KR101867609B1 - 고체 촬상 장치 및 전자 기기 - Google Patents
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Abstract
고체 촬상 장치는: 매트릭스형상으로 배치된 적화소, 녹화소, 청화소 및 백화소로 구분하여 포토 다이오드가 형성된 수광면을 갖는 반도체 기판과; 상기 적화소, 상기 녹화소 및 상기 청화소의 각 형성 영역의 상기 포토 다이오드에 대한 광 입사로에서 상기 반도체 기판상에 형성된, 적색, 녹색 및 청색의 파장 영역의 광을 각각 투과하는 컬러 필터와; 적어도 일부의 상기 백화소의 형성 영역의 상기 포토 다이오드에 대한 광 입사로에서 상기 반도체 기판상에 형성되고, 미리 결정된 파장 영역에서의 입사광 강도에 응하여 광투과율이 변동하는 포토크로믹 재료를 포함하는 포토크로믹막을 가지며, 상기 화소에서 얻어지는 화소 신호가 전 화소에 대해 판독되는 기간인 1프레임보다, 상기 포토크로믹막의 광투과율의 반감기가 짧다.
Description
본 발명은, 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법과 설계 방법 및 전자 기기에 관한 것으로, 특히, R(적) G(녹) B(청)의 컬러 필터를 갖는 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법과 설계 방법 및 전자 기기에 관한 것이다.
디지털 비디오 전자 기기, 디지털 스틸 전자 기기 등의 전자 기기는, 예를 들면, CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서, CMOS(Complementary Metal-Oxide-Silicon Transistor) 이미지 센서 등의 고체 촬상 장치를 갖는다.
고체 촬상 장치에서는, 반도체 기판에 복수의 화소가 수평 방향과 수직 방향에서 매트릭스형상으로 배치되고, 수광면이 구성되어 있다. 이 수광면에서는, 각 화소에 예를 들면 포토 다이오드 등의 광전 변환부인 센서가 마련되어 있다.
수광면상에는, 피사체상(像)에 의한 광을 각 화소의 센서에 집광하기 위한 집광 구조가 형성되어 있고, 피사체상에 의한 광을 수광하고, 수광한 광을 광전 변환함에 의해 신호 전하를 생성하여 화소 신호를 얻는다.
종래의 CCD, CMOS 이미지 센서에서는, 센서부에 입사하는 광이 포토 다이오드에서 광전 변환되어 입사광을 전하로 변환하여 영상 신호를 얻는다. 이와 같은 디바이스에서는 일정한 노광 시간에 입사하는 광을 전하로 변환하여 축적하는 구조로 되어 있다.
전하 축적량은 유한하기 때문에, 예를 들면 강한 광이 입사한 때 전하가 포화하여 백과 흑의 계조가 불충분하게 된다. 즉, 상기 고체 촬상 소자에는 적정한 출력 신호를 얻기 위한 입사광량 범위가 존재하는데, 이 범위는 촬상 대상에 비하여 매우 좁다.
그래서 고체 촬상 소자의 다이내믹 레인지를 확대하는 기술이 요망되고 있다.
종래의 다이내믹 레인지 확대 기술로서, 비특허문헌1(2005 IEEE Workshop on Charge-Coupled Devices and Advanced Image Sensors P. 169, P. 173)에는 입사광량에 응하여 광전 변환의 간격(interval)을 바꾸는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌1(일본 특개2008-167004호 공보)에는 입사광량에 응한 게인을 설정하는 방법이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌2(일본 특개2006-333439호 공보)에는 광전 변환부를 차광하는 차광 부재와, MEMS를 이용하여 그 차광 부재를 구동하는 액추에이터를 구비한 고체 촬상 소자가 개시되어 있다.
이들 디바이스의 구성에서 다이내믹 레인지 확대를 도모하는 방법 외에 재료를 사용하여 다이내믹 레인지 확대 기술을 실현하려고 하는 제안도 있다.
또한, 특허문헌3(일본 특개평 1-248542호 공보) 및 특허문헌4(일본 특개평 10-65129호 공보)에는 고체 촬상 소자의 케이스 부분의 유리의 표면에 재료를 도포하는, 또는 유리 표면과 고체 촬상 소자의 사이에 재료를 넣어서 조광(調光)을 행함에 의해 다이내믹 레인지를 확대하는 방법이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌5(일본 특개평 1-236649호 공보)에는 센서부보다 앞에 재료를 성막하여 조광을 행함으로써 다이내믹 레인지를 확대하는 방법이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌6(일본 특개평 4-65163호 공보)에는 포토 다이오드보다 외측에 조광 반응 재료를 도포하는 방법이 개시되어 있다.
이들 종래의 기술에서 해결 곤란한 문제로서, 동화 촬영시나, 연사시(連寫時)의 시간 어긋남이 있다.
즉 판독 방식을 이용한 수법에서는 복수회 판독시 및 장단(長短) 전하 축적시의 시간 어긋남이, 또한 메카니컬 셔터를 이용한 수법에서는 위치에 의한 시간 어긋남이 일어난다. 그 때문에 화상으로서의 부자연함이 완전히 제거되지 않는다.
한편, 재료로 다이내믹 레인지 확대를 도모하는 기술에 관해서는 투과율의 파장 의존성이 있는 것이나, 현(現) 고체 촬상 소자의 신호 처리 스피드로 정해지는 스펙을 조광 반응의 반응 속도가 충족시켜지지 못함에 의한 문제로 고체 촬상 소자에의 탑재는 곤란하였다.
종래 기술에 의한 고체 촬상 장치에서는 해결하기 어려웠던, 화상으로서의 부자연함을 발생시키지 않고서 다이내믹 레인지를 확대하는 바람직하다.
본 발명의 고체 촬상 장치는, 매트릭스형상으로 배치된 적화소, 녹화소, 청화소 및 백화소로 구분하여 포토 다이오드가 형성된 수광면을 갖는 반도체 기판과, 상기 적화소, 상기 녹화소 및 상기 청화소의 각 형성 영역의 상기 포토 다이오드에 대한 광 입사로에서 상기 반도체 기판상에 형성된, 적색, 녹색 및 청색의 파장 영역의 광을 각각 투과하는 컬러 필터와, 적어도 일부의 상기 백화소의 형성 영역의 상기 포토 다이오드에 대한 광 입사로에서 상기 반도체 기판상에 형성되고, 미리 결정된 파장 영역에서의 입사광 강도에 응하여 광투과율이 변동하는 포토크로믹 재료를 포함하는 포토크로믹막을 가지며, 상기 화소에서 얻어지는 화소 신호가 전 화소에 대해 판독되는 기간인 1프레임보다, 상기 포토크로믹막의 광투과율의 반감기가 짧다.
상기한 본 발명의 고체 촬상 장치는, 반도체 기판에 매트릭스형상으로 배치된 적화소, 녹화소, 청화소 및 백화소로 구분하여 포토 다이오드가 형성되어 있다.
적화소, 녹화소 및 청화소의 각 형성 영역의 포토 다이오드에 대한 광 입사로에서 반도체 기판상에, 적색, 녹색 및 청색의 파장 영역의 광을 각각 투과하는 컬러 필터가 형성되어 있다.
적어도 일부의 백화소의 형성 영역의 포토 다이오드에 대한 광 입사로에서 반도체 기판상에, 미리 결정된 파장 영역에서의 입사광 강도에 응하여 광투과율이 변동하는 포토크로믹 재료를 포함하는 포토크로믹막이 형성되어 있다.
여기서, 화소에서 얻어지는 화소 신호가 전 화소에 대해 판독되는 기간인 1프레임보다, 포토크로믹막의 광투과율의 반감기가 짧다.
또한, 본 발명의 전자 기기는, 고체 촬상 장치와, 상기 고체 촬상 장치의 촬상부에 입사광을 유도하는 광학계와, 상기 고체 촬상 장치의 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 가지며, 상기 고체 촬상 장치는, 매트릭스형상으로 배치된 적화소, 녹화소, 청화소 및 백화소로 구분하여 포토다이오도가 형성된 수광면을 갖는 반도체 기판과, 상기 적화소, 상기 녹화소 및 상기 청화소의 각 형성 영역의 상기 포토 다이오드에 대한 광 입사로에서 상기 반도체 기판상에 형성된, 적색, 녹색 및 청색의 파장 영역의 광을 각각 투과하는 컬러 필터와, 적어도 일부의 상기 백화소의 형성 영역의 상기 포토 다이오드에 대한 광 입사로에서 상기 반도체 기판상에 형성되고, 미리 결정된 파장 영역에서의 입사광 강도에 응하여 광투과율이 변동하는 포토크로믹 재료를 포함하는 포토크로믹막을 가지며, 상기 화소에서 얻어지는 화소 신호가 전 화소에 대해 판독되는 기간인 1프레임보다, 상기 포토크로믹막의 광투과율의 반감기가 짧다.
상기한 본 발명의 전자 기기는, 고체 촬상 장치와, 고체 촬상 장치의 촬상부에 입사광을 유도하는 광학계와, 고체 촬상 장치의 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 갖는다.
여기서, 고체 촬상 장치는, 반도체 기판에 매트릭스형상으로 배치된 적화소, 녹화소, 청화소 및 백화소로 구분하여 포토 다이오드가 형성되어 있다.
적화소, 녹화소 및 청화소의 각 형성 영역의 포토 다이오드에 대한 광 입사로에서 반도체 기판상에, 적색, 녹색 및 청색의 파장 영역의 광을 각각 투과하는 컬러 필터가 형성되어 있다.
적어도 일부의 백화소의 형성 영역의 포토 다이오드에 대한 광 입사로에서 반도체 기판상에, 미리 결정된 파장 영역에서의 입사광 강도에 응하여 광투과율이 변동하는 포토크로믹 재료를 포함하는 포토크로믹막이 형성되어 있다.
여기서, 화소에서 얻어지는 화소 신호가 전 화소에 대해 판독되는 기간인 1프레임보다, 포토크로믹막의 광투과율의 반감기가 짧다.
본 발명의 고체 촬상 장치에 의하면, 백화소에서 반감기가 1프레임보다 짧은 포토크로믹 재료를 포토크로믹막으로서 사용함에 의해, 화상으로서의 부자연함을 발생시키지 않고서, 다이내믹 레인지를 확대하는 것이 가능하다.
본 발명의 전자 기기에 의하면, 탑재되는 고체 촬상 장치의 백화소에서 반감기가 1프레임보다 짧은 포토크로믹 재료를 포토크로믹막으로서 사용함에 의해, 화상으로서의 부자연함을 발생시키지 않고서, 다이내믹 레인지를 확대하는 것이 가능하다.
도 1의 A는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 레이아웃을 도시하는 모식적 평면도고, B 및 도 C는 일부 확대도.
도 2의 A 및 B는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 모식적 단면도.
도 3의 A 및 B는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 포토크로믹막의 포토크로믹 재료의 광투과율 특성을 도시하는 그래프.
도 4의 A 및 B는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 포토크로믹막의 포토크로믹 재료의 광투과율 특성을 도시하는 그래프.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 다이내믹 레인지가 확대하는 이유를 설명하는 모식도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 레이아웃을 도시하는 모식적 평면도.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 레이아웃을 도시하는 모식적 평면도.
도 8은 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 레이아웃을 도시하는 모식적 평면도.
도 9는 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 레이아웃을 도시하는 모식적 평면도.
도 10은 본 발명의 제 3 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 레이아웃을 도시하는 모식적 평면도.
도 11은 본 발명의 제 4 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 레이아웃을 도시하는 모식적 평면도.
도 12는 본 발명의 제 5 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 모식적 단면도.
도 13은 본 발명의 제 6 실시 형태에 관한 전자 기기의 개략 구성도.
도 2의 A 및 B는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 모식적 단면도.
도 3의 A 및 B는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 포토크로믹막의 포토크로믹 재료의 광투과율 특성을 도시하는 그래프.
도 4의 A 및 B는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 포토크로믹막의 포토크로믹 재료의 광투과율 특성을 도시하는 그래프.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 다이내믹 레인지가 확대하는 이유를 설명하는 모식도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 레이아웃을 도시하는 모식적 평면도.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 레이아웃을 도시하는 모식적 평면도.
도 8은 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 레이아웃을 도시하는 모식적 평면도.
도 9는 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 레이아웃을 도시하는 모식적 평면도.
도 10은 본 발명의 제 3 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 레이아웃을 도시하는 모식적 평면도.
도 11은 본 발명의 제 4 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 레이아웃을 도시하는 모식적 평면도.
도 12는 본 발명의 제 5 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 모식적 단면도.
도 13은 본 발명의 제 6 실시 형태에 관한 전자 기기의 개략 구성도.
이하에, 본 발명의 고체 촬상 장치 및 전자 기기의 실시의 형태에 관해, 도면을 참조하여 설명한다.
또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 제 1 실시 형태(백화소에 포토크로믹막을 갖는 구성)
2. 제 2 실시 형태(화소에 대한 포토크로믹막의 레이아웃)
3. 제 3 실시 형태(백화소만이 포토크로믹막을 갖는 경우의 화소에 대한 포토크로믹막의 레이아웃)
4. 제 4 실시 형태(백화소만이 포토크로믹막을 갖는 경우의 화소에 대한 포토크로믹막의 레이아웃)
5. 제 5 실시 형태(광량 계측부를 갖는 구성)
6. 제 6 실시 형태(전자 기기에의 적용)
<제 1 실시 형태>
[고체 촬상 장치의 구성]
도 1의 A는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 레이아웃을 도시하는 모식적 평면도고, B 및 C는 일부 확대도이다.
본 실시 형태에서는, 포토크로믹막을 갖는 적화소(R1), 녹화소(G1), 청화소(B1) 및 백화소(W1)로 이루어지는 화소조(CS1)와, 포토크로믹막을 갖지 않는 적화소(R2), 녹화소(G2), 청화소(B2) 및 백화소(W2)로 이루어지는 화소조(CS2)를 갖는다.
도 1의 B는 화소조(CS1)의 확대도이다. 포토크로믹막을 갖는 적화소(R1), 녹화소(G1), 청화소(B1) 및 백화소(W1)로 이루어진다.
도 1의 C는 화소조(CS2)의 확대도이다. 포토크로믹막을 갖지 않는 적화소(R2), 녹화소(G2), 청화소(B2) 및 백화소(W2)로 이루어진다.
본 실시 형태에서는, 화소조(CS1)와 화소조(CS2)가 수평 방향과 수직 방향에 각각 교대로 나열하여 배치되어 있다.
즉, 하나의 적화소(R), 2개의 녹화소(G) 및 1개의 청화소(B)의 이른바 베이어 배열이라고 칭하여지는 4화소로 이루어지는 화소조마다, 포토크로믹막을 갖는 화소조(CS1)와 갖지 않는 화소조(CS2)가 교대로 배치된 구성이다.
이와 같이, 화소조가, 하나의 적화소, 하나의 녹화소, 하나의 청화소 및 하나의 백화소로 이루어지고, 화소조마다 공통의 포토크로믹막이 형성되어 있는 구성이다.
도 2의 A 및 B는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 모식적 단면도이다.
도 2의 A는, 화소조(CS1), 즉 적화소(R1), 녹화소(G1), 청화소(B1) 및 백화소(W1)에서의 단면도이다.
예를 들면, 반도체 기판(10)에 매트릭스형상으로 배치된 적화소(R1), 녹화소(G1), 청화소(B1) 및 백화소(W1)의 각 화소로 구분하여, 적화소, 녹화소, 청화소 및 백화소의 각각에서는 포토 다이오드(11R, 11G, 11B, 11W)가 형성되어 있다.
예를 들면, 반도체 기판(10)의 포토 다이오드(11R, 11G, 11B, 11W) 등을 피복하여 전면(全面)에, 산화 실리콘, 질화 실리콘, 수지 또는 이들의 적층체 등으로 이루어지는 제 1 절연막(12)이 형성되어 있다.
예를 들면, 제 1 절연막(12)의 상층에, 산화 질화 실리콘 등으로 이루어지는 제 2 절연막(13)이 형성되어 있다.
예를 들면, 제 2 절연막(13)의 상층에, 질화 실리콘 등으로 이루어지는 제 3 절연막(14)이 형성되어 있다.
예를 들면, 제 3 절연막(14)의 상층에 포토크로믹막(23)이 적층되어 있다.
포토크로믹막(16)은, 포토 다이오드(11R, 11G, 11B, 11W)에 대한 광 입사로에서 마련되고, 미리 결정된 파장 영역에서의 입사광 강도에 응하여 광투과율이 변동하는 포토크로믹 재료를 포함한다.
적화소에서는 포토크로믹막(23)상에 적색의 컬러 필터(18R)가 형성되어 있다.
녹화소에서는 포토크로믹막(23)상에 녹색의 컬러 필터(18G)가 형성되어 있다.
청화소에서는 포토크로믹막(23)상에 청색의 컬러 필터(18B)가 형성되어 있다.
백화소에서는, 예를 들면 포토크로믹막(23)상에 백화소 재료(24)가 형성되어 있다. 백화소의 재료는 예를 들면 폴리스티렌계 수지, 아크릴 수지로서, 가시광 영역의 광을 투과한다.
예를 들면, 컬러 필터(18R, 18G, 18B) 및 백화소 재료(24)상에, 온 칩 렌즈(19)가 형성되어 있다.
도 2의 B는, 화소조(CS2), 즉 적화소(R2), 녹화소(G2), 청화소(B2) 및 백화소(W2)에서의 단면도이다.
실질적으로 도 2의 A의 구성과 마찬가지이지만, 포토크로믹막(23)이 형성되지 않은 것이 다르다.
포토크로믹 재료는, 상기한 바와 같이 미리 결정된 파장 영역에서의 입사광 강도에 응하여 광투과율이 변동한다.
예를 들면, 포토크로믹막은 가시광 영역의 입사광 강도에 응하여 광투과율이 변하고, 가시광 영역에서의 광투과율은 입사광량이 많을 때보다 적을 때의 쪽이 높은 특성을 갖는다. 또한, 예를 들면, 포토크로믹막의 가시광 영역에서의 광투과율은 입사광량에 응하여 연속적으로 변화한다.
상기한 포토크로믹막은, 광조사시에 광투과율이 저하되고, 광을 차단하면 광투과율의 저하가 회복하여 본래의 광투과율로 되돌아온다. 이 때의 광의 차단부터 광투과율의 변동폭의 반분의 값을 회복할 때까지 필요한 기간을 반감기(半減期)라고 칭한다.
본 실시 형태에서는, 화소에서 얻어지는 화소 신호가 전 화소에 대해 판독되는 기간, 즉, 1프레임보다, 포토크로믹막의 광투과율의 반감기가 짧다.
예를 들면, 고체 촬상 장치의 프레임 레이트가 60fps인 경우, 1프레임은 약 17㎳가 되고, 이와 같은 경우에는, 17㎳보다 반감기가 짧은 포토크로믹 재료가 사용된다.
상기한 포토크로믹막(23)을 구성하는 재료로서는, 예를 들면, 헥사아릴비스이미다졸 유도체를 사용할 수 있다.
치환기를 적절히 변경함으로써, 여러가지의 흡수 파장 영역 및 응답 속도 등을 조절할 수 있다.
예를 들면, 하기한 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다.
[화학식 1]
도 3의 A는, 상기한 헥사아릴비스이미다졸 유도체의 광조사시의 △O.D.(광학 밀도 변화)와, 지금부터 광을 차폐한 때의 △O.D.(광학 밀도 변화)의 시간 변화이고, 광흡수 스펙트럼의 시간 변화에 상당한다. 스펙트럼의 간격은, 20㎳이다.
또한, 도 3의 B는 25℃에서의 400㎚의 △O.D.의 시간 변화이다. 반감기가 약 33㎳이고, 광조사에 응하여 고속으로 광투과율이 변화하기 때문에, 화상으로서의 부자연함을 발생시키지 않고서, 다이내믹 레인지를 확대하는 것이 가능하다.
또한 예를 들면, 하기한 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다.
[화학식 2]
도 4의 A는, 상기한 헥사아릴비스이미다졸 유도체의 광조사시의 △O.D.(광학 밀도 변화)와, 지금부터 광을 차폐한 때의 △O.D.(광학 밀도 변화)의 시간 변화이고, 광흡수 스펙트럼의 시간 변화에 상당한다. 스펙트럼의 간격은, 20㎳이다.
또한, 도 4의 B는 25℃에서의 400㎚의 △O.D.의 시간 변화이다. 반감기가 약 173㎳이고, 광조사에 응하여 고속으로 광투과율이 변화하기 때문에, 화상으로서의 부자연함을 발생시키지 않고서, 다이내믹 레인지를 확대하는 것이 가능하다.
상기한 각 헥사아릴비스이미다졸 유도체는, 관동화학주식회사로부터 고속 발소색(發消色) 포토크로믹 화합물로서 구입 가능하다.
또한 예를 들면, 적화소용의 포토크로믹 재료로서는, 상기한 헥사아릴비스이미다졸 유도체에서 치환기를 적절히 변경함으로써, 알맞은 흡수 파장 영역 및 응답 속도 등을 조절할 수 있다.
도 5는 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 다이내믹 레인지가 확대하는 이유를 설명하는 모식도이다.
도 5는, 화소에 조사되는 광의 조도에 대한 화소의 출력 신호 강도를 나타낸다. 도면중, 포토크로믹막이 형성되어지 않은 화소의 고감도 신호-조도 커브(a)와, 포토크로믹막이 형성되어 있는 경우의 저감도 신호-조도 커브(b)를 나타낸다. 포토크로믹막은, 예를 들면 50%의 광투과율로 되어 있다고 가정한다.
도 5중의 커브(a)와 같이, 포토크로믹막이 형성되지 않은 경우는 조도(S1)에 있어서 신호 강도가 100%(포화 신호(SSAT))에 달하여 포화하여 버린다. 커브(a)의 경우의 다이내믹 레인지를 D1로 나타낸다.
그러나, 포토크로믹막이 형성되어 있는 커브(b)에서는, 광투과율이 낮아져서, 예를 들면 조도(S1)에서도 포화하는 신호 강도의 50%밖에 달하지 않는다. 조도(S2)에서 신호 강도가 100%(포화 신호(SSAT))에 달한다. 그러나, 실제로는 노이즈가 있기 때문에 저조도측의 신호가 노이즈에 묻혀 버린다. 커브(b)의 경우의 다이내믹 레인지를 D2로 나타낸다.
그래서, 고감도 화소과 저감도 화소의 신호를 합성한다. 즉, 고감도 신호의 커브(a)(다이내믹 레인지(D1))에 관해서는 고조도측의 출력을, 저감도 신호의 커브(b)(다이내믹 레인지(D2))에 관해서는 저조도측의 출력을 서로 보충하여 이용한다. 이 결과로서 다이내믹 레인지는 D3이 된다.
포토크로믹 재료는, 예를 들면, 헥사아릴비스이미다졸 유도체이다.
본 실시 형태의 고체 촬상 장치에 의하면, 포토크로믹막은 입사하는 광의 양에 응하여 광투과율이 변동하고, 고조도에서 광투과율이 낮아지고, 저조도에서 광투과율이 높아진다. 이 때문에, 포토 다이오드로 광신호가 포화하는데 이르는 광량이 커지고, 고조도측의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있다.
도 2의 A에 도시하는 백화소(W1)의 포토 다이오드(11W)는, 대수(對數) 변환형의 신호 판독부를 갖는 구성이라도 좋다.
대수 변환형의 신호 판독부는, MOS 트랜지스터를 조합시킨 구성이고, MOS 트랜지스터의 게이트 전압이 임계치 이하인 때의 부임계치(subthreshold) 전류의 특성을 이용하여 대수 변환한 값으로서 판독할 수 있는 것이다.
백화소(W1)는, 컬러 필터가 없어서 포화하기 쉬운 구성이기 때문에, 대수 변환형의 신호 판독부와 조합시킴으로써 더욱 다이내믹 레인지를 확대할 수 있다.
<제 2 실시 형태>
[고체 촬상 장치의 구성]
본 실시 형태는, 포토크로믹막을 갖는 화소조(CS1)와, 포토크로믹막을 갖지 않는 화소조(CS2)의 패턴의 변형예이다.
도 6은 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 레이아웃을 도시하는 모식적 평면도다.
본 실시 형태에서는, 2열의 화소로 이루어지는 화소조마다, 포토크로믹막을 갖는 화소조(CS1)와 갖지 않는 화소조(CS2)가 교대로 배치된 구성이다.
이와 같이, 화소조가, 복수의 열로 나열하여 배치되어 있는 화소로 이루어지고, 화소조마다 공통의 포토크로믹막이 형성되어 있다.
도 7은 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 레이아웃 및 구성을 도시하는 모식적 평면도다.
본 실시 형태에서는, 4열의 화소로 이루어지는 화소조마다, 포토크로믹막을 갖는 화소조(CS1)와 갖지 않는 화소조(CS2)가 교대로 배치된 구성이다.
이와 같이, 화소조가, 복수의 열로 나열하여 배치되어 있는 화소로 이루어지고, 화소조마다 공통의 포토크로믹막이 형성되어 있다.
도 8은 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 레이아웃 및 구성을 도시하는 모식적 평면도다.
본 실시 형태에서는, 전 영역에 있어서, 포토크로믹막을 갖는 화소조(CS1)가 배치된 구성이다.
이와 같이, 수광면 모든 화소에서 공통의 포토크로믹막이 형성되어 있다.
도 9는 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 레이아웃 및 구성을 도시하는 모식적 평면도다.
본 실시 형태에서는, 모든 화소조중에서 적절히 선택된 화소조에서, 포토크로믹막을 갖는 화소조(CS1)가 배치되고, 나머지 영역에는 포토크로믹막을 갖지 않는 화소조(CS2)가 배치된 구성이다.
화소조(CS1)로 하는 위치의 선택은 적절히 설정 가능하고, 고체 촬상 장치의 용도 등에 응하여 선택할 수 있다.
본 실시 형태의 고체 촬상 장치에 의하면, 포토크로믹막은 입사하는 광의 양에 응하여 광투과율이 변동하고, 고감도, 저감도 2종류의 출력을 얻는다. 고조도에서 광투과율이 낮아지고, 저조도에서 광투과율이 높아진다. 상기 저감도 신호, 고감도 신호의 2종류를 얻을 수 있다. 따라서 제 1 실시 형태에 기재한 이유에서의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있다.
<제 3 실시 형태>
[고체 촬상 장치의 구성]
본 실시 형태는, 포토크로믹막을 갖는 화소조(CS1)의 변형예이다. 본 실시 형태에서는, 백화소만이 포토크로믹막을 갖는다.
도 10은 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 화소조(CS1)의 레이아웃을 도시하는 모식적 평면도다.
화소조(CS1)는, 포토크로믹막을 갖는 백화소(W1)와, 포토크로믹막을 갖지 않는 적화소(R2), 녹화소(G2) 및 청화소(B2)로 이루어진다.
화소조(CS2)는, 포토크로믹막을 갖지 않는 적화소(R2), 녹화소(G2), 청화소(B2) 및 백화소(W2)로 이루어진다.
상기를 제외하고, 제 1 실시 형태와 같은 구성이다.
본 실시 형태에서는, 화소조(CS1)와 화소조(CS2)가 수평 방향과 수직 방향에 각각 교대로 나열하여 배치되어 있다.
즉, 하나의 적화소(R), 2개의 녹화소(G) 및 1개의 청화소(B)의 이른바 베이어 배열이라고 칭한 4화소로 이루어지는 화소조마다, 상기한 화소조(CS1)와 화소조(CS2)가 교대로 배치된 구성이다.
본 실시 형태의 고체 촬상 장치에 의하면, 포토크로믹막은 입사하는 광의 양에 응하여 광투과율이 변동하고, 고감도, 저감도 2종류의 출력을 얻는다. 고조도에서 광투과율이 낮아지고, 저조도에서 광투과율이 높아진다. 상기 저감도 신호, 고감도 신호의 2종류를 얻을 수 있다. 따라서 제 1 실시 형태에 기재한 이유에서의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있다.
포토크로믹막은, 다이내믹 레인지를 확대하기 위한 막이기 때문에, 신호의 포화가 백화소보다 발생하기 어려운 적화소, 녹화소 및 청화소에서는, 포토크로믹막을 갖지 않는 화소만으로 구성하도록 하여도 좋다.
<제 4 실시 형태>
[고체 촬상 장치의 구성]
본 실시 형태는, 포토크로믹막을 갖는 화소조(CS1)의 변형예이다. 본 실시 형태에서는, 백화소만이 포토크로믹막을 갖는다.
도 11은 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 레이아웃 및 구성을 도시하는 모식적 평면도이다.
본 실시 형태에서는, 모든 화소조중에서 적절히 선택된 화소조를 구성하는 백화소(W1)만에 포토크로믹막이 형성되어 있다. 나머지 영역에는 백화소라도 포토크로믹막이 형성되지 않은 구성이다.
화소조(CS1)로 하는 위치의 선택은 적절히 설정 가능하고, 고체 촬상 장치의 용도 등에 응하여 선택할 수 있다.
본 실시 형태의 고체 촬상 장치에 의하면, 포토크로믹막은 입사하는 광의 양에 응하여 광투과율이 변동하고, 고감도, 저감도 2종류의 출력을 얻는다. 고조도에서 광투과율이 낮아지고, 저조도에서 광투과율이 높아진다. 상기 저감도 신호, 고감도 신호의 2종류를 얻을 수 있다. 따라서 제 1 실시 형태에 기재한 이유에서의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있다.
예를 들면, 신호 처리부에서의 신호 처리로서 감마 보정 처리 및 자동 게인 제어 처리가 이루어진다.
본 실시 형태에서는, 포토크로믹막의 전위를 모니터하지 않고, 포토크로믹막이 흡수한 전하의 신호와, 화소 센서의 출력 신호를 합성하여 신호 처리에 의해 다이내믹 레인지를 확대할 수 있다.
본 실시 형태의 신호 처리의 방식은, 포토크로믹 재료에 입사하는 광의 양을 미리 구하고 두고, 입사광량에 대해 상기 재료가 흡수하는 광량을 참조하여 센서로부터의 출력 신호와 합성하는 수법이다.
본 실시 형태에서 사용하는 포토크로믹막의 재료의 광학 특성은, 암시(暗時)는 가시 영역에 수%의 흡수를 갖는다. 거의 투과하는 것이 바람직하지만, 흡수율 0이면 재료가 착색한다.
한편, 명시(明時)에서는 단숨에 흡수 계수가 올라가는 특성이다. 이 광학 특성과, 포토 다이오드에의 입사광량을 알면, 포토크로믹 재료가 흡수한 광량을 구할 수 있다.
포토크로믹막에 입사한 광량을 모니터하는 센서는, 기판에 형성된 포토 다이오드중의 적어도 하나를, 컬러 필터 없는 대수형 센서로 치환하여 설정한다.
재료가 흡수한 광량(I)으로 하면, I=I0*t이다. 여기서 I0는 입사광량, t는 재료의 투과율이다.
이와 같이 재료가 흡수한 광량을 센서의 광강도에 더하여 신호 처리를 행함으로써 출력 신호를 합성한다. 신호 처리란, 예를 들면 감마 보정 처리나 자동 게인 제어(Auto Gain Control) 처리를 이용할 수 있다.
감마 보정 처리는 재료가 흡수한 광량과 재료의 투과율과의 관계가 비선형인 경우에 선형 관계로 보정을 행한다.
또한, 자동 게인 제어 처리는, 재료가 흡수한 광량과 재료의 투과율과의 관계를 룩 업 테이블 형식으로 보존하고 센서의 게인 조정을 행하는 것이다.
또한, 백화소의 신호를 고감도 신호로 하여 신호 처리에서 합성함에 의해 다이내믹 레인지를 확대할 수 있다.
백화소는 화각(畵角) 내에 복수 존재하고, 다른 화소부로부터 컬러 필터를 제거한 구조, 및 다른 화소로부터 컬러 필터를 제거하고, 대신에 ND 필터를 탑재한 구조의 2종류가 존재한다.
ND 필터는 그 투과율이, 확대하고 싶은 다이내믹 레인지분의 1로 설정되어 있다. 그리고, 2개의 화소중 포토크로믹 필터막에 입사하는 광량을 블랙아웃이나 포화를 하지 않은 쪽의 백화소로 모니터한다.
이와 같이, 백화소는, 명시의 포화의 알람을 내는 화소로서도 이용할 수 있다.
또한 ND 필터를 탑재하지 않은 쪽의 백화소의 포토 다이오드는 통상의 포토 다이오드이라도 좋고, 대수 변환형의 판독부를 갖는 포토 다이오드이라도 좋다.
입사광량이 통상의 센서의 포화 광량을 초과하지 않는 경우는 대수 변환형의 센서는 반드시 필요하지는 않다.
종래의 고체 촬상 장치의 다이내믹 레인지는 백색등(燈)부터 태양광까지의 60dB의 범위를 커버한다.
백화소는, 백색등부터 촛불까지의 약한 광의 신호를 정밀도 좋게 출력한다.
한편, ND 필터 부착의 화소는 태양광보다 휘도가 높은 광의 신호를 정밀도 좋게 출력한다.
이와 같이 하여 예를 들면 20dB의 다이내믹 레인지가 확대할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 확대하고 싶은 다이내믹 레인지가 20dB이였기 때문에, ND 필터의 투과율은 1/20로 한다.
도 5에는, ND 필터가 있는 경우로 되고 경우와의 다이내믹 레인지를 모식적으로 설명하는 것이고, 예를 들면 ND 필터 없는 경우의 다이내믹 레인지는 D1(D2), ND 필터가 있는 경우의 다이내믹 레인지가 D3이다. 그리고 확대하고 싶은 다이내믹 레인지가 D3-D1(D2)이다.
<제 5 실시 형태>
[고체 촬상 장치의 구성]
도 12는 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 모식적 단면도이다.
제 1 실시 형태에 대해, 포토크로믹막이 흡수한 광량을 계측하는 광량 계측부가 또한 마련되어 있는 것이 다르다.
상기를 제외하고, 실질적으로 제 1 실시 형태와 마찬가지이다.
예를 들면, 제 3 절연막(14)의 상층에, 하부 전극(15), 포토크로믹막(16), 상부 전극(17)이 적층되어 있다.
포토크로믹막(16)은, 포토 다이오드(11)에 대한 광 입사로에서 마련되고, 미리 결정된 파장 영역에서의 입사광 강도에 응하여 광투과율이 변동하는 포토크로믹 재료를 포함한다.
하부 전극(15) 및 상부 전극(17)은, 예를 들면 ITO(산화 인듐주석) 등의 투명 전극이다.
예를 들면, 상부 전극(17)상에, 각 색의 컬러 필터(18R, 18G, 18B) 및 백화소 재료(24)가 형성되어 있고, 그 상층에 온 칩 렌즈(19)가 형성되어 있다.
본 실시 형태에서는, 포토크로믹막(16)으로서, 광이 흡수하면 광전 효과에 의해 광전자가 생성되는 포토크로믹막이 사용된다. 광전자에 의한 전류 또는 그것에 기인하는 전압을 계측함으로써 광량을 계측할 수 있다.
예를 들면, 화소 영역과는 다른 영역의 반도체 기판(10)에, 산화 실리콘 등의 게이트 절연막(30) 및 폴리실리콘 등의 게이트 전극(31) 등이 형성되어 있고, 당해 게이트 전극(31)의 양측부에서의 반도체 기판(10)에 소스 드레인(32, 33)이 형성되어 있다. 또한, 예를 들면, 마찬가지로 반도체 기판(10)에, 산화 실리콘 등의 게이트 절연막(34) 및 폴리실리콘 등의 게이트 전극(35) 등이 형성되어 있고, 당해 게이트 전극(35)의 양측부에서의 반도체 기판(10)에 소스 드레인(36, 37)이 형성되어 있다.
상기한 바와 같이, 반도체 기판(10)에 MOS 트랜지스터가 구성되어 있다.
상기한 하부 전극(15)은, 소스 드레인(32) 및 게이트 전극(35)에 접속되고, 상부 전극(17)은 접지되어 있다.
또한, 소스 드레인(33, 36)은 소정의 전압이 인가된다.
상기한 광량 계측부는, 상기한 MOS 트랜지스터에 의해 구성된다.
소스 드레인(32)은, 예를 들면 CMOS 이미지 센서의 화소를 구성하는 플로팅 디퓨전에 상당한다.
게이트 전극(35)이 구성하는 MOS 트랜지스터는, 예를 들면 CMOS 이미지 센서의 화소를 구성하는 증폭 트랜지스터에 상당한다.
즉, 포토크로믹막(16)에서 생성된 광전자는 소스 드레인(32)인 플로팅 디퓨전에 축적된다. 축적된 광전하에 응하여 소스 드레인(37)으로부터 출력(S)이 출력된다.
얻어지는 신호(S)는, 상기한 포토크로믹막(16)에서 생성된 광전자에 기인하는 전압을 계측한 신호이고, 포토크로믹막(16)이 흡수한 광량을 계측할 수 있다.
또한, 게이트 전극(31)이 구성하는 MOS 트랜지스터는, 예를 들면 CMOS 이미지 센서의 화소를 구성하는 리셋 트랜지스터에 상당한다.
예를 들면, 또한, 게이트 전극(31)을 온으로 함으로써, 소스 드레인(32), 즉 플로팅 디퓨전 중의 광전하를 리셋할 수 있다.
또한, 광량 계측부에서 계측된 광량에 관한 광신호와 각 화소의 포토 다이오드에서 얻어지는 광신호를 조합시켜서, 화소에서의 화소 신호로 하는 것도 가능하다. 이 경우, 광량 계측부에서 계측된 광량에 관한 광신호와 각 화소의 포토 다이오드에서 얻어지는 광신호에 필요한 처리를 행하기 위한 도시하지 않은 신호 처리부가 또한 마련되어 있는 것으로 한다. 신호 처리부에서는, 각 신호에 대해 필요한 연산 처리가 이루어진다. 예를 들면, 각 신호에 대해 미리 결정된 정수를 곱하고, 이들의 합을 산출한다.
본 실시 형태는, 제 1 실시 형태에 대한 변형 형태로서 기재하고 있지만, 기타의 실시 형태의 어느 것에도 적용 가능하다.
본 실시 형태의 고체 촬상 장치에 의하면, 포토크로믹막은 입사하는 광의 양에 응하여 광투과율이 변동하고, 고조도에서 광투과율이 낮아지고, 저조도에서 광투과율이 높아진다. 이 때문에, 포토 다이오드로 광신호가 포화하는데 이르는 광량이 커지고, 고조도측의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있다.
<제 6 실시 형태>
[전자 기기에의 적용]
도 13은, 본 실시 형태에 관한 전자 기기인 전자 기기의 개략 구성도이다. 본 실시 형태에 관한 전자 기기는, 정지화 촬영 또는 동화 촬영 가능한 비디오 전자 기기의 예이다.
본 실시 형태에 관한 전자 기기는, 이미지 센서(고체 촬상 장치)(50)와, 광학계(51)와, 신호 처리 회로(53) 등을 갖는다.
본 실시 형태에 있어서, 상기한 이미지 센서(50)로서, 상기한 제 1 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치가 조립되어 있다.
광학계(51)는, 피사체로부터의 상광(입사광)을 이미지 센서(50)의 촬상면상에 결상시킨다. 이에 의해 이미지 센서(50) 내에 일정 기간 당해 신호 전하가 축적된다. 축적된 신호 전하는 출력 신호(Vout)로서 취출된다.
셔터 장치는, 이미지 센서(50)에의 광조사 기간 및 차광 기간을 제어한다.
화상 처리부는, 이미지 센서(50)의 전송 동작 및 셔터 장치의 셔터 동작을 제어하는 구동 신호를 공급한다. 화상 처리부로부터 공급되는 구동 신호(타이밍 신호)에 의해, 이미지 센서(50)의 신호 전송을 행한다. 신호 처리 회로(53)는, 이미지 센서(50)의 출력 신호(Vout)에 대해 여러가지의 신호 처리를 시행하여 영상 신호로서 출력한다. 신호 처리가 행해진 영상 신호는, 메모리 등의 기억 매체에 기억되고, 또는 모니터에 출력된다.
상기한 본 실시 형태에 관한 전자 기기에 의하면, 예를 들면 셀 피치가 특히 3㎛ 이하의 세대의 컬러 화상를 촬상한 고체 촬상 장치를 갖는 전자 기기에 있어서, 수광면에 입사하는 광의 광 간섭 강도의 편차를 저감하고, 색 얼룩을 억제할 수 있다.
상기한 실시 형태에서는, 가시광의 광량에 응한 신호 전하를 물리량으로서 검지하는 단위 화소가 행렬형상으로 배치되여 이루어지는 이미지 센서(50)에 적용한 경우를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이미지 센서(50)에의 적용으로 한정되는 것이 아니다. 화소 어레이부의 화소열마다 칼럼 회로를 배치하여 이루어지는 칼럼 방식의 고체 촬상 장치 전반에 대해 적용 가능하다.
또한, 본 발명은, 가시광의 입사광량의 분포를 검지하여 화상으로서 촬상하는 고체 촬상 장치에의 적용으로 한하지 않는다. 적외선이나 X선, 또는 입자 등의 입사량의 분포를 화상으로서 촬상하는 고체 촬상 장치나, 광의의 의미로서, 압력이나 정전용량 등, 다른 물리량의 분포를 검지하여 화상으로서 촬상하는 지문 검출 센서 등의 고체 촬상 장치(물리량 분포 검지 장치) 전반에 대해 적용 가능하다.
또한, 본 발명은, 고체 촬상 장치에의 적용으로 한정되는 것이 아니고, 디지털 스틸 전자 기기나 비디오 전자 기기, 휴대 전화기 등의 촬상 기능을 갖는 전자 기기 등에 적용 가능하다. 또한, 전자 기기에 탑재된 상기 모듈형상의 형태, 즉 전자 기기 모듈을 촬상 장치로 하는 경우도 있다.
비디오 전자 기기나 디지털 스틸 전자 기기, 나아가서는 휴대 전화기 등의 모바일 기기용 전자 기기 모듈 등의 촬상 장치에 있어서, 그 고체 촬상 장치로서 선술한 실시 형태에 관한 이미지 센서(50)를 이용할 수 있다.
본 발명은 상기한 설명으로 한정되지 않는다.
예를 들면, 실시 형태에서는 CMOS 센서와 CCD 장치의 어느 것에도 적용할 수 있다.
그 밖에, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 여러가지의 변경이 가능하다.
10 : 반도체 기판 11R, 11G, 11B, 11W : 포토 다이오드
12 : 제 1 절연막 13 : 제 2 절연막
14 : 제 3 절연막 15 : 하부 전극
16 : 포토크로믹막 17 : 상부 전극
18R, 18G, 18B : 컬러 필터 19 : 온 칩 렌즈
24 : 백화소 재료 30, 34 : 게이트 절연막
31, 35 : 게이트 전극 32, 33, 36, 37 : 소스 드레인
40 : 신호 처리부 50 : 이미지 센서
51 : 광학계 53 : 신호 처리 회로
S : 신호 R1, R2 : 적화소
G1, G2 : 녹화소 B1, B2 : 청화소
W1, W2 : 백화소 CS1, CS2 : 화소조
12 : 제 1 절연막 13 : 제 2 절연막
14 : 제 3 절연막 15 : 하부 전극
16 : 포토크로믹막 17 : 상부 전극
18R, 18G, 18B : 컬러 필터 19 : 온 칩 렌즈
24 : 백화소 재료 30, 34 : 게이트 절연막
31, 35 : 게이트 전극 32, 33, 36, 37 : 소스 드레인
40 : 신호 처리부 50 : 이미지 센서
51 : 광학계 53 : 신호 처리 회로
S : 신호 R1, R2 : 적화소
G1, G2 : 녹화소 B1, B2 : 청화소
W1, W2 : 백화소 CS1, CS2 : 화소조
Claims (20)
- 매트릭스형상으로 배치된 적화소, 녹화소, 청화소 및 백화소로 구분하여 포토 다이오드가 형성된 수광면을 갖는 반도체 기판과;
상기 적화소, 상기 녹화소 및 상기 청화소의 각 형성 영역의 상기 포토 다이오드에 대한 광 입사로에서 상기 반도체 기판상에 형성된, 적색, 녹색 및 청색의 파장 영역의 광을 각각 투과하는 컬러 필터와;
적어도 일부의 상기 백화소의 형성 영역의 상기 포토 다이오드에 대한 광 입사로에서 상기 반도체 기판상에 형성되고, 미리 결정된 파장 영역에서의 입사광 강도에 응하여 광투과율이 변동하는 포토크로믹 재료를 포함하는 포토크로믹막을 가지며,
상기 백화소에서 얻어지는 화소 신호가 전 화소에 대해 판독되는 기간인 1프레임보다, 상기 포토크로믹막의 광투과율의 반감기가 짧고,
상기 포토크로믹막이 흡수한 광량을 계측하는 광량 계측부가 또한 마련되어 있고,
상기 수광면에, 상기 포토크로믹막이 형성된 백화소를 포함하는 제 1 화소조와, 상기 포토크로믹막이 형성되지 않은 백화소를 포함하는 제 2 화소조가 교대로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 포토크로믹막이, 적어도 일부의 상기 적화소, 상기 녹화소 및 상기 청화소의 각 형성 영역의 상기 포토 다이오드에 대한 광 입사로에서 상기 반도체 기판상에서도 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1 화소조와 상기 제 2 화소조 각각이, 하나의 적화소, 하나의 녹화소, 하나의 청화소 및 하나의 백화소를 포함하고, 상기 제 1 화소조 각각에 대해 공통의 포토크로믹막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 화소조와 상기 제 2 화소조 각각이, 하나의 열로 나열하여 배치되어 있는 화소로 이루어지고, 상기 제 1 화소조 각각에 대해 공통의 포토크로믹막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 화소조와 상기 제 2 화소조 각각이, 복수의 열로 나열하여 배치되어 있는 화소로 이루어지고, 상기 제 1 화소조 각각에 대해 공통의 포토크로믹막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 수광면 모든 화소에서 공통의 포토크로믹막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 포토크로믹막이 형성된 백화소에서의 상기 포토 다이오드가, 당해 포토 다이오드에 생성된 광전하에 대응하는 광신호의 값을 대수 변환하여 출력하는 출력부를 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 광량 계측부에서 계측된 광량에 관한 광신호와 각 화소의 상기 포토 다이오드에서 얻어지는 광신호를 조합시켜서, 상기 화소에서의 화소 신호로 하는 신호 처리부가 또한 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 포토크로믹막이 광을 흡수한 때에 생기는 광신호를 리셋하는 리셋부가 또한 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제 2항에 있어서,
상기 포토크로믹막은 상기 컬러 필터가 투과하는 파장 영역에 대응하여 다른 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제 2항에 있어서,
상기 포토크로믹막은 상기 컬러 필터가 투과하는 파장 영역에 의하지 않고 동일한 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제 2항에 있어서,
상기 포토크로믹막과 상기 컬러 필터가 동일한 막으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제 10항에 있어서,
상기 신호 처리부에서의 신호 처리로서 감마 보정 처리 및 자동 게인 제어 처리가 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 포토크로믹막은 가시광 영역의 입사광 강도에 응하여 광투과율이 변하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 포토크로믹막의 가시광 영역에서의 광투과율은 입사광량이 많을 때보다 적을 때의 쪽이 높은 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 포토크로믹막의 가시광 영역에서의 광투과율은 입사광량에 응하여 연속적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 제 1항에 있어서,
포토크로믹 재료가 헥사아릴비스이미다졸 유도체인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치. - 고체 촬상 장치와;
상기 고체 촬상 장치의 촬상부에 입사광을 유도하는 광학계와;
상기 고체 촬상 장치의 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 가지며,
상기 고체 촬상 장치는,
매트릭스형상으로 배치된 적화소, 녹화소, 청화소 및 백화소로 구분하여 포토 다이오드가 형성된 수광면을 갖는 반도체 기판과;
상기 적화소, 상기 녹화소 및 상기 청화소의 각 형성 영역의 상기 포토 다이오드에 대한 광 입사로에서 상기 반도체 기판상에 형성된, 적색, 녹색 및 청색의 파장 영역의 광을 각각 투과하는 컬러 필터와;
적어도 일부의 상기 백화소의 형성 영역의 상기 포토 다이오드에 대한 광 입사로에서 상기 반도체 기판상에 형성되고, 미리 결정된 파장 영역에서의 입사광 강도에 응하여 광투과율이 변동하는 포토크로믹 재료를 포함하는 포토크로믹막을 가지며,
상기 백화소에서 얻어지는 화소 신호가 전 화소에 대해 판독되는 기간인 1프레임보다, 상기 포토크로믹막의 광투과율의 반감기가 짧고,
상기 포토크로믹막이 흡수한 광량을 계측하는 광량 계측부가 또한 마련되어 있고,
상기 수광면에, 상기 포토크로믹막이 형성된 백화소를 포함하는 제 1 화소조와, 상기 포토크로믹막이 형성되지 않은 백화소를 포함하는 제 2 화소조가 교대로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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