JP2000039503A - Lens array - Google Patents

Lens array

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JP2000039503A
JP2000039503A JP10205966A JP20596698A JP2000039503A JP 2000039503 A JP2000039503 A JP 2000039503A JP 10205966 A JP10205966 A JP 10205966A JP 20596698 A JP20596698 A JP 20596698A JP 2000039503 A JP2000039503 A JP 2000039503A
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lens
pixel
condenser
lens array
lenses
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JP10205966A
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Japanese (ja)
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Tomohiko Sasano
智彦 笹埜
Yasuhiro Tanaka
康弘 田中
Michihiro Yamagata
道弘 山形
Yoshikazu Sano
義和 佐野
Tomoko Otagaki
智子 大田垣
Michiyo Ichikawa
美千代 市川
Hiromitsu Aoki
裕光 青木
Sumio Terakawa
澄雄 寺川
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627Microlenses

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  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lens array capable of improving sensitivity when this lens array is used for a solid-stage image pickup device and improving the luminance of a screen when the lens array is used for a liquid crystal display element. SOLUTION: Condenser lenses 111 each having a convex lens shape formed within a pixel region are formed in contact with the condenser lenses adjacent in longitudinal and transverse directions. The condenser lens may otherwise be formed over the entire area of the pixel regions. As a result, the area ratio occupied by the condenser lenses in the pixel regions are improved and, therefore, the rays entering the condenser lenses increase. When, therefore, the lens array is used for, for example, a solid-state image pickup element, the sensitivity thereof is improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば固体撮像素
子あるいは液晶表示装置などに用いられるレンズアレイ
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lens array used for, for example, a solid-state image sensor or a liquid crystal display.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体撮像装置を例にとって説明する。2. Description of the Related Art A solid-state imaging device will be described as an example.

【0003】図15は、一般的な固体撮像装置の構成の
概略を示した断面図である。
FIG. 15 is a sectional view schematically showing the structure of a general solid-state imaging device.

【0004】一般に固体撮像素子は、図15に示される
ように、n型半導体基板312、pウェル層311、受
光部310、電荷転送部309、シリコン酸化膜あるい
は窒化膜307、ポリシリコン電極308、メタル遮光
層306、素子表面保護層305、平坦膜304、カラ
ーフィルター層303、中間透明膜302、レンズアレ
イ(オンチップレンズ)301から成っている。なおカ
ラーフィルター層303は3板式撮像装置や白黒撮像装
置の場合、あるいはその他の波長選別手段によって色分
けされる場合には必要ではない。
In general, as shown in FIG. 15, a solid-state imaging device includes an n-type semiconductor substrate 312, a p-well layer 311, a light receiving section 310, a charge transfer section 309, a silicon oxide or nitride film 307, a polysilicon electrode 308, It comprises a metal light shielding layer 306, an element surface protection layer 305, a flat film 304, a color filter layer 303, an intermediate transparent film 302, and a lens array (on-chip lens) 301. Note that the color filter layer 303 is not necessary in the case of a three-plate imaging device or a black-and-white imaging device, or in the case of being color-coded by other wavelength selection means.

【0005】一般的な固体撮像素子では、光は受光部3
10のみで受け、それ以外にあたった光線は感度に寄与
しない。そのため、高感度化の技術のひとつとして、レ
ンズアレイ301を受光部310上の透明表面層に形成
し、受光部310により多く光を集めることが知られて
いる。
[0005] In a general solid-state image pickup device, light is received by a light receiving section 3.
Light received by only 10 and other rays do not contribute to the sensitivity. Therefore, as one of the techniques for increasing the sensitivity, it is known that the lens array 301 is formed on the transparent surface layer on the light receiving section 310 and more light is collected by the light receiving section 310.

【0006】レンズアレイ301の各レンズを各受光部
310に対応させて配置し、その集光作用を用いて、レ
ンズに入射する光を各受光部310に効率よく導く。
Each lens of the lens array 301 is arranged corresponding to each light receiving section 310, and the light incident on the lens is efficiently guided to each light receiving section 310 by using the light condensing action.

【0007】従来のレンズアレイの構造を図16に示
す。図16(a)はレンズアレイ301を上から見た平
面図であり、図16(b)は図16(a)のXII−XII線
での矢印方向から見た断面図である。1画素に対応する
領域は、縦の辺355と横の辺354で囲まれた領域で
あり、このほぼ中央部にレンズ301を配置し、感度向
上に貢献している。ここで、隣り合うレンズの間には、
製造上の理由から、隙間353を持たせてある。なお、
図16では、図面を簡素化するために4画素のみを示し
たが、実際には図16(a)に示した各画素が縦横方向
にそれぞれ所定個数配列されている。
FIG. 16 shows the structure of a conventional lens array. FIG. 16A is a plan view of the lens array 301 as viewed from above, and FIG. 16B is a cross-sectional view of the lens array 301 taken along the line XII-XII in FIG. 16A. A region corresponding to one pixel is a region surrounded by a vertical side 355 and a horizontal side 354, and the lens 301 is arranged substantially at the center thereof, thereby contributing to an improvement in sensitivity. Here, between adjacent lenses,
A gap 353 is provided for manufacturing reasons. In addition,
Although only four pixels are shown in FIG. 16 for simplification of the drawing, a predetermined number of pixels shown in FIG. 16A are actually arranged in the vertical and horizontal directions.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記レンズアレイで
は、隣り合うレンズ間に隙間353を設けているため、
ここに入射した光はほとんど受光素子に入ることがな
い。また、レンズ形状が略円形または略楕円形のため、
四角い画素領域のうち、レンズ301が形成されていな
い角部にも隙間が生じ、この部分に入射する光について
もほとんど受光素子に入ることがなく、感度に寄与しな
いという問題があった。
In the above-mentioned lens array, a gap 353 is provided between adjacent lenses.
Light incident here hardly enters the light receiving element. Also, because the lens shape is substantially circular or substantially elliptical,
In the square pixel region, a gap is also formed at a corner where the lens 301 is not formed, and there is a problem that light incident on this portion hardly enters the light receiving element and does not contribute to sensitivity.

【0009】同様に、透過型液晶表示装置などに使用さ
れる液晶表示素子においても、各画素に対応するように
図16に示したような隙間を有するレンズアレイが積層
されるが、上記隙間に入射する光は液晶表示装置の画面
の輝度に寄与しないという問題があった。
Similarly, in a liquid crystal display element used in a transmission type liquid crystal display device or the like, a lens array having a gap as shown in FIG. 16 is laminated so as to correspond to each pixel. There is a problem that the incident light does not contribute to the brightness of the screen of the liquid crystal display device.

【0010】本発明は、上記の問題点に鑑み、レンズの
開口を拡げること等により、例えば固体撮像装置に使用
した場合には感度を向上させることができ、また液晶表
示素子に使用した場合には画面の輝度を向上させること
ができるレンズアレイを提供することを目的とする。
In view of the above problems, the present invention can improve the sensitivity when used in a solid-state imaging device, for example, by enlarging the aperture of a lens, and when used in a liquid crystal display device. It is an object of the present invention to provide a lens array capable of improving the brightness of a screen.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のレンズアレイは以下の構成とする。
In order to achieve the above object, a lens array according to the present invention has the following arrangement.

【0012】すなわち、本発明の第1の構成にかかるレ
ンズアレイは、縦横方向に集光レンズが複数個配列され
てなり、個々の前記集光レンズは2次元平面に配列され
た各画素に1対1に対応するように設置して使用される
レンズアレイであって、前記集光レンズは、縦横方向に
隣り合う集光レンズと接触して形成されていることを特
徴とする。
That is, the lens array according to the first configuration of the present invention has a plurality of condensing lenses arranged in the vertical and horizontal directions, and each of the condensing lenses is one for each pixel arranged in a two-dimensional plane. A lens array installed and used in a one-to-one correspondence, wherein the condenser lens is formed in contact with condenser lenses adjacent in the vertical and horizontal directions.

【0013】本発明の第2の構成にかかるレンズアレイ
は、縦横方向に集光レンズが複数個配列されてなり、個
々の前記集光レンズは2次元平面に配列された各画素に
1対1に対応するように設置して使用されるレンズアレ
イであって、前記集光レンズは凸レンズであり、前記画
素に対応する領域の全域に形成されていることを特徴と
する。
In a lens array according to a second aspect of the present invention, a plurality of condenser lenses are arranged in the vertical and horizontal directions, and each of the condenser lenses has a one-to-one correspondence with each pixel arranged in a two-dimensional plane. Wherein the condenser lens is a convex lens and is formed over the entire area corresponding to the pixel.

【0014】上記第2の構成において前記画素に対応す
る領域は矩形状であり、前記領域の縦方向及び横方向の
長さを順にX,Yとしたとき、前記集光レンズの曲率半
径Rが下記式(1)を満足することが好ましい。
In the second configuration, the area corresponding to the pixel is rectangular, and when the lengths of the area in the vertical and horizontal directions are X and Y, respectively, the radius of curvature R of the condenser lens is It is preferable to satisfy the following expression (1).

【0015】[0015]

【数1】 (1/2)×(X2+Y21/2≦R≦(2/3)×(X2+Y21/2 ・・(1)(1) (1/2) × (X 2 + Y 2 ) 1/2 ≦ R ≦ (2/3) × (X 2 + Y 2 ) 1/2 (1)

【0016】また、上記第2の構成において、前記画素
に対応する領域は矩形状であり、前記領域の縦方向及び
横方向の長さを順にX,Y、前記集光レンズの曲率半径
をRとしたとき、下記式(2)及び(3)を満足するこ
とが好ましい。
In the second configuration, the region corresponding to the pixel is rectangular, and the length of the region in the vertical and horizontal directions is X and Y, and the radius of curvature of the condenser lens is R. In this case, it is preferable to satisfy the following expressions (2) and (3).

【0017】[0017]

【数2】 4μm≦(X2+Y21/2≦5.7μm ・・(2) 2μm≦R≦4μm ・・(3)## EQU2 ## 4 μm ≦ (X 2 + Y 2 ) 1/2 ≦ 5.7 μm (2) 2 μm ≦ R ≦ 4 μm (3)

【0018】本発明の第3の構成にかかるレンズアレイ
は、縦横方向に集光レンズが複数個配列されてなり、個
々の前記集光レンズは2次元平面に配列された各画素に
1対1に対応するように設置して使用されるレンズアレ
イであって、前記集光レンズは、前記画素に対応する領
域の略中央部に形成された第1のレンズと、前記領域の
うち前記第1のレンズが形成されていない四隅の領域に
形成された第2のレンズとを含み、前記第1のレンズは
凸レンズであり、前記四隅に形成された各第2のレンズ
は共通する曲率中心点を有することを特徴とする。
A lens array according to a third configuration of the present invention comprises a plurality of condensing lenses arranged in the vertical and horizontal directions, and each of the condensing lenses has a one-to-one correspondence with each pixel arranged in a two-dimensional plane. Wherein the condensing lens is a first lens formed substantially at the center of a region corresponding to the pixel, and the first lens of the region is And second lenses formed in four corner regions where no lens is formed, wherein the first lens is a convex lens, and each of the second lenses formed in the four corners has a common curvature center point. It is characterized by having.

【0019】本発明の第4の構成にかかるレンズアレイ
は、縦横方向に集光レンズが複数個配列されてなり、個
々の前記集光レンズは2次元平面に配列された各画素に
1対1に対応するように設置して使用されるレンズアレ
イであって、前記集光レンズは、前記画素に対応する領
域の略中央部に形成された第1のレンズと、前記領域の
うち前記第1のレンズが形成されていない四隅の領域に
形成された第2のレンズとを含み、前記第1のレンズは
凸レンズであり、前記四隅に形成された各第2のレンズ
は共通する曲率中心点を有し、前記第2のレンズの前記
第1のレンズ側の壁面が前記集光レンズの配列面に対し
て垂直でないことを特徴とする。
In a lens array according to a fourth aspect of the present invention, a plurality of condenser lenses are arranged in the vertical and horizontal directions, and each of the condenser lenses is one-to-one for each pixel arranged in a two-dimensional plane. Wherein the condensing lens is a first lens formed substantially at the center of a region corresponding to the pixel, and the first lens of the region is And second lenses formed in four corner regions where no lens is formed, wherein the first lens is a convex lens, and each of the second lenses formed in the four corners has a common curvature center point. Wherein the wall surface of the second lens on the first lens side is not perpendicular to the arrangement surface of the condenser lens.

【0020】本発明の第5の構成にかかるレンズアレイ
は、縦横方向に集光レンズが複数個配列されてなり、個
々の前記集光レンズは2次元平面に配列された各画素に
1対1に対応するように設置して使用されるレンズアレ
イであって、前記集光レンズはフレネルレンズであるこ
とを特徴とする。
In a lens array according to a fifth aspect of the present invention, a plurality of condenser lenses are arranged in the vertical and horizontal directions, and each of the condenser lenses has a one-to-one correspondence with each pixel arranged in a two-dimensional plane. Wherein the condenser lens is a Fresnel lens.

【0021】本発明の第6の構成にかかるレンズアレイ
は、縦横方向に集光レンズが複数個配列されてなり、個
々の前記集光レンズは2次元平面に配列された各画素に
1対1に対応するように設置して使用されるレンズアレ
イであって、前記集光レンズはフレネルレンズであっ
て、前記フレネルレンズは前記画素に対応する領域ごと
に少なくとも2種類以上の異なる溝深さを有することを
特徴とする。
In a lens array according to a sixth aspect of the present invention, a plurality of condenser lenses are arranged in the vertical and horizontal directions, and each of the condenser lenses has a one-to-one correspondence with each pixel arranged in a two-dimensional plane. Wherein the condenser lens is a Fresnel lens, and the Fresnel lens has at least two or more different groove depths for each region corresponding to the pixel. It is characterized by having.

【0022】上記第6の構成において、前記フレネルレ
ンズは、フレネルレンズ形成材料の屈折率をn、前記フ
レネルレンズを透過する光の波長または中心波長をλと
したとき、溝深さがmλ/(n−1)(m:自然数)で
ある鋸歯形状であることが好ましい。
In the sixth configuration, the Fresnel lens has a groove depth of mλ / (n, where n is the refractive index of the Fresnel lens forming material, and λ is the wavelength or center wavelength of light transmitted through the Fresnel lens. n-1) (m: natural number), preferably a sawtooth shape.

【0023】上記第5又は第6の構成において前記フレ
ネルレンズが、前記画素に対応する領域の全域に形成さ
れていることが好ましい。
In the fifth or sixth configuration, it is preferable that the Fresnel lens is formed in an entire region corresponding to the pixel.

【0024】上記第1〜第6の構成において、前記集光
レンズは、その形状を階段状に近似したバイナリー形状
で形成されていることが好ましい。
In the first to sixth configurations, it is preferable that the condenser lens is formed in a binary shape whose shape is approximated in a stepwise manner.

【0025】本発明の第7の構成にかかるレンズアレイ
は、縦横方向に集光レンズが複数個配列されてなり、個
々の前記集光レンズは2次元平面に配列された各画素に
1対1に対応するように設置して使用されるレンズアレ
イであって、前記集光レンズは屈折率の変化によりレン
ズ機能が付与されたレンズであり、前記レンズアレイの
表面が略平面であることを特徴とする。
The lens array according to the seventh aspect of the present invention comprises a plurality of condenser lenses arranged in the vertical and horizontal directions, and each of the condenser lenses has a one-to-one correspondence with each pixel arranged in a two-dimensional plane. Wherein the condenser lens is a lens provided with a lens function by a change in refractive index, and the surface of the lens array is substantially flat. And

【0026】上記第7の構成において、屈折率の変化に
よりレンズ機能が付与された前記レンズが前記画素に対
応する領域の全域に形成されていることが好ましい。
In the seventh configuration, it is preferable that the lens provided with a lens function by a change in a refractive index is formed in an entire region corresponding to the pixel.

【0027】本発明の第8の構成にかかるレンズアレイ
は、縦横方向に集光レンズが複数個配列されてなり、個
々の前記集光レンズは2次元平面に配列された各画素に
1対1に対応するように設置して使用されるレンズアレ
イであって、前記集光レンズは屈折率分布型レンズであ
り、前記レンズアレイの表面が略平面であることを特徴
とする。
In a lens array according to an eighth aspect of the present invention, a plurality of condenser lenses are arranged in the vertical and horizontal directions, and each of the condenser lenses has a one-to-one correspondence with each pixel arranged in a two-dimensional plane. Wherein the condenser lens is a gradient index lens, and the surface of the lens array is substantially flat.

【0028】上記第8の構成において、前記屈折率分布
型レンズが前記画素に対応する領域の全域に形成されて
いることが好ましい。
In the eighth configuration, it is preferable that the gradient index lens is formed in the entire area corresponding to the pixel.

【0029】本発明の第9の構成にかかるレンズアレイ
は、縦横方向に集光レンズが複数個配列されてなり、個
々の前記集光レンズは2次元平面に配列された各画素に
1対1に対応するように設置して使用されるレンズアレ
イであって、前記集光レンズは、屈折率の変化によりレ
ンズ機能が付与されたレンズと、この上に形成された凸
レンズとからなることを特徴とする。
A lens array according to a ninth aspect of the present invention comprises a plurality of condensing lenses arranged in the vertical and horizontal directions. Each of the condensing lenses has a one-to-one correspondence with each pixel arranged in a two-dimensional plane. Wherein the condenser lens comprises a lens provided with a lens function by a change in refractive index, and a convex lens formed thereon. And

【0030】上記第9の構成において、屈折率の変化に
よりレンズ機能が付与された前記レンズが前記画素に対
応する領域の全域に形成されていることが好ましい。
[0030] In the ninth configuration, it is preferable that the lens provided with a lens function by a change in refractive index is formed in an entire region corresponding to the pixel.

【0031】本発明の第10の構成にかかるレンズアレ
イは、縦横方向に集光レンズが複数個配列されてなり、
個々の前記集光レンズは2次元平面に配列された各画素
に1対1に対応するように設置して使用されるレンズア
レイであって、前記集光レンズは、前記画素に対応する
領域の略中央部に形成された第1のレンズと、前記領域
のうち前記第1のレンズが形成されていない領域に形成
された第3のレンズとを含み、前記第1のレンズは凸レ
ンズであり、前記第3のレンズは屈折率の変化によりレ
ンズ機能が付与されたレンズであることを特徴とする。
The lens array according to the tenth aspect of the present invention comprises a plurality of converging lenses arranged in the vertical and horizontal directions.
Each of the condensing lenses is a lens array that is installed and used so as to correspond to each pixel arranged in a two-dimensional plane on a one-to-one basis, and the condensing lens is provided in an area corresponding to the pixel. A first lens formed in a substantially central portion, and a third lens formed in a region of the region where the first lens is not formed, wherein the first lens is a convex lens; The third lens is a lens provided with a lens function by a change in refractive index.

【0032】上記第10の構成において、前記画素に対
応する領域には、前記第1のレンズ及び前記第3のレン
ズのいずれか一方が形成されていることが好ましい。
In the tenth configuration, it is preferable that one of the first lens and the third lens is formed in a region corresponding to the pixel.

【0033】本発明のレンズアレイは、上記の第1〜第
10の構成としたことにより、例えば固体撮像装置に使
用した場合には感度を向上させることができ、また液晶
表示素子に使用した場合には画面の輝度を向上させるこ
とができるレンズアレイを提供することができる。
The lens array according to the present invention has the above-described first to tenth structures, so that the sensitivity can be improved when used in, for example, a solid-state imaging device, and when the lens array is used in a liquid crystal display device. Can provide a lens array capable of improving the brightness of the screen.

【0034】また、本発明にかかる固体撮像素子は、2
次元平面に配列された受光部と、前記受光部上に積層さ
れた上記のいずれかに記載のレンズアレイとを有する固
体撮像素子であって、前記レンズアレイの個々の集光レ
ンズは個々の前記受光部に1対1に対応することを特徴
とする。
Further, the solid-state imaging device according to the present invention
A solid-state imaging device having a light-receiving unit arranged in a two-dimensional plane and the lens array according to any one of the above, stacked on the light-receiving unit, wherein each condensing lens of the lens array is an individual condensing lens. It is characterized by a one-to-one correspondence to the light receiving units.

【0035】また、本発明にかかる固体撮像装置は、2
次元平面に配列された受光部と、前記受光部上に積層さ
れた透明基板とを有する固体撮像素子であって、前記透
明基板が上記第7又は第8の構成にかかるレンズアレイ
であって、前記レンズアレイの個々の集光レンズは個々
の前記受光部に1対1に対応することを特徴とする。
Further, the solid-state image pickup device according to the present invention
A light receiving unit arranged in a two-dimensional plane, and a solid-state imaging device having a transparent substrate laminated on the light receiving unit, wherein the transparent substrate is a lens array according to the seventh or eighth configuration, Each of the condensing lenses of the lens array corresponds to each of the light receiving units on a one-to-one basis.

【0036】上記の固体撮像素子において、前記集光レ
ンズの焦点距離が、前記受光部までの距離に略等しいこ
とが好ましい。
In the above solid-state imaging device, it is preferable that the focal length of the condenser lens is substantially equal to the distance to the light receiving section.

【0037】また、本発明にかかる液晶表示素子は、2
次元平面に配列された画素と、前記画素上に積層された
上記のいずれかに記載のレンズアレイとを有する液晶表
示素子であって、前記レンズアレイの個々の集光レンズ
は個々の前記画素に1対1に対応することを特徴とす
る。
Further, the liquid crystal display device according to the present invention comprises:
A liquid crystal display element having pixels arranged in a two-dimensional plane and the lens array according to any one of the above, stacked on the pixel, wherein individual condenser lenses of the lens array are arranged on individual pixels. It is characterized by a one-to-one correspondence.

【0038】上記の液晶表示素子において、前記集光レ
ンズの焦点距離が、前記画素までの距離に略等しいこと
が好ましい。
In the above liquid crystal display device, it is preferable that the focal length of the condenser lens is substantially equal to the distance to the pixel.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】以下本発明のレンズアレイについ
て、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a lens array according to the present invention will be described more specifically with reference to the drawings.

【0040】(実施の形態1)図1は本発明の実施の形
態1にかかるレンズアレイの概念図であって、図1
(a)は平面図、図1(b)は図1(a)のIb−Ib線で
の矢印方向から見た断面図、図1(c)は図1(a)の
Ic−Ic線での矢印方向から見た断面図である。なお、図
1では、図面を簡素化するために4画素のみを示した
が、実際には図1(a)に示した各画素が縦横方向にそ
れぞれ所定個数配列されている。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a conceptual diagram of a lens array according to Embodiment 1 of the present invention.
1A is a plan view, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line Ib-Ib of FIG. 1A, and FIG. 1C is a sectional view of FIG.
It is sectional drawing seen from the arrow direction in Ic-Ic line. Although only four pixels are shown in FIG. 1 for simplicity, the actual number of pixels shown in FIG. 1A is arranged in a predetermined number in the vertical and horizontal directions.

【0041】本実施の形態のレンズアレイは、縦横方向
に配列された矩形状の画素領域に凸レンズ形状を有する
集光レンズ111が、一つの画素領域に一つの集光レン
ズが対応するように配置されている。
In the lens array of the present embodiment, a condenser lens 111 having a convex lens shape is arranged in a rectangular pixel region arranged in the vertical and horizontal directions, and one condenser lens corresponds to one pixel region. Have been.

【0042】ここで、集光レンズ111は縦横方向に隣
り合う集光レンズと接触している。例えば受光素子間隔
が5μmの固体撮像素子にレンズアレイを形成した場合
を考える。従来の集光レンズの間隙(図16(b)の隙
間353)が0.4μmとすると、一つの受光素子に対
応する面積(画素領域)のうち集光レンズの占める面積
の割合は66.5%である。これに対して、本実施の形
態の集光レンズのように縦横方向に隣り合う集光レンズ
の間隙が0の場合は、一つの受光素子に対応する面積の
うち集光レンズの占める面積の割合は78.5%とな
り、従来と比較して、レンズに入る光線が18%増加す
るので、固体撮像素子の感度がそれに伴い増加する。
Here, the condenser lens 111 is in contact with condenser lenses adjacent in the vertical and horizontal directions. For example, consider a case in which a lens array is formed on a solid-state imaging device having a light receiving element interval of 5 μm. Assuming that the gap of the conventional condenser lens (the gap 353 in FIG. 16B) is 0.4 μm, the ratio of the area occupied by the condenser lens to the area (pixel region) corresponding to one light receiving element is 66.5. %. On the other hand, when the gap between the condensing lenses adjacent in the vertical and horizontal directions is 0 as in the condensing lens of the present embodiment, the ratio of the area occupied by the condensing lens to the area corresponding to one light receiving element Is 78.5%, and the light rays entering the lens are increased by 18% as compared with the conventional case, so that the sensitivity of the solid-state imaging device is increased accordingly.

【0043】図15に示したように、pウェル層311
を設け、その表層部に1辺約2.5μmの受光部310
を構成し、次に厚さ約0.1μmのシリコン酸化膜ある
いは窒化膜307を構成し、屈折率1.55、厚さ約
0.9μmの素子表面保護膜305と、屈折率1.4
7、厚さ約1μmの平坦膜304と、屈折率1.52で
厚さ約2μmのカラーフィルター層303を構成し、そ
の受光素子に対応する画素領域の範囲が縦横約4.5μ
mの正方形である固体撮像素子を仮定する。その画素領
域の上部に、屈折率が1.5、曲率半径が3μmの集光
レンズ301を、縦横方向に隣り合う集光レンズ同士の
間隔を変化させて形成した場合の集光率の変化をシミュ
レーションした。結果を図2に示す。本実施の形態のレ
ンズアレイは縦横方向に隣り合う集光レンズ同士は接触
しているため、この集光レンズ間隔は0であり、集光率
は75%である。一方、従来の一般的なレンズアレイの
縦横方向の集光レンズ間隙は、約0.4μmであるの
で、その集光率は68%であり、本発明の集光率は従来
に比べて約10%向上したことがわかる。
As shown in FIG. 15, the p-well layer 311
And a light receiving section 310 having a side length of about 2.5 μm
Next, a silicon oxide film or a nitride film 307 having a thickness of about 0.1 μm is formed, and an element surface protective film 305 having a refractive index of 1.55 and a thickness of about 0.9 μm, and a refractive index of 1.4.
7. A flat film 304 having a thickness of about 1 μm and a color filter layer 303 having a refractive index of 1.52 and a thickness of about 2 μm are formed.
Assume a solid state imaging device that is m square. In the upper part of the pixel region, the change in the light-collecting rate when a light-collecting lens 301 having a refractive index of 1.5 and a radius of curvature of 3 μm is formed by changing the distance between the light-collecting lenses adjacent in the vertical and horizontal directions. Simulated. The results are shown in FIG. In the lens array of the present embodiment, since the condensing lenses adjacent in the vertical and horizontal directions are in contact with each other, the interval between the condensing lenses is 0, and the condensing rate is 75%. On the other hand, the condensing lens gap in the vertical and horizontal directions of a conventional general lens array is about 0.4 μm, so that the condensing rate is 68%, and the condensing rate of the present invention is about 10% as compared with the conventional one. %.

【0044】このとき、集光率とは、任意に光線追跡を
実施したとき、1つの受光素子に対応する画素領域を通
る光線の本数の内、受光素子に入射する光線の本数であ
る。ただし、本シミュレーションでは、画素領域への入
射光線角度は、0度から15度の範囲で任意である。
At this time, the convergence rate is the number of light rays incident on the light receiving element out of the number of light rays passing through the pixel region corresponding to one light receiving element when the ray tracing is arbitrarily performed. However, in this simulation, the angle of the incident light beam on the pixel area is arbitrary within a range of 0 to 15 degrees.

【0045】(実施の形態2)図3は本発明の実施の形
態2にかかるレンズアレイの概念図であって、図3
(a)は平面図、図3(b)は図3(a)のIIb−IIb線
での矢印方向から見た断面図、図3(c)は図3(a)
のIIc−IIc線での矢印方向から見た断面図である。な
お、図3では、図面を簡素化するために4画素のみを示
したが、実際には図3(a)に示した各画素が縦横方向
にそれぞれ所定個数配列されている。
FIG. 3 is a conceptual diagram of a lens array according to a second embodiment of the present invention.
3 (a) is a plan view, FIG. 3 (b) is a cross-sectional view taken along the line IIb-IIb in FIG. 3 (a), and FIG. 3 (c) is FIG. 3 (a).
FIG. 2 is a sectional view taken along the line IIc-IIc in FIG. Although only four pixels are shown in FIG. 3 for simplification of the drawing, a predetermined number of the pixels shown in FIG. 3A are actually arranged in the vertical and horizontal directions.

【0046】本実施の形態のレンズアレイは、縦横方向
に配列された矩形状の画素領域に凸レンズ形状を有する
集光レンズ121が、一つの画素領域に一つの集光レン
ズが対応するように配置されている。
In the lens array according to the present embodiment, a condenser lens 121 having a convex lens shape is arranged in a rectangular pixel area arranged in the vertical and horizontal directions, and one condenser lens corresponds to one pixel area. Have been.

【0047】ここで、集光レンズ121は画素領域の全
域を覆っており、画素領域内に集光レンズが形成されて
いない領域が存在しない。例えば受光素子間隔が5μm
の固体撮像素子にレンズアレイを形成した場合を考え
る。従来の集光レンズの間隙(図16(b)の隙間35
3)が0.4μmとすると、一つの受光素子に対応する
面積(画素領域)のうち集光レンズの占める面積の割合
は66.5%である。これに対して、本実施の形態のレ
ンズアレイは、一つの受光素子に対応する面積のうちの
集光レンズが占める割合は100%となる。したがっ
て、本実施の形態のレンズアレイにより、受光有効面積
は50.7%向上する。それに伴い、固体撮像素子の受
光感度も向上する。
Here, the condenser lens 121 covers the entire area of the pixel area, and there is no area in the pixel area where the condenser lens is not formed. For example, the light receiving element interval is 5 μm
Consider a case in which a lens array is formed on the solid-state imaging device of FIG. The gap of the conventional condenser lens (the gap 35 in FIG. 16B)
If 3) is 0.4 μm, the ratio of the area occupied by the condenser lens to the area (pixel region) corresponding to one light receiving element is 66.5%. On the other hand, in the lens array according to the present embodiment, the ratio occupied by the condenser lens in the area corresponding to one light receiving element is 100%. Therefore, the lens array according to the present embodiment improves the effective light receiving area by 50.7%. Accordingly, the light receiving sensitivity of the solid-state imaging device is also improved.

【0048】レンズの曲率半径は、例えばレンズが画素
領域の全領域を覆うためには最短でも画素の対角線の長
さの半分以上が必要となる。また、曲率半径が大きくな
りすぎても集光力が弱まり、感度の低下を引き起こす。
このため、画素の縦の長さをX、横の長さをYとする
と、集光レンズの曲率半径Rが下記式(1)を満足する
ことが好ましい。式(1)を満足すると、レンズは画素
領域全域を覆うことができ、かつ十分な集光力を得るこ
とができる。式(1)の下限を下回ると、レンズは画素
領域全域を覆うことができない。一方、式(1)の上限
を上回ると、十分な集光力が得られない。
The radius of curvature of the lens, for example, must be at least half the diagonal length of the pixel in order for the lens to cover the entire pixel area. Also, if the radius of curvature is too large, the light-gathering power is weakened, causing a reduction in sensitivity.
Therefore, assuming that the vertical length of the pixel is X and the horizontal length is Y, it is preferable that the radius of curvature R of the condenser lens satisfies the following expression (1). When Expression (1) is satisfied, the lens can cover the entire pixel region, and can obtain a sufficient light-collecting power. If the value falls below the lower limit of the expression (1), the lens cannot cover the entire pixel region. On the other hand, when the value exceeds the upper limit of Expression (1), a sufficient light-collecting power cannot be obtained.

【0049】[0049]

【数3】 (1/2)×(X2+Y21/2≦R≦(2/3)×(X2+Y21/2 ・・(1)(3) (1/2) × (X 2 + Y 2 ) 1/2 ≦ R ≦ (2/3) × (X 2 + Y 2 ) 1/2 (1)

【0050】また、下記式(2)及び(3)を満足する
と、十分な感度を得ることができ、かつ十分な解像度を
得ることができるので好ましい。
It is preferable that the following expressions (2) and (3) are satisfied, since a sufficient sensitivity can be obtained and a sufficient resolution can be obtained.

【0051】[0051]

【数4】 4μm≦(X2+Y21/2≦5.7μm ・・(2) 2μm≦R≦4μm ・・(3)4 μm ≦ (X 2 + Y 2 ) 1/2 ≦ 5.7 μm (2) 2 μm ≦ R ≦ 4 μm (3)

【0052】ここで、シミュレーションを行うために、
固体撮像素子の形状を以下のようにした。図15に示し
たように、厚さ約3μmのpウェル層311があって、
その表層部に1辺約1μmおよび他の1辺約2.5μm
の受光部310を構成し、次に厚さ約0.1μmのシリ
コン酸化膜または窒化膜307を構成した。さらに、屈
折率1.55、厚さ約0.9μmの素子表面保護膜30
5と、屈折率1.47であり、厚さ約1μmの平坦膜3
04と、屈折率1.52で厚さ約2μmのカラーフィル
ター層303を構成し、その受光素子に対応する画素領
域の範囲が縦横約4.5μmの正方形である固体撮像素
子を仮定する。その画素領域の上部に、屈折率が1.5
の集光レンズを形成した場合、その曲率半径と集光率と
の関係は図4のようになる。曲率半径が3.4μmのと
きが集光率が最大となり、そのときの集光率は94%で
あり、従来の集光率68%と比べて、38%向上する。
Here, in order to perform a simulation,
The shape of the solid-state imaging device was as follows. As shown in FIG. 15, there is a p-well layer 311 having a thickness of about 3 μm,
About 1 μm on one side and about 2.5 μm on the other side
, And then a silicon oxide film or a nitride film 307 having a thickness of about 0.1 μm. Further, an element surface protective film 30 having a refractive index of 1.55 and a thickness of about 0.9 μm.
5, a flat film 3 having a refractive index of 1.47 and a thickness of about 1 μm.
It is assumed that the solid-state imaging device has a color filter layer 303 having a refractive index of 1.52, a refractive index of 1.52, and a thickness of about 2 μm, and a pixel region corresponding to the light receiving element is a square of about 4.5 μm in length and width. A refractive index of 1.5 at the top of the pixel area
FIG. 4 shows the relationship between the radius of curvature and the light collection rate when the light collection lens described above is formed. When the radius of curvature is 3.4 μm, the light-collecting rate becomes maximum, and the light-collecting rate at that time is 94%, which is 38% higher than the conventional light-collecting rate of 68%.

【0053】(実施の形態3)図5は本発明の実施の形
態3にかかるレンズアレイの概念図であって、図5
(a)は平面図、図5(b)は図5(a)のIIIb−IIIb
線での矢印方向から見た断面図、図5(c)は図5
(a)のIIIc−IIIc線での矢印方向から見た断面図であ
る。なお、図5では、図面を簡素化するために4画素の
みを示したが、実際には図5(a)に示した各画素が縦
横方向にそれぞれ所定個数配列されている。
(Embodiment 3) FIG. 5 is a conceptual diagram of a lens array according to Embodiment 3 of the present invention.
5 (a) is a plan view, and FIG. 5 (b) is IIIb-IIIb in FIG. 5 (a).
FIG. 5C is a cross-sectional view as viewed from the direction of the arrow in FIG.
FIG. 3A is a cross-sectional view taken along the line IIIc-IIIc of FIG. Although only four pixels are shown in FIG. 5 for simplification of the drawing, a predetermined number of pixels shown in FIG. 5A are actually arranged in the vertical and horizontal directions.

【0054】本実施の形態のレンズアレイは、縦横方向
に配列された矩形状の個々の画素領域の略中央部に形成
された凸レンズ形状を有する第1のレンズ131と、第
1のレンズ131が形成されていない四隅の領域を含む
画素領域の残りの領域に形成された第2のレンズ132
とを一単位とする集光レンズが、一つの画素領域に一つ
の集光レンズが対応するように配置されている。ここ
で、画素領域の四隅に形成された第2のレンズ132は
共通する曲率中心点を有する。
In the lens array of the present embodiment, a first lens 131 having a convex lens shape formed at a substantially central portion of each rectangular pixel region arranged in the vertical and horizontal directions, and a first lens 131 are provided. Second lens 132 formed in the remaining area of the pixel area including the four corner areas not formed
Is a unit, and one condenser lens is arranged so as to correspond to one pixel region. Here, the second lenses 132 formed at the four corners of the pixel region have a common center of curvature.

【0055】一般に、矩形状の画素領域内に凸レンズを
形成しようとすると、実施の形態2のような構成を採ら
ない限り、少なくとも対角線方向にレンズが形成されな
い領域ができてしまう。本実施の形態は、この領域にも
う一つ別の第2のレンズ132を形成することで、有効
受光面積を大きく取ることができる。さらに、この第2
のレンズ132の曲率は、中心にある第1のレンズ13
1の曲率と同じにする必要がないので、例えばシミュレ
ーションなどによって2つのレンズの曲率の組み合わせ
を最適化して、より多くの受光量を確保することが可能
となる。
Generally, when a convex lens is to be formed in a rectangular pixel region, a region in which a lens is not formed at least in a diagonal direction is formed unless the configuration as in the second embodiment is adopted. In the present embodiment, by forming another second lens 132 in this region, a large effective light receiving area can be obtained. Furthermore, this second
The curvature of the lens 132 of the first lens 13 at the center is
Since it is not necessary to make the curvature equal to one, it is possible to secure a larger amount of received light by optimizing the combination of the curvatures of the two lenses by, for example, simulation or the like.

【0056】また、本実施の形態によれば、第2のレン
ズ132の曲率半径を画素領域の対角線の長さの半分以
上にすることにより、画素領域の全域に隙間なくレンズ
を形成することができる。例えば受光素子間隔が5μm
の固体撮像素子にレンズアレイを形成した場合を考え
る。従来の集光レンズの間隙(図16(b)の隙間35
3)が0.4μmとすると、一つの受光素子に対応する
面積(画素領域)のうち集光レンズの占める面積の割合
は66.5%である。これに対して、本実施の形態のレ
ンズアレイは、一つの受光素子に対応する面積のうちの
集光レンズが占める割合をほぼ100%とすることがで
きる。したがって、本実施の形態のレンズアレイによ
り、受光有効面積は50.7%向上する。それに伴い、
固体撮像素子の受光感度も向上する。
Further, according to the present embodiment, by making the radius of curvature of the second lens 132 at least half the length of the diagonal line of the pixel region, it is possible to form the lens without gaps over the entire pixel region. it can. For example, the light receiving element interval is 5 μm
Consider a case in which a lens array is formed on the solid-state imaging device of FIG. The gap of the conventional condenser lens (the gap 35 in FIG. 16B)
If 3) is 0.4 μm, the ratio of the area occupied by the condenser lens to the area (pixel region) corresponding to one light receiving element is 66.5%. On the other hand, in the lens array according to the present embodiment, the ratio occupied by the condenser lens in the area corresponding to one light receiving element can be set to almost 100%. Therefore, the lens array according to the present embodiment improves the effective light receiving area by 50.7%. with this,
The light receiving sensitivity of the solid-state imaging device is also improved.

【0057】なお、本実施の形態では、第1のレンズ1
31のまわりに第2のレンズ132を構成したが、第2
のレンズ132のまわりにさらに曲率の異なる別のレン
ズを構成しても良い。
In the present embodiment, the first lens 1
The second lens 132 is configured around the
Another lens having a different curvature may be formed around the lens 132.

【0058】ここで、シミュレーションを行うために、
固体撮像素子の形状を以下のようにした。図15に示し
たように、厚さ約3μmのpウェル層311があって、
その表層部に1辺約1μmおよび他の1辺約2.5μm
の受光部310を構成し、次に厚さ約0.1μmのシリ
コン酸化膜または窒化膜307を構成した。さらに、屈
折率1.55、厚さ約0.9μmの素子表面保護膜30
5と、屈折率1.47であり、厚さ約1μmの平坦膜3
04と、屈折率1.52で厚さ約2μmのカラーフィル
ター層303を構成し、その受光素子に対応する画素領
域の範囲が縦横約4.5μmの正方形である固体撮像素
子を仮定する。その画素領域の上部の略中央部に屈折率
が1.5の従来と同様の凸レンズ(第1のレンズ)を形
成し、その周りに曲率半径4μmの第2のレンズを形成
した場合、集光率は78%となり、従来の中央部のレン
ズのみの場合の集光率68%と比べて、集光率が15%
向上する。
Here, in order to perform a simulation,
The shape of the solid-state imaging device was as follows. As shown in FIG. 15, there is a p-well layer 311 having a thickness of about 3 μm,
About 1 μm on one side and about 2.5 μm on the other side
, And then a silicon oxide film or a nitride film 307 having a thickness of about 0.1 μm. Further, an element surface protective film 30 having a refractive index of 1.55 and a thickness of about 0.9 μm.
5, a flat film 3 having a refractive index of 1.47 and a thickness of about 1 μm.
It is assumed that the solid-state imaging device has a color filter layer 303 having a refractive index of 1.52, a refractive index of 1.52, and a thickness of about 2 μm, and a pixel region corresponding to the light receiving element is a square of about 4.5 μm in length and width. In the case where a convex lens (first lens) having a refractive index of 1.5 and a conventional lens having a refractive index of 1.5 and a second lens having a radius of curvature of 4 μm are formed therearound at a substantially central portion above the pixel region, light is condensed. The light-collecting rate is 78%, which is 15% higher than the light-collecting rate of 68% in the case of only the conventional central lens.
improves.

【0059】(実施の形態4)図6は本発明の実施の形
態4にかかるレンズアレイの概念図であって、図6
(a)は平面図、図6(b)は図6(a)のIVb−IVb線
での矢印方向から見た断面図、図6(c)は図6(a)
のIVc−IVc線での矢印方向から見た断面図である。な
お、図6では、図面を簡素化するために4画素のみを示
したが、実際には図6(a)に示した各画素が縦横方向
にそれぞれ所定個数配列されている。
(Embodiment 4) FIG. 6 is a conceptual diagram of a lens array according to Embodiment 4 of the present invention.
6 (a) is a plan view, FIG. 6 (b) is a cross-sectional view taken along the line IVb-IVb in FIG. 6 (a), and FIG. 6 (c) is FIG. 6 (a).
FIG. 4 is a sectional view taken along the line IVc-IVc in FIG. In FIG. 6, only four pixels are shown in order to simplify the drawing. However, actually, a predetermined number of pixels shown in FIG. 6A are arranged in the vertical and horizontal directions.

【0060】本実施の形態のレンズアレイは、縦横方向
に配列された矩形状の個々の画素領域の略中央部に形成
された凸レンズ形状を有する第1のレンズ141と、第
1のレンズ141が形成されていない四隅の領域を含む
画素領域の残りの領域に形成された第2のレンズ142
とを一単位とする集光レンズが、一つの画素領域に一つ
の集光レンズが対応するように配置されている。ここ
で、画素領域の四隅に形成された第2のレンズ142は
共通する曲率中心点を有する。
In the lens array of the present embodiment, a first lens 141 having a convex lens shape formed at a substantially central portion of each rectangular pixel region arranged in the vertical and horizontal directions, and a first lens 141 are provided. Second lens 142 formed in the remaining area of the pixel area including the four corner areas not formed
Is a unit, and one condenser lens is arranged so as to correspond to one pixel region. Here, the second lenses 142 formed at the four corners of the pixel region have a common center of curvature.

【0061】一般に、矩形状の画素領域内に凸レンズを
形成しようとすると、実施の形態2のような構成を採ら
ない限り、少なくとも対角線方向にレンズが形成されな
い領域ができてしまう。本実施の形態は、この領域にも
う一つ別の第2のレンズ142を形成することで、有効
受光面積を大きく取ることができる。さらに、この第2
のレンズ142の曲率は、中心にある第1のレンズ14
1の曲率と同じにする必要がないので、例えばシミュレ
ーションなどによって2つのレンズの曲率の組み合わせ
を最適化して、より多くの受光量を確保することが可能
となる。
In general, if a convex lens is to be formed in a rectangular pixel area, an area in which no lens is formed at least in the diagonal direction will be formed unless the configuration as in the second embodiment is adopted. In the present embodiment, by forming another second lens 142 in this region, a large effective light receiving area can be obtained. Furthermore, this second
The curvature of the lens 142 of the first lens 14
Since it is not necessary to make the curvature equal to one, it is possible to secure a larger amount of received light by optimizing the combination of the curvatures of the two lenses by, for example, simulation or the like.

【0062】更に、外側の第2のレンズ142は、入射
角度の比較的小さな光線が内壁143で全反射して光線
が散乱するのを防ぐために、内壁143は第1のレンズ
141の中心145から外側方向に角度θだけ傾斜させ
てある。
Further, the outer second lens 142 is provided so that the inner wall 143 is located at the center 145 of the first lens 141 in order to prevent light rays having a relatively small incident angle from being totally reflected by the inner wall 143 and scattered. It is inclined outward by an angle θ.

【0063】また、本実施の形態によれば、第2のレン
ズ142の曲率半径を画素領域の対角線の長さの半分以
上にすることにより、画素領域の全域に隙間なくレンズ
を形成することができる。例えば受光素子間隔が5μm
の固体撮像素子にレンズアレイを形成した場合を考え
る。従来の集光レンズの間隙(図16(b)の隙間35
3)が0.4μmとすると、一つの受光素子に対応する
面積(画素領域)のうち集光レンズの占める面積の割合
は66.5%である。これに対して、本実施の形態のレ
ンズアレイは、一つの受光素子に対応する面積のうちの
集光レンズが占める割合をほぼ100%とすることがで
きる。したがって、本実施の形態のレンズアレイによ
り、受光有効面積は50.7%向上する。それに伴い、
固体撮像素子の受光感度も向上する。
Further, according to the present embodiment, by making the radius of curvature of the second lens 142 equal to or more than half the length of the diagonal line of the pixel area, it is possible to form the lens without gaps over the entire area of the pixel area. it can. For example, the light receiving element interval is 5 μm
Consider a case in which a lens array is formed on the solid-state imaging device of FIG. The gap of the conventional condenser lens (the gap 35 in FIG. 16B)
If 3) is 0.4 μm, the ratio of the area occupied by the condenser lens to the area (pixel region) corresponding to one light receiving element is 66.5%. On the other hand, in the lens array according to the present embodiment, the ratio occupied by the condenser lens in the area corresponding to one light receiving element can be set to almost 100%. Therefore, the lens array according to the present embodiment improves the effective light receiving area by 50.7%. with this,
The light receiving sensitivity of the solid-state imaging device is also improved.

【0064】なお、本実施の形態では、第1のレンズ1
41のまわりに第2のレンズ142を構成したが、第2
のレンズ142のまわりにさらに曲率の異なる別のレン
ズを構成しても良い。
In the present embodiment, the first lens 1
The second lens 142 is configured around
Another lens having a different curvature may be formed around the lens 142.

【0065】ここで、シミュレーションを行うために、
固体撮像素子の形状を以下のようにした。図15に示し
たように、厚さ約3μmのpウェル層311があって、
その表層部に1辺約1μmおよび他の1辺約2.5μm
の受光部310を構成し、次に厚さ約0.1μmのシリ
コン酸化膜または窒化膜307を構成した。さらに、屈
折率1.55、厚さ約0.9μmの素子表面保護膜30
5と、屈折率1.47であり、厚さ約1μmの平坦膜3
04と、屈折率1.52で厚さ約2μmのカラーフィル
ター層303を構成し、その受光素子に対応する画素領
域の範囲が縦横約4.5μmの正方形である固体撮像素
子を仮定する。その画素領域の上部の略中央部に屈折率
が1.5の従来と同様の凸レンズ(第1のレンズ)を形
成し、その周りに内側の壁面を外側に傾斜させた第2の
レンズを形成した。ここで、第2のレンズの曲率半径と
第2のレンズの内壁の傾斜角θを変えた場合の集光率の
変化の様子を表1に示す。
Here, in order to perform a simulation,
The shape of the solid-state imaging device was as follows. As shown in FIG. 15, there is a p-well layer 311 having a thickness of about 3 μm,
About 1 μm on one side and about 2.5 μm on the other side
, And then a silicon oxide film or a nitride film 307 having a thickness of about 0.1 μm. Further, an element surface protective film 30 having a refractive index of 1.55 and a thickness of about 0.9 μm.
5, a flat film 3 having a refractive index of 1.47 and a thickness of about 1 μm.
It is assumed that the solid-state imaging device has a color filter layer 303 having a refractive index of 1.52, a refractive index of 1.52, and a thickness of about 2 μm, and a pixel region corresponding to the light receiving element is a square of about 4.5 μm in length and width. A conventional convex lens (first lens) having a refractive index of 1.5 is formed substantially at the center of the upper part of the pixel region, and a second lens having an inner wall surface inclined outward is formed around the convex lens (first lens). did. Here, Table 1 shows how the light collection ratio changes when the radius of curvature of the second lens and the inclination angle θ of the inner wall of the second lens are changed.

【0066】[0066]

【表1】 第2のレンズの曲率半径を4μm、傾斜角θを10deg.
とすると、集光率が約81%となり、同じ曲率半径で傾
斜角θが0deg.の場合の集光率約78%と比べて、集光
率が約3%向上する。また、従来レンズの集光率68%
と比べると、約19%向上する。
[Table 1] The radius of curvature of the second lens is 4 μm, and the inclination angle θ is 10 deg.
Then, the light collection rate is about 81%, which is about 3% higher than the light collection rate of about 78% when the inclination radius θ is 0 deg. At the same radius of curvature. Also, the condensing rate of the conventional lens is 68%.
It is about 19% higher than that of.

【0067】(実施の形態5)図7は本発明の実施の形
態5にかかるレンズアレイの概念図であって、図7
(a)は平面図、図7(b)は図7(a)のV−V線で
の矢印方向から見た断面図である。なお、図7では、図
面を簡素化するために4画素のみを示したが、実際には
図7(a)に示した各画素が縦横方向にそれぞれ所定個
数配列されている。
(Embodiment 5) FIG. 7 is a conceptual diagram of a lens array according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 7A is a plan view, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. Although only four pixels are shown in FIG. 7 to simplify the drawing, a predetermined number of pixels shown in FIG. 7A are actually arranged in the vertical and horizontal directions.

【0068】本実施の形態のレンズアレイは、縦横方向
に配列された矩形状の個々の画素領域に形成された集光
作用を有するフレネルレンズ151より構成される。こ
のフレネルレンズ151は、レンズの位相変調量に応じ
た凹凸部がレンズ表面に形成されて構成される。このこ
とにより、例えば固体撮像素子においては、受光素子と
レンズ間の距離が縮められ、感度向上に役立つ。また、
一つの受光素子に対応する画素領域全域にフレネルレン
ズを形成することにより、有効受光面積が拡大し、感度
を向上させることができる。
The lens array of the present embodiment is composed of Fresnel lenses 151 having a light-condensing action formed in rectangular individual pixel regions arranged in the vertical and horizontal directions. The Fresnel lens 151 is formed by forming an uneven portion corresponding to the phase modulation amount of the lens on the lens surface. Thus, for example, in a solid-state imaging device, the distance between the light receiving element and the lens is reduced, which contributes to improvement in sensitivity. Also,
By forming the Fresnel lens over the entire pixel region corresponding to one light receiving element, the effective light receiving area can be increased and the sensitivity can be improved.

【0069】(実施の形態6)図8は本発明の実施の形
態6にかかるレンズアレイの概念図であって、図8
(a)は平面図、図8(b)は図8(a)のVI−VI線で
の矢印方向から見た断面図である。なお、図8では、図
面を簡素化するために4画素のみを示したが、実際には
図8(a)に示した各画素が縦横方向にそれぞれ所定個
数配列されている。
(Embodiment 6) FIG. 8 is a conceptual diagram of a lens array according to Embodiment 6 of the present invention.
8A is a plan view, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 8A. Although only four pixels are shown in FIG. 8 for simplification of the drawing, a predetermined number of pixels shown in FIG. 8A are actually arranged in the vertical and horizontal directions.

【0070】本実施の形態のレンズアレイは、縦横方向
に配列された矩形状の個々の画素領域に形成された集光
作用を有するフレネルレンズ161,162,163よ
り構成される。各フレネルレンズは、フレネルレンズ形
成材料の屈折率をn、透過する光の波長または中心波長
をλとしたとき、溝深さがmλ/(n−1)(m:自然
数)の鋸歯形状である。本実施の形態におけるレンズア
レイの各フレネルレンズは、3種類の異なる波長に対応
させるべく、各波長に対して最適な形状としてある。従
って、例えば固体撮像素子に使用した場合には、特定波
長の光線に対して感度を向上させることに役立つ。
The lens array according to the present embodiment is composed of Fresnel lenses 161, 162, and 163 having a light-condensing action formed in individual rectangular pixel regions arranged in the vertical and horizontal directions. Each Fresnel lens has a sawtooth shape with a groove depth of mλ / (n−1) (m: natural number), where n is the refractive index of the Fresnel lens forming material, and λ is the wavelength or center wavelength of the transmitted light. . Each Fresnel lens of the lens array in the present embodiment has an optimal shape for each wavelength so as to correspond to three different wavelengths. Therefore, for example, when used in a solid-state imaging device, it is useful to improve the sensitivity to a light beam of a specific wavelength.

【0071】なお、図8では、レンズアレイは3種類の
波長に対応する3種類のフレネルレンズで構成されてい
るが、2種類のフレネルレンズで構成されていても良い
し、4種類以上のフレネルレンズで構成されていても良
い。
In FIG. 8, the lens array is composed of three types of Fresnel lenses corresponding to three types of wavelengths, but may be composed of two types of Fresnel lenses, or four or more types of Fresnel lenses. It may be constituted by a lens.

【0072】また、それぞれのフレネルレンズは波長選
択性を持っているので、波長フィルターを省略すること
ができる。
Since each Fresnel lens has wavelength selectivity, a wavelength filter can be omitted.

【0073】また、一つの受光素子に対応する画素領域
全域にフレネルレンズを形成することにより、有効受光
面積が拡大し、感度を向上させることができる。
Further, by forming a Fresnel lens over the entire pixel region corresponding to one light receiving element, the effective light receiving area can be increased and the sensitivity can be improved.

【0074】(実施の形態7)図9は本発明の実施の形
態7にかかるレンズアレイの概念図であって、図9
(a)は平面図、図9(b)は図9(a)のVII−VII線
での矢印方向から見た断面図である。なお、図9では、
図面を簡素化するために4画素のみを示したが、実際に
は図9(a)に示した各画素が縦横方向にそれぞれ所定
個数配列されている。
(Embodiment 7) FIG. 9 is a conceptual diagram of a lens array according to Embodiment 7 of the present invention.
FIG. 9A is a plan view, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 9A. In FIG. 9,
Although only four pixels are shown in order to simplify the drawing, in practice, a predetermined number of the pixels shown in FIG. 9A are arranged in the vertical and horizontal directions.

【0075】本実施の形態のレンズアレイは、縦横方向
に配列された矩形状の画素領域に、実施の形態2(図
3)で示したように一の画素領域全域を凸レンズで覆う
方式のレンズアレイであって、レンズ形状を階段状で近
似したバイナリーレンズとしたものである。
The lens array of the present embodiment is a lens of a type in which a whole pixel area is covered with a convex lens in a rectangular pixel area arranged in the vertical and horizontal directions as shown in the second embodiment (FIG. 3). This is an array, which is a binary lens whose lens shape is approximated in a stepwise manner.

【0076】もとのレンズ形状172に近づくように階
段形状171を形成する。この場合、階段のステップ数
が多いほど、本来のレンズ形状の持つ性能に近づく。こ
のようなバイナリーレンズ形状を用いることで、レンズ
アレイの製造上の選択肢を拡げることができる。
A step shape 171 is formed so as to approach the original lens shape 172. In this case, as the number of steps on the stairs increases, the performance of the original lens shape approaches. By using such a binary lens shape, options in manufacturing a lens array can be expanded.

【0077】図9では、実施の形態2(図3)に示した
レンズアレイをバイナリーレンズとした例を示したが、
上述の他の実施の形態で示したレンズアレイを同様にバ
イナリーレンズとすることもできる。
FIG. 9 shows an example in which the lens array shown in the second embodiment (FIG. 3) is a binary lens.
The lens array shown in the other embodiments described above can also be a binary lens.

【0078】(実施の形態8)図10は本発明の実施の
形態8にかかるレンズアレイの概念図であって、図10
(a)は平面図、図10(b)は図10(a)のVIIIb
−VIIIb線での矢印方向から見た断面図、図10(c)
は図10(a)のVIIIc−VIIIc線での矢印方向から見た
断面図である。なお、図10では、図面を簡素化するた
めに4画素のみを示したが、実際には図10(a)に示
した各画素が縦横方向にそれぞれ所定個数配列されてい
る。
(Eighth Embodiment) FIG. 10 is a conceptual diagram of a lens array according to an eighth embodiment of the present invention.
10A is a plan view, and FIG. 10B is VIIIb of FIG.
FIG. 10C is a cross-sectional view as viewed from the direction of the arrow along the line VIIIb.
FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line VIIIc-VIIIc in FIG. Although only four pixels are shown in FIG. 10 for simplicity, the actual number of pixels shown in FIG. 10A is arranged in a predetermined number in the vertical and horizontal directions.

【0079】本実施の形態のレンズアレイは、縦横方向
に配列された矩形状の画素領域に屈折率の変化によりレ
ンズ機能が付与された集光レンズが、一つの画素領域に
一つの集光レンズが対応するように配置されている。
In the lens array of this embodiment, a condensing lens in which a rectangular pixel region arranged in the vertical and horizontal directions is given a lens function by a change in refractive index is provided with one condensing lens in one pixel region. Are arranged to correspond.

【0080】すなわち、レンズ材層183は、高屈折率
部181と低屈折率部182とから構成され、両者の界
面が所定の曲率を有している。この結果、両者の界面を
光線が透過する際に屈折し、高屈折率部181が集光レ
ンズとして機能する。従って、例えば、固体撮像素子に
適用した場合には、レンズ部が受光素子により近くな
り、レンズに対して入射角の比較的大きな光線に対して
有効に働く。よって、受光感度が向上する。
That is, the lens material layer 183 is composed of a high refractive index portion 181 and a low refractive index portion 182, and the interface between them has a predetermined curvature. As a result, the light beam is refracted when passing through the interface between the two, and the high refractive index portion 181 functions as a condenser lens. Therefore, for example, when the present invention is applied to a solid-state imaging device, the lens portion is closer to the light receiving device, and works effectively for a light beam having a relatively large incident angle with respect to the lens. Therefore, the light receiving sensitivity is improved.

【0081】なお、本実施例において屈折率変化による
集光レンズは画素領域の全域に形成されているが、一部
でもよい。画素領域全域に集光レンズを形成することに
より、有効受光面積が拡大し、感度を向上させることが
できる。
In this embodiment, the condensing lens due to the change in the refractive index is formed in the entire pixel region, but may be formed in a part. By forming a condensing lens over the entire pixel region, the effective light receiving area can be increased and the sensitivity can be improved.

【0082】また、屈折率変化によるレンズを、図10
のようにレンズ材層183を新たに設けてその内部に形
成するのではなく、固体撮像素子または液晶表示素子等
の内部に直接屈折率変化を持たせて集光レンズを形成し
ても良い。
A lens based on a change in the refractive index is shown in FIG.
Instead of newly providing the lens material layer 183 and forming it inside as described above, a condensing lens may be formed by directly changing the refractive index inside a solid-state imaging device or a liquid crystal display device.

【0083】(実施の形態9)図11は本発明の実施の
形態9にかかるレンズアレイの概念図であって、図11
(a)は平面図、図11(b)は図11(a)のIX−XI
線での矢印方向から見た断面図である。なお、図11で
は、図面を簡素化するために4画素のみを示したが、実
際には図11(a)に示した各画素が縦横方向にそれぞ
れ所定個数配列されている。
(Embodiment 9) FIG. 11 is a conceptual diagram of a lens array according to Embodiment 9 of the present invention.
11 (a) is a plan view, and FIG. 11 (b) is IX-XI in FIG. 11 (a).
It is sectional drawing seen from the arrow direction in a line. Although only four pixels are shown in FIG. 11 for simplification of the drawing, in practice, a predetermined number of the pixels shown in FIG. 11A are arranged in the vertical and horizontal directions.

【0084】本実施の形態のレンズアレイは、縦横方向
に配列された矩形状の画素領域に集光レンズとして機能
する屈折率分布型レンズが、一つの画素領域に一つの集
光レンズが対応するように配置されている。
In the lens array of this embodiment, a gradient index lens functioning as a condenser lens corresponds to a rectangular pixel region arranged in the vertical and horizontal directions, and one condenser lens corresponds to one pixel region. Are arranged as follows.

【0085】すなわち、矩形状の各画素領域におけるレ
ンズ材層193は、画素領域の対角線の交点(中心部)
を中心として同心円状に屈折率の異なる複数の層からな
り、中心部191が最も高い屈折率を有し、周辺部19
2にいくにしたがって順に屈折率が小さくなるように構
成されている。以上のようにして形成された屈折率分布
型レンズは全体として集光レンズとして機能する。従っ
て、例えば、固体撮像素子に適用した場合には、レンズ
部が受光素子により近くなり、レンズに対して入射角の
比較的大きな光線に対して有効に働く。よって、受光感
度が向上する。
That is, the lens material layer 193 in each of the rectangular pixel regions is located at the intersection (center portion) of the diagonal line of the pixel region.
, The center portion 191 has the highest refractive index, and the peripheral portion 19 has the highest refractive index.
2, the refractive index decreases in order. The gradient index lens formed as described above functions as a condensing lens as a whole. Therefore, for example, when the present invention is applied to a solid-state imaging device, the lens portion is closer to the light receiving device, and works effectively for a light beam having a relatively large incident angle with respect to the lens. Therefore, the light receiving sensitivity is improved.

【0086】なお、本実施例において屈折率分布型レン
ズは画素領域の全域に形成されているが、一部でもよ
い。画素領域全域に形成することにより、有効受光面積
が拡大し、感度を向上させることができる。
In this embodiment, the gradient index lens is formed over the entire pixel region, but may be formed partially. By forming it over the entire pixel region, the effective light receiving area can be enlarged and the sensitivity can be improved.

【0087】また、屈折率分布型レンズを、図11のよ
うにレンズ材層193を新たに設けてその内部に形成す
るのではなく、固体撮像素子または液晶表示素子等の内
部に直接屈折率分布を持たせて集光レンズを形成しても
良い。
Further, the refractive index distribution type lens is not formed inside the lens material layer 193 newly as shown in FIG. 11, but is directly formed inside the solid-state image pickup device or the liquid crystal display device. May be formed to form a condenser lens.

【0088】(実施の形態10)図12は本発明の実施
の形態10にかかるレンズアレイの概念図であって、図
12(a)は平面図、図12(b)は図12(a)のX
−X線での矢印方向から見た断面図である。なお、図1
2では、図面を簡素化するために4画素のみを示した
が、実際には図12(a)に示した各画素が縦横方向に
それぞれ所定個数配列されている。
(Embodiment 10) FIG. 12 is a conceptual diagram of a lens array according to Embodiment 10 of the present invention. FIG. 12 (a) is a plan view, and FIG. 12 (b) is FIG. 12 (a). X
It is sectional drawing seen from the arrow direction in -X-ray. FIG.
In FIG. 2, only four pixels are shown in order to simplify the drawing, but in actuality, a predetermined number of pixels shown in FIG. 12A are arranged in the vertical and horizontal directions.

【0089】本実施の形態のレンズアレイは、矩形状の
画素領域に、実施の形態8で説明した屈折率の変化によ
りレンズ機能が付与されたレンズと、その上に形成され
た凸レンズとからなる集光レンズが、一つの画素領域に
一つの集光レンズが対応するように縦横方向に配置され
て構成されている。
The lens array according to the present embodiment includes a lens in which a rectangular pixel region is provided with a lens function by a change in refractive index as described in the eighth embodiment, and a convex lens formed thereon. A condensing lens is arranged in the vertical and horizontal directions so that one condensing lens corresponds to one pixel region.

【0090】すなわち、レンズ材層204の上部表面に
は、凸レンズ201が画素領域の略中央部に形成されて
いる。また、レンズ材層204は、高屈折率部202と
低屈折率部203とから構成され、両者の界面が所定の
曲率を有している。この結果、両者の界面を光線が透過
する際に屈折し、高屈折率部202が集光レンズとして
機能する。
That is, on the upper surface of the lens material layer 204, the convex lens 201 is formed substantially at the center of the pixel area. The lens material layer 204 includes a high refractive index portion 202 and a low refractive index portion 203, and the interface between the two has a predetermined curvature. As a result, the light beam is refracted when passing through the interface between the two, and the high refractive index portion 202 functions as a condenser lens.

【0091】以上により、画素領域の中央部は凸レンズ
201と、屈折率変化によるレンズ202の2つのレン
ズ作用が得られ、集光力が高められる。また、例えば、
固体撮像素子に適用した場合には、屈折率変化によるレ
ンズ202の存在によりレンズ部が受光素子により近く
なり、レンズに対して入射角の比較的大きな光線に対し
て有効に働く。よって、受光感度が向上する。
As described above, the central part of the pixel area has two lens functions, that is, the convex lens 201 and the lens 202 due to the change in the refractive index, thereby increasing the light condensing power. Also, for example,
When applied to a solid-state imaging device, the presence of the lens 202 due to a change in the refractive index causes the lens portion to be closer to the light receiving device, and works effectively for a light beam having a relatively large incident angle with respect to the lens. Therefore, the light receiving sensitivity is improved.

【0092】また、屈折率変化によるレンズ202を図
12のように画素領域全域に形成することにより、一つ
の受光素子に対応する面積のうちレンズが占める割合
は、ほぼ100%となり、有効受光面積が拡大し、感度
を向上させることができる。
Further, by forming the lens 202 due to the change in the refractive index over the entire pixel region as shown in FIG. 12, the ratio of the lens to the area corresponding to one light receiving element becomes almost 100%, and the effective light receiving area Can be enlarged and the sensitivity can be improved.

【0093】なお、屈折率変化によるレンズ202は、
必ずしも凸レンズ201より面積が大きく受光素子に対
応する画素領域すべてに形成されている必要はなく、そ
の一部でもよい。ただし、画素領域全域に屈折率変化に
よるレンズ202を形成することにより、有効受光面積
が拡大し、感度を向上させることができる。
The lens 202 caused by the change in the refractive index is
It is not always necessary that the area is larger than the convex lens 201 and is formed in all the pixel regions corresponding to the light receiving elements, and a part thereof may be used. However, by forming the lens 202 by a change in the refractive index over the entire pixel region, the effective light receiving area can be increased, and the sensitivity can be improved.

【0094】また、凸レンズ201は必ずしも、受光素
子に対応する画素領域の一部に形成されている必要はな
く、その画素領域のすべてに形成されていてもよい。画
素領域全域に凸レンズ201を形成することにより、有
効受光面積が拡大し、感度を向上させることができる。
The convex lens 201 does not necessarily need to be formed in a part of the pixel region corresponding to the light receiving element, but may be formed in the entire pixel region. By forming the convex lens 201 over the entire pixel region, the effective light receiving area can be enlarged and the sensitivity can be improved.

【0095】また、屈折率変化によるレンズ202を、
図12のようにレンズ材層204を新たに設けてその内
部に形成するのではなく、固体撮像素子または液晶表示
素子等の内部に直接屈折率変化を持たせて集光レンズを
形成しても良い。
The lens 202 due to the change in the refractive index is
Instead of newly providing a lens material layer 204 and forming it inside as shown in FIG. 12, a condensing lens may be formed by directly changing the refractive index inside a solid-state imaging device or a liquid crystal display device. good.

【0096】(実施の形態11)図13は本発明の実施
の形態11にかかるレンズアレイの概念図であって、図
13(a)は平面図、図13(b)は図13(a)のXI
−XI線での矢印方向から見た断面図である。なお、図1
3では、図面を簡素化するために4画素のみを示した
が、実際には図13(a)に示した各画素が縦横方向に
それぞれ所定個数配列されている。
(Embodiment 11) FIG. 13 is a conceptual diagram of a lens array according to Embodiment 11 of the present invention. FIG. 13 (a) is a plan view and FIG. 13 (b) is FIG. 13 (a). XI
It is sectional drawing seen from the arrow direction in -XI line. FIG.
In FIG. 3, only four pixels are shown in order to simplify the drawing. However, in actuality, a predetermined number of the pixels shown in FIG.

【0097】本実施の形態のレンズアレイは、矩形状の
画素領域の略中央部に形成された凸レンズ(第1のレン
ズ)と、画素領域の凸レンズが形成されていない領域に
形成された屈折率の変化によりレンズ機能が付与された
レンズ(第3のレンズ)とからなる集光レンズが、一つ
の画素領域に一つの集光レンズが対応するように縦横方
向に配置されて構成されている。
The lens array according to the present embodiment has a convex lens (first lens) formed substantially in the center of a rectangular pixel region and a refractive index formed in a region of the pixel region where no convex lens is formed. And a condensing lens including a lens (third lens) to which a lens function is given by the change in the vertical and horizontal directions so that one condensing lens corresponds to one pixel region.

【0098】すなわち、レンズ材層214の上部表面に
は、凸レンズ211が画素領域の略中央部に形成されて
いる。また、レンズ材層214は、高屈折率部213と
低屈折率部212とから構成される。これにより、図1
3(b)の上方より入射した光線に対して低屈折率部2
12は発散レンズとして機能する。
That is, on the upper surface of the lens material layer 214, the convex lens 211 is formed substantially at the center of the pixel area. Further, the lens material layer 214 includes a high refractive index portion 213 and a low refractive index portion 212. As a result, FIG.
3 (b), a low refractive index portion 2
Reference numeral 12 functions as a diverging lens.

【0099】以上により、例えば固体撮像素子に適用し
た場合には、画素領域の中央部では凸レンズ211によ
り光が集光され、凸レンズ211が形成されていない周
辺部では屈折率変化によるレンズ212により光線が各
受光素子に導かれる。従って、画素領域全域を有効に使
え、感度向上に寄与できる。
As described above, when the present invention is applied to, for example, a solid-state imaging device, light is condensed by the convex lens 211 at the center of the pixel region, and the light is condensed by the lens 212 at the peripheral portion where the convex lens 211 is not formed. Is guided to each light receiving element. Therefore, the entire pixel region can be used effectively, which can contribute to improvement in sensitivity.

【0100】なお、屈折率変化によるレンズ212は画
素領域全域に形成しても良く、凸レンズ211と重なっ
ていても良い。これにより、有効受光面積が拡大し、感
度を向上させることができる。
Note that the lens 212 based on the change in the refractive index may be formed over the entire pixel region, or may be overlapped with the convex lens 211. Thereby, the effective light receiving area is enlarged, and the sensitivity can be improved.

【0101】また、屈折率変化によるレンズ212を、
図13のようにレンズ材層214を新たに設けてその内
部に形成するのではなく、固体撮像素子または液晶表示
素子等の内部に直接屈折率変化を持たせて集光レンズを
形成しても良い。
The lens 212 due to the change in the refractive index is
Instead of newly providing a lens material layer 214 and forming it inside as shown in FIG. 13, a condensing lens may be formed by directly changing the refractive index inside a solid-state imaging device or a liquid crystal display device. good.

【0102】以上の各実施の形態で説明したレンズアレ
イは、固体撮像素子に使用する場合には、レンズアレイ
を構成する集光レンズの焦点距離が固体撮像素子の受光
部までの距離に略等しくなるように形成するのが好まし
い。また、液晶表示素子に使用する場合には、レンズア
レイを構成する集光レンズの焦点距離が液晶表示素子の
画素までの距離に略等しくなるように形成するのが好ま
しい。いずれの場合も、そのような構成とすることによ
り、鮮明な画像を得ることができる。
When the lens array described in each of the above embodiments is used for a solid-state imaging device, the focal length of the condensing lens constituting the lens array is substantially equal to the distance to the light receiving section of the solid-state imaging device. It is preferable to form so that it becomes. When used for a liquid crystal display element, it is preferable that the focal length of the condenser lens forming the lens array be formed so as to be substantially equal to the distance to the pixel of the liquid crystal display element. In any case, with such a configuration, a clear image can be obtained.

【0103】(実施の形態12)以下に本発明のレンズ
アレイの製造方法の一例を説明する。
(Embodiment 12) An example of a method for manufacturing a lens array according to the present invention will be described below.

【0104】例えば、固体撮像素子の平坦膜上にレンズ
アレイを形成する場合について、図14を用いて説明す
る。
For example, a case where a lens array is formed on a flat film of a solid-state imaging device will be described with reference to FIG.

【0105】まず、平坦膜402上に、レンズ材料とな
る合成樹脂層421を回転塗布で形成する(図14
(a))。合成樹脂層421に用いられる材料として
は、例えばフェノール系樹脂、スチレン系樹脂、アクリ
ル系樹脂が使用できるが、その他従来から用いられてき
た材料も使用できる。合成樹脂層421の材料として
は、具体的には、ポリパラビニルフェノール系樹脂にナ
フトキノンジアジドを添加した感光性樹脂が好ましい。
この樹脂は、ポジ型レジストとして用いることができ、
熱処理すると熱可塑性により液状化して形状が半球状に
変形し、その後熱硬化性による形状固定と固化が進行
し、硬化したレンズ形状が実現される。また、上記感光
性樹脂は、現像直後の工程において紫外線照射により可
視光透過率を90%以上にまで向上させ、この透明化し
た状態でレンズ形状へと変形させることができる。
First, a synthetic resin layer 421 as a lens material is formed on the flat film 402 by spin coating (FIG. 14).
(A)). As a material used for the synthetic resin layer 421, for example, a phenol-based resin, a styrene-based resin, and an acrylic resin can be used, but other conventionally used materials can also be used. As a material of the synthetic resin layer 421, specifically, a photosensitive resin obtained by adding naphthoquinonediazide to a polyparavinylphenol-based resin is preferable.
This resin can be used as a positive resist,
When heat-treated, the material is liquefied by thermoplasticity and deformed into a hemispherical shape, and then the shape is fixed and solidified by thermosetting, and a hardened lens shape is realized. Further, the photosensitive resin can improve the visible light transmittance to 90% or more by ultraviolet irradiation in a process immediately after the development, and can be transformed into a lens shape in the transparent state.

【0106】ついで、塗布形成された合成樹脂層421
を選択露光する。上記ポリパラビニルフェノール樹脂の
ようなポジ型のレジストを用いる場合には、除去すべき
部分にのみ紫外光423を照射し、現像する。このよう
な紫外線ステッパを用いたパターニングにより、合成樹
脂層421を各受光部と1対1に対応するように分割す
る(図14(b))。
Next, the applied synthetic resin layer 421
Is selectively exposed. When a positive resist such as the above polyparavinylphenol resin is used, only portions to be removed are irradiated with ultraviolet light 423 and developed. By patterning using such an ultraviolet stepper, the synthetic resin layer 421 is divided into one-to-one correspondence with each light receiving section (FIG. 14B).

【0107】さらに、分割した各合成樹脂部分422を
ブリーチングする。すなわち、紫外光を照射して不透明
な材料を透明化する。この後、断面矩形の合成樹脂部分
422を回転塗布等の方法でオーバーコート層425に
より被覆する(図14(c))。
Further, the divided synthetic resin portions 422 are bleached. That is, the opaque material is made transparent by irradiation with ultraviolet light. Thereafter, the synthetic resin portion 422 having a rectangular cross section is covered with the overcoat layer 425 by a method such as spin coating (FIG. 14C).

【0108】オーバーコート層425により覆われた各
合成樹脂部分422は加熱されることにより軟化して、
上方に凸となった曲線により断面が構成されるドーム型
レンズ形状401へと変形する(図14(d))。この
変形の際、オーバーコート層425が形成されているた
めに、隣接する各合成樹脂部分は互いに接触しにくくな
る。換言すれば、オーバーコート層425は、合成樹脂
部分が急速に接近しないように緩衝作用を発揮する。オ
ーバーコート層425の材料は、上記の緩衝作用を奏し
得る材料であれば特に制限することなく使用することが
できる。一方、オーバーコート層425には、合成樹脂
部分422が加熱される温度において合成樹脂部分42
2の変形を完全に制限してしまわないことが要求され
る。
Each of the synthetic resin portions 422 covered by the overcoat layer 425 is softened by being heated,
It is transformed into a dome-shaped lens shape 401 whose cross section is formed by the upwardly convex curve (FIG. 14D). In this deformation, since the overcoat layer 425 is formed, adjacent synthetic resin portions are less likely to contact each other. In other words, the overcoat layer 425 exerts a buffering action so that the synthetic resin portion does not approach quickly. The material of the overcoat layer 425 can be used without any particular limitation as long as it can exert the above-described buffering action. On the other hand, the overcoat layer 425 includes the synthetic resin portion 42 at a temperature at which the synthetic resin portion 422 is heated.
It is required that the deformation of item 2 is not completely restricted.

【0109】オーバーコート層425をそのまま残して
おくことで、縦横方向に隣り合う集光レンズと相互に接
触して形成されたレンズアレイを形成することができ
る。また、画素に対応する領域全域にレンズを形成する
場合も上記と同様の方法で作成することが可能である。
By leaving the overcoat layer 425 as it is, it is possible to form a lens array formed by mutually contacting converging lenses adjacent in the vertical and horizontal directions. Further, when a lens is formed in the entire region corresponding to the pixel, the lens can be formed in the same manner as described above.

【0110】また、オーバーコート層425が極端に薄
い場合には、図14(e)のように、オーバーコート層
を取り除いても、隣り合う集光レンズ401がほぼ接触
したレンズアレイを得ることができる。
When the overcoat layer 425 is extremely thin, as shown in FIG. 14E, even if the overcoat layer is removed, a lens array in which the adjacent condenser lenses 401 are almost in contact with each other can be obtained. it can.

【0111】[0111]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
例えば凸レンズで画素領域全域を覆うこと等により画素
領域を有効に使用することなどによって、例えば固体撮
像装置に使用した場合には感度を向上させることがで
き、また液晶表示素子に使用した場合には画面の輝度を
向上させることができるレンズアレイを提供することが
できる。
As described above, according to the present invention,
For example, by using the pixel region effectively by covering the entire pixel region with a convex lens, for example, the sensitivity can be improved when used in a solid-state imaging device, and when used in a liquid crystal display element. A lens array capable of improving the brightness of a screen can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態1にかかるレンズアレイ
の概念図であって、図1(a)は平面図、図1(b)は
図1(a)のIb−Ib線での矢印方向から見た断面図、図
1(c)は図1(a)のIc−Ic線での矢印方向から見た
断面図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a lens array according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is an arrow along a line Ib-Ib in FIG. FIG. 1C is a cross-sectional view as seen from the direction of the arrow along the line Ic-Ic in FIG. 1A.

【図2】 縦横方向に隣り合う凸レンズの間隔と集光率
との関係を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the interval between convex lenses adjacent in the vertical and horizontal directions and the light collection rate.

【図3】 本発明の実施の形態2にかかるレンズアレイ
の概念図であって、図3(a)は平面図、図3(b)は
図3(a)のIIb−IIb線での矢印方向から見た断面図、
図3(c)は図3(a)のIIc−IIc線での矢印方向から
見た断面図である。
3A and 3B are conceptual diagrams of a lens array according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3A is a plan view, and FIG. 3B is an arrow along line IIb-IIb in FIG. Sectional view seen from the direction,
FIG. 3C is a cross-sectional view taken along the line IIc-IIc in FIG.

【図4】 凸レンズの曲率半径と集光率との関係を示し
た図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a radius of curvature of a convex lens and a light collection rate.

【図5】 本発明の実施の形態3にかかるレンズアレイ
の概念図であって、図5(a)は平面図、図5(b)は
図5(a)のIIIb−IIIb線での矢印方向から見た断面
図、図5(c)は図5(a)のIIIc−IIIc線での矢印方
向から見た断面図である。
5A and 5B are conceptual diagrams of a lens array according to a third embodiment of the present invention, where FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is an arrow along line IIIb-IIIb in FIG. FIG. 5C is a cross-sectional view taken along the line IIIc-IIIc in FIG. 5A.

【図6】 本発明の実施の形態4にかかるレンズアレイ
の概念図であって、図6(a)は平面図、図6(b)は
図6(a)のIVb−IVb線での矢印方向から見た断面図、
図6(c)は図6(a)のIVc−IVc線での矢印方向から
見た断面図である。
6A and 6B are conceptual diagrams of a lens array according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 6A is a plan view, and FIG. 6B is an arrow along line IVb-IVb in FIG. Sectional view seen from the direction,
FIG. 6C is a cross-sectional view taken along the line IVc-IVc in FIG.

【図7】 本発明の実施の形態5にかかるレンズアレイ
の概念図であって、図7(a)は平面図、図7(b)は
図7(a)のV−V線での矢印方向から見た断面図であ
る。
7A and 7B are conceptual diagrams of a lens array according to a fifth embodiment of the present invention, where FIG. 7A is a plan view and FIG. 7B is an arrow along line VV in FIG. It is sectional drawing seen from the direction.

【図8】 本発明の実施の形態6にかかるレンズアレイ
の概念図であって、図8(a)は平面図、図8(b)は
図8(a)のVI−VI線での矢印方向から見た断面図であ
る。
8A and 8B are conceptual diagrams of a lens array according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 8A is a plan view, and FIG. 8B is an arrow along line VI-VI in FIG. It is sectional drawing seen from the direction.

【図9】 本発明の実施の形態7にかかるレンズアレイ
の概念図であって、図9(a)は平面図、図9(b)は
図9(a)のVII−VII線での矢印方向から見た断面図で
ある。
9A and 9B are conceptual diagrams of a lens array according to a seventh embodiment of the present invention. FIG. 9A is a plan view, and FIG. 9B is an arrow along line VII-VII in FIG. It is sectional drawing seen from the direction.

【図10】 本発明の実施の形態8にかかるレンズアレ
イの概念図であって、図10(a)は平面図、図10
(b)は図10(a)のVIIIb−VIIIb線での矢印方向か
ら見た断面図、図10(c)は図10(a)のVIIIc−V
IIIc線での矢印方向から見た断面図である。
10A and 10B are conceptual diagrams of a lens array according to an eighth embodiment of the present invention, where FIG. 10A is a plan view and FIG.
10B is a cross-sectional view taken along the line VIIIb-VIIIb in FIG. 10A, and FIG. 10C is VIIIc-V in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view as seen from the direction of the arrow along the line IIIc.

【図11】 本発明の実施の形態9にかかるレンズアレ
イの概念図であって、図11(a)は平面図、図11
(b)は図11(a)のIX−XI線での矢印方向から見た
断面図である。
11A and 11B are conceptual diagrams of a lens array according to a ninth embodiment of the present invention, where FIG. 11A is a plan view and FIG.
FIG. 12B is a cross-sectional view taken along the line IX-XI in FIG.

【図12】 本発明の実施の形態10にかかるレンズア
レイの概念図であって、図12(a)は平面図、図12
(b)は図12(a)のX−X線での矢印方向から見た
断面図である。
FIG. 12A is a conceptual diagram of a lens array according to a tenth embodiment of the present invention, where FIG. 12A is a plan view and FIG.
FIG. 12B is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG.

【図13】 本発明の実施の形態11にかかるレンズア
レイの概念図であって、図13(a)は平面図、図13
(b)は図13(a)のXI−XI線での矢印方向から見た
断面図である。
13A and 13B are conceptual diagrams of a lens array according to Embodiment 11 of the present invention. FIG.
FIG. 13B is a cross-sectional view taken along the line XI-XI in FIG.

【図14】 本発明の実施の形態12にかかるレンズア
レイの製造方法の概略を工程順に示した断面図である。
FIG. 14 is a sectional view schematically showing a method of manufacturing a lens array according to a twelfth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図15】 一般的な固体撮像装置の構成の概略を示し
た断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a general solid-state imaging device.

【図16】 従来のレンズアレイの概略を示した図であ
って、図16(a)は平面図、図16(b)は図16
(a)のXII−XII線での矢印方向から見た断面図であ
る。
16 (a) is a plan view schematically showing a conventional lens array, FIG. 16 (b) is a plan view thereof, and FIG.
It is sectional drawing seen from the arrow direction in XII-XII line of (a).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

111 集光レンズ(レンズアレイ) 121 集光レンズ(レンズアレイ) 131 第1のレンズ 132 第2のレンズ 141 第1のレンズ 142 第2のレンズ 143 第2のレンズの内壁 151 フレネルレンズ 161,162,163 フレネルレンズ 171 階段形状(バイナリーレンズ) 172 もとのレンズ形状 181 高屈折率部(集光レンズ部) 182 低屈折率部 183 レンズ材層 191 中心部(高屈折率部) 192 周辺部(低屈折率部) 193 レンズ材層 201 凸レンズ 202 高屈折率部(集光レンズ部) 203 低屈折率部 204 レンズ材層 211 凸レンズ 212 低屈折率部(発散レンズ部) 213 高屈折率部 214 レンズ材層 301 レンズアレイ(オンチップレンズ) 302 中間透明膜 303 カラーフィルター層 304 平坦膜 305 素子表面保護層 306 メタル遮光膜 307 シリコン酸化膜あるいは窒化膜 308 ポリシリコン電極 309 電荷転送部 310 受光部 311 pウェル層 312 n型半導体基板 401 集光レンズ 402 平坦膜 421 合成樹脂層 422 合成樹脂部分 423 紫外光 425 オーバーコート層 111 Condensing lens (lens array) 121 Condensing lens (lens array) 131 First lens 132 Second lens 141 First lens 142 Second lens 143 Inner wall of second lens 151 Fresnel lens 161, 162 163 Fresnel lens 171 Step shape (binary lens) 172 Original lens shape 181 High refractive index portion (condensing lens portion) 182 Low refractive index portion 183 Lens material layer 191 Central portion (high refractive index portion) 192 Peripheral portion (low) 193 lens material layer 201 convex lens 202 high refractive index portion (condensing lens portion) 203 low refractive index portion 204 lens material layer 211 convex lens 212 low refractive index portion (divergent lens portion) 213 high refractive index portion 214 lens material Layer 301 Lens array (on-chip lens) 302 Intermediate transparent film 303 Color filter Luster layer 304 Flat film 305 Device surface protective layer 306 Metal light shielding film 307 Silicon oxide film or nitride film 308 Polysilicon electrode 309 Charge transfer unit 310 Light receiving unit 311 P well layer 312 N-type semiconductor substrate 401 Condensing lens 402 Flat film 421 Synthesis Resin layer 422 Synthetic resin part 423 Ultraviolet light 425 Overcoat layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 5/66 102 H01L 31/02 D (72)発明者 山形 道弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 佐野 義和 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 大田垣 智子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 市川 美千代 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 青木 裕光 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 寺川 澄雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 4M118 AA01 AB01 BA10 CA04 CA32 CA40 FA06 GB11 GC07 GD02 GD04 GD06 GD07 GD09 GD10 5C024 AA00 CA31 EA04 FA01 FA11 5C058 AA06 AB05 AB06 5C094 AA10 AA48 BA43 CA18 ED01 JA08 5F088 AA20 BA01 BB03 DA20 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04N 5/66 102 H01L 31/02 D (72) Inventor Michihiro Yamagata 1006 Odakadoma, Kazuma, Osaka Matsushita Electric Inside Sangyo Co., Ltd. Person Michiyo Ichikawa 1006 Kadoma, Kazuma, Kazuma, Osaka, Japan Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Hiromitsu Aoki 1006 Kazuma, Kazuma, Kadoma, Osaka Pref. 1006 Kadoma Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. F-term (reference) 4M118 AA01 AB01 BA10 CA04 CA32 CA40 FA06 GB11 GC07 GD02 GD04 GD06 GD07 GD09 GD10 5C024 AA00 CA31 EA04 FA01 FA11 5C058 AA06 AB05 AB06 5C094 AA10 AA48 BA43 CA18 ED01 JA08 5F088 AA20 BA01 BB03 DA20

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 縦横方向に集光レンズが複数個配列され
てなり、個々の前記集光レンズは2次元平面に配列され
た各画素に1対1に対応するように設置して使用される
レンズアレイであって、前記集光レンズは、縦横方向に
隣り合う集光レンズと接触して形成されていることを特
徴とするレンズアレイ。
1. A plurality of condensing lenses are arranged in the vertical and horizontal directions, and each of the condensing lenses is installed and used so as to correspond one-to-one to each pixel arranged in a two-dimensional plane. A lens array, wherein the condenser lens is formed in contact with condenser lenses adjacent in the vertical and horizontal directions.
【請求項2】 縦横方向に集光レンズが複数個配列され
てなり、個々の前記集光レンズは2次元平面に配列され
た各画素に1対1に対応するように設置して使用される
レンズアレイであって、前記集光レンズは凸レンズであ
り、前記画素に対応する領域の全域に形成されているこ
とを特徴とするレンズアレイ。
2. A plurality of condensing lenses are arranged in the vertical and horizontal directions, and each of the condensing lenses is installed and used so as to correspond to each pixel arranged in a two-dimensional plane on a one-to-one basis. A lens array, wherein the condenser lens is a convex lens, and is formed over the entire area corresponding to the pixel.
【請求項3】 前記画素に対応する領域は矩形状であ
り、前記領域の縦方向及び横方向の長さを順にX,Yと
したとき、前記集光レンズの曲率半径Rが下記式(1)
を満足する請求項2に記載のレンズアレイ。 (1/2)×(X2+Y21/2≦R≦(2/3)×(X2+Y21/2 ・・(1)
3. A region corresponding to the pixel has a rectangular shape. When the lengths of the region in the vertical and horizontal directions are X and Y, respectively, the radius of curvature R of the condenser lens is expressed by the following formula (1). )
The lens array according to claim 2, satisfying the following. (1/2) × (X 2 + Y 2 ) 1/2 ≦ R ≦ (2/3) × (X 2 + Y 2 ) 1/2 (1)
【請求項4】 前記画素に対応する領域は矩形状であ
り、前記領域の縦方向及び横方向の長さを順にX,Y、
前記集光レンズの曲率半径をRとしたとき、下記式
(2)及び(3)を満足する請求項2に記載のレンズア
レイ。 4μm≦(X2+Y21/2≦5.7μm ・・(2) 2μm≦R≦4μm ・・(3)
4. A region corresponding to the pixel has a rectangular shape, and the length of the region in the vertical and horizontal directions is X, Y,
The lens array according to claim 2, wherein when the radius of curvature of the condenser lens is R, the following expressions (2) and (3) are satisfied. 4 μm ≦ (X 2 + Y 2 ) 1/2 ≦ 5.7 μm (2) 2 μm ≦ R ≦ 4 μm (3)
【請求項5】 縦横方向に集光レンズが複数個配列され
てなり、個々の前記集光レンズは2次元平面に配列され
た各画素に1対1に対応するように設置して使用される
レンズアレイであって、前記集光レンズは、前記画素に
対応する領域の略中央部に形成された第1のレンズと、
前記領域のうち前記第1のレンズが形成されていない四
隅の領域に形成された第2のレンズとを含み、前記第1
のレンズは凸レンズであり、前記四隅に形成された各第
2のレンズは共通する曲率中心点を有することを特徴と
するレンズアレイ。
5. A plurality of condensing lenses are arranged in the vertical and horizontal directions, and each of the condensing lenses is installed and used so as to correspond to each pixel arranged in a two-dimensional plane on a one-to-one basis. A lens array, wherein the condenser lens is a first lens formed at a substantially central portion of a region corresponding to the pixel;
A second lens formed in four corner areas where the first lens is not formed in the area,
Wherein each of the second lenses formed at the four corners has a common curvature center point.
【請求項6】 縦横方向に集光レンズが複数個配列され
てなり、個々の前記集光レンズは2次元平面に配列され
た各画素に1対1に対応するように設置して使用される
レンズアレイであって、前記集光レンズは、前記画素に
対応する領域の略中央部に形成された第1のレンズと、
前記領域のうち前記第1のレンズが形成されていない四
隅の領域に形成された第2のレンズとを含み、前記第1
のレンズは凸レンズであり、前記四隅に形成された各第
2のレンズは共通する曲率中心点を有し、前記第2のレ
ンズの前記第1のレンズ側の壁面が前記集光レンズの配
列面に対して垂直でないことを特徴とするレンズアレ
イ。
6. A plurality of condenser lenses are arranged in the vertical and horizontal directions, and each of the condenser lenses is installed and used so as to correspond to each pixel arranged in a two-dimensional plane on a one-to-one basis. A lens array, wherein the condenser lens is a first lens formed at a substantially central portion of a region corresponding to the pixel;
A second lens formed in four corner areas where the first lens is not formed in the area,
Are convex lenses, each of the second lenses formed at the four corners has a common curvature center point, and the wall surface of the second lens on the first lens side is an arrangement surface of the condenser lens. A lens array that is not perpendicular to the lens array.
【請求項7】 縦横方向に集光レンズが複数個配列され
てなり、個々の前記集光レンズは2次元平面に配列され
た各画素に1対1に対応するように設置して使用される
レンズアレイであって、前記集光レンズはフレネルレン
ズであることを特徴とするレンズアレイ。
7. A plurality of condensing lenses are arranged in the vertical and horizontal directions, and each of the condensing lenses is installed and used so as to correspond one-to-one to each pixel arranged in a two-dimensional plane. A lens array, wherein the condenser lens is a Fresnel lens.
【請求項8】 縦横方向に集光レンズが複数個配列され
てなり、個々の前記集光レンズは2次元平面に配列され
た各画素に1対1に対応するように設置して使用される
レンズアレイであって、前記集光レンズはフレネルレン
ズであって、前記フレネルレンズは前記画素に対応する
領域ごとに少なくとも2種類以上の異なる溝深さを有す
ることを特徴とするレンズアレイ。
8. A plurality of condenser lenses are arranged in the vertical and horizontal directions, and each of the condenser lenses is installed and used so as to correspond one-to-one to each pixel arranged in a two-dimensional plane. A lens array, wherein the condenser lens is a Fresnel lens, and the Fresnel lens has at least two or more different groove depths for each region corresponding to the pixel.
【請求項9】 前記フレネルレンズは、フレネルレンズ
形成材料の屈折率をn、前記フレネルレンズを透過する
光の波長または中心波長をλとしたとき、溝深さがmλ
/(n−1)(m:自然数)である鋸歯形状である請求
項8に記載のレンズアレイ。
9. The groove depth of the Fresnel lens is mλ, where n is the refractive index of the Fresnel lens forming material, and λ is the wavelength or center wavelength of light transmitted through the Fresnel lens.
The lens array according to claim 8, wherein the lens array has a sawtooth shape of / (n-1) (m: natural number).
【請求項10】 前記フレネルレンズが、前記画素に対
応する領域の全域に形成されている請求項7〜9のいず
れかに記載のレンズアレイ。
10. The lens array according to claim 7, wherein the Fresnel lens is formed in an entire region corresponding to the pixel.
【請求項11】 前記集光レンズは、その形状を階段状
に近似したバイナリー形状で形成されている請求項1〜
10のいずれかに記載のレンズアレイ。
11. The condensing lens is formed in a binary shape whose shape is approximated in a stepwise manner.
11. The lens array according to any one of items 10.
【請求項12】 縦横方向に集光レンズが複数個配列さ
れてなり、個々の前記集光レンズは2次元平面に配列さ
れた各画素に1対1に対応するように設置して使用され
るレンズアレイであって、前記集光レンズは屈折率の変
化によりレンズ機能が付与されたレンズであり、前記レ
ンズアレイの表面が略平面であることを特徴とするレン
ズアレイ。
12. A plurality of condensing lenses are arranged in the vertical and horizontal directions, and each of the condensing lenses is installed and used so as to correspond one-to-one to each pixel arranged in a two-dimensional plane. A lens array, wherein the condenser lens is a lens provided with a lens function by a change in refractive index, and a surface of the lens array is substantially flat.
【請求項13】 屈折率の変化によりレンズ機能が付与
された前記レンズが前記画素に対応する領域の全域に形
成されている請求項12に記載のレンズアレイ。
13. The lens array according to claim 12, wherein the lens provided with a lens function by a change in a refractive index is formed in an entire region corresponding to the pixel.
【請求項14】 縦横方向に集光レンズが複数個配列さ
れてなり、個々の前記集光レンズは2次元平面に配列さ
れた各画素に1対1に対応するように設置して使用され
るレンズアレイであって、前記集光レンズは屈折率分布
型レンズであり、前記レンズアレイの表面が略平面であ
ることを特徴とするレンズアレイ。
14. A plurality of condenser lenses are arranged in the vertical and horizontal directions, and each of the condenser lenses is installed and used so as to correspond one-to-one to each pixel arranged in a two-dimensional plane. A lens array, wherein the condenser lens is a gradient index lens, and the surface of the lens array is substantially flat.
【請求項15】 前記屈折率分布型レンズが前記画素に
対応する領域の全域に形成されている請求項14に記載
のレンズアレイ。
15. The lens array according to claim 14, wherein the gradient index lens is formed in an entire region corresponding to the pixel.
【請求項16】 縦横方向に集光レンズが複数個配列さ
れてなり、個々の前記集光レンズは2次元平面に配列さ
れた各画素に1対1に対応するように設置して使用され
るレンズアレイであって、前記集光レンズは、屈折率の
変化によりレンズ機能が付与されたレンズと、この上に
形成された凸レンズとからなることを特徴とするレンズ
アレイ。
16. A plurality of condenser lenses are arranged in the vertical and horizontal directions, and each of the condenser lenses is installed and used so as to correspond one-to-one to each pixel arranged in a two-dimensional plane. A lens array, wherein the condenser lens comprises a lens provided with a lens function by a change in refractive index, and a convex lens formed thereon.
【請求項17】 屈折率の変化によりレンズ機能が付与
された前記レンズが前記画素に対応する領域の全域に形
成されている請求項16に記載のレンズアレイ。
17. The lens array according to claim 16, wherein the lens provided with a lens function by a change in a refractive index is formed in an entire region corresponding to the pixel.
【請求項18】 縦横方向に集光レンズが複数個配列さ
れてなり、個々の前記集光レンズは2次元平面に配列さ
れた各画素に1対1に対応するように設置して使用され
るレンズアレイであって、前記集光レンズは、前記画素
に対応する領域の略中央部に形成された第1のレンズ
と、前記領域のうち前記第1のレンズが形成されていな
い領域に形成された第3のレンズとを含み、前記第1の
レンズは凸レンズであり、前記第3のレンズは屈折率の
変化によりレンズ機能が付与されたレンズであることを
特徴とするレンズアレイ。
18. A plurality of condenser lenses are arranged in the vertical and horizontal directions, and each of the condenser lenses is installed and used so as to correspond one-to-one to each pixel arranged in a two-dimensional plane. In a lens array, the condensing lens is formed in a first lens formed at a substantially central portion of a region corresponding to the pixel, and in a region of the region where the first lens is not formed. A third lens, wherein the first lens is a convex lens, and the third lens is a lens provided with a lens function by a change in refractive index.
【請求項19】 前記画素に対応する領域には、前記第
1のレンズ及び前記第3のレンズのいずれか一方が形成
されている請求項18に記載のレンズアレイ。
19. The lens array according to claim 18, wherein one of the first lens and the third lens is formed in a region corresponding to the pixel.
【請求項20】 2次元平面に配列された受光部と、前
記受光部上に積層された請求項1〜19のいずれかに記
載のレンズアレイとを有する固体撮像素子であって、前
記レンズアレイの個々の集光レンズは個々の前記受光部
に1対1に対応することを特徴とする固体撮像素子。
20. A solid-state imaging device comprising: a light receiving portion arranged on a two-dimensional plane; and the lens array according to claim 1 stacked on the light receiving portion, wherein the lens array Wherein the individual condenser lenses correspond one-to-one to the individual light receiving units.
【請求項21】 2次元平面に配列された受光部と、前
記受光部上に積層された透明基板とを有する固体撮像素
子であって、前記透明基板が請求項12〜15のいずれ
かに記載のレンズアレイであって、前記レンズアレイの
個々の集光レンズは個々の前記受光部に1対1に対応す
ることを特徴とする固体撮像素子。
21. A solid-state imaging device having a light receiving portion arranged in a two-dimensional plane and a transparent substrate laminated on the light receiving portion, wherein the transparent substrate is any one of claims 12 to 15. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the individual condensing lenses of the lens array correspond to the individual light receiving units on a one-to-one basis.
【請求項22】 前記集光レンズの焦点距離が、前記受
光部までの距離に略等しい請求項20又は21に記載の
固体撮像素子。
22. The solid-state imaging device according to claim 20, wherein a focal length of the condenser lens is substantially equal to a distance to the light receiving unit.
【請求項23】 2次元平面に配列された画素と、前記
画素上に積層された請求項1〜19のいずれかに記載の
レンズアレイとを有する液晶表示素子であって、前記レ
ンズアレイの個々の集光レンズは個々の前記画素に1対
1に対応することを特徴とする液晶表示素子。
23. A liquid crystal display device having pixels arranged in a two-dimensional plane and the lens array according to claim 1 stacked on the pixels, wherein each of the lens arrays is Wherein the condensing lens corresponds to each of the pixels in a one-to-one manner.
【請求項24】 前記集光レンズの焦点距離が、前記画
素までの距離に略等しい請求項23に記載の液晶表示素
子。
24. The liquid crystal display device according to claim 23, wherein a focal length of the condenser lens is substantially equal to a distance to the pixel.
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