TW201314339A - 攝像裝置及濾光器 - Google Patents

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Abstract

本技術係關於一種可提供能使紅外光或紫外光與可見光以相同之方式進行檢測之攝像裝置之攝像裝置及濾光器。攝像裝置1A具備透鏡系統20及使通過透鏡系統20之光入射之攝像部10,攝像部10包含接收第1波長帶之光之複數個第1攝像元件11、及接收與第1波長帶不同之第2波長帶之光之複數個第2攝像元件12,且透鏡系統20或攝像部10具備光學元件30A,該光學元件30A使光量少於第2波長帶之光之光量之第1波長帶之光到達攝像部。

Description

攝像裝置及濾光器
本揭示係關於一種攝像裝置及濾光器。
CCD(Charge Coupled Device,電荷耦合器件)影像感測器或CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor,互補金屬氧化物半導體)影像感測器等單板式彩色固體攝像裝置包含由光電轉換元件、及配設於光電轉換元件上方之透射紅色、綠色或藍色之彩色濾光器構成的攝像元件。並且,為獲得彩色影像之資訊,將通過彩色濾光器且由光電轉換元件接收之可見光作為信號而自光電轉換元件輸出。另一方面,近年來檢測可見光以外之成份即紅外光之單板式彩色固體攝像裝置(例如參照日本專利特開2008-091753)之開發亦正在進展,且僅檢測可見光之情形時無法實現之新應用程式之研討亦正在進行。具體而言,例如同時檢測可見光與紅外光,基於有關檢測出之紅外光之資訊謀求高靈敏度化,或抑制向檢測可見光之光電轉換元件漏入之紅外光之影響,或者藉由檢測紅外光而檢測人之移動。
[背景技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2008-091753
[專利文獻2]日本專利特開平4-110803號
[專利文獻3]日本專利特開昭61-015491號
然而,通常之攝像裝置中,如圖8模式性所示,由於構成光電轉換元件之材料之特性,與檢測可見光之光電轉換元件之靈敏度相比,檢測紅外光之光電轉換元件之靈敏度較低。再者,圖8之橫軸係入射至光電轉換元件之光之波長,縱軸係光電轉換元件之光感度。因此,於欲充分檢測紅外光之情形時,有導致檢測可見光之光電轉換元件飽和,畫質下降之問題。上述日本專利特開2008-091753中,使檢測紅外光之光電轉換元件之構成、結構與檢測可見光之光電轉換元件之構成、結構不同,提高相對於紅外光之光電轉換元件之靈敏度。日本專利特開2008-091753中提案之光電轉換元件之構成、結構關於使檢測可見光之光電轉換元件之靈敏度與檢測紅外光之光電轉換元件之靈敏度一致較有效,但使檢測紅外光之光電轉換元件之構成、結構與檢測可見光之光電轉換元件之構成、結構相同,由攝像裝置之製造程式之觀點而言不佳。
透射紅外光且另一方面不透射可見光之濾光器例如由日本專利特開平4-110803號而眾所周知,但將此種濾光器安裝於攝像元件上時無法藉由光電轉換元件檢測可見光。又,用以使相比紅色光及綠色光更多之藍色光導入於光電轉換元件之光譜.濾光器裝置例如由日本專利特開昭61-015491號眾所周知,但即使將此種光譜.濾光器裝置安裝於具備檢測可見光及紅外光之光電轉換元件之攝像裝置 上,亦無法由該等光電轉換元件以相同靈敏度檢測紅外光及可見光。再者,關於紫外光與可見光之關係存在相同問題,即,無法以相同靈敏度檢測紫外光及可見光之問題。
因此,本揭示之目的在於提供一種可使紅外光或紫外光與可見光以相同之方式進行檢測之攝像裝置、及適於該攝像裝置下之使用之濾光器。
用以達成上述目的之本揭示之攝像裝置包括:透鏡系統;及攝像部,其使通過透鏡系統之光入射;攝像部包含:複數個第1攝像元件,其接收第1波長帶之光;及複數個第2攝像元件,其接收與第1波長帶不同之第2波長帶之光;且上述攝像裝置具備光學元件,該光學元件使光量少於第2波長帶之光之光量之第1波長帶之光到達攝像部。
用以達成上述目的之本揭示之第1態樣之濾光器包括:具有圓形或正多邊形之外形形狀之第1區域;及包圍第1區域之環狀之第2區域;第1區域使第1波長帶之光及與第1波長帶不同之第2波長帶之光通過,於第2區域中,第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率。
用以達成上述目的之本揭示之第2態樣之濾光器係使第1波長帶之光及與第1波長帶不同之第2波長帶之光通過者, 且第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率。
本揭示之攝像裝置具備光學元件,該光學元件使光量少於第2波長帶之光之光量之第1波長帶之光到達攝像部。又,本揭示之第1態樣之濾光器中,在第2區域內第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率。進而,本揭示之第2態樣之濾光器中,第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率。因此,對於光學元件全體或對於濾光器全體而言,第2波長帶之光係以更多光量到達攝像部,第1波長帶之光係以更少光量到達攝像部。其結果,攝像部中,可以相同靈敏度檢測第1波長帶之光與第2波長帶之光。再者,攝像裝置中通常配設有用以截斷具有非期望波長之紅外光之IR(Infrared Radiation,紅外輻射)截止濾光器,但對於本揭示之第2態樣之濾光器而言,雖依賴於其構成、結構、配置,但可代替IR截止濾光器,此時無需攝像裝置之大幅設計變更、製造步驟之變更。
以下參照附圖,基於實施例說明本揭示,但本揭示不限於實施例,實施例之各數值或材料係例示。再者,說明按以下順序進行。
1.關於本揭示之所有攝像裝置、本揭示之第1態樣及第2態樣之濾光器之說明。
2.實施例1(本揭示之攝像裝置及本揭示之第1態樣之濾光器)
3.實施例2(實施例1之變形)
4.實施例3(實施例1之其他變形)
5.實施例4(實施例1之進而其他變形)
6.實施例5(本揭示之攝像裝置及本揭示之第2態樣之濾光器)
7.實施例6(實施例5之變形)
8.實施例7(實施例5之其他變形)
9.實施例8(實施例1~實施例7之變形)
10.實施例9(實施例1~實施例8之變形)、其他
[關於本揭示之所有攝像裝置、本揭示之第1態樣及第2態樣之濾光器之說明]
本揭示之攝像裝置中由濾光器構成光學元件之情形時,又本揭示之第1態樣或第2態樣之濾光器中,濾光器可成含濾光器基材及形成於濾光器基材上之濾光器材料層之形態,或者可成例如濾光器材料揉合於濾光器基材,或者可分散而成之形態。所謂「濾光器之材料」,前者形態之情形時,意指構成濾光器材料層之材料(濾光器材料),後者形態之情形時,意指揉合於濾光器基材,或者分散之材料(濾光器材料)。或者濾光器可成含濾光器基材及形成於濾光器基材上之濾光器結構層(例如介電體多層膜)之形態。
本揭示之攝像裝置中,可成第1波長帶之峰值波長短於第2波長帶之峰值波長之形態,或者可成第1波長帶之峰值 波長長於第2波長帶之峰值波長之形態。前者之情形時,第2波長帶相當於可見光帶,第2波長帶相當於紅外光帶。另一方面,後者之情形時,第1波長帶相當於可見光帶,第2波長帶相當於紫外光帶。
並且,本揭示之攝像裝置之其較佳形態中,光學元件包含濾光器;濾光器中,可成第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率之構成。再者,適當選擇構成濾光器之材料,即由第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率之材料構成濾光器,從而可使第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率。再者,為方便而有將該構成之攝像裝置稱作『本揭示之攝像裝置-A-1』之情形。或者由介電體多層膜構成濾光器,從而亦可使第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率。再者,為方便而有將該構成之攝像裝置稱作『本揭示之攝像裝置-A-2』之情形。本揭示之攝像裝置-A-2,亦可成截斷第2波長帶之非期望波長光之濾光器。又,為方便而有總稱本揭示之攝像裝置-A-1及本揭示之攝像裝置-A-2為『本揭示之攝像裝置-A』之情形。
本揭示之第2態樣之濾光器中,第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率,但本揭示之第2態樣之濾光器中,藉由適當選擇構成濾光器之材料,即由第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率之材料構成濾光器,從而可使第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率。再者,為方便而有將該構成 之濾光器稱作『本揭示之第2-1態樣之濾光器』之情形。或者由介電體多層膜構成濾光器,從而亦可使第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率。再者,為方便而有將該構成之濾光器稱作『本揭示之第2-2態樣之濾光器』之情形。本揭示之第2-2態樣之濾光器,亦可成截斷第2波長帶之非期望波長之光之濾光器。
此處,本揭示之攝像裝置-A或本揭示之第2態樣之濾光器中,可成第1波長帶之波長為400 nm以上未滿650 nm之平均光透射率超過0%且為80%以下;第2波長帶之平均光透射率為80%以上之構成。再者,作為第2波長帶之波長,可例示650 nm至1200 nm或未滿400 nm。並且,含如此較佳構成之本揭示之攝像裝置-A-1或本揭示之第2-1態樣之濾光器中,濾光器可成積層透射紅色之紅色透射層與透射藍色之藍色透射層而成之構成。再者,此時,濾光器成如品紅之分光特性。或者可成積層透射紅色之紅色透射層與透射綠色之綠色透射層與透射藍色之藍色透射層而成之構成。具體而言,紅色透射層可由與設於構成攝像元件之光電轉換元件上方之透射紅色之彩色濾光器相同之材料(紅色彩色濾光器材料)構成,綠色透射層可由與設於構成攝像元件之光電轉換元件上方之透射綠色之彩色濾光器相同之材料(綠色彩色濾光器材料)構成,藍色透射層可由與設於構成攝像元件之光電轉換元件上方之透射藍色之彩色濾光器相同之材料(藍色彩色濾光器材料)構成。具有積層有如此紅色透射層與藍色透射層之結構,或積層有紅色透 射層與綠色透射層與藍色透射層之結構之濾光器中,藉由適當選擇材料(彩色濾光器材料)以及紅色透射層、綠色透射層、藍色透射層之層厚,而可製作第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率之濾光器。並且,如此構成之濾光器中,並不由積層有薄膜之多層膜干擾濾光器構成紅色透射層、綠色透射層、藍色透射層,因此可抑制對於光向濾光器之入射角之依賴性。作為構成用以於其上形成紅色透射層、綠色透射層、藍色透射層之積層結構之濾光器基材之材料,可舉出光學玻璃或透明樹脂。或者亦可由使濾光器基材亦發揮作為濾光器材料功能之材料而構成濾光器。或者含上述較佳構成之本揭示之攝像裝置-A-1或本揭示之第2-1態樣之濾光器中,濾光器可由以2塊透明電極或石墨烯電極夾持之電致變色材料構成,或者可由以2塊透明電極或石墨烯電極夾持之液晶材料層構成,此時控制施加於電極之電壓,從而可進行通過電致變色材料層或液晶材料層之光之光透射率的控制。或者含上述較佳構成之本揭示之攝像裝置-A-2或本揭示之第2-2態樣之濾光器中,亦可如前述由介電體多層膜構成濾光器。此時,例如作為高折射率材料,可舉出TiO2、Ta2O5、Nb2O5、Si3N4等,作為低折射率材料,可舉出SiO2、MgF2等。
再者,含以上說明之各種較佳構成之本揭示之攝像裝置-A-1或本揭示之第2-1態樣之濾光器中,可成濾光器安裝於透鏡系統前面部之構成。濾光器之向透鏡系統前面部 之安裝可基於向透鏡鏡筒前面部之螺合之眾所周知之方法進行。但向濾光器之透鏡系統之安裝不限於如此方法。或者濾光器亦可成與透鏡系統具備之光圈部鄰接配置之構成。並且,此時於攝像部內配置截斷具有非期望波長之紅外光之IR截止濾光器較佳。另一方面,含以上說明之各種較佳構成之本揭示之攝像裝置-A-2或本揭示之第2-2態樣之濾光器亦可配置於透鏡系統之任一部分,例如可安裝於透鏡系統之前面部,亦可與透鏡系統具備之光圈部鄰接配置,又,由截斷具有非期望波長之紅外光之介電體多層膜構成濾光器,並且將濾光器配置於攝像部內時,無需截斷具有先前非期望波長之紅外光之IR截止濾光器。
或者於上述較佳形態中,光學元件包含濾光器,濾光器由包含圓形或正多邊形之外形形狀之第1區域、及包圍第1區域之環狀之第2區域,第1區域使第1波長帶及第2波長帶之光通過,第2區域內,可成第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率之構成。再者,為方便而將該構成之攝像裝置稱作『本揭示之攝像裝置-B』。
並且,本揭示之攝像裝置-B或本揭示之第1態樣之濾光器中,可成第1波長帶之光之光透射率自第1區域與第2區域之交界之第2區域部分向第2區域外周暫時下降之構成。成如此構成而在第1區域與第2區域之交界上,可抑制光繞射之產生,可防止透鏡系統之第1波長帶之MTF(Modulation Transfer Function:調變傳送函數)之下降。再者,第1波長帶之光之光透射率之暫時下降例如可使用高斯函數表現。
含上述較佳構成之本揭示之攝像裝置-B或本揭示之第1態樣之濾光器中,濾光器可成含變跡.濾光器之構成。再者,變跡.濾光器之構成可成眾所周知之構成。或者作為變跡.濾光器之構成,可舉出使第2區域積層有透射紅色之紅色透射層與透射藍色之藍色透射層,紅色透射層之厚度及藍色透射層之厚度自第1區域與第2區域之交界之第2區域部分向第2區域外周變厚之構成。或者可舉出使第2區域積層透射紅色之紅色透射層、透射綠色之綠色透射層及透射藍色之藍色透射層而成,紅色透射層之厚度、綠色透射層之厚度及藍色透射層之厚度自第1區域與第2區域之交界之第2區域部分向第2區域外周變厚之構成。具體而言,紅色透射層、綠色透射層、藍色透射層只要由前述彩色濾光器材料構成即可,構成濾光器基材之材料亦只要由前述材料構成即可。
再者,含以上說明之較佳構成之本揭示之攝像裝置-B或本揭示之第1態樣之濾光器中,可成第1區域之面積為可變之構成。為使第1區域之面積可變,例如只要使濾光器成與所謂光圈翼相同之構成即可,此時,只要例如由構成前述濾光器基材之材料製作構成濾光器之光圈翼即可。再者,只要於構成濾光器之光圈翼之一面形成濾光器材料層即可。或者亦可由使濾光器基材亦發揮作為濾光器材料功能之材料而構成濾光器。並且,成具有如此第1區域之面 積為可變之構成之濾光器,而可加深第1波長帶之景深(depth of field)深度。或者本揭示之攝像裝置-B或本揭示之第1態樣之濾光器中,濾光器可由以2塊透明電極或石墨烯電極夾持之電致變色材料層構成,或者可由以2塊透明電極或石墨烯電極夾持之液晶材料層構成,由此,藉由控制施加於電極之電壓,從而可進行通過電致變色材料層或液晶材料層之光之光透射率之控制,及第1區域面積之控制。或者本揭示之攝像裝置-B或本揭示之第1態樣之濾光器中,亦可與上述相同,由介電體多層膜構成濾光器。
再者,含以上說明之較佳構成之本揭示之攝像裝置-B或本揭示之第1態樣之濾光器中,濾光器可成與透鏡系統所具備之光圈部鄰接配置之構成。再者,此時於攝像部內配置截斷具有非期望波長之紅外光之IR截止濾光器較佳。
再者,含以上說明之較佳構成之本揭示之攝像裝置-B或本揭示之攝像裝置-A中,濾光器可成對透鏡系統裝拆自如地配設之構成。此處,為對透鏡系統裝折自如地配設濾光器,例如可舉出透鏡系統中,將並設有濾光器與開口之構件以與透鏡系統之光軸平行之旋動軸為中心可旋動地安裝於該旋動軸,藉由以旋動軸為中心使該構件旋動,從而通過透鏡系統之光線通過開口,或通過濾光器之構成、結構。或者可舉出透鏡系統中,將並設有濾光器與開口之構件例如在與透鏡系統之光軸正交方向滑動自如地安裝於透鏡系統,使該構件滑動,從而通過透鏡系統之光線通過開口,或者通過濾光器之構成、結構。並且,此時並設有濾 光器與開口之構件可由1個構件構成,亦可由複數個構件片構成。亦可於開口上配置紅外光吸收濾光器。或者自透鏡系統拆下濾光器之情形時,亦可於必要時使紅外光吸收濾光器例如向透鏡鏡筒之前面部螺合,截斷入射至攝像部之紅外光。
再者,含以上說明之較佳構成、形態之本揭示之攝像裝置-A或含攝像裝置-B之本揭示之攝像裝置中,為由攝像裝置獲得彩色圖像,第1攝像元件可成包含含有紅色.攝像元件、綠色.攝像元件及藍色.攝像元件之攝像元件單元之形態,此時,可成由1個攝像元件單元及1個第2攝像元件構成1像素之形態,即由4個攝像元件構成1像素之形態。再者,第2攝像元件由用以檢測紅外光之紅外光.攝像元件構成,或者由用以檢測紫外光之紫外光.攝像元件構成。作為由1個攝像元件單元及1個第2攝像元件構成1像素之情形之攝像元件之排列形態,可例示拜耳排列。此處,為方便而將由此種4個攝像元件構成之1像素稱作『紅外光/紫外光有感.攝像元件單元』。又,為方便而將由1個紅色.攝像元件、2個綠色.攝像元件及1個藍色.攝像元件構成之具有拜耳排列之像素稱作『可見光有感.攝像元件單元』。攝像部亦可由排列成2維矩陣狀之紅外光/紫外光有感.攝像元件單元構成。或者亦可成配設1列紅外光/紫外光有感.攝像元件單元,鄰接於該列之1列或複數列上排列有可見光有感.攝像元件單元之構成,或者亦可成紅外光/紫外光有感.攝像元件單元配設成格子狀(框狀),於剩餘區域配置有可見 光有感.攝像元件單元之構成,或者亦可成紅外光/紫外光有感.攝像元件單元配設於格子點上,於剩餘區域配置有可見光有感.攝像元件單元之構成。攝像元件之排列形態不限於拜耳排列,此外亦可成例如行間排列、G條紋RB格子排列、G條紋RB完全格子排列、格子補色排列、條紋排列、斜條紋排列、原色色差排列、區域色差依次排列、框架色差依次排列、MOS型排列、改良MOS型排列、框架交錯排列、區域交錯排列等。
或者含以上說明之較佳構成、形態之本揭示之攝像裝置-A或含攝像裝置-B之本揭示之攝像裝置中,為由攝像裝置獲得黑白(灰)圖像,亦可成由1個攝像元件單元及1個第2攝像元件構成1像素之形態。
再者,含以上說明之較佳構成、形態之本揭示之攝像裝置-A或含攝像裝置-B之本揭示之攝像裝置中,攝像裝置可成進而具備出射第2波長帶之光之照明裝置之形態,此時,可成照明裝置出射之第2波長帶之光中含有1個或複數個峰值波長之形態。成照明裝置出射之第2波長帶之光中含複數個(例如N個)峰值波長之形態之情形時,作為構成照明裝置之光源,可舉出N種光源,例如各個發光峰值波長不同之N種LED。使照明裝置N次發光,由不同峰值波長之第2波長帶之光進行N次攝像,或者根據濾光器之光透射率特性,使照明裝置1次N種LED同時發送,由不同峰值波長之第2波長帶之光進行1次攝像,從而第2攝像元件中可獲得N種圖像資料,解析該等N種圖像資料,從而可獲得 各個資訊。亦可對照光源謀求光學元件之第2波長帶之光之光透射率之最佳化。即,亦可對照N種光源,謀求光學元件之第2波長帶之光之光透射率之最佳化、相對於自N種光源光之光透射率比例之最佳化、分光光譜之最佳化。複數個光源可都為出射紅外光之光源,可都為出射紫外光之光源,亦可出射紅外光及紫外光之光源混合。再者,雖依賴於照明裝置之發光強度,但有第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率之光學元件較佳之情形,亦有第1波長帶之光之光透射率高於第2波長帶之光之光透射率之光學元件較佳之情形。使用照明裝置之情形與不使用之情形時,可交換光學元件,亦可區分使用複數個光學元件。
本揭示之攝像裝置之濾光器中,由於使第1波長帶之光到達攝像部,因此濾光器之第1波長帶之光之光透射率具有超過0%之值。本揭示之第2態樣之濾光器中,由於使第1波長帶之光通過,因此第1波長帶之光之光透射率具有超過0%之值。
本揭示之攝像裝置-A或本揭示之第2態樣之濾光器中,使相對於第1波長帶之光之消光係數為V,使第2攝像元件之靈敏度最大值為D2,使相當於第2攝像元件之靈敏度最大值D2之光束入射至第1攝像元件時之第1攝像元件之飽和位準為X1(單位:lux)時,只要以滿足V≦X1/D2之方式,設定消光係數V即可。又,攝像裝置之自動露出 機構之AE目標值相對於第1攝像元件之飽和位準X1為1/Y1時,只要將AE目標設定值設為(V/Y1)或其以下即可,「V」之下限值依賴於攝像裝置之動態範圍設定。
本揭示之攝像裝置-B或本揭示之第1態樣之濾光器中,使第1區域之外形形狀為正多邊形之情形時,作為正多邊形,可舉出例如正五邊形、正六邊形、正七邊形、正八邊形。再者,正多邊形包含假性正多邊形(各邊以曲線構成之正多邊形,頂點帶圓之正多邊形)。再者,第2區域之第1波長帶之光之光透射率低於第2區域之第2波長帶之光之光透射率,但第2區域之第1波長帶之光之光透射率亦含0%。又,可由開口部構成第1區域。第2區域只要由前述紅色透射層及藍色透射層之積層結構、紅色透射層、綠色透射層及藍色透射層之積層結構,或截斷介電體多層膜、可見光之眾所周知之市售之濾光器材料構成即可。再者,使第2波長帶為紅外光之情形時,可於第2區域配置UV截止濾光器,使第2波長帶為紫外光之情形時,亦可於第2區域配置IR截止濾光器。又,作為構成用以於其上形成第2區域之濾光器基材之材料,可舉出前述材料,或者亦可由使濾光器基材亦發揮作為濾光器材料功能之材料而構成濾光器。
本揭示之攝像裝置具備圖像處理部,該圖像處理部亦可具備調整自第1攝像元件之輸出之第1增益調整部,及調整自第2攝像元件之輸出之第2增益調整部之形態,藉此可容易進行由第1攝像元件所得之圖像與由第2攝像元件所得之 圖像間之亮度調整。並且此時,使利用第1增益調整部相對於自第1攝像元件之輸出之調整係數為Gn1,使利用第2增益調整部相對於自第2攝像元件之輸出之調整係數為Gn2時,滿足Gn1/Gn2≧1較佳。作為(Gn1/Gn2)之值,例如具體而言,可例示2,4,8等。根據如此形態,向第1攝像元件到達之第1波長帶之光之光量下降,與向第2攝像元件到達之第2波長帶之光之光差之差大幅變化之情形時,亦可縮小由第1攝像元件所得之圖像與由第2攝像元件所得之圖像間之明亮度之差。向第1攝像元件到達之第1波長帶之光之光量下降,根據與向第2攝像元件到達之第2波長帶之光之光量之差,可自動或手動變更調整係數Gn1、Gn2。第1增益調整部中,例如自紅色.攝像元件、綠色.攝像元件、藍色.攝像元件之輸出之調整可相同,根據情形而定亦可相異。
攝像部中,以第1波長帶之光及第2波長帶之光以外之光不到達第1攝像元件及第2攝像元件之方式,為防止光學混色之產生,又為排除非期望之環境光等,可將截斷第1波長帶之光及第2波長帶之光以外之光之濾光器配置於透鏡系統,為方便亦可配置於第1攝像元件及第2攝像元件。使第2波長帶為紅外光之情形時,可於透鏡系統配置UV截止濾光器,使第2波長帶為紫外光之情形時,亦可於透鏡系統配置IR截止濾光器。或者如上述,亦可將截斷具有非期望波長之紅外光之IR截止濾光器配置於透鏡系統或攝像部 內。第1波長帶之光之光透射率及第2波長帶之光之光透射率只要基於設有構成攝像元件之光電轉換元件之半導體基板或半導體層之第1波長帶之光及第2波長帶之光之靈敏度比予以決定即可。例如使第1攝像元件與第2攝像元件之靈敏度比為α:1之情形時,只要使光學元件之第1波長帶之光之光透射率與第2波長帶之光之光透射率之比為(1/α):1即可,但不限於此。又,透鏡系統具備之光學元件使光量少於第2波長帶之光之光量之第1波長帶之光到達攝像部,但換言之,以自第1攝像元件之輸出值與自第2攝像元件之輸出值成相同程度(更具體而言不限於此,但只要以「自第1攝像元件之輸出值/自第2攝像元件之輸出值」之比例例如成0.5至2)之方式,設定光學元件之光透射率,及/或控制調整係數Gn1、Gn2即可。又,入射至攝像部之光之光量不足,需要加長曝光時間(露出時間)之情形時,由攝像之被攝體之圖像不產生晃動之觀點,不加長曝光時間,控制調整係數Gn1、Gn2係較佳。曝光時間(露出時間)例如為0.1秒以下較佳。第1波長帶之光學元件之分光光譜無需平坦。又,準備複數個特性不同之光學元件(例如光透射率不同之光學元件),例如亦可依賴於攝像環境分別使用,謀求動態範圍之擴大。
包含以上說明之較佳構成、形態之本揭示之攝像裝置-A或包含攝像裝置-B之本揭示之攝像裝置中,作為屬於第1波長帶之光之波長,例如可例示400 nm以上未滿650 nm,作為屬於第2波長帶之光之波長,可例示其以上(例如650 nm以上)或未滿其(例如未滿400 nm)。第1攝像元件至少例如由形成於半導體基板或半導體層之光電轉換元件,及形成於光電轉換元件上方之彩色濾光器構成。如上述,彩色濾光器在紅色.攝像元件中由紅色彩色濾光器材料構成,在綠色.攝像元件中由綠色彩色濾光器材料構成,在藍色.攝像元件中由藍色彩色濾光器材料構成。但不限於此,根據情形而定,亦可由透射青綠色、品紅色、黃色等特定波長之彩色濾光器構成濾光器。又,第2攝像元件至少例如由形成於半導體基板或半導體層之光電轉換元件構成。可於第2攝像元件上配置截斷第1波長帶之光向第2攝像元件之入射之濾光器,或者亦可配置防止第2波長帶之光以外之光向第2攝像元件入射之濾光器。透鏡系統可為單焦點透鏡,亦可為所謂可變焦距透鏡,透鏡或透鏡系統之構成、結構只要基於透鏡系統所要求之規格予以決定即可。作為攝像元件,可舉出CCD(Charge Coupled Devices:電荷耦合裝置)影像感測器、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互補金屬氧化半導體)影像感測器、CMD(Charge Modulation Device:電荷調製裝置)型信號增幅型影像感測器。作為攝像裝置,可舉出表面照射型固體攝像裝置或背面照射型固體攝像裝置之固體攝像裝置。可由本揭示之攝像裝置構成例如數位相機或視訊攝像機、攝錄像機、所謂附攝像機之手機。本揭示之攝像裝置例如可應用於搭載於監視攝像機或遊戲機之攝像機,又作為使用區域、應用區域,可舉出物體檢測、監視攝像機、 醫療機器、保健、動作資料截取。
[實施例1]
實施例1係關於本揭示之攝像裝置,具體而言係關於本揭示之攝像裝置-A及本揭示之第2態樣之濾光器。圖1(A)係表示實施例1之攝像裝置之概念圖,圖1(B)係表示實施例1之濾光器(光學元件)之模式性剖面圖。再者,圖2(A)係模式性表示攝像部之攝像元件之排列,圖2(B)係表示第1攝像元件之模式性局部剖面圖。
實施例1之攝像裝置1A或後述實施例2~實施例9之攝像裝置具備透鏡系統20、及使通過透鏡系統20之光入射之攝像部(攝像元件陣列部)10,攝像部(攝像元件陣列部)10包含:接收第1波長帶之光之複數個第1攝像元件11;及接收與第1波長帶不同之第2波長帶之光之複數個第2攝像元件12。由透鏡系統20集光之光在攝像部10中變換成電信號。並且,攝像元件(即透鏡系統20或攝像部10)具備使光量少於第2波長帶之光之光量之第1波長帶之光到達攝像部之光學元件。
光學元件(具體而言係濾光器30A、30B、30C、30E、30F)使光量少於第2波長帶之光之光量之第1波長帶之光到達攝像部10,且第2波長帶之光之光透射率低於第1波長帶之光之光透射率。又,實施例1中,第1波長帶之峰值波長短於第2波長帶之峰值波長。具體而言,第1波長帶相當於可見光帶,第2波長帶相當於紅外光帶。再者,於攝像部 10上配置有截斷紫外光之UV截止濾光器(未圖示)。
此處,實施例1、實施例2或實施例3之濾光器30A、30B、30C係使第1波長帶之光及與第1波長帶不同之第2波長帶之光通過之濾光器。並且,實施例1中,濾光器30A由第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率之材料(濾光器材料)構成,濾光器材料係單層構成。更具體而言,濾光器30A包含含有光學玻璃或透明樹脂之濾光器基材31,及含形成於濾光器基材31上之濾光器材料之濾光器材料層32。實施例1及實施例2之濾光器30A、30B安裝於透鏡系統20之前面部。具體而言,濾光器30A、30B與透鏡鏡筒(未圖示)之前面部螺合。再者,亦可由使濾光器基材31亦發揮作為濾光器材料功能之材料而構成濾光器30A。
或者亦可由高折射率材料層與低折射率材料層交互複數層積層而成之介電體多層膜構成實施例1之濾光器。藉此,可使光量少於第2波長帶之光(紅外光)之光量之第1波長帶之光(可見光)到達攝像部10。
又,於攝像部10內具體係於攝像部10之光入射側配置有截斷具有非期望波長之紅外光之具有眾所周知之構成、結構之IR截止濾光器13。
實施例1之濾光器30A中,第1波長帶之波長(400 nm以上未滿650 nm)之平均光透射率超過0%且為80%以下,更具體而言,約為50%,第2波長帶之波長為650 nm至1200 nm之平均光透射率為80%以下,更具體而言大致為100%。圖 6(A)係模式性表示實施例1之濾光器30A之光透射率,圖6(B)係模式性表示IR截止濾光器13之光透射率,圖6(C)係模式性表示實施例1之濾光器30A及IR截止濾光器13之組合之光透射率。再者,圖6(C)所示例中,雖依賴於攝像裝置之用途,但例如截斷具有650 nm至850 nm範圍內非期望波長之近紅外光。或者雖依賴於攝像裝置之用途,但截斷例如具有650 nm至800 nm範圍內非期望波長之近紅外光,又截斷具有650 nm至900 nm範圍內非期望波長之近紅外光。再者,截斷例如具有650 nm至800 nm範圍內非期望波長之近紅外光之情形時,例如亦截斷具有900 nm至1200 nm範圍內非期望波長之近紅外光較佳。但截斷之紅外光之波長範圍不限於該等波長範圍。
透鏡系統20中,於透鏡鏡筒內收納有攝像透鏡21、光圈部22及成像透鏡23,作為可變焦距透鏡發揮功能。攝像透鏡21係用以集光自被攝體之入射光之透鏡。攝像透鏡21包含用以配合焦點之焦點透鏡,或用以放大被攝體之可變焦距透鏡,一般言之,為修正色像差而藉由複數塊透鏡之組合實現。光圈部22係具有用以調整集光之光量之縮小功能者,一般言之,組合複數塊板狀光圈翼構成。至少光圈部22之位置上,自被攝體之1點之光成為平行光。成像透鏡23使光成像於攝像部10上。攝像部10配置於攝像機本體部2內部。由攝像裝置例如構成數位相機或視訊攝像機、攝錄像機。攝像機本體部2除攝像部10外例如具備圖像處理機構3及圖像記憶部4。並且,基於由攝像部10轉換之電信 號形成圖像資料。圖像處理機構3將自攝像部10輸出之電信號轉換成圖像資料並記錄於圖像記憶部4。再者,對於由攝像元件所得之電信號,例如只要可進行眾所周知之色彩插值處理即可。
作為攝像元件11、12,可舉出CCD影像感測器或CMOS影像感測器,圖示例係表面照射型。第1攝像元件11包含含有紅色.攝像元件11r、綠色.攝像元件11g及藍色.攝像元件11b之攝像元件單元,第2攝像元件12由用以檢測紅外光之紅外光.攝像元件構成。並且,由1個攝像元件單元及1個紅外光.攝像元件構成1像素。攝像元件之排列形態係拜耳排列,攝像部10中由此種4個攝像元件構成之1像素(紅外光/紫外光有感.攝像元件單元)排列成2維矩陣狀。
使模式性局部剖面圖如圖2(B)所示,第1攝像元件11例如包含設於矽半導體基板40之光電轉換元件41,以及於其上積層有第1平坦化膜42、彩色濾光器43、聯片透鏡44及第2平坦化膜45而成。第2攝像元件12除未設有彩色濾光器43之處,具有與第1攝像元件11相同之構成、結構。但不限於此,亦可於第2攝像元件12上配置截斷第1波長帶之光之濾光器。再者,參照號46A表示遮光層,參照號46B表示佈線層。
如此,實施例1之攝像裝置1A中,透鏡系統20具備使光量少於第2波長帶之光之光量之第1波長帶之光到達攝像部10,並且第2波長帶之光之光透射率低於第1波長帶之光之光透射率之光學元件(濾光器30A)。又,實施例1之濾光器 30A第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率。具體而言,實施例1中,濾光器30A由第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率之材料構成。因此,作為濾光器30A全體,第2波長帶之光以更多光量到達攝像部10,第1波長帶之光以更少光量到達攝像部10。其結果,攝像部10中,可以如此靈敏度檢測第1波長帶之光與第2波長帶之光。
[實施例2]
實施例2係實施例1之變形。實施例1中由單層構成濾光器材料層32。另一方面,實施例2中,模式性剖面圖如圖0(C)所示,濾光器30B係積層透射紅色之紅色透射層32r與透射藍色之藍色透射層32b構成。具體而言,紅色透射層32r由與設於攝像元件之光電轉換元件上方之透射紅色之彩色濾光器相同之紅色彩色濾光器材料構成。又,藍色透射層32b由與設於攝像元件之光電轉換元件上方之透射藍色之彩色濾光器相同之藍色彩色濾光器材料構成。紅色透射層32r及藍色透射層32b之厚度可基於紅色透射層之厚度與光透射率之關係、藍色透射層之厚度與光透射率之關係及目標光透射率而決定。
除以上方面以外,實施例2之濾光器、攝像裝置之構成、結構可與實施例1說明之濾光器、攝像裝置之構成、結構相同,因此詳細說明省略。又,實施例2之濾光器亦可為積層透射紅色之紅色透射層、透射綠色之綠色透射層、透射藍色之藍色透射層而成之構成。再者,綠色透射 層只要由與設於攝像元件之光電轉換元件上方之透射綠色之彩色濾光器相同之綠色彩色濾光器材料構成即可。紅色透射層、綠色透射層及藍色透射層之厚度可基於紅色透射層之厚度與光透射率之關係、綠色透射層之厚度與光透射率之關係、藍色透射層之厚度與光透射率之關係及目標透射率決定。
[實施例3]
實施例3亦係實施例1之變形,但係關於本揭示之攝像裝置-A-2及本揭示之第2-2態樣之濾光器。將實施例3之攝像裝置1C之概念圖及實施例3之濾光器之模式性剖面圖分別示於圖3(A)及(B)。實施例3中,由介電體多層膜32C構成濾光器30C。即,由高折射率材料層與低折射率材料層交互複數層積層而成之介電體多層膜33C構成濾光器30C。藉此,使光量少於第2波長帶之光(紅外光)之光量的第1波長帶之光(可見光)到達攝像部10。並且實施例3中,濾光器30C具有圖6(C)所示之光透射率特性。即,實施例3之濾光器30C由截斷具有非期望波長之紅外光之介電體多層膜構成,同時具有作為ND濾光器之功能與作為IR截止濾光器之功能。再者,濾光器30C配置於攝像部10之內部,具體為攝像部10之光入射側。藉此,無需先前之截斷具有非期望波長之紅外光之IR截止濾光器13。再者,若由介電體多層膜構成濾光器,則有產生相對於向濾光器之光入射角之依賴性之情形,因此如此配置於攝像部10內部較佳。除了以上方面以外,實施例3之濾光器、攝像裝置1C之構成、 結構可與實施例1說明之濾光器、攝像裝置1A之構成、結構相同,因此詳細說明省略。再者,根據情形而定,亦可將濾光器30C配置於透鏡系統20上。
[實施例4]
實施例4亦係實施例1~實施例3之變形。但實施例4中,第1波長帶之峰值波長長於第2波長帶之峰值波長。具體而言第1波長帶相當於可見光帶,第2波長帶相當於紫外光帶。並且,於攝像部10內,配置有截斷紅外光之IR截止濾光器(未圖示)。實施例4之光學元件(濾光器)具體係使具有比第1波長帶之光短之波長之第2波長帶之光通過之濾光器,由高折射率材料層與低折射率材料層交互複數層積層而成之介電體多層膜構成。實施例4中,第1波長帶之波長(400 nm以上未滿650 nm)之平均光透射率超過0%且為80%以下,更具體而言,例如約為50%(或者約為25%,或者約為12.5%),第2波長帶之波長(未滿400 nm)之平均光透射率為80%以上,更具體而言,約為100%。實施例4之攝像裝置之構成、結構除了於攝像部10上取代配置IR截止濾光器,而係配置截斷紫外光之UV截止濾光器之方面以外,可成與實施例1或實施例2之攝像裝置相同之構成、結構,或者可成與實施例3之攝像裝置相同之構成、結構,因此詳細說明省略。將實施例4之濾光器之光透射率、UV截止濾光器之光透射率及實施例4之濾光器及UV截止濾光器之組合之光透射率模式性表示於圖7(A)、(B)及(C)。
[實施例5]
實施例5係關於本揭示之攝像裝置,更具體而言係關於本揭示之攝像裝置-B及本揭示之第1態樣之濾光器。圖4(A)係表示實施例5之攝像裝置1E之概念圖,圖4(B)係表示實施例5之濾光器30E之模式性剖面圖,圖4(C)係表示實施例5之濾光器30E之模式性前視圖。
實施例5中,與實施例1相同,第1波長帶之峰值波長短於第2波長帶之峰值波長。具體而言,第1波長帶相當於可見光帶,第2波長帶相當於紅外光帶。再者,於攝像部10上與實施例1相同配置有截斷紫外光之UV截止濾光器(未圖示)。實施例5之光學元件(濾光器30E)或者實施例5之光學元件(濾光器30F)由具有圓形或正多邊形(具體為正八邊形)之外形形狀之第1區域33及包圍第1區域33之環狀第2區域34構成,第1區域33使第1波長帶之光及與第1波長帶不同之第2波長帶之光通過(具體而言,使具有長於第1波長帶之光之波長之第2波長帶之光通過),第2區域34內,第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率。
此處,濾光器30E、30F內,第1區域33之面積可變。濾光器30E、30F例如具有與光圈翼相同之結構。構成如此濾光器30E、30F之濾光器基材35包含光學玻璃或透明樹脂。並且,於濾光器基材35上形成有含截斷紅外光之眾所周知之市售之濾光器材料之濾光器材料層36。藉由濾光器基材35及濾光器材料層36構成第2區域34,藉由具有與光圈翼 相同結構之濾光器30E、30F之開口部構成第1區域33。再者,圖4(B)之濾光器30E之模式性剖面圖中,省略光圈翼結構之重疊圖示。實施例5中,濾光器材料層36之層厚固定。用以使第1區域33之面積可變之機構只要與控制光圈部之光圈狀態之機構相同即可。濾光器30E、30F與透鏡系統20具備之光圈部20鄰接配置。或者濾光器30E、30F在入射至透鏡系統20之光暫時成平行光,最終集光(成像)於攝像元件11、12上時,配置於平行光狀態下之透鏡系統20部分。再者,亦可由使濾光器基材35亦發揮作為濾光器材料功能之材料而構成濾光器30E。再者,濾光器30E、30F亦可由實施例1中說明之介電體多層膜構成。
如此,實施例5之攝像裝置1E中,透鏡系統20中使光量比第2波長帶之光之光量少之第1波長帶之光到達攝像部10,且具備第2波長帶之光之光透射率低於第1波長帶之光之光透射率之濾光器30E。又,實施例5之濾光器30E中,第2區域34內第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率。因此,作為濾光器30E全體,第2波長帶之光以更多光量到達攝像部10,第1波長帶之光以更少光量到達攝像部10。其結果,可以相同靈敏度檢測第1波長帶之光與第2波長帶之光。
再者,使光圈部22之開口部大小小於第1區域33之大小,從而入射至攝像部10之可見光實質上藉由第1區域33縮小。又,通過光圈部22之開口部之紅外光通過第1區域33及第2區域34到達攝像部10。光圈部22與濾光器30E之位 置關係如圖示,濾光器30E可位於攝像部側,亦可與此相反,光圈部22位於攝像部側。
[實施例6]
實施例6係實施例5之變形。使模式性剖面圖如圖4(D)所示,實施例6之濾光器30F中,第1波長帶之光之光透射率自第1區域33與第2區域37之交界之第2區域37部分向第2區域37外周暫時下降。或者濾光器30F含變跡.濾光器。
具體而言,實施例6之濾光器30F之第2區域37積層透射紅色之紅色透射層38r,與透射藍色之藍色透射層38b而成,紅色透射層38r之厚度及藍色透射層38b之厚度自第1區域33與第2區域37之交界之第2區域37部分向第2區域37外周變厚。紅色透射層38r及藍色透射層38b由實施例2中說明之彩色濾光器材料構成。
更具體而言,紅色透射層38r及藍色透射層38b中,使第1區域33與第2區域37之交界之第2區域37部分之厚度為0 μm,基於紅色透射層之厚度與光透射層之關係、藍色透射層之厚度與光透射率之關係及目標光透射率決定第2區域37外周部分之厚度。厚度隨著高斯函數增加。
除以上方面以外,實施例6之濾光器、攝像裝置之構成、結構可與實施例5說明之濾光器、攝像裝置之構成、結構相同,因此詳細說明省略。再者,紅色透射層38r及藍色透射層38b例如可基於膜厚傾斜(楔)成膜法或日本專利特開2003-155556號公報揭示之楔形狀膜之製造法形成。又,亦可使濾光器之第2區域成積層透射紅色之紅色透射 層、透射綠色之綠色透射層、透射藍色之藍色透射層而成,紅色透射層之厚度、綠色透射層之厚度及藍色透射層38b之厚度自第1區域與第2區域之交界之第2區域部分向第2區域外周變厚之構成。又,亦可由實施例1說明之介電體多層膜構成濾光器30E、30F。
[實施例7]
實施例7亦係實施例5或實施例6之變形。但實施例7中與實施例4相同,第1波長帶之峰值波長長於第2波長帶之峰值波長。具體而言,第1波長帶相當於可見光帶,第2波長帶相當於紫外光帶。並且,於攝像部10上配置有截斷紫外光之截止濾光器(未圖示)。實施例7之光學元件(濾光器)具體而言係使具有比第1波長帶之光短波長之第2波長帶之光通過之濾光器。實施例7中,第1波長帶之波長(400 nm以上未滿650 nm)之平均光透射率超過0%且為80%以下,更具體而言約為50%(或者約為25%,或者約為12.5%),第2波長帶之波長(未滿400 nm)之平均光透射率為80%以上,更具體而言約為100%。實施例7之攝像裝置之構成、結構除於攝像部10上取代配置IR截止濾光器配置截斷紫外光之UV截止濾光器之處外,可成與實施例5或實施例6之攝像裝置相同之構成、結構,因此詳細說明省略。
[實施例8]
實施例8係實施例1~實施例7之變形。使實施例8之攝像裝置之概念圖如圖5所示,實施例8中,攝像裝置1H進而具備出射第2波長帶之光之照明裝置14。照明裝置14係一種 選通發光裝置。此處,實施例8中照明裝置14出射之第2波長帶之光包含複數(具體而言實施例8中為2個)個峰值波長。此處,作為峰值波長,可例示850 nm及940 nm。構成照明裝置14之光源含N種光源(具體而言係出射峰值波長為850 nm之紅外光之LED,及出射峰值波長940 nm之紅外光之LED之2種LED)。
實施例8中,使照明裝置14N次(實施例8中具體為2次)發光,藉由不同峰值波長之第2波長帶之光進行N次(具體為2次)攝像,從而第2攝像元件12中,可獲得N種(具體為2種)圖像資料。或者雖依賴於濾光器之光透射率特性,但使照明裝置14全體1次發光,藉由不同峰值波長之第2波長帶之光進行1次攝像,從而第2攝像元件12中可獲得N種圖像資料。並且,解析該等N種圖像資料,從而可獲得各種資訊。再者,亦可配合光源謀求光學元件之第2波長帶之光之光透射率之最佳化。即,亦可配合N種光源,謀求光學元件之第2波長帶之光之光透射率之最佳化,相對於自N種光源之光之光透射率之比率之最佳化、分光光譜之最佳化。
除以上方面以外,實施例8之攝像裝置可成與實施例1~實施例2、實施例5~實施例6中說明之攝像裝置相同之構成、結構,因此詳細說明省略。再者,若使照明裝置14出射之第2波長帶之光為紫外光,則可成與實施例4、實施例7中說明之攝像裝置相同之構成、結構。
[實施例9]
實施例9係實施例1~實施例8之變形。實施例9之攝像裝置中,圖像處理機構3具備圖像處理部。該圖像處理部具備調整自第1攝像元件11之輸出之第1增益調整部,及調整自第2攝像元件12之輸出之第2增益調整部。並且,使利用第1增益調整部相對於自第1攝像元件11之輸出之調整係數為Gn1,使利用第2增益調整部相對於自第2攝像元件12之輸出之調整係數為Gn2時,滿足Gn1/Gn2≧1作為(Gn1/Gn2)之值,例如具體而言可例示2、4、8。藉此,攝像環境變化,向第1攝像元件11到達之第1波長帶之光(可見光)之光量下降,與向第2攝像元件12到達之第2波長帶之光(紅外光或紫外光)之光量之差較大變化之情形時,亦可縮小藉由第1攝像元件11所得之圖像與藉由第2攝像元件12所得之圖像間之明亮度之差。
除以上方面以外,實施例9之攝像裝置可成與實施例1~實施例8中說明之攝像裝置相同之構成、結構,因此詳細說明省略。再者,向第1攝像元件11到達之第1波長帶之光之光量下降,只要根據與向第2攝像元件12到達之第2波長帶之光之光量之差,自動或手動變更調整係數Gn1、Gn2即可。
以上基於較佳實施例說明本揭示,但本揭示不限於該等實施例。實施例中說明之攝像裝置、攝像元件、光學元件、濾光器之構成、結構係例示,可適當變更。亦可使攝像元件為如圖示之表面照射型,雖未圖示但亦可作為背面 照射型。又,攝像部例如亦可成紅外光/紫外光有感.攝像元件單元排列1列,鄰接於該列(2n-1)之列(n係例如1以上5以下之正整數)上排列有由1個紅色.攝像元件、2個綠色.攝像元件及1個藍色.攝像元件構成之可見光有感.攝像元件單元之構成。
實施例5~實施例7之濾光器30E、30F亦可對透鏡系統20裝拆自如地配置。具體而言,例如透鏡系統20中,將並設有濾光器30與開口之構件以與透鏡系統20之光軸平行之旋動軸為中心可旋動地安裝於該旋動軸,以旋動軸為中心使該構件旋動,從而通過透鏡系統20之光線通過開口,或通過濾光器30。或者透鏡系統20中,將並設有濾光器30與開口之構件例如在與透鏡系統20之光軸正交方向滑動自如地安裝於透鏡系統20,使該構件滑動,從而通過透鏡系統20之光線通過開口,或者通過濾光器30。
又,為由攝像裝置獲得黑白(灰)圖像,亦可成由1個攝像元件單元及1個第2攝像元件構成1像素之形態。實施例中,將光電轉換元件設於矽半導體基板上,但使用之基板不限於矽半導體基板,例如亦可使用Si-Ge基板或Ge基板、含Cu、In、Ga、Al、Se、S等之黃銅系基板(例如Cu-In-Ga-Se基板)、GaAs基板等,藉此可謀求光電轉換元件之受光感度波長帶之放大或變更。
作為本揭示之攝像裝置之使用範圍、應用範圍,可舉出監視攝像機、醫療機器、保健、動作資料截取。具體而言,本揭示之攝像裝置向監視攝像機之應用時,可舉出白 天進行一般之攝像,夜晚由於第1波長帶可見光成份較少,因此使用含包含第2波長帶之LED光源之照明裝置攝像之晝夜兼用監視攝像機。此時,作為第2波長帶預想紅外光。本揭示之裝置向醫療機器、保健應用時,以可見光進行一般之攝像,同時使用含包含第2波長帶之LED光源之照明裝置謀求攝像對象之第2波長帶下之反射.吸收特性,例如可測量血液中之氧飽和濃度等,可用於患者之健康狀況之診斷。又,本揭示之攝像裝置向動作資料截取應用時,以可見光進行一般之攝像,使用近紅外光作為第2波長帶,獲得一般攝像狀態下之距離資訊或移動資訊,再合成為第1波長區域可見光中獲取之圖像,從而可同時獲取與一般圖像之距離.移動資訊。
又,與以上說明之本揭示之濾光器之使用合併或獨立地,於第1攝像元件之光入射側形成有第1開口區域,於第2攝像元件之光入射側形成有第2開口區域,可成第1開口區域小於第2開口區域之形態。成如此形態從而可使第2攝像元件接收之光量低於第1攝像元件接收之光量。開口區域可通過在形成於光電轉換元件之光入射側形成期望大小之即具有期望開口面積之開口區域而獲得。作為開口區域之平面形狀,可舉出圓形或正多邊形(例如正五邊形、正六邊形、正七邊形、正八邊形)。再者,正多邊形包含假性正多邊形(各邊以曲線構成之正多邊形、頂點帶圓之正多邊形)。
再者,本揭示亦可獲得如下構成。
[1]《攝像裝置》一種攝像裝置,其具備透鏡系統、及使通過透鏡系統之光入射之攝像部,攝像部包含:接收第1波長帶之光之複數個第1攝像元件,及接收與第1波長帶不同之第2波長帶之光之複數個第2攝像元件,且上述攝像裝置具備光學元件,該光學元件使光量少於第2波長帶之光之光量之第1波長帶之光到達攝像部。
[2]如[1]之攝像裝置,其中第1波長帶之峰值波長短於第2波長帶之峰值波長。
[3]如[1]之攝像裝置,其中第1波長帶之峰值波長長於第2波長帶之峰值波長。
[4]如[2]或[3]之攝像裝置,其中第1波長帶之波長為400 nm以上未滿650 nm之光學元件之平均光透射率超過0%且為80%以下,第2波長帶之波長之光學元件之平均光透射率為80%以上。
[5]如[2]至[4]中任一項之攝像裝置,其中光學元件包含濾光器,濾光器中,第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率。
[6]如[5]之攝像裝置,其中濾光器包含第1波長帶之光之 光透射率低於第2波長帶之光之光透射率之材料。
[7]如[6]之攝像裝置,其中光學元件係積層透射紅色之紅色透射層與透射藍色之藍色透射層內而成。
[8]如[5]之攝像裝置,其中濾光器包含介電體多層膜。
[9]如[2]至[8]中任一項之攝像裝置,其中光學元件係安裝於透鏡系統上。
[10]如[8]之攝像裝置,其中光學元件係配置於攝像部上。
[11]如[2]至[4]中任一項之攝像裝置,其中光學元件包含濾光器,濾光器包含具有圓形或正多邊形之外形形狀之第1區域及包圍第1區域之環狀之第2區域,第1區域使第1波長帶及第2波長帶之光通過,第2區域中,第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率。
[12]如[11]之攝像裝置,其中第1波長帶之光之光透射率自第1區域與第2區域之交界之第2區域部分向第2區域外周暫時下降。
[13]如[11]之攝像裝置,其中濾光器包含變跡.濾光器。
[14]如[11]至[13]中任一項之攝像裝置,其中第1區域之面積為可變。
[15]如[11]至[14]中任一項之攝像裝置,其中光學元件與透鏡系統所具備之光圈部鄰接配置。
[16]如[11]至[15]中任一項之攝像裝置,其中光學元件對 透鏡系統裝拆自如地配設。
[17]如[1]至[16]中任一項之攝像裝置,其中第1攝像元件包含含有紅色.攝像元件、綠色.攝像元件及藍色.攝像元件之攝像元件單元。
[18]如[17]之攝像裝置,其中由1個攝像元件單元及1個第2攝像元件構成1像素。
[19]如[1]至[16]中任一項之攝像裝置,其中由1個攝像元件單元及1個第2攝像元件構成1像素。
[20]如[1]至[19]中任一項之攝像裝置,其中於第1攝像元件之光入射側形成有第1開口區域,於第2攝像元件之光入射側形成有第2開口區域,第1開口區域小於第2開口區域。
[21]如[1]至[20]中任一項之攝像裝置,其中進而具備出射第2波長帶之光之照明裝置。
[22]如[21]之攝像裝置,其中照明裝置出射之第2波長帶之光中包含複數個峰值波長。
[23]《濾光器:第1態樣》一種濾光器,其係包含具有圓形或正多邊形之外形形狀之第1區域及包圍第1區域之環狀之第2區域者,第1區域使第1波長帶之光及與第1波長帶不同之第2波長帶之光通過,第2區域內,第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率。
[24]如[23]之濾光器,其中第1波長帶之光之光透射率自 第1區域與第2區域之交界之第2區域部分向第2區域外周暫時下降。
[25]如[23]或[24]之濾光器,其中包含變跡.濾光器。
[26]如[23]至[25]中任一項之濾光器,其中第1區域之面積為可變。
[27]《濾光器:第2態樣》一種濾光器,其係使第1波長帶之光及與第1波長帶不同之第2波長帶之光通過者,第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率。
[28]如[27]之濾光器,其中第1波長帶之波長為400 nm以上未滿650 nm之平均光透射率超過0%且為80%以下,第2波長帶之平均光透射率為80%以上。
[29]如[27]或[28]之濾光器,其中包含第1波長帶之光之光透射率比第2波長帶之光之光透射率低之材料。
[30]如[29]之濾光器,其係積層透射紅色之紅色透射層與透射藍色之藍色透射層而成。
[31]如[27]或[28]之濾光器,其中包含介電體多層膜。
1A‧‧‧攝像裝置
1D‧‧‧攝像裝置
1E‧‧‧攝像裝置
1H‧‧‧攝像裝置
2‧‧‧攝像機本體部
3‧‧‧圖像處理機構
4‧‧‧圖像記憶部
10‧‧‧攝像部(攝像元件陣列部)
11‧‧‧第1攝像元件
11b‧‧‧藍色.攝像元件
11g‧‧‧綠色.攝像元件
11r‧‧‧紅色.攝像元件
12‧‧‧第2攝像元件
13‧‧‧IR截止濾光器
14‧‧‧照明裝置
20‧‧‧透鏡系統
21‧‧‧攝影透鏡
22‧‧‧光圈部
23‧‧‧成像透鏡
30A‧‧‧濾光器(光學元件)
30B‧‧‧濾光器(光學元件)
30C‧‧‧濾光器(光學元件)
30E‧‧‧濾光器(光學元件)
30F‧‧‧濾光器(光學元件)
31‧‧‧濾光器基材
32‧‧‧濾光器材料層
32C‧‧‧介電體多層膜
32b‧‧‧藍色透射層
32r‧‧‧紅色透射層
33‧‧‧第1區域
34‧‧‧第2區域
35‧‧‧濾光器基材
36‧‧‧濾光器材料層
37‧‧‧第2區域
38b‧‧‧藍色透射層
38r‧‧‧紅色透射層
40‧‧‧矽半導體基板
41‧‧‧光電轉換元件
42‧‧‧第1平坦化膜
43‧‧‧彩色濾光器
44‧‧‧聯片透鏡
45‧‧‧第2平坦化膜
46A‧‧‧佈線層
46B‧‧‧佈線層
圖1(A)及(B)分別係實施例1之攝像裝置之概念圖及實施例1之濾光器之模式性剖面圖,圖1(C)係實施例2之濾光器之模式性剖面圖。
圖2(A)及(B)分別係模式性表示實施例1之攝像裝置之攝像部之攝像元件之排列之圖,及第1攝像元件之模式性局 部剖面圖。
圖3(A)及(B)分別係實施例3之攝像裝置之概念圖及實施例3之濾光器之模式性剖面圖。
圖4(A)、(B)及(C)分別係實施例5之攝像裝置之概念圖、實施例5之濾光器之模式性剖面圖、及實施例5之濾光器之模式性前視圖,圖4(D)係實施例6之濾光器之模式性剖面圖。
圖5係實施例8之攝像裝置之概念圖。
圖6(A)、(B)及(C)係模式性表示實施例1之濾光器之光透射率、IR截止濾光器之光透射率、以及實施例1之濾光器及IR截止濾光器之組合之光透射率之圖。
圖7(A)、(B)及(C)係模式性表示實施例4之濾光器之光透射率、UV截止濾光器之光透射率、以及實施例4之濾光器及UV截止濾光器之組合之光透射率之圖。
圖8係表示檢測紅外光之光電轉換元件之靈敏度低於檢測可見光之光電轉換元件之靈敏度之模式圖。
1A‧‧‧攝像裝置
2‧‧‧攝像機本體部
3‧‧‧圖像處理機構
4‧‧‧圖像記憶部
10‧‧‧攝像部(攝像元件陣列部)
11‧‧‧第1攝像元件
12‧‧‧第2攝像元件
13‧‧‧IR截止濾光器
20‧‧‧透鏡系統
21‧‧‧攝影透鏡
22‧‧‧光圈部
23‧‧‧成像透鏡
30A‧‧‧濾光器(光學元件)
30B‧‧‧濾光器(光學元件)
31‧‧‧濾光器基材
32‧‧‧濾光器材料層
32b‧‧‧藍色透射層
32r‧‧‧紅色透射層

Claims (20)

  1. 一種攝像裝置,其具備透鏡系統、及使通過透鏡系統之光入射之攝像部,攝像部包含:接收第1波長帶之光之複數個第1攝像元件;及接收與第1波長帶不同之第2波長帶之光之複數個第2攝像元件;且上述攝像裝置具備光學元件,該光學元件使光量少於第2波長帶之光之光量的第1波長帶之光到達攝像部。
  2. 如請求項1之攝像裝置,其中第1波長帶之峰值波長短於第2波長帶之峰值波長。
  3. 如請求項1之攝像裝置,其中第1波長帶之峰值波長長於第2波長帶之峰值波長。
  4. 如請求項2或3之攝像裝置,其中光學元件包含濾光器,濾光器中,第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率。
  5. 如請求項2或3之攝像裝置,其中光學元件包含濾光器,濾光器包含具有圓形或正多邊形之外形形狀之第1區域及包圍第1區域之環狀之第2區域,第1區域使第1波長帶及第2波長帶之光通過,第2區域中,第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率。
  6. 如請求項5之攝像裝置,其中第1波長帶之光之光透射率自第1區域與第2區域之交界之第2區域部分向第2區域外 周暫時下降。
  7. 如請求項5之攝像裝置,其中濾光器包含變跡.濾光器。
  8. 如請求項5之攝像裝置,其中第1區域之面積為可變。
  9. 如請求項1之攝像裝置,其中第1攝像元件包含含有紅色.攝像元件、綠色.攝像元件及藍色.攝像元件之攝像元件單元。
  10. 如請求項9之攝像裝置,其中由1個攝像元件單元及1個第2攝像元件構成1像素。
  11. 如請求項1之攝像裝置,其中由1個攝像元件單元及1個第2攝像元件構成1像素。
  12. 如請求項1之攝像裝置,其係進而具備出射第2波長帶之光之照明裝置。
  13. 如請求項12之攝像裝置,其中照明裝置所出射之第2波長帶之光中包含複數個峰值波長。
  14. 一種濾光器,其係包含具有圓形或正多邊形之外形形狀之第1區域及包圍第1區域之環狀之第2區域者,第1區域使第1波長帶之光及與第1波長帶不同之第2波長帶之光通過,第2區域內,第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率。
  15. 如請求項14之濾光器,其中第1波長帶之光之光透射率自第1區域與第2區域之交界之第2區域部分向第2區域外周暫時下降。
  16. 如請求項14之濾光器,其包含變跡.濾光器。
  17. 如請求項14之濾光器,其中第1區域之面積為可變。
  18. 一種濾光器,其係使第1波長帶之光及與第1波長帶不同之第2波長帶之光通過者,第1波長帶之光之光透射率低於第2波長帶之光之光透射率。
  19. 如請求項18之濾光器,其中第1波長帶之波長400 nm以上未滿650 nm之平均光透射率超過0%且為80%以下,第2波長帶之平均光透射率為80%以上。
  20. 如請求項18之濾光器,其係積層透射紅色之紅色透射層與透射藍色之藍色透射層而成。
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