(57)【要約】【課題】高い解像度を実現するカラーフィルタを備えた固体撮像装置及びカメラ、並びにそのような固体撮像装置にて用いられる信号処理方法を提供する。【解決手段】固体撮像装置１０２が備えるカラーフィルタは４画素分のカラーフィルタの正方配列が２次元配列されてなる。ひとつの正方配列には、グリーンの光を主に透過させるＧフィルタ２画素、グリーンとブルーとの光を主に透過させるＧＢフィルタ１画素、及びレッドとグリーンとの光を主に透過させるＲＧフィルタ１画素が含まれる。この正方配列においては、Ｇフィルタが対角方向に並ぶように配置される。ブルー成分の強度ＩBはＧＢフィルタを備える画素の出力からＧフィルタを備える画素の出力を差し引けば求められる。また、レッド成分の強度ＩRはＲＧフィルタを備える画素の出力からＧフィルタを備える画素の出力を差し引けば求められる。【選択図】図２
2008067058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類のフィルタの何れかを備える画素を配列した１つのグループを１単位とし、前記１単位を複数配列した固体撮像装置であって、
前記１単位の何れの画素も１種類のフィルタのみを備え、
何れのフィルタも共通波長域の可視光を透過させる
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
共通波長域以外の可視波長域の光を透過させるフィルタを備えた画素の出力から、共通波長域の光のみを透過させるフィルタを備えた画素の出力を差し引くことによって、共通波長域以外の可視波長域の光の強度を求める
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
共通波長域が緑色の波長域である
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
フィルタは非可視光も透過させる
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
共通波長域が赤色または青色の何れか波長域である
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
１単位の画素は矩形配置されており、
共通波長域の光を透過させるフィルタが前記矩形の対角線上に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
複数種類のフィルタの何れかを備える画素を２次元配列した１つのグループを１単位とし、前記１単位を複数配列した固体撮像装置であって、
前記１単位は主に非可視光を透過させる非可視光フィルタを有し、
非可視光フィルタ以外のフィルタは共通波長域の可視光を透過させる
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項８】
共通波長域が赤色、緑色及び青色の何れかの波長域と非可視波長域とからなる
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
フィルタが多層膜干渉フィルタからなる
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
可視波長域において赤色または青色の波長域の光のみを透過させるフィルタはλ／４多層膜からなる
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
可視波長域の光を透過させないフィルタは中心設定波長を異にする２つのλ／４多層膜が積層されてなる
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
複数種類のフィルタの何れかを備える画素を２次元配列した１つのグループを１単位が複数配列され、前記１単位は主に非可視光を透過させる非可視光フィルタを有し、非可視光フィルタ以外のフィルタは共通波長域の可視光を透過させる固体撮像装置が実行する信号処理方法であって、
非可視光フィルタ以外のフィルタを備える画素が出力する画素信号から、非可視光フィルタを備える画素が出力する画素信号を差し引くことによって可視光の強度を求める
ことを特徴とする信号処理方法。
【請求項１３】
請求項１〜１１に記載の固体撮像装置を備える
ことを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、信号処理方法およびカメラに関し、特に、高い解像度を実現するフィルタ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラや携帯電話など、様々な分野に広く適用されている固体撮像装置はカラーフィルタを用いてカラー撮像する。
（第１の従来技術）
図１３は、第１の従来技術に係る固体撮像装置の構成を示す図である。図１３に示されるように、固体撮像装置１３は複数の画素１３０１、垂直シフトレジスタ１３０２、垂直信号線１３０３、行メモリ１３０４、水平シフトレジスタ１３０５、水平信号線１３０６及び出力アンプ１３０７を備えている。
【０００３】
画素１３０１は垂直シフトレジスタ１３０２に選択されると、垂直信号線１３０３に画素信号を出力する。画素信号は垂直信号線１３０３を経由した行メモリ１３０４に転送される。そして、垂直シフトレジスタに選択されると、行メモリ１３０４は水平信号線１３０６に画素信号を出力する。画素信号は水平信号線１３０６を経由して、出力アンプ１３０７から出力される。
【０００４】
複数の画素１はそれぞれレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）及びブルー（Ｂ）の何れかの光を主に透過させるカラーフィルタを備えている。この場合において、カラーフィルタは、レッドとブルーとが各１画素、グリーンが２画素の合計４画素からなる正方配列を２次元配列したように配色される。
（第２の従来技術）
図１４は、第２の従来技術に係る固体撮像装置の構成を示す図である。上記固体撮像装置１３との主な違いはカラーフィルタの配色に有る。すなわち、図１４に示されるように、固体撮像装置１４のカラーフィルタは、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）、イエロー（Ｙｅ）及びグリーンの各１画素、合計４画素からなる正方配列を２次元配列したように配色される。
【０００５】
（第３の従来技術）
図１５は、第３の従来技術に係る固体撮像装置のカラーフィルタ、４画素分の配色を示す図である。固体撮像装置１５のカラーフィルタは図１５に示される正方配列を２次元配列したように配色される。
図１５に示されるように、正方配列を構成する４つの画素のうち画素１５０１が備えるカラーフィルタは４つの正方領域に等分され、それぞれホワイト（Ｗ）、シアン、イエロー及びグリーンの光を主に透過させる。このうち、ホワイトは正方配列の対角方向外側に配置され、グリーンは内側に配置される。また、シアンは画素１５０２寄りに、イエローは画素１５０３寄りに配置される。
【０００６】
次に、画素１５０２が備えるカラーフィルタは、それぞれシアンとグリーンとの光を主に透過させる領域からなっている。グリーンは正方配列の対角方向内側に配置された正方領域であって、画素１５０２のカラーフィルタの４分の１を占める。
画素１５０３が備えるカラーフィルタは、それぞれイエローとグリーンとの光を主に透過させる領域からなっている。グリーンは正方配列の対角方向内側に配置された正方領域であって、画素１５０３のカラーフィルタの４分の１を占める。
【０００７】
さて、ホワイトはレッド、グリーン、ブルーの何れの光も透過させる。また、シアンはグリーンとブルーとを主に透過させ、イエローはレッドとグリーンとを主に透過させる。
この知見を利用して、固体撮像装置１５は次式によってレッド成分の強度ＩRとブルー成分の強度ＩBとを算出する。
ＩR＝（３Ｉ1−２Ｉ2−Ｉ3）／３  …（式１）
ＩB＝（３Ｉ1−Ｉ2−２Ｉ3）／３  …（式２）
ここで、Ｉ1〜Ｉ3はそれぞれ画素１５０１〜１５０３の出力値である（特許文献１を参照）。
【０００８】
以上述べたように、固体撮像装置は様々なカラーフィルタを用いてカラー撮像する。
【特許文献１】特開平２−２６６５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来技術に係る固体撮像装置１３、１４のように画素毎に特定の色の光しか透過させないと色毎の解像度（濃淡）が低下してしまう。固体撮像装置１３では、レッドやブルーを受光する画素はそれぞれ４画素中１画素しかないので、何れも解像度が４分の１に低下する。また、固体撮像装置１４ではマゼンタとイエローとの２画素しかレッド成分を受光しないので、レッドに関する解像度が４分の２に低下する。
【００１０】
また、従来技術に係る固体撮像装置１５では何れの画素もグリーン成分を受光するものの、グリーン成分の強度ＩGを求めるためには、先ず（式１）、（式２）にてレッド成分ＩRとブルー成分ＩBとの強度を求めなければならない。すなわち、グリーン成分ＩGの強度を得るためには複雑な信号処理を経なければならないので、色Ｓ／Ｎが劣化する。
このため、画素が微細化され、画素毎の出力値が微弱になると、画質の劣化が避けられない。また、画素毎に４色ものカラーフィルタを配置しなければならないことは画素の微細化を困難にする。したがって、固体撮像装置１５においても解像度を向上させるには限界がある。
【００１１】
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、高い解像度を実現するカラーフィルタを備えた固体撮像装置及びカメラ、並びにそのような固体撮像装置にて用いられる信号処理方法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】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る固体撮像装置は、複数種類のフィルタの何れかを備える画素を配列した１つのグループを１単位とし、前記１単位を複数配列した固体撮像装置であって、前記１単位の何れの画素も１種類のフィルタのみを備え、何れのフィルタも共通波長域の可視光を透過させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
このようにすれば、何れのカラーフィルタも共通波長域の光を透過させるので、共通波長域について高解像度化を図ることができる。
本発明に係る固体撮像装置は、共通波長域以外の可視波長域の光を透過させるフィルタを備えた画素の出力から、共通波長域の光のみを透過させるフィルタを備えた画素の出力を差し引くことによって、共通波長域以外の可視波長域の光の強度を求めることを特徴とする。このようにすれば、単純な減算だけで原色毎の強度を算出することができる。したがって、原色毎の強度を算出するに際して、従来のような複雑な信号処理を擁しないので、信号処理回路を単純に且つ安価にすることができる。
【００１４】
本発明に係る固体撮像装置は、共通波長域が緑色の波長域であることを特徴とする。このようにすれば、可視波長域のうち人間の視感度がもっとも高い緑色の波長域において解像度を高めるので、解像度の高い画像を撮像することができる。
また、フィルタは非可視光も透過させるとしても良い。
本発明に係る固体撮像装置は、共通波長域が赤色または青色の何れか波長域であることを特徴とする。このようにすれば、赤色や青色の波長域は非可視波長域に隣接するので、緑色の波長域との間で混色を生じることなく、赤外波長域や紫外波長域との境界まで波長域を拡大することができる。したがって、より広い波長域において高い解像度を実現することができる。
【００１５】
本発明に係る固体撮像装置は、１単位の画素は矩形配置されており、共通波長域の光を透過させるフィルタが前記矩形の対角線上に配置されることを特徴とする。このようにすれば、非可視波長域まで含めて高い解像度で撮像することができる。
本発明に係る固体撮像装置は、複数種類のフィルタの何れかを備える画素を２次元配列した１つのグループを１単位とし、前記１単位を複数配列した固体撮像装置であって、前記１単位は主に非可視光を透過させる非可視光フィルタを有し、非可視光フィルタ以外のフィルタは共通波長域の可視光を透過させることを特徴とする。このようにすれば、赤外線カットフィルタ等、非可視光をカットするフィルタを必要としないので、製造コストを低減して、固体撮像装置を安価に提供できる。また、差分を主とする簡単な演算により、容易に原色の信号を生成できる。
【００１６】
また、共通波長域が赤色、緑色及び青色の何れかの波長域と非可視波長域とからなるとしても良い。
本発明に係る固体撮像装置は、フィルタが多層膜干渉フィルタからなることを特徴とする。このようにすれば、より微細なカラーフィルタによって高い解像度を実現することができる。
【００１７】
本発明に係る固体撮像装置は、可視波長域において赤色または青色の波長域の光のみを透過させるフィルタはλ／４多層膜からなることを特徴とする。また、可視波長域の光を透過させないフィルタは中心設定波長を異にする２つのλ／４多層膜が積層されてなるとしても良い。このようにすれば、より単純な構造のカラーフィルタにて高い解像度を実現することができる。また、紫外線フィルタや赤外線フィルタを別途も受ける必要がないという意味においても装置の小型化と低コスト化を図ることができる。
【００１８】
本発明に係る信号処理方法は、複数種類のフィルタの何れかを備える画素を２次元配列した１つのグループを１単位が複数配列され、前記１単位は主に非可視光を透過させる非可視光フィルタを有し、非可視光フィルタ以外のフィルタは共通波長域の可視光を透過させる固体撮像装置が実行する信号処理方法であって、非可視光フィルタ以外のフィルタを備える画素が出力する画素信号から、非可視光フィルタを備える画素が出力する画素信号を差し引くことによって可視光の強度を求めることを特徴とする。このようにすれば、より単純な手順で高い解像度の撮像を実現することができる。
【００１９】
本発明に係るカメラは、本発明に係る固体撮像装置を特徴とする。このようにすれば、高い解像度を安価に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る固体撮像装置および信号処理方法の実施の形態について、デジタルスチルカメラを例にとり、図面を参照しながら説明する。
［１］  第１の実施の形態
本実施の形態に係るデジタルスチルカメラはカラーフィルタを備えた固体撮像装置を用いてカラー撮像する。本実施の形態に係る固体撮像装置は、上記従来技術に係る固体撮像装置と概ね同様の構成を備える一方、カラーフィルタの配色において相違する。以下、専ら相違点に着目して説明する。
【００２１】
（１）  デジタルスチルカメラの構成
先ず、本発明の実施の形態に係るデジタルスチルカメラの構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るデジタルスチルカメラの主要な機能構成を示すブロック図である。
図１に示されるように、本実施の形態に係るデジタルスチルカメラ１は、光学系１０１、固体撮像装置１０２、映像信号作成部１０３を備えている。光学系１０１はデジタルカメラ１に入射した光を固体撮像装置１０２の撮像領域上に結像させる。
【００２２】
固体撮像装置１０２は入射光を光電変換して色信号を生成し、出力する。映像信号作成部１０３は固体撮像装置１０２が出力した色信号に処理を施して、カラー映像信号を生成し、出力する。
（２）  カラーフィルタの配色
まず、固体撮像装置１０２が備えるカラーフィルタの配色について説明する。
【００２３】
図２は、固体撮像装置１０２の構成を示す模式図である。図２に示されるように、固体撮像装置１０２が備えるカラーフィルタは４画素分のカラーフィルタの正方配列が２次元配列されてなる。
ひとつの正方配列には、グリーンの光を主に透過させるカラーフィルタ（以下、「Ｇフィルタ」という。）が２画素、グリーンとブルーとの光を主に透過させるカラーフィルタ（以下、「ＧＢフィルタ」という。）が１画素、及びレッドとグリーンとの光を主に透過させるカラーフィルタ（以下、「ＲＧフィルタ」という。）１画素が含まれる。この正方配列においては、Ｇフィルタが対角方向に並ぶように配置される。
【００２４】
ブルー成分の強度ＩBはＧＢフィルタを備える画素（以下、「ＧＢ画素」という。）の出力からＧフィルタを備える画素（以下、「Ｇ画素」という。）の出力を差し引けば求められる。また、レッド成分の強度ＩRはＲＧフィルタを備える画素（以下、「ＲＧ画素」という。）の出力からＧ画素の出力を差し引けば求められる。
なお、言うまでもなく、固体撮像装置１０２は図２に示されるよりも多数の画素を備えており、図２にはその一部のみが示されている。他の実施の形態や変形例においても同様である。カラーフィルタは、例えば、顔料や染料などの材料を用いて構成すれば良い。
【００２５】
（３）  まとめ
本実施の形態によれば、従来技術とは異なり、ＧＢ画素やＲＧ画素が、ブルーやレッドに加えてグリーンの光も受光するので、明るさの濃淡がはっきりし、解像度が向上する。
また、人間の視感度は可視波長域のうちグリーン波長域において最も高いので、すべての画素でグリーン成分の強度ＩGを検出すれば、更に解像度を高めることができる。
【００２６】
また、従来技術に係る固体撮像装置１５とは異なって、簡単な減算だけでレッド成分の強度ＩRとブルー成分の強度ＩBとを求めることができるので、信号処理回路を簡素化してコストを低減することができる。
なお、ブルー成分やレッド成分の強度を求めるに際してＧＢ画素やＲＧ画素の出力からＧ画素の出力を差し引くとしたが、この場合において、Ｇ画素の出力とは何れかのＧ画素の出力としても良いし、２つのＧ画素の平均出力としても良い。
【００２７】
［３］  第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係るデジタルスチルカメラは、上記第１の実施の形態に係るデジタルスチルカメラと概ね同様の構成を備える一方、カラーフィルタの配色において相違する。以下、専ら相違点に着目して説明する。
【００２８】
（１）  カラーフィルタの配色
図３は、本実施の形態に係るデジタルスチルカメラが備える固体撮像装置の構成を示す図である。図３に示されるように、固体撮像装置３が備えるカラーフィルタは４画素分のカラーフィルタの正方配列が２次元配列されてなる。
ひとつの正方配列には、グリーンとブルーとの光を主に透過させるカラーフィルタ（以下、「ＧＢフィルタ」という。）が２画素、レッドとブルーとの光を主に透過させるカラーフィルタ（以下、「ＲＢフィルタ」という。）が１画素、ブルーの光を主に透過させるカラーフィルタ（以下、「Ｂフィルタ」という。）が１画素含まれる。また、この正方配列においては、ＧＢフィルタが対角方向に並ぶように配置される。
【００２９】
グリーン成分の強度ＩGはＧＢ画素の出力からＢフィルタを備える画素（以下、「Ｂ画素」という。）の出力を差し引けば求められる。また、レッド成分の強度ＩRはＲＢフィルタを備える画素（以下、「ＲＢ画素」という。）の出力からＢ画素の出力を差し引けば求められる。
カラーフィルタは、例えば、顔料や染料などの材料を用いて構成しても良いし、第３の実施の形態にて述べるようなカラーフィルタ上に赤外カットフィルタや紫外カットフィルタ等を形成した構成をとっても良い。
【００３０】
（３）  カラーフィルタの分光特性
次に、本実施の形態に係るカラーフィルタの分光特性について説明する。
図４は、本実施の形態に係るカラーフィルタの分光特性を示すグラフであって、（ａ）はＢフィルタの分光特性を、（ｂ）はＲＢフィルタの分光特性を、また、（ｃ）はＧＢフィルタの分光特性をそれぞれ示す。
【００３１】
図４に示されるように、何れのフィルタも当該反射波長域よりも短波長側の可視光波長域であるブルーの波長域の光を透過させる。
このようにすれば、ブルーとグリーンとの間の混色やブルーとレッドとの間の混色を発生させることなく、ブルーの透過帯域を短波長側に拡張することができる。したがって、ブルーについて感度を向上させ、解像度を高めることができる。
【００３２】
（４）  まとめ
以上、説明したように、本実施の形態によれば、ＧＢ画素やＲＢ画素の出力がグリーンやレッドに加えてブルーの光をも受光するので、解像度が向上する。
また、何れのカラーフィルタもブルーの光を透過させるので、レッドやグリーンの光も単純な減算によって強度を求めることができる。よって、従来技術のような複雑なフィルタ配列や信号処理が不要になる。
【００３３】
なお、グリーン成分やレッド成分の強度を求めるに際してＧＢ画素やＲＢ画素の出力からＢ画素の出力を差し引くとしたが、この場合において、Ｂ画素の出力とは何れかのＢ画素の出力としても良いし、２つのＢ画素の平均出力としても良い。
［３］  第３の実施の形態
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態に係るデジタルスチルカメラは、上記第１の実施の形態に係るデジタルスチルカメラと概ね同様の構成を備える一方、カラーフィルタの配色において相違する。以下、専ら相違点に着目して説明する。
【００３４】
（１）  カラーフィルタの配色
先ず、本実施の形態に係るデジタルスチルカメラが備える固体撮像装置のカラーフィルタの配色について説明する。
図５は、本実施の形態に係る固体撮像装置の構成を示す図である。図５に示されるように、本実施の形態に係る固体撮像装置５が備えるカラーフィルタもまた４画素分のカラーフィルタの正方配列が２次元配列されてなる。
【００３５】
ひとつの正方配列には、グリーン、ブルー及び非可視波長域の光を主に透過させるカラーフィルタ（以下、「ＧＢＩフィルタ」という。）が２画素、レッド、ブルー及び非可視領域の光を主に透過させるカラーフィルタ（以下、「ＲＢＩフィルタ」という。）が１画素、ブルーと非可視波長域との光を主に透過させるカラーフィルタ（以下、「ＢＩフィルタ」という。）が１画素含まれる。
【００３６】
なお、固体撮像装置５は不図示の非可視光フィルタ、すなわち、赤外線フィルタ並びに紫外線フィルタを備えているので、カラーフィルタには可視光のみが入射する。したがって、ブルー成分の強度ＩBはＢＩ画素の出力にて求められる。
グリーン成分の強度ＩGはＧＢＩフィルタを備える画素（以下、「ＧＢＩ画素」という。）の出力からＢＩフィルタを備える画素（以下、「ＢＩ画素」という。）の出力を差し引けば求められる。また、レッド成分の強度ＩRはＲＢＩフィルタを備える画素（以下、「ＲＢＩ画素」という。）の出力からＢＩ画素の出力を差し引けば求められる。
【００３７】
（２）  カラーフィルタの構成
次に、本実施の形態に係るカラーフィルタの構成について説明する。
図６は、固体撮像装置１０２が備えるカラーフィルタの構成を模式的に示す断面図である。図６に示されるように、本実施の形態に係るカラーフィルタ６はλ／４多層膜６０１、６０３にてスペーサ層６０２を挟んだ多層膜干渉フィルタとなっている。λ／４多層膜６０１は誘電体層６０１ｓ、６０１ｔが交互に積層されてなり、λ／４多層膜６０３は誘電体層６０３ｓ、６０３ｔが交互に積層されてなる。
【００３８】
誘電体層６０１ｓ、６０３ｓは何れも二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなり、誘電体層６０１ｔ、６０３ｔは何れも二酸化チタン（ＴｉＯ２）からなる。また、スペーサ層６０２は二酸化シリコンからなっている。誘電体層６０１ｓ、６０３ｓの物理膜厚は何れも１０３．４ｎｍであり、誘電体層６０１ｔ、６０３ｔの物理膜厚は何れも６０．０ｎｍである。
【００３９】
誘電体層６０１ｓ、６０１ｔ、６０３ｓ、６０３ｔの層数は何れも２層であり、また、光学膜厚は何れも１５０ｎｍである。ここで、光学膜厚とは、物理膜厚に屈折率を乗じて得られる指数を意味する。
詳述すれば、二酸化シリコンの屈折率１．４５に誘電体層６０１ｓ、６０３ｓの物理膜厚１０３．４ｎｍを乗じ、また、二酸化チタンの屈折率２．５１に誘電体層６０１ｔ、６０３ｔの物理膜厚６０．０ｎｍを乗じて光学膜厚を求めると何れも１５０ｎｍとなる。
【００４０】
λ／４多層膜６０１、６０３は誘電体層６０１ｓ、６０１ｔ、６０３ｓ、６０３ｔの光学膜厚１５０ｎｍの４倍に相当する波長（以下、「中心設定波長」という。）６００ｎｍを中心とする波長域（以下、「反射波長域」という。）の光を反射する。
また、カラーフィルタ６はλ／４多層膜６０１、６０３の反射波長域内において、スペーサ層６０２の膜厚に応じた波長の光を透過させる。
【００４１】
本実施の形態においては、スペーサ層６０２の物理膜厚はＢＩフィルタで５ｎｍとなっており、λ／４多層膜を構成する二酸化シリコン層と同じ光学膜厚となっている。このため、ＢＩフィルタは全体としてλ／４多層膜となり、反射波長域内に透過波長域を有さないが、ブルーの光は反射波長域外なので透過する。
一方、ＧＢＩフィルタとＲＢＩフィルタとの膜厚はそれぞれ３０ｎｍ、１３０ｎｍであり、二酸化シリコン層と光学膜厚が異なる。
【００４２】
なお、上記から分かるように、Ｇ、ＧＢ、ＲＧの３つのフィルタ間で誘電体層６０１ｓ、６０１ｔの物理膜厚並びに層数が共通するので、３つのフィルタをひとつの半導体プロセスで同時に形成することができる。
（３）  カラーフィルタの分光特性
次に、本実施の形態に係るカラーフィルタの分光特性について説明する。
【００４３】
図７は、本実施の形態に係るカラーフィルタの分光特性を示すグラフであって、（ａ）はＢＩフィルタの分光特性を、（ｂ）はＲＢＩフィルタの分光特性を、また、（ｃ）はＧＢＩフィルタの分光特性をそれぞれ示す。
図７に示されるように、ＢＩ、ＲＢＩ及びＧＢＩの何れのフィルタも波長６００ｎｍを中心とする波長域をλ／４多層膜の反射波長域とする。また、何れも当該反射波長域よりも短波長側の可視光波長域であるブルーの波長域の光を透過させる。
【００４４】
このようにすれば、ブルーとグリーンとの間の混色やブルーとレッドとの間の混色を発生させることなく、ブルーの透過帯域を拡張することができる。したがって、ブルーについて感度を向上させ、解像度を高めることができる。また、赤外線フィルタや紫外線フィルタを外せば、非可視光までをも検出して解像度を向上させることができる。
また、ＧＢＩ画素やＲＢＩ画素が、グリーンやレッドに併せてブルー及び非可視の光を受光するという意味においても、解像度が向上する。
【００４５】
［４］  第４の実施の形態
次に、本発明の第４の実施の形態に係るデジタルスチルカメラについて説明する。本実施の形態に係るデジタルスチルカメラは上記第１の実施の形態に係るデジタルスチルカメラと概ね同様の構成を備える一方、カラーフィルタの配色において相違する。以下、専ら相違点に着目して説明する。
【００４６】
（１）  カラーフィルタの配色
図８は、本実施の形態に係るデジタルスチルカメラが備える固体撮像装置の主要な構成を示す図である。図８に示されるように、本実施の形態に係る固体撮像装置８が備えるカラーフィルタもまた４画素分のカラーフィルタの正方配列が２次元配列されてなる。
ひとつの正方配列には、非可視波長域の光を主に透過させるカラーフィルタ（以下、「Ｉフィルタ」という。）、ＢＩフィルタ、ＧＢＩフィルタ及びＲＢＩフィルタがそれぞれ１画素含まれる。
【００４７】
ブルー成分の強度ＩBはＢＩ画素の出力からＩフィルタを備える画素（以下、「Ｉ画素」という。）の出力を差し引けば求められる。レッド成分の強度ＩRとグリーン成分の強度ＩGとはそれぞれＲＢＩ画素の出力とＧＢＩ画素の出力とからＢＩ画素の出力を差し引けば求められる。
（２）  カラーフィルタの構成
ＢＩ、ＧＢＩ及びＲＢＩフィルタについては、上記第３の実施の形態と同様であるので説明を省く。Ｉフィルタは中心設定波長６００ｎｍのλ／４多層膜に、中心設定波長５２０ｎｍのλ／４多層膜が積層されてなる。
【００４８】
（３）  カラーフィルタの分光特性
次に、本実施の形態に係るカラーフィルタの分光特性について説明する。図９は、本実施の形態に係るカラーフィルタの分光特性を示すグラフであって、（ａ）はＲＢＩフィルタの分光特性を、（ｂ）はＧＢＩフィルタの分光特性を、（ｃ）はＢＩフィルタの分光特性を、また、（ｄ）はＩフィルタの分光特性をそれぞれ示す。
【００４９】
図９に示されるように、ＲＢＩ、ＧＢＩ及びＢＩフィルタの何れも波長６００ｎｍを中心設定波長とし、ＲＢＩフィルタはレッドの光を透過させ、ＧＢＩフィルタはグリーンの光を透過させる。また、Ｉフィルタは中心設定波長５２０ｎｍ及び中心設定波長６００ｎｍの反射波長域の光を反射して、非可視光のみを透過させる。
（４）  まとめ
上述のように、本実施の形態においては、４画素の正方配列毎にＩ画素を設けるので、上記第３の実施の形態のように紫外線フィルタや赤外線フィルタを要することなく、単純な減算によって非可視成分を除去して可視光の強度を求めることができる。よって、デジタルスチルカメラの部品点数を削減することができるので、部品コスト並びに製造コストを削減して、デジタルスチルカメラを安価に提供することができる。
【００５０】
また、ＢＩ画素が非可視光を受光し、ＧＢＩ画素やＲＢＩ画素がブルー及び非可視の光を受光するので、解像度が向上する。
［５］  変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
【００５１】
（１）  上記第２の実施の形態においては、正方配列を構成する４画素すべてがブルーの光を透過させる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。
すなわち、正方配列を構成する４画素すべてがブルーに代えてレッドの光を透過させるとしても良い。図１０は、本変形例に係る固体撮像装置が備えるカラーフィルタの配色を示す図である。
【００５２】
図１０に示されるように、本変形例に係る固体撮像装置１０が備えるカラーフィルタにおいては、ひとつの正方配列には、レッドの光を主に透過させるカラーフィルタ（以下、「Ｒフィルタ」という。）が２画素、ＲＢフィルタが１画素、及びＲＧフィルタが１画素含まれる。また、この正方配列においては、Ｒフィルタが対角方向に並ぶように配置される。
【００５３】
このようにすれば、グリーンやブルーの光との間で混色を生じることなく、レッドの光の透過波長域を赤外波長域に接するまで長波長側に拡張することができる。したがって、レッド側の広い波長域で高い解像度を実現することができる。
（２）  上記第３の実施の形態においては、正方配列を構成する４画素すべてがグリーンの光を透過させる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。
【００５４】
すなわち、正方配列を構成する４画素すべてがブルーに代えてレッドの光を透過させるとしても良い。図１１は、本変形例に係る固体撮像装置が備えるカラーフィルタの配色を示す図である。
図１１に示されるように、本変形例に係る固体撮像装置１１が備えるカラーフィルタにおいては、ひとつの正方配列には、レッド、グリーン及び非可視の光を主に透過させるカラーフィルタ（以下、「ＲＧＩフィルタ」という。）が２画素、レッドと非可視との光を主に透過させるカラーフィルタ（以下、「ＲＩフィルタ」という。）１画素、及びＲＢＩフィルタ１画素が含まれる。この正方配列においては、ＲＧＩフィルタが対角方向に並ぶように配置される。
【００５５】
このようにすれば、グリーンやブルーの光との間で混色を生じることなく、レッドの光の透過波長域を赤外波長域に接するまで長波長側に拡張することができる。したがって、レッド側の広い波長域で高い解像度を実現することができる。
また、非可視光フィルタを用いれば、ＲＩフィルタを備える画素（以下、「ＲＩ画素」という）からレッド成分の強度ＩRを得ることができる。
【００５６】
更に、ＲＧＩフィルタを備える画素（以下、「ＲＧＩ画素」という。）の出力からＲＩ画素の出力を差し引けばグリーン成分の強度ＩGを得ることができ、ＲＢＩ画素の出力からＲＩ画素の出力を差し引けばブルー成分の強度ＩBを得ることができる。
本変形例に係るカラーフィルタは上記第３の実施の形態に係るカラーフィルタと同様に多層膜干渉フィルタとなっている。本変形例に係るカラーフィルタをなすλ／４多層膜は二酸化シリコン層と二酸化チタン層からなっており、それぞれ４層である。
【００５７】
また、λ／４多層膜を構成する誘電体層は何れも光学膜厚が１２５ｎｍとなっており、λ／４多層膜は中心設定波長５００ｎｍの反射波長域の光を反射する。二酸化シリコン層は屈折率が１．４５で物理膜厚が８６．２ｎｍであり、二酸化チタン層は屈折率が２．５１で物理膜厚が４９．８ｎｍである。
スペーサ層は何れも二酸化シリコンからなっており、ＲＩフィルタではスペーサ層の光学膜厚が１２５ｎｍとなっている。このため、ＲＩフィルタは全体としてλ／４多層膜となっており、中心設定波長５００ｎｍの反射波長域の光を反射する。また、ＲＧＩフィルタのスペーサ層は光学膜厚が５ｎｍ、ＲＢＩフィルタは１３０ｎｍとなっており、何れもλ／４多層膜をなす二酸化シリコン層と異なる構造となっている。
【００５８】
図１２は、本変形例に係るカラーフィルタの分光特性を示すグラフであって、（ａ）はＲＩフィルタの分光特性を、（ｂ）はＲＢＩフィルタの分光特性を、また、（ｃ）はＲＧＩフィルタの分光特性をそれぞれ表わす。
図１２に示されるように、本変形例においては、何れのフィルタもレッドの光を透過させるので、レッドの波長域の解像度が高い。また、非可視光フィルタを外せば、非可視波長域の光も併せて撮像することができる。
【００５９】
（３）上記実施の形態においては、多層膜干渉フィルタを構成する誘電体層の材料として二酸化シリコンと二酸化チタンとを用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて酸化タンタル（Ta2O5）、酸化ジルコニウム（ZrO2）、窒化ケイ素（SiN）、窒化ケイ素（Si3N4）、酸化アルミニウム（Al2O3）、フッ化マグネシウム（MgF2）、酸化ハフニウム（HfO3）、酸化マグネシウム（MgO2）を用いても良い。何れの材料を用いても本発明の効果は同じである。
【００６０】
（４）上記実施の形態においては、多層膜干渉フィルタをなすλ／４多層膜を構成する誘電体層の一方とスペーサ層とが材料を同じくする場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて当該誘電体層とスペーサ層とが材料を異にするとしても良い。この場合において、スペーサ層の材料の如何に関わらず、上述のような光学膜厚とすれば、多層膜干渉フィルタの分光特性は同じである。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に係る固体撮像装置、カメラ及び信号処理方法は、高い解像度でカラー撮像する技術として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るデジタルスチルカメラの主要な機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像装置１０２の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る固体撮像装置の構成を示す模式図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るカラーフィルタの分光特性を示すグラフであって、（ａ）はＢフィルタの分光特性を、（ｂ）はＲＢフィルタの分光特性を、また、（ｃ）はＧＢフィルタの分光特性をそれぞれ示す。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る固体撮像装置の構成を示す模式図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る固体撮像装置５が備えるカラーフィルタの構成を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るカラーフィルタの分光特性を示すグラフであって、（ａ）はＢＩフィルタの分光特性を、（ｂ）はＲＢＩフィルタの分光特性を、また、（ｃ）はＧＢＩフィルタの分光特性をそれぞれ示す。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る固体撮像装置の構成を示す模式図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係るカラーフィルタの分光特性を示すグラフであって、（ａ）はＲＢＩフィルタの分光特性を、（ｂ）はＧＢＩフィルタの分光特性を、（ｃ）はＢＩフィルタの分光特性を、また、（ｄ）はＩフィルタの分光特性をそれぞれ示す。
【図１０】本発明の変形例（１）に係るカラーフィルタの配色を示す図である。
【図１１】本発明の変形例（２）に係るカラーフィルタの配色を示す図である。
【図１２】本発明の変形例（２）に係るカラーフィルタの分光特性を示すグラフであって、（ａ）はＲＩフィルタの分光特性を、（ｂ）はＲＢＩフィルタの分光特性を、また、（ｃ）はＲＧＩフィルタの分光特性をそれぞれ表わす。
【図１３】第１の従来技術に係る固体撮像装置の構成を示す図である。
【図１４】第２の従来技術に係る固体撮像装置の構成を示す図である。
【図１５】第３の従来技術に係る固体撮像装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…………………………………………………デジタルスチルカメラ
３…………………………………………………カラーフィルタ
３、５、８、１０、１１、１３、１４………固体撮像装置
１５、１０２……………………………………固体撮像装置
１０１……………………………………………光学系
１０３……………………………………………映像信号作成部
６０１、６０３…………………………………λ／４多層膜
６０２……………………………………………スペーサ層
６０１ｓ、６０１ｔ、６０３ｓ、６０３ｔ…誘電体層
１３０１、１５０１、１５０２、１５０３…画素
１３０２…………………………………………垂直シフトレジスタ
１３０３…………………………………………垂直信号線
１３０４…………………………………………行メモリ
１３０５…………………………………………水平シフトレジスタ
１３０６…………………………………………水平信号線
１３０７…………………………………………出力アンプ
【図１】
2008067058.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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