JP3052160B2 - 固体撮像素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＣＤに代表される固
体撮像素子に関し、特に、マイクロアクチュエータを利
用してその性能を向上する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からある一般的なカメラは、撮影し
た光学像を銀塩フィルムに結像させているため、フィル
ムを化学処理して現像しなければ、撮影した画像を見る
ことが不可能なものである。これに対して、近年では撮
影された光学像を電気的な画像信号に変換し、磁性材料
で形成されたフロッピーディスク等の媒体に磁気記録
し、この媒体に記録された磁気信号を電気信号に再生し
て、ＴＶモニタ等で画像信号を表示させるという、所謂
静止画記録・再生システムが提案されている。このシス
テムは、電気的な信号処理のみを行わせることにより、
煩わしい化学処理が不要であるという利点があるため、
市場に除々に普及されつつある。

【０００３】このような静止画記録・再生システム等に
おいては、基板上に受光素子とスイッチ等の構成部品と
を組にした画素を多数配列して形成し、被写体の像を電
気信号に変換して出力するＣＣＤに代表される固体撮像
素子が使用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な固体撮像素子において、単板の固体撮像素子から波長
感度領域の異なる複数の解像度の高い画像情報を得ると
いう目的から、固体撮像素子を移動させる技術が知られ
ている（特開昭５９−５７５８８号公報参照）が、例え
ば、固体撮像素子の受光素子個々を移動することによ
り、高画質、高感度、使用性に優れた固体撮像素子を提
供する技術については、従来皆無である。

【０００５】ところで、近年、マイクロマシンの一つと
して、μｍ単位で動作するマイクロアクチュエータなる
ものが実用化されつつある。このマイクロアクチュエー
タは、何等かの力によって自動的に動く、微少な可動部
分を持つもので、静電形、ピエゾ積層形、ピエゾバイモ
ルフ、超音波モータ、形状記憶合金、熱膨張、バイメタ
ル形（熱膨張）、超電導形等のマイクロアクチュエータ
がある。

【０００６】そこで、本発明者らは、このマイクロアク
チュエータを利用すれば、固体撮像素子の画素のように
極めて小さい（６×６μｍ）ものでも動作できることを
知見した。本発明は以上のようにマイクロアクチュエー
タを利用すれば、例えば、固体撮像素子の受光素子を動
作できることに着目してなされたもので、これにより、
高画質、高感度、使用性に優れた固体撮像素子を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の固体
撮像素子は、基板上に受光素子と構成部品とを組にした
画素を多数配列して形成し、被写体の像を電気信号に変
換して出力する固体撮像素子において、前記受光素子の
少なくとも一部に、その受光部を覆う位置と開く位置と
に可動自由な遮蔽体若しくはフィルタと、該遮蔽体若し
くはフィルタを前記２位置に選択的に動作させるマイク
ロアクチュエータとを設けた構成とする。

【０００８】又、受光素子の少なくとも一部に、少なく
ともその受光部を移動させるマイクロアクチュエータを
設けた構成とする。更に、受光素子の少なくとも一部
に、その受光部に対応してなるマイクロレンズ若しくは
マイクロミラーと、該マイクロレンズ若しくはマイクロ
ミラーを移動させるマイクロアクチュエータとを設けた
構成とする。

【０００９】

【作用】かかる構成では、例えば、フィルタとして色フ
ィルタを選択的に受光部に位置させることにより、各種
の色フィルタを交換して撮影することができ、白黒の高
解像、フルカラーの画像の何れも得ることができる。
又、各受光素子において、色フィルタの配列を自由に設
定できることから、被写体の色や、撮像後の信号処理の
形式等に合わせて、適切な色フィルタの配列を選択する
ことができる。更に、色分解能と解像度とはトレード・
オフの関係であるが、その度合を自由に設定でき、上記
の構成によって、原色系フィルタと補色系フィルタとの
交換が可能なようにすれば、色分解能と解像度のトレー
ド・オフの切り換えも可能である。

【００１０】以上の結果、かかる固体撮像素子では、被
写体や撮像後の信号処理回路に左右されることがない、
汎用性に優れたものとなる。尚、意図的に色フィルタの
配列を変えることにより、特殊撮影のような効果を得る
ことができる。つまり、画像処理のようなことが、撮影
時の最も情報量の多い段階で実現可能となる。

【００１１】又、通常のカラー用固体撮像素子（ＣＣ
Ｄ）では、色フィルタの配列は規則的である。このた
め、細かい模様の付いた物を撮影すると偽信号が発生
し、偽色やモアレが画面に発生する。通常、これを防止
するため、光学的ローパスフィルタを光路に入れ、解像
度をわざわざ下げて使用する。しかし、固体撮像素子に
よって色フィルタの配置をランダムパターンに制御し、
その信号を複調することにより、偽色やモアレを防止
し、なおかつ高解像度の絵が得られる。このパターンは
被写体によって変更し、最適のパターンを選ぶようにし
ても良い。即ち、光学部品を減らし、高画質が得られる
という効果を得る。

【００１２】フィルタとしては、その他ＮＤ（減光）フ
ィルタ、色変換フィルタ、赤外線カットフィルタ等の使
用するようにしても良いし、これら各種のフィルタを組
み合わせて使用するようにしても良い。又、フィルタに
代えて遮蔽体を設けるようにすれば、露出の調整が可能
となる。

【００１３】受光素子をマイクロアクチュエータで例え
ば前方に移動し、各受光素子毎に移動する量を調整する
と、レンズ系のレンズの持つ球面収差を除去でき、受光
素子の全面にわたってピントの合った映像が得られよう
になる。又、各受光素子を全て同じ量だけ移動すること
により、レンズ固定状態でピント合わせを行うことがで
きる。

【００１４】又、ＣＣＤの２次元配列の平面上で、ＣＣ
Ｄの受光素子は格子状に配列されているが、このため、
細かい模様の物を撮影するとモアレが発生し、これを防
止するため、光学的ローパスフィルタを光路に入れ、解
像度をわざわざ下げて使用する。ここで、素子自身をそ
の平面上で動かして、ランダムパターンを作ると、この
モアレが発生し難くなるので、光学的ローパスフィルタ
が不要となり、しかも解像度は向上するという効果が得
られる。

【００１５】更に、受光した画像を解析し、次にその被
写体のエッジ部に素子が集中するようにして再撮影す
る。こうすることにより、エッジ部の情報が多く得ら
れ、エッジ強調された画像が得られる。又、これら素子
の情報を素子が格子状のままであるとして信号処理すれ
ば、受光した画像の一部，全部を自由に拡大、縮小した
絵が得られる。

【００１６】更に、マイクロレンズを、例えば、受光素
子前面に所定の間隔をもって相対向する位置に配設し、
マイクロアクチュエータによって前後方向にスライド動
作させる構成によって、レンズ系のレンズの球面収差を
なくす作用と同等の作用が奏される。又、例えば、マイ
クロミラーの反射面と受光部との角度を調整すると共
に、マイクロミラーの受光部の周方向位置を調整するこ
とにより、各受光素子の受光部に、レンズを介した直接
光とマイクロミラーの反射面での反射光の両方を入射さ
せるようにすると、あおりを含む光学系であっても、画
面の一方が光量不足で暗くなったり、ピントが外れるの
を修正することができ、マイクロミラーの角度及び位置
調整により、各受光素子の受光部への入射光量を調整す
ることにより、露出の調整も行うことができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。まず、本発明は、１次元の固体撮像素子でも２次
元の固体撮像素子でも実施可能であるが、以下の実施例
では、本発明を２次元の固体撮像素子に適用した場合を
説明する。

【００１８】まず、図１に２次元の固体撮像素子の構成
を示すと、枠体１の内側には、基板上に受光素子と構成
部品とを組にした画素２が多数配列して設けられてお
り、前記枠体１の前面にはカバーガラス３が設けられ、
後面には端子４が設けられている。図２及び図３は本発
明の請求項１に基づく実施例を示す。

【００１９】この実施例は、固体撮像素子における受光
素子５に、その受光部６を覆う位置と開く位置とに可動
自由な色フィルタ７，８，９と、該色フィルタを前記２
位置に選択的に動作させるマイクロアクチュエータとを
設けた構成とする。即ち、受光素子５の略中央部には受
光部６が設けられている。この場合、受光素子５の前面
に十字状の溝１０を設け、この溝１０の十字部の中央に
受光部６が位置するように構成される。そして、前記溝
１０の十字部の各先端にＧ（緑），Ｒ（赤），Ｂ（青）
の色フィルタ７，８，９が配置され、各色フィルタ７，
８，９は前記溝１０の十字部の先端位置と受光部６を覆
う中央位置とに選択的にスライド動作できるように構成
される。色フィルタ７，８，９をスライド動作させるマ
イクロアクチュエータとしては、静電力アクチュエータ
を使用する。この場合、各色フィルタ７，８，９と該色
フィルタ７，８，９が配置される溝１０の壁面との間に
静電力を発生させる。

【００２０】このように、各色フィルタ７，８，９を選
択的に受光部６にスライド動作させて位置させることに
より、Ｇ（緑），Ｒ（赤），Ｂ（青）の３種類の色フィ
ルタ７，８，９を交換して撮影することができ、白黒の
高解像、フルカラーの画像の何れも得ることができる。
又、各受光素子５において、色フィルタ７，８，９の配
列を自由に設定できることから、被写体の色や、撮像後
の信号処理の形式等に合わせて、適切な色フィルタ７，
８，９の配列を選択することができる。更に、色分解能
と解像度とはトレード・オフの関係であるが、その度合
を自由に設定でき、上記の構成によって、原色系フィル
タＧ（緑），Ｒ（赤），Ｂ（青）と補色系フィルタとの
交換が可能なようにすれば、色分解能と解像度のトレー
ド・オフの切り換えも可能である。

【００２１】以上の結果、かかる固体撮像素子では、被
写体や撮像後の信号処理回路に左右されることがない、
汎用性に優れたものとなる。尚、意図的に色フィルタの
配列を変えることにより、特殊撮影のような効果を得る
ことができる。つまり、画像処理のようなことが、撮影
時の最も情報量の多い段階で実現可能となる。

【００２２】又、通常のカラー用固体撮像素子（ＣＣ
Ｄ）では、色フィルタの配列は規則的である（図４
（Ａ）参照）。このため、細かい模様の付いた物を撮影
すると偽信号が発生し、偽色やモアレが画面に発生す
る。通常、これを防止するため、光学的ローパスフィル
タを光路に入れ、解像度をわざわざ下げて使用する。し
かし、固体撮像素子によって色フィルタの配置をランダ
ムパターンに制御し（図４（Ｂ）参照）、その信号を複
調することにより、偽色やモアレを防止し、なおかつ高
解像度の絵が得られる。このパターンは被写体によって
変更し、最適のパターンを選ぶようにしても良い。即
ち、光学部品を減らし、高画質が得られるという効果を
得る。

【００２３】図５及び図６は本発明の請求項１に基づく
他の実施例を示す。この実施例では、受光素子５の上面
及び左右側面に夫々方形板状部材１１の一端部を固定取
付し、該方形板状部材１１の他端部に夫々設けられたＧ
（緑），Ｒ（赤），Ｂ（青）の色フィルタ７，８，９を
受光素子５前方に張り出すように構成する。この場合、
各色フィルタ７，８，９を、受光素子５の上面及び左右
側面に夫々固定される方形板状部材１１の端部側を屈曲
させることにより、受光部６を覆う位置に選択的に倒す
ことができるように構成される。前記方形板状部材１１
の端部側を屈曲させるマイクロアクチュエータとして
は、形状記憶合金アクチュエータを使用する。この場
合、例えば、方形板状部材１１を所定温度で上記の屈曲
形状となるように形状記憶させた形状記憶合金で形成
し、この形状記憶合金を所定温度に加熱する加熱ヒータ
を装備させる。

【００２４】かかる実施例においても、各色フィルタ
７，８，９を選択的に受光部６側に倒して動作させて位
置させることにより、Ｇ（緑），Ｒ（赤），Ｂ（青）の
３種類の色フィルタ７，８，９を交換して撮影すること
ができる。特に、この実施例によると、Ｇ（緑），Ｒ
（赤），Ｂ（青）の３種類の色フィルタ７，８，９を重
ね合わせた状態で受光部６を覆う位置に倒すことができ
るので、図２及び図３の実施例よりも更に変化のある画
像が得られる。

【００２５】図７及び図８は本発明の請求項１に基づく
更に他の実施例を示す。この実施例では、受光素子５の
前面に設けた円形溝１２に、円形枠部１３と該円形枠部
１３の３分割した領域に夫々Ｇ（緑），Ｒ（赤），Ｂ
（青）の色フィルタ７，８，９を張設してなる回転フィ
ルタ１４を配設し、かつ回転自由に支持させる。

【００２６】この場合、回転フィルタ１４を回転させる
ことにより、各色フィルタ７，８，９を受光部６を覆う
位置に選択的に回転位置させることができるように構成
される。回転フィルタ１４を回転させるマイクロアクチ
ュエータとしては、静電式のモータを使用する。かかる
実施例においても、各色フィルタ７，８，９を選択的に
受光部６を覆う位置に回動させることにより、Ｇ
（緑），Ｒ（赤），Ｂ（青）の３種類の色フィルタ７，
８，９を交換して撮影することができる。

【００２７】特に、この実施例によると、動作は回転運
動だけであるため、振動に強く、信頼性が高い。尚、上
記の各実施例においては、フィルタとして色フィルタを
設けた例について述べたが、色フィルタに限らず、ＮＤ
（減光）フィルタ、色変換フィルタ、赤外線カットフィ
ルタ等の使用するようにしても良いし、これら各種のフ
ィルタを組み合わせて使用するようにしても良い。

【００２８】又、上記の各実施例においては、受光素子
に、その受光部を覆う位置と開く位置とに可動自由なフ
ィルタを設けたが、フィルタに代えて遮蔽体を設けるよ
うにすれば、露出の調整が可能となる。図９は本発明の
請求項２に基づく実施例を示す。この実施例は、固体撮
像素子における受光素子５に、少なくともその受光部６
を移動させるマイクロアクチュエータを設けた構成とす
る。

【００２９】即ち、受光素子５の後端部に、ピエゾ素子
（圧電素子）を積層して構成したピエゾ積層形マイクロ
アクチュエータ１５を設けるようにする。この場合、受
光素子５の後端面の上下部に横方向に延びる長方形状の
ピエゾ素子１６を配置し、更に、このピエゾ素子１６の
後端面の左右部に縦方向に延びる長方形状のピエゾ素子
１７を配置し、更に、長方形状のピエゾ素子１６，１７
を縦・横に交互に配置して、ピエゾ積層形マイクロアク
チュエータ１５を構成する。

【００３０】かかる構成では、各ピエゾ素子１６，１７
を駆動する電圧を、各ピエゾ素子１６，１７に選択的に
印加することによって、受光素子５を図の矢印で示す前
後・左右・上下等の各方向に自由に動作でき、受光部６
の向きを変化させることができる。次に、かかる実施例
の効果を図１０及び図１１に基づいて説明する。

【００３１】図１０はレンズ系１８の後方に上述した実
施例の受光素子５を適用した固体撮像素子１９を配置し
た構成を示している。上記のレンズ系１８は、通常球面
収差があり、ピントの合う面は図の点線のように歪んだ
球面となり、平面とはならない。このため、受光素子５
の中央部では、ピントの合った映像を得られるが、周辺
部ではピントの合った映像を得られない。

【００３２】そこで、図１１に示すように、上記の実施
例における各受光素子５を図９のピエゾ積層形マイクロ
アクチュエータ１５で前方に移動し、各受光素子５毎に
移動する量を調整して、受光素子５の受光部６全てから
なる面が、図１０に点線で示したピントの合う球面とな
るようにする。このようにすると、レンズ系のレンズ１
８の持つ球面収差を除去でき、受光素子５の全面にわた
ってピントの合った映像が得られようになる。

【００３３】尚、従来では、レンズを移動してピント合
わせを行うが、この実施例では、各受光素子５を全て同
じ量だけ移動することにより、レンズ固定状態でピント
合わせを行うことができる。又、ＣＣＤの２次元配列の
平面上で、ＣＣＤの受光素子は格子状に配列されている
が（図１２（Ａ）参照）、このため、細かい模様の物を
撮影するとモアレが発生し、これを防止するため、光学
的ローパスフィルタを光路に入れ、解像度をわざわざ下
げて使用する。

【００３４】ここで、素子自身をその平面上で動かし
て、ランダムパターンを作ると（図１２（Ｂ）参照）、
このモアレが発生し難くなるので、光学的ローパスフィ
ルタが不要となり、しかも解像度は向上するという効果
が得られる。更に、受光した画像を解析し、次にその被
写体のエッジ部に素子が集中するようにして再撮影する
（図１３参照）。こうすることにより、エッジ部の情報
が多く得られ、エッジ強調された画像が得られる。

【００３５】又、これら素子の情報を素子が格子状のま
まであるとして信号処理すれば、受光した画像の一部，
全部を自由に拡大、縮小した絵が得られる。図１４は本
発明の請求項２に基づく他の実施例を示す。この実施例
では、受光素子５をフレキシブルマイクロアクチュエー
タ２０を利用して移動させるものである。

【００３６】この場合、受光素子５をフレキシブルマイ
クロアクチュエータ２０を図１に示した固体撮像素子の
枠体１側に支持部材２１を介して連結する。フレキシブ
ルマイクロアクチュエータ２０は、例えば、図１５に示
すように構成される。即ち、可撓性部材からなる筒体２
２内部を仕切部材２３により仕切って３つの圧力室とな
るチャンバー２４，２５，２６を設け、該筒体２２前後
端面をキャップ２２ａ，２２ｂによって閉じる。後端側
のキャップ２２ｂには、各チャンバー２４，２５，２６
に夫々圧縮空気等の作動流体を供給するチューブ２７を
接続する。このチューブ２７は、夫々制御弁２８を介し
てコンプレッサ２９等の作動流体供給源に接続する。

【００３７】そして、圧縮空気等の作動流体を供給する
チャンバー２４，２５，２６の選択や、供給する圧縮空
気等の作動流体の圧力の選択によって、筒体２２を種々
の方向に湾曲動作させることができる。その湾曲動作例
を図１６に示す。図に記載されたＰ１，Ｐ２，Ｐ３は夫
々チャンバー２４，２５，２６に供給する作動流体の圧
力値（ＭＰａＧ）を示している。

【００３８】かかる実施例においても、各受光素子５を
フレキシブルマイクロアクチュエータ２０で移動し、各
受光素子５に移動する量を変化させることにより、レン
ズ系のレンズの持つ球面収差を除去でき、受光素子の全
面にわたってピントの合った映像が得られようになる。
図１７は本発明の請求項２に基づく更に他の実施例を示
す。

【００３９】この実施例は、受光素子５の前面にフレキ
シブルマイクロアクチュエータ２０を連結し、このフレ
キシブルマイクロアクチュエータ２０に受光素子５の受
光部６に後端が接続される光ファイバ３０を内蔵し、こ
の光ファイバ３０の先端をフレキシブルマイクロアクチ
ュエータ２０の先端面から外方に臨ませてある。かかる
実施例の作用・効果を図１８に基づいて説明する。

【００４０】即ち、各受光素子５のフレキシブルマイク
ロアクチュエータ２０を動作させ、全てのフレキシブル
マイクロアクチュエータ２０の先端面２０ａがなす面を
球面状にする。この場合、フレキシブルマイクロアクチ
ュエータ２０の先端面２０ａから光ファイバ３０先端を
外方に臨ませてあるため、受光素子５の受光部６はフレ
キシブルマイクロアクチュエータ２０の先端面２０ａが
なす面となり、球面状となる。従って、受光部６に対し
てレンズ系１８を経た入射光が垂直となり、テレセント
リックな光学系が形成される。

【００４１】この結果、周辺光量やピントの深さを改善
することができる。勿論、この実施例でも、レンズ系１
８の持つ球面収差を除去でき、受光素子の全面にわたっ
てピントの合った映像が得られようになる。図１９は本
発明の請求項３に基づく実施例を示す。この実施例は、
固体撮像素子における受光素子５に、その受光部６に対
応してなるマイクロレンズ３１と、該マイクロレンズ３
１を移動させるマイクロアクチュエータを設けたもので
ある。

【００４２】即ち、受光素子５の上面に前後方向に横断
する溝３２を設け、この溝３２に方形板状部材３３の一
端部をスライド自由に嵌め込み、該方形板状部材３３の
他端部に結合されたマイクロレンズ３１を受光素子５前
面に所定の間隔をもって相対向する位置に配設する。か
かるマイクロレンズ３１を前後方向にスライド動作させ
るマイクロアクチュエータとしては、静電力リニアモー
タを使用する。この場合、前記方形板状部材３３と溝３
２の壁面との間に静電力を発生させる。

【００４３】このように、マイクロレンズ３１を受光素
子５前面に所定の間隔をもって相対向する位置に配設
し、静電力リニアモータによって前後方向にスライド動
作させる構成によって、図９及び図１４の実施例と同様
にレンズ系のレンズの球面収差をなくす作用と同等の作
用が奏される。これを図２０に基づいて説明すると、上
述したように、レンズ系１８は、通常球面収差があり、
ピントの合う面は図の点線のように歪んだ球面となり、
場合によっては、中央部のピント面が受光素子５の奥側
に結ばれることがある。

【００４４】そこで、各受光素子５のマイクロレンズ３
１を静電力リニアモータで前方に移動し、各受光素子５
毎にその移動する量を調整すると、ピントの合う面を受
光素子５の前面に結ばせることができ、全域にわたりピ
ントの合う画像が得られる。図２１は本発明の請求項３
に基づく他の実施例を示す。この実施例では、マイクロ
レンズ３１を、受光素子５の前面に所定の間隔をもって
相対向する位置に配設し、このマイクロレンズ３１を、
前後方向にスライド動作させる３つのマイクロアクチュ
エータ３４を介して受光素子５の前面に連結する。尚、
マイクロレンズ３１と各マイクロアクチュエータ３４と
の連結部には自在継手３５を介装する。

【００４５】かかる構成においても、マイクロレンズ３
１をマイクロアクチュエータ３４によって前後方向にス
ライド動作させることにより、レンズ系のレンズの球面
収差をなくす作用と同等の作用が奏される。図２２及び
図２３は本発明の請求項３に基づく更に他の実施例を示
す。図２２の実施例では、各受光素子５に対して、レン
ズ系を介して入射される光を反射して受光部６に入射さ
せる反射面３６ａを有するマイクロミラー３６を設けた
ものである。この場合、マイクロミラー３６の支持端部
３６Ａに回転軸３６Ｂを設け、この回転軸３６Ｂを受光
素子５の前部下端の両側に設けた軸受部５Ａに回転自由
に支承する。そして、このマイクロミラー３６を回転さ
せて、反射面３６ａと受光部６との角度を調整するマイ
クロアクチュエータを設ける。

【００４６】図２３の実施例では、マイクロミラー３６
を回転させるだけではなく、受光部６周りに回転移動で
きるようにしたものである。この場合、受光素子５の前
面の円形溝３７に、中央部から受光部６が臨む回転ロー
タ３８を配設して、回転自由に支持する一方、マイクロ
ミラー３６の支持端部３６Ａに回転軸３６Ｂを設け、こ
の回転軸３６Ｂを回転ロータ３８に設けた軸受部３８Ａ
に回転自由に支承する。そして、回転ロータ３８を回転
させて、反射面３６ａの受光部６周りの回転位置を調整
するマイクロアクチュエータと、マイクロミラー３６を
回転させて、反射面３６ａと受光部６との角度を調整す
るマイクロアクチュエータとを設ける。

【００４７】かかる実施例の受光素子５を利用した光学
系を図２４に示す。この光学系は、レンズ系１８が固体
撮像素子１９に対して傾いた、あおりを含む光学系であ
る。そして、マイクロミラー３６の反射面３６ａと受光
部６との角度を調整すると共に、マイクロミラー３６の
受光部６の周方向位置を調整することにより、各受光素
子５の受光部６に、レンズ系１８を介した直接光ａとマ
イクロミラー３６の反射面３６ａでの反射光ｂの両方を
入射させるようにする。

【００４８】この結果、あおりを含む光学系であって
も、画面の一方が光量不足で暗くなったり、ピントが外
れるのを修正することができる。又、この実施例では、
マイクロミラー３６の角度及び位置調整により、各受光
素子５の受光部６への入射光量を調整することにより、
露出の調整も行うことができる。

【００４９】上記の各実施例においては、受光素子に対
して、フィルタ若しくは遮蔽体を有する構成、受光部を
移動させる構成、マイクロレンズ若しくはマイクロミラ
ーを移動させる構成をのいずれかを実施した例について
述べたが、図２５に示すようにこれらの構成を受光素子
に組み合わせて設けるようにしても良い。即ち、この実
施例は、受光素子５の受光部６を覆う位置と開く位置と
に可動自由な色フィルタ８，９（７は図示されず）と、
該色フィルタ８，９を前記２位置に選択的に動作させる
マイクロアクチュエータとを設けた構成（図２の実施
例）と、受光素子５の後端部に、ピエゾ素子（圧電素
子）を積層して構成したピエゾ積層形マイクロアクチュ
エータ１５を設けるようにした構成（図９の実施例）
と、マイクロレンズ３１を受光素子５前面に所定の間隔
をもって相対向する位置に配設し、静電力リニアモータ
によって前後方向にスライド動作させる構成（図１９の
実施例）とを組み合わせて採用したものである。

【００５０】尚、各実施例の構成は、固体撮像素子の受
光素子の一部或いは全部の何れかに採用すれば良い。上
述した請求項１〜請求項３に基づく実施例によると、マ
イクロアクチュエータによって、受光素子自体、受光
部、フィルタ、マイクロレンズ、マイクロミラーを動作
させる構成にした結果、所望の光の波長の選択、露出調
整、ピント調整、を行うことができる。マイクロアクチ
ュエータ球面収差、テレセントリック性、画像の周辺部
での光量不足等を改善できる。又、画像の任意の部分を
明るくしたり、暗くしたり、色を変化させたり、ピント
をぼかしたり、エッジを強調したりと言った、画像処理
的なことまでを、撮影時の最も情報量の多い段階で行え
るため、高画質化することができる。更に、画質を多少
犠牲にしても、高色分解能の映像を得る等の操作も自在
に行える。

【００５１】特に、受光素子自体の移動を行う構成で
は、ビデオムービ等で問題の多い手ぶれも解決すること
ができ、固体撮像素子のビデオムービ等の機器への取付
位置の位置決めも固体撮像素子の移動で補正することが
できる。尚、以上のように、特定の実施例を参照して本
発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、当該技術分野における熟練者等により、本発明に
添付された特許請求の範囲から逸脱することなく、種々
の変更及び修正が可能であるとの点に留意すべきであ
る。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
固体撮像素子において、受光素子の少なくとも一部に、
その受光部を覆う位置と開く位置とに可動自由な遮蔽体
若しくはフィルタを設け、これをマイクロアクチュエー
タによって動作させる構成としたから、被写体や撮像後
の信号処理回路に左右されることがない、汎用性に優れ
たものとなる等の利点がある。

【００５３】又、受光素子の少なくとも一部に、少なく
ともその受光部を移動させるマイクロアクチュエータを
設けるようにしたから、レンズ系のレンズの持つ球面収
差を除去でき、受光素子の全面にわたってピントの合っ
た映像が得られようになる等の利点がある。更に、受光
素子の少なくとも一部に、その受光部に対応してなるマ
イクロレンズ若しくはマイクロミラーを設け、これをマ
イクロアクチュエータによって動作させる構成としたか
ら、レンズ系のレンズの球面収差をなくす作用と同等の
作用が奏され、又、あおりを含む光学系であっても、画
面の一方が光量不足で暗くなったり、ピントが外れるの
を修正することができる等の利点がある。

【００５４】又、本発明によれば、収差の多い易い光学
系を利用できる。又、光学的ローパスフィルタを省き、
安価で高解像度の絵が得られる。更に、様々な画像処理
をリアルタイムに、撮影時に行えるので高画質で処理す
ることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の固体撮像素子の全体構造を示す斜視
図

【図２】 本発明の請求項１に基づく実施例を示す斜視
図

【図３】 本発明の請求項１に基づく実施例を示す斜視
図

【図４】 フィルタの配置を示す図

【図５】 本発明の請求項１に基づく他の実施例を示す
斜視図

【図６】 本発明の請求項１に基づく他の実施例を示す
斜視図

【図７】 本発明の請求項１に基づく更に他の実施例を
示す斜視図

【図８】 本発明の請求項１に基づく更に他の実施例を
示す斜視図

【図９】 本発明の請求項２に基づく実施例を示す斜視
図

【図10】 同上実施例の作用を説明する側面断面図

【図11】 同上実施例の作用を説明する側面断面図

【図12】 受光素子の格子パターンを示す図

【図13】 被写体のエッジ部に素子を集めた状態を示す
図

【図14】 本発明の請求項２に基づく他の実施例を示す
斜視図

【図15】 同上実施例におけるフレキシブルマイクロア
クチュエータの構成を示す斜視図

【図16】 同上実施例におけるフレキシブルマイクロア
クチュエータの湾曲動作例を示す図

【図17】 本発明の請求項２に基づく更に他の実施例を
示す斜視図

【図18】 同上実施例の作用を説明する側面断面図

【図19】 本発明の請求項３に基づく実施例を示す斜視
図

【図20】 同上実施例の作用を説明する側面断面図

【図21】 本発明の請求項３に基づく他の実施例を示す
斜視図

【図22】 本発明の請求項３に基づく更に他の実施例を
示す斜視図

【図23】 同上実施例の作用を説明する側面断面図

【図24】 本発明の請求項３に基づく更に他の実施例を
示す斜視図

【図25】 本発明の請求項１〜３に基づく実施例を組み
合わせた実施例を示す斜視図

【符号の説明】

５ 受光素子 ６ 受光部 ７ 色フィルタ ８ 色フィルタ ９ 色フィルタ １５ ピエゾ積層形マイクロアクチュエータ １９ 固体撮像素子 ２０ フレキシブルマイクロアクチュエータ ３１ マイクロレンズ ３４ マイクロアクチュエータ ３６ マイクロミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 佳孝 東京都八王子市石川町2970番地 コニカ 株式会社内 (72)発明者 皆木 隆志 東京都八王子市石川町2970番地 コニカ 株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−347766（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−286585（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−9410（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 9/04 - 9/11 H04N 5/335

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に受光素子と構成部品とを組にした
   画素を多数配列して形成し、被写体の像を電気信号に変
   換して出力する固体撮像素子において、前記受光素子の
   少なくとも一部に、その受光部を覆う位置と開く位置と
   に可動自由な遮蔽体若しくはフィルタと、該遮蔽体若し
   くはフィルタを前記２位置に選択的に動作させるマイク
   ロアクチュエータとを設けたことを特徴とする固体撮像
   素子。
2. 【請求項２】基板上に受光素子と構成部品とを組にした
   画素を多数配列して形成し、被写体の像を電気信号に変
   換して出力する固体撮像素子において、前記受光素子の
   少なくとも一部に、少なくともその受光部を移動させる
   マイクロアクチュエータを設けたことを特徴とする固体
   撮像素子。
3. 【請求項３】基板上に受光素子と構成部品とを組にした
   画素を多数配列して形成し、被写体の像を電気信号に変
   換して出力する固体撮像素子において、前記受光素子の
   少なくとも一部に、その受光部に対応してなるマイクロ
   レンズ若しくはマイクロミラーと、該マイクロレンズ若
   しくはマイクロミラーを移動させるマイクロアクチュエ
   ータとを設けたことを特徴とする固体撮像素子。