專利名稱：固體拍攝裝置以及照相機模塊的制作方法
技術領域：
本實施方式一般涉及固體拍攝裝置以及照相機模塊。
背景技術：
以往，在照相機模塊中，設置有用于使可見光透射而除去紅外光的紅外光(IR)截止濾光器。通常，圖像傳感器的像素單元中所使用的光電轉換元件的感光度一直到近紅外波長區(qū)域。照相機模塊通過利用IR截止濾光器將近紅外光除去，能夠抑制色再現(xiàn)性的劣化。對于在每個像素單元分擔檢測各色光例如R (紅)、G (綠)以及B (藍)的信號等級的像素陣列，以往，IR截止濾光器的波長特性對于全部像素陣列被設為一定。在將IR截止濾光器的透射波長區(qū)域的上限設定為短波長側時，關于短波長側的色光，不能除去截止的光減少，能夠抑制由不需要吸收成分引起的色再現(xiàn)性的劣化，與此相對，關于長波長側的色光的感光度下降。在將IR截止濾光器的透射波長區(qū)域的上限設定為長波長側時，關于長波長側的色光的感光度大幅度增加，與此相對，關于短波長側的色光，會導致由不需要吸收成分的增加引起的色再現(xiàn)性的劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的課題是提供能夠抑制色再現(xiàn)性的下降的固體拍攝裝置以及照相機豐吳塊。實施方式的固體拍攝裝置具有像素陣列，其中具備光電轉換元件的多個像素單元配置為陣列狀，按每個所述像素單元分擔檢測各色光的信號等級；以及紅外光除去部，其從向所述光電轉換元件行進的光中除去紅外光；其中，所述紅外光除去部按每個所述像素單元而設置，被設定與作為所述像素單元的檢測對象的色光相應的選擇波長。其他的實施方式的照相機模塊具有透鏡單元，其獲取來自被拍攝體的光，使被拍攝體像成像；以及固體拍攝裝置，其對所述被拍攝體像進行拍攝；其中，所述固體拍攝裝置具有像素陣列，其中具備光電轉換元件的多個像素單元配置為陣列狀，按每個所述像素單元分擔檢測各色光的信號等級；以及紅外光除去部，其從向所述光電轉換元件行進的光中除去紅外光；所述紅外光除去部按每個所述像素單元而設置，被設定與作為所述像素單元的檢測對象的色光相應的選擇波長。根據(jù)上述結構的固體拍攝裝置以及照相機模塊，能夠抑制色再現(xiàn)性的下降。


圖I是表示作為第I實施方式的固體拍攝裝置的圖像傳感器的概略結構的示意圖。圖2是表示具備圖I所示的圖像傳感器的照相機模塊的概略結構的框圖。圖3是表示作為具備圖2所示的照相機模塊的電子設備的數(shù)字照相機的結構的框圖。圖4是表示DSP的結構的框圖。圖5是對濾色器以及IR截止濾光器的分光特性進行說明的圖。

圖6是表示作為第2實施方式的固體拍攝裝置的圖像傳感器的概略結構的示意圖。圖7是光子濾色器的剖面示意圖。圖8是對作為第3實施方式的固體拍攝裝置的圖像傳感器中的像素單元的排列進行說明的圖。圖9是對拜耳排列進行說明的圖。圖10是對各像素單元中的分光特性進行說明的圖。圖11是表示在不足色成分的信號值的生成中參照已得色成分的信號值的像素的例子的圖。圖12是第4實施方式的照相機模塊的立體概略圖。圖13是圖像傳感器的俯視示意圖。圖14是對作為第5實施方式的固體拍攝裝置的圖像傳感器中的像素單元的排列進行說明的圖。圖15是對各像素單元中的分光特性進行說明的圖。圖16是表示在不足色成分的信號值的生成中參照已得色成分的信號值的像素的例子的圖。圖17是第5實施方式的變形例的照相機模塊的立體概略圖。圖18是圖像傳感器的俯視示意圖。
具體實施例方式根據(jù)實施方式，固體拍攝裝置具有像素陣列以及紅外光除去部。像素陣列其多個像素單元配置為陣列狀。像素單元具備光電轉換元件。像素陣列按每個像素單元分擔檢測各色光的信號等級。紅外光除去部從向光電轉換元件行進的光中除去紅外光。紅外光除去部按每個像素單元而設置。紅外光除去部被設定與作為像素單元的檢測對象的色光相應的選擇波長。下面參照附圖，對實施方式的固體拍攝裝置以及照相機模塊進行詳細說明。另外，本發(fā)明并不限定于這些實施方式。圖I是表示作為第I實施方式的固體拍攝裝置的圖像傳感器的概略結構的示意圖。圖2是表示具備圖I所示的圖像傳感器的照相機模塊的概略結構的框圖。圖3是表示作為具備圖2所示的照相機模塊的電子設備的數(shù)字照相機的結構的框圖。數(shù)字照相機I具有照相機模塊2、存儲部3以及顯示部4。照相機模塊2對被拍攝體像進行拍攝。存儲部3對由照相機模塊2拍攝的圖像進行存儲。顯示部4對由照相機模塊2拍攝的圖像進行顯示。顯示部4為例如液晶顯示器。照相機模塊2通過被拍攝體像的拍攝，向存儲部3以及顯示部4輸出圖像信號。存儲部3根據(jù)用戶的操作等，向顯示部4輸出圖像信號。顯示部4根據(jù)從照相機模塊2或者存儲部3輸入的圖像信號，顯示圖像。應用了照相機模塊2的電子設備也可以是數(shù)字照相機I以外的設備，例如帶照相機的便攜終端等。照相機模塊2具有透鏡單元11、圖像傳感器12、模擬數(shù)字轉換器(analog todigital converter ；ADC) 13 以及數(shù)字信號處理器(digital signa l processor ；DSP) 14。透鏡單元11獲取來自被拍攝體的光，通過圖像傳感器12對被拍攝體像進行成像。圖像傳感器12將由透鏡單元11獲取的光轉換成信號電荷，對被拍攝體像進行拍攝。圖像傳感器12具有配置成陣列狀的多個像素單元21。圖I表示一個像素單元21和層疊于該像素單元21的要素的剖面結構。像素單元21具備光電轉換元件23與檢測部(圖示省略)。光電轉換元件23通過形成于半導體基板22的表面的雜質(zhì)擴散區(qū)域的一部分構成。光電轉換元件23產(chǎn)生與入射光量相應的電荷。檢測部將來自光電轉換兀件23的信號電荷轉換為電壓。像素陣列根據(jù)預定的色排列例如拜耳排列，排列有各色光用的像素單元21。在像素單元21之上，隔著保護層28層疊有布線部24、濾色器25、IR截止濾光器26以及微透鏡27。布線部24用于來自像素單元21的電荷的傳送和/或遮光。濾色器25以及IR截止濾光器26配置于微透鏡27與光電轉換元件23之間的光路中。濾色器25與作為像素單元21的檢測對象的色光相對應地按每個像素單元21設置。濾色器25選擇性地使向光電轉換元件23行進的光中作為像素單元21的檢測對象的色光透射。設置于檢測R光的像素單元21的濾色器25使R光透射，遮擋G光以及B光。設置于檢測G光的像素單元21的濾色器25使G光透射，遮擋R光以及B光。設置于檢測B光的像素單元21的濾色器25使B光透射，遮擋R光以及G光。IR截止濾光器26按每個像素單兀21設置。IR截止濾光器26從向光電轉換兀件23行進的光中除去紅外光。微透鏡27按每個像素單元21設置。微透鏡27將向光電轉換元件23行進的光會聚。濾色器25以及IR截止濾光器26也可以設為一體。圖像傳感器12以與拜耳排列相對應的順序獲取R、G以及B的信號值，由此生成模擬圖像信號。ADC13將來自圖像傳感器12的圖像信號從模擬方式向數(shù)字方式轉換。DSP14對來自ADC13的數(shù)字圖像信號實施各種圖像處理。照相機模塊2通過在圖像傳感器12內(nèi)的微透鏡27與光電轉換元件23之間的光路中配置IR截止濾光器26，與例如在透鏡單元11中設置IR截止濾光器26的情況相比，能夠?qū)⑼哥R單元11設為簡單的結構。另外，IR截止濾光器26也可以在圖像傳感器12內(nèi)相對于微透鏡27配置于透鏡單元IU則。圖4是表示DSP的結構的框圖。DSP14具有去馬賽克(demosaic)部31、自動曝光(auto exposure ；AE)部 32、自動白平衡(auto white balance ；AWB)部 33、彩色矩陣部 34、伽馬校正部35以及YUV轉換部36。去馬賽克部31通過以拜耳排列的順序傳遞過來的數(shù)字圖像信號的插補處理(去馬賽克處理)，生成RGB的信號(感光度信號)。AE部32實施RGB的感光度信號的AE調(diào)整。AWB部33實施RGB的感光度信號的AWB調(diào)整。彩色矩陣部34對于RGB的感光度信號實施用于得到色再現(xiàn)性的彩色矩陣運算處理(色再現(xiàn)性處理)。伽馬校正部35對于RGB的感光度信號實施用于對圖像的灰度進行校正的伽馬校正。YUV轉換部36通過從RGB的感光度信號生成亮度(Y)信號以及色差(UV)信號，將圖像信號從RGB形式向YUV形式(例如，YUV422等)轉換。IR截止濾光器26設為例如將折射率互不相同的層周期性層疊而成的光子濾色器。IR截止濾光器26例如使層疊結構中的至少一層的厚度按每種色光不同。IR截止濾光器26根據(jù)作為像素單元21的檢測對象的色光而在選擇性地透射的波長上設有差異。

IR截止濾光器26通過將無機材料例如SiO2和/或TiO2層疊而構成。IR截止濾光器26通過例如濺射、真空蒸鍍等真空成膜法而制造。通過使用無機材料，能夠形成按每個像素單元21在波長特性上具有差異的IR截止濾光器26。圖5是對濾色器以及IR截止濾光器的分光特性進行說明的圖。在圖5中，縱軸設為分光透射率，橫軸設為波長。說明中的波長都是作為例子而表示的，能夠適宜變更。B光用的濾色器25的分光透射率在450nm附近成為最大。分光透射率隨著從450nm附近起波長變長而逐漸下降。分光透射率隨著從570nm附近起波長變長而如圖中虛線所示那樣能夠看見稍微的上升。G光用的濾色器25的分光透射率在540nm附近成為最大。分光透射率隨著從540nm附近起波長變長而逐漸下降。分光透射率隨著從640nm附近起波長變長而如圖中虛線所示那樣能夠看見稍微的上升。R光用的濾色器25的分光透射率在630nm附近成為最大。分光透射率隨著從630nm附近起波長變長而逐漸下降。分光透射率隨著從660nm附近起波長變長而如圖中虛線所示那樣能夠看見稍微的上升。圖像傳感器12，由于通過各濾色器25不能除去的光成為不需要吸收成分，與作為原本的檢測對象的色光一起獲取到像素單元21，所以會產(chǎn)生色再現(xiàn)性的劣化。IR截止濾光器26具備下述的波長特性與濾色器25的分光透射率對于作為像素單元21的檢測對象的色光成為最大的波長相比，在長波長側的范圍內(nèi)，遮擋濾色器25的分光透射率隨著波長變長而上升的波長區(qū)域的光。與將B光設為檢測對象的像素單元21相對應的IR截止濾光器26，其波長特性設定為遮擋與570nm附近相比長波長側的光。通過將該IR截止濾光器26組合于B光用的濾色器25，在與570nm附近相比長波長側，如圖中實線所示，使分光透射率逐漸衰減。與將G光設為檢測對象的像素單元21相對應的IR截止濾光器26，其波長特性設定為遮擋與640nm附近相比長波長側的光。通過將該IR截止濾光器26組合于G光用的濾色器25，在與640nm附近相比長波長側，如圖中實線所示，使分光透射率逐漸衰減。與將R光設為檢測對象的像素單元21相對應的IR截止濾光器26，其波長特性設定為遮擋與660nm附近相比長波長側的光。通過將該IR截止濾光器26組合于R光用的濾色器25，在與660nm附近相比長波長側，如圖中實線所示，使分光透射率逐漸衰減。這樣，IR截止濾光器26被設定與作為像素單元21的檢測對象的色光相應的選擇波長。通過應用與色光相應地在選擇波長上設有差異的IR截止濾光器26，與使用對于圖像傳感器12整體將波長特性設為一樣的現(xiàn)有的濾光器的情況相比，圖像傳感器12能夠有效除去像素單元21中的不需要吸收成分。由此，圖像傳感器12能夠抑制色再現(xiàn)性的劣化。照相機模塊2通過設為能夠減少不需要吸收成分，能夠減小彩色矩陣部34的彩色矩陣運算的系數(shù)。照相機模塊2通過減小彩色矩陣運算的系數(shù)，能夠減小增益，能夠得到降低了噪音的圖像。圖像傳感器12并不限定于對于全部的色光使IR截止濾光器26的選擇波長互不相同。圖像傳感器12只要至少與一種色光相對應的IR截止濾光器26與對應于其他的色光的IR截止濾光器26在選擇波長上設有差異即可。例如，將G光設為檢測對象的像素單元21上的IR截止濾光器26與將B光設為檢測對象的像素單元21上的IR截止濾光器26也可以將透射波長區(qū)域的上限設為共同波長 例如620nm附近等。將R光設為檢測對象的像素單元21，與將其他的色光設為檢測對象的像素單元21相比，有時能夠減少不需要吸收成分。因此，將R光設為檢測對象的像素單元21上的IR截止濾光器26也可以將透射波長區(qū)域的上限設為例如與可見光區(qū)域相比長波長側。圖6是表示作為第2實施方式的固體拍攝裝置的圖像傳感器的概略結構的示意圖。本實施方式的圖像傳感器40應用于照相機模塊2 (參照圖2)。對于與第I實施方式相同的部分付與相同的符號，并省略重復的說明。圖像傳感器40具有配置成陣列狀的多個像素單元21。圖6示出一個像素單元21和層疊于該像素單元21的要素的剖面結構。圖像傳感器40具有配置于微透鏡27與光電轉換元件23之間的光路中的光子濾色器41。光子濾色器41按每個像素單元21與作為像素單元21的檢測對象的色光相對應地設置。光子濾色器41選擇性地使向光電轉換元件23行進的光中作為像素單元21的檢測對象的色光透射，并且將紅外光除去。光子濾色器41代替第I實施方式中的濾色器25以及IR截止濾光器26 (參照圖I)而設置。光子濾色器41兼具濾色器25以及IR截止濾光器26的功能。光子濾色器41相當于將濾色器25以及IR截止濾光器26設為一體而成的部件。另外，光子濾色器41也可以與微透鏡27設為一體。圖7是光子濾色器的剖面示意圖。光子濾色器41呈將折射率互不相同的層周期性層疊而成的層疊結構。光子濾色器41具備將高折射率層42與低折射率層43兩種電介質(zhì)層交替層疊而成的結構。光子濾色器41使高折射率層42以及低折射率層43中至少某一個的厚度按每種色光不同。光子濾色器41與作為像素單元21的檢測對象的色光相應，在選擇性地透射的光的波長上設有差異。高折射率層42由無機材料例如TiO2構成。低折射率層43由無機材料例如SiO2構成。光子濾色器41通過例如濺射、真空蒸鍍等真空成膜法而制造。通過使用無機材料，能夠形成按每個像素單元21在波長特性上具有差異的光子濾色器41。第2實施方式的圖像傳感器40與第I實施方式同樣，通過設為能夠有效除去像素單元21中的不需要吸收成分，能夠抑制色再現(xiàn)性的劣化。照相機模塊2通過在圖像傳感器40內(nèi)的微透鏡27與光電轉換元件23之間的光路中配置光子濾色器41，與例如在透鏡單元11中設置IR截止濾光器的情況相比，能夠?qū)⑼哥R單元11設為簡單的結構。圖像傳感器40通過應用兼具濾色器25的功能和IR截止濾光器26的功能的光子濾色器41，能夠減少部件個數(shù)，能夠設為簡單的結構。圖8是對作為第3實施方式的固體拍攝裝置的圖像傳感器中的像素單元的排列進行說明的圖。本實施方式的圖像傳感器應用于照相機模塊2 (參照圖2)。圖9是對拜耳排列進行說明的圖。在圖9所示的拜耳排列中，在2行2列的像素塊中的對角配置R用像素以及B用像素，在剩下的對角配置2個G用像素。如圖8所示，第3實施方式的圖像傳感器呈在構成拜耳排列的2行2列的像素塊 中將2個G用像素中的一個置換為紅外(IR)用像素的結構。本實施方式的圖像傳感器將4個像素設為I組，除了 RGB這3色信息以外還獲取紅外光的信息。照相機模塊2能夠進行利用紅外光的信息的圖像處理。圖像傳感器具備檢測R光的R用像素單元、檢測G光的G用像素單元、檢測B光的B用像素單元和檢測紅外光的IR用像素單元。R用像素單元、G用像素單元、B用像素單元是分擔檢測作為可見光的RGB的信號等級的可見光用像素單元。在第3實施方式中，可見光用像素單元與例如第I實施方式的各色光用像素單元同樣地構成。IR用像素單元設置有IR透射濾光器而代替各色光用像素單元中的濾色器25以及IR截止濾光器26 (參照圖I)。IR透射濾光器使紅外光透射，遮擋R、G、B各色光。IR透射濾光器與例如可見光用像素單元的IR截止濾光器26同樣，設為光子濾色器。IR透射濾光器呈將無機材料例如SiO2和/或打02層疊而成的層疊結構。構成IR透射濾光器的各層構成為具有能夠選擇性地使紅外光透射的厚度。IR透射濾光器通過例如濺射、真空蒸鍍等真空成膜法而制造。另外，在第3實施方式中，可見光用像素單元也可以與第2實施方式的各色光用像素單元同樣，設為具備光子濾色器41 (參照圖6)的結構。圖10是對各像素單元中的分光特性進行說明的圖。說明中的波長都是作為例子而表示的，能夠適宜變更。對于可見光用像素單元，表示由濾色器25以及IR截止濾光器26的組合產(chǎn)生的分光特性或者由光子濾色器41產(chǎn)生的分光特性。對于IR用像素單元，表示IR透射濾光器的分光特性。在可見光用像素單元中，濾色器25以及IR截止濾光器26或者光子濾色器41具備遮擋IR透射濾光器要進行透射的波長區(qū)域的光的波長特性。在B用像素單元中，與第I實施方式同樣，隨著從570nm附近起波長變長，如圖中實線所示，使分光透射率逐漸衰減。進而，在B用像素單元中具有能夠?qū)⑴c670nm到730nm中的任意一個(例如730nm)相比長波長的光完全截斷的特性。在G用像素單元中，與第I實施方式同樣，隨著從640nm附近起波長變長，如圖中實線所示，使分光透射率逐漸衰減。進而，在G用像素單元中，與B用像素單元同樣，具有能夠?qū)⑴c670nm到730nm中的任意一個(例如730nm)相比長波長的光完全截斷的特性。在R用像素單元中，與第I實施方式同樣，隨著從660nm附近起波長變長，如圖中實線所示，使分光透射率逐漸衰減。進而，在R用像素單元中，與B用像素單元以及G用像素單元同樣，具有能夠?qū)⑴c670nm到730nm中的任意一個(例如730nm)相比長波長的光完全截斷的特性。
IR用像素單元的IR透射濾光器具有使具有730nm以上的波長的光透射的特性。IR透射濾光器的分光透射率在800nm附近成為最大。圖像傳感器在像素陣列內(nèi)配置IR用像素單元。圖像傳感器在可見光用像素單元中將在IR用像素單元中設為檢測對象的波長的光截斷。圖像傳感器能夠通過可見光用像素單元獲取作為可見光的各色光的信息，并且通過IR用像素單元獲取紅外光的信息。圖11是表示在不足色成分的信號值的生成中參照已得色成分的信號值的像素的例子的圖。去馬賽克部31 (參照圖4)通過每個像素的已得色成分的信號值的插補處理，生成每個像素的不足色成分的信號值。去馬賽克部31對于IR用像素計算作為不足色成分的R、G以及B的各信號值。去馬賽克部31在不足色成分的信號值的生成中，參照例如3行3列的像素塊所含 的9個像素的信號值。去馬賽克部31通過例如下面所示的各式，計算IR用像素中的不足色成分的各信號值。(R 的信號值)=(Rl+R2)/2(G 的信號值)=(Gl+G2+G3+G4)/4(B 的信號值)=(B1+B2)/2另外，各式中，“R1”以及“R2”項分別設為像素塊所含的2個R用像素所檢測出的R成分的信號值?！癎1”、“G2”、“G3”以及“G4”項分別設為像素塊所含的4個G用像素所檢測出的G成分的信號值?！癇I”以及“B2”項分別設為像素塊所含的2個B用像素所檢測出的B成分的信號值。在DSP14(參照圖4)中，AE部32實施將可見光成分設為對象的AE調(diào)整。AWB部33實施將可見光成分設為對象的AWB調(diào)整。另外，去馬賽克部31并不限定于實施由在第3實施方式中說明的方法實現(xiàn)的去馬賽克處理的情況，而也可以通過任意的方法實施去馬賽克處理。去馬賽克處理也可以適宜變更，以提高例如色再現(xiàn)性、信號噪聲比(SN比)以及分辨率等。照相機模塊2通過應用第3實施方式的圖像傳感器，無需另外增加用于紅外光的檢測的專用的圖像傳感器，能夠與各色光的信息一同得到紅外光的信息。照相機模塊與通常的拜耳排列的情況相比較，所進行檢測的色信息減少將一部分G用像素置換為IR像素的量，但反之能夠增加使用紅外光的信息的功能。照相機模塊2通過使用例如紅外光的亮度信息，能夠進行低照度環(huán)境下的高感光度的圖像拍攝。照相機模塊2也可以將第3實施方式的圖像傳感器與紅外光源組合，構成所謂的姿勢識別系統(tǒng)。姿勢識別系統(tǒng)通過檢測由物體反射的紅外光而識別物體的移動。第3實施方式的圖像傳感器對于可見光用像素單元，與第I實施方式同樣能夠有效除去不需要吸收成分，由此能夠抑制色再現(xiàn)性的劣化。圖12是第4實施方式的照相機模塊的立體概略圖。本實施方式的照相機模塊50應用于數(shù)字照相機I (參照圖3)等電子設備。照相機模塊50具有圖像傳感器51與4個拍攝透鏡53。各拍攝透鏡53構成2行2列的小透鏡(Ienslet)。各拍攝透鏡53構成從被拍攝體獲取光的透鏡單元。圖13是圖像傳感器的俯視示意圖。圖像傳感器51具有R用像素陣列52R、B用像素陣列52B、G用像素陣列52G以及IR用像素陣列52IR。另外，各像素陣列52R、52B、52G以及52IR僅圖示受光面，省略了其他結構的圖示。
R用像素陣列52R、B用像素陣列52B以及G用像素陣列52G是每種色光的像素陣列。R用像素陣列52R、B用像素陣列52B以及G用像素陣列52G是按每種色成分配置有可見光用像素單元的各色用像素陣列。IR用像素陣列52IR是配置有紅外光用像素單元的像素陣列。R用像素陣列52R的R用像素單元配置成陣列狀。B用像素陣列52B的B用像素單元配置成陣列狀。G用像素陣列52G的G用像素單元配置成陣列狀。IR用像素陣列52IR將IR用像素單元配置成陣列狀。作為可見光用像素單元的R用像素單元、G用像素單元以及B用像素單元與第3實施方式的各色光用像素單元 同樣地構成。IR用像素單元與第3實施方式的IR用像素單元同樣地構成。在圖像傳感器51中，R用像素陣列52R、B用像素陣列52B、G用像素陣列52G以及IR用像素陣列52IR形成2行2列的矩陣。拍攝透鏡53分別與R用像素陣列52R、B用像素陣列52B、G用像素陣列52G以及IR用像素陣列52IR的各個相對應地設置。照相機模塊50根據(jù)通過各色用像素陣列52R、52B以及52G獲取的各信號值，能夠不經(jīng)過去馬賽克處理而合成包含RGB各色成分的彩色圖像。照相機模塊50在彩色圖像的合成后，與第I實施方式同樣，實施彩色矩陣運算處理、白平衡調(diào)整以及伽馬校正。另外，照相機模塊50能夠通過IR用像素陣列52IR得到紅外光的信息。照相機模塊50通過應用第4實施方式的圖像傳感器51，與第3實施方式同樣，無需另外增加用于紅外光的檢測的專用的圖像傳感器，能夠與各色光的信息一同得到紅外光的信息。第4實施方式的圖像傳感器51對于可見光用像素單兀,與第I實施方式同樣能夠有效除去不需要吸收成分，由此能夠抑制色再現(xiàn)性的劣化。圖像傳感器51通過設置每種色成分的像素陣列和與紅外成分有關的像素陣列，能夠避免由各色成分以及紅外成分的光的泄漏引起的像素單元間的串擾。圖像傳感器51通過串擾的抑制，能夠大幅度提高色再現(xiàn)性和/或感光度。另外，圖像傳感器51能夠使用根據(jù)作為檢測對象的光的波長區(qū)域而將設計最優(yōu)化的拍攝透鏡53，由此能夠大幅度減輕軸向色象差。圖14是對作為第5實施方式的固體拍攝裝置的圖像傳感器中的像素單元的排列進行說明的圖。本實施方式的圖像傳感器應用于照相機模塊2 (參照圖2)。第5實施方式的圖像傳感器形成下述結構將構成拜耳排列的2行2列的像素塊中2個G用像素中的一個置換為紫外(UV)用像素。本實施方式的圖像傳感器將4個像素設為I組，除了 RGB這3色信息以外還獲取紫外光的信息。照相機模塊2能夠進行利用紫外光的信息的圖像處理。圖像傳感器具備檢測R光的R用像素單元、檢測G光的G用像素單元、檢測B光的B用像素單元和檢測紫外光的UV用像素單元。R用像素單元、G用像素單元、B用像素單元是分擔檢測作為可見光的RGB的信號等級的可見光用像素單元。在第5實施方式中，可見光用像素單元與例如第I實施方式的各色光用像素單元同樣地構成。UV用像素單元設置有UV透射濾光器而代替各色光用像素單元中的濾色器25以及IR截止濾光器26 (參照圖I)。UV透射濾光器使紫外光透射，遮擋R、G、B各色光。UV透射濾光器設為例如光子濾色器。UV透射濾光器呈將無機材料例如SiO2和/或TiO2層疊而成的層疊結構。構成UV透射濾光器的各層構成為具有能夠選擇性地使紫外光透射的厚度。 UV透射濾光器通過例如濺射、真空蒸鍍等真空成膜法而制造。另外，在第5實施方式中，可見光用像素單元也可以與第2實施方式的各色光用像素單元同樣，設為具備光子濾色器41 (參照圖6)的結構。圖15是對各像素單元中的分光特性進行說明的圖。說明中的波長都是作為例子而表示的，能夠適宜變更。對于可見光用像素單元，表示由濾色器25以及IR截止濾光器26的組合產(chǎn)生的分光特性或者由光子濾色器41產(chǎn)生的分光特性。對于UV用像素單元，表示UV透射濾光器的分光特性。在可見光用像素單元中，濾色器25以及IR截止濾光器26或者光子濾色器41具備遮擋UV透射濾光器要進行透射的波長區(qū)域的光的波長特性。在B用像素單元中，與第I實施方式同樣，隨著從570nm附近起波長變長，使分光透射率逐漸衰減。進而，在B用像素單元中，隨著從430nm附近起波長變短，如圖中實線所示，使分光透射率逐漸衰減。另外，圖中，連續(xù)表示與B有關的分光特性的虛線是表示以往所知的B光用的濾色器的分光特性的例子的線。在G用像素單元中，與第I實施方式同樣，隨著從640nm附近起波長變長，使分光透射率逐漸衰減。進而，在G用像素單元中，隨著從430nm附近起波長變短，如圖中實線所示，使分光透射率逐漸衰減。另外，圖中，連續(xù)表示與G有關的分光特性的虛線是表示以往所知的G光用的濾色器的分光特性的例子的線。在R用像素單元中，與第I實施方式同樣，隨著從660nm附近起波長變長，使分光透射率逐漸衰減。進而，在R用像素單元中，隨著從5IOnm附近起波長變短，如圖中實線所示，使分光透射率逐漸衰減。另外，圖中，連續(xù)表示與R有關的分光特性的虛線是表示以往 所知的R光用的濾色器的分光特性的例子的線。UV用像素單元的UV透射濾光器具有使具有5IOnm以下的波長的光透射的特性。UV透射濾光器的分光透射率在400nm附近成為最大。圖像傳感器在像素陣列內(nèi)配置UV用像素單元。圖像傳感器在可見光用像素單元中將在UV用像素單元中設為檢測對象的波長的光截斷。圖像傳感器NG通過可見光用像素單元獲取作為可見光的各色光的信息，并且通過UV用像素單元獲取紫外光的信息。圖16是表示在不足色成分的信號值的生成中參照已得色成分的信號值的像素的例子的圖。去馬賽克部31 (參照圖4)通過每個像素的已得色成分的信號值的插補處理，生成每個像素的不足色成分的信號值。去馬賽克部31對于UV用像素計算作為不足色成分的R、G以及B的各信號值。去馬賽克部31在不足色成分的信號值的生成中，參照例如3行3列的像素塊所含的9個像素的信號值。去馬賽克部31通過例如下面所示的各式，計算UV用像素中的不足色成分的各信號值。(R 的信號值)=(Rl+R2)/2(G 的信號值)=(G1+G2+G3+G4) /4(B 的信號值)=(Bl+B2)/2另外，各式中，“R1”以及“R2”項分別設為像素塊所含的2個R用像素所檢測出的R成分的信號值?！癎1”、“G2”、“G3”以及“G4”項分別設為像素塊所含的4個G用像素所檢測出的G成分的信號值?！癇I”以及“B2”項分別設為像素塊所含的2個B用像素所檢測出的B成分的信號值。在DSP14(參照圖4)中，AE部32實施將可見光成分設為對象的AE調(diào)整。AWB部33實施將可見光成分設為對象的AWB調(diào)整。另外，去馬賽克部31并不限定于實施由在第5實施方式中說明的方法實現(xiàn)的去馬賽克處理的情況，而也可以通過任意的方法實施去馬賽克處理。去馬賽克處理也可以適宜變更，以提高例如色再現(xiàn)性、SN比以及分辨率等。照相機模塊2通過應用第5實施方式的圖像傳感器，無需另外增加用于紫外光的檢測的專用的圖像傳感器，能夠與各色光的信息一同得到紫外光的信息。照相機模塊2與應用通常的拜耳排列的情況相比較，所進行檢測的色信息減少將一部分G用像素置換為UV像素的量，但反之能夠增加使用紫外光的信息的功能。照相機模塊2為了得到例如較寬泛的景深，也可以在接近距離的被拍攝體的拍 攝中利用紫外光的信息。以往，為了得到較寬泛的景深，有時使用EDoF (extended depthfield,擴展景深)用的固定焦點透鏡。越是長波長的成分，調(diào)制傳遞函數(shù)(modulationtransfer function ；MTF)的峰值越位于遠距離側。在接近距離,在RGB各色光中R光距MTF的峰值較遠，所以R成分容易產(chǎn)生模糊。另外，在從遠距離到無限遠，在RGB各色光中B光距MTF的峰值較遠，所以B成分容易產(chǎn)生模糊。EDoF固定焦點照相機通過確保較寬泛的景深，與自動對焦照相機相比MTF的峰值較低。EDoF固定焦點照相機按MTF的峰值低的量相對強地實施輪廓強調(diào)。接近距離下的R成分的模糊和/或從遠距離到無限遠下的B成分的模糊會因輪廓強調(diào)而增強，可能成為使畫質(zhì)劣化的主要原因。照相機模塊2通過在接近攝影時使用紫外光的信息，能夠消除對于RGB各色光在MTF的峰值上設置較大差異的必要。由此，照相機模塊2通過確保較寬泛的景深，能夠進行條形碼讀取和/或字符識別等接近拍攝和通常的拍攝，并且能夠抑制畫質(zhì)的劣化。第5實施方式的圖像傳感器對于可見光用像素單兀,與第I實施方式同樣能夠有 效除去不需要吸收成分，由此能夠抑制色再現(xiàn)性的劣化。圖17是第5實施方式的變形例的照相機模塊的立體概略圖。本實施方式的照相機模塊60應用于數(shù)字照相機I (參照圖3)等電子設備。照相機模塊60具有圖像傳感器61和4個拍攝透鏡53。對于與第4實施方式相同的部分付與相同的符號，并省略重復的說明。圖18是圖像傳感器的俯視示意圖。圖像傳感器61具有R用像素陣列52R、B用像素陣列52B、G用像素陣列52G以及IR用像素陣列62UV。另外，各像素陣列52R、52B、52G以及62UV僅圖示受光面，省略了其他結構的圖示。UV用像素陣列62UV是配置有紫外光用像素單元的像素陣列。UV用像素陣列62UV的UV用像素單元配置成陣列狀。在圖像傳感器61中，R用像素陣列52R、B用像素陣列52B、G用像素陣列52G以及UV用像素陣列62UV形成2行2列的矩陣。拍攝透鏡53分別與R用像素陣列52R、B用像素陣列52B、G用像素陣列52G以及UV用像素陣列62UV的各個相對應地設置。照相機模塊60能夠通過UV用像素陣列62UV得到紫外光的信息。在本變形例的情況下，照相機模塊60也能夠確保較寬泛的景深，抑制畫質(zhì)劣化。圖像傳感器61與第4實施方式同樣，通過串擾的抑制，能夠提高色再現(xiàn)性、提高感光度，并且能夠減輕軸向色象差。對于本發(fā)明的幾個實施方式進行了說明，但這些實施方式是作為例子而提示的，并不意圖限定發(fā)明的范圍。這些新的實施方式能夠以其他的各種形態(tài)實施，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，能夠進行各種省略、置換、變更。這些實施方式和/或其變形包含于發(fā) 明的范圍和/或主旨，并且包含于權利要求所記載的發(fā)明及其均等的范圍。
權利要求
1.ー種固體拍攝裝置，具有 像素陣列，其中具備光電轉換元件的多個像素単元配置為陣列狀，按每個所述像素單元分擔檢測各色光的信號等級；以及 紅外光除去部，其從向所述光電轉換元件行進的光中除去紅外光； 其中，所述紅外光除去部按每個所述像素単元而設置，被設定與作為所述像素単元的檢測對象的色光相應的選擇波長。
2.如權利要求I所述的固體拍攝裝置，具有 濾色器，其按每個所述像素単元與作為所述像素単元的檢測對象的色光相對應地設置，選擇性地使向所述光電轉換元件行進的光中作為所述檢測對象的色光透射。
3.如權利要求2所述的固體拍攝裝置，其中 所述紅外光除去部具備下述波長特性與所述濾色器的分光透射率對于作為所述檢測對象的色光成為最大的波長相比，在長波長側的范圍內(nèi)，遮擋所述濾色器的分光透射率隨著波長變長而上升的波長區(qū)域的光。
4.如權利要求2所述的固體拍攝裝置，其中 所述紅外光除去部與所述濾色器形成為一體。
5.如權利要求4所述的固體拍攝裝置，具有 將所述紅外光除去部以及所述濾色器設為一體而成的光子濾色器。
6.如權利要求I所述的固體拍攝裝置，具有 將向所述光電轉換元件行進的光會聚的微透鏡； 其中，所述紅外光除去部配置于所述微透鏡與所述光電轉換元件之間的光路中。
7.如權利要求I所述的固體拍攝裝置，其中 所述紅外光除去部使用無機材料構成。
8.如權利要求5所述的固體拍攝裝置，其中 所述光子濾色器使用無機材料構成。
9.如權利要求I所述的固體拍攝裝置，其中 所述像素陣列按照色排列而排列有各色光用的所述像素単元。
10.如權利要求I所述的固體拍攝裝置，其中 所述多個像素単元包含分擔檢測作為可見光的各色光的信號等級的可見光用像素單元和檢測紅外光的紅外光用像素単元； 所述紅外光除去部按每個所述可見光用像素単元而設置，被設定與作為所述可見光用像素單元的檢測對象的色光相應的選擇波長。
11.如權利要求10所述的固體拍攝裝置，具有 濾色器，其按每個所述可見光用像素単元與作為所述可見光用像素単元的檢測對象的色光相對應地設置，選擇性地使向所述光電轉換元件行進的光中作為所述檢測對象的色光透射；以及 紅外透射濾光器，其設置于所述紅外光用像素単元，選擇性地使向所述光電轉換元件行進的光中的所述紅外光透射。
12.如權利要求11所述的固體拍攝裝置，其中 所述紅外光除去部以及所述濾色器具備遮擋所述紅外透射濾光器進行透射的波長區(qū)域的光的波長特性。
13.如權利要求10所述的固體拍攝裝置，具有 各色用像素陣列，其是所述可見光用像素単元按每種色成分而配置的、每種色光的所述像素陣列；以及 紅外光用像素陣列，其是配置有所述紅外光用像素単元的所述像素陣列。
14.如權利要求I所述的固體拍攝裝置，其中 所述多個像素単元包含分擔檢測作為可見光的各色光的信號等級的可見光用像素單元和檢測紫外光的紫外光用像素単元； 所述紅外光除去部按每個所述可見光用像素単元而設置，被設定與作為所述可見光用像素單元的檢測對象的色光相應的選擇波長。
15.如權利要求14所述的固體拍攝裝置，具有 濾色器，其按每個所述可見光用像素単元與作為所述可見光用像素単元的檢測對象的色光相對應地設置，選擇性地使向所述光電轉換元件行進的光中作為所述檢測對象的色光透射；以及 紫外透射濾光器，其設置于所述紫外光用像素単元，選擇性地使向所述光電轉換元件行進的光中的所述紫外光透射。
16.如權利要求15所述的固體拍攝裝置，其中 所述紅外光除去部以及所述濾色器具備遮擋所述紫外透射濾光器進行透射的波長區(qū)域的光的波長特性。
17.如權利要求14所述的固體拍攝裝置，具有 各色用像素陣列，其是所述可見光用像素単元按每種色成分而配置的、每種色光的所述像素陣列；以及 紫外光用像素陣列，其是配置有所述紫外光用像素単元的所述像素陣列。
18.—種照相機模塊,具有 透鏡單元，其獲取來自被拍攝體的光，使被拍攝體像成像；以及 固體拍攝裝置，其對所述被拍攝體像進行拍攝； 其中，所述固體拍攝裝置具有 像素陣列，其中具備光電轉換元件的多個像素単元配置為陣列狀，按每個所述像素單元分擔檢測各色光的信號等級；以及 紅外光除去部，其從向所述光電轉換元件行進的光中除去紅外光； 所述紅外光除去部按每個所述像素単元而設置，被設定與作為所述像素単元的檢測對象的色光相應的選擇波長。
19.如權利要求18所述的照相機模塊，具有 各色用像素陣列，其是分擔檢測作為可見光的各色光的信號等級的所述像素單元即可見光用像素単元按每種色成分而配置的、每種色光的所述像素陣列；以及 紅外光用像素陣列，其是配置有檢測紅外光的所述像素単元即紅外光用像素単元的所述像素陣列； 其中，所述紅外光除去部按每個所述可見光用像素単元而設置，被設定與作為所述可見光用像素単元的檢測對象的色光相應的選擇波長；所述透鏡単元具備構成小透鏡的多個拍攝透鏡； 所述拍攝透鏡與所述各色用像素陣列以及所述紅外光用像素陣列的各個相對應地設置。
20.如權利要求18所述的照相機模塊，具有 各色用像素陣列，其是分擔檢測作為可見光的各色光的信號等級的所述像素單元即可見光用像素単元按每種色成分而配置的、每種色光的所述像素陣列；以及 紫外光用像素陣列，其是配置有檢測紫外光的所述像素單元即紫外光用像素単元的所述像素陣列； 其中，所述紅外光除去部按每個所述可見光用像素単元而設置，被設定與作為所述可見光用像素単元的檢測對象的色光相應的選擇波長； 所述透鏡単元具備構成小透鏡的多個拍攝透鏡； 所述拍攝透鏡與所述各色用像素陣列以及所述紫外光用像素陣列的各個相對應地設置。
全文摘要
根據(jù)實施方式，固體拍攝裝置具有像素陣列以及紅外光除去部。像素陣列其多個像素單元配置為陣列狀。像素陣列按每個像素單元分擔檢測各色光的信號等級。紅外光除去部從向光電轉換元件行進的光中除去紅外光。紅外光除去部按每個像素單元而設置。紅外光除去部被設定與作為像素單元的檢測對象的色光相應的選擇波長。
文檔編號H04N5/225GK102683363SQ201210055899
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權日2011年3月16日
發(fā)明者上野梨紗子, 小笠原隆行 申請人:株式會社 東芝