CN109587378A - 摄像装置及照相机系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够更细致地调整灵敏度的照相机系统。一种摄像装置，具备：光电变换部，包括像素电极、对置电极、和夹在上述像素电极与上述对置电极之间并将入射光变换为电荷的光电变换层；以及电压施加电路，对上述像素电极与上述对置电极之间供给电压；上述电压施加电路在第1帧中供给具有一定的电压值的第1电压，在与上述第1帧不同的第2帧中供给脉冲状的第2电压。

Description

摄像装置及照相机系统
技术领域
本公开涉及能够以电的方式变更灵敏度的摄像装置及照相机系统。
背景技术
近年来，提出了在调整照度时，不仅是光圈及快门、还使用所谓的电子ND(NeutralDensity：中性密度)滤光器功能的方法(例如参照专利文献1)。在该方法中，施加电压以成为与照度对应的透射率，以电的方式调整照度。
专利文献1：日本特开2013－88596号公报
发明内容
发明要解决的课题
要求有能够相对于明亮度的变化更细致地调整灵敏度的摄像装置。
有关本公开的一技术方案的摄像装置具备：光电变换部，包括像素电极、对置电极、和夹在上述像素电极与上述对置电极之间并将入射光变换为电荷的光电变换层；以及电压施加电路，对上述像素电极与上述对置电极之间供给电压；上述电压施加电路在第1帧中供给具有一定的电压值的第1电压，在与上述第1帧不同的第2帧中供给脉冲状的第2电压。
根据本公开，能够提供一种对于明亮度的变化能够更细致地调整灵敏度的摄像装置。
附图说明
图1是表示有关第1实施方式的照相机系统的结构的功能框图。
图2是表示用户I/F部的例子的图。
图3是说明有关第1实施方式的照相机系统中的第1变换机构及第2变换机构的结构的图。
图4是说明有关第1实施方式的照相机系统中的第1变换机构及第2变换机构的灵敏度调整方法的图。
图5是频率滤波器的概略剖面图。
图6是说明频率滤波器的频率特性的曲线图。
图7是表示有关第1实施方式的变形例1的照相机系统的结构的功能框图。
图8是表示第1实施方式的变形例1的第1变换机构及第2变换机构的控制样式的表。
图9是表示有关第2实施方式的照相机系统的结构的功能框图。
图10是说明有关第2实施方式的照相机系统中的第1变换机构及第2变换机构的结构的图。
图11是表示向光电变化膜的施加电压与来自受光部的输出电压的关系的曲线图。
图12是表示光电变换部被作为电子ND滤光器使用的情况下的、对光电变换部的光灵敏度进行修正的步骤的流程图。
图13是通过电压控制方式调整光灵敏度的时序图的一例。
图14是通过电压控制方式调整光灵敏度的时序图的另一例。
图15是通过脉冲占空比控制方式调整光灵敏度的时序图的一例。
图16是基于脉冲占空比控制方式的调整光灵敏度的时序图的另一例。
图17是表示有关第2实施方式的变形例1的照相机系统的结构的功能框图。
图18是说明第2实施方式的变形例1的第1变换机构及第2变换机构的灵敏度调整方法的图。
图19是说明第2实施方式的变形例2的受光部的图。
图20是用来说明第2实施方式的变形例2的光电变换部的结构的图。
图21是说明第2实施方式的变形例2的光电变换部的灵敏度调整方法的图。
图22是说明第2实施方式的变形例2的光电变换部的灵敏度调整方法的图。
图23是表示有关第2实施方式的变形例3的照相机系统的结构的功能框图。
图24是表示向光电变化膜的施加电压与波长的分光特性的关系的曲线图。
图25是表示有关第3实施方式的照相机系统的结构的功能框图。
图26是说明有关第3实施方式的照相机系统中的第1变换机构及第2变换机构的结构的图。
图27是说明第3实施方式的第1变换机构及第2变换机构的灵敏度调整方法的图。
具体实施方式
已知电子ND滤光器与光圈相比能够更均质地控制摄像图像的明亮度。此外，电子ND滤光器由于不发生在光圈中能看到的衍射现象，所以能够减少画质的下降。但是，要求能够对应于明亮度的变化而更细致地调整灵敏度。本公开提供一种能够对应于明亮度的变化而更细致地调整灵敏度的摄像装置。
本公开的一技术方案的概要是以下这样的。
[项目1]
一种摄像装置，具备：光电变换部，包括像素电极、对置电极、和夹在上述像素电极与上述对置电极之间并将入射光变换为电荷的光电变换层；以及电压施加电路，对上述像素电极与上述对置电极之间供给电压；上述电压施加电路在第1帧中供给具有一定的电压值的第1电压，在与上述第1帧不同的第2帧中供给脉冲状的第2电压。
[项目2]
一种摄像装置，具备：光电变换部，包括具有第1面和与上述第1面对置的第2面并将入射光变换为电荷的光电变换层、位于上述第1面上的像素电极、和位于上述第2面上的对置电极及辅助电极；以及电压施加电路，对上述像素电极与上述辅助电极之间供给电压；上述电压施加电路在第1帧中供给具有一定的电压值的第1电压，在与上述第1帧不同的第2帧中供给脉冲状的第2电压。
[项目3]
如项目1或2所述的摄像装置，上述电压施加电路根据按照每个帧设定的ND值，有选择地供给上述第1电压及上述第2电压。
[项目4]
如项目3所述的摄像装置，上述电压施加电路在被设定为第1值以上的ND值的帧中供给上述第1电压，在被设定为比上述第1ND值小的ND值的帧中供给上述第2电压。
[项目5]
如项目4所述的摄像装置，上述电压施加电路在被设定为上述第1值以上的ND值的帧中，供给具有与上述ND值对应的电压值的上述第1电压。
[项目6]
如项目4或5所述的摄像装置，上述电压施加电路在被设定为比上述第1值小的ND值的帧中，供给具有与上述ND值对应的占空比的上述第2电压。
[项目7]
如项目4或5所述的摄像装置，上述电压施加电路在被设定为比上述第1值小的ND值的帧中，供给具有与上述ND值对应的电压值及占空比的上述第2电压。
[项目8]
如项目1～7中任一项所述的摄像装置，还具备自动手动控制部，该自动手动控制部对根据入射光的强度使上述电压施加电路供给的电压变化的自动模式、和根据来自用户的指示使上述电压施加电路供给的电压变化的手动模式进行切换。
[项目9]
一种照相机系统，具备：项目1～7中任一项所述的摄像装置；显示器；以及图形接口部，图形接口部，在上述显示器上切换并显示受理用来连续地改变上述灵敏度的指示的第1图像、以及受理用来阶段性地改变上述灵敏度的指示的第2图像。
此外，本公开的一技术方案的概要是以下这样的。
有关本公开的一技术方案的照相机系统具备：受光部，将入射光变换为电信号；第1变换机构及第2变换机构，根据被施加的电压，使从上述入射光入射到被上述受光部变换为电信号的过程中的增益变化；以及施加电压控制部，对上述第1变换机构及上述第2变换机构施加电压；上述第2变换机构被配置在穿过了上述第1变换机构的光入射的位置。
由于这样具有2个变换机构，所以能够分别独立地使上述增益变化。由此，对于明亮度的变化能够更细致地调整灵敏度。此外，通过具有2个变换机构，将由1个变换机构进行的上述增益的变化用2个变换机构进行，所以能够使1个变换机构的尺寸变小。进而，由于能够减小控制各个变换机构的施加电压，所以与仅具有1个变换机构的情况相比，能够更高速地进行上述增益的变化。
例如，在有关本公开的一技术方案的照相机系统中，也可以是，上述第1变换机构是通过根据被施加的电压使入射光的光量衰减来使上述增益变化的滤光器；上述第2变换机构是入射有穿过了上述第1变换机构的光、通过根据被施加的电压使入射光的光量衰减来使上述增益变化的滤光器；上述受光部也可以以穿过了上述第2变换机构的光为入射光，变换为电信号。
由此，例如仅通过对仅具有1个电子ND滤光器的通常的摄像装置再追加1个电子ND滤光器，就能够对于明亮度的变化更细致地调整灵敏度。
例如，在有关本公开的一技术方案的照相机系统中，上述第1变换机构及上述第2变换机构也可以是具有不同种类的ND(Neutral Density：中性密度)机构的滤光器。
由此，能够发挥不同种类的ND机构的长处，来调整入射光的光量。
例如，在有关本公开的一技术方案的照相机系统中，也可以是，上述第1变换机构是通过根据被施加的电压使入射光的光量衰减来使上述增益变化的滤光器；上述受光部具有以穿过了上述第1变换机构的光为入射光而变换为电信号的第2光电变换层、以及夹着上述第2光电变换层的2个第2电极；上述第2光电变换层作为上述第2变换机构，通过根据被施加的电压改变将入射光变换为电信号时的量子效率，使上述增益变化。
由此，能够将电子ND滤光器的功能用受光部实现，所以与配置2个电子ND滤光器的情况相比能够紧凑化。
例如，在有关本公开的一技术方案的照相机系统中，也可以是，上述受光部具有将入射光变换为电信号的第1光电变换层及夹着上述第1光电变换层的2个第1电极、和以穿过了上述第1变换机构的光为入射光而变换为电信号的第2光电变换层及夹着第2光电变换层的2个第2电极；上述第1光电变换层作为上述第1变换机构，通过根据被施加的电压改变将入射光变换为电信号时的量子效率，使上述增益变化；上述第2光电变换层作为上述第2变换机构，通过根据被施加的电压改变将入射光变换为电信号时的量子效率，使上述增益变化。
这样，通过在受光部中设置第1变换机构及第2变换机构，能够将2个电子ND滤光器的功能用受光部实现。由此，与受光部分体地设置电子ND滤光器的情况相比能够更紧凑化。
例如，在有关本公开的一技术方案的照相机系统中，也可以是，上述施加电压控制部根据上述量子效率，改变向上述第2光电变换层反复施加的电压脉冲的占空比。
由此，例如通过改变脉冲占空比，能够使上述增益变化。
例如，有关本公开的一技术方案的照相机系统也可以还具备切换自动模式和手动模式的自动手动控制部，所述自动模式根据入射光的强度使上述施加电压控制部施加的电压变化，所述手动模式根据来自用户的指示使上述施加电压控制部施加的电压变化。
由此，用户能够根据摄影状况而自由地选择希望的模式。
例如，有关本公开的一技术方案的照相机系统也可以还具备根据被施加在上述第2光电变换层上的电压、对于由上述受光部变换的电信号调整白平衡的白平衡控制部。
由此，由于即使改变施加电压也能保持白平衡，所以能够得到取得了平衡的图像。
例如，在有关本公开的一技术方案的照相机系统中，也可以是，上述受光部还具有用来对上述第2光电变换层施加电压的第3电极；上述施加电压控制部根据上述量子效率来改变向上述第3电极施加的电压。
这样，由于具有第3电极，所以仅通过调整第3电极的电压，就能够调整量子效率。
例如，在有关本公开的一技术方案的照相机系统中，上述第1变换机构及上述第2变换机构的至少一方也可以根据被施加的电压来改变作为频率滤波器的特性。
这样，由于具有频率滤波器，所以能够有选择地使特定的波长域的光穿过，能够得到希望的色调的图像。
例如，有关本公开的一技术方案的照相机系统也可以还具备：显示器；以及图形接口部，在上述显示器上切换并显示受理用来连续地改变上述增益的指示的第1图像、以及受理用来阶段性地改变上述增益的指示的第2图像。
由此，能够实现希望的用户接口。
另外，这些包含性或具体的技术方案，也可以由系统、方法、集成电路、计算机程序或能够由计算机读取的CD－ROM等的记录介质实现，也可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序及记录介质的任意的组合来实现。
以下，参照附图对本公开的实施方式具体地进行说明。
但是，有时将所需以上详细的说明省略。例如，有时将对于已经周知的事项的详细说明或实质上相同的结构的重复说明省略。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，使本领域技术人员的理解变得容易。另外，附图及以下的说明是用来使得本领域技术人员充分地理解本公开，不是要通过这些限定权利要求书所记载的主题。
另外，在附图中，对于表示实质上相同的结构、动作及效果的要素赋予相同的标号。此外，以下记述的数值全都是为了具体地说明本公开而例示的，本公开并不受例示的数值限制。进而，构成要素间的连接关系是为了具体地说明本公开而例示，实现本公开的功能的连接关系并不限定于此。
有关本公开的一技术方案的照相机系统具备：受光部，将入射光变换为电信号；第1变换机构及第2变换机构，根据被施加的电压，使从入射光入射到被受光部变换为电信号的过程中的增益变化；以及施加电压控制部，对第1变换机构及第2变换机构施加电压；第2变换机构被配置在穿过了第1变换机构的光被入射的位置。例如，照相机系统是对运动图像及静止图像进行摄像的照相机。
在本公开中，受光部是摄像元件或摄像装置，例如既可以是层叠型的有机固体摄像装置，也可以是光敏二极管。
此外，第1变换机构及第2变换机构通过改变施加电压，使从入射光入射到被受光部变换为电信号的过程中的增益变化。这里，从入射光入射到被受光部变换为电信号的过程中的增益，不仅是将入射光变换为电信号的变换率，还包括从光向光的变换率，即，使入射光的光量衰减的衰减率。例如，作为使上述增益下降的例子，在照相机系统受到了直射日光等的较强的光的情况下，通过使入射光的光量衰减，能够抑制在受光部中发生过大的电压。此外，作为使上述增益变化的例子，通过使将入射光变换为电信号时的量子效率变化，能够调整受光部的光灵敏度。
本公开的照相机系统通过具有上述结构，能够对应于具有明亮度的变化而更细致地调整变换机构的灵敏度。
以下，作为具体例，对从第1实施方式到第4实施方式进行说明。
(第1实施方式)
以下，对有关本公开的第1实施方式的照相机系统的概要进行说明。图1是表示有关本实施方式的照相机系统70A的结构的功能框图。
在有关本实施方式的照相机系统70A中，第1变换机构12A是通过对应于被施加的电压使入射光的光量衰减而使增益变化的滤光器。第2变换机构13A是通过被入射穿过了第1变换机构12A的光、并且对应于被施加的电压而使入射光的光量衰减而使增益变化的滤光器。受光部11A也可以将穿过了第2变换机构13A的光作为入射光而变换为电信号。
如图1所示，有关本实施方式的照相机系统70A具备对被摄体进行摄像的摄像部10A、处理从摄像部10A输出的电信号的图形接口部(以下称作图形I/F部)30、控制摄像部10A内的各结构的动作的系统控制部20A、保存由图形I/F部30处理后的图像数据的记录介质40、显示图像的显示器50、和将来自用户的输入指示向系统控制部20A传递的用户接口部(以下称作用户I/F部)60。
摄像部10A从光向摄像部10A入射的一侧起，依次具备透镜14、机械快门15、聚焦透镜16、第1变换机构12A、第2变换机构13A及受光部11A。即，第1变换机构12A及第2变换机构13A与受光部11A分体地设置。第2变换机构13A配置在被入射有穿过了第1变换机构12A的光的位置。
本实施方式的第1变换机构12A，是通过对应于被施加的电压而使入射光的光量衰减、使从入射光入射到被受光部11A变换为电信号的过程中的增益变化的滤光器，是所谓的电子ND滤光器。
第2变换机构13A是被入射有穿过了第1变换机构12A的光、通过对应于被施加的电压而使入射光的光量衰减使从入射光入射到被受光部11A变换为电信号的过程中的增益变化的滤光器，是所谓的电子ND滤光器。
即，有关本实施方式的照相机系统70A具备能够通过施加电压来变更灵敏度的第1变换机构(第1电子ND滤光器)12A和第2变换机构(第2电子ND滤光器)13A。
另外，在图1中，表示了具备第1电子ND滤光器12A及第2电子ND滤光器13A的2个电子ND滤光器的例子，但也可以具备3个以上电子ND滤光器。
在本实施方式中，受光部11A是以穿过了第2变换机构13A的光为入射光而将其变换为电信号的所谓的摄像元件。在本实施方式中，受光部11A也可以由例如使用对应于入射的光进行光电变换的光电变换膜的层叠型的固体摄像元件构成。光电变换膜例如也可以包括非晶硅。另外，受光部11A也可以是CCD(Charge Coupled Device)图像传感器及CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器等的摄像装置。
进而，有关本实施方式的照相机系统70A也可以具备显示器50和图形I/F部30，所述图形I/F部30在显示器50上切换显示受理用来将上述增益连续地改变的指示的第1图像60a、以及受理将上述增益阶段性地改变的指示的第2图像60b。
显示器50是显示图像的显示装置，例如是液晶(LC：Liquid Crystal)显示器或有机EL(Electro Luminescence)显示器。
图形I/F部30受理从受光部11A输出的被数字处理后的摄像数据，以JPEG形式等的规定的压缩方式将摄像数据压缩，将压缩后的摄像数据向记录介质40保存。记录介质40是非易失性的存储器，例如是闪存存储器等。
此外，图形I/F部30将被数字处理后的摄像数据缩小为与显示器50的尺寸匹配的图像尺寸，显示在显示器50上。
此外，图形I/F部30将根据从受光部11A输出的被数字处理后的摄像数据计算出的特征量的结果向系统控制部20A发送。这里，所谓特征量，是表示图像的特征的信息，例如是表示图像的离焦量、曝光量或色调等的数值。
系统控制部20A将由图形I/F部30计算出的摄像数据的特征量接收，根据该特征量决定适当的摄像条件。并且，基于所决定的摄像条件，向摄像部10A发送控制信号。
本实施方式的系统控制部20A具备透镜控制部22、曝光控制部23和施加电压控制部24。
透镜控制部22基于由图形I/F部30计算出的离焦量，控制使聚焦透镜16移动的位置。在图1中，摄像部10A仅具备1片聚焦透镜16，但也可以具备多片聚焦透镜16。通过具备多片聚焦透镜16，变得不易受到像差的影响，能够更细致地调节对焦。
曝光控制部23基于由图形I/F部30计算出的曝光量，控制机械快门15的光圈值及快门速度。机械快门15调整入射到摄像部10A中的光的光量(照度)。
施加电压控制部24基于由图形I/F部30计算出的摄像数据的特征量，控制向第1变换机构12A(例如，透射率可变减光滤光器)及第2变换机构13A的施加电压。由此，调整第1变换机构12A及第2变换机构13A的从光向光的变换率，即光量的衰减率。
另外，系统控制部20A也可以具备控制受光部11A的电荷储存的开始时机的电子快门控制部。此外，在以下说明的各实施方式及变形例中也同样，系统控制部也可以具备电子快门控制部。
用户接口(用户I/F)部60具有受理来自用户的操作的操作部，将来自用户的操作信号向系统控制部20A发送。用户I/F部60例如是触摸面板、拨盘、按钮。触摸面板被配置在显示器50上，在触摸面板上检测用户的手指接触的位置，向系统控制部20A发送位置信息。用户通过一边确认显示在显示器50上的设定参数等的显示项目一边操作，能够容易地指定希望的设定参数。
对于用户I/F部60举具体例进行说明。图2是表示用户I/F部60的例子的图。
如图2所示，作为用户变更ND值的设定的手段，有用户指定显示在显示器50上的参数的接触式、和用户用拨盘及按钮等指定参数的机械式。此外，有能够将参数以多级调节的多级控制、和能够将参数连续地调节的无级控制。这里，参数是ND值。
在图2(a)所示的接触式无级ND控制中，在显示器50上，显示作为第1图像60a的ND值的等级的条。如果用户将显示在显示器50上的表示ND值的等级的条60a用手指描画，则触摸面板检测描画的手指的位置。触摸面板将检测到的手指的位置信息向系统控制部20A发送。由此，用户能够将向希望的ND值的变更向系统控制部20A指示。此时，如果用户将表示第1图像60a的ND值的等级的条用手指描画，则与用手指接触的透射率对应的图像连续地显示在显示器50上。
在图2(b)所示的接触式多级ND控制中，在显示器50上，显示表示作为第2图像60b的各级的ND值的图标。如果用户用手指选择显示在显示器50上的多级的ND值的图标60b，则触摸面板检测手指接触的位置。触摸面板将检测出的手指的位置信息向系统控制部20A发送。由此，用户能够向系统控制部20A指示向希望的ND值的变更。此时，如果用户将第2图像60b的表示各级的ND值的图标用手指接触并选择，则与用手指接触的ND值对应的图像显示在显示器50上。
在图2(c)所示的机械式多级ND控制中，用户通过将被配置在照相机主体上的拨盘60c转动，能够向系统控制部20A指示向希望的ND值的变更。
在上述哪种情况下，用户能够一边观看显示在显示器50上的图像一边调整ND值，所以能够细致地更快地连续或多级地进行灵敏度调整。由此，能够防止随着曝光的急剧的变化，显示器50的显示急剧地变化。因而，还能够减轻用户的例如眼睛疲劳。
接着，使用图3，详细地对有关本实施方式的照相机系统70A中的ND机构进行说明。图3是说明有关第1实施方式的照相机系统70A中的第1变换机构12A及第2变换机构13A的结构的图。另外，在图3中，仅记载了为了说明ND机构所需要的结构。在本实施方式中，第1变换机构12A及第2变换机构13A都是电子ND滤光器。以下，在本实施方式中，将第1变换机构12A及第2变换机构13A分别称作第1电子ND滤光器12A及第2电子ND滤光器13A。
如图3所示，入射光经过透镜14向摄像部10A入射。入射到摄像部10A中的光在穿过第1电子ND滤光器12A后，穿过第2电子ND滤光器13A。由此，入射到摄像部10A中的光被衰减到希望的光量，向受光部11A入射。
第1ND滤光器12A具有一对电极120A及122A、和被一对电极120A及122A夹着的第1ND滤光器层121A。第2ND滤光器13A具有一对电极130A及132A、和被一对电极130A及132A夹着的第2ND滤光器层131A。
在有关本实施方式的照相机系统70A中，第1电子ND滤光器12A及第2电子ND滤光器13A是具有多个种类的ND机构的滤光器。
例如，第1电子ND滤光器12A是作为第1ND滤光器层121A而具有液晶层的液晶型的电子ND滤光器，第2电子ND滤光器13A是作为第2ND滤光器层131A而具有反应物质层的析出型的电子ND滤光器。
接着，对第1电子ND滤光器12A及第2电子ND滤光器13A的灵敏度调整方法进行说明。图4是说明有关本实施方式的照相机系统70A中的第1电子ND滤光器12A及第2电子ND滤光器13A的灵敏度调整方法的图。图4的电压电源80是向滤光器的电极施加电压的电源，脉冲占空比电压电源81是向滤光器的电极施加被进行了脉冲占空比控制的电压的电源。
这里，第1电子ND滤光器12A是液晶型的电子ND滤光器，第2电子ND滤光器13A是析出型的电子ND滤光器。这些电子ND滤光器通过用电压电源80调整施加电压，使光的透射率变化。液晶型的电子ND滤光器由于液晶包含吸收光的调光材料，所以通过调整施加电压而使液晶分子的倾斜度变化，使调光的程度即光的透射率变化。析出型的电子ND滤光器在内表面上设置有电极的单元的内部中，被充满了含有进行可逆的氧化还原反应的反应物质的反应溶液，通过调整施加电压，控制单元内的反应物质的氧化还原反应。更具体地讲，通过调整施加电压，在反应溶液中作为反应物质的氯化银发生氧化还原反应而使银析出或溶解。
已知这些液晶型及析出型的电子ND滤光器虽然能够均质地使光的透射率变化，但对于入射光的光量变化的响应速度比较慢。但是，如有关本实施方式的照相机系统70A那样，通过将2个电子ND滤光器组合使用，与使用1个电子ND滤光器的情况相比，能够使各个电子ND滤光器衰减的光量变少。因此，在本实施方式中，与仅具备电子ND滤光器的情况相比，能够使到使入射光衰减到希望的光量为止的响应时间成为约1/2倍。即，对于被摄体的急剧的曝光量的变化，也能够缩短到电子ND滤光器变化为使入射光衰减为希望的光量的光透射率为止的响应速度。
另外，图3及图4所示的ND机构是一例，本公开中的ND机构也可以由2个以上的电子ND滤光器构成。此外，在本实施方式中，表示了各个电子ND滤光器如液晶型及析出型那样具有不同的结构的例子，但2个以上的电子ND滤光器也可以全部是相同的结构，也可以由任意的组合构成。
在本实施方式中，也可以具备具有上述液晶型及析出型的电子ND滤光器以外的特性的滤光器。例如，在有关本实施方式的照相机系统70A中，第1电子ND滤光器12A及第2电子ND滤光器13A的至少一方也可以根据被施加的电压而改变作为频率滤波器的特性。以下，对频率滤波器进行说明。
图5是频率滤波器300的概略剖面图。频率滤波器300包括使阳极301和阴极302成对的电极对、被电极对夹着的滤光器层303、和以保持电极对的间隔的同时将滤光器层的外周包围的方式进行封闭的间隔物304。
滤光器层303被配置在由电极对及间隔物304包围的封闭空间中，含有通过向电极对施加电压色调及色彩变化的物质。通常，这样的颜色变化被称作电致变色，是通过电化学性的氧化还原反应而引起的物质的色调及色彩的可逆的变化。即，颜色变化是起因于，物质中含有的分子及金属离子的氧化还原状态变化而光的吸收带发生变化。这样的显示出电致变色的物质被称作电致变色性物质。另外，关于电致变色性物质在后面叙述。
在含有电致变色性物质的电解质层的构成材料是液态或凝胶状的情况下，也可以将构成材料例如封闭在导电性薄膜中而配置到电极间，也可以直接注入到由电极对和间隔物封闭的空间中。此外，在含有电致变色性物质的电解质层的构成材料例如是粉末状、粒子状、薄膜状、层状或板状等的固体状的情况下，也可以将构成材料通过加压来成型，也可以与树脂等混匀而成型。只要将构成材料成型为通常被称作固体状的没有流动性的状态就可以。在此情况下，将滤光器层303封闭在电极对之间的间隔物304可有可无。
如上述那样，频率滤波器300通过调整向频率滤波器300的施加电压，色调及色彩变化。引起颜色变化时的机理，是电极对中的电致变色性物质的可逆性的氧化还原反应，通过调整向电极对的施加电压，能够切换消色和着色。
此外，阳极301及阴极302可以是透明电极。由此，能够使透射了频率滤波器300的光入射到受光部11A中。另外，透明电极只要是通常所使用的就可以。关于具体的材料及透明的定义，在第2实施方式的对置电极中后述。
接着，对电致变色性物质具体地进行说明。电致变色性物质存在于有机化合物及无机化合物的两者中。在电致变色性物质是有机化合物的情况下，如果对电极对施加电压，则通过分子借助氧化还原反应变化为其他物质、或变化为自由基状态而颜色变化。此外，在电致变色性物质是无机化合物的情况下也是，如果向电极对施加电压，则通过分子借助氧化还原反应而变化，颜色变化。例如，作为无机化合物的例子，可以举出五氰基羰基铁酸盐。五氰基羰基铁酸盐在氧化时着色为蓝色，而在还原时为无色。此外，氧化镍(NiOx)在氧化时是褐色，在还原时为无色。这些无机化合物是氧化显色型。作为有机化合物中的例子，可以举出庚基紫罗精(heptylviologen)。庚基紫罗精在还原时着色为紫色，在氧化时为无色。即，庚基紫罗精是还原显色型。
接着，对频率滤波器300的频率特性进行说明。图6是说明频率滤波器300的频率特性的曲线图。在图6中，纵轴表示输出，横轴表示透射滤光器的光的波长。
图6(a)是表示仅短波长域的波长即较高频率的光的透射率较高的高通滤波器的频率特性的曲线图。在高通滤波器中，作为电致变色性物质而使用五氰基羰基铁酸盐。如上述那样，五氰基羰基铁酸盐如果被氧化则着色为蓝色，所以如图6(a)所示，仅对于包含蓝色的波长的短波长域的波长的光提高透射率。
图6(b)是仅长波长域的波长即低频率的光的透射率较高的低通滤波器的频率特性的曲线图。在低通滤波器中，作为电致变色性物质而使用氧化镍(NiOx)。如上述那样，氧化镍(NiOx)如果被氧化则变化为褐色，所以仅对包含褐色的波长的红外及近红外域等的长波长域的波长的光提高透射率。
图6(c)是表示仅中波长域的波长的光的透射率较高的带通滤波器的频率特性的曲线图。带通滤波器通过将具有上述低通特性及高通特性的电致变色性物质组合，使短波长域及高波长域的波长的光的透射率下降，使可视光域等的中波长域的波长的光的透射率提高。由此，将红外域及紫外域的波长的光吸收，仅对可视光域的波长的光提高透射率。
图6(d)是表示与带通滤波器相反、仅短波长域及长波长域的波长的光的透射率较高的带阻滤波器的频率特性的曲线图。带阻滤波器使短波长域及长波长域的光的透射率提高，使可视光域等的中波长域的光的透射率下降。由此，能够实现仅使红外域及紫外域的波长的光透射的使用方式。
这样，通过作为电子ND滤光器而使用频率滤波器，能够远比将颜色变换滤光器相对于透镜拆装更快且简单地改变向受光部11A入射的光的波长分布(色温)。
(第1实施方式的变形例1)
接着，对有关第1实施方式的变形例1的照相机系统进行说明。图7是有关本变形例的照相机系统70B的结构的功能框图。以下，仅对与有关第1实施方式的照相机系统70A不同的点进行说明。
有关本变形例的照相机系统70B还具备切换自动模式和手动模式的自动手动控制部26，所述自动模式对应于入射光的强度而使施加电压控制部24施加的电压变化，也可以根据来自用户的指示而使施加电压控制部24施加的电压变化。
如图7所示，有关本变形例的照相机系统70B在系统控制部20B中具有自动手动控制部26这一点与有关第1实施方式的照相机系统70A不同。
自动手动控制部26被连接在第1电子ND滤光器12A和第2电子ND滤光器13A上，是向第1电子ND滤光器12A及第2电子ND滤光器13A传达由用户I/F60选择的自动控制或手动控制的某个被选择的控制方式的电路。
自动手动控制部26进行接收由图形I/F部30计算出的摄像数据的特征量、根据该特征量决定适当的摄像条件、以所决定的摄像条件向摄像部10A发送控制信号的自动控制。进而，自动手动控制部26还进行用户确认从图形I/F部30输出给显示器50的摄像数据、基于用户输入到用户I/F部60中的摄像条件向摄像部10A发送控制信号的手动控制。
例如，在用户选择了电子ND滤光器的自动控制的情况下，将用来控制为自动手动控制部26选择的推荐ND值的施加电压及/或被进行了脉冲占空比控制的施加电压向第1电子ND滤光器12A及第2电子ND滤光器13A供给。此外，在用户选择了电子ND滤光器的手动控制的情况下，将相当于用户通过用户I/F部60指定的ND值的施加电压及/或施加电压的被进行了脉冲占空比控制的施加电压向第1电子ND滤光器12A及第2电子ND滤光器13A供给。
图8是表示有关本变形例的照相机系统70B中的第1电子ND滤光器12A及第2电子ND滤光器13A的控制样式的表。
如图8的样式1、样式3、样式7及样式9那样，用户能够选择第1电子ND滤光器12A及第2电子ND滤光器13A的2个都总是被固定为自动控制或手动控制的某个的控制样式。或者，如图8的样式5那样，用户可以选择第1电子ND滤光器12A及第2电子ND滤光器13A的2个都总是能够切换为自动控制或手动控制的控制样式。此外，用户可以选择第1电子ND滤光器12A及第2电子ND滤光器13A的某一方能够切换为自动控制或手动控制、第1电子ND滤光器12A及第2电子ND滤光器13A的另一方总是被固定为手动控制或自动控制的控制样式。
(第2实施方式)
以下，对有关第2实施方式的照相机系统的概要进行说明。图9是表示有关本实施方式的照相机系统70C的结构的功能框图。另外，在图9中，仅对与有关第1实施方式的照相机系统70A不同的结构赋予不同的标号。
在有关本实施方式的照相机系统70C中，第1变换机构12C也可以是通过对应于被施加的电压使入射光的光量衰减而使增益变化的滤光器。受光部11C具有光电变换部。光电变换部也可以包括将穿过了第1变换机构12C的光变换为电信号的光电变换层、和夹着光电变换层的2个电极。光电变换部作为第2变换机构13C，也可以通过对应于被施加的电压改变将入射光变换为电信号时的量子效率而使增益变化。
以下，仅对与有关第1实施方式的照相机系统70A不同的结构进行说明。
如图9所示，有关本实施方式的照相机系统70C在受光部11C内的光电变换部作为第2变换机构13C发挥功能这一点与第1实施方式不同。此时，第1变换机构12C被与受光部11C分体地配置。
接着，使用图10，对有关本实施方式的照相机系统70C中的ND机构说明详细情况。图10是说明有关本实施方式的照相机系统70C中的第1变换机构12C及第2变换机构13C的结构的图。另外，在图10中，仅记载了为了说明ND机构所需要的结构。在本实施方式中，第1变换机构12C是电子ND滤光器。以下，在本实施方式中，将第1变换机构12C称作第1电子ND滤光器12C。另外，在本实施方式中，表示了与受光部11C分体地具备第1电子ND滤光器12C的例子，但也可以与受光部11C分体地具备2个以上电子ND滤光器。此外，这些电子ND滤光器也可以是具有不同的ND机构的滤光器。
如图10所示，入射光穿过透镜14向摄像部10C入射。入射到摄像部10C中的光在穿过第1电子ND滤光器12C后，向受光部11C内的第2变换机构13C入射。这里，第1电子ND滤光器12C例如是液晶型的电子ND滤光器，第2变换机构13C是受光部11C内的光电变换部。第1电子ND滤光器12C具有一对电极120A及122A和被一对电极120A及122A夹着的第1ND滤光器层121A。光电变换部具有一对电极105及101和被夹在一对电极105及101之间的光电变换层104，将入射到光电变换部中的光变换为电信号。
图形I/F部30将根据从受光部11C输出的被数字处理后的摄像数据计算出的特征量的结果向系统控制部20A发送。施加电压控制部24基于系统控制部20A接收到的特征量，向摄像部10C发送调整向第1电子ND滤光器12C和第2变换机构13C即光电变换部的施加电压的指示。
在本实施方式中，施加电压控制部24通过控制第1电子ND滤光器12C的施加电压，调整光的衰减率，并通过控制向作为第2变换机构13C的光电变换部的施加电压，调整光电变换部的光灵敏度。另外，关于光电变换部的光灵敏度的调整方法在图12中后述。
有关本实施方式的照相机系统70C通过具有这样的结构，能够对应于明亮度的变化将灵敏度更细致且迅速地调整。
接着，对光电变换部进行说明。光电变换部具有一对电极、和被夹在作为一对电极的对置电极105及像素电极101之间的光电变换层104。
对置电极105典型的是由透明的导电性材料形成的透明电极。对置电极105在光电变换部中被配置在光被入射的一侧。因此，透射了对置电极105的光向光电变换层104入射。另外，由摄像部10C检测到的光并不限定于可视光的波长范围(例如，380nm以上780nm以下)内的光。本说明书中的“透明”，是指透射要检测的波长范围的光的至少一部分，遍及可视光的波长范围整体使光透射不是必须的。在本说明书中，为了方便而将包括红外线及紫外线的电磁波的全部表现为“光”。在对置电极105中，例如可以使用ITO(氧化铟锡)、IZO(铟锌氧化物)、AZO(掺铝氧化锌)、FTO(掺氟氧化锡)、SnO2、TiO2、ZnO2等的透明导电性氧化物(TCO：Transparent Conducting Oxide)。图11表示使用ITO的光电变化膜中的施加电压与受光部的输出的关系。
光电变换层104接受入射的光而产生空穴－电子对。产生的空穴－电子对中的一方的电荷作为信号电荷被像素电极101捕捉。被像素电极101捕捉到的电荷被周知的信号检测电路检测到。信号检测电路也可以包括将与信号电荷对应的信号放大并输出的放大晶体管。放大晶体管的栅极也可以电连接在像素电极101上。光电变换层104典型地由有机半导体材料形成。
接着，对使光电变换部作为电子ND滤光器发挥功能的方法的概要进行说明。
图11是表示向光电变化膜的施加电压与来自受光部的输出电压的关系的曲线图。图11的纵轴表示归一化输出电压。这里，归一化输出电压，是将向光电变换部的施加电压是10V时的来自受光部的输出电压归一化为1.0的值。另外，不需要将施加电压是10V时的输出电压作为归一化的基准，也可以适当变更。此外，根据近似直线的计算方法及计算范围，阈值也可能变化，所以确保直线性的区域也可能与本图不同。
根据图11可知，通过调整向光电变换部的施加电压，能够调整来自受光部的输出电压。例如，根据图11所示的曲线图，相当于将输出的光的光量减光为向滤光器入射的光的光量的一半的ND2的归一化输出电压，是1.0的一半即0.5。因此可知，通过向光电变换部施加将归一化输出电压调整为0.5的施加电压，能够由光电变换部实现相当于ND2的ND功能。此外，相当于将输出的光的光量减光为向滤光器入射的光的光量的4分之1的ND4的归一化输出电压，是1.0的4分之1即0.25，相当于将输出的光的光量减光为向滤光器入射的光的光量的8分之1的ND4的归一化输出电压，是1.0的8分之1即0.125。关于这些ND也同样，通过将调整为归一化输出电压的施加电压向光电变换部施加，能够用光电变换部实现ND功能。
因而，通过向光电变换部施加与相当于希望的ND功能的归一化输出电压对应的电压，能够进行控制，以使光电变换部也作为电子ND滤光器发挥功能。但是，向光电变换部的施加电压与来自受光部的输出电压的关系，在光电变换部发挥这些ND功能的电压区域中是曲线，不是遍及向光电变换部的施加电压的整个区域确保直线性。
例如，如图11所示，在向光电变换部的施加电压与来自受光部的输出电压(这里是归一化输出电压)之间，存在被确保了直线性的区域和没有被确保直线性的区域。在施加电压比阈值大的区域、即在施加电压与归一化输出电压之间确保直线性的电压区域内，由于在施加电压与归一化输出电压之间能得到直线性的相关关系，所以通过调整向光电变换部的施加电压的大小，能够容易地调整光电变换部的光灵敏度。另一方面，在施加电压比阈值小的区域、即在施加电压与归一化输出电压之间没有确保直线性的电压区域中，根据表示向光电变换部的施加电压与归一化输出电压的关系的函数，计算与希望的归一化输出电压对应的施加电压。因此，需要在照相机系统中存储表示施加电压与归一化输出电压的关系的函数。
因而，在调整光电变换部的光灵敏度而发挥希望的ND功能的情况下，如果使用在施加电压与归一化输出电压的关系间确保了直线性的区域的施加电压和归一化输出电压，则光电变换部的光灵敏度的控制变得容易。由此，不再需要使照相机系统存储函数，能够简便地调整光电变换部的光灵敏度，能够用光电变换部实现ND功能。
接着，作为电子ND滤光器，对控制光电变换部的光灵敏度的步骤进行说明。图12是表示光电变换部被作为电子ND滤光器使用的情况下的、将光电变换部的光灵敏度修正的步骤的流程图。
在有关本实施方式的照相机系统70C中，施加电压控制部24也可以根据量子效率而改变向光电变换部反复施加的电压脉冲的占空比。在本实施方式中，上述光电变换部是第2变换机构13C。
如图12所示，施加电压控制部24首先判定相当于希望的ND值的、与光电变换部的输出电压对应的施加电压是否比阈值(参照图11)大(步骤S1)。在施加电压比阈值大的情况下(步骤S1中“是”)，由于在向光电变换部的施加电压与输出电压之间能得到直线性的相关关系，所以决定与希望的ND值对应的施加电压(步骤S2)，调整向光电变换部的施加电压(步骤S3)。由此，能够将光电变换部变更为与希望的ND值对应的光灵敏度(步骤S4)。
接着，对在施加电压与归一化输出电压之间没有确保直线性的电压区域中的光电变换部的光灵敏度的调整方法(步骤S1中“否”)进行说明。
施加电压控制部24首先判定相当于希望的ND值的、与受光部的输出电压对应的施加电压是否比阈值(参照图11)例如9V大(步骤S1)。并且，在施加电压控制部24判定为该施加电压是阈值9V以下的情况下(步骤S1中“否”)，判定是否能够进行通过施加电压的调整进行的ND值的修正(步骤S5)。步骤S5中的阈值例如是7V。在步骤S5中，根据是否比7V大，判定是否能够进行通过施加电压的调整进行的ND值的修正。
这里，在步骤S1的阈值9V以下的附近区域中，根据近似直线的计算方法等，有能得到直线性的情况，通过决定与希望的ND值对应的施加电压，还能够控制光电变换部的光灵敏度。例如可以考虑，在图11中的比施加电压7V大、9V以下的范围的区域中，与7V以下的区域相比，根据近似直线的计算方法而能得到直线性。在这样的区域中，也可以将施加电压与后述的脉冲占空比组合，来调整与希望的ND值对应的光灵敏度。
因而，在判定为能够进行基于施加电压的调整的ND值的修正的情况下(步骤S5中“是”)，决定施加电压与脉冲占空比的组合(步骤S6)。接着，调整为在步骤S6中决定的施加电压(步骤S7)，调整脉冲占空比(步骤S8)。由此，能够将光电变换部变更为与希望的ND值对应的光灵敏度(步骤S4)。
另一方面，在判定为不能进行基于施加电压的调整的ND值的修正的情况下(步骤S5中“否”)，即在与相当于希望的ND值的输出电压对应的施加电压是7V以下的情况下，在施加电压与归一化输出电压之间不能得到直线性。此外，在此情况下，如果将与相当于希望的ND值的输出电压对应的施加电压原样施加在光电变换部上，则如使用图24后述那样，白平衡恶化。因此，例如根据施加电压比步骤S1的阈值9V大的区域、即确保了直线性的区域的施加电压与归一化输出电压的关系，决定能够实现希望的ND值的脉冲占空比(步骤S9)。并且，将施加电压作为规定的值，调整为所决定的脉冲占空比(步骤S10)。规定的值也可以是比阈值9V大的值。由此，能够将光电变换部变更为与希望的ND值对应的光灵敏度(步骤S4)。通过将施加电压设定为比阈值9V大的值，能够抑制白平衡的恶化。
另外，在本实施方式中，如上述那样将阈值9V以下的区域划分为阈值的附近区域(比7V大、9V以下)和其以下(7V以下)的区域而进行了说明，但也可以不将阈值9V以下的区域如上述那样细致地划分。例如也可以是，在与希望的ND值对应的施加电压比阈值9V大的区域中，通过步骤的施加电压的调整来调整光灵敏度，在与希望的ND值对应的施加电压为阈值9V以下的区域中，通过步骤的脉冲占空比的调整来调整光灵敏度。在通过脉冲占空比的调整来调整光灵敏度的情况下，既可以调整施加电压的大小，也可以将施加电压的大小固定为规定的值。
如以上这样，在图12中，说明了在向光电变换部的施加电压与归一化输出电压之间设置确保了直线性的区域和没有确保直线性的区域的阈值的例子。但是，与阈值无关地，在基于控制施加电压的大小的电压控制方式的施加电压控制、与基于将施加电压进行脉冲占空比调整而控制的脉冲占空比控制方式的施加电压控制之间，能得到相关关系。以下，对它们的相关关系进行说明。
图13是通过电压控制方式调整光灵敏度的时序图的一例。图14是通过电压控制方式调整光灵敏度的时序图的另一例。
在图13及图14中，纵轴表示向光电变换部的施加电压，横轴表示施加时间。这里，例示了作为任意的3帧的N－1帧、N帧及N+1帧的施加电压的变化。另外，关于后述的图15及图16也是同样的。
在从被摄体向摄像部10D的入射光的光量稳定的情况下，如图13所示，N－1帧、N帧、N+1帧中的向光电变换部的施加电压是一定的。这样，在入射光的光量稳定的情况下，不再需要按照每个帧调整ND值，即使施加电压是一定的值(V0)，也能够取得稳定的运动图像。
在从被摄体向摄像部10D的入射光的光量变动的情况下，即，在被摄体的明亮度反复明暗的情况下，如图14所示，在N－1帧、N帧、N+1帧的各帧中调整施加电压。这样，在入射光的光量变动的情况下，例如如在N－1帧中施加电压为V1、在N帧中为V2(>V1)、在N+1帧中为V3(<V2)那样，按照每个帧调整施加电压，变更为相当于希望的ND值的输出电压。由此，能够将光电变换部的光灵敏度匹配于入射光的光量的变化而适当地调整，所以能够取得光量稳定的运动图像。另外，在图13中，假设V1、V2、V3[V]为图11的阈值电压以上的施加电压。
接着，对通过脉冲占空比控制方式调整光电变换部的光灵敏度的例子进行说明。图15是通过脉冲占空比控制方式调整光灵敏度的时序图的一例。
在图14所示的时序图中，在V1及V3是比图11的阈值电压小的值的情况下，通过脉冲占空比控制方式调整光灵敏度的方法也是有效的。以下，假设V1及V3是比图11的阈值电压小的值。
在图15所示的时序图中，将施加电压值设为一定(V2)，按照每个帧使施加电压的脉冲占空比变化。此时，图15所示的各帧中的施加电压分别与图14所示的各帧中的施加电压有相关关系。具体而言，例如作为图15的N－1帧的施加电压的脉冲期间T1[s]的占空比，将High(高)期间设定为V1/V2，将Low(低)期间设定为(V2－V1)/V2。由此，能够将相当于图14的N－1帧的施加电压V1的施加电压再现。同样，作为图15的N+1帧的施加电压的脉冲期间T2[s]的脉冲占空比，将High期间设定为V3/V2，将Low期间设定为(V2－V3)/V2。由此，能够将相当于图14的N+1帧的施加电压V3的施加电压再现。图14所示的仅通过施加电压调整了光电变换部的光灵敏度即ND值的情况下的光电变换部的量子效率，与图15所示的仅通过脉冲占空比调整了ND值的情况下的光电变换部的量子效率相同。
图16是通过脉冲占空比控制方式调整光灵敏度的时序图的另一例。在图16所示的时序图中，按照每个帧使施加电压值与施加电压的脉冲占空比变化。此时，图16所示的各帧中的施加电压分别与图14所示的各帧中的施加电压有相关关系。具体而言，设图16的N－1帧的施加电压为V4(<V2)[V]，作为脉冲期间T3[s]的占空比，将High期间设定为V1/V4，将Low期间设定为(V4－V1)/V4。由此，能够将相当于图14的N－1帧的施加电压V3的施加电压再现。同样，设图16的N+1帧的施加电压为V5(<V2)[V]，作为脉冲期间T4[s]的脉冲占空比，将High期间设定为V3/V5，将Low期间设定为(V5－V3)/V5。由此，能够将相当于图14的N+1帧的施加电压V3的施加电压再现。图14所示的仅通过施加电压调整ND值的情况下的光电变换部的量子效率，与图16所示的通过施加电压和脉冲占空比调整ND值的情况下的光电变换部的量子效率相同。
另外，在图15及图16中，假设V2、V4、V5[V]为确保图11的阈值电压以上的直线性的施加电压。此外，图13至图16是1帧为l/60[s]的例子。但是，在本公开中，对于1帧是l/l20[s]或l/l80[s]等其他的帧速率也能够期待相同的效果。
另外，在本实施方式中，如在第2实施方式的变形例3中后述那样，也可以在系统控制部20A中具备白平衡控制部及白平衡表。进而，系统控制部20A也可以具备自动手动控制部。
此外，在图11及图24中，表示了如果降低施加电压则发生施加电压与归一化输出电压之间的直线性的恶化及白平衡的破坏的例子。与此相反，关于通过提高施加电压而发生直线性的恶化或白平衡的破坏那样的光电变换部，也能够得到与上述的效果相同的效果。例如，在对于通过提高施加电压而直线性恶化那样的光电变换部，也可以在调整为与直线性良好的施加电压区域对应的光灵敏度的情况下施加一定电压，在调整为与直线性较差的施加电压区域对应的光灵敏度的情况下施加脉冲电压。
(第2实施方式的变形例1)
接着，对有关第2实施方式的变形例1的照相机系统进行说明。图17是表示有关本变形例的照相机系统70D的结构的功能框图。以下，的仅对与有关第2实施方式的照相机系统70C不同的点进行说明。
如图17所示，有关本变形例的照相机系统70D在系统控制部20D中具有脉冲占空比控制部29这一点上与有关第2实施方式的照相机系统70C不同。
脉冲占空比控制部29基于丛图形I/F部30发送来的摄像数据的特征量，控制光电变换部的光灵敏度。在第2实施方式中，施加电压控制部24控制向与受光部11C分体配置的第1电子ND滤光器12C及第2变换机构13C即光电变换部的施加电压。在本变形例中，施加电压控制部24控制第1电子ND滤光器12C的施加电压，脉冲占空比控制部29与在第2实施方式中上述的控制同样，控制向光电变换部的施加电压。
以下，使用图18更具体地说明。图18是说明有关本变形例的照相机系统70D中的第1电子ND滤光器12C及第2变换机构13C的灵敏度调整方法的图。在本图中，仅记载了在说明中需要的结构。
如图18所示，入射光经由透镜14向摄像部10C入射。入射到摄像部10C中的光在穿过第1电子ND滤光器12C后，向受光部11C内的作为光电变换部的第2变换机构13C入射。这里，第1电子ND滤光器12C例如是液晶型的电子ND滤光器。
第1电子ND滤光器12C被施加电压控制部24控制电压电源80的施加电压。由此，调整向第1电子ND滤光器12C入射的光的衰减率。
对于作为第2变换机构13C的光电变换部，通过脉冲占空比控制部29，控制将电压电源80与脉冲占空比电压电源81组合的电源的施加电压及脉冲占空比。在使光电变换部作为电子ND滤光器发挥功能的情况下，由于使用在向光电变换部的施加电压与受光部的输出电压之间确保了直线性的区域的电压，所以能够迅速地调整灵敏度。此时，可利用的施加电压值被限制，但通过将电压进行脉冲占空比调整，能够调整为相当于希望的ND值的施加电压。由此，能够更细致地调整光电变换部的光灵敏度。
另外，通过由用户I/F部60选择的ND值，根据需要，施加电压控制部24也可以调整第1电子ND滤光器12C的施加电压，脉冲占空比控制部29也可以调整向作为第2变换机构13C的光电变换部的施加电压。这样，在使光电变换部作为电子ND滤光器发挥功能的情况下，通过脉冲占空比控制部29控制向光电变换部的施加电压，能够减轻向施加电压控制部24的负荷。
(第2实施方式的变形例2)
以下，对有关第2实施方式的变形例2的照相机系统的概要进行说明。
图19是说明本变形例的受光部11E的图。本实施方式的受光部11E如图19所示，具有形成在半导体基板上的多个像素100及外围电路。各像素100包括配置在半导体基板的上方的光电变换部，例如通过被配置为m行n列(m、n是2以上的整数)的矩阵状，形成摄像区域200。外围电路包括行扫描电路201、信号处理电路202、控制部203及输出电路204。行扫描电路201将各个像素信号读出而进行扫描。信号处理电路202进行所读出的像素信号的信号处理。控制部203生成用来控制行扫描电路201及信号处理电路202的控制信号。输出电路204将信号处理电路的信号输出。
有关本实施方式的照相机系统在光电变换部作为电子ND滤光器发挥功能这一点与有关第2实施方式的照相机系统70C及有关第3实施方式的照相机系统70G(参照图25)是相同的，但光电变换部的电极构造不同。
图20是用来说明本变形例的光电变换部的结构的图。另外，在本图中，为了说明的容易，仅记载了不同的结构。
如图20所示，本变形例的光电变换部在具有以将像素100内的像素电极101的周围包围的方式配置的第3电极102这一点，与第2实施方式及第3实施方式不同。
以下，对本变形例的光电变换部的灵敏度调整方法进行说明。图21及图22是说明本变形例的光电变换部的灵敏度调整方法的图。
在有关第2实施方式的变形例2的照相机系统中，受光部11E还具有用来向光电变换层104施加电压的第3电极102，施加电压控制部24(未图示)也可以根据需要的量子效率而改变向第3电极102施加的电压。
如图21所示，像素100从光入射的一侧起，具备对置电极105、光电变换层104、像素电极101、以将像素电极101的周围包围的方式配置的第3电极102、配置有配线的层间绝缘层107、以及配置有读出电路的半导体基板108。第3电极102也称作辅助电极。
这里，光电变换部12E由对置电极105、光电变换层104、像素电极101及第3电极102构成。光电变换部12E的光灵敏度根据由像素电极101和对置电极105的电位差产生的电场的强度与由第3电极102和对置电极105的电位差产生的电场的强度的关系来调整。
例如，在第3电极102与对置电极105之间没有电位差的情况下，第3电极102能够捕获电荷106的区域的形成范围较小(区域104A)。因此，由第3电极102的附近的光电变换层104产生的电荷106不被第3电极102捕获，而流入到像素电极101中，所以对光电变换部12E的光灵敏度有帮助。
另一方面，如图22所示，在有第3电极102与对置电极105之间的电位差的情况下，随着电位差的增加，第3电极102能够捕获电荷106的区域扩大(区域104B)。因此，由第3电极102附近的光电变换层104产生的电荷106与电位差较小的情况相比被更多地捕获，所以光电变换部12E的光灵敏度下降。
此外，被捕获的电荷106的量与通过第3电极102和对置电极105的电位差产生的电场的强度成比例。即，光电变换部12E的光灵敏度由第3电极102的电压调整。例如，如果提高第3电极102的电压，则能够使光电变换部12E的光灵敏度升高，如果降低第3电极102的电压，则能够使光电变换部12E的光灵敏度下降。
如以上这样，有关第2实施方式的变形例2的照相机系统通过调整向第3电极102的施加电压，能够调整光电变换部的光灵敏度。由此，受光部11E的灵敏度被优化，动态范围被扩大。
(第2实施方式的变形例3)
接着，对有关第2实施方式的变形例3的照相机系统进行说明。图23是表示有关本变形例的照相机系统70F的结构的功能框图。以下，仅对与有关第2实施方式的照相机系统70C不同的点进行说明。
有关本变形例的照相机系统70F也可以还具备根据向光电变换部施加的电压、对于由受光部11C变换后的电信号调整白平衡的白平衡控制部27。在本变形例中，上述光电变换部是受光部11C内的光电变换部。
如图23所示，有关本变形例的照相机系统70F在系统控制部20F中具备白平衡控制部27和白平衡表28这一点上，与有关第2实施方式的照相机系统70C及有关第2实施方式的变形例1的照相机系统70D不同。
白平衡的控制在通过调整向光电变换部的施加电压来调整光灵敏度的情况下需要。例如，是如本变形例那样使受光部11C内的光电变换部作为第2变换机构发挥功能的情况。
以下，对白平衡的控制具体地进行说明。图24是表示向光电变化膜的施加电压与波长的分光特性的关系的曲线图。
如图24所示，向光电变换部的施加电压越高，光电变换部的量子效率越高。但是，根据向光电变换部的施加电压的大小，根据红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的光的波长域，在量子效率方面发生差异。例如，图24所示的施加电压最高的情况下的曲线图中，B的波长域的量子效率较高，绿色(G)的波长域及R的波长域的量子效率大概相同。在此情况下，得到的图像如果不调整白平衡，则成为发蓝的色调。另一方面，图24所示的施加电压最低的情况下的曲线图中，红色(R)的波长域的量子效率较高，蓝色(B)的波长域的量子效率较低。在此情况下，得到的图像如果不调整白平衡，则为发红的色调。
这样，根据向光电变换部的施加电压，红色(R)的波长域、绿色(G)的波长域、蓝色(B)的波长域的量子效率不同，所以通过调整对于这些波长域的光的光灵敏度，需要调整白平衡。
白平衡控制部27是用来对波长的分光特性根据图24所示的光电变换部的施加电压的大小而变化的光电变换部的特性进行修正的电路。
在白平衡表28中，作为表而保存有能够用系数分别乘以RGB的图像信号、以使得即使施加电压变化白平衡也为一定的施加电压及系数。此外，作为其他方法，也可以在白平衡控制部27中存储有即使向光电变换部的施加电压变化、与作为希望的透射率的光电变换部的施加电压对应的RGB的白平衡也维持一定的函数。
由此，在本变形例中，即使向光电变换部的施加电压变化，通过保存在白平衡控制部27中的函数、或通过使白平衡控制部27和白平衡表28相互发挥功能，也能够调整白平衡。因而，能够控制RGB的像素信号的平衡，对受光部11A的灵敏度进行可变控制，能够进行良好的图像的摄像。此外，由于能够按照每个颜色进行最优的灵敏度调整，所以能够进行白平衡良好的彩色图像的摄像。
此外，白平衡表28不需要配置在系统控制部20F中，也可以配置在记录介质40等其他的地方。另外，如在第2实施方式的变形例1中上述那样，在使受光部11C内的光电变换部作为电子ND滤光器发挥功能的情况下，也可以具备脉冲占空比控制部29(参照图17)。通过将向光电变换部施加的电压进行脉冲占空比调整，能够更细致地调整光电变换部的光灵敏度。
(第3实施方式)
以下，对有关第3实施方式的照相机系统的概要进行说明。图25是表示有关本实施方式的照相机系统70G的结构的功能框图。另外，在图25中，仅对与有关第1实施方式的照相机系统70A及有关第2实施方式的照相机系统70C不同的结构赋予不同的标号。
在有关本实施方式的照相机系统70G中，受光部11G也可以具有将入射光变换为电信号的第1光电变换层及夹着第1光电变换层的2个第1电极的第1光电变换部。此外，受光部11G也可以具有将穿过了第1变换机构12G的光作为入射光变换为电信号的第2光电变换层及夹着第2光电变换层的2个第2电极的第2光电变换部。第1光电变换部作为第1变换机构12G，也可以通过根据被施加的电压改变将入射光变换为电信号时的量子效率而使增益变化。第2光电变换部作为第2变换机构13G，也可以通过根据被施加的电压改变将入射光变换为电信号时的量子效率而使增益变化。
另外，在本实施方式中，表示了在受光部11G内具备第1变换机构12G及第2变换机构13G的例子，但也可以与受光部11G分体地还具备电子ND滤光器。
以下，仅对与有关第1实施方式的照相机系统70A及有关第2实施方式的照相机系统70C不同的结构进行说明。
如图25所示，有关本实施方式的照相机系统70G在第1变换机构12G及第2变换机构13G处于受光部11G的内部这一点与第1实施方式及第2实施方式不同。
接着，使用图26对有关本实施方式的照相机系统70G中的ND机构详细地进行说明。图26是说明有关本实施方式的照相机系统70G中的第1变换机构12G及第2变换机构13G的结构的图。
如图26所示，入射光经由透镜14向摄像部10G入射。入射到摄像部10G中的光向受光部11G内的作为第1变换机构12G的光电变换部入射。第1变换机构12G具有夹着第1光电变换层1041及第1光电变换层1041的2个第1电极1051及1011。第1光电变换层1041将入射到第1变换机构12G中的光变换为电信号。穿过了第1变换机构12G的入射光向作为第2变换机构13G的光电变换部入射。第2变换机构13G具有第2光电变换层1042及夹着第2光电变换层1042的2个第2电极1052及1012。第2光电变换层1042将入射到第2变换机构13G中的光变换为电信号。
在本实施方式中，通过改变这2个光电变换部的量子效率，使从光向电的变换率变化。以下，使用图27更具体地进行说明。图27是说明本实施方式的第1变换机构12G及第2变换机构13G的灵敏度调整方法的图。
如图27所示，对于作为第1变换机构12G的光电变换部，通过施加电压控制部24控制电压电源80的施加电压。如在图12中上述的步骤 那样，施加电压控制部24通过调整向光电变换部的施加电压，使光电变换部的量子效率变化。即，通过将与希望的ND值对应的电压向光电变换部施加，调整光电变换部的光灵敏度。例如，在以图13及图14所示的电压控制方式调整光灵敏度的情况下，在向光电变换部的施加电压与输出电压之间确保了直线性的电压区域内，通过调整向光电变换部的施加电压的大小，能够容易地调整光电变换部的光灵敏度。另外，在确保了直线性的电压区域内，通过调整向光电变换部的施加电压的大小，与后述的通过脉冲占空比调整进行的施加电压的调整相比，能够更快地调整光电变换部的光灵敏度。
对于作为第2变换机构13G的光电变换部，通过施加电压控制部24，控制将电压电源80与脉冲占空比电压电源81组合的电源的施加电压及脉冲占空比。如在图12中上述的步骤及步骤那样，施加电压控制部24通过调整向光电变换部的施加电压及脉冲占空比，使光电变换部的量子效率变化。此时，由于与希望的ND值对应的电压存在于在向光电变换部的施加电压与来自受光部的输出电压之间没有确保直线性的电压区域内，所以需要对确保了直线性的电压区域内的电压进行脉冲占空比调整。例如，在以图15及图16所示的脉冲占空比控制方式调整光灵敏度的情况下，通过对确保了直线性的区域的值、例如施加电压为9V以上的值的施加电压进行脉冲占空比调整，能够调整为相当于希望的ND值的输出电压。由此，能够将光电变换部调整为相当于希望的ND值的光灵敏度。另外，通过对向光电变换部的施加电压进行脉冲占空比调整而进行调整，与以施加电压的大小进行调整的情况相比，能够更细致地调整光电变换部的光灵敏度。
以上，对于有关本公开的摄像装置，基于实施方式及变形例进行了说明，但本公开并不限定于这些实施方式及变形例。只要不脱离本公开的主旨，对实施方式及变形例实施了本领域技术人员想到的各种变形后的形态、或将实施方式及变形例的一部分的构成要素组合而构建的其他形态也包含在本公开的范围中。
此外，在上述各实施方式中，各构成要素的一部分也可以通过执行适合于该构成要素的软件程序来实现。构成要素也可以通过CPU或处理器等的程序执行部将记录在硬盘或半导体存储器等的记录介质中的软件程序读出并执行来实现。
产业上的可利用性
有关本公开的照相机系统能够向数字静像照相机、广播/专业用照相机、医疗用照相机、监视用照相机、车载用照相机、数字单反照相机、数字无反照相机等各种各样的照相机系统及传感器系统应用。
标号说明
10A、10C、10G 摄像部
11A、11C、11E、11G 受光部
12A、12C 第1变换机构(第1电子ND滤光器)
12E 光电变换部
12G 第1变换机构
13A 第2变换机构(第2电子ND滤光器)
13C 第2变换机构
13G 第2变换机构
14 透镜
15 机械快门
16 聚焦透镜
20A、20B、20D、20F 系统控制部
22 透镜控制部
23 曝光控制部
24 施加电压控制部
26 自动手动控制部
27 白平衡控制部
28 白平衡表
29 脉冲占空比控制部
30 图形接口部(图形I/F部)
40 记录介质
50 显示器
60 用户接口部(用户I/F部)
60a 第1图像
60b 第2图像
70A、70B、70C、70D、70F、70G 照相机系统
80 电压电源
81 脉冲占空比电压电源
100 像素
101 像素电极(电极)
102 第3电极
104 光电变换层
104A、104B 区域
105 对置电极(电极)
106 电荷
107 层间绝缘层
108 半导体基板
120A 电极
121A 第1ND滤光器层
122A 电极
130A 电极
131A 第2ND滤光器层
132A 电极
200 摄像区域
201 行扫描电路
202 信号处理电路
203 控制部
204 输出电路
1041 第1光电变换层
1042 第2光电变换层
1051、1011 第1电极
1052、1012 第2电极

Claims (9)

1.一种摄像装置，其特征在于，
具备：
光电变换部，包括像素电极、对置电极、和夹在上述像素电极与上述对置电极之间并将入射光变换为电荷的光电变换层；以及
电压施加电路，对上述像素电极与上述对置电极之间供给电压；
上述电压施加电路在第1帧中供给具有一定的电压值的第1电压，在与上述第1帧不同的第2帧中供给脉冲状的第2电压。
2.一种摄像装置，其特征在于，
具备：
光电变换部，包括具有第1面和与上述第1面对置的第2面并将入射光变换为电荷的光电变换层、位于上述第1面上的像素电极、和位于上述第2面上的对置电极及辅助电极；以及
电压施加电路，对上述像素电极与上述辅助电极之间供给电压；
上述电压施加电路在第1帧中供给具有一定的电压值的第1电压，在与上述第1帧不同的第2帧中供给脉冲状的第2电压。
3.如权利要求1或2所述的摄像装置，其特征在于，
上述电压施加电路根据按照每个帧设定的ND值，有选择地供给上述第1电压及上述第2电压。
4.如权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，
上述电压施加电路在被设定为第1值以上的ND值的帧中供给上述第1电压，在被设定为比上述第1ND值小的ND值的帧中供给上述第2电压。
5.如权利要求4所述的摄像装置，其特征在于，
上述电压施加电路在被设定为上述第1值以上的ND值的帧中，供给具有与上述ND值对应的电压值的上述第1电压。
6.如权利要求4所述的摄像装置，其特征在于，
上述电压施加电路在被设定为比上述第1值小的ND值的帧中，供给具有与上述ND值对应的占空比的上述第2电压。
7.如权利要求4所述的摄像装置，其特征在于，
上述电压施加电路在被设定为比上述第1值小的ND值的帧中，供给具有与上述ND值对应的电压值及占空比的上述第2电压。
8.如权利要求1或2所述的摄像装置，其特征在于，
还具备自动手动控制部，该自动手动控制部对根据入射光的强度使上述电压施加电路供给的电压变化的自动模式、和根据来自用户的指示使上述电压施加电路供给的电压变化的手动模式进行切换。
9.一种照相机系统，其特征在于，具备：
权利要求1或2所述的摄像装置；
显示器；以及
图形接口部，在上述显示器上切换并显示受理用来连续地改变上述灵敏度的指示的第1图像、以及受理用来阶段性地改变上述灵敏度的指示的第2图像。
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