本發(fā)明涉及固態(tài)成像裝置和包括固態(tài)成像裝置的成像系統(tǒng)，更具體涉及用于數(shù)字靜物攝像機(jī)、數(shù)字視頻攝像機(jī)等的固態(tài)成像裝置。

背景技術(shù)：
在數(shù)字靜物攝像機(jī)或視頻攝像機(jī)中，已知用于檢測用于自動聚焦（AF）的距離的技術(shù)。關(guān)于這種用于檢測用于AF的距離的技術(shù)，日本專利申請公開2002-314062（下文稱為專利文獻(xiàn)1）提出一種固態(tài)成像裝置，其中成像裝置的一部分像素具有測距功能，并且檢測是通過相位差系統(tǒng)進(jìn)行的。相位差系統(tǒng)是這樣的方法，其中比較通過攝像機(jī)鏡頭的光瞳上的不同區(qū)域的光學(xué)圖像，并且使用利用立體圖像的三角測量以檢測距離。在該方法中，與常規(guī)對比系統(tǒng)的情況不同，不需要移動透鏡以進(jìn)行測距，從而可以進(jìn)行高精度的高速AF。另外，可以在拍攝運(yùn)動圖像時進(jìn)行實(shí)時AF。在上述專利文獻(xiàn)1中，作為測距像素的結(jié)構(gòu)，公開了這樣的結(jié)構(gòu)：其中提供了微透鏡和其下方的多個光電轉(zhuǎn)換單元。這使得可以將通過攝像機(jī)鏡頭的光瞳上的預(yù)定區(qū)域的光選擇性地引入光電轉(zhuǎn)換單元以進(jìn)行測距。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
技術(shù)問題然而，在上述專利文獻(xiàn)1公開的結(jié)構(gòu)中，通過微透鏡的光受到在布線部件等處散射的影響，并且光束不能被充分分離，并且因此，存在降低測距精度的問題。另外，在專利文獻(xiàn)1公開的結(jié)構(gòu)中，具有小入射角的光到達(dá)兩個光電轉(zhuǎn)換單元之間的區(qū)域，未被光電轉(zhuǎn)換單元檢測，并變?yōu)閾p失。因此，由測距像素檢測的光強(qiáng)度較低并更易于受到噪聲的影響，從而降低了測距精度。另外，當(dāng)在專利文獻(xiàn)1中描述的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于具有小像素尺寸的固態(tài)成像裝置時，存在如下的問題。隨著像素尺寸變得越小，用于將光引入光電轉(zhuǎn)換單元的微透鏡的F值變得越大，并且像素尺寸與衍射圖像的尺寸變得幾乎相同。因此，光在像素中延伸，并因此不能充分分離光束，并且進(jìn)一步降低了測距精度。問題的解決方案考慮上述問題做出本發(fā)明，本發(fā)明的目的為提供固態(tài)成像裝置和具有固態(tài)成像裝置的成像系統(tǒng)，其可以以高精度進(jìn)行測距，尤其是，其即使在像素尺寸較小時仍可以以高精度進(jìn)行測距。根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像裝置包括：光波導(dǎo)，具有折射率不同的多個區(qū)域；以及光電轉(zhuǎn)換單元，用于將通過光波導(dǎo)引導(dǎo)的光轉(zhuǎn)換為電信號，其中：光波導(dǎo)包括：位于光入射側(cè)的主波導(dǎo)，以及與主波導(dǎo)連接并位于光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)的第一副波導(dǎo)和第二副波導(dǎo)；主波導(dǎo)引導(dǎo)從第一方向進(jìn)入的光和從第二方向進(jìn)入的光；以及第一副波導(dǎo)和第二副波導(dǎo)分別引導(dǎo)已經(jīng)從第一方向進(jìn)入并且已經(jīng)通過主波導(dǎo)的光和已經(jīng)從第二方向進(jìn)入并已經(jīng)通過主波導(dǎo)的光。發(fā)明的有益效果根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)一種固態(tài)成像裝置，其可以以高精度進(jìn)行測距，并且尤其是，其即使在像素尺寸較小時仍可以以高精度進(jìn)行測距；并且實(shí)現(xiàn)一種包括該固態(tài)成像裝置的成像系統(tǒng)。附圖說明[圖1]圖1為在根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置中設(shè)置的測距像素的示意截面圖。[圖2A]圖2A為示出根據(jù)第一實(shí)施例的光波導(dǎo)中的波導(dǎo)模式的圖。[圖2B]圖2B為示出根據(jù)第一實(shí)施例的光波導(dǎo)中的波導(dǎo)模式的圖。[圖3]圖3為示出根據(jù)第一實(shí)施例的像素中的檢測光強(qiáng)度與入射角的依賴性的圖。[圖4A]圖4A為利用根據(jù)第一實(shí)施例的成像裝置測量到被檢體的距離的方法的說明圖。[圖4B]圖4B為利用根據(jù)第一實(shí)施例的成像裝置測量到被檢體的距離的方法的說明圖。[圖5]圖5為在根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置中設(shè)置的測距像素的示意截面圖。[圖6]圖6為示出根據(jù)第一實(shí)施例的像素中的檢測光強(qiáng)度與入射角的依賴性的圖。[圖7A]圖7A為包括根據(jù)第一實(shí)施例的像素的固態(tài)成像裝置的制造處理步驟的說明圖。[圖7B]圖7B為包括根據(jù)第一實(shí)施例的像素的固態(tài)成像裝置的制造處理步驟的說明圖。[圖7C]圖7C為包括根據(jù)第一實(shí)施例的像素的固態(tài)成像裝置的制造處理步驟的說明圖。[圖8]圖8為在根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置中設(shè)置的測距像素的示意截面圖。[圖9A]圖9A為在根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的一部分中設(shè)置的測距像素的示意截面圖。[圖9B]圖9B為在根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的一部分中設(shè)置的測距像素的示意截面圖。[圖10A]圖10A為在根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的一部分中設(shè)置的測距像素的示意截面圖。[圖10B]圖10B為在根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的一部分中設(shè)置的測距像素的示意截面圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明使用這樣的特性：波導(dǎo)中的光傳播狀態(tài)（波導(dǎo)模式）根據(jù)進(jìn)入波導(dǎo)的光束的入射角而變化。更具體地，在像素中設(shè)置多個光電轉(zhuǎn)換單元，并適當(dāng)?shù)匦纬刹▽?dǎo)結(jié)構(gòu)。這使得可以將入射光中以預(yù)定角度入射的光引導(dǎo)到預(yù)定光電轉(zhuǎn)換單元并對其進(jìn)行檢測，以實(shí)現(xiàn)能夠以高精度測距的固態(tài)成像裝置。根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像裝置是這樣的固態(tài)成像裝置，其包括光波導(dǎo)和光電轉(zhuǎn)換單元，光波導(dǎo)具有折射率不同的多個區(qū)域，光電轉(zhuǎn)換單元用于將被引導(dǎo)通過光波導(dǎo)的光轉(zhuǎn)換為電信號。根據(jù)本發(fā)明，光波導(dǎo)包括：位于光入射側(cè)的主波導(dǎo)，以及第一副波導(dǎo)和第二副波導(dǎo)，其與主波導(dǎo)連接并位于光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)。主波導(dǎo)引導(dǎo)從第一方向進(jìn)入的光和從第二方向進(jìn)入的光。第一副波導(dǎo)和第二副波導(dǎo)分別引導(dǎo)已經(jīng)從第一方向進(jìn)入并且已經(jīng)通過主波導(dǎo)的光和已經(jīng)從第二方向進(jìn)入并已經(jīng)通過主波導(dǎo)的光。在根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像裝置中，具有不同折射率的多個區(qū)域的每個區(qū)域都包括芯部件和包層部件。另外，在根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像裝置中，在第一副波導(dǎo)和第二副波導(dǎo)的一個副波導(dǎo)中，由第一副波導(dǎo)和第二副波導(dǎo)中的該一個副波導(dǎo)引入的從第一方向入射并出射的光的強(qiáng)度高于由第一副波導(dǎo)和第二副波導(dǎo)中的該一個副波導(dǎo)引入的從第二方向入射并出射的光的強(qiáng)度，而在第一副波導(dǎo)和第二副波導(dǎo)的另一個副波導(dǎo)中，由第一副波導(dǎo)和第二副波導(dǎo)中的另一個副波導(dǎo)引入的從第二方向入射并出射的光的強(qiáng)度高于由第一副波導(dǎo)和第二副波導(dǎo)中的另一個副波導(dǎo)引入的從第一方向入射并出射的光的強(qiáng)度。下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)成像裝置。注意，原則上在全部附圖中使用相同的附圖標(biāo)記表示具有相同功能的部件，并盡可能省略對其的重復(fù)描述。第一實(shí)施例作為第一實(shí)施例，參考圖1描述根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像裝置的示例結(jié)構(gòu)。在圖1中，在該實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的一部分中布置測距像素100。像素100自光入射側(cè)（+z側(cè)）起包括：主波導(dǎo)101（芯部件102和包層部件103）、副波導(dǎo)（第一副波導(dǎo)）104和副波導(dǎo)（第二副波導(dǎo)）105、以及基板108。這里，芯部件102和包層部件103形成光波導(dǎo)的具有不同折射率的多個區(qū)域。主波導(dǎo)101的入射側(cè)（+z側(cè)）上的端表面稱為入射端表面109，而出射側(cè)（-z側(cè)）上的端表面稱為出射端表面110。副波導(dǎo)104和105被設(shè)置在主波導(dǎo)101的出射端表面110與基板108之間，并且每個都具有芯部件106和包層部件107。芯部件102和106、以及包層部件103和107由成像波長帶中的透明材料形成，諸如SiO2、SiN或有機(jī)材料等。注意，芯部件102由折射率高于包層部件103的材料形成，芯部件106由折射率高于包層部件107的材料形成。這使得將光約束在芯部件102和106中以傳播?；?08由吸收成像波長帶中的光的材料形成，例如Si，并且包括光電轉(zhuǎn)換單元，該光電轉(zhuǎn)換單元通過離子注入等在基板108的內(nèi)部的至少部分區(qū)域中形成。從外部進(jìn)入像素100的光束被調(diào)整為能夠傳播通過主波導(dǎo)101和副波導(dǎo)104和105以出射到基板108中。如果光電轉(zhuǎn)換單元被設(shè)置在副波導(dǎo)104或105下方，則出射光到達(dá)光電轉(zhuǎn)換單元、被轉(zhuǎn)換為電子，并且該電子輸出到信號處理電路（未示出）。從第一方向進(jìn)入像素100的光束111被轉(zhuǎn)換為主波導(dǎo)101的波導(dǎo)模式113（圖2A），傳播通過主波導(dǎo)，并且進(jìn)一步被轉(zhuǎn)換為副波導(dǎo)104的波導(dǎo)模式115（圖2A）并傳播通過副波導(dǎo)104。另一方面，從第二方向進(jìn)入像素100的光束112被轉(zhuǎn)換為主波導(dǎo)101的波導(dǎo)模式114（圖2B）、傳播通過主波導(dǎo)、并且進(jìn)一步被轉(zhuǎn)換為副波導(dǎo)105的波導(dǎo)模式116（圖2B）并傳播通過副波導(dǎo)105。波導(dǎo)模式由光波導(dǎo)的多個本征模(eigenmode)的和表示并且指示傳播通過光波導(dǎo)的狀態(tài)。本征模由光波導(dǎo)的芯部件和包層部件的形狀和折射率唯一確定。當(dāng)光束111和112進(jìn)入主波導(dǎo)101時，光束111和112被耦合到多個本征模并以固有的波導(dǎo)模式傳播。形成波導(dǎo)模式的本征模的比率根據(jù)入射角而變化，其導(dǎo)致波導(dǎo)模式中的不同電場分布。通過適當(dāng)設(shè)置主波導(dǎo)101的形狀和介質(zhì)，可以進(jìn)行在具有根據(jù)入射角而不同的電場分布的波導(dǎo)模式中的傳播。另外，通過把傳播通過主波導(dǎo)101的光的各個波導(dǎo)模式與各個副波導(dǎo)的波導(dǎo)模式耦合，使得具有不同入射角的各個入射光束傳播通過不同副波導(dǎo)104和105。隨著在波導(dǎo)的連接部分處的兩個波導(dǎo)模式的電場分布彼此更接近，波導(dǎo)模式之間的耦合效率變得更高。主波導(dǎo)101以及副波導(dǎo)104和105被設(shè)置為使得主波導(dǎo)101中的波導(dǎo)模式113和副波導(dǎo)104中的波導(dǎo)模式115的電場分布彼此接近。另外，主波導(dǎo)101和副波導(dǎo)104和105被設(shè)置為使得主波導(dǎo)101中的波導(dǎo)模式114和副波導(dǎo)105中的波導(dǎo)模式116的電場分布彼此接近。通過這樣，由于波導(dǎo)模式113與波導(dǎo)模式115高效率地耦合，因此從第一方向進(jìn)入的光束111傳播到副波導(dǎo)104。另一方面，波導(dǎo)模式113與波導(dǎo)模式116之間的耦合效率降低，以減少傳播到副波導(dǎo)105的光。另外，如果入射方向相對于第一方向偏轉(zhuǎn)，則入射光以具有不同于波導(dǎo)模式113的電場分布的波導(dǎo)模式傳播，因此，減少了傳播到副波導(dǎo)104的光。類似地，來自第二方向的入射光束112傳播到副波導(dǎo)105，并且減少了傳播到副波導(dǎo)105的光。因此，對于副波導(dǎo)104，引入來自第一方向的光束111并減少來自除該方向之外的方向的光。此外，對于副波導(dǎo)105，引入來自第二方向的光束112并減少來自除該方向之外的方向的光。另外，分別在副波導(dǎo)104和105中以波導(dǎo)模式115和116傳播的光被約束在相應(yīng)的副波導(dǎo)中，并在其空間范圍被抑制的情況下出射到基板中。這限制了基板中的出射光分布。如果光電轉(zhuǎn)換單元被適當(dāng)?shù)卦O(shè)置在副波導(dǎo)104和105的每個的下方，則每個副波導(dǎo)中的光出射到光電轉(zhuǎn)換單元所在的區(qū)域，因此可以高效地檢測光。即使在除波導(dǎo)之外的區(qū)域中設(shè)置布線等，入射光也通過波導(dǎo)的芯部件集中傳播，因此減輕了布線部件等的散射影響。即使像素尺寸變得較小，光也被約束在波導(dǎo)的芯部件中，因此光可以不在像素中延伸地傳播。通過這些效果，可以把根據(jù)入射角的光高效引入到光電轉(zhuǎn)換單元中。主波導(dǎo)可以甚至使得具有小入射角的光根據(jù)入射方向而在不同波導(dǎo)模式中傳播。通過耦合主波導(dǎo)中的波導(dǎo)模式與副波導(dǎo)中的波導(dǎo)模式并傳播通過副波導(dǎo)，即使具有小入射角的光也可以被分離。如果在每個副波導(dǎo)的出射側(cè)設(shè)置光電轉(zhuǎn)換單元，則可以檢測被分離的每種光，并且可以減少到達(dá)沒有光電轉(zhuǎn)換單元的區(qū)域的損失光。主波導(dǎo)101和副波導(dǎo)104和105中的波導(dǎo)模式取決于各個波導(dǎo)的形狀、介質(zhì)或位置。在該實(shí)施例中描述的結(jié)構(gòu)中，通過適當(dāng)設(shè)置各個波導(dǎo)的形狀、介質(zhì)和位置，可以獲得上述效果，并且可以以高精度和高效率檢測根據(jù)入射角的光。圖2A和2B示出波導(dǎo)中的波導(dǎo)模式。圖2A示出以角度+θ（第一方向）進(jìn)入的光束111的在主波導(dǎo)101中的第一波導(dǎo)模式113中和在副波導(dǎo)104中的波導(dǎo)模式115中的電場強(qiáng)度分布。圖2B示出以角度-θ（第二方向）進(jìn)入的光束112的在主波導(dǎo)101中的第一波導(dǎo)模式114中和在副波導(dǎo)105中的波導(dǎo)模式116中的電場強(qiáng)度分布。這樣，在各個波導(dǎo)中的波導(dǎo)模式根據(jù)入射角而不同。如圖2A所示，從第一方向進(jìn)入的光束111被轉(zhuǎn)換為第一波導(dǎo)模式113，被引導(dǎo)通過波導(dǎo)101，并且通過被耦合到波導(dǎo)模式115而被引導(dǎo)通過副波導(dǎo)104。另一方面，如圖2B所示，從第二方向進(jìn)入的光束112被轉(zhuǎn)換為第二波導(dǎo)模式114，被引導(dǎo)通過波導(dǎo)101，并且通過被耦合到波導(dǎo)模式116而被引導(dǎo)通過副波導(dǎo)105。圖3示出傳播通過像素100的副波導(dǎo)104或副波導(dǎo)105并出射到基板108的光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)的光與入射角的依賴性。水平軸表示入射光的入射角，而垂直軸表示光強(qiáng)度。實(shí)線表示從副波導(dǎo)104出射到光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)的光的光強(qiáng)度，而虛線表示從副波導(dǎo)105出射到光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)的光的光強(qiáng)度?？梢钥吹剑鐖D3所示，光根據(jù)入射角而傳播通過不同的副波導(dǎo)，并出射到基板中的光電轉(zhuǎn)換單元側(cè)。下面參考圖4A和4B描述使用根據(jù)該實(shí)施例的成像裝置來測量到被檢體的距離的方法。如圖4A所示，圖像形成透鏡121在成像裝置120的平面上形成外部世界的圖像。成像裝置120包括多個像素100，并且如圖4B所示，在基板108中包括光電轉(zhuǎn)換單元（第一光電轉(zhuǎn)換單元）125和光電轉(zhuǎn)換單元（第二光電轉(zhuǎn)換單元）126。光電轉(zhuǎn)換單元125和126分別被設(shè)置在副波導(dǎo)104和105下方。圖像形成透鏡121與成像裝置120之間的距離對于像素的尺寸而言較大。因此，通過圖像形成透鏡121的出射瞳上的不同區(qū)域的光束作為不同入射角的光束入射到成像裝置120上。在成像裝置120的像素的每個中包括的光電轉(zhuǎn)換單元126中，檢測到通過區(qū)域122（第一出射瞳區(qū)域）的光束，所述區(qū)域122基本對應(yīng)于圖像形成透鏡121的出射瞳（形成被檢體圖像的光學(xué)系統(tǒng)的出射瞳）的第一方向。類似地，在光電轉(zhuǎn)換單元125中，檢測到通過區(qū)域123（第二出射瞳區(qū)域）的光束，區(qū)域123基本對應(yīng)于圖像形成透鏡121的出射瞳的第二方向。因此，可以檢測通過圖像形成透鏡121的出射瞳上的不同區(qū)域的光學(xué)圖像，并且可以比較來自多個光電轉(zhuǎn)換單元126的像素信號和來自多個光電轉(zhuǎn)換單元125的像素信號。因此，通過已知方法，可以從其產(chǎn)生被檢體測距信號，并可以輸出該被檢體測距信號以檢測到被檢體的距離。執(zhí)行這樣的已知方法，可使用執(zhí)行特定處理的算術(shù)處理單元。本發(fā)明包括包含算術(shù)處理單元的固態(tài)成像裝置。下面，參考圖5描述以下結(jié)構(gòu)的示例：在該結(jié)構(gòu)中主波導(dǎo)的芯部件的寬度從出射端表面110朝向入射端表面109變得更大。在圖5中，像素100從光入射側(cè)（+z側(cè)）包括主波導(dǎo)131（芯部件132和包層部件133）、副波導(dǎo)104和105、以及基板108。副波導(dǎo)104和105被設(shè)置在主波導(dǎo)131的出射端表面110與基板108之間。主波導(dǎo)131的芯部件132被形成為從出射端表面110朝向入射端表面109變得更大（呈錐形）。注意，芯部件132由折射率高于包層部件133的折射率的材料形成。從外部進(jìn)入像素100的光束傳播通過主波導(dǎo)131和副波導(dǎo)104與105以出射到基板108中。如果光電轉(zhuǎn)換單元被設(shè)置在副波導(dǎo)104或105下方，則出射光到達(dá)光電轉(zhuǎn)換單元，被轉(zhuǎn)換為電子，并且該電子輸出到信號處理電路（未示出）。通過適當(dāng)設(shè)置，除了主波導(dǎo)131的芯部件132的寬度和高度之外，還可以詳細(xì)控制錐形形狀的側(cè)壁的傾斜度、主波導(dǎo)131的波導(dǎo)模式。另外通過耦合并傳播主波導(dǎo)131的波導(dǎo)模式和副波導(dǎo)104與105的波導(dǎo)模式，可以詳細(xì)控制像素的入射角的特性。例如，可以詳細(xì)控制檢測光為最大的那個入射角和檢測光隨著入射角變化的方式。另外，如果芯部件132是錐形，則可以將進(jìn)入像素100的整個表面的光束引入到副波導(dǎo)104和105的芯部件106，并且可以增加出射到基板側(cè)的光。使用該錐形，可以確保其中設(shè)置有用于提取電信號的布線的空間（其在圖5中未示出）。另外，其中光傳播的區(qū)域限于像素中的預(yù)定區(qū)域，并且可以減輕由光泄漏到相鄰像素導(dǎo)致的串?dāng)_。圖6示出傳播通過像素100的副波導(dǎo)104或副波導(dǎo)105并出射到基板108的光與入射角的依賴性。水平軸表示入射光的入射角，而垂直軸表示光強(qiáng)度。實(shí)線表示從副波導(dǎo)104出射的光的光強(qiáng)度，而虛線表示從副波導(dǎo)105出射的光的光強(qiáng)度?？梢钥吹?，如圖所示，光根據(jù)入射角傳播通過不同的副波導(dǎo)，并出射到基板中。優(yōu)選地，主波導(dǎo)131的側(cè)壁的傾斜度是緩和的。進(jìn)入主波導(dǎo)131的光被側(cè)壁全反射并傳播。隨著側(cè)壁的傾斜度變得更陡，入射光進(jìn)入側(cè)壁的角度變得更淺，并且被全反射的光減少。通過使得側(cè)壁的傾斜度緩和，被全反射的光增多，并且傳播的光增多。另外，當(dāng)波導(dǎo)中的光傳播時，波導(dǎo)的寬度變化轉(zhuǎn)換波導(dǎo)模式。隨著側(cè)壁的傾斜度變得更陡，波導(dǎo)模式被更突然地轉(zhuǎn)換，并且光的一部分變得更容易被轉(zhuǎn)換為波導(dǎo)模式以外的反射光或散射光。通過使得側(cè)壁的傾斜度較緩和，被轉(zhuǎn)換為波導(dǎo)模式以外的光的光的比率減小，并且可以使得光高效地傳播。在主波導(dǎo)131的側(cè)壁與光軸（z軸）之間形成的角度期望地等于或小于45度，更期望地等于或小于35度。通過使得主波導(dǎo)131的側(cè)壁形成這樣的角度，光可以高效地傳播。注意，在本發(fā)明中，主波導(dǎo)131的芯部件的形狀不限于錐形，并且側(cè)壁可以為階梯狀。例如，可以使用以下這樣的結(jié)構(gòu)：在該結(jié)構(gòu)中逐個設(shè)置兩個或多個具有不同芯部件寬度的波導(dǎo)，因此使得芯部件的寬度從出射側(cè)朝向入射側(cè)變得更大。通過制造并從出射側(cè)逐個堆疊波導(dǎo)可以容易地制造這樣的結(jié)構(gòu)，并且可以獲得上述效果。為了使得主波導(dǎo)131中的光以不同波導(dǎo)模式傳播并將光引入到副波導(dǎo)，期望這樣的狀態(tài)：其中在主波導(dǎo)131的出射端表面110可以存在多個本征模。通過以下幾項確定本征模的數(shù)目：波導(dǎo)的寬度、形成波導(dǎo)的介質(zhì)的折射率、以及傳播的光的波長。優(yōu)選地，位于出射端表面110的芯部件132的寬度較長。期望的是，位于出射端表面110的芯部件132的寬度是通過把要被檢測的光的波長與形成芯部件132的介質(zhì)的折射率相乘獲得的乘積的1.5倍以上，更期望的是，位于出射端表面110的芯部件132的寬度是所述乘積的大于兩倍以上。這使得在主波導(dǎo)131的出射端表面110存在多個本征模，并且可以獲得上述效果。期望的是，副波導(dǎo)104和105為多模式波導(dǎo)，其中相對于將要檢測的入射光存在多個本征模。通過多個本征模之和來確定波導(dǎo)模式中的電場分布。隨著本征模的數(shù)目變得更大，可以存在具有更多樣化的電場分布的波導(dǎo)模式。通過使得副波導(dǎo)成為多模波導(dǎo)，可以更容易地把副波導(dǎo)高效地耦合到主波導(dǎo)的波導(dǎo)模式。從主波導(dǎo)101傳播到副波導(dǎo)104和105的光可以增加以增加檢測的光強(qiáng)度。隨著檢測的光強(qiáng)度變得更高，減少了在光電轉(zhuǎn)換單元、布線等中導(dǎo)致的噪聲對圖像信號的影響，以改進(jìn)信號的質(zhì)量。期望的是副波導(dǎo)104和副波導(dǎo)105被設(shè)置為之間具有充分的空間。波導(dǎo)模式的電場分布范圍可達(dá)芯部件和包層部件。當(dāng)使得副波導(dǎo)104和副波導(dǎo)105彼此更接近時，由于范圍分別可達(dá)包層部件的重疊電場分布，所以兩個波導(dǎo)的波導(dǎo)模式彼此耦合，并且傳播通過副波導(dǎo)中一個的光的一部分傳播到副波導(dǎo)中的另一個。光變?yōu)樵肼曇越档蜋z測圖像信號的精度。另外，當(dāng)光電轉(zhuǎn)換單元被設(shè)置在每個副波導(dǎo)下方，需要根據(jù)副波導(dǎo)之間的距離將光電轉(zhuǎn)換單元、布線等形成為彼此更靠近，這使得制造困難。副波導(dǎo)之間的距離期望地等于或大于要被檢測的入射光的波長的1/20,更期望等于或大于1/10，進(jìn)一步期望等于或大于1/5。這可以減少傳播通過一個副波導(dǎo)的光到另一個副波導(dǎo)的傳播。注意，為了不考慮到被檢體的距離和被檢體的位置而以高精度檢測距離，期望的是，第一出射瞳區(qū)域122和第二出射瞳區(qū)域123被設(shè)置為關(guān)于出射瞳的中心124對稱。相對于通過出射瞳的中心124并進(jìn)入成像裝置的主光束來定義第一方向和第二方向。更具體地，當(dāng)主光束以傾斜方向進(jìn)入成像裝置的平面時，將第一方向和第二方向分別定義為在相反方向形成與傾斜主光束的入射角相等的角度。通過改變主波導(dǎo)的芯部件的形狀，可以改變根據(jù)入射光的入射角的波導(dǎo)模式的空間分布。通過基于波導(dǎo)模式的空間分布來確定設(shè)置副波導(dǎo)104和105的位置，可以實(shí)現(xiàn)檢測的光強(qiáng)度與入射角的需要的依賴性。當(dāng)圖像形成透鏡的出射瞳的位置相對于成像裝置的平面在有限距離處、并且主光束的入射角隨著視場而變化時，可以根據(jù)入射角的變化量來在成像裝置的平面中改變像素中的芯部件的形狀和副波導(dǎo)104與105的設(shè)置。另外，可以根據(jù)副波導(dǎo)104和105的設(shè)置來改變光電轉(zhuǎn)換單元的設(shè)置。像素100可以被設(shè)置在成像裝置120的每個像素中。這使得可以在成像裝置120中的任意區(qū)域或全部區(qū)域中進(jìn)行測距。另外，可以把通過在每個像素100中包括的光電轉(zhuǎn)換單元125和126接收的光加到一起（算術(shù)處理）以用作拍攝圖像的圖像信號?？梢苑乐瓜袼?00變?yōu)榕臄z圖像的缺陷像素，并且可以改進(jìn)拍攝圖像的質(zhì)量。在像素100中包括的副波導(dǎo)和光電轉(zhuǎn)換單元不限于該實(shí)施例中的設(shè)置。例如，可以將副波導(dǎo)設(shè)置在兩行和兩列中（共四個）。通過布置多個這樣的像素，可以分離從垂直方向和水平方向進(jìn)入的光。通過在每個副波導(dǎo)的出射側(cè)提供光電轉(zhuǎn)換單元，可以進(jìn)行在垂直方向和水平方向具有圖案的被檢體的測距?；蛘撸梢栽谙袼?00中垂直或水平地設(shè)置三個或更多個副波導(dǎo)。出射瞳可以更精細(xì)地分割，并且通過在每個副波導(dǎo)的出射側(cè)設(shè)置光電轉(zhuǎn)換單元，可以以更高精度進(jìn)行測距?？梢栽诠馊肷鋫?cè)設(shè)置用于限制進(jìn)入像素100的光的波長帶的濾色器。這可以使得波導(dǎo)模式中由于波長的變化影響更小，因此，可以改進(jìn)檢測的光強(qiáng)度的角度選擇性，并且可以使檢測距離的精度更高。濾色器由這樣的材料形成：該材料透射預(yù)定波長帶中的光，并吸收、反射或散射其它波長帶中的光，例如，使用有機(jī)材料或無機(jī)材料以形成濾色器。如上所述，通過在像素中提供主波導(dǎo)和多個副波導(dǎo)并適當(dāng)?shù)卦O(shè)置各個波導(dǎo)的形狀、介質(zhì)和設(shè)置，可以分離根據(jù)入射角的光。通過檢測各個光束，可以實(shí)現(xiàn)可以以高精度進(jìn)行測距的固態(tài)成像裝置。圖7A到7C用于描述包括根據(jù)該實(shí)施例的像素100的固態(tài)成像裝置的制造處理步驟。首先，將離子注入到由硅形成的基板108的預(yù)定位置，以形成光電轉(zhuǎn)換單元125和126。當(dāng)形成布線等（未示出）之后，通過從背側(cè)的CMP、回蝕刻等使得基板成為薄膜（圖7A）。然后，通過如下步驟形成副波導(dǎo)104和105：形成SiN膜，通過光刻、削除（lift-off）等形成芯部件106，并且形成SOG膜并通過CMP、回蝕刻等進(jìn)行平坦化以形成包層部件107（圖7B）。另外，通過形成主波導(dǎo)101，可以制造像素100（圖7C）。形成根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像裝置的介質(zhì)不限于該實(shí)施例，而可以使用其它介質(zhì)。可以對于主波導(dǎo)和副波導(dǎo)的芯部件、或?qū)τ谥鞑▽?dǎo)和副波導(dǎo)的包層部件使用彼此不同的介質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明，如圖8所示，所述結(jié)構(gòu)可以是背表面入射型，其中在硅基板108中設(shè)置主波導(dǎo)101和副波導(dǎo)104與105。光電轉(zhuǎn)換單元被設(shè)置在基板中的副波導(dǎo)104和105的前側(cè)（+z側(cè)）。使用這樣的結(jié)構(gòu)，檢測從基板的背側(cè)進(jìn)入的光（在+z方向中傳播的光）。布線等可以被設(shè)置在硅基板108的前側(cè)，因此可以避免布線等阻擋入射光的傳播。另外，減小了由于布線等導(dǎo)致的空間約束條件，因此可以更自由地選擇主波導(dǎo)和副波導(dǎo)的形狀，并且可以高效地將入射光引入到光電轉(zhuǎn)換單元。第二實(shí)施例作為第二實(shí)施例，參考圖9A和9B描述根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像裝置的另一個示例結(jié)構(gòu)。在圖9A和9B中，在該實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的一部分中設(shè)置測距像素200、201。像素（第一像素）200和像素（第二像素）201每個從光入射側(cè)（+z側(cè)）包括主波導(dǎo)131（芯部件132和包層部件133）、副波導(dǎo)104和105、以及具有光電轉(zhuǎn)換單元202或203的基板108。光電轉(zhuǎn)換單元202或203被分別設(shè)置在副波導(dǎo)104和105的出射側(cè)。從外部在第一方向進(jìn)入如圖9A所示的像素200中的光束111類似于第一實(shí)施例的情況傳播通過主波導(dǎo)131和副波導(dǎo)104，并被引入到光電轉(zhuǎn)換單元202。另一方面，從第二方向進(jìn)入的光束112傳播通過主波導(dǎo)131和副波導(dǎo)105。傳播通過副波導(dǎo)105的光出射到基板108中并被吸收和衰減。這使得可以檢測從第一方向進(jìn)入的光束111。類似地，在圖9B所示的像素201中，可以檢測從第二方向進(jìn)入的光束112。通過作為類似于第一實(shí)施例的情況那樣布置的多個像素200和201的各個像素中包括的光電轉(zhuǎn)換單元202、203的檢測信號，可以精確地檢測到被檢體的距離。另外，可以將通過光電轉(zhuǎn)換單元202、203檢測的信號加到一起以用作拍攝圖像的像素200和201中的圖像信號。使用這樣的結(jié)構(gòu)，可以抑制由于傳播通過副波導(dǎo)105的光進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換單元203或者傳播通過副波導(dǎo)104的光進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換單元202導(dǎo)致的串?dāng)_。另外，不必將光電轉(zhuǎn)換單元202和203設(shè)置為彼此鄰近，因此使得易于制造。根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像裝置中的像素還可以具有圖10A和10B中所示的結(jié)構(gòu)。像素210和211每個包括主波導(dǎo)131、副波導(dǎo)104與105以及基板108，所述基板108其中具有光電轉(zhuǎn)換單元212或213。光阻擋部件214或215被設(shè)置在副波導(dǎo)104或副波導(dǎo)105的一部分中。類似于第一實(shí)施例的情況，從外部在第一方向進(jìn)入圖10A所示的像素210中的光束111傳播通過主波導(dǎo)131和副波導(dǎo)104，并被引入到光電轉(zhuǎn)換單元212。另一方面，從第二方向進(jìn)入的光束112傳播通過主波導(dǎo)131和副波導(dǎo)105。傳播通過副波導(dǎo)105的光被光阻擋部件214阻擋，因此不到達(dá)光電轉(zhuǎn)換單元212。這使得可以檢測從第一方向進(jìn)入的光束111。類似地，在圖10B所示的像素211中，可以檢測從第二方向進(jìn)入的光束112。通過作為類似于第一實(shí)施例那樣設(shè)置的多個這樣的像素210和211的各個像素中包括的光電轉(zhuǎn)換單元212、213的檢測信號，可以精確地檢測到被檢體的距離。另外，可以把通過光電轉(zhuǎn)換單元212、213檢測的信號加到一起以用作拍攝圖像的像素210和211中的圖像信號。注意，主波導(dǎo)131和副波導(dǎo)104和105的結(jié)構(gòu)不限于該實(shí)施例，類似于第一實(shí)施例的情況，可以采用其它結(jié)構(gòu)。另外，根據(jù)本發(fā)明，可以形成包括上述固態(tài)成像裝置和用于形成用于固態(tài)成像裝置的被檢體圖像的光學(xué)系統(tǒng)的成像系統(tǒng)。在成像系統(tǒng)中，從上述第一方向進(jìn)入的光被調(diào)節(jié)為通過位于光學(xué)系統(tǒng)的出射瞳的表面上的第一出射瞳區(qū)域并進(jìn)入主波導(dǎo)。另外，從第二方向進(jìn)入的光被調(diào)節(jié)為通過位于光學(xué)系統(tǒng)的出射瞳的表面上并不同于第一出射瞳區(qū)域的第二出射瞳區(qū)域并進(jìn)入主波導(dǎo)。這里，上述第一出射瞳區(qū)域和上述第二出射瞳區(qū)域可以采用其被定位為關(guān)于光學(xué)系統(tǒng)的出射瞳的中心彼此對稱的結(jié)構(gòu)。附圖標(biāo)記列表100：用于測量距離的像素101：主波導(dǎo)102：芯部件103：包層部件104、105：副波導(dǎo)106：芯部件107：包層部件108：基板111、112：光束盡管參考示例實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解本發(fā)明不限于所公開的示例實(shí)施例。所附的權(quán)利要求的范圍要被賦予最寬的解釋，以便包括所有這樣的修改以及等同結(jié)構(gòu)和功能。本申請要求在2011年1月18日提交的日本專利申請No.2011-007708的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容在此通過引用而合并為本申請的一部分。