JP4811625B2 - カメラレンズシステムの曲線歪曲を補正する固体イメージセンサアレイ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に固体イメージセンサアレイに関し、より詳細には、カメラレンズシステムの曲線歪曲を補正する固体イメージセンサアレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタルカメラ等のディジタル撮像装置は、レンズシステムを利用して固体イメージセンサアレイ上に画像を集束する。このようなレンズシステムの特性は、開口寸法、被写界深度、焦点レベル及び歪曲の量等の複数のパラメータに依存する。しかしながら、レンズシステムの設計者は、これらのパラメータとレンズシステムのコストとの間での妥協を余儀なくされる。一例として、歪曲を補償するレンズ要素を追加して歪曲を５％ないし１０％以下に低減すると、典型的にはレンズシステムのコストは略２５％増加し、かつレンズシステムの開口が減少する。カメラにおける実用的な問題として、約２％の残留歪曲は望ましくなければ許容可能であるとみなされる。
【０００３】
レンズシステムの歪曲は、そのレンズシステムを使用して獲得される画像上の幾何学的な歪曲として顕在化する。通常の幾何学的な歪曲は、「樽形」歪曲及び「糸巻き形」歪曲である。樽形歪曲により直線は画像の縁に向かって湾曲又は曲がり、従って樽形歪曲を有する画像は樽の凸形の表面形状のように見える。糸巻き形歪曲は樽形歪曲の逆である。糸巻き形歪曲により直線は画像の中央に向かって湾曲し、従って糸巻き形歪曲を有する画像は糸巻の表面形状のように見える。
【０００４】
レンズシステムに追加的なレンズ要素を加えることなく、画像上の樽形又は糸巻き形の歪曲を補正するための従来技術がいくつか存在する。そのうちの１つは、画像を獲得した後に、画像上の樽形又は糸巻き形の歪曲を補正するものである。この方法では、獲得された画像に画像処理アルゴリズムが適用され、画像をディジタル的に操作して樽形又は糸巻き形の歪曲を補償する。この画像処理による解決方法に伴う問題は、これらの歪曲を補正するために複雑な計算を行なう必要がある点である。これらの計算は、ディジタル撮像システムに強力かつ高価なプロセッサを必要とし、また画像獲得プロセス全体を過度に遅らせることがある。
【０００５】
画像上の樽形又は糸巻き形歪曲を補正する別の従来技術は、画像の獲得に使用される固体イメージセンサアレイを変形するものである。図１に示すように、典型的な固体イメージセンサアレイ１００は、均一パターンに分布したフォトダイオード等の光電素子（photosensitive element）１０２を含む。すなわち、水平に隣接するどの光電素子の間の距離も等しい。同様に、垂直に隣接するどの光電素子の間の距離も等しい。イメージセンサアレイ１００は、獲得した画像に樽形又は糸巻き形の歪曲を生じさせるレンズシステム（図示せず）の歪曲を補償するようには設計されていない。しかしながら、レンズシステムの歪曲を考慮した分布パターンにイメージセンサアレイの光電素子を配置することによって、イメージセンサアレイを変形してレンズシステムの歪曲を補償することができる。
【０００６】
図２に、画像上の樽形歪曲を補正する変形された固体イメージセンサアレイ２００を示す。変形されたイメージセンサアレイは、光電素子１０２が不均一パターンに分布するように構成されている。不均一パターンは、画像上の樽形歪曲に似ている。イメージセンサアレイ２００のこれらの光電素子から発生した画像信号は、従来と同様に処理される。すなわち、画像信号は、均一パターンに分布した光電素子からの信号であるかのように処理される。結果として、得られた画像では樽形歪曲が補正されている。同様の方法は、糸巻き形歪曲の補正にも使用することができる。
【０００７】
曲線歪曲を補正するために変形されたイメージセンサアレイ２００を利用することに伴う問題は、光電素子１０２の不均一分布パターンが、光電素子、特にイメージセンサアレイの縁に向かって配置された光電素子の表面積に影響を与えうる点である。光電素子の密度はイメージセンサアレイの縁に向かって増加させる必要があるので、イメージセンサアレイの縁に近い光電素子は、イメージセンサアレイの中心に近い光電素子よりも表面積が小さくなければならない。結果として、イメージセンサアレイの効率が光電素子の不均一な分布のために低下することがある。
【０００８】
変形されたイメージセンサアレイ２００に伴う別の問題は、このようなイメージセンサアレイの製造が困難な点である。不均一に分布した光電素子を収めるためには、イメージセンサアレイの直線の細長構造（電荷結合素子（ＣＣＤ）チャネル又は電気接続部等）を鋭角を持つぎざぎざの構造に変形しなくてはならない場合がある。これらのぎざぎざの構造は、従来の大量製造プロセスを利用して変形されたイメージセンサアレイを製造するという課題を提示しうる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題を考慮して、効率を高めかつ大量製造に適したカメラレンズシステムの曲線歪曲を補正する固体イメージセンサアレイ、及びこのようなイメージセンサアレイの効率的な製造方法が必要とされている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
曲線歪曲を補正する固体イメージセンサアレイ、及びこのイメージセンサアレイの製造方法は、イメージセンサアレイの構造を画定する曲線歪曲の曲率を近似する直線セグメントを利用する。これら直線セグメントの利用により、樽形又は糸巻き形歪曲等の曲線歪曲を補償する、不均一パターンに分布した光電素子を得ることができる。加えて、直線セグメントの利用は、光電素子の表面積を最大にすることで光電素子の効率を増加させる。さらに、イメージセンサアレイの構造が直線セグメントによって画定されるので、イメージセンサアレイの設計が従来の大量製造プロセスに適したものとなる。
【００１１】
本発明による固体イメージセンサアレイは光電素子のアレイを含む。光電素子は、フォトダイオード、あるいは衝突する光子に応答して電荷を生じるその他の素子であることができる。光電素子は、関連するレンズシステムによって生じる曲線歪曲を補償する不均一パターンで分布している。光電素子は、イメージセンサアレイの特定の領域によって画定されている。光電素子を画定するこれらの領域のいくつかは、非直角な角を持つ。
【００１２】
いくつかの実施形態では、光電素子の領域のいくつかは、曲線歪曲に対応する曲線セグメントによって画定されている。別の実施形態では、光電素子のいくつかは、多角形領域を形成する直線セグメントによって画定されている。多角形領域は四辺形領域であっても良い。多角形領域を形成する直線セグメントの方向は曲線歪曲の曲率を近似する。
【００１３】
イメージセンサアレイは、曲線歪曲の曲率に相当する縁を有する電荷結合素子チャネル又は導体ストリップ（conductive strip）等の細長構造をさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、細長構造の縁は、曲線歪曲の曲率に相当する曲線によって画定される。別の実施形態では、細長構造の縁は、曲線歪曲の曲率を近似する複数の直線セグメントによって画定される。
【００１４】
曲線歪曲を補正するよう設計された固体イメージセンサアレイの製造方法は、イメージセンサアレイの構造を画定する直線セグメントを含むイメージセンサアレイの原合成レイアウト（original composite layout）を生成するステップと、直線セグメントを曲線歪曲の曲率に相当する曲線セグメントに歪めることを含む、原合成レイアウトを変形された合成レイアウトに変換するステップと、変形された合成レイアウトを用いてイメージセンサアレイの構造を形成し、イメージセンサアレイを製造するステップを含む。
【００１５】
原合成レイアウトを変形された合成レイアウトに変換するステップは、構造の曲線セグメントを、曲線セグメントの方向を近似する置換（replacement）直線セグメントに変換することを含む。
【００１６】
いくつかの実施形態では、曲線セグメントを置換直線セグメントに変換するステップは、いくつかの曲線セグメントを単一の直線セグメントに変換することを含む。このステップは、光電素子を画定する曲線セグメントを、四辺形領域等の多角形領域を形成する直線セグメントのセットに変換することを含む。単一の直線セグメントは、変換された曲線セグメントに沿う方向を向いている。直線セグメントによって形成される多角形領域のいくつかは、非直角な角を持つ。
【００１７】
他の実施形態では、曲線セグメントを置換直線セグメントに変換するステップは、いくつかの曲線セグメントを、変換された曲線セグメントに実質的に追従する複数の直線セグメントに変換することを含む。このステップは、イメージセンサアレイの細長構造を画定する曲線セグメントのいくつかを、変換された曲線セグメントに追従する複数の直線セグメントのセットに変換することを含む。細長構造は、電荷結合素子チャネル又は導体ストリップを含むことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図３は、本発明の第１の例示的な実施形態による電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージセンサアレイ３００を示す。ＣＣＤイメージセンサアレイは、関連するレンズシステム（図示せず）の曲線歪曲を補正するように設計されている。イメージセンサアレイは光電素子３０２を含み、これらの光電素子は、レンズシステムの曲線歪曲を補償するために不均一パターンに分布している。曲線歪曲によって、関連するレンズシステムを用いて獲得した画像に、「樽形」歪曲、「糸巻き形」歪曲又はその他のタイプの空間的な歪曲が生じることがある。しかし以下の説明では、画像に樽形歪曲を生じさせる曲線歪曲を補正するようにイメージセンサアレイが設計されたものとして説明する。ＣＣＤイメージセンサアレイの設計は、光電素子、特に不均一な分布のために寸法が著しく減少した光電素子の表面積を最大にすることによって、光電素子の効率を改善する。
【００１９】
樽形歪曲の影響は、図４Ａ及び４Ｂにそれぞれ示す、何の歪曲も持たない基準画像４０２と樽形歪曲を持つ比較画像４０４を比較することで示すことができる。基準画像は画像全体に分布した点を含む。比較画像も画像全体に分布した対応する点を含む。基準画像では、点は画像全体に均一に分布している。すなわち、基準画像の隣接する点の間の距離はどの点でも等しい。比較画像では、点は画像全体に不均一に分布している。すなわち、比較画像の隣接する点の間の距離は、画像内でのそれぞれの位置によって変化する。樽形歪曲のため、比較画像の縁に近い点は、比較画像の中心付近の点よりも互いに接近している。基準画像及び比較画像の点は、画像を形成する画像ピクセルと考えることができる。画像ピクセルは、画像を獲得するために用いられたイメージセンサアレイの光電素子に相当する。
【００２０】
図３に戻って、ＣＣＤイメージセンサアレイ３００は、複数のピクセル領域３０４を含む。イメージセンサアレイの各ピクセル領域は、光電素子３０２、より正確にはフォトダイオードを含む。光電素子は、イメージセンサアレイ全体にわたって不均一パターンで分布しており、図４Ｂの樽形歪曲を持つ比較画像４０４の点の不均一な分布、及び図２の変形された固体イメージセンサアレイ２００の不均一な光電素子の分布と同様である。従って、イメージセンサアレイ３００は、図１のイメージセンサアレイ１００の光電素子１０２によって示したような従来の均一パターンに分布した光電素子からの信号であるかのように、光電素子３０２からの画像信号を処理することによって、樽形歪曲の補正に利用することができる。獲得された各画像信号は、獲得された画像を形成する個々の画像ピクセルに相当する。従って、獲得された画像信号を処理すると、得られた画像ピクセルは、図４Ａのどのような歪曲も持たない基準画像４０２の均一な分布に似た均一なパターンに配置され、関連するレンズシステムの曲線歪曲を補償する。
【００２１】
ＣＣＤイメージセンサアレイ３００のピクセル領域３０４は、これらの線がイメージセンサアレイの縁に近付くにつれ、相互に接近する曲線によって画定されている。曲線は、関連するレンズシステムの曲線歪曲の曲率に相当する。結果として、イメージセンサアレイの中央のピクセル領域は略長方形であるけれども、イメージセンサアレイのピクセル領域の形状は長方形でない。ピクセル領域が非長方形形状をしているので、イメージセンサアレイの光電素子は不均一パターンに分布する。その結果、光電素子は、レンズシステムの曲線歪曲を補正するように配置される。
【００２２】
図３において、イメージセンサアレイの個々のピクセル領域３０４の形状をより明確にするために、イメージセンサアレイ３００の部分３０６が拡大して示されている。拡大された部分は、イメージセンサアレイの例示的な４つのピクセル領域３０４Ａ、３０４Ｂ、３０４Ｃ及び３０４Ｄを含み、これらの領域は、水平方向の曲線３０８、３１０及び３１２、及び垂直方向の曲線３１４、３１６及び３１８によって画定されている。例示的なピクセル領域３０４Ａ、３０４Ｂ、３０４Ｃ及び３０４Ｄは、それぞれ光電素子３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃ及び３０２Ｄを含む。
【００２３】
ＣＣＤイメージセンサアレイ３００は垂直方向のＣＣＤチャネルを含み、これらのＣＣＤチャネルは光電素子の各列から累積した電荷を運ぶ。イメージセンサアレイの拡大した部分３０６には、例示的な２つのＣＣＤチャネル３２０Ａ及び３２０Ｂが示されている。ＣＣＤチャネルはドーピングされた領域によって画定される。これらの領域は、イメージセンサアレイの製造過程において半導体基板の露出領域をドーピングすることによって形成される。ＣＣＤチャネルは、イメージセンサアレイを横切って略垂直に延びている。ＣＣＤチャネルの垂直方向の縁は、イメージセンサアレイのピクセル領域を画定する垂直方向の曲線と同様に曲がっている。従って、ＣＣＤチャネルの垂直方向の縁は曲線歪曲の曲率に相当する。ピクセルレベルにおいて、各ＣＣＤチャネルの垂直方向の縁は、ピクセル領域の列を部分的に画定する最も近い垂直方向の曲線と実質的に平行になっている。従って、ＣＣＤチャネル３２０Ａの垂直方向の縁３２２及び３２４は垂直方向の曲線３１６と実質的に平行である一方、ＣＣＤチャネル３２０Ｂの垂直方向の縁３２６及び２２８は垂直方向の曲線３１８と実質的に平行である。
【００２４】
ＣＣＤイメージセンサアレイ３００は水平方向の電極をさらに含み、これらの電極は、イメージセンサアレイを横切って略水平に延びている。例示的な水平方向の４つの電極３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃ及び３３０Ｄがイメージセンサアレイの拡大された部分３０６に示されている。水平方向の電極は、適当な電圧を供給して光電素子の列から対応する垂直方向のＣＣＤチャネルに累積した電荷を転送する。さらに、水平方向の電極は、適当な電圧を供給して累積した電荷をＣＣＤチャネルに沿って垂直に転送する。ＣＣＤチャネルの垂直方向の縁と同様に、電極の垂直及び水平方向の縁は、イメージセンサアレイ３００のピクセル領域３０４を画定する垂直及び水平方向の曲線と同様に曲がっている。ピクセルレベルにおいて、電極の垂直方向の縁は、ピクセル領域の列を部分的に画定する最も近い垂直方向の曲線と実質的に平行になっている。同様に、電極の水平方向の縁は、ピクセル領域の行を部分的に画定する最も近い水平方向の曲線と実質的に平行になっている。従って、イメージセンサアレイの拡大された部分３０６において、電極３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃ及び３３０Ｄの垂直方向の縁は垂直方向の曲線３１４、３１６及び３１８の最も近い曲線と実質的に平行である一方、電極の水平方向の縁は水平方向の曲線３０８、３１０及び３１２の最も近い曲線と実質的に平行である。
【００２５】
ＣＣＤチャネル及び電極と同様に、イメージセンサアレイ３００の光電素子３０２の垂直及び水平方向の縁は、イメージセンサアレイのピクセル領域３０４を画定する垂直及び水平方向の曲線と同様に曲がっている。従って、イメージセンサアレイの各ピクセル領域内の光電素子の垂直及び水平方向の縁は、そのピクセル領域を画定する垂直及び水平方向の曲線と実質的に平行である。結果として、ピクセル領域内の光電素子の形は、そのピクセル領域の形と略同様である。光電素子の縁は曲がっているので、光電素子を画定する表面は直角の角を持たない。光電素子の形状は、光電素子、特にイメージセンサアレイの縁に近い光電素子の表面積を最大にする。従って、イメージセンサアレイの効率は、長方形の光電素子を持つ同等のイメージセンサアレイより高い。
【００２６】
ＣＣＤイメージセンサアレイ３００は光シールド層（図示せず）をさらに含み、この光シールド層はＣＣＤチャネル及び電極の上にある。光シールド層は、光電素子３０２だけを露出するようなパターンになっている。従って、光シールド層の露出領域は、光電素子と略同様の形になっている。
【００２７】
図３のＣＣＤイメージセンサアレイ３００に伴う問題は、光電素子３０２、ＣＣＤチャネル及び電極の曲がった縁の製造が困難であり、従ってイメージセンサアレイが従来の大量半導体製造に適していないという点である。従来の半導体製造プロセスでは、半導体素子の種々の部品を製造するためにパターン発生器によって生じるマスクが用いられる。しかしながら、パターン発生器はマスクパターンの形成に一般に長方形を使用する。従って、通常のパターン発生器を用いて曲がった縁を持つマスクを作成することができない。よって、ＣＣＤイメージセンサアレイ３００のレイアウトは、従来の大量製造プロセスに対しては不適当である。
【００２８】
図５に、本発明の第２の実施形態によるＣＣＤイメージセンサアレイ５００が示されている。イメージセンサアレイ５００は、図３のイメージセンサアレイ３００と同じ素子を含む。従って、イメージセンサアレイ５００は、ピクセル領域５０４内に光電素子５０２を含む。これらの領域は、交差する水平及び垂直の曲線によって画定されている。図３と同様に、イメージセンサアレイの個々のピクセル領域５０４の形状をさらに明らかにするために、イメージセンサアレイ５００の部分５０６が拡大して示されている。拡大された部分５０６は、イメージセンサアレイ５００の例示的な４つのピクセル領域５０４Ａ、５０４Ｂ、５０４Ｃ及び５０４Ｄを含む。これらの領域は、水平方向の曲線５０８、５１０及び５１２、及び垂直方向の曲線５１４、５１６及び５１８によって画定されている。例示的なピクセル領域５０４Ａ、５０４Ｂ、５０４Ｃ及び５０４Ｄは、それぞれ光電素子５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃ及び５０２Ｄを含む。
【００２９】
ＣＣＤイメージセンサアレイ３００と同様に、ＣＣＤイメージセンサアレイ５００は、垂直方向のＣＣＤチャネルと水平方向の電極を含み、これらは例示的なＣＣＤチャネル５２０Ａ及び５２０Ｂ、例示的な電極５３０Ａ、５３０Ｂ、５３０Ｃ及び５３０Ｄによって示されている。ＣＣＤチャネル５２０Ａは水平方向の縁５２２及び５２４によって画定される一方、ＣＣＤチャネル５２０Ｂは水平方向の縁５２６及び５２８によって画定されている。
【００３０】
イメージセンサアレイ３００と比べると、イメージセンサアレイ５００の光電素子５０２、垂直なＣＣＤチャネル及び電極を画定する縁は、連続的に曲がっていない。その代わりに、イメージセンサアレイ５００のこれらの縁は、直線セグメントを利用してイメージセンサアレイ３００の対応する曲線を近似している。従って、図３のイメージセンサアレイ３００の光電素子３０２、垂直ＣＣＤチャネル及び電極の連続的な曲がった縁が、対応する連続した曲線の縁を近似する１つ又は複数の直線セグメントによって置き換えられていることを除いて、イメージセンサアレイ５００はイメージセンサアレイ３００と実質的に同一である。
【００３１】
あらかじめ定義された長さの（例えば標準ピクセル領域の幅よりも短い）イメージセンサアレイ５００の光電素子５０２、ＣＣＤチャネル及び電極の縁は、それぞれ単一の直線セグメントで置き換えられている。従って、光電素子５０２のそれぞれの垂直及び水平方向の縁は、図３のイメージセンサアレイ３００における対応する曲がった縁を近似する単一の直線セグメントである。結果として、光電素子５０２の多くが非長方形の四辺形として構成されている。従って、光電素子５０２の多くは１つ又は複数の非直角の角を持つ。同様に、イメージセンサアレイ５００の電極のそれぞれの垂直方向の縁は、イメージセンサアレイ３００における対応する曲がった縁を近似する単一の直線セグメントで置き換えられる。
【００３２】
しかしながら、ＣＣＤチャネルの垂直方向の縁のように、あらかじめ定義された長さより長いイメージセンサアレイ５００の縁は、図３のイメージセンサアレイ３００の対応する曲がった縁を近似する複数の直線セグメントによってそれぞれ置き換えられる。曲がった縁を近似するために複数の直線セグメントを使用することが図６に示されている。図６の曲がった点線６０２及び６０４は、イメージセンサアレイ３００のＣＣＤチャネルの垂直方向の縁を表わしている。複数の直線セグメントによって形成された図６の実線６０６及び６０８は、イメージセンサアレイ５００の対応するＣＣＤチャネルの縁を表わしている。図６に示すように、実線６０６及び６０８の複数の直線セグメントは、対応する曲がった点線６０２及び６０４を追従（トレース）している。従って、実線６０６及び６０８の複数の直線セグメントは、曲がった点線６０２及び６０４を近似している。
【００３３】
関連するレンズシステムの曲線歪曲を補正するように設計された本発明によるＣＣＤイメージセンサアレイ５００の製造方法を、図７を参照して説明する。ステップ７０２において、イメージセンサアレイが歪曲を補償するように設計できるように、関連するレンズシステムの曲線歪曲を特徴を調べる。ステップ７０４において、既知の計算機援用設計（ＣＡＤ）ソフトウエアを利用して、イメージセンサアレイの従来の合成レイアウトが入力パターンデータとして生成される。従来の合成レイアウトは、光電素子５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃ及び５０２Ｄ、電極５３０Ａ、５３０Ｂ、５３０Ｃ及び５３０Ｄ、ＣＣＤチャネル５２０Ａ及び５２０Ｂ等の、製造すべきイメージセンサアレイの種々の構造の多重レベルの表示である。しかしながら、従来の合成レイアウトでは、イメージセンサアレイの構造は垂直及び水平の直線セグメントを持つように構成される。その結果、従来の合成レイアウトにおけるイメージセンサアレイの構造は、直角の角を持つ幾何形状によって画定される。結果として、光電素子５０２は長方形形状となる。さらに、従来の合成レイアウトでは、図１の固体イメージセンサアレイ１００の光電素子１０２によって示したように、光電素子は曲線歪曲を補正するための不均一パターンに分布していない。
【００３４】
次に、従来の合成レイアウトが変形されて、変形された合成レイアウトを生成し、図５に示すように、曲線歪曲の曲率を近似する方向の直線セグメントを持つようにイメージセンサアレイの構造を構成する。従来の合成レイアウトの変形は、曲線歪曲の特徴を利用する適当なソフトウエアを使用して、入力パターンデータを操作して直線セグメントを発生することによって達成される。ステップ７０６において、従来の合成レイアウトの垂直及び水平の直線セグメントが、曲線歪曲の曲率に相当する曲線セグメントに歪められる。曲線歪曲が樽形歪曲に関連する場合、垂直及び水平の直線セグメントは、図３のイメージセンサアレイ３００のピクセル領域３０４を画定する曲線セグメントと同様に歪められる。しかしながら、曲線歪曲が別のタイプの歪曲に関連する場合、垂直及び水平の直線セグメントはその特定の歪曲に相当するように歪められる。ステップ７０８において、パターン発生器を用いて、曲線セグメントは相当する曲線セグメントを近似する１つ又は複数の直線セグメントに変換され、その結果、図５のイメージセンサアレイ５００に似た変形された合成レイアウトが得られる。
【００３５】
典型的なパターン発生器を用いる場合、曲線セグメントによって画定される合成レイアウトの歪められた形は、複数の適当な寸法の長方形を用いて埋められて、変形された合成レイアウトを発生する。例えば、図８に示すように、垂直方向のＣＣＤチャネルは、曲線セグメント８０４及び８０６によって画定される歪んだ形８０２から、複数の直線セグメント８１０及び８１２によって画定される近似形８０８に変換することができる。パターン発生器は、複数の長方形、例えば長方形８１４Ａ、８１４Ｂ、８１４Ｃ、８１４Ｄ及び８１４Ｅを用いて歪んだ形８０２を埋めることによって変換を行なう。図８に示すように、長方形によって曲がった形を埋める場合、長方形が互いに重なり合うことがある。しかしながら、パターン発生器によってこれらの長方形の外形だけが利用され、垂直方向のＣＣＤチャネルの歪んだ形８０２を近似形８０８に変換するので、変換中の長方形の重なりは許容される。同様に、光電素子等の合成レイアウトのその他の歪んだ形は、種々の寸法の長方形を用いて歪んだ形を埋め、対応する近似形に変換され、変形された合成レイアウトを生成する。
【００３６】
次に、ステップ７１０において、変形された合成レイアウトを用いて、フォトマスク又は十字線（レチクル）の形態のマスタパターン画像が生成される。従って、マスタパターン画像における構造の縁は、１つ又は複数の直線セグメントによって形成される。ステップ７１２において、マスタパターン画像を用いて、従来の大量製造プロセスにおいてイメージセンサアレイの種々の構造が半導体ウエーハ上に形成される。
【００３７】
ここに説明した固体イメージセンサアレイは、特定の構造を持つＣＣＤセンサアレイである。しかしながら、本発明によるイメージセンサアレイを製造するために使用した変形は、ＣＭＯＳ（相補金属酸化物半導体）センサアレイ等の異なる構造を持つＣＣＤセンサアレイ及び別のタイプの固体イメージセンサアレイを変形するために使用することもできる。
【００３８】
図９に、本発明によって変形された例示的なＣＭＯＳセンサアレイ９００を示す。図５のＣＣＤセンサアレイ５００と同様に、ＣＭＯＳセンサアレイは樽形の曲線歪曲を補償するように構成されている。従って、ＣＭＯＳセンサアレイはピクセル領域９０４を含み、これらのピクセル領域は図９に示すように不均一パターンに分布している。個々のピクセル領域９０４の形状を示すために、ＣＭＯＳセンサアレイの拡大した部分９０６が図９に示されている。拡大した部分は、例示的な４つのピクセル領域９０４Ａ、９０４Ｂ、９０４Ｃ及び９０４Ｄを含む。これらのピクセル領域は、水平方向の曲線９０８、９１０及び９１２、及び垂直方向の曲線９１４、９１６及び９１８によって画定されている。例示的なピクセル領域９０４Ａ、９０４Ｂ、９０４Ｃ及び９０４Ｄは、光電素子９０２Ａ、９０２Ｂ、９０２Ｃ及び９０２Ｄを含む。ＣＣＤセンサアレイの光電素子５０２と比較して、ＣＭＯＳセンサアレイの光電素子は、光電素子９０２Ａ、９０２Ｂ、９０２Ｃ及び９０２Ｄによって示すように多角形形状となっている。
【００３９】
拡大した部分９０６に示すように、例示的なピクセル領域９０４Ａ、９０４Ｂ、９０４Ｃ及び９０４Ｄは、種々の金属（metallization）ストリップ９２０を含む。これらのストリップは、光電素子９０２Ａ、９０２Ｂ、９０２Ｃ及び９０２Ｄ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）９２２への電気接続を提供する。従来のＣＭＯＳセンサアレイでは、光電素子及び金属ストリップは、水平及び垂直の直線セグメントによって画定されている。従って、従来の光電素子及び金属ストリップは直交する角を含む。しかしながら、ＣＭＯＳセンサアレイ９００では、光電素子及び金属ストリップは本明細書に説明したように変形されている。従って、金属導体ストリップは、複数の直線セグメントを用いて曲線歪曲の曲率に沿うように変形されている。加えて、多角形の光電素子は、曲線歪曲の曲率を近似するように回転された直線セグメントを用いて変形されており、これによって１つ又は複数の非直角な角を持つ多くの多角形光電素子が生成される。
【００４０】
本発明には例として以下の実施形態が含まれる。
【００４１】
１．光電素子（３０２、５０２、９０２Ａ、９０２Ｂ、９０２Ｃ、９０２Ｄ）のアレイを備える、曲線歪曲を補正するイメージセンサアレイ（３００、５００、９００）であって、
前記光電素子は曲線歪曲を補償する不均一パターンに分布し、かつイメージセンサアレイの特定の領域によって画定されており、前記特定の領域の一部は非直角な角を持つ、イメージセンサアレイ。
【００４２】
２．前記光電素子の前記特定の領域の一部が前記曲線歪曲の曲率に相当する曲線セグメントによって画定されている、上記１に記載のイメージセンサアレイ。
【００４３】
３．前記光電素子の前記特定の領域の一部が多角形領域を形成する直線セグメントによって画定されている、上記１に記載のイメージセンサアレイ。
【００４４】
４．前記曲線歪曲の前記曲率に相当する縁を持つ細長構造（３２０Ａ、３２０Ｂ、５２０Ａ、５２０Ｂ、９２０）をさらに含む、上記１、２又は３に記載にイメージセンサアレイ。
【００４５】
５．前記細長構造の縁が前記曲線歪曲の曲率を近似する複数の直線セグメント（６０６、６０８）によって画定されている、上記４に記載のイメージセンサアレイ。
【００４６】
６．曲線歪曲を補正するために設計されたイメージセンサアレイ（３００、５００、９００）の製造方法であって、
前記イメージセンサアレイの構造を画定する直線セグメントを含む前記イメージセンサアレイの原合成レイアウトを生成する（７０２）ことと、
前記曲線歪曲の前記曲率に相当する曲線セグメントに前記直線セグメントを歪める（７０６）ことを含む、前記原合成レイアウトを変形された合成レイアウトに変換する（７０６、７０８）ことと、
前記変形された合成レイアウトを使用して、前記イメージセンサアレイの構造を形成し、前記イメージセンサアレイを製造する（７１２）ことを含む、
イメージセンサアレイの製造方法。
【００４７】
７．前記原合成レイアウトを前記変形された合成レイアウトに変換する（７０６、７０８）ステップが、前記構造の前記曲線セグメントを、前記曲線セグメントの方向を近似する置換直線セグメントに変換すること（７０８）を含む、上記６に記載のイメージセンサアレイの製造方法。
【００４８】
８．前記構造の前記曲線セグメントを置換直線セグメントに変換する（７０８）ステップが、前記曲線セグメントのうちの一部を、前記変換された曲線セグメントに沿う方向の単一の直線のセグメントに変換することを含む、上記７に記載のイメージセンサアレイの製造方法。
【００４９】
９．前記曲線セグメントのうちの一部を単一の直線セグメントに変換するステップが、前記イメージセンサアレイの光電素子（３０２、５０２、９０２Ａ、９０２Ｂ、９０２Ｃ、９０２Ｄ）を画定する前記曲線セグメントを、多角形領域を形成する直線セグメントのセットに変換することを含み、前記多角形領域の一部は非直角な角を持つ、上記８に記載のイメージセンサアレイの製造方法。
【００５０】
１０．前記構造の前記曲線セグメントを置換直線セグメントに変換する（７０８）ステップが、前記曲線セグメントのうちの一部を、前記変換された曲線セグメントに略追従する複数の直線セグメント（６０６、６０８）に変換することを含む、上記７、８又は９に記載のイメージセンサアレイの製造方法。
【００５１】
本発明の特定の実施形態について説明したが、本発明はこのような特定の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】均一パターンに分布した光電素子を持つ従来の固体イメージセンサアレイのレイアウトを示す図である。
【図２】関連するカメラレンズシステムの曲線歪曲を補正するために不均一パターンに分布した光電素子を持つ従来の固体イメージセンサアレイのレイアウトを示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージセンサアレイのレイアウトを示す図である。
【図４Ａ】どのような歪曲も持たない基準画像を示す図である。
【図４Ｂ】樽形歪曲を持つ比較画像を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態によるＣＣＤイメージセンサアレイのレイアウトを示す図である。
【図６】曲線歪曲の曲率に沿う曲がった縁を持つＣＣＤチャネルと曲線歪曲の曲率を近似する複数の直線セグメントを持つＣＣＤチャネルとの違いを示す図である。
【図７】本発明による図５のＣＣＤイメージセンサアレイを製造する方法のフロー図である。
【図８】曲線セグメントによって画定された歪んだ形から複数の直線セグメントによって画定された近似形にＣＣＤチャネルを変換する方法を示す図である。
【図９】本発明の実施形態によるＣＭＯＳ（相補金属酸化物半導体）センサアレイのレイアウトを示す図である。
【符号の説明】
３００ イメージセンサアレイ
３０２ 光電素子
３２０Ａ、３２０Ｂ 細長構造
５００ イメージセンサアレイ
５０２ 光電素子
５２０Ａ、５２０Ｂ 細長構造
６０６、６０８ 直線セグメント
９００ イメージセンサアレイ
９０２Ａ、９０２Ｂ、９０２Ｃ、９０２Ｄ 光電素子
９２０ 細長構造

Claims (2)

1. 光電素子のアレイを備え、レンズの歪曲収差を補正するイメージセンサアレイであって、
   前記光電素子は、前記歪曲収差を補償する水平方向の曲線および垂直方向の曲線によって画定されたイメージセンサアレイのピクセル領域に、水平方向の縁および垂直方向の縁が前記水平方向の曲線および前記垂直方向の曲線に平行となるように、不均一パターンに分布し、前記ピクセル領域の一部は非直角な角を持つ、イメージセンサアレイ。
2. 前記光電素子の前記ピクセル領域の一部が前記歪曲収差を補償する曲率に相当する曲線セグメントによって画定されている、請求項１に記載のイメージセンサアレイ。

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