本發(fā)明涉及固態(tài)圖像傳感器和照相機。

背景技術：

日本專利公開No.2007-335723描述了非圓形微透鏡。具體而言，日本專利公開No.2007-335723描述了在光接收區(qū)域的中心部分中布置在平面圖中具有大致圓形形狀的微透鏡以及在遠離光接收區(qū)域的中心部分的部分中布置具有淚滴形狀的微透鏡的固態(tài)圖像感測元件。淚滴形狀具有長軸和短軸，其在與短軸平行的方向上具有最大寬度的部分接近光接收區(qū)域中的中心部分側(日本專利公開No.2007-335723的圖2、段落0021和0022)。長軸的方向與穿過光接收區(qū)域的中心部分的直線的方向匹配。淚滴形狀根據到光接收區(qū)域的中心部分的距離被決定。

在日本專利公開No.2007-335723中描述的發(fā)明概念可被理解為首先決定微透鏡的基本形狀，然后通過根據各微透鏡應被布置的位置旋轉基本形狀來決定各微透鏡的形狀。根據在日本專利公開No.2007-335723中描述的發(fā)明概念，到中心部分的距離相等的微透鏡被理解為具有旋轉對稱性。但是，與排列多個圓形微透鏡相比，當在到中心部分的距離彼此相等的位置上排列分別具有旋轉對稱形狀的多個微透鏡時，存在更多的間隙。這會降低光收集效率。

技術實現要素：

本發(fā)明提供有利于提高光收集效率的技術。

本發(fā)明的第一方面提供一種固態(tài)圖像傳感器，該固態(tài)圖像傳感器包含排列多個微透鏡以構成多個行和多個列的微透鏡陣列，其中，當 與所述多個行平行且穿過作為微透鏡陣列的中心的陣列中心的第一軸和與所述多個列平行且穿過所述陣列中心的第二軸被定義時，所述多個微透鏡中的位于以所述陣列中心為中心的虛擬圓上的微透鏡包含位于第一軸和第二軸中的一個上的第一微透鏡和既不位于第一軸上也不位于第二軸上的第二微透鏡，第一微透鏡和第二微透鏡中的每一個具有非圓形底部形狀，第二微透鏡在穿過第二微透鏡和陣列中心的第二方向上的寬度比第一微透鏡在穿過第一微透鏡和陣列中心的第一方向上的寬度大。

本發(fā)明的第二方面提供一種照相機，該照相機包括：被限定為本發(fā)明的第一方面的固態(tài)圖像傳感器；和被配置為處理從該固態(tài)圖像傳感器輸出的信號的處理器。

根據以下參照附圖對示例性實施例的描述，本發(fā)明的其它特征將變得清楚。

附圖說明

圖1是表示根據本發(fā)明的實施例的固態(tài)圖像傳感器的布置的示圖；

圖2A和圖2B是解釋性地表示根據本發(fā)明的第一實施例的第一微透鏡和第二微透鏡的底部形狀的示圖；

圖3A和圖3B是例示圖2A和圖2B所示的第一微透鏡和第二微透鏡的截面形狀的示圖；

圖4A和圖4B是解釋性地表示根據本發(fā)明的第二實施例的第一微透鏡和第二微透鏡的底部形狀的示圖；

圖5A和圖5B是例示圖4A和圖4B所示的第一微透鏡和第二微透鏡的截面形狀的示圖；

圖6A和圖6B是例示比較例中的第一微透鏡和第二微透鏡的底部形狀的示圖；以及

圖7A和圖7B是例示圖6A和圖6B所示的第一微透鏡和第二微透鏡的截面形狀的示圖。

具體實施方式

以下將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例。

圖1表示根據本發(fā)明的實施例的固態(tài)圖像傳感器1的布置。固態(tài)圖像傳感器1包括其中排列多個微透鏡以構成多個行和多個列的微透鏡陣列MLA。從另一觀點看，固態(tài)圖像傳感器1包括其中各自包含微透鏡的多個像素被排列為構成多個行和多個列的像素陣列PA。除了微透鏡以外，構成像素陣列PA的各像素包含諸如光電二極管的光電轉換器。各像素還可包含濾色片。各像素還可包含被配置為從光電轉換器讀出信號的像素中的電路。像素中的各電路可包含例如輸出與在光電轉換器中產生的電荷對應的信號的放大晶體管。

固態(tài)圖像傳感器1還可包括周邊電路PC。當固態(tài)圖像傳感器1由MOS圖像傳感器構成時，周邊電路PC可包含例如行選擇電路、讀出電路和列選擇電路。行選擇電路選擇像素陣列PA中的各行。讀出電路從像素陣列PA讀出信號。列選擇電路以預定次序從用于由讀出電路從像素陣列PA讀出的一個行的信號中選擇一個信號(與列對應的信號)。即，列選擇電路選擇像素陣列PA中的各列。當固態(tài)圖像傳感器1由CCD圖像傳感器構成時，多個垂直傳送CCD被布置在像素陣列PA中，并且周邊電路PC可包含水平傳送CCD。

注意，為了描述方便，定義與微透鏡陣列MLA的多個行平行且穿過作為像素陣列PA的中心的陣列中心C的第一軸AX1以及與微透鏡陣列MLA的多個列平行且穿過陣列中心C的第二軸AX2。并且，考慮以陣列中心C為中心的虛擬圓VC。虛擬圓VC的半徑是任意的。圖1表示構成像素陣列PA的多個像素中的位于虛擬圓VC上的一些像素。具體而言，圖1表示作為構成像素陣列PA的多個像素中的位于虛擬圓VC上的像素的第一像素P11、P12、P13和P14以及第二像素P2。第一像素P11、P12、P13和P14位于第一軸AX1或第二軸AX2上。第二像素P2既不位于第一軸AX1上也不位于第二軸AX2上。位于第一軸AX1或第二軸AX2上的各像素可包含在第一軸AX1 或第二軸AX2在該像素的區(qū)域中穿過的情況下的像素和/或第一軸AX1或第二軸AX2接觸該像素的區(qū)域的邊界的情況下的像素。雖然存在其它第二像素，但圖1僅示出一個第二像素P2。位于虛擬圓VC上的各像素可被定義為在虛擬圓VC在該像素的區(qū)域中穿過的情況下的像素。各像素可具有通過將像素陣列PA的面積除以像素的數量獲得的值的面積，并且通常被識別為諸如矩形區(qū)域的多邊形區(qū)域。

構成微透鏡陣列MLA的多個微透鏡包含第一微透鏡ML11、ML12、ML13和ML14以及第二微透鏡ML2。第一微透鏡ML11、ML12、ML13和ML14分別是第一像素P11、P12、P13和P14的微透鏡。第二微透鏡ML2是第二像素P2的微透鏡。即，構成微透鏡陣列MLA的多個微透鏡中的位于虛擬圓VC上的微透鏡包含第一微透鏡ML11、ML12、ML13和ML14以及第二微透鏡ML2。第一微透鏡ML11、ML12、ML13和ML14位于第一軸AX1或第二軸AX2上。第二微透鏡ML2既不位于第一軸AX1上也不位于第二軸AX2上。

由第一軸AX1和第二方向DIR2形成的角度可被定義為幅角θ。注意，第二方向DIR2和幅角θ可被理解為提供指示第二微透鏡ML2(第二像素P2)的位置的極坐標的參數。第二方向DIR2和幅角θ依賴于第二像素P2的位置。

通常而言，被布置在距陣列中心C預定距離或更遠距離處的第一像素和第二像素中的每一個可包含非圓形底部形狀。另一方面，被布置在距陣列中心C預定距離或更近距離處的第一像素和第二像素中的每一個可包含圓形底部形狀。預定距離可任意地被確定，可以為像素陣列PA的各短邊的10％、20％、30％或40％的距離?？紤]以陣列中心C為中心且半徑大于預定距離的虛擬圓VC，第一像素P11、P12、P13和P14的第一微透鏡和第二像素P2的第二微透鏡中的每一個具有非圓形底部形狀。

第二微透鏡ML2在穿過第二微透鏡ML2和陣列中心C的第二方向DIR2上的寬度比第一微透鏡ML11在穿過第一微透鏡ML11和陣列中心C的第一方向DIR1上的寬度大。類似地，第二微透鏡ML2 在穿過第二微透鏡ML2和陣列中心C的第二方向DIR2上的寬度比第一微透鏡ML12在穿過第一微透鏡ML12和陣列中心C的第一方向DIR1上的寬度大。類似地，第二微透鏡ML2在穿過第二微透鏡ML2和陣列中心C的第二方向DIR2上的寬度比第一微透鏡ML13在穿過第一微透鏡ML13和陣列中心C的第一方向DIR1上的寬度大。類似地，第二微透鏡ML2在穿過第二微透鏡ML2和陣列中心C的第二方向DIR2上的寬度比第一微透鏡ML14在穿過第一微透鏡ML14和陣列中心C的第一方向DIR1上的寬度大。注意，例如，第一方向DIR1穿過各第一微透鏡的重心和陣列中心C，第二方向DIR2穿過第二微透鏡的重心和該陣列中心。

在一個例子中，第二微透鏡ML2在第二方向DIR2上的寬度可在0°<θ≤45°、90°<θ≤135°、180°<θ≤225°和270°<θ≤315°的范圍內根據θ的增大而增大。在一個例子中，第二微透鏡ML2在第二方向DIR2上的寬度可在45°<θ≤90°、135°<θ≤180°、225°<θ≤270°和315°<θ≤360°的范圍內根據θ的增大而減小。這種布置有利于提高關于第二像素P2中的光電轉換器的光收集效率。

在一個例子中，第一微透鏡ML11、ML12、ML13和ML14中的每一個可具有以與第一方向DIR1平行的直線為對稱軸的線對稱形狀，第二微透鏡ML2可具有以與第二方向DIR2平行的直線為對稱軸的線對稱形狀。

圖2A和圖2B示例性地表示根據本發(fā)明的第一實施例的第一微透鏡ML11和第二微透鏡ML2的底部形狀。各微透鏡的底部形狀為被在與微透鏡陣列MLA平行的面上投影的微透鏡占據的區(qū)域的形狀。第二微透鏡ML2在穿過第二微透鏡ML2和陣列中心C的第二方向DIR2上的寬度W2比第一微透鏡ML11在穿過第一微透鏡ML11和陣列中心C的第一方向DIR1上的寬度W11大。雖然沒有示出，但這還適用于第一微透鏡ML12、ML13和ML14。圖3A表示通過沿與第一方向DIR1平行的直線切割圖2A所示的第一微透鏡ML11所獲得的截面形狀。圖3B示例性地表示通過沿與第二方向DIR2平行的直線 切割圖2B所示的第二微透鏡ML2所獲得的截面形狀。

如在圖2A、圖2B、圖3A和圖3B中例示的那樣，第一微透鏡ML11(ML12、ML13和ML14也同樣)的頂部位置VP1處于從第一微透鏡ML11在第一方向DIR1上的寬度中心CW1向陣列中心C側偏移的位置處。第二微透鏡ML2的頂部位置VP2處于從第二微透鏡ML2在第二方向DIR2的寬度中心CW2向陣列中心C側偏移的位置處。這種布置有利于將斜入射在微透鏡上的光線收集到微透鏡下面的光電轉換器。

沿與第二方向DIR2平行的直線切割的第二微透鏡ML2的截面形狀可包含通過放大沿與第一方向DIR1平行的直線切割的第一微透鏡ML11(ML12、ML13和ML14也同樣)的截面形狀的至少一部分所獲得的形狀?？申P于第一方向DIR1和高度方向兩者或者可僅關于第一方向DIR1完成這種放大。

作為替代地，沿與第二方向DIR2平行的直線切割的第二微透鏡ML2的截面形狀可與沿與第一方向DIR1平行的直線切割的第一微透鏡ML11(ML12、ML13和ML14也同樣)的截面形狀類似。

如圖2A例示的那樣，第一微透鏡ML11的底部外邊緣可包含與第一方向DIR1平行的部分E1和與第一方向DIR1垂直的部分E2。如圖2B例示的那樣，第二微透鏡ML2的底部外邊緣可包含與第二方向DIR2平行的部分E3和與第二方向DIR2垂直的部分E4。

圖6A、圖6B、圖7A和圖7B表示比較例。在比較例中，被布置在虛擬圓VC上的第一微透鏡ML11′和第二微透鏡ML2′中的每一個具有旋轉對稱形狀?？稍跊Q定第一微透鏡ML11′的形狀時創(chuàng)建這種布置，然后，通過旋轉第一微透鏡ML11′所獲得的形狀被決定為第二微透鏡ML2′的形狀。圖6A和圖6B示例性地表示沿與第一方向DIR1平行的直線切割的第一微透鏡ML11′的底部形狀和沿與第二方向DIR2平行的直線切割的第二微透鏡ML2′的底部形狀。圖7A表示沿與第一方向DIR1平行的直線切割圖6A所示的第一微透鏡ML11′所獲得的截面形狀。圖7B示例性地表示通過沿與第二方向DIR2平行的 直線切割圖6B所示的第二微透鏡ML2′所獲得的截面形狀。

在比較例中，可以理解，第二微透鏡ML2′的外邊緣外面的區(qū)域701比圖2A、圖2B、圖3A和圖3B所示的實施例中的大，因此，對光電轉換器的光的光收集效率比該實施例中的低。

以下將參照圖4A、圖4B、圖5A和圖5B描述根據本發(fā)明的第二實施例的固態(tài)圖像傳感器1。注意，在第二實施例中沒有提到的事項可符合第一實施例。圖4A和圖4B示例性地表示根據本發(fā)明的第二實施例的第一微透鏡ML11和第二微透鏡ML2的底部形狀。第二微透鏡ML2在穿過第二微透鏡ML2和陣列中心C的第二方向DIR2上的寬度W2′比第一微透鏡ML11在穿過第一微透鏡ML11和陣列中心C的第一方向DIR1上的寬度W11′大。雖然沒有示出，但這也適用于第一微透鏡ML12、ML13和ML14。圖5A表示通過沿與第一方向DIR1平行的直線切割圖4A所示的第一微透鏡ML11所獲得的截面形狀。圖5B示例性地表示通過沿與第二方向DIR2平行的直線切割圖4B所示的第二微透鏡ML2所獲得的截面形狀。在一個例子中，沿與第二方向DIR2平行的直線切割的第二微透鏡ML2的截面形狀可與沿與第一方向DIR1平行的直線切割的第一微透鏡ML11(ML12、ML13和ML14也同樣)的截面形狀類似。

作為根據上述實施例的固態(tài)圖像傳感器的應用，以下將示例性地描述組裝該固態(tài)圖像傳感器的照相機。照相機的概念不僅包括主要針對拍攝的裝置，而且還包括附帶地具有拍攝功能的裝置(例如，個人計算機或便攜式終端)。照相機包括被例示為上述實施例的根據本發(fā)明的固態(tài)圖像傳感器，以及處理從該固態(tài)圖像傳感器輸出的信號的處理器。該處理器可包含例如A/D轉換器和處理從A/D轉換器輸出的數字數據的處理器。

其它實施例

本發(fā)明的實施例還可以由系統或裝置的計算機實現，該系統或裝置的計算機讀取并且執(zhí)行記錄在存儲介質(其還可以被更完整地稱為“非暫時性計算機可讀存儲介質”)上的計算機可執(zhí)行指令(例如， 一個或多個程序)以便執(zhí)行一個或多個上述實施例的功能，和/或包括用于執(zhí)行一個或多個上述實施例的功能的一個或多個電路(例如，專用集成電路(ASIC))，以及可由該系統或裝置的計算機，例如通過從存儲介質讀取并執(zhí)行計算機可執(zhí)行指令以執(zhí)行一個或多個上述實施例的功能，和/或控制一個或多個電路以執(zhí)行一個或多個上述實施例的功能而執(zhí)行的方法，實現本發(fā)明的實施例。該計算機可以包括一個或多個處理器(例如中央處理單元(CPU)，微處理單元(MPU))，并且可以包括分離的計算機或者分離的處理器的網絡，以便讀取并且執(zhí)行該計算機可執(zhí)行指令。該計算機可執(zhí)行指令可例如被從網絡或者存儲介質提供給計算機。存儲介質可以包括，例如，硬盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、分布式計算系統的存儲設備、光盤(諸如壓縮盤(CD)、數字通用盤(DVD)或者藍光盤(BD)^TM)、閃速存儲器設備和存儲卡等中的一個或多個。

其它實施例

本發(fā)明的實施例還可以通過如下的方法來實現，即，通過網絡或者各種存儲介質將執(zhí)行上述實施例的功能的軟件(程序)提供給系統或裝置，該系統或裝置的計算機或是中央處理單元(CPU)、微處理單元(MPU)讀出并執(zhí)行程序的方法。

雖然已經參考示例性實施例描述了本發(fā)明，但是應當理解本發(fā)明并不限于公開的示例性實施例。所附權利要求的范圍應當被給予最寬泛的解釋，以便包括所有這些修改和等同結構與功能。