固體攝像裝置制造方法
【專利摘要】固體攝像元件具備包含多個(gè)感光單元的感光單元陣列、和包含多個(gè)分光要素的分光要素陣列。感光單元陣列由多個(gè)單位模塊(40)構(gòu)成，各單位模塊(40)具有4個(gè)感光單元(2a、2b、2c、2d)。配置光學(xué)濾波器(11a)使其覆蓋感光單元(2a～2d)。光學(xué)濾波器(11a)中的覆蓋感光單元(2a、2b)的部分設(shè)置于與覆蓋感光單元(2c、2d)的部分相比更接近攝像面的位置。
【專利說明】固體攝像裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請(qǐng)涉及固體攝像裝置的高靈敏度化以及彩色化的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在利用了(XD、CMOS等固體攝像元件(以下，有時(shí)稱作“攝像元件”。)的數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)字電影的高功能化、高性能化中存在令人瞠目的技術(shù)。尤其是隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的急速進(jìn)步，攝像元件中的像素構(gòu)造的精細(xì)化不斷進(jìn)步。結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了攝像元件的像素以及驅(qū)動(dòng)電路的高集成化，且攝像元件的高性能化不斷進(jìn)步。尤其在近年，還開發(fā)了一種采用了背面照射型(backside illumination)的攝像元件的照相機(jī),這種背面照射型是指不在固體攝像元件的形成了布線層的面(表面)側(cè)而在背面?zhèn)冗M(jìn)行光接收，其特性等受到矚目。另一方面，伴隨攝像元件的多像素化，I個(gè)像素所接受的光量下降，因此產(chǎn)生了照相機(jī)靈敏度下降的問題。
[0003]照相機(jī)的靈敏度下降，除了多像素化以外，原因還在于采用了顏色分離用的濾色器(color filter)。在通常的彩色照相機(jī)中，與攝像元件的各感光單元對(duì)置地配置將有機(jī)顏料作為色素的減色型的濾色器。濾色器對(duì)所利用的顏色成分以外的光進(jìn)行吸收，因此在采用了這樣的濾色器的情況下，照相機(jī)的光利用率下降。例如，在具有以紅(R) I個(gè)像素、綠(G) 2個(gè)像素、藍(lán)(B) I個(gè)像素為基本構(gòu)成的拜耳型的濾色器排列的彩色照相機(jī)中，R、G、B的各濾色器，分別僅透過R、G、B光，并吸收剩余的光。因此，在基于拜耳排列的彩色照相機(jī)中被利用的光是入射光整體的約1/3。
[0004]針對(duì)上述靈敏度下降的問題，為了較多地取入入射光，專利文獻(xiàn)I中公開了一種通過在攝像元件的光接收部安裝微透鏡陣列來增加光接收量的技術(shù)。根據(jù)該技術(shù)，通過利用微透鏡來聚光于感光單元，能夠使攝像元件中的光開口率實(shí)質(zhì)性地提高。該技術(shù)被用于當(dāng)前大部分固體攝像元件。若采用該技術(shù)，則雖然實(shí)質(zhì)的開口率確實(shí)提高，但并未解決濾色器所導(dǎo)致的光利用率下降的問題。
[0005]作為同時(shí)解決光利用率下降和靈敏度下降的問題的技術(shù)，專利文獻(xiàn)2中公開了一種將多層膜的濾色器(分色鏡)與微透鏡進(jìn)行組合，來最大限度地利用光的技術(shù)。在該技術(shù)中，采用不吸收光而是選擇性地使特定波段的光透過，并對(duì)其他波段的光進(jìn)行反射的多個(gè)分色鏡(dichroic mirror)。由此,能夠使光不發(fā)生損失地,僅使各個(gè)感光部所需的波段的光入射。
[0006]圖10是示意性地表示專利文獻(xiàn)2中公開的攝像元件的與攝像面垂直的方向的剖面的圖。該攝像元件具備:分別配置于攝像元件的表面以及內(nèi)部的聚光用的微透鏡4a、4b ；遮光部20 ;感光單元2a、2b、2c ;和分色鏡17、18、19。分色鏡17、18、19與感光單元2a、2b、2c分別對(duì)置地配置。分色鏡17具有透過R光、反射G光以及B光的特性。分色鏡18具有反射G光、透過R光以及B光的特性。分色鏡19具有反射B光、透過R光以及G光的特性。
[0007]入射到微透鏡4a的光，被微透鏡4b調(diào)整光束之后，入射到第I分色鏡17。第I分色鏡17透過R光，而反射G光以及B光。透過了第I分色鏡17的光，入射到感光單元2a。被第I分色鏡17反射的G光以及B光，入射到相鄰的第2分色鏡18。第2分色鏡18對(duì)入射的光中的G光進(jìn)行反射，透過B光。被第2分色鏡18反射的G光，入射到感光單元2b。透過了第2分色鏡18的B光，被第3分色鏡19反射，并入射到其正下方的感光單元2c。這樣，根據(jù)專利文獻(xiàn)2中公開的攝像元件，入射到聚光微透鏡4a的可見光，不被濾色器吸收，其RGB的各成分無浪費(fèi)地被3個(gè)感光單元檢測出。
[0008]除了上述的現(xiàn)有技術(shù)之外，在專利文獻(xiàn)3中公開了一種通過使用微棱鏡能夠防止光的損失的攝像元件。該攝像元件具有由分別不同的感光單元來接受被微棱鏡分離為紅、綠、藍(lán)的光的構(gòu)造。通過這樣的攝像元件也能夠防止光的損失。
[0009]但是，在專利文獻(xiàn)2以及專利文獻(xiàn)3中公開的技術(shù)中，需要設(shè)置所利用的分色鏡的數(shù)量的感光單元、或進(jìn)行分光的數(shù)量的感光單元。存在如下課題:例如為了檢測RGB3色的光，必須將感光單元的數(shù)量增加到與采用了現(xiàn)有的濾色器的情況下的感光單元的數(shù)量相比成為3倍。
[0010]相對(duì)于以上的技術(shù)，專利文獻(xiàn)4中公開了一種雖然會(huì)產(chǎn)生一部分光的損失，但利用分色鏡和反射來提高光的利用率的技術(shù)。圖11示出采用該技術(shù)的攝像元件的剖面圖的一部分。如圖所示，在透光性的樹脂21內(nèi)配置分色鏡22、23。分色鏡22具有透過G光、反射R光以及B光的特性。此外，分色鏡23具有透過R光、反射G光以及B光的特性。
[0011]通過這樣的構(gòu)成，雖然B光無法由感光部進(jìn)行光接收，但R光、G光根據(jù)以下的原理全部能夠檢測。首先，若R光入射到分色鏡22、23，則在分色鏡22中被反射，在分色鏡23中透過。被分色鏡22反射的R光，進(jìn)而在透光性的樹脂21與空氣的界面也被反射，并入射到分色鏡23。R光透過分色鏡23，進(jìn)而也透過具有R光透過性的有機(jī)色素濾波器25以及微透鏡26。這樣一來，雖然一部分 在金屬層27進(jìn)行反射，但入射到分色鏡22、23的R光的大部分入射到感光部。另一方面，若G光入射到分色鏡22、23，則在分色鏡22中透過，在分色鏡23中被反射。被分色鏡23反射的G光，進(jìn)而在透光性的樹脂21與空氣的界面進(jìn)行全反射，并入射到分色鏡22。G光透過分色鏡22，進(jìn)而還透過具有G光透過性的有機(jī)色素濾波器24以及微透鏡26。這樣一來，雖然一部分在金屬層27進(jìn)行反射，但入射到分色鏡22、23的G光的大部分無損失地入射到感光部。
[0012]根據(jù)上述原理，在專利文獻(xiàn)4所示的技術(shù)中，雖然RGB光中的I色發(fā)生損失，但2色能夠幾乎沒有損失地進(jìn)行光接收。因此，無需配置RGB3色的感光部。在此，與不具有分色鏡而僅由有機(jī)色素濾波器來進(jìn)行彩色化的情況相比，僅利用有機(jī)色素濾波器的情況下的光利用率為約1/3，與此相對(duì)，采用了專利文獻(xiàn)4中公開的技術(shù)的情況下的光利用率為全部入射光的約2/3。即，通過該技術(shù)，攝像靈敏度提高到約2倍。但是，通過該技術(shù)，3色中的I色也會(huì)發(fā)生損失。
[0013]另一方面，在專利文獻(xiàn)5中公開了一種利用分光要素不大幅增加感光單元地提高光利用率的彩色化技術(shù)。根據(jù)該技術(shù)，通過與感光單元對(duì)應(yīng)地配置的分光要素，光根據(jù)不同波段而入射到不同的感光單元。各個(gè)感光單元從多個(gè)分光要素接受重疊了不同的波段的成分的光。結(jié)果，通過利用了從各感光單元輸出的光電變換信號(hào)的信號(hào)運(yùn)算能夠生成顏色信號(hào)。
[0014]【在先技術(shù)文獻(xiàn)】
[0015]【專利文獻(xiàn)】[0016]專利文獻(xiàn)1:日本特開昭59-90467號(hào)公報(bào)
[0017]專利文獻(xiàn)2:日本特開2000-151933號(hào)公報(bào)
[0018]專利文獻(xiàn)3:日本特開2001-309395號(hào)公報(bào)
[0019]專利文獻(xiàn)4:日本特開2003-78917號(hào)公報(bào)
[0020]專利文獻(xiàn)5:國際公開第2009/153937號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]【發(fā)明要解決的課題】
[0022]在現(xiàn)有技術(shù)中，若采用光吸收型的濾色器，則無需大幅增加感光單元，但存在光利用率變低的問題點(diǎn)。此外，如專利文獻(xiàn)2~4中公開的技術(shù)那樣，若采用分色鏡、微棱鏡，則能夠提高光利用率，但存在必須大幅增加感光單元的課題。
[0023]另一方面，根據(jù)專利文獻(xiàn)5中公開的技術(shù)，雖然理論上確實(shí)能夠獲得光利用率高的彩色圖像，但該技術(shù)設(shè)想向攝像元件的入射光與攝像面垂直地入射，在實(shí)際的照相機(jī)中應(yīng)用了該技術(shù)的情況下，根據(jù)透鏡的光圈量等而斜光的產(chǎn)生可能變得顯著。結(jié)果，存在向各感光單元的入射光的串?dāng)_增加，在顏色信號(hào)成分中產(chǎn)生誤差的課題。
[0024]本發(fā)明的一個(gè)方式，提供一種彩色攝像技術(shù)，無需大幅增加感光單元，就能夠提高光利用率，并且即使由于斜光的產(chǎn)生從而向各感光單元的入射光的串?dāng)_增加，顏色再現(xiàn)性也良好的彩色攝像技術(shù)。
[0025]【解決課題的手段】
[0026]為了解決上述課題，本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的固體攝像元件，具備:感光單元陣列，其將包含分別排列為2行2列的第I感光單元、第2感光單元、第3感光單元、以及第4感光單元在內(nèi)的多個(gè)單位模塊在攝像面上排列為二維狀，在各單位模塊中，所述第I感光單元配置在第I行第I列，所述第2感光單元配置在第2行第I列，所述第3感光單元配置在第I行第2列，所述第4感光單元配置在第2行第2列；分光要素陣列，其包含第I分光要素、以及與所述第I分光要素分光特性不同的第2分光要素，所述第I分光要素配置為所述第I分光要素的至少一部分與所述第I感光單元以及第3感光單元的至少一方對(duì)置，且構(gòu)成為將入射的光根據(jù)波長分離到所述第I感光單元以及第3感光單元的排列方向，所述第2分光要素構(gòu)成為所述第2分光要素的至少一部分與所述第2感光單元以及第4感光單元的至少一方對(duì)置，且構(gòu)成為將入射的光根據(jù)波長分離到所述第2感光單元以及第4感光單元的排列方向；和光學(xué)濾波器組，其配置為覆蓋所述第I感光單元至第4感光單元，覆蓋所述第I感光單元以及第3感光單元的部分，設(shè)置于與覆蓋所述第2感光單元以及第4感光單元的部分相比更接近所述攝像面的位置。
[0027]本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的攝像裝置，具備:上述固體攝像元件；在所述固體攝像元件的攝像面形成像的光學(xué)系統(tǒng)；和基于從所述第I感光單元至第4感光單元分別輸出的第I光電變換信號(hào)至第4光電變換信號(hào)來生成顏色信號(hào)的信號(hào)處理部。
[0028]上述的一般且特定的方式，可以利用系統(tǒng)、方法、以及計(jì)算機(jī)程序來安裝，或者，利用系統(tǒng)、方法以及計(jì)算機(jī)程序的組合來實(shí)現(xiàn)。
[0029]【發(fā)明效果】
[0030]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，通過采用使入射光根據(jù)顏色成分入射到不同的感光單元的分光要素，從而無需大幅增加感光單元，就能夠進(jìn)行光利用率高、且即使因斜光的產(chǎn)生而導(dǎo)致向各感光單元的入射光的串?dāng)_增加，顏色再現(xiàn)性也良好的彩色攝像。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是示意性地表示本公開的一個(gè)實(shí)施方式的固體攝像元件中的感光單元陣列200以及分光要素陣列100的配置關(guān)系的立體圖。
[0032]圖2A是表示本公開的一個(gè)實(shí)施方式的固體攝像元件的單位模塊的一例的俯視圖。
[0033]圖2B是圖2A中的A-A，線剖面圖。
[0034]圖2C是圖2A中的B-B，線剖面圖。
[0035]圖2D是圖2A中的C-C’線剖面圖。
[0036]圖2E是圖2A中的D-D，線剖面圖。
[0037]圖2F是表示在考慮了垂直斜光的影響的情況下感光單元2a?2d所接受的光的圖。
[0038]圖2G是表示在考慮了垂直斜光以及水平斜光的影響的情況下感光單元2a?2d所接受的光的圖。
[0039]圖3是表示例示性的實(shí)施方式I的攝像裝置的簡要構(gòu)成的框圖。
[0040]圖4是示意性地表示例示性的實(shí)施方式I中的透鏡和攝像元件的圖。
[0041]圖5是表示例示性的實(shí)施方式I中的攝像元件的像素排列的一例的圖。
[0042]圖6A是表示例示性的的實(shí)施方式I中的攝像元件的基本構(gòu)造的俯視圖。
[0043]圖6B是圖6A中的k_k'線剖面圖。
[0044]圖6C是圖6A中的B-B'線剖面圖。
[0045]圖6D是表示例示性的實(shí)施方式I中的入射到各感光單元的光的強(qiáng)度的圖。
[0046]圖7是表示例示性的實(shí)施方式I中的顏色信息生成處理的步驟的流程圖。
[0047]圖8A是表示例示性的實(shí)施方式2中的攝像元件的基本構(gòu)造的俯視圖。
[0048]圖8B是圖8A中的C-C'線剖面圖。
[0049]圖8C是圖8A中的D-D'線剖面圖。
[0050]圖8D是表示例示性的實(shí)施方式2中的入射到各感光單元的光的強(qiáng)度的圖。
[0051]圖9是表示分光要素的其他例子的圖。
[0052]圖10是采用了微透鏡和多層膜濾波器(分色鏡)的現(xiàn)有的攝像元件的剖面圖。
[0053]圖11是采用了多層膜濾波器(分色鏡)和反射的現(xiàn)有的攝像元件的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0054]本發(fā)明的例示性的實(shí)施方式的概要如下。
[0055](I)本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的固體攝像元件，具備:感光單元陣列，其將包含分別排列為2行2列的第I感光單元、第2感光單元、第3感光單元、以及第4感光單元在內(nèi)的多個(gè)單位模塊在攝像面上排列為二維狀，在各單位模塊中，所述第I感光單元配置在第I行第I列，所述第2感光單元配置在第2行第I列，所述第3感光單元配置在第I行第2列，所述第4感光單元配置在第2行第2列；分光要素陣列，其包含第I分光要素、以及分光特性與所述第I分光要素不同的第2分光要素，所述第I分光要素配置為所述第I分光要素的至少一部分與所述第I感光單元以及第3感光單元的至少一方對(duì)置，且構(gòu)成為將入射的光根據(jù)波長分離到所述第I感光單元以及第3感光單元的排列方向，所述第2分光要素構(gòu)成為所述第2分光要素的至少一部分與所述第2感光單元以及第4感光單元的至少一方對(duì)置，且構(gòu)成為將入射的光根據(jù)波長分離到所述第2感光單元以及第4感光單元的排列方向；和光學(xué)濾波器組，其配置為覆蓋所述第I感光單元至第4感光單元，覆蓋所述第I感光單元以及第3感光單元的部分，設(shè)置于與覆蓋所述第2感光單元以及第4感光單元的部分相比更接近所述攝像面的位置。
[0056](2)在某方式中，所述第I分光要素配置為與所述第I感光單元或第3感光單元對(duì)置，向所述第I感光單元以及所述第3感光單元入射不同波段的光，所述第2分光要素配置為與所述第2感光單元或第4感光單元對(duì)置，向所述第2感光單元以及所述第4感光單元入射不同波段的光。
[0057](3)在項(xiàng)目(2)中記載的固體攝像元件的某方式中，所述第I分光要素，使第I波段的光入射到所述第3感光單元，使所述第I波段的光的補(bǔ)色光入射到所述第I感光單元，所述第2分光要素，使第2波段的光入射到所述第2感光單元，使所述第2波段的光的補(bǔ)色光入射到所述第4感光單元。
[0058](4)在項(xiàng)目(I)中記載的固體攝像元件的某方式中，所述分光要素陣列還包含第3分光要素以及第4分光要素，所述第I分光要素至第4分光要素，分別與所述第I感光單元至第4感光單元對(duì)置地配置，構(gòu)成為使不同的波段的光入射到所述第I感光單元至第4感光單元。
[0059](5)在項(xiàng)目(4)中記載的固體攝像元件的某方式中，所述第I分光要素至第4分光要素具有將入射的光分離為原色光和補(bǔ)色光的特性、或?qū)⑷肷涔夥蛛x為不同的3個(gè)波段的光的特性。
[0060](6)在項(xiàng)目(4)或(5)中記載的固體攝像元件的某方式中，所述第I分光要素使第I波段的光入射到所述第3感光單元，使所述第I波段的光的補(bǔ)色光入射到所述第I感光單元，所述第3分光要素使第2波段的光入射到所述第I感光單元，使所述第2波段的光的補(bǔ)色光入射到所述第3感光單元。
[0061](7)在項(xiàng)目(4)?(6)中任一項(xiàng)所述的固體攝像元件的某方式中，所述第I分光要素使第I波段的光入射到所述第I感光單元，使所述第I波段的光的補(bǔ)色光入射到所述第3感光單元，所述第3分光要素使所述第I波段的光入射到所述第I感光單元，使所述第I波段的光的補(bǔ)色光入射到所述第3感光單元。
[0062](8)在項(xiàng)目(5)?(7)中任一項(xiàng)所述的固體攝像元件的某方式中，所述第2分光要素使第3波段的光入射到所述第4感光單元，使所述第3波段的光的補(bǔ)色光入射到所述第2感光單元，所述第4分光要素使所述第3波段的光入射到所述第4感光單元，使所述第3波段的光的補(bǔ)色光入射到所述第2感光單元。
[0063](9)在項(xiàng)目⑶中記載的固體攝像元件的某方式中，所述第I波段是紅、綠、藍(lán)的波段中的I個(gè)，所述第2波段是紅、綠、藍(lán)的波段中的另I個(gè)，所述第3波段是紅、綠、藍(lán)的波段中的剩余的I個(gè)。
[0064](10)在項(xiàng)目(I)?(9)中任一項(xiàng)所述的固體攝像元件的某方式中，還具備配置為覆蓋所述光學(xué)濾波器組，且具有比所述光學(xué)濾波器組高的光透過率的其他光學(xué)濾波器。
[0065](11)本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的攝像裝置，具備:項(xiàng)目⑴?(10)中任一項(xiàng)所述的固體攝像元件；在所述固體攝像元件的攝像面形成像的光學(xué)系統(tǒng)；和基于從所述第I感光單元至第4感光單元分別輸出的第I光電變換信號(hào)至第4光電變換信號(hào)來生成顏色信號(hào)的信號(hào)處理部。
[0066](12)在項(xiàng)目(11)中記載的攝像裝置的某方式中，所述信號(hào)處理部，生成通過包括從所述第I感光單元輸出的信號(hào)與從所述第3感光單元輸出的信號(hào)的加法運(yùn)算在內(nèi)的處理而生成的第I亮度信號(hào)、以及通過包括從所述第2感光單元輸出的信號(hào)與從所述第4感光單元輸出的信號(hào)的加法運(yùn)算在內(nèi)的處理而生成的第2亮度信號(hào)，基于所述第I亮度信號(hào)與所述第2亮度信號(hào)的差分結(jié)果，來校正所述顏色信號(hào)。
[0067](13)在項(xiàng)目(12)中記載的攝像裝置的某方式中，還具備記錄介質(zhì)，所述記錄介質(zhì)記錄了表示系數(shù)kl和系數(shù)k2之間的相關(guān)關(guān)系的信息，所述系數(shù)kl表示入射到所述固體攝像元件的斜光的影響所導(dǎo)致的入射到所述第I感光單元以及第3感光單元的光的減少率，所述系數(shù)k2表示所述斜光的影響所導(dǎo)致的所述第I分光要素以及第2分光要素的分光特性的下降的程度。
[0068](14)在項(xiàng)目(13)中記載的攝像裝置的某方式中，所述信號(hào)處理部基于所述第I亮度信號(hào)與所述第2亮度信號(hào)之間的差分結(jié)果、以及表示所述相關(guān)關(guān)系的信息，來校正所述顏色信號(hào)。
[0069](15)在項(xiàng)目(12)?(14)中任一項(xiàng)所述的攝像裝置的某方式中，所述信號(hào)處理部，通過利用了表示所述第I光電變換信號(hào)與所述第3光電變換信號(hào)之間的差分的第I差信號(hào)、和表示所述第2光電變換信號(hào)與所述第4光電變換信號(hào)之間的差分的第2差信號(hào)的信號(hào)運(yùn)算，來生成第I色差信號(hào)以及第2色差信號(hào)，并利用所述第I亮度信號(hào)和所述第2亮度信號(hào)的差分結(jié)果，來校正所述第I色差信號(hào)以及所述第2色差信號(hào)。
[0070]以下，對(duì)本公開的實(shí)施方式具體地進(jìn)行說明。
[0071]在專利文獻(xiàn)5中公開的技術(shù)中，由于設(shè)想光與攝像元件的攝像面垂直地入射的情況，因此在將該技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際的照相機(jī)的情況下，由于斜光的影響，在通過信號(hào)處理而生成的顏色信號(hào)中可能產(chǎn)生誤差。例如在由于增大光圈量從而圖像的模糊的程度增加時(shí)，可能產(chǎn)生本來應(yīng)為白色的被攝體被著色為紅色的現(xiàn)象。該現(xiàn)象起因于，由于越增大光圈的開口則斜光占入射到攝像元件的光的比例越增加，因此入射到各感光單元的光的每個(gè)波段的強(qiáng)度分布與設(shè)想發(fā)生偏尚。
[0072]本申請(qǐng)
【發(fā)明者】們新發(fā)現(xiàn)了上述課題，并發(fā)現(xiàn)了通過利用與專利文獻(xiàn)5中公開的構(gòu)成不同的光學(xué)系統(tǒng)以及信號(hào)處理，能夠解決該課題。以下，參照?qǐng)D1、2A?2G，對(duì)本公開的實(shí)施方式中的基本原理進(jìn)行說明。另外，在以下的說明中，有時(shí)將對(duì)波段或顏色成分不同的光在空間上進(jìn)行分離稱作“分光”。
[0073]本公開的實(shí)施方式的固體攝像元件(以下，有時(shí)僅稱作“攝像元件”。)具備:包含在攝像面上排列為二維狀的多個(gè)感光單元(像素)的感光單元陣列；和包含多個(gè)分光要素的分光要素陣列。圖1是示意性地表示在固體攝像元件10的攝像面形成的感光單元陣列200以及分光要素陣列100的一部分的立體圖。分光要素陣列100與感光單元陣列200對(duì)置地配置在光入射的一側(cè)。另外，感光單元2的排列、形狀、尺寸等不局限于該圖的例子，可以為公知的任何排列、形狀、尺寸。此外，分光要素陣列100，為了方便，用四棱柱進(jìn)行了表示，但實(shí)際并不是具有這樣的形狀，可以采取多種多樣的構(gòu)造。
[0074]各感光單元2若接受了光則通過光電變換將與所接受的光的強(qiáng)度(入射光量)相應(yīng)的電信號(hào)(以下，有時(shí)稱作“光電變換信號(hào)”或“像素信號(hào)”。)輸出。在本公開的實(shí)施方式中，各感光單元2接受通過分光要素陣列100使前進(jìn)方向發(fā)生了變化的多個(gè)波段(顏色成分)的光。結(jié)果，各感光單元2所接受的光，具有與假定不存在分光要素的情況下所接受的光不同的分光分布(每個(gè)波段的強(qiáng)度分布)。
[0075]以下，參照?qǐng)D2A?圖2E，對(duì)攝像元件10的基本構(gòu)造進(jìn)行說明。
[0076]圖2A是表示感光單元陣列200的基本像素構(gòu)成(單位模塊)40的一例的俯視圖。感光單元陣列200具有將分別包含4個(gè)感光單元2a、2b、2c、2d的多個(gè)單位模塊40在攝像面上排列為二維狀的構(gòu)造。在圖示的例子中，在I個(gè)單位模塊內(nèi)將4個(gè)感光單元配置為2行2列。此外，在該圖中，Ila是僅透過可見光的第I光學(xué)濾波器。該光學(xué)濾波器Ila配置為覆蓋感光單元2a?2d，在相對(duì)于感光單元陣列200以及分光要素陣列100垂直的方向上每隔I行改變離攝像面的距離而配置。即，在第I光學(xué)濾波器Ila中，覆蓋感光單元2a、2b的部分設(shè)置在與覆蓋感光單元2c、2d的部分相比更接近攝像面的位置。在該圖中雖未圖示，但在攝像元件10的前面，配置有僅透過可見光的第2光學(xué)濾波器。第2光學(xué)濾波器被設(shè)計(jì)為透過大部分可見光，第I光學(xué)濾波器比第2光學(xué)濾波器透過率低。另外，第2光學(xué)濾波器為了去除入射光中包含的可見光以外的成分而設(shè)置，并非必須。
[0077]圖2B、2C分別是示意性地表示圖2A中的AA'線剖面、BB'線剖面的圖。圖2B、2C示出了，在入射到攝像元件10的光透過分光要素陣列100時(shí)前進(jìn)方向根據(jù)顏色成分而變化，結(jié)果各感光單元所接受的光的分光分布彼此不同。在此，將假定不存在分光要素陣列100的情況下各感光單元所接受的光稱作該感光單元的“單元入射光”。在I個(gè)單位模塊中所含的感光單元2a?2d接近的情況下，可以認(rèn)為這些感光單元的單元入射光中所含的光的強(qiáng)度以及分光分布大致相同。
[0078]圖2D、2E分別是示意性地表示圖2A中的C-CT線剖面、D-N線剖面的圖。入射到攝像元件10的光，對(duì)于垂直方向，在透過分光要素陣列100時(shí)前進(jìn)方向并不根據(jù)顏色成分而變化，而是保持直線前進(jìn)。圖2D、2E示出了這種光的入射的樣態(tài)。在此，在由于光學(xué)光圈的開口從而入射了斜光的情況下，還將產(chǎn)生如光線LL’那樣透過第I光學(xué)濾波器Ila間的間隙而入射到感光單元的光。結(jié)果，在感光單元2a、2b中本來應(yīng)入射的光發(fā)生損失，因此光接收量減少，反之在感光單元2c、2d中光接收量增加。
[0079]首先，說明假定沒有第I光學(xué)濾波器，向攝像元件的入射光垂直地入射的情況下的各感光單元所接受的光的強(qiáng)度(光量)。在此，用記號(hào)來表示光的強(qiáng)度。用記號(hào)“W”來表示感光單元的單元入射光的可見光成分的強(qiáng)度。在本說明書中，將單元入射光中所含的可見光成分大致分類為第I顏色成分、第2顏色成分、第3顏色成分。若將第I?第3顏色成分的強(qiáng)度分別表示為C1、C2、C3，則W = C1+C2+C3。
[0080]在以下的說明中，不僅用Cl、C2、C3表示各顏色成分的強(qiáng)度，有時(shí)還用Cl、C2、C3表示顏色成分自身。此外，將除了各顏色成分之外的可見光的顏色成分稱作該顏色成分的“補(bǔ)色”，將補(bǔ)色的光稱作“補(bǔ)色光”。于是，第I顏色成分Cl的補(bǔ)色用C2+C3表示，第2顏色成分C2的補(bǔ)色用C1+C3表示，第3顏色成分C3的補(bǔ)色用C1+C2表示。以下，為了方便，有時(shí)將顏色成分Cn (Cn為Cl、C2、C3的任意一個(gè))的補(bǔ)色及其強(qiáng)度用CrT來表示。第I?第3顏色成分的組合，典型的是紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)的3原色的組合，但只要是將可見光分為3個(gè)波段的組合則也可以是其他顏色成分的組合。
[0081]以以上內(nèi)容為前提，對(duì)本實(shí)施方式中的分光要素陣列100的功能進(jìn)行說明。若假定沒有第I光學(xué)濾波器11a，且光向著攝像元件10垂直于攝像面地入射，則分光要素陣列100使從第I感光單元2a的單元入射光(強(qiáng)度W)中除去了第I顏色成分的補(bǔ)色光(強(qiáng)度CD之后的光加上第I顏色成分的光(強(qiáng)度Cl)而得到的光入射到第I感光單元2a。此夕卜，使從第2感光單元2b的單元入射光(強(qiáng)度W)中除去了第I顏色成分的光(強(qiáng)度Cl)之后的光加上第I顏色成分的補(bǔ)色光(強(qiáng)度CD而得到的光入射到第2感光單元2b。并且，使從第3感光單元2c的單元入射光(強(qiáng)度W)中除去了第3顏色成分的光(強(qiáng)度C3)之后的光加上第3顏色成分的補(bǔ)色光(強(qiáng)度C3~)而得到的光入射到第3感光單元2c。此夕卜，使從第4感光單元2d的單元入射光(強(qiáng)度W)中除去了第3顏色成分的補(bǔ)色光(強(qiáng)度C3~)之后的光加上第3顏色成分的光(強(qiáng)度C3)而得到的光入射到第4感光單元2d。在圖2B?2E中，用記號(hào)示出了在此情況下感光單元2a?2d所接受的光的強(qiáng)度。感光單元2a?2d構(gòu)成為輸出與光接收量相應(yīng)的光電變換信號(hào)(像素信號(hào))，因此通過這些信號(hào)之間的運(yùn)算，能夠獲得表示Cl、C2、C3的信號(hào)、即顏色信號(hào)。
[0082]但是，實(shí)際上需要考慮斜光的影響。若產(chǎn)生垂直方向的斜光，則在感光單元2a和2b中，在其影響下本來應(yīng)入射的光發(fā)生損失，因此入射光量成為(Ι-kl)倍。另一方面，在感光單元2c和2d中，由于來自離攝像面的距離按照每行而不同的第I光學(xué)濾波器的間隙的入射光的影響，從而入射光量成為(1+kl)倍。在此，系數(shù)kl是滿足O < kl < I的實(shí)數(shù)。結(jié)果，若以感光單元陣列200整體來考慮，則在第奇數(shù)行的像素排列部和第偶數(shù)行的像素排列部中入射光量產(chǎn)生差異。圖2F示出了在此情況下感光單元2a?2d所接受的光。并且即使在水平方向的感光單元間也由于斜光所導(dǎo)致的串?dāng)_的影響而使光的混合增加，顏色的分離性下降。即，分光要素陣列200所進(jìn)行的圖2B所示的Cl光與Cl'光的分離、以及圖2C所示的C3光與C3~光的分離變得不完全，結(jié)果，實(shí)際生成的顏色信號(hào)與期待的信號(hào)之間產(chǎn)生誤差。圖2G示出了在考慮了該影響的情況下感光單元2a?2d所接受的光。在此，k2是滿足O < k2 < I的實(shí)數(shù)，如后述那樣是表示分光的緩和程度的系數(shù)。
[0083]對(duì)在以上的構(gòu)成中，考慮了斜光的產(chǎn)生的影響的信號(hào)處理進(jìn)行說明。首先，假定斜光的產(chǎn)生的影響僅在攝像的垂直方向上產(chǎn)生影響。在感光單元2a、2b中，分別接受用W-Cr+Cl、W-C1+C1~的(1-kl)倍表示的強(qiáng)度的光，在感光單元2c、2d中，分別接受用ff-C3+C3\ff-C3~+C3的(1+kl)倍表示的強(qiáng)度的光。各感光單元輸出與這些強(qiáng)度相應(yīng)的光電變換信號(hào)(像素信號(hào))。在此，假設(shè)感光單元2a?2d所輸出的光電變換信號(hào)分別為S2a?S2d，與強(qiáng)度W對(duì)應(yīng)的信號(hào)為Ws，與強(qiáng)度Cl對(duì)應(yīng)的信號(hào)為Cls，與強(qiáng)度C2對(duì)應(yīng)的信號(hào)為C2s，與強(qiáng)度C3對(duì)應(yīng)的信號(hào)為C3s，并且與強(qiáng)度Cl'對(duì)應(yīng)的信號(hào)為Crs ( = C2s+C3s)，與強(qiáng)度C2~對(duì)應(yīng)的信號(hào)為C2~s ( = Cls+C3s)，與強(qiáng)度C3~對(duì)應(yīng)的信號(hào)為C3~s ( = Cls+C2s)，并假設(shè)Ws=Cls+C2s+C3s。于是，S2a?S2d分別能夠用以下的式I?4來表示。
[0084](式 I) S2a = (1-kl) (Ws-Crs+Cls) = 2(l_kl)Cls
[0085](式 2) S2b = (1-kl) (Ws-Cls+Crs) = 2(l-kl)crs
[0086](式3) S2c = (1+kl) (Ws_C3s+C3~s) = 2(l+kl)C3~s[0087](式 4) S2d = (1+kl) (Ws_C3~s+C3s) = 2(l+kl)C3s
[0088]假設(shè)信號(hào)S2a、S2b的差分為Dl，信號(hào)S2c、S2d的差分為D2，則D1、D2分別用以下的式5、6來表不。
[0089](式 5) Dl = S2a-S2b = 2 (1-kl) (Cls-Cl's)
[0090](式 6) D2 = S2d-S2c = 2 (1+kl) (C3s_C3~s)
[0091]在此，進(jìn)一步考慮斜光的產(chǎn)生對(duì)水平方向的影響。關(guān)于斜光的產(chǎn)生的影響，如上所述在串?dāng)_的影響下光的混合增加，顏色的分離性下降。即，由于該影響導(dǎo)致上述D1、D2的絕對(duì)值減少。若將該減少的程度用記號(hào)k2來表示，則D1、D2分別用以下的式7、8來表示。
[0092](式 7) Dl = k2(S2a-S2b) = 2k2(l_kl) (Cls-Cl's)
[0093](式 8) D2 = k2(S2d-S2c) = 2k2(l+kl) (C3s_C3~s)
[0094]另外，在式7、8中將信號(hào)(S2a_S2b)、(S2d_S2c)設(shè)為k2倍，相當(dāng)于將式I?4中的Cls、Cl~s、C3s、C3~s分別設(shè)為k2倍。即，相當(dāng)于取代式I?4而采用以下的式9?式12。
[0095](式 9) S2a = (1-kl) (Ws_k2.Cl~s+k2.Cls) = (1-kl) {(l-k2)ffs+2k2.Cls}
[0096](式 10) S2b = (1-kl) (Ws_k2.Cls+k2.Cl's) = (1-kl) {(l-k2)ffs+2k2.Cl's}
[0097](式 11) S2c = (1+kl) (Ws_k2.C3s+k2.C3~s) = (1+kl) {(l+k2)ffs+2k2.C3~s}
[0098](式 12) S2d = (1+kl) (Ws_k2.C3~s+k2.C3s) = (1+kl) {(l+k2)ffs+2k2.C3s}
[0099]進(jìn)而,根據(jù)Cl~s = Ws_Cls、C3~s = ffs-C3s的關(guān)系，由式7、8分別能夠得到以下的式 13、14。
[0100](式 13) Dl = 2k2(l-kl) (2Cls-ffs)
[0101](式 14) D2 = 2k2(l+kl) (2C3s-ffs)
[0102]由式13、14表示的信號(hào)D1、D2可以作為色差信號(hào)來使用。
[0103]另一方面，通過S2a與S2b的加法運(yùn)算、S2c與S2d的加法運(yùn)算、以及S2a?S2d的加法運(yùn)算中的任意一個(gè)運(yùn)算，如以下的式15?17所示，最大能夠獲得與單元入射光的強(qiáng)度W的4倍相當(dāng)?shù)男盘?hào)。這些信號(hào)是大幅抑制入射光的損失并進(jìn)行光電變換所得的信號(hào)，尤其若將式17作為亮度信號(hào)來利用，則圖像的靈敏度很理想。
[0104](式15) S2a+S2b = 2 (1-kl) Ws
[0105](式16) S2c+S2d = 2(l+kl)ffs
[0106](式 I7) S2a+S2b+S2c+S2d = 4ffs
[0107]只要獲得通過式15?式17的任意一個(gè)運(yùn)算而求出的亮度信號(hào)、和通過式13、14求出的2個(gè)色差信號(hào)，則通過矩陣運(yùn)算，能夠求出彩色信號(hào)Cls、C2s、C3s (例如RGB信號(hào))。即，通過基于從感光單元2a?2d輸出的4個(gè)光電變換信號(hào)S2a?S2d的信號(hào)運(yùn)算能夠算出彩色信號(hào)。
[0108]在此，雖然由式13、14表示的色差信號(hào)D1、D2受到斜光的產(chǎn)生的影響，但只要知道kl、k2，則能夠反向求出不受它們的影響的情況下的信號(hào)。以下，對(duì)這些系數(shù)的求取方法的例子進(jìn)行說明。關(guān)于kl，在將信號(hào)S2a?S2d的值代入到式15、16之后，取得式15所示的信號(hào)和式16所示的信號(hào)之間的差分，若通過將該差分除以式17所示的信號(hào)從而消去WsJlJ能夠如以下的式18所示這樣來求取。
[0109](式 I8) kl = (S2c+S2d-S2a-S2b)/(S2a+S2b+S2c+S2d)[0110]另外，kl、k2都是根據(jù)斜光的影響而決定的系數(shù)，kl和k2存在相關(guān)關(guān)系。因此，關(guān)于k2，能夠預(yù)先通過下面的模擬或者實(shí)驗(yàn)來求出kl和k2的關(guān)系，并根據(jù)kl的值來生成k2的值。首先，準(zhǔn)備沒有深淺圖案的白的被攝體，在對(duì)該被攝體進(jìn)行攝像時(shí)，調(diào)整光學(xué)光圈等的光學(xué)系統(tǒng)，使得入射光大致垂直地入射攝像元件10。此外，在光路上配置用于調(diào)整入射光量的ND濾波器。在該狀態(tài)下算出信號(hào)S2a-S2b|/(S2a+S2b)或者信號(hào)S2c_S2b | /(S2c+S2d)，并假設(shè)該值為Es。接著，通過減小光學(xué)光圈的值等操作和改變ND濾波器的透過率等操作，從而雖然光接收量相同但改變向攝像元件的光的入射狀態(tài)來進(jìn)行攝像，算出信號(hào) S2a-S2b|/(S2a+S2b)或者信號(hào) S2c_S2b | / (S2c+S2d)。假設(shè)該值為 Ex，并假設(shè) k2 =Ex/Es。此外，還利用式18算出kl的值。一邊改變?nèi)肷涔獾臓顟B(tài)一邊反復(fù)進(jìn)行以上的操作，求出kl和k2的關(guān)系，并進(jìn)行數(shù)據(jù)庫化或者定式化。若利用像這樣獲得的數(shù)據(jù)庫或函數(shù)，則能夠根據(jù)kl的值來生成k2的值。
[0111]根據(jù)本實(shí)施方式的攝像元件10，能夠利用分光要素通過信號(hào)運(yùn)算來獲得彩色信息，而且即使由于斜光的產(chǎn)生而導(dǎo)致向各感光單元的入射光的串?dāng)_增加，也能夠?qū)ζ溆绊戇M(jìn)行校正。結(jié)果，能夠降低光的損失，能夠?qū)崿F(xiàn)攝像靈敏度的提高、以及良好的顏色再現(xiàn)性。
[0112]另外，在圖1以及圖2B、C中，分光要素陣列100描繪為覆蓋多個(gè)感光單元的連續(xù)的要素，但分光要素陣列100可以是空間上分離的多個(gè)分光要素的集合體。作為這樣的分光要素，可以采用例如后述的高折射率透明構(gòu)件、微棱鏡等。分光要素陣列100只要能夠獲得上述的式I?4或者式9?12所表示的光電變換信號(hào)即可，可以任意地構(gòu)成，例如也可以采用全息元件(hologram element)等進(jìn)行分光。
[0113]此外，在上述的例子中，分光要素陣列100針對(duì)圖2G中的第I行將入射光分為Cl光和其補(bǔ)色光即ci~光,針對(duì)第2行將入射光分為C3光和其補(bǔ)色光即C3~光,但分光的方法不限定于該例。只要分光要素陣列100被構(gòu)成為使得感光單元2a?2d接受相互不同的分光分布的光即可。例如，分光要素陣列100也可以被構(gòu)成為使得感光單元2a?2d分別輸出以下的式19?22所示的信號(hào)S2a?S2d。
[0114](式 19) S2a = (l+kl_k2) (Ws_k2Cls+k2C2s)
[0115](式 20) S2b = (l+kl-k2) (Ws-k2C2s+k2Cls)
[0116](式 21) S2c = (l-kl+k2) (Ws-k2C3s+k2C3s~)
[0117](式 22) S2d = (l_kl+k2)(Ws_k2C3s~+k2C3s)
[0118]這樣的信號(hào)S2a?S2d被輸出的情況下的具體例，在以下的實(shí)施方式I中進(jìn)行說明。
[0119]以下，參照?qǐng)D3至圖8，對(duì)更具體的實(shí)施方式進(jìn)行說明。在以下的說明中，對(duì)相同或?qū)?yīng)的要素賦予相同的符號(hào)。
[0120](實(shí)施方式I)
[0121]圖3是表示第I實(shí)施方式的攝像裝置的整體構(gòu)成的框圖。本實(shí)施方式的攝像裝置是數(shù)字式的電子照相機(jī)，具備:攝像部300 ;和基于從攝像部300送出的信號(hào)來生成表示圖像的信號(hào)(圖像信號(hào))的信號(hào)處理部400。另外，攝像裝置可以僅生成靜止圖像，也可以具備生成動(dòng)態(tài)圖像的功能。
[0122]攝像部300具備:用于對(duì)被攝體進(jìn)行成像的光學(xué)透鏡12 ;光學(xué)光圈50 ;光學(xué)濾波器Ilb ;和通過光電變換將透過光學(xué)透鏡12以及光學(xué)濾波器Ilb而成像的光信息變換為電信號(hào)的固體攝像元件10 (圖像傳感器)。攝像部300還具備:產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)攝像元件10的基本信號(hào)并且接收來自攝像元件10的輸出信號(hào)送出到信號(hào)處理部400的信號(hào)產(chǎn)生/接收部13 ;和基于由信號(hào)產(chǎn)生/接收部13產(chǎn)生的基本信號(hào)來驅(qū)動(dòng)攝像元件10的元件驅(qū)動(dòng)部14。光學(xué)透鏡12是公知的透鏡，可以是具有多個(gè)透鏡的透鏡單元。光學(xué)濾波器Ilb是對(duì)用于降低因像素排列而產(chǎn)生的莫爾圖(moire pattern)的水晶低通濾波器合并用于去除紅外線的紅外截止濾波器而得到的濾波器。攝像元件10典型的是CMOS或(XD，通過公知的半導(dǎo)體制造技術(shù)來制造。信號(hào)產(chǎn)生/接收部13以及元件驅(qū)動(dòng)部14由例如CXD驅(qū)動(dòng)器等LSI構(gòu)成。
[0123]信號(hào)處理部400具備:對(duì)從攝像部300送出的信號(hào)進(jìn)行處理來生成圖像信號(hào)的圖像信號(hào)生成部15 ;對(duì)在圖像信號(hào)的生成過程中產(chǎn)生的各種的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存的存儲(chǔ)器30 ;和將所生成的圖像信號(hào)送出到外部的圖像信號(hào)輸出部16。圖像信號(hào)生成部15，通過公知的數(shù)字信號(hào)處理處理器(DSP)等硬件、和執(zhí)行包括圖像信號(hào)生成處理在內(nèi)的圖像處理的軟件的組合能夠適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)。存儲(chǔ)器30由DRAM等構(gòu)成。存儲(chǔ)器30對(duì)從攝像部300送出的信號(hào)進(jìn)行記錄，并且暫時(shí)記錄由圖像信號(hào)生成部15生成的圖像數(shù)據(jù)、壓縮后的圖像數(shù)據(jù)。這些圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由圖像信號(hào)輸出部16送出到未圖示的記錄介質(zhì)、顯示部等。
[0124]另外，本實(shí)施方式的攝像裝置可以具備電子快門、取景器、電源(電池)、閃光燈等公知的構(gòu)成要素，但它們的說明在本實(shí)施方式的理解中并不需要因此省略。此外，以上的構(gòu)成只不過是一例，對(duì)于除了攝像元件10以及圖像信號(hào)生成部15之外的構(gòu)成要素，可以適當(dāng)?shù)亟M合公知的要素來使用。
[0125]以下，對(duì)本實(shí)施方式中的固體攝像元件10進(jìn)行說明。
[0126]圖4是示意性地表示在曝光中透過透鏡12后的光入射到攝像元件10的樣態(tài)的圖。在圖4中，為了簡單，省略了透鏡12以及攝像元件10以外的構(gòu)成要素的記載。此外，透鏡12 —般可以由在光軸方向上排列的多個(gè)透鏡構(gòu)成，但為了簡單，描繪為單一的透鏡。在攝像元件10的攝像面10a，配置有包含排列為二維狀的多個(gè)感光單元(像素)的感光單元陣列200。各感光單兀典型的是光電二極管,通過光電變換輸出與入射光量相應(yīng)的光電變換信號(hào)(像素信號(hào))。透過了透鏡12、光學(xué)光圈50、以及光學(xué)濾波器Ilb的光(可見光)入射到攝像面10a。一般入射到攝像面IOa的光的強(qiáng)度以及每個(gè)波段的入射光量的分布(分光分布)根據(jù)入射位置而不同。此外，光學(xué)光圈50的光圈值越大則斜光越多，光圈值越小則斜光越少。
[0127]圖5是表示本實(shí)施方式中的像素排列的例子的俯視圖。感光單元陣列200，例如，如該圖所示具有在攝像面IOa上排列為正方格子狀的多個(gè)感光單元。感光單元陣列200由多個(gè)單位模塊40構(gòu)成，各單位模塊40包含4個(gè)感光單元2a、2b、2c、2d。各單位模塊中包含的4個(gè)感光單元2a?2d,如該圖所示,相互接近,但即使它們分離,通過適當(dāng)?shù)貥?gòu)成后述的分光要素陣列100也能夠獲得顏色信息。此外，各單位模塊也可以包含5個(gè)以上的感光單
J Li ο
[0128]與感光單兀陣列200對(duì)置地,在光入射的一側(cè)配置包含多個(gè)分光要素的分光要素陣列100。在本實(shí)施方式中，對(duì)各單位模塊中包含的4個(gè)感光單元各設(shè)置I個(gè)分光要素。
[0129]以下，對(duì)本實(shí)施方式中的分光要素進(jìn)行說明。
[0130]本實(shí)施方式中的分光要素是利用在折射率不同的2種透光性構(gòu)件的邊界產(chǎn)生的光的衍射使入射光根據(jù)波段而朝向不同方向的光學(xué)兀件。這種類型的分光要素具有:由折射率相對(duì)較高的材料形成的高折射率透明構(gòu)件(芯部)；和由折射率相對(duì)較低的材料形成且與芯部的各個(gè)側(cè)面相接的低折射率透明構(gòu)件(包層部)。由于芯部與包層部之間的折射率差，而在透過了兩者的光之間產(chǎn)生相位差，因此發(fā)生衍射。該相位差根據(jù)光的波長而不同，因此能夠根據(jù)波段(顏色成分)將光在空間上分離。例如，能夠使第I顏色成分的光的一半朝向第I方向、另一半朝向第2方向，使第I顏色成分以外的光朝向第3方向。此外，也能夠使各自不同的波段(顏色成分)的光朝向3個(gè)方向。由于通過芯部與包層部之間的折射率差能夠進(jìn)行分光，因此在本說明書中，有時(shí)將高折射率透明構(gòu)件稱作“分光要素”。這樣的衍射型的分光要素的詳細(xì)內(nèi)容，例如，在日本專利第4264465號(hào)公報(bào)中公開。
[0131]具有以上這樣的分光要素的分光要素陣列100，能夠通過公知的半導(dǎo)體制造技術(shù)，通過執(zhí)行薄膜的堆積以及圖案形成來制造。通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)分光要素的材質(zhì)(折射率)、形狀、尺寸、排列圖案等，能夠使希望的波段的光分離/合并地入射到各個(gè)感光單元。結(jié)果，根據(jù)各感光單元所輸出的光電變換信號(hào)的組，能夠算出與所需的顏色成分對(duì)應(yīng)的信號(hào)。
[0132]以下，參照?qǐng)D6A?6D對(duì)本實(shí)施方式中的攝像元件10的基本構(gòu)造以及各分光要素的功能進(jìn)行說明。
[0133]圖6A是表示攝像元件10的基本構(gòu)造的俯視圖。在各單位模塊中，與4個(gè)感光單元2a、2b、2c、2d的每一個(gè)對(duì)置地分別配置有分光要素la、lb、lc、Id。具有這樣的基本構(gòu)造的多個(gè)圖案在攝像面IOa上反復(fù)形成。此外，在該圖中，Ila是僅透過可見光的光學(xué)濾波器，在相對(duì)于感光單元陣列200以及分光要素陣列100垂直的方向上每隔I行改變離攝像面的距離而配置。在攝像元件10的前面，配置有僅透過可見光的光學(xué)濾波器lib。以下，有時(shí)將光學(xué)濾波器Ila稱作“第I光學(xué)濾波器”，將光學(xué)濾波器Ilb稱作“第2光學(xué)濾波器”。第2光學(xué)濾波器Ilb設(shè)計(jì)為透過大部分可見光，第I光學(xué)濾波器Ila比第2光學(xué)濾波器Ilb透過率低。
[0134]圖6B、6C是分別表示圖6A中的A-A'線剖面以及B-B'線剖面的圖。如圖所示，攝像元件10具備:由硅等材料構(gòu)成的半導(dǎo)體基板7 ;在半導(dǎo)體基板7的內(nèi)部配置的感光單元2a?2d ;在半導(dǎo)體基板7的表面?zhèn)?光入射的一側(cè))形成的布線層5以及由低折射率透明構(gòu)件構(gòu)成的透明層6a ;和在透明層6a的內(nèi)部配置的由高折射率透明構(gòu)件構(gòu)成的分光要素 la、lb、lc、ld。
[0135]圖6A?6C所示的構(gòu)造，能夠通過公知的半導(dǎo)體制造技術(shù)來制作。圖6A?6C所示的攝像元件10具有光從布線層5 —側(cè)入射到各感光單元的表面照射型的構(gòu)造。但是，本實(shí)施方式的攝像元件10不局限于這樣的構(gòu)造，也可以具有從布線層5的相反側(cè)接收光的背面照射型的構(gòu)造。
[0136]分光要素la、lb，如圖6B所示，具有在光透過的方向上較長的長方形狀的剖面，通過自身與透明層6a之間的折射率差來進(jìn)行分光。分光要素Ia使黃(W-B)光入射到對(duì)置的感光單元2a，使藍(lán)(B)光的一半入射到感光單元2b、另一半入射到相鄰的單位模塊中包含的感光單元(未圖示)。在此，用(W-B)表示黃光，但在本說明書中有時(shí)也用Ye來表示。黃光是由紅(R)光以及綠(G)光構(gòu)成的光。另一方面，分光要素Ib使藍(lán)綠色(W-R)光入射到對(duì)置的感光單元2b，使R光的一半入射到感光單元2a、另一半入射到相鄰的其他單位模塊所包含的感光單元(未圖示)。在此，用(W-R)表示藍(lán)綠色光，但在本說明書中有時(shí)也用Cy來表不。藍(lán)綠色光是由綠(G)光以及藍(lán)(B)光構(gòu)成的光。在本實(shí)施方式中，對(duì)分光要素la、Ib的長度以及厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)使得分光要素la、lb具有上述的分光特性。另外，一般來說入射光中包含的R光以及G光的強(qiáng)度不一定一致，因此Ye光不限于是使作為紅和綠的混和色的黃色可見的光。同樣，一般來說入射光中包含的G光以及B光的強(qiáng)度不一定一致，因此Cy光不限于使作為綠和藍(lán)的混和色的藍(lán)綠色可見的光。例如，在單元入射光完全不含有B光的情況下，Cy光與G光同樣是使綠色可見的光。
[0137]通過采用這樣的分光要素la、lb，從而感光單元2a從分光要素Ia接受Ye光(W-B)，從分光要素lb、以及相鄰的單位模塊中包含的分光要素還各接受一半R光。此外，感光單元2b從分光要素Ib接受Cy光(W-R)，從分光要素la、以及相鄰的單位模塊中包含的分光要素(未圖示)還各接受一半B光。
[0138]此外，分光要素lc、ld，如圖6C所示，具有在光透過的方向上較長的長方形狀的剖面，通過自身與透明層6a之間的折射率差來進(jìn)行分光。分光要素Ic使洋紅色(W-G)光入射到對(duì)置的感光單元2c，使綠(G)光的一半入射到感光單元2d、另一半入射到相鄰的單位模塊所包含的感光單元(未圖示)。在此，用(W-G)表示洋紅色光，但在本說明書中有時(shí)也用M來表示。洋紅色光是由紅(R)光和藍(lán)(B)光構(gòu)成的光。另一方面，分光要素Id使綠(W-M)光入射到對(duì)置的感光單元2d，使洋紅色(M)光的一半入射到感光單元2c、另一半入射到相鄰的其他單位模塊所包含的感光單元(未圖示)。在此，用(W-M)或者G表示綠光。在本實(shí)施方式中，對(duì)分光要素lc、ld的長度以及厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)使得分光要素lc、ld具有上述的分光特性。另外，R光以及B光的強(qiáng)度不一定一致，因此洋紅色光不限于使作為紅和藍(lán)的混和色的顏色可見的光。例如，在單元入射光完全不含有B光的情況下，M光與R光同樣是使得看見紅色的光。
[0139]上述的分光要素Ia?Id所進(jìn)行的分光的結(jié)果，若忽視光學(xué)濾波器Ila的影響以及光學(xué)光圈50的開口所伴隨的斜光的影響，則如圖6B、6C所示，感光單元2a?2d分別接受由(W-B+R)、(ff-R+B)、(ff-G+M)、(ff-M+G)表示的強(qiáng)度的光。但是，實(shí)際上由于受到第I光學(xué)濾波器Ila的影響、并且受到光學(xué)光圈50的開口所導(dǎo)致的斜光的影響，因此圖6D所示的光入射到感光單元2a?2d。其中，kl、k2是根據(jù)第I光學(xué)濾波器Ila的形狀、配置等構(gòu)造以及斜光的影響而決定的系數(shù)。在此，將與紅光、綠光、藍(lán)光的強(qiáng)度相當(dāng)?shù)男盘?hào)分別用Rs、Gs、Bs來表示。此外，假設(shè)與藍(lán)綠色光的強(qiáng)度相當(dāng)?shù)男盘?hào)Cs為Gs+Bs，與黃光的強(qiáng)度相當(dāng)?shù)男盘?hào)Ys為Rs+Gs，與洋紅色光的強(qiáng)度相當(dāng)?shù)男盘?hào)Ms為Rs+Bs，與白光的強(qiáng)度相當(dāng)?shù)男盘?hào)Ws為Rs+Gs+Bs。于是,感光單兀2a?2d分別輸出由以下的式23?26表不的光電變換信號(hào)2a ?2d。
[0140](式 23) S2a = (1-kl) (Ws_k2.Bs+k2.Rs)
[0141](式 24) S2b = (1-kl) (Ws_k2.Rs+k2.Bs)
[0142](式 25) S2c = (1+kl) (Ws_k2.Gs+k2.Ms)
[0143](式 26) S2d = (1+kl) (Ws_k2.Ms+k2.Gs)
[0144]這些式23?26相當(dāng)于在式19?22中假設(shè)Cls = Bs、C2s = Rs、C3s = Gs的情況的式子。圖像信號(hào)生成部15 (圖3)通過利用了由式23?26表示的光電變換信號(hào)的運(yùn)算來生成顏色信息。以下，參照?qǐng)D7，對(duì)圖像信號(hào)生成部15所進(jìn)行的顏色信息生成處理的例子進(jìn)行說明。圖7是表示本實(shí)施方式中的顏色信息生成處理的步驟的流程圖。
[0145]圖像信號(hào)生成部15，首先，在步驟SlO中，取得光電變換信號(hào)S2a?S2d。接下來，在步驟S12中，通過(S2a-S2b)的運(yùn)算來生成信號(hào)2 (l_kl) k2 (Rs-Bs)，通過(S2c_S2d)的運(yùn)算來生成信號(hào)2 (1+kl) k2 (Ms-Gs)。接著，在步驟14中，對(duì)這些差分信號(hào)進(jìn)行加減運(yùn)算，生成以下的式27、28所示的色差信號(hào)Dll、D12。
[0146](式 27) Dll = (S2a-S2b) + (S2c_S2d)
[0147]= 2k2(1-kl)(Rs-Bs)+2k2(1+kl)(Rs+Bs-Gs)
[0148]= 2k2 {(2Rs-Gs) +kl (2Bs_Gs)}
[0149](式 28) D12 = (S2c-S2d)-(S2a_S2b)
[0150]= 2k2(1+kl)(Rs+Bs-Gs)_2k2(1-kl)(Rs-Bs)
[0151 ] = 2k2{ (2Bs-Gs) +kl (2Rs_Gs)}
[0152]接著，在步驟S16中，通過S2a與S2b的加法運(yùn)算、以及S2c與S2d的加法運(yùn)算處理，分別生成以下的式29、30所示的加法運(yùn)算信號(hào)2 (1-kl) Ws和2 (1+kl) Ws。
[0153](式29) S2a+S2b = 2 (1-kl) Ws
[0154](式30) S2c+S2d = 2(l+kl)ffs
[0155]接著，在步驟S18中，利用這些加法運(yùn)算信號(hào)彼此之間的差分結(jié)果、以及預(yù)先進(jìn)行了數(shù)據(jù)化的kl與k2的相關(guān)結(jié)果來校正色差信號(hào)Dll、D12，生成色差信號(hào)2(2Rs-Gs)、2 (2Bs-Gs)。在此，表示kl與k2的相關(guān)關(guān)系的數(shù)據(jù)庫或函數(shù)，預(yù)先記錄在存儲(chǔ)器30等記錄介質(zhì)中。
[0156]接著，在步驟S20中，通過對(duì)像素信號(hào)S2a?S2d進(jìn)行合計(jì)來生成表示單元入射光的強(qiáng)度的信號(hào)4 (Rs+Gs+Bs) = 4Ws，并將此作為亮度信號(hào)。最后，在步驟S22中，根據(jù)2個(gè)色差信號(hào)和I個(gè)亮度信號(hào)通過矩陣運(yùn)算來獲得RGB彩色信號(hào)、即Rs、Gs、Bs。
[0157]圖像信號(hào)生成部15，通過按照感光單元陣列200的每個(gè)單位模塊40執(zhí)行以上的信號(hào)運(yùn)算，來生成表示R、G、B的各顏色成分的圖像的信號(hào)(稱作“彩色圖像信號(hào)”。)。所生成的彩色圖像信號(hào)，通過圖像信號(hào)輸出部16輸出到未圖示的記錄介質(zhì)、顯示部。在此，斜光的比例、入射方向根據(jù)單位模塊40的攝像面上的位置而不同，因此系數(shù)kl、k2也可以設(shè)定為根據(jù)單位模塊40而不同的值。通過按照單位模塊40的位置將這些系數(shù)設(shè)定為恰當(dāng)?shù)闹担軌蜻M(jìn)一步提高顏色再現(xiàn)性。
[0158]像這樣，根據(jù)本實(shí)施方式的攝像裝置，通過利用了光電變換信號(hào)S2a?S2d的加減運(yùn)算處理以及利用了 kl、k2的顏色信號(hào)的校正處理，能夠獲得彩色圖像信號(hào)。根據(jù)本實(shí)施方式中的攝像元件10，由于不使用吸收光的光學(xué)元件，因此與使用濾色器等的現(xiàn)有技術(shù)相比能夠大幅降低光的損失，而且即使由于光學(xué)光圈等而產(chǎn)生斜光也能夠?qū)崿F(xiàn)良好的顏色再現(xiàn)性。
[0159]如上所述，在本實(shí)施方式的攝像元件10中，與感光單元陣列200對(duì)置地配置以2行2列為基本構(gòu)成的分光要素陣列100。在感光單元陣列100的上部，第I光學(xué)濾波器按照垂直方向的像素間距在該方向上改變與感光單元之間的距離而配置。在分光要素陣列中，在第I行第I列配置將光分為藍(lán)光和藍(lán)光以外的光的分光要素la。在第I行第2列配置將光分為紅光和紅光以外的光的分光要素lb。在第2行第I列配置將光分為綠光和綠光以外的光的分光要素lc。在第2行第2列配置將光分為洋紅色光(即綠光以外)和洋紅色光以外的光(即綠光)的分光要素Id。由于這樣的分光要素的排列圖案在攝像面上反復(fù)形成，因此即使按照每I行或I列改變感光單元陣列200中的單位模塊40的選擇方式，所得到的4個(gè)光電變換信號(hào)，也總是成為由式23?26表示的4個(gè)信號(hào)的組合。S卩，通過一邊按照每I行或I列錯(cuò)開運(yùn)算對(duì)象的像素模塊一邊進(jìn)行上述信號(hào)運(yùn)算，能夠獲得大約像素?cái)?shù)個(gè)RGB各顏色成分的信息。這意味著，能夠?qū)z像裝置的分辨率提高至像素?cái)?shù)的程度。因此，本實(shí)施方式的攝像裝置，與現(xiàn)有的攝像裝置相比為高靈敏度，而且能夠生成高分辨率的彩色圖像。并且通過利用由信號(hào)處理取得的系數(shù)kl、以及基于預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)等而求得的kl與k2之間的相關(guān)關(guān)系來根據(jù)kl所獲得的系數(shù)k2，對(duì)顏色信號(hào)進(jìn)行校正，還能夠去除斜光所導(dǎo)致的串?dāng)_的影響。
[0160]另外，圖像信號(hào)生成部15也可以不必將3個(gè)顏色成分的圖像信號(hào)全部生成。也可以根據(jù)用途僅生成I色或2色的圖像信號(hào)。此外，也可以根據(jù)需要在信號(hào)處理的過程中進(jìn)行各信號(hào)的放大、合成、校正。
[0161]此外，雖然各分光要素嚴(yán)密地具有上述分光性能較為理想，但這些分光性能也可以稍微存在偏差。即，從各光感單兀實(shí)際輸出的光電變換信號(hào)，也可以與式23?26所不的光電變換信號(hào)稍微存在偏差。即使在各分光要素的分光性能與理想的性能存在偏差的情況下，通過根據(jù)偏差的程度對(duì)信號(hào)進(jìn)行校正也能夠獲得良好的顏色信息。
[0162]并且，也可以不使攝像裝置自身來執(zhí)行本實(shí)施方式中的圖像信號(hào)生成部15所進(jìn)行的信號(hào)運(yùn)算而是使其他設(shè)備來執(zhí)行。例如，通過使接受了從攝像元件10輸出的光電變換信號(hào)的輸入的外部設(shè)備執(zhí)行對(duì)本實(shí)施方式中的信號(hào)運(yùn)算處理進(jìn)行規(guī)定的程序，也能夠生成顏色信息。在此情況下，也可以不在攝像裝置中設(shè)置執(zhí)行上述運(yùn)算處理的圖像信號(hào)生成部15。
[0163]另外，攝像元件10的基本構(gòu)造不局限于圖6A?6C所示的構(gòu)成。例如，即使以調(diào)換了分光要素Ia和分光要素Ib的構(gòu)成、或者調(diào)換了分光要素Ic和分光要素Id的構(gòu)成來配置，本實(shí)施方式的效果也沒有變化。此外，也可以調(diào)換圖6A所示的第I行的配置和第2行的配置，即使分光要素la、lb以及分光要素lc、ld不是配置為在行方向上排列而是配置為在列方向上排列，其有效性也沒有變化。在此情況下，只要構(gòu)成為第I光學(xué)濾波器Ila的階梯差按照每I列而變化即可。
[0164]此外，分光要素Ia?Id的分光特性也可以與圖6A?6C所示的特性不同。例如，分光要素Ia?Id也可以不使一部分的顏色成分的光向兩側(cè)的感光單兀各入射一半,而是使該顏色成分的光入射到一側(cè)的相鄰感光單兀。并且，分光要素Ia?Id進(jìn)行分光的光的顏色不限定于上述例子。只要構(gòu)成分光要素陣列100使得感光單元2a?2d所接受的光的分光分布不同，則能夠通過與該構(gòu)成相應(yīng)的信號(hào)處理來獲得彩色信息。
[0165]在以上的說明中，作為分光要素，采用了利用2個(gè)構(gòu)件的折射率差來進(jìn)行分光的光學(xué)元件，但本公開的實(shí)施方式中的分光要素，只要能夠?qū)⑾Ｍ念伾煞值墓馊肷涞礁鞲泄鈫卧?，則可以為任意的分光要素。例如，也可以采用微棱鏡等作為分光要素。此外，也可以將不同種類的分光要素組合來使用。
[0166](實(shí)施方式2)
[0167]接著，參照?qǐng)D8A?8D，對(duì)第2實(shí)施方式進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的攝像裝置，與實(shí)施方式I的攝像裝置相比，僅攝像元件10的分光要素的構(gòu)成以及信號(hào)處理不同，其他的構(gòu)成要素相同。以下，以與實(shí)施方式I的攝像裝置的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說明，重復(fù)的點(diǎn)省略說明。[0168]圖8A是表示本實(shí)施方式中的攝像元件10的基本構(gòu)成的圖。圖8B是圖8A的C_C’線剖面圖，圖8C是圖8A的D-D’線剖面圖。本實(shí)施方式中的攝像元件10的分光要素的構(gòu)成，如圖8A?8C所不,在分光要素陣列100中，在第I行第I列配置將光分為藍(lán)光和藍(lán)光以外的光的分光要素la。在第2行第2列配置將光分為紅光和紅光以外的分光要素lb。在第I行第2列和第2行第I列的感光單元上不配置分光要素。結(jié)果，若忽略斜光的影響，則如圖8B、8C所示，在感光單元2a?2d中，分別入射由(W-B)、(ff+B)、(ff+R)、(W-R)表示的強(qiáng)度的光。
[0169]但是，實(shí)際上存在斜光的影響，因此在感光單元2a?2d中入射圖8D所示的光。結(jié)果，各感光單元的信號(hào)S2a、S2b、S2c、S2d利用系數(shù)kl、k2，分別由下面的式31?34來表
/Jn ο
[0170](式31) S2a = (1-kl) (Ws_k2.Bs)
[0171](式32) S2b = (1-kl) (Ws+k2.Bs)
[0172](式33) S2c = (1+kl) (Ws+k2.Rs)
[0173](式34) S2d = (1+kl) (Ws_k2.Rs)
[0174]在此情況下，圖像信號(hào)生成部15，如以下的式35、36所示，通過差分信號(hào)S2c_S2d和S2b-S2a，分別制作R系的顏色信號(hào)2k2(l+kl)Rs、B系的顏色信號(hào)2k2(l_kl)Bs。
[0175](式 35) S2c-S2d = 2k2(l+kl)Rs
[0176](式 36) S2b_S2a = 2k2(l_kl)Bs
[0177]接著，生成以下的式37、38所示的加法運(yùn)算信號(hào)S2c+S2d和S2b+S2a。
[0178](式37) S2c+S2d = 2(l+kl)ffs
[0179](式38) S2b+S2a = 2 (1-kl) Ws
[0180]圖像信號(hào)生成部15，利用式37、38，根據(jù)它們的差和預(yù)先進(jìn)行了數(shù)據(jù)化的kl與k2的相關(guān)關(guān)系來求出kl以及k2之后，根據(jù)式35、36算出Rs和Bs。此外，作為亮度信號(hào)，獲得通過4個(gè)像素的信號(hào)的加法運(yùn)算而得到的信號(hào)S2a+S2b+S2c+S2d = 4Ws。在求出4Ws之后，通過(4Ws/4)-Rs-Bs的運(yùn)算，得到Gs。
[0181]如上，根據(jù)本實(shí)施方式的攝像裝置，通過利用了光電變換信號(hào)S2a?S2d的加減運(yùn)算處理以及利用了 kl、k2的顏色信號(hào)的校正處理，能夠獲得彩色圖像信號(hào)。由此，由于能夠去除斜光的影響，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠?qū)崿F(xiàn)顏色再現(xiàn)性更好的攝像。
[0182]另外，在本實(shí)施方式中，將分光要素Ia配置為與感光單元2a對(duì)置，將分光要素Ib配置為與感光單元2d對(duì)置，但也可以將分光要素Ia配置為與感光單元2b對(duì)置，將分光要素Ib配置為與感光單元2c對(duì)置。此外，各分光要素也可以構(gòu)成為不在水平方向上進(jìn)行分光而在垂直方向上進(jìn)行分光。在此情況下，只要構(gòu)成為第I光學(xué)濾波器Ila的階梯差按照每I列而不同即可。關(guān)于在實(shí)施方式I中說明的其他變形例，也能夠與本實(shí)施方式同樣地應(yīng)用。
[0183]在上述的實(shí)施方式1、2中，各分光要素配置為與任意一個(gè)感光單兀對(duì)置，但分光要素也可以配置為其一部分位于多個(gè)感光單元的邊界上。例如，也可以在感光單元2a、2b的邊界上配置將入射光在水平方向上分離的第I分光要素，在感光單元2c、2d的邊界上配置將入射光在水平方向上分離的第2分光要素。即使為這樣的構(gòu)成，只要構(gòu)成為第I分光要素以及第2分光要素的分光特性不同，結(jié)果向感光單元2a?2d入射不同的分光分布的光，則也能夠通過信號(hào)處理生成顏色信息。
[0184]此外，各分光要素，也可以取代將入射光分離為原色(R、G、B)和補(bǔ)色(Cy、Mg、Ye)的特性，而具有將入射光分離為不同的3個(gè)波段的光的特性。例如也可以采用如圖9所示的微棱鏡那樣，將入射光分離為Cl、C2、C3的3個(gè)成分，使Cl光入射到對(duì)置的感光單元，使C2光入射到一個(gè)相鄰感光單元，使C3光入射到另一個(gè)相鄰感光單元的分光要素。
[0185]【工業(yè)實(shí)用性】
[0186]本公開的固體攝像元件以及攝像裝置，對(duì)使用固體攝像元件的所有的照相機(jī)有效。例如，能夠利用于數(shù)字靜像照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等民生用照相機(jī)、工業(yè)用的固體監(jiān)視照相機(jī)等。
[0187]【符號(hào)說明】
[0188]1a、1b、1c、1d 分光要素
[0189]2、2a、2b、2c、2d攝像元件的感光單元
[0190]4a、4b 微透鏡
[0191]5攝像元件的布線層
[0192]6a、6b 透明層
[0193]7硅基板
[0194]9固定基板
[0195]10攝像元件
[0196]Ila第I光學(xué)濾波器
[0197]Ilb第2光學(xué)濾波器
[0198]12光學(xué)透鏡
[0199]13信號(hào)產(chǎn)生/接收部
[0200]14元件驅(qū)動(dòng)部
[0201]15圖像信號(hào)生成部
[0202]16圖像信號(hào)輸出部
[0203]17對(duì)紅(R)光以外進(jìn)行反射的多層膜濾波器(分色鏡)
[0204]18僅對(duì)綠(G)光進(jìn)行反射的多層膜濾波器(分色鏡)
[0205]19僅對(duì)藍(lán)(B)光進(jìn)行反射的多層膜濾波器(分色鏡)
[0206]20遮光部
[0207]21透光性的樹脂
[0208]22 G光透過的多層膜濾波器(分色鏡)
[0209]23 R光透過的多層膜濾波器(分色鏡)
[0210]24 G光透過的有機(jī)色素濾波器
[0211]25 R光透過的有機(jī)色素濾波器
[0212]26微透鏡
[0213]27金屬層
[0214]30存儲(chǔ)器
[0215]40感光單元的單位模塊
[0216]50光學(xué)光圈[0217]100分光要素陣列
[0218]200感光單元陣列
[0219]300攝像部
[0220]400信號(hào)處理部
【權(quán)利要求】
1.一種固體攝像元件，具備: 感光單元陣列，其將包含分別排列為2行2列的第I感光單元、第2感光單元、第3感光單元、以及第4感光單元在內(nèi)的多個(gè)單位模塊在攝像面上排列為二維狀，在各單位模塊中，所述第I感光單元配置在第I行第I列，所述第2感光單元配置在第2行第I列，所述第3感光單元配置在第I行第2列，所述第4感光單元配置在第2行第2列； 分光要素陣列，其包含第I分光要素、以及與所述第I分光要素分光特性不同的第2分光要素，所述第I分光要素配置為所述第I分光要素的至少一部分與所述第I感光單元以及第3感光單元的至少一方對(duì)置，且構(gòu)成為將入射的光根據(jù)波長分離到所述第I感光單元以及第3感光單元的排列方向，所述第2分光要素構(gòu)成為所述第2分光要素的至少一部分與所述第2感光單元以及第4感光單元的至少一方對(duì)置，且構(gòu)成為將入射的光根據(jù)波長分離到所述第2感光單元以及第4感光單元的排列方向；和 光學(xué)濾波器組，其配置為覆蓋所述第I感光單元至第4感光單元，覆蓋所述第I感光單元以及第3感光單元的部分，設(shè)置于與覆蓋所述第2感光單元以及第4感光單元的部分相比更接近所述攝像面的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體攝像元件，其中， 所述第I分光要素配置為與所述第I感光單元或第3感光單元對(duì)置，向所述第I感光單元以及所述第3感光單元入射不同波段的光， 所述第2分光要素配置為與所述第2感光單元或第4感光單元對(duì)置，向所述第2感光單元以及所述第4感光單元入射不同波段的光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體攝像元件，其中， 所述第I分光要素，使第I波段 的光入射到所述第3感光單元，使使所述第I波段的光的補(bǔ)色光入射到所述第I感光單元， 所述第2分光要素，使第2波段的光入射到所述第2感光單元，使所述第2波段的光的補(bǔ)色光入射到所述第4感光單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體攝像元件，其中， 所述分光要素陣列還包含第3分光要素以及第4分光要素， 所述第I分光要素至第4分光要素，分別與所述第I感光單元至第4感光單元對(duì)置地配置，構(gòu)成為使不同的波段的光入射到所述第I感光單元至第4感光單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固體攝像元件，其中， 所述第I分光要素至第4分光要素具有將入射的光分離為原色光和補(bǔ)色光的特性、或?qū)⑷肷涔夥蛛x為不同的3個(gè)波段的光的特性。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的固體攝像元件，其中， 所述第I分光要素使第I波段的光入射到所述第3感光單元，使所述第I波段的光的補(bǔ)色光入射到所述第I感光單元， 所述第3分光要素使第2波段的光入射到所述第I感光單元，使所述第2波段的光的補(bǔ)色光入射到所述第3感光單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求4~6中任一項(xiàng)所述的固體攝像元件，其中， 所述第I分光要素使第I波段的光入射到所述第I感光單元，使所述第I波段的光的補(bǔ)色光入射到所述第3感光單元，所述第3分光要素使所述第I波段的光入射到所述第I感光單元，使所述第I波段的光的補(bǔ)色光入射到所述第3感光單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求5~7中任一項(xiàng)所述的固體攝像元件，其中， 所述第2分光要素使第3波段的光入射到所述第4感光單元，使所述第3波段的光的補(bǔ)色光入射到所述第2感光單元， 所述第4分光要素使所述第3波段的光入射到所述第4感光單元，使所述第3波段的光的補(bǔ)色光入射到所述第2感光單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固體攝像元件，其中， 所述第I波段是紅、綠、藍(lán)的波段中的I個(gè)，所述第2波段是紅、綠、藍(lán)的波段中的另I個(gè)，所述第3波段是紅、綠、藍(lán)的波段中的剩余的I個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的固體攝像元件，其中， 還具備配置為覆蓋所述光學(xué)濾波器組，且具有比所述光學(xué)濾波器組高的光透過率的其他光學(xué)濾波器。
11.一種攝像裝置，其具備: 權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的固體攝像元件； 在所述固體攝像元件的攝像面形成像的光學(xué)系統(tǒng)；和 基于從所述第I感光單元至第4感光單元分別輸出的第I光電變換信號(hào)至第4光電變換信號(hào)來生成顏色信號(hào)的信號(hào)處理部。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的攝像裝置，其中， 所述信號(hào)處理部，生成:通過包括從所述第I感光單元輸出的信號(hào)與從所述第3感光單元輸出的信號(hào)的加法運(yùn)算在內(nèi)的處理而生成的第I亮度信號(hào)、以及通過包括從所述第2感光單元輸出的信號(hào)與從所述第4感光單元輸出的信號(hào)的加法運(yùn)算在內(nèi)的處理而生成的第2亮度信號(hào)，基于所述第I亮度信號(hào)與所述第2亮度信號(hào)的差分結(jié)果，來校正所述顏色信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的攝像裝置，其中， 還具備記錄介質(zhì)，所述記錄介質(zhì)記錄了表示系數(shù)kl和系數(shù)k2之間的相關(guān)關(guān)系的信息，所述系數(shù)kl表示入射到所述固體攝像元件的斜光的影響所導(dǎo)致的入射到所述第I感光單元以及第3感光單元的光的減少率，所述系數(shù)k2表示所述斜光的影響所導(dǎo)致的所述第I分光要素以及第2分光要素的分光特性的下降的程度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的攝像裝置，其中， 所述信號(hào)處理部基于所述第I亮度信號(hào)與所述第2亮度信號(hào)之間的差分結(jié)果、以及表示所述相關(guān)關(guān)系的信息，來校正所述顏色信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12~14中任一項(xiàng)所述的攝像裝置，其中， 所述信號(hào)處理部，通過利用了表示所述第I光電變換信號(hào)與所述第3光電變換信號(hào)之間的差分的第I差信號(hào)、和表示所述第2光電變換信號(hào)與所述第4光電變換信號(hào)之間的差分的第2差信號(hào)的信號(hào)運(yùn)算，來生成第I色差信號(hào)以及第2色差信號(hào)，并利用所述第I亮度信號(hào)和所述第2亮度信號(hào)的差分結(jié)果，來校正所述第I色差信號(hào)以及所述第2色差信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H04N9/07GK103503143SQ201380000845
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月2日
【發(fā)明者】平本政夫, 藤井俊哉, 中村達(dá)也, 西脅青兒, 物部祐亮 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社