(57)【要約】【課題】デジタルカメラの製造工程又は完成後にシェーディングを補正するための調整を行う。【解決手段】ＣＣＤ３３のマイクロレンズ層の上に各マイクロレンズを露呈する開口が形成された光変形シート４５が接合されている。ＣＣＤ３３からの撮像信号は画像データにデジタル変換された後、シェーディングの度合が解析される。この度合に基づいてコントローラからレーザ装置に制御信号が送られ、３６６ｎｍの紫外線を含む第一レーザ光、又は５４０ｎｍの緑色光を含む第二レーザ光が開口２４ａ，２４ｂを通して選択的にＣＣＤ３３の光変形シート４５に照射される。光変形シート４５は第一，第二レーザ光に応じて変形し、ＣＣＤ３３が湾曲変形する。シェーディングが消失した時点で第一，第二レーザ光の照射が絶たれ、光変形シート４５の上に光遮蔽シートが貼着される。【選択図】        図２
2005235949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズ層を受光面側に設けた固体撮像素子において、
前記マイクロレンズの各々を露呈する開口が形成されたシート部材を、第一波長域の光を受けて屈曲変形し第二波長域の光を受けて復元する光変形プラスチックから形成し、マイクロレンズ層の上面に接合したことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記請求項１記載の固体撮像素子から出力される撮像信号に基づいて撮像画像のシェーディング情報を検出する検出装置と、前記シェーディング情報に基づいて、前記シート部材に第一波長域の光又は第二波長域の光を選択的に与えることにより、前記固体撮像素子の湾曲変形の度合を調節する光源装置とから構成したことを特徴とする固体撮像素子のシェーディング補正装置。
【請求項３】
前記請求項１記載の固体撮像素子と、この固体撮像素子から出力される撮像信号に基づいて撮像画像のシェーディング情報を検出する検出装置と、前記シェーディング情報に基づいて、前記シート部材に第一波長域の光又は第二波長域の光を選択的に与えることにより、前記固体撮像素子の湾曲変形の度合を調節する光源装置とを備えたことを特徴とするデジタルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子に関し、またそのシェーディングを補正する装置に関し、更には固体撮像素子を用いたデジタルカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやカメラ付き携帯電話等には、撮像素子としてＣＣＤ型やＭＯＳ型の固体撮像素子が使用されている。このような固体撮像素子には、マトリクス状に並んだ各受光素子（フォトダイオード）への集光率を高めるために、多数のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズ層が受光面側に設けてある。
【０００３】
ところが、デジタルカメラ等は、年々小型化されるため、撮影レンズと固体撮像素子との距離を狭くせざるを得なくなっている。このため、撮影レンズの絞りから固体撮像素子に入射する光線は平行光とはならず、受光面の端部に位置するマイクロレンズには光線が斜めに入射する。この結果、受光面の端部に近い受光素子ほど到達する光線の光量が中央部に位置する受光素子よりも少なくなるから、画面の端部に行くほど画素の濃度が濃くなるシェーディングが生じる。
【０００４】
このようなシェーディングの防止を図った固体撮像素子の構成が、例えば特許文献１に示されている。この特許文献１記載の固体撮像素子は、全体が所定の曲率半径で曲げ形成されており、撮影レンズの絞りから入射する光線は、受光面の端部に位置するマイクロレンズにも頂点部から入射する。この結果、絞りから入射した光線が各受光素子に均等に到達する。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１３３２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１では、組み込むデジタルカメラの各機種毎に固体撮像素子の曲率半径が決められ、固体撮像素子が製造される。ところが、機種が同じでもカメラ個々のばらつきで撮影レンズと固体撮像素子との間隔に差があったり、固体撮像素子に製造誤差があった場合には、正しくシェーディングを補正することができない。しかも、デジタルカメラの製造工程又は完成後には、固体撮像素子の曲率半径を調整することができないから、固体撮像素子やデジタルカメラを不良品として廃棄することになるという問題がある。
【０００７】
本発明は上記背景を考慮してなされたもので、デジタルカメラの製造工程又は完成後においてシェーディングを補正するための調整を行うことができる構成を有する固体撮像素子及びそのシェーディング補正装置並びにデジタルカメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するにあたり、本発明の固体撮像素子は、複数のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズ層を受光面側に設けた固体撮像素子において、前記マイクロレンズの各々を露呈する開口が形成されたシート部材を、第一波長域の光を受けて屈曲変形し第二波長域の光を受けて復元する光変形プラスチックから形成し、マイクロレンズ層の上面に接合したことを特徴とする。このような光変形プラスチックから形成したシート部材（以下光変形シートという）としては、アゾベンゼン分子を主原料とする高分子材料（プラスチック）をシート状にしたものが英国雑誌「ＮＡＴＵＲＥ」（Vol.245 11 SEPTEMBER 2003 ）などで知られている。この光変形シートは、波長が３６６ｎｍ程度の紫外線の照射により平坦な形状から屈曲変形（湾曲）し、波長が５４０ｎｍ程度の可視光の照射により元の平坦な形状に戻る性質を有している。
【０００９】
また、本発明の固体撮像素子のシェーディング補正装置は、前記請求項１記載の固体撮像素子から出力される撮像信号に基づいて撮像画像のシェーディング情報を検出する検出装置と、前記シェーディング情報に基づいて、前記シート部材に第一波長域の光又は第二波長域の光を選択的に与えることにより、前記固体撮像素子の湾曲変形の度合を調節する光源装置とから構成したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のデジタルカメラは、前記請求項１記載の固体撮像素子と、この固体撮像素子から出力される撮像信号に基づいて撮像画像のシェーディング情報を検出する検出装置と、前記シェーディング情報に基づいて、前記シート部材に第一波長域の光又は第二波長域の光を選択的に与えることにより、前記固体撮像素子の湾曲変形の度合を調節する光源装置とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の固体撮像素子によれば、マイクロレンズの各々を露呈する開口が形成されたシート部材を光変形プラスチックから形成し、マイクロレンズ層の上面に接合したので、シート部材に第一波長域の光，第二波長域の光を選択的に照射することにより、デジタルカメラの製造工程又は完成後においてシェーディングを補正するための調整を行うことができる。
【００１２】
また、本発明のシェーディング補正装置よれば、固体撮像素子から出力される撮像信号に基づいて撮像画像のシェーディング情報を検出し、シート部材に第一波長域の光又は第二波長域の光を選択的に与えることにより、固体撮像素子の湾曲変形の度合を調節するので、デジタルカメラの製造工程又は完成後においてシェーディングを補正するための調整を行うことができる。
【００１３】
また、本発明のデジタルカメラによれば、固体撮像素子から出力される撮像信号に基づいて撮像画像のシェーディング情報を検出し、シート部材に第一波長域の光又は第二波長域の光を選択的に与えることにより、固体撮像素子の湾曲変形の度合を調節するので、デジタルカメラの製造工程又は完成後においてシェーディングを補正するための調整を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施したデジタルカメラの外観を示す図１において、デジタルカメラ１０のカメラ本体１１の前面の右上部には、対物側ファインダ窓１２が設けられており、中央部には、開閉自在にスライド操作される半月状のレンズバリア１３が組み付けられている。このレンズバリア１３が開放位置にスライド操作された時に、撮影レンズ１４、ストロボ発光部１５等が露呈する。また、カメラ本体１１の上面には、シャッタボタン１６が設けられている。
【００１５】
撮影レンズ１４が組み込まれたレンズユニット２０を示す図２において、レンズユニット２０は、カメラ本体１１の筐体に固定される支持プレート２２と、支持プレート２２の内壁面側に組み付けられる鏡筒２４とを備えている。支持プレート２２には撮影窓２６が開口している。
【００１６】
鏡筒２４の中間壁２７には３本のガイドロッド２８が光軸Ｌと平行に突設され、それぞれの先端は支持プレート２２に設けたボスに嵌め込まれている。ガイドロッド２８は、撮影レンズ１４をレンズ枠２９を介して保持している。このため、レンズ枠２９には穴２９ａが形成され、各々の穴２９ａにガイドロッド２８がそれぞれ貫通している。
【００１７】
レンズ枠２９は、図示しない駆動機構により被写体距離に応じて光軸Ｌ方向に進退され、鏡筒２４の後端部３１にボス３１ａを介して固定された固体撮像素子であるＣＣＤ３３へのピント合せが行われる。なお、中間壁２７には、絞り開口３５ａが形成された絞り板３５が固定されている。また、ＣＣＤ３３の両脇の鏡筒２４には、後述する紫外線等が入射するように、開口部２４ａ，２４ｂが形成されている。
【００１８】
ＣＣＤ３３の一部を概略的に示す図３において、フレキシブルな基板３７には被写体光を光電変換して得られる信号電荷を蓄積する多数のフォトダイオード３８が設けられている。また、基板３７上には、各フォトダイオード３８から信号電荷を取り出して垂直転送する垂直転送ＣＣＤと、垂直転送ＣＣＤで転送されてくる信号電荷を水平転送する水平転送ＣＣＤとからなる電荷転送部３９が設けられている。また、基板３７上には、各フォトダイオード３８の上方にマイクロレンズ４２がそれぞれ配置されるように、マイクロレンズ層４３が設けられている。また、マイクロレンズ４２とフォトダイオード３８との間には、マイクロカラーフィルタ４４が設けられている。
【００１９】
そして、マイクロレンズ層４３の上には、各マイクロレンズ４２を露呈する開口４５ａが形成された光変形シート４５が接合されている。この光変形シート４５は、アゾベンゼン分子を主原料とする高分子材料で作られた光変形プラスチックから形成され、３６６ｎｍの紫外線の照射量に応じて一定量を越えない範囲で湾曲し、５４０ｎｍの可視光を照射したときには湾曲状態から元の平坦な形状に戻る性質を有している。そして、この光変形シート４５に外部から光を照射することができるように、鏡筒２４には、前記開口部２４ａ，２４ｂが形成されている。
【００２０】
ところで、デジタルカメラ１０の小型化のために撮影レンズ１４とＣＣＤ３３との距離を十分に確保できないため、絞り板３５の絞り開口３５ａからＣＣＤ３３に入射する光線は平行光にならない。このため、ＣＣＤ３３の端部に位置するマイクロレンズ４２には光線が斜めに入射して良好にフォトダイオード３８に到達しないから、画面の端部に行くほど画素の濃度が濃くなるシェーディングが生じる。
【００２１】
そこで、レンズユニット２０をデジタルカメラ１０に組み込む前に、ＣＣＤ３３に光軸Ｌを中心とする凹状の湾曲形成を与える調整作業が行われる。この調整作業は、図４に示すシェーディング補正装置を用いて行われる。レンズユニット２０から例えば３ｍ前方に所定のパターン図柄が描かれたチャート図４８を配置し、この面に撮影レンズ１４のピントを合わせる。
【００２２】
ＣＣＤ３３からの撮像信号は画像処理装置５１に入力される。画像処理装置５１は撮像信号を画像データにデジタル変換し、これが画像データ解析装置５２に入力される。また、ＣＣＤ３３からの撮像信号はデジタルカメラ１０と同様の画像データ処理を経て、撮影されたチャート像がモニタ５３に表示される。
【００２３】
画像データ解析装置５２は、１画面分の画像データを解析して画面の端側に生じているシェーディングの度合を解析するとともに、この解析結果に基づいてコントローラ５５に補正信号を入力する。コントローラ５５は、鏡筒２４の開口２４ａ，２４ｂに相対するように設置されたレーザ装置５６に制御信号を送る。各々のレーザ装置５６は、制御信号に応じて、３６６ｎｍの紫外線を含む第一レーザ光Ｌ１、又は５４０ｎｍの緑色光を含む第二レーザ光Ｌ２を開口２４ａ，２４ｂを通して選択的にＣＣＤ３３の光変形シート４５に照射する。
【００２４】
光変形シート４５は照射された第一，第二レーザ光の種類に応じて湾曲し、あるいは平坦な形状に戻るように変形し、これと一体的にＣＣＤ３３が湾曲あるいは平坦な形状に変形する。こうしてＣＣＤ３３の湾曲変形の調節が行われると、画像処理装置５１から画像データ解析装置５２に入力される画像データが変化し、画像データ解析装置５２によるシェーディングの解析結果が変化する。これを何度か繰り返した後、シェーディングが消失した時点でコントローラ５５は第一，第二レーザ光の照射を絶つ。
【００２５】
光変形シート４５は第一，第二レーザ光が絶たれた時点での形状を記憶しているが、５４０ｎｍの緑色光は可視光内に存在しているため、デジタルカメラ１０を使用中に強い太陽光等の光が撮影レンズ１４に差し込んだ場合などには、光変形シート４５の湾曲変形が平坦な形状に戻ってしまう可能性がある。このため、第一，第二レーザ光が絶たれた後、マイクロレンズ４２に対応する部分に開口を形成した光遮蔽シートを光変形シート４５の表面を覆うように、光変形シート４５の上に貼着することによって調整作業が完了する。なお、前記光遮蔽シートの代わりに、光を遮蔽する樹脂や塗料を光変形シート４５の上に塗布するようにしてもよい。
【００２６】
上記シェーディング補正装置では、自動的に光変形シート４５の湾曲変形を行ったが、手動によって調整作業を行うこともできる。この場合には、モニタ５３に表示されたチャート像を観察しながら、シェーディングが消えるまで、マニュアル入力部５４からコントローラ５５に補正信号を入力する。
【００２７】
なお、光変形シート４５の光変形特性が、ある程度高い温度環境のもとで有効に発揮される場合には、開口２４ａ，２４ｂを通して赤外線（熱線）を照射するようにしておけばよい。
【００２８】
次に、別のレンズユニットを示す図５において、レンズユニット６０は、これをデジタルカメラに組み込んだ状態でＣＣＤの湾曲状態を変更できるようにしたもので、先の実施形態と共通に用いられる部材には共通の符号を付してある。レンズユニット６０の鏡筒６１にＬＥＤ基板６２が固定されている。このＬＥＤ基板６２は、鏡筒６１の円周に沿って等間隔に、例えば４箇所に設けられている。各ＬＥＤ基板６２には、３６６ｎｍの紫外線を放射する発光ダイオード（以下、紫外線ＬＥＤ）６５と、５４０ｎｍの緑色光を放射する発光ダイオード（以下、緑色ＬＥＤ）６６とが実装され、それぞれからの光をＣＣＤ３３の光変形シート４５に照射することができるようにしてある。
【００２９】
ＬＥＤ基板６２はフレキシブル配線及びコネクタを介してカメラ基板と結線され、カメラ基板に実装されたコントローラからの信号に応じ、各々のＬＥＤ基板６２に実装された紫外線ＬＥＤ６５，緑色ＬＥＤ６６の点灯制御が行われる。これらのＬＥＤ６５，６６の点灯制御はＣＣＤ３３からの撮像信号に基づいて行われる。撮像信号はカメラ基板に実装された信号処理回路に入力され、一画面分の画像データに関してシェーディング濃度の評価が行われる。そして、シェーディングの濃度が最も低くくなるようにＣＣＤ３３の湾曲度合が調節される。
【００３０】
また、前記シェーディング濃度の評価は、常に一定間隔で行われており、例えば撮影レンズ１４に強い太陽光等が入射し、ＣＣＤ３３の湾曲変形が平坦に戻ってしまっても、自動的に紫外線ＬＥＤ６５が点灯され、シェーディングの濃度が最も低くくなるようにＣＣＤ３３の湾曲度合が調節される。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の固体撮像素子は、デジタルカメラに適用される他に、携帯電話用のカメラ部や電子内視鏡にも適用される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を用いたデジタルカメラの外観図である。
【図２】レンズユニットの要部概略断面図である。
【図３】ＣＣＤの要部概略断面図である。
【図４】シェーディング補正装置の概念図である。
【図５】別のレンズユニットの要部概略断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  デジタルカメラ
１４  撮影レンズ
２０，６０  レンズユニット
２４  鏡筒
３３  ＣＣＤ
３５  絞り板
４２  マイクロレンズ
４５  光変形シート
５２  画像データ解析装置
５５  コントローラ
５６  レーザ装置
６５  紫外線ＬＥＤ
６６  緑色ＬＥＤ
【図１】
2005235949.tif 000003
【図２】
2005235949.tif 000004
【図３】
2005235949.tif 000005
【図４】
2005235949.tif 000006
【図５】
2005235949.tif 000007