(57)【要約】【課題】通常照度から暗闇（０ルクス）まで広範な照度環境でカラー画像が撮影可能な固体撮像素子及び撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像素子１に、第１の近赤外光を受光する第１画素と、第２の近赤外光を受光する第２画素と、第３の近赤外光を受光する第３画素を設け、第１〜第３画素には、それぞれ第１の近赤外光を選択的に透過する第１干渉フィルター３１Ｒ、第２の近赤外光を選択的に透過する第２干渉フィルター３１Ｇ及び第３の近赤外光を選択的に透過する第３干渉フィルター３１Ｂを設け、第１〜第３干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂを、第１誘電体層３１Ｌ１〜３１Ｌ４とこの第１誘電体層３１Ｌ１〜３１Ｌ４よりも屈折率が高い第２誘電体層３１Ｈ１〜３１Ｈ５が交互に計５層以上積層され、厚さ方向中間位置の層の厚さのみ相互に異なり、その他の層の厚さは共通する構成にする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の近赤外光を受光する第１画素と、
前記第１の近赤外光とは波長が異なる第２の近赤外光を受光する第２画素と、
前記第１及び第２の近赤外光とは波長が異なる第３の近赤外光を受光する第３画素と、を有し、
前記第１画素、前記第２画素及び前記第３画素には、それぞれ前記第１の近赤外光を選択的に透過する第１干渉フィルター、前記第２の近赤外光を選択的に透過する第２干渉フィルター及び前記第３の近赤外光を選択的に透過する第３干渉フィルターが設けられており、
前記第１干渉フィルター、前記第２干渉フィルター及び前記第３干渉フィルターは、いずれも第１誘電体層と前記第１誘電体層よりも屈折率が高い第２誘電体層を交互に計５層以上積層した構成となっており、
各干渉フィルターは厚さ方向中間位置の層の厚さのみ相互に異なり、その他の層の厚さは各干渉フィルターで共通する固体撮像素子。
【請求項２】
前記第１干渉フィルター、前記第２干渉フィルター及び前記第３干渉フィルターは、厚さ方向中間に位置する第２誘電体層の厚さのみ相互に異なる請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記第１干渉フィルターは、厚さ方向中間位置に他の第２誘電層よりも厚膜の厚膜第２誘電体層が設けられており、
前記第２干渉フィルター及び前記第３干渉フィルターは、厚さ方向中間位置に他の第１誘電層よりも薄膜の薄膜第１誘電体層が設けられており、前記第２干渉フィルターの薄膜第１誘電体層は、前記第３干渉フィルターの薄膜第１誘電体層よりも厚い請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記第１干渉フィルター、前記第２干渉フィルター及び前記第３干渉フィルターは、光入射側最外層及び／又は光出射側最外層に、前記第２誘電体層よりも屈折率が低い第３誘電体層が設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記第１干渉フィルターは、波長７５０ｎｍ以上の近赤外光をカットし、
前記第２干渉フィルターは、波長６５０〜９００ｎｍの近赤外光をカットし、
前記第３干渉フィルターは、波長５５０〜８６０ｎｍ及び／又は９００ｎｍ以上の近赤外光をカットする請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記第１〜第３画素には反射防止膜が形成されており、前記反射防止膜上に前記第１〜第３干渉フィルターが形成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記第１画素は第１の可視光も受光し、
前記第２画素は前記第１の可視光とは波長が異なる第２の可視光も受光し、
前記第３画素は前記第１及び第２の可視光とは波長が異なる第３の可視光も受光する請求項１〜６のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記第１画素は、更に前記第１の可視光以外の光を反射及び／又は吸収する第１カラーフィルターを備え、
前記第２画素は、更に前記第２の可視光以外の光を反射及び／又は吸収する第２カラーフィルターを備え、
前記第３画素は、更に前記第３の可視光以外の光を反射及び／又は吸収する第３カラーフィルターを備えている
請求項７に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記第１〜第３干渉フィルターは、前記第１〜第３カラーフィルターよりも上層に形成されている請求項８に記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
前記第１の可視光は赤色光であり、
前記第２の可視光は緑色光であり、
前記第３の可視光は青色光であり、
前記第１の近赤外光は前記赤色光と相関関係にある近赤外領域の光であり、
前記第２の近赤外光は前記緑色光と相関関係にある近赤外領域の光であり、
前記第３の近赤外光は前記青色光と相関関係にある近赤外領域の光である
請求項７〜９のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の固体撮像素子を備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー画像撮影用の固体撮像素子及びこの固体撮像素子を備える撮像装置に関する。より詳しくは、可視光と近赤外光を検出する固体撮像素子及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体に反射された赤外線や被写体が放射する赤外線を検出し、被写体のカラー画像を形成する画像撮影装置が提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載の技術を利用すれば、極低照度環境や暗闇においても、カラー画像を撮像することが可能となる。
【０００３】
一方、特許文献１に記載の技術を実現するためには、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）に対応する３種の近赤外光（ＮＩＲ−Ｒ，−Ｇ，−Ｂ）を検出する必要がある。従来、可視領域の光と近赤外領域の光の両方を検出可能な固体撮像素子としては、例えば、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）又は青色光（Ｂ）を検出するための画素と、近赤外光（ＮＩＲ）を検出するための画素を、同一基板上に配列したものが提案されている（例えば、特許文献２〜４参照）。
【０００４】
また、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）又は青色光（Ｂ）と、それに対応する３種の近赤外光（ＮＩＲ−Ｒ，−Ｇ，−Ｂ）とを、それぞれ同一画素で検出する光検出装置も提案されている（特許文献５，６参照）。例えば、特許文献５に記載の光検出装置では、赤色光（Ｒ）とそれに対応する近赤外光（ＮＩＲ−Ｒ）のみを透過する光学フィルター、緑色光（Ｇ）とそれに対応する近赤外光（ＮＩＲ−Ｇ）のみを透過する光学フィルター、及び青色光（Ｂ）とそれに対応する近赤外光（ＮＩＲ−Ｂ）のみを透過する光学フィルターを備える画素が、周期的に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０１３７６５号
【特許文献２】国際公開第２００７／０８６１５５号
【特許文献３】特開２００８−２４４２４６号公報
【特許文献４】特開２０１６−１７４０２８号公報
【特許文献５】国際公開第２０１５／１５９６５１号
【特許文献６】国際公開第２０１６／１５８１２８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、前述した従来の固体撮像素子には、以下に示す問題点がある。先ず、特許文献２〜４に記載の固体撮像素子における近赤外光検出用画素は、赤外線フィルターを設けず、ＲＧＢのカラーフィルターのみを設けることで、可視光の入射を遮断する構成となっているため、これらの固体撮像素子では特定波長の近赤外光を選択的に検出することはできない。即ち、特許文献２〜４に記載の固体撮像素子では、極低照度環境や暗闇におけるカラー画像の撮像は困難である。
【０００７】
一方、特許文献５，６に記載の光検出装置は、特許文献１に記載の技術への適用を想定したものであるが、可視領域における特定波長と近赤外領域における特定波長のみを透過し、それ以外の光を反射する光学フィルターは、設計が難しい。また、このような光学フィルターを、特許文献５に記載されているような高屈折層と低屈折層を積層した構造とした場合、高精度の膜厚制御が要求され、更に製造プロセスも煩雑となる。このため、特許文献５，６に記載の光検出装置は、製造コストや製造プロセスの面から、更なる改良が求められている。
【０００８】
そこで、本発明は、通常照度から暗闇（０ルクス）まで広範な照度環境でカラー画像が撮影可能な固体撮像素子及び撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る固体撮像素子は、第１の近赤外光を受光する第１画素と、前記第１の近赤外光とは波長が異なる第２の近赤外光を受光する第２画素と、前記第１及び第２の近赤外光とは波長が異なる第３の近赤外光を受光する第３画素と、を有し、前記第１画素、前記第２画素及び前記第３画素には、それぞれ前記第１の近赤外光を選択的に透過する第１干渉フィルター、前記第２の近赤外光を選択的に透過する第２干渉フィルター及び前記第３の近赤外光を選択的に透過する第３干渉フィルターが設けられており、前記第１干渉フィルター、前記第２干渉フィルター及び前記第３干渉フィルターは、いずれも第１誘電体層と前記第１誘電体層よりも屈折率が高い第２誘電体層を交互に計５層以上積層した構成となっており、各干渉フィルターは厚さ方向中間位置の層の厚さのみ相互に異なり、その他の層の厚さは各干渉フィルターで共通する。
前記第１干渉フィルター、前記第２干渉フィルター及び前記第３干渉フィルターは、厚さ方向中間に位置する第２誘電体層の厚さのみ相互に異なっていてもよい。
又は、本発明の固体撮像素子は、前記第１干渉フィルターの厚さ方向中間位置に他の第２誘電層よりも厚膜の厚膜第２誘電体層を設け、前記第２干渉フィルター及び前記第３干渉フィルターの厚さ方向中間位置に他の第１誘電層よりも薄膜の薄膜第１誘電体層を設け、前記第２干渉フィルターの薄膜第１誘電体層を、前記第３干渉フィルターの薄膜第１誘電体層よりも厚くしてもよい。
前記第１干渉フィルター、前記第２干渉フィルター及び前記第３干渉フィルターには、光入射側最外層及び／又は光出射側最外層に、前記第２誘電体層よりも屈折率が低い第３誘電体層が設けられていてもよい。
本発明の固体撮像素子は、例えば、前記第１干渉フィルターで波長７５０ｎｍ以上の近赤外光をカットし、前記第２干渉フィルターで波長６５０〜９００ｎｍの近赤外光をカットし、前記第３干渉フィルターで波長５５０〜８６０ｎｍ及び／又は９００ｎｍ以上の近赤外光をカットしてもよい。
前記第１〜第３画素には反射防止膜が形成されていてもよく、その場合、前記反射防止膜上に前記第１〜第３干渉フィルターが形成される。
本発明の固体撮像素子は、前記第１画素で第１の可視光も受光し、前記第２画素で前記第１の可視光とは波長が異なる第２の可視光も受光し、前記第３画素で前記第１及び第２の可視光とは波長が異なる第３の可視光も受光してもよい。
そして、例えば、前記第１画素に、更に前記第１の可視光以外の光を反射及び／又は吸収する第１カラーフィルターを設け、前記第２画素に、更に前記第２の可視光以外の光を反射及び／又は吸収する第２カラーフィルターを設け、前記第３画素に、更に前記第３の可視光以外の光を反射及び／又は吸収する第３カラーフィルターを設けてもよい。
その場合、前記第１〜第３干渉フィルターは、前記第１〜第３カラーフィルターよりも上層に形成される。
本発明の固体撮像素子において、例えば、前記第１の可視光は赤色光であり、前記第２の可視光は緑色光であり、前記第３の可視光は青色光であり、前記第１の近赤外光は前記赤色光と相関関係にある近赤外領域の光であり、前記第２の近赤外光は前記緑色光と相関関係にある近赤外領域の光であり、前記第３の近赤外光は前記青色光と相関関係にある近赤外領域の光である。
【００１０】
本発明に係る撮像装置は、前述した固体撮像素子を備えるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、通常照度から暗闇（０ルクス）まで広範な照度環境でカラー画像が撮影可能で、かつ従来品よりも製造が容易な固体撮像素子及び撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態の固体撮像素子における画素の配列例を示す平面図である。
【図２】ａ、ｂは本発明の第１の実施形態の固体撮像素子の画素部分の概略構成を示す断面図であり、ａは可視光検出領域の画素構成を示し、ｂは近赤外光検出領域の画素構成を示す。
【図３】ａ〜ｃは図２に示す干渉フィルターの構成例を示す概略図であり、ａは干渉フィルター３１Ｒ、ｂは干渉フィルター３１Ｂ、ｃは干渉フィルター３１Ｇである。
【図４】図３に示す構成の干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂの特性を示す図である。
【図５】ａ〜ｃは図２に示す干渉フィルターの構成例を示す概略図であり、ａは干渉フィルター３１Ｒ、ｂは干渉フィルター３１Ｂ、ｃは干渉フィルター３１Ｇである。
【図６】図５に示す構成の干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂの特性を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の変形例の固体撮像素子の画素配置例を示す平面図である。
【図８】ａ〜ｃは本発明の第２の実施形態の固体撮像素子の画素部分の概略構成を示す概略図であり、ａは干渉フィルター３１Ｒ、ｂは干渉フィルター３１Ｂ、ｃは干渉フィルター３１Ｇである。
【図９】ａ〜ｃは本発明の第２の実施形態の変形例の固体撮像素子の画素部分の概略構成を示す概略図であり、ａは干渉フィルター３１Ｒ、ｂは干渉フィルター３１Ｂ、ｃは干渉フィルター３１Ｇである。
【図１０】本発明の第３の実施形態の固体撮像素子の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図１１】赤色カラーフィルター２１Ｒの分光透過特性を示す図である。
【図１２】８２０ｎｍ以上の近赤外光をカットするショートパスフィルターの分光透過特性を示す図である。
【図１３】図１１に示す光学フィルターと図１２に示す光学フィルターを積層した場合の分光特性を示す図である。
【図１４】緑色カラーフィルター２１Ｇの分光透過特性を示す図である。
【図１５】６５０〜９００ｎｍの近赤外光をカットする光学フィルターの分光透過特性を示す図である。
【図１６】図１４に示す光学フィルターと図１５に示す光学フィルターを積層した場合の分光透過特性を示す図である。
【図１７】青色カラーフィルター２１Ｂの分光透過特性を示す図である。
【図１８】ａは中心波長７５０ｎｍのバンドパスフィルターの分光透過特性を示す図であり、ｂは８９０ｎｍ以上の近赤外光をカットするショートパスフィルターの分光透過特性を示す図である。
【図１９】図１７に示す光学フィルターと図１８ａ，ｂに示す光学フィルターを積層した場合の分光透過特性を示す図である。
【図２０】図１０に示す固体撮像素子４０の分光透過特性を示す図である。
【図２１】ａは本発明の第３の実施形態の固体撮像素子のフィルター構成例を示す模式図であり、ｂはその分光透過特性を示す図である。
【図２２】ａは本発明の第３の実施形態の固体撮像素子の他のフィルター構成例を示す模式図であり、ｂはその分光透過特性を示す図である。
【図２３】ａは本発明の第３の実施形態の固体撮像素子の他のフィルター構成例を示す模式図であり、ｂはその分光透過特性を示す図である。
【図２４】ａは本発明の第４の実施形態の固体撮像素子の画素配置例を示す平面図であり、ｂはａの各画素上に設けられた光学フィルターの分光特性を示す図である。
【図２５】本発明の第５の実施形態の撮像装置の基本構成を示す概念図である。
【図２６】本発明の第５の実施形態の変形例の撮像装置の構成を模式的に示す図である。
【図２７】ａは可視光検出用固体撮像素子６の画素配置例を示す平面図であり、ｂは近赤外光検出用固体撮像素子４０の画素配置例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について、添付の図面を参照して、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００１４】
（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像素子について説明する。図１は本実施形態の固体撮像素子における画素の配列例を示す平面図であり、図２は画素部分の概略構成を示す断面図である。図１に示すように、本実施形態の固体撮像素子１は、可視光を検出するための可視光検出領域２と、近赤外光を検出するための近赤外光検出領域３とを有する。
【００１５】
［可視光検出領域２］
可視光検出領域２には、検出波長が異なる３種類の画素が設けられている。可視光検出領域２に設けられた３種の画素をそれぞれ「第１可視光画素」、「第２可視光画素」及び「第３可視光画素」とした場合、例えば第１可視光画素で赤色光Ｒを検出し、第２可視光画素で緑色光Ｇを検出し、第３可視光画素で青色光Ｂを検出する構成とすることができる。
【００１６】
その場合、可視光検出領域２の各画素は、図２ａに示すように、入射した光を電気信号として検出する光電変換層１１上に、赤色光Ｒ以外の可視光を反射及び／又は吸収する赤色光フィルター２１Ｒと、緑色光Ｇ以外の可視光を反射及び／又は吸収する緑色光フィルター２１Ｇと、青色光Ｂ以外の可視光を反射及び／又は吸収する青色光フィルター２１Ｂを設けた構成とすればよい。
【００１７】
光電変換層１１は、入射した光を電気信号として検出するものであり、シリコンなどの基板に複数の光電変換部が形成された構成となっている。光電変換層１１の構造は、特に限定されるものではなく、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）構造などを採用することができる。そして、赤色光フィルター２１Ｒ、緑色光フィルター２１Ｇ及び青色光フィルター２１Ｂは、それぞれ対応する光電変換部上に形成されている。
【００１８】
また、可視光検出領域２の各画素には、赤外光を反射及び／又は吸収する赤外光カットフィルター２２が設けられていてもよい。赤外光カットフィルター２２は、各画素に一体で形成してもよいが、別部材とすることもできる。また、可視光検出領域２の各画素には、オンチップレンズや平坦化層などが設けられていてもよい。
【００１９】
なお、光電変換層１１上に設けられる各カラーフィルターの透過波長は、前述した赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂに限定されるものではなく、固体撮像素子の仕様などに応じて適宜選択することができる。また、各カラーフィルターを形成する材料も、特に限定されるものではなく、公知の材料を用いることができる。
【００２０】
［近赤外光検出領域３］
近赤外光検出領域３にも、検出波長が異なる３種類の画素が設けられている。近赤外光検出領域３に設けられた３種の画素をそれぞれ「第１近赤外画素」、「第２近赤外画素」及び「第３近赤外画素」とした場合、例えば第１近赤外画素で赤色光Ｒと相関関係にある近赤外領域の光（以下、近赤外光ＮＩＲ−Ｒという。）を検出し、第２近赤外画素で緑色光Ｇと相関関係にある近赤外領域の光（以下、近赤外光ＮＩＲ−Ｇという。）を検出し、第３近赤外画素で青色光Ｂと相関関係にある近赤外領域の光（以下、近赤外光ＮＩＲ−Ｂという。）を検出する構成とすることができる。
【００２１】
ここで、例えば、近赤外光ＮＩＲ−Ｒは７００〜８３０ｎｍの範囲で任意の波長の光であり、近赤外光ＮＩＲ−Ｇは８８０〜１２００ｎｍの範囲で任意の波長の光であり、近赤外光ＮＩＲ−Ｂは８３０〜８８０ｎｍの範囲で任意の波長の光であり、それぞれ異なる波長の光である。
【００２２】
図２ｂに示すように、近赤外光検出領域３の各画素は、光電変換層１１上に、近赤外光ＮＩＲ−Ｒを選択的に透過する干渉フィルター３１Ｒ、近赤外光ＮＩＲ−Ｇを選択的に透過する干渉フィルター３１Ｇ、近赤外領域の光ＮＩＲ−Ｂを選択的に透過する干渉フィルター３１Ｂを設けた構成とすればよい。これら干渉フィルターの特性は特に限定されるものではないが、例えば、干渉フィルター３１Ｒを８００ｎｍよりも長波長の近赤外光の透過率が５０％以下のショートパスフィルターとし、干渉フィルター３１Ｇを中心波長が８５０ｎｍのバンドパスフィルターとし、干渉フィルター３１Ｂを８９０ｎｍよりも短波長の近赤外光の透過率が５０％以下のロングパスフィルターとすることができる。
【００２３】
また、干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂの構成は、特に限定されるものではないが、例えば屈折率が異なる２種類の誘電体層を交互に形成した構成とすることができる。図３ａ〜ｃは干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂの構成例を示す概略図であり、図４はその特性を示す図である。図３ａ〜ｃに示すように、干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂは、光電変換層１１上に、誘電材料からなる低屈折率層３１Ｌ１〜３１Ｌ４と、低屈折率層３１Ｌ１〜３１Ｌ４よりも屈折率が高い誘電材料からなる高屈折率層３１Ｈ１〜３１Ｈ５が形成されている。
【００２４】
低屈折率層３１Ｌ１〜３１Ｌ４は、例えば二酸化珪素（ＳｉＯ２）などで形成することができ、また、高屈折率層３１Ｈ１〜３１Ｈ５は、例えば酸化チタン（ＴｉＯ２）、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）などで形成することができる。
【００２５】
干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂは、低屈折率層３１Ｌ１〜３１Ｌ４及び光入射側及び光出射側に位置する高屈折率層３１Ｈ１，３１Ｈ２，３１Ｈ４，３１Ｈ５の厚さは各干渉フィルターで共通し、厚さ方向中間位置の高屈折率層３１Ｈ３の厚さのみ相互に異なる。そして、例えば、基準波長をλ０、低屈折率層を形成する誘電材料の屈折率をｎＬ、高屈折率層を形成する誘電材料の屈折率をｎＨとしたとき、干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂにおける低屈折率層３１Ｌ１〜３１Ｌ４の膜厚はλ０／（４×ｎＬ）であり、高屈折率層３１Ｈ１，３１Ｈ２，３１Ｈ４，３１Ｈ５の膜厚はλ０／（４×ｎＨ）である。
【００２６】
また、中間に位置する高屈折率層３１Ｈ３の膜厚は、例えば干渉フィルター３１Ｒが１．７４×λ０／（４×ｎＨ）であり、干渉フィルター３１Ｂが２×λ０／（４×ｎＨ）であり、干渉フィルター３１Ｇが２．２１×λ０／（４×ｎＨ）である。図３ａ〜ｃに示す干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂでは、厚さ方向中心に位置する高屈折率層３１Ｈ３の厚さを変えることにより透過波長を変更することができ、更に中間層以外の層は各干渉フィルターで共通化しているため、製造プロセスを簡素化することができる。
【００２７】
そして、基準波長λ０を８５０ｎｍとして図３に示す構成の干渉フィルターを形成すると、図４に示すように、それぞれ近赤外光ＮＩＲ−Ｒ，ＮＩＲ−Ｇ，ＮＩＲ−Ｂを選択的に透過する干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂが得られる。
【００２８】
図５ａ〜ｃは干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂの他の構成例を示す概略図であり、図６はその特性を示す図である。干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂは、前述した図３ａ〜ｃに示す構成に限定されるものではなく、例えば、図５ａ〜ｃに示すように、厚さ方向中間にスペーサとして低屈折率層３１Ｌ０を設け、その厚さを変更することにより、透過波長を変更することもできる。
【００２９】
この場合、例えば、図５ａに示すように、干渉フィルター３１Ｒは、低屈折率層３１Ｌ０は設けず、中間層として他の高屈折率層３１Ｈ１，３１Ｈ３の２倍の厚さの高屈折率層３１Ｈ２が設けられている。一方、干渉フィルター３１Ｂ，３１Ｇは、高屈折率層３１Ｈ２を高屈折率層３１Ｈ２１と高屈折率層３１Ｈ２２の２つに分けて、その間に低屈折率層３１Ｌ０を設けている。このとき、干渉フィルター３１Ｇは、干渉フィルター３１Ｂよりも、低屈折率層３１Ｌ０の厚さが厚くなる。
【００３０】
図５ａ〜ｃに示す干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂも、中間層以外の高屈折率層３１Ｈ１，３１Ｈ３及び低屈折率層３１Ｌ１，３１Ｌ２は、各干渉フィルターで共通となっている。そして、図６に示すように、この干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂは、図３ａ〜ｃに示す構成に比べて、各フィルター間での特性のばらつきを抑制することができる。
【００３１】
なお、干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂにおける各層の積層数は、特に限定されるものではないが、高屈折率層が３層以上で合計５層以上積層されていることが好ましく、より好ましくは各層５層以上、更に好ましくは各層１０層以上である。これにより、各干渉フィルターの周波数特性を急峻にすることができる。
【００３２】
一方、近赤外光検出領域３の各画素には、可視光の影響を排除し、精度良く近赤外光を検出するために、可視光を反射及び／又は吸収する可視光カットフィルター３２が設けられていてもよい。可視光カットフィルター３２は、各画素に一体で形成してもよいが、別部材とすることもできる。また、近赤外光検出領域３の各画素には、オンチップレンズや平坦化層などを設けることもできる。
【００３３】
更に、近赤外光検出領域３の各画素には、干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂよりも上層又は下層に、赤色光フィルター２１Ｒ、緑色光フィルター２１Ｇ、青色光フィルター２１Ｂ又はその他のカラーフィルターが設けられていてもよい。その場合赤色光フィルター２１Ｒ、緑色光フィルター２１Ｇ及び青色光フィルター２１Ｂよりも上層に干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂを形成することが望ましく、これにより、斜め方向からの光が他の画素に入射すること抑制できる。
【００３４】
［動作］
次に、本実施形態の固体撮像素子の動作について説明する。本実施形態の固体撮像素子１は、可視光検出領域２の各画素で可視光を検出し、近赤外光検出領域３の各画素で近赤外光を検出する。具体的には、図２ａに示すように、可視光検出領域２の各光電変換部には、その上に配置されたカラーフィルター２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを透過した特定波長帯域の可視光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が入射する。そして、各光電変換部からは、カラーフィルター２１Ｒ、２１Ｇ，２１Ｂを透過した波長帯域の可視光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の強度に対応する電気信号が出力される。これにより、可視光に由来するカラー画像を得ることができる。
【００３５】
一方、図２ｂに示すように、近赤外光検出領域３の各光電変換部には、その上に配置された干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂを透過した特定波長帯域の近赤外光が入射する。そして、各光電変換部からは、干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂを透過した波長帯域の近赤外光（ＮＩＲ−Ｒ，ＮＩＲ−Ｇ，ＮＩＲ−Ｂ）の強度に対応する電気信号が出力される。こここで、近赤外光ＮＩＲ−Ｒ，ＮＩＲ−Ｇ，ＮＩＲ−Ｂは、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂと相関があるため、これらに由来する信号を利用することで、可視光検出と同等のカラー画像を形成することができる。
【００３６】
本実施形態の固体撮像素子は、可視光検出領域２又は近赤外光検出領域３のいずれか一方のみで検出を行ってもよい。例えば、昼間は可視光検出領域２の各画素のみを動作させて又は可視光検出領域２の各光電変換部からの信号のみを利用して、可視光を検出し、夜間は近赤外光検出領域３の各画素のみを動作させて又は近赤外光検出領域３の各光電変換部からの信号のみを利用して、近赤外光を検出することもできる。
【００３７】
或いは、常時、可視光検出領域２及び近赤外光検出領域３の両方の画素を用いて検出することもできる。その場合、例えば、昼間は、近赤外光検出領域３で検出した近赤外光ＮＩＲ−Ｒ，ＮＩＲ−Ｇ，ＮＩＲ−Ｂの信号を用いて、可視光検出領域２で検出した赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの各信号を補正し、近赤外光成分の影響を除去することができる。
【００３８】
一方、夜間は、可視光検出領域２で検出した赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの各信号を用いて、近赤外検出領域３で検出した近赤外光ＮＩＲ−Ｒ，ＮＩＲ−Ｇ，ＮＩＲ−Ｂの信号を補正し、ヘッドライトなどの環境光に含まれる可視光成分の影響を除去することができる。その結果、可視光及び近赤外光の検出精度が向上し、カラー撮影における色の再現性を高めることができる。
【００３９】
以上詳述したように、本実施形態の固体撮像素子は、可視光検出領域と近赤外光検出領域を設け、各領域にはそれぞれ検出波長が異なる３種の画素を設け、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂと、それらの光と相関のある近赤外光ＮＩＲ−Ｒ，ＮＩＲ−Ｇ，ＮＩＲ−Ｂを検出しているため、通常照度から暗闇（０ルクス）まで広範な照度環境でカラー画像が撮影可能である。
【００４０】
また、本実施形態の固体撮像素子は、波長毎に異なる画素で検出しているため、各画素の設計が容易であり、膜構成も簡素化できるため、従来品よりも容易に製造することが可能となる。更に、本実施形態の固体撮像素子の構成は、裏面照射型及び表面照射型のどちらにも適用可能であるが、反射光の影響が少ない裏面照射型が好適である。
【００４１】
（第１の実施形態の変形例）
次に、本発明の第１の実施形態の変形例に係る固体撮像素子について説明する。図７は本変形例の固体撮像素子における各画素の配列例を示す平面図である。図１に示す固体撮像素子１では、可視光検出領域２と近赤外光検出領域３を４画素ずつ交互に形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、可視光検出領域と近赤外光検出領域は任意の配置で形成することができる。
【００４２】
例えば、図７に示す第１変形例の固体撮像素子のように、可視光受光用の各画素を一の領域（可視光検出領域２）にまとめて形成し、近赤外光受光用の各画素を他の領域（近赤外光検出領域３）にまとめて形成してもよい。これにより、可視光カットフィルターを設ける際の成膜工程が容易になる。なお、本変形例における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態と同様である。
【００４３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像素子について説明する。図８は本実施形態の固体撮像素子の画素部分の概略構成を示す断面図である。なお、図８においては、図５に示す各画素の構成と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図８に示すように、本実施形態の固体撮像素子２０は、近赤外光検出領域３の各画素に反射防止膜３３が形成されている。
【００４４】
［反射防止膜３３］
反射防止膜３３は、干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂと他の部材や層との境界面での反射を防止するためのものであり、干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂの光出射側最外層に積層されている。即ち、本実施形態の固体撮像素子２０では、反射防止膜３３上に、干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂが形成されている。
【００４５】
反射防止膜３３は、屈折率が１．５〜２．５、好ましくは１．９〜２．１の範囲の材料で形成されている。反射防止膜３３は、例えばＳｉＮ、Ｃ、ＳｉＯＮ、Ｎｉ又は塩化銀などにより形成することができるが、これらに限定されるものではなく、屈折率が前述した範囲内であればその他の材料により形成されていてもよい。また、反射防止膜３３の厚さは、特に限定されるものではないが、例えば５〜１０００ｎｍである。
【００４６】
本実施形態の固体撮像素子２０のように、干渉フィルターの光出射側最外層に反射防止膜３３を設けると、分光特性のばらつきを抑制し、透過特性をシャープにすることができ、特に、分光リップルと呼ばれる光の感度が上下に振れる現象の発生を抑制することができる。また、干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂと光電変換層１１との間に、赤色光フィルター２１Ｒ、緑色光フィルター２１Ｇ及び青色光フィルター２１Ｂが設けられている場合は、分光透過特性向上の観点から、シリコン基板上にも反射防止膜を設けることが好ましい。
【００４７】
なお、本実施形態の固体撮像素子２０における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態と同様である。
【００４８】
（第２の実施形態の変形例）
次に、本発明の第２の実施形態の変形例に係る固体撮像素子について説明する。図９は本実施形態の固体撮像素子の画素部分の概略構成を示す断面図である。なお、図９においては、図８に示す各画素の構成と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
図９に示すように、本変形例の固体撮像素子３０は、干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂの光入射側最外層及び光出射側最外層に、それぞれ高屈折率層３１Ｈ１〜３１Ｈ５よりも屈折率が低い誘電材料からなる低屈折率層３４Ｌ１，３４Ｌ２が積層されており、光出射側最外層の低屈折率層３４Ｌ１に反射防止膜３３が積層されている。なお、低屈折率層３４Ｌ１，３４Ｌ２は、干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂの光入射側及び光出射側の少なくとも一方の最外層に設けられていればよい。
【００５０】
低屈折率層３４Ｌ１，３４Ｌ２は、例えば、前述した低屈折率層３１Ｌ１〜３１Ｌ４と、同じ材料で形成することができる。また、低屈折率層３４Ｌ１，３４Ｌ２の厚さは、相互に異なっていてもよく、更に、低屈折率層３１Ｌ１〜３１Ｌ４とも異なっていてもよい。例えば、光入射側最外層に位置する低屈折率層３４Ｌ２を、光出射側最外層に位置する低屈折率層３４Ｌ１よりも薄くする場合、低屈折率層３１Ｌ１〜３１Ｌ４の厚さがλ０／（４×ｎＬ）のとき、低屈折率層３４Ｌ１を１．２×λ０／（４×ｎＬ）とし、低屈折率層３４Ｌ２を０．５×λ０／（４×ｎＬ）とすることができる。
【００５１】
本変形例の固体撮像素子は、各画素に、反射防止膜３３を設けると共に、各干渉フィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂの光入射側最外層及び／又は光出射側最外層に、相互に厚さが異なる低屈折率層３２Ｌ１，３１Ｌ２を設けているため、特に可視光領域での透過特性を大幅に向上させることができる。
【００５２】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像素子について説明する。図１０は本実施形態の固体撮像素子の概略構成を模式的に示す断面図である。なお、図１０においては、図２に示す各画素の構成と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５３】
前述した第１及び第２の実施形態の固体撮像素子は、可視光検出領域と近赤外検出領域を別画素で構成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、可視光検出領域と近赤外検出領域は、その一部又は全部が重複していてもよい。即ち、本発明の固体撮像素子は、可視光と近赤外光の両方を検出する画素を備えていてもよい。
【００５４】
図１０に示すように、本実施形態の固体撮像素子４０には、第１の可視光及びこの第１の可視光と相関関係にある第１の近赤外光を受光する第１画素と、第１の可視光とは波長が異なる第２の可視光及びこの第２の可視光と相関関係にある第２の近赤外光を受光する第２画素と、第１及び第２の可視光とは波長が異なる第３の可視光及びこの第３の可視光と相関関係にある第３の近赤外光を受光する第３画素とが設けられている。このように、本実施形態の固体撮像素子１には、検出波長が異なる３種類の画素が設けられている。
【００５５】
例えば、第１〜第３の可視光がそれぞれ赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）であった場合、第１〜第３の近赤外光は、赤色光と相関関係にある近赤外領域の光（ＮＩＲ−Ｒ）、緑色光と相関関係にある近赤外領域の光（ＮＩＲ−Ｇ）、青色光と相関関係にある近赤外領域の光（ＮＩＲ−Ｂ）である。また、例えば、近赤外光ＮＩＲ−Ｒは７００〜８３０ｎｍの範囲で任意の波長の光であり、近赤外光ＮＩＲ−Ｇは８８０〜１２００ｎｍの範囲で任意の波長の光であり、近赤外光ＮＩＲ−Ｂは８３０〜８８０ｎｍの範囲で任意の波長の光であり、それぞれ異なる波長の光である。
【００５６】
本実施形態の固体撮像素子４０の各画素には、光電変換層１１上に、それぞれ第１〜第３の可視光以外の可視光を反射及び／又は吸収する光学フィルターと、特定波長域の近赤外光を反射又は／吸収する光学フィルターとが積層されている。
【００５７】
［光学フィルター］
第１〜第３の可視光がそれぞれ赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）の場合、図１に示すように、光電変換層１１の各光電変換部の直上域には、それぞれ赤色光Ｒ以外の可視光を反射及び／又は吸収する赤色カラーフィルター２１Ｒ、緑色光Ｇ以外の可視光を反射及び／又は吸収する緑色カラーフィルター２１Ｇ、青色光Ｂ以外の可視光を反射及び／又は吸収する青色カラーフィルター２１Ｂが設けられている。
【００５８】
各カラーフィルター２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの構成は、特に限定されるものではなく、特定波長に吸収を有する有機材料を用いたものの他、特定波長の可視光をカットする可視光カットフィルターや干渉フィルターを用いることもできる。なお、光電変換層１１上に設けられる各カラーフィルター２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの透過波長は、前述した赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂに限定されるものではなく、固体撮像素子の仕様などに応じて適宜選択することができる。
【００５９】
また、光電変換層１１の各光電変換部の直上域には、それぞれ前述したカラーフィルター２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂと共に、特定波長域の近赤外光を反射及び／又は吸収する近赤外光カットフィルターが設けられている。近赤外光カットフィルターは、例えば、７５０ｎｍ以上の近赤外光を反射又は／吸収する近赤外カットフィルター３１Ｒ、６５０〜９００ｎｍの近赤外光を反射又は／吸収する近赤外カットフィルター３１Ｇ、５５０〜８６０ｎｍ及び／又は９００ｎｍ以上の近赤外光を反射又は／吸収する１又は２以上の近赤外カットフィルター３１Ｂとすることができる。
【００６０】
近赤外光カットフィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂは、例えば、図３、図５、図８及び図９に示すような屈折率が異なる２種類の誘電体層を交互に積層した構造の干渉フィルターにより実現することができる。なお、本実施形態の固体撮像素子に用いる近赤外光カットフィルターは、前述した干渉フィルターを用いた構成に限定されるものではなく、特定波長の近赤外光をカットするものであればよく、２以上のショートパスフィルター、ロングパスフィルター、バンドパスフィルターを組み合わせて使用することもできる。
【００６１】
＜赤色画素＞
図１１は赤色カラーフィルター２１Ｒの分光透過特性を示す図であり、図１２は８２０ｎｍ以上の近赤外光をカットするショートパスフィルターの分光透過特性を示す図であり、図１３は図１１に示す光学フィルターと図１２に示す光学フィルターを積層した場合の分光特性を示す図である。
【００６２】
例えば、赤色カラーフィルター２１Ｒが図１１に示す分光透過特性を有する場合、近赤外光カットフィルター３１Ｒとして、図１２に示す分光特性を有する近赤外光カットフィルターを積層すればよい。これにより、赤色画素では図１３に示す分光透過特性が得られ、光電変換部には、可視域では赤色光Ｒのみが、近赤外域では赤色近赤外光ＮＩＲ−Ｒのみが入射する。
【００６３】
＜緑色画素＞
図１４は緑色カラーフィルター２１Ｇの分光透過特性を示す図であり、図１５は６５０〜９００ｎｍの近赤外光をカットする光学フィルターの分光透過特性を示す図であり、図１６は図１４に示す光学フィルターと図１５に示す光学フィルターを積層した場合の分光透過特性を示す図である。
【００６４】
例えば、緑色カラーフィルター２１Ｇが図１４に示す分光透過特性を有する場合、近赤外光カットフィルター３１Ｇとして、図１５に示す分光特性を有する近赤外光カットフィルターを積層すればよい。これにより、緑色画素では図１６に示す分光透過特性が得られ、光電変換部には、可視域では緑色光Ｇのみが、近赤外域では緑色近赤外光ＮＩＲ−Ｇのみが入射する。
【００６５】
＜青色画素＞
図１７は青色カラーフィルター２１Ｂの分光透過特性を示す図であり、図１８ａは中心波長７５０ｎｍのバンドパスフィルターの分光透過特性を示す図であり、図１８ｂは８９０ｎｍ以上の近赤外光をカットするショートパスフィルターの分光透過特性を示す図であり、図１９は図１７に示す光学フィルターと図１８ａ，ｂに示す光学フィルターを積層した場合の分光透過特性を示す図である。
【００６６】
例えば、青色カラーフィルター２１Ｂが図１７に示す分光透過特性を有する場合、近赤外光カットフィルター３１Ｂとして、図１８ａに示す分光特性を有するバンドバスフィルターと、図１８ｂに示す光特性を有するショートパスフィルターを積層すればよい。これにより、青色画素では図１９に示す分光透過特性が得られ、光電変換部には、可視域では青色光Ｂのみが、近赤外域では青色近赤外光ＮＩＲ−Ｂのみが入射する。
【００６７】
［光学フィルター構成と分光透過特性］
図２０は図１０に示す固体撮像素子４０の分光透過特性を示す図であり、図２１〜２３は本実施形態の固体撮像素子４０のフィルター構成例とその分光透過特性を示す図である。前述した図１３、図１６及び図１９に示す分光透過特性を示す赤色画素、緑色画素及び青色画素で構成された固体撮像素子は、図２０に示す分光透過特性を示す。
【００６８】
また、例えば、図２１ａに示すように、赤色カラーフィルター２１Ｒと緑色カラーフィルター２１Ｇの上に８５０ｎｍ前後の光をカットする近赤外光カットフィルターを積層し、更に、青色カラーフィルター２１Ｂの上にのみ７０８ｎｍ前後の光をカットする近赤外光カットフィルターを積層する。
【００６９】
そして、赤色画素及び青色画素には、更に、８６０ｎｍ以上の近赤外光をカットする近赤外光カットフィルターを積層する。前述した各近赤外光カットフィルターには、例えば前述した干渉フィルターを用いることができる。この構成の光学フィルターを備える固体撮像素子１は、図２１ｂに示す分光透過特性を示す。
【００７０】
更に、例えば、図２２ａに示すように、緑色画素の近赤外光カットフィルター３１Ｇを、８５０ｎｍ前後のより広帯域の光をカットする赤外カットフィルターとすることもできる。この構成の光学フィルターを備える固体撮像素子１は、図２２ｂに示す分光透過特性を示す。
【００７１】
一方、図２３ａに示すように、緑色カラーフィルター２１Ｇと青色カラーフィルター２１Ｂに、７０８ｎｍ前後の光をカットする近赤外光カットフィルターを積層し、緑色画素には８５０ｎｍ前後のより広帯域の光をカットする赤外カットフィルターを、青色画素には８９０ｎｍ以上の近赤外光をカットする近赤外光カットフィルターを更に積層した構成とすることもできる。
【００７２】
この場合、赤色画素には、赤色カラーフィルター２１Ｒと８２０ｎｍ以上の近赤外光をカットする近赤外光カットフィルターを積層するが、この近赤外カットフィルターと赤色カラーフィルターとの間にバッファー層を設けてもよい。この構成の光学フィルターを備える固体撮像素子１は、図２３ｂに示す分光透過特性を示す。
【００７３】
図１０〜２３では、カラーフィルター２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ上に、近赤外光カットフィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂを設けた構成例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、近赤外光カットフィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂを下層に、カラーフィルター２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを上層に形成することもできる。ただし、斜め方向からの光が他の画素に入射しにくいことから、光電変換層１１側にカラーフィルター２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを形成し、光入射側に近赤外光カットフィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂを形成することが好ましい。
【００７４】
なお、本実施形態の固体撮像素子１は、カラーフィルター２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂと、近赤外光カットフィルター３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂとは直接積層されている必要はなく、これらの間に、平坦化層やバッファー層などが設けられていてもよい。更に、本実施形態の固体撮像素子１各画素には、オンチップレンズなどが設けられていてもよい。
【００７５】
［動作］
次に、本実施形態の固体撮像素子４０の動作について説明する。本実施形態の固体撮像素子４０は、赤色画素で赤色光Ｒと赤色近赤外光ＮＩＲ−Ｒを検出し、緑色画素で緑色光Ｇと緑色近赤外光ＮＩＲ−Ｇを検出し、青色画素で青色光Ｂと青色近赤外光ＮＩＲ−Ｂを検出する。そして、各光電変換部からは、検出された光の強度に対応する電気信号が出力され、これにより、可視光又は近赤外光に由来するカラー画像が得られる。
【００７６】
以上詳述したように、本実施形態の固体撮像素子は、可視光用の光学フィルターと近赤外光用の光学フィルターを積層した構成としているため、簡素な構成で、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂと、それらの光と相関のある近赤外光ＮＩＲ−Ｒ，ＮＩＲ−Ｇ，ＮＩＲ−Ｇを分光し、検出することができる。近赤外光ＮＩＲ−Ｒ，ＮＩＲ−Ｇ，ＮＩＲ−Ｂは、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂと相関があるため、これらに由来する信号を利用することで、近赤外光検出においても、可視光検出と同等のカラー画像を形成することができる。その結果、本実施形態の固体撮像素子を用いることで、通常照度から暗闇（０ルクス）まで広範な照度環境でカラー画像が撮影可能となる。
【００７７】
本実施形態においては、可視光と近赤外光の両方を検出する３種類の画素が設けられている場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、検出波長が異なる４種以上の画素が設けられていてもよい。具体的には、第１の可視光及びこの第１の可視光と相関関係にある第１の近赤外光を受光する第１画素と、第１の可視光とは波長が異なる第２の可視光及びこの第２の可視光と相関関係にある第２の近赤外光を受光する第２画素と、第１及び第２の可視光とは波長が異なる第３の可視光及びこの第３の可視光と相関関係にある第３の近赤外光を受光する第３画素に加えて、第１〜第３のいずれかの可視光を受光する１又は２以上の画素（可視光画素）が設けられていてもよい。
【００７８】
また、本実施形態の固体撮像素子の構成は、裏面照射型及び表面照射型のどちらにも適用可能であるが、反射光の影響が少ない裏面照射型が好適である。なお、本実施形態の固体撮像素子における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態及び第２の実施形態と同様である。
【００７９】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像素子について説明する。図２４ａは本実施形態の固体撮像素子の画素配置例を示す図であり、図２４ｂはその画素上に設けられた光学フィルターの分光特性を示す図である。前述した第１〜第３の実施形態の固体撮像素子では、近赤外光ＮＩＲ−Ｒ，ＮＩＲ−Ｇ，ＮＩＲ−Ｂをそれぞれ別の画素で検出しているが、波長が異なる複数の近赤外光を同一画素で検出する構成を採ることもできる。
【００８０】
図２４ａ及び図２４ｂに示すように、本実施形態の固体撮像素子１０は、赤色光Ｒと赤色近赤外光ＮＩＲ−Ｒを検出する画素、緑色光Ｇと赤色近赤外光ＮＩＲ−Ｒ、青色近赤外光ＮＩＲ−Ｂ及び緑色近赤外光ＮＩＲ−Ｇを含む広帯域の光ＮＩＲ−Ｗを検出する画素、青色光Ｂと緑色近赤外光ＮＩＲ−Ｇを検出する画素を備える。また、本実施形態の固体撮像素子１０では、可視光と近赤外光の両方を受光する画素に加えて、緑色光Ｇのように可視光のみを受光する画素を設けることもできる。
【００８１】
本実施形態の固体撮像素子１０は、画素の構成がシンプルとなるため、製造コストを低減することができる。
【００８２】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図２５は本実施形態の固体撮像装置の構成を示す概念図である。図２５に示すように、本実施形態の固体撮像装置５０は、前述した第１の実施形態の固体撮像素子１を備え、これらから出力された信号に基づきカラー画像を生成する。
【００８３】
本実施形態の撮像装置５０は、固体撮像素子１で取得した信号を解析し、各画素から出力される可視光に基づく信号、近赤外光に基づく信号又はその両方を用いて、カラー画像を生成する画像生成部４３を備えていてもよい。画像生成部４３は、例えば「昼モード」の場合は、可視光に基づく信号４１のみを利用しカラー画像を生成し、「夜モード」の場合は近赤外光に基づく信号４２のみを利用してカラー画像を生成する。
【００８４】
また、画像生成部４３では、可視光に基づく信号４１及び近赤外光に基づく信号４２の両方を用いて、カラー画像を生成することもできる。その場合、例えば「昼モード」の場合は、近赤外光に基づく信号４２を利用して、可視光に基づく信号４１を補正し、近赤外光成分の影響を除去したカラー画像を生成する。一方、「夜モード」の場合は、可視光に基づく信号４１を用いて、近赤外光に基づく信号４２を補正し、ヘッドライトなどの環境光に含まれる可視光成分の影響を除去したカラー画像を生成する。これにより、可視光及び近赤外光の検出精度が向上し、カラー撮影における色の再現性を高めることができる。
【００８５】
本実施形態の撮像装置は、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂと、それらの光と相関のある近赤外光ＮＩＲ−Ｒ，ＮＩＲ−Ｇ，ＮＩＲ−Ｂを検出する固体撮像素子を備えているため、通常照度から暗闇（０ルクス）まで広範な照度環境でカラー画像を撮影することができる。
【００８６】
なお、ここでは、第１の実施形態の固体撮像素子１を用いた場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第２〜４の実施形態の固体撮像素子を用いても同様に撮影することができ、同様の効果が得られる。
【００８７】
（第５の実施形態の変形例）
次に、本発明の第５の実施形態の変形例に係る撮像装置について説明する。図２６は本変形例の撮像装置の構成を模式的に示す図である。図２６に示すように、本変形例の撮像装置５１は、前述した第３の実施形態の固体撮像素子４０に加えて、可視光検出用固体撮像素子６が設けられている。
【００８８】
図２７ａは可視光検出用固体撮像素子６の画素配置例を示す平面図であり、図２７ｂは近赤外光検出用固体撮像素子４０の画素配置例を示す平面図である。図２７ａに示すように、可視光検出用固体撮像素子６は、赤色光Ｒを検出する画素と、緑色光Ｇを検出する画素と、青色光Ｂを検出する画素を備える。また、図２７ｂに示すように、固体撮像素子４０は、赤色光Ｒ及び赤色近赤外光ＮＩＲ−Ｒを検出する画素と、緑色光Ｇ及び緑色近赤外光ＮＩＲ−Ｇを検出する画素と、青色光Ｂ及び青色近赤外光ＮＩＲ−Ｂを検出する画素を備える。
【００８９】
本変形例の撮像装置５１では、必要に応じて、可視光検出用固体撮像素子６の光入射面側に赤外光カットフィルター５を配置してもよい。本変形例の撮像装置５１は、例えばハーフミラー４などの光学素子を用いて入射光を２つに分けて、可視光検出用固体撮像素子６と近赤外光検出用固体撮像素子４０に入射させる。そして、可視光検出用固体撮像素子６で赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂを検出すると共に、近赤外光検出用固体撮像素子４０で赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂ及びそれらの光と相関のある近赤外光ＮＩＲ−Ｒ，ＮＩＲ−Ｇ，ＮＩＲ−Ｂを検出する。
【００９０】
本変形例の撮像装置５１は、可視光と近赤外光を別の固体撮像素子で検出しているため、同一素子上に可視光検出領域と近赤外光検出領域を設ける構成に比べて、画素の構成がシンプルとなり、固体撮像素子の製造コストを低減することができる。また、本変形例の撮像装置５１では、２つの固体撮像素子の対応する画素で、一の光から分光された可視光と近赤外光を検出しているため、一領域につき可視光とそれに対応する近赤外光を検出でき、更に同一波長の画素間の密度も高まるため、より高い解像度を確保することができる。なお、本変形例の撮像装置における上記以外の構成及び効果は、前述した第５の実施形態と同様である。
【符号の説明】
【００９１】
１、１０、１２、２０、３０、４０  固体撮像素子
２  可視光検出領域
３  近赤外光検出領域
４  ハーフミラー
５、２２  赤外光カットフィルター
６  可視光検出用固体撮像素子
１１  光電変換層
２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒ  カラーフィルター
３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒ  干渉フィルター（近赤外光カットフィルター）
３１Ｈ１〜３１Ｈ５、３１Ｈ２１、３１Ｈ２２、３１Ｈ３１、３１Ｈ３２  高屈折率層
３１Ｌ０〜３１Ｌ４、３４Ｌ１、３４Ｌ２  低屈折率層
３２  可視光カットフィルター
３３  反射防止膜
４１  可視光に由来する信号
４２  近赤外光に由来する信号
４３  画像生成部
５０、５１  撮像装置
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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