(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光のうち特定の色成分の抽出に用いられるフィルタと、前記入射光を前記フィルタ経由で観測する受光素子とを具備する撮像素子において、
前記フィルタは、
透明フィルタと、
黄成分の抽出に用いられる黄フィルタと、
赤成分の抽出に用いられる赤フィルタと、
可視光波長域において透過抑制特性を有し、可視光波長域より長波長側において透過特性を有する補正フィルタと
を含み、
前記黄フィルタと前記赤フィルタと前記補正フィルタとを被覆する透明平坦化層をさらに具備し、
前記透明フィルタと前記透明平坦化層とが一体に形成され、
前記透明フィルタは、紫外線吸収剤を含み、可視光波長域より短波長側の波長域の光を吸収する紫外線吸収機能を有し、
前記黄フィルタと前記赤フィルタと前記補正フィルタとは、それぞれ、光透過率が異なる波長で立ち上がる特性を持ち、立ち上がり部の波長より短波長側の光について透過抑制特性を持ち、前記立ち上がり部の波長より長波長側の光について透過特性を持つ、
ことを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
前記受光素子は、
前記入射光を前記透明フィルタ経由で観測する入射光受光素子と、
前記入射光を前記黄フィルタ経由で観測する黄受光素子と、
前記入射光を前記赤フィルタ経由で観測する赤受光素子と、
前記入射光を前記補正フィルタ経由で観測する補正受光素子と
を含み、
前記入射光受光素子で観測された観測結果から、前記黄受光素子で観測された観測結果を引き算し、青の観測結果を求める演算手段と、
前記黄受光素子で観測された観測結果から、前記赤受光素子で観測された観測結果を引き算し、緑の観測結果を求める演算手段と、
前記赤受光素子で観測された観測結果から、前記補正受光素子で観測された観測結果を引き算し、補正された赤の観測結果を求める演算手段と
をさらに具備する請求項１記載の撮像素子。
【請求項３】
前記補正フィルタは、可視光波長域より長波長側で前記赤フィルタとほぼ同レベルの透過特性を持つことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記補正フィルタの光透過率と前記赤フィルタの光透過率との差は、およそ光の波長４００ｎｍ〜５５０ｎｍの領域、及び７５０ｎｍより長波長域において、およそ５％の範囲内であり、
前記補正フィルタは、およそ光の波長６３０ｎｍ〜７５０ｎｍの領域において、光透過率が５０％となるポイントを有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の撮像素子。
【請求項５】
前記補正フィルタは、有機顔料を分散させた着色感光性樹脂で形成され、
前記有機顔料は、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ２３と、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １７７と、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ４８：１と、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １３９とを混合したものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の撮像素子。
【請求項６】
前記補正フィルタは、複数色の光学的重畳により形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の撮像素子。
【請求項７】
前記補正フィルタは、バイオレットと赤の２色の光学的重畳により形成されていることを特徴とする請求項６記載の撮像素子。
【請求項８】
前記補正フィルタは、シアンと赤の２色の光学的重畳により形成されていることを特徴とする請求項６記載の撮像素子。
【請求項９】
前記補正フィルタは、複数のフィルタを積層して形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の撮像素子。
【請求項１０】
前記透明フィルタと、前記黄フィルタと、前記赤フィルタと、前記補正フィルタとを、マス目状に隣接配列して面を形成し、色分離の一単位を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の撮像素子。
【請求項１１】
前記入射光のうち前記受光素子に入射する光を除く他の光の反射及び透過を抑制するための遮光膜をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載の撮像素子。
【請求項１２】
前記受光素子を配置する基板を具備し、
前記遮光膜は、前記基板の前記入射光の入射側であり、前記受光素子に前記入射光を入射させる領域を除く他の領域に設けられる
ことを特徴とする請求項１１記載の撮像素子。
【請求項１３】
前記遮光膜として、前記補正フィルタを用いることを特徴とする請求項１１又は請求項１２記載の撮像素子。
【請求項１４】
前記遮光膜に対して近赤外線吸収機能と紫外線吸収機能とのうちの少なくとも一方を持つ膜を積層したことを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項記載の撮像素子。
【請求項１５】
それぞれ光透過率が異なる波長で立ち上がる特性を持ち、立ち上がり部の波長より短波
長側の光について透過抑制特性を持ち、前記立ち上がり部の波長より長波長側の光について透過特性を持つ複数のフィルタと、
前記複数のフィルタのそれぞれに対応し、前記複数のフィルタ経由で入射光を受光する複数の光電変換素子と、
前記複数のフィルタ経由で観測された前記複数の光電変換素子の観測データ値のうち、任意の２つのフィルタ経由で観測された観測データ値に基づいて引き算処理を実行し、前記任意の２つのフィルタのペアに対応する波長域の光の観測データ値を求める演算手段とを具備し、
前記複数のフィルタは、透明フィルタを含み、
前記複数のフィルタのうち前記透明フィルタを除く他のフィルタを被覆する透明平坦化層をさらに具備し、
前記透明フィルタと前記透明平坦化層とが一体に形成され、
前記透明フィルタは、紫外線吸収剤を含み、可視光波長域より短波長側の波長域の光を吸収する紫外線吸収機能を有する、
ことを特徴とする撮像素子。
【請求項１６】
前記複数のフィルタのうち光の透過率が最も長波長側で立ち上がる特性を持つフィルタは、可視光波長域において透過抑制特性を有し、可視光波長域より長波長側において透過特性を有する補正フィルタであることを特徴とする請求項１５記載の撮像素子。
【請求項１７】
前記複数のフィルタのうち前記透明フィルタ及び前記補正フィルタを除く他のフィルタは、およそ光の波長３５０ｎｍ〜７５０ｎｍの領域において、光透過率が５０％となるポイントを有し、光の波長がおよそ７５０ｎｍより長波長側の場合に、光透過率が９０％以上となることを特徴とする請求項１６記載の撮像素子。
【請求項１８】
前記補正フィルタは、有機顔料を分散させた着色感光性樹脂で形成され、
前記有機顔料は、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ２３と、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １７７と、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ４８：１と、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １３９とを混合したものであることを特徴とする請求項１６又は請求項１７記載の撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子を具備する撮像素子に関し、特に、受光素子の光入射側にカラーフィルタを配置し、観測対象の色成分の観測を可能とした撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子（イメージセンサ）として、デジタルカメラ、ビデオカメラなどで用いられる二次元イメージセンサ、またはファクシミリや複写機で用いられるリニアセンサなどの一次元イメージセンサなどがあげられる。
【０００３】
撮像素子に具備される例えばＣＭＯＳやＣＣＤなどの受光素子（光電変換素子）は、素子に入射した光を電気信号に変換する。受光素子は、人間の視覚感度域である可視光波長域（例えば、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長域）外の領域でも高い感度を有し、特に、可視光波長域より長波長側の波長域（以下、「赤外域」という。例えば、７００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長域）についても高い感度を有する。
【０００４】
各受光素子の光の入射側には、入射光から特定の色成分を抽出する色分離を行うために３原色（あるいは補色）の有機カラーフィルタが設置される。受光素子は、入射光を有機カラーフィルタ経由で受ける。入射光は有機カラーフィルタによって色分離されるため、観測対象とされている色成分が受光素子によって観測される。
【０００５】
受光素子は、入射した光の色の判別を行うことはなく、入射した光をこの光の強さに応じた電気信号に変換し、入射した光の明るさを検知するのみである。このため、受光素子の光入射側に、光の三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の有機カラーフィルタが備えられる。有機カラーフィルタは、撮影対象からの光を色分離して特定の光を取り出す。赤、緑、青の各カラーフィルタを通過した光は、各カラーフィルタに対向する受光素子に入射され、この各受光素子で電気信号に変換される。光電変換により得られた出力値（通常、電圧値）を合成することにより、撮影対象をカラー画像として再現させることが可能となる。
【０００６】
しかしながら、有機カラーフィルタには赤外域の光（赤外光）のカット機能がないため、人間の視覚感度域外（例えば７００ｎｍより長波長側）の光が受光素子に入射される場合がある。このため、撮像素子で得られる撮影対象の色は、人間が目視で観察した撮影対象の色と異なる場合があるという問題がある。
【０００７】
このような人間の視覚感度域外の光により影響を受ける色分離を避けるため、赤外線カットフィルタが用いられる。すなわち、赤外線カットフィルタで、入射光から赤外域の光をカットする。しかる後、赤外域をカットされた光を各カラーフィルタに入射させ、赤外域の影響を削減する。
【０００８】
図２１は、人間の視覚感度、受光素子の感度（ＳＰＤ感度）、受光素子の感度に対して好ましい赤外域カットフィルタの透過率の関係の例を示すグラフである。
【０００９】
受光素子の感度は、赤外域にも広がっている。このため、赤外線カットフィルタにより、受光素子の赤外域の観測を抑制することにより、人間の視覚感度に近い測定が可能となる。すなわち、赤外線カットフィルタで図２１中の斜線部の光をカットすれば、受光素子は人間の視覚感度に近い測定が可能となる。
【００１０】
赤外線カットフィルタには、反射型と吸収型の２種類がある。
【００１１】
図２２は、反射型の赤外線カットフィルタと赤外線吸収型の赤外線カットフィルタにおける光の波長と透過率との関係の例を示すグラフである。
【００１２】
反射型の赤外線カットフィルタは、例えば、ガラス板上に無機多層膜を形成して構成される。無機多層膜による反射型の赤外線カットフィルタは、フィルタ面に垂直な方向の入射光に対して高い赤外線のカット機能を持つが、斜め入射などの角度のついた赤外線に対しては十分なカット機能を実現することが困難である。
【００１３】
吸収型の赤外線カットフィルタは、染料又は銅イオンによる光の吸収を利用して赤外線を吸収する。なお、一般的な吸収型の赤外線カットフィルタは、無機ガラス等の基材に銅イオンなどの金属イオンや有機顔料を入れて構成される。
【００１４】
ここで、反射型の赤外線カットフィルタと吸収型の赤外線カットフィルタとを比較すると、吸収型の赤外線カットフィルタの方が反射型の赤外線カットフィルタよりも安価である。また、上述したように、吸収型の赤外線カットフィルタの方が反射型の赤外線カットフィルタよりも角度のついた入射光の赤外線カット性能がよい。
【００１５】
このため、一般的に、吸収型の赤外線カットフィルタの方が反射型の赤外線カットフィルタよりも使用される傾向にある。
【００１６】
また、無機多層膜による反射型の赤外線カットフィルタのカット機能を補い、赤外線の斜め入射又は再入射の影響を低減させる目的で、赤外線吸収型の赤外線カットフィルタと無機多層膜による反射型の赤外線カットフィルタとが併用される場合がある。
【００１７】
しかしながら、赤外線吸収型の赤外線カットフィルタと反射型の赤外線カットフィルタとを併用すると、構造が複雑になるため、赤外線吸収型の赤外線カットフィルタのみを用いることが一般的である。
【００１８】
一般的な撮像素子においては、撮影対象からの光を観測するために、受光素子の光入射側にレンズ等からなる光学系を具備する。上述した赤外線により観測結果が影響を受けることを防止するために、撮像素子の光学系に赤外線カットフィルタを挿入する技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【００１９】
特許文献１では、赤色光と緑色光との境界および／または緑色光と青色光との境界における特定の波長域の光を選択的にカットすることによって色純度を補正する機能を有し、さらに赤外線をカットする機能を有する色純度補正フィルタを具備する固体撮像素子について説明されている。
【００２０】
また、特許文献２では、赤外光域の透過率を大幅に減少させ可視光波長域の光を透過させる赤外線吸収剤が配合されて赤外カット能力が付与され、撮像素子本体前面に分光フィルタが配設されているカラー撮像素子について説明されている。
【００２１】
上述したように、この特許文献１及び特許文献２では、ＣＭＯＳやＣＣＤなどのような受光素子の全体を覆う形で、赤外線カットフィルタが光学系に挿入されている。
【特許文献１】特開２０００−１９３２２号
【特許文献２】特開昭６３−７３２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
吸収型の赤外線カットフィルタにおいては、赤外線の吸収性を充分に持たせるために、厚みが１〜３ｍｍ程度となる。吸収型の赤外線カットフィルタを撮像素子に用いる場合、この吸収型の赤外線カットフィルタの厚みのため、光学系を含めた撮像素子の小型化は困難である。
【００２３】
また、吸収型の赤外線カットフィルタを用いる場合、カメラ部材として、レンズ系に赤外線カットフィルタを組み込む工程が必要となり、製造コスト削減が困難となる。
【００２４】
上記特許文献１及び特許文献２の撮像素子は、撮像素子本体の前面全体を覆う赤外線カットフィルタを備える。このため、撮像素子に備えられている全ての受光素子に対して赤外線がカットされ、受光素子による観測と人間の視覚感度とで差が生じる場合がある。
【００２５】
例えば、特許文献２では、この特許文献２の図２及び図１０に示すように、赤外線カットフィルタが人間の可視光波長域５５０ｎｍ〜７００ｎｍの光も吸収してしまう。このため、撮像素子に備えられている全ての受光素子に対して赤外線をカットすると、緑の感度、特に赤の感度が低下する場合がある。
【００２６】
近年、撮像素子については、多画素化の要求が高まっており、画素の微細化が進んでいる。そのため、画素ピッチ（画素間の距離）は３μｍを切り、２μｍ前後になりつつある。
【００２７】
画素ピッチが２μｍ近傍の微細画素になると、一画素当たりの面積が小さくなるため受光素子に入射する光の量が減少し、受光素子の感度が低下し、画質が低下する（暗い画像となる）場合がある。
【００２８】
前述のように、観測対象から来た光を色分離するために、受光素子の光入射側には、赤、緑、青の３原色のカラーフィルタが配設されている。
【００２９】
図２３は、赤、緑、青の３原色のカラーフィルタの分光透過率の一例を示すグラフである。この図２３のグラフに示すように、青、緑の透過率の頂点部は８０％前後の値となっている。カラーフィルタの透過率が低いと、その分、受光素子に到達する光量が減ることになり、画質の低下（暗い画像）を進めることになる。
【００３０】
上記図２１に示すＣＭＯＳやＣＣＤなどの受光素子の分光感度（ＳＰＤ感度）において、受光素子は、光の波長でおよそ４００ｎｍ〜１０００ｎｍの広い感度領域を持っている。しかし、上記図２１に示すように、受光素子は、赤の波長域（７００ｎｍ）付近で高い感度を有するが、短波長域に行くにつれ感度が低下している。青の波長域（４００ｎｍ〜５００ｎｍ）付近では、赤の半分程度の感度となる。
【００３１】
上記図２３の赤、緑、青のカラーフィルタの分光透過率を示すグラフでは、青のカラーフィルタの透過率は、緑、赤のカラーフィルタの透過率より低くなっている。
【００３２】
以上の観点から、赤、緑、青の３原色のカラーフィルタを有する撮像素子では、青領域において受光素子の感度が低く、かつ、赤や緑のカラーフィルタの透過率よりも、青のカラーフィルタの透過率の方が低いことが分かる。このため、従来の撮像素子では、緑、赤よりも青の感度が低くなり、色全体として見た場合の色バランスを厳密に再現することが困難となる。
【００３３】
また、上記図２２の吸収型の赤外線カットフィルタの分光透過率に示すように、吸収型の赤外線カットフィルタは、およそ５５０ｎｍ〜７００ｎｍの可視光波長域においても光を吸収する領域を持つ。すなわち、吸収型の赤外線カットフィルタの透過率は、５５０ｎｍ〜７００ｎｍの可視光波長域で徐々に低くなる。この５５０ｎｍ〜７００ｎｍの可視光波長域は、緑、赤の光域に相当する。したがって、吸収型の赤外線カットフィルタを撮像素子に用いた場合、特に、赤の感度が低下するという問題がある。すなわち、吸収型の赤外線カットフィルタにより赤外線のカットを行う撮像素子では、青のみではなく赤の色再現性も損なわれる場合がある。
【００３４】
従来より、受光素子への光量の低下に対応するため、黄（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）からなる補色系のカラーフィルタを用いる技術が提案されている。
【００３５】
黄（Ｙ）のカラーフィルタを用いることで、赤と緑との合成光を取り出すことができる。マゼンタ（Ｍ）のカラーフィルタを用いることで、赤と青との合成光を取り出すことができる。シアン（Ｃ）のカラーフィルタを用いることで、緑と青との合成光を取り出すことができる。
【００３６】
補色系のカラーフィルタは、各々２色ずつの光を透過するため、透過率が高くなる。
【００３７】
しかし、黄、マゼンタ、シアンの補色系のカラーフィルタを透過した光から青、緑、赤の３原色の光を取り出すには、例えば青＝（シアン＋マゼンタ−黄）／２、緑＝（シアン＋黄−マゼンタ）／２、赤＝（マゼンタ＋黄−シアン）／２などのように、補色系のカラーフィルタを経由し、受光素子で観測された各値から赤、緑、青の３原色に相当する値を算出するための煩雑な計算を行う必要があるため、原色に近い鮮やかな色を表現することが困難な場合がある。
【００３８】
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、色バランスと色再現性とがよく、薄い撮像素子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】
【００３９】
本発明を実現するにあたって講じた具体的手段について以下に説明する。
【００４０】
本発明の例の撮像素子は、入射光のうち特定の色成分の抽出に用いられるフィルタと、入射光をフィルタ経由で観測する受光素子とを具備し、フィルタは、透明フィルタと、黄成分の抽出に用いられる黄フィルタと、赤成分の抽出に用いられる赤フィルタと、可視光波長域において透過抑制特性を有し、可視光波長域より長波長側において透過特性を有する補正フィルタとを含む。
【００４１】
なお、本発明の例の撮像素子において、受光素子は、入射光を透明フィルタ経由で観測する入射光受光素子と、入射光を黄フィルタ経由で観測する黄受光素子と、入射光を赤フィルタ経由で観測する赤受光素子と、入射光を補正フィルタ経由で観測する補正受光素子とを含むとしてもよい。
【００４２】
本発明の例の撮像素子は、入射光受光素子で観測された観測結果から、黄受光素子で観測された観測結果を引き算し、青の観測結果を求める演算手段と、黄受光素子で観測された観測結果から、赤受光素子で観測された観測結果を引き算し、緑の観測結果を求める演算手段と、赤受光素子で観測された観測結果から、補正受光素子で観測された観測結果を引き算し、補正された赤の観測結果を求める演算手段とをさらに具備するとしてもよい。
【００４３】
本発明の例の撮像素子は、黄フィルタと赤フィルタと補正フィルタとを被覆する透明平坦化層をさらに具備し、透明フィルタは透明平坦化層により形成されるとしてもよい。
本発明の例の撮像素子は、受光素子に光を集光するためのマイクロレンズをさらに具備し、マイクロレンズは、透明平坦化層により形成されるとしてもよい。
【００４４】
本発明の例の撮像素子において、補正フィルタは、可視光波長域より長波長側で赤フィルタとほぼ同レベル（同一又は近似）の透過特性を持つとしてもよい。
【００４５】
本発明の例の撮像素子において、補正フィルタの光透過率と赤フィルタの光透過率との差は、およそ光の波長４００ｎｍ〜５５０ｎｍの領域、及び７５０ｎｍより長波長域において、およそ５％の範囲内であり、補正フィルタは、およそ光の波長６３０ｎｍ〜７５０ｎｍの領域において、光透過率が５０％となるポイントを有するとしてもよい。
【００４６】
本発明の例の撮像素子において、補正フィルタは、複数色の光学的重畳により形成されるとしてもよい。
【００４７】
本発明の例の撮像素子において、補正フィルタは、バイオレットと赤の２色の光学的重畳により形成されるとしてもよい。
【００４８】
本発明の例の撮像素子において、補正フィルタは、シアンと赤の２色の光学的重畳により形成されるとしてもよい。
【００４９】
本発明の例の撮像素子において、補正フィルタは、複数のフィルタを積層して形成されるとしてもよい。
【００５０】
本発明の例の撮像素子は、透明フィルタと、黄フィルタと、赤フィルタと、補正フィルタとを、マス目状に隣接配列して面を形成し、色分離の一単位を形成するとしてもよい。
【００５１】
本発明の例の撮像素子において、透明フィルタは、可視光波長域より短波長側の波長域の光を吸収する紫外線吸収機能を持つとしてもよい。
【００５２】
本発明の例の撮像素子は、入射光のうち受光素子に入射する光を除く他の光の反射及び透過を抑制するための遮光膜をさらに具備するとしてもよい。
【００５３】
この場合、本発明の例の撮像素子は、受光素子を配置する基板を具備し、遮光膜は、基板の入射光の入射側であり、受光素子に入射光を入射させる領域を除く他の領域に設けられるとしてもよい。
【００５４】
また、本発明の例の撮像素子は、遮光膜として、補正フィルタを用いるとしてもよい。
【００５５】
本発明の例の撮像素子は、遮光膜に対して近赤外線吸収機能と紫外線吸収機能とのうちの少なくとも一方を持つ膜を積層しているとしてもよい。
【００６１】
本発明の例の撮像素子は、それぞれ光透過率が異なる波長で立ち上がる特性を持ち、立ち上がり部の波長より短波長側の光について透過抑制特性を持ち、立ち上がり部の波長より長波長側の光について透過特性を持つ複数のフィルタと、複数のフィルタのそれぞれに対応し、複数のフィルタ経由で入射光を受光する複数の光電変換素子と、複数のフィルタ経由で観測された複数の光電変換素子の観測データ値のうち、任意の２つのフィルタ経由で観測された観測データ値に基づいて引き算処理を実行し、任意の２つのフィルタのペアに対応する波長域の光の観測データ値を求める演算手段とを具備する。
また、本発明の例の撮像素子において、複数のフィルタは、透明フィルタを含み、複数のフィルタのうち透明フィルタを除く他のフィルタを被覆する透明平坦化層をさらに具備し、透明フィルタは透明平坦化層により形成されるとしてもよい。
また、本発明の例の撮像素子において、受光素子に光を集光するためのマイクロレンズをさらに具備し、マイクロレンズは、透明平坦化層により形成されるとしてもよい。
また、本発明の例の撮像素子において、複数のフィルタのうち光の透過率が最も長波長側で立ち上がる特性を持つフィルタは、可視光波長域において透過抑制特性を有し、可視光波長域より長波長側において透過特性を有する補正フィルタであるとしてもよい。
また、本発明の例の撮像素子において、複数のフィルタのうち透明フィルタ及び補正フィルタを除く他のフィルタは、およそ光の波長３５０ｎｍ〜７５０ｎｍの領域において、光透過率が５０％となるポイントを有し、光の波長がおよそ７５０ｎｍより長波長側の場合に、光透過率が９０％以上となるとしてもよい。
【発明の効果】
【００６２】
本発明では、青の感度の低下を抑制し、色バランスを向上させることができる。また、本発明では、赤外線カットフィルタを配設した場合に発生する赤の感度低下を抑制し、赤の色再現性を向上させることができる。
【００６３】
本発明では、レンズなどを含む光学系厚みが増すことを防止することができ、撮像素子を小型化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において同一の要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６５】
（第１の実施の形態）
本実施の形態では、ＣＭＯＳやＣＣＤなどの受光素子を具備し、特に、受光素子の光入射側にフィルタ層を設け、観測対象の色成分を観測する撮像素子について説明する。
【００６６】
図１は、本実施の形態に係る撮像素子におけるフィルタの配列状態の一例を示す正面図である。この図１では、光入射側からみたフィルタの状態の例が表されている。
【００６７】
図２は、本実施の形態に係る撮像素子の一例を示す断面図である。この図２では、上記図１のＩ−Ｉ断面が表されている。なお、この図２では、受光素子がＣＭＯＳの場合を例として図示しているが、受光素子がＣＣＤの場合も同様である。以下、撮像素子の他の断面図においても同様である。
【００６８】
本実施の形態に係る撮像素子１は、入射光のうち特定の色成分の抽出に用いられるフィルタ層２と、入射光をフィルタ層２経由で観測する受光素子３Ｗ，３Ｙ，３Ｒ，３Ｂｌｋと、演算部４を具備する。
【００６９】
フィルタ層２は、透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋを含む。それぞれ一つずつの透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋにより色分離の一単位が形成される。透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋは、マス目状に隣接配列されることにより面を形成する。これにより、透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋが適切に配置される。
【００７０】
透明フィルタ２Ｗは、主に４００ｎｍ以降の長波長の光を吸収することなく、透過することが望ましい。例えば、透明フィルタ２Ｗとしては、屈折率ｎが１．５前後の透明ガラスをリファレンスとして、４００ｎｍ以降の長波長の光の透過率が９５％以上のフィルタが望ましい。
【００７１】
黄フィルタ２Ｙは、入射光のうち黄成分（赤成分と緑成分が合成された光）の抽出に用いられるフィルタである。この黄フィルタ２Ｙは、補色系のフィルタである。一般的に、補色系のフィルタは、赤、緑、青の３原色系のカラーフィルタよりも光の透過率が高い。
【００７２】
赤フィルタ２Ｒは、入射光のうち赤成分の抽出に用いられる赤のカラーフィルタである。一般的に、赤のカラーフィルタは、３原色系の他のカラーフィルタである青のカラーフィルタ、緑のカラーフィルタよりも透過率が高い。
【００７３】
補正フィルタ２Ｂｌｋは、可視光波長域において透過抑制特性を有し、可視光波長域より長波長側において透過特性を有するフィルタであり、赤外域の透過率の方が可視光波長域の透過率よりも高い特性を持つ。補正フィルタ２Ｂｌｋは、可視光波長域で透過抑制特性（低透過特性）を持つとしているため、目視では黒に見える。
【００７４】
本実施の形態において、補正フィルタ２Ｂｌｋは、バイオレット（Ｖ）と赤（Ｒ）とを光学的に重畳して形成される。なお、光学的な重畳の具体的な実現方法としては、バイオレットの色材と赤の色材を混合した色材にて一片のフィルタを形成してもよく、バイオレットのフィルタと赤のフィルタとを積層してもよい。
【００７５】
受光素子である入射光受光素子３Ｗ、黄受光素子３Ｙ、赤受光素子３Ｒ、補正受光素子３Ｂｌｋは、フィルタ層２の光入射側の反対側に配置され、受けた光を電気信号に変換し、観測データ値を求める。
【００７６】
入射光受光素子３Ｗは、透明フィルタ２Ｗに対応付けされており、入射光を透明フィルタ２Ｗ経由で観測する。
【００７７】
黄受光素子３Ｙは、黄フィルタ２Ｙに対応付けされており、入射光を黄フィルタ２Ｙ経由で観測する。
【００７８】
赤受光素子３Ｒは、赤フィルタ２Ｒに対応付けされており、入射光を赤フィルタ２Ｒ経由で観測する。
【００７９】
補正受光素子３Ｂｌｋは、補正フィルタ２Ｂｌｋに対応付けされており、入射光を補正フィルタ２Ｂｌｋ経由で観測する。
【００８０】
受光素子とフィルタとの一対一の組み合わせが、画素に相当する。
【００８１】
演算部４は、青演算部４Ｂ、緑演算部４Ｇ、赤演算部４Ｒを具備する。この演算部４は、入射光受光素子３Ｗ、黄受光素子３Ｙ、赤受光素子３Ｒ、補正受光素子３Ｂｌｋによる観測データ値Ｄｗ，Ｄｙ，Ｄｒ，Ｄｂｌｋに基づいて、青の観測データ値Ｄｂ、緑の観測データ値Ｄｇ、補正された赤の観測データ値ＨＤｒを求める機能を持つ。
【００８２】
青演算部４Ｂは、入射光受光素子３Ｗで観測された観測データ値Ｄｗから、黄受光素子３Ｙで観測された観測データ値Ｄｙを引き算し、青の観測データ値Ｄｂ（＝Ｄｗ−Ｄｙ）を求める。
【００８３】
緑演算部４Ｇは、黄受光素子３Ｙで観測された観測データ値Ｄｙから、赤受光素子３Ｒで観測された観測データ値Ｄｒを引き算し、緑の観測データ値Ｄｇ（＝Ｄｙ−Ｄｒ）を求める。
【００８４】
赤演算部４Ｒは、赤受光素子３Ｒで観測された観測データ値Ｄｒから、補正受光素子３Ｂｌｋで観測された観測データ値Ｄｂｌｋを引き算し、補正された赤の観測データ値ＨＤｒ（＝Ｄｒ−Ｄｂｌｋ）を求める。
【００８５】
なお、上記図２では、赤フィルタ２Ｒと補正フィルタ２Ｂｌｋとを横断するとともに、赤受光素子３Ｒと補正受光素子３Ｂｌｋとを横断する断面が表されている。しかしながら、他のフィルタ、他の受光素子を横断する断面についても同様の構成とする。
【００８６】
半導体基板５の光入射側には、入射光受光素子３Ｗ、黄受光素子３Ｙ、赤受光素子３Ｒ、補正受光素子３Ｂｌｋが形成・配設される。
【００８７】
入射光受光素子３Ｗ、黄受光素子３Ｙ、赤受光素子３Ｒ、補正受光素子３Ｂｌｋの形成された半導体基板５の光入射側の面には、平坦化層６が積層される。これにより、透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋを平坦な設置面に形成できる。なお、撮像素子１を薄くするために、平滑化層６は、省略されてもよい。
【００８８】
平坦化層６の光入射側には、入射光受光素子３Ｗ、黄受光素子３Ｙ、赤受光素子３Ｒ、補正受光素子３Ｂｌｋにそれぞれ対応する透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋが配置され、フィルタ層２が形成される。
【００８９】
フィルタ層２の光入射側には、樹脂層（透明平滑化層）７が積層される。
【００９０】
樹脂層７の光入射側には、入射光受光素子３Ｗ、黄受光素子３Ｙ、赤受光素子３Ｒ、補正受光素子３Ｂｌｋに対応するマイクロレンズ８が備えられる。マイクロレンズ８は、各透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋと対をなすように、各透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋの上方に配置されている。マイクロレンズ８は、アクリル樹脂などにより形成され、入射光受光素子３Ｗ、黄受光素子３Ｙ、赤受光素子３Ｒ、補正受光素子３Ｂｌｋへの集光性を高める。
【００９１】
なお、上述したように、上記図２においては、赤の顔料とバイオレットの顔料とを透明樹脂に混合した単層の補正フィルタ２Ｂｌｋを用いている。しかしながら、補正フィルタ２Ｂｌｋは、上記図２に示す構造に限らず光学的重畳で実現されていればよい。ここでいう光学的重畳は、この図２のように異なる複数の色のカラーフィルタを構成する色材（顔料、色素）を混合した着色樹脂により単層で実現されるとしてもよく、図３に示すように、２色以上の異なる色のカラーフィルタの積層構造により実現してもよい。また、色や透過率調整のために、２色以上の色材を用いるとしてもよい。
【００９２】
このように、２色以上のカラーフィルタを光学的に重畳することにより、補正フィルタ２Ｂｌｋの透過率は、重畳されることになる各カラーフィルタの透過率の積となる。したがって、本実施の形態のように、補正フィルタ２Ｂｌｋを光学的な重畳によって形成することで、可視光波長域において透過抑制特性を持ち、可視光波長域より長波長側において透過特性を持つ補正フィルタ２Ｂｌｋを作成することができる。
【００９３】
図３では、２種以上のフィルタとして、バイオレットのフィルタ２Ｖと赤フィルタ２Ｒとを積層して補正フィルタ２Ｂｌｋが構成されている。
【００９４】
本実施の形態において、各フィルタの膜厚は、それぞれ１．４μｍ、画素ピッチ（透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋのピッチ）は２．６μｍとした。
【００９５】
平坦化層６は、紫外線吸収剤を添加した熱硬化型のアクリル樹脂によって形成され、膜厚は、０．３μｍとした。ここで、平坦化層６に対して紫外線吸収剤が添加されるとしたのは、感光性樹脂層へのパターン露光、アルカリ液を用いた現像という公知のフォトリソグラフィー法によりカラーフィルタを形成する際に、下地となる半導体基板５からのハレーションを防止することにより、形状のよいフィルタを形成するためである。
【００９６】
なお、本実施の形態では、平坦化層６を形成するとしているが、撮像素子をさらに薄くすることを目的として、平坦化層６を省略するとしてもよい。
【００９７】
本実施の形態において、透明フィルタ２Ｗは、アルカリ可溶型の感光性アクリル樹脂（屈折率ｎ＝１．５５）にて、膜厚約１μｍで形成されている。
【００９８】
黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋは、透明樹脂に色材（顔料、色素）を添付した着色感光性樹脂溶液を用いて形成される。なお、透明フィルタ２Ｗは、着色物を添加しない透明樹脂で形成されるとしてもよい。
【００９９】
本実施の形態において、色フィルタである黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋは、透明フィルタ２Ｗの形成に用いられた透明樹脂（感光性アクリル樹脂）に、所定の有機顔料を添加、分散させた着色感光性樹脂で形成される。
【０１００】
なお、例えば、黄フィルタ２Ｙの形成に用いられる有機顔料としては、例えば、C.I.Pigment Yellow 150が用いられる。あるいは、C.I.Pigment Yellow 150にC.I.Pigment Yellow 139を混合した混合顔料を用いてもよい。
【０１０１】
赤フィルタ２Ｒの形成に用いられる有機顔料としては、例えば、C.I.Pigment Red 177と、C.I.Pigment Red 48:1と、C.I.Pigment Yellow 139との混合が用いられる。
【０１０２】
補正フィルタ２Ｂｌｋの形成に用いられる有機顔料としては、例えば、C.I.Pigment Violet 23と、赤フィルタ２Ｒに用いた有機顔料（例えば、C.I.Pigment Red 177と、C.I.Pigment Red 48:1と、C.I.Pigment Yellow 139との混合）との混合が用いられる。
【０１０３】
図４は、透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋについての分光透過率の一例を示すグラフである。
【０１０４】
撮像素子１は、各受光素子による観測データ値Ｄｗ，Ｄｙ，Ｄｒ，Ｄｂｌｋに基づいて演算（引き算）を行い、青、緑、補正された赤の３原色の観測データ値Ｄｂ，Ｄｇ，ＨＤｒを得る。
【０１０５】
すなわち、撮像素子１は、この演算を行うことにより、見かけ上（仮想的に）、青フィルタ、緑フィルタ、赤フィルタを具備していると考えることができる。
【０１０６】
図５は、撮像素子１の演算によって得られる見かけ上の青フィルタ、緑フィルタ、赤フィルタについての分光透過率の一例を示すグラフである。
【０１０７】
この図５に示す撮像素子１の見かけ上の青フィルタ、緑フィルタ、赤フィルタの分光透過率と、上記図２３に示す従来の青のカラーフィルタ、緑のカラーフィルタ、赤のカラーフィルタの分光透過率とを比較すると、撮像素子１の見かけ上の青フィルタ、緑フィルタ、赤フィルタの分光透過率には以下の特徴がある。
【０１０８】
すなわち、撮像素子１の見かけ上の青フィルタ、緑フィルタの透過率は、それぞれの色の波長域において、従来の青のカラーフィルタ、緑のカラーフィルタよりも透過率が高いという特徴を持つ
特に、見かけ上の青フィルタの透過率は、青の波長域において、従来の青のカラーフィルタより透過率が高くなる。このため、撮像素子１では、青の感度が向上し、色バランスが改善される。
【０１０９】
また、撮像素子１により得られる青の観測データ値Ｄｂ、緑の観測データ値Ｄｇ、補正された赤の観測データ値ＨＤｒは、それぞれ赤外域における観測データ値が引かれて算出される。このため、見かけ上の青フィルタ、緑フィルタ及び赤フィルタにおける分光透過率の曲線は、従来の青のカラーフィルタ、緑のカラーフィルタ、赤のカラーフィルタの分光透過率の曲線において、赤外域が抑制（カット）された状態となる。
【０１１０】
したがって、本実施の形態に係る撮像素子１においては、赤外線カットフィルタを省略でき、薄くすることができる。また、吸収型の赤外線カットフィルタを配設した場合に生じる赤の感度低下を防止することができ、赤の色再現性を向上させることができる。
【０１１１】
以下で本実施の形態に係る撮像素子１と従来の撮像素子とを比較して説明する。
【０１１２】
図６は、従来の撮像素子の実際の分光特性の例を示すグラフである。従来の撮像素子の分光特性は、受光素子の感度と、この受光素子の光入射側に配置されているフィルタの透過率とを掛け合わせた積の値と等価と考えられる。
【０１１３】
この図６に示すように、従来の撮像素子における青のカラーフィルタは、透過率が他の緑及び赤のカラーフィルタよりも低く、また、青の波長域における受光素子の感度は他の緑及び赤の波長域における感度よりも低い。このため、従来の撮像素子において、感度比で、青／緑は赤／緑より小さくなりすぎ、色再現性が低下するという問題がある。
【０１１４】
これに対して、本実施の形態における撮像素子１は、３原色である青、緑、赤のカラーフィルタに代えて、透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋを備えている。
【０１１５】
このため、本実施の形態における撮像素子１の分光特性は、受光素子の感度と、この受光素子の光入射側に配置されている透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋの透過率とを掛け合わせた積の値と等価と考えられる。
【０１１６】
透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒの透過率は、青のカラーフィルタや緑のカラーフィルタよりも高い。したがって、この透明フィルタ２Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋ経由で入射光受光素子３Ｗ、黄受光素子３Ｙ、赤受光素子３Ｒ、補正受光素子３Ｂｌｋにより観測された観測データ値Ｄｗ，Ｄｙ，Ｄｒ，Ｄｂｌｋに基づいて算出された観測データ値Ｄｂ，Ｄｇ，ＨＤｒは、高い透過率により得られた観測結果といえる。
【０１１７】
特に、青の観測データ値Ｄｂについては、高い光強度で観測されたことと同等となり、青／緑の感度比を大きくすることができ、色再現性を向上させることができる。
【０１１８】
さらに、本実施の形態では、青の観測データ値Ｄｂ、緑の観測データ値Ｄｇ、補正された赤の観測データ値ＨＤｒを、引き算という簡単な演算を一回行うのみで求めることができる。したがって、従来の補色系のカラーフィルタを用いた撮像素子よりも演算を簡略化することができ、原色に近い鮮やかな色を表現できる。
【０１１９】
従来の撮像素子においては、赤外域の光まで受光素子が観測し、観測結果の精度が低下する場合があった。
【０１２０】
これに対して、本実施の形態では、入射光受光素子３Ｗの観測データ値Ｄｗ、黄受光素子３Ｙの観測データ値Ｄｙ、赤受光素子３Ｒの観測データ値Ｄｒから、それぞれ黄受光素子３Ｙの観測データ値Ｄｙ、赤受光素子３Ｒの観測データ値Ｄｒ、補正受光素子３Ｂｌｋの観測データ値Ｄｂｌｋを引き算するため、各受光素子における赤外域の観測結果が相殺（除去）され、赤外域における観測結果の影響を軽減した青の観測データ値Ｄｂ、緑の観測データ値Ｄｇ、補正された赤の観測データ値ＨＤｒを得ることができ、撮像素子の構成から赤外線カットフィルタを削除し、薄型化を図ることができる。
【０１２１】
上記図６に示すように、受光素子は、光が入射していない場合であっても、僅かに電流を発生させている。このような光が入射していないにもかかわらず受光素子から流れる電流は、暗電流（dark current）と呼ばれ、ノイズの原因となる。従来の赤、緑、青の３原色のカラーフィルタは、分光特性上、所定の波長域の光を透過し、光を遮断する波長域も存在する。しかしながら、受光素子は、光の遮断される波長域についても暗電流を発生させる。このため、従来の撮像素子の観測結果には、光を透過する波長域における光の観測結果に加えて、暗電流によるノイズも含まれており、このノイズにより色再現性が低下する場合がある。
【０１２２】
これに対して、本実施の形態に係る撮像素子１は、上述したように、入射光受光素子３Ｗの観測データ値Ｄｗ、黄受光素子３Ｙの観測データ値Ｄｙ、赤受光素子３Ｒの観測データ値Ｄｒから、それぞれ黄受光素子３Ｙの観測データ値Ｄｙ、赤受光素子３Ｒの観測データ値Ｄｒ、補正受光素子３Ｂｌｋの観測データ値Ｄｂｌｋを引き算するため、暗電流の値が相殺され、観測結果からノイズを除去できる。これにより、色再現性を向上させることができる。
【０１２３】
上記図６に示すように、従来の赤、緑、青のカラーフィルタの分光透過率において、青、赤のカラーフィルタの分光曲線の裾部の透過率は数％と低いが、緑のカラーフィルタの分光曲線の裾部の透過率は１０％程度と高くなっている。このように、裾部の透過率が高いことを分光の浮きが大きいという。
【０１２４】
従来の撮像素子においては、緑のカラーフィルタの分光曲線の裾部が青、赤の波長域に存在し、かつ、緑の裾部の分光は大きいため、緑の観測結果に青、赤が混色することになり、緑の再現性が低下するという問題があった。
【０１２５】
これに対して、本実施の形態に係る撮像素子１では、上述したように、入射光受光素子３Ｗの観測データ値Ｄｗ、黄受光素子３Ｙの観測データ値Ｄｙ、赤受光素子３Ｒの観測データ値Ｄｒから、それぞれ黄受光素子３Ｙの観測データ値Ｄｙ、赤受光素子３Ｒの観測データ値Ｄｒ、補正受光素子３Ｂｌｋの観測データ値Ｄｂｌｋを引き算するため、分光の浮きを小さくすることができ、色再現性を向上させることができる。
【０１２６】
以下に、補正フィルタ２Ｂｌｋの分光特性について説明する。
【０１２７】
図７は、補正フィルタ２Ｂｌｋの分光特性の一例を示すグラフである。
【０１２８】
補正フィルタ２Ｂｌｋの透過率は、可視光波長域より長波長側において、上記図４の赤フィルタ２Ｒの透過率とほぼ同レベル（同じ又は近似）となる。
【０１２９】
この図７は、バイオレットの顔料（例えば、C.I.Pigment Violet 23）と、上記赤フィルタ２Ｒの形成に用いられる顔料とを混合分散して膜厚１．４μｍのアクリル樹脂膜を用いて形成された補正フィルタ２Ｂｌｋの分光特性を表している。
【０１３０】
なお、補正フィルタ２Ｂｌｋは、バイオレットに黄フィルタに用いる黄の顔料を混合する組み合わせ、あるいはさらにこれに赤の顔料を添加する組み合わせでもよい。
【０１３１】
赤受光素子３Ｒで観測された観測データ値Ｄｒから、補正受光素子３Ｂｌｋで観測された観測データ値Ｄｂｌｋを引き算することにより、赤受光素子３Ｒで観測された観測データ値Ｄｒから赤外域の観測結果を削除することができるため、補正フィルタ２Ｂｌｋは、赤の観測データ値に対する赤外線カットフィルタとしての役割を果たす。
【０１３２】
この図７に示す補正フィルタ２Ｂｌｋは、上記図２２に示す一般的な吸収型の赤外線カットフィルタと異なり、およそ６００ｎｍ〜６５０ｎｍ付近の透過率（赤外線カットフィルタとしての実効的な透過率）が低いため、演算（引き算）後に得られる赤の演色性をさらに向上させることができる。
【０１３３】
本実施の形態では、補正フィルタ２Ｂｌｋの透過率は、およそ４００ｎｍ〜５５０ｎｍの光の波長域及び７５０ｎｍ以降の波長域において、上記図２３に示す赤のカラーフィルタの透過率と５％以内の差となるとする。
【０１３４】
これにより、赤外線や他の色の影響のない補正された赤の観測データ値ＨＤｒを得ることができ、赤の色再現性が向上する。
【０１３５】
補正フィルタ２Ｂｌｋの透過率は、４００ｎｍから８００ｎｍまで波長が変化する場合に、およそ４００ｎｍ〜６３０ｎｍまでは低い値を維持するが、その後６３０ｎｍ〜７５０ｎｍまでの間で急激に立ち上がり、７５０ｎｍを超えると高い値を維持する。
【０１３６】
従来の吸収型の赤外線カットフィルタにおいて、透過率が半値（５０％）となる波長は、およそ６３０ｎｍ付近となる。従来の無機多層膜の赤外線カットフィルタにおいて、透過率が半値となる波長は、およそ７００ｎｍである。バイオレットと赤の光学的重畳による補正フィルタ２Ｂｌｋにおいて、透過率が半値となる波長は、およそ６５０ｎｍ〜６６０ｎｍの間である。シアンと赤の光学的重畳による補正フィルタ２Ｂｌｋにおいて、透過率が半値となる波長は、およそ７４０ｎｍ〜７５０ｎｍの間である。
【０１３７】
以上の観点から、補正フィルタ２Ｂｌｋにおいて、透過値が半値となるポイントＰの波長は、６３０ｎｍ〜７５０ｎｍまでの間の波長域に含まれるとすることが赤の観測データ値の精度を向上させる観点から望ましい。そして、透明フィルタ２Ｗには紫外線吸収剤が添加されていることが望ましい。
【０１３８】
本実施の形態に係る撮像素子１において、補正された赤の観測データ値ＨＤｒは、赤の観測データ値Ｄｒ−補正用の観測データ値Ｄｂｌｋによって求められる。したがって、補正フィルタ２Ｂｌｋの光透過率を上記図７のようにすることにより、補正された赤の観測データ値ＨＤｒは、赤外線及び他の色の光から影響を受けることを防止することができる。また、赤の感度が高く、赤の色再現性のよい撮像素子１を得ることができる。
【０１３９】
なお、本実施の形態において、補正フィルタ２Ｂｌｋは、上述したように、例えばバイオレットと赤の２色の光学的重畳で構成されてもよく、シアンと赤の２色の光学的重畳で構成されるとしてもよい。このような２色を組み合わせて補正フィルタ２Ｂｌｋを形成することにより、補正フィルタ２Ｂｌｋの光透過率が半値となる波長位置を、色材の比率で調整することができ、さらに補正された赤の観測データ値ＨＤｒについて色調整を行うことができる。
【０１４０】
また、補正フィルタ２Ｂｌｋの可視光波長域での色調整（例えばグレーレベルの調整）や、補正フィルタ２Ｂｌｋの７００ｎｍあるいは７００ｎｍ以降の近赤外透過分光での透過率曲線の立ち上がりや、透過率が半値となる波長位置の調整は、他の色材、あるいは他色の有機顔料、例えばバイオレット、青、緑などの有機顔料を添加して調整してもよい。
【０１４１】
また、ＣＭＯＳ、ＣＣＤなどの受光素子は、人間の感じない紫外線域にも若干の感度を有する。このため、本実施の形態に係る透明フィルタ２Ｗは、４００ｎｍ以下の光を不透過とし、主に４００ｎｍ以降の波長の光を吸収することなく通すことが望ましい。
【０１４２】
そこで、本実施の形態に係る透明フィルタ２Ｗに紫外線吸収剤や、樹脂の硬化に用いる光開始剤や硬化剤を添付し、透明フィルタ２Ｗに紫外線吸収機能を付加してもよい。
【０１４３】
紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、サルチル酸系化学物、クマリン系化合物を用いることができる。また、紫外線吸収剤に、例えばヒンダードミン系化合物などの光安定化剤、クエンチャーなどを添加して用いてもよい。また、赤外線吸収性化合物や赤外線吸収剤を、透明フィルタ２Ｗを構成する樹脂に添加してもよく、ペンダント（反応性染料など、反応型赤外線吸収剤などの形で樹脂分子鎖に組み込む）方式により透明フィルタ２Ｗを構成する樹脂に添加してもよい。
【０１４４】
以上説明した本実施の形態に係る撮像素子１においては、見かけ上、高透過の青、緑、赤のフィルタを具備した場合と同等の効果を得ることができ、特に従来の撮像素子よりも青、赤の観測精度を向上させることができる。
【０１４５】
また、本実施の形態に係る撮像素子１においては、人間の可視域ではない赤外域の光の観測結果を削除することができ、人間の視覚に近い撮影結果を得ることができる。
【０１４６】
また、本実施の形態に係る撮像素子１においては、上記図２２に示す透過特性を持つ一般的な吸収型の赤外線カットフィルタを用いる場合と異なり、５５０ｎｍから６５０ｎｍの波長領域の光の吸収を緩和させることができるため、赤の演色性を向上させることができる。
【０１４７】
また、本実施の形態においては、撮像素子の補正用画素で赤外域の光を観測し、赤の画素の観測結果から、この補正用画素の観測結果を差し引くことで、赤外線吸収機能を実現している。また、他の色（青、緑）についても、それぞれ赤外域の引かれた観測結果が得られる。この結果、従来のカメラモジュールの光学系に備えられていた赤外線吸収型の赤外線カットフィルタを省略することができ、カメラを薄くすることができる。
【０１４８】
（第２の実施の形態）
本実施の形態においては、上記第１の実施の形態に係る撮像素子の変形例について説明する。なお、本実施の形態に係る撮像素子は、上記第１の実施の形態に係る撮像素子１において、透明フィルタ２Ｗと樹脂層７とを一体構成としている。
【０１４９】
図８は、本実施の形態に係る撮像素子におけるフィルタの配列状態の一例を示す正面図である。この図８では、光入射側からみたフィルタ層部の状態の例が表されている。
【０１５０】
図９は、本実施の形態に係る撮像素子の一例を示す断面図である。この図９では、上記図８のＩＩ−ＩＩ断面が表されている。
【０１５１】
本実施の形態に係る撮像素子９の透明フィルタ１０Ｗは、上記第１の実施の形態の透明フィルタ２Ｗ及び樹脂層７に相当する。
【０１５２】
本実施の形態に係る撮像素子９は、上記第１の実施の形態に係る透明フィルタ２Ｗの位置に、透明フィルタ１０Ｗの一部を配置している。透明フィルタ１０Ｗの他の部分は、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ３Ｂｌｋの光入射側の面を覆う。
【０１５３】
すなわち、本実施の形態に係る透明フィルタ１０Ｗは、上記第１の実施の形態に係る透明フィルタ２Ｗと樹脂層７とを一体とした構成を持ち、透明平滑化層としての役割も果たす。
【０１５４】
撮像素子９は、透明フィルタ１０Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋを具備する。本実施の形態に係る補正フィルタ２Ｂｌｋは、バイオレットと赤とを光学的に重畳して形成される。上記図９では、補正フィルタ２Ｂｌｋは、バイオレットの顔料と赤の顔料とを混合した着色樹脂の単層により形成されている。
【０１５５】
入射光受光素子３Ｗ、黄受光素子３Ｙ、赤受光素子３Ｒ、補正受光素子３Ｂｌｋは、それぞれ透明フィルタ１０Ｗ、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋを通過した光を受け、電気信号に変換する。
【０１５６】
撮像素子９は、上記第１の実施の形態と同様に、各受光素子による観測データ値Ｄｗ，Ｄｙ，Ｄｒ，Ｄｂｌｋに基づいて演算（引き算）を行い、青、緑、補正された赤の３原色の観測データ値Ｄｂ，Ｄｇ，ＨＤｒを得る。
【０１５７】
すなわち、撮像素子９は、各受光素子による観測データ値に基づいて演算（引き算）を行うことにより、見かけ上（仮想的に）、青フィルタ、緑フィルタ、赤フィルタを具備していると考えることが可能である。
【０１５８】
撮像素子９の演算によって得られる見かけ上の青フィルタ、緑フィルタ、赤フィルタについての波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの分光透過率の一例は、上記図５と同様である。
【０１５９】
撮像素子９の見かけ上の青フィルタ、緑フィルタの透過率は、それぞれの色の波長域において、従来の青のカラーフィルタ、緑のカラーフィルタよりも透過率が高くなるという特徴を持つ。
【０１６０】
以上説明した本実施の形態においては、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋの光入射側の面を透明フィルタ１０Ｗで覆い、透明フィルタ１０Ｗと透明平滑化層とを一体化した構成としている。
【０１６１】
これにより、透明フィルタ１０Ｗと透明平滑化層との形成工程とを一体化することができ、フィルタの形成において、透明フィルタのパターン形成工程を独自に設ける必要がなく、撮像素子９の製造プロセスを簡略化させることができる。
【０１６２】
すなわち、本実施の形態では、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋを形成した後に、この各フィルタを被覆するように透明平坦化層である透明フィルタ１０Ｗが形成される。本実施の形態では、上記第１の実施の形態において透明フィルタ２Ｗが形成されていた部分に、透明平坦化層である透明フィルタ１０Ｗの一部が配置され、透明フィルタ１０Ｗが透明平坦化層としての役割を果たす。
【０１６３】
これにより、本実施の形態においては、例えばフォトリソグラフィー法などの手法によって透明フィルタを独自に形成する工程を省略でき、３色分のフィルタ形成分の労力で４色分のフィルタを構成でき、１色分のフィルタ形成工程を削減できる。
【０１６４】
（第３の実施の形態）
本実施の形態においては、上記第１及び第２の実施の形態に係る撮像素子の変形例について説明する。なお、本実施の形態に係る撮像素子は、上記第２の実施の形態に係る撮像素子９において、透明フィルタ１０Ｗとマイクロレンズ８とを一体構成としている。
【０１６５】
図１０は、本実施の形態に係る撮像素子の一例を示す断面図である。
【０１６６】
本実施の形態に係る撮像素子１１は、上記第２の実施の形態に係る撮像素子９のマイクロレンズ８と透明フィルタ１０Ｗとを一体構造とした透明フィルタ１２Ｗを具備する。すなわち、透明フィルタ１２Ｗは、入射光受光素子３Ｗ、黄受光素子３Ｙ、赤受光素子３Ｒ、補正受光素子３Ｂｌｋへの集光性を高める機能をも持つ。
【０１６７】
以下に、この撮像素子１１の製造工程を説明する。
【０１６８】
図１１は、本実施の形態に係る撮像素子１１の製造プロセスの第１工程の例を示す断面図である。
【０１６９】
まず入射光受光素子３Ｗ、黄受光素子３Ｙ、赤受光素子３Ｒ、補正受光素子３Ｂｌｋが形成された半導体基板５上に、透明樹脂からなる平坦化層６が塗布形成される。
【０１７０】
なお、フォトリソグラフィー法を用いた、感光性樹脂からなるカラーフィルタの形成において、感光性樹脂へのパターン露光は紫外線を用いるため、パターン露光時のハレーションを防止するために、平坦化層６に紫外線吸収剤を添加するとしてもよい。
【０１７１】
図１２は、撮像素子１１の製造プロセスの第２工程の例を示す断面図である。
【０１７２】
フォトリソグラフィー法により、平坦化層６上に、黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、バイオレットと赤とを光学的に重畳した補正フィルタ２Ｂｌｋが、この順で形成される。
【０１７３】
各フィルタの膜厚は１．４μｍ、各フィルタの画素ピッチは２．６μｍ、平坦化層６の平均膜厚は０．１μｍとした。なお、撮像素子１１を薄くするために、平滑化層６は、省略されてもよい。
【０１７４】
図１３は、撮像素子１１の製造プロセスの第３工程の例を示す断面図である。
【０１７５】
黄フィルタ２Ｙ、赤フィルタ２Ｒ、補正フィルタ２Ｂｌｋを形成した半導体基板５上に、平坦化機能を持ち、かつ、クマリン系の紫外線吸収剤が２％含有された熱硬化タイプのアクリル樹脂が平均膜厚２μｍで塗布され、１８０度、３分間の加熱がなされ、塗布された樹脂層の硬化がなされ、透明フィルタ１２Ｗが形成される。
【０１７６】
さらに、この第３工程では、透明フィルタ１２Ｗの上に、熱フロー性（熱処理により流動化し、丸くなる）を有し、かつ、アルカリ現象可能な感光性フェノール樹脂１３が塗布される。
【０１７７】
図１４は、撮像素子１１の製造プロセスの第４工程の例を示す断面図である。
【０１７８】
上記感光性フェノール樹脂１３を、フォトリソグラフィー法を用いて所定のパターン（例えば、矩形状パターン）とする。次に、２００度の加熱を行い、所定パターンの感光性フェノール樹脂１３を流動化させ、約０．６μｍの厚さの半球状のレンズ母型１３ａが形成される。
【０１７９】
図１５は、撮像素子１１の製造プロセスの第５工程の例を示す断面図である。
【０１８０】
ドライエッチング装置内で透明フィルタ１２Ｗに対する異方性のエッチングが行われる。このエッチングによりレンズ母型１３ａはなくなるが、このレンズ母型１３ａが透明フィルタ１２Ｗへのマスクとなり、レンズ母型１３ａの半球状の形状が透明フィルタ１２Ｗに転写される。
【０１８１】
これにより、マイクロレンズとして機能し、各フィルタ上にも備えられている透明フィルタ１２Ｗを具備する撮像素子１１を得ることができる。
【０１８２】
以上説明したように、本実施の形態に係る透明フィルタ１２Ｗは、マイクロレンズと一体化している。これにより撮像素子１１を薄くすることができる。
【０１８３】
なお、本実施の形態においては、透明平坦化層としての役割を持つ透明フィルタ１２Ｗをマイクロレンズ形状としているが、マイクロレンズを形成することなく透明平坦化層としての役割を持つ透明フィルタ１２Ｗのままでもよい。
【０１８４】
この場合、上記図１３の第３工程において透明フィルタ１２Ｗを形成した後は、感光性フェノール樹脂１３の形成等の以降の工程を行うことなく撮像素子が得られる。
【０１８５】
ここで、上述したように、平坦化層６には、感光性樹脂へのパターン露光の際のハレーション防止のために、紫外線吸収剤が添加されていることが好ましい。また、受光素子が紫外線域に感度を有することに基づく紫外線によるノイズの発生を防止するために、透明フィルタ１２Ｗに、紫外線吸収剤を添加することが好ましい。
【０１８６】
透明フィルタ１２Ｗの形成に用いられる樹脂のポリマーやモノマーあるいは硬化剤に、紫外線吸収機能を有する官能基をペンダント方式により添加したり、ポリマーに取り込まれるような基を持たせて重合してもよい。例えば、キノン類、アントラセンをポリマーに導入してもよいし、紫外線吸収性の基を持つモノマーを添加してもよい。
【０１８７】
紫外線吸収剤としては、酸化セリウム、酸化チタンなどの金属酸化物からなる微粒子を使用可能である。しかしながら、上述したように、透明フィルタ１２Ｗにレンズ形状が転写され、透明フィルタ１２Ｗが転写型のマイクロレンズとなる場合において、紫外線吸収剤が無添加の場合には、転写レンズの樹脂中で無機材料が光学的な異物となり、光が遮断される場合がある。この場合、撮像素子１１で得られた画像に黒い部分が生じることになる。したがって、染料系の紫外線吸収剤を使用することが好ましい。例えば、紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、トリアジン系、サリシレート系、クマリン系、キサンテン系、メトキシケイ皮酸系有機化合物などが用いられる。
【０１８８】
なお、上記各実施の形態において、黄色については、赤色、補正用色の共通色としてもよい。すなわち、透明部を除き、黄色は赤色部及び補正用色部に共通に含まれるものとし、透明部を除き、他の色部の下引きの色として用いてもよい。この場合、例えば、黄色の樹脂により黄の形成位置に黄フィルタ２Ｙを形成すると同時に、赤の形成位置及び補正用色の形成位置にも黄フィルタ２Ｙを形成し、その後、赤の形成位置に赤フィルタ２Ｒを形成するとともに補正用色の形成位置に補正フィルタ２Ｂｌｋを積層して撮像素子を形成するとしてもよい。
【０１８９】
（第４の実施の形態）
本実施の形態では、入射光のうち受光素子に入射する光を除く他の光の反射や、赤外光に代表される長波長の光の拡散、回り込みを抑制する遮光膜を、基板の入射光の入射側であり受光素子に入射光を入射させる領域を除く他の領域に設けた撮像素子について説明する。
【０１９０】
図１６は、本実施の形態に係る撮像素子の遮光膜の配置位置の第１例を示す正面図である。
【０１９１】
この図１６に示す撮像素子１７は、受光素子の光入射側であり、カラーフィルタ、補正フィルタ、透明フィルタなどの各種フィルタ１８の設置されている有効画素部の外周部に、光の反射や、光の拡散、回り込みによる透過を抑制する遮光膜１９を具備する。なお、撮像素子１７は、外部との電気的接続をとるための電極部２０を具備するが、電極部２０には遮光膜は形成しない。
【０１９２】
遮光膜１９には、上記各実施の形態で説明した補正フィルタを用いることができる。
【０１９３】
遮光膜１９を、撮像素子１７の有効画素部の外周部に配設することは、撮像素子１７の観測結果がノイズの影響を受けることを防ぐことができ、画質を高めることができる点で有効である。特に、遮光膜１９として上記各種の補正フィルタを用いることで、可視光波長域の光をカットすることができ、撮像素子１７の枠部（外周部）の迷光を減少させることができる。
【０１９４】
図１７は、本実施の形態に係る撮像素子１７の一例を示す断面図である。この図１７では、上記図１６のＩＩＩ−ＩＩＩ断面が表されている。
【０１９５】
撮像素子１７の半導体基板５の光入射側には、受光素子３としてＣＭＯＳが備えられる。受光素子３の光入射側には、平坦化層６を介してカラーフィルタ、補正フィルタ、透明フィルタなどの各種フィルタ１８が配置される。さらに各種フィルタ１８の光入射側には、マイクロレンズ８が画素ごとに備えられる。
【０１９６】
半導体基板５の光入射側の枠部には、電極部２０が形成され、この電極部２０を除く部分には、遮光膜１９が形成される。電極部２０としては、例えばＡｌパッドを用いることができる。電極部２０は、外部と撮像素子１７との間の電気的接続を行う。この電極部２０上には、遮光膜１９は形成されない。
【０１９７】
本実施の形態の目的の一つに、赤外線カットフィルタを省略することがある。そのため、遮光膜１９に、可視光をカットする機能に加えて赤外光をカットする機能を備えることが好ましい。このような可視光及び赤外光をカットする遮光膜の一例として、例えばカーボンブラックなどの黒色顔料を固形比４０％とした遮光膜がある。このカーボンブラックなどの黒色顔料を固形比４０％とした遮光膜の膜厚は、例えば０．８μｍとすることができる。
【０１９８】
図１８は、本実施の形態に係る撮像素子の遮光膜の配置位置の第２例を示す断面図である。
【０１９９】
この図１８に示す撮像素子１４は、上記撮像素子１７と同様の構成であるが、半導体基板５及び平滑化層６の光入射側の面のうち、ＣＭＯＳの受光素子３の外周部に遮光膜１５と膜１６とを積層した特徴を持つ。
【０２００】
この遮光膜１５としては、例えば補正フィルタ２Ｂｌｋを用いることができる。すなわち、遮光膜１５は、補正フィルタ２Ｂｌｋの形成手法と同じ手法にて、補正フィルタ２Ｂｌｋと同じ材質と構成にて形成することができる。
【０２０１】
撮像素子１４は、半導体基板５上であり、受光素子の開口部外に、可視光波長域において透過抑制特性を持つ遮光膜１５（補正フィルタ２Ｗ）を配設している。
【０２０２】
従来の撮像素子においては、受光素子以外の部分に入射した光が撮像素子内で迷走し、迷光となる場合がある。この迷光は、その後受光素子に入射するとノイズとなる。また、受光素子の周辺領域に不要な光が入射するとノイズの原因となる。
【０２０３】
しかしながら、本実施の形態においては、受光素子の有効開口部周辺や、半導体基板５の一部（例えば半導体基板５の外周）に、可視光波長域において透過抑制特性を持つ遮光膜１５を配置しているため、この遮光膜１５により、受光素子を除く他の部分に入射した光が吸収される。
【０２０４】
これにより、受光素子に迷光及び不要な光が入射することを防止することができ、ノイズを低減させることができ、撮像素子１４によって得られる画質を向上させることができる。特に、遮光膜１５として補正フィルタ２Ｗを用いた場合、可視光波長域の光をカットでき、撮像素子１４の周辺で発生する迷光を減少させることができ、受光素子周辺からのノイズ発生を軽減できる。
【０２０５】
なお、遮光膜１５として補正フィルタ２Ｗを用いた場合、この遮光膜１５は、赤外域の光及び紫外域の光を透過する。そこで、本実施の形態では、受光素子の有効開口部ではない部分の半導体基板５上に、遮光膜１５を配置し、さらにこの遮光膜１５に対して赤外線及び紫外線を吸収する膜１６を積層する。
【０２０６】
この膜１６には、マイクロレンズ８の形成に用いる透明樹脂に赤外線吸収剤及び紫外線吸収剤を添加した樹脂を用いることにより、材料費を軽減させることができる。
【０２０７】
これにより、受光素子ではない部分に入射した赤外線及び紫外線が迷走し、迷光となり、ノイズが発生することを防止することができる。
【０２０８】
なお、本実施の形態においては、有効画素部の外周部に遮光膜を配設しているが、受光素子がＣＣＤであった場合には、配線部位上に遮光膜を形成するとしてもよい。
【０２０９】
（第５の実施の形態）
本実施の形態において、カラーフィルタ、補正フィルタ、透明フィルタを含む複数のフィルタの透過率は、それぞれが異なる波長域で立ち上がる（増加する）。
【０２１０】
図１９は、本実施の形態に係る撮像素子の一例を示す正面図である。この図１９では、光入射側からみた撮像素子２１のフィルタＦ１〜Ｆ７の状態の例が表されている。フィルタＦ１〜Ｆ７は、カラーフィルタ、補正フィルタ、透明フィルタを含む。
【０２１１】
受光素子（光電変換素子）Ｈ１〜Ｈ７は、それぞれフィルタＦ１〜Ｆ７経由で入射光を受光し、観測データ値Ｅ１〜Ｅ７を演算部２２に出力する。
【０２１２】
演算部２２は、フィルタＦ１〜Ｆ７経由で観測された複数の受光素子Ｈ１〜Ｈ７の観測データ値Ｅ１〜Ｅ７のうち、任意の２つのフィルタ経由で観測された観測データ値に基づいて引き算処理を実行し、この任意の２つのフィルタのペアに対応する波長域の光の観測データ値を求め、この算出された観測データ値を出力する。
【０２１３】
図２０は、本実施の形態に係る撮像素子２１に備えられているフィルタＦ１〜Ｆ７の光の波長と透過率との関係の例を示すグラフである。
【０２１４】
本実施の形態に係る撮像素子２１に備えられている複数のフィルタＦ１〜Ｆ７は、それぞれ自己の透過率が立ち上がる部分の波長ＷＬ１〜ＷＬ７より短波長側の光について透過を抑制する特性を持ち、自己の透過率が立ち上がる部分の波長ＷＬ１〜ＷＬ７より長波長側の光について透過させる特性を持つ。
【０２１５】
撮像素子２１では、フィルタＦ１〜Ｆ７経由で入射された光が、それぞれ受光素子（光電変換素子）Ｈ１〜Ｈ７により観測される。演算部２２は、受光素子Ｈ１〜Ｈ７のそれぞれの観測データ値Ｅ１〜Ｅ７を入力する。
【０２１６】
フィルタＦ１〜Ｆ７は、自己の透過率の立ち上がる部分より短波長域では低透過率とし、長波長域では高透過率とし、かつ略Ｓ字状に透過率が立ち上がる略Ｓ字状の分光曲線となる。フィルタＦ１〜Ｆ７は、それぞれ異なる波長域で、透過率が立ち上がる。
【０２１７】
本実施の形態において、フィルタＦ１は、透明フィルタ（例えば無色透明のフィルタ）とする。
【０２１８】
フィルタＦ３は、光の黄成分の抽出に用いられる黄のカラーフィルタとする。
【０２１９】
フィルタＦ６は、光の赤成分の抽出に用いられる赤のカラーフィルタとする。
【０２２０】
フィルタＦ７は、可視光波長域において光の透過を抑制する特性を有し、可視光波長域より長波長側において光を透過させる特性を有する補正フィルタとする。
【０２２１】
光の透過率と波長との特性において、フィルタＦ２の透過率の立ち上がる部分の波長ＷＬ２は、フィルタ（透明フィルタ）Ｆ１の透過率の立ち上がる部分の波長ＷＬ１と、フィルタ（黄フィルタ）Ｆ３の透過率の立ち上がる部分の波長ＷＬ３との間にある。例えば、フィルタＦ２の透過率の立ち上がる部分の波長ＷＬ２は、フィルタ（透明フィルタ）Ｆ１の透過率の立ち上がる部分の波長ＷＬ１と、フィルタ（黄フィルタ）Ｆ３の透過率の立ち上がる部分の波長ＷＬ３との間の波長領域を２つに分けるとする。
【０２２２】
また、光の透過率と波長との特性において、フィルタＦ４の透過率の立ち上がる部分の波長ＷＬ４は、フィルタ（黄フィルタ）Ｆ３の透過率の立ち上がる部分の波長ＷＬ３と、フィルタ（赤フィルタ）Ｆ６の透過率の立ち上がる部分の波長ＷＬ６との間にある。
【０２２３】
同様に、フィルタＦ５の透過率の立ち上がる部分の波長ＷＬ５は、フィルタ（黄フィルタ）Ｆ３の透過率の立ち上がる部分の波長ＷＬ３と、フィルタ（赤フィルタ）Ｆ６の透過率の立ち上がる部分の波長ＷＬ６との間にある。
【０２２４】
光の透過率と波長との特性において、フィルタＦ４の透過率の立ち上がる部分の波長ＷＬ４は、フィルタＦ５の透過率の立ち上がる部分の波長ＷＬ５よりも短波長側で透過率が増加するとする。
【０２２５】
例えば、フィルタＦ４，Ｆ５の透過率の立ち上がる部分の波長ＷＬ４，ＷＬ５は、フィルタ（黄フィルタ）Ｆ３の透過率の立ち上がる部分の波長ＷＬ３と、フィルタ（赤フィルタ）Ｆ６の透過率の立ち上がる部分の波長ＷＬ６との間の波長領域を３つに分けるとする。
【０２２６】
演算部２２は、上述したように、フィルタＦ１〜Ｆ７経由で観測された入射光の観測データ値Ｅ１〜Ｅ７のうち任意の２つのフィルタ経由で観測された入射光の観測データ値について引き算処理を実行し、この任意の２つのフィルタのペアに対応する波長域の光の観測データ値を求める。
【０２２７】
例えば、演算部２２は、フィルタ（透明フィルタ）Ｆ１経由で観測された観測データ値Ｅ１からフィルタ（黄フィルタ）Ｆ３経由で観測された観測データ値Ｅ３を引き算し、青の観測データ値Ｇ１を出力する。
【０２２８】
また、例えば、演算部２２は、フィルタ（黄フィルタ）Ｆ３経由で観測された観測データ値Ｅ３からフィルタ（赤フィルタ）Ｆ６経由で観測された観測データ値Ｅ６を引き算し、緑の観測データ値Ｇ２を出力する。
【０２２９】
また、例えば、演算部２２は、フィルタ（赤フィルタ）Ｆ６経由で観測された観測データ値Ｅ６から補正フィルタＦ７経由で観測された観測データ値Ｅ７を引き算し、赤外線の影響（成分）を除去した赤の観測データ値Ｇ３を出力する。
【０２３０】
さらに、演算部２２は、フィルタＦ２，Ｆ４〜Ｆ６を用いることで、よりきめ細かい色の観測データ値を求めることができる。
【０２３１】
例えば、演算部２２は、フィルタＦ２経由で観測された観測データ値Ｅ２からフィルタ（黄フィルタ）Ｆ３経由で観測された観測データ値Ｅ３を引き算し、緑かかった青の観測データ値Ｇ４を出力する。
【０２３２】
例えば、演算部２２は、フィルタ（黄フィルタ）Ｆ３経由で観測された観測データ値Ｅ３からフィルタＦ４経由で観測された観測データ値Ｅ４を引き算し、黄緑色の観測データ値Ｇ５を出力する。
【０２３３】
例えば、演算部２２は、フィルタＦ４経由で観測された観測データ値Ｅ４からフィルタＦ５経由で観測された観測データ値Ｅ５を引き算し、黄の観測データ値Ｇ６を出力する。
【０２３４】
例えば、演算部２２は、フィルタＦ５経由で観測された観測データ値Ｅ５からフィルタＦ６（赤フィルタ）経由で観測された観測データ値Ｅ６を引き算し、橙色の観測データ値Ｇ７を出力する。
【０２３５】
フィルタＦ１〜Ｆ７の透過率は、光の波長が７５０ｎｍより長波長側の場合に９０％以上となることが好ましい。赤外域の光の成分をカットして、人間の可視光波長域の光成分の強度を高精度に観測するためである。
【０２３６】
受光素子（光電変換素子）Ｈ１〜Ｈ７は、製造メーカごとに短波長域の感度に差がある場合がある。
【０２３７】
フィルタ（透明フィルタ）Ｆ１に紫外線吸収剤を付加する場合、フィルタＦ１の透過率が５０％となる光の波長は、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの間（紫外線域）とすることが好ましい。したがって、フィルタＦ１〜Ｆ７の透過率が５０％となる光の波長は、３５０ｎｍ以上であることが好ましい。
【０２３８】
一方、フィルタ（透明フィルタ）Ｆ１に紫外線吸収剤を付加しない場合、フィルタＦ１を除く他のフィルタＦ２〜Ｆ７の透過率が５０％となる光の波長は４００ｎｍ以上であり、フィルタＦ１の透過率は光の波長４００ｎｍ以上で９０％以上となることが好ましい。
【０２３９】
これにより、受光素子Ｈ１〜Ｈ７の製造メーカの感度差の影響を軽減することができ、青の観測データ値を一定条件で得ることができる。
【０２４０】
また、人間の視覚感度はおよそ波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの間であり、赤の領域の感度を調整し、赤の観測データ値の調整を行うためには、フィルタＦ１〜Ｆ７の透過率が５０％となる光の波長を、７５０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【０２４１】
以上の検討より、フィルタ（透明フィルタ）Ｆ１に紫外線吸収剤を付加する場合、複数のフィルタＦ１〜Ｆ７は、およそ光の波長３５０ｎｍ〜７５０ｎｍの領域において、光透過率が５０％となるポイントを有し、光の波長がおよそ７５０ｎｍより長波長側の場合に、光透過率が９０％以上となることが好ましい。
【０２４２】
また、フィルタ（透明フィルタ）Ｆ１に紫外線吸収剤を付加しない場合、フィルタＦ１を除く複数のフィルタＦ２〜Ｆ７は、およそ光の波長４００ｎｍ〜７５０ｎｍの領域において、光透過率が５０％となるポイントを有し、光の波長がおよそ７５０ｎｍより長波長側の場合に、光透過率が９０％以上となり、フィルタＦ１は、光の波長４００ｎｍより長波長側の領域において、光透過率が９０％以上となることが好ましい。
【０２４３】
なお、本実施の形態において、フィルタＦ１〜Ｆ７の光入射側には、マイクロレンズが備えられているとしてもよく、フィルタＦ１とマイクロレンズとは、同一の透明樹脂により形成されるとしてもよい。
【０２４４】
以上説明したように、異なる波長域で透過率が急激に増加する分光特性の異なるフィルタ（例えばＦ１〜Ｆ７）を適宜選択し、選択したフィルタを受光素子上に配置し、受光素子で得られた観測データに基づく演算を行うことで、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に加え、他のより細かい色成分の観測データ値を求めることができる。
【０２４５】
なお、上記各実施の形態に係る補正フィルタを赤顔料とバイオレット顔料とを混合して作成することにより、約６６０ｎｍの波長で透過率が５０％となる補正フィルタを得ることができる。
【０２４６】
また、赤顔料とシアン顔料とを混合して補正フィルタを作成することにより、約７４０ｎｍの波長で透過率が５０％となる補正フィルタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２４７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撮像素子におけるフィルタの配列状態の一例を示す正面図。
【図２】第１の実施の形態に係る撮像素子の一例を示す断面図。
【図３】第１の実施の形態に係る撮像素子の他の例を示す断面図。
【図４】透明フィルタ、黄フィルタ、赤フィルタ、補正フィルタについての分光透過率の一例を示すグラフ。
【図５】第１の実施の形態に係る撮像素子の演算によって得られる見かけ上の青フィルタ、緑フィルタ、赤フィルタについての分光透過率の一例を示すグラフ。
【図６】従来の撮像素子の実際の分光特性の例を示すグラフ。
【図７】第１の実施の形態に係る撮像素子の補正フィルタの分光特性の一例を示すグラフ。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る撮像素子におけるフィルタの配列状態の一例を示す正面図。
【図９】第２の実施の形態に係る撮像素子の一例を示す断面図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る撮像素子の一例を示す断面図。
【図１１】第３の実施の形態に係る撮像素子の製造プロセスの第１工程の例を示す断面図。
【図１２】第３の実施の形態に係る撮像素子の製造プロセスの第２工程の例を示す断面図。
【図１３】第３の実施の形態に係る撮像素子の製造プロセスの第３工程の例を示す断面図。
【図１４】第３の実施の形態に係る撮像素子の製造プロセスの第４工程の例を示す断面図。
【図１５】第３の実施の形態に係る撮像素子の製造プロセスの第５工程の例を示す断面図。
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係る撮像素子の遮光膜の配置位置の第１例を示す正面図。
【図１７】第４の実施の形態に係る撮像素子の一例を示す断面図。
【図１８】第４の実施の形態に係る撮像素子の遮光膜の配置位置の第２例を示す断面図。
【図１９】本発明の第５の実施の形態に係る撮像素子の一例を示す正面図。
【図２０】第５の実施の形態に係る撮像素子に備えられているフィルタの光の波長と透過率との関係の例を示すグラフ。
【図２１】人間の視覚感度、受光素子の感度、受光素子の感度に対して好ましい近赤外域カットフィルタの透過率の関係の例を示すグラフ。
【図２２】反射型の赤外線カットフィルタと赤外線吸収型の赤外線カットフィルタにおける光の波長と透過率との関係の例を示すグラフ。
【図２３】赤、緑、青の３原色のカラーフィルタの分光透過率の一例を示すグラフ。
【符号の説明】
【０２４８】
１，９，１１，１４，１７…撮像素子、２…フィルタ層、２Ｗ，１０Ｗ，１２Ｗ…透明フィルタ、２Ｙ…黄フィルタ、２Ｒ…赤フィルタ、２Ｂｌｋ…補正フィルタ、２Ｖ…バイオレットのフィルタ、３Ｗ…入射光受光素子３Ｗ、３Ｙ…黄受光素子、３Ｒ…赤受光素子、３Ｂｌｋ…補正受光素子、４，２２…演算部、４Ｂ…青演算部，４Ｇ…緑演算部、４Ｒ…赤演算部、５…半導体基板、６…平坦化層、７…樹脂層、８…マイクロレンズ、１３…感光性フェノール樹脂、１３ａ…レンズ母型、１５，１９…遮光膜、１６…膜、１８…フィルタ、２０…電極部、２１…撮像素子、Ｈ１〜Ｈ７…受光素子、Ｆ１〜Ｆ７…フィルタ
【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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