KR20080022075A - 촬상장치 - Google Patents

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KR20080022075A
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wavelength
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히로시 니시자와
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마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
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Abstract

촬상장치는, 복수의 포토 다이오드 및 컬러필터를 갖는 반도체 촬상소자와, 피사체로부터의 광을 반도체 촬상소자에 안내하는 촬상 광학계를 구비하며, 반도체 촬상소자 각각의 포토 다이오드의 개구의 직경(40, 41)은 그 포토 다이오드의 입사면 측에 설치된 컬러필터를 투과하는 광의 파장에 따라서 결정되어 있다. 이에 의해, 반도체 촬상소자를 사용한 카메라 모듈에서 화소 사이즈가 미세화하여 파동의 영향을 받는 범위에서 촬상장치의 화질 열화를 방지하여 소형화 및 박형화가 가능해진다.
포토 다이오드, 개구, 직경, 컬러필터, 투과, 파장

Description

촬상장치{IMAGING APPARATUS}
본 출원에서는 2005년 7월 21에 일본국에 출원된 특허출원번호 2005-210882, 특허출원번호 2005-210883, 특허출원번호 2005-210886의 이익을 주장하며, 당해 출원의 내용은 인용에 의해 여기에 포함되어 있는 것으로 한다.
본 발명은 반도체 촬상소자를 이용한 촬상장치에 관한 것으로, 특히 휴대단말이나 휴대전화 등의 소형 단말에 이용되는 촬상장치에 관한 것이다.
일본국 특개 2004-327914호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 종래의 고체촬상소자를 이용한 촬상장치는 렌즈 등의 촬상 광학계(imaging optical system)와 CCD 등의 반도체 촬상소자를 구비하는 구성을 갖는다. 촬상장치는 촬상 광학계를 통해서 입사한 피사체로부터의 광을 반도체 촬상소자에 의해 전기신호로 변환하여 영상을 인출하고 있었다. 휴대용 기기의 소형화에 따라서 촬상장치도 소형화 및 경량화가 한층 요청되고 있었다. 이런 이유에서, 촬상장치의 각 구성부품을 최대한 얇게 함으로써 촬상장치의 박형화가 실현되고 있었다.
촬상소자에 관해서는 고 화소 수(畵素 數)로의 이행과 소형화를 지향하고 있었다. 촬상 광학계에서는 통상 화소 사이즈가 동일한 정도의 최소 착란 원(最小 錯亂 圓, circle of least confusion)이 되도록 설계되고 있었다. 또한, 소형화 및 고화소화가 진행됨에 따라서, 스넬의 법칙(Snell's law) 등에 의한 광선추적에 더하여, 광의 파동성을 고려하지 않으면 안 되는 영역으로 들어갈 것이 예측된다.
일본국 특개 2004-200231호 공보에는 포토 다이오드의 개구(aperture)가 1㎛ 이하인 경우에는, 예를 들어 적색 광의 파장(0.650㎛)에서 파동광학적인 효과(wave-optics effect)를 고려할 필요가 있다는 점이 지적되어 있다. 그리고 화소로부터의 신호를 수직 전송하는 전극에 적색의 감도 영역(red sensitivity range)을 형성하는 제안이 되어 있다.
또, 일본국 특표 2002-513145호 공보에는 반도체 기판의 두께방향으로 다른 색에 대한 포토 다이오드를 배치하는 형태의 소자가 개시되어 있다. 동 공보에는 파장이 긴 광이 파장이 짧은 광에 비해서 반도체 베이스의 깊은 곳까지 도달한다는 점이 개시되어 있다.
상술한 바와 같이, 종래의 촬상장치에서는 장치를 소형이면서 박형화하기 위해서 구성부품을 소형화하고, 촬상 광학계에 대해서도 비 구면의 유리렌즈 등을 이용하여 고성능화를 도모하여 왔다.
그러나 반도체 촬상소자를 소형화하여 고 화소 수로 하기 위해서 화소의 미세화를 더 진전시키면 종래에 개발된 기술을 이용할 수 없게 되어서 새로운 대책이 필요해지게 되었다. 예를 들어, 일본국 특개 2004-200231호 공보에 개시되어 있는 파동광학적인 효과를 고려하여야 할 필요성이 발생하였다.
한편, 종래의 촬상장치에서는 통상 2차원으로 각 색 필터에 대응하는 화소를 배열하고 있으며, 예를 들어, 베이어 배열(Bayer array) 등이 잘 알려져 있다. 또, 이 배열에 대응하는 많은 판독방법 및 색 보정방법이 있다. 이들 자원을 유효하게 활용할 수 있는, 소형이면서도 박형으로, 고 화소 수의 촬상장치가 요청되고 있었다.
본 발명은, 상기 배경을 감안하여, 소형화 및 박형화와 고화소화에 대응할 수 있는 촬상장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 촬상장치는, 복수의 포토 다이오드 및 컬러필터를 갖는 반도체 촬상소자와, 피사체로부터의 광을 상기 반도체 촬상소자에 안내(guiding)하는 촬상 광학계(imaging optical system)를 구비하며, 상기 반도체 촬상소자 각각의 포토 다이오드의 개구(aperture)의 직경은 그 포토 다이오드의 입사면 측에 설치된 컬러필터를 투과하는 광의 파장에 따라서 결정되어 있다.
이 구성에 의해, 촬상장치를 소형화할 때에, 파동광학적인 영향을 받기 쉬운 장파장 측에 있는 적색 화소에 대응하는 포토 다이오드의 개구의 직경을 다른 파장에 대응하는 포토 다이오드의 개구의 직경에 비해서 크게 할 수 있다. 장파장 측에 감도를 갖는 포토 다이오드에서도 파동광학적인 영향을 받지 않게 하여 출력 저하를 방지하는 동시에, 촬상장치의 소형화를 실현할 수 있다.
상기 촬상장치에서, 상기 반도체 촬상소자와 상기 촬상 광학계 사이에 배치된 광학필터를 구비하며, 상기 반도체 촬상소자의 각각의 포토 다이오드의 개구의 직경은 그 포토 다이오드에 대응하는 상기 광학필터 상의 영역에 입사하는 광의 입사각도에 따라서 결정되어 있다.
이 구성에 의해, 입사각의 증대에 기인하여 발생하는 화질 열화를 감소시킬 수 있다. 광학필터의 특성에 의해서, 입사각이 커지면 광학필터의 절반값 파장(half-value wavelength)이 단파장 측으로 이동한다. 이에 따라서 장파장 측의 적색의 감쇄가 커지므로 화질의 열화가 진행되나, 장파장 측에 있는 적색 화소에 대응하는 포토 다이오드의 개구의 직경을 다른 파장의 광에 대응하는 포토 다이오드의 개구의 직경에 비해서 크게 함으로써 화질의 열화를 방지할 수 있다.
상기 촬상장치에서, 상기 반도체 촬상소자의 동일 라인의 화소의 높이는 동일하다.
이 구성에 의해, 라인 단위에서의 화소 사이즈의 높이방향의 크기를 동일하게 하므로, 반도체 촬상소자의 내부 전극의 배선이 용이한 동시에, 레이아웃 설계의 자유도를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 촬상장치는, 복수의 포토 다이오드 및 컬러필터를 갖는 반도체 촬상소자와, 피사체로부터의 광을 상기 반도체 촬상소자에 안내하는 촬상 광학계를 구비하며, 상기 반도체 촬상소자는 상기 복수의 포토 다이오드 중 적어도 일부의 포토 다이오드의 입사 면의 반대 측에 상기 포토 다이오드를 투과한 광을 검출하기 위한 보조 포토 다이오드를 갖는다.
이 구성에 의해, 입사면 측에 있는 포토 다이오드를 투과한 광이 보조 포토 다이오드에 입사되므로, 각 포토 다이오드의 출력이 가산되어, 하나의 화소로부터의 출력을 높일 수 있다. 또한, 보조 포토 다이오드는 하나로 한정되는 것은 아니며, 몇 개라도 좋다. 또, 복수의 포토 다이오드 중 촬상장치를 소형화할 때에, 파동광학적인 영향을 받기 쉬운 장파장 측에 있는 적색 화소에 대응하는 포토 다이오드에 대해서 보조 포토 다이오드를 배치하는 구성으로 하면, 장파장 측에 감도를 갖는 포토 다이오드의 감도를 높여서, 파동광학적인 영향에 의한 출력 저하를 보상하는 동시에, 촬상장치의 소형화를 실현할 수 있다. 일반적으로 장파장의 광 쪽이 반도체 칩의 깊숙한 곳까지 도달하므로, 포토 다이오드를 중첩하여 배치해도 효율적으로 출력을 높일 수 있으며, 파동광학적인 영향을 받기 쉬운 장파장의 광에 대한 감도를 높일 수 있다.
상기 촬상장치에서, 상기 보조 포토 다이오드의 사이즈는 그 포토 다이오드의 입사면 측에 설치된 컬러필터가 투과하는 광의 파장에 따라서 결정되어 있다.
이 구성에 의해, 컬러필터가 투과하는 광의 파장에 따라서 보조 포토 다이오드에 의해서 감도를 높이는 정도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 긴 파장의 광을 투과하는 컬러필터가 설치된 포토 다이오드는 파동광학적인 영향이 크므로, 보조 포토 다이오드의 사이즈를 크게 하여 감도를 높이는 정도를 크게 한다. 짧은 파장의 광을 투과하는 컬러필터가 설치된 포토 다이오드는 파동광학적인 영향이 작으므로, 보조 포토 다이오드의 사이즈를 작게 하여 감도를 높이는 정도를 작게 한다. 이에 의해, 파장에 따라서 서로 다른 파동광학적인 영향을 파장 별로 보상하여 촬상장치 전체의 감도의 밸런스를 취할 수 있다.
상기 촬상장치는, 상기 반도체 촬상소자와 상기 촬상 광학계 사이에 배치된 광학필터를 구비하며, 상기 보조 포토 다이오드의 사이즈는 그 포토 다이오드에 대응하는 상기 광학필터 상의 영역에 입사하는 광의 입사각도에 따라서 결정되어 있다.
이 구성에 의해, 입사각의 증대에 기인하여 발생하는 화질 열화를 감소시킬 수 있다. 광학필터의 특성에 의해서, 입사각이 커지면 광학필터의 절반값 파장이 단파장 측으로 이동한다. 이에 따라서 장파장 측의 적색의 감쇄가 커지므로 화질의 열화가 진행되나, 장파장 측에 있는 적색 화소에 대응하는 포토 다이오드의 사이즈를 다른 파장의 광에 대응하는 포토 다이오드의 사이즈에 비해서 크게 함으로써 화질의 열화를 보상할 수 있다.
본 발명의 촬상장치는, 복수의 포토 다이오드 및 컬러필터를 갖는 반도체 촬상소자와, 피사체로부터의 광을 상기 반도체 촬상소자에 안내하는 촬상 광학계를 구비하며, 상기 반도체 촬상소자는 상기 복수의 포토 다이오드 중 적어도 일부의 포토 다이오드의 입사 면의 반대 측에 상기 포토 다이오드를 투과한 광을 반사하는 반사 층을 갖는다.
이 구성에 의해, 포토 다이오드를 투과한 광이 반사 층에서 반사되어 다시 포토 다이오드에 입사하므로, 포토 다이오드의 출력을 높일 수 있다. 또, 복수의 포토 다이오드 중 촬상장치를 소형화할 때에, 파동광학적인 영향을 받기 쉬운 장파장 측에 있는 적색 화소에 대응하는 포토 다이오드에 대해서 반사 층을 배치하는 구성으로 하면, 장파장 측에 감도를 갖는 포토 다이오드의 감도를 높여서, 파동광학적인 영향에 의한 출력 저하를 보상하는 동시에, 촬상장치의 소형화를 실현할 수 있다. 일반적으로 장파장의 광 쪽이 반도체 칩의 깊숙한 곳까지 도달하므로, 컬러필터가 긴 파장의 광을 투과하는 경우에는 포토 다이오드의 입사 면의 반대 측에 반사 층을 배치해도 효율적으로 출력을 높일 수 있으며, 파동광학적인 영향을 받기 쉬운 장파장의 광에 대한 감도를 높일 수 있다.
상기 촬상장치에서, 상기 반사 층의 사이즈 또는 반사율은 그 포토 다이오드의 입사면 측에 설치된 컬러필터가 투과하는 광의 파장에 따라서 결정된다.
이 구성에 의해, 컬러필터가 투과하는 광의 파장에 따라서 반사 층의 사이즈 또는 반사율을 변경하여 감도를 높이는 정도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 긴 파장의 광을 투과하는 컬러필터가 설치된 포토 다이오드는 파동광학적인 영향이 크므로, 반사 층의 사이즈 또는 반사율을 크게 하여 감도를 높이는 정도를 크게 한다. 짧은 파장의 광을 투과하는 컬러필터가 설치된 포토 다이오드는 파동광학적인 영향이 작으므로, 반사 층의 사이즈 또는 반사율을 작게 하여 감도를 높이는 정도를 작게 한다. 이에 의해, 파장에 따라서 서로 다른 파동광학적인 영향을 파장 별로 보상하여 촬상장치 전체의 감도의 밸런스를 취할 수 있다.
상기 촬상장치에서, 상기 반사 층은 은백색 금속에 의해 형성되어 있다.
이 구성에 의해 간단한 공정으로 반사 층을 부가할 수 있다. 또, 은백색 금속을 이용하므로 가시광(visible light) 범위에서 반사 층으로부터의 반사율을 거의 일정하게 할 수 있어서 색 재현성이 양호해진다. 또한, 반도체 촬상소자의 이면 측에서 입사하는 광, 특히 근적외 광(near infrared light) 등의 불필요한 입사광을 차광할 수 있어서, 불필요한 광에 의한 화질 열화를 감소시킬 수 있다.
상기 촬상장치에서, 상기 반사 층은 반도체에 의해 형성되어 있다.
이 구성에 의해, 도프하는 재료에 따라서 굴절률을 변화시켜서 반사 층을 형성할 수 있으므로, 공정 변경을 요하지 않고, 통상의 확산 프로세스 내에서 반사 층을 형성할 수 있다. 또, 다층 반사 층도 용이하게 형성할 수 있다.
상기 촬상장치는, 상기 반도체 촬상소자와 상기 촬상 광학계 사이에 배치된 광학필터를 구비하며, 상기 반사 층의 사이즈 또는 반사율은 그 포토 다이오드에 대응하는 상기 광학필터 상의 영역에 입사하는 광의 입사각도에 따라서 결정되어 있다.
이 구성에 의해, 입사각의 증대에 기인하여 발생하는 화질 열화를 감소시킬 수 있다. 광학필터의 특성에 의해서, 입사각이 커지면 광학필터의 절반값 파장이 단파장 측으로 이동한다. 이에 따라서 장파장 측의 적색의 감쇄가 커지므로 화질의 열화가 진행되나, 장파장 측에 있는 적색 화소에 대응하는 포토 다이오드의 사이즈를 다른 파장의 광에 대응하는 포토 다이오드의 사이즈에 비해서 크게 하거나 혹은 반사율을 높임으로써 화질의 열화를 방지할 수 있다.
상기 촬상장치는, 상기 반도체 촬상소자를 수용하며, 가시광 및 근적외 광을 투과하지 않는 입체기판을 구비한 구성을 갖는다.
이 구성에 의해, 가시광 및 근적외 광을 투과하지 않는 입체기판의 내부에 촬상소자가 수용되므로, 휴대전화 등의 휴대기기에 배치할 때에 촬상장치에 입사하는 광을 차폐하는 차광부재를 설치할 필요가 없어서 소형화를 도모할 수 있다. 또, 반도체 촬상소자 및 촬상 광학계를 입체기판에 고정 설치할 수 있으므로 작업성이 향상된다.
상기 촬상장치에서, 상기 반도체 촬상소자는 화소 피치가 2㎛ 이하이다.
반도체 촬상소자에서는, 포토 다이오드의 개구의 직경은 화소 피치의 대략 절반이므로, 화소 피치가 2㎛ 이하가 되면 개구의 직경이 그에 따라서 작아져서, 파동광학적인 영향에 의해 출력 저하가 발생한다. 본 발명의 구성에 의하면, 출력 저하의 문제가 발생하는 파장이 긴 광이 입사되는 개구의 직경을 크게 하거나, 혹은 보조 포토 다이오드나 반사 층을 설치함으로써 포토 다이오드의 감도를 크게 하여, 장파장 측에서도 출력 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 휴대전화장치는 상기 촬상장치를 구비한다.
이 구성에 의해, 본 발명의 촬상장치와 마찬가지로, 장파장 측에 감도를 갖는 포토 다이오드에서도 파동광학적인 영향을 받지 않게 하여, 출력 저하를 방지하는 동시에, 휴대전화장치의 소형화를 실현할 수 있다. 또, 장파장 측에 감도를 갖는 포토 다이오드에서 감도를 향상시켜서, 파동광학적인 영향에 의한 출력 저하를 보상하는 동시에, 휴대전화장치의 소형화를 실현할 수 있다.
본 발명의 반도체 촬상소자는, 입사광을 전기신호로 변환하는 복수의 포토 다이오드와, 포토 다이오드의 입사면 측에 설치된 컬러필터를 구비하며, 각각의 상기 포토 다이오드의 개구의 직경은 그 포토 다이오드의 입사면 측에 설치된 컬러필터를 투과하는 광의 파장에 따라서 결정되어 있다.
이 구성에 의해, 본 발명의 촬상장치와 마찬가지로, 장파장 측에 감도를 갖는 포토 다이오드에서도 파동광학적인 영향을 받지 않게 하여, 출력 저하를 방지하는 동시에, 반도체 촬상소자의 소형화를 실현할 수 있다.
본 발명의 반도체 촬상소자는, 입사광을 전기신호로 변환하는 복수의 포토 다이오드와, 포토 다이오드의 입사면 측에 설치된 컬러필터와, 상기 복수의 포토 다이오드 중 적어도 일부의 포토 다이오드의 입사 면의 반대 측에 배치되며, 그 포토 다이오드에 입사되는 상기 컬러필터로부터의 투과 광의 파장에 따른 사이즈를 갖는 보조 포토 다이오드를 구비한다.
이 구성에 의해, 본 발명의 촬상장치와 마찬가지로, 입사면 측에 있는 포토 다이오드를 투과한 광이 보조 포토 다이오드에 입사되므로, 각 포토 다이오드의 출력이 가산되어, 하나의 화소로부터의 출력을 높일 수 있다. 또, 파장에 따라서 서로 다른 파동광학적인 영향을 파장 별로 보상하여, 반도체 촬상소자 전체의 감도의 밸런스를 취할 수 있다.
본 발명의 반도체 촬상소자는, 입사광을 전기신호로 변환하는 복수의 포토 다이오드와, 포토 다이오드의 입사면 측에 설치된 컬러필터와, 상기 복수의 포토 다이오드 중 적어도 일부의 포토 다이오드의 입사 면의 반대 측에 배치되며, 그 포토 다이오드에 입사되는 상기 컬러필터로부터의 투과 광의 파장에 따른 사이즈 또는 반사율을 갖는 반사 층을 구비한다.
이 구성에 의해, 본 발명의 촬상장치와 마찬가지로, 포토 다이오드를 투과한 광이 반사 층에서 반사되어 다시 포토 다이오드에 입사되므로, 반도체 촬상소자의 출력을 높일 수 있다. 또, 파장에 따라서 서로 다른 파동광학적인 영향을 파장 별로 보상하여, 반도체 촬상소자 전체의 감도의 밸런스를 취할 수 있다.
이하에서 설명하는 바와 같이, 본 발명은 다른 형태가 존재한다. 따라서 본 발명에 대한 개시는 본 발명의 일부를 제공하기 위한 것이며, 여기에 기재되어 청구되는 발명의 범위를 제한하기 위한 의도는 하고 있지 않다.
도 1은 실시 예에서의 반도체 촬상장치의 배열을 나타내는 도면이다.
도 2는 실시 예의 촬상장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 촬상장치를 Ⅲ-Ⅲ에서 절단한 단면도이다.
도 4는 촬상장치의 Ⅳ 부분의 확대도이다.
도 5는 실시 예에서의 광학필터의 입사각과 절반값 파장의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 반도체 촬상소자의 하나의 화소를 확대한 단면도이다.
도 7은 실시 예에서의 포토 다이오드의 파장에 대한 감도 특성을 나타내는 도면이다.
도 8은 실시 예에서의 반도체 촬상소자의 화소 사이즈와 파장에 대한 감도 특성을 나타내는 도면이다.
도 9는 반도체 촬상소자의 화소 사이즈와 화소 수의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 반도체 촬상소자의 배열을 나타내는 도면이다.
도 11은 반도체 촬상소자의 하나의 화소를 확대한 단면도이다.
도 12는 실시 예에서의 포토 다이오드의 파장에 대한 감도 특성을 나타내는 도면이다.
도 13은 반도체 촬상소자의 하나의 화소를 확대한 단면도이다.
도 14는 실시 예에서의 포토 다이오드의 파장에 대한 감도 특성을 나타내는 도면이다.
이하에 본 발명을 상세하게 설명한다. 이하에 설명하는 실시 예는 본 발명의 예에 불과하다는 점을 이해하기 바라며, 본 발명은 다양한 형태로 변형할 수 있다. 따라서 이하에 제시하는 특정한 구성 및 기능은 청구의 범위를 한정하는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 실시 예를 도면을 이용하여 설명한다.
(제 1 실시 예)
도 1은 본 실시 예의 촬상장치에서 이용되고 있는 반도체 촬상소자에 대해서 설명하는 도면이다. 본 실시 예의 설명에서는, 먼저, 도 2 이후를 참조하여 반도체 촬상소자를 구비한 촬상장치의 전체 구성에 대해서 설명하고, 그 후에, 반도체 촬상소자의 구성에 대해서 설명한다. 또한, 도 2 ~ 도 5를 이용하여 설명하는 반도체 촬상소자의 구성은 모든 실시 예에 공통된다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예의 촬상장치(1)를 나타내는 사시도, 도 3은 도 2의 촬상장치(1)를 Ⅲ-Ⅲ 방향에서 본 단면도, 도 4는 도 3의 Ⅳ 부분의 확대 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 촬상장치(1)는 광축 L에 따라서 배치된 비구면렌즈(6a, 6b), 광학필터(5) 및 반도체 촬상소자(4)와, 이들을 지지하는 입체기판(2)과, 입체기판(2)에 접속되는 프린트기판(FPC, 15)을 구비하고 있다. 프린트기 판(15)의 하면에는 반도체 촬상소자(4)에 침입하는 하면으로부터의 가시광 및 적외광의 침입을 방지하기 위해 금속 박(14)이 배치되어 있다. 본 실시 예에서 입체기판(2)은 반도체 촬상소자(4)를 고정하는 역할을 갖는 동시에 광학필터(5)를 지지하는 지지부재로서의 역할도 겸하고 있다. 입체기판(2)은 통 형상의 경통 부(lens barrel portion, 17)와 경통 부(17)의 일단 면에 연속하는 베이스 부(base portion, 7)로 이루어진다. 이하의 설명에서는 경통 부(17) 측을 상측 방향, 베이스 부(7) 측을 하측 방향이라고 한다.
먼저, 입체기판(2)에 대해서 설명한다. 경통 부(17)는 베이스 부(7)의 상면에 위치하며, 상측 방향으로 연장되어 있다. 베이스 부(7)는 그 하면의 중앙에 오목부가 형성되어 있다. 또, 베이스 부(7)에는 장방형의 관통구멍(10)이 형성되어 있다. 관통구멍(10)은 반도체 촬상소자(4)의 촬상영역에 대응하고 있다.
입체기판(2)은 유리강화 PPA(glass-reinforced polyphthalamide resin) 등으로 구성되며, 외부로부터의 가시광의 투과를 방지하기 위해 흑색으로 되어 있다. 입체기판(2)으로는 카본 블랙(carbon black) 등을 펠릿(pellet)에 혼합한 것을 이용하며, 광의 투과율은 0.5% 이하이다. 광 투과율에 대해서는, 가시광보다도 파장이 긴 광에 대해서도 차광을 할 수 있는 것이 바람직하나, 적외선의 감도를 고려하여, 사용하는 반도체 촬상소자(4)의 특성에 맞춰서 적절하게 선택할 수 있다.
경통 부(17)의 통 내에는 각각 광학적 특성이 다른 2매의 비구면렌즈(이하에서는 렌즈라 한다) 6a 및 6b가 일정한 위치관계를 유지할 수 있도록 렌즈 홀더(20)에 삽입되어 렌즈(6)를 구성하고 있다. 렌즈 홀더(20)는 조정 링(21)을 개재하여 경통 부(17)의 외 측에 접착제 등에 의해 고정되어 있다. 조정 링(21)은 렌즈 홀더(20)의 외 측에 배치되어 있다. 렌즈 홀더(20)와 조정 링(21)은 렌즈 홀더(20)에 설치된 나사 부분(20a)과 조정 링(21)에 설치된 나사부분(21a)이 나사결합에 의해 고정되어 있다.
렌즈 홀더(20)에는 경통 부(17)의 내부로 광을 도입하기 위한 조리개(3)가 형성되어 있다. 조리개(3)는 경통 부(17)의 내부로 향해서 개구가 좁아지고 있다. 이 구성에 의해 경통 부(17)의 내부로 입사한 광이 조리개(3)의 벽면에 닿아서 산란하여 산란 광이 렌즈에 입사하는 현상을 감소시킨다. 이에 의해 렌즈에 입사하는 불필요한 광의 입사를 감소시켜서 고스트(ghost)의 발생을 감소시킬 수 있다.
렌즈(6)에는 투과율 및 굴절률 등의 필요한 광학특성을 만족하는 수지가 사용된다. 예를 들어, 일본국 제온(ZEON Corporation) 제의 상품명 제오넥스(ZEONEX, 등록상표)를 이용할 수 있다. 렌즈(6)의 구성으로는 2매 구성으로 일정한 거리보다 먼 쪽에서 결상하는 소위 팬 포커스(pan-focus) 구성을 채용하고 있다. 본 실시 예에서는 약 30㎝보다 먼 쪽에서 피사체에 대해서 초점을 맞추도록 조정되어 있다. 이들의 구성 및 특성에 대해서는 적절하게 선정할 수 있다.
광학필터(5)는 관통구멍(10)이 형성된 베이스 부(7)의 상면에서 관통구멍(10)을 덮도록 장착된다. 광학필터(5)는 불필요한 적외 광은 커트하고 가시영역의 파장의 광을 투과한다. 광학필터(5)로는 수정 필터나 유리에 IR 코팅이라고 불리는 코팅을 한 필터가 이용되고 있다. 본 실시 예에서는, 광학필터(5)의 베이스로는 붕규산 유리(borosilicate glass)를 이용하며, 자외 광을 커트한다. 베이스의 일 면에는 IR 커트 코팅(Infrared cut coating)이 되어 있고, 타 면에는 반사방지 AR(Anti Reflection) 코팅이 되어 있다. IR 코팅은, 예를 들어 유리에 대해서 이산화규소(SiO2), 산화티탄(TiO2) 등을 증착하여 형성한다. AR 코팅은, 예를 들어 유리에 대해서 불화 마그네슘(MgF2), 산화티탄(TiO2), 산화지르코늄(ZrO2) 등을 증착하여 형성한다. IR 커트 코팅 및 AR 코팅의 막의 구성 및 적층 수에 대해서는 가시광 영역 및 영역 외의 투과 및 반사를 억제하는 특성에 따라서 적절하게 선택할 수 있다.
도 5는 본 실시 예에서의 광학필터(5)의 분광특성을 나타내는 도면이다. 파장이 약 400㎚ 내지 750㎚인 가시광영역에 대한 투과율은 대략 93% 이상이며, 그 이외의 대역에서는 투과율을 충분히 낮게 하고 있다. 이 분광특성에 대해서도 적절하게 변경할 수 있다. 광학필터(5)를 구비함으로써 반도체 촬상소자(4)에 가시광 이외의 광이 입사됨에 기인한 노이즈의 발생을 감소시킨다.
또한, 광학필터(5)가 장착되는 면에는 홈(11)이 형성되어 있다(도 4 참조). 이에 의해, 촬상장치(1) 제조 시의 접착제 경화 등의 공정에서 외부로부터 가해지는 열에 의해 팽창하는 공기를 홈(11)을 통해서 배출시킬 수 있다.
관통구멍(10)이 형성된 베이스 부(7)의 하면에는 반도체 촬상소자(4) 및 도시하지 않은 칩 부품 등이 장착된다(도 4 참조). 반도체 촬상소자(4)를 노출 장착하기 위한 접속 랜드(7c)와 반도체 촬상소자(4)의 범프(8)가 도전성 접착제(8a)에 의해 접착되고 밀봉제(9)에 의해 밀봉되어 있다. 베이스 부(7)의 하면에는 무전해 도금에 의해서 동 언더 코팅(copper undercoat), 니켈, 금의 배선패턴(7b)이 형성되어 있다. 접속 랜드(7c)와 입체기판(2)의 베이스 부(7)의 외 측에 설치된 단자 부(7a, 도 2 참조)는 배선패턴(7b)에 의해서 전기적으로 도통이 되고 있다. 단자 부(7a)는 프린트기판(15)과 접속하기 위한 접속용 랜드(15a)에 땜납(16)에 의해 접속되어 있다. 반도체 촬상소자(4) 및 도시하지 않은 칩 부품 등으로부터 취득한 영상신호와 외부로부터의 제어신호 및 전원공급 등의 전기신호는 배선패턴(7b)을 경유하여 송수신이 된다.
다음에 반도체 촬상소자(4)에 대해서 설명한다. 반도체 촬상소자(4)는 약 130만 화소 수의 1/4인치 SXGA CCD형 센서이며, 입사되는 광을 필요로 하는 전기신호로 변환한다. 반도체 촬상소자(4)는 화면의 애스펙트 비(aspect ratio)가 4 : 3이고, 매초 15프레임의 화상 신호를 출력한다.
반도체 촬상소자(4)는 입체기판(2)에 설치된 접속 랜드(7c)에 대해서 SBB(Stud Bump Bond)에 의해 전기적으로 접속된다. 반도체 촬상소자(4)로부터의 출력은 배선패턴(7b)을 경유하여 베이스 부(7)에 설치되는 외부의 프린트기판(15)과 접속하는 단자 부(7a)로 인출되고 있다. 이상, 모든 실시 예에 공통되는 촬상장치(1)의 구성에 대해서 설명하였다.
도 6은 반도체 촬상소자(4)의 하나의 화소를 확대하여 도시하는 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 포토 다이오드(56)의 광의 입사 측에는 마이크로 렌즈(50), 컬러필터(51), 내부 렌즈 및 보호막(52), Al배선 및 마스크(53), 절연 층(54), 폴리 실리콘(55) 등이 설치되어 있다.
마이크로 렌즈(50)는 광학필터(5)를 투과한 광을 집광하여 포토 다이오드(56)에 입사시킨다. 마이크로 렌즈(50)는, 반도체 촬상소자(4)의 중심에서 주변을 향함에 따라서, 마이크로 렌즈(50)의 중심을 반도체 촬상소자(4)의 중심방향으로 위치를 시프트하고 있다. 이는 스케일링(scaling)이라고 불리는 방법이다. 스케일링에 의해서 반도체 촬상소자(4)의 주변부에서의 포토 다이오드(56)의 특성의 저하를 방지하고 있다.
마이크로 렌즈(50)의 피치(도면 중의 A의 치수)를 화소 피치라고 한다. Al배선 및 마스크의 개구 부분(도면 중의 B의 치수)은 포토 다이오드(56)에 대한 개구 치수가 된다. 통상은 B의 치수가 A의 치수의 약 절반으로 설정되어 있다.
컬러필터(51)는 적색(R) 파장의 광을 투과하는 필터와 청색(B) 파장의 광을 투과하는 필터 및 녹색(G) 파장의 광을 투과하는 필터를 구비한 원색 계의 필터이다. 또한, 도 6에서는 하나의 화소에 대해서 설명하고 있으므로, 컬러필터(51)는 R, G 및 B 중 어느 하나의 파장을 투과한다. 컬러필터(51)를 구비함으로써 포토 다이오드(56)는 R, G 및 B의 색 신호를 출력으로서 인출할 수 있다.
도 7은 포토 다이오드(56)의 파장에 대한 감도 특성을 나타내는 도면이다. 횡축은 파장을 나타내고 종축은 감도를 나타낸다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 포토 다이오드는 근적외 광 영역까지 감도를 갖는다.
파장이 긴 광은 감쇄하기 쉬우므로 소자의 이면으로부터의 광의 입사에도 배려를 할 필요가 있다. 본 실시 예에서는 프린트기판(15)의 이면에 설치된 금속 박(14)이 가시광 및 적외 광의 침입을 방지한다. 각각의 색에 대한 감도는 감도 특 성의 값을 적분하여 비교한다. 감도는 색 필터의 특성이나 사용하는 안료의 색소의 특징 등에 따라서 변화한다.
다음에, 도 1을 참조하여 본 실시 예의 반도체 촬상소자(4)에 대해서 설명한다. 도 1에 도시하는 바와 같이 본 실시 예에서는, 화소의 높이방향의 치수를 라인별로 변경하고 있다. G와 R이 배열된 라인 L1의 높이방향의 변이 B와 G가 배열된 라인 L2의 화소의 높이방향의 변보다 길게 구성되어 있다. 예를 들어, B와 G가 배열된 라인 L2의 화소의 높이방향의 변을 1.5㎛로 하고, G와 R이 배열된 라인 L1의 높이방향의 변을 2.0㎛로 한다. 이와 같이, G와 R이 배열된 라인 L1의 높이방향의 변을 길게 함으로써 G와 R이 배열된 라인 L1에서의 포토 다이오드(56)의 개구를 크게 할 수 있다.
도 1에서, 포토 다이오드(56)의 개구부를 일점 쇄선으로 모식적으로 도시한다. 도 1에 도시한 바와 같이 개구는 직사각형 형상을 하고 있다. 각 개구부의 직경은 컬러필터(51)를 투과하는 광의 파장에 따라서 결정한다. 즉, 개구의 직경을 컬러필터(51)를 투과하는 광의 파장보다 길게 한다. R 화소는 컬러필터(51)를 투과하는 광의 파장이 G 화소보다 기므로, R 화소의 개구부(40)는 G 화소의 개구부(41)보다 크다.
도 8은 반도체 촬상소자의 화소 사이즈와 각 파장에 대한 감도 특성을 시뮬레이션에 의해 구한 도면이다. 도 8에서 횡축은 화소 사이즈를, 종축은 포토 다이오드의 출력의 상대 치(relative value)를 나타낸다. 화소 사이즈는 정사각형 화소의 한 변의 길이를 의미한다. 예를 들어 2㎛는 한 변이 2㎛인 정사각형 화소를 나 타낸다. 포토 다이오드는 개구부가 화소 사이즈의 대략 절반인 형태의 것을 사용하였다.
도 8에서, 화소 사이즈가 1.5㎛인 경우에는, R의 감도 중심 근방의 650㎚에서 약 15%, G의 감도 중심 근방의 550㎚에서 약 5% 정도의 감도가 저하하고 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 R 화소에 대해서는 약 15% 개구를 크게 하고, G 화소에 대해서는 약 5% 개구를 크게 하면, 감도의 열화를 방지할 수 있어서 양호한 화질을 얻을 수 있다는 사실을 이해할 수 있다. 개구를 크게 함으로써 파동의 성질에 따른 출력 저하의 영향도 작아지므로, 실제의 개구는, 이들 값보다도 약간 작게 할 수도 있으나, 촬상장치(1)로서의 특성을 보면서 적절하게 선정하는 것이 바람직하다. B 화소에 대해서는, 화소 사이즈가 1.5㎛인 경우에는 감도 열화가 약 2% 정도이므로 개구를 크게 할 필요는 없다. 본 실시 예에서는 화소의 열에 따라서 화소의 사이즈를 변경하도록 하였으나, 포토 다이오드의 출력의 저하에 대응하도록 개구의 직경을 크게 하면 되며, 본 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 또, 그 방법은 반도체 촬상소자의 프로세스에 따라서 적절하게 선택할 수 있음은 자명하다. 본 실시 예에 의하면, 화소 사이즈가 1,5㎛인 경우에도 R, G 및 B의 감도를 거의 동일하게 할 수 있고, 화질의 열화를 방지할 수 있다. 이상 본 실시 예의 촬상장치(1)의 구성에 대해서 설명하였다.
다음에, 본 발명의 촬상장치(1)의 효과에 대한 설명에 앞서, 반도체 촬상소자의 화소 사이즈와 감도의 관계에 대해서 설명한다.
도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 화소의 사이즈가 작아지면 파장이 긴 쪽 의 상대감도의 저하가 현저해진다. 그 원인으로는 화소 사이즈가 작아져서 포토 다이오드의 개구부가 파장과 동일한 정도의 크기가 되면 광의 파동으로서의 특성을 무시할 수 없게 되는 것으로 생각된다. 화소 사이즈가 2.5㎛ 이상에서는 광의 파동으로서의 특성을 무시할 수 있으나, 화소 사이즈가 2㎛ 이하가 되면 장파장에 대응한 화소의 감도가 저하하여 화질의 열화가 발생하는 것으로 생각된다. 촬상장치의 소형화 및 박형화의 한계는 화소의 사이즈에 의해서 지배된다.
도 9는 반도체 촬상소자의 화소 사이즈와 화소 수의 관계를 촬상장치의 사이즈별로 나타내는 도면이다. 횡축은 화소 사이즈를, 종축은 화소 수를 나타낸다. 도 9로부터, 촬상소자의 사이즈가 작아지면 화소 사이즈는 작으며 화소 수는 증가하는 경향이 있다는 것을 알 수 있다. 도면 중의 화살표 TR은 장치의 트랜드(trend)를 나타낸다. 종래에는 100만 화소 클래스의 촬상소자는 1/2인치 내지 1/3인치 정도였던 것이 현재는 1/4인치 형으로 실현되고 있다. 금후 더 소형화가 진전하여 1/6인치 형으로 100만 화소가 실현되면 화소 사이즈가 2㎛ 정도가 된다. 따라서 상기와 같은 광의 파동으로서의 특성에 기인하는 화질 열화의 문제가 표면화될 것으로 예측된다.
이하, 본 실시 예의 촬상장치(1)의 효과에 대해서 설명한다. 본 실시 예의 촬상장치(1)는, 도 10에 도시하는 종래의 소위 베이어 배치의 반도체 촬상소자와 같이, 일률적으로 동일한 크기의 정사각형 화소를 배치하는 것이 아니라, 포토 다이오드(56)가 감도를 갖는 파장에 따라서 화소의 크기를 변경하고 있다. 구체적으로는, 긴 파장에 감도를 갖는 포토 다이오드(56)에 대해서는 화소의 사이즈를 크게 하며, 이에 따라 개구부를 크게 한다. 개구부의 크기를 광의 파장보다 크게 함으로써 광의 파동으로서의 특성에 기인하는 감도의 저하를 방지할 수 있다. 또, 파장이 긴 R 화소를 포함하지 않는 라인에 대해서는 화소의 사이즈를 작게 함으로써 반도체 촬상소자(4)의 소형화를 도모할 수 있다.
또, 본 실시 예에서는 반도체 촬상소자의 배열을 베이어 배치로 한 것이므로, 종래의 판독방법, 색 보정 및 보간(interpolation) 등의 기술을 응용할 수 있다. 따라서 개발 효율의 향상이 가능하고, 또, 각종 노하우도 승계하여 적용할 수 있다.
또, 제 1 실시 예에서 이하와 같은 변형도 가능하다. 본 실시 예에서는 베이어 배열에서 화소의 사이즈를 변화시킨 예에 대하여 설명을 하였으나, 다른 배열의 촬상소자에 대해서도 본 발명의 생각을 적용하여 적절하게 변경할 수는 있다. 또, 본 실시 예에서는 포토 다이오드(56)의 개구를 직사각형으로 하고 있으나, 개구는 타원, 원형, 육각형 등으로 변경할 수도 있다.
또, 본 실시 예에서는 동일한 색의 화소에 대해서는 동일한 크기의 개구를 갖는 예에 대해서 설명하였으나, 동일한 색의 화소에 대해서 개구의 크기를 변경해도 좋다. 예를 들어, 상기 실시 예에서 중심 근방의 550㎚에서 약 5% 정도 감도가 저하하는 G 화소에 대해서 큰 개구와 작은 개구를 조합하여 전체적인 감도를 약 5% 향상해도 좋다.
또, 광학필터(5)에 대한 입사각에 따라서 장파장 측의 절반값 파장의 값이 단파장 측으로 이동하는 것을 고려하여, 광학필터(5)에 대한 입사각이 커지는 반도 체 촬상소자(4)의 주변부 요소에 대하여 중심 부근보다 개구의 직경을 증가시키는 구성으로 해도 좋다. 이 점에 대해서 상세히 설명한다.
광학필터(5)는 전술한 바와 같이 반사형으로 하고 있으므로, 다층 막이 그 일 측에 부가되어 있다. 입사각이 증가하면 다층 막에 대해서 광로의 길이가 상대적으로 길어진다. 따라서 입사각의 증대는 다층 막이 두꺼워지는 것과 등가로 생각할 수 있으며, 장파장 측의 절반값의 위치가 장파장 측으로 이동한다.
도 5는 광학필터(5)에 대한 입사각과 투과율의 관계를 나타내고 있다. 도면 중의 실선, 점선 및 2점 쇄선은 각각 광학필터(5)에 입사하는 입사각이 0°, 10°, 20°에서의 투과율의 특성을 나타내고 있다. 도 5에서 보는 바와 같이, 입사각을 10°, 20°로 변화시킨 경우에, 장파장 측의 절반값의 위치가 입사각 0°에 비해서 각각 5㎚ 및 10㎚ 단파장 측으로 이동하며, 구체적으로 745㎚ 및 740㎚가 되었다. 화질을 평가하여 보면, 시각적으로 10㎚ 변화하면 위화감을 느끼며, 화질이 열화 하였다는 것을 시각적으로 알 수 있다.
박형화를 실현하기 위해서는 주변부 화소에서 입사각이 커지지 않을 수 없다. 그래서, 광학필터(5)에 대한 입사각이 커지는 반도체 촬상소자의 주변부 화소에 대해서 중심 부근보다 개구의 직경을 크게 하는 구성으로 함으로써, 입사각의 증대에 기인하는 주변부 화소의 화질 열화를 감소시킬 수 있다.
이 경우의 개구의 직경을 구하는 방법으로는, 예를 들어 반도체 촬상소자(4)의 주변부 화소에 대해서 입사각에 의한 영향을 감소시키는 개구의 직경을 구하고, 파동의 성질에 따른 감도 열화를 보정한 개구의 직경을 구한 후에, 전체로서의 최 적화를 행한다. 역으로, 전체로서의 개구의 직경을 구한 상태에서 주변부 화소에 대해서 보정을 행해도 좋다. 개구의 직경을 구하는 방법은 촬상장치의 특성에 맞춰서 적절하게 변경할 수 있다.
또, 화소 사이즈를 1㎛ 정도까지 미세화하는 경우에는 B 화소의 출력에 대해서도 개구를 변경할 필요가 있으나, 이와 같은 경우에는 R, G 및 B 각각의 감도 비율이 균형을 이루도록 개구의 직경을 결정한다. R, G 및 B 각각의 감도 비율이 균형을 이루도록 하면, 반도체 촬상소자(4) 전체로서의 감도의 저하는 포토 다이오드(56) 자신의 감도의 향상, 노광시간의 최적화 및 판독회로 측에서의 이득의 향상 등에 의해 대응할 수 있다. 이에 의해 촬상장치의 소형화 및 박형화를 실현할 수 있다.
(제 2 실시 예)
다음에, 본 발명의 제 2 실시 예에 대하여 설명한다. 제 2 실시 예의 촬상장치는 제 1 실시 예의 촬상장치(1)와 기본적인 구성은 동일하나, 입체기판(2)을 가시광 및 근적외 광을 투과하지 않는 구성으로 하고 있는 점이 다르다. 여기서, 가시광 및 근적외 광을 투과하지 않는 구성이란, 실질적으로 화질이 열화 하지 않을 정도의 구성을 의미한다. 구체적인 투과율은 약 0.5% 이하이며, 바람직하게는 0.2% 이하로 하는 것이다. 본 실시 예에서는 약 0.15%로 한다.
반도체 촬상소자(4)는 실리콘으로 제작되어 있다. 따라서 그 감도 대역의 장파장 측의 상한은 실리콘의 밴드 갭 에너지(Eg)를 초과하는 파장에 의해 결정된다. 실리콘의 밴드 갭 에너지는 1.12eV 정도이므로, 한계 파장은 파장을 λ[㎚], 밴드 갭 에너지를 Eg[eV]라고 하면 λ≒1240/Eg에 의해 구할 수 있고, 장파장 측의 감도의 한계는 약 1100㎚(1.1㎛) 정도의 원적외선까지가 된다.
본 실시 예에서의 입체기판(2)은 수지재료(PAA)에 가시광 및 단파장 측에 대해서 유효한 분산성이 좋은 카본 블랙, 및 자외 광을 흡수하는 붕규소 유리를 첨가하여 구성한다. 또, 열전도율이 좋은 금속 충전제로 알루미늄을 2wt% 정도 혼합해도 좋다. 이에 의해, 가시광 및 근적외 광의 투과율이 반도체 촬상소자(4)의 감도 대역에 대해서 충분하게 낮아진다. 입체기판의 수지의 두께에 대해서도 화상의 열화를 평가하여 최적화한다. 파장이 긴 근적외 광 쪽이 더 깊은 곳까지 투과하기 쉬우므로, 이 점을 충분하게 배려하는 것이 중요하다. 반도체 촬상소자(4)에 파장이 1.1㎛ 이하의 근적외 광이 입사하면 노이즈가 나타나며, 화질이 열화 한다. 이를 방지하기 위해서는, 수지재료에 혼입하는 금속 충전재의 양을 증가시키는 것이 효과적이다. 또한, 금속 충전재로 알루미늄을 이용하는 경우에는 산화 알루미늄(알루미나 Al2O3) 형태의 것을 이용하는 것이 전기적인 절연저항을 낮추지 않게 하기 위해서 바람직하다.
본 실시 예에서는 입체기판(2)을 가시광 및 근적외 광을 투과하지 않는 구성으로 하고 있으므로, 촬상장치(1)에 여분의 광을 차단하기 위한 차광부재를 설치하지 않고 휴대전화 등의 기기에 설치할 수 있다. 이에 의해 휴대전화기의 설계의 자유도를 증가시키는 동시에, 기기의 소형화를 실현할 수 있고, 편리성도 향상시킬 수 있다.
(제 3 실시 예)
제 3 실시 예의 촬상장치는 기본적인 구성은 도 2 ~ 도 5를 이용하여 설명한 제 1 실시 예의 반도체 촬상장치(1)의 구성과 동일하다.
도 11은 반도체 촬상소자(4)의 하나의 화소를 확대하여 도시한 도면이다. 반도체 촬상소자(4)의 기본적인 구성은 도 6에서 설명한 제 1 실시 예의 반도체 촬상소자(4)와 동일하다. 도 11에 도시한 바와 같이, 반도체 촬상소자(4)는 포토 다이오드 56과 포토 다이오드 57을 구비하고 있다. 포토 다이오드 56의 광의 입사 측에는 마이크로 렌즈(50), 컬러필터(51), 내부 렌즈 및 보호막(52), Al배선 및 마스크(53), 절연 층(54) 및 폴리 실리콘(55) 등이 설치되어 있다.
포토 다이오드 56과 포토 다이오드 57은 각각의 입사 면이 동일한 방향을 향하도록 배치되어 있다. 포토 다이오드 57은 포토 다이오드 56의 입사 면의 반대 측에 배치되며, 포토 다이오드 56을 투과한 광을 검출하는 보조 포토 다이오드이다. 포토 다이오드 56과 포토 다이오드 57은 동일한 타입의 포토 다이오드를 사용한다. 또한, 본 실시 예에서는 포토 다이오드 56과 포토 다이오드 57은 동일한 타입을 사용하지만, 포토 다이오드 56과 포토 다이오드 57은 특성 및 형태 등이 다른 포토 다이오드를 사용해도 된다.
포토 다이오드 56과 포토 다이오드 57의 출력이 가산되어서 도시하지 않은 판독회로로 출력된다. 판독방법은, 종래와 마찬가지로, 수평 및 수직으로 전하를 전송한다. 이 구성에 의해 포토 다이오드 56 및 포토 다이오드 57의 출력을 인출하게 되어 있다.
포토 다이오드 57의 사이즈는 포토 다이오드 56의 입사 측에 설치된 컬러필터(51)가 투과하는 광의 파장에 따라서 정해진다. 긴 파장의 광을 투과하는 컬러필터(51)를 구비하는 경우에는 큰 포토 다이오드 57을 사용하고, 짧은 파장의 광을 투과하는 컬러필터(51)를 구비하는 경우에는 작은 포토 다이오드 57을 사용한다. 또, 짧은 파장의 광을 투과하는 컬러필터(51)를 구비하는 경우에는 포토 다이오드 57을 갖지 않는 구성으로 해도 좋다.
도 8에 도시하는 감도 특성에서, 화소 사이즈가 1.5㎚인 경우에는 R의 감도 중심 근방의 650㎚에서 약 15%, G의 감도 중심 근방의 550㎚에서 약 5% 정도의 감도가 저하하고 있다. 본 실시 예에서는 화소 사이즈의 소형화에 따른 감도의 저하를 보상하도록 포토 다이오드 57의 사이즈를 설정한다. 예를 들어, 감도 저하가 큰 R(650㎚)을 투과하는 컬러필터(51)가 설치된 포토 다이오드 56에는 큰 사이즈의 포토 다이오드 57을 배치하고, 감도 저하가 작은 G(550㎚)를 투과하는 컬러필터(51)가 설치된 포토 다이오드 56에는 작은 사이즈의 포토 다이오드 57을 배치한다. 큰 사이즈의 포토 다이오드 57은 작은 사이즈의 포토 다이오드 57보다 감도가 높으므로, 감도 저하를 보상할 수 있는 정도가 크다. 이에 의해, 포토 다이오드 56과 포토 다이오드 57의 출력을 가산한 출력이 일정하게 되도록 한다.
일반적으로 긴 파장의 광 쪽이 반도체 촬상소자의 깊은 곳까지 도달하므로, 파동의 영향을 받기 쉬운 파장의 광일수록 포토 다이오드 57로부터의 출력을 크게 인출할 수 있다. 짧은 파장의 광은 포토 다이오드 57에 도달하기 어려운 반면, 파동의 영향도 잘 받지 않으므로, 포토 다이오드 56의 출력이 크게 출력된다. 이 상 관관계에 기초하여 포토 다이오드 56 및 포토 다이오드 57로부터 얻어지는 출력의 변화를 구해서 포토 다이오드 57의 최적 사이즈를 결정해도 좋다.
도 12는 본 실시 예의 반도체 촬상소자(4)의 각각의 원색 계(R, G 및 B)의 화소에 대한 파장 λ와 감도 특성을 나타내는 도면이다. 횡축은 파장을 나타내고 종축은 감도를 나타낸다. 이 포토 다이오드는 실리콘으로 제작되어 있으며, 원적외 광 영역까지 감도를 갖는다. 도 12에서는 화소 사이즈가 2.5㎛인 때의 청색 화소에 대한 감도(분광 감도, 60)와, 마찬가지로 녹색 화소에 대한 감도(61) 및 적색에 대한 감도(62)를 나타내고 있다. 또한, 화소 사이즈가 1.5㎛인 때의 적색에 대한 포토 다이오드 56의 출력(63)과 포토 다이오드 57의 출력(64)을 나타내고 있다. 포토 다이오드 56의 출력(63)과 포토 다이오드 57의 출력(64)에서는 그 분광특성이 약간 다르다. 이는, 파장이 짧은 성분이 더 감쇄하여 하측 포토 다이오드 57에 도달하기 때문으로 생각된다.
도 12에 도시한 바와 같이, 포토 다이오드 56에서는 근적외 광 영역까지 감도를 가진다. 파장이 긴 광은 감쇄하기 쉬우므로 소자의 이면으로부터의 광의 입사에도 배려할 필요가 있다. 본 실시 예에서는 프린트기판(15)의 이면에 설치된 금속 박(14)이 가시광 및 적외 광의 침입을 방지한다. 각각의 색에 대한 감도는 감도 특성 값을 적분해서 비교한다. 감도는 색 필터의 특성이나 사용하는 안료의 색소의 특징 등에 따라서 변화한다. 이상, 본 실시 예의 촬상장치(1)의 구성에 대해서 설명하였다.
이하에서는 본 실시 예의 촬상장치(1)의 효과에 대해서 설명한다. 화소 사이 즈가 작아지면 파장이 긴 쪽의 상대감도의 저하가 현저해지는 경향이 있으며, 앞으로 더 소형화가 진전됨에 따라서 화질 열화의 문제가 표면화될 것으로 예측된다는 배경이 있다는 점은 상기 실시 예에서 설명한 것과 같다.
본 실시 예의 촬상장치(1)는 포토 다이오드 56의 입사면 측에 포토 다이오드 57을 배치하고 있다. 이에 의해, 반도체 촬상소자(4)에 입사한 광은 포토 다이오드 56 및 포토 다이오드 57 양쪽에서 검출되어서 검출신호가 가산되므로 반도체 촬상소자(4)의 감도를 높일 수 있다.
본 실시 예의 촬상장치(1)는 각각의 포토 다이오드 56의 입사면 측에 설치된 컬러필터(51)가 투과하는 광의 파장에 따라서 포토 다이오드 57의 사이즈를 정하고 있다. 즉, 파장이 긴 광을 투과하는 컬러필터(51)가 설치된 포토 다이오드 57에 대해서는 그 감도를 높여서 파동광학적인 영향을 보상하여, 마치 감도의 저하가 없는 것과 같은 특성을 실현할 수 있다.
도 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 포토 다이오드 56의 출력(63)과 포토 다이오드 57의 출력(64)을 가산함으로써 포토 다이오드 56의 출력 저하를 보상하여, 적색 화소의 사이즈가 2.5㎛에 상당하는 신호, 즉, 출력 저하가 거의 없는 상태와 동등한 신호를 인출할 수 있다. 동일한 방법으로 녹색 화소에 대해서도 출력 저하를 보상할 수 있다.
또, 본 실시 예의 촬상장치(1)는 포토 다이오드 56과 포토 다이오드 57은 동일한 타입의 포토 다이오드를 사용하고 있고, 포토 다이오드 56 및 포토 다이오드 57 모두 동일한 방식으로 광전변환(光電變換)을 할 수 있다. 따라서 종래의 회로 및 각종 보정 등을 그대로 사용할 수 있는 이점이 있다.
또, 본 실시 예에서는 반도체 촬상소자의 배열을 베이어 배치로 하고 있으므로, 종래의 판독방법 및 색 보정, 보간 등의 기술을 응용할 수 있다. 따라서 개발 효율을 향상시킬 수 있고, 또, 각종 노하우도 승계하여 적용할 수 있다.
또한, 본 실시 예에서도 상기 제 2 실시 예와 마찬가지로, 가시광 및 근적외 광을 투과하지 않는 입체기판(2)을 구비하는 구성으로 할 수도 있다. 이에 의해, 제 2 실시 예와 마찬가지로, 촬상장치(1)에 입사하는 여분의 광을 차단하기 위한 차광부재를 설치하지 않고 휴대전화 등의 기기에 장착할 수 있다. 이에 의해, 휴대기기의 설계의 자유도가 증가하는 동시에, 기기의 소형화를 실현할 수 있어서 편리성도 향상도 실현할 수 있다.
또, 제 3 실시 예에서 다음과 같은 변형도 가능하다. 상기 실시 예에서는 2개의 포토 다이오드 56 및 57을 사용하는 예에 대해서 설명하였으나, 파장이 긴 적색에 대응하는 화소에서 포토 다이오드 57의 하부에 별도의 포토 다이오드를 더 추가해도 좋다.
화소 사이즈를 1㎛ 정도까지 미세화한 경우에는 R, G 및 B에 대응하는 모든 화소에 대해서 포토 다이오드 57을 설치하는 것이 바람직하다. 또, R, G 및 B 각각의 감도 비율이 균형을 취하도록 감도를 선택하는 것이 바람직하다. 이에 의해 촬상장치의 소형화 및 박형화가 실현될 수 있다.
또, 광학필터(5)에 대한 입사각에 따라서 장파장 측의 절반값 파장의 값이 단파장 측으로 이동하는 것을 고려하여, 광학필터(5)에 대한 입사각이 커지는 반도 체 촬상소자(4)의 주변부 화소에 대해서 중심 부근보다 감도를 증가시키는 구성으로 해도 좋다. 이미 설명한 것과 같이, 박형화를 실현하기 위해서는 주변부 화소에서 입사각이 커지지 않을 수 없으나, 입사각이 증대하면 주변부에서 장파장 측의 절반값의 위치가 단파장 측으로 이동한다.
그래서, 광학필터(5)에 대한 입사각이 커지는 반도체 촬상소자의 주변부 화소에 대해서 중심 부근보다 감도를 높게 하는 구성으로 함으로써 입사각의 증대에 기인한 주변부 화소의 화질의 열화를 감소시킬 수 있다.
이 경우의 감도를 구하는 방법으로는, 예를 들어, 반도체 촬상소자(4)의 주변부 화소에 대해서 입사각의 영향에 의해 감소하는 감소를 구하고, 감도 열화를 보정한 감도를 구한 후에, 전체로서의 최적화를 행한다. 역으로, 전체로서의 감도를 구한 상태에서 주변부 화소에 대해서 보정을 해도 좋다. 감도를 구하는 방법은 촬상장치의 특성에 맞춰서 적절하게 변경할 수 있다.
(제 4 실시 예)
제 4 실시 예의 촬상장치는 기본적인 구성은 도 2 ~ 도 5를 이용하여 설명한 제 1 실시 예의 반도체 촬상장치(1)의 구성과 동일하다.
도 13은 반도체 촬상소자(4)의 하나의 화소를 확대하여 도시하고 있다. 반도체 촬상소자(4)의 기본적인 구성은 도 6에서 설명한 제 1 실시 예의 반도체 촬상소자(4)와 동일하다. 도 13에 도시한 바와 같이, 반도체 촬상소자(4)는 입사광을 전기신호로 변환하는 포토 다이오드(56)를 구비하고 있다.
포토 다이오드(56)의 광의 입사 측에는 마이크로 렌즈(50), 컬러필터(51), 내부 렌즈 및 보호막(52), Al배선 및 마스크(53), 절연 층(54) 및 폴리 실리콘(55)이 설치되어 있다. 반도체 촬상소자(4)는 포토 다이오드(56)의 입사 면의 반대 측에 포토 다이오드(56)를 투과한 광을 포토 다이오드(56) 방향으로 반사하는 반사 층(58)을 갖는다.
반사 층(58)에는 은백색 금속으로 알루미늄을 이용한다. 알루미늄은 반도체에서는 전극이나 내부 배선으로 자주 이용되고 있으므로 사용하기가 쉽다. 또, 밀도가 낮으므로 경량화가 가능하고, 단가도 다른 은백색 금속에 비해서 염가이다. 본 실시 예에서는 알루미늄을 사용하고 있으나, 다른 은백색 금속의 예로는 니켈이나 티탄 등을 이용할 수 있다. 니켈을 이용하면 포토 다이오드(56)에 대해서 전자 차폐가 가능해지며, EMI 등의 면에서 유리하게 작용한다. 또한, 반사 층의 재료나 반사 막으로서의 두께 및 크기에 대해서는 필요로 하는 반사율이 되도록 적절하게 선택할 수 있다.
반사 층(58)의 사이즈 및 반사율은 포토 다이오드(56)의 입사면 측에 설치된 컬러필터(51)가 투과하는 광의 파장에 따라서 정해진다. 긴 파장의 광을 투과하는 컬러필터(51)를 구비한 경우에는 사이즈 및 반사율이 큰 반사 층(58)을 이용하고, 짧은 파장의 광을 투과하는 컬러필터(51)를 구비한 경우에는 사이즈 및 반사율이 작은 반사 층(58)을 이용한다. 또, 짧은 파장의 광을 투과하는 컬러필터(51)를 구비한 경우에는 반사 층(58)을 갖지 않는 구성으로 해도 좋다. 또한, 본 실시 예에서는 반사 층(58)의 사이즈 및 반사율을 컬러필터(51)가 투과하는 광의 파장에 따라서 정하고 있으나, 반사 층(58)의 사이즈만, 혹은 반사율만을 변경해도 좋다.
도 8에 도시한 감도 특성에서, 화소 사이즈가 1.5㎛인 경우에는 R의 감도 중심 근방의 650㎚에서 약 15%, G의 감도 중심 근방의 550㎚에서 약 5% 정도의 감도가 저하하고 있다. 본 실시 예에서는 화소 사이즈의 소형화에 따른 감도의 저하를 보상하도록 반사 층(58)의 사이즈 및 반사율을 설정한다. 예를 들어, 감도 저하가 큰 R(650㎚)을 투과하는 컬러필터(51)가 설치된 포토 다이오드(56)에는 사이즈 및 반사율이 큰 반사 층(58)을 배치하고, 감도 저하가 작은 G(550㎚)를 투과하는 컬러필터(51)가 설치된 포토 다이오드(56)에는 사이즈 및 반사율이 작은 반사 층(58)을 배치한다. 반사 층(58)의 사이즈 및 반사율이 커지면 포토 다이오드(56)의 감도가 높아진다.
일반적으로 긴 파장의 광 쪽이 반도체 촬상소자의 깊은 곳까지 도달하므로, 파동의 영향을 받기 쉬운 파장이 긴 광일수록 반사 층(58)에서 반사하는 광량이 커진다. 짧은 파장의 광은 반사 층(58)에 도달하는 광량이 적은 반면에 파동의 영향을 잘 받지 않으므로, 포토 다이오드(56)의 입사면 측으로부터 입사한 광에 의해서 큰 출력을 얻을 수 있다. 이 상관관계에 기초하여 반사 층(58)에서의 반사광에 의해서 얻어지는 출력의 변화를 구해서 반사 층(58)의 최적 사이즈 및 반사율을 결정해도 좋다.
포토 다이오드(56)는 컬러필터(51)가 설치된 입사면 측에서 입사된 광과 반사 층(58)에 의해서 반사된 광을 광전변환 하여 전기신호를 출력한다. 포토 다이오드(56)의 출력은 도시하지 않은 판독회로로 출력된다. 판독방법은, 종래와 마찬가지로, 수평 및 수직으로 전하를 전송한다. 이 구성에 의해서 포토 다이오드(56)의 출력을 인출하게 되어 있다.
도 14는 포토 다이오드(56)의 파장에 대한 감도 특성을 나타내는 도면이다. 횡축은 파장을 나타내고 종축은 감도를 나타낸다. 이 포토 다이오드는 실리콘으로 제작되어 있으며, 근적외 광 영역까지 감도를 갖는다. 사이즈가 2.5㎛인 때의 청색 화소에 대한 감도(분광 감도, 60)와, 마찬가지로 녹색에 대한 감도(61) 및 적색에 대한 감도(62)를 도시하고 있다. 또, 화소 사이즈가 1.5㎛인 때의 적색에 대한 포토 다이오드(56)의 출력(63)과 반사 층(58)에 의해 재입사한 광에 의한 포토 다이오드의 출력(65)을 도시하고 있다. 포토 다이오드(56)의 출력(63)과 반사 층(58)에 의해서 재입사한 광에 의한 출력(65)에서는 그 분광특성이 약간 변해 있다. 파장이 짧은 성분이 더 감쇄하여 반사 층(58)에 도달하기 때문으로 생각된다.
도 14에 도시한 바와 같이, 포토 다이오드(56)에서는 근적외 광 영역까지 감도를 갖는다. 파장이 긴 광은 감쇄하기 쉬우므로 소자의 이면으로부터의 광의 입사에도 배려할 필요가 있다. 본 실시 예에서는 프린트기판(15)의 이면에 설치된 금속 박(14)이 가시광 및 적외 광의 침입을 방지한다. 각각의 색에 대한 감도는 감도 특성 값을 적분해서 비교한다. 감도는 색 필터의 특성이나 사용하는 안료의 색소의 특징 등에 따라서 변화한다. 이상, 본 실시 예의 촬상장치(1)의 구성에 대해서 설명하였다.
이하에서는 본 실시 예의 촬상장치(1)의 효과에 대해서 설명한다. 화소 사이즈가 작아지면 파장이 긴 쪽의 상대감도의 저하가 현저해지는 경향이 있으며, 앞으로 더 소형화가 진전됨에 따라서 화질 열화의 문제가 표면화될 것으로 예측된다는 배경이 있다는 점은 상기 실시 예에서 설명한 것과 같다.
본 실시 예의 촬상장치(1)는 포토 다이오드(56)의 입사면 측에 반사 층(58)을 배치하고 있다. 이에 의해, 포토 다이오드(56)를 투과한 광은 반사 층(58)에서 반사되어 다시 포토 다이오드(56)에 입사된다. 따라서 포토 다이오드(56)의 감도를 높일 수 있다.
본 실시 예의 촬상장치(1)는 각각의 포토 다이오드(56)의 입사면 측에 설치된 컬러필터(51)가 투과하는 광의 파장에 따라서 반사 층(58)의 사이즈 및 반사율을 정하고 있다. 즉, 파장이 긴 광을 투과하는 컬러필터(51)가 설치되어 있는 경우에는 사이즈 및 반사율이 큰 반사 층(58)을 사용하여 반사 광량을 증가시켜서 포토 다이오드(56)의 감도를 높인다. 이에 의해, 긴 파장의 광에 감도를 갖는 포토 다이오드에서 파동광학적인 영향을 보상하여, 마치 감도의 저하가 없는 것과 같은 특성을 실현할 수 있다.
도 14로부터 알 수 있는 바와 같이, 포토 다이오드(56)의 출력(63)과 반사 층(58)에 의한 출력(65)을 가산함으로써 적색 화소의 사이즈가 2.5㎛에 상당하는 신호, 즉, 출력 저하가 거의 없는 상태와 동등한 신호를 인출할 수 있다. 동일한 방법으로 녹색 화소에 대해서도 반사 층(58)에 의해 재입사한 광에 의해 출력 저하를 감소시킬 수 있다.
또, 본 실시 예에서는 반도체 촬상소자의 배열을 베이어 배치로 하고 있으므로, 종래의 판독방법 및 색 보정, 보간 등의 기술을 응용할 수 있다. 따라서 개발 효율을 향상시킬 수 있고, 또, 각종 노하우도 승계하여 적용할 수 있다.
또한, 본 실시 예에서도 상기 제 2 실시 예와 마찬가지로, 가시광 및 근적외 광을 투과하지 않는 입체기판(2)을 구비하는 구성으로 할 수도 있다. 이에 의해, 제 2 실시 예와 마찬가지로, 촬상장치(1)에 입사하는 여분의 광을 차단하기 위한 차광부재를 설치하지 않고 휴대전화 등의 기기에 장착할 수 있다. 이에 의해, 휴대기기의 설계의 자유도가 증가하는 동시에, 기기의 소형화를 실현할 수 있어서 편리성도 향상도 실현할 수 있다.
또, 제 4 실시 예에서 다음과 같은 변형도 가능하다. 본 실시 예에서는 반사 층(58)으로 은백색 금속을 이용하는 예에 대해서 설명하였으나, 반사 층(58)을 반도체에 의해서 형성해도 좋다. 반도체에 의한 반사 층은 도프하는 재료에 따라서 다른 광 굴절률의 막을 중첩하여 다층화함으로써 얻을 수 있다. 또, 다른 방법으로 폴리 실리콘층을 도전성 막으로서가 아닌 반사 막으로 이용할 수도 있다. 굴절률이나 막의 층 수 또는 반사율 등은 적절하게 선택할 수 있다.
화소 사이즈를 1㎛ 정도까지 미세화한 경우에는 R, G 및 B에 대응하는 모든 화소에 대해서 반사 층(58)을 설치하는 것이 바람직하다. 또, R, G 및 B 각각의 감도 비율이 균형을 취하도록 감도를 선택하는 것이 바람직하다. 이에 의해 촬상장치의 소형화 및 박형화가 실현될 수 있다.
또, 광학필터(5)에 대한 입사각에 따라서 장파장 측의 절반값 파장의 값이 단파장 측으로 이동하는 것을 고려하여, 광학필터(5)에 대한 입사각이 커지는 반도체 촬상소자(4)의 주변부 화소에 대해서 중심 부근보다 감도를 증가시키는 구성으로 해도 좋다. 이미 설명한 것과 같이, 박형화를 실현하기 위해서는 주변부 화소에 서 입사각이 커지지 않을 수 없으나, 입사각이 증대하면 주변부에서 장파장 측의 절반값의 위치가 단파장 측으로 이동한다.
그래서, 광학필터(5)에 대한 입사각이 커지는 반도체 촬상소자의 주변부 화소에 대해서 중심 부근보다 감도를 높게 하는 구성으로 함으로써 입사각의 증대에 기인한 주변부 화소의 화질의 열화를 감소시킬 수 있다.
이 경우의 감도를 구하는 방법으로는, 예를 들어, 반도체 촬상소자(4)의 주변부 화소에 대해서 입사각의 영향에 의해 감소하는 감소를 구하고, 감도 열화를 보정한 감도를 구한 후에, 전체로서의 최적화를 행한다. 역으로, 전체로서의 감도를 구한 상태에서 주변부 화소에 대해서 보정을 해도 좋다. 감도를 구하는 방법은 촬상장치의 특성에 맞춰서 적절하게 변경할 수 있다.
이상으로 현 시점에서 생각할 수 있는 본 발명의 가장 적합한 실시 예에 대해서 설명하였으나, 본 실시 예에 대해서는 다양한 변경 및 변형이 가능할 것으로 이해되며, 그래서 본 발명의 진정한 정신과 범위 내에 있는 그와 같은 변경 및 변형을 첨부된 청구의 범위가 포함하도록 의도되어 있다.
본 발명은 반도체 촬상소자를 이용한 촬상장치를 구비하는 휴대단말이나 휴대전화 등으로 유용하다.

Claims (17)

  1. 복수의 포토 다이오드 및 컬러필터를 갖는 반도체 촬상소자와,
    피사체로부터의 광을 상기 반도체 촬상소자에 안내(guiding)하는 촬상 광학계(imaging optical system)를 구비하며,
    상기 반도체 촬상소자 각각의 포토 다이오드의 개구(aperture)의 직경은 그 포토 다이오드의 입사면 측에 설치된 컬러필터를 투과하는 광의 파장에 따라서 결정되는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반도체 촬상소자와 상기 촬상 광학계 사이에 배치된 광학필터를 구비하며,
    상기 반도체 촬상소자의 각각의 포토 다이오드의 개구의 직경은 그 포토 다이오드에 대응하는 상기 광학필터 상의 영역에 입사하는 광의 입사각도에 따라서 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 반도체 촬상소자의 동일 라인의 화소의 높이는 동일한 것을 특징으로 하는 촬상장치.
  4. 복수의 포토 다이오드 및 컬러필터를 갖는 반도체 촬상소자와,
    피사체로부터의 광을 상기 반도체 촬상소자에 안내하는 촬상 광학계를 구비하며,
    상기 반도체 촬상소자는 상기 복수의 포토 다이오드 중 적어도 일부의 포토 다이오드의 입사 면의 반대 측에 상기 포토 다이오드를 투과한 광을 검출하기 위한 보조 포토 다이오드를 갖는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 보조 포토 다이오드의 사이즈는 그 포토 다이오드의 입사면 측에 설치된 컬러필터가 투과하는 광의 파장에 따라서 결정되는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 반도체 촬상소자와 상기 촬상 광학계 사이에 배치된 광학필터를 구비하며,
    상기 보조 포토 다이오드의 사이즈는 그 포토 다이오드에 대응하는 상기 광학필터 상의 영역에 입사하는 광의 입사각도에 따라서 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
  7. 복수의 포토 다이오드 및 컬러필터를 갖는 반도체 촬상소자와,
    피사체로부터의 광을 상기 반도체 촬상소자에 안내하는 촬상 광학계를 구비하며,
    상기 반도체 촬상소자는 상기 복수의 포토 다이오드 중 적어도 일부의 포토 다이오드의 입사 면의 반대 측에 상기 포토 다이오드를 투과한 광을 반사하는 반사 층을 갖는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 반사 층의 사이즈 또는 반사율은 그 포토 다이오드의 입사면 측에 설치된 컬러필터가 투과하는 광의 파장에 따라서 결정되는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
  9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 반사 층은 은백색 금속에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
  10. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 반사 층은 반도체에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
  11. 청구항 7 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 촬상소자와 상기 촬상 광학계 사이에 배치된 광학필터를 구비하 며,
    상기 반사 층의 사이즈 또는 반사율은 그 포토 다이오드에 대응하는 상기 광학필터 상의 영역에 입사하는 광의 입사각도에 따라서 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 촬상소자를 수용하며, 가시광 및 근적외 광을 투과하지 않는 입체기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 촬상소자는 화소 피치가 2㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 촬상장치.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 기재된 촬상장치를 구비하는 휴대전화장치.
  15. 입사광을 전기신호로 변환하는 복수의 포토 다이오드와,
    포토 다이오드의 입사면 측에 설치된 컬러필터를 구비하며,
    각각의 상기 포토 다이오드의 개구의 직경은 그 포토 다이오드의 입사면 측에 설치된 컬러필터를 투과하는 광의 파장에 따라서 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 촬상소자.
  16. 입사광을 전기신호로 변환하는 복수의 포토 다이오드와,
    포토 다이오드의 입사면 측에 설치된 컬러필터와,
    상기 복수의 포토 다이오드 중 적어도 일부의 포토 다이오드의 입사 면의 반대 측에 배치되며, 그 포토 다이오드에 입사되는 상기 컬러필터로부터의 투과 광의 파장에 따른 사이즈를 갖는 보조 포토 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 촬상소자.
  17. 입사광을 전기신호로 변환하는 복수의 포토 다이오드와,
    포토 다이오드의 입사면 측에 설치된 컬러필터와,
    상기 복수의 포토 다이오드 중 적어도 일부의 포토 다이오드의 입사 면의 반대 측에 배치되며, 그 포토 다이오드에 입사되는 상기 컬러필터로부터의 투과 광의 파장에 따른 사이즈 또는 반사율을 갖는 반사 층을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 촬상소자.
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