KR20140068042A - 촬상 장치 및 필터 - Google Patents

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KR20140068042A
KR20140068042A KR1020147005229A KR20147005229A KR20140068042A KR 20140068042 A KR20140068042 A KR 20140068042A KR 1020147005229 A KR1020147005229 A KR 1020147005229A KR 20147005229 A KR20147005229 A KR 20147005229A KR 20140068042 A KR20140068042 A KR 20140068042A
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KR1020147005229A
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요시히토 히가시츠츠미
히데아키 모기
켄 오자와
준 이와마
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소니 주식회사
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Abstract

본 기술은, 적외광 또는 자외광과 가시광을 같게 검출하는 것을 가능하게 하는 촬상 장치를 제공할 수 있는 촬상 장치 및 필터에 관한 것이다. 촬상 장치(1A)는, 렌즈계(20), 및, 렌즈계(20)를 통과하는 광이 입사하는 촬상부(10)를 구비하고 있고, 촬상부(10)는, 제1 파장대의 광을 수광하는 복수의 제1 촬상 소자(11), 및, 제1 파장대와 다른 제2 파장대의 광을 수광하는 복수의 제2 촬상 소자(12)를 가지며, 렌즈계(20) 또는 촬상부(10)에는, 제2 파장대의 광의 광량보다도 적은 광량의 제1 파장대의 광을 촬상부에 도달시키는 광학 소자(30A)가 구비되어 있다.

Description

촬상 장치 및 필터{IMAGE PICKUP APPARATUS AND FILTER}
본 개시는, 촬상 장치 및 필터에 관한 것이다.
CCD 이미지 센서나 CMOS 이미지 센서 등의 단판식 컬러 고체 촬상 장치는, 광전 변환 소자, 및, 광전 변환 소자의 상방에 배설된 적색, 녹색 또는 청색을 투과하는 컬러 필터로 구성된 촬상 소자를 갖는다. 그리고, 컬러 영상의 정보를 얻기 위해, 컬러 필터를 통과하고, 광전 변환 소자에 의해 수광된 가시광을, 광전 변환 소자로부터 신호로서 출력한다. 한편, 근래, 가시광 이외의 성분, 즉, 적외광을 검지하는 단판식 컬러 고체 촬상 장치(예를 들면, 일본국 특개2008-091753 참조)의 개발도 진행되고 있고, 가시광만을 검지하는 경우에는 실현할 수 없는 새로운 어플리케이션의 검토도 행하여지고 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 가시광과 적외광을 동시에 검지하고, 검지한 적외광에 관한 정보에 의거하여, 고감도화를 도모하고, 또는 또한, 가시광을 검출하는 광전 변환 소자에 누입(漏入)되는 적외광의 영향을 억제하고, 또는 또한, 적외광을 검출함으로써 사람의 움직임을 검출한다.
특허 문헌 1 : 일본국 특개2008-091753 특허 문헌 2 : 일본국 특개평4-110803호 특허 문헌 3 : 일본국 특개소61-015491호
그런데, 통상의 촬상 장치에서는, 도 8에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 광전 변환 소자를 구성하는 재료의 특성에 기인하여, 가시광을 검출하는 광전 변환 소자의 감도보다도, 적외광을 검출하는 광전 변환 소자의 감도의 쪽이 낮다. 또한, 도 8의 횡축은 광전 변환 소자에 입사하는 광의 파장, 종축은 광전 변환 소자의 광감도이다. 따라서, 적외광을 충분히 검출하려고 한 경우, 가시광을 검출하는 광전 변환 소자가 포화하여 버려, 화질의 저하를 초래한다는 문제가 있다. 상기한 일본국 특개2008-091753에서는, 적외광을 검출하는 광전 변환 소자의 구성, 구조를, 가시광을 검출하는 광전 변환 소자의 구성, 구조와 다르게 하여, 적외광에 대한 광전 변환 소자의 감도를 향상시키고 있다. 일본국 특개2008-091753에 제안된 광전 변환 소자의 구성, 구조는, 가시광을 검출하는 광전 변환 소자의 감도와 적외광을 검출하는 광전 변환 소자의 감도를 정돈하는 것에 관해 효과적이지만, 적외광을 검출하는 광전 변환 소자의 구성, 구조와 가시광을 검출하는 광전 변환 소자의 구성, 구조를 같게 하는 것이, 촬상 장치의 제조 프로세스의 관점에서 바람직하다.
적외광을 투과시키는 한편, 가시광을 투과시키지 않는 필터가, 예를 들면, 일본국 특개평4-110803호로부터 주지이지만, 이와 같은 필터를 촬상 장치에 부착한 것에서는, 광전 변환 소자에 의해 가시광을 검출할 수가 없다. 또한, 적색광 및 녹색광보다도 청색광을 보다 많이 광전 변환 소자에 도입하기 위한 스펙트럼·필터 장치가, 예를 들면, 일본국 특개소61-015491호로부터 주지이지만, 이와 같은 스펙트럼·필터 장치를, 가시광 및 적외광을 검출하는 광전 변환 소자를 구비한 촬상 장치에 부착하여도, 이들의 광전 변환 소자에 의해 적외광 및 가시광을 같은 감도로 검출할 수는 없다. 또한, 자외광과 가시광과의 관계에 관해서도, 같은 문제, 즉, 자외광 및 가시광을 같은 감도로 검출할 수가 없다는 문제가 있다.
따라서 본 개시의 목적은, 적외광 또는 자외광과 가시광을 같게 검출하는 것을 가능하게 하는 촬상 장치, 및, 이러한 촬상 장치에서의 사용에 적합한 필터를 제공하는 것에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 개시한 촬상 장치는,
렌즈계, 및, 렌즈계를 통과하는 광이 입사하는 촬상부를 구비하고 있고,
촬상부는,
제1 파장대의 광을 수광하는 복수의 제1 촬상 소자, 및,
제1 파장대와 다른 제2 파장대의 광을 수광하는 복수의 제2 촬상 소자,
를 가지며,
제2 파장대의 광의 광량보다도 적은 광량의 제1 파장대의 광을 촬상부에 도달시키는 광학 소자가 구비되어 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 개시한 제1의 양태에 관한 필터는, 원형 또는 정다각형의 외형 형상을 갖는 제1 영역, 및, 제1 영역을 둘러싸는 고리형상(環狀)의 제2 영역으로 구성되어 있고,
제1 영역은, 제1 파장대의 광, 및, 제1 파장대와 다른 제2 파장대의 광을 통과시키고,
제2 영역에서, 제1 파장대의 광의 광투과율은 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 개시한 제2의 양태에 관한 필터는, 제1 파장대의 광, 및, 제1 파장대와 다른 제2 파장대의 광을 통과시키는 필터로서,
제1 파장대의 광의 광투과율은 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮다.
본 개시한 촬상 장치에는, 제2 파장대의 광의 광량보다도 적은 광량의 제1 파장대의 광을 촬상부에 도달시키는 광학 소자가 구비되어 있다. 또한, 본 개시한 제1의 양태에 관한 필터에서는, 제2 영역에서, 제1 파장대의 광의 광투과율은 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮다. 나아가서는, 본 개시한 제2의 양태에 관한 필터에서, 제1 파장대의 광의 광투과율은 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮다. 따라서, 광학 소자 전체로서, 또는 또한, 필터 전체로서, 제2 파장대의 광은 보다 많은 광량으로 촬상부에 도달하고, 제1 파장대의 광은 보다 적은 광량으로 촬상부에 도달한다. 그 결과, 촬상부에서, 제1 파장대의 광과 제2 파장대의 광을 같은 감도로 검출하는 것이 가능해진다. 또한, 촬상 장치에서, 통상, 소망하지 않는 파장을 갖는 적외광을 컷트하기 위한 IR 컷트 필터가 배치되어 있는데, 본 개시한 제2의 양태에 관한 필터에서는, 그 구성, 구조, 배치에 의존하지만, IR 컷트 필터를 대체하는 것이 가능하고, 이 경우에는, 촬상 장치의 대폭적인 설계 변경, 제조 공정의 변경은 불필요하다.
도 1의 (A) 및 (B)는, 각각, 실시례 1의 촬상 장치의 개념도 및 실시례 1의 필터의 모식적인 단면도, 도 1의 (C)는, 실시례 2의 필터의 모식적인 단면도.
도 2의 (A) 및 (B)는, 각각, 실시례 1의 촬상 장치의 촬상부에서의 촬상 소자의 배열을 모식적으로 도시하는 도면, 및, 제1 촬상 소자의 모식적인 일부 단면도.
도 3의 (A) 및 (B)는, 각각, 실시례 3의 촬상 장치의 개념도 및 실시례 3의 필터의 모식적인 단면도.
도 4의 (A), (B) 및 (C)는, 각각, 실시례 5의 촬상 장치의 개념도, 실시례 5의 필터의 모식적인 단면도, 및, 실시례 5의 필터의 모식적인 정면도, 도 4의 (D)는, 실시례 6의 필터의 모식적인 단면도.
도 5는, 실시례 8의 촬상 장치의 개념도.
도 6의 (A), (B) 및 (C)는, 실시례 1의 필터의 광투과율, IR 컷트 필터의 광투과율, 및, 실시례 1의 필터 및 IR 컷트 필터의 조합에서의 광투과율을 모식적으로 도시하는 도면.
도 7의 (A), (B) 및 (C)는, 실시례 4의 필터의 광투과율, UV 컷트 필터의 광투과율, 및, 실시례 4의 필터 및 UV 컷트 필터의 조합에서의 광투과율을 모식적으로 도시하는 도면.
도 8은, 가시광을 검출하는 광전 변환 소자의 감도보다도, 적외광을 검출하는 광전 변환 소자의 감도의 쪽이 낮은 것을 도시하는 모식도.
이하, 도면을 참조하여, 실시례에 의거하여 본 개시를 설명하지만, 본 개시는 실시례로 한정되는 것이 아니고, 실시례에서의 여러가지의 수치나 재료는 예시이다. 또한, 설명은, 이하의 순서로 행한다.
1. 본 개시한 촬상 장치, 본 개시한 제1의 양태 및 제2의 양태에 관한 필터, 전반에 관한 설명
2. 실시례 1(본 개시한 촬상 장치 및 본 개시한 제1의 양태에 관한 필터)
3. 실시례 2(실시례 1의 변형)
4. 실시례 3(실시례 1의 다른 변형)
5. 실시례 4(실시례 1의 또 다른 변형)
6. 실시례 5(본 개시한 촬상 장치 및 본 개시한 제2의 양태에 관한 필터)
7. 실시례 6(실시례 5의 변형)
8. 실시례 7(실시례 5의 다른 변형)
9. 실시례 8(실시례 1 내지 실시례 7의 변형)
10. 실시례 9(실시례 1 내지 실시례 8의 변형), 기타
[본 개시한 촬상 장치, 본 개시한 제1의 양태 및 제2의 양태에 관한 필터, 전반에 관한 설명]
본 개시한 촬상 장치에서 광학 소자를 필터로 구성하는 경우, 또한, 본 개시한 제1의 양태 또는 제2의 양태에 관한 필터에서, 필터는, 필터 기재(基材), 및, 필터 기재상에 형성된 필터 재료층으로 이루어지는 형태로 할 수 있고, 또는 또한, 예를 들면, 필터 재료가 필터 기재에 이겨넣어지고(練入), 또는 또한, 분산되어 이루어지는 형태로 할 수 있다. 「필터의 재료」란, 전자(前者)의 형태인 경우, 필터 재료층을 구성하는 재료(필터 재료)를 의미하고, 후자의 형태인 경우, 필터 기재에 이겨넣어지고, 또는 또한, 분산된 재료(필터 재료)를 의미한다. 또는 또한, 필터는, 필터 기재, 및, 필터 기재상에 형성된 필터 구조층(예를 들면, 유전체 다층막)으로 이루어지는 형태로 할 수 있다.
본 개시한 촬상 장치에서, 제1 파장대의 피크 파장은, 제2 파장대의 피크 파장보다도 짧은 형태로 할 수 있고, 또는 또한, 제1 파장대의 피크 파장은, 제2 파장대의 피크 파장보다도 긴 형태로 할 수 있다. 전자의 경우, 제1 파장대는 가시광대에 상당하고, 제2 파장대는 적외광대에 상당한다. 한편, 후자의 경우, 제1 파장대는 가시광대에 상당하고, 제2 파장대는 자외광대에 상당한다.
그리고, 본 개시한 촬상 장치의 이들의 바람직한 형태에 있어서, 광학 소자는 필터로 이루어지고 ; 필터에서, 제1 파장대의 광의 광투과율은 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮은 구성으로 할 수 있다. 또한, 필터를 구성하는 재료를 적절히 선택함으로써, 즉, 제1 파장대의 광의 광투과율이 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮은 재료로 필터를 구성함으로써, 제1 파장대의 광의 광투과율을 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮게 할 수 있다. 또한, 이러한 구성의 촬상 장치를, 편의상, 『본 개시한 촬상 장치(A-1)』라고 부르는 경우가 있다. 또는 또한, 필터를 유전체 다층막으로 구성함으로써, 제1 파장대의 광의 광투과율을 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮게 할 수도 있다. 또한, 이러한 구성의 촬상 장치를, 편의상, 『본 개시한 촬상 장치(A-2)』라고 부르는 경우가 있다. 본 개시한 촬상 장치(A-2)에서는, 제2 파장대에서의 소망하지 않는 파장의 광을 컷트하는 필터로 할 수도 있다. 또한, 본 개시한 촬상 장치(A-1) 및 본 개시한 촬상 장치(A-2)를 총칭하여, 편의상, 『본 개시한 촬상 장치(A)』라고 부르는 경우가 있다.
본 개시한 제2의 양태에 관한 필터에서, 제1 파장대의 광의 광투과율은 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮지만, 본 개시한 제2의 양태에 관한 필터에서도, 필터를 구성하는 재료를 적절히 선택함으로써, 즉, 제1 파장대의 광의 광투과율이 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮은 재료로 필터를 구성함으로써, 제1 파장대의 광의 광투과율을 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮게 할 수 있다. 또한, 이러한 구성의 필터를, 편의상, 『본 개시한 제2-1의 양태에 관한 필터』라고 부르는 경우가 있다. 또는 또한, 필터를 유전체 다층막으로 구성함으로써, 제1 파장대의 광의 광투과율을 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮게 할 수도 있다. 또한, 이러한 구성의 필터를, 편의상, 『본 개시한 제2-2의 양태에 관한 필터』라고 부르는 경우가 있다. 본 개시한 제2-2의 양태에 관한 필터에서는, 제2 파장대에서의 소망하지 않는 파장의 광을 컷트하는 필터로 할 수도 있다.
여기서, 본 개시한 촬상 장치(A) 또는 본 개시한 제2의 양태에 관한 필터에서, 제1 파장대의 파장 400㎚ 이상, 650㎚ 미만에서의 평균 광투과율은, 0%를 초과하고, 80% 이하이고 ; 제2 파장대에서의 평균 광투과율은, 80% 이상인 구성으로 할 수 있다. 또한, 제2 파장대의 파장으로서, 650㎚ 내지 1200㎚, 또는, 400㎚ 미만을 예시할 수 있다. 그리고, 이와 같은 바람직한 구성을 포함하는 본 개시한 촬상 장치(A-1) 또는 본 개시한 제2-1의 양태에 관한 필터에서, 필터는, 적색을 투과하는 적색 투과층과, 청색을 투과하는 청색 투과층이 적층되어 이루어지는 구성으로 할 수 있다. 또한, 이 경우, 필터는, 마젠타와 같은 분광 특성이 된다. 또는 또한, 적색을 투과하는 적색 투과층과, 녹색을 투과하는 녹색 투과층과, 청색을 투과하는 청색 투과층이 적층되어 이루어지는 구성으로 할 수 있다. 구체적으로는, 적색 투과층은, 촬상 소자를 구성하는 광전 변환 소자의 상방에 마련된 적색을 투과하는 컬러 필터와 같은 재료(적색 컬러 필터 재료)로 구성할 수 있고, 녹색 투과층은, 촬상 소자를 구성하는 광전 변환 소자의 상방에 마련된 녹색을 투과하는 컬러 필터와 같은 재료(녹색 컬러 필터 재료)로 구성할 수 있고, 청색 투과층은, 촬상 소자를 구성하는 광전 변환 소자의 상방에 마련된 청색을 투과하는 컬러 필터와 같은 재료(청색 컬러 필터 재료)로 구성할 수 있다. 이와 같은 적색 투과층과 청색 투과층이 적층된 구조, 또는, 적색 투과층과 녹색 투과층과 청색 투과층이 적층된 구조를 갖는 필터에서는, 재료(컬러 필터 재료), 및, 적색 투과층, 녹색 투과층, 청색 투과층의 층두께를 적절하게 선택함으로써, 제1 파장대의 광의 광투과율이 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮은 필터를 제작할 수 있다. 그리고, 이와 같은 구성의 필터에서는, 적색 투과층, 녹색 투과층, 청색 투과층을, 박막이 적층된 다층막 간섭 필터로 구성하는 것은 아니기 때문에, 필터에의 광의 입사각에 대한 의존성을 억제할 수 있다. 적색 투과층, 녹색 투과층, 청색 투과층의 적층 구조를 그 위에 형성하기 위한 필터 기재를 구성하는 재료로서, 광학 유리나 투명한 수지를 들 수 있다. 또는 또한, 필터 기재가 필터 재료로서도 기능하는 재료로 필터를 구성할 수도 있다. 또는 또한, 상기한 바람직한 구성을 포함하는 본 개시한 촬상 장치(A-1) 또는 본 개시한 제2-1의 양태에 관한 필터에서, 필터는, 2장의 투명 전극 또는 그라펜 전극으로 끼여진 일렉트로크로믹 재료층으로 구성되고, 또는 또한, 2장의 투명 전극 또는 그라펜 전극으로 끼여진 액정 재료층으로 구성할 수 있고, 이들에서는, 전극에 인가하는 전압을 제어함으로써, 일렉트로크로믹 재료층 또는 액정 재료층을 통과하는 광의 광투과율의 제어를 행할 수가 있다. 또는 또한, 상기한 바람직한 구성을 포함하는 본 개시한 촬상 장치(A-2) 또는 본 개시한 제2-2의 양태에 관한 필터에서, 필터를, 전술한 바와 같이, 유전체 다층막으로 구성할 수도 있다. 이 경우, 예를 들면, 고굴절율 재료로서, TiO2, Ta2O5, Nb2O5, Si3N4 등을 들 수 있고, 저굴절율 재료로서, SiO2, MgF2 등을 들 수 있다.
나아가서는, 이상에 설명한 각종의 바람직한 구성을 포함하는 본 개시한 촬상 장치(A-1) 또는 본 개시한 제2-1의 양태에 관한 필터에서, 필터는 렌즈계의 전면부(前面部)에 부착되어 있는 구성으로 할 수 있다. 필터의 렌즈계의 전면부에의 부착은, 렌즈 경통(鏡筒)의 전면부에의 나사결합이라는 주지의 방법에 의거하여 행할 수 있다. 단, 필터의 렌즈계에의 부착은 이와 같은 방법으로 한정하는 것은 아니다. 또는 또한, 필터는, 렌즈계에 구비된 조리개부에 인접하여 배치되어 있는 구성으로 할 수도 있다. 그리고, 이들의 경우, 촬상부 내에, 소망하지 않는 파장을 갖는 적외광을 컷트하는 IR 컷트 필터를 배치하는 것이 바람직하다. 한편, 이상에 설명한 각종의 바람직한 구성을 포함하는 본 개시한 촬상 장치(A-2) 또는 본 개시한 제2-2의 양태에 관한 필터는, 렌즈계의 어느 부분에 배치하여도 좋고, 예를 들면, 렌즈계의 전면부에 마련하여도 좋고, 렌즈계에 구비된 조리개부에 인접하여 배치하여도 좋고, 또한, 소망하지 않는 파장을 갖는 적외광을 컷트하는 유전체 다층막으로 필터를 구성하고, 게다가, 이 필터를 촬상부 내에 배치하면, 종래의 소망하지 않는 파장을 갖는 적외광을 컷트하는 IR 컷트 필터가 불필요하게 된다.
또는 또한, 상기한 바람직한 형태에 있어서,
광학 소자는 필터로 이루어지고,
필터는, 원형 또는 정다각형의 외형 형상을 갖는 제1 영역, 및, 제1 영역을 둘러싸는 고리형상의 제2 영역으로 구성되어 있고,
제1 영역은, 제1 파장대 및 제2 파장대의 광을 통과시키고,
제2 영역에서, 제1 파장대의 광의 광투과율은 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮은 구성으로 할 수 있다. 또한, 이러한 구성의 촬상 장치를, 편의상, 『본 개시한 촬상 장치(B)』라고 부른다.
그리고, 본 개시한 촬상 장치(B) 또는 본 개시한 제1의 양태에 관한 필터에서는, 제1 영역과 제2 영역과의 경계에서의 제2 영역의 부분부터, 제2 영역의 외주를 향하여, 제1 파장대의 광의 광투과율이, 잠시, 저하되어 있는 구성으로 할 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 제1 영역과 제2 영역과의 경계에 있어서, 광의 회절의 발생을 억제하는 것이 가능해지고, 렌즈계의 제1 파장대에서의 MTF(Modulation Transfer Function)의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 제1 파장대의 광의 광투과율의 잠시의 저하는, 예를 들면, 가우스 함수를 이용하여 표현할 수 있다.
상기한 바람직한 구성을 포함하는 본 개시한 촬상 장치(B) 또는 본 개시한 제1의 양태에 관한 필터에서, 필터는 아포다이제이션·필터로 이루어지는 구성으로 할 수 있다. 또한, 아포다이제이션·필터의 구성은 주지의 구성으로 할 수 있다. 또는 또한, 아포다이제이션·필터의 구성으로서, 제2 영역을, 적색을 투과하는 적색 투과층과, 청색을 투과하는 청색 투과층이 적층되어 이루어지고, 적색 투과층의 두께 및 청색 투과층의 두께가, 제1 영역과 제2 영역과의 경계에서의 제2 영역의 부분부터, 제2 영역의 외주를 향하여, 두꺼워지는 구성을 들 수 있다. 또는 또한, 제2 영역을, 적색을 투과하는 적색 투과층과, 녹색을 투과하는 청색 투과층과, 청색을 투과하는 청색 투과층이 적층되어 이루어지고, 적색 투과층의 두께, 녹색 투과층의 두께 및 청색 투과층의 두께가, 제1 영역과 제2 영역과의 경계에서의 제2 영역의 부분부터, 제2 영역의 외주를 향하여, 두꺼워지는 구성을 들 수 있다. 구체적으로는, 적색 투과층, 녹색 투과층, 청색 투과층은, 전술한 컬러 필터 재료로 구성하면 좋고, 필터 기재를 구성하는 재료도 전술한 재료로 구성하면 좋다.
나아가서는, 이상에 설명한 바람직한 구성을 포함하는 본 개시한 촬상 장치(B) 또는 본 개시한 제1의 양태에 관한 필터에서, 제1 영역의 면적은 가변인 구성으로 할 수 있다. 제1 영역의 면적을 가변으로 하기 위해서는, 예를 들면, 필터를, 이른바 조리개 날개와 같은 구조로 하면 좋고, 이 경우, 필터를 구성하는 조리개 날개를, 예를 들면, 전술한 필터 기재를 구성하는 재료로부터 제작하면 좋다. 또한, 필터를 구성하는 조리개 날개의 한쪽의 면에 필터 재료층을 형성하면 좋다. 또는 또한, 필터 기재가 필터 재료로서도 기능하는 재료로 필터를 구성할 수도 있다. 그리고, 이와 같은 제1 영역의 면적이 가변인 구성을 갖는 필터로 함으로써, 제1 파장대에서의 피사계 심도(深度)를 깊게 할 수 있다. 또는 또한, 본 개시한 촬상 장치(B) 또는 본 개시한 제1의 양태에 관한 필터에서, 필터는, 2장의 투명 전극 또는 그라펜 전극으로 끼여진 일렉트로크로믹 재료층으로 구성되고, 또는 또한, 2장의 투명 전극 또는 그라펜 전극으로 끼여진 액정 재료층으로 구성할 수 있고, 이들에서는, 전극에 인가하는 전압을 제어함으로써, 일렉트로크로믹 재료층 또는 액정 재료층을 통과하는 광의 광투과율의 제어, 및, 제1 영역의 면적의 제어를 행할 수가 있다. 또는 또한, 본 개시한 촬상 장치(B) 또는 본 개시한 제1의 양태에 관한 필터에서, 필터를, 상술한 바와 마찬가지로, 유전체 다층막으로 구성할 수도 있다.
나아가서는, 이상에 설명한 바람직한 구성을 포함하는 본 개시한 촬상 장치(B) 또는 본 개시한 제1의 양태에 관한 필터에서, 필터는, 렌즈계에 구비된 조리개부에 인접하여 배치되어 있는 구성으로 할 수 있다. 또한, 이 경우, 촬상부 내에, 소망하지 않는 파장을 갖는 적외광을 컷트하는 IR 컷트 필터를 배치하는 것이 바람직하다.
나아가서는, 이상에 설명한 바람직한 구성을 포함하는 본 개시한 촬상 장치(B) 또는 본 개시한 촬상 장치(A)에서, 필터는, 렌즈계에 대해 탈착 자유롭게 배설되는 구성으로 할 수 있다. 여기서, 렌즈계에 대해 필터를 탈착 자유롭게 배설하기 위해서는, 예를 들면, 렌즈계에서, 필터와 개구가 병설된 부재를, 렌즈계의 광축과 평행한 회동축을 중심으로 하여 회동 가능하게 이 회동축에 부착하고, 이러한 부재를 회동축을 중심으로 하여 회동시킴으로써, 렌즈계를 통과하는 광선이 개구를 통과하고, 또는, 필터를 통과하는 구성, 구조를 들 수 있다. 또는 또한, 렌즈계에서, 필터와 개구가 병설된 부재를, 예를 들면 렌즈계의 광축과 직교하는 방향으로 활주이동(滑動) 자유롭게 렌즈계에 부착하고, 이러한 부재를 활주이동시킴으로써, 렌즈계를 통과하는 광선이 개구를 통과하고, 또는, 필터를 통과하는 구성, 구조를 들 수 있다. 그리고, 이들의 경우, 필터와 개구가 병설된 부재는, 하나의 부재로 구성되어 있어도 좋고, 복수의 부재편으로 구성되어 있어도 좋다. 개구에는 적외광 흡수 필터를 배치하여도 좋다. 또는 또한, 필터를 렌즈계로부터 떼어낸 경우, 필요에 응하여, 적외광 흡수 필터를, 예를 들면, 렌즈 경통의 전면부에의 나사결합하여, 촬상부에 입사한 적외광을 컷트하여도 좋다.
나아가서는, 이상에 설명한 바람직한 구성, 형태를 포함하는 본 개시한 촬상 장치(A) 또는 촬상 장치(B)를 포함하는 본 개시한 촬상 장치에서, 촬상 장치에 의해 컬러 화상을 얻기 위해, 제1 촬상 소자는, 적색·촬상 소자, 녹색·촬상 소자 및 청색·촬상 소자로 이루어지는 촬상 소자 유닛으로 구성되어 있는 형태로 할 수 있고, 이 경우, 하나의 촬상 소자 유닛 및 하나의 제2 촬상 소자로 1화소가 구성되어 있는 형태, 즉, 4개의 촬상 소자에 의해 1화소가 구성되어 있는 형태로 할 수 있다. 또한, 제2 촬상 소자는, 적외광을 검출하기 위한 적외광·촬상 소자로 구성되어 있고, 또는 또한, 자외광을 검출하기 위한 자외광·촬상 소자로 구성되어 있다. 하나의 촬상 소자 유닛 및 하나의 제2 촬상 소자에 의해 1화소가 구성되어 있는 경우의 촬상 소자의 배열 형태로서, 베이어 배열을 예시할 수 있다. 여기서, 이와 같은 4개의 촬상 소자에 의해 구성된 1화소를, 편의상, 『적외광/자외광 유감(有感)·촬상 소자 유닛』이라고 부른다. 또한, 하나의 적색·촬상 소자, 2개의 녹색·촬상 소자 및 하나의 청색·촬상 소자로 구성되고, 베이어 배열을 갖는 화소를, 편의상, 「가시광 유감·촬상 소자 유닛』이라고 부른다. 촬상부는, 2차원 매트릭스형상으로 배열된 적외광/자외광 유감·촬상 소자 유닛으로 구성되어 있어도 좋다. 또는 또한, 적외광/자외광 유감·촬상 소자 유닛이 1렬, 배설되고, 이 열에 인접한 1렬 또는 복수열에 가시광 유감·촬상 소자 유닛이 배열된 구성으로 할 수도 있고, 또는 또한, 적외광/자외광 유감·촬상 소자 유닛이 격자형상(우물정자 무늬 모양(井桁狀))으로 마련되고, 나머지 영역에는 가시광 유감·촬상 소자 유닛이 배치된 구성으로 할 수도 있고, 또는 또한, 적외광/자외광 유감·촬상 소자 유닛이 격자점(格子點)상에 배설되고, 나머지 영역에는 가시광 유감·촬상 소자 유닛이 배치된 구성으로 할 수도 있다. 촬상 소자의 배열 형태는, 베이어 배열로 한정하는 것은 아니고, 기타, 예를 들면, 인터라인 배열, G 스트라이프 RB 체크무늬 배열, G 스트라이프 RB 완전 체크무늬 배열, 체크무늬 보색 배열, 스트라이프 배열, 경사 스트라이프 배열, 원색 색차 배열, 필드 색차 순차 배열, 프레임 색차 순차 배열, MOS형 배열, 개량 MOS형 배열, 프레임 인터리브 배열, 필드 인터리브 배열 등으로 할 수도 있다.
또는 또한, 이상에 설명한 바람직한 구성, 형태를 포함하는 본 개시한 촬상 장치(A) 또는 촬상 장치(B)를 포함하는 본 개시한 촬상 장치에서, 촬상 장치에 의해 흑백(그레이)의 화상을 얻기 위해, 하나의 촬상 소자 유닛 및 하나의 제2 촬상 소자로 1화소가 구성되어 있는 형태로 할 수도 있다.
나아가서는, 이상에 설명한 바람직한 구성, 형태를 포함하는 본 개시한 촬상 장치(A) 또는 촬상 장치(B)를 포함하는 본 개시한 촬상 장치에서, 촬상 장치는, 제2 파장대의 광을 출사하는 조명 장치를 또한 구비하고 있는 형태로 할 수 있고, 이 경우, 조명 장치가 출사하는 제2 파장대의 광에는, 하나의 또는 복수의 피크 파장이 포함되는 형태로 할 수 있다. 조명 장치가 출사하는 제2 파장대의 광에 복수의(예를 들면, N개의) 피크 파장이 포함되는 형태로 하는 경우, 조명 장치를 구성하는 광원으로서, N종류의 광원, 예를 들면, 각각의 발광 피크 파장이 다른 N종류의 LED를 들 수 있다. 조명 장치를 N회 발광시켜, 다른 피크 파장의 제2 파장대의 광에 의해 촬상을 N회 행함으로써, 또는 또한, 필터의 광투과율 특성에 의하지만, 조명 장치를 1회, N종류의 LED를 동시에 발광시켜, 다른 피크 파장의 제2 파장대의 광에 의해 촬상을 1회 행함으로써, 제2 촬상 소자에서는, N종류의 화상 데이터를 얻을 수 있고, 이들 N종류의 화상 데이터를 해석함으로써, 여러가지의 정보를 얻을 수 있다. 광원에 맞추어서, 광학 소자의 제2 파장대의 광의 광투과율의 최적화를 도모하여도 좋다. 즉, N종류의 광원에 맞추어서, 광학 소자의 제2 파장대의 광의 광투과율의 최적화, N종류의 광원으로부터의 광에 대한 광투과율의 비율의 최적화, 분광 스펙트럼의 최적화를 도모하여도 좋다. 복수의 광원은, 전부가 적외광을 출사하는 광원이라도 좋고, 전부가 자외광을 출사하는 광원이라도 좋고, 적외광 및 자외광을 출사하는 광원이 혼재하고 있어도 좋다. 또한, 조명 장치의 발광 강도에 의존하지만, 제1 파장대의 광의 광투과율이 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮은 광학 소자가 바람직한 경우도 있고, 제1 파장대의 광의 광투과율이 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 높은 광학 소자가 바람직한 경우도 있다. 조명 장치를 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우에서, 광학 소자를 교환하여도 좋고, 복수의 광학 소자를 분간하여 사용하여도 좋다.
본 개시한 촬상 장치에서의 필터에서는, 제1 파장대의 광을 촬상부에 도달시키기 위해, 필터에서의 제1 파장대의 광의 광투과율은 0%를 초과하는 값을 갖는다. 본 개시한 제2의 양태에 관한 필터에서도, 제1 파장대의 광을 통과시키기 위해, 제1 파장대의 광의 광투과율은 0%를 초과하는 값을 갖는다.
본 개시한 촬상 장치(A) 또는 본 개시한 제2의 양태에 관한 필터에서, 제1 파장대의 광에 대한 감광 계수를 V, 제2 촬상 소자의 감도 최대치를 D2, 제2 촬상 소자의 감도 최대치(D2)에 상당하는 광속(光束)이 제1 촬상 소자에 입사한 때의 제1 촬상 소자의 포화 레벨을 X1(단위 : lux)으로 하였을 때,
V≤X 1/D 2
를 만족하도록, 감광 계수(V)를 설정하면 좋다. 또한, 촬상 장치의 자동 노출 기구에서의 AE 목표 설정치가, 제1 촬상 소자의 포화 레벨(X1)에 대해 1/Y1라고 한 때, AE 목표 설정치를 (V/Y1), 또는, 그 이하로 설정하면 좋고, 「V」의 하한치는 촬상 장치의 다이내믹 레인지 설정에 의존한다.
본 개시한 촬상 장치(B) 또는 본 개시한 제1의 양태에 관한 필터에서, 제1 영역의 외형 형상을 정다각형으로 하는 경우, 정다각형으로서, 예를 들면, 정5각형, 정6각형, 정7각형, 정8각형을 들 수 있다. 또한, 정다각형에는, 의사정다각형(각 변이 곡선으로 구성된 정다각형, 정점(頂点)이 둥근형상의 정다각형)이 포함된다. 나아가서는, 제2 영역에서의 제1 파장대의 광의 광투과율은, 제2 영역에서의 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮은데, 제2 영역에서의 제1 파장대의 광의 광투과율에는 0%도 포함된다. 또한, 제1 영역을 개구부로 구성할 수 있다. 제2 영역은, 전술한 적색 투과층 및 청색 투과층의 적층 구조, 적색 투과층, 녹색 투과층 및 청색 투과층의 적층 구조나, 유전체 다층막, 가시광을 컷트한 주지의 시판되고 있는 필터 재료로 구성하면 좋다. 나아가서는, 제2 파장대를 적외광으로 하는 경우, 제2 영역에 UV 컷트 필터를 배치하여도 좋고, 제2 파장대를 자외광으로 하는 경우, 제2 영역에 IR 컷트 필터를 배치하여도 좋다. 또한, 제2 영역을 그 위에 형성하기 위한 필터 기재를 구성하는 재료로서, 전술한 재료를 들 수 있고, 또는 또한, 필터 기재가 필터 재료로서도 기능하는 재료로 필터를 구성할 수도 있다.
본 개시한 촬상 장치는 화상 처리부를 구비하고, 이 화상 처리부는, 제1 촬상 소자로부터의 출력을 조정하는 제1 게인 조정부, 및, 제2 촬상 소자로부터의 출력을 조정하는 제2 게인 조정부를 구비하고 있는 형태로 할 수도 있고, 이에 의해, 제1 촬상 소자에 의해 얻어지는 화상과, 제2 촬상 소자에 의해 얻어지는 화상과의 사이의 휘도 조정을 용이하게 행할 수 있다. 그리고, 이 경우, 제1 게인 조정부에 의한 제1 촬상 소자로부터의 출력에 대한 조정 계수를 Gn1, 제2 게인 조정부에 의한 제2 촬상 소자로부터의 출력에 대한 조정 계수를 Gn2로 하였을 때,
Gn1/Gn2≥1
를 만족하는 것이 바람직하다. (Gn1/Gn2)의 값으로서, 예를 들면, 구체적으로는, 2, 4, 8 등을 예시할 수 있다. 이와 같은 형태에 의해, 제1 촬상 소자에 도달하는 제1 파장대의 광의 광량이 저하되고, 제2 촬상 소자에 도달하는 제2 파장대의 광의 광량과의 차가 크게 변화한 경우에도, 제1 촬상 소자에 의해 얻어지는 화상과, 제2 촬상 소자에 의해 얻어지는 화상 사이의 밝기의 차를 작게 할 수 있다. 제1 촬상 소자에 도달하는 제1 파장대의 광의 광량이 저하되고, 제2 촬상 소자에 도달하는 제2 파장대의 광의 광량과의 차에 응하여, 조정 계수(Gn1, Gn2)를, 자동적으로 또는 수동으로 변경 가능하게 할 수 있다. 제1 게인 조정부에서의, 예를 들면, 적색·촬상 소자, 녹색·촬상 소자, 청색·촬상 소자로부터의 출력의 조정은, 같아도 좋고, 경우에 따라서는, 달라도 좋다.
촬상부에서는, 제1 파장대의 광 및 제2 파장대의 광 이외의 광이 제1 촬상 소자 및 제2 촬상 소자에 도달하지 않도록, 광학적 혼색의 발생을 방지하기 위해, 또한, 소망하지 않는 환경광 등을 배제하기 위해, 제1 파장대의 광 및 제2 파장대의 광 이외의 광을 컷트하는 필터를, 렌즈계에 배치하여도 좋고, 제1 촬상 소자 및 제2 촬상 소자에, 적절히, 배치하여도 좋다. 제2 파장대를 적외광으로 하는 경우, 렌즈계에 UV 컷트 필터를 배치하여도 좋고, 제2 파장대를 자외광으로 하는 경우, 렌즈계에 IR 컷트 필터를 배치하여도 좋다. 또는 또한, 상술한 바와 같이, 소망하지 않는 파장을 갖는 적외광을 컷트하는 IR 컷트 필터를 렌즈계 또는 촬상부 내에 배치하여도 좋다. 제1 파장대의 광의 광투과율 및 제2 파장대의 광의 광투과율은, 촬상 소자를 구성하는 광전 변환 소자가 마련된 반도체 기판 또는 반도체층에서의 제1 파장대의 광 및 제2 파장대의 광의 감도비에 의거하여 결정하면 좋다. 예를 들면, 제1 촬상 소자와 제2 촬상 소자와의 감도비를 α : 1로 경우, 광학 소자에서의 제1 파장대의 광의 광투과율과 제2 파장대의 광의 광투과율의 비를 (1/α) : 1로 하면 좋지만, 이것으로 한정하는 것은 아니다. 또한, 렌즈계에 구비된 광학 소자는, 제2 파장대의 광의 광량보다도 적은 광량의 제1 파장대의 광을 촬상부에 도달시키는데, 환언하면, 제1 촬상 소자로부터의 출력치와, 제2 촬상 소자로부터의 출력치가 같은 정도가 되도록(보다 구체적으로는, 한정하는 것은 아니지만, [제1 촬상 소자로부터의 출력치/제2 촬상 소자로부터의 출력치]의 비율이, 예를 들면, 0.5 내지 2가 된다), 광학 소자의 광투과율을 설정하고, 및/또는, 조정 계수(Gn1, Gn2)를 제어하면 좋다. 또한, 촬상부에 입사하는 광의 광량 부족으로 노광 시간(노출 시간)을 길게 할 필요가 있는 경우, 노광 시간을 길게 하는 것이 아니라, 조정 계수(Gn1, Gn2)를 제어하는 것이, 촬상된 피사체의 화상에 떨림을 발생시키지 않는다는 관점에서 바람직하다. 노광 시간(노출 시간)은, 예를 들면, 0.1초 이하로 하는 것이 바람직하다. 제1 파장대에서의 광학 소자의 분광 스펙트럼은 평탄할 필요는 없다. 또한, 특성이 다른 광학 소자(예를 들면, 광투과율이 다른 광학 소자)를 복수 준비하고, 예를 들면, 촬상 환경에 의존하여 분간 사용하여, 다이내믹 레인지의 확대를 도모하여도 좋다.
이상에 설명한 바람직한 구성, 형태를 포함하는 본 개시한 촬상 장치(A) 또는 촬상 장치(B)를 포함하는 본 개시한 촬상 장치에서, 제1 파장대에 속하는 광의 파장으로서, 예를 들면, 400㎚ 이상 650㎚ 미만을 예시할 수 있고, 제2 파장대에 속하는 광의 파장으로서, 그 이상(예를 들면, 650㎚ 이상), 또는, 그 미만(예를 들면, 400㎚ 미만)을 예시할 수 있다. 제1 촬상 소자는, 적어도, 예를 들면, 반도체 기판 또는 반도체층에 형성된 광전 변환 소자, 및, 광전 변환 소자의 상방에 형성된 컬러 필터로 구성되어 있다. 컬러 필터는, 상술한 바와 같이, 적색·촬상 소자에서는 적색 컬러 필터 재료로 구성되고, 녹색·촬상 소자에서는 녹색 컬러 필터 재료로 구성되고, 청색·촬상 소자에서는 청색 컬러 필터 재료로 구성되어 있다. 단, 이들로 한정하는 것은 아니고, 경우에 따라서는, 필터를, 시안 색, 마젠타색, 황색등의 특정 파장을 투과시키는 컬러 필터로 구성할 수도 있다. 또한, 제2 촬상 소자는, 적어도, 예를 들면, 반도체 기판 또는 반도체층에 형성된 광전 변환 소자로 구성되어 있다. 제2 촬상 소자에는, 제1 파장대의 광의 제2 촬상 소자에의 입사를 컷트하는 필터를 배치하여도 좋고, 또는 또한, 제2 파장대의 광 이외의 광이 제2 촬상 소자에 입사하는 것을 막는 필터를 배치하여도 좋다. 렌즈계는, 단초점 렌즈로 하여도 좋고, 이른바 줌렌즈로 하여도 좋고, 렌즈나 렌즈계의 구성, 구조는, 렌즈계에 요구되는 사양에 의거하여 결정하면 좋다. 촬상 소자로서, CCD(Charge Coupled Devices) 이미지 센서, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서, CMD(Charge Modulation Device)형의 신호 증폭형 이미지 센서를 들 수 있다. 촬상 장치로서, 표면 조사형의 고체 촬상 장치 또는 이면 조사형의 고체 촬상 장치라는 고체 촬상 장치를 들 수 있다. 본 개시한 촬상 장치로부터, 예를 들면, 디지털 카메라나 비디오 카메라, 캠코더, 이른바 카메라 부착의 휴대 전화를 구성할 수 있다. 본 개시한 촬상 장치는, 예를 들면, 감시 카메라나 게임기에 탑재된 카메라에 적용할 수 있고, 또한, 사용 영역, 적용 영역으로서, 물체 검출, 감시 카메라, 의료 기기, 헬스 케어, 모션 캡처를 들 수 있다.
실시례 1
실시례 1은, 본 개시한 촬상 장치, 보다 구체적으로는, 본 개시한 촬상 장치(A), 및, 본 개시한 제2의 양태에 관한 필터에 관한 것이다. 도 1의 (A)에 실시례 1의 촬상 장치의 개념도를 도시하고, 도 1의 (B)에, 실시례 1의 필터(광학 소자)의 모식적인 단면도를 도시한다. 나아가서는, 도 2의 (A)에 촬상부에서의 촬상 소자의 배열을 모식적으로 도시하고, 도 2의 (B)에 제1 촬상 소자의 모식적인 일부 단면도를 도시한다.
실시례 1의 촬상 장치(1A), 또는, 후술하는 실시례 2 내지 실시례 9의 촬상 장치는, 렌즈계(20), 및, 렌즈계(20)를 통과하는 광이 입사하는 촬상부(촬상 소자 어레이부)(10)를 구비하고 있고,
촬상부(촬상 소자 어레이부)(10)는,
제1 파장대의 광을 수광하는 복수의 제1 촬상 소자(11), 및,
제1 파장대와 다른 제2 파장대의 광을 수광하는 복수의 제2 촬상 소자(12),
를 갖는다. 렌즈계(20)에 의해 집광된 광은, 촬상부(10)에서 전기 신호로 변환된다. 그리고, 촬상 장치에는(즉, 렌즈계(20) 또는 촬상부(10)에는), 제2 파장대의 광의 광량보다도 적은 광량의 제1 파장대의 광을 촬상부(10)에 도달시키는 광학 소자가 구비되어 있다.
광학 소자(구체적으로는, 필터(30A, 30B, 30C, 30E, 30F))는, 제2 파장대의 광의 광량보다도 적은 광량의 제1 파장대의 광을 촬상부(10)에 도달시키고, 또한, 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 제1 파장대의 광의 광투과율이 낮다. 또한, 실시례 1에서는, 제1 파장대의 피크 파장은, 제2 파장대의 피크 파장보다도 짧다. 구체적으로는, 제1 파장대는 가시광대에 상당하고, 제2 파장대는 적외광대에 상당한다. 또한, 촬상부(10)에는, 자외광을 컷트하는 UV 컷트 필터(도시 생략)가 배치되어 있다.
여기서, 실시례 1, 실시례 2 또는 실시례 3의 필터(30A, 30B, 30C)는, 제1 파장대의 광, 및, 제1 파장대와 다른 제2 파장대의 광을 통과시키는 필터, 구체적으로는, 제2 파장대의 광보다도 짧은 파장을 갖는 제1 파장대의 광을 통과시키는 필터이다. 그리고, 실시례 1에서, 필터(30A)는, 제1 파장대의 광의 광투과율이 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮은 재료(필터 재료)로 구성되어 있고, 필터 재료층은 단층 구성이다. 보다 구체적으로는, 필터(30A)는, 광학 유리나 투명한 수지로 이루어지는 필터 기재(31), 및, 필터 기재(31)의 위에 형성된 필터 재료로 이루어지는 필터 재료층(32)으로 구성되어 있다. 실시례 1 및 실시례 2에서의 필터(30A, 30B)는 렌즈계(20)의 전면부에 부착되어 있다. 구체적으로는, 필터(30A, 30B)는, 렌즈 경통(도시 생략)의 전면부에 나사결합되어 있다. 또한, 필터 기재(31)가 필터 재료로서도 기능하는 재료로 필터(30A)를 구성할 수도 있다.
또는 또한, 실시례 1의 필터를, 고굴절율 재료층과 저굴절율 재료층이 교대로 복수층, 적층되어 이루어지는 유전체 다층막으로 구성할 수도 있다. 이에 의해서도, 제2 파장대의 광(적외광)의 광량보다도 적은 광량의 제1 파장대의 광(가시광)을 촬상부(10)에 도달시킬 수 있다.
또한, 촬상부(10) 내에는, 구체적으로는, 촬상부(10)의 광 입사측에는, 소망하지 않는 파장을 갖는 적외광을 컷트하는, 주지의 구성, 구조를 갖는 IR 컷트 필터(13)가 배치되어 있다.
실시례 1의 필터(30A)에서, 제1 파장대의 파장(400㎚ 이상, 650㎚ 미만)에서의 평균 광투과율은, 0%를 초과하고, 80% 이하, 보다 구체적으로는 약 50%이고, 제2 파장대의 파장 650㎚ 내지 1200㎚에서의 평균 광투과율은, 80% 이상, 보다 구체적으로는, 거의 100%이다. 도 6의 (A)에, 실시례 1의 필터(30A)의 광투과율을 모식적으로 도시하고, 도 6의 (B)에, IR 컷트 필터(13)의 광투과율의 광투과율을 모식적으로 도시하고, 도 6의 (C)에, 실시례 1의 필터(30A) 및 IR 컷트 필터(13)의 조합에서의 광투과율을 모식적으로 도시한다. 또한, 도 6의 (C)에 도시하는 예에서는, 촬상 장치의 용도에도 의하지만, 예를 들면, 650㎚ 내지 850㎚의 범위에 있는 소망하지 않는 파장을 갖는 근적외광이 컷트된다. 또는 또한, 촬상 장치의 용도에도 의하지만, 예를 들면, 650㎚ 내지 800㎚의 범위에 있는 소망하지 않는 파장을 갖는 근적외광이 컷트되고, 또한, 650㎚ 내지 900㎚의 범위에 있는 소망하지 않는 파장을 갖는 근적외광이 컷트된다. 나아가서는, 예를 들면, 650㎚ 내지 800㎚의 범위에 있는 소망하지 않는 파장을 갖는 근적외광을 컷트하는 경우, 예를 들면, 900㎚ 내지 1200㎚의 범위에 있는 소망하지 않는 파장을 갖는 근적외광도 컷트하는 것이 바람직하다. 단, 컷트되는 적외광의 파장 범위는, 이들의 파장 범위로 한정하는 것은 아니다.
렌즈계(20)에서는, 렌즈 경통 내에, 촬영 렌즈(21), 조리개부(22) 및 결상 렌즈(23)가 넣어져 있고, 줌렌즈로서 기능한다. 촬영 렌즈(21)는, 피사체로부터의 입사광을 집광하기 위한 렌즈이다. 촬영 렌즈(21)는, 초점을 맞추기 위한 포커스 렌즈나, 피사체를 확대하기 위한 줌렌즈 등을 포함하고, 일반적으로, 색수차 등을 보정하기 위해 복수장의 렌즈의 조합에 의해 실현되어 있다. 조리개부(22)는, 집광된 광의 양을 조정하기 위해 조이는 기능을 갖는 것이고, 일반적으로, 복수장의 판형상의 조리개 날개를 조합시켜서 구성되어 있다. 적어도 조리개부(22)의 위치에서, 피사체의 1점에서의 광은 평행광이 된다. 결상 렌즈(23)는, 광을 촬상부(10)상에 결상한다. 촬상부(10)는, 카메라 본체부(2)의 내부에 배치되어 있다. 촬상 장치로부터, 예를 들면, 디지털 카메라나 비디오 카메라, 캠코더가 구성된다. 카메라 본체부(2)는, 촬상부(10) 외에, 예를 들면, 화상 처리 수단(3) 및 화상 기억부(4)를 구비하고 있다. 그리고, 촬상부(10)에 의해 변환된 전기 신호에 의거하여 화상 데이터가 형성된다. 화상 처리 수단(3)은, 촬상부(10)로부터 출력된 전기 신호를, 화상 데이터로 변환하여 화상 기억부(4)에 기록한다. 또한, 촬상 소자로부터 얻어진 전기 신호에 대해서는, 예를 들면, 주지의 디모자이크 처리를 행하면 좋다.
촬상 소자(11, 12)로서, CCD 이미지 센서나 CMOS 이미지 센서를 들 수 있고, 도시한 예는, 표면 조사형이다. 제1 촬상 소자(11)는, 적색·촬상 소자(11r), 녹색·촬상 소자(11g) 및 청색·촬상 소자(11b)로 이루어지는 촬상 소자 유닛으로 구성되어 있고, 제2 촬상 소자(12)는, 적외광을 검출하기 위한 적외광·촬상 소자로 구성되어 있다. 그리고, 하나의 촬상 소자 유닛 및 하나의 적외광·촬상 소자로 1화소가 구성되어 있다. 촬상 소자의 배열 형태는, 베이어 배열이고, 촬상부(10)에서는, 이와 같은 4개의 촬상 소자에 의해 구성된 1화소(적외광/자외광 유감·촬상 소자 유닛)가 2차원 매트릭스형상으로 배열되어 있다.
모식적인 일부 단면도를 도 2의 (B)에 도시하는 바와 같이, 제1 촬상 소자(11)는, 예를 들면, 실리콘 반도체 기판(40)에 마련된 광전 변환 소자(41), 및, 그 위에, 제1 평탄화막(42), 컬러 필터(43), 온 칩 렌즈(44), 및, 제2 평탄화막(45)이 적층되어 이루어진다. 제2 촬상 소자(12)는, 컬러 필터(43)가 마련되지 않은 점을 제외하고, 제1 촬상 소자(11)와 같은 구성, 구조를 갖는다. 단, 이것으로 한정하는 것은 아니고, 제2 촬상 소자(12)에, 제1 파장대의 광을 컷트하는 필터를 배치하여도 좋다. 또한, 참조 번호 46A는 차광층을 나타내고, 참조 번호 46B는 배선층을 나타낸다.
이와 같이, 실시례 1의 촬상 장치(1A)에서, 렌즈계(20)에는, 제2 파장대의 광의 광량보다도 적은 광량의 제1 파장대의 광을 촬상부(10)에 도달시키고, 게다가, 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 제1 파장대의 광의 광투과율이 낮은 광학 소자(필터(30A))가 구비되어 있다. 또한, 실시례 1의 필터(30A)는, 제1 파장대의 광의 광투과율이 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮다. 구체적으로는, 실시례 1에서, 필터(30A)는, 제1 파장대의 광의 광투과율이 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮은 재료로 구성되어 있다. 따라서, 필터(30A) 전체로서, 제2 파장대의 광은 보다 많은 광량으로 촬상부(10)에 도달하고, 제1 파장대의 광은 보다 적은 광량으로 촬상부(10)에 도달한다. 그 결과, 촬상부(10)에서는, 제1 파장대의 광과 제2 파장대의 광을 같은 감도로 검출하는 것이 가능해진다.
실시례 2
실시례 2는, 실시례 1의 변형이다. 실시례 1에서는 필터 재료층(32)를 단층으로 구성하였다. 한편, 실시례 2에서는, 모식적인 단면도를 도 1의 (C)에 도시하는 바와 같이, 필터(30B)는, 적색을 투과하는 적색 투과층(32r)와 청색을 투과하는 청색 투과층(32b)이 적층되어 이루어진다. 구체적으로는, 적색 투과층(32r)은, 촬상 소자에서의 광전 변환 소자의 상방에 마련된 적색을 투과하는 컬러 필터와 같은 적색 컬러 필터 재료로 구성되어 있다. 또한, 청색 투과층(32b)은, 촬상 소자에서의 광전 변환 소자의 상방에 마련된 청색을 투과하는 컬러 필터와 같은 청색 컬러 필터 재료로 구성되어 있다. 적색 투과층(32r) 및 청색 투과층(32b)의 두께는, 적색 투과층의 두께와 광투과율과의 관계, 청색 투과층의 두께와 광투과율과의 관계, 및, 목표 광투과율에 의거하여 결정할 수 있다.
이상의 점을 제외하고, 실시례 2의 필터, 촬상 장치의 구성, 구조는, 실시례 1에서 설명한 필터, 촬상 장치의 구성, 구조와 마찬가지로 할 수 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 실시례 2의 필터를, 적색을 투과하는 적색 투과층과, 녹색을 투과하는 녹색 투과층과, 청색을 투과하는 청색 투과층이 적층되어 이루어지는 구성으로 할 수도 있다. 또한, 녹색 투과층은, 촬상 소자에서의 광전 변환 소자의 상방에 마련된 녹색을 투과하는 컬러 필터와 같은 녹색 컬러 필터 재료로 구성하면 좋다. 적색 투과층, 녹색 투과층 및 청색 투과층의 두께는, 적색 투과층의 두께와 광투과율과의 관계, 녹색 투과층의 두께와 광투과율과의 관계, 청색 투과층의 두께와 광투과율과의 관계, 및, 목표 광투과율에 의거하여 결정할 수 있다.
실시례 3
실시례 3도 실시례 1의 변형인데, 본 개시한 촬상 장치(A-2), 및, 본 개시한 제2-2의 양태에 관한 필터에 관한 것이다. 실시례 3의 촬상 장치(1C)의 개념도 및 실시례 3의 필터의 모식적인 단면도를, 각각, 도 3의 (A) 및 (B)에 도시한다. 실시례 3에서는, 필터(30C)를 유전체 다층막(32C)으로 구성한다. 즉, 필터(30C)를, 고굴절율 재료층과 저굴절율 재료층이 교대로 복수층, 적층되어 이루어지는 유전체 다층막(32C)으로 구성한다. 이에 의해, 제2 파장대의 광(적외광)의 광량보다도 적은 광량의 제1 파장대의 광(가시광)을 촬상부(10)에 도달시킨다. 게다가, 실시례 3에서, 필터(30C)는, 도 6의 (C)에 도시한 광투과율 특성을 갖는다. 즉, 실시례 3의 필터(30C)는, 소망하지 않는 파장을 갖는 적외광을 컷트하는 유전체 다층막으로 구성되어 있고, ND 필터로서의 기능과, IR 컷트 필터로서의 기능을 겸비한다. 나아가서는, 필터(30C)는, 촬상부(10)의 내부, 구체적으로는, 촬상부(10)의 광 입사측에 배치되어 있다. 이에 의해, 종래의 소망하지 않는 파장을 갖는 적외광을 컷트하는 IR 컷트 필터(13)가 불필요하게 된다. 또한, 필터를 유전체 다층막으로 구성하면, 필터에의 광의 입사각에 대한 의존성이 생기는 경우가 있기 때문에, 이와 같이 촬상부(10)의 내부에 배치하는 것이 바람직하다. 이상의 점을 제외하고, 실시례 3의 필터, 촬상 장치(1C)의 구성, 구조는, 실시례 1에서 설명한 필터, 촬상 장치(1A)의 구성, 구조와 마찬가지로 할 수 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 경우에 따라서는, 필터(30C)를 렌즈계(20)에 배치하여도 좋다.
실시례 4
실시례 4도, 실시례 1 내지 실시례 3의 변형이다. 단, 실시례 4에서는, 제1 파장대의 피크 파장은, 제2 파장대의 피크 파장보다도 길다. 구체적으로는, 제1 파장대는 가시광대에 상당하고, 제2 파장대는 자외광대에 상당한다. 그리고, 촬상부(10) 내에는, 적외광을 컷트하는 IR 컷트 필터(도시 생략)가 배치되어 있다. 실시례 4의 광학 소자(필터)는, 구체적으로는, 제1 파장대의 광보다도 짧은 파장을 갖는 제2 파장대의 광을 통과시키는 필터로서, 고굴절율 재료층과 저굴절율 재료층이 교대로 복수층, 적층되어 이루어지는 유전체 다층막으로 구성되어 있다. 실시례 4에서는, 제1 파장대의 파장(400㎚ 이상, 650㎚ 미만)에서의 평균 광투과율은, 0%를 초과하고, 80% 이하, 보다 구체적으로는, 예를 들면, 약 50%이고(또는 또한, 약 25%이고, 또는 또한, 약 12.5%이고), 제2 파장대의 파장(400㎚ 미만)에서의 평균 광투과율은, 80% 이상, 보다 구체적으로는, 약 100%이다. 실시례 4의 촬상 장치의 구성, 구조는, 촬상부(10)에, IR 컷트 필터가 배치되어 있는 대신에, 자외광을 컷트하는 UV 컷트 필터가 배치되어 있는 점을 제외하고, 실시례 1 또는 실시례 2의 촬상 장치와 같은 구성, 구조로 할 수 있고, 또는 또한, 실시례 3의 촬상 장치와 같은 구성, 구조로 할 수 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. 실시례 4의 필터의 광투과율, UV 컷트 필터의 광투과율, 및, 실시례 4의 필터 및 UV 컷트 필터의 조합에서의 광투과율을, 도 7의 (A), (B) 및 (C)에 모식적으로 도시한다.
실시례 5
실시례 5는, 본 개시한 촬상 장치, 보다 구체적으로는, 본 개시한 촬상 장치(B), 및, 본 개시한 제1의 양태에 관한 필터에 관한 것이다. 도 4의 (A)에 실시례 5의 촬상 장치(1E)의 개념도를 도시하고, 도 4의 (B)에 실시례 5의 필터(30E)의 모식적인 단면도를 도시하고, 도 4의 (C)에 실시례 5의 필터(30E)의 모식적인 정면도를 도시한다.
실시례 5에서는, 실시례 1과 마찬가지로, 제1 파장대의 피크 파장은, 제2 파장대의 피크 파장보다도 짧다. 구체적으로는, 제1 파장대는 가시광대에 상당하고, 제2 파장대는 적외광대에 상당한다. 또한, 촬상부(10)에는, 실시례 1과 마찬가지로, 자외광을 컷트하는 UV 컷트 필터(도시 생략)가 배치되어 있다. 실시례 5의 광학 소자(필터(30E)), 또는 또한, 실시례 5의 광학 소자(필터(30F))는, 원형 또는 정다각형(구체적으로는, 정8각형)의 외형 형상을 갖는 제1 영역(33), 및, 제1 영역(33)을 둘러싸는 고리형상의 제2 영역(34)으로 구성되어 있고,
제1 영역(33)은, 제1 파장대의 광, 및, 제1 파장대와 다른 제2 파장대의 광을 통과시키고(구체적으로는, 제1 파장대의 광보다도 긴 파장을 갖는 제2 파장대의 광을 통과시키고),
제2 영역(34)에서, 제1 파장대의 광의 광투과율은 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮다.
여기서, 필터(30E, 30F)에서, 제1 영역(33)의 면적은 가변이다. 필터(30E, 30F)는, 예를 들면, 조리개 날개와 같은 구조를 갖는다. 이와 같은 필터(30E, 30F)를 구성하는 필터 기재(35)는, 광학 유리나 투명한 수지로 이루어진다. 그리고, 필터 기재(35)상에, 적외광을 컷트하는 주지의 시판의 필터 재료로 이루어지는 필터 재료층(36)이 형성되어 있다. 필터 기재(35) 및 필터 재료층(36)에 의해 제2 영역(34)이 구성되고, 조리개 날개와 같은 구조를 갖는 필터(30E, 30F)에서의 개구부에 의해 제1 영역(33)이 구성되어 있다. 또한, 도 4의 (B)의 필터(30E)의 모식적인 단면도에서는, 조리개 날개 구조의 중복의 도시를 생략하고 있다. 실시례 5에서는, 필터 재료층(36)의 층두께는 일정하다. 제1 영역(33)의 면적을 가변으로 하기 위한 기구는, 조리개부의 조임 상태를 제어하는 기구와 마찬가지로 하면 좋다. 필터(30E, 30F)는, 렌즈계(20)에 구비된 조리개부(22)에 인접하여 배치되어 있다. 또는 또한, 필터(30E, 30F)는, 렌즈계(20)에 입사한 광이, 일단, 평행광이 되고, 최종적으로 촬상 소자(11, 12)상에 집광(결상)될 때, 평행광의 양태에 있는 렌즈계(20)의 부분에 배치되어 있다. 또한, 필터 기재(35)가 필터 재료로서도 기능하는 재료로 필터(30E)를 구성할 수도 있다. 또한, 필터(30E, 30F)를, 실시례 1에서 설명한 유전체 다층막으로 구성할 수도 있다.
이와 같이, 실시례 5의 촬상 장치(1E)에서도, 렌즈계(20)에는, 제2 파장대의 광의 광량보다도 적은 광량의 제1 파장대의 광을 촬상부(10)에 도달시키고, 게다가, 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 제1 파장대의 광의 광투과율이 낮은 필터(30E)가 구비되어 있다. 또한, 실시례 5의 필터(30E)에서는, 제2 영역(34)에서, 제1 파장대의 광의 광투과율은 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮다. 따라서, 필터(30E) 전체로서, 제2 파장대의 광은 보다 많은 광량으로 촬상부(10)에 도달하고, 제1 파장대의 광은 보다 적은 광량으로 촬상부(10)에 도달한다. 그 결과, 제1 파장대의 광과 제2 파장대의 광을 같은 감도로 검출하는 것이 가능해진다.
또한, 조리개부(22)의 개구부의 크기보다도 제1 영역(33)의 크기를 작게 함으로써, 촬상부(10)에 입사하는 가시광은, 실체적으로는, 제1 영역(33)에 의해 조여진다. 또한, 조리개부(22)의 개구부를 통과하는 적외광은, 제1 영역(33) 및 제2 영역(34)을 통과하여 촬상부(10)에 도달한다. 조리개부(22)와 필터(30E)의 위치 관계는, 도시한 바와 같이, 필터(30E)가 촬상부측에 위치하여도 좋고, 이와는 역으로, 조리개부(22)가 촬상부측에 위치하여도 좋다.
실시례 6
실시례 6은, 실시례 5의 변형이다. 모식적인 단면도를 도 4의 (D)에 도시하는 바와 같이, 실시례 6의 필터(30F)에서는, 제1 영역(33)과 제2 영역(37)과의 경계에서의 제2 영역(37)의 부분부터, 제2 영역(37)의 외주를 향하여, 제1 파장대의 광의 광투과율이, 잠시, 저하되어 있다. 또는 또한, 필터(30F)는 아포다이제이션·필터로 이루어진다.
구체적으로는, 실시례 6의 필터(30F)의 제2 영역(37)은, 적색을 투과하는 적색 투과층(38r)과, 청색을 투과하는 청색 투과층(38b)이 적층되어 이루어지고, 적색 투과층(38r)의 두께 및 청색 투과층(38b)의 두께가, 제1 영역(33)과 제2 영역(37)과의 경계에서의 제2 영역(37)의 부분부터, 제2 영역(37)의 외주를 향하여, 두꺼워진다. 적색 투과층(38r) 및 청색 투과층(38b)은, 실시례 2에서 설명한 컬러 필터 재료로 구성되어 있다.
보다 구체적으로는, 적색 투과층(38r) 및 청색 투과층(38b)에서는, 제1 영역(33)과 제2 영역(37)과의 경계에서의 제2 영역(37)의 부분에서의 두께를 0㎛, 제2 영역(37)의 외주의 부분에서의 두께를, 적색 투과층의 두께와 광투과율과의 관계, 청색 투과층의 두께와 광투과율과의 관계, 및, 목표 광투과율에 의거하여 결정하였다. 두께는 가우스 함수에 따라 증가한다.
이상의 점을 제외하고, 실시례 6의 필터, 촬상 장치의 구성, 구조는, 실시례 5에서 설명한 필터, 촬상 장치의 구성, 구조와 마찬가지로 할 수 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 적색 투과층(38r) 및 청색 투과층(38b)은, 예를 들면, 막두께 경사(웨지) 성막법, 또는, 일본국 특개2003-155556호 공보에 개시된 웨지형상막의 제조법에 의거하여 형성할 수 있다. 또한, 필터의 제2 영역을, 적색을 투과하는 적색 투과층과, 녹색을 투과하는 녹색 투과층과, 청색을 투과하는 청색 투과층이 적층되어 이루어지고, 적색 투과층의 두께, 녹색 투과층의 두께 및 청색 투과층(38b)의 두께가, 제1 영역과 제2 영역과의 경계에서의 제2 영역의 부분부터, 제2 영역의 외주를 향하여, 두꺼워지는 구성으로 할 수도 있다. 또한, 필터(30E, 30F)를, 실시례 1에서 설명한 유전체 다층막으로 구성할 수도 있다.
실시례 7
실시례 7도, 실시례 5 또는 실시례 6의 변형이다. 단, 실시례 7에서는, 실시례 4와 마찬가지로, 제1 파장대의 피크 파장은, 제2 파장대의 피크 파장보다도 길다. 구체적으로는, 제1 파장대는 가시광대에 상당하고, 제2 파장대는 자외광대에 상당한다. 그리고, 촬상부(10)에는, 자외광을 컷트하는 UV 컷트 필터(도시 생략)가 배치되어 있다. 실시례 7의 광학 소자(필터)는, 구체적으로는, 제1 파장대의 광보다도 짧은 파장을 갖는 제2 파장대의 광을 통과시키는 필터이다. 실시례 7에서는, 제1 파장대의 파장(400㎚ 이상, 650㎚ 미만)에서의 평균 광투과율은, 0%를 초과하고, 80% 이하, 보다 구체적으로는, 예를 들면, 약 50%이고(또는 또한, 약 25%이고, 또는 또한, 약 12.5%이고), 제2 파장대의 파장(400㎚ 미만)에서의 평균 광투과율은, 80% 이상, 보다 구체적으로는, 약 100%이다. 실시례 7의 촬상 장치의 구성, 구조는, 촬상부(10)에, IR 컷트 필터가 배치되어 있는 대신에, 자외광을 컷트하는 UV 컷트 필터가 배치되어 있는 점을 제외하고, 실시례 5 또는 실시례 6의 촬상 장치와 같은 구성, 구조로 할 수 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
실시례 8
실시례 8은, 실시례 1 내지 실시례 7의 변형이다. 실시례 8의 촬상 장치의 개념도를 도 5에 도시하는 바와 같이, 실시례 8에서는, 촬상 장치(1H)는, 제2 파장대의 광을 출사하는 조명 장치(14)를 또한 구비하고 있다. 조명 장치(14)는, 일종의 스트로보 발광 장치이다. 여기서, 실시례 8에서는 조명 장치(14)가 출사하는 제2 파장대의 광에는, 복수(구체적으로는, 실시례 8에서는 2개)의 피크 파장이 포함된다. 여기서, 피크 파장으로서, 850㎚ 및 940㎚를 예시할 수 있다. 조명 장치(14)를 구성하는 광원은, N종류의 광원(구체적으로는, 피크 파장 850㎚의 적외광을 출사하는 LED, 및, 피크 파장 940㎚의 적외광을 출사하는 LED의 2종류의 LED)로 이루어진다.
실시례 8에서는, 조명 장치(14)를 N회(실시례 8에서는, 구체적으로는 2회) 발광시켜서, 다른 피크 파장의 제2 파장대의 광에 의해 촬상을 N회(구체적으로는, 2 회) 행함으로써, 제2 촬상 소자(12)에서는, N종류(구체적으로는, 2종류)의 화상 데이터를 얻을 수 있다. 또는 또한, 필터의 광투과율 특성에 의하지만, 조명 장치(14)의 전체를 1회 발광시키고, 다른 피크 파장의 제2 파장대의 광에 의한 촬상을 1회 행함으로써, 제2 촬상 소자(12)에서는, N종류의 화상 데이터를 얻을 수 있다. 그리고, 이들 N종류의 화상 데이터를 해석함으로써, 여러가지의 정보를 얻을 수 있다. 또한, 광원에 맞추어서, 광학 소자의 제2 파장대의 광의 광투과율의 최적화를 도모하여도 좋다. 즉, N종류의 광원에 맞추어서, 광학 소자의 제2 파장대의 광의 광투과율의 최적화, N종류의 광원으로부터의 광에 대한 광투과율의 비율의 최적화, 분광 스펙트럼의 최적화를 도모하여도 좋다.
이상의 점을 제외하고, 실시례 8의 촬상 장치는, 실시례 1 내지 실시례 2, 실시례 5 내지 실시례 6에서 설명한 촬상 장치와 같은 구성, 구조로 할 수 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 조명 장치(14)가 출사하는 제2 파장대의 광을 자외광으로 하면, 실시례 4, 실시례 7에서 설명한 촬상 장치와 같은 구성, 구조로 할 수 있다.
실시례 9
실시례 9는, 실시례 1 내지 실시례 8의 변형이다. 실시례 9의 촬상 장치에서는, 화상 처리 수단(3)에 화상 처리부가 구비되어 있다. 이 화상 처리부는, 제1 촬상 소자(11)로부터의 출력을 조정하는 제1 게인 조정부, 및, 제2 촬상 소자(12)로부터의 출력을 조정하는 제2 게인 조정부를 구비하고 있다. 그리고, 제1 게인 조정부에 의한 제1 촬상 소자(11)로부터의 출력에 대한 조정 계수를 Gn1, 제2 게인 조정부에 의한 제2 촬상 소자(12)로부터의 출력에 대한 조정 계수를 Gn2로 하였을때,
Gn1/Gn2≥1
를 만족한다. (Gn1/Gn2)의 값으로서, 예를 들면, 구체적으로는, 2, 4, 8 등을 예시할 수 있다. 이에 의해, 촬영 환경이 변화하고, 제1 촬상 소자(11)에 도달하는 제1 파장대의 광(가시광)의 광량이 저하되고, 제2 촬상 소자(12)에 도달하는 제2 파장대의 광(적외광 또는 자외광)의 광량과의 차가 크게 변화한 경우에도, 제1 촬상 소자(11)에 의해 얻어지는 화상과, 제2 촬상 소자(12)에 의해 얻어지는 화상의 사이의 밝기의 차를 작게 할 수 있다.
이상의 점을 제외하고, 실시례 9의 촬상 장치는, 실시례 1 내지 실시례 8에서 설명한 촬상 장치와 같은 구성, 구조로 할 수 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 제1 촬상 소자(11)에 도달하는 제1 파장대의 광의 광량이 저하되어, 제2 촬상 소자(12)에 도달하는 제2 파장대의 광의 광량과의 차에 응하여, 조정 계수(Gn1, Gn2)를, 자동적으로 또는 수동으로 변경하면 좋다.
이상, 본 개시를 바람직한 실시례에 의거하여 설명하였지만, 본 개시는 이들의 실시례로 한정되는 것이 아니다. 실시례에서 설명한 촬상 장치, 촬상 소자, 광학 소자, 필터의 구성, 구조는 예시이고, 적절히, 변경할 수 있다. 촬상 소자를, 도시한 바와 같은 표면 조사형으로 하여도 좋고, 도시하지 않지만, 이면 조사형으로 하여도 좋다. 또한, 촬상부는, 예를 들면, 적외광/자외광 유감·촬상 소자 유닛이 1렬, 배설되고, 이 열에 인접한 (2n -1)렬(n는, 예를 들면, 1 이상 5 이하의 정의 정수)에 하나의 적색·촬상 소자, 2개의 녹색·촬상 소자 및 하나의 청색·촬상 소자로 구성된 가시광 유감·촬상 소자 유닛이 배열된 구성으로 할 수도 있다.
실시례 5 내지 실시례 7에서의 필터(30E, 30F)는, 렌즈계(20)에 대해 탈착 자유롭게 배설할 수도 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 렌즈계(20)에서, 필터(30)와 개구가 병설된 부재를, 렌즈계(20)의 광축과 평행한 회동축을 중심으로 하여 회동 가능하게 이 회동축에 부착하고, 이러한 부재를 회동축을 중심으로 하여 회동시킴으로써, 렌즈계(20)를 통과하는 광선이 개구를 통과하고, 또는, 필터(30)를 통과한다. 또는 또한, 렌즈계(20)에서, 필터(30)와 개구부가 병설된 부재를, 예를 들면 렌즈계(20)의 광축과 직교하는 방향으로 활주이동 자유롭게 렌즈계(20)에 마련하고, 이러한 부재를 활주이동시킴으로써, 렌즈계(20)를 통과하는 광선이 개구부를 통과하고, 또는, 필터(30)를 통과한다.
또한, 촬상 장치에 의해 흑백(그레이)의 화상을 얻기 위해, 하나의 촬상 소자 유닛 및 하나의 제2 촬상 소자로 1화소가 구성되어 있는 형태로 할 수도 있다. 실시례에서는, 광전 변환 소자를 실리콘 반도체 기판에 마련하였지만, 사용하는 기판은, 실리콘 반도체 기판으로 한정되지 않고, 예를 들면, Si-Ge 기판이나, Ge 기판, Cu, In, Ga, Al, Se, S 등으로 이루어지는 칼코파이라이트계 기판(예를 들면, Cu-In-Ga-Se 기판), GaAs 기판 등을 이용할 수도 있고, 이에 의해, 광전 변환 소자의 수광 감도 파장대의 확대나 변경을 도모할 수 있다.
본 개시한 촬상 장치의 사용 영역, 적용 영역으로서, 감시 카메라, 의료 기기, 헬스 케어, 모션 캡처를 들 수 있다. 구체적으로는, 감시 카메라에의 본 개시한 촬상 장치의 적용에서는, 주간은 통상과 같은 촬상을 행하고, 야간은 제1 파장대인 가시광성분이 적기 때문에, 제2 파장대를 포함하는 LED 광원으로 이루어지는 조명 장치를 이용하여 촬상한다는, 주야 겸용 감시 카메라를 예시할 수 있다. 이 경우, 제2 파장대로서 적외광을 상정하고 있다. 의료 기기, 건강 관리에의 본 개시한 촬상 장치의 적용에서는, 가시광으로 통상의 촬상을 행하고, 동시에, 제2 파장대를 포함하는 LED 광원으로 이루어지는 조명 장치를 이용하여 촬상 대상의 제2 파장대에서의 반사·흡수 특성을 구하여, 예를 들면, 혈액중의 산소 포화 농도 등을 계측할 수 있고, 환자의 건강 상태의 진단에 이용할 수 있다. 또한, 모션 캡처에의 본 개시한 촬상 장치의 적용에서는, 가시광으로 통상의 촬상을 행하고, 제2 파장대로서 근적외광을 이용하여, 통상 촬상 상태에서의 거리 정보나 움직임 정보를 취득하고, 제1 파장 영역인 가시광으로 취득한 화상에 재합성함으로써, 통상 화상과 거리·움직임 정보를 동시에 취득할 수 있다.
또한, 이상에 설명한 본 개시한 필터의 사용과 아울러, 또는, 독립하여,
제1 촬상 소자의 광 입사측에는 제1 개구 영역이 형성되어 있고,
제2 촬상 소자의 광 입사측에는 제2 개구 영역이 형성되어 있고,
제1 개구 영역은 제2 개구 영역보다도 작은 형태로 할 수 있다. 이와 같은 형태로 함으로써, 제2 촬상 소자가 수광하는 광량보다도 제1 촬상 소자가 수광하는 광량을 저하시킬 수 있다. 개구 영역은, 광전 변환 소자의 광 입사측에 형성된 차광층에, 소망하는 크기의, 즉, 소망하는 개구면적을 갖는 개구 영역을 형성함으로써 얻을 수 있다. 개구 영역의 평면 형상으로서, 원형, 또는, 정다각형(예를 들면, 정5각형, 정6각형, 정7각형, 정8각형)을 들 수 있다. 또한, 정다각형에는, 의사정다각형(각변이 곡선으로 구성된 정다각형, 정점이 둥근형상의 정다각형)이 포함된다.
또한, 본 개시는, 이하와 같은 구성을 취할 수도 있다.
[1] ≪촬상 장치≫
렌즈계, 및, 렌즈계를 통과하는 광이 입사하는 촬상부를 구비하고 있고,
촬상부는,
제1 파장대의 광을 수광하는 복수의 제1 촬상 소자, 및,
제1 파장대와 다른 제2 파장대의 광을 수광하는 복수의 제2 촬상 소자,
를 가지며,
제2 파장대의 광의 광량보다도 적은 광량의 제1 파장대의 광을 촬상부에 도달시키는 광학 소자가 구비되어 있는 촬상 장치.
[2] 제1 파장대의 피크 파장은, 제2 파장대의 피크 파장보다도 짧은 [1]에 기재한 촬상 장치.
[3] 제1 파장대의 피크 파장은, 제2 파장대의 피크 파장보다도 긴 [1]에 기재한 촬상 장치.
[4] 제1 파장대의 파장 400㎚ 이상, 650㎚ 미만에서의 광학 소자의 평균 광투과율은, 0%를 초과하고, 80% 이하이고,
제2 파장대의 파장에서의 광학 소자의 평균 광투과율은, 80% 이상인 [2] 또는 [3]에 기재한 촬상 장치.
[5] 광학 소자는 필터로 이루어지고,
필터에서, 제1 파장대의 광의 광투과율은 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮은 [2] 내지 [4]의 어느 한 항에 기재한 촬상 장치.
[6] 필터는, 제1 파장대의 광의 광투과율이 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮은 재료로 이루어지는 [5]에 기재한 촬상 장치.
[7] 광학 소자는, 적색을 투과하는 적색 투과층과 청색을 투과하는 청색 투과층이 적층되어 이루어지는 [6]에 기재한 촬상 장치.
[8] 필터는 유전체 다층막으로 이루어지는 [5]에 기재한 촬상 장치.
[9] 광학 소자는 렌즈계에 부착되어 있는 [2] 내지 [8]의 어느 한 항에 기재한 촬상 장치.
[10] 광학 소자는 촬상부에 배치되어 있는 [8]에 기재한 촬상 장치.
[11] 광학 소자는 필터로 이루어지고,
필터는, 원형 또는 정다각형의 외형 형상을 갖는 제1 영역, 및, 제1 영역을 둘러싸는 고리형상의 제2 영역으로 구성되어 있고,
제1 영역은, 제1 파장대 및 제2 파장대의 광을 통과시키고,
제2 영역에서, 제1 파장대의 광의 광투과율은 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮은 [2] 내지 [4]의 어느 한 항에 기재한 촬상 장치.
[12] 제1 영역과 제2 영역과의 경계에서의 제2 영역의 부분부터, 제2 영역의 외주를 향하여, 제1 파장대의 광의 광투과율이, 잠시, 저하되어 있는 [11]에 기재한 촬상 장치.
[13] 필터는 아포다이제이션·필터로 이루어지는 [11]에 기재한 촬상 장치.
[14] 제1 영역의 면적은 가변인 [11] 내지 [13]의 어느 한 항에 기재한 촬상 장치.
[15] 광학 소자는, 렌즈계에 구비된 조리개부에 인접하여 배치되어 있는 [11] 내지 [14]의 어느 한 항에 기재한 촬상 장치.
[16] 광학 소자는, 렌즈계에 대해 탈착 자유롭게 배설되는 [11] 내지 [15]의 어느 한 항에 기재한 촬상 장치.
[17] 제1 촬상 소자는, 적색·촬상 소자, 녹색·촬상 소자 및 청색·촬상 소자로 이루어지는 촬상 소자 유닛으로 구성되어 있는 [1] 내지 [16]의 어느 한 항에 기재한 촬상 장치.
[18] 하나의 촬상 소자 유닛 및 하나의 제2 촬상 소자로 1화소가 구성되어 있는 [17]에 기재한 촬상 장치.
[19] 하나의 촬상 소자 유닛 및 하나의 제2 촬상 소자로 1화소가 구성되어 있는 [1] 내지 [16]의 어느 한 항에 기재한 촬상 장치.
[20] 제1 촬상 소자의 광 입사측에는 제1 개구 영역이 형성되어 있고,
제2 촬상 소자의 광 입사측에는 제2 개구 영역이 형성되어 있고,
제1 개구 영역은 제2 개구 영역보다도 작은 [1] 내지 [19]의 어느 한 항에 기재한 촬상 장치.
[21] 제2 파장대의 광을 출사하는 조명 장치를 또한 구비하고 있는 [1] 내지 [20]의 어느 한 항에 기재한 촬상 장치.
[22] 조명 장치가 출사한 제2 파장대의 광에는, 복수의 피크 파장이 포함되는 [21]에 기재한 촬상 장치.
[23] ≪필터 : 제1의 양태≫
원형 또는 정다각형의 외형 형상을 갖는 제1 영역, 및, 제1 영역을 둘러싸는 고리형상의 제2 영역으로 구성된 필터로서,
제1 영역은, 제1 파장대의 광, 및, 제1 파장대와 다른 제2 파장대의 광을 통과시키고,
제2 영역에서, 제1 파장대의 광의 광투과율은 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮은 필터.
[24] 제1 영역과 제2 영역과의 경계에서의 제2 영역의 부분부터, 제2 영역의 외주를 향하여, 제1 파장대의 광의 광투과율이, 잠시, 저하되어 있는 [23]에 기재한 필터.
[25] 아포다이제이션·필터로 이루어지는 [23] 또는 [24]에 기재한 필터.
[26] 제1 영역의 면적은 가변인 [23] 내지 [25]의 어느 한 항에 기재한 필터.
[27]≪필터 : 제2의 양태≫
제1 파장대의 광, 및, 제1 파장대와 다른 제2 파장대의 광을
통과시키는 필터로서,
제1 파장대의 광의 광투과율은 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮은 필터.
[28] 제1 파장대의 파장 400㎚ 이상, 650㎚ 미만에서의 평균 광투과율은, 0%를 초과하고, 80% 이하이고,
제2 파장대에서의 평균 광투과율은, 80% 이상인 [27]에 기재한 필터.
[29] 제1 파장대의 광의 광투과율이 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮은 재료로 이루어지는 [27] 또는 [28]에 기재한 필터.
[30] 적색을 투과하는 적색 투과층과 청색을 투과하는 청색 투과층이 적층되어 이루어지는 [29]에 기재한 필터.
[31] 유전체 다층막으로 이루어지는 [27] 또는 [28]에 기재한 필터.
1A, 1D, 1E, 1H : 촬상 장치
2 : 카메라 본체부
3 : 화상 처리 수단
4 : 화상 기억부
10 : 촬상부(촬상 소자 어레이부)
11 : 제1 촬상 소자
11r : 적색·촬상 소자
11g : 녹색·촬상 소자
11b : 청색·촬상 소자
12 : 제2 촬상 소자
13 : IR 컷트 필터
14 : 조명 장치
20 : 렌즈계
21 : 촬영 렌즈
22 : 조리개부
23 : 결상 렌즈
30A, 30B, 30C, 30E, 30F : 필터(광학 소자)
31 : 필터 기재
32 : 필터 재료층
32r, 38r : 적색 투과층
32b, 38b : 청색 투과층
32C : 유전체 다층막
33 : 제1 영역
34, 37 : 제2 영역
35 : 필터 기재
36 : 필터 재료층
40 : 실리콘 반도체 기판
41 : 광전 변환 소자
42 : 제1 평탄화막
43 : 컬러 필터
44 : 온 칩 렌즈
45 : 제2 평탄화막
46A, 46B : 배선층

Claims (20)

  1. 렌즈계, 및, 렌즈계를 통과하는 광이 입사하는 촬상부를 구비하고 있고,
    촬상부는,
    제1 파장대의 광을 수광하는 복수의 제1 촬상 소자, 및,
    제1 파장대와 다른 제2 파장대의 광을 수광하는 복수의 제2 촬상 소자를 가지며,
    제2 파장대의 광의 광량보다도 적은 광량의 제1 파장대의 광을 촬상부에 도달시키는 광학 소자가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 파장대의 피크 파장은, 제2 파장대의 피크 파장보다도 짧은 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    제1 파장대의 피크 파장은, 제2 파장대의 피크 파장보다도 긴 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    광학 소자는 필터로 이루어지고,
    필터에서, 제1 파장대의 광의 광투과율은 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮은 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    광학 소자는 필터로 이루어지고,
    필터는, 원형 또는 정다각형의 외형 형상을 갖는 제1 영역, 및, 제1 영역을 둘러싸는 고리형상의 제2 영역으로 구성되어 있고,
    제1 영역은, 제1 파장대 및 제2 파장대의 광을 통과시키고,
    제2 영역에서, 제1 파장대의 광의 광투과율은 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮은 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    제1 영역과 제2 영역과의 경계에서의 제2 영역의 부분부터, 제2 영역의 외주를 향하여, 제1 파장대의 광의 광투과율이, 잠시, 저하되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    필터는 아포다이제이션·필터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    제1 영역의 면적은 가변인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    제1 촬상 소자는, 적색·촬상 소자, 녹색·촬상 소자 및 청색·촬상 소자로 이루어지는 촬상 소자 유닛으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    하나의 촬상 소자 유닛 및 하나의 제2 촬상 소자로 1화소가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    하나의 촬상 소자 유닛 및 하나의 제2 촬상 소자로 1화소가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    제2 파장대의 광을 출사하는 조명 장치를 또한 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    조명 장치가 출사하는 제2 파장대의 광에는, 복수의 피크 파장이 포함되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  14. 원형 또는 정다각형의 외형 형상을 갖는 제1 영역, 및, 제1 영역을 둘러싸는 고리형상의 제2 영역으로 구성된 필터로서,
    제1 영역은, 제1 파장대의 광, 및, 제1 파장대와 다른 제2 파장대의 광을 통과시키고,
    제2 영역에서, 제1 파장대의 광의 광투과율은 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮은 것을 특징으로 하는 필터.
  15. 제14항에 있어서,
    제1 영역과 제2 영역과의 경계에서의 제2 영역의 부분부터, 제2 영역의 외주를 향하여, 제1 파장대의 광의 광투과율이, 잠시, 저하되어 있는 것을 특징으로 하는 필터.
  16. 제14항에 있어서,
    아포다이제이션·필터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 필터.
  17. 제14항에 있어서,
    제1 영역의 면적은 가변인 것을 특징으로 하는 필터.
  18. 제1 파장대의 광, 및, 제1 파장대와 다른 제2 파장대의 광을 통과시키는 필터로서,
    제1 파장대의 광의 광투과율은 제2 파장대의 광의 광투과율보다도 낮은 것을 특징으로 하는 필터.
  19. 제18항에 있어서,
    제1 파장대의 파장 400㎚ 이상, 650㎚ 미만에서의 평균 광투과율은, 0%를 초과하고, 80% 이하이고,
    제2 파장대에서의 평균 광투과율은, 80% 이상인 것을 특징으로 하는 필터.
  20. 제18항에 있어서,
    적색을 투과하는 적색 투과층과 청색을 투과하는 청색 투과층이 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 필터.
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