JP2008067058A - Solid-state imaging apparatus, signal processing method, and camera - Google Patents

Solid-state imaging apparatus, signal processing method, and camera Download PDF

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琢己 山口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging apparatus having color filters for attaining high resolution, and also to provide a camera, and a signal processing method to be used for the solid-state imaging apparatus. <P>SOLUTION: The square array of the color filters for the portion of four pixels are two-dimensionally arrayed concerning the color filters provided in the solid-state imaging apparatus 102. One square array includes: G-filter two pixels for mainly transmitting the light of green; a GB filter one pixel for mainly transmitting light with green and blue; and an RG filter one pixel for mainly transmitting light with red and green. The G filters are arranged for alignment in a diagonal direction in the square array. The intensity IB of a blue component is acquired by subtracting the output of the pixel having the G filter from the output of the pixel having a GB filter. The intensity IR of a red component is acquired by subtracting the output of the pixel having the G filter from the output of the pixel having an RG filter. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体撮像装置、信号処理方法およびカメラに関し、特に、高い解像度を実現するフィルタ技術に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device, a signal processing method, and a camera, and more particularly to a filter technique that realizes a high resolution.

近年、デジタルカメラや携帯電話など、様々な分野に広く適用されている固体撮像装置はカラーフィルタを用いてカラー撮像する。
(第1の従来技術)
図13は、第1の従来技術に係る固体撮像装置の構成を示す図である。図13に示されるように、固体撮像装置13は複数の画素1301、垂直シフトレジスタ1302、垂直信号線1303、行メモリ1304、水平シフトレジスタ1305、水平信号線1306及び出力アンプ1307を備えている。
In recent years, solid-state imaging devices widely applied in various fields such as digital cameras and mobile phones perform color imaging using a color filter.
(First prior art)
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to the first related art. As shown in FIG. 13, the solid-state imaging device 13 includes a plurality of pixels 1301, a vertical shift register 1302, a vertical signal line 1303, a row memory 1304, a horizontal shift register 1305, a horizontal signal line 1306, and an output amplifier 1307.

画素1301は垂直シフトレジスタ1302に選択されると、垂直信号線1303に画素信号を出力する。画素信号は垂直信号線1303を経由した行メモリ1304に転送される。そして、垂直シフトレジスタに選択されると、行メモリ1304は水平信号線1306に画素信号を出力する。画素信号は水平信号線1306を経由して、出力アンプ1307から出力される。   When the pixel 1301 is selected by the vertical shift register 1302, it outputs a pixel signal to the vertical signal line 1303. The pixel signal is transferred to the row memory 1304 via the vertical signal line 1303. When the vertical shift register is selected, the row memory 1304 outputs a pixel signal to the horizontal signal line 1306. The pixel signal is output from the output amplifier 1307 via the horizontal signal line 1306.

複数の画素1はそれぞれレッド(R)、グリーン(G)及びブルー(B)の何れかの光を主に透過させるカラーフィルタを備えている。この場合において、カラーフィルタは、レッドとブルーとが各1画素、グリーンが2画素の合計4画素からなる正方配列を2次元配列したように配色される。
(第2の従来技術)
図14は、第2の従来技術に係る固体撮像装置の構成を示す図である。上記固体撮像装置13との主な違いはカラーフィルタの配色に有る。すなわち、図14に示されるように、固体撮像装置14のカラーフィルタは、シアン(Cy)、マゼンタ(Mg)、イエロー(Ye)及びグリーンの各1画素、合計4画素からなる正方配列を2次元配列したように配色される。
Each of the plurality of pixels 1 includes a color filter that mainly transmits one of red (R), green (G), and blue (B) light. In this case, the color filters are arranged in a two-dimensional array of square arrays consisting of a total of four pixels, one pixel each for red and blue and two pixels for green.
(Second prior art)
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to the second conventional technique. The main difference from the solid-state imaging device 13 is the color filter color scheme. That is, as shown in FIG. 14, the color filter of the solid-state imaging device 14 is a two-dimensional square array composed of one pixel each of cyan (Cy), magenta (Mg), yellow (Ye), and green, for a total of four pixels. Colored as arranged.

(第3の従来技術)
図15は、第3の従来技術に係る固体撮像装置のカラーフィルタ、4画素分の配色を示す図である。固体撮像装置15のカラーフィルタは図15に示される正方配列を2次元配列したように配色される。
図15に示されるように、正方配列を構成する4つの画素のうち画素1501が備えるカラーフィルタは4つの正方領域に等分され、それぞれホワイト(W)、シアン、イエロー及びグリーンの光を主に透過させる。このうち、ホワイトは正方配列の対角方向外側に配置され、グリーンは内側に配置される。また、シアンは画素1502寄りに、イエローは画素1503寄りに配置される。
(Third prior art)
FIG. 15 is a diagram illustrating a color filter of four pixels and a color arrangement of a solid-state imaging device according to the third prior art. The color filters of the solid-state imaging device 15 are arranged so that the square array shown in FIG. 15 is two-dimensionally arranged.
As shown in FIG. 15, the color filter included in the pixel 1501 among the four pixels constituting the square array is equally divided into four square regions, and mainly white (W), cyan, yellow, and green light respectively. Make it transparent. Among these, white is arranged diagonally outside the square array, and green is arranged inside. Further, cyan is arranged closer to the pixel 1502, and yellow is arranged closer to the pixel 1503.

次に、画素1502が備えるカラーフィルタは、それぞれシアンとグリーンとの光を主に透過させる領域からなっている。グリーンは正方配列の対角方向内側に配置された正方領域であって、画素1502のカラーフィルタの4分の1を占める。
画素1503が備えるカラーフィルタは、それぞれイエローとグリーンとの光を主に透過させる領域からなっている。グリーンは正方配列の対角方向内側に配置された正方領域であって、画素1503のカラーフィルタの4分の1を占める。
Next, the color filter included in the pixel 1502 includes regions that mainly transmit cyan and green light, respectively. Green is a square region arranged diagonally inside the square array and occupies a quarter of the color filter of the pixel 1502.
The color filter included in the pixel 1503 includes regions that mainly transmit yellow and green light, respectively. Green is a square region arranged diagonally inside the square array and occupies a quarter of the color filter of the pixel 1503.

さて、ホワイトはレッド、グリーン、ブルーの何れの光も透過させる。また、シアンはグリーンとブルーとを主に透過させ、イエローはレッドとグリーンとを主に透過させる。
この知見を利用して、固体撮像装置15は次式によってレッド成分の強度IRとブルー成分の強度IBとを算出する。
IR=(3I1−2I2−I3)/3 …(式1)
IB=(3I1−I2−2I3)/3 …(式2)
ここで、I1〜I3はそれぞれ画素1501〜1503の出力値である(特許文献1を参照)。
Now, white transmits any light of red, green and blue. Further, cyan mainly transmits green and blue, and yellow mainly transmits red and green.
Using this knowledge, the solid-state imaging device 15 calculates the intensity IR of the red component and the intensity IB of the blue component by the following equations.
IR = (3I1-2-2-I3) / 3 (Formula 1)
IB = (3I1-I2-2I3) / 3 (Formula 2)
Here, I1 to I3 are output values of the pixels 1501 to 1503, respectively (see Patent Document 1).

以上述べたように、固体撮像装置は様々なカラーフィルタを用いてカラー撮像する。
特開平2−266564号公報
As described above, the solid-state imaging device performs color imaging using various color filters.
JP-A-2-266564

しかしながら、従来技術に係る固体撮像装置13、14のように画素毎に特定の色の光しか透過させないと色毎の解像度(濃淡)が低下してしまう。固体撮像装置13では、レッドやブルーを受光する画素はそれぞれ4画素中1画素しかないので、何れも解像度が4分の1に低下する。また、固体撮像装置14ではマゼンタとイエローとの2画素しかレッド成分を受光しないので、レッドに関する解像度が4分の2に低下する。   However, if only light of a specific color is transmitted for each pixel as in the solid-state imaging devices 13 and 14 according to the prior art, the resolution (shading) for each color is lowered. In the solid-state imaging device 13, the number of pixels that receive red and blue is only one of the four pixels, so the resolution is reduced to a quarter. In addition, since the solid-state imaging device 14 receives only the red component of magenta and yellow, the red-related resolution is reduced to two-fourths.

また、従来技術に係る固体撮像装置15では何れの画素もグリーン成分を受光するものの、グリーン成分の強度IGを求めるためには、先ず(式1)、(式2)にてレッド成分IRとブルー成分IBとの強度を求めなければならない。すなわち、グリーン成分IGの強度を得るためには複雑な信号処理を経なければならないので、色S/Nが劣化する。
このため、画素が微細化され、画素毎の出力値が微弱になると、画質の劣化が避けられない。また、画素毎に4色ものカラーフィルタを配置しなければならないことは画素の微細化を困難にする。したがって、固体撮像装置15においても解像度を向上させるには限界がある。
In addition, in the solid-state imaging device 15 according to the related art, all pixels receive the green component, but in order to obtain the intensity IG of the green component, first, the red component IR and the blue color are obtained by (Expression 1) and (Expression 2) The strength with component IB must be determined. That is, in order to obtain the intensity of the green component IG, complicated signal processing must be performed, so that the color S / N deteriorates.
For this reason, when the pixels are miniaturized and the output value for each pixel becomes weak, deterioration in image quality is inevitable. In addition, it is difficult to miniaturize a pixel because it is necessary to arrange four color filters for each pixel. Therefore, there is a limit in improving the resolution in the solid-state imaging device 15 as well.

本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、高い解像度を実現するカラーフィルタを備えた固体撮像装置及びカメラ、並びにそのような固体撮像装置にて用いられる信号処理方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and is a solid-state imaging device and camera including a color filter that realizes high resolution, and a signal processing method used in such a solid-state imaging device. The purpose is to provide.

上記目的を達成するため、本発明に係る固体撮像装置は、複数種類のフィルタの何れかを備える画素を配列した1つのグループを1単位とし、前記1単位を複数配列した固体撮像装置であって、前記1単位の何れの画素も1種類のフィルタのみを備え、何れのフィルタも共通波長域の可視光を透過させることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a solid-state imaging device according to the present invention is a solid-state imaging device in which one group in which pixels including any of a plurality of types of filters are arranged is defined as one unit, and a plurality of the units are arranged. Each pixel of the unit includes only one type of filter, and all the filters transmit visible light in a common wavelength range.

このようにすれば、何れのカラーフィルタも共通波長域の光を透過させるので、共通波長域について高解像度化を図ることができる。
本発明に係る固体撮像装置は、共通波長域以外の可視波長域の光を透過させるフィルタを備えた画素の出力から、共通波長域の光のみを透過させるフィルタを備えた画素の出力を差し引くことによって、共通波長域以外の可視波長域の光の強度を求めることを特徴とする。このようにすれば、単純な減算だけで原色毎の強度を算出することができる。したがって、原色毎の強度を算出するに際して、従来のような複雑な信号処理を擁しないので、信号処理回路を単純に且つ安価にすることができる。
In this way, since any color filter transmits light in the common wavelength range, high resolution can be achieved in the common wavelength range.
The solid-state imaging device according to the present invention subtracts the output of a pixel provided with a filter that transmits only light in the common wavelength range from the output of the pixel provided with a filter that transmits light in the visible wavelength range other than the common wavelength range. Thus, the intensity of light in the visible wavelength region other than the common wavelength region is obtained. In this way, the intensity for each primary color can be calculated by simple subtraction. Therefore, when calculating the intensity for each primary color, the signal processing circuit can be made simple and inexpensive because it does not have complicated signal processing as in the prior art.

本発明に係る固体撮像装置は、共通波長域が緑色の波長域であることを特徴とする。このようにすれば、可視波長域のうち人間の視感度がもっとも高い緑色の波長域において解像度を高めるので、解像度の高い画像を撮像することができる。
また、フィルタは非可視光も透過させるとしても良い。
本発明に係る固体撮像装置は、共通波長域が赤色または青色の何れか波長域であることを特徴とする。このようにすれば、赤色や青色の波長域は非可視波長域に隣接するので、緑色の波長域との間で混色を生じることなく、赤外波長域や紫外波長域との境界まで波長域を拡大することができる。したがって、より広い波長域において高い解像度を実現することができる。
The solid-state imaging device according to the present invention is characterized in that the common wavelength region is a green wavelength region. In this way, since the resolution is increased in the green wavelength range where the human visibility is the highest in the visible wavelength range, an image with a high resolution can be taken.
The filter may also transmit invisible light.
The solid-state imaging device according to the present invention is characterized in that the common wavelength range is either red or blue. In this way, since the red and blue wavelength regions are adjacent to the invisible wavelength region, the wavelength region extends to the boundary between the infrared wavelength region and the ultraviolet wavelength region without causing color mixing with the green wavelength region. Can be enlarged. Therefore, high resolution can be realized in a wider wavelength range.

本発明に係る固体撮像装置は、1単位の画素は矩形配置されており、共通波長域の光を透過させるフィルタが前記矩形の対角線上に配置されることを特徴とする。このようにすれば、非可視波長域まで含めて高い解像度で撮像することができる。
本発明に係る固体撮像装置は、複数種類のフィルタの何れかを備える画素を2次元配列した1つのグループを1単位とし、前記1単位を複数配列した固体撮像装置であって、前記1単位は主に非可視光を透過させる非可視光フィルタを有し、非可視光フィルタ以外のフィルタは共通波長域の可視光を透過させることを特徴とする。このようにすれば、赤外線カットフィルタ等、非可視光をカットするフィルタを必要としないので、製造コストを低減して、固体撮像装置を安価に提供できる。また、差分を主とする簡単な演算により、容易に原色の信号を生成できる。
The solid-state imaging device according to the present invention is characterized in that one unit pixel is arranged in a rectangle, and a filter that transmits light in a common wavelength region is arranged on a diagonal line of the rectangle. In this way, it is possible to pick up an image with a high resolution including the non-visible wavelength region.
A solid-state imaging device according to the present invention is a solid-state imaging device in which one group in which pixels each having a plurality of types of filters are two-dimensionally arranged is defined as one unit, and a plurality of the one unit is arranged, A non-visible light filter that mainly transmits invisible light is included, and filters other than the invisible light filter transmit visible light in a common wavelength range. In this way, since a filter that cuts invisible light such as an infrared cut filter is not required, the manufacturing cost can be reduced and the solid-state imaging device can be provided at low cost. Further, a primary color signal can be easily generated by a simple calculation mainly using a difference.

また、共通波長域が赤色、緑色及び青色の何れかの波長域と非可視波長域とからなるとしても良い。
本発明に係る固体撮像装置は、フィルタが多層膜干渉フィルタからなることを特徴とする。このようにすれば、より微細なカラーフィルタによって高い解像度を実現することができる。
In addition, the common wavelength range may include any one of red, green, and blue wavelength ranges and a non-visible wavelength range.
The solid-state imaging device according to the present invention is characterized in that the filter is a multilayer interference filter. In this way, a high resolution can be realized by a finer color filter.

本発明に係る固体撮像装置は、可視波長域において赤色または青色の波長域の光のみを透過させるフィルタはλ/4多層膜からなることを特徴とする。また、可視波長域の光を透過させないフィルタは中心設定波長を異にする2つのλ/4多層膜が積層されてなるとしても良い。このようにすれば、より単純な構造のカラーフィルタにて高い解像度を実現することができる。また、紫外線フィルタや赤外線フィルタを別途も受ける必要がないという意味においても装置の小型化と低コスト化を図ることができる。   The solid-state imaging device according to the present invention is characterized in that the filter that transmits only light in the red or blue wavelength region in the visible wavelength region is composed of a λ / 4 multilayer film. The filter that does not transmit light in the visible wavelength range may be formed by laminating two λ / 4 multilayer films having different center setting wavelengths. In this way, a high resolution can be realized with a color filter having a simpler structure. Also, the apparatus can be reduced in size and cost in the sense that it is not necessary to receive an ultraviolet filter or an infrared filter separately.

本発明に係る信号処理方法は、複数種類のフィルタの何れかを備える画素を2次元配列した1つのグループを1単位が複数配列され、前記1単位は主に非可視光を透過させる非可視光フィルタを有し、非可視光フィルタ以外のフィルタは共通波長域の可視光を透過させる固体撮像装置が実行する信号処理方法であって、非可視光フィルタ以外のフィルタを備える画素が出力する画素信号から、非可視光フィルタを備える画素が出力する画素信号を差し引くことによって可視光の強度を求めることを特徴とする。このようにすれば、より単純な手順で高い解像度の撮像を実現することができる。   In the signal processing method according to the present invention, one unit is arranged in a group in which pixels each having a plurality of types of filters are two-dimensionally arranged, and the one unit mainly transmits invisible light. A signal processing method executed by a solid-state imaging device that has a filter and filters other than the non-visible light filter are executed by a solid-state imaging device that transmits visible light in a common wavelength range, and a pixel signal output by a pixel including a filter other than the non-visible light filter From this, the intensity of visible light is obtained by subtracting a pixel signal output from a pixel having a non-visible light filter. In this way, high-resolution imaging can be realized with a simpler procedure.

本発明に係るカメラは、本発明に係る固体撮像装置を特徴とする。このようにすれば、高い解像度を安価に実現することができる。   The camera according to the present invention is characterized by the solid-state imaging device according to the present invention. In this way, high resolution can be realized at low cost.

以下、本発明に係る固体撮像装置および信号処理方法の実施の形態について、デジタルスチルカメラを例にとり、図面を参照しながら説明する。
[1] 第1の実施の形態
本実施の形態に係るデジタルスチルカメラはカラーフィルタを備えた固体撮像装置を用いてカラー撮像する。本実施の形態に係る固体撮像装置は、上記従来技術に係る固体撮像装置と概ね同様の構成を備える一方、カラーフィルタの配色において相違する。以下、専ら相違点に着目して説明する。
Hereinafter, embodiments of a solid-state imaging device and a signal processing method according to the present invention will be described with reference to the drawings, taking a digital still camera as an example.
[1] First Embodiment A digital still camera according to the present embodiment performs color imaging using a solid-state imaging device including a color filter. The solid-state imaging device according to the present embodiment has substantially the same configuration as the above-described conventional solid-state imaging device, but differs in the color arrangement of the color filters. Hereinafter, the description will be given focusing on the differences.

(1) デジタルスチルカメラの構成
先ず、本発明の実施の形態に係るデジタルスチルカメラの構成について説明する。図1は、本実施の形態に係るデジタルスチルカメラの主要な機能構成を示すブロック図である。
図1に示されるように、本実施の形態に係るデジタルスチルカメラ1は、光学系101、固体撮像装置102、映像信号作成部103を備えている。光学系101はデジタルカメラ1に入射した光を固体撮像装置102の撮像領域上に結像させる。
(1) Configuration of Digital Still Camera First, the configuration of the digital still camera according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing the main functional configuration of the digital still camera according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the digital still camera 1 according to the present embodiment includes an optical system 101, a solid-state imaging device 102, and a video signal creation unit 103. The optical system 101 forms an image of light incident on the digital camera 1 on the imaging region of the solid-state imaging device 102.

固体撮像装置102は入射光を光電変換して色信号を生成し、出力する。映像信号作成部103は固体撮像装置102が出力した色信号に処理を施して、カラー映像信号を生成し、出力する。
(2) カラーフィルタの配色
まず、固体撮像装置102が備えるカラーフィルタの配色について説明する。
The solid-state imaging device 102 photoelectrically converts incident light to generate and output a color signal. The video signal creation unit 103 processes the color signal output from the solid-state imaging device 102 to generate and output a color video signal.
(2) Color filter color scheme First, the color filter color scheme of the solid-state imaging device 102 will be described.

図2は、固体撮像装置102の構成を示す模式図である。図2に示されるように、固体撮像装置102が備えるカラーフィルタは4画素分のカラーフィルタの正方配列が2次元配列されてなる。
ひとつの正方配列には、グリーンの光を主に透過させるカラーフィルタ(以下、「Gフィルタ」という。)が2画素、グリーンとブルーとの光を主に透過させるカラーフィルタ(以下、「GBフィルタ」という。)が1画素、及びレッドとグリーンとの光を主に透過させるカラーフィルタ(以下、「RGフィルタ」という。)1画素が含まれる。この正方配列においては、Gフィルタが対角方向に並ぶように配置される。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of the solid-state imaging device 102. As shown in FIG. 2, the color filter included in the solid-state imaging device 102 is formed by two-dimensionally arranging a square array of color filters for four pixels.
In one square arrangement, a color filter that mainly transmits green light (hereinafter referred to as “G filter”) has two pixels, and a color filter that mainly transmits green and blue light (hereinafter referred to as “GB filter”). ”) And one pixel of a color filter (hereinafter referred to as“ RG filter ”) that mainly transmits red and green light. In this square array, the G filters are arranged in a diagonal direction.

ブルー成分の強度IBはGBフィルタを備える画素(以下、「GB画素」という。)の出力からGフィルタを備える画素(以下、「G画素」という。)の出力を差し引けば求められる。また、レッド成分の強度IRはRGフィルタを備える画素(以下、「RG画素」という。)の出力からG画素の出力を差し引けば求められる。
なお、言うまでもなく、固体撮像装置102は図2に示されるよりも多数の画素を備えており、図2にはその一部のみが示されている。他の実施の形態や変形例においても同様である。カラーフィルタは、例えば、顔料や染料などの材料を用いて構成すれば良い。
The intensity IB of the blue component can be obtained by subtracting the output of the pixel (hereinafter referred to as “G pixel”) having the G filter from the output of the pixel including the GB filter (hereinafter referred to as “GB pixel”). Further, the intensity IR of the red component can be obtained by subtracting the output of the G pixel from the output of the pixel having the RG filter (hereinafter referred to as “RG pixel”).
Needless to say, the solid-state imaging device 102 includes a larger number of pixels than those shown in FIG. 2, and only a part of them is shown in FIG. The same applies to other embodiments and modifications. What is necessary is just to comprise a color filter, for example using materials, such as a pigment and dye.

(3) まとめ
本実施の形態によれば、従来技術とは異なり、GB画素やRG画素が、ブルーやレッドに加えてグリーンの光も受光するので、明るさの濃淡がはっきりし、解像度が向上する。
また、人間の視感度は可視波長域のうちグリーン波長域において最も高いので、すべての画素でグリーン成分の強度IGを検出すれば、更に解像度を高めることができる。
(3) Summary According to the present embodiment, unlike the prior art, the GB pixel and the RG pixel also receive green light in addition to blue and red, so the brightness is clear and the resolution is improved. To do.
Further, since the human visibility is the highest in the green wavelength region of the visible wavelength region, the resolution can be further increased by detecting the intensity IG of the green component in all pixels.

また、従来技術に係る固体撮像装置15とは異なって、簡単な減算だけでレッド成分の強度IRとブルー成分の強度IBとを求めることができるので、信号処理回路を簡素化してコストを低減することができる。
なお、ブルー成分やレッド成分の強度を求めるに際してGB画素やRG画素の出力からG画素の出力を差し引くとしたが、この場合において、G画素の出力とは何れかのG画素の出力としても良いし、2つのG画素の平均出力としても良い。
Further, unlike the solid-state imaging device 15 according to the prior art, the intensity IR of the red component and the intensity IB of the blue component can be obtained by simple subtraction, thereby simplifying the signal processing circuit and reducing the cost. be able to.
It should be noted that the output of the G pixel is subtracted from the output of the GB pixel or the RG pixel when obtaining the intensity of the blue component or the red component, but in this case, the output of the G pixel may be the output of any G pixel. And it is good also as an average output of two G pixels.

[3] 第2の実施の形態
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態に係るデジタルスチルカメラは、上記第1の実施の形態に係るデジタルスチルカメラと概ね同様の構成を備える一方、カラーフィルタの配色において相違する。以下、専ら相違点に着目して説明する。
[3] Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described. The digital still camera according to the present embodiment has substantially the same configuration as the digital still camera according to the first embodiment, but is different in the color arrangement of the color filters. Hereinafter, the description will be given focusing on the differences.

(1) カラーフィルタの配色
図3は、本実施の形態に係るデジタルスチルカメラが備える固体撮像装置の構成を示す図である。図3に示されるように、固体撮像装置3が備えるカラーフィルタは4画素分のカラーフィルタの正方配列が2次元配列されてなる。
ひとつの正方配列には、グリーンとブルーとの光を主に透過させるカラーフィルタ(以下、「GBフィルタ」という。)が2画素、レッドとブルーとの光を主に透過させるカラーフィルタ(以下、「RBフィルタ」という。)が1画素、ブルーの光を主に透過させるカラーフィルタ(以下、「Bフィルタ」という。)が1画素含まれる。また、この正方配列においては、GBフィルタが対角方向に並ぶように配置される。
(1) Color Filter Color Arrangement FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device included in the digital still camera according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, the color filter included in the solid-state imaging device 3 is formed by two-dimensionally arranging a square array of color filters for four pixels.
In one square arrangement, a color filter that mainly transmits light of green and blue (hereinafter referred to as “GB filter”) has two pixels, and a color filter that mainly transmits light of red and blue (hereinafter referred to as “GB filter”). "RB filter") includes one pixel, and a color filter that mainly transmits blue light (hereinafter referred to as "B filter") includes one pixel. In this square array, the GB filters are arranged in a diagonal direction.

グリーン成分の強度IGはGB画素の出力からBフィルタを備える画素(以下、「B画素」という。)の出力を差し引けば求められる。また、レッド成分の強度IRはRBフィルタを備える画素(以下、「RB画素」という。)の出力からB画素の出力を差し引けば求められる。
カラーフィルタは、例えば、顔料や染料などの材料を用いて構成しても良いし、第3の実施の形態にて述べるようなカラーフィルタ上に赤外カットフィルタや紫外カットフィルタ等を形成した構成をとっても良い。
The intensity IG of the green component can be obtained by subtracting the output of the pixel having the B filter (hereinafter referred to as “B pixel”) from the output of the GB pixel. Further, the intensity IR of the red component can be obtained by subtracting the output of the B pixel from the output of the pixel having the RB filter (hereinafter referred to as “RB pixel”).
The color filter may be configured using, for example, a material such as a pigment or a dye, or a configuration in which an infrared cut filter, an ultraviolet cut filter, or the like is formed on the color filter described in the third embodiment. You may take.

(3) カラーフィルタの分光特性
次に、本実施の形態に係るカラーフィルタの分光特性について説明する。
図4は、本実施の形態に係るカラーフィルタの分光特性を示すグラフであって、(a)はBフィルタの分光特性を、(b)はRBフィルタの分光特性を、また、(c)はGBフィルタの分光特性をそれぞれ示す。
(3) Spectral Characteristics of Color Filter Next, spectral characteristics of the color filter according to the present embodiment will be described.
FIG. 4 is a graph showing the spectral characteristics of the color filter according to the present embodiment, where (a) shows the spectral characteristics of the B filter, (b) shows the spectral characteristics of the RB filter, and (c) shows the spectral characteristics. The spectral characteristics of the GB filter are shown respectively.

図4に示されるように、何れのフィルタも当該反射波長域よりも短波長側の可視光波長域であるブルーの波長域の光を透過させる。
このようにすれば、ブルーとグリーンとの間の混色やブルーとレッドとの間の混色を発生させることなく、ブルーの透過帯域を短波長側に拡張することができる。したがって、ブルーについて感度を向上させ、解像度を高めることができる。
As shown in FIG. 4, each filter transmits light in a blue wavelength range that is a visible light wavelength range shorter than the reflection wavelength range.
In this way, the blue transmission band can be extended to the short wavelength side without causing color mixing between blue and green or color mixing between blue and red. Therefore, the sensitivity of blue can be improved and the resolution can be increased.

(4) まとめ
以上、説明したように、本実施の形態によれば、GB画素やRB画素の出力がグリーンやレッドに加えてブルーの光をも受光するので、解像度が向上する。
また、何れのカラーフィルタもブルーの光を透過させるので、レッドやグリーンの光も単純な減算によって強度を求めることができる。よって、従来技術のような複雑なフィルタ配列や信号処理が不要になる。
(4) Summary As described above, according to the present embodiment, the output of the GB pixel and the RB pixel receives blue light in addition to green and red, so that the resolution is improved.
Since any color filter transmits blue light, the intensity of red and green light can be obtained by simple subtraction. This eliminates the need for complicated filter arrangements and signal processing as in the prior art.

なお、グリーン成分やレッド成分の強度を求めるに際してGB画素やRB画素の出力からB画素の出力を差し引くとしたが、この場合において、B画素の出力とは何れかのB画素の出力としても良いし、2つのB画素の平均出力としても良い。
[3] 第3の実施の形態
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。本実施の形態に係るデジタルスチルカメラは、上記第1の実施の形態に係るデジタルスチルカメラと概ね同様の構成を備える一方、カラーフィルタの配色において相違する。以下、専ら相違点に着目して説明する。
It should be noted that the output of the B pixel is subtracted from the output of the GB pixel and the RB pixel when obtaining the intensity of the green component and the red component, but in this case, the output of the B pixel may be an output of any B pixel. And it is good also as an average output of two B pixels.
[3] Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described. The digital still camera according to the present embodiment has substantially the same configuration as the digital still camera according to the first embodiment, but is different in the color arrangement of the color filters. Hereinafter, the description will be given focusing on the differences.

(1) カラーフィルタの配色
先ず、本実施の形態に係るデジタルスチルカメラが備える固体撮像装置のカラーフィルタの配色について説明する。
図5は、本実施の形態に係る固体撮像装置の構成を示す図である。図5に示されるように、本実施の形態に係る固体撮像装置5が備えるカラーフィルタもまた4画素分のカラーフィルタの正方配列が2次元配列されてなる。
(1) Color Filter Color Arrangement First, the color filter color arrangement of the solid-state imaging device included in the digital still camera according to the present embodiment will be described.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the solid-state imaging device according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, the color filter included in the solid-state imaging device 5 according to the present embodiment is also formed by two-dimensionally arranging a square array of color filters for four pixels.

ひとつの正方配列には、グリーン、ブルー及び非可視波長域の光を主に透過させるカラーフィルタ(以下、「GBIフィルタ」という。)が2画素、レッド、ブルー及び非可視領域の光を主に透過させるカラーフィルタ(以下、「RBIフィルタ」という。)が1画素、ブルーと非可視波長域との光を主に透過させるカラーフィルタ(以下、「BIフィルタ」という。)が1画素含まれる。   In one square arrangement, a color filter (hereinafter referred to as “GBI filter”) that mainly transmits light in green, blue, and invisible wavelength regions has two pixels, and light in red, blue, and invisible regions is mainly used. A color filter that transmits light (hereinafter referred to as “RBI filter”) includes one pixel, and a color filter that transmits light in blue and invisible wavelength regions (hereinafter referred to as “BI filter”) includes one pixel.

なお、固体撮像装置5は不図示の非可視光フィルタ、すなわち、赤外線フィルタ並びに紫外線フィルタを備えているので、カラーフィルタには可視光のみが入射する。したがって、ブルー成分の強度IBはBI画素の出力にて求められる。
グリーン成分の強度IGはGBIフィルタを備える画素(以下、「GBI画素」という。)の出力からBIフィルタを備える画素(以下、「BI画素」という。)の出力を差し引けば求められる。また、レッド成分の強度IRはRBIフィルタを備える画素(以下、「RBI画素」という。)の出力からBI画素の出力を差し引けば求められる。
Since the solid-state imaging device 5 includes a non-visible light filter (not shown), that is, an infrared filter and an ultraviolet filter, only visible light is incident on the color filter. Therefore, the intensity IB of the blue component is obtained from the output of the BI pixel.
The intensity IG of the green component can be obtained by subtracting the output of a pixel (hereinafter referred to as “BI pixel”) including a BI filter from the output of a pixel including the GBI filter (hereinafter referred to as “GBI pixel”). Further, the intensity IR of the red component can be obtained by subtracting the output of the BI pixel from the output of the pixel having the RBI filter (hereinafter referred to as “RBI pixel”).

(2) カラーフィルタの構成
次に、本実施の形態に係るカラーフィルタの構成について説明する。
図6は、固体撮像装置102が備えるカラーフィルタの構成を模式的に示す断面図である。図6に示されるように、本実施の形態に係るカラーフィルタ6はλ/4多層膜601、603にてスペーサ層602を挟んだ多層膜干渉フィルタとなっている。λ/4多層膜601は誘電体層601s、601tが交互に積層されてなり、λ/4多層膜603は誘電体層603s、603tが交互に積層されてなる。
(2) Configuration of Color Filter Next, the configuration of the color filter according to the present embodiment will be described.
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the color filter provided in the solid-state imaging device 102. As shown in FIG. 6, the color filter 6 according to the present embodiment is a multilayer interference filter in which a spacer layer 602 is sandwiched between λ / 4 multilayers 601 and 603. The λ / 4 multilayer film 601 is formed by alternately stacking dielectric layers 601s and 601t, and the λ / 4 multilayer film 603 is formed by stacking dielectric layers 603s and 603t alternately.

誘電体層601s、603sは何れも二酸化シリコン(SiO)からなり、誘電体層601t、603tは何れも二酸化チタン(TiO)からなる。また、スペーサ層602は二酸化シリコンからなっている。誘電体層601s、603sの物理膜厚は何れも103.4nmであり、誘電体層601t、603tの物理膜厚は何れも60.0nmである。 The dielectric layers 601s and 603s are both made of silicon dioxide (SiO 2 ), and the dielectric layers 601t and 603t are both made of titanium dioxide (TiO 2 ). The spacer layer 602 is made of silicon dioxide. The physical thicknesses of the dielectric layers 601s and 603s are both 103.4 nm, and the physical thicknesses of the dielectric layers 601t and 603t are both 60.0 nm.

誘電体層601s、601t、603s、603tの層数は何れも2層であり、また、光学膜厚は何れも150nmである。ここで、光学膜厚とは、物理膜厚に屈折率を乗じて得られる指数を意味する。
詳述すれば、二酸化シリコンの屈折率1.45に誘電体層601s、603sの物理膜厚103.4nmを乗じ、また、二酸化チタンの屈折率2.51に誘電体層601t、603tの物理膜厚60.0nmを乗じて光学膜厚を求めると何れも150nmとなる。
The dielectric layers 601s, 601t, 603s, and 603t are all two layers, and the optical film thickness is 150 nm. Here, the optical film thickness means an index obtained by multiplying the physical film thickness by the refractive index.
More specifically, the refractive index 1.45 of silicon dioxide is multiplied by the physical thickness 103.4 nm of the dielectric layers 601s and 603s, and the physical film of the dielectric layers 601t and 603t is multiplied by the refractive index 2.51 of titanium dioxide. When the optical film thickness is obtained by multiplying the thickness of 60.0 nm, it becomes 150 nm.

λ/4多層膜601、603は誘電体層601s、601t、603s、603tの光学膜厚150nmの4倍に相当する波長(以下、「中心設定波長」という。)600nmを中心とする波長域(以下、「反射波長域」という。)の光を反射する。
また、カラーフィルタ6はλ/4多層膜601、603の反射波長域内において、スペーサ層602の膜厚に応じた波長の光を透過させる。
The λ / 4 multilayer films 601 and 603 have a wavelength region (hereinafter referred to as “center setting wavelength”) corresponding to four times the optical film thickness 150 nm of the dielectric layers 601 s, 601 t, 603 s, and 603 t (hereinafter referred to as “center setting wavelength”). Hereinafter, the light of “reflection wavelength range” is reflected.
The color filter 6 transmits light having a wavelength corresponding to the thickness of the spacer layer 602 within the reflection wavelength range of the λ / 4 multilayer films 601 and 603.

本実施の形態においては、スペーサ層602の物理膜厚はBIフィルタで5nmとなっており、λ/4多層膜を構成する二酸化シリコン層と同じ光学膜厚となっている。このため、BIフィルタは全体としてλ/4多層膜となり、反射波長域内に透過波長域を有さないが、ブルーの光は反射波長域外なので透過する。
一方、GBIフィルタとRBIフィルタとの膜厚はそれぞれ30nm、130nmであり、二酸化シリコン層と光学膜厚が異なる。
In the present embodiment, the physical thickness of the spacer layer 602 is 5 nm by the BI filter, and has the same optical thickness as the silicon dioxide layer constituting the λ / 4 multilayer film. For this reason, the BI filter is a λ / 4 multilayer as a whole, and does not have a transmission wavelength region within the reflection wavelength region, but transmits blue light because it is outside the reflection wavelength region.
On the other hand, the film thicknesses of the GBI filter and the RBI filter are 30 nm and 130 nm, respectively, and the optical film thickness is different from that of the silicon dioxide layer.

なお、上記から分かるように、G、GB、RGの3つのフィルタ間で誘電体層601s、601tの物理膜厚並びに層数が共通するので、3つのフィルタをひとつの半導体プロセスで同時に形成することができる。
(3) カラーフィルタの分光特性
次に、本実施の形態に係るカラーフィルタの分光特性について説明する。
As can be seen from the above, since the physical film thickness and the number of layers of the dielectric layers 601s and 601t are common among the three filters G, GB, and RG, the three filters are formed simultaneously in one semiconductor process. Can do.
(3) Spectral Characteristics of Color Filter Next, spectral characteristics of the color filter according to the present embodiment will be described.

図7は、本実施の形態に係るカラーフィルタの分光特性を示すグラフであって、(a)はBIフィルタの分光特性を、(b)はRBIフィルタの分光特性を、また、(c)はGBIフィルタの分光特性をそれぞれ示す。
図7に示されるように、BI、RBI及びGBIの何れのフィルタも波長600nmを中心とする波長域をλ/4多層膜の反射波長域とする。また、何れも当該反射波長域よりも短波長側の可視光波長域であるブルーの波長域の光を透過させる。
FIG. 7 is a graph showing the spectral characteristics of the color filter according to the present embodiment, where (a) shows the spectral characteristics of the BI filter, (b) shows the spectral characteristics of the RBI filter, and (c) shows the spectral characteristics. The spectral characteristics of the GBI filter are shown respectively.
As shown in FIG. 7, in any of the filters BI, RBI, and GBI, the wavelength range centering on the wavelength of 600 nm is the reflection wavelength range of the λ / 4 multilayer film. Further, both transmit light in a blue wavelength range that is a visible wavelength range shorter than the reflection wavelength range.

このようにすれば、ブルーとグリーンとの間の混色やブルーとレッドとの間の混色を発生させることなく、ブルーの透過帯域を拡張することができる。したがって、ブルーについて感度を向上させ、解像度を高めることができる。また、赤外線フィルタや紫外線フィルタを外せば、非可視光までをも検出して解像度を向上させることができる。
また、GBI画素やRBI画素が、グリーンやレッドに併せてブルー及び非可視の光を受光するという意味においても、解像度が向上する。
In this way, it is possible to extend the blue transmission band without generating a color mixture between blue and green or a color mixture between blue and red. Therefore, the sensitivity of blue can be improved and the resolution can be increased. If the infrared filter or the ultraviolet filter is removed, even the invisible light can be detected and the resolution can be improved.
Also, the resolution is improved in the sense that the GBI pixel and the RBI pixel receive blue and invisible light in addition to green and red.

[4] 第4の実施の形態
次に、本発明の第4の実施の形態に係るデジタルスチルカメラについて説明する。本実施の形態に係るデジタルスチルカメラは上記第1の実施の形態に係るデジタルスチルカメラと概ね同様の構成を備える一方、カラーフィルタの配色において相違する。以下、専ら相違点に着目して説明する。
[4] Fourth Embodiment Next, a digital still camera according to a fourth embodiment of the present invention will be described. The digital still camera according to the present embodiment has substantially the same configuration as the digital still camera according to the first embodiment, but is different in the color arrangement of the color filters. Hereinafter, the description will be given focusing on the differences.

(1) カラーフィルタの配色
図8は、本実施の形態に係るデジタルスチルカメラが備える固体撮像装置の主要な構成を示す図である。図8に示されるように、本実施の形態に係る固体撮像装置8が備えるカラーフィルタもまた4画素分のカラーフィルタの正方配列が2次元配列されてなる。
ひとつの正方配列には、非可視波長域の光を主に透過させるカラーフィルタ(以下、「Iフィルタ」という。)、BIフィルタ、GBIフィルタ及びRBIフィルタがそれぞれ1画素含まれる。
(1) Color Filter Color Arrangement FIG. 8 is a diagram illustrating a main configuration of a solid-state imaging device included in the digital still camera according to the present embodiment. As shown in FIG. 8, the color filter included in the solid-state imaging device 8 according to the present embodiment is also formed by two-dimensionally arranging a square array of color filters for four pixels.
One square array includes one pixel each of a color filter (hereinafter referred to as “I filter”) that mainly transmits light in a non-visible wavelength region, a BI filter, a GBI filter, and an RBI filter.

ブルー成分の強度IBはBI画素の出力からIフィルタを備える画素(以下、「I画素」という。)の出力を差し引けば求められる。レッド成分の強度IRとグリーン成分の強度IGとはそれぞれRBI画素の出力とGBI画素の出力とからBI画素の出力を差し引けば求められる。
(2) カラーフィルタの構成
BI、GBI及びRBIフィルタについては、上記第3の実施の形態と同様であるので説明を省く。Iフィルタは中心設定波長600nmのλ/4多層膜に、中心設定波長520nmのλ/4多層膜が積層されてなる。
The intensity IB of the blue component can be obtained by subtracting the output of a pixel having an I filter (hereinafter referred to as “I pixel”) from the output of the BI pixel. The red component intensity IR and the green component intensity IG can be obtained by subtracting the output of the BI pixel from the output of the RBI pixel and the output of the GBI pixel, respectively.
(2) Configuration of Color Filter Since the BI, GBI, and RBI filters are the same as those in the third embodiment, description thereof is omitted. The I filter is formed by laminating a λ / 4 multilayer film having a center setting wavelength of 520 nm on a λ / 4 multilayer film having a center setting wavelength of 600 nm.

(3) カラーフィルタの分光特性
次に、本実施の形態に係るカラーフィルタの分光特性について説明する。図9は、本実施の形態に係るカラーフィルタの分光特性を示すグラフであって、(a)はRBIフィルタの分光特性を、(b)はGBIフィルタの分光特性を、(c)はBIフィルタの分光特性を、また、(d)はIフィルタの分光特性をそれぞれ示す。
(3) Spectral Characteristics of Color Filter Next, spectral characteristics of the color filter according to the present embodiment will be described. FIG. 9 is a graph showing the spectral characteristics of the color filter according to the present embodiment, where (a) shows the spectral characteristics of the RBI filter, (b) shows the spectral characteristics of the GBI filter, and (c) shows the BI filter. (D) shows the spectral characteristics of the I filter.

図9に示されるように、RBI、GBI及びBIフィルタの何れも波長600nmを中心設定波長とし、RBIフィルタはレッドの光を透過させ、GBIフィルタはグリーンの光を透過させる。また、Iフィルタは中心設定波長520nm及び中心設定波長600nmの反射波長域の光を反射して、非可視光のみを透過させる。
(4) まとめ
上述のように、本実施の形態においては、4画素の正方配列毎にI画素を設けるので、上記第3の実施の形態のように紫外線フィルタや赤外線フィルタを要することなく、単純な減算によって非可視成分を除去して可視光の強度を求めることができる。よって、デジタルスチルカメラの部品点数を削減することができるので、部品コスト並びに製造コストを削減して、デジタルスチルカメラを安価に提供することができる。
As shown in FIG. 9, all of the RBI, GBI, and BI filters have a wavelength of 600 nm as a center setting wavelength, the RBI filter transmits red light, and the GBI filter transmits green light. The I filter reflects light in a reflection wavelength region having a center setting wavelength of 520 nm and a center setting wavelength of 600 nm, and transmits only invisible light.
(4) Summary As described above, in this embodiment, an I pixel is provided for each square array of four pixels, so that an ultraviolet filter and an infrared filter are not required as in the third embodiment. The intensity of visible light can be obtained by removing the invisible component by simple subtraction. Therefore, since the number of parts of the digital still camera can be reduced, the parts cost and the manufacturing cost can be reduced, and the digital still camera can be provided at low cost.

また、BI画素が非可視光を受光し、GBI画素やRBI画素がブルー及び非可視の光を受光するので、解像度が向上する。
[5] 変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
Further, since the BI pixel receives invisible light and the GBI pixel and RBI pixel receive blue and invisible light, the resolution is improved.
[5] Modifications Although the present invention has been described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the following modifications can be implemented. .

(1) 上記第2の実施の形態においては、正方配列を構成する4画素すべてがブルーの光を透過させる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。
すなわち、正方配列を構成する4画素すべてがブルーに代えてレッドの光を透過させるとしても良い。図10は、本変形例に係る固体撮像装置が備えるカラーフィルタの配色を示す図である。
(1) In the second embodiment, the case where all the four pixels constituting the square array transmit blue light has been described, but it goes without saying that the present invention is not limited to this. It may be as follows.
That is, all four pixels constituting the square array may transmit red light instead of blue. FIG. 10 is a diagram illustrating the color arrangement of the color filters provided in the solid-state imaging device according to this modification.

図10に示されるように、本変形例に係る固体撮像装置10が備えるカラーフィルタにおいては、ひとつの正方配列には、レッドの光を主に透過させるカラーフィルタ(以下、「Rフィルタ」という。)が2画素、RBフィルタが1画素、及びRGフィルタが1画素含まれる。また、この正方配列においては、Rフィルタが対角方向に並ぶように配置される。   As shown in FIG. 10, in the color filter included in the solid-state imaging device 10 according to the present modification, one square array is a color filter that mainly transmits red light (hereinafter referred to as “R filter”). ) Is 2 pixels, the RB filter is 1 pixel, and the RG filter is 1 pixel. In this square array, the R filters are arranged in a diagonal direction.

このようにすれば、グリーンやブルーの光との間で混色を生じることなく、レッドの光の透過波長域を赤外波長域に接するまで長波長側に拡張することができる。したがって、レッド側の広い波長域で高い解像度を実現することができる。
(2) 上記第3の実施の形態においては、正方配列を構成する4画素すべてがグリーンの光を透過させる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。
In this way, the transmission wavelength range of red light can be extended to the long wavelength side until it contacts the infrared wavelength range without causing color mixing with green or blue light. Therefore, high resolution can be realized in a wide wavelength region on the red side.
(2) In the third embodiment, the case where all the four pixels constituting the square array transmit green light has been described, but it goes without saying that the present invention is not limited to this. It may be as follows.

すなわち、正方配列を構成する4画素すべてがブルーに代えてレッドの光を透過させるとしても良い。図11は、本変形例に係る固体撮像装置が備えるカラーフィルタの配色を示す図である。
図11に示されるように、本変形例に係る固体撮像装置11が備えるカラーフィルタにおいては、ひとつの正方配列には、レッド、グリーン及び非可視の光を主に透過させるカラーフィルタ(以下、「RGIフィルタ」という。)が2画素、レッドと非可視との光を主に透過させるカラーフィルタ(以下、「RIフィルタ」という。)1画素、及びRBIフィルタ1画素が含まれる。この正方配列においては、RGIフィルタが対角方向に並ぶように配置される。
That is, all four pixels constituting the square array may transmit red light instead of blue. FIG. 11 is a diagram illustrating the color arrangement of the color filters provided in the solid-state imaging device according to this modification.
As shown in FIG. 11, in the color filter included in the solid-state imaging device 11 according to the present modification, a color filter (hereinafter referred to as “hereinafter referred to as“ color filter ”) that mainly transmits red, green, and invisible light is included in one square array. RGI filter ”) includes two pixels, one color filter (hereinafter referred to as“ RI filter ”) that mainly transmits red and invisible light, and one RBI filter pixel. In this square array, the RGI filters are arranged in a diagonal direction.

このようにすれば、グリーンやブルーの光との間で混色を生じることなく、レッドの光の透過波長域を赤外波長域に接するまで長波長側に拡張することができる。したがって、レッド側の広い波長域で高い解像度を実現することができる。
また、非可視光フィルタを用いれば、RIフィルタを備える画素(以下、「RI画素」という)からレッド成分の強度IRを得ることができる。
In this way, the transmission wavelength range of red light can be extended to the long wavelength side until it contacts the infrared wavelength range without causing color mixing with green or blue light. Therefore, high resolution can be realized in a wide wavelength region on the red side.
If a non-visible light filter is used, the intensity IR of the red component can be obtained from a pixel having an RI filter (hereinafter referred to as “RI pixel”).

更に、RGIフィルタを備える画素(以下、「RGI画素」という。)の出力からRI画素の出力を差し引けばグリーン成分の強度IGを得ることができ、RBI画素の出力からRI画素の出力を差し引けばブルー成分の強度IBを得ることができる。
本変形例に係るカラーフィルタは上記第3の実施の形態に係るカラーフィルタと同様に多層膜干渉フィルタとなっている。本変形例に係るカラーフィルタをなすλ/4多層膜は二酸化シリコン層と二酸化チタン層からなっており、それぞれ4層である。
Furthermore, the intensity IG of the green component can be obtained by subtracting the output of the RI pixel from the output of the pixel having the RGI filter (hereinafter referred to as “RGI pixel”), and the output of the RI pixel is subtracted from the output of the RBI pixel. By pulling, the strength IB of the blue component can be obtained.
The color filter according to the present modification is a multilayer interference filter similar to the color filter according to the third embodiment. The λ / 4 multilayer film constituting the color filter according to this modification is composed of a silicon dioxide layer and a titanium dioxide layer, each having four layers.

また、λ/4多層膜を構成する誘電体層は何れも光学膜厚が125nmとなっており、λ/4多層膜は中心設定波長500nmの反射波長域の光を反射する。二酸化シリコン層は屈折率が1.45で物理膜厚が86.2nmであり、二酸化チタン層は屈折率が2.51で物理膜厚が49.8nmである。
スペーサ層は何れも二酸化シリコンからなっており、RIフィルタではスペーサ層の光学膜厚が125nmとなっている。このため、RIフィルタは全体としてλ/4多層膜となっており、中心設定波長500nmの反射波長域の光を反射する。また、RGIフィルタのスペーサ層は光学膜厚が5nm、RBIフィルタは130nmとなっており、何れもλ/4多層膜をなす二酸化シリコン層と異なる構造となっている。
The dielectric layers constituting the λ / 4 multilayer film all have an optical film thickness of 125 nm, and the λ / 4 multilayer film reflects light in the reflection wavelength region having a center setting wavelength of 500 nm. The silicon dioxide layer has a refractive index of 1.45 and a physical film thickness of 86.2 nm, and the titanium dioxide layer has a refractive index of 2.51 and a physical film thickness of 49.8 nm.
The spacer layers are all made of silicon dioxide, and in the RI filter, the optical thickness of the spacer layer is 125 nm. For this reason, the RI filter is a λ / 4 multilayer as a whole, and reflects light in the reflection wavelength region having a center setting wavelength of 500 nm. Further, the spacer layer of the RGI filter has an optical film thickness of 5 nm, and the RBI filter has a thickness of 130 nm, both of which have a structure different from the silicon dioxide layer forming the λ / 4 multilayer film.

図12は、本変形例に係るカラーフィルタの分光特性を示すグラフであって、(a)はRIフィルタの分光特性を、(b)はRBIフィルタの分光特性を、また、(c)はRGIフィルタの分光特性をそれぞれ表わす。
図12に示されるように、本変形例においては、何れのフィルタもレッドの光を透過させるので、レッドの波長域の解像度が高い。また、非可視光フィルタを外せば、非可視波長域の光も併せて撮像することができる。
FIG. 12 is a graph showing the spectral characteristics of the color filter according to this modification, where (a) shows the spectral characteristics of the RI filter, (b) shows the spectral characteristics of the RBI filter, and (c) shows the RGI. Each represents the spectral characteristics of the filter.
As shown in FIG. 12, in this modification, since any filter transmits red light, the resolution in the red wavelength region is high. Further, if the invisible light filter is removed, light in the invisible wavelength region can also be imaged.

(3)上記実施の形態においては、多層膜干渉フィルタを構成する誘電体層の材料として二酸化シリコンと二酸化チタンとを用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて酸化タンタル(Ta2O5)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、窒化ケイ素(SiN)、窒化ケイ素(Si3N4)、酸化アルミニウム(Al2O3)、フッ化マグネシウム(MgF2)、酸化ハフニウム(HfO3)、酸化マグネシウム(MgO2)を用いても良い。何れの材料を用いても本発明の効果は同じである。 (3) In the above embodiment, the case where silicon dioxide and titanium dioxide are used as the material of the dielectric layer constituting the multilayer interference filter has been described, but it goes without saying that the present invention is not limited to this. Instead of tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), silicon nitride (SiN), silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), magnesium fluoride (MgF 2 ) Hafnium oxide (HfO 3 ) or magnesium oxide (MgO 2 ) may be used. The effect of the present invention is the same regardless of which material is used.

(4)上記実施の形態においては、多層膜干渉フィルタをなすλ/4多層膜を構成する誘電体層の一方とスペーサ層とが材料を同じくする場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて当該誘電体層とスペーサ層とが材料を異にするとしても良い。この場合において、スペーサ層の材料の如何に関わらず、上述のような光学膜厚とすれば、多層膜干渉フィルタの分光特性は同じである。   (4) In the above embodiment, the case where one of the dielectric layers constituting the λ / 4 multilayer film constituting the multilayer interference filter and the spacer layer are made of the same material has been described, but the present invention is not limited to this. Needless to say, instead of this, the dielectric layer and the spacer layer may be made of different materials. In this case, regardless of the material of the spacer layer, if the optical film thickness is as described above, the spectral characteristics of the multilayer interference filter are the same.

本発明に係る固体撮像装置、カメラ及び信号処理方法は、高い解像度でカラー撮像する技術として有用である。   The solid-state imaging device, the camera, and the signal processing method according to the present invention are useful as a technique for color imaging with high resolution.

本発明の第1の実施の形態に係るデジタルスチルカメラの主要な機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main function structures of the digital still camera which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る固体撮像装置102の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the solid-state imaging device 102 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る固体撮像装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the solid-state imaging device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るカラーフィルタの分光特性を示すグラフであって、(a)はBフィルタの分光特性を、(b)はRBフィルタの分光特性を、また、(c)はGBフィルタの分光特性をそれぞれ示す。It is a graph which shows the spectral characteristic of the color filter which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, Comprising: (a) is the spectral characteristic of B filter, (b) is the spectral characteristic of RB filter, (c) Indicates the spectral characteristics of the GB filter. 本発明の第3の実施の形態に係る固体撮像装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the solid-state imaging device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る固体撮像装置5が備えるカラーフィルタの構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the color filter with which the solid-state imaging device 5 which concerns on the 3rd Embodiment of this invention is provided. 本発明の第3の実施の形態に係るカラーフィルタの分光特性を示すグラフであって、(a)はBIフィルタの分光特性を、(b)はRBIフィルタの分光特性を、また、(c)はGBIフィルタの分光特性をそれぞれ示す。10 is a graph showing spectral characteristics of a color filter according to a third embodiment of the present invention, where (a) shows the spectral characteristics of the BI filter, (b) shows the spectral characteristics of the RBI filter, and (c). Indicates the spectral characteristics of the GBI filter. 本発明の第4の実施の形態に係る固体撮像装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the solid-state imaging device which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係るカラーフィルタの分光特性を示すグラフであって、(a)はRBIフィルタの分光特性を、(b)はGBIフィルタの分光特性を、(c)はBIフィルタの分光特性を、また、(d)はIフィルタの分光特性をそれぞれ示す。It is a graph which shows the spectral characteristic of the color filter which concerns on the 4th Embodiment of this invention, Comprising: (a) is the spectral characteristic of an RBI filter, (b) is the spectral characteristic of a GBI filter, (c) is BI The spectral characteristics of the filter are shown, and (d) shows the spectral characteristics of the I filter. 本発明の変形例(1)に係るカラーフィルタの配色を示す図である。It is a figure which shows the color scheme of the color filter which concerns on the modification (1) of this invention. 本発明の変形例(2)に係るカラーフィルタの配色を示す図である。It is a figure which shows the color scheme of the color filter which concerns on the modification (2) of this invention. 本発明の変形例(2)に係るカラーフィルタの分光特性を示すグラフであって、(a)はRIフィルタの分光特性を、(b)はRBIフィルタの分光特性を、また、(c)はRGIフィルタの分光特性をそれぞれ表わす。It is a graph which shows the spectral characteristic of the color filter which concerns on the modification (2) of this invention, Comprising: (a) is the spectral characteristic of RI filter, (b) is the spectral characteristic of RBI filter, (c) is Respective spectral characteristics of the RGI filter are represented. 第1の従来技術に係る固体撮像装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the solid-state imaging device which concerns on a 1st prior art. 第2の従来技術に係る固体撮像装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the solid-state imaging device concerning 2nd prior art. 第3の従来技術に係る固体撮像装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the solid-state imaging device which concerns on a 3rd prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1…………………………………………………デジタルスチルカメラ
3…………………………………………………カラーフィルタ
3、5、8、10、11、13、14………固体撮像装置
15、102……………………………………固体撮像装置
101……………………………………………光学系
103……………………………………………映像信号作成部
601、603…………………………………λ/4多層膜
602……………………………………………スペーサ層
601s、601t、603s、603t…誘電体層
1301、1501、1502、1503…画素
1302…………………………………………垂直シフトレジスタ
1303…………………………………………垂直信号線
1304…………………………………………行メモリ
1305…………………………………………水平シフトレジスタ
1306…………………………………………水平信号線
1307…………………………………………出力アンプ
1 ………………………………………………… Digital still camera 3 ………………………………………………… Color filters 3, 5, 8 10, 11, 13, 14 ............ Solid-state imaging device 15, 102 …………………………………… Solid-state imaging device 101 ………………………………………… …… Optical system 103 ……………………………………………… Video signal generators 601 and 603... ..Λ / 4 multilayer film 602. ………………………………………… Spacer layers 601 s, 601 t, 603 s, 603 t ... Dielectric layers 1301, 1501, 1502, 1503 ... Pixel 1302 ……………………………… ………… Vertical shift register 1303 …………………………………… Vertical signal line 1304 ………………………………………… Line Memo 1305 ............ ……………………………… Horizontal shift register 1306 ………………………………………… Horizontal signal line 1307 ……………………… ………………… Output Amplifier

Claims (13)

複数種類のフィルタの何れかを備える画素を配列した1つのグループを1単位とし、前記1単位を複数配列した固体撮像装置であって、
前記1単位の何れの画素も1種類のフィルタのみを備え、
何れのフィルタも共通波長域の可視光を透過させる
ことを特徴とする固体撮像装置。
A solid-state imaging device in which one group in which pixels including any of a plurality of types of filters are arranged is defined as one unit, and a plurality of the one unit is arranged,
Each pixel of the unit includes only one type of filter,
A solid-state imaging device characterized in that any filter transmits visible light in a common wavelength region.
共通波長域以外の可視波長域の光を透過させるフィルタを備えた画素の出力から、共通波長域の光のみを透過させるフィルタを備えた画素の出力を差し引くことによって、共通波長域以外の可視波長域の光の強度を求める
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
By subtracting the output of a pixel with a filter that transmits only light in the common wavelength range from the output of the pixel with a filter that transmits light in the visible wavelength range other than the common wavelength range, the visible wavelength outside the common wavelength range The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the intensity of light in the region is obtained.
共通波長域が緑色の波長域である
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the common wavelength region is a green wavelength region.
フィルタは非可視光も透過させる
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the filter also transmits invisible light.
共通波長域が赤色または青色の何れか波長域である
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the common wavelength range is either a red wavelength range or a blue wavelength range.
1単位の画素は矩形配置されており、
共通波長域の光を透過させるフィルタが前記矩形の対角線上に配置される
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
One unit pixel is arranged in a rectangle,
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a filter that transmits light in a common wavelength region is arranged on the diagonal of the rectangle.
複数種類のフィルタの何れかを備える画素を2次元配列した1つのグループを1単位とし、前記1単位を複数配列した固体撮像装置であって、
前記1単位は主に非可視光を透過させる非可視光フィルタを有し、
非可視光フィルタ以外のフィルタは共通波長域の可視光を透過させる
ことを特徴とする固体撮像装置。
A solid-state imaging device in which one group in which pixels each having a plurality of types of filters are two-dimensionally arranged is defined as one unit, and a plurality of the one unit is arranged,
The unit has a non-visible light filter that mainly transmits invisible light,
A solid-state imaging device, wherein a filter other than the non-visible light filter transmits visible light in a common wavelength range.
共通波長域が赤色、緑色及び青色の何れかの波長域と非可視波長域とからなる
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the common wavelength range includes any one of red, green, and blue wavelength ranges and a non-visible wavelength range.
フィルタが多層膜干渉フィルタからなる
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the filter is a multilayer interference filter.
可視波長域において赤色または青色の波長域の光のみを透過させるフィルタはλ/4多層膜からなる
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the filter that transmits only light in the red or blue wavelength region in the visible wavelength region is formed of a λ / 4 multilayer film.
可視波長域の光を透過させないフィルタは中心設定波長を異にする2つのλ/4多層膜が積層されてなる
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the filter that does not transmit light in the visible wavelength range is formed by laminating two λ / 4 multilayer films having different center setting wavelengths.
複数種類のフィルタの何れかを備える画素を2次元配列した1つのグループを1単位が複数配列され、前記1単位は主に非可視光を透過させる非可視光フィルタを有し、非可視光フィルタ以外のフィルタは共通波長域の可視光を透過させる固体撮像装置が実行する信号処理方法であって、
非可視光フィルタ以外のフィルタを備える画素が出力する画素信号から、非可視光フィルタを備える画素が出力する画素信号を差し引くことによって可視光の強度を求める
ことを特徴とする信号処理方法。
A group of one-dimensionally arranged pixels each having a plurality of types of filters is arranged in a plurality of units, and each unit has a non-visible light filter that mainly transmits invisible light. The filter other than is a signal processing method executed by a solid-state imaging device that transmits visible light in a common wavelength range,
A signal processing method characterized in that the intensity of visible light is obtained by subtracting a pixel signal output from a pixel including a non-visible light filter from a pixel signal output from a pixel including a filter other than the non-visible light filter.
請求項1〜11に記載の固体撮像装置を備える
ことを特徴とするカメラ。
A camera comprising the solid-state imaging device according to claim 1.
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