[发明专利]固体摄像元件以及摄像装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于数码照相机等的固体摄像元件，尤其涉及可更换透镜的单反式数码照相机中使用的固体摄像元件。

背景技术

近年来，随着数码照相机以及附带照相机功能的手机等的普及，固体摄像元件市场也在显著扩大。另外，可换用例如广角或者长焦距等各种光学透镜的单反式数码照相机也在普及。在这种趋势下，对于数码照相机等的薄型化的要求依然强烈。换言之，意味着照相机部分所使用的透镜成为短焦距，而射入固体摄像元件的光的范围成为广角（从固体摄像元件的入射面的垂直轴开始测量的大角度）。

在CCD型或者CMOS型图像传感器等固体摄像元件中，通过将具有受光元件的多个半导体集成电路（单位像素）排列成二维状而形成摄像区域，并以此将来自被写体的光信号变换成电信号。固体摄像元件灵敏度的定义基于受光元件的输出电流相对于入射光量的大小，因此，为了提高灵敏度，将射入的光着实导入受光元件是重要的要素。

图10是表示现有的一般单位像素300的基本结构的一个例子的图。

该单位像素300如图10所示，由微透镜305、滤色片302、Al配线303、信号传送部304、平坦化层308、受光元件306以及Si基板307构成。在该结构中，垂直射入微透镜305的入射光356（虚线表示的光）被红色（R）、绿色（G）以及蓝色（B）中的任一个滤色片302进行色分离之后，在受光元件306被变换为电信号。由于这种具有微透镜的结构能够获得较高的聚光效率，因此被用在几乎所有的固体摄像元件中。

然而，如上所述，固体摄像元件由二维排列的多个单位像素构成，因此，随着从摄像区域的中央部（中心部）移向周边部，射入单位像素的光的入射角度发生倾斜。其结果，会造成周边部的单位像素的聚光效率比中央部的单位像素低的问题。例如，在通过图10所示的现有的单位像素300受光的情况下，在摄像区域的中央部，由于射入单位像素300的光的入射角度变小（由于成为虚线所表示的入射光356），因此，几乎都在受光元件306被聚光而成为有效光，但在摄像区域的周边部，由于射入单位像素300的光的入射角度变大（由于成为实线所表示的入射光357），因此，入射光357被单位像素300中的Al配线303遮光，而无法到达受光元件306。因此，聚光效率会降低。

对此，现在采用如图11所示的方法，在摄像区域的周边部的单位像素300中，通过使Al配线303和受光元件306向摄像区域的外侧方向（偏向端部）偏离（收缩），来提高入射角度大的入射光357的聚光效率。

另外，作为解决所述聚光效率减少的其他手段，还有通过与入射光的波长等同或者比其小的微细结构，来实现具有有效性的折射率分布的折射率分布型透镜的固体摄像元件（例如，参照专利文献1）。具体是，在固体摄像元件的摄像区域的中心部，通过对被分割成与入射光的波长等同或者比其短的线宽的同心结构的多个带区域进行组合，从而形成具有相对于单位像素的中心对称的有效折射率分布的折射率分布型透镜。另外，在固体摄像元件的摄像区域的周边部，通过对被分割成与入射光的波长等同或者比其短的线宽的同心结构的多个带区域进行组合，并使该同心结构的中心和单位像素的中心相错开（偏移），来形成具有相对于单位像素的中心非对称的有效折射率分布的折射率分布型透镜。根据该结构，即使射入固体摄像元件的周边部的光相对于入射面（受光面）的垂直轴以较大的倾斜角度射入，也能够使入射光在受光元件聚光，从而在固体摄像元件的周边部也能够获得与中央部的灵敏度等同的灵敏度。其结果，如果来自照相机光学透镜的主光线的入射角度是固定的，就能够防止灵敏度降低。

专利文献1：日本特开2006-351972号公报

但是，在来自光学透镜的光的入射角度因更换透镜而变化的情况下，有时光会偏离受光元件。例如，在配线以及受光元件的收缩量或者同心结构的光透过膜中心的偏移量采用的是与安装有长焦距透镜时的入射角度小的光对应的设计的情况下，如果安装广角透镜，就会有入射角度大的光从光学透镜射入，因此入射光的一部分会偏离受光元件而导致灵敏度降低。相对而言，如果为了对应更大角度的入射光而采用收缩或者偏移量被增加的设计的话，相反，在更换成了长焦距透镜时，会有入射角度小的光入射，这还是会导致灵敏度降低。

发明内容

鉴于解决所述问题开发了本发明，本发明的目的在于提供一种即使在入射光的入射角度因更换透镜等而发生了变化的情况下，也能够抑制灵敏度降低的固体摄像元件以及摄像装置。