JP2006324934A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光の透過率の低下による信号の出力値の低下や歩留りの低下を招くことなく、カメラレンズの射出瞳距離が変化してもそれに応じてシェーディングをより適切に低減させる。
【解決手段】 角度調整部３は、イメージセンサ２の複数の画素の各受光部１２の撮像領域での位置に応じて、当該受光部１２へ向かう光の角度を調整する。角度調整部３は、屈折率可変部２１と、これに電圧を印加するための上部電極２２及び下部電極２３とを含む。屈折率可変部２１は、イメージセンサ２の光入射側において撮像領域に対応する領域の全体に渡って配置され、印加される電圧に応じて屈折率が変化する材料からなる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、固体撮像装置に関するものである。

近年、ビデオカメラや電子カメラが広く一般に普及している。これらのカメラには、ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型などの固体撮像装置が使用されている。このような固体撮像装置では、入射光の光量に応じて信号電荷を生成する画素がマトリクス状に複数配置されている。画素を構成する光電変換を行う受光部の光入射側には、マイクロレンズがオンチップに配置される場合が多い。これは、受光部に導かれる光量を増大させて、感度を高めるためである。入射光に応じて受光部にて生成された信号電荷は、ＣＣＤや信号線を介して外部に出力される。

ところで、このような固体撮像装置において、シェーディングと称される現象による感度ばらつきが生ずることが知られている。シェーディングは、複数の画素が２次元状に配置された撮像領域の中央部に比べて周辺部の入射光が撮像領域面に対して斜めに入射することに起因する。斜めに入射すると、いわゆるけられや光電変換効率の悪化が生ずる。したがって、撮像領域の中央部の方が周辺部に比べて、同じ入射光量でも画素の出力信号が大きくなる。よって、中央部の画素と周辺部の画素とで感度ばらつきが生ずるのである。

シェーディングは、画素数を増大させ画素領域が大きくなるに従い顕著となる。また、マイクロレンズを配置させると、それが無いときに比較してシェーディングがより顕著となる。

従来から、シェーディングを低減させるため、下記特許文献１〜３に開示されている固体撮像装置が提案されている。

特許文献１には、マイクロレンズを、中心から遠ざかるに従って受光部のピッチよりも小さいピッチで配列した固体撮像装置が、開示されている。

特許文献２の図１６〜図２０には、撮像領域での受光部の位置に応じて当該受光部への入射光の透過量を調整する透過率制御膜（エレクトロクロミック素子を用いた膜など）を設けた固体撮像装置が、開示されている。

特許文献３には、各画素毎に設けられたマイクロレンズを電気光学セラミックスで形成し、マイクロレンズの上下に、マイクロレンズに電圧を印加するための上部電極膜及び下部電極膜を設けた固体撮像装置が、開示されている。
特開平１−２１３０７９号公報 特開２００１−１８９４４２号公報 特開２００１−６０６７８号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている固体撮像装置では、マイクロレンズと受光部との位置関係は固定されているので、設計時に想定されたカメラレンズのある射出瞳距離及び絞り量に対しては、シェーディングを大きく低減させることができるものの、カメラレンズの射出瞳距離や絞り量が変化すると、周辺部に対する入射光の入射角度が変化してしまうことから、シェーディングをさほど低減することができなくなってしまう。なお、カメラレンズの射出瞳距離は、カメラレンズがズームレンズである場合のズームの焦点距離や、一眼レフカメラにおけるカメラレンズの交換などにより変化する。

一方、特許文献２に開示されている固体撮像装置では、透過率制御膜の各位置での透過率を周辺部から中央部に向かうほど低く設定することで、シェーディングを低減させることができ、しかも、カメラレンズの射出瞳距離や絞り量が変化しても、それに応じて各位置での透過率を設定することができるので、カメラレンズの射出瞳距離や絞り量が変化しても、それに応じてシェーディングをより適切に低減させることができる。

しかし、特許文献２に開示されている固体撮像装置では、光の透過率を低下させることによって、シェーディングを防止しているため、信号の出力値が低下する。このため、より微細化され光電変換部の開口率が低下すると、暗い場所などでの撮像に懸念がある。

また、特許文献３に開示されている固体撮像装置では、各マイクロレンズの焦点距離を変化させることができるので、カメラレンズの射出瞳距離や絞り量が変化しても、それに応じて各位置のマイクロレンズの焦点距離を設定することができる。したがって、カメラレンズの射出瞳距離や絞り量が変化しても、それに応じてシェーディングをより適切に低減させることができる。そして、特許文献３に開示されている固体撮像装置では、マイクロレンズの焦点距離を変化させるものであり、光の透過率を低下させるものではないので、信号の出力値は低下しない。

しかし、特許文献３に開示されている固体撮像装置では、各画素毎に対応したマイクロレンズが電気光学セラミックスで形成されている。電気光学セラミックスは、マイクロレンズの一般的な材料であるフォトレジスト等に比べて加工が困難である。したがって、特許文献３に開示されている固体撮像装置では、マイクロレンズを全ての画素で均一に形成することが容易ではない。マイクロレンズが各画素で不均一になると、各画素の感度にばらつきが生じてしまい、不良品となってしまう。このため、特許文献３に開示されている固体撮像装置では、歩留まりが低下してコスト上昇を招くおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、光の透過率の低下による信号の出力値の低下や歩留りの低下を招くことなく、カメラレンズの射出瞳距離が変化してもそれに応じてシェーディングをより適切に低減させることができる固体撮像装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による固体撮像装置は、光電変換を行う受光部を有する画素が撮像領域に２次元状に複数配置された固体撮像装置であって、前記複数の画素の前記各受光部の前記撮像領域での位置に応じて当該受光部へ向かう光の角度を調整する角度調整部を備えたものである。前記角度調整部は、前記複数の画素の前記受光部の光入射側において前記撮像領域に対応する領域の略全体に渡って配置され印加される電圧に応じて屈折率が変化する材料からなる屈折率可変部と、前記屈折率可変部に電圧を印加するための電極部と、を含む。

本発明の第２の態様による固体撮像装置は、前記第１の態様において、前記複数の画素の前記受光部にそれぞれ対応し当該受光部の光入射側に位置するマイクロレンズを備え、前記角度調整部は、前記マイクロレンズの光入射側に配置されたものである。

本発明の第３の態様による固体撮像装置は、前記第１又は第２の態様において、前記屈折率可変部は平板形状を持つものである。

本発明の第４の態様による固体撮像装置は、前記第３の態様において、前記電極部は、前記屈折率可変部の光入射側及びその反対側にそれぞれ形成された上部電極及び下部電極を含み、前記上部電極及び下部電極は、前記受光部が光電変換すべき光を透過させる材料で構成され、前記上部電極及び前記下部電極の少なくとも一方は、前記撮像領域に対応する領域の略中央部から周辺部に向かって複数に分割されたものである。

本発明の第５の態様による固体撮像装置は、前記第３の態様において、前記角度調整部は、前記屈折率可変部の光射出側において前記撮像領域に対応する領域の略全体に渡って配置された凸レンズを、含むものである。

本発明の第６の態様による固体撮像装置は、前記第５の態様において、前記電極部は、前記屈折率可変部の光入射側及びその反対側にそれぞれ形成された上部電極及び下部電極を含み、前記上部電極及び下部電極は、前記受光部が光電変換すべき光を透過させる材料で構成され、前記上部電極及び前記下部電極は、両方とも分割されていないものである。

本発明の第７の態様による固体撮像装置は、前記第１又は第２の態様において、前記屈折率可変部は凸レンズをなすように凸形状を持つものである。

本発明の第８の態様による固体撮像装置は、前記第７の態様において、前記電極部は、前記屈折率可変部の光入射側及びその反対側にそれぞれ形成された上部電極及び下部電極を含み、前記上部電極及び下部電極は、前記受光部が光電変換すべき光を透過させる材料で構成され、前記上部電極及び前記下部電極は、両方とも分割されていないものである。

本発明の第９の態様による固体撮像装置は、前記第４、第７及び第８のいずれかの態様において、前記角度調整部は、前記屈折率可変部の光入射側又はその反対側において前記撮像領域に対応する領域の略全体に渡って配置された凸レンズを、備えたものである。

本発明によれば、光の透過率の低下による信号の出力値の低下や歩留りの低下を招くことなく、カメラレンズの射出瞳距離が変化してもそれに応じてシェーディングをより適切に低減させることができる固体撮像装置を提供することができる。

以下、本発明による固体撮像装置について、図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］

図１は、本発明の第１の実施形態による固体撮像装置１に対してカメラレンズ１００から入射される光の様子を示す図である。図２は、図１に示す固体撮像装置１の要部を示す概略断面図である。図３は、図２中の上部電極２２のパターンを模式的に示す概略平面図である。図４は、図２中の一部を拡大した概略拡大図である。図５は、図１に示す固体撮像装置１の画素に入射される光の様子を示す図である。図５（ａ）は撮像領域の周辺部の画素に入射される光の様子を示し、図５（ｂ）は撮像領域の中央部の画素に入射される光の様子を示している。

本実施形態による固体撮像装置１は、図１に示すように、イメージセンサ２と、角度調整部３と、可変電圧供給部４と、パッケージ基体５を備えている。本実施の形態では、イメージセンサ２はパッケージ基体５に納められ、角度調整部３は、パッケージの封止ガラスの代わりとして、パッケージ基体５に取り付けられている。

イメージセンサ２は、図２及び図４に示すように、半導体基板としてのシリコン基板１１と、シリコン基板１１上の撮像領域において２次元状に複数配置された画素とを有している。各画素は、光電変換を行うフォトダイオード等の受光部１２を有している。受光部１２は、光を受けてその光量に応じた信号電荷を生成する。イメージセンサ２は、受光部１２に対応した開口部１３ａを持つ遮光膜１３を有している。遮光膜１３は、層間絶縁膜１４で覆われている。

各受光部１２上には、ＲＧＢのカラーフィルタ層１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂのいずれかが絶縁膜１４を介してオンチップに配置されている。図４においては、緑のカラーフィルタ層１５Ｇ、青のカラーフィルタ層１５Ｂが示されている。

カラーフィルタ層１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ上に平坦化膜１６を介して、マイクロレンズ１７が配置されている。マイクロレンズ１７は、受光部１２に対応してオンチップに配置され、入射光を受光部１２に集光させて受光部１２に導く。

角度調整部３は、イメージセンサ２の光入射側にイメージセンサ２から空間をあけて配置されている。角度調整部３は、各受光部１２の撮像領域での位置に応じて当該受光部１２へ向かう光の角度を調整する。本実施の形態では、角度調整部３は、カメラレンズ１００からの入射光がイメージセンサ２の各位置に入射する光がそれぞれ略垂直に入射するように、その角度を調整する。

本実施の形態では、角度調整部３は、図２及び図３に示すように、イメージセンサ２の光入射側において前記撮像領域に対応する領域Ｒの略全体に渡って配置された屈折率可変部２１と、屈折率可変部２１に電圧を印加するための上部電極２２及び下部電極２３とから構成されている。

屈折率可変部２１は、印加する電圧に応じて屈折率が変化する材料、すなわち、電気光学効果を有する材料で構成されている。本実施の形態では、屈折率可変部２１は、固体材料で構成されており、ＰＬＺＴ［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３］等の電気光学セラミックスで構成されている。この材料は、電気光学効果が大きいので、本発明に好ましい。しかし、屈折率可変部２１の材料は、これに限られるものではなく、ＬｉＮｂＯ_３や、電圧で屈折率が変化するその他の材料でも構わない。また、屈折率可変部２１は、液状材料を所望の形状をなすように封止する封止構造（例えば、液晶パネル等で知られている封止構造）を採用すれば、液状材料で構成してもよい。液状材料の例として、ＣＳ_２を挙げることができる。ＣＳ_２は電気光学効果が大きい。これらの点は、後述する実施の形態についても同様である。

本実施の形態では、屈折率可変部２１は、平板形状を有しており、その厚さは例えば１ｍｍとされる。

上部電極２２及び下部電極２３は、屈折率可変部２１の上面（光入射側の面）及び下面（光射出側の面）にそれぞれ形成されている。電極２２，２３は、受光部１２が光電変換すべき光を透過させる材料で構成され、例えば、ＩＴＯ膜で構成され、スパッタリング等により１００ｎｍの厚さで配置される。

本実施の形態では、下部電極２３は、分割されることなく、屈折率可変部２１の下面に全体的に形成されている。一方、上部電極２２は、前記撮像領域に対応する領域Ｒの中央部から周辺部に向かって複数に分割されている。本実施の形態では、図２乃至図４に示すように、上部電極２２は、領域Ｒの中央部から周辺部に向かって、同心円状のｎ個の上部個別電極２２−１〜２２−ｎに分割されている。図２及び図３では、図面表記の便宜上ｎ＝５として示しているが、実際には、屈折率可変部２１を屈折率分布型レンズとして機能させ得るように、図４に示すように、上部電極２２はもっと細かく分割されている。上部電極２２を細かく分割することが好ましいが、上部電極２２は適宜に粗く分割してもよい。なお、上部電極２２のみならず下部電極２３も同様に分割してもよいし、上部電極２２を分割する代わりに下部電極２３を分割してもよい。

下部電極２３及び各上部個別電極２２−１〜２２−ｎは、配線２４によって個々に可変電圧供給部４に接続され、下部電極２３と各上部個別電極２２−１〜２２−ｎとの間に、互いに独立して、可変の電圧を印加し得るようになっている。これらに印加する電圧値を適宜設定することで、屈折率可変部２１を屈折率分布型レンズとして機能させ得るとともに、それらの電圧値を変更することで、その焦点距離を変え得る。

本実施の形態では、可変電圧供給部４は、システムコントローラ等からカメラレンズ１００の射出瞳の光軸方向位置（図１では、カメラレンズ１００の絞り１０１の中心位置Ｐ）に応じた情報（例えば、カメラレンズがズームレンズである場合のズームの焦点距離や、一眼レフカメラにおける装着されているカメラレンズの焦点距離など）を受け、屈折率可変部２１が屈折率分布型レンズとして機能しかつその前側焦点が位置Ｐと一致するような値の電圧を、下部電極２３と各上部個別電極２２−１〜２２−ｎとの間に印加する。

その結果、屈折率可変部２１が屈折率分布型レンズとして機能しかつその前側焦点が位置Ｐと一致する。このため、図１及び図５に示すように、位置Ｐを通り撮像領域の周辺部の画素へ向かう主光線も、位置Ｐを通り撮像領域の中央部の画素へ向かう主光線と同じく、イメージセンサ２の面に対して垂直にイメージセンサ２（したがって、本実施の形態では、マイクロレンズ１７）に入射し、絞り１０１を通過して撮像領域の周辺部の画素へ向かう主光線以外の光線も、絞り１０１を通過して撮像領域の中央部の画素へ向かう主光線以外の光線と同じく、メージセンサ２の面に対してほぼ垂直にイメージセンサ２（したがって、本実施の形態では、マイクロレンズ１７）に入射する。

したがって、本実施の形態によれば、カメラレンズ１００の射出瞳距離（すなわち、位置Ｐ）が変化しても、それに応じてシェーディングを防止することができる。

なお、屈折率分布型レンズとして機能する屈折率可変部２１の前側焦点を位置Ｐと一致させることが理想的であるが、必ずしも一致させなくても、それなりにシェーディング低減効果を得ることができる。この点は、後述する実施の形態についても同様である。

そして、本実施の形態によれば、電気光学セラミックス等で形成される屈折率可変部２１は、イメージセンサ２の撮像領域の全体をカバーするように設けられた平板形状を持っているので、前記特許文献３に開示されている固体撮像装置のように画素と１対１に対応する微小なマイクロレンズを電気光学セラミックスで構成する場合に比べて、製造がはるかに容易となり、歩留りの低下を防止することができる。

また、本実施の形態では、屈折率可変部２１の各部の屈折率を変化させて入射光の角度を調整するだけであり、前記特許文献２に開示されている固体撮像装置のように光の透過率を低下させるものではないので、信号の出力値が低下することもない。

ここで、本実施の形態と比較される比較例による固体撮像装置について、図６及び図７を参照して説明する。

図６は、この比較例による固体撮像装置に対してカメラレンズ１００から入射される光の様子を示す図である。図７は、この比較例による固体撮像装置の画素に入射される光の様子を示す図である。図７（ａ）は撮像領域の周辺部の画素に入射される光の様子を示し、図７（ｂ）は撮像領域の中央部の画素に入射される光の様子を示している。図６及び図７は、図１及び図５にそれぞれ対応している。図６及び図７において、図１及び図５中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

この比較例が本実施の形態と異なる所は、角度調整部３及び可変電圧供給部４が取り除かれている点のみである。したがって、この比較例では、図６及び図７に示すように、絞り１０１を通過して撮像領域の周辺部の画素へ向かう光線は、大きく傾いたままイメージセンサ２に入射する。このため、この比較例では、図７（ｂ）に示すように、入射光の一部が遮光膜１３でけられてしまい、大きなシェーディングが生じてしまい、しかも、そのシェーディングの量は、カメラレンズ１００の射出瞳距離（すなわち、位置Ｐ）によって変化する。

この比較例では、図７からわかるように、受光部１２に光が入射される位置が変化することから、シェーディングを低減しようとすると、受光部１２の大きさ、あるいは、光を遮断する配線や遮光膜１３などは、余裕を持って配置しなければならない。

これに対し、本実施の形態では、図５に示すように、イメージセンサ２のマイクロレンズ１７には、常にほぼ垂直な光が入射されるため、入射光は、光電変換部の一定位置に常に入射される。したがって、本実施の形態によれば、光を遮断する配線や遮光膜１３などを余裕を持って配置する必要がなくなり、それらの設計に自由度が大きくなるという効果も得られる。また、本実施の形態によれば、入射光は一定位置に入射されるので、受光部１２を小さくすることも可能であるので、これに伴い画素サイズを小さくすることができる。あるいは、画素サイズを同じとするなら、画素に配置させる機能素子（画素アンプなど）を大きくしてノイズを小さくすることなどが可能となる。

ところで、上部電極２２のパターンとして、本実施の形態のように、前述した図３に示す同心円状のパターンを採用することが好ましい。しかしながら、上部電極２２のパターンは、これに限定されるものではなく、その代わりに、例えば、図８に示すようなパターンや、図９に示すようなパターンを採用してもよい。図８及び図９において、図３中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。図８に示す例では、上部電極２２が同心の矩形状の上部個別電極２２−１〜２２−ｎに分割されている。図９に示す例では、上部電極２２が同心の楕円形状の上部個別電極２２−１〜２２−ｎに分割されている。なお、図８及び図９に示す各例では、上部電極２２がイメージセンサ２の撮像領域に対応する領域Ｒにおいてのみ形成され、これ合わせて屈折率可変部２１の大きさが本実施の形態の場合に比べて小さくされている。

［第２の実施形態］

図１０は、本発明の第２の実施形態による固体撮像装置３１の要部を示す概略断面図である。図１１は、図２に示す固体撮像装置３１の画素に入射される光の様子を示す図である。図１１（ａ）は撮像領域の周辺部の画素に入射される光の様子を示し、図１１（ｂ）は撮像領域の中央部の画素に入射される光の様子を示している。図１０及び図１１は、図２及び図５にそれぞれ対応している。図１０及び図１１において、図２及び図５中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、以下に説明する点のみである。本実施の形態では、角度調整部３の屈折率可変部２１が、平板形状ではなく、凸レンズをなすように凸形状を有している。また、本実施の形態では、上部電極２２が、下部電極２３と同じく分割されずに、屈折率可変部２１の上面に全体的に形成されている。さらに、上部電極２２及び下部電極２３は、配線によって可変電圧供給部４（図１０では、図示せず）にそれぞれ接続され、両電極２２，２３間に可変の電圧を印加し得るようになっている。屈折率可変部２１が凸レンズとなっており、しかも、両電極２２，２３間に印加する電圧値を変更することで、その焦点距離を変え得る。

本実施の形態では、可変電圧供給部４は、システムコントローラ等からカメラレンズ１００の射出瞳の光軸方向位置に応じた情報を受け、屈折率可変部２１の前側焦点が位置Ｐ（図１参照）と一致するような値の電圧を、両電極２２，２３間に印加する。

本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。

なお、上部電極２２を上部個別電極２２−１〜２２−ｎに分割したまま、可変電圧供給部４から各上部個別電極２２−１〜２２−ｎに同電位を印加するようにしてもよいことは、言うまでもない。

なお、本実施の形態では、上部電極２２及び下部電極２３の面積が比較的大きくなる。このため、可変電圧供給部４の出力端子を上部電極２２の一箇所及び下部電極２３の一箇所だけに接続すると、電極２２や電極２３の全体に渡って同電位とはならない可能性がある場合がある。このような場合には、可変電圧供給部４の出力端子との接続箇所を増やしたり、あるいは、上部電極２２及び下部電極２３をそれぞれ複数に分割し、分割した各部分に可変電圧供給部４の出力端子を接続したりすればよい。この点は、後述する第３の実施の形態などにおいても同様である。

［第３の実施形態］

図１２は、本発明の第３の実施形態による固体撮像装置４１の要部を示す概略断面図である。図１２は、図２に対応している。図１２において、図２中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、以下に説明する点のみである。角度調整部３において、下部電極２３の下側（光射出側）に凸レンズ４２が追加されている。凸レンズ４２は、任意の材料で構成され、イメージセンサ２の撮像領域に対応する領域Ｒの全体に渡って配置されている。本実施の形態では、凸レンズ４２は、下部電極２３に密接して設けられているが、下部電極２３との間に空間をあけるように配置してもよい。

本実施の形態では、上部電極２２が、下部電極２３と同じく分割されずに、屈折率可変部２１の上面の全体に形成されている。上部電極２２及び下部電極２３は、配線によって可変電圧供給部４（図１０では、図示せず）にそれぞれ接続され、両電極２２，２３間に可変の電圧を印加し得るようになっている。

屈折率可変部２１は、平板形状を持っているので、屈折率可変部２１の下側から見たカメラレンズ１００の射出瞳の屈折率可変部２１による像の位置（すなわち、図１中の位置Ｐに対応する屈折率可変部２１による像の位置）は、屈折率可変部２１の屈折率が変化することで、光軸方向に移動する。

本実施の形態では、可変電圧供給部４は、システムコントローラ等からカメラレンズ１００の射出瞳の光軸方向位置に応じた情報を受け、凸レンズ４２の前側焦点が、屈折率可変部２１の下側から見たカメラレンズ１００の射出瞳の屈折率可変部２１による像の位置と一致するような値の電圧を、両電極２２，２３間に印加する。

本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。

［第４の実施形態］

図１３は、本発明の第４の実施形態による固体撮像装置５１の要部を示す概略断面図である。図１３は、図２に対応している。図１３において、図２中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、以下に説明する点のみである。角度調整部３において、下部電極２３の下側（光射出側）に凸レンズ５２が追加されている。凸レンズ５２は、任意の材料で構成され、イメージセンサ２の撮像領域に対応する領域Ｒの全体に渡って配置されている。本実施の形態では、凸レンズ５２は、下部電極２３に密接して設けられているが、下部電極２３との間に空間をあけるように配置してもよい。また、凸レンズ５２は、上部電極２２の上側に、上側電極２２と密接してあるいは上部電極２２との間に空間をあけて配置してもよい。

本実施の形態では、可変電圧供給部４は、システムコントローラ等からカメラレンズ１００の射出瞳の光軸方向位置に応じた情報を受け、屈折率可変部２１が屈折率分布型レンズとして機能しかつ屈折率可変部２１と凸レンズ５２との合成レンズの前側焦点が位置Ｐ（図１参照）と一致するような値の電圧を、下部電極２３と各上部個別電極２２−１〜２２−ｎとの間に印加する。

本実施の形態では、可変電圧供給部４は、システムコントローラ等からカメラレンズ１００の射出瞳の光軸方向位置に応じた情報を受け、凸レンズ５２の前側焦点が、屈折率可変部２１の下側から見たカメラレンズ１００の射出瞳の屈折率可変部２１による像の位置と一致するような値の電圧を、両電極２２，２３間に印加する。

本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。また、本実施の形態では、対応し得るカメラレンズ１００の射出瞳の位置の範囲を、前記第１の実施の形態に比べて、凸レンズ５２を追加した分だけ変えることができる。

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。

例えば、前述した各実施の形態では、イメージセンサ２がマイクロレンズ１７を有していたが、本発明では、マイクロレンズ１７は必ずしも設ける必要はない。

本発明の第１の実施形態による固体撮像装置に対してカメラレンズから入射される光の様子を示す図である。 図１に示す固体撮像装置の要部を示す概略断面図である。 図２中の上部電極のパターンを模式的に示す概略平面図である。 図２中の一部を拡大した概略拡大図である。 図１に示す固体撮像装置の画素に入射される光の様子を示す図である。 比較例による固体撮像装置に対してカメラレンズから入射される光の様子を示す図である。 比較例による固体撮像装置の画素に入射される光の様子を示す図である。 上部電極のパターンの他の例を模式的に示す概略平面図である。 上部電極のパターンの更に他の例を模式的に示す概略平面図である。 本発明の第２の実施形態による固体撮像装置の要部を示す概略断面図である。 図２に示す固体撮像装置の画素に入射される光の様子を示す図である。 本発明の第３の実施形態による固体撮像装置の要部を示す概略断面図である。 本発明の第４の実施形態による固体撮像装置の要部を示す概略断面図である。

符号の説明

１，３１，４１，５１ 固体撮像装置
２ イメージセンサ
３ 角度調整部
１２ 受光部
１７ マイクロレンズ
２１ 屈折率可変部
２２，２３ 電極

Claims (9)

1. 光電変換を行う受光部を有する画素が撮像領域に２次元状に複数配置された固体撮像装置であって、
   前記複数の画素の前記各受光部の前記撮像領域での位置に応じて当該受光部へ向かう光の角度を調整する角度調整部を備え、
   前記角度調整部は、前記複数の画素の前記受光部の光入射側において前記撮像領域に対応する領域の略全体に渡って配置され印加される電圧に応じて屈折率が変化する材料からなる屈折率可変部と、前記屈折率可変部に電圧を印加するための電極部と、を含むことを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記複数の画素の前記受光部にそれぞれ対応し当該受光部の光入射側に位置するマイクロレンズを備え、
   前記角度調整部は、前記マイクロレンズの光入射側に配置されたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
3. 前記屈折率可変部は平板形状を持つことを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置。
4. 前記電極部は、前記屈折率可変部の光入射側及びその反対側にそれぞれ形成された上部電極及び下部電極を含み、
   前記上部電極及び下部電極は、前記受光部が光電変換すべき光を透過させる材料で構成され、
   前記上部電極及び前記下部電極の少なくとも一方は、前記撮像領域に対応する領域の略中央部から周辺部に向かって複数に分割されたことを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
5. 前記角度調整部は、前記屈折率可変部の光射出側において前記撮像領域に対応する領域の略全体に渡って配置された凸レンズを、含むことを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
6. 前記電極部は、前記屈折率可変部の光入射側及びその反対側にそれぞれ形成された上部電極及び下部電極を含み、
   前記上部電極及び下部電極は、前記受光部が光電変換すべき光を透過させる材料で構成され、
   前記上部電極及び前記下部電極は、両方とも分割されていないことを特徴とする請求項５記載の固体撮像装置。
7. 前記屈折率可変部は凸レンズをなすように凸形状を持つことを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置。
8. 前記電極部は、前記屈折率可変部の光入射側及びその反対側にそれぞれ形成された上部電極及び下部電極を含み、
   前記上部電極及び下部電極は、前記受光部が光電変換すべき光を透過させる材料で構成され、
   前記上部電極及び前記下部電極は、両方とも分割されていないことを特徴とする請求項７記載の固体撮像装置。
9. 前記角度調整部は、前記屈折率可変部の光入射側又はその反対側において前記撮像領域に対応する領域の略全体に渡って配置された凸レンズを、備えたことを特徴とする請求項４、７及び８のいずれかに記載の固体撮像装置。

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