JP2012049257A - 固体撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本実施形態の固体撮像装置は、半導体基板に形成され、それぞれが複数の画素を含む複数の画素ブロックを有する撮像領域を備えた撮像素子と、被写体を結像面に結像する第1の光学系と、複数の画素ブロックに対応して設けられた複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイを含み、結像面に結像された像を、個々のマイクロレンズに対応する画素ブロックに再結像する第2の光学系と、第2の光学系側に複数のマイクロレンズに対応して設けられ、複数の第1の色フィルタを有する第1のフィルタと、撮像素子側に設けられ、第1のフィルタの複数の第1の色フィルタに対応する複数の第2の色フィルタを有する第2のフィルタと、を備えている。第1および第2のフィルタは、撮像領域の周辺部へいくほど、撮像領域の周辺方向へ第1および第2の色フィルタがずれるように構成される。
【選択図】図1
Description
第1実施形態による固体撮像装置を図1に示す。
このように構成された本実施形態の固体撮像装置におけるカラーフィルタによる混色防止機能について図2乃至図5を参照して説明する。
次に、本実施形態による固体撮像装置における、カラーフィルタ6、12のずらし量について説明する。
tanθ=Y/f
で表される。そこで、赤色透過フィルタ6Rおよび赤色透過フィルタ12Rの中心は、ずれ量αだけずれることになる。このずれ量αは、Dをカラーフィルタ6とカラーフィルタ12との間の距離(マイクロレンズ10が存在する場合には、カラーフィルタ6とマイクロレンズ10との間の距離)とすると、以下の式にて表される。
α=D×tanθ=D×Y/f
ここで、撮像領域の最外部では主光線62の入射角度θは最大となるが、そのときの主光線62の入射角度θmaxを考える。例えば、主光線入射角度θを、携帯やコンパクトカメラで標準的な半画角30度とし、D=1mmとすると、撮像領域四隅でのずらし量αは0.577mmとなる。
次に、本実施形態による固体撮像装置における、光学像から距離情報を取得する方法について図8を参照して説明する。単純化のため、今回は光軸近似の範囲の式のみ記述する。
E=B+C (5)
ここで、比較する個眼間を2個選択した場合の、個眼間距離LMLと片側の像ずれ量Δ/2は式(6)で表される。
結像レンズ焦点距離f:7mm、もしくは42mm
ML焦点距離g:682μm
ML配置ピッチ:300μm
撮像素子画素ピッチ:4.3μm
初期位置A0を0.3mにした場合の精度を示す。
ここで、A0は、あるピント位置状態にて合焦する範囲で最も近い被写体距離(被写界深度の近い方の限界)を意味する。
次に、本実施形態の固体撮像装置の製造方法を図13(a)乃至14(c)を参照して説明する。
次に、本実施形態による固体撮像装置による取得画像から通常のピクセル画像、及び距離情報を得るための画像処理について説明する。画素ブロック毎に得た単色(赤、青、または緑)の像は、それぞれマイクロレンズの位置に応じた視差を持っている。視差は、ベイヤー配列1単位に2個ある緑画素ブロック間で画像マッチング処理を行うことで、縦、横方向の視差情報を得ることができる。ベイヤー配列において、残りの青、赤は2つの対角に位置する緑の画素と直交しているため、2つの緑の画像から得られた視差成分より、残りの赤、青の視差量も計算できる。これら視差量は、距離の情報を含むため、画像マッチング処理によって得た視差量より被写体距離の推定が可能である。また、視差量より青、緑の画家画像を再構成することによって、通常のカメラで得られるような2次元画像を再構成することが可能である。
次に、第2実施形態による固体撮像装置を図16に示す。この第2実施形態の固体撮像装置は、図1に示す第1実施形態の固体撮像装置のマイクロレンズ10およびカラーフィルタ12を、分光性能を有するマイクロレンズ10Aに置き換えた構成となっている。このマイクロレンズ10Aは、カラーフィルタを兼ねており、顔料分散レジストで作成することができる。
次に、第3実施形態による固体撮像装置を図17に示す。この第3実施形態の固体撮像装置は、図1に示す第1実施形態の固体撮像装置のマクロレンズ10をマイクロレンズ10Bに置き換えた構成となっている。このマイクロレンズ10Bは、カラーフィルタ12の結像光学系(結像レンズ)40側に形成され、凸部が結像光学系(結像レンズ)40の方に向いた構成となっている。
4 画素
5R 画素ブロック
5B 画素ブロック
6 カラーフィルタ
8 マイクロレンズ
9 スペーサ樹脂
10 マイクロレンズ
12 カラーフィルタ
14 可視光透過基板
22 電極パッド
24 貫通電極
26 バンプ
30 チップ
50 光遮蔽カバー
52 モジュール電極
Claims (9)
- 半導体基板に形成され、それぞれが複数の画素を含む複数の画素ブロックを有する撮像領域を備えた撮像素子と、
被写体を結像面に結像する第1の光学系と、
前記複数の画素ブロックに対応して設けられた複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイを含み、前記結像面に結像された像を、個々のマイクロレンズに対応する画素ブロックに再結像する第2の光学系と、
前記第2の光学系側に前記複数のマイクロレンズに対応して設けられ、複数の第1の色フィルタを有する第1のフィルタと、
前記撮像素子側に設けられ、前記第1のフィルタの前記複数の第1の色フィルタに対応する複数の第2の色フィルタを有する第2のフィルタと、
を備え、
前記第1および第2のフィルタは、前記撮像領域の周辺部へいくほど、前記撮像領域の周辺方向へ前記第1および第2の色フィルタがずれるように構成されたことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記第1のフィルタの前記第1の色フィルタのそれぞれに前記第2のフィルタの同色の第2の色フィルタが対応するように配置されることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記色フィルタのずれ量αは、前記結像面から対応するマイクロレンズに入射する光線の入射角度をθとし、前記第1および第2のフィルタ間の距離をDとすると、
α=D×tanθ
で表されることを特徴とする請求項1または2記載の固体撮像装置。 - 前記第2の光学系は、前記第1のフィルタに対して前記撮像素子側に設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 前記第2の光学系は、前記第1のフィルタに対して前記第1の光学系側に設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 前記第2の光学系は前記第1のフィルタを含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 前記第2のフィルタに対して、前記撮像素子と反対側に各画素に対応した他のマイクロレンズを含む他のマイクロレンズアレイが設けられていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 前記第1および第2の色フィルタはそれぞれ、赤、緑、青の色フィルタを含むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 前記第1および第2のフィルタはそれぞれ、ベイヤー配列であり、前記ベイヤー配列1単位に2個存在する緑の画素ブロック間で画像マッチング処理を行うことにより、前記被写体までの距離を求めることを特徴とする請求項8記載の固体撮像装置。
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