CN102202185B - 物理信息获取装置、固体摄像装置和物理信息获取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种物理信息获取装置、固体摄像装置和物理信息获取方法。所述物理信息获取装置包括电磁波输出部、第一检测部和信号处理部。对于第一波长范围的波长，当电磁波能量比其它波长低的电磁波被确定为特定波长时，电磁波输出部用于产生相当于特定波长的波长处的电磁波。第一检测部用于检测在特定波长处的电磁波。信号处理部用于基于从第一检测部获取的检测信息以进行信号处理。本发明能够简单地通过用电磁波能量比其它波长低的特定波长的电磁波照射物体，以获取从位于特定波长处的电磁波中得到的信息，该信息较少受由普通光源引起的干扰噪声的影响。

Description

物理信息获取装置、固体摄像装置和物理信息获取方法
相关申请的交叉引用
本申请包含与2010年3月24日向日本专利局提交的日本专利申请JP2010-067231中公开的相关主题并要求其优先权，将其全部内容通过引用并入此处。
技术领域
本发明涉及一种物理信息获取装置、固体摄像装置和物理信息获取方法。
背景技术
已知这样的配置，例如使用不同于如室外日光和室内照明光等普通光源的光源(不同光源或测量光源)，用来自所述不同光源的预定波长的光照射物体，于是检测来自所述物体的反射光，并且基于从所述检测中得到的检测信息来处理各种信号(参见日本专利特开平7-218232号公报、日本专利特开平11-153408号公报、日本专利特开2003-185412号公报、日本专利特开2009-014459号公报、JP-T-2009-524072，下文中分别称作专利文献1～5)。
例如，主动测量法用近红外光照射物体并且用传感器接收反射光，于是检测出距物体的距离并且获取三维图像。
然而，在现有的配置中，来自普通光源的光干扰来自不同光源的光，使得偶尔不能获取正确的信息。
通常，当在室外使用所述配置时，由日光引起的干扰噪声是严重的问题。在极端的情况下，日光太强烈，于是光接收元件变得饱和。
在针对这些问题的可能的对策中包括，增强来自不同光源的光强度，通过进行差分处理以抵消日光的噪声分量，并且加入用于防止饱和的特殊电路。然而，所有这些对策都有其缺点。例如，由于由强日光引起的基本干扰噪声的存在，故基本上难于提高信噪比。增加防止饱和的电路会导致更大的电路规模。
发明内容
鉴于上述问题作出本发明，并且本发明的目的是提供这样一种配置，即当获取从不同光源发出的光中得到的信息时，通过使用更简单的方法以降低由普通光源引起的干扰噪声的影响。
根据本发明的实施方式，提供了一种物理信息获取装置，其包括：电磁波输出部，对于电磁波的第一波长范围，当电磁波能量比其它波长低的波长被确定为特定波长时，电磁波输出部用于产生相当于特定波长的波长处的电磁波；第一检测部，其用于检测在特定波长处的电磁波；和信号处理部，其用于基于从第一检测部获取的检测信息以进行信号处理。通过检测与特定波长相关的光以进行摄像(获取源自不同光源的信息)。术语“相当于特定波长的波长”指的是通常与特定波长相等但是可与特定波长稍不同的波长。
即，通过将测量光源的波长与其中包含在作为光源的环境中的电磁波能量低的波长匹配以进行检测。应注意，还可将术语“包含在作为光源的环境中的电磁波能量低”称作“光谱特性低”或“光谱分布低”。而且，用作光源的在环境中的光源(例如日光或照明光)可称作普通光源。
然后，将在相当于特定波长的波长处的(下文中也简称为“特定波长处的”)电磁波照射在物体上。由物体反射的特定波长的电磁波被检测部检测。基于从检测部获取的检测信息以进行信号处理。这里，将信号处理设计为获取从特定波长处的电磁波中得出的信息。
通常的配置包括：电磁波照射部，其用于将照射光照射在待获取其图像的物体上；第一检测部，其用于检测当物体被从电磁波照射部发出的照射光照射时的图像成分的电荷；第二检测部，其用于检测当物体被自然光照射时的图像成分的电荷；和信号处理部，其用于基于从第一检测部和第二检测部获取的检测信息以进行信号处理。电磁波照射部产生位于不同于可见光波长范围的波长范围中的一些特定波长的光。此处，电磁波照射部产生位于不同于可见光波长范围的波长范围中的一些特定波长的光。
在用电磁波能量比其它波长低的特定波长处的电磁波照射物体之后检测反射光，使得可以至少检测特定波长成分，而该特定波长成分不被埋没在位于第一波长范围中的普通光源成分中。因此，可通过比较当特定波长的电磁波照射在物体上时所获取的检测信息和当没有特定波长的电磁波照射在物体上时所获取的检测信息，以获取从较少被由普通光源引起的干扰噪声所影响的特定波长处的电磁波中所得到的信息。
然而，仅这一点导致同时检测特定波长成分和普通光源成分，如果普通光源的光强度高，则可能导致检测部的饱和。
作为对策，优选地将具有以特定波长为中心的窄带带通特性的光学元件设置在摄像光学路径中。这使得能够仅检测特定波长成分，于是即时在高光强度的普通光源的情况下，仍使得检测部免受影响。
即，根据本发明的实施方式，提供了一种固体摄像装置，所述固体摄像装置包括：检测部，对于电磁波的第一波长范围，当电磁波能量比其它波长低的波长被确定为特定波长时，电磁波输出部用于产生相当于特定波长的波长处的电磁波，检测部用于检测从电磁波输出部发射的成分，所述成分被物体反射。一种具有以特定波长为中心的带通特性的光学元件设置在摄像光学路径中。而且，提供另一种物理信息获取方法，所述方法包括如下步骤：对于电磁波的第一波长范围，当电磁波能量比其它波长低的波长被确定为特定波长时，用相当于特定波长的波长的电磁波照射物体；由检测部检测被物体反射的在特定波长处的电磁波；并且基于从检测部获取的检测信息以进行信号处理。在用特定波长的波照射物体之后检测反射光使得可以检测特定波长成分，而该特定波长成分不被埋没在普通光源成分中。可通过比较当特定波长的波照射在物体上时所获取的检测信息和当没有特定波长的波照射在物体上时所获取的检测信息，以获取从较少地被由普通光源引起的干扰噪声所影响的特定波长的波中得到的信息。如果在比较中另外使用了具有带通特性的光学元件，则可仅检测特定波长成分，于是即时在高光强度的普通光源的情况下，仍使得检测部免受影响并且免于饱和。
本发明的方式能够简单地通过用电磁波能量比其它波长低的特定波长的电磁波照射物体，以获取从位于特定波长处的电磁波中得到的信息，该信息较少受由普通光源引起的干扰噪声的影响。
附图说明
图1是用于图示在本实施方式中的用于拍摄彩色图像的像素的分色滤色器的布置的示例的图；
图2是用于图示构成滤色器组的不同滤色器的基本的光透射特性(光谱特性)的图；
图3是用于图示构成滤色器组的不同滤色器的特性的示例的图；
图4是用于图示作为物理信息获取装置的示例的摄像装置的大致配置的图；
图5是描述图像信号处理部的图；
图6A～图6D是用于图示第二实施方式的第一示例的图；
图7A～图7D是用于图示第二实施方式的第二示例的图；
图8A和图8B是用于图示第二实施方式的第二示例的变化例的图；
图9A和图9B是用于图示第二实施方式的第三示例的图；
图10A和图10B是用于图示第二实施方式的第四示例的图；
图11A和图11B是用于图示第二实施方式的第五示例的图；
图12A和图12B是用于图示第二实施方式的第六示例的图；
图13A和图13B是用于图示第二实施方式的第七示例的图；
图14A和图14B是用于图示第二实施方式的第八示例的图；
图15A～图16C是用于图示具有以特定波长为中心的窄带带通特性的光学元件的制造方法背后的基本原理的图；
图17是描述具有带通特性的光学元件的具体例的图；
图18A和图18B是描述到达地面的日光的波长成分的图；并且
图19是用于图示红外截止滤光器的特性例的图。
具体实施方式
下面，参照附图详述本发明的优选的实施方式。
应注意，以下列顺序进行说明：
1.基本概念(本实施方式的基本原理、分色滤色器、所述滤色器的光谱特性)
2.摄像装置
3.第一实施方式(高灵敏度图像的获取、红外光图像的获取、测距)
4.第二实施方式
第一示例：红外光范围中的仅给定的特定波长成分的透射
第二示例：红外光范围中的仅给定的特定波长成分和可见光的透射
第三示例：红外光范围中的仅日光吸收波长成分的透射(红外带通滤光器)
第四示例：红外光范围中的仅日光吸收波长成分和可见光的透射(可见光和红外带通滤光器)
第五示例：“第二示例或第四示例”和彩色摄像(通过片上红外滤色器)
第六示例：“第二示例或第四示例”和彩色摄像(不通过片上红外滤色器)
第七示例：用于可见光像素的红外截止滤光器、用于红外光像素的片上滤色器
第八示例：用于可见光像素的红外截止滤光器、用于红外光像素的红外带通滤光器
5.特殊带通滤光器的详述
6.与比较例的对比
<基本概念>
[本实施方式的基本原理]
在摄像环境下，光源(普通光源)的光谱波长特性可能不均一，一些波长(低能波长)在能级上比其它波长相对低。如果通过与低能波长之一的波长匹配的不同光源的波长来进行摄像，则可降低来自普通光源的噪声分量对来自不同光源的的信息的影响。
根据本实施方式的配置重点关注这样的特征，即将低能波长用作特定波长，并且用相当于特定波长的波长(通常为相等的波长)的光来照射对象。然后检测与特定波长有关的光以进行摄像(获得来自于不同光源的信息)。
更优选地，在摄像光学路径中设置具有以特定波长为中心的带通特性的光学元件，以仅透射处于不同光源的特定波长带(和可见光波段)中的波长成分。这避免了不同于特定波长的成分被检测部所检测，还降低了由不同于特定波长的成分所引起的噪声的影响，并且避免了可能的饱和。
将仅通过普通光源并且不通过用来自不同光源的特定波长照射的对象所拍摄的图像称作普通图像。另一方面，将通过用来自不同光源的特定波长照射的对象所拍摄的图像称作测量图像。
为便于理解根据本实施方式的配置，下面说明至少通过将红外光用作不同光源而通过反射光得到图像的情况。不仅通过反射光得到图像，优选地还应通过自然光而得到图像(不管单色或彩色)。
[分色滤色器]
图1是用于图示本实施方式中的用于拍摄彩色图像的像素的分色滤色器的布置(颜色布置)的示例的图。此处，图1是用于图示用于分色滤色器的颜色布置的示例的基本结构的图。
分色滤色器基本上排列为在任何时候都能彼此独立地获取红外光图像(通过反射光)和可见光彩色图像。如图1所示，例如，以规则的方式(在本示例中以方格状)布置具有不同特性的四种不同的滤色器。滤色器C1设计用于第一波长范围中的成分。滤色器C2、C3和C4设计用于不包括第一波长范围的第二波长范围中的三个不同波长范围的成分(彩色成分)(每个滤色器C2、C3和C4透射位于第二波长范围中的成分，即透射选定的特定波长范围)。
在本示例中，第二波长范围中的成分为可见光成分。将滤色器C1、C2、C3和C4共同称作滤色器14，并且将用于滤色器14的检测部称作像素12。将红光像素12R、绿光像素12G和蓝光像素12B共同称作可见光检测像素12VL。可见光检测像素12VL是用于特定波长范围的信号获取元件的示例，其通过波长分离得到诸如RGB信号的可见光信号。如果位于第一波长范围中的成分是红外光，则将用于滤色器C1的像素12称作红外光像素12IR。
通过由例如光电二极管构成的相关检测部经由滤色器C1～C4来检测波长成分，这样可以彼此独立地检测各个成分。具有滤色器C1的检测部是第一检测部。具有滤色器C2～C4的检测部是第二检测部。将具有滤色器C2～C4的第二检测部设计为以如此方式检测不同的波长，即进一步将第二波长范围(可见光范围)分离为不同的颜色。
滤色器C2～C4理想地为原色滤色器，每个所述原色滤色器对于在可见光范围中的颜色成分的透射率约为“1”，并且对于其它颜色成分的透射率约为“0”。或者，滤色器C2～C4为互补滤色器，每个所述互补滤色器对于在可见光范围中的颜色成分的透射率约为“0”，并且对于其它颜色成分的透射率约为“1”。
互补滤色器具有比原色滤色器更高的灵敏度。因此，可通过使用互补滤色器以提高摄像装置的灵敏度，每个所述互补滤色器所透射的光是三原色之一的互补色。相反，使用原色滤色器提供了不用差分处理的原色信号，于是使得可见光彩色图像的信号处理更简单。
术语透射率约为“1”指的是理想条件。然而，实际的滤色器必然是其透光率经过相对衰减的相减滤色器。即使在这种情况下，滤色器对于兴趣波长范围的透射率仅需显著高于对于其它波长范围的透射率。透射率部分地可以不是“1”。另一方面，术语透射率约为“0”同样指的是理想条件。滤色器对于兴趣波长范围的透射率仅需显著低于对于其它波长范围的透射率。透射率部分地可以不是“0”。
而且，不管滤色器是原色滤色器或互补滤色器，滤色器仅需要使得在可见光范围中用于预定色(原色或互补色)的波长范围中的成分通过。因此，所述滤色器是否通过位于紫外线范围或红外光范围中的波长，即，滤色器对紫外光或红外光的透射率无关紧要。自然地，对紫外光和红外光的透射率约为“0”在颜色再现性方面是有利的。
例如，现今通常使用的各种滤色器对红光、绿光或蓝光呈现高透射率，而对位于可见光波段中的其它颜色(例如，如果兴趣颜色是红，则所述其它颜色为绿和蓝)呈现低透射率。然而，对于位于可见光波段以外的波长的透射率没有规定。通常，通过例如对于红外光范围的灵敏度和位于红外光范围的透光率，这些滤色器对于兴趣颜色的透射率高于对于其它颜色(例如，如果兴趣颜色是红，则所述其它颜色为绿和蓝)的透射率。然而，虽然存在颜色再现性的问题，但是即使在位于可见光波段以外的波长的高透射率的情况下，第一实施方式仍基本保持不受影响。自然地，对于第二波长范围，优选的是设置一种布置以消除红外光成分。
另一方面，滤色器C1仅需要具有如下特性，即使得具有滤色器C1的像素12用作可以检测位于可见光波段以外(不可见光成分)的更长波长成分(通常为红外光成分)的像素(通常为红外光像素12IR)。即，滤色器C1仅需要透射位于第一波长范围(本示例中为红外光)中的更长波长成分。作为第一种方法，滤色器C1可以是所谓的可见光截止滤光器，所述可见光截止滤光器阻挡穿过滤色器C2～C4的位于第二波长范围中的成分(即可见光成分)，并且仅通过位于第一波长范围中的成分(本示例中为红外光)。作为第二种方法，滤色器C1可使得从第二波长范围(本示例中为可见光)至第一波长范围(本示例中为红外光)的所有范围中的成分通过。
如果采用第二种方法，则仅必须将滤色器C1设计为用于预定的波长范围，使得第一检测部比具有滤色器C2～C4的第二检测部具有更高的光利用率。通常，滤色器C1应使得从第二波长范围(本示例中为可见光)至红外光范围的所有范围中的成分通过。在第一实施方式中，将如上所述配置的滤色器C1称作全通滤色器。
例如，应将全通白光滤色器(all-pass white filter)用作滤色器C1，使得第一检测部不仅对位于可见光波段中的蓝光至红光敏感，还对红外光敏感。如果使用第二种方法，则可采用如此配置，即其中，实际上未设置滤色器以作为滤色器C1，以符合使得从可见光至红外光(具体是近红外光)的所有波长成分通过的事实。在本实施方式中，术语“由第一检测部经由滤色器C1检测”不仅适用于使用滤色器C1的检测，还适用于实际上未使用任何滤色器的检测。
具有滤色器C2～C4的像素的第二检测部(例如光电二极管)仅须至少对可见光敏感，并且不必对近红外光敏感。如果有区别的话，就颜色再现性而言，第二检测部优选地对不同于可见光成分的成分应尽可能地不敏感。
在第一实施方式中，由例如光电二极管构成的并且具有滤色器C1的第一检测部必须至少对红外光(包括近红外光)敏感。另一方面，在第二实施方式中，第一检测部不必对位于整个红外光范围中的成分敏感。相反，第一检测部仅须至少对位于红外光范围中的特定波长敏感。后面会给出对术语“特定波长”的详细说明。应注意，作为前提，第一检测部必须检测作为位于不可见光范围中的成分的示例的红外光。因此，红外光必须入射在第一检测部上。结果，去除了以往普遍使用的红外截止滤光器，以进行摄像。
如果滤色器C1是仅使得红外光通过的可见光截止滤光器，则第一检测部不必对可见光敏感。然而，如果滤色器C1是全通滤色器，则第一检测部还必须对可见光敏感。
具有滤色器C1的第一检测部不仅用于再现从具有滤色器C1的第一检测部得到的与位于第一波长范围中的成分相关的物理信息(本示例中为红外光图像和宽波长范围图像)，而且，用于颜色信号的颜色或灵敏度校正像素用于再现从具有滤色器C2～C4的第二检测部得到的可见光彩色图像。滤色器C1用作滤色器C2～C4的校正滤色器。
为再现可见光彩色图像，例如，由具有滤色器C2～C4的第二检测部首先检测位于第二波长范围中的信号成分SC2～SC4，信号成分SC2～SC4实际上与不同于第二波长范围中的成分的位于第一波长范围(红外光范围)中的成分相分离。而且，由第一检测部(即另一检测部)检测至少包括位于第一波长范围(红外光范围)中的成分的位于预定的波长范围(红外光范围或所有范围)中的信号成分SC1。
而且，更优选地，使用信号成分SC1对信号成分SC2～SC4进行校正计算(具体是用于色彩再现的校正计算)，以提供出色的色彩再现。或者，进行校正计算(具体是用于更高灵敏度的校正计算)，以提供具有更高灵敏度的信号。
根据是否仅使得红外光成分穿过滤色器C1或使得红外光成分和可见光成分都穿过滤色器C1，可得到各种信息。此外，校正计算确保了降低不期望的成分。
在进行各种校正计算时，期望的是计算从作为示例的四个波长范围(各自具有四个滤色器之一的像素)中得到的信号输出的矩阵，于是彼此独立地找到可见光彩色图像和近红外光图像。如果将具有不同的滤色特性的四个滤色器设置在每个像素上，每个所述像素由例如发光二极管的摄像元件构成，并且计算出从具有四个滤色器的像素的输出的矩阵，可彼此独立地同时得到用于形成可见光彩色图像而几乎完全不受近红外光影响的三原色输出，并且得到用于形成近红外光图像而几乎完全不受可见光影响的输出。
具体地，对于可见光彩色图像，通过计算来校正由红外光的泄漏引起的较差色彩再现，这可确保在暗处具有高灵敏度和出色的色彩再现的摄像。还可降低红外光附近的高等级的红色信号成分以及在图像的红色区域中的高亮度，于是可以低成本调整改进颜色再现性和低亮度条件下提高灵敏度之间的平衡，而无需使用任何特殊的摄像元件或机构。
在本申请文件中省略了关于颜色校正计算和用于更高灵敏度的校正计算的具体方法的说明。然而，例如可参考日本专利特开2007-329380号公报和日本专利特开2007-288549号公报。
在图1中，图示了分色滤色器的图案以2×2像素为单位进行重复的情形。然而，这仅为示例。实际上，只需要例如根据优先考虑可见光图像的分辨率和红外光图像的分辨率这两个选项中的哪一个，来决定重复的分色滤色器的图案和滤色器C1～C4的布置。
在此情况下，例如，将用于宽波长范围的像素(宽波长范围像素12A)加入具有现有的红光、绿光和蓝光原色滤色器或青色、品红和黄色互补滤色器(或绿光原色滤色器)的可见光像素中。然而，实际上可见光像素之一由基于现有的滤色器配置的宽波长范围像素12A所替代。此时，可通过设计像素(例如绿光像素12G)的恰当布置，所述像素的波长成分显著地有助于宽波长范围像素12A和可见光图像的分辨率，便可以抑制可见光图像或通过宽波长范围像素12A得到的宽波长范围图像(即亮度图像)的分辨率的下降。
在图1中，不仅可通过滤色器C1得到位于第一波长范围中的成分的图像，还可通过滤色器C2～C4得到位于第二波长范围中的成分的三个不同的图像。然而，这并不是绝对必要的。例如，如果将同一种颜色的滤色器用于滤色器C2～C4，则可得到单色图像。而且，将与滤色器C 1具有同一颜色的滤色器用于滤色器C2～C4，这可以提供仅位于第一波长范围中的成分的图像。
[滤色器的光谱特性]
图2和图3是用于图示波长分离的具体例的图。此处，图2是用于图示构成滤色器组的不同滤色器的基本的光透射特性(光谱特性)的图，并且图3是用于图示构成滤色器组的不同滤色器的特性的示例的图。
首先，在本示例中图示了这样的情况，即其中滤色器组由具有不同光谱特性的作为滤色器14的四个滤色器R、G、B和W(A)构成，这四个滤色器为通过红光附近的波长的红光滤色器(R)、通过绿光附近的波长的绿光来去(G)、通过蓝光附近的波长的蓝光滤色器(B)和通过红外光(IR)和所有红光、绿光和蓝光的白光滤色器(W)(或无滤色器(A))。
滤色器14的光谱包括通道R、G和B以及可以通过红外光(IR)和所有红光、绿光和蓝光的通道A(＝Y+IR)。与通道R、G和B以及通道A关联的像素(即红光像素12R、绿光像素12G和蓝光像素12B以及用于检测红外光(IR)和所有红光、绿光和蓝光的宽波长范围像素12A)提供了由四种不同的光谱构成的马赛克图像。
设置宽波长范围像素12A可以测量代表入射于摄像元件上的红外光IR和可见光的合成成分的宽波长范围信号SA，即所述宽波长范围信号SA包含可见光区域的亮度信号(Y)和红外光信号(IR)。
应注意，在图2中，图示的白光滤色器14W对可见光波段和红外光波段具有相同的透射特性。然而，这并不是绝对必要的。红外光波段的透射强度可低于可见光波段的透射强度。白光滤色器14W只需要以充分的强度透射在可见光波段中的所有波长成分，并且以充分高于红光、绿光和蓝光原色滤色器的透射强度透射位于红外光波段中的波长成分。
然而，从宽波长范围像素12A得到的宽波长范围信号SA不仅包含红外光成分IR还包含可见光成分VL。使用宽波长范围信号SA是因为可以将红外光成分IR用作亮度成分，于是和仅通过可见光成分VL产生亮度信号相比，可以提供更高的灵敏度。有利的是，特别是在低亮度条件下摄像时，可得到具有最小噪声的亮度信号。
更具体地，用于可见光VL(波长λ为380nm～780nm)的各个原色的各个滤色器，即以蓝光成分B为中心的一个滤色器(例如，对于从400nm～500nm的波长λ的透射率约为“1”，并且对于其它波长的透射率约为“0”)、以绿光成分G为中心的另一个滤色器(例如，对于从500nm～600nm的波长λ的透射率约为“1”，并且对于其它波长的透射率约为“0”)、以及以红光成分R为中心的又一个滤色器(例如，对于从600nm～700nm的波长λ的透射率约为“1”，并且对于其它波长的透射率约为“0”)被用作拍摄可见光彩色图像的滤色器14。
术语透射率约为“1”指的是理想条件。滤色器对于兴趣波长范围的透射率只需显著高于对于其它波长范围的透射率。透射率可部分地不是“1”。另一方面，术语透射率约为“0”同样指的是理想条件。滤色器对于兴趣波长范围的透射率只需显著低于对于其它波长范围的透射率。透射率可部分地不是“0”。
滤色器在可见光VL范围中只需使得位于预定色(原色或互补色)的波长范围中的成分通过，即使得在该波长范围中通过的成分通过。因此，不管滤色器是否使得红外光IR范围中的波长通过，即是否使得反射波长范围中的成分通过是无关紧要的，换言之，滤色器对红外光IR的透射率是无关紧要的。
作为示例，可使用具有如图3所示的光谱灵敏度特性的滤色器。例如，用于通道B的蓝光滤色器14B对于相当于蓝光的380nm～480nm波长的光信号具有高透射率。用于通道G的绿光滤色器14G对于相当于绿光的450nm～550nm波长的光信号具有高透射率。用于通道R的红光滤色器14G对于相当于红光的550nm～650nm波长的光信号具有高透射率。应注意，用于红光、绿光和蓝光的这些滤色器14R、14G和14B几乎不透射约700nm以上波长的红外光成分。
另一方面，用于通道A的白光滤色器14W在约500nm处具有峰值透射率。然而，该滤色器不仅透射所有红光、绿光和蓝光成分的信号，还透射超过700nm的红外光成分。用于白光滤色器14W的宽波长范围像素12A可检测可见光成分和红外光成分。这使得宽波长范围像素12A能够比其它像素(本发明中的红光像素12R、绿光像素12G和蓝光像素12B)提供更高的检测灵敏度，每个所述其它像素用于检测由可见光范围所分割成的多个范围之一中的成分。
应注意，在本示例中，与蓝光滤色器14B、绿光滤色器14G和红光滤色器14R在不同可见光范围的透射率的比例相比，白光滤色器14W对于可见光范围具有大约相同的透射率。这在整体上给白光滤色器14W提供了更高的透射率，并且给宽波长范围像素12A提供了比红光像素12R、绿光像素12G和蓝光像素12B对可见光范围的更高的灵敏度，同时考虑到宽波长范围像素12A在可见光范围中的白平衡。可检测红外光成分(即不可见光成分的例子)的事实给宽波长范围像素12A提供了更高的灵敏度。此外，宽波长范围像素12A对可见光范围比其它像素(本示例中为红光像素12R、绿光像素12G和蓝光像素12B)提供了更高的检测灵敏度，每个所述其它像素用于检测由可见光范围所分割成的多个范围之一中的成分，于是提供了甚至更高的灵敏度。
虽然未详述，但使用来自宽波长范围像素12A的位于可见光范围中的高灵敏度的红光成分、绿光成分和蓝光成分，对分别从红光像素12R、绿光像素12G和蓝光像素12B得到的颜色信号的校正，给颜色信号提供了甚至更高的灵敏度。
此处，在一般的摄像元件的情况下，针对所述摄像元件的检测部对可见光成分的灵敏度已经给予了应有的考虑，所述检测部例如是由半导体层构成的所谓的光电二极管。因此，这些摄像元件对可见光成分、而不对红外光成分呈现足够的灵敏度。
例如，从图3中清楚看出，具有用于通道A的全通白光滤色器14W的宽波长范围像素12A在可见光范围中具有充分的灵敏度，并且宽波长范围像素12A的光谱灵敏度曲线比红光像素、绿光像素和蓝光像素表示出更高的光谱灵敏度。另一方面，清楚地看出，宽波长范围像素12A在更长的波长处、具体在红外光范围中的灵敏度显著下降。例如清楚地看出，宽波长范围像素12A的灵敏度在波长约为500nm处达到峰值，灵敏度在更长波长处下降，并且灵敏度在超过700nm的红外光范围内下降至小于峰值水平的一半。这意味着，固体摄像元件虽然可能对于可见光波段具有最优的元件结构，但是所述固体摄像元件不具有最优的元件结构以对红外光的更长波长提供合适的灵敏度，并且所述固体摄像元件的元件结构对于更长的波长不是最优的。
因此，为解决该问题，将下列构思应用于所述元件侧，从而甚至在更长的波长范围中提供充分的灵敏度。更具体地，用于更长波长的如光电二极管的检测部的有效区域(从表面开始的检测部的厚度)被更深地扩展至半导体层中，以在更长的波长范围中提供充分的灵敏度，从而提高灵敏度。
然而，应注意，如果仅仅将有效区域加厚，则在光电二极管的深处位置所产生的信号电荷(例如电子等载流子)迁移至表面需要长的时间，读取信号会成为问题。优选地将调制掺杂作为解决该问题的对策(例如参照日本专利4396684号)。例如，如果使用n型基板，则进行调制掺杂，使得距半导体表面的位置越深，砷As(n型(第一导电型)掺杂剂的例子)的掺杂浓度越低。
<摄像装置>
图4是用于图示作为物理信息获取装置的示例的摄像装置的大致配置的图。该摄像装置300彼此独立地得到可见光彩色图像和红外光图像。
摄像装置300包括摄像光学系统302、低通滤光器304、摄像部310(固体摄像装置)、驱动控制部320、发光部322、摄像信号处理部330、显示部380和数据记录部390。
摄像光学系统302包括摄像透镜作为主要部件，并且将承载对象Z的图像的光L导入摄像部上，于是形成图像。摄像部310包括滤色器组312和固体摄像元件314(图像传感器)。驱动控制部320驱动固体摄像元件314。
发光部322是电磁波照射部或电磁波输出部的示例，并且其用测量光照射对象。发光部322的特征在于发出的光的波长带。由发光部322发射的光的波长与低光谱特性波长或低光谱分布波长匹配，即与低能波长(＝特定波长)匹配，所述低能波长在电磁波能级上比位于干扰光的波长带中的其它波长相对较低。术语“匹配”指的是所发射的光的波长相当于特定波长。所述两个波长优选地应相同，但是也可彼此略微不同。然而，两个波长越不同，所发射的光越被不期望的成分影响。
例如，已知的是，到达地面的特定的日光波长被大气所吸收。因此，利用具有极小的光强度的吸收波长带作为从作为特定光源的光源中发射的光，本实施方式重点关注到达地面的日光波长的特性。在实施该方法的相机系统中，发光部322使用包含位于红外光波段中的特定波长(吸收波长带)成分IRS的光源以照射对象Z。
摄像信号处理部330处理从固体摄像元件314输出的各种摄像信号SIR(红外光成分)和SV(可见光成分)。
低通滤光器304阻挡超过尼奎斯特(Nyquist)频率的高频成分以防止折叠失真(aliasing distortion)。而且，如图4中的虚线所示，滤光器部500可与低通滤光器304相结合设置，以抑制不同于可见光成分的不期望成分(例如，用于长波长的红外光成分和用于短波长的紫外光成分)。例如，通常设置红外截止滤光器作为滤光器部500。就这一点而言，本摄像装置与一般的摄像装置相同。
滤光器部500和滤色器组312是摄像光学系统中的具有滤光特性的光学元件的示例。在第一实施方式中，考虑到与后述的信号处理的结合，基本上不设置红外截止滤光器。在后述的第二实施方式中，使用了一种特殊的(具有窄带带通特性)光学元件(带通滤光器)，以例如将日光吸收波长作为特定波长，并且大致上去除了不同于该特定波长成分的所有波长，这不同于用于抑制位于红外光范围中的大部分成分的一般红外截止滤光器。
如果彼此独立地得到可见光彩色图像和近红外光图像，则可设置光学元件(称作波长分离光学系统)以将经由摄像光学系统302入射的光L1分离成红外光IR(不可见光的例子)和可见光VL。然而，在本配置中，在入射光学系统中未设置用于将光分离成不同波长的波长分离光学系统。
固体摄像元件314包括以二维矩阵形成的一组光电转换像素。应注意，关于本实施方式中所使用的固体摄像元件314的具体配置，至少使用了应用了用于长波长范围的灵敏度提高方法的半导体层。诸如光电二极管的检测部形成于半导体层中。另一方面，对于用于将光分离成作为第一波长范围的例子的可见光范围和作为第二波长范围的例子的红外光范围的配置没有具体限制。
在固体摄像元件314的摄像面上，生成与承载对象Z的图像的红外光IR和可见光VL相对应的电荷。通过从未图示的系统控制电路输出给驱动控制部320的传感器驱动脉冲信号来控制用于存储电荷和读取电荷的操作。
从固体摄像元件314读取的电荷信号，即承载红外光图像的红外光摄像信号SIR和承载可见光图像的可见光摄像信号SVL被传输给摄像信号处理部330以进行预定的信号处理。
例如，摄像信号处理部330包括预处理部332、模数(模拟至数字)转换部334、像素信号校正处理部336、帧存储器338、接口部339和图像信号处理部340。
在图4中，反射光图像获取部包括发光部322和自然光图像获取部。即，反射光图像获取部和自然光图像获取部共用所有能被共用的部件。所述两个部分的区别在于有或无发光部322，并且共用除了发光部322以外的所有部件。自然光图像获取部包括从摄像光学系统302至图像信号处理部340立即在前的功能部(换言之，除了发光部322和图像信号处理部340之外的部件)。自然地，这仅为示例，并且反射光图像获取部和自然光图像获取部例如可以是两个单独的图像获取部。
发光部322根据从驱动控制部320供给的控制信息用照射光照射对象Z。对象Z的图像通过摄像光学系统302形成于固体摄像元件314上。固体摄像元件314包括两个电荷累积部，即用于累积用于摄像的电荷的第一电荷累积部(用于C2～C4的可见光波段检测部)和第二电荷累积部(用于C1的红外光波段检测部)。
预处理部332对来自固体摄像元件314的传感器输出信号(可见光摄像信号SVL和红外光摄像信号SIR)进行包括黑电平调整、增益调整和伽玛(gamma)校正的预处理。
模数转换部334将从预处理部332输出的模拟信号转换为数字信号。
像素信号校正处理部336用于校正由摄像光学系统302引起的阴影和固体摄像元件314中的像素缺陷。
从固体摄像元件314输出的视频信号首先由预处理部332放大，随后由模数转换部334转换为数字数据，由像素信号校正处理部336校正阴影和其它问题，并且存储在帧存储器338中。响应于来自图像信号处理部340的请求而将存储于帧存储器338中的数字图像数据通过接口部339输出。
图像信号处理部340根据滤色器C1～C4的排列图形(马赛克图形)基于具有不同色彩等级和灵敏度等级的对象Z的摄像信息而为每个像素进行预定信号处理。在所进行的各种类型的信号处理的示例中包括，提高普通图像和红外光图像的灵敏度、基于从由发光部322发出的在特定波长处的光的成分得到的图像信息测量距对象的距离以及物体检测。
例如，使用通过照射对象Z和接收反射光的飞行时间(TOF)法来测量光的飞行时间，于是基于光的飞行时间测量距对象Z的距离，或得到对象Z的三维图像。
显示部380例如具有液晶显示器(LCD)或有机电致发光显示器，并且显示与从驱动控制部320供给的视频信号对应的图像。
数据记录部390具有编码解码器(codec，其为编码器/解码器或压缩/解压的缩写)，所述编码解码器不仅将从驱动控制部320和显示部380供给的图像信息记录至数据记录部390的存储器(记录介质)中，所述存储器例如是用于存储图像信号的闪存，还读取所存储的信息、对所述信息进行解码并且将解码后的信息供给驱动控制部320和显示部380。
<第一实施方式>
图5是用于描述图像信号处理部340的图。图像信号处理部340包括灵敏度提高校正处理部341。灵敏度提高校正处理部341根据滤色器C1～C4的排列图形(马赛克图形)为每个像素对具有不同的色彩等级和灵敏度等级的对象Z进行摄像，并且将在马赛克图形中具有色彩等级和灵敏度等级的色彩/灵敏度马赛克图像转换为其中每个像素具有所有颜色成分和均一灵敏度等级的图像。
灵敏度提高校正处理部341基于由第二检测部检测到的单位信号，得到代表光度测量的量(测定量)的信号，每一个单位信号用于每个波长，所述第二检测部用于检测经由滤色器C2～C4的信号。灵敏度提高校正处理部341使用代表光度测量的量的该信号和由第一检测部检测到的位于第二波长范围中的各个颜色成分的高灵敏度信号来进行计算，所述第一检测部用于检测经由滤色器C1的信号，以校正由第二检测部检测到的每个波长的单位信号(颜色信号)的灵敏度。更具体地，通过将由第二检测部检测到的每个波长的颜色信号乘以代表光度测量的量的信号和由第一检测部检测到的高灵敏度颜色信号之间的比率，来实现用于灵敏度校正的计算。
因此，灵敏度提高校正处理部341包括亮度图像生成/处理部和单色图像处理部，虽然未图示这些部分。亮度图像生成/处理部从由摄像操作中得到的色彩/灵敏度马赛克图像中，生成亮度图像作为表示光度测量的量的信号。单色图像处理部使用色彩/灵敏度马赛克图像和亮度图像以生成单色图像R、G和B。应注意，用于从用作在具有不同波长成分(颜色成分)和灵敏度等级的马赛克图形中的摄像信息的马赛克图像以生成用作在所有像素位置具有均一色彩等级和灵敏度等级的信息的亮度图像或单色图像的处理被称作去马赛克处理。
灵敏度提高校正处理部341还包括灵敏度提高校正部。灵敏度提高校正部通过校正从单色图像处理部得到的单色图像，使用从亮度图像生成/处理部得到的亮度图像(表示光度测量的量)和通过滤色器C1得到的高灵敏度摄像信号SHS，生成经校正的单色图像R、G和B以提供更高的灵敏度。
基于通过红光、绿光和蓝光滤色器得到的每个色彩/灵敏度马赛克图像，以及表示红光、绿光和蓝光滤色器的排列图形的色彩马赛克图形信息和灵敏度马赛克图形信息，单色图像处理部通过使用同一颜色的相邻像素信号SR、SG和SB，以对色彩/灵敏度马赛克图像进行插值而生成单色图像。由单色图像处理部生成的单色图像的所有得到的像素具有每个颜色成分的像素值。
类似地，基于通过滤色器C1得到的色彩/灵敏度马赛克图像、表示滤色器C1的排列图形的色彩马赛克图形信息和灵敏度马赛克图形信息，亮度图像生成处理部通过使用同一颜色的相邻像素信号SA，以对色彩/灵敏度马赛克图像进行插值而生成宽波长范围图像。由亮度图像生成处理部生成的宽波长范围图像的所有得到的像素具有宽波长范围信号成分的像素值。亮度图像生成处理部实际上将该宽波长范围图像用作亮度图像。
在具有红光、绿光和蓝光原色滤色器并且不具有滤色器C1的拜耳图形的情况下，首先，基于通过红光、绿光和蓝光滤色器得到的色彩/灵敏度马赛克图像以及表示红光、绿光和蓝光滤色器的排列图形的色彩马赛克图形信息和灵敏度马赛克图形信息，必须求得红光、绿光和蓝光原色成分的估计值，随后，用色彩平衡系数乘以估计值，将用于不同颜色的乘积相加，并且生成具有将乘积的总和作为像素值的亮度图像。然而，第一实施方式不需要这样的计算。
亮度图像生成处理部还可使用用于红光、绿光和蓝光的合成计算方法。例如，基于色彩/灵敏度马赛克图像以及表示滤色器C 1～C4的排列图形的色彩马赛克图形信息和灵敏度马赛克图形信息，求得红光、绿光和蓝光原色成分的估计值，随后，用色彩平衡系数乘以所求得的估计值。然后，将用于各个颜色的乘积相加，以生成具有将乘积的总和作为像素值的亮度图像。这里，色彩平衡系数kR、kG和kB是预设值。
图像信号处理部340包括红外光抑制校正处理部342。红外光抑制校正处理部342通过使用红外光摄像信号SIR(高灵敏度摄像信号SHS)对可见光摄像信号SVL校正，以产生经校正的可见光摄像信号SVL*(SR*、SG*和SB*)。
图像信号处理部340还包括亮度信号处理部344、颜色信号处理部346和红外光信号处理部348。亮度信号处理部344基于从红外光抑制校正处理部342输出的经校正的可见光摄像信号SVL*以产生亮度信号。颜色信号处理部346基于从红外光抑制校正处理部342输出的经校正的可见光摄像信号SVL*以产生颜色信号(原色信号和色差信号)。红外光信号处理部348基于红外光摄像信号SIR产生代表红外光图像的红外光信号。
在根据第一实施方式的配置示例中，将用于红外光的红外光抑制校正处理部342设置在灵敏度提高校正处理部341的后级。然而，可将灵敏度提高校正处理部341设置在红外光抑制校正处理部342的后级。在此情况下，设置于灵敏度提高校正处理部341中的亮度图像生成处理部可由亮度信号处理部344所共用。而且，单色图像处理部可由颜色信号处理部346共用。
从固体摄像元件314输出的摄像信号被摄像信号处理部330的预处理部332放大至预定电平，并且由模数转换部334从模拟信号转换为数字信号。可见光成分的数字图像信号中的红外光成分被红外光抑制校正处理部342所抑制。而且，必要时(具体地，如果将互补滤色器用作滤色器C2～C4)，由亮度信号处理部344和颜色信号处理部346将所得到的信号分为红光、绿光和蓝光分离的颜色信号。然后，将每个所得到的信号例如转换为亮度信号或颜色信号或通过将亮度信号和颜色信号合成而得到的合成视频信号。使用可见光摄像信号SVL由红外光信号处理部348来校正红外光摄像信号SIR。
红外光抑制校正处理部342仅需要能使用红外光摄像信号SIR以校正可见光摄像信号SVL。设置红外光抑制校正处理部342的情况不限于上述配置。例如，可将红外光抑制校正处理部342设置在模数转换部334和用于进行阴影校正和进行像素缺陷校正的像素信号校正处理部336之间，于是在阴影校正和像素缺陷校正之前，可抑制红外光的影响。
或者，可将红外光抑制校正处理部342设置在预处理部332和模数转换部334之间，于是在诸如黑电平调整、增益调整和伽玛校正的预处理之后，可抑制红外光。还或者，可将红外光抑制校正处理部342设置在固体摄像元件314和预处理部332之间，于是在诸如黑电平调整、增益调整和伽玛校正的预处理之前，可抑制红外光。
由于这些配置，摄像装置300通过摄像光学系统302拍摄包含红外光IR并代表对象Z的光学图像，于是在不用将光学图像分离为红外光图像(近红外光光学图像)和可见光图像(可见光光学图像)的情况下，将光学图像摄入摄像部310中。摄像信号处理部330分别将红外光图像和可见光图像转换为视频信号，随后进行预定的信号处理(例如，分离为红光、绿光和蓝光成分颜色信号)。最后，输出颜色图像信号和红外光图像信号或通过将这两个信号合成而得到的混合图像信号。
例如，摄像光学系统302例如包括由石英或蓝宝石等光学材料制成的摄像透镜，这些光学材料可透射波长为380nm～2200nm的范围的光，于是拍摄包含红外光IR的光学图像并聚集光，以在固体摄像元件314上形成图像。
滤色器C1设计为提供比经由滤色器C2～C4得到的信号具有更高的光利用率的高灵敏度信号。红外光摄像信号SIR还用作高灵敏度摄像信号SHS(HS：高灵敏度)。
虽然取决于所选定的信号处理的类型，但是根据本实施方式的摄像装置300可拍摄包含可见光VL和不同于可见光的光(在本示例中为红外光IR)的混合光的图像。在某些情况下，摄像装置300可单独地输出两个图像，其中一个仅具有可见光VL，并且另一个仅具有红外光IR。
这确保了白天拍摄单色或彩色图像时免受红外光IR的影响，并允许夜间使用红外光IR摄像。摄像装置300还可输出保持不受可见光VL影响的仅具有红外光IR的图像。即使在此情况下，摄像装置300可提供白天不受可见光VL影响的仅具有红外光IR的图像。
可通过合成不同波长(不同颜色)的信号而得到仅具有可见光的单色图像。这使得可能使用两个单色图像来实现应用，这两个单色图像中的其中一个包含红外光成分，并且另一个仅包含从宽波长范围像素12A得到的可见光。而且，可通过取得两个单色图像之间的差异来提取仅具有红外光成分的图像。
还可比较两个图像，这两个图像是通过从发光部322发射位于红外光范围的特定波长处的光而得到的红外光图像和从发光部322不发射在特定波长处的任何光而得到的普通图像(所述普通图像可包含不同于特定波长的波长处的日光的红外光成分)。在此情况下，从特定波长处的光所获得的信息可在白天和夜间以高精度分离，于是实现高精度的测距。
关于基于通过从发光部322发射在特定波长处的光而得到的红外光图像的测距技术，仅需使用如专利文献3(参照专利文献3的图3)所述的技术。
可同时接收肉眼可见的图像和与之关联的肉眼不可见的另一图像。此外，可通过切换来自发光部322的在特定波长处的光的发射和不发射以进行摄像，于是提供这种类型的第一相机系统。
<第二实施方式>
在第二实施方式中，不仅如第一实施方式使用用于发射在特定波长处的光的发光部322，还在摄像部的入射面上设置特殊的带通滤光器。设置在摄像光学系统的光接收侧的该带通滤光器被设计为透射用于光源的波长成分(第一波长范围的示例)，并且阻挡所有其它红外光波长成分。而且，第二实施方式根据如何对待可见光范围(第二波长范围的示例)，可采取各种形式。
下面给出具体说明。应注意，除非特别指定，第一波长范围例如是波长超过680nm或750nm的红外光范围。而且，除非特别指定，术语“在光接收侧的光接收路径”指的是从摄像透镜至固体摄像元件314(即摄像装置)的检测部的表面的摄像光学系统的光路。而且，术语“固体摄像元件314的检测部的表面”指的是不包括如滤色器(滤色器组312)和片上微透镜这些部件的所述装置的主体。
[第一示例]
图6A～图6D是用于图示光源(在特定波长处的光)、滤光器部和摄像装置结构的组合的第一示例的图。
第一示例的特征在于，使用发射包含位于红外光范围的一个以上特定波长成分的光的光源(发光部322)，并且将带通滤光器502作为滤光器部500而设置在光接收光路中的光接收侧，以去除不同于特定波长的大部分波长。在摄像光学系统中的光接收侧，设置特殊带通滤光器502以仅透射从光源发射的所有光的特定波长带，并且截止所有其它红外光和可见光。为降低日光的噪声分量，带通滤光器502不必透射不同于日光吸收波长的位于红外光范围中的波长。在第一示例的配置中，由蓝光、绿光和红光滤色器构成的滤色器组312未设置在固体摄像元件314的像素的上方，使得像素接收位于可见光范围(用于蓝光、绿光和红光成分的波长的整个范围)中的光。
通常，上述日光对应于干扰光。在此情况下，日光吸收波长对应于特定波长。然而，“特定波长”不必须限于此，并且可以是红外光范围以内或以外的给定波长。例如，不管在室内或室外，如果在汞灯或钠灯的影响下进行摄像，则这些光源可以是如同日光的干扰光成分的另一示例。而且，在几乎没必要考虑日光的入射的诸如室内的环境下，不同于日光(以及诸如荧光灯或白炽灯的照明光)的不期望的成分可作为干扰光成分的另一示例而出现。
因此，如果在这些情况下，干扰光成分之一是在能级上比其它波长相对低的低能波长(不限于一点，而是可扩展至整个给定范围：下文中同样适用)，则该低能波长对应于特定波长。另一方面，在干扰光成分中可能不只一个而有多个低能波长。在此情况下，多个低能波长中的每个是“特定波长”。在这些点上后述的其它示例同样适用。
例如，图6A图示了一种情况，其中当特殊带通滤光器502A设置在摄像光学系统的光路中时，带通滤光器502A设置为与固体摄像元件314分离的光学元件。另一方面，图6B图示了一种配置，其中当特殊带通滤光器502A设置在摄像光学系统的光路中时，特殊带通滤光器502A一体地设置在固体摄像元件314上。在图6B中，微透镜318以片上的方式设置在固体摄像元件314的元件主体311上。带通滤光器502A隔着至少对特定波长为透明的保护层319而设置在微透镜318上方。在图6C和6D中，微透镜318和带通滤光器502以相反的顺序布置而没有保护层319(或使用极薄的保护层319)。
带通滤光器502不仅需吸收或反射不同于位于红外光范围中的特定波长的波长的光，还仅需吸收或反射位于可见光范围中的光。例如，图6A～图6C所示的滤色器利用“反射”。虽然在后面详述，但是可以使用由具有不同滤色特性的两种以上多层膜滤光器的组合(分层结构)构成的带通滤光器502A。
如图6D所示的滤光器利用“吸收”，并且使用带通滤光器502B。红外光滤光器IRS1用作带通滤光器502B，并且仅透射位于红外光范围中的特定波长，并吸收位于红外光范围中的所有其它特定波长。
如同在例如后述的特殊带通滤光器502的制造方法背后的基本原理一样，仅需通过将一个为高通并且另一个为低通的两个滤光器组合而实现红外光滤光器IRS1，所述两个滤光器各自的截止波长被设定在特定波长附近。还可基于与用于红光、绿光和蓝光滤色器相同的原理，通过选择材料来实现红外光滤光器IRS1。
应注意，即使检测部接收处于摄像装置不具有光电转换灵敏度的波长处的光，则光电转换未发生。因此，红外光滤光器IRS1仅需透射处于摄像装置不具有光电转换灵敏度的波长以下的红外光(具体在本示例中仅特定波长)。红外光滤光器IRS1是否透射在摄像装置不具有光电转换灵敏度的波长处的光无关紧要。在这一点上，对于包括其它红外光滤光器和带通滤光器的各种光学元件同样适用。
在第一示例中的配置适用于例如固体摄像元件314(光电转换元件)、光接收系统和相机系统。因此，例如，可通过在摄像和信息获取之间切换以构造相机系统，所述相机系统用作两个目的，即，通过使用与红外光范围中的光源的波长(特定波长)同样的波长成分而拍摄单色图像，以及通过从光源发射在特定波长处的红外光(不可见光)而获取测距信息。为了将包含在特定波长处的红外光的图像获得为普通图像，未从光源发射在特定波长处的红外光(不可见光)。另一方面，为得到表示测距信息的测量图像，使用所有像素以得到待照射于对象上的在特定波长处的光(下文中同样称作“特定波长光”)并且得到距离信息。可通过对由切换得到的普通图像和测量图像作比较(通常，获得所述两个图像之间的差异)，以高精度提取表示基于从光源发射的在特定波长处的红外光的距离信息的图像。
即，根据第二实施方式的布置不限于如同后述的第五示例一样同时获取彩色图像。在摄像光学系统中的光接收侧设置用于透射特定波长带并截止红外光和可见光的所有其它波长的特殊带通滤光器502，这使得可使用所有像素以得到基于特定波长(不限于来自发光部322的照射在对象上的特定波长)的图像。
在应用第一示例的相机系统中，例如，由对象反射的可见光成分(如图6A～图6D所示的成分R、G和B)被带通滤光器502反射。因此，这些成分未被固体摄像元件314转换为电信号。另一方面，不同于位于红外光范围中的特定波长成分的红外光成分(图6A～图6D中的成分IR)被带通滤光器502去除。因此，这些成分未被固体摄像元件314转换为电信号。然而，不管从光源发射或由对象反射，位于红外光范围中的特定波长成分(图6A～图6D中的成分IRS)穿过带通滤光器502并射入固体摄像元件314中，在固体摄像元件314中所述特定波长成分被转换为电信号。
在第一示例中，可通过切换而得到基于不管是否从发光部322发射的特定波长光的单色图像，或者基于从光源发射的(即从发光部322发射的)并且照射在对象上的特定波长光(在此情况下为红外光)的测量图像。或者，可同时得到两个图像。结果，可使用照射在对象上的特定波长光的信号来测距。由于不同于特定波长成分的不期望的红外光成分的下降，可避免光接收元件的饱和。
[第二示例]
图7A～图7D是用于图示光源(在特定波长处的光)、滤光器部和摄像装置结构的组合的第二示例的图。
第二示例与第一示例的相同之处在于使用包含位于红外光范围中的一种以上特定波长成分的光源，并且第二示例的特征在于将带通滤光器504作为滤光器部500而设置在光接收侧，以去除可见光成分和不同于特定波长的大部分波长。第二示例与第一示例在光源上相同，但是与第一示例的区别在于其滤光器部500。带通滤光器504还可透射位于可见光范围中的成分，于是获取基于位于可见光范围中的光的单色图像。
特殊带通滤光器504不仅透射位于可见光范围中的成分，而且不必透射不同于特定波长的位于红外光波段中的波长，以确保减小日光的噪声分量。在第二示例的配置中，由蓝光、绿光和红光滤色器构成的滤色器组312未设置在固体摄像元件314的像素上方，于是像素接收位于可见光范围中的所有光。
例如，图7A与图6A关联，并且图7A图示了这样一种情况，即其中，当特殊带通滤光器504设置在摄像光学系统的光路中时，带通滤光器504设置为与固体摄像元件314分离的光学元件。另一方面，图7B与图6B关联，并且图7B图示了这样一种配置，即其中，当带通滤光器504设置在摄像光学系统的光路中时，特殊带通滤光器504一体地设置在固体摄像元件314上。图7C和图7D分别与图6C和图6D关联，并且图7C和图7D图示了这样的结构，即在该结构中，微透镜318和带通滤光器504以相反的顺序布置而不用保护层319(或使用极薄的保护层319)。
虽然在后面详述，但是带通滤光器504仅需透射位于可见光范围中的光和位于红外光范围中的特定波长成分，并且吸收或反射在所有其它波长处的光。例如，图7A～图7C中所示的滤光器利用“反射”。使用由具有不同滤色特性的两种以上多层膜滤光器的组合(分层结构)构成的带通滤光器504A。
图7D所示的滤光器利用“吸收”，并且使用带通滤光器504B。红外光滤光器IRS2用作带通滤光器504B，并且红外光滤光器IRS2吸收除了位于可见光范围中的光和位于红外光范围中的特定波长以外的光。如同例如后述的特殊带通滤光器504的制造方法背后的基本原理一样，仅需通过组合一个为高通并且另一个为低通的两个滤光器来实现红外光滤光器IRS2，所述两个滤色器各自的截止波长被设定在特定波长附近。虽然未图示，但是带通滤光器504B在用于可见光的像素(可见光像素)的区域中可包括全通白光滤色器W以透射位于可见光范围中的光，并且在用于红外光像素的区域中可包括红外光滤光器IRS2以吸收位于红外光范围中的不同于特定波长的光。
在第二示例中的配置同样适用于例如固体摄像元件314(光电转换元件)、光接收系统和相机系统。例如，可构造相机系统，所述相机系统同时可以使用包含与位于红外光范围中的光源的波长相同的波长成分的可见光来拍摄单色图像(普通图像的例子)，以及通过从光源发射在特定波长处的红外光(不可见光)来获取表示测距信息的测量图像，或通过在这两个选项之间进行切换以拍摄单色图像或获取测量图像。不管摄取图像与获取距离信息是否同时，固体摄像元件314在其像素上没有由蓝光、绿光和红光滤色器(滤色器14)构成的滤色器组312，因此接收所有可见光，于是获取具有非常明亮的亮度信息的图像(单色图像)。更具体地，在如图7D所示的配置的情况下，每个所述像素不能区分可见光和位于红外光范围中的特定波长处的光。结果，得到包含位于可见光波段中的成分和位于可见光范围中的特定波长处的光的成分的单色图像。
例如，为了通过在摄像和获取测距信息之间切换以得到可见光图像(自然光图像)，未从光源发射来自光源的在特定波长处的红外光(不可见光)。另一方面，为得到测距信息，使用所有像素以得到待照射在对象上的在特定波长处的光和可见光，并且获取在可见光图像中混合的距离信息。而且，可通过获得经由切换得到的普通图像和测量图像之间的差异，以提取仅基于从光源发射的在特定波长处的红外光的图像。
在应用第二示例的相机系统中，例如，由对象反射的可见光成分(如图7A～图7D所示的成分R、G和B)穿过带通滤光器504而入射在固体摄像元件314的像素上，在固体摄像元件314中将所述成分转换为电信号。不管是否从光源发射或由对象反射，位于红外光范围中的特定波长成分(图7A～图7D中的成分IRS)也穿过带通滤光器504而入射在固体摄像元件314上，这些成分在固体摄像元件314中被转换为电信号。然而，不同于位于红外光范围中的特定波长成分的红外光成分(图7A～图7D中的成分IR)被带通滤光器504去除。结果，这些成分未被固体摄像元件314的像素转换为电信号。
该第二示例与后述的第二示例的第二变化例的区别在于，所述第二示例基本上不可能区分用于可见光的像素和用于红外光IRS的像素。在第二变化例中，可作出该区分。即，如果固体摄像元件314或相机系统如上述配置，则蓝光、绿光和红光波长成分穿过摄像光学系统中的带通滤光器504，并且被固体摄像元件314的可见光像素(以及红外光像素)接收，在固体摄像元件314中，将这些成分在各颜色之间不作区分地转换为电信号。位于红外光范围中的大部分光未穿过摄像光学系统中的带通滤光器504，因此未被转换为电信号。照射在对象上的在特定波长处的光穿过摄像光学系统中的特殊带通滤光器504，并且被红外光像素(以及可见光像素)接收，并且被转换为电信号。
照射在对象上的来自光源的光可被像素收集并被转换为电信号，可能将噪声引入代表单色可见光图像的亮度成分中。然而，非常大量的原始可见光成分(具有蓝光、绿光和红光的合成光)被可见光像素转换为电信号。因此，噪声对亮度成分的影响非常有限并且可忽略不计。
在第二示例中，可通过在两个选项之间切换而得到可见光波段(具体地包含位于红外光范围中的特定波长光)的单色图像或基于从光源发射的(即从发光部322发射的)特定波长光(在此情况下为红外光)的测量图像，或者同时得到两个图像，于是可以使用照射在对象上的特定波长光的信号来测距。
虽然未图示，但是如以上的关于用于红外光像素的灵敏度提高方法所述，可将半导体层的浅区域用作可见光像素的有效区域，而将半导体层的深区域用作红外光像素的有效区域。在此情况下，像素可区分可见光和位于红外光范围中的特定波长处的光，于是获取用于可见光像素的仅包含位于可见光范围中的成分的单色图像。
[第二示例的变化例]
图8A和图8B是用于图示光源(在特定波长处的光)、滤光器部和摄像装置结构的组合的第二示例的变化例的图。
图8A图示了第二示例的第一变化例。在第一变化例中的带通滤光器504利用“反射”。在摄像光学系统的光路中不仅设置有带通滤光器504，还设置有滤色器部510。如图8A所示的滤色器部510是以片上的方式设置在固体摄像元件314的整个表面上方的可见光截止滤光器512A的示例。可见光截止滤光器512A透射特定波长并且“吸收”位于可见光波段中的光。虽然图8A图示了如图7B所示的配置的变化例，同样的变化也适用于其它配置。
在第二示例的第一变化例中，滤光器部500包括带通滤光器504和可见光截止滤光器512A的组合。用于吸收可见光并透射红外光的红外光滤光器IR被用作可见光截止滤光器512A。红外光滤光器IR仅需通过吸收或反射以去除可见光波长并且至少透射位于红外光范围中的特定波长。即，不需要红外光滤光器IR仅透射位于红外光范围中的特定波长。红外光滤光器IR仅需要是用于透射仅红外光波段(至少包含特定波长范围)的用于红外光的通常滤色器。
在第二示例的第一变化例的情况下，由对象反射的可见光成分(如图8A和图8B所示的成分R、G和B)穿过带通滤光器504，而被可见光截止滤光器512A吸收。结果，这些成分未被固体摄像元件314的像素转换为电信号。因此，固体摄像元件314得到了与第一示例中相同的信息。例如，可构造相机系统，所述相机系统通过在这两个选项之间切换以允许使用与位于红外光范围中的光源的波长相同的波长成分来拍摄单色图像(在特定波长处的红外光图像)，或通过从光源发射在特定波长处的红外光(不可见光)来获取测距信息。
图8B图示了第二示例的第二变化例。在第二变化例中的带通滤光器504A利用“反射”。在摄像光学系统的光路中不仅设置带通滤光器504A，而且设置滤色器部510。如图8B所示的滤色器部510是以片上的方式设置在固体摄像元件314上方的可见光截止滤光器512B的示例。可见光截止滤光器512B透射特定波长并且“吸收”位于可见光波段中的光。因此，在第二示例的第二变化例中，固体摄像元件314得到与在第二示例中相同的信息。可见光截止滤光器512B与可见光截止滤光器512A的区别在于，红外光滤光器IR仅设置在用于红外光像素的区域中以“吸收”位于可见光波段中的光。虽然图8B图示了如图7B所示的配置的变化例，相同的变化也适用于其它配置。
在第二示例的第二变化例中，滤光器部500包括带通滤光器504A和可见光截止滤光器512B的组合。可见光截止滤光器512B包括可见光像素的区域中的用于透射位于可见光波段中的光的全通白光滤色器W，以及红外光像素的区域中的用于吸收可见光并且透射红外光的红外光滤光器IR。不需要红外光滤光器IR仅透射位于红外光范围中的特定波长。红外光滤光器IR只需要是用于透射仅红外光波段(至少包含特定波长范围)的用于红外光的通常滤色器。
应注意，可见光截止滤光器512B的全通白光滤色器W设置为可见光透射材料，以应对在未设置全通白光滤色器W的情况下会产生的在元件制造(例如，由于片上微透镜的布置)上的可能的结构上的困难。因此，如果没有制造问题的话，全通白光滤色器W在用于可见光像素的区域中不是绝对必要的。
在滤色器部510中设置可见光截止滤光器512B使得像素能区分可见光图像和红外光图像。这使得单个固体摄像元件314可以同时得到单色图像和红外信息。由于带通滤光器504A，故位于红外光范围中的大部分不期望的成分可被截止，于是避免了红外光像素的饱和。
滤色器部510在用于可见光像素的区域中具有全通白光滤色器W。然而，实际上，蓝光、绿光和红光滤色器未设置在可见光像素上方。结果，可见光像素接收所有可见光。因此，第二示例的第二变化例使得可同时得到非常明亮的亮度信息图像(单色图像)和测距信息。
[第三示例]
图9A和图9B是用于图示光源(在特定波长处的光)、滤光器部和摄像装置结构的组合的第三示例的图。
第三示例是在第一示例中的“特定波长范围”是日光吸收波长的情况的应用例。多个日光吸收波长中的每个对应于“特定波长范围”。在这一点上后述的其它示例同样适用。
用于发射包含约760nm、940nm、1130nm或1400nm(即日光吸收波长)的波长成分的光的光源用作发光部322。用于去除不同于光源的波长的波长的带通滤光器506设置在光接收侧(在光接收光路中)。带通滤光器506对应于在第一示例中的带通滤光器502。
例如，图9A与图6A关联，并且图9A图示了这样一种情况，即其中，当特殊带通滤光器506设置在摄像光学系统的光路中时，带通滤光器506A设置为与固体摄像元件314分离的光学元件。另一方面，图9B与图6B关联，并且图9B图示了这样一种情况，即其中当特殊带通滤光器506设置在摄像光学系统的光路中时，带通滤光器506A一体地设置在固体摄像元件314上。虽然未图示，但是可选择分别与图6C和图6D关联的结构，其中，微透镜318和带通滤光器506以相反的顺序布置而不用保护层319(或使用极薄的保护层319)。
在图9A中，带通滤光器506A与用于发射含有包括所述约940nm(即日光吸收波长)的波长成分的光的光源组合使用。图9A图示了这样一种情况，即其中与固体摄像元件314分离的并且用于透射约940nm的波长成分的滤色器用作带通滤光器506A。固体摄像元件314缺少滤色器组312(没有滤色器)，使得固体摄像元件314成为单色摄像装置。
在图9B中，带通滤光器506A与用于发射含有包括所述约940nm(即日光吸收波长)的波长成分的光的光源组合使用。图9B图示了这样一种情况，即其中用于透射约940nm的波长成分的带通滤光器506A以片上的方式设置在固体摄像元件314上方。固体摄像元件314缺少滤色器组312(没有滤色器)，使得固体摄像元件314成为单色摄像装置。
[第四示例]
图10A和图10B是用于图示光源(在特定波长处的光)、滤光器部和摄像装置结构的组合的第四示例的图。
第四示例是第二示例中的“特定波长范围”是日光吸收波长的情况的应用示例。用于发射包含约760nm、940nm、1130nm或1400nm(即日光吸收波长)的波长成分的光的光源被用作发光部322。用于去除不同于可见光的波长和光源的波长的带通滤光器508设置在光接收侧(在光接收光路中)。带通滤光器508对应于在第二示例中的带通滤光器504。
例如，图10A与图7A关联，并且图10A图示了这样一种情况，即其中当特殊带通滤光器508设置在摄像光学系统的光路中时，带通滤光器508A设置为与固体摄像元件314分离的光学元件。另一方面，图10B与图7B关联，并且图10B图示了这样一种情况，即其中当特殊带通滤光器508设置在摄像光学系统的光路中时，带通滤光器508A一体地设置在固体摄像元件314上。虽然未图示，但是可选择分别与图7C和图7D关联的结构，其中，微透镜318和带通滤光器508以相反的顺序布置而不用保护层319(或使用极薄的保护层319)。
在图10A中，带通滤光器508A与用于发射含有包括所述约940nm(即日光吸收波长)的波长成分的光的光源组合使用。图10A图示了这样一种情况，即其中，与固体摄像元件314分离的并且用于透射约940nm的波长成分的滤色器用作带通滤光器508A。固体摄像元件314缺少滤色器组312(没有滤色器)，使得固体摄像元件314成为单色摄像装置。
在图10B中，带通滤光器508A与用于发射含有包括所述约940nm(即日光吸收波长)的波长成分的光的光源组合使用。图10B图示了这样一种情况，即其中，用于透射约940nm的波长成分的带通滤光器508A以片上的方式设置在固体摄像元件314上方。固体摄像元件314缺少滤色器组312(没有滤色器)，使得固体摄像元件314成为单色摄像装置。
虽然未图示，但是可以与第二示例的第一变化例或第二变化例相同的方式修改第四示例。
在第四示例中，光源的波长与日光的约760nm、940nm、1130nm或1400nm的特定波长匹配，于是避免了由室外日光引起的位于红外光波段中的噪声分量。位于这些特定波长之一处的光从发光部322照射在对象上。同时，将带通滤光器508设置为光学元件的示例，即，设置为用于截止位于红外光范围中的噪声分量并且透射可见光波段和来自光源的特定波长带的波长成分的红外截止滤光器，于是避免了由检测部对位于红外光范围中的不同于特定波长的成分的检测，并且解决了饱和的问题。
[第五示例]
图11A和图11B是用于图示光源(在特定波长处的光)、滤光器部和摄像装置结构的组合的第五示例的图。
第五示例是能够获取可见光的普通图像的第二示例和第四示例的变化例。该变化例设计为分别接收位于可见光波段中的不同颜色，于是可以摄取彩色图像。因此，用于透射位于可见光范围中的用于不同颜色的不同波长的滤色器设置在用于可见光像素的区域中，并且用于吸收或反射可见光并且至少透射位于红外光范围中的特定波长成分的滤色器设置在用于特定波长成分的红外光像素的区域中。
例如，图11A与图7A和图10A关联，并且图11A图示了这样一种情况，即其中，当带通滤光器508设置在摄像光学系统的光路中时，特殊带通滤光器508设置为与固体摄像元件314分离的光学元件。另一方面，图11B与图7B和图10B关联，并且图11B图示了这样一种配置，即其中，当带通滤光器508设置在摄像光学系统的光路中时，特殊带通滤光器508一体地设置在固体摄像元件314上。虽然未图示，但是可选择分别与图7C和7D关联的结构，其中，微透镜318和带通滤光器508以相反的顺序布置而不用保护层319(或适用极薄的保护层319)。
虽然上述第五示例的基本配置与第二示例和第四示例的基本配置相同，但是设置了滤色器部520，其在用于可见光像素的区域中具有用于分色的滤色器(滤色器组312)以单独接收位于可见光波段中的不同颜色。如同第二示例和第四示例，将带通滤光器504或带通滤光器508设置在摄像光学系统中的光接收侧，以透射可见光和从光源发射的位于红外光范围中的在特定波长处的光并且截止所有其它红外光。
如果用于拍摄彩色图像的可见光像素例如包括蓝光、绿光和红光像素以得到彩色图像，则不仅设置具有用于吸收或反射不同于兴趣波长的成分的滤色器的像素，还设置用于检测照射在对象上的在特定波长处的光并且得到距离信息的红外光像素。红外光滤光器IR设置在红外光像素上方以通过吸收或反射以去除可见光成分的波长，并且至少透射位于红外光范围中的特定波长。
滤色器部520对应于滤色器部510，并且具体对应于如图8B所示的第二示例的第二变化例中的可见光截止滤光器512B。作为一种配置，滤色器部520包括分色滤色器R/G/B，而不是可见光截止滤光器512B的全通白光滤色器W。分色滤色器R/G/B具有布置于其中的用于蓝光(B)、绿光(G)和红光(R)的滤色器。滤色器部520在用于红外光像素的区域中包括用于吸收可见光并且透射红外光的红外光滤光器IR。
下面给出对第四示例的变化例的说明。该变化例例如利用日光强度非常小的约760nm、940nm、1130nm或1400nm的特定波长带以重点关注到达地面的日光波长。然后，待实现的相机系统将用于将包含在位于或超过750nm的红外光波段中的四个特定波长带之一中的波长成分的光照射在对象上的光源用作发光部322。
如果如上所述配置固体摄像元件314或相机系统，则蓝光、绿光和红光波长成分穿过摄像光学系统中的带通滤光器508。结果，以与现有的摄像元件或相机系统相同的方式，设置在固体摄像元件314上方的滤色器分别接收彩色图像的颜色成分，于是允许将这些成分转换为电信号。另一方面，在具有用于通过吸收或反射以去除可见光成分的波长的红外光滤光器IR的红外光像素中，蓝光、绿光和红光波长成分未转换为电信号。
在通过从发光部322照射在特定波长处的光的测距信息的获取中，照射在对象上的不同于位于日光的红外光波段中的特定波长成分的大部分光未穿过摄像光学系统中的带通滤光器504或带通滤光器508。结果，这样的光未转换为电信号。另一方面，照射在对象上的特定波长成分穿过摄像光学系统中的带通滤光器504或带通滤光器508，并且被具有用于通过吸收或反射以去除可见光成分的波长的红外光滤光器IR的红外光像素接收，于是允许该成分转换为电信号。
可根据用于彩色图像的分色滤色器R/G/B的光谱特性，照射在对象上的在特定波长处的光可由可见光像素收集并被转换为电信号，可能将噪声引入彩色图像的颜色成分中。然而，由颜色像素将非常大量的原始可见光成分(蓝光、绿光和红光)转换为电信号。因此，噪声对颜色成分的影响非常有限并且可忽略不计。在暗处，照射在分色滤色器R/G/B上的光被转换为电信号。然而，可通过计算差值(如R-IR·α、G-IR·β和B-IR·γ)以抑制在特定波长处的光的影响。
如果如第五示例一样配置滤光器部500和滤色器部520，则固体摄像元件314同时获取彩色图像和红外信息。即，滤色器部520区分可见光像素(具体地为颜色像素)和红外光像素，于是允许同时得到彩色图像和基于来自用于将光照射在对象上的光源的在特定波长处的光的测量图像。因此，通过使用照射在对象上的在特定波长处的光的信号，可白天在室外进行测距。
在室外，到达地面的约760nm、940nm、1130nm和1400nm的日光主要被大气中的水分吸收。将在这些特定波长之一处的光照射在对象上并且设置用于透射反射光的带通滤光器506确保了信噪比(信号噪声比)的显著提高，否则所述信噪比会由于直接干扰(directdisturbance)而降低。如果如上所述配置固体摄像元件314或摄像系统，则在室外可得到具有最小干扰噪声的信号。不同于特定波长的不期望的入射日光成分的降低解决了饱和的问题，于是不仅在室内而且在日光下实现了高精度测距和物体检测。
[第六示例]
图12A和图12B是用于图示光源(在特定波长处的光)、滤光器部和摄像装置结构的组合的第六示例的图。第六示例是第五示例的变化例。图12A图示了如图11A所示的配置的应用例，并且图12B图示了如图11B所示的配置的应用例。在第六示例中，滤色器部520缺少位于红外光像素上方的红外光滤光器IR。应注意，虽然在本示例中图示了具有滤色器部520的彩色摄像配置，但是同样的原理也适用于无滤色器部520的单色摄像配置。
在此情况下，担心的是可见光成分也可被红外光像素所检测。作为对策，在第六示例中，如关于用于红外光像素的灵敏度提高方法所述，将半导体层的深区域用作红外光像素的有效区域。
即，第六示例重点关注在半导体(例如硅)中的比可见光更深的区域将红外光波长转换为电信号的事实。结果，红外光滤光器IR未设置在滤色器部520中。在可见光波长被吸收的深度处未发生光电转换。相反，在红外光波长被吸收的深度处发生光电转换。这使得可通过检测照射在对象上的在特定波长处的光，以得到距离信息。
应注意，如果红外光滤光器IR未设置在滤色器部520中，则制造所述装置可存在结构上的困难(例如由于片上微透镜的布置)。为解决这些困难，可使用一种在制造工艺中易于使用并且透射照射在对象上的在特定波长处的光的材料。例如，一种选择是使用透射在特定波长处的光而同时具有吸收波段的材料，例如是部分地不能透射从可见光至接近红外光范围的波长的滤色器(例如，R/G/B/青色/品红)。另一选择是穿过至少包括特定波长的从可见光至红外光范围的波长的全通白光滤色器W。在第五示例的情况下，要求相当大厚度(例如1μm)的滤色器以仅通过特定波长。与红光、绿光和蓝光滤色器的厚度(例如约600nm～700nm)的兼容性成为问题。相比之下，第六示例基本上没有滤色器厚度的问题。即，第六示例是确保在滤色器结构的高度方面的兼容性的优选方式。
术语“透射照射在对象上的在特定波长处的光的材料”指的是透射可见光和红外光并且不同于第五示例中使用的红外光滤光器IR(其不透射可见光)的材料。可以通过应用与红光、绿光和蓝光滤色器相同的原理并且通过恰当地选择材料来有选择地实现该材料。
[第七示例]
图13A和图13B是用于图示光源(在特定波长处的光)、滤光器部和摄像装置结构的组合的第七示例的图。
第七示例是第五示例的变化例。图13A图示了如图11A所示的配置的应用例，并且图13B图示了如图11B所示的配置的应用例。在第七示例中，带通滤光器504或带通滤光器508被带通滤光器530替代。
首先，滤色器部530在用于可见光像素的区域中包括用于通过吸收或反射以去除不同于可见光的波长的带通滤光器(所谓的红外截止滤光器)。而且，滤色器部530在用于红外光像素的区域中没有带通滤光器元件(于是存在开口)。即，在第七示例中，带通滤光器设置在可见光像素上方以得到彩色图像，以通过吸收或反射而去除不同于可见光的波长，并且在红外光像素上方未设置带通滤光器，以通过检测照射在对象上的在特定波长处的光而得到距离信息。
在此情况下，担心的是不同于特定波长的可见光成分和红外光成分也可被红外光像素检测。作为对策，在第七示例中，以与用于分色的滤色器组312(R/G/B)一样的片上方式，红外光滤光器IRS2设置在用于红外光像素的区域中。红外光滤光器IRS2通过吸收或反射以去除照射在对象上的不同于在特定波长处的光的波长。如同例如后述的特殊带通滤光器502的制造方法背后的基本原理一样，仅需通过组合一个为高通并且另一个为低通的两个滤色器来实现红外光滤光器IRS2，所述两个滤色器各自的截止波长被设定在特定波长附近。
虽然未图示，但是如同第六示例所示，可将半导体层的深区域用作红外光像素的有效区域。在此情况下，红外光像素不检测可见光成分。因此，红外光滤光器IRS2可被红外光滤光器IRS3替代，红外光滤光器IRS3用于通过吸收或反射以去除不同于可见光和照射在对象上的在特定波长处的光的波长。如同例如后述的特殊带通滤光器502的制造方法背后的基本原理一样，仅需通过组合一个为高通并且另一个为低通的两个滤色器来实现红外光滤光器IRS3，所述两个滤色器各自的截止波长被设定在特定波长附近。
[第八示例]
图14A和图14B是用于图示光源(在特定波长处的光)、滤光器部和摄像装置结构的组合的第八示例的图。
第八示例是第五示例的变化例。图14A图示了如图11A所示的配置的应用例，并且图14B图示了如图11B所示的配置的应用例。在第八示例中，带通滤光器504或带通滤光器508被带通滤光器540替代。当从不同的观点看时，第八示例是带通滤光器530被带通滤光器540所替代的第七示例的变化例。
首先，带通滤光器540在用于可见光像素的区域中包括用于通过吸收或反射以去除不同于可见光的波长的带通滤光器(所谓的红外截止滤光器)。而且，带通滤光器540在用于红外光像素的区域中包括特殊的带通滤光器(由与用于带通滤光器502的相同的元件构成)。该特殊的带通滤光器透射照射在对象上的特定波长处的光，并且通过吸收或反射以去除所有其它波长。即，带通滤光器530的开口被由与用于带通滤光器502的相同的元件构成的特殊的带通滤光器替代。在此情况下，不同于第七示例的是，不需要位于红外光像素上方的吸收或反射特殊波长的滤色器。
应注意，如果没有设置在红外光像素上方以吸收或反射特殊波长的滤色器，则制造所述装置存在结构上的困难(例如由于片上微透镜的配置)，那么相反，可使用在制造工艺上易于使用并且至少透射照射在对象上的在特定波长处的光的材料。例如，一个选择是透射在特定波长处的光而同时具有吸收波段的材料，例如是不能部分地透射从可见光至接近红外光范围的波长的滤色器(例如R/G/B/青色/品红)。另一选择是穿过包括至少特定波长的从可见光至红外光范围的波长的全通白光滤色器W。[特殊带通滤光器的详述]
图15A～图17是用于图示具有以特定波长为中心的窄带带通特性的光学元件(特殊带通滤光器等)的制造方法的图。图15A～图15C是用于图示具有带通特性的光学元件的制造方法背后的基本原理的图。图17是用于图示具有带通特性的光学元件的具体例的图。
诸如带通滤光器502或带通滤光器506的具有带通特性的光学元件需要设计为透射在特定波长处的光，而不透射在不同于特定波长的波长处的光。用于透射可见光波段的带通滤光器504或带通滤光器508需要设计为透射可见光和在特定波长处的光，而不透射在其它波长处的光。在任何情况下，滤光器需要具有窄透射波段以仅透射包括特定波长的窄波段。
难于用一种滤光器实现对在特定波长处的光具有窄透射波段的滤光器。在包括吸收性材料的通常的所谓的红外截止滤光器的情况下，例如，不存在仅在红外光范围的波长的给定波段中在透射性上表现出急剧变化的吸收性材料。而且，即使使用多层膜以阻挡红外光，仍难于设计在红外光范围中仅透射特定波长的窄波带的多层膜。
作为对策，如图15A～图15C所示，带通滤光器551用作具有带通特性的光学元件以仅透射在特定波长处的光。带通滤光器551是截止波长在特定波长λ0附近的高通滤光器552和截止波长在特定波长λ0附近的低通滤光器554的组合。
如图15A所示，高通滤光器552的截止波长在稍短于特定波长λ0的波长λ1处。例如，如果特定波长λ0是940nm(即日光吸收波长之一)，则高通滤光器552具有比940nm短约10nm的截止波长(λ1＝约930nm)，其可以透射长于该截止波长的波长。应注意，高通滤光器552是否透射被低通滤光器554截止的长于波长λ2的波长无关紧要。
如图15B所示，低通滤光器554的截止波长在稍长于特定波长λ0的波长λ2处。例如，如果特定波长λ0是940nm(即日光吸收波长之一)，则低通滤光器554具有比940nm长约10nm的截止波长(λ2＝约950nm)，其用于透射短于该截止波长的波长。应注意，低通滤光器554是否透射被高通滤光器552截止的短于波长λ1的波长无关紧要。
如果带通滤光器551(即光学元件)包括上述的高通滤光器552和低通滤光器554的组合，则如图15C所示，带通滤光器551具有以特定波长λ0为中心的两个截止波长的带通特性，一个截止波长位于短波长侧的波长λ1处，另一个截止波长位于长波长侧的波长λ2处。例如，如果特定波长λ0是940nm(即日光吸收波长之一)，则带通滤光器551阻挡短于约930nm的波长，透射从约930nm至约950nm的波长，并且阻挡长于约950nm的波长。
如图16A～图16C所示，带通滤光器555用作具有透射可见光和在特定波长处的光的带通特性的光学元件。带通滤光器555包括特殊高通滤光器556和特殊低通滤光器558的组合。
如图16A所示，高通滤光器556透射位于可见光波段(波长λ3～λ4)中的波长，并且具有稍短于特定波长λ0的在波长λ1处的截止波长。例如，如果特定波长λ0是940nm(即日光吸收波长之一)，则高通滤光器556透射从λ3至λ4的波长，并且具有比940nm短约10nm的截止波长(λ1＝约930nm)，高通滤光器556透射长于该截止波长的波长。应注意，高通滤光器556是否透射被低通滤光器558截止的长于波长λ2的波长无关紧要。
如图16B所示，低通滤光器558透射位于可见光波段(波长λ3～λ4)中的波长，并且具有稍长于特定波长λ0的在波长λ2处的截止波长。例如，如果特定波长λ0是940nm(即日光吸收波长之一)，则低通滤光器558透射从λ3至λ4的波长，并且具有比940nm长约10nm的截止波长(λ2＝约950nm)，其用于透射短于该截止波长的波长。应注意，低通滤光器558是否透射被高通滤光器556截止的短于波长λ1的波长(不包括位于可见光波段中的从λ3至λ4的波长)无关紧要。
如果带通滤光器555(即光学元件)包括上述的高通滤光器556和低通滤光器558的组合，则如图16C所示，带通滤光器555具有以特定波长λ0为中心的两个截止波长的带通特性，一个截止波长在短波长侧的波长λ1处，另一个截止波长在长波长侧的波长λ2处。此外，带通滤光器555透射位于可见光波段中的从λ3至λ4的波长。应注意，如同关于如图15A～图15C所示的从λ1至λ2的范围内的特定波长的概念一样，就位于可见光波段中的从λ3至λ4的波长而言，需要根据高通滤光器556和低通滤光器558的组合来确定在短波长侧的截止波长λ3和在长波长侧的截止波长λ4。可自由决定哪个滤色器(滤色器556或滤色器558)对可见光具有低通特性，并且决定另外哪一个滤色器对于可见光具有高通特性。例如，即使特定波长λ0是940nm(即日光吸收波长之一)，则带通滤光器555阻挡短于约930nm的波长(不包括位于可见光波段中的从λ3至λ4的波长)，透射从约930nm至约950nm的波长，并且阻挡长于约950nm的波长。
仅必要的是，将例如由多层膜制成的滤色器用作高通滤光器552、低通滤光器554、高通滤光器556和低通滤光器558中的每一个。通过利用介电叠层，基于用于将电磁波分离为给定波长的波长分离的概念来构造这些滤色器。即，这些滤色器各自应包括一层堆叠在另一层上的多层，其中，相邻的层具有不同的折射率和给定厚度，于是利用介电叠层用作用于反射位于入射光(电磁波)中的不同于目标成分的波长成分(在本示例中为在特定波长处的光和可见光)并且透射其余的波长成分(在本示例中为在特定波长处的光和可见光)的层叠元件。
因为缺少对于波长的精确识别的需求，故这些带通滤光器551和带通滤光器555在现有的利用红外光的测距传感器中未找到应用。同样，这些滤色器在可见光相机系统中未找到应用。另一方面，实践上难于使用一种滤光器而得到在透射性上表现出非常急剧的变化的期望的特殊带通特性。相比之下，在上述的第二实施方式中将高通特性和低通特性组合。结果，可相对容易地得到期望的特殊带通特性，即以特定波长λ0为中心的窄带带通特性(在透射性上急剧变化)。
图17图示了作为具有带通特性的光学元件的示例的带通滤光器555的具体例。该图表示了到达地面的日光、特定的带通滤光器和用于将光照射在对象上的光源之间在光谱特性上的关系。为说明起见，沿纵轴给出了用于三个光谱特性图的相对比例。
图17中的箭头“a”表示到达地面的日光波长的特性。箭头“b”表示带通滤光器555的透射率/波长特性。940nm(即日光吸收波长和特定波长)附近的箭头“c”表示用于将光照射在对象上的光源(例如LED(发光二极管))的波长特性。在图17所示的示例中，仅位于可见光波段中的光和约940nm的光可穿过带通滤光器555，导致极少量的红外光到达像素。而且，当用来自LED光源的具有940nm的峰值波长的光照射对象时，约940nm的光可穿过带通滤光器555。结果，就约940nm的光而言，从光源照射在对象上的光与日光相比占较大比例。应注意，图17中所示的特性仅为示例。带通滤光器555的透射带宽和LED光源的带宽不限于此。
问题示例
图18A和图18B是用于图示到达地面的日光的波长成分(电磁波能级)的图。从美国国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory)在Reference SolarSpectral Irradiance：ASTMG-173中公开的数据中清楚地看出，在到达地面的日光波长中存在所吸收的波长的多个波段。更具体地，吸收等级在760nm、940nm、1130nm和1400nm附近高。
就普通硅具有光电转换灵敏度的直到约1100nm的波长带而言，只需重点关注约760nm、940nm和1130nm的所吸收的波长带。如果将称作黑硅的硅作为用于提高灵敏度和将灵敏度扩展至红外光波段的基本材料，则当所述材料不再具有光电转换灵敏度时的波长可被扩展为超过1400nm。在此情况下，应重点关注1400nm附近的所吸收的波长带。
这里，如图18A和图18B所示的日光成分是白天在室外被检测。从图18A和图18B中清楚看出，日光在可见光波段中非常强烈。虽然日光在红外光波段中不如在可见光波段中强烈，但也很强烈。就测距相机系统而言，通过将红外光从用于测距的红外光源照射在对象上并且通过接收反射光来测量距对象的距离。然而，日光即使在红外光波段中也强烈。即使例如使用包含可见光截止滤光器的通常的850nmLED光源，则从750nm至1100(或1400)nm的日光强度的总和构成了噪声分量。该噪声分量比LED光(即信号成分)更加强烈，使得难于白天在室外测距。
图19是用于图示红外截止滤光器的特征例的图。图19表示叠加有在地面上日光吸收波长的特征的滤光器特征。图19中所示的红外截止滤光器是来自肯高有限公司(KenkoCo.Ltd)的IRC-65S和IRC-65L。这两个滤光器透射可见光并阻挡约700nm～800nm的近红外光，所述两个滤光器的50％截止波长设定在约650nm。然而，从该图中清楚看出，在IRC-65S的情况下，子透射波段在超过850nm的地方出现。结果，IRC-65S在该子透射波段中具有一定程度的透射率。
因此，没有被具有子透射波段的红外截止滤光器(例如IRC-65S)截止的超过850nm的日光被图像传感器转换为电信号，于是导致了噪声分量。在IRC-65S(为简单起见，假定该滤色器透射超过900nm的几乎所有波长)的情况下，例如，日光能量(900nm～1200nm：图19中的界线“a”)的总和P是153[W/m^2]。在此条件下，由于大量的噪声分量，使用不包括日光吸收波长的超过850nm的波长的任何部分会导致难于提供根本上提高的信噪比。
例如，通过将近红外光照射在物体上并从物体接收反射光来检测距物体的距离。例如，超过850nm的波长主要用作近红外光。在主动测量法中有三角测量法和TOF(飞行时间)法。所有这些方法通过将近红外光照射在对象上而获得距离信息。
这里，当在室外进行测距时，由日光引起的干扰噪声是严重的问题。有一些可能的对策。一种可能的对策是从强红外光源照射光以用于增加信号成分。另一可能对策是准备两个像素，一个用于“从物体反射的红外光和外界光”，并且另一个用于“外界光”，并且取得所述两个像素之间的差异。
然而，因为由强度为100000lux的强日光引起的基本的干扰噪声的存在，基本上难于提高信噪比。而且，强烈的日光导致传感器饱和。
[第二实施方式的示例]
另一方面，到达地面的约760nm、940nm、1130nm和1400nm的日光波长在室外被大气吸收。因此，将光源的波长与这些波长之一匹配，这有可能避免由室外的日光引起的位于红外光波段中的噪声分量。如果在将在上述波长之一处的光从发光部322照射在对象上之后，带通滤光器506设置为透射来自对象的反射光，则可提供显著提高的信噪比(信号噪声比)，否则所述信噪比会由于直接干扰而降低。
在这点上，第二实施方式与第一实施方式相同。然而，将光源的波长仅与特定波长之一匹配导致其余的红外光成分被检测。结果，例如差值处理的比较处理几乎是绝对必要的，以得到源自特定波长的正确信息。此外，饱和问题留待解决。
第二实施方式重点关注该特征。在第二实施方式中，不仅设置了用于将光源的波长与位于红外光范围中的特定波长之一匹配的根据第一实施方式的布置，还在摄像光学路径中设置了具有以特定波长为中心的带通特性的光学元件，以使得红外光像素仅检测特定波长。
将带通滤光器506设置为光学元件的示例(即为红外截止滤光器)以截止位于红外光范围中的噪声分量并且透射位于光源的特定波长带中的成分，使得有可能避免由检测部检测不同于特定波长的成分。不同于在特定波长处的光的不期望的入射日光成分的减少解决了饱和问题。
如上所述构造的固体摄像元件314或摄像系统提供了在室外具有最小干扰噪声的信号，并且由于不期望的入射日光的减小，避免了光接收元件饱和的问题。这实现了不仅在室内而且在日光下的高精度测距和物体检测。
如果具有以特定波长为中心的带通特性的光学元件与固体摄像装置(具体地为固体摄像元件)一体构成，则单个固体摄像元件可同时得到单色或彩色图像和红外信息。
使用基于照射在对象上的在特定波长处的光的信号，同时获取单色或彩色图像以及从来自于将光照射在对象上的光源的在特定波长处的光得到的测量图像，例如可以白天在室外进行测距。
应注意，在本实施方式中可使用诸如三角测量法或TOF(飞行时间)法的任何主动测量法。另一方面，可使用任何方法以驱动光源、构造光源和光接收光学系统并且处理所获取的光信号。
例如，如果使用将特定波长设定在940nm的TOF法，则使用例如940nm的LED光源，并且将红光、绿光、蓝光和红外光四种像素设置在固体摄像元件314上。该光源被以高速调制。固体摄像元件314的红光、绿光和蓝光像素中的每一个使用与通常摄影相同的驱动方法，输出从光转换而来的电信号。红外光像素基于由光源调制的在特定波长处的光得到测量图像。至于用于从由光源发射的在特定波长处的光返回固体摄像元件314所花费的时间中导出距离的测距计算，仅需使用例如在专利文献4中所述的方法。
<与比较例的对比>
[第一比较例]
专利文献3中所述的配置用作第一比较例。在第一比较例中，照射辅助光，并且由“红光、蓝光和绿光像素和不可见光像素”接收反射光。测距利用了这样一种物理现象，即来自于物体的反射光的亮度与距离的平方成反比。如第一比较例所述，反射率在各物质之间有所区别。因此，可校正各物质之间在反射率上的差值。而且，在第一比较例中，同时参照例如自然光图像和目标材料(反射特性)信息，以从对象表面的颜色信息中估算反射系数。然而，实际上仅从对象表面的颜色信息中难于识别物体。为识别物体，要求使用不仅依赖对象表面的颜色信息还依赖形状和颜色等的信号处理的图像识别。
此外，因为诸如人体或动物体的自然物体的表面状况在个体之间有所区别，故即使成功识别了物体，仍难于识别反射率。该处理难于实时地实现。例如，在每秒10～30帧的帧速率下难于连续获得深度信息。即使可实时地实现所述处理，仍难于识别前述的物体的反射率，这使得该处理难以实现。
[第二比较例]
如专利文献2所述的运用三角测量法的配置用作第二比较例。在第二比较例中，通过重复投射脉冲状光束并使用光接收部和信号电流累积部来计算距对象的距离。光接收部接收来自对象的反射光。信号电流累积部累积由光接收部得到的信号电流。由信号电流累积部累积的信号用于计算距对象的距离。设置累积时间变化部以改变最大有效时间，以根据对象的状况累积信号电流。此外，通过判定对象亮度，于是根据判定结果改变最大有效信号累积时间。更具体地，如果亮度处于可由于散粒噪声而导致信噪比下降的水平(如果判定出亮度高于预定水平)，则将最大有效信号累积时间设定得长，以至于可在更长的信号累积时间中累积弱信号以用于改进信噪比。另一方面，在散粒噪声的影响可忽略不计的黑暗状况下，将最大有效信号累积时间设定得短，以缩短测距时间。
第二比较例重点关注与由散粒噪声N2引起的信噪比的劣化有关的散粒噪声特性。即，信号成分与信号累积时间成比例地变大。然而，散粒噪声分量与信号累积时间的平方根成比例。因此，逐渐延长信号累积时间会几乎与信号累积时间的平方根成比例地提高信噪比，于是提供改进的信噪比。然而，通常在摄影环境下存在与信号光具有相同波长成分的干扰光。结果，这里的信号光由“信号光和干扰光N3”构成。可通过关系式S/(√(N1^2+N2^2)+N3)表示包含干扰光成分N3的信噪比，其中N1是电路噪声电平。
另一方面，在室外存在从可见光至红外光的宽范围的光。因此，即使在延长的时段内累积信号，信号光和干扰光之间的信噪比仍保持比例关系。这导致未能实现预期的改进效果。难于通过控制曝光时间以提供改进的信噪比。室外的干扰光比信号光格外强烈。为对抗干扰光，只能加强信号光，除此以外别无选择。结果，需要非常强的光源，于是导致大型化或更高的功耗。
[第三比较例]
在专利文献4中所述的应用TOF法的配置用作第三比较例。在第三比较例中，与在可见光波段中具有峰值波长(约500nm)的日光对比，使用例如具有870nm的峰值波长的近红外发光LED。另外，由合适的可见光截止滤光器去除位于可见光波段中的光。这使得可利用在强度上比包含于日光中的大部分强光(可见光成分)弱的红外光，于是可以提供降低的噪声分量。
这里，在第三比较例中，如果将用于去除不可见光的滤光器设置在可见光像素上，并且将用于去除可见光的滤光器设置在不可见光像素上(如图12所示的配置)，室外的日光非常强。因此，不包括红外光的已接收红外光成分甚至与用作辅助光的870nm的红外光的的强度的总和无法比较地保持比辅助光大。即使在第三比较例中所述的技术也未能降低构成噪声分量的基本的日光成分。因此，难于得到用于测量的在强度上充分的辅助光的反射成分(信号光)。如果使用与日光相比充分强的辅助光，则可能得到信号光。相反，因为要求辅助光源的极大的输出，故大型化或更高的功耗是不可避免的。这导致相机系统的大型化或使用时间的缩短，于是使得该比较例难以实现。
[第四比较例]
使用专利文献1中所述的照射方式的配置用作第四比较例。在第四比较例中，公开了一种光学三维形状的测量装置。该装置包括照射光学系统和观察光学系统。照射光学系统将给定的图形图像投射在对象表面上。观察光学系统用于观察投射在对象表面上的图形图像。基于所观察到的图形图像的变化来测量对象表面形状。照射光学系统包括聚焦表面分割部，所述聚焦表面分割部用于沿光轴在多个聚焦表面的每一个上形成给定的图形图像。
然而，在第四比较例中，需要在不同的时序处将图形照射在多个聚焦表面上并且进行图像识别，以通过图像识别得到照射图形的变形并且得到基于所述变形的深度信息。如果像素数大，则要求极大量的计算，于是难于实时测量。如果将给定的图形同时形成于多个聚焦表面上以避免以上问题，则不可能分离在不同聚焦表面上的图形，于是难于图形识别。
[对比]
在任何第一比较例～第四比较例中，当在室外使用所述配置时，由日光引起的干扰噪声是严重的问题。虽然由于日光的红外光成分不如日光的可见光成分强，故将位于红外光范围中的光用作光源，但是考虑到到达地面的日光的成分和能级，极难于检测充分等级的信号。
例如，即使如第三比较例所述而使用870nm的LED光源，仍有很多不同于870nm的日光的噪声分量。结果，难以从根本上改进信噪比。在通过在两个像素之间进行差分处理而消除日光的噪声分量的情况下，由于如第二比较例所述的在光电转换期间的信号水平，用于已被转换为电信号的日光的噪声分量的差分计算导致噪声。结果，差分计算不能从根本上消除全部噪声分量。由于强日光，光接收元件变得饱和。可增加专门的电路以解决饱和问题(例如，日本专利特开2008-089346号公报)。然而，这导致更大的电路规模。
另一方面，在第二实施方式中，使用可以发射在相当于日光吸收波长之一波长的特定波长处的光的光源。而且，在摄像光学路径中设置以特定波长为中心的具有窄带带通特性的光学元件。这可以防止接收不同于特定波长的成分。如上所述，第二实施方式使得不仅可以避免由不同于特定波长的成分引起的噪声问题，还可避免饱和问题，而无需使用任何专门电路。
虽然以上说明了本发明的优选的实施方式，但是本发明的技术范围不限于在实施方式中所述的范围。在不脱离本发明的精神的情况下，可对本发明进行各种形式的修改和改进，并且实施这种修改和改进的方式被包含在本技术范围内。
而且，应当理解，优选的实施方式不对本发明形成限制，并且在实施方式中所述的特征的所有组合对于解决本发明的问题的各个部分不是必要的。以上实施方式包括本发明的各种阶段，并且可通过适当地组合多个公开的构成要件以提取出各种发明。即使从在实施方式中公开的所有构成要件中删除一些构成要件，只要可实现预期效果，仍可将缺少几个构成要件的配置提取为发明。
例如，虽然说明了将重点关注于位于红外光范围中的特定波长(具体地为日光吸收波长)的实施方式，但是所述特定波长不限于如第二实施方式的第一示例的开始所述的位于红外光范围中的特定波长。此外，虽然说明了将距离信息和三维图像的获取的示例作为物理信息的获取的示例，但是使用特定波长的物理信息的获取不限于此。

Claims (15)

1.一种物理信息获取装置，其包括：
电磁波输出部，在电磁波的第一波长范围中，当电磁波能量比所述第一波长范围中的其它波长低的波长被确定为特定波长时，所述电磁波输出部用于产生相当于所述特定波长的波长处的电磁波；
具有以所述特定波长为中心的带通特性的第一光学元件，其设置在摄像光学路径中，用于抑制不同于可见光和所述特定波长的波长成分；
第一检测部，其用于检测在所述特定波长处的电磁波；
第二检测部，其用于检测可见光；和
信号处理部，其基于从所述第一检测部和所述第二检测部获取的检测信息进行信号处理，
其中，所述第一检测部和第二检测部以预定的顺序设置在同一半导体基板上，并且，和所述第二检测部的有效检测区域相比，所述第一检测部的有效检测区域设置在离所述半导体基板表面更深的位置。
2.如权利要求1所述的物理信息获取装置，其中，所述第一波长范围是不包括第二波长范围的波长范围，所述第二波长范围是可见光波长范围。
3.如权利要求1或2所述的物理信息获取装置，其中，所述第一波长范围是红外光范围。
4.如权利要求3所述的物理信息获取装置，其中，所述特定波长是到达地面的日光的吸收波长之一。
5.如权利要求1所述的物理信息获取装置，其中，所述第一波长范围是可见光波长范围，并且所述特定波长位于不同于光源的波长的波长范围中，所述光源用于发射位于可见光波段中的指定波长处的光谱。
6.一种物理信息获取装置，其包括：
电磁波照射部，其用于将照射光照射在待获取其图像的物体上；
具有以特定波长为中心的带通特性的第一光学元件，其设置在摄像光学路径中，用于抑制不同于可见光和所述照射光的波长成分；
第一检测部，其用于检测当所述物体被从所述电磁波照射部发出的照射光照射时的图像成分的电荷；
第二检测部，其用于检测当所述物体被自然光照射时的图像成分的电荷；和
信号处理部，其用于基于从所述第一检测部和所述第二检测部获取的检测信息以进行信号处理，其中，
所述电磁波照射部产生位于第一波长范围中的所述特定波长处的光，在所述特定波长处的电磁波能量低于所述第一波长范围中的其它波长处的电磁波能量，所述第一波长范围不同于可见光波长范围，
其中，所述第一检测部和第二检测部以预定的顺序设置在同一半导体基板上，并且，和所述第二检测部的有效检测区域相比，所述第一检测部的有效检测区域设置在离所述半导体基板表面更深的位置。
7.如权利要求1或6所述的物理信息获取装置，其中，所述第一光学元件包括截止波长稍短于所述特定波长的高通滤光器和截止波长稍长于所述特定波长的低通滤光器的组合。
8.如权利要求1或6所述的物理信息获取装置，其中，和形成所述第二检测部的第一导电型掺杂剂的有效区域相比，形成所述第一检测部的第一导电型掺杂剂的有效区域从所述半导体基板的表面延伸得更深。
9.如权利要求8所述的物理信息获取装置，其中，在形成所述第一检测部的第一导电型掺杂剂的所述有效区域中进行调制掺杂，使得离所述半导体基板的表面的位置越深，掺杂浓度越低。
10.如权利要求1或6所述的物理信息获取装置，其中，在所述第一检测部的光接收光路中设置有第二光学元件，以抑制位于不包括所述第一波长范围的第二波长范围中的电磁波。
11.如权利要求1或6所述的物理信息获取装置，其中，在沿着用于所述第二检测部的光路的区域中设置有滤色器，以将可见光波段分离为不同颜色。
12.如权利要求11所述的物理信息获取装置，其中，在沿着用于所述第一检测部的光路的区域中设置有滤色器，以抑制所述可见光。
13.如权利要求1或6所述的物理信息获取装置，其中，所述信号处理部基于从所述特定波长成分中得出的图像信息以测量距对象的距离或检测物体。
14.一种固体摄像装置，其包括：
第一检测部，其用于检测从电磁波输出部发射出的成分，在电磁波的第一波长范围中，当电磁波能量比所述第一波长范围中的其它波长低的波长被确定为特定波长时，所述电磁波输出部用于产生相当于所述特定波长的波长处的电磁波，所述成分被物体反射，和
第二检测部，其用于检测位于不包括所述第一波长范围的第二波长范围中的电磁波；
其中，具有以所述特定波长为中心的带通特性的光学元件设置在摄像光学路径中，所述光学元件用于抑制不同于所述特定波长和所述第二波长范围中的波长的波长成分，
并且其中，所述第一检测部和第二检测部以预定的顺序设置在同一半导体基板上，并且，和所述第二检测部的有效检测区域相比，所述第一检测部的有效检测区域设置在离所述半导体基板表面更深的位置。
15.一种物理信息获取方法，其包括如下步骤：
在电磁波的第一波长范围中，当电磁波能量比所述第一波长范围中其它波长低的波长被确定为特定波长时，用相当于所述特定波长的波长的电磁波照射物体；
由第一检测部检测被所述物体反射的在所述特定波长处的电磁波；
由第二检测部检测位于不包括所述第一波长范围的第二波长范围中的电磁波；并且
基于从所述第一检测部和所述第二检测部获取的检测信息以进行信号处理，
其中，由具有以所述特定波长为中心的带通特性的光学元件在摄像光学路径上抑制不同于所述特定波长和所述第二波长范围中的波长的波长成分，
并且其中，所述第一检测部和第二检测部以预定的顺序设置在同一半导体基板上，并且，和所述第二检测部的有效检测区域相比，所述第一检测部的有效检测区域设置在离所述半导体基板表面更深的位置。
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