JP4879513B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子及び撮像装置に係り、特に、シェーディングの発生を抑えながら、受光面積の無駄が無く、解像度対受光量の効率が高い撮像素子及びこの撮像素子を使用した撮像装置に関する。

近年、急速に普及しつつあるデジタルカメラやビデオカメラの本体内には、被写体光を光電信号に変換して画像を記録するＣＣＤイメージセンサ（以下、「ＣＣＤ」と略記する）等の撮像素子が組み込まれている。

このような撮像素子は、被写体光を受光して光電信号に変換する受光素子と、この受光素子上に形成された色フィルタと、受光素子への集光率を向上させるために、色フィルタ上に配置されたマイクロレンズとから構成される画素が、マトリクス状に複数配置された画素領域を備えている。

上記のような撮像素子には、画素領域の中央部分に比べて周辺部分の信号出力が減衰する、シェーディングと呼ばれる現象が発生する。このシェーディングは、周辺部へ入射光が斜めに入射して光電変換効率が悪化することに起因する。このようなシェーディングが発生すると、画素領域の中央部分と周辺部分とで画像のバランスが悪くなって全体的に不自然な画像となるため、製品の性能を著しく低下させることとなる。

この問題を解決する手段として、受光面のマイクロレンズの大きさを中央部から周辺部に近づくに従い大きくなるように構成したものがあった（特許文献１等）。
特開平１１−１５０２５４号公報

しかしながら、特許文献１等で提案されているこのような撮像素子は、いずれもフォトダイオードの配列が等間隔であった。従って、マイクロレンズの大きさを中央部から周辺部に近づくに従い大きくなるようにすると、中心部のマイクロレンズ同士の間に周辺部に比べて大きな面積の受光に利用されない部分を生じ、受光量の無駄となる問題点がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、シェーディングの発生を抑えながら、受光面積の無駄が無く、解像度対受光量の効率が高い撮像素子及びこの撮像素子を使用した撮像装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、被写体光を受光して光電信号に変換する受光素子が２次元マトリクス状に複数配置された画素領域を備えた撮像素子において、前記受光素子同士の間隔が、前記画素領域の中央部分から周縁部分に向って広くなるように配されていることを特徴とする撮像素子を提供する。

本発明によれば、受光素子同士の間隔、すなわち受光素子同士のピッチが、画素領域の中央部分から周縁部分に向って広くなるように配されている。すなわち、シェーディングにより光量が落ちる周辺部分は受光素子の間隔が広くなっており、中心部分は受光素子の間隔が狭くなっており、解像度と感度の両立を可能にするとともに、受光量の無駄が生じない撮像素子が実現できる。

本発明において、前記画素領域が複数個に分割されており、それぞれの該画素領域内においては前記受光素子同士の間隔が略均一となっていることが好ましい。このような構成であっても、シェーディングにより光量が落ちる周辺部分は受光素子の間隔が広くなっており、中心部分は受光素子の間隔が狭くなっており、解像度と感度の両立を可能にするとともに、受光量の無駄が生じない固体撮像素子が実現できる。

また、本発明において、前記受光素子は、前記画素領域の略全域に略均一間隔で配される第１の受光素子の群と、該第１の受光素子同士の間に配されるとともに、前記画素領域の中央部分から周縁部分に向って素子同士の間隔が広くなるように配される第２の受光素子の群と、よりなることが好ましい。

このように、画素領域の中央部分及びその周縁には、第１の受光素子と、この第１の受光素子同士の間に更に第２の受光素子を設けて間隔を狭めたので、受光量の無駄を生じない固体撮像素子が実現できる。

また、本発明において、前記受光素子は、前記画素領域の略全域に略均一間隔で配される第１の受光素子の群と、該第１の受光素子の間に配されるとともに、前記画素領域の中央部分より周縁部分に向って素子同士の間隔が広くなるように配される第２の受光素子の群と、該第１の受光素子同士の間及び第２の受光素子同士の間に配されるとともに、前記画素領域の中央部分及びその周縁にのみ配される第３の受光素子の群と、よりなることが好ましい。

このように、画素領域の中央部分及びその周縁には、第１の受光素子と、この第１の受光素子同士の間に更に第２及び第３の受光素子を設けて間隔を狭めたので、受光量の無駄を生じない固体撮像素子が実現できる。

なお、「画素領域の中央部分及びその周縁」とは、画素領域の中心点を基準にして、画素領域の全長（縦、横とも）の約１／３の幅の領域を意味するものとする。

また、前記目的を達成するために、本発明は、被写体光を受光して光電信号に変換する受光素子が２次元マトリクス状に複数配置された画素領域を備えた撮像素子であって、前記受光素子は、前記画素領域の略全域に略均一間隔で配される第１の受光素子の群と、該第１の受光素子同士の間に配されるとともに、前記画素領域の中央部分及びその周縁にのみ配される第２の受光素子の群と、よりなる撮像素子を備え、前記画素領域の略全域に結像する画像を前記第１の受光素子の群で取り込む第１のモードと、前記画素領域の中央部分及びその周縁に結像する画像を前記第１の受光素子の群及び前記第２の受光素子の群で取り込む第２のモードと、に切り替え可能となっていることを特徴とする撮像装置を提供する。

本発明によれば、画素領域の略全域に結像する画像を第１の受光素子の群で取り込む第１のモードと、画素領域の中央部分及びその周縁に結像する画像を第１の受光素子の群及び第２の受光素子の群で取り込む第２のモードと、に切り替え可能となっている。すなわち、デジタルズームに応じて、使用する受光素子の群を使い分ける。これにより、デジタルズームを行っても画質が低下しないというメリットが得られる。

本発明において、前記第１のモードから前記第２のモードヘ切り替える際に、略連続的に、画角を変化させる画角変更手段と、該画角変化中の所定の時点までは前記第１の受光素子の群により画像を取り込み、該画角変化中の所定の時点以降は前記第１の受光素子の群及び前記第２の受光素子の群により画像を取り込む切り替え手段を備えることが好ましい。

このように、画角変化中の所定の時点までは第１の受光素子の群により画像を取り込み、画角変化中の所定の時点以降は第１の受光素子の群及び第２の受光素子の群により画像を取り込むのであれば、連続ズーム動作を行いながら、画素領域の中央部分及びその周縁に結像する画像を連続的に取り込め、デジタルズームに良好に対応できる。

なお、第２のモードから第１のモードヘ切り替える際にはこの逆となる。具体的には、画角変化中の所定の時点までは第１の受光素子の群及び第２の受光素子の群により画像を取り込み、画角変化中の所定の時点以降は第１の受光素子の群により画像を取り込む。

また、前記目的を達成するために、本発明は、被写体光を受光して光電信号に変換する受光素子が２次元マトリクス状に複数配置された画素領域を備えた撮像素子であって、前記受光素子は、前記画素領域の略全域に略均一間隔で配される第１の受光素子の群と、該第１の受光素子同士の間に配されるとともに、前記画素領域の中央部分及びその周縁にのみ配される第２の受光素子の群と、よりなる撮像素子を備え、前記画素領域に結像する画像を前記第１の受光素子の群で取り込む第１のモードと、前記画素領域に結像する画像を前記第１の受光素子の群及び前記第２の受光素子の群で取り込む第２のモードと、に切り替え可能となっており、前記画素領域に結像する画像の明るさに応じて前記第１のモードと前記第２のモードとの間でモード切り替えを行う制御手段を備えていることを特徴とする撮像装置を提供する。

本発明によれば、画素領域に結像する画像を第１の受光素子の群で取り込む第１のモードと、画素領域に結像する画像を第１の受光素子の群及び第２の受光素子の群で取り込む第２のモードとに切り替え可能となっており、画素領域に結像する画像の明るさに応じて第１のモードと第２のモードとの間でモード切り替えを行う。したがって、明るさに応じて、画素領域の中心部分の受光素子の感度アップと、受光素子の画素数のアップとに使い分けることで、低輝度撮影にも強く、デジタルズームでの画質低下もない撮像装置が実現できる。

本発明によれば、解像度と感度の両立を可能にするとともに、受光量の無駄が生じない撮像素子が実現できる。

以下、添付図面に従って、本発明に係る撮像素子の好ましい実施の形態（第１の実施形態）について詳説する。

図１に、本発明に係る撮像素子１０の平面図を、図２に、矢視図（図１の２−２線矢視図）をそれぞれ示す。撮像素子１０は、基板１２及び透明保護板１４から構成される。基板１２の表面には、受光素子１６、１６…が２次元マトリクス状に複数配置されている。透明保護板１４の表面には、受光素子１６、１６…に対応する位置にマイクロレンズ１８、１８…が複数配置されている。

なお、一般的なＣＣＤと同様に、基板１２と透明保護板１４との間に保護膜や色フィルタを配することも可能である。

基板１２は、シリコンウェーハなどの半導体からなり、この基板１２上に受光素子１６が配置される。マイクロレンズ１８は、集光率を向上させるためのレンズであり、透明保護板１４の表面に形成された略球面状の突起である。なお、透明保護板１４の表面において、マイクロレンズ１８以外の部分には平坦部２０、２０…が形成されている。

これらの受光素子１６及びマイクロレンズ１８などにより、１つの画素２２（図２中において、二点鎖線で囲む部分）が構成され、この画素２２がマトリクス状に複数配置されて画素領域が形成されている。

図２において、受光素子１６、１６の中心同士の間隔、すなわち受光素子同士のピッチＰが、画素領域の中央部分より周縁部分に向って増大するようになっている。このような配置とすることにより、シェーディングにより光量が落ちる周縁部分は、受光素子１６、１６同士の間隔（ピッチＰ）が広くなっており、中心部分は受光素子１６、１６同士の間隔（ピッチＰ）が狭くなっており、解像度と感度の両立を可能にするとともに、受光量の無駄が生じない撮像素子１０が実現できる。

すなわち、図１に想像線（二点鎖線）で示すゾーン内（中央部分）における図２の画素２２（受光素子１６）と画素２２（受光素子１６）との間にさらに画素２２（受光素子１６‘）を設け、これらにもそれぞれマイクロレンズ１８を設けて、副画素として出力可能としている。

図３は、従来より公知の固体撮像素子１の平面図であり、マイクロレンズ１８、１８…の大きさを中央部分から周縁部分に近づくに従い大きくなるように構成してある。このようにすると、シェーディングを補正することはできるが、中央部に行くほど受光量に無駄が生じ、総合的に受光量が減ることになるので撮像素子の感度低下を招いてしまい、本発明の撮像素子１０より性能が劣ることとなる。

次に、本発明に係る撮像素子１０の製造方法について説明する。この撮像素子１０の製造は、公知のＣＣＤの製造方法と略同様に行えばよく、たとえば本出願人による特開２００４−２４７４８６号公報に記載の製造方法が採用できる。図４に、撮像素子１０の製造方法の例をフローチャートで示す。

第１の工程では、ガラス基板（透明保護板１４）の上に（下面に）、多数のスペーサーを形成する。これらのスペーサーは、たとえば、フォトリソグラフィ技術，現像，エッチング等を用いて、無機材料膜から形成する。

第２の工程では、ガラス基板（透明保護板１４）上のスペーサーの端面に接着剤を薄く均一に塗布する。接着剤の種類としては、硬化時の反り防止のために常温硬化型接着剤が好ましく用いられる。

第３の工程では、多数の受光素子１６及び接続端子（図示略）が形成されたウエハ（基板１２）上にガラス基板（透明保護板１４）が貼り合わされる（仮貼り合わせが行なわれる）。

第４の工程では、仮貼り合わせされたガラス基板（透明保護板１４）及びウエハ（基板１２）が加圧装置にセットされ、加圧貼り合わせが行われる。

第５の工程では、ガラス基板（透明保護板１４）のダイシングが実施され、ガラス基板から多数のカバーガラスが形成される。

第６の工程では、ウエハ（基板１２）がダイヤモンドカッターでダイシングされ、多数の撮像素子１０が形成される。

次に、本発明に係る撮像素子の他の実施の形態（第２の実施形態）について説明する。図５は、本発明に係る撮像素子１０‘の平面図であり、既述の第１の実施形態の図１に対応する。なお、第１の実施形態と同一の部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

この撮像素子１０‘においても、受光素子（図示略）同士の間隔が、画素領域の中央部分より周縁部分に向って増大するようになっている。このような配置とすることにより、シェーディングにより光量が落ちる周縁部分は、受光素子同士の間隔が広くなっており、中心部分は受光素子同士の間隔が狭くなっており、解像度と感度の両立を可能にするとともに、受光量の無駄が生じない撮像素子１０‘が実現できる。

すなわち、中央部分の画素（マイクロレンズ１８）と画素（マイクロレンズ１８）との間にさらに画素（マイクロレンズ１８）を設け、副画素として出力可能としている。本実施の形態においては、中央部分及びその周縁の画素密度は、周縁部分の画素密度の４倍となっている。なお、この撮像素子１０‘の製造方法は、第１の実施形態と略同様とできる。

次に、添付図面に従って本発明に係る撮像装置の好ましい実施の形態（第３の実施形態）について詳説する。これは、本発明に係る撮像素子を使用した撮像装置（デジタルカメラ）である。

本実施形態は、既述の撮像素子１０‘（第２の実施形態）を備えた撮像装置（デジタルカメラ）である。すなわち、受光素子１６が、画素領域の略全域に略均一間隔で配される主受光素子（第１の受光素子）の群と、この主受光素子同士の間に配されるとともに、画素領域の中央部分及びその周縁にのみ配される副受光素子（第２の受光素子）の群と、よりなる撮像素子１０を備え、画素領域の略全域に結像する画像を主受光素子の群で取り込む第１のモードと、画素領域の中央部分及びその周縁に結像する画像を主受光素子の群及び副受光素子の群で取り込む第２のモードと、に切り替え可能となっていることを特徴とする。

なお、図６によって後述するように、主受光素子群の出力はこれを処理する主画像処理回路７２に出力され、同様に副受光素子群の出力はこれを処理する副画像処理回路７４に出力される。そして、これらは合成処理回路７８で合成されてメモリ８０に記録される。この主受光素子の群と副受光素子の群の画素数の比率は、既述の図５のように１対３とする。

図６は、撮像装置であるデジタルカメラ３０の内部構成を示したブロック図である。デジタルカメラ３０は主としてズーム倍率指示手段及びズーム中心位置指示手段を構成する操作基板、モードスイッチ、シャッタボタン等を含むカメラ操作部３２、中央処理装置（ＣＰＵ）３４を含む制御部３６、ＣＣＤ３８、アナログ信号処理部４０、枠表示手段及び画像取込手段を構成するデジタル信号処理部７０、表示手段を構成する液晶表示素子（ＬＣＤ）４２、記録メディア（メモリカード）４４などから構成される。

カメラ操作部３２は、各種操作部材の夫々と回路接続されており、撮影者によるこれら操作部材の操作（たとえば、モードスイッチの操作など）に基づいて、ＣＰＵ３４に指示信号を出力する。

制御部３６は、ＣＰＵ３４、ＲＯＭ３５，ＲＡＭ３７より構成され、各回路に接続されており、カメラ操作部３２からの指示信号の入力に基づいて、デジタル信号処理部７０に制御信号を出力するとともに、各回路を総括的に制御する。

また、ＣＰＵ３４は、現在の撮影条件（シャッター速度、Ｆ値等）により手ブレとなるか否かを判断し、手ブレとなる条件範囲にある場合には、液晶表示素子（ＬＣＤ）４２の隅部に手ブレ警告させる。なお、手ブレとなるか否かの判断は、公知の（市販されている各種の）デジタルカメラと同様のフローを採用すればよい。

撮影レンズ群５０は、複数の撮影レンズ５２、５４、５６により構成され、各撮影レンズ５２、５４、５６は、制御部３６により駆動されるレンズ移動手段（ステッピングモータ）５３、５５、５７によりそれぞれレンズ光軸上に移動可能となっている。これによりズーム動作が行われ、撮影レンズ群５０は、ＴＥＬＥ端とＷＩＤＥ端との間の各ズーム位置に移動可能となっている。

ＣＣＤ（撮像素子）３８は、ＣＣＤ制御部３９を介して制御部３６に接続されており、撮影レンズ群５０から取り込まれて結像された被写体光を、入射光量に応じた量の信号電荷に変換する。この信号電荷は電圧信号（画像信号）として順次ＣＣＤ３８から読み出されて、アナログ信号処理部４０に加えられる。なお、撮像素子としてはこのＣＣＤに限らず、ＣＭＯＳイメージセンサーなどを用いてもよい。

この際、ＣＣＤ３８から読み出されて、アナログ信号処理部４０に加えられる画像信号は、主画素の信号と副画素の信号に分けて加えられる。

アナログ信号処理部４０は、ＣＣＤ３８から加えられた画像信号にサンプリングやホワイトバランス調整などの所要のアナログ処理を施す。また、アナログ処理された画像信号をＡ／Ｄ変換器６０によって画像データ（デジタルデータ）に変換させ、デジタル信号処理部７０に出力させる。なお、ＣＣＤ３８、アナログ信号処理部４０及びＡ／Ｄ変換器６０は、図示しないタイミングジェネレータ（ＴＧ）からのタイミング信号により同期して動作される。

デジタル信号処理部７０は、アナログ信号処理部４０（Ａ／Ｄ変換器６０）から入力された画像データ（ＣＣＤ３８の画素領域の画像データ）に、必要に応じてガンマ補正などのデジタル処理を施し、この画像データをメモリ８０に出力する。この際、主画素の信号と副画素の信号は、デジタル信号処理部７０にそれぞれ設けられた主画像処理回路７２と副画像処理回路７４にそれぞれ入力される。

そして、主画像処理回路７２と副画像処理回路７４よりの出力は、信号選択回路７６、及び合成処理回路７８を経てメモリ８０に出力される。この際、制御部３６により信号選択回路７６が制御され、主画素の信号のみ、又は、主画素の信号と副画素の信号の両者が合成処理回路７８に出力される。主画素の信号と副画素の信号の両者が合成処理回路７８に出力された場合には、合成処理回路７８において主画素の信号と副画素の信号が合成されてメモリ８０に出力される。

メモリ８０より出力された信号は、表示制御部８２を経て既述の液晶表示素子（ＬＣＤ）４２に出力され、また、記録制御部８４を経て既述の記録メディア（メモリカード）４４に出力される。

また、ＣＰＵ３４からズーム中心位置ズーム倍率を制御する制御信号がデジタル信号処理部７０に入力されることにより、前述したガンマ補正などのデジタル処理に加えて、画像データからズーム中心位置を中心としたズーム倍率の画像データを切り出して１画面分の画像を生成し、この画像をデジタルズーム領域の画像として取り込むデジタルズーム処理が行われる。

また、枠表示手段を構成するデジタル信号処理部７０では、デジタルズーム処理された画像データに対して拡大枠の画像データの付加を行う。この拡大枠は、ＣＣＤ３８によって撮像された全画素領域（または記録媒体に記録された画像の全領域）に対するデジタルズーム領域（撮影者によってカメラ操作部３２のモードスイッチを操作して指示される）に基づいて、デジタルズーム領域の大きさ位置を全画素領域（または全領域）に対して相対的に示したものである。拡大枠が付加された画像データは表示用のメモリ８０に出力される。

記録メディア（メモリカード）４４は画像データを記録保存する。モードを撮影モードとし、カメラ操作部３２のシャッタボタンの押圧操作による記録指示入力があると、ＣＰＵ３４からデジタル信号処理部７０に制御信号が出力され、ＣＣＤ３８から１コマ分の画像データが読み込まれ、デジタル信号処理部７０にて上述したデジタル処理またはデジタルズーム処理が施された後、この画像データがメモリ８０に書き込まれる。なお、メモリ８０に書き込まれる画像データには、拡大枠の付加は行われない。メモリ８０に書き込まれた画像データは圧縮伸張回路（図示略）によって圧縮処理されて、記録メディア（メモリカード）４４に記録されて保存される。

また、デジタルカメラ３０の内部には、記録メディアとしてメモリカード４４を装着するメモリスロット（図示略）が設けられている。このメモリカード４４にデジタルカメラ３０に内蔵されたカードリーダ／ライタ装置によって、撮影された画像が画像データとして記録されて保存されるほか、記録済みの画像をメモリカード４４から読み取ることも可能である。なお、本実施の形態においては、メモリカード４４としてはたとえばスマートメディアが使用されるが、記録メディアとしてＰＣカード、フラッシュメモリーカード、ＩＣカード、フロッピーディスク、光磁気ディスク（ＭＯ）などを用いてもよい。

液晶表示素子（ＬＣＤ）４２は、表示メモリ６６に書き込まれた画像（スルー動画）を表示する。モードを撮影モードとし、カメラ操作部３２のモードスイッチによってスルー動画の表示をオンにすると、デジタル信号処理部７０にはＣＣＤ３８から画像データが連続して読み込まれ、デジタル信号処理部７０によるデジタル処理など（デジタルズーム処理や拡大枠の付加）が連続して画像データに施された後、その画像データがメモリ８０に書き込まれる。メモリ８０の画像データは順次新しく読み込まれた画像データによって書き換えられ、これにより液晶表示素子４２にてスルー動画が表示される。

また、液晶表示素子４２には、メモリカード４４に記録保存されている画像も表示できる。モードを再生モードとし、所定の操作によってメモリカード４４に記録されたいずれかの画像データの再生を指定すると、その画像データがメモリカード４４からカードリーダ／ライタ装置によって読み出され、圧縮伸張回路によって伸張処理された後、デジタル信号処理部７０にてデジタル処理などが行われ、メモリ８０を介して液晶表示素子４２に表示される。

その他、液晶表示素子４２には、カメラの状態や撮影モードなどに関する情報（いわば撮影ステータス）を表示することができる。たとえば、内蔵されているバッテリの残量チェック表示、撮影可能コマ数の表示などが行われる。

このような構成のデジタルカメラ３０によって、デジタル信号処理部７０においてデジタル処理などが行なわれた画像データは液晶表示素子４２にて表示され、撮影者は、液晶表示素子４２にてＣＣＤ３８の全画素領域の画像を確認できる（等倍撮影）。また、撮影者によってカメラ操作部３２のモードスイッチが押圧操作されると、デジタル信号処理部７０においてデジタルズーム処理が行なわれ、拡大枠が付加された画像データが液晶表示素子４２にて表示され、撮影者は、液晶表示素子４２にてズーム倍率、ズーム中心位置を確認できる（デジタルズーム機能）。

更に、メモリカード４４に記録保存されている画像データに対し、デジタル信号処理部７０においてデジタル処理が行なわれ、撮影者は液晶表示素子４２にてメモリカード４４に記録保存されている画像データを確認できる（等倍再生）。また、このときに撮影者によってカメラ操作部３２のモードスイッチが押圧操作されるとデジタルズーム処理が行なわれ、拡大枠が付加された画像データが液晶表示素子４２にて表示される（再生ズーム機能）。

以上の構成により、デジタルカメラ３０は受光面全体の画像を出力するノーマルモード（第１のモード）と、中心部分の画像を出力するズームアップモード（第２のモード）を有し、ノーマルモードが選択された時には主受光素子群から得られる画像を記録し、ズームアップモードが選択された時には主及び副受光素子群から得られる画像を足し合わせて記録することにより、２倍のズームアップ時にも画素数の低下が発生しない。

すなわち、本実施形態によれば、画素領域の略全域に結像する画像を主受光素子の群で取り込む第１のモードと、画素領域の中央部分及びその周縁に結像する画像を主受光素子の群及び副受光素子の群で取り込む第２のモードと、に切り替え可能となっている。これにより、デジタルズームに応じて、使用する受光素子の群を使い分けるので、デジタルズームを行っても画質が低下しないというメリットが得られる。

次に、本発明に係る撮像装置の他の実施の形態（第５の実施形態）について図７により説明する。この実施の形態の構成が既述の第４の実施形態の構成と相違する点は、信号選択回路７６の前段に輝度制御回路８８が設けられている点のみであり、他の構成は同様である。したがって、図６によって説明した内容の重複説明は省略する。

本実施形態は、既述の撮像素子１０‘（第２の実施形態）を備えた撮像装置（デジタルカメラ）である。すなわち、受光素子１６が、画素領域の略全域に略均一間隔で配される主受光素子（第１の受光素子）の群と、この主受光素子同士の間に配されるとともに、画素領域の中央部分及びその周縁にのみ配される副受光素子（第２の受光素子）の群と、よりなる撮像素子１６を備え、画素領域の略全域に結像する画像を主受光素子の群で取り込む第１のモードと、画素領域の中央部分及びその周縁に結像する画像を主受光素子の群及び副受光素子の群で取り込む第２のモードと、に切り替え可能となっており、画素領域に結像する画像の明るさに応じて第１のモードと第２のモードとの間でモード切り替えを行う制御手段を備えていることを特徴とする。

この際、画素領域に結像する画像の明るさが輝度制御回路８８によって判別され、この判別結果により、第１のモードと第２のモードとの間でモード切り替えがなされる。

以上の構成により、受光面全体の輝度が高い時は、主受光素子群から得られる画像を記録し、輝度が低い時には主及び副受光素子群から得られる画像を合成して記録する。このようにすることにより疑似的に感度を向上させることができる。

すなわち、本実施形態によれば、画素領域に結像する画像の明るさに応じて第１のモードと第２のモードとの間でモード切り替えを行うので、明るさに応じて、画素領域の中心部分の受光素子の感度アップと、受光素子の画素数のアップとに使い分けることができ、低輝度撮影にも強く、デジタルズームでの画質低下もない撮像装置が実現できる。

以上、本発明に係る撮像素子及び撮像装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。

たとえば、本実施形態の撮像素子１０においては、既述したように、一般的なＣＣＤと同様に、基板１２と透明保護板１４との間に保護膜や色フィルタを配することも可能である。

また、本実施形態のデジタルカメラ３０においては、デジタルズーム機構と光学ズーム機構を備えたカメラとしたが、デジタルズーム機構のみを備えるカメラであっても、本発明に固有の優れた機能が発揮できる。

更に、上記は全てデジタルカメラの例として記載したが、携帯電話やＰＤＡ等の撮影機能内蔵機器でも同様の効果を得ることができる。

本発明の実施形態に係る撮像素子の平面図 図１の２−２線矢視図 従来より公知の固体撮像素子の平面図 撮像素子の製造方法の例を示すフローチャート 本発明の他の実施形態に係る撮像素子の平面図 本発明の実施形態に係る撮像装置の内部構成を示したブロック図 本発明の他の実施形態に係る撮像装置の内部構成を示したブロック図

符号の説明

１０…撮像素子、１２…基板、１４…透明保護板、１６…受光素子、１８…マイクロレンズ、２０…平坦部、２２…画素、３０…デジタルカメラ

Claims (2)

1. 撮像素子として被写体光を受光して光電信号に変換する受光素子が２次元マトリクス状に複数配置された画素領域を備えた撮像素子であって、
   受光面のマイクロレンズの大きさを中央部から周辺部に近づくに従い大きくなるように構成したものであって、
   前記撮像素子は前記画素領域の全域に均一間隔で配される主受光素子の群と、前記主受光素子同士の間に配されるとともに、前記画素領域の中央部分にのみ配される副受光素子の群とから構成されるとともに、
   前記撮像素子の動作モードが前記画素領域の略全域に結像する画像を前記主受光素子の群で取り込む第１のモードと、前記画素領域の中央部分及びその周縁に結像する画像を前記主受光素子の群及び前記副受光素子の群で取り込む第２のモードと、に切り替え可能となるように構成した撮像素子を備え、制御手段として前記第１のモードと前記第２のモードとの間でモード切り替えを行う制御手段を備えていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記画素領域に結像する画像の明るさを判別する判別手段をさらに備え、前記制御手段は前記画素領域に結像する画像の明るさに応じて前記第１のモードと前記第２のモードとの間でモード切り替えを行うように構成されたことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。

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