(57)【要約】【課題】偏光情報を含む被写体の多様な情報を取得できるようにする。【解決手段】光透過性を有し、所定の軸方向に配向され、段差を有する有機光電変換膜と、有機光電変換膜の光入射面側に配置された上部電極と、有機光電変換膜の上部電極と対向する側に配置された下部電極とを備える。有機光電変換膜の光入射面側は、凹凸が形成されている。有機光電変換膜と下部電極との間に、有機光電変換膜で変換された電荷を蓄積する蓄積層を備え、蓄積層の有無により段差が形成されている。本技術は、例えば、所定の方向の偏光成分を検出する撮像素子に適用できる。【選択図】図７
2020017688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有し、所定の軸方向に配向され、段差を有する有機光電変換膜と、
前記有機光電変換膜の光入射面側に配置された上部電極と、
前記有機光電変換膜の前記上部電極と対向する側に配置された下部電極と
を備える撮像素子。
【請求項２】
前記有機光電変換膜の光入射面側は、凹凸が形成されている
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記有機光電変換膜と前記下部電極との間に、前記有機光電変換膜で変換された電荷を蓄積する蓄積層を備え、
前記蓄積層の有無により前記段差が形成されている
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記有機光電変換膜と前記下部電極との間に、前記有機光電変換膜で変換された電荷を蓄積する蓄積層を備え、
前記蓄積層の厚さの違いにより前記段差が形成されている
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記蓄積層は、光透過性の材料で形成されている
請求項３に記載の撮像素子。
【請求項６】
前記蓄積層が形成されている部分は、前記蓄積層と前記下部電極との間に絶縁層をさらに備える
請求項３に記載の撮像素子。
【請求項７】
前記下部電極は、
前記段差の上部の前記有機光電変換膜で発生した電荷を読み出す第１の下部電極と、
前記段差の下部の前記有機光電変換膜で発生した電荷の読み出す第２の下部電極と
を備える
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項８】
前記第１の下部電極から読み出された電荷に基づく画像と前記第２の下部電極から読み出された電荷に基づく画像を合成することで広ダイナックレンジの画像を生成する
請求項７に記載の撮像素子。
【請求項９】
前記有機光電変換膜と前記下部電極との間に、前記有機光電変換膜で変換された電荷を蓄積する蓄積層を備え、
前記蓄積層は、
第１の方向に配列された第１の蓄積層と、
前記第１の方向と所定の角度を有した第２の方向に配列された第２の蓄積層と
を備える
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項１０】
前記下部電極は、
前記第１の蓄積層に蓄積された電荷を読み出す第１の下部電極と、
前記第２の蓄積層に蓄積された電荷を読み出す第２の下部電極と
を備える
請求項９に記載の撮像素子。
【請求項１１】
前記第１の下部電極から読み出された電荷に基づく画素値と前記第２の下部電極から読み出された電荷に基づく画素値を用いた所定の演算を行うことで、画素値を補正する
請求項１０に記載の撮像素子。
【請求項１２】
光透過性を有し、所定の軸方向に配向され、段差を有する有機光電変換膜と、
前記有機光電変換膜の光入射面側に配置された上部電極と、
前記有機光電変換膜の前記上部電極と対向する側に配置された下部電極と
を備える撮像素子と、
前記撮像素子からの信号を処理する処理部と
を備える電子機器。
【請求項１３】
光透過性を有し、所定の軸方向に配向され、異なる特性を有する領域を含む有機光電変換膜と、
前記有機光電変換膜の光入射面側に配置された上部電極と、
前記有機光電変換膜の前記上部電極と対向する側に配置された下部電極と
を備える撮像素子。
【請求項１４】
前記異なる特性は、異なる感度である
請求項１３に記載の撮像素子。
【請求項１５】
前記有機光電変換膜は、親水性と疎水性が交互に形成されている面上に形成され、
前記親水性上に形成されている前記有機光電変換膜と、前記疎水性上に形成されている前記有機光電変換膜とは異なる特性を有する
請求項１３に記載の撮像素子。
【請求項１６】
前記下部電極は、
第１の前記特性を有する前記有機光電変換膜で発生した電荷を読み出す第１の下部電極と、
第２の前記特性を有する前記有機光電変換膜で発生した電荷の読み出す第２の下部電極と
を備える
請求項１３に記載の撮像素子。
【請求項１７】
光透過性を有し、所定の軸方向に配向され、異なる特性を有する領域を含む有機光電変換膜と、
前記有機光電変換膜の光入射面側に配置された上部電極と、
前記有機光電変換膜の前記上部電極と対向する側に配置された下部電極と
を備える撮像素子と、
前記撮像素子からの信号を処理する処理部と
を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は撮像素子、電子機器に関し、例えば、光学成分を選択的に取得する際に用いて好適な撮像素子、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光フィルタをセンサ上に搭載することにより被写体の偏光情報を取得する偏光カメラが実用化されている。偏光カメラを用いることにより、被写体の面方位の情報や透明な物の存在を取得できるため、物体識別や異物検知が容易となる。そのため製造ラインにおける検品装置や車載カメラなど、幅広い分野への応用が見込まれる（例えば特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−８００６５号公報
【特許文献２】特開２０１４−５７２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
偏光カメラは、所定方向の偏光軸を有する偏光フィルタを通過した光を検出するという、光成分の取捨選択をする原理上、取得できる情報が限定的である。一方、偏光カメラで取得できる面方位などの情報は、画像解析を必要とする各種情報処理においても有用であるため、そのような処理へ容易に応用できる技術が望まれている。
【０００５】
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、撮影により、偏光情報を含む被写体の多様な情報を取得できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本技術の一側面における第１の撮像素子は、光透過性を有し、所定の軸方向に配向され、段差を有する有機光電変換膜と、前記有機光電変換膜の光入射面側に配置された上部電極と、前記有機光電変換膜の前記上部電極と対向する側に配置された下部電極とを備える。
【０００７】
本技術の一側面における第１の電子機器は、光透過性を有し、所定の軸方向に配向され、段差を有する有機光電変換膜と、前記有機光電変換膜の光入射面側に配置された上部電極と、前記有機光電変換膜の前記上部電極と対向する側に配置された下部電極とを備える撮像素子と、前記撮像素子からの信号を処理する処理部とを備える。
【０００８】
本技術の一側面の第２の撮像素子は、光透過性を有し、所定の軸方向に配向され、異なる特性を有する領域を含む有機光電変換膜と、前記有機光電変換膜の光入射面側に配置された上部電極と、前記有機光電変換膜の前記上部電極と対向する側に配置された下部電極とを備える。
【０００９】
本技術の一側面の第２の電子機器は、光透過性を有し、所定の軸方向に配向され、異なる特性を有する領域を含む有機光電変換膜と、前記有機光電変換膜の光入射面側に配置された上部電極と、前記有機光電変換膜の前記上部電極と対向する側に配置された下部電極とを備える撮像素子と、前記撮像素子からの信号を処理する処理部とを備える。
【００１０】
本技術の一側面における第１の撮像素子においては、光透過性を有し、所定の軸方向に配向され、段差を有する有機光電変換膜と、有機光電変換膜の光入射面側に配置された上部電極と、有機光電変換膜の上部電極と対向する側に配置された下部電極とが備えられている。
【００１１】
本技術の一側面の第１の電子機器は、前記第１の撮像素子を含む構成とされている。
【００１２】
本技術の一側面の第２の撮像素子においては、光透過性を有し、所定の軸方向に配向され、異なる特性を有する領域を含む有機光電変換膜と、有機光電変換膜の光入射面側に配置された上部電極と、有機光電変換膜の上部電極と対向する側に配置された下部電極とが備えられている。
【００１３】
本技術の一側面の第２の電子機器は、前記第２の撮像素子を含む構成とされている。
【００１４】
なお、電子機器は、独立した装置であっても良いし、１つの装置を構成している内部ブロックであっても良い。
【発明の効果】
【００１５】
本技術の一側面によれば、撮影により、偏光情報を含む被写体の多様な情報を取得できる。
【００１６】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態における撮像素子の概念図である。
【図２】本実施の形態における第１光検出層の偏光有機光電変換膜の形成手法の例を模式的に示す図である。
【図３】本実施の形態の撮像素子の構造例を示す断面図である。
【図４】本実施の形態におけるイメージセンサの構造の概略を示す図である。
【図５】撮像素子の構成を示す平面図である。
【図６】撮像素子の構成を示す断面図である。
【図７】撮像素子の構成を示す断面図である。
【図８】透明半導体の構成について説明するための図である。
【図９】画像処理装置の構成例を示す図である。
【図１０】転送トランジスタがない構成例を示す撮像素子の断面図である。
【図１１】結晶の配向について説明するための図である。
【図１２】第２の実施の形態における第１光検出層の構成例を示す断面図である。
【図１３】第３の実施の形態における第１光検出層の構成例を示す平面図である。
【図１４】第３の実施の形態における第１光検出層の構成例を示す断面図である。
【図１５】画素値の補間について説明するための図である。
【図１６】画素値の補間について説明するための図である。
【図１７】第４の実施の形態における第１光検出層の構成例を示す断面図である。
【図１８】第４の実施の形態における第１光検出層の構成例を示す平面図である。
【図１９】内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【図２０】カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
【図２１】車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図２２】車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。
【００１９】
図１は本実施の形態における撮像素子の概念図である。撮像素子１０は第１光検出層１２および第２光検出層１６を含む。第１光検出層１２は偏光有機光電変換膜とそれを挟むように形成された透明電極を含み、所定方位の偏光成分を吸収して電荷を発生させ、残りの偏光成分を透過する構造を有する。第２光検出層１６は、一般的なＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの半導体素子構造を有する。
【００２０】
第１光検出層１２の偏光有機光電変換膜は、有機光電変換材料を所定方向に配向させたものであり、入射光８のうち配向軸（吸収長軸）に平行な方向の偏光成分を吸収して電荷に変換する。残りの成分、すなわち配向軸に垂直な方向の偏光成分は透過され、第２光検出層１６で光電変換される。双方の層で生じた電荷を読み出すことにより、同じ位置において２つの方位の偏光成分を検出できるとともに、入射光８を無駄なく検出結果に反映させることができる。
【００２１】
図２は、第１光検出層１２の偏光有機光電変換膜の形成手法の例を模式的に示している。まず図２のＡに示すように、透明な下部電極４４上に、ＳｉＯ２を真空斜方蒸着することにより配向制御層４８を形成する。配向制御層４８は、後述する段差に該当する部分を作り出す部分であり、図中、縦方向の突起（直方体）が所定の間隔で複数形成されている。
【００２２】
次に図２のＢに示すように、光吸収異方性を有する有機光電変換膜５０を配向制御層４８上に蒸着もしくは塗布する。これにより図２のＣに示すように、配向軸が所定方向に揃った状態で有機光電変換膜を形成することができる。図中、直方体の上部の有機光電変換膜５０と、直方体の間の有機光電変換膜５０が、それぞれ徐々に成長することで、配向軸が所定方向に揃った状態で有機光電変換膜が形成される。
【００２３】
配向を所定の軸方向に揃える技術としてはこのほか、ラビング、引っ張り、微細トレンチによる配向制御層形成、光配向膜の利用など、様々なものが実用化されており、本実施の形態ではそのいずれを採用してもよい。
【００２４】
図３は本実施の形態の撮像素子の構造例を断面図で表している。撮像素子１０は、第２光検出層１６、第１光検出層１２、オンチップレンズ３０を、検出結果を電気信号として転送するための多層配線層５８上にこの順で積層させ、支持基板６０を裏に貼り合わせた構造を有する。
【００２５】
第１光検出層１２は、図５乃至７を参照して詳細は後述するが、所定方位の偏光成分を光電変換する有機光電変換膜３８と、それに電圧を印加し信号電荷を取り出すための上部電極３６と下部電極４４を含む構成とされている。
【００２６】
第１光検出層１２の上に、保護膜３４、平坦化層３２を介してオンチップレンズ３０を設ける。保護膜３４は光透過性を有する無機材料、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどにより形成する。平坦化層３２は、光透過性を有する樹脂、例えばアクリル系樹脂、スチレン系樹脂、エポキシ系樹脂などにより形成する。ただし保護膜３４が平坦化層３２を兼ねてもよい。オンチップレンズ３０は、入射光を第１光検出層１２の各画素領域に集光させるものである。
【００２７】
第１光検出層１２の下層には、層間絶縁膜４０を介して第２光検出層１６を設ける。ここで層間絶縁膜４０は遮光層４２を含み、第２光検出層１６への横方向からの光の入射を抑制する。第２光検出層１６は、シリコン基板５６に、各画素に対応させて光電変換素子５４を埋設した構造を有する。なお同図では、第１光検出層１２における配向軸の異なる有機光電変換膜３８に対し、第１光検出層１２の画素に対応する下部電極４４と、第２光検出層１６の画素に対応する光電変換素子５４を、どちらも１つずつ設けている。
【００２８】
第１光検出層１２は、図５乃至７を参照して詳細は後述するが、所定方位の偏光成分を光電変換する有機光電変換膜３８を含む。有機光電変換膜３８の材料として、波長依存性の感度を持つ材料を用いた場合、図３に示した撮像素子１０の構造で、カラー画像を取得することができる。また、第１光検出層１２または第２光検出層１６の上層にカラーフィルタを設けることで、カラー画像を取得する構成とすることも可能である。
【００２９】
図示するような撮像素子１０を、図の横方向および奥行き方向にマトリクス状に並べ、電荷読み出しのタイミングを制御する周辺回路を接続することにより、少なくとも２種類の光の情報を２次元データとして同時に取得するイメージセンサを構成できる。さらに後述するように、第１光検出層１２は、内部に段差を有する構成とされ、段差の上段と下段でそれぞれ異なる信号を得る構成とされている。よって、撮像素子１０は、少なくとも２種類、構成によっては３種類の光の情報を２次元データとして同時に取得するイメージセンサとして構成されている。
【００３０】
電荷の読み出しのための周辺回路の構成は一般的なイメージセンサと同様とすることができる。ただし、第１光検出層１２の検出値を画素値とする１種類または２種類の画像と第２光検出層１６の検出値を画素値とする画像の２または３つを並行して読み出すため、同様の周辺回路を２または３つ設ける。または、第１光検出層１２の検出値を画素値とする１種類または２種類の画像と第２光検出層１６の検出値を画素値とする画像の２または３つを順次読み出すようにし、周辺回路を１つ設ける構成としても良い。
【００３１】
図４は本実施の形態におけるイメージセンサの構造の概略を示している。イメージセンサ７０は画素部７２と、周辺回路としての行走査部７４、水平選択部７６、列走査部８０、制御部７８を含む。画素部７２は図３で示したような撮像素子１０をマトリクス状に配列させてなる。本実施の形態では、第１光検出層１２からは、それを構成する有機光電変換膜の配向軸と平行な偏光成分を示す電荷が、第２光検出層１６からは、それと直交する偏光成分を示す電荷が、画素単位でそれぞれ読み出される。
【００３２】
同図では、読み出しのための３つの周辺回路のうち一方を代表させて示している。光電変換により発生し電荷蓄積層に蓄積された電荷を読み出すための、トランジスタ等既存の機構を含む各画素は、行毎に行走査部７４、列毎に水平選択部７６および列走査部８０に接続されている。行走査部７４はシフトレジスタやアドレスコードなどによって構成され各画素を行単位で駆動する。
【００３３】
行走査部７４によって選択走査された画素から出力される信号は水平選択部７６に供給される。水平選択部７６は、アンプや水平選択スイッチなどによって構成される。列走査部８０はシフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、水平選択部７６の各水平選択スイッチを操作しつつ順番に駆動する。列走査部８０による選択走査により、水平選択部７６に供給された各画素からの信号が外部へ出力される。制御部７８は、タイミング信号を生成し、水平選択部７６および列走査部８０などの駆動タイミングを制御する。
【００３４】
図示するような周辺回路を、第１光検出層１２からの信号読み出し用と第２光検出層１６からの信号読み出し用にそれぞれ設けることにより、一例として、それらに基づく複数種類の画像の出力フレームレートを独立に制御することができる構成とすることができる。例えば、第１光検出層１２からの画像のフレームレートを、第２光検出層１６からの画像のフレームレートより小さくする。
【００３５】
具体的には後者を６０ｆｐｓとしたとき前者を３０ｆｐｓなどとする。このようにすると、第１光検出層１２により発生した電荷の蓄積時間を第２光検出層１６より長くでき、第１光検出層１２の感度を向上させることができる。例えば本実施の形態において第１光検出層１２は、信号読み出しのための多層配線層５８までの層間距離が大きいため、第２光検出層１６と比較し動作速度の制限が厳しくなる。したがって、両者からの画像のフレームレートを独立に制御することにより、第２光検出層１６からの画像の出力レートを十分に確保しつつ、第１光検出層１２からの画像を無理なく出力する態様を実現できる。
【００３６】
＜第１光検出層の構成＞
図５乃至図７を参照し、第１光検出層１２の構成について説明する。図５は、第１光検出層１２の平面図であり、図６は、図５中の線分Ａ−Ａ’での断面図であり、図７は、図５中の線分Ｂ−Ｂ’での断面図である。
【００３７】
図５に示した平面図のように第１光検出層１２には、下部電極４４が所定の間隔で配置されている。また、転送トランジスタの一部をなすＴＧ電極１１１とＦＤ（フローティングディフュージョン）の一部をなすＦＤ電極１１２も形成されている。ＦＤ電極１１２は、図６に示した断面図に示したように、シリコン基板５６内に形成されているＦＤ領域１２１と接続されている。
【００３８】
図６、図７を参照するに、第１光検出層１２は、所定方位の偏光成分を光電変換する有機光電変換膜３８と、それに電圧を印加し信号電荷を取り出すための上部電極３６および下部電極４４を含む構成とされている。また、第１光検出層１２は、有機光電変換膜３８と絶縁膜４６との間に、透明半導体層１０１を備える構成とされている。
【００３９】
透明半導体層１０１は、有機光電変換膜３８よりも電荷の移動度が高く、且つ、バンドギャップが大きな材料を用いて構成されている。透明半導体層１０１は、例えば、ＩＧＺＯ等の化合物半導体材料、遷移金属ダイカルコゲナイド、シリコンカーバイド、ダイヤモンド、グラフェン、カーボンナノチューブ、縮合多環炭化水素化合物および縮合複素環化合物等が用いられる。
【００４０】
上記材料によって構成された透明半導体層１０１を光電変換層２２の下層に設けることにより、電荷蓄積時における電荷の再結合を防止することができ、転送効率を向上させることが可能となる。
【００４１】
第１光検出層１２は、有機光電変換膜３８によって光電変換され生じた電荷を読み出すため、下部電極４４には多層配線層５８へ至る導電性プラグ５２が接続される。導電性プラグ５２を移動した電荷は、図示しない電荷蓄積層に蓄積され、所定のタイミングで読み出される。
【００４２】
上部電極３６は、図示しないコンタクトメタル層により多層配線層５８に接続され電圧が印加される。有機光電変換膜３８は、領域（例えば画素毎）に異なる複数方位の偏光成分を吸収して光電変換する一方、残りの偏光成分を透過させる。
【００４３】
図３に示したように、第１光検出層１２と第２光検出層１６を備える撮像素子１０とすることで、上記したように、第１光検出層１２で所定の方位の偏光成分を吸収して光電変換し、残りの偏光成分を第２光検出層１６で吸収して光電変換させることができる。よって、撮像素子１０で受光された光を損失することなく利用することができる。
【００４４】
撮像素子１０を、第１光検出層１２のみを備え、第２光検出層１６を備えない構成とすることも可能である。この場合、第１光検出層１２で所定の方位の偏光成分を受光し、その所定の方位の偏光成分での画像データを得ることができるイメージセンサを構成することができる。
【００４５】
また、後述するように、本技術を適用した第１光検出層１２を備える撮像素子１０によれば、第１光検出層１２により１画素で異なる感度で所定の方位の偏光成分を取得することができ、複数の偏光成分を用いて、ダイナミックレンジの広い画像を生成することができる。
【００４６】
また、後述するように、本技術を適用した第１光検出層１２を備える撮像素子１０によれば、第１光検出層１２により１画素で異なる方位の偏光成分を取得することができ、図３に示した第１光検出層１２と第２光検出層１６を備える撮像素子１０と同じく、撮像素子１０で受光された光を損失することなく利用することができる構成とすることもできる。
【００４７】
このように、本技術を適用した撮像素子１０によれば、第１光検出層１２（有機光電変換膜）のみを備えた構成としても、ダイナミックレンジの広い画像を生成することができたり、受光された光を損失なく利用することができたりする撮像素子とすることができる。
【００４８】
以下の説明では、第１光検出層１２について説明を加えるが、以下に説明する第１光検出層１２は、第１光検出層１２のみを有する撮像素子に適用することもできるし、第１光検出層１２と第２光検出層１６を有する撮像素子に適用することもできる。
【００４９】
第１光検出層１２を構成する有機光電変換膜３８は、例えばキナクリドン誘導体、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、共役ポリマーなどを上述のように所定軸方向に配向させて形成されている。
【００５０】
有機光電変換膜３８に用いる有機光電変換材料としては、例えば、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、ピレン、ペリレン、およびフルオランテンあるいはそれらの誘導体のうちのいずれか１種が好適に用いられる。
【００５１】
あるいは、フェニレンビニレン、フルオレン、カルバゾール、インドール、ピレン、ピロール、ピコリン、チオフェン、アセチレン、ジアセチレン等の重合体やそれらの誘導体を用いてもよい。加えて、金属錯体色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、フェニルキサンテン系色素、トリフェニルメタン系色素、ロダシアニン系色素、キサンテン系色素、大環状アザアヌレン系色素、アズレン系色素、ナフトキノン、アントラキノン系色素、アントラセンおよびピレン等の縮合多環芳香族および芳香環あるいは複素環化合物が縮合した鎖状化合物、または、スクアリリウム基およびクロコニツクメチン基を結合鎖として持つキノリン、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール等の二つの含窒素複素環、または、スクアリリウム基およびクロコニツクメチン基により結合したシアニン系類似の色素等を好ましく用いることができる。
【００５２】
なお、上記金属錯体色素としては、ジチオール金属錯体系色素、金属フタロシアニン色素、金属ポルフィリン色素、またはルテニウム錯体色素が好ましいが、これに限定されるものではない。
【００５３】
なお白黒画像を取得する場合、有機光電変換膜３８には、所定の色に限定されない、より広い範囲の波長帯を吸収する材料を用いることができる。このような材料や構造は、特に太陽光発電の分野などでも実用化されている。例えば可視光の広い波長帯の光を吸収する材料として、ポリチエニレンビニレン（ＰＴＶ）やポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）などのポリマーや、それらと有機分子を混合した材料などを用いることができる。
【００５４】
所定の色の波長帯のみを検出しカラー画像を得たい場合、カラーフィルタ層を上部電極３６よりも上層（オンチップレンズ３０側）に形成すれば良い。
【００５５】
上部電極３６および下部電極４４は、光透過性を有する無機導電膜、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ＴＯ（酸化錫）などで構成することができる。
【００５６】
図７を参照するに、透明半導体層１０１は、所定の間隔を有して形成されている。透明半導体層１０１が形成されている部分では、透明半導体層１０１上に有機光電変換膜３８と上部電極３６が形成されている。また、透明半導体層１０１が形成されている部分では、透明半導体層１０１の下側には絶縁膜４６が形成され、その絶縁膜４６の下側に下部電極４４が形成されている。
【００５７】
透明半導体層１０１が形成されていない部分、すなわち透明半導体層１０１との間の部分には、有機光電変換膜３８が形成され、その有機光電変換膜３８の上側には、上部電極３６が形成されている。有機光電変換膜３８の下側には、下部電極４４が形成されている。透明半導体層１０１が形成されていない部分では、有機光電変換膜３８は、絶縁膜４６を介さずに、下部電極４４と接続される構成とされている。
【００５８】
図８を参照し、有機光電変換膜３８の形状について説明を加える。有機光電変換膜３８の上部（オンチップレンズ３０側）を見たとき、有機光電変換膜３８には、微細な凹凸が形成されている。この凹部と凸部は、基準とする面（以下、基準面と記述する）をどこにするかにより異なる。
【００５９】
有機光電変換膜３８と上部電極３６との境界部分であり、保護膜３４に近い面を上面３８−１とする。有機光電変換膜３８と上部電極３６との境界部分であり、下部電極４４に近い面を下面３８−２とする。基準面Ａは、上面３８−１が形成されている位置の面であるとし、基準面Ｂは、下面３８−２が形成されている位置の面であるとする。
【００６０】
基準面Ａを基準とした場合、有機光電変換膜３８の形状は、基準面Ａに対して凹部がある形状となる。すなわち、基準面Ａを基準とした場合、その基準面Ａ（＝上面３８−１）に対して、下側にくぼんだ位置に下面３８−２が位置し、有機光電変換膜３８の上部は、微細な凹部が形成されている領域となる。さらに換言すれば、基準面Ａを基準としたとき、有機光電変換膜３８の上部は、上面３８−１と上面３８−１との間に凹部が形成され、微細な凹部が形成されている領域であると言える。
【００６１】
基準面Ｂを基準とした場合、有機光電変換膜３８の上部の形状は、基準面Ｂに対して凸部がある形状となる。すなわち、基準面Ｂを基準とした場合、その基準面Ｂ（＝下面３８−２）に対して、上側に張り出した位置に上面３８−１が位置し、有機光電変換膜３８の上部は、微細な凸部が形成されている領域となる。さらに換言すれば、基準面Ｂを基準としたとき、有機光電変換膜３８の上部は、下面３８−２と下面３８−２との間に凸部が形成され、微細な凸部が形成されている領域であると言える。
【００６２】
このように、有機光電変換膜３８は、凹凸を有する形状で形成されている。この凹凸は、透明半導体層１０１が形成されている部分と形成されていない部分とに対応しており、透明半導体層１０１が形成されている部分は凸部となり、透明半導体層１０１が形成されていない部分は凹部となる。以下の説明では、透明半導体層１０１が形成されている部分の有機光電変換膜３８を凸部３８ａと記述し、透明半導体層１０１が形成されていない部分の有機光電変換膜３８を凹部３８ｂと記述する。
【００６３】
有機光電変換膜３８と透明半導体層１０１との境界部分の面を面Ｃとし、有機光電変換膜３８と下部電極４４との境界部分の面を面Ｄとする。また、凸部３８ａの高さ、換言すれば、基準面Ａと面Ｃとの距離を高さａとする。また、凹部３８ｂの高さ、換言すれば、基準面Ｂと面Ｄとの距離を高さｂとする。また、凸部３８ａの幅、換言すれば、透明半導体層１０１の幅を幅ｃとする。さらに、凹部３８ｂの幅、換言すれば、透明半導体層１０１の間隔を幅ｄとする。
【００６４】
凸部３８ａは、高さａ、幅ｃで囲まれる領域であるとする。また、凹部３８ｂは、高さｂ、幅ｄで囲まれる領域であるとする。なお、奥行き方向は、図６で示したように、凸部３８ａと凹部３８ｂで同じ長さとなり、その長さを長さｅとした場合、凸部３８ａの体積は、高さａ×幅ｃ×長さｅとなり、凹部３８ｂの体積は、高さｂ×幅ｄ×長さｅとなる。
【００６５】
下部電極４４は、凸部３８ａと凹部３８ｂにそれぞれ形成されている。凸部３８ａのところに形成されている下部電極４４を、下部電極４４ａと記述し、凹部３８ｂのところに形成されている下部電極４４を、下部電極４４ｂと記述する。
【００６６】
凸部３８ａのところには、下部電極４４ａが形成され、凹部３８ｂのところには、下部電極４４ｂが形成されている。換言すれば、下部電極４４は、透明半導体層１０１の有無により生じている段差の上部（凸部３８ａに該当する部分）で発生した電荷を読み出す下部電極４４ａと、段差の下部（凹部３８ｂに該当する部分）で発生した電荷を読み出す下部電極４４ｂから構成されている。
【００６７】
下部電極４４ａと下部電極４４ｂを独立して制御することで、凸部３８ａからの電荷の読み出しと、凹部３８ｂからの電荷の読み出しを、それぞれ独立して行うことができるように構成されている。
【００６８】
撮像素子１０に入射した光は、上部電極３６を透過し、有機光電変換膜３８にて光電変換され、有機光電変換膜３８内にキャリアが発生する。上部電極３６と下部電極４４の間には電界がかかっているため、有機光電変換膜３８に発生したキャリアは、下部電極４４側へと移動する。
【００６９】
有機光電変換膜３８の凸部３８ａで発生したキャリアは、透明半導体層１０１側に移動し、透明半導体層１０１に蓄積される。透明半導体層１０１は、キャリアを蓄積し、転送する機能を有し、上記したような材料で形成されている。透明半導体層１０１に蓄積されたキャリアは、転送トランジスタがオンにされることで、ＦＤに転送される。
【００７０】
有機光電変換膜３８の凹部３８ｂで発生したキャリアは、転送トランジスタがオンにされることで、ＦＤに転送される。
【００７１】
このように、有機光電変換膜３８の凸部３８ａで発生したキャリアは下部電極４４ａから読み出され、有機光電変換膜３８の凹部３８ｂで発生したキャリアは下部電極４４ｂで読み出される。すなわち、有機光電変換膜３８の凸部３８ａで発生したキャリアと、有機光電変換膜３８の凹部３８ｂで発生したキャリアは、別系統の電極により読み出される。
【００７２】
図４を参照した説明時に、図３に示したような構成の撮像素子１０の場合、図４に示した周辺回路を、３系統備えているとして説明した。このうちの２系統は、有機光電変換膜３８の有機光電変換膜３８の凸部３８ａで発生したキャリアを読み出す下部電極４４ａを含む周辺回路と、有機光電変換膜３８の凹部３８ｂで発生したキャリアを読み出す下部電極４４ｂを含む周辺回路とされる。
【００７３】
第２光検出層１６を備えず、第１光検出層１２のみを備える構成とされている撮像素子１０の場合、２系統の周辺回路が備えられる。
【００７４】
図８を参照し、凸部３８ａと凹部３８ｂについてさらに説明を加える。
【００７５】
凸部３８ａの高さａと凹部３８ｂの高さｂは、高さａ＞高さｂ、高さａ＝高さｂ、高さａ＜高さｂのいずれかの関係を満たす。また、凸部３８ａの幅ｃと凹部３８ｂの幅ｄは、幅ｃ＞幅ｄ、幅ｃ＝幅ｄ、幅ｃ＜幅ｄのいずれかの関係を満たす。
【００７６】
この高さａ、高さｂ、幅ｃ、幅ｄを調整することで、凸部３８ａと凹部３８ｂの感度を調整することができる。図８を参照するに、凸部３８ａの光入射面は、基準面Ａであり、凹部３８ｂの光入射面は、基準面Ｂである。撮像素子１０において、凹部３８ｂの光入射面は、凸部３８ａの光入射面よりも深い位置にあるため、深さの関係だけに着目した場合、凹部３８ｂの方が、凸部３８ａよりも感度が低くなる。
【００７７】
凸部３８ａの高さａと凹部３８ｂの高さｂを調整することで、凸部３８ａと凹部３８ｂの感度を調整できる。例えば、凸部３８ａの高さａと凹部３８ｂの高さｂの差分を調整することで、凸部３８ａと凹部３８ｂの感度の差を調整できる。
【００７８】
凸部３８ａの高さａと凹部３８ｂの高さｂ以外の部分は、同一に設定されていた場合、高さａ＞高さｂまたは高さａ＝高さｂに設定されていた場合、凸部３８ａの感度の方が、凹部３８ｂの感度よりも高くなる。高さａ＜高さｂに設定されていた場合、凸部３８ａの感度と、凹部３８ｂの感度が同等、または、凸部３８ａの感度の方が、凹部３８ｂの感度よりも低くなる。
【００７９】
凸部３８ａの幅ｃと凹部３８ｂの幅ｄに注目した場合、広い幅の方が、感度が高くなる。幅が広くなることで、受光面積が広くなるため、幅が広い方が、感度が高くなる。凸部３８ａの幅ｃと凹部３８ｂの幅ｄ以外の部分は、同一に設定されていた場合、幅ｃ＞幅ｄまたは幅ｃ＝幅ｄに設定されていた場合、凸部３８ａの感度の方が、凹部３８ｂの感度よりも高くなる。幅ｃ＜幅ｄに設定されていた場合、凸部３８ａの感度と、凹部３８ｂの感度が同等、または、凸部３８ａの感度の方が、凹部３８ｂの感度よりも低くなる。
【００８０】
このように、凸部３８ａと凹部３８ｂの高さａ、高さｂ、幅ｃ、幅ｄを調整することで、凸部３８ａと凹部３８ｂの感度を調整することができる。
【００８１】
また凸部３８ａには、透明半導体層１０１が含まれるが、凹部３８ｂには、透明半導体層１０１が含まれない。透明半導体層１０１の有無や、透明半導体層１０１の材料によっても、感度が変化する可能性がある。
【００８２】
高さａ、高さｂ、幅ｃ、幅ｄ、透明半導体層１０１の材料などを調整し、凸部３８ａの感度と凹部３８ｂの感度差が、例えば１／８や１／１６とすることができる。
【００８３】
このように、本技術を適用した第１光検出層１２は、１画素内に、感度などの特性が異なる領域を設けることができる。
【００８４】
図５乃至図８を参照して説明した第１光検出層１２によれば、１画素で、感度（特性）が異なる２つの画像データを取得することができる。
【００８５】
第１光検出層１２によれば、長時間露光に相当する画像と短時間露光に相当する画像を、同時に得ることができる。長時間露光の画像と短時間露光の画像を合成することで、広ダイナミックレンジの画像を生成する技術はあり、そのような技術を本技術に適用することもできる。
【００８６】
図９に広ダイナミックレンジの画像を生成する画像処理装置の一例の構成を示す。図９に示した画像処理装置２０１は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置、携帯電話機などの撮像機能を有する携帯端末装置、画像読取部に撮像装置を用いる複写機など、画像取込部（光電変換部）に撮像装置を用いる電子機器全般に対して適用可能であり、それらの電子機器の一部を構成する。
【００８７】
すなわち、本技術を適用した撮像素子１０は、画像処理装置２０１に画像を供給する装置の一部として適用可能であるし、上記した電子機器に組み込まれて画像を撮像する装置の一部としても適用可能である。なお、電子機器に搭載されるモジュール状の形態、即ちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。
【００８８】
図９に示した画像処理装置２０１は、画像処理装置２０１は、高感度画像取得部２１１、低感度画像取得部２１２、係数算出部２１３、および合成部２１４を有する。
【００８９】
高感度画像取得部２１１は、凸部３８ａで発生したキャリアを読み出す下部電極４４ａからのデータを取得し、画像を生成する。低感度画像取得部２１２は、凹部３８ｂで発生したキャリアを読み出す下部電極４４ｂからのデータを取得し、画像を生成する。
【００９０】
ここでは、凸部３８ａの感度の方が、凹部３８ｂの感度よりも高い場合を例に挙げて説明を続ける。凸部３８ａの感度の方が、凹部３８ｂの感度よりも高いため、凸部３８ａで発生したキャリアを読み出すことで生成される画像を高感度画像と記述する。また凹部３８ｂで発生したキャリアを読み出すことで生成される画像を低感度画像と記述する。
【００９１】
ここでの高感度、低感度とは、一方に対して他方を比較したときに、感度が高いか否かを表し、高い方を高感度、低い方を低感度と記述しているのであり、所定の基準を設けたときに、その基準よりも高い感度である、または低い感度であるといったことを示す記載ではない。
【００９２】
高感度画像取得部２１１で生成された高感度画像は、係数算出部２１３と合成部２１４に供給される。低感度画像取得部２１２で生成された低感度画像は、係数算出部２１３と合成部２１４に供給される。係数算出部２１３は、高感度画像と低感度画像をどの程度の割合でブレンドすれば良いかを示す係数を算出する。例えば、高輝度領域においては低感度画像の画素値の重みを大きく設定し、低輝度領域においては高感度画像の画素値の重みを大きく設定する係数が設定される。このような係数設定処理により、低輝度領域から高輝度領域に至る画素値をより高精度に表現することが可能となる。
【００９３】
合成部２１４は、係数算出部２１３の算出した係数に応じて、高感度画像と低感度画像とを合成し、合成画像を生成する。これらの処理によって、低輝度領域から高輝度領域に至る画素値をより高精度に表現した広ダイナミックレンジの画像を生成して出力する。
【００９４】
本技術によれば、１画素で、高感度な画素値と低感度の画素値という異なる感度（特性）の画素値を得ることができる。
【００９５】
例えば、従来の長時間露光により高感度な画像を取得し、短時間露光により低感度な画像を取得するような場合、画素部７２（図４）に長時間露光用の画素と短時間露光の画素が例えば交互に配置され、長時間露光画像と短時間露光画像が取得される構成とされる。
【００９６】
このように空間的に長時間露光用の画素と短時間露光用の画素を配置した場合、高感度画像と低感度画像を合成するとき、それぞれの画像において、画素値を補間する処理が必要である。
【００９７】
本技術によれば、１画素で、高感度な画素値と低感度の画素値を得ることができるため、このような画素値を補間するといった処理を行う必要がなく、処理負担の軽減、処理時間の短縮、回路構成の簡略化などをはかることができる。
【００９８】
また、本技術によれば、高感度画像も低感度画像も、同一の露光時間で撮像することができる。
【００９９】
従来のように、長時間露光と短時間露光により、高感度画像と低感度画像を取得するようにした場合、蓄積時間の違いにより動被写体の映像が崩れてしまう可能性があるため、動被写体の映像が崩れないようにするための処理を行う必要がある。
【０１００】
本技術によれば、高感度画像と低感度画像を、同一の露光時間で撮像することができるため、このような蓄積時間の違いによる動被写体の映像の崩れを低減するための処理を行う必要がなく、処理負担の軽減、処理時間の短縮、回路構成の簡略化などをはかることができる。
【０１０１】
一方で本実施の形態においては、露光時間を変えることも可能である。上記したように、第１光検出層１２は、２系統の周辺回路を備えるため、換言すれば、有機光電変換膜３８の凸部３８ａからの読み出しと凹部３８ｂからの読み出しを、それぞれ独立して行うことができる構成とされているため、異なる露光時間での読み出しを制御する構成とすることも可能である。
【０１０２】
異なる露光時間での読み出しを制御するようにした場合、より精度高く感度を調整することができる。
【０１０３】
撮像素子１０の構成として、暗所を撮影しているときなど、有機光電変換膜３８の凸部３８ａからの読み出しキャリアと凹部３８ｂからの読み出したキャリアをＦＤで加算する構成を適用することもできる。
【０１０４】
＜転送トランジスタの有無＞
ＦＤにキャリアを転送する構成として、図６に示したように、転送トランジスタ（ＴＧ電極１１１）を設けて、転送するようにしても良いし、図１０に示すように、転送トランジスタを設けずに転送する構成としても良い。
【０１０５】
図１０に示した第１光検出層１２のように、絶縁膜４６を形成しない部分を設け、その部分にＦＤ電極１１２を形成する。上部電極３６と下部電極４４との間に電界がかかることとで、有機光電変換膜３８に発生したキャリアは、下部電極４４側へと移動し、絶縁膜４６が形成されていない部分へと導かれる。そして、絶縁膜４６が形成されていない部分から、ＦＤ電極１１２へとキャリアは流れる。このようにしてキャリアの読み出しが行われる。
【０１０６】
さらに、図６に示したように、ＴＧ電極１１１を備えることで、ＦＤ電極１１２への転送の効率を向上させることができる。ＴＧ電極１１１は、下部電極４４とＦＤ電極１１２との間に形成され、所定の電圧が印加される構成とされている。
【０１０７】
撮像素子１０を、図６に示したように、転送トランジスタを備える構成としても良いし、図１０に示したように、転送トランジスタを備えない構成としても良く、どちらの場合も本技術の適用範囲内である。
【０１０８】
＜配向精度の向上について＞
上記したように、有機光電変換膜３８は、透明半導体層１０１が形成されている部分と形成されていない部分があることで、凸部３８ａと凹部３８ｂを有した構成とされている。
【０１０９】
換言すれば、有機光電変換膜３８は、段差を有した構成とされている。有機光電変換膜３８の段差は、透明半導体層１０１の有無により生じ、透明半導体層１０１がある部分が、段差の上部に該当し、凸部３８ａに該当する。また、透明半導体層１０１が無い部分が、段差の下部に該当し、凹部３８ｂに該当する。
【０１１０】
また、透明半導体層１０１に、スリットの部分は透明半導体層１０１が形成されていないスリットが設けられている。スリットではない部分は、透明半導体層１０１がある部分に該当し、凸部３８ａに該当する。また、スリットの部分は透明半導体層１０１が無い部分に該当し、凹部３８ｂに該当する。
【０１１１】
段差（スリット）を設けることで、図１１のＡに示したように、段差（スリット）方向に、結晶の成長方向を配向するようにすることができる。図１１のＡにおいては、図中縦方向が段差方向であり、縦方向に結晶の成長方向が配向するようになっている。また、結晶の成長方向は、下部電極４４が形成される方向と一致するようにすることができ、一致させることで、より効率良く読み出しを行うことが可能となる。
【０１１２】
図１１のＢに示すように、撮像素子１０に入射された光は、結晶の成長方向に沿って吸収されやすい。図１１のＢ中、縦方向が、結晶の成長方向であるため、この結晶の成長方向に沿った光は吸収されやすいが、図中横方向は、結晶の成長方向に沿っていないため、光は吸収されづらい。すなわち、所定の方向の光は吸収されるが、所定の方向以外の光は吸収されづらくなるため、偏光成分の検出が可能となる。
【０１１３】
また、段差を設けることで、結晶の大きさを制御することができる。例えば、図８を参照して説明したように、凸部３８ａの幅を幅ｃで形成し、凹部３８ｂの幅を幅ｄで形成する場合、幅ｃの大きさに合った結晶と幅ｄの大きさに合った結晶をそれぞれ成長させることができる。結晶の成長の大きさも、所望の大きさにすることができ、この点からも、偏光成分の検出をより精度良く行える撮像素子とすることができる。
【０１１４】
このように、有機光電変換膜３８内に段差を形成することで、結晶の成長方向が配向し、結晶の大きさも揃えることができ、偏光成分をより精度良く検出できる撮像素子とすることができる。
【０１１５】
＜第２の実施の形態における第１光検出層＞
図１２は、第２の実施の形態における第１光検出層１２の構成例を示す図である。図５乃至図８を参照して説明した第１光検出層１２を、第１光検出層１２ａとし、第２の実施の形態における第１光検出層１２を、第１光検出層１２ｂとして説明を続ける。第１の実施の形態における第１光検出層１２ａと同一の部分には、同一の符号を付し、適宜説明は省略する。
【０１１６】
第２の実施の形態における第１光検出層１２ｂは、第１の実施の形態における第１光検出層１２ａと比較し、凹部３８ｂにも透明半導体層１０１が形成されている点が異なる。図１２を参照するに、有機光電変換膜３８の凹部３８ｂのところにも透明半導体層１０１ｂが形成されている。ここでは、凸部３８ａに形成されている透明半導体層１０１と凹部３８ｂに形成されている透明半導体層１０１を区別するために、凸部３８ａに形成されている透明半導体層１０１を透明半導体層１０１ａと記述し、凹部３８ｂに形成されている透明半導体層１０１を透明半導体層１０１ｂと記述する。
【０１１７】
透明半導体層１０１ｂは、透明半導体層１０１ａよりも薄く形成されている。よって、第１の実施の形態と同じく、段差がある有機光電変換膜３８が形成される。凹部３８ｂにも透明半導体層１０１ｂを形成することで、凹部３８ｂも、凸部３８ａと同じように、凹部３８ｂで光電変換されたキャリアは、一旦、透明半導体層１０１ｂに蓄積され、転送トランジスタがオンにされたタイミングで、下部電極４４ｂから読み出される。
【０１１８】
図１２に示した第１光検出層１２ｂの断面図は、図５の第１光検出層１２の平面図において、線分Ｂ―Ｂ’のところの断面図である。図５の第１光検出層１２の平面図における線分Ａ−Ａ’の断面は、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同じく図６に示した第１光検出層１２の断面図となる。
【０１１９】
第２の実施の形態における第１光検出層１２ｂにおいても、凸部３８ａからのキャリアの読み出し、処理を行う周辺回路と、凹部３８ｂからのキャリアの読み出し、処理を行う周辺回路は、それぞれ別系統で設けられ、それぞれ所望の処理が行えるように構成されている。
【０１２０】
図１２では、下部電極４４が、下部電極４４ａと下部電極４４ｂに分かれている場合を図示したが、下部電極４４ａと下部電極４４ｂが繋がっている構成（１つの下部電極４４として構成）としても良い。
【０１２１】
線分Ａ−Ａ’（図５）における断面において、凸部３８ａからのキャリアの読み出しと凹部３８ｂからのキャリアの読み出しを別々に行える構成とされていることで、また透明半導体層１０１ａと透明半導体層１０１ｂは、分離した状態で形成されているため、線分Ｂ−Ｂ’（図５）における断面、すなわち図１２に示した断面においては、下部電極４４を一体化した構成としても、凸部３８ａからのキャリアの読み出しと凹部３８ｂからのキャリアの読み出しをそれぞれ制御することができる。
【０１２２】
第１の実施の形態における第１光検出層１２ａにおいても、図７に示した線分Ｂ−Ｂ’における断面において、下部電極４４ａと下部電極４４ｂを一体化した構成としても良い。
【０１２３】
なお、回路構成や配線の形状、位置などは、一例であり、ここに例示したもの以外であっても、本技術を適用できる。
【０１２４】
図１２に示した第１光検出層１２ｂにおいて、透明半導体層１０１ａと透明半導体層１０１ｂは、同一の材料で形成されていても良いし、異なる材料で形成されていても良い。異なる材料で形成されることで、凸部３８ａと凹部３８ｂの特性を変えることができ、例えば、感度差の調整をより細かく行うことができる。
【０１２５】
第２の実施の形態における第１光検出層１２ｂにおいても、図６に示したように転送トランジスタを備える構成とすることもできるし、図１０に示したように転送トランジスタを備えない構成とすることも可能である。
【０１２６】
第１の実施の形態、第２の実施の形態における第１光検出層１２において、凸部３８ａと凹部３８ｂは、それぞれ等間隔に形成されていても良いし、不等間隔に形成されていても良い。例えば、図８を再度参照するに、１画素内の複数の凸部３８ａのそれぞれの幅ａは、全て同一の幅であっても良いし、異なる幅であっても良い。
【０１２７】
第１の実施の形態、第２の実施の形態における第１光検出層１２において、１画素内にある複数の透明半導体層１０１ａの高さは、それぞれ同一であっても良いし、異なっていても良い。また、第２の実施の形態における第１光検出層１２ｂにおいて、１画素内にある複数の透明半導体層１０１ｂの高さは、それぞれ同一であっても良いし、異なっていても良い。
【０１２８】
第２の実施の形態として１画素内に、厚さの異なる透明半導体層１０１ａと透明半導体層１０１ｂが形成されている場合を例示したが、２以上の厚さの異なる透明半導体層１０１が形成されているようにしても良い。
【０１２９】
厚さの異なる複数の透明半導体層１０１が形成されることで、複数の異なる大きさの段差、換言すれば、入射面からの深さが異なる領域を複数形成することができる。このように構成した場合、２以上の異なる感度を有する撮像素子１０とすることができる。
【０１３０】
また、第１の実施の形態と組み合わせて、厚さの異なる透明半導体層１０１と、透明半導体層１０１が形成されていない部分（凹部３８ｂに該当する部分）が形成されている撮像素子１０とすることもできる。
【０１３１】
＜第３の実施の形態における第１光検出層＞
図１３は、第３の実施の形態における第１光検出層１２ｃの構成例を示す平面図であり、図１４は、第３の実施の形態における第１光検出層１２ｃの構成例を示す断面図である。第３の実施の形態における第１光検出層１２を、第１光検出層１２ｃとして説明を続ける。第１または第２の実施の形態における第１光検出層１２ａ（１２ｂ）と同一の部分には、同一の符号を付し、適宜説明は省略する。
【０１３２】
図１３、図１４に示した第３の実施の形態における第１光検出層１２ｃも、図１２に示した第２の実施の形態における第１光検出層１２ｂと同じく、凸部３８ａと凹部３８ｂに、厚さの異なる透明半導体層１０１が形成されているが、直交する方向に形成されている点が異なる。
【０１３３】
図１３に示すように第１光検出層１２ｃには、平面において、透明半導体層１０１ｃと透明半導体層１０１ｄが、直交するように、それぞれ複数本形成されている。図１４は、図１３に示した第１光検出層１２ｃにおいて、線分Ｃ−Ｃ’の部分の断面を示す断面図である。図１４に示したように、透明半導体層１０１ｃは透明半導体層１０１ｄよりも厚く形成されている。
【０１３４】
図１３中、透明半導体層１０１ｃは縦方向に形成されているため、透明半導体層１０１ｃのところに形成される有機光電変換膜３８は、縦方向に結晶が配向されている。また、図１３に示すように、第１光検出層１２ｃは、線分Ｄ−Ｄ’方向で見たとき、透明半導体層１０１ｃが所定の間隔を有して配置されている。断面で見たとき、例えば、第１光検出層１２ａ（図７）と類似する形状となり、透明半導体層１０１ｃが形成されている部分と形成されていない部分が、交互に位置する形状となる。
【０１３５】
第１の実施の形態における第１光検出層１２ａと同じく、縦方向にスリット（透明半導体層１０１ｃと透明半導体層１０１ｃの間）が設けられているため、縦方向に有機光電変換膜３８の結晶が配向する。よって、透明半導体層１０１ｃが形成されている部分では、縦方向に偏光を有する光が透過する。
【０１３６】
図１３中、透明半導体層１０１ｄは横方向に形成されているため、透明半導体層１０１ｄのところに形成される有機光電変換膜３８は、横方向に結晶が配向されている。また、図１３に示すように、第１光検出層１２ｃは、線分Ｅ−Ｅ’方向で見たとき、透明半導体層１０１ｄが所定の間隔を有して配置されている。断面で見たとき、例えば、第１光検出層１２ａ（図７）と類似する形状となり、透明半導体層１０１ｄが形成されている部分と形成されていない部分が、交互に位置する形状となる。
【０１３７】
第１の実施の形態における第１光検出層１２ａと同じく、横方向にスリット（透明半導体層１０１ｄと透明半導体層１０１ｄの間）が設けられているため、縦方向に有機光電変換膜３８の結晶が配向する。よって、透明半導体層１０１ｄが形成されている部分では、横方向に偏光を有する光が透過する。
【０１３８】
このように、第３の実施の形態における第１光検出層１２ｃにおいては、縦方向と横方向のそれぞれの方向に対する偏光成分を、同時に検出することができる構造とすることができる。
【０１３９】
なお、ここでは、縦方向と横方向のそれぞれの方向に対する偏光成分を検出する場合、換言すれば、透明半導体層１０１ｃと透明半導体層１０１ｄが直交する状態で形成されている場合を例に挙げて説明したが、透明半導体層１０１ｃと透明半導体層１０１ｄが所定の角度（直交以外の角度）で形成され、その所定の角度分だけずれている方向の偏光成分が検出されるように構成することも可能である。
【０１４０】
図１３に示した第１光検出層１２ｃによれば、複数の方向の偏光成分を、同一画素で、同時刻に取得する撮像素子を提供することが可能となる。
【０１４１】
第３の実施の形態における第１光検出層１２ｃは、例えば、画素補正に適用することができる。画素補正に適用した場合に、第１光検出層１２ｃが好適であることについて、図１５、図１６を参照して説明する。
【０１４２】
図１５を参照し、従来の偏光素子を用いた場合の補正について説明し、図１６を参照し、本願の偏光素子（第１光検出層１２ｃを含む撮像素子）を用いた場合の補正について説明する。
【０１４３】
図１５は、画素部７２（図４）にアレイ状に配置されている画素の一部を示す。図１５では、３×３の９個の画素を示す。画素部７２には、画素３０１−１乃至３０１−９が配置されている。
【０１４４】
このうち、図中中央に配置されている画素３０１−５は、従来の偏光成分を検出する撮像素子または第１の実施の形態における第１光検出層１２ａを含む撮像素子であるとする。また、画素３０１−５以外の画素３０１は、偏光成分を検出しない画素であり、例えば、第２光検出層１６のみを含む撮像素子であるとする。
【０１４５】
画素３０１−１乃至３０１−９（画素３０１−５を除く）に対して、画素３０１−５は、偏光成分の光を検出する点で異なる。画素３０１−５は、他の画素３０１と異なる特性を有するため、画素３０１−５の画素も、他の画素３０１と同じく、１つの画素として扱うようにするには、画素３０１−５から得られる画素値を補正して用いる必要がある。
【０１４６】
画素３０１−５の画素値を補正する場合、撮影する被写体の形状により、偏光量が変わるため、単純に所定のゲインを乗算することで補正することはできない。このため、画素３０１−５の画素値を補正する場合、画素３０１−５の左側の画素３０１−４の画素値と右側の画素３０１−６の画素値の平均値を算出し、その算出された値を画素３０１−５の画素値とするといった補間がなされる。
【０１４７】
このような補正（補間）によると、縦方向に細かな被写体の像が崩れる可能性がある。例えば、図１５のＯ列に縦方向の線があった場合、Ｓ列とＮ列に位置する画素３０１から補間がなされると、Ｏ列の対象画素は、本来とは異なる画素値となってしまう可能性がある。また、ラインメモリを設けて上下に位置する画素３０１−２と画素３０１−８も含めて補正する方法もある。この補正の場合、ラインメモリが必要になり、補正の精度も必ずしも上がるとは限らない。
【０１４８】
図１６は、図１５と同じく、画素部７２（図４）にアレイ状に配置されている３×３の９個の画素を示す。図１６に示した画素のうち図中中央に配置されている画素３０１−５’は、第３の実施の形態における第１光検出層１２ｃを含む撮像素子であるとする。
【０１４９】
上記したように、第３の実施の形態における第１光検出層１２ｃを含む撮像素子によれば、１画素内に複数の偏光層が設けられているため、複数の偏光成分を取得することができる。図１６では、複数の偏光層のうち、図中横方向の偏光層を偏光層Ａ（透明半導体層１０１ｄを含む層）とし、図中縦方向の偏光層を偏光層Ｂ（透明半導体層１０１ｃを含む層）とする。
【０１５０】
被写体の形状に起因（法線ベクトル）し、偏光層Ａの感度が、通常よりも下がった場合、偏光層Ｂの感度が上がる。すなわち、偏光層Ａの感度と偏光層Ｂの感度は、一方が下がれば、他方が上がるという関係にある。よって、偏光層Ａの感度（画素値）と偏光層Ｂの感度（画素値）を合成すれば、画素３０１−５’が他の画素３０１と同じ構成であった場合に得られる感度（画素値）を推定することができる。
【０１５１】
例えば、画素３０１−５’の画素値は、以下の式で算出することができる。
補正値＝１．５Ａ＋２．５Ｂ
この式において、Ａは、偏光層Ａから得られる画素値を表し、Ｂは、偏光層Ｂから得られる画素値を表す。
【０１５２】
この補正式は、一例であり、例えば係数は、撮像素子の特性に合わせて適切に設定される値である。また１次式であっても良いし、２次式以上であっても良い。
【０１５３】
また、縦型分光センサなどと称される撮像素子の場合、上記した式に、他の色に関する係数が含まれているようにしても良い。例えば、補正対象の画素が、緑（Ｇ）色である場合（第１光検出層１２ｃが緑色の光を受光する層として設定されている場合）、赤（Ｒ）色や青（Ｂ）色を使った係数が、上記した式に含まれるようにしても良い。
【０１５４】
このように、第３の実施の形態における第１光検出層１２ｃを含む撮像素子によれば、補正（補間）を行うときに、他の画素からの画素値を用いなくても補正（補間）できるようになるため、図１５を参照して説明したような不都合が発生するようなことを抑制することができる。よって、第１光検出層１２ｃを含む撮像素子によれば、偏光成分を抽出できるだけでなく、偏光成分を検出しない画素と併用する場合にも、他の画素と同程度の精度を有する画素値を算出することができる。
【０１５５】
上記した第１乃至第３の実施の形態においては、透明半導体層１０１は、光透過性のある材料であるとして説明をした。図３に示した撮像素子１０のように、第１光検出層１２の下部に第２光検出層１６を備えるような場合第２光検出層１６に光が届くように、透明半導体層１０１は、光透過性のある材料で構成されているのが好ましい。
【０１５６】
例えば、第１光検出層１２のみを備える撮像素子１０とし、第１光検出層１２を光が透過する必要がないような構成とした場合、透明半導体層１０１は、光透過性のある材料以外の材料で構成されていても良い。
【０１５７】
また、下部電極４４も、撮像素子１０の構成により、光透過性の材料で構成されていても良いし、光透過性ではない材料で構成されていても良い。
【０１５８】
＜第４の実施の形態における第１光検出層＞
図１７は、第４の実施の形態における第１光検出層１２ｄの構成例を示す断面図である。第４の実施の形態における第１光検出層１２を、第１光検出層１２ｄとして説明を続ける。第１乃至第３の実施の形態における第１光検出層１２ａ乃至ｃと同一の部分には、同一の符号を付し、適宜説明は省略する。
【０１５９】
第１乃至第３の実施の形態における第１光検出層１２ａ乃至ｃにおいては、透明半導体層１０１を形成することで、段差がある形状とし、有機光電変換膜３８の結晶が配向するようにした例を挙げて説明をした。有機光電変換膜３８の結晶が配向するようにするための仕組みとして、親水性と疎水性の違いを用いて結晶の成長方向を制御する構成とした第１光検出層１２ｄについて説明する。
【０１６０】
図１７は、第４の実施の形態における第１光検出層１２ｄの断面図である。第１光検出層１２ｄは、下部電極４４上に絶縁膜４６が形成され、絶縁膜４６上に親水性制御層４０１が形成されている。親水性制御層４０１上には、有機光電変換膜３８ｄが形成され、有機光電変換膜３８ｄ上には、上部電極３６ｄが形成されている。
【０１６１】
図１７に示すように、有機光電変換膜３８ｄは、段差がない、換言すれば、上部に凹凸を有する形状ではなく、平坦な膜として形成されている。また、有機光電変換膜３８ｄが平坦な膜で形成されるため、上部電極３６ｄも、平坦な膜で形成されている。
【０１６２】
親水性制御層４０１は、図１８に示すように、第１光検出層１２ｄを上部から見たとき、親水性の親水性膜４１１と疎水性の疎水性膜４１２が交互に配列されている。ここでは、親水性膜４１１、疎水性膜４１２として記述し、膜が形成されているとして説明を続けるが、親水性制御層４０１は、親水性制御層４０１の表面の親水性が制御できる構成であれば良く、物理的に認識できる膜厚を有していなくても良い。
【０１６３】
親水性の制御として、例えば、表面にＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）のような疎水性の液体を塗布することで、親水性膜４１１と疎水性膜４１２にそれぞれ該当する領域を形成するようにしても良い。また親水性の制御として、部分的にアッシングを加えることで親水性膜４１１に該当する領域を形成するようにしても良い。
【０１６４】
また、親水性の制御として、親水性制御層４０１の表面の材料を変えることで、親水性膜４１１と疎水性膜４１２にそれぞれ該当する領域を形成するようにしても良い。例えば、ＳｉＯ２（疎水性)／Ｓｉ（親水性）／ＳｉＯ２（疎水性）のように材料を交互に配置することで親水性制御層４０１の親水性の制御を行うようにしても良い。
【０１６５】
親水性制御層４０１の表面の材料を変える構造は、Ｓｉ表面を部分的にエッチングし、ＳｉＯ２をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）で形成後、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing)）で平坦化するといった通常の半導体プロセスで形成することができるため、親水性制御層４０１を形成するための工程が複雑化したり、コストが増してしまうようなことなく、形成することができる。
【０１６６】
このような親水性または疎水性を制御するための親水性制御層４０１を設けることで、有機光電変換膜３８ｄの結晶の成長方向を制御することが可能となる。有機光電変換膜３８ｄが疎水性である場合、疎水性の状態の領域に、結晶が広がり、有機光電変換膜３８ｄが親水性である場合、親水性の状態の領域に、結晶が広がる。
【０１６７】
親水性上に形成された有機光電変換膜３８と疎水性上に形成された有機光電変換膜３８は、異なる特性を有する領域となる。第４の実施の形態における第１光検出層１２ｄは、異なる特性を有する領域が、交互に形成された層となる。
【０１６８】
第４の実施の形態における第１光検出層１２ｄも、第１乃至第３の実施の形態における第１光検出層１２ａ乃至ｃと同じく、結晶の成長方向を制御することができるため、１画素内に、特性の異なる領域を作り出すことができる。
【０１６９】
第４の実施の形態における第１光検出層１２ｄを、第１または第２の実施の形態における第１光検出層１２ａ，ｂと同じく、異なる感度で、所定の方向の偏光成分を検出するように構成し、広ダイナミックレンジの画像を生成する場合に適用しても良い。
【０１７０】
また、第４の実施の形態における第１光検出層１２ｄを、第３の実施の形態における第１光検出層１２ｃと同じく、異なる方向の偏光成分を１画素で検出するように構成し、偏光成分を検出しない画素と併用し、画像を生成する場合に適用しても良い。
【０１７１】
本技術は、有機光電変換膜３８を、異方性を持って成長させ、有機光電変換膜３８の結晶に配向を持たせた撮像素子である。有機光電変換膜３８に、異方性を持たせて成長さる手法については、ここに例示した段差を設ける手法や、親水性の制御による手法に限らず、他の手法を適用することも可能である。
【０１７２】
本技術は、上記したように、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置、携帯電話機（スマートフォン）などの撮像機能を有する携帯端末装置、画像読取部に撮像装置を用いる複写機など、画像取込部（光電変換部）に撮像装置を用いる電子機器全般に対して適用可能であり、それらの電子機器の一部を構成する。
【０１７３】
例えば、スマートフォンでは、顔認識などを含めた物体形状を正確に捉えることに対するニーズが高まっており、物体形状を測定するときの撮像装置に、本技術を適用できる。
【０１７４】
また、電子機器としては、例えば、ＶＲ（Virtual Reality）、ＡＲ（Augmented Reality）、ＭＲ（Mixed Reality）向けのＨＭＤ（Head Mounted Display）などもあり、これらの電子機器に対しても本技術を適用できる。
【０１７５】
このようなＨＭＤにおいては、ジェスチャーを認識するためにセンサが備えられている。また、ＨＭＤでは、ＨＭＤを使用しているユーザがいる空間を、正確にとらえ、現実の映像に仮想物体を重畳することが行われるため、そのような空間を正確にとらえる（映像を撮像する）ためのセンサも、ＨＭＤには備えられている。
【０１７６】
このようなセンサに対しても、上記した本技術を適用できる。
【０１７７】
＜内視鏡手術システムへの応用例＞
また、例えば、本開示に係る技術（本技術）は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
【０１７８】
図１９は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【０１７９】
図１９では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
【０１８０】
内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
【０１８１】
鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
【０１８２】
カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ: Camera Control Unit）１１２０１に送信される。
【０１８３】
ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
【０１８４】
表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
【０１８５】
光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
【０１８６】
入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
【０１８７】
処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
【０１８８】
なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
【０１８９】
また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
【０１９０】
また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow Band Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ICG）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
【０１９１】
図２０は、図１９に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
【０１９２】
カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
【０１９３】
レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
【０１９４】
撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（dimensional）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
【０１９５】
また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
【０１９６】
駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
【０１９７】
通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
【０１９８】
また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
【０１９９】
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Auto Exposure）機能、ＡＦ（Auto Focus）機能及びＡＷＢ（Auto White Balance）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
【０２００】
カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
【０２０１】
通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
【０２０２】
また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
【０２０３】
画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
【０２０４】
制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
【０２０５】
また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
【０２０６】
カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
【０２０７】
ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
【０２０８】
なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
【０２０９】
＜移動体への応用例＞
また、例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
【０２１０】
図２１は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
【０２１１】
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図２１に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（Interface）１２０５３が図示されている。
【０２１２】
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
【０２１３】
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
【０２１４】
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
【０２１５】
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
【０２１６】
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
【０２１７】
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
【０２１８】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【０２１９】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
【０２２０】
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図２１の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
【０２２１】
図２２は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０２２２】
図２２では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。
【０２２３】
撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２、１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
【０２２４】
なお、図２２には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
【０２２５】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
【０２２６】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０km/h以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【０２２７】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
【０２２８】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
【０２２９】
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
【０２３０】
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０２３１】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
光透過性を有し、所定の軸方向に配向され、段差を有する有機光電変換膜と、
前記有機光電変換膜の光入射面側に配置された上部電極と、
前記有機光電変換膜の前記上部電極と対向する側に配置された下部電極と
を備える撮像素子。
（２）
前記有機光電変換膜の光入射面側は、凹凸が形成されている
前記（１）に記載の撮像素子。
（３）
前記有機光電変換膜と前記下部電極との間に、前記有機光電変換膜で変換された電荷を蓄積する蓄積層を備え、
前記蓄積層の有無により前記段差が形成されている
前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（４）
前記有機光電変換膜と前記下部電極との間に、前記有機光電変換膜で変換された電荷を蓄積する蓄積層を備え、
前記蓄積層の厚さの違いにより前記段差が形成されている
前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（５）
前記蓄積層は、光透過性の材料で形成されている
前記（３）または（４）に記載の撮像素子。
（６）
前記蓄積層が形成されている部分は、前記蓄積層と前記下部電極との間に絶縁層をさらに備える
前記（３）に記載の撮像素子。
（７）
前記下部電極は、
前記段差の上部の前記有機光電変換膜で発生した電荷を読み出す第１の下部電極と、
前記段差の下部の前記有機光電変換膜で発生した電荷の読み出す第２の下部電極と
を備える
前記（１）乃至（６）のいずれかに記載の撮像素子。
（８）
前記第１の下部電極から読み出された電荷に基づく画像と前記第２の下部電極から読み出された電荷に基づく画像を合成することで広ダイナックレンジの画像を生成する
前記（７）に記載の撮像素子。
（９）
前記有機光電変換膜と前記下部電極との間に、前記有機光電変換膜で変換された電荷を蓄積する蓄積層を備え、
前記蓄積層は、
第１の方向に配列された第１の蓄積層と、
前記第１の方向と所定の角度を有した第２の方向に配列された第２の蓄積層と
を備える
前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（１０）
前記下部電極は、
前記第１の蓄積層に蓄積された電荷を読み出す第１の下部電極と、
前記第２の蓄積層に蓄積された電荷を読み出す第２の下部電極と
を備える
前記（９）に記載の撮像素子。
（１１）
前記第１の下部電極から読み出された電荷に基づく画素値と前記第２の下部電極から読み出された電荷に基づく画素値を用いた所定の演算を行うことで、画素値を補正する
前記（１０）に記載の撮像素子。
（１２）
光透過性を有し、所定の軸方向に配向され、段差を有する有機光電変換膜と、
前記有機光電変換膜の光入射面側に配置された上部電極と、
前記有機光電変換膜の前記上部電極と対向する側に配置された下部電極と
を備える撮像素子と、
前記撮像素子からの信号を処理する処理部と
を備える電子機器。
（１３）
光透過性を有し、所定の軸方向に配向され、異なる特性を有する領域を含む有機光電変換膜と、
前記有機光電変換膜の光入射面側に配置された上部電極と、
前記有機光電変換膜の前記上部電極と対向する側に配置された下部電極と
を備える撮像素子。
（１４）
前記異なる特性は、異なる感度である
前記（１３）に記載の撮像素子。
（１５）
前記有機光電変換膜は、親水性と疎水性が交互に形成されている面上に形成され、
前記親水性上に形成されている前記有機光電変換膜と、前記疎水性上に形成されている前記有機光電変換膜とは異なる特性を有する
前記（１３）または（１４）に記載の撮像素子。
（１６）
前記下部電極は、
第１の前記特性を有する前記有機光電変換膜で発生した電荷を読み出す第１の下部電極と、
第２の前記特性を有する前記有機光電変換膜で発生した電荷の読み出す第２の下部電極と
を備える
前記（１３）乃至（１５）のいずれかに記載の撮像素子。
（１７）
光透過性を有し、所定の軸方向に配向され、異なる特性を有する領域を含む有機光電変換膜と、
前記有機光電変換膜の光入射面側に配置された上部電極と、
前記有機光電変換膜の前記上部電極と対向する側に配置された下部電極と
を備える撮像素子と、
前記撮像素子からの信号を処理する処理部と
を備える電子機器。
【符号の説明】
【０２３２】
１０  撮像素子，  １２  第１光検出層，  １６  第２光検出層，  ２２  光電変換層，  ３０  オンチップレンズ，  ３２  平坦化層，  ３４  保護膜，  ３６  上部電極，  ３８  有機光電変換膜，  ４０  層間絶縁膜，  ４２  遮光層，  ４４  下部電極，  ４６  絶縁膜，  ４８  配向制御層，  ５０  有機色素，  ５２  導電性プラグ，  ５４  光電変換素子，  ５６  シリコン基板，  ５８  多層配線層，  ６０  支持基板，  ７０  イメージセンサ，  ７２  画素部，  ７４  行走査部，  ７６  水平選択部，  ７８  制御部，  ８０  列走査部，  １０１  透明半導体層，  １１１  ＴＧ電極，  １１２  ＦＤ電極，  １２１  ＦＤ領域，  ２０１  画像処理装置，  ２１１  高感度画像取得部，  ２１２  低感度画像取得部，  ２１３  係数算出部，  ２１４  合成部，  ３０１  画素，  ４０１  親水性制御層，  ４１１  親水性膜，  ４１２  疎水性膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2020017688.tif 000017
【図１６】
2020017688.tif 000018
【図１７】
2020017688.tif 000019
【図１８】
2020017688.tif 000020
【図１９】
2020017688.tif 000021
【図２０】
2020017688.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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