(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光のうち特定の色成分の抽出に用いられるフィルタと、前記入射光を前記フィルタ経由で観測する受光素子とを具備する撮像素子において、
１）前記フィルタは、透明フィルタと、黄成分の抽出に用いられる有機顔料を分散させた着色樹脂組成物で形成された黄フィルタと、赤成分の抽出に用いられ、有機顔料を分散させた着色樹脂組成物で形成された赤フィルタと、可視光波長域において透過抑制特性を有し、可視光波長域より長波長側において透過特性を有する補正フィルタとを含み、
２）前記補正フィルタは、波長４００ｎｍ〜５５０ｎｍの光に対する透過率が５％以下、分光透過率特性における透過率が５０％となる波長の位置が６２０ｎｍ〜６９０ｎｍ、波長７００ｎｍの光に対する透過率が７０％以上であり、
３）前記補正フィルタの透過率は、４００ｎｍ〜５５０ｎｍの光の波長域及び７５０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長域において、前記赤フィルタの透過率との差が、５％以内の差であり、
４）前記補正フィルタがＣ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３とＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９との各有機顔料を含む着色樹脂組成物で形成されたことを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
入射光のうち特定の色成分の抽出に用いられるフィルタと、前記入射光を前記フィルタ経由で観測する受光素子とを具備する撮像素子において、
１）前記フィルタは、透明フィルタと、黄成分の抽出に用いられる有機顔料を分散させた着色樹脂組成物で形成された黄フィルタと、赤成分の抽出に用いられ、有機顔料を分散させた着色樹脂組成物で形成された赤フィルタと、可視光波長域において透過抑制特性を有し、可視光波長域より長波長側において透過特性を有する補正フィルタとを含み、
２）前記補正フィルタは、波長４００ｎｍ〜５５０ｎｍの光に対する透過率が５％以下、分光透過率特性における透過率が５０％となる波長の位置が６２０ｎｍ〜６９０ｎｍ、波長７００ｎｍの光に対する透過率が７０％以上であり、
３）前記補正フィルタの透過率は、４００ｎｍ〜５５０ｎｍの光の波長域及び７５０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長域において、前記赤フィルタの透過率との差が、５％以内の差であり、
４）前記補正フィルタがＣ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３と、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９と、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２５４の各有機顔料を含む着色樹脂組成物で形成したことを特徴とする撮像素子。
【請求項３】
前記受光素子は、
１）前記入射光を前記透明フィルタ経由で観測する入射光受光素子と、前記入射光を前記黄フィルタ経由で観測する黄受光素子と、前記入射光を前記赤フィルタ経由で観測する赤受光素子と、前記入射光を前記補正フィルタ経由で観測する補正受光素子とを含み、
２）前記入射光受光素子で観測された観測結果から、前記黄受光素子で観測された観測結果を引き算し、青の観測結果を求める演算手段と、前記黄受光素子で観測された観測結果から、前記赤受光素子で観測された観測結果を引き算し、緑の観測結果を求める演算手段と、前記赤受光素子で観測された観測結果から、前記補正受光素子で観測された観測結果を引き算し、補正された赤の観測結果を求める演算手段とをさらに具備することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記補正フィルタと同じ材質からなる遮光膜を、前記入射光の入射側であり、前記受光素子に前記入射光を入射させる領域を除いた領域に設けたことを特徴とする請求項１または請求１〜３に記載の撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子を具備する撮像素子に関し、特に、受光素子の光入射側にカラーフィルタを配置し、観測対象の色成分の観測を可能とし、色バランスと色再現性がよい撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子（イメージセンサー）として、デジタルカメラ、ビデオカメラなどで用いられる二次元イメージセンサー、または、ファクシミリや複写機で用いられるリニアイメージセンサーなどの一次元イメージセンサーがあげられる。
撮像素子に具備される例えばＣＭＯＳやＣＣＤなどの受光素子（光電変換素子）は、素子に入射した光を電気信号に変換する。受光素子は、人間の視覚感度域である可視光波長域（例えば、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長域）外の領域でも高い感度を有し、特に、可視光波長域より長波長側の波長域（以下、「赤外域」という。例えば、７００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長域）についても高い感度を有する。
【０００３】
各受光素子の光入射側には、入射光から特定の色成分を抽出する色分離を行うために３原色（あるいは補色）の有機カラーフィルタが設置される。受光素子は、入射光を有機カラーフィルタ経由で受ける。入射光は有機カラーフィルタによって色分離されるため、観測対象とされている色成分が受光素子によって観測される。
【０００４】
受光素子は、入射した光の色の判別を行うことはなく、入射した光をこの光の強さに応じた電気信号に変換し、入射した光の明るさを検知するのみである。このため、受光素子の光入射側に、光の三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の有機カラーフィルタが備えられる。有機カラーフィルタは、撮影対象からの光を色分離して特定の光を取り出す。赤、緑、青の各カラーフィルタを通過した光は、各カラーフィルタに対向する受光素子に入射され、この各受光素子で電気信号に変換される。光電変換により得られた出力値（通常、電圧値）を合成することにより、撮影対象をカラー画像として再現させることが可能となる。
【０００５】
しかしながら、有機カラーフィルタには赤外域の光（赤外光）のカット機能がないため、人間の視覚感度域外（例えば７００ｎｍより長波長側）の光が受光素子に入射される場合がある。このため、撮像素子で得られる撮影対象の色は、人間が目視で観察した撮影対象の色と異なる場合があるという問題がある。
【０００６】
このような人間の視覚感度域外の光により影響を受ける色分離を避けるため、赤外線カットフィルタが用いられる。すなわち、赤外線カットフィルタで、入射光から赤外域の光をカットする。しかる後、赤外域をカットされた光を各カラーフィルタに入射させ、赤外域の影響を削減する。
【０００７】
図７は、人間の視覚感度、受光素子の感度（ＳＰＤ感度）、受光素子の感度に対して好ましい赤外域カットフィルタの透過率の関係の例を示すグラフである。
【０００８】
受光素子の感度は、赤外域にも広がっている。このため、赤外線カットフィルタにより、受光素子の赤外域の観測を抑制することにより、人間の視覚感度に近い測定が可能となる。すなわち、赤外線カットフィルタで図７中の斜線部の光をカットすれば、受光素子は人間の視覚感度に近い測定が可能となる。
【０００９】
赤外線カットフィルタには、反射型と吸収型の２種類がある。
【００１０】
図１０は、反射型の赤外線カットフィルタと吸収型の赤外線カットフィルタにおける光の波長と透過率との関係の例を示すグラフである。
【００１１】
反射型の赤外線カットフィルタは、例えば、ガラス板上に無機多層膜を形成して構成される。無機多層膜による反射型の赤外線カットフィルタは、フィルタ面に垂直な方向の入射光に対して高い赤外線のカット機能を持つが、斜め入射などの角度のついた赤外線に対しては十分なカット機能を実現することが困難である。
【００１２】
吸収型の赤外線カットフィルタは、染料又は銅イオンによる光の吸収を利用して赤外線を吸収する。なお、一般的な吸収型の赤外線カットフィルタは、無機ガラス等の基材に銅イオンなどの金属イオンや有機顔料を入れて構成される。
【００１３】
ここで、反射型の赤外線カットフィルタと吸収型の赤外線カットフィルタとを比較すると、吸収型の赤外線カットフィルタの方が反射型の赤外線カットフィルタよりも安価である。また、上述したように、吸収型の赤外線カットフィルタの方が反射型の赤外線カットフィルタよりも角度のついた入射光の赤外線カット性能がよい。
【００１４】
このため、一般的に、吸収型の赤外線カットフィルタの方が反射型の赤外線カットフィルタよりも使用される傾向にある。
【００１５】
また、無機多層膜による反射型の赤外線カットフィルタのカット機能を補い、赤外線の斜め入射又は再入射の影響を低減させる目的で、吸収型の赤外線カットフィルタと無機多層膜による反射型の赤外線カットフィルタとが併用される場合がある。
【００１６】
しかしながら、吸収型の赤外線カットフィルタと反射型の赤外線カットフィルタとを併用すると、構造が複雑になるため、吸収型の赤外線カットフィルタのみを用いることが一般的である。
【００１７】
一般的な撮像素子においては、撮影対象からの光を観測するために、受光素子の光入射側にレンズ等からなる光学系を具備する。上述した赤外線により観測結果が影響を受けることを防止するために、撮像素子の光学系に赤外線カットフィルタを挿入する技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【００１８】
特許文献１では、赤色光と緑色光との境界および／または緑色光と青色光との境界における特定の波長域の光を選択的にカットすることによって色純度を補正する機能を有し、さらに赤外線をカットする機能を有する色純度補正フィルタを具備する固体撮像素子について説明されている。
【００１９】
また、特許文献２では、赤外光域の透過率を大幅に減少させ可視光波長域の光を透過させる赤外線吸収剤が配合されて赤外カット能力が付与され、撮像素子本体前面に分光フィルタが配設されているカラー撮像素子について説明されている。
【００２０】
上述したように、この特許文献１及び特許文献２では、ＣＭＯＳやＣＣＤなどのような受光素子の全体を覆う形で、赤外線カットフィルタが光学系に挿入されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２０００−１９３２２号公報
【特許文献２】特開昭６３−７３２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
吸収型の赤外線カットフィルタにおいては、赤外線の吸収性を充分に持たせるために、厚みが１〜３ｍｍ程度となる。吸収型の赤外線カットフィルタを撮像素子に用いる場合、この吸収型の赤外線カットフィルタの厚みのため、光学系を含めた撮像素子の小型化は困難である。
【００２３】
また、吸収型の赤外線カットフィルタを用いる場合、カメラ部材として、レンズ系に赤外線カットフィルタを組み込む工程が必要となり、製造コスト削減が困難となる。
【００２４】
上記特許文献１及び特許文献２の撮像素子は、撮像素子本体の前面全体を覆う赤外線カットフィルタを備える。このため、撮像素子に備えられている全ての受光素子に対して赤外線がカットされ、受光素子による観測と人間の視覚感度とで差が生じる場合がある。
【００２５】
例えば、特許文献２では、この特許文献２の図２及び図１０に示すように、赤外線カットフィルタが人間の可視光波長域５５０ｎｍ〜７００ｎｍの光も吸収してしまう。このため、撮像素子に備えられている全ての受光素子に対して赤外線をカットすると、緑の感度、特に赤の感度が低下する場合がある。
【００２６】
近年、撮像素子については、多画素化の要求が高まっており、画素の微細化が進んでいる。微細画素になると、一画素当たりの面積が小さくなるため受光素子に入射する光の量が減少し、受光素子の感度が低下し、画質が低下する（暗い画像となる）場合がある。そのため、受光素子に入射する光の集光性を上げるためカラーフィルタの上方にマイクロレンズを形成する技術が提案されている。
【００２７】
前述のように、観測対象から来た光を色分離するために、受光素子の光入射側には、赤、緑、青の３原色のカラーフィルタが配設されている。
【００２８】
図８は、赤、緑、青の３原色のカラーフィルタの分光透過率の一例を示すグラフである。この図８のグラフに示すように、青、緑の透過率の頂点部は８０％前後の値となっている。カラーフィルタの透過率が低いと、その分、受光素子に到達する光量が減ることになり、画質の低下（暗い画像）を進めることになる。
【００２９】
上記図７に示すＣＭＯＳやＣＣＤなどの受光素子の分光感度（ＳＰＤ感度）において、受光素子は、光の波長でおよそ４００ｎｍ〜１０００ｎｍの広い感度領域を持っている。しかし、上記図７に示すように、受光素子は、赤の波長域（７００ｎｍ）付近で高い感度を有するが、短波長域に行くにつれ感度が低下している。青の波長域（４００ｎｍ〜５００ｎｍ）付近では、赤の半分程度の感度となる。
【００３０】
上記図８の赤、緑、青のカラーフィルタの分光透過率を示すグラフでは、青のカラーフィルタの透過率は、緑、赤のカラーフィルタの透過率より低くなっている。
【００３１】
以上の観点から、赤、緑、青の３原色のカラーフィルタを有する撮像素子では、青領域において受光素子の感度が低く、かつ、赤や緑のカラーフィルタの透過率よりも、青のカラーフィルタの透過率の方が低いことが分かる。このため、従来の撮像素子では、緑、赤よりも青の感度が低くなり、色全体として見た場合の色バランスを厳密に再現することが困難となる。
【００３２】
また、上記図１０の吸収型の赤外線カットフィルタの分光透過率に示すように、吸収型の赤外線カットフィルタは、およそ５５０ｎｍ〜７００ｎｍの可視光波長域においても光を吸収する領域を持つ。すなわち、吸収型の赤外線カットフィルタの透過率は、５５０ｎｍ〜７００ｎｍの可視光波長域で徐々に低くなる。この５５０ｎｍ〜７００ｎｍの可視光波長域は、緑、赤の光域に相当する。したがって、吸収型の赤外線カットフィルタを撮像素子に用いた場合、特に、赤の感度が低下するという問題がある。すなわち、吸収型の赤外線カットフィルタにより赤外線のカットを行う撮像素子では、青のみではなく赤の色再現性も損なわれる場合がある。
【００３３】
一方、従来より、受光素子への光量の低下に対応するため、黄（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）からなる補色系のカラーフィルタを用いる技術が提案されている。
【００３４】
黄（Ｙ）のカラーフィルタを用いることで、赤と緑との合成光を取り出すことができる。マゼンタ（Ｍ）のカラーフィルタを用いることで、赤と青との合成光を取り出すことができる。シアン（Ｃ）のカラーフィルタを用いることで、緑と青との合成光を取り出すことができる。
【００３５】
補色系のカラーフィルタは、各々２色ずつの光を透過するため、透過率が高くなる。
【００３６】
しかし、黄、マゼンタ、シアンの補色系のカラーフィルタを透過した光から青、緑、赤の３原色の光を取り出すには、例えば青＝（シアン＋マゼンタ−黄）／２、緑＝（シアン＋黄−マゼンタ）／２、赤＝（マゼンタ＋黄−シアン）／２などのように、補色系のカラーフィルタを経由し、受光素子で観測された各値から赤、緑、青の３原色に相当する値を算出するための煩雑な計算を行う必要があるため、原色に近い鮮やかな色を表現することが困難な場合がある。
【００３７】
また、撮像素子においては、受光素子の周囲には、受光素子で発生した電気信号を転送する配線が配置されているが、その配線に不要な光があたるとノイズが発生することがある。また、受光素子以外の部分に入射した光が撮像素子内で迷走し、迷光となる場合がある。この迷光は、その後受光素子に入射するとノイズとなる。
そのため、受光素子に入射すべき光以外の不要な光によるノイズを防止するため、受光素子の有効開口部周辺、配線部の上部、および半導体基板の一部（例えば受光素子を形成した半導体基板の外周）に、遮光膜を形成する場合がある。
【００３８】
遮光膜は半導体デバイスの形成時に金属薄膜などで形成することも可能であるが、製造コスト、製造の容易性などを考慮し、受光素子の上部にカラーフィルタを形成する際に、カラーフィルタと同じ材料、工程にて形成することが一般的となっている。しかし、単色のカラーフィルタで形成した遮光膜では完全に光を遮断できないことが多い。その場合は、２色、３色のカラーフィルタを積層しなければならない。
【００３９】
ここで、カラーフィルタは０．７μｍ〜１μｍ程度の膜厚を有するため、遮光膜を複数色のカラーフィルタの積層で形成すると、遮光膜の膜厚が例えば１．５μｍ〜２μｍと厚くなる。なお、主顔料にチタンやカーボンを用いた黒色層で遮光膜を形成することもあるが、この黒色層であっても、例えば４００ｎｍ〜５７０ｎｍの可視光の透過を５％以下に抑えるためには、少なくとも１．５μｍ程度の膜厚が必要である。
【００４０】
遮光膜の膜厚が厚くなると、マイクロレンズを形成した撮像素子において、マイクロレンズが十分な集光性を発揮できなくなり感度が低下するという問題が生じるといえる。なぜならば、遮光層の膜厚が厚いと、カラーフィルタと遮光膜との上部に形成する平坦化層の膜厚も厚くせざるを得ず、その分、平坦化層上に形成したマイクロレンズと受光部まで
の距離が長くなり、マイクロレンズが取り込める光が限定されるためである。
【００４１】
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、色バランスと色再現性とがよく、薄い撮像素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００４２】
本発明は、入射光のうち特定の色成分の抽出に用いられるフィルタと、前記入射光を前記フィルタ経由で観測する受光素子とを具備する撮像素子において、
１）前記フィルタは、透明フィルタと、黄成分の抽出に用いられる有機顔料を分散させた着色樹脂組成物で形成された黄フィルタと、赤成分の抽出に用いられ、有機顔料を分散させた着色樹脂組成物で形成された赤フィルタと、可視光波長域において透過抑制特性を有し、可視光波長域より長波長側において透過特性を有する補正フィルタとを含み、
２）前記補正フィルタは、波長４００ｎｍ〜５５０ｎｍの光に対する透過率が５％以下、分光透過率特性における透過率が５０％となる波長の位置が６２０ｎｍ〜６９０ｎｍ、波長７００ｎｍの光に対する透過率が７０％以上であり、
３）前記補正フィルタの透過率は、４００ｎｍ〜５５０ｎｍの光の波長域及び７５０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長域において、前記赤フィルタの透過率との差が、５％以内の差であり、
４）前記補正フィルタがＣ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３とＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９との各有機顔料を含む着色樹脂組成物で形成されたことを特徴とする撮像素子である。
【００４３】
また、本発明は、入射光のうち特定の色成分の抽出に用いられるフィルタと、前記入射光を前記フィルタ経由で観測する受光素子とを具備する撮像素子において、
１）前記フィルタは、透明フィルタと、黄成分の抽出に用いられる有機顔料を分散させた着色樹脂組成物で形成された黄フィルタと、赤成分の抽出に用いられ、有機顔料を分散させた着色樹脂組成物で形成された赤フィルタと、可視光波長域において透過抑制特性を有し、可視光波長域より長波長側において透過特性を有する補正フィルタとを含み、
２）前記補正フィルタは、波長４００ｎｍ〜５５０ｎｍの光に対する透過率が５％以下、分光透過率特性における透過率が５０％となる波長の位置が６２０ｎｍ〜６９０ｎｍ、波長７００ｎｍの光に対する透過率が７０％以上であり、
３）前記補正フィルタの透過率は、４００ｎｍ〜５５０ｎｍの光の波長域及び７５０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長域において、前記赤フィルタの透過率との差が、５％以内の差であり、
４）前記補正フィルタがＣ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３と、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９と、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２５４の各有機顔料を含む着色樹脂組成物で形成したことを特徴とする撮像素子である。
【００４４】
また、本発明は、上記発明による撮像素子において、前記受光素子は、
１）前記入射光を前記透明フィルタ経由で観測する入射光受光素子と、前記入射光を前記黄フィルタ経由で観測する黄受光素子と、前記入射光を前記赤フィルタ経由で観測する赤受光素子と、前記入射光を前記補正フィルタ経由で観測する補正受光素子とを含み、
２）前記入射光受光素子で観測された観測結果から、前記黄受光素子で観測された観測結果を引き算し、青の観測結果を求める演算手段と、前記黄受光素子で観測された観測結果から、前記赤受光素子で観測された観測結果を引き算し、緑の観測結果を求める演算手段と、前記赤受光素子で観測された観測結果から、前記補正受光素子で観測された観測結果を引き算し、補正された赤の観測結果を求める演算手段とをさらに具備することを特徴とする撮像素子である。
【００４５】
また、本発明は、上記発明による撮像素子において、前記補正フィルタと同じ材質から
なる遮光膜を、前記入射光の入射側であり、前記受光素子に前記入射光を入射させる領域を除いた領域に設けたことを特徴とする撮像素子である。
【発明の効果】
【００４６】
本発明では、青の感度の低下を抑制することができる。また、本発明では、有機顔料の組み合わせで補正フィルタの分光特性を調整できる。そのため、従来の赤外線カットフィルタを用いた場合に発生していた問題、すなわち、赤外線カットフィルタが人間の可視光波長域５５０ｎｍ〜７００ｎｍの光も吸収してしまい、緑および赤の感度が低下し、色再現性が低下するという問題を解決出来き、観測結果の色バランスを向上させることができる。
【００４７】
本発明では、レンズなどを含む光学系厚みが増すことを防止することができ、撮像素子を小型化、薄型化させることができる。
【００４８】
本発明においては、受光素子の有効開口部周辺、配線部上部及び、半導体基板の一部（
例えば半導体基板の外周）に、可視光を遮断する性能に優れた遮光膜を配置している。そのため、この遮光膜により、受光素子を除く他の部分に入射した光が吸収され、また、受光素子に迷光及び不要な光が入射することを防止することができ、ノイズを低減させることができ、撮像素子によって得られる画質を向上させることができる。
【００４９】
また、本発明の遮光膜は可視光を遮断する性能に優れるため、膜厚を例えば１．１μｍと１μｍ程度に薄くすることが可能となる。そのため、平坦化膜を介してマイクロレンズを形成した撮像素子であっても、平坦化膜の膜厚を薄く出来、その結果、マイクロレンズと受光素子との距離を短くすることが出来る。そのためマイクロレンズは十分な集光性を発揮でき、撮像素子の感度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる撮像素子におけるフィルタの配列状態の一例を示す正面図である。
【図２】第１の実施の形態に係わる撮像素子の一例を示す断面図である。
【図３】本発明に係わるカラーフィルタの配列の一例を示す正面図である。
【図４】透明フィルタ、黄フィルタ、赤フィルタ、補正フィルタについての分光透過率の一例を示すグラフである。
【図５】第１の実施の形態に係わる撮像素子の演算によって得られる見かけ上の青フィルタ、緑フィルタ、赤フィルタについての分光透過率の一例を示すグラフである。
【図６】従来の撮像素子の実際の分光特性の例を示すグラフである。
【図７】人間の視覚感度、受光素子の感度、受光素子の感度に対して好ましい近赤外域カットフィルタの透過率の関係を示すグラフである。
【図８】赤、緑、青の三原色のカラーフィルタの分光透過率の一例を示すグラフである。
【図９】第２の実施の形態に係わる撮像素子の一例を示す断面図である。
【図１０】反射型の赤外線カットフィルタと吸収型の赤外線カットフィルタにおける光の波長と透過率の関係の例を示すグラフである。
【図１１】第３の実施の形態に係わる撮像素子の一例を示す断面図である。
【図１２】第２の実施の形態に係わる補正フィルタの分光透過率特性の説明図である。
【図１３】第３の実施の形態に係わる撮像素子の遮光膜の配置位置の１例を示す正面図である。
【図１４】第３の実施の形態に係わる撮像素子の遮光膜の配置位置の１例を示す断面図である。
【図１５】第１の実施の形態に係わる補正フィルタの分光透過率特性の説明図である。
【図１６】補正フィルタの分光透過率特性の分光特性の一例を示す説明図である。
【図１７】ＲＧＢ表色系の等色関数である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において同一の要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５２】
（第１の実施の形態）
本実施の形態では、ＣＭＯＳやＣＣＤなどの受光素子を具備し、特に、受光素子の光入射側にフィルタ層を設け、観測対象の色成分を観測する撮像素子について説明する。
【００５３】
図１は、本実施の形態に係る撮像素子におけるフィルタの配列状態の一例を示す正面図である。この図１では、光入射側からみたフィルタの状態の例が表されている。図３は、本発明に関わるカラーフィルタの配列の一例を示す正面図である。
【００５４】
図２は、本実施の形態に係る撮像素子の一例を示す断面図である。この図２では、上記図１のＩ−Ｉ断面が表されている。なお、この図２では、受光素子がＣＣＤの場合を例として図示しているが、受光素子がＣＭＯＳの場合も同様である。以下、撮像素子の他の断面図においても同様である。
【００５５】
本実施の形態に係る撮像素子１は、入射光のうち特定の色成分の抽出に用いられるフィルタ層２と、入射光をフィルタ層２経由で観測する受光素子３Ｗ、３Ｙ、３Ｒ、３Ｂｌｋと、演算部４を具備する。
【００５６】
フィルタ層２は、透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋを含む。それぞれ一つずつの透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋにより色分離の一単位が形成される。透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋは、マス目状に隣接配列されることにより面を形成する。これにより、透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋが適切に配置される。
【００５７】
透明フィルタ２Ｗは、主に４００ｎｍ以降の長波長の光を吸収することなく、透過することが望ましい。例えば、透明フィルタ２Ｗとしては４００ｎｍ以降の長波長の光の透過率が９５％以上のフィルタが望ましい。
なお、本発明で示す透過率の値は、屈折率ｎが約１．５の透明ガラスをリファレンス（１００％）としている。
また、紫外線によるノイズを防止して青の観測データを向上させるため、透明フィルタ２Ｗに４００ｎｍより短波長域の紫外線吸収機能を持たせることは好ましい。そのため、透明フィルタ２Ｗに紫外線吸収剤を添加することは好ましいといえる。
【００５８】
黄フィルタ２Ｙは、入射光のうち黄成分（赤成分と緑成分が合成された光）の抽出に用いられるフィルタである。この黄フィルタ２Ｙは、補色系のフィルタである。一般的に、補色系のフィルタは、赤、緑、青の３原色系のカラーフィルタよりも光の透過率が高い。
【００５９】
赤フィルタ２Ｒは、入射光のうち赤成分の抽出に用いられる赤のカラーフィルタである。一般的に、赤のカラーフィルタは、３原色系の他のカラーフィルタである青のカラーフィルタ、緑のカラーフィルタよりも透過率が高い。
【００６０】
補正フィルタ２Ｂｌｋは、可視光波長域において透過抑制特性を有し、可視光波長域より長波長側において透過特性を有するフィルタであり、赤外域の透過率の方が可視光波長
域の透過率よりも高い特性を持つ。具体的には、波長４００ｎｍ〜５５０ｎｍの光に対する透過率が５％以下、分光透過率特性における５０％透過率の波長範囲が６２０ｎｍ〜６９０ｎｍであり、波長７００ｎｍの光に対する透過率が７０％以上としている。
【００６１】
本発明に関わる補正フィルタ２Ｂｌｋは、基本的に可視光波長域４００ｎｍ〜７００ｎｍで低透過率とし、目視で黒に近いことが好ましく、逆に波長７００ｎｍ以降の赤外域を含む長波長域は高い透過率が必要である。
【００６２】
また、後述するように、本発明の眼目は補正フィルタ２Ｂｌｋに赤外透過フィルタ機能を付与して受光素子の出力値から演算（引き算）して実効的に赤外カット機能を持たせることにある。通常用いられる赤外カットフィルタ（図１０の吸収型参照）  の吸収が５５０ｎｍ付近から始まる。そのため、本発明においては赤外カットを行う手段となる補正フィルタ２Ｂｌｋの透過域の立ち上がりは最短の光の波長で５５０ｎｍを考慮することになる。従って、補正フィルタ２Ｂｌｋの低透過（透過率５％以下）の範囲は４００ｎｍ〜７００ｎｍとしている。
【００６３】
前述したように、本発明に関わる補正フィルタ２Ｂｌｋは、赤外カット機能のための演算処理を前提として波長５５０ｎｍ以降で、赤及び、近赤外域の方向に透過特性を付与する。この場合に、人間の視感度を前提に計算されたＲＧＢ表色系の等色関数（図１７）の原刺激［Ｒ］は、６００ｎｍ付近をピークに７００ｎｍに向けてダウンする形状である。
【００６４】
従って、補正フィルタ２Ｂｌｋの分光透過率特性は、６００ｎｍ付近から立ち上がり、７００ｎｍ付近から高い透過率になる形状が好ましい。ゆえ、その分光透過率特性の５０％透過率の波長範囲（半値の範囲）は、６２０ｎｍ〜６９０ｎｍであることが望ましい。補正フィルタ２Ｂｌｋは、可視光波長域で透過抑制特性（低透過特性）を持つとしているため、目視では黒（Ｂｌａｃｋ）に見える。
【００６５】
本実施の形態において、補正フィルタ２Ｂｌｋは、少なくともＣ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９の各顔料を含む着色樹脂組成物で形成される。または、少なくともＣ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２５４の各顔料を含む着色樹脂組成物で形成される。
【００６６】
受光素子である入射光受光素子３Ｗ、黄受光素子３Ｙ、赤受光素子３Ｒ、補正受光素子３Ｂｌｋは、フィルタ層２の光入射側の反対側に配置され、受けた光を電気信号に変換し、観測データ値を求める。
【００６７】
入射光受光素子３Ｗは、透明フィルタ２Ｗに対応付けされており、入射光を透明フィルタ２Ｗ経由で観測する。
【００６８】
黄受光素子３Ｙは、黄フィルタ２Ｙに対応付けされており、入射光を黄フィルタ２Ｙ経由で観測する。
【００６９】
赤受光素子３Ｒは、赤フィルタ２Ｒに対応付けされており、入射光を赤フィルタ２Ｒ経由で観測する。
【００７０】
補正受光素子３Ｂｌｋは、補正フィルタ２Ｂｌｋに対応付けされており、入射光を補正フィルタ２Ｂｌｋ経由で観測する。
【００７１】
受光素子とフィルタとの一対一の組み合わせが、画素に相当する。
【００７２】
演算部４は、青演算部４Ｂ、緑演算部４Ｇ、赤演算部４Ｒを具備する。この演算部４は、入射光受光素子３Ｗ、黄受光素子３Ｙ、赤受光素子３Ｒ、補正受光素子３Ｂｌｋによる観測データ値Ｄｗ、Ｄｙ、Ｄｒ、Ｄｂｌｋに基づいて、青の観測データ値Ｄｂ、緑の観測データ値Ｄｇ、補正された赤の観測データ値ＨＤｒを求める機能を持つ。
【００７３】
青演算部４Ｂは、入射光受光素子３Ｗで観測された観測データ値Ｄｗから、黄受光素子３Ｙで観測された観測データ値Ｄｙを引き算し、青の観測データ値Ｄｂ（＝Ｄｗ−Ｄｙ）を求める。
【００７４】
緑演算部４Ｇは、黄受光素子３Ｙで観測された観測データ値Ｄｙから、赤受光素子３Ｒで観測された観測データ値Ｄｒを引き算し、緑の観測データ値Ｄｇ（＝Ｄｙ−Ｄｒ）を求める。
【００７５】
赤演算部４Ｒは、赤受光素子３Ｒで観測された観測データ値Ｄｒから、補正受光素子３Ｂｌｋで観測された観測データ値Ｄｂｌｋを引き算し、補正された赤の観測データ値ＨＤｒ（＝Ｄｒ−Ｄｂｌｋ）を求める。
【００７６】
なお、上記図２では、赤フィルタ２Ｒと補正フィルタ２Ｂｌｋとを横断するとともに、赤受光素子３Ｒと補正受光素子３Ｂｌｋとを横断する断面が表されている。しかしながら、他のフィルタ、他の受光素子を横断する断面についても同様の構成とする。
【００７７】
半導体基板５の光入射側には、入射光受光素子３Ｗ、黄受光素子３Ｙ、赤受光素子３Ｒ、補正受光素子３Ｂｌｋが形成、配設される。
【００７８】
図２に示すように、本実施の形態では、入射光受光素子３Ｗ、黄受光素子３Ｙ、赤受光素子３Ｒ、補正受光素子３Ｂｌｋの形成された半導体基板５の光入射側の面には、平坦化層６が積層される。これにより、透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋを平坦な設置面に形成できる。なお、撮像素子１を薄くするために、平滑化層６は省略されてもよい。
【００７９】
平坦化層６の光入射側には、入射光受光素子３Ｗ、黄受光素子３Ｙ、赤受光素子３Ｒ、補正受光素子３Ｂｌｋにそれぞれ対応する透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋが配置され、フィルタ層２が形成される。
【００８０】
フィルタ層２の光入射側には、樹脂層（透明平滑化層）７が積層される。
【００８１】
樹脂層７の光入射側には、入射光受光素子３Ｗ、黄受光素子３Ｙ、赤受光素子３Ｒ、補正受光素子３Ｂｌｋに対応するマイクロレンズ８が樹脂層７上に備えられる。マイクロレンズ８は、各透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋと対をなすように、各透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋの上方に配置されている。マイクロレンズ８は、アクリル樹脂などにより形成され、入射光受光素子３Ｗ、黄受光素子３Ｙ、赤受光素子３Ｒ、補正受光素子３Ｂｌｋへの集光性を高める。
【００８２】
本実施の形態において、各フィルタの膜厚は、それぞれ１．０μｍ〜１．１μｍ、画素ピッチ（透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋのピッチ）は２．６μｍとした。
【００８３】
平坦化層６は、紫外線吸収剤を添加した熱硬化型のアクリル樹脂によって形成され、膜
厚は、０．３μｍとした。ここで、平坦化層６に対して紫外線吸収剤が添加されるとしたのは、フォトリソグラフィー法によりカラーフィルタを形成する際に、下地となる半導体基板５からのハレーションを防止することにより、形状のよいフィルタを形成するためである。
【００８４】
なお、本実施の形態では、平坦化層６を形成するとしているが、撮像素子をさらに薄くすることを目的として、平坦化層６を省略してもよい。
【００８５】
本実施の形態において、透明フィルタ２Ｗは、アルカリ可溶型の感光性アクリル樹脂（屈折率ｎ＝１．５５）にて、膜厚約１μｍで形成されている。
【００８６】
黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋは、透明樹脂に色素（顔料、染料）を添付した着色感光性樹脂溶液を用いて形成される。なお、透明フィルタ２Ｗは、着色物を添加しない透明樹脂で形成されるとしてもよい。
【００８７】
本実施の形態において、色フィルタである黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋは、透明フィルタ２Ｗの形成に用いられた透明樹脂（例えば、感光性アクリル樹脂）に、所定の有機顔料を添加、分散させた着色感光性樹脂で形成される。
【００８８】
なお、黄フィルタ２Ｙの形成に用いられる有機顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５０が用いられる。
【００８９】
赤フィルタ２Ｒの形成に用いられる有機顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７と、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド４８：１と、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９との混合が用いられる。
【００９０】
補正フィルタ２Ｂｌｋの形成に用いられる補正フィルタ用着色樹脂組成物は、下記に示す３種類の有機顔料を用いている。
Ｃ．Ｉ（カラーインデックス）．ピグメントレッド２５４（以下、Ｒ２５４と略記する）、
Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９（以下、Ｙ１３９と略記する）、
Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３（以下、Ｖ２３と略記する）。
【００９１】
なお、この３種類の有機顔料のうち、Ｒ２５４の顔料を除くこともできる。さらに、この３種類の有機顔料の他に、色（透過波長）調整用に微量の他の種類の顔料を付加することが可能である。
【００９２】
補正フィルタ用着色樹脂組成物に含まれる３種類の有機顔料（Ｒ２５４、Ｙ１３９、Ｖ２３）の重量比率（％）は、それぞれ、Ｒ２５４＝０〜１５％、Ｙ１３９＝３０〜４０％、Ｖ２３＝５５〜６５％である。
【００９３】
なお、補正フィルタ用着色樹脂組成物は、前述したように、各有機顔料の他に、樹脂、溶液が含まれる。例えば、有機顔料Ｙ１３９単体を分散させるためには、顔料Ｒ１３９、７部（重量部）に対して以下のものが含まれる。
アクリル樹脂溶液（固形分２０％）                     ４０部
分散剤                                             ０．５部
シクロヘキサノン                                 ２３．０部
また、有機顔料Ｖ２３も有機顔料Ｒ２５４と同じ溶液を用いて分散する。
【００９４】
補正フィルタは、前述したように、各有機顔料を混合して分散させて樹脂で固定したも
のであるが、実施の形態の補正フィルタの具体的製造法を説明する。
【００９５】
前述した２種類の各有機顔料Ｙ１３９、Ｖ２３の顔料ペーストを、前述した重量比率の各重量分準備する。
Ｙ１３９；１４．７０部、Ｖ２３；２０．６０部
アクリル樹脂溶液；１４．００部
アクリルモノマー；４．１５部
開始剤；０．７部
増感剤   ；   ０．４部
シクロヘキサノン   ；   ２７．００部
ＰＧＭＡＣ   ；   １０．８９部
を混合して補正フィルタ用着色樹脂組成物とする。
【００９６】
そして、この補正フィルタ用着色樹脂組成物を、スピンコーターを用いて、乾燥膜厚が１．１μｍとなるように塗膜形成する。次に、ホットプレート上で７０℃、１分間乾燥する。次に、ｉ線ステッパーを用いて、５μｍの画素パターンが形成できるマスクを介して露光を行う。なお、露光感度は１０００ｍｊ／ｃｍ２である。
【００９７】
次に、有機アルカリ水溶液を用いて、スピンをさせながらシャワー方式にて６０秒間現像する。純水による十分なリンスの後、スピンにより水を振切り、乾燥させる。次に、ホットプレート上で２２０℃、６分間の熱処理を行い、画素パターンを硬膜させ、厚さ１．１μｍの補正フィルタを得る。
【００９８】
残る黄フィルタ２Ｙ、および赤フィルタ２Ｒは、公知のフォトリソ法を用い、同様に形成した。
【００９９】
なお、各フィルタ用着色樹脂組成物に含まれる各有機顔料を固定する担体は、前述したアクリル樹脂のように、透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物により構成される。透明樹脂は、可視光領域の４００〜７００ｎｍの全波長領域において透過率が好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上の樹脂である。
【０１００】
透明樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および活性エネルギー線硬化性樹脂が含まれ、その前駆体には、活性エネルギー線照射により硬化して透明樹脂を生成するモノマーもしくはオリゴマーが含まれ、これらを単独で、または２種以上混合して用いることができる。
【０１０１】
このように製造された補正フィルタの分光透過率特性を図１５を用いて説明する。実施の形態の補正フィルタの分光透過率特性は、図１５のＢｌｋ１に示すように、波長４００ｎｍ及び波長５５０ｎｍの光に対する透過率が５％以下、分光透過率特性における５０％透過率となる波長の位置が６２０〜６９０ｎｍ、波長７００ｎｍの光に対する透過率が７０％以上である。
【０１０２】
図４は、透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋについての分光透過率の一例を示すグラフである。
なお、図４に示すように本発明に関わるフィルタは、短波長域で低透過率であり、中波長域で透過率が立ち上がり、長波長域で高い透過率となる、略Ｓ字状の分光特性曲線を有するものを使用するのが好ましい。
【０１０３】
撮像素子１は、各受光素子による観測データ値Ｄｗ、Ｄｙ、Ｄｒ、Ｄｂｌｋに基づいて演算（引き算）を行い、青、緑、補正された赤の３原色の観測データ値Ｄｂ、Ｄｇ、ＨＤ
ｒを得る。
【０１０４】
すなわち、撮像素子１は、この演算を行うことにより、見かけ上（仮想的に）、青フィルタ、緑フィルタ、赤フィルタを具備していると考えることができる。
【０１０５】
図５は、撮像素子１の演算によって得られる見かけ上の青フィルタ、緑フィルタ、赤フィルタについての分光透過率の一例を示すグラフである。
【０１０６】
この図５に示す撮像素子１の見かけ上の青フィルタ、緑フィルタ、赤フィルタの分光透過率と、上記図８に示す従来の青のカラーフィルタ、緑のカラーフィルタ、赤のカラーフィルタの分光透過率とを比較すると、撮像素子１の見かけ上の青フィルタ、緑フィルタ、赤フィルタの分光透過率には以下の特徴がある。
【０１０７】
すなわち、撮像素子１の見かけ上の青フィルタ、緑フィルタの透過率は、それぞれの色の波長域において、従来の青のカラーフィルタ、緑のカラーフィルタよりも透過率が高いという特徴を持つ。特に、見かけ上の青フィルタの透過率は、青の波長域において、従来の青のカラーフィルタより透過率が高くなる。このため、撮像素子１では、青の感度が向上し、色バランスが改善される。
【０１０８】
また、撮像素子１により得られる青の観測データ値Ｄｂ、緑の観測データ値Ｄｇ、補正された赤の観測データ値ＨＤｒは、それぞれ赤外域における観測データ値が引かれて算出される。このため、見かけ上の青フィルタ、緑フィルタ及び赤フィルタにおける分光透過率の曲線は、従来の青のカラーフィルタ、緑のカラーフィルタ、赤のカラーフィルタの分光透過率の曲線において、赤外域が抑制（カット）された状態となる。
【０１０９】
したがって、本実施の形態に係る撮像素子１においては、赤外線カットフィルタを省略でき、薄くすることができる。また、吸収型の赤外線カットフィルタを配設した場合に生じる赤の感度低下を防止することができ、赤の色再現性を向上させることができる。
【０１１０】
以下で本実施の形態に係る撮像素子１と従来の撮像素子とを比較して説明する。
【０１１１】
図６は、従来の撮像素子の実際の分光特性の例を示すグラフである。従来の撮像素子の分光特性は、受光素子の感度と、この受光素子の光入射側に配置されているフィルタの透過率とを掛け合わせた積の値と等価と考えられる。
【０１１２】
この図６に示すように、従来の撮像素子における青のカラーフィルタは、透過率が他の緑及び赤のカラーフィルタよりも低く、また、青の波長域における受光素子の感度は他の緑及び赤の波長域における感度よりも低い。このため、従来の撮像素子において、感度比で、青／緑は赤／緑より小さくなりすぎ、色再現性が低下するという問題がある。
【０１１３】
これに対して、本実施の形態における撮像素子１は、３原色である青、緑、赤のカラーフィルタに代えて、透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋを備えている。
【０１１４】
このため、本実施の形態における撮像素子１の分光特性は、受光素子の感度と、この受光素子の光入射側に配置されている透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋの透過率とを掛け合わせた積の値と等価と考えられる。
【０１１５】
透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒの透過率は、青のカラーフィルタや緑のカラーフィルタよりも高い。したがって、この透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ
、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋ経由で入射光受光素子３Ｗ、黄受光素子３Ｙ、赤受光素子３Ｒ、補正受光素子３Ｂｌｋにより観測された観測データ値Ｄｗ、Ｄｙ、Ｄｒ、Ｄｂｌｋに基づいて算出された観測データ値Ｄｂ、Ｄｇ、ＨＤｒは、高い透過率により得られた観測結果といえる。
【０１１６】
特に、青の観測データ値Ｄｂについては、高い光強度で観測されたことと同等となり、青／緑の感度比を大きくすることができ、色再現性を向上させることができる。
【０１１７】
さらに、本実施の形態では、青の観測データ値Ｄｂ、緑の観測データ値Ｄｇ、補正された赤の観測データ値ＨＤｒを、引き算という簡単な演算を一回行うのみで求めることができる。したがって、従来の補色系のカラーフィルタを用いた撮像素子よりも演算を簡略化することができ、原色に近い鮮やかな色を表現できる。
【０１１８】
従来の撮像素子においては、赤外域の光まで受光素子が観測し、観測結果の精度が低下する場合があった。
【０１１９】
これに対して、本実施の形態では、入射光受光素子３Ｗの観測データ値Ｄｗ、黄受光素子３Ｙの観測データ値Ｄｙ、赤受光素子３Ｒの観測データ値Ｄｒから、それぞれ黄受光素子３Ｙの観測データ値Ｄｙ、赤受光素子３Ｒの観測データ値Ｄｒ、補正受光素子３Ｂｌｋの観測データ値Ｄｂｌｋを引き算するため、各受光素子における赤外域の観測結果が相殺（除去）され、赤外域における観測結果の影響を軽減した青の観測データ値Ｄｂ、緑の観測データ値Ｄｇ、補正された赤の観測データ値ＨＤｒを得ることができ、撮像素子の構成から赤外線カットフィルタを削除し、薄型化を図ることができる。
【０１２０】
上記図６に示すように、受光素子は、光が入射していない場合であっても、僅かに電流を発生させている。このような光が入射していないにもかかわらず受光素子から流れる電流は、暗電流（ｄａｒｋ  ｃｕｒｒｅｎｔ）と呼ばれ、ノイズの原因となる。従来の赤、緑、青の３原色のカラーフィルタは、分光特性上、所定の波長域の光を透過し、光を遮断する波長域も存在する。しかしながら、受光素子は、光の遮断される波長域についても暗電流を発生させる。このため、従来の撮像素子の観測結果には、光を透過する波長域における光の観測結果に加えて、暗電流によるノイズも含まれており、このノイズにより色再現性が低下する場合がある。
【０１２１】
これに対して、本実施の形態に係る撮像素子１は、上述したように、入射光受光素子３Ｗの観測データ値Ｄｗ、黄受光素子３Ｙの観測データ値Ｄｙ、赤受光素子３Ｒの観測データ値Ｄｒから、それぞれ黄受光素子３Ｙの観測データ値Ｄｙ、赤受光素子３Ｒの観測データ値Ｄｒ、補正受光素子３Ｂｌｋの観測データ値Ｄｂｌｋを引き算するため、暗電流の値が相殺され、観測結果からノイズを除去できる。これにより、色再現性を向上させることができる。
【０１２２】
上記図６に示すように、従来の赤、緑、青のカラーフィルタの分光透過率において、青、赤のカラーフィルタの分光曲線の裾部の透過率は数％と低いが、緑のカラーフィルタの分光曲線の裾部の透過率は１０％程度と高くなっている。このように、裾部の透過率が高いことを分光の浮きが大きいという。
【０１２３】
従来の撮像素子においては、緑のカラーフィルタの分光曲線の裾部が青、赤の波長域に存在し、かつ、緑の裾部の分光は大きいため、緑の観測結果に青、赤が混色することになり、緑の再現性が低下するという問題があった。
【０１２４】
これに対して、本実施の形態に係る撮像素子１では、上述したように、入射光受光素子
３Ｗの観測データ値Ｄｗ、黄受光素子３Ｙの観測データ値Ｄｙ、赤受光素子３Ｒの観測データ値Ｄｒから、それぞれ黄受光素子３Ｙの観測データ値Ｄｙ、赤受光素子３Ｒの観測データ値Ｄｒ、補正受光素子３Ｂｌｋの観測データ値Ｄｂｌｋを引き算するため、分光の浮きを小さくすることができ、色再現性を向上させることができる。
【０１２５】
本発明に関わる補正フィルタ２Ｂｌｋは、図１５に示すように、上記図１０に示す一般的な吸収型の赤外線カットフィルタと異なり、およそ６００ｎｍ〜６５０ｎｍ付近の透過率が低いため、演算（引き算）後の赤の演色性をさらに向上させることができる。
【０１２６】
なお、補正フィルタ２Ｂｌｋの透過率は、およそ４００ｎｍ〜５５０ｎｍの光の波長域及び７５０ｎｍ以降の波長域において、赤のカラーフィルタ（例えば、上記図８に示す透過率特性を有する赤フィルター）の透過率と５％以内の差となるようにすることが好ましい。
【０１２７】
これにより、赤外線や他の色の影響のない補正された赤の観測データ値ＨＤｒを得ることができ、赤の色再現性が向上する。
【０１２８】
本実施の形態に係る撮像素子１において、補正された赤の観測データ値ＨＤｒは、赤の観測データ値Ｄｒ−補正用の観測データ値Ｄｂｌｋによって求められる。したがって、補正フィルタ２Ｂｌｋの光透過率を図１６のようにすることにより、補正された赤の観測データ値ＨＤｒは、赤外線及び他の色の光から影響を受けることを防止することができる。また、赤の感度が高く、赤の色再現性のよい撮像素子１を得ることができる。
【０１２９】
また、ＣＭＯＳ、ＣＣＤなどの受光素子は、人間の感じない紫外線域にも若干の感度を有する。このため、本実施の形態に係る透明フィルタ２Ｗは、４００ｎｍ以下の短波長の光を不透過あるいは低透過とし、主に４００ｎｍ以降の波長の光を吸収することなく通すことが望ましい。
【０１３０】
そこで、本実施の形態に係る透明フィルタ２Ｗに紫外線吸収剤や、樹脂の硬化に用いる光開始剤や硬化剤を添付し、透明フィルタ２Ｗに紫外線吸収機能を付加してもよい。
【０１３１】
紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、サルチル酸系化学物、クマリン系化合物を用いることができる。また、紫外線吸収剤に、例えばヒンダードミン系化合物などの光安定化剤、クエンチャーなどを添加して用いてもよい。また、赤外線吸収性化合物や赤外線吸収剤を、透明フィルタ２Ｗを構成する樹脂に添加してもよく、ペンダント（反応性染料など、反応型赤外線吸収剤などの形で樹脂分子鎖に組み込む）方式により透明フィルタ２Ｗを構成する樹脂に添加してもよい。
【０１３２】
あるいは、透明フィルタ２Ｗの形成に用いる樹脂のポリマーやモノマー、ないし、硬化剤に紫外線吸収性能を有する官能基をペンダントしたり、ポリマーに取り込まれるような基を持たせて重合してもよい。例えば、キノン類、アントラセンをポリマーに導入してもよいし、紫外線吸収性の基をもつモノマーを添加してもよい。
【０１３３】
以上説明した本実施の形態に係る撮像素子１においては、見かけ上、高透過の青、緑、赤のフィルタを具備した場合と同等の効果を得ることができ、特に従来の撮像素子よりも青、赤の観測精度を向上させることができる。
【０１３４】
また、本実施の形態に係る撮像素子１においては、人間の可視域ではない赤外域の光の観測結果を削除することができ、人間の視覚に近い撮影結果を得ることができる。
【０１３５】
また、本実施の形態に係る撮像素子１においては、上記図１０に示す透過特性を持つ一般的な吸収型の赤外線カットフィルタを用いる場合と異なり、５５０ｎｍから６５０ｎｍの波長領域の光の吸収を緩和させることができるため、赤の演色性を向上させることができる。
【０１３６】
また、本実施の形態においては、赤の観測データ値Ｄｒから補正用の観測データ値Ｄｂｌｋを差し引くことで、赤外線吸収機能を実現している。また、他の色（青、緑）については、それぞれ赤外域の引かれた観測結果が得られる。この結果、従来のカメラモジュールの光学系に備えられていた赤外線吸収型の赤外線カットフィルタを省略することができ、カメラを薄くすることができる。
【０１３７】
なお、図２の黄フィルタ２Ｙ、補正フィルタ２ＢＬＫの形状と同様に、単独で透明フィルタ２Ｗを形成した後に、各フィルタを被覆するように平坦化層７を形成してもよい。または、図９に示すように、透明フィルタを形成することなく平坦化層を形成し、平坦化層が透明フィルタを兼用することであっても構わない。
【０１３８】
この場合、透明フィルタ１０Ｗと透明平滑化層との形成工程とを一体化することができ、フィルタの形成において、透明フィルタのパターン形成工程を独自に設ける必要がなく、撮像素子９の製造プロセスを簡略化させることができる。
【０１３９】
または、図１１に示すように、透明フィルタ１２Ｗとマイクロレンズとを一体化させることであっても構わない。その場合、撮像素子１１を薄くすることが可能となる。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、基本的に第１の実施の形態と同様であるが、補正フィルタを形成する顔料ペーストの顔料構成を下記のようにした。用いた顔料は、以下の３種類とした。また、補正フィルタの膜厚は、１．１μｍとした。
Ｙ１３９；１１．３部、Ｒ２５４；４．２３部、Ｖ２３；１９．７７部
本実施の形態のＢｌｋ２の分光特性を、図１２に示す。前記したように、Ｂｌｋ２の補正フィルタ用着色樹脂組成物に含まれる顔料構成は、第１の実施の形態の顔料組成（顔料Ｖ２３と顔料Ｙ１３９）に顔料Ｒ２５４を、追加した場合の分光透過率特性となる。
【０１４０】
そして、このような２つの実施の形態の補正フィルタが有するＢｌｋ１、Ｂｌｋ２は、光の波長（ｎｍ）を横軸とし各波長の光の透過率（％）を縦軸とする分光透過率特性のグラフ上において、波長４００ｎｍ及び波長５５０ｎｍの光に対する透過率が５％以下、分光透過率特性における５０％透過率の波長範囲が６２０〜６９０ｎｍ波長７００ｎｍの光に対する透過率が７０％以上の各条件を満たす。
【０１４１】
また、この２つの実施の形態の補正フィルタのＢｌｋ１、Ｂｌｋ２は、４００〜５５０ｎｍの透過率を低く抑えることができるので、可視波長の光は遮断され、この補正フィルタが取付けられた撮像素子に対する色ノイズの発生が抑制される。
（第３の実施の形態）
本実施の形態では、入射光のうち受光素子に入射する光を除く他の光の反射を抑制する遮光膜を、基板の入射光の入射側であり受光素子に入射光を入射させる領域を除く他の領域すなわち、受光素子の有効開口部周辺、配線部上、および半導体基板の一部（例えば半導体基板５の外周）に設けた撮像素子について説明する。
【０１４２】
図１３、及び図１４は、本実施の形態に係る撮像素子の遮光膜の配置位置の１例を示す正面図、及びＡ−Ａ’線での断面図である。
【０１４３】
この図１３に示す撮像素子は、フィルタの設置されている有効画素部１９の外周部に、
光の反射を抑制する遮光膜１５を具備する。なお、撮像素子は外部との電気的接続を取るためのアルミ（Ａｌ）パッド１６を有するので、アルミ（Ａｌ）パッド部には遮光膜は形成していない。また、本実施の形態では配線部の上部にも遮光膜を形成しているが、配線部は図示を省略している。
【０１４４】
この遮光膜１５は、上記各実施の形態で説明した補正フィルタと同じ材質にて、補正フィルタの形成と同時に形成することができる。すなわち、第１の実施の形態で補正フィルタを膜厚１．１μｍで形成しているので、遮光膜も膜厚１．１μｍで形成している。
【０１４５】
遮光膜１５を、撮像素子の有効画素部１９の外周部に配設することは、撮像素子の観測結果がノイズの影響を受けることを防ぐことができ、画質を高めることができる点で有効である。特に、遮光膜１５として上記各種の補正フィルタと同じ材料を用いることで、可視光波長域の光をカットすることができ、撮像素子周辺の迷光を減少させることができる。また、本発明の遮光膜は可視光を遮断する性能に優れるため、膜厚を例えば１．１μｍと１μｍ程度で十分な遮光性を有している。
【０１４６】
従来の撮像素子においては、受光素子以外の部分に入射した光が撮像素子内で迷走し、迷光となる場合がある。この迷光は、その後受光素子に入射するとノイズとなる。また、受光素子の周辺領域に不要な光が入射するとノイズの原因となる。
【０１４７】
しかしながら、本実施の形態においては、受光素子の有効開口部周辺や、半導体基板の一部（例えば半導体基板の外周）に、可視光波長域において透過抑制特性を持つ遮光膜１５を配置しているため、この遮光膜１５により、受光素子を除く他の部分に入射した光が吸収される。
【０１４８】
これにより、受光素子に迷光及び不要な光が入射することを防止することができ、ノイズを低減させることができ、撮像素子によって得られる画質を向上させることができる。特に、遮光膜１５として補正フィルタを用いた場合、可視光波長域の光をカットでき、撮像素子の周辺で発生する迷光を減少させることができ、受光素子周辺からのノイズ発生を軽減できる。
【０１４９】
なお、遮光膜１５として補正フィルタを用いた場合、この遮光膜１５は、赤外域の光及び紫外域の光を透過する。そのため、赤外線及び紫外線によるノイズを防止するため、遮光膜上に赤外線及び紫外線を吸収する膜を積層しても構わない。積層する赤外線及び紫外線を吸収する膜には、マイクロレンズ８の形成に用いる透明樹脂に赤外線吸収剤及び紫外線吸収剤を添加した樹脂を用いることにより、材料費を軽減させることができる。これにより、受光素子３ではない部分に入射した赤外線及び紫外線が迷走し、迷光となり、ノイズが発生することも防止することができる。
【符号の説明】
【０１５０】
１、９、１１…撮像素子、２…フィルタ層、２Ｗ，１０Ｗ，１２Ｗ…透明フィルタ、２Ｙ…黄フィルタ、２Ｒ…赤フィルタ、２Ｂｌｋ…補正フィルタ、２Ｖ…バイオレットのフィルタ、３…受光素子、３Ｗ…入射光受光素子３Ｗ、３Ｙ…黄受光素子、３Ｒ…赤受光素子、３Ｂｌｋ…補正受光素子、４…演算部、４Ｂ…青演算部，４Ｇ…緑演算部、４Ｒ…赤演算部、５…半導体基板、６…平坦化層、７…樹脂層、８…マイクロレンズ、１５…遮光膜、１６…パッド、１９…撮像素子の有効画素部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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