DE69404870T2

DE69404870T2 - Bildsensor

Info

Publication number: DE69404870T2
Application number: DE69404870T
Authority: DE
Inventors: Cornelis Van Berkel
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1993-01-25
Filing date: 1994-01-18
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2014-01-19
Also published as: JPH06244391A; EP0608932A3; DE69404870D1; EP0608932B1; EP0608932A2; US5463216A; GB9301405D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bildsensor mit einem Isolatorsubstrat, welches eine Anordnung aus diskreten, fotoempfindlichen Elementen trägt, welche jeweils eine vorgegebene Oberfläche zur Erfassung von auf das fotoempfindliche Element auftreffendem Licht sowie eine Anordnung aus über der fotoempfindlichen Anordnung vorgesehenen Linsenelementen aufweist, so daß jedes Linsenelement einem jeweiligen fotoempfindlichen Element zugeordnet ist, um auf das Linsenelement auftreffendes Licht auf das zugeordnete, fotoempfindliche Element zu fokussieren.
EP-A-154962 beschreibt einen Bildsensor, bei welchem die fotoempfindlichen Elemente auf der Oberseite einer auf einem lichtdurchlässigen Substrat vorgesehenen, lichtabschirmenden Schicht ausgebildet sind und die Anordnung aus Linsenelementen entweder auf der Oberseite der fotoempfindlichen Anordnung oder auf der anderen Seite des lichtdurchlässigen Substrats mittels eines von mehreren unterschiedlichen Verfahren, zum Beispiel unter Verwendung von Fotolack oder durch Ionenimplantation in ein lichtdurchlässiges Substrat vorgesehen wird, um die Brechzahl des Substrats lokal zu verändern. Ein abzubildender Gegenstand wird vor der Linsenanordnung plaziert, wobei lichtdurchlässige Zonen in der lichtabschirmenden Schicht das Licht so durch das Substrat hindurchleiten, daß es auf dem abzubildenden Gegenstand, zum Beispiel einem Dokument, auftrifft. Durch den Gegenstand reflektiertes Licht trifft auf den Linsenelementen auf, wobei jedes Linsenelement dazu dient, das auftreffende Licht auf das zugeordnete, fotoempfindliche Element zu konzentrieren, d.h. zu fokussieren.
Durch die Verwendung solcher Linsenelemente kann eine kurze Fokuslänge erreicht und der Rasterabstand der Anordnung aus fotoempfindlichen Elementen reduziert werden, wodurch die optische Weglänge dieser eines vergleichbaren Bildsensors mit innigem Kontakt entspricht. Eine Anordnung dieser Art erlaubt die Herstellung von Bildern mit Eins-zu-Eins-Entsprechung ohne die Notwendigkeit eines innigen Kontaktes zwischen dem abzubildenden Gegenstand und der fotoempfindlichen Anordnung, wobei die in einem Bildsensor mit innigem Kontakt inhärenten Probleme möglicher elektrostatischer und mechanischer Schäden vermieden werden. Wie in EP-A- 154962 beschrieben, sind die verwendeten, fotoempfindlichen Elemente klein und weisen somit im Vergleich zu der Größe der Abbildungsfläche, d.h. zu der Fläche, über welcher jedes Linsenelement Licht auffängt, aufgrund des durch das Linsenelement vorgesehenen Fokussiereffektes eine geringe Oberfläche auf. Die Verwendung solcher kleiner, fotoempfindlicher Elemente begrenzt die Streuung der Einfallswinkel (des Eintrittswinkels), über welchen der Bildsensor Licht auffängt, was dazu beitragen sollte, eher die Möglichkeit, daß Licht von einer Abbildungsfläche auf zwei oder mehrere, angrenzende, fotoempfindliche Elemente als lediglich auf das dem Linsenelement zugeordnete, fotoempfindliche Element, welches Licht von der Abbildungsfläche aufnehmen und damit die Auflösung und folglich die Schärfe des erhaltenen Bildes verbessern soll, fokussiert wird, zu vermindern. Auch sollte die Verwendung solcher kleiner, fotocmpfindlicher Elemente eine Reduzierung von Verlustströmen unterstützen. Dieses erfordert jedoch eine genaue Kontrolle über die Ausbildung der fotoempfindlichen Elemente, wobei es unter anderem infolge der inhärenten Stärke der fotocmpfindlichen Elemente schwierig sein kann, extrem kleine, fotoempfindliche Elemente auszubilden und dem Grad, bis zu welchem die Größe der fotoempfindlichen Elemente reduziert werden kann, ohne dabei die Reproduzierbarkeit des Herstellungsverfahrens und damit die Eigenschaften des Bildsensors nachteilig zu beeinflussen, praktisch eine Grenze gesetzt ist.
US 4 425 501 offenbart eine Fotodetektoranordnung mit Linsenelementen, um Licht auf eine Detektorfläche eines Chips für integrierte Schaltkreise zu fokussieren. Die Anordnung weist eine lichtundurchlässige Schicht auf, welche die Schaltkreisfläche des Chips abschirmt, um eine Erzeugung von Störsignalen zu verhindern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Bildsensor mit einem Isolatorsubstrat, welches eine Anordnung aus diskreten, fotoempfindlichen Elementen trägt, welche jeweils eine vorgegebene Oberfläche zur Erfassung von Licht sowie eine Anordnung aus über der fotoempfindlichen Anordnung vorgesehenen Linsenelementen aufweist, vorgesehen, so daß jedes Linsenelement einem jeweiligen fotoempfindlichen Element zugeordnet ist, um auf das Linsenelement auftreffendes Licht auf das zugeordnete, fotoempfindliche Element zu fokussieren, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Oberfläche jedes fotoempfindlichen Elementes mit einer lichtundurchlässigen Schicht versehen ist, um zu verhindern, daß Licht das fotoempfindliche Element erreicht, wobei eine jeweilige lichtdurchlässige Zone in der lichtundurchlässigen Schicht über jedem fotoempfindlichen Element am bzw. in der Nähe des Fokus des zugeordneten Linsenelementes vorgesehen ist, wobei jede lichtdurchlässige Zone eine Fläche von maximal etwa fünf Prozent der Fläche des zugeordneten, fotoempfindlichen Elementes aufweist, so daß bei jedem fotoempfindlichen Element der Großteil der vorgegebenen Oberfläche durch die lichtundurchlässige Schicht gegen einfallendes Licht geschützt ist und die lichtdurchlässige Zone innerhalb der vorgegebenen Oberfläche des fotoempfindlichen Elementes einen im Verhältnis zu der vorgegebenen Oberfläche kleinen Oberflächenbereich zur Lichtaufnahme defmiert.
Somit wird bei einem Bildsensor gemäß der vorliegenden Erfindung der Licht aufnehmbare Oberflächenbereich jedes fotoempfindlichen Elementes durch die zugeordnete, lichtdurchlässige Zone der lichtundurchlässigen Schicht definiert, so daß eine gewünschte Begrenzung des Eintrittswinkels des Bildsensors auf einfache Weise erreicht werden kann, ohne daß es dabei erforderlich ist, sehr kleine, fotoempfindliche Elemente auszubilden. Die fotoempfindlichen Elemente können in der Tat so ausgebildet werden, daß diese eine der neuesten Technik entsprechende Oberfläche und den gewünschten, regelmäßigen Bildflächenabstand des Bildsensors aufweisen, so daß die Reproduzierbarkeit der Kenndaten der fotoempfindlichen Elemente aufrechterhalten werden kann. Des weiteren kann die Ausbildung lichtdurchlässiger Zonen, im allgemeinen Öffnungen, in einer geeigneten, lichtundurchlässigen Schicht einfacher und genauer als die Ausbildung sehr kleiner, fotoempfindlicher Elemente realisiert werden, wodurch die lichtdurchlässigen Zonen effektive, lichtempfindliche Oberflächenbereiche für die fotoempfindlichen Elemente, welche kleiner als durch einfache Reduzierung der Größe der fotoempfindlichen Elemente erreichbar sind, definieren können. Dieses soll eine weitere Verbesserung der Auflösung und Schärfe des erhaltenen Bildes ermöglichen. Ebenso bildet, vornehmlich dort, wo es sich bei den fotoempfindlichen Elementen um Dioden handelt, die relativ große Fläche der fotoempfindlichen Dioden, welche durch die lichtundurchlässige Schicht abgeschirmt wird, einen relativ großen Speicherkondensator, welcher den Dynamikbereich des Bildsensors wesentlich erhöht und den Bedarf an, in den in EP-A-154962 beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten, zusätzlichen Kondensatoren, welche sich im Falle kleiner, fotoempfindlicher Dioden als notwendig erweisen könnten, verhindert oder zumindest reduziert.
Die Linsenelemente können unmittelbar auf der lichtundurchlässigen Schicht oder einer die lichtundurchlässige Schicht bedeckenden Schicht ausgebildet werden. Als Alternative können die Linsenelemente von einem weiteren Substrat, welches an dem die fotoempfindliche Anordnung tragenden Substrat angebracht ist, getragen werden. Durch die Ausbildung der Linsenelemente auf einem separaten Substrat können die Herstellungsverfaltren für die fotoempfindlichen und Linsenelementanordnungen einzeln optimiert werden, so daß es in keinem Falle erforderlich ist, Kompromisse zu schließen.
Die lichtundurchlässige Schicht kann bei einer Anordnung für sämtliche fotoempfindlichen Elemente gemeinsam vorgesehen und von dem weiteren Substrat, welches im Hinblick auf die einfache Herstellung von Vorteil sein kann, getragen werden. Vorzugsweise wird die lichtundurchlässige Schicht jedoch direkt auf der Oberfläche jedes fotoempfindlichen Elementes vorgesehen, wodurch die Ausbildung eines Abstandes zwischen dem fotoempfindlichen Element und der lichtundurchlässigen Schicht ausgeschlossen und die Möglichkeit, daß Streulicht durch die Öffnung in der lichtundurchlässigen Schicht hindurchgeleitet wird, was sich nachteilig auf die erreichbare Auflösung auswirken könnte, vermindert wird. In diesem Falle kann eine separate, lichtundurchlässige Schicht auf jedem fotoempfindlichen Element vorgesehen werden. Dadurch kann die lichtundurchlässige Schicht aus einer leitenden Schicht gebildet werden, ohne daß die Gefahr eines möglichen Kurzschlusses mit angrenzenden fotoempfindlichen Elementen besteht. Bei Verwendung solcher separater, elektrisch leitender, lichtundurchlässiger Schichten können die lichtundurchlässigen Schichten ebenfalls eine Elektrode des zugeordneten, fotoempfindlichen Elementes bilden, wodurch die Notwendigkeit einer zusätzlichen Beschichtung zur Ausbildung der lichtundurchlässigen Schichten vermieden wird und die lichtdurchlässigen Zonen durch bloße Verwendung einer geeigneten Maske und Anwendung von Ätztechniken als Öffnungen ausgebildet werden können.
Die Fläche jeder lichtdurchlässigen Zone macht maximal etwa 5 Prozent der Fläche des zugeordneten, fotocmpfindlichen Elementes aus. Vorzugsweise liegt das Verhältnis der Fläche jeder lichtdurchlässigen Zone zu der Oberfläche jedes fotoempfindlichen Elementes im Bereich von etwa 1:800 bis etwa 1:8000. Die fotoempfindlichen Elemente können jede geeignete Größe aufweisen, wie zum Beispiel 40_m mal 40_m oder aber zum Beispiel 150_m mal 150_m bzw. 200_m mal 200_m. Typischerweise kann die lichtdurchlässige Zone in den Fällen, in denen die fotoempfindlichen Elemente eine Oberfläche im Bereich von 40_m mal 40_m vorsehen, in Abhängigkeit des Abstandes von dem Bildsensor, in welchem die Abbildung eines Gegenstandes gewünscht wird, eine Größe zwischen 10_m und 0,5_m aufweisen.
Zur Ausbildung der Linsenelemente kann jede geeignete Technik angewandt werden. So können die Linsenelemente zum Beispiel aus aufgeschmolzenem Fotolack gebildet werden. In einem anderen Ausführungsbeispiel können die Linsenelemente durch ionenimplantierte Zonen einer geänderten Brechzahl in einem lichtdurchlässigen Substrat gebildet werden.
Die fotoempfindliche Anordnung kann eine zweidimensionale, aktiv adressierte Anordnung aufweisen. Die vorliegende Erfindung könnte jedoch ebenfalls bei passiven Anordnungen und eindimensionalen sowie zweidimensionalen Anordnungen angewandt werden. Die fotoempfindlichen Elemente können fotoempfindliche Dioden, im allgemeinen pin-Dioden, aufweisen, obgleich Schottky-Dioden verwendet werden könnten. Es können weitere Arten fotoempfindlicher Elemente, zum Beispiel Dünnschichtdioden (MIMs) oder Dünnschichttransistoren oder fotoempfindliche Widerstände, verwendet werden.
Es ist zu erwähnen, daß unter dem Begriff "lichtundurchlässige Schicht", wie hier verwendet, eine Schicht für das von den fotoempfindlichen Elementen aufnehmbare Licht zu verstehen ist, welche Licht, gegenüber welchem fotoempfindliche Elemente empfindlich sind, nicht in ausreichendem Maße durchläßt. Der Begriff "Licht", wie hier verwendet, umfaßt eine für das menschliche Auge sichtbare, elektromagnetische Strahlung sowie den nahen Infrarotbereich. Unter dem Begriff "lichtdurchlässige Zone", wie hier verwendet, ist eine Zone für das von den fotoempfindlichen Elementen ohne weiteres aufnehmbare Licht zu verstehen, welche Licht, gegenüber welchem fotoempfindliche Elemente empfindlich sind, in ausreichendem Maße durchläßt.
Es wird darauf hingewiesen, daß JP-A-1-62980 die Anordnung einer lichtabschirmenden Schicht, ähnlich dieser in EP-A-154962 verwendeten, beschreibt, welche eine rückseitige Beleuchtung durch den Bildsensor eines über ein Fenster in der Lichtabschirmung zu betrachtenden Gegenstandes berücksichtigt, während die fotoempfindlichen Elemente gegen das auf die Rückseite des Bildsensor auftreffende Licht geschützt sind, und daß US-A-4883967 einen Strahlungsdetektor beschreibt, bei welchem die einzelnen fotoempfindlichen Elemente durch eine Lochmaske definiert sind. Auch US-A4948978 beschreibt einen zum Nachweis von Röntgenstrahlen u.ä. bestimmten Bildsensor, bei welchem eine Szintillations- oder Phosphorschicht zur Umwandlung von Röntgenstrahlen in sichtbares Licht durch zwei lichtreflektierende Schichten begrenzt ist, wobei die an die Anordnung aus fotoempfindlichen Elementen angrenzende Schicht mit einer Öffnung über jedem fotoempfindlichen Element ausgebildet ist, so daß Licht, welches eine Öffnung zunächst nicht passiert, in der Phosphorschicht hin- und her reflektiert wird, bis es schließlich durch eine Öffnung hindurchgeleitet wird. Um jedoch eine Kreuzkopplung zwischen angrenzenden, fotoempfindlichen Elementen zu vermeiden, ist der Phosphor in einzelne Zellen zu unterteilen, welche jeweils mit einem vorgegebenen, fotocmpfindlichen Element verbunden sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 - eine schematische Perspektivansicht eines Teiles eines vereinfachten Bildsensors gemäß der Erfindung;
Figur 2 - ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispieles einer fotoempfindlichen Anordnung für einen erfindungsgemaßen Bildsensor;
Figur 3 - einen Querriß durch einen Teil eines bilderzeugenden Elementes bzw. Pixels eines Ausführungsbeispieles eines Bildsensors gemäß der Erfindung;
Figur 4 - einen Querriß durch einen Teil eines bilderzeugenden Elementes bzw. Pixels eines weiteren Ausführungsbeispieles eines Bildsensors gemäß der Erfindung; sowie
Figur 5 - ein schematisches Strahlendiagramm zur Darstellung der Wirkung der Anordnung einer lichtdurchlässigen Zone einer lichtundurchlässigen Schicht eines erfindungsgemäßen Bildsensors im Hinblick auf den Fokus des zugeordneten Linsenelementes.
Die Zeichnung zeigt einen Bildsensor 1 mit einem Isolatorsubstrat 2, welches eine Anordnung 3 aus diskreten, fotoempfindlichen Elementen 4 trägt, welche jeweils eine vorgegebene Oberfläche 4a zur Erfassung von Licht sowie eine Anordnung 5 aus über der fotoempfindlichen Anordnung 5 vorgesehenen Linsenelementen 6 aufweist, so daß jedes Linsenelement 6 einem jeweiligen fotoempfindlichen Element 4 zugeordnet ist, um auf das Linsenelement 6 auftreffendes Licht auf das zugeordnete, fotoempfindliche Element 4 zu fokussieren. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die vorgegebene Oberfläche 4a jedes fotoempfindlichen Elementes 4 mit einer lichtundurchlässigen Schicht 7 versehen, um zu verhindern, daß Licht das fotoempfindliche Element 4 erreicht, und eine jeweilige lichtdurchlässige Zone 8, welche eine Fläche von maximal etwa fünf Prozent der Oberfläche 4a des fotoempfindlichen Elementes 4 aufweist, ist in der lichtundurchlässigen Schicht 7 über jedem fotoempfindlichen Element 4 am bzw. in der Nähe des Fokus F des zugeordneten Linsenelementes 6 vorgesehen, so daß bei jedem fotoempfindlichen Element 4 der Großteil der vorgegebenen Oberfläche 4a durch die lichtundurchlässige Schicht 7 gegen einfallendes Licht geschützt ist und die lichtdurchlässige Zone 8 innerhalb der vorgegebenen Oberfläche 4a des fotoempfindlichen Elementes 4 einen im Verhältnis zu der vorgegebenen Oberfläche 4a kleinen Oberflächenbereich 4b zur Lichtaufnahme definiert.
Somit werden bei einem erfindungsgemäßen Bildsensor 1 die Oberflächenbereiche der fotocmpfindlichen Elemente durch die lichtdurchlässigen Zonen 8 der lichtundurchlässigen Schicht 7 definiert, so daß eine gewünschte Beschränkung des Eintrittswinkels des Bildsensors 1 erreicht werden kann, ohne daß die Notwendigkeit der Ausbildung sehr kleiner, fotoempfindlicher Elemente besteht. Die fotoempfindlichen Elemente 4 können somit Oberflächen 4a aufweisen, welche der aktuellen Technik und dem gewünschten, regelmäßigen Bildflächenabstand des Bildsensors 1 entsprechen, so daß die Reproduzierbarkeit der Kenndaten der fotoempfindlichen Elemente 4 aufrechterhalten werden kann. Die Ausbildung der lichtdurchlässigen Zonen, wie zum Beispiel Öffnungen 8, in einer geeigneten, lichtundurchlässigen Schicht 7 kann mit größerer Einfachheit und Genauigkeit als die Ausbildung sehr kleiner, fotoempfindlicher Elemente erreicht werden; die Öffnungen 8 können somit effektive, lichtempfindliche Flächen 4b für die fotoempfindlichen Elemente 4 definieren, welche kleiner sind, als dieses durch bloße Reduzierung der Größe der fotoempfindlichen Elemente 4 realisierbar ist, wodurch eine weitere Verbesserung der Auflösung und Schärfe der erzeugbaren Bilder möglich ist. Bei den unter Bezugnahme auf die Figuren weiter unten zu beschreibenden Ausführungsbeispielen, insbesondere wenn es sich bei den fotoempflndlichen Elementen um Dioden handelt, bildet die relativ große Fläche jeder fotoempfindlichen Diode 4, welche durch die lichtundurchlässige Schicht 7 abgeschirmt wird, einen relativ großen Speicherkondensator, wodurch der Dynamikbereich des Bildsensors 1 wesentlich erhöht und der Bedarf an zusätzlichen Kondensatoren, welche sich bei den in EP-A-154962 beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten, kleinen, fotoempfindlichen Dioden als erforderlich erweisen könnten, vermieden oder zumindest reduziert wird.
-10 Figur 1 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer vereinfachten Version eines Teiles eines Bildsensors 1 (wobei in Figur 1 lediglich zwölffotoempfindliche Elemente 4 und deren zugeordnete Linsenelemente 6 dargestellt sind) gemäß der Erfindung, während in Figur 2 ein schematisches Schaltbild für den Bildsensor 1 und in Figur 3 ein Querriß durch einen Teil eines bilderzeugenden Elementes 30 des Bildsen sors 1 dargestellt ist.
Bei den in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen weist der Bildsensor 1 ein aus einem geeigneten, elektrisch isolierendem Material, im allgemeinen Glas, bestehendes, lichtdurchlässiges Substrat 2 auf, auf welchem die Anordnung 3 aus fotoempfindlichen Elementen mittels Dünnschichttechnik vorgesehen wird.
Bei den fotoempfindlichen Elementen 4 handelt es sich in diesem Ausführungsbeispiel um fotoempfindliche pin-Dioden und bei der Anordnung um eine zweidimensionale, aktiv adressierte Anordnung, in welcher jedes fotoempfindliche Element 4 mit einem Schaltelement 9 verbunden ist. Es kann jede geeignete Art Schaltelement verwendet werden. In den zu beschreibenden Ausführungsbeispielen besitzen die Schaltelemente pin-Dioden einer ähnlichen Struktur wie die fotoempfindlichen Dioden 4, weisen jedoch eine geringfügig kleinere Größe, typischerweise ein Zehntel der Fläche, als diese auf. Die Ausbildung der fotoempfindlichen Elemente 4 und der Schaltelemente 6 als gleichen Bauelementtyp soll das Herstellungsverfahren vereinfachen.
Jede fotocmpfindliche Diode 4 und die zugeordnete Schaltdiode 9 teilen sich eine gemeinsame, erste Elektrode 10, welche lichtundurchlässig ist (im allgemeinen aus Chrom in ausreichender Stärke) und dazu dient, die fotoempfindlichen und Schaltelemente gegen auf das Substrat 2 auftreffendes Licht zu schützen. Jede Schaltdiode 9 weist eine jeweilige zweite, lichtundurchlässige Elektrode 11 auf, welche ebenfalls die Schaltdiode 9 gegen auf den Bildsensor 1 auftreffendes Licht schützt, und jede fotoempfindliche Diode 4 weist eine jeweilige zweite Elektrode 12 auf.
In diesem Ausführungsbeispiel bilden die fotoempfindlichen, zweiten Diodenelektroden 12 ebenfalls die lichtundurchlässige Schicht 7, so daß für jedes fotoempfindliche Element 4 eine separate, lichtundurchlässige Schicht 7 vorgesehen ist. Die Anordnung der lichtundurchlässigen Schicht 7 unmittelbar auf der Oberfläche 4a jedes fotoempfindlichen Elementes 4 verhindert die Möglichkeit der Ausbildung eines Zwischenraumes zwischen dem fotoempfindlichen Element und der lichtundurchlässigen Schicht, wodurch die Möglichkeit, daß Streulicht die Öffnungen 8 passiert, was sich nachteilig auf die erreichbare Auflösung auswirken könnte, reduziert wird. Die Tatsache, daß die lichtundurchlässigen Schichten 7 ebenfalls eine Elektrode 12 der zugeordneten, fotoempfindlichen Elemente 4 bilden, verhindert die Notwendigkeit einer zusätzlichen Beschichtüng zur Ausbildung der lichtundurchlässigen Schichten 7 und erlaubt die Ausbildung der Öffnungen 8 durch bloße Verwendung einer geeigneten Maske und Anwendung eines Ätzverfahrens. Wie oben angegebenen, definieren die Öffnungen 8 die einzigen Teile 4b der Oberflächen 4a, welche Licht aufnehmen können.
Wie aus Figur 2 ersichtlich, sind die Fotodioden 4 so in einer Matrixanordnung vorgesehen, daß jede mit ihrem Schaltelement, in diesem Falle einer Diode 9, verbunden ist. Die fotoempfindlichen und Schaltelemente 4 und 6 sind in einer Matrix aus m-1-Zeilen und n-1-Spalten angeordnet, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Kathode jedes Schaltelementes mit der Kathode der zugeordneten Fotodiode 4, die Anode jeder Schaltdiode in einer vorgegebenen Zeile mit einem vorgegebenen Zeilenleiter 14 und die Anode jeder Fotodiode in einer vorgegebenen Spalte mit einem vorgegebenen Spaltenleiter 15 verbunden sind.
Obgleich Figur 2 lediglich zwei Zeilen und zwei Spalten zeigt, sind in der Regel viel mehr vorgesehen. Die tatsächliche Größe und der Rasterabstand (der Abstand zwischen der gleichen Stelle auf angrenzenden Elementen) der Anordnung hängt von der gewünschten Anwendung ab. Wenn somit zum Beispiel der Bildsensor dem G3 Faksimilestandard zu entsprechen hat, ist ein Rasterabstand von 120_m erforderlich. In einem typischen Ausführungsbeispiel sind die fotoempfindlichen Elemente 3 so angeordnet, daß sie einen Rasterabstand von 200 Mikrometer aufweisen und eine Fläche von 40_m mal 40_m einnehmen können, obgleich die fotocmpfindlichen Elemente größer, zum Beispiel 150_m mal 150_m oder sogar 190 mal 190_m, sein können und die Gesamtanordnung zum Beispiel so groß wie ein A4-Dokument sein kann.
Die Zeilenleiter 14 sind mit einem Zeilentreiber bzw. Dekoderladressierungsschaltung 16 konventioneller Art verbunden, während jeder Spaltenleiter 15 über einen jeweiligen, ladungsempfindlichen Verstärker 17 an einen Ausleseschaltkreis 18 bekannter Art angeschlossen ist. Bei Betrieb einer solchen fotoempfindlichen Anordnung 3 sind die Schaltdioden 9 normalerweise in Sperrichtung vorgespannt, und eine fotografisch hergestellte Ladung akkumuliert auf der Eigenleitungskapazität einer Fotodiode bei über das zugeordnete Nadelloch 8 auf die Fotodiode auftreffendem Licht. Zum Auslesen gespeicherter Ladung wird ein Positivspannungsimpuls an den mit der Schaltdiode 9 verbundenen Zeilenleiter 14 angelegt, welcher sodann in Durchlaßrichtung vorgespannt wird, wodurch die akkumulierte Ladung über den Spaltenleiter zu dem ladungsempfindlichen Verstärker 17 und von dort zu dem Ausleseschaltkreis 18 fließen kann, wo sie registriert wird.
Die soweit beschriebene Struktur wird, wie aus Figur 3 ersichtlich, zur Ausbildung der ersten Elektroden 10 und zumindest eines Teiles der Zeilenleiter 14 durch Aufbringen und Strukturieren einer lichtundurchlässigen, elektrisch leitenden Schicht, im allgemeinen Chrom, gebildet. Es werden der Reihe nach n-leitende, eigenleitende und p-leitende Schichten aus Halbleitermaterial, zum Beispiel amorphem Silicium, aufgebracht und sodann strukturiert, um die NIP-Diodenstrukturen für die Schalt- und Fotodioden 4 und 9 in bekannter Weise zu definieren. Typischerweise können die Dioden eine Stärke von etwa 0,5µm Mikrometer) aufweisen. Wahlweise kann, wie bereits bekannt, eine transparente, leitende Schicht 19, im allgemeinen Indiumzinnoxid, auf der Fotodiode vorgesehen werden.
Sodann wird über der Struktur eine Passivierungsschicht 20, im allgemeinen Siliciumnitrid, zur Ausbildung von Fenstern vorgesehen und strukturiert, um zur Ausbildung der zweiten Elektroden 11 und 12 und der Spaltenleiter 15, welche zusammen mit den zweiten Elektroden ausgebildet werden können, eine nachfolgende Schicht aus lichtundurchlässigem, leitenden Material, welche im allgemeinen erneut aus eine ausreichende Stärke aufweisendem Chrom besteht, aufbringen und strukturieren zu können. Zur Verbesserung der Leitfähigkeit können die Zeilen- und Spaltenleiter 14 und mit einer obersten Schicht aus einem geeigneten, elektrisch leitfähigerem Material, wie zum Beispiel Aluminium, versehen werden. Diese oberste Schicht kann ebenfalls auf den zweiten Elektroden 11 und 12 vorgesehen werden, wobei jedoch darauf geachtet werden sollte, daß die zweiten Elektroden 12 keine zu große Stärke aufweisen, da es wünschenswert ist, daß die lichtundurchlässige Schicht 7 so dünn wie irgend möglich, jedoch noch immer lichtundurchlässig ausgebildet wird, so daß die Öffnungen 8 keine nennenswerte Stärke aufweisen. Die Chromschicht kann typischerweise eine Stärke von etwa 100nm (Nanometer) aufweisen.
Die lichtdurchlässigen Zonen werden in diesem Falle durch Ausbildung der Öffnungen 8 durch die lichtundurchlässige Schicht vorgesehen. Diese Öffnungen können unter Anwendung einer geeigneten Technik ausgebildet werden, obgleich die angewandte Präzisionstechnik von der gewünschten Größe der Öffnungen 8 abhängig ist. Sind somit relativ große Öffnungen in der Größenördnung von 5 bis 10 Mikrometer erforderlich, können eine fotoliffiografisch definierte Maske und ein geeignetes Naßätzverfahren angewandt werden, während eine präzisere Technik, wie zum Beispiel die Anwendung eines reaktiven, anisotropen Ionenätzverfahrens oder möglicherweise sogar eines Iäserätzverfahrens, empfehlenswert sein kann, wenn kleinere Öffnungen auszubilden sind. Die für die Öffnungen erforderliche Größe hängt von der gewünschten Verwendung des Bildsensors ab und wird weiter unten noch näher erläutert.
Über der Struktur kann eine lichtdurchlässige Passivierungsschicht (nicht dargestellt), wie zum Beispiel eine Schicht aus Siliciumnitrid , oder eine Planarisierungsschicht, wie zum Beispiel eine Schicht aus Polyimid, welche den Vorteil besitzt, daß sie eine relativ plane Oberfläche aufweist, auf welcher die Linsenanordnung vorgesehen werden kann, aufgebracht werden.
Es versteht sich von selbst, daß jede geeignete Art einer Anordnung aus fotoempfindlichen Elementen und jede geeignete Schaltkreiskonfiguration verwendet werden könnten. So könnte es sich zum Beispiel bei den Schaltelementen um Dünnschichttransistoren, wie zum Beispiel in US-A-4382187 beschrieben, handeln oder es könnten Anordnungen, wie in EP-A-233104, EP-A-237365, US-A-4395736, US-A- 4609824, US-A-4945242 und US-A-4952788 beschrieben, verwendet werden.
Die Linsenelementanordnung 5 wird in diesem Ausführungsbeispiel von einem separaten Substrat 13 getragen (s. Figur 3 und 4. Das Substrat ist in Figur 1 zum Zwecke einer deutlicheren Darstellung nicht berücksichtigt worden.) und kann somit in jeder geeigneten Form ausgebildet werden, ohne sich dabei um die Auswirkungen der Bearbeitung auf die fotoempfindliche Anordnung 3 Gedanken machen zu müssen. Das zweite Substrat 13 kann aus jedem geeigneten, lichtdurchlässigen , isolierenden Material, wie zum Beispiel Glas, gebildet werden, obgleich seine genaue Beschaffenheit von der Weise abhängig ist, in welcher die Linsenelemente 6 ausgebildet werden. Die Linsenelemente 6 können zum Beispiel unter Anwendung einer der in EP-A-154962 beschriebenen Techniken, wie zum Beispiel Ionenimplantation in geeignete Teile des Substrats zur lokalen Änderung der Brechungszahl, ausgebildet werden. Eine weitere Möglichkeit wäre, die in einem Aufsatz mit dem Titel "Photolytic technique for producing microlenses in photosensitive glass" von Borrelli et al, veröffentlicht in Applied Optics, Band 24, Nr.16, vom 15. August 1985 beschriebene Technik anzuwenden.
Es wird jedoch vorgezogen, daß die Linsenelemente 6 in diesem Ausführungsbeispiel durch Aufbringen eines viskosen Fotolackes, welcher in diesem Ausführungsbeispiel zum Beispiel eine Stärke von etwa 15_m aufweist, auf das zweite Substrat 13, bei welchem es sich typischerweise um ein etwa 0,5mm starkes Glassubstrat handelt, und Ausbildung einer Maske über dem Fotolack, welche kreisförmige Fenster in einer etwas kleineren als der gewünschten Größe der Linsenelemente aufweist, vorgesehen werden. Die Linsenelemente 3 sollten selbstverständlich den gleichen regelmäßigen Abstand wie die fotoempfindliche Anordnung 3 aufweisen, so daß bei dem oben genannten Beispiel die Fenster in der Maske einen Durchmesser von 190_m bei einem Rasterabstand von 200_m aufweisen. Der Fotolack wird sodann belichtet und entwickelt, um eine Anordnung aus kreisförmigen Fotolackinseln zu definieren, welche jeweils an der gewünschten Stelle eines Linsenelementes 6 vorgesehen werden. Die sich ergebende Struktur wird sodann bei einer Temperatur von etwa 150ºC (Grad Celsius), bei welcher der Fotolack schmilzt, erhitzt bzw.gehärtet, wobei jede kreisförmige Insel mittels Oberflächenspannung in eine Linsenform gezogen wird. In diesem Ausführungsbeispiel wurden Linsenelemente 6 mit einer Polhöhe von 27_m und einer Fokuslänge von 500_m (in Glas) erreicht.
Elne solche Technik wird zum Beispiel in einem Besprechungsartikel von Mike Hutley, Richard Stevens und Dan Daly mit dem Titel "Microlens Arrays", veröffentlicht in Physics World, Juli 1991, auf den Seiten 27 bis 32 beschrieben. Die Originalstärke des Fotolackes bestimmt die Fokuslänge der Linsenelemente. Die Stärke kann typischerweise 15_m betragen.
Die das Substrat 13 tragende Anordnung 5 aus Linsenelementen wird an dem Substrat 2 der fotoempfindlichen Anordnung in geeigneter Weise so befestigt, daß sich die Öffnungen 8 am Fokus der Linsenelemente 6 oder in der Nähe desselben befinden. An der Stelle, an welcher zum Beispiel die Anordnung 3 aus fotoempfindlichen Elementen mit einer planarisierenden Passivierungsschicht versehen ist, könnte die Anordnung aus Linsenelementen einfach auf der Oberseite der fotoempfindlichen Anordnung 3 mittels Haftmittel befestigt werden. Eine weitere Möglichkeit wäre die Anwendung eines für Flüssigkristallanzeigen bekanntes Glasabstandsverfahren. In dem vorliegenden Beispiel weisen das Glassubstrat 13 eine solche Stärke und die Linsenelemente 6 solche Fokuslängen auf, daß der Fokus F jedes Linsenelementes 6 auf der Oberfläche des Glassubstrats 13 gegenüber den Linsenelementen liegt und das Substrat 13 direkt auf der Anordnung 3 aus fotoempfindlichen Elementen angeordnet wird.
Als Alternative zu der oben beschriebenen und in Figur 3 dargestellten Anordnung braucht die lichtundurchlässige Schicht 7 nicht durch die zweiten Elektroden 12 der fotoempfindlichen Elemente gebildet, sondern könnte durch eine separate Schicht bzw. Schichten vorgesehen werden. In dem in Figur 4 gezeigten Beispiel wird die lichtundurchlässige Schicht 7 nicht auf der fotoempfindlichen Anordnung ausgebildet, sondern wird auf der Oberfläche 13a des Substrats 13 gegenüber der Anordnung 5 aus Linsenelementen vorgesehen. Die Tatsache, daß die lichtundurchlässige Schicht 7 in diesem Beispiel nicht auch die zweiten Elektroden 12 bildet, bedeutet, daß die lichtundurchlässige Schicht nicht unbedingt elektrisch leitend sein muß, sondern aus einem geeigneten Isolator gebildet werden könnte. In dem in Figur 4 dargestellten Beispiel wird die lichtundurchlässige Schicht 7 jedoch erneut aus Chrom gebildet, und die lichtdurchlässigen Zonen 8 werden in der oben beschriebenen Weise als Öffnungen vorgesehen. Wird die lichtundurchlässige Schicht 7 aus einem Material, wie zum Beispiel Chrom, vorgesehen, welches eine signifikante Menge Licht reflektiert, sollte eine lichtabsorbiernde Schicht 7a, wie zum Beispiel eine Schicht aus dunklem Polyimid, zwischen dem Substrat 13 und der lichtundurchlässigen Schicht 7 vorgesehen werden. Auch wird dann, wenn die lichtundurchlässige Schicht 7, wie beschrieben, leitend ist und die Anordnung 3 aus fotoempfindlichen Elementen nicht durch eine Passivierungsschicht geschützt wird, eine Deckschicht 21 aus einem lichtdurchlässigen Isolator, wie zum Beispiel Siliciumnitrid, über der lichtundurchlässigen Schicht vorgesehen, um ein Kurzschließen der fotoempfindlichen Elemente 4 durch die lichtundurchlässige Schicht zu verhindern. Eine Struktur dieser Art kann relativ einfach herzustellen sein, da die Ausbildung der lichtundurchlässigen Schicht von dieser der Anordnung aus fotoempfindlichen Elementen getrennt erfolgt, wodurch eine bereits bestehende Anordnung zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Bildsensor modifiziert werden kann. Jedoch sollte darauf geachtet werden, daß der Abstand zwischen der lichtundurchlässigen Schicht 7 und der Anordnung 3 aus fotoempfindlichen Elementen nicht so groß ist, daß aufgrund der Lichtstreuung in dem Sensor signifikante Probleme auftreten.
Die Auflösung der Bildsensorfläche wird durch den Rasterabstand der fotoempfindlichen Anordnung bestimmt, welcher selbstverständlich nicht größer als das kleinste, abzubildende Element sein sollte. Die Fläche jedes Linsenelementes 6 definiert effektiv den Bereich, über welchem auf der zugeordneten Fotodiode 4 (im folgenden als Abbildungsfläche bezeichnet) abzubildendes Licht eingefangen werden kann. Jedes fotoempfindliche Element 4 gibt ein auf das von der zugeordneten Abbildungsfläche aufgenommene Gesamdicht hinweisende Signal ab. Sind die Linsenelemente 6 kreisförmig, wird kein Licht von den Zwischenräumen zwischen den Linsenelementen 6 aufgefangen. Es können jedoch Linsenelemente hergestellt werden, welche die Oberfläche, auf welcher sie ausgebildet sind, komplett ausfüllen; Linsenelemente dieser Art sind in einem Aufsatz mit dem Titel "Application of microlenses to infrared detector arrays" von N.T. Gordon, C.L. Jones und D.J. Purdy, veröffentlicht in Infrared Physics, Band 31, Nr.6, Seiten 599 bis 604, 1991, beschrieben.
Bei Betrieb eines Bildsensors dieser Art wird der abzubildende Gegenstand, zum Beispiel Dokument D, durch das Umlicht beleuchtet. In dem in Figur 3 dargestellten Beispiel kann zumindest ein Teil des Beleuchtungslichtes mittels rückseitiger Beleuchtung durch transparente Flächen des Sensors, in ähnlicher Weise wie in EP- A-154962 beschrieben, vorgesehen werden. Dieses sollte dann von besonderem Vorteil sein, wenn der abzubildende Gegenstand sich relativ nahe am Bildsensor befindet und die natürliche Beleuchtung des Gegenstandes gering ist. Von dem Gegenstand reflektiertes und senkrecht zu der Fokusebene eines Linsenelementes auftreffendes Licht wird durch die zugeordnete Öffnung 8 auf den darunterliegenden, lichtaufnehmenden Oberflächenbereich 4b der Fotodiodenoberfläche 4a fokussiert, während schräg zu der Fokusebene eines Linsenelementes 6 auftreffendes Licht auf die lichtundurchlässige Schicht 7, von der Öffnung 8 entfernt fokussiert und somit von der Fotodiode 4 nicht erfaßt wird. Auf diese Weise kann ein Bild entstehen, welches dem abzubildenden Gegenstand, wie zum Beispiel dem in Figur 1 schematisch dargestellten Dokument D, eins-zu-eins entspricht, ohne daß ein inniger Kontakt des Gegenstandes mit dem Bildsensor erforderlich ist.
Die Fläche der Linsenelemente 6, welche, wie oben angegeben, die Fläche bestimmt, von welcher Licht, und somit in welcher Menge, auf das zugeordnete, fotoempfindliche Element 4 fokussiert werden kann. Der maximale Abstand, in welchem der Gegenstand, zum Beispiel das in Figur 1 dargestellte Dokument D, von der Fokusebene bzw. dem Fokus F plaziert werden und dennoch ein Bild mit hoher Auflösung und großer Schärfe erhalten werden kann, ist annähernd der, bei welchem der Bildsensor Licht von einer Fläche fokussiert, die dem Rasterabstand der Anordnung 3 aus fotoempfindlichen Elementen entspricht, welcher der gleiche wie dieser der Anordnung 5 aus Linsenelementen ist; bei einem noch größeren Abstand tritt zwischen den angrenzenden Elementen eine Kreuzkopplung auf. Dieser Abstand hängt von dem Rasterabstand der Anordnung 5 aus Linsenelementen (welcher dem Rasterabstand der Anordnung 3 aus fotoempfindlichen Elementen gleicht), der Größe der lichtdurchlässigen Zonen 8 und der Fokuslänge der Linsenelemente ab. Dieser Abstand wird annähernd durch die folgende Gleichung bestimmt:
h' = h.d/d
wobei h' den Abstand des Gegenstandes D von der die Fokusse der Linsenelemente 6 aufweisenden Fokusebene F, h die Fokuslänge der Linsenelemente 6, d' den Durchmesser der Bildfläche 20 und d den Durchmesser der lichtdurchlässigen Zonen 8 darstellt, wobei davon ausgegangen wird, daß die beiden letzteren, wie in den oben beschriebenen Beispielen, kreisförmig sind, da dieses den Vorteil hat, daß der Eintrittswinkel in jedem Fall um den Umfang gleichmäßig ist. In Abhängigkeit der einzelnen Anforderungen an den Bildsensor ist es jedoch nicht unbedingt erforderlich, daß die Öffnungen 8 und die Linsenelemente 6 kreisförmig sind.
In dem oben dargestellten Beispiel, in welchem die Linsenelemente 6 eine Fokuslänge h von 500_m und die fotoempfindlichen Elemente 4 einen Rasterabstand von 200_m aufweisen, beträgt h'=500.200/10 _m, das heißt lomm, selbst wenn der Öffnungsdurchmesser d eine Größe von 10_m aufweist (welche unter Anwendung eines Naßätzverfalirens auf einfache Weise erreicht werden kann), wobei bei dem abzubildenden Gegenstand, zum Beispiel dem Dokument D, welches etwa emen Zentimeter von dem Bildsensor 1 entfernt plaziert wird, gute Bilder erhalten werden können. Durch Reduzierung des Durchmessers der Öffnungen 8 erhöht sich der Abstand h', in welchem sich der Gegenstand D von dem Bildsensor 1 befinden und dabei noch ein gutes Bild in einer Schärfe von 1:1 vorsehen kann, wesentlich. Wird somit der Öffnungsdurchmesser d um die Hälfte auf 5_m verringert, erhöht sich der Abstand h' auf 2 cm, wobei sich der Abstand h' bei einem Öffnungsdurchmesser zwischen 0,5 und 1_m, welcher unter Anwendung von anisotropen Ätzverfahren auf einfache Weise erreicht werden kann, sodann auf 10 cm erhöht. Eine Zunahme der Fokuslänge h resultiert eindeutig auch in einer Zunahme der Entfernung h' aus welcher ein Gegenstand betrachtet werden kann. Die Fokuslänge der Linsenelemente 6 kann, wie oben erörtert, durch Angleichen der Stärke des Fotolackes, welcher zur Ausbildung der Linsenelemente aufgeschmolzen wird, eingestellt werden. Eine weitere Möglichkeit, die Fokuslänge der Linsenelemente 6 zu erhöhen, wäre, wie in JP-A-2-25 1902 beschrieben, eine Schicht aus einem Material mit einer Brechzahl, welche zwischen dieser der Linsenelemente und der Luft über den Linsenelementen 8 liegt, vorzusehen. Werden die Linsenelemente beispielsweise unter Anwendung eines geeigneten Verfahrens so ausgebildet, daß sie eine Fokuslänge von Smm aufweisen, könnten Gegenstände in einer maximalen Entfernung von einem Meter unter Verwendung von Öffnungen von 1_m abgebildet werden.
Selbstverständlich sollte beachtet werden, daß, während es bei den Öffnungen 8 wichtig ist, daß diese den gleichen Rasterabstand wie die Linsenelemente 6 aufweisen, so daß jede Öffnung 8 gegenüber dem zugeordneten Linsenelement 6 in gleicher Weise angeordnet ist, und die Flächen der Öffnungen 8 so gleichförmig wie möglich sind, die tatsächliche Ausrichtung der fotoempfindlichen Elemente 4 nicht so kritisch ist, da lediglich die Notwendigkeit besteht, daß die Öffnung 8 in jedem Fall über der Oberfläche 4a des fotoempfindlichen Elementes 4 liegt.
Wie oben erwähnt, sollten die Öffnungen 8 am Fokus der Linsenelemente 4 oder in der Nähe desselben liegen. Eine klare Positionierung der Öffnungen in geringfügiger Entfernung von dem Fokus wirkt sich nicht signifikant auf die die Öffnungen 8 passierbare Lichtmenge aus, jedoch sollte, wie für den Fachmann selbstverständlich, besonders dann, wenn die Öffnungen 8 relativ klein sind, darauf geachtet werden, daß diese nicht so weit von dem Fokus entfernt angeordnet sind, daß ein Teil des auf die Öffnung fokussierten Lichtes diese nicht passieren kann. Figur 5 zeigt ein schematisches Strahlendiagramm zur Darstellung der Stelle, an welcher eine Öffnung 8 am Fokus F des zugeordneten Linsenelementes 6 vorgesehen ist, und daß senkrecht auftreffendes Licht 22 (durch durchgehende Linien dargestellt) auf die Öffnung 8 fokussiert wird, wohingegen schräg einfallendes Licht 23 (durch gestrichelte Linien dargestellt) auf eine von der Öffnung entfernten Stelle fokussiert wird und somit die Öffnung nicht passieren und von dem zugeordneten, fotoempfindlichen Element 4 aufgefangen werden kann. Es versteht sich von selbst, daß das einfallende Licht, obgleich auf das zugeordnete, fotoempfindliche Element 4 konzentriert, nicht unbedingt auf den Oberflächenbereich 4b fokussiert wird. Dieses ist jedoch nicht von Bedeutung, da das fotoempfindliche Element 4 lediglich das auf diesen auftreffende Gesamtlicht auffangen kann und Strukturelemente, welche kleiner als der Rasterabstand der fotoempfindlichen Elemente sind, nicht aufgelöst werden können.
Obgleich die fotoempfindliche Anordnung in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen eine zweidimensionale, aktiv adressierte Anordnung aufweist, könnte die vorliegende Erfindung auf passive, eindimensionale sowie zweidimensionale Anordnungen angewandt werden. Ebenso können weitere Arten fotoempfindlicher Elemente, zum Beispiel weitere Diodenarten, wie Schottky-Dioden, oder andere Arten fotoempfindlicher Elemente, wie zum Beispiel fotocmpfindliche Dünnschichtdioden ( bisweilen als MIMs bekannt) oder Dünnschichttransistoren oder fotoempfindliche Widerstände verwendet werden.

Claims

1. Bildsensor (1) mit einem Isolatorsubstrat (2), welches eine Anordnung (3) aus diskreten, fotoempfindlichen Elementen (4) trägt, welche jeweils eine vorgegebene Oberfläche (4a) zur Erfassung von Licht sowie eine Anordnung (5) aus über der fotoempfindlichen Anordnung (5) vorgesehenen Linsenelementen (6) aufweist, so daß jedes Linsenelement (6) einem jeweiligen fotoempfindlichen Element (4) zugeordnet ist, um auf das Linsenelement (6) auftreffendes Licht auf das zugeordnete, fotoempfindliche Element (4) zu fokussieren, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Oberfläche (4a) jedes fotoempfindlichen Elementes (4) mit einer lichtundurchlässigen Schicht (7) versehen ist, um zu verhindern, daß Licht das fotoempfindliche Element (4) erreicht, wobei eine jeweilige lichtdurchlässige Zone (8) in der lichtundurchlässigen Schicht (7) über jedem fotoempfindlichen Element (4) am bzw. in der Nähe des Fokus (F) des zugeordneten Linsenelementes (6) vorgesehen ist, wobei jede lichtdurchlässige Zone (8) eine Fläche von maximal etwa fünf Prozent der Fläche (4a) des zugeordneten, fotoempfindlichen Elementes (4) aufweist, so daß bei jedem fotoempfindlichen Element (4) der Großteil der vorgegebenen Oberfläche (4a) durch die lichtundurchlässige Schicht (7) gegen einfallendes Licht geschützt ist und die lichtdurchlässige Zone (8) innerhalb der vorgegebenen Oberfläche (4a) des fotoempfindlichen Elementes einen im Verhältnis zu der vorgegebenen Oberfläche (4a) kleinen Oberflächenbereich (4b) zur Lichtaufnahme definiert.

2. Bildsensor nach Anspruch 1, bei welchem jede lichtdurchlässige Zone (8) eine Öffnung innerhalb der lichtundurchlässigen Schicht (7) aufweist.

3. Bildsensor nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Linsenelemente (6) von einem weiteren Substrat (13), welches an dem die fotoempfindliche Anordnung (3) tragenden Substrat (2) angebracht ist, getragen werden.

4. Bildsensor nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, bei welchem die lichtundurchlässige Schicht (7) für alle fotoempfindlichen Elemente (4) gemeinsam vorgesehen und von dem weiteren Substrat (13) getragen wird.

5. Bildsensor nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, bei welchem die lichtundurchlässige Schicht (7) unmittelbar auf der Oberfläche (4a) jedes fotoempfindlichen Elementes (4) vorgesehen wird.

6. Bildsensor nach Anspruch 5, bei welchem eine separate, lichtundurchlässige Schicht (7) auf jedem fotoempfindlichen Element (4) vorgesehen wird.

7. Bildsensor nach Anspruch 6, bei welchem jede lichtundurchlässige Schicht (7) elektrisch leitend ist und eine Elektrode (12) des zugeordneten, fotoempfindlichen Elementes (4) bildet.

8. Bildsensor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welchem das Verhältnis jeder lichtdurchlässigen Zone (8) zu der Oberfläche (4a) jedes fotoempflndlichen Elementes (4) im Bereich von etwa 1:800 bis etwa 1:8000 liegt.

9. Bildsensor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welchem die Linsenelemente (6) aufgeschmolzenen Fotolack aufweisen.

10. Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem die Linsenelemente (6) ionenimplantierte Zonen einer geänderten Brechzahl in einem lichtdurchlässigen Substrat aufweisen.

11. Bildsensor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welchem die fotoempfindliche Anordnung (3) eine zweidimensionale, aktiv adressierte Anordnung aufweist.

12. Bildsensor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welchem die fotoempfindlichen Elemente (4) fotoempfindliche Dioden aufweisen.