JPH06310695A - レンズ領域及び非レンズ領域を有する開口を有するフォトダイオード装置用レンズ配列 - Google Patents

レンズ領域及び非レンズ領域を有する開口を有するフォトダイオード装置用レンズ配列

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JPH06310695A
JPH06310695A JP6067306A JP6730694A JPH06310695A JP H06310695 A JPH06310695 A JP H06310695A JP 6067306 A JP6067306 A JP 6067306A JP 6730694 A JP6730694 A JP 6730694A JP H06310695 A JPH06310695 A JP H06310695A
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photodiode
light
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pixel
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Jr Joseph Jech
ジェチ，ジュニア ジョセフ
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Eastman Kodak Co
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Eastman Kodak Co
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 その中でフォトダイオードがより多くの光を
受ける改善された効率を有するレンズ配列を提供する。 【構成】 フォトダイオードを用いた画像センサーにお
いて、各フォトダイオードのレンズはフォトダイオード
の第一部分上に光を合焦させるように構成される。シー
ンからの光は直接フォトダイオードの第二部分へ照射す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光感応性装置用のレンズ
配列に係わる。
【０００２】
【従来の技術】横方向に区切られた配列から構成される
画像感知装置は良く知られており、様々な形態を取りう
る。配列は、一般にピクセル又はセンシング要素と呼ば
れる、多数の横方向のオフセット領域で構成される。技
術的にはセンシングの利点は各ピクセルに対する凸レン
ズ表面を有するレンズ配列を形成することにより実現可
能であると認識されている。図１にレンズ１６の下の中
心に位置する光遮蔽開口１４を通してフォトダイオード
１２がその上に見られる、単一のピクセル１０を示す。
【０００３】装置に整合されて設けられたレンズ配列は
フォトダイオード上への入射光を合焦するために供され
る。これはフォトダイオードの集光エリアを増加し、そ
の故に信号を改善する効果を有する。装置は、フォトダ
イオード中の集光を最大化するためにフォトダイオード
からレンズをオフセットするレンズ支持層を有する。レ
ンズ配列の組み立ては従来技術の正作用（ｐｏｓｉｔｉ
ｖｅ−ｗｏｒｋｉｎｇ）のフォトレジストの使用に基づ
く。フォトレジストのコーティングはレジストの島の配
列を生成するために露光され、現像される。レジストパ
ターンは残存するフォトケミストリイを漂白するために
フラッド露光され、それに続いてレンズ物質がレンズを
形成するのに充分かつ隣接するレンズが流れて一緒にな
らない程度に流れるまで加熱される。故に、レンズ間に
は或る間隔がある。
【０００４】フォトダイオードの機能は良く知られてお
り、露光で受けた光の量に比例した電子を生成する。こ
の配列での問題は、光がフォトダイオードの中心領域１
７上に合焦されることである。光遮蔽開口及びフォトダ
イオードは細長く、レンズベースはピクセル形状に適合
させるために本質的に正方形である故に、レンズは光遮
蔽開口の最も狭い側を通った光を合焦させるように設計
しなくてはならない。故に、フォトダイオードの一部分
のみが光を受けるのに用いられる。故に、この型の配列
の効率は最適化されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はその中
でフォトダイオードがより多くの光を受ける改善された
効率を有するレンズ配列を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本目的は、複数の光感応
性装置及び特定の光感応性装置上に配置された個別のレ
ンズを有するレンズ配列を有する画像センサーにおい
て、 （ａ） 各装置に対して設けられ、細長い、第一及び第
二の光受容部分を有する開口を有する光遮蔽を有し； （ｂ） 各レンズはシーンからの光がまた第二部分を通
して装置を直接照らすように装置上にシーンからの光を
合焦させるために開口の第一部分上に設けられてなる画
像センサーにより達成される。
【０００７】
【実施例】図１と対応する番号の部分には、同じ構造を
用いる。図２にサブストレート内に形成された複数の横
に区切られたフォトダイオード１２を含むマルチピクセ
ル半導体配列１８を示す。サブストレートの配列は複数
のセンシング要素又はピクセル１０からなる。各センシ
ング要素はその上面に隣接し中央に位置し、破線２０に
よって表される直線の多角形境界により周囲に輪郭を示
されたフォトダイオードセンサー１２を含む。
【０００８】図３に、図２の線４ー４に沿って表示され
たピクセル１０の概略断面図を示し、これには形成され
たレンズを含む。本実施例を簡略化するために、本質的
な要素のみを示した。レンズを有するフォトダイオード
装置の構成のより完全な記述のために、アメリカ特許第
４、９６６、８３１号を参考に挙げる。。半導体サブス
トレートはＮ導電性領域２２及びサブストレート表面を
通して拡散によって形成されるＰ導電性井戸２４を有す
る。フォトダイオードセンサー１２はＮ拡散によりピク
セル内の中心に形成される。
【０００９】光遮蔽２６は、細長い光遮蔽開口１４がパ
ターン化された部分のフォトダイオード以外のピクセル
領域へかぶせられる。この開口は好ましくは長方形の形
状である。透明な絶縁体２８は光遮蔽２６を電気的に絶
縁し、また光遮蔽上に保護環境的障壁を形成する。ユニ
ットとして存在するが、絶縁体は典型的には幾つかの組
み立て段階により形成される。透明なプラナー化物質３
０は平滑な表面３２を提供するために位置する。この表
面上に、ピクセル又はセンサー要素の境界と同一の広が
りを有する、付加的な主要なカラーフィルター要素の様
な、要素３６を有するカラーフィルター配列３４が位置
する。このようなカラーフィルター配列は従来技術にお
いて良く知られている。スペーサー及びプラナー化層３
８はフィルター３４上に形成される。
【００１０】レンズ配列４０はアメリカ特許第４、６９
４、１８５号に詳細に記述されているような方法でフォ
トレジストを用いて形成される。ＤｏＭｉｎｈ等による
アメリカ特許第４、６８４、５９９号は、重合バインダ
ーとしてポリスルホンアミド及び、活性化放射に曝され
た場合、組成物にアルカリ溶解性を与えるキノン感光剤
を有する正作用のフォトレジスト組成物を開示してい
る。
【００１１】レンズ配列４０は、層３８上へ予め適用さ
れたスピンコートされた光感応性ポリマーとして始ま
る。ポリマーは３５０乃至４５０ｎｍの間のスペクトル
レンジの光でパターンワイズに露光される。この後で、
露光領域を除去するために水ベースの溶液中で現像され
る。現像後、残存するレジストは残存するフォトケミス
トリイを破壊するように設定された「フラッド」又はパ
ターン化されない露光を受け、斯くして、４００ｎｍか
ら１０００ｎｍまでの波長レンジにわたる光に透過性の
パターンができる。凸レンズの整形は、１６０度Ｃ以下
の温度で、パターンが丸くすなわちレンズを形成するの
に充分な時間パターンレジスト層を加熱することにより
達成される。各レンズの上面４２は凸である。レンズ配
列を形成するためにフォトレジストを流すことについて
のより完全な開示は、アメリカ特許第４、６９４、１８
５号に記載されている。
【００１２】ピクセルを照射する入射光は矢印４４で示
される。レンズ４０は、矢印４６で示されるようにレン
ズにより集められた光は光遮蔽を通して合焦され、フォ
トダイオード１２の第一部分４８により受けられる様
に、フォトダイオード１２に整列される。このレンズ配
列の整列はまた、隣接レンズ間の空間が、矢印５０で示
され、フォトダイオード１２の第二部分５２により直接
集められる、シーンからの付加的な入射光を許容するよ
うに光遮蔽上に位置するようにさせる。故に、レンズに
より合焦された光及び隣接レンズ間の空間により供給さ
れた光はフォトダイオードにより受けられる。
【００１３】図４に２つの隣接するピクセル１０の平面
図を示す。レンズパターン４０は下方にシフトされたの
で、それによってその焦点の中心は光遮蔽開口１４の底
辺に向かってシフトする。レンズによって合焦された光
はフォトダイオードの大きな部分４８へ入射する。レン
ズパターン内のシフトはフォトダイオードの第二部分５
２がシーンから光を直接に受けることを可能にすること
に注目すべきである。
【００１４】
【発明の効果】本発明の利点は次の通りである。各ピク
セルの集光エリアの増加、それによる装置の信号の増
加；及び隣接レンズ間の要求された空間の利用の改善。
【図面の簡単な説明】
【図１】単一ピクセル上の光遮蔽、フォトダイオード、
及びレンズ内の開口の従来技術での構成を示す概略平面
図である。
【図２】マルチピクセル半導体配列の平面図である。
【図３】線４ー４に沿った図２の概略側面図であり、レ
ンズ形成後の本発明の配列を示す図である。
【図４】図１と同様であるが、本発明によって構成され
たピクセルを示す図である。
【符号の説明】
１０ ピクセル １２ フォトダイオード １４ 光遮蔽開口 １６ レンズ １７ フォトダイオードの中心領域 １８ マルチピクセル半導体配列 ２２ Ｎ導電性領域 ２４ Ｐ導電性井戸 ２６ 光遮蔽 ２８ 透明な絶縁体 ３０ 透明なプラナー化物質 ３４ カラーフィルター配列 ３８ スペーサー及びプラナー化層 ４０ レンズ配列 ４２ レンズの上面 ４４ 入射光 ４８ 第一部分 ５２ 第二部分

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のフォトダイオード及び個別のレン
    ズを有するレンズ配列を有し、該各レンズは特定のフォ
    トダイオード上に配置された画像センサーにおいて、 （ａ） 各フォトダイオードに対して設けられ、開口を
    有する光遮蔽を有し； （ｂ） 各レンズはフォトダイオードの第一部分上にシ
    ーンからの光を合焦させるために開口のレンズ領域上に
    設けられ、シーンからの光がまた開口の非レンズ領域を
    通してフォトダイオードの第二部分を直接照らすように
    整列されている画像センサー。
  2. 【請求項２】 レンズ配列と光遮蔽の間に位置するカラ
    ーフィルター配列を更に含む請求項１記載の画像センサ
    ー。
JP6067306A 1993-04-08 1994-04-05 レンズ領域及び非レンズ領域を有する開口を有するフォトダイオード装置用レンズ配列 Pending JPH06310695A (ja)

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US08/043,678 US5324930A (en) 1993-04-08 1993-04-08 Lens array for photodiode device with an aperture having a lens region and a non-lens region

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