JP2005252391A - Imaging device - Google Patents

Imaging device Download PDF

Info

Publication number
JP2005252391A
JP2005252391A JP2004056662A JP2004056662A JP2005252391A JP 2005252391 A JP2005252391 A JP 2005252391A JP 2004056662 A JP2004056662 A JP 2004056662A JP 2004056662 A JP2004056662 A JP 2004056662A JP 2005252391 A JP2005252391 A JP 2005252391A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light receiving
receiving element
imaging
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2004056662A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Suda
康夫 須田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2004056662A priority Critical patent/JP2005252391A/en
Publication of JP2005252391A publication Critical patent/JP2005252391A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus with a simple configuration for controlling the MTF without the need for provision of an apodization filter and an optical low pass filter on the optical system. <P>SOLUTION: The imaging apparatus consists of the optical system for forming an object image and of an imaging element provided with a plurality of light receiving elements 14 for applying photoelectric conversion to the object image formed by the optical system, and the imaging element is provided with an efficiency regulation section 19 for decreasing the utilizing efficiency of a formed luminous flux of the optical system from the center of the luminous flux toward the peripheral part as part of the structure of the light emitting elements. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明はデジタルスティルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、撮像機能付き携帯電話、あるいは、焦点調節のための画像を撮像する光学機器用焦点検出装置などの撮像装置の改良に関する。   The present invention relates to an improvement in an imaging apparatus such as a digital still camera, a video camera, a surveillance camera, a mobile phone with an imaging function, or a focus detection apparatus for optical equipment that captures an image for focus adjustment.

従来、カラー画像の形成においては、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)などの色フィルターを備えた受光素子をモザイク状に配列した単一の受光素子配列を用いて、単眼光学素子で形成した単一の物体像を捉え、その後の信号処理で受光素子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。   Conventionally, in the formation of a color image, monocular optics using a single light receiving element array in which light receiving elements having color filters such as R (red), G (green), and B (blue) are arranged in a mosaic pattern. An imaging technique that captures a single object image formed by elements and generates luminance information and color information corresponding to the number of light receiving elements by subsequent signal processing is widely used.

これに対して、本願出願人よって先に出願され既に公開されている特開2001−078214号公報に開示の撮像装置は、複眼光学素子を利用して複数の物体像を形成し、それらに対応する複数の受光素子配列でこれらの物体像を捉え、各受光素子配列からの出力を総合して単一のカラー画像を形成する。このような複眼光学素子を用いる撮像装置は薄型化に好適である。   On the other hand, the imaging apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-078214 previously filed and published by the applicant of the present application forms a plurality of object images using a compound eye optical element, and supports them. These object images are captured by a plurality of light receiving element arrays, and outputs from the light receiving element arrays are combined to form a single color image. An imaging apparatus using such a compound eye optical element is suitable for thinning.

この撮像装置は、絞りの中心部から周辺部にかけて連続的に透過率が低くなるフィルター、所謂アポダイゼイションフィルターを用いて良好なMTF(Modulation Transfer Function)特性を得るように構成されている。アポダイゼイションフィルターを使用すると、撮像素子の受光素子ピッチで決まるナイキスト周波数以上の空間周波数成分を抑えながら、ナイキスト周波数以下のレスポンスを向上させるように空間周波数特性を制御できる。   This imaging apparatus is configured to obtain a good MTF (Modulation Transfer Function) characteristic by using a filter whose transmittance continuously decreases from the center to the periphery of the stop, that is, a so-called apodization filter. When an apodization filter is used, the spatial frequency characteristics can be controlled so as to improve the response below the Nyquist frequency while suppressing the spatial frequency component above the Nyquist frequency determined by the light receiving element pitch of the image sensor.

こういった複眼撮像装置は僅か2.5mm程度の装置厚みで1画像あたり30万画素を超える画像データを出力することができ、薄型化が求められる様々な用途に適用することが可能である。   Such a compound-eye imaging apparatus can output image data exceeding 300,000 pixels per image with an apparatus thickness of only about 2.5 mm, and can be applied to various uses that require a reduction in thickness.

また、カメラの焦点検出装置に関する技術においては、USP4384210号公報に開示されているように、結像光路内に光学ローパスフィルターを挿入して焦点検出装置の撮像素子上にナイキスト周波数を超える空間周波数成分が投影されないようにする技術が知られている。ナイキスト周波数以上の空間周波数成分を除去したMTF特性が得られると、焦点検出装置の撮像素子の出力に所謂折り返し歪みが重畳せず、正確な焦点検出が可能となる。
特開2001−078214号公報 USP4384210号公報
Further, in the technology related to the camera focus detection device, as disclosed in US Pat. No. 4,384,210, an optical low-pass filter is inserted in the imaging optical path, and a spatial frequency component exceeding the Nyquist frequency on the image sensor of the focus detection device. A technique for preventing projection of the image is known. If an MTF characteristic obtained by removing a spatial frequency component equal to or higher than the Nyquist frequency is obtained, so-called aliasing distortion is not superimposed on the output of the imaging device of the focus detection device, and accurate focus detection is possible.
JP 2001-078214 A USP 4384210

しかしながら、上述した従来の技術は、
(1)1枚のレンズの前あるいは後ろにアポダイゼイションフィルターを配置するとディストーション(歪曲収差)が大きくなり、高品位の画像が得られない。また、レンズの内部にアポダイゼイションフィルターを形成するためには、レンズを2体化する必要があって装置が複雑化する。
(2)蒸着や印刷といったアポダイゼイションフィルターの製造工程が複雑で高価である。
(3)あるいは、光学ローパスフィルターのためにコストアップとなる。
といった点で充分なものではなかった。
However, the conventional technology described above is
(1) If an apodization filter is disposed in front of or behind one lens, distortion (distortion aberration) increases, and a high-quality image cannot be obtained. Further, in order to form an apodization filter inside the lens, it is necessary to make two lenses, and the apparatus becomes complicated.
(2) The manufacturing process of the apodization filter such as vapor deposition and printing is complicated and expensive.
(3) Alternatively, the cost is increased due to the optical low-pass filter.
That was not enough.

したがって、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学系にアポダイゼイションフィルターや光学ローパスフィルターを備えることなくMTFを制御した簡単な構成の撮像装置を提供することである。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus having a simple configuration in which the MTF is controlled without providing an optical system with an apodization filter or an optical low-pass filter. That is.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる撮像装置は、物体像を形成する光学系と、該光学系によって形成された物体像を光電変換する複数の受光素子を備える撮像素子とを具備し、前記撮像素子は、前記光学系の結像光束の利用効率を光束の中心部から周辺部に掛けて低下させる効率調節手段を、前記受光素子の構造の一部として備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, an imaging apparatus according to the present invention includes an optical system that forms an object image and a plurality of light-receiving elements that photoelectrically convert the object image formed by the optical system. An image sensor, and the image sensor includes, as part of the structure of the light receiving element, efficiency adjusting means for reducing the use efficiency of the imaging light beam of the optical system from the center to the periphery of the light beam. It is characterized by that.

また、この発明に係わる撮像装置において、前記効率調節手段は前記受光素子に入射する光の光路中に形成された光拡散層を備えることを特徴とする。   In the image pickup apparatus according to the present invention, the efficiency adjusting means includes a light diffusion layer formed in an optical path of light incident on the light receiving element.

また、この発明に係わる撮像装置において、前記光拡散層はSi34とSiO2を周期的に配列して構成されることを特徴とする。 In the imaging device according to the present invention, the light diffusion layer is configured by periodically arranging Si 3 N 4 and SiO 2 .

また、この発明に係わる撮像装置において、前記効率調節手段は前記受光素子に入射する光の光路中に形成されたマイクロレンズを備えることを特徴とする。   In the imaging apparatus according to the present invention, the efficiency adjusting unit includes a microlens formed in an optical path of light incident on the light receiving element.

また、この発明に係わる撮像装置において、前記マイクロレンズは、前記受光素子の表面付近に焦点面を有することを特徴とする。   In the imaging apparatus according to the present invention, the microlens has a focal plane near the surface of the light receiving element.

また、この発明に係わる撮像装置において、前記マイクロレンズは、該マクロレンズと前記受光素子の表面との中間位置に焦点面を有することを特徴とする。   In the imaging apparatus according to the present invention, the microlens has a focal plane at an intermediate position between the macrolens and the surface of the light receiving element.

また、この発明に係わる撮像装置において、前記効率調節手段は前記受光素子に入射する光の光路中に形成された0.3μmから9.0μmの開口を備えることを特徴とする。   In the imaging apparatus according to the present invention, the efficiency adjusting means includes an opening of 0.3 μm to 9.0 μm formed in the optical path of light incident on the light receiving element.

また、この発明に係わる撮像装置において、前記効率調節手段は前記受光素子に入射する光の光路中に形成されたマイクロレンズを備え、前記開口は、前記マイクロレンズと前記受光素子の表面との中間位置に配置されていることを特徴とする。   In the imaging apparatus according to the present invention, the efficiency adjusting unit includes a microlens formed in an optical path of light incident on the light receiving element, and the opening is an intermediate between the microlens and the surface of the light receiving element. It is arranged at a position.

本発明によれば、光学系にアポダイゼイションフィルターや光学ローパスフィルターを備えることなくMTFを制御した簡単な構成の撮像装置を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide an imaging apparatus having a simple configuration in which the MTF is controlled without including an apodization filter or an optical low-pass filter in the optical system.

(第1の実施の形態)
図1から図4は本発明による撮像装置の第1の実施の形態を説明するための図である。
(First embodiment)
1 to 4 are diagrams for explaining a first embodiment of an imaging apparatus according to the present invention.

まず、図2は本実施形態の撮像装置を示す側断面図である。   First, FIG. 2 is a side sectional view showing the imaging apparatus of the present embodiment.

図2において、1は光学素子であるところの凸レンズ、2は凸レンズ1の光軸、3は凸レンズ1によって形成された物体像を電気信号に変換する撮像素子、4は凸レンズ1と撮像素子3を保持し、暗箱としての機能を有する筐体である。凸レンズ1は、説明を簡略化するために単レンズとして図示したが、実際には複数のレンズや反射鏡、あるいは回折光学素子を組み合わせて総合的に正のパワーを持たせた光学素子であっても良い。また、ズーム機能を適用することもできる。さらに、光学素子1にはゴーストやフレアをカットするための遮光のための絞りがあっても良い。   In FIG. 2, 1 is a convex lens, which is an optical element, 2 is an optical axis of the convex lens 1, 3 is an imaging element that converts an object image formed by the convex lens 1 into an electrical signal, and 4 is a convex lens 1 and imaging element 3. It is a housing that holds and functions as a dark box. Although the convex lens 1 is illustrated as a single lens for the sake of simplicity of explanation, it is actually an optical element having a total positive power by combining a plurality of lenses, reflecting mirrors, or diffractive optical elements. Also good. A zoom function can also be applied. Furthermore, the optical element 1 may have an aperture for light shielding for cutting ghosts and flares.

撮像素子3は複数の受光素子を備え、例えば、数百万画素の画像データを得るために数百万個の受光素子を縦横に、あるいは斜め方向に規則的に配列して構成されている。   The imaging element 3 includes a plurality of light receiving elements, and is configured by regularly arranging millions of light receiving elements vertically and horizontally or obliquely in order to obtain image data of millions of pixels, for example.

図1は撮像素子3の受光素子列の拡大断面図である。図1において、13はシリコン基板、14はシリコン基板上に形成された光電変換部、17は各受光素子の電荷蓄積動作や信号読み出し動作を制御するためのアルミニウム配線、11はマイクロレンズ、18はマイクロレンズ11の光軸、15は所定の色成分を透過させるカラーフィルター、16は絶縁層、19は光拡散層である。   FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a light receiving element array of the image sensor 3. In FIG. 1, 13 is a silicon substrate, 14 is a photoelectric conversion unit formed on the silicon substrate, 17 is an aluminum wiring for controlling charge accumulation operation and signal readout operation of each light receiving element, 11 is a microlens, 18 is The optical axis of the microlens 11, 15 is a color filter that transmits a predetermined color component, 16 is an insulating layer, and 19 is a light diffusion layer.

各構成要素の材質と屈折率は、次のとおりである。
・マイクロレンズ11 材料:樹脂、屈折率:1.58
・カラーフィルター15 材料:樹脂、屈折率1.5
・絶縁層16 材料:SiO2、屈折率:1.46
・光拡散層19 材料:Si34とSiO2の周期構造、屈折率:Si34=2.0、SiO2=1.46
光拡散層はSi34とSiO2の周期構造によって入射光を様々な方向に偏向する。この構造は回折格子やSWS(sub-wave-length structure)である。
The material and refractive index of each component are as follows.
Microlens 11 Material: Resin, Refractive index: 1.58
-Color filter 15 Material: Resin, refractive index 1.5
Insulating layer 16 Material: SiO 2 , refractive index: 1.46
Light diffusing layer 19 Material: periodic structure of Si 3 N 4 and SiO 2 , refractive index: Si 3 N 4 = 2.0, SiO 2 = 1.46
The light diffusion layer deflects incident light in various directions by the periodic structure of Si 3 N 4 and SiO 2 . This structure is a diffraction grating or a SWS (sub-wave-length structure).

マイクロレンズ11は光電変換部14への集光効率を高めるためのもので、この構造の受光素子においては光電変換部14付近に焦点を有している。したがって、凸レンズ1から出射した光束はマイクロレンズ11の作用で光電変換部14上に凸レンズ1の瞳像を形成する。ただし、光拡散層19で、矢印20のように光線が分散し偏向するので、瞳像はぼやけた状態になる。   The microlens 11 is for increasing the light collection efficiency to the photoelectric conversion unit 14, and the light receiving element having this structure has a focal point in the vicinity of the photoelectric conversion unit 14. Therefore, the light beam emitted from the convex lens 1 forms a pupil image of the convex lens 1 on the photoelectric conversion unit 14 by the action of the micro lens 11. However, since the light rays are dispersed and deflected as indicated by the arrow 20 in the light diffusion layer 19, the pupil image becomes blurred.

その結果、凸レンズ1の瞳上での透過光利用効率は、図3(a)に示すようになる。図3(a)の横軸は原点を光軸上とした瞳上の位置、縦軸は透過光利用効率である。仮に光拡散層19が無いとすると、光電変換部14上での瞳像はある程度シャープに結像され、凸レンズ1の口径かあるいは光電変換部14の大きさのどちらかに制限されて、所定の瞳上位置で効率が1からゼロに急低下する。図に示す特性30はこの例であって、光電変換部14の大きさによる制限で、aを越える瞳上位置では効率がゼロである。   As a result, the transmitted light utilization efficiency on the pupil of the convex lens 1 is as shown in FIG. In FIG. 3A, the horizontal axis represents the position on the pupil with the origin on the optical axis, and the vertical axis represents the transmitted light utilization efficiency. If the light diffusing layer 19 is not provided, the pupil image on the photoelectric conversion unit 14 is formed to be sharp to some extent, and is limited to either the aperture of the convex lens 1 or the size of the photoelectric conversion unit 14 to obtain a predetermined value. Efficiency drops sharply from 1 to zero at the pupil position. A characteristic 30 shown in the figure is an example of this, and the efficiency is zero at a position on the pupil exceeding a due to a limitation due to the size of the photoelectric conversion unit 14.

一方、特性30は光拡散層19がある場合を表し、瞳の中央から周辺にかけて滑らかに効率を落とすようになっている。透過光利用効率が変化するということは、見かけ上の光強度が分布を持っているということになり、アポダイゼイションフィルターと同等の意味合いを持つ。図3(b)は図3(a)の特性30に基づく瞳面上の実効光強度分布の模式図である。XY座標上の中央に瞳面を配置し、実効光強度を濃度で表現している。光軸33上で実効光強度が最も高く、光軸から離れるほど低くなる。   On the other hand, the characteristic 30 represents the case where the light diffusion layer 19 is present, and the efficiency is smoothly lowered from the center to the periphery of the pupil. The change in transmitted light utilization efficiency means that the apparent light intensity has a distribution, and has the same meaning as an apodization filter. FIG. 3B is a schematic diagram of the effective light intensity distribution on the pupil plane based on the characteristic 30 in FIG. A pupil plane is arranged at the center on the XY coordinates, and the effective light intensity is expressed by density. The effective light intensity is the highest on the optical axis 33 and decreases with increasing distance from the optical axis.

実効光強度分布はアポダイゼイションフィルターと同様にMTF特性に強く関係するが、MTF特性が光軸からの距離に依存するだけでなく、方向に依存してしまうと、画像上ではあたかも光学素子(レンズ)にアスやクセといった製造誤差があるかに見えてしまうので、実効光強度特性は軸対象であることが好ましい。   The effective light intensity distribution is strongly related to the MTF characteristic as in the case of the apodization filter. However, if the MTF characteristic depends not only on the distance from the optical axis but also on the direction, it is as if on the image an optical element. Since it appears that the (lens) has a manufacturing error such as ass and habits, it is preferable that the effective light intensity characteristic is an axial object.

実効光強度分布を撮像装置の断面で示したのが図4および図5である。   4 and 5 show the effective light intensity distribution in a cross section of the imaging apparatus.

図4および図5では、実効光強度分布を濃度で表現するために、図2に示した撮像装置の背景を黒くしてある。図4は光軸上の受光素子37に入射する結像光束を、図5は撮影画面周辺の受光素子38に入射する結像光束を示している。図4に示した光束35と図5に示した光束36は何れも中央に強度の高い部分を有し、光束の周囲に向かって強度が低下している。撮影画面周辺に位置する受光素子38の凸レンズ1の瞳上の実効光強度分布を調節するには、図1に示したマイクロレンズ11を偏芯させればよい。   4 and 5, the background of the imaging device shown in FIG. 2 is blackened in order to express the effective light intensity distribution by density. FIG. 4 shows an image forming beam incident on the light receiving element 37 on the optical axis, and FIG. 5 shows an image forming beam incident on the light receiving element 38 around the photographing screen. Each of the light beam 35 shown in FIG. 4 and the light beam 36 shown in FIG. 5 has a high intensity portion at the center, and the intensity decreases toward the periphery of the light beam. In order to adjust the effective light intensity distribution on the pupil of the convex lens 1 of the light receiving element 38 located around the photographing screen, the microlens 11 shown in FIG.

結像光束の利用効率を光束の中心部から周辺部にかけて低下させると、光学素子の実質的なMTFを、撮像素子の受光素子ピッチで決まるナイキスト周波数を超える高周波域でレスポンスが低く、ナイキスト周波数以下の周波数域でレスポンスが高いといった極めて望ましい特性とすることができる。したがって、モアレが少なく、しかもメリハリのある高精細な画像が得られる。   When the utilization efficiency of the imaged light beam is reduced from the center to the periphery of the light beam, the response of the optical MTF is low in the high frequency range exceeding the Nyquist frequency determined by the light receiving element pitch of the image sensor, and below the Nyquist frequency. Highly desirable characteristics such as high response in the frequency range. Therefore, a high-definition image with less moire and sharpness can be obtained.

また、デフォーカス像のMTFにおいて高周波成分が顕著に低下するので、柔らかく好ましいボケ味が得られるという効果も大きい。   In addition, since the high-frequency component is significantly reduced in the MTF of the defocused image, the effect of obtaining a soft and preferable blur is also great.

(第2の実施の形態)
図6から図11は本発明による第2の実施の形態を説明するための図である。
(Second Embodiment)
FIG. 6 to FIG. 11 are diagrams for explaining a second embodiment according to the present invention.

第2の実施の形態では、光学素子からの光束を反射して光電変換部に導く屈折率分布構造を備えた撮像素子と複眼光学素子とを用いた撮像装置に対して、光学素子の結像光束の利用効率を光束の中心部から周辺部にかけて低下させる効率調節手段を適用している。   In the second embodiment, imaging of an optical element is performed on an imaging apparatus using an imaging element having a refractive index distribution structure that reflects a light beam from the optical element and guides it to a photoelectric conversion unit and a compound eye optical element. An efficiency adjusting means for reducing the light beam utilization efficiency from the center to the periphery of the light beam is applied.

複眼撮像装置では光学系の光軸と受光素子との位置合わせが極めて重要であって、僅かな量であっても光軸がずれるのを嫌うために、複眼のそれぞれは1枚のレンズで構成するのが望ましい。1枚のレンズで構成された光学系では、通常、良好な光学収差補正はできないが、結像光束の利用効率を調節する効率調節手段を用いることによって、充分な光学特性を引き出すことが可能である。   In compound-eye imaging devices, the alignment of the optical axis of the optical system and the light receiving element is extremely important, and each compound eye is composed of a single lens because it dislikes that the optical axis shifts even with a small amount. It is desirable to do. In an optical system composed of a single lens, good optical aberration correction is usually not possible, but sufficient optical characteristics can be derived by using an efficiency adjusting means that adjusts the utilization efficiency of the imaging light beam. is there.

まず、図7は本実施形態の撮像装置を示す図である。   First, FIG. 7 is a diagram illustrating the imaging apparatus of the present embodiment.

図7(a)は撮像装置の平面図、図7(b)は側面図、図7(c)は撮像装置の一要素である半導体回路を形成した撮像素子の平面図である。   FIG. 7A is a plan view of the imaging apparatus, FIG. 7B is a side view, and FIG. 7C is a plan view of an imaging element in which a semiconductor circuit as one element of the imaging apparatus is formed.

図7に示す撮像装置511は複眼光学素子512と撮像素子503が一体化され、センサパッケージやレンズ鏡筒を必要としない構造となっている。図7(b)の上方向から光学素子512に入射した物体光が、撮像素子503上に複数の物体像を形成し、撮像素子503内の受光素子にて光電変換を行う。撮像素子503はCCDやCMOSセンサである。   An imaging apparatus 511 shown in FIG. 7 has a structure in which the compound eye optical element 512 and the imaging element 503 are integrated, and does not require a sensor package or a lens barrel. The object light incident on the optical element 512 from above in FIG. 7B forms a plurality of object images on the image sensor 503, and photoelectric conversion is performed by the light receiving element in the image sensor 503. The image sensor 503 is a CCD or CMOS sensor.

複眼光学素子512は1枚の基板と結像作用光学系であるところの4つの凸レンズからなる板状透明体である。図中501は結像作用光学系である凸レンズ600a,600b,600c,600dを成形するための光学素子基板である。なお、凸レンズ600b,600dは図7(b)に示す断面では表われない。   The compound-eye optical element 512 is a plate-like transparent body made up of a single substrate and four convex lenses as an imaging action optical system. In the figure, reference numeral 501 denotes an optical element substrate for molding convex lenses 600a, 600b, 600c, and 600d that are image forming optical systems. The convex lenses 600b and 600d are not shown in the cross section shown in FIG.

光学素子512は平面ガラス基板である光学素子基板501の上面と下面にレプリカ製法で樹脂製の非球面凸レンズを付加した構造となっている。他に凸レンズ部を樹脂としたインジェクション成形、コンプレッション成形等の手法で基板と一体に形成する方法、あるいは、全体をガラスとするガラスモールド成形や全体を樹脂とするインジェクション成形も選択し得る。   The optical element 512 has a structure in which an aspherical convex lens made of resin is added to the upper and lower surfaces of an optical element substrate 501 that is a flat glass substrate by a replica manufacturing method. In addition, a method in which the convex lens portion is formed integrally with the substrate by a method such as injection molding using a resin, compression molding, or the like, or glass molding using the entire glass or injection molding using the entire resin can be selected.

光学素子基板501の下面には不要な光をカットする遮光層と赤外線カットフィルターが形成されている。   A light shielding layer for cutting unnecessary light and an infrared cut filter are formed on the lower surface of the optical element substrate 501.

撮像素子503上には光学素子512によって4つの物体像が形成され、これらが撮像素子上に設けられた4つの受光素子配列820a,820b,820c,820dで光電変換され、電気信号として捉えられる。図7(c)に示す受光素子配列820a,820b,820c,820dは多数の受光素子を二次元方向に並べた配列である。この4つの受光素子配列には緑色透過(G)フィルター、赤色透過(R)フィルター、青色透過(B)フィルター、更に緑色透過(G)フィルターが形成され、3原色に色分解された4つの画像を取り出すことができる。   Four object images are formed on the image sensor 503 by the optical element 512, and these are photoelectrically converted by the four light receiving element arrays 820a, 820b, 820c, and 820d provided on the image sensor and captured as electric signals. A light receiving element array 820a, 820b, 820c, and 820d shown in FIG. 7C is an array in which a large number of light receiving elements are arranged in a two-dimensional direction. In these four light receiving element arrays, a green transmission (G) filter, a red transmission (R) filter, a blue transmission (B) filter, and a green transmission (G) filter are formed, and four images are separated into three primary colors. Can be taken out.

撮像素子503と光学素子512との距離は透明ガラス製のスペーサ522と光学素子512を接着している熱紫外線硬化型エポキシ樹脂504の厚さによって調整する。スペーサ522と撮像素子503間には開口517aを有するTABフィルム517を挟み込み、金バンプを介して撮像素子とTABフィルム517とを電気的に接続する。さらにTABフィルム517は不図示の外部の電気回路と接続される。   The distance between the image sensor 503 and the optical element 512 is adjusted by the thickness of the thermal ultraviolet curable epoxy resin 504 that bonds the transparent glass spacer 522 and the optical element 512. A TAB film 517 having an opening 517a is sandwiched between the spacer 522 and the image sensor 503, and the image sensor and the TAB film 517 are electrically connected through gold bumps. Further, the TAB film 517 is connected to an external electric circuit (not shown).

受光素子配列を被写体上に逆投影した時の受光素子像の位置関係は、受光素子配列820a,820b,820c,820dの各受光素子の空間的な位相が配列間でずれた形となり、被写体上ではベイヤー配列のカラーフィルターを持った撮像素子と同等のサンプリングを行うこととなる。   The positional relationship of the light receiving element images when the light receiving element array is back projected onto the subject is such that the spatial phase of each light receiving element of the light receiving element arrays 820a, 820b, 820c, and 820d is shifted between the arrays. Then, sampling equivalent to that of an image pickup device having a Bayer array color filter is performed.

単一の撮影レンズを用いる撮像系との比較において、受光素子ピッチを固定して考えると、撮像素子上に2行2列の受光素子を一組として原色カラーフィルターを形成したベイヤー配列方式に比較し、この複眼方式は物体像の大きさが1/√4になる。これに伴って撮影レンズの焦点距離はおよそ1/√4=1/2にまで短くできる。したがって、カメラの薄型化に対して極めて有利である。   In comparison with an imaging system that uses a single photographic lens, if the light receiving element pitch is fixed, it is compared with a Bayer array system in which a primary color filter is formed by combining two rows and two columns of light receiving elements on the image sensor. In this compound eye system, the size of the object image is 1 / √4. Accordingly, the focal length of the taking lens can be shortened to about 1 / √4 = 1/2. Therefore, it is extremely advantageous for making the camera thinner.

次に、図6、図8を用いて受光素子の構造について説明する。   Next, the structure of the light receiving element will be described with reference to FIGS.

図8は図7(c)に示した撮像素子の詳細平面図である。   FIG. 8 is a detailed plan view of the image sensor shown in FIG.

図8において、820a,820b,820c,820dは受光素子配列であって、説明のために各受光素子配列は5行7列の35受光素子としている。実際には500行700列程度の配列にして解像度を高め、光精細な画像を得る。なお、受光素子配列820a,820b,820c,820dを囲んでいる破線は配列の位置についての理解を助けるためのもので、実際に撮像素子上に描かれているわけではない。101は受光素子の表面にあるマイクロレンズ、102はマイクロレンズ101の奥に位置する高屈折率層である。マイクロレンズ101はこの方向の平面図で見るとほぼ正方形であるが、その立体構造は軸対称型の凸型非球面を正方形に切り出した形状となっている。   In FIG. 8, reference numerals 820a, 820b, 820c, and 820d denote light receiving element arrays. For the sake of explanation, each light receiving element array is a 35 light receiving element of 5 rows and 7 columns. In practice, an array of about 500 rows and 700 columns is used to increase the resolution and obtain a light-definition image. The broken lines surrounding the light receiving element arrays 820a, 820b, 820c, and 820d are for helping understanding of the positions of the arrays, and are not actually drawn on the image sensor. Reference numeral 101 denotes a microlens on the surface of the light receiving element, and reference numeral 102 denotes a high refractive index layer located in the back of the microlens 101. The microlens 101 is substantially square when viewed in a plan view in this direction, but its three-dimensional structure is a shape obtained by cutting an axisymmetric convex aspherical surface into a square.

また、マイクロレンズの光軸はこの正方形の中心にあり、これに対して高屈折率層102は各受光素子配列の中心から離れるほど大きく偏芯している。これは、光学素子からの光束を効率よく光電変換部に導くためである。後述するように、この受光素子は光学素子からの光束を反射して光電変換部に導く屈折率分布構造を持っているので、マイクロレンズの偏芯に関する製造誤差の許容量を大きくすることができるようになっている。   In addition, the optical axis of the microlens is at the center of the square, and the high refractive index layer 102 is decentered with increasing distance from the center of each light receiving element array. This is for efficiently guiding the light beam from the optical element to the photoelectric conversion unit. As will be described later, since this light receiving element has a refractive index distribution structure that reflects the light beam from the optical element and guides it to the photoelectric conversion unit, it is possible to increase the tolerance of the manufacturing error related to the eccentricity of the microlens. It is like that.

さらに、514は受光素子配列820a,820b,820c,820dからの出力信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路、515は受光素子配列820a,820b,820c,820dの光電変換動作のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータ、516は画像処理回路である。受光素子をCMOSセンサとすれば、半導体チップ503にこれらの回路を搭載するのは容易である。   Further, reference numeral 514 denotes an A / D conversion circuit that converts output signals from the light receiving element arrays 820a, 820b, 820c, and 820d into digital signals, and 515 indicates timing signals for photoelectric conversion operations of the light receiving element arrays 820a, 820b, 820c, and 820d. A timing generator 516 is an image processing circuit. If the light receiving element is a CMOS sensor, it is easy to mount these circuits on the semiconductor chip 503.

図6は図7(c)に示す受光素子列111の拡大断面図である。受光素子列111は中央部の連続する4つの受光素子を受光素子配列820bから抽出した。   FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the light receiving element array 111 shown in FIG. In the light receiving element array 111, four continuous light receiving elements in the center are extracted from the light receiving element array 820b.

図6において、103はシリコン基板、104はシリコン基板上に形成された光電変換部、107は各受光素子の電荷蓄積動作や信号読み出し動作を制御するためのアルミニウム配線、101は前述したマイクロレンズ、108はマイクロレンズ101の光軸、105は所定の色成分を透過させるカラーフィルター、106は低屈折率層、102は低屈折率層106とともに屈折率分布構造を形成する高屈折率層、109は光拡散層である。   In FIG. 6, 103 is a silicon substrate, 104 is a photoelectric conversion unit formed on the silicon substrate, 107 is an aluminum wiring for controlling charge accumulation operation and signal readout operation of each light receiving element, 101 is the above-described microlens, Reference numeral 108 denotes an optical axis of the microlens 101, 105 denotes a color filter that transmits a predetermined color component, 106 denotes a low refractive index layer, 102 denotes a high refractive index layer that forms a refractive index distribution structure together with the low refractive index layer 106, 109 denotes It is a light diffusion layer.

各構成要素の材質と屈折率は、次のとおりである。
・マイクロレンズ101 材料:樹脂、屈折率:1.58
・カラーフィルター105 材料:樹脂、屈折率:1.5
・低屈折率層106 材料:SiO2、屈折率:1.46
・高屈折率層102 材料:Si34、屈折率:2.0
・光拡散層109 材料:Si34とSiO2の周期構造、屈折率:Si34=2.0、SiO2=1.46
光拡散層はSi34とSiO2の周期構造によって入射光を様々な方向に偏向する。この構造は回折格子やSWS(sub-wave-length structure)である。
The material and refractive index of each component are as follows.
Microlens 101 Material: Resin, Refractive index: 1.58
Color filter 105 Material: Resin, Refractive index: 1.5
Low refractive index layer 106 Material: SiO 2 , Refractive index: 1.46
High refractive index layer 102 Material: Si 3 N 4 , Refractive index: 2.0
Light diffusion layer 109 Material: Periodic structure of Si 3 N 4 and SiO 2 Refractive index: Si 3 N 4 = 2.0, SiO 2 = 1.46
The light diffusion layer deflects incident light in various directions by the periodic structure of Si 3 N 4 and SiO 2 . This structure is a diffraction grating or a SWS (sub-wave-length structure).

マイクロレンズ101は光電変換部104への集光効率を高めるためのもので、この構造の受光素子に於いては高屈折率層102の中央部付近に焦点を有している。したがって、光学素子512の凸レンズ600bから出射した光束はマイクロレンズ101の作用で高屈折率層102の内部に凸レンズ600bの瞳像を形成する。ただし、光拡散層109で、光線が分散し偏向するので、瞳像はぼやけた状態である。   The microlens 101 is for increasing the efficiency of condensing light onto the photoelectric conversion unit 104. In the light receiving element having this structure, the microlens 101 has a focal point near the center of the high refractive index layer 102. Therefore, the light beam emitted from the convex lens 600 b of the optical element 512 forms a pupil image of the convex lens 600 b inside the high refractive index layer 102 by the action of the microlens 101. However, since light rays are dispersed and deflected in the light diffusion layer 109, the pupil image is blurred.

また、高屈折率層102は低屈折率層106によって周囲を覆われており、高屈折率層102から低屈折率層106との界面に臨界角を超えて入射した光は全反射する。この構造は、画面の周辺部において受光素子に斜入射する光線を光電変換部に導くためのものである。   Further, the high refractive index layer 102 is covered with a low refractive index layer 106, and light incident from the high refractive index layer 102 to the interface with the low refractive index layer 106 beyond the critical angle is totally reflected. This structure is for guiding the light beam obliquely incident on the light receiving element in the peripheral portion of the screen to the photoelectric conversion unit.

高屈折率層102を低屈折率層106で取り囲んだ屈折率構造は、一旦アルミニウム配線107を十分覆う高さまでフラットに形成したSiO2を四角柱状に部分的にエッチングで除去した後、そこにSi34を埋め込み、さらに平滑化してその上にSiO2層を乗せるといった方法で作製する。 The refractive index structure in which the high-refractive index layer 102 is surrounded by the low-refractive index layer 106 is obtained by removing SiO 2 once formed flat enough to sufficiently cover the aluminum wiring 107 by etching into a quadrangular column and then adding Si 2 3 N 4 is embedded, smoothed, and a SiO 2 layer is placed thereon.

図9と図10は受光素子へ入射する光の挙動を説明するための図で、図9は画面中央部の受光素子の一つを抜き出した図、図10は画面周辺部の受光素子の一つを抜き出した図である。   9 and 10 are diagrams for explaining the behavior of light incident on the light receiving element. FIG. 9 is a diagram showing one of the light receiving elements in the center of the screen, and FIG. It is the figure which extracted one.

図9において119と120は凸レンズ600bの瞳の周辺を発して受光素子117に入射する光線である。受光素子117は受光素子配列820bの中央部に位置し、凸レンズ600bが形成するイメージサークルの中心であるため、光線119と光線120は光軸108に対して等しい角度だけ逆方向に倒れている。また、光線119と光線120は高屈折率層102内の領域123と領域124で瞳端部の像を形成し、そのあと拡がりながら光電変換部104に入射して、電気信号に変換される。ただし、光拡散層109で、矢印130のように光線が分散し偏向するので、瞳像はぼやけた状態になり、しかも一部の光線は高屈折率層120に入ることができなくなる。   In FIG. 9, reference numerals 119 and 120 denote light rays that are emitted from the periphery of the pupil of the convex lens 600 b and enter the light receiving element 117. Since the light receiving element 117 is located at the center of the light receiving element array 820b and is the center of the image circle formed by the convex lens 600b, the light beam 119 and the light beam 120 are inclined in the opposite direction by an equal angle with respect to the optical axis 108. In addition, the light beam 119 and the light beam 120 form an image of the pupil end portion in the region 123 and the region 124 in the high refractive index layer 102, and then enter the photoelectric conversion unit 104 while being spread and converted into an electric signal. However, since light rays are dispersed and deflected as indicated by an arrow 130 in the light diffusion layer 109, the pupil image is in a blurred state, and some light rays cannot enter the high refractive index layer 120.

一方、図10において121と122は凸レンズ600bの瞳の周辺を発して受光素子118に入射する光線である。屈折率分布構造によれば、光電変換部の面積が拡大されたのと等価となるので、受光素子配列へ斜めに入射する光の利用効率が高い。受光素子配列へ斜めに入射する光を有効に利用できる性質を活用すると、焦点距離の短い光学系の採用によるより薄型の複眼撮像装置を実現することが出来る。   On the other hand, 121 and 122 in FIG. 10 are light rays that are emitted from the periphery of the pupil of the convex lens 600 b and enter the light receiving element 118. Since the refractive index distribution structure is equivalent to the enlargement of the area of the photoelectric conversion unit, the utilization efficiency of light incident obliquely on the light receiving element array is high. By utilizing the property of effectively using light incident obliquely on the light receiving element array, it is possible to realize a thinner compound eye imaging device by adopting an optical system with a short focal length.

受光素子118は受光素子配列820bの周辺部に位置し、凸レンズ600bが形成するイメージサークルの周辺であるため、光線121と光線122は光軸108に対して異なる角度だけ傾いている。また、光線121と光線122は高屈折率層102内の領域125と領域126で瞳端部の像を形成する。そのあと拡がりながら、一部は高屈折率層102と低屈折率層106の界面の領域127で全反射し、低屈折率層106に抜けることなく効率よく光電変換部104に入射して、電気信号に変換される。ただし、光拡散層109で、矢印131のように光線が分散し偏向するので、瞳像はぼやけた状態になり、しかも一部の光線は高屈折率層120に入ることができなくなる。   Since the light receiving element 118 is located in the periphery of the light receiving element array 820b and is around the image circle formed by the convex lens 600b, the light beam 121 and the light beam 122 are inclined by different angles with respect to the optical axis 108. Further, the light beam 121 and the light beam 122 form an image of the pupil end portion in the region 125 and the region 126 in the high refractive index layer 102. Then, while spreading, a part of the light is totally reflected by the region 127 at the interface between the high refractive index layer 102 and the low refractive index layer 106, and efficiently enters the photoelectric conversion unit 104 without passing through the low refractive index layer 106. Converted to a signal. However, since light rays are dispersed and deflected as indicated by an arrow 131 in the light diffusion layer 109, the pupil image is in a blurred state, and some light rays cannot enter the high refractive index layer 120.

このような光拡散層109の光拡散作用により、第1の実施の形態にて示したのと同様の透過光利用効率が得られる。   Due to the light diffusing action of the light diffusing layer 109, the transmitted light utilization efficiency similar to that shown in the first embodiment can be obtained.

実効光強度分布を撮像装置の断面で示した模式図が図11である。   FIG. 11 is a schematic diagram showing the effective light intensity distribution in a cross section of the imaging apparatus.

図4、図5と同様に図11では実効光強度分布を濃度で表現している。   Like FIG. 4 and FIG. 5, in FIG. 11, the effective light intensity distribution is expressed by density.

図11において、146は複眼光学素子、140aと140cは4つの凸レンズの内の2つ、141aは凸レンズ140aの光軸、141cは凸レンズ140cの光軸、142は複眼光学素子146によって形成された物体像を電気信号に変換する撮像素子、143は複眼光学素子146と撮像素子142を保持し、暗箱としての機能を有する筐体である。144は凸レンズ140aを透過して光軸141a上の受光素子に物体像を形成する光束、145は凸レンズ140cを透過して光軸141c上の受光素子に物体像を形成する光束である。   In FIG. 11, 146 is a compound eye optical element, 140a and 140c are two of four convex lenses, 141a is an optical axis of the convex lens 140a, 141c is an optical axis of the convex lens 140c, and 142 is an object formed by the compound eye optical element 146. An image sensor 143 that converts an image into an electrical signal is a housing that holds the compound-eye optical element 146 and the image sensor 142 and functions as a dark box. Reference numeral 144 denotes a light beam that passes through the convex lens 140a and forms an object image on the light receiving element on the optical axis 141a. Reference numeral 145 denotes a light beam that passes through the convex lens 140c and forms an object image on the light receiving element on the optical axis 141c.

光束144と光束145は何れも中央に強度の高い部分を有し、光束の周囲に向かって強度が低下している。   Both the light beam 144 and the light beam 145 have a high intensity portion at the center, and the intensity decreases toward the periphery of the light beam.

結像光束の利用効率を光束の中心部から周辺部にかけて低下させると、光学素子の実質的なMTFを、撮像素子の受光素子ピッチで決まるナイキスト周波数を超える高周波域でレスポンスが低く、ナイキスト周波数以下の周波数域でレスポンスが高いといった極めて望ましい特性とすることができる。したがって、モアレが少なく、しかもメリハリのある高精細な画像が得られる。   When the utilization efficiency of the imaged light beam is reduced from the center to the periphery of the light beam, the response of the optical MTF is low in the high frequency range exceeding the Nyquist frequency determined by the light receiving element pitch of the image sensor, and below the Nyquist frequency. Highly desirable characteristics such as high response in the frequency range. Therefore, a high-definition image with less moire and sharpness can be obtained.

また、前述のように大変厳しい製造誤差を要求されるので、複眼のそれぞれは1枚のレンズで構成するのが望ましい。1枚のレンズで構成された光学系で、絞りをレンズの前側か後ろ側に配置すると、かなり大きなディストーションが発生するが、本実施形態の受光素子構造を用いると実質的に両凸レンズの内部に絞りを形成したのと等価であるから、ディストーションを小さく抑えることができる。   Further, as described above, since a very strict manufacturing error is required, each compound eye is preferably composed of one lens. In an optical system composed of a single lens, a considerably large distortion occurs when the stop is arranged on the front side or the rear side of the lens. However, when the light receiving element structure of the present embodiment is used, it is substantially inside the biconvex lens. Since this is equivalent to forming a diaphragm, distortion can be suppressed to a small level.

(第3の実施の形態)
図12は本発明による撮像装置の第3の実施の形態を説明するための図であって、撮像素子の受光素子列の拡大断面図である。
(Third embodiment)
FIG. 12 is a diagram for explaining a third embodiment of the imaging apparatus according to the present invention, and is an enlarged sectional view of a light receiving element array of the imaging element.

図12において、313はシリコン基板、314はシリコン基板上に形成された光電変換部、317は各受光素子の電荷蓄積動作や信号読み出し動作を制御するためのアルミニウム配線、311はマイクロレンズ、318はマイクロレンズ311の光軸、315は所定の色成分を透過させるカラーフィルター、316は絶縁層である。   In FIG. 12, 313 is a silicon substrate, 314 is a photoelectric conversion unit formed on the silicon substrate, 317 is an aluminum wiring for controlling charge accumulation operation and signal readout operation of each light receiving element, 311 is a micro lens, 318 is An optical axis of the micro lens 311, 315 is a color filter that transmits a predetermined color component, and 316 is an insulating layer.

各構成要素の材質と屈折率は、次のとおりである。
・マイクロレンズ311 材料:樹脂、屈折率:1.58
・カラーフィルター315 材料:樹脂、屈折率:1.5
・絶縁層316 材料:SiO2、屈折率:1.46
マイクロレンズ311は光電変換部314への集光効率を高めるためのもので、この構造の受光素子に於いては320で示した位置に焦点を有している。したがって、光学素子から出射した光束はマイクロレンズ311の作用で点320付近に光学素子の瞳像を形成する。
The material and refractive index of each component are as follows.
Microlens 311 Material: Resin, Refractive index: 1.58
Color filter 315 Material: Resin, Refractive index: 1.5
Insulating layer 316 Material: SiO 2 , refractive index: 1.46
The microlens 311 is for increasing the efficiency of condensing light onto the photoelectric conversion unit 314. In the light receiving element having this structure, the microlens 311 has a focus at a position indicated by 320. Therefore, the light beam emitted from the optical element forms a pupil image of the optical element near the point 320 by the action of the micro lens 311.

焦点位置320はアルミニウム配線317とカラーフィルター315の中間にあって、光電変換部314までは、通常、数μm程度離れている。   The focal position 320 is in the middle of the aluminum wiring 317 and the color filter 315, and is usually about several μm away from the photoelectric conversion unit 314.

図13は撮像素子の受光素子に入射する光線のトレース図である。   FIG. 13 is a trace diagram of light rays incident on the light receiving element of the image sensor.

マイクロレンズ311は、およそ円盤状にエッチングした樹脂を高温下で溶融させ、樹脂の表面張力の作用を用いて球面形状に成形する。したがって、容易に球面収差を残存させることができ、マイクロレンズ311の中央部を通過した光線に比べて周辺部を通過した光線は一点に集光する偏角よりも強く曲げることができる。この結果、図13に示すように焦点位置320の前後での瞳像のボケ具合は大きく異なって、焦点位置320よりマイクロレンズ311側では瞳像のエッジがはっきりし、反対側では瞳像のエッジが不鮮明になる。この性質を利用して、光電変換部314よりも手前で焦点を結ばせ、光電変換部314上にはエッジが不鮮明な瞳像を投影することによって、瞳上での透過光利用効率が滑らかに変化する特性を得ることができる。   The microlens 311 melts a resin etched in a disk shape at a high temperature and forms it into a spherical shape using the surface tension of the resin. Therefore, spherical aberration can be easily left, and the light beam that has passed through the peripheral portion can be bent more strongly than the declination angle that converges at one point compared to the light beam that has passed through the central portion of the microlens 311. As a result, as shown in FIG. 13, the degree of blurring of the pupil image before and after the focal position 320 is greatly different, and the edge of the pupil image is clear on the microlens 311 side from the focal position 320, and the edge of the pupil image is on the opposite side. Becomes unclear. Utilizing this property, focusing is performed in front of the photoelectric conversion unit 314, and a pupil image with an unclear edge is projected onto the photoelectric conversion unit 314, so that the transmission light utilization efficiency on the pupil is smooth. A changing characteristic can be obtained.

こういった作用により、第1の実施の形態にて示したのと同様の透過光利用効率が得られる。   By such an operation, the transmitted light utilization efficiency similar to that shown in the first embodiment can be obtained.

結像光束の利用効率を光束の中心部から周辺部にかけて低下させると、光学素子の実質的なMTFを、撮像素子の受光素子ピッチで決まるナイキスト周波数を超える高周波域でレスポンスが低く、ナイキスト周波数以下の周波数域でレスポンスが高いといった極めて望ましい特性とすることができる。したがって、モアレが少なく、しかもメリハリのある高精細な画像が得られる。   When the utilization efficiency of the imaged light beam is reduced from the center to the periphery of the light beam, the response of the optical MTF is low in the high frequency range exceeding the Nyquist frequency determined by the light receiving element pitch of the image sensor, and below the Nyquist frequency. Highly desirable characteristics such as high response in the frequency range. Therefore, a high-definition image with less moire and sharpness can be obtained.

ここではマイクロレンズを撮像素子の表面に形成したが、内層レンズとして表面と光電変換部との中間位置に形成しても良い。   Although the microlens is formed on the surface of the image sensor here, it may be formed as an inner layer lens at an intermediate position between the surface and the photoelectric conversion unit.

(第4の実施の形態)
図14は本発明による撮像装置の第4の実施の形態を説明するための図であって、一眼レフカメラの斜視図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 14 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the imaging apparatus according to the present invention, and is a perspective view of a single-lens reflex camera.

図14において、401は物体像を形成するための結像レンズ、402は結像レンズ401の光軸である。結像レンズ401は不図示のエネルギー源と不図示の駆動機構により結像位置を光軸402の方向に調節することができる。結像レンズ401は単焦点レンズの他にズームレンズやシフトレンズであっても良い。また、種々の特性(Fナンバーや焦点距離など)をもった結像レンズに交換可能であっても良い。   In FIG. 14, 401 is an imaging lens for forming an object image, and 402 is an optical axis of the imaging lens 401. The imaging lens 401 can adjust the imaging position in the direction of the optical axis 402 by an energy source (not shown) and a driving mechanism (not shown). The imaging lens 401 may be a zoom lens or a shift lens in addition to a single focus lens. Further, it may be exchangeable for an imaging lens having various characteristics (F number, focal length, etc.).

結像レンズ401から出射した光束は斜設されたハーフミラー403で透過光と反射光に分割される。404は反射光を接眼レンズ409に導くためのペンタダハプリズム、405は透過光を反射収斂する楕円表面鏡である。楕円表面鏡405の背後には不図示のフォーカルプレーンシャッターと撮像面となるエリアセンサーが配置されている。ハーフミラー403で反射した光束はペンタダハプリズム404を通って接眼レンズ409から射出し、カメラの使用者は接眼レンズ409を通して物体像を正立正像として観察することができる。また、撮像状態ではハーフミラー403と楕円表面鏡405は撮影光路から退避し、フォーカルプレーンシャッターが開いて、エリアセンサーに適正な光量を露光する。   The light beam emitted from the imaging lens 401 is divided into transmitted light and reflected light by a half mirror 403 provided obliquely. Reference numeral 404 denotes a penta roof prism for guiding the reflected light to the eyepiece lens 409, and reference numeral 405 denotes an elliptical surface mirror that reflects and converges the transmitted light. A focal plane shutter (not shown) and an area sensor serving as an imaging surface are arranged behind the elliptical surface mirror 405. The light beam reflected by the half mirror 403 is emitted from the eyepiece lens 409 through the penta roof prism 404, and the user of the camera can observe the object image as an erect image through the eyepiece lens 409. In the imaging state, the half mirror 403 and the elliptical surface mirror 405 are retracted from the photographing optical path, the focal plane shutter is opened, and an appropriate amount of light is exposed to the area sensor.

406は曲面鏡、407は射出面に4つの楕円凸面407a,407b,407c,407dを備えた再結像レンズ、408は焦点検出用の撮像素子であって、楕円表面鏡405を含め、これらは位相差検出方式の焦点検出装置を構成する要素である。再結像レンズ407は本発明で言うところの光学素子である。   406 is a curved mirror, 407 is a re-imaging lens having four elliptical convex surfaces 407a, 407b, 407c, and 407d on the exit surface, 408 is an image sensor for focus detection, including an elliptical surface mirror 405, It is an element constituting a phase difference detection type focus detection device. The re-imaging lens 407 is an optical element referred to in the present invention.

楕円表面鏡405で反射した光束は曲面鏡406でさらに反射し、再結像レンズ407に入射する。楕円表面鏡405は撮像面の手前に配置されているので、楕円表面鏡405と曲面鏡406の間に物体の1次像が形成される。さらに、前述のように再結像レンズが4つの射出面407a,407b,407c,407dを有しているので、これらの作用によって撮像素子408上には4つの2次物体像が形成される。   The light beam reflected by the elliptical surface mirror 405 is further reflected by the curved mirror 406 and enters the re-imaging lens 407. Since the elliptical surface mirror 405 is disposed in front of the imaging surface, a primary image of the object is formed between the elliptical surface mirror 405 and the curved mirror 406. Further, since the re-imaging lens has the four exit surfaces 407a, 407b, 407c, and 407d as described above, four secondary object images are formed on the image sensor 408 by these actions.

楕円表面鏡405は結像レンズ401の射出瞳と再結像レンズ407の入射瞳を共役な関係に置く作用を有し、再結像レンズ407を通って焦点検出に供される光束が結像レンズ401の射出瞳上を通過する領域を規制している。一般に、位相差検出方式の焦点検出で焦点検出光束が結像レンズ401でけられると、焦点検出精度の低下を招くために、けられが生じないような焦点検出光束を設定する必要がある。特に、結像レンズが交換可能な撮像システムでは、想定する射出瞳を交換用結像レンズ群の代表的な位置として、どの結像レンズが装着されても焦点検出光束がけられないことを保証する。   The elliptical surface mirror 405 has a function of placing the exit pupil of the imaging lens 401 and the entrance pupil of the re-imaging lens 407 in a conjugate relationship, and a light beam used for focus detection through the re-imaging lens 407 forms an image. A region passing through the exit pupil of the lens 401 is restricted. In general, when the focus detection light beam is shifted by the imaging lens 401 in the focus detection of the phase difference detection method, it is necessary to set the focus detection light beam so that the focus detection accuracy is not lowered. In particular, in an imaging system in which the imaging lens can be exchanged, the assumed exit pupil is used as a representative position of the exchangeable imaging lens group to guarantee that no focus detection light beam can be produced regardless of which imaging lens is mounted. .

410はゴーストの発生を防ぐための多孔マスクである。多孔マスク410は4つの開口を有し、これらの開口は再結像レンズ407の有効光束が余裕を持って通過できるような大きさとなっている。また、曲面鏡406には温度や湿度に依存する形状の変化を抑えるためにシリカ等のフィラーを充填した樹脂を用い、鏡面部分にフィラーが出ないように成形する。
再結像レンズ407は酸化ニオブのナノスケール粒子をアクリルに均一分散させたコンポジット材で成形され、入射面には赤外光を反射するための誘電体多層膜が形成されている。したがって、撮像素子408上に形成された物体の2次像は赤外光成分を除いたものとなり、撮像素子408に400nmよりも長い光の波長に対して感度を持たせることで、可視光に対するセンサー出力を得ることができる。結像レンズ401が形成した可視光の物体像を撮像する場合には、可視光に対するセンサー出力を得て、可視光を基にした焦点検出を行うのが望ましい。
410 is a porous mask for preventing the occurrence of ghosts. The porous mask 410 has four openings, and these openings are sized so that the effective light beam of the re-imaging lens 407 can pass with a margin. The curved mirror 406 is made of a resin filled with a filler such as silica in order to suppress changes in shape depending on temperature and humidity, and is molded so that the filler does not appear on the mirror surface portion.
The re-imaging lens 407 is formed of a composite material in which niobium oxide nanoscale particles are uniformly dispersed in acrylic, and a dielectric multilayer film for reflecting infrared light is formed on the incident surface. Therefore, the secondary image of the object formed on the image sensor 408 is obtained by removing the infrared light component, and by making the image sensor 408 sensitive to a wavelength of light longer than 400 nm, Sensor output can be obtained. When capturing an object image of visible light formed by the imaging lens 401, it is desirable to obtain a sensor output for visible light and perform focus detection based on visible light.

図15は撮像素子408の受光素子部の断面図である。   FIG. 15 is a cross-sectional view of the light receiving element portion of the image sensor 408.

図15において、光は上方から撮像素子に入射する。撮像素子408はオンチップマイクロレンズを有するCMOS型のセンサーで、このマイクロレンズの働きで焦点検出光束のFナンバーを規定できる。   In FIG. 15, light enters the image sensor from above. The image sensor 408 is a CMOS sensor having an on-chip microlens, and the F number of the focus detection light beam can be defined by the action of the microlens.

図15において、151はシリコン基板、152は埋め込みフォトダイオードの光電変換部、153はポリシリコン配線層、154はアルミニウムあるいは銅の第1配線層、155はアルミニウムあるいは銅を用いた不透明の第2配線層、156はシリコン酸化膜、疎水性多孔質シリカ、シリコン酸化窒化膜、およびシリコン窒化膜などによる層間絶縁膜とパッシベーション膜、158はマイクロレンズ、157は第2配線層からマイクロレンズまでの距離を高精度に設定するための平坦化層である。第2配線層155は離散的に設けられた開口を有した金属膜であって、開口以外は可視光を通さない。したがって、第2配線層155は撮像素子108を動作させる電気的な機能と受光光束の角度特性を制御する光学的な機能を併せ持っている。平坦化層157は熱硬化型の樹脂や紫外線硬化型の樹脂をスピンコートした後にキュアするとか、樹脂フィルムを接着するといった手法で形成される。   In FIG. 15, 151 is a silicon substrate, 152 is a photoelectric conversion portion of a buried photodiode, 153 is a polysilicon wiring layer, 154 is a first wiring layer made of aluminum or copper, and 155 is an opaque second wiring using aluminum or copper. 156 is an interlayer insulating film and passivation film made of silicon oxide film, hydrophobic porous silica, silicon oxynitride film, silicon nitride film, etc., 158 is a microlens, 157 is a distance from the second wiring layer to the microlens. It is a planarization layer for setting with high accuracy. The second wiring layer 155 is a metal film having openings provided discretely, and does not transmit visible light except for the openings. Therefore, the second wiring layer 155 has both an electrical function for operating the image sensor 108 and an optical function for controlling the angle characteristics of the received light beam. The flattening layer 157 is formed by a method of curing after spin coating a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin, or bonding a resin film.

各光電変換部152の端部には不図示の回路部が接続されている。回路部内には転送スイッチとしてはたらく転送用MOSトランジスタ、リセット電位を供給するリセット用MOSトランジスタ、ソースフォロワアンプMOSトランジスタ、選択的にソースフォロワアンプMOSトランジスタから信号を出力させるための選択用MOSトランジスタ等を有する。   A circuit unit (not shown) is connected to the end of each photoelectric conversion unit 152. In the circuit section, there are a transfer MOS transistor that functions as a transfer switch, a reset MOS transistor that supplies a reset potential, a source follower amplifier MOS transistor, a select MOS transistor for selectively outputting a signal from the source follower amplifier MOS transistor, and the like. Have.

ここで、マイクロレンズ158は、樹脂、SiO2、TiO2、Si34、などで形成され、単に集光のためではなく結像のために使用するので軸対称型の球面レンズ、あるいは軸対称型の非球面レンズである。対称軸160を持つ形状であるために平面的に見ると円形であるが、一画素に複数のマイクロレンズを設けて、1画素の受光面積を大きく維持することも出来る。こうすれば、低輝度の物体に対しても十分な撮像素子出力が得られる。さらに、光の表面反射を抑制するために、マイクロレンズの表面に低屈折率の薄膜や可視光の波長以下の微細構造(所謂Sub-Wavelength Structure)を形成しても良い。 Here, the microlens 158 is formed of resin, SiO 2 , TiO 2 , Si 3 N 4 , and the like, and is used not only for focusing but also for imaging. It is a symmetric aspherical lens. Since it is a shape having a symmetry axis 160 and is circular when viewed in plan, a plurality of microlenses can be provided in one pixel, and the light receiving area of one pixel can be maintained large. In this way, a sufficient image sensor output can be obtained even for a low-luminance object. Furthermore, in order to suppress surface reflection of light, a thin film having a low refractive index or a fine structure (so-called sub-wavelength structure) having a wavelength equal to or less than the wavelength of visible light may be formed on the surface of the microlens.

再結像レンズ407から出射した光束は撮像素子408のマイクロレンズ158に先ず入射し、次に第2配線層に設けられた開口155aを通り抜けた成分が光電変換部152に入射して、電気信号に変換される。開口を形成するための遮光層と第2配線層を兼用したので、開口のための遮光層を特別に設ける必要が無く撮像素子の構成を簡略化することが出来ている。   The light beam emitted from the re-imaging lens 407 first enters the micro lens 158 of the image sensor 408, and then the component that has passed through the opening 155a provided in the second wiring layer enters the photoelectric conversion unit 152, and the electric signal Is converted to Since the light shielding layer for forming the opening is also used as the second wiring layer, it is not necessary to provide a light shielding layer for the opening, and the configuration of the image sensor can be simplified.

ここで、再結像レンズ407の結像光束の利用効率について考える。仮に、マイクロレンズ158が完全に無収差の理想レンズであったとしても、開口155a の寸法が小さいとFナンバーで決まる回折限界によって開口155aの逆投影像はシャープな像にはならない。一般に、MTF特性のレスポンスは回折限界によって空間周波数の増加と共に単調に減少し、特定の周波数でゼロとなる。この周波数のことをカットオフ周波数と呼び、カットオフ周波数Nは次式で表される。   Here, the utilization efficiency of the imaging light flux of the re-imaging lens 407 will be considered. Even if the microlens 158 is an ideal lens having no aberration, if the size of the aperture 155a is small, the back projection image of the aperture 155a does not become a sharp image due to the diffraction limit determined by the F number. In general, the response of the MTF characteristic monotonously decreases with increasing spatial frequency due to the diffraction limit, and becomes zero at a specific frequency. This frequency is called a cut-off frequency, and the cut-off frequency N is expressed by the following equation.

N=1/(Fλ)
ここで、Fは理想レンズのFナンバー、λは光の波長である。
N = 1 / (Fλ)
Here, F is the F number of the ideal lens, and λ is the wavelength of light.

受光素子のピッチが2μmから20μm程度の可視光を撮像する撮像装置を想定し、例えば、F=5、λ=0.0005mmとすれば、カットオフ周波数は400本/mmということになる。これを波長に換算すると0.0025mmであり、数μm程度の大きさの物体は像のコントラストが下がってシャープに結像できないことが分かる。このように回折限界による像の劣化が大きい結像の領域では、マイクロレンズ158の幾何光学的な収差をどんなに改善しても像のコントラストの改善にはほとんど寄与しない。   Assuming an imaging device that captures visible light with a light receiving element pitch of about 2 μm to 20 μm. For example, if F = 5 and λ = 0.0005 mm, the cutoff frequency is 400 lines / mm. This is converted to a wavelength of 0.0025 mm, and it can be seen that an object having a size of several μm cannot be sharply formed because the contrast of the image is lowered. Thus, in the imaging region where the image degradation due to the diffraction limit is large, no matter how much the geometric optical aberration of the microlens 158 is improved, it hardly contributes to the improvement of the image contrast.

ところが、逆にこういった特性を用いると、光学素子の結像光束の利用効率を光束の中心部から周辺部にかけて低下させる効率調節手段として利用することが出来る。   On the other hand, if such characteristics are used, it can be used as an efficiency adjusting means for reducing the utilization efficiency of the imaged light flux of the optical element from the central portion to the peripheral portion of the light flux.

図15に示した第2配線層155の開口155aの寸法を0.3μmから9.0μm程度の小さい値に設定すると、マイクロレンズ158による逆投影像の輪郭はボケることになる。図17は、再結像レンズ407の射出瞳上での開口155aのマイクロレンズ158による逆投影像を示し、143a,143b,143c,143dは各受光素子の開口155aがマイクロレンズ158によって再結像レンズ407の射出瞳上に逆投影された像である。各受光素子の開口155aの像が4つの凸レンズの射出瞳上で重なるようにマイクロレンズの偏芯量が設定されている。   When the size of the opening 155a of the second wiring layer 155 shown in FIG. 15 is set to a small value of about 0.3 μm to 9.0 μm, the outline of the backprojected image by the microlens 158 is blurred. FIG. 17 shows a back-projected image of the aperture 155a on the exit pupil of the re-imaging lens 407 by the micro lens 158, and 143a, 143b, 143c, and 143d re-image the aperture 155a of each light receiving element by the micro lens 158. It is an image that is back projected onto the exit pupil of the lens 407. The eccentric amount of the microlens is set so that the images of the openings 155a of the respective light receiving elements overlap on the exit pupils of the four convex lenses.

このように逆投影像の輪郭がボケているということは、逆投影像の輪郭付近で開口155aを通過できる光量が徐々に変化していることを意味している。   Thus, the fact that the contour of the backprojection image is blurred means that the amount of light that can pass through the opening 155a in the vicinity of the contour of the backprojection image is gradually changing.

図16は実効光強度分布を撮像装置の断面で示した模式図である。   FIG. 16 is a schematic diagram showing the effective light intensity distribution in a cross section of the imaging apparatus.

図4、図5、図11と同様に図16では実効光強度分布を濃度で表現している。図16において、407は再結像レンズ、407aと407bは4つの凸レンズの内の2つ、441aは凸レンズ407aの光軸、441bは凸レンズ407bの光軸、408は再結像レンズ407によって形成された物体像を電気信号に変換する撮像素子、443は再結像レンズ407と撮像素子408を保持し、暗箱としての機能を有する筐体である。444は凸レンズ407aを透過して光軸441a上の受光素子に物体像を形成する光束、445は凸レンズ407bを透過して光軸441b上の受光素子に物体像を形成する光束である。   Like FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 11, in FIG. 16, the effective light intensity distribution is expressed by density. In FIG. 16, 407 is a re-imaging lens, 407a and 407b are two of the four convex lenses, 441a is the optical axis of the convex lens 407a, 441b is the optical axis of the convex lens 407b, and 408 is formed by the re-imaging lens 407. An image sensor 443 that converts the object image into an electrical signal is a housing that holds the re-imaging lens 407 and the image sensor 408 and functions as a dark box. Reference numeral 444 denotes a light beam that passes through the convex lens 407a and forms an object image on the light receiving element on the optical axis 441a. Reference numeral 445 denotes a light beam that passes through the convex lens 407b and forms an object image on the light receiving element on the optical axis 441b.

光束444と光束445は何れも中央に強度の高い部分を有し、光束の周囲に向かって強度が低下している。   Both the light beam 444 and the light beam 445 have a high intensity portion at the center, and the intensity decreases toward the periphery of the light beam.

結像光束の利用効率を光束の中心部から周辺部にかけて低下させると、再結像レンズ407の実質的なMTFを、撮像素子408の受光素子ピッチで決まるナイキスト周波数を超える高周波域でレスポンスが低く、ナイキスト周波数以下の周波数域でレスポンスが高いといった極めて望ましい特性とすることができる。したがって、撮像素子の出力に折り返し歪みが生じることがなく、この出力を用いることによって、高精度な焦点検出が可能となる。   If the utilization efficiency of the imaging light beam is decreased from the center to the periphery of the light beam, the response of the MTF of the re-imaging lens 407 is low in a high frequency region exceeding the Nyquist frequency determined by the light receiving element pitch of the image sensor 408. Therefore, it is possible to obtain extremely desirable characteristics such as high response in a frequency range below the Nyquist frequency. Therefore, aliasing distortion does not occur in the output of the image sensor, and by using this output, highly accurate focus detection can be performed.

以上説明したように、上記の実施形態によれば、撮像装置の光学素子にアポダイゼイションフィルターを用いることなく、光学素子の実質的なMTFを、撮像素子の受光素子ピッチで決まるナイキスト周波数を超える高周波域でレスポンスが低く、ナイキスト周波数以下の周波数域でレスポンスが高いといった極めて望ましい特性とすることができた。   As described above, according to the above-described embodiment, without using an apodization filter for the optical element of the imaging device, the substantial MTF of the optical element is set to the Nyquist frequency determined by the light receiving element pitch of the imaging element. It was possible to achieve extremely desirable characteristics such as a low response in the high frequency range exceeding and a high response in the frequency range below the Nyquist frequency.

レンズの内部にアポダイゼイションフィルターを形成するためにレンズを2体化する必要がないので、装置の構成が複雑化しない。この効果は特に複眼光学素子を用いる際に有効である。   Since it is not necessary to make two lenses in order to form an apodization filter inside the lens, the configuration of the apparatus is not complicated. This effect is particularly effective when a compound eye optical element is used.

また、MTFを制御すると、デフォーカス像のMTFにおいて高周波成分が顕著に低下するので、柔らかく好ましいボケ味を得ることができた。   Further, when the MTF is controlled, the high-frequency component is remarkably reduced in the MTF of the defocused image, so that a soft and preferable blur can be obtained.

1枚のレンズで構成された光学系で、絞りをレンズの前側か後ろ側に配置すると、かなり大きなディストーションが発生するが、本実施形態の受光素子構造を用いると実質的に両凸レンズの内部に絞りを形成したのと等価であるから、ディストーションを小さく抑えることができた。   In an optical system composed of a single lens, a considerably large distortion occurs when the stop is arranged on the front side or the rear side of the lens. However, when the light receiving element structure of the present embodiment is used, it is substantially inside the biconvex lens. Since this is equivalent to forming a diaphragm, the distortion can be kept small.

アポダイゼイションフィルターを必要としないので、撮像装置のコストを極めて安価にすることができた。   Since an apodization filter is not required, the cost of the imaging device can be made extremely low.

光学ローパスフィルターを必要としないので、撮像装置のコストを極めて安価にすることができた。   Since an optical low-pass filter is not required, the cost of the image pickup apparatus can be extremely reduced.

焦点検出装置に適用した場合、高い焦点検出精度を得ることができた。   When applied to a focus detection device, high focus detection accuracy could be obtained.

撮像素子の受光素子列の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the photo acceptance unit row of an image sensor. 撮像装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an imaging device. 図3(a)は瞳上での透過光利用効率を表す図、図3(b)は瞳面上の実効光強度分布の模式図である。FIG. 3A is a diagram showing the transmitted light utilization efficiency on the pupil, and FIG. 3B is a schematic diagram of the effective light intensity distribution on the pupil surface. 光軸上の受光素子37に入射する結像光束を表す図である。It is a figure showing the imaging light beam which injects into the light receiving element 37 on an optical axis. 撮影画面周辺の受光素子38に入射する結像光束を表す図である。It is a figure showing the imaging light beam which injects into the light receiving element 38 of an imaging | photography screen periphery. 受光素子列111の拡大断面図である。3 is an enlarged cross-sectional view of a light receiving element array 111. FIG. 図7(a)は撮像装置の平面図、図7(b)は側面図、図7(c)は撮像装置の一要素である半導体回路を形成した撮像素子の平面図である。FIG. 7A is a plan view of the imaging apparatus, FIG. 7B is a side view, and FIG. 7C is a plan view of an imaging element in which a semiconductor circuit as one element of the imaging apparatus is formed. 撮像素子の詳細平面図である。It is a detailed top view of an image sensor. 画面中央部の受光素子の一つを抜き出した図である。It is the figure which extracted one of the light receiving elements of the screen center part. 画面周辺部の受光素子の一つを抜き出した図である。It is the figure which extracted one of the light receiving elements of a screen peripheral part. 実効光強度分布を撮像装置の断面で示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the effective light intensity distribution in the cross section of the imaging device. 撮像素子の受光素子列の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the photo acceptance unit row of an image sensor. 撮像素子の受光素子に入射する光線のトレース図である。It is a trace figure of the light ray which injects into the light receiving element of an image pick-up element. 一眼レフカメラの光学系の斜視図である。It is a perspective view of the optical system of a single-lens reflex camera. 撮像素子108の受光素子部の断面図である。2 is a cross-sectional view of a light receiving element portion of an image sensor 108. FIG. 実効光強度分布を撮像装置の断面で示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the effective light intensity distribution in the cross section of the imaging device. 再結像レンズ407の射出瞳上での開口155aのマイクロレンズ158による逆投影像を示した図である。It is the figure which showed the back projection image by the micro lens 158 of the opening 155a on the exit pupil of the re-imaging lens 407.

符号の説明Explanation of symbols

19 光拡散層
109 光拡散層
102 高屈折率層
311,158 マイクロレンズ
155 第2配線層
19 Light diffusion layer 109 Light diffusion layer 102 High refractive index layer 311 158 Micro lens 155 Second wiring layer

Claims (8)

物体像を形成する光学系と、
該光学系によって形成された物体像を光電変換する複数の受光素子を備える撮像素子とを具備し、
前記撮像素子は、前記光学系の結像光束の利用効率を光束の中心部から周辺部に掛けて低下させる効率調節手段を、前記受光素子の構造の一部として備えることを特徴とする撮像装置。
An optical system for forming an object image;
An image sensor including a plurality of light receiving elements that photoelectrically convert an object image formed by the optical system;
The imaging device includes, as a part of the structure of the light receiving element, efficiency adjusting means for reducing the use efficiency of the imaging light flux of the optical system from the central portion to the peripheral portion of the light flux. .
前記効率調節手段は前記受光素子に入射する光の光路中に形成された光拡散層を備えることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the efficiency adjusting unit includes a light diffusion layer formed in an optical path of light incident on the light receiving element. 前記光拡散層はSi34とSiO2を周期的に配列して構成されることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 2, wherein the light diffusion layer is configured by periodically arranging Si 3 N 4 and SiO 2 . 前記効率調節手段は前記受光素子に入射する光の光路中に形成されたマイクロレンズを備えることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the efficiency adjusting unit includes a microlens formed in an optical path of light incident on the light receiving element. 前記マイクロレンズは、前記受光素子の表面付近に焦点面を有することを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 4, wherein the microlens has a focal plane in the vicinity of a surface of the light receiving element. 前記マイクロレンズは、該マクロレンズと前記受光素子の表面との中間位置に焦点面を有することを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 4, wherein the micro lens has a focal plane at an intermediate position between the macro lens and the surface of the light receiving element. 前記効率調節手段は前記受光素子に入射する光の光路中に形成された0.3μmから9.0μmの開口を備えることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the efficiency adjusting unit includes an opening of 0.3 μm to 9.0 μm formed in an optical path of light incident on the light receiving element. 前記効率調節手段は前記受光素子に入射する光の光路中に形成されたマイクロレンズを備え、前記開口は、前記マイクロレンズと前記受光素子の表面との中間位置に配置されていることを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。   The efficiency adjusting unit includes a microlens formed in an optical path of light incident on the light receiving element, and the opening is disposed at an intermediate position between the microlens and the surface of the light receiving element. The imaging device according to claim 7.
JP2004056662A 2004-03-01 2004-03-01 Imaging device Withdrawn JP2005252391A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004056662A JP2005252391A (en) 2004-03-01 2004-03-01 Imaging device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004056662A JP2005252391A (en) 2004-03-01 2004-03-01 Imaging device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005252391A true JP2005252391A (en) 2005-09-15

Family

ID=35032507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004056662A Withdrawn JP2005252391A (en) 2004-03-01 2004-03-01 Imaging device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005252391A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009015315A (en) * 2007-06-04 2009-01-22 Sony Corp Optical member, solid-state imaging device, and manufacturing method
JP2009238942A (en) * 2008-03-26 2009-10-15 Sony Corp Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
JP2010141358A (en) * 2010-03-15 2010-06-24 Sony Corp Solid-state imaging element
JP2012182432A (en) * 2011-02-09 2012-09-20 Canon Inc Photoelectric conversion device and imaging system
JP2013077839A (en) * 2013-01-11 2013-04-25 Toppan Printing Co Ltd Solid-state imaging apparatus
JP2014161014A (en) * 2011-03-07 2014-09-04 Panasonic Corp Imaging apparatus and range finder
JP2016225658A (en) * 2011-03-24 2016-12-28 キヤノン株式会社 Imaging device and imaging apparatus
KR20230095752A (en) * 2021-12-22 2023-06-29 비스에라 테크놀러지스 컴퍼니 리미티드 Light diffuser, image sensor package having the same and manufacturing method thereo

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009015315A (en) * 2007-06-04 2009-01-22 Sony Corp Optical member, solid-state imaging device, and manufacturing method
JP2014078015A (en) * 2007-06-04 2014-05-01 Sony Corp Optical member, solid imaging apparatus, and manufacturing method
US8586909B2 (en) 2007-06-04 2013-11-19 Sony Corporation Method of manufacturing an optical member having stacked high and low refractive index layers
US7791011B2 (en) 2008-03-26 2010-09-07 Sony Corporation Solid-state imaging device and manufacturing method thereof and electronic apparatus and manufacturing method thereof
JP2009238942A (en) * 2008-03-26 2009-10-15 Sony Corp Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
JP2010141358A (en) * 2010-03-15 2010-06-24 Sony Corp Solid-state imaging element
JP2012182432A (en) * 2011-02-09 2012-09-20 Canon Inc Photoelectric conversion device and imaging system
US9293493B2 (en) 2011-02-09 2016-03-22 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion apparatus and image sensing system
JP2014161014A (en) * 2011-03-07 2014-09-04 Panasonic Corp Imaging apparatus and range finder
JP2016225658A (en) * 2011-03-24 2016-12-28 キヤノン株式会社 Imaging device and imaging apparatus
JP2013077839A (en) * 2013-01-11 2013-04-25 Toppan Printing Co Ltd Solid-state imaging apparatus
KR20230095752A (en) * 2021-12-22 2023-06-29 비스에라 테크놀러지스 컴퍼니 리미티드 Light diffuser, image sensor package having the same and manufacturing method thereo
JP2023093286A (en) * 2021-12-22 2023-07-04 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司 Light diffuser, image sensor package having same, and manufacturing method thereof
JP7411002B2 (en) 2021-12-22 2024-01-10 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司 Light diffuser, image sensor package including the same, and manufacturing method thereof
KR102646195B1 (en) * 2021-12-22 2024-03-11 비스에라 테크놀러지스 컴퍼니 리미티드 Light diffuser, image sensor package having the same and manufacturing method thereo

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7119319B2 (en) Solid-state image sensing element and its design support method, and image sensing device
CN111508984B (en) Solid image sensor, solid image sensor manufacturing method and electronic device
CN101960353B (en) Focus detection device and imaging device with focus detection device
JP5503209B2 (en) Imaging device and imaging apparatus
US9854146B2 (en) Imaging apparatus with two image sensors
CN110636277B (en) Detection apparatus, detection method, and image pickup apparatus
KR20190088943A (en) Backside illumination image sensor, manufacturing method thereof and image-capturing device
JP5404693B2 (en) IMAGING ELEMENT, IMAGING DEVICE HAVING THE SAME, AND CAMERA SYSTEM
WO2005043893A1 (en) Imaging device
JPWO2005081020A1 (en) Optics and beam splitters
JP2012049257A (en) Solid state imaging device
US7515818B2 (en) Image capturing apparatus
JP2023159224A (en) Image sensor and imaging device
JP4532968B2 (en) Focus detection device
CN110050343A (en) Photographing element and focus-regulating device
JP2003241075A (en) Camera system, camera and photographic lens device
JP2005252391A (en) Imaging device
JP2023067935A (en) Imaging device
US7355154B2 (en) Image sensing apparatus with movable light flux splitter and control method thereof
CN110050344A (en) Camera element and focus adjustment device
JP6895724B2 (en) Image sensor and image sensor
US11418697B2 (en) Image sensor and photographing apparatus including the same
CN110036481A (en) Photographing element and focus-regulating device
TW200847414A (en) Image sensor with three sets of microlenses
JP5836629B2 (en) IMAGING ELEMENT, IMAGING APPARATUS HAVING THE SAME, AND CAMERA SYSTEM

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20070501