JP2003234965A - 撮像素子 - Google Patents

撮像素子

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JP2003234965A
JP2003234965A JP2002031320A JP2002031320A JP2003234965A JP 2003234965 A JP2003234965 A JP 2003234965A JP 2002031320 A JP2002031320 A JP 2002031320A JP 2002031320 A JP2002031320 A JP 2002031320A JP 2003234965 A JP2003234965 A JP 2003234965A
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light
microlens
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像全体の均整がとれた撮像素子を提供す
る。 【解決手段】 マイクロレンズ８を、受光素子４に対し
て画素領域１０の中央方向にシフトして配置する。マイ
クロレンズ８と受光素子４とのシフト量１１を、画素領
域１０の中央部から周辺部に向かって非線形的に変化さ
せる。シフト量１１は、画素領域１０の中央部では小さ
く、画素領域１０の周辺部に向かうにつれて大となる。
画素領域１０における光量分布は、周辺部近辺での光量
の減衰が小となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被写体光を光電的
に取り込むことで被写体画像を得る撮像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年急速に普及しているデジタルカメラ
やビデオカメラの本体内には、被写体光を光電信号に変
換して画像を記録するＣＣＤイメージセンサ（以下ＣＣ
Ｄと略記する）などの撮像素子が組み込まれている。こ
のような撮像素子は、被写体光を受光して光電信号に変
換する受光素子と、この受光素子上に形成された色フィ
ルタと、受光素子への集光率を向上させるために色フィ
ルタ上に配置されたマイクロレンズとから構成される画
素が、マトリクス状に複数配置された画素領域を備えて
いる。
【０００３】上記のような撮像素子には、画素領域の中
央部に比べて周辺部の信号出力が減衰するシェーディン
グという現象が発生する。このシェーディングは、周辺
部へ入射光が斜めに入射して光電変換効率が悪化するこ
とに起因する。シェーディングが発生すると、画素領域
の中央部と周辺部で画像のバランスが悪くなって全体的
に不自然な画像となるため、製品の性能を著しく低下さ
せる。
【０００４】この問題を解決する手段として、特開平１
０−１２５８８７号公報や特開２００１−１６０９７３
号公報には、マイクロレンズを受光素子に対して画素領
域の中央方向に一定間隔でシフトさせて配置すること
で、画素領域の周辺部における光電変換効率を改善させ
てシェーディングを補正する方法が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−１２５８８７号公報や特開２００１−１６０９７
３号公報に記載の方法は、マイクロレンズのシフト量が
画素領域の中央部から周辺部に向かって線形的に変化す
るため（図３のＡ参照）、例えこのシフト量が最適化さ
れたとしても、周辺部近辺での光量の減衰が大となり
（図４のＣ参照）、全体的に均整のとれた画像を得るこ
とができないという欠点があった。
【０００６】本発明は、画素領域の周辺部近辺での光量
の減衰によるシェーディングの影響を少なくすること
で、全体的に均整のとれた画像を得ることができる撮像
素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、被写体光を受光して光電信号に変換する
受光素子と、この受光素子上に形成された色フィルタ
と、前記受光素子への集光率を向上させるために前記色
フィルタ上に配置されたマイクロレンズとから構成され
る画素が、マトリクス状に複数配置された画素領域を備
えた撮像素子において、前記マイクロレンズは、前記受
光素子に対して前記画素領域の中央方向にシフトして配
置され、前記マイクロレンズと前記受光素子とのシフト
量は、前記画素領域の中央部から周辺部に向かって非線
形的に変化することを特徴とする。なお、前記シフト量
は、前記画素領域の中央部では小さく、前記画素領域の
周辺部に向かうにつれて大となることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１に、本発明を実施した撮像素
子の断面図を示す。撮像素子２は、基板３、受光素子
４、第１保護膜５、色フィルタ６、第２保護膜７、マイ
クロレンズ８から構成される。基板３は、シリコンウエ
ハなどの半導体からなり、この基板３上に受光素子４が
配置される。各受光素子４上には、第１保護膜５を介し
て色フィルタ６が配置される。この色フィルタ６は、例
えばＲＧＢ３色のフィルタが図２に示すように各受光素
子４上に配列され、これによりカラー画像を得る。ま
た、集光率を向上させるためにマイクロレンズ８が第２
保護膜７上に配置される。これらの受光素子４、色フィ
ルタ６、およびマイクロレンズ８などにより、１つの画
素９（図中２点鎖線で囲む部分）が構成され、この画素
９がマトリクス状に複数配置されて画素領域１０が形成
される。
【０００９】マイクロレンズ８は、受光素子４に対して
画素領域１０の中央方向にシフトして配置される。マイ
クロレンズ８と受光素子４とのシフト量１１は、図３の
Ｂで示すように、画素領域１０の中央部から周辺部に向
かって非線形的に変化する。このシフト量１１は、画素
領域１０の中央部では小さく、画素領域１０の周辺部に
向かうにつれて指数関数的に大となっている。
【００１０】周辺部におけるシフト量１１は、受光素子
４に対する被写体光の入射効率が最大となるように設定
され、中央部と周辺部との間のシェーディングが補正さ
れる。一方、中央部におけるシフト量１１は、受光素子
４に対する被写体光の入射効率が若干減少するように設
定されている。これにより、画素領域１０の周辺部近辺
での光量の減衰によるシェーディングの影響が少なくな
る。
【００１１】上記構成による撮像素子２の画素領域１０
における光量分布は、図４のＤで示すように、周辺部近
辺での光量の減衰が小となる。すなわち、画素領域１０
の中央部から周辺部に向かって光量がなだらかに減衰し
ている。したがって、画素領域の周辺部近辺でのシェー
ディングの影響を少なくすることができる。
【００１２】以上、図示した実施形態にしたがって説明
してきたが、撮像素子としては、ＣＣＤを用いたもので
も、ＭＯＳ型デバイスを用いたものでもよい。また、色
フィルタの配列は、図２に示すように、ＲＧＢ３色によ
る原色系の構成でもよいし、シアン、イエロー、マゼン
タの補色系による構成でもよく、これらを組み合わせて
構成されるものでもよい。
【００１３】なお、上記実施形態では、マイクロレンズ
のシフト量を、画素領域の周辺部に向かうにつれて指数
関数的に大となるように設定したが、画素領域の周辺部
近辺でのシェーディングの影響が少なくなればよく、例
えば図３のＢで示される曲線に沿って階段状に変化させ
てもよい。また、このシフト量を各色フィルタ毎に設定
して色シェーディングを補正してもよい。
【００１４】
【発明の効果】以上のように、本発明の撮像素子によれ
ば、マイクロレンズが受光素子に対して画素領域の中央
方向にシフトして配置され、マイクロレンズと受光素子
とのシフト量が、画素領域の中央部から周辺部に向かっ
て非線形的に変化するので、全体的に均整のとれた画像
を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した撮像素子の断面図である。
【図２】色フィルタの配列の一例を示す図である。
【図３】画素領域におけるマイクロレンズのシフト量の
変化を示すグラフである。
【図４】画素領域における光量の変化を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
２ 撮像素子 ４ 受光素子 ６ 色フィルタ ８ マイクロレンズ ９ 画素 １０ 画素領域 １１ シフト量

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被写体光を受光して光電信号に変換する
    受光素子と、該受光素子上に形成された色フィルタと、
    前記受光素子への集光率を向上させるために前記色フィ
    ルタ上に配置されたマイクロレンズとから構成される画
    素が、マトリクス状に複数配置された画素領域を備えた
    撮像素子において、 前記マイクロレンズは、前記受光素子に対して前記画素
    領域の中央方向にシフトして配置され、前記マイクロレ
    ンズと前記受光素子とのシフト量は、前記画素領域の中
    央部から周辺部に向かって非線形的に変化することを特
    徴とする撮像素子。
  2. 【請求項２】 前記シフト量は、前記画素領域の中央部
    では小さく、前記画素領域の周辺部に向かうにつれて大
    となることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
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