JP2007281785A - 撮像素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像素子5は、撮像部10と処理部20とを備える。撮像部10は、入射光を第1の光として透過する透明フィルタ14Wと、入射光のうち黄色光より長波長の光を第2の光として透過するための黄フィルタ14Yと、入射光のうち赤色光より長波長の光を第3の光として透過するための赤フィルタ14Rと、入射光を第4の光として、透明フィルタ14Wより低い透過率で透過する灰フィルタ14Hとを備える。処理部20は、第1の光の強度値IWが、当該受光素子12が計測できる飽和強度値IWsより大きいか否かを検知する飽和検知部21と、第1の光の強度値IWが飽和強度値IWsより大きいと検知された場合、第4の光の強度値IHに基づいて、第1〜第3の光の強度値を補正する補正部23とを備える。
【選択図】 図1
Description
IY=(IYs/IWs)×(IWs+ΔIH) ・・・・・・(2)
IR=(IRs/IWs)×(IWs+ΔIH) ・・・・・・(3)
但し、IW:補正後の第1の光の強度値、IY:補正後の第2の光の強度値、IR:補正後の第3の光の強度値、IWs:予め設定した飽和強度値、IYs:第1の光の強度値が飽和強度値に達したときの第2の光の強度値、IRs:第1の光の強度値が飽和強度値に達したときの第3の光の強度値、ΔIH:第1の光の強度値が飽和強度値に達したときの入射光量から増加した分の入射光量に対する第4の光の強度値の増加した分の値である。
本発明において、「透過率」は、屈折率1.5前後の透明ガラスの透過率を100%として求めている。
従って、本発明は以上のような手段を講じたことにより、以下の作用を有する。
(1−1.構成)
図1は本発明の第1の実施形態に係る撮像素子5の構成を示す模式図であり、図2は撮像素子5の撮像部10を入射光側から見たときのフィルタ14の配列状態の概念を示す図である。また、図3および図4はそれぞれ図1における撮像部10のI−I’断面図およびII−II’断面図である。なお、本実施形態において、対象を総括的に説明する場合、単に数字を表記し、個別的に説明する場合、数字に添え字W・Y・R・Hを付して表記する。例えば、フィルタを総括的に説明する場合、フィルタ14と表記し、個別的に説明する場合、透明フィルタ14W・黄フィルタ14Y・赤フィルタ14R・灰フィルタ14Hと表記する。また、以下の各実施形態も同様に表記する。
黄補正部22Y(第2の補正手段)は、黄受光素子12Yと灰受光素子12Hとから第2および第4の光の強度値を受け取り、第2の光の強度値IYを、青演算部22Bおよび緑演算部22Gに送出する。ここで、飽和検知部21から補正制御信号が送出されている場合、黄補正部22Yは、下式(2)に基づいて、第2の光の強度値IYを補正する。なお、第1の光の強度値IWが飽和強度値IWsに達したときの第2の光の強度値をIYsと表記する。
赤補正部22R(第3の補正手段)は、赤受光素子12Rと灰受光素子12Hとから第3および第4の光の強度値を受け取り、第3の光の強度値IRを赤演算部22Rに送出する。ここで、飽和検知部21から補正制御信号が送出されている場合、赤補正部22Rは、下式(3)に基づいて、第3の光の強度値IRを補正する。なお、第1の光の強度値IWが飽和強度値IWsに達したときの第3の光の強度値をIRsと表記する。
なお、上式(2)・(3)において、(IWs+ΔIH)に各々、(IYs/IWs)および(IRs/IWs)を係数として掛ける理由は、以下の通りである。すなわち、対象物を照らす光源もしくは光を発する光源の光波長分布が一定で単に光源の強度だけが強くなったときは、対象物に反射して撮像素子に入射する光もしくは光源から撮像素子に入射する光も波長成分が一定で入射光強度が強くなるだけである。換言すれば、対象物の色目が一定で明るさだけが変わるということになる。ここで、白色は、R(赤)・G(緑)・B(青)の3波長分の光成分を含む。黄色は、R(赤)・G(緑)の2波長分の光成分を含む。赤は、R(赤)の1波長分の光成分を含む。それゆえ、光の強度が強くなっても、白色に占める黄色・赤色の各々の比率は変わらないことになる。
次に、本実施形態に係る撮像素子5の動作について図9のフローチャートを用いて説明する。
IG=IY−IR ・・・・・・(5)
IR’=IR ・・・・・・(6)
このようにして求められた各画素における光の3原色の強度値が、見かけ上の青色光・緑色光・赤色光の強度値として、出力部24に送出される。
以上説明したように、本実施形態に係る撮像素子5は、撮像部10と処理部20とを備え、従来制限のあった撮像素子5のダイナミックレンジを大幅に広げることができる。
なお、本実施形態に係る撮像素子5の入射光側の前面に赤外カットフィルタを具備すると、さらに色の再現性を向上することができる。
本発明の第2の実施形態は、撮像部10の基板11上に迷光を防止するための遮光膜を形成したものである。
本発明の第3の実施形態では、第2の実施形態に係る撮像部10の製造方法について、図14および図15の工程図を用いて説明する。
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、以下の補正方法を用いてもよい。すなわち、白受光素子12Wが飽和した以降の入射光量において、(IWs+ΔIH)/IWsを(係数)として求め、黄補正部でIYs×(係数)、赤補正部でIRs×(係数)として赤・黄の補正を行なっても良い。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に構成要素を適宜組み合わせてもよい。
11S・・・外周領域、12・・・受光素子、12W・・・白受光素子、12Y・・・黄受光素子、
12R・・・赤受光素子、12H・・・灰受光素子、13・・・平坦化層、
14・・・フィルタ、14W・・・透明フィルタ、14Y・・・黄フィルタ、
14R・・・赤フィルタ、14H・・・灰フィルタ、15・・・マイクロレンズ、
20・・・処理部、21・・・飽和検知部、22・・・補正部、22W・・・白補正部、
22Y・・・黄補正部、22R・・・赤補正部、23・・・演算部、23B・・・青演算部、
23G・・・緑演算部、23R・・・赤演算部、24・・・出力部、
30・・・Alパッド、31・・・遮光層、32・・・透明樹脂層、
IW・・・第1の光の強度値、IY・・・第2の光の強度値、IR・・・第3の光の強度値、
IH・・・第4の光の強度値、IWs・・・飽和強度値、
ΔIH・・・第4の光の強度値の増加した分の強度値。
Claims (11)
- 基板と、
前記基板上に形成され、入射される入射光を受光して電気信号に変換する複数の受光素子と、
前記各受光素子上に個別に形成され、前記入射光のうちの特定の色成分の光を抽出するために用いられる第1乃至第4のフィルタと
を備えた撮像素子であって、
前記第1のフィルタは、前記入射光を第1の光として透過する透明フィルタであり、
前記第2のフィルタは、前記入射光のうち緑色領域から長波長側の光を第2の光として透過するための黄フィルタであり、
前記第3のフィルタは、前記入射光のうち赤色領域から長波長側の光を第3の光として透過するための赤フィルタであり、
前記第4のフィルタは、前記透明フィルタより低い透過率で、前記入射光を第4の光として透過する灰フィルタである
ことを特徴とする撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子において、
前記第1の光の強度値と前記第2の光の強度値とに基づいて、青色光の強度値を求める青演算手段と、
前記第2の光の強度値と前記第3の光の強度値とに基づいて、緑色光の強度値を求める緑演算手段と
を備えたことを特徴とする撮像素子。 - 請求項1または請求項2に記載の撮像素子において、
前記第1の光の強度値が、予め設定した飽和強度値より大きいか否かを検知する検知手段と、
前記検知手段により、前記第1の光の強度値が前記飽和強度値より大きいと検知された場合、前記第4の光の強度値に基づいて、前記第1の光の強度値と前記第2の光の強度値と前記第3の光の強度値とを補正する補正手段と
を備えたことを特徴とする撮像素子。 - 請求項3に記載の撮像素子において、
前記補正手段は、前記第1の光の強度値が前記飽和強度値より大きい場合、
前記第1の光の強度値を下式(1)に基づいて補正する第1の補正手段と、
前記第2の光の強度値を下式(2)に基づいて補正する第2の補正手段と、
前記第3の光の強度値を下式(3)に基づいて補正する第3の補正手段と
を備えたことを特徴とする撮像素子。
IW=(IWs+ΔIH) ・・・・・・(1)
IY=(IYs/IWs)×(IWs+ΔIH) ・・・・・・(2)
IR=(IRs/IWs)×(IWs+ΔIH) ・・・・・・(3)
但し、IW:補正後の第1の光の強度値、IY:補正後の第2の光の強度値、IR:補正後の第3の光の強度値、IWs:予め設定した飽和強度値、IYs:第1の光の強度値が飽和強度値に達したときの第2の光の強度値、IRs:第1の光の強度値が飽和強度値に達したときの第3の光の強度値、ΔIH:第1の光の強度値が飽和強度値に達したときの入射光量から増加した分の入射光量に対する第4の光の強度値の増加した分の値。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の撮像素子において、
前記灰フィルタの透過率は、400nm〜640nmの波長域において、前記透明フィルタの透過率の1/100〜1/5倍の範囲内にあり、かつ、前記透明フィルタの透過率に対し略一定比率の値を示す
ことを特徴とする撮像素子。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の撮像素子において、
前記受光素子に対し前記入射光を集光するためのマイクロレンズが前記各フィルタ上に形成された
ことを特徴とする撮像素子。 - 請求項6に記載に撮像素子において、
前記マイクロレンズの表面が粗化された
ことを特徴とする撮像素子。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の撮像素子において、
前記第1のフィルタは、紫外線吸収剤を含む
ことを特徴とする撮像素子。 - 請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の撮像素子において、
前記受光素子が形成される領域以外の前記基板上の領域に、光の反射を抑制するための遮光膜が形成された
ことを特徴とする撮像素子。 - 請求項9に記載の撮像素子において、
前記遮光膜は、前記灰フィルタと同一材料から形成された
ことを特徴とする撮像素子。 - 請求項9または請求項10に記載の撮像素子において、
前記遮光膜上に、表面を粗化した透明樹脂層が形成された
ことを特徴とする撮像素子。
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