(57)【要約】【課題】反射回折光によるゴーストの発生を効果的に抑制可能な撮像素子を実現する。【解決手段】撮像素子１０の第１画素１０１においては、アレイレンズ１６の一部である第１マイクロレンズ１６１が厚く、入射光Ｌの反射光路長が長い。これに対し、第２、第３画素１０２、１０３では、アレイレンズ１６の第２、第３マイクロレンズ１６２、１６３が第１画素領域１６１よりも薄いため、入射光Ｌの反射光路長が短い。このように反射光路長差を設けることにより、画素間で生じる回折光のコントラストを低下させ、反射回折ゴーストによる画像劣化を抑える。【選択図】図４（Ａ）
2011029621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子と前記光電変換素子を覆い入射する光を透過する光学素子とを有し、受光面上に２次元状に配置される複数の画素を備え、
複数の前記画素の中から選択した２つの画素のペアである画素ペアの中で、一部の前記画素ペアに含まれる２つの前記画素における前記光学素子の前記光電変換手段に相対する面である近位面の反対側の遠位面と前記光電変換手段までの距離に、第１の差が設けられる
ことを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
前記第１の差が設けられる前記画素ペアの２つの前記画素における前記光学素子の厚さが異なることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
光電変換素子と前記光電変換素子を覆い前記光電変換素子に向かう光を透過する光学素子とを有し、受光面上に２次元状に配置される複数の画素を備え、
複数の前記画素の中から選択した２つの画素のペアである画素ペアの中で、一部の前記画素ペアに含まれる２つの前記画素における前記光学素子の厚さに、第１の差が設けられる
ことを特徴とする撮像素子。
【請求項４】
前記光電変換素子に相対する前記光学素子の面である近位面の反対側の遠位面と前記光電変換素子との間の距離が、前記第１の差が設けられる前記画素ペアの２つの前記画素において等しいことを特徴とする請求項３に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記第１の差を有する前記画素ペアが、前記光電変換素子の受光面内の所定の方向に沿って周期的に配列されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項６】
前記画素が二次元配列されており、前記前記第１の差を有する画素ペアが前記二次元配列の縦方向および横方向の少なくとも一方向に沿って周期的に配列されていることを特徴とする請求項５に記載の撮像素子。
【請求項７】
前記第１の差を有する前記画素ペアの数と、前記第１の差が設けられない前記画素ペアの数とが、実質的に等しいことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項８】
前記画素が二次元配列されており、任意の前記画素の周囲８方向のそれぞれについて最も近くに位置する８つの隣接画素のうち少なくとも１方向に沿って配置された前記隣接画素と前記任意の画素とによって構成される前記画素ペアの中で、前記第１の差を有する前記画素ペアの数と、前記第１の差が設けられない前記画素ペアの数とが、実質的に等しいことを特徴とする請求項７に記載の撮像素子。
【請求項９】
前記画素が二次元配列されており、
任意の前記画素の周囲８方向のそれぞれについて最も近くに位置する８つの隣接画素の周囲において前記隣接画素の最も近くに位置する１６個の前記画素である再隣接画素のうち少なくとも１方向に沿って配置された前記再隣接画素と前記任意の画素とによって構成される前記画素ペアの中で、前記第１の差が設けられる前記画素ペアの数と、前記第１の差が設けられない画素ペアの数とが、実質的に等しい
ことを特徴とする請求項７に記載の撮像素子。
【請求項１０】
前記画素が二次元配列されており、
前記二次配列における縦方向と横方向とにおいて４×４の１６の画素を含む画素ユニット内において、所定の方向において任意の画素に最も近くに位置する画素である隣接画素と前記任意の画素とによって構成される前記画素ペアの中で、前記第１の差が設けられる前記画素ペアの数と、前記第１の差が設けられない前記画素ペアの数とが実質的に等しく、
前記撮像素子内には前記画素ユニットが、複数設けられている
ことを特徴とする請求項７に記載の撮像素子。
【請求項１１】
前記画素はカラーフィルタを有し、前記画素ペアに含まれる２つの前記画素における前記カラーフィルタを透過する光の前記光学素子における反射光に位相差を生じさせるように前記第１の差が定められることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項１２】
前記光学素子はアレイレンズであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項１３】
前記画素は前記光電変換素子と前記光学素子の間に設けられるアレイレンズを有することを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項１４】
前記第１の差が１／２×（ｍ１＋１／４）×λより大きく（ｍ１は任意の整数、λは前記光学素子に入射する光の受光波長域の中央値）、１／２×（ｍ１＋３／４）×λより小さい範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像素子。
【請求項１５】
前記第１の差が１／２×（ｍ１＋１／４）×λ÷（ｎ１−ｎ２）より大きく（ｍ１は任意の整数、λは前記光学素子に入射する光の受光波長域の中央値、ｎ１は前記光学素子の屈折率、ｎ２は第１の差を生じさせる空間に充填された物質の屈折率または空気の屈折率）、１／２×（ｍ１＋３／４）×λ÷（ｎ１−ｎ２）より小さい範囲であることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項１６】
前記第１の差が、１／２×（１／２）×λ×１／２より大きく（λは前記光学素子に入射する光の受光波長域の中央値）、１／２×（１／２）×λ×３／２より小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像素子。
【請求項１７】
前記第１の差が、１／２×１／２×λ÷（ｎ１−ｎ２）×１／２より大きく（λは前記光学素子に入射する光の受光波長域の中央値、ｎ１は前記光学素子の屈折率、ｎ２は第１の差を生じさせる空間に充填された物質の屈折率または空気の屈折率）、１／２×（１／２）×λ÷（ｎ１−ｎ２）×３／２より小さいことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項１８】
前記第１の差が、２００ｎｍから３５０ｎｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像素子。
【請求項１９】
前記第１の差が、２５０ｎｍから３００ｎｍであることを特徴とする請求項１８に記載の撮像素子。
【請求項２０】
前記第１の差を（ｎ１−ｎ２）で除した第１の値（ｎ１は前記光学素子の屈折率、ｎ２は第１の差を生じさせる空間に充填された物質の屈折率または空気の屈折率）が、２００ｎｍから３５０ｎｍであることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項２１】
前記第１の値が、２５０ｎｍから３００ｎｍであることを特徴とする請求項２０に記載の撮像素子。
【請求項２２】
光電変換素子と前記光電変換素子を覆い入射する光を透過する光学素子とを有し、受光面上に２次元状に配置される複数の画素を備え、
複数の前記画素の中から選択した２つの画素のペアである画素ペアの中で、一部の前記画素ペアに含まれる２つの前記画素における前記光学素子の前記光電変換手段に相対する面である近位面から前記光電変換手段までの距離に、第１の差が設けられる
ことを特徴とする撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子に関し、特に、ゴーストの発生を抑制可能な撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、撮影光学系に入射した光の一部がレンズ面間で反射し、撮像面に達することで発生するゴーストと呼ばれるノイズが知られている。また、近年、入射した光を光電変換して記録する固体撮像素子（以下、単に撮像素子と言う）が用いられるようになっている。そして、撮像素子に入射した光の一部が反射して撮像光学系に再入射し、撮像光学系内のレンズ面等によってさらに反射されて再び撮像素子に入射することによっても、ゴーストが生じることが知られている。
【０００３】
このゴーストの発生を防止するために、撮像素子表面のアレイレンズの個々の寸法に対して極めて微細な凹凸形状をレンズ表面に与えることにより、反射を抑制することが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３３２４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
レンズの面間反射により生じる一般的なゴーストは、単体の円状、あるいは絞り羽根が作る多角形状の形態であり、ノイズではありながらも、映像表現の一部としてむしろ積極的に用いられることもある。
【０００６】
しかしながら、撮像素子表面の反射によって発生するゴーストについては、アレイレンズが、表面に入射した光に対して反射型回折格子に似た作用をする。そのため、アレイレンズによる反射光は周期的に明暗が繰り返される強度分布を有し、その反射光がレンズ面等で再反射し、再度撮像素子に入射することで、光点が一定間隔に整列した水玉模様状のゴーストが発生し得る。
【０００７】
この水玉模様のゴーストは、一般的な単体状のゴーストに比べて不自然で目立ちやすいため、例えば特許文献１の方法によって反射強度を小さくし、水玉模様の各粒は薄くできたとしてもなお、画像を劣化させてしまう。すなわち、従来のゴースト対策は、このような形態のゴーストに対する十分な解決手段とはなっていない。
【０００８】
本発明は、反射強度を抑えるという従来例とは異なり、反射回折光による水玉模様状のゴーストを、一般的なゴーストのような単体状に変化させ、画像の劣化を効果的に抑制し得る撮像素子の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の撮像素子は、光電変換素子と光電変換素子を覆い入射する光を透過する光学素子とを有し受光面上に２次元状に配置される複数の画素を備え、複数の画素の中から選択した２つの画素のペアである画素ペアの中で一部の画素ペアに含まれる２つの画素における光学素子の光電変換手段に相対する面である近位面の反対側の遠位面と光電変換手段までの距離に第１の差が設けられることを特徴としている。
【００１０】
なお、第１の差が設けられる画素ペアの２つの画素における光学素子の厚さが異なることが好ましい。
【００１１】
本発明の第２の撮像素子は、光電変換素子と光電変換素子を覆い光電変換素子に向かう光を透過する光学素子とを有し受光面上に２次元状に配置される複数の画素を備え、複数の画素の中から選択した２つの画素のペアである画素ペアの中で一部の画素ペアに含まれる２つの画素における光学素子の厚さに第１の差が設けられることを特徴としている。
【００１２】
また、光電変換素子に相対する光学素子の面である近位面の反対側の遠位面と光電変換素子との間の距離が、第１の差が設けられる画素ペアの２つの画素において等しいことが好ましい。
【００１３】
また、第１の差を有する画素ペアが、光電変換素子の受光面内の所定の方向に沿って周期的に配列されていることが好ましい。
【００１４】
また、画素が二次元配列されており、前記第１の差を有する画素ペアが二次元配列の縦方向および横方向の少なくとも一方向に沿って周期的に配列されていることが好ましい。
【００１５】
また、第１の差を有する画素ペアの数と第１の差が設けられない画素ペアの数とが、実質的に等しいことが好ましい。
【００１６】
また、画素が二次元配列されており、任意の画素の周囲８方向のそれぞれについて最も近くに位置する８つの隣接画素のうち少なくとも１方向に沿って配置された隣接画素と任意の画素とによって構成される画素ペアの中で、第１の差を有する画素ペアの数と、第１の差が設けられない画素ペアの数とが、実質的に等しいことが好ましい。
【００１７】
また、画素が二次元配列されており、任意の画素の周囲８方向のそれぞれについて最も近くに位置する８つの隣接画素の周囲において隣接画素の最も近くに位置する１６個の画素である再隣接画素のうち少なくとも１方向に沿って配置された再隣接画素と任意の画素とによって構成される画素ペアの中で第１の差が設けられる画素ペアの数と第１の差が設けられない画素ペアの数とが実質的に等しいことが好ましい。
【００１８】
また、画素が二次元配列されており、二次配列における縦方向と横方向とにおいて４×４の１６の画素を含む画素ユニット内において所定の方向において任意の画素に最も近くに位置する画素である隣接画素と任意の画素とによって構成される画素ペアの中で第１の差が設けられる画素ペアの数と第１の差が設けられない画素ペアの数とが実質的に等しく、撮像素子内には画素ユニットが複数設けられていることが好ましい。
【００１９】
また、画素はカラーフィルタを有し、画素ペアに含まれる２つの画素におけるカラーフィルタを透過する光の光学素子における反射光に位相差を生じさせるように第１の差が定められることが好ましい。
【００２０】
また、光学素子はアレイレンズであることが好ましい。
【００２１】
また、画素は光電変換素子と光学素子の間に設けられるアレイレンズを有することが好ましい。
【００２２】
また、第１の差が１／２×（ｍ１＋１／４）×λより大きく（ｍ１は任意の整数、λは光学素子に入射する光の受光波長域の中央値）、１／２×（ｍ１＋３／４）×λより小さい範囲であることが好ましい。
【００２３】
また、第１の差が１／２×（ｍ１＋１／４）×λ÷（ｎ１−ｎ２）より大きく（ｍ１は任意の整数、λは光学素子に入射する光の受光波長域の中央値、ｎ１は光学素子の屈折率、ｎ２は第１の差を生じさせる空間に充填された物質の屈折率または空気の屈折率）、１／２×（ｍ１＋３／４）×λ÷（ｎ１−ｎ２）より小さい範囲であることが好ましい。
【００２４】
また、第１の差が、１／２×（１／２）×λ×１／２より大きく（ｍ１は任意の整数、λは光学素子に入射する光の受光波長域の中央値）、１／２×（１／２）×λ×３／２より小さいことが好ましい。
【００２５】
また、第１の差が、１／２×（１／２）×λ÷（ｎ１−ｎ２）×１／２より大きく（λは光学素子に入射する光の受光波長域の中央値、ｎ１は光学素子の屈折率、ｎ２は第１の差を生じさせる空間に充填された物質の屈折率または空気の屈折率）、１／２×（１／２）×λ÷（ｎ１−ｎ２）×３／２より小さいことが好ましい。
【００２６】
また、第１の差が、２００ｎｍから３５０ｎｍであることが好ましい。さらに、第１の差が、２５０ｎｍから３００ｎｍであることが好ましい。
【００２７】
また、第１の差を（ｎ１−ｎ２）で除した第１の値（ｎ１は光学素子の屈折率、ｎ２は第１の差を生じさせる空間に充填された物質の屈折率または空気の屈折率）が、２００ｎｍから３５０ｎｍであることが好ましい。さらには、第１の差が２５０ｎｍから１５０ｎｍであることが好ましい。
【００２８】
本発明の第３の撮像素子は、光電変換素子と光電変換素子を覆い入射する光を透過する光学素子とを有し受光面上に２次元状に配置される複数の画素を備え、複数の画素の中から選択した２つの画素のペアである画素ペアの中で一部の画素ペアに含まれる２つの画素における光学素子の光電変換手段に相対する面である近位面から光電変換手段までの距離に第１の差が設けられることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、反射回折光による水玉模様状のゴーストを、一般的なゴーストのような単体状に変化させ、画像の劣化を効果的に抑制し得る撮像素子を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一般的なゴーストの原因となる入射光の反射を示す図である。
【図２】反射回折光によるゴーストの原因となる入射光の反射を示す図である。
【図３】第１の実施形態における撮像素子を示す断面図である。
【図４（Ａ）】第１の実施形態の撮像素子により、回折角の角度が変化する状態を概略的に示す断面図である。
【図４（Ｂ）】入射光がアレイレンズの表面で反射する状態を示す図である。
【図４（Ｃ）】入射光がアレイレンズの内面で反射する状態を示す図である。
【図５】第１の実施形態における光路長を示す撮像素子の概略的な断面図である。
【図６】通常の撮像素子により生じる回折光と、本実施形態の撮像素子により拡散された回折光とを示す図である。
【図７】撮像素子の一部を概略的に示す平面図である。
【図８】撮像素子により生じる回折光を概略的に示す平面図である。
【図９】回折光の回折角の変化量と回折光のコントラストとの関係を概略的に示す図である。
【図１０】撮像素子の一部における画素ごとの反射光路長付加の有無と、隣接する画素間の反射光路長差との関係を示す図である。
【図１１】基準位置にある基準画素と、基準画素に対する隣接画素および再隣接画素との位置を示す図である。
【図１２】第１の実施形態における画素の配置を示す画素配置図である。
【図１３】第１の実施形態の基準画素と隣接画素との間の反射光路長差図である。
【図１４】第１の実施形態の基準画素と第１の再隣接画素との間の反射光路長差図である。
【図１５】第１の実施携帯の基準画素と第２の再隣接画素との間の反射光路長差図である。
【図１６】第２の実施形態における画素の配置を示す画素配置図である。
【図１７】第２の実施形態の基準画素と隣接画素との間の反射光路長差図である。
【図１８】第２の実施形態の基準画素と第１の再隣接画素との間の反射光路長差図である。
【図１９】第２の実施形態の基準画素と第２の再隣接画素との間の反射光路長差図である。
【図２０】第３の実施形態における画素の配置を示す画素配置図である。
【図２１】第３の実施形態の基準画素と隣接画素との間の反射光路長差図である。
【図２２】第３の実施形態の基準画素と第１の再隣接画素との間の反射光路長差図である。
【図２３】第３の実施形態の基準画素と第２の再隣接画素との間の反射光路長差図である。
【図２４】第４の実施形態における画素の配置を示す画素配置図である。
【図２５】第４の実施形態の基準画素と隣接画素との間の反射光路長差図である。
【図２６】第４の実施形態の基準画素と第１の再隣接画素との間の反射光路長差図である。
【図２７】第４の実施形態の基準画素と第２の再隣接画素との間の反射光路長差図である。
【図２８】第５〜第８の実施形態における画素の配置を示す画素配置図である。
【図２９】第９の実施形態における撮像素子を示す断面図である。
【図３０】第１０の実施形態における撮像素子を示す断面図である。
【図３１】第１１の実施形態における撮像素子を示す断面図である。
【図３２】第１２の実施形態における撮像素子を示す断面図である。
【図３３】第１２の実施形態における変形例の撮像素子を示す断面図である。
【図３４】第１の実施例における回折光のコントラストを示す図である。
【図３５】第２の実施例における回折光のコントラストを示す図である。
【図３６】第３の実施例における回折光のコントラストを示す図である。
【図３７】第４の実施例における回折光のコントラストを示す図である。
【図３８】比較例における回折光のコントラストを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、一般的なゴーストの原因となる入射光の反射を示す図である。図２は、反射回折光によるゴーストの原因となる入射光の反射を示す図である。
【００３２】
太陽Ｓから撮影装置（図示せず）の光学系に入射する入射光Ｌにより、被写体像にゴーストが生じることが知られている。例えば、図１に示されるように、撮影レンズ３０の内部で反射された入射光Ｌが撮像素子４０に入射することにより、ゴーストが生じ得る。このゴーストは、主に単体の円状、あるいは多角形状である。
【００３３】
これに対し、入射光Ｌが撮像素子４０によって反射される場合、図２に示されるように異なる角度に向かって進む複数の回折光ＤＬが生じる。この回折光ＤＬが、さらに撮影レンズ３２によって反射されて再度、撮像素子４０に入射すると、発生するゴーストは複数の明点が整列された水玉模様となる。
【００３４】
このように、水玉模様を生じさせるため、反射回折ゴーストは、被写体像の評価を大きく低下させる傾向にある。そこで本実施形態では、以下のように、撮像素子の構造を改良することにより、水玉模様から、通常のゴーストのような単体状となるようにゴーストの形態を変化させ、画質に及ぼす悪影響を小さくしている。
【００３５】
図３に示すように、第１の実施形態における撮像素子１０は、光電変換素子１２、カラーフィルタ１４、およびアレイレンズ１６を含む。撮像素子１０に対する入射光Ｌは、撮像素子１０の表面を覆うアレイレンズ１６に最初に入射する。
【００３６】
アレイレンズ１６への入射光Ｌの一部は、アレイレンズ１６の表面１６Ａにおいて反射される（図３および図４（Ｂ）参照）。アレイレンズ１６への入射光Ｌの残りは表面１６Ａを透過してアレイレンズ１６の内面１６Ｂに到達する。アレイレンズ１６の内面１６Ｂに到達した入射光Ｌの一部は、さらに内面１６Ｂにおいて反射される（図４（Ｃ）参照）。
【００３７】
本実施形態においては、光電変換素子１２の一領域、アレイレンズ１６の一領域、カラーフィルタ１４の位置領域は互いに対応して一つの画素を構成する。
【００３８】
撮像素子１０においては、厚さが異なるマイクロレンズが規則的に配置されてアレイレンズ１６を形成している。例えば、第１画素１０１では、アレイレンズ１６の一部である第１マイクロレンズ１６１は、第２、第３の画素１０２、１０３におけるアレイレンズ１６の一部である第２、第３マイクロレンズ１６２、１６３より厚くなるように形成される。また第２、第３マイクロレンズ１６２、１６３の厚さは互いに等しくなるように形成される。なお、厚さとはアレイレンズ１６における各マイクロレンズの頂点、例えば表面１６Ａにおける第１頂点１６１Ｅから内面１６Ｂまでの長さのことである。
【００３９】
したがって、第１マイクロレンズ１６１の頂点１６１Ｅから光電変換素子１２までの距離Ｄ１より、第２、第３マイクロレンズ１６２、１６３の頂点１６２Ｅ、１６３Ｅから光電変換素子１２までの距離Ｄ２、Ｄ３が短い。
【００４０】
次に、表面光路長および内面光路長について説明する。表面光路長および内面光路長の説明のために、光電変換素子１２の受光面１２Ｓに平行でアレイレンズ１６よりも光電変換素子から離れた平面が仮想平面Ｐに定められる（図５参照）。
【００４１】
表面光路長は、アレイレンズ１６の表面１６Ａと仮想平面Ｐとの間の区間における、物質および空間の距離×屈折率の積分値である。また、内面光路長は、アレイレンズ１６の内面１６Ｂと、上記仮想平面Ｐとの間の区間における、物質および空間の距離×屈折率の積分値である。なお、表面光路長および内面光路長の計算における物質および空間の距離は、マイクロレンズの頂点を通り光電変換素子の受光面に垂直な直線における距離とする。
【００４２】
例えば、図５においては、第１画素１０１の表面光路長は（ｄ０×ｎ０）であって、第２画素１０２の表面光路長は（ｄ’０×ｎ０）である。仮想平面Ｐから表面１６Ａにおいて反射され仮想平面Ｐに到達する光の光路長である表面反射光路長は、表面光路長のそれぞれ２倍である。
【００４３】
したがって、第１画素１０１と第２画素１０２における表面反射光路長の差である表面反射光路長差は、｛（ｄ’０×ｎ０）−（ｄ０×ｎ０）｝×２と計算される。
【００４４】
このように、第１の実施形態では、光電変換素子１２からマイクロレンズの表面１６Ａまでの距離が画素によって異なることにより、画素間に（マイクロレンズの表面までの距離の差）×（空気の屈折率）×２だけの表面反射光路長差がアレイレンズ１６の表面１６Ａにて生じる。
【００４５】
また、図５において、第１画素１０１の内面光路長は、（ｄ０×ｎ０）＋（ｄ１×ｎ１）であって、第２画素１０２の内面光路長は、（ｄ’０×ｎ０）＋（ｄ’０×ｎ１）である。仮想平面Ｐから内面１６Ｂにおいて反射され仮想平面Ｐまで到達する光の光路長である内面反射光路長は、内面光路長のそれぞれ２倍である。
【００４６】
したがって、第１画素１０１と第２画素１０２における内面反射光路長の差である内面反射光路長差は、｛（ｄ’０×ｎ０）＋（ｄ’１×ｎ１）−（ｄ０×ｎ０）−（ｄ１×ｎ１）｝×２と計算される。なお、（ｄ’０＋ｄ’１）＝（ｄ０＋ｄ１）であるため、内面反射光路長差は（ｄ１−ｄ’１）×（ｎ１−ｎ０）×２と計算される。すなわち、内面光路長差は、（アレイレンズ１６の厚さの差）×（アレイレンズ１６の屈折率−空気の屈折率）×２である。なお上記および以下の演算式では、空気の屈折率を１とする。
【００４７】
画素間の表面反射光路長差または内面反射光路長差を設けた撮像素子１０においては、入射光Ｌのアレイレンズ表面１６Ａ（または内面１６Ｂ）における反射により生じる回折光ＤＬの進行方向は、画素間で異なる。
【００４８】
例えば、図４（Ａ）に示すように、第２画素１０２と第３画素１０３との間の表面反射光路長差がｍλ（ｍは整数（上述の例では０）、λはアレイレンズへの入射光の波長）であり、位相が同じである。位相の同じ第２画素１０２と第３画素１０３との間に生じる第１回折光ＤＬ１は、破線で示されたように進む。
【００４９】
これに対し、後述するように、第１画素１０１と第２画素１０２との間の表面反射光路長差が（ｍ＋１／２）λとなるようにアレイレンズ１６は形成され、位相差が生じる。位相の異なる第１画素１０１と第２画素１０２との間に生じる第２回折光ＤＬ２は、の太い実線で示された方向に向かって進む。
【００５０】
第２回折光ＤＬ２の進む方向は、第１回折光ＤＬ１の各次数光の中間方向である。なお、位相差がない時の整数次回折光の中間に、第２回折光ＤＬ２が進むことから、ここではこれを０．５次回折光と表現することにする。同様に、０．５次と整数次回折光の中間に進む回折光を、０．２５次回折光と表現する。
【００５１】
このように、表面反射光路長差を画素間に設けて回折光ＤＬの方向を変化させることにより、回折光の進行方向のバリエーションを増やすことができる。例えば０．５次回折光を含んだ場合は、０次回折光と１次回折光との間の方向に０．５次光回折光が進行する。
【００５２】
また、表面反射光路長と同様に、内面反射光路長差を画素間に設けて回折光ＤＬの方向を変化させることにより、回折光の進行方向にバリエーションを増やすことも可能である。
【００５３】
回折光の進行方向を増やすことにより反射回折ゴーストのコントラストを抑えることができる。回折光の進行方向を増やすことによりゴーストのコントラストが抑えられることを、図６を用いて説明する。図６は、通常の撮像素子により生じる回折光と、本実施形態の撮像素子により変化された回折光とを示す図である。
【００５４】
いずれの画素間にも表面反射光路長差が設けられていない撮像素子４０（図２参照）により生じる、進行方向がいずれも等しい回折光ＤＬにおいては、図６（Ａ）に示されたようにコントラストが高くなる。このため、複数の水玉模様が強調された反射回折ゴーストが生じ易い。
【００５５】
これに対し、一部の回折光ＤＬの進行方向を変化させ、異なる方向に進む回折光ＤＬを混在させた本実施形態においては、図６（Ｂ）、さらには図６（Ｃ）に示されるように、回折光ＤＬのコントラストが低下する。
【００５６】
したがって、反射回折ゴーストが生じた場合においても、一定の範囲内に現れる水玉模様の数が増すことで水玉の一つ一つが目立ちにくくなり、また、反射回折ゴーストによる画像劣化を防止できる。このように本実施形態では、反射回折ゴーストが被写体像に与える影響を最小限に抑えたり、反射回折ゴーストの発生を実質的に防止することができる。
【００５７】
次に、カラーフィルタの配置および色毎の回折光の広がりについて、それぞれ図７、８を用いて説明する。図７は、撮像素子１０の一部を概略的に示す平面図である。図８は、撮像素子１０により生じる回折光を概略的に示す平面図である。
【００５８】
本実施形態の撮像素子１０における画素の配置パターンは、ベイヤー配列である。すなわち、全ての画素が二次元配列されており、カラーフィルタ１４（図３、５参照）の緑色領域が含まれる画素（緑色を含む所定範囲の波長のみを選択的に透過させるカラーフィルタが配置された画素、以下、Ｇ画素という）が縦方向、および横方向のいずれについても１画素おきに配置されている。そして２つのＧ画素間で、カラーフィルタ１４の赤色領域が含まれる画素（赤色を含む所定範囲の波長のみを選択的に透過させるカラーフィルタが配置された画素、以下、Ｒ画素という）と、カラーフィルタ１４の青色領域が含まれる画素（青色を含む所定範囲の波長のみを選択的に透過させるカラーフィルタが配置された画素、以下、Ｂ画素という）とのいずれかが、同数ずつ均等に配置されている。
【００５９】
最も近くに配置された画素同士の中心点間の距離、すなわち画素間距離は、例えば約７μｍである。また、回折光ＤＬ（図４（Ａ）参照）の回折角は、反射波長／画素間距離（画素ピッチ）で算出される。なお、回折角とは、例えば、０次回折光と１次回折光の進行角度差または１次回折光と２次回折光の進行角度差、のように低次回折光における隣の次数の回折光との角度差である。
【００６０】
実際のアレイレンズ１６の表面１６Ａまたは内面１６Ｂにおいて反射する光の反射波長は広範囲に連続な波長であるが、ゴーストについては、各画素における代表波長での回折角のみを考慮すればよい。
【００６１】
アレイレンズ１６の表面１６Ａまたは内面１６Ｂで反射し、さらに撮影レンズ３２（図２参照）で反射して撮像素子１０に戻って来る光束は、カラーフィルタ１４を透過していないために白色光束である。しかし、そのゴースト光はカラーフィルタ１４を透過して光電変換素子１２に入射するので、最終的にはカラーフィルタ１４を透過する波長帯域の代表波長を考慮すればよい。
【００６２】
例えば、カラーフィルタ１４の赤色領域を透過する波長域の代表波長（Ｒ画素における代表波長）は６３０ｎｍである。また、カラーフィルタ１４の緑色領域を透過する波長域の代表波長（Ｇ画素における代表波長）は５３０ｎｍである。また、カラーフィルタ１４の青色領域を透過する波長域の代表波長（Ｂ画素における代表波長）は４２０ｎｍである。
【００６３】
本実施形態における画素間距離は、図７に示すように、例えば約７μｍである。従って、Ｒ画素の中心波長の光の回折角は、６４０ｎｍ／７μｍ＝９１ｒａｄである（図８（Ａ）参照）。また、Ｇ画素の中心波長の光の回折角が、５３０ｎｍ／７μｍ＝７６ｒａｄ（図８（Ｂ）参照）である。また、Ｂ画素の中心波長の光の回折角が、４２０ｎｍ／７μｍ＝６０ｒａｄで最も小さい（図８（Ｃ）参照）。
【００６４】
このように、波長ごとに生じる回折光ＤＬの回折角が異なる。コントラストの低減化効果を大きくするためには、（ｍ＋０．５）次回折光（ｍは任意の整数）が画素間に生じることが好ましい。（ｍ＋０．５）次回折光を生じるためには、光電変換素子１２に到達する帯域の光の波長毎に表面反射光路長差または内面反射光路長差を変えることが好ましい。すなわち、波長の異なるＲ、Ｇ、Ｂ毎に別々に、表面反射光路長差または内面反射光路長差を設けることが好ましい。
【００６５】
しかし、（ｍ＋０．５）次回折光でなくても、十分なゴーストの分散効果が発揮される。したがって、実質的には、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素の中心波長６４０ｎｍ、５３０ｎｍ、４２０ｎｍの中心値である５３０ｎｍの光に応じた表面反射光路長差または内面反射光路長差を設ければよい。５３０ｎｍの波長に応じた表面反射光路長差または内面反射光路長差を設けても、Ｒ画素およびＢ画素においても十分にゴーストが分散される。
【００６６】
そこで本実施形態では、表面反射光路長差または内面反射光路長差が（ｍ＋１／２）λ（ｍは整数、λはＧ画素の中心波長である５３０ｎｍ）となるようにアレイレンズ１６が形成される。
【００６７】
次に、コントラストの低減効果と位相差を生じさせる表面反射光路長差のある画素の配置について説明する。なお、表面反射光路長差のある画素の配置について説明するが、内面反射光路長差のある画素の配置も同様である。図９は、表面反射光路長を設ける画素配列と、回折光のコントラストとの関係を概略的に示す図である。
【００６８】
図９（Ａ）に示されるように、撮像素子１０の全ての画素について表面反射光路長が等しい場合、回折光のコントラストは高い。この状態においては、上述の図４（Ａ）を例にとると、隣接する２画素間の表面反射光路長差に位相差は生じない。したがって、全ての２画素間から同じ方向（破線参照）に向かう第１回折光ＤＬ１が生じている。これらの回折光は、同じ方向に進み同じ個所に明点を作るために、コントラストの高い回折パターンが発生する。
【００６９】
これに対し、一部の画素に、隣接する画素に対して表面反射光路長差を設けることにより、図９（Ｂ）に示されたように、回折光のコントラストがやや低下する。なお図９（Ｂ）〜（Ｅ）においては、表面反射光路長を付加した画素（以下、反射光路長付加画素という）には、斜線が引かれる。
【００７０】
さらに、図９（Ｃ）に示されるように、半分の画素に対して表面反射光路長差を設けると、回折光のコントラストが大きく低下する。この状態においては、上述の図４（Ａ）を例にとると、半分の２画素間から同じ方向（破線参照）に向かう第１回折光ＤＬ１が生じ、別の半分の２画素間からは第１回折光ＤＬ１と異なる方向（実線参照）に向かう第２回折光ＤＬ２が生じる。そして、一方の回折光が、他方の回折光の届かない暗い領域に到達するため、回折光のコントラストが、最小化される。
【００７１】
隣接する画素に対して表面反射光路長を付加した画素が半分（図９（Ｃ）参照）よりも多い場合（図９（Ｄ）参照）では、回折光ＤＬのコントラストが高まる。さらに、全ての画素に対して、表面反射光路長を付加した（図９（Ｅ）参照）場合は、回折光ＤＬのコントラストがより高くなる。
【００７２】
なお、全ての画素に対して、表面反射光路長を付加した状態（図９（Ｅ）参照）は、全ての画素の表面反射光路長が等しい状態であって、上述の図４（Ａ）を例にとると、全ての２画素間から同じ方向（実線参照）に向かう第２回折光ＤＬ２が生じており、第１回折光ＤＬ１が生じていない。したがって、回折光の進む方向が図９（Ａ）の状態から変化するものの、回折光ＤＬのコントラストは、図９（Ａ）に示された状態と同レベルになる。
【００７３】
以上のことから明らかであるように、一部の画素間でのみ表面反射光路長差を設けて回折光の進行方向を変化させることが必要である。特に、表面反射光路長差は全画素中の半数の画素間で設けることが望ましいと考えられる。
【００７４】
たとえば、整数次回折光と０．５次回折光が、等量混在することで、見かけ上の回折角が丁度半分になったように見えるのである。この点をふまえた上で、本実施形態における反射光路長付加画素の配置およびその際の表面反射光路長差につき、以下に説明する。
【００７５】
本実施形態における画素の配置とその効果を、画素配置図および反射光路長差図を用いて説明する。画素配置図および反射光路長差図の例を、図１０を用いて説明する。また、図１１を用いて基準画素に対する隣接画素および再隣接画素の定義を説明する。
【００７６】
図１０は、撮像素子１０の一部における画素ごとの表面反射光路長付加の有無と、隣接する画素間の表面反射光路長差との関係を示す図である。図１１は、基準位置にある基準画素と、基準画素に対する隣接画素および再隣接画素の位置を示す図である。
【００７７】
図１０（Ａ）において、撮像素子２０には、表面光路長がより短い通常画素（白抜き画素参照）と、表面光路長がより長い反射光路長付加画素（斜線付加画素参照）とが設けられる。通常画素と反射光路長付加画素との間には、（ｍ＋１／２）λの表面反射光路長差が設けられる。
【００７８】
なお、表面反射光路長とは、上述のように、表面光路長の２倍である。したがって、表面光路長が等しいということと、表面反射光路長が等しいということは同義である。なお、通常画素と反射光路長付加画素との間には、（ｍ＋１／２）λの表面反射光路長差が設けられることが理想的であるが、それよりも位相差が大小してもよい。すなわち、（ｍ＋１／２）λ（ｍは整数）よりも少し大小した表面反射光路長差が設けられればよい。
【００７９】
図１０（Ｂ）では、図１０（Ａ）のような画素配置において任意の画素と下方向に隣接する画素との２つの画素間での表面反射光路長差の有無を示す。図１０（Ｂ）では、下方向に隣接する画素に対して上述の表面反射光路長差が設けられていない画素は、白抜きで表示される。一方、下方向に隣接する画素に対して上述の表面反射光路長差が設けられた画素は、斜線が付されている。
【００８０】
例えば、図１０（Ａ）において、左上からＩ行（１）列目の画素Ｉ（１）と、その真下において隣接するII行（１）列目の画素II（１）との表面光路長は等しい。したがって、図１０（Ｂ）において、Ｉ行（１）列目の画素Ｉ（１）に対応するＡ行ａ列目の画素Ａａは白抜きで表示される。
【００８１】
なお、本明細書における隣接する画素とは、上述のようにＲ画素同士、Ｇ画素同士、あるいはＢ画素同士の２つの画素について、互いに最も近い位置にある画素を含んでおり、互いに接触している画素には限定されない。
【００８２】
また、図１０（Ａ）においてII行（１）列目の画素II（１）と、その真下において隣接するIII行（１）列目の画素III（１）との間には表面反射光路長差が設けられる。したがって、図１０（Ｂ）において、II行（１）列目の画素に対応するＢ行ａ列目の画素Ｂａには斜線が付されている。
【００８３】
図１０（Ａ）のように実際の画素の配置を示す図（以下、画素配置図という）と、図１０（Ｂ）のように画素配置図中の２つの画素間の表面反射光路長差を示す図（以下、反射光路長差図という）を用いて、本実施形態の画素の配置および効果について、以下に説明する。
【００８４】
なお図１０（Ｂ）においては、二次元に配列された画素の下方向に沿って隣接する画素同士における反射回折光の発生について着目し、表面反射光路長差の有無を示した。しかし、反射回折光を生じる画素は、基準画素ＰＳの下方向に隣接する画素に限られない。
【００８５】
図１１（Ａ）に示すように、基準画素ＰＳの周囲の８画素である隣接画素それぞれと基準画素ＰＳとの間においても反射回折光を生じる。さらには、８つの隣接画素の周囲の１６画素である再隣接画素と、基準画素ＰＳとの間においても反射回折光を生じる。
【００８６】
なお、再隣接画素は、第１、第２の再隣接画素によって構成される。図１１（Ｂ）において斜線を付されて示されるように、第１の再隣接画素は、基準画素ＰＳから上下方向、左右方向、および上下方向または左右方向から４５度傾斜した斜め方向に配置された８画素である。図１１（Ｃ）において斜線を付されて示されるように、第２の再隣接画素は第１の再隣接画素以外の再隣接画素であって、２つの第１の再隣接画素に隣合う画素である。
【００８７】
図１２は、第１の実施形態の撮像素子１０における全画素の配置を示す画素配置図である。図１３は、基準画素ＰＳと隣接画素との間の反射光路長差図である。図１４は、基準画素ＰＳと第１の再隣接画素との間の反射光路長差図である。図１５は、基準画素ＰＳと第２の再隣接画素との間の反射光路長差図である。
【００８８】
図１２および以下の画素配置図において、第１〜第４の配列線Ｌ１〜Ｌ４は基準画素ＰＳを通って各方向に延びる仮想の線である。第１〜第４の配列線Ｌ１〜Ｌ４は、基準画素ＰＳから下方向（Ｌ１）、右方向（Ｌ２）、右上方向（Ｌ３）、右下方向（Ｌ４）に延びる。第１、第２の配列線Ｌ１、Ｌ２は互いに直交している。また、第３、第４の配列戦Ｌ３、Ｌ４は互いに直交している。なお、撮像素子１０においては、図１２に示された画素配列が繰返されてる。
【００８９】
図１３（Ａ）には、任意の画素を基準画素ＰＳとして、基準画素ＰＳと下方向Ｌ１に隣接する画素との２つの画素間での表面反射光路長差が示される。
【００９０】
この図１３（Ａ）では、図１２の画素Ｉ（１）から画素VIII（８）までの全画素を順次、基準画素ＰＳとし、その真下に隣接する画素との反射光路長差の有無が示されている。図１３（Ａ）においては、図１０（Ｂ）の反射光路長差図と同様に、斜線の付された領域が、対応する位置の画素間で反射光路長差があることを示し、斜線の付されていない領域は、対応する位置の画素間で反射光路長差がないことを示している。
【００９１】
以後の説明において、基準画素ＰＳに対して特定の位置の隣接画素および再隣接画素と基準画素とを画素ペアと呼ぶ。すなわち、図１３（Ａ）には、基準画素ＰＳと下方向Ｌ１の隣接画素との画素ペアにおける表面反射光路長差の有無が示される。
【００９２】
図１３（Ａ）に示すように、下方向Ｌ１に配置された隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいて、表面反射光路長差を有する画素ペアの数と、表面反射光路長の等しい画素ペアの数は等しい。なお、上方向に配置された隣接画素に対しても同様である。
【００９３】
図１３（Ｂ）には、任意の画素を基準画素ＰＳとして、基準画素ＰＳと右方向Ｌ２に配置された隣接画素との２つの画素間での表面反射光路長差が示される。図１３（Ｂ）に示すように、右方向Ｌ２の隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいても、表面反射光路長差を有する画素ペアと、表面反射光路長の等しい画素ペアとの数は等しい。
【００９４】
図１３（Ｃ）には、任意の画素を基準画素ＰＳとして、基準画素ＰＳから右上方向Ｌ３に配置された隣接画素との２つの画素間での表面反射光路長差が示される。図１３（Ｃ）に示すように、右上方向Ｌ３の隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいても、表面反射光路長差を有する画素ペアと、表面反射光路長の等しい画素ペアとの数は等しい。
【００９５】
図１３（Ｄ）には、任意の画素を基準画素ＰＳとして、基準画素ＰＳから右下方向Ｌ４に配置された隣接画素との２つの画素間での表面反射光路長差が示される。図１３（Ｄ）に示すように、右下方向Ｌ４の隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいても、表面反射光路長差を有する画素ペアと、表面反射光路長の等しい画素ペアとの数は等しい。
【００９６】
図１４（Ａ）には、任意の画素を基準画素ＰＳとして、基準画素ＰＳと下方向Ｌ１に配置された第１の再隣接画素との２つの画素間での表面反射光路長差が示される。図１４（Ａ）に示すように、下方向Ｌ１の第１の再隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいて、表面反射光路長差を有する画素ペアと、表面反射光路長の等しい画素ペアとの数は等しい。
【００９７】
図１４（Ｂ）には、任意の画素を基準画素ＰＳとして、基準画素ＰＳと右方向Ｌ２に配置された第１の再隣接画素との２つの画素間での表面反射光路長差が示される。図１４（Ｂ）に示すように、右方向Ｌ２の第１の再隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいて、表面反射光路長差を有する画素ペアと、表面反射光路長の等しい画素ペアとの数は等しい。
【００９８】
図１４（Ｃ）には、任意の画素を基準画素ＰＳとして、基準画素ＰＳと右上方向Ｌ３に配置された第１の再隣接画素との２つの画素間での表面反射光路長差が示される。図１４（Ｃ）に示すように、右上方向Ｌ３の第１の再隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいて、表面反射光路長差を有する画素ペアと、表面反射光路長の等しい画素ペアとの数は等しい。
【００９９】
図１４（Ｄ）には、任意の画素を基準画素ＰＳとして、基準画素ＰＳと右下方向Ｌ４に配置された第１の再隣接画素との２つの画素間での表面反射光路長差が示される。図１４（Ｄ）に示すように、右下方向Ｌ４の第１の再隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいて、表面反射光路長差を有する画素ペアと、表面反射光路長の等しい画素ペアとの数は等しい。
【０１００】
図１５（Ａ）には、任意の画素を基準画素ＰＳとして、基準画素ＰＳの下方向Ｌ１と右下方向Ｌ４に配置された２つの第１の再隣接画素に挟まれる第２の再隣接画素および基準画素ＰＳの２つの画素間での表面反射光路長差が示される。図１５（Ａ）に示すように、このような配置の第２の再隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいて、表面反射光路長差を有する画素ペアと、表面反射光路長の等しい画素ペアとの数は等しい。
【０１０１】
図１５（Ｂ）には、任意の画素を基準画素ＰＳとして、基準画素ＰＳの上方向と右上方向Ｌ３に配置された２つの第１の再隣接画素に挟まれる第２の再隣接画素および基準画素ＰＳの２つの画素間での表面反射光路長差が示される。図１５（Ｂ）に示すように、このような配置の第２の再隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいて、表面反射光路長差を有する画素ペアと、表面反射光路長の等しい画素ペアとの数は等しい。
【０１０２】
図１５（Ｃ）には、任意の画素を基準画素ＰＳとして、基準画素ＰＳの右方向Ｌ２と右下方向Ｌ４に配置された２つの第１の再隣接画素に挟まれる第２の再隣接画素および基準画素ＰＳの２つの画素間での表面反射光路長差が示される。図１５（Ｃ）に示すように、このような配置の第２の再隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいて、表面反射光路長差を有する画素ペアと、表面反射光路長の等しい画素ペアとの数は等しい。
【０１０３】
図１５（Ｄ）には、任意の画素を基準画素ＰＳとして、基準画素ＰＳの右方向Ｌ２と右上方向Ｌ３に配置された２つの第１の再隣接画素に挟まれる第２の再隣接画素および基準画素ＰＳの２つの画素間での表面反射光路長差が示される。図１５（Ｄ）に示すように、このような配置の第２の再隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいて、表面反射光路長差を有する画素ペアと、表面反射光路長の等しい画素ペアとの数は等しい。
【０１０４】
以上のように第１の実施形態では、全ての方向において、基準画素ＰＳと隣接画素および第１、第２の再隣接画素との間で（ｍ＋１／２）λの表面反射光路長差を有する画素ペアと、反射光路長が等しい画素ペアとが同数ずつ存在する。
【０１０５】
また、本実施形態において、通常画素と反射光路長付加画素が特定のパターン（図１２参照）で上下方向と左右方向のそれぞれ４画素ずつ配置した画素ユニットが形成される。撮像素子１０には画素ユニットが上下方向および左右方向に連続して繰返すように配置される。
【０１０６】
画素ユニットの大きさは、入射光Ｌの波長に応じた回折限界に基づいて定められる。すなわち、画素ユニットの大きさはエアリーディスクの径と実質的に同じになるように定められる。例えば、一般的に用いられる撮影レンズに対して、画素ユニットは、１辺の長さが概ね２０〜３０μｍ以下となるように定められる。
【０１０７】
このように、一般的な光学系を用いて入射光Ｌを集光させた際の光スポット（エアリーディスク）の大きさに概ね等しい画素ユニット内にて、表面反射光路差を有する画素ペアと表面反射光路が等しい画素ペアの数を上述のように調整することにより、回折光のコントラストを効率的に低減させることができる。
【０１０８】
以上のように第１の実施形態によれば、２画素間に（ｍ＋１／２）λの表面反射光路長差を設けることにより、アレイレンズ表面における反射による反射回折光のコントラストを低減させることが可能になる。反射回折光のコントラストを低減させることにより、反射回折ゴーストの発生を効果的に抑制できる。
【０１０９】
厚さが不均一なアレイレンズ１６（図３参照）の作成は表面に微細な凹凸を設けるといった複雑な加工よりも簡易であり、このような複雑な加工に比べて製造の簡素化および製造コストの低減化が可能である。
【０１１０】
次に、本発明の第２の実施形態につき説明する。第２の実施形態では、通常画素と反射光路長付加画素の配置が第1の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能を有する部位には、同じ符号を付す。
【０１１１】
図１６は、第２の実施形態の撮像素子１０における画素の配置を示す画素配置図である。図１７は、基準画素ＰＳと隣接画素との間の反射光路長差図である。図１８は、基準画素ＰＳと第１の再隣接画素との間の反射光路長差図である。図１９は、基準画素ＰＳと第２の再隣接画素との間の反射光路長差図である。
【０１１２】
図１７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、および（Ｄ）には、それぞれ基準画素ＰＳに対して下方向Ｌ１、右方向Ｌ２、右上方向Ｌ３、および右下方向Ｌ４の隣接画素と基準画素ＰＳとの２画素間での表面反射光路長差が示される。
【０１１３】
図１７（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、基準画素ＰＳに対して何れの方向の隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいて、表面反射光路長差を有する画素ペアと、表面反射光路長の等しい画素ペアの数は等しい。
【０１１４】
図１８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、および（Ｄ）には、それぞれ基準画素ＰＳに対して下方向Ｌ１、右方向Ｌ２、右上方向Ｌ３、および右下方向Ｌ４の第１の再隣接画素と基準画素ＰＳとの２画素間での表面反射光路長差が示される。
【０１１５】
図１８（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、基準画素ＰＳに対して何れの方向の第１の隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいて、表面反射光路長差を有する画素ペアが、表面反射光路長の等しい画素ペアよりも多い。なお、表面反射光路長差を有する画素ペアは全画素中の過半数であり、具体的には６３％である。
【０１１６】
図１９（Ａ）〜（Ｄ）には、基準画素ＰＳから図１５（Ａ）〜（Ｄ）と同じ方向に配置された第２の再隣接画素と基準画素ＰＳとの２画素間での表面反射光路長差が示される。
【０１１７】
図１９（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、基準画素ＰＳに対して何れの方向の第２の再隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいて、表面反射光路長差を有する画素ペアと、表面光路長の等しい画素ペアの数は等しい。
【０１１８】
以上のように第２の実施形態では、全ての方向において、基準画素ＰＳと隣接画素および第２の再隣接画素との間で（ｍ＋１／２）λの表面反射光路長差を有する画素ペアと、表面反射光路長が等しい画素ペアとが同数ずつ存在する。ただし、全ての方向において第１の再隣接画素と基準画素ＰＳとの間では、表面反射光路長差を有する画素ペアの数が多い。
【０１１９】
以上のような第２の実施形態によれば、２画素間に（ｍ＋１／２）λの表面反射光路長差を設けることにより、アレイレンズ表面における反射による反射回折光のコントラストを低減させることが可能になる。反射回折光のコントラストを低減させることにより、反射回折ゴーストの発生を効果的に抑制できる。
【０１２０】
なお、第１の実施形態と異なり、第１の再隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいては表面反射光路長差を有する画素ペアの方が多い。そのため、第１の実施形態に比べて反射回折ゴーストの抑制効果が低い。しかし、全画素の表面反射光路長が等しい構成に比べて十分な反射回折ゴーストの抑制効果が得られる。
【０１２１】
次に、第３の実施形態につき説明する。第３の実施形態では、通常画素と反射光路長付加画素の配置が第1の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能を有する部位には、同じ符号を付す。
【０１２２】
図２０は、第３の実施形態の撮像素子１０における画素の配置を示す画素配置図である。図２１は、基準画素ＰＳと隣接画素との間の反射光路長差図である。図２２は、基準画素ＰＳと第１の再隣接画素との間の反射光路長差図である。図２３は、基準画素ＰＳと第２の再隣接画素との間の反射光路長差図である。
【０１２３】
図２１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、および（Ｄ）には、それぞれ基準画素ＰＳに対して下方向Ｌ１、右方向Ｌ２、右上方向Ｌ３、および右下方向Ｌ４の隣接画素と基準画素ＰＳとの２画素間での表面反射光路長差が示される。
【０１２４】
図２１（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、基準画素ＰＳに対して何れの方向の隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいて、表面反射光路長差を有する画素ペアと、表面反射光路長の等しい画素ペアの数は等しい。
【０１２５】
図２２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、および（Ｄ）には、それぞれ基準画素ＰＳに対して下方向Ｌ１、右方向Ｌ２、右上方向Ｌ３、および右下方向Ｌ４の第１の再隣接画素と基準画素ＰＳとの２画素間での表面反射光路長差が示される。
【０１２６】
図２２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、基準画素ＰＳに対して下方向Ｌ１および右方向Ｌ２の第１の再隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいて、表面反射光路長差を有する画素ペアと、表面反射光路長の等しい画素ペアの数は等しい。
【０１２７】
一方、図２２（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、基準画素ＰＳに対して右上方向Ｌ３および右下方向Ｌ４の第１の再隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいては、すべての画素ペアが表面反射光路長差を有する。
【０１２８】
したがって、第３の実施形態においては、全方向の第１の再隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアの中で、表面反射光路長差を有する画素ペアが全体の７５％を占め、表面反射光路長の等しい画素ペアは２５％を占めている。
【０１２９】
図２３（Ａ）〜（Ｄ）には、基準画素ＰＳから図１５（Ａ）〜（Ｄ）と同じ方向に配置された第２の再隣接画素と基準画素ＰＳとの２画素間での表面反射光路長差が示される。
【０１３０】
図２３（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、基準画素ＰＳに対して何れの方向の第２の再隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいて、表面反射光路長差を有する画素ペアと、表面反射光路長の等しい画素ペアの数は等しい。
【０１３１】
以上のように第３の実施形態では、全ての方向において、基準画素ＰＳと隣接画素および第２の再隣接画素との間で（ｍ＋１／２）λの表面反射光路長差を有する画素ペアと、反射光路長が等しい画素ペアとが同数ずつ存在する。ただし、第１の再隣接画素と基準画素との間では、内部販社光路長差を有する画素ペアの数が第２の実施形態よりもさらに多い。
【０１３２】
以上のように第３の実施形態によれば、２画素間に（ｍ＋１／２）λの表面反射光路長差を設けることにより、アレイレンズ表面における反射による反射回折光のコントラストを低減させることが可能になる。反射回折光のコントラストを低減させることにより、反射回折ゴーストの発生を効果的に抑制できる。
【０１３３】
なお、第１の実施形態と異なり、第１の再隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいては表面反射光路長差を有する画素ペアの方が多く、その割合は第２の実施形態より大きい。そのため、第１、第２の実施形態に比べて反射回折ゴーストの抑制効果が低い。しかし、全画素の表面反射光路長が等しい構成に比べて十分な反射回折ゴーストの抑制効果が得られる。
【０１３４】
次に、第４の実施形態につき説明する。第４の実施形態では、通常画素と反射光路長付加画素の配置が第1の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能を有する部位には、同じ符号を付す。
【０１３５】
図２４は、第４の実施形態の撮像素子１０における画素の配置を示す画素配置図である。図２５は、基準画素ＰＳと隣接画素との間の反射光路長差図である。図２６は、基準画素ＰＳと第１の再隣接画素との間の反射光路長差図である。図２７は、基準画素ＰＳと第２の再隣接画素との間の反射光路長差図である。
【０１３６】
図２５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、および（Ｄ）には、それぞれ基準画素ＰＳに対して下方向Ｌ１、右方向Ｌ２、右上方向Ｌ３、および右下方向Ｌ４の隣接画素と基準画素ＰＳとの２画素間での表面反射光路長差が示される。
【０１３７】
図２５（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、基準画素ＰＳに対して何れの方向の隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいて、表面反射光路長差を有する画素ペアと、表面反射光路長の等しい画素ペアの数は等しい。
【０１３８】
図２６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、および（Ｄ）には、それぞれ基準画素ＰＳに対して下方向Ｌ１、右方向Ｌ２、右上方向Ｌ３、および右下方向Ｌ４の第１の再隣接画素と基準画素ＰＳとの２画素間での表面反射光路長差が示される。
【０１３９】
図２６（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、基準画素ＰＳに対して何れの方向の第１の再隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいては、すべての画素ペアの表面反射光路長が等しい。
【０１４０】
図２７（Ａ）〜（Ｄ）には、基準画素ＰＳから図１５（Ａ）〜（Ｄ）と同じ方向に配置された第２の再隣接画素と基準画素ＰＳとの２画素間での表面反射光路長差が示される。
【０１４１】
図２７（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、基準画素ＰＳに対して何れの方向の第２の再隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいて、表面反射光路長差を有する画素ペアと、表面反射光路長の等しい画素ペアの数は等しい。
【０１４２】
以上のように第４の実施形態によれば、２画素間に（ｍ＋１／２）λの表面反射光路長差を設けることにより、アレイレンズ表面における反射による反射回折光のコントラストを低減させることが可能になる。反射回折光のコントラストを低減させることにより、反射回折ゴーストの発生を効果的に抑制できる。
【０１４３】
なお、第１の実施形態と異なり、第１の再隣接画素と基準画素ＰＳとの画素ペアにおいてはすべての画素ペアの表面反射光路長が等しい。そのため、第１〜第３の実施形態に比べて反射回折ゴーストの抑制効果が低い。しかし、全画素の表面反射光路長が等しい構成に比べて十分な反射回折ゴーストの抑制効果が得られる。
【０１４４】
次に、第５〜第８の実施形態について説明する。第５〜第８の実施形態では、図２８に示すように、通常画素と反射光路長付加画素の配置が第1の実施形態と異なる。ただし、第５〜第８の実施形態では、第１の実施形態と同じく、基準画素ＰＳと、全ての隣接画素および全ての第１、第２の再隣接画素との間で、表面反射光路長差を有する画素ペアと、反射光路長が等しい画素ペアとが同数ずつ存在する。したがって、第１の実施形態と同等の反射回折ゴーストの抑制効果が得られる。
【０１４５】
次に、第９の実施形態につき説明する。図２９は、第９の実施形態における撮像素子１０を示す断面図である。
【０１４６】
第９の実施形態では、画素間における表面反射光路長差の設け方が、第１の実施形態（図３等参照）と異なる。以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能を有する部位には、同じ符号を付す。
【０１４７】
第９の実施形態では、アレイレンズ１６が、全ての画素において一定の厚さを有し、表面１６Ａおよび内面１６Ｂに高低差が設けられていない。このようなアレイレンズ１６の入射面１６Ａ上に、表面光路長を画素毎に変える光学素子が設けられる。
【０１４８】
例えば、図２９（Ａ）に示すように、アレイレンズ１６の上に透過性の膜部材１８が設けられる。膜部材１８は画素毎、すなわち第１〜第３の領域１８１〜１８３において厚さが異なるように形成される。また、膜部材１８は表面１６Ａに接するように形成される。このような膜部材１８を付加することにより、表面反射光路長差が設けられる。この第９の実施形態においては、入射光Ｌの入射端は、膜部材１８の表面に位置する。
【０１４９】
また、図２９（Ｂ）に示すように、膜部材１８を付加する画素と付加しない画素を混在させることで表面反射光路長差を設けてもよい。なお、膜部材１８に限らず、樹脂やガラスにより形成された、画素ごとに厚さの異なる板状部材２０を用いてもよい（図２９（Ｃ）参照）。第９の実施形態においては、既に使用されている、あるいは製造された従来の撮像素子においても、上述の光路長差付加素子を適用することにより反射回折ゴーストが抑制可能となる利点がある。
【０１５０】
以上のように、第９の実施形態によれば、上述のように膜部材１８や板状部材２０などの光学素子により画素間に表面反射光路長差を設けることが可能である。したがって、第１の実施形態と同様に、アレイレンズの表面における反射による反射回折光のコントラストを低減させることにより、反射回折ゴーストの発生を効果的に抑制可能である。
【０１５１】
次に、第１０の実施形態につき説明する。第１０の実施形態では、アレイレンズの構成が第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能を有する部位には、同じ符号を付す。図３０は、第１０の実施形態における撮像素子１０を示す断面図である。
【０１５２】
第１０の実施形態では、第１の実施形態におけるアレイレンズ１６の表面１６Ａを光電変換素子１２側に配置している。すなわち、アレイレンズ１６の表面と内面とが入替えられる。したがって、第１０の実施形態では、アレイレンズの表面全体は平坦な平面であり、アレイレンズ１６の内面においてマイクロレンズとして機能する凸面が画素毎に設けられる。
【０１５３】
第１０の実施形態のアレイレンズ１６の表面全体が平坦であるため、表面の反射によって回折は生じない。それゆえ、反射回折光は内面１６Ａにおける反射によって生じる。内面１６Ａでの反射回折光によるゴーストを抑制すべく付加する内面反射光路長差は、（ｄ０−ｄ’０）×ｎ１×２（ｎ１はアレイレンズの屈折率）である。それゆえ、位相差を与えるために付加するアレイレンズ１６の画素ごとの厚みの差は、（ｍ＋１／２）λ÷（アレイレンズ１６の屈折率）÷２（ｍは整数）となる。
【０１５４】
次に、第１１の実施形態について説明する。第１１の実施形態では、アレイレンズ１６の構成が第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能を有する部位には、同じ符号を付す。図３１は、第１１の実施形態における撮像素子１０を示す断面図である。
【０１５５】
第１１の実施形態では、アレイレンズ１６の表面１６Ａでの反射回折光に加えて、内面１６Ｂでの反射回折光にも対応している。すなわち、表面反射光路長差および内面反射光路長差がともに（ｍ＋１／２）×λとなるように、アレイレンズ１６が形成される。
【０１５６】
第１の実施形態と同様に、表面反射光路長差は、（ｄ’０−ｄ０）×ｎ０×２である（図５参照）。ｄ１＋ｄ０＝ｄ’１＋ｄ’０であるから、表面反射光路長差は、（ｄ１−ｄ’１）×ｎ０×２である。したがって、隣接する画素間の表面における反射光の位相を半波長ずらすための画素間のアレイレンズ１６の厚さの差（ｄ１−ｄ’１）は、（ｍ１＋１／２）×λ÷（ｎ０×２）である（ｍ１は任意の整数）。
【０１５７】
また、第１の実施形態と同様に、内面反射光路長差は、（ｄ１−ｄ’１）×（ｎ１−ｎ０）×２である。したがって、隣接する画素間の内面における反射光の位相を半波長ずらすための画素間のアレイレンズ１６の厚さの差（ｄ１−ｄ’１）は、（ｍ２＋１／２）×λ÷｛（ｎ１−ｎ０）×２｝である（ｍ２は任意の整数）。
【０１５８】
したがって、隣接する画素間の表面および内面の両者における反射光の位相を半波長ずらすためには、画素間のアレイレンズ１６の厚さの差（ｄ１−ｄ’１）が（ｍ１＋１／２）×λ÷（ｎ０×２）および（ｍ２＋１／２）×λ÷｛（ｎ１−ｎ０）×２｝に合致するようにアレイレンズ１６を形成すればよい。
【０１５９】
なお、（ｍ１＋１／２）×λ÷（ｎ０×２）＝（ｍ２＋１／２）×λ÷｛（ｎ１−１）×２｝を満たす屈折率ｎ１のアレイレンズ１６を用いることが要求される。なお、空気の屈折率ｎ０は１である。例えば、ｍ１＝１、ｍ２＝０とすると、アレイレンズの屈折率ｎ１は１．３３と算出される。
【０１６０】
それゆえ、屈折率ｎ１が１．３３である部材を用いて、内面反射光路長差が、（１／２）×λとなるようにアレイレンズ１６を形成することにより、アレイレンズ１６の画素ごとの厚みの差が（３／２）×λ÷２となる。これにより、表面反射光路長差は（３／２）×λとなる。したがって、表面内面同時に位相差を半波長ずらした光を反射することが可能になる。なお、このような効果を付加するために、屈折率は１．３３であることが望ましいが、１．４以下もしくは１．６６以上であってもよい。
【０１６１】
次に、第１２の実施形態について説明する。第１２の実施形態では、アレイレンズが複数設けられる点において第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能を有する部位には、同じ符号を付す。図３２は、第１２の実施形態における撮像素子１０を示す断面図である。
【０１６２】
第１２の実施形態では、複数のアレイレンズ１６、すなわち第１および第２のアレイレンズ１６Ｆ、１６Ｓによってアレイレンズ系を構成している。そして光電変換素子１２から遠い第１のアレイレンズ１６Ｆにおいては、高低差のある面１６ＦＡを光電変換素子１２側に配置することにより内面とし、平坦な面を逆側に配置することにより表面としている。
【０１６３】
したがって、第１のアレイレンズ１６Ｆを第１０の実施形態のアレイレンズとみなして、画素毎のアレイレンズの厚さの差を設ければよい。したがって、内面１６ＦＡでの反射回折光を抑制すべく付加する内面反射光路長差は、第１０の実施形態と同様である。
【０１６４】
それゆえ、内面光路長差を与えるために付加する第１のアレイレンズ１６Ｆの画素毎の厚みの差は、（ｍ＋１／２）λ÷（アレイレンズの屈折率）÷２となる。例えば、ｍを１、屈折率を１．５と設定すると、第１のアレイレンズ１６Ｆの画素ごとの厚みの差は、（１＋１／２）λ÷（１．５）÷２＝λ／２となる。
【０１６５】
このとき、第２のアレイレンズ１６Ｓの表面および内面反射に対して付加される反射光路長差は、どの面に対しても一律に、（第１のアレイレンズ１６Ｆの画素ごとの厚みの差λ／２）×（第１のアレイレンズ１６Ｆの屈折率１．５−空気の屈折率１）×２＝λ／２となる。よって、第２のアレイレンズ１６Ｓの表面反射および内面反射において、回折光抑制効果が得られる。
【０１６６】
なお、図３３に示されるように、第１のアレイレンズ１６Ｆの代わりに、例えば、凹凸面を光電変換素子１２の受光面１２Ｓ側に向けた、いわゆる位相板２０のような板状部材を用いても良い。また、第１のアレイレンズ１６Ｆにおける各レンズの曲率が０であっても良い。
【０１６７】
本変形例の撮像素子１０においては、位相板２０の画素領域毎の厚さに周期的に差を設けることにより、表面反射光路長差および内面反射光路長差を設けることが可能である。なお、位相板２０の表面を平面にすることにより、位相板２０の表面および内面における反射回折ゴーストの発生を防ぐことが可能である。また、コートなどによって反射率を低下させることも好ましい。
【０１６８】
なお、光電変換素子１２の受光面１２Ｓと平行で位相板２０から離れた平面が、第１の仮想平面Ｐ１に定められる。また、第１の仮想平面に平行で、位相板２０の凹凸面の凸部２０Ｅを通る平面が、第２の仮想平面Ｐ２に定められる。
【０１６９】
位相板２０を用いる場合には、表面反射光路長差すなわち第１の仮想平面からアレイレンズ１６Ｓの表面までの光路長の差、および内面反射光路長差すなわち第１の仮想平面からアレイレンズ１６Ｓの内面までの光路長の差は、第１の仮想平面Ｐ１から第２の仮想平面Ｐ２までの光路長の差である。
【０１７０】
さらには、位相板２０の画素領域毎の厚さに周期的に差を設けることにより、位相板２０と光電変換素子１２との間に設けられるいかなる部材、例えば光電変換素子１２から第１の仮想平面Ｐ１までの光路長の差も設けられる。光路長の差は、上述のアレイレンズ１６の表面および内面における反射の場合と同じく、第１の仮想平面Ｐ１から第２の仮想平面Ｐ２までの光路長の差である。
【０１７１】
なお、第１〜第９の実施形態では、アレイレンズ１６の表面１６Ａでの反射光にのみ注目してきたが、前述のように、内面１６Ｂにおける反射についても本願発明を適用可能である。
【０１７２】
すなわち、アレイレンズ１６の厚さに差を設けて画素間で内面反射光路長差を生じさせることで、内面１６Ｂにおける反射に起因した反射回折ゴーストを防ぐことが出来る。あるいは、アレイレンズ１６の厚さに差を設けなくても、アレイレンズ１６の表面１６Ａあるいは内面１６Ｂの少なくとも一方に高低差を設けることにより内面反射光路長差を設けることが可能である。
【０１７３】
なお、撮像素子１０の構造等は、いずれの実施形態にも限定されない。例えば、モノクロ撮像素子に上述の実施形態を適用しても良い。
【０１７４】
また、入射光Ｌの異なる波長域を検出する受光部、例えば、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ受光する受光部を積層させた撮像素子において、本実施形態と同様に画素を配列させても良い。このような撮像素子は、一般に回折角が大きくなる傾向にあるため、本実施形態の適用により、画質を大きく向上させ得る。
【０１７５】
この場合、入射光Ｌの入射端から最も離された受光部により検出される波長域、例えば赤色光の波長に対応した表面反射光路長差または内面反射光路長差を設けることが好ましい。上層側の２つの検出部における反射量が多い光、すなわちこの場合の赤色光は、上層側の検出部で吸収される他の色の光よりも多くの回折光を生じさせるからである。
【０１７６】
また、撮像素子の各画素にアレイレンズの各マイクロレンズをおよそ一対一で設ければ、アレイレンズは狭義の意味での撮像素子のパッケージ外部にあっても構わない。たとえば、撮像素子に対しカメラアクセサリーのような形態でアレイレンズを後付けするような場合においても、本発明の効果が得られる。また、カバーガラスやローパスフィルターに付加光路長差を設けた場合においても同様である。
【０１７７】
撮像素子１０の画素間における表面反射光路長差および内面反射光路長差は、画素設計が容易になるといった点から（ｍ＋１／２）λ（ｍは整数、λは入射光の波長）であることが好ましい。しかし、これらの光路長差は（ｍ＋１／２）λには限定されない。
【０１７８】
例えば、波長の整数倍に加算する長さを半波長に限るのでなく、半波長に０．５〜１．５の範囲の係数を乗じた（１／４）×λから（３／４）×λを加算してもよい。すなわち、前述の光路長差を（ｍ＋１／４）×λ〜（ｍ＋３／４）×λの範囲内に含まれるように、アレイレンズなどを形成してもよい。
【０１７９】
また、光電変換素子まで達する光束の最短波長から最長波長である受光波長域の中央値の波長λcの０．５倍から１．５倍の範囲内（０．５λｃ＜λｂ＜１．５λｃ）に入る波長λｂを用いて、（ｍ＋１／２）λｂが前述の光路長差となるように、アレイレンズなどを形成してもよい。
【０１８０】
あるいは、画素毎の分光透過特性に応じて透過される各波長域の中央値の波長λｅの０．５倍から１．５倍の範囲内（０．５λｅ＜λｂ＜１．５λｅ）に入る波長λｂを用いて、（ｍ＋１／２）λｂが前述の光路長差となるように、アレイレンズなどを形成してもよい。
【０１８１】
さらに、撮像素子１０においては、光電変換素子１２に達する光束の最短波長から最長波長の間にある受光波長域に可視光を含んでいる。それゆえ、表面反射光路長差すなわち表面側のマイクロレンズの厚さの差は、受光波長域の中央値近傍の波長をλｇとすると（ｍ＋１／２）λｇ、例えば２００ｎｍ〜３５０ｎｍ、特に２５０ｎｍ〜３００ｎｍ程度であることが好ましい。また、λｇの代わりに、各画素の分光透過特性を有するカラーフィルタ１４により透過される各波長域の中央値近傍の波長λｆを用いても良い。
【０１８２】
また、第１の実施形態のように、画素ユニット中の基準画素ＰＳと、隣接画素、および第１、第２の再隣接画素との間で、（ｍ＋１／２）λの反射光路長差を有する画素ペアの数と反射光路長の等しい画素ペアの数とが等しいことが好ましい。
【０１８３】
しかし、第２〜第４の実施形態のように、（ｍ＋１／２）λの反射光路長差を有する画素ペアと同じ表面反射光路長を有する画素ペアの数が異なっていても、全画素の表面反射光路長差が同じ撮像素子に比べて、反射回折ゴーストの影響を低減化することは可能である。
【実施例】
【０１８４】
次に、反射光路長付加画素の配置による回折ゴースト抑制の効果を、図３４〜図３８を用いて説明する。なお、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものでない。
【０１８５】
第１〜第４の実施例では、それぞれ第１〜第４の実施形態と同じように、通常画素と反射光路長付加画素が配置される。また、比較例では、全画素間に位相差が生じないように、全画素の表面反射光路長が等しい。
【０１８６】
図３４〜図３７は、第１〜第４の実施例における回折光のコントラストを示す図である。図３８は比較例における回折光のコントラストを示す図である。
【０１８７】
なお、比較例における回折光ＤＬの光学像のコントラストを１として、第１〜第４の実施例のコントラストの相対値を算出した。算出結果は、以下の表１の通りであった。
【０１８８】
【表１】
2011029621.tif 000003
【０１８９】
図３４〜図３８および表１に示すように、第１〜第４の実施例のコントラストは比較例に比べて大幅に低かった。したがって、第１〜第４の実施例のように、基準画素と隣接画素との画素ペアにおいて表面反射光路長差が設けられた画素ペアと、同じ表面反射光路長である画素ペアとの数が等しくなるように配置を定めることにより、コントラストの低下効果が得られることが分かる。
【０１９０】
回折光ＤＬの一部について回折光の進行方向を変化させ、いわゆる０．５次方向に進む回折光を約半数混在させることにより、見かけ上の回折角が第１の比較例の１／２になり、回折光全体のコントラストが低下する、と考えられる。また、隣接画素は基準画素ＰＳに最も近い画素であるため、基準画素ＰＳと隣接画素のいずれか１つとの間で生じる回折光ＤＬの回折光の方向を変化させることが、コントラスト低減に大きく寄与する、と考えられる。
【０１９１】
図３４〜図３７および表１に示すように、第１の実施例のコントラストが最も低く、第２〜第４の実施例の順番でコントラストが高くなった。
【０１９２】
基準画素と第１の再隣接画素との画素ペアにおいて表面反射光路長差を有する画素ペアの全画素ペアに対する割合は、第１〜第４の実施例で、５０％、６３％、７５％、０％であり、５０％からの差の絶対値が０％、１３％、２５％、５０％である。したがって、基準画素と第１の再隣接画素との画素ペアにおける表面反射光路長差を有する画素ペアの割合が５０％に近付くほど、コントラストの低下効果が得られることが分かる。
【０１９３】
回折光の干渉は、基準画素と隣接画素との間だけでなく基準画素と再隣接画素との間でも生じる。それゆえ、基準画素と隣接画素との画素ペアだけでなく、基準画素と再隣接画素との画素ペアにおいても、表面反射光路長差を有する画素ペアの割合を５０％に近付けるほど、コントラストの低下効果が大きくなると考えられる。
【０１９４】
ただし、上述の実施例においては、コントラストの大幅な低減が確認されている。このため、第１の再隣接画素、あるいは第２の再隣接画素の少なくとも一部の画素との間で、反射光路長差を有する画素ペアと反射光路長差のない画素ペアとを単に混在させるだけでも効果が得られると考えられる。また、少なくとも、反射光路長差のある画素ペアを全画素ペア数に対して２５〜７５％の範囲で混在させると、コントラストを十分に低減可能であることは、上述の実施例の第１の再隣接画素の結果より明らかである。
【符号の説明】
【０１９５】
１０  撮像素子
１２  光電変換素子
１２Ｓ  受光面
１４  カラーフィルタ
１６  アレイレンズ
１８  膜部材
２０  位相板
１０１〜１０３  第１〜第３画素
Ｌ  入射光
Ｌ１〜Ｌ４  第１〜第４の配列線
【図１】
2011029621.tif 000004
【図２】
2011029621.tif 000005
【図３】
2011029621.tif 000006
【図４（Ａ）】
2011029621.tif 000007
【図４（Ｂ）】
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【図４（Ｃ）】
2011029621.tif 000009
【図５】
2011029621.tif 000010
【図６】
2011029621.tif 000011
【図７】
2011029621.tif 000012
【図８】
2011029621.tif 000013
【図９】
2011029621.tif 000014
【図１０】
2011029621.tif 000015
【図１１】
2011029621.tif 000016
【図１２】
2011029621.tif 000017
【図１３】
2011029621.tif 000018
【図１４】
2011029621.tif 000019
【図１５】
2011029621.tif 000020
【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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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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