(57)【要約】【課題】焦点検出精度の向上に有利な技術を提供する。【解決手段】センサは、第１焦点検出部および第２焦点検出部を有する。前記第１焦点検出部は、半導体基板に配された第１光電変換素子と、前記半導体基板の上の第１層に配された第１遮光部と、前記第１層の上の第２層に配された第２遮光部とを含み、前記半導体基板の表面への前記第１光電変換素子の正射影は、互いに反対側の第１端および第２端を有し、前記表面への前記第１遮光部の正射影は前記第１端を覆い、前記表面への前記第２遮光部の正射影は前記第２端を覆う。前記第２焦点検出部は、前記半導体基板に配された第２光電変換素子と、前記第１層に配された第３遮光部と、前記第２層に配された第４遮光部とを含み、前記表面への前記第２光電変換素子は、互いに反対側の第３端および第４端を有し、前記表面への前記第３遮光部の正射影は前記第３端を覆い、前記表面への前記第４遮光部の正射影は前記第４端を覆う。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１焦点検出部および第２焦点検出部を有するセンサであって、
前記第１焦点検出部は、半導体基板に配された第１光電変換素子と、前記半導体基板の上の第１層に配された第１遮光部と、前記第１層の上の第２層に配された第２遮光部とを含み、前記半導体基板の表面への前記第１光電変換素子の正射影は、互いに反対側の第１端および第２端を有し、前記表面への前記第１遮光部の正射影は前記第１端を覆い、前記表面への前記第２遮光部の正射影は前記第２端を覆い、
前記第２焦点検出部は、前記半導体基板に配された第２光電変換素子と、前記第１層に配された第３遮光部と、前記第２層に配された第４遮光部とを含み、前記表面への前記第２光電変換素子の正射影は、互いに反対側の第３端および第４端を有し、前記表面への前記第３遮光部の正射影は前記第３端を覆い、前記表面への前記第４遮光部の正射影は前記第４端を覆う、
ことを特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記半導体基板に配された第３光電変換素子をそれぞれ含む複数の撮像画素を更に有することを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記第２層には、前記表面への正射影が前記第３光電変換素子の領域内に入る遮光部が存在しない、
ことを特徴とする請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記第１層には、前記半導体基板への正射影が前記第３光電変換素子の領域内に入る遮光部が存在しない、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記第２遮光部および前記第４遮光部は、カラーフィルタによって構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項６】
前記複数の撮像画素は、第１カラーを有するカラーフィルタを備える画素と、第１カラーと異なる第２カラーを有するカラーフィルタを備える画素とを含み、
前記第２遮光部および前記第４遮光部は、前記第１カラーを有するカラーフィルタと前記第２カラーを有するカラーフィルタとの積層構造によって構成されている、
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項７】
前記第２遮光部を構成する前記第１カラーを有するカラーフィルタおよび前記第２カラーを有するカラーフィルタのうちの一方の前記表面への正射影は、前記第１光電変換素子の全体を覆い、前記第４遮光部を構成する前記第１カラーを有するカラーフィルタおよび前記第２カラーを有するカラーフィルタのうちの一方の前記表面への正射影は、前記第２光電変換素子の全体を覆っている、
ことを特徴とする請求項６に記載のセンサ。
【請求項８】
前記第２層は、カラーフィルタが配された層であり、
前記第２層は、前記第１光電変換素子に入射させる光を透過させるカラーフィルタと、前記第２遮光部を構成するカラーフィルタと、前記第２光電変換素子に入射させる光を透過させるカラーフィルタと、前記第４遮光部を構成するカラーフィルタと、を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項９】
前記第２層は、金属を含む材料で構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項１０】
複数の配線層を含み、
前記第１遮光部および前記第３遮光部は、前記複数の配線層のうち前記半導体基板に最も近い配線層に配置され、前記第２遮光部および前記第４遮光部は、前記複数の配線層のうち前記半導体基板から最も遠い配線層に配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記表面への前記第１遮光部の正射影と前記第１光電変換素子とが重なる領域は、前記表面への前記第２遮光部の正射影と前記第１光電変換素子とが重なる領域よりも大きく、
前記表面への前記第３遮光部の正射影と前記第２光電変換素子とが重なる領域は、前記表面への前記第４遮光部の正射影と前記第２光電変換素子とが重なる領域よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項１２】
前記表面への前記第１光電変換素子の正射影は、前記表面への前記第１遮光部の正射影および前記表面への前記第２遮光部の正射影と重ならない領域を有し、
前記表面への前記第２光電変換素子の正射影は、前記表面への前記第３遮光部の正射影および前記表面への前記第４遮光部の正射影と重ならない領域を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のセンサと、
前記センサから出力される信号を処理する処理部と、
を備えることを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサおよびそれを備えるカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像レンズの瞳の互いに異なる領域を通過した光を画素に設けられた遮光膜によって分離することによって焦点検出用の信号を得る瞳分割方式のセンサがある。このようなセンサの例として、特許文献１に記載された固体撮像素子を挙げることができる。特許文献１に記載された固体撮像素子は、撮像用の画素と焦点検出用の画素とを有し、焦点検出用の画素には、当該画素の光電変換部に入射する光を規定する遮光膜が設けられている。この遮光膜は、ＳＮ比を向上させるために、複数の金属層のうち最下層の金属層に設けられている。特許文献では、光電変換部から遠い金属層を遮光膜とすると、その遮光膜の下に回り込む光やシリコン基板と金属層との間で多重反射して光電変換部に入射する光が多くなり、これがノイズとなると説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１０５３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
撮像レンズの瞳の互いに異なる領域を通過した光を１つの層に設けられた遮光膜のみによって分離する構造では、該光を高い分離性で分離することが難しい。光電変換部と遮光膜との間隔を調整することによって、ある程度の分離性を得ることはできるが、このような設計手法には限界がある。
【０００５】
本発明は、発明者による上記の課題認識を契機としてなされたものであり、焦点検出精度の向上に有利な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの側面は、第１焦点検出部および第２焦点検出部を有するセンサに係り、前記第１焦点検出部は、半導体基板に配された第１光電変換素子と、前記半導体基板の上の第１層に配された第１遮光部と、前記第１層の上の第２層に配された第２遮光部とを含み、前記半導体基板への前記第１光電変換素子の正射影は、互いに反対側の第１端および第２端を有し、前記表面への前記第１遮光部の正射影は前記第１端を覆い、前記表面への前記第２遮光部の正射影は前記第２端を覆い、前記第２焦点検出部は、前記半導体基板に配された第２光電変換素子と、前記第１層に配された第３遮光部と、前記第２層に配された第４遮光部とを含み、前記表面への前記第２光電変換素子の正遮蔽は、互いに反対側の第３端および第４端を有し、前記表面への前記第３遮光部の正射影は前記第３端を覆い、前記表面への前記第４遮光部の正射影は前記第４端を覆う。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、焦点検出精度の向上に有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の１つの実施形態のカメラを示す図。
【図２】本発明に係るセンサの１つの実施形態としての固体撮像装置の概略構成を示す図。
【図３】本発明の第１実施形態の固体撮像装置における第１焦点検出部、第２焦点検出部および撮像画素の構成を示す断面図。
【図４】第１焦点検出部および第２焦点検出部の入射角度特性を模式的に示す図。
【図５】第２遮光部を有しない焦点検出部（比較例）および第２遮光部を有する焦点検出部（第１実施形態）を比較する図。
【図６】本発明の第１実施形態の固体撮像装置における焦点検出精度の向上を説明する図。
【図７】本発明の第２実施形態の固体撮像装置における第１焦点検出部および第２焦点検出部の構成を示す断面図。
【図８】本発明の第３実施形態の固体撮像装置における第１焦点検出部および第２焦点検出部の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の例示的な実施形態を通して説明する。
【００１０】
図１には、本発明の１つの実施形態のカメラ１の構成が示されている。カメラの概念には、撮像を主目的とする装置のみならず、撮像機能を補助的に備える装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末）も含まれる。カメラ１は、例えば、撮像レンズ２、固体撮像装置３、制御部４、処理部５、操作部６、表示部７および記録部８を備えている。撮像レンズ２は、固体撮像装置３の撮像領域に像を形成する光学系である。
【００１１】
固体撮像装置３は、本発明に係るセンサの１つの実施形態である。固体撮像装置３は、撮像機能および焦点検出機能を有し、撮像領域に形成された像に対応する画像信号および焦点検出用の信号を出力する。焦点検出用の信号は、撮像レンズ２の瞳の互いに異なる領域ＰＡ、ＰＢを通過した光によってそれぞれ形成される像の信号である。処理部５は、固体撮像装置３から提供される画像信号を処理（例えば、現像、圧縮など）するほか、固体撮像装置３から提供される焦点検出用の信号に基づいて撮像レンズ２のデフォーカス量を計算する。制御部４は、撮像レンズ２、固体撮像装置３、処理部５、操作部６、表示部７および記録部８を制御する。この制御には、例えば、処理部５によって計算されたデフォーカス量に基づいて撮像レンズ２の焦点を調整する処理が含まれる。操作部６は、使用者がカメラ１に指令を与えるためのインターフェースである。表示部７は、撮影した画像や、撮影に関連する情報などを表示する。記録部８は、撮影された画像やそれに付随する情報などを記録する。
【００１２】
図２には、本発明に係るセンサの１つの実施形態としての固体撮像装置３の概略構成が示されている。固体撮像装置３は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサまたはＣＣＤイメージセンサなどのセンサである。固体撮像装置３は、画素配列２２のほか、画素配列２２から画像信号および焦点検出用の信号を読み出すための周辺回路２４を有する。例えば、固体撮像装置３がＣＭＯＳイメージセンサで構成される場合、周辺回路２４は、垂直走査回路、水平走査回路、画素配列からの信号を処理する処理部などを含みうる。
【００１３】
固体撮像装置３あるいは画素配列２２は、第１焦点検出部３１Ａおよび第２焦点検出部３１Ｂを含む複数の焦点検出部３１と、撮像画素３２とを含む。焦点検出部３１から周辺回路によって読み出された信号は、画像を構成する画素の信号として用いられてもよい。即ち、焦点検出部３１は、画素として利用されてもよい。また、固体撮像装置３は、焦点検出専用のセンサとして利用されてもよい。
【００１４】
第１焦点検出部３１Ａは、撮像レンズ２の瞳の第１領域ＰＡを通過した光を検出し、第２焦点検出部３１Ｂは、撮像レンズ２の瞳の第２領域ＰＢを通過した光を検出する。第１焦点検出部３１Ａおよび第２焦点検出部３１Ｂによって１つの検出対が構成される。画素配列２２には、複数のそのような検出対が配列されている。処理部５は、複数の第１焦点検出部３１Ａによって検出された信号群（１次元像）と複数の第２焦点検出部３１Ｂによって検出された信号群（１次元像）とのずれに基づいて撮像レンズ２のデフォーカス量を計算する。
【００１５】
第１焦点検出部３１Ａ、第２焦点検出部３１Ｂおよび撮像画素３２は、マイクロレンズ３６を有する。また、第１焦点検出部３１Ａは、開口ＯＰＡを有する遮光部ＬＳＡを有し、第２焦点検出部３１Ｂは、開口ＯＰＢを有する遮光部ＬＳＢを有し、撮像画素３２は、開口ＯＰを有する遮光部ＬＳを有する。開口ＯＰＡは、撮像レンズ２の瞳の第１領域ＰＡを通過した光を第１焦点検出部３１Ａの光電変換素子に入射させ、該瞳の他の領域を通過した光を第１焦点検出部３１Ａの光電変換素子に入射させないように構成されている。開口ＯＰＢは、撮像レンズ２の瞳の第２領域ＰＢを通過した光を第２焦点検出部３１Ｂの光電変換素子に入射させ、該瞳の他の領域を通過した光を第２焦点検出部３１Ｂの光電変換素子に入射させないように構成されている。開口ＯＰは、撮像画素３２のマイクロレンズ３６を通過した光を可能な限り遮断しないように構成されている。
【００１６】
図３（ａ）〜（ｃ）を参照しながら本発明の第１実施形態の固体撮像装置３における第１焦点検出部３１Ａ、第２焦点検出部３１Ｂおよび撮像画素３２の構成を説明する。図３（ａ）には、第１焦点検出部３１Ａの断面構造が示されている。図３（ｂ）には、第２焦点検出部３１Ｂの断面構造が示されている。図３（ｃ）は、撮像画素３２の断面構造が示されている。画素配列２２において、半導体基板ＳＳの上に配線構造３４が配され、配線構造３４の上にカラーフィルタ層ＣＦＬが配され、カラーフィルタ層ＣＦＬの上にマイクロレンズ３６が配されている。配線構造３４は、複数の配線層として、第１配線層３４１、第２配線層３４２および第３配線層３４３を含む。第１配線層３４１は、第１配線層３４１、第２配線層３４２および第３配線層３４３の中で最も半導体基板ＳＳに近い配線層である。第３配線層３４３は、第１配線層３４１、第２配線層３４２および第３配線層３４３の中で最も半導体基板ＳＳから遠い配線層である。第１配線層３４１、第２配線層３４２および第３配線層３４３は、金属を含む材料で構成されうる。第１配線層（第１層）３４１には、半導体基板ＳＳの表面Ｓへの正射影が撮像画素３２の第３光電変換素子３７の領域内に入る遮光部は、存在しないことが好ましい。カラーフィルタ層（第２層）ＣＦＬにも、半導体基板ＳＳの表面Ｓへの正射影が撮像画素３２の第３光電変換素子３７の領域内に入る遮光部は、存在しないことが好ましい。
【００１７】
図３（ａ）に例示された第１焦点検出部３１Ａは、半導体基板ＳＳに配された第１光電変換素子３７Ａを含む。第１焦点検出部３１Ａはまた、半導体基板ＳＳの上の第１配線層（第１層）３４１に配された第１遮光部ＬＳ１と、第１配線層（第１層）３４１の上のカラーフィルタ層（第２層）ＣＦＬに配された第２遮光部ＬＳ２とを含む。第１光電変換素子３７Ａは、図３（ａ）に示す断面において、あるいは半導体基板ＳＳの表面Ｓへの正射影において、互いに反対側の第１端Ｅ１および第２端Ｅ２を有する。表面Ｓへの第１遮光部ＬＳ１の正射影は第１端Ｅ１を覆い、表面Ｓへの第２遮光部ＬＳ２の正射影は第２端Ｅ２を覆っている。ここで、表面Ｓへの第１光電変換素子３７Ａの正射影は、表面Ｓへの第１遮光部ＬＳ１の正射影および表面Ｓへの第２遮光部ＬＳ２の正射影と重ならない領域を有する。表面Ｓへの第１遮光部ＬＳ１の正射影と表面Ｓへの第１光電変換素子３７Ａとが重なる領域Ｒ１は、表面Ｓへの第２遮光部ＬＳ２の正射影と表面Ｓへの第１光電変換素子３７Ａとが重なる領域Ｒ２よりも大きい。半導体基板ＳＳの表面Ｓへの第１遮光部ＬＳ１の正射影は、例えば、第１光電変換素子３７Ａの全体の１／２の部分を覆いうる。一般に、入射角度特性は、マイクロレンズ３６の形状、光電変換素子３７Ａとマイクロレンズ３６との距離、配線層の配置、遮光部ＬＳ１、ＬＳ２配置などに依存する。ここでは、特に、第１光電変換素子３７Ａに入射する光の角度（例えば、第１光電変換素子３７Ａの中心に立てた垂線に対する角度）は、第１遮光部ＬＳ１および第２遮光部ＬＳ２によって規定される。
【００１８】
図３（ｂ）に例示された第２焦点検出部３１Ｂは、半導体基板ＳＳに配された第２光電変換素子３７Ｂを含む。第２焦点検出部３１Ｂはまた、半導体基板ＳＳの上の第１配線層（第１層）３４１に配された第３遮光部ＬＳ３と、第１配線層（第１層）３４１の上のカラーフィルタ層（第２層）ＣＦＬに配された第４遮光部ＬＳ４とを含む。第２光電変換素子３７Ｂは、図３（ｂ）に示す断面において、あるいは半導体基板ＳＳの表面Ｓへの正射影において、互いに反対側の第３端Ｅ３および第４端Ｅ４を有する。表面Ｓへの第３遮光部ＬＳ３の正射影は第３端Ｅ３を覆い、表面Ｓへの第４遮光部ＬＳ４の正射影は第４端Ｅ４を覆っている。ここで、表面Ｓへの第２光電変換素子３７Ｂの正射影は、表面Ｓへの第３遮光部ＬＳ３の正射影および表面Ｓへの第４遮光部ＬＳ４の正射影と重ならない領域を有する。表面Ｓへの第３遮光部ＬＳ３の正射影と表面Ｓへの第２光電変換素子３７Ｂとが重なる領域Ｒ３は、表面Ｓへの第４遮光部ＬＳ４の正射影と表面Ｓへの第２光電変換素子３７Ｂとが重なる領域Ｒ４よりも大きい。半導体基板ＳＳの表面Ｓへの第３遮光部ＬＳ３の正射影は、例えば、第２光電変換素子３７Ｂの全体の１／２の部分を覆いうる。一般に、入射角度特性は、マイクロレンズ３６の形状、光電変換素子３７Ｂとマイクロレンズ３６との距離、配線層の配置、遮光部ＬＳ３、ＬＳ４の配置などに依存する。ここでは、特に、第２光電変換素子３７Ｂに入射する光の角度（例えば、第２光電変換素子３７Ｂの中心に立てた垂線に対する角度）は、第３遮光部ＬＳ３および第４遮光部ＬＳ４によって規定される。
【００１９】
光電変換素子３７Ａ、３７Ｂ、３７の幅をＬＷ、開口ＯＰＡ、ＯＰＢの幅をＬＯとすると、ＬＯ≦（１／２）ＬＷが成り立ちうる。なお、図３の断面における領域Ｒ１と領域Ｒ３が、１／２ＬＷより小さい場合は、この関係は満たさなくてもよい。第１遮光部ＬＳ１、第３遮光部ＬＳ３は、必ずしも第１配線層３４１によって形成される必要はなく、他の配線層、即ち第２配線層３４２または第３配線層３４３によって形成されてもよい。
【００２０】
図３（ｃ）に例示された撮像画素３２は、開口ＯＰを規定する遮光部ＬＳを構成する配線構造３４と、配線構造３４の上に配されたカラーフィルタ層ＣＦＬと、カラーフィルタ層ＣＦＬの上に配されたマイクロレンズ３６とを有する。撮像画素３２は、互いに異なるカラーのカラーフィルタ３５が設けられた複数種類の画素として、赤色（Ｒ）のカラーフィルタ３５が設けられた画素、緑色（Ｇ）のカラーフィルタ３５が設けられた画素、青色（Ｂ）のカラーフィルタ３５が設けられた画素を有する。ここで、赤色のカラーフィルタは、赤色の帯域の光を透過し、緑色のカラーフィルタは、緑色の帯域の光を透過し、青色のカラーフィルタは、青色の帯域の光を透過する。
【００２１】
第１焦点検出部３１Ａの第２遮光部ＬＳ２は、例えば、緑色（Ｇ）のカラーフィルタ３５１と、青色（Ｂ）のカラーフィルタ３５２との積層構造によって構成されうる。第２焦点検出部３１Ｂの第４遮光部ＬＳ４は、緑色（Ｇ）のカラーフィルタ３５１と、青色（Ｂ）のカラーフィルタ３５２との積層構造によって構成されうる。つまり、互いに異なるカラーのカラーフィルタを積層することによって、光を殆ど透過せず、遮光膜として機能する第２遮光部ＬＳ２および第４遮光部ＬＳ４を形成することができる。
【００２２】
第１焦点検出部３１Ａおよび第２焦点検出部３１Ｂの緑色のカラーフィルタ３５１は、撮像画素３２の緑色のカラーフィルタ３５と同一材料で構成されうる。第１焦点検出部３１Ａおよび第２焦点検出部３１Ｂの青色のカラーフィルタ３５２は、撮像画素３２の青色のカラーフィルタ３５と同一材料で構成されうる。第１焦点検出部３１Ａにおいて、緑色（Ｇ）のカラーフィルタ３５１および青色（Ｂ）のカラーフィルタ３５２のうちの一方である緑色（Ｇ）のカラーフィルタ３５１の半導体基板ＳＳの表面Ｓへの正射影は、第１光電変換素子３７Ａの全体を覆いうる。第２焦点検出部３１Ｂにおいて、緑色（Ｇ）のカラーフィルタ３５１および青色（Ｂ）のカラーフィルタ３５２のうちの一方である緑色（Ｇ）のカラーフィルタ３５１の半導体基板ＳＳの表面Ｓへの正射影は、第２光電変換素子３７Ｂの全体を覆いうる。
【００２３】
ここで、カラーフィルタの説明について整理すると、次のとおりである。複数の撮像画素３２は、第１カラーを有するカラーフィルタを備える画素と、第１カラーとは異なる第２カラーを有するカラーフィルタを備える画素とを含む。そして、第２遮光部ＬＳ２および第４遮光部ＬＳ４は、該第１カラーを有するカラーフィルタと該第２カラーを有するカラーフィルタとの積層構造によって構成されうる。
【００２４】
図４には、第１焦点検出部３１Ａおよび第２焦点検出部３１Ｂの入射角度特性が模式的に示されている。入射角度特性は、マイクロレンズ３６の曲率半径、光電変換素子３７Ａ、３７Ｂとマイクロレンズ３６との距離、遮光部ＬＳ１、ＬＳ２、ＬＳ３、ＬＳ４の配置などに依存する。図４における横軸は、光電変換素子３７Ａ、３７Ｂに入射する光の入射角（表面Ｓに対する法線に対する角度）であり、右の方向から入射する光の入射角を＋、左の方向から入射する光の入射角を−として記載されている。また、図４における縦軸は、相対感度であり、ピーク値を１として規格化されている。＋側にピークを持つ曲線が第１焦点検出部３１Ａの入射角度特性、−側にピークを持つ曲線が第２焦点検出部３１Ｂの入射角度特性である。
【００２５】
図４における実線は、図３（ａ）、（ｂ）に例示された焦点検出部３１Ａ、３１Ｂの入射角度特性であり、点線は、焦点検出部３１Ａ、３１Ｂから第２遮光部ＬＳ２、ＬＳ４をそれぞれ取り去った構造を有する焦点検出部の入射角度特性（比較例）である。第２遮光部ＬＳ２、ＬＳ４をそれぞれ有する焦点検出部３１Ａ、３１Ｂの入射角度特性（実線）は、第２遮光部ＬＳ２、ＬＳ４がない焦点検出部の入射角度特性に比べて、０°付近の入射角度特性の変化が急峻である。その理由を、図５を参照しながら説明する。
【００２６】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第２遮光部ＬＳ２を有しない第１焦点検出部の断面図である。図５（ｂ）は、表面Ｓに対して垂直に光が入射している場合を示し、図５（ａ）は、＋２°の角度で光が入射した場合、図５（ｃ）は、−２°の角度で光が入射した場合を示している。図５（ｂ）の場合では、入射光の約５０％が第１遮光部ＬＳ１よって遮断され、入射光の約５０％が光電変換素子３７Ａに入射する。一方、図５（ａ）の場合では、入射光の約７０％が光電変換素子３７Ａに入射し、図５（ｃ）の場合では、入射光の約３０％の光が光電変換素子３７Ａに入射する。
【００２７】
一方、図５（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、第２遮光部ＬＳ２を有する第１焦点検出部３１Ａの断面図である。第２遮光部ＬＳ２は、マイクロレンズ３６に近い位置に配されていて、その位置では入射光はあまり集光されていない。よって、入射光のうち第２遮光部ＬＳ２で遮断される部分の比率は、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）の全てにおいてほぼ同じである。一例として、入射光のうち左側の２０％が第２遮光部ＬＳ２によって遮断されるものと仮定する。第２遮光部ＬＳ２および第１遮光部ＬＳ１で遮断される光を考慮すると、光電変換素子３７Ａに入射する光は、図５（ｄ）の場合は入射光の５０％、図５（ｅ）の場合は入射光の３０％、図５（ｆ）の場合は入射光の１０％となる。
【００２８】
第２遮光部ＬＳ２がない場合、＋２°の光がマイクロレンズ３６に入射したときに光電変換素子３７Ａに入射する光量と、−２°の光がマイクロレンズ３６に入射したときに光電変換素子３７Ａに入射する光量との比は、３０％／７０％≒４３％である。一方、第２遮光部ＬＳ２がある場合、＋２°の光がマイクロレンズ３６に入射したときに光電変換素子３７Ａに入射する光量と、−２°の光がマイクロレンズ３６に入射したときに光電変換素子３７Ａに入射する光量との比は、１０％／５０％＝２０％である。つまり、第２遮光部ＬＳ２がある場合の方が、第２遮光部ＬＳ２がない場合よりも、入射角度特性の０°付近の傾きが急峻である。なお、第２遮光部ＬＳ２があると、第２遮光部ＬＳ２がない場合に比べて、光電変換素子３７Ａに入射する光の光量はどの角度でも低下するが、図４の入射角度特性はピーク値で規格化されているので、第２遮光膜がない場合とある場合でピークがそろっている。
【００２９】
以下、図６を参照しながら本発明の第１実施形態の固体撮像装置３の焦点検出精度について説明する。図６の上段には、図４と同様に、遮光部ＬＳ２、ＬＳ４がない場合とある場合とにおける入射角度特性が示されている。一例において、撮像レンズ２のＦ値がＦ５．６の場合、固体撮像装置３の中央付近の画素には、おおよそ−５°〜＋５°の入射角度で光が入射する。すなわち、図６の上段の入射角度特性におけるＡで示した範囲の光が固体撮像装置３に入射する。
【００３０】
図６の中段には、Ａの範囲のみを抜き出した入射角度特性が示されている。Ａの範囲のみを抜き出した入射角度特性において、第１焦点検出部３１Ａの入射角度特性の重心と第２焦点検出部３１Ｂの入射角度特性の重心位置とが離れているほど、焦点検出精度が高いことを意味する。図６の下段には、遮光部ＬＳ２、ＬＳ４がない場合とある場合の重心位置が示されている。遮光部ＬＳ２、ＬＳ４がある方が、０°付近の入射角度特性が急峻なため、２つの重心位置が相互に離れ、焦点検出精度が向上する。
【００３１】
以上のように、第１実施形態によれば、焦点検出部３１Ａ、３１Ｂに追加の遮光部ＬＳ２、ＬＳ４をそれぞれ設けることにより、撮像レンズの瞳の互いに異なる領域を通過した光の分離性を向上させ、焦点検出精度を向上させることができる。
【００３２】
以下、図７を参照しながら本発明の第２実施形態の固体撮像装置３における第１焦点検出部３１Ａおよび第２焦点検出部３１Ｂの構成を説明する。なお、第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。図７（ａ）には、第１焦点検出部３１Ａの断面構造が示されている。図７（ｂ）には、第２焦点検出部３１Ｂの断面構造が示されている。第２実施形態は、第１実施形態における第２遮光部ＬＳ２、第４遮光部ＬＳ４が単層のカラーフィルタで置き換えられた構成を有する。第１焦点検出部３１Ａのカラーフィルタ層ＣＦＬは、第１光電変換素子３７Ａに入射させる光を透過させるカラーフィルタ（減光フィルタ）３５１と、第２遮光部ＬＳ２を構成するカラーフィルタ３５２とを有する。第２焦点検出部３１Ｂのカラーフィルタ層ＣＦＬは、第２光電変換素子３７Ｂに入射させる光を透過させるカラーフィルタ３５１と、第４遮光部ＬＳ４を構成するカラーフィルタ（減光フィルタ）３５２とを有する。
【００３３】
ここで、カラーフィルタ３５１は、複数種類の撮像画素３２のいずれかが有するカラーフィルタ（例えば、緑色のカラーフィルタ）と同一のカラーを有しうる。換言すると、カラーフィルタ３５１は、複数種類の撮像画素３２のいずれかが有するカラーフィルタと同一材料で構成されうる。一方、遮光部ＬＳ２、ＬＳ４を構成するカラーフィルタ３５２は、黒色または青色のカラーフィルタでありうる。黒色のカラーフィルタは、入射光をその全帯域にわたって減衰させて通過させる減光フィルタを意味する。カラーフィルタ３５２は、少なくとも、それを通過する光を減衰させる機能を有すればよいが、減衰量は大きい方がよい。
【００３４】
一般的に、あるスペクトルをもつ入射光が青色のカラーフィルタを通過して光電変換素子に入射したときに発生する電子数は、緑色のカラーフィルタを通過して光電変換素子に入射したときに発生する電子数よりも少ない。したがって、遮光部ＬＳ２、ＬＳ４を青色のカラーフィルタで構成した場合においても、相応の遮光効果を得ることができる。
【００３５】
以下、図８を参照しながら本発明の第３実施形態の固体撮像装置３における第１焦点検出部３１Ａおよび第２焦点検出部３１Ｂの構成を説明する。なお、第３実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。図８（ａ）には、第１焦点検出部３１Ａの断面構造が示されている。図８（ｂ）には、第２焦点検出部３１Ｂの断面構造が示されている。第３実施形態は、第１実施形態における第２遮光部ＬＳ２、第４遮光部ＬＳ４を配線構造３４における第１配線層３４１以外の配線層、即ち第２配線層３４２または第３配線層３４３によって形成されている。更に、第１遮光部ＬＳ１および第３遮光部ＬＳ２を配線構造３４におけるある配線層に配し、第３遮光部ＬＳ２および第４遮光部ＬＳ４を配線構造３４における他の配線層に配してもよい。この場合、第１遮光部ＬＳ１および第３遮光部ＬＳ２が配される配線層は、第３遮光部ＬＳ２および第４遮光部ＬＳ４が配される層と半導体基板ＳＳとの間に配されうる。
【符号の説明】
【００３６】
２：撮像レンズ、ＰＡ：瞳の第１領域、ＰＢ：瞳の第２領域、３：固体撮像装置、ＬＳＡ：遮光部、ＬＳＢ：遮光部、ＬＳ：遮光部、３１Ａ：第１焦点検出部、３１Ｂ：第２焦点検出部、３２：撮像画素、ＬＳ１：第１遮光部、ＬＳ２：第２遮光部、ＬＳ３：第３遮光部、ＬＳ４：第４遮光部、ＳＳ：半導体基板、Ｓ：半導体基板の表面、３６：マイクロレンズ、３７Ａ：第１光電変換素子、３７Ｂ：第２光電変換素子、３７：第３光電変換素子
【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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