(57)【要約】【課題】色再現性が良くダイナミックレンジの広い撮像素子を提供する。【解決手段】撮像素子５は、撮像部１０と処理部２０とを備える。撮像部１０は、入射光を第１の光として透過する透明フィルタ１４Ｗと、入射光のうち黄色光より長波長の光を第２の光として透過するための黄フィルタ１４Ｙと、入射光のうち赤色光より長波長の光を第３の光として透過するための赤フィルタ１４Ｒと、入射光を第４の光として、透明フィルタ１４Ｗより低い透過率で透過する灰フィルタ１４Ｈとを備える。処理部２０は、第１の光の強度値ＩＷが、当該受光素子１２が計測できる飽和強度値ＩＷｓより大きいか否かを検知する飽和検知部２１と、第１の光の強度値ＩＷが飽和強度値ＩＷｓより大きいと検知された場合、第４の光の強度値ＩＨに基づいて、第１〜第３の光の強度値を補正する補正部２３とを備える。【選択図】      図１
2007281785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成され、入射される入射光を受光して電気信号に変換する複数の受光素子と、
前記各受光素子上に個別に形成され、前記入射光のうちの特定の色成分の光を抽出するために用いられる第１乃至第４のフィルタと
を備えた撮像素子であって、
前記第１のフィルタは、前記入射光を第１の光として透過する透明フィルタであり、
前記第２のフィルタは、前記入射光のうち緑色領域から長波長側の光を第２の光として透過するための黄フィルタであり、
前記第３のフィルタは、前記入射光のうち赤色領域から長波長側の光を第３の光として透過するための赤フィルタであり、
前記第４のフィルタは、前記透明フィルタより低い透過率で、前記入射光を第４の光として透過する灰フィルタである
ことを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像素子において、
前記第１の光の強度値と前記第２の光の強度値とに基づいて、青色光の強度値を求める青演算手段と、
前記第２の光の強度値と前記第３の光の強度値とに基づいて、緑色光の強度値を求める緑演算手段と
を備えたことを特徴とする撮像素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の撮像素子において、
前記第１の光の強度値が、予め設定した飽和強度値より大きいか否かを検知する検知手段と、
前記検知手段により、前記第１の光の強度値が前記飽和強度値より大きいと検知された場合、前記第４の光の強度値に基づいて、前記第１の光の強度値と前記第２の光の強度値と前記第３の光の強度値とを補正する補正手段と
を備えたことを特徴とする撮像素子。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像素子において、
前記補正手段は、前記第１の光の強度値が前記飽和強度値より大きい場合、
前記第１の光の強度値を下式（１）に基づいて補正する第１の補正手段と、
前記第２の光の強度値を下式（２）に基づいて補正する第２の補正手段と、
前記第３の光の強度値を下式（３）に基づいて補正する第３の補正手段と
を備えたことを特徴とする撮像素子。
ＩＷ＝（ＩＷｓ＋ΔＩＨ）  ・・・・・・（１）  
ＩＹ＝（ＩＹｓ／ＩＷｓ）×（ＩＷｓ＋ΔＩＨ）  ・・・・・・（２）  
ＩＲ＝（ＩＲｓ／ＩＷｓ）×（ＩＷｓ＋ΔＩＨ）  ・・・・・・（３）  
但し、ＩＷ：補正後の第１の光の強度値、ＩＹ：補正後の第２の光の強度値、ＩＲ：補正後の第３の光の強度値、ＩＷｓ：予め設定した飽和強度値、ＩＹｓ：第１の光の強度値が飽和強度値に達したときの第２の光の強度値、ＩＲｓ：第１の光の強度値が飽和強度値に達したときの第３の光の強度値、ΔＩＨ：第１の光の強度値が飽和強度値に達したときの入射光量から増加した分の入射光量に対する第４の光の強度値の増加した分の値。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の撮像素子において、
前記灰フィルタの透過率は、４００ｎｍ〜６４０ｎｍの波長域において、前記透明フィルタの透過率の１／１００〜１／５倍の範囲内にあり、かつ、前記透明フィルタの透過率に対し略一定比率の値を示す
ことを特徴とする撮像素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の撮像素子において、
前記受光素子に対し前記入射光を集光するためのマイクロレンズが前記各フィルタ上に形成された
ことを特徴とする撮像素子。
【請求項７】
請求項６に記載に撮像素子において、
前記マイクロレンズの表面が粗化された
ことを特徴とする撮像素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の撮像素子において、
前記第１のフィルタは、紫外線吸収剤を含む
ことを特徴とする撮像素子。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の撮像素子において、
前記受光素子が形成される領域以外の前記基板上の領域に、光の反射を抑制するための遮光膜が形成された
ことを特徴とする撮像素子。
【請求項１０】
請求項９に記載の撮像素子において、
前記遮光膜は、前記灰フィルタと同一材料から形成された
ことを特徴とする撮像素子。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の撮像素子において、
前記遮光膜上に、表面を粗化した透明樹脂層が形成された
ことを特徴とする撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｃ−ＭＯＳやＣＣＤ等の撮像素子に関し、例えば、色再現性が良くダイナミックレンジの広い撮像素子を提供することを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
従来からＣ−ＭＯＳやＣＣＤ等の受光素子おいて、ダイナミックレンジを広くすることが試みられている。ダイナミックレンジとは、処理可能な信号等の最大値と最小値の範囲のことである。
【０００３】
従来の受光素子のダイナミックレンジは、人間が視覚可能なダイナミックレンジより低い値を示している。通常、人間が視覚可能なダイナミックレンジは、７桁程度の光量の範囲である。この範囲において、人間は、最低被写体照度が０．０１ルクス以下の暗い環境下でも物体を認識でき、太陽光下の明るい戸外でも物体を認識できる。
【０００４】
一方、Ｃ−ＭＯＳやＣＣＤ等の受光素子のダイナミックレンジは、多くても４桁程度である。それゆえ、Ｃ−ＭＯＳやＣＣＤ等の受光素子では、物体を撮像できる最低被写体照度が１ルクス程度となる。
【０００５】
ダイナミックレンジが狭いと、高強度の光が受光素子に入射した場合、スミア等のノイズが発生する。スミアにまで至らなくても、ハイライト部がつぶれてしまう場合がある。
【０００６】
そこで、このようなスミア等に対する対策手法として、受光素子で受けるハイライト部の信号を圧縮してダイナミックレンジを改善する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、大きさの異なる高感度受光素子と低感度受光素子とを利用してダイナミックレンジを改善する技術が提案されている（例えば、特許文献２・３参照）。
【特許文献１】特公平１−１８６２９号公報
【特許文献２】特開平９−２０５５８９号公報
【特許文献３】特開２００５−２６８３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に示される技術では、受光素子のしきい値のムラが再生像にノイズとして表われるという問題が生じる。
【０００８】
また、特許文献２・３に示される技術では、高感度受光素子と低感度受光素子とをユニットセル（二個一組）として形成する必要がある。それゆえ、構造が複雑となり、コストも高くなる。また、高感度受光素子の開口率が小さくなり、色再現性が低下する問題やシェーディングが増加する問題が生じる。換言すれば、シェーディングの増加により、受光素子を多数配列する撮像素子において、その撮像素子のチップ内で中央の受光素子と、端部あるいはコーナー部の受光素子とにおいて入射光量に対し感度差が生じ、再現する画像の端部が暗くなるといった問題が生じる。
【０００９】
また、従来の撮像素子において、赤・緑・青のカラーフィルタを用いて色を再現しようとすると、各カラーフィルタの透過率の違いから、色のバランスを厳密に再現できないといった問題がある。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、色再現性が良くダイナミックレンジの広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】
【００１１】
本発明は上記課題を解決するために以下の手段を講じる。
【００１２】
請求項１に対応する発明は、基板と、前記基板上に形成され、入射される入射光を受光して電気信号に変換する複数の受光素子と、前記各受光素子上に個別に形成され、前記入射光のうちの特定の色成分の光を抽出するために用いられる第１乃至第４のフィルタとを備えた撮像素子であって、前記第１のフィルタは、前記入射光を第１の光として透過する透明フィルタであり、前記第２のフィルタは、前記入射光のうち緑色領域から長波長側の光を第２の光として透過するための黄フィルタであり、前記第３のフィルタは、前記入射光のうち赤色領域から長波長側の光を第３の光として透過するための赤フィルタであり、前記第４のフィルタは、前記透明フィルタより低い透過率で、前記入射光を第４の光として透過する灰フィルタである撮像素子である。
【００１３】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する撮像素子において、前記第１の光の強度値と前記第２の光の強度値とに基づいて、青色光の強度値を求める青演算手段と、前記第２の光の強度値と前記第３の光の強度値とに基づいて、緑色光の強度値を求める緑演算手段とを備えた撮像素子である。
【００１４】
請求項３に対応する発明は、請求項１または請求項２に対応する撮像素子において、前記第１の光の強度値が、予め設定した飽和強度値より大きいか否かを検知する検知手段と、前記検知手段により、前記第１の光の強度値が前記飽和強度値より大きいと検知された場合、前記第４の光の強度値に基づいて、前記第１の光の強度値と前記第２の光の強度値と前記第３の光の強度値とを補正する補正手段とを備えた撮像素子である。
【００１５】
請求項４に対応する発明は、請求項３に対応する撮像素子において、前記補正手段は、前記第１の光の強度値が前記飽和強度値より大きい場合、前記第１の光の強度値を下式（１）に基づいて補正する第１の補正手段と、前記第２の光の強度値を下式（２）に基づいて補正する第２の補正手段と、前記第３の光の強度値を下式（３）に基づいて補正する第３の補正手段とを備えた撮像素子である。
【００１６】
ＩＷ＝（ＩＷｓ＋ΔＩＨ）  ・・・・・・（１）  
ＩＹ＝（ＩＹｓ／ＩＷｓ）×（ＩＷｓ＋ΔＩＨ）  ・・・・・・（２）  
ＩＲ＝（ＩＲｓ／ＩＷｓ）×（ＩＷｓ＋ΔＩＨ）  ・・・・・・（３）  
但し、ＩＷ：補正後の第１の光の強度値、ＩＹ：補正後の第２の光の強度値、ＩＲ：補正後の第３の光の強度値、ＩＷｓ：予め設定した飽和強度値、ＩＹｓ：第１の光の強度値が飽和強度値に達したときの第２の光の強度値、ＩＲｓ：第１の光の強度値が飽和強度値に達したときの第３の光の強度値、ΔＩＨ：第１の光の強度値が飽和強度値に達したときの入射光量から増加した分の入射光量に対する第４の光の強度値の増加した分の値である。
【００１７】
請求項５に対応する発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に対応する撮像素子において、前記灰フィルタの透過率は、４００ｎｍ〜６４０ｎｍの波長域において、前記透明フィルタの透過率の１／１００〜１／５倍の範囲内にあり、かつ、前記透明フィルタの透過率に対し略一定比率の値を示す撮像素子である。
【００１８】
請求項６に対応する発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に対応する撮像素子において、前記受光素子に対し前記入射光を集光するためのマイクロレンズが前記各フィルタ上に形成された撮像素子である。
【００１９】
請求項７に対応する発明は、請求項６に対応する撮像素子において、前記マイクロレンズの表面が粗化された撮像素子である。
【００２０】
請求項８に対応する発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に対応する撮像素子において、前記第１のフィルタは、紫外線吸収剤を含む撮像素子である。
【００２１】
請求項９に対応する発明は、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に対応する撮像素子において、前記受光素子が形成される領域以外の前記基板上の領域に、光の反射を抑制するための遮光膜が形成された撮像素子である。
【００２２】
請求項１０に対応する発明は、請求項９に対応する撮像素子において、前記遮光膜は、前記灰フィルタと同一材料から形成された撮像素子である。
【００２３】
請求項１１に対応する発明は、請求項９または請求項１０に対応する撮像素子において、前記遮光膜上に、表面を粗化した透明樹脂層が形成された撮像素子である。
【００２４】
＜用語＞
本発明において、「透過率」は、屈折率１．５前後の透明ガラスの透過率を１００％として求めている。
【００２５】
また、「半値波長」とは、光の透過が抑制された短波長側から、光を透過する長波長側にかけてフィルタの分光特性曲線が立ち上がるところにおいて、フィルタの透過率が５０％となる光の波長を意味する。
【００２６】
＜作用＞
従って、本発明は以上のような手段を講じたことにより、以下の作用を有する。
【００２７】
請求項１に対応する発明は、基板と、基板上に形成され、入射される入射光を受光して電気信号に変換する複数の受光素子と、各受光素子上に個別に形成され、入射光のうちの特定の色成分の光を抽出するために用いられる第１乃至第４のフィルタとを備えた撮像素子であって、第１のフィルタは、入射光を第１の光として透過する透明フィルタであり、第２のフィルタは、入射光のうち緑色領域から長波長側の光を第２の光として透過するための黄フィルタであり、第３のフィルタは、入射光のうち赤色領域から長波長側の光を第３の光として透過するための赤フィルタであり、第４のフィルタは、透明フィルタより低い透過率で、入射光を第４の光として透過する灰フィルタであるので、透明フィルタ・黄フィルタ・赤フィルタのそれぞれを経由して受光した入射光の電気信号に基づき、光の３原色の強度値を得ることができるとともに、透明フィルタと灰フィルタとを経由して受光した入射光の電気信号に基づき、ダイナミックレンジを広くすることができる。したがって、色再現性が良くダイナミックレンジの広い撮像素子を提供することができる。
【００２８】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する作用に加え、第１の光の強度値と第２の光の強度値とに基づいて、青色光の強度値を求める青演算手段と、第２の光の強度値と第３の光の強度値とに基づいて、緑色光の強度値を求める緑演算手段とを備えた構成により、演算により光の３原色の強度値を求めることができるので、色の再現性の良い撮像素子を提供できる。
【００２９】
請求項３・４に対応する発明は、請求項１・２に対応する作用に加え、第１の光の強度値が、予め設定した飽和強度値より大きいか否かを検知する検知手段と、検知手段により、第１の光の強度値が飽和強度値より大きいと検知された場合、第４の光の強度値に基づいて、第１の光の強度値と第２の光の強度値と第３の光の強度値とを補正する補正手段とを備えた構成により、ダイナミックレンジの広い撮像素子を提供できる。
【００３０】
請求項５に対応する発明は、請求項１〜４に対応する作用に加え、灰フィルタの透過率は、４００ｎｍ〜６４０ｎｍの波長域において、透明フィルタの透過率の１／１００〜１／５倍の範囲内にあり、かつ、透明フィルタの透過率に対し略一定比率の値を示すので、第４の光の強度値に基づき、ダイナミックレンジの広い撮像素子を提供できる。
【００３１】
請求項６に対応する発明は、請求項１〜５に対応する作用に加え、受光素子に入射光を集光するためのマイクロレンズを各フィルタ上に形成したので、各フィルタの構成の簡略化および薄型化を図ることができる。また、マイクロレンズと受光素子との距離を短くすることにより入射光の取り込み角度を大きくできるので、撮像素子の感度を上げることができる。
【００３２】
請求項７に対応する発明は、請求項６に対応する作用に加え、マイクロレンズの表面を粗化したことにより、フィルタ表面からの再反射光による迷光を軽減することができる。
【００３３】
請求項８に対応する発明は、請求項１〜７に対応する作用に加え、第１のフィルタは、紫外線吸収剤を含むので、紫外線の影響を防ぐことができ、人間の視感度に近い画素信号を作成することができる。
【００３４】
請求項９に対応する発明は、請求項１〜８に対応する作用に加え、受光素子が形成される領域以外の基板上の領域に、光の反射を抑制するための遮光膜を形成した構成により、受光素子が形成される領域以外の領域に入射した光や、受光素子形成領域で生じた反射光などにより生じる迷光を軽減することができる。
【００３５】
請求項１０に対応する発明は、請求項９に対応する作用に加え、遮光膜は、灰フィルタと同一材料から形成されるので、迷光を軽減できる撮像素子を容易に作成できる。
【００３６】
請求項１１に対応する発明は、請求項９・１０に対応する作用に加え、遮光膜上に、表面を粗化した透明樹脂層を形成したので、遮光膜に反射して生じる迷光の影響を抑えることができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、色再現性が良くダイナミックレンジの広い撮像素子を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００３９】
＜第1の実施形態＞
（１−１．構成）
図１は本発明の第１の実施形態に係る撮像素子５の構成を示す模式図であり、図２は撮像素子５の撮像部１０を入射光側から見たときのフィルタ１４の配列状態の概念を示す図である。また、図３および図４はそれぞれ図１における撮像部１０のＩ−Ｉ’断面図およびＩＩ−ＩＩ’断面図である。なお、本実施形態において、対象を総括的に説明する場合、単に数字を表記し、個別的に説明する場合、数字に添え字Ｗ・Ｙ・Ｒ・Ｈを付して表記する。例えば、フィルタを総括的に説明する場合、フィルタ１４と表記し、個別的に説明する場合、透明フィルタ１４Ｗ・黄フィルタ１４Ｙ・赤フィルタ１４Ｒ・灰フィルタ１４Ｈと表記する。また、以下の各実施形態も同様に表記する。
【００４０】
撮像素子５は、撮像部１０と処理部２０とを備える。なお、本実施形態では撮像素子５として、Ｃ−ＭＯＳを例示する。
【００４１】
撮像部１０は、入射される入射光を受光するものであり、基板１１と受光素子１２・平坦化層１３・フィルタ１４・マイクロレンズ１５とを備える。
【００４２】
基板１１は、電気信号の授受を可能とする配線層（図示せず）を具備する半導体基板である。配線層を介して、受光素子１２が受光した光の強度値（電気信号）を処理部２０に送出する。
【００４３】
受光素子１２は、基板１１上に形成され、入射される入射光を受光して電気信号に光電変換するものである。後述するように本実施形態においては、フィルタ１４として、透明フィルタ１４Ｗ・黄フィルタ１４Ｙ・赤フィルタ１４Ｒ・灰フィルタ１４Ｈの４種類のものが形成される。そこで、便宜上、透明フィルタ１４Ｗ・黄フィルタ１４Ｙ・赤フィルタ１４Ｒ・灰フィルタ１４Ｈのそれぞれを経由した光を受光する受光素子を、それぞれ白受光素子１２Ｗ・黄受光素子１２Ｙ・赤受光素子１２Ｒ・灰受光素子１２Ｈと呼ぶこととする。
【００４４】
白受光素子１２Ｗは、受光した入射光を変換して得られる電気信号を、第１の光の強度値ＩＷとして、後述する飽和検知部２１および白補正部２２Ｗに送出する。
【００４５】
黄受光素子１２Ｙは、受光した入射光を変換して得られる電気信号を、第２の光の強度値ＩＹとして、後述する黄補正部２２Ｙに送出する。
【００４６】
赤受光素子１２Ｒは、受光した入射光を変換して得られる電気信号を、第３の光の強度値ＩＲとして、後述する赤補正部２２Ｒに送出する。
【００４７】
灰受光素子１２Ｈは、受光した入射光を変換して得られる電気信号を、第４の光の強度値ＩＨとして、白補正部２２Ｗ・黄補正部２２Ｙ・赤補正部２２Ｒに送出する。
【００４８】
平坦化層１３は、受光素子１２が形成された基板１１の入射光側の面に積層されるものであり、フィルタ１４の設置面を平坦にしている。具体的には、平坦化層１３は、紫外線吸収剤としてクマリン系の染料を染料濃度で５％含有したアクリル樹脂により形成することができる。なお、本実施形態では、平坦化層１３の膜厚を１μｍとしている。
【００４９】
フィルタ１４は、各受光素子１２上に個別に形成され、入射光のうちの特定の色成分の光を透過光として抽出し、該透過光をフィルタに相対した受光素子に入力させるために用いられるカラーフィルタである。ここで、各フィルタ１４は、そのフィルタの種類毎に、光透過率が５０％となる固有の半値波長を有している。すなわち、各フィルタは、この半値波長より短波長側の光については透過抑制特性を示し、半値波長より長波長側の光については透過特性を示す略Ｓ字状の分光特性曲線を有する。
【００５０】
また、フィルタ１４としては、透明フィルタ１４Ｗ・黄フィルタ１４Ｙ・赤フィルタ１４Ｒ・灰フィルタ１４Ｈの４種類のものが形成される。そして、透明フィルタ１４Ｗ・黄フィルタ１４Ｙ・赤フィルタ１４Ｒ・灰フィルタ１４Ｈのそれぞれを１画素とした計４画素により色分離の１単位が形成される。透明フィルタ１４Ｗ・黄フィルタ１４Ｙ・赤フィルタ１４Ｒ・灰フィルタ１４ＨをそれぞれＷ・Ｙ・Ｒ・Ｈとして表記すると、例えば図２に示すような配列状態のフィルタ１４が形成される。なお、これらの４種類のフィルタ１４Ｗ・１４Ｙ・１４Ｒ・１４Ｈは、有機顔料もしくは染料から選択された色材により形成される。また、本実施形態においては、フィルタ１４の膜厚を０．７μｍとし、画素ピッチを２．７μｍとしている。
【００５１】
透明フィルタ１４Ｗ（第１のフィルタ）は、撮像部１０に入射する入射光を透過するものであり、無色透明のフィルタである。詳しくは、透明フィルタ１４Ｗは、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視域の光を透過する。ここでは、透明フィルタ１４Ｗは、平坦化層１３と同様に、クマリン系の染料を染料濃度で５％含有したアクリル樹脂から形成される。このように形成された透明フィルタ１４Ｗは、３６５ｎｍ〜４２０ｎｍの光波長域内のいずれかの波長の光で５０％の透過率となる分光特性を示し、かつ４５０ｎｍ以上の波長の光に対して９０％以上の透過率を示す。また、これに限られず、耐熱性のあるアクリル樹脂、フッ素系アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂、Ｓｉ基を導入したハイブリッド樹脂、あるいはＳｉＮやＳｉＯ２などの無機材料を含むものにより形成しても良い。
【００５２】
黄フィルタ１４Ｙ（第２のフィルタ）は、撮像素子に入射する入射光のうち、緑領域から長波長側の光を透過するものである。すなわち、赤領域の光及び赤外域の光を含めた、緑領域以上の波長を透過するフィルタである。また、目視で黄色のフィルタである。なお、黄フィルタの半値波長は、４９０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内にすることが望ましい。特に、５００±１０ｎｍの範囲内とすることが望ましい。５００±１０ｎｍの範囲が特に望ましい理由は、この範囲内に半値波長を有するフィルタは、分光特性曲線において立ち上がり部の傾斜が急な分光特性を示すので、色の分離性を高めることができるからである。黄フィルタ１４Ｙの色材としては、C.I. Pigment Yellow 150やC.I. Pigment Yellow 139、 C.I. Pigment Yellow 150とC.I. Pigment Yellow 139との混合系顔料等を用いることができる。
【００５３】
赤フィルタ１４Ｒ（第３のフィルタ）は、撮像素子５に入射する入射光のうち、赤領域から長波長域の光（すなわち、赤領域の光と赤外域の光）を透過するフィルタである。また、目視で赤色のフィルタである。赤フィルタの半値波長は、５９０ｎｍ〜６８０ｎｍの範囲内とすることが望ましい。具体的には、赤フィルタ１４Ｒの色材として、C.I. Pigment Red 177 と C.I. Pigment Red 48:1と C.I. Pigment Yellow 139とを用いることにより、半値波長が約６００ｎｍの赤フィルタ１４Ｒを形成することができる。
【００５４】
灰フィルタ１４Ｈ（第４のフィルタ）は、透明フィルタ１４Ｗより低い透過率で入射光を透過するフィルタである。具体的には、４００ｎｍ〜６４０ｎｍの波長域において、その透過率が、透明フィルタ１４Ｗの透過率の１／１００〜１／５倍の範囲内にあり、かつ、透明フィルタ１４Ｗの透過率に対し略一定比率の値を示す、目視で灰色（グレー）のフィルタである。このような灰フィルタ１４Ｈは、例えば、C.I. Pigment Yellow 139 とC.I. Pigment Blue 15:3 とC.I. Pigment Green 36 とC.I. Pigment Red 81:2 とを混合した有機顔料を用いることにより形成することができる。また、上記の有機顔料の混合物に異なる色の有機顔料やカーボンや金属酸化物の微粒子等を組み合わせて形成しても良い。
【００５５】
上述した各フィルタ１４Ｗ・１４Ｙ・１４Ｒ・１４Ｈの分光特性は、図５に示すように表わされる。図５において、ａ１・ａ２・ａ３・ａ４は、それぞれ透明フィルタ１４Ｗ・黄フィルタ１４Ｙ・赤フィルタ１４Ｒ・灰フィルタ１４Ｈの分光特性を示している。この図５においては、透明フィルタ１４Ｗと灰フィルタ１４Ｈとの入射光の透過率の差は、およそ１０倍前後である。なお、各フィルタの分光特性は、フィルタを形成するための顔料やその比率およびフィルタの膜厚によって調整することができる。
【００５６】
マイクロレンズ１５は、受光素子１２に入射光を集光するためのものであり、各フィルタ１４上に形成される。また、マイクロレンズ１５は、平坦化層１３および透明フィルタ１４Ｗと同じ材質のものから形成され、それらと一体化した構造となっている。また、マイクロレンズ１５の表面は粗化処理される。これにより、フィルタ１４の表面からの再反射光による迷光を軽減することができ、出力される画質を向上できる。
【００５７】
処理部２０は、飽和検知部２１と補正部２２・演算部２３・出力部２４とを備え、光の３原色の強度値を演算して、カラー画像の画素信号を出力するものである。
【００５８】
飽和検知部２１は、白受光素子１２Ｗから出力される第１の光の強度値ＩＷを受けると、その第１の光の強度値ＩＷが、予め設定された飽和強度値ＩＷｓより大きいか否かを検知するものである。なお、受光素子は、入射光の強度が強くなり、ある入射光強度に達すると光の強度が飽和する。すなわち、それ以上の入射光強度になったとしても光の強度が変わらなくなる。そこで、ＩＷとの比較を行なうため、飽和強度値ＩＷｓは、実際に受光素子が飽和したときの光の強度値より若干小さめに設定しておく。飽和検知部２１は、飽和強度値ＩＷｓを予め設定し、設定した値をメモリ等に記憶しておく。そして、この記憶した値と第１の光の強度値ＩＷと比較する。第１の光の強度値ＩＷが飽和強度値ＩＷｓ以上と検知した場合（ＩＷ≧ＩＷｓ）、第１〜第３の光の強度値を補正するための「補正制御信号」を補正部２２に送出する。一方、第１の光の強度値ＩＷが飽和強度値ＩＷｓより小さいと検知した場合（ＩＷ＜ＩＷｓ）、第１〜第３の光の強度値を補正しない制御をするための「非補正制御信号」を補正部２２に送出する。
【００５９】
補正部２２は、白受光素子１２Ｗ・黄受光素子１２Ｙ・赤受光素子１２Ｒから送出される第１〜第３の光の強度値を飽和検知部２１から送出される補正制御信号または非補正制御信号に応じて補正するものであり、白補正部２２Ｗ・黄補正部２２Ｙ・赤補正部２２Ｒを備える。具体的には、補正制御信号を受け取った場合、灰受光素子１４Ｈから出力される第４の光の強度値ＩＨに基づいて、第１の光の強度値ＩＷと第２の光の強度値ＩＹと第３の光の強度値ＩＲとを、白補正部２２Ｗ・黄補正部２２Ｙ・赤補正部２２Ｒのそれぞれにおいて補正する。一方、飽和検知部２１から非補正制御信号を受け取った場合、各受光素子１２から送出された光の強度値を補正せずに対応する演算部２２にそのまま送出する。
【００６０】
白補正部２２Ｗ（第１の補正手段）は、白受光素子１２Ｗと灰受光素子１２Ｈとから第１および第４の光の強度値を受け取り、第１の光の強度値ＩＷを青演算部２２Ｂに送出する。ここで、飽和検知部２１から補正制御信号が送出されている場合、すなわち、入射光量が（Ｌ１＋ΔＬ）の場合には、白補正部２２Ｗは、図６に示すように、第１の光の強度値ＩＷが飽和強度値ＩＷｓに達したときの入射光量Ｌ１から増加した入射光量ΔＬに対する第４の光の強度値の増加した分の強度値ΔＩＨを用いて、下式（１）に基づき、第１の光の強度値ＩＷを補正する。
【００６１】
ＩＷ＝（ＩＷｓ＋ΔＩＨ）  ・・・・・・（１）  
黄補正部２２Ｙ（第２の補正手段）は、黄受光素子１２Ｙと灰受光素子１２Ｈとから第２および第４の光の強度値を受け取り、第２の光の強度値ＩＹを、青演算部２２Ｂおよび緑演算部２２Ｇに送出する。ここで、飽和検知部２１から補正制御信号が送出されている場合、黄補正部２２Ｙは、下式（２）に基づいて、第２の光の強度値ＩＹを補正する。なお、第１の光の強度値ＩＷが飽和強度値ＩＷｓに達したときの第２の光の強度値をＩＹｓと表記する。
【００６２】
ＩＹ＝（ＩＹｓ／ＩＷｓ）×（ＩＷｓ＋ΔＩＨ）  ・・・・・・（２）  
赤補正部２２Ｒ（第３の補正手段）は、赤受光素子１２Ｒと灰受光素子１２Ｈとから第３および第４の光の強度値を受け取り、第３の光の強度値ＩＲを赤演算部２２Ｒに送出する。ここで、飽和検知部２１から補正制御信号が送出されている場合、赤補正部２２Ｒは、下式（３）に基づいて、第３の光の強度値ＩＲを補正する。なお、第１の光の強度値ＩＷが飽和強度値ＩＷｓに達したときの第３の光の強度値をＩＲｓと表記する。
【００６３】
ＩＲ＝（ＩＲｓ／ＩＷｓ）×（ＩＷｓ＋ΔＩＨ）  ・・・・・・（３）  
なお、上式（２）・（３）において、（ＩＷｓ＋ΔＩＨ）に各々、（ＩＹｓ／ＩＷｓ）および（ＩＲｓ／ＩＷｓ）を係数として掛ける理由は、以下の通りである。すなわち、対象物を照らす光源もしくは光を発する光源の光波長分布が一定で単に光源の強度だけが強くなったときは、対象物に反射して撮像素子に入射する光もしくは光源から撮像素子に入射する光も波長成分が一定で入射光強度が強くなるだけである。換言すれば、対象物の色目が一定で明るさだけが変わるということになる。ここで、白色は、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の３波長分の光成分を含む。黄色は、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）の２波長分の光成分を含む。赤は、Ｒ（赤）の１波長分の光成分を含む。それゆえ、光の強度が強くなっても、白色に占める黄色・赤色の各々の比率は変わらないことになる。
【００６４】
演算部２３は、青演算部２３Ｂ・緑演算部２３Ｇ・赤演算部２３Ｒを備える。
【００６５】
青演算部２３Ｂは、青色領域の強度値ＩＢを求めるものである。具体的には、白補正部２２Ｗから出力される第１の光の強度値ＩＷと黄補正部２２Ｙから出力される第２の光の強度値ＩＹとを引き算処理し、青色領域の強度値を求める。そして、この青色領域の強度値を、青色光の強度値ＩＢとして、出力部２４に送出する。
【００６６】
緑演算部２３Ｇは、緑色光の強度値ＩＧを求めるものである。具体的には、黄補正部２２Ｙから出力される第２の光の強度値ＩＹと赤補正部２２Ｒから出力される第３の光の強度値ＩＲとを引き算処理し、緑色領域の強度値を求める。そして、この緑色領域の強度値を、緑色光の強度値ＩＧとして、出力部２４に送出する。
【００６７】
赤演算部２３Ｒは、赤色光の強度値ＩＲ’を求めるものである。具体的には、赤補正部２２Ｒから出力される第３の光の強度値ＩＲを、赤色光の強度値ＩＲ’として求める。また、赤色光の強度値ＩＲ’を出力部２４に送出する。
【００６８】
上述したように、各画素における光の３原色の強度値ＩＢ・ＩＧ・ＩＲ’は、各演算部２３Ｂ・２３Ｇ・２３Ｒによる引き算処理により求められる。これにより、撮像素子５は、図７に示す分光特性を有する青フィルタ・緑フィルタ・赤フィルタを備えた撮像素子と同一の光を抽出したこととなる。ここで、図７において、ｂ１・ｂ２・ｂ３は、見かけ上の青フィルタ・緑フィルタ・赤フィルタの分光特性をそれぞれ示している。これに対し、従来の撮像素子は、図８に示すような分光特性を有している。図８において、ｃ１・ｃ２・ｃ３は、従来の撮像素子に形成していた青フィルタ・緑フィルタ・赤フィルタの分光特性を示している。すなわち、従来の撮像素子においては、青フィルタ・緑フィルタの透過率（８５％以下）が赤フィルタの透過率（略９５％）に比して低いものであった。これに対し、本実施形態に係る撮像素子においては、透明フィルタ・黄フィルタ・赤フィルタを用いて引き算処理をすることにより、見かけ上９５％以上の透過率で、青・緑・赤の光を抽出することができる。また、一般的な受光素子では光が入射していない場合であっても、僅かに暗電流が発生しておりノイズとなっている。そして、このノイズが色再現性を低下させている。さらに、従来のフィルタの分光透過率において、各色のフィルタでは透過抑制部でも数％の透過率を有している（これを、“分光の浮き”という）。すなわち、各色フィルタにおける透過抑制部の透過率にバラツキがあるため、従来の撮像素子は色再現性が良いものではなかった。しかし、本実施形態に係る撮像素子では、上述した演算により色を求めるので、暗電流によるノイズや分光の浮きのバラツキによる色再現性の低下を防止できる。
【００６９】
出力部２４は、青演算部２３Ｂ・緑演算部２３Ｇ・赤演算部２３Ｒから３原色の光の強度値ＩＢ・ＩＧ・ＩＲ’を受けると、これらの値から画素信号を作成し、外部のディスプレイ装置などに出力するものである。
【００７０】
（１−２．動作）
次に、本実施形態に係る撮像素子５の動作について図９のフローチャートを用いて説明する。
【００７１】
まず、観測対象から光が放射されると、その一部の光が入射光として撮像素子５に入射する（ステップＳ１）。
【００７２】
入射光は、マイクロレンズ１５により集光され、フィルタ１４を透過して受光素子１２に到達する。ここで、フィルタ１４として、透明フィルタ１４Ｗ・黄フィルタ１４Ｙ・赤フィルタ１４Ｒ・灰フィルタ１４Ｈが形成されており、白受光素子１２Ｗ・黄受光素子１２Ｙ・赤受光素子１２Ｒ・灰受光素子１２Ｈのそれぞれにおいて、第１の光・第２の光・第３の光・第４の光が抽出される（ステップＳ２）。
【００７３】
各受光素子１２に到達した第１〜第４の光は電気信号に変換されて、処理部２０に送出される。ここでは、透明フィルタ１４Ｗ・黄フィルタ１４Ｙ・赤フィルタ１４Ｒ・灰フィルタ１４Ｈのそれぞれを透過した光の強度値ＩＷ・ＩＹ・ＩＲ・ＩＨが処理部２０に送出される。
【００７４】
この際、白受光素子１２Ｗにより受光された第１の光の強度値ＩＷは飽和検知部２１に送出される。そして、第1の光の強度値ＩＷと、飽和検知部２１に予め設定された受光素子の飽和強度値ＩＷｓとが比較される（ステップＳ３）。
【００７５】
比較の結果、第１の光の強度値ＩＷが飽和強度値ＩＷｓ以上の場合（ＩＷ≧ＩＷｓ）、第１〜第３の光の強度値が補正部２２により補正され、各演算部２３に送出される（ステップＳ３−Ｙｅｓ，Ｓ４）。
【００７６】
一方、第１の光の強度値ＩＷが飽和強度値ＩＷｓより小さい場合（ＩＷ＜ＩＷｓ）、第１〜第３の光の強度値は補正されない（ステップＳ３−Ｎｏ）。
【００７７】
それから、各演算部２３において、第１〜第３の光の強度値に基づき、青色光・緑色光・赤色光の強度値ＩＢ・ＩＧ・ＩＲ’がそれぞれ求められる（ステップＳ５）。具体的には、下式（４）〜（６）に示される引き算処理により、３原色である青色光・緑色光・赤色光の強度値が求められる。
【００７８】
ＩＢ＝ＩＷ−ＩＹ  ・・・・・・（４）  
ＩＧ＝ＩＹ−ＩＲ  ・・・・・・（５）  
ＩＲ’＝ＩＲ  ・・・・・・（６）  
このようにして求められた各画素における光の３原色の強度値が、見かけ上の青色光・緑色光・赤色光の強度値として、出力部２４に送出される。
【００７９】
そして、出力部２４において、３原色の強度値ＩＢ・ＩＧ・ＩＲ’に基づく画素信号がカラー画像として再現されて外部のディスプレイ装置などに出力される（ステップＳ６）。
【００８０】
（１−３．効果）
以上説明したように、本実施形態に係る撮像素子５は、撮像部１０と処理部２０とを備え、従来制限のあった撮像素子５のダイナミックレンジを大幅に広げることができる。
【００８１】
すなわち、撮像部１０は、基板１１と、基板１１上に形成され、入射される入射光を受光して電気信号に変換する複数の受光素子１２と、各受光素子１２上に個別に形成され、入射光のうちの特定の色成分の光を抽出するために用いられる第１乃至第４のフィルタ１４とを備え、第１のフィルタは、入射光を第１の光として透過する透明フィルタ１４Ｗであり、第２のフィルタは、入射光のうち緑色領域から長波長側の光を第２の光として透過するための黄フィルタ１４Ｙであり、第３のフィルタは、入射光のうち赤色領域から長波長側の光を第３の光として透過するための赤フィルタ１４Ｒであり、第４のフィルタは、入射光を第４の光として、透明フィルタ１４Ｗより低い透過率で透過する灰フィルタ１４Ｈであるので、透明フィルタ１４Ｗ・黄フィルタ１４Ｙ・赤フィルタ１４Ｒのそれぞれを経由して受光した入射光の電気信号ＩＷ・ＩＹ・ＩＲに基づき、光の３原色の強度値ＩＢ・ＩＧ・ＩＲ’を得ることができるとともに、透明フィルタ１４Ｗと灰フィルタ１４Ｈとを経由して受光した入射光の電気信号ＩＷ・ＩＨに基づき、ダイナミックレンジを広くすることができる。したがって、色再現性が良くダイナミックレンジの広い撮像素子５を提供することができる。
【００８２】
また、処理部２０は、第１の光の強度値ＩＷと第２の光の強度値ＩＹとに基づいて、青色光の強度値ＩＢを求める青演算部２２Ｂと、第２の光の強度値ＩＹと第３の光の強度値ＩＲとに基づいて、緑色光の強度値ＩＧを求める緑演算部２２Ｇとを備えているので、光の３原色の強度値を演算により求めることができる。この結果、色の再現性の良い撮像素子５を提供できる。すなわち、従来の撮像素子においては、可視光短波長側の感度がやや低く青（Ｂ）の感度が低い傾向にあるが、本実施形態に係る撮像素子５では青（Ｂ）の感度を改善できる。そのため、見かけ上、高透過率のＲＧＢ原色の撮像素子５を提供できる。
【００８３】
さらに、処理部２０は、第１の光の強度値ＩＷが、予め設定した飽和強度値ＩＷｓより大きいか否かを検知する飽和検知部２１と、飽和検知部２１により、第１の光の強度値ＩＷが飽和強度値ＩＷｓより大きいと検知された場合、第４の光の強度値ＩＨに基づいて、第１の光の強度値ＩＷと第２の光の強度値ＩＹと第３の光の強度値ＩＲとを補正する補正部２３とを備えた構成により、ダイナミックレンジの広い撮像素子５を提供できる。
【００８４】
また、撮像部１０における灰フィルタ１４Ｈの透過率は、４００ｎｍ〜６４０ｎｍの波長域において、透明フィルタ１４Ｗの透過率の１／１００〜１／５倍の範囲内にあり、かつ、透明フィルタ１４Ｗの透過率に対し略一定比率の値を示すものである。これにより、第４の光の強度値ＩＨに基づき、ダイナミックレンジの広い撮像素子５を提供できる。
【００８５】
補足すると、透明フィルタ１４Ｗは全ての色成分を含む入射光に対する透過率が高いため、白受光素子１２Ｗにより計測される第1の光の強度値ＩＷは他の受光素子１２Ｙ・１２Ｒ・１２Ｈにより計測される光の強度値よりも早く飽和する。逆に、灰受光素子１２Ｈは、透明フィルタ１４Ｗより透過率が低いため、白受光素子１２Ｗが飽和する光よりも強い光が入射されないと飽和しないことになる。本実施形態においては、灰フィルタ１４Ｈの透過率は透明フィルタ１４Ｗの１／１０倍程度の透過率であるので、白受光素子１２Ｗに比して１０倍程度の光が入射されないと灰受光素子１０Ｈは飽和しない。従って、白受光素子１２Ｗからの出力信号と灰受光素子１２Ｈからの出力信号とに基づいて画素信号を作ることにより、入射光の強度が高く、白受光素子１４Ｗの飽和強度を超える場合であっても、画素信号を再現し得るダイナミックレンジの広い撮像素子５を提供できる。
【００８６】
また、撮像部１０は、受光素子１２に入射光を集光するためのマイクロレンズ１５を各フィルタ１４上に形成したので、各フィルタ１４の構成の簡略化および薄型化を図ることができる。さらに、マイクロレンズ１５と受光素子１２との距離を短くすることにより入射光の取り込み角度を大きくできるので、撮像部１０の受光感度を上げることができる。
【００８７】
また、撮像部１０は、マイクロレンズ１５の表面を粗化したことにより、フィルタ１４表面からの再反射光による迷光を軽減することができる。なお、マイクロレンズ１５の表面上に、ＳｉN（窒化シリコン）またはＳｉＯ２（二酸化ケイ素）などの無機膜を形成しても同様の効果が得られる。
【００８８】
また、撮像部１０における透明フィルタ１４Ｗは、紫外線吸収剤を含むので、受光素子が感度を有する紫外線領域の影響を防ぐことができる。これにより、人間の視感度に近い画素信号を作成し得る撮像素子５を提供することができる。
【００８９】
また、従来のベイヤー配列（４画素で色分離の１単位）と同じ構成で、高ダイナミックレンジの撮像素子５を提供できる。すなわち、従来の受光素子１２の構成や数を変更する必要が無いので簡易に撮像素子５を提供できる。
【００９０】
なお、本実施形態において、平坦化層１３・透明フィルタ１４Ｗ・マイクロレンズ１５は同一材料の透明樹脂層として構成しても良い。そして、これらの透明樹脂層に紫外線吸収剤を添加しておけば、紫外線の影響による画質の低下を回避することができる。紫外線吸収としては、ベンゾトリアゾール系化合物・ベンゾフェノン系化合物・サルチル酸系化合物・クマリン系化合物を用いることができる。さらに、透明樹脂層にヒンダードミン系化合物等の光安定化材やクエンチャーを添加しても良い。また、このような紫外線吸収剤を灰フィルタ１４Ｈに添加しても紫外線の影響による画質の低下を回避できる。なお、紫外線吸収材を添加した平坦化層１３により、黄フィルタ１４Ｙや赤フィルタ１４Ｒをフォトリソグラフィプロセスを用いて形成する際に、ステッパー露光装置を用いたパターン露光時に、半導体基板表面から露光光が反射して生じるハレーションなどを防止することができる。これにより、フィルタ１４のパターンを高精度に形成できる。
【００９１】
また、撮像部１０の灰フィルタ１４やマイクロレンズ１５に赤外吸収性化合物を添加あるいはペンダントすれば、赤外線の影響による画質の低下を回避することもできる。
【００９２】
また、本実施形態においては、灰フィルタ１４Ｈの透過率を、１％（１／１００）以上の透過率としているので、添加する色材（有機顔料・無機顔料・染料等）の調合を安定して管理することができる。一方、灰フィルタ１４Ｈの透過率を、２０％（１／５）以下の透過率としているので、ダイナミックレンジを広くすることができる。さらに、灰フィルタ１４Ｈの透過率を２％〜１０％の範囲に設定すれば、製造面での特性管理や露光・現像プロセスでの製造管理が容易となる。
【００９３】
（赤外カットフィルタ）
なお、本実施形態に係る撮像素子５の入射光側の前面に赤外カットフィルタを具備すると、さらに色の再現性を向上することができる。
【００９４】
すなわち、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子５は、人間が視覚可能なの可視光の領域（例えば４００ｎｍ〜７００ｎｍ）以外の領域でも高い感度を有する。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）について高い感度を有する。そこで、赤外線カットフィルタを用いることにより人間の視覚感度域外（例えば７００ｎｍより長波長側）の光をカットすることにより、赤外光を含まない入射光を撮像素子に入射させることで、撮像素子５で得られる観測対象の色と人間が目視で観察した観測対象の色とを近づけることができる。なお、赤外線カットフィルタには、反射型と吸収型の２種類のものがある。反射型の赤外線カットフィルタｄ１と吸収型の赤外線カットフィルタｄ２とにおける光の波長と透過率との関係は、例えば図１０のように示される。
【００９５】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態は、撮像部１０の基板１１上に迷光を防止するための遮光膜を形成したものである。
【００９６】
図１１は本発明の第２の実施形態に係る撮像素子５の撮像部１０の平面図であり、図１２は図１１における撮像部１０のＩＩＩ−ＩＩＩ’断面図である。なお、既に説明した部分と同一部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する。また、以下の各実施形態も同様にして重複した説明を省略する。
【００９７】
撮像部１０の基板１１には、有効開口領域１１Ｒとそれ以外の外周領域１１Ｓとが形成される。
【００９８】
有効開口領域１１Ｒは、受光素子１２がアレイ状に形成される領域であり、入射光を受光できるように基板１１上方が開口となっている。
【００９９】
外周領域１１Ｓは、有効開口領域１１Ｒの外周の領域であり、Ａｌパッド３０と遮光層（遮光膜）３１・透明樹脂層３２とが形成される。遮光層３１・透明樹脂層３２は、外周領域１１Ｓ全体に渡り形成されるが、Ａｌパッド３０上には形成されない。
【０１００】
Ａｌパッド３０は、処理部２０または外部装置との電気的接続を可能とするものであり、アルミニウムにより形成される。すなわち、撮像部１０における受光素子１２に電気信号の入出力を可能にするものである。なお、Ａｌパッド３０上には、外部装置との電気的接続を可能とするために、平坦化層１３と遮光層３１・透明樹脂層３２とは形成されない。
【０１０１】
遮光層３１は、有効開口領域１１Ｒ以外に入射された入射光もしくは、有効開口領域で反射した光により迷光が生じるのを防ぐために、外周領域１１Ｓに入射する光を遮光または低反射させるものである。また、遮光層３１は、灰フィルタ１４Ｈと同一材料から形成される。
【０１０２】
透明樹脂層３２は、遮光層３１上に形成されるものであり、透明フィルタ１４Ｗと同一材料から形成される。ここで、透明樹脂層３２の表面には粗化処理が施される。例えば、透明樹脂層３２の表面は、図１３のＳＥＭ像に示されるように粗化される。図１３において、透明樹脂層３２は、０．２μｍの膜厚を有し、０．１５μｍの範囲で凹凸部を有するように表面が粗化されている。また、図１３に示す状態では、表面反射率は略３％である。透明樹脂層３２を形成しない場合の表面反射率が約６％なので、表面を粗化することにより表面反射率は約半分程度の値になる。
【０１０３】
上述したように本実施形態に係る撮像部１０は、受光素子１２が形成される有効開口領域１１Ｒ以外の基板上の外周領域１１Ｓに、光の反射を抑制するための遮光層３１を有しているので、受光素子１２が形成される有効開口領域１１Ｒ以外の外周領域１１Ｓに入射した光もしくは、有効開口領域で反射した光からの迷光を軽減することができる。
【０１０４】
また、撮像部１０において、遮光層３１上に、表面を粗化した透明樹脂層３２を有しているので、遮光層３１の表面からの再反射光を軽減できる。この結果、ノイズが軽減されるので、出力される画質を向上することができる。
【０１０５】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態では、第２の実施形態に係る撮像部１０の製造方法について、図１４および図１５の工程図を用いて説明する。
【０１０６】
まず、受光素子１２（図１４において１２W・１２Y）とＡｌパッド３０とが形成された基板１１上に、平坦化層１３を形成する（図１４（Ａ））。ここでは、クマリン系の染料を染料濃度で５％含有したアクリル樹脂の塗布液を、２０００ｒｐｍの回転数でスピンコートした後、２００℃の熱処理で硬膜することにより、膜厚０．１μmの平坦化層１３を形成する。
【０１０７】
次に、平坦化層１３の上に約１μｍ膜厚の黄色樹脂層ＹＬを形成する。黄色樹脂層ＹＬは、例えば、C.I. Pigment Yellow 139にシクロヘキサノン・ＰＧＭＥＡなどの有機溶剤やポリマーワニス・モノマー・開始剤を添加した感光性樹脂層である。
【０１０８】
続いて、マスクＭを用いてパターン露光する（図１４（Ｂ））。ここでは、露光された部分が光化学反応を起こし、アルカリ不溶となる。
【０１０９】
その後、アルカリ溶液などの現像液を用いて光が照射されていない部分を除去して、黄フィルタ１４Ｙを形成する（図１４（Ｃ））。
【０１１０】
また、図示していないが、同様のフォトリソグラフィプロセスにより、約１μｍ膜厚の赤フィルタ１４Ｒ・灰フィルタ１４Ｈを順次形成する。灰フィルタ１４Ｈを形成する際、灰フィルタ１４Ｈを形成する箇所だけでなく、遮光層３１を形成する箇所にも灰フィルタ１４Ｈを形成する。これにより、灰フィルタ１４Ｈと同一材料からなる遮光層３１が形成される（図１４（Ｄ））。
【０１１１】
このようにして、黄フィルタ１４Ｙ・赤フィルタ１４Ｒ・灰フィルタ１４Ｈ・遮光層３１を形成した後に、約２μｍ膜厚の透明樹脂層ＷＬを形成する（図１４（Ｅ））。透明樹脂層ＷＬは、有効開口領域１１Ｒと外周領域１１Ｓとを含めた表面を平坦にするためのものであり、フッ素基を導入した熱硬化タイプのアクリル透明樹脂により形成されている。
【０１１２】
次に、透明樹脂層ＷＬの上にエッチング制御層１６を形成する（図１５（Ａ））。エッチング制御層１６は、後述するドライエッチングの際、レンズ母型１７Ｍの形状が一旦転写され、中間レンズを形成するために設けるものである。このエッチング制御層１６のエッチングレートは、レンズ母型１７Ｍのエッチングレートより遅いものとするのが望ましい。また、エッチング制御層１６は、熱硬化性のあるノポラック樹脂等により形成される。
【０１１３】
続いて、エッチング制御層１６の上にフェノール樹脂層１７を形成する。そして、パターン化した後、熱リフローを行ない、高さ０．６μｍの半球状のレンズ母型１７Ｍを形成する（図１５（Ｂ））。なお、フェノール樹脂層１７は、例えば、アルカリ可溶性・感光性・熱リフロー性を持つアルカリ樹脂により形成される。
【０１１４】
続いて、レンズ母型１７Ｍをマスクとしてドライエッチング処理する。これにより、レンズ母型１７Ｍの形状が一旦エッチング制御層に転写され、中間レンズとなる。しかる後、中間レンズの形状が、透明樹脂層ＷＬに転写される。これにより、レンズ間の距離（レンズ間ギャップ）を小さくしたマイクロレンズ１５が形成される（図１５（Ｃ））。なお、透明フィルタ１４Ｗとマイクロレンズ１５とは一体化した構造で形成される。
【０１１５】
また、ドライエッチング処理を調節して、遮光層３１上に透明樹脂層３２が形成されるようにするとともに、Ａｌバッド３０を露出するようにする。さらに、透明樹脂層３２の表面が粗化されるように形成する。
【０１１６】
以上説明した方法により、撮像部１０を製造することができる。なお、撮像部１０において、透明フィルタ１４Ｗとマイクロレンズ１５とを一体化した構造とすることで、製造工程を簡略化することができる。
【０１１７】
また、本実施形態に係る遮光層３１は、灰フィルタ１４Ｈと同一材料から形成されるので、撮像部１０の製造工程を簡略化することができる。
【０１１８】
また、本実施形態に係る撮像部１０の遮光層３１上に、表面を粗化した透明樹脂層３２を形成したので、遮光層３１から反射して生じる迷光の影響を抑えることができる。
【０１１９】
＜その他＞
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、以下の補正方法を用いてもよい。すなわち、白受光素子１２Ｗが飽和した以降の入射光量において、（ＩＷｓ＋ΔＩＨ）／ＩＷｓを（係数）として求め、黄補正部でＩＹｓ×（係数）、赤補正部でＩＲｓ×（係数）として赤・黄の補正を行なっても良い。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る撮像素子５の構成を示す模式図である。
【図２】同実施形態に係る撮像素子５の撮像部１０を入射光側から見たときのフィルタ１４の配列状態の概念を示す図である。
【図３】同実施形態に係る撮像素子５における撮像部１０のＩ−Ｉ’断面図である。
【図４】同実施形態に係る撮像素子５における撮像部１０のＩＩ−ＩＩ’断面図である。
【図５】同実施形態に係る各フィルタ１４Ｗ・１４Ｙ・１４Ｒ・１４Ｈの分光特性を示す図である。
【図６】同実施形態に係る補正部２２における補正の演算を説明するための図である。
【図７】同実施形態に係る演算部２３により演算される見かけ上の青フィルタ・緑フィルタ・赤フィルタの分光特性を示す図である。
【図８】従来の撮像素子の分光特性を示す図である。
【図９】同実施形態に係る撮像素子５の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】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を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る撮像素子５の撮像部１０の平面図である。
【図１２】同実施形態に係る撮像部１０の断面図である。
【図１３】同実施形態に係る透明樹脂層３２の表面のＳＥＭ像を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る撮像部１０の製造方法を説明するための図である。
【図１５】同実施形態に係る撮像部１０の製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１２１】
５・・・撮像素子、１０・・・撮像部、１１・・・基板、１１Ｒ・・・有効開口領域、
１１Ｓ・・・外周領域、１２・・・受光素子、１２Ｗ・・・白受光素子、１２Ｙ・・・黄受光素子、
１２Ｒ・・・赤受光素子、１２Ｈ・・・灰受光素子、１３・・・平坦化層、
１４・・・フィルタ、１４Ｗ・・・透明フィルタ、１４Ｙ・・・黄フィルタ、
１４Ｒ・・・赤フィルタ、１４Ｈ・・・灰フィルタ、１５・・・マイクロレンズ、
２０・・・処理部、２１・・・飽和検知部、２２・・・補正部、２２Ｗ・・・白補正部、
２２Ｙ・・・黄補正部、２２Ｒ・・・赤補正部、２３・・・演算部、２３Ｂ・・・青演算部、
２３Ｇ・・・緑演算部、２３Ｒ・・・赤演算部、２４・・・出力部、
３０・・・Ａｌパッド、３１・・・遮光層、３２・・・透明樹脂層、
ＩＷ・・・第１の光の強度値、ＩＹ・・・第２の光の強度値、ＩＲ・・・第３の光の強度値、
ＩＨ・・・第４の光の強度値、ＩＷｓ・・・飽和強度値、
ΔＩＨ・・・第４の光の強度値の増加した分の強度値。
【図１】
2007281785.tif 000003
【図２】
2007281785.tif 000004
【図３】
2007281785.tif 000005
【図４】
2007281785.tif 000006
【図５】
2007281785.tif 000007
【図６】
2007281785.tif 000008
【図７】
2007281785.tif 000009
【図８】
2007281785.tif 000010
【図９】
2007281785.tif 000011
【図１０】
2007281785.tif 000012
【図１１】
2007281785.tif 000013
【図１２】
2007281785.tif 000014
【図１３】
2007281785.tif 000015
【図１４】
2007281785.tif 000016
【図１５】
2007281785.tif 000017