(57)【要約】 【課題】移動体を撮影する場合に、その撮影画像に歪みが生じないようにする。【解決手段】ＣＭＯＳイメージセンサ１は、複数の走査線ＳＣ１〜ＳＣｎに接続された複数の画素回路７に入射された入射光を入射光の光強度に応じた電気信号に変換する光電変換部５と、光電変換部５で変換された電気信号を、走査線ごとに順次出力する読出回路６と、光電変換部５の光入射面のヘイズ値を切り替える電子シャッタ３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の走査線に接続された複数の画素回路に入射された入射光を前記入射光の光強度に応じた電気信号に変換する光電変換部と、
前記光電変換部で変換された前記電気信号を、前記走査線ごとに順次出力する読出回路と、
前記光電変換部の光入射面のヘイズ値を切り替える電子シャッタと、を備える、ＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項２】
前記複数の画素回路が同時に前記入射光を前記電気信号に変換するタイミングに合わせて、前記電子シャッタにおける前記ヘイズ値の切替を制御するシャッタ制御部を備える、請求項１に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項３】
前記シャッタ制御部は、前記複数の画素回路のすべてが前記入射光を前記電気信号に変換するタイミングに合わせて、前記電子シャッタの前記ヘイズ値を第１ヘイズ値に低下させる、請求項２に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項４】
前記第１ヘイズ値は、１０％以下の値である、請求項３に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項５】
前記シャッタ制御部は、前記ヘイズ値の低下後、前記複数の画素回路で光電変換された前記電気信号の出力を前記読出回路が開始するタイミングに合わせて、前記電子シャッタの前記ヘイズ値を前記第１ヘイズ値よりも高い第２ヘイズ値に切替制御する、請求項３または４に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項６】
前記第２ヘイズ値は、８０％以上の値である、請求項５に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項７】
前記読出回路は、前記電子シャッタが前記第２ヘイズ値である間に、前記走査線ごとに、前記複数の画素回路で光電変換を行った前記電気信号を順に出力する、請求項５または６に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項８】
前記電子シャッタは、
前記光電変換部の光入射面に貼合されるフィルム基材またはガラス基材と、
前記フィルム基材またはガラス基材上に積層される調光層と、を有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項９】
前記調光層は、高分子分散型液晶層を含む、請求項８に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項１０】
ＣＭＯＳイメージセンサと、
前記ＣＭＯＳイメージセンサで光電変換を行った電気信号をデジタル信号に変換して所定の画像処理を行う画像処理回路と、
前記画像処理後の撮影データを格納する撮影データ格納部と、を備え、
前記ＣＭＯＳイメージセンサは、
複数の走査線に接続された複数の画素回路に入射された入射光を前記入射光の光強度に応じた前記電気信号に変換する光電変換部と、
前記光電変換部で変換された前記電気信号を、前記走査線ごとに順次出力する読出回路と、
前記光電変換部の光入射面のヘイズ値を切り替える電子シャッタと、を有する、カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ＣＭＯＳイメージセンサと、ＣＭＯＳイメージセンサを内蔵したカメラとに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラは、イメージセンサで光電変換された電気信号をデジタル信号に変換した後、所定の画像処理を行って、メモリカード等に記憶している。イメージセンサには、ＣＣＤイメージセンサ（以下、ＣＣＤセンサと呼ぶ）とＣＭＯＳイメージセンサ（以下、ＣＭＯＳセンサと呼ぶ場合もある）がある。従来のデジタルカメラは、ＣＣＤセンサを用いるのが主流であった。ところが、ＣＭＯＳセンサは、ＣＣＤセンサよりも微細化が容易であり、高画素化が実現しやすいことや、ＣＭＯＳプロセスの飛躍的改善などを背景として、近年のデジタルカメラでは、ＣＣＤセンサからＣＭＯＳセンサへの置き換えが進んでいる。
【０００３】
ＣＣＤセンサでは、ＣＣＤセンサ上の各フォトダイオードに同タイミングに入射された光を信号電荷として蓄積した後、その信号電荷をすべて同時に読み出す、いわゆるグローバルシャッタ方式が用いられている（図６参照）。
【０００４】
一方、ＣＭＯＳセンサにおいては、フォトダイオードに入射した光を信号電荷として蓄積した後、ＣＭＯＳセンサ上の画素ごとに電荷の蓄積と信号出力を行い、信号出力を行った時点から再び次の光電変換した信号の蓄積を開始する、いわゆるローリングシャッタ方式が用いられている（図７参照）。図６と図７を比較すればわかるように、ＣＣＤセンサは、全画素が同タイミングで光電変換を行うのに対し、ＣＭＯＳセンサは、各走査線ＳＣ１〜ＳＣｎごとに別々のタイミングで光電変換を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２０１１／０４３４３２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図７に示すように、ローリングシャッタ方式を採用するＣＭＯＳセンサでは、各走査線ＳＣ１〜ＳＣｎごとに、光電変換を行うタイミングが異なるため、静止体を撮影する際には特に問題はないものの、図８のように移動体を撮影すると、各走査線ＳＣ１〜ＳＣｎごとにずらして光電変換を行っている最中に、移動体が移動してしまうと、移動体が歪んで撮影されてしまう。
【０００７】
本開示は、移動体を撮影する場合に、その撮影画像に歪みが生じないようにしたＣＭＯＳイメージセンサを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本開示の一態様では、複数の走査線に接続された複数の画素回路に入射された入射光を前記入射光の光強度に応じた電気信号に変換する光電変換部と、
前記光電変換部で変換された前記電気信号を、前記走査線ごとに順次出力する読出回路と、
前記光電変換部の光入射面のヘイズ値を切り替える電子シャッタと、を備える、ＣＭＯＳイメージセンサが提供される。
【０００９】
前記複数の画素回路が同時に前記入射光を前記電気信号に変換するタイミングに合わせて、前記電子シャッタにおける前記ヘイズ値の切替を制御するシャッタ制御部を備えてもよい。
【００１０】
前記シャッタ制御部は、前記複数の画素回路のすべてが前記入射光を前記電気信号に変換するタイミングに合わせて、前記電子シャッタの前記ヘイズ値を第１ヘイズ値に低下させてもよい。
【００１１】
前記第１ヘイズ値は、１０％以下の値であってもよい。
【００１２】
前記シャッタ制御部は、前記ヘイズ値の低下後、前記複数の画素回路で光電変換された前記電気信号の出力を前記読出回路が開始するタイミングに合わせて、前記電子シャッタの前記ヘイズ値を前記第１ヘイズ値よりも高い第２ヘイズ値に切替制御してもよい。
【００１３】
前記第２ヘイズ値は、８０％以上の値であってもよい。
【００１４】
前記読出回路は、前記電子シャッタが前記第２ヘイズ値である間に、前記走査線ごとに、前記複数の画素回路で光電変換を行った前記電気信号を順に出力してもよい。
【００１５】
前記電子シャッタは、
前記光電変換部の光入射面に貼合されるフィルム基材またはガラス基材と、
前記フィルム基材またはガラス基材上に積層される調光層と、を有してもよい。
【００１６】
前記調光層は、高分子分散型液晶層を含んでもよい。
【００１７】
本開示の他の一態様では、ＣＭＯＳイメージセンサと、
前記ＣＭＯＳイメージセンサで光電変換を行った電気信号をデジタル信号に変換して所定の画像処理を行う画像処理回路と、
前記画像処理後の撮影データを格納する撮影データ格納部と、を備え、
前記ＣＭＯＳイメージセンサは、
複数の走査線に接続された複数の画素回路に入射された入射光を前記入射光の光強度に応じた前記電気信号に変換する光電変換部と、
前記光電変換部で変換された前記電気信号を、前記走査線ごとに順次出力する読出回路と、
前記光電変換部の光入射面のヘイズ値を切り替える電子シャッタと、を有する、カメラが提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本開示は、ＣＭＯＳイメージセンサを用いて移動体を撮影した場合に、各走査線を時間的にずらしながら駆動したとしても、撮影画像に歪みが生じなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本開示の一実施形態によるＣＭＯＳイメージセンサの構造を概略的に説明する図。
【図２】センサ部の内部構成を示すブロック図。
【図３】本実施形態によるＣＭＯＳイメージセンサの動作タイミング図。
【図４】電子シャッタの断面構造を示す図。
【図５】デジタルカメラの概略的な構成を示すブロック図。
【図６】グローバルシャッタ方式を説明する図。
【図７】従来のローリングシャッタ方式を説明する図。
【図８】従来のローリングシャッタ方式での撮影画像の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００２１】
本明細書において、「板」、「シート」、「フィルム」の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。例えば、「板」は「シート」や「フィルム」と呼ばれ得るような部材をも含む概念であり、したがって、例えば、「支持板」は、「支持シート」や「支持フィルム」と呼ばれる部材と、呼称の違いのみにおいて区別され得ない。
【００２２】
また、「板面（シート面、フィルム面）」とは、対象となる板状（シート状、フィルム状）の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となる板状部材（シート状部材、フィルム状部材）の平面方向と一致する面のことを指す。
【００２３】
さらに、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
【００２４】
図１は本開示の一実施形態によるＣＭＯＳイメージセンサ１の構造を概略的に説明する図である。図１のＣＭＯＳイメージセンサ１は、センサ部２と、電子シャッタ３と、シャッタ制御部４とを備えている。センサ部２は、図２に詳細を示すように、光電変換部５と、読出回路６とを有する。
【００２５】
光電変換部５は、複数の走査線ＳＣ１〜ＳＣｎに接続された複数の画素回路７に入射された入射光を入射光の光強度に応じた電気信号に変換する。読出回路６は、光電変換部５で変換された電気信号を、走査線ごとに順次出力する。
【００２６】
電子シャッタ３は、光電変換部５の光入射面に配置されており、この光入射面のヘイズ値を切り替える。より具体的には、電子シャッタ３は、ヘイズ値が例えば１０％以下の第１ヘイズ値と、ヘイズ値が例えば８０％以上の第２ヘイズ値とのいずれかに切り替える。電子シャッタ３が第１ヘイズ値の場合には、電子シャッタ３への入射光の大半が電子シャッタ３を透過して、光電変換部５の光入射面に入射される。これにより、光電変換部５は、各画素ごとに、入射光の光量に応じた光電変換を行う。電子シャッタ３が第１ヘイズ値の場合の全光線透過率は例えば８５％程度である。
【００２７】
一方、電子シャッタ３が第２ヘイズ値の場合には、電子シャッタ３への入射光の大半は遮断される。ただし、電子シャッタ３が第２ヘイズ値であっても、全光線透過率は比較的高く維持され、例えば６５程度ある。よって、電子シャッタ３が第２ヘイズ値の場合には、全画素回路７にほぼ同一の光量の光が入射される。この光は、被写体光を反映したものではなく、電子シャッタ３の輝度を反映させた光である。
【００２８】
後述するように、電子シャッタ３は、フィルム基材またはガラス基材上に調光層を積層した構造であり、可撓性および接着性に優れている。よって、電子シャッタ３は、例えば光電変換部５の光入射面に貼合される。これにより、電子シャッタ３が第１ヘイズ値のときに、光の漏れなく、電子シャッタ３を透過した光を光電変換部５の光入射面に入射させることができる。
【００２９】
電子シャッタ３は、シャッタ制御部４の制御により、第１ヘイズ値と第２ヘイズ値のいずれかに切り替えられる。シャッタ制御部４は、複数の画素回路７が同時に入射光を電気信号に変換するタイミングに合わせて、電子シャッタ３にヘイズ値の切替を行わせる。電子シャッタ３が第１ヘイズ値に切り替えられたときに、各画素回路７への入射光の光電変換が行われる。すなわち、シャッタ制御部４は、全画素回路７が入射光の光電変換を行うタイミングで、電子シャッタ３を第１ヘイズ値に切り替える。これにより、ローリングシャッタ方式を採用しながらも、全画素回路７がほぼ同タイミングで、光電変換を行うことになる。
【００３０】
図２に示すように、読出回路６は、垂直走査回路３１と、水平走査回路３２と、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）回路３３と、第１スイッチ３４と、出力回路３５とを有する。垂直走査回路３１は、複数の画素回路７に接続された複数の走査線ＳＣ１〜ＳＣｎを駆動する。水平走査回路３２は、複数の画素回路７に接続された複数の列信号線ＣＳ１〜ＣＳｍを駆動する。本実施形態によるＣＭＯＳイメージセンサ１は、ローリングシャッタ方式を採用するため、垂直走査回路３１は、各走査線ＳＣ１〜ＳＣｎを順に駆動し、垂直走査回路３１が任意の走査線を駆動している間に、水平走査回路３２は、列信号線を順に駆動する。これにより、各走査線ＳＣ１〜ＳＣｎごとに、その走査線に接続されている全ての画素回路７で光電変換された電気信号が順に、対応する列信号線を介して読み出される。
【００３１】
ＣＤＳ回路３３は、各列信号線ＣＳ１〜ＣＳｍに接続されており、相関２重サンプリング処理を行って、読出ノイズを低減する。第１スイッチ３４は、各ＣＤＳ回路３３に接続されている。第１スイッチ３４は、水平走査回路３２が対応する列信号線を駆動する場合にオンして、対応するＣＤＳ回路３３の出力信号を出力回路３５に伝送する。出力回路３５は、光電変換された電気信号に対応するアナログ画素信号を出力する。
【００３２】
複数の画素回路７は、ｘ方向に配置された複数の走査線ＳＣ１〜ＳＣｎと、ｙ方向に配置された複数の列信号線ＣＳ１〜ＣＳｍとで区分けされた各領域に配置されている。各画素回路７は、フォトダイオード３６と、アンプ３７と、第２スイッチ３８とを有する。フォトダイオード３６は、対応する画素回路７への入射光を、入射光の光強度に応じた電気信号に変換して蓄積する。アンプ３７は、フォトダイオード３６に蓄積された電気信号を増幅する。第２スイッチ３８は、垂直走査回路３１が対応する走査線を駆動する場合にオンして、フォトダイオード３６が光電変換した電気信号を、対応する列信号線に伝送する。
【００３３】
図３は本実施形態によるＣＭＯＳイメージセンサ１の動作タイミング図である。上述したように、本実施形態によるＣＭＯＳイメージセンサ１は、ローリングシャッタ方式を採用しており、各走査線ＳＣ１〜ＳＣｎごとに、各画素回路７で光電変換した電気信号を読み出す。より具体的には、図３に示すように、垂直走査回路３１は、走査線ＳＣ１から走査線ＳＣｎまで、時間をずらしながら順に駆動する。以下では、ＣＭＯＳイメージセンサ１内の全画素回路７での光電変換処理期間を１フレーム期間と呼ぶ。図３は、時刻ｔ１で１フレームの光電変換処理を開始する例を示している。垂直走査回路３１は、各走査線ＳＣ１〜ＳＣｎを所定の期間だけ連続的に駆動する。垂直走査回路３１は、各走査線ＳＣ１〜ＳＣｎを、１本ずつ順に時間をずらしながら駆動し、時刻ｔ２のときに、全走査線が駆動された状態となる。各走査線ＳＣ１〜ＳＣｎは、垂直走査回路３１によって駆動されると、画素回路７内のフォトダイオード３６にて光電変換を行って、光電変換により得られた信号電荷を蓄積する。
【００３４】
シャッタ制御部４は、初期状態では、電子シャッタ３を第２ヘイズ値に設定している。したがって、時刻ｔ１〜ｔ２の期間内は、電子シャッタ３は第２ヘイズ値に設定されている。時刻ｔ２になると、シャッタ制御部４は、電子シャッタ３を第１ヘイズ値に切り替える。そして、その後、時刻ｔ３になるまで、シャッタ制御部４は、電子シャッタ３を第１ヘイズ値に設定する。電子シャッタ３は、時刻ｔ２で、第２ヘイズ値から第１ヘイズ値に変化するため、時刻ｔ２以降で、全画素回路のフォトダイオード３６は、被写体光の光量に応じた信号電荷を蓄積することになる。
【００３５】
時刻ｔ３は、垂直走査回路３１が１フレーム内で最初に駆動した走査線ｓｃ１の駆動終了時刻である。したがって、時刻ｔ２〜ｔ３の期間内は、垂直走査回路３１が全走査線を駆動している期間となる。シャッタ制御部４は、この期間内だけ、電子シャッタ３を第１ヘイズ値に設定する。第１ヘイズ値は、電子シャッタ３が可視光をほとんど損失なく透過させるように設定された値である。よって、電子シャッタ３が第１ヘイズ値に設定された状態では、あたかも電子シャッタ３がないかのように、各画素回路７は入射光を光電変換する。各画素回路７で光電変換された電気信号は、各走査線ＳＣ１〜ＳＣｎごとに、順に読み出されて、列信号線、ＣＤＳ回路３３、第１スイッチ３４を介して、出力回路３５まで伝送される。図３に示すように、時刻ｔ３から出力回路３５への電気信号の伝送が開始され、その後時刻ｔ４までの間に、全画素回路７で光電変換された電気信号が出力回路３５に伝送される。時刻ｔ１〜ｔ４までが、１フレーム期間となる。
【００３６】
このように、本実施形態によるＣＭＯＳイメージセンサ１は、ローリングシャッタ方式を採用しながらも、すべての走査線が駆動されている期間内だけ、全画素回路７に被写体光を入射させる。よって、被写体が高速で移動する移動体であっても、被写体光の光電変換タイミングは、全画素でほぼ共通となり、各走査線ＳＣ１〜ＳＣｎごとに光電変換タイミングがずれることを起因とした撮影画像の歪みが生じなくなる。
【００３７】
なお、図３の動作タイミング図からわかるように、電子シャッタ３が第１ヘイズ値になる期間は、１フレーム期間内の一部である。よって、各画素回路７内のフォトダイオード３６が被写体光を光電変換した信号電荷を蓄積する時間も限られてしまい、感度が悪くなるおそれがある。このため、アンプ３７の性能を向上させるなどして、感度が低下しないような仕組みを合わせて適用するのが望ましい。
【００３８】
電子シャッタ３は、電気的に第１ヘイズ値と第２ヘイズ値を切り替える機能を備えている。電子シャッタ３としては、例えば透明な高分子材料に液晶の液滴等を分散させた高分子分散型液晶素子が用いられる。この高分子分散型液晶素子では、分散された液晶への電界の印加・解除により、入射光を透過させる透過状態と入射光を散乱させる散乱状態とを切替えることが可能である。高分子分散型液晶としては、例えば、透明な高分子材料の中に液晶の液滴を分散させたもの（ＰＤＬＣ：Polymer Dispersed Liquid Crystal）、液晶の連続層の中に高分子樹脂のネットワークが形成されたポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Polymer Network Liquid Crystal）、コレステリック液晶を用いた高分子安定型コレステリック液晶（ＰＳＣＴ：Polymer Stabilized Cholesteric Texture）等を挙げることができる。これらの高分子分散型液晶は偏光板を用いる必要がないため、光の利用効率が高いという特徴を有している。
【００３９】
図４は電子シャッタ３の断面構造を示す図である。図４の電子シャッタ３は、互いに対向配置される第１支持板および第２支持板と、これら第１支持板および第２支持板の間に配置される調光層とを備えている。調光層は、例えば、高分子分散型液晶層である。第１支持板１１は、第１基材１３と、第１基材１３上に設けられた第１透明導電層１４とを有している。また、第２支持板１２は、第２基材１５と、第２基材１５上に設けられた第２透明導電層１６とを有している。第１透明導電層と第２透明導電層は、これらの間の液晶層に電界を印加する機能を有する。第１基材は第１透明導電層を支持する機能を有し、第２基材は第２透明導電層を支持する機能を有する。
【００４０】
基材１３，１５の材料としては、特に限定されるものではなく、例えば可撓性を有する各種の透明なフィルム材を用いることができる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂、トリアセチルセルロース（三酢酸セルロース：ＴＡＣ）等のセルロース系樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂などを含有するフィルム材を用いることができる。また、基材１３，１５の厚みとしては、例えば２０μｍ以上３００μｍ以下のものを用いることができ、好ましくは５０μｍ以上１５０μｍ以下のものを用いることができる。  
【００４１】
支持板１１，１２の透明導電層１４，１６は、通電されることにより高分子分散型液晶層２０に電界を印加し、これにより高分子分散型液晶層２０の後述する液晶材料２２を駆動する電極として機能する。ここで、液晶材料２２を「駆動」するとは、液晶材料２２に含まれる液晶分子の向きを変化させることを意味する。例えば、透明導電層１４，１６を用いて高分子分散型液晶層２０に対して電界を印加することにより、高分子分散型液晶層２０の液晶材料２２に含まれる液晶分子の配向方向を変化させることができる。
【００４２】
透明導電層１４，１６としては、高分子分散型液晶層２０に電界を印加することが可能であって、透明と知覚される種々の構成のものを適用することができる。例えば、透明導電材であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＡＺＯ（Aluminum-doped Zinc Oxide）、ＧＺＯ（Gallium-doped Zinc Oxide）、ＡＴＯ（Antimony Tin Oxide）、ＺＮＯ（Zinc Oxide）等の金属酸化物のほか、導電性高分子膜、銀ナノワイヤー、カーボンナノチューブ等を含有する材料を用いることができる。透明導電層１４，１６におけるシート抵抗は、特に限定されないが、１００Ω／□以上３００Ω／□以下、透過率は、８５％以上とすることができる。
【００４３】
次に、高分子分散型液晶層２０について説明する。高分子分散型液晶層２０は、透明導電層１４，１６による電界の印加状態に応じて、高分子分散型液晶層２０を介した透視性を変化させる機能を有する。図２に示された例では、高分子分散型液晶層２０は、高分子マトリックス２１と、高分子マトリックス２１中に分散された液晶材料２２と、スペーサ２５とを有する。
【００４４】
この高分子分散型液晶層２０は、一例として、重合性を有するモノマー、光重合開始剤、重合基を有しない液晶材料、及び、スペーサ２５を混合して液晶混合材料２７ａを作製し、この液晶混合材料２７ａ中のモノマーが光重合する際に液晶材料が相分離することにより形成することができる。これにより、モノマーが重合したものが高分子分散型液晶層２０の高分子マトリックス２１をなすようになり、相分離した重合基を有しない液晶材料が高分子分散型液晶層２０の液晶材料２２をなすようになる。
【００４５】
液晶材料は、長手方向を有する液晶分子を含んだ液状の材料である。液晶分子は、その形状に対応した屈折率異方性を有している。すなわち、液晶分子の長手方向に直交する方向での屈折率と、液晶分子の長手方向に平行な方向での屈折率とは異なっている。このような液晶材料としては、特に限られないがネマティック材料等の液晶材料を用いることができる。具体的には、例えばメルク社製のＥ７等のネマティック材料等を用いることができる。また、重合性を有するモノマーとしては、液晶を相分離させることが可能でかつ光透過性の高い材料であればよく、単官能、多官能いずれの重合性モノマー（重合性基）を有する樹脂を使用することができる。このような樹脂としては、例えば、メチル（メタ）アクリレート等の単官能（メタ）アクリレート類、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等の多官能（メタ）アクリレート類等が挙げられる。なお、（メタ）アクリレートとの表記は、アクリレート又はメタクリレートを意味する。また、アクリル系以外にも、カチオン重合性モノマーとして、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート等の脂環式エポキシド類、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル類等を用いることもできる。これら重合性モノマーは、要求される性能、塗布適性等に応じて、１種類単独で又は２種類以上を併用して用いることができる。
【００４６】
光重合開始剤としては、特に限られることなく様々な光重合開始剤を使用することができる。例えば、ベンゾイン及びそのアルキルエーテル化物、ベンジルケタール類、アセトフェノン類を用いることができる。アセトフェノン類としては、例えばヒドロキシアセトフェノン、アミノアセトフェノン、ジアルコキシアセトフェノン、ハロゲン化アセトフェノン等を用いることができる。これらの光重合開始剤は、例えば、ＢＡＳＦ社製のイルガキュア（登録商標）９０７、イルガキュア６５１、イルガキュア１８４等の商品が市販されており、これらを単独で、あるいは混合して用いることができる。
【００４７】
スペーサ２５は、第１支持板１１と第２支持板１２との間隔を所定の間隔に保ち、これにより高分子分散型液晶層２０の厚さ（高さ）を所定の厚さ（高さ）に保持する機能を有する。このスペーサ２５としては、例えばプラスチックビーズ等の光透過性の高い樹脂製のものを用いることができる。また、図２に示された例では、スペーサ２５として球状のスペーサを用いているが、スペーサ２５の形状はこれに限られない。
【００４８】
ところで、液晶材料２２が二色性色素を有するようにしてもよい。二色性色素は、液晶分子と同様に、長手方向を有するとともに、液晶分子を電界によって配向方向を変化させると、その動きに従ってその向きを変化させる。そして、二色性色素は、その向きに応じて色味を有するようになる。このため、電子シャッタ３は、低ヘイズ状態において無色透明又は無色透明に近い状態に維持され、その一方で、高ヘイズ状態においては、単なる白濁ではなく、所定の色味を有しながら不可視状態とすることができる。ここで所定の色味を、電子シャッタ３の周囲の部分（電子シャッタ３が設けられていない部分）と同様の色にすると、電子シャッタ３の部分だけ周囲の部分と外観が異なることを防ぐことができる。また、低ヘイズ状態にある電子シャッタ３の色味が電子シャッタ３の周囲の部分の色味と異なるようにして、電子シャッタ３を含む装置に意匠性を積極的に付与してもよい。このような二色性色素としては、例えば特開２００７−００９１２０号公報や特開２０１１−２４６４１１号公報に開示されているような種々の公知なものを用いることができる。
【００４９】
なお、電子シャッタ３の周縁部に封止材を設けるようにしてもよい。とりわけ高分子分散型液晶層２０の周縁部を覆うようにして封止材を設けることにより、高分子分散型液晶層２０、とりわけ液晶材料２２、が漏れ出すことを防止することができる。このため、封止材は、電子シャッタ３の板面への法線方向からの観察において、すなわち平面視において、高分子分散型液晶層２０を取り囲む形状を有していることが好ましい。
【００５０】
封止材の材料としては、例えば高分子分散型液晶層２０の高分子マトリックス２１をなす樹脂と同様のものを用いることができる。光重合開始剤についても、例えば上述の光重合開始剤を用いることが可能である。一例として、光重合開始剤として酸素阻害を受ける光重合開始剤を用いることができる。ここで、光重合開始剤が酸素阻害を受けるとは、例えばラジカル型の光重合開始剤において、光重合開始剤に紫外線等の光が照射されることにより生じたラジカルと雰囲気中に存在する酸素とが反応し、このラジカルによるモノマーやプレポリマーの重合促進機能が阻害される現象をいう。このような酸素阻害を受ける光重合開始剤としては、例えば、ＢＡＳＦ社製のイルガキュア６５１等を用いることができる。また、透明導電層１４，１６に対する密着性向上のため、適宜信越シリコーン社製ＫＢＭ９０３等のシランカップリング剤、日本化薬社製ＫＡＹＡＭＥＲ（登録商標）  ＰＭ−２等の密着補助剤を用いてもよい。
【００５１】
以上のように構成された電子シャッタ３では、液晶分子が配向されている状態において、液晶分子の屈折率と高分子マトリックス２１の屈折率とが揃う。この状態において、電子シャッタ３へ入射した光は、進行方向を大きく曲げることなく、電子シャッタ３を透過することができる。すなわち、液晶分子が配向されている状態において、電子シャッタ３は低ヘイズ状態となる。この状態において、電子シャッタ３は透明な状態となり、電子シャッタ３を介した視認性が高くなる。
【００５２】
一方、この電子シャッタ３において、液晶分子が配向されていない状態では、液晶分子の長手方向の向きが、当該液晶分子の近傍に位置する高分子マトリックス２１にも依存して、不規則的となる。この状態において、電子シャッタ３へ入射した光は、進行方向を大きく曲げられて拡散する。すなわち、液晶分子が配向されていない状態において、電子シャッタ３は高ヘイズ状態となる。このとき、電子シャッタ３は白濁した状態となり、電子シャッタ３を介した視認性が低くなる。
【００５３】
ノーマルタイプの電子シャッタ３では、ポジ型の液晶分子が使用される。この場合、透明導電層１４，１６により電界が印加されていない状態において、液晶分子の向きは不規則となる。したがって、ノーマルタイプの電子シャッタ３は、電界が印加されていない状態において、白濁して電子シャッタ３を介した視認性が低くなる。一方、透明導電層１４，１６により電界が印加された状態において、液晶分子は配向されるようになる。したがって、ノーマルタイプの電子シャッタ３は、電界が印加された状態で透明となり、これにより電子シャッタ３を介した視認性が高くなる。
【００５４】
また、リバースタイプの電子シャッタ３では、ネガ型の液晶分子が使用される。この場合、透明導電層１４，１６により電界が印加された状態において、液晶分子の向きは不規則となる。したがって、ノーマルタイプの電子シャッタ３は、電界が印加されている状態において、白濁して電子シャッタ３を介した視認性が低くなる。一方、透明導電層１４，１６により電界が印加されていない状態において、液晶分子は配向されるようになる。したがって、リバースタイプの電子シャッタ３は、電界が印加されていない状態で透明となり、これにより電子シャッタ３を介した視認性が高くなる。
【００５５】
本実施形態によるＣＭＯＳイメージセンサ１は、デジタルカメラに内蔵することができる。ここで、デジタルカメラとは、レンズ交換型のカメラでもよいし、レンズとカメラ本体が一体になったカメラでもよい。また、本実施形態によるデジタルカメラとは、静止画を撮影するカメラだけでなく、動画を撮影するカメラでもよい。さらに、本実施形態によるデジタルカメラは、カメラ専用機でもよいし、スマートフォンやＰＣなどの種々の電子機器に内蔵されたカメラでもよい。
【００５６】
図５はデジタルカメラ４１の概略的な構成を示すブロック図である。図５のデジタルカメラ４１は、レンズ４２と、本実施形態によるＣＭＯＳイメージセンサ１と、画像処理部４３と、撮影データ格納部４４とを備えている。ＣＭＯＳイメージセンサ１は、レンズ４２で集光した被写体光を光電変換して、画素信号を出力する。画像処理部４３は、ＣＭＯＳイメージセンサ１から出力された画素信号をデジタル信号に変換した後、各種の画像処理を行って撮影データを生成する。生成された撮影データは、撮影データ格納部４４に格納される。
【００５７】
このように、本実施形態によるＣＭＯＳイメージセンサ１は、ローリングシャッタ方式を採用しながらも、垂直走査回路３１が全走査線を駆動するタイミングに合わせて、電子シャッタ３のヘイズ値を低くするため、全画素回路７で被写体光の光電変換を行うタイミングがほぼ同一となり、走査線の駆動タイミングのずれによる撮影画像の歪みは、原理的に起きなくなる。よって、本実施形態によるＣＭＯＳイメージセンサ１によれば、撮影画像の画質の向上が図れる。
【００５８】
本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１  ＣＭＯＳイメージセンサ、２  センサ部、３  電子シャッタ、４  シャッタ制御部、５  光電変換部、６  読出回路、７  画素回路、１１  第１支持板、１２  第２支持板、１３  第１基材、１４  第１透明導電層、１５  第２基材、１６  第２透明導電層、２０  高分子分散型液晶層、２１  高分子マトリックス、２２  液晶材料、２５  高分子マトリックス、３１  垂直走査回路、３２  水平走査回路、３３  ＣＤＳ回路、３４  第１スイッチ、３５  出力回路、３６  フォトダイオード、３７  アンプ、３８  第２スイッチ
【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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