JP2008170860A - 撮像素子およびその撮像素子を含む撮像装置 - Google Patents

撮像素子およびその撮像素子を含む撮像装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2008170860A
JP2008170860A JP2007005722A JP2007005722A JP2008170860A JP 2008170860 A JP2008170860 A JP 2008170860A JP 2007005722 A JP2007005722 A JP 2007005722A JP 2007005722 A JP2007005722 A JP 2007005722A JP 2008170860 A JP2008170860 A JP 2008170860A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
lens
fluid
photoelectric conversion
conversion elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007005722A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaru Kawabata
大 河端
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2007005722A priority Critical patent/JP2008170860A/ja
Priority to TW096147474A priority patent/TW200835314A/zh
Priority to US12/008,547 priority patent/US20080170299A1/en
Priority to CNA2008100029790A priority patent/CN101226950A/zh
Publication of JP2008170860A publication Critical patent/JP2008170860A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/12—Fluid-filled or evacuated lenses
    • G02B3/14—Fluid-filled or evacuated lenses of variable focal length
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/144—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/004—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on a displacement or a deformation of a fluid
    • G02B26/005—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on a displacement or a deformation of a fluid based on electrowetting
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/008—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/75—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing optical camera components
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/80—Camera processing pipelines; Components thereof
    • H04N23/81—Camera processing pipelines; Components thereof for suppressing or minimising disturbance in the image signal generation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/61—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise the noise originating only from the lens unit, e.g. flare, shading, vignetting or "cos4"
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/16—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
    • G02B15/163—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group
    • G02B15/167—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group having an additional fixed front lens or group of lenses
    • G02B15/173—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group having an additional fixed front lens or group of lenses arranged +-+
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/64—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
    • G02B27/646—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Adjustment Of Camera Lenses (AREA)

Abstract

【課題】撮像素子における各光電変換素子に垂直に光を入射させて光量を維持する。
【解決手段】オンチップレンズ２１０、ガラス層２２０および光電変換素子２３０からなる固体撮像素子の上面には、流体レンズが配置される。流体レンズには、互いに屈折率の異なる２つの媒質Ａ（１２０）および媒質Ｂ（１３０）が封子される。流体レンズには絶縁層１５１および１５２を介して電極１４１および１４２が設けられている。媒質Ａ（１２０）と媒質Ｂ（１３０）との間の界面形状は、電極１４１および１４２に印加される電圧に応じて変化するようになっている。印加電圧は、固体レンズ群３１０におけるレンズの位置、撮像装置の角速度、撮像装置の周囲の温度などに応じて制御され、撮像素子における各光電変換素子に被写体からの光を垂直に入射させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像素子に関し、特に受光した光を電子信号に変換する撮像素子、および、その撮像素子を含む撮像装置に関する。
撮像装置において用いられる撮像素子は、被写体からの光を受光して、電子信号に変換するものである。このような撮像素子としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等が利用されている。
近年では、撮像装置の小型化が顕著になっており、撮像素子も各センサの配置されるピッチや開口部が益々狭くなり高密度化が進んでいる。このような高密度化に対処するために、撮像素子の内部構造を改良したものが提案されている。例えば、斜めから入射する光を遮らないように、転送電極を基板に埋め込むように形成した撮像素子が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
一方、撮像装置に用いられる光学レンズ群は、それを構成するレンズの位置によって光学レンズ群全体としての特性が変化することが知られている（例えば、特許文献２参照。）。このようなレンズの特性は、光軸上で光線が１点に定まらない現象を示す球面収差、同心円像と放射線像の結像点が一致しない現象を示す非点収差、物体と像が相似形にならない現象を示す歪曲収差（ディストーション）などに分類される。
したがって、撮像素子においては、このような光学レンズ群の特性による影響を極力回避することが望ましい。
特開２００２−２４６５８３号公報（図１） 特開２００４−００４５６６号公報（図６〜図１５）
しかしながら、撮像素子の高密度化がさらに進むと、光電変換素子に到達する光量自体が減少して、光学レンズ群の特性による影響を回避することが困難になる。例えば、図９（ａ）のように光が正面から入射する場合には、オンチップレンズ２１１を介して入射した光は満遍なく光電変換素子２３１に供給される。しかし、図９（ｂ）のように光の入射角が傾いてくると、オンチップレンズ２１２を介して入射した光の一部は所謂"光線ケラレ"を起こし（４０２）、光電変換素子２３２に届かなくなる。そして、図９（ｃ）のように光の入射角がさらに傾いてくると、オンチップレンズ２１３の表面で全反射を起こし（４０３）、撮像素子の内部へ光が入射しなくなり、光電変換素子２３３において受光される光量はさらに少なくなる。このように光電変換素子において受光される光量が減少すると照度が低下し、撮像画像の画質の劣化を招くおそれがある。また、自動露出（ＡＥ：Auto Exposure）機能等の性能にも影響を与えるおそれがある。
そこで、本発明は、撮像素子における各光電変換素子に垂直に光を入射させて光量を維持することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その第１の側面は、受光した光を電子信号に変換する複数の光電変換素子と、上記複数の光電変換素子の各々の前段に配置されて光を集光して当該光を上記複数の光電変換素子に供給する複数の集光レンズと、上記複数の集光レンズの前段に配置されて光を屈折して当該光を上記複数の集光レンズに供給する流体レンズとを具備し、上記流体レンズは、互いに屈折率の異なる第１および第２の流体と、上記第１および第２の流体に対して電圧を印加する電極とを備え、上記電極に印加される電圧に応じて上記第１の流体と上記第２の流体との間の界面形状を変化させて上記複数の集光レンズの各々に供給する光の屈折率を変化させることを特徴とする撮像素子である。これにより、流体レンズの電極に印加される電圧に応じて、複数の集光レンズの各々に供給する光の屈折率を変化させるという作用をもたらす。
また、この第１の側面において、上記第１および第２の流体として液体を用いることができる。この場合において、上記第１の流体を絶縁性オイルとして、上記第２の流体を導電性水溶液とすることができる。
また、本発明の第２の側面は、受光した光を電子信号に変換する複数の光電変換素子と、上記複数の光電変換素子の各々の前段に配置されて光を集光して当該光を上記複数の光電変換素子に供給する複数の集光レンズと、上記複数の集光レンズの前段に配置されて光を屈折して当該光を上記複数の集光レンズに供給する流体レンズと、上記流体レンズの前段に配置されて被写体からの光を上記流体レンズに入光させる固体レンズ群とを具備し、上記流体レンズは、互いに屈折率の異なる第１および第２の流体と、上記第１および第２の流体に対して電圧を印加する電極とを備え、上記電極に印加される電圧に応じて上記第１の流体と上記第２の流体との間の界面形状を変化させて上記複数の集光レンズの各々に供給する光の屈折率を変化させることを特徴とする撮像装置である。これにより、固体レンズ群から入光された光を複数の集光レンズの各々に供給する際に、流体レンズの電極に印加される電圧に応じて、その屈折率を変化させるという作用をもたらす。
また、この第２の側面において、上記固体レンズ群における少なくとも１つのレンズの位置を検出するレンズ位置センサをさらに具備し、上記レンズ位置センサによって検出されたレンズ位置に応じて上記電極に印加される電圧を変化させてもよい。これにより、レンズの位置に応じて屈折率を変化させるという作用をもたらす。
また、この第２の側面において、当該撮像装置に与えられる角速度を検出する角速度センサをさらに具備し、上記角速度センサによって検出された角速度に応じて上記電極に印加される電圧を変化させてもよい。これにより、角速度に応じて屈折率を変化させるという作用をもたらす。
また、この第２の側面において、当該撮像装置の周囲の温度を検出する温度センサをさらに具備し、上記温度センサによって検出された温度に応じて上記電極に印加される電圧を変化させてもよい。これにより、温度に応じて屈折率を変化させるという作用をもたらす。
また、本発明の第３の側面は、複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子の各々の前段に配置される複数の集光レンズと、前記複数の集光レンズの前段に配置される流体レンズとを具備する撮像素子における撮像方法であって、前記流体レンズが、互いに屈折率の異なる第１および第２の流体と、前記第１および第２の流体に対して電圧を印加する電極とを備え、前記電極に印加される電圧に応じて前記第１の流体と前記第２の流体との間の界面形状を変化させながら光を屈折して当該光を前記複数の集光レンズの各々に供給する手順と、前記複数の集光レンズが、前記流体レンズから供給された光を集光して当該光を前記複数の光電変換素子に供給する手順と、前記複数の光電変換素子が、前記複数の集光レンズから供給された光を受光して電子信号に変換する手順とを具備することを特徴とする撮像方法である。これにより、流体レンズの電極に印加される電圧に応じて、複数の集光レンズの各々に供給する光の屈折率を変化させるという作用をもたらす。
また、本発明の第４の側面は、複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子の各々の前段に配置される複数の集光レンズと、前記複数の集光レンズの前段に配置される流体レンズと、前記流体レンズの前段に配置される固体レンズ群とを具備する撮像装置における撮像方法であって、前記固体レンズ群が、被写体からの光を前記流体レンズに入光させる手順と、前記流体レンズが、互いに屈折率の異なる第１および第２の流体と、前記第１および第２の流体に対して電圧を印加する電極とを備え、前記電極に印加される電圧に応じて前記第１の流体と前記第２の流体との間の界面形状を変化させながら前記固体レンズ群から入光された光を屈折して当該光を前記複数の集光レンズの各々に供給する手順と、前記複数の集光レンズが、前記流体レンズから供給された光を集光して当該光を前記複数の光電変換素子に供給する手順と、前記複数の光電変換素子が、前記複数の集光レンズから供給された光を受光して電子信号に変換する手順とを具備することを特徴とする撮像方法である。これにより、固体レンズ群から入光された光を複数の集光レンズの各々に供給する際に、流体レンズの電極に印加される電圧に応じて、その屈折率を変化させるという作用をもたらす。
本発明によれば、撮像素子における各光電変換素子に垂直に光を入射させて光量を維持することができるという優れた効果を奏し得る。
次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態における撮像素子の一部の断面構造例を示す図である。この撮像素子は、固体撮像素子として、オンチップレンズ２１０と、ガラス層２２０と、光電変換素子２３０とを含んでいる。光電変換素子２３０は、平面状に各画素に対応して複数配置され、被写体からの光１０１を受光して、受光した光を電子信号に変換するものである。オンチップレンズ２１０は、光電変換素子２３０の各々に対応して複数設けられ、被写体からの光１０１を集光して光電変換素子２３０に供給するものである。ガラス層２２０は、オンチップレンズ２１０と光電変換素子２３０との間を媒介するものである。このガラス層２２０として、光電変換素子２３０ごとに赤、青、緑の何れかの色の光を選択的に透過させるカラーフィルターを用いてもよい。なお、この固体撮像素子は、公知の固体撮像素子を利用することができる（例えば、特開２００２−２４６５８３号公報参照）。
オンチップレンズ２１０の上面には、流体レンズ１００が配置される。この流体レンズ１００は、互いに屈折率の異なる２つの媒質Ａ（１２０）および媒質Ｂ（１３０）をガラス層１１０により封子したものである。この流体レンズ１００には絶縁層１５１および１５２を介して電極１４１および１４２が設けられている。媒質Ａ（１２０）と媒質Ｂ（１３０）との間の界面形状は、電極１４１および１４２に印加される電圧に応じて変化するようになっている。なお、この流体レンズ１００は、公知の液体レンズを利用することができる（例えば、特開２０００−３４７００５号公報参照）。
媒質Ａ（１２０）としては、例えば絶縁性オイルを用いることができる。また、媒質Ｂ（１３０）としては、例えば導電性水溶液を用いることができる。これにより、以下のように、電圧に応じて水溶液の撥水性の強度を変化させて、界面形状を変化させる。
図２は、本発明の実施の形態における流体レンズに印加される電圧と媒質との関係例を示す図である。電極１４１および１４２に印加される電圧が低い場合、媒質Ａ（１２０）と媒質Ｂ（１３０）との間の界面形状は、図２（ａ）のように緩やかな曲線を有している。
これに対し、電極１４１および１４２の印加電圧を増大させていくと、Electro-Wetting現象により、図２（ｂ）のように界面形状の曲率が変わっていく。そして、所定の電圧まで増大させると、図２（ｃ）に示すような曲率となる。このようにして、流体レンズは、曲率可変の凹レンズとして機能する。
図３は、図１における固体撮像素子の部分の構造例を示す斜視図である。上述のように、本発明の実施の形態における撮像素子は固体撮像素子を含んでおり、この固体撮像素子はオンチップレンズ２１０、ガラス層２２０、および、光電変換素子２３０を備えている。
光電変換素子２３０およびオンチップレンズ２１０は、それぞれが対になるように、被写体方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な平面（Ｘ軸およびＹ軸を含む平面に対して水平な平面）にそれぞれ複数配置される。光電変換素子２３０の各々は、遮光膜によって仕切られる。光電変換素子２３０とオンチップレンズ２１０との間には媒介としてガラス層２２０が設けられる。
図４は、図１における固体撮像素子の部分の構造例を示す上面図である。固体撮像素子の上面には、上述のように複数のオンチップレンズが配置される。各オンチップレンズの有効径外には絶縁膜２１９が形成される。
ここで、固体撮像素子の中心付近のオンチップレンズ２１１、外縁付近のオンチップレンズ２１３、ならびに、それらの中間付近のオンチップレンズ２１２の３個所に着目して光の入射角を考察する。
図５は、本発明の実施の形態における撮像素子に受光される光の入射角の例を示す図である。図５（ａ）のように光がガラス層１１０に正面から入射する場合、媒質Ａ（１２０）と媒質Ｂ（１３０）との間の界面１２９からオンチップレンズ２１１を介して入射した光は満遍なく光電変換素子２３１に供給される。
また、図５（ｂ）のように光がガラス層１１０に斜めから入射する場合、媒質Ａ（１２０）によって屈折した光は界面１２９を境に入射角が変化され、媒質Ｂ（１３０）を経てオンチップレンズ２１２に供給される。したがって、図９（ｂ）の場合と異なり、光線ケラレを起こすことなく、光電変換素子２３２にはオンチップレンズ２１２からの光が受光される。
そして、図５（ｃ）のように光がガラス層１１０にさらに斜めから入射する場合、媒質Ａ（１２０）によって屈折した光は界面１２９を境に入射角が変化され、媒質Ｂ（１３０）を経てオンチップレンズ２１３に供給される。したがって、図９（ｃ）の場合と異なり、オンチップレンズ２１３における全反射を起こすことなく、光電変換素子２３３にはオンチップレンズ２１３からの光が受光される。
図６は、本発明の実施の形態における撮像装置の一構成例を示す図である。この撮像装置は、撮像部３０１と、映像加工部３３０と、映像圧縮部３４１と、圧縮制御部３４２と、記録媒体アクセス部３５１と、ドライブ制御部３５２と、操作受付部３６０と、表示部３７０と、システム制御部３９０とを備えている。
撮像部３０１は、被写体を撮像して映像データとして出力するものである。映像加工部３３０は、撮像部３０１から出力された映像データにエフェクト処理を施すものである。映像圧縮部３４１は、映像加工部３３０によって加工された映像データを圧縮するものである。圧縮制御部３４２は、映像圧縮部３４１における圧縮処理の制御を行うものである。
記録媒体アクセス部３５１は、記録媒体３０９に対する書込みや読出しを行うものである。ドライブ制御部３５２は、記録媒体アクセス部３５１による書込みや読出しを制御するものである。
操作受付部３６０は、ユーザによる操作入力を受け付けるものであり、各種ボタンやＧＵＩ（Graphical User Interface）などが想定される。表示部３７０は、撮像中の映像や再生映像、または、ユーザに対する各種メッセージなどを表示するものである。
システム制御部３９０は、撮像装置の全体を制御するものであり、例えば、マイクロプロセッサなどにより実現され得る。このシステム制御部３９０は、操作受付部３６０によって受け付けられた操作入力によって映像の録画の開始、停止や、録画の経過時間情報などを制御するとともに、ユーザに対する表示部３７０における表示を制御する。また、システム制御部３９０は、カメラ制御部３２９や圧縮制御部３４２との間で情報をやり取りして、ドライブ制御部３５２を介して記録媒体３０９に対する書込み制御を行う。
また、撮像部３０１は、固体レンズ群３１０と、流体レンズ３１９と、固体撮像素子３２１と、Ａ／Ｄ変換器３２２と、カメラ信号処理回路３２３と、流体レンズ制御部３２４と、固体レンズ制御部３２５と、角速度センサ３２６と、温度センサ３２７と、カメラ制御部３２９とを備えている。
固体レンズ群３１０は、被写体からの光を集光するものであり、いわゆる前玉、ズームレンズ、フォーカスレンズ、振れ補正レンズなどから構成される。ズームレンズは、ズーム（拡大）処理を行うためのレンズである。フォーカスレンズは、被写体に焦点を合わせるためのレンズである。振れ補正レンズは、手振れや振動により生じる撮像画像の振れを補正するためのレンズである。これら固体レンズ群３１０は、絞り機構などとともにレンズ鏡筒に収納される。
流体レンズ３１９は、固体レンズ群３１０から供給された光を屈折して固体撮像素子３２１に供給するレンズである。この流体レンズ３１９は、上述のように、互いに屈折率の異なる２つの媒質Ａおよび媒質Ｂをガラス層により封子したものであり、印加される電圧に応じて媒質Ａと媒質Ｂとの間の界面形状を変化させる。
固体撮像素子３２１は、流体レンズ３１９から供給された光を電気信号に変換する光電変換素子である。この固体撮像素子３２１により、被写体の画像が、例えばＲＧＢ（赤、緑、青）の３原色に相当する３つの映像信号として取り出される。
Ａ／Ｄ変換器３２２は、固体撮像素子３２１から供給されたアナログの電気信号をデジタル信号に変換するものである。カメラ信号処理回路３２３は、Ａ／Ｄ変換器３２２により変換されたデジタル信号に対して、白色の基準を定めるホワイトバランスなどの信号処理を施すものである。
固体レンズ制御部３２５は、ユーザからの操作入力や角速度センサ３２６において検知された角速度に応じて固体レンズ群３１０におけるレンズの位置を制御するものである。この固体レンズ制御部３２５において決定されたレンズの位置は、カメラ制御部３２９を介して流体レンズ制御部３２４に伝達される。なお、ここで位置が決定されるレンズとしては、ズームレンズやフォーカスレンズ等が想定される。
角速度センサ３２６は、撮像装置に与えられる角速度を検出するものであり、例えば、ジャイロスコープなどにより実現される。この角速度により、撮像装置の傾き（いわゆる六姿勢）が判明するため、重力の流体レンズ３１９に与える影響を把握することができる。この角速度センサ３２６において検出された角速度は、カメラ制御部３２９を介して流体レンズ制御部３２４に伝達される。
温度センサ３２７は、撮像装置の周囲の温度を検出するものであり、例えば、サーミスタなどにより実現される。この温度センサ３２７により、流体レンズ３１９の媒質ＡおよびＢの粘性などの温度による影響を把握することができる。この温度センサ３２７において検出された温度は、カメラ制御部３２９を介して流体レンズ制御部３２４に伝達される。
カメラ制御部３２９は、撮像部３０１の制御を行うものである。例えば、カメラ制御部３２９は、固体レンズ制御部３２５における処理の制御、流体レンズ制御部３２４における処理の制御、固体撮像素子３２１からの映像入力の制御などを行う。
流体レンズ制御部３２４は、流体レンズ３１９に印加する電圧を制御することにより、媒質Ａと媒質Ｂとの間の界面形状を制御するものである。この流体レンズ制御部３２４における電圧に影響を与える要因としては、（１）固体レンズ群３１０におけるレンズの位置、（２）角速度センサ３２６において検知された撮像装置に与えられる角速度、（３）温度センサ３２７において検知された撮像装置の周囲の温度などが考えられる。これらの値と電圧値との関係を保持するテーブルを設けて、このテーブルを索引することにより流体レンズ３１９に印加する電圧を決定することができる。なお、電圧の駆動方法としては、電圧の大小により制御を行う電圧可変方式や、パルス幅により制御を行うパルス幅変調（Pulse Width Modulation）方式などを用いることができる。
図７は、固体レンズ群３１０の配置例を示す図である。ここでは、左方向から光が入射することを想定している。図７（ａ）は、レンズ配置を広角（ワイド）側にした場合の例を示している。また、図７（ｃ）は、レンズ配置を望遠（テレ）側にした場合の例を示している。一方、図７（ｂ）は、これらの中間であり、標準的な配置（ミッド）にした場合の例を示している。
上述のように、これらのレンズ配置によって、非点収差などのレンズの特性が異なる。本発明の実施の形態においては、固体レンズ群３１０におけるレンズの位置を、固体レンズ制御部３２５からカメラ制御部３２９を介して流体レンズ制御部３２４に伝達することにより、固体レンズ群３１０におけるレンズの位置に応じて流体レンズ３１９の印加電圧を変化させることができる。
このように、本発明の実施の形態によれば、固体レンズ群３１０におけるレンズの位置、撮像装置の角速度、撮像装置の周囲の温度などに応じて流体レンズ３１９に印加する電圧を制御することにより、媒質Ａ（１２０）と媒質Ｂ（１３０）との間の界面形状を制御して、撮像素子における各光電変換素子に被写体からの光を垂直に入射させることができる。これにより、撮像素子における光量を維持して、撮像画像の画質の劣化を防ぐことができる。
なお、本発明の実施の形態では、図１のように光軸の垂直方向から電圧を印加する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ガラス層１１０の側に透明電極を設け、この透明電極に流体レンズ制御部３２４からの電圧を印加するようにしてもよい。また、オンチップレンズ２１０の表面に透明電極を設け、この透明電極に流体レンズ制御部３２４からの電圧を印加するようにしてもよい。
また、本発明の実施の形態では、図１のように２つの媒質ＡおよびＢを用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図８（ａ）のように、３つの媒質Ａ（１２０）、媒質Ｂ（１３０）および媒質Ｃ（１６０）を用いてもよい。また、図８（ｂ）のように、４つの媒質Ａ（１２０）、媒質Ｂ（１３０）、媒質Ｃ（１６０）および媒質Ｄ（１７０）を用いてもよい。
なお、本発明の実施の形態は本発明を具現化するための一例を示したものであり、以下に示すように特許請求の範囲における発明特定事項とそれぞれ対応関係を有するが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形を施すことができる。
すなわち、請求項１および８において、光電変換素子は例えば光電変換素子２３０に対応する。また、集光レンズは例えばオンチップレンズ２１０に対応する。また、流体レンズは例えば流体レンズ１００に対応する。また、第１の流体は例えば媒質Ａ（１２０）に対応する。また、第２の流体は例えば媒質Ｂ（１３０）に対応する。また、電極は例えば電極１４１および１４２に対応する。
また、請求項４および９において、光電変換素子は例えば光電変換素子２３０に対応する。また、集光レンズは例えばオンチップレンズ２１０に対応する。また、流体レンズは例えば流体レンズ３１９に対応する。また、第１の流体は例えば媒質Ａ（１２０）に対応する。また、第２の流体は例えば媒質Ｂ（１３０）に対応する。また、電極は例えば電極１４１および１４２に対応する。また、固体レンズ群は例えば固体レンズ群３１０に対応する。
また、請求項５において、レンズ位置センサは例えば固体レンズ制御部３２５に対応する。
また、請求項６において、角速度センサは例えば角速度センサ３２６に対応する。
また、請求項７において、温度センサは例えば温度センサ３２７に対応する。
本発明の実施の形態における撮像素子の一部の断面構造例を示す図である。 本発明の実施の形態における流体レンズに印加される電圧と媒質との関係例を示す図である。 図１における固体撮像素子の部分の構造例を示す斜視図である。 図１における固体撮像素子の部分の構造例を示す上面図である。 本発明の実施の形態における撮像素子に受光される光の入射角の例を示す図である。 本発明の実施の形態における撮像装置の一構成例を示す図である。 固体レンズ群３１０の配置例を示す図である。 本発明の実施の形態における撮像素子の変形例を示す図である。 従来の撮像素子に受光される光の入射角の例を示す図である。
符号の説明
１００ 流体レンズ
１１０ ガラス層
１２９ 界面
１４１、１４２ 電極
１５１、１５２ 絶縁層
２１０〜２１３ オンチップレンズ
２１９ 絶縁膜
２２０ ガラス層
２３０〜２３３ 光電変換素子
３０１ 撮像部
３０９ 記録媒体
３１０ 固体レンズ群
３１９ 流体レンズ
３２１ 固体撮像素子
３２２ 変換器
３２３ カメラ信号処理回路
３２４ 流体レンズ制御部
３２５ 固体レンズ制御部
３２６ 角速度センサ
３２７ 温度センサ
３２９ カメラ制御部
３３０ 映像加工部
３４１ 映像圧縮部
３４２ 圧縮制御部
３５１ 記録媒体アクセス部
３５２ ドライブ制御部
３６０ 操作受付部
３７０ 表示部
３９０ システム制御部

Claims (9)

  1. 受光した光を電子信号に変換する複数の光電変換素子と、
    前記複数の光電変換素子の各々の前段に配置されて光を集光して当該光を前記複数の光電変換素子に供給する複数の集光レンズと、
    前記複数の集光レンズの前段に配置されて光を屈折して当該光を前記複数の集光レンズに供給する流体レンズとを具備し、
    前記流体レンズは、互いに屈折率の異なる第１および第２の流体と、前記第１および第２の流体に対して電圧を印加する電極とを備え、前記電極に印加される電圧に応じて前記第１の流体と前記第２の流体との間の界面形状を変化させて前記複数の集光レンズの各々に供給する光の屈折率を変化させる
    ことを特徴とする撮像素子。
  2. 前記第１および第２の流体は液体であることを特徴とする請求項１記載の撮像素子。
  3. 前記第１の流体は絶縁性オイルであり、
    前記第２の流体は導電性水溶液である
    ことを特徴とする請求項２記載の撮像素子。
  4. 受光した光を電子信号に変換する複数の光電変換素子と、
    前記複数の光電変換素子の各々の前段に配置されて光を集光して当該光を前記複数の光電変換素子に供給する複数の集光レンズと、
    前記複数の集光レンズの前段に配置されて光を屈折して当該光を前記複数の集光レンズに供給する流体レンズと、
    前記流体レンズの前段に配置されて被写体からの光を前記流体レンズに入光させる固体レンズ群とを具備し、
    前記流体レンズは、互いに屈折率の異なる第１および第２の流体と、前記第１および第２の流体に対して電圧を印加する電極とを備え、前記電極に印加される電圧に応じて前記第１の流体と前記第２の流体との間の界面形状を変化させて前記複数の集光レンズの各々に供給する光の屈折率を変化させる
    ことを特徴とする撮像装置。
  5. 前記固体レンズ群における少なくとも１つのレンズの位置を検出するレンズ位置センサをさらに具備し、
    前記レンズ位置センサによって検出されたレンズ位置に応じて前記電極に印加される電圧を変化させることを特徴とする請求項４記載の撮像装置。
  6. 当該撮像装置に与えられる角速度を検出する角速度センサをさらに具備し、
    前記角速度センサによって検出された角速度に応じて前記電極に印加される電圧を変化させることを特徴とする請求項４記載の撮像装置。
  7. 当該撮像装置の周囲の温度を検出する温度センサをさらに具備し、
    前記温度センサによって検出された温度に応じて前記電極に印加される電圧を変化させることを特徴とする請求項４記載の撮像装置。
  8. 複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子の各々の前段に配置される複数の集光レンズと、前記複数の集光レンズの前段に配置される流体レンズとを具備する撮像素子における撮像方法であって、
    前記流体レンズが、互いに屈折率の異なる第１および第２の流体と、前記第１および第２の流体に対して電圧を印加する電極とを備え、前記電極に印加される電圧に応じて前記第１の流体と前記第２の流体との間の界面形状を変化させながら光を屈折して当該光を前記複数の集光レンズの各々に供給する手順と、
    前記複数の集光レンズが、前記流体レンズから供給された光を集光して当該光を前記複数の光電変換素子に供給する手順と、
    前記複数の光電変換素子が、前記複数の集光レンズから供給された光を受光して電子信号に変換する手順と
    を具備することを特徴とする撮像方法。
  9. 複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子の各々の前段に配置される複数の集光レンズと、前記複数の集光レンズの前段に配置される流体レンズと、前記流体レンズの前段に配置される固体レンズ群とを具備する撮像装置における撮像方法であって、
    前記固体レンズ群が、被写体からの光を前記流体レンズに入光させる手順と、
    前記流体レンズが、互いに屈折率の異なる第１および第２の流体と、前記第１および第２の流体に対して電圧を印加する電極とを備え、前記電極に印加される電圧に応じて前記第１の流体と前記第２の流体との間の界面形状を変化させながら前記固体レンズ群から入光された光を屈折して当該光を前記複数の集光レンズの各々に供給する手順と、
    前記複数の集光レンズが、前記流体レンズから供給された光を集光して当該光を前記複数の光電変換素子に供給する手順と、
    前記複数の光電変換素子が、前記複数の集光レンズから供給された光を受光して電子信号に変換する手順と
    を具備することを特徴とする撮像方法。
JP2007005722A 2007-01-15 2007-01-15 撮像素子およびその撮像素子を含む撮像装置 Pending JP2008170860A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007005722A JP2008170860A (ja) 2007-01-15 2007-01-15 撮像素子およびその撮像素子を含む撮像装置
TW096147474A TW200835314A (en) 2007-01-15 2007-12-12 An imaging device and an imaging apparatus including the imaging device
US12/008,547 US20080170299A1 (en) 2007-01-15 2008-01-11 Imaging device and an imaging apparatus including the imaging device
CNA2008100029790A CN101226950A (zh) 2007-01-15 2008-01-15 成像器件和包括该成像器件的成像装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007005722A JP2008170860A (ja) 2007-01-15 2007-01-15 撮像素子およびその撮像素子を含む撮像装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008170860A true JP2008170860A (ja) 2008-07-24

Family

ID=39617544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007005722A Pending JP2008170860A (ja) 2007-01-15 2007-01-15 撮像素子およびその撮像素子を含む撮像装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20080170299A1 (ja)
JP (1) JP2008170860A (ja)
CN (1) CN101226950A (ja)
TW (1) TW200835314A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012160613A1 (ja) * 2011-05-23 2012-11-29 パナソニック株式会社 振れ補正装置及び振れ補正方法
JP2017054151A (ja) * 2011-03-18 2017-03-16 ジョンソン・アンド・ジョンソン・ビジョン・ケア・インコーポレイテッドＪｏｈｎｓｏｎ ＆ Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｖｉｓｉｏｎ Ｃａｒｅ， Ｉｎｃ． マルチ凹面メニスカス壁を具備するレンズ

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101685170B (zh) * 2008-09-26 2011-05-25 中国科学院西安光学精密机械研究所 电润湿型折衍混合变焦液体透镜
JP4402163B1 (ja) * 2009-04-06 2010-01-20 株式会社オプトエレクトロニクス 液体レンズ光学体及び光学的情報読取装置
KR101642168B1 (ko) * 2009-04-10 2016-07-22 블랙아이 옵틱스, 엘엘씨 가변 배율 광학 시스템
CN101915989B (zh) * 2010-07-28 2011-12-14 东南大学 一种电场力控制的液体透镜
US20120238032A1 (en) 2011-03-18 2012-09-20 International Business Machines Corporation Lab on a chip
US8464076B2 (en) 2011-03-24 2013-06-11 International Business Machines Corporation Born encrypted optical data
DE102015007830B4 (de) * 2015-06-18 2017-12-28 e.solutions GmbH Optische Baugruppe, elektronisches Gerät und Kraftfahrzeug mit einer optischen Baugruppe sowie Verfahren zum Herstellen einer optischen Baugruppe
TWI797192B (zh) * 2017-11-15 2023-04-01 美商康寧公司 液體透鏡系統
KR102560237B1 (ko) * 2017-12-08 2023-07-28 엘지이노텍 주식회사 렌즈 곡률 가변 장치, 이를 구비하는 카메라, 및 영상표시장치
US10962791B1 (en) 2018-03-22 2021-03-30 Facebook Technologies, Llc Apparatuses, systems, and methods for fabricating ultra-thin adjustable lenses
US11245065B1 (en) 2018-03-22 2022-02-08 Facebook Technologies, Llc Electroactive polymer devices, systems, and methods
US11048075B1 (en) 2018-03-29 2021-06-29 Facebook Technologies, Llc Optical lens assemblies and related methods
KR20200077858A (ko) * 2018-12-21 2020-07-01 엘지이노텍 주식회사 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈 및 그의 제어 방법
US11256331B1 (en) 2019-01-10 2022-02-22 Facebook Technologies, Llc Apparatuses, systems, and methods including haptic and touch sensing electroactive device arrays

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE315794T1 (de) * 2002-03-25 2006-02-15 Konishiroku Photo Ind Dreilinsiges objektiv
JP2006217131A (ja) * 2005-02-02 2006-08-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 撮像装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017054151A (ja) * 2011-03-18 2017-03-16 ジョンソン・アンド・ジョンソン・ビジョン・ケア・インコーポレイテッドＪｏｈｎｓｏｎ ＆ Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｖｉｓｉｏｎ Ｃａｒｅ， Ｉｎｃ． マルチ凹面メニスカス壁を具備するレンズ
WO2012160613A1 (ja) * 2011-05-23 2012-11-29 パナソニック株式会社 振れ補正装置及び振れ補正方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW200835314A (en) 2008-08-16
US20080170299A1 (en) 2008-07-17
CN101226950A (zh) 2008-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008170860A (ja) 撮像素子およびその撮像素子を含む撮像装置
US8817166B2 (en) Imaging device and imaging apparatus
JP5713816B2 (ja) 固体撮像装置及びカメラモジュール
JP4901870B2 (ja) カメラ装置、液体レンズ及び撮像方法
JP6111798B2 (ja) 結像レンズおよび撮像システム
US20130107067A1 (en) Information processing device, information processing method, and program
JP5180538B2 (ja) 撮像素子及び撮像装置
CN1922510A (zh) 光学设备和光束分离器
US8773778B2 (en) Image pickup apparatus electronic device and image aberration control method
JP2005341033A (ja) 撮像装置及びプログラム
CN110636277A (zh) 检测设备、检测方法和摄像设备
US7355154B2 (en) Image sensing apparatus with movable light flux splitter and control method thereof
JP2010161180A (ja) 固体撮像装置及びその製造方法、カメラ
JP2011139325A (ja) 撮像装置
JP2007121846A (ja) 液体レンズ装置、振れ補正装置及び撮像装置
JP2006126652A (ja) 撮像装置
CN107924043A (zh) 图像拾取装置和图像拾取设备
JP2008172682A (ja) 撮像素子およびその撮像素子を含む撮像装置
WO2017154366A1 (ja) ローパスフィルタ制御装置、およびローパスフィルタ制御方法、ならびに撮像装置
JP2009086017A (ja) 撮像装置および撮像方法
JP2009042675A (ja) 液晶レンズもしくは液体レンズを備えたカメラ
JP2008134323A (ja) 撮像用のズームレンズ及び撮像装置
WO2012160613A1 (ja) 振れ補正装置及び振れ補正方法
JP6693528B2 (ja) 調光駆動装置、撮像装置、調光駆動方法
JP5224879B2 (ja) 撮影装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081111

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081125

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090109

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090203

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090316

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090414