JPH07249784A - 受光装置 - Google Patents
受光装置Info
- Publication number
- JPH07249784A JPH07249784A JP6040252A JP4025294A JPH07249784A JP H07249784 A JPH07249784 A JP H07249784A JP 6040252 A JP6040252 A JP 6040252A JP 4025294 A JP4025294 A JP 4025294A JP H07249784 A JPH07249784 A JP H07249784A
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- light receiving
- light
- microlenses
- microlens
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 斜め光の集光効率を向上し、受光感度を改善
する。 【構成】 半導体基板１に形成した受光部２上は、透明
材料層３によって平坦化している。透明材料層３上に
は、受光部２に対して複数のマイクロレンズ５を形成し
ている。
する。 【構成】 半導体基板１に形成した受光部２上は、透明
材料層３によって平坦化している。透明材料層３上に
は、受光部２に対して複数のマイクロレンズ５を形成し
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光信号を電気信号に
変換する受光部を有する固体撮像装置等の受光装置に関
するものである。
変換する受光部を有する固体撮像装置等の受光装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、受光装置として固体撮像装置があ
るが、近年、固体撮像装置の小型化、高画素化に伴う受
光面積の減少により、感度の低下およびＳ／Ｎの悪化が
問題となっている。そのため、固体撮像装置の感度を向
上させるために、各受光部に対応した位置にマイクロレ
ンズなるものを形成している。このマイクロレンズは、
ゼラチンやカゼイン等のタンパク質材料に感光性を持た
せたネガ型材料や、最近では熱によってメルト・フロー
しレンズ形状を形成する性質を有する合成材料等によっ
て形成している。
るが、近年、固体撮像装置の小型化、高画素化に伴う受
光面積の減少により、感度の低下およびＳ／Ｎの悪化が
問題となっている。そのため、固体撮像装置の感度を向
上させるために、各受光部に対応した位置にマイクロレ
ンズなるものを形成している。このマイクロレンズは、
ゼラチンやカゼイン等のタンパク質材料に感光性を持た
せたネガ型材料や、最近では熱によってメルト・フロー
しレンズ形状を形成する性質を有する合成材料等によっ
て形成している。
【０００３】以下、従来の受光装置の一例として固体撮
像装置について説明する。図３は従来のマイクロレンズ
を有する固体撮像装置の断面図である。図３において、
１は固体撮像素子が形成された半導体基板、２はフォト
ダイオードからなる受光部、３は透明材料層、４は断面
が半円状もしくは半円状にきわめて近い形状に形成され
たマイクロレンズである。
像装置について説明する。図３は従来のマイクロレンズ
を有する固体撮像装置の断面図である。図３において、
１は固体撮像素子が形成された半導体基板、２はフォト
ダイオードからなる受光部、３は透明材料層、４は断面
が半円状もしくは半円状にきわめて近い形状に形成され
たマイクロレンズである。
【０００４】以上のように構成された固体撮像装置につ
いて、以下その動作を説明する。まず、最上層であるマ
イクロレンズ４に入射した斜め光は、マイクロレンズ４
のレンズ効果によって集光される。そして透明材料層３
を通り、受光部２に入射する。さらに受光部２に入射し
た光はその量に応じて電荷に変換される。
いて、以下その動作を説明する。まず、最上層であるマ
イクロレンズ４に入射した斜め光は、マイクロレンズ４
のレンズ効果によって集光される。そして透明材料層３
を通り、受光部２に入射する。さらに受光部２に入射し
た光はその量に応じて電荷に変換される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成によれば、１つの受光部２に対し１つのマイクロ
レンズ４を形成しているため、マイクロレンズ４の曲率
は、Ｘ方向とＹ方向のマイクロレンズ幅と、マイクロレ
ンズ高さとによって一義的に決まっていた。そのため、
マイクロレンズ４に入射する斜め光を受光部２へ集光す
るための最適な曲率を持つことが不可能であり、斜め光
を効率よく受光部２へ集光することができず、受光感度
が低下するという問題があった。なお、Ｘ方向、Ｙ方向
のマイクロレンズ幅を変えることで曲率を操作すること
も可能であるが、隣接するマイクロレンズ間の距離を広
げる場合には、マイクロレンズ４の受光面積が小さくな
ることにより、マイクロレンズ４への入射光量が減少
し、感度が低下するという問題がある。逆に、隣接する
マイクロレンズ間の距離を狭くする場合には、マイクロ
レンズ４の集光面積の増加という点では感度に対し有効
であるが、１〜３μｍ程度の厚さで塗布されているマイ
クロレンズ材料のサブミクロンのパターニングの点か
ら、マイクロレンズ間スペースの微細化も限界があると
いう問題があった。
の構成によれば、１つの受光部２に対し１つのマイクロ
レンズ４を形成しているため、マイクロレンズ４の曲率
は、Ｘ方向とＹ方向のマイクロレンズ幅と、マイクロレ
ンズ高さとによって一義的に決まっていた。そのため、
マイクロレンズ４に入射する斜め光を受光部２へ集光す
るための最適な曲率を持つことが不可能であり、斜め光
を効率よく受光部２へ集光することができず、受光感度
が低下するという問題があった。なお、Ｘ方向、Ｙ方向
のマイクロレンズ幅を変えることで曲率を操作すること
も可能であるが、隣接するマイクロレンズ間の距離を広
げる場合には、マイクロレンズ４の受光面積が小さくな
ることにより、マイクロレンズ４への入射光量が減少
し、感度が低下するという問題がある。逆に、隣接する
マイクロレンズ間の距離を狭くする場合には、マイクロ
レンズ４の集光面積の増加という点では感度に対し有効
であるが、１〜３μｍ程度の厚さで塗布されているマイ
クロレンズ材料のサブミクロンのパターニングの点か
ら、マイクロレンズ間スペースの微細化も限界があると
いう問題があった。
【０００６】この発明は、上記従来の問題点を解決する
もので、斜め光の集光効率を向上し、受光感度を改善す
ることのできる受光装置を提供することを目的とする。
もので、斜め光の集光効率を向上し、受光感度を改善す
ることのできる受光装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の受光装置
は、半導体基板上に形成した受光部と、この受光部の上
に形成した複数のマイクロレンズとを備えている。請求
項２記載の受光装置は、請求項１記載の受光装置におい
て、複数のマイクロレンズのそれぞれの曲率を任意に設
定したことを特徴とする。
は、半導体基板上に形成した受光部と、この受光部の上
に形成した複数のマイクロレンズとを備えている。請求
項２記載の受光装置は、請求項１記載の受光装置におい
て、複数のマイクロレンズのそれぞれの曲率を任意に設
定したことを特徴とする。
【０００８】
【作用】請求項１記載の受光装置によれば、１つの受光
部に対し複数のマイクロレンズを設けることにより、受
光部への集光という機能を持つマイクロレンズの曲率
を、マイクロレンズの数と塗布膜厚により任意に制御で
き、受光部形状とマイクロレンズから受光部までの距離
により決まる各方向に対しての曲率を最適化することが
可能となり、斜め光を含む入射光を効率よく集光し、受
光感度を改善することができる。
部に対し複数のマイクロレンズを設けることにより、受
光部への集光という機能を持つマイクロレンズの曲率
を、マイクロレンズの数と塗布膜厚により任意に制御で
き、受光部形状とマイクロレンズから受光部までの距離
により決まる各方向に対しての曲率を最適化することが
可能となり、斜め光を含む入射光を効率よく集光し、受
光感度を改善することができる。
【０００９】さらに、請求項２記載の受光装置によれ
ば、複数のマイクロレンズのそれぞれの曲率を任意に設
定したことにより、光軸中心に対する受光部の位置によ
り、曲率を最適化することが可能となり、入射する光を
効率よく集光し、受光感度を改善することができる。
ば、複数のマイクロレンズのそれぞれの曲率を任意に設
定したことにより、光軸中心に対する受光部の位置によ
り、曲率を最適化することが可能となり、入射する光を
効率よく集光し、受光感度を改善することができる。
【００１０】
【実施例】以下、この発明の受光装置について、固体撮
像装置を例にして図面を参照しながら説明する。図１は
この発明の第１の実施例における固体撮像装置の断面図
であり、複数ある画素のうち１つの画素部分について示
している。図１において、１は固体撮像素子が形成され
た半導体基板、２はフォトダイオードからなる受光部、
３は透明材料層、５はマイクロレンズである。
像装置を例にして図面を参照しながら説明する。図１は
この発明の第１の実施例における固体撮像装置の断面図
であり、複数ある画素のうち１つの画素部分について示
している。図１において、１は固体撮像素子が形成され
た半導体基板、２はフォトダイオードからなる受光部、
３は透明材料層、５はマイクロレンズである。
【００１１】この実施例では、半導体基板１に形成した
受光部２上は、透明材料層３によって平坦化している。
そして、透明材料層３上には、各受光部２に対し複数の
マイクロレンズ５を形成して、広範囲の光を効率よく集
光するようにしている。以上のように構成された第１の
実施例の固体撮像装置について、以下その動作を説明す
る。
受光部２上は、透明材料層３によって平坦化している。
そして、透明材料層３上には、各受光部２に対し複数の
マイクロレンズ５を形成して、広範囲の光を効率よく集
光するようにしている。以上のように構成された第１の
実施例の固体撮像装置について、以下その動作を説明す
る。
【００１２】複数のマイクロレンズ５に入射した垂直光
Ａは、各々のレンズ効果によって集光され、透明材料層
３を通り、受光部２に入射する。さらに受光部２に入射
した光はその量に応じて電荷に変換される。また、複数
のマイクロレンズ５に入射した斜め光Ｂも、各々のレン
ズ効果によって集光され、透明材料層３を通り、受光部
２に入射し、入射した光はその量に応じて電荷に変換さ
れる。
Ａは、各々のレンズ効果によって集光され、透明材料層
３を通り、受光部２に入射する。さらに受光部２に入射
した光はその量に応じて電荷に変換される。また、複数
のマイクロレンズ５に入射した斜め光Ｂも、各々のレン
ズ効果によって集光され、透明材料層３を通り、受光部
２に入射し、入射した光はその量に応じて電荷に変換さ
れる。
【００１３】この第１の実施例によれば、各受光部２に
対し複数のマイクロレンズ５を設けることにより、マイ
クロレンズ５の曲率を、マイクロレンズ５の数と塗布膜
厚により任意に制御でき、受光部２の形状とマイクロレ
ンズ５から受光部２までの距離により決まる各方向に対
しての曲率を最適化することが可能となり、入射する光
を効率よく集光し、受光感度を改善することができる。
なお、受光部２の形状とはセル形状のことであり、セル
形状が例えば長方形の場合には、ｘ（横）方向，ｙ
（縦）方向それぞれの最適化した曲率をもたせるように
している。したがって、従来のように１つの受光部に対
し１つのマイクロレンズで光を集光するよりも、多くの
様々な斜め光を効率よく受光部２へ集光することがで
き、受光感度の高い画像を得ることができる。
対し複数のマイクロレンズ５を設けることにより、マイ
クロレンズ５の曲率を、マイクロレンズ５の数と塗布膜
厚により任意に制御でき、受光部２の形状とマイクロレ
ンズ５から受光部２までの距離により決まる各方向に対
しての曲率を最適化することが可能となり、入射する光
を効率よく集光し、受光感度を改善することができる。
なお、受光部２の形状とはセル形状のことであり、セル
形状が例えば長方形の場合には、ｘ（横）方向，ｙ
（縦）方向それぞれの最適化した曲率をもたせるように
している。したがって、従来のように１つの受光部に対
し１つのマイクロレンズで光を集光するよりも、多くの
様々な斜め光を効率よく受光部２へ集光することがで
き、受光感度の高い画像を得ることができる。
【００１４】図２はこの発明の第２の実施例における固
体撮像装置の断面図であり、複数ある画素のうち１つの
画素部分について示している。図２において、１は固体
撮像素子が形成された半導体基板、２はフォトダイオー
ドからなる受光部、３は透明材料層、６はマイクロレン
ズである。この実施例では、半導体基板１に形成した受
光部２上は、透明材料層３によって平坦化している。そ
して、透明材料層３上には、各受光部２に対し複数のマ
イクロレンズ６を形成している。このマイクロレンズ６
は、１画素において固体撮像装置の光軸中心から遠いほ
ど曲率が高く、斜め光を効率よく受光部２へ集光するよ
うに形成されており、その断面形状は半円状もしくは半
円状にきわめて近い形状で、さらにマイクロレンズ間の
距離が狭く、集光性に優れ、高いレンズ効果が期待でき
る形状を有している。
体撮像装置の断面図であり、複数ある画素のうち１つの
画素部分について示している。図２において、１は固体
撮像素子が形成された半導体基板、２はフォトダイオー
ドからなる受光部、３は透明材料層、６はマイクロレン
ズである。この実施例では、半導体基板１に形成した受
光部２上は、透明材料層３によって平坦化している。そ
して、透明材料層３上には、各受光部２に対し複数のマ
イクロレンズ６を形成している。このマイクロレンズ６
は、１画素において固体撮像装置の光軸中心から遠いほ
ど曲率が高く、斜め光を効率よく受光部２へ集光するよ
うに形成されており、その断面形状は半円状もしくは半
円状にきわめて近い形状で、さらにマイクロレンズ間の
距離が狭く、集光性に優れ、高いレンズ効果が期待でき
る形状を有している。
【００１５】以上のように構成された第２の実施例の固
体撮像装置について、以下その動作を説明する。図２に
示すように、斜め光が入射したとき、マイクロレンズ６
に入射した斜め光は、各々のレンズ効果によって集光さ
れ、透明材料層３を通り、受光部２に入射される。さら
に受光部２に入射した光はその量に応じて電荷に変換さ
れる。
体撮像装置について、以下その動作を説明する。図２に
示すように、斜め光が入射したとき、マイクロレンズ６
に入射した斜め光は、各々のレンズ効果によって集光さ
れ、透明材料層３を通り、受光部２に入射される。さら
に受光部２に入射した光はその量に応じて電荷に変換さ
れる。
【００１６】この第２の実施例によれば、各受光部２に
対し複数の曲率の異なるマイクロレンズ６を設けてあ
り、各マイクロレンズ６の曲率を、マイクロレンズ６の
数と塗布膜厚により任意に制御し、１画素において光軸
中心から遠いマイクロレンズ６ほど曲率を高くしたこと
により、受光部２の形状とマイクロレンズ６から受光部
２までの距離により決まる各方向に対しての曲率を最適
化することが可能となるとともに、光軸中心に対する受
光部２の位置により、曲率を最適化することが可能とな
る。したがって、受光部２の位置に関係なく、入射する
光を効率よく集光することができ、受光感度の高い画像
を得ることができる。
対し複数の曲率の異なるマイクロレンズ６を設けてあ
り、各マイクロレンズ６の曲率を、マイクロレンズ６の
数と塗布膜厚により任意に制御し、１画素において光軸
中心から遠いマイクロレンズ６ほど曲率を高くしたこと
により、受光部２の形状とマイクロレンズ６から受光部
２までの距離により決まる各方向に対しての曲率を最適
化することが可能となるとともに、光軸中心に対する受
光部２の位置により、曲率を最適化することが可能とな
る。したがって、受光部２の位置に関係なく、入射する
光を効率よく集光することができ、受光感度の高い画像
を得ることができる。
【００１７】なお、第１および第２の実施例では、白黒
固体撮像装置について説明したが、カラーフィルタを形
成するカラー固体撮像装置や、高感度を必要とする他の
受光装置についても同様の効果が得られる。
固体撮像装置について説明したが、カラーフィルタを形
成するカラー固体撮像装置や、高感度を必要とする他の
受光装置についても同様の効果が得られる。
【００１８】
【発明の効果】以上のようにこの発明は、１つの受光部
に対し複数のマイクロレンズを設けることにより、垂直
光成分と斜め光成分を効率よく集光することが可能とな
り、受光感度の高い画像が得られるとともに感度のＦ値
依存性を解消することができる優れた受光装置を実現す
るものである。
に対し複数のマイクロレンズを設けることにより、垂直
光成分と斜め光成分を効率よく集光することが可能とな
り、受光感度の高い画像が得られるとともに感度のＦ値
依存性を解消することができる優れた受光装置を実現す
るものである。
【００１９】さらに、複数のマイクロレンズのそれぞれ
の曲率を任意に設定して、光軸中心に対する受光部の位
置により、曲率を最適化することが可能となり、受光部
の位置に関係なく受光感度を向上させることができる優
れた受光装置を実現するものである。
の曲率を任意に設定して、光軸中心に対する受光部の位
置により、曲率を最適化することが可能となり、受光部
の位置に関係なく受光感度を向上させることができる優
れた受光装置を実現するものである。
【図１】この発明の第１の実施例における固体撮像装置
の断面図である。
の断面図である。
【図２】この発明の第２の実施例における固体撮像装置
の断面図である。
の断面図である。
【図３】従来例における固体撮像装置の断面図である。
１ 半導体基板 ２ 受光部 ３ 透明材料層 ５ マイクロレンズ ６ マイクロレンズ
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成した受光部と、この
受光部の上に形成した複数のマイクロレンズとを備えた
受光装置。 - 【請求項２】 複数のマイクロレンズのそれぞれの曲率
を任意に設定したことを特徴とする請求項１記載の受光
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6040252A JPH07249784A (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6040252A JPH07249784A (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 受光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07249784A true JPH07249784A (ja) | 1995-09-26 |
Family
ID=12575503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6040252A Pending JPH07249784A (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07249784A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009099950A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-05-07 | Kyocera Corp | 受発光一体型素子アレイおよびそれを用いたセンサ装置 |
-
1994
- 1994-03-11 JP JP6040252A patent/JPH07249784A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009099950A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-05-07 | Kyocera Corp | 受発光一体型素子アレイおよびそれを用いたセンサ装置 |
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