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JP3461275B2 - 光電変換装置及びこれを用いたカメラ - Google Patents

光電変換装置及びこれを用いたカメラ

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JP3461275B2
JP3461275B2 JP35763497A JP35763497A JP3461275B2 JP 3461275 B2 JP3461275 B2 JP 3461275B2 JP 35763497 A JP35763497 A JP 35763497A JP 35763497 A JP35763497 A JP 35763497A JP 3461275 B2 JP3461275 B2 JP 3461275B2
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
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    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ等の光学系
を通ってきた光を光電変換する光電変換装置とこれを用
いた例えば光学系を含めた固体撮像装置及びオートフォ
ーカスカメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、光電変換素子を２次元状に配列さ
せた光電変換装置は図５に示す様な構成になっている。
同図において、１は光電変換素子である画素、２は出力
線、３は遮光膜、４は開口領域、５は走査回路、６は信
号転送回路である。画素１はｍ×ｎに２次元に決まった
ピッチで配置されている。又、開口部４は、画素１に対
応して同じ形状、同じ位置、同じ開口面積となってい
る。走査回路５は２次元状に配置された画素１を水平方
向と垂直方向にそれぞれ走査し、信号転送回路６に出力
する。
【０００３】従来の光電変換装置は２次元的に光電変換
された信号を、信号転送回路６から時系列的に出力し、
ＮＴＳＣやＨＤＴＶ等の規格に合わせた信号処理を行
い、外部へ出力させている。その後、外部の信号処理回
路で信号処理を行ってＴＶやモニタ上に再生させる事が
できる。この場合、光電変換装置上に結像された画像
は、１対１でＴＶモニタ上に再生できるので、撮像レン
ズに収差がなければ、正確な画像再生が可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、光学系で収差が発生する場合、例えば、カメ
ラのオートフォーカス（ＡＦ）センサに用いる場合、以
下の様な欠点があった。
【０００５】ＡＦの光線は、撮影対象物の放つ光像を入
力し、対物レンズで集束して複数の反射ミラーで光束方
向を変化して光電変換装置に入力して、対物レンズのフ
ォーカスを合わせる構成としている。その際、各反射ミ
ラーで反射されて集光されるが、各ミラー、対物レンズ
の収差により、ゆがんで集光される。例えば、撮影対象
物が長方形のパターンの場合には、ＡＦセンサである光
電変換装置上では湾曲されて集光される。このため、従
来は信号転送回路の後段の画像信号処理回路や信号処理
ソフトを用いて補正していたが十分ではなかった。
【０００６】従って、従来のセンサでこの映像を再生す
ると、長方形で再生されるべき映像が、湾曲形状で再生
されてしまい、後段の信号処理で不具合が生じ、正確な
ＡＦ動作が困難となっていた。
【０００７】本出願に係る第１の発明の目的は、固体撮
像装置の光学系で発生する収差を、光電変換装置上で補
正することを目的とする。
【０００８】又、第２の発明の目的として、光学系で発
生する光量の不均一性、例えばレンズの周辺光量低下な
どを光電変換装置上で補正することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る光電変換装置は、各画素の開口領域を
ずらして配置した画素列を有し、前記画素列を複数配列
して形成した光電変換装置において、互いに隣接する前
記画素列は、前記画素列同士を前記画素列方向に１画素
の幅より小さい幅ずつずらして配列し、前記画素列は、
各画素内の遮光層の位置を変えることで前記開口領域を
ずらして配置し、前記複数の画素列は、同じ画素レイア
ウトを有することを特徴とする。
【００１０】また本発明に係る光電変換装置において、
前記各画素列の開口領域を下広がりとなるようにずらし
て形成することを特徴とする。また本発明に係る光電変
換装置において、前記光電変換装置を駆動する走査回路
と、前記光電変換装置からの信号を外部へ出力する信号
転送回路を有することを特徴とする。また本発明に係る
光電変換装置において、前記光電変換装置に光を導く光
学系を有し、前記光学系の収差の補正を行なわれるよう
に前記開口領域の位置が決められていることを特徴とす
る。さらに本発明に係るカメラは、本発明に係る光電変
換装置をオートフォーカス用センサに用いたことを特徴
とする。
【００１１】［作用］ 上記構成において、光電変換装置の各開口部は実際の光
学系の収差に合わせて配列されるため、光学系による画
像の収差はここで補正される。例えば図２に示す光学系
において、図４の様な開口部を湾曲的に配列した光電変
換装置を用いれば、再生画像は元の画像を正確に再現で
きる様になる。又、この開口部の開口率を光学系の光量
に対応して形成することにより同一光量照射時におい
て、同一の出力レベルを得ることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について、図
面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明の特徴を
最も良く表す光電変換装置の平面図であり、同図におい
て、１は光電変換素子である画素で、２は出力線である
ＡＬ配線、３は遮光膜であるＡＬ２配線、４は光が入射
される領域である開口領域、５は光電変換素子を駆動す
る走査回路、６は画素１からの信号を、外部へ出力する
ための信号転送回路である。光電変換素子である画素１
はｍ×ｎの２次元に配列され、２次元の撮像が可能とな
っている。
【００１３】図２は本発明を用いる一眼レフカメラの簡
単な光学系を示している。同図において、７は画像を集
光するためのレンズ、８はファインダー１５へ光を反射
させるためのクイックリターンミラー、９はＡＦ（オー
トフォーカス）系へ光を反射させるサブミラー、１０は
光電変換装置である本発明のＡＦ用センサ、１１はメガ
ネレンズ、１２はＡＦセンサ１０へ光を導くミラー、１
３はフォーカルプレーンシャッター、１４は光線の主軸
を示している。
【００１４】本実施形態において、実際にＡＦセンサ１
０上で結像される形状は、図３に示す様に被写体である
四辺形の実像に対応して、湾曲されている。従って、こ
の補正を行うため、開口位置を図１に示した様に湾曲に
配置したことを特徴としている。
【００１５】図１において、Ｙ方向に凹型の収差の補正
のため、Ｙ方向の画素列を隣接する画素列に対して、
０．５〜１．０画素ずつずらして配置する。また、Ｘ方
向の下広がりの収差の補正のため、遮光領域３を下広が
りにする様に形成している。従って開口領域は図４に示
した様にＸ方向、Ｙ方向の光学系の収差の補正を含んだ
位置に配列されるため、光電変換装置上で光学系収差の
補正が可能となる。又、本実施形態において、各画素１
の開口率を実際の光学系に合わせて周辺部へかけて大き
くさせてあるため、出力のシェーディングも低減でき
る。
【００１６】本実施形態において、光学系の結像位置の
収差、光量不均一性を光電変換装置上で補正できる２次
元光電変換装置が実現できた。それにより、ＡＦ精度の
向上、信号処理回路の簡略化、光学系の低コスト化が可
能となった。
【００１７】本実施形態において、画素の形状を長方形
としているが、正方形であっても又他の形状であっても
同様の効果が得られる。又、光電変換素子は、ＣＭＯＳ
型センサ、ＣＣＤ，ＢＡＳＩＳ，ＣＭＤ，ＳＩＴなど、
どのタイプのセンサにも応用できるのは当然である。
【００１８】さらに、本実施形態による応用例をＡＦの
センサに用いる例を示したが、要は光学系の歪をセンサ
の各画素の配置で補正することであるので、ビデオカメ
ラやデジタルカメラ等のレンズを用いてセンサで被写体
の画像を読み取るものであれば、適宜に適用できるもの
である。
【００１９】上記実施形態においては、主に光電変換装
置の光電変換素子の配置や遮光層の形態について説明し
たが、本光電変換装置の製造方法においては、特に各画
素の形成において、レンズやミラーを含めた光学系の球
面収差、非点収差、像面湾曲収差、コマ、歪曲収差等の
各収差歪を補正するように、且つ被写体の形状そのもの
を直接ディスプレイに表現できるように、開口領域と遮
光層の形態を正確にマスク形成しフォトリソグラフィー
を用いる半導体製造技術によって、容易に形成できる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光学系の収差の補正を光電変換装置上で行うことが可能
となるため、光学系の簡単化、信号処理回路やソフトウ
ェアの簡単化、画像再生精度の向上が実現できる。
【００２１】従って、従来よりも低コスト、高精度の画
像処理が可能となる固体撮像装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の概略図である。
【図２】本発明に用いるオートフォーカスのための光学
系を示す概略図である。
【図３】本発明による解決手段を促す結像例を示す概念
図である。
【図４】本発明による概念的構成図である。
【図５】従来例による光電変換装置の概念的平面図であ
る。
【符号の説明】
１ 光電変換素子 ２ 出力線 ３ 遮光層 ４ 開口領域 ５ 走査回路 ６ 信号転送回路 ７ 結像レンズ ８ クイックリターンミラー ９ サブミラー １０ 光電変換装置 １１ メガネレンズ １２ ミラー １３ シャッター １４ 主光軸 １５ ファインダー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 5/335 G02B 7/11 G03B 3/00 - 3/12

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各画素の開口領域をずらして配置した画
    素列を有し、前記画素列を複数配列して形成した光電変
    換装置において、互いに隣接する前記画素列は、前記画
    素列同士を前記画素列方向に１画素の幅より小さい幅ず
    つずらして配列し、前記画素列は、各画素内の遮光層の
    位置を変えることで前記開口領域をずらして配置し、前
    記複数の画素列は、同じ画素レイアウトを有することを
    特徴とする光電変換装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の光電変換装置におい
    て、前記各画素列の前記開口領域の位置を下広がりとな
    るようにずらして形成することを特徴とする光電変換装
    置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の光電変換装置におい
    て、前記光電変換装置を駆動する走査回路と、前記光電
    変換装置からの信号を外部へ出力する信号転送回路を有
    することを特徴とする光電変換装置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の光電変換装置におい
    て、前記光電変換装置に光を導く光学系を有し、前記光
    学系の収差の補正を行なわれるように前記開口領域の位
    置が決められていることを特徴とする光電変換装置。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の光電変換装置をオート
    フォーカス用センサに用いたことを特徴とするカメラ。
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