(57)【要約】【課題】色シェーディングの発生を抑制可能なＣＣＤ撮像素子および当該ＣＣＤ撮像素子を用いた撮像装置を提供する。【解決手段】受光セル４０１および垂直転送ＣＣＤ４０２の配列は、受光領域Ｒａの中心点Ｐを通過し垂直方向に平行な直線Ｌを対象の要素とする対称性を有する。具体的には、直線Ｌの左側領域全体を占める領域Ｒ１１および右側領域の全体を占める領域Ｒ１２における受光セル４０１および垂直転送ＣＣＤ４０２は、直線Ｌに関して相互に合同に変換される位置に設けられる。また、転送対象の信号電荷を出力する受光セル４０１の列Ｍｔに対する垂直転送ＣＣＤ４０２の水平位置は、領域Ｒ１１および領域Ｒ１２において反対方向となっている。【選択図】図７
2005209690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インターライン構造のＣＣＤ撮像素子であって、
前記ＣＣＤ撮像素子が有するＣＣＤエリアセンサの受光面には、
２次元平面の水平方向および垂直方向へマトリクス状に配列された受光セルと、
前記マトリクスの前記垂直方向へ直線状に配列された前記受光セルの各列から出力された信号電荷を前記垂直方向へ転送する垂直転送ＣＣＤと、
が設けられており、
前記受光面の中の撮像に有効な受光領域に含まれる第１領域および第２領域における前記受光セルおよび前記垂直転送ＣＣＤが、前記受光領域の中心点の近傍を通過し前記垂直方向に平行な直線に関して線対称であり、
転送対象の信号電荷を出力する前記受光セルの列に対する前記垂直転送ＣＣＤの水平位置が、前記第１領域および前記第２領域において反対方向であることを特徴とするＣＣＤ撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載のＣＣＤ撮像素子において、
前記受光領域が、前記垂直方向よりも前記水平方向の方が長い矩形領域であることを特徴とするＣＣＤ撮像素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＣＣＤ撮像素子において、
前記第１領域および前記第２領域の面積の合計が、前記受光領域の面積の２／３以上を占めることを特徴とするＣＣＤ撮像素子。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のＣＣＤ撮像素子において、
前記垂直転送ＣＣＤが、転送対象の信号電荷を出力する受光セルの列に関して前記直線と反対側に設けられることを特徴とするＣＣＤ撮像素子。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のＣＣＤ撮像素子において、
前記ＣＣＤエリアセンサの上に、各受光セルへ入射光を集光するマイクロレンズが各受光セルに対応して設けられることを特徴とするＣＣＤ撮像素子。
【請求項６】
請求項５に記載のＣＣＤ撮像素子において、
前記マイクロレンズの前記受光面上の位置が、対応する受光セルの受光面上の位置から前記中心点方向にシフトされていることを特長とするＣＣＤ撮像素子。
【請求項７】
ＣＣＤ撮像素子であって、
前記ＣＣＤ撮像素子が有するＣＣＤエリアセンサの受光面には、
１個以上の受光セルと、
前記１個以上の受光セルが出力した信号電荷を転送する転送ＣＣＤと、
の組である転送単位が配列されており、
前記受光面の中の撮像に有効な受光領域に含まれる第１領域内の前記転送単位の配列と、前記受光領域に含まれる第２領域内の前記転送単位の配列とが、前記受光領域の中心点の近傍を通過し前記垂直方向に平行な直線に関して線対称であり、
前記転送単位内の１個以上のセンサから転送ＣＣＤへの信号電荷の移送方向が、前記第１領域および前記第２領域において反対方向であることを特徴とするＣＣＤ撮像素子。
【請求項８】
撮像装置であって、
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のＣＣＤ撮像素子と、
光像を取得する光学系と、
を備え、
前記光学系の光軸と前記受光面との交点が前記中心点に一致することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤ撮像素子および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ撮像素子が搭載されたデジタルカメラにおいて、射出瞳位置が無限遠でない非テレセントリック光学系がデジタルカメラの小型化のために採用されることがある。この場合、ＣＣＤ撮像素子への入射光の入射角は、ＣＣＤ撮像素子の受光面上の受光点が光学系の光軸から離れるにつれて大きくなる。このため、ＣＣＤ撮像素子の受光面の周辺部に設けられた受光セルへ入射する光量が低下して、ＣＣＤ撮像素子を用いて撮像された画像でシェーディングが発生することがある。
【０００３】
このシェーディングを抑制するため、受光セルへ入射光を集光するために設けられるマイクロレンズの受光面上の位置を、対応する受光セルの受光面上の位置から光学系の光軸方向へとずらす技術が用いられている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１８４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の技術は、周辺部における光量低下抑制には有効であるものの、ＣＣＤ撮像素子への光の入射方向が法線方向からずれることによって発生する迷光を防止することはできない。このため、特許文献１の技術では、迷光の影響を抑制することができないという問題がある。
【０００６】
一方、ＣＣＤ撮像素子の小型化・高画素化により、受光セルから出力された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送ＣＣＤの遮光を十分に確保することが困難になりつつある。このため、上述の迷光が隣接する受光セルの信号電荷を転送する垂直転送ＣＣＤに入射して偽色を発生させることがある。この偽色は、ＣＣＤ撮像素子の周辺部において顕著になり、ＣＣＤ撮像素子が取得した画像における色シェーディングを発生させる原因となる。
【０００７】
本発明は、この問題を解決するためになされたもので、色シェーディングの発生を抑制可能なＣＣＤ撮像素子および当該ＣＣＤ撮像素子を用いた撮像装置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】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、インターライン構造のＣＣＤ撮像素子であって、前記ＣＣＤ撮像素子が有するＣＣＤエリアセンサの受光面には、２次元平面の水平方向および垂直方向へマトリクス状に配列された受光セルと、前記マトリクスの前記垂直方向へ直線状に配列された前記受光セルの各列から出力された信号電荷を前記垂直方向へ転送する垂直転送ＣＣＤとが設けられており、前記受光面の中の撮像に有効な受光領域に含まれる第１領域および第２領域における前記受光セルおよび前記垂直転送ＣＣＤが、前記受光領域の中心点の近傍を通過し前記垂直方向に平行な直線に関して線対称であり、転送対象の信号電荷を出力する前記受光セルの列に対する前記垂直転送ＣＣＤの水平位置が、前記第１領域および前記第２領域において反対方向であることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のＣＣＤ撮像素子において、前記受光領域が、前記垂直方向よりも前記水平方向の方が長い矩形領域であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のＣＣＤ撮像素子において、前記第１領域および前記第２領域の面積の合計が、前記受光領域の面積の２／３以上を占めることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のＣＣＤ撮像素子において、前記垂直転送ＣＣＤが、転送対象の信号電荷を出力する受光セルの列に関して前記直線と反対側に設けられることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のＣＣＤ撮像素子において、前記ＣＣＤエリアセンサの上に、各受光セルへ入射光を集光するマイクロレンズが各受光セルに対応して設けられることを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５に記載のＣＣＤ撮像素子において、前記マイクロレンズの前記受光面上の位置が、対応する受光セルの受光面上の位置から前記中心点方向にシフトされていることを特長とする。
【００１４】
請求項７の発明は、ＣＣＤ撮像素子であって、前記ＣＣＤ撮像素子が有するＣＣＤエリアセンサの受光面には、１個以上の受光セルと、前記１個以上の受光セルが出力した信号電荷を転送する転送ＣＣＤとの組である転送単位が配列されており、前記受光面の中の撮像に有効な受光領域に含まれる第１領域内の前記転送単位の配列と、前記受光領域に含まれる第２領域内の前記転送単位の配列とが、前記受光領域の中心点の近傍を通過し前記垂直方向に平行な直線に関して線対称であり、前記転送単位内の１個以上のセンサから転送ＣＣＤへの信号電荷の移送方向が、前記第１領域および前記第２領域において反対方向であることを特徴とする。
【００１５】
請求項８の発明は、撮像装置であって、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のＣＣＤ撮像素子と、光像を取得する光学系とを備え、前記光学系の光軸と前記受光面との交点が前記中心点に一致することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１ないし請求項８の発明によれば、第１領域および第２領域における、信号電荷への迷光の寄与を一定にできるので、第１領域および第２領域における非対称の偽色の発生によるシェーディングを防止可能である。
【００１７】
請求項２の発明によれば、信号電荷への迷光の寄与が大きくなる長辺方向の端部で効果的に非対称の偽色の発生を防止可能である。
【００１８】
請求項３の発明によれば、受光領域の２／３以上の領域において信号電荷への迷光の寄与の対称性を確保できるので、信号電荷への迷光の寄与が実質的に問題とならない。
【００１９】
請求項４の発明によれば、垂直転送ＣＣＤへ混入する迷光が当該垂直転送ＣＣＤが転送対象とする信号電荷の出力元の受光セルにおいて発生した迷光となるので、偽色の発生を効果的に抑制可能である。
【００２０】
請求項５または請求項６の発明によれば、受光セルの受光効率を向上可能である。
【００２１】
請求項６の発明によれば、受光セルの受光効率をより向上可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
＜第１実施形態＞
＜デジタルカメラの外観構成＞
図１〜図３は、第１実施形態のデジタルカメラ１Ａの外観構成を示す図である。図１はデジタルカメラ１Ａの平面図、図２は図１のII−II位置から見たデジタルカメラ１Ａの断面図、図３はデジタルカメラ１Ａの背面図である。
【００２３】
撮像装置であるデジタルカメラ１Ａは、カメラ本体部２と、カメラ本体部２に着脱可能な撮影レンズ３とから構成される。カメラ本体部２には、メモリカード８を挿抜可能なメモリカードスロット４が設けられる。メモリカード８は、デジタルカメラ１Ａの撮影により得られた撮影画像データの記録に用いられる。カメラ本体部２に内蔵された電源電池Ｅは、デジタルカメラ１Ａの動作電力の供給源である。電源電池Ｅは、４本の単三型乾電池Ｅ１〜Ｅ４を直列接続することによって得られる。カメラ本体部２の前面にはグリップ部Ｇが設けられる。
【００２４】
図２に示すように、光像を取得する光学系である撮影レンズ３はレンズ群３０を備える。レンズ群３０は２つのレンズ群３００および３０１に大別される。図２では、レンズ群３００および３０１のいずれも１枚のレンズとして図示されているが、これらの各々が複数枚のレンズの集合体であることも妨げられない。撮影レンズ３は、射出瞳位置が無限遠でない非テレセントリック光学系となっている。
【００２５】
カメラ本体部２の内部には、レンズ群３００および３０１を光軸ＯＡの方向に移動させる動力源となるモータＭ１およびモータＭ２が設けられる。デジタルカメラ１Ａでは、レンズ群３００および３０１を光軸ＯＡの方向に独立して移動させることによって、撮影レンズ３のズーム倍率（焦点距離）および合焦状態を変化させることができる。
【００２６】
撮影レンズ３のレンズ群３０の後方には矩形のＣＣＤ撮像素子３０３が設けられる。ＣＣＤ撮像素子３０３は、矩形の長辺がデジタルカメラ１Ａのボディにおける水平方向と光学的に平行になるように配置される。図４の断面図に示すように、ＣＣＤ撮像素子３０３は、ＣＣＤエリアセンサ３０３ａ、カラーフィルタアレイ３０３ｂおよびマイクロレンズアレイ３０３ｃを備える。
【００２７】
ＣＣＤエリアセンサ３０３ａの受光面Ｓには、受光セルが水平方向（矩形の長辺方向）および垂直方向（矩形の短辺方向）へマトリクス状に配列される。受光面Ｓの上に設けられるカラーフィルタアレイ３０３ｂは、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の光を透過するカラーフィルタを市松模様状に配列したアレイである。カラーフィルタアレイ３０３ｂのカラーフィルタは、ＣＣＤエリアセンサ３０３ａの各受光セルごとに設けられる。カラーフィルタの色は、対応付けられた各受光セルの色成分を規定する。カラーフィルタアレイ３０３ｂの上に設けられるマイクロレンズアレイ３０３ｃは、マイクロレンズを配列したアレイである。マイクロレンズアレイ３０３ｃのマイクロレンズは、ＣＣＤエリアセンサ３０３ａの各受光セルごとに設けられる。マイクロレンズは、対応付けられた各受光セルに入射光を集光する。ＣＣＤ撮像素子３０３は、受光面Ｓが後述する中心点Ｐで光軸ＯＡと直交するように配置される。先述したように、撮影レンズ３は非テレセントリック光学系であるので、射出瞳中心ＱからＣＣＤ撮像素子３０３への入射光の受光面Ｓへの入射角θは、受光面Ｓの中の受光位置Ｒが光軸ＯＡから離れるにしたがって大きくなる。このＣＣＤ撮像素子３０３の詳細は後述する。
【００２８】
カメラ本体部２の上端には、ポップアップ形式の内蔵フラッシュ５が設けられる。さらに、カメラ本体部２の上面には、シャッタボタン９が設けられる。シャッタボタン９は、フォーカス調整等のトリガとなる半押し状態（以下では、「Ｓ１状態」とも称する）と、記録用撮影のトリガとなる全押し状態（以下では、「Ｓ２状態」とも称する）とを検出可能な２段階押しボタンスイッチである。
【００２９】
カメラ本体部２の背面には、液晶ディスプレイ(以下では、「ＬＣＤ」とも称する)１０および電子ビューファインダ(以下では、「ＥＶＦ」とも称する)２０が設けられる。ＬＣＤ１０およびＥＶＦ２０は、撮影待機状態においてライブビュー表示を行うファインダの機能を担っている。加えて、撮影を行う撮影モードにおいては、撮影条件等を設定するためのメニュー画面がＬＣＤ１０に表示可能である。また、撮影画像を再生表示する再生モードにおいては、メモリカード８に記録された撮影画像データがＬＣＤ１０に再生表示される。
【００３０】
カメラ本体部２の背面の左方には電源スイッチ１４が設けられる。電源スイッチ１４は、ノブ１４ａの位置を切り換えることにより電気的な接続状態を２通りに変化させることができる２ポジションのスライドスイッチである。デジタルカメラ１Ａでは、上方のＯＦＦ位置にノブ１４ａを設定すると電源がオフになり、下方のＯＮ位置にノブ１４ａを設定すると電源がオンになる。
【００３１】
カメラ本体部２の背面の右方には４連スイッチ１５が設けられる。４連スイッチ１５は、上下左右の４方向のボタンＳＵ，ＳＤ，ＳＬおよびＳＲを有する。ボタンＳＵ，ＳＤ，ＳＬおよびＳＲは、メニュー画面上のカーソルの移動指示をデジタルカメラ１Ａに与えるための操作部材である。撮影モードにおいては、ボタンＳＬおよびＳＲは、ズーム倍率を変更するための操作部材としても機能する。具体的には、ボタンＳＬの押下が検出されると、モータＭ１およびＭ２によってレンズ群３００および３０１が移動させられて、テレ側へのズームアップが行われる。一方、ボタンＳＲの押下が検出されると、モータＭ１およびＭ２によってレンズ群３００および３０１が移動させられて、ワイド側へのズームダウンが行われる。
【００３２】
４連スイッチ１５の下方には、実行スイッチ３１、取消スイッチ３２、メニュー表示スイッチ３３およびモード切替スイッチ３４を含むスイッチ群１６が設けられる。実行スイッチ３１は、カーソルによる選択を確定するためのスイッチである。取消スイッチ３２は、カーソルによる選択を取り消すためのスイッチである。メニュー表示スイッチ３３は、ＬＣＤ１０にメニュー画面を呼び出すとともに、メニュー画面の内容を切り替えるためのスイッチである。モード切替スイッチ３４は、撮影モードと再生モードとの間でデジタルカメラ１Ａの動作状態を切り替えるスイッチである。起動時のデジタルカメラ１Ａの動作状態は撮影モードであるが、起動後にはモード切替スイッチ３４の押下が行われるごとに撮影モードと再生モードとの間でデジタルカメラ１Ａの動作状態は交互に切り替えられる。
【００３３】
＜デジタルカメラの内部構成＞
図５は、デジタルカメラ１Ａの内部構成を示すブロック図である。
【００３４】
撮影レンズ３は、レンズ群３００および３０１に加えて、ＣＣＤ撮像素子３０３に入射する光量を調整するための絞り３０２を備える。図５では、絞り３０２がレンズ群３０１の後方に配置されているが、絞り３０２の位置はこれに制限されない。例えば、絞り３０２は、レンズ群３００または３０１の内部に設けられてもよいし、レンズ群３００および３０１の間に設けられてもよい。
【００３５】
ＣＣＤ撮像素子３０３は、撮影レンズ３により結像された光像を、Ｒ，Ｇ，Ｂの色成分を有する画像信号に光電変換して出力する。タイミングジェネレータ２１４は、ＣＣＤエリアセンサ３０３ａの制御用の各種タイミングパルスを生成する。
【００３６】
デジタルカメラ１Ａの露出制御は、絞り３０２と、シャッタスピードに相当するＣＣＤエリアセンサ３０３ａの電荷蓄積時間とを調整して行われる。光量不足により適正露出となるシャッタスピードを設定できない場合には、ＣＣＤエリアセンサ３０３ａから出力される画像信号のレベル調整が露光不足による不適正露出を補正する。このレベル調整は、信号処理回路１２１内のＡＧＣ回路のゲインコントロールによって行われる。
【００３７】
タイミングジェネレータ２１４は、タイミング制御回路２０２から与えられる基準クロックに基づきＣＣＤエリアセンサ３０３ａの駆動制御信号を生成する。タイミングジェネレータ２１４は、ＣＣＤエリアセンサ３０３ａにおける電荷蓄積開始／終了のタイミング信号やＣＣＤエリアセンサ３０３ａの受光セルから出力される信号電荷の読み出し制御信号（水平同期信号、垂直同期信号および転送信号等）等のクロック信号を生成し、ＣＣＤエリアセンサ３０３ａへ出力する。
【００３８】
信号処理回路１２１、Ａ／Ｄ変換器１２２およびタイミングジェネレータ２１４の動作タイミングを規定するクロック信号を生成するタイミング制御回路２０２は、全体制御部１５０から与えられる基準クロック信号により制御される。
【００３９】
信号処理部１２０は、ＣＣＤ撮像素子３０３から出力される画像信号にアナログ信号処理およびデジタル信号処理を行う。画像信号は、信号処理回路１２１の相関二重サンプリング回路によるノイズ低減処理およびＡＧＣ回路によるレベル調整処理の後にＡ／Ｄ変換回路１２２に与えられる。Ａ／Ｄ変換回路１２２は、与えられた画像信号を構成する画素信号を、アナログ信号から１２ビットのデジタル信号に変換して、黒レベル補正回路１２３へ出力する。さらに、画像信号は、黒レベル補正回路１２３による黒レベル補正、ホワイトバランス（ＷＢ；White Balance)回路１２４によるホワイトバランス調整およびγ補正回路１２５によるγ補正を施された後に、画像メモリ１２６に一時的に記憶される。
【００４０】
調光回路３０４は、フラッシュ撮影における内蔵フラッシュ５の発光量を全体制御部１５０が設定した発光量に制御する。調光回路３０４は、フラッシュ撮影中の調光センサ３０５の受光量が設定光量に達したことを検出すると、内蔵フラッシュ５への発光電力の供給を停止する。
【００４１】
レンズ制御部１３０は、絞り制御回路１３１、ズーム制御回路１３２およびフォーカス制御回路１３３を備える。絞り制御回路１３１は、絞り３０２の開口量が全体制御部１５０から与えられた絞り値となるように、図示しない絞りモータの制御を行う。ズーム制御回路１３２は、ズーム倍率の変更指示に応答して全体制御部１５０から与えられる制御信号に応じてモータＭ１およびＭ２を制御し、撮影レンズ３のズーム倍率を変化させる。フォーカス制御回路１３２は、全体制御部１５０から与えられる制御信号に応じてモータＭ１およびＭ２を制御し、撮影レンズ３の合焦状態を変化させる。
【００４２】
表示部１４０のＬＣＤＶＲＡＭ１４１およびＥＶＦＶＲＡＭ１４２は、それぞれ、ＬＣＤ１０およびＥＶＦ２０に表示される画像に係る画像データのバッファメモリである。
【００４３】
全体制御部１５０は、ＲＯＭ１５１およびＲＡＭ１５２を備えるマイクロコンピュータである。全体制御部１５０は、デジタルカメラ１Ａの各構成の動作を有機的に制御することによって、デジタルカメラ１Ａの全体動作を統括制御する。全体制御部１５０には、カードインターフェース１０３を介してメモリカード８が接続される。また、全体制御部１５０には、通信用インターフェース１０５を介してパーソナルコンピュータＰＣを外部接続可能となっている。また、全体制御部１５０には、操作部１０１が接続され、操作部１０１に対して行われた各種操作を検出可能となっている。操作部１０１は、先述した電源スイッチ１４、４連スイッチ１５およびスイッチ群１６を包含する。
【００４４】
＜ＣＣＤ撮像素子＞
ＣＣＤエリアセンサ３０３ａは、例えば、対角長が１／１．８インチのインターライントランスファー型全画素読み出し方式のプログレッシブタイプＣＣＤエリアセンサである。ＣＣＤエリアセンサ３０３ａの受光面Ｓには、光電変換により画素信号を生成する受光セルが２次元平面の水平方向および垂直方向へマトリクス状に配列されている。ＣＣＤエリアセンサ３０３ａでは、例えば、水平方向に２６６０画素、垂直方向に１９７６画素の受光セルが受光面Ｓに配列され、当該マトリクス配列の周辺部を除いた水平方向２６０８画素、垂直方向１９６０画素の受光セルが撮像すなわち撮影画像データの生成に有効に使用される。また、撮影画像データの生成に使用されない周辺部は、画素信号の基準信号を生成するオプチカルブラック領域として使用される。なお、以下では、撮影画像データの生成に使用される画素を「有効画素」、当該「有効画素」が設けられた受光面Ｓの垂直方向よりも水平方向が長い矩形領域を「受光領域」とも称する。図６には、このような受光領域Ｒａおよびオプチカルブラック領域Ｒｂが模式的に示されている。ＣＣＤエリアセンサ３０３ａでは、図６に示すように、水平方向の左端部４０画素および右端部１２画素と、垂直方向の上端部２画素および下端部８画素とが、オプチカルブラック領域Ｒｂとして使用されており、残余の中央部分が受光領域Ｒａとなっている。
【００４５】
図７は、デジタルカメラ１ＡのＣＣＤエリアセンサ３０３ａの受光領域Ｒａの模式図である。受光領域Ｒａには、複数の受光セル４０１が水平方向および垂直方向にマトリクス状に配列される。なお、図７では、図示の便宜上水平方向１２画素、垂直方向１６画素の受光セル４０１がマトリクス状に配列された状態が示されている。さらに、受光領域Ｒａには、マトリクスの垂直方向に直線状に配列された受光セル４０１の列Ｍｔから出力された信号電荷を垂直方向へ転送する複数の垂直転送ＣＣＤ４０２と、垂直転送ＣＣＤ４０２から出力された信号電荷を水平方向へ転送する水平転送ＣＣＤ４０３とが設けられる。水平転送ＣＣＤ４０３は、信号電荷を増幅する出力アンプ４０４に接続される。図７における受光セル４０１から垂直転送ＣＣＤ４０２へ向かう矢印ＡＲは、各受光セル４０１が生成した信号電荷の移送方向を示す。
【００４６】
受光セル４０１および垂直転送ＣＣＤ４０２の配列（受光面Ｓにおける面内配置）は、受光領域Ｒａの中心点Ｐを通過し垂直方向に平行な直線Ｌを対象の要素とする対称性を有する。具体的には、直線Ｌの左側領域全体を占める領域Ｒ１１および右側領域の全体を占める領域Ｒ１２における受光セル４０１および垂直転送ＣＣＤ４０２は、直線Ｌに関して相互に合同に変換される位置に設けられる。すなわち、受光セル４０１および垂直転送ＣＣＤ４０２の配列は、直線Ｌに関して線対称である。また、矢印ＡＲの方向、すなわち、転送対象の信号電荷を出力する受光セル４０１の列Ｍｔに対する垂直転送ＣＣＤ４０２の水平位置（相対的な位置関係）は、領域Ｒ１１および領域Ｒ１２において反対方向となっている。さらに、矢印ＡＲの方向は、領域Ｒ１１および領域Ｒ１２において、それぞれ、直線Ｌから左端部ＬＥおよび右端部ＲＥへ向かう方向である。すなわち、垂直転送ＣＣＤ４０２は、当該垂直転送ＣＣＤ４０２が転送対象とする信号電荷を出力する受光セル４０１の列Ｍｔに関して直線Ｌと反対側に設けられる。
【００４７】
換言すれば、受光セル４０１の列Ｍｔと、当該列Ｍｔから出力された信号電荷を垂直方向へ転送する垂直転送ＣＣＤ４０２とからなる転送単位の配列が領域Ｒ１１および領域Ｒ１２において直線Ｌに関して対称となっている。さらに、転送単位内の列Ｍｔおよび垂直転送ＣＣＤ４０２の配列も領域Ｒ１１および領域Ｒ１２において直線Ｌに関して対称となっている。
【００４８】
さらに換言すれば、領域Ｒ１１においては、受光セル４０１の列Ｍｔが周期的に配列され、列Ｍｔから出力される信号電荷を転送する垂直転送ＣＣＤ４０２が列Ｍｔの左側に設けられる。一方、領域Ｒ１２においては、領域Ｒ１１と同様に受光セル４０１の列Ｍｔが周期的に配列されるが、列Ｍｔから出力される信号電荷を転送する垂直転送ＣＣＤ４０２が領域Ｒ１１とは反対の右側に設けられる。すなわち、領域Ｒ１１と領域Ｒ１２とでは、転送対象の信号電荷を出力する受光セル４０１の列Ｍｔに対する垂直転送ＣＣＤ４０２の相対位置ないしは相対方向が直線Ｌに関して反対となっている。
【００４９】
続いて、ＣＣＤ撮像素子３０３における偽色の抑制について、図８および図９を参照しながら説明する。図８および図９は、それぞれ、図７のVIII-VIII位置およびIX-IX位置から見たＣＣＤエリアセンサ３０３ａの断面図である。なお、図８および図９においては、ＣＣＤエリアセンサ３０３ａに加えて、カラーフィルタアレイ３０３ｂおよびマイクロレンズアレイ３０３ｃもあわせて図示している。
【００５０】
図８および図９に示すように、ＣＣＤエリアセンサ３０３ａでは、ｎ型半導体基板４１１の上にＰウェル４１２が設けられる。Ｐウェル４１２には、受光セル４０１であるフォトダイオード４１３、垂直転送ＣＣＤ４０２およびチャネル４１４が水平方向に周期的に埋め込まれる。
【００５１】
フォトダイオード４１３は、不純物濃度が高いＰ＋領域４１３ｂをＮ領域４１３ａの表面に形成したＰＮ接合フォトダイオードである。フォトダイオード４１３、入射光の光量に応じた信号電荷（画素信号）を生成する光電変換作用を有する。チャネル４１４は、フォトダイオード４１３および垂直転送ＣＣＤ４０２の両方に隣接して設けられたＰ領域である。チャネル４１４は、フォトダイオード４１３で生成された信号電荷を垂直転送ＣＣＤ４０２へ移送する信号電荷移送路である。垂直転送ＣＣＤ４０２は、Ｐ領域４０２ｂの表面にＮ領域４０２ａを形成した埋め込みチャネルであり、フォトダイオード４１３から出力された信号電荷を垂直方向へ転送する信号電荷転送路となっている。
【００５２】
垂直転送ＣＣＤ４０２の上には、信号電荷転送のためのポテンシャル変化を垂直転送ＣＣＤ４０２に与えるポリシリコン転送電極４１５が水平方向に周期的に設けられる。ポリシリコン転送電極４１５には、タイミングジェネレータ２１４で生成された駆動制御信号に基づくポテンシャルが与えられる。さらに、ポリシリコン転送電極４１５の上にはアルミニウム遮光膜４１６が水平方向に周期的に設けられ、垂直転送ＣＣＤ４０２にＣＣＤ撮像素子３０３への入射光ＩＬが直接入射して偽信号を生じることを防止している。
【００５３】
各フォトダイオード４１３の上には、フォトダイオード４１３の色成分に対応したカラーフィルタ４１７が水平方向に周期的に設けられる。カラーフィルタ４１７の上には、各フォトダイオード４１３に対応したマイクロレンズ４１８が設けられる。マイクロレンズ４１８の中心ＬＣの受光面Ｓ上の位置は、フォトダイオード４１３の中心ＰＣの受光面Ｓ上の位置から中心点Ｐの方向へシフト量δＬだけずらされている。シフト量δＬは、撮影レンズ３の射出瞳中心Ｑからの光が各フォトダイオード４１３に効率的に集光できるように、光学的なアライメントやマイクロレンズ４１８の材質の光学的特性をも考慮して定められており、受光点Ｒが中心点Ｐから離れるほど、大きくなる。
【００５４】
図８および図９に示す断面構造を有するＣＣＤ撮像素子３０３においては、受光面Ｓの法線方向からずれた方向からの入射光ＩＬの一部は、ＣＣＤエリアセンサ３０３ａの表面で反射して迷光ＩＬ’となる。迷光ＩＬ’の一部は、アルミニウム遮光膜４１６で反射された後に、光電変換作用を有する垂直転送ＣＣＤ４０２に混入して偽信号を生じる。しかし、ＣＣＤ撮像素子３０３においては、垂直転送ＣＣＤ４０２が転送対象とする信号電荷を出力するフォトダイオード４１３に関して入射光の入射方向とは逆方向に設けられているので、偽信号が発生してもフォトダイオード４１３の色成分と異なる色成分の偽信号（以下では、「偽色」とも称する）を発生させることはない。逆に言えば、図１０に示すように、垂直転送ＣＣＤ４０２が転送対象とする信号電荷を出力するフォトダイオード４１３に関して入射光の入射方向と同方向に設けられている場合、迷光ＩＬ’は隣接するフォトダイオード４１３が出力する信号電荷を転送する垂直転送ＣＣＤ４０２に入射して偽色を発生させるが、ＣＣＤ撮像素子３０３においては、図１０に示す断面構造の部分が受光面Ｓに含まれないようになっている。これは、先述した受光セル４０１および垂直転送ＣＣＤ４０２の配列の対称性によって実現される。このような対称性により、ＣＣＤ撮像素子３０３では、領域Ｒ１１と領域Ｒ１２とで非対称の偽色発生による色シェーディングが発生することはなく、偽色の発生そのものも抑制可能である。また、迷光による偽信号は、受光点Ｒが中心点Ｐから離れるにつれて発生しやすくなるが、ＣＣＤ撮像素子３０３では、この問題が相対的に重要な長辺方向（水平方向）に偽色の発生を防止可能な対称性が付与されているので、効果的に偽色を防止することが可能となっている。
【００５５】
＜デジタルカメラの概略動作＞
以下では、デジタルカメラ１Ａの概略動作を説明する。
【００５６】
撮影待機状態においては、ＣＣＤ撮像素子３０３から１／３０秒間隔で出力される画像信号が、信号処理部１２０による所定の信号処理を施された後に、画像メモリ１２６に一時的に記憶される。画像メモリ１２６に一時的に記憶された画像データは、全体制御部１５０で解像度変換処理を施された後にＬＣＤＶＲＡＭ１４１およびＥＶＦＶＲＡＭ１４２に転送され、ＬＣＤ１０およびＥＶＦ２０にライブビューとして表示される。また、再生モードにおいては、メモリカード８から読み出された画像データが、全体制御部１５０によって所定の信号処理を施された後にＬＣＤＶＲＡＭ１４１に転送され、再生画像として表示される。
【００５７】
さらに、撮影待機状態において、シャッタボタン９がＳ１状態となったことが検出されると、全体制御部１５０は、絞り制御回路１３１およびフォーカス制御回路１３３に制御信号を出力して、オートフォーカス制御および自動露出制御を行う。しかる後にシャッタボタン９がＳ２状態となったことが検出されると、ＣＣＤ撮像素子３０３によって生成された画像信号が、信号処理部１２０による所定の処理を施された後に画像メモリ１２６に一時記憶される。続いて、全体制御部１５０が、画像メモリ１２６に記憶された画像データを読み出して圧縮処理等の処理を行い、処理後の画像データをカードインターフェース１０３を介してメモリカード８に撮影画像データとして記録する。
【００５８】
＜第２実施形態＞
第２実施形態のデジタルカメラ１Ｂは、第１実施形態のデジタルカメラ１Ａと類似の構成を有しており、図１〜図６の説明はデジタルカメラ１Ｂにも当てはまる。しかし、デジタルカメラ１ＢのＣＣＤ撮像素子３０３の水平転送ＣＣＤはデジタルカメラ１Ａとは異なる。そこで、以下では、ＣＣＤ撮像素子３０３の水平転送ＣＣＤについて説明し、残余の同等の構成についての重複説明は省略する。なお、以下の説明ではデジタルカメラ１Ａと同等の構成には同じ参照符号を用いる。
【００５９】
図１１は、デジタルカメラ１ＢのＣＣＤエリアセンサ３０３ａの受光領域Ｒａの模式図である。デジタルカメラ１Ａではひとつの水平転送ＣＣＤ４０３が全ての垂直転送ＣＣＤ４０２から出力された信号電荷の転送を行っていたが、デジタルカメラ１Ｂでは領域Ｒ１１およびＲ１２の垂直転送ＣＣＤ４０２から出力された信号電荷を転送する水平転送ＣＣＤ５０１および５０２が別々に設けられる。また、水平転送ＣＣＤ５０１および５０２は、それぞれ、出力アンプ５０３および５０４に接続される。このようなＣＣＤエリアセンサ３０３ａにおいても、受光セル４０１および垂直転送ＣＣＤ４０２の先述の対称性は維持されているので、デジタルカメラ１Ａの場合と同様に領域Ｒ１１およびＲ１２における非対称の偽色発生による色シェーディングが発生することはなく、偽色の発生そのものの程度も抑制可能である。
【００６０】
＜第３実施形態＞
第３実施形態のデジタルカメラ１Ｃは、第１実施形態のデジタルカメラ１Ａと類似の構成を有しており、図１〜図６の説明はデジタルカメラ１Ｃにも当てはまる。しかし、デジタルカメラ１ＣのＣＣＤ撮像素子３０３の受光セル４０１および垂直転送ＣＣＤ４０２の配列はデジタルカメラ１Ａとは異なる。そこで、以下では当該配列について説明し、残余の同等の構成についての重複説明は省略する。なお、以下の説明ではデジタルカメラ１Ａと同等の構成には同じ参照符号を用いる。
【００６１】
図１２は、デジタルカメラ１ＣのＣＣＤエリアセンサ３０３ａの受光領域Ｒａの模式図である。デジタルカメラ１Ａでは、直線Ｌの左側領域および右側領域の全体を占める領域Ｒ１１およびＲ１２に含まれる受光セル４０１および垂直転送ＣＣＤ４０２が先述の対称性を有していたが、デジタルカメラ１Ｃでは直線Ｌから所定距離までの領域Ｒ１９に含まれる受光セル４０１および垂直転送ＣＣＤ４０２は先述の対称性を有さない。具体的には、左側領域の中の左端部ＬＥに近い領域Ｒ１３と、右側領域の中の右端部ＲＥに近い領域Ｒ１４に含まれる受光セル４０１および垂直転送ＣＣＤ４０２のみが先述の対称性を有する。偽色は、ＣＣＤエリアセンサ３０３ａの中心点Ｐから離れた受光セル４０１が出力する信号電荷において問題となるので、図１２のように中心点Ｐに近い部分が先述の対称性を有していなくても、実質的にはデジタルカメラ１Ａの場合と同様に、左側領域と右側領域とで非対称の偽色発生による色シェーディングが発生することはなく、偽色の発生そのものの程度も抑制可能である。なお、対称性を有する領域の面積（領域Ｒ１３およびＲ１４の合計の面積）は広いほど好ましいのは言うまでもないが、おおむね受光領域Ｒａの２／３以上の領域を占めていれば見苦しい色シェーディングを実質的に回避可能である。
【００６２】
＜第４実施形態＞
第４実施形態のデジタルカメラ１Ｄは、第１実施形態のデジタルカメラ１Ａと類似の構成を有しており、図１〜図６の説明はデジタルカメラ１Ｄにも当てはまる。しかし、デジタルカメラ１ＤのＣＣＤ撮像素子３０３の受光セル４０１および垂直転送ＣＣＤ４０２の配列はデジタルカメラ１Ａとは異なる。さらに、デジタルカメラ１ＤのＣＣＤ撮像素子３０３の水平転送ＣＣＤはデジタルカメラ１Ａとは異なる。そこで、以下では当該配列および水平転送ＣＣＤについて説明し、残余の同等の構成についての重複説明は省略する。なお、以下の説明ではデジタルカメラ１Ａと同等の構成には同じ参照符号を用いる。
【００６３】
図１３は、デジタルカメラ１ＤのＣＣＤエリアセンサ３０３ａの受光領域Ｒａの模式図である。デジタルカメラ１Ａでは、直線Ｌの左側領域および右側領域の全体を占める領域Ｒ１１およびＲ１２に含まれる受光セル４０１および垂直転送ＣＣＤ４０２が先述の対称性を有していたが、デジタルカメラ１Ｄではデジタルカメラ１Ｃと同様に直線Ｌから所定距離までの領域Ｒ１７に含まれる受光セル４０１および垂直転送ＣＣＤ４０２は先述の対称性を有していない。具体的には、左側領域の中の左端部ＬＥに近い領域Ｒ１５と、右側領域の中の右端部ＲＥに近い領域Ｒ１６に含まれる受光セル４０１および垂直転送ＣＣＤ４０２のみが先述の対称性を有する。さらに、デジタルカメラ１Ａではひとつの水平転送ＣＣＤ４０３が全ての垂直転送ＣＣＤ４０２から出力された信号電荷の転送を行っていたが、デジタルカメラ１Ｄではデジタルカメラ１Ｂと同様に領域Ｒ１５〜Ｒ１７の垂直転送ＣＣＤ４０２から出力された信号電荷を転送する水平転送ＣＣＤ６０１〜６０３が別々に設けられる。さらに、水平転送ＣＣＤ６０１〜６０３は、出力アンプ６０４〜６０６に接続される。このようなＣＣＤエリアセンサ３０３ａにおいても、デジタルカメラ１Ａの場合と同様に領域Ｒ１５およびＲ１６で非対称の偽色発生による色シェーディングが発生することはなく、偽色の発生そのものの程度も抑制可能である。
【００６４】
＜第５実施形態＞
第５実施形態のデジタルカメラ１Ｅは、第１実施形態のデジタルカメラ１Ａと類似の構成を有しており、図１〜図６の説明はデジタルカメラ１Ｅにも当てはまる。しかし、デジタルカメラ１ＥのＣＣＤ撮像素子３０３の受光セル４０１および垂直転送ＣＣＤ４０２の配列はデジタルカメラ１Ａとは異なる。そこで、以下では当該配列について説明し、残余の同等の構成についての重複説明は省略する。なお、以下の説明ではデジタルカメラ１Ａと同等の構成には同じ参照符号を用いる。
【００６５】
図１４は、デジタルカメラ１ＥのＣＣＤエリアセンサ３０３ａの受光領域Ｒａの模式図である。デジタルカメラ１Ａでは対象の要素となる直線Ｌが中心点Ｐを通過していたが、デジタルカメラ１Ｅでは直線Ｌが中心点Ｐを厳密には通過せず、近傍を通過しているに過ぎない。そして、直線Ｌの左側領域の領域Ｒ１７および右側領域の全体を占める領域Ｒ１８における受光セル４０１および垂直転送ＣＣＤ４０２は、直線Ｌに関して相互に合同に変換される位置に設けられる。このように、直線Ｌが中心点Ｐを厳密に通過していなくても、中心点Ｐの近傍を通過していれば、実質的にはデジタルカメラ１Ａの場合と同様に、左側領域と右側領域で非対称の偽色発生による色シェーディングが発生することはなく、偽色の発生そのものの程度も抑制可能である。つまり、直線Ｌの位置は若干の融通性を許容されている。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】デジタルカメラ１Ａの平面図である。
【図２】図１のII−II位置から見たデジタルカメラ１Ａの断面図である。
【図３】デジタルカメラ１Ａの背面図である。
【図４】ＣＣＤ撮像素子３０３の断面図である。
【図５】デジタルカメラ１Ａの内部構成を示すブロック図である。
【図６】受光領域Ｒａおよびオプチカルブラック領域Ｒｂの関係を示す図である。
【図７】デジタルカメラ１ＡのＣＣＤエリアセンサ３０３ａの受光領域Ｒａの模式図である。
【図８】図７のIX-IX位置から見たＣＣＤエリアセンサ３０３ａの断面図である。
【図９】図７のX-X位置から見たＣＣＤエリアセンサ３０３ａの断面図である。
【図１０】偽色を防止できないＣＣＤエリアセンサの断面図である。
【図１１】デジタルカメラ１ＢのＣＣＤエリアセンサ３０３ａの受光領域Ｒａの模式図である。
【図１２】デジタルカメラ１ＣのＣＣＤエリアセンサ３０３ａの受光領域Ｒａの模式図である。
【図１３】デジタルカメラ１ＤのＣＣＤエリアセンサ３０３ａの受光領域Ｒａの模式図である。
【図１４】デジタルカメラ１ＥのＣＣＤエリアセンサ３０３ａの受光領域Ｒａの模式図である。
【符号の説明】
【００６７】
１Ａ〜１Ｅ  デジタルカメラ
２  カメラ本体部
３  撮影レンズ
４  メモリカードスロット
８  メモリカード
９  シャッタボタン
３０３  ＣＣＤ撮像素子
３０３ａ  ＣＣＤエリアセンサ
３０３ｂ  カラーフィルタアレイ
３０３ｃ  マイクロレンズアレイ
４０１  受光セル
４０２  垂直転送ＣＣＤ
４１３  フォトダイオード
４１５  ポリシリコン転送電極
４１６  アルミニウム遮光膜
４１７  色フィルタ
４１８  マイクロレンズ
Ｅ  電源電池
ＩＬ  入射光
ＩＬ’  迷光
ＯＡ  光軸
Ｐ  中心点
Ｑ  射出瞳中心
Ｒ  受光点
Ｒａ  受光領域
Ｒｂ  オプチカルブラック領域
Ｓ  受光面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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