JPWO2010082455A1 - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(式1) L2a=αCi+Cj+Ck
(式2) L2b=βCi+Cj+Ck
同様に、図3(a)〜(c)に示す例では、光感知セル2a、2bがそれぞれ受ける光の量L2a´、L2b´は、それぞれ以下の式3、4で表される。
(式3) L2a´=αCi´+Cj´+Ck´
(式4) L2b´=βCi´+Cj´+Ck´
式2から式1を減じることにより、以下の式5が得られる。
(式5) L2b−L2a=(β−α)Ci
同様に、式4から式3を減じることにより、以下の式6が得られる。
(式6) L2b´−L2a´=(β−α)Ci´
図4は、本発明の第1の実施形態における撮像装置の全体構成を示すブロック図である。図示される撮像装置は、撮像部100と、撮像部100からの信号を受信し映像信号を生成する信号処理部200とを備えている。以下、撮像部100および信号処理部200を説明する。
(式7) S2a=Ws−ΔCis
(式8) S2b=Ws+ΔCis
式8から式7を減じると、以下の式9が得られる。
(式9) S2b−S2a=2ΔCis
式9に示すように、光感知セル2a、2bの差信号から、光感知セル2a、2bが受けるI光の量の差2ΔCiに対応する信号が得られる。
次に本発明の第2の実施形態について、図9A、9Bを参照しながら説明する。本実施形態の撮像装置は、実施形態1の撮像装置と比較して、撮像素子のみが異なり、その他の構成要素は同一である。そのため、実施形態1の撮像装置と異なる点のみを以下、説明する。以下の説明において、実施形態1の撮像装置と重複する構成要素には同一の参照符号を付している。
(式10) S2a=Ws−ΔCis−ΔCjs_bb+ΔCjs_ca
(式11) S2b=Ws−ΔCjs_ca+ΔCisΔCjs_bb
本実施形態において、ΔCjs_bb=ΔCjs_caが成立するため、式10および式11は、それぞれ以下の式12および13に書き換えられる。
(式12) S2a=Ws−ΔCis
(式13) S2b=Ws+ΔCis
式12および式13は、それぞれ実施形態1における式7および式8と同一である。式13から式12を減じることにより、以下の式14が得られる。
(式14) S2b−S2a=2ΔCis
式14に示すように、光感知セル2a、2bの差信号から、光感知セル2a、2bが受けるI光の量の差2ΔCiに対応する信号が得られる。
次に本発明の第3の実施形態について、図11を参照しながら説明する。本実施形態の撮像装置は、実施形態1の撮像装置と比較して、撮像素子のみが異なり、その他の構成要素は同一である。そのため、実施形態1の撮像装置と異なる点のみを以下、説明する。以下の説明において、実施形態1の撮像装置と重複する構成要素には同一の参照符号を付している。
(式15) S2a=Ws−ΔCis−ΔCjs
(式16) S2b=Ws+2ΔCis−ΔCjs
(式17) S2c=Ws−ΔCis+2ΔCjs
式16から式15を減じることにより、以下の式18が得られる。
(式18) S2b−S2a=3ΔCis
また、式17から式15を減じることにより、以下の式19が得られる。
(式19) S2c−S2a=3ΔCjs
式18に示すように、光感知セル2a、2bの差信号から、光感知セル2a、2bが受けるI光の量の差3ΔCiに対応する信号3ΔCisが得られる。また、式19に示すように、光感知セル2a、2cの差信号から、光感知セル2a、2cが受けるJ光の量の差3ΔCjに対応する信号3ΔCjsが得られる。
2a、2b、2c、2d 撮像素子の光感知セル
4 分光要素アレイ
11 マイクロレンズ
12 インナーレンズ
13 赤(R)以外を反射するダイクロイックミラー
14 緑(G)のみを反射するダイクロイックミラー
15 青(B)のみを反射するダイクロイックミラー
16 従来のマイクロプリズム
23、24、25 従来技術における撮像素子の光感知部
31 透光性の樹脂
32 G光透過のダイクロイックミラー
33 R光透過のダイクロイックミラー
34 G光透過の有機色素フィルタ
35 R光透過の有機色素フィルタ
36 マイクロレンズ
37 金属層
100 撮像部
101 光学レンズ
102 光学板
103 撮像素子
103a 撮像面
104 信号発生及び画素信号受信部
200 信号処理部
201 メモリ
202 色信号生成部
203 ビデオインターフェース部
(式1) L2a=αCi+Cj+Ck
(式2) L2b=βCi+Cj+Ck
同様に、図3(a)〜(c)に示す例では、光感知セル2a、2bがそれぞれ受ける光の量L2a´、L2b´は、それぞれ以下の式3、4で表される。
(式3) L2a´=αCi´+Cj´+Ck´
(式4) L2b´=βCi´+Cj´+Ck´
式2から式1を減じることにより、以下の式5が得られる。
(式5) L2b−L2a=(β−α)Ci
同様に、式4から式3を減じることにより、以下の式6が得られる。
(式6) L2b´−L2a´=(β−α)Ci´
図4は、本発明の第1の実施形態における撮像装置の全体構成を示すブロック図である。図示される撮像装置は、撮像部100と、撮像部100からの信号を受信し映像信号を生成する信号処理部200とを備えている。以下、撮像部100および信号処理部200を説明する。
(式7) S2a=Ws−ΔCis
(式8) S2b=Ws+ΔCis
式8から式7を減じると、以下の式9が得られる。
(式9) S2b−S2a=2ΔCis
式9に示すように、光感知セル2a、2bの差信号から、光感知セル2a、2bが受けるI光の量の差2ΔCiに対応する信号が得られる。
次に本発明の第2の実施形態について、図9A、9Bを参照しながら説明する。本実施形態の撮像装置は、実施形態1の撮像装置と比較して、撮像素子のみが異なり、その他の構成要素は同一である。そのため、実施形態1の撮像装置と異なる点のみを以下、説明する。以下の説明において、実施形態1の撮像装置と重複する構成要素には同一の参照符号を付している。
(式10) S2a=Ws−ΔCis−ΔCjs_bb+ΔCjs_ca
(式11) S2b=Ws−ΔCjs_ca+ΔCisΔCjs_bb
本実施形態において、ΔCjs_bb=ΔCjs_caが成立するため、式10および式11は、それぞれ以下の式12および13に書き換えられる。
(式12) S2a=Ws−ΔCis
(式13) S2b=Ws+ΔCis
式12および式13は、それぞれ実施形態1における式7および式8と同一である。式13から式12を減じることにより、以下の式14が得られる。
(式14) S2b−S2a=2ΔCis
式14に示すように、光感知セル2a、2bの差信号から、光感知セル2a、2bが受けるI光の量の差2ΔCiに対応する信号が得られる。
次に本発明の第3の実施形態について、図11を参照しながら説明する。本実施形態の撮像装置は、実施形態1の撮像装置と比較して、撮像素子のみが異なり、その他の構成要素は同一である。そのため、実施形態1の撮像装置と異なる点のみを以下、説明する。以下の説明において、実施形態1の撮像装置と重複する構成要素には同一の参照符号を付している。
(式15) S2a=Ws−ΔCis−ΔCjs
(式16) S2b=Ws+2ΔCis−ΔCjs
(式17) S2c=Ws−ΔCis+2ΔCjs
式16から式15を減じることにより、以下の式18が得られる。
(式18) S2b−S2a=3ΔCis
また、式17から式15を減じることにより、以下の式19が得られる。
(式19) S2c−S2a=3ΔCjs
式18に示すように、光感知セル2a、2bの差信号から、光感知セル2a、2bが受けるI光の量の差3ΔCiに対応する信号3ΔCisが得られる。また、式19に示すように、光感知セル2a、2cの差信号から、光感知セル2a、2cが受けるJ光の量の差3ΔCjに対応する信号3ΔCjsが得られる。
2a、2b、2c、2d 撮像素子の光感知セル
4 分光要素アレイ
11 マイクロレンズ
12 インナーレンズ
13 赤(R)以外を反射するダイクロイックミラー
14 緑(G)のみを反射するダイクロイックミラー
15 青(B)のみを反射するダイクロイックミラー
16 従来のマイクロプリズム
23、24、25 従来技術における撮像素子の光感知部
31 透光性の樹脂
32 G光透過のダイクロイックミラー
33 R光透過のダイクロイックミラー
34 G光透過の有機色素フィルタ
35 R光透過の有機色素フィルタ
36 マイクロレンズ
37 金属層
100 撮像部
101 光学レンズ
102 光学板
103 撮像素子
103a 撮像面
104 信号発生及び画素信号受信部
200 信号処理部
201 メモリ
202 色信号生成部
203 ビデオインターフェース部
Claims (11)
- 2次元状に配列された複数の画素と、
各画素に入射する光のうち、少なくとも1つの色成分の光を分光する分光要素アレイであって、前記複数の画素に含まれる2つの画素の差信号が各画素に入射する光に含まれる前記色成分の光の量に比例するように前記色成分の光を分光する分光要素アレイと、
各画素に入射する光に含まれる前記色成分の光の量に対する前記差信号の割合と前記差信号に基づいて前記色成分の光の量に応じた色信号を生成する信号処理部と、
を備える撮像装置。 - 固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の撮像面に像を形成する光学系と、
前記固体撮像素子から出力される電気信号を処理する信号処理部と、
を備える撮像装置であって、
前記固体撮像素子は、
複数の光感知セルを含む光感知セルアレイと
複数の分光要素を含む分光要素アレイと、
を有し、
前記光感知セルアレイおよび前記分光要素アレイは、複数の単位要素から構成され、
前記複数の単位要素の各々は、
第1の光感知セルと、
第2の光感知セルと、
前記第1の光感知セルに対向して配置された分光要素と、
を有し、
前記分光要素アレイが存在しないと仮定した場合に前記複数の光感知セルの各々に入射する光を各光感知セルのセル入射光とするとき、
前記分光要素アレイは、前記第1の光感知セルのセル入射光に含まれる前記第1波長域の光の量に対して第1の割合に相当する量の前記第1波長域の光線を前記第1の光感知セルに入射させ、第2の割合に相当する量の前記第1波長域の光線を前記第2の光感知セルに入射させるように構成され、
前記第1の光感知セルは、受けた光の量に応じた第1の光電変換信号を出力し、
前記第2の光感知セルは、受けた光の量に応じた第2の光電変換信号を出力し、
前記信号処理部は、前記第1の割合および前記第2の割合に基づいて、前記第1の光電変換信号と前記第2の光電変換信号との差分演算を含む処理により、前記第1の光感知セルのセル入射光に含まれる前記第1波長域の光の量に対応する色信号を出力する撮像装置。 - 前記信号処理部は、メモリを有し、
前記メモリに、前記第1の割合および前記第2の割合を示す情報が格納されている、請求項2に記載の撮像装置。
- 前記分光要素は、前記第1の光感知セルのセル入射光に含まれる前記第1波長域の光線の一部を前記第2の光感知セルに入射させ、前記第1の光感知セルのセル入射光に含まれる前記第1波長域の光線の他の少なくとも一部を前記第1の光感知セルに入射させる、請求項2または3に記載の撮像装置。
- 前記分光要素は、前記第1の光感知セルのセル入射光に含まれる前記第1波長域の光線のうち、前記第2の光感知セルに入射させる光線を除く前記第1波長域の光線を前記第1の光感知セルに入射させる、請求項4に記載の撮像装置。
- 前記分光要素は、前記第1の光感知セルのセル入射光に含まれる光線のうち、前記第2の光感知セルに入射させる光線を除く光線を前記第1の光感知セルに入射させる、請求項5に記載の撮像装置。
- 前記分光要素を第1の分光要素とするとき、
前記複数の単位要素の各々は、
第3の光感知セルと、
第4の光感知セルと、
前記第3の光感知セルに対向して配置された第2の分光要素と、
を有し、
前記分光要素アレイは、前記第3の光感知セルのセル入射光に含まれる第2の色成分に相当する第2波長域の光の量に対して第3の割合に相当する量の前記第2波長域の光線を前記第3の光感知セルに入射させ、第4の割合に相当する量の前記第2波長域の光線が前記第4の光感知セルに入射させるように構成され、
前記第3の光感知セルは、受けた光の量に応じた第3の光電変換信号を出力し、
前記第4の光感知セルは、受けた光の量に応じた第4の光電変換信号を出力し、
前記信号処理部は、前記第3の割合および前記第4の割合に基づいて、前記第3の光電変換信号と前記第4の光電変換信号との差分演算を含む処理により、前記第3の光感知セルのセル入射光に含まれる前記第2波長域の光の量に対応する色信号を出力する請求項2から6のいずれかに記載の撮像装置。 - 前記分光要素を第1の分光要素とするとき、
前記複数の単位要素の各々は、前記第2の光感知セルに対向して配置された第2の分光要素を有し、
前記第1の分光要素は、前記第1の光感知セルのセル入射光に含まれる第2の色成分に相当する第2波長域の光線の一部を前記第2の光感知セルに入射させ、前記第1の光感知セルのセル入射光に含まれる前記第2波長域の光線の残りと、前記第1の光感知セルのセル入射光に含まれる第3の色成分に相当する第3波長域の光線とを前記第1の光感知セルに入射させ、
前記第2の分光要素は、前記第2の光感知セルのセル入射光に含まれる前記第2波長域の光線の一部を前記第1の光感知セルに入射させ、前記第2の光感知セルのセル入射光に含まれる残りの光線を前記第2の光感知セルに入射させ、
前記第1の分光要素が前記第2の光感知セルに入射させる前記第2波長域の光の量は前記第2の分光要素が前記第1の光感知セルに入射させる前記第2波長域の光の量に等しい、請求項5に記載の撮像装置。 - 前記分光要素を第1の分光要素とするとき、
前記複数の単位要素の各々は、前記第2の光感知セルに対向して配置された第2の分光要素を有し、
前記第1の分光要素は、前記第1の光感知セルのセル入射光に含まれる第2の色成分に相当する第2波長域の光線の一部を、隣接する第1の隣接単位要素に含まれる第3の光感知セルに入射させ、前記第1の光感知セルのセル入射光に含まれる前記第2波長域の光線の残りと、前記第1の光感知セルのセル入射光に含まれる第3の色成分に相当する第3波長域の光線とを前記第1の光感知セルに入射させ、
前記第2の分光要素は、前記第2の光感知セルのセル入射光に含まれる前記第2波長域の光線の一部を前記第1の光感知セルおよび隣接する第2の隣接単位要素に含まれる第4の光感知セルにそれぞれ等量ずつ入射させ、前記第2の光感知セルのセル入射光に含まれる残りの光線を前記第2の光感知セルに入射させ、
前記第1の分光要素が前記第3の光感知セルに入射させる前記第2波長域の光の量は、前記第2の分光要素が前記第1の光感知セルおよび前記第4の光感知セルに入射させる前記第2波長域の光の量の合計に等しい、請求項5に記載の撮像装置。 - 前記分光要素を第1の分光要素とするとき、
前記複数の単位要素の各々は、
第3の光感知セルと、
前記第2の光感知セルに対向して配置された第2の分光要素と、
前記第3の光感知セルに対向して配置された第3の分光要素と、
前記第1の光感知セルに対向して配置された第4の分光要素と、
を有し、
前記第1の分光要素は、前記第1の光感知セルのセル入射光に含まれる第3の色成分に相当する第3波長域の光線を前記第1の光感知セルに入射させ、
前記第4の分光要素は、前記第1の光感知セルのセル入射光に含まれる第2の色成分に相当する第2波長域の光線の一部を前記第3の光感知セルに入射させ、前記第1の光感知セルのセル入射光に含まれる残りの前記第2波長域の光線と、前記第1の光感知セルのセル入射光に含まれる前記第3波長域の光線とを前記第1の光感知セルに入射させ、
前記第2の分光要素は、前記第2の光感知セルのセル入射光に含まれる前記第2波長域の光線の一部を前記第3の光感知セルに入射させ、前記第2の光感知セルのセル入射光に含まれる残りの光線を前記第2の光感知セルに入射させ、
前記第3の分光要素は、前記第3の光感知セルのセル入射光に含まれる前記第1波長域の光線の一部を前記第2の光感知セルに入射させ、前記第3の光感知セルのセル入射光に含まれる残りの光線を前記第3の光感知セルに入射させ、
前記第1の分光要素が前記第2の光感知セルに入射させる前記第1波長域の光の量は、前記第3の分光要素が前記第2の光感知セルに入射させる前記第1波長域の光の量に等しく、
前記第1の分光要素が前記第3の光感知セルに入射させる前記第2波長域の光の量は、前記第2の分光要素が前記第3の光感知セルに入射させる前記第2波長域の光の量に等しく、
前記第3の光感知セルは、受けた光の量に応じた第3の光電変換信号を出力し、
前記信号処理部は、前記第1の光感知セルのセル入射光に含まれる前記第2波長域の光の量に対する前記第3の光感知セルが受ける前記第2波長域の光の量の割合に基づいて、前記第1の光電変換信号と前記第3の光電変換信号との差分演算を含む処理によって、前記第1の光感知セルのセル入射光に含まれる前記第2の色成分の光の量に対応する色信号を出力する請求項5に記載の撮像装置。 - 複数の光感知セルを含む光感知セルアレイと
複数の分光要素を含む分光要素アレイと、
を備える固体撮像素子であって、
前記光感知セルアレイおよび前記分光要素アレイは、複数の単位要素から構成され、
前記複数の単位要素の各々は、
第1の光感知セルと、
第2の光感知セルと、
前記第1の光感知セルに対向して配置された分光要素と、
を有し、
前記分光要素アレイが存在しないと仮定した場合に前記複数の光感知セルの各々に入射する光を各光感知セルのセル入射光とするとき、
前記分光要素アレイは、前記第1の光感知セルのセル入射光に含まれる前記第1波長域の光の量に対して第1の割合に相当する量の前記第1波長域の光線を前記第1の光感知セルに入射させ、第2の割合に相当する量の前記第1波長域の光線を前記第2の光感知セルに入射させるように構成され、
前記第1の光感知セルは、受けた光の量に応じた第1の光電変換信号を出力し、
前記第2の光感知セルは、受けた光の量に応じた第2の光電変換信号を出力する固体撮像素子。
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