(57)【要約】【課題】高速度の撮影が可能であり、かつ感度が良好で入射線に対する変換効率が高い撮像素子を提供する。【解決手段】第１の主面および第２の主面を有する基板と、前記基板の第１の端部の側の、前記第１の主面上に形成された、入射光線を電気信号に変換する変換部と、前記変換部に電気的に接続された、複数の電荷蓄積部を接続してなる電気信号蓄積部とからなる素子基板を、複数重ね合わせてなり、前記素子基板の前記変換部が露出するように前記素子基板の前記第１の端部は、隣接する前記素子基板の前記第１の端部に対してずらすように重ね合わせて形成される撮像素子であって、第１の素子基板の側壁面と、第２の素子基板の前記第１の主面が形成する角度を、前記入射線が前記第２の素子基板の前記変換部に到達するよう形成したことを特徴とする撮像素子を用いた。【選択図】          図４
2005026427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面および第２の主面を有する基板と、
前記基板の第１の端部の側の、前記第１の主面上に形成された、入射光線を電気信号に変換する変換部と、
前記変換部に電気的に接続された、複数の電荷蓄積部を接続してなる電気信号蓄積部とからなる素子基板を、複数重ね合わせてなり、
前記素子基板の前記変換部が露出するように前記素子基板の前記第１の端部は、隣接する前記素子基板の前記第１の端部に対してずらすように重ね合わせて形成される撮像素子であって、
第１の素子基板の側壁面と、当該第１の素子基板に隣接する第２の素子基板の前記第１の主面が形成する角度を、前記入射光線が当該側壁面にあたらないよう形成したことを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
前記第１の素子基板の前記第２の主面と、前記第２の素子基板の前記第１の主面が接するように重ね合わせられることを特徴とする請求項１記載の撮像素子。
【請求項３】
前記角度が、鋭角となるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の撮像素子。
【請求項４】
前記入射光線は光学系を介して前記変換部導入され、前記光学系の明るさを示すＦ値をＦとした場合に、前記角度を、９０°−ｔａｎ−１（１／（２×Ｆ））以下としたことを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項記載の撮像素子。
【請求項５】
前記第２の素子基板の前記変換部を、前記第１の素子基板の前記第１の端部を前記第２の素子基板の前記第１の主面に垂直に投影した部分から、前記第１の基板の側にかけて形成したことを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか１項記載の撮像素子。
【請求項６】
第１の主面および第２の主面を有する基板と、
前記基板の第１の端部の側の、前記第１の主面上に形成された、入射光線を電気信号に変換する変換部と、
前記変換部に電気的に接続された、複数の電荷蓄積部を接続してなる電気信号蓄積部とからなる素子基板を、複数重ね合わせてなり、
前記素子基板の前記変換部が露出するように前記素子基板の前記第１の端部は、隣接する前記素子基板の前記第１の端部に対してずらすように重ね合わせて形成される撮像素子であって、
前記素子基板の前記第１の端部の側の側壁面に、前記入射光線を反射する反射面を形成したことを特徴とする撮像素子。
【請求項７】
前記反射面は、前記入射光線の反射率が９５％以上である鏡面からなることを特徴とする請求項６記載の撮像素子。
【請求項８】
前記反射面で反射された前記入射光線は、前記変換部に入射することを特徴とする請求項６または７記載の撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像素子に係り、特には高速度の連続撮影に適する撮像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮像素子とは、例えばフォトダイオードなどの光電変換部と、ＣＣＤ（電荷結合素子）などの電荷蓄積部を有し、２次元の入射光線を電気信号に変換して取り出す素子であり、例えばデジタルカメラやビデオカメラなどに用いられて、映像などの光の情報を電気信号に変換する機能を有している。
【０００３】
例えば、従来の典型的な撮像素子１００の概略図を図１に示す。図１を参照するに、撮像素子１００は、基板１０１上に形成された、光を電気信号に変換する、例えばフォトダイオードなどからなる複数の光電変換部１０２と、当該光電変換部１０２によって光から変換された電荷を輸送する複数の電荷結合素子からなる垂直レジスタ１０３および当該垂直レジスタ１０３から輸送された電荷を輸送する、複数の電荷結合素子からなる水平レジスタ１０４からなる。
【０００４】
前記光電変換部で発生した電荷は、まず垂直レジスタを転送され、次に水平レジスタを転送されて、接続部１０５を介して、例えばアンプ１０６などの増幅回路を介して、外部の回路に転送される。
【０００５】
そのため、前記光電変換部１０２によって変換された信号電荷を外部の回路で読み取る場合、各垂直レジスタごとに走査する必要が有り、信号電荷の読み出しに時間がかかるため、撮影速度の高速化が困難であった。
【０００６】
そこで、次に図２に示すように、複数の光電変換部の信号の読み出しを並列処理とし、かつ複数の光電変換部に接続される、複数の電荷蓄積部を設けることで、撮影速度の高速化を図る方法が提案されている。（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
図２は、撮影の高速化を可能とするために、複数の電荷蓄積部を設けた撮像素子２００の断面図を概略的に示したものである。
【０００８】
図２を参照するに、撮像素子２００は複数の基板２０１を張り合わせた構成からなり、前記基板２０１上には光電変換部２０２と、当該光電変換部に接続される複数の電荷蓄積部２０３Ａからなる、蓄積部群２０３が形成されている。
【０００９】
複数の基板２０１は、隣接する基板に対して、光電変換部２０２が露出するようにして重ねられ、それぞれの基板の光電変換部２０２が、入射光線に曝される構造となっている。
【００１０】
前記光電変換部２０２で発生した電荷は、それぞれの当該光電変換部２０２に接続された電荷蓄積部２０３Ａに蓄積される。また当該電荷蓄積部２０３Ａは、前記光電変換部２０２の側から、前記基板２０１の前記光電変換部２０２が形成された側の反対側へと複数形成されて接続される構造になっている。
【００１１】
このため、前記光電変換部２０２で変換された信号電荷は、逐次複数の電荷蓄積部２０３Ａに蓄積されて、前記蓄積部群２０３に保持され、撮影速度の高速化を可能としている。
【００１２】
また、複数の光電変換部２０２によって形成される段差形状に嵌合するように、ファイバガラス２０４が設置されて、例えば可視光線からなる入射光線Ｌ０は前記光電変換部２０２に、前記ファイバガラス２０４を介して導入される構造になっている。
【００１３】
ここで、前記ファイバガラス２０４を用いている理由を以下に説明する。前記光電変換部２０２が設置される部分には段差があるために、前記ファイバガラスを用いないで前記入射光線Ｌ０を前記光電変換部２０２に導入しようとした場合、前記光電変換部２０２に導入される入射光線が部分的に欠落し、その結果、信号電荷を画像として見た場合に、画像の一部が欠落してしまう現象（ケラレまたはビネッティング）が発生してしまう。そこで、このようなケラレが発生するのを防止するため、前記ファイバガラス２０４を用いて入射光線を導入している。
【００１４】
次に、このような入射光線の欠落によるケラレが発生する理由を、図２のＸ部の拡大図である図３を用いて説明する。
【００１５】
図３は、図２に示した撮像素子１００のＸ部の拡大図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００１６】
図３を参照するに、複数の前記光電変換部２０２は、全てが同一面上に連続的に形成されるわけではなく、例えば面ａ上に形成され、さらに当該面ａから段差Ｄ０、すなわち基板の厚さ分だけ前記面ａから離れた、面ｂ上にも形成される構成となっている。
【００１７】
図３に示した入射光線Ｌ０の一部は入射角度をもって前記光電変換部１０２に入射する。例えば入射光線Ｌ０のうち、入射光線Ｌ０’で示す部分は、前記面ａには光電変換部がないので検出されず、また前記面ｂには前記入射光線Ｌ０’は到達できず、前記基板２０１の側壁面２０１Ａに到達してしまう。
【００１８】
その結果入射光線Ｌ０は、前記光電変換部２０２では検出できず、信号電荷を画像として見た場合に画像の一部が欠落するケラレ、もしくはビネッティングと呼ばれる現象が生じてしまう。
【００１９】
そのため、前記撮像素子２００では、図２に示すようなファイバガラス２０４を用いて、前記光電変換部２０２に対して入射する入射光線の欠落が起きないようにし、画像信号にケラレが生じないようにしている。
【００２０】
【特許文献１】
特開２０００−２８６４０４号公報
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、例えばファイバガラスを用いて入射光線を光電変換部に導入する撮像素子では、当該ファイバガラスと撮像素子の画素ピッチとあわせることが困難であり、さらにファイバガラスでは実際に入射光線があたる面積、いわゆる開口率が６０％程度となってしまうため、感度が低下してしまう問題が生じる。
【００２２】
また、高輝度の被写体を撮影した場合、ファイバ間のクロストークにより、画質が損なわれてしまう場合があった。
【００２３】
本発明では上記の問題を解決した、新規で有用な撮像素子を提供することを課題としている。
【００２４】
本発明の具体的な課題は、高速度の撮影が可能であり、かつ感度が良好で入射光線に対する変換効率が高い撮像素子を提供することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記の課題を解決するために、第１の主面および第２の主面を有する基板と、前記基板の第１の端部の側の、前記第１の主面上に形成された、入射光線を電気信号に変換する変換部と、前記変換部に電気的に接続された、複数の電荷蓄積部を接続してなる電気信号蓄積部とからなる素子基板を、複数重ね合わせてなり、前記素子基板の前記変換部が露出するように前記素子基板の前記第１の端部は、隣接する前記素子基板の前記第１の端部に対してずらすように重ね合わせて形成される撮像素子であって、第１の素子基板の側壁面と、当該第１の素子基板に隣接する第２の素子基板の前記第１の主面が形成する角度を、前記入射光線が当該側壁面にあたらないよう形成したことを特徴とする撮像素子。により、解決する。
【００２６】
本発明によれば、前記入射光線の一部が前記変換部に到達しないために信号の一部が欠落する、いわゆるケラレ現象が生じることを防止して、効率よく入射光線が前記変換部に到達する。
【００２７】
また、本発明は上記の課題を解決するために、第１の主面および第２の主面を有する基板と、前記基板の第１の端部の側の、前記第１の主面上に形成された、入射光線を電気信号に変換する変換部と、前記変換部に電気的に接続された、複数の電荷蓄積部を接続してなる電気信号蓄積部とからなる素子基板を、複数重ね合わせてなり、前記素子基板の前記変換部が露出するように前記素子基板の前記第１の端部は、隣接する前記素子基板の前記第１の端部に対してずらすように重ね合わせて形成される撮像素子であって、前記素子基板の前記第１の端部の側の側壁面に、前記入射光線を反射する反射面を形成したことを特徴とする撮像素子により、解決する。
【００２８】
本発明によれば、前記入射光線の一部が前記変換部に到達しないために信号の一部が欠落する、いわゆるケラレ現象が生じることを防止して、効率よく入射光線が前記変換部に到達する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態に関して、図４〜１１に基づき、以下に説明する。
［第１実施例］
図４は、第１実施例による撮像素子１０を概略的に示した斜視図であり、撮像素子１０は、撮影の高速化を可能とするために、複数の電荷蓄積部を設けた撮像素子である。また、図５には、図４に示した撮像素子１０の、Ａ−Ａ断面図を示し、さらに撮像素子１０に接続される制御装置３０、メモリ４０および光学系２０を示してある。
【００３０】
図４〜５を参照するに、撮像素子１０は複数の、例えばＳｉなどの半導体からなる基板１１を張り合わせた構成からなり、前記基板１１上には、例えばフォトダイオードなどの光電変換素子からなる光電変換部１２と、当該光電変換部１２に接続される、例えば電荷結合素子からなる複数の電荷蓄積部１３Ａからなる、蓄積部群１３が形成されている。
【００３１】
複数の基板１１は、隣接する基板に対して、前記光電変換部１２が露出するようにずらすようにして重ねられ、それぞれの基板の光電変換部１２が、受光部１０Ａを形成して、入射光線に曝される構造となっている。例えば可視光線からなる入射光線Ｌ１は、光学系２０を介して、複数の前記光電変換部１２からなる前記受光部１０Ａに到達する。
【００３２】
前記入射光線Ｌ１が前記光電変換部１２に入射して前記光電変換部１２で発生した電荷は、それぞれの光電変換部１２に接続された前記電荷蓄積部１３Ａに蓄積される。また当該電荷蓄積部１３Ａは、前記光電変換部１２の側から、前記基板１１の前記光電変換部１２が形成された側の反対側へと複数形成されて、それぞれの電荷蓄積部１３Ａが接続された構造になっている。
【００３３】
また、前記光電変換部１２は前記基板１１上に複数形成してもよく、その場合は、複数形成されたそれぞれの光電変換部に前記電荷蓄積部１３Ａが接続され、さらに当該電荷蓄積部１３Ａは隣接する、複数接続された電荷蓄積部１３Ａに接続される構造になっている。
【００３４】
このため、前記光電変換部１２で可視光線Ｌ１より変換された信号電荷は、逐次複数の電荷蓄積部１３Ａに蓄積されて、前記蓄積部群１３に保持されるため、撮影速度の高速化を可能としている。この場合、信号電荷を蓄積する蓄積部群を、光電変換部付近に配置する事無く、当該光電変換部に連なるように連続的に配置することで、光電変換部付近に電荷蓄積部を配置する必要がなくなった。そのために、光電変換部を配置する密度、すなわち画素数を高くすることが可能な構造になっている。
【００３５】
また、前記撮像素子１０は、図示しない接続部を介して制御装置３０と接続され、当該制御装置３０によって、必要に応じて前記蓄積部群１３に蓄積された信号電荷をメモリ４０に格納する、もしくは例えばモニタなどの外部機器に転送することが可能な構造となっている。
【００３６】
従来、前記撮像素子１０の構造では、前記光電変換部１２が設置される部分には段差があるために、前記光電変換部１２に導入される前記入射光線Ｌ１が部分的に欠落し、その結果、信号電荷を画像として見た場合に、ケラレが生じてしまう。その問題を解決するために、本実施例では基板の形状を図６に示すようにしている。
【００３７】
図６は、図５に示した撮像素子１０のＹ部の拡大図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３８】
図６を参照するに、図６の構造において、前記入射光線Ｌ１が導入される側を上として、図６に示す前記基板１１のうち、上の基板を基板１１ａ、下の基板を基板１１ｂとし、また当該基板１１ａの上側の面を面ａａ、当該基板１１ｂの上側の面を面ｂｂとする。
【００３９】
複数の前記光電変換部１２は、全てが同一面上に連続的に形成されるわけではなく、例えば前記光電変換部１２は前記面ａａ上に形成され、さらに当該面ａａから段差Ｄ１、すなわち基板１１ａの厚さ分だけ前記面ａａから離れた、面ｂｂ上にも形成される構成となっている。
【００４０】
図６に示した入射光線Ｌ１の一部は入射角度をもって前記光電変換部１２に入射し、例えば最大入射角度αをもって前記光電変換部１２に到達する。例えば入射光線Ｌ１のうち、入射光線Ｌ１’で示す部分は、前記面ａａには光電変換部がないため、前記面ｂｂに形成された変換部１２によって検出される必要が有る。従来の撮像素子では、例えばファイバガラスなどの入射光線導入のための導入路を用いない場合には、前記基板１１ａの、前記光電変換部１２が形成されている側の側壁面が、前記面ｂｂに対して略垂直になっていたため、前記入射光線Ｌ１’を光電変換部１２で検出することが困難であった。
【００４１】
一方、本実施例では、前記入射光線Ｌ１’を、前記面ｂｂに形成した光電変換部１２により、検出することが可能である。これは、前記基板１１ａの、前記光電変換部１２が形成されている側の側壁面１１Ａが、前記面ｂｂに対して、鋭角となるように形成されており、前記面ｂｂに対して斜めに入射する前記入射光線Ｌ１’を前記側壁面１１Ａで遮ることが無く、前記入射光線Ｌ１’を前記面ｂｂ上に形成された前記光電変換部１２に到達させることが可能な構造となっているためである。
【００４２】
このように、前記面ｂｂに形成された光電変換部１２は、図６に示すＥＸ部にも形成されるために、前記入射光線Ｌ１’を検出可能となっている。すなわち、前記平面ｂｂ上の前記光電変換部１２は、前記基板１１ａの前記光電変換部１２が形成された側の端部１１ａＡを、前記面ｂｂに垂直に降ろした線を、線Ｘ０とすると、当該線Ｘ０から前記基板１１ａの方向に向かって形成されている。このため、前記入射光線Ｌ１’を前記光電変換部１２によって検出することが可能になっている。
【００４３】
このように、前記基板１１ａの側壁面１１Ａが、前記面ｂｂに対して形成する段差角度θを鋭角とすることで、信号電荷に欠損がなく、ケラレのない画像データを得ることが可能となる。
【００４４】
例えば、従来はこのようなケラレの発生を防ぐために、前記受光部１０Ａにファイバガラスを設置して入射光線を光電変換部に導入する方法が用いられることがあった。しかし、当該ファイバガラスと撮像素子の画素ピッチとあわせることが困難であり、さらにファイバガラスでは実際に入射光線がファイバガラスの受光部にあたる面積、いわゆる開口率が６０％程度となってしまうため、感度が低下してしまう問題が生じていた。
【００４５】
また、高輝度の被写体を撮影した場合、ファイバ間のクロストークにより、画質が損なわれてしまう場合があった。
【００４６】
本実施例では、ファイバガラスを用いる事無く、ケラレの発生を防止しているため、このような問題を解決して、高速度の撮影が可能であり、かつ感度が良好であり、またクロストークの影響がないために、入射光線に対する変換効率が高い撮像素子を提供することを可能としている。
【００４７】
次に、前記段差角度θを変化させた場合に、前記光電変換部１２に、前記入射光線Ｌ１が到達する割合をシミュレーションにより算定した結果を図７に示す。図７は、横軸に前記面ｂｂにおける画素位置、縦軸に前記入射光線Ｌ１の、前記画素位置に対する到達率をとったものである。この場合、前記図６に示した段差Ｄ１を１００μｍとし、図５に示した前記光学系の明るさを示すＦ値を１．２２として算定している。
【００４８】
この場合の画素位置とは、図６に示した前記Ｘ０を基準として０とし、前記基板１１ａに向かう側を負、前記基板１１ａから離れる方向を正として示した前記面ｂｂ上における位置を示す。また、この場合の到達率とは、前記光電変換部１２に入射すべき入射光線Ｌ１のうち、例えば段差などの影響によって到達できない割合を減じた、前記画素位置に到達する入射光線の割合を示している。
【００４９】
また、計算結果は、前記段差角度θを、９０°、８５°、８０°、７０°、６０°とした場合の結果を、それぞれ、系列Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５で示してある。
【００５０】
図６を参照するに、例えば前記画素位置を０とした場合には、前記段差角度θを９０°とした場合である系列Ｓ１を例にとると、前記到達率が略０となり、前記入射光線Ｌ１は光電変換部には殆ど入射しないことがわかる。そこで、前記段差角度を８５°、８０°、７０°とした場合には前記到達率が上昇し、６０°とした場合には、前記段差角度θを小さくしたことによる、前記到達率を増大させる改善効果が略収束することがわかる。
【００５１】
このように、前記段差角度θを小さくした場合の前記到達率の改善効果は、図６に示す入射光線Ｌ１の、最大入射角度αに依存する。前記最大入射角度αは前記Ｆ値に依存する値であり前記Ｆ値をＦとすると、α＝ｔａｎ−１（１／（２×Ｆ））で示すことができる。前記光学系２０の場合はＦ値が１．２２であるため、前記最大入射角度αは２２．３°となる。
【００５２】
また、前記到達率を増大させるために必要な前記段差角度θは、θ＝９０°−ｔａｎ−１（１／（２×Ｆ））で示すことができる。そのため、前記到達率を増大させる効果を最大とするためには、前記段差角度θを９０−ｔａｎ−１（１／（２×Ｆ））以下とすればよい。前記光学系２０を用いた場合には、６７．７°となり、前記段差角度θを６７．７°以下とすればよいことがわかる。
【００５３】
また、図６の説明で前記したように、前記画素位置が負となる部分、すなわち図６に示したＥＸ部に前記光電変換部１２を設けることにより、前記画素位置が負となる部分に入射する入射光線を前記光電変換部１２で検出することが可能となり、前記入射光線Ｌ１の到達率を増大させることが可能となる。
【００５４】
また、前記基板１１に、図６に示すような前記側壁面１１Ａを形成する方法としては、例えばブレードダイシングにおいてスピンドル軸を傾けて基板を切削して形成する方法、Ｖ字型のブレードを用いて前記基板１１を切削する方法などを用いることが可能である。また、ウェットエッチング法を用いて形成することも可能であり、いずれの場合も好適である。
［第２実施例］
次に、第１実施例の変形例を、図８に示す。図８は、図４〜６に示した撮像素子１０の変形例である撮像素子２０の、断面図の一部拡大図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。また、図８に示した部分以外は、図４〜６に示した撮像素子１０と同一である。
【００５５】
図８を参照するに、撮像素子２０においては前記基板１１ａの、前記光電変換部１２が形成されている側の側壁面１１Ｂに、前記入射光線Ｌ１を反射するための反射面を形成している。そのために、第１実施例に示した前記撮像素子１０の場合と同様に、前記光電変換部１２に入射する入射光線Ｌ１に欠落がなく、そのために信号電荷に欠損がなくケラレのない画像データを得ることが可能となる。
【００５６】
この場合、例えば前記側壁面１１Ｂを鏡面とすることで、前記側壁面１１Ｂに斜めに入射する、前記入射光線Ｌ１の一部である前記入射光線Ｌ１’を反射して前記光電変換部１２に到達させることが可能となり、実施例１の場合と同様の効果を奏する。
【００５７】
また、この場合、前記反射面の、前記入射光線Ｌ１に対する反射率を９５％以上とすると、前記光電変換部１２に入射する入射光線Ｌ１の損失が少なく、好適である。
【００５８】
また、前記側壁面１１Ｂに反射面を形成する方法としては、例えばブレードダイシングによって前記側壁面１１Ｂを研削して形成する方法があり、その場合、ブレードをダイアモンド流系の細かいものを使用するとより好適である。また、前記側壁面１１Ｂを研磨機で研磨する方法を用いることも可能である。また、例えばＳｉからなる基板の場合は、へき開によるへき開面を前記側壁面とする方法もある。また、ステルスダイシング、ドライエッチング、ウェットエッチングなどの方法を用いてもよい。
【００５９】
また、前記側壁面１１Ｂ上に、例えばアルミニウムなどの金属膜、または反射率の高い有機膜を形成して、反射面とすることも可能である。例えばアルミニウムなどの金属膜を用いた場合には、基板１１と電気的に絶縁するために、例えば基板上に絶縁膜を形成するなどの方法を用いることが必要である。
［第３実施例］
また、図４〜５には前記基板１１の重ね方の一例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記基板１１を様々に重ね合わせて撮像素子を構成することが可能である。この場合、前記光電変換部１２が露出して入射光線を検知できる構造とすればよい。重ね合わせる枚数、形状などは任意に変更することが可能であり、その場合も第１〜２実施例中に記載した場合と同様の効果を奏する。
【００６０】
例えば、前記基板１１を、次に図９に示すように重ね合わせて、撮像素子３０を構成することが可能である。
【００６１】
図９は、前記基板１１を重ね合わせて撮像素子３０を形成した例である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図９を参照するに、前記撮像素子３０は、図４に示した前記撮像素子１０に用いた前記基板１１と同一の基板を用いており、重ね合わせの方法を変更したものである。
【００６２】
複数の基板１１は、前記撮像素子１０の場合と同様に、隣接する基板に対して、前記光電変換部１２が露出するようにずらすようにして重ねられているが、本実施例の場合は、重ねた複数の基板を、向かい合わせるように、それぞれの光電変換部が形成された端部をつき合わせるようにして、受光部１０Ａ’を形成する。
【００６３】
本実施例の場合は、前記撮像素子１０と、受光部の面積を同一にして、かつ基板を重ねる段数を減じることが可能となる。そのため、例えば、光電変換部の段差が小さくなるため、受光部における、前記光学系２０の焦点面からの光電変換部のずれの量が小さくなる効果を奏する。
【００６４】
またこの場合、基板１１の側壁面は、図６に示したように段差角度θをもって斜めに形成してもよく、また図８に示したように反射面を形成してもよく、第１実施例または第２実施例に記載した場合と同様の効果を奏する。
［第４実施例］
また、光電変換部の前記光学系２０の焦点面からのずれ量を小さくするためには次に図１０に示すように前記撮像素子１０を用いることが可能である。
【００６５】
図１０は、前記撮像素子１０を用いる方法の例を示したものである。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００６６】
本実施例では、前記光学系２０の焦点面を２０Ａとすると、撮像素子１０を当該焦点面２０Ａから傾けて使用している。そのため、前記光電変換部１２における前記焦点面２０Ａからのずれ量が、それぞれの光電変換部１２の間で小さくなるという効果を奏する。また、前記撮像素子２０も同様にして用いることが可能である。
【００６７】
このように、撮像素子と光学系との位置関係や、入射光線の導入方法は、様々に変更して用いることが可能であり、その場合も第１実施例や第２実施例の記載した場合と同様の効果を奏する。
［第５実施例］
次に、第１〜４実施例で用いた基板１１の構成の例の詳細について、以下に図１１に基づき、説明する。
【００６８】
図１１は、前記基板１１を概略的に示した平面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。また、説明上、以下、前記基板１１上で前記光電変換部１２が形成された側から前記蓄積部群１３が形成された側に向かう方向をｘ軸方向（横方向）とし、当該ｘ軸方向と直交する方向をｙ軸方向（縦方向）とし、ｘ軸方向の長さを幅、ｙ軸方向の長さを高さと表記する。
【００６９】
図１１を参照するに、前記基板１１上には、複数の前記光電変換部１２が形成されており、例えば、一つの前記光電変換部１２（１画素）の大きさを、幅１５μｍ、高さ１５μｍとする。
【００７０】
例えば、前記光電変換部１２を前記基板１１上に、ｘ軸方向に１２５個、ｙ軸方向に１０００個を配列して、合計で１２５００個形成すると、前記光電変換部１２が形成される部分の幅１２Ｗは１２５×０．０１５＝１．８７５ｍｍ、となり、前記光電変換部１２が形成される部分の高さ１２Ｈは、１０００×０．０１５＝１５ｍｍとなる。
【００７１】
また、例えば一つの前記電荷蓄積部１３Ａの大きさを幅３μｍ、高さ３μｍとし、また一つの前記光電変換部１２（１画素）に連続的に接続される当該電荷蓄積部１３Ａの個数を３００、すなわち撮像素子によって連続で高速度撮影が可能な枚数を３００枚とすると、前記蓄積部群１３を構成する電荷蓄積部１３Ａの個数は、１２５００×３００＝３７５００００個となる。前記蓄積部群１３の面積は、３７５００００×０．００３×０．００３＝３３．７５ｍｍ２となる。前記蓄積部群１３の高さを１５ｍｍ、すなわち前記高さ１２Ｈと同一とすると、当該蓄積部群１３の幅１３Ｗは、３３．７５／１５＝２２．５ｍｍとなる。そのため、基板１１上で、前記光電変換部１２と、前記蓄積部群１３が形成される大きさは、幅２４．３７５ｍｍ、高さ１５ｍｍとなる。
【００７２】
また、基板１１上には、周辺回路やパッドなどを形成する必要があるため、その面積を考慮すると、基板１１の幅ＴＷは２６ｍｍ、高さＴＨは１７ｍｍとなり、面積は４４２ｍｍ２となる。
【００７３】
これは、従来の半導体製造プロセスによって製造が可能な大きさであり、従来の半導体の製造方法を適用して、例えば前記光電変換部１２を構成するフォトダイオード、前記蓄積部群１３を構成する電荷結合素子（ＣＣＤ）などを、例えばＳｉからなる基板１１上に形成することが可能である。
【００７４】
また、実施例には入射光線の例として可視光線を用いる場合を記述したが、可視光線を用いる場合と同様に、赤外線、紫外線なども用いることが可能であり、実施例中に記載した場合と同様の効果を奏する。
【００７５】
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【００７６】
【発明の効果】
本発明によれば、高速度の撮影が可能であり、かつ感度が良好で入射光線に対する変換効率が高い撮像素子を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の撮像素子を概略的に示した図である。
【図２】高速度撮影が可能な従来の撮像素子を概略的に示した図である。
【図３】図２の撮像素子に入射光線が入射する状態を模擬的に示した図である。
【図４】本発明の第１実施例による撮像素子を概略的に示した斜視図である。
【図５】図４の撮像素子の断面図を概略的に示した図である。
【図６】図５の撮像素子に入射光線が入射する状態を模擬的に示した図である。
【図７】図６の撮像素子の光電変換部に入射光線が到達する到達率を示す図である。
【図８】図６の撮像素子の変形例である。
【図９】図４の撮像素子の変形例である。
【図１０】図４の撮像素子の使用方法を模擬的に示した例である。
【図１１】図４の撮像素子を構成する基板を概略的に示した図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，１００，２００  撮像素子
１０１，２０１，１１，１１ａ，１１ｂ  基板
１０２  フォトダイオード
１０３  垂直レジスタ
１０４  水平レジスタ
１０５  接続部
１０６  アンプ
２０２，１２  光電変換部
２０３Ａ，１３Ａ  電荷蓄積部
２０３，１３  蓄積部群
２０４  ファイバガラス
２０  光学系
３０  制御装置
４０  メモリ
１１ａＡ  端部
１０Ａ，１０Ａ’  受光部
ａ，ｂ，ａａ，ｂｂ  面
１１Ａ，１１Ｂ  側壁面
θ  段差角度
α  入射角度
Ｌ０，Ｌ０’，Ｌ１，Ｌ１’  入射光線
Ｄ０，Ｄ１  基板厚さ
１２Ｗ，ＴＷ  幅
１２Ｈ，ＴＨ  高さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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