(57)【要約】【課題】  画面周辺部で発生するシェーディングを補正すること。【解決手段】  光を電荷に変換する受光素子と、受光素子上に形成された色フィルタと、受光素子上に形成された少なくともひとつ以上のマイクロレンズとから構成される画素が複数配置された画素領域を備えた撮像素子において、前記色フィルタの膜厚を、前記画素領域の中心部から周辺部に向かって徐々に変化させ、さらに、前記マイクロレンズを、色フィルタの厚みに応じたずらし量で配置し、シェーディングを補正することを特徴とする撮像素子。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を電荷に変換する受光素子と、
受光素子上に形成された色フィルタと、
受光素子上に形成された少なくともひとつ以上のマイクロレンズとから構成される画素が複数配置された画素領域を備えた撮像素子において、
前記色フィルタの膜厚を、前記画素領域の中心部から周辺部に向かって徐々に変化させ、
さらに、前記マイクロレンズを、色フィルタの厚みに応じたずらし量で配置し、
シェーディングを補正することを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
色フィルタが複数色で配列され、
前記膜厚の変化量を各色フィルタ毎に設定することにより、
色シェーディングを補正することを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
光を電荷に変換する受光素子と、
受光素子上に形成された色フィルタと、
受光素子上に形成された少なくともひとつ以上のマイクロレンズとから構成される画素が複数配置された画素領域を備えた撮像素子において、
前記色フィルタの膜厚を、前記画素領域の中心部から周辺部に向かって徐々に変化させ、
さらに、前記マイクロレンズを、色フィルタの厚みに応じたずらし量で配置し、
シェーディングを補正することを特徴とする撮像素子を有し、
周辺部の画素において、色フィルタの厚みに応じた係数を用いて画像処理を行う画像補正手段を有し、
シェーディングを補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
色フィルタが複数色で配列され、
前記膜厚の変化量を各色フィルタ毎に設定することにより、
色シェーディングを補正することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
撮像素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
静止画や動画を撮影することを目的としたデジタルカメラにおいて、光を集光するレンズや光学フィルタの特性により画面の中心部と周辺部で光量差（以下、ＳＨＤと略す）が発生することが知られている。また同時に、このＳＨＤは入射する光の波長にも依存するため、中心部に比べて周辺部の色つきが異なってしまう問題（以下、色ＳＨＤと略す）もある。
【０００３】
この問題を解決するために、撮像素子に形成する色フィルタの厚みを、中心部と周辺部で変化させることで、光の透過率に差をつけ、ＳＨＤを補正する方法（例えば特許文献１参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２８９５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、一般的にＳＨＤ量は、使用するレンズ毎に異なることが知られている。そのために、色フィルタの薄膜化でＳＨＤを低減させる場合は、使用するレンズにあわせたフィルタ厚の調整が必要になってしまう。また、同一のレンズにおいても、ＳＨＤ量はズーム位置や絞り径等の変化によっても変化するため、色フィルタの薄膜化の調整だけでは、汎用性にかけ、ＳＨＤを低減出来ない場合もある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる撮像素子は、
光を電荷に変換する受光素子と、
受光素子上に形成された色フィルタと、
受光素子上に形成された少なくともひとつ以上のマイクロレンズとから構成される画素が複数配置された画素領域を備えた撮像素子において、
前記色フィルタの膜厚を、前記画素領域の中心部から周辺部に向かって徐々に変化させ、
さらに、前記マイクロレンズを、色フィルタの厚みに応じたずらし量で配置し、
シェーディングを補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、色フィルタの薄膜化にあわせて、マイクロレンズのずれ量を変化させることで、色ＳＨＤを軽減することができ、画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係わる撮像装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係わる撮像素子の受光部を示す模式図である。
【図３】第一の実施形態に係わる撮像素子の構成を示す図である。
【図４】従来例と第一の実施形態とに係わるマイクロレンズの位置を示す図である。
【図５】第一の実施形態の効果を表す模式図である。
【図６】第二の実施形態に係わる撮像素子の構成を示す図である。
【図７】第二の実施形態に係わる色ごとのマイクロレンズの位置を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１０】
［実施例１］
図１は本実施形態の構成を示すブロック図である。
【００１１】
１００は撮像装置であり、本実施形態ではデジタルカメラである。
撮像装置１００の内部の機能を記述すると、１０１は被写体からの光を撮像素子１０２へ集光するレンズである。
【００１２】
１０２は撮像素子であり、光学系を通して入射した光を光電変換してアナログの電気信号に変換する。
【００１３】
１０３はＡＤ変換部であり、撮像素子１０２から入力されたアナログ信号をデジタル信号へ変換する。ここで、ＡＤ変換部には、ＡＤ変換処理を行う際に、アナログ信号は予め決めておいた値を基準としたデジタル値に変換するＯＢクランプ回路も含まれている。
【００１４】
１０４は信号処理部であり、ＡＤ変換部１０３より入力される画素信号に対して画像信号補正処理を行う。
【００１５】
１０５はタイミング生成部（以下、ＴＧ）であり、全体制御・演算部１０６からの入力信号を元に、撮像素子１０２、ＡＤ変換部１０３、信号処理部１０４の処理を同期させるための信号を生成する。
【００１６】
１０６は全体制御・演算部であり、固体撮像装置１０１の動作に応じて必要な処理および演算を行う。
【００１７】
１０７は記憶部であり、撮影データ、調整データ、画像データ、信号処理用データ等を記憶する。
【００１８】
１０８は記録部であり、信号処理部１０４からの信号をもとにして全体制御・演算部１０６にて生成される画像データを記録する。
【００１９】
１０９は操作部であり、釦やダイヤル等のヒューマンＩＦで構成されていて、撮像装置の動作命令をする。
【００２０】
１１０は表示部であり、信号処理部１０４からの信号をもとにして全体制御・演算部１０６にて生成される画像データを表示したり、操作部１０９に入力された操作に対応したアイコン等を表示したりする。
【００２１】
次に図１に示したデジタルカメラ１００に含まれる撮像素子１０２の模式図を図２に示す。図３（ａ）は、図２における、撮像素子の中央部（Ａ−Ａ線）の断面図である。
【００２２】
３０１は基板であり、シリコンウエハなどの半導体からなる。
【００２３】
３０２は受光素子であり、基板３０１上に形成され、レンズ１０１より集光された光量に応じて電荷が発生する。
【００２４】
３０４は色フィルタであり、第一の保護膜３０３を介して形成される。図３において、網掛けしているフィルタと、網掛けしていないフィルタは異なる色の色フィルタであることを表している。
【００２５】
３０６はマイクロレンズであり、第二の保護膜３０５を介して受光素子３０２の真上に形成される。これにより、レンズ１０１を通して入射する光の集光効率を、さらに向上させることができる。
【００２６】
これらの受光素子３０２と、第一の保護膜３０３と、色フィルタ３０４と、第二の保護膜３０５と、マイクロレンズ３０６などにより、ひとつの単位画素３０７が構成される。この単位画素３０７が縦と横に複数配置されて固体撮像素子を形成している。
【００２７】
図３（ｂ）は、固体撮像素子１０２の周辺部（Ｂ−Ｂ線）の断面図である。
【００２８】
図３（ａ）に記載の中央部の断面図とは異なり、周辺部で発生するＳＨＤを補正するため、色フィルタ３０４の膜厚は周辺部にいくにつれて薄膜化される。これによって、光の透過率が高くなり、ＳＨＤを軽減することができる。そのため、色フィルタ３０４の膜厚の変化量は、ＳＨＤの発生度合いによって決定される。
【００２９】
さらに、色フィルタ３０４の上部に形成される第二の保護膜３０５の厚みは一定のため、第二の保護膜上部の高さは、周辺部にいくにつれて低くなる。
【００３０】
そして、マイクロレンズ３０６は、第二の保護膜３０５の上に形成されるため、第二の保護膜の高さの変化に応じて、マイクロレンズ３０６の高さも周辺部につれて低くなる。つまり、中心部の厚みをＴ１とし、周辺部の厚みをＴ２とした場合、Ｔ２はＴ１と比較して小さくなる。
【００３１】
加えて、マイクロレンズ３０６は、受光素子３０２の真上ではなく、中心方向にずれて形成される。
【００３２】
これは、図３（ｂ）で示したように、レンズ１０１を通して入射する光が、中央部とは異なり、斜め方向から入射するためであり、マイクロレンズをずらすことで、受光素子に効率よく集光させることができる。これによって、周辺部で発生するＳＨＤを軽減させることができる。
【００３３】
マイクロレンズ３０６をずらして形成する際に、本実施例における特徴として、マイクロレンズ３０６のずれ量を、色フィルタの厚みが薄くなるにつれて、少なくするように配置する。これは、色フィルタの薄膜化によって、受光素子３０２から第二の保護膜３０５の上面までの光学的な距離が変化するためである。図４に従来例におけるマイクロレンズ４０１の位置と、本実施例におけるマイクロレンズ４０２の位置を示す。図４より、本実施例のマイクロレンズ４０２のずれ量は、従来例４０１と比べ、少なく抑えられている。
【００３４】
次に、従来例と本実施例の撮像素子において、周辺部に入射する角度がズーム位置や絞り径によって変化した場合を図５に示す。従来例を表した図５（ａ）では、斜入射の光は集光できているが、垂直入射した光は受光素子に集光できていない。一方、本実施例を表した図５（ｂ）では、どちらの光も受光素子に集光されている。つまり、本実施例においては、ズーム位置や絞り径の変化に伴う入射角度の変化に対して、従来例と比較し許容度を大きくすることができる。
【００３５】
さらに、周辺部で発生する、色ＳＨＤも低減させるため、ＡＤ変換機１０３を通して信号処理部１０４に入力された信号値に対して、補正を行う。例えば、下記の数式（１）のように各色フィルタの中心部の厚みをＴ０、受光する画面内の座標（ｘ，ｙ）における厚みをＴ（ｘ，ｙ）とし、それぞれの厚みの比から算出した係数  Ａ  を掛け合わせる。
【００３６】
（Ｒ’Ｇ’Ｂ’）＝Ａ（Ｔ（ｘ，ｙ）／  Ｔ０）×（ＲＧＢ）・・・（１）
このように、撮像素子の周辺部において、色フィルタを薄膜化させると同時にマイクロレンズのずらし量も変え、さらに信号処理部１０４において、補正計算を行うことで、周辺部で発生するＳＨＤを低減することができる。
【００３７】
本実施例においては、第二の保護膜３０３の上面にのみ、マイクロレンズが形成される構成に関して例示したが、第二の保護膜３０５と受光素子３０２の間にもマイクロレンズを形成する構成においても、色フィルタの膜厚に応じて、ずれ量を変化することで、本実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
［実施例２］
第一の実施例においては、周辺部で発生するＳＨＤを軽減するために、色フィルタを薄膜化することに関して例示した。
【００３９】
しかし、色フィルタの薄膜化で色ＳＨＤも軽減するためには、薄膜化の度合いを色ごとに異ならせる必要がある。
【００４０】
第二の実施例での撮像装置の構成、中心部の画素構造は第一の実施例と同様である。以下では、周辺部の画素構造に着目して例示する。
【００４１】
本実施例の撮像素子の周辺部の画素構造を図５に示す。
【００４２】
５０１は基板であり、シリコンウエハなどの半導体からなる。
【００４３】
５０２は受光素子であり、基板５０１上に形成され、レンズ１０１より集光された光量に応じて電荷が発生する。
【００４４】
５０４は色フィルタであり、第一の保護膜５０３を介して形成される。
【００４５】
５０６はマイクロレンズであり、第二の保護膜５０５を介して形成される。
【００４６】
本実施例においても、色フィルタ５０４の膜厚は周辺部に行くにつれて薄膜化される。色フィルタ５０４の膜厚の変化量は、色ＳＨＤの発生度合いによって決定される。
【００４７】
つまり、周辺につれて薄膜化される度合いは、色ごとにことなる。
【００４８】
さらに、色フィルタ５０４の上に形成される第二の保護膜５０５の厚みは一定のため、第二の保護膜の上部は、色フィルタの厚みの変化に応じて凹凸になる。
【００４９】
そして、マイクロレンズ５０６は、第二の保護膜５０５の凹凸上に形成されるため、第二の保護膜の凹凸に応じた段差が生じる。
【００５０】
本実施例においても、マイクロレンズ５０６は、受光素子５０２の真上ではなく、中心方向にずれて形成される。
【００５１】
マイクロレンズ５０６のずれ量は、色フィルタの厚みが薄くなるにつれて、ずれ量を少なくするように配置される。これは、色フィルタの凹凸によって、受光素子５０２から第二の保護膜５０５の上面までの光学的な距離が変化するためである。
【００５２】
ここで、本実施例における色フィルタの薄膜化の度合いは、色ごとに異なるため、マイクロレンズのずれ量は色ごとに異なる。図６に示すように、膜厚が薄い色フィルタの上に配置されたマイクロレンズのずれ量（ｄ１）に対して、膜厚が厚い色フィルタの上に配置されたマイクロレンズのずれ量（ｄ２）は大きくなっている。
【００５３】
このように、撮像素子の周辺部において、色フィルタを薄膜化させると同時にマイクロレンズのずらし量も変えることで、周辺部で発生するＳＨＤを低減することができる。
【００５４】
本実施例においても、第二の保護膜３０３の上面にのみ、マイクロレンズが形成される構成に関して例示したが、第二の保護膜３０５と受光素子３０２の間にもマイクロレンズを形成する構成においても、色フィルタの膜厚に応じてずれ量を変化することで、本実施例と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５５】
３０１，６０１       第一の基板
３０２，６０２       受光素子
３０３，６０３       第一の保護膜
３０４，６０４       色フィルタ
３０５，６０５       第二の保護膜
３０６，６０６       マイクロレンズ
３０７ 単位画素
４０１ 従来例におけるマイクロレンズ位置
４０２ 本実施例におけるマイクロレンズの位置
【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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