JPH01213079A - 固体撮像装置およびビデオカメラ - Google Patents

固体撮像装置およびビデオカメラ

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JPH01213079A
JPH01213079A JP63039009A JP3900988A JPH01213079A JP H01213079 A JPH01213079 A JP H01213079A JP 63039009 A JP63039009 A JP 63039009A JP 3900988 A JP3900988 A JP 3900988A JP H01213079 A JPH01213079 A JP H01213079A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ビデオカメラ等に用いられる集光効果を持つ
固体撮像装置に関し、特にマイクロレンズアレイの使用
によるシェーディングを補正することができる固体撮像
装置に関するものである。
[発明の概要] 本発明は、光信号を画素毎の電気信号に変換する固体撮
像装置において、 固体撮像素子の受光部側に配設する集光効果を持つマイ
クロレンズアレイの集光部のピッチを、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
て、周辺部の受光部における斜め方向の入射光を受光部
へ集光させることにより、 集光されない無効光を減少させてシェーディングを補正
し、感度ムラを低減させるとともに、その感度を向上さ
せるようにしたものである。
[従来の技術] 従来より、ビデオカメラや電子スチルカメラ等において
、CODやMO3素子で構成した固体撮像装置が広く使
用されている。一般に固体撮像装置の受光部は、縦横(
ラインセンサーでは横のみ)に画素毎に所定ピッチで設
けられ、その1画素の受光部の周囲には転送領域等が設
けられるため、それらの領域に入射する光は全く無駄な
ものとなり、固体撮像装置の感度は非常に低いものとな
っていた。
この問題点を解決するため、受光部以外の領域に入射す
る光を集光する集光手段を設け、その固体撮像装置の高
感度化を図る技術として、特公昭60−59752号公
報に開示される様な半球状の集光体を受光部上に形成す
る技術や、特公昭60−19+81号公報に開示される
様な画素と同じピッチてレンチキュラーレンズを形成す
る技術が提案されたが、直接、固体撮像素子デツプ」二
に半球状の集光体やレンチキュラーレンズ等の集光手段
を設ける構造としていることから、そのチップの製造行
程が複雑化することになり、また、その再現性も十分て
はなく、安定して生産することが困難であった。
そこて、提案された従来の技術に、第2図に示すように
、直接、固体撮像素子に集光手段を形成せず、集光手段
としてその固体撮像素子の受光部101側のパッケージ
102の一部に、各受光部101に対向する集光部10
3aを持つ平板マイクロレンズアレイ103を配設する
ことにより、その集光効果によって開口率を向」ニさせ
て装置の高感度化を図ると共に安定した生産等を実現す
る固体撮像装置があった。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記従来の技術における第2図に示す固
体撮像装置では、斜めからの入射光のうちで無効になる
入射光のあること(シェーディング)が原因となって、
感度ムラの発生オることが解決ずへき課題となっていた
。上記シェーディングの原因を詳しく説明したものが、
第3図(2L)。
(b)の説明図と第4図の感度ムラの発生を示すビデオ
出力信号の波形図である。
第3図(a)において、絞り106を有する撮影光学系
105で被写体AをA′に結像させる場合、絞りによっ
て形成される射出瞳が有限であるため、光学系の中心か
ら周辺部へ遠ざかるに従って主光線が傾く。」−記結像
A′を第2図のマイクロレンズアレイを配設して成る固
体撮像装置によって受光する場合、中央部の受光部10
1では主光線即ち入射光の傾きが小さく、はとんどが集
光部で集光されて有効光となるが、第3図(b)に示す
周辺部の受光部+01では、主光線はある傾きを持って
入射するため、対応する集光部103aの中心に向う入
射光束B +、 B l′ のうちB1′は受光部10
1から外れて無効光となり、一方集光部103a間の境
目に向う入射光束B2,82′ のうち82′はいずれ
の集光部101にも入射されない場合が生じ無効光とな
る。このように周辺部の受光部lotでは、集光された
主光線の光束が外側にズレ込むため、中心部分から外れ
た位置で受光することになり、シェーディングが発生ず
る。
第4図は低照度、全白撮像時の1水平走査期間(IH)
におけるビデオ出力信号の波形図を示し、実線は平板マ
イクロレンズアレイのない場合を示し、破線は平板マイ
クロレンズアレイを設(づた場合を示している。平板マ
イクロレンズアレイがない場合には、感度は低いが、固
体撮像素子の中央部と周辺部とで−様な感度が得られる
。これに対し、平板マイクロレンズアレイを設けた場合
には、全体的には感度が向」二するものの、周辺部で)
J−ディングが生じて感度が中央部より低下し、感度ム
ラが発生していることがわかる。
本発明は、」二記課題を解決するために創案されたもの
で、固体撮像素子のシェーディングを補正し感度ムラを
低減するとともに、その感度を向上させるようにした固
体撮像装置を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するための本発明の固体撮像装置の構
成は、所定のピッチで配列された受光部を有する固体撮
像素子の該受光部側に、この各受光部に対応する集光部
を中心から遠ざかるに従って」−記ピッチよりも小さい
ピッチで配列したマイクロレンズアレイを配設すること
を特徴とする。
[作用] 本発明は、固体撮像素子の受光部に対向するマイクロレ
ンズアレイの集光部のピッチを、中心より遠ざかるに従
って」−記受光部のピッチよりも小さくすることにより
、周辺部の集光部へ傾いて入射する主光線がその集光部
に対応する周辺部の受光部の中心部分へ集光するように
して、受光部へ集光されない無効光をなくし、マイクロ
レンズアレイの使用によるソニーディングを補正する。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
第1図(a)、(b)は本発明の一実施例を示す固体撮
像装置の構成図であり、(2L)は平面図を示し、(b
)は側面から見た図を示している。
本実施例は、閃絡のパッケージに収容される固体撮像素
子1と、この固体撮像素子の所定ピンチで配列した受光
部2側に対向して配設されたマイクロレンズアレイ3と
から成る。ここで、マイクロレンズアレイ3には、各受
光部2に対向する集光部32Lが設けられ、その集光部
3aのピッチrは中心より遠ざかるに従って受光部2の
ピッチr′より小さくされて配設されたものとする。
マイクロレンズアレイ3は、例えば平板なガラス基板に
おいて、外部からこのガラス基板に電界を与えて高屈折
率イオンとイオン交換を行うプロセスにより、基板中の
イオンを追い出す形で高屈折率イオンを注入して高屈折
領域を形成し、この領域を集光部32Lとする。なお、
マイクロレンズアレイは、上記に限定するものではなく
、集光効果を有する部分を制御性よく前述のピッチで形
成できるものであれば、種々の飼料を用い成形や微細加
工により形成したものなどであっても良い。
上記マイクロレンズアレイがガラス基板である場合、パ
ッケージのシールガラスを兼ねることもできる。
以」二のように構成した実施例の作用を述べる。
従来の技術で説明したように、ビデオカメラ等の撮影光
学系を経て固体撮像装置に入射される主光線は射出瞳が
有限であるため、周辺部はど傾く。
すなわち、マイクロレンズアレイ3の中心から遠ざかる
周辺部はど主光線が傾いて入射され、集光された光束も
中心から遠くなる周辺部はど外側にズレ込んで、受光さ
れない無効光が増大してくる。
そこで、本実施例では、マイクロレンズアレイ3の中心
から外側に向って遠くなるにつれ、各集光部32Lのピ
ッチを小さくすることで、周辺部の集光部3aで集光さ
れた主光線の光束を内側に寄せ、対応する受光部2の中
心部分で受光できるようにする。
本実施例のマイクロレンズアレイ3が以上のように作用
する結果、第3図(b)における周辺部の集光部の中心
に向う入射光束の無効部分B、′は受光部の中心部分で
受光されて有効光となり、また、周辺部の集光部の境目
に向う入射光束B2゜B2’のいずれもがそれぞれの集
光部に対応する受光部の中心方向へ集光されて有効光に
変わり、シェーディングが補正され、第4図の感度ムラ
が低減する。それと同時に入射光の無効部分が有効光に
加わるので、感度がアップする。
なお、本発明の固体撮像装置は、イメージセンザー等で
あっても、ラインセンザー等であっても適用できること
はいうまでもない。また、固体撮像素子として、従来の
ように集光手段をチップ上に直接形成した固体撮像素子
を用い、本発明のマイクロレンズアレイを組み合わせて
、更に高感度化を図るようにすることも可能である。こ
のように、本発明はその主旨に沿って種々に応用され、
種々の実施態様を取り得るものである。
[発明の効果] 以上の説明で明らかなように、本発明の固体撮像装置は
以下のような効果を奏する。
(1)周辺部の入射光を各画素の受光部の中心部分へ集
光できるので、シェーディングを補正し、感度ムラをな
くすことができる。
(2)周辺部の入射光が有効に受光できるようになり、
感度の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、(b)は本発明の一実施例を示す固体撮
像装置の構成図、第2図は従来技術の固体撮像装置の構
成図、第3図(2L)、(b)はシェーディング発生の
説明図、第4図は感度ムラの発生を示すビデオ出力信号
の波形図である。 1 固体撮像素子、2・受光部、3・・マイクロレンズ
アレイ、3+a 集光部。 ンエーテ゛インブ°の1 第31 安ν月図 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)所定のピッチで配列された受光部を有する固体撮
    像素子の該受光部側に、この各受光部に対応する集光部
    を中心から遠ざかるに従って上記ピッチよりも小さいピ
    ッチで配列したマイクロレンズアレイを配設することを
    特徴とする固体撮像装置。
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