JP2005079674A - 三板式固体撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 入射光を赤光と緑光と青光のグループに分光し、かつ、同一グループ内の光成分の光軸を平行にする分光素子であるフォトニック結晶4と、フォトニック結晶4で分光された各光のグループの光軸上に、赤用固体撮像素子1と緑用固体撮像素子2と青用固体撮像素子3とを設置する。フォトニック結晶4は、SiO2(屈折率1.45)の中に、Y方向に円筒形(半径0.113μm)の形状を持つSi3N4(屈折率2.0)が、正方格子状(ピッチは0.25μm)に配置され、Si3N4はZ方向(光の進行方向)に9層形成されており、X方向およびZ方向に屈折率周期構造をもつ。
【選択図】 図1
Description
。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る三板式固体撮像装置の基本構造を示す斜視図である。三板式固体撮像装置50は、赤用固体撮像素子1、緑用固体撮像素子2、青用固体撮像素子3、およびフォトニック結晶4から構成される。Z方向に進行した入射光は、フォトニック結晶4により赤光と緑光と青光の各グループに分光され、分光された光は、それぞれX方向に配置されている赤用固体撮像素子1、緑用固体撮像素子2、および青用固体撮像素子3に入射する。この、フォトニック結晶4での分光の説明は後述する。
本発明の実施の形態2に係る三板式固体撮像装置52では、図10に示すように、各色用の固体撮像素子1〜3を一枚の基板30上に集積している。すなわち、同一のダイ上に形成し、モノリシックに並べている。基板30は、Siを用いて、半導体フォトリソグラフィーのマスク工程で作製されるため、赤用固体撮像素子1、緑用固体撮像素子2、および青用固体撮像素子3の相対位置は実質的に不変であり、位置精度が非常に高くなるため、結局、フォトニック結晶4および基板30の実装が容易になる。
本発明の実施の形態3に係る三板式固体撮像装置53では、図11に示すように、各色用の固体撮像素子1〜3を一枚の基板30上に集積したものを一つのパッケージ32にいれ、そのパッケージ32の窓にフォトニック結晶34を形成している。これにより、ユーザは、フォトニック結晶34と固体撮像素子1〜3の位置調整が不要になるので、取り扱いが容易になる。
本発明の実施の形態4に係る三板式固体撮像装置54では、図12に示すように、実施の形態3と比べ、フォトニック結晶36および基板30をパッケージ32に対して、8°傾けたところのみ異なる。このようにすれば、入射光はフォトニック結晶36の入射面に対しさらに8°傾くことになる。シュネルの法則から分かるように、8°傾くとsin(90°−8°)≒0.99となり約1%の変化が得られ、色分離の効果が大きくなる。
本発明の実施の形態5に係る三板式固体撮像装置55では、図13に示すように、各固体撮像素子1〜3を集積した基板30上にモノリシックにフォトニック結晶40を形成している。フォトニック結晶40と基板30との間には、高透過率な樹脂41が形成されている。これにより、前記分光手段まで、一貫して半導体プロセスで行うことができるので、高精度組立および低価格が実現できる。
2、107 緑用固体撮像素子
3、105 青用固体撮像素子
4、34、36、40、300 フォトニック結晶
5 レンズ
6、8 入射光
7 入射光軸
11、116 入射光赤成分
12、117 入射光緑成分
13、115 入射光青成分
20 補正回路
21 出力端
30 集積基板
32 パッケージ
41 樹脂
50、51、52、53、54、55 三板式固体撮像装置
101、102、103 プリズム
201、202、203 焦点
204、205、206、208、209、210 光線
301、311、321 波長620nmの赤光
302、312、322 波長610nmの赤光
303、313、323 波長600nmの赤光
304、314、324 波長560nmの緑光
305、315、325 波長550nmの緑光
306、316、326 波長540nmの緑光
307、317、327 波長500nmの青光
308、318、328 波長490nmの青光
309、319、329 波長480nmの青光
331 赤色を主とする光
332 緑色を主とする光
333 青色を主とする光
Claims (8)
- 入射光を、赤光と緑光と青光のグループに分光して、前記赤光と緑光と青光のグループを各々撮像する三板式固体撮像装置であって、
同一グループ内の光成分の光軸が平行であるように前記入射光を分光する、一つの素子から成る分光手段と、
前記分光手段で分光された前記赤光のグループの光軸上に設置され、前記赤色のグループを撮像する赤用固体撮像手段と、
前記分光手段で分光された前記緑光のグループの光軸上に設置され、前記緑光のグループを撮像する緑用固体撮像手段と、
前記分光手段で分光された前記青光のグループの光軸上に設置され、前記青光のグループを撮像する青用固体撮像手段と
を備えることを特徴とする三板式固体撮像装置。 - 前記分光手段はフォトニック結晶である
ことを特徴とする請求項1記載の三板式固体撮像装置。 - 前記赤光と緑光と青光のグループの各光量のレベル差を補正する補正手段
を備えることを特徴とする請求項1または2記載の三板式固体撮像装置。 - 前記赤用固体撮像手段と前記緑用固体撮像手段と前記青用固体撮像手段とを異なるダイ上に形成し、ハイブリッドに並べる
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の三板式固体撮像装置。 - 前記赤用固体撮像手段と前記緑用固体撮像手段と前記青用固体撮像手段とを同一のダイ上に形成し、モノリシックに並べる
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の三板式固体撮像装置。 - 前記分光手段を、前記三板式固体撮像装置のパッケージの光を取り込む窓に形成する
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の三板式固体撮像装置。 - 前記分光手段を、前記パッケージの入射面に対して8°以上傾けて形成する
ことを特徴とする請求項6記載の三板式固体撮像装置。 - 前記分光手段を、前記ダイ上にモノリシックに形成する
ことを特徴とする請求項4記載の三板式固体撮像装置。
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JP2003304937A JP4020259B2 (ja) | 2003-08-28 | 2003-08-28 | 三板式固体撮像装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9035230B2 (en) | 2011-04-01 | 2015-05-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical element and image sensor |
-
2003
- 2003-08-28 JP JP2003304937A patent/JP4020259B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20110267487A1 (en) * | 2010-01-06 | 2011-11-03 | Panasonic Corporation | Solid-state image pickup device, imaging device, and dispersing element |
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US9035230B2 (en) | 2011-04-01 | 2015-05-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical element and image sensor |
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