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JP2008091660A - Imaging device - Google Patents

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JP2008091660A
JP2008091660A JP2006271494A JP2006271494A JP2008091660A JP 2008091660 A JP2008091660 A JP 2008091660A JP 2006271494 A JP2006271494 A JP 2006271494A JP 2006271494 A JP2006271494 A JP 2006271494A JP 2008091660 A JP2008091660 A JP 2008091660A
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JP
Japan
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light
optical waveguide
incident
light receiving
receiving element
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006271494A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeharu Tani
武晴 谷
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.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
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Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
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Abstract

【課題】光導波路を反射する時の光の減衰を抑制し、イメージセンサの中央部と周辺部とで生じる受光量差を小さくする。
【解決手段】CCDイメージセンサ12には、受光素子20の上に光導波路31が設けられている。光導波路31には入射光を反射して受光素子20に導くための光反射層32が設けられている。光導波路31と結像レンズとにより、CCDイメージセンサ12に対する被写体光の入射角が適切な角度となる。光導波路31に入射する入射光の主光線は、1回の反射又は光導波路31で反射を行わずに受光素子20に到達する。
【選択図】図3
An object of the present invention is to suppress attenuation of light when reflecting an optical waveguide and reduce a difference in received light amount generated between a central portion and a peripheral portion of an image sensor.
An optical waveguide 31 is provided on a light receiving element 20 in a CCD image sensor 12. The optical waveguide 31 is provided with a light reflecting layer 32 for reflecting incident light and guiding it to the light receiving element 20. The incident angle of the subject light with respect to the CCD image sensor 12 becomes an appropriate angle by the optical waveguide 31 and the imaging lens. The principal ray of incident light incident on the optical waveguide 31 reaches the light receiving element 20 without being reflected once or reflected by the optical waveguide 31.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、各受光素子に入射光を導く光導波路が設けられた撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus provided with an optical waveguide that guides incident light to each light receiving element.

デジタルカメラに用いられるイメージセンサとして、CCDイメージセンサとCMOSイメージセンサが知られている。いずれのイメージセンサも、光学像を画素ごとの信号電荷に変換する複数の受光素子を備えており、得られた信号電荷から画像信号を生成する。イメージセンサは高解像度の画像が記録できるように高画素化が進んでいる。高画素化のために画素密度を高めると、1つの受光素子が光を受ける受光面積が小さくなる。そこで、受光素子の前方に入射光を集光するマイクロレンズを設け、光の利用効率を高めたイメージセンサが従来から知られている。   CCD image sensors and CMOS image sensors are known as image sensors used in digital cameras. Each image sensor includes a plurality of light receiving elements that convert an optical image into signal charges for each pixel, and generates an image signal from the obtained signal charges. Image sensors have been increasing in number of pixels so that high-resolution images can be recorded. When the pixel density is increased to increase the number of pixels, the light receiving area where one light receiving element receives light is reduced. In view of this, an image sensor in which a microlens that collects incident light is provided in front of the light receiving element to improve the light use efficiency has been known.

また、受光素子とマイクロレンズの間に入射光を受光素子に導く光導波路を設け、受光素子に直接到達できない光を光導波路によって反射し、光の進路を曲げることで受光素子に到達する光の量を増加させたイメージセンサが知られている(特許文献1ないし4参照)。光導波路は、例えば受光素子とマイクロレンズの間に設けられた光反射率の高い反射層からなり、反射層により入射光の減衰を抑制し、イメージセンサの感度を向上させる。
特開平5−283661号公報 特開平7−45805号公報 特開2000−150845号公報 特開2002−359363号公報
In addition, an optical waveguide that guides incident light to the light receiving element is provided between the light receiving element and the microlens. Light that cannot reach the light receiving element directly is reflected by the optical waveguide, and the light reaching the light receiving element is bent by bending the light path. An image sensor with an increased amount is known (see Patent Documents 1 to 4). The optical waveguide is formed of a reflective layer having a high light reflectivity provided between the light receiving element and the microlens, for example, and the reflection layer suppresses the attenuation of incident light and improves the sensitivity of the image sensor.
JP-A-5-283661 JP 7-45805 A JP 2000-150845 A JP 2002-359363 A

しかしながら、イメージセンサに被写体像が形成される際、イメージセンサの中央部では入射角が小さく、光がほぼ垂直に入射するのに対し、イメージセンサの周辺部では入射角が大きく、光が斜め方向から入射する。すなわち、イメージセンサの中央部と周辺部とでは光の入射角度が異なり、イメージセンサの周辺部では入射光が光導波路を反射する回数が多くなる。光導波路を設けていても、反射に伴う光の減衰は少なからず発生するため、反射回数の多いイメージセンサの周辺部の受光素子は中央部に比べて感度が低下するという欠点がある。   However, when a subject image is formed on the image sensor, the incident angle is small at the center of the image sensor and the light is incident almost vertically, whereas the incident angle is large at the peripheral part of the image sensor and the light is inclined. Incident from. That is, the incident angle of light is different between the central portion and the peripheral portion of the image sensor, and the number of times the incident light reflects on the optical waveguide increases at the peripheral portion of the image sensor. Even if an optical waveguide is provided, light attenuation due to reflection occurs not a little, but there is a disadvantage that the sensitivity of the light receiving element in the peripheral part of the image sensor having a large number of reflections is lower than that in the central part.

本発明は、上記問題点に着目し、イメージセンサの中央部と周辺部とで受光素子の感度の偏りを小さくできる撮像装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of reducing the sensitivity deviation of the light receiving elements between the central portion and the peripheral portion of the image sensor by paying attention to the above problems.

上記目的を達成するために、本発明は、被写体像を形成する結像レンズと、被写体像を画素ごとの信号電荷に変換する複数の受光素子と、入射光を反射してこれを各受光素子に導く複数の光導波路とを備え、前記結像レンズから前記受光素子に入射する入射光の主光線が、前記光導波路で反射される回数を1回以下にしたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides an imaging lens for forming a subject image, a plurality of light receiving elements for converting the subject image into signal charges for each pixel, and reflecting incident light to each light receiving element. And a plurality of optical waveguides guided to the light receiving element, wherein the principal ray of incident light incident on the light receiving element from the imaging lens is reflected by the optical waveguide one time or less.

前記光導波路は、前記受光素子の上に筒状に形成され、その内部を入射光が通過する光反射層を備え、前記光導波路に入射する入射光の主光線の入射角をθ1、前記光導波路の屈折率をN1、前記光導波路の長さをL1、幅をD1とした時に、tan(θ1/N1)≦D1/L1を満たすことを特徴とする。   The optical waveguide is formed in a cylindrical shape on the light receiving element, includes a light reflection layer through which incident light passes, and an incident angle of a chief ray of incident light incident on the optical waveguide is θ1. When the refractive index of the waveguide is N1, the length of the optical waveguide is L1, and the width is D1, tan (θ1 / N1) ≦ D1 / L1 is satisfied.

前記光導波路は、周囲の透光体よりも屈折率が高く、柱状に形成された高屈折率層を備えることを特徴とする。   The optical waveguide includes a high refractive index layer having a higher refractive index than a surrounding transparent body and formed in a columnar shape.

前記結像レンズからの入射光を各受光素子に集光させる複数の集光レンズを備え、この集光レンズを設ける位置を、前記複数の受光素子が配列された受光面の中心側にずらしたことを特徴とする。   A plurality of condensing lenses for condensing incident light from the imaging lens on each light receiving element are provided, and the position where the condensing lenses are provided is shifted to the center side of the light receiving surface on which the plurality of light receiving elements are arranged. It is characterized by that.

前記結像レンズから前記受光素子に最大の入射角で入射する光線が、前記光導波路で反射される回数を1回以下にしたことを特徴とする。   The number of times that the light beam incident from the imaging lens to the light receiving element at the maximum incident angle is reflected by the optical waveguide is one or less.

本発明によれば、結像レンズから受光素子に入射する入射光の角度と、光導波路の構造とを最適化し、入射光の主光線が光導波路を反射する回数を1回以下にしているから、イメージセンサの周辺部に入射する光であっても、光導波路を反射することによる入射光の損失を最小限度に抑えることができる。すなわち、イメージセンサの周辺部に位置する受光素子によって検出できる光の量が増加し、画像の周辺部の光量が低下するシェーディングを軽減する効果が得られる。   According to the present invention, the angle of incident light incident on the light receiving element from the imaging lens and the structure of the optical waveguide are optimized, and the number of times the principal ray of the incident light is reflected on the optical waveguide is less than one. Even for light incident on the periphery of the image sensor, the loss of incident light due to reflection on the optical waveguide can be minimized. That is, the amount of light that can be detected by the light receiving element located in the peripheral portion of the image sensor is increased, and an effect of reducing shading that reduces the light amount in the peripheral portion of the image can be obtained.

図1において、撮像装置10は、入射した被写体光を結像させ、被写体像を形成する結像レンズ11と、結像レンズ11により形成された被写体像を画像信号として光電変換するCCDイメージセンサ12とによって構成される。結像レンズ11は、例えば複数枚のレンズによって構成され、光軸11aを有する。CCDイメージセンサ12は、結像レンズ11の像面上に設けられている。周知のように、物体面13上の特定の物点からの光が結像する時、光軸11aから離れた物点からの主光線は、CCDイメージセンサ12に入射する角度が大きく、CCDイメージセンサ12に対して傾斜して入射する。また、光軸11aに近い物点からの主光線はCCDイメージセンサ12に入射する角度が小さく、CCDイメージセンサ12にほぼ垂直に入射する。なお、光軸11a上にない物点からの上限光線と下限光線は、主光線よりも入射角度が大きい光線と入射角度が小さい光線になる。   In FIG. 1, an imaging apparatus 10 forms an image of incident subject light, forms an object image, and a CCD image sensor 12 that photoelectrically converts the object image formed by the image forming lens 11 as an image signal. It is comprised by. The imaging lens 11 is constituted by a plurality of lenses, for example, and has an optical axis 11a. The CCD image sensor 12 is provided on the image plane of the imaging lens 11. As is well known, when light from a specific object point on the object plane 13 forms an image, the chief ray from the object point away from the optical axis 11a has a large incident angle on the CCD image sensor 12, and the CCD image Incidently incident on the sensor 12. Further, the chief ray from an object point close to the optical axis 11a has a small incident angle on the CCD image sensor 12 and enters the CCD image sensor 12 almost perpendicularly. In addition, the upper limit light beam and the lower limit light beam from an object point not on the optical axis 11a are a light beam having a larger incident angle and a light beam having a smaller incident angle than the principal ray.

図2において、CCDイメージセンサ12は、周知のように、平面状に配列されたフォトダイオードからなる複数の受光素子20を備えている。受光素子20により検出された光は、受光量に応じた信号電荷として蓄積される。CCDイメージセンサ12は、インターライン転送方式のCCDイメージセンサであり、垂直転送CCD21と水平転送CCD22が設けられている。垂直転送CCD21は、垂直方向に配列した複数の受光素子20で発生した信号電荷を転送する。水平転送CCD22は、複数の垂直転送CCD21の最終段に共通に接続され、垂直転送CCD21がそれぞれ転送する信号電荷を水平転送する。   As shown in FIG. 2, the CCD image sensor 12 includes a plurality of light receiving elements 20 made of photodiodes arranged in a plane. The light detected by the light receiving element 20 is accumulated as a signal charge corresponding to the amount of light received. The CCD image sensor 12 is an interline transfer type CCD image sensor, and is provided with a vertical transfer CCD 21 and a horizontal transfer CCD 22. The vertical transfer CCD 21 transfers signal charges generated by the plurality of light receiving elements 20 arranged in the vertical direction. The horizontal transfer CCD 22 is connected in common to the last stage of the plurality of vertical transfer CCDs 21, and horizontally transfers the signal charges transferred by the vertical transfer CCD 21.

蓄積された信号電荷は、受光素子20と垂直転送CCD21とを接続する読み出し転送ゲートを介して、所定の読み出し周期ごとに垂直転送CCD21に読み出される。垂直転送CCD21は、読み出された信号電荷を水平転送CCD22に向かって一段ずつ転送する垂直転送を行う。水平転送CCD22は、垂直転送CCD21の各最終段から転送される信号電荷を受け取り、一段分の信号電荷を出力アンプ23に向けて水平転送を行う。出力アンプ23は、水平転送CCD22から出力される信号電荷の電荷量に応じた電圧信号を画像信号として出力する。   The accumulated signal charges are read to the vertical transfer CCD 21 at predetermined read cycles via a read transfer gate connecting the light receiving element 20 and the vertical transfer CCD 21. The vertical transfer CCD 21 performs vertical transfer in which the read signal charges are transferred to the horizontal transfer CCD 22 step by step. The horizontal transfer CCD 22 receives the signal charge transferred from each final stage of the vertical transfer CCD 21, and performs horizontal transfer of the signal charge for one stage toward the output amplifier 23. The output amplifier 23 outputs a voltage signal corresponding to the amount of signal charge output from the horizontal transfer CCD 22 as an image signal.

図3において、垂直転送CCD21の上方には、転送電極26と、転送電極26の上面部及び側面部を覆う酸化シリコンからなる絶縁層27と、絶縁層27を覆う遮光層29とが形成されている。遮光層29には、受光素子20の上に開口部30が形成されており、受光素子20に光を入射させ、垂直転送CCD21に光が侵入することを防止する。遮光層29は、タングステン又はアルミニウム等の遮光性材料から形成されている。   In FIG. 3, a transfer electrode 26, an insulating layer 27 made of silicon oxide covering the top and side portions of the transfer electrode 26, and a light shielding layer 29 covering the insulating layer 27 are formed above the vertical transfer CCD 21. Yes. In the light shielding layer 29, an opening 30 is formed on the light receiving element 20, and the light is incident on the light receiving element 20 to prevent the light from entering the vertical transfer CCD 21. The light shielding layer 29 is made of a light shielding material such as tungsten or aluminum.

開口部30には光導波路31が設けられている。光導波路31は、二酸化シリコン等の透明絶縁性材料が充填され、その周囲に高反射率の金属からなる光反射層32を備えている。光反射層32に用いる高反射材料としては、例えばアルミニウム、銀、金がある。光反射層32は、入射光が受光素子20に到達する前に遮光層29で反射又は吸収されることを防ぎ、入射光が受光素子20に到達できるように導くことで光の損失を抑える。   An optical waveguide 31 is provided in the opening 30. The optical waveguide 31 is filled with a transparent insulating material such as silicon dioxide, and includes a light reflecting layer 32 made of a metal having a high reflectivity. Examples of the highly reflective material used for the light reflecting layer 32 include aluminum, silver, and gold. The light reflection layer 32 prevents incident light from being reflected or absorbed by the light shielding layer 29 before reaching the light receiving element 20, and suppresses light loss by guiding the incident light to reach the light receiving element 20.

遮光層29と光導波路31の上には平坦化層33が形成されている。平坦化層33は、BPSG(Boron Phosphorous Silicate Glass)からなる。開口部30の上には、赤、緑、青などの特定の色の光を透過させるカラーフィルタ34が設けられている。カラーフィルタ34の上には、入射光を集光する凸状のマイクロレンズ35が設けられている。なお、受光素子20の受光面の中心と、光導波路31の中心と、マイクロレンズ35の中心は同一軸上に位置している。   A planarizing layer 33 is formed on the light shielding layer 29 and the optical waveguide 31. The planarizing layer 33 is made of BPSG (Boron Phosphorous Silicate Glass). A color filter 34 that transmits light of a specific color such as red, green, or blue is provided on the opening 30. On the color filter 34, a convex microlens 35 for condensing incident light is provided. The center of the light receiving surface of the light receiving element 20, the center of the optical waveguide 31, and the center of the microlens 35 are located on the same axis.

図4において、入射光が光導波路31を反射する際にも、反射に伴う入射光の損失が発生する。このため、結像レンズ11には光導波路31の構造に適したものが用いられ、入射光が光導波路31を反射する回数を制限し、光の損失を抑えている。結像レンズ11がCCDイメージセンサ12に適したものであるためには、光導波路31の内部の屈折率をN1、光導波路31の長さをL1、光導波路31の幅をD1とした時に、tan(θ1/N1)≦D1/L1、として表される入射角θ1で入射光が光導波路31に入射することを条件とする。   In FIG. 4, when incident light reflects the optical waveguide 31, a loss of incident light due to reflection occurs. For this reason, the imaging lens 11 is suitable for the structure of the optical waveguide 31, and the number of times the incident light is reflected by the optical waveguide 31 is limited to suppress light loss. In order for the imaging lens 11 to be suitable for the CCD image sensor 12, when the refractive index inside the optical waveguide 31 is N1, the length of the optical waveguide 31 is L1, and the width of the optical waveguide 31 is D1, The condition is that incident light is incident on the optical waveguide 31 at an incident angle θ1 expressed as tan (θ1 / N1) ≦ D1 / L1.

光導波路31の長さL1は、転送電極26及び絶縁層27及び遮光層29の厚さの合計値とほぼ等しく、光導波路31の幅D1はCCDイメージセンサ12の画素密度に応じた受光素子20の受光面の広さとほぼ等しい。光導波路31の構造が決まると、光導波路31に入射する際の主光線の入射角の上限値が決まる。また、この上限値が決まると、主光線が結像レンズ11からCCDイメージセンサ12に入射する際に許容される最大入射角が求められ、CCDイメージセンサ12に最適な組み合わせとなる結像レンズ11の画角等が決まる。   The length L1 of the optical waveguide 31 is substantially equal to the total thickness of the transfer electrode 26, the insulating layer 27, and the light shielding layer 29, and the width D1 of the optical waveguide 31 is the light receiving element 20 corresponding to the pixel density of the CCD image sensor 12. Is approximately equal to the width of the light receiving surface. When the structure of the optical waveguide 31 is determined, the upper limit value of the incident angle of the principal ray when entering the optical waveguide 31 is determined. When the upper limit value is determined, the maximum incident angle allowed when the principal ray is incident on the CCD image sensor 12 from the imaging lens 11 is obtained, and the imaging lens 11 that is optimally combined with the CCD image sensor 12 is obtained. The angle of view is determined.

このように決められた結像レンズ11を用いることで、各受光素子に入射する入射光の主光線は、光導波路31を1回反射して受光素子20に入射するか、光導波路31を反射せずに受光素子20に直接入射することができる。所定の物点からの主光線が、光導波路31での反射回数が複数回にならないことで、光導波路31での反射による入射光の減衰は効果的に抑えられる。特に、CCDイメージセンサ12の周辺部に入射する光は、入射角度が大きいために光導波路31における反射回数が多くなりやすいが、光導波路31での反射回数が1回以下になることにより、CCDイメージセンサ12の中央部と周辺部で生じる受光量差を小さくすることができる。   By using the imaging lens 11 determined in this manner, the principal ray of incident light incident on each light receiving element is reflected once on the optical waveguide 31 and incident on the light receiving element 20 or reflected on the optical waveguide 31. Without being incident on the light receiving element 20. Since the principal ray from a predetermined object point is not reflected a plurality of times in the optical waveguide 31, the attenuation of incident light due to the reflection in the optical waveguide 31 is effectively suppressed. In particular, the light incident on the periphery of the CCD image sensor 12 tends to increase in the number of reflections in the optical waveguide 31 due to the large incident angle. The difference in the amount of received light that occurs between the central portion and the peripheral portion of the image sensor 12 can be reduced.

次に本発明の第2実施形態について説明する。CCDイメージセンサ40には、受光素子20の上に透明な高屈折率層41を備えた光導波路42が設けられている。光導波路42は、高屈折率層41と遮光層29との間、すなわち高屈折率層41の周囲には平坦化層43を構成する低屈折率材料が充填されている。光導波路42は、高屈折率層41がコア、平坦化層43がクラッドとして作用し、高屈折率層41に入射した光を全反射して受光素子20に導く。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. The CCD image sensor 40 is provided with an optical waveguide 42 having a transparent high refractive index layer 41 on the light receiving element 20. The optical waveguide 42 is filled with a low refractive index material constituting the planarizing layer 43 between the high refractive index layer 41 and the light shielding layer 29, that is, around the high refractive index layer 41. In the optical waveguide 42, the high refractive index layer 41 functions as a core and the planarization layer 43 functions as a cladding, and totally reflects light incident on the high refractive index layer 41 and guides it to the light receiving element 20.

このような構造の光導波路42を備えたCCDイメージセンサ40と結像レンズの組み合わせを決めるためには、光導波路42の長さ(高屈折率層41の厚さ)をL1、光導波路42の幅(高屈折率層41の幅)をD1、高屈折率層41の屈折率をN1とした時に、tan(θ1/N1)≦D1/L1、を満たす入射角θ1で高屈折率層41に主光線が入射することが条件となる。この条件を満たす結像レンズを用いることにより、高屈折率層41に入射した主光線は、光導波路42で1回反射されて受光素子20に入射するか、光導波路42で反射されずに受光素子20に直接入射することができる。すなわち、光導波路42で複数回の反射によって減衰する主光線が生じないので、CCDイメージセンサ40の中央部と周辺部とで光導波路42を反射することに起因する受光量の差が小さくなる。   In order to determine the combination of the CCD image sensor 40 including the optical waveguide 42 having such a structure and the imaging lens, the length of the optical waveguide 42 (the thickness of the high refractive index layer 41) is set to L1, and the optical waveguide 42 When the width (the width of the high refractive index layer 41) is D1 and the refractive index of the high refractive index layer 41 is N1, the high refractive index layer 41 has an incident angle θ1 that satisfies tan (θ1 / N1) ≦ D1 / L1. The condition is that the chief ray is incident. By using an imaging lens that satisfies this condition, the principal ray incident on the high refractive index layer 41 is reflected once by the optical waveguide 42 and incident on the light receiving element 20 or received without being reflected by the optical waveguide 42. The light can be directly incident on the element 20. That is, since the chief ray that is attenuated by a plurality of reflections does not occur in the optical waveguide 42, the difference in the amount of received light due to the reflection of the optical waveguide 42 between the central portion and the peripheral portion of the CCD image sensor 40 is reduced.

なお、以上で説明した実施形態は、受光素子の中心と光導波路の中心とマイクロレンズの中心とが同一軸上に位置している。ここで、マイクロレンズをイメージセンサの中心側にずらした場合、光導波路に入射する主光線の入射角度を小さくすることができる。これにより、結像レンズからイメージセンサに入射する被写体光の入射角度が大きくなっても光導波路における主光線の反射回数を1回以下にすることができ、結像レンズの設計が楽になる。   In the embodiment described above, the center of the light receiving element, the center of the optical waveguide, and the center of the microlens are located on the same axis. Here, when the microlens is shifted toward the center of the image sensor, the incident angle of the principal ray incident on the optical waveguide can be reduced. As a result, even when the incident angle of the subject light incident on the image sensor from the imaging lens increases, the number of reflections of the principal ray in the optical waveguide can be reduced to one or less, and the imaging lens can be easily designed.

イメージセンサの中央部と周辺部とで、光導波路における反射に起因する受光量の差をさらに小さくするためには、光導波路に入射した主光線のみならず、主光線よりも入射角が大きい上限光線又は下限光線を含む全ての光線の反射回数が1回以下になることが好ましい。信号電荷の転送路を遮光する遮光層に高い光反射率を有する材料を使用する場合には、遮光層に形成した開口部を光導波路として使用することもできる。本発明に用いるイメージセンサとしては、CCDイメージセンサに限られず、CMOSイメージセンサに適用することも可能である。   In order to further reduce the difference in the amount of light received due to reflection in the optical waveguide between the central part and the peripheral part of the image sensor, not only the principal ray incident on the optical waveguide but also the upper limit where the incident angle is larger than the principal ray It is preferable that the number of reflections of all the light beams including the light beam or the lower limit light beam is 1 or less. When a material having a high light reflectance is used for the light shielding layer that shields the signal charge transfer path, the opening formed in the light shielding layer can also be used as an optical waveguide. The image sensor used in the present invention is not limited to a CCD image sensor, and can be applied to a CMOS image sensor.

撮像装置の構成図である。It is a block diagram of an imaging device. CCDイメージセンサの概念図である。It is a conceptual diagram of a CCD image sensor. CCDイメージセンサの断面図である。It is sectional drawing of a CCD image sensor. 光導波路に入射する主光線の光路を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the optical path of the chief ray which injects into an optical waveguide. 第2実施形態のCCDイメージセンサの断面図である。It is sectional drawing of the CCD image sensor of 2nd Embodiment. マイクロレンズと受光素子の位置関係を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the positional relationship of a micro lens and a light receiving element.

符号の説明Explanation of symbols

10 撮像装置
11 結像レンズ
11a 光軸
12 CCDイメージセンサ
20 受光素子
29 遮光層
31 光導波路
32 光反射層
33 平坦化層
35 マイクロレンズ
40 CCDイメージセンサ
41 高屈折率層
42 光導波路
43 平坦化層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Image pick-up device 11 Imaging lens 11a Optical axis 12 CCD image sensor 20 Light receiving element 29 Light shielding layer 31 Optical waveguide 32 Light reflection layer 33 Flattening layer 35 Microlens 40 CCD image sensor 41 High refractive index layer 42 Optical waveguide 43 Flattening layer

Claims (5)

被写体像を形成する結像レンズと、被写体像を画素ごとの信号電荷に変換する複数の受光素子と、入射光を反射してこれを各受光素子に導く複数の光導波路とを備え、
前記結像レンズから前記受光素子に入射する入射光の主光線が、前記光導波路で反射される回数を1回以下にしたことを特徴とする撮像装置。
An imaging lens that forms a subject image, a plurality of light receiving elements that convert the subject image into signal charges for each pixel, and a plurality of optical waveguides that reflect incident light and guide it to each light receiving element,
An imaging apparatus characterized in that the principal ray of incident light incident on the light receiving element from the imaging lens is reflected by the optical waveguide one time or less.
前記光導波路は、前記受光素子の上に筒状に形成され、その内部を入射光が通過する光反射層を備え、前記光導波路に入射する入射光の主光線の入射角をθ1、前記光導波路の光透過部の屈折率をN1、前記光導波路の長さをL1、幅をD1とした時に、
tan(θ1/N1)≦D1/L1
を満たすことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The optical waveguide is formed in a cylindrical shape on the light receiving element, includes a light reflection layer through which incident light passes, and an incident angle of a chief ray of incident light incident on the optical waveguide is θ1. When the refractive index of the light transmission part of the waveguide is N1, the length of the optical waveguide is L1, and the width is D1,
tan (θ1 / N1) ≦ D1 / L1
The imaging device according to claim 1, wherein:
前記光導波路は、周囲の透光体よりも屈折率が高く、柱状に形成された高屈折率層を備えることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 2, wherein the optical waveguide includes a high-refractive index layer having a higher refractive index than a surrounding transparent body and formed in a columnar shape. 前記結像レンズからの入射光を各受光素子に集光させる複数の集光レンズを備え、この集光レンズを設ける位置を、前記複数の受光素子が配列された受光面の中心側にずらしたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の撮像装置。   A plurality of condensing lenses for condensing incident light from the imaging lens on each light receiving element are provided, and the position where the condensing lenses are provided is shifted to the center side of the light receiving surface on which the plurality of light receiving elements are arranged. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup apparatus is an image pickup apparatus. 前記結像レンズから前記受光素子に最大の入射角で入射する光線が、前記光導波路で反射される回数を1回以下にしたことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein a light beam incident at a maximum incident angle from the imaging lens to the light receiving element is reflected by the optical waveguide one time or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014082310A (en) * 2012-10-16 2014-05-08 Canon Inc Solid-state imaging device, method for manufacturing solid-state imaging device, and imaging system

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