JP2002125239A - 撮像装置 - Google Patents
撮像装置Info
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- JP2002125239A JP2002125239A JP2000316646A JP2000316646A JP2002125239A JP 2002125239 A JP2002125239 A JP 2002125239A JP 2000316646 A JP2000316646 A JP 2000316646A JP 2000316646 A JP2000316646 A JP 2000316646A JP 2002125239 A JP2002125239 A JP 2002125239A
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- Japan
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- color component
- imaging device
- component
- color
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- Cameras In General (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 撮像装置の薄型化を課題とする。
【解決手段】 光電変換部を含む画素を2次元状に配列
した複数の画素領域を、それぞれ所定のスペ―スを設け
て隣接して同一半導体チップ上に配置し、前記複数の画
素領域上にマイクロレンズを形成するとともに、前記複
数の画素領域間の前記所定のスペ―ス上にマイクロレン
ズを形成していることを特徴とする撮像装置を提供す
る。
した複数の画素領域を、それぞれ所定のスペ―スを設け
て隣接して同一半導体チップ上に配置し、前記複数の画
素領域上にマイクロレンズを形成するとともに、前記複
数の画素領域間の前記所定のスペ―ス上にマイクロレン
ズを形成していることを特徴とする撮像装置を提供す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被写体像を撮像す
る撮像装置に関する。
る撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光電変換部を有する画素を2次元
状に配列した固体撮像素子の構成の一例を図7に示す。
同図において、101は、フォトダイオ―ド等の光電変換
部を有する画素であり、この画素を2次元状に配列する
ことのよって、被写体像を撮像する画素領域100を形成
している。
状に配列した固体撮像素子の構成の一例を図7に示す。
同図において、101は、フォトダイオ―ド等の光電変換
部を有する画素であり、この画素を2次元状に配列する
ことのよって、被写体像を撮像する画素領域100を形成
している。
【０００３】また、103は画素からの信号が読み出され
る垂直信号線、104は画素は垂直信号線に読み出された
信号を一時蓄積する保持容量、105は垂直信号線103に読
み出された信号を保持容量104に転送するための転送MOS
トランジスタ、106は保持容量104の信号を水平信号線10
7に転送するための転送MOSトランジスタである。
る垂直信号線、104は画素は垂直信号線に読み出された
信号を一時蓄積する保持容量、105は垂直信号線103に読
み出された信号を保持容量104に転送するための転送MOS
トランジスタ、106は保持容量104の信号を水平信号線10
7に転送するための転送MOSトランジスタである。
【０００４】108は、水平方向の一行の画素毎に、順次
垂直方向に走査することによって、一行毎に画素から垂
直信号線に信号を読み出すように制御する垂直走査回
路、109は、転送MOSトランジスタ106を制御することに
よって、保持容量106に蓄積された信号を順次水平信号
線107に順次読み出す水平走査回路、110は水平信号線を
リセットするためのリセットMOSトランジスタである。
また、107は画素内に含まれるトランジスタとソ―スフ
ォロワを形成する定出電流源である。
垂直方向に走査することによって、一行毎に画素から垂
直信号線に信号を読み出すように制御する垂直走査回
路、109は、転送MOSトランジスタ106を制御することに
よって、保持容量106に蓄積された信号を順次水平信号
線107に順次読み出す水平走査回路、110は水平信号線を
リセットするためのリセットMOSトランジスタである。
また、107は画素内に含まれるトランジスタとソ―スフ
ォロワを形成する定出電流源である。
【０００５】ここで、従来の固体撮像素子のカラーフィ
ルターの配置について説明する。図8は、その一例であ
って、赤色光を透過する第一のカラーフィルタ（20
1）、緑色光を透過する第二のカラーフィルタ（202）、
青色光を透過する第三のカラーフィルタ（203）であ
る。そして、二次元状に配置された画素のそれぞれに対
応して、画素の第一列から始まる奇数列には第一のカラ
ーフィルタと第二のカラーフィルタが交互に配置され、
画素の第二列から始まる偶数列には第二のカラーフィル
タと第三のカラーフィルタが交互に配置されている。さ
らに奇数列と偶数列では第二のカラーフィルタが互いに
水平方向で隣接しないように配置されている。
ルターの配置について説明する。図8は、その一例であ
って、赤色光を透過する第一のカラーフィルタ（20
1）、緑色光を透過する第二のカラーフィルタ（202）、
青色光を透過する第三のカラーフィルタ（203）であ
る。そして、二次元状に配置された画素のそれぞれに対
応して、画素の第一列から始まる奇数列には第一のカラ
ーフィルタと第二のカラーフィルタが交互に配置され、
画素の第二列から始まる偶数列には第二のカラーフィル
タと第三のカラーフィルタが交互に配置されている。さ
らに奇数列と偶数列では第二のカラーフィルタが互いに
水平方向で隣接しないように配置されている。
【０００６】一般的に、図9に示すように固体撮像素子
の高感度化を実現さるために画素個々に対応したマイク
ロレンズが用いられる。マイクロレンズが形成された固
体撮像素子の単位画素の断面構造を図中に示す。単位画
素は３００（図7の一つの画素１０１に対応）で示され
る。単位画素は、光電変換部３０１、絶縁層３０２、配
線層３０３、３０４、遮光層３０５、保護膜３０６、平
坦化層３０７、３０９、カラーフィルタ層３０８、マイ
クロレンズ３１０から成っている。 aがレンズ径であ
り、b がレンズ厚である。このマイクロレンズにより、
入射光の集光効率を高め、高感度化を実現している。
の高感度化を実現さるために画素個々に対応したマイク
ロレンズが用いられる。マイクロレンズが形成された固
体撮像素子の単位画素の断面構造を図中に示す。単位画
素は３００（図7の一つの画素１０１に対応）で示され
る。単位画素は、光電変換部３０１、絶縁層３０２、配
線層３０３、３０４、遮光層３０５、保護膜３０６、平
坦化層３０７、３０９、カラーフィルタ層３０８、マイ
クロレンズ３１０から成っている。 aがレンズ径であ
り、b がレンズ厚である。このマイクロレンズにより、
入射光の集光効率を高め、高感度化を実現している。
【０００７】次に、一般的なマイクロレンズの製造方法
を図10を用いて述べる。カラーフィルタ層４０８の上に
透明樹脂４０９を塗布して平坦化する。次に、有機樹脂
からなるマイクロレンズ材４１０を塗布し、マスクにて
パターンを露光する。a' はパターン寸法、b' はマイク
ロレンズ材の膜厚b'である。こうして図のように、現像
によりマイクロレンズを分離するスペース４１１を形成
し、熱処理により流動化と固化を行い所望のマイクロレ
ンズを形成する。
を図10を用いて述べる。カラーフィルタ層４０８の上に
透明樹脂４０９を塗布して平坦化する。次に、有機樹脂
からなるマイクロレンズ材４１０を塗布し、マスクにて
パターンを露光する。a' はパターン寸法、b' はマイク
ロレンズ材の膜厚b'である。こうして図のように、現像
によりマイクロレンズを分離するスペース４１１を形成
し、熱処理により流動化と固化を行い所望のマイクロレ
ンズを形成する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
固体撮像素子は、画素領域１０１は図8で示したように
複数のカラ−フィルタを配置する構成となっている。
固体撮像素子は、画素領域１０１は図8で示したように
複数のカラ−フィルタを配置する構成となっている。
【０００９】しかしながら、この方法では例えば画素ピ
ッチ１０μｍで画素数が水平６４０画素、垂直４８０画
素のような固体撮像素子の場合に、その標準画角を与え
るレンズの焦点距離は固体撮像素子の対角長である８ｍ
ｍとなる。
ッチ１０μｍで画素数が水平６４０画素、垂直４８０画
素のような固体撮像素子の場合に、その標準画角を与え
るレンズの焦点距離は固体撮像素子の対角長である８ｍ
ｍとなる。
【００１０】このため、このような固体撮像素子を用い
て、例えばデジタルカメラ等の撮像装置を作製する場合
に、薄型化に限界がある。
て、例えばデジタルカメラ等の撮像装置を作製する場合
に、薄型化に限界がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の一手段として、光電変換部を含む画素を2次元状に配
列した複数の画素領域を、それぞれ所定のスペ―スを設
けて隣接して同一半導体チップ上に配置し、前記複数の
画素領域上にマイクロレンズを形成するとともに、前記
複数の画素領域間の前記所定のスペ―ス上にマイクロレ
ンズを形成していることを特徴とする撮像装置を提供す
る。
の一手段として、光電変換部を含む画素を2次元状に配
列した複数の画素領域を、それぞれ所定のスペ―スを設
けて隣接して同一半導体チップ上に配置し、前記複数の
画素領域上にマイクロレンズを形成するとともに、前記
複数の画素領域間の前記所定のスペ―ス上にマイクロレ
ンズを形成していることを特徴とする撮像装置を提供す
る。
【００１２】また、複数の被写体像をそれぞれ結像させ
る複数のレンズと、前記複数のレンズによって結像され
る光をそれぞれ受ける光電変換部を含む画素を2次元状
に配列した複数の画素領域と、前記複数の画素領域の前
面にそれぞれ形成された複数のカラ―フィルタとを有
し、前記複数の画素領域は、それぞれ所定のスペ―スを
設けて隣接して同一半導体チップ上に配置し、前記複数
の画素領域上にマイクロレンズを形成するとともに、前
記複数の画素領域間の前記所定のスペ―ス上にマイクロ
レンズを形成し、前記カラ―フィルタは、同じ分光透過
特性であることを特徴とする撮像装置を提供する。
る複数のレンズと、前記複数のレンズによって結像され
る光をそれぞれ受ける光電変換部を含む画素を2次元状
に配列した複数の画素領域と、前記複数の画素領域の前
面にそれぞれ形成された複数のカラ―フィルタとを有
し、前記複数の画素領域は、それぞれ所定のスペ―スを
設けて隣接して同一半導体チップ上に配置し、前記複数
の画素領域上にマイクロレンズを形成するとともに、前
記複数の画素領域間の前記所定のスペ―ス上にマイクロ
レンズを形成し、前記カラ―フィルタは、同じ分光透過
特性であることを特徴とする撮像装置を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態であ
る固体撮像素子の概略図である。
る固体撮像素子の概略図である。
【００１４】1は、例えばCMOSプロセス等で形成された
同一半導体チップの固体撮像素子であり、以下で説明す
るような構成を持っている。
同一半導体チップの固体撮像素子であり、以下で説明す
るような構成を持っている。
【００１５】2a〜2ｂはそれぞれ、被写体像を撮像する
ための画素領域であり、それぞれの画素領域は、2次元
状に画素を配列している。そして、それぞれの画素領域
に対応した結像系（レンズ）を有し、それぞれの画素領
域では、同じ被写体像を撮像する構成となっている（後
述の図5参照）。さらに、画素領域2a及び画素領域2ｃの
前面には主に緑色を透過する分光透過特性を有したカラ
―フィルタ（以下Gフィルタ）3a、3cが形成されてお
り、画素領域2bの前面には主に青色を透過する分光透過
特性を有したカラ―フィルタ（以下Bフィルタ）3bが形
成されており、画素領域2dの前面には主に赤色を透過す
る分光透過特性を有したカラ―フィルタ（以下Rフィル
タ）3dが形成されている。
ための画素領域であり、それぞれの画素領域は、2次元
状に画素を配列している。そして、それぞれの画素領域
に対応した結像系（レンズ）を有し、それぞれの画素領
域では、同じ被写体像を撮像する構成となっている（後
述の図5参照）。さらに、画素領域2a及び画素領域2ｃの
前面には主に緑色を透過する分光透過特性を有したカラ
―フィルタ（以下Gフィルタ）3a、3cが形成されてお
り、画素領域2bの前面には主に青色を透過する分光透過
特性を有したカラ―フィルタ（以下Bフィルタ）3bが形
成されており、画素領域2dの前面には主に赤色を透過す
る分光透過特性を有したカラ―フィルタ（以下Rフィル
タ）3dが形成されている。
【００１６】そして、それぞれの画素領域から異なる色
信号が出力され、それらを合成することによってカラ―
画像が形成される。
信号が出力され、それらを合成することによってカラ―
画像が形成される。
【００１７】また、カラ―フィルタが形成されている領
域3は、画素領域のみではなく、画素領域の周辺領域
（画素領域と画素領域の間を含む）にも形成されてい
る。さらに、マイクロレンズは、それぞれの画素毎に一
つずつ設けれる構成となっているが、マイクロレンズが
形成されている領域4も、画素領域のみではなく、画素
領域と画素領域の間及び画素領域の周辺領域にも形成さ
れている。
域3は、画素領域のみではなく、画素領域の周辺領域
（画素領域と画素領域の間を含む）にも形成されてい
る。さらに、マイクロレンズは、それぞれの画素毎に一
つずつ設けれる構成となっているが、マイクロレンズが
形成されている領域4も、画素領域のみではなく、画素
領域と画素領域の間及び画素領域の周辺領域にも形成さ
れている。
【００１８】次に、上記で説明した複数の画素領域2a〜
2d及びその周辺領域についての詳細についての説明を図
2を用いて行う。
2d及びその周辺領域についての詳細についての説明を図
2を用いて行う。
【００１９】10はフォトダイオ―ド等の光電変換部を含
む画素（詳細を後述）、11は画素からの信号が読み出さ
れる垂直信号線、12は、水平方向の一行の画素を一括し
てリセット、選択等を行うとともに、一行単位で垂直方
向に順次走査する垂直走査回路、13は垂直走査回路から
のリセットパルス、選択パルス等を画素に伝えるための
制御線、14は画素に含まれる信号を増幅して読み出すた
めのMOSトランジスタ（後述）とソ−スフォロワを形成
する負荷電流源、15は一行の画素の信号が蓄積される保
持容量、16は画素からの信号を保持容量に転送するため
の転送MOSトランジスタ、17は保持容量からの信号を水
平信号線18に転送するための転送MOSトランジスタ、19
は転送MOSトランジスタを制御して、保持容量からの信
号を順次水平信号線18に転送するための水平走査回路、
20は水平信号線の信号を増幅して出力するためのアン
プ、21は水平信号線をリセットするために、リセットレ
ベルを供給するためのリセットMOSトランジスタであ
る。
む画素（詳細を後述）、11は画素からの信号が読み出さ
れる垂直信号線、12は、水平方向の一行の画素を一括し
てリセット、選択等を行うとともに、一行単位で垂直方
向に順次走査する垂直走査回路、13は垂直走査回路から
のリセットパルス、選択パルス等を画素に伝えるための
制御線、14は画素に含まれる信号を増幅して読み出すた
めのMOSトランジスタ（後述）とソ−スフォロワを形成
する負荷電流源、15は一行の画素の信号が蓄積される保
持容量、16は画素からの信号を保持容量に転送するため
の転送MOSトランジスタ、17は保持容量からの信号を水
平信号線18に転送するための転送MOSトランジスタ、19
は転送MOSトランジスタを制御して、保持容量からの信
号を順次水平信号線18に転送するための水平走査回路、
20は水平信号線の信号を増幅して出力するためのアン
プ、21は水平信号線をリセットするために、リセットレ
ベルを供給するためのリセットMOSトランジスタであ
る。
【００２０】本実施の形態では、それぞれの画素領域内
にある画素の画素ピッチに比べて、お互い隣接している
画素領域の一番端の画素間を距離を大きくしている。
にある画素の画素ピッチに比べて、お互い隣接している
画素領域の一番端の画素間を距離を大きくしている。
【００２１】図3は、図2の画素の詳細を説明するための
図である。
図である。
【００２２】31はフォトダイオ―ド等の光電変換部、32
は光電変換部からの信号をゲ−ト電極に受け、その信号
を増幅してソ−ス電極から出力するソ―スフォロワ入力
MOSトランジスタ、33はMOSトランジスタのゲ−ト電極に
リセットレベルを供給するためのリセットMOSトランジ
スタ、34はMOSトランジスタのゲ−トに光電変換部31の
信号を転送するための転送MOSトランジスタ、35はMOSト
ランジスタ33のゲ−ト電極の信号レベルに応じた信号レ
ベルが出力信号線に読み出されるように、MOSトランジ
スタのドレインに所定の電圧を供給するための選択MOS
トランジスタである。
は光電変換部からの信号をゲ−ト電極に受け、その信号
を増幅してソ−ス電極から出力するソ―スフォロワ入力
MOSトランジスタ、33はMOSトランジスタのゲ−ト電極に
リセットレベルを供給するためのリセットMOSトランジ
スタ、34はMOSトランジスタのゲ−トに光電変換部31の
信号を転送するための転送MOSトランジスタ、35はMOSト
ランジスタ33のゲ−ト電極の信号レベルに応じた信号レ
ベルが出力信号線に読み出されるように、MOSトランジ
スタのドレインに所定の電圧を供給するための選択MOS
トランジスタである。
【００２３】次に、図2で説明した固体撮像素子の動作
について説明する。
について説明する。
【００２４】まず、複数の画素領域の画素10が一行毎に
リセットされる。その後、画素10に含まれる光電変換部
31の信号が一行毎に保持容量15に転送され、保持容量15
に蓄積された信号は、水平走査回路19によって順次水平
信号線18に読み出される。
リセットされる。その後、画素10に含まれる光電変換部
31の信号が一行毎に保持容量15に転送され、保持容量15
に蓄積された信号は、水平走査回路19によって順次水平
信号線18に読み出される。
【００２５】結果的に、アンプ20からは、まず画素領域
2ｄからの一行の信号（R信号：主に赤色を透過するフィ
ルタを介した光信号によって生成された信号）が読み出
され、次に、画素領域2ｃからの一行の信号（G信号：主
に緑色を透過するフィルタを介した光信号によって生成
された信号）が読み出される。そして、このような動作
を順次繰り返す。
2ｄからの一行の信号（R信号：主に赤色を透過するフィ
ルタを介した光信号によって生成された信号）が読み出
され、次に、画素領域2ｃからの一行の信号（G信号：主
に緑色を透過するフィルタを介した光信号によって生成
された信号）が読み出される。そして、このような動作
を順次繰り返す。
【００２６】上記のような動作が繰り返された後に、ア
ンプ20からは、まず画素領域2aからの一行の信号（B信
号：主に緑色を透過するフィルタを介した光信号によっ
て生成された信号）が読み出され、次に、画素領域2bか
らの一行の信号（B信号：主に青色を透過するフィルタ
を介した光信号によって生成された信号）が読み出され
る。そして、このような動作を順次繰り返す。
ンプ20からは、まず画素領域2aからの一行の信号（B信
号：主に緑色を透過するフィルタを介した光信号によっ
て生成された信号）が読み出され、次に、画素領域2bか
らの一行の信号（B信号：主に青色を透過するフィルタ
を介した光信号によって生成された信号）が読み出され
る。そして、このような動作を順次繰り返す。
【００２７】図4は、図2のAB間の断面図である。
【００２８】41は光電変換部、42配線層、43は絶縁層、
44は遮光層、45は保護膜、46は平坦化層、47はGフィル
タ、48はRフィルタ、49は、マイクロレンズである。
44は遮光層、45は保護膜、46は平坦化層、47はGフィル
タ、48はRフィルタ、49は、マイクロレンズである。
【００２９】図4からわかるように、画素領域2aと画素
領域2bの間の周辺領域にも、マイクロレンズを形成して
いるが、これは以下の理由による。
領域2bの間の周辺領域にも、マイクロレンズを形成して
いるが、これは以下の理由による。
【００３０】図2で示している画素領域と画素領域の間
の距離ｂは、画素ピッチaと比較して大きくなっている
が、あまり大きくし過ぎると固体撮像素子のチップ面積
が大きくなり過ぎるため、あまり距離ｂを大きくするこ
とは出来ない。
の距離ｂは、画素ピッチaと比較して大きくなっている
が、あまり大きくし過ぎると固体撮像素子のチップ面積
が大きくなり過ぎるため、あまり距離ｂを大きくするこ
とは出来ない。
【００３１】このため、周辺領域にマイクロレンズを設
けることによって、画素領域2ｂに本来入射すべき角度
を持った光が、画素領域２aに入射していまうのを防ぐ
ことが出来る。つまり、周辺領域にマイクロレンズを持
たせることによって、角度を持って周辺領域に入射した
光は、周辺領域の下に集光されることになり、画素領域
2aの方まで光が入射してしまうことを防ぐことが可能と
なる。
けることによって、画素領域2ｂに本来入射すべき角度
を持った光が、画素領域２aに入射していまうのを防ぐ
ことが出来る。つまり、周辺領域にマイクロレンズを持
たせることによって、角度を持って周辺領域に入射した
光は、周辺領域の下に集光されることになり、画素領域
2aの方まで光が入射してしまうことを防ぐことが可能と
なる。
【００３２】さらに、周辺領域にもカラ―フィルタ及び
マイクロレンズを形成していることによって、カラ―フ
ィルタ及びカラ―フィルタの境界部の形状の不均一性が
画素領域に影響せず、感度低下あるいは感度ムラを回避
することが可能となる。
マイクロレンズを形成していることによって、カラ―フ
ィルタ及びカラ―フィルタの境界部の形状の不均一性が
画素領域に影響せず、感度低下あるいは感度ムラを回避
することが可能となる。
【００３３】図5は、上記で説明した固体撮像素子と、
その固体撮像素子に被写体からの光を結像させるレンズ
の関係を表す図である。
その固体撮像素子に被写体からの光を結像させるレンズ
の関係を表す図である。
【００３４】51aは画素領域2aに被写体像を結像するた
めのレンズ、51bは画素領域2bに被写体像を結像するた
めのレンズ、51cは画素領域2ｃは被写体像を結像するた
めのレンズ、51ｄは画素領域2ｄに被写体像を結像する
ためのレンズである。
めのレンズ、51bは画素領域2bに被写体像を結像するた
めのレンズ、51cは画素領域2ｃは被写体像を結像するた
めのレンズ、51ｄは画素領域2ｄに被写体像を結像する
ためのレンズである。
【００３５】このように、本実施の形態では、被写体像
を複数の被写体像に分割にし、それぞれの画素領域で撮
像するようにしているため、従来例のような構成の固体
撮像素子の画素領域と比較して、本実施の形態のそれぞ
れの画素領域は小さくなり、レンズの焦点距離を短くす
ることが可能となり、デジタルカメラ等の撮像装置を構
成する場合に、薄型化が可能となる。
を複数の被写体像に分割にし、それぞれの画素領域で撮
像するようにしているため、従来例のような構成の固体
撮像素子の画素領域と比較して、本実施の形態のそれぞ
れの画素領域は小さくなり、レンズの焦点距離を短くす
ることが可能となり、デジタルカメラ等の撮像装置を構
成する場合に、薄型化が可能となる。
【００３６】上記で説明した実施の形態では、画素の構
造として一例を示したものであり、他の構成のもの、例
えば、MOSトランジスタ以外の構成のものであってもよ
い。
造として一例を示したものであり、他の構成のもの、例
えば、MOSトランジスタ以外の構成のものであってもよ
い。
【００３７】また、上記で説明したようなCMOSセンサで
なくても、CCDであってもよい。
なくても、CCDであってもよい。
【００３８】また、マイクロレンズとカラ−フィルタが
形成が形成されている領域は、一致しているものを示し
たが、必ずしも一致していなくてもよい。
形成が形成されている領域は、一致しているものを示し
たが、必ずしも一致していなくてもよい。
【００３９】また、カラ―フィルタは上記で説明したよ
うなオンチップフィルタのものに限られず、半導体チッ
プ外部にカラ―フィルタを設けるものであってもよい。
そして、カラ―フィルタの配列も、上記で示したもの以
外のもの、例えば補色のカラ―フィルタであってもよ
い。
うなオンチップフィルタのものに限られず、半導体チッ
プ外部にカラ―フィルタを設けるものであってもよい。
そして、カラ―フィルタの配列も、上記で示したもの以
外のもの、例えば補色のカラ―フィルタであってもよ
い。
【００４０】また、上記で説明した画素領域はオプティ
カルブラックのない構成のものを示したが、オプティカ
ルブラックを有する構成のものであってもよい。
カルブラックのない構成のものを示したが、オプティカ
ルブラックを有する構成のものであってもよい。
【００４１】さらに、本実施の形態では、画素領域が4
つのものを示したが、例えばGフィルタ用の画素領域、B
フィルタ用の画素領域、及びRフィルタ用の画素領域の3
つの構成であってもよい。
つのものを示したが、例えばGフィルタ用の画素領域、B
フィルタ用の画素領域、及びRフィルタ用の画素領域の3
つの構成であってもよい。
【００４２】図6に基づいて、上記で説明した固体撮像
素子1をスチルカメラ等の撮像装置に適用した場合につ
いて説明する。
素子1をスチルカメラ等の撮像装置に適用した場合につ
いて説明する。
【００４３】図6は、固体撮像素子1をスチルカメラに適
用した場合を示すブロック図である。
用した場合を示すブロック図である。
【００４４】図6において、61はレンズのプロテクトと
メインスイッチを兼ねるバリア、51（図5のレンズ51a〜
51dに相当）は被写体の光学像を固体撮像素子1に結像さ
せるレンズ、1はレンズ51で結像された被写体を画像信
号として取り込むための固体撮像素子、71はレンズ51を
通った光量を可変するための絞り、62は固体撮像素子1
より出力された画像信号に各種の補正、クランプ等を行
う撮像信号処理回路、６3は固体撮像素子1より出力され
る画像信号のアナログーディジタル変換を行うＡ／Ｄ変
換器、64はＡ／Ｄ変換器６より出力される各画素領域か
らの信号を合成して画像デ―タを形成する信号処理部、
65は固体撮像素子1、撮像信号処理回路62、Ａ／Ｄ変換
器63、信号処理部64に、各種タイミング信号を出力する
タイミング発生部、66は各種演算とスチルビデオカメラ
全体を制御する全体制御・演算部、67は画像データを一
時的に記憶する為のメモリ部、68は記録媒体に記録また
は読み出しを行うためのインターフェース部、69は画像
データの記録または読み出しを行う為の半導体メモリ等
の着脱可能な記録媒体、70は外部コンピュータ等と通信
する為のインターフェース部である。
メインスイッチを兼ねるバリア、51（図5のレンズ51a〜
51dに相当）は被写体の光学像を固体撮像素子1に結像さ
せるレンズ、1はレンズ51で結像された被写体を画像信
号として取り込むための固体撮像素子、71はレンズ51を
通った光量を可変するための絞り、62は固体撮像素子1
より出力された画像信号に各種の補正、クランプ等を行
う撮像信号処理回路、６3は固体撮像素子1より出力され
る画像信号のアナログーディジタル変換を行うＡ／Ｄ変
換器、64はＡ／Ｄ変換器６より出力される各画素領域か
らの信号を合成して画像デ―タを形成する信号処理部、
65は固体撮像素子1、撮像信号処理回路62、Ａ／Ｄ変換
器63、信号処理部64に、各種タイミング信号を出力する
タイミング発生部、66は各種演算とスチルビデオカメラ
全体を制御する全体制御・演算部、67は画像データを一
時的に記憶する為のメモリ部、68は記録媒体に記録また
は読み出しを行うためのインターフェース部、69は画像
データの記録または読み出しを行う為の半導体メモリ等
の着脱可能な記録媒体、70は外部コンピュータ等と通信
する為のインターフェース部である。
【００４５】次に、前述の構成における撮影時のスチル
ビデオカメラの動作について説明する。
ビデオカメラの動作について説明する。
【００４６】バリア61がオープンされるとメイン電源が
オンされ、次にコントロール系の電源がオンし、更にＡ
／Ｄ変換器63などの撮像系回路の電源がオンされる。
オンされ、次にコントロール系の電源がオンし、更にＡ
／Ｄ変換器63などの撮像系回路の電源がオンされる。
【００４７】それから、露光量を制御する為に、全体制
御・演算部66は絞り71を開放にし、固体撮像素子1から
出力された信号はＡ／Ｄ変換器63で変換された後、信号
処理部64に入力される。そのデータを基に露出の演算を
全体制御・演算部66で行う。
御・演算部66は絞り71を開放にし、固体撮像素子1から
出力された信号はＡ／Ｄ変換器63で変換された後、信号
処理部64に入力される。そのデータを基に露出の演算を
全体制御・演算部66で行う。
【００４８】この測光を行った結果により明るさを判断
し、その結果に応じて全体制御・演算部66は絞りを制御
する。
し、その結果に応じて全体制御・演算部66は絞りを制御
する。
【００４９】次に、固体撮像素子1から出力された信号
をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演
算を全体制御・演算部66で行う。その後、レンズを駆動
して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断した時
は、再びレンズを駆動し測距を行う。
をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演
算を全体制御・演算部66で行う。その後、レンズを駆動
して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断した時
は、再びレンズを駆動し測距を行う。
【００５０】そして、合焦が確認された後に本露光が始
まる。
まる。
【００５１】露光が終了すると、固体撮像素子1から出
力された画像信号はＡ／Ｄ変換器６でＡ／Ｄ変換され、
信号処理部64を通り全体制御・演算部66によりメモリ部
に書き込まれる。
力された画像信号はＡ／Ｄ変換器６でＡ／Ｄ変換され、
信号処理部64を通り全体制御・演算部66によりメモリ部
に書き込まれる。
【００５２】その後、メモリ部67に蓄積されたデータ
は、全体制御・演算部66の制御により記録媒体制御Ｉ／
Ｆ部を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体69に記
録される。
は、全体制御・演算部66の制御により記録媒体制御Ｉ／
Ｆ部を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体69に記
録される。
【００５３】また、外部Ｉ／Ｆ部70を通り直接コンピュ
ータ等に入力して画像の加工を行ってもよい。
ータ等に入力して画像の加工を行ってもよい。
【００５４】本実施の形態では、上記に説明するよう
に、固体撮像素子1と撮像信号処理回路62、A/D変換器6
3、信号処理部64等を別々の半導体チップで形成するも
のを示しているが、これらを例えばCMOSプロセス等で同
一の半導体チップに形成し、撮像信号処理回路62、A/D
変換器63、信号処理部64等を固体撮像素子1の周辺領域
に形成してもよい。
に、固体撮像素子1と撮像信号処理回路62、A/D変換器6
3、信号処理部64等を別々の半導体チップで形成するも
のを示しているが、これらを例えばCMOSプロセス等で同
一の半導体チップに形成し、撮像信号処理回路62、A/D
変換器63、信号処理部64等を固体撮像素子1の周辺領域
に形成してもよい。
【００５５】
【発明の効果】本発明の固体撮像素子を用いることによ
って、薄型の撮像装置を提供することが出来る。
って、薄型の撮像装置を提供することが出来る。
【図１】本発明の一実施の形態の固体撮像素子の概略を
表す図である。
表す図である。
【図２】本発明の一実施の形態の固体撮像素子の詳細を
示す図である。
示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態の固体撮像素子に含まれ
る画素の詳細を表す図である。
る画素の詳細を表す図である。
【図４】本発明の一実施の形態の固体撮像素子の断面図
である。
である。
【図５】本発明の一実施の形態の固体撮像素子とレンズ
を表す図である。
を表す図である。
【図６】本発明の一実施の形態の固体撮像素子を用いた
撮像装置である。
撮像装置である。
【図７】従来の固体撮像素子の詳細を表す図である。
【図８】従来のカラ―フィルタの配列を表す図である。
【図９】従来の固体撮像素子の断面図を表す図である。
【図１０】従来の固体撮像素子の断面図を表す図であ
る。
る。
１ 固体撮像素子 ２ 画素領域 ３ カラ―フィルタが形成される領域 ４ マイクロレンズが形成される領域
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｕ 27/146 Ｖ Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｄ Ａ Ｆターム(参考） 2H048 BB02 BB08 BB42 2H054 AA01 4M118 AA01 AA06 AB01 BA10 BA14 CA02 DD09 FA06 GC08 GC09 GC14 GD04 5C024 AX01 CX41 CY47 EX43 EX52 GX03 GX16 HX23 5C065 AA01 BB30 BB42 BB48 DD15 EE06 GG18 GG35
Claims (9)
- 【請求項１】 光電変換部を含む画素を2次元状に配列
した複数の画素領域を、それぞれ所定のスペ―スを設け
て隣接して同一半導体チップ上に配置し、前記複数の画
素領域上にマイクロレンズを形成するとともに、前記複
数の画素領域間の前記所定のスペ―ス上にマイクロレン
ズを形成していることを特徴とする撮像装置。 - 【請求項２】 前記同一半導体チップ上であって、前記
画素領域に含まれる画素の選択を行うための走査回路
を、前記画素領域の他の前記画素領域と隣接しない側に
設けたことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 【請求項３】 前記複数の画素領域は、少なくとも第
１、第２及び第3の画素領域を有し、前記第１の画素領
域は、被写体からの第１の色成分を受光し、前記第2の
画素領域は、被写体からの第2の色成分を受光し、前記
第3の画素領域は、被写体からの第3の色成分を受光する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれか1項に
記載の撮像装置。 - 【請求項４】 前記第１の色成分は赤色成分、前記第2
の色成分は青色成分、前記第３の色成分は青色成分であ
ることを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 - 【請求項５】 複数の被写体像をそれぞれ結像させる複
数のレンズと、 前記複数のレンズによって結像される光をそれぞれ受け
る光電変換部を含む画素を2次元状に配列した複数の画
素領域と、 前記複数の画素領域の前面にそれぞれ形成された複数の
カラ―フィルタとを有し、 前記複数の画素領域は、それぞれ所定のスペ―スを設け
て隣接して同一半導体チップ上に配置し、前記複数の画
素領域上にマイクロレンズを形成するとともに、前記複
数の画素領域間の前記所定のスペ―ス上にマイクロレン
ズを形成し、前記カラ―フィルタは、同じ分光透過特性
であることを特徴とする撮像装置。 - 【請求項６】 前記同一半導体チップ上であって、前記
画素領域に含まれる画素の選択を行うための走査回路
を、前記画素領域の他の前記画素領域と隣接しない側に
設けたことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 - 【請求項７】 前記複数の画素領域は、少なくとも第
１、第2及び第３の画素領域を有するとともに、前記複
数のカラ―フィルタは、少なくとも第１、第2、第３の
カラ―フィルタを有し、前記第１のカラ―フィルタは、
被写体からの第１の色成分を透過し、前記第2のカラ―
フィルタは、被写体からの第2の色成分を透過し、前記
第１のカラ―フィルタは、被写体からの第3の色成分を
透過することを特徴とする請求項5又は請求項6のいずれ
か1項に記載の撮像装置。 - 【請求項８】 前記第１の色成分は赤色成分、前記第2
の色成分は青色成分、前記第３の色成分は青色成分であ
ることを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。 - 【請求項９】 前記複数の画素領域からそれぞれ出力さ
れる信号を合成して画像を形成する信号処理部と、前記
複数の画素領域及び前記信号処理部を駆動させるための
タイミング発生部と、前記信号処理部及び前記タイミン
グ発生部を制御する制御・演算部とを有することを特徴
とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の撮像
装置。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000316646A JP3495979B2 (ja) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | 固体撮像素子及び撮像装置 |
| US09/976,096 US7139028B2 (en) | 2000-10-17 | 2001-10-15 | Image pickup apparatus |
| EP03077185A EP1365581B1 (en) | 2000-10-17 | 2001-10-16 | Image pickup apparatus |
| EP01308790A EP1198126B1 (en) | 2000-10-17 | 2001-10-16 | Image pickup apparatus |
| DE60140845T DE60140845D1 (de) | 2000-10-17 | 2001-10-16 | Bildaufnahmegerät |
| KR10-2001-0063880A KR100488371B1 (ko) | 2000-10-17 | 2001-10-17 | 촬상 장치 |
| CNB011357673A CN1159904C (zh) | 2000-10-17 | 2001-10-17 | 图象摄取设备 |
| CNB2004100036264A CN100362665C (zh) | 2000-10-17 | 2001-10-17 | 图象摄取设备 |
| KR10-2003-0066464A KR100506440B1 (ko) | 2000-10-17 | 2003-09-25 | 촬상 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000316646A JP3495979B2 (ja) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | 固体撮像素子及び撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002125239A true JP2002125239A (ja) | 2002-04-26 |
| JP3495979B2 JP3495979B2 (ja) | 2004-02-09 |
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|---|---|---|---|
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004172335A (ja) * | 2002-11-20 | 2004-06-17 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| JP2005109490A (ja) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Hynix Semiconductor Inc | イメージセンサー及びその製造方法 |
| JP2006093676A (ja) * | 2004-08-24 | 2006-04-06 | Canon Inc | 撮像装置およびそれを備える撮像システム |
| JP2007013061A (ja) * | 2005-07-04 | 2007-01-18 | Canon Inc | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| KR100677040B1 (ko) | 2003-04-30 | 2007-01-31 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 외부렌즈로 인한 특성열화를 보정한 시모스 이미지센서 |
| WO2007052874A1 (en) * | 2005-11-07 | 2007-05-10 | Planet82 Inc. | Color cmos image sensor |
| JP2007242878A (ja) * | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| JP2011160002A (ja) * | 2011-05-12 | 2011-08-18 | Canon Inc | 固体撮像装置の製造方法 |
-
2000
- 2000-10-17 JP JP2000316646A patent/JP3495979B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| JP2006093676A (ja) * | 2004-08-24 | 2006-04-06 | Canon Inc | 撮像装置およびそれを備える撮像システム |
| JP4667168B2 (ja) * | 2004-08-24 | 2011-04-06 | キヤノン株式会社 | 撮像装置およびそれを備える撮像システム |
| JP2007013061A (ja) * | 2005-07-04 | 2007-01-18 | Canon Inc | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| WO2007052874A1 (en) * | 2005-11-07 | 2007-05-10 | Planet82 Inc. | Color cmos image sensor |
| JP2007242878A (ja) * | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| JP2011160002A (ja) * | 2011-05-12 | 2011-08-18 | Canon Inc | 固体撮像装置の製造方法 |
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