(57)【要約】【課題】人間の視感度のフィルタ特性により近い色フィルタを提供する。【解決手段】高屈折率材料から構成されるｎ層の膜と低屈折率材料から構成される（ｎ−１）層の膜とが交互に積層されている、所定の誘電体層を含む色フィルタを有する固体撮像素子であって、前記色フィルタは、少なくとも赤色領域、緑色領域及び青色領域を有しており、前記誘電体層は、前記赤色領域、前記緑色領域及び前記青色領域に共通な層であって、前記高屈折率材料から構成される前記ｎ層のうちの２つの層と、その間の前記低屈折率材料から構成される前記（ｎ−１）層のうちの１つの層とを含んでおり、前記赤色領域では、前記誘電体層以外の、前記低屈折率材料から構成される一の層の膜厚と他の層の膜厚とが異なっている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高屈折率材料から構成されるｎ層の膜と低屈折率材料から構成される（ｎ−１）層の膜とが交互に積層されている、所定の誘電体層を含む色フィルタを有する固体撮像素子であって、
前記色フィルタは、少なくとも赤色領域、緑色領域及び青色領域を有しており、
前記誘電体層は、前記赤色領域、前記緑色領域及び前記青色領域に共通な層であって、前記高屈折率材料から構成される前記ｎ層のうちの２つの層と、その間の前記低屈折率材料から構成される前記（ｎ−１）層のうちの１つの層とを含んでおり、
前記赤色領域では、
前記誘電体層以外の、前記低屈折率材料から構成される一の層の膜厚と他の層の膜厚とが異なっている
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記色フィルタは、
前記緑色領域又は前記青色領域における、前記赤色領域の前記一の層に対応する層の膜厚と、前記他の層に対応する層の膜厚とが同じである
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記色フィルタは、さらに、
前記赤色領域の前記一の層に対応する層の膜厚と前記他の層に対応する層の膜厚との比が「１：９０〜１：９」である近赤外線領域を有している
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項４】
固体撮像素子が２次元状に配列された固体撮像装置を有するカメラであって、
前記固体撮像素子は、高屈折率材料から構成されるｎ層の膜と低屈折率材料から構成される（ｎ−１）層の膜とが交互に積層されている、所定の誘電体層を含む色フィルタを有する固体撮像素子であって、
前記色フィルタは、少なくとも赤色領域、緑色領域及び青色領域を有しており、
前記誘電体層は、前記赤色領域、前記緑色領域及び前記青色領域に共通な層であって、前記高屈折率材料から構成される前記ｎ層のうちの２つの層と、その間の前記低屈折率材料から構成される前記（ｎ−１）層のうちの１つの層とを含んでおり、
前記赤色領域では、
前記誘電体層以外の、前記低屈折率材料から構成される一の層の膜厚と他の層の膜厚とが異なっている
ことを特徴とするカメラ。
【請求項５】
前記カメラは、
前記固体撮像装置の撮像面側に赤外線を遮断する赤外線カットフィルタを有している
ことを特徴とする請求項４記載のカメラ。
【請求項６】
所定の固体撮像素子を用いた信号演算方法であって、
前記固体撮像素子は、
赤色光、緑色光、青色光及び近赤外光を受光する受光素子と、
高屈折率材料から構成されるｎ層の膜と低屈折率材料から構成される（ｎ−１）層の膜とが交互に積層されている、所定の誘電体層を含む色フィルタを有する固体撮像素子であって、
前記色フィルタは、赤色領域、緑色領域、青色領域及び近赤外線領域を有しており、
前記誘電体層は、前記赤色領域、前記緑色領域、前記青色領域及び前記近赤外線領域に共通な層であって、前記高屈折率材料から構成される前記ｎ層のうちの２つの層と、その間の前記低屈折率材料から構成される前記（ｎ−１）層のうちの１つの層とを含んでおり、
前記赤色領域及び前記近赤外線領域では、
前記誘電体層以外の、前記低屈折率材料から構成される一の層の膜厚と他の層の膜厚とが異なっているおり、
前記信号演算方法は、
赤色光、緑色光、青色光及び近赤外光を受光した各受光素子から、それぞれ赤色信号、緑色信号、青色信号及び近赤外信号を取得する信号取得ステップと、
前記赤色信号、前記緑色信号及び前記青色信号から、それぞれ所定の係数倍の前記近赤外信号を減算する減算ステップと、
前記減算後の前記赤色信号、前記緑色信号及び前記青色信号を用いて、所定の行列演算を行う行列演算ステップとを含む
ことを特徴とする信号演算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子に入射する光に対するフィルタリング技術に関し、特に、近赤外光による撮像をも可能にする色フィルタ及び上記フィルタリングによって透過された光に係る光電変換後の信号の演算方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像素子においては、ＲＧＢ三原色を透過させるための色フィルタが積層されており（例えば、特許文献１参照）、殆どの色についての表現を可能にしている。
【０００３】
しかし、従来のＲＧＢを原色とする色再現の方式では、人間の目に感じるような自然な色を表現することについては十分とは云えない。特に、青緑色の一部に表現できない色が生じてしまう。
【０００４】
そこで、ＸＹＺ表色系という概念に基づく色フィルタ特性が提案されている。これは、人間の目の赤色を感じる視神経が青緑色に対して負の感度を持つことを考慮した色フィルタ特性である。このようなフィルタ特性を持つ色フィルタを固体撮像素子に採用することで、より人間の目に近い撮像を行うことができる。
【０００５】
とはいえ、単純に赤色透過フィルタと青色透過フィルタを重ね合わせてもＸＹＺ表色系のＸに近似したフィルタ特性は得られない。というのは、２つのフィルタは重ね合わせるとフィルタ特性が掛け合わされ、光が透過しないからである。
【０００６】
そこで、負の視感度となる青緑色の光だけを透過するエメラルドフィルタを用い、このエメラルドフィルタに対応する画素で得られる信号成分を赤色の信号成分から差分することで、赤色フィルタの負の視感度を実現する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
一方、色フィルタを構成する手段として、従来は、有機物を用いた顔料や染料で構成していた。これらの有機物を用いた場合は、有機物の色分離機能によって特定の光を吸収させることができる。このとき、逆に吸収されなかった光はその有機物を透過する。
【０００８】
ところが、近年、受光素子の多画素化の傾向が進み、１画素のサイズの更なる微細化が望まれている。すなわち、画素のフォトダイオードにおいて、受光した光により発生する電子数が物理的に少なくなってきている。このように、微細化により画素内に発生する電子数が少なくなると、上記のような有機物を用いた色フィルタの場合は、色フィルタによって光の一部が吸収されるため、フォトダイオードにおける光に対する感度がますます低下してしまう。
【０００９】
そこで、色フィルタで光の透過率を落とさずに色分離できるフィルタとして、反射型色フィルタが提案されている（例えば、特許文献３参照）。この反射型色フィルタは、具体的には、無機の誘電体多層膜フィルタを用いるものであり、周期的に高屈折率の膜と低屈折率の膜を交互に積層し、ある膜厚条件で特定の波長の光を透過させるフィルタである。このような多層膜にすると、ある波長領域の光が透過できない、光の禁止帯を生じさせることができる。膜の構成を変えた多層膜を重ねることで、ある特定波長の光だけが透過できるようになる。この現象を用いると、所望の三原色の光を透過させる３種類の色フィルタを実現することが可能になる。
【００１０】
一般に、輝度信号は、「Ｙ＝０．１１Ｂ＋０．５９Ｇ＋０．３０Ｒ」で表わされる。ここで、Ｂ、Ｇ及びＲは、それぞれ青色信号、緑色信号及び赤色信号を表わす。これに関し、輝度を大きく取るために「ベイヤー配列」と呼ばれるＲＧＧＢ画素から成る４画素を単位セルとした画素配置が最も輝度信号を効率よく取得できることが知られている（例えば、特許文献１参照）。そして、上記のことから、ＲＧＧＢ画素の１つのＧ画素をエメラルド画素に代えて用いることも考え得る。
【特許文献１】米国特許第３９７１０６５号明細書
【特許文献２】特開２００３−２８４０８４号公報
【特許文献３】特開２００５−１０１１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来のＲＧＧＢ画素の１つのＧ画素をエメラルド画素に代えて用いると、輝度において最も占める割合が大きい緑色信号が半減してしまう（即ち、２画素から１画素になってしまう）ため、輝度信号を効率よく取得できない。結局、人間の視感度の特に赤色の視感度が５００ｎｍ付近の波長の光に対して負の感度を持つようなフィルタ特性を有する色フィルタは、まだ見当たらない。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑み、人間の視感度のフィルタ特性により近い色フィルタを提供することを第１の目的とする。さらに、本発明は、上記の特徴を有する色フィルタと信号演算方法との組合せによって、人間の視感度のフィルタ特性により近い色フィルタを実現することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像素子は、高屈折率材料から構成されるｎ層の膜と低屈折率材料から構成される（ｎ−１）層の膜とが交互に積層されている、所定の誘電体層を含む色フィルタを有する固体撮像素子であって、前記色フィルタは、少なくとも赤色領域、緑色領域及び青色領域を有しており、前記誘電体層は、前記赤色領域、前記緑色領域及び前記青色領域に共通な層であって、前記高屈折率材料から構成される前記ｎ層のうちの２つの層と、その間の前記低屈折率材料から構成される前記（ｎ−１）層のうちの１つの層とを含んでおり、前記赤色領域では、前記誘電体層以外の、前記低屈折率材料から構成される一の層の膜厚と他の層の膜厚とが異なっていることを特徴とする。
【００１４】
これにより、多層膜からなる色フィルタが周期的な積層ではなく、ある膜厚条件下では光がうまく干渉し、原色以外の光も透過することを利用する。この特徴を利用し、赤色フィルタに青を透過する特性をもたすことで、ＸＹＺ表色系のＸ値の色フィルタを実現することができる。
【００１５】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る信号演算方法は、所定の固体撮像素子を用いた信号演算方法であって、前記固体撮像素子は、赤色光、緑色光、青色光及び近赤外光を受光する受光素子と、高屈折率材料から構成されるｎ層の膜と低屈折率材料から構成される（ｎ−１）層の膜とが交互に積層されている、所定の誘電体層を含む色フィルタを有する固体撮像素子であって、前記色フィルタは、赤色領域、緑色領域、青色領域及び近赤外線領域を有しており、前記誘電体層は、前記赤色領域、前記緑色領域、前記青色領域及び前記近赤外線領域に共通な層であって、前記高屈折率材料から構成される前記ｎ層のうちの２つの層とその間の前記低屈折率材料から構成される前記（ｎ−１）層のうちの１つの層とを含んでおり、前記赤色領域及び前記近赤外線領域では、前記誘電体層以外の、前記低屈折率材料から構成される一の層の膜厚と他の層の膜厚とが異なっているおり、前記信号演算方法は、赤色光、緑色光、青色光及び近赤外光を受光した各受光素子から、それぞれ赤色信号、緑色信号、青色信号及び近赤外信号を取得する信号取得ステップと、前記赤色信号、前記緑色信号及び前記青色信号から、それぞれ所定の係数倍の前記近赤外信号を減算する減算ステップと、前記減算後の前記赤色信号、前記緑色信号及び前記青色信号を用いて、所定の行列演算を行う行列演算ステップとを含むことを特徴とする。
【００１６】
これにより、上記可視光画像を得るために可視光画素で受光した近赤外光に起因する信号量を差分でき、なおかつ、従来３原色系で適用していた行列演算を用いることができるので、大きなシステム変更が不要となる。その結果、上記可視光画像と上記近赤外画像をＩＲカットフィルタが無くても切り替えることができる。そのため、ＩＲカットフィルタ切り替え機構のようなメカニカルモジュールが不要となり、低コストで撮像装置を実現することができる。
【００１７】
なお、本発明は、上記固体撮像素子を有するカメラとして実現することもできる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、誘電体多層膜フィルタの欠陥層を２層設け、さらにその膜厚を異なるような構成にすることで、ＸＹＺ表色系の色フィルタ特性に近い特性を有する色フィルタを実現することができる。
【００１９】
さらに、ＩＲ画素を導入することで、ＩＲカットフィルタを用いずともＸＹＺ表色系の色表現が可能になり、カメラシステムとして部品点数が少なくなることから、低コストで高色域の画像を表現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明について、以下の実施の形態および添付の図面を用いて説明を行うが、これは例示を目的としており、本発明がこれらに限定されることを意図しない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明に係るカメラ１（例えば、デジタルスチルカメラやカメラ付携帯電話機など）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、カメラ１は、レンズ１０１、固体撮像装置１０２、色信号合成部１０３、映像信号作成部１０４及び素子駆動部１０５を備えている。
【００２２】
レンズ１０１は、カメラ１に入射した光（入射光１００）を固体撮像装置１０２の撮像領域上に結像させるための集光素子である。固体撮像装置１０２は、固体撮像素子（「単位画素」又は単に「画素」ともいう。）が２次元状に配列されたものであり、レンズ１０１によって集光された光を光電変換して色信号を生成するユニットである。素子駆動部１０５は、固体撮像装置１０２の各固体撮像素子から色信号を取り出すユニットである。色信号合成部１０３は、固体撮像装置１０２から受け付けた色信号に色シェーディングを施すユニットである。映像信号作成部１０４は、色信号合成部１０３において色シェーディングが施された色信号からカラー映像信号を生成するユニットである。なお、カラー映像信号は、最終的にカラー画像データとして、ＲＡＭ又はメモリーカード等の記録媒体に記録される。
【００２３】
次に、本発明に係る固体撮像装置１０２の構成について説明する。
図２は、固体撮像装置１０２の構成の概略を示す図である。図２に示されるように、固体撮像装置１０２は、２次元状に配列された固体撮像素子２０１（図２には、模式的に１６個の固体撮像素子２０１が示されている。）の各行を垂直シフトレジスタ２０２により選択し、その行信号を水平シフトレジスタ２０３により選択して、固体撮像素子２０１毎のカラー信号を出力アンプ２０４から出力する。なお、駆動回路２０５が、垂直シフトレジスタ２０２、水平シフトレジスタ２０３及び出力アンプ２０４を駆動する。
【００２４】
図３は、本実施の形態に係る色フィルタの透過特性を示す図である。図１４に示す従来のＲＧＢ３原色系の色フィルタの透過特性と比較してみると、赤色フィルタの透過率において大きな差異があることがわかる。
【００２５】
図３に示されるように、赤色フィルタの特性３Ｒでは、４５０ｎｍ付近を中心波長とした小さな透過率のピークが存在する。このようなフィルタ特性を線形変換させた後、再びプロットすることにより得られた相対感度のグラフを図４に示す。図１５に示す人間の視神経の相対感度を示す特性と比較してみると、人間の目の特性においては（即ち、赤色を感じる視神経が）、５００ｎｍ付近の波長を中心波長とした光を赤色成分から差分するような負の赤色感度を有していることがわかる。そのため、従来の単純な３原色フィルタでは人間が感じる色と一致するような色は再現できないが、図４に示すような透過特性を有する色フィルタであれば、人間の目に近い、いわば自然な色の再現が実現できる。
【００２６】
図５は、上記図４に示す透過特性を有する色フィルタ３０６を搭載した固体撮像素子３１０の構成図（断面図）である。便宜的に３種類の固体撮像素子３１０Ｒ、３１０Ｇ及び３１０Ｂを横に並べて示しているが、実際の固体撮像素子の配列は、ベイヤー配列（図６に示すような縦横各２列の配列）がなされている。なお、固体撮像素子３１０は、固体撮像素子３１０Ｒ、３１０Ｇ及び３１０Ｂの総称である（下記の固体撮像素子７１０についても同様）。
【００２７】
図５に示すように、固体撮像素子３１０Ｒ、３１０Ｇ及び３１０Ｂ（以下「固体撮像素子３１０Ｒ等」ともいう。）は、Ｎ型半導体基板３０１、Ｐ型半導体層３０２、受光素子３０３Ｂ、３０３Ｇ及び３０３Ｒ、絶縁層３０４、遮光膜３０５、色フィルタ３０６、絶縁層３０７及びマイクロレンズ３０８を備えている。
【００２８】
固体撮像素子３１０Ｒ等においては、Ｎ型半導体基板３０１の上にＰ型半導体層３０２が形成されている。また、受光素子３０３Ｒ、３０３Ｇ及び３０３Ｂ（以下「受光素子３０３Ｒ等」ともいう。）は、Ｐ型半導体層３０２にＮ型不純物がイオン注入されて形成されるフォトダイオード（光電変換素子）であって、光透過性の絶縁層３０４に接している。さらに、受光素子３０３Ｒ等は、Ｐ型半導体層３０２の一部である素子分離領域によって分離されている。また、絶縁層３０４には、遮光膜３０５が形成されている。さらに、絶縁層３０４の上には、色フィルタ３０６が形成している。なお、色フィルタ３０６において、赤色光を透過させる部分を赤色領域、緑色光を透過させる部分を緑色領域、青色光を透過させる部分を青色領域という。これらの赤色領域、緑色領域及び青色領域における各透過特性をまとめた図が図３である。
【００２９】
色フィルタ３０６を構成する光透過膜３０６ａ、３０６ｃ、３０６ｅ及び３０６ｇは、高屈折率材料である二酸化チタン（ＴｉＯ2）で構成されている。また、色フィルタ３０６を構成する光透過膜３０６ｂ、３０６ｄ及び３０６ｆは、低屈折率材料である二酸化シリコン（ＳiＯ2）で構成されている。より具体的には、上記図３に示す透過特性を実現するため、光透過膜３０６ａ、３０６ｃ、３０６ｅ及び３０６ｇの膜厚は５２ｎｍであり、光透過膜３０６ｄの膜厚は９１ｎｍである。さらに、光透過膜３０６ｂの膜厚は、青色領域、緑色領域及び赤色領域で異なっており、それぞれ１４０ｎｍ、１８５ｎｍ、２３０ｎｍになっている。同様に、光透過膜３０６ｆの膜厚は、それぞれ１４０ｎｍ、１８５ｎｍ、４４０ｎｍになっている。さらに、高屈折率材料である二酸化チタンからなる光透過膜３０６ｃ及び３０６ｅ、並びに低屈折率材料である二酸化珪素からなる光透過膜３０６ｄで誘電体層を構成する。この誘電体層は、色フィルタ３０６における各領域において共通な層である。また、誘電体層の上下にある低屈折率材料である二酸化珪素からなる光透過膜３０６ｂ及びで３０６ｆは欠陥層（「スペーサ層」又は「共振層」ともいう。）であり、赤色領域においてのみ、それらの厚さが異なっている。
【００３０】
いずれの膜厚も１０％程度以内の誤差であれば光の透過特性に大きな影響はそれほどなく、その影響を後段の信号処理における従来の色補正によって対応することが可能である。
【００３１】
さらに、色フィルタ３０６上には、平坦化のための光透過性の誘電体から構成される絶縁層３０７が積層されている。平坦化された絶縁層３０７の上には、単位画素毎にマイクロレンズ３０８が載置されている。なお、マイクロレンズ３０８に入射した光は受光素子３０３Ｒ等に集光される。
【００３２】
上記で説明した固体撮像素子３１０を用いたカメラのその他の例を図１１に示す。図１１では、主要な構成品であるレンズ１０１、ＩＲカットフィルタ１１０２及び固体撮像装置１０２のみを示し、その他の構成品は省略している。ＩＲカットフィルタ１１０２が固体撮像装置１０２の撮像面側に存在することで、入射光に含まれる光のうち近赤外成分を反射または吸収することができ、固体撮像装置１０２の各固体撮像素子において積層される色フィルタが近赤外領域の波長に対してどのような透過特性を持っていても、関係なく可視光領域の光だけを固体撮像素子で受光させることができる。
【００３３】
以上のように、上記図３に示す透過特性を有する色フィルタを用いることにより、人間が感じる自然な色を表現することが可能なカメラ等を実現することが可能となる。
【００３４】
（実施の形態２）
上記実施の形態１では、ＲＧＧＢ画素から構成される固体撮像装置について説明したが、本実施の形態では、ベイヤー配列の１つのＧ画素を近赤外光を透過させる近赤外画素（ＩＲ画素）に置き換えたＲＧ（ＩＲ）Ｂ画素から構成される固体撮像装置について説明する。なお、本実施の形態に係る色フィルタは、極めて人間の視感度特性（図１０）に近いフィルタリングを可能とする。
【００３５】
本実施の形態に係る色フィルタの透過特性を図７に示す。上記実施の形態１における図３の透過特性との相違点は、ＩＲ画素の透過特性（即ち、特性７ＩＲ）が追加されている点と、対象とする波長領域を近赤外線領域（波長が１０００ｎｍ付近）まで拡張した点である。このＩＲ画素の透過率においては、ＲＧＢ画素の近赤外領域の光の透過率とほぼ等しいということがポイントである。
【００３６】
これにより、ＩＲカットフィルタのようにＩＲ光を遮断することではなく、むしろ、ＩＲ光をフォトダイオードに入射させてから後段の信号処理でＩＲ光の成分を減算することで、ＩＲ光の成分を除去することを可能にしている。
【００３７】
次に、本実施の形態に係る信号演算方法について、図１２及び図１３を参照しながら説明する。図１２は、本実施の形態に係る信号演算方法の過程を示すブロック図である。また、図１３は、本実施の形態における信号演算処理の流れを示すフローチャートである。
【００３８】
図１２において、ＩＲ差分演算ブロック１２０１は、入力されたＲＧＢの各信号成分からＩＲ信号成分を取り除く処理を行なうブロックである。また、ＲＧＢ行列演算ブロック１２０２は、ＩＲ差分演算ブロック１２０１の出力を用いて色フィルタとしての色調整を行うブロックである。
【００３９】
最初に、下記に示す必要な係数（Ｋn（ｎ＝１〜３）、Ｋij（ｉ,ｊ＝１〜３））を決定する（Ｓ１００）。
【００４０】
次に、ＩＲ差分演算ブロック１２０１では、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素及びＩＲ画素からの出力信号（即ち、Ｓｉｇ(Ｒ)１２０３、Ｓｉｇ(Ｇ)１２０４、Ｓｉｇ(Ｂ)１２０５及びＳｉｇ(ＩＲ)１２０６の各入力信号）を取得し（Ｓ１０２）、下記の（１）式〜（３）式によって、Ｓｉｇ’(Ｒ)１２０７、Ｓｉｇ’(Ｇ)１２０８及びＳｉｇ’(Ｂ)１２０９を算出する（Ｓ１０４）。
【００４１】
Ｓｉｇ’(Ｒ)＝Ｓｉｇ(Ｒ)−Ｋ１×Ｓｉｇ(ＩＲ)          (１)
Ｓｉｇ’(Ｇ)＝Ｓｉｇ(Ｇ)−Ｋ２×Ｓｉｇ(ＩＲ)          (２)
Ｓｉｇ’(Ｂ)＝Ｓｉｇ(Ｂ)−Ｋ３×Ｓｉｇ(ＩＲ)          (３)
【００４２】
ここで、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は、ＲＧＢ画素におけるＩＲ光の透過特性が異なっていても入力信号からＩＲ成分が取り除かれるように決定されたＩＲ成分差分処理係数である。Ｋ１、Ｋ２及びＫ３の具体的な値の一例を以下に示す。
【００４３】
Ｋ１＝０．２７、Ｋ２＝０．３５、Ｋ３＝０．７５
【００４４】
その後、ＩＲ差分演算ブロック１２０１から出力されたＳｉｇ’(Ｒ)、Ｓｉｇ’(Ｇ)、Ｓｉｇ’(Ｂ)を入力とし、ＲＧＢ行列演算ブロック１２０２において、下記の（４）式〜（６）式に示す色調整のための演算を行う（Ｓ１０６）。
【００４５】
Ｓｉｇ”(Ｒ)＝Ｋ11ｘＳｉｇ’(Ｒ)＋Ｋ12×Ｓｉｇ’(Ｇ)＋Ｋ13ｘＳｉｇ’(Ｂ)  (４)
Ｓｉｇ”(Ｇ)＝Ｋ21ｘＳｉｇ’(Ｒ)＋Ｋ22×Ｓｉｇ’(Ｇ)＋Ｋ23ｘＳｉｇ’(Ｂ)  (５)
Ｓｉｇ”(Ｂ)＝Ｋ31ｘＳｉｇ’(Ｒ)＋Ｋ32×Ｓｉｇ’(Ｇ)＋Ｋ33ｘＳｉｇ’(Ｂ)  (６)
【００４６】
ここで、９つの係数Ｋ11〜Ｋ33は、色フィルタの特性から等色関数へ変換できるように設定される値であるため、Ｋ11、Ｋ22、Ｋ33は０以上の値となり、それ以外の係数は、Ｋ11、Ｋ22及びＫ33に比べて相対的に絶対値が小さな値となる。上記の各Ｋij（i、j＝１〜３）の具体的な一例を以下に示す。
【００４７】
Ｋ11＝  １．００、  Ｋ12＝−０．２３、  Ｋ13＝−０．１８
Ｋ21＝−０．１３、  Ｋ22＝  １．００、  Ｋ23＝−０．０１
Ｋ31＝−０．０５、  Ｋ32＝−０．１４、  Ｋ33＝  １．００
【００４８】
なお、上記の（１）式〜（６）式において、「×」は「乗算」を表わす。
【００４９】
この時、ＲＧＢ行列演算ブロック１２０２には、従来の汎用的な３原色に関する色処理をそのまま適用することが可能であり、ベイヤー配列などのＲＧＢ３原色を前提に作成されたハードウェア資源やソフトウェア資源を活用することができる。
【００５０】
このように、ＲＧＢの各信号成分についてＩＲ信号の成分を減算した後に、上記の（４）式〜（６）式の３×３行列の行列演算によって色調整を行うことにより、結果的に図８に示すような赤色フィルタが負の感度を持つような等色関数に近い特性を得ることができる。
【００５１】
また、ＩＲ画素の信号を用いた色調整を行うことで、相対感度を改善することが可能となる。具体的には、本実施の形態に係る図８と上記実施の形態１に係る図４とを比較してみると、図８の透過特性の方が、図１５の視感度により近いことが確認でき、より人間の視感度に近づけ得ることがわかる。
【００５２】
本実施の形態に係る色フィルタを搭載した固体撮像素子７１０の構成を図９に示す。図９に示されるように、固体撮像素子７１０Ｂ、７１０Ｇ及び７１０Ｒは、上記実施の形態１における固体撮像素子３１０Ｂ、３１０Ｇ及び３１０Ｒと同じであるため説明を省略する。
【００５３】
図９に示す固体撮像素子７１０ＩＲの光透過膜７０６ｂの膜厚は、例えば０〜１０ｎｍ、光透過膜７０６ｆの膜厚は、例えば９０ｎｍであり、この固体撮像素子７１０ＩＲにおける透過特性は、上記図７に示す特性７ＩＲである。
【００５４】
以上のように、本実施の形態に係る固体撮像素子によれば、ＩＲカットフィルタを用いなくとも、可視光画像を色再現良く得ることができ、さらに、夜間などでは近赤外光照明を用いれば近赤外光画像を得ることも可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る固体撮像素子及び信号演算方法は、色再現向上させる撮像装置、又は昼夜兼用のセキュリティカメラや野外での車載カメラなどに利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係るデジタルスチルカメラの機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明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の概略を示す図である。
【図３】実施の形態１における色フィルタの透過特性を示す図である。
【図４】実施の形態１における色フィルタの相対感度を示す図ある。
【図５】実施の形態１におけるデバイス構造の断面図である。
【図６】実施の形態１におけるベイヤー配列による画素の配列を示す図である。
【図７】実施の形態２における色フィルタの透過特性を示す図である。
【図８】実施の形態２における色フィルタの相対感度を示す図である。
【図９】実施の形態２におけるデバイス構造の断面図である。
【図１０】実施の形態２におけるＲＧＢ画素と近赤外画素から構成した画素の配列を示す図である。
【図１１】実施の形態２におけるＩＲカットフィルタを備えたカメラの構成を示す図である。
【図１２】実施の形態２に係る信号演算方法の過程を示すブロック図である。
【図１３】実施の形態２における信号処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】従来の顔料による３原色フィルタの透過特性を示す図である。
【図１５】人間の視神経の視感度特性（等色関数）を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１、１１        カメラ
１００              入射光
１０１              レンズ
１０２              固体撮像装置
１０３              色信号合成部
１０４              映像信号作成部
１０５              素子駆動部
２０１              固体撮像素子
２０２              垂直シフトレジスタ
２０３              水平シフトレジスタ
２０４              出力アンプ
２０５              駆動回路
３０１、７０１      Ｎ型半導体基板
３０２、７０２      Ｐ型半導体層
３０３Ｒ、３０３Ｇ、３０３Ｂ      受光素子
３０４、７０４      絶縁層
３０５、７０５      遮光膜
３０６、７０６      色フィルタ
３０６ａ、３０６ｃ、３０６ｅ、３０６ｇ    光透過膜（高屈折率材料）
３０６ｂ、３０６ｄ、３０６ｆ              光透過膜（低屈折率材料）
３０７、７０７      絶縁層
３０８、７０８      マイクロレンズ
３１０、３１０Ｒ、３１０Ｇ、３１０Ｂ      固体撮像素子
７０３Ｒ、７０３Ｇ、７０３Ｂ      受光素子
７０６ａ、７０６ｃ、７０６ｅ、７０６ｇ    光透過膜（高屈折率材料）
７０６ｂ、７０６ｄ、７０６ｆ              光透過膜（低屈折率材料）
７１０、７１０Ｒ、７１０Ｇ、７１０Ｂ、７１０ＩＲ      固体撮像素子
【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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