JP2005353943A - 撮像素子およびカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】 被写体像の撮影および観察（あるいは画像の表示）を並行して行う機能を有しつつ、構造を簡素化することを可能とする撮像素子およびカメラを提供する。
【解決手段】 撮像光学系としての撮像レンズ１１，プリズム１２と、撮像光学系の焦点位置に配置された撮像素子２０と、撮像素子２０の後方に設けられたファインダ光学系としてのペンタプリズム１３，接眼レンズ１４とを備え、撮像素子２０が、光を透過する透明カソード電極２１３と、この透明カソード電極２１３と対向して配置され、光を透過しない金属アノード電極２１１と、表示および撮像機能を有する発光受光層とを有し、金属アノード電極２１１の一部に、光を透過する透明電極２１８を設けるようにしたので、撮像素子２０への入射光を受光（光路ＯＰ２）すると共に入射光の一部を後方へ透過（光路ＯＰ１）させることができ、被写体像の撮影と観察を並行して行うことが可能となる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、表示機能を有する撮像素子およびカメラに関する。

従来より、画像の撮影を行うカメラとしては、様々なタイプのものが存在する。例えば、従来の一眼レフカメラの要部構成を縦断面図で表したものを、図１７に示す。被写体像の観察時（通常時）においては、図１７（Ａ）における光路ＯＰ１１で示すような構成となっている。つまり、撮像レンズ９１Ａ〜９１Ｃにより結像される光をカメラボディ９０内のクイックリターンミラー９２で反射し、撮像素子９８と等価な位置に設置されたマットスクリーン９９に正立した被写体像を結像し、結像された被写体像をペンタプリズム９３を介して接眼レンズ９４で拡大して片方の目Ｅで観察するというものである。

一方、被写体の撮影時においては、図１７（Ｂ）の矢印Ｙで示すようにクイックリターンミラー９２がはね上がるので、撮像レンズ９１からの光は光路ＯＰ１２に沿って進み、撮像素子９８上に倒立像として結像されるようになっている。

また、近年登場したデジタルカメラは、被写体像の撮影と共に画像の表示も行うことが可能なシステムであり、これにより撮影者は、カメラに備えられた表示部等に被写体像を表示して観察しながら、撮像素子により被写体像を撮影することができる。

例えば、特許文献１には、銀塩フィルム一眼レフカメラの主要な機構にほとんど変更を加えることなく、またカメラの基本性能にほとんど制約を加えることなく、ローパスフィルタや赤外光カットフィルタを設けることができるデジタル一眼レフカメラが開示されている。
特開２００４−０７８０８３号公報

しかしながら、これらのカメラにおいては、被写体像の撮影と観察（または画像の表示）とはそれぞれ別個のデバイスが担うものであり、そのためそれぞれのデバイスにかかるコストと容積が必要となり、部品点数が多くなるので構造が複雑であり小型化が困難であった。

また、上記のように従来の一眼レフカメラの場合、撮像レンズを通した光は撮影の瞬間のみ撮像素子に受光し、それ以外の場合はクイックリターンミラーを介してマットスクリーンに投影され、ファインダから観察される。このため、図１７（Ａ）のように通常時は撮像素子には結像せず、観察できるのはマットスクリーンに投射された画像のみである。一方、撮影の瞬間は図１７（Ｂ）のようにクイックリターンミラーがはね上がってマットスクリーンへの投射がなくなるため、被写体像を観察できない。

さらに従来の一眼レフカメラの場合、ファインダは被写体像の観察にのみ使用されるものであり、原理的に画像の表示には使用できないなどの制約がある。

このように、従来の技術では、撮影者にとって利便性の良い被写体像の撮影および観察（または画像の表示）機能を備えつつ、構造を簡素化することが困難であるといった課題があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、被写体像の撮影および観察（または画像の表示）を並行して行う機能を備えつつ、構造を簡素化することを可能とする撮像素子およびカメラを提供することにある。

本発明の撮像素子は、画像信号に基づき表示を行う表示機能と、入射光に応じて撮像信号を出力する撮像機能とをそれぞれ有する複数の表示撮像セルを備え、この表示撮像セルが、それぞれ、上記入射光の一部を透過させる透過口を有するものである。ここで、「表示撮像セル」とは、上記のように表示および撮像を行う最小単位の部分を意味し、例えばこの表示撮像セルをマトリクス状に多数並べて配置することにより、ある画像全体の表示および撮像を行うことが可能となる。この表示撮像セルは必ずしも表示機能と撮像機能とを併有する単一の素子で構成されているとは限らず、例えば液晶素子などからなる表示機能を有する素子と、例えばＣＣＤ（Charge-Coupled Devices）などからなる撮像機能を有する素子とを組み合わせて１つのセルを構成するようにしてもよい。また、「透過口」とは、上記のように入射光の一部を透過させる部分であり、例えば表示撮像セルの一部に素子が配置されていない穴の部分が設けられたり、その一部が光を透過する材質等で構成されるようになっていることを意味する。

本発明のカメラは、撮像光学系と、この撮像光学系の焦点位置に配置され、画像信号に基づき表示を行う表示機能と上記撮像光学系からの入射光に応じて撮像信号を出力する撮像機能とをそれぞれ有する複数の表示撮像セルを含んで構成された撮像素子とを備え、この撮像素子の各表示撮像セルが、上記入射光の一部を透過させる透過口を有するものである。ここで、「撮像光学系」とは、被写体像を結像する機能を有する部分を意味し、例えば一般的には撮像レンズなどが挙げられる。

本発明の撮像素子では、被写体からの入射光に応じて各表示撮像セルから撮像信号が出力され、これらの撮像信号が集まって被写体像を表す画像信号が構成される。この際、各表示撮像セルには透過口が設けられていることから、各表示撮像セルに入射した入射光の一部が透過口を通り抜け、後方に進む。このため、表示撮像セル全体によって撮像した画像と同一の画像を表示撮像セルの後方から観察することも可能となる。ここで、「後方」とは、光路上において光の進行方向と同じ方向という意味であり、必ずしも実際に直線上の後方である必要はない。

本発明のカメラでは、被写体からの入射光が撮像光学系によって集光され、撮像素子上に被写体像を結像する。この撮像素子における作用は、上記の撮像素子と同様であり、その結果、撮像素子による撮影画像と同一の画像を撮像素子の後方から観察可能である。

なお、本発明の撮像素子またはカメラでは、表示撮像セルが画像信号に基づく表示を行うことも可能であることから、透過口から後方へ出射される表示光によって素子背面に画像表示を行うことも可能である。この場合、後述するように、入射光が透過口から後方へ通り抜けるのを何らかの手段を用いて選択的に遮断できるようにすれば、被写体からの入射光の混入によって表示画質が低下するという事態を避けることができる。

本発明の撮像素子またはカメラでは、入射光に対して透明な第１の電極と、第１の電極と対向して配置され入射光に対して不透明な第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に設けられ上記画像信号に基づいて第１の電極と第２の電極との間に印加される駆動信号に応じて自ら発光することにより表示機能を果たす一方、第１の電極を透過した入射光を受光して上記撮像信号を出力することにより撮像機能を果たす発光受光層とを含むように表示撮像セルを構成し、第２の電極に透過口として機能する開口を設け、第１の電極および発光受光層を順次透過した入射光がこの開口を通って出射するようにしてもよい。ここで、「開口」は、上記の「透過口」の一態様である。この発光受光層の撮像機能を利用するモードにおいては、開口を後方へ通り抜けた入射光に基づき、発光受光層により得られた撮影画像（被写体像）と同じ画像を観察することができる。一方、発光受光層の表示機能を利用するモードにおいては、発光受光層の自発光現象により生じて開口を通った表示光が後方へ出射するので、この表示光によって撮像素子の背面に画像を表示することが可能である。さらに、上記の開口に対応して、発光受光層の光入射側に遮光層を設けるようにしてもよい。ここで、「遮光層」とは、入射光のうち開口に向かう光を遮断する部分であり、例えば光を透過しない材質等で構成される。この場合、入射光が開口から後方へ抜けることが阻止されるので、発光受光層からの表示光によって撮像素子背面への表示を行う場合に、被写体からの入射光の混入によって表示画質が低下するという事態を避けることができる。さらに、発光受光層から発せられて開口とは反対側に向かう光を開口の側に向かうように反射する反射機能を持たせるようにしてもよい。この場合には、発光受光層から発せられた表示光が無駄なく利用されて背面表示が行われる。

また、本発明のカメラでは、第１の電極の光入射側に挿脱自在な反射板と、表示撮像セルによって撮像を行う際に反射板を光路から退避させる一方、表示撮像セルによって表示を行う際に反射板を光路に挿入するようにこの反射板を駆動する駆動手段とを設けるようにしてもよい。ここで、「退避」とは、反射板を表示撮像セル全体に対して光を遮らない位置に配置することを意味し、「挿入」とは、逆に反射板を表示撮像セル全体に対して光を遮る位置に配置することを意味する。反射板を光路に挿入した状態では、入射光が表示撮像セルに入射することが阻止されるので、発光受光層からの表示光によって撮像素子背面への表示を行う場合に、被写体からの入射光の混入によって表示画質が低下するという事態を避けることができる。一方、反射機能も持っているので、反射板を光路から退避した状態では、発光受光層から発せられて開口とは反対側に向かう光を開口の側に向かうように反射し、発光受光層から発せられた表示光を無駄なく利用して背面表示を行うことができる。さらに、撮像素子の後方に接眼光学系を設け、撮像素子と接眼光学系との間に撮像光学系の光軸と接眼光学系の光軸とを一致させると共に撮像光学系による像を正立させる正立プリズムを配置するようにしてもよい。ここで、「接眼光学系」とは、画像を表示あるいは観察する機能を有する部分を意味し、例えば一般的には接眼レンズなどが挙げられる。

本発明の撮像素子またはカメラによれば、複数の表示撮像セルを含んで構成された撮像素子を備え、各表示撮像セルが有する透過口において入射光の一部を透過するようにしたので、被写体像の撮影および観察を並行して行う機能を備えつつ、構造を簡素化することが可能となる。特に、この表示撮像セルを、第１の電極と、この第１の電極と対向して配置された第２の電極と、これらの電極の間に設けられた発光受光層とを含んで構成し、この第２の電極に透過口として機能する開口を設け、第１の電極および発光受光層を順次透過した入射光がこの開口を通って出射するようにした場合には、発光受光層が被写体像の撮影および観察の機能を兼ね備え、さらに構造を簡素化することが可能となる。この場合においてさらに、発光受光層の光入射側に開口に対応して、入射光のうち開口に向かう光を遮断する遮光層を設けるようにすれば、構造の簡素性を保ちつつ、さらに入射光の影響を受けずに被写体像の撮影および画像の表示を並行して行うことも可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に実施の形態という。）について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るカメラの要部構成の一例を縦断面図で表したものである。本実施の形態のカメラは、カメラボディ１０と、撮像光学系としての３つの撮像レンズ１１Ａ〜１１Ｃおよびプリズム１２と、撮像素子２０と、ファインダ光学系としてのペンタプリズム１３および接眼レンズ１４とから構成される。なお、本実施の形態のカメラは一眼レフカメラに対応したものである。

カメラボディ１０内には、撮像レンズ１１の光軸上にプリズム１２が配置されている。また、プリズム１２の上部には、撮像光学系の焦点位置に撮像素子２０配置され、さらに撮像素子２０の光軸上の後方にペンタプリズム１３および接眼レンズ１４が配置されている

撮像レンズ１１は、３つの撮像レンズ１１Ａ〜１１Ｃから構成されている。なお、この撮像レンズ１１の構成は、他の構成からなっていてもよい。

プリズム１２は、撮像レンズ１１により結像される光を反射して、撮像素子２０の方向へ光路を向けると共に、撮像素子２０に正立した被写体像を結像する機能を有する。なお、このプリズム１２の代わりに固定されたミラーを配置するように構成してもよい。

撮像素子２０は、例えば有機または無機のＥＬ（ElectroLuminescence）素子などからなり、各画素がマトリクス状に配置された、アクティブマトリクス型構造となっている。この撮像素子２０は、所定の図形や文字などの動画像を表示すると共に、光を受光する機能を有する。また、後述するように、本実施の形態の撮像素子２０はさらに入射光の一部を透過する機能をも有し、これにより被写体像の撮影および観察を並行して行うことができるようになっている。つまり、この撮像素子２０は、図１７に示したような従来の一眼レフカメラにおける、撮像素子９８とマットスクリーン９９としての機能を兼ね備えるものである。なお、この撮像素子２０において受光した被写体像は、その後例えば図示しない記録素子に記録され、一方、透過光はペンタプリズム１３へ入射するようになっている。

ペンタプリズム１３は、撮像素子２０における透過光を入射し、９０度の角度で反射して接眼レンズ１４へ出射する機能を有する。また、接眼レンズ１４は、ペンタプリズム１３における反射光を入射し、撮影者の片方の目Ｅにおいて実際に観察するレンズである。よって、撮影者は撮像素子２０において受光した被写体像と同じ画像を拡大して観察することができるようになっている。

図２は、図１における撮像素子２０の概略構成の一例を縦断面図で表したものである。なお、ここでは撮像素子２０が有機ＥＬ素子から構成されている例で説明するが、他の素子から構成されていてもよい。

この撮像素子２０は、ガラス基板２０１およびカバーガラス２１７に挟まれた多層膜から構成される積層構造となっている。この多層膜は具体的には、ガラス基板２０１側から、絶縁膜２０３と、ｐ−Ｓｉ（ポリ−シリコン）膜２０４と、ゲート絶縁膜２０５と、ゲート電極２０６と、層間絶縁層２０７と、電極２０８と、平坦化層２０９と、コンタクト部２１０と、金属アノード電極２１１と、透明電極２１８と、発光受光層２１２と、透明カソード電極２１３と、隔壁２１４と、保護層２１５と、透明シール２１６とから構成される。なお、隔壁２１４は、マトリクス状に配置された各画素を分離し、表示撮像セルＣＷＲを構成するためのものである。ただし、図２の縦断面図においては透明カソード電極２１３も分離されているが、実際にはつながっているものである。

発光受光層２１２は、正孔輸送層、発光層および電子輸送層を順次堆積させたものであり、陽極（金属アノード電極２１１）および陰極（透明カソード電極２１３）によって挟持された構造となっている。そして、陽極および陰極との間に順方向バイアス電圧を印加することにより、正孔は陽極から正孔輸送層を経て、電子は陰極から電子輸送層を経て、それぞれ発光層内に注入され、この注入された正負のキャリアの再結合によって発光層内の蛍光分子が励起状態となり、この励起分子の緩和過程で発光が得られるようになっている。よって、各表示撮像セルＣＷＲにおいてＲ（赤）／Ｇ（緑）／Ｂ（青）の各色の発光に対応した発光受光層２１２を配置することにより、この撮像素子２０においてカラー表示をすることが可能となる。

また、この撮像素子２０は前述のように光を受光する機能も有する。具体的には後述するように、陽極と陰極との間に直流の逆方向バイアス電圧を印加することにより行う。このような状態にすると、発光受光層２１２は発光することなく、光量に応じた微小の逆方向電流を発生する。よって、この発生した電流を検出することにより、外部光を受光することが可能となる。

この撮像素子２０は、いわゆるＴＡＣ（Top emission Adaptive Current drive）技術を用いたものであり、上面発光型（Top emission構造）となっている。したがって、この撮像素子２０では、積層構造の下方側（ガラス基板２０１側）に配された陽極（金属アノード電極２１１）が、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）等といった仕事関数の大きい金属を用いて形成されており、金属アノードとして機能するようになっている。

また、積層構造の上方側（カバーガラス２１７側）に配された陰極（透明カソード電極２１３）が、アルミニウム（Ａｌ）とリチウム（Ｌｉ）との合金やマグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）との合金等といった仕事関数の小さい材料によって、発光受光層２１２で発せられた光を透過する程度の膜厚に形成されており、光透過性カソードとして機能するようになっている。これにより、発光受光層２１２で発せられた光を積層構造の上方側（カバーガラス２１７側）へ透過させ、また逆に積層構造の上方側からの入射光を発光受光層２１２へ透過させることが可能となる。なお、陰極（透明カソード電極２１３）の上面側はその陰極の保護等のため、前述の保護層２１５および透明シール２１６によって覆われている。

また、この陽極（金属アノード電極２１１）の一部には、各画素ごとに透明電極２１８が形成されるようになっている。この透明電極２１８は、陰極（透明カソード電極２１３）と同様、仕事関数の小さい材料によって発光受光層２１２で発せられた光を透過する程度の膜厚に形成されている。これにより、積層構造の上方側（カバーガラス２１７側）だけでなく、積層構造の下方側（ガラス基板２０１側）の一部（各画素ごと）において、発光受光層２１２で発せられた光を透過させるようにすることが可能となる。また逆に、積層構造の上方側から発光受光層２１２への入射光の一部を、積層構造の下方側へ透過させることも可能となる。なお、各画素において形成された透明電極２１８は、必ずしも画素の中央に配置されている必要はなく、任意の位置に形成することが可能である。

この撮像素子２０は前述のようにアクティブマトリクス型の構造なので、発光受光層２１２は、その下層側に設けられたＴＦＴ（Thin Film Transistor）によって駆動されるようになっている。つまり、発光受光層２１２の下層側には、平坦化層２０９や層間絶縁層２０７などを介して複数のＴＦＴが設けられている。そしてこれらのＴＦＴは、パターン化されて形成された電極２０８および平坦化層２０９に形成されるコンタクト部２１０によって、発光受光層２１２と電気的に接続されている。これにより、これらのＴＦＴは、後述するように各画素を選択して駆動するための駆動回路としての機能を果たすようになっている。

次に、このような構成の撮像素子２０の各画素における発光動作および受光動作について説明する。

図３は、図２における表示撮像セルＣＷＲの回路構成を表すものである。なお、表示撮像セルＣＷＲにおけるこれらの駆動回路は、上記のようにＴＦＴにより形成されている。

この表示撮像セルＣＷＲには、発光駆動対象として発光受光層２１２を選択するための発光用ゲート線Ｇと、発光受光層２１２へ表示用のデータを供給するためのデータ供給線ＤＷと、発光受光層２１２に対する発光駆動と受光駆動とを切り換える切換線Ｓと、発光受光層２１２から撮像信号を読み取るためのデータ読取線ＤＲとが、それぞれ１本ずつ接続された構成となっている。つまり、通常の発光層のみを備える１画素分のセルと比べて、受光用の分だけゲート線およびデータ線が１本ずつ増加した構成となっている。また、表示撮像セルＣＷＲは、発光受光層２１２と、キャパシタＣと、抵抗Ｒと、発光用ゲート線Ｇから供給される選択信号に応じてデータ供給線ＤＷとこのキャパシタＣの一端との間を選択的に導通させる第１のスイッチＳＷ１と、切換線Ｓから供給される切換信号に応じてこのキャパシタの他端と発光受光層２１２の一端との間を選択的に導通させる第２のスイッチＳＷ２と、同様に切換線Ｓから供給される切換信号に応じて発光受光層２１２の一端とデータ読取線ＤＲとの間を選択的に導通させる第３のスイッチＳＷ３とを有し、発光受光層２１２の他端は接地されている。抵抗Ｒの一端はデータ読取線ＤＲに接続されており、抵抗Ｒの他端は接地、または負バイアス点（図示せず）に接続されている。

ここで、具体的に発光動作時および受光動作時における表示撮像セルについて簡単に説明しておく。前述のように有機ＥＬ素子などから構成される撮像素子２０は、順方向バイアス電圧を印加すると発光動作をするが、逆方向バイアス電圧を印加すると、受光して電流を発生するようになっている。よってこの発光受光層２１２は、発光動作および受光動作を同時に行うことはできず、両方の動作を行うには時分割で動作させる必要がある。

発光動作時には、上記のように発光用ゲート線Ｇから供給される選択信号および切換線Ｓから供給される切換信号に応じて第１のスイッチＳＷ１および第２のスイッチＳＷ２がオン状態かつ第３のスイッチＳＷ３がオフ状態となると共に、発光受光層２１２には順方向バイアス電圧が印加される。ここで、表示信号に応じた輝度の発光となるよう、データ供給線ＤＷからＩ１の経路にてキャパシタＣが充電され、それに基づいてＩ２の経路にて発光受光層２１２に電流が流れ、発光動作を行うようになっている。

一方、受光動作時には、上記のように切換線Ｓから供給される切換信号に応じて第２のスイッチがオフ状態、第３のスイッチＳＷ３がオン状態となると共にこの発光受光層２１２に逆方向バイアス電圧が印加され、発光受光層２１２において受光した光量に応じた電流がＩ３の経路にてデータ読取線ＤＲへ供給され、受光動作を行うようになっている。なお、発光動作および受光動作のいずれの動作も行っていない時には、第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ２および第３のスイッチＳＷ３のいずれのスイッチもオフ状態となっており、データ供給線ＤＷおよびデータ読取線ＤＲはそれぞれ、発光受光層２１２とは切断されるようになっている。なお、データ読取線ＤＲに接続されている抵抗Ｒは、上記のようにＩ３の経路でデータ読取線ＤＲに供給された電流に基づいて抵抗Ｒの両端に電位差を生じさせ、これを撮像信号として出力する機能を有する。

以上のように制御することで、撮像素子２０における各画素が発光動作および受光動作を行うことが可能となる。

次に、以上のように構成されたアクティブマトリクス型の撮像素子２０の製造方法の一例について説明する。

まず、ガラス基板２０１上の全面に、絶縁膜２０３およびｐ−Ｓｉ膜２０４を連続成膜する。絶縁膜２０３としては、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）膜および二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）膜の積層膜を形成することが考えられる。さらに具体的には、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により、窒化ケイ素膜を２００ｎｍ厚で、二酸化ケイ素膜を１５０ｎｍ厚で、ｐ−Ｓｉ膜２０４を４５ｎｍ厚で、それぞれ成膜することが考えられる。

その後、ｐ−Ｓｉをパターニングし、エッチングした後に、ゲート絶縁膜２０５およびゲート電極２０６を成膜する。ゲート絶縁膜２０５は、例えばプラズマＣＶＤによる二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）／窒化ケイ素（ＳｉＮ）／二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）の積層構造とすることが考えられる。また、ゲート電極２０６はモリブデン（Ｍｏ）を用いることが考えられるが、高融点金属やアルミニウム（Ａｌ）等の単層または積層構造であってもよい。そしてゲートをパターニングし、エッチングした後に、通常のＴＦＴの形成手順と同様に、ｐチャネルおよびｎチャネルを作り分ける。

さらにその後は、通常のＴＦＴの形成手順と同様にして、層間絶縁層２０７の成膜、その層間絶縁層２０７におけるコンタクト部２１０の形成、電極２０８となるアルミニウム（Ａｌ）層の成膜、その電極２０８をパターン化するためのアルミニウム層のエッチング等を順次行って、基板２０１上にＴＦＴを形成する。

ＴＦＴを形成後は、図２に示すように、電極２０８がパターン化されて形成された上に平坦化層２０９を成膜する。そしてさらにその平坦化層２０９の上に、前述の発光受光層２１２が陽極（金属アノード電極２１１）および陰極（透明カソード電極２１３）に挟持された構造を形成する。

この際、前述のように、陽極（金属アノード電極２１１）の一部に、各画素ごとに透明電極２１８を形成するようにする。この透明電極２１８の形成には、通常の陽極のエッチング用マスクをそのようなパターンとなるように変更することにより行う。

その後は、陰極（透明カソード電極２１３）の上面側に前述の保護層２１５および透明シール２１６を成膜し、最後にカバーガラス２１７で覆う。以上のようにして、撮像素子２０が製造される。

次に、以上のような構成の撮像素子２０において、光を受光および透過する動作を説明する。

図４は、図２の構成の撮像素子２０において入射光を受光および透過する処理の一例を表すものである。

カバーガラス２１７側から入射した入射光ＬＩ１，ＬＩ２は、透明カソード電極２１３を透過し、発光受光層２１２へ入射する。ここで、金属アノード電極２１１は不透明であり、入射光ＬＩ２は透過できないようになっている。よってこのとき、マトリクス状に配置された各画素を受光駆動することにより、入射光ＬＩ２は発光受光層２１２において受光され、光量に応じた電流が流れることにより、撮像信号を出力することができる。一方、各画素に配置された透明電極２１８の部分は透明なので、入射光ＬＩ１はこの透明電極部分を透過し、そのままガラス基板２０１までの各層をも透過するようになっている。このようにして、撮像素子２０への入射光は、各画素に配置された透明電極２１８の部分においてのみ発光受光層２０を透過し、その他の部分においては、発光受光層２０において受光される。なおこのとき、マトリクス状に配置された各画素を発光駆動することにより、発光受光層２１２において発光動作を行うことも可能ではあるが、透明電極２１８を透過する入射光ＬＩ１が混入してしまい、表示画質が低下してしまうこととなる。したがって、後述するように遮光層を設けるのが好ましい。

なお、図５に示したように、撮像素子２０の構造において、各画素におけるカバーガラス２１７側にカラーフィルタ２１９Ａを、およびガラス基板２０１側にカラーフィルタ２１９Ｂを配置するように構成してもよい。このように、Ｒ（赤）／Ｇ（緑）／Ｂ（青）の各色に対応したカラーフィルタ２１９を配置することにより、発光受光層２１２において受光される光の色、および発光受光層２１２から発する表示光の色（例えば、白色発光受光層を使用する場合など、ガラス基板２０１側への表示にカラーフィルタが必要な場合）を補正することが可能となる。なお、これらカラーフィルタ２１９Ａ，２１９Ｂは、目的および用途に応じて、どちらか一方のみを配置するようにしてもよい。また、カラーフィルタにおける対応する色についても、必ずしも３色とも使用する必要はなく、目的および用途に応じて配置するようにしてもよい。

次に、以上のような構成の撮像素子２０を備えた図１のカメラにおいて、被写体像の撮影および観察を行う処理を説明する。

図６に示したように、撮影者は、撮像素子２０における透過光を利用することにより、光路ＯＰ１によって被写体像を片方の目Ｅで観察することができる。また、撮像素子２０における撮像信号を利用することにより、光路ＯＰ２によって被写体像を撮影することができる。このようにして撮影者は、被写体像の撮影および観察を並行して行うことが可能となる。

以上のように、本実施の形態の撮像素子またはカメラによれば、撮像素子２０が、光を透過する陽極としての透明カソード電極２１３と、この透明カソード電極２１３と対向して配置され、光を透過しない陰極としての金属アノード電極２１１と、これらの電極の間に設けられ、駆動信号に応じて自ら発光すると共に光を受光する発光受光層２１２とを有し、金属アノード電極２１１の一部（各画素ごと）に、光を透過する透明電極２１８を設けるようにしたので、撮像素子２０への入射光を受光すると共に入射光の一部を後方へ透過させることができ、これにより被写体像の撮影と観察を並行して行うことが可能となる。また、被写体像の撮影と観察とを並行して行うことができるので、従来の一眼レフカメラ等とは異なり、被写体の撮影中においてもファインダにより被写体像を観察することが可能となる。

また、本実施の形態の撮像素子またはカメラによれば、撮像素子２０が、被写体像の撮影および観察という、従来の一眼レフカメラにおける撮像素子およびマットスクリーンとしての機能を兼ね備えるようにしたので、従来の一眼レフカメラ等とは異なり、撮像素子２０における撮影画像とファインダによる観察画像とを完全に一致させることができ、撮影者にとって利便性の良いカメラシステムを容易に構築することが可能となる。また、撮像素子およびマットスクリーンとしての機能を兼ね備えるようにしたので、部品点数の削減により構造を簡素化することができ、これによりカメラ全体としての低コスト化および小型化を実現することが可能となる。また、従来の一眼レフカメラにおけるクイックリターンミラーのようなはね上げ動作が不要となるので、さらに構造を簡素化し、カメラ全体としての低コスト化および小型化を図ることが可能となる。

なお、本実施の形態の撮像素子２０およびカメラによれば、以下の変形例１で述べるように、図１のカメラに着脱式の反射板をさらに配置することにより、被写体像の撮影および観察に加え、入射光の影響を受けずに画像を表示することも可能となる。

［変形例１］
図７は、本変形例に係るカメラの要部構成の一例を縦断面図で表すものである。

このようにプリズム１２の代わりに、撮像素子２０の下部に着脱可能な反射板１５を配置し、駆動部１６がその着脱を制御するようになっている。なお、図７において、駆動部１６は模式的にカメラボディ１０の外部に配置されているが、実際にはこの駆動部１６はＣＰＵ（Central Processing Unit）などから構成され、カメラボディ１０の内部に配置されるようになっている。以後の図においても同様である。

図８は、図７のカメラにおいて被写体像の撮影および観察ならびに画像の表示を行う処理の一例を縦断面図で表すものである。

まず、図８（Ａ）に示したように、被写体の撮影および観察時には、反射板１５が撮像素子２０に対して光を遮らないような位置に配置され、プリズム１２と同様に撮像レンズ１１により結像される光を反射し、撮像素子２０の方向へ光路を向けるようになっている。よって図６と同様に、撮影者は撮像素子２０における透過光を利用することにより、光路ＯＰ１によって被写体像を片方の目Ｅで観察する共に、撮像素子２０における撮像信号を利用することにより、光路ＯＰ２によって被写体像を撮影することができる。

一方、図８（Ｂ）に示したように、画像の表示時には、矢印Ｘのように反射板１５が撮像素子２０に対して光を遮るような位置に配置される。

ここで図９を参照して、図８（Ｂ）のように反射板１５が撮像素子２０に対して光を遮るような位置に配置された場合に、撮像素子２０において画像の表示を行う処理の詳細を説明する。

まず、撮像レンズ１１により結像される光は、図８（Ｂ）における光路ＯＰ３のように反射板１５によって反射されず、撮像素子２０へ入射することができない。また、その他の撮像素子２０へ向かう入射光ＬＩ３も、図９のように反射板１５により反射され、撮像素子２０へは入射することができない。

一方、発光受光層２１２から出射された表示光ＬＤ１〜ＬＤ３については、以下のようになる。つまり、透明電極２１８が形成されている部分以外からの表示光ＬＤ１は、金属アノード電極２１１を透過できないので全てカバーガラス２１７側へ出射し、反射板１５において反射するが、やはり金属アノード電極２１１に遮られ、ガラス基板２０１側へは透過できない。また、透明電極２１８が形成されている部分からの表示光のうち、ガラス基板２０１側への出射光ＬＤ２はそのまま透明電極２１８を透過し、撮像素子２０自体を透過する。さらに、透明電極２１８が形成されている部分からの表示光のうち、カバーガラス２１７側への出射光ＬＤ３は、反射板１５において反射することにより結果的に透明電極２１８を透過し、撮像素子２０自体を透過する。

よって、撮像素子２０への入射光ＬＩ３は反射板１５によって反射されることにより遮られるので、撮影者は、撮像素子２０における表示光のうち透明電極２１８が形成されている部分からの表示光ＬＤ２，ＬＤ３により、図８（Ｂ）における光路ＯＰ４のようにして、入射光ＬＩ３の影響を受けずに画像を片方の目Ｅで見ることが可能となる。

このようにして、被写体の撮影および観察時には、図８（Ａ）のように反射板１５が撮像素子２０に対して光を遮らないような位置に、一方画像の表示時には、図８（Ｂ）のように反射板１５が撮像素子２０に対して光を遮るような位置に配置することにより、被写体像の撮影および観察に加え、入射光の影響を受けずに画像を表示することも可能となる。

このように、本変形例のカメラによれば、着脱式の反射板１５を配置するようにしたので、被写体像の撮影および観察に加え、入射光の影響を受けずに容易に画像の表示を行うことが可能となる。

なお、本変形例のカメラでは、プリズム１２の代わりに反射板１５を配置した例で説明したが、例えばプリズム１２や固定式のミラーと共に、それらの動作を妨げないような動作範囲で着脱式の反射板１５を配置するようにしてもよい。

以下、第１の実施の形態についての変形例２について説明する。

［変形例２］
本変形例は、第１の実施の形態において、プリズム１２およびペンタプリズム１３の代わりにダハプリズム１７を配置した構造であり、単眼鏡タイプの一眼レフカメラに対応したものである。

図１０は、本変形例に係るカメラの要部構成の一例を縦断面図で表したものである。本変形例のカメラは、カメラボディ３０と、撮像光学系としての３つの撮像レンズ１１Ａ〜１１Ｃと、撮像素子２０と、ファインダ光学系としてのダハプリズム１７および接眼レンズ１４とから構成される。なお、撮像レンズ１１Ａ〜１１Ｃ、撮像素子２０および接眼レンズ１４に関しては、第１の実施の形態におけるものと同様であるので、説明を省略する。

ダハプリズム１７は、例えば光路ＯＰ５のようにして、入射光をＰ１→Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４→Ｐ１→Ｐ３という具合に反射し、結果的に撮像光学系と接眼レンズ１４との光軸を一致させると共に、撮像光学系による像を正立させる役割を果たす。なお、このように光軸を一致させるプリズムであればダハプリズムに限られず、他の構成のプリズムを配置するようにしてもよい。

次に、引き続き図１０を参照して、以上のような構成の本変形例のカメラにおいて、被写体像の撮影および観察を行う処理を説明する。

撮影者は、撮像素子２０における透過光を利用することにより、第１の実施の形態と同様、光路ＯＰ５によって被写体像を片方の目Ｅで観察することができる。なお、この際のダハプリズム１７における光路は、上記のようにＰ１→Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４→Ｐ１→Ｐ３→接眼レンズ１４となる。また、撮像素子２０における撮像信号を利用することにより、光路ＯＰ６によって被写体像を撮影することができる。このようにして撮影者は、第１の実施の形態におけるカメラと同様に、被写体像の撮影および観察を並行して行うことが可能となる。

このようにして、本変形例のカメラによれば、プリズム１２およびペンタプリズム１３の代わりにダハプリズム１７を配置する構成にしたので、第１の実施の形態における効果に加え、プリズム１２が不要となり、また撮像光学系と接眼レンズ１４との光軸が一致するようになるので、さらに構造を簡素化し、カメラ全体としての低コスト化および小型化を図ることが可能となる。また、このような構成を採用したことにより、単眼鏡タイプの一眼レフカメラという、これまでにない形態のカメラシステムを実現することも可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。

上記第１の実施の形態においては一眼レフタイプのカメラについて説明したが、本実施の形態では、撮像レンズをカメラボディにおいて固定とし、ファインダ光学系の一部としてのプリズムを不要としたコンパクトタイプのカメラについて説明する。

図１１は、本発明の第２の実施の形態に係るカメラの要部構成の一例を縦断面図で表したものである。本実施の形態のカメラは、カメラボディ４０と、撮像光学系としての１つの撮像レンズ４１と、撮像素子２１と、ファインダ光学系としての接眼レンズ１４と、撮像素子２１における撮像信号を画像処理する機能を有する画像処理部１７とから構成される。なお、この接眼レンズ１４は、後述する撮像素子２１において表示される画像を拡大する必要がない場合には、必ずしも配置しなくてもよい。また、接眼レンズ１４に関しては、第１の実施の形態におけるものと同様であるので、説明を省略する。

撮像レンズ４１は、１つのレンズから構成されている。よって、第１の実施の形態における撮像レンズ１１Ａ〜１１は３つのレンズから構成されていたのに対し、本実施の形態の撮像レンズはこのような構成にしたことにより、カメラ全体の構造の簡素化に寄与している。なお、この撮像レンズ４１の構成は、他の構成からなっていてもよい。

撮像素子２１は、第１の実施の形態における撮像素子２０と同様、例えば有機または無機のＥＬ素子などからなり、各画素がマトリクス状に配置された、アクティブマトリクス型構造となっている。この撮像素子２１は、所定の図形や文字などの動画像を表示すると共に、光を受光する機能を有する。また、後述するように、本実施の形態の撮像素子２１はさらに入射光の一部を遮断する機能をも有し、これにより、被写体像の撮影および観察、または被写体像の撮影および画像の表示を並行して行うことができるようになっている。

画像処理部１７は、上記のように撮像素子２１における撮像信号を画像処理する機能を有し、例えばＣＰＵやフレームメモリなどから構成される。具体的には、撮像素子２１において受光した倒立の撮影画像をフレームメモリなどに記録し、これを電子的に正立画像に変換する。よってこの電子的に変換した正立画像を撮像素子２１に戻してやることにより、レンズやプリズムを通さずに撮像素子２１において正立画像を表示することが可能となる。なお、図１１において、画像処理部１７は模式的にカメラボディ４０の外部に配置されているが、実際にはカメラボディ４０の内部に配置されるようになっている。以後の図においても同様である。

図１２は、図１１における撮像素子２１の概略構成の一例を縦断面図で表したものである。この図において、図２に示した第１の実施の形態における撮像素子２０の構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。なお、ここでは撮像素子２１が有機ＥＬ素子から構成されている例で説明するが、第１の実施の形態における撮像素子２０と同様、他の素子から構成されていてもよい。

この撮像素子２１は、ガラス基板２０１およびカバーガラス２１７に挟まれた多層膜から構成される積層構造となっている。この多層膜は、ガラス基板２０１側から、絶縁膜２０３と、ｐ−Ｓｉ膜２０４と、ゲート絶縁膜２０５と、ゲート電極２０６と、層間絶縁層２０７と、電極２０８と、平坦化層２０９と、コンタクト部２１０と、金属アノード電極２１１と、透明電極２１８と、発光受光層２１２と、金属反射膜２２０と、透明カソード電極２１３と、隔壁２１４と、保護層２１５と、透明シール２１６とから構成される。第１の実施の形態における撮像素子２０との違いは、透明カソード電極２１３の一部に、金属反射膜２２０を形成するようにした点である。

金属反射膜２２０は、発光受光層２１への入射光の一部を反射することにより遮断する機能を有する。また、この金属反射膜２２０は、透明カソード電極２１３内の各画素ごとに、第１の実施の形態で説明した金属アノード電極２１１内の透明電極２１８に対応した位置に形成されるようになっている。さらに、この金属反射膜２２０は文字通り光を反射する機能をも有する。具体的には、図１２を参照にして説明すると以下の通りである。

まず、カバーガラス２１７側から入射した入射光ＬＩ４，ＬＩ５のうち、金属反射膜２２０が形成されていない領域における入射光ＬＩ５は、透明カソード電極２１３を透過し、発光受光層２１２へ入射する。ここで、第１の実施の形態と同様、金属アノード電極２１１は不透明であり入射光ＬＩ２は透過できなので、各画素を受光駆動することにより、入射光ＬＩ５は発光受光層２１２において受光される。よって、光量に応じた電流が流れることにより、撮像信号を出力することができる。

一方、金属反射膜２２０が形成されている領域における入射光ＬＩ４は、金属反射膜２２０によって反射されることにより遮断される。よって入射光ＬＩ４は、発光受光層２１２へは入射せず、受光されないことになる。また、各画素を発光駆動した場合、この金属反射膜２２０が形成されている領域においてはカバーガラス２１７側からは入射光が入射しないので、入射光の影響を受けずに表示光を出射することができる。さらに、この金属反射膜２２０は前述のように金属アノード電極２１１内の透明電極２１８に対応した位置に形成されるようになっているので、この領域において出射した表示光５は透明電極２１８を透過し、撮像素子２１のガラス基板２０１側へ出射することができる。

なお、発光受光層２１２における表示光は、実際にはカバーガラス２１７側への表示光ＬＤ４と、ガラス基板２０１側への表示光ＬＤ５との両方向の光が存在する。この場合、金属反射膜２２０は光を反射するので、カバーガラス２１７側への表示光ＬＤ４は反射され、結果的にガラス基板２０１側へ出射することになる。よって、ガラス基板２０１側へは結果的に表示光ＬＤ４，ＬＤ５両者とも出射するので、効率よく表示光を出射させることが可能となる。なお、本実施の形態においては、入射光を遮断するための層として金属反射膜２２０を形成しているが、この遮断するための層としては入射光を遮断する機能を有すればよく、必ずしも反射層である必要はない。その場合、図１２におけるカバーガラス２１７側への表示光ＬＤ４はこの層において反射せず、ガラス基板２０１側へ出射させることができないので、表示光を出射させる効率が多少落ちることとなる。

また、撮像素子２１におけるこの金属反射膜２２０は、蒸着により成膜し、通常の陰極（透明カソード電極２１３）のエッチング用マスクをそのようなパターンとなるように変更することにより行う。なお、その他の部分の製造方法は、第１の実施の形態における撮像素子２０の製造方法と同様であるので、説明を省略する。

なお、図１３に示したように、撮像素子２１の構造において、各画素におけるカバーガラス２１７側にカラーフィルタ２１９Ａ、およびガラス基板２０１側にカラーフィルタ２１９Ｂをそれぞれ配置するように構成してもよい。このように、Ｒ（赤）／Ｇ（緑）／Ｂ（青）の各色に対応したカラーフィルタ２１９Ａおよび２１８Ｂを配置することにより、発光受光層２１２において受光される光の色、および発光受光層２１２から発する表示光の色（例えば、白色発光受光層を使用する場合など、ガラス基板２０１側への表示にカラーフィルタが必要な場合）を補正することが可能となる。なお、これらカラーフィルタ２１９Ａ，２１９Ｂは、目的および用途に応じて、どちらか一方のみを配置するようにしてもよい。また、カラーフィルタにおける対応する色についても、必ずしも３色とも使用する必要はなく、目的および用途に応じて配置するようにしてもよい。

次に、以上のような構成の撮像素子２１を備えた図１１のカメラにおいて、被写体像の撮影および観察ならびに画像の表示を行う処理を説明する。

図１４に示したように、撮影者は、光路ＯＰ７によって撮像素子２１において受光した倒立像（図中のＦ１）の撮像信号を、矢印１７１で示したように画像処理部１７において正立像に変換することにより、被写体を正立像で撮影することができる。また、この画像処理部１７において変換された正立の撮影画像（図中のＦ２）を矢印１７２のように撮像素子２１へ戻し、撮像素子２１において表示することにより、光路ＯＰ８によって正立被写体像を片方の目Ｅで観察することができ、結果的に並行して被写体像の撮影および観察を行うことが可能となる。またさらに、画像処理部１７に記録されている画像をやはり矢印１７２のように撮像素子２１へ戻して表示させることにより、被写体像の撮影および画像（例えば、以前撮影した画像）の表示を並行して行うことも可能となる。なお、前述のように撮像素子２１における発光受光層２１２は、発光動作および受光動作を同時に行うことはできないので、被写体像の撮影および画像の表示は時分割で行う必要がある。

なおこの場合、実際には被写体像の撮影用としての解像度と、被写体像の観察用および画像の表示用としての解像度は、その目的および用途によって異なることが多いと考えられる。例えば、撮像素子２１における撮影画像を、この撮像素子２１における表示用途としてのみ使用する場合（例えば、撮影機能つき携帯電話として使用する場合など）には、撮影用と表示用は同一解像度でよいことになる。

一方、例えばこの撮像素子２１における撮影画像を印刷用途として使用する場合（例えば、スキャナとして使用する場合など）には、撮影用の解像度を基準として同一解像度とすると、表示用の解像度としては高すぎることとなる場合が多い。よってこのような用途の場合には、意図的に表示用の画素（発光画素）回路を撮像用の画素（受光画素）回路よりも間引いて配置し、表示用の画素回路の密度を緩和するように構成することも可能である。以下、この点について詳細に説明する。

図１５は、撮像素子２１において表示用の画素回路を撮像用の画素回路よりも間引いて配置した場合の画素配列の一例を模式的に表したものである。この図には、撮像素子２１の他に、表示用駆動回路の一例として表示用スキャナ２２および表示用データドライバ２３、受光用駆動回路の一例として受光用スキャナ２４および撮像信号検出部２５を示している。

また、撮像素子２１においては、前述のように各発光画素グループ（ＣＷr，ＣＷg，ＣＷb，など）および各受光画素（ＣＲr，ＣＲg，ＣＲb，など）が一面にマトリクス状に配置されている。ここで、添字のr，g，bは、それぞれＲ（赤）／Ｇ（緑）／Ｂ（青）の各色に対応した画素であることを意味する。このように、各発光画素グループを各受光画素よりも間引いて（この図の例の場合、１／９に間引いている）配置するようにしたことにより、表示用の画素回路の密度が緩和され、表示用駆動回路および受光用駆動回路などの駆動回路や、記録素子などの周辺回路をも簡素化することが可能となる。

なお、この場合における各画素の配置構成や駆動回路の種類については、図１５に示したものに限らず、他の配置や種類によって構成してもよい。

以上のように、本実施の形態の撮像素子またはカメラによれば、撮像素子２１の透明カソード電極２１３において、各画素ごとに金属アノード電極２１１内の透明電極２１８に対応した位置に、撮像素子２１への入射光を遮断するための金属反射膜２２０を配置するようにしたので、第１の実施の形態における効果に加え、入射光を受光すると共に撮像素子２１における表示光の一部を後方へ出射させることができ、これにより被写体像の撮影および観察に加え、入射光の影響を受けずに被写体像の撮影および画像の表示を並行して行うことも可能となる。よって例えば、被写体像の撮影を行いながら、以前撮影した画像の確認や後追い再生を行うといったことなどもでき、撮影者にとって非常に利便性の良いカメラシステムを構築することが可能となる。

また、本実施の形態の撮像素子またはカメラによれば、撮像素子２１への入射光を遮断するための層として光を反射する金属反射膜２２０を配置するようにしたので、単に入射光を遮断するだけでなく、撮像素子２１における表示光を反射することにより結果的に表示光を全てガラス基板２０１側へ出射することができるので、表示光を無駄なく効率的に出射させることが可能となる。

また、本実施の形態のカメラによれば、倒立の撮影画像を画像処理部１７において電子的に正立像に変換するようにしたので、プリズムが不要となり、第１の実施の形態における効果に加え、さらに部品点数の削減により構造を簡素化し、カメラ全体としての低コスト化および小型化を図ることが可能となる。

さらに、本実施の形態の撮像素子またはカメラによれば、各発光画素グループを各受光画素よりも間引いて配置するようにした場合、表示用の画素の画素回路密度が緩和され、表示用駆動回路や受光用駆動回路などの駆動回路や記録素子などの周辺回路を簡素化することことが可能となる。つまり、ユーザの目的および用途に応じて、発光画素および受光画素の配置を自由に設定することが可能である。

以下、第２の実施の形態についての変形例３について説明する。

［変形例３］
本変形例は、第２の実施の形態において、撮像光学系として撮像レンズ４１の代わりに、撮像素子２１の全面に対してマイクロレンズをマトリクス状に並べたマイクロレンズアレイ５１を配置し、さらに小型化した超薄型カメラに対応したものである。

図１６は、本変形例に係るカメラの要部構成の一例を縦断面図で表したものである。本変形例のカメラは、カメラボディ５０と、撮像光学系としてのマイクロレンズアレイ５１と、撮像素子２１と、撮像素子２１における撮像信号を画像処理する機能を有する画像処理部１８とから構成される。なお、撮像素子２１に関しては、第２の実施の形態におけるものと同様であるので、説明を省略する。また、接眼レンズに関しては、本変形例においては小型化のために配置されていないが、撮像素子２１において表示される画像を拡大する必要がある場合には、配置するようにしてもよい。

マイクロレンズアレイ５１は、上記のように複数のマイクロレンズがマトリクス状に配置された構成となっている。また、１つのマイクロレンズに対して、撮像素子２１において複数の受光画素（例えば、１００×１００個の受光画素）が対応するようになっている。個々のマイクロレンズを介し、撮像素子２１において受光した撮像信号は、画像処理部１８へ出力される。なお、このマイクロレンズアレイ５１は、上記のように複数のマイクロレンズがマトリクス状に配置されたものに限らず、他の構成で平面的に配置されたものでもよい。

画像処理部１８は、上記のように撮像素子２１における撮像信号を画像処理する機能を有し、画像処理部１７と同様、例えばＣＰＵやフレームメモリなどから構成される。具体的には、まず個々のマイクロレンズを介して受光した倒立画像を、第２の実施の形態と同様に電子的に正立画像に変換し、さらにこれら複数の正立画像を結合して全体として１つの正立の撮影画像を生成するようになっている。よって、このような複眼結像方式を採用することにより、全体としての解像度を上げる（例えば、３〜４倍）ことが可能となる。なお、図１６において、画像処理部１８は模式的にカメラボディ５０の外部に配置されているが、実際にはカメラボディ５０の内部に配置されるようになっている。

次に、以上のような構成の図１６のカメラにおいて、被写体像の撮影および観察ならびに画像の表示を行う処理を説明する。

図１６に示したように、光路ＯＰ９によってマイクロレンズアレイ５１を介して撮像素子２１において受光した信号を、矢印１８１で示したように画像処理部１８において正立像に変換すると共に複数の正立画像を結合し、全体として１つの正立の撮影画像を生成することにより、撮影者は被写体像を正立像で撮影すると共に、全体としての解像度を上げることが可能となる。また、この画像処理部１８において変換および結合された１つの正立の撮影画像を矢印１８２のように撮像素子２１へ戻し、撮像素子２１において表示することにより、撮影者は光路ＯＰ１０によって被写体像を片方の目Ｅで観察することができ、結果的に被写体像の撮影および観察を並行して行うことが可能となる。またさらに、第２の実施の形態と同様、画像処理部１８において記録されている画像を矢印１８２のように撮像素子２１へ戻して表示させることにより、被写体像の撮影および画像の表示を並行して行うことが可能となる。

このようにして、本変形例のカメラによれば、撮像光学系としてマイクロレンズアレイ５１を配置し、被写体像を撮像素子２１へ複眼結像して複数の撮影画像を取得し、これらを画像処理部１８において再構成し、単一の高解像度画像を得るようにしたので、基本的な部品としてはマイクロレンズアレイ５１および撮像素子２１のみとなり、第２の実施の形態における効果に加え、さらに薄型（数ｍｍ程度）のカメラシステムを構築することができ、さらに構造を簡素化し、カメラ全体としての低コスト化および小型化を図ることが可能となる。

以上、第１および第２の実施の形態ならびにそれらの変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。

例えばこれらの実施の形態等では、撮像素子２０，２１が、表示および撮像機能を兼ね備える有機ＥＬ素子から構成されている例で説明してきたが、表示機能を有する発光素子と撮像機能を有する受光素子とを組み合わせて配置するように構成してもよい。その場合例えば、発光素子として液晶素子を、受光素子としてＣＣＤ素子を配置するようにすることが可能である。

また、第２の実施の形態における図１２の素子構成は、図１１，図１６に示したカメラのみならず、図１，図７，図１０に示したカメラに適用することも可能である。

本発明の第１の実施の形態に係るカメラの要部構成の一例を表す縦断面図である。 図１における撮像素子の概略構成の一例を表す縦断面図である。 図２における表示撮像セルの構成を表す回路図である。 図１の撮像素子において入射光を受光および透過する処理の一例を表す模式図である。 図１における撮像素子の概略構成の他の例を表す縦断面図である。 図１のカメラにおいて被写体像の撮影および観察を行う処理の一例を表す模式図である。 変形例１に係るカメラの要部構成の一例を表す縦断面図である。 図７のカメラにおいて被写体像の撮影および観察ならびに画像の表示を行う処理の一例を表す模式図である。 図７に示した撮像素子における画像の表示を行う処理の一例を表す模式図である。 変形例２に係るカメラの要部構成の一例を表す縦断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るカメラの要部構成の一例を表す縦断面図である。 図１１における撮像素子の概略構成の一例を表す縦断面図である。 図１１における撮像素子の概略構成の他の例を表す縦断面図である。 図１１のカメラにおいて被写体像の撮影および観察ならびに画像の表示を行う処理の一例を表す模式図である。 図１１の撮像素子において表示用の画素回路を撮像用の画素回路よりも間引いて配置した場合の画素配列の一例を表す模式図である。 変形例３に係るカメラの要部構成の一例を表す縦断面図である。 従来の一眼レフカメラの要部構成の一例を表す縦断面図である。

符号の説明

１０，３０，４０，５０…カメラボディ、１１，４１…撮像レンズ、１２…プリズム、１３…ペンタプリズム、１４…接眼レンズ、１５…反射板、１６…駆動部、１７，１８…画像処理部、２０，２１…撮像素子、２０１…ガラス基板、２０３…絶縁層、２０４…ｐ−Ｓｉ層、２０５…ゲート絶縁膜、２０６…ゲート電極、２０７…層間絶縁膜、２０８…電極、２０９…平坦化層、２１０…コンタクト部、２１１…金属アノード電極、２１２…発光受光層、２１３…透明カソード層、２１４…隔壁、２１５…保護層、２１６…透明シール、２１７…カバーガラス、２１８…透明電極、２１９…カラーフィルタ、２２０…金属反射膜、２２…表示用スキャナ、２３…表示用ドライバ、２４…受光用スキャナ、２５…撮像信号検出部、３７…ダハプリズム、５１…マイクロレンズアレイ、Ｅ…片方の目、ＬＩ１〜ＬＩ５…入射光、ＬＤ１〜ＬＤ５…表示光、ＯＰ１〜ＯＰ１２…光路、ＣＷＲ…表示撮像セル、ＣＲｒ，ＣＲｇ，ＣＲｂ…受光画素、ＣＷｒ，ＣＷｇ，ＣＷｂ…発光画素グループ。

Claims (17)

1. 画像信号に基づき表示を行う表示機能と、入射光に応じて撮像信号を出力する撮像機能とをそれぞれ有する複数の表示撮像セルを備え、
   前記表示撮像セルが、それぞれ、前記入射光の一部を透過させる透過口を有する
   ことを特徴とする撮像素子。
2. 前記表示撮像セルが、
   前記入射光に対して透明な第１の電極と、
   前記第１の電極と対向して配置され、前記入射光に対して不透明な第２の電極と、
   前記第１の電極と第２の電極との間に設けられ、前記画像信号に基づいて前記第１の電極と第２の電極との間に印加される駆動信号に応じて自ら発光することにより前記表示機能を果たす一方、前記第１の電極を透過した入射光を受光して前記撮像信号を出力することにより前記撮像機能を果たす発光受光層と
   を含んで構成され、
   前記第２の電極に前記透過口として機能する開口が設けられ、
   前記第１の電極および前記発光受光層を順次透過した入射光が前記開口を通って出射する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
3. 前記発光受光層の光入射側に第１のカラーフィルタを備えた
   ことを特徴とする請求項２に記載の撮像素子。
4. 前記発光受光層の光出射側に第２のカラーフィルタを備えた
   ことを特徴とする請求項２に記載の撮像素子。
5. 前記発光受光層が有機ＥＬ層により構成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の撮像素子。
6. 前記発光受光層の光入射側に前記開口に対応して設けられ、前記入射光のうち前記開口に向かう光を遮断する遮光層
   をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の撮像素子。
7. 前記遮光層は、前記駆動信号に応じて前記発光受光層から発せられて前記開口とは反対側に向かう光を前記開口の側に向かうように反射する反射機能を兼有する
   ことを特徴とする請求項６に記載の撮像素子。
8. 前記駆動信号に応じた発光動作と前記撮像信号の出力動作とを時分割的に行わせるように制御する制御手段
   をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の撮像素子。
9. 前記制御手段が、複数の前記表示撮像セルを複数の表示撮像セル群に分け、各表示撮像セル群ごとに前記発光動作を一括して行わせる一方、個々の表示撮像セルごとに前記出力動作を行わせるように制御する
   ことを特徴とする請求項８に記載の撮像素子。
10. 前記発光受光層の光入射側に第１のカラーフィルタを備えた
    ことを特徴とする請求項６に記載の撮像素子。
11. 前記発光受光層の光出射側に第２のカラーフィルタを備えた
    ことを特徴とする請求項６に記載の撮像素子。
12. 撮像光学系と、
    前記撮像光学系の焦点位置に配置され、画像信号に基づき表示を行う表示機能と前記撮像光学系からの入射光に応じて撮像信号を出力する撮像機能とをそれぞれ有する複数の表示撮像セルを含んで構成された撮像素子と
    を備え、
    前記撮像素子の各表示撮像セルが、前記入射光の一部を透過させる透過口を有する
    ことを特徴とするカメラ。
13. 前記表示撮像セルが、
    前記入射光に対して透明な第１の電極と、
    前記第１の電極と対向して配置され、前記入射光に対して不透明な第２の電極と、
    前記第１の電極と第２の電極との間に設けられ、前記画像信号に基づいて前記第１の電極と第２の電極との間に印加される駆動信号に応じて自ら発光することにより前記表示機能を果たす一方、前記第１の電極を透過した入射光を受光して前記撮像信号を出力することにより前記撮像機能を果たす発光受光層と
    を含んで構成され、
    前記第２の電極に前記透過口として機能する開口が設けられ、
    前記第１の電極および前記発光受光層を順次透過した入射光が前記開口を通って出射する
    ことを特徴とする請求項１２に記載のカメラ。
14. さらに、
    前記第１の電極の光入射側に挿脱自在に設けられた反射板と、
    前記表示撮像セルによって撮像を行う際に前記反射板を光路から退避させる一方、前記表示撮像セルによって表示を行う際に前記反射板を光路に挿入するように前記反射板を駆動する駆動手段と
    を備えたことを特徴とする請求項１３に記載のカメラ。
15. 前記撮像素子の後方に設けられた接眼光学系と、
    前記撮像素子と前記接眼光学系との間に設けられ、前記撮像光学系の光軸と前記接眼光学系の光軸とを一致させると共に前記撮像光学系による像を正立させる正立プリズムと
    をさらに備えたことを特徴とする請求項１３に記載のカメラ。
16. 前記発光受光層の光入射側に前記開口に対応して設けられ、前記入射光のうち、前記開口に向かう光を遮断する遮光層
    をさらに備えたことを特徴とする請求項１３に記載のカメラ。
17. 前記撮像光学系として、マイクロレンズを平面的に並べたマイクロレンズアレイを配置した
    ことを特徴とする請求項１６に記載のカメラ。
    
    

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