JPH08294059A

JPH08294059A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH08294059A
Application number: JP7096966A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Kobayashi; 秀一小林; Takeshi Wada; 健和田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-04-21
Filing date: 1995-04-21
Publication date: 1996-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】撮像素子の光電変換のラチチュードを拡張す
ることにある。【構成】固体撮像素子の撮像面上に少なくとも一層の
エレクトロクロミツク素子等からなる物性素子を配する
とともに、そのエレクトロクロミツク素子の光透過率を
その複数の領域において制御可能とする光変調手段を設
けることにより、撮像面上への光透過率をその複数の領
域において制御可能とし、撮像面内における入射光の強
度の強い部分の光透過率を低下させることによつて撮像
素子全体のラチチュードを拡張するようにした撮像装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体撮像素子と光変調手
段を組み合わせることにより、特に固体撮像素子のラチ
チュード補正を可能とした撮像装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラ、電子カメラ等に固
体撮像素子で物体を光学的にサンプリングする事により
画像情報を得る撮像システムが種々開発され一般的に広
く普及している。

【０００３】図19に従来一般的に用いられているカラー
用固体撮像素子の受光部の摸式的な断面構成図を示す。
1はカラーフィルタであり、2は固体撮像素子の開口率を
上げるために装着されているオンチップレンズである。
また、４は遮光部を、５は１画素の画素領域を示してお
り、６は入射光を電荷に変換する光電変換部を示してい
る。

【０００４】固体撮像素子は複数の画素より構成され、
画素５ごとに設けられている光電変換部６において、入
射した光の光電変換を行い、その電荷を蓄積し、その電
荷を電気回路により構成される転送部(図示せず）に周
期的に送りその電荷量に基づいて画像情報を得ている。

【０００５】図19には、カラー用の固体撮像素子を示し
たが、モノクロ用または単色用の固体撮像素子では１の
カラーフィルタが無く、また開口率を上げるために装着
されているオンチップレンズもついていないものもあ
る。

【０００６】このような固体撮像素子は、基板の上に転
送部(図示せず), 光電変換部６などの固体撮像素子を構
成する部分が半導体プロセスを経て順次形成されていく
といった方法で製造される。

【０００７】また、カラー撮像素子用のカラーフィルタ
も、フォトリソグラフィ法あるいは印刷法によって形成
され、開口率を上げるために装着されているオンチップ
もまた、フォトリソグラフィ法やドライエッチング工程
など半導体プロセスを通して製造される。

【０００８】現在、こうした撮像システムの中に用いら
れる固体撮像素子としては、ラインセンサ、エリアセン
サなどが存在し、それぞれ用途に応じたものがさまざま
な分野に利用されており、固体撮像素子自体の性能も年
々向上している。

【０００９】次に固体撮像素子の一般的な特性について
述べる。

【００１０】図20は、固体撮像素子の画素における入射
光に対する電荷の出力特性を摸式的に示したものであ
る。図20に示すように入射光の照度がある値より低い場
合には照度に応じてその出力電圧も増大するが、そのあ
る値以上になるとその出力が飽和するという特性を有し
ている。図２０に示したように、固体撮像素子は、光電
変換の感度幅、つまりラチチュードが低いという問題を
有している。

【００１１】また、光電変換された電荷は、一時各画素
に蓄電されるが、入射光の光量がある値以上になると各
画素に蓄積できる電荷量がその限界を超え余剰電荷が他
の画素に流れ込んでいくといった現象を引き起こし、著
しく画像を損なう。

【００１２】このような問題を有しているため、カメラ
などに固体撮像素子が用いられる場合には、固体撮像素
子への光量を制限するための絞りやNDフィルタなどが置
かれたり、各画素にオーバーフロードレインなどを設け
余剰電荷が拡散し難い構造としていた。

【００１３】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、固
体撮像素子を採用したカメラでは、固体撮像素子のラチ
チュードが狭いという問題や各画素で発生した余剰電荷
が、他の画素に流れ込んでしまうという問題をなくすた
めに、入射する光量を制限する絞りやNDフィルタがおか
れ、固体撮像素子全体の光量を制御するだけのため、輝
度の違いが大きい物体を撮影する場合、その画像が悪化
するという問題を有していた。以下に具体的に説明す
る。

【００１４】図21は、光量の違いが大きい被写体の例で
ある。図２２は、従来の固体撮像素子を有するカメラで
図２１のような光量の大きく異なる被写体を撮影した場
合に起こり得る現象を示したものである。

【００１５】図２１で１０は、光量の大きい被写体であ
る太陽、１１は木、１２は木陰に立つ人物である。

【００１６】このような場合、光量差の大きい被写体を
撮影した場合、１０の太陽の光量が大きいため絞りなど
で光量が制限され、結果として図22(A)に示すように人
物などへの光量が不足し暗くなってしまう。また、人物
12が適正に写るように光量を制御すると、図22(B)に示
すように、太陽１０などの光量の大きい部分で出力が飽
和してしまい画像が乱れたり、ブルーミング、スミアと
呼ばれる画像劣化が生じてしまう。

【００１７】また、こうした問題以外にも、固体撮像素
子の製造時におけるシリコンウェハの欠陥、シリコン酸
化膜などの膜厚膜質の相違、固体撮像素子のカバーガラ
スの表面の汚れ、傷などに起因して各画素の感度にばら
つきを生じるという問題を有していた。

【００１８】そこで本発明は、前記固体撮像素子のダイ
ナミックレンジが狭いために生じる問題や製造時に生じ
る各画素毎の感度特性のばらつきに起因する問題を解決
するための、各画素または、固体撮像素子の部分毎に光
の透過量を制御しラチチュードの補正をおこなうことの
できる光変調手段を用いた撮像装置を提供することを目
的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願の撮像装置の第１の特徴は、複数の画素からな
る固体撮像素子と、該固体撮像素子上に形成され、少な
くとも１層の物性素子からなり光透過率を前記固体撮像
素子上の複数の部分について制御するための、複数の領
域を有する光変調手段と、を有することにある。

【００２０】又、第２の特徴は前記各領域が、固体撮像
素子の各画素の面積より大きい事にある。

【００２１】第３の特徴は前記光透過率を制御できる各
領域の面積が、固体撮像素子の１画素の受光部の面積の
整数倍であることにある。

【００２２】又、第４の特徴は更に蓄積電荷を検出する
検出手段を有することにある。

【００２３】又、第５の特徴は前記各々の領域における
光透過率を連続的に制御する制御手段を有することにあ
る。

【００２４】又、第６の特徴は前記各々の領域における
光透過率を離散的に制御する制御手段を有することにあ
る。

【００２５】又、第７の特徴は前記光透過率を制御しう
る領域の大きさが、前記固体撮像素子の各画素の面積よ
り小さい事にある。

【００２６】又、第８の特徴は前記光透過率を制御しう
る各々の領域の光透過率を離散的に面積階調制御する制
御手段を有することにある。

【００２７】又、第９の特徴は前記光変調手段をエレク
トロクロミック素子で形成した事にある。

【００２８】又、第１０の特徴は前記光変調手段を液晶
素子で形成した事にある。

【００２９】

【作用】上記構成としたので光が強く入射した部分の透
過率を相対的に下げることができるので、撮像素子全体
のラチチュードを拡大することができる。

【００３０】

【実施例】

（実施例１）本発明の第１の実施例を図１、２に示す。
以下図に従い説明する。

【００３１】図1は、本発明に係る固体撮像素子の受光
部の主要構造の一部の断面を摸式的に示したものであ
る。図２は、固体撮像素子の各画素５と光変調素子３の
光透過率を制御できる領域との位置関係を示したもので
ある。図中１はカラーフィルタ層、2はオンチップレン
ズ、３は本発明に係る光変調手段としての光変調素子、
４は遮光部、５は各画素領域、６は光電変換部を示して
いる。光変調素子３は、公知のエレクトロクロミック素
子や液晶素子などの物性素子よりなり、光透過率を変化
させることができるものである。光変調素子３は、固体
撮像素子への入射光が光電変換部６に到達するまでに設
けられ、光電変換部６への入射光量を制御する。

【００３２】図2では、光変調素子が固体撮像素子より
離した状態で記載されているが、この図は前述したよう
に各画素と光変調素子３の光透過率を制御できる領域と
の位置関係を示したものであり、光変調素子は固体撮像
素子上に形成されている。

【００３３】光変調素子３の光透過率を制御できる領域
は、この実施例においては、図２に示すように固体撮像
素子への入射光を一様に制御できるようになっており、
その領域は、光変調素子制御回路と電気的に接続されて
いる。

【００３４】次に、実際にこの光変調素子3により光量
制御される方法を示す。

【００３５】図23は、本発明に係る光変調素子３を備え
た固体撮像素子の周辺回路の構成を示すものである。図
２３で、図１中と同付番のものは、同一の機能を有する
ものである。

【００３６】固体撮像素子の光電変換部に入射した光は
各画素の光電変換部６において光電変換される。その光
電変換された電荷は転送部(図示せず）を通して電荷量
の増幅あるいは信号処理を行うため固体撮像素子制御回
路２１に送られる。

【００３７】固体撮像素子制御回路には、各画素に蓄積
された電荷量を検出するための蓄積電荷検出回路２０が
設けられており、各画素に蓄積された電荷量に応じて光
変調素子制御回路２２により物性素子からなる光変調素
子3の光透過率を調整し固体撮像素子の光電変換部6に入
射する光量を制御する構成となっている。

【００３８】図25は、固体撮像素子の光電変換部6に入
射する光を制御する場合の固体撮像素子制御回路におけ
る動作を示すフローチャートであり、図24は制御の閾値
の例を示したものである。図24で制御の閾値(e0)は、固
体撮像素子の各画素5の出力の飽和飽和特性などを示す
代表値を示しており、光変調素子の光透過率は、領域内
の画素の閾値(e0)をもとに制御されるものである。

【００３９】図3は光変調素子3によって制御されたとき
の出力特性を示したものであり,図3中、7は光変調素子
が装着されていない場合の出力特性あるいは光変調素子
の光透過率が最大の時である。8は、被写体中の露光量
に応じて光透過率が制御された場合であり、光変調素子
３によりダイナミックレンジが広がり、その効果をみる
ことができる。

【００４０】つぎに、図２３、２５に基づき本実施例の
動作について説明する。

【００４１】固体撮像素子の光電変換部6に入射した光
は、光電変換部６で電荷に変換され、その電荷はある時
間蓄積された後転送部(図示せず）を通して、固体撮像
素子制御回路２１に送られる（Ｓ１）。そして、電荷検
出回路２０により各画素に対する電荷量が検出され、最
大値、代表値が算出される（Ｓ２）。その値は画素の電
荷の飽和状態等を表す出力特性の閾値と比較される（Ｓ
３）。

【００４２】各画素の蓄積電荷量の最大値が、閾値以下
であり、かつ光変調素子３の光透過率がその最大値であ
った場合（Ｓ５−ｙｅｓ）には、そのまま各画素の蓄積
電荷が出力される。また各画素の蓄積電荷量の最大値が
閾値以下であり、かつ光透過率がその最大値でない場合
（Ｓ５−ｎｏ）には、光変調素子３の光透過率が上げら
れる（Ｓ６）。

【００４３】また、各画素の蓄積電荷の最大値がその領
域の閾値以上であり、かつ光変調素子３の光透過率がそ
の最小値の場合（Ｓ４−ｙｅｓ）には、そのまま蓄積電
荷は出力され、光透過率が最小値でない場合（Ｓ４−ｎ
ｏ）には、光透過率が更に下げられる（Ｓ８）。このよ
うにして光変調素子３の光透過率は制御される。

【００４４】本実施例の光変調素子３の構成としては、
電気的に駆動される液晶やエレクトロクロミック素子等
の物性素子が、駆動及び制御の容易性から望ましい。と
くにエレクトロクロミック素子は、１度通電され光透過
率が下げられた状態になると、電力の供給を止めてもこ
の状態を保持するという性質を有しているため省電力で
あるという特徴を有している。また小型・軽量であると
いうことや構成が単純であり、固体撮像素子のオンチッ
プレンズ２や光電変換部６などと同様に半導体プロセス
を用いて固体撮像素子上に一体的に形成できることから
も本発明の光変調素子の材料として望ましい。

【００４５】このようにエレクトロクロミック素子は、
本実施例の光変調素子を構成する材料としては適するも
のであるが、液晶その他、電気的入力等により光透過率
を制御できる物性素子であっても、固体撮像素子のラチ
チュードを補正する同様の効果が得られる。

【００４６】また本実施例では、光変調素子の光透過率
制御が飽和電荷量に対するある閾値を設けて行われる場
合を示したが、各画素の電荷量を制御するのであればそ
の制御方法は限定されない。

【００４７】（実施例２）本発明の第２の実施例を図
4、5に示す。以下図に従い説明する。図中で、図１中と
同付番のものは、同一の機能を有するものである。

【００４８】図４は、図１と同様、本発明に係る光変調
素子３を固体撮像素子に装着したときの主要構造の１部
断面を摸式的に示したものである。図5は、図２同様に
光変調素子３の光を独立して制御できる領域と固体撮像
素子の各画素との関係を示したものである。この実施例
では光変調素子３の光透過率を制御できる領域が、図4
中の３a〜3e のように分かれており、おのおのの領域が
独立して光透過率を制御できる構造になっている。

【００４９】図４ではその領域が１次元的に示してある
が、実際は図５に示すように２次元的に存在している。
それぞれの光透過率を制御できる領域3a〜3eは、図５に
示すようにそれぞれが複数の画素５を覆うような領域の
設定となっている。

【００５０】図２６に本実施例の本発明に係る光変調素
子３を備えた固体撮像素子の周辺回路の概要構成を示す
ものである。各光透過率を変化させられる領域は、光変
調素子制御回路２２Ａと電気的に接続されている。

【００５１】光変調素子3の光透過率を制御することが
できる各領域は、各領域に対応する画素5の蓄積電荷量
に基づいた値と各領域毎に設定された閾値に基づいて行
われる。光変調素子３の各制御領域は、図25と同様のフ
ローチャートによって制御される。

【００５２】実際の制御は例えば、図25に示した形で行
われるが、閾値と比較される量は、被制御領域に対応す
る画素の電荷の最大値や、平均値といった演算に基づい
て算出される値であってもよい。

【００５３】本実施例の光変調素子3を固体撮像素子を
有する撮像装置に採用した場合の動作について説明す
る。

【００５４】図６は本実施例の光変調素子を採用した固
体撮像素子を有する撮像装置で、図21に示したように輝
度が違う被写体を撮影する場合の光変調素子3の動作状
態を示したものである。

【００５５】図６は、光量の大きい太陽１０が存在する
領域３aの画素の出力は飽和出力に関するある閾値を越
えたため, 光変調素子３の光透過率を適正な値に減ずる
というように、おのおのの領域で光透過率が独立して制
御された状態を示したものである。

【００５６】光透過率を制御する領域3a〜3eの配置は、
図５のような形状を示したが、図７の(A)〜(D)に示すよ
うな形状であっても良い。

【００５７】また固体撮像素子上での光透過率を制御す
るための領域の総数は２つ以上であればよく、この領域
の数についてはこれをとくに限定しないが、領域の総数
が多いほど固体撮像素子のラチチュード補正を細かく行
うことができる。

【００５８】実施例１で述べたように、エレクトロクロ
ミック素子は、本実施例の光変調素子3を構成する材料
としても適するものであるが、液晶その他、電気的入力
等により光透過率を制御できる物性素子であっても、同
様の効果が得られる。

【００５９】また、光変調素子の光透過量を制御できる
領域の面積を、１画素の面積の整数倍とし前記領域の境
界と固体撮像素子の画素の境界を一致させれば、光変調
素子の前記境界が固体撮像素子に投影され撮影画像が劣
化するのを防止する効果が得られる。

【００６０】（実施例３）本発明の第3の実施例を図8、
および図9に示す。以下図に従い説明をする。図中で図
１中と同付番のものは同一の機能を有するものである。

【００６１】図8は図１と同様、本発明に係る光変調素
子３を固体撮像素子に装着したときの主要構造の一部断
面を摸式的に示したものである。図9は、光変調素子３
の光透過率を制御できる領域と固体撮像素子の各画素と
の関係を示したものである。この実施例は光変調素子3
の光透過量を独立して制御できるため領域3a〜 3dが各
画素ごとに設けられている場合である。

【００６２】図27は、本実施例における固体撮像素子と
光変調素子の制御回路の概要構成図であり、各画素に対
する光透過率の制御は、各画素の出力電荷をもとに行わ
れる。

【００６３】図１０は、本実施例を固体撮像素子を有す
る撮像装置等に応用し、図21に示すような被写体を撮影
した場合の例である。被写体の光量の分布に応じて、そ
の該当する光変調素子３の光透過率の分布を、実施例２
と同様に変化させることができる。本実施例では、各画
素毎に光透過率を制御できるので実施例2と同様の固体
撮像素子のラチチュード補正を画素単位で行うことがで
きる。しかも本実施例では光透過率を各画素単位で制御
できることから、実施例２の場合よりきめ細やかな光量
の補正を行うことができる効果がある。

【００６４】また本実施例では上の効果に加えて、製造
時における各画素の感度特性ばらつきを補正し画像の欠
陥を減ずるという絶大な効果が得られる。

【００６５】本実施例１から３の光変調素子３におい
て、その各々の領域における光透過率の制御について
は、透過率が連続的なものであるほうがラチチュード補
正などに対して望ましいが、少なくとも２段階の階調に
よる離散的な値の制御であってもラチチュード補正の効
果は得られる。

【００６６】また本実施例1〜3の光変調素子3は１層構
造からなり、その各々の光透過率を連続的あるいは、少
なくとも２段階の離散的な値により制御される場合を示
したが、図11に示すように光変調素子を２層構造にして
してもよい。

【００６７】図12は、２層構造にしたときの光透過率を
変える方法について示したものである。図1２で、3f、
３gはそれぞれ２段階の離散値に光透過率が制御できる
領域であり、3gの光透過率の最小値は、３fの光透過率
の最小値より小さい時である。。図１２(A)は、3f,3gの
両領域で光透過率を最大にしたときであり、同図(B)は3
fの領域のみ光透過率を下げた状態、同図(C)は3gの領域
のみ光透過率を下げた状態、同図(D)は両領域で光透過
率を下げた状態である。(A)から(D)に移るに従って光透
過量が減っていき、このようにして光変調素子３を透過
する光透過量を制御することができる。

【００６８】図12では、光透過率が２段階の離散値によ
り制御される場合を示したが、３段階、４段階の離散値
であってもよく段数が多くなれば光透過率の制御のより
適切な値への選択性が広がるのであって、各層の離散値
の段数については特に限定しない。また、各層の光透過
率の制御は連続的に制御されてもよく、また離散的に透
過率が制御される層と連続的に透過率が制御される層の
組み合わせたものであってもよい。

【００６９】又、図12には光変調素子が２層よりなる構
造を示したが、２層構造でなくてもよく特に層構造の数
について限定はしない。

【００７０】本実施例の光変調素子としては、実施例１
と同様、エレクトロクロミック素子を用いたものが望ま
しいが、実施例１と同様エレクトロクロミック素子に限
定するものでは無い。

【００７１】（実施例４）本発明の第４の実施例を図13
に示す。以下図に従い説明する。図中、図１中と同付番
のものは、同一の機能を有するものである。

【００７２】図13は、本発明の構造主要部の摸式断面図
である。図14に固体撮像素子の１つの画素と光透過率を
制御しうる領域の対応を示す図である。図２８は、本実
施例における固体撮像素子の制御回路と光変調素子の制
御回路の構成概要図であり、図中に示すように光透過率
を制御できる領域は、光変調素子駆動回路２２ｃと電気
的に接続されている。この実施例においては、光変調素
子３の光透過率を制御しうる領域が１画素の面積よりも
小さい。図１3中, ３a〜３d が光透過率を制御でできる
領域を示している。

【００７３】図１4中で、５は固体撮像素子の一画素を
示しており、光透過率は各制御領域において少なくとも
２段階からなる離散値によって制御される構造となって
いる。

【００７４】図１5は１画素の光透過量が制御される場
合の光変調素子３の様子を示したものであり、１つの画
素に設けられる光透過率を制御できる領域が１６個の矩
形をしている場合を示したものであり、各々の矩形の領
域内が光透過率を制御できる。

【００７５】また、図１５中、ハッチングによって示し
た部分は、光透過率を減じた領域である。

【００７６】つぎに、光透過量を制御する方法について
示す。本実施例は、光透過量を制御しようとする領域を
複数の領域に分割し、光透過率を低減させた領域とそう
ではない領域のしめる割合によって光透過量を制御する
ものであり、面積階調と呼ばれる方法である。

【００７７】図15の(A)は、光透過量が最大の状態であ
り、(B)、（C）に示されるように光透過率のことなる領
域の面積の比によって各画素ごとの光透過量の制御を行
うことができる。

【００７８】固体撮像素子の各画素への光透過量を制御
するときのパターンは図１５に示されるものだけではな
く、各画素の光電変換されるべきの光透過量を、光変調
素子３の光透過率の面積分布により制御するのであれば
特にそのパターン、あるいは各領域の形状を変更しても
同様の効果が得られる。

【００７９】また、図１4では、光透過率の制御を行う
領域をくけい型の規則的構造で示したが、任意の形状の
よりなる構造であっても面積によって光透過量の制御を
行うのであれば、本実施例と同様の効果が得られる。

【００８０】本実施例では、実施例３と同様に、各画素
に対する光透過量を制御できることから、きめ細かく固
体撮像素子のラチチュード補正が行え、また製造時に生
じた各画素の感度のばらつきの補正を行えるという大き
な効果を得ることができる。

【００８１】本実施例は、連続的に光透過率を制御する
事が難しい物性素子や、離散的な値で光透過率を変える
場合でも各画素への光の透過量を細かく制御できるため
特に有効である。

【００８２】本実施例1〜4では、光変調素子３の位置
は、マイクロレンズとカラーフィルタの間になっている
が、固体撮像素子の光電変換部に光が届く以前であれ
ば、図16(Ａ)に示すようにカラーフィルタと光電変換部
の間でも、(Ｂ)のようにマイクロレンズ上であってもよ
い。実施例2、４のようなに各画素ごとの光透過率を制
御する場合では、とくに固体撮像素子の光電変換部に近
いところ、たとえば実施例２、４における構造や図１6
のような構造が望ましいが、図１7の様に固体撮像素子
から離して配置してもよく、特にこれを限定しない。

【００８３】また、図18に示すようにマイクロレンズの
表面に光変調素子3を形成してもよい。また、カラーフ
ィルタの表面あるいは内部に、光変調素子を組み込んで
もよい。

【００８４】本実施例１〜4では、固体撮像素子として
カラー撮影用のカラーフィルタと開口率上げるためのマ
イクロレンズを有するものを示したが、固体撮像素子
は、白黒用あるいは単色用のものであっても、またマイ
クロレンズがないものであってよい。

【００８５】本実施例で、各光透過率の制御は、読み出
された電荷と、ある閾値によって制御されるが電荷の読
み出しは光透過率を制御される領域の全電荷に対してお
こなわれるものであってもよいが、その領域の最大値、
平均値などある演算にもとずいて算出された値であって
もよい。また、光透過率を制御される領域については、
各々が独立して制御される構成を示したが、固体撮像素
子に蓄積された電荷量にもとづいて制御されるものであ
れば、その制御において隣接する透過量制御領域のある
相関関係を加味して行われるものであってもよい。

【００８６】本実施例１〜４においては固体撮像素子と
してエリアセンサの場合を示したが、ラインセンサでも
よくとくに固体撮像素子の種類についてはこれを限定し
ない。

【００８７】またエレクトロクロミック素子は１度通電
されるとその状態を保持する性質を有しているため、省
電力であり、小型軽量であることから本発明の光変調素
子として望ましいものであり、本実施例１〜4の光変調
素子として、エレクトロクロミック素子は有効である。

【００８８】またエレクトロクロミック素子は公知のも
のが使用でき、たとえば特開昭62-203133や特開平６-21
9772に示されるものが使用でき、とくにエレクトロクロ
ミック素子の材料については限定しない。

【００８９】また、光変調素子の構成材料としてはエレ
クトロクロミック素子に限定するものではなく液晶であ
ってもよく、光透過率を物性的に変化させることができ
る素子であれば同様の効果が得られる。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、本願の撮像装置の
第１の特徴によれば、複数の画素からなる固体撮像素子
と、該固体撮像素子上に形成され、少なくとも１層の物
性素子からなり光透過率を前記固体撮像素子上の複数の
部分について制御するための、複数の領域を有する光変
調手段と、を有するので光が強く入射した部分の透過率
を相対的に下げることができ、撮像素子全体のラチチュ
ードを拡大することができる。

【００９１】又、第２の特徴では前記各領域が、固体撮
像素子の各画素の面積より大きいので簡単な構成で上記
の効果を得ることができる。

【００９２】又、第３の特徴では前記光透過率を制御で
きる各領域の面積が、固体撮像素子の１画素の受光部の
面積の整数倍であるので画素との位置合わせが行いやす
い。又、画素の欠陥補正を実現することもできる。

【００９３】又、第４の特徴では更に蓄積電荷を検出す
る検出手段を有するので被写体の輝度分布に応じて最適
な制御が可能となる。

【００９４】又、第５の特徴では前記各々の領域におけ
る光透過率を連続的に制御する制御手段を有するので、
きめ細やかな制御が可能となる。

【００９５】又、第６の特徴では前記各々の領域におけ
る光透過率を離散的に制御する制御手段を有するので、
簡単な構成でラチチュードを拡大できる。

【００９６】又、第７の特徴では前記光透過率を制御し
うる領域の大きさが、前記固体撮像素子の各画素の面積
より小さいので、光変調素子の特性が２値的なものであ
っても段階的な透過率を得ることができる。

【００９７】又、第８の特徴では前記光透過率を制御し
うる各々の領域の光透過率を離散的に面積階調制御する
制御手段を有するので、簡単な構成で透過率制御ができ
る。

【００９８】又、第９の特徴では前記光変調手段をエレ
クトロクロミック素子で形成しているので消費電力を削
減できる。

【００９９】又、第１０の特徴は前記光変調手段を液晶
素子で形成しているので構成を簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の固体撮像素子の受光部の主要構造の
１部断面模式図。

【図２】実施例１の固体撮像素子と光変調素子の対応関
係を示す図。

【図３】実施例１による効果を説明する図。

【図４】実施例２の固体撮像素子の受光部の主要構造の
１部断面模式図。

【図５】実施例２の固体撮像素子と光変調素子の対応関
係を示す図。

【図６】実施例２の光変調素子の動作を示す図。

【図７】実施例２における光変調素子の領域分割の例を
示す図。

【図８】実施例３の固体撮像素子の受光部の主要構造の
１部断面模式図。

【図９】実施例３の固体撮像素子と光変調素子の対応関
係を示す図。

【図１０】実施例３の光変調素子の動作を示す図。

【図１１】光変調素子の構成例図。

【図１２】図１１による光変調素子の動作を示す図。

【図１３】実施例４の固体撮像素子の受光部の主要構造
の１部断面模式図。

【図１４】実施例４の固体撮像素子と光変調素子の対応
関係を示す図。

【図１５】実施例４の光変調素子による面積階調の例
図。

【図１６】光変調素子の構成例図。

【図１７】光変調素子の構成例図。

【図１８】光変調素子の構成例図。

【図１９】従来の固体撮像素子の受光部の主要構造の１
部断面模式図。

【図２０】固体撮像素子の画素の出力特性図。

【図２１】輝度の大きく異なる被写体の例図。

【図２２】（Ａ）は図２１の被写体で太陽に対して光量
調節を行った例図。（Ｂ）は図２１の被写体で人物に対
して光量調節を行った例図。

【図２３】実施例１の構成概要図。

【図２４】実施例の制御における閾値を示す図。

【図２５】実施例の制御のフローチャート。

【図２６】実施例２の構成概要図。

【図２７】実施例３の構成概要図。

【図２８】実施例４の構成概要図。

【符号の説明】

１固体撮像素子のカラーフィルタ層２固体撮像素子のオンチップレンズ３本発明の光変調素子４固体撮像素子の遮光部５固体撮像素子の画素６固体撮像素子の光電変換部７従来の固体撮像素子の光電変換特性８本発明による光電変換特性の効果１０太陽１１木１２人物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の画素からなる固体撮像素子と、該固体撮像素子上に形成され、少なくとも１層の物性素
子からなり光透過率を前記固体撮像素子上の複数の部分
について制御するための、複数の領域を有する光変調手
段と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】前記各領域が、固体撮像素子の各画素の
面積より大きい事を特徴とする請求項１の撮像装置。
【請求項３】前記光透過率を制御できる各領域の面積
が、固体撮像素子の１画素の受光部の面積の整数倍であ
ることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】更に蓄積電荷を検出する検出手段を有す
ることを特徴とする請求項１乃至３に記載の撮像装置。
【請求項５】各々の領域における光透過率を連続的に
制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１乃
至４記載の撮像装置。
【請求項６】各々の領域における光透過率を離散的に
制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１乃
至４記載の撮像装置。
【請求項７】光透過率を制御しうる領域の大きさが、
前記固体撮像素子の各画素の面積より小さい事を特徴と
する請求項１記載の撮像装置。
【請求項８】前記光透過率を制御しうる各々の領域の
光透過率を離散的に面積階調制御する制御手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項９】前記光変調手段をエレクトロクロミック
素子で形成した事を特徴とする請求項１記載の撮像装
置。
【請求項１０】前記光変調手段を液晶素子で形成した
事を特徴とする請求項１記載の撮像装置。