JP5074760B2 - Image pickup device and image pickup apparatus having the same - Google Patents
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Description
本発明は、光学的ローパスフィルタ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ：ＯＬＰＦ）の機能を有し、撮像レンズの予定結像面に配置される撮像素子及びそれを有する撮像装置に関する。 The present invention relates to an image sensor having a function of an optical low pass filter (OLPF) and disposed on a predetermined imaging plane of an image pickup lens, and an image pickup apparatus having the image pickup element.
近年、ビデオカメラなどの撮像装置の普及に伴って、それに使用される高画質で小型かつ低価格な撮像素子を提供する需要が増加している。高画質の要請を満足するために、撮像素子は、被写体上の高周波パターンと撮像素子の画素との間に発生するモアレや偽色を除去するのにＯＬＰＦを用いている。ＯＬＰＦは、従来は撮影レンズの像面側に設けられた３枚の水晶であった。しかし、最近では、ＯＬＰＦの機能を実現する代替的構造も様々提案されてきている。 In recent years, with the widespread use of imaging devices such as video cameras, there is an increasing demand for providing high-quality, small, and low-priced imaging devices used therefor. In order to satisfy the demand for high image quality, the image sensor uses OLPF to remove moire and false colors that occur between the high-frequency pattern on the subject and the pixels of the image sensor. The OLPF has conventionally been three crystals provided on the image plane side of the taking lens. However, recently, various alternative structures for realizing the OLPF function have been proposed.
例えば、特許文献１は、２次元格子パターンを有する２次元位相格子からなるＯＬＰＦを開示している。また、特許文献２は、撮像素子にマイクロレンズ層、透明樹脂層、凸凹形状の格子形状層を順次設けた位相格子型ＯＬＰＦを開示している。 For example, Patent Document 1 discloses an OLPF composed of a two-dimensional phase grating having a two-dimensional grating pattern. Patent Document 2 discloses a phase grating type OLPF in which an imaging element is sequentially provided with a microlens layer, a transparent resin layer, and an uneven grating shape layer.
その他の従来技術としては特許文献３がある。
水晶からなるＯＬＰＦは、高価であると共に設置スペースを要するために小型化を阻害する。一方、特許文献１のＯＬＰＦは、不要な高次回折光を発生し、ＬＰＦ効果を改善しようとすれば低域側の空間周波数のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性まで落ちて画像の精鋭度が低下する。低域側の空間周波数は、一般には、ナイキスト周波数（Ｎｙｑｕｉｓｔ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＮＦ）の半分以下の周波数範囲をいう。また、絞り開口が小さくなると点像光束はパターンの１ピッチ分の光照射ができなくなり、回折現象によるＬＰＦ効果がなくなるだけでなく、格子パターンの影が画像に写り込むという問題が発生する。また、特許文献２は、回折作用によりＬＰＦ効果を持たせるために低域側の空間周波数のＭＴＦ特性まで落ちて画像の精鋭度が低下する。加えて、格子形状層の具体的構成を開示していないために実用性に欠ける。なお、本出願では、画像の精鋭度が低下した状態は解像感が悪いと呼ぶ場合もある。 The OLPF made of quartz is expensive and requires an installation space, which hinders downsizing. On the other hand, the OLPF of Patent Document 1 generates unnecessary high-order diffracted light, and if the LPF effect is to be improved, the MTF (Modulation Transfer Function) characteristic of the low-frequency side frequency falls and the sharpness of the image decreases. . The spatial frequency on the low frequency side generally refers to a frequency range that is half or less of the Nyquist Frequency (NF). Further, when the aperture stop is reduced, the point image light beam cannot be irradiated with light of one pitch of the pattern, and not only the LPF effect due to the diffraction phenomenon is lost, but also a problem that the shadow of the lattice pattern appears in the image. Also, in Patent Document 2, in order to give the LPF effect by the diffraction action, the image sharpness is lowered by dropping to the low-frequency spatial frequency MTF characteristic. In addition, since the specific configuration of the lattice layer is not disclosed, it lacks practicality. In the present application, a state in which the sharpness of the image is lowered may be referred to as poor resolution.
このため、本発明者はマイクロレンズにＯＬＰＦ機能を持たせることを検討した。しかし、この場合、マイクロレンズの側面が露出して迷光が発生するおそれがあることを発見した。 For this reason, the present inventor studied to provide the micro lens with an OLPF function. However, in this case, it was discovered that the side surface of the microlens is exposed and stray light may be generated.
そこで、本発明は、迷光を低減しつつ高画質で小型かつ低価格なＯＬＰＦ機能を備えた撮像素子及びそれを有する撮像装置を提供することを例示的目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an image pickup device having an OLPF function with high image quality, small size, and low cost while reducing stray light, and an image pickup apparatus having the image pickup device.
本発明の一側面としての撮像素子は、複数の画素を備え、各画素が、光電変換を行う受光部と、当該受光部の入射光側に配置されて画素に対応する色を分離するカラーフィルタと、当該カラーフィルタの入射光側に配置され、入射光を前記受光部に取り込むために集光機能を有するマイクロレンズとを有する撮像素子であって、前記マイクロレンズは対応する画素及び当該対応する画素に隣接する画素に拡がり、各画素においてマイクロレンズは前記マイクロレンズから受光部へ向かう方向において重なり合わないように配置され、前記撮像素子は、前記マイクロレンズに設けられて迷光を低減する迷光低減手段を更に有し、前記迷光低減手段は、前記マイクロレンズに形成された、複数の輪帯を含み、各輪帯の最大光路長差は前記画素に対応する色に応じた光の一波長に設定された構造であることを特徴とする。
An imaging device according to one aspect of the present invention includes a plurality of pixels, and each pixel has a light receiving unit that performs photoelectric conversion, and a color filter that is arranged on the incident light side of the light receiving unit and separates colors corresponding to the pixels. And a microlens that is disposed on the incident light side of the color filter and has a condensing function for taking incident light into the light receiving unit, the microlens corresponding to the corresponding pixel and the corresponding Stray light reduction that spreads to pixels adjacent to the pixels, and in each pixel, the microlens is arranged so as not to overlap in the direction from the microlens to the light receiving unit, and the imaging element is provided in the microlens to reduce stray light further have a means, the stray light reduction means, formed in said microlenses comprises a plurality of annular zones, the maximum optical path length difference of each ring-shaped zone of the counter in the pixel Characterized in that it is a set structure to one wavelength of light corresponding to the color to be.
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。 Further objects and other features of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.
本発明によれば、迷光を低減しつつ高画質で小型低価格なＯＬＰＦ機能を備えた撮像素子及びそれを有する撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image pickup device having an OLPF function with high image quality, small size and low price while reducing stray light, and an image pickup apparatus having the image pickup device.
まず、デジタルカメラのＭＴＦ特性について説明する。 First, the MTF characteristics of the digital camera will be described.
ＭＴＦ特性は、結像性能を空間周波数（本／ｍｍ）により表記する指標で像の鮮鋭度を表す。ＭＴＦ特性には、撮像レンズのＭＴＦ特性、水晶からなるＯＬＰＦによるＭＴＦ特性、マイクロレンズの開口形状によるＭＴＦ特性、検出された光電変換情報の画像信号処理によるＭＴＦ特性がある。ここで、「マイクロレンズの開口」とは、マイクロレンズにおいて入射光が通過する有効領域である。これら４種類のＭＴＦ特性の積により総ＭＴＦ特性が決定される。なお、以下の説明では、これらの４種類のＭＴＦ特性を順に第１乃至第４のＭＴＦ特性と呼ぶ場合がある。 The MTF characteristic represents the sharpness of an image as an index expressing the imaging performance by a spatial frequency (lines / mm). The MTF characteristics include an MTF characteristic of an imaging lens, an MTF characteristic by an OLPF made of quartz, an MTF characteristic by an aperture shape of a microlens, and an MTF characteristic by image signal processing of detected photoelectric conversion information. Here, the “microlens opening” is an effective region through which incident light passes in the microlens. The total MTF characteristic is determined by the product of these four types of MTF characteristics. In the following description, these four types of MTF characteristics may be referred to as first to fourth MTF characteristics in order.
撮像素子はＮＦによって再現可能な空間周波数の限界が決定される。水平及び垂直方向のＮＦは、画素ピッチ（画素の一辺の寸法）をｐとすると次式で規定される。 The limit of the spatial frequency that can be reproduced by the NF is determined for the image sensor. The NF in the horizontal and vertical directions is defined by the following equation when the pixel pitch (dimension of one side of the pixel) is p.
ＮＦ以上で総ＭＴＦ特性が大きい値を示すと、実際の像とは異なる画情報になってしまう。特に、単板のカラー撮像素子においては、ＮＦ近傍の像は実際の色とは異なる偽色モアレが生じて撮像性能を劣化させる。このため、第２のＭＴＦ特性は、ＮＦより若干高い周波数でゼロとなるように設定される。 If the total MTF characteristic shows a large value above NF, the image information is different from the actual image. In particular, in a single-plate color image sensor, an image in the vicinity of NF produces a false color moire that is different from the actual color, thereby degrading the imaging performance. For this reason, the second MTF characteristic is set to be zero at a frequency slightly higher than NF.
第１及び第４のＭＴＦ特性も偽色対策を採る必要がある。しかし、第１のＭＴＦ特性は、一般に解像感を上げるために十分に高いＭＴＦ特性を持たせており、第４のＭＴＦ特性は像のパターンにより特性が異なる。このため、第２及び第３のＭＴＦ特性の合成ＭＴＦ特性を設定することにより、撮像素子の偽色対策を採るのが一般的である。 The first and fourth MTF characteristics also need to take measures against false color. However, the first MTF characteristic generally has a sufficiently high MTF characteristic to improve the resolution, and the fourth MTF characteristic differs depending on the image pattern. For this reason, it is common to take measures against false color of the image sensor by setting a combined MTF characteristic of the second and third MTF characteristics.
第３のＭＴＦ特性は、マイクロレンズの開口幅をＷ、空間周波数をｕとすると次式によって与えられる。 The third MTF characteristic is given by the following equation, where W is the aperture width of the microlens and u is the spatial frequency.
一方、水晶を使用したＯＬＰＦによる正方４点分離型ＯＬＰＦの水平方向のＭＴＦ特性（第２のＭＴＦ特性）は、分離幅をｄ、空間周波数をｕとすると次式で与えられる。なお、分離幅ｄは、水晶を使用したＯＬＰＦを光が通過することによって生じた常光線と異常光線の分離した距離であり、ＯＬＰＦの厚さに比例するものである。 On the other hand, the horizontal MTF characteristic (second MTF characteristic) of the square four-point separation type OLPF by the OLPF using crystal is given by the following equation where the separation width is d and the spatial frequency is u. The separation width d is a distance where an ordinary ray and an extraordinary ray are separated when light passes through the OLPF using quartz, and is proportional to the thickness of the OLPF.
一般的な撮像素子の開口は画素ピッチｐに対して理想的にはｐ×ｐの矩形マイクロレンズ開口になるように設定される。ここで、画素ピッチｐ＝５μｍ、開口矩形形状の一辺を５μｍ（Ｗ＝５μｍ）、正方４点分離型ＯＬＰＦの分離幅ｄをｄ＝５／１．３＝３．８５μｍとする。すると、水平及び垂直方向のＭＴＦ特性とＮＦは図１４に示すようになる。図１４において、横軸は空間周波数（Ｆｒｅｑ）（本／ｍｍ）で、縦軸は１に規格化されたＭＴＦ特性（コントラスト）である。「ＭＴＦｓ」は第３のＭＴＦ特性であり、「ＭＴＦｏ」は第２のＭＦＴ特性（４点分離型ＯＬＰＦ単体のＭＴＦ特性）であり、「４点分離」がこれらの合成の（即ち、これらを積算した）ＭＴＦ特性である。画素ピッチの２倍は１０μｍであるため、ＮＦは１００本／ｍｍである。但し、第３のＭＴＦ特性は、上述したように、マイクロレンズが理想的に水平及び垂直方向において一画素分の長さｐがあると仮定した場合のＭＴＦ特性である。かかるＭＴＦ特性（ＭＴＦｓ）を本出願では一画素開口ＭＴＦ特性と呼ぶ場合がある。同様に、マイクロレンズが理想的に水平及び垂直方向において二画素分の長さｐがあると仮定した場合のＭＴＦ特性を二画素開口ＭＴＦ特性と呼ぶ場合がある。 The opening of a general image sensor is ideally set to be a p × p rectangular microlens opening with respect to the pixel pitch p. Here, the pixel pitch p = 5 μm, one side of the opening rectangular shape is 5 μm (W = 5 μm), and the separation width d of the square four-point separation type OLPF is d = 5 / 1.3 = 3.85 μm. Then, the horizontal and vertical MTF characteristics and NF are as shown in FIG. In FIG. 14, the horizontal axis is the spatial frequency (Freq) (lines / mm), and the vertical axis is the MTF characteristic (contrast) normalized to 1. “MTFs” is the third MTF characteristic, “MTFo” is the second MFT characteristic (the MTF characteristic of the 4-point separation-type OLPF alone), and “4-point separation” is a combination of these (ie, This is an MTF characteristic). Since twice the pixel pitch is 10 μm, NF is 100 lines / mm. However, as described above, the third MTF characteristic is an MTF characteristic when it is assumed that the microlens ideally has a length p of one pixel in the horizontal and vertical directions. Such MTF characteristics (MTFs) may be referred to as one-pixel aperture MTF characteristics in the present application. Similarly, the MTF characteristic when the microlens is ideally assumed to have a length p of two pixels in the horizontal and vertical directions may be referred to as a two-pixel aperture MTF characteristic.
図１４において、ＮＦでのＭＴＦｓ値は０．６以上と大きく偽色が多く発生する。ＮＦでのＭＴＦ値をゼロとすると偽色を効率よく抑制できるが、低域側の空間周波数のＭＴＦ特性を落とすことになり、画像鮮鋭度が低下する。そのため若干偽色を抑えてＭＴＦ特性を上げる手法が用いられる。 In FIG. 14, the MTFs value in NF is as large as 0.6 or more, and many false colors are generated. If the MTF value at NF is set to zero, false colors can be efficiently suppressed, but the MTF characteristic of the spatial frequency on the low frequency side is lowered, and the image sharpness is lowered. For this reason, a technique is used in which the false color is slightly suppressed to increase the MTF characteristics.
次に、対角方向のＭＴＦ特性について説明する。対角方向のナイキスト周波数ＮＦｄは次式で与えられる。 Next, the MTF characteristics in the diagonal direction will be described. The diagonal Nyquist frequency NFd is given by the following equation.
同様に、画素ピッチｐ＝５μｍ、開口矩形形状の一辺を５μｍ（Ｗ＝５μｍ）、正方４点分離型ＯＬＰＦの分離幅ｄをｄ＝５／１．３＝３．８５μｍとする。すると、対角方向のＭＴＦ特性とＮＦは図１５に示すようになる。図１５において、横軸は空間周波数（Ｆｒｅｑ）（本／ｍｍ）で、縦軸は１に規格化されたＭＴＦ特性（コントラスト）である。「ＭＴＦｓｄ」は、第３のＭＴＦ特性であり、「ＭＴＦｏｄ」は第２のＭＦＴ特性（４点分離型ＯＬＰＦ単体のＭＴＦ特性）であり、「４点分離ｄ」がこれらの合成の（即ち、これらを積算した）ＭＴＦ特性である。ＮＦｄは約１４０本／ｍｍである。 Similarly, the pixel pitch p = 5 μm, one side of the opening rectangular shape is 5 μm (W = 5 μm), and the separation width d of the square four-point separation type OLPF is d = 5 / 1.3 = 3.85 μm. Then, the MTF characteristics and NF in the diagonal direction are as shown in FIG. In FIG. 15, the horizontal axis is the spatial frequency (Freq) (lines / mm), and the vertical axis is the MTF characteristic (contrast) normalized to 1. “MTFsd” is the third MTF characteristic, “MTFod” is the second MFT characteristic (the MTF characteristic of the 4-point separation-type OLPF alone), and “4-point separation d” is a combination of these (ie, These are MTF characteristics obtained by integrating these. The NFd is about 140 / mm.
理想的に矩形のマイクロレンズを対角方向から見ると菱形の開口形状となり、ＭＴＦがゼロとなるトラップポイントの周波数値が図１４に示すＭＴＦｓのそれよりも増加している。このため、図１５に示すＮＦが１４０付近となり、図１４に示すＮＦよりも増加しているにも拘らず偽色は多く発生する。ＭＴＦｏｄは、対角方向では中央に２倍、左右に１倍の像分離強度になるため、図１４のＭＴＦｏの形とは異なる。 When an ideal rectangular microlens is viewed from the diagonal direction, it has a rhombus opening shape, and the frequency value of the trap point at which the MTF becomes zero is higher than that of the MTFs shown in FIG. For this reason, NF shown in FIG. 15 is in the vicinity of 140, and many false colors are generated despite the increase in NF shown in FIG. In the diagonal direction, MTFod has an image separation intensity that is twice as large in the center and one time as large as that in the right and left, and thus differs from the shape of MTFo in FIG.
図１６に理想的にマイクロレンズが単一画素に拡がったと仮定した場合の水平方向と対角方向での開口形状を示す。ＭＴＦｓｄは次式で与えられる。 FIG. 16 shows the opening shapes in the horizontal direction and the diagonal direction when it is assumed that the microlens is ideally spread over a single pixel. MTFsd is given by the following equation.
また、図１７に４点分離の水平方向と対角方向での光強度分布を示す。 FIG. 17 shows the light intensity distribution in the horizontal direction and the diagonal direction of the four-point separation.
次に、本実施例のマイクロレンズの開口を変化させた時のＭＴＦ特性について説明する。図１８は、各画素がｐ×ｐの正方形形状を有する場合に、マイクロレンズが、対角長さが２ｐとなる菱形の開口形状を有する場合を示したものである。この開口形状での水平方向のＭＴＦ特性を「ＭＴＦ水平」として図１９（ａ）に、対角方向のＭＴＦ特性を「ＭＴＦ対角」として図１９（ｂ）に示し、それぞれ従来のＭＴＦｓ、ＭＴＦｓｄと対比させている。 Next, the MTF characteristics when the aperture of the microlens of this embodiment is changed will be described. FIG. 18 shows a case where each pixel has a square shape of p × p, and the microlens has a rhombus opening shape whose diagonal length is 2p. In FIG. 19A, the MTF characteristic in the horizontal direction in this opening shape is shown as “MTF horizontal” in FIG. 19A, and the MTF characteristic in the diagonal direction is shown in FIG. 19B as “MTF diagonal”, which are conventional MTFs and MTFsd, respectively. Contrast with
偽色を抑制して高画質の要請を満足するためには、水平方向では、ＮＦにおけるＭＴＦ値が０．５以下であることが好ましい。また、対角方向では、ＮＦにおけるＭＴＦ値ができるだけ０に近く、低域側の空間周波数のＭＴＦ値が０．７以上であることが好ましい。図１９（ａ）及び図１９（ｂ）におけるＭＴＦ水平とＭＴＦ対角はこれらの要件を満足している。このように、水平方向のＮＦにおけるＭＴＦ値が対角方向のそれよりも高くてもよい。これは、水平方向の偽色は画像処理で目立たなくすることができるのに対して、対角方向ではこれが難しいからである。従って、対角方向での偽色抑制効果を高めている図１９（ｂ）は好ましい。 In order to suppress false colors and satisfy the demand for high image quality, it is preferable that the MTF value in NF is 0.5 or less in the horizontal direction. In the diagonal direction, the MTF value in NF is preferably as close to 0 as possible, and the MTF value of the spatial frequency on the low frequency side is preferably 0.7 or more. The MTF horizontal and MTF diagonal in FIGS. 19 (a) and 19 (b) satisfy these requirements. Thus, the MTF value in the horizontal NF may be higher than that in the diagonal direction. This is because the false color in the horizontal direction can be made inconspicuous by image processing, whereas this is difficult in the diagonal direction. Therefore, FIG. 19B, in which the false color suppression effect in the diagonal direction is enhanced, is preferable.
もっとも、本発明は、必ずしも対角方向が０になることを要求するものではない。即ち、各画素の一辺に平行な水平又は垂直方向における当該画素に対応した第２のＭＴＦ特性が、一画素開口ＭＴＦ特性より低く、かつ、二画素開口ＭＴＦ特性よりも高ければ足りる。 However, the present invention does not necessarily require that the diagonal direction be zero. That is, it is sufficient that the second MTF characteristic corresponding to the pixel in the horizontal or vertical direction parallel to one side of each pixel is lower than the one-pixel opening MTF characteristic and higher than the two-pixel opening MTF characteristic.
本発明者は、図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示すＭＴＦ特性が得られるように、マイクロレンズの形状を調節すればＯＬＰＦの機能を撮像素子に内蔵することができることを発見した。この場合、従来のＯＬＰＦ又はその代替的構造を使用しなくても、マイクロレンズの開口形状を調節することによって偽色を抑制することができる。また、ＭＴＦ特性をある程度任意に設定できるため、解像度と偽色抑制効果とのバランスを取った構成を撮像素子に一体的に形成することができる。 The present inventor has discovered that the function of the OLPF can be incorporated in the image sensor by adjusting the shape of the microlens so that the MTF characteristics shown in FIGS. 19A and 19B can be obtained. In this case, false colors can be suppressed by adjusting the aperture shape of the microlens without using a conventional OLPF or an alternative structure thereof. In addition, since the MTF characteristics can be set arbitrarily to some extent, a configuration that balances the resolution and the false color suppression effect can be formed integrally with the image sensor.
具体的には、図２０に示す構成によりＯＬＰＦ機能を内蔵した撮像素子１０Ｐを実現することができる。ここで、図２０（ａ）は画素毎のマイクロレンズ２９の開口形状を上面から見たもので、図２０（ｂ）は図２０（ａ）に示す矢印から見た撮像素子１０Ｐの概略断面図である。撮像素子１０Ｐは、光電変換を行うＳｉ受光部１上に、Ａｌ配線２及び３を含み、ＳｉＯ２からなる層間絶縁膜４、ＳｉＮからなる保護膜５、平坦化膜６、ベイヤ配列のカラーフィルタ７（７Ｂ、７Ｇなど）、平坦化膜８を順次積層する。そして、平坦化膜８の上には、開口が隣接画素に延びるマイクロレンズ２９が配置されている。 Specifically, the image sensor 10P incorporating the OLPF function can be realized by the configuration shown in FIG. Here, FIG. 20A is a top view of the opening shape of the microlens 29 for each pixel, and FIG. 20B is a schematic cross-sectional view of the image sensor 10P viewed from the arrow shown in FIG. It is. Imaging element 10P is on Si light receiving unit 1 for performing photoelectric conversion, includes an Al wiring 2 and 3, the protective film 5 made of the interlayer insulating film 4, SiN consisting SiO 2, the planarization film 6, the color of the Bayer array filter 7 (7B, 7G, etc.) and a planarizing film 8 are sequentially stacked. On the planarizing film 8, a micro lens 29 whose opening extends to an adjacent pixel is disposed.
図２０（ａ）に示すＧ、Ｂ、Ｒはカラーフィルタ７に対応した画素であり、９Ｇ、９Ｂ、９Ｒはカラーフィルタ７Ｇ、７Ｂなどに対応したマイクロレンズ９で全て同一の光透過材料により形成されている。２０は不図示の撮像光学系から入射される光線である。マイクロレンズ９は入射光２０を受光部１６に取り込むために集光機能を有する。 G, B, and R shown in FIG. 20A are pixels corresponding to the color filter 7, and 9G, 9B, and 9R are all formed of the same light transmitting material by the microlens 9 corresponding to the color filters 7G and 7B. Has been. Reference numeral 20 denotes a light beam incident from an imaging optical system (not shown). The microlens 9 has a condensing function in order to take the incident light 20 into the light receiving unit 16.
図２１（ａ）は１画素に対応したマイクロレンズ２９の斜視図であり、図２１（ｂ）は４×４画素のマイクロレンズ群の斜視図である。図２１（ｂ）に示すように、マイクロレンズ群の表面は凹凸があり、部分的にマイクロレンズの側面が露出する。このため、その側面に入射した入射光が迷光（フレア）となったり、光取込み効率を下がったりする場合がある。 FIG. 21A is a perspective view of a microlens 29 corresponding to one pixel, and FIG. 21B is a perspective view of a 4 × 4 pixel microlens group. As shown in FIG. 21B, the surface of the microlens group is uneven, and the side surfaces of the microlens are partially exposed. For this reason, the incident light incident on the side surface may become stray light (flare) or may reduce the light capture efficiency.
かかる様子を図２２（ａ）及び図２２（ｂ）を参照して説明する。図２２（ａ）上側と図２２（ｂ）上側はマイクロレンズ２９の斜視図であり、図２２（ａ）下側と図２２（ｂ）下側は画素（又はカラーフィルタの有効領域）の概略斜視図である。 This will be described with reference to FIGS. 22 (a) and 22 (b). The upper side of FIG. 22A and the upper side of FIG. 22B are perspective views of the microlens 29, and the lower side of FIG. 22A and the lower side of FIG. 22B are schematics of pixels (or an effective area of the color filter). It is a perspective view.
図２２（ａ）上側に示すように、入射光２０がマイクロレンズ２９の上面に入射すると図２２（ａ）下側に示すように、対応する画素の有効領域に到達する。しかし、図２２（ｂ）上側に示すように、入射光２０がマイクロレンズ２９の側面に入射すると図２２(ｂ)下側に示すように、対応する画素の有効領域に到達せずに複数反射の結果、迷光となる。図２３（ｂ）にもその様子を概略的に示す。図２３（ｂ）において、実線は入射光２０がマイクロレンズ２９の上面に入射した状態を示している。また、点線は入射光２０がマイクロレンズ２９の上面に入射して迷光となる状態を示している。 As shown in the upper side of FIG. 22A, when the incident light 20 enters the upper surface of the microlens 29, it reaches the effective area of the corresponding pixel as shown in the lower side of FIG. However, as shown in the upper side of FIG. 22B, when the incident light 20 enters the side surface of the micro lens 29, as shown in the lower side of FIG. 22B, a plurality of reflections occur without reaching the effective area of the corresponding pixel. As a result, it becomes stray light. FIG. 23 (b) schematically shows this state. In FIG. 23B, the solid line indicates a state where the incident light 20 is incident on the upper surface of the microlens 29. A dotted line indicates a state in which the incident light 20 enters the upper surface of the microlens 29 and becomes stray light.
そこで、本実施例の撮像素子１０は、マイクロレンズに設けられて迷光を低減又は除去する迷光低減手段を更に有することを特徴としている。以下、本実施例のＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）タイプの撮像素子１０について説明する。撮像素子１０は、図１には省略されている撮像レンズの予定結像面に配置される。図１（ａ）は画素毎のマイクロレンズ９の開口形状を上面から見たもので、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す矢印から見た撮像素子１０の概略断面図である。 Therefore, the image sensor 10 of the present embodiment is characterized in that it further includes stray light reducing means provided on the microlens to reduce or eliminate stray light. Hereinafter, the CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type imaging device 10 according to the present embodiment will be described. The image sensor 10 is disposed on the planned imaging plane of the imaging lens that is omitted in FIG. FIG. 1A is a top view of the opening shape of the microlens 9 for each pixel, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of the image sensor 10 viewed from the arrow shown in FIG.
撮像素子１０は、光電変換を行うＳｉ受光部１上に、Ａｌ配線２及び３を含み、ＳｉＯ２からなる層間絶縁膜４、ＳｉＮからなる保護膜５、平坦化膜６、ベイヤ配列のカラーフィルタ７（７Ｂ、７Ｇなど）、平坦化膜８を順次積層する。そして、平坦化膜８の上には、開口が隣接画素に延びるマイクロレンズ９が配置されている。 The imaging device 10, on the Si light receiving unit 1 for performing photoelectric conversion, includes an Al wiring 2 and 3, the interlayer insulating film 4, a protective film 5 made of SiN consisting SiO 2, the planarization film 6, the color of the Bayer array filter 7 (7B, 7G, etc.) and a planarizing film 8 are sequentially stacked. On the planarizing film 8, a microlens 9 having an opening extending to an adjacent pixel is disposed.
図１（ａ）に示すＧ、Ｂ、Ｒはカラーフィルタ７に対応した画素であり、９Ｇ、９Ｂ、９Ｒはカラーフィルタ７Ｇ、７Ｂなどに対応したマイクロレンズ９で全て同一の光透過材料により形成されている。２０は不図示の撮像光学系から入射される光線である。マイクロレンズ９は入射光２０を受光部１６に取り込むために集光機能を有する。 G, B, and R shown in FIG. 1A are pixels corresponding to the color filter 7, and 9G, 9B, and 9R are microlenses 9 corresponding to the color filters 7G and 7B and are all formed of the same light transmitting material. Has been. Reference numeral 20 denotes a light beam incident from an imaging optical system (not shown). The microlens 9 has a condensing function in order to take the incident light 20 into the light receiving unit 16.
図２（ａ）は１画素に対応したマイクロレンズ９の斜視図であり、図２（ｂ）は４×４画素のマイクロレンズ群の斜視図である。図３は画素毎のカラーフィルタ７Ｇ、７Ｂ、７Ｒの平面図であり、図４は１画素に対応するカラーフィルタ７とマイクロレンズ９の平面図である。 2A is a perspective view of the microlens 9 corresponding to one pixel, and FIG. 2B is a perspective view of a microlens group of 4 × 4 pixels. FIG. 3 is a plan view of the color filters 7G, 7B, and 7R for each pixel, and FIG. 4 is a plan view of the color filter 7 and the microlens 9 corresponding to one pixel.
図４に示すように、マイクロレンズ９Ｇは、矩形画素を超えて延びている。そして、図１（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、マイクロレンズ９は対応する画素及び当該対応する画素に隣接する画素に拡がっている。各画素においてマイクロレンズは前記マイクロレンズから受光部へ向かう方向、即ち、図１（ａ）に示す紙面に垂直な方向、において重なり合わないように配置されている。 As shown in FIG. 4, the micro lens 9G extends beyond the rectangular pixel. As shown in FIGS. 1A and 2B, the microlens 9 extends to the corresponding pixels and the pixels adjacent to the corresponding pixels. In each pixel, the microlens is arranged so as not to overlap in the direction from the microlens to the light receiving unit, that is, the direction perpendicular to the paper surface shown in FIG.
マイクロレンズ９は所謂フレネル形状を有する。このため、側面の高さが低く迷光の低減や透過率の向上を図ることができる。フレネルレンズは、複数の輪帯を含み、各輪帯の最大光路長差は前記画素に対応する色に応じた光の一波長に設定された構造を有する。かかる構造は迷光低減手段として機能する。また、かかる構造を有するレンズは、フレネルレンズだけでなくキノフォーム、後述する構造の屈折率分布型も含む。 The microlens 9 has a so-called Fresnel shape. For this reason, the height of the side surface is low and stray light can be reduced and the transmittance can be improved. The Fresnel lens includes a plurality of annular zones, and has a structure in which the maximum optical path length difference of each annular zone is set to one wavelength of light corresponding to the color corresponding to the pixel. Such a structure functions as stray light reducing means. The lens having such a structure includes not only a Fresnel lens but also a kinoform and a refractive index distribution type having a structure described later.
入射光２０が各画素に対応するマイクロレンズ９の開口を透過すると、図３及び図４に示すように対応するカラーフィルタ７を介して対応するＳｉ受光部１に導かれる。各画素の実質的な開口は、図４に示すマイクロレンズ９形状の開口とほぼ一致する。ここで、図４で示すマイクロレンズ９の開口面積は、単一画素面積と等しく開口率１となり、光の利用効率も高い。即ち、図１（ａ）に示すように、マイクロレンズとマイクロレンズとの間には隙間がない。但し、開口率は１でなくても０．８以上であれば光の利用効率が十分高い。 When the incident light 20 passes through the aperture of the microlens 9 corresponding to each pixel, it is guided to the corresponding Si light receiving unit 1 through the corresponding color filter 7 as shown in FIGS. The substantial opening of each pixel substantially coincides with the opening of the microlens 9 shape shown in FIG. Here, the aperture area of the microlens 9 shown in FIG. 4 is equal to the single pixel area and has an aperture ratio of 1, and the light utilization efficiency is high. That is, as shown in FIG. 1A, there is no gap between the microlenses. However, even if the aperture ratio is not 1, if it is 0.8 or more, the light utilization efficiency is sufficiently high.
図４に示すように、マイクロレンズ９は、それぞれ、４つの点対称に配置された同一形状のマイクロレンズ要素９ａから構成される。隣接するマイクロレンズ要素９ａは滑らかではなく、各マイクロレンズ要素９ａの側面が部分的に露出する。 As shown in FIG. 4, each of the microlenses 9 includes four microlens elements 9a having the same shape and arranged symmetrically with respect to four points. The adjacent microlens elements 9a are not smooth, and the side surfaces of each microlens element 9a are partially exposed.
以下、本実施例の撮像素子１０のＭＴＦ特性について説明する。 Hereinafter, the MTF characteristics of the image sensor 10 of the present embodiment will be described.
図５（ａ）は元のマイクロレンズ９の形状、図５（ｂ）は水平方向の第２のＭＴＦ特性を算出するために図５（ａ）に示す形状を並べ替えたものである。水平方向の第２のＭＴＦ特性を算出する場合には、数式２におけるＷは、図５（ｂ）に示すマイクロレンズ９の水平方向（横方向）の長さとなる。水平方向の第２のＭＴＦ特性は数式２で規定される割合で与えられるため、図５（ｂ）に示す形状は図１８に示す菱形開口と等価である。 5A shows the shape of the original microlens 9, and FIG. 5B shows the rearrangement of the shape shown in FIG. 5A in order to calculate the second MTF characteristic in the horizontal direction. When calculating the second MTF characteristic in the horizontal direction, W in Formula 2 is the length in the horizontal direction (lateral direction) of the microlens 9 shown in FIG. Since the second MTF characteristic in the horizontal direction is given at a rate defined by Equation 2, the shape shown in FIG. 5B is equivalent to the rhombus opening shown in FIG.
図５（ｃ）は対角方向の第２のＭＴＦ特性を算出するために図５（ａ）に示す形状を並べ替えたものである。対角方向の第２のＭＴＦ特性を算出する場合の数式２におけるＷは、図５（ｃ）に示すマイクロレンズ９の対角方向（斜め方向）の長さとなる。 FIG. 5C shows a rearrangement of the shape shown in FIG. 5A in order to calculate the second MTF characteristic in the diagonal direction. W in Formula 2 when calculating the second MTF characteristic in the diagonal direction is the length in the diagonal direction (oblique direction) of the microlens 9 shown in FIG.
画素ピッチは５μｍとしている。図６（ａ）は、図５（ｂ）の形状と数式２を利用して算出した水平方向の第２のＭＴＦ特性である。図６（ｂ）は、図５（ｃ）の形状と数式５を利用して算出した対角方向の第２のＭＴＦ特性である。それぞれ前述した４点分離方式及び一画素開口ＭＴＦ特性（ＭＴＦｓ）と比較されている。 The pixel pitch is 5 μm. FIG. 6A shows the second MTF characteristic in the horizontal direction calculated using the shape of FIG. FIG. 6B shows the second MTF characteristic in the diagonal direction calculated using the shape of FIG. Each is compared with the above-described four-point separation method and one-pixel aperture MTF characteristics (MTFs).
図６（ａ）から、図２１（ａ）と同様に、ＮＦにおけるＭＴＦ水平の値は０．４であり、一画素開口ＭＴＦ特性の０．６４よりは改善しているが４点分離の０．２４よりは劣る。但し、低域側の空間周波数の鮮鋭度は４点分離よりも高い。図６（ｂ）から、図２１（ｂ）と同様に、ＮＦにおけるＭＴＦ対角の値が０であり、ＭＴＦｓの０．４と４点分離の０．０５のいずれに対しても優れ、偽色抑制効果は高い。また、低域側の鮮鋭度は４点分離よりも高い。従って、上述の高画質の要請を満足する。更には、マイクロレンズ９はＯＬＰＦ機能を奏するので、多機能化により小型化と低価格化の両方を達成することができる。 From FIG. 6A, as in FIG. 21A, the MTF horizontal value in NF is 0.4, which is an improvement over 0.64 of the one-pixel aperture MTF characteristics, but 0 for 4-point separation. Less than 24. However, the sharpness of the spatial frequency on the low frequency side is higher than that of the 4-point separation. From FIG. 6B, as in FIG. 21B, the MTF diagonal value in NF is 0, which is superior to both MTFs 0.4 and 4-point separation 0.05, and is false. Color suppression effect is high. Further, the sharpness on the low frequency side is higher than that of the 4-point separation. Therefore, the above-described demand for high image quality is satisfied. Furthermore, since the microlens 9 has an OLPF function, both the miniaturization and the cost reduction can be achieved by increasing the number of functions.
次に、マイクロレンズ９の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the microlens 9 will be described.
従来のマイクロレンズは、フォトリソグラフィ工程でマイクロレンズの開口形状と相似のレジストパターンを形成し、その後、熱溶融させることにより球面のマイクロレンズを形成する。マイクロレンズ９には、このような従来の製造方法は適用することができない。そのためグレイトーンマスクを利用したフォトリソグラフィにより、露光箇所でレジスト除去深さが異ならせるプロセスを適用する。 In the conventional microlens, a resist pattern similar to the opening shape of the microlens is formed by a photolithography process, and then a spherical microlens is formed by heat melting. Such a conventional manufacturing method cannot be applied to the microlens 9. For this reason, a process is employed in which the resist removal depth varies at the exposed location by photolithography using a gray-tone mask.
図７にマイクロレンズ９のアウトラインを、図８にグレイトーンマスク３０の一例を示す。図７では元々の設計形状に対し段々形状となっているが、グレイトーンマスク３０の単一パターンピッチを細かくすることによって、設計形状との誤差が減り、実質的な差を無くすことができる。図９はグレイトーンマスク３０の単一パターン内での開口率とレジスト除去深さとの関係を示すグラフである。露光装置とレジスト材料に対して事前にこのような関係データを取得することにより、マイクロレンズ設計形状をグレイトーンマスク３０のパターンにデータ変換することができる。 FIG. 7 shows an outline of the microlens 9, and FIG. 8 shows an example of the gray tone mask 30. In FIG. 7, the shape is stepped with respect to the original design shape. However, by making the single pattern pitch of the gray tone mask 30 fine, an error from the design shape is reduced and a substantial difference can be eliminated. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the aperture ratio and the resist removal depth in a single pattern of the gray tone mask 30. By acquiring such relation data in advance for the exposure apparatus and the resist material, the microlens design shape can be converted into a pattern of the gray tone mask 30.
以上の方法により、任意のマイクロレンズ開口形状と面曲率を形成することができる。このように、マイクロレンズ９は、従来の製造方法のマスクパターンを変更することによって製造することができ、従来とほぼ同等のコストで、ＯＬＰＦ機能が内蔵されたマイクロレンズ９を得ることができる。独立の部材としてのＯＬＰＦが不要となるため、低価格化と小型化を図ることが可能となる。 By the above method, an arbitrary microlens aperture shape and surface curvature can be formed. As described above, the microlens 9 can be manufactured by changing the mask pattern of the conventional manufacturing method, and the microlens 9 incorporating the OLPF function can be obtained at substantially the same cost as the conventional one. Since the OLPF as an independent member becomes unnecessary, it is possible to reduce the price and the size.
フレネルレンズの折り返し位相差高さは、光の一波長と同じにした時に最も透過効率が良くなる。そこで、各カラーフィルタ７に応じてフレネルレンズの折り返し位相差高さが代わるように開口率のパターンを変更すれば、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれでのマイクロレンズ９の透過効率及び集光効率を最適化することが可能となる。 When the height of the folded phase difference of the Fresnel lens is the same as one wavelength of light, the transmission efficiency is the highest. Therefore, if the aperture ratio pattern is changed so that the folded phase difference height of the Fresnel lens is changed according to each color filter 7, the transmission efficiency and the light collection efficiency of the microlens 9 in each of R, G, and B are optimized. Can be realized.
マイクロレンズ９は、複数の輪帯を含み、各輪帯の最大光路長差は前記画素に対応する色に応じた光の一波長に設定された構造を有する限り、一般的なフレネルレンズの形状に限定されない。マイクロレンズ９に適用可能な他の形状を図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）を参照して説明する。 As long as the microlens 9 includes a plurality of annular zones and has a structure in which the maximum optical path length difference of each annular zone is set to one wavelength of light corresponding to the color corresponding to the pixel, the shape of a general Fresnel lens It is not limited to. Other shapes applicable to the microlens 9 will be described with reference to FIGS. 10 (a) to 10 (c).
図１０（ａ）は、特許文献３に開示されているサブ波長構造の屈折率分布型のフレネル形状である。図中、３１は屈折率ｎの部材で、３２は空気層である。単位サイズは光の波長以下に構成する。このような構造をサブ波長構造（Ｓｕｂ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）と称し、部材に対する空気層の開口率をＢとすると、単位サイズの実質屈折率ｎｒは次式で与えられる。 FIG. 10A shows the refractive index distribution type Fresnel shape of the sub-wavelength structure disclosed in Patent Document 3. FIG. In the figure, 31 is a member having a refractive index n, and 32 is an air layer. The unit size is configured to be equal to or less than the wavelength of light. Such a structure is referred to as a sub-wavelength structure (Sub Wavelength Structure), and an aperture ratio of an air layer with respect to a member is represented by B. A unit-size real refractive index nr is given by the following equation.
部材の高さをｈとすると、開口率Ｂ（０〜１）の差がΔＢのときの波面差ΔＬは次式で与えられる。 When the height of the member is h, the wavefront difference ΔL when the difference in the aperture ratio B (0 to 1) is ΔB is given by the following equation.
図１０（ａ）は、開口率開口率が徐々に変えた場合の構成を模式化したもので、膜高さは同一になる。このため、マイクロレンズの側面が露出することはなくなる。数式６により実質屈折率ｎｒが異なるため、図１０（ａ）に示す構成は図１０（ｂ）に示す構造体と等価になる。そして、個々の単位サイズは光の波長以下となっているため、実質的に図１０（ｃ）に示すプリズム構造体と等価な挙動を示すことになる。 FIG. 10A schematically shows the configuration when the aperture ratio is gradually changed, and the film height is the same. For this reason, the side surface of the microlens is not exposed. Since the real refractive index nr differs according to Equation 6, the configuration shown in FIG. 10A is equivalent to the structure shown in FIG. Since each unit size is equal to or less than the wavelength of light, the behavior is substantially equivalent to that of the prism structure shown in FIG.
図１１（ａ）乃至図１１（ｃ）は、図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）に示す構成を空気換算光路長差が１波長であるフレネルレンズ構成である。ここで、部材３１の屈折率ｎ＝１．５４、開口率差ΔＢ＝０．６とすると、波長０．５５μｍにおけるフレネルレンズ条件は、ΔＬ＝０．５５μｍとなる。よって数式７により、次式が成立する。 FIGS. 11A to 11C show Fresnel lens configurations in which the air conversion optical path length difference is one wavelength in the configurations shown in FIGS. 10A to 10C. Here, assuming that the refractive index n = 1.54 of the member 31 and the aperture ratio difference ΔB = 0.6, the Fresnel lens condition at a wavelength of 0.55 μm is ΔL = 0.55 μm. Therefore, the following equation is established by Equation 7.
数式８から、高さｈは約１．７μｍとなる。 From Equation 8, the height h is about 1.7 μm.
図１２は、図１１（ａ）乃至図１１（ｃ）で説明した原理により実現した、図５(ａ)に対応する１画素分のマイクロレンズ１９の平面図である。図１３（ａ）は画素毎のマイクロレンズ１９の開口形状を上面から見たもので、図１３（ｂ）は図１３（ａ）に示す矢印から見た撮像素子１０Ａの概略断面図である。撮像素子１０Ａは撮像素子１０とマイクロレンズ１９を除いて同じであるので詳しい説明は省略する。 FIG. 12 is a plan view of the microlens 19 for one pixel corresponding to FIG. 5A, realized by the principle described in FIGS. 11A to 11C. FIG. 13A is a top view of the opening shape of the microlens 19 for each pixel, and FIG. 13B is a schematic cross-sectional view of the image sensor 10A viewed from the arrow shown in FIG. Since the image pickup device 10A is the same except for the image pickup device 10 and the microlens 19, detailed description thereof is omitted.
マイクロレンズ１９は空気孔を除いては平坦な表面をしている。従って、オーバーラップされたマイクロレンズ境界線上においても、壁の高さは同一であり、斜入射による迷光や透過率の低下などの減少を抑えることができる。 The microlens 19 has a flat surface except for air holes. Therefore, the height of the wall is the same even on the overlapped microlens boundary line, and reductions such as stray light and a decrease in transmittance due to oblique incidence can be suppressed.
マイクロレンズ９と同様に、フレネルレンズの折り返し位相差高さは、光の一波長と同じにした時に最も透過効率が良くなる。そこで、各カラーフィルタに応じてフレネルレンズの折り返し位相差高さが代わるように開口率のパターンを変更すれば、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれでのマイクロレンズの透過効率及び集光効率を最適化することが可能となる。マイクロレンズ１９の製造方法については、マイクロレンズ９のグレイトーンマスクとほぼ同様のマスクを用意する。但し、マイクロレンズ９とは異なり、マイクロレンズ１９ではレジスト表面高さを変えることなく、非常に小さな開口形状を形成する必要があるために、アスペクト比が大きく取れる露光装置とレジスト材を選定する。 Similar to the microlens 9, when the height of the folded phase difference of the Fresnel lens is the same as one wavelength of light, the transmission efficiency is most improved. Therefore, if the aperture ratio pattern is changed so that the folded phase difference height of the Fresnel lens is changed according to each color filter, the transmission efficiency and the light collection efficiency of the microlens in each of R, G, and B are optimized. It becomes possible. About the manufacturing method of the micro lens 19, the mask similar to the gray tone mask of the micro lens 9 is prepared. However, unlike the microlens 9, the microlens 19 needs to form a very small opening shape without changing the resist surface height, and therefore an exposure apparatus and a resist material that can take a large aspect ratio are selected.
迷光低減手段は、マイクロレンズの側面に形成された反射膜１１として構成されてもよい。この場合、マイクロレンズ９の側面に反射膜１１を有してもよいし、マイクロレンズ２９の側面に反射膜１１を使用してもよい。反射膜１１をマイクロレンズ２９の側面に形成した場合の例を図２３（ａ）に示す。点線で示す側面に入射する入射光２０が隣接するマイクロレンズに入射するので光利用効率の低下を防止することができる。反射膜１１は、例えば、アルミニウムなどの金属膜であり、蒸着により作成することができるが、本発明は反射膜１１の材料や作成方法を限定するものではない。 The stray light reducing means may be configured as a reflective film 11 formed on the side surface of the microlens. In this case, the reflective film 11 may be provided on the side surface of the microlens 9, or the reflective film 11 may be used on the side surface of the microlens 29. An example in which the reflective film 11 is formed on the side surface of the microlens 29 is shown in FIG. Since the incident light 20 incident on the side surface indicated by the dotted line is incident on the adjacent microlens, it is possible to prevent a decrease in light utilization efficiency. The reflective film 11 is, for example, a metal film such as aluminum and can be formed by vapor deposition. However, the present invention does not limit the material and the production method of the reflective film 11.
図２４は、撮像素子１０を有するデジタルカメラ１００のブロック図である。上述のように、撮像素子１０は、反射膜１１を有する撮像素子１０、撮像素子１０Ａ、反射膜１１を有する撮像素子１０Ｐに置換されてもよい。 FIG. 24 is a block diagram of the digital camera 100 having the image sensor 10. As described above, the image sensor 10 may be replaced with the image sensor 10 having the reflective film 11, the image sensor 10A, and the image sensor 10P having the reflective film 11.
撮影レンズ５２の手前にはシャッター５１があり、露出を制御する。絞り５３により必要に応じ光量を制御し、撮像素子１０に結像させる。撮像素子１０から出力された信号は信号処理回路５４で処理され、Ａ／Ｄ変換器５５によりアナログ信号からディジタル信号に変換される。出力されるディジタル信号はさらに信号処理部５６で演算処理される。処理されたディジタル信号はメモリ５９に蓄えられたり、外部Ｉ／Ｆ６２を通して外部の機器に送られたりする。 There is a shutter 51 in front of the taking lens 52 to control exposure. The amount of light is controlled by the diaphragm 53 as necessary, and an image is formed on the image sensor 10. A signal output from the image sensor 10 is processed by a signal processing circuit 54 and converted from an analog signal to a digital signal by an A / D converter 55. The output digital signal is further processed by the signal processing unit 56. The processed digital signal is stored in the memory 59 or sent to an external device through the external I / F 62.
撮像装置１０、撮像信号処理回路５４、Ａ／Ｄ変換器５５、信号処理部５６はタイミング発生部５７により制御される他、システム全体は全体制御部・演算部５８で制御される。記録媒体６１に画像を記録するために、出力ディジタル信号は全体制御部・演算部で制御される記録媒体制御Ｉ／Ｆ部６０を通して、記録される。 The imaging device 10, the imaging signal processing circuit 54, the A / D converter 55, and the signal processing unit 56 are controlled by a timing generation unit 57, and the entire system is controlled by an overall control unit / calculation unit 58. In order to record an image on the recording medium 61, the output digital signal is recorded through the recording medium control I / F unit 60 controlled by the overall control unit / arithmetic unit.
デジタルカメラ１００は、撮像素子１０によって高画質、小型低価格を達成することができる。 The digital camera 100 can achieve high image quality, small size, and low price by the image sensor 10.
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist.
１ 受光部
７ カラーフィルタ
９、１９ マイクロレンズ
１０、１０Ａ 撮像素子
１１ 反射膜
１００ デジタルカメラ（撮像装置）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light-receiving part 7 Color filter 9, 19 Micro lens 10, 10A Image pick-up element 11 Reflective film 100 Digital camera (imaging apparatus)
Claims (3)
前記マイクロレンズは対応する画素及び当該対応する画素に隣接する画素に拡がり、各画素においてマイクロレンズは前記マイクロレンズから受光部へ向かう方向において重なり合わないように配置され、
前記撮像素子は、前記マイクロレンズに設けられて迷光を低減する迷光低減手段を更に有し、
前記迷光低減手段は、前記マイクロレンズに形成された、複数の輪帯を含み、各輪帯の最大光路長差は前記画素に対応する色に応じた光の一波長に設定された構造であることを特徴とする撮像素子。 A plurality of pixels, and each pixel is disposed on the incident light side of the light receiving unit that performs photoelectric conversion, a color filter that is disposed on the incident light side of the light receiving unit and separates a color corresponding to the pixel, and And an imaging device having a microlens having a condensing function for taking incident light into the light receiving unit,
The microlens extends to a corresponding pixel and a pixel adjacent to the corresponding pixel, and in each pixel, the microlens is arranged so as not to overlap in the direction from the microlens to the light receiving unit,
The imaging device further includes a stray light reduction unit that is provided in the microlens and reduces stray light.
The stray light reduction means, formed in said microlenses comprises a plurality of annular zones, the maximum optical path length difference of each ring-shaped zone is set structure to one wavelength of light corresponding to a color corresponding to the pixel it characterized IMAGING element that there.
前記マイクロレンズは対応する画素及び当該対応する画素に隣接する画素に拡がり、各画素においてマイクロレンズは前記マイクロレンズから受光部へ向かう方向において重なり合わないように配置され、
前記撮像素子は、前記マイクロレンズに設けられて迷光を低減する迷光低減手段を更に有し、
前記迷光低減手段は、前記マイクロレンズの側面に形成された反射膜であることを特徴とする撮像素子。 A plurality of pixels, and each pixel is disposed on the incident light side of the light receiving unit that performs photoelectric conversion, a color filter that is disposed on the incident light side of the light receiving unit and separates a color corresponding to the pixel, and And an imaging device having a microlens having a condensing function for taking incident light into the light receiving unit,
The microlens extends to a corresponding pixel and a pixel adjacent to the corresponding pixel, and in each pixel, the microlens is arranged so as not to overlap in the direction from the microlens to the light receiving unit,
The imaging device further includes a stray light reduction unit that is provided in the microlens and reduces stray light.
The stray light reduction means, you characterized IMAGING element said a reflective film formed on the side surface of the microlens.
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