(57)【要約】【課題】カラー撮影とモノクロ撮影を切り替えることができ、モノクロ撮影時の感度の低下を防止し、解像度の向上を可能にしたカラーとモノクロ切り替え撮像素子、及び撮像装置を提供すること。【解決手段】カラーとモノクロ切り替え撮像素子、及び撮像装置は、複数の色のエレクトロクロミック素子を２次元状に配置したモザイクエレクトロクロミック素子を撮像素子の物体側に配置し、前期モザイクエレクトロクロミック素子を電気的に駆動することで、色付き状態と透明状態を変移させて、カラー撮影状態とモノクロ撮影状態を切り替えられることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の色のエレクトロクロミック素子を２次元状に配置したモザイクエレクトロクロミック素子を撮像素子の物体側に配置し、前期モザイクエレクトロクロミック素子を電気的に駆動することで、色付き状態と透明状態を変移させて、カラー撮影状態とモノクロ撮影状態を切り替えられることを特徴とするカラーとモノクロ切り替え撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載のカラーとモノクロ切り替え撮像素子を搭載した撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、選択的にカラー撮影及びモノクロ撮影を行うことができる撮像素子、及び撮像装置に関し、特にモノクロ撮影時に高感度を求められるセキュリティにより適したカラー・モノクロ切り替えビデオカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、たとえばＣＣＤ（チャージ・カップルド・デバイス）のような固体撮像素子を用いたビデオカメラが実用化され大量に使用されている。このように固体撮像素子を用いたビデオカメラは、従来のサチコン等の管球を用いたビデオカメラに比して小型で耐振性に優れ、しかも消費電力も少ないために、カメラ一体型のビデオ、監視カメラ等の用途に最適な特性を有する。たとえば、監視カメラを玄関、ドア等に取り付けておくことにより来訪者を事前に確認することができる。またビデオカメラからの信号をビデオレコーダに記録することにより、無人の監視装置を構成することもでき、いわゆるホームセキュリティに役立てることができる。
【０００３】
しかして、このような用途に用いるビデオカメラは、ほとんど保守整備もなされない環境で長時間、連続的かつ確実に動作することを要求され、固体撮像素子を用いたビデオカメラは、このような要求を満たすことができる。さらにこの種の監視カメラでは、撮影した画像を容易に判別することができるように、カラー化が進められる傾向にある。
【０００４】
カラー用のビデオカメラは、たとえば夜間のように照度の低い場合は感度の低下が著しく、撮影した対象、たとえば人物の識別も困難になる。このように低照度の際に感度が低下する原因の一つに色補正フィルタの使用があげられる。すなわち、この種のビデオカメラでは、ＣＣＤの色感度を補正するために色補正フィルタを使用するようにしている。この種の色補正フィルタ４は、特に近赤外よりも長い波長の光を吸収して遮断する機能を有するが、可視域においても約１０％程度の吸収を生じて撮像素子３に入射する光量を減少させて感度を低下させる。したがって昼間のように充分な照度を得られる場合は、色補正フィルタを用いてカラー撮影を行うことによって画像の識別能力を高められる。また、夜間のように照度の低い場合は色補正フィルタを除去して感度を高めてモノクロ撮影を行い鮮明な画像を得ることが考えられている。
【０００５】
また、充分な照度を得られる場合には赤外カットフィルタを光路中に挿入した状態でカラー撮影を行い、照度の低い場合には赤外カットフィルタを光路から除去して撮影する撮像装置も知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６３２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の単板式の固体撮像素子など、一つの撮像素子を使い複数の色情報を取得するカラー撮像方式は、モザイク状の色分解フィルタを重ねる必要がある。
【０００８】
図７は単板式ＲＧＢカラー固体撮像素子の分解斜視図である。固体撮像装置はパッケージ１、固体撮像素子２、色分解モザイクフィルタ３３、前面ガラス４で構成されている。色分解モザイクフィルタは緑（Ｇ）フィルタを市松状に、その間に赤（Ｒ）と青（Ｂ）のフィルタを交互に配置してある。この様に、単板式は固体撮像素子の画素に色フィルタを使用するのでモノクロに比べて、感度が低下する。また、赤と青の画素要素では解像度に最も寄与する緑の情報を得ることが出来ないため、デモザイキング処理を施すなど、周辺の画素情報から解像度を回復する試みがなされているが、十分に回復できないなどの課題がある。この課題は、夜間のように照度の低い場合に色補正フィルタを除去して感度を高めてモノクロ撮影を行っても、モザイクフィルタが固体撮像装置から除かれていないので同様である。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、カラー撮影とモノクロ撮影を切り替えることができ、モノクロ撮影時の感度の低下を防止し、解像度の向上を可能にしたカラーとモノクロ切り替え撮像素子、及び撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係るカラーとモノクロ切り替え撮像素子、及び撮像装置は、
複数の色のエレクトロクロミック素子を２次元状に配置したモザイクエレクトロクロミック素子を撮像素子の物体側に配置し、前期モザイクエレクトロクロミック素子を電気的に駆動することで、色付き状態と透明状態を変移させて、カラー撮影状態とモノクロ撮影状態を切り替えられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の色のエレクトロクロミック素子を２次元状に配置したモザイクエレクトロクロミック素子を撮像素子の物体側に配置し、前期モザイクエレクトロクロミック素子を電気的に駆動することで、透明状態と色付き状態を変移させて、カラー撮影状態とモノクロ撮影状態を切り替えることで、特にモノクロ撮影時の感度の低下を防止し、解像度の向上を可能にしたカラーとモノクロ切り替え撮像素子、及び撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例を示す固体撮像素子の分解斜視図
【図２】エレクトロクロミック素子の発色時分光特性例
【図３】エレクトロクロミック素子の非発色時分光特性例
【図４】エレクトロクロミック素子の非発色時分光特性例
【図５】エレクトロクロミック素子の非発色状態でのカメラの機能を説明するための図
【図６】エレクトロクロミック素子の非発色状態でのカメラの機能を説明するための図
【図７】単板式ＲＧＢカラー固体撮像素子の分解斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施形態にかかわるカラーとモノクロ切り替え撮像素子である。
【実施例１】
【００１５】
以下、図１を参照して、本発明の第１の実施例による、カラーとモノクロ切り替え撮像素子について説明する。
【００１６】
図中１が固体撮像素子を内蔵するためのパッケージ。２が固体撮像素子。３がエレクトロクロミック（以下ＥＣと略す）を使用したモザイクＥＣ素子で、後で詳述する。４はパッケージを封止するためのカバーガラスである。
【００１７】
前述したモザイクＥＣ素子について説明する。モザイクＥＣ素子とは、ＥＣ素子をモザイク状に二次元配列した状態の素子である。ＥＣ素子はある吸収域を持って発色し、特定の光を透過する状態（以下発色状態とする）と、特異な吸収域を持たず、可視域やそれに隣接する近赤外域ほぼ全域を透過する状態（以下非発色状態とする）を遷移することが可能な素子である。ＥＣへの電気エネルギーの与え方により、発色状態と非発色状態の中間的な発色状態も存在するが、本実施例ではおおよそ発色状態と非発色状態の二つの状態を遷移することを念頭においている。
【００１８】
また、ＥＣ素子は二次元的に分割制御可能な素子として仕上げることが可能である。そして、図１（Ａ）では、モザイクＥＣ素子は透過色が緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、青（Ｂ）となるように発色することで、モザイクフィルタの状態となる。
【００１９】
緑、赤、青のそれぞれのＥＣ素子が発色した時の透過率の例を図２に示す。
【００２０】
ＥＣの発色に関しては、例えば特開平１１−２０５８０７号公報に記載されている。この特許文献では多角形金属粒子を溶融した電解液に電圧の変化を与えることで、多角形金属粒子を析出させたり溶融させたりすることが出来る。そして、電解液を通る光に対し、金属粒子が溶融している時はほぼ影響せず、多角形金属粒子が析出した時はプラズモン吸収により光の吸収により発色することが可能であることが開示されている。
【００２１】
図１（Ｂ）では、図１（Ａ）で緑、赤、青に発色していたＥＣ素子全てを非発色状態にした時の状態である。前述したように、非発色状態のＥＣ素子は可視域やそれに隣接する近赤外域ほぼ全域を透過するので、例えば図４の様な特性となる。よって、図１（Ｂ）ではモザイクＥＣ素子は単なる透過型の光学素子（所謂ダミーガラス）状態となっている。
【００２２】
次にＥＣが発色した状態でのカメラの機能について述べる。
【００２３】
図１（Ａ）の如く個々のＥＣ素子要素が発色している状態では、撮像素子の個々の画素要素では、検出しようとしている色の波長の光以外はＥＣ素子が吸収してエネルギーを得ることが出来ない。例えば、緑の色を検出しようとしている画素要素には、緑に発色しているＥＣ素子要素を通った光を検出するように設定されている。そのため、緑の画素要素は青や赤の波長の光を検出する能力を断たれていると言える。同様に、青を検出するように設定された画素要素では緑と赤の光の検出力を断ち、赤を検出するように設定された画素要素では緑と青の光の検出力をたっている。これによりＥＣ素子は原色モザイクフィルタの機能を有することとなり、図５の如くレンズと色補正用の近赤外カットフィルタ（特性例を図３に示す）と組み合わせることで、単板カラーカメラとして使用することが可能となる。
【００２４】
次にＥＣ素子の非発色状態でのカメラの機能について述べる。
【００２５】
図１（Ｂ）の如くＥＣ素子全体が発色していない状態では、個々のＥＣ素子要素の全てで光のエネルギーをほぼ吸収することなく、個々の画素要素で光を検出することを可能とする。個々の画素において、色分けした光を検出することが出来なくなるので、カラーカメラとして使用できなくなる。しかしながら、個々の画素要素全てにおいて、緑、赤、青ほぼ全ての光エネルギーを活用することが出来るので、感度を数倍上げることが可能となる。
【００２６】
更に云えば、カラーカメラとして機能させる時は、色補正用の近赤外カットフィルタが必須であったが、図６の如くこのフィルタを退避させると、カラーカメラでは捨てていた近赤外領域の光のエネルギーをも活用することができる。さらに、カラーモザイクフィルタの緑や青のフィルタは図２のＢやＧ特性に見られるように可視域に隣接する部分の近赤外領域の光も吸収するものであったが為、近赤外カットフィルタを退避しても、その部分の光エネルギーを使えていなかった。本実施例のＥＣ素子ではこの部分の吸収も消失させることが可能であるであるので、より効率的に光のエネルギーを活用することが可能である。
【００２７】
なお、本実施例では固体撮像素子を使用したが、撮像素子としてはこれに限定されるものでなく、従来のサチコン等の管球など、二次元モザイクフィルタを使用できる撮像素子が使用できることは明らかである。
【符号の説明】
【００２８】
１  固体撮像素子におけるパッケージ、２  固体撮像素子、３  モザイクＥＣ素子、
４  カバーガラス
【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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