KR100371251B1 - Solid state imaging device - Google Patents

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KR100371251B1
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light emitting
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Inventor
와다가즈시
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

PURPOSE: A solid state pickup device used for electronic endoscope is provided to comprise LEDs to use the LEDs as light sources, without installing separate light sources, thereby realizing a simple structure with a small size while photographing a dark place. CONSTITUTION: More than one LED(3) is comprised. A light-oriented controller(20) is provided on top of the LED(3), and controls an emitted light such that the emitted light cannot be incident on a pickup area of a solid state pickup device(1). The light-oriented controller(20) consists of plural layers. The plural layers include the first layer supplied on the LED(3). The first layer has a bigger refractive index than the second layer supplied around the first layer.

Description

고체촬상소자 {SOLID STATE IMAGING DEVICE}Solid State Imaging Device {SOLID STATE IMAGING DEVICE}

본 발명은 고체촬상소자, 특히 구조가 간단하고, 소형이며 또한 어두운 곳을 촬상할 수 있고, 전자 내시경(電子 內視鏡)에 사용하는데 적합한 고체촬상소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid state image pickup device, in particular, a solid state image pickup device having a simple structure, a small size and a dark image, and suitable for use in an electronic endoscope.

전자 내시경으로서 제19도에 도시한 바와 같이, 내시경 스코프의 선단에 소형 고체촬상소자를 설치하여, 화상을 전기신호의 형태로 취출하도록 한 것이 있다.As shown in FIG. 19 as an electronic endoscope, a small solid-state image pickup device is provided at the tip of the endoscope scope to take out an image in the form of an electric signal.

도면에서, (a)는 내시경 스코프, (b)는 그 스코프(a)내의 선단으로부터 약간 안쪽으로 들어간 위치에 설치된 고체촬상소자이며, 스코프(a) 외부의 신호 처리계(12)로부터 전원 전압을 인가 받는 동시에, 그 신호 처리계(12)에 촬상신호를 송출한다. (c),(c)는 스코프(a) 외부의 광원계(13)로부터 받은 광을 스코프(a)내를 통하여 스코프(a) 선단면에서 출사하는 라이트 가이드이며, 예를 들면 광 파이버(optical fiber)로 이루어진다.In the figure, (a) is an endoscope scope, (b) is a solid-state image pickup device installed at a position slightly inward from the tip of the scope (a), and the power supply voltage is supplied from a signal processing system 12 outside the scope (a). At the same time, the imaging signal is sent to the signal processing system 12. (c) and (c) are light guides which emit light received from the light source system 13 outside the scope (a) through the scope (a) from the end surface of the scope (a), for example, an optical fiber fiber).

(d)는 고체촬상소자(b)의 전방에 배치된 대물렌즈, (e)는 이 대물 렌즈 상의 오물을 제거하는 송기구(送氣口)이며, 송기 송수계(送氣送水系)(14)에 의해 공급된 에어를 분사한다. (f)는 역시 송수구(送水口)이며, 송기 송수계(14)에 의해 공급된 물을 분출한다. (g)는 고체촬상소자와 신호 처리계(12) 사이를 연결하는 배선이다. (15)는 제어계를 표시한다.(d) denotes an objective lens disposed in front of the solid state image pickup device (b), and (e) denotes an air inlet for removing dirt on the objective lens. Air is supplied. (f) is also a water inlet, and ejects the water supplied by the air delivery water meter 14. (g) is a wiring for connecting between the solid state image pickup device and the signal processing system 12. 15 denotes a control system.

그리고, (h)는 텔레비전 모니터, (i)는 기록장치이다.And (h) is a television monitor, and (i) is a recording device.

그런데, 전자내시경에 대하여는 사용자측으로부터의 소형화의 요구가 끊이지 않으며, 그 요구에 대하여 메이커측은 고체촬상소자의 소형화의 요구에 따르려고 하고 있으나, 고체촬상소자의 소형화만으로는 요구를 만족시키기 어렵다. 그것은 미세 가공기술의 발달로 인해 고체촬상소자를 소형화할 수는 있어도 종래의 전자 내시경에 의하면 고체촬상소자와는 별개로 광원을 설치해야 하므로 전자내시경의 소형화에는 심한 한계가 있기 때문이다.By the way, with respect to the electronic endoscope, the demand for miniaturization from the user side is not ceased. The maker side intends to comply with the demand for miniaturization of the solid state imaging element. However, the miniaturization of the solid state imaging element alone does not satisfy the demand. The reason is that although the solid state image pickup device can be miniaturized due to the development of microfabrication technology, the conventional electronic endoscope requires a light source to be installed separately from the solid state image pickup device.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 구조가 간단하고, 소형이며 또한 어두운 곳을 촬상할 수 있고, 전자 내시경에 적합한 고체촬상소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a solid state image pickup device having a simple structure, a small size and a dark image, and suitable for an electronic endoscope.

제1도는 본 발명의 고체촬상소자의 하나의 실시예를 도시한 평면도.1 is a plan view showing one embodiment of a solid state image pickup device of the present invention.

제2도는 발광소자의 하나의 형성예를 도시한 단면도.2 is a sectional view showing one example of formation of a light emitting element.

제3도는 발광소자의 다른 형성예를 도시한 단면도.3 is a sectional view showing another example of formation of a light emitting element.

제4도는 본 발명의 고체촬상소자의 다른 실시예의 요부를 도시한 평면도.4 is a plan view showing the main parts of another embodiment of the solid state image pickup device of the present invention.

제5도는 광 지향성 부재의 하나의 형성예를 도시한 단면도.5 is a sectional view showing one example of formation of the light directing member.

제6도∼제8도는 광 지향성 부재의 다른 형성예를 도시한 단면도.6 to 8 are cross-sectional views showing another example of formation of the light directing member.

제9도는 차광부의 하나의 형성예를 도시한 단면도.9 is a sectional view showing one example of formation of a light shielding portion.

제10도는 차광부의 다른 형성예를 도시한 평면도.10 is a plan view showing another example of formation of the light shielding portion.

제11도 및 제12도는 차광부의 다른 형성예를 도시한 단면도.11 and 12 are sectional views showing another example of formation of the light shielding portion.

제13도∼제16도는 광 지향성 부재의 다른 형성예를 도시한 단면도.13 to 16 are cross-sectional views showing another example of formation of the light directing member.

제17도는 차광부의 다른 형성예를 도시한 단면도.17 is a sectional view showing another example of formation of the light shielding portion.

제18도는 본 발명의 고체촬상소자의 하나의 적용예를 도시한 구성도.18 is a block diagram showing an application example of the solid state image pickup device of the present invention.

제19도는 종래의 전자내시경을 도시한 구성도.19 is a block diagram showing a conventional electronic endoscope.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

(1): 고체촬상장치, (3): 발광소자, (3r),(3b),(3g): 발광색이 다른 발광소자, (4): 반도체기판.(1): solid state imaging device, (3): light emitting element, (3r), (3b), (3g): light emitting element having different light emission colors, (4): semiconductor substrate.

본원 발명의 고체촬상소자는 발광 소자와 상기 발광 소자로부터의 광이 촬상 영역으로 입사되는 것을 방지하는 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.The solid state image pickup device of the present invention is characterized by including a light emitting element and means for preventing the light from the light emitting element from being incident on the imaging area.

본원 발명의 고체촬상소자는 상기 고체촬상소자가 형성된 반도체기판 표면부에 일체로 발광소자가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The solid state image pickup device of the present invention is characterized in that the light emitting element is integrally formed on the surface portion of the semiconductor substrate on which the solid state image pickup device is formed.

본원 발명의 고체촬상소자는 고체촬상소자가 형성된 반도체기판 표면상에 발광소자가 접착되어 있는 것을 특징으로 한다.The solid state image pickup device of the present invention is characterized in that the light emitting element is adhered to the surface of the semiconductor substrate on which the solid state image pickup device is formed.

본원 발명의 고체촬상소자는 상이한 색을 발광하는 복수의 발광소자를 가진 것을 특징으로 한다.The solid state image pickup device of the present invention is characterized by having a plurality of light emitting devices that emit different colors.

본원 발명의 고체촬상소자는 발광소자로부터의 광이 촬상부에 입사하는 것을저지하는 차광부를 설치한 것을 특징으로 한다.The solid state image pickup device of the present invention is characterized in that a light shielding portion for preventing light from the light emitting element from entering the image pickup portion is provided.

본원 발명의 고체촬상소자는 발광소자의 표면에 광 지향성 부재를 설치한 것을 특징으로 한다.The solid state image pickup device of the present invention is characterized in that a light directing member is provided on the surface of the light emitting device.

본원 발명의 고체촬상소자는 상기 광 지향성 부재를 온 칩 마이크로 렌즈로 형성하는 것을 특징으로 한다.The solid state image pickup device of the present invention is characterized in that the light directing member is formed of an on-chip micro lens.

본원 발명의 고체촬상소자는 상기 광 지향성 부재를 굴절률이 다른 막의 조합으로 형성하는 것을 특징으로 한다.The solid state image pickup device of the present invention is characterized in that the light directing member is formed by a combination of films having different refractive indices.

본원 발명의 고체촬상소자는 전자 내시경으로서 사용하도록 한 것을 특징으로 한다.The solid state image pickup device of the present invention is characterized by being used as an electronic endoscope.

본원 발명의 고체촬상소자는 하나 이상의 발광소자(light emitting device), 및 상기 발광소자 위에 제공되며 발광된 광을 제어하여 상기 발광된 광이 상기 고체촬상소자의 촬상 영역으로 입사되는 것을 방지하는 광 지향성 제어 수단을 포함하고, 상기 광 지향성 제어 수단은 복수의 층으로 이루어지고, 상기 복수의 층은 상기 발광소자 위에 제공되는 제1층을 포함하며 상기 제1층의 주위에 제공되는 제2층의 굴절률보다 더 높은 굴절률을 가지는 것을 특징으로 한다.The solid-state image pickup device of the present invention includes at least one light emitting device and a light directivity provided on the light emitting device to control the emitted light to prevent the emitted light from entering the imaging area of the solid state image pickup device. A control means, said light directivity control means comprising a plurality of layers, said plurality of layers comprising a first layer provided over said light emitting element and having a refractive index of a second layer provided around said first layer. It is characterized by having a higher refractive index than.

본원 발명의 고체촬상소자는 반도체 본체의 표면 상의 복수의 촬상 센서-여기서 복수의 촬상 센서는 각각 화소의 역할을 함-, 복수의 수직 신호 라인들, 하나의 수평 신호 라인, 및 출력 섹션을 포함하는 촬상 영역; 및 상기 반도체 본체의 상기 표면을 향하고 상기 촬상 영역에 의해 감지된 대상물체(object)를 조명하는 조명 수단-여기서 조명 수단은 상기 촬상 영역이 제공되는 곳에 상기 반도체 본체의 상기 같은 표면 상에 제공됨-을 포함하고, 상기 조명 수단은 상기 촬상 영역의 양쪽 반대 측에 하나 이상 위치되는 것을 특징으로 한다.The solid state image pickup device of the present invention comprises a plurality of imaging sensors on a surface of a semiconductor body, wherein the plurality of imaging sensors each serve as pixels, comprising a plurality of vertical signal lines, one horizontal signal line, and an output section. An imaging area; And illumination means for illuminating an object directed to the surface of the semiconductor body and sensed by the imaging area, wherein the lighting means is provided on the same surface of the semiconductor body where the imaging area is provided. And at least one illumination means located on opposite sides of the imaging area.

본원 발명의 고체촬상소자는 대상물체의 영상을 얻는 고체촬상소자로서, 자체의 표면에 고체 CCD 촬상 어레이를 가진 반도체 기판; 및 상기 대상물체가 상기 반도체 표면의 전면에 있고 상기 반도체 표면을 향하는 경우 상기 대상물체를 조명하도록 상기 촬상 어레이의 반대 측에 상기 반도체 표면에 있는 복수의 광 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.A solid-state imaging device of the present invention is a solid-state imaging device for obtaining an image of an object, comprising: a semiconductor substrate having a solid-state CCD imaging array on its surface; And a plurality of light emitting diodes on the semiconductor surface on the opposite side of the imaging array to illuminate the objects when the object is in front of the semiconductor surface and faces the semiconductor surface.

본원 발명의 고체촬상소자는 대상물체의 영상을 얻는 전자 내시경 고체촬상소자로서, 자체의 표면에 고체 CCD 촬상 어레이를 가진 반도체 기판, 및 상기 대상물체가 상기 반도체 표면의 전면에 있고 상기 반도체 표면을 향하는 경우 상기 대상물체를 조명하도록 상기 촬상 어레이의 반대 측에 상기 반도체 표면에 있는 복수의 광 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.The solid-state imaging device of the present invention is an electronic endoscope solid-state imaging device that obtains an image of an object, wherein the semiconductor substrate has a solid-state CCD imaging array on its surface, and the object is on the front surface of the semiconductor surface and faces the semiconductor surface. And a plurality of light emitting diodes on the surface of the semiconductor on the opposite side of the imaging array to illuminate the object.

본원 발명의 고체촬상소자에 의하면, 고체촬상소자 자체가 발광소자를 구비하고 있으므로, 그 발광소자를 광원으로서 사용할 수 있고, 광원을 고체촬상소자와 별개의 부품으로서 설치할 필요가 없다.According to the solid state image pickup device of the present invention, since the solid state image pickup device itself has a light emitting element, the light emitting element can be used as a light source, and the light source does not need to be provided as a separate component from the solid state image pickup device.

따라서, 구조가 간단하며 또한 소형이면서 어두운 곳을 촬상할 수 있다.Therefore, the structure is simple and it is possible to image a small and dark place.

본원 발명의 고체촬상소자에 의하면, 발광소자를 고체촬상소자의 제조과정에서 제조할 수 있고, 고체촬상소자를 발광소자에 장착하는 공정이 필요하지 않다. 따라서, 광원으로서 사용하는 발광소자를 구비한 고체촬상소자 보다 한층 소형화할 수 있고, 조립 공정의 수(工數)를 저감할 수 있다.According to the solid state image pickup device of the present invention, the light emitting element can be manufactured in the manufacturing process of the solid state image pickup device, and the step of attaching the solid state image pickup device to the light emitting element is unnecessary. Therefore, it is possible to further reduce the size of the solid-state imaging device having the light emitting element used as the light source, and to reduce the number of assembly steps.

본원 발명의 고체촬상소자에 의하면, 고체촬상소자와 별개로 형성된 발광소자를 고체촬상소자의 표면상에 접착하므로, 고체촬상소자가 형성된 반도체기판을 기판으로 할 때에는 얻을 수 없는 특성의 발광소자를 광원으로서 사용할 수 있다. 따라서, 광원의 광 강도, 광 색의 선택 자유도를 넓힐 수 있다.According to the solid state image pickup device of the present invention, the light emitting element formed separately from the solid state image pickup device is bonded onto the surface of the solid state image pickup device, so that a light emitting device having characteristics not obtained when the semiconductor substrate having the solid state image pickup device is formed as a substrate is used as a light source. It can be used as. Therefore, the light intensity of a light source and the freedom degree of selection of a light color can be expanded.

본원 발명의 고체촬상소자에 의하면, 상이한 색을 발광하는 복수의 발광소자를 가지므로, 조명광을 백색 또는 그것에 가까운 색으로 할 수 있고, 진(眞)의 색 내지 그것에 가까운 색 또는 피사체의 촬상에 적합한 색으로 피사체상을 재생할 수 있다.According to the solid state image pickup device of the present invention, since the light emitting device has a plurality of light emitting elements that emit different colors, the illumination light can be made white or a color close thereto, and is suitable for imaging a true color or a color close to it or a subject. Images can be played back in color.

본원 발명의 고체촬상소자에 의하면, 발광소자로부터의 광이 촬상부에 입사하는 것을 저지하는 차광부를 설치하므로, 발광소자에서 발광한 광이 촬상부내에 입사하지 않고, 발광소자의 광에 의한 스미어(smear)의 발생을 회피할 수 있다.According to the solid state image pickup device of the present invention, since a light shielding portion is provided for preventing the light from the light emitting element from entering the image pickup portion, the light emitted from the light emitting element does not enter the image pickup portion, The occurrence of smears can be avoided.

본원 발명의 고체촬상소자에 의하면, 발광소자의 표면에 광 지향성 부재를 설치하므로, 발광소자에서 발광한 광은 광 지향성 부재를 통하여 전방으로 집광하여, 광의 이용율이 향상되는 동시에 플레어(flare)의 발생도 저감할 수 있다.According to the solid state image pickup device of the present invention, since the light directing member is provided on the surface of the light emitting element, the light emitted from the light emitting element is condensed forward through the light directing member, so that the utilization rate of the light is improved and flare is generated. It can also be reduced.

본원 발명의 고체촬상소자에 의하면, 광 지향성 부재를 온 칩 마이크로 렌즈로 형성하므로, 촬상부의 온 칩 마이크로 렌즈와 동시에 형성할 수 있는 등 광 지향성 부재를 용이하게 형성할 수 있다.According to the solid state image pickup device of the present invention, since the light directing member is formed of an on-chip microlens, the light directing member can be easily formed such that it can be formed simultaneously with the on-chip microlens of the imaging unit.

본원 발명의 고체촬상소자에 의하면, 광 지향성 부재를 굴절률이 상이한 막의 조합으로 형성하므로, 광 지향성 부재를 용이하게 형성할 수 있다.According to the solid state image pickup device of the present invention, since the light directing member is formed by a combination of films having different refractive indices, the light directing member can be easily formed.

본원 발명의 고체촬상소자에 의하면, 고체촬상소자를 전자 내시경에 적용하므로, 소형이며 간단한 구조의 전자 내시경을 제공할 수 있다. 또, 조명광의 색, 강도의 선택의 자유도가 높아지고, 또 조명광을 상이한 발광소자의 조합에 의해 백색 또는 그것에 가까운 색 또는 피사체의 촬상에 적합한 색으로 할 수 있고, 진(眞)의 색 내지 그것에 가까운 색으로 피사체상을 재생할 수 있는 전자 내시경을 제공할 수 있다.According to the solid state image pickup device of the present invention, since the solid state image pickup device is applied to an electronic endoscope, it is possible to provide an electronic endoscope with a compact and simple structure. In addition, the degree of freedom in selecting the color and intensity of the illumination light is increased, and the illumination light can be made into a white color or a color close thereto or a color suitable for imaging of a subject by a combination of different light emitting elements. An electronic endoscope capable of reproducing a subject image in color can be provided.

다음에, 본 발명의 고체촬상소자에 대하여 도시한 실시예에 따라서 상세히 설명한다.Next, the solid state image pickup device of the present invention will be described in detail according to the illustrated embodiment.

제1도는 본 발명의 고체촬상소자의 하나의 실시예의 요부를 도시한 평면도이다.1 is a plan view showing the main parts of one embodiment of the solid state image pickup device of the present invention.

(1)은 고체촬상소자이고, 주변부를 제외한 부분에 화소를 이루는 이미지센서(2),(2), …, 수직 CCD(8), 수평 CCD(9), 출력부(10)로 이루어지는 촬상부(11)가 설치되고, 이 촬상부(11)의 양측에 발광소자(3),(3),...가 설치되어 있다.Reference numeral 1 denotes a solid state image pickup device, and includes image sensors 2, 2,... , An imaging unit 11 comprising a vertical CCD 8, a horizontal CCD 9, and an output unit 10, the light emitting elements 3, 3... . Is installed.

이와 같은 고체촬상소자(1)에 의하면, 발광소자(3),(3),...를 조명용 광원으로서 사용하고, 이 발광소자(3),(3),...로부터 투사(投射)되는 광을 조명광으로서 고체촬상소자(1)의 촬상부(11)에 의해 촬상을 할 수 있다.According to such a solid state image pickup device 1, the light emitting elements 3, 3, ... are used as a light source for illumination and are projected from the light emitting elements 3, 3, ... Imaging light can be used for imaging by the imaging section 11 of the solid state imaging device 1.

즉, 고체촬상소자 자체가 발광소자를 구비하고 있으므로, 그 발광소자를 광원으로서 사용할 수 있고, 광원을 고체촬상소자와 별개의 부품으로서 설치할 필요가 없다.That is, since the solid state image pickup device itself has a light emitting element, the light emitting element can be used as a light source, and the light source does not need to be provided as a separate component from the solid state image pickup device.

따라서, 구조가 간단하며 또한 소형이면서 어두운 곳을 촬상할 수 있다.Therefore, the structure is simple and it is possible to image a small and dark place.

또, 촬상부(11)와 발광소자(3),(3),...를 매우 근접시켜 배치할 수 있으므로, 발광소자(3),(3),...로부터 출사된 광을 유효하게 조명에 사용할 수 있다.In addition, since the imaging section 11 and the light emitting elements 3, 3, ... can be arranged in close proximity, the light emitted from the light emitting elements 3, 3, ... can be effectively used. Can be used for lighting.

제2도는 발광소자의 하나의 형성예를 도시한 것이며, (4)는 고체촬상소자(1)가 형성된 P형 실리콘반도체기판, (5)는 이 반도체기판의 표면에 선택적으로 형성된 N형 영역이고, 이 N형 영역(5)과 반도체기판(1)에 의해 발광소자(LED)가 구성된다.2 shows an example of the formation of a light emitting element, (4) is a P-type silicon semiconductor substrate on which the solid state image pickup device 1 is formed, and (5) is an N-type region selectively formed on the surface of this semiconductor substrate. The light emitting element (LED) is formed by the N-type region 5 and the semiconductor substrate 1.

이와 같은 고체촬상소자에 의하면, 고체촬상소자의 제조 공정에 의해 발광소자도 간단히 만들 수 있다. 따라서, 고체촬상소자의 제조 공정을 증가시키지 않고 발광소자를 내장시킬 수 있다.According to such a solid state image pickup device, a light emitting element can also be easily produced by the manufacturing process of the solid state image pickup device. Therefore, the light emitting device can be incorporated without increasing the manufacturing process of the solid state imaging device.

그리고, 오랫동안 실리콘 반도체기판을 사용하여 가시영역의 광을 발광하는 발광소자를 제조할 수는 없었다. 그러나, 기판 표면을 화학 처리하여 다공질형으로 함으로써 재료의 성질을 변화시켜 가시광을 발생할 수 있다는 것이 도쿄 농공 대학 광학부의 고시다(越田)교수 등의 실험에 의해 확인되어 있다.In addition, it has not been possible to manufacture a light emitting device that emits light in the visible region using a silicon semiconductor substrate for a long time. However, it has been confirmed by an experiment by Professor Koshida and others of the Tokyo University of Agriculture and Technology that the visible light can be generated by changing the properties of the material by chemically treating the substrate surface to form a porous type.

보다 구체적으로는, P형 반도체기판을 사용하여 파장 650nm의 광(오렌지)을 발생하는 발광소자, 620nm의 광(황색)을 발생하는 발광소자를 만들 수 있고, 또 파장 400nm대(帶)의 청색 광의 발생도 실현이 가능하다는 전망이다.More specifically, a light emitting device for generating light (orange) having a wavelength of 650 nm and a light emitting device for generating light (yellow) of 620 nm using a P-type semiconductor substrate can be produced, and a blue light having a wavelength of 400 nm The generation of light can also be realized.

따라서, 고체촬상소자(1)의 반도체기판(4)에 발광소자(3),(3),...를 형성하는 것은 충분히 가능하며, 고체촬상소자(1)의 크기를 거의 변화시키지 않고, 또한 제조 공정을 거의 증가시키지 않고 발광소자(3),(3),...를 내장할 수 있다.Therefore, it is possible to form the light emitting elements 3, 3, ... on the semiconductor substrate 4 of the solid state image pickup device 1, almost without changing the size of the solid state image pickup device 1, In addition, it is possible to incorporate the light emitting elements 3, 3, ... with little increase in the manufacturing process.

제3도는 발광소자(3)의 다른 형성예를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing another example of formation of the light emitting element 3.

본 고체촬상소자는 전혀 다르게 형성한 발광소자(3)를 이 고체촬상소자(1)가 형성된 반도체기판(4)의 표면에 절연막(6)을 통해 접착하여 이루어진 것이다. (7),(7)은 발광소자(3)의 전극이다.The solid state image pickup device is made by adhering a light emitting element 3 formed entirely differently through the insulating film 6 to the surface of the semiconductor substrate 4 on which the solid state image pickup device 1 is formed. (7) and (7) are electrodes of the light emitting element 3.

이와 같은 고체촬상소자에 의하면, 고체촬상소자(1)가 형성된 반도체기판(4)과는 전혀 다른 재료를 반도체기판으로 하여 형성된 발광소자(3)를 내장할 수 있고, 조명광의 강도, 광의 선택범위를 넓힐 수 있다.According to such a solid state image pickup device, a light emitting element 3 formed by using a material different from that of the semiconductor substrate 4 on which the solid state image pickup device 1 is formed as a semiconductor substrate can be incorporated, and the intensity of illumination light and the range of light selection can be incorporated. You can widen it.

즉, 실리콘반도체기판을 사용하여 가시영역의 광을 발생하는 발광소자를 만드는 것이 가능하게 되었으나, 실리콘은 밴드구조가 간접 천이형이기 때문에, 최소한 현재의 기술로는 직접 천이형 밴드구조를 가진 갈륨·비소 등의 화합물반도체에 의한 발광소자에 비하면 발광 효율이 낮다. 또, 발광색의 선택범위가 좁다.In other words, it is possible to fabricate a light emitting device that generates light in the visible region using a silicon semiconductor substrate. However, since silicon has an indirect transition type in a band structure, at least in current technology, gallium having a direct transition band structure is used. The light emitting efficiency is lower than that of light emitting devices made of compound semiconductors such as arsenic. Moreover, the selection range of the emission color is narrow.

그러나, 제3도에 도시한 바와 같이 발광소자(3)를 고체촬상소자(1)와 별체로 형성한 경우에는, 발광소자(3)로서 화합물 반도체에 의해 형성한 것을 사용할 수 있으므로, 발광소자(3)의 발광 강도, 발광 색에 대한 선택범위가 좁아지지는 않는다.However, as shown in FIG. 3, when the light emitting element 3 is formed separately from the solid state imaging element 1, one formed of the compound semiconductor can be used as the light emitting element 3, so that the light emitting element ( The selection range for the light emission intensity and the light emission color of 3) is not narrowed.

그리고, 발광소자(3)의 수는 한 개라도 되고, 복수라도 되지만, 발광소자(3)의 수가 한 개인 경우에는 조명광의 색은 그 한 개의 발광소자(3)의 발광색에 한정된다.The number of light emitting elements 3 may be one or plural. However, when the number of light emitting elements 3 is one, the color of the illumination light is limited to the color of light emitted by the single light emitting element 3.

그러나, 발광소자(3)의 수를 복수로 한 경우에는, 각 발광소자(3),(3),...로서 상이한 색을 발광하는 것을 선정함으로써 백색의 조명을 행할 수 있다. 그와 같이 한 것이 제4도에 도시한 것이며, (3r)은 적색을 발생하는 발광소자, (3b)는 청색을 발생하는 발광소자, (3g)는 녹색을 발생하는 발광소자이며, 혼합되어 백색광으로 되는 3원색을 발광소자(3r),(3b),(3g)에 의해 발광할 수 있으므로, 피사체를 본래의 색 그대로 촬상, 재생할 수 있다.However, when the number of the light emitting elements 3 is plural, white illumination can be performed by selecting one of the light emitting elements 3, 3, ... that emits different colors. This is illustrated in FIG. 4, where (3r) is a light emitting device generating red color, (3b) is a light emitting device generating blue color, and (3g) is a light emitting device generating green color. The three primary colors can be emitted by the light emitting elements 3r, 3b, and 3g, so that the subject can be captured and reproduced in the original color.

그리고, 적색을 발생하는 발광소자(3)와, 황색을 발생하는 발광 소자(3)와, 청색을 발생하는 발광소자(3)를 조합해도, 광의 강도의 밸런스만 적절히 하면 백색광으로 할 수 있다. 그것은 황색의 광과 청색의 광으로 녹색의 광을 얻을 수 있기 때문이다.Further, even when the light emitting element 3 generating red, the light emitting element 3 generating yellow, and the light emitting element 3 generating blue are combined, white light can be obtained as long as the light intensity is properly balanced. This is because green light can be obtained with yellow light and blue light.

그러나, 발광소자(3),(3),...의 발광색은 전체로서 반드시 엄밀하게 백색광으로 되지 않으면 안된다는 것은 아니다. 조명광이 백색 광과 근사한 광일지라도 피사체를 본래에 가까운 색으로 촬상, 재생 할 수 있다.However, the light emitting colors of the light emitting elements 3, 3, ... are not necessarily strictly white light as a whole. Even if the illumination light is close to the white light, the subject can be captured and reproduced with colors close to the original.

또, 피사체의 형태만 파악할 수 있으면 되는 경우에는, 조명광이 백색광 또는 그것에 가까운 색으로 하지 않으면 안된다는 것은 아니다. 따라서, 그 경우에는 발광소자(3)의 색의 제약은 적다. 또, 가시광이 아니고, 예를 들면 적외광 등의 비가시광을 조명광으로서 사용하는 것이 촬상에 적합할 경우에는, 그와 같은 비가시광을 발생하는 발광소자(3),(3),...를 사용하면 된다.In addition, when only the shape of a subject can be grasped, it does not necessarily mean that illumination light should be white light or the color close to it. Therefore, in that case, the color restrictions of the light emitting element 3 are small. In addition, when using non-visible light such as infrared light as illumination light instead of visible light is suitable for imaging, the light emitting elements 3, 3, ... which generate such invisible light are used. You can use

본 발명의 고체촬상소자에 있어서는, 발광소자(3),(3),...(또는 (3r),(3b),(3g),...)로부터의 출사광을 전방으로 집광하도록 구성할 수 있다.In the solid state image pickup device of the present invention, the light emitting elements 3, (3), ... (or (3r), (3b), (3g), ...) are configured to focus forward the light emitted from them. can do.

예를 들면, 제5도에 도시한 고체상소자는 반도체기판(4)내에 형성한 발광소자(3)의 표면에 평탄화막(21)을 통해 광 지향성 부재(20)가 될 온 칩 마이크로 렌즈(22)를 형성한다. 이 발광소자(3)상의 온 칩 마이크로 렌즈(22)는 촬상부(11)측의 센서(2)상에 설치하는 온 칩 마이크로 렌즈(23)와 동시에 형성할 수 있다.For example, the solid-state element shown in FIG. 5 is an on-chip microlens 22 that will be the light directing member 20 through the planarization film 21 on the surface of the light emitting element 3 formed in the semiconductor substrate 4. ). The on-chip microlens 22 on the light emitting element 3 can be formed simultaneously with the on-chip microlens 23 provided on the sensor 2 on the imaging unit 11 side.

그리고, 이 도면중 (24)는 수직 CCD(8)의 다결정(多結晶)실리콘으로 이루어지는 전송전극, (25)는 수직 CCD(8)의 전송채널영역, (26)은 수직 CCD(8)를 차광하는 Al 차광층이다. 또, (27)은 발광소자(3)의 한쪽의 전극을 표시한다. 이 전극(27)은 광을 투과하는데 충분한 얇은 Al 등의 금속막 또는 투명도전막으로 형성할 수 있다. (28)은 절연막이다.In this figure, reference numeral 24 denotes a transfer electrode made of polycrystalline silicon of the vertical CCD 8, 25 denotes a transfer channel region of the vertical CCD 8, and 26 denotes a vertical CCD 8; It is an Al light shielding layer which shields. Reference numeral 27 denotes one electrode of the light emitting element 3. This electrode 27 can be formed of a metal film such as Al or a transparent conductive film sufficient to transmit light. Reference numeral 28 is an insulating film.

제5도의 고체촬상소자에 의하면, 각 발광소자(3)로부터의 광 L은 온 칩 마이크로 렌즈(22)에 의해 집광되어 전방으로 출사된다. 따라서, 광의 이용율이 향상되는 동시에, 발광소자(3)로부터의 광에 의한 플레어를 방지할 수 있다.According to the solid state image pickup device shown in FIG. 5, the light L from each light emitting element 3 is collected by the on-chip microlens 22 and emitted forward. Therefore, the utilization rate of light improves and flare by the light from the light emitting element 3 can be prevented.

각 발광소자(3)의 표면에 설치하는 광 지향성 부재(20)로서는, 제6도에 도시한 바와 같이 서로 굴절률이 다른 절연막을 조합하여, 즉 큰 굴절률 n1의 절연막(31)을 중앙에, 작은 굴절률 n2의 절연막(32)을 주위에 형성하여 구성할 수 있다. 큰 굴절률 n1의 절연막(31)으로서는 플라즈마 SiN 막(n1 = 2.0), 작은 굴절률 n2의 절연막(32)으로서는 SiO2 막(n2 = 1.45)을 사용할 수 있고, 이들 막(31),(32)은 고체촬상소자의 형성에 사용하는 막을 이용할 수 있다. 이 구성에 의하면, 발광소자(3)로부터의 광 L을 양 절연막(31) 및 (32)의 계면에서 굴절시켜 전방에 집광시킬 수 있다.As the light directing member 20 provided on the surface of each light emitting element 3, as shown in FIG. 6, the insulating films in which refractive indices differ from each other are combined, ie, the insulating film 31 of large refractive index n1 is made small in the center. The insulating film 32 of refractive index n2 can be formed in the circumference. As the insulating film 31 having a large refractive index n1, a plasma SiN film (n1 = 2.0) and an SiO2 film (n2 = 1.45) can be used as the insulating film 32 having a small refractive index n2, and these films 31 and 32 are solid. The film used for forming an imaging element can be used. According to this configuration, the light L from the light emitting element 3 can be refracted at the interface between the two insulating films 31 and 32 to focus on the front.

또, 광 지향성 부재(20)로서는 제8도에 도시한 바와 같이, 각 발광소자(3)의 표면에 공통으로 작은 굴절률 n2의 절연막(32) 및 큰 굴절률 n1의 절연막(31)을 순차 적층하여 형성할 수 있다. 이 구성에 있어서도, 각 발광소자(3)로부터의 광 L이양 절연막(32) 및 (31)의 계면에서 굴절하여, 광을 전방에 집광할 수 있다.As the light directing member 20, as shown in FIG. 8, an insulating film 32 having a small refractive index n2 and an insulating film 31 having a large refractive index n1 are sequentially stacked on the surfaces of the light emitting elements 3 in common. Can be formed. Also in this configuration, the light can be refracted at the interface between the L-transfer insulating films 32 and 31 from the light emitting elements 3 to condense the light to the front.

또, 광 지향성 부재(20)로서는 제5도의 온 칩 마이크로 렌즈(22)와, 제6도 또는 제8도의 절연막(31),(32)에 의한 막 구조와의 조합으로 구성할 수도 있다. 예를 들면, 제7도의 광 지향성 부재(20)는 제6도의 절연막(31),(32)에 의한 막 구조를 형성하는 동시에, 이 위에 다시 제5도의 온 칩 마이크로 렌즈(22)를 형성하여 구성한다.As the light directing member 20, the on-chip microlens 22 shown in Fig. 5 and the film structure of the insulating films 31 and 32 shown in Figs. For example, the light directing member 20 of FIG. 7 forms a film structure by the insulating films 31 and 32 of FIG. 6, and forms the on-chip microlenses 22 of FIG. Configure.

이 구성에 의하면, 각 수광소자(3)로부터의 광 L은 절연막(31) 및 (32)의 계면에서 굴절하고, 다시 온 칩 마이크로 렌즈(22)에서 집광되므로, 보다 광을 집광할 수 있다.According to this configuration, since the light L from each light receiving element 3 is refracted at the interface between the insulating films 31 and 32, and is condensed by the on-chip microlens 22 again, the light can be focused more.

제13도, 제14도, 제15도 및 제16도는 발광소자(3),(3),...(또는 (3r),(3b),(3g),...)를 별체로 형성한 고체촬상소자에 광 지향성 부재(20)를 적용한 예를 도시한다.13, 14, 15, and 16 separately form light emitting elements 3, (3), ... (or (3r), (3b), (3g), ...) An example in which the light directing member 20 is applied to one solid state image pickup device is shown.

제13도는 광 지향성 부재(20)를 온 칩 마이크로 렌즈(22)로 형성한 예이다. 온 칩 마이크로 렌즈(22)는 평탄화막(21)을 통해 각 발광소자(3)상에 형성된다.13 shows an example in which the light directing member 20 is formed of an on-chip micro lens 22. The on-chip micro lens 22 is formed on each light emitting element 3 through the planarization film 21.

제14도는 광 지향성 부재(20)를 전술한 제6도와 마찬가지로 굴절률이 다른 절연막(31) 및 (32)의 조합으로 형성한 예이다. 큰 굴절률 n1의 절연막(31) 및 작은 굴절률 n2의 절연막(32)은 평탄화막(21)을 통해 형성된다.FIG. 14 shows an example in which the light directing member 20 is formed of a combination of insulating films 31 and 32 having different refractive indices as in FIG. An insulating film 31 having a large refractive index n1 and an insulating film 32 having a small refractive index n2 are formed through the planarization film 21.

제15도는 광 지향성 부재(20)를 전술한 제8도와 마찬가지로 굴절률이 다른 절연막(31) 및 (32)을 적층하여 형성한 예이다. 적층된 2개의 절연막(32) 및 (31)은 평탄화막(21)을 통해 형성된다.FIG. 15 is an example in which the light directing member 20 is formed by laminating insulating films 31 and 32 having different refractive indices as in FIG. Two stacked insulating films 32 and 31 are formed through the planarization film 21.

제16도는 광 지향성 부재(20)를 온 칩 마이크로 렌즈(22)와 굴절률이 다른 막(31),(32)의 조합으로 형성한 예이다.16 shows an example in which the light directing member 20 is formed by a combination of the on-chip microlenses 22 and the films 31 and 32 having different refractive indices.

상기 제13도∼제16도의 어떠한 예도 전술한 제4도, 제5도, 제7도 및 제6도에서 설명한 것과 마찬가지로, 발광소자(3)로부터의 광 L은 전방에 집광되고, 광 이용율의 향상 및 플레어의 방지를 도모할 수 있다.In any of the examples in FIGS. 13 to 16, as described in FIGS. 4, 5, 7, and 6, the light L from the light emitting element 3 is condensed forward, and the The improvement and prevention of flare can be aimed at.

본 발명의 고체촬상소자에 있어서는 발광소자(3),(3),...(또는 (3r),(3b),(3g),...)로부터의 광이 반도체기판(4)내를 확산하여 직접 촬상부(11)에 입사되는 것을 방지하기 위한 차광부를 형성할 수 있다. 이 차광부는 촬상부(11)와 발광소자(3) 사이, 특히 발광소자(3)의 근방에 형성된다.In the solid state image pickup device of the present invention, light from the light emitting elements 3, (3), ... (or (3r), (3b), (3g), ...) is applied to the inside of the semiconductor substrate 4; A light shielding part can be formed to prevent diffusion and direct incident on the imaging part 11. This light shielding portion is formed between the image capturing portion 11 and the light emitting element 3, particularly near the light emitting element 3.

제9도는 차광부를 설치한 일 예이다. 본 예는 반도체기판(4)의 촬상부(11)와 발광소자(3) 사이에서 발광소자(3)의 근방에 대응하는 위치에 수직홈(35)을 형성하고, 이 수직홈(35)내에, 예를 들면 Al 등의 금속층(36)을 매입하여 차광부(34)를 형성한다. 이 차광부(34)는 각 발광소자(3)의 전체에 걸쳐서 공통으로 형성할 수 있다.9 is an example in which a light shield is provided. In this example, vertical grooves 35 are formed at positions corresponding to the vicinity of the light emitting element 3 between the imaging section 11 and the light emitting element 3 of the semiconductor substrate 4, and in the vertical grooves 35 For example, the light shielding portion 34 is formed by embedding a metal layer 36 such as Al. This light shielding portion 34 can be formed in common throughout each light emitting element 3.

이 구성에 의하면, 발광소자(3)로부터의 반도체기판(4)내를 확산하는 광은 금속층(36)에 의한 차광부(34)에 의해 직접 촬상부(11)에 입사하지 않는다. 그러므로, 반도체기판(4)내를 확산하는 광에 의한 스미어의 발생을 방지할 수 있다.According to this structure, the light which diffuses in the semiconductor substrate 4 from the light emitting element 3 does not directly enter into the imaging part 11 by the light shielding part 34 by the metal layer 36. Therefore, generation of smear due to light diffusing in the semiconductor substrate 4 can be prevented.

제10도는 차광부(34)의 다른 예를 도시한다. 본 예는 평면적으로 보아 각 발광소자(3)를 에워싸도록 반도체기판(4)에 환상(環狀)홈 (37)을 형성하고, 이 환상홈(37)에, 예를 들면 Al 등의 금속층(36)을 매입하여 차광부(34)를 형성한다.10 shows another example of the light shield 34. In this example, an annular groove 37 is formed in the semiconductor substrate 4 so as to surround each light emitting element 3 in plan view. In this annular groove 37, a metal layer such as Al, for example, is formed. 36 is embedded to form a light shield 34.

이 구성에 의하면, 발광소자(3)로부터의 광이 반도체기판(4)내를 확산하여 촬상부(11)에 입사하는 것을 방지할 수 있는 동시에, 광이 차광부(34)에서 반사됨으로써 발광밀도를 높일 수 있다.According to this configuration, the light from the light emitting element 3 can be prevented from diffusing into the semiconductor substrate 4 and incident on the imaging section 11, and at the same time, the light is reflected by the light shielding portion 34, thereby emitting light density. Can increase.

제11도는 차광부의 또 다른 예를 도시한다. 본 예는 반도체기판(4)의 발광소자(3)의 근방위치에 발광소자의 하부에까지 연장하는 경사홈(38)을 형성하고, 이 경사홈(38)내에, 예를 들면 Al 증착 또는 텅스텐의 선택 CVD 등에 의해 금속층(36)을 매입하여 차광부(34)를 형성한다.11 shows another example of the light shield. In this example, the inclined groove 38 is formed in the vicinity of the light emitting element 3 of the semiconductor substrate 4 to extend to the lower part of the light emitting element. In the inclined groove 38, for example, Al deposition or tungsten The light shielding portion 34 is formed by embedding the metal layer 36 by selective CVD or the like.

제12도는 차광부의 또 다른 예를 도시한다. 본 예는 반도체기판(4)의 발광소자(3)의 근방위치에 발광소자(3)의 하부에까지 연장하는 역(逆)메사형의 홈(39)을 형성하고, 이 홈(39)내에, 예를 들면 텅스텐의 선택 CVD에 의한 금속층(36)을 매입하여 차광부(34)를 형성한다.12 shows another example of the light shield. In this example, an inverted mesa type groove 39 extending to the lower portion of the light emitting element 3 is formed in the vicinity of the light emitting element 3 of the semiconductor substrate 4, and in this groove 39, For example, the light shielding portion 34 is formed by embedding the metal layer 36 by tungsten selective CVD.

상기 제11도 및 제12도의 차광부(34)는 각 발광소자(3)를 에워싸도록 형성해도 되고, 또는 각 발광소자(3)의 양측에 형성하도록 해도 된다.The light shielding portions 34 of FIGS. 11 and 12 may be formed so as to surround each light emitting element 3 or may be formed on both sides of each light emitting element 3.

상기 경사홈(38) 및 역메사형의 홈(39)은 반도체기판의 결정방위(結晶方位)를 선정함으로써 형성 가능하다.The inclined groove 38 and the inverted mesa type groove 39 can be formed by selecting a crystal orientation of the semiconductor substrate.

제11도 및 제12도의 예에 있어서는, 차광부(34)가 발광소자(3)의 하부에까지 들어가도록 연장되므로, 보다 발광소자(3)로부터의 광이 촬상부(11)에 입사하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 더욱 발광밀도를 높이는 것이 가능하게 된다.In the example of FIG. 11 and FIG. 12, since the light shielding part 34 extends so that it may enter into the lower part of the light emitting element 3, the light from the light emitting element 3 is prevented from entering the imaging part 11 more. can do. In addition, it is possible to further increase the light emission density.

발광소자(3)를 별체로 형성한 고체촬상소자의 경우에는, 제17도에 도시한 바와 같이 발광소자(3)가 매치(埋置)된 평탄화막(21)내의 발광소자(3)의 근방 위치에, 예를 들면 Al 등의 금속층(36)에 의한 차광부(34)를 형성할 수 있다.In the case of the solid-state imaging device in which the light emitting element 3 is formed separately, as shown in FIG. 17, the vicinity of the light emitting element 3 in the planarization film 21 where the light emitting element 3 is matched. At the position, for example, the light shielding portion 34 by the metal layer 36 such as Al can be formed.

이 차광부(34)는 도시하지 않으나, 각 발광소자(3)를 에워싸도록 해도 된다.Although not shown, this light shielding part 34 may surround each light emitting element 3.

전술한 차광부(34)는 제5도 및 제16도에 도시한 바와 같이 전술한 광 지향성 부재(20)와 조합하여 형성할 수 있다.The light shield 34 described above can be formed in combination with the above-described light directing member 20 as shown in FIGS. 5 and 16.

또한, 차광부로서는, 예를 들면 제9도의 쇄선으로 표시한 바와 같이 촬상부(11)와 발광소자(3)와의 사이에 대응하는 위치에 있어서, 발광소자(3)가 형성되는 기판으로부터 외부에 향해 돌출하는 차광부(41)를 형성할 수도 있다. 이 차광부(41)는 차광부(34)와 일체로 형성해도 되고, 또는 별체로 형성해도 된다.In addition, as the light shielding portion, for example, as indicated by the broken line in FIG. 9, at a position corresponding to the position between the image capturing portion 11 and the light emitting element 3, the light shielding element 3 is formed on the outside. It is also possible to form the light shielding portion 41 protruding toward. The light shielding portion 41 may be formed integrally with the light shielding portion 34 or may be formed separately.

차광부(41)를 설치함으로써, 발광소자(3)로부터 외부에 출사한 광중, 횡 방향의 광이 촬상부(11)에 입사하는 것을 방지하고, 이 횡 방향의 광에 의한 스미어의 발생을 방지할 수 있다.By providing the light shielding portion 41, the light emitted from the light emitting element 3 to the outside is prevented from entering the imaging unit 11 with the light in the lateral direction, and the generation of smear due to the light in the lateral direction is prevented. can do.

이 차광부(41)에 촬상부(11)측만 또는 발광소자(3)를 에워싸도록 형성하는 것이 가능하다.It is possible to form this light shielding part 41 so as to surround only the imaging part 11 side or the light emitting element 3.

그리고, 위 예의 차광부(34),(41)로서는 금속층(36)을 사용하였으나, 그 밖에 광 흡수율이 큰 부재에 의해 형성하는 것도 가능하다.In addition, although the metal layer 36 was used as the light shielding parts 34 and 41 of the above example, it can also be formed by the member with a big light absorption rate.

제18도는 본 발명의 고체촬상소자와 전자 내시경에 적용한 하나의 예를 도시한 구성도이다.18 is a block diagram showing an example applied to the solid state image pickup device and the electronic endoscope of the present invention.

이 도면에 있어서, (a)는 내시경스코프, (1)은 그 스코프(a)내의 선단으로부터 약간 안으로 들어간 위치에 설치된 본 발명에 관한 고체촬상소자이고, 스코프(a) 외부의 신호 처리계(12)로부터 전원전압을 받는 동시에, 그 신호처리계(12)에 촬상신호를 송출한다.In this figure, (a) is an endoscope scope, (1) is a solid-state image pickup device according to the present invention installed at a position slightly inward from a tip in the scope (a), and a signal processing system 12 outside the scope (a). Is received from the power supply voltage, and the imaging signal is sent to the signal processing system 12.

(d)는 고체촬상소자(1)의 전방에 배치된 대물렌즈, (e)는 이 대물렌즈상의 오물을 제거하는 송기구(送氣口)이며, 송기 송수계(送氣送水系)(14)에 의해 공급된 에어를 분사한다. (f)는 마찬가지로 송수구이며, 송기 송수계(14)에 의해서 공급된 물을 분출한다. (g)는 고체촬상소자(1)와 신호 처리계(12)와의 사이를 연결하는 배선이다. (15)는 제어계, (h)는 텔레비전모니터, (i)는 기록장치이다.(d) denotes an objective lens disposed in front of the solid state image pickup device 1, and (e) denotes an air inlet for removing dirt on the objective lens. Air is supplied. Similarly, (f) is a water inlet, and ejects the water supplied by the air delivery water meter 14. (g) is a wiring connecting between the solid state image pickup device 1 and the signal processing system 12. Reference numeral 15 denotes a control system, (h) a television monitor, and (i) a recording device.

본 전자내시경에 의하면, 본 발명의 고체촬상소자(1) 자체가 발광소자(제5도에는 작아서 나타나 있지 않음)를 내장하고 있으므로, 광원계는 불필요하며, 그리고 라이트 가이드도 불필요하다.According to the electron endoscope, since the solid state image pickup device 1 of the present invention has a light emitting device (not shown small in Fig. 5), the light source system is unnecessary, and the light guide is also unnecessary.

따라서, 스코프(a)는 그 라이트 가이드의 불필요한 분만큼 종래보다 가늘게 할 수 있다.Therefore, the scope (a) can be made thinner than the conventional one by the unnecessary part of the light guide.

물론, 발광소자(3)는 고체촬상소자의 전원 전압을 전원 전압으로서 받아서 발광하므로, 발광소자(3)의 점등용 전원 전압을 전송하기 위해 특별히 라인을 설치할 필요는 없다.Of course, since the light emitting element 3 receives the power supply voltage of the solid state image pickup device as a power supply voltage and emits light, it is not necessary to provide a line in particular for transmitting the power supply voltage for lighting the light emitting element 3.

그리고, 본 발명의 고체촬상소자의 적용범위는 반드시 전자내시경만에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 고체촬상소자는 어두운 곳에서 촬상하는 것의 일반에 적용할 수 있다. 또, 현미경에도 적용하여 촬상 화상을 텔레비전모니터(h)에 재생하도록 하는 것도 생각할 수 있다.Incidentally, the application range of the solid state image pickup device of the present invention is not necessarily limited to the electron endoscope, and the solid state image pickup device of the present invention can be applied to general imaging in a dark place. It is also conceivable to apply to a microscope so that the captured image is reproduced on the television monitor h.

본원 발명의 고체촬상소자는 발광 소자와 상기 발광 소자로부터의 광이 촬상영역으로 입사되는 것을 방지하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.The solid state image pickup device of the present invention is characterized by including a light emitting device and means for preventing the light from the light emitting device from being incident on the imaging area.

따라서, 본원 발명의 고체촬상장치에 의하면, 고체촬상소자 자체가 발광소자를 구비하고 있으므로, 그 발광소자를 조명용 광원으로서 사용할 수 있고, 광원을 고체촬상소자와 별도의 부품으로서 설치할 필요가 없다.Therefore, according to the solid state imaging device of the present invention, since the solid state image pickup device itself has a light emitting element, the light emitting element can be used as a light source for illumination, and the light source does not need to be provided as a separate component from the solid state image pickup device.

따라서, 구조가 간단하며 또한 소형이면서 어두운 곳을 촬상할 수 있다.Therefore, the structure is simple and it is possible to image a small and dark place.

본원 발명의 고체촬상소자는 발광소자가 고체촬상소자가 형성된 반도체기판 표면부에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.The solid state image pickup device of the present invention is characterized in that the light emitting element is formed integrally with the surface portion of the semiconductor substrate on which the solid state image pickup device is formed.

따라서, 본원 발명의 고체촬상소자에 의하면, 발광소자를 고체촬상소자의 제조과정에서 제조할 수 있어서, 고체촬상소자를 발광소자에 부착시키는 공정이 필요없다. 따라서, 광원으로서 사용하는 발광 소자를 구비한 고체촬상소자 보다 한층 소형화할 수 있고, 조립 공정 수를 저감할 수 있다.Therefore, according to the solid state image pickup device of the present invention, the light emitting element can be manufactured during the manufacturing process of the solid state image pickup device, so that the step of attaching the solid state image pickup device to the light emitting device is unnecessary. Therefore, it is possible to further reduce the size of the solid-state imaging device having the light emitting element used as the light source, and to reduce the number of assembling steps.

본원 발명의 고체촬상소자는 발광소자가 고체촬상소자가 형성된 반도체기판 표면상에 접착되어 있는 것이다.In the solid state image pickup device of the present invention, the light emitting element is bonded onto the surface of the semiconductor substrate on which the solid state image pickup device is formed.

따라서, 본원 발명의 고체촬상소자에 의하면, 고체촬상소자와 별체로 형성된 발광소자를 고체촬상소자의 표면상에 접착하므로, 고체촬상소자가 형성된 반도체기판을 반도체기판으로 할 경우 얻을 수 없는 특성의 발광소자를 광원으로서 사용할 수 있다. 따라서, 광원의 광 강도, 광 색의 선택 자유도를 넓힐 수 있다.Therefore, according to the solid state image pickup device of the present invention, since the light emitting element formed separately from the solid state image pickup device is adhered on the surface of the solid state image pickup device, light emission with characteristics that cannot be obtained when the semiconductor substrate on which the solid state image pickup device is formed is a semiconductor substrate. An element can be used as a light source. Therefore, the light intensity of a light source and the freedom degree of selection of a light color can be expanded.

본원 발명의 고체촬상소자는 상이한 색을 발광하는 복수의 발광소자를 가진 것을 특징으로 하는 것이다.The solid state image pickup device of the present invention is characterized by having a plurality of light emitting elements emitting different colors.

따라서, 본원 발명의 고체촬상소자에 의하면, 상이한 색을 발광하는 복수의발광소자를 가지고 있으므로, 조명광을 백색 또는 그것에 가까운 색으로 할 수 있고, 진의 색 내지 그것에 가까운 색으로 피사체 상을 재생할 수 있다.Therefore, according to the solid state image pickup device of the present invention, since it has a plurality of light emitting elements emitting light of different colors, the illumination light can be made white or a color close to it, and the subject image can be reproduced in a true color or a color close thereto.

본원 발명의 고체촬상소자는 발광소자로부터의 광이 촬상부에 입사하는 것을 저지하는 차광부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.The solid state image pickup device of the present invention is characterized in that a light shielding portion for preventing light from the light emitting element from being incident on the image pickup portion is provided.

따라서, 본원 발명의 고체촬상소자에 의하면, 발광소자에서 발광한 광이 촬상부내에 입사하는 것을 저지할 수 있고, 발광소자의 광에 의한 스미어의 발생을 회피할 수 있다.Therefore, according to the solid state image pickup device of the present invention, the light emitted from the light emitting device can be prevented from entering the imaging unit, and generation of smear due to light of the light emitting device can be avoided.

본원 발명의 고체촬상소자는 발광소자의 표면에 광 지향성 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.The solid state image pickup device of the present invention is characterized in that a light directing member is provided on the surface of the light emitting device.

따라서, 본원 발명의 고체촬상소자에 의하면, 발광소자에서 발광한 광은 광 지향성 부재를 통하여 전방에 집광하고, 광의 이용율을 향상시키는 동시에, 발광소자로부터의 광에 의한 플레어의 발생도 저감 할 수 있다.Therefore, according to the solid state image pickup device of the present invention, the light emitted from the light emitting element can be condensed forward through the light directing member, improve the utilization rate of the light, and reduce the occurrence of flare due to the light from the light emitting element. .

본원 발명의 고체촬상소자는 광 지향성 부재가 온 칩 마이크로 렌즈로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.The solid state image pickup device of the present invention is characterized in that the light directing member is formed of an on-chip micro lens.

따라서, 본원 발명의 고체촬상소자에 의하면, 촬상부의 온 칩 마이크로 렌즈와 동시에 형성할 수 있는 등, 광 지향성 부재를 용이하게 형성할 수 있다.Therefore, according to the solid state image pickup device of the present invention, it is possible to easily form the light directing member such that it can be formed simultaneously with the on-chip microlens of the imaging unit.

본원 발명의 고체촬상소자는 광 지향성 부재가 굴절률이 다른 막의 조합으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.The solid state image pickup device of the present invention is characterized in that the light directing member is formed of a combination of films having different refractive indices.

따라서, 본원 발명의 고체촬상소자에 의하면, 광 지향성 부재를 용이하게 형성할 수 있다.Therefore, according to the solid state image pickup device of the present invention, the light directing member can be easily formed.

본원 발명의 고체촬상소자는 전자 내시경으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 것이다.The solid state image pickup device of the present invention is used as an electronic endoscope.

따라서, 본원 발명의 고체촬상소자에 의하면, 고체촬상소자를 전자내시경에 적용하므로, 소형이며 간단한 구조의 전자내시경을 제공할 수 있고, 또 조명광의 색, 강도의 선택 자유도가 높아지고, 또 조명광이 상이한 발광소자의 조합에 의해 백색 또는 그 것에 가까운 색으로 할 수 있고, 진의 색 내지 그것에 가까운 색 또는 피사체의 촬상에 적합한 피사체상을 재생할 수 있다.Therefore, according to the solid state image pickup device of the present invention, since the solid state image pickup device is applied to an electron endoscope, it is possible to provide an electron endoscope with a compact and simple structure, and also has a high degree of freedom in selecting color and intensity of illumination light and different illumination light. The combination of the light emitting elements can make the color white or the color close to that, and reproduce the color of the dark to the color close to it or the subject image suitable for imaging of the subject.

Claims (17)

고체촬상소자로서,As a solid state imaging device, 하나 이상의 발광 소자; 및One or more light emitting devices; And 상기 발광 소자 위에 제공되며 발광된 광을 제어하여 상기 발광된 광이 상기 고체촬상소자의 촬상 영역으로 입사되는 것을 방지하는 광 지향성 제어 수단Light directivity control means provided on the light emitting element and controlling the emitted light to prevent the emitted light from entering the imaging area of the solid state image pickup device; 을 포함하고,Including, 상기 광 지향성 제어 수단은 복수의 층으로 이루어지고, 상기 복수의 층은 상기 발광 소자 위에 제공되는 제1 층을 포함하며, 상기 제1 층은 상기 제1 층의 주위에 제공되는 제2 층의 굴절률보다 더 큰 굴절률을 가지는 고체촬상소자.The light directivity control means consists of a plurality of layers, the plurality of layers including a first layer provided over the light emitting element, the first layer having a refractive index of a second layer provided around the first layer. Solid state image pickup device having a larger refractive index than. 반도체 본체 표면상의 복수의 촬상 센서- 여기서 복수의 촬상 센서는 각각 화소의 역할을 함- , 복수의 수직 신호 라인들, 하나의 수평 신호 라인, 및 출력 섹션을 포함하는 촬상 영역; 및A plurality of imaging sensors on the surface of the semiconductor body, wherein the plurality of imaging sensors each serve as a pixel; an imaging area comprising a plurality of vertical signal lines, one horizontal signal line, and an output section; And 상기 반도체 본체의 상기 표면을 향하고 상기 촬상 영역에 의해 감지된 대상 물체를 조명하는 조명 수단- 여기서 조명 수단은 상기 촬상 영역이 제공되는 곳에 상기 반도체 본체의 같은 표면상에 제공됨-Illumination means for illuminating a target object directed to the surface of the semiconductor body and sensed by the imaging area, wherein the lighting means is provided on the same surface of the semiconductor body where the imaging area is provided; 을 포함하고,Including, 상기 조명 수단은 상기 촬상 영역의 양쪽 반대측에 하나 이상 위치되는The lighting means is located at least one opposite to both sides of the imaging area 고체촬상소자.Solid state imaging device. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 조명 수단이 다이오드를 포함하는 고체촬상소자.And a solid state image pickup device including the diode. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 조명 수단이 상기 조명 수단을 포함하는 층을 이용하여 상기 반도체 본체의 상기 표면상에 제공되는 고체촬상소자.And said illuminating means is provided on said surface of said semiconductor body using a layer comprising said illuminating means. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 조명 수단이 상기 촬상 영역에 인접한 고체촬상소자.And said illuminating means is adjacent to said imaging area. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 조명 수단이 복수의 발광 소자를 포함하며, 상기 발광 소자의 제1 발광 소자가 상기 발광 소자의 제2 발광 소자에 의해 발광되는 제2 광과 다른 색의 제1 광을 발광하는 고체촬상소자.And said illuminating means comprises a plurality of light emitting elements, wherein said first light emitting element of said light emitting element emits first light of a color different from the second light emitted by said second light emitting element of said light emitting element. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제1 및 제2 광과 다른 색의 제3 광을 발광하는 상기 발광 소자의 제3 발광 소자를 추가로 포함하는 고체촬상소자.And a third light emitting element of the light emitting element for emitting a third light of a color different from the first and second light. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제1, 제2 및 제3 광의 상기 색이 각각 녹색, 적색 및 청색인 고체촬상소자.And the colors of the first, second and third lights are green, red and blue, respectively. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 조명 수단에 의해 발광되는 광이 상기 촬상 영역으로 입사되는 것을 방지하도록 상기 촬상 영역과 상기 조명 수단 사이에 위치되는 광 차단 수단을 추가로 포함하는 고체촬상소자.And a light blocking means positioned between the imaging area and the illumination means to prevent light emitted by the illumination means from being incident on the imaging area. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 광 차단 수단이 금속을 함유하는 재료로 채워지고 반도체 본체내에 제공되는 홈(trench)을 포함하는 고체촬상소자.And the trench is filled with a material containing a metal and provided in the semiconductor body. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 광 차단 수단이 반도체 본체 상에 제공되는 돌출부(projection)를 포함하는 고체촬상소자.And a projection provided on the semiconductor body by the light blocking means. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 조명 수단 위에 제공되며 발광된 광을 제어하여 상기 발광된 광이 상기 촬상 영역으로 입사되는 것을 방지하는 광 지향성 제어 수단을 추가로 포함하는 고체촬상소자.And a light directivity control means provided on the illumination means and controlling the emitted light to prevent the emitted light from entering the imaging area. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 광 지향성 제어 수단이 마이크로 렌즈를 포함하는 고체촬상소자.And said optical directivity control means comprises a micro lens. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 광 지향성 제어 수단이 복수의 층으로 이루어지고, 상기 복수의 층은 상기 발광 소자 위에 제공되는 제1 층을 포함하며, 상기 제1 층은 상기 제1 층의 주위에 제공되는 제2 층의 굴절률보다 더 큰 굴절률을 가지는 고체촬상소자.Wherein said light directivity control means is comprised of a plurality of layers, said plurality of layers comprising a first layer provided over said light emitting element, said first layer having a refractive index of a second layer provided around said first layer Solid state image pickup device having a larger refractive index than. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 광 지향성 제어 수단이 복수의 층을 포함하고, 상기 복수의 층은 상기 발광 소자 위에 제공되는 제1 층을 포함하며, 상기 제1 층은 상기 제1 층 위에 제공되는 제2층의 굴절률보다 더 작은 굴절률을 가지는 고체촬상소자.The light directivity control means comprises a plurality of layers, the plurality of layers comprising a first layer provided over the light emitting element, the first layer being more than the refractive index of the second layer provided over the first layer Solid state image pickup device having a small refractive index. 제2항에 있어서, 상기 고체촬상소자가 전자 내시경을 포함하는 고체촬상소자.3. The solid state image pickup device according to claim 2, wherein said solid state image pickup device comprises an electronic endoscope. 대상물체의 영상을 얻는 고체촬상소자로서,As a solid-state imaging device to obtain an image of the object, 자체의 표면에 고체 CCD 촬상 어레이를 가진 반도체 기판; 및A semiconductor substrate having a solid-state CCD imaging array on its surface; And 상기 대상 물체가 상기 반도체 표면의 전면에 있고 상기 반도체 표면을 향하는 경우 상기 대상 물체를 조명하도록 상기 촬상 어레이의 반대측에 상기 반도체 표면에 있는 복수의 광 발광 다이오드A plurality of light emitting diodes on the semiconductor surface opposite to the imaging array to illuminate the object when the object is in front of the semiconductor surface and faces the semiconductor surface 를 포함하는 고체촬상소자.Solid-state imaging device comprising a.
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