專利名稱：成像裝置及成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成像裝置以及成像方法，用于探測并接收不同波長區(qū)的可見光的三成分和近紅外光并用于可見光和近紅外光的圖像成像。
背景技術(shù)：
常規(guī)的可見光和近紅外光成像裝置結(jié)構(gòu)為其中每個像素可探測可見光中不同波長的三種顏色和近紅外光之一，并且這樣的像素在同一成像元件，例如CCD或者CMOS成像元件中以混合方式設(shè)置(例如日本專利已公開申請No.2002-142228的圖2所示)。例如，如圖10所示，Mg(品紅)色探測器81，Ye(黃)色探測器82，Cy(青)色探測器83，和近紅外光探測器84拼嵌設(shè)置在成像元件上，使該組合在縱向和橫向重復(fù)。這里，一個探測器對應(yīng)一個像素。
另外，裸像素具有探測400nm到1000nm的可見光和近紅外光的性質(zhì)。并且Mg色探測器81由覆蓋有Mg色區(qū)域的帶通濾波器的像素組成。Ye色探測器82和Cy色探測器83也由覆蓋有它們的對應(yīng)波長的區(qū)域的帶通濾波器的像素組成。裸像素設(shè)置同近紅外光探測器84。確切的說，可見光區(qū)域需要被截去。但是由于獲得亮度信息就足夠，所以不需要截去可見光區(qū)域。上述結(jié)構(gòu)使可對可見光和近紅外光的圖像成像。
在前述建議的可見光成像裝置之一中，三個光電二極管形成在硅襯底上距離表面不同深度處。這種常規(guī)裝置利用在可見光區(qū)域中的不同波長的三種光(例如藍、綠和紅)的硅吸收率的差異，來探測這不同波長的三種光(例如PCT國際申請(Tokuhyo)No.2002-513145的公布的日本譯文的圖5和6所示)。在這種可見光成像裝置中，不同深度的三個光電二極管可設(shè)置在一個像素中。由此與一個像素探測一種顏色的技術(shù)相比，這種現(xiàn)有技術(shù)可具有更高的色彩分辨率并阻止由于假色(false color)引起圖像質(zhì)量下降圖11顯示了形成在一成像元件上的像素的結(jié)構(gòu)。n型半導(dǎo)體的n型摻雜區(qū)92形成在p型半尋體襯底91上。同樣，p型摻雜區(qū)93形成其上。另外，n型摻雜區(qū)94形成其上。這樣，在襯底上制成三層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(三阱結(jié)構(gòu))。由于每個pn界面區(qū)域可作為光電探測器，可總體構(gòu)成三個光電探測器。
現(xiàn)在，如作為參考數(shù)據(jù)的PCT國際申請(Tokuhyo)No.2002-513145的公布的日本譯文的圖5中所描述，藍光在硅層中0.2μm深度處被吸收。綠光在0.6μm處被吸收，而紅光直至到2μm處才被吸收。因而，作為每種光的光電探測器的界面深度分別設(shè)定為0.2μm、0.6μm和2μm。三種光的顏色(三個波帶)由此可幾乎光譜提取出。然而，由藍光產(chǎn)生的電流由電流探測器95所探測。同樣，綠光由電流探測器96所探測，而紅光由電流探測器97所探測。這樣，顏色可數(shù)字化地提取。當(dāng)然，實際上不可能完全分離光。但是每種顏色的混合度是已知的(或者是可測的)，所以可作出修正。上述三層半導(dǎo)體摻雜結(jié)構(gòu)使得每個像素提取出可見光的三種顏色，并可實現(xiàn)具有極好色彩分辨率的可見光成像裝置。
然而，在常規(guī)可見光和近紅外光成像裝置，例如在上述日本已公開申請No.2002-142228中所述，單個像素可只探測一種顏色(有限的波長區(qū)域)。其他顏色和亮度信息需要根據(jù)相鄰像素的信息來補充。由此，色彩分辨率和亮度分辨率降低，并且出現(xiàn)非原始顏色的假色。
另外，包括光學(xué)透鏡的光學(xué)系統(tǒng)通常在成像元件的表面上形成物體圖像。因為聚焦主要根據(jù)波長而不同，在已成像的圖像中出現(xiàn)色差(當(dāng)一種顏色進入聚焦，其他顏色離開聚焦)。因此，如圖12所示，例如，通常使用具有消色差透鏡性質(zhì)的光學(xué)系統(tǒng)，使得成像元件處于可見光區(qū)域中的品紅、黃和青的聚焦深度內(nèi)(在該范圍內(nèi)，色移(color shift)可忽略)，由此該光學(xué)系統(tǒng)聚焦。
然而，消色差是有限制的。很難制得對從可見光區(qū)域到近紅外光區(qū)域(從400nm到1000nm)的寬的波長范圍的理想的消色差光學(xué)系統(tǒng)。即使可以得到，這樣的光學(xué)系統(tǒng)將非常貴，使得很難在當(dāng)前普通工業(yè)中使用(不可能相互匹配可見光和近紅外光的所有焦點)。因此，當(dāng)在同一光電傳感表面上探測可見光和紅外光，并且如果在可見光區(qū)域獲得聚焦的圖像，只可在近紅外光區(qū)域獲得離焦的圖像。換句話說，如果在紙上設(shè)計如上所述結(jié)構(gòu)的成像元件，難以實現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)并很可能這樣的元件不能實際使用。
另外，常規(guī)的可見光成像裝置，例如在PCT國際申請(Tokuhyo)No.2002-513145的公布的日本譯文中所描述的可見光成像裝置，設(shè)定為三層半導(dǎo)體摻雜結(jié)構(gòu)并且構(gòu)成為探測可見光。由此，當(dāng)將探測可見光的三原色時，近紅外光不能被探測。假設(shè)重新調(diào)整光電二極管的深度，使得可探測兩種波長區(qū)域的可見光和近紅外光，總共三種光。然而，如上所述，不可能制得對從可見光區(qū)域到近紅外光區(qū)域(從400nm到1000nm)的寬的波長范圍的理想的消色差光學(xué)系統(tǒng)。所以如果可見光圖像被銳化，近紅外光圖像離焦。因此，只對成像元件改進是不足以對從可見光到近紅外光清晰成像的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決上述常規(guī)問題。本發(fā)明的目的是提供一種可見光和近紅外光成像裝置，以及可通過可見光探測裝置獲得具有良好色彩還原性的清晰的彩色圖像、并可同時通過近紅外光探測裝置獲得清晰的亮度信息或者單色圖像的方法。
根據(jù)本發(fā)明的成像裝置包括一光學(xué)系統(tǒng)裝置，其中在不同波長區(qū)域的可見光的三成分和近紅外光各自地(或者分別地)在根據(jù)其波長而不同的位置形成圖像；以及具有多個像素的成像元件；其中所述多個像素包括具有可見光探測裝置的像素和具有近紅外光探測裝置的像素，所述可見光探測裝置探測所述可見光的三成分，其根據(jù)其波長在同一像素的不同深度位置處形成圖像，所述近紅外光探測裝置探測近紅外光，其在像素中與所述可見光的三成分形成圖像處的深度不同的深度位置處形成圖像。在本發(fā)明中，可見光探測裝置具有三個探測器，其設(shè)置在根據(jù)光吸收深度的波長依賴性不同的深度位置處，并在藍、綠和紅的三種不同波長區(qū)域探測可見光，近紅外光探測裝置具有探測器，其設(shè)置在與三個探測器的深度不同的深度位置處并探測近紅外光。
如上結(jié)構(gòu)，可通過可見光探測裝置獲得具有良好色彩還原性的清晰的彩色圖像、并可同時通過近紅外光探測裝置獲得清晰的亮度信息或者單色圖像的方法。因此，例如，可在白天形成具有良好色彩還原性和高色彩分辨率的彩色圖像；即使在黑暗的地方(如夜間)可通過閃光獲得明銳的單色圖像；并且，這些圖像的組合可等效地增長動態(tài)范圍。由此提供一種良好的成像裝置。
在本發(fā)明中，成像元件結(jié)構(gòu)為其中具有可見光探測裝置的像素和近紅外光探測裝置的像素交替成行成列設(shè)置。
如上結(jié)構(gòu)，可阻止近紅外光的影響的過濾器可進一步加入可見光探測裝置，使得可獲得具有良好色彩還原性的彩色圖像。
在本發(fā)明中，成像元件結(jié)構(gòu)為其中具有可見光探測裝置的像素和近紅外光探測裝置的像素均勻設(shè)置，使得像素的數(shù)量比是一比三。
在本發(fā)明中，成像元件結(jié)構(gòu)為其中具有可見光探測裝置的像素和近紅外光探測裝置的像素均勻設(shè)置，使得像素的面積比是一比三。
這樣，兩種像素設(shè)置使得數(shù)量比或者面積比是一比三，使得亮度分辨率，而不是色彩分辨率可提高，并且可獲得上至近紅外光區(qū)域的范圍的清晰的亮度信息。
本發(fā)明的另一方面的成像裝置包括光學(xué)系統(tǒng)裝置，其中在不同波長區(qū)域的可見光的三成分和近紅外光各自在根據(jù)其波長而不同的位置形成圖像；具有多個像素的成像元件；其中該多個像素具有探測裝置，其探測根據(jù)其不同波長各自在同一像素中的不同深度位置處形成圖像的可見光的三成分和近紅外光。
在本發(fā)明中，該多個像素包括探測裝置，其通過在根據(jù)光吸收深度的波長依賴性而不同的深度位置處設(shè)置的四個探測器來探測藍、綠和紅的可見光的三成分和近紅外光。
就色彩還原性和探測損耗而言，這樣的結(jié)構(gòu)比其中不同像素各自探測可見光和近紅外光的結(jié)構(gòu)差。然而，優(yōu)點在于彩色圖像和近紅外圖像的分辨率都可類似提高。
在本發(fā)明中，該光學(xué)系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)為其中焦距根據(jù)從短波可見光到近紅外光的光的波長單調(diào)增長，使得在藍、綠和紅的三種不同波長范圍的可見光和近紅外光在不同位置形成圖像。
如上結(jié)構(gòu)，可在可見光和近紅外光形成清晰的圖像，而不會離焦。
另外，涉及本發(fā)明的成像方法包括使得在不同波長區(qū)域中的可見光的三成分和近紅外光各自根據(jù)其波長在不同位置形成圖像；利用光吸收深度的波長依賴性變化的事實探測可見光的三成分和近紅外光；并且對可見光的三成分和近紅外光成像。
如上結(jié)構(gòu)，可獲得具有良好色彩還原性的清晰的彩色圖像，并同時獲得清晰的亮度信息或者單色圖像。因此，例如，可在白天形成具有良好色彩還原性和高色彩分辨率的彩色圖像；即使在黑暗的地方(如夜間)可通過閃光獲得明銳的單色圖像；并且，這些圖像的組合可等效地增長動態(tài)范圍。由此提供一種良好的成像裝置。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可獲得具有良好色彩還原性的清晰的彩色圖像，并同時獲得清晰的亮度信息或者單色圖像。
圖1說明根據(jù)本發(fā)明的可見光和近紅外光成像裝置以及方法，并顯示了本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的本質(zhì)。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的焦距以及波長之間的關(guān)系。
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的成像元件的結(jié)構(gòu)。
圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的成像元件的結(jié)構(gòu)。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的成像元件的等效電路圖。
圖6顯示了在根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的成像元件上的可見光探測部分和近紅外光探測部分的混合設(shè)置的實例。
圖7顯示了在根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的成像元件上的可見光探測部分和近紅外光探測部分的混合設(shè)置的實例。
圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的成像元件的結(jié)構(gòu)。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的成像元件的等效電路圖。
圖10顯示了在常規(guī)可見光和近紅外光成像裝置的成像元件的實例。
圖11顯示了在常規(guī)可見光成像裝置的成像元件的實例。
圖12說明了在常規(guī)可見光成像裝置中使用的消色差光學(xué)系統(tǒng)。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的每個實施例。
〔第一實施例〕如圖1所述，根據(jù)本發(fā)明的可見光和近紅外光成像裝置具有光學(xué)透鏡1。光學(xué)透鏡1是焦距根據(jù)波長變化的光學(xué)系統(tǒng)，并且使得在不同波長區(qū)域中的可見光的三成分和近紅外光在根據(jù)其波長而不同的位置形成圖像。光學(xué)透鏡1聚集來自外部物體的光并在成像元件2上形成圖像。在圖1的下部，來自光學(xué)透鏡1的光束通過不同波長分別顯示。如上所述，光學(xué)透鏡1在根據(jù)波長而不同的位置形成圖像。這在圖2中更詳細的顯示。例如，如果470nm的藍光是焦點參照A，520nm的綠光的焦距比參照A長0.4μm。同樣，700nm的紅光的焦距比參照A長2μm，并且1000nm的近紅外光的焦距比參照A長10μm。如圖2所述，光學(xué)透鏡1的焦距根據(jù)從可見光的短波光到近紅外光的波長增長，并因此可見光的三成分和近紅外光在不同位置形成圖像。
另一方面，成像元件2與作為光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)透鏡1一起構(gòu)成光接收部分。圖3概要的顯示了成像元件2的結(jié)構(gòu)。如圖3所示，在成像元件2中設(shè)置可見光探測部分6和近紅外光探測部分8?？梢姽馓綔y部分6包括不同深度的三個探測器，并且它利用光吸收深度的波長依賴性變化的事實，使用這三個探測器探測在不同波長區(qū)域中的可見光的三成分，該可見光的三成分由光學(xué)透鏡1聚集并形成圖像。近紅外光探測部分8具有探測近紅外光的探測器。
可見光探測部分6由藍光探測器3和綠光探測器4和紅光探測器5組成。這些探測器3到5是位于距離表面不同深度的光電二極管。三原色分開取得，使得可重現(xiàn)任意顏色。與常規(guī)的日本專利已公開申請No.2002-142228不同，一個像素可獲得可見光的三種不同顏色的輸出。如常規(guī)技術(shù)的說明中所述，實際不可能將光完全分離為三種顏色。但是每種顏色的混合度是已知(或者可測得)，所以可進行修正。
近紅外光探測部分8由為光電二極管的近紅外光探測器7組成。為了主要探測近紅外光，近紅外光探測器7的位置在最高可探測的深度附近。如PCT國際申請(Tokuhyo)No.2002-513145的公布的日本譯文中所述，近紅外光在硅層中比紅光更深的深度處吸收。因此，近紅外光探測器7位于例如10μm的深度處。可通過將三種顏色彼此組合而從可見光探測器6獲得亮度信息。如果從近紅外光探測器7獲得的輸出是與整個光強成比例的，從近紅外光探測器7獲得的輸出可用作亮度信息。
圖4顯示了根據(jù)第一實施例的成像元件2的結(jié)構(gòu)。如圖4所示，在圖的左側(cè)的可見光探測部分6的結(jié)構(gòu)幾乎與常規(guī)實例的結(jié)構(gòu)相同。在p型半導(dǎo)體襯底9上形成n型半導(dǎo)體的n型摻雜區(qū)域10。同樣，其上形成p型摻雜區(qū)域11。另外，其上形成n型摻雜區(qū)域12。這樣，在襯底上制得三層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(三阱結(jié)構(gòu))。三個電流探測器14、15和16探測可見光的B、G和R的輸出。但是如果三種顏色受到近紅外光的一些影響，后面重現(xiàn)的顏色可與實際的顏色不同。為了避免這個問題，近紅外光截止濾波器13設(shè)置在光進入電流探測器之前。在近紅外區(qū)域的光的影響由此被消除。
另一方面，在圖4的右側(cè)的近紅外光探測部分8中，在p型半導(dǎo)體襯底9上另外形成n型半導(dǎo)體的n型摻雜區(qū)域17。pn結(jié)反向偏置(n側(cè)比p側(cè)電勢高)，電流探測器8探測當(dāng)近紅外光進入時的電流。在圖4中，pn結(jié)界面，即在圖3中的近紅外光探測器7設(shè)置在10μm的深度處。這樣，近紅外光探測器7位于對近紅外光的可探測性最高的位置。然而，近紅外光具有從770nm到1000nm的很寬的波長范圍。因而，上述數(shù)值可根據(jù)探測目的(即主要探測的波長區(qū)域)的不同而變化。
現(xiàn)在，通過如圖1和2所示的光學(xué)透鏡1的裝置，在所需波長區(qū)域中的光在四個電流探測器14、15、16和18的每個探測區(qū)上聚集。換句話說，所需顏色的光在每個探測器的探測區(qū)聚焦。為了實現(xiàn)這個目的，光學(xué)透鏡1預(yù)設(shè)有像差。
在圖4中，右側(cè)進入近紅外光探測部分8中的可見光將引起散焦。大部分可見光到達光電二極管探測區(qū)(即pn界面)周圍之前被吸收，但是一些通過但是沒有被吸收的可見光可成為散焦的原因。因此，如圖4所示，可在光入射處之前加入可見光截止濾波器27。
圖5顯示了等效電路圖。如圖5所示，每個光電二極管反向偏置，并且探測到相應(yīng)于入射光的電流。為了簡化說明，圖5的等效電路圖中電源和地線是公共的。然而，本發(fā)明不限于此。
圖6和7顯示可見光探測部分6和近紅外光探測部分8的實際設(shè)置的例子。在圖6和7中，可見光探測部分6和近紅外光探測部分8以混合方式設(shè)置。在圖6中，可見光探測器30組成可見光探測部分6，并且近紅外光探測器31組成近紅外光探測部分8。在圖6中，可見光探測器30和近紅外光探測器31交替成行成列以混合方式設(shè)置，并且兩種像素的數(shù)量或者面積比是1∶1。對于在近紅外光探測部分8的面積中的可見光信息，可取相鄰可見光探測部分6的平均值。通常，假設(shè)其應(yīng)用是人看圖像，色彩信息的分辨率可低于亮度分辨率。然而，這種設(shè)置具有比例如常規(guī)日本專利已公開申請No.2002-142228亮度和色彩分辨率高的亮度和色彩分辨率。
近紅外光探測部分8的輸出用作亮度信息，用于在相對寬的波長區(qū)域內(nèi)探測近紅外光。陽光特別包括許多近紅外光成分。一些情況下，從近紅外光而不是從RGB三種顏色中獲得具有更好的S/N比例的亮度信息。因此，亮度信息從相鄰的近紅外光探測部分8中獲得。另一種方式是，從近紅外光探測部分8中獲得的亮度信息用于校正來自可見光探測部分6的輸出。
例如，當(dāng)已知RGB時，通常通過下述公式1獲得亮度。
Y＝0.299×R+0.587×G+0.114×B…(1)在公式1中，亮度是RGB的線性總和。
與此相比，當(dāng)由多個相鄰的近紅外光探測部分8得到平均亮度信息I時，通過下面的公式2可獲得亮度。
Y＝c1×R+c2×G+c3×B+c4×I …(2)(其中c1+c2+c3+c4＝1)圖7顯示了其中主動(actively)使用從近紅外光獲得亮度信息的結(jié)構(gòu)。如圖7中的結(jié)構(gòu)，可改善S/N比和亮度信息的分辨率。圖7中，可見光探測器30組成可見光探測部分6，近紅外光探測器31組成近紅外光探測部分8。除此，可見光探測器30和近紅外光探測器31交替成行成列以混合方式設(shè)置。然而，在圖7中，可見光探測部分6的數(shù)量和面積與近紅外光探測部分8的數(shù)量和面積的比是一比三。更具體的，可見光探測部分6的一個像素(可見光探測器30)和近紅外光探測部分的三個像素(近紅外光探測器31)的集合設(shè)置為矩形，并且該集合成行成列設(shè)置。這樣，它們均勻地以一比三的比例設(shè)置。這里，如果從可見光的三成分的線性總和獲得亮度，RGB的局部波動可引起亮度波動，產(chǎn)生噪聲。然而，如圖7的結(jié)構(gòu)，可提高亮度分辨率而不是色彩分辨率。因此，可從上至近紅外光的范圍獲得清晰的亮度信息。
〔第二實施例〕下面，圖8顯示涉及第二實施例的成像元件的結(jié)構(gòu)，圖9是涉及第二實施例的成像元件的等效電路圖。在圖8所示的成像元件中，可見光探測部分和近紅外光探測部分設(shè)置在一個像素中。該圖顯示了一個像素，其包括探測部分，以分離并探測在不同波長區(qū)域中的可見光的三成分和近紅外光，一共四個成分。換句話說，設(shè)置在一個像素中的四個電流探測器23、24、25和26探測可見光的B、G和R和近紅外光。
如圖8所示，n型半導(dǎo)體的n型摻雜區(qū)域19形成在p型半導(dǎo)體襯底9上。同樣，p型摻雜區(qū)域20形成其上。另外，n型摻雜區(qū)域21形成其上，進而，p型摻雜區(qū)域22形成其上。這樣，在襯底上制成了四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(四阱結(jié)構(gòu))。因為每個pn界面區(qū)域作用為光電傳感器，可總體構(gòu)成四個光電傳感器。每個界面深度(即探測區(qū))如前所述確定并且受控。在藍、綠和紅以及近紅外光的四個波長區(qū)域中的光由此可被探測到。實際上，很難完全分離光的四種顏色，發(fā)生混合。但是每種顏色的混合度是已知(或者可測得)，所以可校正。
圖9是圖8的等效電路圖。四個光電二極管反向偏置，并且探測到入射光對應(yīng)的電流。為了簡化說明，電源和地線是公共的。然而，本發(fā)明不限于此。
在上述第二實施例種，可見光混入近紅外光是不可避免的。因此，即使作了校正，第二實施例中的顏色重現(xiàn)性比第一實施例稍差。然而，優(yōu)點在于由于一個像素同時處理四種顏色，顏色和亮度兩者的分辨率好。另外，在本實施例中可見光被分離為三種波長區(qū)域，但是它可被分離為四種或更多的波長區(qū)域。這種情況下，可獲得具有高色彩還原性和分辨率的好的彩色圖像。
上述說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應(yīng)理解可作出各種修改，所附權(quán)利要求覆蓋所有落入本發(fā)明的實際精神和范圍內(nèi)的修改。
工業(yè)應(yīng)用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明可獲得好的彩色圖像和近紅外光圖像，本發(fā)明作為成像裝置和方法等是有用的。
權(quán)利要求
1.一種成像裝置，包括一光學(xué)系統(tǒng)裝置，其中在不同波長區(qū)域的可見光的三成分和近紅外光各自地在根據(jù)其波長而不同的位置形成圖像；以及具有多個像素的一成像元件；其中所述多個像素包括具有可見光探測裝置的像素和具有近紅外光探測裝置的像素，所述可見光探測裝置探測所述可見光的三成分，所述可見光的三成分根據(jù)其波長在同一像素的不同深度位置處形成圖像，所述近紅外光探測裝置探測所述近紅外光，所述近紅外光在像素中與所述可見光的三成分形成圖像的深度不同的深度位置處形成圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中所述可見光探測裝置具有三個探測器，所述三個探測器設(shè)置在根據(jù)光吸收深度的波長依賴性而不同的深度位置處，并在藍、綠和紅的三個不同波長區(qū)域探測可見光，并且所述近紅外光探測裝置具有一探測器，該探測器設(shè)置在與所述三個探測器的深度不同的深度位置處并探測近紅外光。
3.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中所述成像元件的結(jié)構(gòu)為其中具有所述可見光探測裝置的像素和具有所述近紅外光探測裝置的像素交替成行成列設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中所述成像元件結(jié)構(gòu)為其中具有所述可見光探測裝置的像素和具有所述近紅外光探測裝置的像素均勻設(shè)置，使得像素的數(shù)量比是一比三。
5.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中所述成像元件結(jié)構(gòu)為其中具有所述可見光探測裝置的像素和具有所述近紅外光探測裝置的像素均勻設(shè)置，使得像素的面積比是一比三。
6.一種成像裝置，包括一光學(xué)系統(tǒng)裝置，其中在不同波長區(qū)域的可見光的三成分和近紅外光各自在根據(jù)其波長而不同的位置形成圖像；以及具有多個像素的一成像元件；其中該多個像素探測根據(jù)其不同波長各自在同一像素中的不同深度位置處形成圖像的所述可見光的三成分和所述近紅外光。
7.如權(quán)利要求6所述的成像裝置，其中該多個像素通過在根據(jù)光吸收深度的波長依賴性而不同的深度位置處設(shè)置的四個探測器來探測藍、綠和紅的可見光的三成分和近紅外光。
8.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中所述光學(xué)系統(tǒng)裝置的焦距根據(jù)從短波可見光到近紅外光的光的波長而單調(diào)增長，使得在藍、綠和紅的三個不同波長范圍的可見光和近紅外光在不同位置形成圖像。
9.如權(quán)利要求7所述的成像裝置，其中所述光學(xué)系統(tǒng)裝置的焦距根據(jù)從短波可見光到近紅外光的光的波長而單調(diào)增長，使得在藍、綠和紅的三個不同波長范圍的可見光和近紅外光在不同位置形成圖像。
10.一種成像方法，包括使得在不同波長區(qū)域中的可見光的三成分和近紅外光各自根據(jù)其波長在不同位置形成圖像；利用光吸收深度的波長依賴性變化的事實探測所述可見光的三成分和所述近紅外光；并且對所述可見光的三成分和所述近紅外光成像。
全文摘要
光學(xué)透鏡(1)使得在不同波長區(qū)域的可見光的三成分和近紅外光各自在根據(jù)其波長而不同的位置處形成圖像。成像元件(2)包括多個具有可見光探測部分(6)的像素和具有近紅外光探測部分(8)的像素?？梢姽馓綔y部分(6)具有三個探測器(3，4，5)，其探測根據(jù)其波長而在同一像素的不同深度位置處形成圖像的可見光的三成分。近紅外光探測部分(8)具有近紅外光探測器(7)，其探測在像素中與可見光的三成分形成圖像的深度不同的深度位置處形成圖像的近紅外光。通過可見光探測部分(6)獲得具有好的色彩還原性的清晰的彩色圖像，同時通過近紅外光探測部分(8)獲得清晰的亮度信息或者單色圖像。
文檔編號H04N5/369GK1723564SQ20048000077
公開日2006年1月18日 申請日期2004年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月10日
發(fā)明者岡田毅, 石井浩史, 水澤和史 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社