JP6163398B2 - 撮像素子、製造装置、製造方法 - Google Patents
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Description
1.シェーディング補正について
2.補正用レンズが満たす条件
3.球面形状によるシェーディング補正について
4.球面形状の補正用レンズの撮像装置への装着
5.補正用レンズの製造
6.非球面形状によるシェーディング補正について
7.望遠機能を有する補正用レンズのシェーディング補正について
8.縦方向分光でのシェーディング補正について
9.電子機器
カメラ光学において、像面の中心から端に行くほど、主光線が斜め入射することによって、感度低下が発生することが知られている。このような感度低下は、シェーディングなどと称される。以下に説明する本技術は、シェーディング補正を行うのに適しているため、シェーディング補正を行う場合を例にあげて説明を行う。
補正用レンズ31は、図3に示したように、一方が曲面、他方が平面の形状とされている。曲面は、球面、または非球面であり、以下の説明においては、球面の場合と非球面の場合とで分けて説明する。また、補正用レンズ31は、透明材料で構成され、光を透過するように構成される。
dmax=ArcSin[(1/n)Sin(cmax)]−b ・・・(3’)
補正用レンズ31が球面形状である場合について説明を加える。補正用レンズ31のうち、曲面にされている部分が、球面形状とされている。図5は、補正用レンズ31の曲面が球面形状とされているときに、シェーディング補正を適切に行うための満たすべき条件について説明するための図である。
a=Tan[x/(x1/ArcTan[amax])]
図10は、補正用レンズ31を撮像素子10に装着したときの断面図を示す。補正用レンズ31は、透明材料41を挟んで撮像素子10上に設置される。撮像素子10には、フォトダイオード14や、フォトダイオード14に対応する位置にマイクロレンズ11が備えられている。フォトダイオード14は、マトリクス状に複数備えられており、マイクロレンズ11も、そのようなフォトダイオード14に対応して複数備えられている。
上述した実施の形態においては、補正用レンズ31の曲面が球面形状である場合を例にあげて説明した。補正用レンズ31の曲面は、球面形状に限定されるわけではない。次に、補正用レンズ31の曲面が非球面形状である場合について説明を加える。
上述したように、球面形状の補正用レンズ31または非球面形状の補正用レンズ31を用いることで、感度を向上させることが可能となる。特に、望遠機能がないカメラにおいて有効である。しかしながら、望遠機能があるカメラにおいては、例えば、ワイド端において主光線の斜め入射を補正できても、テレ端では、撮像面の端でも主光線が垂直入射に近づくために、むしろ特性悪化が生じる可能性がある。
d’=ArcSin[n1×Sin[c’]/n2]―b’ ・・・(15’)
dmax’=ArcSin[n1×Sin[cmax’]/n2]―b’ ・・・(16’)
d’=ArcSin[n1×Sin[c’]/n2] ・・・(15’)
dmax’=ArcSin[n1×Sin[cmax’]/n2] ・・・(16’)
式(4)≦r≦式(5) または 式(8)≦r≦式(9)
という条件において、amaxをamax’に置き換えた条件を満たし、n=n1/n2であり、かつ式(16)が満たされればよい。
以上のようなシェーディング補正機能については、RGBのフォトダイオード14または光電変換層を縦方向に積層したイメージセンサ(縦方向分光)にも適用でき、そのような縦方向分光方式の撮像素子では、補正用レンズ31による効果がより大きいと考えられる。
本技術は、撮像装置への適用に限られるものではなく、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、携帯電話機などの撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に撮像装置を用いる複写機など、画像取込部(光電変換部)に撮像装置を用いる電子機器全般に対して適用可能である。なお、電子機器に搭載される上記モジュール状の形態、即ちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。
Claims (17)
- 前記補正部は、焦点可変レンズまたは形状可変レンズで構成され、引っ張りストレスで表面形状が制御される
請求項1乃至6のいずれかに記載の撮像素子。 - 光電変換部と、
前記光電変換部に入射する光の角度を補正する補正部であり、前記光電変換部に前記光が入射する側に設けられる補正部と
を備え、
前記補正部は、焦点可変レンズまたは形状可変レンズで構成され、2層の液体で形成され、一方の液体の界面形状が凸形状であり、電圧をかけることで前記凸形状を制御し、
前記凸形状は、前記補正部の表面に対する垂線と撮像面に対する垂線とのなす角度をeとし、前記2層の液体のうち、前記光が入射する側の第1の液体の屈折率をn1、前記光電変換部が位置する側の第2の液体の屈折率をn2、n=n1/n2、光軸中心からの距離をx、光軸中心から端までの距離をx1、前記第2の液体への前記光の最大入射角度をcmax’、前記第2の液体内での前記光の最大入射角度をdmax’としたとき、
撮像素子。 - 光電変換部と、
前記光電変換部に入射する光の角度を補正する補正部であり、前記光電変換部に前記光が入射する側に設けられる補正部と
を備え、
前記補正部は、焦点可変レンズまたは形状可変レンズで構成され、2層の液体で形成され、一方の液体の界面形状が凸形状であり、電圧をかけることで前記凸形状を制御し、
前記凸形状は、前記補正部の表面に対する垂線と撮像面に対する垂線とのなす角度をeとし、前記2層の液体のうち、前記光が入射する側の第1の液体の屈折率をn1、前記光電変換部が位置する側の第2の液体の屈折率をn2、n=n1/n2、光軸中心からの距離をx、光軸中心から端までの距離をx1、前記第2の液体への前記光の最大入射角度をcmax’、前記第2の液体内での前記光の最大入射角度をdmax’としたとき、
撮像素子。 - 光電変換部と、
前記光電変換部に入射する光の角度を補正する補正部であり、前記光電変換部に前記光が入射する側に設けられる補正部と
を備える撮像素子を製造する製造装置の製造方法において、
前記補正部は、曲面を有し、前記曲面の表面形状が、球面である補正部を製造するか、または非球面の補正部を製造するステップを含み、
前記表面形状を、前記球面の半径をr、像面の光軸中心から端までの距離をx1、前記補正部を構成する材料の屈折率をn、前記光の最大入射角度をamax、前記光の入射角度をa、前記補正部の表面に対する垂線と撮像面に対する垂線とのなす角度をeとしたとき、
ステップを含む製造方法。
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