(57)【要約】【課題】クロストークを正確かつ簡便に測定可能な撮像素子、測定装置、測定方法、及び撮像装置を得る。【解決手段】第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１、第１の青色フォトダイオード１０４ｂ１、第１の緑色フォトダイオード１０４ｇ１、及び第２の緑色フォトダイオード１０４ｇ２の周囲にある電子部品は、位置及び構成が各々異なる。一方、全ての第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１の周囲にある電子部品は、位置及び構成が互いに同じである。そこで、複数の第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１に異なる開口率のマスク１０３を取り付ければ、第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１におけるマスク１０３の開口率と出力電荷とのグラフを得て、これにより、第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１のクロストークを算出できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を電荷に変換する複数の光電変換素子と、
所定の開口率を有し、前記開口率に応じて光を通過させる複数のマスクとを備え、
１つの前記マスクが１つの前記光電変換素子に設けられ、
前記複数のマスクは、異なる開口率を有する撮像素子。
【請求項２】
前記光電変換素子の間に電子部品が形成され、
周辺に設けられる電子部品の構成が同じである複数の光電変換素子に、異なる開口率を有する前記マスクが設けられる請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記光電変換素子の間に電子部品が形成され、
前記光電変換素子の周囲に設けられる電子部品の構成が異なる複数の光電変換素子に、前記マスクが設けられる請求項１又は２に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記マスクは、前記光電変換素子の間に設けられる電子部品により形成される請求項１から３のいずれかに記載の撮像素子。
【請求項５】
前記光電変換素子は、光を受信する受光面を備え、
前記マスクは、前記受光面の中心及びその周囲に到達する光の一部を透過する請求項１から４のいずれかに記載の撮像素子。
【請求項６】
前記光電変換素子に光を集光する複数のレンズをさらに備え、
１つの前記レンズが１つの前記光電変換素子に設けられる請求項１から５のいずれかに記載の撮像素子。
【請求項７】
所定の波長の光を透過する複数のフィルタをさらに備え、
前記複数のフィルタは、各々異なる波長の光を透過し、
１つの前記フィルタが１つの前記光電変換素子に設けられる請求項１から６のいずれかに記載の撮像素子。
【請求項８】
請求項１に記載の撮像素子が備える光電変換素子におけるクロストークを測定する測定装置であって、
前記光電変換素子が出力する電荷と、その光電変換素子に設けられたマスクの開口率とに基づいてクロストークを測定する演算部とを備える測定装置。
【請求項９】
白色光を前記撮像素子に投射する白色光源をさらに備え、
前記演算部は、前記白色光を受光した前記光電変換素子が出力する電荷と、その光電変換素子に設けられたマスクの開口率とに基づいてクロストークを測定する請求項８に記載の測定装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の撮像素子が備える光電変換素子におけるクロストークを測定する方法であって、
前記光電変換素子が出力する電荷を受信する受信ステップと、
その光電変換素子に設けられたマスクの開口率と、前記受信ステップで受信した電荷に基づいてクロストークを測定するステップと
を備える測定方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の撮像素子と、
前記光電変換素子が出力した電荷を、その光電変換素子に設けられたマスクの開口率に基づいて増幅する処理部とを備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロストークを測定可能な撮像素子、測定装置、測定方法、及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子を小型化しながら画素数を増やすためには、画素の形状を小さくする必要がある。しかしながら画素の形状を小さくすると、画素から電荷が漏れやすくなり、画素が出力する信号に、隣接する画素から漏れ出た電荷が混入することがある。これをクロストークという。クロストークは、撮影された画像における色再現性を低下させるため、抑制されなければならない。クロストークを抑制するためには、クロストークがどの程度発生しているかを調べる必要がある。そこで、赤、青、緑の３つの波長ごとにＭＴＦ値を測定し、測定結果を比較することにより、クロストークを測定する（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１４７３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、複数の波長の光を用いてＭＴＦ値を測定するのでは、少なくとも３回は撮像を行う必要があり、煩雑かつ効率が悪い。また、複数の波長を用いる手法では、それぞれの波長が正確でないと、正確にクロストークを測定することができない。
【０００５】
本発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、クロストークを正確かつ簡便に測定可能な撮像素子、測定装置、測定方法、及び撮像装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願第１の発明による撮像素子は、光を電荷に変換する複数の光電変換素子と、所定の開口率を有し、開口率に応じて光を通過させる複数のマスクとを備え、１つのマスクが１つの光電変換素子に設けられ、複数のマスクは、異なる開口率を有することを特徴とする。
【０００７】
光電変換素子の間に電子部品が形成され、光電変換素子の周囲に設けられる電子部品の構成が同じである複数の光電変換素子に、異なる開口率を有するマスクが設けられることが好ましい。これにより、光電変換素子が出力する出力電荷に対するマスクの開口率のグラフを得る。
【０００８】
光電変換素子の間に電子部品が形成され、周辺に設けられる電子部品の構成が異なる複数の光電変換素子に、マスクが設けられることが好ましい。これにより、電子部品の構成が異なる複数の光電変換素子ごとに、クロストークを測定できる。
【０００９】
マスクは、光電変換素子の間に設けられる電子部品により形成されることが好ましい。
【００１０】
光電変換素子は、光を受信する受光面を備え、マスクは、受光面の中心及びその周囲に到達する光の一部を透過することが好ましい。
【００１１】
光電変換素子に光を集光する複数のレンズをさらに備え、１つのレンズが１つの光電変換素子に設けられることが好ましい。
【００１２】
所定の波長の光を透過する複数のフィルタをさらに備え、複数のフィルタは、各々異なる波長の光を透過し、１つのフィルタが１つの光電変換素子に設けられることが好ましい。
【００１３】
本願第２の発明による測定装置は、前記撮像素子が備える光電変換素子におけるクロストークを測定する測定装置であって、光電変換素子が出力する電荷と、その光電変換素子に設けられたマスクの開口率とに基づいてクロストークを測定する演算部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
白色光を撮像素子に投射する白色光源をさらに備え、演算部は、白色光を受光した光電変換素子が出力する電荷と、その光電変換素子に設けられたマスクの開口率とに基づいてクロストークを測定することが好ましい。
【００１５】
本願第３の発明による測定方法は、前記撮像素子が備える光電変換素子におけるクロストークを測定する方法であって、光電変換素子が出力する電荷を受信する受信ステップと、その光電変換素子に設けられたマスクの開口率と、受信ステップで受信した電荷に基づいてクロストークを測定するステップとを備えることを特徴とする。
【００１６】
本願第４の発明による撮像装置は、前記撮像素子と、光電変換素子が出力した電荷を、その光電変換素子に設けられたマスクの開口率に基づいて増幅する処理部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、クロストークを正確かつ簡便に測定可能な撮像素子、測定装置、測定方法、及び撮像装置を得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ＣＭＯＳの一部断面図を示した図である。
【図２】ＣＭＯＳの撮像面の一部を示した図である。
【図３】ＣＭＯＳの撮像面の一部を示した図である。
【図４】出力電荷と開口率との関係を示したグラフである。
【図５】５０％の開口率を有するマスクを示した図である。
【図６】３７．５％の開口率を有するマスクを示した図である。
【図７】３７．５％の開口率を有するマスクを示した図である。
【図８】３１．２５％の開口率を有するマスクを示した図である。
【図９】２５％の開口率を有するマスクを示した図である。
【図１０】２５％の開口率を有するマスクを示した図である。
【図１１】１２．５％の開口率を有するマスクを示した図である。
【図１２】１２．５％の開口率を有するマスクを示した図である。
【図１３】本願発明によるＣＭＯＳを備える測定装置を示したブロック図である。
【図１４】ＣＭＯＳを備える撮像装置を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態による撮像素子であるＣＭＯＳ１００について説明する。
【００２０】
図１を参照すると、ＣＭＯＳ１００は、複数のマイクロレンズ１０１と、複数のカラーフィルタ１０２と、複数のマスク１０３と、複数の光電変換素子であるフォトダイオード１０４とを主に備える。これらを規則的に並べることにより、ＣＭＯＳ１００の撮像面１０８が形成される。
【００２１】
マイクロレンズ１０１は、樹脂又は無機の透明な材質から成り、外部からの光をフォトダイオード１０４に集光する。
【００２２】
カラーフィルタ１０２は、所定の波長の光を透過するフィルタであって、青色光を主に透過する青色フィルタ、赤色光を主に透過する赤色フィルタ、及び緑色光を主に透過する緑色フィルタを備える。
【００２３】
マスク１０３は、ＣＭＯＳ１００内部に形成される電子部品によって形成され、フォトダイオード１０４に入射する光路の一部を塞ぐ。本実施形態では、電子部品は、アンプなどの機能性部品に加えて、電気配線も含む。フォトダイオード１０４の受光面１０５の面積に対する、マスク１０３において光路が透過される面積の割合を開口率という。いいかえると、フォトダイオード１０４の縦横画素間隔の積に対するマスク１０３の開口の面積の割合を開口率という。複数のマスク１０３は、複数の異なる開口率を有する。
【００２４】
フォトダイオード１０４は、受光面１０５で受光した光を電荷に変換して出力する。以下、出力された電荷を出力電荷という。入射した光の光量と出力電荷の量は比例する。
【００２５】
フォトダイオード１０４どうしの間には、電子部品が設けられる。フォトダイオード１０４が出力した出力電荷は、電圧変換された後に電気配線に伝達され、周辺回路によって所定の処理が施されたのち、ＣＭＯＳ１００の外部に電気信号として出力される。
【００２６】
１つのフォトダイオード１０４には、１つのマイクロレンズ１０１と、１つのカラーフィルタ１０２と、１つのマスク１０３とが設けられる。フォトダイオード１０４の受光面１０５の前に、マスク１０３が設けられ、マスク１０３の前にカラーフィルタ１０２が設けられ、カラーフィルタ１０２の前にマイクロレンズ１０１が設けられる。
【００２７】
ＣＭＯＳ１００に入射した光は、まずマイクロレンズ１０１に入射する。マイクロレンズ１０１は、光を屈折させて、受光面１０５に集光させる。マイクロレンズ１０１を通過した光は、カラーフィルタ１０２に入射する。カラーフィルタ１０２は、入射した光のうち、所定の波長の光を透過する。カラーフィルタ１０２を透過した光は、マスク１０３によって、その一部が遮られ、残りの一部がフォトダイオード１０４に入射する。フォトダイオード１０４は、マスク１０３を通過した光を電荷に変換して出力する。
【００２８】
次に、図２を用いて、マスク１０３の配置について説明する。図２は、ＣＭＯＳ１００を撮像面１０８側から見た図であって、赤色フィルタが取り付けられたフォトダイオード１０４に設けられたマスク１０３を示す。
【００２９】
マスク１０３は、５０％の開口率を有するマスクＡと、３７．５％の開口率を有するマスクＢと、３１．２５％の開口率を有するマスクＣと、２５％の開口率を有するマスクＤと、１２．５％の開口率を有するマスクＥとを有する。
【００３０】
マスクＡは、標準となる開口率を有するマスク１０３であって、通常の設計により電子部品をフォトダイオード１０４の間に設けた場合に形成されるマスク１０３である。
【００３１】
マスクＢ、マスクＣ、マスクＤ、及びマスクＥは、ＣＭＯＳ１００を形成する工程において、マスクＡよりも電子部品の範囲を故意に広げることにより形成される。また、マスクＢ、マスクＣ、マスクＤ、及びマスクＥは、できうる限りランダムに配置される。すなわち、同じ行及び同じ列に同じ開口率を有するマスク１０３が位置しないように配置される。ランダムに配置されることにより、撮像された画像において、マスクＢ、マスクＣ、マスクＤ、及びマスクＥの位置が人間の目に認識されにくくなる。また、マスクＢ、マスクＣ、マスクＤ、及びマスクＥは、できうる限り受光面１０５の中心付近に配置されることが好ましい。フォトダイオード１０４の中心とマイクロレンズ１０１の光軸とは、撮像面１０８の中心において一致するが、撮像面１０８の縁付近では、多少ずれる場合がある。マスクＢ、マスクＣ、マスクＤ、及びマスクＥを撮像面１０８の中心付近に配置することにより、フォトダイオード１０４の中心とマイクロレンズ１０１の光軸とのずれに影響されることなく、正確にクロストークを測定できる。
【００３２】
次に、図３を用いて、フォトダイオード１０４と、電子部品と、カラーフィルタ１０２との位置関係について説明する。図３は、ＣＭＯＳ１００を撮像面１０８側から見た図である。説明のため、マイクロレンズ１０１を省略している。
【００３３】
ＣＭＯＳ１００の一部に、赤色フィルタが取り付けられた第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１、第２の赤色フォトダイオード１０４ｒ２、及び第３の赤色フォトダイオード１０４ｒ３と、青色フィルタが取り付けられた第１の青色フォトダイオード１０４ｂ１及び第２の青色フォトダイオード１０４ｂ２と、緑色フィルタが取り付けられた第１の緑色フォトダイオード１０４ｇ１、第２の緑色フォトダイオード１０４ｇ２、第３の緑色フォトダイオード１０４ｇ３、第４の緑色フォトダイオード１０４ｇ４、及び第５の緑色フォトダイオード１０４ｇ５とが設けられる。図３に示されるように配置された第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１、第１の青色フォトダイオード１０４ｂ１、第１の緑色フォトダイオード１０４ｇ１、及び第２の緑色フォトダイオード１０４ｇ２を１単位として、複数の単位を碁盤の目状に反復して規則的に並べることによって、撮像面１０８が形成される。各フォトダイオード１０４どうしの間には、水平方向に第１の水平電気配線１０６Ｕ及び第２の水平電気配線１０６Ｄが設けられ、水平方向に対して最も左端に位置するフォトダイオードの左側には、垂直方向に垂直電気配線１０６Ｌが設けられる。
【００３４】
第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１と、図３において第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１の上側に位置する第３の緑色フォトダイオード１０４ｇ３との間に、第１の水平電気配線１０６Ｕと、第１の赤色アンプ１０７ｒ１と、第３の緑色アンプ１０７ｇ３とが設けられ、図３において第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１の左側に垂直電気配線１０６Ｌが設けられる。第３の緑色アンプ１０７ｇ３は回路の一部を第１の赤色アンプ１０７ｒ１と共有する。第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１においては、第１の赤色アンプ１０７ｒ１、第１の水平電気配線１０６Ｕ、及び第１の垂直電気配線１０６Ｌ、又はこれらのうちのいずれか１つ若しくは２つがマスク１０３を形成する。第１の赤色アンプ１０７ｒ１、第１の水平電気配線１０６Ｕ、及び垂直電気配線１０６Ｌが電子部品を成す。
【００３５】
第１の緑色フォトダイオード１０４ｇ１と、図３において第１の緑色フォトダイオード１０４ｇ１の上側に位置する第２の青色フォトダイオード１０４ｂ２との間に、第１の水平電気配線１０６Ｕと、第１の緑色アンプ１０７ｇ１と、第２の青色アンプ１０７ｂ２とが設けられる。第２の青色アンプ１０７ｂ２は回路の一部を第１の緑色アンプ１０７ｇ１と共有する。第１の緑色フォトダイオード１０４ｇ１においては、第１の緑色アンプ１０７ｇ１及び第１の水平電気配線１０６Ｕ、又はこれらのうちのいずれか１つがマスク１０３を形成する。第１の緑色アンプ１０７ｇ１及び第１の水平電気配線１０６Ｕが電子部品を成す。
【００３６】
第１の水平電気配線１０６Ｕにより行選択された第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１と第１の緑色フォトダイオード１０４ｇ１とが電荷を出力すると、第１の赤色アンプ１０７ｒ１と第１の緑色アンプ１０７ｇ１とが電荷を各々電圧変換し、垂直電気配線１０６Ｌに伝達する。
【００３７】
第２の緑色フォトダイオード１０４ｇ２と、図３において第２の緑色フォトダイオード１０４ｇ２の下側に位置する第２の赤色フォトダイオード１０４ｒ２との間に、第２の水平電気配線１０６Ｄと、第２の緑色アンプ１０７ｇ２と、第２の赤色アンプ１０７ｒ２とが設けられ、図３において第２の緑色フォトダイオード１０４ｇ２の左側に垂直電気配線１０６Ｌが設けられる。第２の緑色アンプ１０７ｇ２は回路の一部を第２の赤色アンプ１０７ｒ２と共有する。第２の緑色フォトダイオード１０４ｇ２においては、第２の緑色アンプ１０７ｇ２、第２の水平電気配線１０６Ｄ、及び第１の垂直電気配線１０６Ｌ、又はこれらのうちのいずれか１つ若しくは２つがマスク１０３を形成する。第２の緑色アンプ１０７ｇ２、第２の水平電気配線１０６Ｄ、及び第１の垂直電気配線１０６Ｌが電子部品を成す。
【００３８】
第１の青色フォトダイオード１０４ｂ１と、図３において第１の青色フォトダイオード１０４ｂ１の下側に位置する第４の緑色フォトダイオード１０４ｇ４との間に、第２の水平電気配線１０６Ｄと、第１の青色アンプ１０７ｂ１と、第４の緑色アンプ１０７ｇ４とが設けられる。第１の青色アンプ１０７ｂ１は回路の一部を第４の緑色アンプ１０７ｇ４と共有する。第１の青色フォトダイオード１０４ｂ１においては、第１の青色アンプ１０７ｂ１及び第２の水平電気配線１０６Ｄ、又はこれらのうちのいずれか１つ若しくは２つがマスク１０３を形成する。第１の青色アンプ１０７ｂ１及び第２の水平電気配線１０６Ｄが電子部品を成す。
【００３９】
第２の水平電気配線１０６Ｄにより行選択された第２の緑色フォトダイオード１０４ｇ２と第１の青色フォトダイオード１０４ｂ１とが電荷を出力すると、第２の緑色アンプ１０７ｇ２と第１の青色アンプ１０７ｂ１とが電荷を各々電圧変換し、垂直電気配線１０６Ｌに伝達する。
【００４０】
図４を用いて、クロストークを算出する原理について説明する。フォトダイオード１０４が蓄積した電荷は、フォトダイオード１０４間に設けられる隔壁や、電子部品を透過して、隣接するフォトダイオード１０４に漏れることがある。電荷の漏れは、隔壁や電子部品の構造に依存する。そこで、同様の隔壁及び電子部品の構造を持つフォトダイオード１０４に関して、異なる開口率を持つマスク１０３を設け、フォトダイオード１０４が出力する出力電荷を測定し、そのフォトダイオード１０４におけるマスク１０３の開口率と出力電荷とのグラフを得る。ここで、マスク１０３の開口率が０％になればフォトダイオード１０４に入力する光が０になるため、理論的には、フォトダイオード１０４の出力電荷が０にならなければならない。しかし、クロストークが発生している場合、隣接するフォトダイオードから漏れ出た電荷が出力電荷に混じるため、フォトダイオード１０４の出力電荷が０にならず、隣接するフォトダイオードから漏れ出た電荷を出力電荷として出力する。そこで、前述のグラフを用いて開口率が０％であるときの出力電荷を求めれば、求めた値がクロストークの値となる。そしてさらに、この処理を、異なる隔壁及び電子部品の構造を持つフォトダイオード１０４ごとに実行すれば、すべてのフォトダイオード１０４に関するクロストークを測定することができる。
【００４１】
図２及び３を参照して、これを具体的に説明する。図３を参照すると、第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１、第１の青色フォトダイオード１０４ｂ１、第１の緑色フォトダイオード１０４ｇ１、及び第２の緑色フォトダイオード１０４ｇ２の周囲にある電子部品は、位置及び構成が各々異なる。一方、前述のように、第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１、第１の青色フォトダイオード１０４ｂ１、第１の緑色フォトダイオード１０４ｇ１、及び第２の緑色フォトダイオード１０４ｇ２を１単位として、複数の単位を碁盤の目状に反復して規則的に並べることによって、撮像面１０８が形成される。そのため、全ての第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１の周囲にある電子部品は、位置及び構成が互いに同じである。そこで、図２に示すように、複数の第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１に異なる開口率のマスク１０３を取り付ければ、第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１におけるマスク１０３の開口率と出力電荷とのグラフを得て、これにより、第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１のクロストークを算出できる。さらに、第１の青色フォトダイオード１０４ｂ１、第１の緑色フォトダイオード１０４ｇ１、及び第２の緑色フォトダイオード１０４ｇ２について、第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１と同様の処理を行うことにより、第１の青色フォトダイオード１０４ｂ１、第１の緑色フォトダイオード１０４ｇ１、及び第２の緑色フォトダイオード１０４ｇ２のクロストークを算出できる。
【００４２】
次に、図５から１２を用いて、マスク１０３について説明する。
【００４３】
図５は、開口率５０％であるマスクＡを示す。マイクロレンズ１０１の光軸に沿ってマスクＡ及びフォトダイオード１０４を見たとき、マスクＡの中心はフォトダイオード１０４の受光面１０５の中心と一致する。マスクＡの開口は、フォトダイオード１０４の受光面１０５と相似である矩形である。
【００４４】
図６は、開口率３７．５％であるマスクＢの一例を示す。マスクＢの開口は、フォトダイオード１０４の受光面１０５と相似である矩形から、その矩形の１つの角を、開口と相似かつ１／４の面積を持つ矩形で切除して得られる六角形形状である。マスクＢは、マイクロレンズ１０１の光軸を中心とする所定の直径を持つ円において、１／４の面積を遮蔽し、３／４を透過する。すなわち、受光面１０５に到達する光のうち、受光面１０５の中心及びその周囲に到達する光の１／４を遮蔽し、受光面１０５の中心及びその周囲に到達する光の３／４を透過する。
【００４５】
図７は、開口率３７．５％であるマスクＢの一例を示す。マスクＢの開口は、フォトダイオード１０４の受光面１０５と相似である矩形から、その矩形の対角線で区切られて成る二等辺三角形を切除して得られる五角形形状である。マスクＢは、マイクロレンズ１０１の光軸を中心とする所定の直径を持つ円において、１／４の面積を遮蔽し、３／４を透過する。すなわち、受光面１０５に到達する光のうち、受光面１０５の中心及びその周囲に到達する光の１／４を遮蔽し、受光面１０５の中心及びその周囲に到達する光の３／４を透過する。
【００４６】
図８は、開口率３１．２５％であるマスクＣの一例を示す。マスクＣの開口は、フォトダイオード１０４の受光面１０５と相似である矩形から、その矩形の１つの角を、開口と相似かつ１／４の面積を持つ矩形で切除するとともに、フォトダイオード１０４の受光面１０５と相似である矩形から、その矩形の対角線で区切られて成る三角形を切除して得られる五角形形状である。マスクＣは、マイクロレンズ１０１の光軸を中心とする所定の直径を持つ円において、３／８の面積を遮蔽し、５／８を透過する。すなわち、受光面１０５に到達する光のうち、受光面１０５の中心及びその周囲に到達する光の３／８を遮蔽し、受光面１０５の中心及びその周囲に到達する光の５／８を透過する。
【００４７】
図９は、開口率２５％であるマスクＤの一例を示す。マスクＤの開口は、フォトダイオード１０４の受光面１０５と相似である矩形を、その矩形の中心を通り、かつその矩形の一辺と平行な直線で分割し、一方を切除して得られる四角形形状である。マスクＤは、マイクロレンズ１０１の光軸を中心とする所定の直径を持つ円において、１／２の面積を遮蔽し、１／２を透過する。すなわち、受光面１０５に到達する光のうち、受光面１０５の中心及びその周囲に到達する光の１／２を遮蔽し、受光面１０５の中心及びその周囲に到達する光の１／２を透過する。
【００４８】
図１０は、開口率２５％であるマスクＤの一例を示す。マスクＤの開口は、フォトダイオード１０４の受光面１０５と相似である矩形を、その矩形における１本の対角線で分割し、一方を切除して得られる三角形形状である。マスクＤは、マイクロレンズ１０１の光軸を中心とする所定の直径を持つ円において、１／２の面積を遮蔽し、１／２を透過する。すなわち、受光面１０５に到達する光のうち、受光面１０５の中心及びその周囲に到達する光の１／２を遮蔽し、受光面１０５の中心及びその周囲に到達する光の１／２を透過する。
【００４９】
図１１は、開口率１２．５％であるマスクＥの一例を示す。マスクＥの開口は、フォトダイオード１０４の受光面１０５と相似である矩形から、その矩形の３つの角を、開口と相似かつ１／４の面積を持つ矩形で切除して得られる四角形形状である。マスクＥは、マイクロレンズ１０１の光軸を中心とする所定の直径を持つ円において、３／４の面積を遮蔽し、１／４を透過する。すなわち、受光面１０５に到達する光のうち、受光面１０５の中心及びその周囲に到達する光の３／４を遮蔽し、受光面１０５の中心及びその周囲に到達する光の１／４を透過する。
【００５０】
図１２は、開口率１２．５％であるマスクＥの一例を示す。マスクＥの開口は、フォトダイオード１０４の受光面１０５と相似である矩形を、その矩形における２本の対角線で分割し、分割されて成る４つの二等辺三角形のうち、３つを切除して得られる三角形形状である。マスクＥは、マイクロレンズ１０１の光軸を中心とする所定の直径を持つ円において、３／４の面積を遮蔽し、１／４を透過する。すなわち、受光面１０５に到達する光のうち、受光面１０５の中心及びその周囲に到達する光の３／４を遮蔽し、受光面１０５の中心及びその周囲に到達する光の１／４を透過する。
【００５１】
マイクロレンズ１０１は、受光面１０５の中心付近に像を結像させる。受光面１０５の中心付近の光を主に遮蔽及び透過することにより、効果的かつ確実に光を遮蔽及び透過することができる。
【００５２】
次に、図１３を用いて、ＣＭＯＳ１００を備える測定装置２００について説明する。
【００５３】
測定装置２００は、ＣＭＯＳ１００と、演算部２０１と、白色光源２０２と、白色板２０３と、集光レンズ２０４とを主に備える。
【００５４】
白色光源２０２は、白色光を発光して、白色板２０３に向けて投射する。白色板２０３は、全面が単一の白色によって塗りつぶされた板である。白色光を反射する。
【００５５】
集光レンズ２０４は、白色板２０３からの光をＣＭＯＳ１００に集光する。
【００５６】
ＣＭＯＳ１００は、集光レンズ２０４からの光を撮像して、電気信号を演算部２０１に送信する。すなわち、フォトダイオード１０４は、光を電荷に変換して出力する。
【００５７】
演算部２０１は、各フォトダイオード１０４の位置と、取り付けられたカラーフィルタ１０２の色及びマスク１０３の開口率を予め記憶している。そこで、各フォトダイオード１０４が出力した電荷に基づいて、前述の手段を実行し、クロストークを求める。より詳細に説明すると、複数の第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１からの電荷を用いて、第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１におけるマスク１０３の開口率と出力電荷とのグラフを得る。次に、出力電荷軸方向に対するグラフのずれから、第１の赤色フォトダイオード１０４ｒ１のクロストークを算出する。同様にして、第１の青色フォトダイオード１０４ｂ１、第１の緑色フォトダイオード１０４ｇ１、及び第２の緑色フォトダイオード１０４ｇ２のクロストークを算出する。
【００５８】
これにより、白色光を用いて１回だけ撮像するのみで、クロストークを測定することができる。
【００５９】
次に、図１４を用いて、ＣＭＯＳ１００を用いた撮像装置である内視鏡装置３００について説明する。内視鏡装置３００は、観察対象物を撮像して画像データを出力する内視鏡スコープ３１０と、内視鏡スコープ３１０から画像を受信して画像処理を行うプロセッサ３２０とを主に備える。
【００６０】
内視鏡スコープ３１０は、ＣＭＯＳ１００と、スコープ信号処理回路（処理部）３１３と、スコープシステムコントローラ３１６と、ライトガイドファイバ３１７とを主に備える。
【００６１】
ＣＭＯＳ１００は、例えば人体の内部を撮像し、電気信号を出力する。
【００６２】
スコープ信号処理回路３１３は、電気信号に種々の処理を施して、画像信号をプロセッサ３２０に送信する。
【００６３】
スコープシステムコントローラ３１６は、スコープ信号処理回路３１３を制御する。ライトガイドファイバ３１７は、プロセッサ３２０から受光した照明光を観察対象物に照射する。
【００６４】
プロセッサ３２０は、プロセッサ信号処理回路３２１と、プロセッサシステムコントローラ３２４と、光源３２６とを主に備える。
【００６５】
プロセッサシステムコントローラ３２４は、プロセッサ３２０の動作を制御するとともに、スコープシステムコントローラ３１６に接続され、内視鏡スコープ３１０に所定の命令を送信する。
【００６６】
プロセッサ信号処理回路３２１は、スコープ信号処理回路３１３から画像信号を受信して、所定の画像処理を施す。モニタ３０３は、プロセッサ信号処理回路３２１から画像信号を受信して表示する。
【００６７】
光源３２６は、プロセッサシステムコントローラ３２４からの信号に応じて、白色光を発光する。白色光は、ライトガイドファイバ３１７に入射して、内視鏡スコープ３１０の遠位端に伝達され、観察対象物を照明する。
【００６８】
スコープ信号処理回路３１３が実行する処理について説明する。スコープ信号処理回路３１３は、各フォトダイオード１０４の位置と、取り付けられたカラーフィルタ１０２の色及びマスク１０３の開口率を予め記憶しており、これらに基づいて、標準となる開口率未満の開口率を有するマスク１０３が取り付けられたフォトダイオード１０４が出力した電荷を増幅する処理を行う。具体的に説明すると、スコープ信号処理回路３１３は、標準となる開口率未満の開口率を有するマスク１０３が取り付けられたフォトダイオード１０４が出力した電荷に対して、そのマスク１０３の開口率を所定の割合だけ増幅する。例えば、標準となる開口率が５０％である場合、３７．５％の開口率を有するマスク１０３が取り付けられたフォトダイオード１０４が出力した電荷を、８／６倍して出力する。３１．２５％の開口率を有するマスク１０３が取り付けられたフォトダイオード１０４が出力した電荷を、８／５倍して出力する。２５％の開口率を有するマスク１０３が取り付けられたフォトダイオード１０４が出力した電荷を、２倍して出力する。１２．５％の開口率を有するマスク１０３が取り付けられたフォトダイオード１０４が出力した電荷を、４倍して出力する。
【００６９】
本実施形態によれば、白色光のみでクロストークを測定可能でありながら、実際の製品に搭載可能なＣＭＯＳ１００を得る。また、本願発明によるＣＭＯＳ１００を使用可能な撮像装置を得る。
【００７０】
なお、５種類の開口率を有するマスクを用いる構成について説明したが、マスクの開口率は、少なくとも３種類あればよい。３種類の開口率を有すれば、マスク１０３の開口率と出力電荷とのグラフを得ることができる。
【００７１】
マスクの開口は、受光面１０５の中心及びその周囲に到達する光を遮蔽するものでなくてもよく、受光面１０５の中心以外を遮蔽するものであってもよい。また、マスクの開口の形状は、前述の形状に限定されない。
【００７２】
電子部品の位置関係は、前述のものに限定されない。例えば、水平電気配線又は垂直電気配線が前述の位置に設けられなくてもよく、水平電気配線が１つ設けられてもよく、垂直電気配線が複数設けられてもよい。
【００７３】
垂直電気配線にアンプが接続され、電荷が垂直電気配線を介して水平電気配線に転送されても良い。
【００７４】
前述の説明において電子部品が設けられていない場所に、配線など、光を透過しない部品を設けて、マスクの一部を成してもよい。
【００７５】
カラーフィルタ１０２が透過する光の波長は、前述の色に限定されない。
【００７６】
開口率は、前述の値に限定されない。
【００７７】
ＣＭＯＳ１００が用いられる装置は、内視鏡装置３００に限定されず、撮像素子を用いる装置であればよい。
【００７８】
ＣＭＯＳ１００でなく、他の個体撮像素子、例えばＣＣＤ等を用いてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１００  ＣＭＯＳ
１０１  マイクロレンズ
１０２  カラーフィルタ
１０３  マスク
１０４  フォトダイオード
１０４ｂ１  第１の青色フォトダイオード
１０４ｂ２  第２の青色フォトダイオード
１０４ｇ１  第１の緑色フォトダイオード
１０４ｇ２  第２の緑色フォトダイオード
１０４ｇ３  第３の緑色フォトダイオード
１０４ｇ４  第４の緑色フォトダイオード
１０４ｇ５  第５の緑色フォトダイオード
１０４ｒ１  第１の赤色フォトダイオード
１０４ｒ２  第２の赤色フォトダイオード
１０４ｒ３  第３の赤色フォトダイオード
１０５  受光面
１０６Ｄ  第２の水平電気配線
１０６Ｌ  垂直電気配線
１０６Ｕ  第１の水平電気配線
１０７ｂ１  第１の青色アンプ
１０７ｂ２  第２の青色アンプ
１０７ｇ１  第１の緑色アンプ
１０７ｇ２  第２の緑色アンプ
１０７ｇ３  第３の緑色アンプ
１０７ｇ４  第４の緑色アンプ
１０７ｒ１  第１の赤色アンプ
１０７ｒ２  第２の赤色アンプ
１０８  撮像面
２００  測定装置
２０１  演算部
２０２  白色光源
２０３  白色板
２０４  集光レンズ
３００  内視鏡装置
３０３  モニタ
３１０  内視鏡スコープ
３１３  スコープ信号処理回路
３１６  スコープシステムコントローラ
３１７  ライトガイドファイバ
３２０  プロセッサ
３２１  プロセッサ信号処理回路
３２４  プロセッサシステムコントローラ
３２６  光源
【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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