(57)【要約】  複数の第１画素を有する画素アレイを含む第１基板と、前記画素アレイの受光面とは反対側に、前記第１基板と積層されるように配置された第２基板と、前記第１基板を透過した第１の波長帯域の光を所定の波長帯域に狭帯域化するフィルタと、前記第２基板に含まれ、前記フィルタにより狭帯域化された光を受光する複数の第２画素と、を備える。
2017072852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１画素を有する画素アレイを含む第１基板と、
前記画素アレイの受光面とは反対側に、前記第１基板と積層されるように配置された第２基板と、
前記第１基板を透過した第１の波長帯域の光を所定の波長帯域に狭帯域化するフィルタと、
前記第２基板に含まれ、前記フィルタにより狭帯域化された光を受光する複数の第２画素と、
を備える撮像装置。
【請求項２】
前記第１画素および前記第２画素から出力された画素信号に基づいて分光信号を生成する分光信号生成部
を備え、
前記分光信号生成部は、前記第１画素から出力された画素信号と、前記第２画素から出力された画素信号との差分から、前記第１画素および前記第２画素のそれぞれで検出した光とは異なる分光信号を生成する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記フィルタにより狭帯域化された光のピーク波長は６３０ｎｍ近傍である
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１画素のそれぞれは、赤色光を検出するＲ画素、または、緑色光を検出するＧ画素、または、青色光を検出するＢ画素であり、
前記フィルタおよび前記第２画素は、複数の前記第１画素のうち前記Ｒ画素を透過した光を受光するように、前記第２の基板に配置されている
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１画素のうち、緑色光を検出するＧ画素を透過した光を所定の波長帯域に狭帯域化する第２フィルタと、
前記第２基板に含まれ、前記第２フィルタにより狭帯域化された光を受光する複数の第３画素と、
を備え、
前記第２フィルタおよび前記第３画素は、複数の前記第１画素のうち前記Ｇ画素を透過した光を受光するように、前記第２の基板に配置されている請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１画素のそれぞれは、シアン色光を検出するＣ画素、または、マゼンタ色光を検出するＭ画素、または、黄色光を検出するＹ画素であり、
前記フィルタおよび前記第２画素は、複数の前記第１画素のうち前記Ｍ画素または前記Ｙ画素を透過した光を受光するように、前記第２の基板に配置されている
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
１つ以上の前記第１画素は、クリア画素であり、
前記フィルタおよび前記第２画素は、複数の前記第１画素のうち前記クリア画素を透過した光を受光するように、前記第２の基板に配置されている
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
１つ以上の前記第１画素は、波長が５４０ｎｍ近傍の狭帯域光を検出する画素である
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記フィルタは、前記第２画素の各々の位置に応じて、第１のファブリーペローフィルタまたは第２のファブリーペローフィルタで構成され、
前記第１のファブリーペローフィルタと前記第２のファブリーペローフィルタとは、互いに異なる透過波長帯域を有する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記第１のファブリーペローフィルタの透過波長帯域のピーク波長は６００ｎｍ近傍の狭帯域光であり、
前記第２のファブリーペローフィルタの透過波長帯域のピーク波長は６３０ｎｍ近傍の狭帯域光である
請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
被写体に対して白色光の照明光を照射する光源と、
前記光源から前記被写体に照射された前記照明光の戻り光を撮像する撮像装置と、
を備える内視鏡装置であって、
前記撮像装置は、
複数の第１画素を有する画素アレイを含む第１基板と、
前記画素アレイの受光面とは反対側に、前記第１基板と積層されるように配置された第２基板と、
前記第１基板を透過した第１の波長帯域の光を所定の波長帯域に狭帯域化するフィルタと、
前記第２基板に含まれ、前記フィルタにより狭帯域化された光を受光する複数の第２画素と、
を備える内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置および内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、内視鏡を用いて撮像しつつ、病変部が存在する粘膜下層を切開し、剥離する術式において、電気メスなどによって粘膜中の比較的太い血管を切ってしまわないように医師は血管の位置を確認して切開などの処置を行う。【０００３】
そこで、回転フィルタを搭載した内視鏡によって、ＲＧＢ以外に５４０ｎｍ、６００ｎｍ、６３０ｎｍの３波長の光を照射し、太い血管を鮮明に撮像することを可能にする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
５４０ｎｍの光は浅い血管の観察に有効である。また、６００ｎｍの光は粘膜下層の深いところにある太い血管の近傍まで到達し、６３０ｎｍの光は太い血管より深い位置まで到達するため６００ｎｍと６３０ｎｍの光を使うことで太い血管を鮮明に観察することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特許第５３５５８２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来知られている技術では、回転フィルタを回転しながら撮像するため、画像のフレームレートが遅くなり、各波長の撮像タイミングのずれが発生してしまい、各波長の位置ずれが発生しないように画像を生成することができない。【０００７】
そこで本発明の幾つかの態様は、各波長の位置ずれが発生しないように画像を生成することができる撮像装置および内視鏡装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、撮像装置は、複数の第１画素を有する画素アレイを含む第１基板と、前記画素アレイの受光面とは反対側に、前記第１基板と積層されるように配置された第２基板と、前記第１基板を透過した第１の波長帯域の光を所定の波長帯域に狭帯域化するフィルタと、前記第２基板に含まれ、前記フィルタにより狭帯域化された光を受光する複数の第２画素と、を備える。【０００９】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様において、前記第１画素および前記第２画素から出力された画素信号に基づいて分光信号を生成する分光信号生成部を備え、前記分光信号生成部は、前記第１画素から出力された画素信号と、前記第２画素から出力された画素信号との差分から、前記第１画素および前記第２画素のそれぞれで検出した光とは異なる分光信号を生成するようにしてもよい。【００１０】
本発明の第３の態様によれば、第１の態様において、前記フィルタにより狭帯域化された光のピーク波長は６３０ｎｍ近傍であってもよい。【００１１】
本発明の第４の態様によれば、第１の態様において、前記第１画素のそれぞれは、赤色光を検出するＲ画素、または、緑色光を検出するＧ画素、または、青色光を検出するＢ画素であり、前記フィルタおよび前記第２画素は、複数の前記第１画素のうち前記Ｒ画素を透過した光を受光するように、前記第２の基板に配置されていてもよい。【００１２】
本発明の第５の態様によれば、第１の態様において、前記第１画素のうち、緑色光を検出するＧ画素を透過した光を所定の波長帯域に狭帯域化する第２フィルタと、前記第２基板に含まれ、前記第２フィルタにより狭帯域化された光を受光する複数の第３画素と、を備え、前記第２フィルタおよび前記第３画素は、複数の前記第１画素のうち前記Ｇ画素を透過した光を受光するように、前記第２の基板に配置されていてもよい。【００１３】
本発明の第６の態様によれば、第１の態様において、前記第１画素のそれぞれは、シアン色光を検出するＣ画素、または、マゼンタ色光を検出するＭ画素、または、黄色光を検出するＹ画素であり、前記フィルタおよび前記第２画素は、複数の前記第１画素のうち前記Ｍ画素または前記Ｙ画素を透過した光を受光するように、前記第２の基板に配置されていてもよい。【００１４】
本発明の第７の態様によれば、第１の態様において、１つ以上の前記第１画素は、クリア画素であり、前記フィルタおよび前記第２画素は、複数の前記第１画素のうち前記クリア画素を透過した光を受光するように、前記第２の基板に配置されていてもよい。【００１５】
本発明の第８の態様によれば、第１の態様において、１つ以上の前記第１画素は、波長が５４０ｎｍ近傍の狭帯域光を検出する画素であってもよい。【００１６】
本発明の第９の態様によれば、第１の態様において、前記フィルタは、前記第２画素の各々の位置に応じて、第１のファブリーペローフィルタまたは第２のファブリーペローフィルタで構成され、前記第１のファブリーペローフィルタと前記第２のファブリーペローフィルタとは、互いに異なる透過波長帯域を有するようにしてもよい。【００１７】
本発明の第１０の態様によれば、第９の態様において、前記第１のファブリーペローフィルタの透過波長帯域のピーク波長は６００ｎｍ近傍の狭帯域光であり、前記第２のファブリーペローフィルタの透過波長帯域のピーク波長は６３０ｎｍ近傍の狭帯域光であってもよい。【００１８】
本発明の第１１の態様によれば、被写体に対して白色光の照明光を照射する光源と、前記光源から前記被写体に照射された前記照明光の戻り光を撮像する撮像装置と、を備える内視鏡装置であって、前記撮像装置は、複数の第１画素を有する画素アレイを含む第１基板と、前記画素アレイの受光面とは反対側に、前記第１基板と積層されるように配置された第２基板と、前記第１基板を透過した第１の波長帯域の光を所定の波長帯域に狭帯域化するフィルタと、前記第２基板に含まれ、前記フィルタにより狭帯域化された光を受光する複数の第２画素と、を備える内視鏡装置であってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
上記の各態様によれば、各波長の位置ずれが発生しないように画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態における撮像素子の断面を示した断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における第１画素と、第２画素と、回路部との配列を示した概略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態において、第１画素と、第２画素との感度を示したグラフである。
【図４】本発明の第１の実施形態において、シリコン基板の透過率を示したグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態における撮像装置の構成を示したブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態において、空間周波数分解処理と、強調処理と、色変換処理とを行う前後の画像例を示した図である。
【図７】本発明の第１の実施形態における撮像素子の駆動タイミングを示したタイミングチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態における撮像素子の断面を示した断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態における第１画素と、第２画素と、第３画素と、回路部との配列を示した概略図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態における第１画素と、第２画素と、第３画素との感度を示したグラフである。
【図１１】本発明の第３の実施形態における第１画素と、第２画素と、回路部との配列を示した概略図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態において、第１画素の感度を示したグラフである。
【図１３】本発明の第３の実施形態において、第１画素の感度を示したグラフである。
【図１４】本発明の第３の実施形態において、第１画素の感度を示したグラフである。
【図１５】本発明の第４の実施形態における第１画素と、第２画素と、回路部との配列を示した概略図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態において、第１画素の感度を示したグラフである。
【図１７】本発明の第５の実施形態における第１画素と、第２画素と、回路部との配列を示した概略図である。
【図１８】本発明の第６の実施形態における第１画素と、第２画素と、回路部との配列を示した概略図である。
【図１９】本発明の第７の実施形態における内視鏡装置の構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における撮像素子１００の断面を示した断面図である。図示する例では、撮像素子１００は、第１基板１０１と、第２基板１０２と、複数の第１画素１０３（画素アレイ）と、複数の第２画素１０４と、複数の回路部１０５とを備えている。また、入射光が照射される側を受光面とする。
【００２３】
第１基板１０１と、第２基板１０２とは積層されている。第１基板１０１および第２基板１０２はシリコン基板である。また、第１基板１０１は入射された光のうち、一部の光を透過する。
【００２４】
第１画素１０３は、第１基板１０１内に配置されている。第１画素１０３のうち、第１画素１０３−１は、光を検出する第１フォトダイオード１１３−１と、ピーク波長が６００ｎｍの光（赤色光）を透過するカラーフィルタ１２３−１とを備えている。これにより、第１画素１０３−１は、入射光のうちピーク波長が６００ｎｍの光（赤色光）の露光量に応じた第１信号（Ｒ信号、レッド信号）を出力する。以下、第１画素１０３−１をＲ画素とも呼ぶ。
【００２５】
第１画素１０３のうち、第１画素１０３−２は、光を検出する第１フォトダイオード１１３−２と、ピーク波長が５４０ｎｍの光（緑色光）を透過するカラーフィルタ１２３−２とを備えている。これにより、第１画素１０３−２は、入射光のうちピーク波長が５４０ｎｍの光（緑色光）の露光量に応じた第２信号（Ｇ信号、グリーン信号）を出力する。以下、第１画素１０３−２をＧ画素とも呼ぶ。
【００２６】
なお、図１には示されていないが、第１画素１０３のうち、第１画素１０３−３は、光を検出する第１フォトダイオード１１３−３と、ピーク波長が４６０ｎｍの光（青色光）を透過するカラーフィルタ１２３−３とを備えている。これにより、第１画素１０３−３は、入射光のうちピーク波長が４６０ｎｍの光（青色光）の露光量に応じた第３信号（Ｂ信号、ブルー信号）を出力する。以下、第１画素１０３−３をＢ画素とも呼ぶ。
【００２７】
第２画素１０４は、第２基板１０２内に配置されている。第２画素１０４は、光を検出する第２フォトダイオード１１４と、ピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）を透過するカラーフィルタ１２４とを備えている。これにより、第２画素１０４は、入射光のうちピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）の露光量に応じた第４信号（Ｒ’信号、レッド’信号）を出力する。以下、第２画素１０４をＲ’画素とも呼ぶ。回路部１０５は、各種回路を備える。なお、各種回路については後述する。
【００２８】
図示する例では、第１画素１０３には、入射光が直接入射する。一方、第２画素１０４には、第１基板１０１を透過した入射光が入射する。
【００２９】
次に、第１画素１０３と、第２画素１０４と、回路部１０５との配列について説明する。図２は、本実施形態における第１画素１０３と、第２画素１０４と、回路部１０５との配列を示した概略図である。図２に示す例では、第１基板１０１には、４行４列の二次元状に規則的に配列された１６個の第１画素１０３が含まれている。また、第２基板１０２には、４行４列の二次元状に規則的に配列された４個の第２画素１０４と１２個の回路部１０５とが含まれている。
【００３０】
図２に示すとおり、第１基板１０１には、ベイヤ配列にて、第１画素１０３−１（Ｒ画素）と、第１画素１０３−２（Ｇ画素）と、第１画素１０３−３（Ｂ画素）とが配列されている。また、第１画素１０３−１〜１０３−３には、入射光が直接入射される。よって、第１基板１０１では、入射光のうち赤色光の露光量に応じた第１信号（Ｒ信号）と、入射光のうち緑色光の露光量に応じた第２信号（Ｇ信号）と、入射光のうち青色光の露光量に応じた第３信号（Ｂ信号）とを出力することができる。
【００３１】
また、図２に示す通り、第２基板１０２のうち、第１画素１０３−１に対応する位置（例えば、第１画素１０３−１の真下の位置）には、第２画素１０４が配置されている。また、第２基板１０２のうち、第１画素１０３−２〜１０３−３に対応する位置（例えば、第１画素１０３−２〜１０３−３の真下の位置）には回路部１０５が配置されている。
【００３２】
この配置により、第２画素１０４には、入射光のうち第１基板１０１の第１画素１０３−１を透過した光が入射される。また、第１画素１０３−１が備えるカラーフィルタ１２３−１は、ピーク波長が６００ｎｍの光（赤色光）を透過する。また、第１基板１０１はシリコン基板であり、赤色光の波長を含む波長帯域の光を透過する。よって、第２基板１０２の第２画素１０４には、入射光のうちピーク波長が６００ｎｍの光（赤色光）が入射される。
【００３３】
よって、第２基板１０２の第２画素１０４の受光面側に、第１基板１０１の第１画素１０３−１が存在したとしても、第２画素１０４は、入射光のうちピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）の露光量に応じた第４信号（Ｒ’信号、レッド’信号）を出力することができる。
【００３４】
また、第１画素１０３−２が備えるカラーフィルタ１２３−２は、ピーク波長が５４０ｎｍの光（緑色光）のみを透過する。すなわち、赤色光を透過しない。また、第１画素１０３−３が備えるカラーフィルタ１２３−３は、ピーク波長が４６０ｎｍの光（青色光）のみを透過する。すなわち、赤色光を透過しない。よって、第１画素１０３−２〜１０３−３を透過する光には、赤色光が含まれない。
【００３５】
従って、第１画素１０３−２〜１０３−３の下に第２画素１０４を配置したとしても、ピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）を精度良く検出することが難しい。また、例えば、各種回路を第１画素１０３や第２画素１０４の周囲に配置すると、第１画素１０３や第２画素１０４の開口率が低下し、第１〜４信号のＳ／Ｎが低下することが考えられる。
【００３６】
そこで、本実施形態では、ピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）が透過し難い第１画素１０３−２（Ｇ画素）や第１画素１０３−３（Ｂ画素）の下に、各種回路を回路部１０５として配置することで、第１画素１０３−１〜１０３−３や第２画素１０４の開口率を高くすることができる。従って、第１画素１０３−１〜１０３−３が出力する第１〜３信号のＳ／Ｎを高くすることができる。また、第２画素が出力する第４信号のＳ／Ｎを高くすることができる。なお、回路部１０５に光が照射されないように、第１基板１０１と回路部１０５との間に遮光層を設けるようにしてもよい。
【００３７】
なお、第１基板１０１に含まれる第１画素１０３−１〜１０３−３と、第２基板１０２に含まれる第２画素１０４および回路部１０５との数および配列は、図２に示す例に限らず、どのような数および配列でもよい。また、図２に示す例では、第１画素１０３−１の下に第２画素１０４を対応して配置しているが、これに限らない。例えば、第２画素１０４の画素サイズを、第１画素１０３−１の画素サイズとは異なる大きさ（例えば、第１画素１０３−１の整数倍）にするなどの工夫も可能である。また、例えば、回路部１０５のサイズを、第１画素１０３−２〜１０３−３の画素サイズとは異なる大きさにするなどの工夫も可能である。
【００３８】
また、上述した第１画素１０３−１〜１０３−３と、第２画素１０４との配置により、第１画素１０３−１〜１０３−３と、第２画素１０４とには、同時に入射光が照射されるため、第１信号（Ｒ信号）と、第２信号（Ｇ信号）と、第３信号（Ｂ信号）と、第４信号（Ｒ’信号）とを同時に出力することができる。これにより、各波長の画像で位置ずれが発生しないようにできる。
【００３９】
図３は、本実施形態において、第１画素１０３−１〜１０３−３と、第２画素１０４との感度を示したグラフである。グラフの横軸は波長（ｎｍ）を示す。グラフの縦軸は、第１画素１０３−１〜１０３−３と第２画素１０４との感度を示す。
【００４０】
線３０１は、第１画素１０３−１（Ｒ画素）の感度を示した線である。図示するように、第１画素１０３−１（Ｒ画素）は、ピーク波長が６００ｎｍの波長帯域に応じた感度を有する。線３０２は、第１画素１０３−２（Ｇ画素）の感度を示した線である。図示するように、第１画素１０３−２（Ｇ画素）は、ピーク波長が５４０ｎｍの波長帯域に応じた感度を有する。
【００４１】
線３０３は、第１画素１０３−３（Ｂ画素）の感度を示した線である。図示するように、第１画素１０３−３（Ｂ画素）は、ピーク波長が４６０ｎｍの波長帯域に応じた感度を有する。線３０４は、第２画素１０４（Ｒ’画素）の感度を示した線である。図示するように、第２画素１０４（Ｒ’画素）は、ピーク波長が６３０ｎｍの波長帯域に応じた感度を有する。
【００４２】
図４は、本実施形態において、シリコン基板の透過率を示したグラフである。グラフの横軸は波長（ｎｍ）を示す。グラフの縦軸は、シリコン基板の透過率を示す。
【００４３】
線４０１は、シリコン基板の透過率を示した線である。図示するように、シリコン基板は、５００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長帯域の光を透過する。このように、シリコン基板は、赤色光の波長を含む波長帯域の光（例えば、ピーク波長が６３０ｎｍの波長帯域の光）を透過する。よって、入射光のうち赤色光は、第１基板１０１を透過し、第２基板１０２に入射する。従って、第１基板１０１と第２基板１０２とが積層していても、第２基板１０２の第２画素１０４は、入射光のうちピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）の露光量に応じた第４信号（Ｒ’信号、レッド’信号）を出力することができる。これにより、第２基板１０２には、波長の長い光を検出する画素（例えば、第２画素１０４）を使用することができる。
【００４４】
次に、撮像装置１の構成について説明する。図５は、本実施形態における撮像装置１の構成を示したブロック図である。撮像装置１は、撮像素子１００と分光信号生成部５０１とを備えている。撮像素子１００は、第１基板１０１と第２基板１０２とを備えている。第１基板１０１は、第１基板画素部１０１１を備えている。
【００４５】
第１基板画素部１０１１は、第１基板画素１０１２と第１基板画素読み出し回路１０１３とを備えている。第１基板画素１０１２は、上述した複数の第１画素１０３を含む。第２基板１０２は、第２基板画素部１０２１と、複数の回路部１０５とを備えている。第２基板画素部１０２１は、第２基板画素１０２２と、第２基板画素読み出し回路１０２３とを備えている。第２基板画素１０２２は、上述した複数の第２画素１０４を含む。
【００４６】
回路部１０５は、各種回路として、駆動部１０２４と信号読み出し部１０２５とを備える。駆動部１０２４は、制御信号を送信し、第１基板画素部１０１１と、第２基板画素部１０２１とを駆動する。信号読み出し部１０２５は、信号のノイズを除去する回路と、Ａ／Ｄ変換を行う回路と、走査回路とを含む。信号読み出し部１０２５は、第１基板画素読み出し回路１０１３を制御し、第１基板画素１０１２から、第１信号〜第３信号を読み出す。また、信号読み出し部１０２５は、第２基板画素読み出し回路１０２３を制御し、第２基板画素１０２２から第４信号を読み出す。なお、第１基板画素読み出し回路１０１３や第２基板画素読み出し回路１０２３を、回路部１０５に配置してもよい。
【００４７】
分光信号生成部５０１は、信号読み出し部１０２５が読み出した第１信号〜第４信号を用いて分光信号を生成し、画像を生成する。具体的には、分光信号生成部５０１６は、第２信号（Ｇ信号）と、第１信号（Ｒ信号）−第４信号（Ｒ’信号）＝波長６００ｎｍ相当の信号と、第４信号（Ｒ’信号）＝波長６３０ｎｍ相当の信号とをもとに、第３信号（Ｂ信号）を用いてデモザイキング処理を行い、λ１＝Ｇ信号、λ２＝Ｒ信号−Ｒ’信号、λ３＝Ｒ’信号の波長に相当する波長画像を生成する。
【００４８】
そして、生成した波長画像に対して、例えば以下の（１）〜（３）に示すような画像処理を行うことで、粘膜下の深部の比較的太い血管（例えば太さ１〜２ｍｍの血管）を図６に示すように画像処理を行う。
【００４９】
（１）空間周波数分解処理：生成した波長画像それぞれで、空間周波数が異なるフィルタリング処理をした帯域画像を生成する処理。
（２）強調処理：（１）空間周波数分解処理で生成した帯域画像の画素値に、例えばテーブルデータに保持された強調係数を乗算する処理。
（３）色変換処理：（１）空間周波数分解処理で生成した帯域画像や（２）強調処理で処理を施した画像に対して、例えば所定の色変換マトリクスを用いて背景粘膜に対して太い血管のコントラストを向上させる処理。
【００５０】
図６は、空間周波数分解処理と、強調処理と、色変換処理とを行う前後の画像例を示した図である。図６（Ａ）は、空間周波数分解処理と、強調処理と、色変換処理とを行う前の画像例を示している。図示する例では、血管６０１が薄く表示されている。図６（Ｂ）は、空間周波数分解処理と、強調処理と、色変換処理とを行った後の画像例を示している。図示する例では、血管６０１が強調されて表示されている。
【００５１】
なお、第１基板１０１と第２基板１０２との間の信号の伝送は、どのように行ってもよい。例えば、第１基板１０１と第２基板１０２との間に貫通電極を設けて、第１基板１０１と第２基板１０２との間の信号の伝送を行ってもよい。また、例えば、第１基板１０１と第２基板１０２との外に伝送路を設けて、第１基板１０１と第２基板１０２との間の信号の伝送を行ってもよい。
【００５２】
次に、撮像素子１００の駆動タイミングについて説明する。図７は、本実施形態における撮像素子１００の駆動タイミングを示したタイミングチャートである。図示する例では、第１基板１０１が備える第１画素１０３の駆動タイミングを示したタイミングチャート７０１と、第２基板１０２が備える第２画素１０４の駆動タイミングを示したタイミングチャート７０２とを示している。なお、タイミングチャートの横軸は時間である。
【００５３】
図示するとおり、本実施形態では、第２画素１０４の電荷蓄積時間（露光時間）は、第１画素１０３の電荷蓄積時間（露光時間）よりも長い。これは、第２画素１０４には、第１基板１０１を透過した光のみが照射されるため、第２画素１０４に照射される光量が、第１画素１０３に照射される光量よりも小さいためである。なお、本実施形態では、第１画素１０３と第２画素１０４との露光開始タイミングが同一のフレームの開始タイミングとなるように、各画素から信号を読み出す時間である読み出し時間を設定している。
【００５４】
上述したとおり、本実施形態によれば、第１基板１０１と第２基板１０２とを積層している。また、第２基板１０２は、第１基板１０１の受光面側から見て、第１基板１０１と重複する位置かつ第１基板１０１の受光面側とは反対側に配置されている。また、第１基板１０１は光を透過する。また、第１基板１０１を透過した光は、第２基板１０２に照射される。
【００５５】
これにより、第１基板１０１の第１画素１０３と、第２基板１０２の第２画素１０４とは同時に露光することができる。すなわち、第１画素１０３−１による第１信号（Ｒ信号）と、第１画素１０３−２による第２信号（Ｇ信号）と、第１画素１０３−３による第３信号（Ｂ信号）と、第２画素１０４による第４信号（Ｒ’信号）の生成とを同時に行うことができる。従って、各波長の撮像タイミングのずれが発生しないようにできる。また、これにより、分光信号生成部５０１は、各波長の位置ずれが発生しないように画像を生成することができる。よって、例えば、分光信号生成部５０１が生成する画像が血管を強調する画像である場合には、正確な血管の位置を知ることができる。
【００５６】
また、本実施形態では、ピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）が透過し難い第１画素１０３−２（Ｇ画素）や第１画素１０３−３（Ｂ画素）の下に、各種回路を回路部１０５として配置することで、第１画素１０３−１〜１０３−３や第２画素１０４の開口率を高くすることができる。従って、第１画素１０３−１〜１０３−３が出力する第１〜３信号のＳ／Ｎを高くすることができる。また、第２画素が出力する第４信号のＳ／Ｎを高くすることができる。
【００５７】
なお、上述した例では、第２画素１０４はＲ’画素であるが、第２画素１０４の代わりに、近赤外光のみを透過するフィルタを備えたＩＲ画素や、フィルタ無し画素（Ｗ画素、クリア画素）を配置してもよい。
【００５８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態における撮像装置と、第１の実施形態における撮像装置１とで異なる点は、撮像素子の構成である。第１の実施形態における撮像素子１００と本実施形態における撮像素子８００とでは、第２基板８０２に第３画素８０５が設けられている点が異なっている。また、第２基板８０２における第２画素１０４と、回路部１０５と、第３画素８０５との配置が異なっている。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００５９】
図８は、本発明の第２の実施形態における撮像素子８００の断面を示した断面図である。図示する例では、撮像素子８００は、第１基板１０１と、第２基板８０２と、複数の第１画素１０３と、複数の第２画素１０４と、複数の第３画素８０５とを備えている。なお、図には示されていないが、撮像素子８００は、複数の回路部１０５を備えている。また、入射光が照射される側を受光面とする。
【００６０】
第１基板１０１と、第２基板８０２とは積層されている。第１基板１０１および第２基板８０２はシリコン基板である。また、第１基板１０１は入射された光のうち、一部の光を透過する。
【００６１】
第１基板１０１と、第１画素１０３と、第２画素１０４と、回路部１０５の構成は、第１の実施形態と同様である。第３画素８０５は、第２基板８０１内に配置されている。第３画素８０５は、光を検出する第３フォトダイオード８１５と、ピーク波長が５４０ｎｍの狭帯域の光（緑色光）を透過するファブリーペローフィルタ８２５とを備えている。これにより、第３画素８０５は、入射光のうちピーク波長が５４０ｎｍの狭帯域の光（緑色光）の露光量に応じた第５信号（ＮＧ信号、ナローグリーン信号）を出力する。以下、第３画素８０５をＮＧ画素とも呼ぶ。
【００６２】
次に、第１画素１０３と、第２画素１０４と、第３画素８０５と、回路部１０５との配列について説明する。図９は、本実施形態における第１画素１０３と、第２画素１０４と、第３画素８０５と、回路部１０５との配列を示した概略図である。図９に示す例では、第１基板１０１には、４行４列の二次元状に規則的に配列された１６個の第１画素１０３が含まれている。また、第２基板８０２には、４行４列の二次元状に規則的に配列された４個の第２画素１０４と４個の第３画素８０５と８個の回路部１０５とが含まれている。
【００６３】
図９に示すとおり、第１基板１０１には、ベイヤ配列にて、第１画素１０３−１（Ｒ画素）と、第１画素１０３−２（Ｇ画素）と、第１画素１０３−３（Ｂ画素）とが配列されている。また、第１画素１０３−１〜１０３−３には、入射光が直接入射される。よって、第１基板１０１では、入射光のうち赤色光の露光量に応じた第１信号（Ｒ信号）と、入射光のうち緑色光の露光量に応じた第２信号（Ｇ信号）と、入射光のうち青色光の露光量に応じた第３信号（Ｂ信号）とを出力することができる。
【００６４】
また、第２基板８０２の１列目と３列目には、回路部１０５が配置されている。また、第２基板８０２の２列目と４列目には、第２画素１０４と第３画素８０５とが交互に配置されている。なお、第２画素１０４は、第１画素１０３−１に対応する位置（例えば、第１画素１０３−１の真下の位置）に配置されている。また、第３画素８０５は、第１画素１０３−２に対応する位置（例えば、第１画素１０３−２の真下の位置）に配置されている。
【００６５】
この配置により、第２画素１０４には、入射光のうち第１基板１０１の第１画素１０３−１を透過した光が入射される。また、第１画素１０３−１が備えるカラーフィルタ１２３−１は、ピーク波長が６００ｎｍの光（赤色光）を透過する。また、第１基板１０１はシリコン基板であり、赤色光の波長を含む波長帯域の光を透過する。よって、第２基板１０２の第２画素１０４には、入射光のうちピーク波長が６００ｎｍの光（赤色光）が入射される。
【００６６】
よって、第２基板１０２の第２画素１０４の受光面側に、第１基板１０１の第１画素１０３−１が存在したとしても、第２画素１０４は、入射光のうちピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）の露光量に応じた第４信号（Ｒ’信号、レッド’信号）を出力することができる。
【００６７】
また、この配置により、第３画素８０５には、入射光のうち第１基板１０１の第１画素１０３−２を透過した光が入射される。また、第１画素１０３−２が備えるカラーフィルタ１２３−２は、ピーク波長が５４０ｎｍの光（緑色光）を透過する。また、第１基板１０１はシリコン基板であり、緑色光の波長を含む波長帯域の光を透過する。よって、第２基板１０２の第３画素８０５には、入射光のうちピーク波長が５４０ｎｍの光（緑色光）が入射される。
【００６８】
よって、第２基板１０２の第３画素８０５の受光面側に、第１基板１０１の第１画素１０３−２が存在したとしても、第３画素８０５は、入射光のうちピーク波長が５４０ｎｍの光（緑色光）の露光量に応じた第５信号（ＮＧ信号、ナローグリーン信号）を出力することができる。
【００６９】
なお、第１基板１０１に含まれる第１画素１０３−１〜１０３−３と、第２基板８０２に含まれる第２画素１０４と、第３画素８０５と、回路部１０５との数および配列は、図９に示す例に限らず、どのような数および配列でもよい。また、図９に示す例では、第１画素１０３−１の下に第２画素１０４を対応して配置しているが、これに限らない。例えば、第２画素１０４の画素サイズを、第１画素１０３−１の画素サイズとは異なる大きさ（例えば、第１画素１０３−１の整数倍）にするなどの工夫も可能である。また、図９に示す例では、一部の第１画素１０３−２の下に第３画素８０５を対応して配置しているが、これに限らない。例えば、第３画素８０５の画素サイズを、第１画素１０３−２の画素サイズとは異なる大きさ（例えば、第１画素１０３−２の整数倍）にするなどの工夫も可能である。また、例えば、回路部１０５のサイズを、第１画素１０３−２や第１画素１０３−３の画素サイズとは異なる大きさにするなどの工夫も可能である。
【００７０】
また、上述した第１画素１０３−１〜１０３−３と、第２画素１０４と、第３画素８０５との配置により、第１画素１０３−１〜１０３−３と、第２画素１０４と、第３画素８０５とには、同時に入射光が照射されるため、第１信号（Ｒ信号）と、第２信号（Ｇ信号）と、第３信号（Ｂ信号）と、第４信号（Ｒ’信号）と、第５信号（ＮＧ信号）とを同時に出力することができる。これにより、各波長の画像で位置ずれが発生しないようにできる。
【００７１】
図１０は、本実施形態において、第１画素１０３−１〜１０３−３と、第２画素１０４と、第３画素８０５との感度を示したグラフである。グラフの横軸は波長（ｎｍ）を示す。グラフの縦軸は、第１画素１０３−１〜１０３−３と、第２画素１０４と、第３画素８０５との感度を示す。
【００７２】
線３０１は、第１画素１０３−１（Ｒ画素）の感度を示した線である。図示するように、第１画素１０３−１（Ｒ画素）は、ピーク波長が６００ｎｍの波長帯域に応じた感度を有する。線３０２は、第１画素１０３−２（Ｇ画素）の感度を示した線である。図示するように、第１画素１０３−２（Ｇ画素）は、ピーク波長が５４０ｎｍの波長帯域に応じた感度を有する。
【００７３】
線３０３は、第１画素１０３−３（Ｂ画素）の感度を示した線である。図示するように、第１画素１０３−３（Ｂ画素）は、ピーク波長が４６０ｎｍの波長帯域に応じた感度を有する。線３０４は、第２画素１０４（Ｒ’画素）の感度を示した線である。図示するように、第２画素１０４（Ｒ’画素）は、ピーク波長が６３０ｎｍの波長帯域に応じた感度を有する。線３０５は、第３画素８０５（ＮＧ画素）の感度を示した線である。図示するように、第３画素８０５（ＮＧ画素）は、ピーク波長が５４０ｎｍの波長帯域であり、第１画素１０３−２（Ｇ画素）よりも狭帯域の感度を有する。
【００７４】
なお、撮像素子８００を備えた撮像装置の構成および動作は、第１の実施形態における撮像装置１と同様である。例えば、分光信号生成部５０１による画像処理方法は、第１の実施形態と同様の方法である。なお、本実施形態では、第３画素８０５が出力する第５信号（ＮＧ信号）を得ることができるため、画像処理に第５信号（ＮＧ信号）を用いることで画質をより向上させることができる。
【００７５】
上述したとおり、本実施形態によれば、第１基板１０１と第２基板８０２とを積層している。また、第２基板８０２は、第１基板１０１の受光面側から見て、第１基板１０１と重複する位置かつ第１基板１０１の受光面側とは反対側に配置されている。また、第１基板１０１は光を透過する。また、第１基板１０１を透過した光は、第２基板８０２に照射される。
【００７６】
これにより、第１基板１０１の第１画素１０３と、第２基板８０２の第２画素１０４と、第２基板８０２の第３画素８０５は同時に露光することができる。すなわち、第１画素１０３−１による第１信号（Ｒ信号）と、第１画素１０３−２による第２信号（Ｇ信号）と、第１画素１０３−３による第３信号（Ｂ信号）と、第２画素１０４による第４信号（Ｒ’信号）の生成と、第３画素８０５による第５信号（ＮＧ信号）とを同時に行うことができる。従って、各波長の撮像タイミングのずれが発生しないようにできる。また、これにより、分光信号生成部５０１は、各波長の位置ずれが発生しないように画像を生成することができる。よって、例えば、分光信号生成部５０１が生成する画像が血管を強調する画像である場合には、正確な血管の位置を知ることができる。
【００７７】
なお、本実施形態では、第３画素８０５はファブリーペローフィルタ８２５を備える例を用いて説明したが、これに限らない。例えば、狭帯域な波長特性を実現できるフィルタであれば、第３画素８０５は、ファブリーペローフィルタ８２５の代わりにどのようなフィルタを用いてもよい。
【００７８】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態における撮像装置と、第１の実施形態における撮像装置１とで異なる点は、撮像素子の構成である。第１の実施形態における撮像素子１００と本実施形態における撮像素子１１００とでは、第１基板１００１が備える第１画素１００３が検出する光の種類が異なっている。また、第１基板１００１における第１画素１００３の配置と、第２基板１００２における第２画素１０４と回路部１０５との配置が異なっている。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００７９】
撮像素子１１００は、第１基板１００１と、第２基板１００２と、複数の第１画素１００３と、複数の第２画素１０４と、複数の回路部１０５とを備えている。また、入射光が照射される側を受光面とする。
【００８０】
第１基板１００１と、第２基板１００２とは積層されている。第１基板１００１および第２基板１００２はシリコン基板である。また、第１基板１００１は入射された光のうち、一部の光を透過する。
【００８１】
第１画素１００３は、第１基板１００１内に配置されている。第１画素１００３のうち、第１画素１００３−１は、光を検出する第１フォトダイオード１０１３−１と、シアン色光を透過するカラーフィルタ１０２３−１とを備えている。これにより、第１画素１００３−１は、入射光のうちシアン色光の露光量に応じた第６信号（Ｃｙ信号、シアン信号）を出力する。以下、第１画素１００３−１をＣｙ画素とも呼ぶ。
【００８２】
第１画素１００３のうち、第１画素１００３−２は、光を検出する第１フォトダイオード１０１３−２と、黄色光を透過するカラーフィルタ１０２３−２とを備えている。これにより、第１画素１００３−２は、入射光のうち黄色光の露光量に応じた第７信号（Ｙｅ信号、イエロー信号）を出力する。以下、第１画素１００３−２をＹｅ画素とも呼ぶ。
【００８３】
第１画素１００３のうち、第１画素１００３−３は、光を検出する第１フォトダイオード１０１３−３と、マゼンタ光を透過するカラーフィルタ１０２３−３とを備えている。これにより、第１画素１００３−３は、入射光のうちマゼンタ色光の露光量に応じた第８信号（Ｍｇ信号、マゼンタ信号）を出力する。以下、第１画素１００３−３をＭｇ画素とも呼ぶ。
【００８４】
第１画素１００３のうち、第１画素１００３−４は、光を検出する第１フォトダイオード１０１３−４と、緑色光を透過するカラーフィルタ１０２３−４とを備えている。これにより、第１画素１００３−４は、入射光のうち緑色光の露光量に応じた第９信号（Ｇ信号、グリーン信号）を出力する。以下、第１画素１００３−４をＧ画素とも呼ぶ。
【００８５】
第２画素１０４と回路部１０５とは、第２基板１００２内に配置されている。第２画素１０４と回路部１０５との構成は、第１の実施形態と同様である。回路部１０５は、各種回路を備える。
【００８６】
次に、第１画素１００３と、第２画素１０４と、回路部１０５との配列について説明する。図１１は、本実施形態における第１画素１００３と、第２画素１０４と、回路部１０５との配列を示した概略図である。図１１に示す例では、第１基板１００１には、４行４列の二次元状に規則的に配列された１６個の第１画素１００３が含まれている。また、第２基板１００２には、４行４列の二次元状に規則的に配列された８個の第２画素１０４と８個の回路部１０５とが含まれている。
【００８７】
図１１に示すとおり、第１基板１００１の１列目と３列目（奇数列）には、第１画素１００３−１（Ｃｙ画素）と、第１画素１００３−３（Ｍｇ画素）とが交互に配置されている。また、第１基板１００１の２列目と４列目（偶数列）には、第１画素１００３−２（Ｙｅ画素）と、第１画素１００３−４（Ｇ画素）とが交互に配置されている。
【００８８】
また、第１画素１００３−１〜１００３−４には、入射光が直接入射される。よって、第１基板１００１では、入射光のうちシアン色光の露光量に応じた第６信号（Ｃｙ信号）と、入射光のうち黄色光の露光量に応じた第７信号（Ｙｅ信号）と、入射光のうちマゼンタ色光の露光量に応じた第８信号（Ｍｇ信号）と、入射光のうち緑色光の露光量に応じた第９信号（Ｇ信号）とを出力することができる。
【００８９】
また、図１１に示す通り、第２基板１００２のうち、第１画素１００３−２や第１画素１００３−３に対応する位置（例えば、第１画素１００３−２の真下の位置や第１画素１００３−３の真下の位置）には、第２画素１０４が配置されている。また、第２基板１００２のうち、第１画素１００３−１や第１画素１００３−４に対応する位置（例えば、第１画素１００３−１の真下の位置や第１画素１００３−４の真下の位置）には回路部１０５が配置されている。
【００９０】
この配置により、第２画素１０４には、入射光のうち第１基板１００１の第１画素１００３−２を透過した光、または、入射光のうち第１基板１００１の第１画素１００３−３を透過した光が入射される。また、第１画素１００３−２が備えるカラーフィルタ１０２３−２は、黄色光を透過する。また、第１画素１００３−３が備えるカラーフィルタ１０２３−３は、マゼンタ色光を透過する。また、第１基板１００１はシリコン基板であり、５００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長帯域の光を透過する。よって、第２基板１００２の第２画素１０４には、入射光のうちピーク波長が６００ｎｍの光（赤色光）が少なくとも入射される。
【００９１】
よって、第２基板１００２の第２画素１０４の受光面側に、第１基板１００１の第１画素１００３−２または第１画素１００３−３が存在したとしても、第２画素１０４は、入射光のうちピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）の露光量に応じた第４信号（Ｒ’信号、レッド’信号）を出力することができる。
【００９２】
また、第１画素１００３−１が備えるカラーフィルタ１０２３−１は、シアン色光のみを透過する。すなわち、赤色光を透過しない。また、第１画素１００３−４が備えるカラーフィルタ１０２３−４は、緑色光のみを透過する。すなわち、赤色光を透過しない。よって、第１画素１００３−１や第１画素１００３−４を透過する光には、赤色光が含まれない。
【００９３】
従って、第１画素１００３−１や第１画素１００３−４の下に第２画素１０４を配置したとしても、ピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）を精度良く検出することが難しい。また、例えば、各種回路を第１画素１００３や第２画素１０４の周囲に配置すると、第１画素１００３や第２画素１０４の開口率が低下し、第１〜４信号のＳ／Ｎが低下することが考えられる。
【００９４】
そこで、本実施形態では、ピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）が透過し難い第１画素１００３−１（Ｃｙ画素）や第１画素１００３−４（Ｇ画素）の下に、各種回路を回路部１０５として配置することで、第１画素１００３−１〜１００３−４や第２画素１０４の開口率を高くすることができる。従って、第１画素１００３−１〜１００３−４が出力する第６〜９信号のＳ／Ｎを高くすることができる。また、第２画素１０４が出力する第４信号のＳ／Ｎを高くすることができる。
【００９５】
なお、第１基板１００１に含まれる第１画素１００３−１〜１００３−４と、第２基板１００２に含まれる第２画素１０４および回路部１０５との数および配列は、図１１に示す例に限らず、どのような数および配列でもよい。また、図１１に示す例では、第１画素１００３−２や第１画素１００３−３の下に第２画素１０４を対応して配置しているが、これに限らない。例えば、第２画素１０４の画素サイズを、第１画素１００３−２や第１画素１００３−３の画素サイズとは異なる大きさ（例えば、第１画素１００３−２や第１画素１００３−３の整数倍）にするなどの工夫も可能である。また、例えば、回路部１０５のサイズを、第１画素１００３−１や第１画素１００３−４の画素サイズとは異なる大きさにするなどの工夫も可能である。
【００９６】
また、上述した第１画素１００３−１〜１００３−４と、第２画素１０４との配置により、第１画素１００３−１〜１００３−４と、第２画素１０４とには、同時に入射光が照射されるため、第６信号（Ｃｙ信号）と、第７信号（Ｙｅ信号）と、第８信号（Ｍｇ信号）と、第９信号（Ｇ信号）と、第４信号（Ｒ’信号）とを同時に出力することができる。これにより、各波長の画像で位置ずれが発生しないようにできる。
【００９７】
図１２は、本実施形態において、第１画素１００３−１の感度を示したグラフである。グラフの横軸は波長（ｎｍ）を示す。グラフの縦軸は、第１画素１００３−１の感度を示す。
【００９８】
線１２０１は、第１画素１００３−１（Ｃｙ画素）の感度を示した線である。図示するように、第１画素１００３−１（Ｃｙ画素）は、ピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）の感度を有しない。すなわち、第１画素１００３−１（Ｃｙ画素）は、ピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）を透過しない。
【００９９】
図１３は、本実施形態において、第１画素１００３−２の感度を示したグラフである。グラフの横軸は波長（ｎｍ）を示す。グラフの縦軸は、第１画素１００３−２の感度を示す。
【０１００】
線１３０１は、第１画素１００３−２（Ｙｅ画素）の感度を示した線である。図示するように、第１画素１００３−２（Ｙｅ画素）は、ピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）の感度を有する。すなわち、第１画素１００３−２（Ｙｅ画素）は、ピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）を透過する。
【０１０１】
図１４は、本実施形態において、第１画素１００３−３の感度を示したグラフである。グラフの横軸は波長（ｎｍ）を示す。グラフの縦軸は、第１画素１００３−３の感度を示す。
【０１０２】
線１４０１は、第１画素１００３−３（Ｍｇ画素）の感度を示した線である。図示するように、第１画素１００３−３（Ｍｇ画素）は、ピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）の感度を有する。すなわち、第１画素１００３−３（Ｍｇ画素）は、ピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）を透過する。
【０１０３】
なお、撮像素子１１００を備えた撮像装置の構成および動作は、第１の実施形態における撮像装置１と同様である。例えば、分光信号生成部５０１による画像処理方法は、第１の実施形態と同様の方法である。なお、本実施形態では、Ｒ信号とＢ信号の代わりに、Ｃｙ信号と、Ｙｅ信号と、Ｍｇ信号とを得ることができる。また、Ｙｅ＝Ｒ＋Ｇ、Ｃｙ＝Ｇ＋Ｂ、Ｍｇ＝Ｒ＋Ｂの関係より、Ｒ＝Ｙｅ−Ｇ、Ｂ＝Ｃｙ−Ｇであるため、Ｒ信号とＢ信号を演算することで生成することができる。
【０１０４】
上述したとおり、本実施形態によれば、第１基板１００１と第２基板１００２とを積層している。また、第２基板１００２は、第１基板１００１の受光面側から見て、第１基板１００１と重複する位置かつ第１基板１００１の受光面側とは反対側に配置されている。また、第１基板１００１は光を透過する。また、第１基板１００１を透過した光は、第２基板１００２に照射される。
【０１０５】
これにより、第１基板１００１の第１画素１００３と、第２基板１００２の第２画素１０４とは同時に露光することができる。すなわち、第１画素１００３−１による第６信号（Ｃｙ信号）と、第１画素１００３−２による第７信号（Ｙｅ信号）と、第１画素１００３−３による第８信号（Ｍｇ信号）と、第１画素１００３−４による第９信号（Ｇ信号）と、第２画素１０４による第４信号（Ｒ’信号）の生成とを同時に行うことができる。従って、各波長の撮像タイミングのずれが発生しないようにできる。また、これにより、分光信号生成部５０１は、各波長の位置ずれが発生しないように画像を生成することができる。よって、例えば、分光信号生成部５０１が生成する画像が血管を強調する画像である場合には、正確な血管の位置を知ることができる。
【０１０６】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態における撮像装置と、第１の実施形態における撮像装置１とで異なる点は、撮像素子の構成である。第１の実施形態における撮像素子１００と本実施形態における撮像素子１５００とでは、第１基板１５０１が備える第１画素１５０３が検出する光の種類が異なっている。また、第１基板１５０１における第１画素１５０３の配置と、第２基板１５０２における第２画素１０４と回路部１０５との配置が異なっている。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【０１０７】
撮像素子１５００は、第１基板１５０１と、第２基板１５０２と、複数の第１画素１５０３と、複数の第２画素１０４と、複数の回路部１０５とを備えている。また、入射光が照射される側を受光面とする。
【０１０８】
第１基板１５０１と、第２基板１５０２とは積層されている。第１基板１５０１および第２基板１５０２はシリコン基板である。また、第１基板１５０１は入射された光のうち、一部の光を透過する。
【０１０９】
第１画素１５０３は、第１基板１５０１内に配置されている。第１画素１５０３のうち、第１画素１５０３−１は、光を検出する第１フォトダイオード１５１３−１と、ピーク波長が６００ｎｍの光（赤色光）を透過するカラーフィルタ１５２３−１とを備えている。これにより、第１画素１５０３−１は、入射光のうちピーク波長が６００ｎｍの光（赤色光）の露光量に応じた第１信号（Ｒ信号、レッド信号）を出力する。以下、第１画素１５０３−１をＲ画素とも呼ぶ。
【０１１０】
第１画素１５０３のうち、第１画素１５０３−２は、光を検出する第１フォトダイオード１５１３−２を備えている。なお、第１画素１５０３−２は、カラーフィルタを備えていない。これにより、第１画素１５０３−２は、入射光の露光量に応じた第１０信号（Ｗ信号、クリア信号）を出力する。以下、第１画素１５０３−２をＷ画素（クリア画素）とも呼ぶ。
【０１１１】
第１画素１５０３のうち、第１画素１５０３−５は、光を検出する第１フォトダイオード１５０３−３と、ピーク波長が４６０ｎｍの光（青色光）を透過するカラーフィルタ１５２３−３とを備えている。これにより、第１画素１５０３−３は、入射光のうちピーク波長が４６０ｎｍの光（青色光）の露光量に応じた第３信号（Ｂ信号、ブルー信号）を出力する。以下、第１画素１５０３−３をＢ画素とも呼ぶ。
【０１１２】
第２画素１０４と回路部１０５とは、第２基板１５０２内に配置されている。第２画素１０４と回路部１０５との構成は、第１の実施形態と同様である。回路部１０５は、各種回路を備える。
【０１１３】
次に、第１画素１５０３と、第２画素１０４と、回路部１０５との配列について説明する。図１５は、本実施形態における第１画素１５０３と、第２画素１０４と、回路部１０５との配列を示した概略図である。図１５に示す例では、第１基板１５０１には、４行４列の二次元状に規則的に配列された１６個の第１画素１５０３が含まれている。また、第２基板１５０２には、４行４列の二次元状に規則的に配列された８個の第２画素１０４と８個の回路部１０５とが含まれている。
【０１１４】
図１５に示すとおり、第１基板１５０１には、ベイヤ配列のＧ画素の代わりに第１画素１５０３−２（Ｗ画素）が配列されている。なお、第１画素１５０３−１（Ｒ画素）と第１画素１５０３−３（Ｂ画素）との配列は、ベイヤ配列と同様である。
【０１１５】
第１画素１５０３−１〜１５０３−３には、入射光が直接入射される。よって、第１基板１５０１では、入射光のうち赤色光の露光量に応じた第１信号（Ｒ信号）と、入射光の露光量に応じた第１０信号（Ｗ信号）と、入射光のうち青色光の露光量に応じた第３信号（Ｂ信号）とを出力することができる。
【０１１６】
また、図１５に示す通り、第２基板１５０２のうち、第１画素１５０３−１や第１画素１５０３−２に対応する位置（例えば、第１画素１５０３−１の真下や第１画素１５０３−２の真下の位置）には、第２画素１０４が配置されている。また、第２基板１０２のうち、第１画素１５０３−３に対応する位置（例えば、第１画素１５０３−３の真下の位置）には回路部１０５が配置されている。
【０１１７】
この配置により、第２画素１０４には、入射光のうち第１基板１５０１の第１画素１５０３−１または第１画素１００３−２を透過した光が入射される。また、第１画素１５０３−１が備えるカラーフィルタ１５２３−１は、ピーク波長が６００ｎｍの光（赤色光）を透過する。また、第１画素１５０３−２はカラーフィルタを備えていない。また、第１基板１５０１はシリコン基板であり、赤色光の波長を含む波長帯域の光を透過する。よって、第２基板１５０２の第２画素１０４には、ピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）を含んだ光が入射される。
【０１１８】
よって、第２基板１５０２の第２画素１０４の受光面側に、第１基板１５０１の第１画素１５０３−１や第１画素１５０３−２が存在したとしても、第２画素１０４は、入射光のうちピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）の露光量に応じた第４信号（Ｒ’信号、レッド’信号）を出力することができる。
【０１１９】
また、第１画素１５０３−３が備えるカラーフィルタ１５２３−３は、ピーク波長が４６０ｎｍの光（青色光）のみを透過する。すなわち、赤色光を透過しない。よって、第１画素１５０３−３を透過する光には、赤色光が含まれない。
【０１２０】
従って、第１画素１５０３−３の下に第２画素１０４を配置したとしても、ピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）を精度良く検出することが難しい。また、例えば、各種回路を第１画素１５０３や第２画素１０４の周囲に配置すると、第１画素１５０３や第２画素１０４の開口率が低下し、第１，３，４，１０信号のＳ／Ｎが低下することが考えられる。
【０１２１】
そこで、本実施形態では、ピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）が透過し難い第１画素１５０３−３（Ｂ画素）の下に、各種回路を回路部１０５として配置することで、第１画素１５０３−１〜１５０３−３や第２画素１０４の開口率を高くすることができる。従って、第１画素１５０３−１〜１５０３−３が出力する第１，３，１０信号のＳ／Ｎを高くすることができる。また、第２画素が出力する第４信号のＳ／Ｎを高くすることができる。
【０１２２】
なお、第１基板１５０１に含まれる第１画素１５０３−１〜１５０３−３と、第２基板１５０２に含まれる第２画素１０４および回路部１０５との数および配列は、図１５に示す例に限らず、どのような数および配列でもよい。また、図１５に示す例では、第１画素１５０３−１や第１画素１５０３−２の下に第２画素１０４を対応して配置しているが、これに限らない。例えば、第２画素１０４の画素サイズを、第１画素１５０３−１や第１画素１５０３−２の画素サイズとは異なる大きさ（例えば、第１画素１５０３−１や第１画素１５０３−２の整数倍）にするなどの工夫も可能である。また、例えば、回路部１０５のサイズを、第１画素１５０３−３の画素サイズとは異なる大きさにするなどの工夫も可能である。
【０１２３】
また、上述した第１画素１５０３−１〜１５０３−３と、第２画素１０４との配置により、第１画素１５０３−１〜１５０３−３と、第２画素１０４とには、同時に入射光が照射されるため、第１信号（Ｒ信号）と、第３信号（Ｂ信号）と、第４信号（Ｒ’信号）と、第１０信号（Ｗ信号）とを同時に出力することができる。これにより、各波長の画像で位置ずれが発生しないようにできる。
【０１２４】
図１６は、本実施形態において、第１画素１５０３−１〜１５０３−３の感度を示したグラフである。グラフの横軸は波長（ｎｍ）を示す。グラフの縦軸は、第１画素１５０３−１〜１５０３−３の感度を示す。
【０１２５】
線１６０１は、第１画素１５０３−１（Ｒ画素）の感度を示した線である。図示するように、第１画素１５０３−１（Ｒ画素）は、ピーク波長が６００ｎｍの波長帯域に応じた感度を有する。線１６０２は、第１画素１５０３−２（Ｗ画素）の感度を示した線である。図示するように、第１画素１０３−２（Ｗ画素）は、３８０ｎｍ〜１１００ｎｍの波長帯域に応じた感度を有する。
【０１２６】
線１６０３は、第１画素１５０３−３（Ｂ画素）の感度を示した線である。図示するように、第１画素１５０３−３（Ｂ画素）は、ピーク波長が４６０ｎｍの波長帯域に応じた感度を有する。
【０１２７】
なお、撮像素子１５００を備えた撮像装置の構成および動作は、第１の実施形態における撮像装置１と同様である。例えば、分光信号生成部５０１による画像処理方法は、第１の実施形態と同様の方法である。なお、本実施形態では、Ｇ信号の代わりに、Ｗ信号を得ることができる。また、Ｇ＝Ｗ−（Ｂ＋Ｒ）であるため、Ｇ信号を演算することで生成することができる。
【０１２８】
上述したとおり、本実施形態によれば、第１基板１５０１と第２基板１５０２とを積層している。また、第２基板１５０２は、第１基板１５０１の受光面側から見て、第１基板１５０１と重複する位置かつ第１基板１５０１の受光面側とは反対側に配置されている。また、第１基板１５０１は光を透過する。また、第１基板１５０１を透過した光は、第２基板１５０２に照射される。
【０１２９】
これにより、第１基板１５０１の第１画素１５０３と、第２基板１５０２の第２画素１０４とは同時に露光することができる。すなわち、第１画素１５０３−１による第１信号（Ｒ信号）と、第１画素１５０３−２による第１０信号（Ｗ信号）と、第１画素１５０３−３による第３信号（Ｂ信号）と、第２画素１０４による第４信号（Ｒ’信号）の生成とを同時に行うことができる。従って、各波長の撮像タイミングのずれが発生しないようにできる。また、これにより、分光信号生成部５０１は、各波長の位置ずれが発生しないように画像を生成することができる。よって、例えば、分光信号生成部５０１が生成する画像が血管を強調する画像である場合には、正確な血管の位置を知ることができる。
【０１３０】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態における撮像装置と、第１の実施形態における撮像装置１とで異なる点は、撮像素子の構成である。第１の実施形態における撮像素子１００と本実施形態における撮像素子１７００とでは、第１基板１７０１が備える第１画素１７０３が検出する光の種類が異なっている。また、第１基板１７０１における第１画素１７０３の配置が異なっている。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【０１３１】
撮像素子１７００は、第１基板１７０１と、第２基板１０２と、複数の第１画素１７０３と、複数の第２画素１０４と、複数の回路部１０５とを備えている。また、入射光が照射される側を受光面とする。
【０１３２】
第１基板１７０１と、第２基板１０２とは積層されている。第１基板１７０１および第２基板１０２はシリコン基板である。また、第１基板１７０１は入射された光のうち、一部の光を透過する。
【０１３３】
第１画素１７０３は、第１基板１７０１内に配置されている。第１画素１７０３のうち、第１画素１７０３−１は、光を検出する第１フォトダイオード１７１３−１と、ピーク波長が６００ｎｍの光（赤色光）を透過するカラーフィルタ１７２３−１とを備えている。これにより、第１画素１７０３−１は、入射光のうちピーク波長が６００ｎｍの光（赤色光）の露光量に応じた第１信号（Ｒ信号、レッド信号）を出力する。以下、第１画素１７０３−１をＲ画素とも呼ぶ。
【０１３４】
第１画素１７０３のうち、第１画素１７０３−２は、光を検出する第１フォトダイオード１７１３−２と、ピーク波長が５４０ｎｍの光（緑色光）を透過するカラーフィルタ１７２３−２とを備えている。これにより、第１画素１７０３−２は、入射光のうちピーク波長が５４０ｎｍの光（緑色光）の露光量に応じた第２信号（Ｇ信号、グリーン信号）を出力する。以下、第１画素１７０３−２をＧ画素とも呼ぶ。
【０１３５】
第１画素１７０３のうち、第１画素１７０３−３は、光を検出する第１フォトダイオード１７１３−３と、ピーク波長が４６０ｎｍの光（青色光）を透過するカラーフィルタ１７２３−３とを備えている。これにより、第１画素１７０３−３は、入射光のうちピーク波長が４６０ｎｍの光（青色光）の露光量に応じた第３信号（Ｂ信号、ブルー信号）を出力する。以下、第１画素１７０３−３をＢ画素とも呼ぶ。
【０１３６】
第１画素１７０３のうち、第１画素１７０３−４は、光を検出する第１フォトダイオード１７１３−４と、ピーク波長が５４０ｎｍの狭帯域の光（緑色光）を透過するファブリーペローフィルタ８２５とを備えている。これにより、第１画素１７０３−４は、入射光のうちピーク波長が５４０ｎｍの狭帯域の光（緑色光）の露光量に応じた第５信号（ＮＧ信号、ナローグリーン信号）を出力する。以下、第１画素１７０３−４をＮＧ画素とも呼ぶ。
【０１３７】
第２画素１０４と回路部１０５とは、第２基板１０２内に配置されている。第２画素１０４と回路部１０５との構成は、第１の実施形態と同様である。回路部１０５は、各種回路を備える。
【０１３８】
次に、第１画素１７０３と、第２画素１０４と、回路部１０５との配列について説明する。図１７は、本実施形態における第１画素１７０３と、第２画素１０４と、回路部１０５との配列を示した概略図である。図１７に示す例では、第１基板１７０１には、４行４列の二次元状に規則的に配列された１６個の第１画素１７０３が含まれている。また、第２基板１０２には、４行４列の二次元状に規則的に配列された４個の第２画素１０４と１２個の回路部１０５とが含まれている。
【０１３９】
図１７に示すとおり、第１基板１７０１には、ベイヤ配列の一部のＧ画素の代わりに第１画素１７０３−４（ＮＧ画素）が配列されている。具体的には、第１基板１７０３の１列目と３列目には、ベイヤ配列のＧ画素の代わりに第１画素１７０３−４（ＮＧ画素）が配列されている。また、第２基板１７０３の２列目と４列目には、ベイヤ配列と同様に第１画素１７０３−２（Ｇ画素）が配列されている。なお、第１画素１７０３−１（Ｒ画素）と第１画素１７０３−３（Ｂ画素）との配列は、ベイヤ配列と同様である。
【０１４０】
第１画素１７０３−１〜１７０３−４には、入射光が直接入射される。よって、第１基板１７０１では、入射光のうち赤色光の露光量に応じた第１信号（Ｒ信号）と、入射光のうち緑色光の露光量に応じた第２信号（Ｇ信号）と、入射光のうち青色光の露光量に応じた第３信号（Ｂ信号）と、入射光のうちピーク波長が５４０ｎｍの光（緑色光）の露光量に応じた第５信号（ＮＧ信号、ナローグリーン信号）とを出力することができる。
【０１４１】
また、図１７に示す通り、第２基板１０２のうち、第１画素１７０３−１に対応する位置（例えば、第１画素１７０３−１の真下の位置）には、第２画素１０４が配置されている。また、第２基板１０２のうち、第１画素１７０３−２〜１７０３−４に対応する位置（例えば、第１画素１７０３−２〜１７０３−４の真下の位置）には回路部１０５が配置されている。
【０１４２】
この配置により、第２画素１０４には、入射光のうち第１基板１７０１の第１画素１７０３−１を透過した光が入射される。また、第１画素１７０３−１が備えるカラーフィルタ１７２３−１は、ピーク波長が６００ｎｍの光（赤色光）を透過する。また、第１基板１７０１はシリコン基板であり、赤色光の波長を含む波長帯域の光を透過する。よって、第２基板１０２の第２画素１０４には、入射光のうちピーク波長が６００ｎｍの光（赤色光）が入射される。
【０１４３】
よって、第２基板１０２の第２画素１０４の受光面側に、第１基板１７０１の第１画素１７０３−１が存在したとしても、第２画素１０４は、入射光のうちピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）の露光量に応じた第４信号（Ｒ’信号、レッド’信号）を出力することができる。
【０１４４】
また、第１画素１７０３−２が備えるカラーフィルタ１７２３−２は、ピーク波長が５４０ｎｍの光（緑色光）のみを透過する。すなわち、赤色光を透過しない。また、第１画素１７０３−３が備えるカラーフィルタ１７２３−３は、ピーク波長が４６０ｎｍの光（青色光）のみを透過する。すなわち、赤色光を透過しない。また、第１画素１７０３−４が備えるファブリーペローフィルタ８２５は、ピーク波長が５４０ｎｍの光（緑色光）のみを透過する。すなわち、赤色光を透過しない。よって、第１画素１７０３−２〜１７０３−４を透過する光には、赤色光が含まれない。
【０１４５】
従って、第１画素１７０３−２〜１７０３−４の下に第２画素１０４を配置したとしても、ピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）を精度良く検出することが難しい。また、例えば、各種回路を第１画素１７０３や第２画素１０４の周囲に配置すると、第１画素１７０３や第２画素１０４の開口率が低下し、第１〜５信号のＳ／Ｎが低下することが考えられる。
【０１４６】
そこで、本実施形態では、ピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）が透過し難い第１画素１７０３−２（Ｇ画素）や、第１画素１７０３−３（Ｂ画素）や、第１画素１７０３−４（ＮＧ画素）の下に、各種回路を回路部１０５として配置することで、第１画素１７０３−１〜１７０３−４や第２画素１０４の開口率を高くすることができる。従って、第１画素１７０３−１〜１７０３−４が出力する第１〜３，５信号のＳ／Ｎを高くすることができる。また、第２画素が出力する第４信号のＳ／Ｎを高くすることができる。
【０１４７】
なお、第１基板１７０１に含まれる第１画素１７０３−１〜１７０３−４と、第２基板１０２に含まれる第２画素１０４および回路部１０５との数および配列は、図１７に示す例に限らず、どのような数および配列でもよい。また、図１７に示す例では、第１画素１７０３−１の下に第２画素１０４を対応して配置しているが、これに限らない。例えば、第２画素１０４の画素サイズを、第１画素１７０３−１の画素サイズとは異なる大きさ（例えば、第１画素１７０３−１の整数倍）にするなどの工夫も可能である。また、例えば、回路部１０５のサイズを、第１画素１７０３−２〜１７０３−４の画素サイズとは異なる大きさにするなどの工夫も可能である。
【０１４８】
また、上述した第１画素１７０３−１〜１７０３−４と、第２画素１０４との配置により、第１画素１７０３−１〜１７０３−４と、第２画素１０４とには、同時に入射光が照射されるため、第１信号（Ｒ信号）と、第２信号（Ｇ信号）と、第３信号（Ｂ信号）と、第４信号（Ｒ’信号）と、第５信号（ＮＧ信号）とを同時に出力することができる。これにより、各波長の画像で位置ずれが発生しないようにできる。
【０１４９】
なお、撮像素子１７００を備えた撮像装置の構成および動作は、第１の実施形態における撮像装置１と同様である。例えば、分光信号生成部５０１による画像処理方法は、第１の実施形態と同様の方法である。なお、本実施形態では、第１画素１７０４−４が出力する第５信号（ＮＧ信号）を得ることができるため、画像処理に第５信号（ＮＧ信号）を用いることで画質をより向上させることができる。
【０１５０】
上述したとおり、本実施形態によれば、第１基板１７０１と第２基板１７０２とを積層している。また、第２基板１７０２は、第１基板１７０１の受光面側から見て、第１基板１７０１と重複する位置かつ第１基板１７０１の受光面側とは反対側に配置されている。また、第１基板１７０１は光を透過する。また、第１基板１７０１を透過した光は、第２基板１７０２に照射される。
【０１５１】
これにより、第１基板１７０１の第１画素１７０３と、第２基板１７０２の第２画素１７０４とは同時に露光することができる。すなわち、第１画素１７０３−１による第１信号（Ｒ信号）と、第２画素１７０３−２による第２信号（Ｇ信号）と、第１画素１７０３−３による第３信号（Ｂ信号）と、第１画素１７０３−４による第５信号（ＮＧ信号）と、第２画素１０４による第４信号（Ｒ’信号）との生成とを同時に行うことができる。従って、各波長の撮像タイミングのずれが発生しないようにできる。また、これにより、分光信号生成部５０１は、各波長の位置ずれが発生しないように画像を生成することができる。よって、例えば、分光信号生成部５０１が生成する画像が血管を強調する画像である場合には、正確な血管の位置を知ることができる。
【０１５２】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。本実施形態における撮像装置と、第１の実施形態における撮像装置１とで異なる点は、撮像素子の構成である。第１の実施形態における撮像素子１００と本実施形態における撮像素子１８００とでは、第１基板１８０１が備える第１画素１８０３が検出する光の種類が異なっている。また、第２基板１８０２が備える第２画素１８０４が検出する光の種類が異なっている。また、第１基板１８０１における第１画素１８０３の配置と、第２基板１８０２における第２画素１８０４の配置が異なっている。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【０１５３】
撮像素子１８００は、第１基板１８０１と、第２基板１８０２と、複数の第１画素１８０３と、複数の第２画素１８０４と、複数の回路部１０５とを備えている。また、入射光が照射される側を受光面とする。
【０１５４】
第１基板１８０１と、第２基板１８０２とは積層されている。第１基板１８０１および第２基板１８０２はシリコン基板である。また、第１基板１８０１は入射された光のうち、一部の光を透過する。
【０１５５】
第１画素１８０３は、第１基板１８０１内に配置されている。第１画素１８０３のうち、第１画素１８０３−１は、光を検出する第１フォトダイオード１８１３−１と、ピーク波長が６００ｎｍの光（赤色光）を透過するカラーフィルタ１８２３−１とを備えている。これにより、第１画素１８０３−１は、入射光のうちピーク波長が６００ｎｍの光（赤色光）の露光量に応じた第１信号（Ｒ信号、レッド信号）を出力する。以下、第１画素１８０３−１をＲ画素とも呼ぶ。
【０１５６】
第１画素１８０３のうち、第１画素１８０３−２は、光を検出する第１フォトダイオード１８１３−２と、ピーク波長が５４０ｎｍの光（緑色光）を透過するカラーフィルタ１８２３−２とを備えている。これにより、第１画素１８０３−２は、入射光のうちピーク波長が５４０ｎｍの光（緑色光）の露光量に応じた第２信号（Ｇ信号、グリーン信号）を出力する。以下、第１画素１８０３−２をＧ画素とも呼ぶ。
【０１５７】
第１画素１８０３のうち、第１画素１８０３−３は、光を検出する第１フォトダイオード１８１３−３と、ピーク波長が４６０ｎｍの光（青色光）を透過するカラーフィルタ１８２３−３とを備えている。これにより、第１画素１８０３−３は、入射光のうちピーク波長が４６０ｎｍの光（青色光）の露光量に応じた第３信号（Ｂ信号、ブルー信号）を出力する。以下、第１画素１８０３−３をＢ画素とも呼ぶ。
【０１５８】
第１画素１８０３のうち、第１画素１８０３−４は、光を検出する第１フォトダイオード１８１３−４と、ピーク波長が５４０ｎｍの狭帯域の光（緑色光）を透過するファブリーペローフィルタ８２５とを備えている。これにより、第１画素１８０３−４は、入射光のうちピーク波長が５４０ｎｍの狭帯域の光（緑色光）の露光量に応じた第５信号（ＮＧ信号、ナローグリーン信号）を出力する。以下、第１画素１８０３−４をＮＧ画素とも呼ぶ。
【０１５９】
第２画素１８０４と回路部１０５とは、第２基板１０２内に配置されている。回路部１０５の構成は、第１の実施形態と同様である。回路部１０５は、各種回路を備える。
【０１６０】
第２画素１８０４のうち、第２画素１８０４−１は、光を検出する第２フォトダイオード１８１４−１と、ピーク波長が６００ｎｍの狭帯域の光（赤色光）を透過するファブリーペローフィルタ１８２４−１とを備えている。これにより、第２画素１８０４−１は、入射光のうちピーク波長が６００ｎｍの狭帯域の光（赤色光）の露光量に応じた第１１信号（ＮＲ１信号、ナローレッド１信号）を出力する。以下、第２画素１８０４−１をＮＲ１画素とも呼ぶ。
【０１６１】
第２画素１８０４のうち、第２画素１８０４−２は、光を検出する第２フォトダイオード１８１４−２と、ピーク波長が６３０ｎｍの狭帯域の光（赤色光）を透過するファブリーペローフィルタ１８２４−２とを備えている。これにより、第２画素１８０４−２は、入射光のうちピーク波長が６３０ｎｍの狭帯域の光（赤色光）の露光量に応じた第１２信号（ＮＲ２信号、ナローレッド２信号）を出力する。以下、第２画素１８０４−２をＮＲ２画素とも呼ぶ。
【０１６２】
なお、ピーク波長が６００ｎｍの狭帯域の光（赤色光）を透過するファブリーペローフィルタ１８２４−１は、例えば、有機顔料のイメージセンサのオンチップのカラーフィルタで、ＲフィルタとＹｅフィルタとの重ね合わせで実現することができる。また、ピーク波長が６３０ｎｍの狭帯域の光（赤色光）を透過するファブリーペローフィルタ１８２４−２は、例えば、有機顔料のイメージセンサのオンチップのカラーフィルタで、ＹｅフィルタとＶ（バイオレット）フィルタとの重ね合わせで実現することができる。
【０１６３】
次に、第１画素１８０３と、第２画素１８０４と、回路部１０５との配列について説明する。図１８は、本実施形態における第１画素１８０３と、第２画素１８０４と、回路部１０５との配列を示した概略図である。図１８に示す例では、第１基板１８０１には、４行４列の二次元状に規則的に配列された１６個の第１画素１８０３が含まれている。また、第２基板１８０２には、４行４列の二次元状に規則的に配列された４個の第２画素１８０４と１２個の回路部１０５とが含まれている。
【０１６４】
図１８に示すとおり、第１基板１８０１には、ベイヤ配列の一部のＧ画素の代わりに第１画素１８０３−４（ＮＧ画素）が配列されている。具体的には、第１基板１８０１の２列目と４列目には、ベイヤ配列のＧ画素の代わりに第１画素１８０３−４（ＮＧ画素）が配列されている。また、第１基板１８０１の１列目と３列目には、ベイヤ配列と同様に第１画素１８０３−２（Ｇ画素）が配列されている。なお、第１画素１８０３−１（Ｒ画素）と第１画素１８０３−３（Ｂ画素）との配列は、ベイヤ配列と同様である。
【０１６５】
第１画素１８０３−１〜１８０３−４には、入射光が直接入射される。よって、第１基板１８０１では、入射光のうち赤色光の露光量に応じた第１信号（Ｒ信号）と、入射光のうち緑色光の露光量に応じた第２信号（Ｇ信号）と、入射光のうち青色光の露光量に応じた第３信号（Ｂ信号）と、入射光のうちピーク波長が５４０ｎｍの光（緑色光）の露光量に応じた第５信号（ＮＧ信号、ナローグリーン信号）とを出力することができる。
【０１６６】
また、図１８に示す通り、第２基板１８０２のうち、第１画素１７０３−１に対応する位置（例えば、第１画素１７０３−１の真下の位置）には、第２画素１８０４−１または第２画素１８０４−２が配置されている。具体的には、第１画素１７０３−１に対応する位置のうち、第２基板１８０２の１行目には、第２画素１８０４−１（ＮＲ１画素）が配置されている。また、第１画素１７０３−１に対応する位置のうち、第２基板１８０２の３行目には、第２画素１８０４−２（ＮＲ２画素）が配置されている。
【０１６７】
また、第２基板１８０２のうち、第１画素１８０３−２〜１８０３−４に対応する位置（例えば、第１画素１８０３−２〜１８０３−４の真下の位置）には回路部１０５が配置されている。
【０１６８】
この配置により、第２画素１８０４には、入射光のうち第１基板１８０１の第１画素１８０３−１を透過した光が入射される。また、第１画素１８０３−１が備えるカラーフィルタ１８２３−１は、ピーク波長が６００ｎｍの光（赤色光）を透過する。また、第１基板１８０１はシリコン基板であり、赤色光の波長を含む波長帯域の光を透過する。よって、第２基板１８０２の第２画素１８０４には、入射光のうちピーク波長が６００ｎｍの光（赤色光）が入射される。
【０１６９】
よって、第２基板１８０２の第２画素１８０４の受光面側に、第１基板１８０１の第１画素１８０３−１が存在したとしても、第２画素１８０４−１は、入射光のうちピーク波長が６００ｎｍの狭帯域の光（赤色光）の露光量に応じた第１１信号（ＮＲ１信号、ナローレッド１信号）を出力することができる。また、第２画素１８０４−２は、入射光のうちピーク波長が６３０ｎｍの狭帯域の光（赤色光）の露光量に応じた第１２信号（ＮＲ２信号、ナローレッド２信号）を出力することができる。
【０１７０】
また、第１画素１８０３−２が備えるカラーフィルタ１８２３−２は、ピーク波長が５４０ｎｍの光（緑色光）のみを透過する。すなわち、赤色光を透過しない。また、第１画素１８０３−３が備えるカラーフィルタ１８２３−３は、ピーク波長が４６０ｎｍの光（青色光）のみを透過する。すなわち、赤色光を透過しない。また、第１画素１８０３−４が備えるファブリーペローフィルタ８２５は、ピーク波長が５４０ｎｍの光（緑色光）のみを透過する。すなわち、赤色光を透過しない。よって、第１画素１８０３−２〜１８０３−４を透過する光には、赤色光が含まれない。
【０１７１】
従って、第１画素１８０３−２〜１８０３−４の下に第２画素１８０４−１を配置したとしても、ピーク波長が６００ｎｍの光（赤色光）を精度良く検出することが難しい。また、第１画素１８０３−２〜１８０３−４の下に第２画素１８０４−２を配置したとしても、ピーク波長が６３０ｎｍの光（赤色光）を精度良く検出することが難しい。また、例えば、各種回路を第１画素１８０３や第２画素１８０４の周囲に配置すると、第１画素１８０３や第２画素１８０４の開口率が低下し、第１〜３，５，１１，１２信号のＳ／Ｎが低下することが考えられる。
【０１７２】
そこで、本実施形態では、ピーク波長が６００ｎｍや６３０ｎｍの光（赤色光）が透過し難い第１画素１８０３−２（Ｇ画素）や、第１画素１８０３−３（Ｂ画素）や、第１画素１８０３−４（ＮＧ画素）の下に、各種回路を回路部１０５として配置することで、第１画素１８０３−１〜１８０３−４や第２画素１８０４の開口率を高くすることができる。従って、第１画素１８０３−１〜１８０３−４が出力する第１〜３，５信号のＳ／Ｎを高くすることができる。また、第２画素が出力する第１１，１２信号のＳ／Ｎを高くすることができる。
【０１７３】
なお、第１基板１８０１に含まれる第１画素１８０３−１〜１８０３−４と、第２基板１８０２に含まれる第２画素１８０４−１，１８０４−２および回路部１０５との数および配列は、図１８に示す例に限らず、どのような数および配列でもよい。また、図１８に示す例では、第１画素１８０３−１の下に第２画素１８０４−１または第２画素１８０４−２を対応して配置しているが、これに限らない。例えば、第２画素１８０４−１や第２画素１８０４−２の画素サイズを、第１画素１８０３−１の画素サイズとは異なる大きさ（例えば、第１画素１８０３−１の整数倍）にするなどの工夫も可能である。また、例えば、回路部１０５のサイズを、第１画素１８０３−２〜１８０３−４の画素サイズとは異なる大きさにするなどの工夫も可能である。
【０１７４】
また、上述した第１画素１８０３−１〜１８０３−４と、第２画素１８０４−１，１８０４−２との配置により、第１画素１８０３−１〜１８０３−４と、第２画素１８０４−１，１８０４−２とには、同時に入射光が照射されるため、第１信号（Ｒ信号）と、第２信号（Ｇ信号）と、第３信号（Ｂ信号）と、第５信号（ＮＧ信号）と、第１１信号（ＮＲ１信号）と、第１２信号（ＮＲ２信号）とを同時に出力することができる。これにより、各波長の画像で位置ずれが発生しないようにできる。
【０１７５】
なお、撮像素子１８００を備えた撮像装置の構成および動作は、第１の実施形態における撮像装置１と同様である。例えば、分光信号生成部５０１による画像処理方法は、第１の実施形態と同様の方法である。
【０１７６】
なお、本実施形態では、第１画素１８０４−４が出力する第５信号（ＮＧ信号）と、第２画素１８０４−１が出力する第１１信号（ＮＲ１信号）と、第２画素１８０４−２が出力する第１２信号（ＮＲ２信号）とを得ることができるため、画像処理に第５信号（ＮＧ信号）と、第１１信号（ＮＲ１信号）と、第１２信号（ＮＲ２信号）とを用いることで画質をより向上させることができる。
【０１７７】
具体的には、分光信号生成部５０１は、λ１’＝ＮＧ信号、λ２’＝ＮＲ１信号、λ３＝ＮＲ２信号の波長に相当する波長画像を生成し、生成した波長画像を使って、画像処理をして太い血管の強調処理をすることで、より高精度に興味の太い血管の強調処理を施すことが可能である。
【０１７８】
上述したとおり、本実施形態によれば、第１基板１８０１と第２基板１８０２とを積層している。また、第２基板１８０２は、第１基板１８０１の受光面側から見て、第１基板１８０１と重複する位置かつ第１基板１８０１の受光面側とは反対側に配置されている。また、第１基板１８０１は光を透過する。また、第１基板１８０１を透過した光は、第２基板１８０２に照射される。
【０１７９】
これにより、第１基板１８０１の第１画素１８０３と、第２基板１８０２の第２画素１８０４とは同時に露光することができる。すなわち、第１画素１８０３−１による第１信号（Ｒ信号）と、第２画素１８０３−２による第２信号（Ｇ信号）と、第１画素１８０３−３による第３信号（Ｂ信号）と、第１画素１８０３−４による第５信号（ＮＧ信号）と、第２画素１８０４−１による第１１信号（ＮＲ１信号）と、第２画素１８０４−２による第１２信号（ＮＲ２信号）との生成とを同時に行うことができる。従って、各波長の撮像タイミングのずれが発生しないようにできる。また、これにより、分光信号生成部５０１は、各波長の位置ずれが発生しないように画像を生成することができる。よって、例えば、分光信号生成部５０１が生成する画像が血管を強調する画像である場合には、正確な血管の位置を知ることができる。
【０１８０】
（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態〜第６の実施形態に記載した撮像素子１００，８００，１１００，１５００，１７００，１８００のうち、いずれかを内蔵した撮像装置を備える内視鏡装置３０００について説明する。
【０１８１】
図１９は、本実施形態における内視鏡装置３０００の構成を示したブロック図である。図示する例では、内視鏡装置３０００は、内視鏡スコープ３００１と、演算部３００２と、モニタ３００３と、光源部３００４とを備えている。演算部３００２は、内視鏡装置３０００の各部の制御を行う。モニタ３００３は、例えば液晶ディスプレイであり、画像を表示する。光源部３００４は、例えはＬＥＤであり、白色光の照明光を発する。
【０１８２】
内視鏡スコープ３００１は、撮像装置３０１１と、撮像レンズ３０１２と、ライトガイド３０１３と、照明レンズ３０１４とを備えている。撮像装置３０１１は、第１の実施形態〜第６の実施形態に記載した撮像素子１００，８００，１１００，１５００，１７００，１８００のうち、いずれかを内蔵している。撮像装置３０１１は、内視鏡スコープ３００１の先端部に配置されている。また、撮像レンズ３０１２は、撮像装置３０１１が備える撮像素子の受光面側に配置されている。また、照明レンズ３０１４は、内視鏡スコープ３００１の先端部に配置されている。
【０１８３】
ライトガイド３０１３は、光源部３００４が発した光を照明レンズ３０１４に照射する。照明レンズ３０１４は、ライトガイド３０１３から照射される光を集光し、被写体に照射する。撮像レンズ３０１２は、被写体からの光を集光し、撮像装置３０１１が備える撮像素子に照射する。
【０１８４】
撮像装置３０１１は、撮像レンズ３０１２により照射された光に基づいて画像を生成する。すなわち、撮像装置３０１１は、光源部３００４から被写体に照射された照明光の戻り光を撮像する。なお、画像の生成方法は、第１の実施形態〜第６の実施形態に記載した方法と同様である。演算部３００２は、撮像装置３０１１が生成した画像を、モニタ３００３に表示させる。
【０１８５】
例えば、第１の実施形態〜第６の実施形態に記載した撮像素子１００，８００，１１００，１５００，１７００，１８００のいずれかを備える撮像装置３０１１は、各波長の画像で位置ずれが発生しないようにできる。よって、第１の実施形態〜第６の実施形態に記載した撮像素子１００，８００，１１００，１５００，１７００，１８００のいずれかを備える撮像装置３０１１を内視鏡装置３０００に用いることで、各波長の画像で位置ずれが発生しないようにできる。
【０１８６】
また、中心波長６００ｎｍや６３０ｎｍに相当する光を検出し、検出した光の強度に応じた信号を生成することができる。また、例えば、生成した信号を用いて画像を強調処理することで、太い血管の状態をより鮮明に観察ことが可能になる。
【０１８７】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態及びその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【０１８８】
１・・・撮像装置、１００，８００，１１００，１５００，１７００，１８００・・・撮像素子、１０１，１００１，１５０１，１７０１・・・第１基板、１０２，８０２，１００２，１５０２，１８０２・・・第２基板、１０３，１００３，１５０３，１７０３・・・第１画素、１０４，１８０４・・・第２画素、８０５・・・第３画素、５０１・・・分光信号生成部、１０５・・・回路部、１０１１・・・第１基板画素部、１０１２・・・第１基板画素、１０１３・・・第１基板画素読み出し回路、１０２１・・・第２基板画素部、１０２２・・・第２基板画素、１０２３・・・第２基板画素読み出し回路、１０２４・・・駆動部、１０２５・・・信号読み出し部、３０００・・・内視鏡装置、３００１・・・内視鏡スコープ、３００２・・・演算部、３００３・・・モニタ、３００４・・・光源部、３０１２・・・撮像レンズ、３０１３・・・ライトガイド、３０１４・・・照明レンズ
【図１】
2017072852.tif 000003
【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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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年1月30日(2017.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１画素を有する画素アレイを含む第１基板と、
前記画素アレイの受光面とは反対側に、前記第１基板と積層されるように配置された第２基板と、
前記第１基板を透過した第１の波長帯域の光を所定の波長帯域に狭帯域化するフィルタと、
前記第２基板に含まれ、前記フィルタにより狭帯域化された光を受光する複数の第２画素と、
を備え、
前記フィルタは、前記第２画素の各々の位置に応じて、第１のファブリーペローフィルタまたは第２のファブリーペローフィルタで構成され、
前記第１のファブリーペローフィルタと前記第２のファブリーペローフィルタとは、互いに異なる透過波長帯域を有し、
前記第１のファブリーペローフィルタの透過波長帯域のピーク波長は６００ｎｍ近傍の狭帯域光であり、
前記第２のファブリーペローフィルタの透過波長帯域のピーク波長は６３０ｎｍ近傍の狭帯域光である撮像装置。
【請求項２】
前記第１画素および前記第２画素から出力された画素信号に基づいて分光信号を生成する分光信号生成部
を備え、
前記分光信号生成部は、前記第１画素から出力された画素信号と、前記第２画素から出力された画素信号との差分から、前記第１画素および前記第２画素のそれぞれで検出した光とは異なる分光信号を生成する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記フィルタにより狭帯域化された光のピーク波長は６３０ｎｍ近傍である
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１画素のそれぞれは、赤色光を検出するＲ画素、または、緑色光を検出するＧ画素、または、青色光を検出するＢ画素であり、
前記フィルタおよび前記第２画素は、複数の前記第１画素のうち前記Ｒ画素を透過した光を受光するように、前記第２の基板に配置されている
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１画素のうち、緑色光を検出するＧ画素を透過した光を所定の波長帯域に狭帯域化する第２フィルタと、
前記第２基板に含まれ、前記第２フィルタにより狭帯域化された光を受光する複数の第３画素と、
を備え、
前記第２フィルタおよび前記第３画素は、複数の前記第１画素のうち前記Ｇ画素を透過した光を受光するように、前記第２の基板に配置されている請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１画素のそれぞれは、シアン色光を検出するＣ画素、または、マゼンタ色光を検出するＭ画素、または、黄色光を検出するＹ画素であり、
前記フィルタおよび前記第２画素は、複数の前記第１画素のうち前記Ｍ画素または前記Ｙ画素を透過した光を受光するように、前記第２の基板に配置されている
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
１つ以上の前記第１画素は、クリア画素であり、
前記フィルタおよび前記第２画素は、複数の前記第１画素のうち前記クリア画素を透過した光を受光するように、前記第２の基板に配置されている
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
１つ以上の前記第１画素は、波長が５４０ｎｍ近傍の狭帯域光を検出する画素である
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
被写体に対して白色光の照明光を照射する光源と、
前記光源から前記被写体に照射された前記照明光の戻り光を撮像する撮像装置と、
を備える内視鏡装置であって、
前記撮像装置は、
複数の第１画素を有する画素アレイを含む第１基板と、
前記画素アレイの受光面とは反対側に、前記第１基板と積層されるように配置された第２基板と、
前記第１基板を透過した第１の波長帯域の光を所定の波長帯域に狭帯域化するフィルタと、
前記第２基板に含まれ、前記フィルタにより狭帯域化された光を受光する複数の第２画素と、
を備え、
前記フィルタは、前記第２画素の各々の位置に応じて、第１のファブリーペローフィルタまたは第２のファブリーペローフィルタで構成され、
前記第１のファブリーペローフィルタと前記第２のファブリーペローフィルタとは、互いに異なる透過波長帯域を有し、
前記第１のファブリーペローフィルタの透過波長帯域のピーク波長は６００ｎｍ近傍の狭帯域光であり、
前記第２のファブリーペローフィルタの透過波長帯域のピーク波長は６３０ｎｍ近傍の狭帯域光である内視鏡装置。
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
（削除）
【国際調査報告】
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2017072852.tif 000023
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