JPS59210776A - Image sensor - Google Patents

Image sensor

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Publication number
JPS59210776A
JPS59210776A JP58085214A JP8521483A JPS59210776A JP S59210776 A JPS59210776 A JP S59210776A JP 58085214 A JP58085214 A JP 58085214A JP 8521483 A JP8521483 A JP 8521483A JP S59210776 A JPS59210776 A JP S59210776A
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JP
Japan
Prior art keywords
layer
image
substrate
amorphous silicon
lens
Prior art date
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Pending
Application number
JP58085214A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kozo Ono
公三 小野
Akihiro Ooka
大岡 明裕
Yutaka Wada
豊 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59210776A publication Critical patent/JPS59210776A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/30Transforming light or analogous information into electric information

Abstract

PURPOSE:To obtain a picture with high quality by using a substrate made of glass or the like through which light is transmitted as a convexed curved surface structure substrate and forming a transparent electrode layer, an amorphous silicon layer of p-i-n structure and a sensor mechanism comprising a back side electrode on the substrate. CONSTITUTION:The amorphous silicon layer 7 consists of a (p) layer 10, an (i) layer 11 and an (n) layer 12 and the thickness is, e.g., <=1mum. Lots of unit elements are provided in matrix longitudinally and laterally. The electrode 8 is led out at each element. Each element of the amorphous silicon can be separated and since the specific resistivity is large, when the thickness is 1mum and the interval between elements is 10mum, the series impedance is large and it is not especially necessary to separate each element. The boundary between the transparent electrode layer 6 and the amorphous silicon layer 7 becomes a photodetecting face 13. The light passes through a lens L, transmits through the glass substrate 5 and the transparent electrode 6 are reaches the photodetecting face 13. Since the photodetecting face 13 is matched to the curve of image, a picture without the out-of-focus even at the circumference of an image is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 (ア)技術分野 この発明p」、二次元イメージセンサに関する。[Detailed description of the invention] (a) Technical field This invention relates to a two-dimensional image sensor.

(イ)従来技術とその問題点 画像認識装置等の11il像入力部として、一般に、レ
ンズ系と撮像管あるいは二次元イメージセンサへtで(
1111Il戊lまた撮像系が利用される。
(B) Prior art and its problems Generally, as an 11il image input section of an image recognition device, etc., a lens system and an image pickup tube or a two-dimensional image sensor are connected at (t).
An imaging system is also used.

第4図は従来の撮像系を説明するだめの光学系口[イ図
である。
FIG. 4 is a diagram showing the optical system opening [A] for explaining the conventional imaging system.

物体Tの像をレンズLVcよってイメージセンサ1に結
像させる。従来のイメージセンサの受光而3.1平面で
ある。平面型の受光而を有するイメージ(−ンザで、物
体の像を結像させると、画面固辺部に於て画質の低下が
みられる。
An image of an object T is formed on an image sensor 1 by a lens LVc. The light receiving plane of a conventional image sensor is 3.1 plane. When an image of an object is formed using a flat image sensor, the image quality deteriorates at the fixed edges of the screen.

この理由は以下のように考えられる。The reason for this is thought to be as follows.

レンズLを介した真の結像面は、厳密には凹面状とk、
す、平面状にはならない、という事である。
Strictly speaking, the true image forming surface through the lens L is concave, k,
This means that it will not be flat.

真の結像面Sは、受光面Qに中心に於て接する凹1自1
・1人になる。
The true image forming surface S is a concave 1-1 that touches the light-receiving surface Q at the center.
・Become alone.

結像面Sと平坦な受光面Qとは、周辺部へゆくに従い前
後にズしてくる。このだめ画像の周辺部で、受光面」二
の像がボクるのである。
The imaging surface S and the flat light-receiving surface Q shift back and forth toward the periphery. At the periphery of this useless image, the image on the light-receiving surface becomes blurred.

こハを避けるだめ、従来は、組合せレンズ等を用いて、
像面彎曲を補正し、画質の低下を防ぐ方法がとられてい
た。
To avoid this, conventionally, a combination lens etc. was used,
A method was used to correct the field curvature and prevent the image quality from deteriorating.

し7かし、従来の撮像系は、組合せレンズを使用する/
こめ、重く、大きくなる、という欠点がちつた。
However, conventional imaging systems use combination lenses/
It had the disadvantages of being bulky, heavy, and large.

撮像装置はより1りく、より小さくなるのが望捷しい。It is desirable for imaging devices to become more compact and compact.

小型化を推進する上で、重く、大きい粗合せレンズは不
適である。組合せレンズを用いず単純なレンズ系によっ
て撮像系を構成したい。そうすれば、軽1i、小型の画
像入力装置を作製することができる。
In promoting miniaturization, heavy and large coarse-grained lenses are unsuitable. I would like to configure an imaging system using a simple lens system without using a combination of lenses. In this way, a light 1i, small-sized image input device can be manufactured.

真の結像面Sが、平面Qからどれだけ外れるのかを1悦
明する。第5図は屯レンズにおける像面彎曲を説明する
ための光学系措戎図である。
Determine how far the true imaging plane S deviates from the plane Q. FIG. 5 is a schematic diagram of the optical system for explaining the curvature of field in the tun lens.

レンズLの光軸をX軸とする。光軸上の物体Tの結像点
をOとする。0を通りX軸に垂直な面をQとする。而q
の上にy軸をとる一 結像而Sを破線で示しだ。
The optical axis of lens L is assumed to be the X axis. Let O be the imaging point of the object T on the optical axis. Let Q be the plane passing through 0 and perpendicular to the X axis. And then
An image S with the y-axis above is shown by a broken line.

X軸に関し結像面5(は回転対称であるから、y軸方向
についての結像面と平面QとのずれΔXが分かれば、結
像面Sが決定される。
Since the imaging surface 5 (is rotationally symmetrical with respect to the X-axis), if the deviation ΔX between the imaging surface and the plane Q in the y-axis direction is known, the imaging surface S can be determined.

物体14無限遠にあるとする。レンズの焦点距離fば2
82慴、(1径りは56席〃であるとする。θは画角、
yはソ帥1ilI+からの距離、ΔXは結像河Sの平面
Qからのずれである。
Assume that object 14 is at infinity. focal length of the lens f2
82 seats, (assuming that there are 56 seats in one radius. θ is the angle of view,
y is the distance from the plane 1ilI+, and ΔX is the deviation of the imaging river S from the plane Q.

第1表(1画角θ、ずれΔx、x軸からの距UP、 y
・k対応さぜた、像面彎曲の計算結果を示す表である、
Table 1 (1 angle of view θ, deviation Δx, distance from x-axis UP, y
・This is a table showing the calculation results of field curvature corresponding to k.
.

第1表 像面彎曲の計算結果 (g −= 28 tsm、D=56Mi、無限遠物体
)このように画角19.24°では、結像位置が平面Q
より約2朋レンズ側へずれる。このように、像面彎曲が
生ずる。
Table 1 Calculation results of field curvature (g - = 28 tsm, D = 56 Mi, object at infinity) As shown above, at a field angle of 19.24°, the imaging position is on the plane Q
The lens is shifted about 2 mm away from the lens. In this way, field curvature occurs.

結像面Sば、この場合、半径20Mの球面に近似するが
、厳密な球面ではない。
In this case, the imaging surface S approximates a spherical surface with a radius of 20M, but is not a strict spherical surface.

また、結像面Sけ放物線に近似する断面形状を、flす
るが、厳密に放物線ではない。
In addition, although the cross-sectional shape of the imaging surface S is approximated to a parabola by fl, it is not strictly a parabola.

一般に、像面()曲シす、レンズの1]fi後の面の曲
率、1ii! 4714:、物体の形状、物体の位置に
よって相異する。
In general, the image surface () curvature is the curvature of the surface after 1]fi of the lens, 1ii! 4714: It varies depending on the shape of the object and the position of the object.

像面ζ411自は、幾何光学上の収差であって、古くか
ら知られている。
The image plane ζ411 is an aberration in geometric optics and has been known for a long time.

通常ハペンバール(Petzval )の条件を満足す
る2枚のレンズを組合せることにより、平坦な像面を省
lるようにしている。しかし、レンズを組合すと、大き
く、重くなってしまう。
Usually, a flat image plane is omitted by combining two lenses that satisfy the Happenvall (Petzval) condition. However, when lenses are combined, it becomes large and heavy.

像面彎曲は、しかしながら、ペラパールの定理によって
、レンズ曲率、屈折率など心易な/マラメータを決めれ
ば、一定の数式によって計算することができる。この計
算の基礎となる公式は周知である。
However, the curvature of field can be calculated using a certain formula by determining convenient parameters such as lens curvature and refractive index according to Perapard's theorem. The formula underlying this calculation is well known.

(つ)本発明の構成 従来c−h 、rit合せレンズを用いて、平坦な像を
得るようにしていた。
(1) Structure of the present invention Conventionally, a flat image was obtained by using a c-h, rit combination lens.

本発明はfll、レンズを用い、像面彎曲に合致するよ
うな受光部を使うことによって、像面彎曲の間!1j(
jをI(V?決する。像面彎曲に合致するような凹面の
受光部を用いれ(ば、光軸上に於ても、光軸から遠・:
1離f1.たfWi、域(・で於ても、等しく、受光部
」二にボケのなり像を結ぶようにすることができる。
The present invention uses a full lens and a light-receiving section that matches the field curvature. 1j(
Determine j by I (V?). Using a concave light receiving part that matches the curvature of field (even if it is on the optical axis, it is far from the optical axis.
1 distance f1. Even in the fWi, range (.), it is possible to equally form a blurred image on the light receiving section.

4に光明のイメージセンサは (1)像面彎曲に近い凹曲面構造の基板と、(2)  
凹曲面構造基板の上に設けられだセンサ機構と、 (3)物体の像をセンサ機構上へ結像する中1/ンズあ
るいは少数の組合せレンズ とより構成される。
4. Komei's image sensor has (1) a substrate with a concave curved structure close to the field curvature, and (2)
It consists of a sensor mechanism provided on a substrate with a concave curved surface structure, and (3) a medium 1/2-lens lens or a small number of combination lenses that form an image of an object onto the sensor mechanism.

第1図は本発明のイメージセンサの光学系構1戊図であ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram of an optical system structure of an image sensor according to the present invention.

レンズしは組介せレンズではなく、1枚のレンズである
。イメージセンサ1け凹曲面構造基板1と、この−4二
に形成されたセンサ機4%2とよりなる。
The lens holder is not a combination of lenses, but a single lens. It consists of an image sensor 1 concave curved structure substrate 1 and a sensor device 4% 2 formed on this -42.

センサ機構2は、尤の強度を電気信号に変換するもので
ある。基板1の凹曲面は、例えば無限遠に置いた平面物
体Tの、単レンズLによる像面彎曲に合致するようにす
る。厳密に合致させるのが困%)iであれば、近似的な
凹球面の一部、或は近似的な回広改物面の一部として、
凹曲面構造基板1を作;リソする。
The sensor mechanism 2 converts the actual intensity into an electrical signal. The concave curved surface of the substrate 1 is made to match, for example, the field curvature of a plane object T placed at infinity due to a single lens L. If it is difficult to match exactly, then as a part of an approximate concave spherical surface or a part of an approximate curved modified surface,
A concave curved structure substrate 1 is manufactured; litho is performed.

センサil l’l17として14、アモルファスシリ
コン、結晶シリコン、結晶化合物゛I′−導体(GaA
s、GaAl1?AsI nGaA//pなど)を用い
ることができる。
14, amorphous silicon, crystalline silicon, crystal compound ゛I'-conductor (GaA
s, GaAl1? AsI nGaA//p, etc.) can be used.

第2区に、p  +  n I’fkbケのアモルファ
スシリコン層をセンサ機t1′δとし、ガラス基板りに
形成した実施例を示す。第3図はアモルファスシリコン
センサ機(,1にの一部拡大断面図である。
The second section shows an example in which an amorphous silicon layer of p + n I'fkb is used as a sensor device t1'δ and is formed on a glass substrate. FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of the amorphous silicon sensor device (1).

第1図に示すものは、凹曲面基板1の凹面側にセンサ機
(1′kが設けられていた。第2図に示す例は逆である
。ガラスなど透明の基板の凸面側にセンサ機+I′6が
形成きれている。
In the case shown in FIG. 1, a sensor device (1'k) is provided on the concave side of a concavely curved substrate 1.The sensor device (1'k) is provided on the convex side of a transparent substrate such as glass. +I'6 has been completely formed.

このイメージセンサは、凹曲面構造のガラス基板5の1
−に、透明電極6と、ρ−1−n構造のアモルファスシ
リコン層7を形成し、その上に、各素子に対1・bして
分離された電#t、 8を形成した構造である。凹曲面
ガラス基板5は、先述したように、イm面彎曲に近似し
た凹曲面となっている。
This image sensor has a glass substrate 5 having a concave curved structure.
-, a transparent electrode 6 and an amorphous silicon layer 7 with a ρ-1-n structure are formed, and electrodes #t and 8 are formed on each element separated by a pair of 1·b. . As described above, the concave curved glass substrate 5 has a concave curve that approximates the im-plane curvature.

アモルファスシリコン層7は、p層10、i層11.0
層12よりなり、厚みは例えば1μ〃l以下である。ア
モルファスシリコン層7は、多数の中位素子の集1りで
ある。単位素子が縦横にマトリックス状に設けられてい
る。電、隊EI(・ま各素子ごとに引出される。アモル
ファスシリコンの6素rQ、j、分前、してもよいし、
素子間隔が10μ7n以−にあJLtd、分ケ]シなく
てもよい。アモルファスシリツー・は比抵抗が大きいの
で、厚さ1μrn、素r間が10/l +nであれば、
直列インピーダンスが大きくなり、古素子をことさら分
離する必要がない。
The amorphous silicon layer 7 includes a p layer 10 and an i layer 11.0.
It consists of a layer 12, and its thickness is, for example, 1 μl or less. The amorphous silicon layer 7 is a collection of a large number of intermediate elements. Unit elements are arranged in a matrix in both directions. Electricity, Corps EI (・Ma is drawn out for each element. 6 elements of amorphous silicon rQ, j, minutes before, may be done,
If the element spacing is 10μ7n or more, it is not necessary. Amorphous silicon has a large resistivity, so if the thickness is 1 μrn and the distance between elements is 10/l + n,
The series impedance is increased and there is no need to separate old elements.

透明電極層6とアモルファスシリコン層7との境界が受
光面13となる。
The boundary between the transparent electrode layer 6 and the amorphous silicon layer 7 becomes the light receiving surface 13.

尤は、レンズLを通り、ガラス基板5、透明′電極層6
を透過1.て、受光面13に到達する。受光面13は像
面ζ・千曲に合致するようになってい1、るので、像の
周辺部に於てもボケのない面像をマ[7ることができる
In other words, it passes through the lens L, the glass substrate 5, and the transparent electrode layer 6.
Transmit 1. Then, the light reaches the light receiving surface 13. Since the light-receiving surface 13 is adapted to coincide with the image plane ζ/1,000 degrees, it is possible to produce a plane image without blur even in the peripheral area of the image.

(1)効果 物体を撮像する画像入力装置に於て、単レンズを使用す
ると、必ず像面彎曲が曳われる。
(1) Effect: When a single lens is used in an image input device that images an object, curvature of field is always caused.

本発明i−i、レンズの数を増して、像面7!ψ曲を修
1[−するのでに1なく、像面7・ψ曲に合致する凹面
状のセンサ機f’i7j <1使うことにより、この難
問を1眸決[7た。
In the present invention ii, the number of lenses is increased, and the image plane is 7! We solved this difficult problem by using a concave sensor device f'i7j <1 that matches the image plane 7 and the ψ-curve, instead of 1 since we modify the ψ-curve.

センサが凹曲の・、・?光面を時っているから、画像の
周辺部に於−Cも、正;7く面上に結像する1、このた
め、画像固、+η部にボケができ々い。高品質の画像を
rlすることができる。
Is the sensor concave? Since the light plane is tilted, -C at the periphery of the image is also focused on the positive plane, so that blurring occurs in the +η part of the image. You can rl high quality images.

レンズに1一枚であるから、軽爪で小型化することがで
きる。
Since there is only one lens per lens, it can be made smaller with a light claw.

このイメージセンサは、広く、両像匙理装置の曲目・′
9人力i/、(とじて11]いることができる1、セン
ザi幾1’iロ一部1・ま曲面状であるから、アモルフ
ァス’1′、ij’1体(ノリ:′1))が最も作製し
7やすい1シ料である。しかし、これ以外に、結晶半専
体(シリコン、化今物゛I′丘体)のp−1−n接合を
口するセンサや、光導電体ケともセンザ]畿溝部と(7
て利用できる。
This image sensor is widely used in both image processing devices.
9 human power i/, (closed 11) can be 1, Senza i 1' i ro part 1 ・ Since it is curved, 1 amorphous '1', ij' (Nori: '1)) This is the easiest material to make. However, in addition to this, there are also sensors that open the p-1-n junction of semi-crystalline (silicon, chemical compound (I'), photoconductor sensors) and (7)
available.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

a′lJt t:メlij未尾1す1のイメージセンサ
の光学系構成第2図はセンサ機構と1.て、 −i −
n f+’H賢のアモルファスシリコンを使用する実施
例を示を光学系IV7i成図。 第3図に、センサ機114の一部拡大1斬面図。 第4図i−:t 1枚レンズを用いる場合Gて、像面彎
曲が11゛する”j[を説明゛するレンズ系の1格図。 第5 i1/Iは像面骨間を説明するためのパラメータ
をイ・1 しプこ説Iν月洛1゛飢。 1    凹曲面基板 2 −−−センサ機構 5・  ・−ガラス基板 6 ・−−一透明電極 γ・・・・−・・ アモルファスシリコン層8・・・・
・ 裏面電極 10−1層 11・・・−・−・・・1層 12・・・−1層 L・ −−レンズ゛ T −物  体 Q    受光部 S    −真の結像面(像面3斗曲)発  明  者
     小  野  公  三大  岡  明  浴 和  1)    豊
a'lJt t: Melij Mio 1st 1 Optical system configuration of the image sensor Figure 2 shows the sensor mechanism and 1. te, -i -
Optical system IV7i diagram showing an example using n f+'H amorphous silicon. FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of the sensor device 114. Figure 4 i-:t A case diagram of a lens system that explains the field curvature of 11゛ when using a single lens. Parameters for a. Silicon layer 8...
・Back electrode 10-1 layer 11...--1 layer 12...-1 layer L--Lens T-Object Q Light-receiving section S-True imaging surface (image surface 3 (Tokyo) Inventor: Kimi Ono Three major players: Akira Oka, Yukazu 1) Yutaka

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)凹曲面(11t+: J’+”C基板1と、凹曲
面構造基板1の上に設けられたセンサ機構2とより構成
される事を特徴とするイメージセンサ。
(1) An image sensor comprising a concave curved surface (11t+: J'+"C substrate 1) and a sensor mechanism 2 provided on the concave curved structure substrate 1.
(2)凹曲面+1′η造基板としてガラスなど光の透過
する基板5を使用し、基板5の上に、透明型イ販層6、
o−1−n構造のアモルファスシリコン層7、裏面電極
8で構成されるセンサ機構を1ヒ成した特許請求の範囲
第(1)項記載のイメージセンサ。
(2) A light-transmissive substrate 5 such as glass is used as the concave curved surface +1'η substrate, and on the substrate 5, a transparent sales layer 6,
An image sensor according to claim 1, which comprises a sensor mechanism constituted by an amorphous silicon layer 7 having an o-1-n structure and a back electrode 8.
JP58085214A 1983-05-14 1983-05-14 Image sensor Pending JPS59210776A (en)

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JP58085214A JPS59210776A (en) 1983-05-14 1983-05-14 Image sensor

Applications Claiming Priority (1)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007104115A (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Fujifilm Corp Schmidt camera and digital camera
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