JP2008113171A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シリコン基板1内に形成されたN層2及びP+層3からなる光電変換部と、低屈折率層6及び高屈折率層5からなる光導波路とを含む画素部を多数含む固体撮像素子25と、固体撮像素子25に入射する光の量を調整するための絞り機構22とを有する撮像装置であって、光電変換部は、B光、G光、R光をそれぞれ検出する3種類の光電変換部に分類され、各画素部から得られる色成分の信号から、各画素部に対応させて、前記色成分以外の色成分の信号を補間する同時化処理を行う同時化処理部37aと、各画素部に対応する3つの色成分の信号の各々のカラーバランスを補正する色補正部37bとを備え、色補正部37bは、絞り機構22の絞り値に応じて、該カラーバランスを補正するための補正パラメータを変更する。
【選択図】図1
Description
シリコン基板11内には、N型不純物からなるN層12及びN層12上に形成された高濃度のP型不純物からなるP+層13で構成される光電変換部が形成されている。シリコン基板11上には、光電変換部表面の一部に開口が形成された遮光部材14が形成され、この遮光部材14によって光電変換部の開口以外が遮光される。固体撮像素子がCCD型の場合には、遮光部材14下方にはCCD駆動電極と電荷転送チャネル等が形成され、固体撮像素子がCMOS型の場合には、遮光部材14下方にはMOS回路が形成される。
図1は、本発明の第一実施形態を説明するための撮像装置の一例であるデジタルカメラの機能ブロック図である。
図示するデジタルカメラの撮像系は、撮影レンズ21と、CCD型やCMOS型のイメージセンサ等の固体撮像素子25と、固体撮像素子25に入射する光の量を調整するための絞り機構22と、絞り機構22と固体撮像素子25との間に設けられた赤外線カットフィルタ23及び光学ローパスフィルタ24とを備える。
図3は、本発明の第二実施形態を説明するための固体撮像素子の部分概略断面図である。図3において図2と同じ構成には同一符号を付してある。
図3(A),(B)に示した固体撮像素子は、図2に示した固体撮像素子25において、各画素部に含まれる高屈折率層6と遮光部材4との距離を、各画素部に含まれる光電変換部の検出波長が長いほど大きくしたものである。
図4は、本発明の第三実施形態を説明するための固体撮像素子の部分概略断面図である。図4において図3と同じ構成には同一符号を付してある。
図4(A),(B)に示した固体撮像素子は、図3(A)に示した固体撮像素子において、各画素部に含まれるN層2の深さ方向(シリコン基板1表面に垂直な方向)の厚みを、各画素部に含まれる光電変換部の検出波長が長いほど大きくしたものである。
図5は、本発明の第四実施形態を説明するための固体撮像素子の部分概略断面図である。図5において図2と同じ構成には同一符号を付してある。
図5(A),(B)に示した固体撮像素子は、図2に示した固体撮像素子25において、各画素部に含まれるN層2の深さ方向の厚みを、各画素部に含まれる光電変換部の検出波長が長いほど大きくしたものである。
図6は、本発明の第五実施形態を説明するための固体撮像素子の部分概略断面図である。図6において図2と同じ構成には同一符号を付してある。尚、図6では、図2に示したN層2とP+層3の図示を省略してある。
図6(A),(B),(C)に示した固体撮像素子は、図2に示した固体撮像素子25において、各光電変換部に入射する光の光量が、その光電変換部の検出波長が長いほど多くなるように、各画素部の各光電変換部より上方の光学系を設計したものとなっている。
図7に示す固体撮像素子は、図2において、低屈折率層5を層間絶縁層10に変更し、層間絶縁層10内に形成された孔部に、高屈折率層6を設け、その孔部内の高屈折率層6の周囲に、高屈折率層6よりも屈折率の低い低屈折率層5’を設け、高屈折率層6と低屈折率層5’とによって光導波路が構成されるようにしたものである。
37 デジタル信号処理部
37a 同時化処理部
37b 色補正部
46 マトリクス係数メモリ
1 シリコン基板
2 N型不純物層
3 P+型不純物層
4 遮光部材
5 低屈折率層
6 高屈折率層
7 平坦化層
8b,8g,8r カラーフィルタ
9 マイクロレンズ
Claims (12)
- 半導体基板内に形成された光電変換部と、前記光電変換部に入射してくる光を閉じ込め伝搬させて前記光電変換部に導く光導波路とを含む画素部を多数含む固体撮像素子と、前記固体撮像素子に入射する光の量を調整するための絞り機構とを有する撮像装置であって、
前記光電変換部は、それぞれ異なる波長域の光を検出する少なくとも3種類の光電変換部に分類され、
各画素部から得られる色成分の信号から、前記各画素部に対応させて、前記色成分以外の色成分の信号を補間する同時化処理を行う同時化処理手段と、
前記同時化処理によって得られた前記各画素部に対応する少なくとも3つの色成分の信号の各々のカラーバランスを補正する色補正手段とを備え、
前記色補正手段は、前記絞り機構の絞り値に応じて、前記少なくとも3つの色成分の信号の各々のカラーバランスを補正するための補正パラメータを変更する撮像装置。 - 請求項1記載の撮像装置であって、
前記色補正手段は、前記補正パラメータとしてマトリクス係数を用いたマトリクス演算により、前記カラーバランスの補正を行う撮像装置。 - 請求項1又は2記載の撮像装置であって、
前記画素部の構成が、前記画素部に含まれる前記光電変換部の検出波長に応じて異なる撮像装置。 - 請求項3記載の撮像装置であって、
前記光導波路は、低屈折率の材料で構成される低屈折率層と、前記低屈折率層によって周囲を囲まれた前記低屈折率層よりも高屈折率の材料で構成される高屈折率層とで構成され、
前記画素部に含まれる前記光導波路の前記高屈折率層よりも外側に形成されている前記低屈折率層を除く部材と前記高屈折率層との距離が、前記画素部に含まれる前記光電変換部の検出波長が長いほど大きくなっている撮像装置。 - 請求項4記載の撮像装置であって、
前記部材が、前記光電変換部の開口面積を決定する遮光部材である撮像装置。 - 請求項3〜5のいずれか1項記載の撮像装置であって、
前記光電変換部は、前記光電変換部で発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層を含み、
前記光電変換部の前記電荷蓄積層の前記半導体基板の深さ方向の厚みが、前記光電変換部の検出波長が長いほど大きくなっている撮像装置。 - 請求項6記載の撮像装置であって、
前記光電変換部は、更に、前記電荷蓄積層に前記半導体基板表面で発生した暗電荷が移動するのを防止するための暗電荷移動防止層を含み、
前記光電変換部の前記電荷蓄積層と前記暗電荷移動防止層とを併せた前記深さ方向の厚みが、前記光電変換部の検出波長が長いほど大きくなっており、前記暗電荷移動防止層の厚みが全ての前記光電変換部で同一である撮像装置。 - 請求項6記載の撮像装置であって、
前記光電変換部は、更に、前記電荷蓄積層に前記半導体基板表面で発生した暗電荷が移動するのを防止するための暗電荷移動防止層を含み、
前記光電変換部の前記電荷蓄積層と前記暗電荷移動防止層とを併せた前記深さ方向の厚みが同一であり、前記暗電荷移動防止層の厚みが、前記光電変換部の検出波長が長いほど小さくなっている撮像装置。 - 請求項3記載の撮像装置であって、
前記光電変換部に入射する光の光量が、前記光電変換部の検出波長が長いほど多くなるように、前記画素部の前記光電変換部より上方の光学系が設計されている撮像装置。 - 請求項9記載の撮像装置であって、
前記画素部は、前記光電変換部の上方に、前記光電変換部が検出する波長域の光を透過するカラーフィルタを備え、
前記カラーフィルタの厚みが、前記カラーフィルタの透過波長が長くなるほど小さくなっている撮像装置。 - 請求項9記載の撮像装置であって、
前記画素部は、前記光電変換部の前記光導波路の上方に、前記光導波路に光を集光するためのマイクロレンズを備え、
前記マイクロレンズの集光率が、前記光電変換部の検出波長が長くなるほど大きくなっている撮像装置。 - 請求項9記載の撮像装置であって、
前記画素部は、前記光電変換部の前記光導波路の上方に、前記光導波路に光を集光するためのマイクロレンズと、前記マイクロレンズで集光された光を前記光導波路に更に集光するための層内レンズとを備え、
前記層内レンズの集光率が、前記光電変換部の検出波長が長くなるほど大きくなっている撮像装置。
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