[发明专利]图像拍摄装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像拍摄装置的拍摄元件结构。

背景技术

近年来，关注使用CCD或CMOS等固体拍摄元件(以下有时称为“拍摄元件”)的数字照相机和数字摄像机的高功能化、高性能化。特别地由于半导体制造技术的进步，正在推进固体拍摄元件中的像素结构的微细化。其结果，实现了固体拍摄元件的像素及驱动电路的高集成化。为此，仅几年间拍摄元件的像素数就从100万像素显著增加到1000万像素。其另一方面，由于伴随着拍摄元件的多像素化，1像素接受的光的量(光量)下降了，所以引起所谓的照相机灵敏度下降的问题。

并且，在普通彩色照相机中，由于在拍摄元件的各光传感部上配置以颜料为色素的减色型滤色片，所以光利用率相当低。例如，在以红(R)1像素、绿(G)2像素、蓝(B)1像素为基本结构的单色(ベイヤ一)型的滤色片中，R滤色片使R光透过，吸收G光、B光。G滤色片使G光透过，吸收R光、B光。B滤色片使B光透过，吸收R光、G光。即，由于透过各滤色片的光是RGB三色中的1色，其它的2色被滤色片吸收，所以可利用的光是入射到滤色片的可见光的约1/3。

为了解决灵敏度低的问题，在专利文献1中公开了一种在拍摄元件的受光部安装微透镜阵列(microlens array)来增加受光量的方法。根据此方法，通过用微透镜聚焦，就能实质上提高光数值孔径(numerical aperture)。此方法被应用在现在大部分的固体拍摄元件中。如果使用此方法，虽然实质的数值孔径提高了，但没有解决滤色片的光利用率低的问题。

因此，作为同时解决光利用率低和灵敏度低的问题的方法，在专利文献2中公开有对分色镜(dichroic mirror)和微透镜进行组合，具有最大限度地获取光的结构的固体拍摄装置。此装置使用如下多个分色镜，该多个分色镜不吸收光，而是选择性地使特定波段的光透过，并反射其它的波段的光。各分色镜选择仅需要的光，使其入射到对应的光传感部，并使其它的光透过。图10中示出专利文献2中所公开的拍摄元件的剖面图。

根据图10所示的拍摄元件，入射到聚焦微透镜11的光，由内透镜(inner lens)12调整光束后，入射到第一分色镜13。第一分色镜13虽然使红(R)的光透过，但反射其它颜色的光。透过第一分色镜13的光入射到正下方的光传感单元23。由第一分色镜13反射的光入射到相邻的第二分色镜14。第二分色镜14反射绿(G)的光，透过蓝(B)的光。由第二分色镜14反射的绿的光入射到其正下方的光传感单元24。透过第二分色镜14的蓝的光，由第三分色镜15反射，入射到其正下方的光传感单元25。根据图10所示的拍摄元件，入射到聚焦微透镜11的可见光没有被滤色片吸收，其RGB各成分由3个光传感单元有效地检测。

同样地，在专利文献3及专利文献4中也公开了利用光的反射和透过来提高光的利用率的技术。图11(a)示出专利文献3中所公开的2管式彩色照相机的二向色棱镜(dichroic prism)。图11(b)示出专利文献4中所公开的3管式彩色照相机的二向色棱镜。图11(a)所示的二向色棱镜21将入射光分离为G光以外(R·B光)和G光。图11(b)所示的二向色棱镜22将入射光分离为R光、G光、B光。

在专利文献2、3、4中公开的图像拍摄装置中，不使用选择性地透过特定波段的光并吸收其它的波段的光的滤色片。代替此，在使用选择性地透过/反射特定波段的光的光学元件这点上，专利文献2、3、4是共同的。由于使用具备这种颜色分离功能的光学元件，所以大幅度地提高光的利用率。

但是，在专利文献2、3、4中所公开的图像拍摄装置中，有必要设置利用的光学元件的数目的、或分离的颜色的数目的光传感单元。例如，为了检测红、绿、蓝的光，与使用现有的滤色片时的光传感单元的数目相比，有必要将光传感单元的数目增加到3倍。

相对以上的技术，在专利文献5中公开了虽然产生一部分光的损失，但使用分色镜和反射来提高光的利用率的技术。图12示出使用该技术的拍摄元件的剖面图的一部分。如图12所示，在透光性的树脂31内配置分色镜32、33。分色镜32使G光透过，并反射R光、B光。分色镜33使R光透过，并反射G光、B光。