JPH0265386A - 固体撮像素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、電子スチルカメラ等において使用される固体
撮像素子であって、光学系の特性を補い得る固体撮像素
子に関する。

〈従来の技術〉 近年、従来の光学式カメラに代わって、被写体からの光
画像信号を撮像素子により電気画像信号に変換し、該電
気画像信号をフィルムに相当するメモリに記憶する構成
のスチルビデオカメラが開発されている。

二のスチルビデオカメラにおいては、光学レンズを通過
して得られる光画像信号をＣＣＤやＭＯＳ等の固体を最
像素子で光電変換し、該変換によって得られる電気画像
信号を色分離、ガンマ、色信号線順次化、ＦＭ変調等を
アナログ処理で行った後、磁気ヘッド等を用いて電磁変
換して磁気ディスクに磁気記憶している。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、このようなスチルビデオカメラにおいて、実
際の撮影に用いる光学系は、光軸中心の明るさが最も高
く、中心から離れるに従って明るさが低下し、光の入射
方向が光軸に対して傾く傾向がある。この傾向は、安価
で単純な光学系において顕著である。この傾向は、前記
固体撮像素子と光学レンズや絞りとの距離を近づけると
顕著になる。又、絞りを光学レンズと固体撮像素子の間
に設けた光学系（ビハインド絞り）の構成にしても顕著
になる。他方、絞りを光学レンズ（複数）の中間におく
構成（ビトウィーン絞り）は、光学系の大きさが大きく
なり、構成が複雑となる。

このことを逆に言えば、固体撮像素子上で周辺光量や入
射角の差異を補うことができれば、光学系を安価で簡単
な構成とした高性能の撮影装置が得られる。又、固体撮
像素子に光学レンズや絞りを近づけることができるので
、装置の小型化も図れるようになる。

ここで、第５図に、従来用いられていた光学系ｌと固体
撮像素子２の模式図と、これら光学系ｌと固体撮像素子
２と関連付けられた光量及び電気的出力のグラフとを示
す。

上記光学系１は光学レンズ３と絞り４からなる。

又、固体撮像素子２は、基板５上に光電変換素子６を設
けた構成である。

この図から明らかなように、かかる従来の光学系１では
、光軸７から離れるほど光景が低下し、これに伴って電
気的出力も低下する。

そこで、本発明は以上のような従来の実情に鑑み、レン
ズを使用して固体撮像素子上で周辺光量や入射角の差異
を補う構成とすることにより、光学系を安価で簡単な構
成として高性能の撮影装置等が得られるようにすると共
に、固体撮像素子に光学レンズや絞りを近づけるこきを
可能にして、撮影装置等の小型化をも図り得るようにし
た固体撮像素子を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため、本発明の固体撮像素子は、１次元若しくは２
次元に配置した各光電変換素子上に夫々レンズを設け、
各レンズの集光率及び光軸の少なくとも一方を変化させ
て構成した。

く作用〉 かかる構成において、各レンズの集光率及び光軸の少な
くとも一方を変化させることにより、固体撮像素子上で
周辺光量や入射角の差異を補うことができる。従って、
光学系を安価で簡単な構成とした高性能の撮影装置等が
得られ、固体撮像素子に光学レンズや絞りを近づけるこ
とができるので、撮影装置等の小型化も図れるようにな
る。更に、光電変換素子からの出力も均等なものとなる
ため、固体撮像素子以降の電気処理回路も簡易なものを
使用できるようになる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、固体撮像素子１２の基板５表面には充
電変換素子６を覆うべくレンズアレー８が設けられてお
り、各充電変換素子６上にレンズ部９が設けられた構成
となっている。

この実施例においては、各光電変換素子６上に設けられ
たレンズ部９の集光率を変化させる構成とする。

具体的には、固体撮像素子１２の中心部から周辺部に行
くに従ってレンズ部９の集光率を大きくする。

この場合、固体撮像素子１２の周辺部に位置するレンズ
部９をカマボコ状に形成し、周辺部に行くに従ってこの
カマボコ状しンズ部９の曲率半径が大きくなるようにす
る。固体撮像素子１２の周辺部に位置するレンズ部９は
平坦状に形成する。

かかる構成によると、固体撮像素子１２の中心部から周
辺部に行くに従ってレンズ部９の集光率を大きくした結
果、固体撮像素子１２上で周辺光量を補うことができ、
電気的出力も図のように平均化される。

第２図に示す実施例は、第１図の実施例と同様に、固体
撮像素子２２の基板５表面には光電変換素子６を覆うべ
くレンズアレー１０が設けられており、各光電変換素子
６上にレンズ部１１が設けられた構成となっている。

この実施例においては、各光電変換素子６上に設けられ
たレンズ部１１の光軸を変化させる構成とする。

具体的には、各レンズ部１１の光軸を光学系の方向に向
ける。

この場合、各レンズ部１１をカマボコ状に形成し、周辺
部に行くに従ってこのカマボコ状しンズ部１１中心と光
電変換素子の中心とのずれを大きく設定するように、カ
マボコ状しンズ部１１の形状を変化させている。

かかる構成によると、固体撮像素子２２の中心部から周
辺部に行くに従ってレンズ部１１の集光率を大きくした
結果、固体撮像素子２２上で周辺光量を補うことができ
、電気的出力も図のように平坦化される。この場合、電
気的出力の平坦化効果は第１図の実施例よりも高い。

第３図の実施例は、２次元の固体撮像素子３２において
、画面中心部から周辺部に行くに従ってレンズ部の集光
率を高めるようにしたもので、電気的出力も図のように
平坦化され、画面の４隅が暗くなるのを防止している。

第４図の実施例はカラー画面を出力するための色フイル
タ付固体撮像素子４２に本考案を適用した応用例を示す
もので、具体的には、第２図の実施例と同様にレンズア
レー１３の各レンズ部１４の光軸を光学系１の方向に向
けるわけであるが、光電変換素子６と離れて配設された
色フィルタ１５を通過する光量が均等化するように、カ
マボコ状に形成されたレンズ部１４を第２図の実施例と
は逆の形状に変化させている。

かかる構成においても、やはり固体撮像素子４２上で周
辺光量を補うことができ、電気的出力も図のように平坦
化される。

次に、固体撮像素子の基板５表面に光電変換素子６を覆
うレンズアレーを設ける方法としては、次の方法がある
。

この方法は、通常のＩＣプロセスで作られた固体撮像素
子のウェハーとに透明な感光性樹脂（ベースＮ）を塗布
する。その後、活性領域外の樹脂をフォトリングラフィ
により除去する。次に、樹脂のガラス転位温度以上で熱
処理し、樹脂の表面を平坦にすると同時に熱硬化させる
。次いで、ペース樹脂層上に第２の感光性樹脂を塗布し
、その後ホトダイオードに対応する部分に例えばストラ
イプ状等のパターンが残るように露光・現像する、そし
て、レンズアレーを形成するための第２の感光性樹脂の
ガラス転位温度以上で再び熱処理を行う。これによって
、パターニングされた第２の感光性樹脂層は熱流動によ
りカマボコ状のレンズとなる。２次元の固体１最像素子
では、ホトダイオードに対応する部分に円形のパターン
が残るように露光、現像、熱処理を行えば、円形のレン
ズ（通常用いられる凸レンズに近い形状）が得られる。

その他、蒸着、スパッタリング、樹脂メツキ等でレンズ
アレーを形成する方法や、型等で成形したレンズアレー
を光電変換素子に貼り付ける方法もある。

上記感光性樹脂を使用した方法では、バターニングの変
更や熱処理の制？Ｂ　（光電変換素子の中央と周辺で熱
処理の温度・時間を変化させる）等を組み合わせること
により、集光率を変化させたレンズアレーを容易に形成
できるという利点がある。

又、蒸着、スパッタリング、樹脂メツキ等でレンズアレ
ーを形成する方法では、表面処理技術の利用により各光
電変換素子上に直接レンズアレーを容易に形成でき、製
作性に優れる。

更に、型等で成形したレンズアレーを光電変換素子に貼
り付ける方法では、貼り付は精度さえ確保できれば、レ
ンズアレーの形状を自由に設計できるので、光学的特性
の設定が精密にできるという利点がある。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、固体１像素子上
で周辺光量や入射角の差異を補うことができるので、光
学系を安価で簡単な構成とした高性能の撮影装置等が得
られる。又、固体撮像素子に光学レンズや絞りを近づけ
ることができるので、装置の小型化も図れるようになる
。更に、光電変換素子からの出力も均等なものとなるた
め、固体１像素子以降の電気処理回路も闇易なものを使
用できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第４図は夫々本発明に係る固体撮像
素子の実施例の構成を示す図で、光学系と固体撮像素子
の模式図とこれら光学系と固体撮像素子と関連付けられ
た光量及び電気的出力のグラフとを示す図、第３図は他
の実施例の構成を示す図で、固体撮像素子の模式図と固
体撮像素子と関連付けられた光量及び電気的出力のグラ
フとを示す図、第５図は従来の固体撮像素子の構成を示
す図で、光学系と固体撮像素子の模式図とこれら光学系
と固体撮像素子と関連付けられた光量及び電気的出力の
グラフとを示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光電変換素子を１次元若しくは２次元に配置した固体撮
   像素子において、各光電変換素子上に夫々レンズを設け
   、各レンズの集光率及び光軸の少なくとも一方を変化さ
   せて構成したことを特徴とする固体撮像素子。