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JP2019180048A - 撮像素子および撮像装置 - Google Patents

撮像素子および撮像装置 Download PDF

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征博 狭山
Masahiro Sayama
征博 狭山
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Sony Semiconductor Solutions Corp
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Sony Semiconductor Solutions Corp
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Abstract

【課題】被写体からの赤外光を撮像した画像からカラー画像を生成する撮像装置の構成を簡略化する。【解決手段】撮像素子は、第１の画素、第２の画素および第３の画素を具備する。第１の画素は、赤外光を透過するとともに可視光のうち第１の可視光を透過する第１のカラーフィルタと可視光を透過するとともに赤外光のうち第１の赤外光を減衰する第１の赤外光フィルタとを備える。第２の画素は、赤外光を透過するとともに可視光のうち第２の可視光を透過する第２のカラーフィルタと可視光を透過するとともに赤外光のうち第２の赤外光を減衰する第２の赤外光フィルタとを備る。第３の画素は、赤外光を透過するとともに可視光のうち第３の可視光を透過する第３のカラーフィルタと可視光を透過するとともに赤外光のうち第３の赤外光を減衰する第３の赤外光フィルタとを備える。【選択図】図２

Description

本技術は、撮像素子および撮像装置に関する。詳しくは、赤外光の撮像を行う撮像素子および撮像装置に関する。
従来、夜間等の低照度環境下において赤外光による撮像を行う撮像装置が使用されている。このような撮像装置において、赤外光に基づく画像信号として輝度信号のみが生成される場合には、モノクロの画像が得られることとなる。モノクロの画像は視認性が低いため、監視カメラ等の用途において、不審者等の被写体の識別が困難になるという問題がある。そこで、モノクロの画像に色付けを行ってカラー化し、視認性の向上や自然な配色による表現力の向上を図った撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
上述の撮像装置では、赤外光が照射された被写体からの反射光により赤外画像を撮像する。また、複数色の可視レーザ光を組み合わせて形成されたパターンが投影された該被写体からの反射光によりカラー画像を撮像する。このカラー画像を用いて複数色の可視レーザ光の反射光強度に応じた色情報を決定し、この色情報に基づいて、赤外画像に色を付与する。これにより、カラー化した赤外画像を生成する。
特開２０１３−２１９５６０
上述の従来技術では、被写体に赤外光を照射しながら赤外画像を取得するとともに可視レーザ光を照射しながらカラー画像を撮像し、これら２つの画像を領域毎に処理して赤外画像に色付けを行う必要があり、装置の構成が複雑になるという問題がある。
本技術は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、被写体からの赤外光を撮像した画像からカラー画像を生成する撮像装置の構成を簡略化することを目的としている。
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の態様は、赤外光を透過するとともに可視光のうち第１の可視光を透過する第１のカラーフィルタと上記可視光を透過するとともに上記赤外光のうち第１の赤外光を減衰する第１の赤外光フィルタとを備え、上記第１のカラーフィルタおよび上記第１の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第１の画素と、上記赤外光を透過するとともに上記可視光のうち第２の可視光を透過する第２のカラーフィルタと上記可視光を透過するとともに上記赤外光のうち第２の赤外光を減衰する第２の赤外光フィルタとを備え、上記第２のカラーフィルタおよび上記第２の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第２の画素と、上記赤外光を透過するとともに上記可視光のうち第３の可視光を透過する第３のカラーフィルタと上記可視光を透過するとともに上記赤外光のうち第３の赤外光を減衰する第３の赤外光フィルタとを備え、上記第３のカラーフィルタおよび上記第３の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第３の画素とを具備する撮像素子である。これにより、可視光のうち第１の可視光を透過するとともに赤外光のうち第１の赤外光を減衰するフィルタを有する画素が撮像素子に配置されるという作用をもたらす。また、可視光のうち第２の可視光を透過するとともに赤外光のうち第２の赤外光を減衰するフィルタを有する画素が撮像素子に配置されるという作用をさらにもたらす。また、可視光のうち第３の可視光を透過するとともに赤外光のうち第３の赤外光を減衰するフィルタが配置される画素が撮像素子に配置されるという作用をさらにもたらす。これら３つの画素による第１、第２および第３の可視光ならびに第１、第２および第３の赤外光に応じた画像信号の生成が想定される。
また、この第１の態様において、上記第１の画素は、被写体からの光を集光しながら上記第１のカラーフィルタおよび上記第１の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、上記第２の画素は、被写体からの光を集光しながら上記第２のカラーフィルタおよび上記第２の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、上記第３の画素は、被写体からの光を集光しながら上記第３のカラーフィルタおよび上記第３の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備えてもよい。これにより、オンチップレンズがカラーフィルタおよび赤外光フィルタを介して入射光を集光するという作用をもたらす。
また、本技術の第２の態様は、赤外光を透過するとともに可視光のうち第１の可視光を透過する第１のカラーフィルタと上記可視光を透過するとともに上記赤外光のうち第１の赤外光を減衰する第１の赤外光フィルタとを備え、上記第１のカラーフィルタおよび上記第１の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第１の画素と、上記赤外光を透過するとともに上記可視光のうち第２の可視光を透過する第２のカラーフィルタと上記可視光を透過するとともに上記赤外光のうち第２の赤外光を減衰する第２の赤外光フィルタとを備え、上記第２のカラーフィルタおよび上記第２の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第２の画素と、上記赤外光を透過するとともに上記可視光のうち第３の可視光を透過する第３のカラーフィルタと上記第１の赤外光フィルタおよび上記第２の赤外光フィルタの何れかとを備え、上記第３のカラーフィルタと上記第１の赤外光フィルタおよび上記第２の赤外光フィルタの何れかとを透過した光に応じた画像信号を生成する第３の画素とを具備する撮像素子である。これにより、可視光のうち第１の可視光を透過するとともに赤外光のうち第１の赤外光を減衰するフィルタを有する画素が撮像素子に配置されるという作用をもたらす。また、可視光のうち第２の可視光を透過するとともに赤外光のうち第２の赤外光を減衰するフィルタが配置される画素が撮像素子に配置されるという作用をさらにもたらす。また、可視光のうち第３の可視光を透過するとともに赤外光のうち第１の赤外光を減衰するフィルタおよび第２の赤外光を減衰するフィルタの何れかが配置される画素が撮像素子に配置されるという作用をさらにもたらす。これら３つの画素による第１、第２および第３の可視光ならびに第１および第２の赤外光に応じた画像信号の生成が想定される。
また、この第２の態様において、上記第１の赤外光および上記第２の赤外光は、それぞれの波長が少なくとも３０ｎｍ異なってもよい。これにより、少なくとも波長が３０ｎｍ異なる第１および第２の赤外光が赤外光フィルタにより減衰されるという作用をもたらす。
また、この第２の態様において、上記第１の赤外光および上記第２の赤外光は、波長が略７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍのうちの何れかであってもよい。これにより、７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍの少なくとも２つの波長の赤外光が減衰されるという作用をもたらす。
また、この第２の態様において、上記第１の画素、上記第２の画素および上記第３の画素は、少なくとも略７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍの何れか１つの波長の光に応じた画像信号を生成してもよい。これにより、略７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍの何れかの波長を含む光に応じた画像信号が生成されるという作用をもたらす。
また、この第２の態様において、上記第１の可視光、上記第２の可視光および上記第３の可視光は、赤色光、緑色光および青色光のうちの何れかであってもよい。これにより、赤色光、緑色光および青色光がカラーフィルタにより透過されるという作用をもたらす。
また、この第２の態様において、上記第１の画素、上記第２の画素および上記第３の画素は、ベイヤー配列に構成されてもよい。これにより、ベイヤー配列に構成された画素により画像信号が生成されるという作用をもたらす。
また、この第２の態様において、上記第３の画素における上記第３の可視光が緑色光であり、上記ベイヤー配列に構成された２つの上記第３の画素は、それぞれ異なる上記第１の赤外光フィルタおよび上記第２の赤外光フィルタを備えてもよい。これにより、ベイヤー配列における緑色光を透過するカラーフィルタが配置された画素において異なる波長の赤外光が減衰されるという作用をもたらす。
また、この第２の態様において、上記第１の画素、上記第２の画素および上記第３の画素が２次元格子状に配置された画素領域と、上記第１の赤外光フィルタおよび上記第２の赤外光フィルタの少なくとも１つに隣接するとともに上記画素領域の周囲に配置される平坦化膜とをさらに具備してもよい。これにより、画素領域の周囲における第１の赤外光フィルタまたは第２の赤外光フィルタに隣接して平坦化膜が配置されるという作用をもたらす。
また、この第２の態様において、上記平坦化膜は、上記第１の赤外光フィルタおよび上記第２の赤外光フィルタの少なくとも１つにより構成されてもよい。これにより、画素領域の周囲の領域に赤外光フィルタまたは第２の赤外光フィルタが配置されるという作用をもたらす。
また、この第２の態様において、隣接する上記第２の画素および上記第３の画素における上記第１の赤外光フィルタおよび上記第２の赤外光フィルタの間を遮光する遮光部をさらに備えてもよい。これにより、隣接する赤外光フィルタの間に遮光部が配置されるという作用をもたらす。
また、この第２の態様において、上記第１の画素は、被写体からの光を集光しながら上記第１のカラーフィルタおよび上記第１の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、上記第２の画素は、被写体からの光を集光しながら上記第２のカラーフィルタおよび上記第２の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、上記第３の画素は、被写体からの光を集光しながら上記第３のカラーフィルタと上記第１の赤外光フィルタおよび上記第２の赤外光フィルタの何れかとを透過させるオンチップレンズをさらに備えてもよい。これにより、オンチップレンズがカラーフィルタおよび赤外光フィルタを介して入射光を集光するという作用をもたらす。
また、本技術の第３の態様は、可視光領域において第１の可視光を透過する帯域通過型の濾光を行い赤外光領域において第１の赤外光を減衰させる帯域除去型の濾光を行う第１のフィルタを備え上記第１のフィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第１の画素と、上記可視光領域において第２の可視光を透過する帯域通過型の濾光を行い、赤外光領域において第２の赤外光を減衰させる帯域除去型の濾光を行う第２のフィルタを備え上記第２のフィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第２の画素と、上記可視光領域において第３の可視光を透過する帯域通過型の濾光を行い、赤外光領域において第１の赤外光および第２の赤外光の何れかを減衰させる帯域除去型の濾光を行う第３のフィルタを備え上記第３のフィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第３の画素とを具備する撮像素子である。これにより、可視光のうち第１の可視光を透過するとともに赤外光のうち第１の赤外光を減衰するフィルタを有する画素が撮像素子に配置されるという作用をもたらす。また、可視光のうち第２の可視光を透過するとともに赤外光のうち第２の赤外光を減衰するフィルタが配置される画素が撮像素子に配置されるという作用をさらにもたらす。また、可視光のうち第３の可視光を透過するとともに赤外光のうち第１の赤外光を減衰するフィルタおよび第２の赤外光を減衰するフィルタの何れかが配置される画素が撮像素子に配置されるという作用をさらにもたらす。これら３つの画素による第１、第２および第３の可視光ならびに第１および第２の赤外光に応じた画像信号の生成が想定される。
また、この第３の態様において、上記第１の画素は、被写体からの光を集光しながら上記第１のフィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、上記第２の画素は、被写体からの光を集光しながら上記第２のフィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、上記第３の画素は、被写体からの光を集光しながら上記第３のフィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備えてもよい。これにより、オンチップレンズがカラーフィルタおよび赤外光フィルタを介して入射光を集光するという作用をもたらす。
また、本技術の第４の態様は、赤外光を透過するとともに可視光のうち第１の可視光を透過する第１のカラーフィルタと上記可視光を透過するとともに上記赤外光のうち第１の赤外光を減衰する第１の赤外光フィルタとを備え、上記第１のカラーフィルタおよび上記第１の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号である第１の画像信号を生成する第１の画素と、上記赤外光を透過するとともに上記可視光のうち第２の可視光を透過する第２のカラーフィルタと上記可視光を透過するとともに上記赤外光のうち第２の赤外光を減衰する第２の赤外光フィルタとを備え、上記第２のカラーフィルタおよび上記第２の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号である第２の画像信号を生成する第２の画素と、上記赤外光を透過するとともに上記可視光のうち第３の可視光を透過する第３のカラーフィルタと上記第１の赤外光フィルタおよび上記第２の赤外光フィルタの何れかとを備え、上記第３のカラーフィルタと上記第１の赤外光フィルタおよび上記第２の赤外光フィルタの何れかとを透過した光に応じた画像信号である第３の画像信号を生成する第３の画素と、上記生成された第１の画像信号と上記生成された第２の画像信号と上記生成された第３の画像信号とに基づいて上記第１の赤外光に応じた画像信号である第１の赤外光信号と上記第２の赤外光に応じた画像信号である第２の赤外光信号と上記第１の赤外光および上記第２の赤外光とは異なる赤外光に応じた画像信号である第３の赤外光信号とを生成する処理回路とを具備する撮像装置である。これにより、可視光のうち第１の可視光を透過するとともに赤外光のうち第１の赤外光を減衰するフィルタを有する画素が撮像素子に配置されるという作用をもたらす。また、可視光のうち第２の可視光を透過するとともに赤外光のうち第２の赤外光を減衰するフィルタが配置される画素が撮像素子に配置されるという作用をさらにもたらす。また、可視光のうち第３の可視光を透過するとともに赤外光のうち第１の赤外光を減衰するフィルタおよび第２の赤外光を減衰するフィルタの何れかが配置される画素が撮像素子に配置されるという作用をさらにもたらす。また、これら３つの画素による第１、第２および第３の可視光ならびに第１および第２の赤外光に応じた画像信号が生成されるという作用をもたらす。
また、本技術の第４の態様において、上記処理回路は、上記生成された第１の画像信号と上記生成された第２の画像信号と上記生成された第３の画像信号の相互の差分に基づいて上記第１の赤外光信号と上記第２の赤外光信号と上記第３の赤外光信号とを生成してもよい。これにより、第１、第２および第３の赤外光信号が第１、第２および第３の画像信号の相互の差分により生成されるという作用をもたらす。
また、本技術の第４の態様において、被写体に赤外光を照射する光源をさらに具備してもよい。これにより、光源からの赤外光が被写体に照射されるという作用をもたらす。
また、本技術の第４の態様において、上記光源は、上記第１の赤外光および上記第２の赤外光を含む赤外光を照射してもよい。これにより、第１の赤外光および第２の赤外光が被写体に照射されるという作用をもたらす。
また、本技術の第４の態様において、上記赤外光を遮光する赤外光遮光フィルタと、被写体と上記第１の画素、上記第２の画素および上記第３の画素との間の光路に上記赤外光遮光フィルタを挿入することにより上記赤外光の上記第１の画素、上記第２の画素および上記第３の画素への入射を制御する赤外光遮光フィルタ制御部とをさらに具備し、上記処理回路は、上記赤外光遮光フィルタ制御部により上記赤外光遮光フィルタが上記光路に挿入された際に上記生成された第１の画像信号と上記生成された第２の画像信号と上記生成された第３の画像信号とに基づいて上記第１の可視光に応じた画像信号と上記第２の可視光に応じた画像信号と上記第３の可視光に応じた画像信号とを生成してもよい。これにより、第１、第２および第３の可視光に応じた画像信号を生成する際に赤外光が遮光されるという作用をもたらす。
また、この第４の態様において、上記第１の画素は、被写体からの光を集光しながら上記第１のカラーフィルタおよび上記第１の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、上記第２の画素は、被写体からの光を集光しながら上記第２のカラーフィルタおよび上記第２の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、上記第３の画素は、被写体からの光を集光しながら上記第３のカラーフィルタと上記第１の赤外光フィルタおよび上記第２の赤外光フィルタの何れかとを透過させるオンチップレンズをさらに備えてもよい。これにより、オンチップレンズがカラーフィルタおよび赤外光フィルタを介して入射光を集光するという作用をもたらす。
また、本開示の第５の態様は、オンチップレンズ部と、受光部と、上記オンチップレンズ部および上記受光部の間に配置される第１のフィルタ層と、上記オンチップレンズ部および上記受光部の間に配置される第２のフィルタ層とを具備し、上記オンチップレンズ部は、第１のオンチップレンズと第２のオンチップレンズと第３のオンチップレンズとを備え、上記第１のフィルタ層は、赤外光を透過するとともに可視光のうち第１の可視光を透過する第１のカラーフィルタと、赤外光を透過するとともに可視光のうち第２の可視光を透過する第２のカラーフィルタと、赤外光を透過するとともに可視光のうち第３の可視光を透過する第３のカラーフィルタとを備え、上記第２のフィルタ層は、上記可視光を透過するとともに上記赤外光のうち第１の赤外光を減衰する第１の赤外光フィルタと、上記可視光を透過するとともに上記赤外光のうち第２の赤外光を減衰する第２の赤外光フィルタと、上記可視光を透過するとともに上記赤外光のうち第３の赤外光を減衰する第３の赤外光フィルタとを備え、上記受光部は、第１の光電変換部と第２の光電変換部と第３の光電変換部とを備え、上記第１のカラーフィルタおよび上記第１の赤外光フィルタは、上記第１のオンチップレンズと上記第１の光電変換部との間に配置され、上記第２のカラーフィルタおよび上記第２の赤外光フィルタは、上記第２のオンチップレンズと上記第２の光電変換部との間に配置され、上記第３のカラーフィルタおよび上記第３の赤外光フィルタは、上記第３のオンチップレンズと上記第３の光電変換部との間に配置される撮像素子である。これにより、カラーフィルタおよび赤外光フィルタがオンチップレンズおよび光電変換部の間に配置されるという作用をもたらす。
また、本開示の第６の態様は、オンチップレンズ部と、受光部と、上記オンチップレンズ部および上記受光部の間に配置される第１のフィルタ層と、上記オンチップレンズ部および上記受光部の間に配置される第２のフィルタ層とを具備し、上記オンチップレンズ部は、第１のオンチップレンズと第２のオンチップレンズと第３のオンチップレンズとを備え、上記第１のフィルタ層は、赤外光を透過するとともに可視光のうち第１の可視光を透過する第１のカラーフィルタと、赤外光を透過するとともに可視光のうち第２の可視光を透過する第２のカラーフィルタと、赤外光を透過するとともに可視光のうち第３の可視光を透過する第３のカラーフィルタとを備え、上記第２のフィルタ層は、上記可視光を透過するとともに上記赤外光のうち第１の赤外光を減衰する第１の赤外光フィルタと、上記可視光を透過するとともに上記赤外光のうち第２の赤外光を減衰する第２の赤外光フィルタと、上記可視光を透過するとともに上記赤外光のうち第３の赤外光を減衰する第３の赤外光フィルタとを備え、上記受光部は、第１の光電変換部と第２の光電変換部と第３の光電変換部とを備え、上記第１の光電変換部は、上記第１のオンチップレンズと上記第１のカラーフィルタと上記第１の赤外光フィルタとを透過した光の光電変換を行い、上記第２の光電変換部は、上記第２のオンチップレンズと上記第２のカラーフィルタと上記第２の赤外光フィルタとを透過した光の光電変換を行い、上記第３の光電変換部は、上記第３のオンチップレンズと上記第３のカラーフィルタと上記第３の赤外光フィルタとを透過した光の光電変換を行う撮像素子である。これにより、光電変換部は、カラーフィルタおよび赤外光フィルタを透過した入射光の光電変換を行うという作用をもたらす。
本技術によれば、被写体からの赤外光を撮像した画像からカラー画像を生成する撮像装置の構成を簡略化するという優れた効果を奏する。
本技術の第１の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの配置例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態に係るカラーフィルタの分光特性の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態に係る赤外光フィルタの分光特性の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの分光特性の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態に係る画素における分光特性の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態に係る赤外光に応じた画像信号の生成の一例を示す図である。 本技術の実施の形態に係る赤外光フィルタの一例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの配置例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの組合せの一例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの分光特性の一例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの分光特性の一例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの分光特性の一例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの分光特性の一例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの分光特性の一例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの分光特性の一例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態に係る赤外光に応じた画像信号の生成の一例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態に係る赤外光フィルタの製造方法の一例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態に係る赤外光フィルタの製造方法の他の例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態に係る赤外光フィルタの製造方法の他の例を示す図である。 本技術の第３の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの配置例を示す図である。 本技術の第３の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの分光特性の一例を示す図である。 本技術の第３の実施の形態に係る赤外光に応じた画像信号の生成の一例を示す図である。 本技術の第４の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの配置例を示す図である。 本技術の第５の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。 本技術の第６の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。 本技術の第６の実施の形態に係る赤外光フィルタの製造方法の一例を示す図である。 本技術の第７の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。 本技術の第７の実施の形態に係る画素の配置例を示す図である。 本技術の第８の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。 本技術の第８の実施の形態に係る撮像素子の構成の他の例を示す図である。 本技術が適用され得る撮像装置の一例であるカメラの概略的な構成例を示すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
次に、図面を参照して、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）を説明する。以下の図面において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。ただし、図面は、模式的なものであり、各部の寸法の比率等は現実のものとは必ずしも一致しない。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれることは勿論である。また、以下の順序で実施の形態の説明を行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
３．第３の実施の形態
４．第４の実施の形態
５．第５の実施の形態
６．第６の実施の形態
７．第７の実施の形態
８．第８の実施の形態
９．カメラシステムへの応用例
１０．移動体への応用例
＜１．第１の実施の形態＞
［撮像素子の構成］
図１は、本技術の第１の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。同図の撮像素子１は、画素アレイ部１０と、垂直駆動部２０と、カラム信号処理部３０と、制御部４０とを備える。
画素アレイ部１０は、画素１００が２次元格子状に配置されて構成されたものである。ここで、画素１００は、照射された光に応じた画像信号を生成するものである。この画素１００は、照射された光に応じた電荷を生成する光電変換部を有する。また画素１００は、画素回路をさらに有する。この画素回路は、光電変換部により生成された電荷に基づく画像信号を生成する。画像信号の生成は、後述する垂直駆動部２０により生成された制御信号により制御される。画素アレイ部１０には、信号線１１および１２がＸＹマトリクス状に配置される。信号線１１は、画素１００における画素回路の制御信号を伝達する信号線であり、画素アレイ部１０の行毎に配置され、各行に配置される画素１００に対して共通に配線される。信号線１２は、画素１００の画素回路により生成された画像信号を伝達する信号線であり、画素アレイ部１０の列毎に配置され、各列に配置される画素１００に対して共通に配線される。これら光電変換部および画素回路は、半導体基板に形成される。
垂直駆動部２０は、画素１００の画素回路の制御信号を生成するものである。この垂直駆動部２０は、生成した制御信号を同図の信号線１１を介して画素１００に伝達する。カラム信号処理部３０は、画素１００により生成された画像信号を処理するものである。このカラム信号処理部３０は、同図の信号線１２を介して画素１００から伝達された画像信号の処理を行う。カラム信号処理部３０における処理には、例えば、画素１００において生成されたアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換するアナログデジタル変換が該当する。カラム信号処理部３０により処理された画像信号は、撮像素子１の画像信号として出力される。制御部４０は、撮像素子１の全体を制御するものである。この制御部４０は、垂直駆動部２０およびカラム信号処理部３０を制御する制御信号を生成して出力することにより、撮像素子１の制御を行う。制御部４０により生成された制御信号は、信号線４１および４２により垂直駆動部２０およびカラム信号処理部３０に対してそれぞれ伝達される。
［画素の構成］
図２は、本技術の第１の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図は、画素アレイ部１０に配置された画素１００の構成を表す模式断面図である。
画素１００は、オンチップレンズ１１１と、カラーフィルタ１２０と、赤外光フィルタ１３０と、平坦化膜１４１と、遮光膜１４２と、半導体基板１５１と、絶縁層１６１と、配線層１６２と、支持基板１７１とを備える。
半導体基板１５１は、図１において説明した画素１００の光電変換部や画素回路の半導体部分が形成される半導体の基板である。また、半導体基板１５１には、垂直駆動部２０、カラム信号処理部３０および制御部４０の半導体部分がさらに形成される。同図においては、これらのうち、画素１００の光電変換部１５４を記載している。同図の半導体基板１５１は、便宜上、ｐ型のウェル領域に構成されるものと想定する。光電変換部１５４は、ｎ型半導体領域１５３と当該ｎ型半導体領域１５３の周囲のｐ型のウェル領域とにより構成される。ｎ型半導体領域１５３およびｐ型のウェル領域の界面に形成されるｐｎ接合において入射光に応じた光電変換が行われ、この光電変換により生成された電荷がｎ型半導体領域１５３に保持される。この光電変換部１５４の光電変換により生成された電荷に基づいて、不図示の画素回路により画像信号が生成される。
なお、半導体基板１５１における画素１００の間には、画素分離部１５２が配置される。この画素分離部１５２は、画素１００の間における電荷の移動を防ぐ領域である。また、半導体基板１５１の表面には絶縁膜１５５が配置される。光電変換部１５４および画素回路のほか、垂直駆動部２０、カラム信号処理部３０および制御部４０（何れも不図示）が半導体基板１５１に形成される。なお、半導体基板１５１は、特許請求の範囲に記載の受光部の一例である。
配線層１６２は、画素１００において生成された画像信号や画素回路を制御する制御信号を伝達する配線である。この配線層１６２は、図１において説明した信号線１１および１２を構成する。また、配線層１６２は、絶縁層１６１により相互に絶縁される。なお、同図の画素１００を備える撮像素子１は、配線層１６２が半導体基板１５１における光が入射される面とは異なる面に配置される裏面照射型の撮像素子である。
オンチップレンズ１１１は、入射光を光電変換部１５４に集光するレンズである。このオンチップレンズ１１１は、カラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０を介して入射光を光電変換部１５４に入射させる。オンチップレンズ１１１は、画素１００毎に配置される。これら複数のオンチップレンズ１１１は、オンチップレンズ部１１０を構成する。
カラーフィルタ１２０は、可視光のうち所定の波長の可視光を透過する光学的なフィルタである。ここで、可視光には、例えば、３８０ｎｍ乃至７５０ｎｍの波長の光が該当する。このカラーフィルタ１２０として、例えば、赤色光（波長７００ｎｍ）、緑色光（波長５４６ｎｍ）および青色光（４３６ｎｍ）をそれぞれ透過させる３種のカラーフィルタを使用することができる。これらのカラーフィルタ１２０は、対応する波長の可視光のみを透過させる。例えば、赤色光に対応するカラーフィルタ１２０は、赤色光以外の可視光である緑色光や青色光等を減衰させる。このように、カラーフィルタ１２０は、可視光の領域において帯域通過型の濾光を行う。一方、カラーフィルタ１２０は、赤外光を透過する。ここで、赤外光には、例えば、７５０ｎｍ乃至１２００ｎｍの波長の光が該当する。
赤外光フィルタ１３０は、赤外光のうち所定の波長の赤外光を減衰する光学的なフィルタである。この赤外光フィルタ１３０として、例えば、７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍの波長の赤外光を減衰させる３種の赤外光フィルタ１３０を使用することができる。これらの赤外光フィルタ１３０は、対応する波長の赤外光を減衰させて除去する。すなわち、赤外光フィルタ１３０は、赤外光のうち対応する波長以外の波長の赤外光を透過する。なお、撮像素子１の撮像対象である被写体にＬＥＤ光源等から赤外光が照射される際には、照射される赤外光と等しい波長の赤外光を減衰する赤外光フィルタ１３０を使用することができる。このようなＬＥＤ光源および赤外光フィルタ１３０を３つの波長毎に配置して撮像を行うことにより、３つの波長のうちの２つの波長の赤外光に基づく画像信号を生成することができる。このように赤外光フィルタ１３０は、赤外光の領域において帯域除去型の濾光を行う。一方、赤外光フィルタ１３０は、可視光を透過する。
これらカラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０を積層して画素１００に配置することより、画素１００に入射する光に対して所定の波長の可視光を透過するとともに所定の波長の赤外光を減衰させることができる。そして、所定の波長の可視光および所定の波長を除く波長の赤外光に応じた画像信号を生成することができる。カラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０の構成の詳細については後述する。
遮光膜１４２は、半導体基板１５１の表面における画素１００の境界に配置され、隣接する画素１００のカラーフィルタ１２０を透過した光を遮光する膜である。平坦化膜１４１は、カラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０が形成される際の半導体基板１５１の表面を平坦化する膜である。この平坦化膜１４１は、絶縁膜１５５および遮光膜１４２とカラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０の間に配置される。
［撮像素子の構成］
図３は、本技術の第１の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの配置例を示す図である。同図は、撮像素子１の複数の画素１００におけるカラーフィルタおよび赤外光フィルタの配置を表した図である。また、同図は、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ透過するカラーフィルタ１２０と７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍの波長の赤外光をそれぞれ減衰する赤外光フィルタ１３０との配置を表した図である。同図において、「Ｒ」は赤色光を透過するカラーフィルタ１２０を表し、「Ｇ」は緑色光を透過するカラーフィルタ１２０を表し、「Ｂ」は青色光を透過するカラーフィルタ１２０を表す。このようにカラーフィルタ１２０が画素１００に配置されることにより、それぞれのカラーフィルタ１２０に応じた画像信号が画素１００により生成される。
すなわち、赤色光を透過するカラーフィルタ１２０が配置された画素１００は赤色光に応じた画像信号を生成し、緑色光を透過するカラーフィルタ１２０が配置された画素１００は緑色光に応じた画像信号を生成する。また、青色光を透過させるカラーフィルタ１２０が配置された画素１００は、青色光に応じた画像信号を生成する。以下、赤色、緑色および青色に対応するカラーフィルタ１２０をそれぞれ赤色光カラーフィルタ１２０、緑色光カラーフィルタ１２０および青色光カラーフィルタ１２０と称する。また、以下、赤色光カラーフィルタ１２０、緑色光カラーフィルタ１２０および青色光カラーフィルタ１２０が配置された画素１００をそれぞれ赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００と称する。
また、同図において、「ＳＩＲ７５０」は波長７５０ｎｍの赤外光を減衰させる赤外光フィルタ１３０を表し、「ＳＩＲ８５０」は波長８５０ｎｍの赤外光を減衰させる赤外光フィルタ１３０を表す。「ＳＩＲ９４０」は、波長９４０ｎｍの赤外光を減衰させる赤外光フィルタ１３０を表す。以下、波長７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍの赤外光を減衰させる赤外光フィルタ１３０をそれぞれ７５０赤外光フィルタ１３０、８５０赤外光フィルタ１３０および９４０赤外光フィルタ１３０と称する。また、同図におけるａはカラーフィルタ１２０の下層に赤外光フィルタ１３０が配置される例を表し、同図におけるｂはカラーフィルタ１２０の上層に赤外光フィルタ１３０が配置される例を表す。
なお、赤色光カラーフィルタ１２０、緑色光カラーフィルタ１２０および青色光カラーフィルタ１２０は、特許請求の範囲に記載の第１のカラーフィルタ、第２のカラーフィルタおよび第３のカラーフィルタの一例である。赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００は、特許請求の範囲に記載の第１の画素、第２の画素および第３の画素の一例である。カラーフィルタ１２０は、特許請求の範囲に記載の第１のフィルタ層の一例である。７５０赤外光フィルタ１３０、８５０赤外光フィルタ１３０および９４０赤外光フィルタ１３０は、特許請求の範囲に記載の第１の赤外光フィルタ、第２の赤外光フィルタおよび第３の赤外光フィルタの一例である。赤外光フィルタ１３０は、特許請求の範囲に記載の第２のフィルタ層の一例である。
前述のように半導体基板１５１には、画素１００毎に光電変換部１５４が配置されて光電変換が行われる。このため、半導体基板１５１を被写体からの光を受光する受光部と捉えることもできる。この場合には、上述の第１のフィルタ層および第２のフィルタ層は、オンチップレンズ部１１０および受光部の間に配置されるという解釈も可能である。ここで、３つの画素（赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００）に配置されるそれぞれの光電変換部１５４を第１の光電変換部、第２の光電変換部および第３の光電変換部と称する。また、３つの画素（赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００）に配置されたそれぞれのオンチップレンズ１１１を第１のオンチップレンズ、第２のオンチップレンズおよび第３のオンチップレンズと称する。すると、同図の例では、赤色光カラーフィルタ１２０および９４０赤外光フィルタ１３０は、第１のオンチップレンズおよび第１の光電変換部の間に配置される。同様に、緑色光カラーフィルタ１２０および７５０赤外光フィルタ１３０は、第２のオンチップレンズおよび第２の光電変換部の間に配置される。青色光カラーフィルタ１２０および８５０赤外光フィルタ１３０は、第３のオンチップレンズおよび第３の光電変換部の間に配置される。
また、受光部は、オンチップレンズ部１１０、第１のフィルタ層および第２のフィルタ層を透過した光の光電変換を行うという解釈も可能である。この場合には、第１の光電変換部は、第１のオンチップレンズ、赤色光カラーフィルタ１２０および９４０赤外光フィルタ１３０を透過した光の光電変換を行う。第２の光電変換部は、第２のオンチップレンズ、緑色光カラーフィルタ１２０および７５０赤外光フィルタ１３０を透過した光の光電変換を行う。第３の光電変換部は、第３のオンチップレンズ、青色光カラーフィルタ１２０および８５０赤外光フィルタ１３０を透過した光の光電変換を行う。なお、これらの解釈においても、画素１００におけるカラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０の組合せが上述の例に限定されないことは勿論である。
カラーフィルタ１２０は、所定の配列に基づいて構成することができる。例えば、カラーフィルタ１２０は、ベイヤー配列に基づいて配置することができる。ここで、ベイヤー配列とは、市松形状に配置された緑色画素１００の間に赤色画素１００および青色画素１００が配置されて構成された配列である。赤外光フィルタ１３０は、減衰させるそれぞれの赤外光がカラーフィルタ１２０の対応するそれぞれの可視光と対をなして配置される。具体的には、同図に表したように、赤色光カラーフィルタ１２０および９４０赤外光フィルタ１３０が同じ画素１００に配置される。また、緑色光カラーフィルタ１２０および７５０赤外光フィルタ１３０が同一の画素１００に配置される。また、青色光カラーフィルタ１２０および８５０赤外光フィルタ１３０においても同様に、同一の画素１００に配置される。
［カラーフィルタの分光特性］
図４は、本技術の第１の実施の形態に係るカラーフィルタの分光特性の一例を示す図である。同図は、カラーフィルタ１２０の可視光および赤外光領域における光の透過率を表した図である。同図の横軸は光の波長（単位：ｎｍ）を表し、縦軸は相対的な透過率を表す。同図のグラフ３０１、３０２および３０３は、それぞれ青色光カラーフィルタ１２０、緑色光カラーフィルタ１２０および赤色光カラーフィルタ１２０の透過率を表したグラフである。同図に表したように、これらのカラーフィルタ１２０は、可視光領域において対応する波長の透過率が高く、当該可視光を透過する。
一方、赤外光領域においては、比較的広い範囲の波長の赤外光を透過する。なお、赤色光カラーフィルタ１２０は略全ての赤外光に対して高い透過率を示す。これに対し、青色光カラーフィルタ１２０は、８００ｎｍより長い波長の赤外光に対して高い透過率を示し、７５０ｎｍの波長の赤外光については低い透過率となる。緑色光カラーフィルタ１２０は、赤色光カラーフィルタ１２０および青色光カラーフィルタ１２０の中間的な特性を示し、波長７５０ｎｍの赤外光においても相対的な透過率が０．５となる。
なお、カラーフィルタ１２０の構成はこの例に限定されない。例えば、赤色光カラーフィルタ１２０、緑色光カラーフィルタ１２０および青色光カラーフィルタ１２０の代わりにシアン、マゼンタおよび黄色の可視光をそれぞれ透過する補色系のフィルタをカラーフィルタ１２０として使用することもできる。
［赤外光フィルタの分光特性］
図５は、本技術の第１の実施の形態に係る赤外光フィルタの分光特性の一例を示す図である。同図は、赤外光フィルタ１３０の可視光および赤外光領域における光の透過率を表した図である。同図のグラフ３０４、３０５および３０６は、それぞれ７５０赤外光フィルタ１３０、８５０赤外光フィルタ１３０および９４０赤外光フィルタ１３０の透過率を表したグラフである。また、同図の３つの破線は、それぞれ７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍの波長を表している。同図に表したように、これらの赤外光フィルタ１３０は、赤外光領域において対応する波長の透過率が低く、当該赤外光を減衰させる。この対応する赤外光以外の赤外光および可視光においては、赤外光フィルタ１３０の透過率が高くなる。これら赤外光フィルタ１３０が減衰させる３つの赤外光の波長は、赤外光フィルタの分光特性に応じて変更することができ、少なくとも３０ｎｍ異なる値にすることができる。
なお、赤外光フィルタ１３０の構成はこの例に限定されない。例えば、減衰させる赤外光の波長を撮像対象の赤外光に応じて変更することができる。
［カラーフィルタおよび赤外光フィルタが積層された場合の分光特性］
図６は、本技術の第１の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの分光特性の一例を示す図である。同図は、カラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０を積層して形成されたフィルタの分光特性を表した図である。カラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０を積層することにより、カラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０の分光特性を重ね合わせることができる。
同図におけるａは、赤色光カラーフィルタ１２０と赤外光フィルタ１３０とを積層した場合の分光特性を表した図である。同図におけるａのグラフ３１１、３１２および３１３は、それぞれ７５０赤外光フィルタ１３０、８５０赤外光フィルタ１３０および９４０赤外光フィルタ１３０を積層した場合の分光特性を表したグラフである。
同図におけるｂは、緑色光カラーフィルタ１２０と赤外光フィルタ１３０とを積層した場合の分光特性を表した図である。同図におけるｂのグラフ３２１、３２２および３２３は、それぞれ７５０赤外光フィルタ１３０、８５０赤外光フィルタ１３０および９４０赤外光フィルタ１３０を積層した場合の分光特性を表したグラフである。
同図におけるｃは、青色光カラーフィルタ１２０と赤外光フィルタ１３０とを積層した場合の分光特性を表した図である。同図におけるｃのグラフ３３１、３３２および３３３は、それぞれ７５０赤外光フィルタ１３０、８５０赤外光フィルタ１３０および９４０赤外光フィルタ１３０を積層した場合の分光特性を表したグラフである。図４において説明したように、青色光カラーフィルタ１２０は、波長７５０ｎｍの赤外光の透過率が低いため、グラフ３３１、３３２および３３３は、波長７５０ｎｍの赤外光に対して低い透過率となる。同図におけるａ、ｂおよびｃの何れの場合においても、可視光領域において所定の波長の可視光を透過しながら赤外光領域において所定の波長の赤外光を減衰させる分光特性を得ることができる。
図７は、本技術の第１の実施の形態に係る画素における分光特性の一例を示す図である。同図は、図６において説明したカラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０を積層した場合の分光特性を赤色光、緑色光および青色光に対応するカラーフィルタ１２０について１つの図に記載したものである。同図のグラフには、図６において説明したグラフと同一の符合を適用する。
同図に表したように、所定の波長の赤外光を減衰する赤外光フィルタ１３０を画素に配置することにより、赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００毎に異なる赤外光領域における分光特性を付加することができる。具体的には、赤外光領域を７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍをそれぞれ中心波長とする３つの領域に分割した際に、グラフ３１３は赤色光と７５０ｎｍおよび８５０ｎｍの領域の赤外光とを透過する分光特性を表すこととなる。このような特性のカラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０が配置された画素１００は、赤色光と７５０ｎｍおよび８５０ｎｍの領域の赤外光とに応じた画像信号を生成する。また、当該画素１００の光電変換部１５４は、７００ｎｍの波長の赤色光から８５０ｎｍまでの波長の赤外光を受光することができる。
同様に、グラフ３２１は、緑色光と８５０ｎｍおよび９４０ｎｍの領域の赤外光を透過する分光特性を表す。グラフ３２１の分光特性を有するカラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０が配置された画素１００は、緑色光と８５０ｎｍおよび９４０ｎｍの領域の赤外光とに応じた画像信号を生成する。また、当該画素１００の光電変換部１５４は、５４６ｎｍの波長の緑色光のほかに８５０ｎｍより長い波長の赤外光を受光することができる。
グラフ３３２は、青色光と９４０ｎｍの領域の赤外光を透過する分光特性を表す。グラフ３３２の分光特性を有するカラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０が配置された画素１００は、青色光と９４０ｎｍの領域の赤外光とに応じた画像信号を生成する。また、当該画素１００の光電変換部１５４は、４３６ｎｍの波長の青色光のほかに９４０ｎｍより長い波長の赤外光を受光することができる。このように、少なくとも略７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍの何れか１つの波長の光に応じた画像信号が画素１００において生成される。
これらの画素１００において生成された画像信号から７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍの領域の赤外光に応じた画像信号を生成することができる。例えば、これらの画素１００により生成された画像信号の差分の画像信号を生成することにより、７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍの領域の赤外光に応じた画像信号の生成が可能となる。
［赤外光に応じた画像信号の生成］
図８は、本技術の第１の実施の形態に係る赤外光に応じた画像信号の生成の一例を示す図である。同図は、図７において説明したカラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０を備える画素１００において生成される画像信号の差分を算出することにより生成される赤外光に応じた画像信号（以下、赤外光画像信号と称する。）を表した図である。同図の横軸は画素１００の入射光の波長を表し、縦軸は相対的な画像信号レベルを表す。
同図のグラフ３４２は、図７におけるグラフ３２１およびグラフ３３２の特性を有するカラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０を備えるそれぞれの画素１００により生成された画像信号の差分に基づく画像信号を表したグラフである。すなわち、グラフ３４２は、７５０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００の画像信号から８５０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の画像信号を減算することにより得られる画像信号を表したグラフである。このグラフ３４２は、波長８５０ｎｍにおける画像信号レベルが高く、波長７５０ｎｍおよび９４０ｎｍにおける画像信号レベルが低くなる。これにより、７５０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００および８５０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の画像信号により波長８５０ｎｍの赤外光に応じた画像信号を生成することができる。
また、同図のグラフ３４３は、図７におけるグラフ３３２の特性を有するカラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０を備える画素１００により生成された画像信号を表したグラフである。すなわち、グラフ３４３は、８５０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００により生成された画像信号を表したグラフである。このグラフ３４３は、波長９４０ｎｍにおける画像信号レベルが高く、波長７５０ｎｍおよび８５０ｎｍにおける画像信号レベルが低くなる。これにより、８５０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の画像信号により波長９４０ｎｍの赤外光に応じた画像信号を生成することができる。前述のように、青色光カラーフィルタ１２０は、波長７５０ｎｍにおける透過率が低いため、８５０赤外光フィルタ１３０を青色画素１００に配置することにより、波長９４０ｎｍの赤外光に応じた画像信号を生成することができる。
また、同図のグラフ３４１は、図７におけるグラフ３１３の特性を有するカラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０を備える画素１００により生成された画像信号と上述のグラフ３４２に対応する画像信号との差分に基づく画像信号を表したグラフである。すなわち、グラフ３４１は、９４０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００の画像信号からグラフ３４２に対応する画像信号を減算することにより得られる画像信号を表したグラフである。このグラフ３４１は、波長７５０ｎｍにおける画像信号レベルが高く、波長８５０ｎｍおよび９４０ｎｍにおける画像信号レベルが低くなる。９４０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００、７５０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００および８５０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の画像信号により波長７５０ｎｍの赤外光に応じた画像信号の生成が可能となる。
このように、赤外光フィルタ１３０を画素１００に配置することにより被写体からの赤外光に応じた画像信号を赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００の画像信号として生成することができる。これにより、赤外光の画像信号を可視光の画像信号に変換することができる。
なお、上述の減算を行うことにより、可視光領域における演算結果が負の値となる。しかし、赤外光の撮像は夜間等の低照度環境において行われるため、可視光領域において負の演算結果となっても赤外光の検出に及ぼす影響は小さくなる。また、赤外光の撮像を行う際には、可視光を遮蔽するフィルタを撮像素子１と被写体との間の光路に配置することにより、可視光の影響を除去することができる。また、撮像素子１を可視光の撮像に使用する際には、赤外光を遮蔽するフィルタを上述の光路に配置することにより、赤外光の影響を除去することができる。
なお、赤外光画像信号の生成はこの例に限定されない。例えば、赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００により生成されたそれぞれの画像信号を予め生成されたテーブルを使用して赤外光画像信号に変換する方法を使用することもできる。
上述の赤色画素１００等により生成された画像信号の演算は、撮像素子１の内部、例えばカラム信号処理部３０にて行う構成にすることができる。また、撮像素子１は画素１００により生成された画像信号の出力のみを行い、撮像素子１の外部の処理回路により画像信号の演算を行う構成にすることも可能である。このような、撮像素子１に対して画像信号の演算を行うか否かの設定を撮像素子１の外部の処理回路等により切り替える構成にすることもできる。
撮像素子１および外部の処理回路において上述の画像信号の演算を行わない設定の際には、モノクロの表示が行われる。上述の処理回路は、赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００の画像信号のうち、例えば、最も信号レベルが高い画像信号の色を選択して当該色によるモノクロの表示を行うこともできる。また、被写体に照射される光源の波長に合わせた色の表示にすることも可能である。
このような処理回路は、例えば、撮像素子１を構成する半導体チップとは異なる半導体チップに構成することができる。この処理回路の半導体チップおよび撮像素子１を構成する半導体チップを１つのパッケージに積層して撮像装置を構成することができる。撮像素子１のようなＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型の撮像素子は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型の撮像素子と異なり、処理回路の半導体チップを積層することが可能である。撮像素子１の用途に応じた処理回路を備える半導体チップを積層することができ、撮像素子を搭載する機器の構成を簡略化することができる。
また、前述した補色フィルタをカラーフィルタ１２０として採用する際には、補色の画像信号を原色の画像信号に変換する演算も上述のカラム信号処理部３０または撮像素子１の外部に配置された処理回路により行う構成にすることができる。なお、カラム信号処理部３０は、特許請求の範囲に記載の処理回路の一例である。
このように、撮像素子１は、被写体の赤外光に対する反射率が赤外光の帯域毎に異なることを利用して、被写体から反射された赤外光を３つの帯域に分離し、これら３つの帯域に赤色、緑色および青色を割り当てて画像信号に変換して出力する。この出力された画像信号に基づいて表示を行うことにより、フルカラーの画像を得ることができる。赤外光によるモノクロの被写体の画像に色付けを行うことが可能となる。
また、赤外光の帯域毎の分離は、３つのダイクロイックプレートフィルタやダイクロイックプリズムフィルタを組み合わせることによっても可能である。しかし、これら複数の光学部品を使用すると、撮像装置が複雑になるという問題がある。これに対し、撮像素子１は、積層されたカラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０により、被写体から反射された赤外光を３つの帯域に分離するため、撮像装置の構成を簡略化することができる。
［赤外光フィルタの構成］
図９は、本技術の実施の形態に係る赤外光フィルタの一例を示す図である。同図は、赤外光フィルタ１３０の材料の構造を表す化学式である。赤外光フィルタ１３０には、近赤外光吸収性を有する色素を含む樹脂を使用することができる。この近赤外光吸収性を有する色素には、例えば、ピロロピロール色素、銅化合物、シアニン系色素、フタロシアニン系色素、イモニウム系色素、チオール錯体系色素、遷移金属酸化物系化合部およびスクアリリウム系色素が該当する。また、ナフタロシアニン系色素、クオタリレン系色素、ヂチオール金属錯体系色素およびクロコニウム化合物を使用することも可能である。同図は、ピロロピロール色素の構造を表す化学式である。式中、Ｒ１ａおよびＲ１ｂは、それぞれ独立にアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す。Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立に水素原子または置換基を表し、少なくとも一方は電子求引性基である。また、Ｒ２およびＲ３は、互いに結合して環を形成してもよい。Ｒ４は、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、置換硼素または金属原子を表し、Ｒ１ａ、Ｒ１ｂおよびＲ３の少なくとも１つと共有結合または配置結合してもよい。
このような構造の色素の組成を調整することにより、吸収する赤外光の波長を変更することができ、所定の波長の赤外光を減衰させる赤外光フィルタ１３０を構成することができる。なお、赤外光フィルタ１３０を撮像素子１に形成するためには、上述の色素を含む樹脂の塗布およびエッチングを３回行って、７５０赤外光フィルタ１３０、８５０赤外光フィルタ１３０および９４０赤外光フィルタ１３０を形成することにより行うことができる。
なお、赤外光フィルタ１３０は、上述の近赤外光吸収性を有する色素を含む樹脂による単層の構成を採ることができる。また、所望の濾光特性を有する赤外光フィルタ１３０にするため、異なる近赤外光吸収性を有する複数の樹脂層が積層された構成を採ることもできる。また、撮像素子１は、配線層１６２が半導体基板１５１における光が入射される面に配置される表面照射型の撮像素子に構成することもできる。
以上説明したように、本技術の第１の実施の形態の撮像素子１は、所定の波長の赤外光を減衰する赤外光フィルタ１３０を画素１００に配置することにより、赤外光に応じた画像信号を可視光の画像信号として生成することができる。これにより、被写体からの赤外光を撮像した画像からカラー画像を生成する装置の構成を簡略化することができる。
＜２．第２の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態の撮像素子１は、７５０赤外光フィルタ１３０、８５０赤外光フィルタ１３０および９４０赤外光フィルタ１３０の３つの赤外光フィルタ１３０を使用していた。これに対し、本技術の第２の実施の形態の撮像素子１は、２つの赤外光フィルタ１３０を使用する点で上述の第１の実施の形態と異なる。
［撮像素子の構成］
図１０は、本技術の第２の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの配置例を示す図である。同図の赤外光フィルタ１３０は、２つの赤外光フィルタ１３０（７５０赤外光フィルタ１３０および８５０赤外光フィルタ１３０）を使用する点で、図３において説明した赤外光フィルタ１３０と異なる。同図は、７５０赤外光フィルタ１３０、８５０赤外光フィルタ１３０および９４０赤外光フィルタ１３０のうち７５０赤外光フィルタ１３０および８５０赤外光フィルタ１３０を選択した場合の例を表したものである。また、同図は、選択した赤外光フィルタ１３０のうち、７５０赤外光フィルタ１３０を緑色光カラーフィルタ１２０の下層に積層し、８５０赤外光フィルタ１３０を赤色光カラーフィルタ１２０および青色光カラーフィルタ１２０の下層に積層した場合の例を表したものである。このように使用する赤外光フィルタ１３０の種類を削減した場合であっても、画素１００により生成された画像信号の差分に基づいて赤外光に応じた画像信号を生成することができる。
［カラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０の組合せ］
図１１は、本技術の第２の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの組合せの一例を示す図である。同図は、７５０赤外光フィルタ１３０、８５０赤外光フィルタ１３０および９４０赤外光フィルタ１３０から２つを選択し、赤色光カラーフィルタ１２０、緑色光カラーフィルタ１２０および青色光カラーフィルタ１２０に対して割り当てる組合せを表したものである。同図における緑色、赤色および青色は、それぞれ緑色光カラーフィルタ１２０、赤色光カラーフィルタ１２０および青色光カラーフィルタ１２０を表す。また、同図における７５０、８５０および９４０は、それぞれ７５０赤外光フィルタ１３０、８５０赤外光フィルタ１３０および９４０赤外光フィルタ１３０を表す。
［カラーフィルタおよび赤外光フィルタが積層された場合の分光特性］
図１２乃至１７は、本技術の第２の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの分光特性の一例を示す図である。図１２乃至１７は、図１１において説明した組合せに基づくカラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０分光特性を表した図である。図１２乃至１７のグラフには、図６において説明したグラフと同一の符合を適用する。図１２におけるａは、７５０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００、７５０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００および８５０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の分光特性を表す。図１２におけるｂは、７５０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００、７５０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００および９４０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の分光特性を表す。図１２におけるｃは、７５０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００、８５０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００および７５０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の分光特性を表す。
図１３におけるｄは、７５０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００、８５０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００および８５０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の分光特性を表す。図１３におけるｅは、７５０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００、９４０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００および７５０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の分光特性を表す。図１２におけるｆは、７５０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００、９４０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００および９４０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の分光特性を表す。
図１４におけるｇは、８５０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００、７５０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００および７５０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の分光特性を表す。図１４におけるｈは、８５０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００、７５０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００および８５０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の分光特性を表す。図１４におけるｉは、８５０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００、８５０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００および７５０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の分光特性を表す。
図１５におけるｊは、８５０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００、８５０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００および９４０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の分光特性を表す。図１５におけるｋは、８５０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００、９４０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００および８５０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の分光特性を表す。図１５におけるｌは、８５０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００、９４０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００および９４０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の分光特性を表す。
図１６におけるｍは、９４０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００、７５０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００および７５０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の分光特性を表す。図１６におけるｎは、９４０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００、７５０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００および９４０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の分光特性を表す。図１６におけるｏは、９４０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００、８５０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００および８５０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の分光特性を表す。
図１７におけるｐは、９４０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００、８５０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００および９４０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の分光特性を表す。図１７におけるｑは、９４０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００、９４０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００および７５０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の分光特性を表す。図１７におけるｒは、９４０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００、９４０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００および８５０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００の分光特性を表す。
このように、図１１に表した１８通りのカラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０組合せについて撮像素子１を構成することができる。
［赤外光に応じた画像信号の生成］
図１８は、本技術の第２の実施の形態に係る赤外光に応じた画像信号の生成の一例を示す図である。同図は、図８と同様に、画素１００により生成された画像信号の差分を算出することにより生成される赤外光画像信号を表した図である。同図におけるａは、図１３におけるｄにおいて説明したカラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０の組合せを適用した撮像素子１の画像信号を表した図である。同図におけるｂは、図１３におけるｆにおいて説明したカラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０の組合せを適用した撮像素子１の画像信号を表した図である。同図におけるｃは、図１５におけるｌにおいて説明したカラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０の組合せを適用した撮像素子１の画像信号を表した図である。
同図におけるａのグラフ３４４は、８５０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００により生成された画像信号から８５０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００により生成された画像信号を減算して得られる画像信号を表すグラフである。グラフ３４２および３４３は、図８において説明したグラフと同様であるため説明を省略する。グラフ３４４、３４２および３４３に対応する画像信号により、波長７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍの赤外光をそれぞれ検出することができる。
同図におけるｂのグラフ３４５は、９４０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００により生成された画像信号から９４０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００により生成された画像信号を減算して得られる画像信号を表すグラフである。グラフ３４６は、９４０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００により生成された画像信号である。グラフ３４７は、７５０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００により生成された画像信号から９４０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００により生成された画像信号を減算して得られる画像信号を表すグラフである。グラフ３４５、３４６および３４７に対応する画像信号により、波長７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍの赤外光をそれぞれ検出することができる。
同図におけるｃのグラフ３４８は、８５０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００により生成された画像信号である。グラフ３４５および３４６は、同図におけるｂのグラフと同様であるため説明を省略する。グラフ３４５、３４６および３４８に対応する画像信号により、波長７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍの赤外光をそれぞれ検出することができる。
このように、２つの赤外光フィルタ１３０を配置する場合であっても、３つの波長の赤外光に応じた赤外光画像信号を生成することができる。なお、被写体に赤外光を照射するＬＥＤ光源を配置する際には、赤外光フィルタ１３０に応じた波長の赤外光を照射するＬＥＤ光源を使用する。例えば、図１０の赤外光フィルタ１３０を採用する際には、波長７５０ｎｍおよび８５０ｎｍの赤外光を照射するＬＥＤ光源を配置する。このように、赤外光フィルタ１３０において減衰される波長の赤外光を照射するＬＥＤ光源を配置する。
［赤外光フィルタの製造方法］
図１９は、本技術の第２の実施の形態に係る赤外光フィルタの製造方法の一例を示す図である。同図は、カラーフィルタ１２０の下層に配置される場合の赤外光フィルタ１３０の製造工程を表した図である。まず、半導体基板１５１の表面に形成された平坦化膜１４１の上に、赤外光フィルタ１３０（例えば、７５０赤外光フィルタ１３０）の材料となる樹脂２０１を塗布する。その上に、レジスト２０２を形成する。レジスト２０２は、フォトリソグラフィにより形成することができる（同図におけるａ）。次に、樹脂２０１をエッチングする。このエッチングは、ドライエッチングにより行うことができる。この際、レジスト２０２は、エッチングマスクとして使用される。次に、レジスト２０２を除去する。これにより、２つの赤外光フィルタ１３０のうちの１つの赤外光フィルタ１３０を形成することができる（同図におけるｂ）。
次に、後述する化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）の工程におけるストッパー膜としての酸化物膜１３９を成膜する（同図におけるｃ）。次に、赤外光フィルタ１３０（例えば、８５０赤外光フィルタ１３０）の材料となる樹脂２０３を塗布する（同図におけるｄ）。次に、レジスト２０４を形成する（同図におけるｅ）。次に、ＣＭＰを行い、同図におけるｂにおいて生成した赤外光フィルタ１３０の上の樹脂２０３およびレジスト２０４を研削し、表面を平坦化する（同図におけるｆ）。これにより、２つ目の赤外光フィルタ１３０を形成することができる。その後、カラーフィルタ１２０およびオンチップレンズ１１１を順に形成し、撮像素子１を製造することができる。
なお、同図におけるｆにおいて説明した工程の代わりに、樹脂２０３をドライエッチングにより除去する工程とレジスト２０４を除去する工程とを行うことができる。この際、酸化物膜１３９は、樹脂２０３をドライエッチングする際のストッパー膜として使用することができる。また、同図におけるｃの酸化物膜１３９は省略することも可能である。
このように、本技術の第２の実施の形態の撮像素子１は、２つの赤外光フィルタ１３０により撮像素子１を構成するため、赤外光フィルタ１３０の材料樹脂の塗布およびエッチングの工程を２回行うことにより赤外光フィルタ１３０を形成することができる。
［赤外光フィルタの他の製造方法］
図２０および２１は、本技術の第２の実施の形態に係る赤外光フィルタの製造方法の他の例を示す図である。図２０および２１は、カラーフィルタ１２０の上層に配置される場合の赤外光フィルタ１３０の製造工程を表した図である。まず、半導体基板１５１に形成されたカラーフィルタ１２０の表面に酸化物膜１３８を成膜する。この酸化物膜１３８は、ストッパー膜として使用される（図２０におけるａ）。次に、樹脂２０１を塗布し、レジスト２０２を形成する（図２０におけるｂ）。次に、樹脂２０１をエッチングする（図２０におけるｃ）。次に、酸化物膜１３９を成膜する（図２０におけるｄ）。次に、樹脂２０３を塗布し（図２０におけるｅ）、レジスト２０４を形成する（図２１におけるｆ）。次に、ＣＭＰを行い、余分な樹脂２０３およびレジスト２０４を研削し、表面を平坦化する（図２１におけるｇ）。その後、オンチップレンズ１１１を形成し、撮像素子１を製造することができる。
これ以外の撮像素子１の構成は本技術の第１の実施の形態において説明した撮像素子１の構成と同様であるため、説明を省略する。
以上説明したように、本技術の第２の実施の形態の撮像素子１は、２つの赤外光フィルタ１３０を画素１００にそれぞれ配置し、赤外光画像信号を生成することにより、撮像素子１の構成をさらに簡略化することができる。
＜３．第３の実施の形態＞
上述の第２の実施の形態の撮像素子１は、ベイヤー配列に構成された２つの緑色画素１００に同じ波長の赤外光を減衰する赤外光フィルタ１３０を配置していた。これに対し、本技術の第３の実施の形態の撮像素子１は、ベイヤー配列の２つの緑色画素１００に異なる波長の赤外光を減衰する赤外光フィルタ１３０を配置する点で、上述の第２の実施の形態と異なる。
［撮像素子の構成］
図２２は、本技術の第３の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの配置例を示す図である。同図の赤外光フィルタ１３０は、ベイヤー配列の２つの緑色画素１００に異なる波長の赤外光を減衰する赤外光フィルタ１３０を配置する点で、図１０において説明した赤外光フィルタ１３０と異なる。なお、同図においては、ベイヤー配列の２つの緑色画素１００に配置されるカラーフィルタ１２０をＧｒおよびＧｂと記載し、識別する。同図に表したように、赤色画素１００および緑色画素１００（Ｇｒ）には７５０赤外光フィルタ１３０が配置され、青色画素１００および緑色画素１００（Ｇｂ）には９４０赤外光フィルタ１３０が配置される。
［カラーフィルタおよび赤外光フィルタが積層された場合の分光特性］
図２３は、本技術の第３の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの分光特性の一例を示す図である。同図は、図２２において説明した組合せに基づくカラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０分光特性を表した図であり、ベイヤー配列に基づく４つの画素１００の分光特性を表すグラフが記載された図である。同図のグラフには、図６において説明したグラフと同一の符合を適用する。
［赤外光に応じた画像信号の生成］
図２４は、本技術の第３の実施の形態に係る赤外光に応じた画像信号の生成の一例を示す図である。同図は、図８と同様に、画素１００により生成された画像信号の差分を算出することにより生成される赤外光画像信号を表した図であり、図２２において説明したカラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０の組合せを適用した撮像素子１の画像信号を表した図である。
同図のグラフ３４９は、９４０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００により生成された画像信号から９４０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００により生成された画像信号を減算して得られる画像信号を表すグラフである。グラフ３４６および３４７は、図１８において説明したグラフと同様であるため説明を省略する。グラフ３４９、３４６および３４７に対応する画像信号により、波長７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍの赤外光をそれぞれ検出することができる。
これ以外の撮像素子１の構成は本技術の第１の実施の形態において説明した撮像素子１の構成と同様であるため、説明を省略する。
以上説明したように、本技術の第３の実施の形態の撮像素子１は、ベイヤー配列の２つの緑色画素１００に異なる波長の赤外光を減衰する赤外光フィルタ１３０を配置する構成において赤外光画像信号を生成することができる。
＜４．第４の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態の撮像素子１は、カラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０を積層して使用していた。これに対し、本技術の第４の実施の形態の撮像素子１は、１つのフィルタにより可視光および赤外光の濾光を行う点で、上述の第１の実施の形態と異なる。
［撮像素子の構成］
図２５は、本技術の第４の実施の形態に係るカラーフィルタおよび赤外光フィルタの配置例を示す図である。同図は、カラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０の代わりにフィルタ１８０を備える点で、図３において説明した撮像素子１と異なる。同図のフィルタ１８０は、可視光領域において所定の波長の可視光を透過する帯域通過型の濾光を行い赤外光領域において所定の波長の赤外光を減衰させる帯域除去型の濾光を行う。具体的には、同図の撮像素子１には、可視光領域において赤色光を透過するとともに赤外光領域において波長９４０ｎｍの赤外光を減衰させるフィルタ１８０（同図においてＲ＋ＳＩＲ９４０と記載）が配置される。また、同図の撮像素子１には、可視光領域において緑色光を透過するとともに赤外光領域において波長７５０ｎｍの赤外光を減衰させるフィルタ１８０（同図においてＧ＋ＳＩＲ７５０と記載）がさらに配置される。また、同図の撮像素子１には、可視光領域において青色光を透過するとともに赤外光領域において波長８５０ｎｍの赤外光を減衰させるフィルタ１８０（同図においてＢ＋ＳＩＲ８５０と記載）がさらに配置される。
これらのフィルタ１８０は、例えば、カラーフィルタ１２０の材料となる顔料および赤外光フィルタ１３０の材料となる色素を樹脂に分散させることにより構成することができる。
これ以外の撮像素子１の構成は本技術の第１の実施の形態において説明した撮像素子１の構成と同様であるため、説明を省略する。
以上説明したように、本技術の第４の実施の形態の撮像素子１は、１層のフィルタ１８０により撮像素子１を構成することができ、撮像素子１の構成を簡略化することができる。
＜５．第５の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態の撮像素子１は、赤外光フィルタ１３０が画素１００に配置されていた。これに対し、本技術の第５の実施の形態の撮像素子１は、画素１００が形成される領域の周囲の領域にも赤外光フィルタ１３０が配置される点で、上述の第１の実施の形態と異なる。
［画素の構成］
図２６は、本技術の第５の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図は、撮像素子１の画素アレイ部１０の構成を表す模式断面図である。同図において、領域１３は画素１００が配置された有効画素領域を表し、領域１４は有効画素領域の周囲の領域を表す。同図の撮像素子１は、赤外光フィルタ１３０が領域１３に加えて領域１４に配置される点で図２において説明した撮像素子１と異なる。同図に表したように、カラーフィルタ１２０は、領域１３に配置される。赤外光フィルタ１３０を領域１３および１４に配置することにより、カラーフィルタ１２０形成領域より広い範囲に赤外光フィルタ１３０を配置することができる。これにより、カラーフィルタ１２０をより平坦化することができ、カラーフィルタ１２０の厚みのむらを軽減することができる。なお、赤外光フィルタ１３０の代わりに平坦化膜１４１を領域１４に配置することもできる。領域１３は、特許請求の範囲に記載の画素領域の一例である。
これ以外の撮像素子１の構成は本技術の第１の実施の形態において説明した撮像素子１の構成と同様であるため、説明を省略する。
以上説明したように、本技術の第５の実施の形態の撮像素子１は、赤外光フィルタ１３０を画素１００が形成される領域の周囲の領域に配置することにより、カラーフィルタ１２０の厚みを均一にすることができ、画質を向上させることができる。
＜６．第６の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態の撮像素子１は、隣接する画素１００において、赤外光フィルタ１３０が隣接して配置されていた。これに対し、本技術の第６の実施の形態の撮像素子１は、隣接する画素１００の赤外光フィルタ１３０の間に遮光部が配置される点で、上述の第１の実施の形態と異なる。
［画素の構成］
図２７は、本技術の第６の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図の撮像素子１の画素アレイ部１０は、隣接する画素１００の間における赤外光フィルタ１３０の間に遮光部１４３を備える点で、図２において説明した撮像素子１と異なる。尚、同図の遮光部１４３は、隣接する平坦化膜１４１の間およびカラーフィルタ１２０の間にも配置されるとともに、遮光膜１４２に隣接して配置される。この遮光部１４３は、タングステン等の金属により構成され、隣接する画素１００から斜めに入射する光を遮光する膜である。この遮光部１４３を配置することにより、画素１００のカラーフィルタ１２０等を透過した光が隣接する画素１００に斜めに入射して当該画素１００の光電変換部１５４に到達することを防ぐことができる。これにより、混色を防止することができる。なお、遮光部１４３の構成は、この例に限定されない。例えば、赤外光フィルタ１３０と略同じ高さに構成することもできる。また、赤外光フィルタ１３０をカラーフィルタ１２０の下層に配置する構成にすることもできる。
［赤外光フィルタの他の製造方法］
図２８は、本技術の第６の実施の形態に係る赤外光フィルタの製造方法の一例を示す図である。同図は、カラーフィルタ１２０の下層に配置される場合の赤外光フィルタ１３０の製造工程を表した図である。まず、平坦化膜１４１の上に遮光部１４３を形成する。これは、例えば、遮光部１４３を形成する平坦化膜１４１の領域にドライエッチングにより溝を形成し、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等によりタングステンの膜を成膜し、ドライエッチングすることにより形成することができる（同図におけるａ）。次に、樹脂２０１を塗布し、レジスト２０２を形成する（同図におけるｂ）。次に、樹脂２０１のエッチングおよびレジスト２０２の除去を行う（同図におけるｃ）。次に、樹脂２０３を塗布し（同図におけるｄ）、レジスト２０４を形成する（同図におけるｅ）。次に、ＣＭＰ等により余分な樹脂２０３およびレジスト２０４の除去および平坦化を行う（同図におけるｆ）。これにより、遮光部１４３が配置された赤外光フィルタ１３０を形成することができる。
これ以外の撮像素子１の構成は本技術の第１の実施の形態において説明した撮像素子１の構成と同様であるため、説明を省略する。
以上説明したように、本技術の第６の実施の形態の撮像素子１は、隣接する画素１００の赤外光フィルタ１３０の間に遮光部１４３を配置することにより混色の発生を防止することができる。これにより、画質を向上させることができる。
＜７．第７の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態の撮像素子１は、全ての画素１００に赤外光フィルタ１３０が配置されていた。これに対し、本技術の第７の実施の形態の撮像素子１は、一部の画素１００の赤外光フィルタ１３０を省略する点で、上述の第１の実施の形態と異なる。
［画素の構成］
図２９は、本技術の第７の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図の撮像素子１の画素アレイ部１０は、赤外光フィルタ１３０の代わりに平坦化膜１４１が配置される画素４００と画素１００とが配置される点で、図２において説明した撮像素子１と異なる。同図の画素４００は、赤外光フィルタ１３０が配置されないため、通常の撮像素子と同様に可視光および赤外光に基づく画像信号が生成される。そこで、通常の撮像を行う際には、画素４００により生成された画像信号を使用する。一方、夜間等の低照度環境における撮像を行う際には、画素１００により生成された画像信号を使用し、例えば、図８において説明した演算を行う。これにより、低照度環境において、被写体からの赤外光に応じた画像信号を赤色光、緑色光および青色光に対応する画像信号として生成することができる。このような通常の撮像と赤外光の撮像との切替えは、例えば、図１において説明したカラム信号処理部３０が画素４００からの画像信号の信号レベルに応じて判断し、行うことができる。また、撮像素子１の外部の処理回路により切替えを制御することも可能である。
なお、撮像素子１の構成は、この例に限定されない。例えば、図３におけるｂと同様に、カラーフィルタ１２０および赤外光フィルタ１３０を入れ替えた構成にすることもできる。
［画素の配置］
図３０は、本技術の第７の実施の形態に係る画素の配置例を示す図である。同図は、画素アレイ部１０における画素１００および画素４００の配置を表した図である。同図の画素アレイ部１０は、画素１００および画素４００のカラーフィルタ１２０がベイヤー配列に配置されたものである。同図の実線の矩形はカラーフィルタ１２０を表し、同図の「Ｒ」等はカラーフィルタ１２０の種類を表す。また、同図の点線の矩形は赤外光フィルタ１３０を表し、「ＳＩＲ７５０」等は赤外光フィルタ１３０の種類を表す。
同図におけるａは、ベイヤー配列に構成された２つの緑色光に対応する画素４００のうちの１つを画素１００に置き換えて構成された画素アレイ部１０を表したものである。４つのベイヤー配列の画素毎に１つのベイヤー配列の７５０赤外光フィルタ１３０が配置された緑色画素１００、９４０赤外光フィルタ１３０が配置された赤色画素１００および８５０赤外光フィルタ１３０が配置された青色画素１００が割り当てられる。
同図におけるｂは、ベイヤー配列に構成された画素１００およびベイヤー配列に構成された画素４００が交互に配置される例を表したものである。これらの画素１００および画素４００により生成された画像信号は、例えば、カラム信号処理部３０において振り分けられて、演算等の処理が行われる構成にすることができる。
これ以外の撮像素子１の構成は本技術の第１の実施の形態において説明した撮像素子１の構成と同様であるため、説明を省略する。
以上説明したように、本技術の第７の実施の形態の撮像素子１は、画素１００と赤外光フィルタ１３０が省略された画素４００とが混在して画素アレイ部１０に配置される。これにより、１つの撮像素子１により通常の画像信号および赤外光に応じた画像信号を生成することができる。
＜８．第８の実施の形態＞
本技術の撮像素子１は、様々な製品に応用することができる。モバイル機器に適用する場合における撮像素子１の実装形態について提案する。
［撮像装置の構成］
図３１は、本技術の第８の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。同図は、モバイル機器に搭載する撮像素子パッケージの構成を表す図である。同図におけるａは撮像素子パッケージ２の平面図であり、同図におけるｂは撮像素子パッケージ２の断面図である。同図の撮像素子パッケージ２は、撮像素子１ａおよび１ｂと、フレーム３と、保護ガラス４と、赤外光遮光フィルタ５と、紫外光遮光フィルタ６とを備える。
撮像素子１ａおよび１ｂは、それぞれ可視光および赤外光の撮像を行う半導体チップである。フレーム３は、撮像素子１ａおよび１ｂを搭載するフレームである。保護ガラス４は、撮像素子１ａおよび１ｂを保護するガラスである。赤外光遮光フィルタ５は、赤外光を遮蔽するフィルタである。また、この赤外光遮光フィルタ５は、紫外光の遮蔽をさらに行うことができる。この赤外光遮光フィルタ５により、撮像素子１ａへの赤外光および紫外光の入射を防ぐことができる。これにより、可視光の撮像を行う際の赤外光および紫外光による誤差を低減することができる。紫外光遮光フィルタ６は、紫外光を遮蔽するフィルタである。この紫外光遮光フィルタ６により、撮像素子１ｂへの紫外光の入射を防ぐことができる。これにより、赤外光の撮像を行う際の紫外光による誤差を低減することができる。
図３２は、本技術の第８の実施の形態に係る撮像素子の構成の他の例を示す図である。同図におけるａは撮像素子パッケージ２の平面図であり、同図におけるｂは撮像素子パッケージ２の断面図である。また、同図におけるｃは、撮像素子パッケージ２に配置される撮像素子１の構成を表す平面図である。同図の撮像素子パッケージ２は、１つの撮像素子１を使用する点で、図３１において説明した撮像素子パッケージ２と異なる。同図の撮像素子パッケージ２は、赤外光遮光フィルタ５および紫外光遮光フィルタ６が保護ガラス４の上面に隣接して配置される。
同図の撮像素子１は、画素アレイ部１０の左側の領域において可視光の撮像を行う。当該領域には、赤外光遮光フィルタ５により、赤外光および紫外光が除去された可視光が入射する。また、同図の撮像素子１は、画素アレイ部１０の右側の領域において赤外光の撮像を行う。当該領域には、紫外光遮光フィルタ６により、紫外光が除去された可視光および赤外光が入射する。撮像素子１の中央の領域１５には、赤外光遮光フィルタ５を透過した光および紫外光遮光フィルタ６を透過した光が入射する。当該領域は無効領域に該当し、領域１５において生成された画像信号は画像の生成から除外される。
このように、撮像素子１をフレーム３および保護ガラス４により封止し、赤外光遮光フィルタ５および紫外光遮光フィルタ６を配置することにより、撮像素子１を外気から遮断することができる。
以上説明したように、本技術の第８の実施の形態の撮像素子１は、モバイル機器に搭載可能な撮像素子パッケージを構成することができ、撮像素子１の信頼性を向上させることができる。
＜９．カメラシステムへの応用例＞
本技術は、様々な製品に応用することができる。例えば、本技術は、カメラ等の撮像装置に搭載される撮像素子として実現されてもよい。
図３３は、本技術が適用され得る撮像装置の一例であるカメラの概略的な構成例を示すブロック図である。同図のカメラ１０００は、レンズ１００１と、撮像素子１００２と、撮像制御部１００３と、画像処理部１００５と、操作入力部１００６と、フレームメモリ１００７と、表示部１００８と、記録部１００９とを備える。また、同図のカメラ１０００は、赤外光遮光フィルタ１０１０と、赤外光遮光フィルタ制御部１０１１と、ＬＥＤ光源１０１３と、ＬＥＤ光源駆動部１０１２とをさらに備える。
レンズ１００１は、カメラ１０００の撮影レンズである。このレンズ１００１は、被写体からの光を集光し、後述する撮像素子１００２に入射させて被写体を結像させる。
撮像素子１００２は、レンズ１００１により集光された被写体からの光を撮像する半導体素子である。この撮像素子１００２は、照射された光に応じたアナログの画像信号を生成し、デジタルの画像信号に変換して出力する。
操作入力部１００６は、カメラ１０００の使用者からの操作入力を受け付けるものである。この操作入力部１００６には、例えば、押しボタンやタッチパネルを使用することができる。操作入力部１００６により受け付けられた操作入力は、撮像制御部１００３や画像処理部１００５に伝達される。その後、操作入力に応じた処理、例えば、被写体の撮像等の処理が起動される。
フレームメモリ１００７は、１画面分の画像信号であるフレームを記憶するメモリである。このフレームメモリ１００７は、画像処理部１００５により制御され、画像処理の過程におけるフレームの保持を行う。
表示部１００８は、画像処理部１００５により処理された画像を表示するものである。この表示部１００８には、例えば、液晶パネルを使用することができる。
記録部１００９は、画像処理部１００５により処理された画像を記録するものである。この記録部１００９には、例えば、メモリカードやハードディスクを使用することができる。
撮像制御部１００３は、撮像素子１００２における撮像を制御するものである。この撮像制御部１００３は、制御信号を生成して撮像素子１００２に対して出力することにより、撮像素子１００２の制御を行う。なお、撮像制御部１００３は、例えば、ファームウェアを搭載したＤＳＰ（Digital Signal Processor）により構成することができる。
画像処理部１００５は、撮像素子１００２により生成された画像信号を処理するものである。この処理には、例えば、画素毎の赤色、緑色および青色に対応する画像信号のうち不足する色の画像信号を生成するデモザイク、画像信号のノイズを除去するノイズリダクションおよび画像信号の符号化等が該当する。また、画像処理部１００５は、画像信号の差分の算出処理をさらに行う。なお、画像処理部１００５は、例えば、ファームウェアを搭載したマイコンにより構成することができる。
赤外光遮光フィルタ１０１０は、可視光の撮像を行う際に、撮像素子１００２と被写体との間の光路に挿入されて撮像素子１００２への赤外光の入射を防ぐフィルタである。
赤外光遮光フィルタ制御部１０１１は、赤外光遮光フィルタ１０１０を駆動するものである。この赤外光遮光フィルタ制御部１０１１は、モータ等により構成され、赤外光遮光フィルタ１０１０の撮像素子１００２と被写体との間の光路への挿抜を制御する。
ＬＥＤ光源１０１３は、被写体に赤外光を照射する光源である。このＬＥＤ光源１０１３は、夜間等の低照度環境において、被写体に赤外光を照射する。
ＬＥＤ光源駆動部１０１２は、ＬＥＤ光源１０１３を駆動するものである。このＬＥＤ光源駆動部１０１２は、ＬＥＤ光源１０１３における赤外光の照射を制御する。
以上、本発明が適用され得るカメラについて説明した。本技術は以上において説明した構成のうち、撮像素子１００２に適用され得る。具体的には、図１において説明した撮像素子１は、撮像素子１００２に適用することができる。また、撮像制御部１００３は、ＬＥＤ光源駆動部１０１２および赤外光遮光フィルタ制御部１０１１の制御をさらに行うことができる。可視光の撮像を行う際には、撮像制御部１００３は、赤外光遮光フィルタ制御部１０１１を制御して赤外光遮光フィルタ１０１０を上述の光路に挿入し、撮像素子１００２を制御して撮像を行わせる。
この際、画像処理部１００５は、赤色画素１００、緑色画素１００および青色画素１００により生成された画像信号に基づいて可視光の画像信号を生成する。すなわち、画像処理部１００５は、赤色画素１００により生成された画像信号に基づいて、赤色光に応じた画像信号である赤色画像信号を生成する。同様に、画像処理部１００５は、緑色画素１００および青色画素１００により生成された画像信号に基づいて、緑色光および青色光に応じた画像信号である緑色画像信号および青色画像信号をそれぞれ生成する。
一方、赤外光の撮像を行う際には、制御部１００３は、赤外光遮光フィルタ制御部１０１１を制御して赤外光遮光フィルタ１０１０を上述の光路から除去させるとともに、ＬＥＤ光源駆動部１０１２を制御してＬＥＤ光源１０１３に赤外光を照射させる。この際、画像処理部１００５は、撮像素子１００２により生成された画像信号の差分を算出して赤外光画像信号の生成を行う。これにより、赤外光による撮像および画像信号の生成を行うことができる。
なお、ＬＥＤ光源駆動部１０１２は、特許請求の範囲に記載の光源の一例である。撮像制御部１００３および画像処理部１００５は、特許請求の範囲に記載の処理回路の一例である。カメラ１０００は、特許請求の範囲に記載の撮像装置の一例である。
なお、ここでは、一例としてカメラについて説明したが、本発明に係る技術は、その他、例えば監視装置等に適用されてもよい。
＜１０．移動体への応用例＞
本技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
図３４は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図３４に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図３４の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
図３５は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
図３５では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。
撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２、１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
なお、図３５には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２、１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２、１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、図１において説明した撮像素子１は、撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、赤外光による撮像が可能となる。夜間等の低照度環境における鮮明な被写体の画像を得ることができるため、ドライバの疲労を軽減することが可能になる。
最後に、上述した各実施の形態の説明は本技術の一例であり、本技術は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本技術に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）赤外光を透過するとともに可視光のうち第１の可視光を透過する第１のカラーフィルタと前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第１の赤外光を減衰する第１の赤外光フィルタとを備え、前記第１のカラーフィルタおよび前記第１の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第１の画素と、
前記赤外光を透過するとともに前記可視光のうち第２の可視光を透過する第２のカラーフィルタと前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第２の赤外光を減衰する第２の赤外光フィルタとを備え、前記第２のカラーフィルタおよび前記第２の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第２の画素と、
前記赤外光を透過するとともに前記可視光のうち第３の可視光を透過する第３のカラーフィルタと前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第３の赤外光を減衰する第３の赤外光フィルタとを備え、前記第３のカラーフィルタおよび前記第３の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第３の画素と
を具備する撮像素子。
（２）前記第１の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第１のカラーフィルタおよび前記第１の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、
前記第２の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第２のカラーフィルタおよび前記第２の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、
前記第３の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第３のカラーフィルタおよび前記第３の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備える
前記（１）に記載の撮像素子。
（３）赤外光を透過するとともに可視光のうち第１の可視光を透過する第１のカラーフィルタと前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第１の赤外光を減衰する第１の赤外光フィルタとを備え、前記第１のカラーフィルタおよび前記第１の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第１の画素と、
前記赤外光を透過するとともに前記可視光のうち第２の可視光を透過する第２のカラーフィルタと前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第２の赤外光を減衰する第２の赤外光フィルタとを備え、前記第２のカラーフィルタおよび前記第２の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第２の画素と、
前記赤外光を透過するとともに前記可視光のうち第３の可視光を透過する第３のカラーフィルタと前記第１の赤外光フィルタおよび前記第２の赤外光フィルタの何れかとを備え、前記第３のカラーフィルタと前記第１の赤外光フィルタおよび前記第２の赤外光フィルタの何れかとを透過した光に応じた画像信号を生成する第３の画素と
を具備する撮像素子。
（４）前記第１の赤外光および前記第２の赤外光は、それぞれの波長が少なくとも３０ｎｍ異なる前記（３）に記載の撮像素子。
（５）前記第１の赤外光および前記第２の赤外光は、波長が略７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍのうちの何れかである前記（４）に記載の撮像素子。
（６）前記第１の画素、前記第２の画素および前記第３の画素は、少なくとも略７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍの何れか１つの波長の光に応じた画像信号を生成する前記（３）に記載の撮像素子。
（７）前記第１の可視光、前記第２の可視光および前記第３の可視光は、赤色光、緑色光および青色光のうちの何れかである前記（３）から（６）のいずれかに記載の撮像素子。
（８）前記第１の画素、前記第２の画素および前記第３の画素は、ベイヤー配列に構成される前記（７）に記載の撮像素子。
（９）前記第３の画素における前記第３の可視光が緑色光であり、
前記ベイヤー配列に構成された２つの前記第３の画素は、それぞれ異なる前記第１の赤外光フィルタおよび前記第２の赤外光フィルタを備える
前記（８）に記載の撮像素子。
（１０）前記第１の画素、前記第２の画素および前記第３の画素が２次元格子状に配置された画素領域と、
前記第１の赤外光フィルタおよび前記第２の赤外光フィルタに隣接するとともに前記画素領域の周囲に配置される平坦化膜と
をさらに具備する前記（３）から（９）のいずれかに記載の撮像素子。
（１１）前記平坦化膜は、前記第１の赤外光フィルタおよび前記第２の赤外光フィルタの少なくとも１つにより構成される前記（１０）に記載の撮像素子。
（１２）隣接する前記第２の画素および前記第３の画素における前記第１の赤外光フィルタおよび前記第２の赤外光フィルタの間を遮光する遮光部をさらに備える前記（３）から（１１）のいずれかに記載の撮像素子。
（１３）前記第１の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第１のカラーフィルタおよび前記第１の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、
前記第２の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第２のカラーフィルタおよび前記第２の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、
前記第３の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第３のカラーフィルタと前記第１の赤外光フィルタおよび前記第２の赤外光フィルタの何れかとを透過させるオンチップレンズをさらに備える
前記（３）から（１３）のいずれかに記載の撮像素子。
（１４）可視光領域において第１の可視光を透過する帯域通過型の濾光を行い赤外光領域において第１の赤外光を減衰させる帯域除去型の濾光を行う第１のフィルタを備え、前記第１のフィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第１の画素と、
前記可視光領域において第２の可視光を透過する帯域通過型の濾光を行い赤外光領域において第２の赤外光を減衰させる帯域除去型の濾光を行う第２のフィルタを備え、前記第２のフィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第２の画素と、
前記可視光領域において第３の可視光を透過する帯域通過型の濾光を行い赤外光領域において第１の赤外光および第２の赤外光の何れかを減衰させる帯域除去型の濾光を行う第３のフィルタを備え、前記第３のフィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第３の画素と
を具備する撮像素子。
（１５）前記第１の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第１のフィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、
前記第２の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第２のフィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、
前記第３の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第３のフィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備える
前記（１４）に記載の撮像素子。
（１６）赤外光を透過するとともに可視光のうち第１の可視光を透過する第１のカラーフィルタと前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第１の赤外光を減衰する第１の赤外光フィルタとを備え、前記第１のカラーフィルタおよび前記第１の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号である第１の画像信号を生成する第１の画素と、
前記赤外光を透過するとともに前記可視光のうち第２の可視光を透過する第２のカラーフィルタと前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第２の赤外光を減衰する第２の赤外光フィルタとを備え、前記第２のカラーフィルタおよび前記第２の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号である第２の画像信号を生成する第２の画素と、
前記赤外光を透過するとともに前記可視光のうち第３の可視光を透過する第３のカラーフィルタと前記第１の赤外光フィルタおよび前記第２の赤外光フィルタの何れかとを備え、前記第３のカラーフィルタと前記第１の赤外光フィルタおよび前記第２の赤外光フィルタの何れかとを透過した光に応じた画像信号である第３の画像信号を生成する第３の画素と、
前記生成された第１の画像信号と前記生成された第２の画像信号と前記生成された第３の画像信号とに基づいて前記第１の赤外光に応じた画像信号である第１の赤外光信号と前記第２の赤外光に応じた画像信号である第２の赤外光信号と前記第１の赤外光および前記第２の赤外光とは異なる赤外光に応じた画像信号である第３の赤外光信号とを生成する処理回路と
を具備する撮像装置。
（１７）前記処理回路は、前記生成された第１の画像信号と前記生成された第２の画像信号と前記生成された第３の画像信号の相互の差分に基づいて前記第１の赤外光信号と前記第２の赤外光信号と前記第３の赤外光信号とを生成する前記（１６）に記載の撮像装置。
（１８）被写体に赤外光を照射する光源をさらに具備する前記（１６）または（１７）に記載の撮像装置。
（１９）前記光源は、前記第１の赤外光および前記第２の赤外光を含む赤外光を照射する前記（１８）に記載の撮像装置。
（２０）前記赤外光を遮光する赤外光遮光フィルタと、
被写体と前記第１の画素、前記第２の画素および前記第３の画素との間の光路に前記赤外光遮光フィルタを挿入することにより前記赤外光の前記第１の画素、前記第２の画素および前記第３の画素への入射を制御する赤外光遮光フィルタ制御部と
をさらに具備し、
前記処理回路は、前記赤外光遮光フィルタ制御部により前記赤外光遮光フィルタが前記光路に挿入された際に前記生成された第１の画像信号と前記生成された第２の画像信号と前記生成された第３の画像信号とに基づいて前記第１の可視光に応じた画像信号と前記第２の可視光に応じた画像信号と前記第３の可視光に応じた画像信号とを生成する
前記（１６）から（１９）のいずれに記載の撮像装置。
（２１）前記第１の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第１のカラーフィルタおよび前記第１の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、
前記第２の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第２のカラーフィルタおよび前記第２の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、
前記第３の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第３のカラーフィルタと前記第１の赤外光フィルタおよび前記第２の赤外光フィルタの何れかとを透過させるオンチップレンズをさらに備える
前記（１６）から（２０）のいずれかに記載の撮像素子。
（２２）オンチップレンズ部と、
受光部と、
前記オンチップレンズ部および前記受光部の間に配置される第１のフィルタ層と、
前記オンチップレンズ部および前記受光部の間に配置される第２のフィルタ層と
を具備し、
前記オンチップレンズ部は、第１のオンチップレンズと第２のオンチップレンズと第３のオンチップレンズとを備え、
前記第１のフィルタ層は、赤外光を透過するとともに可視光のうち第１の可視光を透過する第１のカラーフィルタと、赤外光を透過するとともに可視光のうち第２の可視光を透過する第２のカラーフィルタと、赤外光を透過するとともに可視光のうち第３の可視光を透過する第３のカラーフィルタとを備え、
前記第２のフィルタ層は、前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第１の赤外光を減衰する第１の赤外光フィルタと、前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第２の赤外光を減衰する第２の赤外光フィルタと、前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第３の赤外光を減衰する第３の赤外光フィルタとを備え、
前記受光部は、第１の光電変換部と第２の光電変換部と第３の光電変換部とを備え、
前記第１のカラーフィルタおよび前記第１の赤外光フィルタは、前記第１のオンチップレンズと前記第１の光電変換部との間に配置され、
前記第２のカラーフィルタおよび前記第２の赤外光フィルタは、前記第２のオンチップレンズと前記第２の光電変換部との間に配置され、
前記第３のカラーフィルタおよび前記第３の赤外光フィルタは、前記第３のオンチップレンズと前記第３の光電変換部との間に配置される
撮像素子。
（２３）オンチップレンズ部と、
受光部と、
前記オンチップレンズ部および前記受光部の間に配置される第１のフィルタ層と、
前記オンチップレンズ部および前記受光部の間に配置される第２のフィルタ層と
を具備し、
前記オンチップレンズ部は、第１のオンチップレンズと第２のオンチップレンズと第３のオンチップレンズとを備え、
前記第１のフィルタ層は、赤外光を透過するとともに可視光のうち第１の可視光を透過する第１のカラーフィルタと、赤外光を透過するとともに可視光のうち第２の可視光を透過する第２のカラーフィルタと、赤外光を透過するとともに可視光のうち第３の可視光を透過する第３のカラーフィルタとを備え、
前記第２のフィルタ層は、前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第１の赤外光を減衰する第１の赤外光フィルタと、前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第２の赤外光を減衰する第２の赤外光フィルタと、前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第３の赤外光を減衰する第３の赤外光フィルタとを備え、
前記受光部は、第１の光電変換部と第２の光電変換部と第３の光電変換部とを備え、
前記第１の光電変換部は、前記第１のオンチップレンズと前記第１のカラーフィルタと前記第１の赤外光フィルタとを透過した光の光電変換を行い、
前記第２の光電変換部は、前記第２のオンチップレンズと前記第２のカラーフィルタと前記第２の赤外光フィルタとを透過した光の光電変換を行い、
前記第３の光電変換部は、前記第３のオンチップレンズと前記第３のカラーフィルタと前記第３の赤外光フィルタとを透過した光の光電変換を行う
撮像素子。
１、１ａ、１ｂ 撮像素子
２ 撮像素子パッケージ
３ フレーム
４ 保護ガラス
５ 赤外光遮光フィルタ
６ 紫外光遮光フィルタ
１０ 画素アレイ部
１３〜１５ 領域
２０ 垂直駆動部
３０ カラム信号処理部
４０ 制御部
１００ 画素
１１０ オンチップレンズ部
１１１ オンチップレンズ
１２０ カラーフィルタ
１３０ 赤外光フィルタ
１３８、１３９ 酸化物膜
１４１ 平坦化膜
１４２ 遮光膜
１４３ 遮光部
１５１ 半導体基板
１５４ 光電変換部
１５５ 絶縁膜
１８０ フィルタ
１００２ 撮像素子
１００５ 画像処理部
１０１０ 赤外光遮光フィルタ
１０１１ 赤外光遮光フィルタ制御部
１０１３ ＬＥＤ光源
１２０３１、１２１０１〜１２１０５ 撮像部

Claims (23)

  1. 赤外光を透過するとともに可視光のうち第１の可視光を透過する第１のカラーフィルタと前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第１の赤外光を減衰する第１の赤外光フィルタとを備え、前記第１のカラーフィルタおよび前記第１の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第１の画素と、
    前記赤外光を透過するとともに前記可視光のうち第２の可視光を透過する第２のカラーフィルタと前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第２の赤外光を減衰する第２の赤外光フィルタとを備え、前記第２のカラーフィルタおよび前記第２の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第２の画素と、
    前記赤外光を透過するとともに前記可視光のうち第３の可視光を透過する第３のカラーフィルタと前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第３の赤外光を減衰する第３の赤外光フィルタとを備え、前記第３のカラーフィルタおよび前記第３の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第３の画素と
    を具備する撮像素子。
  2. 前記第１の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第１のカラーフィルタおよび前記第１の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、
    前記第２の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第２のカラーフィルタおよび前記第２の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、
    前記第３の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第３のカラーフィルタおよび前記第３の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備える
    請求項１記載の撮像素子。
  3. 赤外光を透過するとともに可視光のうち第１の可視光を透過する第１のカラーフィルタと前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第１の赤外光を減衰する第１の赤外光フィルタとを備え、前記第１のカラーフィルタおよび前記第１の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第１の画素と、
    前記赤外光を透過するとともに前記可視光のうち第２の可視光を透過する第２のカラーフィルタと前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第２の赤外光を減衰する第２の赤外光フィルタとを備え、前記第２のカラーフィルタおよび前記第２の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第２の画素と、
    前記赤外光を透過するとともに前記可視光のうち第３の可視光を透過する第３のカラーフィルタと前記第１の赤外光フィルタおよび前記第２の赤外光フィルタの何れかとを備え、前記第３のカラーフィルタと前記第１の赤外光フィルタおよび前記第２の赤外光フィルタの何れかとを透過した光に応じた画像信号を生成する第３の画素と
    を具備する撮像素子。
  4. 前記第１の赤外光および前記第２の赤外光は、それぞれの波長が少なくとも３０ｎｍ異なる請求項３記載の撮像素子。
  5. 前記第１の赤外光および前記第２の赤外光は、波長が略７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍのうちの何れかである請求項４記載の撮像素子。
  6. 前記第１の画素、前記第２の画素および前記第３の画素は、少なくとも略７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍの何れか１つの波長の光に応じた画像信号を生成する請求項３記載の撮像素子。
  7. 前記第１の可視光、前記第２の可視光および前記第３の可視光は、赤色光、緑色光および青色光のうちの何れかである請求項３記載の撮像素子。
  8. 前記第１の画素、前記第２の画素および前記第３の画素は、ベイヤー配列に構成される請求項７記載の撮像素子。
  9. 前記第３の画素における前記第３の可視光が緑色光であり、
    前記ベイヤー配列に構成された２つの前記第３の画素は、それぞれ異なる前記第１の赤外光フィルタおよび前記第２の赤外光フィルタを備える
    請求項８記載の撮像素子。
  10. 前記第１の画素、前記第２の画素および前記第３の画素が２次元格子状に配置された画素領域と、
    前記第１の赤外光フィルタおよび前記第２の赤外光フィルタに隣接するとともに前記画素領域の周囲に配置される平坦化膜と
    をさらに具備する請求項３記載の撮像素子。
  11. 前記平坦化膜は、前記第１の赤外光フィルタおよび前記第２の赤外光フィルタの少なくとも１つにより構成される請求項１０記載の撮像素子。
  12. 隣接する前記第２の画素および前記第３の画素における前記第１の赤外光フィルタおよび前記第２の赤外光フィルタの間を遮光する遮光部をさらに備える請求項３記載の撮像素子。
  13. 前記第１の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第１のカラーフィルタおよび前記第１の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、
    前記第２の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第２のカラーフィルタおよび前記第２の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、
    前記第３の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第３のカラーフィルタと前記第１の赤外光フィルタおよび前記第２の赤外光フィルタの何れかとを透過させるオンチップレンズをさらに備える
    請求項３記載の撮像素子。
  14. 可視光領域において第１の可視光を透過する帯域通過型の濾光を行い赤外光領域において第１の赤外光を減衰させる帯域除去型の濾光を行う第１のフィルタを備え、前記第１のフィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第１の画素と、
    前記可視光領域において第２の可視光を透過する帯域通過型の濾光を行い赤外光領域において第２の赤外光を減衰させる帯域除去型の濾光を行う第２のフィルタを備え、前記第２のフィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第２の画素と、
    前記可視光領域において第３の可視光を透過する帯域通過型の濾光を行い赤外光領域において第１の赤外光および第２の赤外光の何れかを減衰させる帯域除去型の濾光を行う第３のフィルタを備え、前記第３のフィルタを透過した光に応じた画像信号を生成する第３の画素と
    を具備する撮像素子。
  15. 前記第１の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第１のフィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、
    前記第２の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第２のフィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、
    前記第３の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第３のフィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備える
    請求項１４記載の撮像素子。
  16. 赤外光を透過するとともに可視光のうち第１の可視光を透過する第１のカラーフィルタと前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第１の赤外光を減衰する第１の赤外光フィルタとを備え、前記第１のカラーフィルタおよび前記第１の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号である第１の画像信号を生成する第１の画素と、
    前記赤外光を透過するとともに前記可視光のうち第２の可視光を透過する第２のカラーフィルタと前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第２の赤外光を減衰する第２の赤外光フィルタとを備え、前記第２のカラーフィルタおよび前記第２の赤外光フィルタを透過した光に応じた画像信号である第２の画像信号を生成する第２の画素と、
    前記赤外光を透過するとともに前記可視光のうち第３の可視光を透過する第３のカラーフィルタと前記第１の赤外光フィルタおよび前記第２の赤外光フィルタの何れかとを備え、前記第３のカラーフィルタと前記第１の赤外光フィルタおよび前記第２の赤外光フィルタの何れかとを透過した光に応じた画像信号である第３の画像信号を生成する第３の画素と、
    前記生成された第１の画像信号と前記生成された第２の画像信号と前記生成された第３の画像信号とに基づいて前記第１の赤外光に応じた画像信号である第１の赤外光信号と前記第２の赤外光に応じた画像信号である第２の赤外光信号と前記第１の赤外光および前記第２の赤外光とは異なる赤外光に応じた画像信号である第３の赤外光信号とを生成する処理回路と
    を具備する撮像装置。
  17. 前記処理回路は、前記生成された第１の画像信号と前記生成された第２の画像信号と前記生成された第３の画像信号の相互の差分に基づいて前記第１の赤外光信号と前記第２の赤外光信号と前記第３の赤外光信号とを生成する請求項１６記載の撮像装置。
  18. 被写体に赤外光を照射する光源をさらに具備する請求項１６記載の撮像装置。
  19. 前記光源は、前記第１の赤外光および前記第２の赤外光を含む赤外光を照射する請求項１８記載の撮像装置。
  20. 前記赤外光を遮光する赤外光遮光フィルタと、
    被写体と前記第１の画素、前記第２の画素および前記第３の画素との間の光路に前記赤外光遮光フィルタを挿入することにより前記赤外光の前記第１の画素、前記第２の画素および前記第３の画素への入射を制御する赤外光遮光フィルタ制御部と
    をさらに具備し、
    前記処理回路は、前記赤外光遮光フィルタ制御部により前記赤外光遮光フィルタが前記光路に挿入された際に前記生成された第１の画像信号と前記生成された第２の画像信号と前記生成された第３の画像信号とに基づいて前記第１の可視光に応じた画像信号と前記第２の可視光に応じた画像信号と前記第３の可視光に応じた画像信号とを生成する
    請求項１６記載の撮像装置。
  21. 前記第１の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第１のカラーフィルタおよび前記第１の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、
    前記第２の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第２のカラーフィルタおよび前記第２の赤外光フィルタを透過させるオンチップレンズをさらに備え、
    前記第３の画素は、被写体からの光を集光しながら前記第３のカラーフィルタと前記第１の赤外光フィルタおよび前記第２の赤外光フィルタの何れかとを透過させるオンチップレンズをさらに備える
    請求項１６記載の撮像素子。
  22. オンチップレンズ部と、
    受光部と、
    前記オンチップレンズ部および前記受光部の間に配置される第１のフィルタ層と、
    前記オンチップレンズ部および前記受光部の間に配置される第２のフィルタ層と
    を具備し、
    前記オンチップレンズ部は、第１のオンチップレンズと第２のオンチップレンズと第３のオンチップレンズとを備え、
    前記第１のフィルタ層は、赤外光を透過するとともに可視光のうち第１の可視光を透過する第１のカラーフィルタと、赤外光を透過するとともに可視光のうち第２の可視光を透過する第２のカラーフィルタと、赤外光を透過するとともに可視光のうち第３の可視光を透過する第３のカラーフィルタとを備え、
    前記第２のフィルタ層は、前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第１の赤外光を減衰する第１の赤外光フィルタと、前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第２の赤外光を減衰する第２の赤外光フィルタと、前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第３の赤外光を減衰する第３の赤外光フィルタとを備え、
    前記受光部は、第１の光電変換部と第２の光電変換部と第３の光電変換部とを備え、
    前記第１のカラーフィルタおよび前記第１の赤外光フィルタは、前記第１のオンチップレンズと前記第１の光電変換部との間に配置され、
    前記第２のカラーフィルタおよび前記第２の赤外光フィルタは、前記第２のオンチップレンズと前記第２の光電変換部との間に配置され、
    前記第３のカラーフィルタおよび前記第３の赤外光フィルタは、前記第３のオンチップレンズと前記第３の光電変換部との間に配置される
    撮像素子。
  23. オンチップレンズ部と、
    受光部と、
    前記オンチップレンズ部および前記受光部の間に配置される第１のフィルタ層と、
    前記オンチップレンズ部および前記受光部の間に配置される第２のフィルタ層と
    を具備し、
    前記オンチップレンズ部は、第１のオンチップレンズと第２のオンチップレンズと第３のオンチップレンズとを備え、
    前記第１のフィルタ層は、赤外光を透過するとともに可視光のうち第１の可視光を透過する第１のカラーフィルタと、赤外光を透過するとともに可視光のうち第２の可視光を透過する第２のカラーフィルタと、赤外光を透過するとともに可視光のうち第３の可視光を透過する第３のカラーフィルタとを備え、
    前記第２のフィルタ層は、前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第１の赤外光を減衰する第１の赤外光フィルタと、前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第２の赤外光を減衰する第２の赤外光フィルタと、前記可視光を透過するとともに前記赤外光のうち第３の赤外光を減衰する第３の赤外光フィルタとを備え、
    前記受光部は、第１の光電変換部と第２の光電変換部と第３の光電変換部とを備え、
    前記第１の光電変換部は、前記第１のオンチップレンズと前記第１のカラーフィルタと前記第１の赤外光フィルタとを透過した光の光電変換を行い、
    前記第２の光電変換部は、前記第２のオンチップレンズと前記第２のカラーフィルタと前記第２の赤外光フィルタとを透過した光の光電変換を行い、
    前記第３の光電変換部は、前記第３のオンチップレンズと前記第３のカラーフィルタと前記第３の赤外光フィルタとを透過した光の光電変換を行う
    撮像素子。
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