JP6470404B2 - 撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、撮像装置に関する。
積層された複数の基板を有し、かつ、可視光画像と赤外光画像とを同時に取得することができる固体撮像装置が開示されている（特許文献１参照）。図１１は、従来技術における固体撮像装置１０００の構成を示している。図１１では固体撮像装置１０００の断面が示されている。図１１に示すように、固体撮像装置１０００は、第１の基板７００と、第２の基板８００と、可視光カットフィルタ９００とを有する。第１の基板７００と第２の基板８００とは、第１の基板７００の厚さ方向Ｄ１１に積層されている。
第１の基板７００は、第１の半導体層７１０と、複数のカラーフィルタ７２０Ｒと、複数のカラーフィルタ７２０Ｇと、複数のマイクロレンズ７３０とを有する。図１１では、代表として１つのマイクロレンズ７３０の符号が示されている。
第１の半導体層７１０は、複数の第１の光電変換部７１１を有する。図１１では、代表として１つの第１の光電変換部７１１の符号が示されている。
第１の半導体層７１０の表面に複数のカラーフィルタ７２０Ｒと複数のカラーフィルタ７２０Ｇとが配置されている。第１の基板７００は、図１２に示す複数のカラーフィルタ７２０Ｂをさらに有する。図１１では、複数のカラーフィルタ７２０Ｂは示されていない。複数のカラーフィルタ７２０Ｒと複数のカラーフィルタ７２０Ｇと複数のカラーフィルタ７２０Ｂとの表面に複数のマイクロレンズ７３０が配置されている。
第２の基板８００は、第２の半導体層８１０を有する。第２の半導体層８１０は、複数の第２の光電変換部８１１を有する。図１１では、代表として１つの第２の光電変換部８１１の符号が示されている。
可視光カットフィルタ９００は、第１の基板７００と第２の基板８００との間に配置されている。複数の第１の光電変換部７１１を透過した光が可視光カットフィルタ９００に入射する。可視光カットフィルタ９００は、入射した光に含まれる可視光を遮断する。
図１２は、複数の第１の光電変換部７１１の配列を示している。図１３は、複数の第２の光電変換部８１１の配列を示している。図１２と図１３とでは、第１の基板７００の厚さ方向Ｄ１１は、紙面に垂直な方向である。図１２では、代表として１つの第１の光電変換部７１１の符号が示されている。図１３では、代表として１つの第２の光電変換部８１１の符号が示されている。図１２と図１３とでは、複数のカラーフィルタ７２０Ｒと複数のカラーフィルタ７２０Ｇと複数のカラーフィルタ７２０Ｂとの位置が破線で示されている。図１２と図１３とでは、代表として１つのカラーフィルタ７２０Ｒと２つのカラーフィルタ７２０Ｇと１つのカラーフィルタ７２０Ｂとの符号が示されている。複数の第１の光電変換部７１１と複数の第２の光電変換部８１１とは、行列状に配置されている。また、複数のカラーフィルタ７２０Ｒと複数のカラーフィルタ７２０Ｇと複数のカラーフィルタ７２０Ｂとは、行列状に配置されている。
固体撮像装置１０００の光学的前方に配置された撮像レンズを通過した、被写体からの光が複数のマイクロレンズ７３０に入射する。複数のマイクロレンズ７３０は、撮像レンズを透過した光を集光する。複数のカラーフィルタ７２０Ｒと複数のカラーフィルタ７２０Ｇと複数のカラーフィルタ７２０Ｂとは、可視光のうち所定の色に対応した波長の光を透過させる。複数のカラーフィルタ７２０Ｒは、赤に対応した波長の光すなわち赤色光を透過させる。複数のカラーフィルタ７２０Ｇは、緑に対応した波長の光すなわち緑色光を透過させる。複数のカラーフィルタ７２０Ｂは、青に対応した波長の光すなわち青色光を透過させる。一般的に赤外光は、複数のカラーフィルタ７２０Ｒと複数のカラーフィルタ７２０Ｇと複数のカラーフィルタ７２０Ｂとを透過する。
複数の第１の光電変換部７１１のそれぞれは、複数のカラーフィルタ７２０Ｒと複数のカラーフィルタ７２０Ｇと複数のカラーフィルタ７２０Ｂとのいずれか１つに対応する領域に配置されている。複数のカラーフィルタ７２０Ｒと複数のカラーフィルタ７２０Ｇと複数のカラーフィルタ７２０Ｂとのそれぞれを透過した光は、複数の第１の光電変換部７１１のいずれか１つに入射する。カラーフィルタ７２０Ｒに対応する領域に配置された第１の光電変換部７１１は、赤色光に基づくＲ信号を生成する。カラーフィルタ７２０Ｇに対応する領域に配置された第１の光電変換部７１１は、緑色光に基づくＧ信号を生成する。カラーフィルタ７２０Ｂに対応する領域に配置された第１の光電変換部７１１は、青色光に基づくＢ信号を生成する。
複数の第２の光電変換部８１１のそれぞれは、複数のカラーフィルタ７２０Ｒと複数のカラーフィルタ７２０Ｇと複数のカラーフィルタ７２０Ｂとのいずれか１つに対応する領域に配置されている。複数の第１の光電変換部７１１を透過した光は、可視光カットフィルタ９００に入射する。可視光カットフィルタ９００によって可視光が遮断された光は、複数の第２の光電変換部８１１に入射する。複数の第２の光電変換部８１１は、赤外光に基づくＩＲ信号を生成する。
カラーフィルタ７２０Ｒとカラーフィルタ７２０Ｇとカラーフィルタ７２０Ｂとに対応する領域に配置された第１の光電変換部７１１は、赤外光の一部を吸収する。このため、その第１の光電変換部７１１は、赤色光、緑色光、および青色光に基づく成分と赤外光に基づく成分とを含むＲ信号とＧ信号とＢ信号とを生成する。このＲ信号とＧ信号とＢ信号とを、第２の光電変換部８１１によって生成されたＩＲ信号により補正することにより、赤外光に基づく成分が除去されたＲ信号とＧ信号とＢ信号とを得ることができる。固体撮像装置１０００は、上記の方法により、赤色光、緑色光、および青色光に基づく成分と赤外光に基づく成分とを含む信号から赤外光に基づく成分が除去された信号を得ることができる。さらに、固体撮像装置１０００は、これらの信号から可視光画像を生成する。
日本国特開２０１４−１３５５３５号公報
上記のように、カラーフィルタ７２０Ｒとカラーフィルタ７２０Ｇとカラーフィルタ７２０Ｂとのそれぞれに対応する領域に配置された第１の光電変換部７１１は、赤外光の一部を吸収する。このため、複数の第１の光電変換部７１１によって生成されたＲ信号とＧ信号とＢ信号とは、赤外光に基づく成分を含む。図１２では、赤外光に基づく成分を含むＲ信号を生成する第１の光電変換部７１１は、その近傍に“Ｒ＋ＩＲ”と記載されている。図１２では、赤外光に基づく成分を含むＧ信号を生成する第１の光電変換部７１１は、その近傍に“Ｇ＋ＩＲ”と記載されている。図１２では、赤外光に基づく成分を含むＢ信号を生成する第１の光電変換部７１１は、その近傍に“Ｂ＋ＩＲ”と記載されている。
したがって、可視光画像を生成するためには、複数の第１の光電変換部７１１によって生成されたＲ信号とＧ信号とＢ信号とを、第２の光電変換部８１１によって生成されたＩＲ信号により補正する必要がある。補正後のＲ信号は、式（Ａ１）により表される。補正後のＧ信号は、式（Ａ２）により表される。補正後のＢ信号は、式（Ａ３）により表される。
Ｒ’＝Ｒ−αＩＲ（ｒ） ・・・（Ａ１）
Ｇ’＝Ｇ−βＩＲ（ｇ） ・・・（Ａ２）
Ｂ’＝Ｂ−γＩＲ（ｂ） ・・・（Ａ３）
式（Ａ１）において、Ｒ’は補正後のＲ信号の値であり、Ｒは補正前のＲ信号の値である。式（Ａ１）において、αは係数である。式（Ａ１）において、ＩＲ（ｒ）は、カラーフィルタ７２０Ｒに対応する領域に配置された第２の光電変換部８１１によって生成されたＩＲ信号の値である。図１３では、ＩＲ信号（ＩＲ（ｒ））を生成する第２の光電変換部８１１は、その近傍に“ＩＲ（ｒ）”と記載されている。
式（Ａ２）において、Ｇ’は補正後のＧ信号の値であり、Ｇは補正前のＧ信号の値である。式（Ａ２）において、βは係数である。式（Ａ２）において、ＩＲ（ｇ）は、カラーフィルタ７２０Ｇに対応する領域に配置された第２の光電変換部８１１によって生成されたＩＲ信号の値である。図１３では、ＩＲ信号（ＩＲ（ｇ））を生成する第２の光電変換部８１１は、その近傍に“ＩＲ（ｇ）”と記載されている。
式（Ａ３）において、Ｂ’は補正後のＢ信号の値であり、Ｂは補正前のＢ信号の値である。式（Ａ３）において、γは係数である。式（Ａ３）において、ＩＲ（ｂ）は、カラーフィルタ７２０Ｂに対応する領域に配置された第２の光電変換部８１１によって生成されたＩＲ信号の値である。図１３では、ＩＲ信号（ＩＲ（ｂ））を生成する第２の光電変換部８１１は、その近傍に“ＩＲ（ｂ）”と記載されている。
式（Ａ１）と式（Ａ２）と式（Ａ３）とに示すように、補正において差分処理が行われる。このため、補正後のＲ信号とＧ信号とＢ信号とに含まれるノイズ成分は、差分処理に用いられる複数の信号のノイズ成分の２乗和の平方根となる。このため、補正後のＲ信号とＧ信号とＢ信号とのＳ／Ｎは、補正前のＲ信号とＧ信号とＢ信号とのＳ／Ｎよりも悪くなる。
本発明は、可視光画像信号の品質を向上させることができる撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様によれば、撮像装置は、第１の基板と、前記第１の基板に積層された第２の基板と、信号処理回路と、を有する。前記第１の基板は、複数の第１の光電変換部と、複数の第２の光電変換部と、赤外吸収層とを有する。前記複数の第１の光電変換部は、第１の可視光と赤外光とに基づく第１の信号を生成する。前記第１の可視光の波長は可視光帯域の第１の波長である。前記複数の第２の光電変換部は、第２の可視光のみに基づく第２の信号を生成する。前記第２の可視光の波長は可視光帯域の第２の波長である。前記第２の波長は前記第１の波長と異なる。前記赤外吸収層は、前記赤外光を吸収し、かつ、前記第２の可視光のみを透過させる。前記第２の基板は、前記複数の第１の光電変換部を透過した前記赤外光に基づく第３の信号を生成する複数の第３の光電変換部を有する。前記信号処理回路は、前記第１の信号を前記第３の信号により補正することにより、第４の信号を生成する。前記信号処理回路は、前記第２の信号と前記第４の信号とに基づいて可視光画像信号を生成する。前記信号処理回路は、前記第３の信号に基づいて赤外光画像信号を生成する。
本発明の第２の態様によれば、第１の態様において、前記赤外吸収層は、複数のマイクロレンズであってもよい。
本発明の第３の態様によれば、第１の態様において、前記赤外吸収層は、複数のカラーフィルタであってもよい。
本発明の第４の態様によれば、第１の態様において、前記第２の基板は、前記複数の第３の光電変換部から前記第３の信号を読み出す複数の信号読み出し回路をさらに有してもよい。前記複数の信号読み出し回路のそれぞれは、前記複数の第２の光電変換部の少なくとも１つに対応する領域に配置されてもよい。前記第１の基板は第１の面を有してもよい。前記第３の光電変換部の第１の面積は、前記第１の光電変換部の第２の面積よりも大きくてもよい。前記第１の面積は、第２の面における前記第３の光電変換部の面積である。前記第２の面積は、第３の面における前記第２の光電変換部の面積である。前記第２の面と前記第３の面とは前記第１の面に平行である。
本発明の第５の態様によれば、第１の態様において、前記第１の可視光は、緑色光を含んでもよい。前記第２の可視光は、赤色光または青色光を含んでもよい。前記複数の第２の光電変換部は、前記赤色光のみに基づく前記第２の信号を生成する前記第２の光電変換部と、前記青色光のみに基づく前記第２の信号を生成する前記第２の光電変換部と、を含んでもよい。前記複数の第１の光電変換部と前記複数の第２の光電変換部との配列は、ベイヤ配列に対応する配列であってもよい。
本発明の第６の態様によれば、第１の態様において、前記第１の可視光は、青色光を含んでもよい。前記第２の可視光は、赤色光または緑色光を含んでもよい。前記複数の第２の光電変換部は、前記赤色光のみに基づく前記第２の信号を生成する前記第２の光電変換部と、前記緑色光のみに基づく前記第２の信号を生成する前記第２の光電変換部と、を含んでもよい。前記複数の第１の光電変換部と前記複数の第２の光電変換部との配列は、ベイヤ配列に対応する配列であってもよい。
本発明の第７の態様によれば、第１の態様において、前記複数の第３の光電変換部のそれぞれは、前記複数の第１の光電変換部の２つ以上を透過した光を受光してもよい。
上記の各態様によれば、信号処理回路は、第１の可視光と赤外光とに基づく第１の信号を赤外光に基づく第３の信号により補正することにより、第４の信号を生成する。信号処理回路は、第２の可視光のみに基づく第２の信号と第４の信号とに基づいて可視光画像信号を生成する。信号処理回路は、第３の信号に基づいて赤外光画像信号を生成する。第２の信号の補正は必要ないため、可視光画像信号に含まれるノイズが低減される。このため、撮像装置は、可視光画像信号の品質を向上させることができる。
本発明の第１の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の撮像装置における撮像部の断面図である。 本発明の第１の実施形態の撮像装置における複数の第１の光電変換部と複数の第２の光電変換部との配列を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の撮像装置における複数の第３の光電変換部の配列を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態の撮像装置における撮像部の断面図である。 本発明の第２の実施形態の撮像装置における複数の第１の光電変換部と複数の第２の光電変換部との配列を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態の撮像装置における複数の第３の光電変換部の配列を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態の撮像装置における複数の第３の光電変換部の配列を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態の撮像装置における撮像部の断面図である。 本発明の第５の実施形態の撮像装置における撮像部の断面図である。 従来技術の撮像装置における撮像部の断面図である。 従来技術の撮像装置における複数の第１の光電変換部の配列を示す断面図である。 従来技術の撮像装置における複数の第２の光電変換部の配列を示す断面図である。
図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の撮像装置１の構成を示している。撮像装置１は、撮像機能を有する電子機器である。例えば、撮像装置１は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、および内視鏡などである。図１に示すように、撮像装置１は、レンズ１０と、撮像部２０（固体撮像装置）と、信号処理部３０（信号処理回路）と、表示部４０と、駆動制御部５０と、レンズ制御部６０と、カメラ制御部７０と、カメラ操作部８０と、記憶部９０とを有する。
レンズ１０は、ズーム機能とフォーカス機能とを有する。レンズ１０は、被写体からの光に基づく被写体像を撮像部２０の受光面に結像する。レンズ制御部６０は、レンズ１０のズーム、フォーカス、および絞りなどを制御する。レンズ１０を介して取り込まれた光は撮像部２０の受光面で結像される。撮像部２０は、受光面に結像された被写体像に基づくＲ信号とＧ信号とＢ信号とＩＲ信号とを生成する。駆動制御部５０は、撮像部２０を駆動し、かつ、撮像部２０の動作を制御する。
信号処理部３０は、撮像部２０から出力された各信号に対して、予め定められた処理を行う。信号処理部３０は、第１の信号処理部３００と第２の信号処理部３１０とを有する。第１の信号処理部３００は、可視光画像信号の生成に関する処理を行う。第２の信号処理部３１０は、赤外光画像信号の生成に関する処理を行う。信号処理部３０は、撮像部２０に含まれてもよい。
表示部４０は、信号処理部３０によって生成された可視光画像信号に基づく可視光画像を表示する。また、表示部４０は、信号処理部３０によって生成された赤外光画像信号に基づく赤外光画像を表示する。可視光画像と赤外光画像とは、静止画像と動画像とのどちらであってもよい。
記憶部９０は、信号処理部３０によって生成された可視光画像信号と赤外光画像信号とを記憶する。記憶部９０は、撮像装置１に対して着脱可能であってもよい。つまり、記憶部９０は、撮像装置１に固有の構成である必要はない。
カメラ制御部７０は、撮像装置１全体の制御を行う。カメラ制御部７０の動作は、撮像装置１に内蔵されたＲＯＭに格納されているプログラムに規定されている。カメラ制御部７０は、このプログラムを読み出して、プログラムが規定する内容に従って、各種の制御を行う。
カメラ操作部８０は、ユーザが撮像装置１に対する各種の操作入力を行うための操作用の各種部材を有する。カメラ操作部８０は、操作入力の結果に基づく信号をカメラ制御部７０に出力する。
図２は、撮像部２０の一部の断面が示されている。図２に示すように、撮像部２０は、第１の基板１００と第２の基板２００とを有する。第１の基板１００と第２の基板２００とは、第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１に積層されている。第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１は、第１の面１１０ａに垂直な方向である。
撮像部２０を構成する部分の寸法は、図２に示される寸法に従うわけではない。撮像部２０を構成する部分の寸法は各機能を有する範囲内で任意であってよい。
第１の基板１００は、第１の半導体層１１０と、複数の透明層１２０と、複数の赤外吸収層１２１と、複数のカラーフィルタ１３０Ｒと、複数のカラーフィルタ１３０Ｇと、複数のマイクロレンズ１４０とを有する。図２では、代表として１つのマイクロレンズ１４０の符号が示されている。
第１の半導体層１１０は、複数の第１の光電変換部１１１と複数の第２の光電変換部１１２とを有する。第１の半導体層１１０は、シリコン（Ｓｉ）等の半導体材料で構成されている。例えば、第１の光電変換部１１１と第２の光電変換部１１２とは、第１の半導体層１１０を構成する半導体材料とは不純物および不純物濃度が異なる半導体材料で構成されている。第１の半導体層１１０は、第１の面１１０ａと第２の面１１０ｂとを有する。第１の面１１０ａは、第２の基板２００と接触している。第２の面１１０ｂは、複数の透明層１２０および複数の赤外吸収層１２１と接触している。
第２の面１１０ｂに複数の透明層１２０と複数の赤外吸収層１２１とが配置されている。複数の透明層１２０と複数の赤外吸収層１２１とは、光の透過性が高い材料で形成されている。透明層１２０は、例えば、透明樹脂で構成されている。赤外吸収層１２１は、例えば、赤外吸収色素が添加された透明樹脂で構成されている。赤外吸収色素は、シアニン化合物、フタロシアニン化合物、ジチオール金属錯体、ナフトキノン化合物、ジイモニウム化合物、およびアゾ化合物などである。
複数の第１の光電変換部１１１は、透明層１２０に対応する領域に配置されている。つまり、複数の第１の光電変換部１１１は、透明層１２０を透過した光が入射する位置に配置されている。複数の第２の光電変換部１１２は、赤外吸収層１２１に対応する領域に配置されている。つまり、複数の第２の光電変換部１１２は、赤外吸収層１２１を透過した光が入射する位置に配置されている。
複数の透明層１２０の表面に複数のカラーフィルタ１３０Ｇが配置されている。複数の赤外吸収層１２１の表面に複数のカラーフィルタ１３０Ｒが配置されている。第１の基板１００は、図３に示す複数のカラーフィルタ１３０Ｂをさらに有し、かつ複数のカラーフィルタ１３０Ｂは複数の赤外吸収層１２１の表面に配置されている。図２では、複数のカラーフィルタ１３０Ｂは示されていない。複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｇと複数のカラーフィルタ１３０Ｂとの表面に複数のマイクロレンズ１４０が配置されている。
第２の基板２００は、第２の半導体層２１０を有する。第２の半導体層２１０は、複数の第３の光電変換部２１１を有する。第２の半導体層２１０は、シリコン（Ｓｉ）等の半導体材料で構成されている。例えば、第３の光電変換部２１１は、第２の半導体層２１０を構成する半導体材料とは不純物および不純物濃度が異なる半導体材料で構成されている。複数の第３の光電変換部２１１のそれぞれは、複数の第１の光電変換部１１１のいずれか１つに対応する領域に配置されている。つまり、複数の第３の光電変換部２１１のそれぞれは、複数の第１の光電変換部１１１のいずれか１つを透過した光が入射する位置に配置されている。第２の半導体層２１０は、第１の面２１０ａと第２の面２１０ｂとを有する。第１の面２１０ａは、第１の基板１００と接触している。第２の基板２００は、図４に示す信号読み出し回路２２０をさらに有する。
図３は、複数の第１の光電変換部１１１と複数の第２の光電変換部１１２との配列を示している。図４は、複数の第３の光電変換部２１１の配列を示している。図３と図４とでは、第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１は、紙面に垂直な方向である。図３では、代表として２つの第１の光電変換部１１１と２つの第２の光電変換部１１２との符号が示されている。図４では、代表として１つの第３の光電変換部２１１の符号が示されている。図３と図４とでは、複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｇと複数のカラーフィルタ１３０Ｂとの位置が破線で示されている。図３と図４とでは、代表として１つのカラーフィルタ１３０Ｒと２つのカラーフィルタ１３０Ｇと１つのカラーフィルタ１３０Ｂとの符号が示されている。複数の第１の光電変換部１１１と複数の第２の光電変換部１１２と複数の第３の光電変換部２１１とは、行列状に配置されている。また、複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｇと複数のカラーフィルタ１３０Ｂとは、行列状に配置されている。
撮像部２０の光学的前方に配置されたレンズ１０を通過した、被写体からの光が複数のマイクロレンズ１４０に入射する。複数のマイクロレンズ１４０は、レンズ１０を透過した光を集光する。複数のマイクロレンズ１４０を透過した光は、可視光と赤外光とを含む。可視光は、赤色光と緑色光と青色光とを含む。赤色光の波長は、可視光帯域における赤の波長である。緑色光の波長は、可視光帯域における緑の波長である。青色光の波長は、可視光帯域における青の波長である。複数のマイクロレンズ１４０を透過した光は、複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｇと複数のカラーフィルタ１３０Ｂとに入射する。
複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｇと複数のカラーフィルタ１３０Ｂとは、可視光のうち所定の色に対応した波長の光を透過させる。複数のカラーフィルタ１３０Ｒは、赤に対応した波長の光すなわち赤色光を透過させる。複数のカラーフィルタ１３０Ｇは、緑に対応した波長の光すなわち緑色光を透過させる。複数のカラーフィルタ１３０Ｂは、青に対応した波長の光すなわち青色光を透過させる。複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｇと複数のカラーフィルタ１３０Ｂとは、赤外光をさらに透過させる。
複数のカラーフィルタ１３０Ｇに対応して複数の透明層１２０が配置されている。複数のカラーフィルタ１３０Ｇを透過した緑色光と赤外光とは、透明層１２０に入射する。複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｂとに対応して複数の赤外吸収層１２１が配置されている。複数のカラーフィルタ１３０Ｒを透過した赤色光と赤外光とは、赤外吸収層１２１に入射する。複数のカラーフィルタ１３０Ｂを透過した青色光と赤外光とは、赤外吸収層１２１に入射する。複数の透明層１２０は、入射した光を透過させる。つまり、複数の透明層１２０は、緑色光と赤外光とを透過させる。複数の赤外吸収層１２１は、入射した光のうち赤外光のみを吸収する。つまり、複数の赤外吸収層１２１は、赤外光を吸収し、かつ、赤色光または青色光のみを透過させる。
複数の第１の光電変換部１１１のそれぞれは、複数のカラーフィルタ１３０Ｇのいずれか１つに対応する領域に配置されている。複数の透明層１２０のそれぞれを透過した緑色光と赤外光とは、複数の第１の光電変換部１１１のいずれか１つに入射する。第１の光電変換部１１１は、緑色光と、赤外光の一部とを吸収する。第１の光電変換部１１１は、緑色光と赤外光とに基づくＧ信号を生成する。
複数の第２の光電変換部１１２のそれぞれは、複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｂとのいずれか１つに対応する領域に配置されている。複数の赤外吸収層１２１のそれぞれを透過した赤色光または青色光は、複数の第２の光電変換部１１２のいずれか１つに入射する。カラーフィルタ１３０Ｒに対応する領域に配置された第２の光電変換部１１２は、赤色光を吸収し、かつ赤色光に基づくＲ信号を生成する。カラーフィルタ１３０Ｂに対応する領域に配置された第２の光電変換部１１２は、青色光を吸収し、かつ青色光に基づくＢ信号を生成する。
光の波長に応じて、第１の基板１００と第２の基板２００とを構成する半導体材料に対する光の吸収係数が異なる。このため、光の波長に応じて、第２の基板２００に到達できる光の量が異なる。波長がより短い光ほど第２の基板２００に到達しにくく、かつ赤外光は第２の基板２００に到達しやすい。
複数の第３の光電変換部２１１のそれぞれは、複数のカラーフィルタ１３０Ｇのいずれか１つと、複数の第１の光電変換部１１１のいずれか１つとに対応する領域に配置されている。複数のカラーフィルタ１３０Ｇに対応する領域に配置された複数の第１の光電変換部１１１を透過した赤外光は、複数の第３の光電変換部２１１に入射し、かつ複数の第３の光電変換部２１１は、赤外光に基づくＩＲ信号を生成する。
複数の信号読み出し回路２２０のそれぞれは、複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｂとのいずれか１つに対応する領域に配置されている。図４では、代表として１つの信号読み出し回路２２０の符号が示されている。信号読み出し回路２２０は、例えば、信号を蓄積する容量と、容量に蓄積された信号を増幅する増幅トランジスタとを有する。複数の信号読み出し回路２２０のそれぞれは、複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｂとの２つ以上にまたがって配置されてもよい。
上記のように、撮像装置１は、第１の基板１００と、第１の基板１００に積層された第２の基板２００と、信号処理部３０（信号処理回路）とを有する。第１の基板１００は、複数の第１の光電変換部１１１と、複数の第２の光電変換部１１２と、赤外吸収層１２１とを有する。複数の第１の光電変換部１１１は、第１の可視光（緑色光）と赤外光とに基づく第１の信号（Ｇ信号）を生成する。第１の可視光の波長は可視光帯域の第１の波長である。可視光帯域は、３８０〜７５０ｎｍの波長に対応する帯域である。例えば、緑色光の波長は、４９５〜５７０ｎｍである。複数の第２の光電変換部１１２は、第２の可視光（赤色光または青色光）のみに基づく第２の信号（Ｒ信号またはＢ信号）を生成する。第２の可視光の波長は可視光帯域の第２の波長である。第２の波長は、第１の波長と異なる。例えば、赤色光の波長は、６２０〜７５０ｎｍである。例えば、青色光の波長は、４５０〜４９５ｎｍである。赤外吸収層１２１は、赤外光を吸収し、かつ、第２の可視光のみを透過させる。第２の基板２００は、複数の第３の光電変換部２１１を有する。複数の第３の光電変換部２１１は、複数の第１の光電変換部を透過した赤外光に基づく第３の信号（ＩＲ信号）を生成する。
信号処理部３０（第１の信号処理部３００）は、第１の信号（Ｇ信号）を第３の信号（ＩＲ信号）により補正することにより、第４の信号（Ｇ信号）を生成する。信号処理部３０（第１の信号処理部３００）は、第２の信号（Ｒ信号およびＢ信号）と第４の信号（Ｇ信号）とに基づいて可視光画像信号を生成する。信号処理部３０（第２の信号処理部３１０）は、第３の信号（ＩＲ信号）に基づいて赤外光画像信号を生成する。信号処理部３０は、第１の基板１００と第２の基板２００との少なくとも１つに配置されてもよい。あるいは、信号処理部３０は、第１の基板１００および第２の基板２００の外部に配置されてもよい。
可視光画像信号は、可視光画像を表示するための信号である。赤外光画像信号は、赤外光画像を表示するための信号である。信号処理部３０は、Ｒ信号とＧ信号とＢ信号とＩＲ信号との少なくとも１つに対して、補間処理等の画像処理を行ってもよい。
第１の可視光は、緑色光を含む。第２の可視光は、赤色光または青色光を含む。複数の第２の光電変換部１１２は、赤色光のみに基づく第２の信号（Ｒ信号）を生成する第２の光電変換部１１２と、青色光のみに基づく第２の信号（Ｂ信号）を生成する第２の光電変換部１１２とを含む。複数の第１の光電変換部１１１と複数の第２の光電変換部１１２との配列は、ベイヤ配列に対応する配列である。
ベイヤ配列は、複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｇと複数のカラーフィルタ１３０Ｂとの配列である。ベイヤ配列では、１つのカラーフィルタ１３０Ｒと２つのカラーフィルタ１３０Ｇと１つのカラーフィルタ１３０Ｂとを含むグループが単位配列である。
複数の第１の光電変換部１１１によって生成されたＧ信号は、赤外光に基づく成分を含む。図３では、赤外光に基づく成分を含むＧ信号を生成する第１の光電変換部１１１は、その近傍に“Ｇ＋ＩＲ”と記載されている。複数の第２の光電変換部１１２によって生成されたＲ信号は、赤色光のみに基づく成分を含む。図３では、赤色光のみに基づく成分を含むＲ信号を生成する第２の光電変換部１１２は、その近傍に“Ｒ”と記載されている。複数の第２の光電変換部１１２によって生成されたＢ信号は、青色光のみに基づく成分を含む。図３では、青色光のみに基づく成分を含むＢ信号を生成する第２の光電変換部１１２は、その近傍に“Ｂ”と記載されている。Ｒ信号とＢ信号とは、赤外光に基づく成分を含まない。
複数の第１の光電変換部１１１によって生成されたＧ信号とＲ信号とＢ信号との内、Ｇ信号は、赤外光に基づく成分を含む。このため、可視光画像信号を生成するためには、Ｇ信号を、第３の光電変換部２１１によって生成されたＩＲ信号により補正する必要がある。補正後のＧ信号は、式（１）により表される。
Ｇ’＝Ｇ−βＩＲ（ｇ） ・・・（１）
式（１）において、Ｇ’は補正後のＧ信号の値であり、Ｇは補正前のＧ信号の値である。式（１）において、βは係数である。式（１）において、ＩＲ（ｇ）は、カラーフィルタ１３０Ｇに対応する領域に配置された第３の光電変換部２１１によって生成されたＩＲ信号の値である。図４では、ＩＲ信号（ＩＲ（ｇ））を生成する第３の光電変換部２１１は、その近傍に“ＩＲ（ｇ）”と記載されている。係数βの値は、第１の基板１００と第２の基板２００との分光感度に基づいて算出することができる。係数βの値は、第１の基板１００と第２の基板２００との厚みおよび量子効率等に依存する。
Ｒ信号とＢ信号については、Ｇ信号と同様な補正は必要ないため、可視光画像信号に含まれるノイズが低減される。このため、撮像装置１は、可視光画像信号の品質を向上させることができる。また、Ｇ信号のみが補正されるので、信号処理が容易である。
複数の信号読み出し回路２２０は、複数の第３の光電変換部２１１から第３の信号（ＩＲ信号）を読み出す。複数の信号読み出し回路２２０のそれぞれは、複数の第２の光電変換部１１２の少なくとも１つに対応する領域に配置されている。つまり、複数の第２の光電変換部１１２を通り、かつ、第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１に平行な直線が通る領域に複数の信号読み出し回路２２０は配置されている。第１の基板１００は、第１の面１１０ａを有する。第３の光電変換部２１１の第１の面積Ｓ１は、第１の光電変換部１１１の第２の面積Ｓ２よりも大きい。第１の面積Ｓ１は、第２の面における第３の光電変換部２１１の面積である。第２の面積Ｓ２は、第３の面における第１の光電変換部１１１の面積である。第２の面と第３の面とは第１の面１１０ａに平行である。第２の面と第３の面とは第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１に平行な直線に垂直な面である。
複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｂとに対応して複数の赤外吸収層１２１が配置されている。このため、第２の基板２００において、複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｂとに対応する領域には赤外光は入射しない。第２の基板２００において、複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｂとに対応する領域に複数の信号読み出し回路２２０が配置されるので、第３の光電変換部２１１の第１の面積Ｓ１を第１の光電変換部１１１の第２の面積Ｓ２よりも大きくすることができる。この結果、第３の光電変換部２１１によって生成されるＩＲ信号の飽和量が増加するので、赤外光画像のダイナミックレンジが増加する。複数の信号読み出し回路２２０のそれぞれは、複数の第１の光電変換部１１１のいずれか１つのみに対応する領域に配置されている。第３の光電変換部２１１の第１の面積Ｓ１は第１の光電変換部１１１の第２の面積Ｓ２よりも必ずしも大きい必要はない。
本発明の各態様の撮像装置は、レンズ１０と、表示部４０と、駆動制御部５０と、レンズ制御部６０と、カメラ制御部７０と、カメラ操作部８０と、記憶部９０との少なくとも１つに対応する構成を有していなくてもよい。本発明の各態様の撮像装置は、透明層１２０と、赤外吸収層１２１と、カラーフィルタ１３０Ｒと、カラーフィルタ１３０Ｇと、カラーフィルタ１３０Ｂと、マイクロレンズ１４０との少なくとも１つに対応する構成を有していなくてもよい。
本発明の第１の実施形態では、撮像部２０によって、可視光画像信号を生成するための低ノイズのＲ信号とＢ信号が得られるため、撮像装置１は、可視光画像信号の品質を向上させることができる。また、第３の光電変換部２１１の第１の面積Ｓ１を第１の光電変換部１１１の第２の面積Ｓ２よりも大きくすることができるので、赤外光画像のダイナミックレンジが増加する。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態では、図２に示す撮像部２０が、図５に示す撮像部２０ａに変更される。撮像部２０ａ以外の構成は、第１の実施形態の撮像装置１の構成と同様である。図５は、撮像部２０ａの一部の断面が示されている。図５に示すように、撮像部２０ａは、第１の基板１００と第２の基板２００とを有する。図５に示す構成において、図２に示す構成と異なる点を説明する。
複数の透明層１２０の表面に複数のカラーフィルタ１３０Ｂが配置されている。複数の赤外吸収層１２１の表面に複数のカラーフィルタ１３０Ｇと複数のカラーフィルタ１３０Ｒとが配置されている。図５では、複数のカラーフィルタ１３０Ｒは示されていない。
上記の点以外の点については、図５に示す構成は、図２に示す構成と同様である。
図６は、複数の第１の光電変換部１１１と複数の第２の光電変換部１１２との配列を示している。図７は、複数の第３の光電変換部２１１の配列を示している。図６と図７とでは、第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１は、紙面に垂直な方向である。図６では、代表として２つの第１の光電変換部１１１と２つの第２の光電変換部１１２との符号が示されている。図７では、代表として１つの第３の光電変換部２１１の符号が示されている。図６と図７とでは、複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｇと複数のカラーフィルタ１３０Ｂとの位置が破線で示されている。図６と図７とでは、代表として１つのカラーフィルタ１３０Ｒと２つのカラーフィルタ１３０Ｇと１つのカラーフィルタ１３０Ｂとの符号が示されている。複数の第１の光電変換部１１１と複数の第２の光電変換部１１２と複数の第３の光電変換部２１１とは、行列状に配置されている。また、複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｇと複数のカラーフィルタ１３０Ｂとは、行列状にベイヤ配列で配置されている。
複数のマイクロレンズ１４０を透過した光は、複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｇと複数のカラーフィルタ１３０Ｂとに入射する。複数のカラーフィルタ１３０Ｒは、赤色光と赤外光とを透過させる。複数のカラーフィルタ１３０Ｇは、緑色光と赤外光とを透過させる。複数のカラーフィルタ１３０Ｂは、青色光と赤外光とを透過させる。
複数のカラーフィルタ１３０Ｂに対応して複数の透明層１２０が配置されている。複数のカラーフィルタ１３０Ｂを透過した青色光と赤外光とは、透明層１２０に入射する。複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｇとに対応して複数の赤外吸収層１２１が配置されている。複数のカラーフィルタ１３０Ｒを透過した赤色光と赤外光とは、赤外吸収層１２１に入射する。複数のカラーフィルタ１３０Ｇを透過した緑色光と赤外光とは、赤外吸収層１２１に入射する。複数の透明層１２０は、青色光と赤外光とを透過させる。複数の赤外吸収層１２１は、赤外光を吸収し、かつ、赤色光または緑色光のみを透過させる。
複数の第１の光電変換部１１１のそれぞれは、複数のカラーフィルタ１３０Ｂのいずれか１つに対応する領域に配置されている。複数の透明層１２０のそれぞれを透過した青色光と赤外光とは、複数の第１の光電変換部１１１のいずれか１つに入射する。第１の光電変換部１１１は、青色光と、赤外光の一部とを吸収する。第１の光電変換部１１１は、青色光と赤外光とに基づくＢ信号を生成する。
複数の第２の光電変換部１１２のそれぞれは、複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｇとのいずれか１つに対応する領域に配置されている。複数の赤外吸収層１２１のそれぞれを透過した赤色光または緑色光は、複数の第２の光電変換部１１２のいずれか１つに入射する。カラーフィルタ１３０Ｒに対応する領域に配置された第２の光電変換部１１２は、赤色光に基づくＲ信号を生成する。カラーフィルタ１３０Ｇに対応する領域に配置された第２の光電変換部１１２は、緑色光に基づくＧ信号を生成する。
複数の第３の光電変換部２１１のそれぞれは、複数のカラーフィルタ１３０Ｂのいずれか１つと、複数の第１の光電変換部１１１のいずれか１つとに対応する領域に配置されている。複数のカラーフィルタ１３０Ｂに対応する領域に配置された複数の第１の光電変換部１１１を透過した赤外光は、複数の第３の光電変換部２１１に入射する。複数の第３の光電変換部２１１は、赤外光に基づくＩＲ信号を生成する。
複数の信号読み出し回路２２０のそれぞれは、複数のカラーフィルタ１３０Ｇのいずれか１つに対応する領域に配置されている。図７では、代表として１つの信号読み出し回路２２０の符号が示されている。複数の信号読み出し回路２２０のそれぞれは、複数のカラーフィルタ１３０Ｇと複数のカラーフィルタ１３０Ｒとの２つ以上に対応する領域に配置されてもよい。
第２の実施形態では、複数の第１の光電変換部１１１は、第１の可視光（青色光）と赤外光とに基づく第１の信号（Ｂ信号）を生成する。複数の第２の光電変換部１１２は、第２の可視光（赤色光または緑色光）のみに基づく第２の信号（Ｒ信号またはＧ信号）を生成する。複数の第３の光電変換部２１１は、複数の第１の光電変換部を透過した赤外光に基づく第３の信号（ＩＲ信号）を生成する。
信号処理部３０（第１の信号処理部３００）は、第１の信号（Ｂ信号）を第３の信号（ＩＲ信号）により補正することにより、第４の信号（Ｂ信号）を生成する。信号処理部３０（第１の信号処理部３００）は、第２の信号（Ｒ信号またはＧ信号）と第４の信号（Ｂ信号）とに基づいて可視光画像信号を生成する。信号処理部３０（第２の信号処理部３１０）は、第３の信号（ＩＲ信号）に基づいて赤外光画像信号を生成する。
第１の可視光は、青色光を含む。第２の可視光は、赤色光または緑色光を含む。複数の第２の光電変換部１１２は、赤色光のみに基づく第２の信号（Ｒ信号）を生成する第２の光電変換部１１２と、緑色光のみに基づく第２の信号（Ｇ信号）を生成する第２の光電変換部１１２とを含む。複数の第１の光電変換部１１１と複数の第２の光電変換部１１２との配列は、ベイヤ配列に対応する配列である。
複数の第１の光電変換部１１１によって生成されたＢ信号は、赤外光に基づく成分を含む。図６では、赤外光に基づく成分を含むＢ信号を生成する第１の光電変換部１１１は、その近傍に“Ｂ＋ＩＲ”と記載されている。複数の第２の光電変換部１１２によって生成されたＲ信号は、赤色光のみに基づく成分を含む。図６では、赤色光のみに基づく成分を含むＲ信号を生成する第２の光電変換部１１２は、その近傍に“Ｒ”と記載されている。複数の第２の光電変換部１１２によって生成されたＧ信号は、緑色光のみに基づく成分を含む。図６では、緑色光のみに基づく成分を含むＧ信号を生成する第２の光電変換部１１２は、その近傍に“Ｇ”と記載されている。Ｒ信号とＧ信号とは、赤外光に基づく成分を含まない。
複数の第１の光電変換部１１１によって生成されたＧ信号とＲ信号とＢ信号との内、Ｂ信号は、赤外光に基づく成分を含む。このため、可視光画像信号を生成するためには、Ｂ信号を、第３の光電変換部２１１によって生成されたＩＲ信号により補正する必要がある。補正後のＢ信号は、式（２）により表される。
Ｂ’＝Ｂ−γＩＲ（ｂ） ・・・（２）
式（２）において、Ｂ’は補正後のＢ信号の値であり、Ｂは補正前のＢ信号の値である。式（２）において、γは係数である。式（２）において、ＩＲ（ｂ）は、カラーフィルタ１３０Ｂに対応する領域に配置された第３の光電変換部２１１によって生成されたＩＲ信号の値である。図７では、ＩＲ信号（ＩＲ（ｂ））を生成する第３の光電変換部２１１は、その近傍に“ＩＲ（ｂ）”と記載されている。係数γの値は、第１の基板１００と第２の基板２００との分光感度に基づいて算出することができる。係数γの値は、第１の基板１００と第２の基板２００との厚みおよび量子効率等に依存する。
Ｒ信号とＧ信号とについては、Ｂ信号と同様な補正は必要ないため、可視光画像信号に含まれるノイズが低減される。このため、撮像装置１は、可視光画像信号の品質を向上させることができる。また、Ｂ信号のみが補正されるので、信号処理が容易である。
複数の信号読み出し回路２２０は、複数の第３の光電変換部２１１から第３の信号（ＩＲ信号）を読み出す。複数の信号読み出し回路２２０のそれぞれは、複数の第２の光電変換部１１２の少なくとも１つに対応する領域に配置されている。第１の基板１００は、第１の面１１０ａを有する。第３の光電変換部２１１の第１の面積Ｓ１は、第１の光電変換部１１１の第２の面積Ｓ２よりも大きい。第１の面積Ｓ１は、第２の面における第３の光電変換部２１１の面積である。第２の面積Ｓ２は、第３の面における第１の光電変換部１１１の面積である。第２の面と第３の面とは第１の面１１０ａに平行である。
第２の基板２００において、複数のカラーフィルタ１３０Ｇと複数のカラーフィルタ１３０Ｒとに対応する領域に複数の信号読み出し回路２２０が配置されるので、第３の光電変換部２１１の第１の面積Ｓ１を第１の光電変換部１１１の第２の面積Ｓ２よりも大きくすることができる。複数の信号読み出し回路２２０は、複数のカラーフィルタ１３０Ｒに対応する領域に配置されてもよい。
第１の実施形態の撮像部２０では、複数のカラーフィルタ１３０Ｇに対応する領域に複数の第３の光電変換部２１１が配置されているので、第２の実施形態の撮像部２０ａと比較して、複数の第３の光電変換部２１１の数がより多い。このため、赤外光画像の解像度が高い。
第２の実施形態の撮像部２０ａでは、第１の実施形態の撮像部２０と比較して、複数の第３の光電変換部２１１の数がより少ない。このため、複数の第３の光電変換部２１１の第１の面積Ｓ１をより大きくすることができる。この結果、赤外光画像のダイナミックレンジがより増加する。
可視光が第２の基板２００に入射する可能性があるが、波長がより短い可視光成分は第１の基板１００で吸収されやすいため、複数の第３の光電変換部２１１に入射する可視光がより低減される。この結果、撮像装置１は、赤外光に対してより忠実な赤外光画像を得ることができる。
本発明の第２の実施形態では、撮像装置１は、可視光画像信号の品質を向上させることができる。第３の光電変換部２１１の第１の面積Ｓ１を大きくすることができるので、赤外光画像のダイナミックレンジが増加する。撮像装置１は、赤外光に対してより忠実な赤外光画像を得ることができる。
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態の撮像装置１では、複数の第３の光電変換部２１１の配列が、図４に示す配列から図８に示す配列に変更される。図８に示す配列以外の構成は、第１の実施形態の撮像装置１の構成と同様である。
図８は、複数の第３の光電変換部２１１の配列を示している。図８では、第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１は、紙面に垂直な方向である。図８では、代表として１つの第３の光電変換部２１１の符号が示されている。図８では、複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｇと複数のカラーフィルタ１３０Ｂとの位置が破線で示されている。図８では、代表として１つのカラーフィルタ１３０Ｒと２つのカラーフィルタ１３０Ｇと１つのカラーフィルタ１３０Ｂとの符号が示されている。複数の第３の光電変換部２１１は、行列状に配置されている。また、複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｇと複数のカラーフィルタ１３０Ｂとは、行列状にベイヤ配列で配置されている。図８では、信号読み出し回路２２０は示されていない。例えば、第２の半導体層２１０において、複数の第３の光電変換部２１１が配置されていない領域に複数の信号読み出し回路２２０が配置されている。
複数の第３の光電変換部２１１のそれぞれは、１つのカラーフィルタ１３０Ｒと２つのカラーフィルタ１３０Ｇと１つのカラーフィルタ１３０Ｂとに対応する領域に配置されている。複数の第３の光電変換部２１１のそれぞれは、複数の第１の光電変換部１１１の２つ以上を透過した光を受光する。図８に示す複数の第３の光電変換部２１１のそれぞれは、カラーフィルタ１３０Ｇに対応する領域に配置された２つの第１の光電変換部１１１を透過した光を受光する。このため、第３の実施形態の撮像部２０では、第１の実施形態の撮像部２０と比較して、複数の第３の光電変換部２１１の第１の面積Ｓ１がより大きい。この結果、赤外光画像のダイナミックレンジがより増加する。
本発明の第３の実施形態では、撮像装置１は、可視光画像信号の品質を向上させることができる。撮像部２０は、可視光画像信号の品質を向上させるＲ信号とＧ信号とＢ信号とを生成することができる。第３の光電変換部２１１の第１の面積Ｓ１を大きくすることができるので、赤外光画像のダイナミックレンジが増加する。
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態では、図２に示す撮像部２０が、図９に示す撮像部２０ｂに変更される。撮像部２０ｂ以外の構成は、第１の実施形態の撮像装置１の構成と同様である。図９は、撮像部２０ｂの一部の断面が示されている。図９に示すように、撮像部２０ｂは、第１の基板１００と第２の基板２００とを有する。図９に示す構成において、図２に示す構成と異なる点を説明する。
第１の基板１００は、第１の半導体層１１０と、複数のカラーフィルタ１３０Ｒと、複数のカラーフィルタ１３０Ｇと、複数のマイクロレンズ１４０と、複数のマイクロレンズ１４１とを有する。
図９に示す撮像部２０ｂでは、図２に示す撮像部２０における透明層１２０と赤外吸収層１２１とが配置されていない。図９に示す撮像部２０ｂでは、図２に示す撮像部２０における複数のマイクロレンズ１４０の一部が複数のマイクロレンズ１４１に変更されている。図９に示す撮像部２０ｂでは、マイクロレンズ１４１は、赤外吸収色素が添加された透明樹脂で構成されている。マイクロレンズ１４１を構成する赤外吸収色素は、第１の実施形態の撮像部２０における赤外吸収層１２１を構成する赤外吸収色素と同様である。複数のマイクロレンズ１４１は、赤外光を吸収し、かつ、赤色光と青色光とを含む可視光のみを透過させる。つまり、複数のマイクロレンズ１４１が赤外吸収層を兼ねている。
上記の点以外の点については、図９に示す構成は、図２に示す構成と同様である。
本発明の第４の実施形態では、撮像装置１は、可視光画像信号の品質を向上させることができる。撮像部２０ｂは、可視光画像信号の品質を向上させるＲ信号とＧ信号とＢ信号とを生成することができる。第３の光電変換部２１１の第１の面積Ｓ１を第１の光電変換部１１１の第２の面積Ｓ２よりも大きくすることができるので、赤外光画像のダイナミックレンジが増加する。複数の透明層１２０と複数の赤外吸収層１２１とを形成する工程は必要ない。
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態では、図２に示す撮像部２０が、図１０に示す撮像部２０ｃに変更される。撮像部２０ｃ以外の構成は、第１の実施形態の撮像装置１の構成と同様である。図１０は、撮像部２０ｃの一部の断面が示されている。図１０に示すように、撮像部２０ｃは、第１の基板１００と第２の基板２００とを有する。図１０に示す構成において、図２に示す構成と異なる点を説明する。
第１の基板１００は、第１の半導体層１１０と、複数のカラーフィルタ１３０Ｒと、複数のカラーフィルタ１３０Ｇと、複数のマイクロレンズ１４０とを有する。
図１０に示す撮像部２０ｃでは、図２に示す撮像部２０における透明層１２０と赤外吸収層１２１とが配置されていない。図１０に示す撮像部２０ｃでは、カラーフィルタ１３０Ｒとカラーフィルタ１３０Ｂとは、赤外吸収色素が添加された透明樹脂で構成されている。図１０では、複数のカラーフィルタ１３０Ｂは示されていない。カラーフィルタ１３０Ｒとカラーフィルタ１３０Ｂとを構成する赤外吸収色素は、第１の実施形態の撮像部２０における赤外吸収層１２１を構成する赤外吸収色素と同様である。複数のカラーフィルタ１３０Ｒは、赤外光を吸収し、かつ、赤色光のみを透過させる。複数のカラーフィルタ１３０Ｂは、赤外光を吸収し、かつ、青色光のみを透過させる。つまり、複数のカラーフィルタ１３０Ｒと複数のカラーフィルタ１３０Ｂとが赤外吸収層を兼ねている。
上記の点以外の点については、図１０に示す構成は、図２に示す構成と同様である。
本発明の第５の実施形態では、撮像装置１は、可視光画像信号の品質を向上させることができる。撮像部２０ｃは、可視光画像信号の品質を向上させるＲ信号とＧ信号とＢ信号とを生成することができる。第３の光電変換部２１１の第１の面積Ｓ１を第１の光電変換部１１１の第２の面積Ｓ２よりも大きくすることができるので、赤外光画像のダイナミックレンジが増加する。複数の透明層１２０と複数の赤外吸収層１２１とを形成する工程は必要ない。
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態およびその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
本発明の各実施形態によれば、撮像装置は、可視光画像信号の品質を向上させることができる。
１ 撮像装置
１０ レンズ
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 撮像部
３０ 信号処理部
４０ 表示部
５０ 駆動制御部
６０ レンズ制御部
７０ カメラ制御部
８０ カメラ操作部
９０ 記憶部
１００ 第１の基板
１１０ 第１の半導体層
１１１ 第１の光電変換部
１１２ 第２の光電変換部
１２０ 透明層
１２１ 赤外吸収層
１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ カラーフィルタ
１４０，１４１ マイクロレンズ
２００ 第２の基板
２１０ 第２の半導体層
２１１ 第３の光電変換部
２２０ 信号読み出し回路
３００ 第１の信号処理部
３１０ 第２の信号処理部

Claims (7)

  1. 第１の基板と、
    前記第１の基板に積層された第２の基板と、
    信号処理回路と、
    を有し、
    前記第１の基板は、
    第１の可視光と赤外光とに基づく第１の信号を生成し、前記第１の可視光の波長は可視光帯域の第１の波長である複数の第１の光電変換部と、
    第２の可視光のみに基づく第２の信号を生成し、前記第２の可視光の波長は可視光帯域の第２の波長であり、前記第２の波長は前記第１の波長と異なる複数の第２の光電変換部と、
    前記赤外光を吸収し、かつ、前記第２の可視光のみを透過させる赤外吸収層と、
    を有し、
    前記第２の基板は、
    前記複数の第１の光電変換部を透過した前記赤外光に基づく第３の信号を生成する複数の第３の光電変換部
    を有し、
    前記信号処理回路は、前記第１の信号を前記第３の信号により補正することにより、第４の信号を生成し、
    前記信号処理回路は、前記第２の信号と前記第４の信号とに基づいて可視光画像信号を生成し、
    前記信号処理回路は、前記第３の信号に基づいて赤外光画像信号を生成する
    撮像装置。
  2. 前記赤外吸収層は、複数のマイクロレンズである
    請求項１に記載の撮像装置。
  3. 前記赤外吸収層は、複数のカラーフィルタである
    請求項１に記載の撮像装置。
  4. 前記第２の基板は、前記複数の第３の光電変換部から前記第３の信号を読み出す複数の信号読み出し回路をさらに有し、
    前記複数の信号読み出し回路のそれぞれは、前記複数の第２の光電変換部の少なくとも１つに対応する領域に配置され、
    前記第１の基板は第１の面を有し、
    前記第３の光電変換部の第１の面積は、前記第１の光電変換部の第２の面積よりも大きく、前記第１の面積は、第２の面における前記第３の光電変換部の面積であり、前記第２の面積は、第３の面における前記第２の光電変換部の面積であり、前記第２の面と前記第３の面とは前記第１の面に平行である
    請求項１に記載の撮像装置。
  5. 前記第１の可視光は、緑色光を含み、
    前記第２の可視光は、赤色光または青色光を含み、
    前記複数の第２の光電変換部は、
    前記赤色光のみに基づく前記第２の信号を生成する前記第２の光電変換部と、
    前記青色光のみに基づく前記第２の信号を生成する前記第２の光電変換部と、
    を含み、
    前記複数の第１の光電変換部と前記複数の第２の光電変換部との配列は、ベイヤ配列に対応する配列である
    請求項１に記載の撮像装置。
  6. 前記第１の可視光は、青色光を含み、
    前記第２の可視光は、赤色光または緑色光を含み、
    前記複数の第２の光電変換部は、
    前記赤色光のみに基づく前記第２の信号を生成する前記第２の光電変換部と、
    前記緑色光のみに基づく前記第２の信号を生成する前記第２の光電変換部と、
    を含み、
    前記複数の第１の光電変換部と前記複数の第２の光電変換部との配列は、ベイヤ配列に対応する配列である
    請求項１に記載の撮像装置。
  7. 前記複数の第３の光電変換部のそれぞれは、前記複数の第１の光電変換部の２つ以上を透過した光を受光する
    請求項１に記載の撮像装置。
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