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技術 撮像装置

出願人 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
発明者 宋き
出願日 2012年6月11日 (8年6ヶ月経過) 出願番号 2012-131679
公開日 2013年12月26日 (7年0ヶ月経過) 公開番号 2013-258458
状態 特許登録済
技術分野 固体撮像素子 光信号から電気信号への変換
主要キーワード グラフェン膜 モニタリングモード 非可搬性 裏面照射型CMOSイメージセンサ フォトクロミック膜 液晶ゲル テープデバイス 透過率調整
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

電場応答性材料を用いて撮影感度ダイナミックレンジを向上させる場合に、撮像装置規模を抑制することができるようにする。

解決手段

撮像部は、画面を構成する各画素に対応する光学像を撮像する。画面を構成する画素のうちの透過率調整画素の撮像部は、電場応答性材料を含み、光の透過率を電場応答性材料によって調整するオンチップレンズと、オンチップレンズにより透過率が調整された光を受光するフォトダイオードを備える。本技術は、例えば、CMOSイメージセンサCCDイメージセンサに適用することができる。

概要

背景

近年、イメージセンサ画素微細化に伴い、撮影感度ダイナミックレンジを向上させることが求められている。

そこで、可視光透過率を部分的に変更可能な液晶パネルをCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサの前段に配置し、CCDイメージセンサから出力される画像信号に基づいて液晶パネルの液晶の濃度をフィードバック制御する撮像装置考案されている(例えば、特許文献1参照)。このような撮像装置では、被写体像明暗の差が大きい場合であってもハイライトが飛ぶことない、高ダイナミックレンジの画像信号を生成することができる。

また、フォトダイオードの前段に、入射する光の光量に応じて光の透過率が変動するフォトクロミック膜を形成することにより、ダイナミックレンジを拡大する撮像装置が考案されている(例えば、特許文献2参照)。

概要

電場応答性材料を用いて撮影感度やダイナミックレンジを向上させる場合に、撮像装置の規模を抑制することができるようにする。撮像部は、画面を構成する各画素に対応する光学像を撮像する。画面を構成する画素のうちの透過率調整画素の撮像部は、電場応答性材料を含み、光の透過率を電場応答性材料によって調整するオンチップレンズと、オンチップレンズにより透過率が調整された光を受光するフォトダイオードを備える。本技術は、例えば、CMOSイメージセンサやCCDイメージセンサに適用することができる。

目的

従って、液晶などのような電場応答性材料を用いて撮影感度やダイナミックレンジを向上させる場合に、撮像装置の規模を抑制することが望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

画面を構成する各画素に対応する光学像撮像する撮像部を備え、前記画面を構成する画素のうちの一部の画素の前記撮像部は、電場応答性材料を含み、光の透過率を前記電場応答性材料によって調整する調整部と、前記調整部により前記透過率が調整された前記光を受光する受光部とを備える撮像装置

請求項2

前記撮像部により撮像された前記光学像に基づいて、前記透過率を決定する決定部をさらに備える請求項1に記載の撮像装置。

請求項3

前記決定部は、撮影前に前記撮像部により撮像された前記光学像に基づいて、撮影時の前記透過率を決定する請求項2に記載の撮像装置。

請求項4

前記調整部は、前記透過率を最大の透過率または最小の透過率に調整する請求項1に記載の撮像装置。

請求項5

前記一部の画素の前記撮像部は、前記調整部に電圧印加する電極部と、前記電極部に印加する電圧を制御することにより、前記透過率を制御する制御部とをさらに備える請求項1に記載の撮像装置。

請求項6

前記電極部は、前記画面の列ごとに、その列に並ぶ画素の前記調整部に電圧を印加する請求項5に記載の撮像装置。

請求項7

前記調整部は、オンチップレンズである請求項1に記載の撮像装置。

請求項8

前記一部の画素の前記撮像部は、カラーフィルタをさらに備える請求項7に記載の撮像装置。

請求項9

前記調整部は、フィルタである請求項1に記載の撮像装置。

請求項10

前記電場応答性材料は、高分子液晶材料である請求項1に記載の撮像装置。

請求項11

前記電場応答性材料は、エレクトロミック材料である請求項1に記載の撮像装置。

請求項12

前記電場応答性材料は、グラフェン膜である請求項1に記載の撮像装置。

請求項13

前記撮像部は、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサである請求項1に記載の撮像装置。

請求項14

前記撮像部は、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサである請求項1に記載の撮像装置。

技術分野

0001

本技術は、撮像装置に関し、特に、電場応答性材料を用いて撮影感度ダイナミックレンジを向上させる場合に、撮像装置の規模を抑制することができるようにした撮像装置に関する。

背景技術

0002

近年、イメージセンサ画素微細化に伴い、撮影感度やダイナミックレンジを向上させることが求められている。

0003

そこで、可視光透過率を部分的に変更可能な液晶パネルをCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサの前段に配置し、CCDイメージセンサから出力される画像信号に基づいて液晶パネルの液晶の濃度をフィードバック制御する撮像装置が考案されている(例えば、特許文献1参照)。このような撮像装置では、被写体像明暗の差が大きい場合であってもハイライトが飛ぶことない、高ダイナミックレンジの画像信号を生成することができる。

0004

また、フォトダイオードの前段に、入射する光の光量に応じて光の透過率が変動するフォトクロミック膜を形成することにより、ダイナミックレンジを拡大する撮像装置が考案されている(例えば、特許文献2参照)。

先行技術

0005

特開2003−9007号公報
特開2011−216701号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、特許文献1に記載されている撮像装置では、液晶パネルをCCDイメージセンサの他に設ける必要があり、撮像装置の規模が大きくなってしまう。従って、液晶などのような電場応答性材料を用いて撮影感度やダイナミックレンジを向上させる場合に、撮像装置の規模を抑制することが望まれている。

0007

本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、電場応答性材料を用いて撮影感度やダイナミックレンジを向上させる場合に、撮像装置の規模を抑制することができるようにするものである。

課題を解決するための手段

0008

本技術の一側面の撮像装置は、画面を構成する各画素に対応する光学像撮像する撮像部を備え、前記画面を構成する画素のうちの一部の画素の前記撮像部は、電場応答性材料を含み、光の透過率を前記電場応答性材料によって調整する調整部と、前記調整部により前記透過率が調整された前記光を受光する受光部とを備える撮像装置である。

0009

本技術の一側面においては、画面を構成する各画素に対応する光学像を撮像する撮像部が備えられ、前記画面を構成する画素のうちの一部の画素の前記撮像部には、電場応答性材料を含み、光の透過率を前記電場応答性材料によって調整する調整部と、前記調整部により前記透過率が調整された前記光を受光する受光部とが備えられる。

発明の効果

0010

本技術の一側面によれば、電場応答性材料を用いて撮影感度やダイナミックレンジを向上させる場合に、撮像装置の規模を抑制することができる。

図面の簡単な説明

0011

本技術を適用した撮像装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
イメージセンサの画素配列の例を示す図である。
イメージセンサの第1の構成例のA−A’断面図である。
電圧印加されない場合の電場応答性材料の動作を示す図である。
電圧が印加される場合の電場応答性材料の動作を示す図である。
イメージセンサの他の画素配列の例を示す図である。
イメージセンサの第2の構成例のA−A’断面図である。
イメージセンサの第3の構成例のA−A’断面図である。
透明電極の構成例を示す図である。
透明電極の他の構成例を示す図である。

実施例

0012

<一実施の形態>
[撮像装置の一実施の形態の構成例]
図1は、本技術を適用した撮像装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。

0013

撮像装置10は、光学ブロック11、イメージセンサ12、カメラ信号処理部13、画像データ処理部14、表示部15、外部インタフェース(I/F)部16、メモリ部17、メディアドライブ18、OSD部19、および制御部20を備える。また、制御部20には、ユーザインタフェース(I/F)部21が接続されている。

0014

さらに、画像データ処理部14や外部インタフェース部16、メモリ部17、メディアドライブ18、OSD部19、制御部20等は、バス22を介して互いに接続されている。撮像装置10は、被写体を撮像し、その結果得られる画像を表示部15に表示させたり、画像データをメディアドライブ18に記録させたりする。

0015

具体的には、撮像装置10の光学ブロック11は、フォーカスレンズ絞り機構等により構成される。光学ブロック11は、被写体の光学像をイメージセンサ12の受光面に結像させる。

0016

イメージセンサ12は、CCDイメージセンサ、表面照射型CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサや裏面照射型CMOSイメージセンサなどにより構成される。イメージセンサ12は、カメラ信号処理部13の制御により、画面を構成する画素のうちの一部の画素に対応する、光学ブロック11からの光を、所定の透過率で透過させて受光する。また、イメージセンサ12は、残りの画素に対応する光学ブロック11からの光をそのまま受光する。イメージセンサ12は、受光により得られる光学像を光電変換し、電気信号を生成する。イメージセンサ12は、生成された電気信号をカメラ信号処理部13に供給する。

0017

カメラ信号処理部13は、決定部や制御部として機能し、ユーザにより撮影指令される前、即ちモニタリングモード中にイメージセンサ12から供給される電気信号に基づいて、透過率を最大の透過率または最小の透過率に決定する。そして、カメラ信号処理部13は、決定された透過率に基づいて、画面を構成する画素のうちの一部の画素に対応する光を、その透過率で透過させて受光するように、イメージセンサ12を制御する。即ち、カメラ信号処理部13は、モニタリングモード中の電気信号に基づいて、本撮影時の透過率をフィードバック制御する。

0018

具体的には、カメラ信号処理部13は、例えば、モニタリングモード中の電気信号に基づいて、画面全体の光量が所定の閾値より多いかどうかを判定し、画面全体の光量が所定の閾値より多い場合、透過率を最小の透過率に決定する。また、カメラ信号処理部13は、例えば、モニタリングモード中の電気信号に基づいて、画面全体の光量が所定の閾値以下であるかどうかを判定し、画面全体の光量が所定の閾値以下である場合、透過率を最大の透過率に決定する。以上のように、カメラ信号処理部13は、画面全体の光量に基づいて透過率を制御するので、撮影感度やダイナミックレンジを向上させることができる。

0019

また、カメラ信号処理部13は、イメージセンサ12から供給された電気信号に対してニー補正ガンマ補正色補正等の種々のカメラ信号処理を行う。カメラ信号処理部13は、カメラ信号処理の結果得られる画像データを、画像データ処理部14に供給する。

0020

画像データ処理部14は、カメラ信号処理部13から供給された画像データの符号化処理を行う。画像データ処理部14は、符号化処理を行うことにより生成された符号化データを外部インタフェース部16やメディアドライブ18に供給する。また、画像データ処理部14は、外部インタフェース部16やメディアドライブ18から供給された符号化データの復号化処理を行う。

0021

画像データ処理部14は、復号化処理を行うことにより生成された画像データを表示部15に供給する。また、画像データ処理部14は、カメラ信号処理部13から供給された画像データを表示部15に供給する処理や、OSD部19から取得した表示用データを、画像データに重畳させて表示部15に供給する。

0022

OSD部19は、記号文字、または図形からなるメニュー画面アイコンなどの表示用データを生成して画像データ処理部14に出力する。

0023

外部インタフェース部16は、例えば、USB(Universal Serial Bus)入出力端子などで構成され、画像の印刷を行う場合に、プリンタと接続される。また、外部インタフェース部16には、必要に応じてドライブが接続され、磁気ディスク光ディスク等のリムーバブルメディアが適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて、メモリ部17にインストールされる。

0024

さらに、外部インタフェース部16は、LAN(Local Area Network)やインターネット等の所定のネットワークに接続されるネットワークインタフェースを有する。制御部20は、例えば、ユーザインタフェース部21からの指示にしたがって、メディアドライブ18から符号化データを読み出し、それを外部インタフェース部16から、ネットワークを介して接続される他の装置に供給させることができる。また、制御部20は、ネットワークを介して他の装置から供給される符号化データや画像データを、外部インタフェース部16を介して取得し、それを画像データ処理部14に供給したりすることができる。

0025

メディアドライブ18で駆動される記録メディアとしては、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、または半導体メモリ等の、読み書き可能な任意のリムーバブルメディアが用いられる。また、記録メディアは、リムーバブルメディアとしての種類も任意であり、テープデバイスであってもよいし、ディスクであってもよいし、メモリカードであってもよい。もちろん、非接触IC(IntegratedCircuit)カード等であってもよい。

0026

また、メディアドライブ18と記録メディアを一体化し、例えば、内蔵型ハードディスクドライブSSD(Solid State Drive)等のように、非可搬性記憶媒体により構成されるようにしてもよい。

0027

制御部20は、CPU(Central Processing Unit)等を用いて構成されている。メモリ部17は、制御部20により実行されるプログラムや制御部20が処理を行う上で必要な各種のデータ等を記憶する。メモリ部17に記憶されているプログラムは、撮像装置10の起動時などの所定タイミングで制御部20により読み出されて実行される。制御部20は、プログラムを実行することで、撮像装置10がユーザ操作に応じた動作となるように各部を制御する。

0028

[イメージセンサの画素配列の例]
図2は、図1のイメージセンサ12の画素配列の例を示す図である。

0029

なお、以下では、説明の便宜上、イメージセンサ12は4×4画素からなるものとする。

0030

ここで、左からi(iは1以上の整数画素目の画素であり、かつ、上からj(jは1以上の整数)画素目の画素を(i,j)画素とすると、図2の例では、(1,1)画素は、赤色(R)画素である。また、(1,2)画素は、緑色(G)画素であり、(2,1)画素は、透過率調整画素a(詳細は後述する)であり、(2,2)画素は、青色(B)画素である。このように構成される左上の2×2画素と同様に、右上の2×2画素も構成される。

0031

左下の2×2画素は、R画素である(3,1)画素、G画素である(3,2)画素、透過率調整画素bである(4,1)画素、およびB画素である(4,2)画素からなる。右下の2×2画素も、左下の2×2画素と同様に構成される。

0032

なお、透過率調整画素とは、光の透過率を電場応答性材料によって調整する画素である。透過率調整画素aと透過率調整画素bには、異なる電圧が印加可能にされている。以下では、透過率調整画素aと透過率調整画素bを特に区別する必要がない場合、それらをまとめて透過率調整画素という。

0033

以上のように、イメージセンサ12の画素配列は、ベイヤ配列のG画素の一部を透過率調整画素に置き換えたものである。透過率調整画素に置き換えられる画素は、G画素ではなく、R画素やB画素であってもよい。但し、G画素の一部を透過率調整画素に置き換える場合、ベイヤ配列の解像度を維持することができる。

0034

[イメージセンサの第1の構成例の断面図]
図3は、図2に示した画素配列のイメージセンサ12の第1の構成例のA−A’断面図である。

0035

図3に示すように、イメージセンサ12は、画面単位の透明電極31、透明電極32、および基板33、並びに、画素単位の撮像部34により構成される。

0036

透明電極31と透明電極32は、例えばITO(Indium Tin Oxide)などで形成される。透明電極31と透明電極32には、画素単位で絶縁体が設けられ、隣接する画素に対応する透明電極どうしは絶縁されている。撮像部34は、各画素に対応する光学像を撮像する。

0037

具体的には、(3,1)画素としてのR画素に対応する撮像部34−1は、透明電極31と透明電極32の間に順に設けられたオンチップレンズ41およびカラーフィルタ42、並びに、透明電極32の下に設けられた基板33上に配置されるフォトダイオード43により構成される。

0038

被写体からの光は、透明電極31を介してオンチップレンズ41に入射される。オンチップレンズ41は、入射された光がフォトダイオード43に結像するように、入射された光を集光する。オンチップレンズ41により集光された光は、カラーフィルタ42に入射され、カラーフィルタ42は、入射された光のうち赤色の光だけを出射する。

0039

カラーフィルタ42により出射された光は、透明電極32を介して、フォトダイオード43の受光面に結像する。フォトダイオード43は、受光面に結像された光学像を光電変換し、その結果得られる電気信号を図1のカメラ信号処理部13に供給する。

0040

ここでは、(3,1)画素としてのR画素に対応する撮像部34−1について説明したが、他のR画素に対応する撮像部も同様に構成される。即ち、例えば、(3,3)画素としてのR画素に対応する撮像部も、(3,1)画素としてのR画素に対応する撮像部34−1と同様に構成される。

0041

また、G画素やB画素に対応する撮像部も、カラーフィルタが、それぞれ、緑色、青色の光を出射するカラーフィルタである点を除いて、R画素に対応する撮像部と同様に構成される。

0042

一方、図3に示すように、(3,2)画素としての透過率調整画素に対応する撮像部34−2は、透明電極31と透明電極32の間に設けられたオンチップレンズ51と、基板33上に配置されるフォトダイオード52により構成される。

0043

被写体からの光は、透明電極31を介してオンチップレンズ51に入射される。オンチップレンズ51は、電場応答性材料51Aを含む有機層であり、調整部として機能する。電場応答性材料51Aとしては、例えば、ポリマーネットワーク液晶液晶ポリマー)、高分子分散型液晶(PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal))、液晶ゲルなどの機能性高分子液晶材料エレクトロクロミック材料グラフェン膜などの固体材料が採用される。

0044

透明電極31と透明電極32には、図1のカメラ信号処理部13の制御により透過率に応じた電圧が印加され、透明電極31と透明電極32は、その電圧をオンチップレンズ51に印加する。電場応答性材料51Aは、その電圧に応じて入射された光の透過率を調整する。

0045

これにより、オンチップレンズ51から出射される光は、オンチップレンズ51に入射された光の透過率が調整され、フォトダイオード52に結像するように集光された光となる。オンチップレンズ51から出射される光は、透明電極32を介して、フォトダイオード52の受光面に結像する。

0046

フォトダイオード52は、受光部として機能し、オンチップレンズ51から出射された光を受光面で受光し、受光面に結像された光学像を光電変換する。フォトダイオード52は、その結果得られる電気信号をカメラ信号処理部13に供給する。

0047

ここでは、(3,2)画素としての透過率調整画素に対応する撮像部34−2について説明したが、他の透過率調整画素に対応する撮像部も同様に構成される。

0048

[電場応答性材料の動作の説明]
図4は、透明電極31と透明電極32が電圧を印加しない場合の電場応答性材料51Aの動作を示す図であり、図5は、透明電極31と透明電極32が所定の電圧を印加する場合の電場応答性材料51Aの動作を示す図である。

0049

図4に示すように、透明電極31と透明電極32が電圧を印加しない場合、電場応答性材料51Aの配向ランダム配向となり、入射される光の透過率は最小の透過率となる。その結果、フォトダイオード52で受光される光は、黒色の画像データに対応する光となる。

0050

一方、図5に示すように、透明電極31と透明電極32が所定の電圧を印加する場合、電場応答性材料51Aは、電界方向に沿って再配向し、入射される光の透過率は最大の透過率となる。その結果、フォトダイオード52で受光される光は、白色の画像データに対応する光となる。

0051

従って、図2の透過率調整画素aの透明電極31と透明電極32が電圧を印加せず、透過率調整画素bの透明電極31と透明電極32が所定の電圧を印加する場合、イメージセンサ12の画素配列は、図6に示すようになる。即ち、透過率調整画素aは、黒色(Bk)画素となり、透過率調整画素bは、白色(W)画素となる。

0052

[イメージセンサの第2の構成例の断面図]
図7は、図2に示した画素配列のイメージセンサ12の第2の構成例のA−A’断面図である。

0053

図7に示す構成のうち、図3の構成と同じ構成には同じ符号を付してある。重複する説明については適宜省略する。

0054

図7のイメージセンサ12の構成は、透明電極31の代わりに透明電極71が設けられている点、および、撮像部34−2の構成が、図3の構成とは異なる。図7のイメージセンサ12では、電場応答性材料51Aがオンチップレンズ51ではなく、カラーフィルタとして設けられたフィルタ82に含まれている。

0055

具体的には、イメージセンサ12の透明電極71は、オンチップレンズ41の上ではなく、カラーフィルタ42の上に設けられる。

0056

撮像部34−2の構成は、オンチップレンズ51の代わりにオンチップレンズ81が設けられる点、および、フィルタ82が新たに設けられる点が図3の構成と異なる。

0057

撮像部34−2のオンチップレンズ81は、オンチップレンズ41と同様に構成される。オンチップレンズ81は、被写体からの光をフォトダイオード43に結像するように集光し、透明電極71を介してフィルタ82に入射する。フィルタ82は、電場応答性材料51Aを含む有機層であり、調整部として機能する。

0058

透明電極71と透明電極32には、図1のカメラ信号処理部13の制御により透過率に応じた電圧が印加され、透明電極71と透明電極32は、その電圧をフィルタ82に印加する。電場応答性材料51Aは、その電圧に応じて入射された光の透過率を調整する。

0059

これにより、フィルタ82から出射される光は、フィルタ82に入射された全ての色の光の透過率が調整された光となる。フィルタ82から出射される光は、透明電極32を介してフォトダイオード52の受光面に結像する。

0060

図7に示したように、カラーフィルタとして電場応答性材料51Aを含むフィルタ82が用いられる場合、透過率調整画素が隣接しないときには、カラーフィルタ42が絶縁体(画素分離部)として機能する。従って、このようなときには、透明電極71と透明電極32には、画素単位の絶縁体を設ける必要はない。

0061

[イメージセンサの第3の構成例の断面図]
図8は、図2に示した画素配列のイメージセンサ12の第3の構成例のA−A’断面図である。

0062

図8に示す構成のうち、図3の構成と同じ構成には同じ符号を付してある。重複する説明については適宜省略する。

0063

図8のイメージセンサ12の構成は、撮像部34−2の構成が、図3の構成とは異なる。図8のイメージセンサ12では、撮像部34−2にもカラーフィルタ101が設けられている。

0064

具体的には、図8の撮像部34−2の構成は、カラーフィルタ101が新たに設けられる点が図3の構成と異なる。

0065

カラーフィルタ101には、オンチップレンズ51により透過率が調整され、フォトダイオード52に結像するように集光された光が入射される。カラーフィルタ101は、入射された光のうちの所定の色の光だけを、透明電極32を介してフォトダイオード52に出射する。

0066

以上のように、図8の撮像部34−2は、透過率調整画素に対応する光のうちの所定の色の光だけを受光するので、カメラ信号処理部13は、透過率調整画素に対応する電気信号として所定の色の光の電気信号を取得することができる。その結果、画像データの色再現性を向上させることができる。

0067

[透明電極の構成例]
図9は、透明電極31(71)と透明電極32の構成例を示す図である。

0068

図9に示すように、透明電極31(71)と透明電極32は、画面単位で設けられる。これにより、透過率調整画素aと透過率調整画素bの透過率は、それぞれ、画面単位で調整される。即ち、画面内に設けられた透過率調整画素aと透過率調整画素bは、両方とも黒色画素になったり、両方とも白色画素になったり、一方が黒色画素になり他方が白色画素になったりする。

0069

なお、透明電極31(71)は、画面単位ではなく、列単位行単位、画素単位などで設けられるようにすることもできる。

0070

[透明電極の他の構成例]
図10は、透明電極31(71)が列単位で設けられる場合の透明電極の構成例を示す図である。

0071

図10では、透明電極31(71)の代わりに、列ごとの透明電極121乃至124が設けられ、透明電極121乃至124は、それぞれ、対応する列に並ぶ透過率調整画素の電場応答性材料51Aに電圧を印加する。これにより、透過率調整画素aと透過率調整画素bの透過率は、それぞれ、列単位で調整される。

0072

従って、イメージセンサ12がCCDイメージセンサである場合、カメラ信号処理部13は、例えば、モニタリングモード中の電気信号に基づいてスミア光源の領域を列単位や画素単位で特定し、その領域の近傍の列の透過率調整画素aと透過率調整画素bの透過率として最小の透過率を決定することができる。その結果、スミア光源の領域に対応する列の透過率調整画素aと透過率調整画素bのみを黒色画素にし、スミアを大幅に改善することができる。

0073

また、カメラ信号処理部13は、モニタリングモード中の電気信号に基づいて、所定の閾値より大きい光量の列の透過率調整画素aと透過率調整画素bの少なくとも一方の透過率を最小の透過率に決定し、黒色画素にすることもできる。さらに、カメラ信号処理部13は、モニタリングモード中の電気信号に基づいて、所定の閾値以下の光量の列の透過率調整画素aと透過率調整画素bの少なくとも一方の透過率を最大の透過率に決定し、白色画素にすることもできる。これにより、撮影感度やダイナミックレンジを向上させることができる。

0074

以上のように、透明電極121乃至124を列ごとに設けることにより、図9の場合に比べて、画面内の白色画素と黒色画素の比率を、よりフレキシブルに変更することができる。

0075

また、撮像装置10において、撮像部34のうちの透過率調整画素の撮像部34−2は、電場応答性材料51Aをオンチップレンズ51やフィルタ82に含める。従って、イメージセンサ12の他に液晶パネル等を設ける必要がなく、撮像装置10の規模を抑制し、撮像装置10の微細化を図ることができる。

0076

さらに、撮像装置10は、イメージセンサ12から出力される電気信号に基づいて透過率を決定することにより、透過率をフィードバック制御することができる。これに対して、特許文献2に記載されている撮像装置では、入射する光の光量に応じて光の透過率が変動するフォトクロミック膜により光の透過率を制御するため、透過率をフィードバック制御することはできない。

0077

また、撮像装置10は、電場応答性材料51Aに印加する電圧によって透過率を制御するので、特許文献1に記載されている撮像装置のように液晶の濃度によって透過率を制御する場合に比べて、透過率の制御を容易に行うことができる。

0078

さらに、撮像装置10では、電場応答性材料51Aとして固体材料が採用されるので、液晶漏れに起因する信頼性の低下が発生しない。また、特許文献1に記載されている撮像装置のように、電場応答性材料として低分子液晶セルを採用する場合に比べて、偏光板分子配向膜を必要としないため、製造工程数を削減することができる。その結果、イメージセンサ12のプロセス難易度を低下させることができる。

0079

また、撮像装置10では、電場応答性材料51Aによって透過率を制御するので、特許文献2に記載されている撮像装置のように、可逆反応の多いフォトクロミック反応によって透過率を制御する場合に比べて、外気温度の影響を受けにくい。

0080

なお、本実施の形態では、カメラ信号処理部13が、モニタリングモード時の電気信号に基づいて透過率を決定したが、制御部20が、撮像状況や、ユーザがユーザインタフェース部21を操作することで入力する要求などにより、透過率を決定するようにしてもよい。

0081

例えば、制御部20は、ユーザがユーザインタフェース部21を操作することにより、撮影モードとして夜景撮影モードを選択した場合、透過率調整画素に所定の電圧を印加し、透過率調整画素を白色画素にすることができる。また、ユーザがユーザインタフェース部21を操作することにより、撮影モードとして日中の撮影用の撮影モードを選択した場合、制御部20は、透過率調整画素に電圧を印加せず、透過率調整画素を黒色画素にすることができる。

0082

また、電場応答性材料51Aとしては、応答速度を速めるために強誘電性材料を用いることもできる。

0083

さらに、電場応答性材料51Aは、被写体からの光の入射経路上のイメージセンサ12を構成する有機層であれば、上述したオンチップレンズやフィルタ以外の構成要素に含まれてもよい。

0084

また、カメラ信号処理部13により決定される透過率は、最大の透過率または最小の透過率に限定されず、最小の透過率以上最大の透過率以下の範囲の透過率であればどのような透過率であってもよい。

0085

本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

0086

また、本技術は、以下のような構成もとることができる。

0087

(1)
画面を構成する各画素に対応する光学像を撮像する撮像部
を備え、
前記画面を構成する画素のうちの一部の画素の前記撮像部は、
電場応答性材料を含み、光の透過率を前記電場応答性材料によって調整する調整部と、
前記調整部により前記透過率が調整された前記光を受光する受光部と
を備える
撮像装置。
(2)
前記撮像部により撮像された前記光学像に基づいて、前記透過率を決定する決定部
をさらに備える
前記(1)に記載の撮像装置。
(3)
前記決定部は、撮影前に前記撮像部により撮像された前記光学像に基づいて、撮影時の前記透過率を決定する
前記(2)に記載の撮像装置。
(4)
前記調整部は、前記透過率を最大の透過率または最小の透過率に調整する
前記(1)乃至(3)のいずれかに記載の撮像装置。
(5)
前記一部の画素の前記撮像部は、
前記調整部に電圧を印加する電極部と、
前記電極部に印加する電圧を制御することにより、前記透過率を制御する制御部と
をさらに備える
前記(1)乃至(4)のいずれかに記載の撮像装置。
(6)
前記電極部は、前記画面の列ごとに、その列に並ぶ画素の前記調整部に電圧を印加する
前記(5)に記載の撮像装置。
(7)
前記調整部は、オンチップレンズである
前記(1)乃至(6)のいずれかに記載の撮像装置。
(8)
前記一部の画素の前記撮像部は、
カラーフィルタ
をさらに備える
前記(7)に記載の撮像装置。
(9)
前記調整部は、フィルタである
前記(1)乃至(6)のいずれかに記載の撮像装置。
(10)
前記電場応答性材料は、高分子液晶材料である
前記(1)乃至(9)のいずれかに記載の撮像装置。
(11)
前記電場応答性材料は、エレクトロミック材料である
前記(1)乃至(9)のいずれかに記載の撮像装置。
(12)
前記電場応答性材料は、グラフェン膜である
前記(1)乃至(9)のいずれかに記載の撮像装置。
(13)
前記撮像部は、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサである
前記(1)乃至(12)のいずれかに記載の撮像装置。
(14)
前記撮像部は、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサである
前記(1)乃至(12)のいずれかに記載の撮像装置。

0088

10撮像装置, 12イメージセンサ, 13カメラ信号処理部, 31,32透明電極, 34撮像部, 34−2 撮像部, 51オンチップレンズ, 51A電場応答性材料, 52フォトダイオード, 71 透明電極, 82フィルタ, 101カラーフィルタ, 121乃至124 透明電極

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