(57)【要約】  マルチバンドの撮像素子を提供する。第１光電変換素子と、第２光電変換素子と、第１光電変換素子に対応して設けられ、第１間隔を空けて互いに対向する反射面を有する固定ミラー及び第１移動ミラーと、第２光電変換素子に対応して設けられ、第２間隔を空けて互いに対向する反射面を有する、固定ミラー及び、第１移動ミラーに連結する第２移動ミラーと、固定ミラーに対して、第１移動ミラーおよび第２移動ミラーを相対移動させる駆動部材とを備える撮像素子を提供する。
2018221516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光電変換素子と、
前記第１光電変換素子に隣接する第２光電変換素子と、
前記第１光電変換素子に対応して設けられ、第１間隔を空けて互いに対向する反射面を有する固定ミラー及び第１移動ミラーと、
前記第２光電変換素子に対応して設けられ、第２間隔を空けて互いに対向する反射面を有する、前記固定ミラー及び、前記第１移動ミラーに連結する第２移動ミラーと、
前記固定ミラーに対して、前記第１移動ミラーおよび前記第２移動ミラーを相対移動させる駆動部材と
を備え、
前記駆動部材は、前記第１移動ミラーおよび前記第２移動ミラーの移動後の前記第１間隔が、移動前の前記第２間隔とは異なる間隔になるように前記第１移動ミラーおよび前記第２移動ミラーを移動させる撮像素子。
【請求項２】
前記駆動部材は、駆動電圧が印加されるか否かに基づいて前記第１移動ミラーおよび前記第２移動ミラーを２段階の位置に位置付けさせ、
前記第１移動ミラーおよび前記第２移動ミラーは、前記２段階の位置における前記第１間隔および前記第２間隔の全ての間隔が異なるように、それぞれ前記２段階の位置が設定される
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記駆動部材は、前記固定ミラーと、前記第１移動ミラーおよび前記第２移動ミラーの少なくとも一方との間に設けられたピラー状のＭＥＭＳ素子である
請求項１又は２に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記駆動部材は、前記第１移動ミラーを支持する第１ＭＥＭＳ素子と、前記第２移動ミラーを支持する第２ＭＥＭＳ素子とを備え、
前記第１ＭＥＭＳ素子の高さは、同一の駆動電圧が印加された状態において、前記第２ＭＥＭＳ素子の高さと同じである
請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記駆動部材は、前記第１移動ミラーを支持する第１ＭＥＭＳ素子と、前記第２移動ミラーを支持する第２ＭＥＭＳ素子とを備え、
前記第１ＭＥＭＳ素子の高さは、同一の駆動電圧が印加された状態において、前記第２ＭＥＭＳ素子の高さと異なる
請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項６】
前記第１光電変換素子または前記第２光電変換素子に隣接する第３光電変換素子と、
前記第３光電変換素子に対応して設けられ、第３間隔を空けて互いに対向する反射面を有する、前記固定ミラー及び、前記第１移動ミラーまたは前記第２移動ミラーに連結する第３移動ミラーと
を備え、
前記第１移動ミラー、前記第２移動ミラーおよび前記第３移動ミラーが移動する前において、前記第１間隔と前記第２間隔との差分と、前記第２間隔と前記第３間隔との差分が均等である
請求項１から５のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項７】
前記第１光電変換素子または前記第２光電変換素子に隣接する第３光電変換素子と、
前記第３光電変換素子に対応して設けられ、第３間隔を空けて互いに対向する反射面を有する、前記固定ミラー及び、前記第１移動ミラーまたは前記第２移動ミラーに連結する第３移動ミラーと
を備え、
前記第１移動ミラー、前記第２移動ミラーおよび前記第３移動ミラーが移動する前において、前記第１間隔と前記第２間隔との差分と、前記第２間隔と前記第３間隔との差分が不均一である
請求項１から５のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項８】
前記第１光電変換素子と前記第２光電変換素子を含む複数の光電変換素子と、
前記複数の光電変換素子に対応して設けられ、前記光電変換素子ごとに異なる間隔を空けて互いに対向する反射面を有する、前記固定ミラーと、前記第１移動ミラー及び前記第２移動ミラーを含む複数の移動ミラーとを備え、
前記複数の光電変換素子は、平面状に配列され、
前記固定ミラーと前記複数の移動ミラーとで構成される複数のフィルタは、前記複数の光電変換素子に対応して、平面状のマルチバンドユニットを形成し、
前記複数のフィルタは、前記マルチバンドユニットにおいて不規則な配列で設けられる
請求項１から７のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の撮像素子と、
前記第１移動ミラーおよび前記第２移動ミラーを移動させるか否かの切り替え情報を受け付ける受付部と、
前記切り替え情報に基づいて前記駆動部材に前記第１移動ミラーおよび前記第２移動ミラーの駆動を指示する指示部と
を備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＥＭＳ型のバンドパスフィルタを有する撮像素子において、対向するミラー同士の間隔を変更することにより分光波長を掃引し、マルチバンド画像を取得することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１  特開２０１０−１０２１５０号公報【０００３】
しかしながら、従来の撮像装置では、複数のバンドで分光する場合、分光するバンドの数だけミラー同士の間隔を変更しなければならない。
【一般的開示】
【０００４】
本発明の第１の態様における撮像素子は、第１光電変換素子と、第１光電変換素子に隣接する第２光電変換素子と、第１光電変換素子に対応して設けられ、第１間隔を空けて互いに対向する反射面を有する固定ミラー及び第１移動ミラーと、第２光電変換素子に対応して設けられ、第２間隔を空けて互いに対向する反射面を有する、固定ミラー及び、第１移動ミラーに連結する第２移動ミラーと、固定ミラーに対して、第１移動ミラーおよび第２移動ミラーを相対移動させる駆動部材とを備える撮像素子を提供する。また、駆動部材は、第１移動ミラーおよび第２移動ミラーの移動後の第１間隔が、移動前の第２間隔とは異なる間隔になるように第１移動ミラーおよび第２移動ミラーを移動させてよい。
【０００５】
本発明の第２の態様における撮像装置は、第１の態様における撮像素子と、第１移動ミラーおよび第２移動ミラーを移動させるか否かの切り替え情報を受け付ける受付部と、切り替え情報に基づいて駆動部材に第１移動ミラーおよび第２移動ミラーの駆動を指示する指示部とを備える撮像装置を提供する。
【０００６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。
【図２】実施例１に係る撮像素子１００の駆動前後の構成の一例を示す。
【図３】実施例２に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。
【図４】実施例３に係る撮像素子１００の上面図の一例を示す。
【図５】実施例４に係る撮像素子１００の上面図の一例を示す。
【図６】撮像素子１００が構成するマルチバンドの一例を示す。
【図７】撮像素子１００が構成するマルチバンドの一例を示す。
【図８】撮像素子１００が構成するマルチバンドの一例を示す。
【図９】撮像装置２００の構成の概要を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
［実施例１］
図１は、実施例１に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。本例の撮像素子１００は、基板１０上に形成された複数のマルチバンドユニット５０を備える。図１では、撮像素子１００が備える２つのマルチバンドユニット５０ａおよびマルチバンドユニット５０ｂを例に説明する。本例では、１ユニットバンドが４バンドの場合について説明する。１ユニットバンドとは、マルチバンドユニット５０に含まれるバンドの数を指す。また、本例では、マルチバンドユニット５０のフィルタが横一列に配列された場合について示すが、後述の通り、マルチバンドユニット５０のフィルタが格子状に配列されてもよい。
【００１０】
基板１０は、複数の光電変換素子を有する。光電変換素子は、マルチバンドユニット５０のフィルタを透過した光を受光する。図１では、光電変換素子１１ａ〜光電変換素子１４ａおよび光電変換素子１１ｂ〜光電変換素子１４ｂの８つの光電変換素子が図示されている。ここで、光電変換素子１１ａ〜光電変換素子１４ａは、それぞれの光電変換素子が互いに隣り合うように位置している。また、光電変換素子１１ｂ〜光電変換素子１４ｂも、それぞれの光電変換素子が互いに隣り合うように位置している。なお、光電変換素子どうしが互いに隣り合うとは、その間に読出し回路等を挟んでもよく、光電変換素子どうしが接している必要はない。マルチバンドユニット５０において、光電変換素子毎に異なるバンドの光が入射されるのが好ましい。これにより、マルチバンドユニット５０毎にマルチバンドの情報が得られる。
【００１１】
マルチバンドユニット５０は、複数のフィルタを備える。例えば、マルチバンドユニット５０ａは、フィルタ４１ａと、フィルタ４２ａと、フィルタ４３ａと、フィルタ４４ａとの４つのフィルタを備える。また、マルチバンドユニット５０ｂは、フィルタ４１ｂと、フィルタ４２ｂと、フィルタ４３ｂと、フィルタ４４ｂとの４つのフィルタを備える。本明細書において、マルチバンドユニット５０のそれぞれが有する４つのフィルタをまとめて、フィルタ４１〜フィルタ４４と称する。なお、マルチバンドユニット５０が有するフィルタの個数は、マルチバンドユニット５０が有する光電変換素子の個数に応じて変更されてよい。
【００１２】
フィルタ４１〜フィルタ４４は、固定ミラー２１と対向する移動ミラー３１〜移動ミラー３４をそれぞれ有する。固定ミラー２１は、フィルタ４１〜フィルタ４４で共有されてよく、平面形状を有してよい。移動ミラー３１〜移動ミラー３４は、互いに連結した部材でよく、ミラーごとに段差が生じる階段形状を有してよい。フィルタ４１〜フィルタ４４は、固定ミラー２１と、固定ミラー２１に対向する移動ミラー３１〜移動ミラー３４との間隔に応じた波長帯域の光を透過させる。本例のフィルタ４１〜フィルタ４４は、移動ミラー３１〜移動ミラー３４のそれぞれの固定ミラー２１との間隔が異なるので、駆動部材３５を駆動させなくてもフィルタの種類の数だけマルチバンドを構成している。マルチバンドユニット５０ａは、フィルタ４１ａ〜フィルタ４４ａを備え、マルチバンドユニット５０ｂは、フィルタ４１ｂ〜フィルタ４４ｂを備える。
【００１３】
フィルタ４１ａは、ともに半透明の固定ミラー２１ａおよび移動ミラー３１ａを有する。固定ミラー２１ａおよび移動ミラー３１ａは、光電変換素子１１ａに対応して設けられ、互いに対向する反射面を有する。フィルタ４１ａは、固定ミラー２１ａと移動ミラー３１ａとの間隔ｄ１に対応する波長帯域の光を透過させる。光電変換素子１１ａは、フィルタ４１ａを透過した光を受光する。
【００１４】
フィルタ４２ａは、固定ミラー２１ａおよび移動ミラー３２ａを有する。固定ミラー２１ａおよび移動ミラー３２ａは、光電変換素子１２ａに対応して設けられ、互いに対向する反射面を有する。また、フィルタ４２ａは、フィルタ４１ａと連結して設けられる。フィルタ４２ａは、固定ミラー２１ａと移動ミラー３２ａとの間隔ｄ２に対応する波長帯域の光を透過させる。光電変換素子１２ａは、フィルタ４２ａを透過した光を受光する。
【００１５】
フィルタ４３ａは、固定ミラー２１ａおよび移動ミラー３３ａを有する。固定ミラー２１ａおよび移動ミラー３３ａは、光電変換素子１３ａに対応して設けられ、互いに対向する反射面を有する。また、フィルタ４３ａは、フィルタ４２ａと連結して設けられる。フィルタ４３ａは、固定ミラー２１ａと移動ミラー３３ａとの間隔ｄ３に対応する波長帯域の光を透過させる。光電変換素子１３ａは、フィルタ４３ａを透過した光を受光する。
【００１６】
フィルタ４４ａは、固定ミラー２１ａおよび移動ミラー３４ａを有する。固定ミラー２１ａおよび移動ミラー３４ａは、光電変換素子１４ａに対応して設けられ、互いに対向する反射面を有する。また、フィルタ４４ａは、フィルタ４３ａと連結して設けられる。フィルタ４４ａは、固定ミラー２１ａと移動ミラー３４ａとの間隔ｄ４に対応する波長帯域の光を透過させる。光電変換素子１４ａは、フィルタ４４ａを透過した光を受光する。なお、間隔ｄ１〜間隔ｄ４は、互いに異なる間隔である。
【００１７】
駆動部材３５は、移動ミラー３１〜移動ミラー３４に連結して設けられ、連結した移動ミラー３１〜移動ミラー３４を移動させる。一例において、駆動部材３５は、移動ミラー３１ａおよび移動ミラー３４ａに連結されていれば、移動ミラー３２ａおよび移動ミラー３３ａに直接連結される必要はない。即ち、駆動部材３５は、移動ミラー３１ａおよび移動ミラー３４ａを介して間接的に移動ミラー３２ａおよび移動ミラー３３ａに連結されてよい。
【００１８】
本例の駆動部材３５は、固定ミラー２１と、移動ミラー３１〜移動ミラー３４の少なくとも１つとの間に設けられたＭＥＭＳ素子である。例えば、ＭＥＭＳ素子は、圧電効果による圧電素子（即ち、ピエゾ素子）と、静電力を用いた電圧駆動素子の少なくとも一方を含む。駆動部材３５は、移動ミラー３１〜移動ミラー３４を上下方向に移動させることにより、固定ミラー２１と移動ミラー３１〜移動ミラー３４との間隔を変更する。
【００１９】
例えば、マルチバンドユニット５０ａは、駆動部材３５ａおよび駆動部材３５ｂを備える。駆動部材３５ａが移動ミラー３１ａに連結され、駆動部材３５ｂが移動ミラー３４ａに連結される。また、駆動部材３５ａは、移動ミラー３１ａを支持し、駆動部材３５ｂは、移動ミラー３４ａを支持する。これにより、駆動部材３５ａおよび駆動部材３５ｂは、移動ミラー３１ａ〜移動ミラー３４ａの高さを変更する。駆動部材３５ａは、移動ミラー３１ａを支持するＭＥＭＳ素子の一例であり、駆動部材３５ｂは、移動ミラー３４ａを支持するＭＥＭＳ素子の一例である。
【００２０】
本例の駆動部材３５は、電圧駆動方式で動作し、駆動電圧の印加により駆動部材３５の高さＤが変化する。また、本例の駆動部材３５は、予め定められた駆動電圧Ｖ１が印加されている。一例において、駆動電圧Ｖ１は０であり、駆動部材３５には電圧が印加されていない。なお、本例の駆動部材３５は、同一の駆動電圧Ｖ１が印加された状態において、いずれも等しい高さＤを有する。
【００２１】
フィルタ４１〜フィルタ４４は、隣接するフィルタの移動ミラー同士の間隔の差分が均等となるように設けられる。即ち、間隔ｄ１と間隔ｄ２との差分と、間隔ｄ２と間隔ｄ３との差分と、間隔ｄ３と間隔ｄ４との差分とがそれぞれ等しくなる。これにより、マルチバンドのピークが均等に配置される。但し、フィルタ４１〜フィルタ４４が有する移動ミラー同士の間隔は均等でなくてもよい。
【００２２】
本例のマルチバンドユニット５０ｂは、マルチバンドユニット５０ａと同一の構造を有する。即ち、マルチバンドユニット５０ｂは、フィルタ４１ｂ〜フィルタ４４ｂにおいて、固定ミラー２１ｂと、移動ミラー３１ｂ〜移動ミラー３４ｂとの間隔がマルチバンドユニット５０ａの間隔ｄ１〜ｄ４と等しい。また、移動ミラー３４ｂに連結された駆動部材３５ｃが、同一の駆動電圧Ｖ１が印加された状態で、駆動部材３５ａおよび駆動部材３５ｂと同一の高さＤを有してよい。但し、マルチバンドユニット５０ｂの構造は、マルチバンドユニット５０ａの構造と異なっていてもよい。
【００２３】
ここで、撮像素子１００の製造方法の一例について説明する。固定ミラー２１を成膜した後、半導体プロセスにてレジストを固定ミラー２１上にコートする。そして、駆動部材３５のパターンに沿ってレジストを露光現像し、駆動部材３５を設ける。例えば、フィルム上に駆動部材３５の材料が設けられた後に、フィルムを剥がして、駆動部材３５となる部分のみが転写される。駆動部材３５の両端には、固定ミラーおよび移動ミラーに接続される電極が設けられる。
【００２４】
その後、移動ミラーを形成するために、階段状のレジストを形成する。階段状のレジストは、移動ミラーを形成した後に、エッチングによって除去される犠牲層である。例えば、フィルタ４１ａ〜４４ａに対応する領域にレジストを塗布し、フィルタ４１ａの領域を露光することで、フィルタ４１ａの領域に段差のあるレジストをパターニングする。パターニングされたレジストの上にレジストをさらに塗布し、フィルタ４１ａおよびフィルタ４２ａの領域を露光することで、フィルタ４１ａおよびフィルタ４２ａの領域に段差を有するレジストを形成する。このように、レジストの塗布と露光を繰り返すことにより、階段状のレジストを形成する。そして、階段状のレジストの上に移動ミラーを成膜することにより、階段状の移動ミラーが形成される。
【００２５】
なお、固定ミラー２１および移動ミラー３１は、一例として、ＳｉＮ等の高屈折率層とＳｉＯ２等の低屈折率層を積層させた多層膜で形成される。また、固定ミラー２１および移動ミラーは、金、銀、アルミニウム等の金属膜で形成されてよい。例えば、固定ミラー２１および移動ミラーは、スパッタ法、イオンビームスパッタ法などにより、形成されてよい。
【００２６】
そして、固定ミラー２１および移動ミラー３１が形成された後に、移動ミラーおよび駆動部材３５を形成するために用いたレジストを犠牲層エッチングプロセスにて完全に除去してよい。これにより、間隔ｄ１〜間隔ｄ４の空間が形成される。また、ミラーの中心付近に微細な穴（即ち、エッチングホール）を設けることにより、犠牲層をエッチングしてよい。エッチングホールの直径は、光学的に影響しないλ／１０以下であることが好ましい。
【００２７】
図２は、実施例１に係る撮像素子１００の駆動前後の構成の一例を示す。同図は、撮像素子１００が有する駆動部材３５に駆動電圧Ｖ１が印加された場合と駆動電圧Ｖ２が印加された場合の状態の変化を示している。
【００２８】
駆動部材３５は、印加された駆動電圧に応じて高さが変化する。一例において、駆動部材３５は、駆動電圧が印加されるか否かに基づいて、移動ミラー３１〜移動ミラー３４を２段階の位置に位置付ける。例えば、駆動部材３５は、駆動電圧Ｖ１が印加された場合に高さＤとなり、駆動電圧Ｖ２が印加された場合に高さＤと異なる高さＤ'となる。これにより、駆動部材３５は、移動ミラー３１〜移動ミラー３４の位置を制御する。
【００２９】
一例において、駆動電圧Ｖ１は、駆動電圧Ｖ２よりも大きい。駆動部材３５は、駆動電圧Ｖ１よりも大きな駆動電圧Ｖ２が印加されることにより、駆動電圧Ｖ１が印加されている状態よりも高くなる。即ち、駆動電圧Ｖ２が印加された状態における駆動部材３５の高さＤ'は、駆動電圧Ｖ１が印加された状態における駆動部材３５の高さＤよりも大きい。なお、駆動電圧Ｖ１が０の場合、撮像素子１００は、駆動部材３５に印加する駆動電圧のオンオフによって、マルチバンドユニット５０を駆動する。
【００３０】
移動ミラー３１〜移動ミラー３４は、移動前の間隔ｄ１〜ｄ４と、移動後の間隔ｄ１'〜ｄ４'の全ての間隔が異なるように、それぞれ２段階の位置が設定されるのが好ましい。例えば、撮像素子１００の駆動後の間隔ｄ１'が、撮像素子１００の駆動前の間隔ｄ１〜ｄ４とは異なる間隔になるように移動ミラー３１〜移動ミラー３４を移動させることが好ましい。これにより、間隔ｄ１〜ｄ４および間隔ｄ１'〜ｄ４'の８つに対応する波長帯域の光が透過される。よって、撮像素子１００は、８つのバンドの光を検出できる。なお、撮像素子１００の駆動後の間隔ｄ１'が、少なくとも撮像素子１００の駆動前の間隔ｄ２とは異なる間隔になるように移動ミラー３１〜移動ミラー３４を移動させればよい。これにより、少なくともフィルタ４１とフィルタ４２によって間隔ｄ１、ｄ２および間隔ｄ１'、ｄ２'の４つに対応する波長帯域の光が透過される。
【００３１】
なお、本例の撮像素子１００は、駆動電圧Ｖ１と駆動電圧Ｖ２の２つの駆動電圧を駆動部材３５に印加するが、３以上の異なる駆動電圧を駆動部材３５に印加してもよい。これにより、より多くのバンドを含む画像が得られる。但し、同時性の観点からは、２つの駆動電圧でマルチバンドユニット５０を駆動させることが好ましい。さらに、ＭＥＭＳ素子を駆動させるにあたって、連続する駆動電圧のなかの任意の駆動電圧で駆動させようとすると、駆動電圧にばらつきが生じる場合がある。この場合、移動ミラーの位置が安定せず、光を透過させる波長帯域の変動につながる。しかし、ＭＥＭＳ素子をオンオフの２つの駆動電圧で駆動させれば、駆動電圧が安定するので、光を透過させる波長帯域の精度を高めることができる。本例のマルチバンドユニット５０は、駆動電圧を印加しない状態でもミラー間の間隔が異なるフィルタに対応する複数の波長帯域の光を検出できるので、駆動電圧をオンオフの２段階としても、フィルタの数の倍の波長帯域の光を精度よく検出できる。
【００３２】
撮像素子１００は、マルチバンドユニット５０を駆動部材３５によって駆動することにより、駆動前後のマルチバンドユニット５０の位置に応じたマルチバンド画像を取得する。これにより、撮像素子１００は、シングルバンドのユニットを駆動させる場合に比べて短時間でマルチバンド画像を取得できる。よって、マルチバンド画像の高速撮影が実現する。また、マルチバンドユニット５０内では、同時性を損なうことなくマルチバンド画像を取得できる。
【００３３】
［実施例２］
図３は、実施例２に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。本例の撮像素子１００は、固定ミラー２１と移動ミラー３１〜移動ミラー３４の間隔が異なるマルチバンドユニット５０ａおよびマルチバンドユニット５０ｂを備える。本例では、実施例１に係る撮像素子１００と相違する点について特に説明する。
【００３４】
マルチバンドユニット５０ａにおける間隔ｄ１〜ｄ４は、マルチバンドユニット５０ｂにおける間隔ｄ５〜ｄ８と異なる。一方、マルチバンドユニット５０ａおよびマルチバンドユニット５０ｂには、高さＤが共通の駆動部材３５ａ〜駆動部材３５ｃが設けられている。これにより、本例の撮像素子１００は、駆動部材３５に印加される駆動電圧が同一の場合であっても、より多くのバンドの光を検出できる。また、マルチバンドユニット５０ａにおける間隔ｄ１〜ｄ４同士の間隔の差分と、マルチバンドユニット５０ｂにおける間隔ｄ５〜ｄ８同士の間隔の差分とをバンド毎に自由に設定できる。したがって、本例の撮像素子１００は、必要なバンドの情報を選択的に取得しやすくなる。
【００３５】
一例において、マルチバンドユニット５０ａではバンドの密度を高くして、マルチバンドユニット５０ｂではバンドの密度を低くする。また、マルチバンドユニット５０ａにおける間隔ｄ１〜ｄ４を可視光領域に対応させ、マルチバンドユニット５０ｂにおける間隔ｄ５〜ｄ８における間隔を赤外領域に対応させてもよい。これにより、可視光領域と赤外領域とでそれぞれ最適なマルチバンドのデータを取得しやすくなる。
【００３６】
移動ミラー３１〜移動ミラー３４は、実施例１に係る撮像素子１００とは異なり、マルチバンドユニット５０のバンドの間隔が不均一となるように構成される。例えば、移動ミラー３１ａ〜移動ミラー３４ａが移動する前において、間隔ｄ１と間隔ｄ２との差分と、間隔ｄ２と間隔ｄ３との差分と、間隔ｄ３と間隔ｄ４との差分が不均一である。このように、移動ミラー３１ａ〜移動ミラー３４ａは、マルチバンドユニット５０のバンドの間隔が均一となるように配置される必要がない。例えば、撮像素子１００は、比較的重要な波長帯域においてバンドの密度を濃くして、比較的重要でない波長帯域においてバンドの密度を薄くしてよい。これにより、撮像素子１００は、必要な波長帯域の光を効率的に検出できる。
【００３７】
［実施例３］
図４は、実施例３に係る撮像素子１００の上面図の一例を示す。破線で囲まれた領域は、マルチバンドユニット５０ａが形成された領域に対応する。マルチバンドユニット５０ａには、フィルタ４１ａ〜フィルタ４４ａが格子状に設けられる。但し、フィルタ４１ａ〜フィルタ４４ａが直列的又は他の形状となるように配置されてよい。
【００３８】
駆動部材３５は、格子状に設けられたフィルタ４１ａ〜フィルタ４４ａの間に設けられる。本例の駆動部材３５は、隣接するフィルタの間において共通に設けられるが、フィルタ毎に別個に設けられてもよい。駆動部材３５は、全てのフィルタに対して共通に設けられることにより、全てのフィルタを略同時に駆動できる。
【００３９】
複数の光電変換素子は、平面状に配列される。複数のフィルタ４１ａ〜フィルタ４４ａは、複数の光電変換素子に対応して、平面状のマルチバンドユニット５０ａを形成する。本例のフィルタ４１ａ〜フィルタ４４ａは、図示しない複数の光電変換素子に対応して平面状に配列される。複数のフィルタ４１ａ〜フィルタ４４ａは、マルチバンドユニット５０ａにおいて不規則に設けられてよい。即ち、複数のフィルタは、実施例１および２で示したように近いバンドを有するフィルタが隣接して配置される必要がなく、複数のフィルタがバンドの大小にかかわらず不規則に設けられてよい。
【００４０】
本例のマルチバンドユニット５０ａは、２×２のピッチで構成される。但し、マルチバンドユニット５０ａは、３×３ピッチであっても、４×４ピッチであってもよい。また、本例のマルチバンドユニット５０ａは、フィルタを正方形に配置しているが、長方形やＴ字型等の他の形状となるようにフィルタを配置してよい。
【００４１】
撮像素子１００は、バンドの異なる複数のフィルタを有することにより、波長帯域の異なる様々な情報を取得できる。例えば、撮像素子１００は、取得した情報をスペクトルの推定や、二次元画像からの液体の性質の判定に用いる。
【００４２】
［実施例４］
図５は、実施例４に係る撮像素子１００の上面図の一例を示す。本例の撮像素子１００は、ピラー状の駆動部材３５を有する点で実施例３に係る撮像素子１００と相違する。本例では、実施例３と相違する点について特に説明する。
【００４３】
駆動部材３５は、固定ミラー２１と、移動ミラー３１〜移動ミラー３４の少なくとも１つとの間に設けられたピラー状のＭＥＭＳ素子を有する。駆動部材３５がピラー状の複数のＭＥＭＳ素子を有することにより、フィルタ４１ａ〜フィルタ４４ａごとに移動ミラー３１ａ〜移動ミラー３４ａの高さＤを制御できる。複数の駆動部材３５は、隣接するフィルタで共有されてもよい。
【００４４】
複数の駆動部材３５は、同一の駆動電圧が印加された状態において、隣接するフィルタに応じて適宜異なる高さを有してよい。一例において、マルチバンドユニット５０の中心側とマルチバンドユニット５０の外周側とで、駆動部材３５の高さＤを異ならせてよい。例えば、マルチバンドユニット５０の中心側の駆動部材３５を低くして、マルチバンドユニット５０外周側の駆動部材３５を高くする。また、マルチバンドユニット５０の中心側の駆動部材３５を高くして、マルチバンドユニット５０外周側の駆動部材３５を低くしてもよい。
【００４５】
ここで、分光フィルタはそれぞれ角度依存性があり、移動ミラーに対して斜めに光が入射すると、透過する光の波長帯域が所望の波長帯域とは異なる場合がある。また、異なるメインレンズ（例えば、レンズを交換する場合）において、センサに入射する入射角度が光軸上と軸外とで異なる場合がある。これに対して、本例の撮像素子１００は、例えば、マルチバンドユニット５０外周側の駆動部材３５を高くすることにより、軸外でのセンサの位置（即ち、マルチバンドユニット５０外周側）において、フィルタの角度を可変して入射光依存性を低減できる。なお、撮像素子１００は、入射光の角度に応じて、マルチバンドユニット５０の高さをそれぞれ異なる高さに調整してよい。これにより、撮像素子１００は、個々のフィルタに対して入射角度を垂直入射に近づけるように調整できる。
【００４６】
なお、本例の変形例として、撮像素子１００は、フィルタ４１ａ〜フィルタ４４ａが互いに独立して設けられてもよい。この場合、ピラー状の駆動部材３５は、隣接する分光フィルタを独立して支持するように、各行または各列において２つずつ並んで配置される。撮像素子１００は、それぞれの駆動部材３５に独立した駆動電圧を印加することで、フィルタ４１ａ〜フィルタ４４と移動ミラー３１ａ〜移動ミラー３４ａとのそれぞれの高さＤを独立して変更することができる。
【００４７】
図６は、撮像素子１００が構成するマルチバンドの一例を示す。本例では、撮像素子１００が有するマルチバンドユニット５０ａ〜マルチバンドユニット５０ｃにより形成されるバンドについて説明する。本例のマルチバンドユニット５０ａ〜マルチバンドユニット５０ｃは、それぞれ１バンド当たり１００ｎｍのピッチを有する。
【００４８】
マルチバンドユニット５０ａは、ｂ１〜ｂ４の４つのピークからなるマルチバンドを形成する。マルチバンドユニット５０ａのマルチバンドは、４００ｎｍ、４２５ｎｍ、４５０ｎｍ、４７５ｎｍの４つのピークを含む。マルチバンドユニット５０ｂは、ｂ５〜ｂ８の４つのピークからなるマルチバンドを形成する。マルチバンドユニット５０ｂのマルチバンドは、５００ｎｍ、５２５ｎｍ、５５０ｎｍ、５７５ｎｍの４つのピークを含む。マルチバンドユニット５０ｃは、ｂ９〜ｂ１２の４つのピークからなるマルチバンドを形成する。マルチバンドユニット５０ｃのマルチバンドは、６００ｎｍ、６２５ｎｍ、６５０ｎｍ、６７５ｎｍの４つのピークを含む。
【００４９】
本例の撮像素子１００は、４つのバンドを含む３つのマルチバンドユニット５０ａ〜マルチバンドユニット５０ｃを備える。即ち、撮像素子１００は、マルチバンドユニット５０の駆動前において、１２個のバンドを有する。即ち、本例の撮像素子１００は、１２個のバンドからなるマルチバンド画像を同時に取得できる。このように、複数のバンドを含むマルチバンドユニット５０を複数設けることにより、マルチバンド画像の同時性が向上する。
【００５０】
図７は、撮像素子１００が構成するマルチバンドの一例を示す。本例では、撮像素子１００が有するマルチバンドユニット５０ａ〜マルチバンドユニット５０ｃにより形成されるバンドについて説明する。本例のマルチバンドユニット５０ａ〜マルチバンドユニット５０ｃは、１バンド当たり１００ｎｍのピッチを有する。
【００５１】
実線は、マルチバンドユニット５０ａのバンド特性を示す。一点鎖線は、マルチバンドユニット５０ｂのバンド特性を示す。二点鎖線は、マルチバンドユニット５０ｃのバンド特性を示す。即ち、マルチバンドユニット５０ａ〜マルチバンドユニット５０ｃの各バンドは、図６のマルチバンドと同一である。
【００５２】
本例の撮像素子１００は、マルチバンドユニット５０ａ〜マルチバンドユニット５０ｃを駆動させることにより、半バンド（即ち、１２．５ｎｍ）だけ高い波長側にバンドをずらす。これにより、マルチバンドユニット５０ａ〜マルチバンドユニット５０ｃのバンド特性は、破線で示されたバンド特性に変更される。撮像素子１００は、複数のマルチバンドユニット５０ａ〜マルチバンドユニット５０ｃを駆動させることにより、さらに異なる１２個のバンドが得られる。これにより、撮像素子１００は、２４個のバンドを含むマルチバンド画像を高速に取得できる。このように撮像素子１００は、マルチバンドを構成するマルチバンドユニット５０と、マルチバンドユニット５０を駆動させる駆動部材３５を有することにより、マルチバンド可変センサを実現する。
【００５３】
以上の通り、撮像素子１００は、隣接するバンド間分の半ピッチに対応して、移動ミラーを移動させることにより、２倍のバンドからなるマルチバンド画像を取得できる。特に、撮像素子１００は、移動後のバンドが他のバンドと重複しなければ、半ピッチに限られず、１／３ピッチや２／３ピッチに対応する距離だけマルチバンドユニット５０が駆動されてよい。
【００５４】
図８は、撮像素子１００が構成するマルチバンドの一例を示す。本例では、撮像素子１００が有するマルチバンドユニット５０により形成されるバンドについて説明する。
【００５５】
マルチバンドユニット５０は、ｂ１〜ｂ４の４つのピークからなるマルチバンドを形成する。マルチバンドユニット５０のマルチバンドは、４００ｎｍ、４７０ｎｍ、５３０ｎｍ、６００ｎｍの４つのピークを含む。即ち、マルチバンドユニット５０は、駆動前において、可視光領域のマルチバンドを有する。撮像素子１００は、マルチバンドユニット５０を駆動させることにより、６００ｎｍだけ高い波長側にバンドをずらす。これにより、撮像素子１００は、可視光領域におけるバンドｂ１（４００ｎｍ）、バンドｂ２（４７０ｎｍ）、バンドｂ３（５３０ｎｍ）、バンドｂ４（６００ｎｍ）をそれぞれ、赤外光領域におけるバンドｂ５（１０００ｎｍ）、バンドｂ６（１０７０ｎｍ）、バンドｂ７（１１３０ｎｍ）、バンドｂ８（１２００ｎｍ）に変換する。
【００５６】
本例の撮像素子１００は、マルチバンドユニット５０を駆動させることにより、可視光領域および赤外光領域の両方のマルチバンドの情報を取得する。撮像素子１００は、マルチバンドユニット５０を一度駆動するだけで、可視光領域および赤外光領域の両方のマルチバンドの情報を取得するので、可視光領域および赤外光領域のマルチバンド画像を高速に取得できる。
【００５７】
図９は、撮像装置２００の構成の概要を示す。本例の撮像装置２００は、撮像素子１００と、受付部１１０と、指示部１２０とを備える。撮像素子１００は、予め定められたタイミングで撮像素子１００に入射された光を受光する。
【００５８】
受付部１１０は、移動ミラーを移動させるか否かの切り替え情報を受け付ける。例えば、受付部１１０は、撮像装置２００がカメラである場合、カメラの操作ボタンである。受付部１１０は、切り替え情報に応じてマルチバンドユニット５０を駆動させるか否かを切り替える。例えば、切り替え情報には、撮像素子１００のユーザーからの入力が含まれる。また、切り替え情報には、被写体の画像認識による自動切り替えが含まれてもよい。さらに、受付部１１０は、撮像装置２００の撮影開始後予め定められた期間後に自動でマルチバンドユニット５０を駆動させてもよい。この場合、マルチバンドユニット５０の駆動前後のマルチバンド画像が自動で取得される。
【００５９】
指示部１２０は、受付部１１０が受け付けた切り替え情報に応じた信号を、撮像素子１００に入力する。例えば、指示部１２０は、受付部１１０からの切り替え情報に応じたタイミングで駆動部材３５に駆動電圧を印加して、マルチバンドユニット５０の駆動を指示する。これにより、撮像素子１００は、駆動前と異なるバンドのマルチバンド画像を取得する。
【００６０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
【００６１】
請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６２】
１０・・・基板、１１・・・光電変換素子、１２・・・光電変換素子、１３・・・光電変換素子、１４・・・光電変換素子、２１・・・固定ミラー、３１・・・移動ミラー、３２・・・移動ミラー、３３・・・移動ミラー、３４・・・移動ミラー、３５・・・駆動部材、４１・・・フィルタ、４２・・・フィルタ、４３・・・フィルタ、４４・・・フィルタ、５０・・・マルチバンドユニット、１００・・・撮像素子、１１０・・・受付部、１２０・・・指示部、２００・・・撮像装置
【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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【図９】
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【国際調査報告】
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