(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換領域と、
光の入射側から見た場合に前記光電変換領域の周辺に位置するように設けられた光を反射する反射部とを有し、
前記反射部は、前記光電変換領域側からの光の少なくとも１部を、他の光電変換領域の方向へ反射するように構成されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置おいて、前記複数の光電変換領域のそれぞれに対応して透過部を有し、それぞれの透過部は、入射した光の一部を透過し、入射した光の一部を反射するように構成されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置において、前記光電変換領域に対応した前記透過部は、主として第１の波長範囲の光を透過し、前記他の光電変換領域に対応した前記透過部は、主として前記第１の波長範囲と異なる第２の波長範囲の光を透過し、前記反射部は、前記光電変換領域側からの前記第２の波長範囲の光を前記他の光電変換領域の方向へ反射することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置において、前記反射部は、光の入射側がら見た場合に、互いに斜め方向に隣接する光電変換領域と光電変換領域の間に設けられていることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置において、前記複数の光電変換領域にそれぞれ対応してマイクロレンズを有し、前記反射部は、光の入射側がら見た場合に、マイクロレンズの設けられていない領域に位置するように設けられていることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置において、前記反射部の反射面は、全反射面を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置において、前記反射部は、複数回の反射が起こるように構成されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置において、前記複数の光電変換領域に対応してマイクロレンズを有し、前記第１の透過部、第２の透過部及び前記反射部は、不要な光を前記マイクロレンズを介して、撮像装置外部へ射出するように構成されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置において、前記複数の光電変換領域は、第１及び第２の光電変換領域を含み、同一の前記反射部が、前記光電変換領域側からの光の少なくとも１部を前記他の光電変換領域の方向へ反射し、前記他の光電変換領域側からの光の少なくとも１部を前記光電変換領域の方向へ反射するように構成されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置おいて、前記反射部における光の反射角度は、略９０度であることを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置において、前記複数の光電変換領域は、水平方向及び垂直方向に配列され、水平方向に隣接する光電変換領域の方向へ光を反射する構成の前記反射部と、垂直方向に隣接する光電変換領域の方向へ光を反射する構成の前記反射部とが、交互に配列されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置おいて、前記反射部の反射面は、前記光電変換領域側からの光の１回目の結像点近傍に設けられていることを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の撮像装置において、前記光電変換領域は、周辺の複数の光電変換領域側から光が配光され、周辺から配光される光の量が、前記光電変換領域へ入射される総光量の略２倍であることを特徴とする撮像装置。
【請求項１４】
複数の光電変換領域と、
前記複数の光電変換領域にそれぞれ対応して設けられた光の一部を透過するとともに光の一部を反射する透過部と、
光の入射側から見た場合に前記光電変換領域の周辺に位置するように設けられた光を反射する反射部とを有し、
それぞれの前記透過部は、中央領域から周辺領域へ傾斜を持った構成であり、前記反射部は、一部分に溝を持った曲面を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４に記載の撮像装置において、
前記複数の光電変換領域へ光を結像するレンズと、前記複数の光電変換領域からの信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換回路と、前記アナログ・ディジタル変換回路からの信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体像を撮像する撮像装置である。
【０００２】
【従来の技術】
固体撮像素子の構造について説明する。
【０００３】
従来よりＣＣＤ型を代表とする固体撮像素子はセンサ部に入射する光の量を増加させるために、チップ上にレンズ形成層設けた素子が知られている。このレンズ形成層は、無機もしくは有機の透明材料層を例えば凸面上に加工した層であり、その凸面上の表面で光線の屈折により集光がなされる。その代表例の断面構造図を第１０図に示す（特開平３−２８３５７２）。これを使って従来技術を説明するとシリコン基板１０１上に遮光性を有する電極層１０２が形成され、その電極層１０２の開口部１０３の底部に臨んで光電変換するためのセンサー部１０４が形成される。その電極層１０２は平坦化層１０５に被覆されており、その上部にはカラーフィルターとしての染料層１０６が形成されている。そして、染料層１０６の上部にレンズ形成層１０７が設けられており、このレンズ形成層１０７のセンサーの開口部１０３に対抗する位置には凸面部１０８が形成されている。
【０００４】
チップの表面から入射した光は、凸面部１０８で屈折され、基板表面のセンサー部１０４に導かれる。そしてセンサー部１０４で光電変換が行われ、所要の画像信号が得られる。
【０００５】
ローパスフィルタについて説明する。
【０００６】
図１０に一般的な固体撮像素子の画素配列を示す。
【０００７】
図中丸で描かれた部分は各画素の前方につけられたマイクロレンズの開口部、すなわち各画素の入射する光の有効部を示した物である。このような固体撮像素子は銀塩フィルムのように厚み方向に各色を作ることが出来ないため、一般に平面方向に、すなわち各画素に色の振り分けがなされており、実質的に各画素は色別の信号しか得られない。したがってそれぞれの画素に無い色は周辺の異なる色の画素データ−から演算して作り出すことになる。
【０００８】
図１１中Ｒは赤色の波長光のみ透過するカラーフィルタ、Ｇ、Ｂはそれぞれ緑色の波長、青色の波長の光のみを通すカラーフィルタであり、一般的にベイヤー配列と呼ばれる各色を千鳥状に配列した物である。図１１のような並びの固体撮像素子から各画素に無い色を作り出す方法はそれぞれ隣同士に異なる色の画素が存在することから例えば上下、あるいは左右の画素の輝度信号を比較してその類似性の強さに応じた擬似信号を作り出し自分の持っている信号に加えるような処理をしている。
【０００９】
このような一般的な処理を行う結果、例えば白と黒の境界などに本来あるべきではないにせの色信号が出てしまうことは公知である。
【００１０】
したがってこのようなセンサーを自然画撮影として使用する、例えばデジタルカメラなどでは、撮影光学系とセンサーの間にローパスフィルター〔以下ＬＰＦと称す〕を挿入してこれらにせ色を排除するという方法が取られている。これは自然画の場合解像度よりも色調のほうを優先したほうが観察するときに良好な印象を与えるということからきている。このローパスフィルターはサバール板とも呼ばれる人工水晶の結晶などを用いたもので光の進行方向に直行する偏向成分に位相差を与えず横ずらしだけを与える物で一般的には図１０に示す各画素のピッチに相当する量をずらすことで、にせ色の防止が実現できる。
【００１１】
これらは通常光軸と直角な平面内でＸ，Ｙ方向にずらすため２〜３枚の異なる方向（例えば、Ｘ、Ｙ、ＸＹ４５度）の上記結晶板を挿入するように構成されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このような固体撮像素子を使う例えばデジタルカメラのような商品においては高機能な物をより小型化することが望まれている。しかしながら単に小型化することは固体撮像素子の光電変換効率を一定とした場合入射する光量が減ることになり、すなわち感度が落ちＳＮの良い画像が得られにくくなる。
【００１３】
上述の固体撮像素子は通常各画素ごとに異なる３種類のカラーフィルター１０６が交互に並んでいる。例えば最近のデジタルスチルカメラにおいては色の再現性を重視するためにＲ，Ｇ，Ｂの３原色のフィルターがベイヤー状（交互に）に並んで画素を形成している。ところがこのような染料によるフィルターは、例えばＲのフィルターであればＧ，Ｂの波長の光をカットするように働くため例えば入射した白色光のうちＲのフィルターの画素に向かって結像するＧとＢの光はフィルターに吸収され光電変換されないことになる。これは言い換えると撮影レンズにより各画素に向けて集光される光のうち２／３を捨てていることでもある。
【００１４】
また、上記従来の技術のところで述べたＬＰＦは一般に人口水晶の透明結晶板等を撮影光学系の後方、固体撮像素子の前面にレイアウトするため、撮影光学系が厚くなることと同時に部品単価が高価なため商品のコストアップにつながるといった二重の欠点があった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、複数の光電変換領域と、光の入射側から見た場合に前記光電変換領域の周辺に位置するように設けられた光を反射する反射部とを有し、前記反射部は、前記光電変換領域側からの光の少なくとも１部を、他の光電変換領域の方向へ反射するように構成されていることを特徴とする撮像装置を提供する。
【００１６】
また上記に記載の撮像装置おいて、前記複数の光電変換領域のそれぞれに対応して透過部を有し、それぞれの透過部は、入射した光の一部を透過し、入射した光の一部を反射するように構成されていることを特徴とする撮像装置を提供する。
【００１７】
また上記に記載の撮像装置において、前記光電変換領域に対応した前記透過部は、主として第１の波長範囲の光を透過し、前記他の光電変換領域に対応した前記透過部は、主として前記第１の波長範囲と異なる第２の波長範囲の光を透過し、前記反射部は、前記光電変換領域側からの前記第２の波長範囲の光を前記他の光電変換領域の方向へ反射することを特徴とする撮像装置を提供する。
【００１８】
また上記に記載の撮像装置において、前記反射部は、光の入射側がら見た場合に、互いに斜め方向に隣接する光電変換領域と光電変換領域の間に設けられていることを特徴とする撮像装置を提供する。
【００１９】
また上記に記載の撮像装置において、前記複数の光電変換領域にそれぞれ対応してマイクロレンズを有し、前記反射部は、光の入射側がら見た場合に、マイクロレンズの設けられていない領域に位置するように設けられていることを特徴とする撮像装置を提供する。
【００２０】
また上記に記載の撮像装置において、前記反射部の反射面は、全反射面を含むことを特徴とする撮像装置を提供する。
【００２１】
また上記に記載の撮像装置において、前記反射部は、複数回の反射が起こるように構成されていることを特徴とする撮像装置を提供する。
【００２２】
また上記に記載の撮像装置において、前記複数の光電変換領域に対応してマイクロレンズを有し、前記第１の透過部、第２の透過部及び前記反射部は、不要な光を前記マイクロレンズを介して、撮像装置外部へ射出するように構成されていることを特徴とする撮像装置を提供する。
【００２３】
また上記に記載の撮像装置において、前記複数の光電変換領域は、第１及び第２の光電変換領域を含み、同一の前記反射部が、前記光電変換領域側からの光の少なくとも１部を前記他の光電変換領域の方向へ反射し、前記他の光電変換領域側からの光の少なくとも１部を前記光電変換領域の方向へ反射するように構成されていることを特徴とする撮像装置を提供する。
【００２４】
また上記に記載の撮像装置おいて、前記反射部における光の反射角度は、略９０度であることを特徴とする撮像装置を提供する。
【００２５】
また上記に記載の撮像装置において、前記複数の光電変換領域は、水平方向及び垂直方向に配列され、水平方向に隣接する光電変換領域の方向へ光を反射する構成の前記反射部と、垂直方向に隣接する光電変換領域の方向へ光を反射する構成の前記反射部とが、交互に配列されていることを特徴とする撮像装置を提供する。
【００２６】
また上記に記載の撮像装置おいて、前記反射部の反射面は、前記光電変換領域側からの光の１回目の結像点近傍に設けられていることを特徴とする撮像装置を提供する。
【００２７】
また上記に記載の撮像装置において、前記光電変換領域は、周辺の複数の光電変換領域側から光が配光され、周辺から配光される光の量が、前記光電変換領域へ入射される総光量の略２倍であることを特徴とする撮像装置を提供する。
【００２８】
また、複数の光電変換領域と、前記複数の光電変換領域にそれぞれ対応して設けられた光の一部を透過するとともに光の一部を反射する透過部と、光の入射側から見た場合に前記光電変換領域の周辺に位置するように設けられた光を反射する反射部とを有し、それぞれの前記透過部は、中央領域から周辺領域へ傾斜を持った構成であり、前記反射部は、一部分に溝を持った曲面を有することを特徴とする撮像装置を提供する。
【００２９】
また、上記に記載の撮像装置において、前記複数の光電変換領域へ光を結像するレンズと、前記複数の光電変換領域からの信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換回路と、前記アナログ・ディジタル変換回路からの信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とする撮像装置を提供する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１から図８を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００３１】
図１は、本実施の形態の固体撮像素子を光が入射する方向から見た場合の部分拡大図であり、図２はその固体撮像素子の断面図（図１で、ＺＺ’で切った場合の断面図）である。
【００３２】
まず、固体撮像素子の製造方法及び構造について図１から図３を用いて説明する。
【００３３】
１はシリコン基板で公知の方法で光電変換領域であるフォトダイオード２や不図示のゲート回路などが、水平方向（Ｘ軸方向）及び垂直方向（Ｙ軸方向）に２次元状に形成されている。３は透明なポリシリコン層でこの中に複数のアルミ配線層４が形成されている。このアルミ配線４やトランジスタースイッチなどを含むポリシリコン層３は一般に蒸着やスパッタなどの薄膜生成加工法とフォトレジスト層を塗った後マスクアライナー等によりパターンを焼き付けエッチングにより焼き付けたパターン部を除去してそこに新しいアルミ配線層４，あるいはポリシリコン層３を再び作るなどのフォトリソ工程を繰り返し行うことにより高精度で均一な所望の構造を作りこむものである。
【００３４】
５はＳｉＯ２などで出来ている透明な平坦化膜層である。この平坦化膜層５も前述のごとく何回ものフォトリソ工程で少しづつ作られているもので、まず最初に曲面部５ａの層を作る。ポリシリコン層３、アルミ層４間で出来たシリコン基板に曲面部５ａの頂上５ｂまでの高さで一様に平坦化幕層を蒸着などの技術で作った後その上面にフォトレジスト層を一様に塗り、マスクアライナーなどで曲面部５ａの原型ともなるパターン部を焼き付ける。このときポジタイプのフォトリソ工程であれば頂上５ｂの下側は一番強い光で感光させ、平坦部５ｃはほとんど感光させないようにアナログ的に徐々に露光の強弱が変化するように感光させ  その後適正なケミカル処理により未感光部を除去していく。この工程により図２中の曲面部５ａを上方に平行移動したようなＳｉＯ２とフォトレジスト層が残る。この状態でドライエッチング（電子線あるいはイオンを上方から放射して厚みを均一に削り取っていく処理）を行いフォトレジスト層とＳｉＯ２層を同時に除去するとちょうどレジストの厚く残っていた部分はほとんどレジスト層のみの除去となり局面部５ａの頂上５ｂとなる。また、レジスト層がほとんど残っていなかった部分が平坦部５ｃとなる。
【００３５】
この状態の曲面部５ａは、図３Ａに図示するように、四角すいの斜面を凹面鏡にしたような構造で  滑らかな曲面部５ａ形状で入射光を若干集光するように構成してある。なお、この曲面の形状については後で詳述する。
【００３６】
以上のような工程を経てＳｉＯ２の曲面をシリコン基板前面に規則的な繰り返しパターンとして作りこんだ後、透過部であるダイクロイック膜６を蒸着する。このダイクロイック膜６は約１０層くらいの誘電体で形成された干渉膜である。
【００３７】
図１に示すように、主として赤色の波長（以下Ｒと記す）の光を通過させて緑色の波長（以下Ｇと記す）と青色の波長（以下Ｂと記す）の光をほとんど反射させるような構成となっている赤色膜６ａ、同様に主としてＧの光を透過させ，残りの色の光をほとんど反射する緑色膜６ｂ、主としてＢの光を透過させ残りの色の光をほとんど反射させる青色膜６ｃの三種類の蒸着膜を６ａ、６ｂ、６ｃをひとつのユニットとして同じ繰り返しパターンでシリコン基板１の上面前面に形成する。
【００３８】
この形成方法は前述の曲面部５ａの作り方と似ていて、まずフォトレジストを一様に塗った後にまず赤色膜６ａを蒸着する部分以外のところを感光させ、化学エッチングにかけると赤色膜６ａが乗るところのみが開口する。この状態でＲのみ透過するダイクロイック膜を蒸着させ，これが終わったところで残ったレジスト膜を化学処理によって除去する。同じように、緑色膜、青色膜とつけていってシリコン基板１の前面に繰り返しパターンによる３種類の膜が蒸着される。
【００３９】
次に同じようにＳｉＯ２膜を平坦化膜層５の上面５ｄまで再びスパッタリングで作る。この後前述の曲面部６を作った工程と同じような製造方法で反射部７を形成する。
【００４０】
反射部７は図３Ｂに示すように、おわん形（光が入射してくる方向にふくらみを持った曲面）鏡面部７ａと溝形鏡面部７ｂによって形成されており、ザグリした部分７ｄに頭が曲面状のマイナスビスがねじ込まれたような形状をしている（ただし、マイナス形状の溝がかなり深く切ってある）。
【００４１】
これは後述する光束が反射するためのダッハ形状７ｃと、集光するための凹面形状のおわん形鏡面部７ａを併せ持つ全面鏡面構造のＳｉＯ２の層で前述の配光する光束を全反射するものである。
【００４２】
上記のような反射部の形状は、以下で説明する３つの大きな特徴がある。
【００４３】
まず、第１の特徴を以下に説明する。
【００４４】
図３Ｂに示す形状は配光する固体撮像素子側から見ると中央の溝形鏡面部７ｂの平らな面におわんのさらに半分の形状が映っているように見える。ダイクロイック膜６で反射された光は図１で示すように矢印ハのように左上方に向かい、この溝形鏡面部７ｂに映ったおわん型鏡面部７ａの近傍でいったん結像した後再び図１矢印ホのように左下方向に反射、集光され、隣接する画素に向かう。
【００４５】
また、この反射部（おわん型鏡面部７ａ、溝形鏡面部７ｂ）の存在する位置は図１で明らかなように整列しているマイクロレンズ８の４隅の部分、すなわち光の入射側が見た場合にマイクロレンズが形成されていない位置である固体撮像素子の光学的デッドスペース部に収まりの良い形で位置していることでマイクロレンズの光を取り込む有効径を損わず実現している。
【００４６】
この画素の４隅のデッドスペース部に単純におわん型の反射及び集光を行う光学系を入れると、図１中央部のＧの画素に向かう光のうちダイクロイック膜６で反射され他の画素へ配光されたＲ、Ｂ光は、図１の右斜め上方の同じＧ画素に入ってしまい有効に活用されることは無い。また、上記のような欠点を解消するために、隣接する画素に向かうように下向きのおわん形状を作ろうとするとマイクロレンズ８のデッドスペース部の十字星型形状にそぐわず、集光のための凹面鏡が非常に小さな物になってしまう。これでは反射してきた全光束を隣の画素に振り分けることが出来ない。
【００４７】
次に第２の特徴を説明する。
【００４８】
反射部７は、光束を略９０°方向（図１参照）を変える。これは、前述のごとくＬＰＦは、通常光軸と垂直な平面方向に光束をシフトする役割を果たしていて、通常２〜３枚Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、ＸＹ４５°方向にシフトする様に挿入されている。
【００４９】
詳細は後述するが、図１に示すように溝型鏡面部７ｂをＸ軸方向、Ｙ軸方向に交互に設けることによって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の２つのＬＰＦの役割を固体撮像素子内に取り込むことが可能となった。
【００５０】
次に第３の特徴を説明する。
【００５１】
図１で示すように略９０°の方向に、さらに図２で示すように所定の方向に反射するように構成することによって、全てを全反射面で構成している。
【００５２】
すなわち、ＳｉＯ２の屈折率１．６の全反射角略３８°に対して、図１、図２の両方向で角度を持つことにより、この全反射条件を満たして、表面に特殊な膜をつけることなく達成した。全反射は、基本的に１００％の反射で効率ダウンがない。
【００５３】
このようなことから本実施形態では、３回反射形の形状、すなわちおわん型反射部と溝形反射部による構造が考案された。
【００５４】
その後平坦化膜層５の上面に不図示の平坦化処理（アクリル系などの薄い膜がつけられて）をされ、マイクロレンズ８が以下のような公知の工程で形成される。
【００５５】
まず最終形状である図１のマイクロレンズのパターンで平坦化膜層５の上面５ｄにμレンズの材料であるアクリル系樹脂との親和性の良い表面処理を行い、その後アクリル系の熱可塑性の樹脂を均一に塗りさらにレジストを塗り各μレンズ８の光軸を中心とした円柱形状にパターンを焼き付けてエッチングする。
【００５６】
この状態で図１で見たところと同じ形状がマイクロレンズ形状ではなく円柱形状で生成されている。さらにこれを百数十度の均一炉の中に入れるとアクリル系樹脂は溶融し持っている表面張力で図１に示すような曲面レンズ形状となる。
【００５７】
次に、上記で説明した固体撮像素子における入射した光の挙動について図１及び図２を用いて説明する。
【００５８】
不図示の撮影レンズを通してシリコン基板１に向かってきた光束は被写体の像を結ぶべくそれぞれの画素に向かって収束しようとしている。ここでは、図１の中心のＧ画素に向かう光束のうちマイクロレンズの第２象限部分を透過してくる全光束の約１／４の光について説明する。
【００５９】
図２で示すように、光束はマイクロレンズ８によって屈折され、光電変換領域２に集光される。このときの挙動をわかりやすく説明するために光は白色光とする。
【００６０】
この光はダイクロイック膜６の層により波長分離がなされＧの光のみ（すなわち、白色光の１／３の光）が光電変換領域２に向かって透過され、ＲとＢの光（すなわち、２／３の光）は上記ダイクロイック膜６により反射され図中ハで示すとおり、反射部７に向かう。このとき前記ダイクロイック膜６の膜形状は光束を集光する凹面形状をし、かつ図３Ａに示すようにマイクロレンズ８の光軸と反対側方向に傾斜している面で構成されているため、反射して反射部７に向かい溝形鏡面部７ｂに映っているおわん型鏡面部７ａの近傍、すなわち図中楕円で示す二の位置でいったん結像する。その後再び光束は広がっていこうとするが反射部７のおわん形鏡面部７ａの凹面のパワーでもう一度集光される。
【００６１】
上記まで述べた反射部７に向かう方向は図１からわかるように、光の入射する方向から見て斜め上方向となっており、反射部７の中央の溝形鏡面部７ｂにまずぶつかり反射され、その後図１中左下に向かいながらおわん型鏡面部７ａにぶつかり、再度左上方に反射し、再び溝形鏡面部７ｂに反射して隣接するＲの画素に向かう。
【００６２】
結局この反射部７に向かった光は３回反射して図１、図２で示すようにホで示す方向に向かい、Ｒ画素に集光されようとする。
【００６３】
Ｒ画素の上方にあるダイクロイック膜はＲのみ透過できるように構成されているため  前記反射部７で反射してきたＲ，Ｂの光のうちＲの光（マイクロレンズ８に入射してきた光のちの１／３の光）はダイクロイック膜６を透過してＲ画素の光電変換領域２に入射する。またＢの光はダイクロイック膜６で再び反射してＲ画素のマイクロレンズ８を透過して被写体の方向に向かう。
【００６４】
このように使われない余分な光が固体撮像素子内にこもらず外へ逃げてくれることによって余分なゴーストやフレア光にならず好適な画質を得ることが同時に得られる。
【００６５】
ここまではＧ画素に向かった光のうち第２象限の光束のみについて述べたが第４象限部分も対称で同じ動作となる。
【００６６】
また、図１のＧ画素の左隣接するＲ画素に向かった光のうちで第一象限の部分の光に含まれるＢの光とＧの光は上記の説明と同様のルートを対称型に進み右隣のＧ画素に入射する。ここでも同じようにＧの画素のダイクロイック膜６によりＧの光は光電変換領域２の方向に進むが、Ｂの光は反射されマイクロレンズ８から外部に射出される。
【００６７】
上記で説明した隣接するＧ画素とＲ画素に着目すると、Ｇ画素からＲ画素に配光する場合の光の経路と、Ｒ画素からＧ画素に配光する場合の光の経路は、同じ反射部を共有化しているため、固体撮像素子の小型化が図れる。
【００６８】
次に図１の中央部のＧ画素のマイクロレンズに向かう白色光のうち第１象限を透過する光の挙動について述べる。上述した挙動と同じようにダイクロイック膜６によりＧの光はそのまま光電変換領域２の方向に透過するが、ＲとＢの光はダイクロイック膜６により図１の右上方に反射され右上にある反射部に向かう。この反射部７は、上記で説明したＧ画素の左上の反射部を−９０度回転した構成である。このように溝と曲面で構成される全反射面が垂直方向を向いているため反射部７で反射したＲ，Ｂの光は図１のＧ画素の上方にあるＢの画素に向かう。その後は前述のＲのところで述べたようにＲ、Ｂの光のうちＢの光は光電変換領域２に入射され、Ｒの光はダイクロイック膜６で反射してＢ画素のマイクロレンズを通って被写体のほうに射出される。
【００６９】
以上のような動作を総合するとＧ画素に向かった白色光はＧの光のみ透過すると同時に他のＲとＢの光を図中両隣のＲの画素、および上下のＢの画素に振り分け感光させる。
【００７０】
以上の工程の中で必要な２色以外の残りの波長の光は入ってきた隣接するマイクロレンズから被写体方向に射出され、他の画素に回り込んでノイズ光となることなく排出される。
【００７１】
図４に示す通り以上のような動作では  例えばＧの一画素に入射する光は上下、左右のそれぞれＢとＲの画素から１象限分（１／４の光の量）のＧの光をもらってくることになり、元々この画素に入射する光の量を１とすれば、各画素からさらに１／４づつもらってくるので都合２の光が入射することになり、言い換えれば感度が２倍になったことと等しくなる。
【００７２】
また、前述の従来技術のところで述べたにせ色の防止のＬＰＦに関しても、上記新しい構造をとることでひとつの画素に入射する光と同じ量の光が上下左右に１／４づつ振り分けられる、あるいは、上下左右の画素から１／４ずつもらうことで、適切な光の配分が行われＬＰＦとほぼ同じ効果が得られる。
【００７３】
さらに、反射部７の溝型鏡面部が図１のようにＸ方向、Ｙ方向と交互にシンメトリックに並んでいることにより、例えば、Ｇの１画素に入射する光は、Ｘ方向（上下）とＹ方向（左右）から等量もらうことにより、Ｘ軸方向とＹ軸方向のＬＰＦを２枚挿入したことと同様な効果が得られるものである。
【００７４】
図５には、Ｇ、Ｂ、Ｒ画素が配置された場合の、光の配光、集光の状態を示している。
【００７５】
図６、図７には被写体に白黒のバーチャートを置いたときの固体撮像素子からの出力の様子を示したものである。各画素の出力は図のように白部２．０ｉに対し、黒部２／３ｉあるいはチャートの太さによっては黒部２／４ｉとＬＰＦとして良好な値を示すものである。このように、にせ色の防止が計れると同時に輝度差によるコントラストも得られ解像感も損なわれず、良好な画質が得られることがわかる。
【００７６】
さらに、反射部７を画像の一次結像面（二）近傍に設けたことにより、小型で効率の良い反射構造をとることが出来、結果として感度アップにつながる。
【００７７】
以上説明したように、上記ではエリア型の固体撮像素子について述べてきたが、ライン型の固体撮像素子にも適応される。
【００７８】
また、固体撮像素子はＣＣＤ型であってもよいし、ＣＭＯＳイメ−ジセンサ等のＸＹアドレス型などであってもよく、固体撮像素子のタイプによらずマイクロレンズアレーのように集光機能をもつ多くの固体撮像素子に適応できる。
【００７９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、例えばＧの一画素に入射する光は上下、左右のそれぞれＢとＲの画素から１／４づつ（有効径の１／４の光の成分を反射してもらってくる）Ｇの光をもらってくることになり、元々この画素に入射する光の量を１とすれば、各画素からさらに１／４づつもらってくるので都合２の光が入射することになりこれは言い換えれば感度が２倍になったことと等しくなる。さらにこのことは同じ感度の固体撮像素子であれば大きさをルート１／２にすることが出来る。
【００８０】
また、前述の従来技術のところで述べたにせ色の防止のＬＰＦに関しても、上記新しい構造をとることでひとつの画素に入射する光と同じ量の光が上下左右に１／４づつ振り分けられるということで  適切な光の配分が行われＸ軸方向、Ｙ軸方向のそれぞれのＬＰＦを１枚ずつ入れた事と同じ効果が得られる。このことにより光学スペースの減少と高価なフィルターを使わずに済むといった２重の効果も期待できる。
【００８１】
さらにはこれらの効果をもつ新しい構造である反射部を集光用のマイクロレンズアレーの４隅にあたるデッドスペース部に設け、形や光学パワーを工夫することによって従来のマイクロレンズの有効系を損なうことなく実質上の改善効果を高いものに出来る。
【００８２】
次に、図７に基づいて、上記で説明した本実施の形態の固体撮像素子を用いた撮像装置（デジタルカメラ）について説明する。
【００８３】
図７において、２０１はレンズのプロテクトとメインスイッチを兼ねるバリア、２０２は被写体の光学像を固体撮像素子２０４に結像させるレンズ、２０３はレンズ２０２を通った光量を可変するための絞り、２０４はレンズ２０２で結像された被写体を画像信号として取り込むための固体撮像素子、２０５は、固体撮像素子２０４から出力される画像信号を増幅するゲイン可変アンプ部及びゲイン値を補正するためのゲイン補正回路部等を含む撮像信号処理回路、２０６は固体撮像素子２０４より出力される画像信号のアナログーディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換器、２０７はＡ／Ｄ変換器２０６より出力された画像データに各種の補正を行ったりデータを圧縮する信号処理部、２０８は固体撮像素子２０４、撮像信号処理回路２０５、Ａ／Ｄ変換器２０６、信号処理部２０７に、各種タイミング信号を出力するタイミング発生部、２０９は各種演算とスチルビデオカメラ全体を制御する全体制御・演算部、２１０は画像データを一時的に記憶する為のメモリ部、２１１は記録媒体に記録または読み出しを行うためのインターフェース部、２１２は画像データの記録または読み出しを行う為の半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体、２１３は外部コンピュータ等と通信する為のインターフェース部である。
【００８４】
次に、前述の構成における撮影時の撮像装置の動作について説明する。
【００８５】
バリア２０１がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、更にＡ／Ｄ変換器２０６などの撮像系回路の電源がオンされる。
【００８６】
それから、露光量を制御する為に、全体制御・演算部２０９は絞り２０３を開放にし、固体撮像素子２０４から出力された信号はＡ／Ｄ変換器２０６で変換された後、信号処理部２０７に入力される。
【００８７】
そのデータを基に露出の演算を全体制御・演算部２０９で行う。
【００８８】
この測光を行った結果により明るさを判断し、その結果に応じて全体制御・演算部２０９は絞りを制御する。
【００８９】
次に、固体撮像素子２０４から出力された信号をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を全体制御・演算部２０９で行う。その後、レンズを駆動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断した時は、再びレンズを駆動し測距を行う。
【００９０】
そして、合焦が確認された後に本露光が始まる。
【００９１】
露光が終了すると、固体撮像素子２０４から出力された画像信号はＡ／Ｄ変換器２０６でＡ／Ｄ変換され、信号処理部２０７を通り全体制御・演算部２０９によりメモリ部に書き込まれる。
【００９２】
その後、メモリ部２１０に蓄積されたデータは、全体制御・演算部２０９の制御により記録媒体制御Ｉ／Ｆ部を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体２１２に記録される。
【００９３】
また、外部Ｉ／Ｆ部２１３を通り直接コンピュータ等に入力して画像の加工を行ってもよい。
【００９４】
【発明の効果】
本発明によれば、感度の向上が図れ、小型かつ安価な撮像装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光の入射側から見た固体撮像素子の図である。
【図２】固体撮像素子の断面図である。
【図３】  Aは平坦化層膜の一部分を表す図である。Ｂは反射部を表す図である。
【図４】隣接画素からＧ画素への配光を表す図である。
【図５】隣接画素間の配光を表す図である。
【図６】被写体にバ−チャ−トを置いた場合の固体撮像素子の出力を表す図である。
【図７】被写体にバ−チャ−トを置いた場合の固体撮像素子の出力を表す図である。
【図８】撮像装置を表す図である。
【図９】従来技術を表す図である。
【図１０】従来技術を表す図である。
【符号の説明】
１  シリコン基板
２  フォトダイオード
３  ポリシリコン層
４  アルミ配線層
５  平坦化膜層
６  ダイクロイック膜
７ａ  おわん型鏡面部
７ｂ  溝型鏡面部
８  マイクロレンズ
【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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