JPH07113983A - 固体撮像素子 - Google Patents

固体撮像素子

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JPH07113983A
JPH07113983A JP5281721A JP28172193A JPH07113983A JP H07113983 A JPH07113983 A JP H07113983A JP 5281721 A JP5281721 A JP 5281721A JP 28172193 A JP28172193 A JP 28172193A JP H07113983 A JPH07113983 A JP H07113983A
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JP
Japan
Prior art keywords
lens element
solid
state image
lens
image pickup
Prior art date
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Pending
Application number
JP5281721A
Other languages
English (en)
Inventor
Tamachi Ikezawa
玉池 池沢
Hiromi Suzuki
裕巳 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 オンチップレンズを有する固体撮像素子にお
いて実質的な開口率を高めて感度の向上を図る。 【構成】 各画素列上のレンズ素子列3、3、…が、基
部6において略一体に連なっているが、上部においてレ
ンズ素子3毎に独立して凸レンズ面を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子、特にオ
ンチップレンズを有する固体撮像素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のオンチップレンズを有する固体撮
像素子は、図6(A)乃至(C)に示すように、各画素
に対応して設けられたレンズ素子どうしが互いに独立し
て形成されていた。尚、図6の(A)は平面図、(B)
は(A)のオンチップレンズを示すB−B線視断面図、
(C)は同じくC−C線視断面図である。
【0003】図面において、1、1、…は画素、2、
2、…は画素1、1、…の開口、3、3、…はレンズ素
子であり、従来においては水平方向にも垂直方向にも隣
接レンズ素子1・1間にレンズ素子ギャップが設けられ
ていた。固体撮像素子においては感度の向上を図ること
が要求され、そのため、センサー開口率、即ち、画素1
の占有面積に対する開口2の占有面積の割合をできるだ
け大きくする必要があるが、それを大きくすることには
限界がある。
【0004】そこで、オンチップレンズにより各画素1
に入射した光の多くをレンズ素子3によりその開口2に
集光できるようにして実質的な開口率(レンズ素子によ
る集光効果を含めての開口率)を高めるようにしてい
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいてはレンズ素子3、3、…は水平方向にも垂直方向
にもレンズ素子ギャップが設けられていたので、実質的
な開口率の向上を図ることに制約があった。また、テレ
ビジョン放送方式(例えばNTSC方式、PAL方式)
や画素数によって矩形の画素1の縦横比が異なるが、一
般に水平方向における長さ(横幅)の方が垂直方向にお
ける長さ(縦の長さ、高さ)よりも長い長方形をしてお
り、その結果必然的に各レンズ素子1の水平方向におけ
る曲率と、垂直方向における曲率が異なり、水平方向と
垂直方向とで集光率が大きく異なる。
【0006】図7(A)乃至(C)はその問題点を説明
するためのもので、(A)は水平方向の集光を説明する
断面図、(B)は垂直方向の集光を説明する断面図、
(C)は集光を説明する平面図である。この図から明ら
かなように、集光領域4は画素2に対して水平方向には
食み出していないが垂直方向には食み出しており、レン
ズ素子3に入射した光のすべてを開口2に集光すること
ができなかった。このことも実質的な開口率の向上を図
るうえでの大きな制約となった。特に、この傾向は画素
の縦に対する横の長さの比が大きい程激しかった。
【0007】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、オンチップレンズを有する固体撮像
素子において実質的な開口率を高めて感度の向上を図る
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の固体撮像素子
は、各画素列上のレンズ素子列が、基部において一体に
連っているが、上部においてレンズ素子毎に独立して凸
レンズ面を有することを特徴とする。請求項2の固体撮
像素子は、各画素列上のレンズ素子列が、各レンズ素子
間毎に両側に切込みが形成されて基部において一体に連
なっているが、上部においてレンズ素子毎に独立して凸
レンズ面を有することを特徴とする。
【0009】請求項3の固体撮像素子は、請求項2記載
の固体撮像素子において、切込みが上から視て三角形又
は弧状であることを特徴とする。請求項4の固体撮像素
子は、請求項2又は3記載の固体撮像素子において、切
込みの形状、大きさ及び/又は間隔を、有効撮像領域の
中央部と周辺部とで異ならせてなることを特徴とする。
【0010】
【作用】請求項1の固体撮像素子によれば、レンズ素子
列が基部において連っており、その列方向においてレン
ズ素子ギャップがないので、レンズ素子が形成されてい
ない領域の面積が小さくなり、先ずそのレンズ素子が形
成されていない領域分実質的な開口率が高くなる。そし
て、レンズ素子列方向におけるレンズ素子ギャップをな
くすことによってレンズ素子のその列方向におけるレン
ズ面の曲率を調整することができ、延いてはそのレンズ
素子列方向における集光率を高めることができる。従っ
て、実質的な開口率を更に高くすることができる。
【0011】請求項2の固体撮像素子によれば、各レン
ズ素子間毎に両側に切込みが形成されているので、レン
ズ素子列を基部において一体に連りつつその切込みによ
り各レンズ素子間を各部にて分離することができ、上部
においてレンズ素子毎に独立して凸レンズ面が形成され
るようにできる。請求項3の固体撮像素子によれば、切
込みの形状が三角形あるいは弧状という単純な形状なの
で、切込みを形成し易い。
【0012】請求項4の固体撮像素子によれば、有効撮
像領域の周辺部において生じる集光中心と開口中心との
ずれを、切込みの形状、大きさ及び/又は間隔を変える
ことにより補償することができ、延いては有効撮像領域
の周辺部における上記ずれによる感度低下を防止するこ
とができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明固体撮像素子を図示実施例に従
って詳細に説明する。図1(A)乃至(C)は本発明固
体撮像素子の一つの実施例を示すもので、(A)は平面
図、(B)は(A)のB−B線視断面図、(C)は
(A)のC−C線視断面図、図2はオンチップレンズ斜
視図である。図面において、1、1、…は画素、2、
2、…は画素1、1、…の開口、3、3、…はレンズ素
子、5、5、…は垂直画素列のレンズ素子列の両側面に
設けた平面形状が三角形の切込みである。
【0014】本固体撮像素子は、水平方向に隣接する各
レンズ素子3・3間には従来と同様にレンズ素子間ギャ
ップが設けられているが、垂直方向に隣接する各レンズ
素子3・3間にはレンズ素子間ギャップが設けられてお
らず基部6において連っている。そして、基部6、6…
において連った各垂直画素列はその両側面の各隣接画素
間3・3間にあたる部分に切込み5、5、…を有してい
る。この点でも従来の固体撮像素子と異なっている。こ
のように、各隣接画素間3・3間にあたる部分に切込み
5、5、…を形成するのは、各レンズ素子3の垂直方向
のレンズ面が形成され易くするためである。即ち、若し
切込み5、5、…を設けないと垂直方向に連ったレンズ
素子列の各レンズ素子3、3、…に垂直方向に曲率を持
たすことが難しくかまぼこ状になり垂直方向に集光する
機能を持つようにすることができないのである。
【0015】このような固体撮像素子は、先ず、レンズ
素子列3、3、…が基部6において連っており、その列
方向においてレンズ素子ギャップがないので、レンズ素
子が形成されていない領域の面積が小さくなり、先ずそ
のレンズ素子ギャップが形成されていない領域分実質的
な開口率が高くなる。そして、レンズ素子列方向におけ
るレンズ素子ギャップをなくすことによってレンズ素子
のその列方向におけるレンズ面の曲率を調整することが
でき、延いてはそのレンズ素子列方向における集光率を
高めることができる。
【0016】即ち、各垂直レンズ素子列3、3、…は基
部6が連っており、垂直方向におけるレンズ素子3・3
間ギャップがなく、その分で先ず実質的な開口率が高く
なるのみならず、各レンズ素子3の垂直方向における曲
率が弱く(曲率半径が大きく)なり、レンズ素子3の垂
直方向における曲率を水平方向における曲率に近づけ
て、図3(A)乃至(C)に示すようにレンズ素子3で
集光した光の多くを開口2に入射するようにすることが
不可能でなくなる。
【0017】尚、図3(A)乃至(C)は図1、図2に
示した実施例により得られる効果を説明するためのもの
で、(A)は垂直方向の集光説明断面図、(B)は水平
方向の集光説明断面図、(C)は集光説明平面図であ
る。しかして、本固体撮像素子によれば、実質的な開口
率を著しく高めることができ、感度の向上を図ることが
できる。
【0018】図4は本発明固体撮像素子の別の実施例を
示す平面図である。本実施例は、図1、図2に示した実
施例とは、切込み5の平面形状が三角形ではなく略半円
形に近い弧状になっている点でのみ相違するが、それ以
外の点では相違しない。
【0019】このように、切込み5の平面形状は図1、
図2に示した実施例のように平面形状を三角形にしても
良いし、図4に示した実施例にしても良く、そのいずれ
の形状であっても複雑な形状ではないのでレンズ素子の
形成が比較的容易である。尚、切込み5の切込み6が三
角形の場合はその三角形底辺2yの大きさ、高さxある
いはその比により、また切込み6が半円形の場合はその
高さxにより集光特性を微妙に変えることができる。例
えば、高さxを大きくする程垂直方向の曲率を強くする
ことができる。
【0020】尚、切込み5の切込み6の形状、大きさ
を、有効撮像領域のどの部分においても同じにすること
は必ずしも必要ではなく、中央部と周辺部とで変えるよ
うにしても良い。というのは、オンチップレンズを有す
る固体撮像素子においては、図5に示す有効撮像領域7
の中央部7aでは各画素はレンズ素子によりそのセンサ
ー開口に集光することができ、集光中心と開口中心とが
略一致するが、周辺部7b、7b、7b、7b、特にコ
ーナー部においては集光中心と開口2中心とがずれてし
まい、集光効率が悪くなる傾向にある。
【0021】そこで、切込み5の切込み6の形状、大き
さによりレンズ素子3の集光特性を変えることができる
ことを利用して周辺部7b、7b、7b、7bにおいて
集光中心を開口中心に一致させるように切込み5の切込
み6の形状、大きさを設定すれば、有効撮像領域の周辺
部における上記ずれによる感度低下を防止することがで
きる。このように、本発明は種々の態様で実施すること
ができる。
【0022】
【発明の効果】請求項1の固体撮像素子は、各画素列上
のレンズ素子列が、基部において一体に連なっている
が、上部においてレンズ素子毎に独立して凸レンズ面を
有することを特徴とするものである。従って、請求項1
の固体撮像素子によれば、レンズ素子列が基部において
連っており、その列方向においてレンズ素子ギャップが
ないので、レンズ素子が形成されていない領域の面積が
小さくなり、先ずそのレンズ素子が形成されていない領
域分実質的な開口率が高くなる。そして、レンズ素子列
方向におけるレンズ素子ギャップをなくすことによって
レンズ素子のその列方向におけるレンズ面の曲率を調整
することができ、延いてはそのレンズ素子列方向におけ
る集光率を高めることができる。
【0023】請求項2の固体撮像素子は、各画素列上の
レンズ素子列が、各レンズ素子間毎に両側に切込みが形
成されて基部において一体に連っているが、上部におい
てレンズ素子後とに独立して凸レンズ面を有することを
特徴とするものである。従って、請求項2の固体撮像素
子によれば、各レンズ素子間毎に両側に切込みが形成さ
れているので、レンズ素子列を基部において一体に連り
つつその切込みにより各レンズ素子間を各部にて分離す
ることができ、上部においてレンズ素子毎に独立して凸
レンズ面が形成されるようにできる。
【0024】請求項3の固体撮像素子は、切込みが上か
ら視て三角形又は弧状であることを特徴とするものであ
る。従って、請求項3の固体撮像素子によれば、切込み
の形状が三角形あるいは弧状という単純な形状なので、
切込みを形成し易い。
【0025】請求項4の固体撮像素子は、切込みの形
状、大きさ及び/又は間隔を、有効撮像領域の中央部と
周辺部とで異ならせてなることを特徴とする。従って、
請求項4の固体撮像素子によれば、有効撮像領域の周辺
部において生じる集光中心と開口中心とのずれを切込み
の形状、大きさ及び/又は間隔を変えることにより補償
することができ、延いては有効撮像領域の周辺部におけ
る上記ずれによる感度低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)乃至(C)は本発明固体撮像素子の一つ
の実施例を示すもので、(A)は平面図、(B)は
(A)のB−B線視断面図、(C)は(A)のC−C線
視断面図である。
【図2】図1に示した固体撮像素子のオンチップレンズ
の斜視図である。
【図3】(A)乃至(C)は図1、図2に示した固体撮
像素子の効果を説明するもので、(A)は垂直方向の集
光を説明する断面図、(B)は水平方向の集光を説明す
る平面図、(C)は集光を説明する平面図である。
【図4】本発明固体撮像素子の別の実施例を示す平面図
である。
【図5】本発明固体撮像素子の更に別の実施例を説明す
る平面図である。
【図6】(A)乃至(C)は固体撮像素子の従来例を示
すもので、(A)は平面図、(B)は(A)のB−B線
視断面図、(C)は(A)のC−C線視断面図である。
【図7】(A)乃至(C)は従来の固体撮像素子の問題
点を説明するもので、(A)は垂直方向の集光を説明す
る断面図、(B)は水平方向の集光を説明する平面図、
(C)は集光を説明する平面図である。
【符号の説明】
1 画素 2 開口 3 レンズ素子 5 切込み 7 有効撮像領域 7a 中央部 7b 周辺部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各画素列上のレンズ素子列が、基部にお
    いて一体に連なっているが、上部においてレンズ素子毎
    に独立して凸レンズ面を有することを特徴とする固体撮
    像素子
  2. 【請求項2】 各画素列上のレンズ素子列が、各レンズ
    素子間毎に両側に切込みが形成されて基部において一体
    に連っているが、上部においてレンズ素子毎に独立して
    凸レンズ面を有することを特徴とする
  3. 【請求項3】 切込みが上から視て三角形又は弧状であ
    ることを特徴とする請求項2記載の固体撮像素子
  4. 【請求項4】 切込みの形状、大きさ及び/又は間隔
    を、有効撮像領域の中央部と周辺部とで異なっているこ
    とを特徴とする請求項2又は3記載の固体撮像素子
JP5281721A 1993-10-14 1993-10-14 固体撮像素子 Pending JPH07113983A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005268356A (ja) * 2004-03-17 2005-09-29 Fuji Photo Film Co Ltd 固体撮像素子
US8075810B2 (en) 2006-05-12 2011-12-13 Sharp Kabushiki Kaisha Process for producing microlens
US9362323B2 (en) 2013-11-13 2016-06-07 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image sensor

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