JPH02200074A

JPH02200074A - イメージインテンシファイア付固体撮像装置

Info

Publication number: JPH02200074A
Application number: JP1020464A
Authority: JP
Inventors: Fumihiko Ando; 文彦安藤; Yoshihiro Fujita; 藤田　欣裕; Takashi Ando; 孝安藤; Kazumi Shoji; 庄司　一己; Masayuki Enari; 正幸江成; Satoru Imada; 今田　哲
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Sony Corp; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Sony Corp; Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1989-01-30
Filing date: 1989-01-30
Publication date: 1990-08-08

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】Ａ、産業上の利用分野本発明は、感度を高めるためのイメージインテンシファ
イア（以下、ｒｚ、とする、）が付加Ｂ１発明の概要本発明は、ＩＩの螢光膜に励起される光を導光部を介し
て固体撮像素子の受光面側に導くように構成した■【付
固体撮像装置において、上記導光部を上記ＩＩの螢光膜
上の光を導く平板光導波路とこの平板先導波路の上記固
体撮像素子の受光面側に配設される平板マイクロレンズ
アレイとで構成したことによって、高解像度化や高感度
化、小型軽量化等を実現できるようにしたものである。

Ｃ０従来の技術従来、感度を高めるための！Ｌが付加された撮像装置が
低照度撮影用の高感度ビデオカメラ装置等に用いられて
いる。

このＩＩ（を撮像装置の従来例を第３図を用いて説明す
る。

上記第３図において、（１）はＩＩであり、この１１　
（１１は、ガラス基板（２）および導光部として用いら
れる光フアイバープレート（３）が対向して配されてお
り、これらの対向面には、それぞれ光電Ｍ（４）および
螢光膜（５）が形成されている。上記光フアイバープレ
ート（３）は、微細な光ファイバーを多数本束ねて構成
されている。また、上記光電膜（４）と上記螢光＃（５
）との間には、図示しない電圧印加手段により所定の加
速電圧が印加されるようになっている。また、上記ガラ
ス基板（２）および上記光フアイバープレート（３）は
、筐体（６）により一体化され密封されており、上記光
電膜（４）と上記螢光膜（５）との間は真空となってい
る。また、（７）は、例えばＣＣＤ等の固体撮像素子（
チップ）であり、この固体撮像素子（７）は、その受光
面（７ａ）が上記光フアイバープレート（３）の螢光膜
（４）が形成された面とは逆側の面に位置合わせされて
固定されている。

このような構成のＩＩ付撮像装置では、図示しない撮像
レンズを通じて入射した光り、による像が上記光電膜（
４）上に形成され、この像の各部の明暗に応じた量の電
子ｅがこの光電膜（４）より放出される。この放出され
た電子ｅは、上記充電膜（４）と上記螢光膜（５）との
間に印加された上記加速電圧による電界によって加速さ
れ、上記螢光Ｈ（５）上に到達する。上記螢光膜（５）
では、上記電子ｅの強さに応じた光が励起され、その倍
増した光の明暗により上記光電膜（４）上に形成された
像に対応する像が形成される。この螢光膜（５）に励起
された光による像は、導光部である上記光フアイバープ
レート（３）を構成するそれぞれの光ファイバーを介し
て上記固体撮像素子（７）の受光面（７ａ）に供給され
撮像される。すなわち、このＩＩ付固体撮像装置では、
上記Ｉ■（１）における電子ｅの加速により、上記光電
膜（４）上に形成される像よりも上記螢光膜（５）上に
形成される像の方が明るいものとなるので、結果として
感度が高められるようになっている。

Ｄ１発明が解決しようとする課題ところで、従来の！Ｉ付固体撮像装置には、上述したよ
うにその導光部に微細な光ファイバーを多数本束ねて構
成した光フアイバープレート（３）を用いていたので、
次のような欠点があった。

まず、上記導光部として用いられる光フアイバープレー
ト（３）は、それを構成する各光ファイバーの断面が最
細のものでも３０ミクロンφ程度なのに対して、上記Ｃ
ＣＤ等の固体撮像素子（７）の１画素は１０ミクロンφ
以下であることから、各光ファイバーからの光が上記固
体撮像素子（７）の複数の画素に導かれるようにしか構
成できなかった。このため、従来の［付固体逼像装置で
は、上記螢光膜（５）に励起された光による像が再現性
良く上記固体撮像素子（７）に伝わらず、このことが解
像度劣化の要因となっていた。また、非常に微細な光フ
ァイバーは高価であり、それを多数束ねるために上記導
光部として用いられる光フアイバープレート（３）は量
産も容易でない。

その上、上記光フアイバープレート（３）からの光が導
かれる上記固体撮像素子（７）の受光面（７ａ）には受
光部の周囲に転送領域が設けられており、このような受
光部以外の領域に入射する光は全く無駄なものとなって
しまうので、感度を充分に高めることができなかった。

また、従来のＩＩ付固体逼像装置では、上記光フアイバ
ープレート（３）を精度良（形成するために上記光ファ
イバーの長さを最短でも１０ｍａ＋程度にする必要があ
り、このため、上記１１ｍが大型になるとともに重くな
っていた。

さらにまた、従来のＩＩ付固体撮像装置は、導光部とし
て上記光フアイバープレート（３）を用いているので、
ｌパンケージ化することが非常に難しく、このため、上
記ｌ１（１）と上記固体撮像素子（７）とをそれぞれ別
部品として組み立てるための製造工程が複雑・になり、
実装上の取り扱いも不便であった。

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであ
って、その目的とするところは、従来のものよりも、解
像度や感度が高く、安価に量産することができるととも
に、小型軽量化でき、ｌパッケージ化することができる
新規な構成のＩＩ付固体撮像装置を従供することにある
。

８０課題を解決するための手段本発明に係るＩＩ付固体撮像装置は、上述の目的を達成
するために、ＩＩの螢光膜に励起される光を導光部を介
して固体撮像素子の受光面側に導くように構成したＩＩ
付固体逼像装置において、上記導光部が、上記Ｉ！の螢
光膜上の光を導く平板光導波路と、この平板光導波路の
上記固体１最像素子の受光面側に配設される平板マイク
ロレンズアレイとからなることを特徴とする。

Ｆ１作用本発明に係る！ｉ付固体撮像装置では、従来のものとは
違って、平板光導波路と平板マイクロレンズアレイとに
より導光部を構成している。上記平板先導波路は、螢光
膜に励起される光を再現性よく固体撮像素子の受光面に
導く。また、上記平板マイクロレンズアレイは、上記平
板先導波路を介して与えられる光を集光して上記固体Ｉ
Ｒ像素子の受光面に導く、これら平板光導波路と平板マ
イクロレンズアレイとからなる導光部は、例えばガラス
製の平板基板に同一の製法で容易かつ安価に形成するこ
とができ、かつ小型軽量である。

Ｇ、実施例以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は、本実施例のＩＩ付固体撮像装置０［Ｉ）を示
す概略断面図である。この第１図に示したＩＩ付固体撮
像装ｆｆ００）において、上述の第３図に示した従来の
ＩＩ付固体撮像装置と同一の部分には、第３図に示した
各部分と同一の番号を第１図に付してその詳細な説明を
省略する。

本実施例のＩＩ付固体撮像装置０ωに用いられるＩｎの
導光部０１）は、第２図に模式的に示すように、平板光
導波路０２１と、この平板先導波路Ｑ２）の固体撮像素
子（７）の受光面（７ａ）側に形成された平板マイクロ
レンズアレイａω七で構成されている。

上記平板光導波路Ｏｖは、ガラス基板（２）の光電膜（
４）との対向面に螢光膜（５）が形成されており、上記
光電膜（４）から放出された電子ｅにより上記螢光膜（
５）に励起された光が入射するようになっている。

この平板光導波路０りには、上記螢光膜（５）に励起さ
れた光を上記平板マイクロレンズアレイ側を介して上記
固体撮像素子（７）の受光面（７ａ）に導くように、上
記固体撮像素子（７）の各画素に対応して、第１図およ
び第２図中に破線にて示すように多数の光導波路が設け
られている。このような平板光導波路０２１は、例えば
ガラス製の平板基板にイオン交換等により形成した屈折
率分布型のものであり、上記平板基板に光の屈折率を増
大することに寄与するイオンを拡散させて屈折率分布領
域を形成して、入射した光を屈折率の異なる領域で屈折
させながら各光導波路内を導（ようにしている。

ここで、上記平板光導波路Ｏｚは、従来の光ファイバー
の断面と比較して各光導波路の断面を非常に微細に形成
することができ、上記各光導波路の断面を上記固体撮像
素子（７ンの各画素に対応させて微細に形成することに
より、上記螢光膜（５）に励起された光を上記固体撮像
素子（７）の各画素にそれぞれ異なる先導波路を介して
導くようにすることができる。こうすることにより、本
実施例のＩＩ付固体逼像装置０ωでは、上記螢光膜（５
）に励起された光による像を再現性良く上記固体撮像素
子（７）に伝えることができるので、解像度を高めるこ
とが可能である。

また、上記平板マイクロレンズアレイ６■は、上記平板
光導波路０りと同一の平板基板に上記各光導波路と同一
の製法で、上記平板光導波路０２１の各光導波路の上記
固体１最像素子（７）の受光面（７ａ）側の端部に形成
される。すなわち、この平板マイクロレンズアレイＣ壊
よ、光の屈折率が増大した屈折重分・布類域を有し、上
記平板基板の屈折率分布領域と他の領域との界面で上記
平板光導波路θりの各光導波路にて導かれる光を屈折さ
せて、所要の焦点距離で集光するようになっている。こ
の平板マイクロレンズアレイ面を上記固体撮像素子（７
）の各画素に対応して配することにより、上記固体撮像
素子（７）の受光面（７ａ）の受光部に光を集中させる
ことができ、上記固体撮像素子（７）の開口率を向上さ
せて、上記ＩＩ付固体逼像装置０ωの高感度化を図るこ
とができる。

ここで、上記導光部θ０を構成する平板先導波路０２）
と上記平板マイクロレンズアレイ０■とは、上述のよう
に同一の平板基板に同一の製法で形成することができる
。このため、本実施例のＩｆ付固体撮像装置０■は、上
記導光部θ１）を容易かつ安価に製造することができる
ので、装置全体も安価に量産することが可能となる。ま
た、これら平板先導波路０りと平板マイクロレンズアレ
イ０３）とを導光部（１１）として用いることにより、
従来の光フアイバープレートでは最短でも１０ｍ程度必
要であった長さが数閣にできるので、上記ＩＩ付固体撮
像装置Ｏｌを小型軽量化することも可能である。その上
、本実施例のＩＩ付固体逼像装置０ωは、上記平板光導
波路０２１と上記平板マイクロレンズアレイ０３）とか
らなる導光部（ＩＩ）を備えることにより、上記導光部
（１１）と上記１１（１）および上記固体撮像素子（力
とを貼合わせや接着等により一体化してｌパッケージ化
することが容易にできるので、製造工程を簡略化するこ
とができるとともに、実装上の取り扱いを便利にするこ
とができる。

Ｈ３発明の効果本発明に係るＩＩ付固体撮像装置は、従来のものとは違
って、導光部を平板光導波路と平板マイクロレンズアレ
イとで構成しているので、次のような優れた効果を奏す
る。

まず、導光部を構成する平板光導波路により１■の螢光
膜に励起される光を再現性よく固体撮像素子の受光面に
導くことができるので、解像度を高めることができる。

また、上記導光部を構成する平板マイクロレンズアレイ
により上記平板光導波路を介して与えられる光を集光し
て上記固体撮像素子の受光面に導くので、上記固体撮像
素子の開口率を向上させ、高感度化を図ることができる
。

さらに、例えばガラス製の平板基板に上記平板光導波路
と平板マイクロレンズアレイとを同一製法で形成できる
ので、安価に量産することができる。

さらにまた、上記導光部の長さを短くすることができる
ので、小型軽量化することができる。その上、ｌパッケ
ージ化することが容易にできるので、製造工程を簡略化
することができるとともに、実装上の取り扱いを便利に
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のＩＩ付固体逼像装置を示す概
略断面図、第２図は上記ＩＩ付固体撮像装置を構成する
導光部を模式的に示す斜視図である。第３図は従来のＩＩ付固体撮像装置を示す概略断面図で
ある。１・・・イメージインテンシファイア（ｒ　Ｉ）５・・
・螢光膜７・・・固体撮像素子７ａ・・・固体撮像素子の受光面ｌＯ・・・ＩＩ付固体撮像装置１１・・・導光部１２・・・平板光導波路１３・・・平板マイクロレンズアレイ従来４９す／１．ｔｌ！ｈ）Ｃ第３図

Claims

【特許請求の範囲】イメージインテンシファイアの螢光膜上の光を導光部を
介して固体撮像素子の受光面側に導くように構成したイ
メージインテンシファイア付固体撮像装置において、上記導光部が、上記イメージインテンシファイアの螢光
膜に励起される光を導く平板光導波路と、この平板光導
波路の上記固体撮像素子の受光面側に配設される平板マ
イクロレンズアレイとからなることを特徴とするイメー
ジインテンシファイア付固体撮像装置。