(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
近赤外領域にまで感度を有する複数の受光素子が配列された固体撮像素子と、
前記固体撮像素子を構成する一部の受光素子に対して設けられた、可視光領域の光と近赤外領域の光を透過する第１のカラーフィルタと、
前記一部の受光素子を除く他の受光素子に対して設けられた、可視光領域の光を透過し且つ近赤外領域の光を透過しない第２のカラーフィルタとを具備し、
前記第１のカラーフィルタが設けられた受光素子から輝度信号を取り出し、前記第２のカラーフィルタが設けられた受光素子からクロマ信号を取り出す
固体撮像装置。
【請求項２】
前記第２のカラーフィルタは、原色フィルタである請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第２のカラーフィルタは、補色フィルタである請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
近赤外領域にまで感度を有する複数の受光素子が配列された固体撮像素子と、
前記固体撮像素子を構成する複数の受光素子のうち、特定の受光素子に対応して設けられた、可視光領域の光を透過し且つ近赤外領域の光を透過しないカラーフィルタとを具備し、
前記固体撮像素子を構成する複数の受光素子のうち、前記カラーフィルタが設けられていない受光素子から輝度信号を取り出し、前記カラーフィルタが設けられた受光素子からクロマ信号を取り出す
固体撮像装置。
【請求項５】
前記カラーフィルタは、原色フィルタである請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記カラーフィルタは、補色フィルタである請求項４記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学系を介して入力される撮像光を電荷結合素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）などにより電気信号として取り込む固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ビデオカメラなどにおいては、被写体からの撮像光を光学系において３原色光成分に分解し、ＣＣＤセンサにより３原色の被写体像を撮像して３原色撮像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを取り込み、この３原色撮像信号Ｒ，Ｇ，Ｂにホワイトクリップ処理やガンマ補正処理などを施すようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、近赤外線領域にも感度を有するＣＣＤセンサが開発されている。このようなＣＣＤセンサを用いて、ＩＲカットフィルタなしでカラー撮像を行うと、近赤外線領域の光を有効に利用することができるので、高感度化は可能であるが、現行の信号処理回路と組み合わせた場合、低照度時の色再現性が悪いという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は、既存の信号処理回路を用いることができるとともに、感度ならびに色再現性を向上させることができる固体撮像装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、近赤外領域にまで感度を有する複数の受光素子が配列された固体撮像素子と、前記固体撮像素子を構成する一部の受光素子に対して設けられた、可視光領域の光と近赤外領域の光を透過する第１のカラーフィルタと、前記一部の受光素子を除く他の受光素子に対して設けられた、可視光領域の光を透過し且つ近赤外領域の光を透過しない第２のカラーフィルタとを具備し、前記第１のカラーフィルタが設けられた受光素子から輝度信号を取り出し、前記第２のカラーフィルタが設けられた受光素子からクロマ信号を取り出す固体撮像装置である。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の固体撮像装置において、前記第２のカラーフィルタを、原色フィルタとしたものである。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の固体撮像装置において、前記第２のカラーフィルタを、補色フィルタとしたものである。
【０００８】
請求項４に係る発明は、近赤外領域にまで感度を有する複数の受光素子が配列された固体撮像素子と、前記固体撮像素子を構成する複数の受光素子のうち、特定の受光素子に対応して設けられた、可視光領域の光を透過し且つ近赤外領域の光を透過しないカラーフィルタとを具備し、前記固体撮像素子を構成する複数の受光素子のうち、前記カラーフィルタが設けられていない受光素子から輝度信号を取り出し、前記カラーフィルタが設けられた受光素子からクロマ信号を取り出す固体撮像装置である。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項４記載の固体撮像装置において、前記カラーフィルタを、原色フィルタとしたものである。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項４記載の固体撮像装置において、前記カラーフィルタを、補色フィルタとしたものである。
【００１１】
この発明は、近赤外領域にまで感度を有する複数の受光素子が配列された固体撮像素子に対して、一部の受光素子に対して近赤外領域の光を透過する第１のカラーフィルタを設け、他の受光素子に対して近赤外領域の光を透過しない第２のカラーフィルタを設ける。したがって、前記第１のカラーフィルタが設けられた受光素子からは、近赤外領域の光成分を含む高感度な輝度信号を取り出すことが可能となる。また、前記第２のカラーフィルタが設けられた受光素子からは、近赤外領域の光成分を含まない、色再現性が良好なクロマ信号を取り出すことが可能となる。また、クロマ信号には、近赤外領域の光成分が含まれないので、現行の信号処理回路と組み合わせて用いることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
Ａ．第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態による固体撮像素子を用いた固体撮像装置の一部構成を示すブロック図である。図において、入射される撮像光は、結像レンズ１により集光され、ＣＣＤセンサ２上に結像する。ＣＣＤセンサ２は、撮像光を走査し、３原色撮像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを取り込み、信号処理部３へ供給する。信号処理部３は、３原色撮像信号Ｒ，Ｇ，Ｂにホワイトクリップ処理やガンマ補正処理などを施し、後段の回路へ供給する。
【００１３】
次に、図２は、ＣＣＤセンサおよびカラーフィルタの構成を示す概念図である。ＣＣＤセンサ２は、図２（ａ）に示すように、２次元配列され、近赤外領域にまで感度を有する複数の受光素子から構成されており、各受光素子には、１対１に対応したフィルタアレイ４が設けられている。図２（ａ）において、Ｒは、赤色光透過フィルタであり、Ｂは、青色光透過フィルタ、Ｇは、緑色光透過フィルタを示している。Ｙに対応する受光素子には、フィルタは設けられておらず、全色を透過する。なお、図示する配列は、一例であり、他の配列もある。また、図２（ｂ）に示すように、１画素を構成する４つ受光素子に対し、Ｙを除く、３つのフィルタ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）４ａ，４ｂ，４ｃは、近赤外領域の光をカット（透過しない）する特性を有する。
【００１４】
上記固体撮像素子において、近赤外領域の光を透過するカラーフィルタがない受光素子からＹ（輝度）信号が取り出され、また、近赤外領域の光をカットするカラーフィルタ４ａ，４ｂ，４ｃが形成された受光素子からＲ，Ｇ，Ｂのクロマ信号が取り出されることになる。信号処理部３では、輝度信号Ｙ＝Ｙ＋Ｒ+Ｂ+Ｇが生成される。このとき、Ｙ信号は、近赤外領域の光成分を含むので高感度である。クロマ信号は、近赤外領域の光成分を含まないので、色再現性が良好であり、また、現行の信号処理回路３と組み合わせて用いることができる。ゆえに、高感度で、色再現性が良好な固体撮像装置を実現することができる。
【００１５】
Ｂ．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。ここで、図３は、ＣＣＤセンサおよびカラーフィルタの構成を示す概念図である。ＣＣＤセンサ２は、図３（ａ）に示すように、２次元配列され、近赤外領域にまで感度を有する複数の受光素子から構成されており、各受光素子には、１対１に対応したフィルタアレイ５が設けられている。図３（ａ）において、Ｃｙは、シアンフィルタであり、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）を透過させ、Ｙｅは、黄色フィルタであり、赤色（Ｒ）および緑色（Ｇ）を透過させ、Ｍｇは、マゼンタフィルタであり、赤色（Ｒ）および青色（Ｂ）を透過させる。Ｙに対応する受光素子には、フィルタは設けられておらず、全色を透過する。なお、図示する配列は、一例であり、他の配列もある。また、図３（ｂ）に示すように、１画素を構成する４つ受光素子に対し、Ｙを除く、３つのフィルタ（Ｃｙ，Ｙｅ，Ｍｇ）５ａ，５ｂ，５ｃは、近赤外領域の光をカット（透過しない）する特性を有する。
【００１６】
上記固体撮像素子において、近赤外領域の光を透過するカラーフィルタがない受光素子からＹ（輝度）信号が取り出され、また、近赤外領域の光をカットするカラーフィルタが形成された受光素子５ａ，５ｂ，５ｃからクロマ信号が取り出されることになる。信号処理部３では、
輝度信号Ｙ＝Ｃｙ＋Ｙｅ＋Ｍｇ＋Ｙ
色差信号（Ｒ−Ｙ）＝｛（Ｍｇ＋Ｙｅ）−（Ｙ＋Ｃｙ）＝２Ｒ−Ｙ
色差信号（−（Ｂ−Ｙ））＝｛（Ｙ＋Ｙｅ）−（Ｍｇ＋Ｃｙ）｝＝−（２Ｂ−Ｙ）を作成する。このとき、Ｙ信号は、近赤外領域の光成分を含むので高感度である。クロマ信号は、近赤外領域の光成分を含まないので、色再現性が良好であり、また、現行の信号処理回路と組み合わせて用いることができる。ゆえに、高感度で、色再現性が良好な固体撮像装置を実現することができる。
【００１７】
なお、上述した第１および第２実施形態において、カラーフィルタ４，５は、ＣＣＤセンサ２と別体に設けられても、ＣＣＤセンサ２上に直接設けられたオンチップカラーフィルタであってもよい。また、上述した第１および第２実施形態においては、Ｙに対応する受光素子にフィルタを設けないとしたが、これに限らず、近赤外領域の光を透過する緑色光透過フィルタ（Ｇフィルタ）を設けるようにしてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、近赤外領域にまで感度を有する複数の受光素子が配列された固体撮像素子に対して、一部の受光素子に対して近赤外領域の光を透過する第１のカラーフィルタを設け、他の受光素子に対して近赤外領域の光を透過しない第２のカラーフィルタを設けるようにしたので、前記第１のカラーフィルタが設けられた受光素子から、近赤外領域の光成分を含む輝度信号を取り出し、前記第２のカラーフィルタが設けられた受光素子から、近赤外領域の光成分を含まないクロマ信号を取り出すことにより、高感度および色再現性を向上させることができ、現行の信号処理回路と組み合わせて用いることができるという利点が得られる。
【００１９】
また、前記第１のカラーフィルタが設けられた受光素子から輝度信号を取り出し、前記第２のカラーフィルタが設けられた受光素子からクロマ信号を取り出すようにしたので、高感度および色再現性を向上させることができ、現行の信号処理回路と組み合わせて用いることができるという利点が得られる。
【００２０】
また、請求項２記載の発明によれば、前記第２のカラーフィルタを、原色フィルタとしたので、前記第１のカラーフィルタが設けられた受光素子から、近赤外領域の光成分を含む輝度信号を取り出すことができ、前記第２のカラーフィルタが設けられた受光素子から、近赤外領域の光成分を含まないクロマ信号を取り出すことができるという利点が得られる。
また、請求項３記載の発明によれば、第２のカラーフィルタを、補色フィルタとしたので、前記第１のカラーフィルタが設けられた受光素子から、近赤外領域の光成分を含む輝度信号を取り出すことができ、前記第２のカラーフィルタが設けられた受光素子から、近赤外領域の光成分を含まないクロマ信号を取り出すことができるという利点が得られる。
【００２１】
また、請求項４記載の発明によれば、赤外領域にまで感度を有する複数の受光素子が配列された固体撮像素子に対して、特定の受光素子に対応して近赤外領域の光を透過しないカラーフィルタを設けるようにしたので、前記カラーフィルタが設けられていない受光素子から、近赤外領域の光成分を含む輝度信号を取り出し、前記カラーフィルタが設けられた受光素子から、近赤外領域の光成分を含まないクロマ信号を取り出すことにより、高感度および色再現性を向上させることができ、現行の信号処理回路と組み合わせて用いることができるという利点が得られる。
【００２２】
また、前記固体撮像素子を構成する複数の受光素子のうち、前記カラーフィルタが設けられていない受光素子から輝度信号を取り出し、前記カラーフィルタが設けられた受光素子からクロマ信号を取り出すようにしたので、高感度および色再現性を向上させることができ、現行の信号処理回路と組み合わせて用いることができるという利点が得られる。
【００２３】
また、請求項５記載の発明によれば、前記カラーフィルタを、原色フィルタとしたので、前記カラーフィルタが設けられていない受光素子から、近赤外領域の光成分を含む輝度信号を取り出すことができ、前記カラーフィルタが設けられた受光素子から、近赤外領域の光成分を含まないクロマ信号を取り出すことができるという利点が得られる。
また、請求項６記載の発明によれば、前記カラーフィルタを、補色フィルタとしたので、前記カラーフィルタが設けられていない受光素子から、近赤外領域の光成分を含む輝度信号を取り出すことができ、前記カラーフィルタが設けられた受光素子から、近赤外領域の光成分を含まないクロマ信号を取り出すことができるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による固体撮像素子を用いた固体撮像装置の一部構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態によるＣＣＤセンサおよびカラーフィルタの構成を示す概念図である。
【図３】本発明の第２実施形態によるＣＣＤセンサおよびカラーフィルタの構成を示す概念図である。
【符号の説明】
１……結像レンズ、２……ＣＣＤセンサ（固体撮像素子）、３……信号処理部、４……フィルタアレイ、４ａ〜４ｃ……フィルタ（第２のカラーフィルタ、原色フィルタ）、５……フィルタアレイ、５ａ〜５ｃ……フィルタ（カラーフィルタ、補色フィルタ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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