３Ｃに集光され、その後、分光要素３Ｃによって分光されてきた光線である。分光要素３Ｃはマイクロレンズ４Ｃに入射する白の光の内、イエローに相当する波長の光を回折し（±１次回折光）、残り（シアンに相当する波長の光）を透過し（０次回折光）、それぞれ光検出セル１Ｙ、１Ｃに入射する。従って、光検出セル１Ｙにはｘ軸方向に隣接した分光要素３Ｃとｙ軸方向に隣接した分光要素３Ｃからイエローの回折光が入射することになる。
【００５１】
光検出セル１Ｍ、１Ｙの直上に相当する領域に入射した光は、それぞれマイクロレンズ４Ｇ、４Ｃにより分光要素３Ｇ、３Ｃ側に引き寄せられる。さらに、周囲よりも相対的に屈折率の高い分光要素３Ｇ、３Ｃは光を引き込む導波路の働きをするため、分光要素３Ｇ、３Ｃの横で、光検出セル１Ｍ、１Ｙの直上に相当する領域５Ｍ、５Ｙには光（光路）が存在しない。したがって、光検出セル１Ｍの直上に相当する領域５Ｍ、および光検出セル１Ｙの直上に相当する領域５Ｙは光を通さない。なお、マイクロレンズ４Ｇ、４Ｃの間に隙間が存在した場合、その隙間を介して、低屈折率透明層２の上面において光検出セル１Ｍ、１Ｙの直上に相当する位置に光が入射する。しかし、そのような光も、分光要素３Ｇ、３Ｃに引き込まれ、適切に分光される。
【００５２】
このような構成において、各高屈折率透明部３は、対応する光検出セルのｘ軸またはｙ軸方向サイズよりも長く形成されていても良い。すなわち、各高屈折率透明部３の端部が長手方向に隣接する光検出セルに部分的に重なるように配置されていても良い。
【００５３】
図１６は、本実施形態の光検出セルアレイにおいて隣接する４個の光検出セルの組の例を示す平面図である。４個の光検出セルの組は、いずれも、Ｇ、Ｍ、Ｙ、Ｃの４色のセルを含む。従って、どの組を選んでもＧ、Ｍ、Ｙ、Ｃの４色のセルから１つの色が再現される。組によって、セルＧ、Ｍ、Ｙ、Ｃの並び方は多様であり、図１６（ａ）から（ｈ）に示す８種類の並び方が存在する。図１６（ｉ）では、任意に選択される４色のセルの組の中心位置が○印で記載されている。
【００５４】
図１７は、本実施形態の光検出セルアレイにおいて隣接する４個の光検出セルの他の組の例を示す平面図である。この場合でも、４個の光検出セルの組は、いずれも、Ｇ、Ｍ、Ｙ、Ｃの４色のセルを含む。図１６での組み合わせと同様、どのように組を選んでも、Ｇ、Ｍ、Ｙ、Ｃの４色のセルから１つの色が再現される。セルＧ、Ｍ、Ｙ、Ｃの並び方は、図１７（ａ）から（ｈ）に示されるように、８種類である。図１７（ｉ）では、４色のセルの各組の中心位置が○印で記載されている。これらの中心位置は、図１６（ｉ）に示される中心位置とは異なり、両者を合わせると、２倍の密度になる。
【００５５】
図１８は、本実施形態の光検出セルアレイにおいて隣接する４個の光検出セルの更に他の組の例を示す平面図である。図１８（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｇ）の組には、Ｇ、Ｍ、Ｙ、Ｃの４色のセルが含まれるが、図１８（ａ）、（ｈ）の組には、Ｍ、Ｙ、Ｃ、Ｃの３色のセルが、図１８（ｃ）、（ｆ）の組には、Ｍ、Ｙ、Ｇ、Ｇの３色のセルが含まれる。後述するように、３色の組み合わせの内、同色のＣとＣ、またはＧとＧについては、その差分信号をボケ画像時の色補正に用いることができる。図１８（ｉ）では、４色の領域の中心が○印で記載されている。４色のセルの組の中心位置の密度は、図１６の例における密度の半分である。図１８における中心位置は図１６および図１７における中心位置とは異なり、全て合わせると、２．５倍の密度になる。
【００５６】
本実施形態によれば、Ｂａｙｅｒ配列よりも光の利用効率が高く、ベイヤ配列における解像度の２．５倍の解像度が実現可能である。
【００５７】
次に、図１９および図２０を参照して、波動解析によるシミュレーションの結果を説明する。
【００５８】
図１９（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本実施形態における分光要素３Ｇの中心を通り、ｘｚ面に平行な断面上の屈折率分布および光強度分布を示す。この例における入射光の波長は４５０ｎｍである。グラフの縦軸は撮像面からの高さｚ（μｍ）であり、横軸は基準位置を原点とするｘ座標（単位はμｍ）である。左側の図において、黒の領域は屈折率が２．０５に設定された領域であり、分光要素３Ｇを構成する高屈折率透明部３に相当する。高屈折率透明部３の回りの領域は、屈折率が１．４６に設定された領域であり、低屈折率透明層２に相当する。図１９（ｂ）では、明度が低いほど、光強度が高い。光強度が相対的に高い領域は黒く表示され、光強度が相対的に低い領域は白く表示されている。図１９（ａ）および（ｂ）から分かるように、入射光は高屈折率透明部３およびその近傍を伝播したあと、分光が生じ、直下に進む光は少ない。図１９（ｂ）によれば、隣接する高屈折率透明部３に挟まれた領域は、白く表示され、その領域における光強度は低いことが分かる。
【００５９】
図１９（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、本実施形態における分光要素３Ｃの中心を通り、ｘｚ面に平行な断面上の屈折率分布および光強度分布を示す。入射光の波長は４５０ｎｍである。この場合でも、入射光は分光要素３Ｃを構成する高屈折率透明部およびその近傍を伝播している。図１９（ｃ）の分光要素３Ｃは、波長が４５０ｎｍの光を透過する性質を有している。このため、図１９（ｄ）では、光強度の高い黒い領域（光が伝播する領域）は高屈折率透明部から真下に位置し、分光される光は少ない。なお、入射光の波長が４５０ｎｍから変化すると、図１９（ｂ）、（ｄ）に示されている黒い領域の形状も変化する。波長に応じて位相シフトの大きさが異なるため、分岐する光の波長分布も変化するからである。
【００６０】
図１９（ａ）、（ｃ）に示される分光要素アレイによって白色光が分光された場合において、対応する光検出セル１Ｇ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃに入射する光のスペクトルは、図１１に示すものと同様である。本実施形態においても、例えば波長が約５５０ｎｍでは、曲線Ｇｒの検出光量は極大値を示し、曲線Ｍｇの検出光量は極小値を示している。これは、白色光が分光要素アレイに入射した場合、光検出セル１Ｇに入射する中心波長が５５０ｎｍの光成分（グリーン）が多く、グリーンの補色となる光成分が光検出セル１Ｇに隣接する光検出セル１Ｍに入射することを意味する。
【００６１】
波長が約４５０ｎｍでは、曲線Ｃｙの検出光量は極大値を示し、曲線Ｙｅの検出光量は極小値を示している。これは、白色光が分光要素アレイに入射した場合、光検出セル１Ｃに入射する中心波長が４５０ｎｍの光成分（シアン）が多く、この色の補色となる光成分（イエロー）が光検出セル１Ｃに隣接する光検出セル１Ｍに入射することを意味する。
【００６２】
本実施形態の固体撮像素子においても、各光検出セルの信号は異なる色情報を有するため、適切に設定したパラメータを有する３×４の行列を用いれば、その行列との演算によりＲＧＢのカラー信号を算出できる。
【００６３】
図２０は、本実施形態における撮像面上の光分布を模式的に示す断面図である。図２０の例では、撮像面に焦点はずれに起因してボケた画像が形成されている。被写体表面において、輝度の高い領域６ａが輝度の低い領域６ｂ、６ｃに挟まれているとする。被写体表面上の像点６Ａ、６Ｂ、６Ｃで反射された光７ａ、７ｂ、７ｃは、光学レンズ８を経て光線７Ａ、７Ｂ、７Ｃとして光検出セル１ａに入射する。このように、ボケた画像が撮像面上に形成される場合、被写体表面からの光線は、光学レンズ８のＦ値で決まる角度までのさまざまな角度で入射し、それらの集合として光検出セル１ａ上で広がった集光スポットを形成する。従って、被写体表面で輝度に急激な分布（境目）がある場合には、光線７Ａは明るいが光線７Ｂ、７Ｃは暗いといったように、角度成分ごとに明るさの偏りができる。
【００６４】
図２１（ａ）、（ｂ）は、撮像面上の光分布（集光スポット）を概念的に示している。ボケがない場合、図２１（ａ）のスポット９ａ、９ｂは、回折の影響によってｘ、ｙ方向に広がるが、対応する光検出セル（画素）内に収まる。ボケた画像が形成される場合において、被写体表面の輝度分布に境目がなければ、図２１（ａ）に示すように、スポット９ｃから９ｈは、分光要素に対して対称に広がる。より具体的には、分光要素を構成する板状の高屈折率透明部の長手方向に直交する方向に広く拡がる。その結果、スポット９ｃから９ｈは、光検出セルからはみ出る。図２１では、グリーン光のみが記載されているが、他の色のスポットも同様である。
【００６５】
合焦点のスポット９ａ、９ｂは光検出セルごとに独立して検出され得るが、ボケによって広がった集光スポット９ｃから９ｈは、それぞれ、近接した複数の光検出セルで分光要素に対してほぼ対称な形状を持つように拡がるため、複数の光検出セルの信号に影響を及ぼす。
【００６６】
被写体表面の輝度分布に境目があれば、スポット９ｃから９ｈは、各々の外縁の一部が削除された形状を持つ。例えば、図２１（ｂ）のスポット９Ｃから９Ｈは、分光要素に対して非対称な形状を有することになる。スポットの欠け方は、輝度の境目の方向により変わる。スポットの欠け方の程度も、ボケの度合いと図２０の物点６Ａ、６Ｂ、６Ｃと輝度の境目との距離で変わる。図２１（ｂ）の例では、スポット９Ｃから９Ｈのｘ方向における両端が欠けている。
【００６７】
被写体表面の輝度分布に境目がなければ、隣接する光検出セルへのスポットのはみ出し量は一定の比率を有する。このため、受光信号のバランスの変化を予測でき、それに合わせて色補正できる。例えば、図２１（ａ）のスポット９ｃから９ｈは、光検出セル１Ｇの左右（または上下）にある光検出セル１Ｍにはみ出しており、そのはみ出し方は一定である。また、図２１（ａ）のスポット９ｃから９ｈは、光検出セル１Ｇの上下（または左右）にある光検出セル１Ｙにもはみ出しており、このはみ出し方も一定である。このように、光検出セル１Ｇから光検出セル１Ｍ、１Ｙへのスポットのはみ出し量は一定の比率を示すため、受光信号のバランスの変化を予測できる。
【００６８】
被写体表面の輝度分布に境目がある場合、隣接する光検出セルへのはみ出し量の変化は、後述する比較例に比べて半減する。また、その変化が光検出セルの位置に依らず均等に現れる。例えば、図２１（ｂ）のスポット９Ｃから９Ｈを、図２１（ａ）のスポット９ｃから９ｈと比較すると、光検出セル１Ｇから光検出セル１Ｍへのはみ出しは、ｘ方向では変化があるが、ｙ方向では変化が少なく、全体として変化量は半減している。同様に、光検出セル１Ｇから光検出セル１Ｙへのはみ出しもｘ方向では変化があるが、ｙ方向では変化が少なく、全体として変化量は半減している。従って、光検出セル１Ｇから光検出セル１Ｍ及び１Ｙへのはみ出し量の比率を一定とみなすことができる。従って、受光信号のバランスの変化をある程度予測することで、色補正が可能である。
【００６９】
一方、図２１（ａ）のスポット９ｃとスポット９ｄとでは、方位が９０度回転しているだけで、対角方向に隣接する光検出セル１Ｇの検出光量は等しい。これに対し、図２１（ｂ）のスポット９Ｃとスポット９Ｄとでは、光検出セル１Ｇの検出光量に差が発生する。この差は光の欠け方の程度（ボケ量）に比例して増大し、ボケ量の計測に用いることができる。同じことが、対角方向に隣接する光検出セル１Ｃの間でも言える。ボケ量が計測できると、これを用いて受光信号のバランスの変化を逆算でき、色補正も可能になる。例えば、２行２例の対角位置にある光検出セル１Ｇの検出光量の差をδとすると、２行２列の光検出セル１Ｍ、１Ｙ、及び２つの光検出セル１Ｇでの検出光量からそれぞれδに比例する量を差し引いた値にある係数を掛けた値が補正後の検出光量となる。また、２行２列の対角位置にある光検出セル１Ｃの検出光量の差をΔとすると、２行２列の光検出セル１Ｍ、１Ｙ、及び２つの光検出セル１Ｃでの検出光量からそれぞれΔに比例する量を差し引いた値にある係数を掛けた値が補正後の検出光量となる。このように、本実施形態によれば、輝度分布に境目のある部分で着色して見える課題は解消される。
【００７０】
図２２（ａ）は、本実施形態における入射光の偏光方向と分光要素の方向の関係を示している。入射光には、独立した２種類の偏光方向（Ｐ波１０ＰとＳ波１０Ｓ）が存在し、全ての光はこの２つの光の合成として表現される。本実施形態の場合、入射光の偏光がＰ波１０ＰであってもＳ波１０Ｓであっても、必ずその一方に直交する分光要素が存在する。従って、入射光は一つの分光要素でＴＭモードの導波状態で伝搬しても、それに隣接した分光要素ではＴＥモードの導波状態で伝搬する。特に、光検出セル１Ｍ、１Ｙでは、どのような偏光の光が入射しても、ＴＭモードの分光による回折光とＴＥモードの分光による回折光が合わさって検出されるので、入射光の偏光状態の影響を受けにくい。一方、光検出セル１Ｇ（または１Ｃ）でも、２行２列の対角位置にある光検出セル１Ｇ（または１Ｃ）の間では伝搬モードが異なる。しかし、それらの検出光量を平均化することにより、偏光状態の影響を受けにくくすることができる。
【００７１】
図２２（ｂ）は、後述する比較例における入射光の偏光方向と分光要素の方向の関係を示している。比較例では、分光要素を構成する板状の高屈折率透明部（図中の破線部）が互い平行である。比較例では、分光要素がＰ波１０Ｐと直交するように配置されており、Ｐ波による入射光は分光要素内でＴＭモードの導波状態で伝搬する。一方、Ｓ波による入射光は分光要素内でＴＥモードの導波状態で伝搬する。分光要素による分光現象は導波モードの影響を受けるので、入射光の偏光状態により分光特性に差異（偏光依存性）が発生する。一般の撮像光はランダムな偏光なので、分光特性に偏光依存性があっても問題にならないが、特殊な撮像光（たとえば、水面の反射光など）には、偏光に偏りがあり、比較例には分光特性の変化、すなわち着色が発生するという課題がある。
【００７２】
なお、本実施形態は、グリーンに相当する波長の光を透過する分光要素３Ｇとシアンに相当する波長の光を透過する分光要素３Ｃを備えるが、他の波長の光を分光する分光要素の組み合わせであってもよい。また、分光要素の断面を板状としたが、台形状や樽状、糸巻き状等の他の形状であってもよく、外縁部が丸まっていてもよい。
【００７３】
＜製造方法＞
次に、図２３を参照しながら、本開示の実施形態で使用され得る分光要素アレイを製造する方法の一例を説明する。
【００７４】
まず、図２３（ａ）に示すように、光検出セルアレイ２００の上に、低屈折率透明層２の一部を構成する第１低屈折率透明層２ａを堆積する。このような第１低屈折率透明層２ａの堆積は、公知の薄膜堆積技術を用いて行うことができる。例えばＣＶＤ（化学的気相成長法）またはスパッタ法が使用され得る。第１低屈折率透明層２ａの上に、屈折率が低屈折率透明層２よりも高い材料からなる透明膜６を堆積する。この透明膜６の堆積も公知の薄膜堆積技術を用いて行うことができる。次に、リソグラフィ技術により、透明膜６の上にエッチングマスクパターン７を形成する。リソグラフィ技術で使用するフォトマスクのパターンを設計することにより、任意の平面形状を有するエッチングマスクパターン７を形成することができる。
【００７５】
次に、図２３（ｂ）に示すように、エッチングマスクパターン７をマスクとして透明膜６をエッチングすることにより、透明膜６から不要部分を除去して高屈折率透明部３（図示される例では「分光要素３Ｃ」）を形成する。このエッチングは、異方性のドライエッチングによって実行され得る。エッチングに際して高屈折率透明部３の側面にテーパが形成され得る。
【００７６】
更に、図２３（ｃ）に示すように、エッチングマスクパターン７を除去した後、低屈折率透明層２を構成する第２低屈折率透明層２ｂで高屈折率透明部３の間の領域を埋め込み、低屈折率透明層２の形成を完了する。第２低屈折率透明層２ｂは、高屈折率透明部３の上面を覆うように形成され得る。
【００７７】
第１低屈折率透明層２ａの厚さを調整することにより、高屈折率透明部３の下端と光検出セルアレイ２００との距離を制御することができる。図１０（ａ）および図１０（ｃ）、あるいは図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示すように、分光特性が異なる分光要素３Ｇと分光要素３Ｃとの間では、高屈折率透明部３の下端と光検出セルアレイ２００との距離が異なり得る。このため、本実施形態における分光要素アレイを製造するときは、位置によって第１低屈折率透明層２ａの厚さを変える工程を行う。このような工程は、透明膜６を堆積する前に、第１低屈折率透明層２ａの一部の領域を表面からエッチングするか、あるいは、第１低屈折率透明層２ａの上に他の低屈折率透明層のパターンを形成すればよい。他の低屈折率透明層のパターンは、例えばリフトオフ法によって形成され得る。
【００７８】
図２４は、第１低屈折率透明層２ａの上に他の低屈折率透明層２ａ’のパターンが形成された構造の一部を示す斜視図である。他の低屈折率透明層２ａ’のパターンは、ストライプ状であり得る。
【００７９】
さらに、図１０（ａ）および図１０（ｃ）、あるいは図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示すように、分光特性が異なる分光要素３Ｇと分光要素３Ｃとの間では、高屈折率透明部３の高さ（ｚ軸方向のサイズ）が異なる。高屈折率透明部３の高さを位置によって変えるには、場所によって厚さが異なる透明膜６を堆積すればよい。このような透明膜６は、図２４に示すような凹凸段差が表面に形成された第１低屈折率透明層２ａの上に略一様な厚さを有する透明膜６を堆積した後、透明膜６の上面を平坦化することによって形成され得る。このような平坦化を行うと、分光要素アレイを構成する高屈折率透明部３の上面は全て同じレベルにある。高屈折率透明部３の上面のレベルを分光要素の種類に応じて変化させる場合、特定の領域に位置する高屈折率透明部３の上面をマスクし、マスクされていない高屈折率透明部３の上面を選択的にエッチングすればよい。
【００８０】
なお、分光要素アレイの製造方法は、上記の例に限定されない。
【００８１】
＜比較例＞
上記の実施形態では、全画素の半分の画素に板状部材が配置されているが、比較のため、全画素に板状部材を配置する例（比較例）を検討する。この比較例では、分光要素アレイの構成が上記の実施形態における分光要素アレイから異なっている。比較例の分光要素アレイは、分光特性が異なる４種類の分光要素を含み、全ての光検出セルに何れかの分光要素が対向している。
【００８２】
図２５（ａ）〜（ｄ）は、比較例で使用する４種類の分光要素の断面を模式的に示している。図２５（ａ）の分光要素３Ｇは、グリーンの光を真下の光検出セルに入射させ、マゼンタの光を隣接する光検出セルに入射させるように分光を行う。逆に、図２５（ｂ）の分光要素３Ｍは、マゼンタの光を真下の光検出セルに入射させ、グリーンの光を隣接する光検出セルに入射させるように分光を行う。一方、図２５（ｃ）の分光要素３Ｙは、イエローの光を真下の光検出セルに入射させ、シアンの光を隣接する光検出セルに入射させるように分光を行う。これに対して、図２５（ｄ）の分光要素３Ｃは、シアンの光を真下の光検出セルに入射させ、イエローの光を隣接する光検出セルに入射させるように分光を行う。
【００８３】
分光要素３Ｇ、３Ｍ、３Ｙ、３Ｃの上には、マイクロレンズ４Ｇ、４Ｍ、４Ｙ、４Ｃが設けられている。マイクロレンズ４Ｇ、４Ｍ、４Ｙ、４Ｃは、それぞれ、分光要素３Ｇ、３Ｍ、３Ｙ、３Ｃに集光を行う。
【００８４】
図２６（ａ）は、比較例における画素配列のある行を示す図である。グリーンの光が入射する光検出セル１Ｇとマゼンタの光が入射する光検出セル１Ｍがｘ軸方向に沿って交互に配列されている。図２６（ｂ）は、図２６（ａ）の行に隣接する行を示す図である。シアンの光が入射する光検出セル１Ｃとイエローの光が入射する光検出セル１Ｙがｘ軸方向に沿って交互に配列されている。
【００８５】
図２７（ａ）は、図２６（ａ）の行と図２６（ｂ）の行がｙ軸方向に交互に配列された比較例における画素配置を示している。図２７（ｂ）は、マイロレンズ４Ｇ、４Ｍ、４Ｙ、４Ｃの配置を示している。
【００８６】
図２８は、比較例における光検出セルの組み合わせを示す平面図である。Ｂａｙｅｒ配列と同様、どのように組を選んでもＧ、Ｍ、Ｙ、Ｃの４色の光検出セルが含まれ、１つの色が再現される。４色の光検出セル１Ｇ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃは、図２８（ａ）から（ｄ）に示されるように４種類の配置をとり得る。図２８（ｅ）には、４色の光検出セル１Ｇ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃからなる各組の中心位置か○印で示されている。中心位置の密度は、Ｂａｙｅｒ配列における密度に等しい。
【００８７】
このような比較例について、図１０、図１１、および図１９を参照しながら説明した波動解析によるシミュレーションを行った。その結果を図２９および図３０に示す。
【００８８】
図２９（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、比較例における分光要素３Ｇ、３Ｍの中心を通り、ｘｚ面に平行な断面上の屈折率分布および光強度分布を示す。図２９（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、比較例における分光要素３Ｃ、３Ｙの中心を通り、ｘｚ面に平行な断面上の屈折率分布および光強度分布を示す。図３０は、図２９（ａ）、（ｃ）に示される分光要素アレイによって白色光が分光された場合において、対応する光検出セル１Ｇ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃに入射する光のスペクトルを示すグラフである。
【００８９】
この比較例では、４種類の分光要素３Ｇ、３Ｍ、３Ｙ、３Ｃの高さがそれぞれ異なるため、エッチングプロセスを４つに分けて４種類の分光要素３Ｇ、３Ｍ、３Ｙ、３Ｃを作製する必要がある。また、４種類の分光要素が全ての光検出セルを覆うように密に配置されているため、空間は隙間なく光（光路）で埋め尽くされる。このため、金属配線に使用可能なスペースもない。
【００９０】
本開示の実施形態を比較例と比較すると、図１１と図３０との比較から分かるように、分光性能には大きな差がない。しかし、図１０および図１９で示したように、実施形態における分光要素アレイ１００には、高さの異なる２種類の分光要素３Ｇ、３Ｃが含まれているだけなので、このような分光要素アレイ１００を製造するには、相対的に屈折率の高い材料の膜を堆積してパターニングする工程を２回行えばよい。また、本開示の実施形態は高屈折率透明部の間隔が広く、しかも、分光要素３Ｇ、３Ｃの横で、光検出セル１Ｍ、１Ｙの直上に相当する領域には光（光路）が存在しないため、この領域に金属配線を形成することが可能になる。
【００９１】
図３１は、比較例における撮像面上の光分布を模式的に示す断面図である。図３２（ａ）、（ｂ）は、撮像面上の光分布（集光スポット）を概念的に示している。これらの図面は、本開示の実施形態２に関する図２０および図２１に対応している。
【００９２】
ボケがない場合、図３２（ａ）のスポット９ａ、９ｂは、回折の影響によってｘ、ｙ方向に広がるが、対応する光検出セル（画素）内に収まる。ボケた画像が形成される場合、被写体表面の輝度分布に境目がなければ、図３２（ａ）に示すように、スポット９ｃから９ｈは、分光要素に対して対称に広がる。被写体表面の輝度分布に境目があれば、実施形態に説明したようにスポット９ｃから９ｈに欠けが発生する。このように被写体表面の輝度分布に境目がある場合、スポット９ｃから９ｈのｘ方向のはみ出し量とｙ方向のはみ出し量の比率は一定にならず、この比率が画像の位置により変わる。従って、受光信号のバランスの変化を予測できず、色補正もできない。例えば、図３２（ｂ）のスポット９Ｃから９Ｈを図３２（ａ）のスポット９ｃから９ｈと比較すると、光検出セル１Ｇに挟まれた光検出セル１Ｍで、１Ｇ側からのはみ出し光が大きく減少している。その一方で、光検出セル１Ｇに挟まれた光検出セル１Ｙでは、１Ｇ側からのはみ出し光の変化はほとんどない。従って、光検出セル１Ｍと光検出セル１Ｙとの間でｘ方向のはみ出し量とｙ方向のはみ出し量の比率は一定にならない。このように比較例では、画像が焦点はずれによって画像がボケると、輝度分布に境目のある部分で色の補正ができず、着色して見える課題がある。
【００９３】
上記の実施形態では、グリーンに相当する波長の光を透過する分光要素３Ｇとシアンに相当する波長の光を透過する分光要素３Ｃを選んだが、他の波長の光を分光する構造の組み合わせであってもよい。また、分光要素を構成する高屈折率透明部の形状は、実施形態で採用していた「板状」に限定されず、台形状や樽状、糸巻き状等の他の形状であってもよく、外縁部が丸まっていてもよい。
【００９４】
本開示の固体撮像素子によれば、光の一部を吸収する色フィルタを用いることなく、分光要素を用いて信号演算によってカラー情報を得ることができる。そのため、光の損失を低減することができ、撮像感度を高めることが可能となる。このように、本開示によれば、光の利用効率と解像度の両立が可能な上、作製プロセスが簡素化できる。また、金属配線を施す空間も確保できる。
【００９５】
なお、光検出セルは、ｘｙ面内において、ｘ軸またはｙ軸に平行に配列されている必要は無く、ｘ軸またはｙ軸に対して傾斜した斜め方向に配列されていても良い。図８または図１５の配列をｘｙ面内でｚ軸の周りに例えば４５°回転させた配置を採用することができる。
【００９６】
＜撮像装置＞
以下、図３３および図３４を参照しながら、本開示における撮像装置の実施形態を説明する。
【００９７】
図３３は、本実施形態による撮像装置の全体構成を示すブロック図である。この撮像装置は、デジタル式の電子カメラであり、撮像部３００と、撮像部３００から送出される信号に基づいて画像を示す信号（画像信号）を生成する信号処理部４００とを備えている。なお、撮像装置は静止画のみを生成してもよいし、動画を生成する機能を備えていてもよい。
【００９８】
撮像部３００は、被写体を結像するための光学レンズ１２と、光学フィルタ１１と、上記実施形態に係る固体撮像素子１０とを備えている。撮像部３００はさらに、撮像素子１０を駆動するための基本信号を発生するとともに撮像素子１０からの出力信号を受信して信号処理部４００に送出する信号発生／受信部１３と、信号発生／受信部１３によって発生された基本信号に基づいて撮像素子１０を駆動する素子駆動部１４とを備えている。光学レンズ１２は、公知のレンズであり、複数のレンズを有するレンズユニットであり得る。光学フィルタ１１は、例えば赤外線を除去するための赤外カットフィルタである。画素配列が原因で発生するモアレパターンを低減するための水晶ローパスフィルタを含んでいても良い。光学フィルタ１１は省略されても良い。撮像素子１０は、図１から図１１を参照して説明した構造または図１２から図２２を参照して説明した構造を有している。信号発生／受信部１３および素子駆動部１４は、例えばＣＣＤドライバなどのＬＳＩから構成されている。
【００９９】
信号処理部４００は、撮像部３００から送出される信号を処理して画像信号を生成する画像信号生成部１５と、画像信号の生成過程で発生する各種のデータを格納するメモリ３０と、生成した画像信号を外部に送出する画像信号出力部１６とを備えている。画像信号生成部１５は、公知のデジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）などのハードウェアと、画像信号生成処理を含む画像処理を実行するソフトウェアとの組合せによって好適に実現され得る。メモリ３０は、ＤＲＡＭなどによって構成される。メモリ３０は、撮像部３００から送出された信号を記録するとともに、画像信号生成部１５によって生成された画像データや、圧縮された画像データを一時的に記録する。これらの画像データは、画像信号出力部１６を介して不図示の記録媒体や表示部などに送出される。
【０１００】
なお、本実施形態の撮像装置は、電子シャッタ、ビューファインダ、電源（電池）、フラッシュライトなどの公知の構成要素を備え得るが、それらの説明は本発明の理解に特に必要でないため省略する。また、以上の構成はあくまでも一例であり、本発明において、固体撮像素子１０および画像信号生成部１５を除く構成要素には、公知の要素を適切に組み合わせて用いることができる。
【０１０１】
以下、本実施形態における撮像部３００の基本構成を説明する。
【０１０２】
図３４は、露光中にレンズ１２を透過した光が固体撮像素子１０に入射する様子を模式的に示す図である。図３４では、簡単のためレンズ１２および固体撮像素子１０以外の構成要素の記載は省略されている。また、レンズ１２は、一般には光軸方向に並んだ複数のレンズによって構成され得るが、簡単のため、単一のレンズとして描かれている。
【０１０３】
画像信号生成部１５は、固体撮像素子１０から得られた信号に基づいてカラー画像を生成する。具体的には、固体撮像素子１０の光検出セル１Ｇ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃから、それぞれ、画素信号が得られる。光検出セル１Ｇ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃから読み出される画素信号は、入射光に含まれるグリーン、マゼンタ、イエロー、シアンの色成分の量に対応する情報を有している。このため、これらの画素信号を演算することにより、レッド、グリーン、ブルーのＲＧＢ信号または他の信号を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本実施形態は、物体の像を撮影するための、高解像度のカラー撮影に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１、１Ｇ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃ      光検出セル
２                              低屈折率透明層
３                              高屈折率透明部
３Ｇ、３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ          分光要素
４Ｇ、４Ｍ、４Ｙ、４Ｃ          マイクロレンズ
５Ｍ、５Ｙ                      光の通らない領域
１０                            固体撮像素子
１１                            光学フィルタ
１２                            光学レンズ
１３                            信号発生／受信部
１４                            素子駆動部
１５                            画像信号生成部
１６                            画像信号出力部
２０                            光検出セル
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ    光検出セル
１００                            分光要素アレイ
２００                            光検出セルアレイ
３００                            撮像部
４００                            信号処理部
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【国際調査報告】
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