JPWO2018062303A1 - 撮像素子および電子カメラ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の第2の態様によると、電子カメラは、第1の態様による撮像素子と、前記撮像素子からの信号に基づいて画像データを生成する画像生成部と、を備える。
図1は、第1の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。図1では、第1の実施の形態に係る撮像装置の一例である電子カメラ1の構成例を示す。電子カメラ1は、撮影光学系2、撮像素子3、および制御部4を備える。撮影光学系2は、撮像素子3に被写体像を結像する。撮像素子3は、撮影光学系2により形成された被写体像を撮像して画素信号を生成する。撮像素子3は、例えばCMOSイメージセンサである。制御部4は、撮像素子3の動作を制御するための制御信号を撮像素子3に出力する。また、制御部4は、撮像素子3から出力された画素信号に対して各種の画像処理を施し、画像データを生成する画像生成部として機能する。なお、撮影光学系2は、電子カメラ1から着脱可能にしてもよい。
(1)撮像素子3は、透過波長を変更可能な複数のフィルタ部5と、フィルタ部5を透過した光を受光する複数の光電変換部34と、複数のフィルタ部5のうち第1の波長の光を透過させて光電変換部34に入射させる第1のフィルタ部5を有する第1の領域の大きさを変更する制御部(フィルタ制御部60)と、を備える。このようにしたので、フィルタ制御部60は、各フィルタ部5を制御して、R画素を有する領域41、G画素をそれぞれ有する領域42および領域43、B画素を有する領域44のそれぞれの大きさを変更することができる。また、フィルタ制御部60は、互いに隣り合う複数の画素のフィルタ部5の透過波長域が同一になるようにフィルタ部5を制御することによって、ベイヤー配列の基本単位の大きさを変更することができる。
図12を参照して、第2の実施の形態に係る撮像素子を説明する。第2の実施の形態の撮像素子3は、電子カメラ1の電子ズーム機能のズーム倍率に応じて、画素信号の読み出し領域を領域120A、120B、120Cに変更すると共に、読み出し領域120A〜120C内の画素10のフィルタ部5の透過波長域を、図6(a)〜(c)のように変更する。
(3)第1の制御において複数の第1のフィルタ部をそれぞれ透過した光を受光した複数の光電変換部34からの信号の総数と第2の制御において第1の領域を透過した光を受光した複数の光電変換部34からの信号を加算した加算信号の総数とは略等しい。第1の制御において複数の第2のフィルタ部をそれぞれ透過した光を受光した複数の光電変換部34からの信号の総数と第2の制御において第2の領域を透過した光を受光した複数の光電変換部34からの信号を加算した加算信号の総数とは略等しい。このようにしたので、電子ズームを行う場合に、それぞれのズーム倍率において同じ数の画素信号又は加算画素信号を出力することができる。この結果、表示装置に表示させる画像の解像度を一定にすることができる。
図面を参照して、変形例1に係る撮像素子3を説明する。なお、図中、第1の実施の形態と同一もしくは相当部分には、同一の参照番号を付し、第1の実施の形態に係る撮像素子3との相違点を主に説明する。図13は、変形例1に係る撮像素子3の一部の構成を示す回路図である。カラム回路部80は、スイッチ部SW11(SW11a〜SW11f)、スイッチ部SW12(SW12a〜SW12f)、スイッチ部SW13(SW13a〜SW13f)、演算回路部83(演算回路部83a〜演算回路部83f)、およびスイッチ制御部84を有する。列方向、すなわち縦方向に並んだ複数の画素10からなる画素列毎に、スイッチ部SW11、スイッチ部SW12、スイッチ部SW13、および演算回路部83が設けられる。また、変形例1では、画素10は、第1のスイッチ部18を有しない構成となる。
図面を参照して、変形例2に係る撮像素子3を説明する。なお、図中、第1の実施の形態および変形例1と同一もしくは相当部分には、同一の参照番号を付し、第1の実施の形態および変形例1との相違点を主に説明する。図17は、変形例2に係る撮像素子3の一部の構成を示す回路図である。変形例2では、画素10は、第1のスイッチ部18および第2のスイッチ部19を有しない構成となる。変形例2では、画素垂直駆動部70、スイッチ部SW11、スイッチ部SW12、スイッチ部SW13、および演算回路部83は、光電変換部34からの信号を加算する加算部として機能する。
変形例2では、垂直信号線101において列方向に配置される複数の画素10の信号を加算し、演算回路部83において行方向に配置される複数の画素10の信号を加算する例を説明した。しかし、列方向に配置される複数の画素10の信号、および行方向に配置される複数の画素10の信号を、共に垂直信号線101において加算するようにしてもよい。図21は、変形例3に係る撮像素子3の一部の構成を示す回路図である。変形例3では、カラム回路部80は、演算回路部83を有しない構成となる。変形例3に係る撮像素子3の動作例を示すタイミングチャートは、図18〜図20に示すタイミングチャートと同一であるため、図示およびその詳細な説明は省略する。変形例2に係る撮像素子3との主な差異について、以下に説明する。
上述した実施の形態および変形例では、フィルタ部5は、Mg(マゼンタ)を発色するEC層21、Ye(イエロー)を発色するEC層22、およびCy(シアン)を発色するEC層23の3つのフィルタにより構成される例について説明した。しかし、フィルタ部5は、R(赤)を発色するEC層、G(緑)を発色するEC層、およびB(青)を発色するEC層の3つのフィルタにより構成するようにしてもよい。また、フィルタ部5には液晶を用いた可変フィルタを用いるようにしてもよい。
上述した実施の形態および変形例では、各画素10のフィルタ部5を制御して、R画素とG画素とB画素とを配置させる例について説明した。しかし、各画素10のフィルタ部5を制御して、W(白)のフィルタ部5を有するW画素と、BK(黒)のフィルタ部5を有するBK画素とを配置するようにしてもよい。この場合、W(白)のフィルタ部5を有するW画素の領域およびBK(黒)のフィルタ部5を有するBK画素の領域のそれぞれの領域の大きさを変更するようにしてもよい。
上述した実施の形態および変形例では、光電変換部としてフォトダイオードを用いる例について説明した。しかし、光電変換部として光電変換膜を用いるようにしてもよい。
上述した実施の形態および変形例では、撮像素子3は、裏面照射型の構成とする例について説明した。しかし、撮像素子3を、光が入射する入射面側に配線層210を設ける表面照射型の構成としてもよい。
上述の実施の形態および変形例で説明した撮像素子3は、カメラ、スマートフォン、タブレット、PCに内蔵のカメラ、車載カメラ、無人航空機(ドローン、ラジコン機等)に搭載されるカメラ等に適用されてもよい。
日本国特許出願2016年第192249号(2016年9月29日出願)
日本国特許出願2017年第61131号(2017年3月27日出願)
本発明の第2の態様によると、撮像素子は、透過させる光の波長を変更可能なフィルタと、前記フィルタを透過した光を光電変換する複数の光電変換部と、前記フィルタにおいて第1の波長の光を透過する第1領域と、前記フィルタにおいて第2の波長の光を透過する第2領域と、前記フィルタにおいて第3の波長の光を透過する第3領域とがベイヤー配列となるよう前記フィルタを制御する制御部と、を備える。
本発明の第3の態様によると、電子カメラは、第1の態様または第2の態様による撮像素子と、前記撮像素子からの信号に基づいて画像データを生成する画像生成部と、を備える。
Claims (10)
- 透過波長を変更可能な複数のフィルタ部と、
前記フィルタ部を透過した光を受光する複数の光電変換部と、
前記複数のフィルタ部のうち第1の波長の光を透過させて前記光電変換部に入射させる第1のフィルタ部を有する第1の領域の大きさを変更する制御部と、
を備える撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子において、
前記光電変換部と前記フィルタ部とを有する画素を備え、
前記第1の領域と、前記複数のフィルタ部のうち第2の波長の光を透過させて前記光電変換部に入射させる第2のフィルタ部を有する第2の領域と、前記複数のフィルタ部のうち第3の波長の光を透過させて前記光電変換部に入射させる第3のフィルタ部を有する第3の領域とを有し、
前記第1の領域、前記第2の領域、及び、前記第3の領域は、同数の前記画素を有し、
前記制御部は、前記第1の領域、前記第2の領域、及び、前記第3の領域の大きさを変更し、
前記第1の領域、前記第2の領域、及び、前記第3の領域は、ベイヤー配列を構成する撮像素子。 - 請求項2に記載の撮像素子において、
前記制御部は、前記第1のフィルタ部を有する前記第1の領域と前記第2のフィルタ部を有する前記第2の領域とが第1の間隔で配置される第1の制御と、複数の前記第1のフィルタ部を有する前記第1の領域と複数の前記第2のフィルタ部を有する前記第2の領域とが第2の間隔で配置される第2の制御とを行う撮像素子。 - 請求項2に記載の撮像素子において、
前記第1の領域の画素に配置された前記光電変換部の信号を加算し、前記第2の領域の画素に配置された前記光電変換部の信号を加算し、前記第3の領域の画素に配置された前記光電変換部の信号を加算する加算部を備える撮像素子。 - 請求項4に記載の撮像素子において、
前記画素は、前記光電変換部により変換された電荷を蓄積する蓄積部を有し、
前記加算部は、前記第1の領域の画素、前記第2の領域の画素、又は前記第3の領域の画素の各々の前記蓄積部を接続する複数のスイッチ部を有し、前記複数のスイッチ部を制御して複数の前記光電変換部の信号を加算させる撮像素子。 - 請求項5に記載の撮像素子において、
複数の前記画素は、第1の方向及び前記第1の方向に交差する第2の方向に配置され、
前記複数のスイッチ部は、前記第1の方向にそれぞれ配置される複数の画素の各々の前記蓄積部を接続する複数の第1のスイッチ部と前記第2の方向にそれぞれ配置される複数の画素の各々の前記蓄積部を接続する複数の第2のスイッチ部とを有する撮像素子。 - 請求項6に記載の撮像素子において、
前記第1のスイッチ部と前記第2のスイッチ部とは、前記画素毎に設けられる撮像素子。 - 請求項4から請求項7までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第1の領域の画素に配置された前記光電変換部の信号を加算した加算信号の数と、前記第2の領域の画素に配置された前記光電変換部の信号を加算した加算信号の数と、前記第3の領域の画素に配置された前記光電変換部の信号を加算した加算信号の数とは、同数となる撮像素子。 - 請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記フィルタ部は、第1の電極及び第2の電極を有し、前記第1の電極及び第2の電極に印加された電圧に基づいて前記透過波長が変更され、前記電圧の印加が停止された後も変更後の前記透過波長を保持し、
前記複数のフィルタ部は、第1の方向及び前記第1の方向に交差する第2の方向に配置され、
前記第1の電極は、前記第1の方向にそれぞれ配置される複数のフィルタ部に共通に接続され、
前記第2の電極は、前記第2の方向にそれぞれ配置される複数のフィルタ部に共通に接続され、
前記制御部は、複数の前記第1の電極の一部と複数の前記第2の電極の一部とに電圧の印加を開始して第1の時間後に電圧の印加を停止し、複数の前記第1の電極の他の一部と複数の前記第2の電極の他の一部とに電圧の印加を開始する撮像素子。 - 請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子からの信号に基づいて画像データを生成する画像生成部と、
を備える電子カメラ。
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