CN102484723B - 固体摄像元件、摄像装置以及信号处理方法 - Google Patents

固体摄像元件、摄像装置以及信号处理方法 Download PDF

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Abstract

固体摄像元件(10)具备：包括多个感光单元的感光单元阵列、和包括多个分光部件的分光部件阵列(100)。感光单元阵列由多个单位块(40)构成，各单位块(40)具有4个感光单元(2a、2b、2c、2d)。分光部件阵列(100)使在从入射光(W)中除去第1颜色分量的光(C1)后的光中加上第2颜色分量的光(C2)而得到的光入射到第1感光单元(2a)，使在从入射光(W)中除去第2颜色分量的光(C1)后的光中加上第1颜色分量的光(C1)而得到的光入射到第2感光单元(2b)，使从入射光(W)除去第1以及第2颜色分量的光(C1+C2)后的光入射到第3感光单元(2c)，使在入射光(W)中加上第1以及第2颜色分量的光(C1+C2)后的光入射到第4感光单元(2d)。

Description

固体摄像元件、摄像装置以及信号处理方法
技术领域
本发明涉及固体摄像元件的高灵敏度化以及彩色化的技术。
背景技术
近年来，使用了CCD或CMOS等的固体摄像元件(下面也称作“摄像元件”)的数码照相机和数码摄像机的高功能化、高性能化受到了重点关注。特别是，由于半导体制造技术的飞速进步，摄像元件中的像素构造的微细化也随之进展。其结果，能谋求摄像元件的像素以及驱动电路的高集成化，摄像元件的高性能化也随着进展。特别是，近年来还开发了使用背面照射型(backside illumination)的摄像元件的照相机，其特性等受到关注，其中背面照射型的摄像元件不是在固体摄像元件的形成有布线层的面(表面)侧而是在背面侧受光。另一方面，伴随着摄像元件的多像素化，由于1个像素所接受的光量降低，因此会产生照相机灵敏度降低这样的问题。
照相机的灵敏度降低除了多像素化以外，使用色分离用的滤色器也是原因。在通常的彩色照相机中，与摄像元件的各感光单元相对置地配置了以有机颜料为色素的减色型的滤色器。滤色器由于吸收了所利用的颜色分量以外的光，因此在使用这样的滤色器的情况下，照相机的光利用率降低。例如，在具有以1个红色(R)像素、2个绿色(G)像素、1个蓝色(B)像素为基本构成的拜尔型滤色器排列的彩色照相机中，R、G、B的各滤色器分别仅透过R、G、B光，而吸收余下的光。因而，在基于拜尔排列的彩色照相机中所利用的光为入射光整体的约1/3。
针对上述的灵敏度降低的问题，在专利文献1中公开了如下技术：为了更多获取入射光，通过在摄像元件的受光部安装微透镜阵列来增加受光量。根据该技术，通过使用微透镜而在感光单元聚光，能实质性地提高摄像元件中的光开口率。该技术几乎用在当前所有固体摄像元件中。若使用该技术，的确能提高实质性的开口率，但无法解决由滤色器引起的光利用率降低的问题。
作为同时解决光利用率降低和灵敏度降低的问题的技术，将多层膜的滤色器(双向色镜：dichroic mirror)与微透镜进行组合，来最大限度地利用光。在该技术中，使用了多个不吸收光而选择性地使特定波长区域的光透过并反射其它的波长区域的光的双向色镜。由此，不会有光损失，能在各个感光部仅入射所需波长区域的光。
图10是示意性地表示专利文献2所公开的与摄像元件的摄像面垂直的方向的截面的图。该摄像元件具备：分别配置在摄像元件的表面以及内部的聚光用的微透镜4a、4b；遮光部20；感光单元2a、2b、2c；双向色镜17、18、19。双向色镜17、18、19分别与感光单元2a、2b、2c相对置地配置。双向色镜17具有透过R光、反射G光以及B光的特性。双向色镜18具有反射G光、透过R光以及B光的特性。双向色镜19具有反射B光、透过R光以及G光的特性。
入射到微透镜4a的光在被微透镜4b调整为光束后，入射到第1双向色镜17。第1双向色镜透过R光，但反射G光以及B光。透过第1双向色镜17的光入射到感光单元2a。在第1双向色镜17反射的G光以及B光入射到相邻的第2双向色镜18。第2双向色镜18反射所入射的光中的G光，并透过B光。在第2双向色镜18反射的G光入射到感光单元2b。透过第2双向色镜18的B光在第3双向色镜19被反射而入射到其正下方的感光单元2c。如此，根据专利文献2公开的摄像元件，入射到聚光微透镜4a的可见光不被滤色器所吸收，RGB的各分量能不浪费地被感光单元检测出。
除了上述的现有技术以外，还在专利文献3中公开了通过使用微棱镜来防止光的损失的摄像元件。该摄像元件具有以不同的感光单元来分别接受被微棱镜分离为红、绿、蓝的光的构造。通过这样的摄像元件也能防止光的损失。
但是，在专利文献2以及专利文献3所公开的技术中，需要设置所利用的微透镜的数量的、或进行分光的数量的感光单元。例如，具有如下课题：为了检测RGB三色的光，不得不将感光单元的数量与使用现有的滤色器的情况下的感光单元的数量相比增加到3倍。
针对以上的技术，在专利文献4示出了如下技术：虽然光的损失会局部产生，但使用双向色镜与反射来提高光的利用率。图11是表示使用了该技术的摄像元件的截面图的一部分的图。如图11所示，在透光性树脂21内配置双向色镜22、23。双向色镜22具有透过G光，反射R光以及B光的特性。另外，双向色镜23具有透过R光、反射G光以及B光的特性。
通过这样的构成，感光部不会接受到B光，但由于下面的原理能完全检测出R光、G光。首先，R光入射到双向色镜22、23后，在双向色镜22被反射，在双向色镜23透过。在双向色镜22被反射的R光在透光性的树脂21和空气的界面还会被进一步反射，而入射到双向色镜23。R光透过双向色镜23，进一步还透过具有R光透过性的有机色素滤色器25以及微透镜26。如此，虽然一部分在金属层27反射，但入射到双向色镜22、23的R光几乎都入射到感光部中。另一方面，G光入射到双向色镜22、23后，在双向色镜22透过，在双向色镜23被反射。在双向色镜23被反射的G光进一步在透光性的树脂21和空气的界面全反射，而入射到双向色镜22。G光透过双向色镜22，进一步还透过具有G光透过性的有机色素滤色器24以及微透镜26。如此，虽然一部分在金属层27反射，但入射到双向色镜22、23的G光几乎无损失地入射到感光部。
根据上述的原理，在专利文献4所示的技术中，虽然损失了RGB光中的1种颜色，但能几乎没有损失地接受2种颜色。因此，不需要配置RGB3色份的感光部。在此，与不具有双向色镜而仅通过有机色素滤色器来进行彩色化的情况相比，相对于仅利用有机色素滤色器的情况的光其利用率约为1/3，使用专利文献4所公开的技术的情况下的光利用率为全部入射光的2/3。即，根据本技术将拍摄灵敏度提高到约2倍。但是，在该技术中，由于还是损失了1种颜色，因此还有光利用率不能达到100％的课题。
另一方面，在专利文献5中公开了使用分光部件来大幅提高光利用率而不增加感光单元的彩色化技术。根据该技术，通过与感光单元对应而配置的分光部件，将光入射到按波长区域不同而不同的感光单元。各个感光单元从多个分光部件接受重叠了不同波长区域分量的光。其结果，能通过使用了从各感光单元输出的光电变换信号的信号运算来生成颜色信号。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开昭59-90467号公报
专利文献2：JP特开2000-151933号公报
专利文献3：JP特开2001-309395号公报
专利文献4：JP特开2003-78917号公报
专利文献5：国际公开第2009/153937号
发明的概要
发明要解决的课题
在现有技术中，若使用光吸收型的滤色器，虽然能不用大幅增加感光单元就行了，但存在光利用率降低的问题点。另外，如专利文献2～4所公开的技术那样，若使用双向色镜和微棱镜，则虽然能提高光利用率，但存在不得不大幅地增加感光单元这样的课题。
另一方面，根据专利文献5所公开的技术，虽然在理论上能得到光利用率高的彩色图像，但制造具有理想的分光特性的分光部件是困难的。若分光部件的材料特性或制造精度较低，则从各感光单元输出的光电变换信号也不能成为理想的信号，而存在彩色图像的颜色再现性降低的课题。
发明内容
本发明为了解决上述课题而提出的，其主要目的在于提供一种彩色摄像技术，不用大幅地增加感光单元，就能提高光利用率，且能比现有技术更加提高颜色再现性。
本发明的固体摄像元件具备：感光单元阵列，其将多个分别包括第1感光单元、第2感光单元、第3感光单元、以及第4感光单元的单位块进行二维排列；和分光部件阵列，其与所述感光单元阵列相对置地配置，包括多个分光部件。在将假设为不存在所述分光部件阵列的情况下的各感光单元所接受到的光设为各感光单元的单元入射光时，所述分光部件阵列，使在从所述第1感光单元的单元入射光中除去第1颜色分量的光后的光中加入第2颜色分量的光而得到的光入射到所述第1感光单元，使在从所述第2感光单元的单元入射光中除去所述第2颜色分量的光后的光中加入所述第1颜色分量的光而得到的光入射到所述第2感光单元，使从所述第3感光单元的单元入射光中除去所述第1颜色分量以及所述第2颜色分量的光后的光入射到所述第3感光单元，使在所述第4感光单元的单元入射光中加入所述第1颜色分量以及所述第2颜色分量的光后的光入射到所述第4感光单元。
在某实施方式中，所述分光部件阵列在各单位块中包括：与所述第1感光单元相对置地配置的第1分光部件、与所述第2感光单元相对置地配置的第2分光部件、以及与所述第3感光单元相对置地配置的第3分光部件。所述第1分光部件使所述第1颜色分量的光的至少一部分入射到所述第2感光单元，使所述第1颜色分量以外的光入射到所述第1感光单元，所述第2分光部件使所述第2颜色分量的光的至少一部分入射到所述第1感光单元，使所述第2颜色分量以外的光入射到所述第2感光单元，所述第3分光部件使所述第1颜色分量以及所述第2颜色分量的光的至少一部分入射到所述第4感光单元，使所述第1颜色分量以及所述第2颜色分量以外的光入射到所述第3感光单元。
在某实施方式中，所述第1分光部件使所述第1颜色分量的光的一半入射到所述第2感光单元，使所述第1颜色分量的光的剩下的一半入射到包含在相邻的第1相邻单位块中的1个感光单元，所述第2分光部件使所述第2颜色分量的光的一半入射到所述第1感光单元，使所述第2颜色分量的光的剩下的一半入射到包含在相邻的第2相邻单位块中的1个感光单元，所述第3分光部件使所述第1颜色分量以及所述第2颜色分量的光的一者入射到所述第4感光单元，使所述第1颜色分量以及所述第2颜色分量的光的另一者入射到包含在所述第1相邻单位块或所述第2相邻单位块中的1个感光单元。
在某实施方式中，所述第1分光部件使所述第1颜色分量的光大致全部入射到所述第2感光单元，所述第2分光部件使所述第2颜色分量的光大致全部入射到所述第1感光单元，所述第3分光部件使所述第1颜色分量以及所述第2颜色分量的光大致全部入射到所述第4感光单元。
在某实施方式中，所述第1颜色分量是红色以及蓝色中的一者的颜色分量，所述第2颜色分量是红色以及蓝色中的另一者的颜色分量。
在某实施方式中，所述第1分光部件、所述第2分光部件、以及所述第3分光部件都具有透光性构件，利用所述透光性构件与比所述透光性构件折射率要低的其它的透光性构件之间的折射率的差来进行分光。
在某实施方式中，所述第1分光部件、所述第2分光部件、以及所述第3分光部件都包括双向色镜，通过所述双向色镜来进行分光。
本发明的摄像装置具备：本发明的固体摄像元件；在所述固体摄像元件形成像的光学系统；信号处理部，其对从所述固体摄像元件输出的信号进行处理，并且通过运算来生成颜色信息，该运算利用了从所述第1感光单元输出的第1光电变换信号、从所述第2感光单元输出的第2光电变换信号以及从所述第3感光单元输出的第3光电变换信号、从所述第4感光单元输出的第4光电变换信号。
在某实施方式中，所述信号处理部通过包括第1差信号和第2差信号的加减运算的运算来生成分别表示所述第1颜色分量以及所述第2颜色分量的光的强度的第1颜色信号以及第2颜色信号，所述第1差信号表示所述第1光电变换信号与所述第2光电变换信号的差分，所述第2差信号表示所述第3光电变换信号与所述第4光电变换信号的差分。
在某实施方式中，所述信号处理部通过包括所述第1光电变换信号以及所述第2光电变换信号的加法运算、所述第3光电变换信号以及所述第4光电变换信号的加法运算、以及所述第1光电变换信号到所述第4光电变换信号的加法运算的任一者的运算，生成表示1个感光单元的单元入射光的强度的信号，使用表示所述单元入射光的强度的信号、所述第1颜色信号、以及所述第2颜色信号来生成表示第3颜色分量的强度的第3颜色信号。
本发明的信号处理方法是对固体摄像元件所输出的信号进行处理的方法，包括：步骤A，取得从所述第1感光单元输出的第1光电变换信号、从所述第2感光单元输出的第2光电变换信号、从所述第3感光单元输出的第3光电变换信号、以及从所述第4感光单元输出的第4光电变换信号；和步骤B，使用所述第1光电变换信号到所述第4光电变换信号来生成颜色信息。
在本发明的信号处理方法中，所述步骤B也可以包括：生成表示所述第1光电变换信号与所述第2光电变换信号的差分的第1差分信号的步骤；生成表示所述第3光电变换信号与所述第4光电变换信号的差分的第2差分信号的步骤；和通过包括所述第1差分信号与所述第2差分信号的加减运算的运算，来生成分别表示包含在1个单元入射光中的所述第1颜色分量以及所述第2颜色分量的强度的第1颜色信号以及第2颜色信号的步骤。
在本发明的信号处理方法中，所述步骤B也可以还包括：通过包括所述第1光电变换信号以及所述第2光电变换信号的加法运算、所述第3光电变换信号以及所述第4光电变换信号的加法运算、以及所述第1光电变换信号到所述第4光电变换信号的加法运算的任意一者的运算来生成表示所述单元入射光的强度的信号的步骤；和使用表示所述单元入射光的强度的信号、所述第1颜色信号、以及所述第2颜色信号，来生成第3颜色信号，该第3颜色信号表示包含在所述单元入射光中的所述第1颜色分量以及所述第2颜色分量以外的颜色分量的强度的步骤。
发明的效果
根据本发明的固体摄像元件以及摄像装置，通过使用能使入射光入射到按照颜色分量不同而不同的感光单元的分光部件，能在不大幅地增加感光单元的情况下，使光利用率较高，进行比现有技术的颜色再现性高的彩色摄像。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的固体摄像元件中的感光单元200以及分光部件100的配置关系的立体图。
图2(a)是表示本发明的固体摄像元件的单位像素块的一例的俯视图，(b)是AA′线截面图，(c)是BB′线截面图。
图3是表示本发明的实施方式1的摄像装置的概略构成的框图。
图4是表示本发明的实施方式1中的透镜与摄像元件的图。
图5(a)是表示本发明的实施方式1中的摄像元件的像素排列的一例的图，(b)是表示本发明的实施方式1中的摄像元件的像素排列的其它的例子的图。
图6(a)是表示本发明的实施方式1中的摄像元件的基本构造的俯视图，(b)是AA′线截面图，(c)是BB′线截面图。
图7是表示本发明的实施方式中的颜色信息生成处理的顺序的流程图。
图8(a)是表示本发明的实施方式1中的其它的摄像元件的基本构造的俯视图，(b)是AA′线截面图，(c)是BB′线截面图。
图9(a)是表示本发明的实施方式2中的摄像元件的基本构造的俯视图，(b)是CC′线截面图，(c)是DD′线截面图。
图10似乎使用了微透镜和多层膜滤色器(双向色镜)的现有的摄像元件的截面图。
图11是表示使用了多层膜滤色器(双向色镜)和反射的现有的摄像元件的截面图。
具体实施方式
在说明本发明的实施方式前，首先参照图1、2来说明本发明的基本原理。另外，在下面的说明中，有时将在空间上分离波长区域或颜色分量不同的光称作“分光”。
本发明的固体摄像元件在摄像面具备：包括二维排列的多个感光单元(像素)的感光单元阵列；和包括多个分光部件的分光部件阵列。图1是示意性地表示在固体摄像元件10的摄像面形成的感光单元阵列200以及分光部件阵列100的一部分的立体图。分光部件阵列100与感光单元阵列200相对置而配置于光入射的一侧。另外，感光单元2的排列、形状、尺寸等并不限于该图的例子，可以是公知的排列、形状尺寸。另外，分光部件阵列100为了方便而表示为矩形柱，但并非实际具有这样的形状，能取各种构造。
各感光单元2在接受到光后，通过光电变换来输出与接受到的光的强度(入射光量)相应的电信号(下面称作“光电变换信号”或“像素信号”)。在本发明中，各感光单元2接受由于分光部件阵列100而改变了前进方向的多个波长区域(颜色分量)的光。其结果，各感光单元2所接受的光具有与假设不存在分光部件的情况下接受到的光不同的分光分布(每个波长区域的强度分布)。
下面，参照图2来说明摄像元件10的基本构造。
图2(a)是表示感光单元阵列200的基本像素构成(单位块)40的一例的俯视图。感光单元阵列200具有在摄像面上二维地排列有分别包括4个感光单元2a、2b、2c、2d的多个单位块40的构造。在图示的例子中，在1个单位块内2行2列地配置有4个感光单元。
图2(b)是示意性地表示图1(a)的AA′线截面的图，图2(c)是示意性地表示BB′线截面的图。图2(b)、(c)表示在入射到摄像元件10的光透过分光部件阵列100时，由于颜色分量不同而导致前进方向变化，其结果，各感光单元所接受到的光的分光分布彼此不同。在此，将假设为不存在分光部件阵列1的情况下各感光单元接受到光称作该感光单元的“单元入射光”。在被包括在1个单位块中的感光单元2a～2d接近的情况下，可以认为包含在这些感光单元的单元入射光中的光的强度以及分光分布大致相同。将这些感光单元的单元入射光的可见光分量的强度以记号“W”来表示。在本说明书中，将包含在单元入射光中的可见光分量大致分类为第1颜色分量、第2颜色分量、第3颜色分量。若分别用C1、C2、C3来表示第1～第3颜色分量的强度，则成为W＝C1+C2+C3。关于第1～第3颜色分量的组合，典型的是红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的3原色的组合，但只要是将可见光分为3个波长区域，则也可以是其它的颜色分量的组合。
下面，说明本发明中的分光部件100的动作。分光部件阵列100在从第1感光单元2a的单元入射光(强度W)中除去第1颜色分量(强度C1)的光后的光中加上第2颜色分量(强度C2)的光，并将得到的光入射到第1感光单元2a。另外，分光部件阵列100在从第2感光单元2b的单元入射光(强度W)中除去第2颜色分量的光(强度C2)后的光中加上第1颜色分量的光(强度C1)，并将得到的光入射到第2感光单元2b。进而，分光部件阵列100将从第3感光单元2c的单元入射光(强度W)中除去第1以及第2颜色分量的光(强度C1+C2)后的光入射到第3感光单元2c。另外，分光部件阵列100将在第4感光单元2d的单元入射光(强度W)上加上第1以及第2颜色分量的光(强度C1+C2)后的光入射到第4感光单元2d。
通过以上的构成，如图2(b)、(c)所示那样，感光单元2a～2d分别接受表示为W-C1+C2、W+C1-C2、W-C1-C2、W+C1+C2的强度的光。各感光单元输出与这些强度相应的光电变换信号(像素信号)。在此，设感光单元2a～2d所输出的光电变换信号分别为S2a～S2d，设与W对应的信号为Ws，设与强度C1对应的信号为C1s，设与强度C2对应的信号为C2s。于是，S2a～S2d能用下面的式1～4来表示。
(式1)S2a＝Ws-C1s+C2s
(式2)S2b＝Ws+C1s-C2s
(式3)S2c＝Ws-C1s-C2s
(式4)S2d＝Ws+C1s+C2s
若设信号S2a、S2b的差分为D1、信号S2c、S2d的差分为D2，则D1、D2分别用下面的式5、6来表示。
(式5)D1＝S2b-S2a＝2C1s-2C2s
(式6)D2＝S2d-S2c＝2C1s+2C2s
进而，通过D1和D2的加减，分别获得下面的式7、8。
(式7)D1+D2＝4C1s
(式8)D2-D1＝4C2s
即，获得了相当于第1以及第2颜色分量的光的强度的4倍的信号。
另一方面，通过S2a和S2b的相加、S2c和S2d的相加、以及S2a～S2d的相加中的任意的运算，如以下式9～11所示，能获得相当于单元入射光的强度W的2倍或4倍的信号。
(式9)S2a+S2b＝2Ws
(式10)S2c+S2d＝2Ws
(式11)S2a+S2b+S2c+S2d＝4Ws
根据由式9～11中的任意的运算而求取的Ws减去由式7、8而求取的C1s以及C2s，如下面的式12所示，还能求取表示第3颜色分量的光的强度C3的信号C3s。
(式12)Ws-C1s-C2s＝C3s
如以上，通过基于从感光单元2a～2d输出的4个光电变换信号S2a～S2d的信号运算，能求取表示3个颜色分量的强度的信号C1s、C2s、C3s。
根据本发明的摄像元件10，不使用吸收光的一部分的滤色器，能使用分光部件并通过信号运算来获得彩色信息。因此，能防止光的损失，提高摄像灵敏度。进而，如式7、8所示，由于在运算过程中能获得相当于第1以及第2颜色分量的光的强度C1以及C2的4倍的信号，因此，与专利文献5所公开的彩色摄像方式相比，能获得颜色分离性优越的良好的彩色图像。
另外，在图1以及图2(b)、(c)中，分光部件阵列100被描述为覆盖多个感光单元的连续的部件，分光部件阵列4也可以是在空间上分离的多个分光部件的集合体。作为这样的分光部件，能使用例如后述的高折射率透明构件、双向色镜、微棱镜等。本发明中的分光部件阵列100只要能获得上述式1～4所表示的光电变换信号，则可以是任意的构成。例如也可以使用全息摄影元件等来进行分光。
下面，参照图3到图9来说明本发明的实施方式。在下面的说明中，对共通的部件赋予相同的符号。
(实施方式1)
图3是表示本发明的第1实施方式的摄像装置的整体构成的框图。本实施方式的摄像装置是数字式的电子照相机，具备摄像部300、根据从摄像部300送出的信号来生成表示图像的信号(图像信号)的信号处理部400。另外，摄像装置也可以仅生成静止图像，也可以具备生成动态图象的功能。
摄像部300具备：用于将被摄体成像的光学透镜12、光学滤波器11、将通过光学透镜12以及光学滤波器11而成像的光信息经由光电变换而变换为电信号的固体摄像元件10(图像传感器)。摄像部300还具备：信号发生/接收部13，其发生用于驱动摄像元件10的基本信号且接收来自摄像元件10的输出信号并送出到信号处理部400；和元件驱动部14，其根据由信号发生/接收部13发生的基本信号来驱动摄像元件10。光学透镜12是公知的透镜，可以是具有多个透镜的透镜器件。光学滤波器11是将用于降低由于像素排列而产生的波纹图案的水晶低通滤波器与用于除去红外线的红外截止滤波器合体后的滤波器。摄像元件10典型的有CMOS或CCD，通过公知的半导体制造技术而制造。信号发生/接收部13以及元件驱动部14例如由CCD驱动器等的LSI构成。
信号处理部400具备：图像信号生成部15，其对从摄像部300送出的信号进行处理，并生成图像信号；存储器30，其容纳在图像信号的生成过程中所产生的各种数据；和图像信号输出部16，其将生成的图像信号送出到外部。图像信号生成部15能通过公知的数字信号处理器(DSP)等的硬件和执行包括图像信号生成处理的图像处理的软件的组合而适当地实现。存储器30例如通过DRAM等而构成。存储器30记录从摄像部300送出的信号，并且暂时记录由图像信号生成部15所生成的图像数据、和被压缩的图像数据。这些图像数据经由图像信号输出部16而被送出到未图示的记录介质或显示部等。
另外，本实施方式的摄像装置还能具备电子快门、取景器、电源(电池)、闪光灯等公知的构成部件，但这些的说明对于本发明的理解没有特别的需要，因此省略。另外，以上的构成终归只是一例，在本发明中，也可以在除了摄像元件10以及图像信号生成部15的构成部件中适当组合公知的部件来使用。
下面，说明本实施方式中的固体摄像元件10。
图4是示意性地表示在曝光中透过透镜12的光入射到摄像元件10的样子的图。在图4中，为了简便，省略了透镜12以及摄像元件10以外的构成部件的记载。透镜12一般能由在光轴方向上排列的多个透镜构成，为了简便而描绘成单一的透镜。在摄像元件10的摄像面10a配置有感光单元阵列，该感光单元阵列包括二维排列的多个感光单元(像素)。各感光单元典型的为光电二极管，通过光电变换而输出与入射光量相应的光电变换信号(像素信号)。透过透镜12以及光学滤波器11的光(可见光)入射到摄像面10a。一般入射到摄像面10a的光的强度以及每个波长区域的入射光量的分布(分光分布)由于入射位置不同而不同。
图5(a)、(b)是表示本实施方式中的像素排列的例子的俯视图。感光单元阵列200例如如图5(a)所示，具有在摄像面10a上排列为正方格子状的多个感光单元。感光单元阵列200由多个单位块40构成，各单位块40包括4个感光单元2a、2b、2c、2d。另外，感光单元的排列也可以不是这样的正方格子状的排列。而是例如图4(b)所示的斜移型的排列，也可以是其它的排列。如图5(a)、(b)所示，包括在各单位块中的4个感光单元2a～2d优选彼此接近。即使它们远离，也能通过适当地构成后述的分光部件阵列来获得颜色信息。另外，各单位块中也可以包括5个以上的感光单元。
与感光单元阵列200相对置地，在光入射的一侧配置有包括多个分光部件的分光部件阵列。在本实施方式中，与包括在各单位块中的4个感光单元中的3个感光单元相对置地分别设有3个分光部件。
下面，说明本实施方式中的分光部件。
本实施方式中的分光部件是利用折射率不同的2种的透光性构件的边界所产生的光的衍射，使入射光按照波长区域不同而朝向不同的方向的光学元件。这种类型的分光部件具有：由折射率相对较高的材料形成的高折射率透明构件(核心部)、和由折射率相对较低的材料形成的与核心部的各个侧面接触的低折射率透明构件(覆层部)。由于通过核心部与覆层部之间的折射率差而在透过两者的光之间产生相位差，引起衍射。由于该相位差因光的波长的不同而不同，因此，能与波长区域(颜色分量)相应地将光在空间上分离。例如，能使第1颜色分量的光的各一半地朝向第1方向以及第2方向，使第1颜色分量以外的光朝向第3方向。另外，还能使不同波长区域(颜色分量)的光分别朝向3个方向。由于能通过核心部与覆层部的折射率差来进行分光，因此在本说明书中，有时将高折射率透明构件称作“分光部件”。例如在特许第4264465号公报中公开了这样的衍射型的分光部件的详细。
具有以上这样的分光部件的分光部件阵列能通过公知的半导体制造技术，通过执行薄膜的沉积以及图案形成而制造获得。能通过适当地设计分光部件的材质(折射率)、形状、尺寸、排列图案等，来分离、合并期望的波长区域的光并使其入射到各个感光单元。其结果，能根据从各感光单元所输出的光电变换信号的组，来算出与需要的颜色分量对应的信号。
下面，参照图6来说明本实施方式中的摄像元件10的基本构造以及各分光部件的动作。
图6(a)是表示摄像元件10的基本构造的俯视图。在各单位块中，与每个3个感光单元2a、2b、2c对置地分别配置有分光部件1a、1b、1c。在感光单元2d上未配置有分光部件。具有这样的基本构造的多个图案反复形成在摄像面10a上。
图6(b)是表示图6(a)的AA′线截面的图，图6(c)是表示BB′线截面的图。如图所示，摄像元件10具备：由硅等材料构成的半导体基板7、配置于半导体基板7的内部的感光单元2a～2d、由形成于半导体基板7的表面侧(光入射的一侧)的布线层5以及低折射率透明构件构成的透明层6a、和由配置于透明层6a的内部的高折射率透明构件构成的分光部件1a、1b、1c。另外，与透明层6a相隔，对应于各个感光单元而配置有用于有效率地进行对各感光单元的聚光的微透镜4a。图6(a)～(c)中所示的构造能通过公知的半导体制造技术而制作。另外，即使不配置微透镜4a也能获得本实施方式的效果。图6(a)～(c)所示的摄像元件10具有光从布线层5侧入射到各感光单元的表面照射型的构造。但是，本实施方式的摄像元件10并不限于这样的构造，也可以具有从布线层5的相反侧接受光的背面照射型的构造。
如图6(b)所示，分光部件1a、1b在光透过的方向上具有长的长方形的截面，通过自身与透明层6a之间的折射率而进行分光。分光部件1a使红色(R)光以及绿色(G)光入射到相对置的感光单元2a，使蓝色(B)光的各一半入射到感光单元2b以及包含在相邻的单位块中的感光单元(未图示)。另一方面，分光部件1b使绿色(G)光以及蓝色(B)光入射到相对置的感光单元2b，使红色(R)光的各一半入射到感光单元2a以及包含在相邻的单位块中的感光单元(未图示)。在本实施方式中，按照分光部件1a、1b具有上述分光特性的方式来设计分光部件1a、1b的长度以及厚度。
通过使用这样的分光部件1a、1b，感光单元2a从分光部件1a接受R光以及G光，从分光部件1b以及包含在相邻的单位块中的分光部件接受R光的各一半。另外，感光单元2b从分光部件1b接受G光以及B光，从分光部件1a以及包含在相邻的单位块中的分光部件(未图示)接受B光的各一半。
另外，如图6(c)所示，分光部件1c在光出射的一侧的前端具有级差，通过自身与透明层6a之间的折射率差而将入射光分为0次、1次、-1次等的衍射光。由于这些衍射光的衍射角按照波长不同而不同，因此能按照颜色分量而使光朝向3个方向。具体地，分光部件1c使G光入射到相对置的感光单元2c，使B光入射到感光单元2d，使R光入射到包含在相邻的单位块中的感光单元(未图示)。另外，上述的B光以及R光也可以彼此替换。即，也可以分光部件1c使R光入射到感光单元2d，使B光入射到包含在相邻的单位块中的感光单元。
通过使用这样的分光部件1c，感光单元2c从相对置的分光部件1c接受G光。另一方面，由于在感光单元2d上未配置分光部件，因此，感光单元2d接受直接入射的光(W＝R+G+B)，并且还接受从分光部件1c以及包含在相邻的其它的单位块中的分光部件(未图示)入射的R光以及B光。
作为基于上述分光部件1a～1c的分光结果，感光单元2a～2d分别输出下面的式13～16所表示的光电变换信号S2a～S2d。在此，分别用Rs、Gs、Bs来表示相当于红色光、绿色光、蓝色光的强度的信号。
(式13)S2a＝Ws-Bs+Rs＝2Rs+Gs
(式14)S2b＝Ws-Rs+Bs＝Gs+2Bs
(式15)S2c＝Ws-Rs-Bs＝Gs
(式16)S2d＝Ws+Rs+Bs＝2Rs+Gs+2Bs
式13～16分别相当于在式1～4中，将C1s置换为Bs，将C2s置换为Rs。即，在本实施方式中，第1颜色分量为B光，第2颜色分量为R光。另外，第3颜色分量相当于G光。
图像信号生成部15(图3)通过使用了图13～16所示的光电变换信号的运算来生成颜色信息。下面，参照图7来说明由图像信号生成部15进行的颜色信息生成处理。图7是表示本实施方式中的颜色信息生成处理的顺序的流程图。
图像信号生成部15首先在步骤S10中取得光电变换信号S2a～S2d。接下来，在步骤S12中，通过(S2a-S2b)的运算来生成2(Rs-Bs)。接下来，在步骤S14中，通过生成的2个信号2(Rs-Bs)以及2(Rs+Bs)的相加相减，分别生成红色信号4Rs以及蓝色信号4Bs。进而，在步骤S16，通过合计图像信号S2a～S2d而得到表示单元入射光的强度的信号4(Rs+Gs+Bs)。最后，在步骤S18中，通过从该合计信号中减去已经获得的红色信号4Rs以及蓝色信号4Bs，获得绿色信号4Gs。
图像信号生成部15通过对感光单元阵列2的每个单位块执行以上的信号运算，生成表示R、G、B的各颜色分量的图像的信号(称作“彩色图像信号”)。并将生成的彩色图像信号通过图像信号输出部16而输出到未图示的记录介质或显示部。
如此，根据本实施方式的摄像装置，通过使用了光电变换信号S2a～S2d的加减运算处理来获得彩色图像信号。根据本实施方式中的摄像元件10，由于不使用吸收光的光学元件，因此与使用了滤色器等的现有技术比较，能大幅降低光的损失。另外，由于通过使用了4个光电变换信号的运算来获得3个颜色信号，因此，相对于像素数而获得的颜色信息的量比现有的摄像元件的情况要多。即，比起现有技术的情况下，能以更高的效率算出颜色信息。
如以上，在本实施方式的摄像元件10中，与感光单元阵列相对置地配置以2行2列为基本构成的分光部件阵列。在第1行第1列配置将光分为蓝色光与蓝色光以外的分光部件1a。在第1行第2列配置将光分为红色光与红色光以外的分光部件1b。在第2行第1列配置将光分为绿色光和绿色光以外的分光部件1c。在第2行第2列不配置分光部件。由于这样的分光部件的排列图案反复形成于摄像面上，因此，即使感光单元阵列200中的单位块40的选择方式每一列都发生变化，获得的4个光电变换信号也总会是式13～16所表示的4个信号的组合。即，通过将运算对象的像素块的每一行以及每一列错位来进行上述的信号运算，能获得大致像素数份的RGB的各颜色分量的信息。这意味着能将摄像装置的分辨率提高到像素数的程度为止。因此，本实施方式的摄像装置除了比现有的摄像装置有更高的灵敏度以外，还能生成高分辨率的彩色图像。
另外，图像信号生成部15并不一定生成全部3个颜色分量的图像信号。也可以根据用途而仅生成1种颜色或2种颜色的图像信号。另外，也可以根据需要而进行信号的放大、合成、补正。
另外，虽然各分光部件严格具有上述的分光性能是理想的，但这些分光性能也可以多少有点偏离。即，从各感光单元实际输出的光电变换信号也可以与式13～16所示的光电变换信号多少有点偏离。即使是各分光部件的分光性能与理想的性能多少有点偏差的情况下，也能通过按照偏离的程度来补正信号进而获得良好的颜色信息。
进而，还能由其它的设备来执行本实施方式中的图像信号生成部15所进行的信号运算，而不是摄像装置自身。例如，即使通过接受了从摄像元件10所输出的光电变换信号的输入的外部的设备中执行用于规定本实施方式中的信号运算处理的程序，也能生成颜色信息。
另外，摄像装置10的基本构造并不限于图6所示的构成。例如，即使将分光部件1a与分光部件1b彼此替换、或者分光部件1c不是与感光单元2c而是与感光单元2d相对置而配置，本实施方式的效果也不会发生变化。另外，也可以将图1(a)所示的第1行的配置与第2行的配置替换，分光部件1a、1b按照在列方向进行排列的方式配置，而不是在行方向上，即使如此也不会改变其有效性。
进而，各分光部件中的分光的方式也并不限于上述的例子。例如，也可以将上述说明中的R光与B光彼此替换，也可以将R光与G光彼此替换。若将上述替换普遍化，则本实施方式中的第1分光部件1a使第1颜色分量的光(C1)的各一半入射到感光单元2b和相邻的单位块中的1个感光单元，使第1颜色分量的光以外(W-C1)入射到感光单元2a。第2分光部件1b、1f使第2颜色分量的光(C2)的各一半入射到感光单元2b和相邻的其它的单位块中的1个感光单元，使第2颜色分量的光以外(W-C2)入射到感光单元2b。第3分光部件1c使第1颜色分量的光(C1)以及第2颜色分量的光(C2)的一者入射到第4感光单元4d，使另一者入射到相邻的单位块中的1个感光单元，使第1以及第2颜色分量以外的光(W-C1-C2)入射到感光单元2c。通过以上的构成，从各感光单元输出的光电变换信号S2a～S2d分别用式1～4表示。不管第1颜色分量、第2颜色分量、第3颜色分量的组合是R、G、B的怎么样的组合，都能通过上述的信号运算得到相同的效果。
在以上的说明中，作为分光部件，使用利用2个构件的折射率差来进行分光的光学元件，但本发明中的分光部件只要能将期望的颜色分量的光入射到各感光单元，则能是任意的部件。例如，作为分光部件也可以使用微棱镜或双向色镜。另外，也可以不同的种类的分光部件来使用。
作为一例，在图8中示出部分地利用基于双向色镜的光的透过和反射的摄像元件的构成例。图8(a)是表示该例中的基本像素构成的俯视图。图8(b)是表示图8(a)中的AA′线截面的图，图8(c)是表示图8(a)的BB′线截面的图。在该构成例中，取代图6所示分光部件1a、1b，分别配置包括双向色镜的分光部件1e、1f。分光部件1c具有与如图6所示的分光部件1c相同的特性。另外，图8所示的摄像元件10具有从布线层5的相反侧入射光的背面照射型的构造，但这并不特别重要，也可以具有表面照射型的构造。
如图8(b)、(c)所示，摄像元件10具备：由硅等的材料构成的半导体基板7、配置在半导体基板7中的感光单元2a～2d、形成于半导体基板7的背面侧(光入射的一侧)的透明层6b、配置于透明层6b的内部的分光部件1e、1f、以及分光部件1c。在半导体基板7的表面侧(光入射一侧的相反侧)形成有布线层5。另外，在表面侧配置有支承半导体基板和布线层5等的固定基板9。固定基板9隔着透明层6b与半导体基板7接合。透明层6b由折射率比空气高、比分光部件1c低的透光性构件形成。
分光部件1e包括将2个反射B光、透过B光以外的双向色镜接合起来的结构。分光部件1f包括将2个反射R光、透过R光以外的双向色镜接合起来的结构。包括在各分光部件中的2个双向色镜相对于摄像面的法线对称地倾斜配置。这些双向色镜的倾斜角度按照其反射光在与摄像元件10的外部的空气层的界面全反射、并入射到与相对置像素相邻的2个像素的方式来进行设定。
光入射到分光部件1e后，B光被反射，R光以及G光透过。反射的B光的一半在透明层6b与空气的界面全反射，入射到感光单元2b。被反射的B光的剩下的一半在透明层6b与空气的界面全反射，入射到包含在相邻的单位块中的感光单元。透过分光部件1e的R光以及G光入射到感光单元2a。
光入射到分光部件1f后，R光被反射，G光以及B光透过。被反射的R光的一半在透明层6b与空气的界面全反射，入射到感光单元2a。被反射的R光的剩下的一半在透明层6b与空气的界面全反射，入射到包含在相邻的其它的单位块中的感光单元。透过分光部件1f的G光以及B光入射到感光单元2a。
如图6所示的构成相同，分光部件1c使G光入射到感光单元2c，使B光入射到感光单元2d，使R光入射到包含在相邻的单位块中的感光单元。另外，分光部件1c的尺寸以及形状考虑在透明部6b与半导体基板7的界面的折射来设计。
通过这样的构成，各感光单元2a～2d接受与采用了与图6所示的构成的情况完全相同的光。因此，从各感光单元2a～2d输出的光电变换信号也与图6的构成中的光电变换信号无变化，能直接应用上述的信号运算。如此，即使采用图8所示的构成，也能获得与采用了图6所示构成的情况相同的效果。
(实施方式2)
接下来，参照图9来说明本发明的第2实施方式。本实施方式的摄像装置与实施方式1的摄像装置比较，仅摄像元件10的构造不同，其它的构成部件全都相同。下面以与实施方式1的摄像装置的不同点为中心来进行说明，省略重复的点的说明。
本实施方式中的摄像元件10具备将光分离为原色与补色的双向色镜，而不是利用折射的分光部件。另外，本实施方式中的各分光部件不使光入射到相邻的单位块的感光单元，仅使光入射到各单位块内的感光单元。下面，说明本实施方式中的摄像元件10的基本构造。
图9是表示本实施方式中的摄像元件10的基本构造的图。本实施方式中的摄像元件10是背面照射型的摄像元件。另外，在本实施方式中，摄像元件10的类型是背面照射型还是表面照射型也并不重要，摄像元件10也可以是表面照射型。图9(a)是摄像元件10的受光面侧的俯视图。本实施方式中的摄像元件10的感光单元的排列与实施方式1中的排列相同，1个单位块具有4个感光单元2a～2d。双向色镜3a、3b、3c分别相对于摄像面倾斜而与感光单元2a、2b、2c相对置地配置。在此，双向色镜的倾斜角度按照其反射光在与摄像元件10外的空气层的界面全反射、并入射到相对置像素的相邻像素的方式来进行设定。
图9(b)是表示图9(a)中的CC′线截面的图，图9(c)是表示图9(a)中的DD′线截面的图。如图所示，摄像元件10具备：由硅等的材料构成的半导体基板7、配置在半导体基板7内的感光单元2a～2c、形成于半导体基板7的背面侧(光入射的一侧)的透明层6b、和配置于透明层6b的内部的双向色镜3a、3b、3c。半导体基板7的表面侧(光入射一侧的相反侧)形成有布线层5。另外，在表面侧配置有支承半导体基板和布线层5等的固定基板9。固定基板9隔着透明层6b与半导体基板7接合。
如图9(b)所示，双向色镜3a具有透过R光和G光、反射B光的特性。另外，双向色镜3b具有透过G光和B光、反射R光的特性。其结果，透过双向色镜3a的R光和G光入射到感光单元2a。在双向色镜3a被反射的B光在透明层6b与空气的界面全反射，并入射到感光单元2b。透过双向色镜3b的G光以及B光入射到感光单元2b。在双向色镜3b被反射的R光在透明层6b与空气的界面全反射，入射到感光单元2a。
如图9(c)所示，双向色镜3c具有透过G光、反射R光和B光的特性。其结果，透过双向色镜的G光入射到感光单元2c。在双向色镜3c被反射的R光以及B光在透明层6b与空气的界面全反射，入射到感光单元2d。在感光单元2d还不隔着任何双向色镜而入射直接进行入射的光(W＝R+G+B)。
通过使用这样的双向色镜3a～3c，各感光单元2a～2d接受与采用了实施方式1的构成的情况完全相同的颜色分量的光。即，感光单元2a接受透过双向色镜3a的R光以及G光、在双向色镜3b反射的R光。感光单元2b接受透过双向色镜3b的G光以及B光、在双向色镜3a反射的B光。感光单元2c接受透过双向色镜3c的G光。感光单元2d接受在双向色镜3c反射的R光以及B光、和直接入射的R光、G光以及B光。其结果，从各感光单元2a～2d输出的光电变换信号S2a～S2d与采用实施方式1的构成的情况相同，都能分别用式13～16来表示。因此，能通过与实施方式1中的处理完全相同的处理来获得颜色信息。
如以上，根据本实施方式的摄像装置，与实施方式1的摄像装置相同，通过使用了光电变换信号S2a～S2d的信号运算处理，能获得彩色图像信号。通过本实施方式中的摄像元件10，由于不使用吸收光的光学元件，因此与使用了滤色器等的现有技术相比，能大幅降低光的损失。另外，由于通过使用了4个光电变换信号的运算来获得3个颜色信号，因此，相对于像素数而获得的颜色信息的量比现有的摄像元件的情况要多。即，比起现有技术的情况下，能以更高的效率算出颜色信息。
如以上，在本实施方式的摄像元件10中，在第1行第1列配置将光分为蓝色光和蓝色光以外的双向色镜3a。在第1行第2列配置将光分为红色光和红色光以外的双向色镜3b。在第2行第1列配置将光分为绿色光和绿色光以外的双向色镜3c。不在第2行第2列配置分光部件。由于这样的分光部件的排列图案反复形成于摄像面上，因此，即使感光单元阵列200中的单位块的选择方式每一行或每一列都发生变化，获得的4个光电变换信号也总会是式13～16所表示的4个信号的组合。即，通过将运算对象的像素块的每一行以及每一列错位来进行上述的信号运算，能获得大致像素数份的RGB的各颜色分量的信息。因此，本实施方式的摄像装置除了比现有的摄像装置有更高的灵敏度以外，还能生成高分辨率的彩色图像。
另外，摄像元件10的基本构造并不限于图9所示的构成。例如即使将双向色镜3a与双向色镜3b彼此替换，或双向色镜3c不是与感光单元2c而是与感光单元2d相对置地配置，本实施方式的效果也不会发生变化。另外，也可以将图9(a)所示的第1行的配置与第2行的配置彼此替换，也可以是双向色镜3a、3b按照在列方向上排列的方式配置，而不是行方向，这些都不会改变其有效性。
在本实施方式中，作为分光部件使用双向色镜，但本发明中的分光部件只要是能将光分离为原色光以及补色光的部件则可以是任何部件。例如，作为分光部件也可以使用微棱镜、在实施方式1所使用的利用衍射的光学元件。另外，还能组合不同种类的分光部件来使用。
产业上的利用可能性
本发明的固体摄像元件以及摄像装置在使用固体摄像元件的全部的照相机中是有效的。例如，能在数字静态照相机或数字摄像机等民生用照相机、产业用的固体监视照相机等中利用。
符号说明
1a、1b、1c、1d、1e、1f  分光部件
2、2a、2b、2c、2d  摄像元件的感光单元
3a、3b、3c、3d  分光部件(双向色镜)
4a、4b  微透镜
5  摄像元件的布线层
6a、6b  透明层
7   硅基板
9   固定基板
10  摄像元件
11  光学滤波器
12  光学透镜
13  信号发生/接收部
14  元件驱动部
15  图像信号生成部
16  图像信号输出部
17  反射红色(R)以外的多层膜滤色器(双向色镜)
18  仅反射绿色(G)的多层膜滤色器(双向色镜)
19  仅反射蓝色(B)的多层膜滤色器(双向色镜)
20  遮光部
21  透光性的树脂
22  G光透过的多层滤色器(双向色镜)
23  R光透过的多层膜滤色器(双向色镜)
24  G光透过的有机色素滤色器
25  R光透过的有机色素滤色器
26  微透镜
27  金属层
30  存储器
40  感光单元的单位块
100 分光部件阵列
200 感光单元阵列
300 摄像部
400 信号处理部

Claims (13)

1.一种固体摄像元件，具备：
感光单元阵列，其将多个分别包括第1感光单元、第2感光单元、第3感光单元、以及第4感光单元的单位块进行二维排列；和
分光部件阵列，其与所述感光单元阵列相对置地配置，包括多个分光部件，
在将假设为不存在所述分光部件阵列的情况下的各感光单元所接受到的光设为各感光单元的单元入射光时，
所述分光部件阵列，
使在从所述第1感光单元的单元入射光中除去第1颜色分量的光后的光中加入第2颜色分量的光而得到的光入射到所述第1感光单元，
使在从所述第2感光单元的单元入射光中除去所述第2颜色分量的光后的光中加入所述第1颜色分量的光而得到的光入射到所述第2感光单元，
使从所述第3感光单元的单元入射光中除去所述第1颜色分量以及所述第2颜色分量的光后的光入射到所述第3感光单元，
使在所述第4感光单元的单元入射光中加入所述第1颜色分量以及所述第2颜色分量的光后的光入射到所述第4感光单元。
2.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其中，
所述分光部件阵列在各单位块中包括：与所述第1感光单元相对置地配置的第1分光部件、与所述第2感光单元相对置地配置的第2分光部件、以及与所述第3感光单元相对置地配置的第3分光部件，
所述第1分光部件使所述第1颜色分量的光的至少一部分入射到所述第2感光单元，使所述第1颜色分量以外的光入射到所述第1感光单元，
所述第2分光部件使所述第2颜色分量的光的至少一部分入射到所述第1感光单元，使所述第2颜色分量以外的光入射到所述第2感光单元，
所述第3分光部件使所述第1颜色分量以及所述第2颜色分量的光的至少一部分入射到所述第4感光单元，使所述第1颜色分量以及所述第2颜色分量以外的光入射到所述第3感光单元。
3.根据权利要求2所述的固体摄像元件，其中，
所述第1分光部件使所述第1颜色分量的光的一半入射到所述第2感光单元，使所述第1颜色分量的光的剩下的一半入射到包含在相邻的第1相邻单位块中的1个感光单元，
所述第2分光部件使所述第2颜色分量的光的一半入射到所述第1感光单元，使所述第2颜色分量的光的剩下的一半入射到包含在相邻的第2相邻单位块中的1个感光单元，
所述第3分光部件使所述第1颜色分量以及所述第2颜色分量的光的一者入射到所述第4感光单元，使所述第1颜色分量以及所述第2颜色分量的光的另一者入射到包含在所述第1相邻单位块或所述第2相邻单位块中的1个感光单元。
4.根据权利要求2所述的固体摄像元件，其中，
所述第1分光部件使所述第1颜色分量的光大致全部入射到所述第2感光单元，
所述第2分光部件使所述第2颜色分量的光大致全部入射到所述第1感光单元，
所述第3分光部件使所述第1颜色分量以及所述第2颜色分量的光大致全部入射到所述第4感光单元。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的固体摄像元件，其特征在于，
所述第1颜色分量是红色以及蓝色中的一者的颜色分量，所述第2颜色分量是红色以及蓝色中的另一者的颜色分量。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的固体摄像元件，其特征在于，
所述第1分光部件、所述第2分光部件、以及所述第3分光部件都具有透光性构件，利用所述透光性构件与比所述透光性构件折射率要低的其它的透光性构件之间的折射率的差来进行分光。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的固体摄像元件，其特征在于，
所述第1分光部件、所述第2分光部件、以及所述第3分光部件都包括双向色镜，通过所述双向色镜来进行分光。
8.一种摄像装置，具备：
权利要求1～7中任一项所述的固体摄像元件；
在所述固体摄像元件形成像的光学系统；以及
信号处理部，其对从所述固体摄像元件输出的信号进行处理，并且通过运算来生成颜色信息，该运算利用了从所述第1感光单元输出的第1光电变换信号、从所述第2感光单元输出的第2光电变换信号以及从所述第3感光单元输出的第3光电变换信号、从所述第4感光单元输出的第4光电变换信号。
9.根据权利要求8所述的摄像装置，其中，
所述信号处理部通过包括第1差信号和第2差信号的加减运算的运算来生成分别表示所述第1颜色分量以及所述第2颜色分量的光的强度的第1颜色信号以及第2颜色信号，所述第1差信号表示所述第1光电变换信号与所述第2光电变换信号的差分，所述第2差信号表示所述第3光电变换信号与所述第4光电变换信号的差分。
10.根据权利要求9所述的摄像装置，其中，
所述信号处理部，通过包括所述第1光电变换信号以及所述第2光电变换信号的加法运算、所述第3光电变换信号以及所述第4光电变换信号的加法运算、以及所述第1光电变换信号到所述第4光电变换信号的加法运算的任一者的运算，生成表示1个感光单元的单元入射光的强度的信号，使用表示所述单元入射光的强度的信号、所述第1颜色信号、以及所述第2颜色信号来生成表示第3颜色分量的强度的第3颜色信号。
11.一种对从权利要求1～7中任一项的固体摄像元件所输出的信号进行处理的方法，包括：
步骤A，取得从所述第1感光单元输出的第1光电变换信号、从所述第2感光单元输出的第2光电变换信号、从所述第3感光单元输出的第3光电变换信号、以及从所述第4感光单元输出的第4光电变换信号；和
步骤B，使用所述第1光电变换信号到所述第4光电变换信号来生成颜色信息。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，
所述步骤B包括：
生成表示所述第1光电变换信号与所述第2光电变换信号的差分的第1差分信号的步骤；
生成表示所述第3光电变换信号与所述第4光电变换信号的差分的第2差分信号的步骤；和
通过包括所述第1差分信号与所述第2差分信号的加减运算的运算，来生成分别表示包含在1个单元入射光中的所述第1颜色分量以及所述第2颜色分量的强度的第1颜色信号以及第2颜色信号的步骤。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，
所述步骤B还包括：
通过包括所述第1光电变换信号以及所述第2光电变换信号的加法运算、所述第3光电变换信号以及所述第4光电变换信号的加法运算、以及所述第1光电变换信号到所述第4光电变换信号的加法运算的的任一者的运算，来生成表示所述单元入射光的强度的信号的步骤；和
使用表示所述单元入射光的强度的信号、所述第1颜色信号、以及所述第2颜色信号，来生成第3颜色信号，该第3颜色信号表示包含在所述单元入射光中的所述第1颜色分量以及所述第2颜色分量以外的颜色分量的强度的步骤。
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