(57)【要約】【課題】容易に撮像波長帯域を切り替え可能な撮像装置の撮像方法を提供する。【解決手段】動作モードとして、第１撮像波長帯域で撮像する第１モードと、第１撮像波長帯域と異なる撮像波長帯域で撮像する第２モードとを切り替え可能な撮像装置１１０の制御方法であって、動作モードが第１モードである場合に、第１モード及び第２モードで得られた情報に基づき、環境光に近赤外光が含まれるかを判定し、環境光に近赤外光が含まれる場合には第１モードを継続し、環境光に近赤外光が含まれない場合には動作モードを第２モードに切り替え、動作モードが第２モードである場合に、第１モード及び第２モードで得られた情報に基づき、環境光に近赤外光が含まれるかを判定し、環境光に近赤外光が含まれる場合には動作モードを第１モードに切り替え、環境光に近赤外光が含まれない場合には第２モードを継続する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作モードとして、第１撮像波長帯域で撮像する第１モードと、前記第１撮像波長帯域と異なる第２撮像波長帯域で撮像する第２モードとを切り替え可能な撮像装置の制御方法であって、
前記動作モードが前記第１モードである場合に、前記第１モード及び前記第２モードで得られた情報に基づき、環境光に近赤外光が含まれるかを判定し、環境光に近赤外光が含まれる場合には前記第１モードを継続し、環境光に近赤外光が含まれない場合には前記動作モードを前記第２モードに切り替え、
前記動作モードが前記第２モードである場合に、前記第１モード及び前記第２モードで得られた情報に基づき、環境光に近赤外光が含まれるかを判定し、環境光に近赤外光が含まれる場合には前記動作モードを前記第１モードに切り替え、環境光に近赤外光が含まれない場合には前記第２モードを継続する、
撮像装置の制御方法。
【請求項２】
前記第１撮像波長帯域は可視光領域であり、前記第２撮像波長帯域は可視光領域及び近赤外領域である、
請求項１に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項３】
前記撮像装置は、
互いに対向する画素電極及び対向電極と、前記画素電極と前記対向電極とに挟まれた光電変換層とを備える光電変換部と、
前記画素電極と前記対向電極との間に第１電圧と、前記第１電圧とは異なる第２電圧とを選択的に印加する電圧供給回路とを備え、
前記電圧供給回路が、前記画素電極と前記対向電極との間に前記第１電圧を印加することにより前記動作モードが前記第１モードに切り替えられ、前記電圧供給回路が、前記画素電極と前記対向電極との間に前記第２電圧を印加することにより前記動作モードが前記第２モードに切り替えられる
請求項１又は２に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項４】
前記環境光に近赤外光が含まれるかの判定は、太陽光下であるか否かの判定である
請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項５】
前記環境光に近赤外光が含まれるかの判定は、複数フレームに１回実施される
請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項６】
前記環境光に近赤外光が含まれるかの判定は、前記第１モードで得られた信号と前記第２モードで得られた信号との比と、予め定められた閾値との比較により行われる
請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項７】
前記環境光に近赤外光が含まれるかの判定は、前記第１モードで得られた画像に含まれる複数の画素値の平均値と、前記第２モードで得られた画像に含まれる複数の画素値の平均値との比と、予め定められた閾値との比較により行われる
請求項６に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項８】
前記閾値は、前記第１モードの感度と、前記第２モードの感度との比である
請求項６又は７に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項９】
第１撮像波長帯域で撮像する第１モードと、前記第１撮像波長帯域と異なる第２撮像波長帯域で撮像する第２モードとを少なくとも有し、前記第１モードから前記第２モード、または前記第２モードから前記第１モードへの動作モードの切替えを行う撮像装置の制御方法であって、
前記第１モードの撮像で第１画像情報を取得し、
前記第２モードの撮像で第２画像情報を取得し、
前記第１画像情報と前記第２画像情報を比較し、
前記比較の結果に応じて、前記動作モードの維持、または前記動作モードの前記切替えを選択的に行う、
撮像装置の制御方法。
【請求項１０】
前記撮像装置は、撮像素子を備え、
前記第１モードでの前記撮像は、前記撮像素子を用いて行われ、
前記第２モードでの前記撮像は、同一の前記撮像素子を用いて行われる、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項１１】
動作モードとして、第１撮像波長帯域で撮像する第１モードと、前記第１撮像波長帯域と異なる第２撮像波長帯域で撮像する第２モードとに切り替え可能な撮像装置であって、
前記第１モード及び前記第２モードで得られた情報に基づき、環境光に近赤外光が含まれるかを判定する判定回路と、
前記判定回路により、環境光に近赤外光が含まれると判定された場合には前記動作モードを前記第１モードに切り替え、環境光に近赤外光が含まれないと判定された場合には前記動作モードを前記第２モードに切り替えるモード切替回路とを備える
撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、異なる２つの撮像モードを切り替え可能な撮像装置、及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セキュリティカメラ、及び安全運転支援の車載カメラ等の用途では、可視光に加えて、それよりも波長の長い近赤外又は赤外域の光にも感度を有する撮像装置が求められている。一方で、従来のセンサでは、可視画像への近赤外光による混色を抑制するため、赤外線カットフィルター（ＩＲカットフィルター）を配置して近赤外光を除去している。しかし、可視光に加えて近赤外光でも撮像を行う撮像装置では、ＩＲカットフィルターを用いると近赤外光での撮像ができなくなるため、ＩＲカットフィルターを用いることができない。このため、可視光と近赤外光を１つのセンサで取得するためには、それぞれの感度を制御できるセンサが望まれる。
【０００３】
このようなセンサを実現させる方法として、例えば下記の特許文献１及び特許文献２には、波長感度が異なる光電変換材料を積層させることで、電圧によって感度を制御するセンサが開示されている。特許文献３には印加電圧によって、フォトダイオードの分光感度を変更する撮像素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０２４５８１号
【特許文献２】特開２００８−２２７０９２号公報
【特許文献３】特開２００９−００５０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示の一態様は、容易に撮像波長帯域を切り替え可能な撮像装置の撮像方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る撮像装置の制御方法は、動作モードとして、第１撮像波長帯域で撮像する第１モードと、前記第１撮像波長帯域と異なる第２撮像波長帯域で撮像する第２モードとを切り替え可能な撮像装置の制御方法であって、前記動作モードが前記第１モードである場合に、前記第１モード及び前記第２モードで得られた情報に基づき、環境光に近赤外光が含まれるかを判定し、環境光に近赤外光が含まれる場合には前記第１モードを継続し、環境光に近赤外光が含まれない場合には前記動作モードを前記第２モードに切り替え、前記動作モードが前記第２モードである場合に、前記第１モード及び前記第２モードで得られた情報に基づき、環境光に近赤外光が含まれるかを判定し、環境光に近赤外光が含まれる場合には前記動作モードを前記第１モードに切り替え、環境光に近赤外光が含まれない場合には前記第２モードを継続する。
【０００７】
また、本開示の包括的または具体的な態様は、素子、デバイス、装置、システム、集積回路、方法またはコンピュータプログラムで実現されてもよい。また、包括的または具体的な態様は、素子、デバイス、装置、システム、集積回路、方法およびコンピュータプログラムの任意の組み合わせによって実現されてもよい。
【０００８】
また、開示された実施形態の追加的な効果および利点は、明細書および図面から明らかになる。効果および／または利点は、明細書および図面に開示の様々な実施形態または特徴によって個々に提供され、これらの１つ以上を得るために全てを必要とはしない。
【発明の効果】
【０００９】
本開示は、容易に撮像波長帯域を切り替え可能な撮像装置の撮像方法、又は撮像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態に係る撮像素子の例示的な回路構成を示す模式図である。
【図２】図２は、実施形態に係る撮像素子の例示的なデバイス構造を示す模式的な断面図である。
【図３】図３は、実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施形態に係る画素構成、及び各モードにおいて得られる信号を模式的に示す図である。
【図５】図５は、実施形態に係る撮像手法の例示的なアルゴリズムを示す図である。
【図６】図６は、実施の形態に係る撮像装置の例示的な動作を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態に係る撮像装置の例示的な動作の流れを示すフローチャート図である。
【図８】図８は、実施の形態に係る撮像装置の例示的な動作を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態に係る各モードにおける感度特性を示すグラフである。
【図１０】図１０は、実施の形態に係る判定結果と選択される動作モードとを示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
特許文献１及び特許文献２には、撮像波長帯域及び撮像感度を切り替える撮像方法に関しては記載されていない。また、特許文献３には、別途設けられた輝度計の出力に応じて自動的に切り替えることが開示されているが、この場合、輝度計が必要となるという課題がある。そこで本開示は、容易に撮像波長帯域を切り替え可能な撮像装置の撮像方法、又は撮像装置を提供すべく、鋭意研究した。
【００１２】
本開示の一態様に係る撮像装置の制御方法は、動作モードとして、第１撮像波長帯域で撮像する第１モードと、前記第１撮像波長帯域と異なる第２撮像波長帯域で撮像する第２モードとを切り替え可能な撮像装置の制御方法であって、前記動作モードが前記第１モードである場合に、前記第１モード及び前記第２モードで得られた情報に基づき、環境光に近赤外光が含まれるかを判定し、環境光に近赤外光が含まれる場合には前記第１モードを継続し、環境光に近赤外光が含まれない場合には前記動作モードを前記第２モードに切り替え、前記動作モードが前記第２モードである場合に、前記第１モード及び前記第２モードで得られた情報に基づき、環境光に近赤外光が含まれるかを判定し、環境光に近赤外光が含まれる場合には前記動作モードを前記第１モードに切り替え、環境光に近赤外光が含まれない場合には前記第２モードを継続する。
【００１３】
これによれば、当該制御方法は、第１モード及び第２モードで得られた情報に基づき、環境光に近赤外光が含まれるかを判定し、その判定結果に応じて、動作モードを切り替えることができる。このように、当該制御方法は、容易に撮像波長帯域を切り替え可能な撮像装置の制御方法を実現できる。
【００１４】
例えば、前記第１撮像波長帯域は可視光領域であり、前記第２撮像波長帯域は可視光領域及び近赤外領域であってもよい。
【００１５】
例えば、前記撮像装置は、互いに対向する画素電極及び対向電極と、前記画素電極と前記対向電極とに挟まれた光電変換層とを備える光電変換部と、前記画素電極と前記対向電極との間に第１電圧と、前記第１電圧とは異なる第２電圧とを選択的に印加する電圧供給回路とを備え、前記電圧供給回路が、前記画素電極と前記対向電極との間に前記第１電圧を印加することにより前記動作モードが前記第１モードに切り替えられ、前記電圧供給回路が、前記画素電極と前記対向電極との間に前記第２電圧を印加することにより前記動作モードが前記第２モードに切り替えられてもよい。
【００１６】
例えば、前記環境光に近赤外光が含まれるかの判定は、太陽光下であるか否かの判定であってもよい。
【００１７】
例えば、前記環境光に近赤外光が含まれるかの判定は、複数フレームに１回実施されてもよい。
【００１８】
例えば、前記環境光に近赤外光が含まれるかの判定は、前記第１モードで得られた信号と前記第２モードで得られた信号との比と、予め定められた閾値との比較により行われてもよい。
【００１９】
例えば、前記環境光に近赤外光が含まれるかの判定は、前記第１モードで得られた画像に含まれる複数の画素値の平均値と、前記第２モードで得られた画像に含まれる複数の画素値の平均値との比と、予め定められた閾値との比較により行われてもよい。
【００２０】
例えば、前記閾値は、前記第１モードの感度と、前記第２モードの感度との比であってもよい。
【００２１】
また、本開示の一態様に係る撮像装置は、動作モードとして、第１撮像波長帯域で撮像する第１モードと、前記第１撮像波長帯域と異なる第２撮像波長帯域で撮像する第２モードとに切り替え可能な撮像装置であって、前記第１モード及び前記第２モードで得られた情報に基づき、環境光に近赤外光が含まれるかを判定する判定回路と、前記判定回路により、環境光に近赤外光が含まれると判定された場合には前記動作モードを前記第１モードに切り替え、環境光に近赤外光が含まれないと判定された場合には前記動作モードを前記第２モードに切り替えるモード切替回路とを備える。
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態は、いずれも包括的または具体的な例を示す。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。本明細書において説明される種々の態様は、矛盾が生じない限り互いに組み合わせることが可能である。また、以下の実施形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。以下の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、説明を省略することがある。
【００２３】
（撮像素子）
まず、本実施形態で用いられる撮像素子１００について説明する。
【００２４】
図１は、本開示の実施形態に係る撮像素子１００の例示的な回路構成を示す。図１に示す撮像素子１００は、２次元に配列された複数の単位画素セル１０を含む画素アレイＰＡを有する。図１は、単位画素セル１０が２行２列のマトリクス状に配置された例を模式的に示している。言うまでもないが、撮像素子１００における単位画素セル１０の数および配置は、図１に示す例に限定されない。
【００２５】
各単位画素セル１０は、光電変換部１３および信号検出回路１４を有する。後に図面を参照して説明するように、光電変換部１３は、互いに対向する２つの電極の間に挟まれた光電変換層を有し、入射した光を受けて信号電荷を生成する。光電変換部１３は、その全体が、単位画素セル１０毎に独立した素子である必要はなく、光電変換部１３の例えば一部分または全部が複数の単位画素セル１０にまたがっていてもよい。本実施の形態の場合は、光の入射側の電極も一部分または全部の単位画素セル１０にまたがっている。
【００２６】
信号検出回路１４は、光電変換部１３によって生成された信号を検出する回路である。この例では、信号検出回路１４は、信号検出トランジスタ２４およびアドレストランジスタ２６を含んでいる。信号検出トランジスタ２４およびアドレストランジスタ２６は、典型的には電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、ここでは、信号検出トランジスタ２４およびアドレストランジスタ２６としてＮチャンネルＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を例示する。
【００２７】
図１において模式的に示すように、信号検出トランジスタ２４の制御端子（ここではゲート）は、光電変換部１３との電気的な接続を有する。光電変換部１３によって生成される信号電荷（正孔または電子）は、信号検出トランジスタ２４のゲートと光電変換部１３との間の電荷蓄積ノード（「フローティングディフュージョンノード」または電荷蓄積領域とも呼ばれる。）４１に蓄積される。光電変換部１３の構造の詳細は、後述する。
【００２８】
各単位画素セル１０の光電変換部１３は、さらに、感度制御線４２との接続を有している。図１に例示する構成において、感度制御線４２は、電圧供給回路３２（以下、単に「電圧供給回路３２」と呼ぶ。）に接続されている。この電圧供給回路３２は、少なくとも第一電圧、第二電圧、および、第三電圧の３種類の電圧を光電変換部１３に供給可能に構成された回路である。電圧供給回路３２は、撮像素子１００の動作時、感度制御線４２を介して光電変換部１３に所定の電圧を供給する。電圧供給回路３２は、特定の電源回路に限定されず、所定の電圧を生成する回路であってもよいし、他の電源から供給された電圧を所定の電圧に変換する回路であってもよい。後に詳しく説明するように、電圧供給回路３２から光電変換部１３に供給される電圧が、互いに異なる複数の電圧の間で切り替えられることにより、光電変換部１３からの電荷蓄積ノード４１への信号電荷の蓄積の開始および終了が制御される。換言すれば、本開示の実施形態では、電圧供給回路３２から光電変換部１３に供給される電圧を第三電圧と他の電圧との間で切り替えることによって、電子シャッタ動作が実行される。撮像素子１００の動作の例は、後述する。
【００２９】
各単位画素セル１０は、電源電圧ＶＤＤを供給する電源線４０との接続を有する。図示するように、電源線４０には、信号検出トランジスタ２４の入力端子（典型的にはドレイン）が接続されている。電源線４０がソースフォロア電源として機能することにより、信号検出トランジスタ２４は、光電変換部１３によって生成された信号電荷に応じた電圧を増幅して信号電圧として出力する。
【００３０】
信号検出トランジスタ２４の出力端子（ここではソース）には、アドレストランジスタ２６の入力端子（ここではドレイン）が接続されている。アドレストランジスタ２６の出力端子（ここではソース）は、画素アレイＰＡの列ごとに配置された複数の垂直信号線４７のうちの１つに接続されている。アドレストランジスタ２６の制御端子（ここではゲート）は、アドレス制御線４６に接続されており、アドレス制御線４６の電位を制御することにより、信号検出トランジスタ２４の出力を、対応する垂直信号線４７に選択的に読み出すことができる。
【００３１】
図示する例では、アドレス制御線４６は、垂直走査回路（「行走査回路」とも呼ばれる）３６に接続されている。垂直走査回路３６は、アドレス制御線４６に所定の電圧を印加することにより、各行に配置された複数の単位画素セル１０を行単位で選択する。これにより、選択された単位画素セル１０の信号の読み出しが実行される。
【００３２】
垂直信号線４７は、画素アレイＰＡからの画素信号を周辺回路へ伝達する主信号線である。垂直信号線４７には、カラム信号処理回路（「行信号蓄積回路」とも呼ばれる）３７が接続される。カラム信号処理回路３７は、相関二重サンプリングに代表される雑音抑圧信号処理およびアナログ−デジタル変換（ＡＤ変換）などを行う。図示するように、カラム信号処理回路３７は、画素アレイＰＡにおける単位画素セル１０の各列に対応して設けられる。これらのカラム信号処理回路３７には、水平信号読み出し回路（「列走査回路」とも呼ばれる）３８が接続される。水平信号読み出し回路３８は、複数のカラム信号処理回路３７から水平共通信号線４９に信号を順次読み出す。
【００３３】
図１に例示する構成において、単位画素セル１０は、リセットトランジスタ２８を有する。リセットトランジスタ２８は、例えば、信号検出トランジスタ２４およびアドレストランジスタ２６と同様に、電界効果トランジスタである。以下では、特に断りの無い限り、リセットトランジスタ２８としてＮチャンネルＭＯＳを適用した例を説明する。図示するように、このリセットトランジスタ２８は、リセット電圧Ｖｒを供給するリセット電圧線４４と、電荷蓄積ノード４１との間に接続される。リセットトランジスタ２８の制御端子（ここではゲート）は、リセット制御線４８に接続されており、リセット制御線４８の電位を制御することによって、電荷蓄積ノード４１の電位をリセット電圧Ｖｒにリセットすることができる。この例では、リセット制御線４８が、垂直走査回路３６に接続されている。したがって、垂直走査回路３６がリセット制御線４８に所定の電圧を印加することにより、各行に配置された複数の単位画素セル１０を行単位でリセットすることが可能である。
【００３４】
この例では、リセットトランジスタ２８にリセット電圧Ｖｒを供給するリセット電圧線４４が、リセット電圧供給回路３４（以下、「リセット電圧源３４」と呼ぶ。）に接続されている。リセット電圧源３４は、撮像素子１００の動作時にリセット電圧線４４に所定のリセット電圧Ｖｒを供給可能な構成を有していればよく、上述の電圧供給回路３２と同様に、特定の電源回路に限定されない。電圧供給回路３２およびリセット電圧源３４の各々は、単一の電圧供給回路の一部分であってもよいし、独立した別個の電圧供給回路であってもよい。なお、電圧供給回路３２およびリセット電圧源３４の一方または両方が、垂直走査回路３６の一部分であってもよい。あるいは、電圧供給回路３２からの感度制御電圧および／またはリセット電圧源３４からのリセット電圧Ｖｒが、垂直走査回路３６を介して各単位画素セル１０に供給されてもよい。
【００３５】
リセット電圧Ｖｒとして、信号検出回路１４の電源電圧ＶＤＤを用いることも可能である。この場合、各単位画素セル１０に電源電圧を供給する電圧供給回路（図１において不図示）と、リセット電圧源３４とを共通化し得る。また、電源線４０と、リセット電圧線４４を共通化できるので、画素アレイＰＡにおける配線を単純化し得る。ただし、リセット電圧Ｖｒと、信号検出回路１４の電源電圧ＶＤＤとに互いに異なる電圧を用いることは、撮像素子１００のより柔軟な制御を可能にする。
【００３６】
図２は、本実施形態に係る撮像素子１００に含まれる隣接する２つの単位画素セル１０における例示的な構成の概略を示す図である。図２に示す撮像素子１００は、光電変換部１３と、光電変換部１３に接続された電圧供給回路３２Ａ及び３２Ｂ、電荷蓄積領域４１、及び信号検出回路１４（図２では省略）とを有する。光電変換部１３は、画素電極１１と、対向電極１２と、これらの間に配置された光電変換層１５を有する。光電変換層１５は、少なくとも２層の光電変換膜１５ａ及び１５ｂを含む。光電変換膜１５ａ及び１５ｂは、互いに分光感度特性が異なる材料で構成されている。なお、光電変換部１３は、さらに、光電変換層と画素電極１１の間にドーピング層を、又は光電変換層と対向電極１２の間に電荷ブロッキング層備えてもよい。
【００３７】
なお、図２は、撮像素子１００を構成する各部の配置を模式的に示しており、図２に示す各部の寸法は、必ずしも現実のデバイスにおける寸法を厳密に反映しない。このことは、本開示の他の図面においても同様である。
【００３８】
対向電極１２は、透明な導電性材料で構成され、例えばＩＴＯなどで構成される。また、対向電極１２は、全ての画素に対して共通の電極でもよく、行ごとに分離されていてもよい。
【００３９】
画素電極１１は、遮光性が高く、安定に存在できる導電性材料で構成され、例えばＴｉＮ又はＴａＮなどで構成される。また、画素電極１１は画素ごとに分離されている。
【００４０】
なお、本実施形態における「透明」は、検出しようとする波長範囲の光の少なくとも一部を透過することを意味し、可視光の波長範囲全体にわたって光を透過することは必須ではない。本実施形態に係る光センサによって検出される光は、可視光の波長範囲（例えば、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下）内の光に限定されない。本実施形態では、赤外線及び紫外線を含めた電磁波全般を、便宜上「光」と表現する。
【００４１】
光電変換層１５を構成する材料としては、典型的には、半導体材料が用いられる。光電変換層１５は、光の照射を受けて内部に電子−正孔対（励起子）を生成する。生成した励起子は光電変換層１５に掛かる電界によって電子と正孔とに分離される。この電子と正孔は、それぞれ電界に従って電極側にドリフトされる。ここでは、光電変換層１５を構成する材料として有機半導体材料を用いる例を説明するが、例えば水素化アモルファスシリコン或いはＣｄＳｅなどに代表される化合物半導体材料、又は、ＺｎＯなどの金属酸化物半導体材料が用いられてもよい。なお、有機半導体材料を用いる場合、光電変換層１５はドナー材料とアクセプター材料との積層膜（ヘテロ接合）でもよいし、混合膜（バルクヘテロ接合）であってもよい。また、ドナー材料かアクセプター材料のいずれか、もしくはその両方が光を吸収してもよい。
【００４２】
電荷ブロッキング層は、電圧を印加することで、光電変換層１５で発生した電荷のうち一方の極性の電荷を対向電極１２側へ輸送させるとともに、逆極性の電荷輸送を阻害する機能を有する。従って、電荷ブロッキング層の材料は必ずしも絶縁性の材料ではない。この選択的な電荷輸送は、その経路において、隣接する半導体材料、又は電極材料との界面におけるエネルギー障壁の大きさによって決まる。
【００４３】
例として、ＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ−Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ−Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ−Ｏｒｂｉｔａｌ）のエネルギー準位が４．０ｅＶの有機光電変換層から、フェルミ準位が５．１ｅＶの電極材料への電子輸送を行う場合、電荷ブロッキング層は電子を輸送し、正孔輸送を阻害する機能を有する。このとき、電荷ブロッキング層のＬＵＭＯのエネルギー準位が４．０ｅＶと同等かそれよりも深いほどエネルギー障壁は小さくなるため、電子の輸送効率が上がる。また、電荷ブロッキング層のＨＯＭＯのエネルギー準位が５．１ｅＶよりも深いほどエネルギー障壁は大きくなるため、正孔の阻害能力が向上する。
【００４４】
例えば、フラーレンはＬＵＭＯのエネルギー準位が４．０ｅＶであり、ＨＯＭＯのエネルギー準位が６．４ｅＶであるため、電荷ブロッキング層の材料に用いることができる。有機材料のＨＯＭＯのエネルギー準位は、例えば光電子分光法、又は光電子収量分光法などで求めることができる。また、ＬＵＭＯのエネルギー準位は、逆光電子分光法、又はＨＯＭＯのエネルギー準位から吸収スペクトル末端のエネルギーを差し引くことで求めることができる。
【００４５】
電圧供給回路３２Ａ及び３２Ｂは、対向電極１２に所定の電圧を印加できるように構成されている。電圧供給回路３２Ａ及び３２Ｂは、撮像素子１００の動作中に固定の電圧を常に供給してもよい。また、露光期間に、電圧供給回路３２Ａ及び３２Ｂは、対向電極１２に第１電圧を供給し、読み出し動作期間に第１電圧とは異なる第２電圧を供給するなど、可変の電圧供給源であってもよい。電圧供給回路３２Ａ及び３２Ｂは、特定の電源回路に限定されず、所定の電圧を生成する回路であってもよいし、他の電源から供給された電圧を所定の電圧に変換する回路であってもよい。第１電圧及び／又は第２電圧は、パルスとして印加されてもよいし、周期的又は準周期的に印加が繰り返されてもよい。
【００４６】
電荷蓄積領域４１は、光電変換された信号電荷を蓄積し、電圧に変換する。電荷蓄積領域４１には、基板上に形成される接合容量（ＦＤ）、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ、ＨｆＯ２、又はＺｒＯ２などの絶縁性材料を絶縁層に用いたＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）などを用いることができる。さらに、ＦＤは、複数の容量素子及び寄生容量の並列又は直列接続による合成容量であってもよい。
【００４７】
信号検出回路１４は、電荷蓄積領域４１で変換された電圧を読み出すソースフォロワ型トランジスタを含む構成で実現される。このとき、電荷蓄積領域４１とソースフォロワ型トランジスタは、光電変換部１３の対向電極１２と電気的に接続されている。ソースフォロワ型トランジスタのゲート側に蓄積容量が接続されるようにすることで、信号電荷を非破壊で読み出すことができる。
【００４８】
光電変換層１５に光が入射して光電変換されることで発生した励起子は、上述したように、光電変換層１５に印加される電界によって効率よく電荷分離され、電子と正孔に分離される。これらの電子と正孔は電界に従って膜内を移動して電極側に引き抜かれるが、一般的に、多くの光電変換材料では電荷分離及び膜内の電荷移動のために、ある程度の電界を必要とする。この電界を閾値電界ＥＴＨとして定義すれば、光電変換部１３を流れる電流Ｉは、光電変換された電荷に起因する光電流ＩＰＨを用いて、以下の（式１）のように書くことができる。
【００４９】
【数１】
2018125839.tif 000003
【００５０】
ここで、ＩＤＡＲＫは、光電変換材料で熱励起などにより発生する電荷、及び電極から注入される電荷などを要因とする、暗時でも流れる電流である。ＩＤＡＲＫは、光電変換部１３に印加される電界が大きいほど増大するが、光電流ＩＰＨに比べて十分に小さいため、説明の便宜上電界によらず、ほぼ同じ値であると仮定する。
【００５１】
光電変換部１３が、第１波長域に感度を有する第１光電変換材料を含む光電変換膜１５ａと、第２波長域に感度を有する光電変換材料２を含む光電変換膜１５ｂとを積層した構造を有する場合を説明する。このとき、光電変換膜１５ａの膜厚をＤ１、光電変換膜１５ａのインピーダンスをＺ１、光電変換膜１５ｂの膜厚をＤ２、光電変換膜１５ｂのインピーダンスをＺ２とし、光電変換部１３に印加される電圧をＶとすると、各層に掛かる電界Ｅ１及びＥ２は以下の（式２）で示される。
【００５２】
【数２】
2018125839.tif 000004
【００５３】
膜厚Ｄ１と膜厚Ｄ２とがほぼ同じ厚さのとき、例えばＺ１＜＜Ｚ２であれば、（式２）より、光電変換膜１５ａにかかる電界Ｅ１は、相対的に小さい値となり、低電圧を印加したときに（式１）で示した閾値電界を下回り得る。従って、光電変換膜１５ａと光電変換膜１５ｂの積層構造を有する撮像素子１００では、低電圧では光電変換膜１５ｂで光電変換された電荷のみを検出し、高電圧では光電変換膜１５ａと光電変換膜１５ｂの両方で光電変換された電荷を重畳して検出することができる。なお、この高電圧とは、上述した低電圧に比べて高い電圧という意味であり、１０Ｖより小さい電圧であってもよい。
【００５４】
インピーダンス差を大きくするような光電変換材料の組み合わせとしては、例えば、光電変換膜１５ａにＳｎＮｃとＣ７０を１：１の割合で共蒸着した膜厚６０ｎｍの光電変換膜を用い、光電変換膜１５ｂにＤＴＤＣＴＢとＣ７０を１：１の割合で共蒸着した膜厚６０ｎｍの光電変換膜を用いることで実現できる。この場合、バイアス電圧が−８Ｖ、周波数１Ｈｚの条件で、光電変換膜１５ａのインピーダンスは４．２×１０３Ωであり、光電変換膜１５ｂのインピーダンスは７．５×１０６Ωである。
【００５５】
このような構成で、光電変換膜１５ａに含まれるＳｎＮｃの光電変換材料がもつ分光感度を、光電変換部１３に印加する電圧で制御可能になる。本実施形態に係る撮像素子１００は、このような光電変換部１３を有しており、かつ、ある露光期間において複数の画素領域のうち一部の画素領域にＶＡの電圧を印加し、残りの画素に対してＶＡの電圧よりも高い電圧ＶＢを印加する。例えば、図２に示す電圧供給回路３２Ａ及び３２Ｂにより、２つの画素領域に異なる電圧を印加できる。このとき、電圧ＶＡに対して以下の条件が成立する。
【００５６】
【数３】
2018125839.tif 000005
【００５７】
すなわち、電圧ＶＡは、光電変換膜１５ａで光電変換された電荷を光電変換膜１５ａより外部へ取り出すことができない電圧であり、この範囲において可能な限り大きい値であることが望ましい。このようにすることで、電圧ＶＡが印加される画素領域では光電変換膜１５ｂで光電変換された電荷を信号として出力し、電圧ＶＢが印加される画素領域では光電変換膜１５ａと光電変換膜１５ｂとで光電変換された電荷両方を併せて信号として出力する。これらの信号は、全く同じタイミングと期間で露光された情報であり、時間同時性を有する。
【００５８】
従って、光電変換膜１５ａと光電変換膜１５ｂとで光電変換された電荷に基づく信号から、光電変換膜１５ｂで光電変換された電荷に基づく信号を減算処理することで、光電変換膜１５ａで光電変換された信号を抽出可能となる。なお、この場合、異なる電圧を印加する画素同士は互いに隣接する画素であることが望ましい。また、１つのマイクロレンズに対応する画素領域を２つに分割し、分割した２つのサブ画素を、上述した異なる電圧が印加される画素としてもよい。さらに、光電変換膜１５ａと光電変換膜１５ｂとで光電変換された電荷に基づく信号、及び光電変換膜１５ｂで光電変換された電荷に基づく信号に対してゲインを乗算して信号を増倍してから減算処理を行ってもよい。この場合、上述した２つの信号にかけるゲインは必ずしも一致する必要はないが、予め画素ごとに決められたゲインを乗算するものとする。
【００５９】
互いに異なる画素領域において、同一の露光期間で異なる電圧を光電変換部１３に印加することは、例えば対向電極１２を行ごとに分離しておくことで容易に実現できる。導電性材料である対向電極１２のパターニングには、例えばフォトリソグラフィを用いることで実現される。分離された対向電極１２に対しては、奇数行と偶数行で異なる電圧が印加されるように、それぞれが互いに異なる電圧供給源に接続されていてもよい。
【００６０】
あるいは、対向電極１２はパターニングせずに全ての画素に対して同等の電圧が印加されるようにし、画素電極１１に印加される電圧を画素ごとに異なる値としてもよい。例えば、電荷蓄積領域４１の電位を基準電圧にリセットする際に、２種類の基準電圧を用いて、画素ごとに異なる基準電圧に設定してもよい。
【００６１】
（撮像装置）
次に、上記撮像素子１００を含む本実施形態に係る撮像装置１１０について説明する。図３は、撮像装置１１０の構成を示す図である。図３に示すように撮像装置１１０は、撮像素子１００と、集光レンズ等を含む光学系１０１と、判定回路１０２と、モード切替回路１０３とを含む。
【００６２】
上述したように、撮像素子１００は、動作モードとして、第１撮像波長帯域で撮像する第１モードと、第１撮像波長帯域と異なる第２撮像波長帯域で撮像する第２モードとを電気的に切り替え可能である。ここで、第１撮像波長帯域は可視光領域であり、第２撮像波長帯域は可視光領域及び近赤外領域である。以下では、第１モードを「ＲＧＢモード」、第２モードを「ＲＧＢ＋ＩＲモード」と記述する。
【００６３】
具体的には、撮像素子１００は、光電変換部１３と、電圧供給回路３２（又は３２Ａ及び３２Ｂ）とを備える。光電変換部１３は、互いに対向する画素電極１１及び対向電極１２と、画素電極１１と対向電極１２とに挟まれた光電変換層１５とを備える。
【００６４】
電圧供給回路３２は、画素電極１１と対向電極１２との間に第１電圧と、第１電圧とは異なる第２電圧とを選択的に印加する。
【００６５】
電圧供給回路３２が、画素電極１１と対向電極１２との間に第１電圧を印加することにより動作モードが第１モード（ＲＧＢモード）に切り替えられ、電圧供給回路３２が、画素電極１１と対向電極１２との間に第２電圧を印加することにより動作モードが第２モード（ＲＧＢ＋ＩＲモード）に切り替えられる。
【００６６】
判定回路１０２は、第１モード（ＲＧＢモード）及び第２モード（ＲＧＢ＋ＩＲモード）で得られた情報に基づき、環境光に近赤外光が含まれるかを判定する。
【００６７】
モード切替回路１０３は、判定回路１０２により、環境光に近赤外光が含まれると判定された場合には動作モードを第１モード（ＲＧＢモード）に切り替え、環境光に近赤外光が含まれないと判定された場合には動作モードを第２モード（ＲＧＢ＋ＩＲモード）に切り替える。
【００６８】
図４（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態に係る画素の構成、及び各モードにおいて得られる信号を模式的に示す図である。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、各画素は、例えば、１つのＲ画素、２つのＧ画素、及び１つのＢ画素を含む所謂ベイヤ配列を有する。ＲＧＢ＋ＩＲモードにおいては、Ｒ画素では赤色及び赤外（Ｒ＋ＩＲ）に対応する信号が得られ、Ｇ画素では緑色＋赤外（Ｇ＋ＩＲ）に対応する信号が得られ、Ｂ画素では青色＋赤外（Ｂ＋ＩＲ）に対応する信号が得られる。また、ＲＧＢモードにおいては、Ｒ画素では赤色（Ｒ）に対応する信号が得られ、Ｇ画素では緑色（Ｇ）に対応する信号が得られ、Ｂ画素では青色（Ｂ）に対応する信号が得られる。
【００６９】
図５は、撮像装置１１０の動作を示すシーケンス図である。
【００７０】
図５に示すように、撮像装置１１０は、動作モードが第１モード（ＲＧＢモード）である場合に、第１モード（ＲＧＢモード）及び第２モード（ＲＧＢ＋ＩＲモード）で得られた情報に基づき、環境光に近赤外光が含まれるかを判定する。そして、環境光に近赤外光が含まれる場合には第１モード（ＲＧＢモード）を継続し、環境光に近赤外光が含まれない場合には動作モードを第２モード（ＲＧＢ＋ＩＲモード）に切り替える。
【００７１】
また、撮像装置１１０は、動作モードが第２モード（ＲＧＢ＋ＩＲモード）である場合に、第１モード（ＲＧＢモード）及び第２モード（ＲＧＢ＋ＩＲモード）で得られた情報に基づき、環境光に近赤外光が含まれるかを判定し、環境光に近赤外光が含まれる場合には動作モードを第１モード（ＲＧＢモード）に切り替え、環境光に近赤外光が含まれない場合には第２モード（ＲＧＢ＋ＩＲモード）を継続する。
【００７２】
図６は、撮像装置１１０の動作の流れを示す図である。図６に示すように、ＲＧＢモードとＲＧＢ＋ＩＲモードとのいずれかを選択するために、環境光に近赤外光が含まれるかを判定する処理が定期的に行われる。その後、当該判定結果に従うＲＧＢモード又はＲＧＢ＋ＩＲモードで、通常の撮影が行われる。このように、環境光に近赤外光が含まれるかの判定は、例えば、複数フレームに１回実施される。
【００７３】
なお、上記判定処理の頻度は任意でよい。また、撮像された画像の平均照度またはコントラストの変化に基づいて、上述した判定処理を行ってもよい。ＲＧＢモード動作時に、平均照度またはコントラストが小さくなった場合は、視界悪化を示唆するためである。例えば、光電変換部１３の出力に基づいて、撮像された画像のコントラストを検知するコントラスト度検知部（図示せず）を設け、コントラスト検知部が検知するコントラストに基づいて、上述した判定処理をするとしてもよい。また各撮像モードでピント位置あるいは収差が異なるなどにより、モード切替えがピントに影響を与える場合には、モード切替え時にピント補正を実施してもよい。
【００７４】
また、判定処理が行われる頻度はフレーム数で規定されるのではなく、時間で規定されてもよい。また、定期的に判定処理が行われるのではなく、何らかのトリガに基づくタイミングに基づいて判定処理が行われてもよい。
【００７５】
図７は、撮像装置１１０の動作例を示すフローチャートである。図７に示すように、まず、撮像装置１１０は、ＲＧＢ＋ＩＲモードでの撮影及びＲＧＢモードでの撮影を行う（Ｓ１０１）。なお、この２つのモードでの撮影は、上述したように、画素毎に異なる電圧を印加することで、単一のフレームにおいて同時に行われてもよいし、図８に示すように、時系列に連続して行われてもよい。なお、図８では、ＲＧＢ＋ＩＲモードでの撮影の後にＲＧＢモードでの撮影が行われているが、撮影の順序は逆でもよい。
【００７６】
次に、判定回路１０２は、ＲＧＢ＋ＩＲモードで撮影された画像及びＲＧＢモードで得られた画像を用いて、環境光に近赤外光が含まれるかを判定する（Ｓ１０２）。なお、環境光に近赤外光が含まれるとは、近赤外光が予め定められた閾値より多く存在することを意味し、環境光に近赤外光が含まれないとは、近赤外光が予め定められた閾値未満であることを意味する。また、この処理の詳細については後述する。
【００７７】
環境光に近赤外光が含まれる場合（Ｓ１０３でＹｅｓ）、モード切替回路１０３は、動作モードをＲＧＢモードに設定する（Ｓ１０４）。一方、環境光に近赤外光が含まれない場合（Ｓ１０３でＮｏ）、モード切替回路１０３は、動作モードをＲＧＢ＋ＩＲモードに設定する（Ｓ１０５）。
【００７８】
そして、撮像装置１１０は、設定された動作モードで予め定められた数の複数フレームを撮影し（Ｓ１０６）、撮影を終了しない場合（Ｓ１０７でＮｏ）には、再度ステップＳ１０１以降の処理を行う。予め定められた数の複数フレーム撮影した場合（Ｓ１０７でＹｅｓ）、撮像装置１１０は処理を終了する。
【００７９】
また、撮影の終了は、例えば、撮像装置１１０の外部からの指示に基づき行われる。なお、撮影終了の判定処理（Ｓ１０７）が行われるタイミングは任意でよく、図７に示すタイミングに限定されない。
【００８０】
以下、環境光に近赤外光が含まれるかの判定処理（Ｓ１０２）の詳細について説明する。判定回路１０２は、ＲＧＢモードで得られた信号とＲＧＢ＋ＩＲモードで得られた信号との比と、予め定められた閾値との比較により上記判定を行う。具体的には、判定回路１０２は、ＲＧＢモードで得られた画像に含まれる複数の画素値の平均値と、ＲＧＢ＋ＩＲモードで得られた画像に含まれる複数の画素値の平均値との比と、予め定められた閾値との比較により、上記判定を行う。つまり、判定回路１０２は、下記（式４）に示されるαを算出する。
【００８１】
α＝Ａｖｅ（ＲＧＢ＋ＩＲ）／Ａｖｅ（ＲＧＢ）  ・・・（式４）
【００８２】
Ａｖｅ（ＲＧＢ＋ＩＲ）は、ＲＧＢ＋ＩＲモードで得られた画像に含まれる全画素の画素値の平均であり、Ａｖｅ（ＲＧＢ）は、ＲＧＢモードで得られた画像に含まれる全画素の画素値の平均である。
【００８３】
次に、判定回路１０２は、算出されたαと、予め定められた閾値βとを比較し、αがβより大きい場合には、環境光に赤外光が含まれると判定する。これにより、ＲＧＢモードが選択される。また、判定回路１０２は、αがβより小さい場合には、環境光に赤外光が含まれないと判定する。これにより、ＲＧＢ＋ＩＲモードが選択される。
【００８４】
なお、ここでは全画素の平均値を用いる例を述べたが、全画素の加算値又は中央値等であってもよい。また、演算の対象とする画素は全画素ではなく、一部の画素であってもよい。
【００８５】
また、閾値βは、下記（式５）のように、ＲＧＢモードの感度と、ＲＧＢ＋ＩＲモードの感度との比で規定される。
【００８６】
β＝η（ＲＧＢ＋ＩＲ）／η（ＲＧＢ）  ・・・（式５）
【００８７】
図９は、実施の形態に係る各モードにおける感度特性を示すグラフである。図９に示すように、η（ＲＧＢ＋ＩＲ）は、ＲＧＢ＋ＩＲモード（電圧Ｖ１印加時）における可視光の感度を示し、η（ＲＧＢ）は、ＲＧＢモード（電圧Ｖ２印加時）における可視光の感度を示す。
【００８８】
なお、上記演算は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対して行われてもよい。つまり、Ｒ、Ｇ、Ｂの各々に対応するαＲ、αＧ、αＢは、下記（式６）〜（式８）で表される。
【００８９】
αＲ＝ＡｖｅＲ（ＲＧＢ＋ＩＲ）／ＡｖｅＲ（ＲＧＢ）  ・・・（式６）
αＧ＝ＡｖｅＧ（ＲＧＢ＋ＩＲ）／ＡｖｅＧ（ＲＧＢ）  ・・・（式７）
αＢ＝ＡｖｅＢ（ＲＧＢ＋ＩＲ）／ＡｖｅＢ（ＲＧＢ）  ・・・（式８）
【００９０】
ＡｖｅＲ（ＲＧＢ＋ＩＲ）は、ＲＧＢ＋ＩＲモードで得られた画像に含まれるＲ画素の画素値の平均である。ＡｖｅＧ（ＲＧＢ＋ＩＲ）は、ＲＧＢ＋ＩＲモードで得られた画像に含まれるＧ画素の画素値の平均である。ＡｖｅＢ（ＲＧＢ＋ＩＲ）は、ＲＧＢ＋ＩＲモードで得られた画像に含まれるＢ画素の画素値の平均である。ＡｖｅＲ（ＲＧＢ）は、ＲＧＢモードで得られた画像に含まれるＲ画素の画素値の平均である。ＡｖｅＧ（ＲＧＢ）は、ＲＧＢモードで得られた画像に含まれるＧ画素の画素値の平均である。ＡｖｅＢ（ＲＧＢ）は、ＲＧＢモードで得られた画像に含まれるＢ画素の画素値の平均である。
【００９１】
つまり、Ｒ、Ｇ、Ｂの各々に対応するβＲ、βＧ、βＢは、下記（式９）〜（式１１）で表される。
【００９２】
βＲ＝ηＲ（ＲＧＢ＋ＩＲ）／ηＲ（ＲＧＢ）  ・・・（式９）
βＧ＝ηＧ（ＲＧＢ＋ＩＲ）／ηＧ（ＲＧＢ）  ・・・（式１０）
βＢ＝ηＢ（ＲＧＢ＋ＩＲ）／ηＢ（ＲＧＢ）  ・・・（式１１）
【００９３】
ηＲ（ＲＧＢ＋ＩＲ）は、ＲＧＢ＋ＩＲモードにおける赤色光の感度を示す。ηＧ（ＲＧＢ＋ＩＲ）は、ＲＧＢ＋ＩＲモードにおける緑色光の感度を示す。ηＢ（ＲＧＢ＋ＩＲ）は、ＲＧＢ−ＩＲモードにおける青色光の感度を示す。ηＲ（ＲＧＢ）は、ＲＧＢモードにおける赤色光の感度を示す。ηＧ（ＲＧＢ）は、ＲＧＢモードにおける緑色光の感度を示す。ηＢ（ＲＧＢ）は、ＲＧＢモードにおける青色光の感度を示す。
【００９４】
判定回路１０２は、αＲとβＲとを比較し、αＧとβＧとを比較し、αＢとβＢとを比較する。判定回路１０２は、これらの比較結果に基づき、環境光に赤外光が含まれるかを判定する。例えば、判定回路１０２は、αＲ＞βＲ、αＧ＞βＧ、αＢ＞βＢの３つ全ての条件が満たされる場合に、環境光に赤外光が含まれると判定し、それ以外の場合に、環境光に赤外光が含まれないと判定する。または、判定回路１０２は、上記３つ条件の少なくとも一つが満たされる場合に、環境光に赤外光が含まれると判定し、それ以外の場合に、環境光に赤外光が含まれないと判定してもよい。また、上記３つ条件の少なくとも２つが満たされる場合に、環境光に赤外光が含まれると判定し、それ以外の場合に、環境光に赤外光が含まれないと判定してもよい。
【００９５】
また、Ｒ、Ｇ、Ｂのうち１つ、又は２つの色に対してのみ上記判定を行ってもよい。
【００９６】
上記の判定により判定回路１０２は、環境光に近赤外光が含まれるかを判定できる。なお、この判定は、太陽光下であるか否かを判定しているともいえる。
【００９７】
図１０は、上記の判定結果と、動作モードとの関係を示す図である。図１０に示すように、環境光に赤外光が含まれる場合、つまり、太陽光が照射されている環境にある場合には、撮像装置１１０は、動作モードとしてＲＧＢモードを選択する。ここで、環境光に赤外光が含まれている場合には、その赤外光が画像信号に含まれることになり、人の目で見た状況よりも白っぽい画像が得られてしまう。これにより、色の再現性が低下するという課題がある。本実施の形態のように、太陽光が照射されている環境にある場合に、動作モードとしてＲＧＢモードを選択することで、色の再現性の低下を抑制できる。
【００９８】
また、判定回路１０２は、α＜βを満たす場合には、環境光がノイズレベル以下であり、照度不足と判定する。よって、撮像装置１１０は、ＲＧＢ＋ＩＲモードを選択するとともに、赤外光を照射する光源を点灯する。これにより、撮像装置１１０は、暗所においては、赤外光を用いて被写体を撮影することができる。なお、ＲＧＢ＋ＩＲモードにおいて、赤外光を照射する光源が点灯されなくてもよい。
【００９９】
また、室内などの人工照明下では、環境光に赤外光が含まれない場合がある。このような場合には、ＲＧＢ＋ＩＲモードとＲＧＢモードとの両方において、色の再現性の低下は発生しないので、いずれのモードが選択されてもよい。ただし、図９に示すようにＲＧＢ＋ＩＲモードの感度は、ＲＧＢモードの感度よりも高い。よって、室内などの環境光に赤外光は含まれない場合においても、本実施の形態のように、ＲＧＢ＋ＩＲモードを選択することで、感度が高い画像を得ることができる。
【０１００】
なお、上記説明では、ＲＢＧモードで得られた信号と、ＲＧＢ＋ＩＲモードで得られた信号との比が閾値と比較される例を述べたが、ＲＢＧモードで得られた信号と、ＲＧＢ＋ＩＲモードで得られた信号と差に基づき、判定が行われてもよい。
【０１０１】
例えば、判定回路１０２は、下記（式１２）で示されるγを算出し、γが予め定められた閾値より大きい場合に、環境光に赤外光が含まれると判定し、γが当該閾値より小さい場合に、環境光に赤外光が含まれないと判定してもよい。また、下記（式１２）におけるβは例えば、（式５）で示される。
【０１０２】
γ＝Ａｖｅ（ＲＧＢ＋ＩＲ）−β×Ａｖｅ（ＲＧＢ）  ・・・（式１２）
【０１０３】
なお、（式１２）では、ＲＧＢモードで得られた信号にβを乗算しているが、ＲＧＢ＋ＩＲモードで得られた信号と、ＲＧＢモードで得られた信号との比率を変更できればよい。つまり、ＲＧＢ＋ＩＲモードで得られた信号にβの逆数を乗算してもよい。また、ＲＧＢ＋ＩＲモードで得られた信号と、ＲＧＢモードで得られた信号との両方に、異なるゲインを乗算してもよい。
【０１０４】
また、この場合においても、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対して上記演算が行われてもよい。
【０１０５】
以上、本実施の形態に係る撮像装置について説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。
【０１０６】
また、上記実施形態に係る撮像装置に含まれる各処理部は典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。
【０１０７】
また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
【０１０８】
以上、一つまたは複数の態様に係る撮像装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本開示に係る撮像装置は、イメージセンサなどに適用可能であり、特に高速で動く対象物の撮影に有用である。例えば、生産工場における生産物の状態判断、不良検出、及び分類などを画像認識で行うマシンビジョンカメラや、車両が安全に走行するための、制御装置に対する入力装置としての車載搭載用カメラなどに有用である。
【符号の説明】
【０１１０】
１０  単位画素セル
１１  画素電極
１２  対向電極
１３  光電変換部
１４  信号検出回路
１５  光電変換層
１５ａ、１５ｂ  光電変換膜
２４  信号検出トランジスタ
３２、３２Ａ、３２Ｂ  電圧供給回路
４１  電荷蓄積領域
ＰＡ  画素アレイ
１００  撮像素子
１０１  光学系
１０２  判定回路
１０３  モード切替回路
１１０  撮像装置
【図１】
2018125839.tif 000006
【図２】
2018125839.tif 000007
【図３】
2018125839.tif 000008
【図４】
2018125839.tif 000009
【図５】
2018125839.tif 000010
【図６】
2018125839.tif 000011
【図７】
2018125839.tif 000012
【図８】
2018125839.tif 000013
【図９】
2018125839.tif 000014
【図１０】
2018125839.tif 000015