JP2003023143A - Image pickup device and image pickup apparatus using the same - Google Patents
Image pickup device and image pickup apparatus using the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、入射光を電気信号
に変換して画像を生成するための撮像デバイスおよびそ
の撮像デバイスを用いた撮像装置に関し、特に、有機感
光材料から構成される光電変換膜を備えた撮像デバイス
およびその撮像デバイスを用いた撮像装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup device for converting incident light into an electric signal to generate an image and an image pickup apparatus using the image pickup device, and more particularly to a photoelectric conversion device made of an organic photosensitive material. The present invention relates to an image pickup device including a film and an image pickup apparatus using the image pickup device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、撮像デバイスは、入射光を赤色，
緑色，青色の３原色や、その補色であるシアン，黄色，
マゼンダの３色に分離して、分離された色成分の強度情
報を取得することによりカラー画像を生成している。撮
像デバイスには、ＬＳＩ技術により感光素子や走査回路
などを半導体基板に形成した固体撮像素子や、電子ビー
ムにより光学像を電気信号に変換する撮像管などがあ
る。固体撮像素子や撮像管は、感光部において入射光の
各色成分を識別することができないため、入射光が感光
部に到達する前に、プリズムやフィルタにより入射光を
各色成分に分離する必要がある。2. Description of the Related Art Conventionally, an image pickup device emits incident light in red,
The three primary colors of green and blue, and their complementary colors cyan, yellow,
A color image is generated by separating the three magenta colors and acquiring the intensity information of the separated color components. The image pickup device includes a solid-state image pickup element in which a photosensitive element, a scanning circuit, and the like are formed on a semiconductor substrate by LSI technology, an image pickup tube that converts an optical image into an electric signal by an electron beam, and the like. Since the solid-state image sensor and the image pickup tube cannot identify each color component of the incident light in the photosensitive portion, it is necessary to separate the incident light into each color component by the prism or the filter before the incident light reaches the photosensitive portion. .
【０００３】しかし、プリズムにより入射光を各色成分
に分離する方式は、プリズム自体の大きさと、プリズム
によって分離された色成分毎に設置される撮像素子とに
より、装置が大型になるという短所がある。また、プリ
ズムの入射端および出射端での反射や、通常複数使用さ
れるプリズム同士の接合界面での反射により、光強度を
損失するという短所もある。一方、カラーフィルタによ
り入射光を各色成分に分離する方式は、入射光の波長は
カラーフィルタにより反射または吸収されることにより
選択されるため、色を再現することが難しいという短所
がある。また、カラーフィルタが光エネルギーの一部を
吸収するため、プリズム方式に比べてもさらに光の利用
効率が低くなる。However, the method of separating the incident light into the respective color components by the prism has a disadvantage that the device becomes large due to the size of the prism itself and the image pickup device installed for each color component separated by the prism. . In addition, there is also a disadvantage that the light intensity is lost due to reflection at the entrance end and exit end of the prism and reflection at the joint interface between the prisms that are normally used. On the other hand, the method of separating the incident light into each color component by the color filter has a disadvantage that it is difficult to reproduce the color because the wavelength of the incident light is selected by being reflected or absorbed by the color filter. Further, since the color filter absorbs a part of the light energy, the light utilization efficiency becomes lower than that of the prism type.
【０００４】そこで、入射光の各色成分を識別すること
ができる有機感光材料から構成される光電変換膜を備え
た撮像デバイスが提案されている。この撮像デバイス
は、例えば、入射光を赤色，緑色，青色の３原色に分離
する際は、赤色領域の波長に反応する有機感光材料、緑
色領域の波長に反応する有機感光材料、青色領域の波長
に反応する有機感光材料を用意し、各有機感光材料を画
像の単位画素に対応するように１つずつ配置して単層の
光電変換膜を形成するか、各有機感光材料を画像の単位
画素に積層させることにより積層化された光電変換膜を
形成している。この撮像デバイスは、プリズムやフィル
タなどを必要としないので、装置の小型化が図れるとい
う利点がある。Therefore, an image pickup device provided with a photoelectric conversion film made of an organic photosensitive material capable of identifying each color component of incident light has been proposed. This imaging device, for example, when separating incident light into three primary colors of red, green, and blue, an organic photosensitive material that reacts to wavelengths in the red region, an organic photosensitive material that reacts to wavelengths in the green region, and wavelengths in the blue region. Prepare an organic photosensitive material that reacts with each other, and arrange each organic photosensitive material one by one so as to correspond to the unit pixel of the image to form a single-layer photoelectric conversion film, or To form a stacked photoelectric conversion film. Since this image pickup device does not require a prism or a filter, there is an advantage that the device can be downsized.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した有機
感光材料を用いた撮像デバイスでは、各有機感光材料を
画像の単位画素に対応するように１つずつ配置して単層
の光電変換膜を形成した場合は、各画素において１色し
か識別できないため、撮像された画像の解像度が低下す
るという問題があった。また、各有機感光材料を画像の
単位画素に積層させることにより積層化された光電変換
膜を形成した場合は、有機感光材料が出力する電気信号
の読み出しに用いる透明電極膜を配置する必要があるこ
とと、光の強度が積層された有機感光材料を透過する際
に損失するため、光の利用効率が低下する。However, in the image pickup device using the organic photosensitive material described above, each organic photosensitive material is arranged one by one so as to correspond to a unit pixel of an image, and a single-layer photoelectric conversion film is formed. When formed, only one color can be identified in each pixel, which causes a problem that the resolution of the captured image is reduced. Further, when a stacked photoelectric conversion film is formed by stacking each organic photosensitive material on a unit pixel of an image, it is necessary to dispose a transparent electrode film used for reading an electric signal output from the organic photosensitive material. In addition, since the intensity of light is lost when passing through the laminated organic photosensitive material, the utilization efficiency of light is reduced.
【０００６】本発明は、これらの課題を解決するために
なされたもので、有機感光材料を用いた撮像デバイスに
おいて、撮像された画像の解像度および光の利用効率が
低下することなく、高画質の画像を撮像することができ
る撮像デバイスおよびその撮像デバイスを用いた撮像装
置を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve these problems, and in an image pickup device using an organic photosensitive material, a high quality image can be obtained without lowering the resolution of the picked-up image and the light utilization efficiency. An object is to provide an imaging device capable of capturing an image and an imaging device using the imaging device.
【０００７】[0007]
【発明が解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、入射光を電気信号に変換して画像を生成するための
撮像デバイスであって、赤色領域の波長に反応して第１
の電気信号を出力する第１の有機感光材料、緑色領域の
波長に反応して第２の電気信号を出力する第２の有機感
光材料および青色領域の波長に反応して第３の電気信号
を出力する第３の有機感光材料とを有し、前記各有機感
光材料を単層に混在させると共に画像の単位画素に対応
するように配置させた光電変換膜を備えた撮像デバイス
に係るものである。このように構成されることにより、
各画素において入射光の各色成分を識別することができ
るので、撮像された画像の解像度が低下することはな
い。また、有機感光材料を積層させる必要がないので、
光の利用効率が低下することがない。According to a first aspect of the present invention, there is provided an imaging device for converting incident light into an electric signal to generate an image, the first device reacting to a wavelength in a red region.
A first organic photosensitive material that outputs an electric signal of, a second organic photosensitive material that outputs a second electric signal in response to a wavelength in the green region, and a third electric signal that responds to a wavelength in a blue region And a third organic photosensitive material for outputting, wherein the organic photosensitive materials are mixed in a single layer and the photoelectric conversion film is arranged so as to correspond to a unit pixel of an image. . By being configured in this way,
Since each color component of incident light can be identified in each pixel, the resolution of the captured image does not decrease. Also, since it is not necessary to stack organic photosensitive materials,
The light utilization efficiency does not decrease.
【０００８】請求項２に記載の発明は、入射光を電気信
号に変換して画像を生成するための撮像デバイスであっ
て、赤色領域の波長、緑色領域の波長および青色領域の
波長に反応して、それぞれ異なる電気信号を出力する有
機感光材料を単層で画像の単位画素に対応するように配
置させた光電変換膜を備えた撮像デバイスに係るもので
ある。このように構成されることにより、各画素におい
て入射光の各色成分を識別することができるので、撮像
された画像の解像度が低下することはない。また、有機
感光材料を積層させる必要がないので、光の利用効率が
低下することがない。なお、それぞれ異なる電気信号と
は、波長、波高、波形、位相のいずれか若しくは複数の
要素が異なる電気信号のことをいう。According to a second aspect of the present invention, there is provided an imaging device for converting incident light into an electric signal to generate an image, which is responsive to a wavelength in the red region, a wavelength in the green region and a wavelength in the blue region. Thus, the present invention relates to an imaging device including a photoelectric conversion film in which organic photosensitive materials that output different electric signals are arranged in a single layer so as to correspond to a unit pixel of an image. With such a configuration, each color component of the incident light can be identified in each pixel, so that the resolution of the captured image does not decrease. Further, since it is not necessary to stack the organic photosensitive material, the light utilization efficiency does not decrease. Note that the different electric signals mean electric signals having different wavelengths, wave heights, waveforms, phases, or a plurality of elements.
【０００９】請求項３に記載の発明は、前記有機感光材
料は、前記入射光の赤色領域の波長、緑色領域の波長お
よび青色領域の波長に反応して、それぞれ周波数が異な
る電気信号を出力する撮像デバイスに係るものである。
このように構成されることにより、ある範囲の周波数の
電気信号のみを通過または遮断するフィルタを用いて、
各電気信号を容易に区別することができる。なお、波
高、波形、位相の各要素は、同じあっても、異なってい
ても、どちらでも構わない。According to a third aspect of the present invention, the organic photosensitive material outputs electric signals having different frequencies in response to the wavelength of the incident light in the red region, the wavelength of the green region and the wavelength of the blue region. It relates to an imaging device.
By being configured in this way, using a filter that passes or blocks only electrical signals of a certain range of frequencies,
Each electrical signal can be easily distinguished. The wave height, the waveform, and the phase may be the same or different.
【００１０】請求項４に記載の発明は、前記有機感光材
料は、同位相または整数倍の位相差を有する周波数の電
気信号を出力し、この周波数は、発振現象の際に互いに
打ち消されない周波数である撮像デバイスに係るもので
ある。このように構成されることにより、発振現象の際
に出力される各電気信号が互いに打ち消されることを防
ぐことができる。According to a fourth aspect of the present invention, the organic photosensitive material outputs an electric signal having a frequency having the same phase or a phase difference of an integral multiple, and the frequencies are frequencies that are not canceled by each other during an oscillation phenomenon. The present invention relates to an image pickup device. With this configuration, it is possible to prevent the electric signals output during the oscillation phenomenon from canceling each other out.
【００１１】請求項５に記載の発明は、前記有機感光材
料は、前記入射光の赤色領域の波長、緑色領域の波長お
よび青色領域の波長に反応して、それぞれ異なるパルス
信号を出力する撮像デバイスに係るものである。このよ
うに構成されることにより、入射光の各領域の波長に対
して、それぞれ異なる電気信号を出力することができ
る。According to a fifth aspect of the present invention, the organic photosensitive material is an image pickup device which outputs different pulse signals in response to the wavelength of the incident light in the red region, the wavelength of the green region and the wavelength of the blue region. It is related to. With such a configuration, it is possible to output different electric signals for the wavelengths of the respective regions of the incident light.
【００１２】請求項６に記載の発明は、前記パルス信号
は、前記入射光の各波長により、波形、波高、振幅、周
波数のいずれか若しくは複数の要素が異なる撮像デバイ
スに係るものである。このように構成されることによ
り、入射光の各領域の波長に対して、それぞれ異なるパ
ルス信号を出力することができる。According to a sixth aspect of the present invention, the pulse signal relates to an image pickup device in which any one of a waveform, a wave height, an amplitude and a frequency or a plurality of elements are different depending on each wavelength of the incident light. With this configuration, different pulse signals can be output for the wavelengths of the respective regions of the incident light.
【００１３】請求項７に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の撮像デバイスと、前記撮像デバイスの
前記光電変換膜から前記各電気信号を読み出す電気信号
読出手段と、前記電気信号読出手段により読み出された
前記各電気信号を分離すると共に前記各電気信号の強度
を測定する電気信号分離測定手段と、前記電気信号分離
測定手段により測定された前記各電気信号を解析して色
情報を取得する電気信号解析手段とを備えて構成される
撮像装置に係るものである。このように構成されること
により、請求項１または請求項２に記載の撮像デバイス
の光電変換膜から電気信号を読み出し、その電気信号を
分離すると共に測定し、測定された電気信号を解析する
ことにより、入射光の色情報を取得することができる。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the image pickup device according to the first or second aspect, an electric signal reading means for reading out the respective electric signals from the photoelectric conversion film of the image pickup device, and the electric signal. An electric signal separation measuring unit that separates the electric signals read by the reading unit and measures the intensity of each electric signal, and a color by analyzing the electric signals measured by the electric signal separating and measuring unit. The present invention relates to an image pickup apparatus configured to include an electric signal analysis unit that acquires information. With such a configuration, an electric signal is read from the photoelectric conversion film of the image pickup device according to claim 1 or 2, the electric signal is separated and measured, and the measured electric signal is analyzed. Thus, the color information of the incident light can be acquired.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して詳細に説明する。まず、この実施の形態の
撮像デバイスの概略について説明する。図１は、撮像デ
バイスの概略を示す図である。また、図２は、入射波長
のある領域に対して１つの出力状態を有する有機感光材
料の入射波長と出力信号との関係を示す図であり、図３
は、その有機感光材料を単層に配置した光電変換膜を備
える撮像デバイスを説明する図である。また、図４は、
入射波長と出力信号とが比例関係にある有機感光材料の
入射波長と出力信号との関係を示す図であり、図５は、
その有機感光材料を単層に配置した光電変換膜を備える
撮像デバイスを説明する図である。図６は、有機感光材
料の遷移状態を示す図であり、（ａ）は光が入射されて
いない状態を示し、（ｂ）は光が入射された状態を示
す。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. First, an outline of the image pickup device of this embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram showing an outline of an image pickup device. Further, FIG. 2 is a diagram showing a relationship between an incident wavelength and an output signal of an organic photosensitive material having one output state for a region having an incident wavelength, and FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating an imaging device including a photoelectric conversion film in which the organic photosensitive material is arranged in a single layer. In addition, FIG.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the incident wavelength and the output signal of the organic photosensitive material in which the incident wavelength and the output signal are in a proportional relationship.
It is a figure explaining the imaging device provided with the photoelectric conversion film which arrange | positioned the organic photosensitive material in single layer. 6A and 6B are diagrams showing transition states of the organic photosensitive material. FIG. 6A shows a state in which no light is incident, and FIG. 6B shows a state in which light is incident.
【００１５】図１に示すように、入射光は、プリズムや
カラーフィルタなどを通過することなく、直接、撮像デ
バイス１に入射される。撮像デバイス１は、有機感光材
料を単層で画像の単位画素に対応するように配置させた
光電変換膜を備えており、この光電変換膜は、入射光の
波長に反応して、それぞれ異なる電気信号を出力する。
なお、それぞれ異なる電気信号とは、波長、波高、波
形、位相のいずれか若しくは複数の要素が異なる電気信
号のことをいう。各電気信号は、光電変換膜から多重信
号として出力され、撮像デバイス１に接続される電気信
号分離フィルタ２により分離されると共に強度を測定さ
れる。As shown in FIG. 1, the incident light is directly incident on the image pickup device 1 without passing through a prism or a color filter. The image pickup device 1 is provided with a photoelectric conversion film in which a single layer of an organic photosensitive material is arranged so as to correspond to a unit pixel of an image. The photoelectric conversion film responds to the wavelength of incident light and has different electrical characteristics. Output a signal.
Note that the different electric signals mean electric signals having different wavelengths, wave heights, waveforms, phases, or a plurality of elements. Each electric signal is output as a multiple signal from the photoelectric conversion film, separated by the electric signal separation filter 2 connected to the image pickup device 1, and the intensity is measured.
【００１６】有機感光材料には、カラー画像を再生する
ために必要とされる赤色，緑色，青色の３原色や、その
補色であるシアン，黄色，マゼンダの３色にそれぞれ反
応するものが用いられる。例えば、有機感光材料には、
赤色領域の波長に反応する物質、緑色領域の波長に反応
する物質、青色領域の波長に反応する物質が用いられ
る。各物質は、入射光の波長に反応して、図２に示すよ
うに、入射波長のある領域に対して１つの出力状態を有
する。As the organic light-sensitive material, a material that reacts with the three primary colors of red, green and blue required for reproducing a color image and the complementary colors of cyan, yellow and magenta are used. . For example, for organic photosensitive materials,
A substance responsive to wavelengths in the red region, a substance responsive to wavelengths in the green region, and a substance responsive to wavelengths in the blue region are used. Each substance responds to the wavelength of incident light and has one output state for a region of the incident wavelength, as shown in FIG.
【００１７】この有機感光材料を備えた撮像デバイス１
は、図３に示すように、入射光の赤色成分に感応する赤
色感応材料、緑色成分に感応する緑色感応材料、青色成
分に感応する青色感応材料を単層に混在して配置した光
電変換膜を備えている。この光電変換膜は、複数の原色
成分を含有する光が入射された際に、入射光の各領域の
波長に反応して、それぞれ異なる電気信号を出力する。
電気信号は多重信号として出力される。撮像デバイス１
から出力された電気信号は、撮像デバイス１に接続され
る電気信号識別フィルタ２により分離されると共に測定
され、入射光の各領域の波長に対応した出力信号強度と
して出力される。Imaging device 1 provided with this organic photosensitive material
Is a photoelectric conversion film in which a red-sensitive material sensitive to a red component of incident light, a green sensitive material sensitive to a green component, and a blue sensitive material sensitive to a blue component are mixed in a single layer as shown in FIG. Is equipped with. When light containing a plurality of primary color components is incident, this photoelectric conversion film responds to the wavelength of each region of the incident light and outputs different electric signals.
The electric signal is output as a multiplexed signal. Imaging device 1
The electric signal output from is separated and measured by the electric signal identification filter 2 connected to the image pickup device 1, and is output as an output signal intensity corresponding to the wavelength of each region of the incident light.
【００１８】また、有機感光材料に、赤色領域の波長、
緑色領域の波長および青色領域の波長に反応して、それ
ぞれ異なる電気信号を出力するものを用いることもでき
る。この有機感光材料は、図４に示すように、入射波長
と出力信号とが比例関係にある。Further, the organic light-sensitive material has a wavelength in the red region,
It is also possible to use one that outputs different electric signals in response to the wavelengths in the green region and the wavelength in the blue region. In this organic photosensitive material, as shown in FIG. 4, the incident wavelength and the output signal are in a proportional relationship.
【００１９】この有機感光材料を備えた撮像デバイス１
は、図５に示すように、全波長感応型材料を配置した光
電変換膜を備えている。この光電変換膜は、複数の原色
成分を含有する光が入射された際に、入射光の各領域の
波長に反応して、それぞれ異なる電気信号を出力する。
電気信号は多重信号として出力される。撮像デバイス１
から出力された電気信号は、撮像デバイス１に接続され
る電気信号識別フィルタ２により分離されると共に測定
され、入射光の各領域の波長に対応した出力信号強度と
して出力される。Imaging device 1 provided with this organic photosensitive material
Includes a photoelectric conversion film in which an all-wavelength sensitive material is arranged, as shown in FIG. When light containing a plurality of primary color components is incident, this photoelectric conversion film responds to the wavelength of each region of the incident light and outputs different electric signals.
The electric signal is output as a multiplexed signal. Imaging device 1
The electric signal output from is separated and measured by the electric signal identification filter 2 connected to the image pickup device 1, and is output as an output signal intensity corresponding to the wavelength of each region of the incident light.
【００２０】前記した有機感光材料は、入射光のある波
長に反応して化学エネルギー遷移状態が変化することに
より電気信号を出力する。例えば、ある波長の光が入射
されている間は、図６（ａ）の状態と図６（ｂ）の状態
との遷移を繰り返し、状態が遷移するのに合わせて電気
信号を発生する。この有機感光材料は、光が照射されて
活性遷移した際は、即座にはそれ以上の応答性を持た
ず、一定の時間を置いて物資内部の復元エネルギーや外
部からの入力により元の状態に戻った後、再び光に対す
る応答性を持つ。この遷移スピードが入射光の波長によ
ってそれぞれ異なる有機感光材料を用いることにより、
カラー画像を再生するために必要とされる各色成分を取
得することができる。The organic photosensitive material described above outputs an electric signal when the chemical energy transition state changes in response to a certain wavelength of incident light. For example, while light of a certain wavelength is incident, the transition between the state of FIG. 6A and the state of FIG. 6B is repeated, and an electric signal is generated as the state transitions. This organic photosensitive material has no further responsiveness immediately when it is activated by light irradiation and immediately returns to its original state due to restoration energy inside the material or input from the outside after a certain period of time. After returning, it becomes responsive to light again. By using organic photosensitive materials whose transition speeds differ depending on the wavelength of incident light,
Each color component required for reproducing a color image can be acquired.
【００２１】なお、有機感光材料の応答速度を早めるた
めに、電気的な手法により有機感光材料に強制振動を与
えることにより、有機感光材料の光電変換後の不感時間
を短縮させることができる。また、電気的な手法以外に
も化学的な手法により有機感光材料に強制振動を与える
こともできる。電気的手法または化学的手法の少なくと
も１つの手法により、有機感光材料の応答速度を可変さ
せることにより、有機感光材料が光電変換する際の電気
信号の周波数を見かけ上変えることができる。Incidentally, in order to accelerate the response speed of the organic photosensitive material, the dead time after photoelectric conversion of the organic photosensitive material can be shortened by applying a forced vibration to the organic photosensitive material by an electric method. Further, in addition to the electric method, the organic photosensitive material can be subjected to forced vibration by a chemical method. By varying the response speed of the organic photosensitive material by at least one of an electrical method and a chemical method, it is possible to apparently change the frequency of an electric signal when the organic photosensitive material performs photoelectric conversion.
【００２２】次に、本発明の撮像デバイスの実施の形態
について説明する。図７は、本発明の撮像デバイスの実
施の形態を示す側断面図である。また、図８は、入射光
の各色成分を分離したときのスペクトル分布を示す図で
ある。Next, an embodiment of the image pickup device of the present invention will be described. FIG. 7 is a side sectional view showing an embodiment of the image pickup device of the present invention. Further, FIG. 8 is a diagram showing a spectral distribution when each color component of incident light is separated.
【００２３】図７に示すように、撮像デバイス１は、ガ
ラス基板３、ＬＢ膜４、ガラス基板３とＬＢ膜４との間
に配置される光電変換膜５とから構成される。光電変換
膜５は、青色領域の波長に反応する有機感光材料６ａ
と、緑色領域の波長に反応する有機感光材料６ｂと、赤
色領域の波長に反応する有機感光材料６ｃとから構成さ
れ、画像の単位画素に対応するように配置される。有機
感光材料６ａ〜６ｃは、ガラス基板３とＬＢ膜４との間
に、入射面であるガラス基板３に沿って並列に配置する
ことにより、単層の光電変換膜５を形成する。各有機感
光材料６ａ〜６ｃは、均一な分布で混在するように配置
される。なお、単層とは、各有機感光材料６ａ〜６ｃを
入射方向に対して重ねることなく配置したことをいう。
ガラス基板３と光電変換膜５との間、および、光電変換
膜５とＬＢ膜４との間には、光電変換膜５が出力する電
気信号を読み出すための透明電極７が配置される。透明
電極７により読み出された電気信号は、図示しない電気
信号分離フィルタに伝達される。As shown in FIG. 7, the image pickup device 1 comprises a glass substrate 3, an LB film 4, and a photoelectric conversion film 5 arranged between the glass substrate 3 and the LB film 4. The photoelectric conversion film 5 is an organic photosensitive material 6a that reacts to wavelengths in the blue region.
And an organic photosensitive material 6b that reacts to wavelengths in the green region and an organic photosensitive material 6c that reacts to wavelengths in the red region, and are arranged so as to correspond to unit pixels of an image. The organic photosensitive materials 6a to 6c are arranged in parallel between the glass substrate 3 and the LB film 4 along the glass substrate 3 which is the incident surface to form the single-layer photoelectric conversion film 5. The organic photosensitive materials 6a to 6c are arranged so as to be mixed in a uniform distribution. The single layer means that the organic photosensitive materials 6a to 6c are arranged without overlapping in the incident direction.
Between the glass substrate 3 and the photoelectric conversion film 5, and between the photoelectric conversion film 5 and the LB film 4, transparent electrodes 7 for reading the electric signal output by the photoelectric conversion film 5 are arranged. The electric signal read by the transparent electrode 7 is transmitted to an electric signal separation filter (not shown).
【００２４】感光材料６ａ〜６ｃは、図６（ａ）および
図６（ｂ）に示したような、入射光の波長により化学エ
ネルギー遷移状態が変化する有機感光材料が用いられ
る。入射光に反応してパルス信号を発生し、一定の時間
を置いて再び光に対する応答性を持つ物質としては、ロ
ドプシンやアイオドプシンなどが挙げられる。特に、ラ
ングミュアブロジェット（ＬＢ）法で作製されたバクテ
リオロドプシン膜などは、光の吸収効率や電気的特性に
おいて優れていることが知られている。これらの物質の
中で、所望する色の波長に反応するものを用いる。As the photosensitive materials 6a to 6c, organic photosensitive materials whose chemical energy transition state changes depending on the wavelength of incident light as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b) are used. Rhodopsin and iodopsin are examples of substances that generate a pulse signal in response to incident light and have a responsiveness to light again after a certain period of time. In particular, it is known that a bacteriorhodopsin film produced by the Langmuir-Blodgett (LB) method is excellent in light absorption efficiency and electrical characteristics. Among these substances, those which respond to the wavelength of the desired color are used.
【００２５】光電変換膜５に、複数の波長を有する光を
入射させたとき、有機感光材料６ａ〜６ｃは、それぞれ
が対応する波長に応じてそれぞれ異なる周波数の電気信
号を出力する。各電気信号は、図示しない電気信号分離
フィルタで分離されると共に強度を測定され、図８に示
すような周波数スペクトルが得られる。このスペクトル
分布から、それぞれの色の成分強度が分かる。電気信号
分離フィルタとしては、指定の周波数以下の信号成分の
みを通過させるローパスフィルタ、指定の周波数以上の
信号成分のみを通過させるハイパスフィルタ、指定の周
波数帯域の信号成分のみを通過させるバンドパスフィル
タなどが用いられる。When light having a plurality of wavelengths is incident on the photoelectric conversion film 5, the organic photosensitive materials 6a to 6c output electric signals having different frequencies according to the corresponding wavelengths. Each electric signal is separated by an electric signal separation filter (not shown) and its intensity is measured to obtain a frequency spectrum as shown in FIG. From this spectrum distribution, the component intensity of each color can be known. Electrical signal separation filters include a low-pass filter that passes only signal components below a specified frequency, a high-pass filter that passes only signal components above a specified frequency, and a band-pass filter that passes only signal components within a specified frequency band. Is used.
【００２６】また、有機感光材料に、図４に示すよう
な、あらゆる波長の光に対してその波長を特定できるよ
うな電気信号を出力する有機感光材料を用いる際は、単
位画素に配置された光電変換膜毎に、電気信号分離フィ
ルタを設ける必要がある。When an organic photosensitive material which outputs an electric signal capable of specifying the wavelength of light of any wavelength as shown in FIG. 4 is used as the organic photosensitive material, the organic photosensitive material is arranged in a unit pixel. It is necessary to provide an electric signal separation filter for each photoelectric conversion film.
【００２７】次に、本発明の撮像デバイスを用いた撮像
装置の実施の形態について説明する。図９は、撮像デバ
イスのブロック図である。Next, an embodiment of an image pickup apparatus using the image pickup device of the present invention will be described. FIG. 9 is a block diagram of the image pickup device.
【００２８】図９に示すように、撮像装置１０は、撮像
デバイス１と、撮像デバイス１から画像の単位画素に配
置された光電変換膜の電気信号を読み出す電気信号読出
装置１１と、電気信号読出装置１２により読み出された
各電気信号の多重信号を分離すると共に各電気信号の強
度を測定する電気信号分離測定装置１２と、電気信号分
離測定１２により測定された各電気信号を解析して色情
報を取得する電気信号解析装置１３とを備えて構成され
る。As shown in FIG. 9, the image pickup device 10 includes an image pickup device 1, an electric signal reading device 11 for reading an electric signal of a photoelectric conversion film arranged in a unit pixel of an image from the image pickup device 1, and an electric signal reading device. An electric signal separation / measuring device 12 for separating the multiple signals of each electric signal read by the device 12 and measuring the strength of each electric signal, and analyzing each electric signal measured by the electric signal separation measurement 12 to obtain a color. And an electric signal analysis device 13 for acquiring information.
【００２９】撮像装置１０を用いて撮像する際は、ま
ず、電気信号読出装置１１により撮像デバイス１の光電
変換膜に接続される透明電極７に対して順次スイッチン
グを行い、光電変換膜の有機感光材料が発振する電気信
号を読み出す。次に、電気信号読出装置１１から読みだ
された各電気信号の多重信号を、電気信号分離測定装置
１２により分離し、分離された各電気信号の強度を測定
する。そして、電気信号分離測定１２により測定された
各電気信号を電気信号解析装置１３により解析して色情
報を取得する。When an image is picked up by using the image pickup device 10, first, the electric signal reading device 11 sequentially switches the transparent electrodes 7 connected to the photoelectric conversion film of the image pickup device 1 to switch the organic photosensitive film of the photoelectric conversion film. Read the electrical signal that the material oscillates. Next, the multiple signal of each electric signal read from the electric signal reading device 11 is separated by the electric signal separating / measuring device 12, and the intensity of each separated electric signal is measured. Then, each electric signal measured by the electric signal separation measurement 12 is analyzed by the electric signal analysis device 13 to acquire color information.
【００３０】[0030]
【発明の効果】請求項１に記載の撮像デバイスによれ
ば、それぞれ異なる波長に反応する各有機感光材料を単
層に混在させると共に画像の単位画素に対応するように
配置させることにより、各画素において入射光の各色成
分を識別することができるので、撮像された画像の解像
度が低下することはない。また、有機感光材料を積層さ
せる必要がないので、光の利用効率が低下することがな
い。したがって、小型で高画質の撮像デバイスを実現す
ることができる。According to the image pickup device of the first aspect, each organic photosensitive material which reacts to a different wavelength is mixed in a single layer and arranged so as to correspond to a unit pixel of an image. Since each color component of the incident light can be identified in, the resolution of the captured image does not decrease. Further, since it is not necessary to stack the organic photosensitive material, the light utilization efficiency does not decrease. Therefore, a compact and high-quality image pickup device can be realized.
【００３１】請求項２に記載の撮像デバイスによれば、
赤色領域の波長、緑色領域の波長および青色領域の波長
に応じてそれぞれ異なる電気信号を出力する有機感光材
料を単層に混在させると共に画像の単位画素に対応する
ように配置させることにより、各画素において入射光の
各色成分を識別することができるので、撮像された画像
の解像度が低下することはない。また、有機感光材料を
積層させる必要がないので、光の利用効率が低下するこ
とがない。なお、それぞれ異なる電気信号とは、波長、
波高、波形、位相のいずれか若しくは複数の要素が異な
る電気信号のことをいう。したがって、小型で高画質の
撮像デバイスを実現することができる。According to the imaging device of the second aspect,
By mixing organic photosensitive materials that output different electric signals according to the wavelengths in the red region, the wavelength in the green region and the wavelength in the blue region in a single layer and arranging them so as to correspond to the unit pixels of the image, Since each color component of the incident light can be identified in, the resolution of the captured image does not decrease. Further, since it is not necessary to stack the organic photosensitive material, the light utilization efficiency does not decrease. The different electrical signals are the wavelength,
An electrical signal that has different wave height, waveform, phase, or multiple elements. Therefore, a compact and high-quality image pickup device can be realized.
【００３２】請求項３に記載の撮像デバイスによれば、
入射光の赤色領域の波長、緑色領域の波長および青色領
域の波長に反応して、それぞれ周波数が異なる電気信号
を出力する特性を有する有機感光材料を用いた。そのた
め、ある範囲の周波数の電気信号のみを通し、または、
阻止するためのフィルタを用いて、各電気信号を容易に
区別することができる。なお、波高、波形、位相の各要
素は、同じでも、異なっていても、どちらでも構わな
い。According to the imaging device of the third aspect,
An organic photosensitive material having characteristics of outputting electric signals having different frequencies in response to the wavelengths of the red region, the green region and the blue region of the incident light was used. Therefore, only electric signals of a certain range of frequencies are passed, or
Filters for blocking can be used to easily distinguish each electrical signal. The wave height, the waveform, and the phase elements may be the same or different.
【００３３】請求項４に記載の撮像デバイスによれば、
同位相または整数倍の位相差を有する周波数の電気信号
を出力し、この周波数は、発振現象の際に互いに打ち消
されない周波数である特性を有する有機感光材料を用い
た。そのため、発振現象の際に出力される各電気信号が
互いに打ち消されることを防ぐことができる。According to the image pickup device described in claim 4,
An organic light-sensitive material having characteristics that electric signals having a frequency having the same phase or a phase difference of an integral multiple are output and the frequencies are frequencies that are not canceled by each other during the oscillation phenomenon is used. Therefore, it is possible to prevent the electric signals output during the oscillation phenomenon from canceling each other.
【００３４】請求項５に記載の撮像デバイスによれば、
入射光の赤色領域の波長、緑色領域の波長および青色領
域の波長に反応して、それぞれ異なるパルス信号を出力
する特性を有する有機感光材料を用いた。そのため、入
射光の各領域の波長に対して、それぞれ異なる電気信号
を出力することができる。According to the imaging device of claim 5,
An organic photosensitive material having characteristics of outputting different pulse signals in response to the wavelengths of red, green and blue wavelengths of incident light was used. Therefore, it is possible to output different electric signals for the wavelengths of the respective regions of the incident light.
【００３５】請求項６に記載の撮像デバイスによれば、
入射光の各波長により、波形、波高、振幅、周波数のい
ずれか若しくは複数の要素が異なる特性を有するパルス
信号を用いた。そのため、入射光の各領域の波長に対し
て、それぞれ異なるパルス信号を出力することができ
る。According to the imaging device of claim 6,
A pulse signal having a characteristic that any one of a waveform, a wave height, an amplitude, a frequency, or a plurality of elements is different depending on each wavelength of incident light is used. Therefore, it is possible to output different pulse signals for the wavelengths of the respective regions of the incident light.
【００３６】請求項７に記載の撮像装置によれば、撮像
装置を、請求項１または請求項２に記載の撮像デバイス
と、撮像デバイスの光電変換膜から各電気信号を読み出
す電気信号読出手段と、電気信号読出手段により読み出
された各電気信号を分離すると共に各電気信号の強度を
測定する電気信号分離測定手段と、電気信号分離測定手
段により測定された各電気信号を解析して色情報を取得
する電気信号解析手段から構成した。そのため、請求項
１または請求項２に記載の撮像デバイスの光電変換膜か
ら電気信号を読み出し、その電気信号を分離すると共に
測定し、測定された電気信号を解析することにより、入
射光の色情報を取得することができる。According to a seventh aspect of the image pickup device, the image pickup device includes the image pickup device according to the first aspect or the second aspect, and an electric signal reading means for reading each electric signal from a photoelectric conversion film of the image pickup device. An electric signal separating / measuring means for separating the electric signals read by the electric signal reading means and measuring the intensity of the electric signals; and a color information by analyzing the electric signals measured by the electric signal separating / measuring means. It is composed of an electric signal analyzing means for acquiring. Therefore, by reading an electric signal from the photoelectric conversion film of the image pickup device according to claim 1 or 2, separating and measuring the electric signal, and analyzing the measured electric signal, color information of incident light is obtained. Can be obtained.
【図１】本発明の撮像デバイスの概略を示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an image pickup device of the present invention.
【図２】入射波長のある領域に対して１つの出力状態を
有する有機感光材料の入射波長と出力信号との関係を示
す図である。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between an incident wavelength and an output signal of an organic photosensitive material having one output state with respect to a region having an incident wavelength.
【図３】図２の有機感光材料を単層に配置した光電変換
膜を備える撮像デバイスを説明する図である。3 is a diagram illustrating an image pickup device including a photoelectric conversion film in which the organic photosensitive material of FIG. 2 is arranged in a single layer.
【図４】入射波長と出力信号とが比例関係にある有機感
光材料の入射波長と出力信号との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between an incident wavelength and an output signal of an organic photosensitive material in which an incident wavelength and an output signal are in a proportional relationship.
【図５】図４の有機感光材料を単層に配置した光電変換
膜を備える撮像デバイスを説明する図である。5 is a diagram illustrating an imaging device including a photoelectric conversion film in which the organic photosensitive material of FIG. 4 is arranged in a single layer.
【図６】有機感光材料の遷移状態を示す図であり、
（ａ）は光が入射されていない状態を示し、（ｂ）は光
が入射された状態を示す。FIG. 6 is a diagram showing a transition state of an organic photosensitive material,
(A) shows a state in which no light is incident, and (b) shows a state in which light is incident.
【図７】本発明の撮像デバイスの実施の形態を示す側断
面図である。FIG. 7 is a side sectional view showing an embodiment of an image pickup device of the present invention.
【図８】入射光の各色成分を分離したときのスペクトル
分布を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a spectral distribution when each color component of incident light is separated.
【図９】本発明の撮像装置を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing an image pickup apparatus of the present invention.
１ 撮像デバイス ２ 電気信号分離フィルタ ３ ガラス基板 ４ ＬＢ膜 ５ 光電変換膜 ６ａ 有機感光材料 ６ｂ 有機感光材料 ６ｃ 有機感光材料 ７ 透明電極 １０ 撮像装置 １１ 電気信号読出装置 １２ 電気信号分離測定装置 １３ 電気信号解析装置 1 Imaging device 2 Electric signal separation filter 3 glass substrates 4 LB film 5 Photoelectric conversion film 6a Organic photosensitive material 6b Organic photosensitive material 6c Organic photosensitive material 7 Transparent electrode 10 Imaging device 11 Electric signal reading device 12 Electric signal separation measuring device 13 Electric signal analyzer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 1/19 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｚ ５Ｆ０８８ 9/07 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０２ (72)発明者 田島 利文 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 斎藤 信雄 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 Ｆターム(参考） 4M118 AA01 AB01 BA05 CA14 CA25 CA40 CB20 DB09 GC20 5B047 AB04 BB10 BC01 CB21 5C051 AA01 BA01 DB01 DB04 DB05 DB06 DB07 DC07 EA01 5C065 BB30 CC01 DD01 GG02 5C072 AA01 BA05 BA16 EA10 FA01 FB27 QA20 UA18 5F088 AA11 AB11 BB03 DA05 HA20 LA03 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H04N 1/19 H01L 27/14 Z 5F088 9/07 H04N 1/04 102 (72) Inventor Toshifumi Tajima Tokyo 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Broadcasting Technology Research Institute, Japan Broadcasting Corporation (72) Inventor Nobuo Saito 1-10-11 Kinuta, Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo F-Term (reference) 4M118 AA01 AB01 BA05 CA14 CA25 CA40 CB20 DB09 GC20 5B047 AB04 BB10 BC01 CB21 5C051 AA01 BA01 DB01 DB04 DB05 DB06 DB07 DC07 EA01 5C065 BB30 CC01 DD01 GG02 5C072 AA01 BA05 BA16 EA18 AB11 UA18 AB11 AB05 UA18 AB11 AB01
Claims (7)
するための撮像デバイスであって、赤色領域の波長に反
応して第１の電気信号を出力する第１の有機感光材料、
緑色領域の波長に反応して第２の電気信号を出力する第
２の有機感光材料および青色領域の波長に反応して第３
の電気信号を出力する第３の有機感光材料とを有し、前
記各有機感光材料を単層に混在させると共に画像の単位
画素に対応するように配置させた光電変換膜を備えたこ
とを特徴とする撮像デバイス。1. An imaging device for converting incident light into an electric signal to generate an image, the first organic photosensitive material outputting a first electric signal in response to a wavelength in a red region,
A second organic photosensitive material that outputs a second electric signal in response to a wavelength in the green region and a third organic light-sensitive material that responds to a wavelength in the blue region
And a third organic photosensitive material for outputting an electric signal, wherein the organic photosensitive material is mixed in a single layer, and a photoelectric conversion film is arranged so as to correspond to a unit pixel of an image. Image pickup device.
するための撮像デバイスであって、赤色領域の波長、緑
色領域の波長および青色領域の波長に反応して、それぞ
れ異なる電気信号を出力する有機感光材料を単層で画像
の単位画素に対応するように配置させた光電変換膜を備
えたことを特徴とする撮像デバイス。2. An imaging device for converting incident light into an electric signal to generate an image, wherein different electric signals are generated in response to a wavelength in a red region, a wavelength in a green region and a wavelength in a blue region. An imaging device comprising a photoelectric conversion film in which an organic photosensitive material to be output is arranged in a single layer so as to correspond to a unit pixel of an image.
領域の波長、緑色領域の波長および青色領域の波長に反
応して、それぞれ周波数が異なる電気信号を出力するこ
とを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の撮像
デバイス。3. The organic photosensitive material responds to a wavelength in a red region, a wavelength in a green region and a wavelength in a blue region of the incident light, and outputs electric signals having different frequencies. The image pickup device according to claim 1 or 2.
倍の位相差を有する周波数の電気信号を出力し、この周
波数は、発振現象の際に互いに打ち消されない周波数で
あることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれ
か１項に記載の撮像デバイス。4. The organic photosensitive material outputs an electric signal having a frequency having the same phase or a phase difference of an integral multiple, and the frequencies are frequencies that are not canceled by each other during an oscillation phenomenon. The image pickup device according to any one of claims 1 to 3.
領域の波長、緑色領域の波長および青色領域の波長に反
応して、それぞれ異なるパルス信号を出力することを特
徴とする、請求項１または請求項２に記載の撮像デバイ
ス。5. The organic photosensitive material outputs different pulse signals in response to the wavelength of the incident light in the red region, the wavelength of the green region, and the wavelength of the blue region, respectively. Alternatively, the imaging device according to claim 2.
により、波形、波高、振幅、周波数のいずれか若しくは
複数の要素が異なることを特徴とする、請求項５に記載
の撮像デバイス。6. The image pickup device according to claim 5, wherein the pulse signal has a waveform, a wave height, an amplitude, a frequency, or a plurality of elements that are different depending on each wavelength of the incident light.
バイスと、 前記撮像デバイスの前記光電変換膜から前記各電気信号
を読み出す電気信号読出手段と、 前記電気信号読出手段により読み出された前記各電気信
号を分離すると共に前記各電気信号の強度を測定する電
気信号分離測定手段と、 前記電気信号分離測定手段により測定された前記各電気
信号を解析して色情報を取得する電気信号解析手段とを
備えて構成されることを特徴とする撮像装置。7. The image pickup device according to claim 1, an electric signal reading unit that reads out each of the electric signals from the photoelectric conversion film of the image pickup device, and an electric signal reading unit that reads out the electric signals. An electric signal separation measuring unit that separates the electric signals and measures the intensity of the electric signals, and an electric signal analysis that analyzes the electric signals measured by the electric signal separating and measuring unit to obtain color information. And an image pickup device.
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|---|---|---|---|
| JP2001205759A JP2003023143A (en) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | Image pickup device and image pickup apparatus using the same |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006080254A (en) * | 2004-09-09 | 2006-03-23 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Color imaging element and collar imaging device |
-
2001
- 2001-07-06 JP JP2001205759A patent/JP2003023143A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2006080254A (en) * | 2004-09-09 | 2006-03-23 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Color imaging element and collar imaging device |
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