(57)【要約】【課題】  本発明は、小型で容易に立体画像を撮影できる撮像装置、及び、撮像システムを提供することを課題とする。【解決手段】  撮像装置は、透明基板と、前記透明基板の一方の面に配設され、透過性を有する受光素子とを有する撮像素子を複数含み、前記透明基板と前記受光素子とが交互に重なるように前記複数の撮像素子を重ねた撮像装置であって、前記複数の撮像素子はそれぞれ異なる焦点距離を有し、前記複数の撮像素子に含まれる各受光素子の受光量が等しくなるように、各受光素子の厚さが設定される。【選択図】図１
2014107300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、前記透明基板の一方の面に配設され、透過性を有する受光素子とを有する撮像素子を複数含み、前記透明基板と前記受光素子とが交互に重なるように前記複数の撮像素子を重ねた撮像装置であって、
前記複数の撮像素子はそれぞれ異なる焦点距離を有し、前記複数の撮像素子に含まれる各受光素子の受光量が等しくなるように、各受光素子の厚さが設定される、撮像装置。
【請求項２】
前記撮像素子の数をｎ（ｎは２以上の自然数）、各受光素子の光の吸収係数をαとすると、入射側からｍ番目の受光素子の厚さｄｍは次式で与えられる、請求項１記載の撮像装置。
【数１】
2014107300.tif 000011
【請求項３】
前記受光素子は、有機光電変換膜を有する、請求項１又は２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記受光素子は、第１波長の光に感度を有する第１有機光電変換膜を含む第１受光素子、第２波長の光に感度を有する第２有機光電変換膜を含む第２受光素子、及び、第３波長の光に感度を有する第３有機光電変換膜を含む第３受光素子が積層された積層型の受光素子である、請求項１乃至３のいずれか一項記載の撮像装置。
【請求項５】
前記受光素子は、シリコン薄膜製の光電変換膜を有する、請求項１又は２記載の撮像装置。
【請求項６】
透明基板と、前記透明基板の一方の面に配設され、透過性を有する受光素子とを有する撮像素子を複数含み、前記透明基板と前記受光素子とが交互に重なるように前記複数の撮像素子を重ねた撮像装置と、
前記複数の撮像素子の出力側にそれぞれ接続される複数の増幅部と
を含み、
前記複数の撮像素子はそれぞれ異なる焦点距離を有し、前記複数の受光素子は互いに等しい厚さを有し、前記複数の増幅部の増幅率は、前記複数の受光素子が出力する撮像信号を増幅した後の信号レベルが等しくなるように設定される、撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、及び、撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、より高い臨場感を得るための立体映像システムが注目されている。これまでに様々な方式のシステムが提案されており、映像を見る際の目の疲労感が少ない空間像再生型の立体映像システムの例として、インテグラル立体テレビがある。
【０００３】
インテグラル立体テレビは、微小なレンズを２次元アレイ状に敷き詰めたレンズ板を用いて撮影と表示を行う。撮影時は、通常の２次元像用のカメラを用い、レンズ板を通して被写体を撮影する。一方、表示時は、撮影した映像を通常の２次元用のディスプレイに表示し、撮影時と同様のレンズ板を通して映像を見る。すなわちこの方式においては、特殊なレンズ板を使う以外には、通常の２次元用の撮影機材とディスプレイを用いることができるため、これまでの放送システムとの親和性が高いという利点がある。
【０００４】
しかし、インテグラル立体テレビにおいては、十分な立体感を得るためには比較的大きなレンズ板を用いる必要がある。このため、インテグラル立体テレビの撮影機材はこれまでの放送用機材に比べて大型化し、機動性が損なわれるために取材時の弊害となるという問題があった。
【０００５】
一方、レンズ板を使わず、複数の角度から撮影した映像を用いてインテグラル立体テレビの映像を生成するシステムも検討されている。このシステムでは、被写体を取り囲むように複数のカメラを設置し、各カメラで撮影した被写体の画像の各点における距離情報と角度を用いた計算によって、インテグラル立体テレビの表示に適した映像を生成する。これまでにスポーツ番組などへの適用が検討されている。
【０００６】
しかし、レンズ板を使う必要が無い一方で、複数台のカメラを用いる必要があるため、カメラマンが１名で取材する場合などに用いることは難しいという問題があった。
【０００７】
このため、撮影機材の小型化が可能な立体映像用イメージセンサーが求められている。
【０００８】
１台の通常のカメラを用いた距離情報取得の手法として、焦点位置をずらした複数の画像中の焦点の合っている位置（合焦位置）またはぼけ量から対象の奥行き情報を得るDepth From Focus（ＤＦＦ）やDepth From Defocus （ＤＦＤ）等の手法がある。ＤＦＦやＤＦＤでは、被写体の撮影時に焦点を変えた複数の画像を撮影し、その周波数成分を調べることで、画像中の合焦位置を判定し、各画素の距離情報を得る。焦点位置を変えるには、（１）レンズを調節する、又は、（２）イメージセンサーと被写体間の距離を調節する、という２種類の手法がある。
【０００９】
（１）のレンズを調節する場合は、レンズを構成するレンズ群を物理的に移動させることにより、焦点位置を変えて都度撮影を行う（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
例えば焦点距離の異なる１００枚の静止画を撮影し、それらの画像から各画素における距離情報を取得する。これをもとにすれば、インテグラル立体テレビに適した静止画を生成できる。しかし、例えば毎秒６０フレームのシステムにおいて立体動画像を生成するためには、１／６０秒の間にレンズ群を物理的に移動させて１００枚の静止画を撮影しなければならない。このため、応答速度の遅い通常のレンズを使用することはできず、例えば屈折率の異なる２種類の液体と圧電素子を用いた高速応答のレンズなどを使う必要があった（例えば、非特許文献１参照）。
【００１１】
一方、（２）のイメージセンサーと被写体間の距離を調節する手法としては、ア）カメラと被写体の距離を調節する、イ）特殊な光学系と複数のカメラを用いる、ウ）特殊なイメージセンサーを用いる、の３つの手法が挙げられる。
【００１２】
このうち、ア）は、一部の顕微鏡の機能として実現されている（例えば、特許文献２参照）。この顕微鏡では、顕微鏡レンズを搭載したカメラヘッドを上下することにより距離を調節する。最初に、被写体の最も奥の位置に焦点を合わせてカメラの位置を記憶し、次に最も手前の位置に焦点を合わせて位置を記憶する。自動制御によって記憶した２点間を適当な段数に分割し、各々の位置で撮影を繰り返す。この画像から被写体の各画素における距離情報を取得後、３次元的にモデルを生成する。そしてモデルに被写体の画像をマッピングすることによって、被写体を様々な方向から自由に観察することが可能になる。
【００１３】
しかし、この方式は、レンズを調節するシステムと同様に、カメラヘッドを物理的に移動させる必要があるため、応答速度が小さく、動画像のシステムとして実現することは難しい。
【００１４】
イ）は、例えばハーフミラーやプリズムによってレンズからカメラへの光路を分割し、それぞれにカメラを取り付ける方法で実現できる（例えば、特許文献３参照）。この場合、各カメラへの光路長はそれぞれ段階的に異なるようにし、合焦の異なる状態が撮影できる条件とする。各カメラから出力される画像を処理することで、距離情報を得ることができる。この場合、それぞれのカメラは通常の撮影速度で画像を撮影することができるという利点がある。
【００１５】
しかし、例えば焦点距離の異なる１００枚の画像を撮影するためには１００台のカメラとそれぞれに接続するハーフミラーやプリズムが必要で、システムが大型化するという問題がある。
【００１６】
ウ）としては、積層構造を有するイメージセンサーが挙げられる（例えば、特許文献４参照）。このイメージセンサーは、受光素子を所定の間隔で透明な基板の上に配置したイメージセンサーを複数用意し、受光素子の２次元的な座標が重ならないように、基板を積層した構造を有している。
【００１７】
この場合、それぞれの受光素子の情報を通常の速度で撮影し、並列的に読み出して画像処理することで、各画素の距離情報を得ることができる。しかし、例えば焦点距離の異なる１００枚の画像を読み出すためには、１つの画素を１０×１０の合計１００の受光素子で構成する必要がある。このため１画素のサイズが大きくなり、解像度を大きくすることが難しいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００６−３０８８０８号公報
【特許文献２】特開２００５−０７７２５３号公報
【特許文献３】特許２９６３９９０号
【特許文献４】特開昭６１−１３５２８０号公報
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】奥、石川、石川  光学系と画像処理系の速度を整合した高速フォーカスビジョン  日本ロボット学会誌 Vol. 27, No. 7, pp.739~748, 2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
以上のように、従来のカメラやイメージセンサーは、立体的な動画を得るためには、大型化を伴う、又は、簡便に撮影ができない、等の課題があった。
【００２１】
そこで、本発明は、小型で容易に立体画像を撮影できる撮像装置、及び、撮像システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の一局面の撮像装置は、透明基板と、前記透明基板の一方の面に配設され、透過性を有する受光素子とを有する撮像素子を複数含み、前記透明基板と前記受光素子とが交互に重なるように前記複数の撮像素子を重ねた撮像装置であって、前記複数の撮像素子はそれぞれ異なる焦点距離を有し、前記複数の撮像素子に含まれる各受光素子の受光量が等しくなるように、各受光素子の厚さが設定される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、小型で容易に立体画像を撮影できる撮像装置、及び、撮像システムを提供できるという特有の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態の撮像装置を示す断面図である。
【図２】実施の形態の撮像装置１００の透明基板１１０−１〜１１０−ｎの厚さを示す図である。
【図３】実施の形態の撮像装置１００を含む撮像システム１００Ａの構成を示す図である。
【図４】実施例１の撮像装置２１０の構造を示す図である。
【図５】実施例２の撮像装置２２０を示す図である。
【図６】実施例３の撮像装置２３０の断面構造を示す図である。
【図７】実施例４の撮像装置２４０と撮像システム２４０Ａを示す図である。
【図８】実施例５の撮像装置２５０を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の撮像装置、及び、撮像システムを適用した実施の形態について説明する。
【００２６】
［実施の形態］
図１は、実施の形態の撮像装置を示す断面図である。図１では図示するように直交座標系であるＸＹＺ座標系を定義する。
【００２７】
実施の形態の撮像装置１００は、透明基板１１０−１〜１１０−ｎ、受光素子１２０−１〜１２０−ｎ、駆動回路１３０−１〜１３０−ｎ、及び接合層１４０−１〜１４０−（ｎ−１）を含む。ここで、ｎは、２以上の自然数である。
【００２８】
受光素子１２０−１〜１２０−ｎと駆動回路１３０−１〜１３０−ｎは、それぞれ、添え数字（１〜ｎ）が等しい透明基板１１０−１〜１１０−ｎの表面（図１中の上面）に形成されている。
【００２９】
受光素子１２０−１〜１２０−ｎと駆動回路１３０−１〜１３０−ｎがそれぞれ上面に形成された透明基板１１０−１〜１１０−ｎは、図１に示すように接合層１４０−１〜１４０−（ｎ−１）によって接合されている。
【００３０】
なお、図１では、分かり易さの観点から、接合層１４０−１〜１４０−（ｎ−１）を受光素子１２０−１〜１２０−ｎの上に示すが、接合層１４０−１〜１４０−（ｎ−１）で透明基板１１０−１〜１１０−ｎを接合した状態では、接合層１４０−１〜１４０−（ｎ−１）の厚さは無視できる厚さであり、透明基板１１０−１〜１１０−ｎの間隔は、受光素子１２０−１〜１２０−ｎの厚さに対応する。
【００３１】
透明基板１１０−１〜１１０−ｎは、例えば、ガラス基板である。各透明基板１１０−１〜１１０−ｎの表面には、受光素子１２０−１〜１２０−ｎと駆動回路１３０−１〜１３０−ｎがマトリクス状に配列される。また、受光素子１２０−１〜１２０−ｎと駆動回路１３０−１〜１３０−ｎは、矢印Ａで示す光入射方向から見た位置が一致するように配列されている。このため、図１に破線で示す部分が１つの画素に対応する。
【００３２】
受光素子１２０−１〜１２０−ｎは、例えば、透過性を有する有機光電変換膜を用いた受光素子で作製した受光素子である。駆動回路１３０−１〜１３０−ｎは、それぞれ、受光素子１２０−１〜１２０−ｎに接続されており、受光素子１２０−１〜１２０−ｎから撮像信号を読み出す。なお、受光素子１２０−１〜１２０−ｎは、シリコン薄膜で作製されていてもよい。
【００３３】
ここで、透明基板１１０−１〜１１０−ｎの各々に、添え数字（１〜ｎ）の等しい受光素子１２０−１〜１２０−ｎと駆動回路１３０−１〜１３０−ｎを積層したものを撮像素子１０１として取り扱う。図１には、見易さの観点から、添え数字が１（ｎ＝１）の撮像素子１０１のみに符号を付すが、図１に示す撮像装置１００は、ｎ個（ｎ層）の撮像素子１０１を含む。
【００３４】
撮像装置１００は、これら受光素子１２０−１〜１２０−ｎと駆動回路１３０−１〜１３０−ｎがマトリクス状に並べられた撮像素子１０１を、接合層１４０−１〜１４０−（ｎ−１）を介して複数積層することによって構成されている。
【００３５】
２次元座標（ＸＹ座標）の等しい受光素子１２０−１〜１２０−ｎと駆動回路１３０−１〜１３０−ｎを深さ方向（Ｚ軸方向）にまとめたものを画素とする。各画素において、受光素子１２０−１〜１２０−ｎから被写体までの焦点距離は異なるため、レンズ群やカメラ位置を移動することなく、異なる焦点距離を持つ動画像の撮影が可能となる。また、ハーフミラーや複数のカメラを用いることなく、小型の撮影機材で異なる焦点距離を持つ動画像の撮影が可能となる。また、画素を分割する必要がなく解像度の高い動画像の撮影が可能となる。なお、受光素子１２０−１〜１２０−ｎから被写体までの焦点距離は異なることについては、図２を用いて後述する。
【００３６】
撮像装置１００における各層の受光素子１２０−１〜１２０−ｎの透過率は、撮像装置１００に、ある一定の強度の平行光をＺ軸正方向側からＺ軸負方向側に矢印Ａで示すように照射した際に、全ての層の受光素子１２０−１〜１２０−ｎにおける受光量が同一となる値に設定してある。すなわち、撮像装置１００の各受光素子１２０−１〜１２０−ｎは段階的に変化する厚さを有する。
【００３７】
図１に示すように、ｎ層の撮像素子１０１を重ねた構成を有する撮像装置１００において、各撮像素子１０１の受光素子１２０−１〜１２０−ｎ内の有機光電変換膜の厚さをｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４…ｄｍ、ｄｍ＋１...ｄｎとする。
【００３８】
なお、受光素子１２０−１〜１２０−ｎをシリコン薄膜で作製する場合は、受光素子１２０−１〜１２０−ｎの厚さをｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４…ｄｍ、ｄｍ＋１...ｄｎとすればよい。
【００３９】
平行光の照射強度をＸとしたとき、全ての撮像素子１０１の受光素子１２０−１〜１２０−ｎにおける受光量を同一とすれば、各受光素子１２０−１〜１２０−ｎにおける受光量はＸ／ｎとなる。
【００４０】
このとき、上から１番目の撮像素子１０１の受光素子１２０−１に入射する光強度はＸであり、受光素子１２０−１の入射面（図１における上面）における反射率を０とすれば、２番目の撮像素子１０１の受光素子１２０−２に入射する光強度はＸ−Ｘ／ｎであり、３番目の撮像素子１０１の受光素子１２０−３に入射する光強度はＸ−２Ｘ／ｎである。
【００４１】
すなわち、上からｍ番目の撮像素子１０１の受光素子１２０−ｍに入射する光強度は、Ｘ−（ｍ−１）Ｘ／ｎであり、ｍ＋１番目の撮像素子１０１の受光素子１２０−（ｍ＋１）に入射する光強度はＸ−ｍＸ／ｎである。すなわち、ｍ番目の撮像素子１０１の受光素子１２０−ｍの透過率Ｔｍは、式（１）で表すことができる。
【００４２】
【数１】
2014107300.tif 000003
一方、ベールの法則から、透過率は式（２）でと表される。ただし、αを光の吸収係数、ｘを厚さとする。
【００４３】
【数２】
2014107300.tif 000004
従って、式（１）及び（２）から透過率Ｔｍは式（３）で表すことができ、式（３）を変形すると、ｍ番目の撮像素子１０１の受光素子１２０−ｍの厚さｄｍは、式（４）で与えられることになる。
【００４４】
【数３】
2014107300.tif 000005
【００４５】
【数４】
2014107300.tif 000006
このように受光素子１２０−ｍの厚さｄｍを式（４）に従って設定することにより、各受光素子１２０−１〜１２０−ｎにおける受光量は同等となることから、出力された信号を増幅回路において増幅する際に、全ての増幅回路の増幅率を等しい増幅率にすることができる。すなわち、撮影機材の複雑化を防いで小型化を図ることができる。
【００４６】
図２は、実施の形態の撮像装置１００の透明基板１１０−１〜１１０−ｎの厚さを示す図である。図２には、撮像装置１００の表面側（Ｚ軸正方向側）にレンズ１５０を設け、三角錐１６０を撮影する場合を示す。図２において、三角錐１６０は、頂点をレンズ１５０に向けた状態で存在しているものとする。
【００４７】
撮像装置１００は、図２に示すように、各撮像素子１０１の透明基板１１０−１〜１１０−ｎの厚さＤ１、Ｄ２、Ｄ３...Ｄｎを、レンズ１５０の焦点距離が所望のＬ１、Ｌ２、Ｌ３...Ｌｎになるように調整することができる。これにより、焦点距離の異なる画像の数（ｎ）を自由に決めることが可能である。なお、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３...Ｉｎは、レンズ１５０の中心から被写体である三角錐１６０までの距離であり、それぞれ、焦点距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３...Ｌｎと同一である。
【００４８】
例えば、図２に示すように三角錐１６０を撮影する際には、各受光素子１２０−１〜１２０−ｎで得られるｎ個の撮像信号から得られるｎ個の画像から、それぞれ、焦点距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３...Ｌｎに近い部分のｎ個の画像（部分画像）のみを抽出し、ｎ個の部分画像を合成すれば、三角錐１６０の表面全体に焦点が合った立体的な画像を得ることができる。このような画像は、三角錐１６０の表面の全体に、焦点距離から得られる距離情報を有する画像である。
【００４９】
画像に含まれる距離情報が表す距離は、焦点距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３...Ｌｎから計算で求めることができる。図２に示す三角錐１６０の画像には、焦点距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３...Ｌｎについての情報が含まれるため、三角錐１６０の表面全体について受光素子１２０−１〜１２０−ｎとの間の距離を計算することができる。
【００５０】
図３は、実施の形態の撮像装置１００を含む撮像システム１００Ａの構成を示す図である。
【００５１】
撮像システム１００Ａは、図３に示すように、撮像装置１００、増幅回路１７０−１〜１７０−ｎ、画像処理装置１８０、及び表示装置１９０を含む。
【００５２】
増幅回路１７０−１〜１７０−ｎは、それぞれ、各撮像素子１０１の受光素子１２０−１〜１２０−ｎから出力された撮像信号を増幅し、それらを画像処理装置１８０に入力する。
【００５３】
画像処理装置１８０は、各増幅回路１７０−１〜１７０−ｎから入力される撮像信号の合焦位置を判定し、ｎ個の部分画像を合成する。画像処理装置１８０の合成処理よって生成される合成画像は、焦点距離から得られる距離情報を有するため、撮像システム１００Ａでは、各画素に距離情報を付加することができる。
【００５４】
このような撮像システム１００Ａを用いることにより、例えば、インテグラル立体テレビに適した仕様の映像を出力することができる。
【００５５】
以下、実施の形態の撮像装置１００の実施例１乃至５について説明する。
【００５６】
＜実施例１＞
図４は、実施例１の撮像装置２１０の構造を示す図である。実施例１の撮像装置２１０は、焦点距離の異なる４つの動画像を同時に取得するモノクロカメラである。
【００５７】
図４（Ａ）に示すように、撮像装置１００は、４枚の撮像素子１０１を積層した構造を有している。撮像素子１０１は、透明基板１１０−１〜１１０−４としてガラス基板を用い、その表面に受光素子１２０−１〜１２０−４、駆動回路１３０−１〜１３０−４、及び読み出し電極等を形成して作製する。
【００５８】
図４（Ｂ）には、受光素子１２０−１を拡大して示す。受光素子１２０−１は、２枚のＩＴＯ透明電極１２１、１２２の間に、有機光電変換膜１２３を挟むようにして形成する。例えば有機光電変換膜１２３の材料としては、アクリジン、クマリン、キナクリドン、シアニン、スクエアリリウム、オキサジン、キサンテントリフェニルアミン、ベンジジン、ピラゾリン、スチリルアミン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、カルバゾール、ポリシラン、チオフェン、ポリアミン、オキサジアゾール、トリアゾール、トリアジン、キノキサリン、フェナンスロリン、フラーレン、アルミニウムキノリン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾール、ポリチオール、ポリピロール、ポリチオフェンおよびこれらの誘導体などを単独で、もしくは、これらに代表される有機材料を２種類以上混合ないし積層して用いることができる。
【００５９】
なお、透明電極１２１、１２２は、例えば、スパッター法等でＩＴＯ膜を成膜することによって形成すればよい。
【００６０】
また、必要であれば、電子ブロッキング層、正孔ブロッキング層、バッファー層などを挿入することができる。電子ブロッキング層は、透明電極１２１、１２２のうち陰極となる電極と有機光電変換膜１２３との間に挿入すればよい。また、正孔ブロッキング層は、透明電極１２１、１２２のうち陽極となる電極と有機光電変換膜１２３との間に挿入すればよい。
【００６１】
また、バッファー層は、透明電極１２１、１２２と有機光電変換膜１２３との間に挿入すればよい。また、電子ブロッキング層や正孔ブロッキング層を用いる場合は、電子ブロッキング層や正孔ブロッキング層と、透明電極１２１、１２２との間にそれぞれ挿入すればよい。バッファー層は、透明電極１２１、１２２と、各層とのバンドギャップの調整や、透明電極１２１、１２２の形成時に有機光電変換膜１２３が受けるダメージを軽減するための層である。
【００６２】
電子ブロッキング層を形成する材料としてはトリフェニルアミン系化合物など、正孔ブロッキング層を形成する材料としてはフェナンスロリン系化合物、アルミニウムキノリン系化合物、オキサジアゾール系化合物、シロール系化合物など、バッファー層を形成する材料としてはナフタレン系化合物など、一般に有機デバイスで扱われている材料を挙げることができる。
【００６３】
有機光電変換膜１２３は、全ての受光素子１２０−１〜１２０−４に含まれる有機光電変換膜１２３において等しい受光量が得られるように、蒸着量を調整して厚さを変化させた。
【００６４】
具体的には、可視光の中心波長を５５０ｎｍとし、その波長におけるキナクリドンの吸収係数を１．３×１０５ｃｍ-１とした。この場合、光入射側から第１層となる受光素子１２０−１の有機光電変換膜１２３の厚さを２２．１ｎｍ、第２層となる受光素子１２０−２の有機光電変換膜１２３の厚さを３１．２ｎｍ、第３層となる受光素子１２０−３の有機光電変換膜１２３の厚さを５３．３ｎｍ、第４層となる受光素子１２０−４の有機光電変換膜１２３の厚さを１００ｎｍとした。
【００６５】
また駆動回路１３０−１〜１３０−４として、ＺｎＯ（酸化亜鉛）薄膜を用いて、信号読み出しのトランジスタを形成した。４層の各層において平面視でマトリクス状に配設される受光素子１２０−１〜１２０−４の周囲には、読み出し用の回路やノイズ低減回路、アナログデジタル変換回路を設けてもよい。
【００６６】
また透明基板１１０−１〜１１０−４の厚さを、それぞれ、９７７．９μｍ、９６８．８μｍ、９４６．７μｍ、９００μｍとした。これは、透明基板１１０−１〜１１０−４と受光素子１２０−１〜１２０−４の厚さが第１層から第４層まで同一になるようにするためである。
【００６７】
このようにして得る４層の撮像素子１０１を、接合層１４０−１〜１４０−３としてベンゾシクロブテンを介して積層させて撮像装置１００を構成した。なお、ベンゾシクロブテンの厚さは無視することができる。
【００６８】
各撮像素子１０１の出力側に、増幅率が４倍の増幅回路１７０−１〜１７０−４（図３参照）を接続し、出力信号を画像処理装置１８０に入力した。なお、増幅回路１７０−１〜１７０−４は、それぞれの撮像素子１０１の上に設けても構わない。
【００６９】
焦点深度の浅いレンズ１５０（図２参照）を用いて撮影した４枚の画像に対し、各画素における局所的な空間周波数分析を行い、画素内で最も高い周波数を有する層を合焦位置とした。
【００７０】
これを用いて各画素に焦点距離の情報を持たせることができた。この情報を元に、インテグラル立体テレビに適した画像を合成し、レンズアレイを通すことにより、立体映像を見ることができる。
【００７１】
また、実施例１の撮像装置２１０は、撮影機材の複雑化を防いで小型化を図ることができる。
【００７２】
なお、立体映像（立体画像）の生成は、例えば、アドバン  オートメーション株式会社製のFlexScopeや株式会社リンクスのＨＡＬＣＯＮ等のプログラムを用いることができる。また、立体画像の生成については、"多視点映像処理技術の放送応用"、岩館、映像情報メディア学会技術報告、vol.33, no.42, 3DIT2009-71, IDY2009-97, 2009, p.21-28、又は、"A method for converting three-dimensional models into auto-stereoscopic images based on integral photography", M. Katayama, et al., SPIE, Bellingham, 6805-35, 2008, p.68050Z.1-68050Z.8等に記載されている。
【００７３】
また、透明基板１１０−１〜１１０−４の厚さは透明基板１１０−１〜１１０−４の厚さの数％程度であるため、透明基板１１０−１〜１１０−４の厚さを一定にしてもよい。例えば、透明基板１１０−１〜１１０−４の厚さをすべて１００μｍにしてもよい。
＜実施例２＞
図５は、実施例２の撮像装置２２０を示す図である。図５（Ａ）には撮像装置２２０の断面を示し、図５（Ｂ）には撮像装置２２０の受光素子１２０−１を拡大して示す。
【００７４】
実施例２では、焦点距離の異なる５つの動画像を同時に取得する単板式カラーカメラとしての撮像装置２２０について説明する。
【００７５】
図５（Ａ）に示すように、撮像装置２２０は、５枚の撮像素子１０１を積層した構造を有している。撮像装置２２０の撮像素子１０１は、透明基板１１０−１〜１１０−５としてガラス基板を用い、その表面に青緑赤の各色に対応する受光素子１２０−１〜１２０−５、駆動回路１３０−１〜１３０−５、及び読み出し電極等を形成することにより、単板式のカラーカメラを構成する。
【００７６】
各受光素子１２０−１〜１２０−５は、上から青緑赤に対応する３つの吸収層を、窒化シリコンや二酸化シリコンなどの絶縁膜１４１を介して積層した構成を有する。
【００７７】
１つの吸収層は２枚のＩＴＯ透明電極１２１（１２１Ｂ、１２１Ｇ、１２１Ｒ）、１２２（１２２Ｂ、１２２Ｇ、１２２Ｒ）の間に、有機光電変換膜１２３（１２３Ｂ、１２３Ｇ、１２３Ｒ）を挟むようにして形成する。
【００７８】
青色では、有機光電変換膜１２３Ｂにクマリン誘導体やポルフィリン誘導体を用いることができる。また、緑色では、有機光電変換膜１２３Ｇにキナクリドン誘導体やペリレン誘導体を用いることができる。また、赤色では、有機光電変換膜１２３Ｒにフタロシアニン誘導体やオキサジン誘導体を用いることができる。それ以外にも、アクリジン、シアニン、スクエアリリウム、キサンテントリフェニルアミン、ベンジジン、ピラゾリン、スチリルアミン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、カルバゾール、ポリシラン、チオフェン、ポリアミン、オキサジアゾール、トリアゾール、トリアジン、キノキサリン、フェナンスロリン、フラーレン、アルミニウムキノリン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾール、ポリチオール、ポリピロール、ポリチオフェンおよびこれらの誘導体などを単独で、もしくは、これらに代表される有機材料を２種類以上混合ないし積層することで青、緑、もしくは赤色に対応する光電変換膜を形成することが可能である。
【００７９】
また必要であれば、電子輸送材料、正孔輸送材料、電子ブロッキング材料、正孔ブロッキング材料、バッファー層などを挿入することができる。電子ブロッキング層を形成する材料としてはトリフェニルアミン系化合物など、正孔ブロッキング層を形成する材料としてはフェナンスロリン系化合物、アルミニウムキノリン系化合物、オキサジアゾール系化合物、シロール系化合物など、バッファー層を形成する材料としてはナフタレン系化合物など、一般に有機デバイスで扱われている材料を挙げることができる。
【００８０】
受光素子１２０−１〜１２０−５は、５つの層の全ての層において受光量が同じになるように、蒸着量を調整して厚さを変化させた。具体的には、青の波長を４５０ｎｍとし、その波長におけるクマリン３０の吸収係数を１．１×１０５ｃｍ-１として膜厚を決定した。
【００８１】
また、緑の波長を５５０ｎｍとし、その波長におけるキナクリドンの吸収係数を１．３×１０５ｃｍ-１として膜厚を決定した。また、赤の波長を６５０ｎｍとし、その波長における亜鉛フタロシアニンの吸収係数を１．１×１０５ｃｍ-１として膜厚を決定した。
【００８２】
この場合、第１層の受光素子１２０−１の青色用の部分の厚さ（透明電極１２１Ｂ、１２２Ｂ、有機光電変換膜１２３Ｂの合計の厚さ）が２０．２９ｎｍ、緑色用の部分の厚さ（透明電極１２１Ｇ、１２２Ｇ、有機光電変換膜１２３Ｇの合計の厚さ）が１７．１６ｎｍ、赤色用の部分の厚さ（透明電極１２１Ｒ、１２２Ｒ、有機光電変換膜１２３Ｒの合計の厚さ）が２０．２９ｎｍとした。
【００８３】
また、第２層の受光素子１２０−２の青色用の部分の厚さが２６．１５ｎｍ、緑色用の部分の厚さが２２．１３ｎｍ、赤色用の部分の厚さが２６．１５ｎｍとした。
【００８４】
また、第３層の受光素子１２０−３の青色用の部分の厚さが３６．８６ｎｍ、緑色用の部分の厚さが３１．１９ｎｍ、赤色用の部分の厚さが３６．８６ｎｍとした。
【００８５】
第４層の受光素子１２０−４の青色用の部分の厚さが６３．０１ｎｍ、緑色用の部分の厚さが５３．３２ｎｍ、赤色用の部分の厚さが６３．０１ｎｍとした。
【００８６】
第５層の受光素子１２０−５の青色用の部分の厚さが１００ｎｍ、緑色用の部分の厚さが１００ｎｍ、赤色用の部分の厚さが１００ｎｍとした。
【００８７】
また、駆動回路１３０−１〜１３０−５として、ＺｎＯ（酸化亜鉛）薄膜を用いて、信号読み出しのトランジスタを形成した。平面視でマトリクス状に配設される受光素子１２０−１〜１２０−５の周囲には、読み出し用の回路やノイズ低減回路、アナログデジタル変換回路を設けてもよい。
【００８８】
また、受光素子１２０−１〜１２０−５の厚さと、透明基板１１０−１〜１１０−５との厚さの合計が５層の各々において１ｍｍとなるように、透明基板１１０−１〜１１０−５の厚さを決定し、これらの５層の撮像素子１０１を積層して撮像装置２２０を作製した。
【００８９】
各撮像素子１０１の出力に増幅率が５倍の増幅回路１７０（１７０−１〜１７０−５（図３参照））を接続し、出力信号を画像処理装置１８０に入力した。なお、増幅回路１７０は、それぞれの撮像素子１０１の上に設けても構わない。
【００９０】
焦点深度の浅いレンズ１５０（図２参照）を用いて５層の撮像素子１０１で撮影した５枚の画像に対し、各画素における局所的な空間周波数分析を行い、画素内で最も高い周波数を有する層を合焦位置とした。
【００９１】
これを用いて各画素に焦点距離の情報を持たせることができた。この情報を元に、インテグラル立体テレビに適した画像を合成し、レンズアレイを通すことにより、立体映像を見ることができる。
【００９２】
また、実施例２の撮像装置２２０は、撮影機材の複雑化を防いで小型化を図ることができる。
【００９３】
なお、透明基板１１０−１〜１１０−５の厚さはすべて同一であってもよい。
【００９４】
＜実施例３＞
図６は、実施例３の撮像装置２３０の断面構造を示す図である。実施例３の撮像装置２３０は、シリコン薄膜で作製した光電変換膜を含む点が有機光電変換膜を含む実施例１、２の撮像装置２１０、２２０と異なる。
【００９５】
撮像装置２３０は、透明基板１１０−１〜１１０−４、シリコンデバイス層２２０−１〜２２０−４、及び接合層２３０−１〜２３０−３を含む。図６に示す撮像装置２３０は、１つの被写体について、焦点距離の異なる４つの動画像を同時に取得するモノクロカメラである。
【００９６】
なお、図６には、一例として４層構造の撮像装置２３０を示すが、図１に示す撮像装置１００と同様に、ｎ層構造にすることができる。撮像装置２３０は、４つの撮像素子１０１を含む。
【００９７】
シリコンデバイス層２２０−１〜２２０−４は、それぞれ、透明基板１１０−１〜１１０−４の表面に形成されている。シリコンデバイス層２２０−１〜２２０−４が表面に形成された４層の透明基板１１０−１〜１１０−４は、接合層２３０−１〜２３０−３によって接合されている。
【００９８】
透明基板１１０−１〜１１０−４及びシリコンデバイス層２２０−１〜２２０−４としては、４枚のＳＯＱ(Silicon on Quartz)基板を用いた。透明基板１１０−１〜１１０−４及びシリコンデバイス層２２０−１〜２２０−４のうち添え数字の等しいもの同士を１枚のＳＯＱ基板で作製した。透明基板１１０−１〜１１０−４は、ＳＯＱ基板に含まれるガラス基板であり、シリコンデバイス層２２０−１〜２２０−４は、ＳＯＱ基板に含まれるシリコン層で作製した。なお、ＳＯＱ基板は厚さ１ｍｍで厚さ１μｍのｐ型シリコン層を含むものを用いた。
【００９９】
受光素子１２０−１〜１２０−４と駆動回路１３０−１〜１３０−４は、シリコンデバイス層２２０−１〜２２０−４の内部に形成されている。受光素子１２０−１〜１２０−４は、例えば、シリコンデバイス層２２０−１〜２２０−４に形成されるフォトダイオードである。また、駆動回路１３０−１〜１３０−４は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Silicon）トランジスタで作製した。なお、シリコンデバイス層２２０−１〜２２０−４の厚さと受光素子１２０−１〜１２０−４の厚さは等しい。
【０１００】
シリコンデバイス層２２０−１〜２２０−４は、ＳＯＱ基板の表面の厚さ１μｍのｐ型シリコン層に作製した。シリコンデバイス層２２０−１〜２２０−４に含まれる受光素子１２０−１〜１２０−４は、全ての層において受光量が同じなるように、エッチング処理を行うことによってシリコンデバイス層２２０−１〜２２０−４の厚さを変化させた。
【０１０１】
具体的には、可視光の中心波長を５３０ｎｍとし、その波長におけるシリコンの吸収係数を１×１０４ｃｍ−１として受光素子１２０−１〜１２０−４の膜厚を決定した。
【０１０２】
この場合、第１層のシリコンデバイス層２２０−１の厚さが０．２８８μｍ、第２層のシリコンデバイス層２２００−２の厚さが０．４０６μｍ、第３層のシリコンデバイス層２２０−３の厚さが０．６９３μｍ、第４層のシリコンデバイス層２２０−１はエッチングをせずに厚さを１μｍとした。
【０１０３】
受光素子１２０−１〜１２０−４にイオン注入によりフォトダイオードを形成した。また駆動回路１３０−１〜１３０−４として、リセット回路、アンプ、信号読み出しのトランジスタを形成した。受光素子１２０−１〜１２０−４の周囲には、読み出し用の回路やノイズ低減回路、アナログデジタル変換回路を設けてもよい。
【０１０４】
また、透明基板１１０−１〜１１０−４及びシリコンデバイス層２２０−１〜２２０−４を含む４枚のＳＯＱ基板を接合層２３０−１〜２３０−３としてのベンゾシクロブテンを介して積層することによって撮像装置２３０を作製した。透明基板１１０−１〜１１０−４及びシリコンデバイス層２２０−１〜２２０−４は、４対の撮像素子である。
【０１０５】
各受光素子１２０−１〜１２０−４の出力に増幅率が４倍の増幅回路１７０−１〜１７０−４（図３参照）を接続し、出力信号を画像処理装置１８０に入力した。また増幅回路１７０−１〜１７０−４は、それぞれの撮像素子の上に設けても構わない。
【０１０６】
焦点深度の浅いレンズ１５０（図２参照）を用いて撮影することによってシリコンデバイス層２２０−１〜２２０−４から得た４枚の画像に対し、各画素における局所的な空間周波数分析を行い、画素内で最も高い周波数を有する層を合焦位置とした。これを用いて各画素に焦点距離の情報を持たせることができた。
【０１０７】
これを用いて各画素に焦点距離の情報を持たせることができた。この情報を元に、インテグラル立体テレビに適した画像を合成し、レンズアレイを通すことにより、立体映像を見ることができる。
【０１０８】
また、実施例３の撮像装置２３０は、撮影機材の複雑化を防いで小型化を図ることができる。
【０１０９】
＜実施例４＞
図７は、実施例４の撮像装置２４０と撮像システム２４０Ａを示す図である。
【０１１０】
図７（Ａ）に示すように、撮像システム２４０Ａは、撮像装置２４０Ｂ、２４０Ｇ、２４０Ｒ、レンズ１５０、及びプリズム１９０を含む。撮像システム２４０Ａは、焦点距離の異なる５つの動画像を同時に取得する３板式カラーカメラである。
【０１１１】
撮像装置２４０Ｂ、２４０Ｇ、２４０Ｒは、それぞれ、青色光、緑色光、赤色光に感度を有する撮像装置であり、ＣＭＯＳトランジスタを用いた駆動回路を含む。
【０１１２】
撮像システム２４０Ａは、青色光、緑色光、赤色光に感度を有する撮像装置２４０Ｂ、２４０Ｇ、２４０Ｒをプリズム１９０に貼り付けることにより、３板式のカラーカメラを実現している。プリズム１９０は、レンズ１５０から入射される光を青色光を含む波長帯域の光、緑色光を含む波長帯域の光、赤色光を含む波長帯域の光の３つの波長帯域の光に分光する。プリズム１９０が分光する３つの波長帯域は、撮像装置２４０Ｂ、２４０Ｇ、２４０Ｒの特性等との関係で適宜設定すればよい。
【０１１３】
被写体からの反射光は、レンズ１５０を介してプリズム１９０に入射し、図７（Ａ）に示すような光路を辿って撮像装置２４０Ｂ、２４０Ｇ、２４０Ｒの各々に入射する。撮像装置２４０Ｂ、２４０Ｇ、２４０Ｒには、プリズム１９０によって分光される青色光、緑色光、赤色光がそれぞれ入射される。
【０１１４】
なお、撮像装置２４０Ｂ、２４０Ｇ、２４０Ｒは、シリコンデバイス層２２０−１〜２２０−５の厚さが異なるだけで基本的な構成は同様であるため、以下において撮像装置２４０Ｂ、２４０Ｇ、２４０Ｒを特に区別しない場合には、単に撮像装置２４０と称す。
【０１１５】
図７（Ｂ）に示すように、撮像装置２４０は、透明基板１１０−１〜１１０−５、シリコンデバイス層２２０−１〜２２０−５、及び接合層２３０−１〜２３０−４を含む。図６に示す撮像装置２４０は、１つの被写体について、焦点距離の異なる５つの動画像を同時に取得するカメラである。
【０１１６】
透明基板１１０−１〜１１０−５及びシリコンデバイス層２２０−１〜２２０−５は、厚さ５μｍのｐ型シリコン層を含むＳＯＱ基板を５枚用いて作製した。
【０１１７】
なお、図７には、一例として５層構造の撮像装置２４０を示すが、図１に示す撮像装置１００と同様に、ｎ層構造にすることができる。
【０１１８】
シリコンデバイス層２２０−１〜２２０−５は、それぞれ、透明基板１１０−１〜１１０−５の表面に形成されている。シリコンデバイス層２２０−１〜２２０−５が表面に形成された４層の透明基板１１０−１〜１１０−５は、接合層２３０−１〜２３０−４によって接合されている。
【０１１９】
受光素子１２０−１〜１２０−５と駆動回路１３０−１〜１３０−５は、シリコンデバイス層２２０−１〜２２０−５の内部に形成されている。受光素子１２０−１〜１２０−５は、例えば、フォトダイオードである。また、駆動回路１３０−１〜１３０−５は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Silicon）トランジスタで作製した。なお、シリコンデバイス層２２０−１〜２２０−５の厚さと受光素子１２０−１〜１２０−５の厚さは等しい。
【０１２０】
シリコンデバイス層２２０−１〜２２０−５は、それぞれ、５枚のＳＯＱ基板のシリコン層に作製した。受光素子１２０−１〜１２０−５は、全ての層において受光量が同じなるように、エッチング処理によって厚さを変化させた。
【０１２１】
具体的には、赤の波長を７００ｎｍとし、その波長におけるシリコンの吸収係数を２×１０３ｃｍ−１として撮像装置２４０Ｒのシリコンデバイス層２２０−１〜２２０−５の膜厚を決定した。この場合、第１層のシリコンデバイス層２２０−１の厚さが１．１１６μｍ、第２層のシリコンデバイス層２２０−２の厚さが１．４３８μｍ、第３層のシリコンデバイス層２２０−３の厚さが２．０２７μｍ、第４層のシリコンデバイス層２２０−４の厚さが３．４６６μｍ、第５層のシリコンデバイス層２２０−５はエッチングをせずに膜厚を５μｍとした。
【０１２２】
また緑の波長を５３０ｎｍとし、その波長におけるシリコンの吸収係数を１×１０４ｃｍ−１として撮像装置２４０Ｇのシリコンデバイス層２２０−１〜２２０−５の膜厚を決定した。
【０１２３】
この場合、第１層のシリコンデバイス層２２０−１の厚さが０．２２３μｍ、第２層のシリコンデバイス層２２０−２の厚さが０．２８８μｍ、第３層のシリコンデバイス層２２０−３の厚さが０．４０６μｍ、第４層のシリコンデバイス層２２０−４の厚さが０．６９３μｍ、第５層のシリコンデバイス層２２０−５はエッチングをせずに膜厚を５μｍとした。
【０１２４】
また青の波長を４６０ｎｍとし、その波長におけるシリコンの吸収係数を２×１０４ｃｍ−１として撮像装置２４０Ｂのシリコンデバイス層２２０−１〜２２０−５の膜厚を決定した。この場合、第１層のシリコンデバイス層２２０−１の厚さが０．１１２μｍ、第２層のシリコンデバイス層２２０−２の厚さが０．１４４μｍ、第３層のシリコンデバイス層２２０−３の厚さが０．２０３μｍ、第４層のシリコンデバイス層２２０−４の厚さが０．３４７μｍ、第５層のシリコンデバイス層２２０−５はエッチングをせずに膜厚を５μｍとした。
【０１２５】
受光素子１２０−１〜１２０−４を作製するためにシリコンデバイス層２２０−１〜２２０−５にイオン注入を行うことによりフォトグイオードを形成した。また駆動回路１３０−１〜１３０−５として、リセット回路、アンプ、信号読み出しのトランジスタを形成した。
【０１２６】
受光素子１２０−１〜１２０−４の周囲には、読み出し用の回路やノイズ低減回路、アナログデジタル変換回路を設けてもよい。
【０１２７】
またＳＯＱ基板の厚さを１ｍｍとし、これらの撮像素子を積層してイメージセンサーを構成した。
【０１２８】
撮像装置２４０Ｂ、２４０Ｇ、２４０Ｒの各々の出力側に増幅率が５倍の増幅回路１７０を接続し、焦点深度の浅いレンズ１５０（図２参照）を用いて撮影することによってシリコンデバイス層２２０−１〜２２０−５から得た５枚の画像に対し、各画素における局所的な空間周波数分析を行い、画素内で最も高い周波数を有する層を合焦位置とした。これを用いて各画素に焦点距離の情報を持たせることができた。
【０１２９】
これを用いて各画素に焦点距離の情報を持たせることができた。この情報を元に、インテグラル立体テレビに適した画像を合成し、レンズアレイを通すことにより、立体映像を見ることができる。
【０１３０】
また、実施例４の撮像装置２４０は、撮影機材の複雑化を防いで小型化を図ることができる。
【０１３１】
＜実施例５＞
実施例５では、実施例１乃至４において受光素子１２０−１〜１２０−ｎの厚さを変えることによって各受光素子の受光量を一定とした変わりに、受光素子１２０−１〜１２０−ｎの厚さを一定として、増幅回路１７０の増幅率を調整する。なお、ここでは、図１乃至図３を援用する。
【０１３２】
ｎ層の撮像素子１０１で構成された撮像装置２５０において、各撮像素子１０１の受光素子１２０−１〜１２０−ｎの厚さをｄとする。また、全ての受光素子１２０−１〜１２０−ｎにおける透過率をＴとする。平行光の照射強度をＸとしたとき、上から１番目の撮像素子１０１の受光素子１２０−１に入射する光強度はＸであり、受光素子１０１の入射面における反射率が０とすれば、２番目の撮像素子１０１の受光素子１２０−２に入射する光強度はＴＸであり、３番目の撮像素子１０１の受光素子１２０−３に入射する光強度はＴ２Ｘで、４番目の撮像素子１０１の受光素子１２０−４に入射する光強度はＴ３Ｘである。すなわち、ｍ番目の撮像素子１０１の受光素子１２０−ｍに入射する光強度はＴｍ−１Ｘであり、ｍ＋１番目の撮像素子１０１の受光素子１２０−（ｍ＋１）に入射する光強度はＴｍＸである。すなわち、ｍ番目の撮像素子１０１の受光素子１２０−ｍにおける吸収光量は、式（５）で表すことができる。
【０１３３】
【数５】
2014107300.tif 000007
すなわち、各層の撮像素子１０１の受光素子１２０−１〜１２０−ｎに接続される増幅回路１７０−１〜１７０−ｎにおける増幅率Ｍは、上式の係数の逆数に等しいから、式（６）で表すことができる。すなわち、増幅回路１７０−１〜１７０−ｎにおける増幅率Ｍは、複数の受光素子１２０−１〜１２０−ｎが出力する撮像信号を増幅回路１７０−１〜１７０−ｎで増幅した後の信号レベルが等しくなるように設定される。
【０１３４】
【数６】
2014107300.tif 000008
一方、ベールの法則から、透過率は式（７）で表すことができる。ただし、αを光の吸収係数、ｘを厚さとする。
【０１３５】
【数７】
2014107300.tif 000009
従って、受光素子１２０−１〜１２０−ｎの厚さがｄのとき、透過率Ｔは式（８）で表すことができる。
【０１３６】
【数８】
2014107300.tif 000010
図８は、実施例５の撮像装置２５０を示す図である。
【０１３７】
実施例５の撮像装置２５０は焦点距離の異なる４つの動画像を同時に取得するモノクロカメラとする。撮像装置２５０は、４層の撮像素子１０１を積層した構成を有し、各撮像素子１０１はＣＭＯＳトランジスタを用いた駆動回路を含む。
【０１３８】
また、実施例５の撮像装置２５０を用いた撮像システム１００Ａは、図３に示す撮像装置１００の変わりに、図８に示す撮像装置２５０を用いたものである。
【０１３９】
撮像装置２５０は、透明基板１１０−１〜１１０−４、シリコンデバイス層２２０−１〜２２０−４、及び接合層２３０−１〜２３０−３を含む。
【０１４０】
シリコンデバイス層２２０−１〜２２０−４は、それぞれ、透明基板１１０−１〜１１０−４の表面に形成されている。シリコンデバイス層２２０−１〜２２０−４が表面に形成された４層の透明基板１１０−１〜１１０−４は、接合層２３０−１〜２３０−３によって接合されている。
【０１４１】
受光素子１２０−１〜１２０−４と駆動回路１３０−１〜１３０−４は、シリコンデバイス層２２０−１〜２２０−４の内部に形成されている。
【０１４２】
撮像素子１０１は、厚さ０．３μｍのｐ型デバイス層と厚さ９９９．７μｍの透明基板を持つＳＯＱ基板を用いて作製する。各層の受光素子１２０−１〜１２０−４の厚さは全て同じである。受光素子部にイオン注入によりフォトダイオードを形成した。また駆動回路１３０−１〜１３０−４として、リセット回路、アンプ、信号読み出しのトランジスタを形成した。
【０１４３】
受光素子１２０−１〜１２０−４の周囲には、読み出し用の回路やノイズ低減回路、アナログデジタル変換回路を設けてもよい。
【０１４４】
４層の撮像素子１０１を接合層２３０−１〜２３０−３としてのベンゾシクロブテンを介して（厚さは無視できる程度に薄い）積層して撮像装置２５０を作製した。
【０１４５】
可視光の中心波長を５３０ｎｍとし、その波長におけるシリコンの吸収係数を１×１０４ｃｍ-１とした場合、各層の撮像素子１０１における透過率は７４．１％である。すなわち、平行光の照射強度をＸとしたとき、１層目の撮像素子１０１における吸収光量はＸ−０．７４１Ｘ＝０．２５９Ｘ、２層目の撮像素子１０１における吸収光量は０．７４１Ｘ−（０．７４１）２Ｘ＝０．１９２Ｘ、３層目の撮像素子１０１における吸収光量は（０．７４１）２Ｘ−（０．７４１）３Ｘ＝０．１４２Ｘ、４層目の撮像素子１０１における吸収光量は（０．７４１）３Ｘ−（０．７４１）４Ｘ＝０．１０５Ｘとなる。
【０１４６】
このため、各撮像素子１０１の出力に、吸収光量の係数の逆数である増幅率がそれぞれ３．８６、５．２１、７．０４、９．５２倍の増幅回路１７０−１〜１７０−４を接続し、出力信号を画像処理装置１８０に入力した。また増幅回路１７０−１〜１７０−４は、それぞれの撮像素子１０１の上に設けても構わない。
【０１４７】
焦点深度の浅いレンズを用いて撮影した４枚の画像に対し、各画素における局所的な空間周波数分析を行い、画素内で最も高い周波数を有する層を合焦位置とした。これを用いて各画素に焦点距離の情報を持たせることができた。この情報を元に、インテグラル立体テレビに適した画像を合成し、レンズアレイを通すことにより、立体映像を見ることができる。
【０１４８】
焦点深度の浅いレンズ１５０（図２参照）を用いて撮影することによってシリコンデバイス層２２０−１〜２２０−４から得た４枚の画像に対し、各画素における局所的な空間周波数分析を行い、画素内で最も高い周波数を有する層を合焦位置とした。これを用いて各画素に焦点距離の情報を持たせることができた。
【０１４９】
これを用いて各画素に焦点距離の情報を持たせることができた。この情報を元に、インテグラル立体テレビに適した画像を合成し、レンズアレイを通すことにより、立体映像を見ることができる。
【０１５０】
また、実施例５の撮像装置２５０、及び、撮像装置２５０を用いた撮像システム１００Ａは、撮影機材の複雑化を防いで小型化を図ることができる。
【０１５１】
以上、本発明の例示的な実施の形態の撮像装置、及び、撮像システムについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【０１５２】
１００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０  撮像装置
１０１  撮像素子
１１０−１〜１１０−ｎ  透明基板
１２０−１〜１２０−ｎ  受光素子
１３０−１〜１３０−ｎ  駆動回路
１４０−１〜１４０−（ｎ−１）  接合層
１００Ａ、２４０Ａ  撮像システム
１７０−１〜１７０−ｎ  増幅回路
１８０  画像処理装置
１９０  表示装置
【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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