[发明专利]成像装置

说明书

相关申请

本申请主张2005年7月21日在日本提交的日本专利申请No.2005-210882、No.2005-210883和No.2005-210886的权益，其内容通过参考结合于此。

技术领域

本发明涉及使用半导体成像装置的成像设备，具体而言涉及用于便携终端、便携电话或其他小终端的成像设备。

背景技术

常规地，如日本专利公报No.2004-327914所述，使用半导体成像装置的成像设备包括例如透镜的成像光学系统和例如CCD的半导体成像装置。该成像设备将从目标经由成像光学系统入射的光通过半导体成像装置转换成电信号，并捕捉图像。随着便携装备变得越来越小，成像设备也要求较以往更小且更轻。为此，通过将成像设备的各个部件制成尽可能薄，由此减少成像设备的厚度。

成像设备已经定位为朝着高像素数目的发展方向以及区域尺寸缩小。形成图像的光学系统通常设计成使得最小模糊的圆与像素具有相同尺寸。随着朝尺寸缩小和高像素数目的进一步前进，预计将进入除了使用Snell定律等考虑光线迹线之外还需要考虑光的波动性的区域。

日本专利特开公报No.2004-200231指出，例如当光电二极管的开口为1μm以下时，在红光波长(0.650μm)则需要考虑波动光学效果。该申请还建议，用于垂直传输来自像素的信号的电极设有红色灵敏度范围。

专利申请No.2002-513145的PCT国际申请的公开日文翻译披露了一种如下形式的结构，其中不同颜色的光电二极管沿半导体基板的厚度方向布置。该申请披露了与短波长的光相比，长波长的光更深入半导体基底。

发明内容

本发明要解决的问题

如上所述，常规成像设备减小其部件的尺寸从而减小自身的尺寸和厚度，且已经尝试通过使用非球面玻璃透镜等改善其形成图像的光学系统的性能。

然而，像素进一步微型化以减小半导体成像装置的尺寸从而适应高像素数目，阻碍了已经发展的技术的应用，且因此存在新突破的需求。例如，已经需要考虑日本专利特开公报No.2004-200231中披露的波动光学效应。

另一方面，各个彩色滤光片的像素在常规成像设备中通常布置成二维，且例如Bayer阵列等是公知的。还存在用于该阵列的许多读取方法和彩色校正方法。需要一种能够有效利用这些资源的小的、薄的且高像素数目的成像设备。

鉴于前述背景进行的本发明的目的是提供一种小的、薄的且高像素数目的成像设备。

解决问题的手段

本发明的成像设备包括：半导体成像装置，具有彩色滤光片和多个光电二极管；以及成像光学系统，用于将光从目标引导至该半导体成像装置，其中该半导体成像装置的各个光电二极管的开口直径是依据穿过设于该光电二极管的入射表面侧上的彩色滤光片并到达该入射表面的光的波长来确定。

在这种配置中，当该成像设备的尺寸减小时，易遭受波动光学效应的长波长侧的红色像素的光电二极管的开口制成直径大于用于其他波长的光电二极管的开口的直径。即使对于在长波长侧敏感的光电二极管，通过避免波动光学效应，可以防止输出减小，且可以实现成像设备的尺寸减小。

上述成像设备包括置于该半导体成像装置和该成像光学系统之间的光学滤光片，其中该半导体成像装置的各个光电二极管的开口直径是依据进入与该光电二极管相对应光学滤光片上的区域的光的入射角来确定。

这种配置可以减小由入射角增大引起的图像退化。光学滤光片具有随着入射角变大将光学滤光片的半值波长偏移到短波长侧的性能。如此，长波长侧上红光的衰减变得更大，且因此图像退化加剧。然而，通过使长波长侧上的红色像素的光电二极管的开口直径大于用于其他波长的光的光电二极管的开口，可以防止图像退化。

在上述成像设备中，半导体成像装置的同一线上的像素的高度相等。

在这种配置中，各条线上的像素的尺寸沿高度方向是相同的。因此，有利于半导体成像装置的内部电极的走线，且可以提高布局设计中的灵活度。

本发明的成像设备包括：半导体成像装置，具有彩色滤光片和多个光电二极管；以及成像光学系统，用于将光从目标引导至该半导体成像装置，其中位于该多个光电二极管的至少一部分的入射表面的对立侧上的该半导体成像装置具有用于探测穿过该光电二极管的光的辅助光电二极管。