JPH06140612A

JPH06140612A - 撮像素子及び撮像装置

Info

Publication number: JPH06140612A
Application number: JP4316197A
Authority: JP
Inventors: Hikari Kawashima; 光川島; Yasutaka Nishioka; 康隆西岡; Masao Yamawaki; 正雄山脇
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-10-28
Filing date: 1992-10-28
Publication date: 1994-05-20

Abstract

(57)【要約】【目的】結像レンズの有効径が小さくとも、各絞りに
おいて全画面にわたって均一な信号出力を得ることがで
きる撮像装置を得る。【構成】撮像素子１００の各画素３に入射する光を制
限する遮光層８を、撮像素子の画素部の中央部分Ａの画
素に対応する開口部を狭く、画素部の端部Ｂの画素に対
応する開口部を広くし、結像レンズでのケラレによる撮
像素子の中央部分と端部への入射光量の不均一を各画素
に入射する段階で補正するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はビデオカメラ，スチル
カメラ，監視用カメラ等の撮像装置に関し、特に結像レ
ンズによる光のケラレにより生ずる撮像素子の中央部分
と端部での信号出力の不均一を補正できる撮像装置及び
撮像素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１はレンズを通して、被写体を撮像
素子に結像する様子を示す模式的な光線図である。図に
おいて、１１は被写体像を結像するための結像レンズ、
１２は結像面、１３は射出瞳面を示し、図中の一点鎖線
は光線の軌跡を示す。また、ａは射出瞳位置、ｆはバッ
クフォーカス、ｒはレンズの有効径、ｈは像面高、ｓ，
ｔ，ｉはそれぞれ角度を示す。

【０００３】また、図１２は従来の撮像装置において、
図１１の結像面１２に配置されるＩＴ−ＣＣＤ撮像素子
の構造を示す断面図である。図において、１はｎ型シリ
コン基板、２は第１ｐ型層よりなるウェル領域、３は第
１ｎ型層よりなる受光部、４は第２ｎ型層よりなるＣＣ
Ｄチャネル領域、５は第２ｐ型層よりなるチャネル分離
領域、６はシリコン酸化膜よりなるゲート絶縁膜、７は
ポリシリコン膜よりなるゲート電極、８はＣＣＤへ入射
する光を遮るアルミ等からなる遮光膜、９は平坦化層、
１０はマイクロレンズである。１００は撮像素子であ
る。

【０００４】図１３は撮像素子の複数の画素が配置され
た画素部全体を示す上面図であり、図において、ｏは撮
像素子の中心であり、一般に、撮像素子はこの中心ｏが
結像レンズの光軸上に位置するように結像面に配置され
る。またａ，ｂ，ｃは撮像素子のＸ−Ｘ線上の画面位置
を示している。またＡは撮像素子の中央部分、Ｂは撮像
素子の周辺部分であり、説明の便宜のために区分して示
したものである。

【０００５】次に動作について説明する。図１１におい
て、図示しない被写体からレンズ１１に入った光は結像
面１２で結像する。この時、レンズ中心を通る光線はレ
ンズのＦ値により入射角ｔの角度の光束を結像する。Ｆ
値と入射角ｔの間には、ｔ＝ sin^-1（１／２Ｆ）の関係がある。即ち、入射角ｔは絞りを開放側にするほ
ど大きくなる。

【０００６】結像面１２に配置される撮像素子上には、
本来、その画面上のいずれの位置においても同様の光束
が入るべきであり、このためには、像面高ｈの撮像素子
を用いる場合では、以下のような有効径を備えたレンズ
が必要となる。

【０００７】撮像素子端部を通る主光線は、レンズ中心
を通った主光線と射出瞳位置で角度ｉで交わる。角度ｉ
は、ｉ＝ tan^-1（ｈ／ａ）で、また、撮像素子端部を通る主光線と最周辺光線のな
す角度ｓは、ｓ≒ｔで近似できる。従って、バックフォーカスｆ，射出瞳位
置ａのレンズで、像面高ｈの撮像素子を用いる撮像装置
の絞りＦ時のレンズ必要径ｒは、ｒ＝２×（ｆ× tan（ｔ＋ｉ）＋ｈ）＝２×［ｆ× tan｛ sin^-1（１／２Ｆ）＋ tan^-1（ｈ／ａ）｝＋ｈ］となる。

【０００８】ところで、従来の撮像装置では、撮像装置
の小型，軽量化のため結像レンズ径を小さくする要望が
あり、サイズ（像面高ｈ）の同じ撮像素子を用い、結像
レンズ径のみを小さくするような場合には、Ｆ値を開放
側として使用する際にレンズ１１の有効径が上述の必要
径を満足していないものとなる。

【０００９】即ち、このような撮像装置では、絞りを、
レンズの有効径と撮像素子の像面高で決まる所定のＦ値
よりも非開放側として使用する際は、撮像素子の画面上
のいずれの位置においても同様の光束が入射するが、絞
りを、レンズの有効径と撮像素子の像面高で決まる所定
のＦ値よりもさらに開放側にしたときにはレンズ周辺部
で生ずる光のケラレが撮像素子に結像される光束の光量
に影響を及ぼし、撮像素子の端部に結像される光束の光
量が低下する。

【００１０】一方、図１２に示すように、従来の撮像装
置に用いられる撮像素子では、素子中央部Ａの画素と素
子端部Ｂの画素は、マイクロレンズ１０の形状，遮光層
８の開口幅を含めて同一の構造を有し、各画素に対し入
射する光束が同様のものであれば各画素からは均一の信
号出力が得られる。しかし、上述したように従来の撮像
装置では、撮像素子上に被写体を結像するために使用す
るレンズの有効径が小さいので、レンズの絞りを開放側
にしていくと、撮像素子端部側からその入射光量が低下
し、素子中央部の画素に比して素子端部の画素の信号出
力は低くなる。図１４はこの様子を示す図であり、縦軸
は各Ｆ値の信号出力を画面中央値で規格化した値を、横
軸は画面の位置を示す。図１４中の画面位置ａ，ｂ，ｃ
はそれぞれ図１３において、ｏを中心とし、ｏａ，ｏ
ｂ，ｏｃを半径とする同心円上の位置を示す。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の撮像装置では、
上述のように、撮像素子上に被写体を結像するための結
像レンズの有効径が必要径を満足していないため、絞り
を開放側にしていくと、結像レンズの端部で生じる光の
ケラレにより、撮像素子の中央部の画素と端部の画素と
の信号出力の不均一が生じ、画面の周囲が中央部分に比
して暗くなるという問題点があった。

【００１２】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、撮像素子上に被写体を結像する
ためのレンズの有効径が小さい場合でも、各絞り時に、
全画面にわたって均一な信号出力を得ることができる撮
像装置を得ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る撮像素子
は、基板上に複数の画素を配置してなる画素部と、該画
素部の各画素に対応した開口部を有する遮光層とを有す
るものにおいて、上記遮光層が、上記画素部の中央部分
の画素に対応する開口部の開口幅が上記画素部の端部の
画素に対応する開口部の開口幅よりも狭く形成されたも
のである。

【００１４】また、この発明に係る撮像素子は、基板上
に複数の画素を配置してなる画素部と、該画素部の各画
素に対応して設けられたマイクロレンズとを有するもの
において、上記画素部の中央部分の画素に対応して設け
られたマイクロレンズの曲率が上記画素部の端部の画素
に対応して設けられたマイクロレンズの曲率よりも小さ
いものである。

【００１５】また、この発明に係る撮像装置は、被写体
像を結像するための結像レンズと、該結像レンズにより
結像された光像を電気信号に変換するための撮像素子と
を備えたものにおいて、上記撮像素子を、基板上に複数
の画素を配置してなる画素部と、該画素部の各画素に対
応した開口部を有する遮光層とを有するものとし、かつ
上記遮光層を、上記画素部の中央部分の画素に対応する
開口部の開口幅が上記画素部の端部の画素に対応する開
口部の開口幅よりも狭く形成されたものとしたものであ
る。

【００１６】また、この発明に係る撮像装置は、被写体
像を結像するための結像レンズと、該結像レンズにより
結像された光像を電気信号に変換するための撮像素子と
を備えたものにおいて、上記撮像素子を、基板上に複数
の画素を配置してなる画素部と、該画素部の各画素に対
応して設けられたマイクロレンズとを有するものとし、
かつ、上記画素部の中央部分の画素に対応して設けられ
たマイクロレンズの曲率を上記画素部の端部の画素に対
応して設けられたマイクロレンズの曲率よりも小さくし
たものである。

【００１７】また、この発明に係る撮像装置は、被写体
像を結像するための結像レンズと、該結像レンズにより
結像された光像を電気信号に変換するための撮像素子と
を備えたものにおいて、結像レンズの絞り値を入力と
し、当該絞り値において結像レンズの周辺光のケラレに
より生ずる撮像素子の各画素の信号出力の面内不均一を
補正するための信号を出力する補正信号発生手段と、上
記撮像素子の出力を上記補正信号発生手段が出力する信
号を用いて補正する信号処理手段とを備えたものであ
る。

【００１８】

【作用】この発明における撮像素子は、画素部の中央部
分の画素に対応する開口部の開口幅が画素部の端部の画
素に対応する開口部の開口幅よりも狭く形成された遮光
層を備えた構成とした、又は、画素部の中央部分の画素
に対応して設けられたマイクロレンズの曲率を画素部の
端部の画素に対応して設けられたマイクロレンズの曲率
よりも小さくしたので、画素部端部に入射する光の量が
画素部中央部に入射する光の量よりも少ない場合に、画
素部の端部の画素の出力レベルと画素部の中央部分の画
素の出力レベルを均一なものとできる。従ってこれを撮
像装置の結像レンズにより結像された光像を電気信号に
変換するための素子として用いた場合には、結像レンズ
のケラレにより画面の周囲が中央部分に比して暗くなる
現象を抑制することができる。

【００１９】また、この発明における撮像装置は、結像
レンズにより結像された光像を電気信号に変換するため
の撮像素子を、基板上に複数の画素を配置してなる画素
部と、該画素部の各画素に対応した開口部を有する遮光
層とを有するものとし、かつ上記遮光層を、上記画素部
の中央部分の画素に対応する開口部の開口幅が上記画素
部の端部の画素に対応する開口部の開口幅よりも狭く形
成されたものとしたので、結像レンズでのケラレによる
撮像素子の中央部分と端部への入射光量の不均一を各画
素に入射する段階で補正することができ、画面の周囲が
中央部分に比して暗くなる現象を抑制することができ
る。

【００２０】また、この発明における撮像装置は、結像
レンズにより結像された光像を電気信号に変換するため
の撮像素子を、基板上に複数の画素を配置してなる画素
部と、該画素部の各画素に対応して設けられたマイクロ
レンズとを有するものとし、かつ、上記画素部の中央部
分の画素に対応して設けられたマイクロレンズの曲率を
上記画素部の端部の画素に対応して設けられたマイクロ
レンズの曲率よりも小さくしたので、結像レンズでのケ
ラレによる撮像素子の中央部分と端部への入射光量の不
均一を各画素に入射する段階で補正することができ、画
面の周囲が中央部分に比して暗くなる現象を抑制するこ
とができる。

【００２１】また、この発明における撮像装置は、結像
レンズの絞り値を入力とし、当該絞り値において結像レ
ンズの周辺光のケラレにより生ずる撮像素子の各画素の
信号出力の面内不均一を補正するための信号を出力する
補正信号発生手段と、上記撮像素子の出力を上記補正信
号発生手段が出力する信号を用いて補正する信号処理手
段とを備えた構成としたので、各絞り時に、全画面にわ
たって均一な信号出力を得ることができる。

【００２２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。実施例１．図１は本発明の第１の実施例による撮像装置
に用いる撮像素子を模式的に示す断面図であり、図にお
いて、図１２と同一符号は同一又は相当部分である。本
実施例に用いる撮像素子の構造は基本的には図１２の従
来の撮像素子と同じであるが、図に示すように、本実施
例では遮光膜８の開口幅ｗ1 ，ｗ2 は素子中央部Ａでは
狭く、素子端部Ｂでは広く形成されている。なお、図１
では図面を簡単にするため、ＣＣＤチャネル領域，ゲー
ト電極等を省略している。

【００２３】また、図２はＩＴ−ＣＣＤ撮像素子の一画
素に対して光が入射する様子を示す図である。図におい
て、２０は画素に対応して設けられたマイクロレンズ１
０のある一点に入射する光束である。マイクロレンズ１
０は入射する光を屈折し、本来遮光膜で遮られて受光部
３に入らない光を集光し、実効的な開口率の向上を図る
ものである。

【００２４】図２の矢印２０に示すように、実際の入射
光は、主光線からこの主光線に対し結像レンズの絞りに
よって変化する角度ｔをもつ最周辺光線までの光束で構
成され、遮光膜８の幅により図に示すようなケラレが生
じる。この関係を示したものが図３である。図３におい
て、横軸は遮光膜８の開口のサイズを、縦軸は各Ｆ値に
おける信号出力を開口サイズが大きいときの信号出力で
規格化したものを示す。

【００２５】図に示すように、絞りをＦ４→Ｆ１．８と
開放側にするに従い、開口幅の変化が信号出力に及ぼす
影響が大きくなる。即ち遮光膜の開口幅を小さくするこ
とによる出力の低下は、絞りを開放側にするほど大きく
なる。このような関係はマイクロレンズの形状，材料，
平坦化層の膜厚等によって一義的に決まる。

【００２６】図１に示す本実施例の撮像素子は、この関
係を用いて結像レンズの絞りによるケラレを補正するも
のであり、遮光膜の開口幅を、素子中央部から端部側に
向けて徐々に大きくなるように変化させている。具体的
には、例えば図１３に示す画面位置ａに相当する撮像素
子の画素の開口幅が図３に示す開口幅ａ、図１３に示す
画面位置ｂに相当する撮像素子の画素の開口幅が図３に
示す開口幅ｂ、図１３に示す画面位置ｃに相当する撮像
素子の画素の開口幅が図３に示す開口幅ｃとなるように
変化させている。

【００２７】このように本実施例においては、結像レン
ズの絞りに依存したケラレによる撮像出力の不均一を補
正するよう撮像素子内の遮光の幅を素子中央部と素子端
部で異ならせたので、各Ｆ値において均一な信号出力を
得ることができる。

【００２８】実施例２．図４は本発明の第２の実施例に
よる撮像装置に用いる撮像素子を模式的に示す断面図で
あり、図において、図１２と同一符号は同一又は相当部
分である。本実施例に用いる撮像素子の構造は基本的に
は図１２の従来の撮像素子と同じであるが、図に示すよ
うに、本実施例では、素子中央部Ａの画素と素子端部Ｂ
の画素に設けられたマイクロレンズとでその形状を異な
るものとしている。なお、図４では図１と同様、図面を
簡単にするため、ＣＣＤチャネル領域，ゲート電極等を
省略している。本実施例による撮像素子は、撮像装置の
レンズによるケラレをマイクロレンズのケラレを利用し
て補正するものである。

【００２９】図５は一定のＦ値における、異なる曲率を
有するマイクロレンズのそれぞれについての遮光膜の開
口幅と集光率の関係を示すグラフ図である。図に示すよ
うに、例えば開口幅Ｘにおいてみると、一定の絞りでは
曲率の小さい（曲率半径の大きい）マイクロレンズほど
ケラレが大きくなることがわかる。

【００３０】また、図６は開口幅が一定のときの、各Ｆ
値におけるマイクロレンズの曲率と信号出力との関係を
示すグラフ図である。図において、横軸はマイクロレン
ズの曲率を、縦軸は各Ｆ値における信号出力を曲率が大
きいときの信号出力で規格化したものを示す。図に示す
ように、絞りをＦ４→Ｆ１．８と開放側にするに従い、
曲率の変化が信号出力に及ぼす影響が大きくなる。即ち
マイクロレンズの曲率を小さくすることによる出力の低
下は、絞りを開放側にするほど大きくなる。このような
関係は遮光膜の開口幅，平坦化層の膜厚等によって一義
的に決まる。

【００３１】図４に示す本実施例の撮像素子は、この関
係を用いて結像レンズの絞りによるケラレを補正するも
のであり、マイクロレンズの曲率を、素子中央部から端
部側に向けて徐々に大きくなるように変化させている。
具体的には、例えば図１３に示す画面位置ａに相当する
撮像素子の画素のマイクロレンズの曲率が図６に示す曲
率ａ、図１３に示す画面位置ｂに相当する撮像素子の画
素のマイクロレンズの曲率が図６に示す曲率ｂ、図１３
に示す画面位置ｃに相当する撮像素子の画素のマイクロ
レンズの曲率が図６に示す曲率ｃとなるように変化させ
ている。

【００３２】これにより、本実施例ではレンズ絞りが開
放状態に近づいた時の、結像レンズによるケラレにより
生ずる撮像素子の中央部と端部での信号出力の不均一
が、マイクロレンズのケラレで補正され、出力の均一性
の向上を図ることができ、上記第１の実施例と同様の効
果が得られる。

【００３３】次に本実施例の撮像素子の製造方法につい
て説明する。図７(a) 〜(f) は本実施例の固体撮像素子
の製造方法を示す断面模式図であり、図において、１４
は基板、３は受光部、９は平坦化層、１５はマイクロレ
ンズ材料、１６はフォトレジスト、１７はマスクであ
る。なお、各図中、右側は撮像素子の受光エリア端部
を、また左側は撮像素子の受光エリア中央部をそれぞれ
示している。

【００３４】まず、図７(a) に示すように固体撮像素子
の作り込まれた基板１４上に平坦化層９，マイクロレン
ズ材料１５，及びフォトレジスト１６を順次塗布する。
そして、写真製版の手法を用いて、図７(b) に示すよう
に、マイクロレンズの元パターン１６ａを形成する。こ
のパターン１６ａは受光エリア中央から外側にいくに従
い、同心円状にパターン面積が大きくなるように形成す
る。

【００３５】ここで使用するフォトレジスト１６として
はマイクロレンズ材料１５の感光波長に対しマスクとな
る吸収を有すること、マイクロレンズ材料１５はフォト
レジスト１６の現像に対し耐性があること、等の条件か
ら、例えばマイクロレンズ材料１５として遠紫外線に感
光するアクリル系ポジレジスト（東京応化製ＯＥＢＲ−
１０００，ＯＤＵＲ−１０１３等）を、フォトレジスト
１６としてフェノール系のｇ線ポジ型レジスト（東京応
化製ＯＦＰＲ−８００，ＪＳＲ製ＰＦＲ−３０００等）
を使用するのが有効である。

【００３６】次に、このマイクロレンズの元パターン１
６ａをマスクにして、マイクロレンズ材料１５をドライ
エッチングなどの手法を用いて加工し、元パターンを写
しとり、マイクロレンズパターン１５ａを形成する。続
いて、図７(c) に示すように、この上から元パターン１
６ａの外周部分の一部に光が当たるようにマスク１７を
かけて露光する。これにより、元パターン１６ａの一部
を図７(d) に示すように取り除く。この取り除く面積
は、受光エリア中央から外側にいくに従い小さくなるよ
うにする。このようにして形成されたレジストパターン
１６ｂをマスクにして、マイクロレンズパターン１５ａ
を遠紫外光を用いて露光し、その後、レジストパターン
１６ｂを取り除く。この時、マイクロレンズパターン１
５ａのうちレジストパターン１６ｂのあった部分はこれ
がマスクとなるため、光に感光しないが、パターン１６
ｂのなかった部分（図７(e) の斜線部分）は感光し、ポ
リマーの分子量が低下する。

【００３７】この後、図７(f) に示すように基板を加熱
して、材料１５を熱フローさせてマイクロレンズ１０を
形成する。この時、分子量の低下した部分は軟化度が大
きくなるので、結果として中央部では薄いレンズが、周
辺では厚いレンズが形成され、図４に示すような撮像素
子を作製することができる。

【００３８】実施例３．次に、本発明の第３の実施例に
ついて説明する。レンズの絞りを変えると、同心円状に
光強度が変化することは前述の通りであるが、これを図
示すると、図８のようになる。横軸はイメージセンサの
感光部の座標、縦軸は入射する光強度分布あるいはそれ
に比例する信号出力を示している。絞りを開くと、図で
示すように、画面周辺部の信号出力が減少する。この減
少の度合いはイメージセンサの光学的構造と撮像に用い
るレンズによって一義的に決まる。本実施例はこの関係
を用いて信号出力を補正回路を用いて均一化するもので
ある。

【００３９】図９は信号出力の補正を行う回路構成の一
例を示したものである。図において、７３はイメージセ
ンサ（撮像素子）である。また７１はイメージセンサ７
３上に被写体を結像するための結像レンズ、７２は結像
レンズ内に組み込まれている絞り、７４はイメージセン
サ７３からの信号出力に対しサンプルホールド，相関処
理等の処理を行なう前置信号処理回路、７５は前置信号
処理回路７４からのアナログ信号をディジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換器である。７９は後述するような補正
のための情報が記憶されたＲＯＭである。７８は例えば
マイクロコンピュータ等のコントローラであり、絞り７
２から絞り値に関する情報を受けて、該絞り値に応じた
補正のための情報をＲＯＭ７９より読み出し、読み出し
た情報に基づいて補正信号を生成するものである。７６
はＡ／Ｄ変換器７５からのディジタル信号をコントロー
ラ７８からの補正信号を用いて補正をかける補正回路、
７７は補正回路７６で補正された信号に対し、増幅，同
期信号付加等の処理を行なう信号処理回路である。

【００４０】次に動作について説明する。被写体からの
光束は、結像レンズ７１によりイメージセンサ（撮像素
子）７３上に結像される。このとき絞り７２は被写体の
明るさに応じて調整される。絞り７２を開放側にすると
結像レンズ７１の端部における光のケラレにより、イメ
ージセンサの画面端部の入射光量が画面中央部の入射光
量より少なくなる。イメージセンサ７３の出力は前置信
号処理回路７４及びＡ／Ｄ変換器７５を通してディジタ
ル信号とされるが、この信号は絞りに依存して画面中央
部と画面端部とで不均一なものとなっている。一方、絞
り７２の絞り値に関する情報はコントローラ７８に伝え
られる。コントローラ７８は絞り値に関する情報をもと
に、ＲＯＭ７９から予め記憶された当該絞り値に対応す
る補正に関する情報を読み出し、この読み出した補正に
関する情報に基づいて補正信号を発生させる。補正回路
７６はコントローラ７８からの補正信号を用いて、Ａ／
Ｄ変換器７５からのディジタル信号を処理し、入射光量
の不均一性を補正する。補正係数としては、周辺部を強
調する、あるいは中心部を低下させる、または両者を同
時に行うものが考えられる。補正された信号は信号処理
回路７７を通して外部に読み出される。このような補正
を行うことにより、カメラ（撮像装置）の出力としては
画面全域にわたって均一のものが得られるようになる。

【００４１】コントローラが出力する補正係数として
は、絞り設定値に対するイメージセンサ上の空間分布を
１画素ずつＲＯＭに記憶しておくことも考えられるが、
この場合は非常に多くのデータをＲＯＭに蓄えておく必
要があり実用的ではない。そこで、カメラに使用するレ
ンズとイメージセンサが決まれば、一義的に補正係数が
決まるため、補正係数を絞りのデータから発生できるよ
う近似曲線を求めておき、その係数をＲＯＭに記憶させ
るようにすればＲＯＭの容量を節約することができる。

【００４２】ＲＯＭに記憶させる内容として、具体的に
は、例えば、各Ｆ値における撮像素子中央部から撮像素
子端部までの信号出力の変化を近似曲線として求めたそ
の係数、又は各Ｆ値におけるケラレの生じ始める位置と
該ケラレの生じ始める位置から撮像素子端部までの信号
出力の変化を近似曲線として求めたその係数等が考えら
れる。

【００４３】このように、本実施例では、撮像時の絞り
値に応じて、結像レンズのケラレによる入射光量の不均
一性を補正できるような補正信号を発生し、この補正信
号により撮像素子の出力信号を処理する構成としたの
で、画面全域にわたって均一な出力が得られる撮像装置
を実現できる。

【００４４】実施例４．上記第３の実施例ではディジタ
ル処理で信号出力を均一化するものを示したが、アナロ
グでも同様な処理が可能である。図１０はアナログ処理
で信号出力を均一化する本発明の第４の実施例による撮
像装置の構成を示すブロック図である。図において、図
９と同一符号は同一または相当部分であり、８１はコン
トローラから発生したディジタルの補正係数に応じてケ
ラレと逆の特性の信号を発生させる補正信号発生回路、
８２は前置信号処理回路７４を経たイメージセンサ７３
の出力信号と補正信号発生回路８１により発生された補
正信号を掛け算する合成回路である。

【００４５】次に動作について説明する。被写体からの
光束は、結像レンズ７１によりイメージセンサ（撮像素
子）７３上に結像される。このとき絞り７２は被写体の
明るさに応じて調整される。絞り７２を開放側にすると
結像レンズ７１の端部における光のケラレにより、イメ
ージセンサの画面端部の入射光量が画面中央部の入射光
量より少なくなる。このため、前置信号処理回路７４を
経たイメージセンサ７３からの信号出力は図中の信号波
形Ａに示すようにその画面中央部と画面端部とで不均一
なものとなる。一方、被写体の明るさに応じて調整され
る絞り７２の情報はコントローラ７８に伝えられ、絞り
７２の情報をもとにＲＯＭ７９から補正に関する情報が
コントローラ７８に読み出される。補正信号発生回路８
１はコントローラ７８から与えられる補正係数に応じ
て、図中の信号波形Ｂに示すような、ケラレと逆の特性
の信号を発生させる。そして、前置信号処理回路７４で
得られる信号波形Ａと、補正信号発生回路８１で得られ
る信号波形Ｂを、合成回路８２で掛け算することによ
り、Ｃで示されるような画面全域にわたって均一な出力
信号を得ることができる。

【００４６】このように、本実施例においても、上記第
３の実施例と同様、撮像時の絞り値に応じて、結像レン
ズのケラレによる入射光量の不均一性を補正できるよう
な補正信号を発生し、この補正信号により撮像素子の出
力信号を処理する構成としたので、画面全域にわたって
均一な出力が得られる撮像装置を実現できる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、撮像
素子の各画素に入射する光を制限する遮光層の開口幅を
撮像素子の中央部で狭く撮像素子の端部で広くして、又
は、画素部の中央部分の画素に対応して設けられたマイ
クロレンズの曲率を画素部の端部の画素に対応して設け
られたマイクロレンズの曲率よりも小さくして、結像レ
ンズによるケラレを補正するようにしたから、各レンズ
絞りに対し、全画面にわたって均一な出力を得ることが
できる効果があり、また、これにより結像レンズ系の周
辺光のケラレによる信号出力の不均一を生ずることな
く、同じサイズの撮像素子を用いる場合の結像レンズの
有効径を小さくすることを可能とでき、撮像装置の小
型，軽量化が図れる効果がある。

【００４８】また、この発明によれば、結像レンズの絞
り値を入力とし、当該絞り値において結像レンズの周辺
光のケラレにより生ずる撮像素子の各画素の信号出力の
面内不均一を補正するための信号を出力する補正信号発
生手段と、上記撮像素子の出力を上記補正信号発生手段
が出力する信号を用いて補正する信号処理手段とを備え
た構成としたので、各絞り時に、全画面にわたって均一
な信号出力を得ることができる効果があり、また、これ
により結像レンズ系の周辺光のケラレによる信号出力の
不均一を生ずることなく、同じサイズの撮像素子を用い
る場合の結像レンズの有効径を小さくすることを可能と
でき、撮像装置の小型，軽量化が図れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例による撮像装置に用い
られる撮像素子を示す断面構造図である。

【図２】撮像素子に入射する光の遮光膜によるケラレの
様子を示す図である。

【図３】遮光膜の開口幅の変化による信号出力の変化と
Ｆ値との関係を説明するための図である。

【図４】この発明の第２の実施例による撮像装置に用い
られる撮像素子を示す断面構造図である。

【図５】遮光膜の開口幅の変化による集光率の変化とマ
イクロレンズの曲率との関係を説明するための図であ
る。

【図６】マイクロレンズの曲率のの変化による信号出力
の変化とＦ値との関係を説明するための図である。

【図７】この発明の第２の実施例による撮像装置に用い
られる撮像素子の製造方法を示す断面工程図である。

【図８】各絞りにおける各画面位置での信号出力または
光強度を示す図である。

【図９】この発明の第３の実施例による撮像装置の構成
を示すブロック図である。

【図１０】この発明の第４の実施例による撮像装置の構
成を示すブロック図である。

【図１１】被写体をレンズにより結像する様子を示す模
式的な光線図である。

【図１２】従来の撮像装置に用いられる撮像素子の構造
を示す断面図である。

【図１３】撮像素子の画面位置を示すための図である。

【図１４】従来の撮像装置におけるＦ値と信号出力との
関係を示す図である。

【符号の説明】

１基板２ウェル３受光部４ＣＣＤチャネル５チャネル分離６ゲート絶縁膜７ゲート電極８遮光層９平坦化層１０マイクロレンズ１１レンズ１２結像面１３射出瞳面１４基板１５マイクロレンズ材料１６ｇ線ポジ型レジスト１７マスク７１撮像用レンズ７２絞り７３イメージセンサ７４前置信号処理回路７５Ａ／Ｄ変換器７６補正回路７７信号処理回路７８コントローラ７９ＲＯＭ８１補正信号発生回路８２合成回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に複数の画素を配置してなる画素
部と、該画素部の各画素に対応した開口部を有する遮光
層とを有する撮像素子において、上記遮光層は、上記画素部の中央部分の画素に対応する
開口部の開口幅が上記画素部の端部の画素に対応する開
口部の開口幅よりも狭く形成されていることを特徴とす
る撮像素子。
【請求項２】基板上に複数の画素を配置してなる画素
部と、該画素部の各画素に対応して設けられたマイクロ
レンズとを有する撮像素子において、上記画素部の中央部分の画素に対応して設けられたマイ
クロレンズの曲率が上記画素部の端部の画素に対応して
設けられたマイクロレンズの曲率よりも小さいことを特
徴とする撮像素子。
【請求項３】被写体像を結像するための結像レンズ
と、該結像レンズにより結像された光像を電気信号に変
換するための撮像素子とを備えた撮像装置において、上記撮像素子は、基板上に複数の画素を配置してなる画
素部と、該画素部の各画素に対応した開口部を有する遮
光層とを有するものであり、かつ上記遮光層は、上記画
素部の中央部分の画素に対応する開口部の開口幅が上記
画素部の端部の画素に対応する開口部の開口幅よりも狭
く形成されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】被写体像を結像するための結像レンズ
と、該結像レンズにより結像された光像を電気信号に変
換するための撮像素子とを備えた撮像装置において、上記撮像素子は、基板上に複数の画素を配置してなる画
素部と、該画素部の各画素に対応して設けられたマイク
ロレンズとを有するものであり、かつ、上記画素部の中
央部分の画素に対応して設けられたマイクロレンズの曲
率が上記画素部の端部の画素に対応して設けられたマイ
クロレンズの曲率よりも小さいことを特徴とする撮像装
置。
【請求項５】被写体像を結像するための結像レンズ
と、該結像レンズにより結像された光像を電気信号に変
換するための撮像素子とを備えた撮像装置において、結像レンズの絞り値を入力とし、当該絞り値において結
像レンズの周辺光のケラレにより生ずる撮像素子の各画
素の信号出力の面内不均一を補正するための信号を出力
する補正信号発生手段と、上記撮像素子の出力を上記補正信号発生手段が出力する
信号を用いて補正する信号処理手段とを備えたことを特
徴とする撮像装置。