CN101078854A - 摄像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种摄像装置，设置有由无机材料形成的多层膜滤色器作为设置在光电变换元件上的滤色器。除了使用具有分光特性801的红色滤色器、具有分光特性802的绿色滤色器以外，还使用具有峰值波长相互不同的分光特性803、804的两种颜色的蓝色滤色器。
Description
技术领域
本发明涉及一种摄像装置，特别是，做到能够对例如车载用那样的要求高可靠性且常常在低演色性照明下使用的摄像装置提供良好的图像。
背景技术
近年来，为了提高车辆行驶的安全性，提出了很多利用安装在车上的摄像装置监视车辆周围的系统及利用了含在该图像中的各种信息的系统。
这样的系统包括如下系统，例如：利用光学相关系统由自车载相机取入的图像信号中检测周围车辆的运行情况，再根据该距离、速度向驾驶员发出警告的系统；检索图像中有关“道路区域”所在的规定位置来识别标志的系统；在设置在车内驾驶员的座位附近的图像显示装置中显示出安装在门镜或者后视镜内部的相机的输出的系统；能够很容易地识别相反方向车辆的情况、相邻车线的情况的系统；同时拍摄左右方向的死角图像、车辆下方图像并显示出来的系统。
上述那样的系统所需要的是不受气象条件的影响。例如，在专利文献1所记载的现有技术中，以车辆的门镜的镜部分作为半透明反射镜，在它的内部布置上带光学滤色器的摄像透镜和CCD等摄像装置，在布置在车室内的相机信号处理电路中对图像信号进行处理，并输出到图像显示装置中。这样一来，便实现了不受气象条件左右的车载摄像装置。
在相机的安装位置上存在以下问题。亦即，(1)若将相机布置在车室内，则有损于美观，导致舒适性恶化，使驾驶员的视野缩小等。(2)若将相机布置到发动机室内，则会因为周围环境非常不好而成为故障的原因。(3)若将相机布置在例如门侧面、发动机室的上面，则从安全性、设计性、空气阻力等性能方面来看都有不好的影响。在上述现有技术中，解决了这样的有关相机的安装位置的问题。
《专利文献1》特开平5-294183号公报(图1和图7)
发明内容
—发明要解决的问题—
在上述现有技术中，相机安装在不会使车辆性能恶化的位置上。但所存在的问题是相机的性能受到了限制。换句话说，(1)因为是通过半透明反射镜拍摄外界的图像，所以感光度下降。(2)因为相机的安装位置在门镜内，所以即使在相机的方向、视野角等方面下功夫，能够拍摄的视野范围也受到限制。(3)将来的情况是从设计的观点来看门镜会被取消，现在的情况是不能满足门镜被取消后的要求的。这些都是问题。
可以说，和汽车的外表面、发动机室内相比，门镜的内部是一良好的环境，但大家都知道，在炎热的夏天停放在露天下的车辆内的温度，包括门镜的内部都非常高。而且，当车辆开动时，与车室内相比，发动机室内温度变得格外高，且在将相机安装到汽车的外表面的情况下，相机会完全暴露在直射的阳光下，这些都是使用时会出现的问题。
这里，现有的彩色滤色器是由由有机材料形成的颜料制成。因此，在长时间地处于高温状态或者长时间地照射强的入射光的情况下，颜料会起化学变化，波长选择特性也就会发生变化。换句话说，在现有的使用颜料滤色器的摄像装置中，会因为高温或者高照射而引起退色(色分离特性的恶化)。因此，在将相机安装在汽车的外表面、车室内、发动机室内等情况下所出现的问题就是，色再现性由于周围温度、直射日光的影响而恶化。
针对于此，若使用由无机材料制成的滤色器，便会克服由于颜料的化学变化所产生的退色问题，在高温、高照射条件下使用也不会有任何问题，当要将相机用在车辆上时，便能够将相机安装在汽车的外表面、车室内、发动机室内等任意一个地方。
然而，和由有机材料制成的滤色器相比，在是由无机材料制成的滤色器的情况下所存在的问题是，在R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)在各个波长带的色分离中，低波长一侧的分光特性下的透射带域会变窄。能够想到的解决这一问题的良好对策，是为了提高色再现性而在图像处理中提高噪音降低效果。但是在这一情况下又会产生色信号的S/N恶化这一问题。
本发明正是为解决上述问题而研究开发出来的，其目的在于：提供一种不会由于高温或者高强度照射而产生退色，且具有高色再现性的摄像装置。
—用以解决问题的技术方案—
为解决所述问题，本发明所采取的技术方案是一种摄像装置，该摄像装置，包括：多个单元像素排列在芯片上的图像传感器。所述图像传感器对每一个单元像素都包括：对入射光进行光电变换的光电变换元件，和布置在所述光电变换元件的上方并有选择地仅让一部分波长的入射光透射的滤色器；所述各个滤色器，都是由无机材料形成的多层膜滤色器；所述各个滤色器，至少包括：有选择地使属于红色的波长带域透射的红色滤色器、有选择地使属于绿色的波长带域透射的绿色滤色器、有选择地使属于蓝色的波长带域透射且透射峰值波长相互不同的第一及第二蓝色滤色器。
根据本发明，因为利用由无机材料形成的多层膜滤色器作为各个滤色器，所以解决了上述的由于颜料发生化学变化而导致的退色。因此，在高温、高照射条件下使用也不会有任何问题，当要将相机用在车辆上时，便能够将相机安装在汽车的外表面、车室内、发动机室内等任意一个地方。
作为有选择地让属于蓝色的波长带域透射的蓝色滤光器，使用了峰值波长相互不同的第一及第二蓝色滤光器。这样一来，与由有机材料形成的滤色器相比，能够将低波长的透射带域狭窄这一特性进行补正，从而能够使色再现性提高。
—发明的效果—
根据本发明，因为能够在高温、高强度照射下能够使用，且能够使色再现性提高，所以能够提供一种不会由于高温或者高强度照射而产生退色，且具有高色再现性的摄像装置。
附图的简单说明
图1是一剖面图，示出了本发明的一个实施例所涉及的摄像装置所拥有的图像传感器的结构。
图2是一示意图，示出了将本发明的一个实施例所涉及的摄像装置安装到汽车上之例。
图3(a)是一现有多层膜反射镜的透射率特性，图3(b)是现有多层膜反射镜的层结构，图3(c)是本发明的一个实施例所涉及的多层膜滤色器的透射率特性，图3(d)是本发明的一个实施例所涉及的多层膜滤色器的层结构。
图4(a)到图4(d)是显示本发明的一个实施例所涉及的多层膜滤色器的制造工序的图。
图5是本发明的一个实施例所涉及的多层膜滤色器的剖面图以及显示多层膜滤色器的透射率的计算结果的图。
图6是一显示多层膜滤色器的透射率的图。
图7是一显示现有滤色器的透射率的图。
图8是一显示本发明的一个实施例所涉及的滤色器结构的分光特性的图。
图9是一显示本发明的一个实施例所涉及的滤色器排列情况之一例的图。
图10是一显示本发明的一个实施例所涉及的滤色器排列情况之一例的图。
图11是一显示本发明的一个实施例所涉及的摄像装置的整体结构的图。
图12是一显示图11的结构中色信号生成模块的电路结构的图。
图13是一显示图11的结构中亮度信号生成模块的电路结构的图。
具体实施方式
以下，参考附图，说明本发明的实施例。
图1是一剖面图，示出了本发明的一个实施例所涉及的摄像装置所拥有的图像传感器的结构。如图1所示，图像传感器101中，在硅半导体衬底内按照从下到上的顺序形成有N型层102和P型层103，在N型层102和P型层103的上面形成有层间绝缘膜104。利用N型杂质的离子注入而在P型层103中形成有光电二极管(光电变换元件)105。光电变换元件105，分别对应于图像传感器101的单元像素，对入射光106进行光电变换。光电变换元件105之间由元件隔离区域107隔离开。
为了实现波长选择功能，在为抑制光入射而形成在元件隔离区域107上的遮光膜(未示)上形成有由介电体制成的多层膜滤色器109。而且，在多层膜滤色器109上部形成有用以使入射光106高效地聚光的聚光透镜110。换句话说，该实施例所涉及的图像传感器的结构是这样的，多个单元像素排列在芯片上，每一个单元像素包括：用以将入射光进行光电变换的光电变换元件，以及设置在该光电变换元件的上方且有选择地仅让入射光的一部分波长透射的滤色器。
图2是一示意图，示出了将本发明的一个实施例所涉及的摄像装置安装到汽车上之例。从设计上的观点来看，汽车201上没有汽车挡泥板上的反射镜和汽车门镜，取而代之，安装有供驾驶员察看车后情况的后视镜202。来自后视镜202的图像信号被输入到设置在控制盘内的图像控制装置203中，来自图像控制装置203的输出信号显示在汽车内的驾驶员座位附近所设的图像显示装置204中。
汽车201上设置有前置镜205和后置镜206，来自这些前置镜205和后置镜206的输出信号被输入图像控制装置203中。图像控制装置203，将来自后视镜202、前置镜205以及后置镜206的图像信号切换着或者同时显示于图像显示装置204。后视镜202、前置镜205以及后置镜206中安装有图1所示的图像传感器。
有一个特征就是，当发生撞车等事故时，与汽车的外表面相比，相机容易被车室内及发动机室内保护。因此，从用来监视车外这一用途来看，可以将相机安装在车室内或者发动机室内。特别是，若将它作为在撞车前后记录交通事故时的图像的车载用黑盒(black box)用的话，更有效果。
接下来，参考图3，说明图1所示的图像传感器的多层膜滤色器。
图3(a)是一现有的高反射镜中所用的多层膜反射镜的透射率特性之一例，图3(b)示出了多层膜反射镜的层结构。图3(b)中的层结构是单纯地将折射率互不相同的材料即氮化硅(SiN)301和二氧化硅(SiO2)302、303叠层后所得到的结构。
在图3(a)中，纵轴表示透射率(％)，亦即通过多层膜后的光相对入射光的比率，横轴表示入射到多层膜的光的波长(nm)(以下各图也一样)。补充说明一下，计算时，使用的是用了菲涅耳(Fresnel)系数的矩阵法，配对数是10，所设定的中心波长是550nm，计算的仅仅是垂直入射光。将构成多层膜的各个介电体的光学膜厚nd(n：材料的折射率，d：材料的膜厚)设定为所设定的中心波长(λ)的四分之一(λ/4)。结果是，成为以所设定的中心波长为中心的反射带域特性。另外，反射带域宽度由所使用的材料的折射率差决定，折射率差越大，带域宽度越大。然而，尽管在这样的结构下能够得到较宽的反射带域，却可以说因为R、G、B的色分离功能而难以有选择地让波长透射。
相对于此，图3(c)是本发明的一个实施例所涉及的多层膜滤色器的透射率特性之一例，图3(d)是该多层膜滤色器的层结构。在图3(d)的层结构中，让由λ/4膜构成的上反射器305和下反射器306以隔离层304为中心，对称地相向。这样一来，如图3(c)所示，透射带域便有选择地形成在反射带域中。而且，通过使隔离层304的膜厚变化，便能够使该透射峰值波长变化。
换句话说，在该实施例中，作为滤色器结构，是设置了具有同一层结构的上反射器和下反射器，再根据有无夹在上反射器和下反射器之间的滤色器层，或者是该光学膜厚的不同，让透射带域变化。根据该滤色器结构，很容易在同一个芯片上形成特性不同的滤色器。通过采用这样的滤色器结构，便能够使制造摄像装置的半导体晶圆制造工艺中的工艺步骤、工序减少，所能得到的有利之处就是能够低价地批量生产摄像装置。
参考图4，说明介电体多层膜滤色器的形成过程。在图4中，仅抽出介电体多层膜滤色器并做记述。首先，如图4(a)所示，利用高频溅射装置在硅晶圆401上形成由二氧化硅(SiO2)和氧化钛(TiO2)构成的λ/4多层膜结构(λ：所设定的中心波长)的下反射器402～405、和由氧化钛(TiO2)形成的隔离层406。之后，为了有选择地仅让特定波长透射，而进行了使隔离层406的膜厚形成为所希望的膜厚的蚀刻工艺。具体而言，如图4(b)所示，在形成有下反射器402～405的晶圆面上涂敷上抗蚀剂，在曝光前烘烤(预烘烤)之后，利用步进机等曝光装置进行曝光，抗蚀剂显像，最后烘烤(后烘烤)，来形成抗蚀图案407。之后，用CF4系列蚀刻气体对隔离层406进行蚀刻，蚀刻到最终成为相当于例如红色(R)的波长带的层膜为止。接着，与图4(b)一样，在相当于例如绿色(G)区域的区域形成抗蚀图案，对隔离层406进行干蚀刻一直蚀刻到相当于绿色的层厚留下为止(参考图4(c))。进一步，如图4(d)所示，和图4(a)一样，利用高频溅射装置形成由二氧化硅(SiO2)和氧化钛(TiO2)形成的λ/4多层膜结构的上反射器408～411。
补充说明一下，由介电体形成的多层膜构造的合计膜厚，例如对R、G、B来说分别是622nm、542nm、562nm。
图5是利用广为人知的特性矩阵法对介电体多层膜滤色器进行计算所得到的分光特性的设计结果之一例。这里，使用高折射率材料TiO2(折射率2.5)501和低折射率材料SiO2(折射率1.45)502作为介电体材料。在图5中，隔离层503的光学膜厚(膜厚)分别是200nm(80nm)、0nm(0nm)、50(20nm)。由图5可知，能够根据隔离层503的有无或者是膜厚的变化来改变透射峰值波长特性，能够实现摄像装置中所需要的R、G、B的波长分离化。
在图5中，使用TiO2作为高折射率材料，除此以外，还可以使用例如氮化硅(SiN)、氧化钽(Ta2O5)或者氧化锆(ZrO2)等作高折射率材料。使用SiO2作为低折射率材料，除此以外，只要和作为高折射率材料用的介电体相比折射率低的SiO2以外的材料都可以作低折射率材料。
在现有的颜料滤色器中，在形成摄像装置的受光部、布线部等之后，需要在与通常的半导体工序不同的工序中，即所谓的芯片上工艺(on chipprocess)中形成滤色器。相对于此，若适用所述介电体多层膜结构，则能够利用通常的半导体工序制造滤色器，对工序的稳定化、伴随着生产性提高的低成本化都很有效。
可以仅用无机材料制造介电体多层膜滤色器，即使在高温、高强度照射下使用该滤色器，也不会发生退色现象。因此，能够将相机安装在汽车的外表面、车室内、发动机室内等任意场所。
图6显示介电体多层膜滤色器的分光特性。图7显示人的可视波长区域(400nm～700nm)中现在所用的理想分光特性。
将图6和图7作一比较可知，因为介电体多层膜滤色器中分光特性不好，调制度也低，而不能确保理想的色再现、色信号的S/N。其中能够确认出B(蓝色)的分光特性比理想的分光特性窄。当分光特性窄的时候，能够想到只要在图像处理部中进行强有力的噪音降低处理就能够扩大再现区域。但在该处理中难以确保色再现和色信号的S/N。
这里，在本发明中，使用透射峰值波长互不相同的两种滤色器作为有选择地让属于蓝色的波长带域透射的蓝色滤色器。
图8示出了本发明的一个实施例所涉及的形成在图像传感器上的滤色器的分光特性。在图8中，801是有选择地让属于红色的波长带域(600nm～700nm)的透射的红色滤色器的分光特性；802是有选择地让属于绿色的波长带域(500nm～600nm)透射的绿色滤色器的分光特性；803、804是有选择地让属于蓝色的波长带域(400nm～500nm)透射的第一及第二蓝色滤色器的分光特性。该实施例所涉及的图像传感器，含有分别显示图8的分光特性801到804的红色滤色器、绿色滤色器、第一及第二蓝色滤色器作为滤色器。
分光特性803、804中的透射峰值波长互不相同。最好是，该透射峰值波长之差例如大于或等于10nm且小于80nm。不过，各自的透射峰值波长存在于属于蓝色的波长带域(400nm～500nm)。
补充说明一下，理想情况是，使用具有分光特性803、804的第一及第二蓝色滤色器对现有的彩色滤色器中的蓝色滤色器的特性进行再现。因此，在该实施例中，最好是，使第一及第二蓝色滤色器的峰值波长在450nm～480nm这一范围内，峰值波长的差大于或等于20nm且小于30nm。认为：从再现现有的彩色滤色器的分光特性来看，能够满足这样的条件的第一及第二蓝色滤色器是最合适的。
图9和图10是示出了该实施例所涉及的滤色器排列情况之例的图。在图9和图10中，R是具有图8的分光特性801的红色滤色器，G是具有图8的分光特性802的绿色滤色器；B1是具有图8的分光特性803的第一蓝色滤色器；B2是具有图8的分光特性804的第二蓝色滤色器。
图9的滤色器排列901、902的结构情况是，一个滤色器R、一个滤色器G、一个滤色器B1和一个滤色器B2排列构成的2×2矩阵在上下左右连续。这里，滤色器R的个数、滤色器B1的个数、滤色器B2的个数、滤色器G的个数分别相等。图10的滤色器排列1001、1002的构成情况是，滤色器R布置成锯齿状，在该布置有该滤色器R以外的其它位置布置有滤色器R、B1、B2。这里，滤色器R的个数与滤色器B1和B2的总数相等，且滤色器R的个数以及滤色器B1、B2的总数分别比滤色器G的个数少。
这里，人的视觉灵敏度是绿色成份最高，因此，绿色信息对解像度的贡献最大。而且，人的眼睛对水平、垂直解像度很敏感，对斜向的解像度比较迟钝。因此，将绿色滤色器排列成锯齿状这一做法对提高解像度很有效。而且，使所设置的绿色滤色器的个数比红色滤色器和蓝色滤色器的个数多这一做法对提高解像度很有效。另外，使蓝色滤色器和红色滤色器的比率相等对于提高色再现性很有效。
因此，为提高解像度且提高色再现性，将滤色器R布置成锯齿状且滤色器B1和B2的总数与滤色器R的个数相等的图10的滤色器结构1001、1002，比将均匀地布置滤色器R、G、B1、B2的图9中的滤色器结构901、902更有效。
换句话说，这里的一个构成是一个2×4矩阵或者4×2矩阵，该矩阵是这样的，四个滤色器R布置成锯齿状，在其它位置布置上两个红色滤色器、一个蓝色滤色器B1和一个蓝色滤色器B2，同一种滤色器不相邻。而且，推荐的做法是让2×4矩阵或者4×2矩阵在上下左右方向上连续排列。补充说明一下，这是有关基本的滤色器排列的想法之一例。还可以是其它的任意排列。
图11示出了本发明的一个实施例所涉及的摄像装置的整体结构。在图11中，101是所述图像传感器，109是由无机材料形成的多层膜滤色器。1101是对图像传感器101的输出信号进行模拟处理，变换为数字信号，再作为图像信号输出的AFE(Analog Front End)/ADC(AD converter)部，1102是对从AFE/ADC部1101输出的图像信号进行处理，生成所希望的图像数据的图像处理部。图像处理部1102由例如LSI来实现。图像处理部1102包括：从图像信号生成亮度信号的亮度信号生成模块1103、从图像信号生成色信号的色信号生成模块1104。补充说明一下，这里所生成的色信号的形式是三原色(R、G、B)，但采用色差信号(U、V)等其它色信号形式也是可以的。
这里，图像传感器101，是上述四种滤色器以n×q(n，q为2以上的整数)的矩阵结构为基本连续布置而形成的。色信号生成模块1104，利用m×p矩阵处理对所述图像信号的生成m×p矩阵的重心的色信号的处理，是通过边将m×p矩阵的重心位置一个像素一个像素地上下、左右移动，边连续进行的，以生成色信号，这里，m和p都是2以上的整数。亮度信号生成模块1103，利用m×p矩阵处理对所述图像信号的生成m×p矩阵的重心的亮度信号的处理，是通过边将m×p矩阵的位置一个像素一个像素地上下、左右移动，边连续进行，以生成亮度信号，这里，m和p都是2以上的整数。补充说明一下，最终将亮度信号和色信号合到一起的时候重心不会相互错开。
图12是显示色信号生成模块1104的电路结构的模块图。这里，如图9或者图10所示，图像传感器101的多层膜滤色器109中布置有各种滤色器，由AFE/ADC部1101数字信号化的图像信号输入到色信号生成模块1104中。
同时化处理电路1201，对按照时间先后顺序输入的图像信号进行同时化处理，生成各个色成份α、β、γ、δ的数字图像信号。这里的图像信号α、β、γ、δ是经过具有图8中的分光特性的R(红色)、G(绿色)、B1(蓝1)以及B2(蓝2)的介电体多层膜滤色器后所得到的信号。矩阵系数控制电路1204，根据各个图像信号α、β、γ、δ已通过的各个滤色器的分光特性，由已输入的规定色信号生成补正值A’、B’、Γ’、Δ’生成对彩色矩阵电路1202的输出信号进行补正最佳的补正值A、B、Γ、Δ。补充说明一下，这里，矩阵系数控制电路1204，动态地判断矩阵系数控制电路1204的信号处理对象即输入信号m×p个信号成份是图像信号α、β、γ、δ中的哪一个信号，将根据该分光特性生成的系数乘以所输入的规定色生成信号补正值A’、B’、Γ’、Δ’来生成补正值A、B、Γ、Δ。彩色矩阵电路1202在图像信号α、β、γ、δ中分别乘以已最佳化的补正值A、B、Γ、Δ，并将这些乘算结果相加后所得到的结果输出，来得到矩阵的重心像素的信号。
[式1]
(输出)＝(A×α)+(B×β)+(Γ×γ)+(Δ×δ)
补充说明一下，矩阵系数控制电路1204，能够基于输入时的信号矩阵构成以及各个图像信号α、β、γ、δ已通过的各个滤色器的分光特性，使补正值(色矩阵系数)变化。
因为[式1]中的输出值相当于从彩色矩阵电路1202输出的色信号R、G、B，所以从[式1]和彩色矩阵电路1202输出的信号的关系得到[式2]。
(R(红色))＝(AR×α)+(BR×β)+(ΓR×γ)+(ΔR×δ)
(G(绿色))＝(AG×α)+(BG×β)+(ΓG×γ)+(ΔG×δ)
(B(蓝色))＝(AB×α)+(BB×β)+(ΓB×γ)+(ΔB×δ)
这里，AR、AG、AB分别是为了输出R、G、B而乘以图像信号α的系数，BR、BG、BB分别是为了输出R、G、B而乘以图像信号β的系数，ΓR、ΓG、ΓB分别是为了输出R、G、B而乘以图像信号γ的系数，ΔR、ΔG、ΔB分别是为了输出R、G、B而乘以图像信号δ的系数。
补充说明一下，矩阵系数控制电路1204，能够对彩色矩阵电路1202的输入即图像信号α、β、γ、δ中的哪一个图像信号成为矩阵处理对象的重心进行判别，判别是成为重心的图像信号，还是周边像素，基于包含在矩阵上的像素比率将系数乘以已输入的规定色生成信号补正值A’、B’、Γ’、Δ’，来选择并输出补正值A、B、Γ、Δ。这样一来，在滤色器的排列构成不确定，而是会变更为任意的滤色器排列的情况下，也能够实施基于滤色器的分光特性的色变换处理。
在图9所示的滤色器构成中，滤色器R、滤色器G、滤色器B1以及滤色器B2这四种滤色器布置在2×2矩阵上的固定位置上。彩色矩阵电路1202，以包括四种滤色器的2×2矩阵为一个构成，通过边让处理开始位置沿上下左右一个一个地错开一个像素，边连续进行，来进行对2×2矩阵的重心生成色信号的处理。此时，矩阵系数控制电路1204，根据成为矩阵处理对象的矩阵的列数及行数是奇数还是偶数，从基于四种滤色器所具有的分光特性而设定的补正值A、B、Γ、Δ中选出矩阵补正值并将该补正值输出。彩色矩阵电路1202，从矩阵系数控制电路1204接受最佳补正值，用所接收的最佳补正值对图像信号α、β、γ、δ进行处理。这样一来，便能够生成最佳色信号。补充说明一下，彩色矩阵电路1202所进行的矩阵变换处理的行列构成，是m×p(m，p是2以上的整数)中的任意一个，并没有限定。
在图10示的滤色器构成中，将滤色器R、滤色器G、滤色器B1以及滤色器G或者滤色器R、滤色器G、滤色器B2以及滤色器G中的含有两个滤色器G的三种滤色器布置在2×2矩阵上。彩色矩阵电路1202进行的生成2×2矩阵的重心的色信号的处理，是通过边使处理开始位置沿上下左右一个一个地错开一个像素边连续进行的。彩色矩阵电路1202，判断成为处理对象的m×p矩阵的重心的像素所具有的色信号成份是根据哪一个滤色器的特性而附加上的。此时，因为矩阵系数控制电路1204需要考虑成为处理对象的m×p矩阵中所含有的像素信号所包含的色彩滤色器成份会变化这一情况，所以矩阵系数控制电路1204，从m×p矩阵的开始位置，基于滤色器B1所占有的比例和滤色器B2所占有的比例，进行使用以求出在已抽出了重心像素的色成份后的周边像素和重心像素的最佳矩阵补正值的系数变化的处理。彩色矩阵电路1202，基于成为矩阵处理对象的矩阵的列数和行数是奇数还是偶数，从补正值A、B、Γ、Δ中选出矩阵补正值并将该补正值输出。彩色矩阵电路1202，从矩阵系数控制电路1204接受最佳补正值，用所接收的最佳补正值对图像信号α、β、γ、δ进行处理。这样一来便能够生成最佳色信号。补充说明一下，彩色矩阵电路1202所进行的矩阵变换处理的行列构成，是m×p(m，p是2以上的整数)中的任意一个，并没有限定。
当在矩阵电路处理中所用的m×p矩阵平面上，也就是m×p矩阵处理的对象范围内包含多个具有同一分光特性的滤色器的时候，最好是，使用能够得到对应于该滤色器的像素值的加权平均的系数。这样一来，便能够相对由具有属于其它颜色的分光特性的滤色器所得到的图像信号所具有的色成份将由具有同一分光特性的滤色器得到的图像信号所具有的色成份平均化。
接下来，信号补正电路1203，对从彩色矩阵电路1202输出的色信号R、G、B进行补正处理。信号补正电路1203中所进行的补正处理包括灰度系数处理和色补正处理等。
图13是显示亮度信号生成模块1103的电路结构的模块图。这里，如图9或者图10所示，图像传感器101的多层膜滤色器109中布置有各个滤色器，由AFE/ADC部1101数字信号化的图像信号输入到亮度信号生成模块1103中。
滤色器处理电路1301，具有0～q个(q：任意的整数)延迟电路，具有对0T～qT的多个(q+1)个相邻的图像信号同时进行处理的功能，而且，能够针对0～R的多行即(R+1)行处理(q+1)个相邻的图像信号。根据以下的式(3)和式(4)进行矩阵处理，将成为矩阵重心的图像信号ε输出。
[式3]
ε0＝(p00×0T)+(p10×1T)+…+(pq-10×q-1T)+(pq0×qT)
:
:
ε0＝(p0R×0T)+(p1R×1T)+…+(pq-1R×q-1T)+(pqR×qT)
这里，p00、p10～pq-10、pq0分别是乘以第0行的(q+1)个图像信号0T、1T、2T～q-1T、qT的系数，p0R、p1R～pq·1R、pqR分别是乘以第R行的(q+1)个图像信号0T、1T、2T～q-1T、qT的系数。
[式4]
(输出ε)＝(ω0×ε0)+(ω1×ε1)+(ω2×ε2)+…+(ωR-1×εR-1)+(ωR×εR)
这里，ε0～εR是式3的输出，ω0、ω1、ω2～ωR-1、ωR是任意的系数。
滤色器处理电路1301的输出即图像信号ε包含已通过彩色滤色器的色成份。RGB分光补正电路1302，对图像信号ε进行将由于色成份造成的变化限制为最小的补正。色补正系数控制电路1304，以色生成信号补正值A、B、Γ、Δ为输入，基于滤色器的分光特性进行动态的控制来生成最佳补正值E。RGB分光补正电路1302，利用从色补正系数控制电路1304输出的最佳补正值E对包含在亮度信号的色成份进行补正。补充说明一下，最好是，色生成信号补正值A、B、Γ、Δ和矩阵系数控制电路1204的输出是同一个值。因为这样一来能够在亮度信号生成模块中使用生成色信号时所用的补正系数，所以能够进行最佳的补正。
在图9所示的滤色器构成中，滤色器R、滤色器G、滤色器B1以及滤色器B2这四种滤色器布置在2×2矩阵上的固定位置上。色补正系数控制电路1304，考虑在滤色器变换电路1301中生成图像信号ε时所用的滤色器系数(式3和式4中所用的系数，以下表示为ε生成系数)和四种滤色器的分光特性，对亮度信号算出最佳补正值E。RGB分光补正电路1302，利用由色补正系数控制电路1304所生成的最佳补正值E对图像信号ε中的RGB特性进行补正。
在图10示的滤色器构成中，将滤色器R、滤色器G、滤色器B1以及滤色器G或者滤色器R、滤色器G、滤色器B2以及滤色器G中的含有两个滤色器G的三种滤色器布置在2×2矩阵上。滤色器处理电路1301，具有判别滤色器重心位置的像素的滤色器的分光特性并生成的功能，使用在生成亮度信号时所用的ε生成系数生成图像信号ε。色补正系数控制电路1304，考虑滤色器处理电路1301所用的ε生成系数和图像信号所具有的滤色器的分光特性，对用以生成亮度信号的图像信号ε算出最佳补正值E。RGB分光补正电路1302，利用由色补正系数控制电路1304所生成的最佳补正值E对图像信号ε中的RGB特性进行补正。
在亮度信号生成模块中，没有色补正系数控制电路1304的功能，在RGB分光补正电路1302中利用色生成信号补正值A、B、Γ、Δ对RGB特性进行补正，生成亮度信号。也可以是对所生成的亮度信号Y考虑亮度信号Y所具有的四种滤色器的分光特性，进行分光补正处理，以得到最后的亮度信号。因为成为这样的结构后，便不需要将考虑了四种滤色器的分光特性所生成的补正系数输入到RGB分光补正电路中，所以通过将乘以考虑了四种滤色器的分光特性的系数的补正电路追加到目前为止一直用的亮度信号生成模块(构成不定)的终端，便能够生成考虑了四种滤色器的分光特性的亮度信号。但是，为了将考虑了分光特性的补正有效地反映出来，最好是用色补正系数控制电路1304进行补正。
亮度信号补正电路1303，对来自RGB分光补正电路1302的输出进行补正处理，得到最终的亮度信号Y。补充说明一下，这里的亮度信号补正包括：增益补正、偏置补正、流量补正等。
—工业实用性—
本发明所涉及的摄像装置，可靠性极高，且能够实现理想的色再现性。作为例如安装在汽车上、由人来监视车辆周围的图像以进行识别的摄像装置极其有用。
Claims (10)
1.一种摄像装置，包括：多个单元像素排列在芯片上的图像传感器，其特征在于：
所述图像传感器对每一个单元像素都包括：对入射光进行光电变换的光电变换元件，和布置在所述光电变换元件的上方并有选择地仅让一部分波长的入射光透射的滤色器；
所述各个滤色器，都是由无机材料形成的多层膜滤色器；
所述各个滤色器，至少包括：有选择地使属于红色的波长带域透射的红色滤色器、有选择地使属于绿色的波长带域透射的绿色滤色器、有选择地使属于蓝色的波长带域透射且透射峰值波长相互不同的第一及第二蓝色滤色器。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于：
第一及第二蓝色滤色器的透射峰值波长之差大于或等于10nm且小于80nm。
3.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于：
在所述图像传感器上，所述绿色滤色器布置成锯齿状，所述红色滤色器、所述第一及第二蓝色滤色器布置在除此以外的位置上。
4.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于：
在所述图像传感器上，所述红色滤色器的个数和所述第一及第二蓝色滤色器的总数相等，而且，所述红色滤色器的个数、所述第一及第二蓝色滤色器的总数分别少于所述绿色滤色器的个数。
5.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于：
在所述图像传感器上，所述红色滤色器的个数、所述第一蓝色滤色器的个数、所述第二蓝色滤色器的个数以及所述绿色滤色器的个数分别相等。
6.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于：
该摄像装置中，包括：对所述图像传感器的输出信号进行模拟处理，变换为数字信号，再作为图像信号输出的模拟前端/模拟数字转换部，以及对自所述模拟前端/模拟数字转换部输出的图像信号进行处理而生成亮度信号和色信号的图像处理部。
7.根据权利要求6所述的摄像装置，其特征在于：
所述图像传感器中的每一个滤色器，以n×q的矩阵结构为基础连续地布置，其中，n和q都是2以上的整数；
所述图像处理部中包括色信号生成模块，该色信号生成模块，利用m×p矩阵处理对所述图像信号的生成m×p矩阵的重心的色信号的处理，是通过边将m×p矩阵的重心位置一个像素一个像素地上下、左右移动，边连续进行的，以生成色信号，这里，m和p都是2以上的整数。
8.根据权利要求7所述的摄像装置，其特征在于：
当在m×p矩阵处理的对象范围内含有多个具有同一分光特性的滤色器的时候，所述色信号生成模块使用能够得到对应于这些滤色器的像素值的加权平均的系数，其中，m和p都是2以上的整数。
9.根据权利要求7所述的摄像装置，其特征在于：
所述图像处理部中包括亮度信号生成模块，该亮度信号生成模块，利用m×p矩阵处理对所述图像信号的生成m×p矩阵的重心的亮度信号的处理，是通过边将m×p矩阵的位置一个像素一个像素地上下、左右移动，边连续进行，以生成亮度信号，这里，m和p都是2以上的整数；
在生成亮度信号之际，所述亮度信号生成模块，利用基于所述图像信号所具有的分光特性的不同而得到的亮度信号补正值，对所述图像信号进行补正处理，再利用已进行了补正处理的图像信号来生成亮度信号。
10.根据权利要求7所述的摄像装置，其特征在于：
所述图像处理部中包括亮度信号生成模块，该亮度信号生成模块，利用m×p矩阵处理对所述图像信号的生成m×p矩阵的重心的亮度信号的处理，是通过将m×p矩阵的位置一个像素一个像素地上下、左右移动，边连续进行，以生成亮度信号，这里，m和p都是2以上的整数；
所述亮度信号生成模块，在考虑了成为处理对象的m×p矩阵中的彩色滤色器所具有的分光特性的基础上推导出亮度生成补正系数，再利用该补正系数对已用所述图像信号生成的亮度信号进行补正以进行亮度信号调整。
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