JP2002125156A - 固体撮像素子及び電子カメラ - Google Patents

固体撮像素子及び電子カメラ

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JP2002125156A JP2001225897A JP2001225897A JP2002125156A JP 2002125156 A JP2002125156 A JP 2002125156A JP 2001225897 A JP2001225897 A JP 2001225897A JP 2001225897 A JP2001225897 A JP 2001225897A JP 2002125156 A JP2002125156 A JP 2002125156A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子カメラの性能バラツキや、装着される交
換レンズの種類等に関わらず、インサイチュでシェーデ
ィングの補正値を得る固体撮像素子を提供する。 【解決手段】 固体撮像素子１００の受光領域１１０は
実効画素部１１０Ａと有効画素部１１０Ｂとに分けられ
ている。有効画素部１１０Ｂの画素１３０，１３０…
は、実効画素部１１０Ａにおけるシェーディングの度合
いを示す信号を出力する。画素１３０，１３０…からの
出力信号は電子カメラの制御部２００Ｄにて、実効画素
部１１０Ａで得られた画像データのシェーディング補正
に用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像素子及び電
子カメラに関し、特にシェーディング補正を好適に行う
ことができる撮像面積の大きな固体撮像素子及びこれを
搭載した電子カメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より電子カメラ用の固体撮像素子と
して、ＣＣＤ型イメージセンサ、ＣＭＯＳ型イメージセ
ンサ、増幅型イメージセンサ等が公知である。従来のＣ
ＣＤ型イメージセンサ１０を図２０に示す。ＣＣＤ型イ
メージセンサ１０は、同図に示すように、半導体基板１
１上に形成された多数の画素１２，１２，…、垂直転送
電極１３、水平転送電極１４、出力アンプ１５によって
構成され、画素１２のフォトダイオード（光電変換素
子）１２ａで発生した電荷は、垂直転送電極１３、水平
転送電極１４、出力アンプ１５を経て、ＣＣＤ型イメー
ジセンサ１０の外部に読み出される。
【０００３】このように構成されたＣＣＤ型イメージセ
ンサ１０においては、その中心（図２０のＸ−ＹのＸ近
傍）の画素１２Ｘでは、図２１に示すように、装着され
たカメラレンズを通過した入射光線Ｌ１１は、マイクロ
レンズ１２ｂ、色フィルタ１２ｃを通って、効率よくフ
ォトダイオード１２ａの中心に集光される。一方、ＣＣ
Ｄ型イメージセンサ１０の周辺部（図２０のＸ−ＹのＹ
近傍）の画素１２Ｙでは、図２２に示すように、その入
射光線Ｌ１２の大部分がフォトダイオード１２ａから外
れてしまい、Ｘ近傍の画素１２Ｘと比較すると、輝度が
著しく低下する（輝度シェーディング）。
【０００４】又、ＣＣＤ型イメージセンサ１０の周辺部
では入射光線Ｌ１２が、画素１２Ｙに対して、より斜め
に入射するため、入射光線Ｌ１２がフォトダイオード
（光電変換素子）１２ａのより端部に入射する。このよ
うに入射光線Ｌ１２の傾きが大きい場合には、当該入射
光線Ｌ１２によって発生した信号電荷が他の画素のフォ
トダイオード（光電変換素子）にて検出されることがあ
り、クロストークが生じる（クロストークシェーディン
グ）。
【０００５】更に、マイクロレンズ１２ｂの屈折率が波
長依存性を持つことから、色フィルタ１２ｃの各色（例
えば、Ｒ，Ｇ，Ｂ）で屈折率が異なる。この波長依存性
は、入射光線Ｌ１２の入射角が傾くにつれて大きくな
る。この結果、ＣＣＤ型イメージセンサ１０の受光領域
１０Ａの中央部（図２０のＸ近傍）と周辺部（Ｙ近傍）
とで色フィルタ１２ｃの各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）毎の集光率
のバランスが異なってしまって、カラーバランスの崩れ
を引き起こす（色シェーディング）。
【０００６】ところで、高級電子カメラ、特に一眼レフ
レックスタイプの電子カメラにおいては、各画素にて高
い感度を維持する必要性があるため、搭載されるＣＣＤ
型イメージセンサ１０の画素１２，１２，…のサイズが
他の機種に比べて大きなものとなっている。又、同時
に、高級電子カメラでは高解像度も要求されるため、画
素数が数百万個となり、受光領域１０Ａの面積が大きな
ＣＣＤ型イメージセンサ１０が用いられる。
【０００７】このようにＣＣＤ型イメージセンサ１０の
受光領域１０Ａの大面積化が進むにつれ、該受光領域１
０Ａの周辺部での入射光線Ｌ１２の傾斜は大きいものと
なり、上記した各種のシェーディングの影響が顕著とな
る。上記した各種のシェーディングを補正して好適な画
像データを取得すべく、近年の高級電子カメラにおいて
は、出荷前に、１台毎にシェーディングの発生度合いを
測定し、斯く測定した値に基づいてシェーディング補正
値を求め、この補正値を１台毎に、内蔵されたＲＯＭに
書き込むという、シェーディング対策が取られている。
【０００８】シェーディングの補正値を求めるに当たっ
ては、先ず、図２３に示すように、ＣＣＤ型イメージセ
ンサ１０の受光領域１０Ａ内の実効画素部１５を中心領
域１５Ａ，中間領域１５Ｂ，端部領域１５Ｃに分割す
る。そして、各々の領域１５Ａ，１５Ｂ、１５Ｃでの輝
度（シェーディングの影響を受けた輝度）を求める。こ
こで中心領域１５Ａから中間領域１５Ｂ、端部領域１５
Ｃに向うにつれて（中心部Ａからの距離が遠くなる程）
シェーディングの影響が大きくなって輝度が低下する。
従って、出荷前の電子カメラに対して、各領域１５Ａ，
１５Ｂ、１５Ｃ毎にシェーディングの度合い（輝度）を
測定し、各領域１５Ａ，１５Ｂ、１５Ｃ間の輝度を比較
し、比較結果を当該電子カメラのＲＯＭに補正テーブル
として書き込んでおくことで、出荷後のユーザによる撮
影時に、当該補正テーブルに基づいて画像データのシェ
ーディング補正が行われる。
【０００９】例えば、中心領域１５Ａでの輝度の測定値
を１００とした場合に、中間領域１５Ｂでの輝度が８
０、端部領域１５Ｃでの輝度が５０となったのであれ
ば、実際に画素１２，１２，…で得られた画素データに
ついて、中間領域１５Ｂで輝度を１００／８０（増倍率
１．２）倍、端部領域１５Ｃでは輝度を１００／５０
（増倍率２．０）倍とすれば、実効画素部１５の全面に
おいて、シェーディングの影響が排除された一様な輝度
の画像データを得ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た出荷前のシェーディング補正には、以下のような不具
合があった。すなわち、ＣＣＤ型イメージセンサ１０が
作り込まれるウェハ（図２０の半導体基板１１）には、
ロット間やウェハ間で製造バラツキが生じる。このウェ
ハの製造バラツキは、当該ウェハに作製される各ＣＣＤ
型イメージセンサ１０毎に微妙な性能のバラツキを生じ
させるため、電子カメラにあっては、１台毎に、シェー
ディング補正値を求めて、これを各ＲＯＭに書き込なけ
ればならない。
【００１１】又、中心領域１５Ａを基準とした中間領域
１５Ｂ，端部領域１５Ｃの各領域毎に求められる増倍率
（補正感度倍率）は、カメラレンズの種類、そのＦ値、
絞り値等によってその値が異なる。例えば、レンズ交換
式の一眼レフレックスタイプの電子カメラの場合、特定
のカメラレンズについて、その開放側では増倍率が２
倍、絞り値を最大にしたときに増倍率が１．１倍となっ
たとしても、カメラレンズを他のカメラレンズに代えた
ときに、開放側で１．５倍、絞り値を最大にしたときに
１．１倍、という具合に変化する。従って、レンズ交換
式の一眼レフレックスタイプの電子カメラにあっては、
出荷前にＲＯＭに書き込むべきシェーディング補正値
（増倍率）の取得が煩雑であり、又、これら補正値（増
倍率）を基に作成される補正テーブルをＲＯＭに書き込
む作業も、そのデータ量が増大する分、煩雑になる。
【００１２】又、電子カメラに装着される交換用のカメ
ラレンズの中には、ズームレンズもあり、このようなズ
ームレンズにあっては撮影毎に焦点距離が変化してシェ
ーディング補正値も変化する。又、シェーディング補正
値は、絞り値に対しても依存性がある。
【００１３】又、電子カメラの性能を高めるべく、補正
対象を輝度シェーディング、色シェーディングに広げれ
ば、書き込むデータ量が増え、必要とされる測定時間も
長くなり、ひいては製造コストの上昇をもたらす。この
ように、上記したシェーディングに関する事情を全て考
慮して、電子カメラの１台毎に、その出荷前にシェーデ
ィングについての測定を行い、更に、その補正値を求め
る等、ＲＯＭに書き込むべきデータ量が膨大になり、製
造コストも飛躍的に上昇することになる。
【００１４】更に、レンズ交換式の一眼レフレックスタ
イプの電子カメラにあっては、その出荷後に、新たに製
品化された交換用のカメラレンズについては、ＲＯＭに
書き込まれた補正値が対応し得ないという問題もある。
ここで、出荷前にシェーディング補正値を１台ずつ電子
カメラのＲＯＭに書き込む手法をとらずに、出荷後に電
子カメラを用いてシェーディング補正用の撮影を行い、
このとき得られた画像データに基づいて、インサイチュ
で、シェーディングの補正値を求めることも可能であ
る。
【００１５】しかし、斯かる手法は、ユーザが自ら電子
カメラによって、無模様で、一様な輝度の被写体を用意
し、これを撮影してシェーディング補正値を求めなけれ
ばならず、又、レンズ交換を行う毎に行わなければなら
ない等、電子カメラの操作が煩雑となり実用的ではな
い。本発明は、このような事情に鑑みてなされたもの
で、電子カメラの個々の性能バラツキや、装着される交
換用のカメラレンズの種類等に拘わらず、インサイチュ
で各種のシェーディング補正値を得ることができる固体
撮像素子及びこれを搭載した電子カメラを提供すること
をその目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項１に記載の光電変換素子は、受光領域に光電変
換素子を有する複数の画素が配置された固体撮像素子に
おいて、前記受光領域の外周に沿ってその内側又は外側
に、シェーディングの度合いを示す信号を出力すること
ができる２以上の光検出部が配置されたものである。こ
れにより、受光領域の外周に沿った複数の位置における
輝度情報（シェーディングの度合いを示す）をモニタす
ることができ、インサイチユでシェーディング補正値を
求めることができる。
【００１７】又、受光領域の外周に沿ってその内側又は
外側に配置された２以上の光検出部間の輝度情報の比較
により、カメラレンズを通過して固体撮像素子に入射す
る画像は、パターンを有するもの、輝度が一様でないも
の等、如何なるものでも、シェーディング補正値を求め
ることができる。これは、通常、最小錯乱円が数十ミク
ロンあるため、少なくとも２〜４画素分の範囲では、実
際のパターンに拘わらずに、あたかも一様なパターンに
よって一様な輝度となっていると考えることができるか
らである。又、固体撮像素子の入射面側に光学的ローパ
スフィルタが使用されているときには、広い範囲に亘っ
て一様な輝度の画像が得られるため、被写体のパターン
有無や照明の均一性等に拘わらずに、常に好適なシェー
ディング補正値を求めることができる。
【００１８】又、請求項２に記載の固体撮像素子は、請
求項１に記載の固体撮像素子において、受光領域が、当
該光電変換素子の出力信号が画像の生成に用いられる実
効画素部と、当該光電変換素子の出力信号が画像の生成
に用いられない有効画素部とに分けられ、前記有効画素
部に含まれる画素の光電変換素子が、前記光検出部とし
て用いられるものである。これにより、実効画素部で得
られた画像データを、有効画素部からの信号に基づい
て、シェーディング補正することができる。
【００１９】又、請求項３に記載の固体撮像素子は、請
求項２に記載の固体撮像素子において、実効画素部の画
素からの出力信号を読み出すための第１の出力部と、有
効画素部の画素からの出力信号を読み出すための第２の
出力部とが、個別に設けられたものである。これによ
り、シェーディング補正値を求めるのに必要なデータを
即座に得ることができる。
【００２０】又、請求項４に記載の固体撮像素子は、請
求項２又は請求項３に記載の固体撮像素子において、有
効画素部の入射面側に所定の開口を有する遮光膜が形成
され、前記所定の開口の中心が当該光電変換素子の中心
から画素毎に予め決定された距離だけずらされたもので
ある。これにより、複数の遮光膜にて遮光された光検出
部における輝度情報を、画素間で互いに比較することが
でき、フォトダイオード（光電変換素子）のどの位置に
光が入射しているかを求めることができる。そして、入
射光線がどの程度の斜め入射角度を有しているかを求め
ることができ、この結果を用いて、シェーディング補正
値をインサイチュで求めることができるようになる。
【００２１】又、請求項５に記載の固体撮像素子は、請
求項２又は請求項３の固体撮像素子において、受光領域
の光電変換素子の入射面に画素毎にマイクロレンズが配
置され、有効画素部のマイクロレンズが、その光軸が当
該光電変換素子の中心から画素毎に予め決定された一定
距離だけずれるように配置されたものである。これによ
って、マイクロレンズの位置が異なる複数の光検出部に
おける輝度情報を画素間で比較することができ、フォト
ダイオード（光電変換素子）のどの位置に光が入射して
いるかを求めることができる。そして、入射光線がどの
程度の斜め入射角度を有しているかを求め、この結果を
用いてシェーディング補正値をインサイチュで求めるこ
とができる。
【００２２】又、請求項６に記載の固体撮像素子は、請
求項５に記載の固体撮像素子において、有効画素部に、
マイクロレンズを有さない基準画素が設けられたもので
ある。これによって、マイクロレンズを有さない画素を
用いた光検出部の輝度信号を基準として、他のマイクロ
レンズを有する画素の光検出部での輝度を比較すること
ができ、より正確な補正値を得ることができる。
【００２３】又、請求項７の固体撮像素子は、請求項２
から請求項６の何れかに記載の固体撮像素子において、
有効画素部に設けられた各画素には複数種類の色フィル
タが配置され、前記光検出部からは、特定の色フィルタ
が配置された画素におけるシェーディングの度合いを示
す信号が出力されるものである。これにより、各色フィ
ルタの特性に応じたシェーディング補正値を求めること
ができる。
【００２４】又、請求項８に記載の電子カメラは、請求
項１から請求項７の何れかに記載の固体撮像素子と、前
記シェーディングの度合いを示す信号に基づいて画像デ
ータの調整を行う画像調整手段とを備えたものであり、
請求項９に記載の電子カメラは、レンズ交換式の一眼レ
フ電子カメラである。これにより、固体撮像素子の光検
出部からの信号を基に、撮像時の補正量を好適に決定で
きるようになる。シェーディング補正に関しては、撮影
時に透過率制御膜等を用いて実効画素部面内において最
適な輝度分布になる様にＥＣ膜等の透過率制御膜の透過
率を面内にて制御した状態で撮影してもよく、或いは、
撮影によって得られた画像データに対してこの補正値を
用いてシェーディング補正をしてもよい。又、両者を組
み合わせてもよい。この結果、シェーディングの補正値
を出荷時に１台毎に測定してＲＯＭに書き込む必要がな
く、コスト、性能ともに優れた電子カメラを提供するこ
とができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明の第１の実施の形態について、添付図面を用いて説明
する。図１は、第１の実施の形態に係る固体撮像素子１
００の全体構成を示す図である。
【００２６】この図に示すように、固体撮像素子１００
の受光領域１１０（図中、太線の破線で示す）は、その
中央部が実効画素部１１０Ａ、この実効画素部１１０Ａ
を囲む部分が有効画素部１１０Ｂとなっている。ところ
で、一般には「有効画素（部）」を「実効画素（部）」
を含む概念として定義することもあるが、本願の「有効
画素部」は、発明を理解しやすくするため、便宜上、上
記のように「受光領域」から「実効画素部」を除外した
ものとして定義している（以下、同じ）。
【００２７】又、実効画素部１１０Ａの近傍（図１では
左端側）には暗電流を測定するためのオプティカルブラ
ック部１１０Ｃが設けられている。このオプティカルブ
ラック部１１０Ｃには、実効画素部１１０Ａと同じ構造
の画素（図示省略）が形成されており、この画素に含ま
れるフォトダイオード（光電変換素子）の入射面が遮光
膜１１４によって完全に遮光されている。これによりオ
プティカルブラック部１１０Ｃの画素から暗電流等のノ
イズ成分を示す信号を出力することができる。
【００２８】ここで、実効画素部１１０Ａには、多数の
画素１２０，１２０…が設けられており、これら画素１
２０，１２０…からの出力信号（画素データ）によっ
て、当該電子カメラで撮影された画像データが生成され
る。ここで有効画素部１１０Ｂは、受光領域１１０の外
周（図中、太い破線で示す）に沿ってその内側に設けら
れている。この有効画素部１１０Ｂの画素（光検出部）
１３０，１３０…は、受光領域１１０の中心から離れて
いるため、製造工程における画素毎の特性のバラツキが
大きいと考えられ、その出力信号を画像データの生成に
用いないようにしている。
【００２９】しかし、この有効画素部１１０Ｂに含まれ
る画素１３０，１３０…のうち、実効画素部１１０Ａに
隣接する部分にある画素１３０，１３０…については、
実効画素部１１０Ａの画素１２０，１２０…と同等に、
信頼性の高い信号が得られるようにマージンがとってあ
る。そこで、この第１の実施の形態では、この実効画素
部１１０Ａ近傍にある有効画素部１１０Ｂ内の画素１３
０，１３０…からの出力信号を、実効画素部１１０Ａに
含まれる画素１２０，１２０…よって得られた画像デー
タに生じるシェーディングの度合いを示す信号として用
いて、シェーディング補正を行うようにしている。この
有効画素部１１０Ｂでは、多数の画素１３０，１３０…
が、例えば、３×３画素を１単位（ブロック）として複
数ブロック（図示例では、Ａ〜Ｇ）設けられている。
尚、５×５画素で１つのブロックを構成してもよい。
【００３０】この固体撮像素子１００には、実効画素部
１１０Ａの各画素１２０，１２０…の出力信号（電圧）
を増幅して読み出すための出力アンプ１１５Ａ及び画素
データを示す信号を外部に出力するためのパッド電極１
１６Ａが形成されている。又、これとは別に有効画素部
１１０Ｂの各画素１３０，１３０…用の出力アンプ１１
５Ｂ及びパッド電極１１６Ｂが形成されている。このよ
うに画素１３０，１３０…の出力信号を増幅する出力ア
ンプ１１５Ｂを、出力アンプ１１５Ａとは別に設けるこ
とで、シェーディングを示す有効画素部１１０Ｂからの
出力信号を逸早く外部（図２のアナログ信号処理回路２
２７）に読み出すことができ、シェーディング補正に必
要な処理時間が短縮化される。
【００３１】今、受光領域１１０の水平方向に係るシェ
ーディングの補正値を求める場合を考える。このとき、
有効画素部１１０Ｂの各ブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに
おける平均的な出力が、１０：９：８：６：４であれ
ば、撮影の結果得られた画像データ（生データ）に対
し、水平方向に沿って中央部から端部側にかけて、１：
１０／９：１０／８：１０／６：１０／４の増倍率（補
正感度倍率）をかけてシェーディング補正を行うことに
より、実効画素部１１０Ａ全体を用いて、一様な輝度の
画像データを得ることができる。尚、増倍率（補正感度
倍率）を上記比率より小さな値に修正することで、銀塩
写真におけるシェーディングと同程度の輝度のバラツキ
を故意に生じさせることができ、銀塩写真に似通った画
像を得ることも可能である。
【００３２】又、受光領域１１０の垂直方向についての
シェーディング補正は、ブロックＥ，Ｆ，Ｇの各画素１
３０，１３０…の出力信号を読み出して、同様の処理を
行えばよい。尚、固体撮像素子１００として、ＣＣＤ型
イメージセンサが用いられるのであれば、部分読み出し
（２つの出力アンプ１１５Ａ，１１５Ｂから個別に読み
出す）によって、有効画素部１１０Ｂの各ブロックＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ内の各画素１３０，１３０…の出力信号
を高速に取り出すことができるが、固体撮像素子１００
としてＭＯＳ型イメージセンサが用いられるのであれ
ば、ランダムアクセスが可能であるため、有効画素部１
１０Ｂの各ブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ内の各画素１３
０，１３０…の出力信号を、部分的に容易に読み出すこ
とができ、シェーディング量を示す当該出力信号を高速
に取り出すことができる。
【００３３】次に、固体撮像素子１００の実効画素部１
１０Ａ、有効画素部１１０Ｂからの各々の出力信号（画
素データ）を用いて画像データの生成とシェーディング
補正とを行う電子カメラの制御部２００Ｄの構成につい
て、図２のブロック図を用いて説明する。電子カメラの
各種動作制御を司るＣＰＵ２２１にはレリーズ釦に連動
する半押しスイッチ２２２と全押しスイッチ２２３か
ら、各々、半押し信号と全押し信号が入力する。
【００３４】実際に半押しスイッチ２２２がオン操作さ
れて半押し信号が入力されると、ＣＰＵ２２１からの指
令により焦点検出装置２３６が撮影レンズ８３１（図１
８参照）の焦点検出状態を検出し、撮影レンズ８３１を
所望の合焦位置に駆動する。ＣＰＵ２２１は、上記半押
し信号の入力により、タイミングジェネレータ（ＴＧ）
２２４とドライバ２２５を介して固体撮像素子（ＣＣ
Ｄ）１００を駆動する。ここで、タイミングジェネレー
タ２２４は、アナログ信号処理回路２２７、Ａ／Ｄ変換
回路２２８、画像処理回路２２９の動作タイミングを制
御する。一方で、ＣＰＵ２２１は、ホワイトバランス検
出処理回路２３５の駆動を開始させる。
【００３５】半押しスイッチ２２２のオン操作に引き続
いて全押しスイッチ２２３がオン操作されると、ＣＰＵ
２２１は、図示省略の駆動手段にクイックターンミラー
８１１（図１８）を回動させる。このとき撮影レンズ８
３１からの被写体光は固体撮像素子（ＣＣＤ）１００の
入射面上で結像し、固体撮像素子（ＣＣＤ）１００の画
素１２０，１２０…、１３０，１３０…に被写体像の明
るさに応じた信号電荷が蓄積する。
【００３６】固体撮像素子（ＣＣＤ）１００の各画素１
２０，１２０…、１３０，１３０…に蓄積された信号電
荷は、ドライバ２２５からの駆動パルスの発生タイミン
グに応じて、個別の出力アンプ１１５Ａ、１１５Ｂ（図
１）より出力され、ＡＧＣ回路やＣＤＳ回路等を含むア
ナログ信号処理回路２２７に入力される。アナログ信号
処理回路２２７は、ＣＣＤ１００からのアナログ画像信
号に対して、ゲインコントロール、雑音除去等のアナロ
グ処理を施す。このようにアナログ処理された信号は、
Ａ／Ｄ変換回路２２８によってデジタル画像信号に変換
され、その後、画像処理回路（例えば、ＡＳＩＣ）２２
９に導かれる。
【００３７】画像処理回路２２９は、入力されたデジタ
ル画像信号に対して、メモリ２３０に記憶された画像処
理用のデータに基づいて、各種の画像前処理（例えば、
シェーディング補正、ホワイトバランス調整、輪郭補
償、ガンマ補正等）を行う。この実施の形態では、画像
処理回路２２９が、画像調整手段として機能する。尚、
上記した画像処理回路２２９でのホワイトバランス調整
は、ＣＰＵ２２１に接続されたホワイトバランス検出処
理回路２３５からの信号に基づいて行われる。
【００３８】ここでホワイトバランス検出回路２３５
は、ホワイトバランスセンサ（色温度センサ）２３５
Ａ、ホワイトバランスセンサ２３５Ａからのアナログ信
号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路２３５Ｂ、
デジタル化された色温度信号に基づいてホワイトバラン
ス調整信号を生成するＣＰＵ２３５Ｃからなる。このう
ちホワイトバランスセンサ２３５Ａは、例えば、赤色Ｒ
と青色Ｂと緑色Ｇとにそれぞれ感度を有する複数のフォ
トダイオード（光電変換素子）からなり、被写界全体の
光像を受光する。又、ホワイトバランス検出処理回路２
３５内のＣＰＵ２３５Ｃは、固体撮像素子（ＣＣＤ）１
００からの出力信号に基づいてＲゲインとＢゲインを算
出する。算出されたゲインはＣＰＵ２２１の所定のレジ
スタに転送されて格納され、画像処理回路２２９でのホ
ワイトバランス調整に用いられる。
【００３９】画像処理回路２２９は、上記した各種の画
像前処理が行なわれた画像データに対して、更に後述の
ＪＰＥＧ方式のデータ圧縮に適したデータ形式に変換す
る処理（画像後処理）を行い、この画像後処理を行った
後、当該画像データをバッファメモリ２３０に一時的に
格納する。尚、画像処理回路２２９は、後述の圧縮回路
（ＪＰＥＧ）２３３における画像データの圧縮時に所定
の圧縮量が得られるように、当該圧縮回路２３３との間
で調整データ（例えば、スケールファクタ）の遣り取り
を行う。
【００４０】画像処理回路２２９からバッファメモリ２
３０に格納された画像データは、圧縮回路２３３に送ら
れる。圧縮回路２３３は、前記画像データを、バッファ
メモリ２３０に記憶された圧縮用のデータを用いて、Ｊ
ＰＥＧ方式で所定の圧縮量で圧縮する（データ圧縮）。
圧縮された画像データは、ＣＰＵ２２１に送られて、該
ＣＰＵ２２１に接続されたフラッシュメモリ等の記憶媒
体（例えば、ＰＣカード）２３４に記録される。
【００４１】一方で、画像処理回路２２９により画像処
理（前処理・後処理）処理が行われてバッファメモリ２
３０に記憶された画像データ（非圧縮データ）は、表示
画像作成回路２３１にて表示に適したデータ形式に変換
され、ＬＣＤ等の外部モニタ２３２に表示される（撮影
結果の表示）。この第１の実施の形態の電子カメラで
は、固体撮像素子（ＣＣＤ）１００の実効画素部１１０
Ａからの出力信号（図中、黒塗り矢印）と、有効画素部
１１０Ｂからの出力信号（図中、白抜き矢印）とが別系
統で、アナログ処理回路２２７、Ａ／Ｄ変換回路２２
８、画像処理回路（例えば、ＡＳＩＣ）２２９に出力さ
れるので、その後に行われるシェーディング補正等の画
像処理時間の短縮化が図られる。
【００４２】尚、図２中、破線矢印で示すように、シェ
ーディング補正のために得られた出力信号を、固体撮像
素子（ＣＣＤ）１００側にフィードバックして、該固体
撮像素子（ＣＣＤ）１００の駆動制御を行うようにして
もよい。又、この第１の実施の形態では、有効画素部１
１０Ｂの画素１３０，１３０…からの信号に基づいてシ
ェーディング補正値を求めるようにしたが、実効画素部
１１０Ａの有効画素部１１０Ｂ寄りの画素１２０，１２
０…の出力信号に基づいてシェーディング補正値を求め
るようにしてもよい。
【００４３】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態について、図３〜図６を用いて説明する。
この第２の実施の形態の固体撮像素子３００は、有効画
素部３１０Ｂの画素３３０，３３０…の入射面に開口３
３２ａ，３３２ａ…を有する遮光膜３３２が形成されて
いる点が上記した第１の実施の形態と異なる。
【００４４】この固体撮像素子３００でも、図３に示す
ように、受光領域３１０が、実効画素部３１０Ａと有効
画素部３１０Ｂとに分けられ、実効画素部３１０Ａに隣
接する位置（図３の左端側）には暗電流を測定するため
のオプティカルブラック部３１０Ｃが設けられている。
又、受光領域３１０の外周（図中、太い破線で示す）の
外側には、実効画素部３１０Ａ、有効画素部３１０Ｂの
各々の画素３２０，３２０…、３３０，３３０…の出力
信号（電圧）を増幅して読み出すための出力アンプ３１
５Ａ，３１５Ｂ及びパッド電極３１６Ａ，３１６Ｂが形
成されている。
【００４５】ここで有効画素部３１０Ｂは、受光領域３
１０の外周（図中、太い破線で示す）に沿って内側に設
けられ、該有効画素部３１０Ｂの画素３３０，３３０…
は、図３、図４に示すように、３×３画素分でブロック
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを構成する。このブロックＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅは、図３に示すように、実効画素部３１０Ａ
を囲むように、有効画素部３１０Ｂの上部側にブロック
Ａ，Ｂ，Ｃが配置され、ブロックＤ，Ｅが右端側に配置
されている。そして、各ブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで
は、画素３３０，３３０…の入射面に形成された遮光膜
３３２の開口３３２ａ，３３２ａ…は、図４、図５に示
すように、その中心が、フォトダイオード（光電変換素
子）３３１，３３１…の中心（図中、×で示す）と画素
毎に予め決定された距離離れて形成されている。
【００４６】この第２の実施の形態の固体撮像素子３０
０によれば、図５に示すように、フォトダイオード３３
１，３３１…の上面に形成された遮光膜３３２の開口３
３２ａ，３３２ａ…の中心Ｃ２がフォトダイオード３３
１，３３１…の中心Ｃ１に対して一定の関係でずれてい
るので（ΔＣ）、この開口３３２ａ，３３２ａ…のズレ
量ΔＣと入射光線Ｌ２の入射角に応じてフォトダイオー
ド３３１，３３１…に入射する光量が変化する。尚、ズ
レ量ΔＣは、各画素毎に決定され、ブロックの中心では
“０”となっている。
【００４７】また、ブロックの中心以外の画素におい
て、フォトダイオード３３１，３３１…の中心Ｃ１に対
する開口３３２ａ,３３２ａ…の中心Ｃ２のずれ方向
は、図４に示すように、ブロック内での各画素の配置に
対応している。つまり、左下画素における開口３３２ａ
の中心Ｃ２のずれ方向は左下方向であり、右上画素にお
ける中心Ｃ２のずれ方向は右上方向であり、その他の左
上画素や右下画素などにおいても同様である。
【００４８】今仮に、入射光線Ｌ２の入射角が比較的垂
直に近くなる交換用のカメラレンズ（例えば、ニコン製
ＮＩＫＫＯＲ１０５ｍｍ；Ｆ８）が装着され、開口絞り
が絞られている場合、図３に示すブロックＣの３×３画
素での輝度は図６（ａ）のようになる。一方、入射光線
Ｌ２の入射角が水平側に傾く交換用のカメラレンズ（例
えば、ニコン製ＮＩＫＫＯＲ５０ｍｍ；Ｆ１．４Ｓ）が
装着され、開口絞りが開放されている場合、焦点距離が
比較的短いことと相まって、３×３画素での輝度は、図
６（ｂ）のようになる。
【００４９】このように焦点距離、Ｆ値の異なる交換用
のカメラレンズを装着し、かつ、開口絞りが異なってい
る場合に、ブロックＣの各画素で得られた値（輝度）を
比較すると、図６(ａ)では、平均出力が“約７.４
４”、左下画素３３０Ｔ(実効画素部３１０Ａ側のモニ
ター画素)と右上画素３３０Ｕ(モニター画素)との出力
差が“５”となっている一方、図６(ｂ)では、平均出力
が“約３.６６”と小さく、左下画素３３０Ｔと右上画
素３３０Ｕとの出力差が“１０”と大きくなっている。
【００５０】ブロックＣは受光領域３１０の右上側外周
部に位置するので、この位置に対しては、平均出力が小
さいほど、また、左下画素３３０Ｔと右上画素３３０Ｕ
との出力差が大きいほど、入射光線Ｌ２の斜め入射の度
合い（入射角）が大きいことに相当する。補正の手段
（輝度シェーディングの補正値（増倍率））としては、
各ブロックＡ,Ｂ,Ｃ,Ｄ,Ｅ（図３）の平均出力や出力差
等の値から直接求めても良いし、事前に設定された補正
値を適用しても良い。
【００５１】直接求める場合には、図６(ａ),(ｂ)のよ
うな３×３画素での輝度を各ブロックＡ,Ｂ,Ｃ,Ｄ,Ｅ
（図３）ごとに求め、これらの平均出力や出力差の値に
基づいて、各ブロックＡ,Ｂ,Ｃ,Ｄ,Ｅの近傍に位置する
実効画素部３１０Ａの輝度低下分（輝度シェーディング
の度合い）を予測し、輝度シェーディング補正値（増倍
率）を決める。
【００５２】あるいは、事前に画像評価にて各ブロック
Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄ,Ｅの平均出力や出力差の値に対する最適輝
度シェーディング補正値（増倍率）を求めておき、出荷
前にテーブルを作成してＲＯＭ等に書き込み、そのデー
タを利用すれば、さらに正確な輝度シェーディング補正
値（増倍率）を適用することができる。このようなシェ
ーディング補正値は、各ブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ毎
に求められる。
【００５３】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態について、図７を用いて説明する。この第
３の実施の形態の固体撮像素子は、上記した第２の実施
の形態の固体撮像素子３００における有効画素部３１０
Ｂの画素３３０，３３０…の入射面（フォトダイオード
３３１，３３１…の上面）に、開口３３２ａ,３３２ａ
…を有する遮光膜３３２（図４，図５）ではなく、開口
３３４ａ,３３４ａ…を有する遮光膜３３４（図７(ａ),
(ｂ)）を形成したものである。
【００５４】第３の実施の形態の固体撮像素子でも、有
効画素部３１０Ｂの画素３３０，３３０…は、３×３画
素分でブロックＡ,Ｂ,Ｃ,Ｄ,Ｅ（図３参照）を構成して
いる。そして、各ブロックＡ,Ｂ,Ｃ,Ｄ,Ｅにおいて、画
素３３０，３３０…の入射面に形成された遮光膜３３４
の開口３３４ａ,３３４ａ…は、図７(ａ)に示すよう
に、フォトダイオード（光電変換素子）３３１，３３１
…の中心（図中、×で示す）から画素毎に予め決定され
た距離だけ離れた位置に形成されている。
【００５５】次に、各ブロックＡ,Ｂ,Ｃ,Ｄ,Ｅにおける
開口３３４ａ,３３４ａ…の配置について具体的に説明
する。図７(ａ),(ｂ)に示すように、ブロック(Ｃ)の左
下画素（図７(ｃ),(ｄ)の左下画素３３０Ｔを参照）に
おける開口３３４ａの中心Ｃ３は、フォトダイオード３
３１の中心Ｃ１（×）と一致している。
【００５６】また、この左下画素(３３０Ｔ)以外の画素
における開口３３４ａ,３３４ａ…の中心Ｃ３は、フォ
トダイオード３３１，３３１…の中心Ｃ１（×）に対し
てずれている。フォトダイオード３３１，３３１…の中
心Ｃ１に対する開口３３４ａ,３３４ａ…の中心Ｃ３の
ずれ方向は、右方向,上方向,右上方向の何れかである。
さらに、左下画素(３３０Ｔ)以外の画素において、フォ
トダイオード３３１，３３１…の中心Ｃ１に対する開口
３３４ａ,３３４ａ…の中心Ｃ３の右方向へのズレ量
（図７(ｂ)のズレ量Δ１,Δ２を参照）は、左下画素(３
３０Ｔ)から右方向に離れた画素ほど大きくなる（Δ１
＜Δ２）。同様に、フォトダイオード３３１，３３１…
の中心Ｃ１に対する開口３３４ａ,３３４ａ…の中心Ｃ
３の上方向へのズレ量は、左下画素(３３０Ｔ)から上方
向に離れた画素ほど大きくなる。
【００５７】ここで、第３の実施の形態の固体撮像素子
において、受光領域（図３の３１０参照）の中心部は、
上記したブロック(Ｃ)の左下方向に位置している。この
ため、ブロック(Ｃ)に対する入射光線Ｌ１は、左下方向
から傾いて斜めに入射する。したがって、ブロック(Ｃ)
の開口３３４ａ,３３４ａ…を通過した入射光線Ｌ１が
フォトダイオード３３１，３３１…に到達する割合は、
右上画素ほど減少する。
【００５８】また、ブロック(Ｃ)に対する入射光線Ｌ１
の斜め入射の度合い（入射角）は、カメラレンズの開口
絞りを絞ったときより開放させたときの方が大きくなる
ため、開口３３４ａ,３３４ａ…からの入射光線Ｌ１が
フォトダイオード３３１，３３１…に到達する割合の減
少は、開口絞りを開放させたときほど特に大きくなる。
今、入射光線Ｌ１の入射角が比較的垂直に近くなる交換
用のカメラレンズ（例えば、ニコン製ＮＩＫＫＯＲ１０
５ｍｍ；Ｆ８）が装着され、開口絞りが絞られている場
合、ブロックＣの３×３画素での輝度は図７(ｃ)のよう
になる。
【００５９】一方、入射光線の入射角が水平側に傾く交
換用のカメラレンズ（例えば、ニコン製ＮＩＫＫＯＲ５
０ｍｍ；Ｆ１．４Ｓ）が装着され、開口絞りが開放され
ている場合、焦点距離が比較的短いことと相まって、３
×３画素での輝度は、図７(ｄ)のようになる。このよう
に焦点距離、Ｆ値の異なる交換用のカメラレンズを装着
し、かつ、開口絞りが異なっている場合に、ブロックＣ
の各画素で得られた出力値（輝度）を比較すると、図７
(ｃ)では、平均出力が“約５.６６”、左下画素３３０
Ｔと右上画素３３０Ｕとの出力差が“７”となっている
一方、図７(ｄ)では、平均出力が“約２.５５”と小さ
く、左下画素３３０Ｔと右上画素３３０Ｕとの出力差が
“１０”と大きくなっている。
【００６０】ブロックＣは受光領域３１０の右上側外周
部に位置するので、この位置に対しては、平均出力が小
さいほど、また、左下画素３３０Ｔと右上画素３３０Ｕ
との出力差が大きいほど、入射光線Ｌ１の斜め入射の度
合い（入射角）が大きいことに相当する。また、第３の
実施の形態の固体撮像素子では、ブロック(Ｃ)の左下画
素(３３０Ｔ）における開口３３４ａの中心Ｃ３をフォ
トダイオード３３１の中心Ｃ１に一致させると共に、左
下画素(３３０Ｔ)以外の画素における開口３３４ａ,３
３４ａ…の中心Ｃ３をフォトダイオード３３１，３３１
…の中心Ｃ１から右方向,上方向,右上方向に順次ずらす
ため、上記した第２の実施の形態の固体撮像素子３００
と比べて、次のような効果を奏する。
【００６１】すなわち、第３の実施の形態の固体撮像素
子のように開口３３４ａ,３３４ａ…を配置すること
で、カメラレンズの開口絞りを絞ったときにブロック
(Ｃ)の各画素から得られる出力値の平均（平均出力）
と、開口絞りを開放させたときにブロック(Ｃ)から得ら
れる平均出力との差を大きくすることができる。つま
り、入射光線Ｌ１の斜め入射の度合い（入射角）に対す
るブロック(Ｃ)の平均出力の変化分（ブロック(Ｃ)の感
度）を大きくすることができる。したがって、入射光線
Ｌ１の入射角の変化をより効果的に捉えて、輝度シェー
ディングの補正値（増倍率）を求めることができる。
【００６２】補正の手段（輝度シェーディングの補正値
（増倍率））としては、上記した第２の実施の形態と同
様、各ブロックＡ,Ｂ,Ｃ,Ｄ,Ｅ（図３）の平均出力や出
力差等の値から直接求めても良いし、事前に設定された
補正値を適用しても良い。 （第４の実施の形態）次に、本発明の第４の実施の形態
について、図８〜図１１を用いて説明する。
【００６３】この第４の実施の形態の固体撮像素子４０
０は、受光領域４１０に設けられた実効画素部４１０Ａ
の画素４２０，４２０…の入射面にマイクロレンズ４５
０，４５０…が、有効画素部４１０Ｂの画素４３０，４
３０…の入射面にマイクロレンズ４６０，４６０…が配
置されている点が上記した第１の実施の形態と異なる。
この第４の実施の形態の固体撮像素子４００でも、図８
に示すように、その受光領域４１０が、実効画素部４１
０Ａと有効画素部４１０Ｂとに分けられている。尚、実
効画素部４１０Ａの図８中、左側には暗電流を測定する
ためのオプティカルブラック部４１０Ｃが設けられてい
る。
【００６４】又、受光領域４１０の外周（図中、太い破
線で示す）の外側には、実効画素部４１０Ａ、有効画素
部４１０Ｂの各々の画素４２０，４２０…、４３０，４
３０…の出力電圧を増幅して読み出すための出力アンプ
４１５Ａ，４１５Ｂ及びパッド電極４１６Ａ，４１６Ｂ
が形成されている。ここで有効画素部４１０Ｂは、受光
領域４１０の外周（図中、太い破線で示す）に沿ってそ
の内側に設けられ、該有効画素部４１０Ｂの画素４３
０，４３０…は、図８、図９に示すように、３×３画素
分でブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを構成する。このブロ
ックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、図８に示すように、実効画
素部４１０Ａを囲むように、有効画素部４１０Ｂの上部
側にブロックＡ，Ｂ，Ｃが配置され、ブロックＤ，Ｅが
右端側に配置されている。そして、各ブロックＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅでは、マイクロレンズ４６０，４６０…は、
図９、図１０に示すように、その光軸（中心）Ｃ１１
が、フォトダイオード（光電変換素子）４３１，４３１
…の中心Ｃ１２と一定の関係となるように形成されてい
る。
【００６５】この第４の実施の形態の固体撮像素子４０
０によれば、フォトダイオード４３１，４３１…の上面
に形成されたマイクロレンズ４６０，４６０…の光軸
（中心）Ｃ１１がフォトダイオード４３１，４３１…の
中心Ｃ１２に対して一定の関係でずれているので（Δ
Ｃ）、このマイクロレンズ４６０，４６０…の光軸（中
心）Ｃ１１と中心Ｃ１２とのズレ量と入射光線Ｌ３の入
射角に応じてフォトダイオード４３１，４３１…に入射
する光量が変化することになる（図１０）。ここでもΔ
Ｃの値は、各画素毎に予め決定される。
【００６６】今、入射光線Ｌ３の入射角が比較的垂直に
近くなる交換用のカメラレンズ（例えば、ニコン製ＮＩ
ＫＫＯＲ１０５ｍｍ；Ｆ８）が装着され、開口絞りが絞
られた場合、図８に示すブロックＣの３×３画素での輝
度は図１１（ａ）のようになる。一方、入射光線Ｌ３の
入射角が水平側に傾く交換用のカメラレンズ（例えば、
ニコン製ＮＩＫＫＯＲ５０ｍｍ；Ｆ１．４Ｓ）が装着さ
れ、開口絞りが開放されている場合には、焦点距離が比
較的短いことと相まって、３×３画素での輝度は、図１
１（ｂ）のようになる。
【００６７】このように焦点距離、Ｆ値の異なる交換用
のカメラレンズを装着し、かつ、開口絞りが異なってい
る場合に、ブロックＣの各画素で得られた値（輝度）を
比較すると、図１１(ａ)では、平均出力が“約６.５
５”、左下画素４３０Ｖ(実効画素部４１０Ａ側にある
モニター画素)と右上画素４３０Ｗ(モニター画素)との
出力差が“６”となっている一方、図１１(ｂ)では、平
均出力が“約３.６６”と小さく、左下画素４３０Ｖと
右上画素４３０Ｗとの出力差が“９”と大きくなってい
る。
【００６８】ブロックＣは受光領域４１０の右上側外周
部に位置するので、この位置に対しては、平均出力が小
さいほど、また、左下画素４３０Ｖと右上画素４３０Ｗ
との出力差が大きいほど、入射光線Ｌ３の斜め入射の度
合い（入射角）が大きいことに相当する。補正の手段
（輝度シェーディングの補正値（増倍率））としては、
上記した第２の実施の形態と同様、各ブロックＡ,Ｂ,
Ｃ,Ｄ,Ｅ（図８）の平均出力や出力差等の値から直接求
めても良いし、事前に設定された補正値を適用しても良
い。
【００６９】このように、本実施の形態の固体撮像素子
４００によれは、３×３画素を１つの単位（ブロック）
とした場合、各画素４３０，４３０…でのマイクロレン
ズ４６０，４６０…の光軸がフォトダイオード４３１，
４３１…の中心位置に対して異なっているので、入射光
線Ｌ３の入射角が同じであっても、各画素４３０，４３
０…のフォトダイオード４３１，４３１…への入射光量
を変化させることができ、この結果を基にして、シェー
ディングの補正値（増倍率）を求めることができる。
【００７０】（第５の実施の形態）次に、本発明の第５
の実施の形態について、図１２〜図１４を用いて説明す
る。この第５の実施の形態の固体撮像素子５００は、マ
イクロレンズ５６０，５６０…が入射面に形成された有
効画素部５１０Ｂに、マイクロレンズが形成されていな
い基準画素５４０，５４０…が設けられている点が上記
した第４の実施の形態と異なる。他の固体撮像素子５０
０の構成は、上記した第４の実施の形態の固体撮像素子
４００と同一であり、その説明は省略する。
【００７１】この第５の実施の形態の有効画素部５１０
Ｂのマイクロレンズ５６０，５６０…は、図１２、図１
３に示すように、その光軸（中心）Ｃ２１が、フォトダ
イオード（光電変換素子）５３１，５３１…の中心Ｃ２
２と一定距離だけずれるように形成されている。この第
５の実施の形態の固体撮像素子５００によれば、画素５
３０，５３０…の入射面に形成されたマイクロレンズ５
６０，５６０…の光軸（中心）Ｃ２１がフォトダイオー
ド５３１，５３１…の中心Ｃ２２に対してΔＣずれてい
るので、ズレ量ΔＣと入射光線Ｌ４の入射角に応じてフ
ォトダイオード５３１，５３１…に入射する光量が変化
する（図１３）。ここでもΔＣは、各画素毎に予め決定
された距離である。
【００７２】固体撮像素子５００では、異なる交換用の
カメラレンズが用いられたり、その開口絞りの値が異な
ると、有効画素部５１０Ｂに設けられた画素５３０，５
３０…では輝度が変化するが（例えば、図１４（ａ）,
（ｂ）の画素５３０Ｙ，５３０Ｚ）、基準画素５４０，
５４０…では、入射光線の入射角依存性が極めて小さく
輝度の変化が殆どないことがわかる（図１４（ａ）,
（ｂ）の画素５４０Ｘ，５４０Ｙ，５４０Ｚ）。
【００７３】このように基準画素５４０，５４０…から
の出力信号は、入射角依存性が極めて小さくなってカメ
ラレンズ依存性が小さいので、この出力信号（電圧）を
基準電圧として、各ブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの画素
（モニター画素）の出力信号を定量的に求めることがで
きる。尚、上記した第４、第５の実施の形態では、マイ
クロレンズ４６０，４６０…、５６０，５６０…による
入射光の波長依存性が高くなることに鑑み（図１０、図
１３の実線で示す入射光線と破線で示す入射光線）、画
素４３０，４３０…、５３０，５３０…に設けられる色
フィルタの種類（例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂ）毎に、シェーデ
ィングの補正値（色シェーディング補正値）を求めるよ
うにしてもよい。この場合には、図１５に示すように、
特定の色フィルタ（図示例では、Ｒ）が設けられた画素
５３０，５３０…にのみ着目して、マイクロレンズ４６
０，４６０…のズレ量ΔＣを決定してシェーディングの
補正値を求めることができる。
【００７４】（第６の実施の形態）次に、本発明の第６
の実施の形態について、図１６、図１７を用いて説明す
る。この第６の実施の形態の固体撮像素子６００は、受
光領域６１０の外周（図中、太い破線で示す）に沿って
その外側に、光センサ６６０，６６０…が配置されてい
る点が上記した第１の実施の形態と異なる。
【００７５】この固体撮像素子６００の受光領域６１０
の外周（図中、太い破線で示す）の外側には、実効画素
部６１０Ａと有効画素部６１０Ｂの各々の画素６２０，
６２０…、６３０，６３０…の出力電圧を増幅して読み
出すための出力アンプ６１５及びパッド電極６１６Ｂ、
更には、光センサ６６０，６６０…からの信号を出力す
るためのパッド電極６１６Ａが形成されている。
【００７６】ここで、光センサ６６０，６６０…は、受
光領域６１０の外周（図中、太い破線で示す）に沿って
その外側に、図１６に示すように、一定間隔で配置され
ており、この光センサ６６０，６６０…からの出力信号
に基づいて、実効画素部６１０Ａの画素６２０，６２０
…にてシェーディングによって生じる輝度の低下をモニ
タすることができる。
【００７７】受光領域６１０の外周（図中、太い破線で
示す）に沿ってその外側に配置された光センサ６６０，
６６０…からの出力信号の比率が、例えば、中央から右
端にかけて、１０：９：８：６：４であるならば、実効
画素部６１０Ａの画素６２０，６２０…によって得られ
た画像データに対し、水平方向に沿って中央部から端部
にかけて１：１０／９：１０／８：１０／６：１０／４
の増倍率（感度倍率）をかければ、シェーディング補正
がなされ、実効画素部６１０Ａ内で、シェーディングの
影響を受けない画像データを得ることができる。
【００７８】尚、ここでは、光センサ６６０，６６０…
を実効画素部６１０Ａの水平方向に沿って配置した例を
あげて説明したが、実効画素部６１０Ａの垂直方向に沿
って光センサ６６０，６６０…を配置し、その出力信号
をシェーディング補正に用いるようにしてもよい。次
に、固体撮像素子６００の光センサ６６０，６６０…か
らの出力信号を用いてシェーディング補正を行う電子カ
メラの制御部７００Ｄの構成について、図１７のブロッ
ク図を用いて説明する。
【００７９】この電子カメラの制御部７００Ｄは、第１
の実施の形態の制御部２００Ｄ（図２）と、シェーディ
ング補正のための信号の処理系統のみが異なる。すなわ
ち、固体撮像素子（ＣＣＤ）６００の画素６２０，６２
０…からの出力信号（画素データ）と、光センサ６６
０，６６０…からの出力信号とが別系統で、アナログ信
号処理回路７２７に入力される。
【００８０】アナログ信号処理回路７２７にて処理され
た固体撮像素子（ＣＣＤ）６００からの出力信号（画素
データ）と光センサ６６０，６６０…からの出力信号と
は、更に、Ａ／Ｄ変換回路７２８、画像処理回路７２９
に導かれて、当該画像処理回路７２９でホワイトバラン
ス調整、輪郭補償、ガンマ補正等の画像前処理が行われ
る。尚、この実施の形態では、画像処理回路７２９が、
画像調整手段として機能する。
【００８１】尚、制御部７００Ｄの他の構成は、第１の
実施の形態の制御部２００Ｄ（図２）と同一であり、対
応する要素に同一の符号を付して、その詳細な説明は省
略する。 （第７の実施の形態）次に、第１〜第６の実施の形態の
ＣＣＤ１００，３００，４００，５００，６００が搭載
された一眼レフ電子カメラ８００について説明する。
【００８２】図１８に示すように、一眼レフ電子カメラ
８００は、カメラ本体８１０と、ファインダ装置８２０
と、交換可能なカメラレンズ８３０とからなる。尚、図
示例では、一眼レフ電子カメラ８００には、第１の実施
の形態の固体撮像素子１００が搭載されている。ここで
交換用のカメラレンズ８３０は、撮影レンズ８３１、絞
り８３２等を内蔵しており、カメラ本体８１０に対して
着脱自在となっている。
【００８３】又、カメラ本体８１０には、クイックター
ンミラー８１１、焦点検出装置８１２、シャッタ８１３
が設けられている。そして、シャッタ８１３の後方に、
固体撮像素子（ＣＣＤ）１００が配置されている。又、
ファインダ装置８２０には、ファインダーマット８２
１、ペンダプリズム８２２、接眼レンズ８２３、プリズ
ム８２４、結像レンズ８２５、ホワイトバランスセンサ
２３５Ａ等が設けられている。
【００８４】このよう構成された一眼レフ電子カメラ８
００では、被写体光Ｌ３０は、交換用のカメラレンズ８
３０を通ってカメラ本体８１０に入射する。この場合、
レリーズ前は、クイックターンミラー８１１は、図中、
破線で示す位置にあるので、このクイックターンミラー
８１１で反射された被写体光Ｌ３０の一部は、ファイン
ダ装置８２０側に導かれ、ファインダーマット８２１に
て結像される。このとき得られた被写体像は、その一部
がペンダプリズム８２２を介して接眼レンズ８２３に導
かれ、他の一部が、プリズム８２４と結像レンズ８２５
を介してホワイトバランスセンサ２３５Ａに入射する。
このホワイトバランスセンサ２３５Ａは被写体像の色温
度を検出するものである。又、このとき、被写体光Ｌ３
０は、一部がクイックターンミラー８１１と一体の補助
ミラー８１１Ａで反射され、焦点検出装置８１２で結像
する。
【００８５】レリーズ後は、クイックターンミラー８１
１が図中、時計廻りに回動し（図中、実線で示す）、被
写体光Ｌ３０は、シャッタ８１３側に入射する。従っ
て、撮像時、先ず、焦点検出装置８１２により焦点が合
致したことが検知されると、その後、シャッタ８１３が
開く。このシャッタ８１３の開き動作によって、被写体
光Ｌ３０が、固体撮像素子（ＣＣＤ）１００に入射し、
その受光面で結像する。
【００８６】被写体光Ｌ３０を受けた固体撮像素子（Ｃ
ＣＤ）１００は、この被写体光Ｌ３０に応じた電気信号
を生成すると共に、この電気信号に対して、ホワイトバ
ランスセンサ２３５Ａからの信号に基づくホワイトバラ
ンス補正等の各種画像信号処理を行い、補正後の画像信
号（ＲＧＢデータ）をバッファメモリ（図示省略）に出
力する。
【００８７】この画像信号処理での、シェーディング補
正は、第１〜第６の実施の形態で説明した手法により得
られたシェーディング補正値に合わせて行われる。 （第８の実施の形態）図１９は、第１〜第６の実施の形
態の固体撮像素子１００，３００，４００，５００，６
００を電子カメラに適用した場合のシェーディング補正
を行う画像処理のフローチャートを示したものである。
【００８８】このフローチャートに示すように、先ず、
固体撮像素子１００，３００，４００，５００，６００
を用いた電子カメラにおけるモニター画素の輝度情報を
本撮影前に取り入れて簡単な演算を行う。ここで、電子
カメラが固体撮像素子１００，３００，４００，５０
０，６００が透過率を面内で制御できるような透過率制
御手段（例えば、ＥＣ制御膜）を有しているのであれ
ば、その撮影時に領域面内で透過率を制御すべく、図１
９のＸに示す経路にて電子カメラにフィードバックをか
けて、撮像条件を決定する。
【００８９】一方、透過率制御手段を有さない電子カメ
ラの場合には、図１９のＹに示した経路にて、撮影と同
時に、或いは撮影直前に、有効画素部（１１０Ｂ，３１
０Ｂ…）の画素（１３０，３３０…）からの出力信号
（輝度情報）を求め、その輝度情報に応じた補正値（増
倍率）を、補正テーブルとしてＲＯＭに書き込んでおか
れたデータと比較することにより、交換用のカメラレン
ズの種類、絞り値、レンズの瞳位置等に拘わらずに、シ
ェーディング補正に係る情報をインサイチュで求めて、
シェーディング補正を行う。
【００９０】尚、高精度な補正が必要でない場合には、
ＲＯＭに補正テーブルを持たさせずに有効画素部（１１
０Ｂ，３１０Ｂ…）の画素（１３０，３３０…）の輝度
情報から直接補正値（係数）を演算して、シェーディン
グ補正を行うこともできる。この場合にも、インサイチ
ュな各モニター画素の輝度情報に応じて補正値（係数）
を求めることができ、各カメラレンズ毎の個体差等つい
ては配慮する必要がなくなる。
【００９１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
光電変換素子によれば、受光領域の外周に沿ってその外
側又は内側に、シェーディングの度合いを示す信号を出
力することができる２以上の光検出部が配置されている
ので、受光領域でのシェーディングの度合いを示す輝度
情報をモニタすることができ、インサイチユでシェーデ
ィング補正値を求めることができる。
【００９２】又、請求項２に記載の固体撮像素子によれ
ば、受光領域の有効画素部に含まれる画素の光電変換素
子が、シェーディングの度合いを示す輝度情報を得るた
めの光検出部として用いられので、実効画素部で得られ
た画像データを、有効画素部からの信号に基づいて、シ
ェーディング補正することができる。又、請求項３に記
載の固体撮像素子によれば、実効画素部の画素からの出
力信号を読み出すための第１の出力部と、有効画素部の
画素からの出力信号を読み出すための第２の出力部とが
個別に設けられているので、シェーディング補正値を求
めるのに必要なデータを即座に得ることができる。
【００９３】又、請求項４に記載の固体撮像素子によれ
ば、有効画素部の画素の入射面側に開口の中心が当該光
電変換素子の中心から画素毎に予め決定された距離だけ
ずらされた遮光膜が形成されているので、異なるパター
ンで遮光された光検出部における輝度情報を画素間で互
いに比較して、フォトダイオード（光電変換素子）のど
の位置に光が入射しているかを求め、この結果を用い
て、シェーディング補正値をインサイチュで求めること
ができるようになる。
【００９４】又、請求項５に記載の固体撮像素子によれ
ば、有効画素部のマイクロレンズが、その光軸が当該光
電変換素子の中心から画素毎に予め決定された一定距離
だけずれるように配置されているので、マイクロレンズ
の位置が異なる複数の光検出部における輝度情報を画素
間で比較することができ、フォトダイオード（光電変換
素子）のどの位置に光が入射しているかを求め、この結
果を用いてシェーディング補正値をインサイチュで求め
ることができる。
【００９５】又、請求項６に記載の固体撮像素子によれ
ば、マイクロレンズを有さない画素を用いた光検出部の
輝度信号を基準として、他のマイクロレンズを有する画
素の光検出部での輝度を比較することができ、より正確
な補正値を得ることができる。又、請求項７の固体撮像
素子によれば、光検出部からは、特定の色フィルタが配
置された画素におけるシェーディングの度合いを示す信
号が出力されるので、各色フィルタの特性に応じたシェ
ーディング補正値を求めることができる。
【００９６】又、請求項８、請求項９に記載の電子カメ
ラによれば、固体撮像素子の光検出部からの信号を基に
撮像時の補正量を好適に決定できるようになる。この結
果、シェーディングの補正値を出荷時に１台毎に測定し
てＲＯＭに書き込む必要がなく、コスト、性能ともに優
れた電子カメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の固体撮像素子（ＣＣＤ）１
００の平面図である。
【図２】第１の実施の形態の電子カメラの制御部２００
Ｄを示すブロック図である。
【図３】第２の実施の形態の固体撮像素子（ＣＣＤ）３
００の平面図である。
【図４】有効画素部３１０ＢのブロックＣにおける遮光
膜３３２の開口３３２ａを示す平面図である。
【図５】有効画素部３１０ＢのブロックＣにおける遮光
膜３３２の開口３３２ａを示す断面図である。
【図６】有効画素部３１０ＢのブロックＣにおける輝度
情報を示す説明図である。
【図７】第３の実施の形態の固体撮像素子の有効画素部
３１０ＢのブロックＣにおける遮光膜３３４の開口３３
４ｂを示す平面図(ａ),断面図(ｂ)、および、ブロック
Ｃにおける輝度情報を示す説明図(ｃ),(ｄ)である。
【図８】第４の実施の形態の固体撮像素子（ＣＣＤ）４
００の平面図である。
【図９】有効画素部４１０ＢのブロックＣにおけるマイ
クロレンズ４６０，４６０…の位置を示す平面図であ
る。
【図１０】有効画素部４１０ＢのブロックＣにおけるマ
イクロレンズ４６０，４６０…の位置を示す断面図であ
る。
【図１１】有効画素部４１０ＢのブロックＣにおける輝
度情報を示す説明図である。
【図１２】第５の実施の形態の固体撮像素子（ＣＣＤ）
５００の有効画素部５１０ＢのブロックＣにおけるマイ
クロレンズ５６０，５６０…の位置を示す平面図であ
る。
【図１３】有効画素部５１０ＢのブロックＣにおけるマ
イクロレンズ５６０，５６０…の位置を示す断面図であ
る。
【図１４】有効画素部４１０ＢのブロックＣにおける輝
度情報を示す説明図である。
【図１５】各色フィルタ毎にシェーディング補正値を求
める場合のマイクロレンズ４６０，４６０…の位置を示
す断面図である。
【図１６】第６の実施の形態の固体撮像素子（ＣＣＤ）
６００の平面図である。
【図１７】第６の実施の形態の電子カメラの制御部７０
０Ｄを示すブロック図である。
【図１８】ＣＣＤ（固体撮像素子）１００が搭載された
一眼レフデジタルカメラ８００の全体構造を示す図であ
る。
【図１９】電子カメラ本体側で行われる画像処理を示す
補正フローである。
【図２０】従来のＣＣＤ（固体撮像素子）１０の平面図
である。
【図２１】従来のＣＣＤ（固体撮像素子）１０における
シェーディングを示す断面図である。
【図２２】従来のＣＣＤ（固体撮像素子）１０における
シェーディングを示す断面図である。
【図２３】従来のＣＣＤ（固体撮像素子）１０の平面図
である。
【符号の説明】
１００，３００，４００，５００，６００ 固体撮像素
子 １１０，３１０，４１０，５１０，６１０ 受光領域 １１０Ａ，３１０Ａ，４１０Ａ，５１０Ａ，６１０Ａ
実効画素部 １１０Ｂ，３１０Ｂ，４１０Ｂ，５１０Ｂ，６１０Ｂ
有効画素部 １２０，３２０，４２０，５２０，６２０ 画素 １３０、３３０，４３０，５３０，６３０ 画素（光検
出部） ２００Ｄ，７００Ｄ 制御部 ３３２，３３４ 遮光膜 ３３２ａ，３３４ａ 開口 ４５０，４６０，５５０，５６０ マイクロレンズ ６６０ 光センサ（光検出部）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA05 AA06 AB01 BA10 CA02 FA01 FA06 GB03 GC08 GD02 GD04 GD07 GD20 5C024 CX35 CY17 EX12 EX43 EX52 GX03 GY01 GY31 HX14 HX23 HX51 5C065 AA01 BB06 CC01 DD02 EE03 EE11 EE20 GG13 GG18

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 受光領域に光電変換素子を有する複数の
    画素が配置された固体撮像素子において、 前記受光領域の外周に沿ってその内側又は外側に、シェ
    ーディングの度合いを示す信号を出力することができる
    ２以上の光検出部が配置されていることを特徴とする固
    体撮像素子。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の固体撮像素子であっ
    て、 前記受光領域が、当該光電変換素子の出力信号が画像の
    生成に用いられる実効画素部と、当該光電変換素子の出
    力信号が画像の生成に用いられない有効画素部とに分け
    られ、 前記有効画素部に含まれる画素の光電変換素子が、前記
    光検出部として用いられることを特徴とする固体撮像素
    子。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の固体撮像素子であっ
    て、 前記実効画素部の画素からの出力信号を読み出すための
    第１の出力部と、前記有効画素部の画素からの出力信号
    を読み出すための第２の出力部とが、個別に設けられて
    いることを特徴とする固体撮像素子。
  4. 【請求項４】 請求項２又は請求項３に記載の固体撮像
    素子であって、 前記有効画素部の入射面側には、所定の開口を有する遮
    光膜が形成され、前記所定の開口の中心が当該光電変換
    素子の中心から画素毎に予め決定された一定距離だけず
    れていることを特徴とする固体撮像素子。
  5. 【請求項５】 請求項２又は請求項３に記載の固体撮像
    素子であって、 前記受光領域の光電変換素子の入射面には、画素毎にマ
    イクロレンズが配置され、 前記有効画素部のマイクロレンズは、その光軸が当該光
    電変換素子の中心から画素毎に予め決定された一定距離
    だけずれるように配置されていることを特徴とする固体
    撮像素子。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の固体撮像素子であっ
    て、 前記有効画素部には、マイクロレンズを有さない基準画
    素が設けられていることを特徴とする固体撮像素子。
  7. 【請求項７】 請求項２から請求項６の何れかに記載の
    固体撮像素子であって、 前記有効画素部に設けられた各画素には複数種類の色フ
    ィルタが配置され、 前記光検出部からは、特定の色フィルタが配置された画
    素におけるシェーディングの度合いを示す信号が出力さ
    れることを特徴とする固体撮像素子。
  8. 【請求項８】 請求項１から請求項７の何れかに記載の
    固体撮像素子と、 前記シェーディングの度合いを示す信号に基づいて画像
    データの調整を行う画像調整手段とを備えていることを
    特徴とする電子カメラ。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の電子カメラは、レンズ
    交換式の一眼レフ電子カメラであることを特徴とする電
    子カメラ。
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