(57)【要約】【課題】走査方向を自由に制御することができ、十分高い解像度で画像を得ることができる、新規な撮像装置を提供する。【解決手段】可撓性の基板２０と、基板２０に形成された少なくとも一つの撮像素子３０と、基板２０の形状を検出するための形状検出素子４０とから撮像装置１０を構成する。【選択図】図１
2005252357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性の基板と、
前記基板に形成された少なくとも一つの撮像素子と、
前記基板の形状を検出するための形状検出素子と、
を具えることを特徴とする、撮像装置。
【請求項２】
前記形状検出素子は、前記基板の所定部位における抵抗変化から前記基板の形状を検出することを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記基板の形状に依存させて、前記撮像素子の走査方向を制御し、前記撮像素子の撮像方向を制御することを特徴とする、請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記基板の形状に依存させて、前記撮像素子の走査方向を制御し、前記撮像素子の撮像面積を制御することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記基板の形状に依存させて、各撮像素子の撮像面積を同一としたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項６】
所定の光源との相対距離を導出することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項７】
所定の光源との相対速度を導出することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像素子の基材を前記基板と共有し、前記撮像素子は前記基板と一体的に形成されたことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記撮像素子は、所定の光源からの光を受光するための受光部と、この受光部の前方に設けられ、走査方向を制御するための光学系とを有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記光学系は、走査用電極とレンズとを含み、前記走査用電極に印加する電圧の大小によって前記レンズの形状を変化させ、前記走査方向を制御するようにしたことを特徴とする、請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記レンズは水レンズであることを特徴とする、請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記水レンズは油中において半球状に形成され、保持されていることを特徴とする、請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記光学系は、前記レンズを透過した光のみを前記受光部へ導入するための光指向手段を具えることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記光指向手段は、前記レンズを支持する基材中において、前記レンズを囲むようにして設けられたスリットから構成されたことを特徴とする、請求項１３に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記受光部は、所定の半導体と、この半導体と接触するように設けられた一対の受光素子電極とを有し、所定の光源からの光を前記半導体に入射させるとともに、前記半導体中に生じた前記光による励起電流を前記一対の受光素子電極間で検出するようにしたことを特徴とする、請求項９〜１４のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記励起電流の大小により、前記光の強度を検出することを特徴とする、請求項１５に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記受光部は、前記一対の受光素子電極間に流れる前記励起電流を増幅させるための増幅用電極を有することを特徴とする、請求項１５又は１６に記載の撮像装置。
【請求項１８】
可撓性の基板に形成された少なくとも一つの撮像素子を具える撮像装置の制御方法であって、
前記基板の形状を検出するための形状検出素子を設け、この形状検出素子によって検出された前記基板の形状に依存させて、前記撮像素子の走査方向を制御し、前記撮像素子の撮像方向を制御することを特徴とする、撮像装置の制御方法。
【請求項１９】
可撓性の基板上に形成された少なくとも一つの撮像素子を具える撮像装置の制御方法であって、
前記基板の形状を検出するための形状検出素子を設け、この形状検出素子によって検出された前記基板の形状に依存させて、前記撮像素子の走査方向を制御し、前記撮像素子の撮像面積を制御することを特徴とする、撮像装置の制御方法。
【請求項２０】
各撮像素子の撮像面積を同一とすることを特徴とする、請求項１９に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項２１】
前記形状検出素子は、前記基板の所定部位における抵抗変化から前記基板の形状を検出することを特徴とする、請求項１８〜２０のいずれか一に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項２２】
所定の光源との相対距離を導出することを特徴とする、請求項１８〜２１のいずれか一に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項２３】
所定の光源との相対測度を導出することを特徴とする、請求項１８〜２２のいずれか一に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項２４】
前記撮像素子の基材を前記基板と共有し、前記撮像素子は前記基板と一体的に形成されたことを特徴とする、請求項１８〜２３のいずれか一に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項２５】
前記撮像素子は、所定の光源からの光を受光するための受光部と、この受光部の前方に設けられ、走査方向を制御するための光学系とを有し、
前記光学系は、走査用電極とレンズとを含み、前記走査用電極に印加する電圧の大小によって前記レンズの形状を変化させ、前記走査方向を制御するようにしたことを特徴とする、請求項１８〜２４のいずれか一に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項２６】
前記レンズは水レンズであることを特徴とする、請求項２５に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項２７】
前記水レンズは油中において半球状に形成され、保持されていることを特徴とする、請求項２６に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項２８】
前記光学系は光指向手段を具え、前記レンズを透過した光のみを前記受光部へ導入することを特徴とする、請求項２５〜２７のいずれか一に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項２９】
前記光指向手段は、前記レンズを支持する基材中において、前記レンズを囲むようにして設けられたスリットから構成することを特徴とする、請求項２８に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項３０】
前記受光部は、所定の半導体と、この半導体と接触するように設けられた一対の受光素子電極とを有し、所定の光源からの光を前記半導体に入射させるとともに、前記半導体中に生じた前記光による励起電流を前記一対の受光素子電極間で検出することを特徴とする、請求項２５〜２９のいずれか一に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項３１】
前記励起電流の大小により、前記光の強度を検出することを特徴とする、請求項３０に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項３２】
前記受光部は増幅用電極を有し、前記一対の受光素子電極間に流れる前記励起電流を増幅させることを特徴とする、請求項３０又は３１に記載の撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、及び撮像装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬを用いた可撓性を有する表示ディスプレイなどが開発されており、このようなデバイスに組み込む撮像装置に対しても可撓性を有することが要求されている。従来においては、例えば、特開２０００−１７４２１８号公報に記載されているように、可撓性のない半導体ウエハ上に形成された撮像装置が主流であった。
【０００３】
一方、例えば、特開２００１−２８４５６４号公報には、可撓性を有する撮像装置が開示されているものの、その形状を把握することができないため、予めその形態が特定され固定されていなければならないという問題があった。さらに、特開２００３−２８３９４２号公報には、クラスター化された固体撮像素子と、これらの撮像素子を含む装置全体の形状を把握するための素子とが設けられた撮像装置が開示されている。しかしながら、前記素子は撮像装置内に一体的に組み込まれたものでなく、装置全体の形状を十分に検出することができなかった。その結果、各撮像素子の光路を十分に走査することができず、得られる画像の解像度も不十分であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、走査方向を自由に制御することができ、十分高い解像度で画像を得ることができる、新規な撮像装置及びこの撮像装置に関する制御方法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】
【０００５】
上記目的を達成すべく、本発明は、
可撓性の基板と、
前記基板に形成された少なくとも一つの撮像素子と、
前記基板の形状を検出するための形状検出素子と、
を具えることを特徴とする、撮像装置に関する。
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を実施した。一般に、可撓性を有する撮像装置で画像を取得する際には、ゆがんだ画像しか得ることができない。この問題を解決するには、撮像装置の形状に基づいて画像の取得法を随時変化させ、前記形状に応じた最適な画像の取得法を設定しなければならない。そこで、本発明者らは、このような要求を満足する撮像装置を得るべく鋭意検討を実施した。
【０００７】
その結果、本発明者らは、可撓性の基板上に形成された撮像素子を有する撮像装置において、前記基板に対して直接形状検出素子を設けるようにしている。したがって、撮像装置全体の形状を正確に検出できるとともに、その形状変化をリアルタイムに検出することができる。したがって、前記形状検出素子からの、前記基板に関する形状データを得、前記基板の形状を正確に把握し、前記基板の形状に基づいて前記撮像素子の走査方向を制御するようにすることにより、前記撮像素子の撮像方向及び撮像面積を自在に制御することができるようになる。この結果、目的とする画像を高解像度で得ることができるようになる。
【０００８】
また、各撮像素子の撮像面積を同一とすることができ、撮像素子毎の解像度を等しくすることもできる。
【０００９】
なお、前記撮像素子は、前記可撓性を有する基板上に形成することもできるし、その基材を前記基板と共有させ、前記基板と一体的に形成することもできる。
【００１０】
本発明の撮像素子の詳細及びその他の特徴、並びに本発明の撮像素子の制御方法については、以下において詳述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の撮像装置の一例を概略的に示す構成図であり、図２は、図１に示す撮像装置を構成する撮像素子の具体的な態様の一例を示す断面構成図である。
【００１２】
図１に示す撮像装置１０は、可撓性の基板２０と、この基板に形成された複数の撮像素子３０と、基板３０上において、隣接する撮像素子３０間に設けられた複数の形状検出素子４０とを具えている。基板２０は、ポリイミドなどの高分子材料から構成することができる。形状検出素子４０は、基板３０の所定部位の抵抗変化から基板３０の形状を検出する素子、例えば付着した部分の抵抗変化から基板３０の形状を検出することができる歪ゲージなどから構成することができる。
【００１３】
撮像素子３０は、図２に示すように、上方に設けられた光学系５０とその下方に設けられた受光部６０とから構成されている。
【００１４】
光学系５０内には、親水性材料からなる土台５２上に形成された水レンズ５１と、その下方において絶縁層５６中に埋設された走査用電極５５とが設けられている。水レンズ５１は、有機構造物５４中に保持された油中に形成されるとともに保持され、その表面エネルギーを最小にすべく半球状を呈している。また、走査用電極５５の下方には、スペーサ５８が設けられ、その内部には、水レンズ５１を取り囲むようにして光指向手段としてのスリット５７が設けられている。
【００１５】
受光部６０には、有機半導体６１と、この半導体内において互いに所定の距離を隔てて配置された一対の受光素子電極６２とが設けられている。また、受光素子電極６２の下方には絶縁層６３が設けられ、その内部には増幅用電極６４が形成されている。
【００１６】
なお、撮像素子３０を構成する基材は、撮像装置１０本体を構成する基板２０を供用し、撮像素子３０は基板２０と一体的に構成されている。
【００１７】
図２に示す撮像素子３０においては、受光部６０における有機半導体６１中に所定の光が入射することによって有機半導体６１を励起し、これに基づいた励起電流を生成する。そして、前記励起電流を一対の受光素子電極６２で計測することにより、前記光を間接的に受光するように構成されている。前記光の強弱は、前記励起電流を強弱により決定される。なお、前記励起電流は微弱であるため、増幅用電極６４に対して適当な電圧を印加し、前記励起電流を適宜増幅する。
【００１８】
一方、光学系５０は、撮像素子３０の走査方向を制御し、撮像方向及び撮像面積を制御して、取り込むべき画像情報（光）を適宜選択する。具体的には、走査用電極５５間に所定の電圧を印加することによって水レンズ５１の形状を変化させる。これによって、任意方向の画像（光）を取り込むことができるようになり、その結果、撮像素子３０の走査方向を制御できるようになる。なお、水レンズ５１に導入された光は、スリット５７によって指向され、受光部６０に導入されるようになる。また、水レンズ５１を介することなく撮像素子３０内に入射した光は、スリット５７によって遮断され、受光部６０には到達できないように構成されている。
【００１９】
図３は、図１及び図２に示す撮像装置の一制御方法を説明するための図である。図１に示す撮像装置１０においては、可撓性の基板２０上に直接歪ゲージなどの形状検出素子４０が付着している。したがって、形状検出素子４０によって基板２０の形状変化を随時リアルタイムで検出することができる。この結果、各撮像素子３０においては、基板２０の形状に基づき、光学系５０における走査用電極５５に印加すべき電圧を適宜制御し、水レンズ５１の形状を適宜変化させ、各撮像素子３０の走査方向、すなわち走査範囲を適宜制御することによって、所望の撮像面積を得るようにすることができる。
【００２０】
したがって、基板２０の形状に基づいて、所定の画像に対する最適な解像度を得るようにして、各撮像素子の撮像面積を制御することができるようになる。
【００２１】
なお、図３から明らかなように、前記撮像面積は、各撮像素子の走査方向に対して略垂直な方向において定義される。
【００２２】
図４は、図１及び図２に示す撮像装置の他の制御方法を説明するための図である。図４に示すように、基板２０が曲率半径ρで湾曲し、隣接する撮像素子３０間の距離がｗで一定であるとすると、曲率中心Ｏに対して隣接する撮像素子３０間の角度はΔθ＝ｗ／ρで表される。この場合、０番目に位置する撮像素子３０に対してｎ番目に位置する撮像素子３０は、曲率中心Ｏに対して、０番目に位置する撮像素子３０から角度θ＝ｎΔθに位置するようになる。
【００２３】
したがって、ｎ番目に位置する撮像素子３０の走査方向をその光学系を制御することによって、０番目に位置する撮像素子３０の走査方向と角度α＝ｎΔθだけずらすようにすれば、０番目に位置する撮像素子３０の走査方向とｎ番目に位置する撮像素子３０の走査方向とを一致させることができる。
【００２４】
図１に示す撮像装置１０では、可撓性の基板２０上に直接歪ゲージなどの形状検出素子４０が付着し、形状検出素子４０によって基板２０の形状変化を随時リアルタイムで検出することができる。この結果、上述したような走査方向の制御を、基板２０の形状変化を随時リアルタイムで反映させながら実行することができる。したがって、基板２０の形状に基づき、所定の画像に対する最適な解像度を得るようにして、各撮像素子の走査方向を制御することができるようになる。
【００２５】
図５に示すように、曲率半径Ｒの円筒上に撮像素子が並んでいる場合の一つの撮像素子の走査範囲を求める。図５のような形状をセンサにより取得し、撮像素子Ｌｎの走査範囲ｌ１，ｌ２について求める。ｌ１，ｌ２はそれぞれ撮像方向を法線ベクトルとした平面上に写像した時の撮像素子ＬｎとＬｎ−１及びＬｎ＋１とＬｎの距離の２分の１に等しい。したがって、下記の関係式が成立する。
【００２６】
【数１】
2005252357.tif 000003
したがって、上式よりｌ１及びｌ２について求めると、
【数２】
2005252357.tif 000004
のようになり、この関係式より撮像素子Ｌｎの走査範囲を求めることができるまた、自由曲面に対しては各撮像素子間を円筒で近似することで同様に撮像素子の走査範囲を求めることが出来る。
【００２７】
上式から明らかなように、曲率半径Ｒ及びΔθが一定である場合は、角度θが大きくなるに従って走査範囲Ｌは小さくなる。したがって、基板２０に設けられた複数の撮像素子３０それぞれの付着位置を考慮し、例えば角度θが大きな位置に付着した撮像素子３０では、その光学系を適宜に制御して、その走査範囲が大きくなるようにし、角度θが小さな位置に付着した撮像素子３０では、その光学系を適宜に制御して、その走査範囲が小さくなるようにすれば、統べての撮像素子３０の走査範囲を同一とすることができる。
【００２８】
図１に示す撮像装置１０では、可撓性の基板２０上に直接歪ゲージなどの形状検出素子４０が付着し、形状検出素子４０によって基板２０の形状変化を随時リアルタイムで検出することができる。この結果、上述したような走査方向の制御を、基板２０の形状変化を随時リアルタイムで反映させながら実行することができる。したがって、基板２０の形状に基づき、所定の画像に対する最適な解像度を得るようにして、各撮像素子の走査方向を制御することができるようになる。
【００２９】
本発明の撮像装置を用い、取得した信号を処理することで、前記撮像装置と点光源との相対速度Ｖ及び相対距離ｘを導出することができる。図６に示すように、本発明の撮像装置において、地点Ａから地点Ｂに移動する点光源があるとする。点光源の移動速度は地点Ａと地点ＢとではＶ（相対速度）で一定とする。また、撮像素子Ｓｎ，Ｓｎ＋１間の距離Ｌは常に一定とする。点光源の地点Ａ及び地点Ｂ間での移動時間△ｔは、撮像素子Ｓｎ，Ｓｎ＋１の出力ピークの時間差より求める。
【００３０】
この場合、２００１年６月８日〜１０日開催の、ＲＯＢＯＭＥＣ‘０１における、長谷川らの“複眼型センサによる動き情報の検出”のモデルを用いれば、点光源の地点Ａ，Ｂでの角連度ω１，ω２は、
【数３】
2005252357.tif 000005
なる関係式で表すことができる。ここで、αは点光源Ａの基準となる曲率中心Ｏからの角度を示し、θは点光源Ａ及びＢが、基準となる曲率中心Ｏに対してなす角度を表す。
【００３１】
一方、幾何学的関係より、
【数４】
2005252357.tif 000006
なる関係式が成立する。したがって、これらの関係式を連立させて解くことにより、
【数５】
2005252357.tif 000007
のようにして、上述した相対速度Ｖ及び相対距離ｘを導出することができる。
【００３２】
なお、αは、
【数６】
2005252357.tif 000008
なる関係式で表すことができる。
【００３３】
図１に示す撮像装置１０では、可撓性の基板２０上に直接歪ゲージなどの形状検出素子４０が付着し、形状検出素子４０によって基板２０の形状変化を随時リアルタイムで検出することができる。この結果、上述したような相対速度及び相対距離の導出を、基板２０の形状変化を随時リアルタイムで反映させながら実行することができる。
【００３４】
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の撮像装置の一例を概略的に示す構成図である。
【図２】図１に示す撮像装置を構成する撮像素子の具体的な態様の一例を示す断面構成図である。
【図３】図１及び図２に示す撮像装置の一制御方法を説明するための図である。
【図４】図１及び図２に示す撮像装置の他の制御方法を説明するための図である。
【図５】図１及び図２に示す撮像装置のその他の制御方法を説明するための図である。
【図６】図１及び図２に示す撮像装置の他の制御方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  撮像装置
２０  可撓性の基板
３０  撮像素子
４０  形状検出素子
５０  撮像素子の光学系
５１  水レンズ
５２  土台
５３  油
５４  有機構造体
５５  走査用電極
５６  絶縁層
５７  スリット
５８  スペーサ
６０  撮像素子の受光部
６１  有機半導体
６２  一対の受光素子電極
６３  絶縁層
６４  増幅用電極
７０  光源
【図１】
2005252357.tif 000009
【図２】
2005252357.tif 000010
【図３】
2005252357.tif 000011
【図４】
2005252357.tif 000012
【図５】
2005252357.tif 000013
【図６】
2005252357.tif 000014