JP6693537B2 - 撮像素子および撮像装置 - Google Patents
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1.第1の実施の形態(積層した複数の光電変換膜と反射膜とを撮像素子に設けた例)
2.第2の実施の形態(積層した複数の光電変換膜を設け、光電変換膜ごとに反射膜を撮像素子に設けた例)
3.第3の実施の形態(積層した複数の光電変換膜と反射膜と符号化部とを撮像素子に設けた例)
4.変形例
[撮像装置の構成例]
図1は、第1の実施の形態における撮像装置100の一構成例を示すブロック図である。この撮像装置100は、撮像レンズ110、光学LPF111、色補正フィルタ112、撮像素子200、AD変換部113、画像圧縮部114、符号量計算部115、圧縮率決定部116および符号化ストリーム記憶部117を備える。
図2は、第1の実施の形態における撮像素子200の一構成例を示すブロック図である。この撮像素子200は、タイミング制御回路210と、行走査回路220と、画素アレイ部230と、複数の列選択スイッチ260と、列走査回路270とを備える。
図3は、第1の実施の形態における水平方向または垂直方向に沿った画素アレイ部230の断面図の一例である。画素アレイ部230には、撮像レンズ110からの光が入射される。この光の入射方向は、水平方向および水平方向に対して垂直な方向である。また、画素アレイ部230は、光軸に垂直な2つの平面を有し、その一方が、光を受光する受光面として用いられる。それぞれの画素231は、マイクロレンズ310および光電変換層320を備える。マイクロレンズ310は、受光面に配置される。また、撮像レンズ110への方向を上方向として、マイクロレンズ310の下部に光電変換層320が配置される。
図4は、第1の実施の形態における光電変換層320の斜視図の一例である。この光電変換層320は、有機光電変換膜321、323および325と、電荷読出し回路322、324および326と、有機反射膜327とを備える。有機反射膜327は、最下層に配置され、その上層に電荷読出し回路326が積層される。電荷読出し回路326の上層には有機光電変換膜325が積層される。また、有機光電変換膜325の上層には、電荷読出し回路324が積層され、その上層に有機光電変換膜323が積層される。また、有機光電変換膜323の上層には、電荷読出し回路322が積層され、その上層に有機光電変換膜321が積層される。
第1の実施の形態においては、撮像装置100は、離散コサイン変換により画像データをブロック単位で圧縮していたが、ブロック単位で圧縮すると、画像にブロックノイズが生じるおそれがある。ブロックノイズを防止するために、撮像装置100は、ブロッ単位でなく、ライン(行または列)単位で画像データを圧縮することもできる。第1の変形例は、画像データをライン単位で圧縮する点において第1の実施の形態と異なる。
第1の実施の形態では、有機反射膜327を設けることにより光電変換率を高くしていたが、複数の画素信号を加算する画素加算により、さらに光電変換率を高くすることができる。第2の変形例の撮像素子は、画素加算を行う点において第1の実施の形態と異なる。
図14は、第2の変形例における撮像装置100の一構成例を示すブロック図である。第2の変形例の撮像装置100は、撮像素子200およびAD変換部113の代わりに、撮像素子201を備える点において第1の実施の形態と異なる。撮像素子201は、画素ごとにアナログの画素信号を生成し、それらの画素信号をデジタルの画素データに変換して画像圧縮部114に供給する。
[光電変換層の構成例]
第1の実施の形態では、光電変換層320の最下層に有機反射膜327を設けていたが、有機光電変換膜321および323の間と、有機光電変換膜323および325の間とにさらに反射膜を設けてもよい。第2の実施の形態の撮像素子200は、有機光電変換膜の間にさらに反射膜を設けた点において第1の実施の形態と異なる。
[撮像装置の構成例]
第1の実施の意形態では、撮像装置100は、画像の符号化を行う回路、具体的には、AD変換部113、画像圧縮部114、符号量計算部115および圧縮率決定部116を撮像素子200の外部に設けていた。しかし、これらの回路を撮像素子200の内部に設けてもよい。第3の実施の形態の撮像装置100は、撮像素子内に、画像の符号化を行う回路をさらに設けた点において第1の実施の形態と異なる。
図18は、第3の実施の形態における撮像素子202の一構成例を示すブロック図である。この撮像素子202は、列選択スイッチ260および列走査回路270を備えない点において第1の実施の形態と異なる。また、第3の実施の形態の画素アレイ部230において、各画素の下層には、図18において後述する符号化部232が配置される。この符号化部232が、符号化データを生成して符号化ストリーム記憶部117に供給する。
図19は、第3の実施の形態における画素アレイ部230の断面図の一例である。画素アレイ部230は、符号化部232をさらに具備する。この符号化部232は、画素アレイ部230において受光面と対向する面に配置され、その符号化部232の上層に画素231のそれぞれが配置される。
(1)積層された複数の光電変換部と、
前記複数の光電変換部から入射された光を前記複数の光電変換部の方向へ反射する入射光反射部と
を具備する撮像素子。
(2)前記複数の光電変換部のそれぞれは、互いに異なる波長域の光のうち一部の光を対象光として電気信号に変換して前記対象光以外の光を透過する前記(1)記載の撮像素子。
(3)前記複数の光電変換部の中の隣接する2つの光電変換部の間に配置されて前記2つの光電変換部のうち前記入射光反射部から遠い方の遠方光電変換部に対応する波長域の光を反射光として前記遠方電変換部の方向へ反射して前記反射光以外の光を透過する光電変換部間反射部をさらに具備する
前記(2)記載の撮像素子。
(4)前記入射光反射部は、当該入射光反射部に最も近い前記光電変換部に対応する波長域の光を反射する前記(2)または(3)記載の撮像素子。
(5)前記積層された複数の光電変換部は、複数の画素のそれぞれに配置され、
前記複数の光電変換部は、前記画素毎に前記電気信号を複数の色のそれぞれの輝度を示す画素信号として出力する前記(2)から(4)のいずれかに記載の撮像素子。
(6)隣接する所定数の前記画素から出力された前記画素信号を加算する画素加算部をさらに具備する前記(5)記載の撮像素子。
(7)前記画素信号からなる画像を符号化する符号化部をさらに具備する前記(5)または(6)に記載の撮像素子。
(8)前記入射光反射部は、反射率が所定値より高い材料を含有する前記(1)から(7)のいずれかに記載の撮像素子。
(9)前記入射光反射部は、前記材料としてグアニンを含有する前記(8)記載の撮像素子。
(10)前記入射光反射部は、前記材料としてアルミを含有する前記(8)記載の撮像素子。
(11)積層された複数の光電変換部と、
前記複数の光電変換部から入射された光を前記複数の光電変換部の方向へ反射する入射光反射部と、
前記複数の光電変換部により光から変換された電気信号からなる画像を記憶する記憶部と
を具備する撮像装置。
110 撮像レンズ
111 光学LPF
112 色補正フィルタ
113 AD変換部
114 画像圧縮部
115 符号量計算部
116 圧縮率決定部
117 符号化ストリーム計算部
200、201、202 撮像素子
210 タイミング制御回路
220 行走査回路
230 画素アレイ部
231 画素
232 符号化部
240 DA変換部
250 AD変換部
251 AD変換器
252 比較器
253 加算回路
254 転送スイッチ
255 メモリ
260 列選択スイッチ
270 列走査回路
310 マイクロレンズ
320 光電変換層
321、323、325 有機光電変換膜
322、324、326 電荷読出し回路
327、331、332、333 有機反射膜
Claims (15)
- 第1の波長帯域の光を光電変換する第1の有機光電変換部と、
複数のトランジスタを有し、前記第1の有機光電変換部に接続された第1の電荷読出し回路部と、
前記第1の電荷読出し回路部に積層され、第2の波長帯域の光を光電変換する第2の有機光電変換部と、
複数のトランジスタを有し、前記第2の有機光電変換部に接続された第2の電荷読出し回路部と、
前記第2の電荷読出し回路部に積層され、第3の波長帯域の光を光電変換する第3の有機光電変換部と、
複数のトランジスタを有し、前記第3の有機光電変換部に接続された第3の電荷読出し回路部と、
前記第3の波長帯域の光を反射する第1の光反射部と
を有し、
前記第2の電荷読出し回路部と、前記第3の有機光電変換部との間に前記第2の波長帯域の光を反射する第2の光反射部を有し、
前記第1の電荷読出し回路部と、前記第2の有機光電変換部との間に前記第1の波長帯域の光を反射する第3の光反射部を有し、
前記第1の電荷読出し回路部は、浮遊拡散層を有し、
前記第1、第2および第3の光反射部は、有機材料を含んで形成された
撮像素子。 - 前記第1の波長帯域の光は青色光であり、
前記第2の波長帯域の光は緑色光であり、
前記第3の波長帯域の光は赤色光である、
請求項1に記載の撮像素子。 - 前記第1の有機光電変換部はBCzVBiを含んで形成された、
請求項1または2に記載の撮像素子。 - 前記第2の有機光電変換部はキナクリドンを含んで形成された
請求項1乃至3のいずれかに記載の撮像素子。 - 前記第3の有機光電変換部はZnPcを含んで形成された
請求項1乃至4のいずれかに記載の撮像素子。 - 前記第1の光反射部は、前記第3の電荷読出し回路部に積層された
請求項1乃至5のいずれかに記載の撮像素子。 - 前記第1の電荷読出し回路部は、前記第1の有機光電変換部と前記第2の有機光電変換部との間に形成された
請求項1乃至6のいずれかに記載の撮像素子。 - 前記第2の電荷読出し回路部は、前記第2の有機光電変換部と前記第3の有機光電変換部との間に形成された
請求項1乃至7のいずれかに記載の撮像素子。 - 前記第3の電荷読出し回路部は、前記第3の有機光電変換部と前記第1の光反射部との間に形成された
請求項1乃至8のいずれかに記載の撮像素子。 - 前記第1の電荷読出し回路部は、第1の信号線を介してAD変換部に接続された
請求項1乃至9のいずれかに記載の撮像素子。 - 前記第2の電荷読出し回路部は、第2の信号線を介してAD変換部に接続された
請求項1乃至10のいずれかに記載の撮像素子。 - 前記第3の電荷読出し回路部は、第3の信号線を介してAD変換部に接続された
請求項1乃至11のいずれかに記載の撮像素子。 - 前記AD変換部は、比較器と、加算回路と、転送スイッチと、メモリとを有する
請求項10乃至12のいずれかに記載の撮像素子。 - 前記第1の有機光電変換部の光入射面側にマイクロレンズが形成された
請求項1乃至13のいずれかに記載の撮像素子。 - 撮像レンズと、
第1の波長帯域の光を光電変換する第1の有機光電変換部と、複数のトランジスタを有し、前記第1の有機光電変換部に接続された第1の電荷読出し回路部と、前記第1の電荷読出し回路部に積層され、第2の波長帯域の光を光電変換する第2の有機光電変換部と、複数のトランジスタを有し、前記第2の有機光電変換部に接続された第2の電荷読出し回路部と、前記第2の電荷読出し回路部に積層され、第3の波長帯域の光を光電変換する第3の有機光電変換部と、複数のトランジスタを有し、前記第3の有機光電変換部に接続された第3の電荷読出し回路部と、前記第3の波長帯域の光を反射する第1の光反射部とを備える撮像素子と、
信号処理部と
を有し、
前記第2の電荷読出し回路部と、前記第3の有機光電変換部との間に前記第2の波長帯域の光を反射する第2の光反射部を有し、
前記第1の電荷読出し回路部と、前記第2の有機光電変換部との間に前記第1の波長帯域の光を反射する第3の光反射部を有し、
前記第1の電荷読出し回路部は、浮遊拡散層を有し、
前記第1、第2および第3の光反射部は、有機材料を含んで形成された
撮像装置。
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