JPWO2012172735A1 - 固体撮像素子、撮像装置および信号処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(式1) S2a=Ws−C1s+C2s
(式2) S2b=Ws+C1s−C2s
(式3) S2c=Ws−C3s+C4s
(式4) S2d=Ws+C3s−C4s
(式5) D1=S2b−S2a=2C1s−2C2s
(式6) D2=S2c−S2d=2C4s−2C3s=2(C1s+C2s)−2C3s
(式7) D1+D2=2(2C1s−C3s)
(式8) D2−D1=2(2C2s−C3s)
すなわち、(2C1s−C3s)および(2C2s−C3s)を色差成分とすると、それらの2倍に相当する色差信号が得られる。
(式9) S2a+S2b=2Ws
(式10) S2c+S2d=2Ws
(式11) S2a+S2b+S2c+S2d=4Ws
図3は、本発明の第1の実施形態による撮像装置の全体構成を示すブロック図である。本実施形態の撮像装置は、デジタル式の電子カメラであり、撮像部300と、撮像部300から送出される信号に基づいて画像を示す信号(画像信号)を生成する信号処理部400とを備えている。なお、撮像装置は静止画のみを生成してもよいし、動画を生成する機能を備えていてもよい。
(式12)S2a=Ws−Bs+Rs=2Rs+Gs
(式13)S2b=Ws+Bs−Rs=Gs+2Bs
(式14)S2c=Ws−Gs+Ms=2Ms=2(Rs+Bs)
(式15)S2d=Ws+Gs−Ms=2Gs
次に、図10を参照しながら、本発明の第2の実施形態を説明する。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10の構造のみが異なっており、その他の構成要素は同一である。以下、実施形態1の撮像装置との相違点を中心に説明し、重複する点は説明を省略する。
2,2a,2b,2c,2d 撮像素子の光感知セル
3a、3b、3c、3d 分光要素(ダイクロイックミラー)
4a、4b マイクロレンズ
5 撮像素子の配線層
6a、6b 透明層
7 シリコン基板
9 固定基板
10 撮像素子
11 光学フィルタ
12 光学レンズ
13 信号発生/受信部
14 素子駆動部
15 画像信号生成部
16 画像信号出力部
17 赤(R)以外を反射する多層膜フィルタ(ダイクロイックミラー)
18 緑(G)のみを反射する多層膜フィルタ(ダイクロイックミラー)
19 青(B)のみを反射する多層膜フィルタ(ダイクロイックミラー)
20 遮光部
21 透光性の樹脂
22 G光透過の多層膜フィルタ(ダイクロイックミラー)
23 R光透過の多層膜フィルタ(ダイクロイックミラー)
24 G光透過の有機色素フィルタ
25 R光透過の有機色素フィルタ
26 マイクロレンズ
27 金属層
30 メモリ
40 光感知セルの単位ブロック
100 分光要素アレイ
200 光感知セルアレイ
300 撮像部
400 信号処理部
Claims (13)
- 各々が第1の光感知セル、第2の光感知セル、第3の光感知セル、および第4の光感知セルを含む複数の単位ブロックが2次元状に配列された光感知セルアレイと、
前記光感知セルアレイに対向して配置され、複数の分光要素を含む分光要素アレイと、
を備え、
前記分光要素アレイが存在しないと仮定した場合に各光感知セルが受け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から第1の色成分の光を除いた光に第2の色成分の光を加えた光を前記第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から前記第2の色成分の光を除いた光に前記第1の色成分の光を加えた光を前記第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から第3の色成分の光を除いた光に前記第1および第2の色成分の光を加えた光を前記第3の光感知セルに入射させ、
前記第4の光感知セルのセル入射光から前記第1および第2の色成分の光を除いた光に前記第3の色成分の光を加えた光を前記第4の光感知セルに入射させるように構成されている、
固体撮像素子。 - 前記分光要素アレイは、各単位ブロックにおいて、前記第1の光感知セルに対向して配置された第1の分光要素、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、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、および前記第4の光感知セルに対向して配置された第4の分光要素を含み、
前記第1の分光要素は、前記第1の色成分の光の少なくとも一部を前記第2の光感知セルに入射させ、前記第1の色成分以外の光を前記第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の色成分の光の少なくとも一部を前記第1の光感知セルに入射させ、前記第2の色成分以外の光を前記第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の色成分の光の少なくとも一部を前記第4の光感知セルに入射させ、前記第3の色成分以外の光を前記第3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および第2の色成分の光の少なくとも一部を前記第3の光感知セルに入射させ、前記第3の色成分の光を前記第4の光感知セルに入射させる、請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記第1の分光要素は、前記第1の色成分の光の半分を前記第2の光感知セルに入射させ、前記第1の色成分の光の残りの半分を隣接する第1の隣接単位ブロックに含まれる1つ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の色成分の光の半分を前記第1の光感知セルに入射させ、前記第2の色成分の光の残りの半分を隣接する第2の隣接単位ブロックに含まれる1つ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の色成分の光の半分を前記第4の光感知セルに入射させ、前記第3の色成分の光の残りの半分を隣接する前記第1および第2の隣接単位ブロックの一方に含まれる1つ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および第2の色成分の光の半分を前記第3の光感知セルに入射させ、前記第1および第2の色成分の光の残りの半分を隣接する前記第1および第2の隣接単位ブロックの他方に含まれる1つの光感知セルに入射させる、請求項2に記載の固体撮像素子。 - 前記第1の分光要素は、前記第1の色成分の光のほぼ全てを前記第2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の色成分の光のほぼ全てを前記第1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の色成分の光のほぼ全てを前記第4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および第2の色成分の光のほぼ全てを前記第3の光感知セルに入射させる、請求項2に記載の固体撮像素子。 - 前記第1の色成分は赤および青の一方の色成分であり、前記第2の色成分は赤および青の他方の色成分であり、前記第3の色成分は緑の色成分である、請求項1から4のいずれかに記載の固体撮像素子。
- 前記第1の分光要素、前記第2の分光要素、前記第3の分光要素、および前記第4の分光要素の各々は、透光性部材を有し、前記透光性部材の形状、および前記透光性部材と前記透光性部材よりも屈折率の低い他の透光性部材との屈折率の差を利用して分光する、請求項1から5のいずれかに記載の固体撮像素子。
- 前記第1の分光要素、前記第2の分光要素、前記第3の分光要素および前記第4の分光要素の各々は、ダイクロイックミラーを含み、前記ダイクロイックミラーによって分光する、請求項1から5のいずれかに記載の固体撮像素子。
- 請求項1から7のいずれかに記載の固体撮像素子と、
前記固体撮像素子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信号を処理する信号処理部であって、前記第1の光感知セルから出力される第1の光電変換信号、前記第2の光感知セルから出力される第2の光電変換信号、および前記第3の光感知セルから出力される第3の光電変換信号、前記第4の光感知セルから出力される第4の光電変換信号を用いた演算によって色情報を生成する信号処理部と、
を備える撮像装置。 - 前記信号処理部は、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を表す第1の差信号と、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を表す第2の差信号との加減算を含む演算により、第1の色差信号および第2の色差信号を生成する、請求項8に記載の撮像装置。
- 前記信号処理部は、前記第1および第2の光電変換信号の加算、前記第3および第4の光電変換信号の加算、および前記第1から第4の光電変換信号の加算のいずれかを含む演算により、輝度信号を生成する、請求項8または9に記載の撮像装置。
- 請求項1から7のいずれかに記載の固体撮像素子から出力される信号を処理する方法であって、
前記第1の光感知セルから出力される第1の光電変換信号、前記第2の光感知セルから出力される第2の光電変換信号、前記第3の光感知セルから出力される第3の光電変換信号、および前記第4の光感知セルから出力される第4の光電変換信号を取得するステップAと、
前記第1から第4の光電変換信号を用いて色情報を生成するステップBと、
を含む方法。 - 前記ステップBは、
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を示す第1の差分信号を生成するステップと、
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を示す第2の差分信号を生成するステップと、
前記第1の差分信号と前記第2の差分信号との加減算を含む演算により、第1の色差信号および第2の色差信号を生成するステップと、
を含む、請求項11に記載の方法。 - 前記ステップBは、
前記第1および第2の光電変換信号の加算、前記第3および第4の光電変換信号の加算、および前記第1から第4の光電変換信号の加算のいずれかを含む演算によって輝度信号を生成するステップと、
前記輝度信号、前記第1の色差信号、および前記第2の色差信号を用いて前記セル入射光に含まれる赤、緑、および青の色信号を生成するステップと、
をさらに含む請求項12に記載の方法。
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