JP4250398B2

JP4250398B2 - 単板型撮像素子およびこれを用いた撮像装置

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Publication number: JP4250398B2
Application number: JP2002297952A
Authority: JP
Inventors: 聡相原; 信雄斎藤; 静士時任; 俊満都築
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2022-10-10
Also published as: JP2004134593A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の像情報を担持した入射光を受光し、該像情報に応じた画像信号を生成する単板型撮像素子およびこれを備えた撮像装置に関するもので、特に、色分離光学系を用いることなくカラー画像を撮像し得る単板型撮像素子およびこれを有する撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
テレビカメラ等の撮像装置に利用される光導電膜の材料として、Ｓｉやａ−Ｓｅ（非晶質セレン）等がよく知られている。これらの材料を光導電膜として用いた撮像装置としては、入射光を赤・緑・青の３原色光等に分解する色分解プリズムおよびこのプリズムの後段に配置された各色光を受光する３枚の光導電膜（撮像素子）を備えた３板式のものが一般的である。
【０００３】
ところで、このような３板式の撮像装置は、一般に、上述したような色分解プリズムや３枚の撮像素子が搭載されているためサイズが大型化し、重量も大きなものとなってしまうという問題がある。したがって、撮像装置の小型軽量化を実現するためには色分解プリズムを省略することおよび撮像素子を１枚とした単板式のものとすることが望まれる。
【０００４】
このような要望に応じた撮像装置として、光導電膜平面内の各画素上に赤・緑・青の色フィルタをベイヤー配列で配設することにより色画素を形成したものが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
【非特許文献１】
木内雄二著、『イメージセンサの基礎と応用』、ｐ１４５
【特許文献１】
米国特許番号５，９６５，８７５
【特許文献２】
特開２００２−２１７４７４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術においては、赤・緑・青のいずれか１色を１画素に割り当てて色画素を形成しているために解像度が低下してしまい、さらに、各画素において、入射光のうち、そのフィルタの色成分以外の色成分はその色フィルタを通過する際に吸収されてしまうため、光の利用効率も低下してしまう。
【０００７】
上述した、ベイヤー配列を用いた従来技術で問題となる解像度や光の利用効率の低下は、光の入射方向に、不純物濃度が制御された３層のフォトダイオードを積層してなる光電変換部を設けること（例えば、上記特許文献１参照。）、あるいは、やはり光の入射方向に波長選択機能を有する光導電膜を積層すること（例えば、上記特許文献２参照。）により改善できることが知られている。
【０００８】
しかしながら、前者は、不可避的に信号読出部が受光面と同一平面状に形成されるため、入射光に対する開口率を１００％とすることに本質的な困難性があり、受光率を高くすることが困難である。
【０００９】
一方、後者は、光の３原色である赤・緑・青のみに各々光感度を有する光導電膜を積層作製することで、光の利用効率および解像度に優れた単板式の多層型撮像装置を構築するものである。ここで、上記光導電膜としては、例えば、有機系材料を用いる。有機系材料は特定の波長域のみに吸収帯を有するものが多く、赤・縁・青の３原色のそれぞれに応じた吸収領域を有するような組成となるように分子設計を行なうことで、上記各色光に光感度を有する光導電膜を形成する。しかし、このような光導電膜を積層する構成では各層（膜）間に電気信号読出用の透明電極を配設する必要があるため構造が煩雑になることに加え、開口率を低下させることなく各層からの信号を読み出すことが困難である。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、小型軽量で、入射光に対する開口率の損失がなく、かつ簡易な構造を有する単板型撮像素子およびこれを用いた撮像装置を提供することを目的とするものである。
また、上記目的に加えて、カラー画像信号を良好に得ることのできる単板型撮像素子およびこれを用いた撮像装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の単板型撮像素子およびこれを用いた撮像装置は、以下のような構成を備えている。
【００１２】
すなわち、本発明の単板型撮像素子は、入射光が担持した像情報を光電変換して画像電気信号を出力する撮像素子であって、
撮像面を形成する感光膜を、受光量に応じて電気容量が変化する材料によって構成し、この感光膜の電気容量の変化に応じた画像電気信号を出力するように構成し、
前記画像電気信号はカラー画像信号であり、
前記感光膜は、赤色領域の光にのみ反応して電気容量が変化する赤色光感光材料と、緑色領域の光にのみ反応して電気容量が変化する緑色光感光材料と、青色領域の光にのみ反応して電気容量が変化する青色光感光材料を含んでなり、
前記赤色光感光材料、前記緑色光感光材料、および前記青色光感光材料は、交流電界を印加したときの周波数応答特性が互いに異なるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、前記赤色光感光材料、前記緑色光感光材料、および前記青色光感光材料は各々、交流電界を印加させるための２つの電極間において、順次積層される材料層を構成するようにして積層型構造をとるようにしてもよいし、
前記赤色光感光材料、前記緑色光感光材料、および前記青色光感光材料は各々、交流電界を印加させるための２つの電極間に配される単層内において略均一に分布するように形成して単層型構造をとるようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明の撮像装置は、上述したいずれかの単板型撮像素子と、該単板型撮像素子に対し交流電界を周波数走査可能に印加する交流電界印加回路と、該単板型撮像素子から出力された電気容量値を測定し、この測定値に基づき赤、緑および青の各色強度に対応した前記画像電気信号を出力する電気容量測定回路とを備えていることを特徴とするものである。
【００１６】
なお、ここで「周波数走査」とは、周波数を連続的に変化させる場合のみならず、複数の周波数値を切り換えて変化させる場合も含まれる。
【００１７】
【実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る単板型撮像素子およびこれを用いた撮像装置について説明する。
【００１８】
本発明の単板型撮像素子は、所定の材料により受光面を形成すると、光照射時において、その受光量に応じて該受光面の電気容量が増加するため、この電気容量の変化を測定することでその受光量を検出できる、という事実に着目してなされたもので、以下その理論を説明する（第１の実施形態）。
【００１９】
すなわち、光照射により時間とともに変化する電場が受光面に与えられ電子分極（誘電分散）が生じると、受光面の感光膜を形成している材料の誘電率εが変化し、これにより膜の電気容量が変化することになる。ここで、膜の表面積をｓ、膜厚をｄとすれば、膜の電気容量Ｃと膜形成材料の誘電率εの関係は、下式（１）により表される。
Ｃ＝εｓ／ｄ …（１）
【００２０】
したがって、光照射による膜形成材料の誘電率εの変化に比例して、膜の電気容量Ｃが変化することになる。
【００２１】
光が照射されない場合（光未照射時）における膜の電気容量Ｃ（Ｃ_ｄ）は予め測定しておいて既知の一定値とすることができるから、光照射時における膜の電気容量Ｃ_ｐを検出し、この電気容量Ｃ_ｐと光未照射時における膜の電気容量Ｃ_ｄとの差であるΔＣを演算することにより受光量を求めることができる。
【００２２】
そこで、撮像装置を、図２に示すように、受光面１の電気容量を測定する電気容量測定回路３を有するように構成し、この電気容量測定回路３からの電気容量値信号を出力信号として出力することにより所望の画像信号を得ることができる。
【００２３】
なお、上記受光面１に所定の交流電界を印加すると、印加された交流電界周波数が高くなるにしたがって、光照射時および光未照射時の電気容量が共に低下することとなるから、この受光面１に所定の交流電界を印加することで所望の電気容量変化を得ることができる。図１は、上記受光面１に交流電界が印加されたときの、光照射時および光未照射時における電気容量の交流電界周波数特性の概略を示すグラフ（横軸は印加された交流電界周波数）である。
【００２４】
また、本発明は、撮像素子をカラー用の単板型撮像素子として用いた場合に、色分解プリズムや色フィルタ等が不要になるという作用効果を奏するので、特に有用である。以下、その具体的な理論を説明する（第２の実施形態）。
【００２５】
すなわち、撮像素子の受光面に対し、外部から交流電界を印加すると、交流電界周波数が低い領域においては膜中の電子は電界の変化に追従して移動できるため、電界印加によっても膜全体の容量に変化は起きないが、その交流電界周波数が高い領域となると膜中の電子の移動が電界の変化に追従できなくなってしまい、膜の容量全体が減少することになる。
【００２６】
図３は、撮像素子の受光面を複数の材料によって構成し、この受光面に交流電界を印加したときの、光照射時および光未照射時における電気容量の交流電界周波数特性の概略を示すグラフである。
【００２７】
ここで、上記受光面を構成する複数の材料として、膜の電気容量が減少する周波数が互いに異なり、かつ赤色光にのみ感度を有する材料（赤色用材料）、緑色光にのみ感度を有する材料（緑色用材料）、および青色光にのみ感度を有する材料（青色用材料）を用いるものとする。
【００２８】
図３に示すように、領域１（低周波領域）においては、上記全ての材料（3種類の材料）の電気容量が周波数に追従できるため、測定される電気容量値は全ての材料の電気容量の和となる。次に、印加電界の周波数を高くして領域２（中周波数領域）に設定すると、３種類の材料のうちの１種類の材料の電気容量が印加電界周波数に追従できなくなり、膜全体の電気容量は低下し始め、ついには２種類の材料の電気容量の和に相当する電気容量値が測定されることになる。さらに周波数を高くして領域３（高周波数領域）に設定すると、残りの２種類の材料のうちの１種類の材料の電気容量が周波数に追従できなくなり、膜全体の電気容量は低下し始め、ついには残りの１種類の材料の電気容量に相当する電気容量値が測定されることになる。光が照射されない場合（光未照射時）における膜の電気容量値Ｃ_ｄは既知の所定の値とすることができるので、各周波数領域（領域１〜３）について、光照射時における膜の電気容量値Ｃ_ｐと光未照射時における膜の電気容量値Ｃ_ｄとの差であるΔＣを測定することにより、光の３原色各々についての受光量を求めることができることになる。
【００２９】
そこで、カラー用の撮像装置としては、膜の電気容量が減少する周波数が互いに異なり、かつ赤色光にのみ感度を有する材料、緑色光にのみ感度を有する材料、および青色光にのみ感度を有する材料を感光材料として受光面に用い、図４に示すように、この受光面２１に対して交流電界を周波数走査可能に印加する交流電界印加回路２２、受光面２１の電気容量を測定する電気容量測定回路２３、および電気容量の変化分を赤色、緑色、青色の各成分に分離する色成分分離回路２４で構成し、この電気容量測定回路２３から電気容量値信号を出力信号として出力することにより所望の画像信号を得ることができる。
【００３０】
次に、撮像素子の受光面部分の構造について説明する。図５は積層型感光膜の模式図を示すものであり、表面電極７および背面電極１１の間に、各色光用感光材料が積層形成されている。
【００３１】
上記表面電極７は光入射側であることから、透明性を高く形成されたものであり、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム酸化物、酸化スズ等により形成される。
【００３２】
また、上記背面電極１１に関しては上記透明電極の他、例えば、アルミニウム、バナジウム、金、銀、白金、鉄、コバルト、炭素、ニッケル、タングステン、パラジウム、マグネシウム、カルシウム、スズ、鉛、チタン、イットリウム、リチウム、ルテニウム、マンガン等の金属およびそれらの合金を用いることができる。
【００３３】
これらの電極７、１１の膜厚としては、例えば１００〜２００ｎｍ程度とされ、光透過性を高めたい場合には、例えば５０〜１００ｎｍとする。
【００３４】
さらに、感光材料は、赤色光のみに感度を有する感光材料からなる材料層８、緑色光のみに感度を有する感光材料からなる材料層９、および青色光のみに感度を有する感光材料からなる材料層１０を積層形成したものである。ただし、各材料層８、９、１０の積層順はいかようにも変更可能である。
【００３５】
特に材料層８、９、１０の形成材料を有機材料とした場合は、光の３原色のうち、一つの色光（該色光に略対応する波長帯域）のみに感度を有するものであればいずれも使用できる。例えば、アクリジン系色素、クマリン系色素、シアニン系色素、スクエアリリウム、オキサジン系色素、キサンテン系色素、アゾ系色素、フタロシアニン類、ペリレン誘導体、アルミニウムキノリン類等が用いられる。
【００３６】
また、上記材料層８、９、１０の形成材料として、フォトリフラクティブ材料を用いると、光照射により材料の屈折率が変化することから誘電率も大きく変化するのでより好ましい。
【００３７】
無機系のフォトリフラクティブ材料としては、例えば、ＬｉＮｂＯ_３、ＢａＴｉＯ_３、ＢＧＯ、ＢＳＯ（Ｂｉ_１２ＳｉＯ_２０）、ＫＴＮ（Ｋ（ＴａＮｂ）Ｏ_３）、ＫＮＳＢＮ（カリウム・ナトリウム・ストロンチウム・バリウム・ニオベート）、ＳＢＮ（（ＳｒＢａ）Ｎｂ_２Ｏ_６）、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＣｄＴｅ等が用いられる。
【００３８】
また、フォトリフラクティブ材料は光導電性と電気光学効果の共存する材料とする必要があり、有機系のフォトリフラクティブ材料の場合には、通常は個々の特性を有する材料（光導電性材料および電気光学効果を有する材料）を混合して用いる。なお、光導電性材料としては、例えばポリパラフェニレンビニレン類、ポリフルオレン類、ポリビニルカルバゾール類、ポリチオール類、ポリチオフェン類、ポリシラン類、ポリゲルマン類やフラーレン等の増感剤を付加した液晶系高分子一般材料等が用いられ、電気光学効果を有する材料としては、例えばアゾベンゼン系色素等が用いられる。
【００３９】
図６は、上述した積層型感光膜に替えて単層型感光膜の構成とされた撮像素子の受光面部分の模式図を示すものであり、表面電極２７および背面電極３１の間に感光材料からなる材料層３２が形成されている。
【００４０】
感光材料からなる材料層３２は単層構成とされ、赤色光のみに感度を有する材料部位１３、緑色光のみに感度を有する材料部位１４および青色光のみに感度を有する材料部位１５を、例えば分子レベルで、略均一に分布させることにより構成したものである。
【００４１】
なお、各感光材料の態様としては、上述した積層型感光膜の場合と同様であり、各材料部位１３、１４、１５の大きさは、例えば数ｎｍ（1分子の大きさに相当する）程度とされる。
また、このように単層型感光膜の構成とされた撮像素子においても、上記積層型感光膜の構成とされた撮像素子と略同様の作用効果を得ることができる。
【００４２】
また、上記感光材料からなる材料層８、９、１０、３２の成膜は、真空蒸着法（共蒸着法）、スパッタ法、イオンプレーティング法等に代表される乾式法、あるいはスピンコート法、バーコート法、キャスト法、ディップ法等に代表される湿式法を用いることができる。
【００４３】
さらに、上記感光材料からなる材料層８、９、１０、３２の膜厚は、電圧が過大とならない程度であって、電極間の短絡を起こさず、膜強度を確保できる程度に設定されるべきであり、例えば５０ｎｍ〜５μｍ、好ましくは１００ｎｍ〜1μｍとする。
【００４４】
以下、電気容量の交流電界周波数応答の測定に基づき、各色光（赤色光、緑色光、青色光）の受光量を得る演算手法について説明する。
なお、この演算は、上述した電気容量測定回路２３において行なわれる。
【００４５】
ここで、光の３原色のうち赤色領域の光にのみ反応して電気容量が変化する第１の材料について、光未照射時における電気容量の周波数応答をＣ_１ｄ（ｆ）、光照射時における電気容量の周波数応答をＣ_１ｐ（ｆ）、電気容量変化の周波数応答をΔＣ_１（ｆ）とし、また、光の３原色のうち緑色領域の光にのみ反応して電気容量が変化する第２の材料について、光未照射時における電気容量の周波数応答をＣ_２ｄ（ｆ）、光照射時における電気容量の周波数応答をＣ_２ｐ（ｆ）、電気容量変化の周波数応答をΔＣ_２（ｆ）とし、さらに、光の３原色のうち青色領域の光にのみ反応して電気容量が変化する第３の材料について、光未照射時における電気容量の周波数応答をＣ_３ｄ（ｆ）、光照射時における電気容量の周波数応答をＣ_３ｐ（ｆ）、電気容量変化の周波数応答をΔＣ_３（ｆ）とする。
【００４６】
これら第１、第２、第３の３つの材料を等量混合して形成した単層分散膜全体の光未照射時における電気容量の周波数応答Ｃ_ｄ（ｆ）は、
Ｃ_ｄ（ｆ）＝Ｃ_１ｄ（ｆ）＋Ｃ_２ｄ（ｆ）＋Ｃ_３ｄ（ｆ）…（２）
と表わされる。
【００４７】
一方、光照射時における電気容量の周波数応答Ｃ_ｐ（ｆ）は、
Ｃ_ｐ（ｆ）＝Ｃ_１ｐ（ｆ）＋Ｃ_２ｐ（ｆ）＋Ｃ_３ｐ（ｆ）…（３）
と表わされる。
【００４８】
また、第１〜３の材料の各電気容量が追従できる限界の周波数を各々ｆ_Ｔ１、ｆ_Ｔ２、ｆ_Ｔ３としたとき、
ｆ_Ｔ１＜ｆ_Ｔ２＜ｆ_Ｔ３
となるような第１〜３の材料を選択すると、上述した光未照射時および光照射時における周波数応答であるＣ_ｄ（ｆ）およびＣ_ｐ（ｆ）は図７のグラフに示すように表わされる。
【００４９】
ここで、下記条件式（４）〜（８）を満足する周波数ｆ_１、ｆ_２、ｆ_３を選択する。
ｆ_１＜ｆ_Ｔ１ …（４）
ｆ_Ｔ１＜ｆ_２＜ｆ_Ｔ２ …（５）
ｆ_Ｔ２＜ｆ_３＜ｆ_Ｔ３ …（６）
ｄＣ_ｄ（ｆ_ａ）／ｄｆ＝０（ａ＝１、２、３） …（７）
ｄＣ_ｐ（ｆ_ａ）／ｄｆ＝０（ａ＝１、２、３） …（８）
【００５０】
このように周波数ｆ_１、ｆ_２、ｆ_３を選んだとき、光照射時における電気容量の周波数応答Ｃ_ｐ（ｆ_１）、Ｃ_ｐ（ｆ_２）、Ｃ_ｐ（ｆ_３）は下式（９）〜（１１）で表わされる。
【００５１】
Ｃ_ｐ（ｆ_１）＝Ｃ_１ｐ（ｆ_１）＋Ｃ_２ｐ（ｆ_１）＋Ｃ_３ｐ（ｆ_１）…（９）
Ｃ_ｐ（ｆ_２）＝Ｃ_１ｐ（ｆ_２）＋Ｃ_２ｐ（ｆ_２）＋Ｃ_３ｐ（ｆ_２）
＝Ｃ_２ｐ（ｆ_２）＋Ｃ_３ｐ（ｆ_２） …（１０）
Ｃ_ｐ（ｆ_３）＝Ｃ_１ｐ（ｆ_３）＋Ｃ_２ｐ（ｆ_３）＋Ｃ_３ｐ（ｆ_３）
＝Ｃ_３ｐ（ｆ_３） …（１１）
【００５２】
一方、Ｃ_３ｐ（ｆ）およびＣ_２ｐ（ｆ）は周波数ｆの値に依存せず一定であるから下式（１２）、（１３）が成立する。
Ｃ_３ｐ（ｆ_３）＝Ｃ_３ｐ（ｆ_２）＝Ｃ_３ｐ（ｆ_１） …（１２）
Ｃ_２ｐ（ｆ_２）＝Ｃ_２ｐ（ｆ_１） …（１３）
【００５３】
上述した式（９）〜（１３）を演算することにより、第１〜３の材料各々についての光照射時における電気容量の周波数応答であるＣ_１ｐ（ｆ_１）、Ｃ_２ｐ（ｆ_１）、Ｃ_３ｐ（ｆ_１）全ての値を求めることができる。
【００５４】
また、第１〜３の材料各々についての光未照射時における電気容量の周波数応答であるＣ_１ｄ（ｆ_１）、Ｃ_２ｄ（ｆ_１）、Ｃ_３ｄ（ｆ_１）は予め測定しておいて、既知とすることができるため、所望とされる出力信号であるΔＣ_１（ｆ_１）、ΔＣ_２（ｆ_１）、ΔＣ_３（ｆ_１）は、結局下式（１４）〜（１６）により得られる。
【００５５】
ΔＣ_１（ｆ_１）＝Ｃ_１ｐ（ｆ_１）−Ｃ_１ｄ（ｆ_１） …（１４）
ΔＣ_２（ｆ_１）＝Ｃ_２ｐ（ｆ_１）−Ｃ_２ｄ（ｆ_１） …（１５）
ΔＣ_３（ｆ_１）＝Ｃ_３ｐ（ｆ_１）−Ｃ_３ｄ（ｆ_１） …（１６）
【００５６】
したがって、撮像装置においては、まず、撮像素子の受光面部分に対して印加する交流電界の周波数を、交流電界印加回路２２において、ｆ_１、ｆ_２、ｆ_３と変化させ、その際に得られた電気容量の周波数応答であるＣ_ｐ（ｆ_１）、Ｃ_ｐ（ｆ_２）、Ｃ_ｐ（ｆ_３）を電気容量測定回路２３において測定し、上式（９）〜（１３）に基づいて、第１〜３の材料各々についての光照射時における電気容量の周波数応答であるＣ_１ｐ（ｆ_１）、Ｃ_２ｐ（ｆ_１）、Ｃ_３ｐ（ｆ_１）を演算する。この後、予め求めておいた、第１〜３の材料各々についての光未照射時における電気容量の周波数応答であるＣ_１ｄ（ｆ_１）、Ｃ_２ｄ（ｆ_１）、Ｃ_３ｄ（ｆ_１）を用い、上式（１４）〜（１６）に基づいて、電気容量測定回路２３において、上記出力信号であるΔＣ_１（ｆ_１）、ΔＣ_２（ｆ_１）、ΔＣ_３（ｆ_１）を演算する。この後、これらの出力信号の強度から、色成分分離回路２４において、赤、緑、青の色画像信号が生成され、出力され、フルカラー画像を再生することが可能となる。
【００５７】
なお、上記周波数ｆ_１、ｆ_２、ｆ_３の具体的数値としては、種々の数値に適宜設定可能であるが、例えば、各々ｆ_１＝４．０×１０^１４Ｈｚ、ｆ_２＝５．５×１０^１４Ｈｚ、ｆ_３＝６．７×１０^１４Ｈｚとする。
【００５８】
また、上記電気容量測定回路２３の構成としては、電気容量測定に用いられる周知の回路を利用可能であり、例えば時定数τを求めるRC回路と、この時定数τを抵抗成分Rで除算する演算回路からなる簡易な回路により構成することも可能である。
【００５９】
なお、本発明の単板型撮像素子およびこれを用いた撮像装置は上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能であり、例えば、上記実施形態においては、受光された像情報を赤、緑、青の３原色画像情報に分解する態様について説明しているが、その他の複数の色画像情報に分解することが可能である。また、上記実施形態においては、低周波、中周波、高周波の各領域が、各々赤色、緑色、青色の色成分に対応するように構成されているが、これらの対応関係はこれに限られるものではないことは勿論である。
【００６０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の単板型撮像素子は、受光面を形成する感光膜を、受光量に応じて電気容量が変化する材料から構成し、この感光膜の電気容量の変化に応じた画像電気信号を出力できるようにしており、これにより、小型軽量で、入射光に対する開口率を略１００％とすることができ、かつ簡易な構造のものとすることができる。
【００６１】
また、感光膜は、赤色領域の光にのみ反応して電気容量が変化する赤色光感光材料と、緑色領域の光にのみ反応して電気容量が変化する緑色光感光材料と、青色領域の光にのみ反応して電気容量が変化する青色光感光材料を含むように構成し、前記赤色光感光材料、前記緑色光感光材料、および前記青色光感光材料は、交流電界を印加したときの周波数応答特性が互いに異なるように構成することで、小型軽量で、入射光に対する開口率を略１００％とすることができ、かつ簡易な構造のカラー用撮像素子を得ることができる。
【００６２】
さらに、本発明の撮像装置は、上述した単板型撮像素子と、該単板型撮像素子に対し交流電界を周波数走査可能に印加する交流電界印加回路と、該単板型撮像素子から出力された電気容量値を測定し、この測定値に基づき赤、緑および青の各色強度に対応した前記画像電気信号を出力する電気容量測定回路とを備えており、これにより、小型軽量で、入射光に対する開口率を略１００％とすることができ、かつ簡易な構造のカラー用撮像装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る撮像素子の受光面部分における電気容量変化の概略を示すグラフ
【図２】本発明の第１の実施形態に係る撮像素子を用いた撮像装置の概略構成を示すブロック図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る撮像素子の受光面部分における電気容量変化の概略を示すグラフ
【図４】本発明の第２の実施形態に係る撮像素子を用いた撮像装置の概略構成を示すブロック図
【図５】本発明の第２の実施形態に係る撮像素子の受光面部分を積層型構造とした場合の模式図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る撮像素子の受光面部分を単層型構造とした場合の模式図
【図７】光未照射時および光照射時における周波数応答であるＣ_ｄ（ｆ）およびＣ_ｐ（ｆ）の変化を示すグラフ
【符号の説明】
１、２１受光面
３、２３電気容量測定回路
７、２７表面電極
１１、３１背面電極
８、９、１０、３２材料層
１３、１４，１５材料部位
２２交流電界印加回路
２４色成分分離回路

Claims

入射光が担持した像情報を光電変換して画像電気信号を出力する撮像素子において、
撮像面を形成する感光膜を、受光量に応じて電気容量が変化する材料によって構成し、この感光膜の電気容量の変化に応じた画像電気信号を出力するように構成し、
前記画像電気信号はカラー画像信号であり、
前記感光膜は、赤色領域の光にのみ反応して電気容量が変化する赤色光感光材料と、緑色領域の光にのみ反応して電気容量が変化する緑色光感光材料と、青色領域の光にのみ反応して電気容量が変化する青色光感光材料を含んでなり、
前記赤色光感光材料、前記緑色光感光材料、および前記青色光感光材料は、交流電界を印加したときの周波数応答特性が互いに異なるように構成されていることを特徴とする単板型撮像素子。
前記赤色光感光材料、前記緑色光感光材料、および前記青色光感光材料は各々、交流電界を印加させるための２つの電極間において、順次積層される材料層を構成してなることを特徴とする請求項１記載の単板型撮像素子。
前記赤色光感光材料、前記緑色光感光材料、および前記青色光感光材料は各々、交流電界を印加させるための２つの電極間に配される単層内において略均一に分布するように形成されてなることを特徴とする請求項１記載の単板型撮像素子。
請求項１から３のいずれか１項記載の単板型撮像素子と、該単板型撮像素子に対し交流電界を周波数走査可能に印加する交流電界印加回路と、該単板型撮像素子から出力された電気容量値を測定し、この測定値に基づき赤、緑および青の各色強度に対応した前記画像電気信号を出力する電気容量測定回路とを備えていることを特徴とする撮像装置。