提供一种即使无光圈机构也能够调整光量，在高照度下也能够以大动态范围进行摄像的固体摄像装置。一种具有由具备在半导体基板(20)的表面形成的光电转换部(11)的多个单位像素(1)排列成二维状的摄像区域的固体摄像装置，具备：层间膜(24)，在光电转换部(11)上形成、由介电体构成；光衰减过滤器(16)，在层间膜(24)上以像素部为单位或者以由多个像素部构成的像素块为单位形成，通过施加电压使光的透射率发生变化；以及选择晶体管，在半导体基板(20)内与光衰减过滤器(16)相对应地形成，确保或者阻断向光衰减过滤器(16)的电压施加路径。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种搭载于数字静止照相机等上的固体摄像装置以及摄像装置。
技术介绍
通过数字静止照相机摄像时，使用按照被摄体或摄影场所的照度来调节光量的外置的ND(Neutral Density :中性密度)滤光器或机械式的机械式光圈，但由于两者都是使作为与固体摄像装置独立的元件动作，因此照相机难以小型化。因此，特别是安全用数码相机或手机电话终端用照相机等的小型照相机一类，不能使用上述外置ND滤光器或机械式的机械式光圈。而且，出于对图像的高精细化和元件的小型化的要求，像素的微细化在发展，随着 光电二极管的缩小，摄像饱和照度下降，在晴天时的户外等高照度下进行摄像时，光电二极管就会饱和，图像就会过曝，便成为所谓高光溢出(白△ K)等问题。特别是由于饱和照度的减少，当在同一视角中照度高的地方与低的地方混合存在时，为使得两者的信号不饱和，作为明暗调节来说，摄像便极为困难。因此，在没有光量调节机构的高照度下摄像就很困难。在专利文献I中，公开了一种作为未使用机械式光圈的照相机的固体摄像装置，具备了收纳于照相机内部的固体摄像元件；以及与该固体摄像元件的摄像面平行配置一体化为封装并通过通电对透射光进行控制的光量调整手段。图14是专利文献I上记载的以往的固体摄像装置的结构剖面图。在该图中记载的固体摄像装置508上，在对CCD (电荷耦合元件/ChargeCoupled Device)元件501的摄像面进行了粘接(bonding)处理的C⑶封装502内部，配置有光量调整单元503。光量调整单元503，是以框503a将玻璃板504、透明导电膜505、电致变色膜506以及电解膜507进行单元化而形成的公知的电致变色(electrochromic)元件。电致变色膜506,表现出通过来自端子A及端子B的电压施加而着色成灰色，并且通过反极性的直流而消色为无色的现象。利用这种现象，来调整光量调整单元503的透射光强度。如上所述，固体摄像装置508，通过使用电致变色元件作为光量调整手段，就能够通过施加电压使光的透射率发生可逆变化。根据该结构，在高照度下也能够进行调节光量的摄像。并且，通过电致变色元件，由于不用马达等的机械式机构而使用薄膜，因此能够实现照相机的小型化。现有技术文献专利文献专利文献I日本特开平9-129859号公报专利技术概要专利技术要解决的问题然而，就专利文献I所记载的固体摄像装置的结构而言，由于只能达到使视角内的光量均匀地减少的效果，因此出现使在同一视角内的动态范围降低的问题。例如，当在视角内存在高亮度的被摄体与低亮度的被摄体时，由于使用了图14所述的电致变色元件的滤光器对光透射量进行限制，从而，低亮度的被摄体的信号强度减小，S/N的恶化不可避免。还有，就专利文献I是所述的固体摄像装置的结构而言，用于封住光量调整单元503的玻璃板504，与CXD元件501独立地设于光轴之上。因此，就产生由CXD元件501的表面与光量调整单元503之间的多重反射所引起的称为鬼影(ghost)及炫光(flare)的伪像及伪信号，存在使画质劣化的问题。如上述，人们在谋求一种能够抑制鬼影和炫光，并且在高照度下也能摄像的具有大动态范围的固体摄像装置
技术实现思路
本专利技术鉴于上述问题，目的在于提供一种即使没有光圈机构也能够调整光量，也能够在高照度下以大动态范围进行摄像的固体摄像装置。用于解决问题的手段为解决上述问题，有关本专利技术的一个形态的固体摄像装置，具有由具备在半导体基板表面形成的光电转换元件的像素部以二维状排列而成的摄像区域，该固体摄像装置具备层间膜，在上述光电转换元件之上形成，由介电体构成；光衰减过滤器，在上述层间膜之上，与每个像素部或者与由多个像素部构成的每个像素块相对应地形成，通过施加电压使光的透射率发生变化；以及开关晶体管，在上述半导体基板内，与上述光衰减过滤器相对应地形成，用于连接或者阻断向上述光衰减过滤器的电压施加路径。根据本形态，由于对每个像素部或者每个像素块配置有能够调整透射率的光衰减过滤器，因此就能够设定每个像素部或者每个像素块的曝光条件。因此，即使在视角内高亮度被摄体与低亮度被摄体混合存在时，由于能够按每个像素部或者像素块限制光透射量，所以就能够在实现鲜明地表现低亮度被摄体的明暗的同时，实现对于高亮度的像素区域也不会饱和的大动态范围。另外，由于光衰减过滤器是以像素部或者像素块为单位，通过由介电体形成的层间膜层叠形成于光电转换部的上方，因而能够抑制因多重反射而引起的鬼影或炫光。还有，优选上述光衰减过滤器具备下部透明电极，层叠于由上述介电体构成的层间膜上；固体电解质层及活性物质层，层叠于上述下部透明电极上；以及上部透明电极，层叠于上述固体电解质层及上述活性物质层中的上层之上，上述固体电解质层由绝缘性的介电体构成，并且是通过向上述下部透明电极及上述上部透明电极施加电压而产生离子插入及释放的材料，上述活性物质层是伴随着由于施加电压而产生的上述离子的插入及释放、吸收光谱发生变化的材料。这样一来，由于能够实现光衰减过滤器的薄膜化，便能够实现可获得高精细图像的小型的固体摄像装置。还有,优选上述活性物质层是由W03、Mo03或者IrO2构成的非晶态的膜。这样一来，由于能够通过薄膜进行透明与深蓝之间的颜色变换，便能够实现可实现大动态范围的小型的固体摄像装置。还有，也可以是，上述固体电解质层由ZrO2、Ta2O5、Cr203、V205、SiO2、Nb2O5及HfO2中的至少一个构成，且含有氢。这样一来，以氢作为离子传导的介质，因此容易向固体电解质中导入离子，由于氢的离子半径小，所以就能够高速切换光衰减过滤器。因此，就能够提供制造成本低的可高速动作的固体摄像装置。还有，也可以是，上述固体电解质层由包含L1、Na及Ag中的至少一个的、锆、钽、铬、钒、铌及铪的氧化物中的一个构成。这样一来，由于使用不挥发性元素的L1、Na或者Ag作为离子传导介质，因能够定量地向固体电解质进行离子导入，所以能够降低光衰减过滤器的透射率偏差，并且更准确地控制透射率。因此，就能够提供高成品率、高精细度以及具有大动态范围的固体摄像装置。还有，也可以是，上述光衰减过滤器在上述固体电解质层与上述活性物质层之间还具备由绝缘体构成的薄膜绝缘层，上述绝缘体是Si02、SiON及SiN中的任意一个。 这样一来，通过在固体电解质层与活性物质层之间插入薄膜绝缘层，就能够抑制电致变色元件的漏电流。因此，便能够谋求对光衰减过滤器的面内的透射率偏差的抑制、透射率的再现性的确保、以及透射率的长时间维持。因此，就能够提供搭载了高成品率、高性能的光衰减过滤器的固体摄像装置。还有，优选上述固体摄像装置设置于用N2或者稀有气体充满的气密密封的封装内。这样一来，由于封装内无氧或水，固体电解质及透明电极的氧化及还原不会进行。因此，就能够提供可实现稳定动作和高可靠性的固体摄像装置。还有，为解决上述问题，有关本专利技术的一个形态的摄像装置，其特征为，具备有关上述固体摄像装置的形态中的任意一个形态的固体摄像装置；以及用于调节射入上述摄像区域的光量的信号处理装置，上述信号处理装置具备判定部，在摄像曝光之前，对从上述像素部输出的亮度信号是否饱和进行预先判定；以及透射率控制部，当上述判定部判定为上述亮度信号饱和时，在上述摄像本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.04 JP 2010-1756641.一种固体摄像装置，具有由具备在半导体基板表面形成的光电转换元件的像素部以二维状排列而成的摄像区域， 该固体摄像装置具备 层间膜，在上述光电转换元件之上形成，由介电体构成； 光衰减过滤器，在上述层间膜之上，与每个像素部或者与由多个像素部构成的每个像素块相对应地形成，通过施加电压使光的透射率发生变化；以及 开关晶体管，在上述半导体基板内，与上述光衰减过滤器相对应地形成，用于连接或者阻断向上述光衰减过滤器的电压施加路径。2.如权利要求1所述的固体摄像装置， 上述光衰减过滤器具备 下部透明电极，层叠于由上述介电体构成的层间膜上； 固体电解质层及活性物质层，层叠于上述下部透明电极上；以及 上部透明电极，层叠于上述固体电解质层及上述活性物质层中的上层之上， 上述固体电解质层由绝缘性的介电体构成，并且是通过向上述下部透明电极及上述上部透明电极施加电压而产生离子插入及释放的材料， 上述活性物质层是伴随着由于施加电压而产生的上述离子的插入及释放、吸收光谱发生变化的材料。3.如权利要求2所述的固体摄像装置， 上述活性物质层是由W03、Mo03或者IrO2构成的非晶态的膜。4.如权利要求2所述的固体摄像装置， 上述固体电解质层由ZrO2、Ta2O5、Cr203、V2O5、SiO2、Nb2O5及HfO2中的至少一个构成，且含有氢。5.如权利要求2所述的固体摄像装置， 上述固体电解质层由包含L1、Na及Ag中的至少一个的、错、钽、铬、钥;、银及铪的氧化物中的一个构成。6.如权利要求2所述的固体摄像装置， 上述光衰减过滤器在上述固体电解质层与上述活性物质层之间还具备由绝缘体构成的薄膜绝缘层， 上述绝缘体是Si02、SiON及SiN中的任意一个...
【专利技术属性】
技术研发人员：吉田真治，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：
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