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JP2011250299A - Imaging element unit and imaging apparatus - Google Patents

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JP2011250299A
JP2011250299A JP2010123109A JP2010123109A JP2011250299A JP 2011250299 A JP2011250299 A JP 2011250299A JP 2010123109 A JP2010123109 A JP 2010123109A JP 2010123109 A JP2010123109 A JP 2010123109A JP 2011250299 A JP2011250299 A JP 2011250299A
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JP
Japan
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unit
photoelectric conversion
image sensor
reflectance
luminance
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Application number
JP2010123109A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaru Shintani
大 新谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging element unit capable of suppressing charge saturation while enhancing photosensitivity.SOLUTION: An imaging element unit 100 comprises: a photoelectric conversion part 114; a plurality of movable mirrors 121; and a drive unit 125. The photoelectric conversion part 114 comprises a plurality of photoelectric conversion elements 119 arranged in a matrix state to convert light into charge. The plurality of movable mirrors 121 arranged in a matrix state reflects transmission light through the photoelectric conversion part 114 toward the photoelectric conversion part 114. The drive unit 125 is provided so that an angle of the movable mirrors 121 against the photoelectric conversion part 114 is individually changeable.

Description

ここに開示されている技術は、光を電気信号に変換する撮像素子ユニットおよびそれを備えた撮像装置に関する。   The technology disclosed herein relates to an imaging element unit that converts light into an electrical signal and an imaging apparatus including the imaging element unit.

従来より、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complimentary Metal Oxide Semiconductor)のように、受光した光を光電変換によって電気信号に変換する撮像素子が知られている。
この種の撮像素子として、例えば、表面照射型の撮像素子が用いられている。表面照射型撮像素子は、一般的に、半導体プロセスによってSi基板上に形成された多層構造を有している。例えば、フォトダイオードにより構成された光電変換部、回路、マスク、カラーフィルタおよびマイクロレンズが順にSi基板上に形成されている。光電変換部上には絶縁層が形成されており、絶縁層内に回路およびマスクが格子状に形成されている。マイクロレンズに入射した光は、カラーフィルタを透過し、回路およびマスクの間を通って光電変換部に到達する。光電変換部は複数の光電変換素子を有しており、光電変換部に到達した光は各光電変換素子により電気信号に変換される。
2. Description of the Related Art Conventionally, imaging devices that convert received light into electrical signals by photoelectric conversion, such as CCD (Charge Coupled Device) and CMOS (Complimentary Metal Oxide Semiconductor), are known.
As this type of image sensor, for example, a front-illuminated image sensor is used. A front-illuminated image sensor generally has a multilayer structure formed on a Si substrate by a semiconductor process. For example, a photoelectric conversion unit composed of a photodiode, a circuit, a mask, a color filter, and a microlens are sequentially formed on the Si substrate. An insulating layer is formed on the photoelectric conversion portion, and circuits and masks are formed in a lattice pattern in the insulating layer. The light incident on the microlens passes through the color filter, passes between the circuit and the mask, and reaches the photoelectric conversion unit. The photoelectric conversion unit has a plurality of photoelectric conversion elements, and light reaching the photoelectric conversion unit is converted into an electric signal by each photoelectric conversion element.

以上に説明した表面照射型撮像素子では、できるだけ受光面積を確保できるように回路は細く形成されている。光電変換部の総面積を基準にすると、回路を細く形成することで、例えば60%強の開口率を確保することができる。
しかし、撮像素子のサイズが同じ場合、撮像素子の高画素化に伴い、1画素に対応する光電変換素子の面積が小さくなり、その結果、各光電変換素子の受光量が低下する。半導体プロセスの微細化によって開口率は維持されているものの、光電変換素子の受光量の低下に伴い、撮像素子の受光感度が低下してしまう。
そこで、いわゆる裏面照射型撮像素子が提案されている。裏面照射型撮像素子では、Si基板が光電変換部の近傍まで、もしくは、光電変換部が露出するまで研削されている。前述の表面照射型ではSi基板が撮像素子の裏側に配置されているのに対して、裏面照射型では、研削された面が入射側として使用されるので、光電変換部の裏側(出射側)に回路およびマスクが配置されることになる。したがって、撮像素子の開口率を100%にすることができ、受光感度を高めることができる。
In the surface irradiation type imaging device described above, the circuit is formed to be thin so as to secure a light receiving area as much as possible. When the total area of the photoelectric conversion portion is used as a reference, an aperture ratio of, for example, a little over 60% can be ensured by forming the circuit thin.
However, when the size of the image sensor is the same, the area of the photoelectric conversion element corresponding to one pixel becomes smaller as the number of pixels of the image sensor increases, and as a result, the amount of light received by each photoelectric conversion element decreases. Although the aperture ratio is maintained by miniaturization of the semiconductor process, the light receiving sensitivity of the image pickup device is lowered with a decrease in the amount of light received by the photoelectric conversion device.
Therefore, a so-called back-illuminated image sensor has been proposed. In the back-illuminated image sensor, the Si substrate is ground to the vicinity of the photoelectric conversion unit or until the photoelectric conversion unit is exposed. In the above-described surface irradiation type, the Si substrate is disposed on the back side of the imaging device, whereas in the back side irradiation type, the ground surface is used as the incident side, so the back side (exit side) of the photoelectric conversion unit A circuit and a mask are arranged in the circuit. Therefore, the aperture ratio of the image sensor can be set to 100%, and the light receiving sensitivity can be increased.

特開2005−353996号公報JP 2005-353996 A

Si基板を研削して製造されるので、裏面照射型撮像素子は非常に薄くなる。したがって、強度確保のためにSi基板などの支持基板を入射側と反対側に張り合わせることも提案されている。この場合、Si基板は反射率が高いので、光電変換部を透過した光がSi基板で反射し光電変換素子に再度入射する。その結果、例えば、裏面照射型撮像素子の受光感度は表面照射型撮像素子の受光感度の2倍以上に向上する。
しかし、裏面照射型では、結果としてISO感度が高くなりすぎてしまい、高輝度撮影においては、光電変換素子で電荷が飽和してしまう場合も少なくない。この場合、画像上では、いわゆる白飛び(Blown out highlights)が発生する。したがって、撮像素子の分野では、受光感度を高めることに加えて、電荷の飽和を抑制することも求められている。
Since it is manufactured by grinding the Si substrate, the back-illuminated image sensor is very thin. Therefore, it has also been proposed to bond a support substrate such as a Si substrate on the side opposite to the incident side in order to ensure strength. In this case, since the Si substrate has a high reflectance, the light transmitted through the photoelectric conversion unit is reflected by the Si substrate and is incident again on the photoelectric conversion element. As a result, for example, the light receiving sensitivity of the back-side illuminated image sensor is improved to at least twice that of the front surface illuminated image sensor.
However, with the back-illuminated type, as a result, the ISO sensitivity becomes too high, and in high-intensity photography, the charge is often saturated with the photoelectric conversion element. In this case, so-called whiteout (Blown out highlights) occurs on the image. Therefore, in the field of imaging devices, in addition to increasing the light receiving sensitivity, it is also required to suppress charge saturation.

ここに開示される撮像素子ユニットは、光電変換部と、複数の反射光学素子と、駆動ユニットと、を備えている。光電変換部は、マトリックス状に配置され光を電荷に変換する複数の光電変換素子と、複数の光電変換素子により形成され入射光を受ける受光面と、を有している。複数の反射光学素子は、マトリックス状に配置されており、光電変換部の透過光を光電変換部に向けて反射する。駆動ユニットは、各反射光学素子の光電変換部に対する角度を個別に変更可能に設けられている。
この撮像素子ユニットでは、各光電変換素子の透過光が反射光学素子により光電変換部へ反射されるので、光電変換素子に入射するトータルの光量を増やすことができ、受光感度を高めることができる。
それに加えて、複数の反射光学素子の光電変換部に対する角度を駆動ユニットにより個別に変更することができるので、各光電変換素子に入射する反射光量を反射光学素子ごとに調整することができる。これにより、光電変換素子に入射するトータルの光量を光電変換素子ごとに調整することができ、電荷の飽和を抑制することが可能となる。
The image sensor unit disclosed herein includes a photoelectric conversion unit, a plurality of reflective optical elements, and a drive unit. The photoelectric conversion unit includes a plurality of photoelectric conversion elements that are arranged in a matrix and converts light into electric charges, and a light receiving surface that is formed by the plurality of photoelectric conversion elements and receives incident light. The plurality of reflective optical elements are arranged in a matrix and reflect light transmitted through the photoelectric conversion unit toward the photoelectric conversion unit. The drive unit is provided so that the angle of each reflective optical element with respect to the photoelectric conversion unit can be individually changed.
In this imaging element unit, the transmitted light of each photoelectric conversion element is reflected by the reflective optical element to the photoelectric conversion unit, so that the total amount of light incident on the photoelectric conversion element can be increased and the light receiving sensitivity can be increased.
In addition, since the angle of the plurality of reflective optical elements with respect to the photoelectric conversion unit can be individually changed by the drive unit, the amount of reflected light incident on each photoelectric conversion element can be adjusted for each reflective optical element. As a result, the total amount of light incident on the photoelectric conversion element can be adjusted for each photoelectric conversion element, and charge saturation can be suppressed.

この撮像素子ユニットであれば、受光感度を高めつつ電荷の飽和を抑制することが可能となる。また、この撮像素子ユニットを用いた撮像装置であれば、高感度かつ広ダイナミックレンジの撮影が可能となる。   With this imaging element unit, it is possible to suppress charge saturation while increasing the light receiving sensitivity. In addition, an imaging apparatus using this imaging element unit can perform imaging with high sensitivity and a wide dynamic range.

デジタルカメラの概略構成図Schematic configuration diagram of digital camera デジタルカメラの概略ブロック図Schematic block diagram of digital camera 撮像素子ユニットの概略断面図Schematic sectional view of the image sensor unit 撮像素子ユニットの概略断面図Schematic sectional view of the image sensor unit 撮像素子ユニットの部分平面図Partial plan view of image sensor unit 撮影時の動作フローチャートFlow chart for shooting 撮影時の動作フローチャートFlow chart for shooting (A)および(B)平均輝度および反射率の関係を示すグラフ(A) and (B) A graph showing the relationship between average luminance and reflectance

<デジタルカメラの構成>
図1を用いてデジタルカメラ1について説明する。
デジタルカメラ1(撮像装置の一例)は、レンズ交換式のデジタルカメラであり、交換レンズユニット2と、カメラ本体3と、を有している。なお、このデジタルカメラ1はクイックリターンミラーを有していないが、従来のデジタル一眼レフカメラのようにクイックリターンミラーが搭載されていてもよい。
(1)交換レンズユニット
図1に示すように、交換レンズユニット2は、レンズマウント95と、光学系Oと、レンズコントローラ40と、絞り調節ユニット73と、ズームリングユニット83と、フォーカスリングユニット88と、フォーカス調節ユニット72と、を有している。
<Configuration of digital camera>
The digital camera 1 will be described with reference to FIG.
A digital camera 1 (an example of an imaging device) is an interchangeable lens digital camera, and includes an interchangeable lens unit 2 and a camera body 3. Although the digital camera 1 does not have a quick return mirror, a quick return mirror may be mounted like a conventional digital single lens reflex camera.
(1) Interchangeable Lens Unit As shown in FIG. 1, the interchangeable lens unit 2 includes a lens mount 95, an optical system O, a lens controller 40, an aperture adjustment unit 73, a zoom ring unit 83, and a focus ring unit 88. And a focus adjustment unit 72.

レンズマウント95は、カメラ本体3のボディーマウント4に装着可能に設けられており、レンズ側接点91を有している。光学系Oは、例えばズームレンズ系であり、被写体の光学像を形成する。光学系Oはフォーカス調節のためのフォーカスレンズLを有している。
絞り調節ユニット73は、絞りユニット62と、絞り駆動制御部42と、を有している。絞りユニット62は、絞り羽根を有する絞り機構(図示せず)と、絞り機構を駆動する絞り駆動モータ(図示せず)と、を含んでおり、光学系Oの絞り値を変更可能に設けられている。絞り駆動制御部42はレンズコントローラ40から送られる指令に基づいて絞りユニット62を制御する。
レンズコントローラ40は、CPU(図示せず)、ROM40bおよびRAM40aを有しており、ROM40bに格納されているプログラムがCPU10cに読み込まれることで、様々な機能を実現し得る。例えば、レンズコントローラ40は、位置検出センサ67(後述)の検出信号によりフォーカスレンズLの絶対位置を把握することができる。また、レンズコントローラ40は、リニアポジションセンサ87(後述)の検出結果に基づいて光学系Oの焦点距離を算出することができる。ROM40bは、不揮発性メモリであり、電力供給が停止している状態でも記憶している情報を保持できる。ROM40bには、例えば交換レンズユニット2に関する情報(レンズ情報)が格納されている。レンズコントローラ40はレンズ側接点91を介してボディーコントローラ10(後述)と情報の送受信が可能である。
The lens mount 95 is provided so as to be attachable to the body mount 4 of the camera body 3 and has a lens side contact 91. The optical system O is a zoom lens system, for example, and forms an optical image of a subject. The optical system O has a focus lens L for focus adjustment.
The aperture adjustment unit 73 includes an aperture unit 62 and an aperture drive control unit 42. The aperture unit 62 includes an aperture mechanism (not shown) having aperture blades and an aperture drive motor (not shown) that drives the aperture mechanism, and is provided so that the aperture value of the optical system O can be changed. ing. The aperture drive control unit 42 controls the aperture unit 62 based on a command sent from the lens controller 40.
The lens controller 40 includes a CPU (not shown), a ROM 40b, and a RAM 40a, and various functions can be realized by reading a program stored in the ROM 40b into the CPU 10c. For example, the lens controller 40 can grasp the absolute position of the focus lens L from a detection signal of a position detection sensor 67 (described later). Further, the lens controller 40 can calculate the focal length of the optical system O based on the detection result of a linear position sensor 87 (described later). The ROM 40b is a non-volatile memory, and can retain stored information even when power supply is stopped. For example, information (lens information) related to the interchangeable lens unit 2 is stored in the ROM 40b. The lens controller 40 can transmit / receive information to / from a body controller 10 (described later) via a lens side contact 91.

図1に示すように、ズームリングユニット83は、ズームリング84と、リニアポジションセンサ87と、を有している。リニアポジションセンサ87は、ズームリング84の回転位置および回転方向を検出し、検出結果を所定の周期でレンズコントローラ40に送信する。レンズコントローラ40は、リニアポジションセンサ87の検出結果に基づいて光学系Oの焦点距離を算出し、算出した焦点距離を所定の周期でボディーコントローラ10に送信する。このように、ボディーコントローラ10は光学系Oの焦点距離を把握することができる。
フォーカスリングユニット88は、フォーカスリング89と、フォーカスリング角度検出部90と、を有している。フォーカスリング角度検出部90は、フォーカスリング89の回転角度および回転方向を検出し、検出結果を所定の周期でレンズコントローラ40に送信する。マニュアルフォーカスモードでは、レンズコントローラ40はフォーカスリング角度検出部90の検出結果をフォーカス駆動制御部41(後述)に送信し、フォーカス駆動制御部41はこの検出結果に基づいてフォーカスモータ64(後述)を制御する。
As shown in FIG. 1, the zoom ring unit 83 includes a zoom ring 84 and a linear position sensor 87. The linear position sensor 87 detects the rotation position and rotation direction of the zoom ring 84 and transmits the detection result to the lens controller 40 at a predetermined cycle. The lens controller 40 calculates the focal length of the optical system O based on the detection result of the linear position sensor 87, and transmits the calculated focal length to the body controller 10 at a predetermined cycle. Thus, the body controller 10 can grasp the focal length of the optical system O.
The focus ring unit 88 includes a focus ring 89 and a focus ring angle detection unit 90. The focus ring angle detection unit 90 detects the rotation angle and rotation direction of the focus ring 89 and transmits the detection result to the lens controller 40 at a predetermined cycle. In the manual focus mode, the lens controller 40 transmits the detection result of the focus ring angle detection unit 90 to a focus drive control unit 41 (described later), and the focus drive control unit 41 controls the focus motor 64 (described later) based on the detection result. Control.

図1および図2に示すように、フォーカス調節ユニット72は、フォーカスリング89の操作に応じて、あるいは、算出されたデフォーカス量に応じて、フォーカスレンズLを駆動する。フォーカス調節ユニット72は、フォーカスモータ64と、位置検出センサ67と、フォーカス駆動制御部41と、を有している。フォーカスモータ64はフォーカスレンズLを光学系Oの光軸AZに沿った方向に駆動する。位置検出センサ67はフォーカスレンズLの位置を検出する。フォーカス駆動制御部41はレンズコントローラ40からの指令に基づいてフォーカスモータ64を制御する。
(2)カメラ本体
図1および図2に示すように、カメラ本体3は、ボディーマウント4と、画像取得部35と、表示ユニット36と、ファインダユニット38と、操作ユニット39と、ボディーコントローラ10(制御部の一例)と、画像記録部18と、画像記録制御部19と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the focus adjustment unit 72 drives the focus lens L in accordance with the operation of the focus ring 89 or in accordance with the calculated defocus amount. The focus adjustment unit 72 includes a focus motor 64, a position detection sensor 67, and a focus drive control unit 41. The focus motor 64 drives the focus lens L in a direction along the optical axis AZ of the optical system O. The position detection sensor 67 detects the position of the focus lens L. The focus drive control unit 41 controls the focus motor 64 based on a command from the lens controller 40.
(2) Camera Body As shown in FIGS. 1 and 2, the camera body 3 includes a body mount 4, an image acquisition unit 35, a display unit 36, a finder unit 38, an operation unit 39, and a body controller 10 ( An example of a control unit), an image recording unit 18, and an image recording control unit 19 are provided.

図1に示すように、ボディーマウント4は、交換レンズユニット2のレンズマウント95が装着される部分であり、レンズ側接点91と電気的に接続可能なボディー側接点92を有している。ボディーマウント4およびレンズマウント95を介して、カメラ本体3は交換レンズユニット2とデータの送受信が可能である。例えば、ボディーコントローラ10は、ボディーマウント4およびレンズマウント95を介して露光同期信号などの制御信号をレンズコントローラ40に送信する。また、ボディーコントローラ10は、ボディーマウント4およびレンズマウント95を介して交換レンズユニット2に関するレンズ情報をレンズコントローラ40から取得することができる。
図1に示すように、操作ユニット39は、例えば、電源スイッチ25と、レリーズボタン30と、撮影モード切り換えダイヤル26と、を有している。電源スイッチ25はデジタルカメラ1あるいはカメラ本体3の電源の入切を行うために設けられている。レリーズボタン30は、半押し操作と全押し操作が可能な2段式のスイッチであり、撮影の際にユーザーによって操作される。ボディーコントローラ10はレリーズボタン30の半押しおよび全押し操作を検出することができる。ユーザーがレリーズボタン30を半押し操作すると、例えば、測光処理、測距処理および焦点検出処理を開始する。ユーザーがレリーズボタン30を全押し操作すると、画像取得部35で被写体の画像データが取得される。
As shown in FIG. 1, the body mount 4 is a portion to which the lens mount 95 of the interchangeable lens unit 2 is attached, and has a body side contact 92 that can be electrically connected to the lens side contact 91. The camera body 3 can transmit and receive data to and from the interchangeable lens unit 2 via the body mount 4 and the lens mount 95. For example, the body controller 10 transmits a control signal such as an exposure synchronization signal to the lens controller 40 via the body mount 4 and the lens mount 95. Further, the body controller 10 can acquire lens information regarding the interchangeable lens unit 2 from the lens controller 40 via the body mount 4 and the lens mount 95.
As shown in FIG. 1, the operation unit 39 includes, for example, a power switch 25, a release button 30, and a shooting mode switching dial 26. The power switch 25 is provided to turn on / off the power of the digital camera 1 or the camera body 3. The release button 30 is a two-stage switch that can be pressed halfway and fully, and is operated by the user during shooting. The body controller 10 can detect half-pressing and full-pressing operations of the release button 30. When the user presses the release button 30 halfway, for example, photometry processing, distance measurement processing, and focus detection processing are started. When the user fully operates the release button 30, the image acquisition unit 35 acquires the image data of the subject.

撮影モード切り換えダイヤル26は、いわゆるライブビューモードで撮影するか否かを切り換えるために設けられている。撮影モード切り換えダイヤル26を操作することで、ファインダ接眼窓9をのぞいて撮影するのか、あるいは、液晶モニタ20を見ながら撮影するのか、を選択することができる。
図1および図2に示すように、画像取得部35は、撮像素子ユニット100と、シャッターユニット33と、シャッター制御部31と、画像処理部11と、タイミングジェネレータ12と、を有している。
図1および図2に示すように、撮像素子ユニット100は、撮像素子110と、反射ユニット120と、を有している。撮像素子110、例えばCMOSイメージセンサであり、光学系Oにより形成される光学像を電気信号に変換する。撮像素子ユニット100の詳細については後述する。なお、撮像素子110はCCDイメージセンサなどの他の撮像素子であってもよい。
The shooting mode switching dial 26 is provided for switching whether to shoot in a so-called live view mode. By operating the shooting mode switching dial 26, it is possible to select whether to shoot through the viewfinder eyepiece window 9 or to shoot while looking at the liquid crystal monitor 20.
As shown in FIGS. 1 and 2, the image acquisition unit 35 includes an image sensor unit 100, a shutter unit 33, a shutter control unit 31, an image processing unit 11, and a timing generator 12.
As shown in FIGS. 1 and 2, the image sensor unit 100 includes an image sensor 110 and a reflection unit 120. The imaging device 110 is a CMOS image sensor, for example, and converts an optical image formed by the optical system O into an electrical signal. Details of the image sensor unit 100 will be described later. The image sensor 110 may be another image sensor such as a CCD image sensor.

図1に示すように、シャッターユニット33は撮像素子ユニット100の露光状態を調節する。シャッター制御部31はボディーコントローラ10からの指令に基づいてシャッターユニット33を制御する。シャッターユニット33およびシャッター制御部31により露光時間が調節される。
画像処理部11は撮像素子ユニット100の撮像素子110(後述)から出力される電気信号に所定の画像処理を施す。具体的には図2に示すように、画像処理部11は、アナログ信号処理部13と、A/D変換部14と、デジタル信号処理部15と、バッファメモリ16と、画像圧縮部17と、を有している。撮像素子110から出力された電気信号は、アナログ信号処理部13から、A/D変換部14、デジタル信号処理部15、バッファメモリ16および画像圧縮部17へと、順次送られて処理される。
As shown in FIG. 1, the shutter unit 33 adjusts the exposure state of the image sensor unit 100. The shutter control unit 31 controls the shutter unit 33 based on a command from the body controller 10. The exposure time is adjusted by the shutter unit 33 and the shutter control unit 31.
The image processing unit 11 performs predetermined image processing on an electrical signal output from an image sensor 110 (described later) of the image sensor unit 100. Specifically, as shown in FIG. 2, the image processing unit 11 includes an analog signal processing unit 13, an A / D conversion unit 14, a digital signal processing unit 15, a buffer memory 16, an image compression unit 17, have. The electrical signal output from the image sensor 110 is sequentially sent from the analog signal processing unit 13 to the A / D conversion unit 14, the digital signal processing unit 15, the buffer memory 16, and the image compression unit 17 for processing.

アナログ信号処理部13は、撮像素子110から出力される電気信号にガンマ処理等のアナログ信号処理を施す。A/D変換部14は、アナログ信号処理部13から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号処理部15は、A/D変換部14によりデジタル信号に変換された画像信号に対してノイズ除去や輪郭強調等のデジタル信号処理を施す。バッファメモリ16は、RAMであり、画像信号を画像データとして一旦記憶する。バッファメモリ16に記憶された画像データは、画像圧縮部17から画像記録部18へと、順次送られて処理される。バッファメモリ16に記憶された画像データは、画像記録制御部19の命令により読み出されて、画像圧縮部17に送信される。画像圧縮部17に送信された画像データは、画像記録制御部19の命令に従って圧縮処理される。画像データは、この圧縮処理により、元のデータより小さなデータサイズになる。画像データの圧縮方法として、例えば1フレームの画像データ毎に圧縮するJPEG(Joint Photographic Experts Group)方式が用いられる。その後、圧縮された画像データは、画像記録制御部19により画像記録部18に記録される。また、ユーザーによってRAWデータによる記録が選択された場合は、画像圧縮部17をスルーして画像記録部18にRAWデータを記録することも可能である。   The analog signal processing unit 13 performs analog signal processing such as gamma processing on the electrical signal output from the image sensor 110. The A / D conversion unit 14 converts the analog signal output from the analog signal processing unit 13 into a digital signal. The digital signal processing unit 15 performs digital signal processing such as noise removal and edge enhancement on the image signal converted into a digital signal by the A / D conversion unit 14. The buffer memory 16 is a RAM and temporarily stores an image signal as image data. The image data stored in the buffer memory 16 is sequentially sent from the image compression unit 17 to the image recording unit 18 for processing. The image data stored in the buffer memory 16 is read by an instruction from the image recording control unit 19 and transmitted to the image compression unit 17. The image data transmitted to the image compression unit 17 is compressed in accordance with an instruction from the image recording control unit 19. The image data has a smaller data size than the original data by this compression processing. As a method for compressing image data, for example, a JPEG (Joint Photographic Experts Group) method for compressing each frame of image data is used. Thereafter, the compressed image data is recorded in the image recording unit 18 by the image recording control unit 19. In addition, when recording by RAW data is selected by the user, it is possible to record the RAW data in the image recording unit 18 through the image compression unit 17.

タイミングジェネレータ12は撮像素子110を駆動するためのタイミング信号を生成する。本実施形態では、撮像素子110のフレームレートは30〔fps〕とする。
なお、デジタルカメラ1では、オートフォーカス方式として、撮像素子ユニット100で生成された画像データを利用するコントラスト検出方式(コントラストAFともいう)が採用されている。コントラスト検出方式を用いることにより、高精度なフォーカス調節を実現することができる。
ボディーコントローラ10は、カメラ本体3の中枢を司る制御装置であり、操作ユニット39に入力された操作情報に応じて、デジタルカメラ1の各部を制御する。具体的には図2に示すように、ボディーコントローラ10にはCPU10c、ROM10b、RAM10aが搭載されており、ROM10bに格納されたプログラムがCPU10cに読み込まれることで、ボディーコントローラ10は様々な機能を実現することができる。例えば、ボディーコントローラ10は、オートフォーカスのための演算処理機能および反射ユニット120を制御する機能を有している。ボディーコントローラ10の詳細については後述する。
The timing generator 12 generates a timing signal for driving the image sensor 110. In this embodiment, the image sensor 110 has a frame rate of 30 [fps].
Note that the digital camera 1 employs a contrast detection method (also referred to as contrast AF) that uses image data generated by the image sensor unit 100 as an autofocus method. By using the contrast detection method, highly accurate focus adjustment can be realized.
The body controller 10 is a control device that controls the center of the camera body 3, and controls each part of the digital camera 1 according to operation information input to the operation unit 39. Specifically, as shown in FIG. 2, the body controller 10 includes a CPU 10c, a ROM 10b, and a RAM 10a, and the body controller 10 realizes various functions by reading a program stored in the ROM 10b into the CPU 10c. can do. For example, the body controller 10 has an arithmetic processing function for autofocus and a function for controlling the reflection unit 120. Details of the body controller 10 will be described later.

図1および図2に示すように、表示ユニット36は、液晶モニタ20と、表示制御部21と、ファインダユニット38と、を有している。液晶モニタ20は、表示制御部21からの指令に基づいて、画像記録部18あるいはバッファメモリ16に記録された画像信号を可視画像として表示する。つまり、液晶モニタ20には、撮像素子110で生成された電気信号に基づく画像が表示される。液晶モニタ20での表示形態としては、画像信号のみを可視画像として表示する表示形態や、画像信号と撮影時の情報とを可視画像として表示する表示形態が考えられる。
図1に示すように、ファインダユニット38は、撮像素子110により取得された画像を表示する液晶ファインダ8と、背面に設けられたファインダ接眼窓9と、を有している。ユーザーは、ファインダ接眼窓9を覗くことで液晶ファインダ8に表示された画像を視認することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the display unit 36 includes a liquid crystal monitor 20, a display control unit 21, and a finder unit 38. The liquid crystal monitor 20 displays the image signal recorded in the image recording unit 18 or the buffer memory 16 as a visible image based on a command from the display control unit 21. That is, the liquid crystal monitor 20 displays an image based on the electrical signal generated by the image sensor 110. As a display form on the liquid crystal monitor 20, a display form in which only an image signal is displayed as a visible image and a display form in which the image signal and information at the time of photographing are displayed as a visible image are conceivable.
As shown in FIG. 1, the finder unit 38 includes a liquid crystal finder 8 that displays an image acquired by the image sensor 110 and a finder eyepiece window 9 provided on the back surface. The user can view the image displayed on the liquid crystal finder 8 by looking through the finder eyepiece window 9.

図2に示すように、画像記録部18は、画像記録制御部19の命令に基づいて、画像データと記録すべき所定の情報とを関連付けて静止画ファイルまたは動画ファイルを作成する。さらに、画像記録部18は、画像記録制御部19の命令に基づいて、静止画ファイルまたは動画ファイルを記録する。画像記録部18は、例えば内部メモリやメモリカードなどの記録媒体である。なお、画像信号とともに記録すべき所定の情報には、例えば、画像を撮影した際の日時、焦点距離情報、シャッタースピード情報、絞り値情報および撮影モード情報が含まれる。
<撮像素子ユニット>
ここで、撮像素子ユニット100の構造について詳細に説明する。図1から図3に示すように、撮像素子ユニット100は、撮像素子110と、反射ユニット120と、を有している。
As illustrated in FIG. 2, the image recording unit 18 creates a still image file or a moving image file by associating image data with predetermined information to be recorded based on a command from the image recording control unit 19. Further, the image recording unit 18 records a still image file or a moving image file based on a command from the image recording control unit 19. The image recording unit 18 is a recording medium such as an internal memory or a memory card. Note that the predetermined information to be recorded together with the image signal includes, for example, the date and time when the image was shot, focal length information, shutter speed information, aperture value information, and shooting mode information.
<Image sensor unit>
Here, the structure of the image sensor unit 100 will be described in detail. As shown in FIGS. 1 to 3, the image sensor unit 100 includes an image sensor 110 and a reflection unit 120.

(1)撮像素子
撮像素子110は、裏面照射型撮像素子であり、光学系Oから出射した光を受光可能な位置に配置されている。図3および図4に示すように、撮像素子110は、光電変換部114と、補強ガラス111と、回路部118と、カラーフィルタ113と、マイクロレンズ112と、背面マスク117(遮光部の一例)と、を有している。
光電変換部114は、半導体材料で構成されており、入射する光に対して光電変換を行う。光電変換部114は、マトリックス状に配置された複数の光電変換素子119と、隣接する光電変換素子119の境界を形成する分離領域116と、を有している。後述するように、カラーフィルタ113が光電変換部114の前面側(入射側)に設けられているので、各光電変換素子119には赤色(R)、緑色(G)、青色(B)のうち1色の光しか入射しない。光電変換部114は光を受ける受光面119aを有している。
(1) Image Sensor The image sensor 110 is a back-illuminated image sensor, and is disposed at a position where it can receive light emitted from the optical system O. As shown in FIGS. 3 and 4, the image sensor 110 includes a photoelectric conversion unit 114, a reinforcing glass 111, a circuit unit 118, a color filter 113, a microlens 112, and a back mask 117 (an example of a light shielding unit). And have.
The photoelectric conversion unit 114 is made of a semiconductor material and performs photoelectric conversion on incident light. The photoelectric conversion unit 114 includes a plurality of photoelectric conversion elements 119 arranged in a matrix and a separation region 116 that forms a boundary between adjacent photoelectric conversion elements 119. As will be described later, since the color filter 113 is provided on the front side (incident side) of the photoelectric conversion unit 114, each photoelectric conversion element 119 has red (R), green (G), and blue (B). Only one color of light is incident. The photoelectric conversion unit 114 has a light receiving surface 119a that receives light.

光電変換素子119は、例えばフォトダイオードから構成されており、光を電気信号(電荷)に変換する。一般に、フォトダイオードにおいて、n型半導体で形成された領域(図示せず)の上にp型半導体の膜(図示せず)が形成されている。本実施形態では、光電変換素子119は、フォトダイオードとしてのn型半導体およびp型半導体が形成された領域に対応している。
図3から図5に示すように、分離領域116は、光電変換素子119の間に設けられており、格子状に設けられている。分離領域116の形成方法としては、光電変換素子119と同様に半導体プロセスを用いることができる。分離領域116に形成される半導体層の構造は、光電変換素子119に形成された半導体層の構造と異なっているので、光電変換素子119で生成された電荷は、隣接する光電変換素子119に伝達されない。このように、分離領域116は複数の光電変換素子119を分離している。
The photoelectric conversion element 119 is composed of, for example, a photodiode, and converts light into an electric signal (charge). In general, in a photodiode, a p-type semiconductor film (not shown) is formed on a region (not shown) made of an n-type semiconductor. In the present embodiment, the photoelectric conversion element 119 corresponds to a region where an n-type semiconductor and a p-type semiconductor as photodiodes are formed.
As shown in FIGS. 3 to 5, the separation region 116 is provided between the photoelectric conversion elements 119 and is provided in a lattice shape. As a method for forming the isolation region 116, a semiconductor process can be used as in the photoelectric conversion element 119. Since the structure of the semiconductor layer formed in the separation region 116 is different from the structure of the semiconductor layer formed in the photoelectric conversion element 119, the charge generated by the photoelectric conversion element 119 is transmitted to the adjacent photoelectric conversion element 119. Not. As described above, the separation region 116 separates the plurality of photoelectric conversion elements 119.

光電変換部114の入射側には基板層130が配置されている。基板層130は研削された後に残ったSi基板の一部である。撮像素子110は裏面照射型であるため、光電変換部114、回路部118および絶縁層118cがSi基板上に形成された後に、Si基板が裏側(図3および図4の上側)から研削される。この結果、Si基板の一部である基板層130が光電変換部114の入射側に残る。
回路部118は、光電変換素子119で生成された電気信号(電荷)を画像処理部11に出力するための伝送路を形成しており、分離領域116に沿って格子状に配置されている。格子状に設けられているので、回路部118は概ね正方形の複数の開口118dを有している。具体的には、回路部118は、電気回路118aと、マスク118bと、を有している。電気回路118aは、トランジスタおよび信号線を含んでおり、分離領域116に沿って格子状に配置されている。マスク118bは、電気回路118aを覆っており、電気回路118aと同様に格子状に配置されている。撮像素子110が裏面照射型であるため、回路部118は光電変換部114の裏側(出射側)に配置されている。回路部118は光電変換素子119と反射ユニット120との間に配置されている。より詳細には、光電変換素子119と反射ユニット120との間には絶縁層118cが形成されており、回路部118は絶縁層118c内に形成されている。
A substrate layer 130 is disposed on the incident side of the photoelectric conversion unit 114. The substrate layer 130 is a part of the Si substrate remaining after being ground. Since the imaging element 110 is a back-illuminated type, the Si substrate is ground from the back side (the upper side in FIGS. 3 and 4) after the photoelectric conversion unit 114, the circuit unit 118, and the insulating layer 118c are formed on the Si substrate. . As a result, the substrate layer 130 which is a part of the Si substrate remains on the incident side of the photoelectric conversion unit 114.
The circuit unit 118 forms a transmission path for outputting the electric signal (charge) generated by the photoelectric conversion element 119 to the image processing unit 11, and is arranged in a grid along the separation region 116. Since the circuit portion 118 is provided in a lattice shape, the circuit portion 118 has a plurality of substantially square openings 118d. Specifically, the circuit unit 118 includes an electric circuit 118a and a mask 118b. The electric circuit 118 a includes transistors and signal lines, and is arranged in a lattice pattern along the isolation region 116. The mask 118b covers the electric circuit 118a, and is arranged in a lattice pattern similarly to the electric circuit 118a. Since the imaging element 110 is a backside illumination type, the circuit unit 118 is arranged on the back side (outgoing side) of the photoelectric conversion unit 114. The circuit unit 118 is disposed between the photoelectric conversion element 119 and the reflection unit 120. More specifically, an insulating layer 118c is formed between the photoelectric conversion element 119 and the reflection unit 120, and the circuit unit 118 is formed in the insulating layer 118c.

回路部118の反射ユニット120側には、背面マスク117が配置されている。背面マスク117は、反射ユニット120で反射された光が隣接する光電変換素子119に入射するのを防止するために設けられており、回路部118と同様に、格子状に形成されている。背面マスク117は、概ね正方形の複数の開口117aを有しており、絶縁層118cの反射ユニット120に設けられている。光軸AZに平行な方向から見た場合、回路部118および背面マスク117は重なり合っている。背面マスク117を設けることにより、図4に示すように光電変換素子119の透過光が可動ミラー121(後述)により反射されて隣接する光電変換素子119へ入射するのを防止できる。
カラーフィルタ113は、ベイヤー配列の原色フィルタであり、光電変換部114の入射側に配置されている。より詳細には、カラーフィルタ113は基板層130の入射側に形成されている。基板層130がカラーフィルタ113と光電変換部114との間に配置されていると言うこともできる。カラーフィルタ113は、複数の赤色フィルタRと、複数の緑色フィルタGと、複数の青色フィルタBと、を有している。赤色フィルタRは、赤色以外の色の可視光波長域よりも赤色の可視光波長域の方が透過率が高いフィルタである。緑色フィルタGは、緑色以外の色の可視光波長域よりも緑色の可視光波長域の方が透過率が高いフィルタである。青色フィルタBは、青色以外の色の可視光波長域よりも青色の可視光波長域の方が透過率が高いフィルタである。
A back mask 117 is disposed on the reflection unit 120 side of the circuit unit 118. The back mask 117 is provided to prevent the light reflected by the reflection unit 120 from entering the adjacent photoelectric conversion element 119, and is formed in a lattice shape like the circuit unit 118. The back mask 117 has a plurality of substantially square openings 117a and is provided in the reflection unit 120 of the insulating layer 118c. When viewed from a direction parallel to the optical axis AZ, the circuit unit 118 and the back mask 117 overlap each other. By providing the back mask 117, it is possible to prevent the transmitted light of the photoelectric conversion element 119 from being reflected by the movable mirror 121 (described later) and entering the adjacent photoelectric conversion element 119 as shown in FIG.
The color filter 113 is a Bayer array primary color filter and is arranged on the incident side of the photoelectric conversion unit 114. More specifically, the color filter 113 is formed on the incident side of the substrate layer 130. It can also be said that the substrate layer 130 is disposed between the color filter 113 and the photoelectric conversion unit 114. The color filter 113 includes a plurality of red filters R, a plurality of green filters G, and a plurality of blue filters B. The red filter R is a filter having a higher transmittance in the visible light wavelength region of red than in the visible light wavelength region of colors other than red. The green filter G is a filter having a higher transmittance in the green visible light wavelength region than in the visible light wavelength region of colors other than green. The blue filter B is a filter having a higher transmittance in the visible light wavelength region of blue than in the visible light wavelength region of colors other than blue.

赤色フィルタR、緑色フィルタGおよび青色フィルタBはマトリックス状に配置されている。具体的には図5に示すように、2行2列に配置された赤色フィルタR、2つ緑色フィルタGおよび青色フィルタBを1つの単位領域Qとした場合、複数の単位領域Qがマトリックス状に配置されている。単位領域Qにおいて、2つの緑色フィルタGは対角に配置されている。本実施形態では、赤色フィルタR、緑色フィルタGおよび青色フィルタBのうちいずれか1つのフィルタが1つの光電変換素子119に対応する位置に配置されている。つまり、1つの単位領域Qは4画素分の光電変換素子119に対応している。なお、カラーフィルタ113は補色フィルタでもよい。
マイクロレンズ112は、混色を防止あるいは抑制するためのレンズであり、カラーフィルタ113の入射側に配置されている。カラーフィルタ113がマイクロレンズ112と光電変換部114との間に配置されている、と言うこともできる。マイクロレンズ112は各赤色フィルタR、各緑色フィルタGおよび各青色フィルタBに対応する複数のレンズ部112aを有している。各レンズ部112aは対応するフィルタに光が正しく入射するように集光する。マイクロレンズ112により光電変換部114を効率よく照射することができる。
The red filter R, green filter G, and blue filter B are arranged in a matrix. Specifically, as shown in FIG. 5, when the red filter R, the two green filters G, and the blue filter B arranged in two rows and two columns are set as one unit region Q, a plurality of unit regions Q are arranged in a matrix. Is arranged. In the unit region Q, the two green filters G are arranged diagonally. In the present embodiment, any one of the red filter R, the green filter G, and the blue filter B is disposed at a position corresponding to one photoelectric conversion element 119. That is, one unit region Q corresponds to the photoelectric conversion element 119 for four pixels. The color filter 113 may be a complementary color filter.
The micro lens 112 is a lens for preventing or suppressing color mixing, and is disposed on the incident side of the color filter 113. It can also be said that the color filter 113 is disposed between the microlens 112 and the photoelectric conversion unit 114. The microlens 112 has a plurality of lens portions 112 a corresponding to the red filters R, the green filters G, and the blue filters B. Each lens unit 112a collects light so that light enters the corresponding filter correctly. The photoelectric conversion unit 114 can be efficiently irradiated by the micro lens 112.

補強ガラス111は撮像素子110の強度を確保するために設けられている。具体的には、補強ガラス111はマイクロレンズ112の入射側に配置されている。補強ガラス111はマイクロレンズ112に樹脂115により接着固定されている。
以上のように、撮像素子110に入射する光は、補強ガラス111、樹脂115、マイクロレンズ112、カラーフィルタ113および光電変換部114を順に透過する。光電変換部114の透過光の一部は、電荷に変換され、残りの透過光は、回路部118および背面マスク117の間を通って反射ユニット120に入射する。
(2)反射ユニット
反射ユニット120は、撮像素子110の透過光を撮像素子110に向けて反射するためのユニットであり、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)の一種である。本実施形態では、反射ユニット120は、いわゆるDMD(Digital Micromirror Device)から構成されている。具体的には図3および図4に示すように、反射ユニット120は、複数の可動ミラー121(反射光学素子の一例)と、複数の可動ミラー121を駆動する駆動ユニット125と、を有している。
The reinforcing glass 111 is provided to ensure the strength of the image sensor 110. Specifically, the reinforcing glass 111 is disposed on the incident side of the microlens 112. The reinforcing glass 111 is bonded and fixed to the microlens 112 with a resin 115.
As described above, the light incident on the image sensor 110 passes through the reinforcing glass 111, the resin 115, the microlens 112, the color filter 113, and the photoelectric conversion unit 114 in order. Part of the transmitted light from the photoelectric conversion unit 114 is converted into electric charges, and the remaining transmitted light passes between the circuit unit 118 and the back mask 117 and enters the reflection unit 120.
(2) Reflection unit The reflection unit 120 is a unit for reflecting the transmitted light of the image sensor 110 toward the image sensor 110, and is a kind of MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). In the present embodiment, the reflection unit 120 is configured by a so-called DMD (Digital Micromirror Device). Specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, the reflection unit 120 includes a plurality of movable mirrors 121 (an example of a reflection optical element) and a drive unit 125 that drives the plurality of movable mirrors 121. Yes.

複数の可動ミラー121は、マトリックス状に配置されており、光電変換部114の透過光を光電変換部114に向けて反射する。可動ミラー121は、例えばアルミなどの金属で形成された正方形のプレートであり、反射面121aを有している。各可動ミラー121は、4つの光電変換素子119を透過した光を受光可能に配置されている。各可動ミラー121は、受光面119aに直交する方向(光軸AZに平行な方向)に回路部118を挟んで光電変換部114の出射面と向かい合うように配置されている。
図3から図5に示すように、本実施形態では、1つの可動ミラー121は4つの光電変換素子119に対応するように配置されている。また、1つの可動ミラー121は、カラーフィルタ113の1つの単位領域Q(対角に配置された2つの緑色フィルタG、1つの赤色フィルタRおよび1つの青色フィルタB)に対応するように配置されている。つまり、4画素に対して1つの可動ミラー121が配置されている。
The plurality of movable mirrors 121 are arranged in a matrix and reflect light transmitted through the photoelectric conversion unit 114 toward the photoelectric conversion unit 114. The movable mirror 121 is a square plate made of a metal such as aluminum and has a reflecting surface 121a. Each movable mirror 121 is disposed so as to be able to receive light transmitted through the four photoelectric conversion elements 119. Each movable mirror 121 is disposed so as to face the emission surface of the photoelectric conversion unit 114 across the circuit unit 118 in a direction orthogonal to the light receiving surface 119a (a direction parallel to the optical axis AZ).
As shown in FIGS. 3 to 5, in the present embodiment, one movable mirror 121 is disposed so as to correspond to four photoelectric conversion elements 119. In addition, one movable mirror 121 is arranged so as to correspond to one unit region Q (two green filters G, one red filter R, and one blue filter B arranged diagonally) of the color filter 113. ing. That is, one movable mirror 121 is arranged for four pixels.

複数の可動ミラー121は第1ピッチP1でマトリックス状に配置されている。一方、複数の光電変換素子119は、第2ピッチP2でマトリックス状に配置されている。ここでは、第1ピッチP1は可動ミラー121の中心同士の間隔を意味しており、第2ピッチP2は光電変換素子119の中心同士の間隔を意味している。本実施形態では、第1ピッチP1は、第2ピッチP2よりも大きく設定されており、第2ピッチP2の2倍となっている。
駆動ユニット125は、半導体製造工程によって製作されるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)の一種であり、各可動ミラー121の光電変換部114に対する角度を個別に変更可能である。駆動ユニット125は、複数の可動ミラー121の光電変換部114と反対側に配置されている。駆動ユニット125は、CMOS基板124と、CMOS基板124上に設けられた複数のアクチュエータ126と、を有している。
The plurality of movable mirrors 121 are arranged in a matrix at the first pitch P1. On the other hand, the plurality of photoelectric conversion elements 119 are arranged in a matrix at the second pitch P2. Here, the first pitch P1 means the interval between the centers of the movable mirror 121, and the second pitch P2 means the interval between the centers of the photoelectric conversion elements 119. In the present embodiment, the first pitch P1 is set to be larger than the second pitch P2, and is twice the second pitch P2.
The drive unit 125 is a kind of MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) manufactured by a semiconductor manufacturing process, and the angle of each movable mirror 121 with respect to the photoelectric conversion unit 114 can be individually changed. The drive unit 125 is disposed on the opposite side of the plurality of movable mirrors 121 from the photoelectric conversion unit 114. The drive unit 125 includes a CMOS substrate 124 and a plurality of actuators 126 provided on the CMOS substrate 124.

各アクチュエータ126は可動ミラー121ごとに設けられている。図4に示すように、アクチュエータ126は可動ミラー121を第1状態E1および第2状態E2に保持することができる。図4に示すように、第1状態E1は可動ミラー121の反射面121aが受光面119aと平行な状態であり、第2状態E2は可動ミラー121の反射面121aが受光面119aに対して所定角度(例えば、10度)だけ傾いている状態である。第1状態E1では、光電変換素子119の透過光の全部あるいはほとんどは可動ミラー121で反射されて、透過してきた光電変換素子119に背面から再入射する。一方、図4に示すように、第2状態E2では、光電変換素子119の透過光の一部は、背面マスク117および回路部118のマスク118bに遮られて、どの光電変換素子119にも再入射しない。このように、第2状態E2での再入射光量は、第1状態E1での再入射光量よりも少なくなるので、光量が多い場合は、可動ミラー121を第2状態E2で保持することで、光電変換素子119に入射するトータルの光量を減らすことができる。   Each actuator 126 is provided for each movable mirror 121. As shown in FIG. 4, the actuator 126 can hold the movable mirror 121 in the first state E1 and the second state E2. As shown in FIG. 4, in the first state E1, the reflecting surface 121a of the movable mirror 121 is parallel to the light receiving surface 119a, and in the second state E2, the reflecting surface 121a of the movable mirror 121 is predetermined with respect to the light receiving surface 119a. In this state, it is inclined by an angle (for example, 10 degrees). In the first state E1, all or most of the transmitted light of the photoelectric conversion element 119 is reflected by the movable mirror 121 and reenters the transmitted photoelectric conversion element 119 from the back surface. On the other hand, as shown in FIG. 4, in the second state E2, a part of the transmitted light of the photoelectric conversion element 119 is blocked by the back mask 117 and the mask 118b of the circuit unit 118, and reappears in any photoelectric conversion element 119. Not incident. Thus, since the re-incident light amount in the second state E2 is smaller than the re-incident light amount in the first state E1, when the light amount is large, by holding the movable mirror 121 in the second state E2, The total amount of light incident on the photoelectric conversion element 119 can be reduced.

さらに、アクチュエータ126の駆動速度は非常に高速であり、第1状態E1から第2状態E2に切り替えるのに例えば約10〔μsec〕しか必要としない。したがって、可動ミラー121を高速駆動しながら単位時間あたりの第1状態E1および第2状態E2の割合を調整することで、各可動ミラー121での反射率を別個に、かつ、概ね無段階で調整することができる。例えば、反射率とアクチュエータ126の駆動パターンとの関係をボディーコントローラ10のROM10bに予め記憶しておくことで、反射率に基づいてアクチュエータ126の駆動パターンを算出することができる。各可動ミラー121の反射率は、後述する反射率設定部51gにより設定される。
なお、アナログ制御により、アクチュエータ126の駆動角度を多段階あるいは無段階に調整可能としてもよい。
Furthermore, the driving speed of the actuator 126 is very high, and only about 10 [μsec] is required to switch from the first state E1 to the second state E2. Therefore, by adjusting the ratio of the first state E1 and the second state E2 per unit time while driving the movable mirror 121 at a high speed, the reflectance at each movable mirror 121 is adjusted separately and substantially in a stepless manner. can do. For example, by storing the relationship between the reflectance and the drive pattern of the actuator 126 in advance in the ROM 10b of the body controller 10, the drive pattern of the actuator 126 can be calculated based on the reflectance. The reflectance of each movable mirror 121 is set by a reflectance setting unit 51g described later.
It should be noted that the driving angle of the actuator 126 may be adjusted in multiple steps or steplessly by analog control.

図3〜図5に示すように、アクチュエータ126は、ヒンジ部128と、1対の支持部127と、ヨーク122と、1対の電極123と、を有している。ヒンジ部128は、細長いプレート状の部分であり、1対の支持部127により両端を支持されている。ヨーク122には可動ミラー121が固定されている。電極123はヨーク122を駆動するための静電引力を生成する。各電極123はCMOS基板124上に配置されている。CMOS基板124を介して電極123へ電圧を供給すると、電極123とヨーク122との間で静電引力が発生する。この静電引力によりヨーク122の端部が電極123側に引き寄せられ、可動ミラー121が第2状態E2で保持されるようになっている。電極123に電圧が供給されていない場合、ヒンジ部128の剛性により可動ミラー121は第1状態E1で保持される。電圧の供給を高速でONおよびOFFすることで、可動ミラー121を高速駆動することができ、前述のように、可動ミラー121での反射率を調整することができる。   As shown in FIGS. 3 to 5, the actuator 126 includes a hinge portion 128, a pair of support portions 127, a yoke 122, and a pair of electrodes 123. The hinge portion 128 is an elongated plate-like portion, and both ends are supported by a pair of support portions 127. A movable mirror 121 is fixed to the yoke 122. The electrode 123 generates an electrostatic attractive force for driving the yoke 122. Each electrode 123 is disposed on the CMOS substrate 124. When a voltage is supplied to the electrode 123 via the CMOS substrate 124, an electrostatic attractive force is generated between the electrode 123 and the yoke 122. The end portion of the yoke 122 is attracted toward the electrode 123 by the electrostatic attraction, and the movable mirror 121 is held in the second state E2. When no voltage is supplied to the electrode 123, the movable mirror 121 is held in the first state E1 due to the rigidity of the hinge portion 128. By turning on and off the voltage supply at high speed, the movable mirror 121 can be driven at high speed, and the reflectance at the movable mirror 121 can be adjusted as described above.

CMOS基板124は、複数のアクチュエータ126を支持しており、さらに各電極123に別個に電圧を供給可能に設けられている。CMOS基板124は、半導体材料から構成されており、光電変換部114と概ね平行に配置されている。CMOS基板124および撮像素子110は所定の間隔を保った状態でパッケージ(図示せず)に装着されている。
<ボディーコントローラ>
図2に示すように、ボディーコントローラ10は、輝度算出部51fと、選択部51bと、飽和画素検出部51cと、電荷不足画素検出部51eと、反射率設定部51gと、駆動制御部51aと、合焦演算部54と、を有している。これら各部は、プログラムにより実現される機能ブロックを示している。なお、これら各機能ブロックはそれぞれ、ソフトウェア、ハードウェア、並びに、ソフトウェアおよびハードウェアの組み合わせ、のいずれで実現されてもよい。
The CMOS substrate 124 supports a plurality of actuators 126 and is provided so that a voltage can be separately supplied to each electrode 123. The CMOS substrate 124 is made of a semiconductor material and is disposed substantially in parallel with the photoelectric conversion unit 114. The CMOS substrate 124 and the image sensor 110 are mounted on a package (not shown) with a predetermined interval maintained.
<Body controller>
As shown in FIG. 2, the body controller 10 includes a luminance calculation unit 51f, a selection unit 51b, a saturated pixel detection unit 51c, a charge deficient pixel detection unit 51e, a reflectance setting unit 51g, and a drive control unit 51a. And a focusing calculation unit 54. Each of these units represents a functional block realized by a program. Each of these functional blocks may be realized by software, hardware, and a combination of software and hardware.

輝度算出部51fは、画像データに基づいて、各単位領域Q(4画素)の平均輝度を算出する。輝度算出部51fで算出された各平均輝度は座標情報とともにRAM10aに一時的に格納される。
選択部51bは、輝度算出部51fにより算出された複数の平均輝度の中から、最も高い平均輝度を最高輝度Bmaxとして選択する。選択部51bにより選択された最高輝度Bmaxは座標情報とともにRAM10aに一時的に格納される。また、選択部51bは、輝度算出部51fにより算出された複数の平均輝度の中から、最も低い平均輝度を最低輝度Bminとして選択する。選択部51bにより選択された最低輝度Bminは座標情報とともにRAM10aに一時的に格納される。なお、最高輝度Bmaxを有する単位領域Qが複数箇所存在する場合、あるいは、最低輝度Bminを有する単位領域Qが複数箇所存在する場合、最高輝度Bmaxおよび最低輝度Bminが各座標情報とともにRAM10aに格納される。
The luminance calculation unit 51f calculates the average luminance of each unit region Q (4 pixels) based on the image data. Each average luminance calculated by the luminance calculation unit 51f is temporarily stored in the RAM 10a together with the coordinate information.
The selection unit 51b selects the highest average luminance as the maximum luminance Bmax from the plurality of average luminances calculated by the luminance calculation unit 51f. The maximum luminance Bmax selected by the selection unit 51b is temporarily stored in the RAM 10a together with the coordinate information. The selection unit 51b selects the lowest average luminance as the minimum luminance Bmin from the plurality of average luminances calculated by the luminance calculation unit 51f. The minimum brightness Bmin selected by the selection unit 51b is temporarily stored in the RAM 10a together with the coordinate information. When there are a plurality of unit regions Q having the highest luminance Bmax, or when there are a plurality of unit regions Q having the lowest luminance Bmin, the highest luminance Bmax and the lowest luminance Bmin are stored in the RAM 10a together with each coordinate information. The

飽和画素検出部51cは、選択部51bにより選択された最高輝度Bmaxが所定の範囲内(第1上限輝度B1max〜第1下限輝度B1min)に収まっているか否かを判定する。最高輝度Bmaxが所定の範囲内に収まっていれば、ダイナミックレンジの高輝度側が適正なレベルに維持されている。ここで、第1上限輝度B1maxは、撮像素子110で生成される画像データで表現し得る階調の最大値よりも小さい値に設定されている。最高輝度Bmaxが第1上限輝度B1maxよりも高い場合は、最高輝度Bmaxに対応する4つの光電変換素子119の入射光量が多く電荷が飽和する可能性が高いと判断できる。また、第1下限輝度B1minは第1上限輝度B1maxよりも小さい値に設定されている。
電荷不足画素検出部51eは、選択部51bにより選択された最低輝度Bminが所定の範囲(第2上限輝度B2max〜第2下限輝度B2min)に収まっているか否かを判定する。最低輝度Bminが所定の範囲内に収まっていれば、ダイナミックレンジの低輝度側が適正なレベルに維持されている。ここで、第2下限輝度B2minは、撮像素子110で生成される画像データで表現し得る階調の最小値よりも大きい値に設定されている。最低輝度Bminが第2下限輝度B2minよりも低い場合は、最低輝度Bminに対応する4つの光電変換素子119の入射光量が少なく電荷が不足する可能性が高いと判断できる。また、第2上限輝度B2maxは第2下限輝度B2minよりも大きい値に設定されている。
The saturated pixel detection unit 51c determines whether or not the maximum luminance Bmax selected by the selection unit 51b is within a predetermined range (first upper limit luminance B1max to first lower limit luminance B1min). If the maximum luminance Bmax is within a predetermined range, the high luminance side of the dynamic range is maintained at an appropriate level. Here, the first upper limit luminance B1max is set to a value smaller than the maximum value of the gradation that can be expressed by the image data generated by the image sensor 110. When the maximum brightness Bmax is higher than the first upper limit brightness B1max, it can be determined that there is a high possibility that the incident light amount of the four photoelectric conversion elements 119 corresponding to the maximum brightness Bmax is large and the charge is saturated. Further, the first lower limit luminance B1min is set to a value smaller than the first upper limit luminance B1max.
The charge deficient pixel detection unit 51e determines whether or not the minimum luminance Bmin selected by the selection unit 51b is within a predetermined range (second upper limit luminance B2max to second lower limit luminance B2min). If the minimum luminance Bmin is within a predetermined range, the low luminance side of the dynamic range is maintained at an appropriate level. Here, the second lower limit luminance B2min is set to a value larger than the minimum gradation value that can be expressed by the image data generated by the image sensor 110. When the minimum luminance Bmin is lower than the second lower limit luminance B2min, it can be determined that there is a high possibility that the amount of incident light of the four photoelectric conversion elements 119 corresponding to the minimum luminance Bmin is small and the charge is insufficient. Further, the second upper limit luminance B2max is set to a value larger than the second lower limit luminance B2min.

反射率設定部51gは、飽和画素検出部51cにより最高輝度Bmaxが第1上限輝度B1maxよりも高いと判断された場合、最高輝度Bmaxに対応する可動ミラー121の反射率を最小値(最小反射率Rmin)に設定する。また、反射率設定部51gは、電荷不足画素検出部51eにより最低輝度Bminが第2下限輝度B2minよりも低いと判断された場合、最低輝度Bminに対応する可動ミラー121の反射率を最大値(最大反射率Rmax)に設定する。
さらに、反射率設定部51gは、最高輝度Bmaxに対応する単位領域Qおよび最低輝度Bminに対応する単位領域Q以外の単位領域Qにおいて、各可動ミラー121の反射率を算出する。具体的には、反射率設定部51gは、最高輝度Bmax、最低輝度Bmin、最高輝度Bmaxに対応する単位領域Qの反射率および最低輝度Bminに対応する単位領域Qの反射率に基づいて、各単位領域Qの平均輝度に対応する反射率を算出する。本実施形態では、直線補間を用いて反射率設定部51gにより反射率が算出される。
When the saturation pixel detection unit 51c determines that the maximum luminance Bmax is higher than the first upper limit luminance B1max, the reflectance setting unit 51g sets the reflectance of the movable mirror 121 corresponding to the maximum luminance Bmax to the minimum value (minimum reflectance). Rmin). The reflectance setting unit 51g sets the reflectance of the movable mirror 121 corresponding to the minimum luminance Bmin to the maximum value (when the minimum luminance Bmin is determined to be lower than the second lower limit luminance B2min by the insufficient charge pixel detection unit 51e. Maximum reflectance Rmax).
Further, the reflectance setting unit 51g calculates the reflectance of each movable mirror 121 in the unit region Q other than the unit region Q corresponding to the highest luminance Bmax and the unit region Q corresponding to the lowest luminance Bmin. Specifically, the reflectivity setting unit 51g determines the maximum brightness Bmax, the minimum brightness Bmin, the reflectivity of the unit area Q corresponding to the maximum brightness Bmax, and the reflectivity of the unit area Q corresponding to the minimum brightness Bmin. The reflectance corresponding to the average luminance of the unit region Q is calculated. In the present embodiment, the reflectance is calculated by the reflectance setting unit 51g using linear interpolation.

ここで、反射率とは、可動ミラー121の反射光のうち単位時間あたりに光電変換素子119に再入射する光の割合を表している。前述のように、駆動ユニット125のアクチュエータ126により、可動ミラー121は第1状態E1および第2状態E2の2種類の状態で保持可能となっている。したがって、第1状態E1および第2状態E2を高速で切り替えて、単位時間あたりの第1状態E1および第2状態E2の割合を変えることで、反射率を調整することができる。例えば、第1状態E1の反射率は約100%、第2状態E2の反射率は約10%である。
なお、反射率という概念を積極的に用いていない場合でも、可動ミラー121の高速切り替えにより時分割強度変調を行っていれば、反射率を設定していることになる。
駆動制御部51aは反射率設定部51gにより設定あるいは算出された反射率に応じて各アクチュエータ126を制御する。ROM10bには反射率に応じた可動ミラー121の駆動パターンが予め格納されている。駆動制御部51aはこの駆動パターンに基づいて、反射率設定部51gで設定された各可動ミラー121の反射率に応じて反射ユニット120の各アクチュエータ126を個別に制御する。
Here, the reflectance represents the proportion of light that re-enters the photoelectric conversion element 119 per unit time in the reflected light of the movable mirror 121. As described above, the movable mirror 121 can be held in the two states of the first state E1 and the second state E2 by the actuator 126 of the drive unit 125. Therefore, the reflectance can be adjusted by switching the first state E1 and the second state E2 at high speed and changing the ratio of the first state E1 and the second state E2 per unit time. For example, the reflectance in the first state E1 is about 100%, and the reflectance in the second state E2 is about 10%.
Even when the concept of reflectance is not actively used, the reflectance is set if time-division intensity modulation is performed by high-speed switching of the movable mirror 121.
The drive control unit 51a controls each actuator 126 according to the reflectance set or calculated by the reflectance setting unit 51g. The ROM 10b stores in advance a drive pattern of the movable mirror 121 corresponding to the reflectance. Based on this drive pattern, the drive controller 51a individually controls each actuator 126 of the reflection unit 120 according to the reflectance of each movable mirror 121 set by the reflectance setting unit 51g.

合焦演算部54は画像データに基づいて合焦状態に対応するフォーカスレンズLの位置を算出する。具体的には、合焦演算部54は、画像データからAF評価値を算出し、算出したAF評価値を用いて、いわゆる山登り方式で合焦状態に対応するフォーカスレンズLの位置を求める。
<動作>
図6および図7を用いてデジタルカメラ1の動作について説明する。図6および図7は静止画撮影時の動作フローチャートを示している。
図6に示すように、例えば、デジタルカメラ1がライブビューモードなどの撮影モードに切り替えられると、反射ユニット120がリセットされる(ステップS1)。具体的には、全ての可動ミラー121が第1状態E1にセットされるように、反射率設定部51gにおいて全ての可動ミラー121の反射率が最大値に設定される。この結果、駆動制御部51aにより各アクチュエータ126が制御され、可動ミラー121が第1状態E1となる。このとき、各可動ミラー121の反射率が座標情報とともにボディーコントローラ10のRAM10aに一時的に格納される。
The focus calculation unit 54 calculates the position of the focus lens L corresponding to the focus state based on the image data. Specifically, the focus calculation unit 54 calculates an AF evaluation value from the image data, and uses the calculated AF evaluation value to obtain the position of the focus lens L corresponding to the in-focus state by a so-called hill climbing method.
<Operation>
The operation of the digital camera 1 will be described with reference to FIGS. 6 and 7 show an operation flowchart at the time of still image shooting.
As shown in FIG. 6, for example, when the digital camera 1 is switched to a shooting mode such as a live view mode, the reflection unit 120 is reset (step S1). Specifically, the reflectance of all the movable mirrors 121 is set to the maximum value in the reflectance setting unit 51g so that all the movable mirrors 121 are set to the first state E1. As a result, each actuator 126 is controlled by the drive control unit 51a, and the movable mirror 121 is in the first state E1. At this time, the reflectance of each movable mirror 121 is temporarily stored in the RAM 10a of the body controller 10 together with the coordinate information.

次に、撮像素子110により画像データが取得される(ステップS2)。具体的には、撮像素子110の電荷が一旦排出され、シャッターユニット33がシャッター制御部31により駆動される。具体的には、予め求められた露光時間だけ撮像素子110が露光されるようにシャッターユニット33が駆動される。各光電変換素子119には露光時間に応じた量だけ光が入射する。光電変換素子119の透過光は可動ミラー121により光電変換素子119に背面から再入射する。光電変換素子119では入射光量に応じて電荷が蓄積され、回路部118を介して各光電変換素子119の電荷が電気信号として撮像素子110から画像処理部11に出力される。画像処理部11では、撮像素子110から出力された電気信号に所定の処理が施され、画像データが生成される。生成された画像データはバッファメモリ16に一時的に格納される。ライブビューモードの場合、この画像データは可視画像として、例えば液晶モニタ20に表示される。   Next, image data is acquired by the image sensor 110 (step S2). Specifically, the charge of the image sensor 110 is once discharged, and the shutter unit 33 is driven by the shutter control unit 31. Specifically, the shutter unit 33 is driven so that the image sensor 110 is exposed for a predetermined exposure time. Light enters each photoelectric conversion element 119 by an amount corresponding to the exposure time. Light transmitted through the photoelectric conversion element 119 reenters the photoelectric conversion element 119 from the back surface by the movable mirror 121. The photoelectric conversion element 119 accumulates electric charges according to the amount of incident light, and the electric charge of each photoelectric conversion element 119 is output from the imaging element 110 to the image processing unit 11 via the circuit unit 118 as an electric signal. In the image processing unit 11, predetermined processing is performed on the electrical signal output from the image sensor 110 to generate image data. The generated image data is temporarily stored in the buffer memory 16. In the live view mode, this image data is displayed on the liquid crystal monitor 20, for example, as a visible image.

画像データの取得後、画像データに基づいて、各単位領域Qの平均輝度(より詳細には、4画素の平均輝度)が輝度算出部51fにより算出される(ステップS3)。各平均輝度は座標情報とともにRAM10aに一時的に格納される。
次に、これら複数の平均輝度の中から、最も高い平均輝度が最高輝度Bmaxとして選択部51bにより選択される(ステップS4)。選択された最高輝度Bmaxは座標情報とともにRAM10aに一時的に格納される。また、これら複数の平均輝度の中から、最も低い平均輝度が最低輝度Bminとして選択部51bにより選択される(ステップS5)。選択された最低輝度Bminは座標情報とともにRAM10aに一時的に格納される。
さらに、選択された最高輝度Bmaxが所定の範囲内(第1上限輝度B1max〜第1下限輝度B1min)に収まっているか否かが飽和画素検出部51cにより判定される。具体的には、飽和画素検出部51cにより最高輝度Bmaxが予め設定された第1上限輝度B1maxと比較される(ステップS6)。最高輝度Bmaxが第1上限輝度B1maxよりも高い場合は、最高輝度Bmaxに対応する単位領域Qの入射光量は光電変換素子119の電荷量が飽和してしまうほど多い、と判断できる。したがって、最高輝度Bmaxに対応する可動ミラー121での反射率が反射率設定部51gにより最小値に設定される(ステップS7A、図8(B)参照)。具体的には、ROM10bに予め格納された最小反射率Rminが新たな反射率として座標情報とともにRAM10aに一時的に格納される。最高輝度Bmaxに対応する単位領域Qが複数箇所存在する場合は、それらの単位領域Qの座標情報とともに最小反射率Rminが新たな反射率としてRAM10aに一時的に格納される。
After the image data is acquired, the average luminance of each unit region Q (more specifically, the average luminance of four pixels) is calculated by the luminance calculation unit 51f based on the image data (step S3). Each average luminance is temporarily stored in the RAM 10a together with the coordinate information.
Next, the highest average luminance is selected from the plurality of average luminances as the maximum luminance Bmax by the selection unit 51b (step S4). The selected maximum luminance Bmax is temporarily stored in the RAM 10a together with the coordinate information. Also, the lowest average luminance is selected from the plurality of average luminances as the minimum luminance Bmin by the selection unit 51b (step S5). The selected minimum luminance Bmin is temporarily stored in the RAM 10a together with the coordinate information.
Further, the saturated pixel detection unit 51c determines whether or not the selected maximum luminance Bmax is within a predetermined range (first upper limit luminance B1max to first lower limit luminance B1min). Specifically, the saturated pixel detection unit 51c compares the maximum brightness Bmax with a preset first upper limit brightness B1max (step S6). When the maximum brightness Bmax is higher than the first upper limit brightness B1max, it can be determined that the amount of incident light in the unit region Q corresponding to the maximum brightness Bmax is so large that the charge amount of the photoelectric conversion element 119 is saturated. Therefore, the reflectance at the movable mirror 121 corresponding to the maximum luminance Bmax is set to the minimum value by the reflectance setting unit 51g (see step S7A, FIG. 8B). Specifically, the minimum reflectance Rmin stored in advance in the ROM 10b is temporarily stored in the RAM 10a together with the coordinate information as a new reflectance. When there are a plurality of unit areas Q corresponding to the maximum luminance Bmax, the minimum reflectance Rmin is temporarily stored in the RAM 10a as a new reflectance together with the coordinate information of the unit areas Q.

一方、最高輝度Bmaxが第1上限輝度B1max以下の場合は、最高輝度Bmaxに対応する単位領域Qの入射光量は光電変換素子119の電荷が飽和するほど多くはない、と判断できる。この場合、飽和画素検出部51cにより最高輝度Bmaxが予め設定された第1下限輝度B1minと比較される(ステップS7B)。最高輝度Bmaxが第1下限輝度B1min以上の場合は、最高輝度Bmaxに対応する可動ミラー121での現状の反射率がそのまま用いられる。最高輝度Bmaxが予め設定された第1下限輝度B1minよりも小さい場合は、最高輝度Bmaxに対応する可動ミラー121の反射率が所定の割合で増加され、増加後の反射率が新たな反射率としてRAM10aに格納される(ステップS8、図8(A)参照)。
ステップS6、S7A、S7BおよびS8により、最高輝度Bmaxが所定の範囲内(第1上限輝度B1max〜第1下限輝度B1min)に維持されやすくなる。
On the other hand, when the maximum brightness Bmax is equal to or less than the first upper limit brightness B1max, it can be determined that the amount of incident light in the unit region Q corresponding to the maximum brightness Bmax is not so large that the charge of the photoelectric conversion element 119 is saturated. In this case, the saturated pixel detection unit 51c compares the maximum luminance Bmax with the preset first lower limit luminance B1min (step S7B). When the maximum brightness Bmax is equal to or higher than the first lower limit brightness B1min, the current reflectance at the movable mirror 121 corresponding to the maximum brightness Bmax is used as it is. When the maximum brightness Bmax is smaller than the preset first lower limit brightness B1min, the reflectance of the movable mirror 121 corresponding to the maximum brightness Bmax is increased at a predetermined rate, and the increased reflectance becomes a new reflectance. It is stored in the RAM 10a (see step S8, FIG. 8A).
By steps S6, S7A, S7B, and S8, the maximum luminance Bmax is easily maintained within a predetermined range (first upper limit luminance B1max to first lower limit luminance B1min).

最高輝度Bmaxと同様に、選択された最低輝度Bminが所定の範囲内(第2上限輝度B2max〜第2下限輝度B2min)に収まっているか否かが電荷不足画素検出部51eにより判定される。選択された最低輝度Bminが予め設定された第2下限輝度B2minと電荷不足画素検出部51eにより比較される(ステップS9)。最低輝度Bminが第2下限輝度B2minよりも低い場合は、最低輝度Bminに対応する単位領域Qの入射光量が少なすぎる、と判断できる。したがって、最低輝度Bminに対応する可動ミラー121での反射率が最大値に設定される(ステップS10A、図8(B)参照)。具体的には、ROM10bに予め設定された最大反射率Rmaxが新たな反射率として座標情報とともにRAM10aに一時的に格納される。最低輝度Bminに対応する単位領域Qが複数箇所存在する場合は、それらの単位領域Qの座標情報とともに最大反射率RmaxがRAM10aに一時的に格納される。   Similarly to the maximum luminance Bmax, the insufficient charge pixel detection unit 51e determines whether or not the selected minimum luminance Bmin is within a predetermined range (second upper limit luminance B2max to second lower limit luminance B2min). The selected minimum luminance Bmin is compared with the preset second lower limit luminance B2min by the charge-deficient pixel detection unit 51e (step S9). When the minimum luminance Bmin is lower than the second lower limit luminance B2min, it can be determined that the amount of incident light in the unit region Q corresponding to the minimum luminance Bmin is too small. Therefore, the reflectance at the movable mirror 121 corresponding to the lowest luminance Bmin is set to the maximum value (see step S10A, FIG. 8B). Specifically, the maximum reflectance Rmax preset in the ROM 10b is temporarily stored in the RAM 10a together with the coordinate information as a new reflectance. When there are a plurality of unit areas Q corresponding to the minimum luminance Bmin, the maximum reflectance Rmax is temporarily stored in the RAM 10a together with the coordinate information of the unit areas Q.

一方、最低輝度Bminが第2下限輝度B2min以上の場合は、最低輝度Bminに対応する4画素の入射光量が少なすぎるということはない、と判断できる。この場合、電荷不足画素検出部51eにより最低輝度Bminが予め設定された第2上限輝度B2maxと比較される(ステップS10B)。最低輝度Bminが第2上限輝度B2max以上の場合は、最低輝度Bminの4画素に対応する可動ミラー121での現状の反射率がそのまま用いられる。最低輝度Bminが予め設定された第2上限輝度B2maxよりも大きい場合は、最低輝度Bminの4画素に対応する可動ミラー121の反射率が所定の割合で減少され、減少後の反射率が新たな反射率としてRAM10aに格納される(ステップS11、図8(A)参照)。
ステップS9、S10A、S10BおよびS11により、最低輝度Bminが所定の範囲内(第2上限輝度B2max〜第2下限輝度B2min)に維持されやすくなる。
On the other hand, when the minimum luminance Bmin is equal to or higher than the second lower limit luminance B2min, it can be determined that the amount of incident light of the four pixels corresponding to the minimum luminance Bmin is not too small. In this case, the minimum luminance Bmin is compared with the preset second upper limit luminance B2max by the insufficient charge pixel detection unit 51e (step S10B). When the minimum luminance Bmin is equal to or higher than the second upper limit luminance B2max, the current reflectance at the movable mirror 121 corresponding to the four pixels with the minimum luminance Bmin is used as it is. When the minimum brightness Bmin is larger than the preset second upper limit brightness B2max, the reflectivity of the movable mirror 121 corresponding to the four pixels of the minimum brightness Bmin is decreased at a predetermined rate, and the decreased reflectivity is new. The reflectance is stored in the RAM 10a (see step S11, FIG. 8A).
By steps S9, S10A, S10B, and S11, the minimum luminance Bmin is easily maintained within a predetermined range (second upper limit luminance B2max to second lower limit luminance B2min).

さらに、最高輝度Bmaxに対応する単位領域Qおよび最低輝度Bminに対応する単位領域Q以外の単位領域Qにおいて、各可動ミラー121の反射率が反射率設定部51gにより算出される(ステップS12)。具体的には、最高輝度Bmax、最低輝度Bmin、最高輝度Bmaxに対応する単位領域Qの反射率および最低輝度Bminに対応する単位領域Qの反射率に基づいて、反射率設定部51gにより、各平均輝度Bxに対応する反射率Rxが例えば直線補間により算出される(図8(A)および図8(B)参照)。本実施形態では、反射率Rxの算出は図8(A)および図8(B)に示される一点鎖線に基づいて算出される。算出された反射率Rxは単位領域Qの座標情報とともにRAM10aに一時的に格納される。
反射率の算出後、算出された反射率に基づいて各可動ミラー121が駆動ユニット125により駆動される(ステップS13)。具体的には、駆動制御部51aにより各アクチュエータ126が制御され、可動ミラー121の第1状態E1および第2状態E2の切り替えが反射率に応じて実行される。これにより、最高輝度Bmaxおよび最低輝度Bminを所定の範囲内に保ちやすくなり、反射ユニット120を用いてダイナミックレンジが調整される。
Further, in the unit region Q other than the unit region Q corresponding to the highest luminance Bmax and the unit region Q corresponding to the lowest luminance Bmin, the reflectance of each movable mirror 121 is calculated by the reflectance setting unit 51g (step S12). Specifically, based on the reflectance of the unit region Q corresponding to the highest luminance Bmax, the lowest luminance Bmin, and the highest luminance Bmax and the reflectance of the unit region Q corresponding to the lowest luminance Bmin, the reflectance setting unit 51g The reflectance Rx corresponding to the average luminance Bx is calculated by, for example, linear interpolation (see FIGS. 8A and 8B). In the present embodiment, the reflectance Rx is calculated based on the alternate long and short dash line shown in FIGS. 8 (A) and 8 (B). The calculated reflectance Rx is temporarily stored in the RAM 10a together with the coordinate information of the unit region Q.
After calculating the reflectance, each movable mirror 121 is driven by the drive unit 125 based on the calculated reflectance (step S13). Specifically, each actuator 126 is controlled by the drive control unit 51a, and the switching between the first state E1 and the second state E2 of the movable mirror 121 is executed according to the reflectance. As a result, the maximum luminance Bmax and the minimum luminance Bmin are easily maintained within a predetermined range, and the dynamic range is adjusted using the reflection unit 120.

ここで、図8(A)および図8(B)を用いて、ステップS6〜ステップS13までの処理により得られる効果について詳細に説明する。
図8(A)に示すように、最高輝度Bmaxが第1下限輝度B1minよりも小さく、かつ、最低輝度Bminが第2上限輝度B2maxよりも大きい場合、各可動ミラー121の反射率Rxと平均輝度Bxとの関係は実線のように表現できる。最高輝度Bmaxは点P11で表現でき、最低輝度Bminは点P21で表現できる。前述のように、最高輝度Bmaxが第1下限輝度B1minよりも小さい場合、最高輝度Bmaxに対応する可動ミラー121の反射率が増加し、最低輝度Bminが第2上限輝度B2maxよりも大きい場合、最低輝度Bminに対応する可動ミラー121の反射率が減少する(ステップ7BおよびS8)。したがって、図8(A)に示すように、可動ミラー121駆動前であれば、点R11が点R12に移動し、点R21が点R22に移動する。つまり、ステップS12において反射率Rxが直線補間により算出されると、RAM10aに記憶されている平均輝度Bxと反射率Rxとの関係は一点鎖線で表現できる。
Here, the effects obtained by the processing from step S6 to step S13 will be described in detail with reference to FIGS. 8A and 8B.
As shown in FIG. 8A, when the maximum brightness Bmax is smaller than the first lower limit brightness B1min and the minimum brightness Bmin is greater than the second upper limit brightness B2max, the reflectance Rx and the average brightness of each movable mirror 121 are obtained. The relationship with Bx can be expressed as a solid line. Maximum brightness Bmax can be expressed by point P11, and minimum brightness Bmin can be expressed by point P21. As described above, when the maximum brightness Bmax is smaller than the first lower limit brightness B1min, the reflectance of the movable mirror 121 corresponding to the maximum brightness Bmax increases, and when the minimum brightness Bmin is greater than the second upper limit brightness B2max, the lowest The reflectivity of the movable mirror 121 corresponding to the brightness Bmin decreases (steps 7B and S8). Therefore, as shown in FIG. 8A, before driving the movable mirror 121, the point R11 moves to the point R12, and the point R21 moves to the point R22. That is, when the reflectance Rx is calculated by linear interpolation in step S12, the relationship between the average luminance Bx and the reflectance Rx stored in the RAM 10a can be expressed by a one-dot chain line.

さらに、ステップS13において可動ミラー121が駆動されると、反射率増加に伴い最高輝度Bmaxが増加し、反射率減少に伴い最低輝度Bminが減少する。つまり、可動ミラー121の駆動後は、点R12が点R13に移動し、点R22が点R23に移動することが期待できる。したがって、例えば、可動ミラー121の駆動後は、実際の平均輝度と反射率との関係は図8(A)に示す破線のようになり、上記の処理によりダイナミックレンジが適正なレベルに維持されることが分かる。
また、図8(B)に示すように、最高輝度Bmaxが第1上限輝度B1maxよりも大きく、かつ、最低輝度Bminが第2下限輝度B2minよりも小さい場合、各可動ミラー121の反射率Rxと平均輝度Bxとの関係は実線のように表現できる。最高輝度Bmaxは点T11で表現でき、最低輝度Bminは点T21で表現できる。前述のように、最高輝度Bmaxが第1上限輝度B1maxよりも大きい場合、最高輝度Bmaxに対応する可動ミラー121の反射率が最小反射率Rminに設定され(ステップS6およびS7A)、最低輝度Bminが第2下限輝度B2minよりも小さい場合、最低輝度Bminに対応する可動ミラー121の反射率が最大反射率Rmaxに設定される(ステップS9およびS10A)。したがって、図8(B)に示すように、可動ミラー121駆動前であれば、点T11が点T12に移動し、点T21が点T22に移動する。つまり、ステップS12において反射率Rxが直線補間により算出されると、RAM10aに記憶されている平均輝度Bxと反射率Rxとの関係は一点鎖線で表現できる。
Furthermore, when the movable mirror 121 is driven in step S13, the maximum luminance Bmax increases with an increase in reflectance, and the minimum luminance Bmin decreases with a decrease in reflectance. That is, after driving the movable mirror 121, it can be expected that the point R12 moves to the point R13 and the point R22 moves to the point R23. Therefore, for example, after the movable mirror 121 is driven, the relationship between the actual average brightness and the reflectance is as shown by the broken line in FIG. 8A, and the dynamic range is maintained at an appropriate level by the above processing. I understand that.
Further, as shown in FIG. 8B, when the maximum luminance Bmax is larger than the first upper limit luminance B1max and the minimum luminance Bmin is smaller than the second lower limit luminance B2min, the reflectance Rx of each movable mirror 121 is The relationship with the average luminance Bx can be expressed as a solid line. The maximum luminance Bmax can be expressed by a point T11, and the minimum luminance Bmin can be expressed by a point T21. As described above, when the maximum brightness Bmax is larger than the first upper limit brightness B1max, the reflectivity of the movable mirror 121 corresponding to the maximum brightness Bmax is set to the minimum reflectivity Rmin (steps S6 and S7A), and the minimum brightness Bmin is set. If it is smaller than the second lower limit luminance B2min, the reflectance of the movable mirror 121 corresponding to the lowest luminance Bmin is set to the maximum reflectance Rmax (steps S9 and S10A). Therefore, as shown in FIG. 8B, before the movable mirror 121 is driven, the point T11 moves to the point T12, and the point T21 moves to the point T22. That is, when the reflectance Rx is calculated by linear interpolation in step S12, the relationship between the average luminance Bx and the reflectance Rx stored in the RAM 10a can be expressed by a one-dot chain line.

さらに、ステップS13において可動ミラー121が駆動されると、反射率が最小反射率Rminに設定されたことに伴い最高輝度Bmaxが減少し、反射率が最大反射率Rmaxに設定されたことに伴い最低輝度Bminが増加する。つまり、可動ミラー121の駆動後は、点T12が点T13に移動し、点T22が点T23に移動することが期待できる。したがって、例えば、可動ミラー121の駆動後は、実際の平均輝度と反射率との関係は図8(B)に示す破線のようになり、上記の処理によりダイナミックレンジが適正なレベルに維持されることが分かる。
なお、HDR(High Dynamic Range)撮影を行う場合に、上記の制御に加えて、各画素の輝度情報に基づいて各画素が適正露光となるように各可動ミラー121の反射率を設定してもよい。
Furthermore, when the movable mirror 121 is driven in step S13, the maximum luminance Bmax decreases with the reflectance set to the minimum reflectance Rmin, and the minimum with the reflectance set to the maximum reflectance Rmax. The luminance Bmin increases. That is, after driving the movable mirror 121, it can be expected that the point T12 moves to the point T13 and the point T22 moves to the point T23. Therefore, for example, after the movable mirror 121 is driven, the relationship between the actual average brightness and the reflectance is as shown by the broken line in FIG. 8B, and the dynamic range is maintained at an appropriate level by the above processing. I understand that.
In addition, when performing HDR (High Dynamic Range) imaging, in addition to the above control, the reflectance of each movable mirror 121 may be set so that each pixel is properly exposed based on the luminance information of each pixel. Good.

可動ミラー121の駆動後、レリーズボタン30の状態がボディーコントローラ10により監視される(ステップS14)。レリーズボタン30が半押し操作されるまで、ステップS2〜S13の処理が繰り返される。一方、レリーズボタン30の半押し操作がボディーコントローラ10により検出されると、測光処理やフォーカシングなどの撮影準備動作が開始される(ステップS15)。
ここで、測光方式には、中央重点測光、スポット測光および分割測光など、様々な方式が存在するが、通常、適正な露出となるように、測光方式に応じて各画素の電荷量に重み付けがなされる。ここでいう適正露出とは、選択された測光方式に対応する測光領域で電荷飽和や電荷不足が発生しない状態をいう。ステップS3〜S13において反射ユニット120を利用してダイナミックレンジが適正なレベルに維持されているので、いわゆる白飛び(Blown out highlights)や黒つぶれ(Blocked up shadows)を抑制でき、測光処理の精度を高めることができるとともに、撮影画像の画質が向上する。
After the movable mirror 121 is driven, the state of the release button 30 is monitored by the body controller 10 (step S14). Steps S2 to S13 are repeated until the release button 30 is pressed halfway. On the other hand, when the half-pressing operation of the release button 30 is detected by the body controller 10, a shooting preparation operation such as photometric processing or focusing is started (step S15).
Here, there are various types of metering methods such as center-weighted metering, spot metering, and split metering.Normally, the charge amount of each pixel is weighted according to the metering method so that appropriate exposure is obtained. Made. The term “appropriate exposure” as used herein refers to a state in which charge saturation or charge shortage does not occur in the photometry area corresponding to the selected photometry method. Since the dynamic range is maintained at an appropriate level using the reflection unit 120 in steps S3 to S13, so-called whiteout (Blown out highlights) and blackout (Blocked up shadows) can be suppressed, and the accuracy of photometric processing can be improved. The image quality of the captured image can be improved.

また、フォーカシング時には、いわゆるコントラスト検出方式によるAFが行われるが、ダイナミックレンジが適正なレベルに維持されているので、AFの精度の向上も期待できる。
撮影準備動作後、レリーズボタン30の状態がボディーコントローラ10により監視される(ステップS16)。具体的には、レリーズボタン30の全押しがボディーコントローラ10により検出されると、算出されたシャッタースピードで撮像素子110により画像データが取得され、画像データに所定の処理が施された後、処理後の画像データが画像記録部18に記録される(ステップS17およびS18)。画像の記録後、ステップS2から処理が繰り返される。
なお、レリーズボタン30が全押しされずに半押しが解除されると、処理がステップS2に戻る(ステップS19)。
In focusing, AF is performed by a so-called contrast detection method. However, since the dynamic range is maintained at an appropriate level, an improvement in AF accuracy can be expected.
After the shooting preparation operation, the state of the release button 30 is monitored by the body controller 10 (step S16). Specifically, when the body controller 10 detects that the release button 30 is fully pressed, the image sensor 110 acquires image data at the calculated shutter speed, and after the image data is subjected to predetermined processing, The subsequent image data is recorded in the image recording unit 18 (steps S17 and S18). After recording the image, the process is repeated from step S2.
If the half-press is released without the release button 30 being fully pressed, the process returns to step S2 (step S19).

<特徴>
(1)以上に説明したように、この撮像素子ユニット100では、各光電変換素子119の透過光が可動ミラー121により光電変換部114へ反射されるので、光電変換素子119に入射するトータルの光量を増やすことができ、同じ入射光量に対する撮像素子110の受光感度を高めることができる。それに加えて、複数の可動ミラー121の光電変換部114に対する角度を駆動ユニット125により個別に変更することができるので、各光電変換素子119に入射する反射光量を可動ミラー121ごとに調整することができる。
したがって、この撮像素子ユニット100であれば、撮像素子110の受光感度を高めつつ電荷の飽和を抑制することができる。
<Features>
(1) As described above, in this imaging element unit 100, the transmitted light of each photoelectric conversion element 119 is reflected by the movable mirror 121 to the photoelectric conversion unit 114, so that the total amount of light incident on the photoelectric conversion element 119 And the light receiving sensitivity of the image sensor 110 for the same amount of incident light can be increased. In addition, since the angle of the plurality of movable mirrors 121 with respect to the photoelectric conversion unit 114 can be individually changed by the drive unit 125, the amount of reflected light incident on each photoelectric conversion element 119 can be adjusted for each movable mirror 121. it can.
Therefore, the image sensor unit 100 can suppress charge saturation while increasing the light receiving sensitivity of the image sensor 110.

(2)この撮像素子ユニット100では、光電変換素子119と反射ユニット120との間に回路部118が配置されているので、回路部118に遮られることなく光が光電変換素子119に入射可能となっている。したがって、光電変換素子119の入射側に回路部が配置されている場合(つまり、表面照射型撮像素子)に比べて、開口率が高まり、その結果、撮像素子110の受光感度を高めることができる。さらに、裏面照射型の撮像素子110を反射ユニット120と組み合わせることで、撮像素子110の受光感度をさらに高めることができ、夜間などの光量が少ない撮影環境でも撮影が可能となる。
(3)また、光電変換素子119と反射ユニット120との間に回路部118が配置されているので、光電変換素子119の透過光が可動ミラー121で反射して隣接する光電変換素子119に入射してしまうのを抑制できる。さらに、格子状の背面マスク117が分離領域と複数の可動ミラー121との間に配置されているので、光電変換素子119の透過光が可動ミラー121で反射して隣接する光電変換素子119に再入射してしまうのを防止できる。これらの構成により、反射ユニット120を設けることに起因して各光電変換素子119から得られる輝度情報の精度が低下するのを防止できる。
(2) In this image sensor unit 100, since the circuit unit 118 is disposed between the photoelectric conversion element 119 and the reflection unit 120, light can enter the photoelectric conversion element 119 without being blocked by the circuit unit 118. It has become. Therefore, the aperture ratio is increased as compared with the case where the circuit unit is disposed on the incident side of the photoelectric conversion element 119 (that is, the surface irradiation type imaging element), and as a result, the light receiving sensitivity of the imaging element 110 can be increased. . Further, by combining the back-illuminated imaging device 110 with the reflection unit 120, the light receiving sensitivity of the imaging device 110 can be further increased, and shooting can be performed even in a shooting environment with a small amount of light such as at night.
(3) Further, since the circuit unit 118 is disposed between the photoelectric conversion element 119 and the reflection unit 120, the transmitted light of the photoelectric conversion element 119 is reflected by the movable mirror 121 and enters the adjacent photoelectric conversion element 119. Can be suppressed. Further, since the lattice-like back mask 117 is disposed between the separation region and the plurality of movable mirrors 121, the transmitted light of the photoelectric conversion element 119 is reflected by the movable mirror 121 and reappears to the adjacent photoelectric conversion element 119. The incident can be prevented. With these configurations, it is possible to prevent the accuracy of luminance information obtained from each photoelectric conversion element 119 from being reduced due to the provision of the reflection unit 120.

(4)1つの可動ミラー121が4つの光電変換素子119の透過光を受光可能に配置されているので、可動ミラー121の数量を少なくすることができ、反射ユニット120を駆動するための演算等の処理量を低減できる。つまり、この撮像素子ユニット100では、処理速度の低減を抑制しつつ反射ユニット120により撮像素子110の受光感度を高めることができる。
(5)以上のように、撮像素子ユニット100を有するデジタルカメラ1であれば、高感度かつ広ダイナミックレンジの撮影が可能となる。
<他の実施形態>
本発明の実施形態は、前述の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の修正および変更が可能である。また、前述の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
(4) Since one movable mirror 121 is arranged so as to be able to receive the transmitted light of the four photoelectric conversion elements 119, the number of movable mirrors 121 can be reduced, calculation for driving the reflection unit 120, and the like. Can be reduced. That is, in the image sensor unit 100, the light receiving sensitivity of the image sensor 110 can be increased by the reflection unit 120 while suppressing a reduction in processing speed.
(5) As described above, with the digital camera 1 having the image sensor unit 100, high sensitivity and wide dynamic range shooting is possible.
<Other embodiments>
Embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention. The above-described embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.

(1)前述の実施形態では、静止画撮影を例に撮像素子ユニット100の動作を説明しているが、撮像素子ユニット100は静止画撮影だけでなく動画撮影にも用いることができる。つまり、撮像素子ユニット100であれば、静止画および動画撮影においてHDR(High Dynamic Range)画像の取得が可能である。
なお、撮像素子ユニット100が搭載される撮像装置としては、例えばデジタルスチルカメラ(レンズ交換式デジタルカメラも含む)、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話、カメラ付きPDAおよび監視カメラなどの画像を取得可能な装置が考えられる。
(2)前述の実施形態では、1つの可動ミラー121が4つの光電変換素子119の透過光を受光可能に配置されているが、可動ミラー121と光電変換素子119との対応関係は前述の実施形態に限定されない。例えば、可動ミラー121および光電変換素子119が1対1で配置されていてもよいし、1つの可動ミラー121が2つの光電変換素子119の透過光を受光可能に配置されていてもよい。さらに、1つの可動ミラー121が5つ以上の光電変換素子119の透過光を受光可能に配置されていてもよい。可動ミラー121および光電変換素子119が1対1で配置されている場合、第1ピッチP1は第2ピッチP2と同じとなる。
(1) In the above-described embodiment, the operation of the image sensor unit 100 is described taking still image shooting as an example, but the image sensor unit 100 can be used not only for still image shooting but also for moving image shooting. That is, with the image sensor unit 100, HDR (High Dynamic Range) images can be acquired in still image and moving image shooting.
In addition, as an imaging device in which the imaging device unit 100 is mounted, for example, a digital still camera (including a lens interchangeable digital camera), a digital video camera, a camera-equipped mobile phone, a camera-equipped PDA, and a surveillance camera can be obtained. Devices are possible.
(2) In the above-described embodiment, one movable mirror 121 is arranged so as to be able to receive the light transmitted through the four photoelectric conversion elements 119. However, the correspondence between the movable mirror 121 and the photoelectric conversion element 119 is as described above. The form is not limited. For example, the movable mirror 121 and the photoelectric conversion element 119 may be disposed on a one-to-one basis, or one movable mirror 121 may be disposed so as to be able to receive light transmitted through two photoelectric conversion elements 119. Furthermore, one movable mirror 121 may be arranged so as to be able to receive the transmitted light of five or more photoelectric conversion elements 119. When the movable mirror 121 and the photoelectric conversion element 119 are arranged on a one-to-one basis, the first pitch P1 is the same as the second pitch P2.

(3)前述の実施形態では、1つの可動ミラー121が4つの光電変換素子119の透過光を受光可能に配置されているので、4画素の平均輝度を基準に反射ユニット120を用いてダイナミックレンジを拡大しているが、1つの画素の輝度を基準にダイナミックレンジを拡大してもよい。さらに、例えば、単位領域Q内の4画素のうち緑色フィルタGに対応する2画素の平均輝度を基準に演算が行われてもよい。
(4)前述の実施形態では、画像データ全体についてダイナミックレンジの拡大処理が行われているが、例えば、ある特定の領域に対して同様の処理を行うことも考えられる。例えば、顔認識技術と組み合わせて画像データのうち特定の領域に対してダイナミックレンジの拡大処理を行ってもよい。この場合、被写体の顔の一部(例えば、頬)の白飛びを抑制あるいは防止できる。また、逆光撮影時において、背景の明るい部分の輝度を抑えつつ人物の輝度を高くすることも可能である。
(3) In the above-described embodiment, since one movable mirror 121 is disposed so as to be able to receive the transmitted light of the four photoelectric conversion elements 119, the dynamic range using the reflection unit 120 based on the average luminance of the four pixels is used. However, the dynamic range may be expanded based on the luminance of one pixel. Further, for example, the calculation may be performed on the basis of the average luminance of two pixels corresponding to the green filter G among the four pixels in the unit region Q.
(4) In the above-described embodiment, the dynamic range expansion process is performed on the entire image data. However, for example, the same process may be performed on a specific area. For example, a dynamic range expansion process may be performed on a specific area of the image data in combination with the face recognition technique. In this case, whiteout of a part of the subject's face (eg cheek) can be suppressed or prevented. In backlight photography, it is also possible to increase the brightness of a person while suppressing the brightness of a bright part of the background.

さらに、監視カメラで夜間の撮影を行う場合、通常の撮像素子ユニットを用いると発光看板や不審者の持つ懐中電灯などの影響で全体の露光が抑えられてしまい、目的とする被写体が暗くなりがちである。しかし、この撮像素子ユニット100であれば、この様な場合でも明るい領域に対応する可動ミラー121の反射率を下げることで、監視カメラとしての機能を十分に果たすことが可能となる。
(5)図6および図7に示す動作フローチャートは撮像素子ユニット100の動作を説明するための単なる一例であって、撮像素子ユニット100の動作は図6および図7に示すフローチャットに限定されない。例えば、ステップS7Aにおいて最高輝度Bmaxに対応する可動ミラー121での反射率が最小反射率Rminに設定されているが、ある特定の割合で反射率を減少させる処理であってもよい。また、ステップS10Aにおいて最低輝度Bminに対応する可動ミラー121での反射率が最大反射率Rmaxに設定されているが、ある特定の割合で反射率を増加させる処理であってもよい。
In addition, when taking pictures at night with a surveillance camera, using a normal image sensor unit reduces the overall exposure due to the effects of light emitting signs and flashlights held by suspicious individuals, and the target subject tends to be dark. It is. However, with this image sensor unit 100, even in such a case, the function as a surveillance camera can be sufficiently achieved by reducing the reflectance of the movable mirror 121 corresponding to a bright region.
(5) The operation flowchart shown in FIGS. 6 and 7 is merely an example for explaining the operation of the image sensor unit 100, and the operation of the image sensor unit 100 is not limited to the flow chat shown in FIGS. For example, although the reflectance at the movable mirror 121 corresponding to the maximum brightness Bmax is set to the minimum reflectance Rmin in step S7A, a process of reducing the reflectance at a specific ratio may be used. Further, in step S10A, the reflectance at the movable mirror 121 corresponding to the minimum luminance Bmin is set to the maximum reflectance Rmax, but a process of increasing the reflectance at a specific ratio may be used.

また、前述の実施形態では、最高輝度Bmaxおよび最低輝度Bminが所定の範囲内に収まるようにステップS6〜S11の処理が行われるが、ステップS6およびS7Aの処理だけを実行すれば、電荷の飽和を抑制することができる。
具体的には、所定の範囲内(例えば、第1上限輝度B1max〜第1下限輝度B1min)に最高輝度Bmaxが収まるように処理が行われているが、ステップS7BおよびS8の処理が省略されてもよい。この場合であっても、最高輝度Bmaxが第1上限輝度B1max以下になるように処理が行われるので、光電変換部114での電荷の飽和を抑制できる。
同様に、前述の実施形態では、所定の範囲内(例えば、第2上限輝度B2max〜第2下限輝度B2min)に最低輝度Bminが収まるように処理が行われているが、ステップS10BおよびS11が省略されてもよい。この場合であっても、最低輝度Bminが第2下限輝度B2min以上になるように処理が行われているので、光電変換部114での電荷の不足を抑制できる。
In the above-described embodiment, the processes in steps S6 to S11 are performed so that the maximum luminance Bmax and the minimum luminance Bmin are within a predetermined range. However, if only the processes in steps S6 and S7A are performed, charge saturation is performed. Can be suppressed.
Specifically, the process is performed so that the maximum brightness Bmax is within a predetermined range (for example, the first upper limit brightness B1max to the first lower limit brightness B1min), but the processes in steps S7B and S8 are omitted. Also good. Even in this case, the processing is performed so that the maximum luminance Bmax is equal to or lower than the first upper limit luminance B1max, so that the charge saturation in the photoelectric conversion unit 114 can be suppressed.
Similarly, in the above-described embodiment, the process is performed so that the minimum luminance Bmin is within a predetermined range (for example, the second upper limit luminance B2max to the second lower limit luminance B2min), but steps S10B and S11 are omitted. May be. Even in this case, since the process is performed so that the minimum luminance Bmin is equal to or higher than the second lower limit luminance B2min, the shortage of electric charge in the photoelectric conversion unit 114 can be suppressed.

上記の技術であれば、受光感度を高めつつ電荷の飽和を抑制することができるので、上記の技術は撮像装置の分野で有用である。   The technique described above is useful in the field of imaging devices because charge saturation can be suppressed while increasing the light receiving sensitivity.

1 デジタルカメラ(撮像装置の一例)
10 ボディーコントローラ(制御部の一例)
51a 駆動制御部
51b 選択部
51c 飽和画素検出部
51e 電荷不足画素検出部
51f 輝度算出部
51g 反射率設定部
100 撮像素子ユニット
110 撮像素子
111 補強ガラス
112 マイクロレンズ
113 光電変換部
114 カラーフィルタ
116 分離領域
117 背面マスク(遮光部の一例)
118 回路部
119 光電変換素子
119a 受光面
120 反射ユニット
121 可動ミラー(反射光学素子の一例)
122 ヨーク
123 電極
124 CMOS基板
125 駆動ユニット
126 アクチュエータ
127 支持部
128 ヒンジ部
1 Digital camera (an example of an imaging device)
10 Body controller (an example of control unit)
51a Drive control unit 51b Selection unit 51c Saturated pixel detection unit 51e Charge-deficient pixel detection unit 51f Luminance calculation unit 51g Reflectivity setting unit 100 Image sensor unit 110 Image sensor 111 Reinforcement glass 112 Micro lens 113 Photoelectric conversion unit 114 Color filter 116 Separation region 117 Back mask (an example of a light shielding part)
118 Circuit Unit 119 Photoelectric Conversion Element 119a Light Receiving Surface 120 Reflecting Unit 121 Movable Mirror (Example of Reflecting Optical Element)
122 Yoke 123 Electrode 124 CMOS substrate 125 Drive unit 126 Actuator 127 Support part 128 Hinge part

Claims (15)

マトリックス状に配置され光を電荷に変換する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子により形成され入射光を受ける受光面と、を有する光電変換部と、
マトリックス状に配置され前記光電変換部の透過光を前記光電変換部に向けて反射する複数の反射光学素子と、
各前記反射光学素子の前記光電変換部に対する角度を個別に変更可能な駆動ユニットと、
を備えた撮像素子ユニット。
A photoelectric conversion unit having a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a matrix and converting light into electric charges, and a light receiving surface formed by the plurality of photoelectric conversion elements and receiving incident light;
A plurality of reflective optical elements that are arranged in a matrix and reflect the light transmitted through the photoelectric conversion unit toward the photoelectric conversion unit;
A drive unit capable of individually changing an angle of each of the reflective optical elements with respect to the photoelectric conversion unit;
An image sensor unit comprising:
各前記反射光学素子は、少なくとも1つの前記光電変換部の透過光を受光可能に配置されている、
請求項1に記載の撮像素子ユニット。
Each of the reflective optical elements is disposed so as to be able to receive the transmitted light of at least one of the photoelectric conversion units,
The image sensor unit according to claim 1.
各前記反射光学素子は、2つ以上の前記光電変換素子の透過光を受光可能な位置に配置されている、
請求項1または2に記載の撮像素子ユニット。
Each of the reflective optical elements is disposed at a position capable of receiving light transmitted through two or more of the photoelectric conversion elements.
The image sensor unit according to claim 1.
前記複数の反射光学素子は、第1ピッチでマトリックス状に配置されており、
前記複数の光電変換素子は、第2ピッチでマトリックス状に配置されており、
前記第1ピッチは、前記第2ピッチと同じか、または、前記第2ピッチよりも大きい、
請求項1から3のいずれかに記載の撮像素子ユニット。
The plurality of reflective optical elements are arranged in a matrix at a first pitch,
The plurality of photoelectric conversion elements are arranged in a matrix at a second pitch,
The first pitch is the same as the second pitch or larger than the second pitch.
The image sensor unit according to claim 1.
前記駆動ユニットは、前記複数の反射光学素子の前記光電変換部と反対側に配置されている、
請求項1から4のいずれかに記載の撮像素子ユニット。
The drive unit is disposed on the opposite side of the photoelectric conversion units of the plurality of reflective optical elements,
The image sensor unit according to claim 1.
前記光電変換部の前記反射光学素子と反対側に配置されたベイヤー配列のカラーフィルタをさらに備えた、
請求項1から5のいずれかに記載の撮像素子ユニット。
Further comprising a Bayer color filter disposed on the opposite side of the photoelectric conversion unit from the reflective optical element,
The imaging device unit according to claim 1.
前記光電変換部と前記複数の反射光学素子との間に配置され各前記光電変換素子で生成された前記電荷を伝送する回路部をさらに備えた、
請求項1から6のいずれかに記載の撮像素子ユニット。
A circuit unit that is disposed between the photoelectric conversion unit and the plurality of reflective optical elements and further transmits the electric charges generated by the photoelectric conversion elements;
The imaging device unit according to claim 1.
前記複数の光電変換素子の間に配置された格子状の分離領域と、
前記分離領域と前記複数の反射光学素子との間に配置された格子状の遮光部と、をさらに備えた、
請求項1から7のいずれかに記載の撮像素子ユニット。
A grid-like separation region disposed between the plurality of photoelectric conversion elements;
A lattice-shaped light shielding portion disposed between the separation region and the plurality of reflective optical elements,
The image sensor unit according to claim 1.
前記反射光学素子および前記駆動ユニットは、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を含んでいる、
請求項1から8のいずれかに記載の撮像素子ユニット。
The reflective optical element and the drive unit include MEMS (Micro Electro Mechanical Systems),
The image sensor unit according to claim 1.
前記反射光学素子および前記駆動ユニットは、DMD(Digital Micromirror Device)を含んでいる、
請求項1から9のいずれかに記載の撮像素子ユニット。
The reflective optical element and the drive unit include a DMD (Digital Micromirror Device),
The image sensor unit according to claim 1.
請求項1から10のいずれかに記載の撮像素子ユニットと、
前記撮像素子ユニットで生成された電気信号に所定の処理を施し画像データを生成する画像処理部と、
前記画像処理部で生成された前記画像データに基づいて前記駆動ユニットを制御する制御部と、
備えた撮像装置。
The image sensor unit according to any one of claims 1 to 10,
An image processing unit that performs predetermined processing on the electrical signal generated by the imaging element unit to generate image data;
A control unit that controls the drive unit based on the image data generated by the image processing unit;
An imaging apparatus provided.
前記駆動ユニットは、各前記反射光学素子を個別に駆動する複数のアクチュエータを有しており、
前記制御部は、前記画像データに基づいて前記複数のアクチュエータを個別に制御する、
請求項11に記載の撮像装置。
The drive unit has a plurality of actuators that individually drive the reflective optical elements,
The control unit individually controls the plurality of actuators based on the image data.
The imaging device according to claim 11.
前記制御部は、前記画像データから各前記反射光学素子に対応する輝度データを算出する輝度算出部と、前記輝度算出部で算出された前記輝度データから最高輝度を選択する選択部と、前記最高輝度に対応する前記反射光学素子での反射率を前記最高輝度に基づいて設定する反射率設定部と、を有している、
請求項11または12に記載の撮像装置。
The control unit includes a luminance calculation unit that calculates luminance data corresponding to each reflective optical element from the image data, a selection unit that selects the highest luminance from the luminance data calculated by the luminance calculation unit, and the highest A reflectivity setting unit that sets the reflectivity of the reflective optical element corresponding to the brightness based on the maximum brightness,
The imaging device according to claim 11 or 12.
前記制御部は、前記反射率設定部により設定された反射率に基づいて前記アクチュエータを制御する駆動制御部を有している、
請求項13に記載の撮像装置。
The control unit includes a drive control unit that controls the actuator based on the reflectance set by the reflectance setting unit.
The imaging device according to claim 13.
前記反射率設定部は、前記最高輝度が基準輝度よりも高い場合に、前記最高輝度に対応する前記反射光学素子での反射率が減少するように新たに反射率を設定する、
請求項13または14に記載の撮像装置。
The reflectance setting unit newly sets the reflectance so that the reflectance at the reflective optical element corresponding to the highest brightness is reduced when the highest brightness is higher than a reference brightness.
The imaging device according to claim 13 or 14.
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