JP2007235418A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ＣＭＯＳ型のカラーイメージセンサを用いた１チップカメラにおいて、出力画面上での着色を抑圧でき、高画質化できるようにする。
【解決手段】たとえば、垂直２画素１セル構造とされた画素領域２１１上に配設された、垂直方向の２画素×水平方向の４画素を一単位とし、垂直方向の１ライン目の、水平方向の第１，第３の画素には第１の色が、第２の画素には第２の色が、第４の画素には第３の色が配置されるとともに、２ライン目の、水平方向の第１，第３の画素には第１の色が、第２の画素には第３の色が、第４の画素には第２の色が配置されてなる、複数の色フィルタ２２０と、該色フィルタ２２０に対応する、２ｎライン分の出力信号をもとに１水平映像信号を生成する信号処理部２０２とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、固体撮像装置に関するもので、たとえば、カメラ付き携帯電話またはデジタルカメラおよびビデオカメラなどに使用される、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型のカラーイメージセンサに関する。

最近、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型およびＣＭＯＳ型のカラーイメージセンサ（固体撮像装置）においては、その多くが、色再現性の良いＲＧＢの原色フィルタをベイヤー配列にしている。また、デジタルカメラまたは携帯電話などに使用されるイメージセンサの場合、多画素化のため、画素サイズが２μｍ前半のものが主流になっている。開発レベルでは、２μｍよりも小さい画素サイズのものも発表されている。しかしながら、画素サイズが小さくなると、１つの画素に集光できる光量が減少する。そのため、感度の劣化が著しくなり、低照度の画質が大幅に劣化する。

このような微細画素の感度劣化を改善するために、垂直方向の２個のフォトダイオード（ＰＤ）に対して、１個の出力回路を配置する。こうして、２個のフォトダイオードを共有化する、いわゆる垂直２画素１セル構造とすることにより、実質的にフォトダイオードの面積（画素サイズ）を増加させるようにした方法が既に提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

一方、携帯電話用のセンサモジュールとしては、携帯電話の薄型化にともなって、高さの低い、光学レンズ付きの小型モジュールが要求されている。この小型モジュールの場合、画素領域の、特に周辺部においては、光学レンズから出射される光が、斜め方向からフォトダイオードに入射する。この斜め方向からの入射光に対応させるために、たとえば、アルミニウム（Ａｌ）などの遮光膜、色フィルタ、および、マイクロレンズが、フォトダイオードの直上から入射光の方向に位置をずらして配置されている。

ところが、上記の垂直２画素１セル構造とした場合、フォトダイオード間の分離状態が一様でなくなるため、フォトダイオードを等間隔に配置できない。これにより、光の入射角が２０度以上になると、各セルの、一方（より画素領域の上／下部に近い側）のフォトダイオードに入射される光の一部が読み出しゲートによって遮られる。すると、集光できる光量がさらに減少するため、そのフォトダイオードでの信号量が減少する。特定のフォトダイオードでの信号量の減少は、出力画面上での着色または横線の発生などの原因となる。

特に、微細画素の場合、製造ばらつきの影響により、出力画面の上／下部での着色が発生し易い。つまり、マイクロレンズ、遮光膜、または、読み出しゲートなどの位置ずれが、着色の発生に大きく影響する。

なお、携帯電話に搭載されるセンサモジュールの場合、通常、安価な材料によって光学レンズが作成される。そのため、光学レンズの色収差により、フォトダイオードを共有化しない１画素１セル構造であっても、この出力画面の上／下部での着色が発生し易いものとなっている。
特開平１０−１５０１８２号公報

本発明は、上記の問題点を解決すべくなされたもので、ライン間で信号差がある場合にも出力画面上での着色を抑圧でき、高画質化が可能な固体撮像装置を提供することを目的とする。

本願発明の一態様によれば、半導体基板上に二次元的に配置され、それぞれが単一画素となる複数の受光部と、前記複数の受光部の上方にそれぞれ配置された複数の集光部と、前記複数の受光部および前記複数の集光部の間にそれぞれ配設された、垂直方向の２画素×水平方向の４画素を一単位とし、前記垂直方向の１ライン目の、前記水平方向の第１および第３の各画素には第１の色が配置され、前記水平方向の第２の画素には第２の色が配置され、前記水平方向の第４の画素には第３の色が配置されるとともに、前記垂直方向の２ライン目の、前記水平方向の第１および第３の各画素には前記第１の色が配置され、前記水平方向の第２の画素には前記第３の色が配置され、前記水平方向の第４の画素には前記第２の色が配置されてなる、複数の色フィルタと、前記複数の受光部より読み出される、前記垂直方向の２ｎライン分の出力信号をもとに１水平映像信号を生成する信号処理部とを具備したことを特徴とする固体撮像装置が提供される。

上記の構成により、イメージセンサの画素配列として垂直方向に複数の受光部を共有化したセルレイアウトに対して、最適なオンチップ色フィルタ配列を提案できるようになる結果、ライン間で信号差がある場合にも出力画面上での着色を抑圧でき、高画質化が可能な固体撮像装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的なものであり、寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態にしたがった、ＣＭＯＳ型のカラーイメージセンサ（固体撮像装置）を用いた、デジタルカメラまたはビデオカメラのような１チップカメラの基本構成を示すものである。なお、ここでは、色フィルタとして、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の原色フィルタを用いた場合について説明する。

図１に示すように、この１チップカメラは、光学レンズ（撮像光学系）１０、赤外カットフィルタ１１、および、増幅型のＣＭＯＳカラーイメージセンサ２０を有して構成されている。赤外カットフィルタ１１は、光学レンズ１０からの射出光に含まれる赤外光をカットするためのものである。

イメージセンサ２０は、たとえば１チップ上に搭載された、固体撮像素子２０１と信号処理部２０２とから構成されている。固体撮像素子２０１の画素領域２１１上には、複数の３原色の色フィルタ２２０が二次元状に設けられている。色フィルタ２２０は、それぞれ、垂直（行）方向２画素×水平（列）方向４画素を一単位とする、合計８画素相当のサイズを有している。本実施形態の場合、色フィルタ２２０の、たとえば、垂直方向の１ライン目の、水平方向の第１および第３の各画素には第１の色としてのＧ１１フィルタ，Ｇ１２フィルタが配置され、水平方向の第２の画素には第２の色としてのＲ１フィルタが配置され、水平方向の第４の画素には第３の色としてのＢ１フィルタが配置されている。また、たとえば、垂直方向の２ライン目の、水平方向の第１および第３の各画素には第１の色としてのＧ２１フィルタ，Ｇ２２フィルタが配置され、水平方向の第２の画素には第３の色としてのＢ２フィルタが配置され、水平方向の第４の画素には第２の色としてのＲ２フィルタが配置されている。なお、本実施形態では、１つのフォトダイオード（受光部）を１画素（単一画素）としている。

このような配列の色フィルタ２２０が、上記画素領域２１１上には、単位ごとに繰り返し配設されている（これを、ＧストライプＲＢ完全市松配置と呼ぶ）。すなわち、Ｇ１１，Ｇ２１フィルタおよびＧ１２，Ｇ２２フィルタは、水平方向の１画素ごと（１，３，…列目）に、それぞれ縦ストライプ状に配置されている。一方、Ｒ１，Ｒ２フィルタおよびＢ１，Ｂ２フィルタは、水平方向の１画素ごと（２，４，…行目）に、それぞれ互いに交差するように交互に配置されている。

信号処理部２０２は、タイミング発生部２０２ａ、アナログ／デジタル変換回路（以下、Ａ／Ｄコンバータ）２０２ｂのブロック、ラインメモリ２０２ｃのブロック、色分離回路２０２ｄのブロック、ホワイトバランス回路２０２ｅのブロック、輝度信号処理回路２０２ｆのブロック、および、カラー信号処理回路２０２ｇのブロックを有して構成されている。

タイミング発生部２０２ａは、固体撮像素子２０１の画素領域２１１を動作させるためのパルスを発生する。また、タイミング発生部２０２ａは、他の各ブロックに対し、動作に必要なパルスを供給する。Ａ／Ｄコンバータ２０２ｂは、固体撮像素子２０１の出力をデジタル出力に変換する。ラインメモリ２０２ｃは、Ａ／Ｄコンバータ２０２ｂからのデジタル出力信号をラインごとに保持する。色分離回路２０２ｄは、２ライン分の信号を加算して、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号（１水平映像信号）を生成する。ホワイトバランス回路２０２ｅは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号のレベルを調整し、ホワイトバランス処理（信号Ｒｗ，Ｇｗ，Ｂｗの生成）を実行する。輝度信号処理回路２０２ｆは、２ライン分の信号を用いて輝度制御信号Ｙ’を生成する。カラー信号処理回路２０２ｇは、ホワイトバランス処理信号Ｒｗ，Ｇｗ，Ｂｗおよび輝度制御信号Ｙ’をもとに、γ補正、輪郭強調、レンズシェーディング補正、色バランス調整などの処理を実行し、Ｙ信号（輝度信号）、Ｒ−ＹＬ信号、および、Ｂ−ＹＬ信号を生成する。

ここで、固体撮像素子２０１の構成について詳細に説明する。図２は、画素領域２１１の基本構成を示すものである。画素領域２１１には、複数の光電変換セルＰＤＣが二次元的に配置されている。本実施形態の場合、たとえば図２に示すように、各光電変換セルＰＤＣは垂直２画素１セル構造となっている。つまり、二次元状に配置された複数のフォトダイオードＰＤｎのうち、垂直方向の２個のフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２に対して、それぞれ１個の増幅回路（出力回路）２１２が配置されて、１つの光電変換セルＰＤＣが構成されている。垂直２画素１セル構造とすることにより、フォトダイオードの面積を実質的に増加させることができ、微細画素の感度の劣化の改善が図られる。

増幅回路２１２は、５つのトランジスタ、たとえば出力アンプＴａ、セレクトスイッチＴｓ、リセットトランジスタＴｒ、および、信号電荷読み出し用ゲートトランジスタＴｇ１，Ｔｇ２により構成されている。要するに、各光電変換セルＰＤＣは、増幅回路２１２を形成する５つのトランジスタＴａ，Ｔｓ，Ｔｒ，Ｔｇ１，Ｔｇ２と、２個のフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２とから構成されている。たとえば、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の各アノードは、それぞれ接地されている。フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の各カソードには、トランジスタＴｇ１，Ｔｇ２のソースがそれぞれ接続されている。トランジスタＴｇ１，Ｔｇ２の各ゲート（ＴＧゲート）には、パルスＴＧ１，ＴＧ２がそれぞれ印加されるようになっている。トランジスタＴｇ１，Ｔｇ２の各ドレインには、トランジスタＴａのゲートおよびトランジスタＴｒのドレインが共通に接続されている。そして、この共通接続点が検出部ＦＤとなっている。トランジスタＴｒのゲートにはパルスＲＥＳＥＴが、ソースには電源電圧ＶＤＤが、それぞれ印加されるようになっている。トランジスタＴａのドレインはトランジスタＴｓのドレインに接続され、ソースには上記電源電圧ＶＤＤが印加されるようになっている。トランジスタＴｓのソースは垂直信号線ＶＬＩＮに接続され、ゲートにはパルスＳＥＬが印加されるようになっている。

画素領域２１１の下部（もしくは、上部）には、水平方向に、ソースフォロワ回路用の負荷トランジスタＴＬＭｎが配置されている。負荷トランジスタＴＬＭｎの各ドレインは上記垂直信号線ＶＬＩＮにそれぞれ接続され、各ソースは接地されている。負荷トランジスタＴＬＭｎの各ゲートには、上記垂直信号線ＶＬＩＮに流す定電流量を制御するための電圧ＶＬＭ（たとえば、１Ｖ）が印加されるようになっている。

以下に、上記した構成における信号電荷の読み出し動作について説明する。まず、パルスＳＥＬをオンさせて、トランジスタＴｓと負荷トランジスタＴＬＭｎとからなるソースフォロワ回路を動作させる。一定期間、フォトダイオードＰＤ１に光電変換により得た信号電荷を蓄積させた後、それを読み出す前に、検出部ＦＤの暗電流などのノイズ信号を除去するために、パルスＲＥＳＥＴをオンにする。これにより、検出部ＦＤの電位は、電源電圧ＶＤＤ（たとえば、２．８Ｖ）にセットされる。一方、垂直信号線ＶＬＩＮには、基準となる検出部ＦＤに信号がない状態の電圧（リセットレベル）が出力される。この状態で、最初の読み出しラインの時にはパルスＴＧ１をオンにすることにより、トランジスタＴｇ１をオンさせる。こうして、フォトダイオードＰＤ１に蓄積されている信号電荷を、検出部ＦＤに読み出す。同様にして、次の読み出しラインの時にはパルスＴＧ２をオンにすることにより、トランジスタＴｇ２をオンさせる。こうして、フォトダイオードＰＤ２に蓄積されている信号電荷を、検出部ＦＤに読み出す。すると、垂直信号線ＶＬＩＮには、検出部ＦＤの電圧（信号電荷＋リセットレベル）が読み出される。このリセットレベルは、先のリセットレベルとの差分をとることで除去できる。この動作を、低ノイズ化処理動作（ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ：相関二重サンプリング）動作）と呼ぶ。

図３は、固体撮像素子２０１の断面構造を示すものである。図中の（ａ）で示す部分が、図２のIIIａ−IIIａ線に沿う断面（１光電変換セルＰＤＣ）にほぼ対応している。また、ここでは、画素領域２１１の周辺部（特に、光学レンズ１０からの光が斜めに入射する上部）を示している。

図３に示すように、たとえばＰ型の半導体基板２１１ａの表面には、Ｎ型の拡散層２１１ｂからなる複数のフォトダイオードＰＤｎが形成されている（この例の場合、複数のフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２が交互に非連続的に配置されている）。複数のフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の上面には、それぞれ、リーク電流対策のためのＰ型の拡散層からなるシールド層２１１ｃが形成されている。また、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の相互間に対応する、上記Ｐ型半導体基板２１１ａの表面には、それぞれ、信号電荷を電圧に変換する上記検出部ＦＤとなるＮ型の拡散層２１１ｄが形成されている。Ｎ型の拡散層２１１ｄと上記フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２との間には、それぞれ、一定の距離が設けられている。また、フォトダイオードＰＤ１と検出部ＦＤとの間に対応する、上記Ｐ型半導体基板２１１ａの表面上には、それぞれ、絶縁膜（図示していない）を介して、信号電荷読み出し用トランジスタＴｇ１のＴＧゲートが配置されている。同様に、フォトダイオードＰＤ２と検出部ＦＤとの間に対応する、上記Ｐ型半導体基板２１１ａの表面上には、それぞれ、絶縁膜（図示していない）を介して、信号電荷読み出し用トランジスタＴｇ２のＴＧゲートが配置されている。なお、各フォトダイオードＰＤ２と各フォトダイオードＰＤ１との間に対応する、上記Ｐ型半導体基板２１１ａの表面には、それぞれ、素子分離用の絶縁膜（たとえば、ＬＯＣＯＳ酸化膜）２１１ｅが形成されている。

さらに、上記Ｐ型半導体基板２１１ａの表面上には、その表面上の段差を吸収するための平滑層２１１ｆを介して、光の入射を制御するための複数の遮光膜（たとえば、Ａｌ）２１１ｇが形成されている。この遮光膜２１１ｇは、電源電圧ＶＤＤを供給するための配線としても使用される。遮光膜２１１ｇの上方には、上記平滑層２１１ｆをさらに介して、上記した複数の色フィルタ２２０が連続的に配設されている。色フィルタ２２０の上方には、色フィルタ２２０の厚み差を改善するための上記平滑層２１１ｆをさらに介して、複数のマイクロレンズ（集光部）２１１ｈが連続的に配置されている。このマイクロレンズ２１１ｈは、画素領域２１１に入射した光を効率よく、各フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２に集めるために形成されている。

画素領域２１１の、特に周辺部においては、光学レンズ１０から出射される光が、斜め方向からフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２に入射する。この斜め方向からの入射光に対応させるために、上記遮光膜２１１ｇ、上記色フィルタ２２０、および、上記マイクロレンズ２１１ｈは、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の直上から入射光の方向に位置をずらして配置されている。

本実施形態の構成によれば、画素領域２１１の信号電荷読み出し用トランジスタＴｇ１，Ｔｇ２の各ＴＧゲートに突起を形成することができる。

図４は、画素領域２１１における光電変換セルＰＤＣの構成例を示すものである。ここでは、一部を透過して示している。本実施形態の場合、垂直２画素１セル構造のため、検出部ＦＤを中心に、その上下方向から信号電荷を読み出す構造になっている。つまり、垂直方向に隣接する２つのフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２間に、水平方向に、信号電荷読み出し用トランジスタＴｇ１，Ｔｇ２の各ＴＧゲートが並行に設けられている。そして、そのＴＧゲートの相互間に、検出部ＦＤが配置されている。

検出部ＦＤの上方に位置するフォトダイオードＰＤ１の信号電荷を読み出しやすくするため、トランジスタＴｇ１のＴＧゲートは、その一部が突起状に形成され、フォトダイオードＰＤ１の集光エリアの中心にまで延在するように配置されている。同様に、検出部ＦＤの下方に位置するフォトダイオードＰＤ２の信号電荷を読み出しやすくするため、トランジスタＴｇ２のＴＧゲートは、その一部が突起状に形成され、フォトダイオードＰＤ２の集光エリアの中心にまで延在するように配置されている。このような構造とした場合、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２に蓄積された信号電荷をより読み出しやすくすることができる。また、より深くフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２を形成することが可能となり、飽和電荷量を増加できるようになる。

図５は、画素領域２１１における光電変換セルＰＤＣの他の構成例を示すものである。この例の場合のように、たとえば、垂直方向に隣接する２つのフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２に対し、検出部ＦＤの容量（面積）がより低減するように、信号電荷読み出し用トランジスタＴｇ１，Ｔｇ２の各ＴＧゲートを斜めに配置するようにしてもよい。これにより、さらに電荷電圧変換ゲインが高められ、後段の信号処理部２０２でのノイズの影響を減少できるようになる。しかも、ＴＧゲートの一部が、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の集光エリアの中心にまで延在するような突起を設けた構造とした場合には、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２に蓄積された信号電荷をより読み出しやすくすることができる。

次に、上記した構成における、１チップカメラでの信号処理にかかる動作について説明する。たとえば図１に示したように、光学レンズ１０からの射出光は、赤外カットフィルタ１１を介して、固体撮像素子２０１の画素領域２１１に入射される。画素領域２１１においては、色フィルタ２２０をそれぞれ通過した光が、対応するフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２によって光電変換される。固体撮像素子２０１の出力信号は、Ａ／Ｄコンバータ２０２ｂでデジタル出力に変換される。このデジタル出力信号は、ラインメモリ２０２ｃに入力されるとともに、次のライン信号と並行して、色分離回路２０２ｄおよび輝度信号処理回路２０２ｆに入力される。

色分離回路２０２ｄでは、２ライン分の信号が加算されて、１水平映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号）が生成される。つまり、本実施形態の場合、Ｒ信号は１ライン目のＲ１の信号と２ライン目のＲ２の信号との加算により、Ｂ信号は１ライン目のＢ１の信号と２ライン目のＢ２の信号との加算により、Ｇ信号は１ライン目のＧ１１，Ｇ１２の信号と２ライン目のＧ２１，Ｇ２２の信号との加算により、それぞれ生成される。これにより、たとえば図６に破線で示すように、画素領域２１１の周辺部の、特に上部（または、下部）において、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の奇数ライン目と偶数ライン目との間で信号差（感度差）が発生したとしても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号におけるライン間の信号差を抑圧できる。

図１に示したホワイトバランス回路２０２ｅでは、通常のカラー信号処理、たとえばＲ，Ｇ，Ｂの各信号のレベルを合わせるホワイトバランス処理が行われ、ホワイトバランス処理信号Ｒｗ，Ｇｗ，Ｂｗが生成される。

輝度信号処理回路２０２ｆでは、２ライン分の信号が、垂直２画素×水平２画素の４画素ずつ順に加算されて、最終的に輝度制御信号Ｙ’の生成が行われる。つまり、本実施形態の場合、水平方向に１画素ずつシフトさせながらＧ＋Ｇ＋Ｒ＋Ｂの演算（加算動作）が繰り返されることにより、加算信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４が算出される。たとえば、加算信号Ｙ１はＧ１１＋Ｇ２１＋Ｒ１＋Ｂ２により、加算信号Ｙ２はＲ１＋Ｂ２＋Ｇ１２＋Ｇ２２により、加算信号Ｙ３はＧ１２＋Ｇ２２＋Ｂ１＋Ｒ２により、加算信号Ｙ４はＢ１＋Ｒ２＋Ｇ１１＋Ｇ２１により、それぞれ算出される。そして、この加算信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４をもとに、輝度制御信号Ｙ’が生成される。

なお、赤色や青色などの単色の被写体を撮像した際には、垂直方向のＲ１，Ｂ２の行の各信号とＢ１，Ｒ２の行の各信号との加算信号レベル差により、縦縞が発生する場合がある。この縦縞は、２ライン分の信号を、垂直２画素×水平４画素の８画素ずつ順に加算処理する方式で、抑圧できる。

カラー信号処理回路２０２ｇでは、上記輝度信号処理回路２０２ｆからの輝度制御信号Ｙ’および上記ホワイトバランス回路２０２ｅからのホワイトバランス処理信号Ｒｗ，Ｇｗ，Ｂｗにもとづいて、γ補正、輪郭強調、レンズシェーディング補正、色バランス調整などの処理が行われる。そして、このカラー信号処理回路２０２ｇからは、出力画面の形成に必要な、輝度信号Ｙ、Ｒ−ＹＬ信号、および、Ｂ−ＹＬ信号が生成される。

上記したように、イメージセンサの垂直方向の複数の画素を共有化したセルレイアウトに対して、最適なオンチップ色フィルタ配列を提供できる。すなわち、色フィルタ配列として、垂直方向の２画素×水平方向の４画素からなる８画素を一単位とする３色フィルタにおいて、第１の色を縦一列ごとのストライプとし、その隣りに、それぞれ第２，第３の各色を交互に、かつ、１ライン目と２ライン目とで配列をずらして配置（いわゆる、完全市松配置）する。そして、２ライン分の光電変換出力信号をデジタル処理により加算することによって、１水平映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを算出する。これにより、たとえ奇数ライン目と偶数ライン目との間で信号差が発生したとしても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号におけるライン間の信号差の抑圧が可能となる。したがって、出力画面上での着色を抑圧でき、高画質化が可能となるものである。

本実施形態においては、光電変換セルＰＤＣを垂直２画素１セル構造としている。そのため、たとえば図３に示したように、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２間の分離状態（ピッチ）が異なる。つまり、垂直２画素１セル構造とした場合、複数のフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２を等間隔に配置することができない。したがって、光の入射角によっては、入射光の少なくとも一部がＴＧゲートによって遮られる。たとえば、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２への光の入射角が２０度以上になると、各セルＰＤＣの、一方（図３の例ではＴｇ１側）のＴＧゲートに入射光がかかる。これにより、フォトダイオードＰＤ１への入射光が低下するため、フォトダイオードＰＤ１での信号量（電荷量）が減少する。すると、全体的に、Ｒ１の信号量が減少してしまう。これに対し、隣りのフォトダイオードＰＤ２では、ＴＧゲートによって入射光が遮られることがないので、Ｂ２の信号量は減少しない。このような現象は、画素領域２１１の周辺部付近、特に垂直２画素１セル構造の場合、画素領域２１１の上／下部にて顕著となる。

この場合、撮像領域２１１の中心部付近におけるＲＧＢの信号量をホワイトバランス回路２０２ｅによって同じに調整し、これにより“白”を発生させるようにしたとしても、撮像領域２１１の上部ではＢ信号が多くなり、出力画面上で青くなる。逆に、撮像領域２１１の下部ではＲ信号が多くなり、赤くなる。また、撮像領域２１１の上／下部ではＧの信号量が異なるため、横線が発生する。

本実施形態によれば、このような問題を解決できる。すなわち、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号におけるライン間の信号差の抑圧が可能となる結果、一方のフォトダイオードへの入射光が低下したとしても、出力画面上で青くなったり、赤くなったり、横線が発生するのを防止できる。

特に、図４または図５に示したように、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の中心にまでＴＧゲートの一部を引き延ばすようにした場合、光の入射角によらず、入射光（集光エリア）の少なくとも一部がＴＧゲートによって遮られるため、信号量が低下する。このような構成とした場合にも、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号におけるライン間の信号差の抑圧が可能であり、出力画面上で青くなったり、赤くなったり、横線が発生するといった問題を解決できる。

また、画素領域２１１の周辺部での信号量の差にともなう着色に限らず、マイクロレンズ、遮光膜、ＴＧゲートなどの位置づれ（製造ばらつき）による着色の問題も同様に解決できる。

なお、上記の実施形態においては、色分離回路２０２ｄでの処理に際して、Ｒ，Ｂの各信号とＧの信号との加算処理後の擬似的な空間サンプリングポイントがずれる。すなわち、Ｒの信号はＲ１＋Ｒ２となるため、その擬似的な空間サンプリングポイントは、Ｒ１フィルタとＲ２フィルタとの中間（色フィルタ２２０上で、Ｇ１２フィルタとＧ２２フィルタとの接点）となる。同様に、Ｂの信号はＢ１＋Ｂ２となるため、その擬似的な空間サンプリングポイントは、Ｂ１フィルタとＢ２フィルタとの中間（色フィルタ２２０上で、Ｇ１２フィルタとＧ２２フィルタとの接点）となる。これに対し、Ｇの信号はＧ１１＋Ｇ２１＋Ｇ１２＋Ｇ２２となるため、その擬似的な空間サンプリングポイントは、Ｇ１１フィルタとＧ２２フィルタとの中間で、かつ、Ｇ２１フィルタとＧ１２フィルタとの中間（色フィルタ２２０上で、Ｒ１フィルタとＢ２フィルタとの接点）となる。このような場合、たとえば、Ｇの信号の算出にさらに右隣りの色フィルタ２２０の１列目のＧの信号Ｇ１１＋Ｇ２１を加算する、Ｇ１１+Ｇ２１+Ｇ１２+Ｇ２２+Ｇ１１＋Ｇ２１（垂直２画素×水平３画素の計６画素加算）とする。こうすることによって、Ｇの信号の擬似的な空間サンプリングポイントを、Ｒ，Ｂの各信号の擬似的な空間サンプリングポイントに合わせることが可能である。

［第２の実施形態］
図７は、本発明の第２の実施形態にしたがった、ＣＭＯＳ型のカラーイメージセンサ（固体撮像装置）を用いた１チップカメラの基本構成を示すものである。ここでは、光電変換セルを垂直２画素１セル構造とし、色フィルタとして、ホワイト／透明（Ｗ），シアン（Ｃｙ），イエロー（Ｙｅ）の補色フィルタを用いた場合について説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、詳しい説明は割愛する。

図７に示すように、本実施形態においては、色フィルタ２２１の配列が、Ｗ，Ｃｙ，Ｙｅからなる垂直（行）方向２画素×水平（列）方向４画素の合計８画素相当のサイズを有する、ＷストライプＣｙＹｅ完全市松配置とされている。すなわち、本実施形態の場合、色フィルタ２２１の、たとえば、垂直方向の１ライン目の、水平方向の第１および第３の各画素には第１の色としてのＷ１１フィルタ，Ｗ１２フィルタが配置され、水平方向の第２の画素には第２の色としてのＣｙ１フィルタが配置され、水平方向の第４の画素には第３の色としてのＹｅ１フィルタが配置されている。また、たとえば、垂直方向の２ライン目の、水平方向の第１および第３の各画素には第１の色としてのＷ２１フィルタ，Ｗ２２フィルタが配置され、水平方向の第２の画素には第３の色としてのＹｅ２フィルタが配置され、水平方向の第４の画素には第２の色としてのＣｙ２フィルタが配置されている。このような配列の色フィルタ２２１が、画素領域２１１上に、単位ごとに繰り返し配設されている。

一方、信号処理部２０２の色分離回路２０２ｄでは、２ライン分の信号が加算されて、１水平映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号）が生成される。つまり、本実施形態の場合、Ｒ（Ｒ１）信号は（Ｗ１１−Ｃｙ１）＋（Ｗ２１−Ｃｙ１）の信号と（Ｗ１２−Ｃｙ２）＋（Ｗ２２−Ｃｙ２）の信号との加算により、Ｂ信号は（Ｗ１１−Ｙｅ２）＋（Ｗ２１−Ｙｅ２）の信号と（Ｗ１２−Ｙｅ１）＋（Ｗ２２−Ｙｅ１）の信号との加算により、Ｇ信号は（Ｃｙ１＋Ｙｅ２−Ｗ１１）の信号と（Ｃｙ１＋Ｙｅ２−Ｗ２１）の信号と（Ｙｅ１＋Ｃｙ２−Ｗ１２）の信号と（Ｙｅ１＋Ｃｙ２−Ｗ２２）の信号との加算により、それぞれ生成される。これにより、画素領域２１１の、特に上部（または、下部）において、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の奇数ライン目と偶数ライン目との間で信号差（感度差）が発生したとしても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号におけるライン間の信号差を抑圧できる。

輝度信号処理回路２０２ｆでは、２ライン分の信号が、垂直２画素×水平２画素の４画素ずつ順に加算されて、最終的に輝度制御信号Ｙ’の生成が行われる。つまり、本実施形態の場合、水平方向に１画素ずつシフトさせながらＷ＋Ｗ＋Ｃｙ＋Ｙｅの演算（加算動作）が繰り返されることにより、加算信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４が算出される。たとえば、加算信号Ｙ１はＷ１１＋Ｗ２１＋Ｃｙ１＋Ｙｅ２により、加算信号Ｙ２はＣｙ１＋Ｙｅ２＋Ｗ１２＋Ｗ２２により、加算信号Ｙ３はＷ１２＋Ｗ２２＋Ｙｅ１＋Ｃｙ２により、加算信号Ｙ４はＹｅ１＋Ｃｙ２＋Ｗ１１＋Ｗ２１により、それぞれ算出される。そして、この加算信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４をもとに、輝度制御信号Ｙ’が生成される。

このように、色フィルタ２２１を採用するようにした場合にも、上述した第１の実施形態の場合と同様に、画素領域２１１の、特に上部（または、下部）において、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の奇数ライン目と偶数ライン目との間で信号差（感度差）が発生したとしても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号におけるライン間の信号差を抑圧できる。よって、出力画面上での着色を抑圧でき、高画質化が可能となる。

しかも、色フィルタ２２１を採用するようにした場合には、原色の色フィルタ２２０を採用する方式に比して、２倍のＲＢ信号、２．５倍の輝度信号Ｙを得ることができ、より高感度化が可能である。

［第３の実施形態］
図８は、本発明の第３の実施形態にしたがった、ＣＭＯＳ型のカラーイメージセンサ（固体撮像装置）を用いた１チップカメラの基本構成を示すものである。ここでは、光電変換セルを垂直２画素１セル構造とし、色フィルタとして、ホワイト／透明（Ｗ），赤（Ｒ），青（Ｂ）の色フィルタを用いた場合について説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、詳しい説明は割愛する。

図８に示すように、本実施形態においては、色フィルタ２２２の配列が、Ｗ，Ｒ，Ｂからなる垂直（行）方向２画素×水平（列）方向４画素の合計８画素相当のサイズを有する、ＷストライプＲＢ完全市松配置とされている。すなわち、本実施形態の場合、色フィルタ２２２の、たとえば、垂直方向の１ライン目の、水平方向の第１および第３の各画素には第１の色としてのＷ１１フィルタ，Ｗ１２フィルタが配置され、水平方向の第２の画素には第２の色としてのＲ１フィルタが配置され、水平方向の第４の画素には第３の色としてのＢ１フィルタが配置されている。また、たとえば、垂直方向の２ライン目の、水平方向の第１および第３の各画素には第１の色としてのＷ２１フィルタ，Ｗ２２フィルタが配置され、水平方向の第２の画素には第３の色としてのＢ２フィルタが配置され、水平方向の第４の画素には第２の色としてのＲ２フィルタが配置されている。このような配列の色フィルタ２２２が、画素領域２１１上に、単位ごとに繰り返し配設されている。

一方、信号処理部２０２の色分離回路２０２ｄでは、２ライン分の信号が加算されて、１水平映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号）が生成される。つまり、本実施形態の場合、Ｒ信号はＲ１の信号とＲ２の信号との加算により、Ｂ信号はＢ１の信号とＢ２の信号との加算により、Ｇ信号はＷ１１−（Ｒ１＋Ｂ２）の信号とＷ２１−（Ｒ１＋Ｂ２）の信号とＷ１２−（Ｂ１＋Ｒ２）の信号とＷ２２−（Ｂ１＋Ｒ２）の信号との加算により、それぞれ生成される。これにより、画素領域２１１の、特に上部（または、下部）において、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の奇数ライン目と偶数ライン目との間で信号差（感度差）が発生したとしても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号におけるライン間の信号差を抑圧できる。

輝度信号処理回路２０２ｆでは、２ライン分の信号が、垂直２画素×水平２画素の４画素ずつ順に加算されて、最終的に輝度制御信号Ｙ’の生成が行われる。つまり、本実施形態の場合、水平方向に１画素ずつシフトさせながらＷ＋Ｗ＋Ｒ＋Ｂの演算（加算動作）が繰り返されることにより、加算信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４が算出される。たとえば、加算信号Ｙ１はＷ１１＋Ｗ２１＋Ｒ１＋Ｂ２により、加算信号Ｙ２はＲ１＋Ｂ２＋Ｗ１２＋Ｗ２２により、加算信号Ｙ３はＷ１２＋Ｗ２２＋Ｂ１＋Ｒ２により、加算信号Ｙ４はＢ１＋Ｒ２＋Ｗ１１＋Ｗ２１により、それぞれ算出される。そして、この加算信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４をもとに、輝度制御信号Ｙ’が生成される。

このように、色フィルタ２２２を採用するようにした場合にも、上述した第１の実施形態の場合と同様に、画素領域２１１の、特に上部（または、下部）において、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の奇数ライン目と偶数ライン目との間で信号差（感度差）が発生したとしても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号におけるライン間の信号差を抑圧できる。よって、出力画面上での着色を抑圧でき、高画質化が可能となる。

［第４の実施形態］
図９は、本発明の第４の実施形態にしたがった、ＣＭＯＳ型のカラーイメージセンサ（固体撮像装置）を用いた１チップカメラの基本構成を示すものである。ここでは、光電変換セルを垂直２画素１セル構造とし、色フィルタとして、ホワイト／透明（Ｗ），マゼンタ（Ｍｇ），イエロー（Ｙｅ）の色フィルタを用いた場合について説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、詳しい説明は割愛する。

図９に示すように、本実施形態においては、色フィルタ２２３の配列が、Ｗ，Ｍｇ，Ｙｅからなる垂直（行）方向２画素×水平（列）方向４画素の合計８画素相当のサイズを有する、ＷストライプＭｇＹｅ完全市松配置とされている。すなわち、本実施形態の場合、色フィルタ２２３の、たとえば、垂直方向の１ライン目の、水平方向の第１および第３の各画素には第１の色としてのＷ１１フィルタ，Ｗ１２フィルタが配置され、水平方向の第２の画素には第２の色としてのＭｇ１フィルタが配置され、水平方向の第４の画素には第３の色としてのＹｅ１フィルタが配置されている。また、たとえば、垂直方向の２ライン目の、水平方向の第１および第３の各画素には第１の色としてのＷ２１フィルタ，Ｗ２２フィルタが配置され、水平方向の第２の画素には第３の色としてのＹｅ２フィルタが配置され、水平方向の第４の画素には第２の色としてのＭｇ２フィルタが配置されている。このような配列の色フィルタ２２３が、画素領域２１１上に、単位ごとに繰り返し配設されている。

一方、信号処理部２０２の色分離回路２０２ｄでは、２ライン分の信号が加算されて、１水平映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号）が生成される。つまり、本実施形態の場合、Ｒ信号は（Ｍｇ１＋Ｙｅ２）−Ｗ１１＋（Ｍｇ１＋Ｙｅ２）−Ｗ２１の信号と（Ｙｅ１＋Ｍｇ２）−Ｗ１２＋（Ｙｅ１＋Ｍｇ２）−Ｗ２２の信号との加算により、Ｂ信号は（Ｗ１１−Ｙｅ２）＋（Ｗ２１−Ｙｅ２）の信号と（Ｗ１２−Ｙｅ１）＋（Ｗ２２−Ｙｅ１）の信号との加算により、Ｇ信号はＷ１１−Ｍｇ１の信号とＷ２１−Ｍｇ１の信号とＷ１２−Ｍｇ２の信号とＷ２２−Ｍｇ２の信号との加算により、それぞれ生成される。これにより、画素領域２１１の、特に上部（または、下部）において、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の奇数ライン目と偶数ライン目との間で信号差（感度差）が発生したとしても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号におけるライン間の信号差を抑圧できる。

輝度信号処理回路２０２ｆでは、２ライン分の信号が、垂直２画素×水平２画素の４画素ずつ順に加算されて、最終的に輝度制御信号Ｙ’の生成が行われる。つまり、本実施形態の場合、水平方向に１画素ずつシフトさせながらＷ＋Ｗ＋Ｍｇ＋Ｙｅの演算（加算動作）が繰り返されることにより、加算信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４が算出される。たとえば、加算信号Ｙ１はＷ１１＋Ｗ２１＋Ｍｇ１＋Ｙｅ２により、加算信号Ｙ２はＭｇ１＋Ｙｅ２＋Ｗ１２＋Ｗ２２により、加算信号Ｙ３はＷ１２＋Ｗ２２＋Ｙｅ１＋Ｍｇ２により、加算信号Ｙ４はＹｅ１＋Ｍｇ２＋Ｗ１１＋Ｗ２１により、それぞれ算出される。そして、この加算信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４をもとに、輝度制御信号Ｙ’が生成される。

このように、色フィルタ２２３を採用するようにした場合にも、上述した第１の実施形態の場合と同様に、画素領域２１１の、特に上部（または、下部）において、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の奇数ライン目と偶数ライン目との間で信号差（感度差）が発生したとしても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号におけるライン間の信号差を抑圧できる。よって、出力画面上での着色を抑圧でき、高画質化が可能となる。

［第５の実施形態］
図１０は、本発明の第５の実施形態にしたがった、ＣＭＯＳ型のカラーイメージセンサ（固体撮像装置）を用いた１チップカメラの基本構成を示すものである。ここでは、光電変換セルを垂直２画素１セル構造とし、色フィルタとして、ホワイト／透明（Ｗ），シアン（Ｃｙ），マゼンタ（Ｍｇ）の補色フィルタを用いた場合について説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、詳しい説明は割愛する。

図１０に示すように、本実施形態においては、色フィルタ２２４の配列が、Ｗ，Ｃｙ，Ｍｇからなる垂直（行）方向２画素×水平（列）方向４画素の合計８画素相当のサイズを有する、ＷストライプＣｙＭｇ完全市松配置とされている。すなわち、本実施形態の場合、色フィルタ２２４の、たとえば、垂直方向の１ライン目の、水平方向の第１および第３の各画素には第１の色としてのＷ１１フィルタ，Ｗ１２フィルタが配置され、水平方向の第２の画素には第２の色としてのＣｙ１フィルタが配置され、水平方向の第４の画素には第３の色としてのＭｇ１フィルタが配置されている。また、たとえば、垂直方向の２ライン目の、水平方向の第１および第３の各画素には第１の色としてのＷ２１フィルタ，Ｗ２２フィルタが配置され、水平方向の第２の画素には第３の色としてのＭｇ２フィルタが配置され、水平方向の第４の画素には第２の色としてのＣｙ２フィルタが配置されている。このような配列の色フィルタ２２４が、画素領域２１１上に、単位ごとに繰り返し配設されている。

一方、信号処理部２０２の色分離回路２０２ｄでは、２ライン分の信号が加算されて、１水平映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号）が生成される。つまり、本実施形態の場合、Ｒ信号は（Ｗ１１−Ｃｙ１）＋（Ｗ２１−Ｃｙ１）の信号と（Ｗ１２−Ｃｙ２）＋（Ｗ２２−Ｃｙ２）の信号との加算により、Ｂ信号は（Ｃｙ１＋Ｍｇ２）−Ｗ１１＋（Ｃｙ１＋Ｍｇ２）−Ｗ２１の信号と（Ｍｇ１＋Ｃｙ２）−Ｗ１２＋（Ｍｇ１＋Ｃｙ２）−Ｗ２２の信号との加算により、Ｇ信号はＷ１１−Ｍｇ２の信号とＷ２１−Ｍｇ２の信号とＷ１２−Ｍｇ１の信号とＷ２２−Ｍｇ１の信号との加算により、それぞれ生成される。これにより、画素領域２１１の、特に上部（または、下部）において、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の奇数ライン目と偶数ライン目との間で信号差（感度差）が発生したとしても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号におけるライン間の信号差を抑圧できる。

輝度信号処理回路２０２ｆでは、２ライン分の信号が、垂直２画素×水平２画素の４画素ずつ順に加算されて、最終的に輝度制御信号Ｙ’の生成が行われる。つまり、本実施形態の場合、水平方向に１画素ずつシフトさせながらＷ＋Ｗ＋Ｃｙ＋Ｍｇの演算（加算動作）が繰り返されることにより、加算信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４が算出される。たとえば、加算信号Ｙ１はＷ１１＋Ｗ２１＋Ｃｙ１＋Ｍｇ２により、加算信号Ｙ２はＣｙ１＋Ｍｇ２＋Ｗ１２＋Ｗ２２により、加算信号Ｙ３はＷ１２＋Ｗ２２＋Ｍｇ１＋Ｃｙ２により、加算信号Ｙ４はＭｇ１＋Ｃｙ２＋Ｗ１１＋Ｗ２１により、それぞれ算出される。そして、この加算信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４をもとに、輝度制御信号Ｙ’が生成される。

このように、色フィルタ２２４を採用するようにした場合にも、上述した第１の実施形態の場合と同様に、画素領域２１１の、特に上部（または、下部）において、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の奇数ライン目と偶数ライン目との間で信号差（感度差）が発生したとしても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号におけるライン間の信号差を抑圧できる。よって、出力画面上での着色を抑圧でき、高画質化が可能となる。

［第６の実施形態］
図１１は、本発明の第６の実施形態にしたがった、ＣＭＯＳ型のカラーイメージセンサ（固体撮像装置）を用いた１チップカメラの基本構成を示すものである。ここでは、光電変換セルを垂直２画素１セル構造とし、色フィルタとして、緑（Ｇ），シアン（Ｃｙ），イエロー（Ｙｅ）の色フィルタを用いた場合について説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、詳しい説明は割愛する。

図１１に示すように、本実施形態においては、色フィルタ２２５の配列が、Ｇ，Ｃｙ，Ｙｅからなる垂直（行）方向２画素×水平（列）方向４画素の合計８画素相当のサイズを有する、ＧストライプＣｙＹｅ完全市松配置とされている。すなわち、本実施形態の場合、色フィルタ２２５の、たとえば、垂直方向の１ライン目の、水平方向の第１および第３の各画素には第１の色としてのＧ１１フィルタ，Ｇ１２フィルタが配置され、水平方向の第２の画素には第２の色としてのＣｙ１フィルタが配置され、水平方向の第４の画素には第３の色としてのＹｅ１フィルタが配置されている。また、たとえば、垂直方向の２ライン目の、水平方向の第１および第３の各画素には第１の色としてのＧ２１フィルタ，Ｇ２２フィルタが配置され、水平方向の第２の画素には第３の色としてのＹｅ２フィルタが配置され、水平方向の第４の画素には第２の色としてのＣｙ２フィルタが配置されている。このような配列の色フィルタ２２５が、画素領域２１１上に、単位ごとに繰り返し配設されている。

一方、信号処理部２０２の色分離回路２０２ｄでは、２ライン分の信号が加算されて、１水平映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号）が生成される。つまり、本実施形態の場合、Ｒ信号は（Ｙｅ２−Ｇ１１)＋（Ｙｅ２−Ｇ２１）の信号と（Ｙｅ１−Ｇ１２）＋（Ｙｅ１−Ｇ２２）の信号との加算により、Ｂ信号は（Ｃｙ１−Ｇ１１）＋（Ｃｙ１−Ｇ２１）の信号と（Ｃｙ２−Ｇ１２）＋（Ｃｙ２−Ｇ２２）の信号との加算により、Ｇ信号はＧ１１の信号とＧ２１の信号とＧ１２の信号とＧ２２の信号との加算により、それぞれ生成される。これにより、画素領域２１１の、特に上部（または、下部）において、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の奇数ライン目と偶数ライン目との間で信号差（感度差）が発生したとしても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号におけるライン間の信号差を抑圧できる。

輝度信号処理回路２０２ｆでは、２ライン分の信号が、垂直２画素×水平２画素の４画素ずつ順に加算されて、最終的に輝度制御信号Ｙ’の生成が行われる。つまり、本実施形態の場合、水平方向に１画素ずつシフトさせながらＧ＋Ｇ＋Ｃｙ＋Ｙｅの演算（加算動作）が繰り返されることにより、加算信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４が算出される。たとえば、加算信号Ｙ１はＧ１１＋Ｇ２１＋Ｃｙ１＋Ｙｅ２により、加算信号Ｙ２はＣｙ１＋Ｙｅ２＋Ｇ１２＋Ｇ２２により、加算信号Ｙ３はＧ１２＋Ｇ２２＋Ｙｅ１＋Ｃｙ２により、加算信号Ｙ４はＹｅ１＋Ｃｙ２＋Ｇ１１＋Ｇ２１により、それぞれ算出される。そして、この加算信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４をもとに、輝度制御信号Ｙ’が生成される。

このように、色フィルタ２２５を採用するようにした場合にも、上述した第１の実施形態の場合と同様に、画素領域２１１の、特に上部（または、下部）において、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の奇数ライン目と偶数ライン目との間で信号差（感度差）が発生したとしても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号におけるライン間の信号差を抑圧できる。よって、出力画面上での着色を抑圧でき、高画質化が可能となる。

なお、上述した各実施形態においては、いずれも光電変換セルを垂直２画素１セル構造とした場合について説明したが、たとえば図１２に示すように、垂直４画素１セル構造のものにも適用できる。垂直４画素１セル構造の光電変換セルＰＤＣａの一般的なレイアウトは、垂直２画素１セル構造の光電変換セルＰＤＣとほぼ同等となる。なぜならば、垂直４画素１セル構造の光電変換セルＰＤＣａは、垂直方向に配置された２つの垂直２画素１セル構造のＰＤＣの、各検出部ＦＤのコンタクト間を、たとえばＡｌ配線を介して相互に接続することにより簡単に構成することができる。つまり、各垂直４画素１セル構造の光電変換セルＰＤＣａは、増幅回路２１２ａを形成する７つのトランジスタＴａ，Ｔｓ，Ｔｒ，Ｔｇ１，Ｔｇ２，Ｔｇ３，Ｔｇ４と、４個のフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４とから構成されている。

特に、垂直４画素１セル構造の光電変換セルＰＤＣａとした場合、信号処理部２０２の色分離回路２０２ｄを４（２ｎ）ライン入力にして処理することで、さらに信号／ノイズ（ＳＮ）比の改善が可能となる。

また、１画素１セル構造の光電変換セルにも適用することが可能である。その場合、光学レンズ１０の色収差（波長の違いによる屈折率（入射角）の変化）に起因する着色をも抑圧できる。

また、１チップカメラを例に、イメージセンサ２０を１チップにより構成した場合について説明したが、これに限らず、たとえば固体撮像素子２０１と信号処理部２０２とを別チップにより構成してなる、いわゆる多チップ構成であってもよい。

また、１チップカメラに限らず、たとえば光学レンズ付きの携帯電話用のセンサモジュール（小型モジュール）などにも同様に適用できる。

その他、本願発明は、上記（各）実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、上記（各）実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。たとえば、（各）実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも１つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも１つ）が得られる場合には、その構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

本発明の第１の実施形態にしたがった、１チップカメラの構成例を示すブロック図。 図１に示した１チップカメラの、固体撮像素子における画素領域の構成例を示す回路図。 図２に示した固体撮像素子の構成例を示す断面図。 固体撮像素子の構成例を示す平面図。 固体撮像素子の他の構成例を示す平面図。 図１に示した１チップカメラの、信号処理部における色分離回路での処理を説明するために示す図。 本発明の第２の実施形態にしたがった、１チップカメラの構成例を示すブロック図。 本発明の第３の実施形態にしたがった、１チップカメラの構成例を示すブロック図。 本発明の第４の実施形態にしたがった、１チップカメラの構成例を示すブロック図。 本発明の第５の実施形態にしたがった、１チップカメラの構成例を示すブロック図。 本発明の第６の実施形態にしたがった、１チップカメラの構成例を示すブロック図。 図１に示した１チップカメラの、固体撮像素子における画素領域の他の構成例を示す回路図。

符号の説明

２０…ＣＭＯＳカラーイメージセンサ、２０１…固体撮像素子、２０２…信号処理部、２０２ｄ…色分離回路、２０２ｆ…輝度信号処理回路、２０２ｇ…カラー信号処理回路、２１１…画素領域、２１１ｈ…マイクロレンズ、２１２，２１２ａ…増幅回路、２２０，２２１，２２２，２２３，２２４，２２５…色フィルタ、ＰＤＣ，ＰＤＣａ…光電変換セル、ＰＤｎ，ＰＤ１，ＰＤ２…フォトダイオード、ＦＤ…検出部。

Claims (5)

1. 半導体基板上に二次元的に配置され、それぞれが単一画素となる複数の受光部と、
   前記複数の受光部の上方にそれぞれ配置された複数の集光部と、
   前記複数の受光部および前記複数の集光部の間にそれぞれ配設された、垂直方向の２画素×水平方向の４画素を一単位とし、前記垂直方向の１ライン目の、前記水平方向の第１および第３の各画素には第１の色が配置され、前記水平方向の第２の画素には第２の色が配置され、前記水平方向の第４の画素には第３の色が配置されるとともに、前記垂直方向の２ライン目の、前記水平方向の第１および第３の各画素には前記第１の色が配置され、前記水平方向の第２の画素には前記第３の色が配置され、前記水平方向の第４の画素には前記第２の色が配置されてなる、複数の色フィルタと、
   前記複数の受光部より読み出される、前記垂直方向の２ｎライン分の出力信号をもとに１水平映像信号を生成する信号処理部と
   を具備したことを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記複数の受光部は、前記垂直方向に隣接する２ｎ個の前記単一画素によって、１つの光電変換セルを構成することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記１つの光電変換セルは、前記複数の受光部よりそれぞれ信号電荷を読み出すための読み出しゲート、および、前記読み出しゲートによってそれぞれ読み出された前記信号電荷を電圧値に変換するための検出部を有することを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
4. 前記複数の色フィルタとしては、第１の色が緑で、第２の色が赤または青で、第３の色が青または赤である原色フィルタ、もしくは、第１の色が透明で、第２の色がシアンまたはイエローで、第３の色がイエローまたはシアンである補色フィルタ、もしくは、第１の色が透明で、第２の色が赤または青で、第３の色が青または赤である色フィルタ、もしくは、第１の色が透明で、第２の色がマゼンタまたはイエローで、第３の色がイエローまたはマゼンタである色フィルタ、もしくは、第１の色が透明で、第２の色がシアンまたはマゼンタで、第３の色がマゼンタまたはシアンである色フィルタ、もしくは、第１の色が緑で、第２の色がシアンまたはイエローで、第３の色がイエローまたはシアンである色フィルタ、のいずれかが用いられることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
5. 前記複数の受光部には、それぞれ、前記複数の集光部および前記複数の色フィルタを介して、カメラ用の撮像光学系からの射出光が入射されることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。

Images