(57)【要約】【課題】  固体撮像装置から放射される電磁放射ノイズを極力小さくし、固体撮像装置が組み込まれる機器の他機能への影響を少なくすることである。又、これにより機器内部への固体撮像装置の実装位置の自由度を確保することを目的とする。【解決手段】  撮像素子を駆動させるための駆動電気信号を駆動光信号に変換し、第一の光ファイバーを介して前記撮像素子へ伝送し、前記撮像素子より出力される映像電気信号を前記撮像素子内部で映像光信号に変換し、第二の光ファイバーを介して外部へ伝送する構成として従来の導電性材料から成る回路配線を大幅に減らし、固体撮像装置から放射される電磁放射ノイズの減少を実現した。【選択図】図１
2005260524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
素子上の受光エリア内に形成された複数のフォトダイオードと色フィルタと、素子上の受光エリア外に形成されたフォトダイオードと色フィルタと、電気信号を光信号に変換する光変調回路とを有した撮像素子と、
前記撮像素子を駆動させるための駆動電気信号を駆動光信号に変換する前記撮像素子外に設けられた光変調器と、
前記光変調器で変換された前記駆動光信号を、前記撮像素子の受光エリア外に形成された色フィルタの上方に伝送する第一の光ファイバーと、
前記撮像素子上の光変調回路の発光部上方に配置した第二の光ファイバーとを有し、
前記第一の光ファイバーを介して伝送される前記駆動光信号が、前記撮像素子の受光エリア外の前記色フィルタを通過し、該色フィルタ直下のフォトダイオードに照射され該フォトダイオードを介して駆動電気信号に変換され、前記撮像素子の前記受光エリア内で受光した外光が前記受光エリア内の前記色フィルタを通過し、該色フィルタ直下のフォトダイオードに照射され該フォトダイオードを介して映像電気信号に変換され、前記変換された駆動電気信号にもとづいて前記映像電気信号が前記光変調回路に入力され、前記光変調回路に入力された映像電気信号が映像光信号に変換され、変換された映像光信号が前記光変調回路の発光部及び前記第二の光ファイバーを介して外部へ伝送されることを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等のワイヤレスコミュニケーション機器の多機能化が加速しており、内部にカメラモジュールを搭載した製品が開発され市販されている。これらの携帯機器は、常に持ち歩くことが前提となるため、機器の小型化の要求が強い。それにともない搭載される部品の小型化、機器内部での部品の高密度実装が要求されている。
【０００３】
小型の固体撮像装置としては、撮像素子と、回路パターンがプリントされたフレキシブル基板、レンズを含むレンズアッセンブリーとからなり、前記撮像素子は前記フレキシブル基板に実装され、レンズが前記撮像素子の受光エリアに対応するように前記レンズアッセンブリーを配置した構成のものが開示されている。（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）
【０００４】
図６は従来の固体撮像装置の構成を示す図である。撮像素子１、レンズアッセンブリー２、レンズアッセンブリー２を支えるベース３、フレキシブル基板４からなる部品から構成されている。駆動回路５はフレキシブル基板に接続される。
【０００５】
フレキシブル基板は、例えば、ポリエステルフィルム上に、印刷、又はエッチング等により導電性の材料により回路配線を形成したものである。撮像素子は、撮像素子の受光エリアで受光した光を電気信号に変換して外部への出力を行うもので、駆動回路５から前記フレキシブル基板４の導電性材料の回路配線を用いて電気的に撮像素子への信号供給や撮像素子からの信号を出力している。通常、前記回路配線は最低でも電源、グランドを合わせて１４本から１５本必要となる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２４５２１７号公報
【特許文献２】特開２００３−１８８３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の固体撮像装置の構成では、導電性材料の回路配線（電気配線）を用いているため信号遅延、発熱、電磁放射ノイズの発生が問題となっている。特に電磁放射ノイズに関しては、例えば、携帯電話に前記固体撮像装置を組み込んだ場合、固体撮像装置の回路配線から放射される電磁放射ノイズにより携帯電話内部の特に高周波の送受信モジュールに悪影響を与えてしまう。電磁放射ノイズの影響を極力抑えるためには固体撮像装置の実装位置を送受信モジュールからなるべく遠ざければ良いが、固体撮像装置の実装位置が制限される結果となる。また、電磁放射ノイズの影響を完全に解消することはできない。
【０００８】
本発明の目的は、固体撮像装置から放射される電磁放射ノイズを極力小さくし、固体撮像装置が組み込まれる機器の他機能への影響を少なくすることである。又、これにより機器内部への固体撮像装置の実装位置の自由度を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
少なくとも、
素子上の受光エリア内に形成された複数のフォトダイオードと色フィルタと、素子上の受光エリア外に形成されたフォトダイオードと色フィルタと、電気信号を光信号に変換する光変調回路とを有した撮像素子と、
前記撮像素子を駆動させるための駆動電気信号を駆動光信号に変換する前記撮像素子外に設けられた光変調器と、
前記光変調器で変換された前記駆動光信号を、前記撮像素子の受光エリア外に形成された色フィルタの上方に伝送する第一の光ファイバーと、
前記撮像素子上の光変調回路の発光部上方に配置した第二の光ファイバーとを有し、
前記第一の光ファイバーを介して伝送される前記駆動光信号が、前記撮像素子の受光エリア外の前記色フィルタを通過し、該色フィルタ直下のフォトダイオードに照射され該フォトダイオードを介して駆動電気信号に変換され、前記撮像素子の前記受光エリア内で受光した外光が前記受光エリア内の前記色フィルタを通過し、該色フィルタ直下のフォトダイオードに照射され該フォトダイオードを介して映像電気信号に変換され、前記変換された駆動電気信号にもとづいて前記映像信号が前記光変調回路に入力され、前記光変調回路に入力された映像電気信号が映像光信号に変換され、変換された映像光信号が前記光変調回路の発光部及び前記第二の光ファイバーを介して外部へ伝送される固体撮像装置とする。
【発明の効果】
【００１０】
撮像素子を駆動させるための駆動電気信号を駆動光信号に変換し、第一の光ファイバーを介して前記撮像素子へ伝送し、前記撮像素子より出力される映像電気信号を前記撮像素子内部で映像光信号に変換し、第二の光ファイバーを介して外部へ伝送する構成としたので、従来の導電性材料から成る回路配線を大幅に減らすことができ、固体撮像装置から放射される電磁放射ノイズを減少させ、固体撮像装置が組み込まれる機器の他機能への影響をなくすることができる。又、電磁放射ノイズが大幅に減少するので機器内部への固体撮像装置の実装位置に制限がなくなり、実装位置の自由度を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
撮像素子を駆動させるための駆動電気信号を駆動光信号に変換し、第一の光ファイバーを介して前記撮像素子へ伝送し、前記撮像素子より出力される映像電気信号を前記撮像素子内部で映像光信号に変換し、第二の光ファイバーを介して外部へ伝送する構成として従来の導電性材料から成る回路配線を大幅に減らし、固体撮像装置から放射される電磁放射ノイズの減少を実現した。
【実施例１】
【００１２】
本発明の一実施例について、以下、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の固体撮像装置を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。６は撮像素子で、７は外光を受光するための受光エリアである。通常、撮像素子６の受光エリア７はフォトダイオード８、色フィルタ９で構成されるものである。前記フォトダイオード８と前記色フィルタ９は一対に形成されており、一対のフォトダイオード８と色フィルタ９が複数形成されている。本発明の実施例ではさらに、集光率を高めるためのにマイクロレンズ１０が色フィルタ９の上部に設けられている。色フィルタ９は、例えば、原色（ＲＧＢ）又は補色（ＣＭＹＧ）で構成されるものである。
前記受光エリア７で受光した外光はマイクロレンズ１０で集光され、色フィルタ９を通過しフォトダイオード８に照射される。前記によりフォトダイオード８に発生した電荷を電圧に変換し前記受光した光は映像電気信号に変換される。
【００１３】
前記撮像素子６の受光エリア７外には、フォトダイオード１１、色フィルタ１２、マイクロレンズ１３が形成されており、このマイクロレンズ１３の上方部位には第一の光ファイバー１４が配置されている。前記マイクロレンズ１３は無くても良い。本実施例において、前記受光エリア７外に形成される一対のフォトダイオード１１と色フィルタ１２は、例えば３組形成されており、色フィルタ１２はそれぞれ異なる色（例えば、Ｒ・Ｇ・Ｂ）で構成されている。第一の光ファイバー１４は、撮像素子６の外部にある光変調器１５と接続されている。前記光変調器１５では撮像素子６を駆動させるための駆動電気信号が駆動光信号に変換され、前記第一の光ファイバー１４を介して前記変換された駆動光信号が撮像素子６へ伝送されている。フォトダイオード１１、色フィルタ１２、マイクロレンズ１３は、前記光ファイバー１４を介して伝送される駆動光信号を受け、撮像素子６内部で再度駆動電気信号に変化するために設けられたものである。
【００１４】
２６ａ、２６ｂ、２６ｃは撮像素子６に形成された光変調回路（不図示）の発光部（発光デバイス）で、前記撮像素子６上の受光エリア７外の位置に設けられている。該発光デバイス２６ａ、２６ｂ、２６ｃは例えば、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の３原色で構成されている。前記光変調回路は、前述の受光エリア７内のフォトダイオード８、色フィルタ９と、受光エリア７外のフォトダイオード１１、色フィルタ１２が製造される半導体製造プロセス過程において同時に形成することができる。１７は第二の光ファイバーで、前記発光デバイス２６ａ、２６ｂ、２６ｃの上方部位に配置され、第二の光ファイバー１７を介して映像信号を外部へ伝送するために設けられている。
【００１５】
前記構成の固体撮像装置では、撮像素子６を駆動させるための駆動信号が、第一の光ファイバー１４を介して駆動光信号として撮像素子６に入力され、該駆動光信号は、撮像素子６内で駆動電気信号に変換されている。一方受光エリア７で受光した外光は撮像素子６内で映像電気信号に変換されている。該映像電気信号は、前記駆動電気信号に基づき外部へ出力されることになるが、この時、図示しない撮像素子６に設けられている光変調回路へ送られ、該光変調回路により映像電気信号から映像光信号に変換され、前記光変調回路の発光デバイス２６ａ、２６ｂ、２６ｃ及び第二の光ファイバー１７を介して光信号として外部へ伝送される構成である。
【００１６】
前記撮像素子６の上方部位には受光エリア７に対応して図示しないレンズアッセンブリーが配置され、固体撮像装置が構成される。
【００１７】
以下、本発明の固体撮像装置の駆動方法について説明する。
図２は固体撮像装置の駆動方法を説明するための図で、一般的な撮像素子に供給する信号と撮像素子から出力される信号を示している。
マスタークロック１８は撮像素子６内部のロジック回路等（不図示）を駆動させるための基準となる信号である。内部レジスタ制御用クロック１９と内部レジスタ制御データ２０は、撮像素子内部に内蔵されているレジスタの値を書き換えるための信号及びデータである。前記マスタークロック１８、前記内部レジスタ制御用クロック１９、前記内部レジスタ制御データ２０の駆動信号及び電源２５が撮像素子６に供給される。
アナログデータ２１は受光エリア内のフォトダイオードに入射した光を電気信号に変換したものである。水平同期信号２２は出力されるアナログ信号１ラインの同期をとるための信号である。垂直同期信号２３は出力されるアナログ信号１フレーム分の同期を取るための信号である。ピクセルクロック２４は受光エリア内１画素分のアナログ信号に同期を取るための信号である。前記アナログデータ２１、前記水平同期信号２２、前記垂直同期信号２３、前記ピクセルクロック２４が映像信号として撮像素子６から出力される。
【００１８】
図３は前記撮像素子６に入力されるマスタークロック１８、内部レジスタ制御用クロック１９、内部レジスタ制御データ２０のタイミング関係を示す図である。図４は光変調器１５と駆動信号の流れを示す図である。図５は図３の時間軸における光の色を示す図である。
図４に示す光変調器１５の発光デバイス１５ａ、１５ｂ、１５ｃを用いて、例えばマスタークロック１８を青色の発光デバイス１５ａを使って変調する。次に内部レジスタ制御用クロック１９を緑色の発光デバイス１５ｂを使って変調する。最後に内部レジスタ制御データ２０を赤色の発光デバイス１５ｃを使って変調する。このそれぞれ波長の異なる光に変調された駆動信号を一本の第一の光ファイバー１４に入射する。光変調器１５によって変調された光信号が第一の光ファイバー１４を通過するときの時間軸における光の色は、図５に示すようになる。図５の色３０ａは、青色の光と緑色の光が混ざりシアンになる。色３０ｂは緑色と赤色が混ざりイエローになる。同様に色３０ｃは、青色、緑色、赤色が混ざりホワイトすなわち白色になる。前記したように、時間軸で波長の異なる信号が一本の第一の光ファイバー１４の中を通過して撮像素子６へ伝送される。
【００１９】
変調された光は、第一の光ファイバー１４中を通って撮像素子６のマイクロレンズ１３上で集光され、該マイクロレンズ１３の下に位置する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）からなる色フィルタ１２を通過しフォトダイオード１１に照射される。この時、青色の光で変調されたマスタークロック１８は、青色からなる色フィルタの下のフォトダイオードにのみ到達し、そのフォトダイオードに電荷を発生させる。内部レジスタ制御用クロック１９と内部レジスタ制御データ２０もそれぞれ変調された光を通過させる色フィルターの下のフォトダイオードに電荷を発生させる。
【００２０】
それぞれのフォトダイオードに発生した電荷を電圧に変換する回路を通過させることによって、前記第一の光ファイバー１４中を通って伝送される駆動光信号はここで駆動電気信号に変換され、撮像素子６を駆動させるための信号源として利用することができるようになる。
【００２１】
図７は撮像素子６に形成された光変調回路と映像信号の流れを示す図である。
撮像素子６の受光エリア７内に入射した外光は撮像素子６内部で映像電気信号に変換されている。映像電気信号であるアナログデータ２１、水平同期信号２２、垂直同期信号２３、ピクセルクロック２４は、前記駆動電気信号に基づき光変調回路２６へ送られる。ここで、水平同期信号２２と垂直同期信号２３は、論理和回路２７によりミックスされ、一つの信号として光変調回路２６へ送られる。図７に示す光変調回路２６の発光デバイス２６ａ、２６ｂ、２６ｃを用いて、例えばアナログデータ２１を青色の発光デバイス２６ａを使って変調する。次に論理和回路２７によりミックスされた水平同期信号２２と垂直同期信号２３を緑色の発光デバイス２６ｂを使って変調する。最後にピクセルクロック２４を赤色の発光デバイス２６ｃを使って変調する。このそれぞれ波長の異なる光に変調された映像信号を一本の第二の光ファイバー１７に入射し外部機器（例えばディスプレイ等）へ伝送する。前記映像光信号は、外部機器へ入力する際に復調器により電気信号に戻されて利用される。
【００２２】
前記構成の固体撮像装置によれば、入力される駆動信号及び出力される映像信号を光信号として伝送でき、電源及びグランドを除く回路配線（導電性材料からなる電気配線）が必要なくなるので、固体撮像装置から放射される電磁放射ノイズを大幅に減少させさせることができる。また、電磁放射ノイズが大幅に減少するので機器内部への固体撮像装置の実装位置に制限がなくなり、実装位置の自由度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の固体撮像装置を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図
【図２】固体撮像装置の駆動方法を説明するための図で、一般的な撮像素子に供給する信号と撮像素子から出力される信号を示す図
【図３】撮像素子６に入力されるマスタークロック１８、内部レジスタ制御用クロック１９、内部レジスタ制御データ２０のタイミング関係を示す図
【図４】光変調器１５と駆動信号の流れを示す図
【図５】図３の時間軸における光の色を示す図
【図６】従来の固体撮像装置の構成を示す図
【図７】撮像素子６に形成された光変調回路と映像信号の流れを示す図
【符号の説明】
【００２４】
１    撮像素子
２    レンズアッセンブリー
３    ベース
４    フレキシブル基板
５    駆動回路
６    撮像素子
７    受光エリア
８    フォトダイオード
９    色フィルタ
１０    マイクロレンズ
１１    フォトダイオード
１２    色フィルタ
１３    マイクロレンズ
１４    第一の光ファイバー
１５    光変調器
１５ａ  発光デバイス
１５ｂ  発光デバイス
１５ｃ  発光デバイス
１７    第二の光ファイバー
１８    マスタークロック
１９    内部レジスタ制御用クロック
２０    内部レジスタ制御データ
２１    アナログデータ
２２    水平同期信号
２３    垂直同期信号
２４    ピクセルクロック
２５    電源
２６    変調回路
２６ａ  発光デバイス
２６ｂ  発光デバイス
２６ｃ  発光デバイス
【図１】
2005260524.tif 000003
【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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