JP2014033055A - Solid state imaging sensor and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像素子に関し、特に固体撮像素子を構成する要素の配置に関するものである。 The present invention relates to a solid-state image sensor, and more particularly to an arrangement of elements constituting the solid-state image sensor.
現在、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置において、単位画素に複数の光電変換部を備えた固体撮像素子を用いた様々な応用技術が提案されている。 At present, various application technologies using solid-state imaging devices each including a plurality of photoelectric conversion units in a unit pixel have been proposed in imaging devices such as a digital still camera and a digital video camera.
例えば、特許文献1には、2次元に配列された単位画素ごとにマイクロレンズが設けられた固体撮像素子を用いて、いわゆる瞳分割方式の焦点検出を行う撮像装置が開示されている。特許文献1の撮像装置では、撮像素子を構成する画素の光電変換部が複数に分割されており、分割された各光電変換部が、マイクロレンズを介して、撮影レンズの分割された異なる瞳を通過した光を受光するように構成されている。そして、画素の、左側の光電変換部出力と、右側の光電変換部出力の、ズレ量から、結像光学系の焦点検出を行うことができる。
For example,
さらに、特許文献1は、3次元映像撮影についても言及されている。
Furthermore,
人間は、水平方向に約6〜7cm離れた左右2つの目で、それぞれ2次元映像を取得しているが、左右2つの映像には、見ているものまでの距離に応じた視差がある。人間は、この視差のある左右2つの映像を脳で処理することで、立体感や奥行きを認識している。 Humans acquire two-dimensional images with the two left and right eyes that are approximately 6 to 7 cm apart in the horizontal direction, but the two left and right images have parallax according to the distance to what they are looking at. Humans recognize the stereoscopic effect and depth by processing the left and right images with parallax with the brain.
3次元映像を撮影するための装置として、人間の目と同様に、カメラあるいは撮像素子を、2つ用いた装置もあるが、特許文献1では、1つの光学系と1つの撮像素子によって構成された撮像装置が開示されている。単位画素ごとに分割された光電変換部を用いて、左側の光電変換部出力と、右側の光電変換部出力から、視差のある2つの映像を生成することができる。これら2つの映像を、表示再生装置により、人間の左右それぞれの目に分離して見せることで、立体感や奥行きを認識することができる。
As an apparatus for photographing a 3D image, there is an apparatus that uses two cameras or image sensors, as in the case of human eyes. However, in
また、特許文献2では、撮像素子の画素部を構成する単位画素を、電荷蓄積量の異なる複数の分割画素を含む構成とし、単位画素内の各分割画素の撮像信号をデジタル化して加算することにより、幅広いダイナミックレンジを得る技術が開示されている。 Further, in Patent Document 2, the unit pixel constituting the pixel portion of the image sensor is configured to include a plurality of divided pixels having different charge accumulation amounts, and the imaging signal of each divided pixel in the unit pixel is digitized and added. Thus, a technique for obtaining a wide dynamic range is disclosed.
また、特許文献3では、特許文献1に係る撮像装置の具体的な構成についても言及されている。
Patent Document 3 also refers to a specific configuration of the imaging apparatus according to
特許文献1のような、単位画素が複数の光電変換部を含む構成は、面積を同じとした単位画素に光電変換部が1つである構成に比べて、画素を構成する要素が増加するため、光電変換部の総面積が減少してしまう。
A configuration in which a unit pixel includes a plurality of photoelectric conversion units as in
従来より、単位画素が1つの光電変換部を備えた構成において、フローティングディフュージョン部(FD)を複数の画素で共有することで、後段の構成要素を減らし、光電変換部の総面積の減少を抑える技術が存在する。特許文献2には、単位画素が2×2の4つの光電変換部を備えた構成において、画素の中心に配置したFDを共有する構成が開示されている。 Conventionally, in a configuration in which the unit pixel includes one photoelectric conversion unit, the floating diffusion unit (FD) is shared by a plurality of pixels, thereby reducing the number of subsequent components and suppressing the decrease in the total area of the photoelectric conversion unit. Technology exists. Patent Document 2 discloses a configuration in which an FD arranged at the center of a pixel is shared in a configuration including four photoelectric conversion units each having a 2 × 2 unit pixel.
例えば、図7では、1つのマイクロレンズ701の下に、画素702が構成され、画素702は2×2に分割された4つの光電変換部703a、703b、703c、703dを含み、これら4つの光電変換部でFD704を共有している。説明の便宜のため、9画素のみ示しているが、実際には、このような画素がさらに複数配置されて画素部を構成している。
For example, in FIG. 7, a
図8は、図7のFD704を共有する光電変換部の配置を示している。説明の便宜のため、2画素のみを示している。図8(a)は、図8(b)のII−II断面図である。図8(a)は、光電変換部が撮影レンズの射出瞳803から出た光を、マイクロレンズ701を介して受光する様子を示している。分割された光電変換部は、射出瞳803の異なる領域から出た光をそれぞれ受光する。
FIG. 8 shows an arrangement of photoelectric conversion units sharing the FD 704 in FIG. For convenience of explanation, only two pixels are shown. Fig.8 (a) is II-II sectional drawing of FIG.8 (b). FIG. 8A shows a state where the photoelectric conversion unit receives light emitted from the
しかしながら、図7及び図8の構成では、図8(a)のように、光電変換部703a、703bの間に光電変換に寄与しない領域801(不感帯)ができてしまう。この不感帯領域801はFD704を含む領域である。さらには、FD704に伴って構成される、遮光部材や配線などを含む構造体802が、光電変換部へ入射する光束を遮り、感度の低下を招いてしまう。
However, in the configuration of FIGS. 7 and 8, a region 801 (dead zone) that does not contribute to photoelectric conversion is formed between the
一方、特許文献3には、単位画素が2×2の4つの光電変換部を備えた構成において、画素の上下両側または左右両側にFDを配置して、それぞれを2つの光電変換部で共有する構成が開示されている。 On the other hand, in Patent Document 3, in a configuration in which four photoelectric conversion units each having a 2 × 2 unit pixel are provided, FDs are arranged on both the upper and lower sides or both the left and right sides of the pixel, and each is shared by the two photoelectric conversion units. A configuration is disclosed.
例えば、図9では、1つのマイクロレンズ901の下に、画素902が構成され、画素902は2×2に分割された4つの光電変換部903a、903b、903c、903d、を含む。そして、光電変換部903a、903cでFD904aを共有し、光電変換部903b、903dでFD904bを共有している。説明の便宜のため、9画素のみ示しているが、実際には、このような画素がさらに複数配置されて画素部を構成する。
For example, in FIG. 9, a
図10は、図9のFD904a、904bを共有する光電変換部の配置を示している。説明の便宜のため、2画素のみを示している。図10(a)は、図10(b)のIII−III断面図である。図10(a)は、光電変換部が撮影レンズの射出瞳1004から出た光をマイクロレンズ901を介して受光する様子を示している。分割された光電変換部は、射出瞳1004の異なる領域から出た光をそれぞれ受光する。1001aと1001bは、遮光部材や配線などを含む構造体である。
FIG. 10 illustrates an arrangement of photoelectric conversion units that share the
しかしながら、図9及び図10の構成では、FD904bと、隣接する画素からも水平方向に張り出したFD905が、画素の間の領域1002に集って配置される。FD904bとFD905は半導体領域で分離する必要があるため、画素境界部の領域1002には広い水平幅が必要となる。結果として、この構成では、光電変換部の領域1003の水平幅が狭くなり、光電変換部の面積が小さくなってしまう。
However, in the configuration shown in FIGS. 9 and 10, the
また、この構成を用いた撮像装置を縦位置で撮影する時と、横位置で撮影する時で、同じ性能を得るためには、光電変換部の上下の幅と、左右の幅を等しく(等方的に)レイアウトする必要がある。この構成で、等方的に光電変換部の領域を構成しようとした場合は、効率よくレイアウトすることがさらに困難となる。 In order to obtain the same performance when shooting an image pickup apparatus using this configuration in the vertical position and in the horizontal position, the vertical width and the horizontal width of the photoelectric conversion unit are equal (such as Should be laid out) With this configuration, when it is attempted to configure the photoelectric conversion region isotropically, it becomes more difficult to perform efficient layout.
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、単位画素に、マイクロレンズと複数の光電変換部を備えた固定撮像素子において、光電変換部の間の不感帯を減らし、かつ、光電変換部の面積を広くすることができる固体撮像素子を実現することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce a dead zone between photoelectric conversion units in a fixed imaging device having a unit lens including a microlens and a plurality of photoelectric conversion units, and a photoelectric conversion unit. It is to realize a solid-state imaging device capable of widening the area.
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の固体撮像素子は、単位画素に、マイクロレンズと複数の光電変換部を備えた固体撮像素子において、第1の単位画素は、第1の方向に配置された複数の光電変換部が当該第1の方向に設けられるフローティングディフュージョン部を共有するように構成され、第2の単位画素は、前記第1の方向と直交する第2の方向に配置された複数の光電変換部が当該第2の方向に設けられるフローティングディフュージョン部を共有するように構成され、前記第1の単位画素と前記第2の単位画素とを行列状に交互に配置した。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a solid-state imaging device according to the present invention is a solid-state imaging device including a microlens and a plurality of photoelectric conversion units in a unit pixel. The plurality of photoelectric conversion units arranged in the first direction share a floating diffusion unit provided in the first direction, and the second unit pixel has a second direction orthogonal to the first direction. A plurality of photoelectric conversion units arranged in the same configuration are configured to share a floating diffusion unit provided in the second direction, and the first unit pixels and the second unit pixels are alternately arranged in a matrix did.
本発明によれば、単位画素に、マイクロレンズと複数の光電変換部を備えた固体撮像素子において、光電変換部の間の不感帯を減らし、かつ、光電変換部の面積を広くすることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the solid-state image sensor provided with the micro lens and the some photoelectric conversion part in the unit pixel, the dead zone between photoelectric conversion parts can be reduced and the area of a photoelectric conversion part can be enlarged.
以下に、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、後述する各実施形態の一部を適宜組み合わせて構成しても良い。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. The embodiment described below is an example for realizing the present invention, and should be appropriately modified or changed according to the configuration and various conditions of the apparatus to which the present invention is applied. It is not limited to the embodiment. Moreover, you may comprise combining suitably one part of each embodiment mentioned later.
<装置構成>図1を参照して、本発明に係る実施形態の撮像装置の構成について説明する。 <Apparatus Configuration> With reference to FIG. 1, the configuration of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
図1において、CMOS型の固体撮像素子101は、不図示の光学系で結像された光学像を受光する。アナログフロントエンド(AFE)102は、基準レベルの調整(クランプ処理)およびアナログデジタル変換処理を行う。デジタルフロントエンド(DFE)103は、各画素のデジタル出力を受けて画像信号の補正や画素の並び替え等のデジタル処理を行う。画像処理部104は、DFE103からのデジタル出力に対して現像処理を行う。メモリ回路105は画像処理部104の作業用メモリであり、連続撮影等においてはバッファメモリとしても使用される。制御回路106は、撮像装置全体を統括的に制御し、周知のCPUなどを内蔵する。操作回路107は、撮像装置の操作部材による操作入力を電気的に受け付ける。表示部108は画像等を表示するLCD等である。記録回路109は、具体的にはメモリカードやハードディスクなどの記録媒体である。タイミング発生回路(TG)110は、固体撮像素子101を駆動する各種タイミングを生成する。
In FIG. 1, a CMOS solid-
図2は、本実施形態の固体撮像素子101の構成を示す概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the solid-
図2に示すように、固体撮像素子101は、画素部201、垂直走査部202、読み出し部203、水平走査部204を有する。画素部201は、複数の単位画素が行列状に配置されており、不図示の光学系により結像された光学像を受光する。垂直走査部202は、画素部201の複数の行を順に選択し、水平走査部204は、画素部201の複数の列を順に選択することによって、画素部201の複数の画素が順に選択される。読み出し部203は、垂直走査部202および水平走査部204によって選択される画素の信号を読み出し、読み出した信号をAFE102へ出力する。
As illustrated in FIG. 2, the solid-
図3は、固体撮像素子101における画素部201の構成を示している。説明の便宜のため、9画素のみを示しているが、実際には、このような画素がさらに複数配置されて画素部201を構成する。
FIG. 3 shows the configuration of the
図3に示すように、画素部201は、1つのマイクロレンズ301に対し、1つの単位画素302が設けられている。さらに画素302は、2×2に分割された4つの光電変換部303a、303b、303c、303dを含んでいる。各光電変換部303a、303b、303c、303dは、光学系を介して受光した光を光電変換して、信号電荷の蓄積を行う。
As shown in FIG. 3, the
画素301、306は、マイクロレンズ302、305を備え、2×2に分割された4つの光電変換部303a〜303d、307a〜307dを含んでいる。また、各画素301、306の4つの光電変換部303a〜303d、307a〜307dの領域は、上下の幅と左右の幅が等しく、つまり等方的にレイアウトされている。光電変換部303aと303b、303cと303d、307aと307c、307bと307dで蓄積された信号電荷は、それぞれフローティングディフュージョン部(FD)304a、304b、308a、308bを介して読み出し部へ読み出される。本実施形態では、単位画素302の横方向に隣り合う複数の光電変換部303a、303bがFD304aを共有し、単位画素302の横方向に隣り合う他の複数の光電変換部303c、303dがFD304bを共有している。また、単位画素302に横方向に隣り合う単位画素306の縦方向に隣り合う複数の光電変換部307a、307cがFD308aを共有し、単位画素306の縦方向に隣り合う他の複数の光電変換部307b、307dがFD308bを共有している。
The
図3における、304a、304b、308a、308bはそれぞれFDである。画素301は、横並びの2つの光電変換部303aと303bでFD304aを共有しており、光電変換部303cと303dでFD304bを共有している。一方、画素302に隣接する画素306は、縦並びの2つの光電変換部307aと307cでFD308aを共有しており、光電変換部307bと307dでFD308bを共有している。但し、実際には、各光電変換部とFDとの間には、光電変換部からFDへの信号電荷の転送を制御するための信号電荷転送スイッチが配置されているが、図3では説明の便宜のため省略し、詳細な構成については後述する。
In FIG. 3, 304a, 304b, 308a, and 308b are FDs. In the
図3に示すように、画素部201は、画素302のような、横並びの2つの光電変換部でFDを共有する画素と、画素306のような、縦並びの2つの光電変換部でFDを共有する画素が行列状に交互に配置されている。そして、各画素の間にはFDが配置されている。このように画素部を構成することで、FDの領域が、横方向に隣接する画素の間と、縦方向に隣接する画素の間に等しく分散される。従って、光電変換部の等方的レイアウトを実現しつつ、光電変換部の面積を効率的に広くすることが可能になる。
As illustrated in FIG. 3, the
図4は、光電変換部が撮影レンズの射出瞳404から出た光をマイクロレンズ302を介して受光する様子を示している。分割された光電変換部は、射出瞳404の異なる領域から出た光をそれぞれ受光する。図4(a)は、図4(b)のI−I断面図、図4(b)は、画素部201の構成を示す図である。但し、実際には、各光電変換部とFDとの間には、光電変換部からFDへの信号電荷の転送を制御するための信号電荷転送スイッチが配置されているが、図4では説明の便宜のため省略し、詳細な構成については後述する。
FIG. 4 shows how the photoelectric conversion unit receives light emitted from the
図4に示すように、FD308aは、画素302と画素306の間に配置されている。この構成により、各画素の光電変換部の間の不感帯の面積を小さくすることができる。また、構造体403は、FD308aに伴って画素の間の領域402に構成されるため、構造体によって光電変換部への入射が遮られる光束も少なくなる。各画素の光電変換部を分離するための領域は不感帯となるが、その幅は領域402の幅と比較して狭い幅である。また、領域402の水平幅を狭く構成できる。すなわち、光電変換部の領域401の水平幅を広く確保することも可能となる。
As illustrated in FIG. 4, the
なお、本発明と実施形態の関係を説明すると、第1の単位画素は画素302、第1の方向は横方向、第1のフローティングディフュージョン部はFD304a、304bにそれぞれ対応する。また、第2の単位画素は画素305、第1の方向と直交する第2の方向は縦方向、第2のフローティングディフュージョン部はFD308a、308bにそれぞれ対応する。
The relationship between the present invention and the embodiment will be described. The first unit pixel corresponds to the
また、第1および第2の光電変換部は光電変換部303a、303bにそれぞれ対応する。第3および第4の光電変換部は光電変換部303c、303dにそれぞれ対応する。第5および第6の光電変換部は光電変換部307a、307cにそれぞれ対応する。第7および第8の光電変換部は光電変換部307b、307dにそれぞれ対応する。
The first and second photoelectric conversion units correspond to the
さらにまた、第3のフローティングディフュージョン部はFD303b、第4のフローティングディフュージョン部はFD308bにそれぞれ対応する。
Furthermore, the third floating diffusion portion corresponds to the
図5は、画素部201の等価回路図である。説明の便宜のため、2つの画素302、306のみ示しているが、これら複数の画素が2次元に配列されて画素部201を構成する。また、1列の読み出し部のみ示しているが、読み出し部は列ごとに複数配置されて、読み出し部203を構成する。
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the
図5に示すように、画素302における光電変換部303a〜303d、及び、画素306における光電変換部307a〜307dは、図5ではそれぞれフォトダイオード(PD)として示されている。各光電変換部は、射出瞳の各領域の光を受光し、その受光量に応じた信号電荷を生成して蓄積する機能を備えている。
As shown in FIG. 5, the
信号電荷転送スイッチ501、502は、各々転送パルス信号φTX1、φTX2によって駆動され、各々光電変換部303a、303bで生成した信号電荷を、FD304aに転送する。同様に、信号電荷転送スイッチ503、504は、各々転送パルス信号φTX3、φTX4によって駆動され、各々光電変換部307a、307cで生成した信号電荷を、FD308aに転送する。
The signal charge transfer switches 501 and 502 are driven by transfer pulse signals φTX1 and φTX2, respectively, and transfer the signal charges generated by the
光電変換部303c、303d、および光電変換部307b、307dは、不図示の隣接画素とFDを共有している。
The
リセットスイッチ505、508は、各々リセットパルス信号φRES1、φRES2によって駆動され、各々基準電位VDDをFD304a、FD304bに供給可能な構成となっている。
The reset switches 505 and 508 are driven by reset pulse signals φRES1 and φRES2, respectively, so that the reference potential VDD can be supplied to the
FD304aは光電変換部303aと303bから、FD308aは光電変換部307aと307cから、それぞれ転送された電荷を保持するとともに、保持した電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部として機能する。
The
増幅部506、509は、各々FD304a、308aに保持した電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。ここでは例として、MOSトランジスタと定電流源512を用いたソースフォロワ回路を示している。
The amplifying
選択スイッチ507、510は、各々垂直選択パルス信号φSEL1、φSEL2によって駆動され、各々増幅部506、509で増幅された信号が、垂直信号線511に出力される。垂直信号線511に出力された信号は、読み出し部203で読み出された後、AFE102へ出力される。
The selection switches 507 and 510 are driven by vertical selection pulse signals
図6は、FDと信号電荷転送スイッチの詳細な構成を示している。説明の便宜のため、FD304aと信号電荷転送スイッチ501、502のみを示しているが、図示のような各FDと信号電荷転送スイッチが画素部全体に構成されている。
FIG. 6 shows a detailed configuration of the FD and the signal charge transfer switch. For convenience of explanation, only the
図6において、高不純物濃度領域601、602、604が半導体基板上に形成されている。配線603は、領域601と領域602を接続している。
In FIG. 6, high
図6(a)に示すように、FD304aは、配線603により電気的に接続された2つの領域601、602からなる。転送スイッチ501は、光電変換部303aと領域601の間に配置されており、光電変換部303aで生成された信号電荷を領域601へ転送する。転送スイッチ502は、光電変換部303bと領域602の間に配置されており、光電変換部303bで生成された信号電荷を領域602へ転送する。
As illustrated in FIG. 6A, the
図6(b)に示すように、FD304aは1つの領域604で構成してもよい。この場合、転送スイッチ501が、光電変換部303aと領域604の間に配置されており、光電変換部303aで生成された信号電荷を領域604へ転送する。転送スイッチ502は、光電変換部303bと領域602の間に配置されており、光電変換部303bで生成された信号電荷を領域604へ転送する。
As shown in FIG. 6B, the
本実施形態では、FDを、画素302では横並びの2つの光電変換部で共有している一方、隣接する画素306では縦並びの2つの光電変換部で共有している。この構成によれば、前述したように、光電変換部の間の不感帯の面積を小さくすることができ、画素内の構造体によって光電変換部への入射が遮られる光束も少なくなる。そして、光電変換部の等方的なレイアウトを実現しつつ、光電変換部の面積を広く確保し、撮像素子の感度を向上させることができる。
In the present embodiment, the FD is shared by the two photoelectric conversion units arranged side by side in the
ここで、画素部201における、リセットスイッチ505、508、増幅部506、509、選択スイッチ507、510、などの配置については、それぞれ画素の間の適切な位置に配置してよく、また、領域402に配置してもよい。
Here, the arrangement of the reset switches 505 and 508, the
また、本実施形態では、増幅部506と増幅部509で、信号を出力する垂直信号線511を共有する構成としたが、増幅部506と増幅部509について、各々垂直信号線を設ける構成としてもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態の撮像装置では、焦点検出或いは3次元映像撮影のための駆動を行う場合、左側2つの光電変換部の出力の加算信号と、右側2つの光電変換部の出力の加算信号の、それぞれの信号を用いる。または、上側と下側の2つずつの光電変換部の出力の加算信号を用いることもでき、これら両方の信号を併せて用いることで、より正確な焦点検出も可能となる。 Further, in the imaging apparatus according to the present embodiment, when driving for focus detection or 3D video shooting, the addition signal of the outputs of the left two photoelectric conversion units and the addition signal of the outputs of the two right photoelectric conversion units are performed. Each signal is used. Alternatively, it is possible to use the addition signals of the outputs of the upper and lower photoelectric conversion units. By using both of these signals in combination, more accurate focus detection can be performed.
本実施形態では、このような焦点検出駆動時の加算を、共有された各FDによって実現でき、かつ、固体撮像素子面上の画素部の任意の位置で行えるため、正確で高速な焦点検出駆動が可能となる。 In the present embodiment, such addition at the time of focus detection driving can be realized by each shared FD and can be performed at an arbitrary position of the pixel portion on the surface of the solid-state imaging device. Is possible.
一方で、撮像駆動時には、画素ごとに4つの光電変換部の出力を加算した信号を得る必要がある。或いは3D映像撮影のための駆動を行う場合、画素毎に左側2つの光電変換部の出力の加算信号と、右側2つの光電変換部の出力の加算信号の、それぞれの信号を得る必要がある。本実施形態は、その機能を実現するものであれば、如何なるものでもよい。例えば、出力経路の任意の位置で行ってもよく、読み出し部203で行ってもよく、さらに、後段のAFE102、DFE103、画像処理部104などで行ってもよい。1つの画素の4つの光電変換部のうち、2つの光電変換部の出力の加算は、共有されたFDで行うこともできるのはもちろんである。
On the other hand, at the time of imaging driving, it is necessary to obtain a signal obtained by adding the outputs of four photoelectric conversion units for each pixel. Alternatively, when driving for 3D video shooting, it is necessary to obtain, for each pixel, an addition signal output from the left two photoelectric conversion units and an addition signal output from the two right photoelectric conversion units. This embodiment may be anything as long as the function is realized. For example, it may be performed at an arbitrary position in the output path, may be performed by the
また、本実施形態において、光電変換部に入射する光の色分離を行うカラーフィルタ(CF)の構成については、固体撮像素子のその使途に応じて、自由に構成してよい。例えば、ある1つの画素内で、複数の光電変換部が全て同じ色の分光透過率のCFを備えていてもよいし、異なる色の分光透過率を備えていてもよい。また、画素内の複数の光電変換部に対応するCFの色が、全て同じ色である画素と、異なる色を含む画素が、画素部の中に混在していてもよい。 Further, in the present embodiment, the configuration of the color filter (CF) that performs color separation of light incident on the photoelectric conversion unit may be freely configured according to the use of the solid-state imaging device. For example, in a certain pixel, all of the plurality of photoelectric conversion units may include a CF having the same color spectral transmittance, or may have a spectral transmittance of different colors. In addition, pixels in which the CF colors corresponding to the plurality of photoelectric conversion units in the pixel are all the same color and pixels including different colors may be mixed in the pixel unit.
以上説明したように、本実施形態によれば、単位画素に、マイクロレンズと複数の光電変換部を備えた固体撮像素子において、光電変換部の間の不感帯の面積を減らし、かつ、画素内の構造体によって光電変換部への入射が遮られる光束も少なくなる。そして、光電変換部の等方的なレイアウトを実現しながら、光電変換部の面積を広く確保し、撮像素子の感度を向上させた固体撮像素子を実現できる。 As described above, according to the present embodiment, in a solid-state imaging device including a micro lens and a plurality of photoelectric conversion units in a unit pixel, the area of the dead zone between the photoelectric conversion units is reduced, and The light flux that is blocked from entering the photoelectric conversion unit by the structure is also reduced. In addition, while realizing an isotropic layout of the photoelectric conversion unit, it is possible to realize a solid-state imaging device that secures a large area of the photoelectric conversion unit and improves the sensitivity of the imaging device.
Claims (7)
第1の単位画素は、第1の方向に配置された複数の光電変換部が当該第1の方向に設けられるフローティングディフュージョン部を共有するように構成され、
第2の単位画素は、前記第1の方向と直交する第2の方向に配置された複数の光電変換部が当該第2の方向に設けられるフローティングディフュージョン部を共有するように構成され、
前記第1の単位画素と前記第2の単位画素とを行列状に交互に配置したことを特徴とする固体撮像素子。 In a solid-state imaging device including a microlens and a plurality of photoelectric conversion units in a unit pixel,
The first unit pixel is configured such that a plurality of photoelectric conversion units arranged in the first direction share a floating diffusion unit provided in the first direction,
The second unit pixel is configured such that a plurality of photoelectric conversion units arranged in a second direction orthogonal to the first direction share a floating diffusion unit provided in the second direction,
A solid-state imaging device, wherein the first unit pixels and the second unit pixels are alternately arranged in a matrix.
前記第2の単位画素は、前記第2の方向に配置された第5および第6の光電変換部により共有される第3のフローティングディフュージョン部と、前記第2の方向に配置された第7および第8の光電変換部により共有される第4のフローティングディフュージョン部と、を有することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。 The first unit pixel includes a first floating diffusion portion shared by the first and second photoelectric conversion units arranged in the first direction, and a third and a third unit arranged in the first direction. A second floating diffusion part shared by the fourth photoelectric conversion part,
The second unit pixel includes a third floating diffusion unit shared by the fifth and sixth photoelectric conversion units disposed in the second direction, and a seventh floating unit disposed in the second direction. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a fourth floating diffusion unit shared by the eighth photoelectric conversion unit.
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