JP2003258220A - Imaging element and imaging device - Google Patents

Imaging element and imaging device

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JP2003258220A
JP2003258220A JP2002054018A JP2002054018A JP2003258220A JP 2003258220 A JP2003258220 A JP 2003258220A JP 2002054018 A JP2002054018 A JP 2002054018A JP 2002054018 A JP2002054018 A JP 2002054018A JP 2003258220 A JP2003258220 A JP 2003258220A
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image pickup
light
pickup device
wavelength selection
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Eirishi Namazue
英利子 鯰江
Hideki Dobashi
英記 土橋
Akihiko Nagano
明彦 長野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a suitable optical low-pass effect even at a peripheral part of an imaging element and to improve light condensing. <P>SOLUTION: The imaging element comprises a plurality of pixels arranged, and each has a photoelectric converter and a wavelength transmitting part for transmitting the light in a predetermined wavelength range to the converter. A wavelength selector has a structure which has a peak. In this element, the pixels are disposed on the periphery of the element, and each has the peak of the wavelength selector disposed in a central direction of the element from the center of the converter. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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】本発明は被写体像を撮像する
為の撮像素子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup device for picking up a subject image.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、カラー画像の形成する一般的な撮
像素子の構造を図21に示す。図21は撮像素子を構成
する画素の中央断面図である。101は外部からの光線
を集光し、光線の取り込み効率を上げる役目を果たすマ
イクロレンズ、102は取り込まれた光線を波長分離す
るために用いられるカラーフィルタで、各画素にはR
(赤色)G(緑色)B(青色)のいずれかの原色フィル
タを備えている。また、色フィルタとしてはC(シア
ン)M(マゼンダ)Y(イエロー)の3色を用いた補色
フィルタというものもある。これらの画素がモザイク状
に配列しその後の信号処理で画素数に相当する輝度情報
と色情報を作り出す撮像技術が広く用いられている。こ
こで用いられる撮像素子のカラーフィルタ配列はベイヤ
ー配列と呼ばれる構成を採るものが多い。
2. Description of the Related Art A conventional structure of a general image pickup device for forming a color image is shown in FIG. FIG. 21 is a central cross-sectional view of pixels that form the image sensor. Reference numeral 101 is a microlens which collects light rays from the outside and plays a role of increasing the light-trapping efficiency, and 102 is a color filter used for wavelength-separating the captured light rays.
A primary color filter of any one of (red) G (green) and B (blue) is provided. As a color filter, there is also a complementary color filter using three colors of C (cyan) M (magenta) Y (yellow). An imaging technique is widely used in which these pixels are arranged in a mosaic pattern and the subsequent signal processing produces luminance information and color information corresponding to the number of pixels. The color filter array of the image sensor used here often has a configuration called a Bayer array.

【0003】104はシリコンウェハ、103は受光し
た光子を電荷へと変換する機能を有する光電変換部、1
10は光電変換部の電荷を制御するゲートの役割を果た
すPoly配線層である。111〜113はアルミニウ
ムなどの金属でできた配線層である。
Reference numeral 104 is a silicon wafer, 103 is a photoelectric conversion portion having a function of converting received photons into electric charges, and 1
Reference numeral 10 is a Poly wiring layer which plays a role of a gate for controlling charges of the photoelectric conversion unit. Wiring layers 111 to 113 are made of metal such as aluminum.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例に
は次のような問題点が存在する。一般に良好な画像特性
を得るための撮像は、物体像を光学装置によって形成す
る第1のプロセス、物体像の空間周波数特性の高周波成
分を抑制するように調節する第2のプロセス、空間周波
数特性が調節された物体像を光電変換する第3のプロセ
ス、得られた電気信号に対して空間周波数に応じてレス
ポンスを補正する第4のプロセスよりなる。この際、有
限の画素数の撮像素子で光学像のサンプリングを行うわ
けであるから、良質な画像出力を得るためには、標本化
定理に従って光学像の空間周波数特性に撮像素子固有の
ナイキスト周波数以上の成分を少なくする必要がある。
ここでナイキスト周波数とは画素ピッチで決まるサンプ
リング周波数の1/2の周波数である。したがって、最
適化された一連のプロセスは、サンプリングされる光学
像を撮像素子固有のナイキスト周波数に応じた特性の光
学像に調節することで、折り返し歪みが目立たない、す
なわちモワレの目立たない良質な画像を得るものであ
る。
However, the above conventional example has the following problems. In general, imaging for obtaining good image characteristics includes a first process of forming an object image by an optical device, a second process of adjusting so as to suppress a high frequency component of the spatial frequency characteristic of the object image, and a spatial frequency characteristic. It comprises a third process for photoelectrically converting the adjusted object image, and a fourth process for correcting the response of the obtained electric signal according to the spatial frequency. At this time, since the optical image is sampled by the image sensor having a finite number of pixels, in order to obtain a high-quality image output, the spatial frequency characteristic of the optical image should be higher than the Nyquist frequency peculiar to the image sensor according to the sampling theorem. It is necessary to reduce the components of.
Here, the Nyquist frequency is half the sampling frequency determined by the pixel pitch. Therefore, the optimized series of processes adjusts the sampled optical image to an optical image having a characteristic according to the Nyquist frequency peculiar to the image sensor, so that aliasing distortion is not noticeable, that is, a high-quality image with no moire is noticeable. Is what you get.

【0005】画像の空間周波数伝達特性であるMTF
(Modulation Transfer Function)はデジタルスティル
カメラやビデオカメラなどの鮮鋭度に関する特性をよく
表現できる評価量である。このMTFに影響を与える具
体的要素は、光学装置である結像光学系、物体像の帯域
制限のための光学ローパスフィルタ、撮像素子の光電変
換領域の開口形状、デジタルアパーチャ補正等であり、
最終の画像特性を表す全体のMTFは各要素のMTFの
積として与えられる。すなわち、上記の第1のプロセス
から第4のプロセスまでのMTFをそれぞれ求め、その
積を計算すればよい。
MTF which is the spatial frequency transfer characteristic of an image
(Modulation Transfer Function) is an evaluation quantity that can well express the characteristics related to the sharpness of digital still cameras and video cameras. Specific elements that affect the MTF are an image forming optical system that is an optical device, an optical low-pass filter for band limitation of an object image, an aperture shape of a photoelectric conversion region of an image sensor, digital aperture correction, and the like.
The overall MTF representing the final image characteristics is given as the product of the MTF of each element. That is, the MTFs from the first process to the fourth process described above are respectively obtained, and the product thereof may be calculated.

【0006】ただし、第4のプロセスであるデジタルフ
ィルタ処理は、撮像素子によって既にサンプリングされ
た画像出力に対して行われるので、ナイキスト周波数を
超える高周波について考慮する必要はない。
However, since the fourth process, the digital filtering process, is performed on the image output already sampled by the image pickup device, it is not necessary to consider a high frequency exceeding the Nyquist frequency.

【0007】したがって、光学像の空間周波数特性に撮
像素子固有のナイキスト周波数以上の成分を少なくする
構成とは、第4のプロセスを除き、第1のプロセスのM
TF、第2のプロセスのMTFおよび第3のプロセスの
MTFの積においてナイキスト周波数以上の成分が小さ
いということである。ここで、デジタルスティルカメラ
のように静止画の鑑賞を前提とする場合、ナイキスト周
波数を超える高周波がゼロではなく、多少残っていて
も、ナイキスト周波数をやや下回る周波数におけるレス
ポンスが高い方が、解像感のある画像となりやすいこと
を考慮する必要がある。
Therefore, the configuration for reducing the component of the spatial frequency characteristic of the optical image above the Nyquist frequency peculiar to the image pickup element is the M of the first process except the fourth process.
This means that the component above the Nyquist frequency is small in the product of TF, MTF of the second process, and MTF of the third process. Here, when viewing still images like a digital still camera, the resolution is better when the high frequency above the Nyquist frequency is not zero, but the response at a frequency slightly below the Nyquist frequency is high, even if some high frequencies remain. It is necessary to consider that it tends to give a pleasing image.

【0008】第1のプロセスである結像光学系による物
体像の形成において、一般に画面の中央は周辺に比べて
光学収差を補正しやすい。画面の周辺で良好な画像を得
ようとすると、画面の中央では結像レンズのFナンバー
で決定される回折限界MTFに近い極めて良好な特性を
得る必要がある。近年、撮像素子の小ピクセル化が進ん
でおり、この必要性はますます高まっている。したがっ
て、結像光学系については無収差の理想レンズと仮定し
てMTFを考えると良い。
In the first process of forming an object image by the image forming optical system, it is generally easier to correct optical aberration in the center of the screen than in the periphery. In order to obtain a good image at the periphery of the screen, it is necessary to obtain extremely good characteristics near the diffraction limit MTF determined by the F number of the imaging lens at the center of the screen. In recent years, the number of pixels of image pickup devices has been reduced, and this need has been increasing. Therefore, it is advisable to consider the MTF on the assumption that the imaging optical system is an ideal lens having no aberration.

【0009】また、幅dの受光開口が隙間なく敷きつめ
られた撮像素子においては、受光開口の幅が画素ピッチ
と一致するので、ナイキスト周波数u=d/2における
第3のプロセスのレスポンス値はかなり高い。この理由
から、ナイキスト周波数付近の総合MTFを下げるため
に第2のプロセスにおいてナイキスト周波数付近をトラ
ップするのが一般的である。
Further, in an image pickup device in which light receiving apertures of width d are spread without any gap, the width of the light receiving apertures matches the pixel pitch, so the response value of the third process at Nyquist frequency u = d / 2 is quite large. high. For this reason, it is common to trap near the Nyquist frequency in the second process in order to lower the total MTF near the Nyquist frequency.

【0010】第2のプロセスにおいては、通常、光学ロ
ーパスフィルタが用いられる。光学ローパスフィルタに
は水晶等の複屈折特性を有する物質を利用する。また、
特開2000−066141号公報にあるような位相型
の回折格子を利用しても良い。
In the second process, an optical low pass filter is usually used. A material having a birefringence characteristic such as quartz is used for the optical low pass filter. Also,
A phase type diffraction grating as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-066141 may be used.

【0011】光学装置の光路中に複屈折板を介在させ、
その光学軸を結像面の水平方向と並行するように傾けて
配置すると、常光線による物体像と異常光線による物体
像は所定量だけ水平方向にずれて形成される。複屈折板
によって特定の空間周波数をトラップするということ
は、その空間周波数の縞の明部と暗部とが重なるように
ずらすということである。光学ローパスフィルタによる
MTFは式(1)で表される。
By interposing a birefringent plate in the optical path of the optical device,
When the optical axis is tilted so as to be parallel to the horizontal direction of the image plane, the object image formed by the ordinary ray and the object image formed by the extraordinary ray are formed so as to be shifted in the horizontal direction by a predetermined amount. The trapping of a specific spatial frequency by the birefringent plate means that the bright part and the dark part of the fringe of the spatial frequency are shifted so as to overlap each other. The MTF by the optical low pass filter is expressed by the equation (1).

【0012】 R(u)=|cos(π・u・ω)・・・(1) ここで、R(u)はレスポンス、uは光学像の空間周
波数、ωは物体像分離幅である。
R 2 (u) = | cos (π · u · ω) (1) where R 2 (u) is the response, u is the spatial frequency of the optical image, and ω is the object image separation width. is there.

【0013】複屈折版の厚さを適当に選択すれば、撮像
素子のナイキスト周波数においてレスポンスをゼロとす
ることが可能である。回折格子を利用する場合には、回
折によって光学像を所定の位置関係の複数の像に分離し
重畳させることで、同様の効果を得ることが出来る。
By properly selecting the thickness of the birefringent plate, the response can be zero at the Nyquist frequency of the image pickup device. When a diffraction grating is used, the same effect can be obtained by separating and superimposing an optical image into a plurality of images having a predetermined positional relationship by diffraction.

【0014】しかしながら、複屈折板を作製するには水
晶やニオブ酸リチウムなどの結晶を成長させてから薄く
研磨する必要があって、極めて高価になるという問題点
がある。また、回折格子にしても高度に精密な微細構造
が求められるため、やはり高価であることに変わりはな
い。
However, in order to manufacture a birefringent plate, it is necessary to grow crystals such as quartz and lithium niobate and then polish them thinly, which is very expensive. In addition, since the diffraction grating requires a highly precise fine structure, it is still expensive.

【0015】次に光線の利用効率に関して考えると、例
えば、色再現性が良いとされる原色フィルタ付きの画素
をモザイク状に配置したCCD撮像素子では、R(赤
色)G(緑色)B(青色)の光学フィルタがマイクロレ
ンズ2と光電変換領域3の間に一つずつ配置される。
Next, considering the utilization efficiency of light rays, for example, in a CCD image pickup device in which pixels with primary color filters, which are said to have good color reproducibility, are arranged in a mosaic pattern, R (red) G (green) B (blue). The optical filters of 1) are arranged one by one between the microlens 2 and the photoelectric conversion region 3.

【0016】このとき、赤色の光学フィルタを配した画
素では赤色光のみが光電変換され青色光や緑色光は光学
フィルタで吸収されて熱となる。緑色の光学フィルタを
配した画素では同様に青色光と赤色光が光電変換されず
に熱となり、青色の光学フィルタを配した画素では同様
に緑色光と赤色光が光電変換されずに熱となる。すなわ
ち、従来のカラー撮像素子の各画素では入射する光束の
うち所定の光学フィルタを透過した光のみを光電変換
し、電気信号として出力するので、その光学フィルタを
透過できなかった光は熱などとして捨てられている訳で
ある。
At this time, only red light is photoelectrically converted in the pixel provided with the red optical filter, and blue light and green light are absorbed by the optical filter to become heat. Similarly, in a pixel with a green optical filter, blue light and red light are not photoelectrically converted into heat, and in a pixel with a blue optical filter, green light and red light are not photoelectrically converted into heat. . That is, in each pixel of the conventional color image pickup device, only the light that has passed through the predetermined optical filter in the incident light flux is photoelectrically converted and output as an electric signal, so the light that cannot pass through the optical filter is converted into heat or the like. It has been abandoned.

【0017】図22は撮像素子内のRGBのカラーフィ
ルタの分光透過率特性である。赤外線の透過率が高いの
で、実際には撮像素子と撮影レンズの間にさらに650
nm以上の波長を遮断する赤外線カットフィルタが重ね
て用いられる。これより分かるように、1画素の中では
可視光の内のおよそ1/3だけが有効に用いられる。
FIG. 22 shows the spectral transmittance characteristics of the RGB color filters in the image sensor. Due to its high infrared transmittance, there is actually a further 650
Infrared cut filters that cut off wavelengths of nm and above are used in layers. As can be seen from this, only about 1/3 of visible light is effectively used in one pixel.

【0018】さらに詳しくRGBの色別に利用効率を考
えれば、例えば図22に示すベイヤー配列のカラー撮像
素子のRGB画素面積比率は、規則的配列を構成する1
単位の面積を1としたとき、1/4:2/4:1/4で
あるので、全体の光量を1とした時の緑色光の利用割合
は波長選択性の項と面積比率の項の積として1/3×2
/4=1/6、赤色光と青色光が1/3×1/4=1/
12、合計すれば1/6+1/12+1/12=1/3
で、やはり利用効率1/3ということになる。逆に、全
体の光量を1とした時に、そのうち緑色光で2/3×2
/4=1/3が、赤色光や青色光で2/3×1/4=1
/6が有効に利用されないことになる。
Considering the utilization efficiency for each color of RGB in more detail, for example, the RGB pixel area ratio of the color image pickup device of the Bayer array shown in FIG. 22 constitutes a regular array 1.
When the unit area is 1, it is 1/4: 2/4: 1/4. Therefore, when the total light quantity is 1, the utilization ratio of green light is the wavelength selectivity item and the area ratio item. 1/3 × 2 as product
/ 4 = 1/6, red light and blue light are 1/3 × 1/4 = 1 /
12, totaling 1/6 + 1/12 + 1/12 = 1/3
Therefore, the usage efficiency is 1/3. On the contrary, when the total amount of light is 1, green light is 2/3 × 2
/ 4 = 1/3 is 2/3 × 1/4 = 1 for red light and blue light
/ 6 will not be used effectively.

【0019】以上は、原色系のカラーフィルタを用いた
撮像素子で説明を行ったが、補色フィルタを用いた撮像
素子では、可視光のうちのおよそ1/3が光電変換され
ず、有効に利用されない。このように、原色系・補色系
のいずれにしても従来型の単板式撮像素子ではカラーフ
ィルタで撮像面を分割していることが起因して光利用効
率は悪い。
Although the image pickup device using the color filters of the primary colors has been described above, about 1/3 of visible light is not photoelectrically converted in the image pickup device using the complementary color filter and is effectively used. Not done. As described above, in both the primary color system and the complementary color system, the light utilization efficiency is low in the conventional single-plate type image pickup device because the image pickup surface is divided by the color filters.

【0020】本発明は、このような従来の問題点に着眼
してなされたもので、本発明の一つの目的は、適切な光
学ロ−パス効果を得るとともに、入射光の利用効率を高
めた撮像素子を実現することである。
The present invention has been made in view of the above conventional problems, and an object of the present invention is to obtain an appropriate optical low-pass effect and to improve the utilization efficiency of incident light. It is to realize an image sensor.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、光電変換部と、前記光電変換部へ所定の波長範囲の
光を透過する波長選択部とを含む画素を複数配列した撮
像素子であって、前記波長選択部は、頂点を有する構造
であり、前記撮像素子の周辺部に位置する画素は、前記
波長選択部の頂点が、前記光電変換部の中心よりも、前
記撮像素子の中心方向に位置していることを特徴とする
撮像素子を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, an image pickup device in which a plurality of pixels including a photoelectric conversion unit and a wavelength selection unit for transmitting light in a predetermined wavelength range to the photoelectric conversion unit are arranged is provided. And the wavelength selection unit has a structure having vertices, and in the pixels located in the peripheral portion of the image pickup device, the vertices of the wavelength selection unit have a center of the image pickup device rather than a center of the photoelectric conversion unit. Provided is an imaging device characterized by being positioned in a direction.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)図1〜15
に本発明の第1の実施の形態を示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) FIGS.
The first embodiment of the present invention is shown in FIG.

【0023】図1は、複数の画素を第1の方向とそれに
直交する方向に配列した撮像素子の中央部分の断面図、
図2は、撮像素子の周辺部分の断面図、図3は、撮像素
子を上からみた図である。ここで、図1は、図3の斜線
部21の部分の断面図であり、図2は、図3の斜線部2
2の部分の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a central portion of an image sensor in which a plurality of pixels are arranged in a first direction and a direction orthogonal to the first direction.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the peripheral portion of the image sensor, and FIG. 3 is a view of the image sensor from above. Here, FIG. 1 is a cross-sectional view of the shaded portion 21 of FIG. 3, and FIG. 2 is the shaded portion 2 of FIG.
It is sectional drawing of the 2 part.

【0024】図1、2において、1はシリコンウェハ、
2はマイクロレンズ、3は受光した光子を電荷へと変換
する機能を有する光電変換部、4(4r、4g)は光束
を波長分離するための波長選択部であるダイクロイック
膜、5、6はそれぞれ第1、第2の屈折率層、7〜9は
第1〜第3の屈折率部、10は光電変換部の電荷を制御
するゲートの役割を果たすPoly配線層である。11
〜13はアルミニウムなどの金属でできた配線層で、1
1は各部間の結線および出力線の役割を果たすAL1配
線層、12はウェル電源線および制御線の役割を果たす
AL2配線層、13は遮光および電源線の役割を果たす
AL3配線層である。
1 and 2, 1 is a silicon wafer,
Reference numeral 2 is a microlens, 3 is a photoelectric conversion unit having a function of converting received photons into electric charges, 4 (4r, 4g) is a dichroic film which is a wavelength selection unit for wavelength separating the light flux, and 5 and 6 are respectively The first and second refractive index layers, 7 to 9 are first to third refractive index portions, and 10 is a Poly wiring layer which plays a role of a gate for controlling charges of the photoelectric conversion portion. 11
1 to 13 are wiring layers made of metal such as aluminum.
Reference numeral 1 is an AL1 wiring layer that plays a role of connection and output line between respective parts, 12 is an AL2 wiring layer that plays a role of well power supply line and control line, and 13 is an AL3 wiring layer that plays a role of light shielding and power supply line.

【0025】マイクロレンズ2は、上に凸の球面形状で
あり正のレンズパワーを有する。従ってマイクロレンズ
2上に到達した光束は光電変換部3に対して集光する働
きをする。第1の屈折率層5は低屈折率の材料で形成さ
れており、例えば屈折率1.38のフッ化マグネシウム
(MgF)などを用いることができる。また、第1の
屈折率層5と波長選択部であるダイクロイック膜4に挟
まれた第2の屈折率層6は高屈折率の材料で形成されて
おり、例えば屈折率2.5の二酸化チタン(TiO
などを用いることができる。このような構成を採る事に
よって第2の屈折率層6から第1の屈折率層5へと進む
光束はその界面で全反射しやすくなるという性質を持つ
ことになる。
The microlens 2 has an upwardly convex spherical shape and has a positive lens power. Therefore, the light flux reaching the microlens 2 has a function of condensing on the photoelectric conversion unit 3. The first refractive index layer 5 is formed of a material having a low refractive index, and for example, magnesium fluoride (MgF 2 ) having a refractive index of 1.38 can be used. Further, the second refractive index layer 6 sandwiched between the first refractive index layer 5 and the dichroic film 4 which is the wavelength selecting portion is formed of a material having a high refractive index, and for example, titanium dioxide having a refractive index of 2.5. (TiO 2 )
Etc. can be used. By adopting such a configuration, the light flux traveling from the second refractive index layer 6 to the first refractive index layer 5 has the property of being easily totally reflected at the interface.

【0026】第2の屈折率部8は二酸化チタンのような
高屈折率の材料で形成され、第3の屈折率部9は屈折率
1.46の二酸化ケイ素(SiO)やフッ化マグネシ
ウムといった低屈折率の材料を用いて成形する。これに
より第2の屈折率部8に入射した光束は第3の屈折率部
9との界面で全反射しやすくなるため、光電変換部3に
至るまでの導光路の役割を果たす。第1の屈折率部7は
第2の屈折率部8との界面で全反射しないようにする必
要があるため、第2の屈折率部8と同じかそれよりも低
い屈折率を持つ材料で成形する必要がある。但し、第2
の屈折率層6との屈折率差があまり大きくない方が望ま
しいため、例えば屈折率2.0である窒化シリコン(S
iN)などを用いることができる。
The second refractive index portion 8 is made of a high refractive index material such as titanium dioxide, and the third refractive index portion 9 is made of silicon dioxide (SiO 2 ) or magnesium fluoride having a refractive index of 1.46. It is molded using a low refractive index material. As a result, the light beam incident on the second refractive index portion 8 is likely to be totally reflected at the interface with the third refractive index portion 9, and thus serves as a light guide path to the photoelectric conversion portion 3. Since the first refractive index portion 7 needs not to be totally reflected at the interface with the second refractive index portion 8, it is made of a material having the same refractive index as or lower than that of the second refractive index portion 8. Need to be molded. However, the second
Since it is desirable that the difference in the refractive index between the refractive index layer 6 and the refractive index layer 6 is not so large, for example, silicon nitride (S
iN) or the like can be used.

【0027】一般的にダイクロイック膜とは、注目する
波長λの1/4の整数倍の膜厚で高屈折率の物質と低屈
折率の物質を交互に積層することによって形成されたも
のである。このような構造を採ることにより透過光束の
波長を選択することができるようになる。本実施例で用
いたダイクロイック膜4の膜厚例を図9に示す。高屈折
率の材料として二酸化チタン、低屈折率の材料として二
酸化ケイ素を用い、図9のような膜厚、層数とした。こ
のダイクロイック膜4の透過特性を図10に示す。図1
0の特性図を見て分かるように、従来の色素を用いたカ
ラーフィルタの特性図に近い特性を持つ。従って本構成
のダイクロイック膜4を用いたものであっても従来の撮
像素子に近い特性を持つようにすることができる。これ
らの積層膜はPVD(Physical Vapor Deposition)を
用いることによって容易に作成することができる。
Generally, a dichroic film is formed by alternately stacking a substance having a high refractive index and a substance having a low refractive index with a film thickness that is an integral multiple of ¼ of a wavelength λ of interest. . By adopting such a structure, the wavelength of the transmitted light flux can be selected. An example of the film thickness of the dichroic film 4 used in this embodiment is shown in FIG. Titanium dioxide was used as the high refractive index material and silicon dioxide was used as the low refractive index material, and the film thickness and the number of layers were as shown in FIG. The transmission characteristics of this dichroic film 4 are shown in FIG. Figure 1
As can be seen from the characteristic diagram of 0, it has a characteristic close to that of a conventional color filter using a dye. Therefore, even if the dichroic film 4 of this configuration is used, the characteristics similar to those of the conventional image pickup device can be obtained. These laminated films can be easily formed by using PVD (Physical Vapor Deposition).

【0028】ここで、1つの画素100を、シリコンウ
ェハ1、マイクロレンズ2、光電変換部3、波長選択部
4、第1、第2の屈折率層5、6、第1〜第3の屈折率
部7〜9、Poly配線層、AL1配線層11、AL2
配線層12、AL3配線層13で構成されるものと定義
する。また画素と画素の境界を15で示す。
Here, one pixel 100 is composed of a silicon wafer 1, a microlens 2, a photoelectric conversion section 3, a wavelength selection section 4, first and second refractive index layers 5 and 6, and first to third refraction layers. Rate parts 7 to 9, Poly wiring layer, AL1 wiring layer 11, AL2
It is defined as being composed of the wiring layer 12 and the AL3 wiring layer 13. The boundary between pixels is indicated by 15.

【0029】図2に示した画素は、不図示の撮影レンズ
の光軸より離れた場所に位置する。そのため、撮像レン
ズの瞳中心が右側に位置しておりマイクロレンズ2に入
射する光束は右方向よりの角度をもつ。よって、マイク
ロレンズ2は光電変換部で決まる中心軸3cよりも右側
に片寄った配置としている。
The pixel shown in FIG. 2 is located at a position apart from the optical axis of the taking lens (not shown). Therefore, the center of the pupil of the imaging lens is located on the right side, and the light flux incident on the microlens 2 has an angle from the right direction. Therefore, the microlens 2 is arranged on the right side of the central axis 3c determined by the photoelectric conversion unit.

【0030】さらに、波長選択部であるダイクロイック
膜4を形成する四角錐全体を右側にずらしている。つま
り四角錐の形状が同じ、すなわち四角錐の斜面の左右の
角度θ1とθ2が等しいまま(θ1=θ2)で、頂点4
Pが右側に位置するように波長選択部であるダイクロイ
ック膜4を配置している。さらに詳しく説明すると、本
構造では、マイクロレンズの頂点2cを通る主光線M
よりも波長選択部であるダイクロイック膜4Pの頂点が
右側に位置するように配置している。
Further, the entire quadrangular pyramid forming the dichroic film 4 which is the wavelength selecting portion is shifted to the right. That is, the shape of the quadrangular pyramid is the same, that is, the left and right angles θ1 and θ2 of the slope of the quadrangular pyramid remain the same (θ1 = θ2), and the vertex 4
The dichroic film 4 which is a wavelength selection unit is arranged so that P is located on the right side. More specifically, in this structure, the chief ray M L passing through the vertex 2c of the microlens is used.
The dichroic film 4P, which is the wavelength selection unit, is arranged so that its apex is located on the right side.

【0031】図2とは逆に、結像レンズの瞳中心が左側
に位置しているときには、頂点4Pはマイクロレンズの
頂点2cを通る主光線の左側に位置するように波長選択
部であるダイクロイック膜4を配置している。
Contrary to FIG. 2, when the center of the pupil of the imaging lens is located on the left side, the apex 4P is located on the left side of the principal ray passing through the apex 2c of the microlens. The membrane 4 is arranged.

【0032】図4は、撮像素子に配置される波長選択部
であるダイクロイック膜の説明図である。本図の撮像素
子の周囲に図示したものが、それぞれの位置での波長選
択部4の拡大図である。撮像素子の周辺部分では、波長
選択部であるダイクロイック膜4の形状は変えずに、波
長選択部であるダイクロイック膜の頂点4Pが、光電変
換部で決まる中心軸3cよりも、撮像素子の中央側に位
置するように波長選択部であるダイクロイック膜を配置
している。つまり、θ1=θ2であり、画素の境界15
と波長選択部であるダイクロイック膜4の底面がずれて
いる。さらに詳しく説明すると、マイクロレンズの頂点
2cを通過する主光線Mよりも撮像素子500の中央
側に波長選択部であるダイクロイック膜の頂点4Pが位
置するように波長選択部であるダイクロイック膜を配置
している。
FIG. 4 is an explanatory view of a dichroic film which is a wavelength selection unit arranged in the image pickup device. What is shown around the image sensor of this figure is an enlarged view of the wavelength selection unit 4 at each position. In the peripheral portion of the image sensor, the vertex 4P of the dichroic film, which is the wavelength selection unit, does not change the shape of the dichroic film 4, which is the wavelength selection unit, and the vertex 4P of the wavelength selection unit is closer to the center of the image sensor than the central axis 3c determined by the photoelectric conversion unit. A dichroic film, which is a wavelength selection unit, is arranged so as to be located at. That is, θ1 = θ2 and the pixel boundary 15
And the bottom surface of the dichroic film 4, which is the wavelength selection unit, is displaced. In more detail, placing the dichroic film is the wavelength selection portion as a vertex 4P dichroic film is the wavelength selection portion in the center side of the image pickup device 500 than the main light beam M L passing through the apex 2c of the microlenses is located is doing.

【0033】次に本実施の形態の撮像素子の周辺部に入
射する所定の画角の光束の挙動について説明する。
Next, the behavior of a light beam having a predetermined angle of view that is incident on the peripheral portion of the image sensor of this embodiment will be described.

【0034】図5は波長選択部であるダイクロイック膜
4において透過作用を受ける光束の挙動を示している。
本図上方より来た光束はマイクロレンズ2へ入射して集
光作用を受ける。次に第1の屈折率層5、第2の屈折率
層6と順に入射してダイクロイック膜4gへと到達す
る。波長選択部であるダイクロイック膜4では所定の波
長の光束のみを選択的に透過して第1の屈折率部7へと
入射する。そして第2の屈折率部8へ進行し第2の屈折
率部8と第3の屈折率部9の界面で全反射を繰り返す作
用を受けることによって光電変換部3へと導く。第2の
屈折部8と第3の屈折部9の界面は入射部が広がったテ
ーパ形状をしているため、テーパ面においても全反射し
て光電変換部3へ導くことができる。
FIG. 5 shows the behavior of the light beam which is transmitted through the dichroic film 4 which is the wavelength selection unit.
The light flux coming from the upper part of the figure enters the microlens 2 and is subjected to a condensing function. Next, the first refractive index layer 5 and the second refractive index layer 6 are sequentially incident to reach the dichroic film 4g. In the dichroic film 4 which is the wavelength selection unit, only the light flux having a predetermined wavelength is selectively transmitted and is incident on the first refractive index unit 7. Then, the light travels to the second refractive index section 8 and is guided to the photoelectric conversion section 3 by being subjected to the action of repeating total reflection at the interface between the second refractive index section 8 and the third refractive index section 9. Since the interface between the second refraction part 8 and the third refraction part 9 has a tapered shape in which the incident part is widened, it can be totally reflected even on the tapered surface and guided to the photoelectric conversion part 3.

【0035】隣接する画素100ijrおよび100
i+1、jrでもほぼ同様の光束の挙動となる。
Adjacent pixels 100 ij r and 100
The behavior of the light flux is substantially the same for i + 1 and j r.

【0036】図6は緑色光を受光する画素100ij
に入射してダイクロイック膜4gによって反射された光
束、すなわち青色光と赤色光を含む光束のみの挙動を示
している。画素の大きさに対して十分に遠い位置にある
結像レンズの瞳から出た光束は赤外線カットフィルタを
通過して物体光120のような光束となる。本図上方よ
り来た物体光120はマイクロレンズ2へ入射して集光
作用を受ける。次に第1の屈折率層5、第2の屈折率層
6と順に入射してダイクロイック膜4gへと到達する。
ここでダイクロイック膜4gの特性により緑色以外の光
束は反射作用を受ける。ダイクロイック膜4gは四角錐
の形状をしている面に形成されている。形成されたダイ
クロイック膜4は四角錐であるために反射した光束は中
心より外側に方向を変えて進行する。そしてダイクロイ
ック膜4gでの反射光は、第2の屈折率層6と第1の屈
折率層5の界面で臨界角以上の光束は全反射作用を受け
る。もう一度下方向に向いた光束は隣接した画素である
赤色光を受光する素子100ijrおよび100
i+1、jrに向かって進行する。ダイクロイック膜4
rを透過した光束は第1の屈折率部7、第2の屈折率部
8と順に進行する。続いて第2の屈折率部8から第3の
屈折率部9へ進行しようとするが、これも前述の通り、
第2の屈折率部8は第3の屈折率部9よりも高屈折率で
あるため、臨界角以上の光束は界面で全反射をする。第
2の屈折率部8と第3の屈折率部9の界面は入射部が広
がったテーパ形状をしているため入射光束を取り込む間
口が広くなり第2の屈折部8に多くの光束を取り込むこ
とができるようになっている。また光電変換部3近傍の
界面は垂直方向に略平行な2面で形成されているため、
一度目の全反射によって光電変換部3に入射しなかった
光束は再び反対側の界面で全反射して最終的にはすべて
光電変換部3へと入射することになる。
FIG. 6 shows a pixel 100 ij g which receives green light.
The behavior of only the light flux that is incident on the and reflected by the dichroic film 4g, that is, the light flux including the blue light and the red light is shown. The light flux emitted from the pupil of the imaging lens at a position far away from the size of the pixel passes through the infrared cut filter and becomes a light flux like the object light 120. The object light 120 coming from the upper part of the figure is incident on the microlens 2 and is condensed. Next, the first refractive index layer 5 and the second refractive index layer 6 are sequentially incident to reach the dichroic film 4g.
Here, due to the characteristics of the dichroic film 4g, light beams other than green are reflected. The dichroic film 4g is formed on a surface having a quadrangular pyramid shape. Since the formed dichroic film 4 is a quadrangular pyramid, the reflected light flux travels while changing its direction from the center to the outside. Then, the light reflected by the dichroic film 4g undergoes total reflection at the interface between the second refractive index layer 6 and the first refractive index layer 5 with a light flux having a critical angle or more. The light flux that is directed downward again is the element 100 ij r and 100 that receives the red light that is the adjacent pixel.
Proceed towards i + 1, j r. Dichroic film 4
The light flux that has passed through r advances in order to the first refractive index portion 7 and the second refractive index portion 8. Subsequently, the second refractive index portion 8 tries to proceed to the third refractive index portion 9, but as described above,
Since the second refractive index portion 8 has a higher refractive index than the third refractive index portion 9, a light beam having a critical angle or more is totally reflected at the interface. Since the interface between the second refractive index portion 8 and the third refractive index portion 9 has a tapered shape in which the incident portion is widened, the frontage for capturing the incident light flux is wide, and a large amount of the luminous flux is captured in the second refraction portion 8. Is able to. Since the interface near the photoelectric conversion unit 3 is formed by two surfaces that are substantially parallel to the vertical direction,
The light flux that has not entered the photoelectric conversion unit 3 due to the first total reflection is again totally reflected at the interface on the opposite side, and finally enters the photoelectric conversion unit 3.

【0037】本構造では、マイクロレンズの頂点2cを
通過する主光線Mよりも撮像素子500の中央側に波
長選択部であるダイクロイック膜の頂点4Pが位置する
ように波長選択部であるダイクロイック膜4を配置して
いる。そのため波長選択部であるダイクロイック膜4で
反射した光束は、隣接した画素の光電変換部に均等に入
射するため、適切な光学ローパス効果が得られる。
[0037] In this structure, a wavelength selection portion as a vertex 4P dichroic film is the wavelength selection portion in the center side of the image pickup device 500 than the main light beam M L passing through the apex 2c of the microlens is positioned dichroic film 4 are arranged. Therefore, the light beam reflected by the dichroic film 4, which is the wavelength selection unit, is evenly incident on the photoelectric conversion units of the adjacent pixels, so that an appropriate optical low-pass effect can be obtained.

【0038】上記で説明したように、撮像素子の中央部
分では、マイクロレンズ2の中心、ダイクロイック膜4
の頂点、光電変換部3の中心は、撮像素子平面に垂直な
方向で一致しており、また、撮像素子の周辺部分では、
ダイクロイック膜4の頂点は、光電変換部の中心よりも
撮像素子の中心方向に位置している。
As described above, in the central portion of the image pickup device, the center of the microlens 2 and the dichroic film 4 are provided.
And the center of the photoelectric conversion unit 3 coincide with each other in the direction perpendicular to the image sensor plane, and in the peripheral portion of the image sensor,
The apex of the dichroic film 4 is located closer to the center of the image sensor than the center of the photoelectric conversion section.

【0039】そのため、本実施の形態の撮像素子では、
効率的な光の受光が可能となっている。
Therefore, in the image sensor of this embodiment,
It is possible to receive light efficiently.

【0040】ここで、上記の実施の形態の撮像素子の周
辺部分では、マイクロレンズの頂点2cを通る主光線M
よりも波長選択部であるダイクロイック膜4gの頂点
が右側に位置するように配置するものを説明したが、図
7に示すように、主光線Mがマイクロレンズ2の頂点
と波長選択部4Pの頂点を通過するように構成するもの
であってもよい。
Here, in the peripheral portion of the image pickup device of the above embodiment, the chief ray M passing through the vertex 2c of the microlens.
It has been described that the dichroic film 4g, which is the wavelength selection unit, is arranged so that the apex of the dichroic film 4g is located on the right side of L. However, as shown in FIG. 7, the chief ray M L is located at the apex of the microlens 2 and the wavelength selection unit 4P. It may be configured to pass through the apex of.

【0041】図7の構成の場合には、図2の構成と比較
すると、波長選択部4gで反射した後に隣接する画素に
入射する光束の量が画素100ijrと画素100
i+1、 rでは異なってしまい、光量のバランスが若
干悪くなるが、撮像素子の全領域を図1に示す画素の構
成にする場合と比較すると、周辺部分であっても効率良
く光を受光する。
In the case of the configuration of FIG. 7, as compared with the configuration of FIG. 2, the amount of light flux reflected by the wavelength selection unit 4g and then incident on the adjacent pixel is 100 pixels ij r and 100 pixels.
Although i + 1 and jr are different and the balance of the light amount is slightly unbalanced, compared to the case where the entire area of the image pickup device is configured with the pixel shown in FIG. 1, light is efficiently received even in the peripheral portion. .

【0042】次にダイクロイック膜の透過・反射を用い
て光束を取り込む際の効率について考えていく。例え
ば、色再現性が良いとされる原色フィルタ付きの画素を
モザイク状に配置したCCD撮像素子では、R(赤色)
G(緑色)B(青色)の光学フィルタがマイクロレンズ
2と光電変換領域3の間に一つずつ配置される。
Next, let us consider the efficiency of taking in a light beam by using the transmission / reflection of the dichroic film. For example, in a CCD image sensor in which pixels with primary color filters that are said to have good color reproducibility are arranged in a mosaic pattern, R (red)
One G (green) and B (blue) optical filter is arranged between the microlens 2 and the photoelectric conversion region 3.

【0043】このとき、赤色の光学フィルタを配した画
素では赤色光のみが光電変換され青色光や緑色光は光学
フィルタで吸収されて熱となる。緑色の光学フィルタを
配した画素では同様に青色光と赤色光が光電変換されず
に熱となり、青色の光学フィルタを配した画素では同様
に緑色光と赤色光が光電変換されずに熱となる。すなわ
ち、従来のカラー撮像素子の各画素では入射する光束の
うち所定の光学フィルタを透過した光のみを光電変換
し、電気信号として出力するので、その光学フィルタを
透過できなかった光は熱などとして捨てられている訳で
ある。
At this time, in the pixel provided with the red optical filter, only the red light is photoelectrically converted, and the blue light and the green light are absorbed by the optical filter to become heat. Similarly, in a pixel with a green optical filter, blue light and red light are not photoelectrically converted into heat, and in a pixel with a blue optical filter, green light and red light are not photoelectrically converted into heat. . That is, in each pixel of the conventional color image pickup device, only the light that has passed through the predetermined optical filter in the incident light flux is photoelectrically converted and output as an electric signal, so the light that cannot pass through the optical filter is converted into heat or the like. It has been abandoned.

【0044】図22は撮像素子内のRGBのカラーフィ
ルタの分光透過率特性である。赤外線の透過率が高いの
で、実際には撮像素子と撮影レンズの間にさらに650
nm以上の波長を遮断する赤外線カットフィルタが重ね
て用いられる。これより分かるように、1画素の中では
可視光の内のおよそ1/3だけが有効に用いられる。
FIG. 22 shows the spectral transmittance characteristics of the RGB color filters in the image sensor. Due to its high infrared transmittance, there is actually a further 650
Infrared cut filters that cut off wavelengths of nm and above are used in layers. As can be seen from this, only about 1/3 of visible light is effectively used in one pixel.

【0045】さらに詳しくRGBの色別に利用効率を考
えれば、例えばベイヤー配列のカラー撮像素子のRGB
画素面積比率は、規則的配列を構成する1単位の面積を
1としたとき、1/4:2/4:1/4であるので、全
体の光量を1とした時の緑色光の利用割合は波長選択性
の項と面積比率の項の積として1/3×2/4=1/
6、赤色光と青色光が1/3×1/4=1/12、合計
すれば1/6+1/12+1/12=1/3で、やはり
利用効率1/3ということになる。逆に、全体の光量を
1とした時に、そのうち緑色光で2/3×2/4=1/
3が、赤色光や青色光で2/3×1/4=1/6が有効
に利用されないことになる。
Considering the utilization efficiency for each color of RGB in more detail, for example, the RGB of the color image pickup device of the Bayer array is used.
The pixel area ratio is 1/4: 2/4: 1/4, where 1 is the area of one unit forming a regular array. Therefore, the green light utilization rate when the total light amount is 1. Is the product of the term of wavelength selectivity and the term of area ratio, 1/3 × 2/4 = 1 /
6. Red light and blue light are 1/3 × 1/4 = 1/12, which is 1/6 + 1/12 + 1/12 = 1/3 in total, which means that the utilization efficiency is 1/3. On the contrary, when the total amount of light is 1, green light is 2/3 × 2/4 = 1 /
3 is red light or blue light, and 2/3 × 1/4 = 1/6 is not effectively used.

【0046】以上は、原色形のカラーフィルタを用いた
撮像阻止で説明を行ったが、捕食フィルタを用いた撮像
素子では、可視光のうちのおよそ1/3が光電変換され
ず、有効に利用されない。このように、原色系・補色系
のいずれにしても従来型の単板式撮像素子ではカラーフ
ィルタで撮像面を分割していることが起因して光利用効
率は悪い。
Although the above description is based on the image pickup prevention using the primary color filter, about 1/3 of the visible light is not photoelectrically converted in the image pickup device using the predator filter and is effectively used. Not done. As described above, in both the primary color system and the complementary color system, the light utilization efficiency is low in the conventional single-plate type image pickup device because the image pickup surface is divided by the color filters.

【0047】図11はダイクロイック膜の各色の透過特
性を単純化したものである。図11においてそれぞれの
色の透過曲線の裏返しが反射特性ということになる。ま
た、計算の簡略化のため透過しない光束はすべて反射す
るものとし、反射した光束はすべて隣接した画素に平等
に到達するものとして考える。さらに画素の配列は図8
のようなベイヤー配列をしているものとする。
FIG. 11 shows a simplified transmission characteristic of each color of the dichroic film. In FIG. 11, the inside of the transmission curve of each color is the reflection characteristic. Further, for simplification of calculation, it is assumed that all the light fluxes that do not pass are reflected and all the reflected light fluxes reach the adjacent pixels equally. Further, the pixel arrangement is shown in FIG.
It is assumed that the Bayer array such as

【0048】緑色を受光する画素内のダイクロイック膜
で反射した光束が青色の画素内のダイクロイック膜で透
過して青色の光電変換部に取り込まれる場合を考える
と、前述の通り、緑色の透過特性の裏返しが反射特性に
なるため、この曲線と青色の透過特性との積が求めるも
のとなる。これを表したものが図12である。残りの色
に関しても同様に考えを進めると、緑色の画素から赤色
の画素へ到達するものが図13、赤色の画素から緑色の
画素へ到達するものが図14、青色の画素から緑色画素
へ到達するものが図15のように示される。
Considering the case where the light flux reflected by the dichroic film in the pixel receiving the green color is transmitted through the dichroic film in the blue pixel and taken into the blue photoelectric conversion section, as described above, the transmission characteristic of the green color is changed. Since the inside out has the reflection characteristic, the product of this curve and the blue transmission characteristic is obtained. FIG. 12 shows this. As for the remaining colors, the same goes for the remaining pixels, that is, those that reach from the green pixel to the red pixel are shown in FIG. 13, those that reach from the red pixel to the green pixel are FIG. 14, and those that reach from the blue pixel to the green pixel. What is done is shown in FIG.

【0049】緑色の画素内に隣接した画素から反射して
くるものについて考えると、画素の配列はベイヤー配列
であることから隣接した画素は赤と青が2個ずつであ
る。このことから緑色の画素が隣接した画素より受け取
る光束は{(青色の反射)×1/4×2+(赤色の反
射)×1/4×2}となる。元々緑色の画素が受け取る
光束量は透過率曲線の積分量であるためこれを1とする
と、赤色画素から反射するものは0.74、青色画素か
ら反射するものは0.85となる。従って反射光の合計
は0.80となるため、透過する光束だけを取り込む場
合に対して1.80倍となることが分かる。
Considering what is reflected from the adjacent pixel in the green pixel, since the pixel array is the Bayer array, the adjacent pixels are two red and two blue. Therefore, the luminous flux received by the green pixel from the adjacent pixel is {(blue reflection) × 1/4 × 2 + (red reflection) × 1/4 × 2}. Originally, the amount of light flux received by the green pixel is the integrated amount of the transmittance curve, so when this is set to 1, the value reflected from the red pixel is 0.74, and the amount reflected from the blue pixel is 0.85. Therefore, the total reflected light is 0.80, which is 1.80 times as large as the case where only the transmitted light flux is captured.

【0050】青色の画素について考えると、隣接した画
素は緑色の画素が4個である。青色の画素の透過率曲線
の積分量を1とすると図12の積分量は0.84とな
る。隣接画素より受け取る光束は{(緑色の反射)×1
/4×4}であるから合計は0.84となり、元々の透
過量に対して1.84倍となることが分かる。
Considering a blue pixel, the number of adjacent green pixels is four. When the integral amount of the transmittance curve of the blue pixel is 1, the integral amount of FIG. 12 is 0.84. The luminous flux received from the adjacent pixel is {(green reflection) x 1
/ 4 × 4}, the total is 0.84, which is 1.84 times the original transmission amount.

【0051】最後の赤色の画素について考えると、隣接
した画素は青色の画素と同じく緑色が4個である。赤色
の画素の透過率曲線の積分量を1とすると図13の積分
量は0.67となる。隣接画素より受け取る光束は
{(緑色の反射)×1/4×4}であるから合計は0.
67となり、元々の透過量に対して1.67倍となるこ
とが分かる。
Considering the last red pixel, the adjoining pixels are four green, which is the same as the blue pixel. If the integral amount of the transmittance curve of the red pixel is 1, the integral amount of FIG. 13 is 0.67. Since the luminous flux received from the adjacent pixels is {(green reflection) × 1/4 × 4}, the total is 0.
67, which is 1.67 times the original transmission amount.

【0052】以上のようにベイヤー配列のような隣接す
る画素が同色でない場合であれば、どの画素についても
本構造を用いて不要な波長成分を隣接する画素に分割・
反射させることで、隣接する画素で有効な波長成分とし
て光電変換することができ、光の利用効率を大幅に向上
させることが可能である。
As described above, if adjacent pixels such as the Bayer array are not of the same color, this structure is used to divide unnecessary wavelength components into adjacent pixels for all pixels.
By reflecting the light, photoelectric conversion can be performed as an effective wavelength component in an adjacent pixel, and light utilization efficiency can be significantly improved.

【0053】さらに図1に示すように波長選択部である
ダイクロイック膜4の形状は変えずに、波長選択部であ
るダイクロイック膜の頂点4Pがマイクロレンズの頂点
2cを通過する主光線Mよりも撮像素子500の中央
側に位置するように波長選択部であるダイクロイック膜
4を、配置している。そのため波長選択部であるダイク
ロイック膜4で反射した光線で、隣接した画素の光電変
換部に再入射する光量のバランスが改善できるため、適
切な光学ローパス効果が得られる。
Further, as shown in FIG. 1, the shape of the dichroic film 4 which is the wavelength selecting section is not changed, and the apex 4P of the dichroic film which is the wavelength selecting section is higher than the chief ray M L passing through the apex 2c of the microlens. The dichroic film 4, which is a wavelength selection unit, is arranged so as to be located on the center side of the image sensor 500. Therefore, the balance of the amount of light reflected by the dichroic film 4 which is the wavelength selection unit and re-incident on the photoelectric conversion unit of the adjacent pixel can be improved, and an appropriate optical low-pass effect can be obtained.

【0054】なお本実施の形態では、画素100を配列
する時の第1の方向と第2の方向のなす角度を垂直とし
てあるが、画素100をハニカム構造となるように配列
する、つまり第1の方向と第2の方向のなす角度を60
度としてもよく、またその他の角度でも構わない。ま
た、1次元状に配列したものであってもよい。
In this embodiment, when the pixels 100 are arranged, the angle formed by the first direction and the second direction is vertical, but the pixels 100 are arranged so as to have a honeycomb structure, that is, the first direction. The angle between the direction of and the second direction is 60
It may be in degrees or any other angle. It may also be one-dimensionally arranged.

【0055】さらに、波長選択部であるダイクロイック
膜4は四角錐であるが、六角錐、八角錐などの多角錐で
もよい。
Further, although the dichroic film 4 which is the wavelength selecting section is a quadrangular pyramid, it may be a polygonal pyramid such as a hexagonal pyramid or an octagonal pyramid.

【0056】(第2の実施の形態)図16〜19に本発
明の第2の実施の形態を示す。
(Second Embodiment) FIGS. 16 to 19 show a second embodiment of the present invention.

【0057】第1の実施の形態と同一番号のものは、同
一の機能を果たすものとする。図16は、本実施の形態
の撮像素子の断面図である。図17は、撮像素子に配置
される波長選択部4の説明図である。図18および図1
9は、本構造における撮像素子内の光束の挙動を示す図
である。
Elements having the same numbers as those in the first embodiment have the same functions. FIG. 16 is a cross-sectional view of the image sensor according to the present embodiment. FIG. 17 is an explanatory diagram of the wavelength selection unit 4 arranged in the image sensor. 18 and 1
FIG. 9 is a diagram showing the behavior of the light flux inside the image sensor in this structure.

【0058】図16に示す構成は、撮像素子の周辺部に
ある画素(図17の41kr付近に配置した画素)であ
り、不図示の撮影レンズの光軸より離れた場所に位置す
る。そのため、撮像レンズの瞳中心が右側に位置してお
りマイクロレンズ2に入射する光束は右方向よりの角度
をもつ。よって、マイクロレンズ2は画素の中心よりも
右側に片寄った配置としている。
The configuration shown in FIG. 16 is a pixel in the peripheral portion of the image pickup device (a pixel arranged in the vicinity of 41 kr in FIG. 17), and is located at a position away from the optical axis of the photographic lens (not shown). Therefore, the center of the pupil of the imaging lens is located on the right side, and the light flux incident on the microlens 2 has an angle from the right direction. Therefore, the microlens 2 is arranged on the right side of the center of the pixel.

【0059】さらに、本実施の形態においては図16に
示すとおり、波長選択部であるダイクロイック膜4の斜
面の角度が異なるように(θ1≠θ2)している。その
際に波長選択部であるダイクロイック膜4を形成する四
角錐の底面は画素の境界15に一致したまま、四角錐の
頂点4Pのみが右側に片寄った形状としている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 16, the angles of the slopes of the dichroic film 4 which is the wavelength selection section are different (θ1 ≠ θ2). At this time, the bottom surface of the quadrangular pyramid forming the dichroic film 4 which is the wavelength selecting portion is formed in a shape in which only the apex 4P of the quadrangular pyramid is offset to the right side while being aligned with the boundary 15 of the pixel.

【0060】図16とは逆に、撮像レンズの瞳中心が左
側に位置しているときには、頂点4Pは左側に位置する
ように波長選択部であるダイクロイック膜4を配置して
いる。この際も前記と同様にθ1≠θ2である。
Contrary to FIG. 16, when the center of the pupil of the imaging lens is located on the left side, the dichroic film 4 as the wavelength selecting section is arranged so that the vertex 4P is located on the left side. At this time as well, similarly to the above, θ1 ≠ θ2.

【0061】図17は、撮像素子に配置される波長選択
部4の説明図である。本図の撮像素子の周辺に図示した
ものが、それぞれの位置での波長選択部4の拡大図であ
る。
FIG. 17 is an explanatory diagram of the wavelength selecting section 4 arranged in the image pickup device. What is shown in the periphery of the image pickup device in this figure is an enlarged view of the wavelength selection unit 4 at each position.

【0062】撮像素子の周辺部分では、波長選択部であ
るダイクロイック膜の頂点4Pが、光電変換部で決まる
中心軸3cよりも、撮像素子の中央側に位置するように
波長選択部であるダイクロイック膜の形状を変化させて
いる。つまり、波長選択部4は、θ1≠θ2であり、さ
らには、ダイクロ膜4の底面の位置と画素の位置は一致
している。
In the peripheral part of the image pickup device, the apex 4P of the dichroic film which is the wavelength selection part is located closer to the center of the image pickup device than the central axis 3c which is determined by the photoelectric conversion part. Is changing the shape of. That is, in the wavelength selection unit 4, θ1 ≠ θ2, and further, the position of the bottom surface of the dichroic film 4 and the position of the pixel match.

【0063】次に本実施の形態の撮像素子に入射する所
定の画角の光束の挙動について説明する。
Next, the behavior of a light beam having a predetermined angle of view that is incident on the image sensor of this embodiment will be described.

【0064】図18は波長選択部であるダイクロイック
膜4において透過作用を受ける光束の挙動を示してい
る。本図上方より来た光束はマイクロレンズ2へ入射し
て集光作用を受ける。次に第1の屈折率層5、第2の屈
折率層6と順に入射してダイクロイック膜4gへと到達
する。波長選択部であるダイクロイック膜4では所定の
波長の光束のみを選択的に透過して第1の屈折率部7へ
と入射する。そして第2の屈折率部8へ進行し第2の屈
折率部8と第3の屈折率部9の界面で全反射を繰り返す
作用を受けることによって光電変換部3へと導く。第2
の屈折部8と第3の屈折部9の界面は入射部が広がった
テーパ形状をしているため、テーパ面においても全反射
して光電変換部3へ導くことができる。
FIG. 18 shows the behavior of the light beam which is transmitted through the dichroic film 4 which is the wavelength selection section. The light flux coming from the upper part of the figure enters the microlens 2 and is subjected to a condensing function. Next, the first refractive index layer 5 and the second refractive index layer 6 are sequentially incident to reach the dichroic film 4g. In the dichroic film 4 which is the wavelength selection unit, only the light flux having a predetermined wavelength is selectively transmitted and is incident on the first refractive index unit 7. Then, the light travels to the second refractive index section 8 and is guided to the photoelectric conversion section 3 by being subjected to the action of repeating total reflection at the interface between the second refractive index section 8 and the third refractive index section 9. Second
Since the interface between the refraction part 8 and the third refraction part 9 has a tapered shape in which the incident part is widened, it can be totally reflected and guided to the photoelectric conversion part 3 even on the tapered surface.

【0065】図19は緑色光を受光する画素100ij
gに入射してダイクロイック膜4gによって反射された
光束、すなわち青色光と赤色光を含む光束のみの挙動を
示している。画素の大きさに対して十分に遠い位置にあ
る撮像レンズの瞳から出た光束は赤外線カットフィルタ
を通過して物体光120のような光束となる。本図上方
より来た物体光120はマイクロレンズ2へ入射して集
光作用を受ける。次に第1の屈折率層5、第2の屈折率
層6と順に入射してダイクロイック膜4gへと到達す
る。ここでダイクロイック膜4gの特性により緑色以外
の光束は反射作用を受ける。ダイクロイック膜4gは四
角錐の形状をしている面に形成されているために反射し
た光束は中心より外側に方向を変えて進行する。
FIG. 19 shows a pixel 100 ij which receives green light.
The behavior of only the light flux that is incident on g and reflected by the dichroic film 4g, that is, only the light flux including blue light and red light is shown. A light beam emitted from the pupil of the imaging lens at a position far away from the size of the pixel passes through the infrared cut filter and becomes a light beam like the object light 120. The object light 120 coming from the upper part of the figure is incident on the microlens 2 and is condensed. Next, the first refractive index layer 5 and the second refractive index layer 6 are sequentially incident to reach the dichroic film 4g. Here, due to the characteristics of the dichroic film 4g, light beams other than green are reflected. Since the dichroic film 4g is formed on the surface having the shape of a quadrangular pyramid, the reflected light beam travels while changing its direction from the center to the outside.

【0066】そしてダイクロイック膜4gでの反射光は
第2の屈折率層6と第1の屈折率層5の界面で臨界角以
上の光束は全反射作用を受ける。もう一度下方向に向い
た光束は隣接した画素である赤色光を受光する画素10
0ijrおよび100i+1 、jrに向かって進行す
る。ダイクロイック膜4rを透過した光束は第1の屈折
率部7、第2の屈折率部8と順に進行する。続いて第2
の屈折率部8から第3の屈折率部9へ進行しようとする
が、これも前述の通り、第2の屈折率部8は第3の屈折
率部9よりも高屈折率であるため、臨界角以上の光束は
界面で全反射をする。第2の屈折率部8と第3の屈折率
部9の界面は入射部が広がったテーパ形状をしているた
め入射光束を取り込む間口が広くなり第2の屈折部8に
多くの光束を取り込むことができるようになっている。
また光電変換部3近傍の界面は垂直方向に略平行な2面
で形成されているため、一度目の全反射によって光電変
換部3に入射しなかった光束は再び反対側の界面で全反
射して最終的にはすべて光電変換部3へと入射すること
になる。
The light reflected by the dichroic film 4g is totally reflected at the interface between the second refractive index layer 6 and the first refractive index layer 5 by a light beam having a critical angle or more. The light flux directed downward again is the pixel 10 that receives the red light which is the adjacent pixel.
Proceed towards 0 ijr and 100 i + 1 , j r. The light flux that has passed through the dichroic film 4r proceeds in order to the first refractive index portion 7 and the second refractive index portion 8. Then the second
From the refractive index portion 8 of the second refractive index portion 8 to the third refractive index portion 9, but since the second refractive index portion 8 has a higher refractive index than the third refractive index portion 9 as described above, A light beam having a critical angle or more is totally reflected at the interface. Since the interface between the second refractive index portion 8 and the third refractive index portion 9 has a tapered shape in which the incident portion is widened, the frontage for capturing the incident light flux is wide, and a large amount of the luminous flux is captured in the second refraction portion 8. Is able to.
Since the interface in the vicinity of the photoelectric conversion unit 3 is formed by two surfaces that are substantially parallel to the vertical direction, the light flux that has not entered the photoelectric conversion unit 3 due to the first total reflection is totally reflected again at the interface on the opposite side. Eventually, all will enter the photoelectric conversion unit 3.

【0067】本実施の形態における構造では、波長選択
部であるダイクロイック膜の頂点4Pが、光電変換部で
決まる中心軸3cよりも、撮像素子の中央側に位置する
ように波長選択部であるダイクロイック膜の形状を変化
させている。つまり、波長選択部4は、θ1≠θ2であ
り、さらには、ダイクロ膜4の底面の位置と画素の位置
は一致するように構成している。
In the structure of the present embodiment, the dichroic film which is the wavelength selection unit is arranged so that the vertex 4P of the dichroic film which is the wavelength selection unit is located closer to the center of the image sensor than the central axis 3c determined by the photoelectric conversion unit. The shape of the film is changing. That is, the wavelength selection unit 4 is configured such that θ1 ≠ θ2, and further, the position of the bottom surface of the dichroic film 4 and the position of the pixel match.

【0068】そのため、右側斜面と左側斜面のそれぞれ
に入射する光束の角度を合わせることができ、それによ
り、波長選択部4の右側および左側斜面で反射した光束
が、第1および第2の屈折率層の界面5iに適切な角度
で入射するようになる。
Therefore, the angles of the light fluxes incident on the right slope and the left slope can be matched, whereby the light fluxes reflected on the right and left slopes of the wavelength selecting section 4 have the first and second refractive indices. The light enters the layer interface 5i at an appropriate angle.

【0069】その結果、撮像素子の周辺部にある画素に
おいて、不図示の撮影レンズからくるより画角の広い光
束を取り込むことを可能としている。
As a result, it is possible to take in a light flux having a wider field angle than that of an image pickup lens (not shown) in the pixels around the image pickup element.

【0070】なお本実施の形態では、画素100を配列
する時の第1の方向と第2の方向のなす角度を垂直とし
てあるが、画素100をハニカム構造となるように配列
する、つまり第1の方向と第2の方向のなす角度を60
度としてもよく、またその他の角度でも構わない。ま
た、1次元状に配列したものであってもよい。
In the present embodiment, the angle formed by the first direction and the second direction when the pixels 100 are arranged is vertical, but the pixels 100 are arranged so as to have a honeycomb structure, that is, the first direction. The angle between the direction of and the second direction is 60
It may be in degrees or any other angle. It may also be one-dimensionally arranged.

【0071】さらに、波長選択部であるダイクロイック
膜4は四角錐であるが、六角錐、八角錐などの多角錐で
もよい。
Further, although the dichroic film 4 which is the wavelength selecting portion is a quadrangular pyramid, it may be a polygonal pyramid such as a hexagonal pyramid or an octagonal pyramid.

【0072】(第3の実施の形態)図20に基づいて、
上記で説明した第1の実施の形態、第2の実施の形態で
説明した構成を持つ撮像素子を用いた撮像装置について
説明する。
(Third Embodiment) Based on FIG. 20,
An image pickup apparatus using the image pickup element having the configuration described in the above-described first embodiment and second embodiment will be described.

【0073】図20において、201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、202は被写体
の光学像を撮像素子204に結像させるレンズ、203
はレンズ202を通った光量を可変するための絞り、2
04はレンズ202で結像された被写体を画像信号とし
て取り込むための撮像素子、205は、撮像素子204
から出力される画像信号を増幅するゲイン可変アンプ部
及びゲイン値を補正するためのゲイン補正回路部等を含
む撮像信号処理回路、206は撮像素子204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、207はA/D変換器206より出力された
画像データに各種の補正を行ったりデータを圧縮する信
号処理部、208は撮像素子204、撮像信号処理回路
205、A/D変換器206、信号処理部207に、各
種タイミング信号を出力するタイミング発生部、209
は各種演算と撮像装置全体を制御する全体制御・演算
部、210は画像データを一時的に記憶する為のメモリ
部、211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、212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、213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。
In FIG. 20, reference numeral 201 denotes a barrier which also serves as a lens protector and a main switch, 202 denotes a lens for forming an optical image of a subject on an image pickup element 204, and 203.
Is an aperture for changing the amount of light passing through the lens 202, 2
Reference numeral 04 denotes an image sensor for capturing the subject formed by the lens 202 as an image signal, and 205 denotes an image sensor 204.
An image pickup signal processing circuit including a variable gain amplifier section for amplifying an image signal output from the image pickup apparatus, a gain correction circuit section for correcting a gain value, and the like. Reference numeral 206 denotes an analog-digital conversion of an image signal output from the image pickup element 204. Do A /
A D converter, 207 is a signal processing unit that performs various corrections on image data output from the A / D converter 206, and compresses the data, and 208 is an image sensor 204, an image signal processing circuit 205, and an A / D converter. 206, a timing generation unit for outputting various timing signals to the signal processing unit 207, 209
Is an overall control / arithmetic unit for controlling various calculations and the entire imaging apparatus, 210 is a memory unit for temporarily storing image data, 211 is an interface unit for recording or reading on a recording medium, and 212 is image data. A removable recording medium 213 such as a semiconductor memory for recording or reading the data is an interface unit for communicating with an external computer or the like.

【0074】次に、前述の構成における撮影時の撮像装
置の動作について説明する。
Next, the operation of the image pickup apparatus having the above-described structure during photographing will be described.

【0075】バリア201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206などの撮像系回路の電源がオンさ
れる。
When the barrier 201 is opened, the main power source is turned on, then the control system power source is turned on, and further the image pickup system circuit such as the A / D converter 206 is turned on.

【0076】それから、露光量を制御する為に、全体制
御・演算部209は絞り203を開放にし、撮像素子2
04から出力された信号はA/D変換器206で変換さ
れた後、信号処理部207に入力される。
Then, in order to control the exposure amount, the overall control / arithmetic unit 209 opens the diaphragm 203, and the image pickup device 2
The signal output from 04 is converted by the A / D converter 206 and then input to the signal processing unit 207.

【0077】そのデータを基に露出の演算を全体制御・
演算部209で行う。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209
は絞りを制御する。
Overall control of exposure calculation based on the data
The calculation unit 209 performs this. The brightness is determined based on the result of the photometry, and the overall control / calculation unit 209 is determined according to the result.
Controls the aperture.

【0078】次に、撮像素子204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209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。
Next, based on the signal output from the image pickup device 204, a high frequency component is extracted and the calculation of the distance to the subject is performed by the overall control / calculation unit 209. After that, the lens is driven to determine whether or not it is in focus. When it is determined that the lens is not in focus, the lens is driven again to measure the distance.

【0079】そして、合焦が確認された後に本露光が始
まる。
Then, after the focus is confirmed, the main exposure starts.

【0080】露光が終了すると、撮像素子204から出
力された画像信号はA/D変換器206でA/D変換さ
れ、信号処理部207を通り全体制御・演算部209に
よりメモリ部に書き込まれる。その後、メモリ部220
に蓄積されたデータは、全体制御・演算部209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212に記録される。
When the exposure is completed, the image signal output from the image pickup device 204 is A / D converted by the A / D converter 206, passes through the signal processing unit 207, and is written in the memory unit by the overall control / arithmetic unit 209. Then, the memory unit 220
The data accumulated in (1) is recorded on the removable recording medium 212 such as a semiconductor memory through the recording medium control I / F section under the control of the overall control / arithmetic unit 209.

【0081】また、外部I/F部213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。
Further, the image may be processed by directly inputting it to a computer or the like through the external I / F section 213.

【0082】[0082]

【発明の効果】本発明によれば、撮像素子の周辺部分に
おいても、適切な光学ローパス効果が得られるととも
に、光の利用効率を向上することが可能となる。
According to the present invention, it is possible to obtain an appropriate optical low-pass effect even in the peripheral portion of the image pickup device and improve the light utilization efficiency.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態を表す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first exemplary embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態を表す図である。FIG. 2 is a diagram showing a first exemplary embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態の撮像素子の上面図
である。
FIG. 3 is a top view of the image sensor according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施の形態の撮像素子に配置さ
れる波長選択部の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a wavelength selection unit arranged in the image sensor according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施の形態の光線トレース図
(透過光)である。
FIG. 5 is a ray trace diagram (transmitted light) of the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施の形態の光線トレース図
(反射光)である。
FIG. 6 is a ray trace diagram (reflected light) according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1の実施の形態の光線トレース図
(反射光)である。
FIG. 7 is a ray trace diagram (reflected light) according to the first embodiment of this invention.

【図8】画素構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a pixel configuration.

【図9】ダイクロイック膜の構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a dichroic film.

【図10】ダイクロイック膜の特性を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing characteristics of a dichroic film.

【図11】ダイクロイック膜の特性を示す簡略図であ
る。
FIG. 11 is a simplified diagram showing characteristics of a dichroic film.

【図12】G透過用ダイクロイック膜で反射しB透過用
ダイクロイック膜で透過した時の特性を示す簡略図であ
る。
FIG. 12 is a simplified diagram showing characteristics when reflected by a G transmission dichroic film and transmitted by a B transmission dichroic film.

【図13】G透過用ダイクロイック膜で反射しR透過用
ダイクロイック膜で透過した時の特性を示す簡略図であ
る。
FIG. 13 is a simplified diagram showing characteristics when reflected by a G transmission dichroic film and transmitted by an R transmission dichroic film.

【図14】R透過用ダイクロイック膜で反射しG透過用
ダイクロイック膜で透過した時の特性を示す簡略図であ
る。
FIG. 14 is a simplified diagram showing characteristics when reflected by an R transmission dichroic film and transmitted by a G transmission dichroic film.

【図15】B透過用ダイクロイック膜で反射しG透過用
ダイクロイック膜で透過した時の特性を示す簡略図であ
る。
FIG. 15 is a simplified diagram showing characteristics when reflected by a B transmission dichroic film and transmitted by a G transmission dichroic film.

【図16】本発明の第2の実施例を表す図である。FIG. 16 is a diagram showing a second example of the present invention.

【図17】本発明の第2の実施例の撮像素子に配置され
る波長選択部の説明図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram of a wavelength selection unit arranged in the image sensor according to the second embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第2の実施例の光線トレース図(透
過光)である。
FIG. 18 is a ray trace diagram (transmitted light) of the second embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第2の実施例の光線トレース図(反
射光)である。
FIG. 19 is a ray trace diagram (reflected light) according to the second embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第3の実施の形態をあらわす図であ
る。
FIG. 20 is a diagram showing a third exemplary embodiment of the present invention.

【図21】従来の形態を表す図である。FIG. 21 is a diagram showing a conventional form.

【図22】従来のカラーフィルタの特性を表す図であ
る。
FIG. 22 is a diagram showing characteristics of a conventional color filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコンウェハ 2 マイクロレンズ 2c マイクロレンズの頂点 3 光電変換部 3c 光電変換部で決まる中心軸 4 波長選択部 4g,411g,41kg,4mkg,4mng 緑色
透過用波長選択部 4r,41kr,4knr,4kkr 赤色透過用波長
選択部 4m1b 青色透過用波長選択部 4P 波長選択部の頂点 5 第1の屈折率層 6 第2の屈折率層 7 第1の屈折率部 8 第2の屈折率部 9 第3の屈折率部 10 Poly配線層 11 AL1配線層 12 AL2配線層 13 AL3配線層 15 画素の境界 41 カラーフィルタ 61 撮像素子(従来) 61mnr 赤色用画素 61mng,61mng2 緑色用画素 61mnb 青色用画素 100 画素 100ijg 緑色用画素 100ijr,100i+1,jr 赤色用画素 200g 緑色用画素 120 物体光 901 有効画素開口
1 Silicon Wafer 2 Microlens 2c Microlens Vertex 3 Photoelectric Converter 3c Central Axis Determined by Photoelectric Converter 4 Wavelength Selector 4g, 411g, 41kg, 4mkg, 4mng Green Transmitting Wavelength Selector 4r, 41kr, 4knr, 4kkr Red Transmission wavelength selecting section 4m1b Blue transmission wavelength selecting section 4P Wavelength selecting section apex 5 First refractive index layer 6 Second refractive index layer 7 First refractive index section 8 Second refractive index section 9 Third Refractive index portion 10 Poly wiring layer 11 AL1 wiring layer 12 AL2 wiring layer 13 AL3 wiring layer 15 Pixel boundary 41 Color filter 61 Imaging device (conventional) 61 mnr Red pixel 61 mng, 61 mng2 Green pixel 61 mnb Blue pixel 100 pixel 100 ij g green pixel 100 ij r, 100 i + 1 , j r red pixel 200g green pixel 12 Object beam 901 effective pixel aperture

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長野 明彦 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 Fターム(参考) 2H048 FA01 FA05 FA15 FA24 GA01 GA04 GA13 GA24 GA33 4M118 AB01 CA31 GC07 GD02 GD04 GD07 GD10 5C024 AX01 CX00 EX42 EX43 EX52 GY01    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Akihiko Nagano             Kyano, 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo             Within the corporation F term (reference) 2H048 FA01 FA05 FA15 FA24 GA01                       GA04 GA13 GA24 GA33                 4M118 AB01 CA31 GC07 GD02 GD04                       GD07 GD10                 5C024 AX01 CX00 EX42 EX43 EX52                       GY01

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光電変換部と、前記光電変換部へ所定の
波長範囲の光を透過する波長選択部とを含む画素を複数
配列した撮像素子であって、 前記波長選択部は、頂点を有する構造であり、前記撮像
素子の周辺部に位置する画素では、前記波長選択部の頂
点が、前記光電変換部の中心よりも、前記撮像素子の中
心方向に位置していることを特徴とする撮像素子。
1. An image pickup device in which a plurality of pixels including a photoelectric conversion unit and a wavelength selection unit that transmits light in a predetermined wavelength range to the photoelectric conversion unit are arranged, wherein the wavelength selection unit has an apex. In the pixel which is a structure and is located in a peripheral portion of the image pickup device, an apex of the wavelength selection unit is located in a central direction of the image pickup device rather than a center of the photoelectric conversion unit. element.
【請求項2】 請求項1において、前記波長選択部は、
多角錐であることを特徴とする撮像素子。
2. The wavelength selecting unit according to claim 1,
An imaging device characterized by being a polygonal pyramid.
【請求項3】 請求項1又は2において、複数の前記画
素に各々含まれる前記波長選択部の形状は、同じである
ことを特徴とする撮像素子。
3. The image pickup device according to claim 1, wherein the wavelength selection units included in each of the plurality of pixels have the same shape.
【請求項4】 請求項1又は2において、前記撮像素子
の第1の位置に配置された画素に含まれる前記波長選択
部の形状と、前記撮像素子の第2の位置に配置された画
素に含まれる前記波長選択部の形状とが異なることを特
徴とする撮像素子。
4. The shape of the wavelength selection unit included in the pixel arranged at the first position of the image sensor and the pixel arranged at the second position of the image sensor according to claim 1 or 2. An image pickup device having a shape different from that of the wavelength selection unit included therein.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか1項におい
て、複数の前記画素の各々は、光を集めるマイクロレン
ズを有し、前記撮像素子の周辺部に位置する画素は、前
記波長選択部の頂点が、前記マイクロレンズの中心と、
前記光電変換部の中心とを結ぶ光軸よりも、前記撮像素
子の中心側に位置することを特徴とする撮像素子。
5. The wavelength selection unit according to claim 1, wherein each of the plurality of pixels has a microlens that collects light, and the pixels located in a peripheral portion of the image sensor are the wavelength selection unit. Is the center of the microlens,
An image pickup device, which is located closer to the center of the image pickup device than an optical axis connecting the center of the photoelectric conversion unit.
【請求項6】 請求項1乃至5のいずれか1項におい
て、前記波長選択部よりも光の入射側に所定の屈折率を
有する第1の屈折率領域と、前記第1の屈折率領域より
も光の入射側に設けられた所定の屈折率を有する第2の
屈折率領域を有し、前記第1の屈折率領域の屈折率が前
記第2の屈折率領域の屈折率よりも高いことを特徴とす
る撮像素子。
6. The first refractive index region according to claim 1, wherein the first refractive index region has a predetermined refractive index on a light incident side with respect to the wavelength selection unit, and the first refractive index region includes the first refractive index region. Also has a second refractive index region having a predetermined refractive index provided on the light incident side, and the refractive index of the first refractive index region is higher than the refractive index of the second refractive index region. An image pickup device characterized by.
【請求項7】 請求項1乃至6のいずれか1項におい
て、前記波長選択部と前記光電変換部の間に設けられた
前記光電変換部へ光を導く所定の屈折率を有する高屈折
率領域と、前記高屈折率領域の周辺に設けられた前記高
屈折率領域よりも屈折率の低い低屈折率領域とを有する
ことを特徴とする撮像素子。
7. The high refractive index region according to claim 1, having a predetermined refractive index that guides light to the photoelectric conversion unit provided between the wavelength selection unit and the photoelectric conversion unit. And a low-refractive-index region having a lower refractive index than the high-refractive-index region provided around the high-refractive-index region.
【請求項8】 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の
撮像素子と、前記撮像素子からの信号をディジタル信号
に変換するアナログ・ディジタル変換回路と、前記アナ
ログ・ディジタル変換回路の信号を処理する信号処理回
路とを有することを特徴とする撮像装置。
8. An image pickup device according to claim 1, an analog / digital conversion circuit for converting a signal from the image pickup device into a digital signal, and a signal of the analog / digital conversion circuit. An image pickup apparatus comprising: a signal processing circuit for processing.
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