JP2013162335A - Solid state image sensor, solid state imaging device, and electronic apparatus - Google Patents
Solid state image sensor, solid state imaging device, and electronic apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013162335A JP2013162335A JP2012022844A JP2012022844A JP2013162335A JP 2013162335 A JP2013162335 A JP 2013162335A JP 2012022844 A JP2012022844 A JP 2012022844A JP 2012022844 A JP2012022844 A JP 2012022844A JP 2013162335 A JP2013162335 A JP 2013162335A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- color
- sensor
- sensor unit
- pixel
- distance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本開示は、固体撮像素子、固体撮像装置、および電子機器に関する。詳しくは、CCD(Charge Coupled Device)型の固体撮像素子ならびにそれを備えた固体撮像装置および電子機器に関する。 The present disclosure relates to a solid-state imaging device, a solid-state imaging device, and an electronic apparatus. Specifically, the present invention relates to a CCD (Charge Coupled Device) type solid-state imaging device, and a solid-state imaging device and an electronic apparatus including the same.
CCD型の固体撮像素子は、半導体基板上の画素領域に行列状に配置されて画素を構成する複数のセンサ部と、各センサ部で光電変換により生成された信号電荷を転送する電荷転送部とを備える。電荷転送部としては、一般に、各センサ部で生成された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、垂直転送部から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部とが備えられる。 A CCD type solid-state imaging device includes a plurality of sensor units arranged in a matrix in a pixel region on a semiconductor substrate to constitute a pixel, a charge transfer unit that transfers signal charges generated by photoelectric conversion in each sensor unit, and Is provided. In general, the charge transfer unit includes a plurality of vertical transfer units that transfer the signal charges generated by each sensor unit in the vertical direction, and a horizontal transfer unit that transfers the signal charges transferred from the vertical transfer unit in the horizontal direction. Provided.
また、CCD型の固体撮像素子においては、各画素に対応して、センサ部の上方に、カラーフィルタおよびマイクロレンズが設けられる。カラーフィルタは、例えば赤色(R)、緑色(G)、青色(B)等のいずれかの色のフィルタであり、各色の成分の光を透過させる。マイクロレンズは、外部からの入射光を、対応するセンサ部に集光する。各画素において、入射光は、各画素の最上部に設けられるマイクロレンズを経て、カラーフィルタを透過した後、センサ部に入射する。 In the CCD type solid-state imaging device, a color filter and a microlens are provided above the sensor unit corresponding to each pixel. The color filter is a filter of any color such as red (R), green (G), and blue (B), and transmits light of each color component. The microlens collects incident light from the outside on a corresponding sensor unit. In each pixel, incident light passes through a color lens through a microlens provided at the top of each pixel, and then enters a sensor unit.
このような構成を備えるCCD型の固体撮像素子の重要な特性指標の一つに、スミア特性がある。スミアは、固体撮像素子において集光特性を低下させる原因となるノイズの一種である。スミアの発生原因の一つに、各画素においてセンサ部に対して形成される開口に入射した斜め光が、その開口を形成する遮光膜の周囲において反射、散乱等することによって遮光膜下に混入し、垂直転送部を構成する垂直転送レジスタに入射することがある。また、スミアの他の原因として、センサ部の周囲部分、つまりセンサ部からずれた位置での光電変換によって生じた電子が、センサ部と垂直転送レジスタとの間の電位分布に従って、垂直転送レジスタにスミア成分として入り込むことがある。 One important characteristic index of a CCD type solid-state imaging device having such a configuration is smear characteristics. Smear is a type of noise that causes a reduction in light collection characteristics in a solid-state imaging device. One of the causes of smear is the oblique light incident on the aperture formed in the sensor area in each pixel, which is reflected or scattered around the light shielding film that forms the aperture and mixed under the light shielding film. However, it may enter the vertical transfer register constituting the vertical transfer unit. Another cause of smear is that electrons generated by photoelectric conversion around the sensor section, that is, at a position shifted from the sensor section, are transferred to the vertical transfer register according to the potential distribution between the sensor section and the vertical transfer register. May enter as a smear component.
こうしたスミアについては、画素毎に色が異なるカラーフィルタの色によって光の透過率が異なるため、画素毎にスミア成分としての信号の量(スミア信号量)が異なることになる。また、カラーフィルタの色によって光の屈折率が異なることも、画素毎にスミア信号量を異ならせる。この点、例えば固体撮像素子を備えるカメラの撮影条件の一つである広角撮影の条件においては、画素に入射する斜め光の成分が多い場合、画角によって、カラーフィルタの色毎の屈折率の違いによるスミア信号量の変化量が多くなる。 For such smears, the light transmittance varies depending on the color of the color filter having a different color for each pixel. Therefore, the amount of signal (smear signal amount) as a smear component differs for each pixel. Further, the fact that the refractive index of light varies depending on the color of the color filter also makes the smear signal amount different for each pixel. In this regard, for example, in a wide-angle shooting condition that is one of the shooting conditions of a camera including a solid-state imaging device, when there are many components of oblique light incident on a pixel, the refractive index for each color of the color filter depends on the field angle. The amount of change in smear signal due to the difference increases.
このようなカラーフィルタの色による透過率・屈折率の違いに起因するスミア信号量の差異は、次のような不具合を生じさせる。画素領域で行列状に配置される画素の配列において、列毎に色配列が異なる場合、列毎にスミア信号量が異なることになる。こうした列毎のスミア信号量の差は、固体撮像素子の出力信号の差となり、列毎の出力信号の段差を発生させる原因となる。列毎の出力信号の段差は、例えばカメラに太陽光等の高輝度の光が入射した場合に特に問題となる。 Such a difference in smear signal amount due to a difference in transmittance and refractive index depending on the color of the color filter causes the following problems. In the arrangement of pixels arranged in a matrix in the pixel area, when the color arrangement is different for each column, the smear signal amount is different for each column. Such a difference in the amount of smear signal for each column becomes a difference in the output signal of the solid-state imaging device, and causes a step in the output signal for each column. The level difference of the output signal for each column is particularly problematic when high-luminance light such as sunlight is incident on the camera.
さらに、列毎のスミア信号量の差が撮影画像に与える影響は、上記のような広角撮影の場合に顕著となる。固体撮像素子には、各画素のセンサ部と垂直転送レジスタとの間の距離や、ポテンシャル構造を決める不純物濃度等が、画素領域の右側と左側(画角の一側と他側)で異なる構造を有するものがある。このような構造の場合、広角撮影時においては、上述したような列毎のスミア信号量の差に加え、各画素のセンサ部と垂直転送レジスタとの間の距離や、ポテンシャル構造を決める不純物濃度等によって、画素領域の左右でのスミア信号量の差が大きくなる。結果として、画角内のスミア信号量が、互いに色配列が異なる列毎に異なるシェーディング特性を有することになり、撮像画像の左右において色味差が発生することがある。 Further, the influence of the difference in smear signal amount for each column on the captured image becomes significant in the case of wide-angle imaging as described above. The solid-state imaging device has a structure in which the distance between the sensor unit of each pixel and the vertical transfer register, the impurity concentration that determines the potential structure, and the like are different on the right and left sides (one side and the other side of the field of view) of the pixel region. Some have In such a structure, during wide-angle shooting, in addition to the difference in smear signal amount for each column as described above, the distance between the sensor unit of each pixel and the vertical transfer register, and the impurity concentration that determines the potential structure For example, the difference in smear signal amount between the left and right of the pixel region increases. As a result, the smear signal amount within the angle of view has different shading characteristics for each column having a different color arrangement, and a color difference may occur between the left and right of the captured image.
以上のようなスミア信号量の差異による不具合は、近年の画素微細化にともなって特に問題となっている。なお、上述したようなスミア特性上の問題は、センサ部から垂直転送レジスタへの信号の読み出し動作が行われる前にスミア成分としての信号(スミア信号)の掃き捨て動作が行われる静止画撮影時には顕在化しない。問題が発生するのは、スミア信号の掃き捨て動作が行われない動画出力モードにおいてである。 The problem due to the difference in the amount of smear signal as described above is particularly a problem with the recent pixel miniaturization. Note that the problem with the smear characteristics as described above is that when a still image is shot, a signal (smear signal) as a smear component is swept away before a signal reading operation from the sensor unit to the vertical transfer register is performed. It does not appear. The problem occurs in the moving image output mode in which the smear signal sweep-out operation is not performed.
特許文献1には、モニタリングモードでの間引き動作にともなうスミア特性を改善する技術が開示されている。具体的には、信号電荷の垂直転送に際して、信号成分+スミア成分の電荷と、スミア成分のみの電荷とを独立に転送駆動する構成を採用し、信号処理として、信号成分+スミア成分の電荷に基づく信号から、スミア成分のみに基づく信号を引き算する処理を行うことで、スミア成分をキャンセルする技術が開示されている。また、特許文献2には、固体撮像素子のセンサ部を構成する不純物拡散領域の幅を拡大することで、スミア特性を改善する技術が開示されている。
本技術は、上記のような背景技術に鑑みてなされたものであり、本技術の目的は、カラーフィルタの色の違いに起因するスミア信号量の差異を低減することができ、スミア特性を改善することができる固体撮像素子、固体撮像装置、および電子機器を提供することである。 The present technology has been made in view of the background art as described above, and an object of the present technology is to reduce a smear signal amount difference due to a color difference of a color filter and to improve a smear characteristic. It is to provide a solid-state imaging device, a solid-state imaging device, and an electronic apparatus that can be used.
本技術に係る固体撮像素子は、半導体基板に設けられる画素領域にて行列状に配列され、光電変換により信号電荷を生成して蓄積する複数のセンサ部と、前記半導体基板にて前記複数のセンサ部の配列における列毎に設けられ、前記センサ部により生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部を構成する複数の垂直転送レジスタと、前記センサ部により構成される各画素に対応して設けられるカラーフィルタと、を備え、前記カラーフィルタの色は、前記センサ部の配列に対応して行列状に配列される前記画素の配列における複数の画素列で共通に存在する共通色、該共通色とともに前記複数の画素列のうち第1の列に並び、前記共通色とは異なる第1の色、ならびに、前記共通色とともに前記複数の画素列のうち前記第1の列とは異なる第2の列に並び、前記共通色および前記第1の色とは異なる第2の色のいずれかの色であり、前記第1の色および前記第2の色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の、水平方向の中心位置から水平方向に隣り合う前記垂直転送レジスタまでの距離が、少なくとも水平方向のいずれか一側で隣り合う前記垂直転送レジスタとの関係で、前記共通色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離よりも長いものである。 A solid-state imaging device according to an embodiment of the present technology includes a plurality of sensor units that are arranged in a matrix in pixel regions provided on a semiconductor substrate, generate and store signal charges by photoelectric conversion, and the plurality of sensors on the semiconductor substrate. A plurality of vertical transfer registers, each of which is provided for each column in the arrangement of the units and constitutes a vertical transfer unit for transferring the signal charge generated by the sensor unit in the vertical direction, and corresponds to each pixel configured by the sensor unit. A color filter, and a color of the color filter is common to a plurality of pixel columns in the pixel arrangement arranged in a matrix corresponding to the arrangement of the sensor units, A first color that is arranged in a first column of the plurality of pixel columns together with a common color and is different from the common color, and a first column of the plurality of pixel columns together with the common color. Are arranged in a second row, and are either the common color or the second color different from the first color, and correspond to the color filters of the first color and the second color. The distance from the horizontal center position of the sensor unit to the vertical transfer register adjacent in the horizontal direction is at least in relation to the vertical transfer register adjacent on either side of the horizontal direction, the common color of the sensor unit. It is longer than the distance of the sensor unit corresponding to the color filter.
また、本技術に係る固体撮像素子においては、好ましくは、前記第1の色および前記第2の色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部は、水平方向のうち前記距離が前記共通色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離よりも長くなる側に延長されることで、前記共通色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部よりも、水平方向の寸法が長い。 In the solid-state imaging device according to the present technology, it is preferable that the sensor unit corresponding to the color filters of the first color and the second color has the distance of the common color in the horizontal direction. By extending to the side longer than the distance of the sensor part corresponding to the color filter, the horizontal dimension is longer than the sensor part corresponding to the color filter of the common color.
また、本技術に係る固体撮像素子においては、好ましくは、前記複数のセンサ部のうち、前記画素領域の水平方向の一側に配置される前記センサ部については、前記第1の色および前記第2の色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離が、前記水平方向の一側に隣り合う前記垂直転送レジスタとの関係で、前記共通色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離よりも長く、前記複数のセンサ部のうち、前記画素領域の水平方向の他側に配置される前記センサ部については、前記第1の色および前記第2の色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離が、前記水平方向の他側に隣り合う前記垂直転送レジスタとの関係で、前記共通色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離よりも長い。 In the solid-state imaging device according to the present technology, preferably, the sensor unit arranged on one side in the horizontal direction of the pixel region among the plurality of sensor units includes the first color and the first color. The distance of the sensor unit corresponding to the color filter of two colors is related to the vertical transfer register adjacent to one side in the horizontal direction, and the distance of the sensor unit corresponding to the color filter of the common color The sensor unit that is longer than the distance and is arranged on the other side in the horizontal direction of the pixel region among the plurality of sensor units corresponds to the color filters of the first color and the second color. The distance of the sensor unit is greater than the distance of the sensor unit corresponding to the color filter of the common color in relation to the vertical transfer register adjacent to the other side in the horizontal direction. Long.
本技術に係る固体撮像装置は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動部と、を有し、前記固体撮像素子は、半導体基板に設けられる画素領域にて行列状に配列され、光電変換により信号電荷を生成して蓄積する複数のセンサ部と、前記半導体基板にて前記複数のセンサ部の配列における列毎に設けられ、前記センサ部により生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部を構成する複数の垂直転送レジスタと、前記センサ部により構成される各画素に対応して設けられるカラーフィルタと、を備え、前記カラーフィルタの色は、前記センサ部の配列に対応して行列状に配列される前記画素の配列における複数の画素列で共通に存在する共通色、該共通色とともに前記複数の画素列のうち第1の列に並び、前記共通色とは異なる第1の色、ならびに、前記共通色とともに前記複数の画素列のうち前記第1の列とは異なる第2の列に並び、前記共通色および前記第1の色とは異なる第2の色のいずれかの色であり、前記第1の色および前記第2の色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の、該センサ部の水平方向の中心位置から該センサ部に対して水平方向に隣り合う前記垂直転送レジスタまでの距離が、少なくとも水平方向のいずれか一側で隣り合う前記垂直転送レジスタとの関係で、前記共通色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離よりも長いものである。 A solid-state imaging device according to an embodiment of the present technology includes a solid-state imaging device and a driving unit that generates a driving signal for driving the solid-state imaging device, and the solid-state imaging device is provided in a pixel region provided on a semiconductor substrate. A plurality of sensor units that are arranged in a matrix and generate and store signal charges by photoelectric conversion, and are provided for each column in the array of the plurality of sensor units on the semiconductor substrate, and are generated by the sensor unit A plurality of vertical transfer registers constituting a vertical transfer unit for transferring signal charges in the vertical direction, and a color filter provided corresponding to each pixel constituted by the sensor unit, and the color of the color filter is A common color that is commonly present in a plurality of pixel columns in the pixel array arranged in a matrix corresponding to the sensor unit array, and the first column of the plurality of pixel columns together with the common color A first color different from the common color, and a second color different from the first column among the plurality of pixel columns together with the common color, the common color and the first color The sensor unit corresponding to the color filter of the first color and the second color from the center position in the horizontal direction of the sensor unit. The sensor corresponding to the color filter of the common color in relation to the vertical transfer register that is adjacent to at least one side in the horizontal direction at a distance to the vertical transfer register that is horizontally adjacent to the unit It is longer than the distance of the part.
本技術に係る電子機器は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子のセンサ部に入射光を導く光学系と、前記固体撮像素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動回路と、前記固体撮像素子の出力信号を処理する信号処理回路と、を有し、前記固体撮像素子は、半導体基板に設けられる画素領域にて行列状に配列され、光電変換により信号電荷を生成して蓄積する複数のセンサ部と、前記半導体基板にて前記複数のセンサ部の配列における列毎に設けられ、前記センサ部により生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部を構成する複数の垂直転送レジスタと、前記センサ部により構成される各画素に対応して設けられるカラーフィルタと、を備え、前記カラーフィルタの色は、前記センサ部の配列に対応して行列状に配列される前記画素の配列における複数の画素列で共通に存在する共通色、該共通色とともに前記複数の画素列のうち第1の列に並び、前記共通色とは異なる第1の色、ならびに、前記共通色とともに前記複数の画素列のうち前記第1の列とは異なる第2の列に並び、前記共通色および前記第1の色とは異なる第2の色のいずれかの色であり、前記第1の色および前記第2の色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の、該センサ部の水平方向の中心位置から該センサ部に対して水平方向に隣り合う前記垂直転送レジスタまでの距離が、少なくとも水平方向のいずれか一側で隣り合う前記垂直転送レジスタとの関係で、前記共通色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離よりも長いものである。 An electronic apparatus according to the present technology includes a solid-state imaging device, an optical system that guides incident light to a sensor unit of the solid-state imaging device, a drive circuit that generates a drive signal for driving the solid-state imaging device, and the solid-state imaging A signal processing circuit for processing an output signal of the device, wherein the solid-state imaging device is arranged in a matrix in a pixel region provided on a semiconductor substrate, and generates and accumulates signal charges by photoelectric conversion A plurality of vertical transfer registers that constitute a vertical transfer unit that is provided for each column in the array of the plurality of sensor units on the semiconductor substrate and that transfers the signal charges generated by the sensor unit in the vertical direction; A color filter provided corresponding to each pixel constituted by the sensor unit, and the color of the color filter is arranged in a matrix corresponding to the arrangement of the sensor unit A common color that is commonly present in a plurality of pixel columns in a prime array, a first color that is arranged in a first column of the plurality of pixel columns together with the common color, and the common color, and the common color In addition, the plurality of pixel columns are arranged in a second column different from the first column, and are either the common color or a second color different from the first color, and the first color The distance from the center position in the horizontal direction of the sensor unit to the vertical transfer register that is adjacent to the sensor unit in the horizontal direction of the sensor unit corresponding to the color filter of the color and the second color is It is longer than the distance of the sensor unit corresponding to the color filter of the common color in relation to the vertical transfer register adjacent to at least one side in the horizontal direction.
本技術によれば、カラーフィルタの色の違いに起因するスミア信号量の差異を低減することができ、スミア特性を改善することができる。 According to the present technology, it is possible to reduce a smear signal amount difference caused by a color filter color difference and to improve smear characteristics.
本技術は、CCD型の固体撮像素子において、センサ部が形成されたセンサ領域と、垂直転送部を構成する垂直転送レジスタとの間の距離を、カラーフィルタの色の種類によって画素単位で変化させることで、スミア特性の向上を図ろうとするものである。以下、本技術の実施の形態について説明する。 In the present technology, in a CCD type solid-state imaging device, a distance between a sensor region in which a sensor unit is formed and a vertical transfer register constituting the vertical transfer unit is changed in units of pixels depending on a color type of a color filter. Thus, it is intended to improve smear characteristics. Hereinafter, embodiments of the present technology will be described.
[固体撮像素子の全体構成]
本技術の第1実施形態に係る固体撮像素子の構成について、図1を用いて説明する。図1に示すように、本実施形態に係る固体撮像素子1は、CCD型の固体撮像素子(メージ・センサ)であり、半導体基板上に構成される矩形状の撮像領域である画素領域2を有する。固体撮像素子1は、画素領域2に、複数のセンサ部3を備える。
[Overall configuration of solid-state image sensor]
The configuration of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present technology will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, a solid-
複数のセンサ部3は、半導体基板に設けられる画素領域2にて行列状に配列される。つまり、複数のセンサ部3は、矩形状の画素領域2に沿って、縦方向・横方向に2次元行列状に配置される。本実施形態の固体撮像素子1では、図1において、縦方向(上下方向)を垂直方向とし、横方向(左右方向)を水平方向とする。
The plurality of
センサ部3は、固体撮像素子1に対する入射光を受光する受光部であり、光電変換により信号電荷を生成して蓄積する。本実施形態では、センサ部3は、受光素子としてのフォトダイオードにより構成され、光電変換により信号電荷を生成し、蓄積する。つまり、センサ部3は、受光面を有し、その受光面に入射した光の光量(強度)に応じた信号電荷を生成し、生成した信号電荷を蓄積する。各センサ部3は、画素領域2における各画素7を構成する。つまり、固体撮像素子1が備える複数の画素7は、それぞれセンサ部3を有し、画素領域2に行列状に配列される。
The
固体撮像素子1は、センサ部3で生成された信号電荷を転送する電荷転送部として、複数の垂直転送部4と、水平転送部5とを備える。垂直転送部4は、複数のセンサ部3の行列状の2次元配列における各列方向(垂直方向)の並びに沿って設けられる。つまり、図1に示すように、複数の垂直転送部4は、行列状に配置される複数のセンサ部3の垂直方向に並ぶ列毎に、各列の一側(図1では左側)に、センサ部3の垂直方向の並びに沿って互いに平行に配された状態で設けられる。このように、複数の垂直転送部4は、複数のセンサ部3の配列における列毎に設けられ、センサ部3により生成された信号電荷を垂直方向に転送する。
The solid-
センサ部3により生成された信号電荷は、垂直転送部4に読み出され、垂直転送部4によって垂直方向に転送される。センサ部3内の信号電荷は、読み出し部6を介して垂直転送部4に読み出される。垂直転送部4は、対応する列に配置された複数のセンサ部3、つまり水平方向の一側(図1において右側)に隣接配置された複数のセンサ部3の各センサ部3から読み出し部6を介して信号電荷を読み出し、読み出した信号電荷を垂直方向へ順次転送する。
The signal charges generated by the
読み出し部6は、半導体基板にてセンサ部3とこのセンサ部3により生成された信号電荷が読み出される垂直転送部4との間に設けられ、センサ部3により生成された信号電荷を垂直転送部4に読み出させる読み出しゲートとして機能する。読み出し部6は、垂直転送部4を構成する転送電極に含まれる読み出し電極が読み出し用の電圧(クロック・パルス)の印加を受けることで電位(ポテンシャル)を変動させ、センサ部3において生成され蓄積されている信号電荷を垂直転送部4に転送させる。
The
また、センサ部3の読み出し部6が設けられる側と反対側(非読み出し側)において、センサ部3と垂直転送部4との間に、チャネルストップが設けられる。チャネルストップは、センサ部3の非読み出し側(図1において右側)において、垂直転送部4との間に障壁となる電位を形成することで、センサ部3に蓄積された信号電荷の非読み出し側への移動を規制する。
Further, a channel stop is provided between the
水平転送部5は、複数の垂直転送部4により転送された信号電荷を水平方向に転送する。水平転送部5は、センサ部3の垂直方向の並びに沿って互いに平行に配される複数の垂直転送部4の一方の端部側(図1では下側)に設けられ、矩形状の画素領域2に対して垂直方向の一側(図1では下側)の水平方向の辺に沿って配置される。したがって、センサ部3から垂直転送部4に読み出された信号電荷は、垂直転送部4によって水平転送部5側(図1では下側)に向けて垂直方向に転送される。
The
垂直転送部4および水平転送部5により転送された信号電荷は、水平転送部5の終端側に設けられる出力部8から出力される。出力部8は、信号電荷を電圧に変える電荷電圧変換部として機能し、水平転送部5から転送された信号電荷を、FD(Floating Diffusion)アンプ等の出力アンプによって電気信号に変換して出力する。
The signal charges transferred by the vertical transfer unit 4 and the
本実施形態では、垂直転送部4は、4相駆動パルスにより駆動される。このため、垂直転送部4は、4相駆動に対応する4種類の転送電極を有する。垂直転送部4において、4種類の転送電極は、垂直方向に2つの画素7毎に所定の順序で繰り返し設けられる。
In the present embodiment, the vertical transfer unit 4 is driven by a four-phase drive pulse. Therefore, the vertical transfer unit 4 has four types of transfer electrodes corresponding to four-phase driving. In the vertical transfer unit 4, the four types of transfer electrodes are repeatedly provided in a predetermined order for every two
そして、垂直転送部4を構成する4種類の転送電極には、駆動電圧としての4相のクロック・パルスVφ1、Vφ2、Vφ3、Vφ4が、外部から入力され、各電極に独立して与えられる。この4相のクロック・パルスの大きさとタイミングが適切に制御されることにより、各センサ部3から垂直転送部4に読み出された信号電荷が、垂直転送部4の電極の並びに従って転送される。なお、垂直転送部4は、4相駆動に限定されず、例えば8相駆動等であってもよい。
Four types of transfer electrodes constituting the vertical transfer unit 4 are supplied with four-phase clock pulses Vφ1, Vφ2, Vφ3, and Vφ4 as drive voltages from the outside, and are applied to the electrodes independently. The signal charges read from each
本実施形態では、水平転送部5は、2相駆動パルスにより駆動される。このため、水平転送部5は、2相駆動に対応する2種類の転送電極を有する。そして、水平転送部5を構成する2種類の転送電極には、駆動電圧としての2相のクロック・パルスHφ1、Hφ2が外部から入力される。この2相のクロック・パルスHφ1、Hφ2の大きさとタイミングが適切に制御されることにより、水平転送部5は、垂直転送部4において垂直方向へ転送された信号電荷を、水平方向へ転送する。なお、水平転送部5は、2相駆動に限定されず、例えば3相駆動や4相駆動等であってもよい。
In the present embodiment, the
図1、図2、図3を用いて、本実施形態の固体撮像素子1についてより詳細に説明する。なお、以下の説明では、固体撮像素子1の画素領域2において、水平方向(図1における左右方向)のうち、センサ部3から垂直転送部4に信号電荷が読み出される方向(図1における左)を左とし、その反対方向(図1における右)を右とする。つまり、図1において、画素領域2の左側が画角の左側となり、画素領域2の右側が画角の右側となる。
The solid-
図2は、垂直転送部4による信号電荷の転送方向に垂直な面を断面の方向とする断面図であり、例えば図3におけるA−A位置の部分断面図に相当する。なお、図2に示す断面図おいては、便宜上一部の構成についてハッチングを省略している。 FIG. 2 is a cross-sectional view in which a plane perpendicular to the signal charge transfer direction by the vertical transfer unit 4 is a cross-sectional direction, and corresponds to, for example, a partial cross-sectional view taken along line AA in FIG. In the cross-sectional view shown in FIG. 2, hatching is omitted for some components for convenience.
図2に示すように、固体撮像素子1は、半導体基板11を備える。半導体基板11の表層側には、半導体層12が形成されている。この半導体層12に、センサ部3が設けられる。センサ部3は、半導体基板11に設けられる画素領域2にて行列状に配列される。半導体層12は、例えば、半導体基板11が第1導電型であるn型のシリコン半導体基板である場合、第2導電型であるp型の半導体ウェル領域として形成される。
As shown in FIG. 2, the solid-
半導体基板11の表層側の部分において、左右方向(水平方向)のセンサ部3間には、垂直転送部4(図1参照)が構成される。図2に示すように、垂直転送部4は、半導体基板11の半導体層12に設けられる電荷転送部としての垂直転送レジスタ13と、半導体基板11上、つまり半導体層12上に設けられる転送電極14とを有する。垂直転送レジスタ13および転送電極14は、垂直方向に沿って列状に設けられる。
In a portion on the surface layer side of the
垂直転送レジスタ13は、半導体層12において、左右方向に隣り合うセンサ部3の間に設けられる。つまり、垂直転送レジスタ13は、半導体基板11にて複数のセンサ部3の配列における列毎に設けられる。垂直転送レジスタ13は、例えばn型の不純物領域である転送チャネル領域として形成される。垂直転送レジスタ13は、上述したように垂直転送部4を構成する転送電極14に駆動電圧が印加されることによって、電荷が蓄積される電位の井戸を転送電極14の並びに沿って移動させることで、センサ部3から読み出された信号電荷を転送する。このように、本実施形態の固体撮像素子1は、センサ部3により生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部4を構成する複数の垂直転送レジスタ13を備える。
The
転送電極14は、上記のとおり駆動電圧の印加を受けることで、電位の井戸を形成する垂直転送レジスタ13の部分の電位を変化させる。転送電極14は、垂直転送レジスタ13上に絶縁膜等を介して設けられる。転送電極14は、例えば多結晶シリコンからなる。本実施形態の固体撮像素子1は、上述したように、垂直転送部4を構成する転送電極14として、読み出し電極を含む4種類の転送電極を有する。このように、垂直転送レジスタ13と転送電極14とを含む構成により、CCD構造の垂直転送部4が構成される。
The
半導体基板11の表層側の部分において、センサ部3と、このセンサ部3の信号電荷が読み出される垂直転送レジスタ13との間には、上述した読み出し部(図1、読み出し部6参照)が設けられる。また、半導体基板11の表層側の部分において、センサ部3に対して読み出し部が設けられる側と反対側(非読み出し側)に、上述したチャネルストップが設けられる。
In the portion on the surface layer side of the
半導体基板11上においては、転送電極14上に、転送電極14を被覆するように設けられる層間絶縁膜を介して遮光膜16が設けられている。遮光膜16は、半導体基板11上に設けられる転送電極14を、層間絶縁膜を介して覆うように設けられる。遮光膜16は、例えばタングステン(W)やアルミニウム(Al)等の金属材料により構成される。
On the
図2に示すように、遮光膜16は、センサ部3に対応する位置に開口部16aを有する。遮光膜16は、半導体基板11上においてセンサ部3が設けられる領域に開口部16aを位置させ、主としてセンサ部3が設けられる領域を除く領域に設けられる。遮光膜16は、図2に示す断面視で、左右方向に隣り合うセンサ部3間を跨ぐように略門状に形成される。したがって、遮光膜16は、互いに隣り合うセンサ部3間の境界部分に沿って設けられ、平面視で格子状に形成される。
As shown in FIG. 2, the
半導体基板11上においては、遮光膜16を被覆するように、全面的に平坦化膜17が設けられている。平坦化膜17は、例えば、アクリル樹脂などの有機塗布膜やシリコン酸化膜(SiO2膜)等により形成される。
A
平坦化膜17上には、パシベーション膜等を介してカラーフィルタ層18が設けられる。カラーフィルタ層18は、センサ部3により構成される各画素7に対応して設けられる複数のカラーフィルタ19に区分される。本実施形態では、各カラーフィルタ19は、赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)のいずれかの色のフィルタ部分であり、各色の成分の光を透過させる。
A
カラーフィルタ層18上には、例えばアクリル熱硬化樹脂からなる平坦化膜20が形成されている。平坦化膜20上には、複数のマイクロレンズ21が設けられる。マイクロレンズ21は、いわゆるオンチップマイクロレンズであり、各画素7のセンサ部3に対応して画素7毎に形成される。したがって、複数のマイクロレンズ21は、センサ部3と同様に平面的に行列状に配置される。
A
マイクロレンズ21は、外部からの入射光を、対応する画素7のセンサ部3に集光する。マイクロレンズ21により集光された光は、センサ部3の上方に設けられた遮光膜16の開口部16aからセンサ部3に入射する。マイクロレンズ21は、例えば、SiN(窒化シリコン)等の無機材料により構成される。
The
図3に示すように、本実施形態の固体撮像素子1は、各センサ部3に対応して設けられるカラーフィルタ19の色の配列として、原色カラーフィルタを用いたいわゆるベイヤー(Bayer)配列を採用する。ベイヤー配列では、緑色(G)のフィルタが市松状に配置され、2行2列の4つのカラーフィルタ19を構成単位として、緑色(G)のフィルタが配置される対角とは異なる対角に、赤色(R)のフィルタと青色(B)のフィルタが配置される。なお、図2および図3においては、各センサ部3に対応して設けられるカラーフィルタ19の色について、赤色を「R」、緑色を「G」、青色を「B」で示している。
As shown in FIG. 3, the solid-
このように、カラーフィルタ19の配列としてベイヤー配列を採用する構成においては、赤色(R)のカラーフィルタ19と緑色(G)のカラーフィルタ19とが垂直方向に交互に配置される列と、青色(B)のカラーフィルタ19と緑色(G)のカラーフィルタ19とが垂直方向に交互に配置される列とが存在する。つまり、センサ部3の配列に対応して行列状に配列される画素7の配列として、赤色(R)のカラーフィルタ19を有する画素7(以下「R画素」という。)と緑色(G)のカラーフィルタ19を有する画素7(以下「G画素」という。)とが垂直方向に交互に配置される列(以下「R−Gb列」という。)31と、青色(B)のカラーフィルタ19を有する画素7(以下「B画素」という。)とG画素とが垂直方向に交互に配置される列(以下「B−Gr列」という。)32とが存在する。そして、ベイヤー配列では、R−Gb列31と、B−Gr列32とが、水平方向に交互に配置される。
As described above, in the configuration in which the Bayer arrangement is adopted as the arrangement of the
このような画素配列においては、カラーフィルタ19の色のうち、緑色(G)が、画素7の配列における複数の画素列で共通に存在する共通色となる。つまり、緑色(G)のカラーフィルタ19は、R−Gb列31およびB−Gr列32のいずれの列にも存在する。
In such a pixel arrangement, among the colors of the
そして、本実施形態の固体撮像素子1では、カラーフィルタ19の色のうち、赤色(R)が、共通色である緑色(G)とともに複数の画素列のうち第1の列に並び、共通色とは異なる第1の色に相当する。つまり、本実施形態では、R−Gb列31が、第1の列に相当する。また、カラーフィルタ19の色のうち、青色(B)が、共通色である緑色(G)とともに複数の画素列のうち第1の列とは異なる第2の列に並び、共通色および第1の色とは異なる第2の色に相当する。つまり、本実施形態では、B−Gr列32が、第2の列に相当する。
In the solid-
このように、本実施形態の固体撮像素子1においては、カラーフィルタ19の色は、共通色としての緑色(G)、第1の色としての赤色(R)、および、第2の色としての青色(B)のいずれかの色である。なお、本実施形態の説明では、R−Gb列31を第1の列とし、B−Gr列32を第2の列として説明するが、B−Gr列32が第1の列で、R−Gb列31が第2の列であってもよい。この場合、青色(B)が第1の色に相当し、赤色(R)が第2の色に相当することになる。
Thus, in the solid-
以上のような構成を備える本実施形態の固体撮像素子1は、R画素およびB画素の各画素で発生するスミア信号量を、G画素で発生するスミア信号量に対して相対的に低減させるような構造を有する。具体的には、水平方向に隣り合うセンサ部3と垂直転送レジスタ13との間の距離(以下「センサ−レジスタ間距離」という。)について、R画素およびB画素のセンサ−レジスタ間距離が、G画素のセンサ−レジスタ間距離と比較して相対的に長くなる構造を有する。
The solid-
上述したようにセンサ部3が垂直方向および水平方向に沿って行列状に配列され、垂直転送部4がセンサ部3の垂直方向の列毎に設けられる構成においては、センサ−レジスタ間距離は、センサ部3が形成されたセンサ領域から、垂直転送レジスタ13が形成されたレジスタ領域までの水平方向の距離に相当する。以下、本実施形態の固体撮像素子1が備える構造についてより詳細に説明する。
As described above, in the configuration in which the
図3に示すように、各画素7を構成するセンサ部3は、平面視で矩形状を有し、各辺が垂直方向および水平方向に沿うように形成される。また、センサ部3の水平方向の寸法(以下「幅」とする。)および垂直方向の寸法は、他のセンサ部3との関係で同じである。そして、上記のとおり行列状に配列される複数のセンサ部3は、水平方向(幅方向)の位置が揃った状態で、垂直方向に並ぶ。
As shown in FIG. 3, the
したがって、同じ列に配列される複数のセンサ部3については、各センサ部3の幅方向の中心位置が共通の中心線c1上に位置する。こうした複数のセンサ部3の配列に対して、垂直転送レジスタ13が、複数のセンサ部3の各列間において垂直方向に設けられる。
Therefore, about the
このようなセンサ部3および垂直転送レジスタ13の配列構成において、R画素およびB画素のセンサ−レジスタ間距離が、G画素のセンサ−レジスタ間距離と比較して相対的に長くなっている。すなわち、図3に示すように、赤色(R)のカラーフィルタ19に対応するセンサ部3(以下「Rセンサ部3r」という。)のセンサ−レジスタ間距離d1、および青色(B)のカラーフィルタ19に対応するセンサ部3(以下「Bセンサ部3b」という。)のセンサ−レジスタ間距離d2が、緑色(G)のカラーフィルタ19に対応するセンサ部3(以下「Gセンサ部3g」という。)のセンサ−レジスタ間距離d3よりも長くなっている(d1>d3、d2>d3)。
In such an arrangement configuration of the
なお、以下の説明では、Rセンサ部3rのセンサ−レジスタ間距離d1を「Rセンサ−レジスタ間距離d1」とする。同様にして、Bセンサ部3bのセンサ−レジスタ間距離d2を「Bセンサ−レジスタ間距離d2」とし、Gセンサ部3gのセンサ−レジスタ間距離d3を「Gセンサ−レジスタ間距離d3」とする。
In the following description, the sensor-register distance d1 of the
本実施形態では、各センサ部3において、センサ−レジスタ間距離は、各センサ部3の水平方向の両側、つまり信号電荷の読み出し側と非読み出し側とで互いに等しく、また、他のセンサ部3との関係においてもカラーフィルタ19の色が共通する場合は互いに等しいとする。ただし、センサ−レジスタ間距離は、各センサ部3における水平方向の両側で互いに異なっていてもよく、カラーフィルタ19の色が共通する他のセンサ部3との関係で互いに異なっていてもよい。また、Rセンサ−レジスタ間距離d1、およびBセンサ−レジスタ間距離d2は、いずれもGセンサ−レジスタ間距離d3よりも大きい点で共通するが、互いの相対的な大きさについては同じであっても異なっていてもよい。
In the present embodiment, in each
このようなセンサ−レジスタ間距離についての画素7の色による相対的な長さ関係を実現するため、垂直転送レジスタ13は、図3に示すように、蛇行するような形状を有する。具体的には、垂直転送レジスタ13は、次のような形状を有する。
In order to realize such a relative length relationship depending on the color of the
図3に示すように、垂直転送レジスタ13は、Rセンサ部3rとGセンサ部3gとの間に位置する第1垂直部13aと、Bセンサ部3bとGセンサ部3gとの間に位置する第2垂直部13bと、これら第1垂直部13aと第2垂直部13bとを繋ぐ斜め部13cとを有する。これらの各部は、互いに略同じ幅で形成される。つまり、垂直転送レジスタ13は、全体的に略同じ幅で形成される。
As shown in FIG. 3, the
第1垂直部13aとRセンサ部3rとの間の距離が、Rセンサ−レジスタ間距離d1となり、第2垂直部13bとBセンサ部3bとの間の距離が、Bセンサ−レジスタ間距離d2となる。また、第1垂直部13aとGセンサ部3gとの間の距離、および第2垂直部13bとGセンサ部3gとの間の距離が、それぞれGセンサ−レジスタ間距離d3となる。
The distance between the first
そして、Rセンサ部3rとGセンサ部3gとの間に位置する第1垂直部13aは、垂直方向に沿う直線状の部分であり、Gセンサ部3g側に片寄って位置することで、Rセンサ−レジスタ間距離d1を、Gセンサ−レジスタ間距離d3よりも長くする。また、Bセンサ部3bとGセンサ部3gとの間に位置する第2垂直部13bは、第1垂直部13aと同様に垂直方向に沿う直線状の部分であり、Gセンサ部3g側に片寄って位置することで、Bセンサ−レジスタ間距離d2を、Gセンサ−レジスタ間距離d3よりも長くする。
The first
このように、垂直転送レジスタ13は、第1垂直部13aと第2垂直部13bとを、画素7の色配列に従って、左右方向に交互にずらして位置させる。そして、垂直転送レジスタ13は、互いに左右方向にずれた位置に設けられる第1垂直部13aと第2垂直部13bとが、垂直方向に対して斜め方向に形成される斜め部13cによって繋がれた態様となる。
In this way, the vertical transfer register 13 positions the first
これにより、垂直転送レジスタ13は、第1垂直部13a、第2垂直部13b、および斜め部13cからなる蛇行形状を有する。すなわち、上記のとおり全体的に略同じ幅で形成される垂直転送レジスタ13は、蛇行した形状を有することで、幅を保ちつつ各色のセンサ部3に対する距離をその色によって相対的に変化させる。
Accordingly, the
以上のように、本実施形態の固体撮像素子1は、Rセンサ−レジスタ間距離d1およびBセンサ−レジスタ間距離d2が、Gセンサ−レジスタ間距離d3よりも長くなる構造を有する。かかる構造は、上述したように幅が同じセンサ部3が水平方向の位置を揃えた状態で垂直方向に並ぶ構成においては、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bの、水平方向の中心位置から水平方向に隣り合う垂直転送レジスタ13までの距離(以下「センサ中心−レジスタ間距離」という。)が、水平方向の両側で隣り合う垂直転送レジスタ13との関係で、Gセンサ部3gのセンサ中心−レジスタ間距離よりも長いという構造の一態様に含まれる。
As described above, the solid-
言い換えると、本実施形態の固体撮像素子1は、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bのセンサ中心−レジスタ間距離が、水平方向の両側で隣り合う垂直転送レジスタ13との関係でGセンサ部3gのセンサ中心−レジスタ間距離よりも長い構造を有する。かかる構造は、幅が同じセンサ部3が水平方向の位置を揃えた状態で垂直方向に並ぶ構成においては、Rセンサ−レジスタ間距離d1およびBセンサ−レジスタ間距離d2が、Gセンサ−レジスタ間距離d3よりも長くなる構造となる。
In other words, in the solid-
具体的には、図3に示すように、Rセンサ部3rのセンサ中心−レジスタ間距離e1、およびBセンサ部3bのセンサ中心−レジスタ間距離e2が、センサ部3の左右両側において、Gセンサ部3gのセンサ−レジスタ間距離e3よりも長くなっている(e1>e3、e2>e3)。そして、図3に示すように、同じ幅を有するセンサ部3がその幅方向の中心位置を共通の中心線c1上に位置させる構成においては、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bそれぞれのセンサ中心−レジスタ間距離e1、e2がGセンサ部3gのセンサ中心−レジスタ間距離e3よりも長い構造は、Rセンサ−レジスタ間距離d1およびBセンサ−レジスタ間距離d2がGセンサ−レジスタ間距離d3よりも長い構造となる。
Specifically, as shown in FIG. 3, the sensor center-register distance e1 of the
なお、各センサ部3における水平方向の両側でセンサ中心−レジスタ間距離が互いに異なっていてもよい。また、各センサ部3におけるセンサ中心−レジスタ間距離は、カラーフィルタ19の色が共通する他のセンサ部3との関係で互いに異なっていてもよい。また、Rセンサ部3rのセンサ中心−レジスタ間距離e1、およびBセンサ部3bのセンサ中心−レジスタ間距離e2は、いずれもGセンサ部3gのセンサ中心−レジスタ間距離e3よりも大きい点で共通するが、互いの相対的な大きさについては同じであっても異なっていてもよい。
The sensor center-register distances may be different from each other on both sides in the horizontal direction in each
以上のような構造を有する本実施形態の固体撮像素子1によれば、カラーフィルタ19の色の違いに起因するスミア信号量の差異を低減することができ、スミア特性を改善することができる。このような効果が得られることについて、スミアの発生原理を踏まえて詳細に説明する。
According to the solid-
まず、図4および図5を用いて、スミアの発生原理について説明する。なお、図5は半導体基板11部分についてのポテンシャルプロファイルを示す。図4に示すように、例えば画角の周辺部の画素7においては、遮光膜16においてセンサ部3の直上に存在する開口部16aへの入射光として、センサ部3の受光面に垂直な方向に対して斜め方向に入射する斜め光が存在する。こうした斜め光は、開口部16aの縁において半導体基板11の表面における屈折率差等によって反射、散乱、回折等することによって遮光膜16下に混入し、垂直転送レジスタ13に入射する場合がある(矢印a1参照)。このように垂直転送レジスタ13に入射する光が、ノイズ成分となり、スミアを発生させる。
First, the principle of smear generation will be described with reference to FIGS. FIG. 5 shows a potential profile for the
また、スミアの発生原因としては、遮光膜16の開口部16aから入射する斜め光(破線矢印a2参照)による、センサ部3の周囲部分、つまりセンサ部3からずれた垂直転送レジスタ13付近の位置での光電変換がある。図5(a)に示すように、センサ部3の周囲部分での光電変換により生じた電子x1は、センサ部3と垂直転送レジスタ13との間の電位分布(ポテンシャルプロファイル)に従って垂直転送レジスタ13に入り込むことで(矢印b1参照)、スミアを発生させる原因となる。ここで、図5の各図に示すように、半導体基板11内においては、垂直転送レジスタ13の部分とセンサ部3の部分のポテンシャルは、それらの間の部分に比べて深くなるため、センサ部3の周囲部分で生じた電子は、垂直転送レジスタ13およびセンサ部3のいずれかの部分に入り込むことになる。
Further, the cause of smear is the position around the
センサ部3の周囲部分で生じた電子が垂直転送レジスタ13側へ行くかセンサ部3側へ行くかは、電子が発生した位置の電界が垂直転送レジスタ13側とセンサ部3側とでどちらが強いかで決まる。このため、垂直転送レジスタ13側へのスミア信号量は、垂直転送レジスタ13が電子の発生位置から遠い位置にあること、垂直転送レジスタ13の領域が小さいこと、センサ部3の領域が広いこと等により、少なくなる。
Whether the electrons generated in the peripheral portion of the
具体的に説明する。図5(b)に、垂直転送レジスタ13の幅が、同図(a)に示す場合と比べて、図において右側から狭くされた場合を示す。かかる場合、図5(b)に示すように、垂直転送レジスタ13の部分のポテンシャルの井戸の幅が、同図(a)に示す場合(同図(b)、破線b2参照)と比べて、図において右側から狭くなる。これにより、垂直転送レジスタ13とその右側に位置するセンサ部3との間で生じた電子x2は、センサ部3側に入りやすくなり(矢印b3参照)、これにより、スミア信号量は少なくなる。
This will be specifically described. FIG. 5B shows a case where the width of the
また、図5(c)に、同図(b)と同様に垂直転送レジスタ13の幅が狭くされ、さらに、センサ部3の幅が、同図(a)、(b)に示す場合と比べて、図において左側へ広くされた場合を示す。かかる場合、図5(c)に示すように、垂直転送レジスタ13の部分のポテンシャルの井戸の幅が、同図(a)に示す場合(同図(c)、破線b4参照)と比べて、図において右側から狭くなるとともに、センサ部3の部分のポテンシャルの井戸の幅が、同図(a)、(b)に示す場合(同図(c)破線b5参照)と比べて、図において左側へ広くなる。これにより、垂直転送レジスタ13とその右側に位置するセンサ部3との間で生じた電子x3は、よりセンサ部3側に入りやすくなり(矢印b6参照)、これにより、スミア信号量は少なくなる。
5 (c), the width of the
このようにして発生するスミアについては、画素7毎に色が異なるカラーフィルタ19の色、つまり赤色(R)、緑色(G)、青色(B)によって光の透過率が異なるため、画素7毎にスミア信号量が異なることになる。また、カラーフィルタ19の色によって光の屈折率が異なることも、画素7毎にスミア信号量を異ならせる。この点、例えば固体撮像素子1を備えるカメラの撮影条件である広角撮影の条件においては、画素7に入射する斜め光の成分が多い場合、画角によって、カラーフィルタ19の色毎の屈折率の違いによるスミア信号量の変化量が多くなる。
Regarding the smear generated in this manner, the transmittance of light differs depending on the color of the
本実施形態の固体撮像素子1のように、カラーフィルタ19の色配列としてベイヤー配列を採用する構成においては、R画素とG画素によって構成されるR−Gb列31のスミア信号量は、露光期間中に発生した、R−Gb列31を構成する全てのR画素とG画素のスミア信号量の和になる。同様に、B画素とG画素によって構成されるB−Gr列32のスミア信号量は、露光期間中に発生した、B−Gr列32を構成する全てのB画素とG画素のスミア信号量の和になる。
In the configuration employing the Bayer array as the color array of the
そして、R−Gb列31を構成するG画素のスミア信号量と、B−Gr列32を構成するG画素のスミア信号量とは、各画素7が同一色となる緑色(G)のカラーフィルタ19を有し、透過率・屈折率が共に同一であることから、基本的に同等の量であるといえる。一方、R−Gb列31を構成するR画素のスミア信号量と、B−Gr列32を構成するB画素のスミア信号量とは、各画素7のカラーフィルタ19の色が赤色(R)と青色(B)で異なり、透過率・屈折率が互いに異なることから、互いに異なる量となる。結果として、R−Gb列31のスミア信号量と、B−Gr列32のスミア信号量とは、互いに異なることになる。
The smear signal amount of the G pixel constituting the R-
スミア成分としての信号(スミア信号)は、センサ部3で生成された信号電荷が垂直転送レジスタ13に読み出された際に、この読み出された信号電荷に加算されて出力される。このため、上述したようにR−Gb列31とB−Gr列32とのスミア信号量の差異は、固体撮像素子1の出力信号の差となり、列毎の出力信号の段差を発生させる原因となる。こうした列毎の出力信号の段差は、例えばカメラに太陽光等の高輝度の光が入射した場合に特に問題となる。
A signal (smear signal) as a smear component is added to the read signal charge and output when the signal charge generated by the
さらに、R−Gb列31とB−Gr列32とのスミア信号量の差が撮影画像に与える影響は、上記のような広角撮影の場合に顕著となる。固体撮像素子1には、各画素7のセンサ−レジスタ間距離や、ポテンシャル構造を決める不純物濃度等が、画素領域2の右側と左側(画角の一側と他側)で異なる構造を有するものがある。このような構造の場合、広角撮影時においては、上述したようなR−Gb列31とB−Gr列32とのスミア信号量の差に加え、各画素7のセンサ−レジスタ間距離や、ポテンシャル構造を決める不純物濃度等によって、画素領域2の左右でのスミア信号量の差が大きくなる。
Further, the effect of the smear signal amount difference between the R-
この結果、例えば図6に示すように、画角内のスミア信号量が、R−Gb列31とB−Gr列32とで列毎に異なるシェーディング特性を有することになる。図6において、横軸に示す「水平画素」は、水平方向の位置(画角の位置)を表し、縦軸の「スミア信号量」は、列毎のスミア信号量を表す。
As a result, for example, as shown in FIG. 6, the amount of smear signal within the angle of view has different shading characteristics for each column in the R-
図6からわかるように、スミア信号量は画角の左右両側で多くなり、実線で示すR−Gb列31のグラフおよび一点鎖線で示すB−Gr列32のグラフのいずれについても、下に凸となるなだらかな曲線を描く。しかし、R−Gb列31とB−Gr列32とは、スミア信号量が最少となる画角の位置が大きく異なり、スミア信号量の変化の態様が異なる。こうしたシェーディング特性の違いは、上述したように、R−Gb列31を構成するR画素のスミア信号量とB−Gr列32を構成するB画素のスミア信号量とが、透過率・屈折率の違いから互いに異なることに起因する。
As can be seen from FIG. 6, the smear signal amount increases on both the left and right sides of the angle of view, and both the graph of the R-
そして、図6に例示するようなR−Gb列31とB−Gr列32とのシェーディング特性の違いから、撮像画像の左右において例えば図7に示すような色味差が発生することがある。図7では、撮像画像における赤味と青味を濃淡で示している。つまり、図7に示す例では、撮像画像が、左側ほど赤味がかった色となり、右側ほど青味がかった色となる。
Then, due to the difference in shading characteristics between the R-
以上のように、R−Gb列31のG画素とB−Gr列32のG画素とで発生するスミア信号量が同一であると考えた場合、R画素において発生するスミア信号量と、B画素において発生するスミア信号量との差分が、そのままR−Gb列31とB−Gr列32とのスミア信号量の差として影響することになる。したがって、上述したようなスミア信号量の差異による不具合を改善するためには、R画素とB画素のスミア信号量は、できる限り少なくすることが望ましい。
As described above, when it is considered that the smear signal amount generated in the G pixel in the R-
そこで、本実施形態の固体撮像素子1によれば、上述したようにRセンサ−レジスタ間距離d1およびBセンサ−レジスタ間距離d2が、Gセンサ−レジスタ間距離d3よりも長くなる構造を採用することで、スミア特性を改善することができる。すなわち、Rセンサ−レジスタ間距離d1およびBセンサ−レジスタ間距離d2がGセンサ−レジスタ間距離d3よりも長くなることで、上述したようにR−Gb列31とB−Gr列32とのスミア信号量の差を生じさせる原因となるR画素およびB画素のスミア信号量を、G画素のスミア信号量に対して相対的に低減させることができる。これにより、上述したような撮像画像における色味差等といった不具合の原因となるR−Gb列31とB−Gr列32とのスミア信号量の差を低減することができ、スミア特性を改善することができる。
Therefore, according to the solid-
具体的には、センサ−レジスタ間距離が遠くなると、その分、図4に示すような遮光膜16の開口部16aに対する斜め光が反射等することによる垂直転送レジスタ13に対する光の入射成分(矢印a1参照)を避けることができる。これにより、ノイズ成分となる、垂直転送レジスタ13に入射する光が低減され、スミアの発生を抑えることができる。
Specifically, as the distance between the sensor and the register increases, the incident component of light on the vertical transfer register 13 (arrow) is reflected by, for example, the oblique light reflected on the
このように垂直転送レジスタ13を開口部16aに入射する斜め光から遠ざける観点からは、垂直転送レジスタ13は、開口部16aとの間の距離が長くなることで、スミアの発生を抑えることができる。すなわち、図2および図3に示すような本実施形態の構成においては、センサ−レジスタ間距離が遠くなることは、垂直転送レジスタ13が開口部16aから遠くなることに相当する。
Thus, from the viewpoint of keeping the
また、センサ−レジスタ間距離が遠くなると、その分、図4に示すような斜め光(破線矢印a2参照)によってセンサ部3の周囲部分での光電変換により生じた電子について、垂直転送レジスタ13に入り込む量を低減することができる。これにより、スミアの発生を抑えることができる。
Further, when the distance between the sensor and the register is increased, the electrons generated by the photoelectric conversion in the peripheral portion of the
詳細には、本実施形態の固体撮像素子1は、R画素およびB画素においてその左右両側の垂直転送レジスタ13がG画素に比べて水平方向に遠ざかることで、Rセンサ−レジスタ間距離d1およびBセンサ−レジスタ間距離d2がGセンサ−レジスタ間距離d3よりも長い構造を有する。このため、R画素およびB画素については、G画素と比べて、垂直転送レジスタ13の部分のポテンシャル井戸がセンサ部3の部分から遠ざかることになる。このため、R画素およびB画素では、G画素と比べて、センサ部3の付近で発生する電子が垂直転送レジスタ13側へ行きにくくなる。このことは、図5(b)に示す原理に基づく。
Specifically, in the solid-
つまり、本実施形態の固体撮像素子1では、R画素およびB画素において、垂直転送レジスタ13が電子の発生位置からG画素よりも遠い位置にあることにより、垂直転送レジスタ13側へのスミア信号量が少なくなる。以上のような原理の下、上述したようなスミア特性の改善効果を得ることができる。
That is, in the solid-
(変形例)
本実施形態の固体撮像素子1の変形例について、図8および図9を用いて説明する。なお、図8は、例えば図9におけるB−B位置の部分断面図に相当する。
(Modification)
A modification of the solid-
図8および図9に示すように、この変形例では、R画素とB画素のセンサ領域が、水平方向に拡大されている。すなわち、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bの幅が、Gセンサ部3gの幅よりも長くなっている。このため、この変形例では、図9に示す平面視で、Gセンサ部3gがセンサ部3の配列に沿う略正方形状であるのに対し、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bは、水平方向を長手方向とする長方形状となる。
As shown in FIGS. 8 and 9, in this modification, the sensor area of the R pixel and the B pixel is expanded in the horizontal direction. That is, the width of the
具体的には、上述したように幅が同じセンサ部3が水平方向の位置を揃えた状態で垂直方向に並ぶ構成(図3参照)から、図8に示すように、Gセンサ部3gの幅がそのままであるのに対して、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bの幅が、水平方向の両側に寸法f1だけ広げられている。つまり、本実施形態では、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bは、左右方向の両側に延長されることで、Gセンサ部3gよりも広い幅を有する。
Specifically, from the configuration in which the
本実施形態の固体撮像素子1においては、Rセンサ−レジスタ間距離d1およびBセンサ−レジスタ間距離d2がGセンサ−レジスタ間距離d3よりも長くなるように、垂直転送レジスタ13のうちのRセンサ部3rあるいはBセンサ部3bの左右両側に隣り合う部分は、Gセンサ部3gの左右両側に隣り合う部分よりも、センサ部3に対して左右方向に離れている。そこで、この変形例では、R画素およびB画素と、G画素とで、センサ−レジスタ間距離が同程度となるように、Rセンサ部3rとBセンサ部3bとの幅が左右両側に拡大されている。
In the solid-
ただし、この変形例において、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bのGセンサ部3gに対する幅の拡大量は特に限定されない。また、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bのGセンサ部3gに対する幅の拡大量は、Rセンサ部3rとBセンサ部3bとで互いに異なる量であってもよい。また、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bは、左右一側のみ延長されることでGセンサ部3gよりも広い幅を有してもよい。
However, in this modification, the amount of expansion of the width of the
以上のように、この変形例では、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bは、水平方向のうちセンサ中心−レジスタ間距離がGセンサ部3gの同距離よりも長くなる側、つまり左右両側に延長されることで、Gセンサ部3gよりも、水平方向の寸法(幅)が長い。このような構造によれば、図2、図3に示すような構成との比較において、次のような理由から、読み出し特性を向上させることができるとともに、スミア信号量をより低減することができる。
As described above, in this modification, the
図2および図3に示すような構造においては、R画素およびB画素のセンサ−レジスタ間距離が、G画素のセンサ−レジスタ間距離に対して長くなることから、センサ部3から垂直転送レジスタ13への信号電荷の読み出しについて、R画素およびB画素の方がG画素よりも読み出しづらくなる点が懸念される。これに対し、図8および図9に示すような変形例の構造によれば、R画素、B画素、G画素のいずれの画素についても、センサ−レジスタ間距離を同程度の長さにすることができるため、R画素およびB画素において信号電荷が読み出しづらくなることを回避することができる。 In the structure as shown in FIGS. 2 and 3, the sensor-register distance of the R pixel and the B pixel is longer than the sensor-register distance of the G pixel. Regarding the reading of signal charges to the R pixel, there is a concern that the R pixel and the B pixel are more difficult to read than the G pixel. On the other hand, according to the structure of the modified example as shown in FIGS. 8 and 9, the distance between the sensor and the register is set to the same length for any of the R pixel, the B pixel, and the G pixel. Therefore, it is possible to prevent the signal charges from becoming difficult to read out in the R pixel and the B pixel.
また、図8および図9に示すような変形例の構造によれば、R画素とB画素のセンサ領域が広くなるため、垂直転送レジスタ13へ向かう発生電子、つまり垂直転送レジスタ13へ混入するスミア成分が少なくなり、図2および図3に示すような構造以上に、R画素とB画素のスミア信号量を低減させることが可能となる。
In addition, according to the structure of the modified example as shown in FIGS. 8 and 9, since the sensor area of the R pixel and the B pixel becomes wide, the generated electrons toward the
詳細には、R画素およびB画素について、センサ部3の幅が拡大されてセンサ領域が垂直転送レジスタ13に近付くことで、センサ部3の周囲部分での光電変換により生じてスミア成分として垂直転送レジスタ13に混入していた信号電荷(電子)の一部が、センサ部3側に感度として捕捉されることになる。このようにセンサ部3の周囲部分で生じた信号電荷がセンサ部3側に感度として捕捉される分、垂直転送レジスタ13へのスミア成分の混入量が減ることになる。
Specifically, for the R pixel and the B pixel, the width of the
ここで、スミア成分として垂直転送レジスタ13に混入する信号電荷は、センサ部3と垂直転送レジスタ13との間の電位分布に従って垂直転送レジスタ13に入り込むことで、スミアを発生させる原因となる。つまり、R画素およびB画素について、センサ部3の幅が拡大されてセンサ領域が垂直転送レジスタ13に近付くことで、センサ部3と垂直転送レジスタ13との間の電位分布が、垂直転送レジスタ13へのスミア成分としての信号電荷の混入を低減させる分布となる。
Here, the signal charge mixed into the
[第2実施形態]
本技術の第2実施形態について、図10および図11を用いて説明する。なお、図10は、例えば図11におけるC−C位置の部分断面図に相当する。また、第1実施形態と共通する部分については同一の符号を付す等して適宜説明を省略する。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present technology will be described with reference to FIGS. 10 and 11. Note that FIG. 10 corresponds to, for example, a partial cross-sectional view taken along the line CC in FIG. Further, parts common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.
本実施形態の固体撮像素子1Aは、R画素とB画素において、センサ部3の左右両側のうち、垂直転送レジスタ23への光の混入量がより多い側のみ、センサ−レジスタ間距離を長くする構造を採用する。すなわち、第1実施形態の固体撮像素子1がR画素とB画素のセンサ−レジスタ間距離をG画素よりも長くするのがセンサ部3の左右両側であるのに対し、本実施形態の固体撮像素子1Aは、センサ部3の左右一側のみでR画素とB画素のセンサ−レジスタ間距離をG画素の同距離よりも長くする。
In the solid-
したがって、本実施形態の固体撮像素子1Aでは、図11に示すように、Rセンサ部3rセンサ中心−レジスタ間距離e1、およびBセンサ部3bのセンサ中心−レジスタ間距離e2が、センサ部3の左右一側のみで、Gセンサ部3gのセンサ−レジスタ間距離e3よりも長くなっている(e1>e3、e2>e3)。そして、図11に示すように幅が同じセンサ部3が水平方向の位置を揃えた状態で垂直方向に並ぶ構成においては、Rセンサ−レジスタ間距離d1およびBセンサ−レジスタ間距離d2が、センサ部3の左右一側のみで、Gセンサ−レジスタ間距離d3よりも長くなる。
Therefore, in the solid-
図10および図11には、センサ部3の左右両側のうち、右側のみ、R画素とB画素のセンサ−レジスタ間距離およびセンサ中心−レジスタ間距離がG画素に対して長い構造が例示されている。かかる構造は、画素7において、遮光膜16の開口部16aの左側に対して右側からの光の混入量ないしはスミア信号量の発生が多い場合に採用される構造である。
FIGS. 10 and 11 illustrate a structure in which only the right side of the right and left sides of the
このような各色のセンサ部3におけるセンサ−レジスタ間距離およびセンサ中心−レジスタ間距離についての色による相対的な長さ関係を実現するため、本実施形態では、垂直転送レジスタ23は、次のような形状を有する。
In order to realize such a relative length relationship by color for the sensor-register distance and the sensor center-register distance in the
図11に示すように、垂直転送レジスタ23は、平面視で、垂直方向に沿って帯状となる形状において、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bの右側に位置する部分、つまり赤色(R)および青色(B)の各センサ部3に対して右側に対向する部分に、他の部分よりも幅が狭い幅狭部23aを有する。言い換えると、垂直転送レジスタ23のうち、Gセンサ部3gの右側に位置する部分は、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bの右側に位置する幅狭部23aよりも相対的に幅が広い幅広部23bとなっている。
As shown in FIG. 11, the
詳細には、各垂直転送レジスタ23において、左側に位置するRセンサ部3rまたはBセンサ部3bに対して各センサ部3が対向する側、つまり垂直転送レジスタ23の左側が、平面視で右側に凹む凹状となることで、幅狭部23aが形成される。つまり、各垂直転送レジスタ23において、右側の辺部は、垂直方向に沿う直線状であるのに対し、左側の辺部は、Rセンサ部3rまたはBセンサ部3bに対向する部分で凹状部を有することで凹凸形状を有する。
Specifically, in each
幅狭部23aとRセンサ部3rとの間の距離が、Rセンサ−レジスタ間距離d1に相当し、幅狭部23aとBセンサ部3bとの間の距離が、Bセンサ−レジスタ間距離d2に相当する。また、垂直転送レジスタ23における相対的な幅広部23bとGセンサ部3gとの間の距離が、Gセンサ−レジスタ間距離d3に相当する。そして、垂直転送レジスタ23は、Rセンサ部3rまたはBセンサ部3bの右側に位置する幅狭部23aにより、Rセンサ−レジスタ間距離d1およびBセンサ−レジスタ間距離d2を、Gセンサ−レジスタ間距離d3よりも長くする。
The distance between the
このように、本実施形態の垂直転送レジスタ23は、幅狭部23aと幅広部23bとを画素7の色配列に従って、垂直方向に交互に位置させる。すなわち、本実施形態の垂直転送レジスタ23は、他の部分に対して幅狭の部分を有することで、各色のセンサ部3に対する距離をその色によって相対的に変化させる。
Thus, the vertical transfer register 23 of the present embodiment alternately positions the
以上のように、本実施形態の固体撮像素子1Aは、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bのセンサ−レジスタ間距離およびセンサ中心−レジスタ間距離が、水平方向の一側(図10、図11では右)で隣り合う垂直転送レジスタ23との関係で、Gセンサ部3gのセンサ中心−レジスタ間距離およびセンサ中心−レジスタ間距離よりも長い構造を有する。すなわち、本技術としては、第1実施形態の構成を含め、センサ−レジスタ間距離およびセンサ中心−レジスタ間距離の画素7の色による相対的な長さ関係については、少なくとも水平方向(左右方向)のいずれか一側で隣り合う垂直転送レジスタ13(23)との関係で規定されればよい。
As described above, in the solid-
本実施形態の構成は、画素7において、遮光膜16の開口部16aから垂直転送レジスタ23付近へ混入する光の量が、開口部16aの左側と右側とで異なる場合等に好適に採用される。具体的には、開口部16aの左側と右側とで開口部16aから垂直転送レジスタ23付近への混入光量が異なる場合、混入光量が多い側で、発生電子が増え、スミア信号量が多くなる。また、混入光量が開口部16aに対して左右均一な場合でも、センサ部3の左右両側において、垂直転送レジスタ23に向かう電界強度が異なるときには、電界の強い側のスミア信号量が多くなる。
The configuration of the present embodiment is suitably used in the
これらのような場合、R画素とB画素において、開口部16aの左右両側のうちスミア信号量がより多く発生する側のみ、センサ−レジスタ間距離およびセンサ中心−レジスタ間距離をG画素に比べて長くすることで、上述したようなスミア信号量の差異による不具合を改善することが可能となる。
In such a case, in the R pixel and the B pixel, the sensor-register distance and the sensor center-register distance are compared with those of the G pixel only on the left and right sides of the
図10および図11に示す例は、各画素7の開口部16aの左側に対し、右側のスミア信号量の発生が多い場合に採用される構造である。したがって、各画素7の開口部16aの左側におけるスミア信号量が右側に対して多い場合は、図10および図11に示す例とは反対に、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bの各センサ部3の左側のみで、センサ−レジスタ間距離およびセンサ中心−レジスタ間距離がGセンサ部3gに対して相対的に長くされる。
The example shown in FIGS. 10 and 11 is a structure that is employed when the amount of smear signal on the right side is larger than that on the left side of the opening 16 a of each
(変形例)
本実施形態の固体撮像素子1Aの変形例について、図12および図13を用いて説明する。なお、図12は、例えば図13におけるD−D位置の部分断面図に相当する。
(Modification)
A modification of the solid-
この変形例では、第1実施形態の変形例と同様に、R画素とB画素のセンサ領域が、水平方向に拡大されている。ただし、本実施形態では、図12および図13に示すように、R画素とB画素のセンサ領域が左右一側のみについて水平方向に拡大されている。 In this modified example, as in the modified example of the first embodiment, the sensor areas of the R pixel and the B pixel are expanded in the horizontal direction. However, in the present embodiment, as shown in FIGS. 12 and 13, the sensor regions of the R pixel and the B pixel are expanded in the horizontal direction only on the left and right sides.
図12および図13に示す例では、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bの幅が、右側のみに延長されることで、Gセンサ部3gの幅よりも長くなっている。すなわち、この変形例では、センサ部3の左右両側のうち、R画素とB画素においてセンサ中心−レジスタ間距離がG画素と比べて長くされる側について、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bの形成領域が延長され、両センサ部の幅がGセンサ部3gよりも長くなっている。
In the example shown in FIGS. 12 and 13, the widths of the
具体的には、上述したように幅が同じセンサ部3が水平方向の位置を揃えた状態で垂直方向に並ぶ構成(図10、図11参照)から、図12および図13に示すように、Gセンサ部3gの幅がそのままであるのに対して、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bの幅が、水平方向の右側に寸法f1だけ広げられている。つまり、本実施形態では、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bは、左右両側のうち右側に延長されることで、Gセンサ部3gよりも広い幅を有する。
Specifically, as described above, as shown in FIGS. 12 and 13, the
本実施形態の固体撮像素子1Aにおいては、上述したようにRセンサ−レジスタ間距離d1およびBセンサ−レジスタ間距離d2がGセンサ−レジスタ間距離d3よりも長くなるように、垂直転送レジスタ23のうちのRセンサ部3rあるいはBセンサ部3bの右側に隣り合う部分は、Gセンサ部3gの右側に隣り合う部分よりも、センサ部3に対して右側に離れている。そこで、この変形例では、R画素およびB画素と、G画素とで、センサ−レジスタ間距離が同程度となるように、Rセンサ部3rとBセンサ部3bとの幅が右側に拡大されている。
In the solid-
以上のように、この変形例では、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bは、水平方向のうちセンサ中心−レジスタ間距離がGセンサ部3gの同距離よりも長くなる側、つまり右側に延長されることで、Gセンサ部3gよりも、水平方向の寸法が長い。すなわち、本技術としては、第1実施形態の構成を含め、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bの幅については、水平方向のうちセンサ中心−レジスタ間距離が長くされる側に延長されることで、Gセンサ部3gの幅よりも長くされる。
As described above, in this modification, the
この変形例の構造によれば、第1実施形態の変形例の場合と同様に、図10および図11に示すような構成との比較において、読み出し特性を向上させることができるとともに、スミア信号量をより低減することができる。 According to the structure of this modification, as in the modification of the first embodiment, the read characteristics can be improved and the smear signal amount can be improved in comparison with the configuration shown in FIGS. Can be further reduced.
[第3実施形態]
本技術の第3実施形態について、図14を用いて説明する。なお、上述した各実施形態と共通する部分については同一の符号を付す等して適宜説明を省略する。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the present technology will be described with reference to FIG. In addition, about the part which is common in each embodiment mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted suitably.
CCD型の固体撮像素子は、一般的に、画素領域2への入射光を導くレンズ等の光学系の光学中心が画素領域2の中心位置に対応するように用いられる。このため、射出瞳距離が有限である場合、画角の中央部(画素領域2の中央部)では光は入射面に対して垂直に入射するが、画角の周辺部では光が斜め方向に入射する。
The CCD type solid-state imaging device is generally used so that the optical center of an optical system such as a lens for guiding incident light to the
具体的には、画素領域2の左側では、図2等に示すような断面視で左下向きの斜め光が入射する傾向にあり、画素領域2の右側では、同じく断面視で右下向きの斜め光が入射する傾向にある。したがって、光が垂直転送レジスタ付近へ混入する量は、レンズからの集光特性を考えた場合、一般的に、画素領域2の左側では、画素7の開口部16aの左側からの混入量が多く、画素領域2の右側では、画素7の開口部16aの右側からの混入量が多い。
Specifically, on the left side of the
そこで、本実施形態の固体撮像素子は、図14に示すように、画素領域2の左側(画角の左側)では、R画素とB画素において、センサ部3の左側のみ、センサ−レジスタ間距離を長くし、画素領域2の右側(画角の右側)では、R画素とB画素において、センサ部3の右側のみ、センサ−レジスタ間距離を長くする構造を採用する。すなわち、本実施形態の固体撮像素子は、第2実施形態のようにセンサ部3の左右一側のみでセンサ−レジスタ間距離あるいはセンサ中心−レジスタ間距離をR画素およびB画素についてB画素よりも長くする構造を、画素領域2に対する斜め光の方向に対応して、画素領域2の左側と右側とで左右を入れ替えて採用している。なお、図14においては、中心線O1よりも左側が、画素領域2の左側における構造を示し、中心線O1よりも右側が、画素領域2の右側における構造を示している。
Therefore, as shown in FIG. 14, the solid-state imaging device of the present embodiment has a sensor-register distance only on the left side of the
具体的には、図14に示すように、画素領域2の左側では、Rセンサ部3rのセンサ中心−レジスタ間距離g1、およびBセンサ部3bのセンサ中心−レジスタ間距離g2が、センサ部3の左側のみで、Gセンサ部3gのセンサ−レジスタ間距離g3よりも長くなっている(g1>g3、g2>g3)。そして、同じく画素領域2の左側では、図14に示すように幅が同じセンサ部3が水平方向の位置を揃えた状態で垂直方向に並ぶ構成においては、Rセンサ−レジスタ間距離d1およびBセンサ−レジスタ間距離d2が、センサ部3の左側のみで、Gセンサ−レジスタ間距離d3よりも長くなる。
Specifically, as shown in FIG. 14, on the left side of the
このため、本実施形態において、画素領域2の左側に配置される垂直転送レジスタ33は、図14に示すように、平面視で、垂直方向に沿って帯状となる形状において、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bの左側に位置する部分、つまり赤色(R)および青色(B)の各センサ部3に対して左側に対向する部分に、他の部分よりも幅が狭い幅狭部33aを有する。言い換えると、垂直転送レジスタ33のうち、Gセンサ部3gの左側に位置する部分は、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bの左側に位置する幅狭部23aよりも相対的に幅が広い幅広部33bとなっている。
For this reason, in the present embodiment, the
なお、垂直転送レジスタ33の詳細な形状については、第2実施形態の場合と同様に、垂直転送レジスタ33において、右側に位置するRセンサ部3rまたはBセンサ部3bに対して各センサ部3が対向する側、つまり垂直転送レジスタ33の右側が、平面視で左側に凹状となることで、幅狭部33aが形成される。
As for the detailed shape of the
一方、図14に示すように、画素領域2の右側では、Rセンサ部3rのセンサ中心−レジスタ間距離g1、およびBセンサ部3bのセンサ中心−レジスタ間距離g2が、センサ部3の右側のみで、Gセンサ部3gのセンサ−レジスタ間距離g3よりも長くなっている(g1>g3、g2>g3)。そして、同じく画素領域2の右側では、図14に示すように幅が同じセンサ部3が水平方向の位置を揃えた状態で垂直方向に並ぶ構成においては、Rセンサ−レジスタ間距離d1およびBセンサ−レジスタ間距離d2が、センサ部3の右側のみで、Gセンサ−レジスタ間距離d3よりも長くなる。
On the other hand, as shown in FIG. 14, on the right side of the
このため、本実施形態において、画素領域2の右側に配置される垂直転送レジスタ33は、図14に示すように、平面視で、垂直方向に沿って帯状となる形状において、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bの右側に位置する部分、つまり赤色(R)および青色(B)の各センサ部3に対して右側に対向する部分に、他の部分よりも幅が狭い幅狭部33aを有する。言い換えると、垂直転送レジスタ33のうち、Gセンサ部3gの右側に位置する部分は、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bの右側に位置する幅狭部33aよりも相対的に幅が広い幅広部33bとなっている。そして、垂直転送レジスタ33において、左側に位置するRセンサ部3rまたはBセンサ部3bに対して各センサ部3が対向する側、つまり垂直転送レジスタ33の左側が、平面視で右側に凹状となることで、幅狭部33aが形成される。
For this reason, in the present embodiment, the
画素領域2の左側および右側のそれぞれにおいて、幅狭部33aとRセンサ部3rとの間の距離が、Rセンサ−レジスタ間距離d1に相当し、幅狭部33aとBセンサ部3bとの間の距離が、Bセンサ−レジスタ間距離d2に相当する。また、垂直転送レジスタ33における相対的な幅広部33bとGセンサ部3gとの間の距離が、Gセンサ−レジスタ間距離d3に相当する。そして、垂直転送レジスタ33は、画素領域2の左側ではRセンサ部3rまたはBセンサ部3bの左側、画素領域2の右側ではRセンサ部3rまたはBセンサ部3bの右側にそれぞれ位置する幅狭部33aにより、Rセンサ−レジスタ間距離d1およびBセンサ−レジスタ間距離d2を、Gセンサ−レジスタ間距離d3よりも長くする。
In each of the left side and the right side of the
このような構造を有する本実施形態の固体撮像素子においては、垂直転送レジスタ33の形状が、上下方向に1画素分ずれた状態で、画素領域2の左右方向について対称となっている。ただし、各色の画素7のセンサ中心−レジスタ間距離g1、g2、g3の長さやセンサ−レジスタ間距離(d1、d2、d3)の長さについては、画素領域2の右側と左側とで同じであっても異なっていてもよい。
In the solid-state imaging device of this embodiment having such a structure, the shape of the
以上のように、本実施形態の固体撮像素子においては、複数のセンサ部3のうち、画素領域2の水平方向の一側(左側)に配置されるセンサ部3については、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bのセンサ−レジスタ間距離およびセンサ中心−レジスタ間距離が、水平方向の一側(左側)に隣り合う垂直転送レジスタ33との関係で、Gセンサ部3gの同距離よりも長い。また、複数のセンサ部3のうち、画素領域2の水平方向の他側(右側)に配置されるセンサ部3については、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bのセンサ−レジスタ間距離およびセンサ中心−レジスタ間距離が、水平方向の他側(右側)に隣り合う垂直転送レジスタ33との関係で、Gセンサ部3gの同距離よりも長い。
As described above, in the solid-state imaging device of the present embodiment, among the plurality of
このように、画素領域2の右側と左側で、R画素およびB画素においてセンサ−レジスタ間距離を長くする側を、画素領域2に対する斜め光の方向に対応して入れ替える構造によれば、画素領域2の右側と左側のそれぞれで、R画素およびB画素におけるスミア信号量を効果的に低減することが可能となる。これにより、例えば図7に示すような撮影画面の左右において色味差が発生する不具合を、効果的に改善することができる。
As described above, according to the structure in which the side on which the distance between the sensor and the register in the R pixel and the B pixel is increased is changed corresponding to the direction of the oblique light with respect to the
なお、本実施形態において、R画素およびB画素においてG画素と比べてセンサ−レジスタ間距離を長くする列は、画素領域2において左右方向の中心位置を境として左側・右側に位置する全ての列であっても、左側・右側のそれぞれの端部に位置する列等の一部の列であってもよい。また、R画素およびB画素においてG画素と比べてセンサ−レジスタ間距離を長くする量を、例えば画素領域2の左右方向の中央部から左右両側にかけて徐々に増やす等のように、画素領域2における位置によって変化させてもよい。
In this embodiment, in the R pixel and the B pixel, the column in which the distance between the sensor and the register is longer than that in the G pixel is all the columns located on the left side and the right side with respect to the center position in the horizontal direction in the
(変形例)
本実施形態の固体撮像素子1Aの変形例について、図15を用いて説明する。この変形例では、第1実施形態および第2実施形態の変形例と同様に、R画素とB画素のセンサ領域が、水平方向に拡大されている。ただし、本実施形態では、図15に示すように、画素領域2の左側においては、R画素とB画素のセンサ領域が左側について水平方向に拡大されており、画素領域2の右側においては、R画素とB画素のセンサ領域が右側について水平方向に拡大されている。
(Modification)
A modification of the solid-
図15に示すように、R画素およびB画素のセンサ中心−レジスタ間距離が各センサ部3の左側のみG画素よりも長くなっている画素領域2の左側においては、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bの幅が、左側に延長されることで、Gセンサ部3gの幅よりも長くなっている。また、R画素およびB画素のセンサ中心−レジスタ間距離が各センサ部3の右側のみG画素よりも長くなっている画素領域2の右側においては、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bの幅が、右側に延長されることで、Gセンサ部3gの幅よりも長くなっている。
As shown in FIG. 15, in the left side of the
すなわち、この変形例では、画素領域2の左側および右側のそれぞれで、センサ部3の左右両側のうち、R画素とB画素においてセンサ中心−レジスタ間距離がG画素と比べて長くされる側について、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bの形成領域が延長され、両センサ部3の幅がGセンサ部3gよりも長くなっている。
That is, in this modified example, on the left and right sides of the
具体的には、画素領域2の左側および右側のそれぞれで、上述したように幅が同じセンサ部3が水平方向の位置を揃えた状態で垂直方向に並ぶ構成(図14参照)から、図15に示すように、Gセンサ部3gの幅がそのままであるのに対して、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bの幅が、水平方向の左側または右側に寸法h1だけ広げられている。つまり、本実施形態では、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bは、画素領域2の左側においては左側に延長され、画素領域2の右側においては右側に延長されることで、Gセンサ部3gよりも広い幅を有する。
Specifically, in each of the left and right sides of the
本実施形態の固体撮像素子においては、画素領域2の左側の領域では、上述したようにRセンサ−レジスタ間距離d1およびBセンサ−レジスタ間距離d2がGセンサ−レジスタ間距離d3よりも長くなるように、垂直転送レジスタ33のうちのRセンサ部3rあるいはBセンサ部3bの左側に隣り合う部分は、Gセンサ部3gの左側に隣り合う部分よりも、センサ部3に対して左側に離れて位置する。そこで、この変形例では、R画素およびB画素と、G画素とで、センサ−レジスタ間距離が同程度となるように、Rセンサ部3rとBセンサ部3bとの幅が左側に拡大されている。
In the solid-state imaging device of the present embodiment, in the region on the left side of the
画素領域2の右側の領域についても同様に、Rセンサ−レジスタ間距離d1およびBセンサ−レジスタ間距離d2がGセンサ−レジスタ間距離d3よりも長くなるように、垂直転送レジスタ33のうちのRセンサ部3rあるいはBセンサ部3bの右側に隣り合う部分は、Gセンサ部3gの右側に隣り合う部分よりも、センサ部3に対して右側に離れている。そこで、この変形例では、R画素およびB画素と、G画素とで、センサ−レジスタ間距離が同程度となるように、Rセンサ部3rとBセンサ部3bとの幅が右側に拡大されている。
Similarly, in the right region of the
以上のように、この変形例では、Rセンサ部3rおよびBセンサ部3bは、水平方向のうちセンサ中心−レジスタ間距離がGセンサ部3gの同距離よりも長くなる側、つまり画素領域2の左側では左側、画素領域2の右側では右側に延長されることで、Gセンサ部3gよりも、水平方向の寸法が長い。
As described above, in this modified example, the
この変形例の構造によれば、第1実施形態や第2実施形態の変形例の場合と同様に、図14に示すような構成との比較において、読み出し特性を向上させることができるとともに、スミア信号量をより低減することができる。 According to the structure of this modification, as in the modification of the first embodiment and the second embodiment, the read characteristics can be improved and smear can be compared with the configuration shown in FIG. The amount of signal can be further reduced.
[本技術の適用例]
以上説明した実施の形態においては、固体撮像素子は、画素7の色配列としてベイヤー配列を有するが、本技術の適用範囲は、ベイヤー配列に限られない。画素7の色配列としては、イエロー(Ye)、シアン(Cy)、マゼンタ(Mg)などの補色を有するものであったり、ホワイト(W)画素を有するものであったりしてもよい。
[Application example of this technology]
In the embodiment described above, the solid-state imaging device has the Bayer array as the color array of the
(適用例1)
図16は、図14に示す第3実施形態の構造と同様の構造を採用しながら、原色カラーフィルタの代わりに、補色カラーフィルタを使用した場合の構造の一例を示す。図14に示す構造と共通する部分については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
(Application example 1)
FIG. 16 shows an example of a structure in which a complementary color filter is used instead of the primary color filter while adopting the same structure as that of the third embodiment shown in FIG. Portions common to the structure shown in FIG. 14 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
図16に示す構造例では、緑色(G)、シアン(Cy)、マゼンタ(Mg)、イエロー(Ye)の一般的な4色の補色カラーフィルタが配列されている。具体的には、図16に示す構造例では、緑色(G)、シアン(Cy)、およびマゼンタ(Mg)の3色のカラーフィルタ19が所定の順序で配置されるn列(n:整数)41と、マゼンタ(Mg)、イエロー(Ye)、緑色(G)の3色のカラーフィルタ19が所定の順序で配置される(n+1)列42とが存在する。そして、n列41と、(n+1)列42とが、水平方向に交互に配置される。
In the structural example shown in FIG. 16, general four color complementary color filters of green (G), cyan (Cy), magenta (Mg), and yellow (Ye) are arranged. Specifically, in the structural example shown in FIG. 16, n columns (n: integer) in which the three
このような画素配列においては、カラーフィルタ19の色のうち、緑色(G)およびマゼンタ(Mg)が、画素7の配列における複数の画素列で共通に存在する共通色となる。つまり、緑色(G)およびマゼンタ(Mg)のカラーフィルタ19は、n列41および(n+1)列42のいずれの列にも存在する。
In such a pixel arrangement, among the colors of the
そして、図16に示す構造例では、カラーフィルタ19の色のうち、シアン(Cy)が、共通色である緑色(G)およびマゼンタ(Mg)とともに複数の画素列のうち第1の列に並び、共通色とは異なる第1の色に相当する。つまり、本構造例では、n列41が、第1の列に相当する。また、カラーフィルタ19の色のうち、イエロー(Ye)が、共通色である緑色(G)およびマゼンタ(Mg)とともに複数の画素列のうち第1の列とは異なる第2の列に並び、共通色および第1の色とは異なる第2の色に相当する。つまり、本構造例では、(n+1)列42が、第2の列に相当する。
In the structural example shown in FIG. 16, among the colors of the
このように、本構造例においては、カラーフィルタ19の色は、共通色としての緑色(G)およびマゼンタ(Mg)、第1の色としてのシアン(Cy)、ならびに、第2の色としてのイエロー(Ye)のいずれかの色である。なお、本構造の説明では、n列41を第1の列とし、(n+1)列42を第2の列として説明したが、(n+1)列42が第1の列で、n列41が第2の列であってもよい。この場合、イエロー(Ye)が第1の色に相当し、シアン(Cy)が第2の色に相当することになる。
Thus, in this structural example, the colors of the
本構造例においては、n列41のG画素およびMg画素と、(n+1)列42のG画素およびMg画素とで発生するスミア信号量が同一であると考えた場合、Cy画素において発生するスミア信号量と、Ye画素において発生するスミア信号量との差分が、そのままn列41と(n+1)列42とのスミア信号量の差として影響することになる。したがって、上述したようなスミア信号量の差異による不具合を改善するためには、Cy画素とYe画素のスミア信号量は、できる限り少なくすることが望ましい。なお、「Cy画素」、「Ye画素」、「Mg画素」は、それぞれ各色のカラーフィルタ19を有する画素7を指し、例えば「Cy画素」は、シアン(Cy)のカラーフィルタ19を有する画素7である。
In this structural example, when it is considered that the smear signal amount generated in the G pixel and Mg pixel in the
上記のとおり図14に示す構造と同様の構造を採用する本構造例は、図16に示すように、画素領域2の左側(画角の左側)では、Cy画素とYe画素において、センサ部3の左側のみ、センサ−レジスタ間距離をG画素およびMg画素よりも長くし、画素領域2の右側(画角の右側)では、Cy画素とYe画素において、センサ部3の右側のみ、センサ−レジスタ間距離をG画素およびMg画素よりも長くする構造を採用する。
As described above, this structural example adopting the same structure as that shown in FIG. 14 includes the
具体的には、図16に示すように、画素領域2の左側では、Cyセンサ部3cyのセンサ中心−レジスタ間距離j1、およびYeセンサ部3yeのセンサ中心−レジスタ間距離j2が、センサ部3の左側のみで、Gセンサ部3gおよびMgセンサ部3mgのセンサ−レジスタ間距離j3よりも長くなっている(j1>j3、j2>j3)。そして、同じく画素領域2の左側では、図16に示すように幅が同じセンサ部3が水平方向の位置を揃えた状態で垂直方向に並ぶ構成においては、Cyセンサ部3cyのセンサ−レジスタ間距離k1およびYeセンサ部3yeのセンサ−レジスタ間距離k2が、センサ部3の左側のみで、Gセンサ部3gおよびMgセンサ部3mgのセンサ−レジスタ間距離k3よりも長くなる。なお、「Cyセンサ部3cy」、「Yeセンサ部3ye」、「Mgセンサ部3mg」は、それぞれ各色のカラーフィルタ19に対応するセンサ部3を指し、例えば「Cyセンサ部3cy」は、シアン(Cy)のカラーフィルタ19に対応するセンサ部3である。
Specifically, as illustrated in FIG. 16, on the left side of the
このため、本構造例において、画素領域2の左側に配置される垂直転送レジスタ33は、図16に示すように、平面視で、垂直方向に沿って帯状となる形状において、Cyセンサ部3cyおよびYeセンサ部3yeの左側に位置する幅狭部33aと、Gセンサ部3gおよびMgセンサ部3mgの左側に位置する幅広部33bとを有する。
For this reason, in the present structural example, the
一方、図16に示すように、画素領域2の右側では、Cyセンサ部3cyのセンサ中心−レジスタ間距離j1、およびYeセンサ部3yeのセンサ中心−レジスタ間距離j2が、センサ部3の右側のみで、Gセンサ部3gおよびMgセンサ部3mgのセンサ−レジスタ間距離j3よりも長くなっている(j1>j3、j2>j3)。そして、同じく画素領域2の右側では、図16に示すように幅が同じセンサ部3が水平方向の位置を揃えた状態で垂直方向に並ぶ構成においては、Cyセンサ部3cyのセンサ−レジスタ間距離k1およびYeセンサ部3yeのセンサ−レジスタ間距離k2が、センサ部3の右側のみで、Gセンサ部3gおよびMgセンサ部3mgのセンサ−レジスタ間距離k3よりも長くなる。
On the other hand, as shown in FIG. 16, on the right side of the
このため、本実施形態において、画素領域2の右側に配置される垂直転送レジスタ33は、図16に示すように、平面視で、垂直方向に沿って帯状となる形状において、Cyセンサ部3cyおよびYeセンサ部3yeの右側に位置する幅狭部33aと、Gセンサ部3gおよびMgセンサ部3mgの右側に位置する幅広部33bとを有する。
For this reason, in the present embodiment, the
本構造例では、画素領域2の左側および右側のそれぞれにおいて、垂直転送レジスタ33は、画素領域2の左側ではCyセンサ部3cyまたはYeセンサ部3yeの左側、画素領域2の右側ではCyセンサ部3cyまたはYeセンサ部3yeの右側にそれぞれ位置する幅狭部33aにより、Cyセンサ部3cyおよびYeセンサ部3yeそれぞれのセンサ−レジスタ間距離k1、k2を、Gセンサ部3gおよびMgセンサ部3mgそれぞれのセンサ−レジスタ間距離k3よりも長くする。
In this structural example, in each of the left and right sides of the
このような本構造例においては、垂直転送レジスタ33の形状が、画素領域2の左右方向について対称となっている。ただし、各色の画素7のセンサ中心−レジスタ間距離j1、j2、j3の長さやセンサ−レジスタ間距離k1、k2、k3の長さについては、画素領域2の右側と左側とで同じであっても異なっていてもよい。
In this structure example, the shape of the
以上のように、本構造例においては、複数のセンサ部3のうち、画素領域2の水平方向の一側(左側)に配置されるセンサ部3については、Cyセンサ部3cyおよびYeセンサ部3yeのセンサ−レジスタ間距離およびセンサ中心−レジスタ間距離が、水平方向の一側(左側)に隣り合う垂直転送レジスタ33との関係で、Gセンサ部3gおよびMgセンサ部3mgの同距離よりも長い。また、複数のセンサ部3のうち、画素領域2の水平方向の他側(右側)に配置されるセンサ部3については、Cyセンサ部3cyおよびYeセンサ部3yeのセンサ−レジスタ間距離およびセンサ中心−レジスタ間距離が、水平方向の他側(右側)に隣り合う垂直転送レジスタ33との関係で、Gセンサ部3gおよびMgセンサ部3mgの同距離よりも長い。
As described above, in the present structural example, among the plurality of
本構造例のように、補色カラーフィルタを用いた構造においても、第3実施形態の場合と同様に、画素領域2の右側と左側のそれぞれで、Cy画素およびYe画素におけるスミア信号量を効果的に低減することが可能となる。これにより、例えば図7に示すような撮影画面の左右において色味差が発生する不具合を、効果的に改善することができる。なお、本構造例のように補色カラーフィルタを用いた構造は、上述した第1実施形態および第2実施形態で示した構造についても同様に適用可能である。
Even in the structure using the complementary color filter as in this structural example, the smear signal amount in the Cy pixel and the Ye pixel is effectively reduced on each of the right side and the left side of the
(適用例2)
図17は、図14に示す第3実施形態の構造と同様の構造を採用しながら、原色カラーフィルタに加えてホワイトカラーフィルタを使用した場合の構造の一例を示す。図14に示す構造と共通する部分については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
(Application example 2)
FIG. 17 shows an example of a structure in which a white color filter is used in addition to the primary color filter while adopting the same structure as that of the third embodiment shown in FIG. Portions common to the structure shown in FIG. 14 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
図17に示す構造例では、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)、およびホワイト(W)のカラーフィルタが配列されている。具体的には、図17に示す構造例では、緑色(G)と青色(B)のカラーフィルタ19がホワイト(W)のカラーフィルタ19を挟んで交互に配置されるm列(m:整数)61と、緑色(G)と赤色(R)のカラーフィルタ19がホワイト(W)のカラーフィルタ19を挟んで交互に配置される(m+1)列62とが存在する。そして、m列61と(m+1)列62とが、水平方向に交互に配置される。
In the structural example shown in FIG. 17, red (R), green (G), blue (B), and white (W) color filters are arranged. Specifically, in the structural example shown in FIG. 17, green (G) and blue (B)
このような画素配列においては、カラーフィルタ19の色のうち、緑色(G)およびホワイト(W)が、画素7の配列における複数の画素列で共通に存在する共通色となる。つまり、緑色(G)およびホワイト(W)のカラーフィルタ19は、m列61および(m+1)列62のいずれの列にも存在する。
In such a pixel array, among the colors of the
そして、図17に示す構造例では、カラーフィルタ19の色のうち、青色(B)が、共通色である緑色(G)およびホワイト(W)とともに複数の画素列のうち第1の列に並び、共通色とは異なる第1の色に相当する。つまり、本構造例では、m列61が、第1の列に相当する。また、カラーフィルタ19の色のうち、赤色(R)が、共通色である緑色(G)およびホワイト(W)とともに複数の画素列のうち第1の列とは異なる第2の列に並び、共通色および第1の色とは異なる第2の色に相当する。つまり、本構造例では、(m+1)列62が、第2の列に相当する。
In the structure example shown in FIG. 17, among the colors of the
このように、本構造例においては、カラーフィルタ19の色は、共通色としての緑色(G)およびホワイト(W)、第1の色としての青色(B)、ならびに、第2の色としての赤色(R)のいずれかの色である。なお、本構造の説明では、m列61を第1の列とし、(m+1)列62を第2の列として説明したが、(m+1)列62が第1の列で、m列61が第2の列であってもよい。この場合、赤色(R)が第1の色に相当し、青色(B)が第2の色に相当することになる。
Thus, in this structural example, the colors of the
本構造例においては、m列61のG画素およびW画素と、(m+1)列62のG画素およびW画素とで発生するスミア信号量が同一であると考えた場合、B画素において発生するスミア信号量と、R画素において発生するスミア信号量との差分が、そのままm列61と(m+1)列62とのスミア信号量の差として影響することになる。したがって、上述したようなスミア信号量の差異による不具合を改善するためには、B画素とR画素のスミア信号量は、できる限り少なくすることが望ましい。なお、「W画素」は、白色のカラーフィルタ19を有する画素7を指す。
In this structural example, when it is considered that the smear signal amount generated in the G pixel and W pixel in the
上記のとおり図14に示す構造と同様の構造を採用する本構造例は、図17に示すように、画素領域2の左側(画角の左側)では、B画素とR画素において、センサ部3の左側のみ、センサ−レジスタ間距離をG画素およびW画素よりも長くし、画素領域2の右側(画角の右側)では、B画素とR画素において、センサ部3の右側のみ、センサ−レジスタ間距離をG画素およびW画素よりも長くする構造を採用する。
As described above, this structure example adopting the same structure as the structure shown in FIG. 14 includes the
具体的には、図17に示すように、画素領域2の左側では、Bセンサ部3bのセンサ中心−レジスタ間距離p1、およびRセンサ部3rのセンサ中心−レジスタ間距離p2が、センサ部3の左側のみで、Gセンサ部3gおよびWセンサ部3wのセンサ−レジスタ間距離p3よりも長くなっている(p1>p3、p2>p3)。そして、同じく画素領域2の左側では、図17に示すように幅が同じセンサ部3が水平方向の位置を揃えた状態で垂直方向に並ぶ構成においては、Bセンサ部3bのセンサ−レジスタ間距離q1およびRセンサ部3rのセンサ−レジスタ間距離q2が、センサ部3の左側のみで、Gセンサ部3gおよびWセンサ部3wのセンサ−レジスタ間距離q3よりも長くなる。なお、「Wセンサ部3w」は、白色のカラーフィルタ19に対応するセンサ部3を指す。
Specifically, as illustrated in FIG. 17, on the left side of the
このため、本構造例において、画素領域2の左側に配置される垂直転送レジスタ33は、図17に示すように、平面視で、垂直方向に沿って帯状となる形状において、Bセンサ部3bおよびRセンサ部3rの左側に位置する幅狭部33aと、Gセンサ部3gおよびWセンサ部3wの左側に位置する幅広部33bとを有する。
Therefore, in the present structural example, the
一方、図17に示すように、画素領域2の右側では、Bセンサ部3bのセンサ中心−レジスタ間距離p1、およびRセンサ部3rのセンサ中心−レジスタ間距離p2が、センサ部3の右側のみで、Gセンサ部3gおよびWセンサ部3wのセンサ−レジスタ間距離p3よりも長くなっている(p1>p3、p2>p3)。そして、同じく画素領域2の右側では、図17に示すように幅が同じセンサ部3が水平方向の位置を揃えた状態で垂直方向に並ぶ構成においては、Bセンサ部3bのセンサ−レジスタ間距離q1およびRセンサ部3rのセンサ−レジスタ間距離q2が、センサ部3の右側のみで、Gセンサ部3gおよびWセンサ部3wのセンサ−レジスタ間距離q3よりも長くなる。
On the other hand, as shown in FIG. 17, on the right side of the
このため、本実施形態において、画素領域2の右側に配置される垂直転送レジスタ33は、図17に示すように、平面視で、垂直方向に沿って帯状となる形状において、Bセンサ部3bおよびRセンサ部3rの右側に位置する幅狭部33aと、Gセンサ部3gおよびWセンサ部3wの右側に位置する幅広部33bとを有する。
For this reason, in the present embodiment, the
本構造例では、画素領域2の左側および右側のそれぞれにおいて、垂直転送レジスタ33は、画素領域2の左側ではBセンサ部3bまたはRセンサ部3rの左側、画素領域2の右側ではBセンサ部3bまたはRセンサ部3rの右側にそれぞれ位置する幅狭部33aにより、Bセンサ部3bおよびRセンサ部3rそれぞれのセンサ−レジスタ間距離q1、q2を、Gセンサ部3gおよびWセンサ部3wそれぞれのセンサ−レジスタ間距離q3よりも長くする。
In this structural example, in each of the left and right sides of the
このような本構造例においては、垂直転送レジスタ33の形状が、画素領域2の左右方向について対称となっている。ただし、各色の画素7のセンサ中心−レジスタ間距離p1、p2、p3の長さやセンサ−レジスタ間距離q1、q2、q3の長さについては、画素領域2の右側と左側とで同じであっても異なっていてもよい。
In this structure example, the shape of the
以上のように、本構造例においては、複数のセンサ部3のうち、画素領域2の水平方向の一側(左側)に配置されるセンサ部3については、Bセンサ部3bおよびRセンサ部3rのセンサ−レジスタ間距離およびセンサ中心−レジスタ間距離が、水平方向の一側(左側)に隣り合う垂直転送レジスタ33との関係で、Gセンサ部3gおよびWセンサ部3wの同距離よりも長い。また、複数のセンサ部3のうち、画素領域2の水平方向の他側(右側)に配置されるセンサ部3については、Bセンサ部3bおよびRセンサ部3rのセンサ−レジスタ間距離およびセンサ中心−レジスタ間距離が、水平方向の他側(右側)に隣り合う垂直転送レジスタ33との関係で、Gセンサ部3gおよびWセンサ部3wの同距離よりも長い。
As described above, in the present structural example, among the plurality of
本構造例のように、ホワイトカラーフィルタを用いた構造においても、第3実施形態の場合と同様に、画素領域2の右側と左側のそれぞれで、B画素およびR画素におけるスミア信号量を効果的に低減することが可能となる。これにより、例えば図7に示すような撮影画面の左右において色味差が発生する不具合を、効果的に改善することができる。なお、本構造例のようにホワイトカラーフィルタを用いた構造は、上述した第1実施形態および第2実施形態で示した構造についても同様に適用可能である。
As in this structure example, even in the structure using the white color filter, the smear signal amount in the B pixel and the R pixel is effectively reduced on the right side and the left side of the
以上の適用例のように、本技術は、補色カラーフィルタ配列や、ホワイト画素を含む配列の場合でも適用可能である。すなわち、本技術は、カラーフィルタの色として、ベイヤー配列における緑色(G)や、補色カラーフィルタを用いた構造における緑色(G)およびマゼンタ(Mg)や、ホワイトカラーフィルタを用いた構造における緑色(G)およびホワイト(W)等のように複数の画素列で共通に存在する共通色と、この共通色とともに互いに異なる列に並ぶ複数の色とを有する色配列であれば適用可能である。 As in the above application example, the present technology can be applied to the case of a complementary color filter array or an array including white pixels. That is, according to the present technology, as the color of the color filter, green (G) in a Bayer array, green (G) and magenta (Mg) in a structure using a complementary color filter, and green (G in a structure using a white color filter) Any color arrangement such as G) and white (W) having a common color that is commonly present in a plurality of pixel columns and a plurality of colors arranged in different columns together with the common color can be applied.
[固体撮像装置の構成]
上述した実施形態の固体撮像素子51を備える固体撮像装置50について、図18を用いて説明する。本実施形態に係る固体撮像装置50は、例えば、いわゆるデジタルカメラと称されるデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話器等に内蔵されるカメラユニット等において、撮像装置モジュールを構成する。
[Configuration of solid-state imaging device]
A solid-
固体撮像装置50は、上述した実施形態に係る固体撮像素子51と、固体撮像素子51を所定のタイミングで駆動するための駆動信号を生成するタイミングジェネレータ52とを備える。タイミングジェネレータ52は、固体撮像素子51を駆動するための各種のパルス信号を生成する機能と、生成したパルス信号を、固体撮像素子51を駆動するためのドライブパルスに変換するドライバとしての機能とを有する。また、固体撮像装置50は、タイミングジェネレータ52等に電源を供給するバッテリ等の電源部、撮像により生成した画像データ等を記憶する記憶部、装置全体を制御する制御部等を有する。
The solid-
本実施形態では、固体撮像素子51が有する電源部、記憶部、および制御部を構成する回路は、固体撮像素子51とは別回路(別チップ)として設けられる。ただし、これらの各部を構成する回路は、固体撮像素子51と同一のチップに設けたり、複数のチップに機能を分割して設けたりしてもよい。
In the present embodiment, the circuits constituting the power supply unit, the storage unit, and the control unit included in the solid-
タイミングジェネレータ52は、固体撮像素子51が備える垂直転送部4を駆動する4相駆動パルスを固体撮像素子51に入力する。つまり、タイミングジェネレータ52は、垂直転送部4を構成する4種類の転送電極14に、駆動電圧としての4相のクロック・パルスVφ1、Vφ2、Vφ3、Vφ4を、各転送電極14に独立して供給・印加する。
The
固体撮像素子51は、タイミングジェネレータ52からのクロック・パルスVφ1、Vφ2、Vφ3、Vφ4の入力を独立して受けるための入力部を有する。すなわち、固体撮像素子51は、クロック・パルスVφ1が入力される信号入力端子である第1駆動信号入力部53aと、クロック・パルスVφ2が入力される信号入力端子である第2駆動信号入力部53bと、クロック・パルスVφ3が入力される信号入力端子である第3駆動信号入力部53cと、クロック・パルスVφ4が入力される信号入力端子である第4駆動信号入力部53dとを有する。
The solid-
各駆動信号入力部53a、53b、53c、53dに入力されるクロック・パルスVφ1、Vφ2、Vφ3、Vφ4は、バスラインや所定の配線等を介して、各垂直転送部4を構成する各転送電極14に印加される。この4相のクロック・パルスVφ1、Vφ2、Vφ3、Vφ4の大きさとタイミングが、固体撮像素子51が有する制御部によって適切に制御されることにより、各センサ部3から垂直転送部4に読み出された信号電荷が、垂直転送部4の転送電極14の並びに従って転送される。
The clock pulses Vφ1, Vφ2, Vφ3, and Vφ4 input to the drive
タイミングジェネレータ52は、固体撮像素子51が備える水平転送部5を駆動する2相駆動パルスを固体撮像素子51に入力する。つまり、タイミングジェネレータ52は、水平転送部5を構成する2種類の転送電極に、駆動電圧としての2相のクロック・パルスHφ1、Hφ2を供給・印加する。
The
固体撮像素子51は、タイミングジェネレータ52からのクロック・パルスHφ1、Hφ2の入力を独立して受けるための入力部を有する。すなわち、固体撮像素子51は、クロック・パルスHφ1が入力される信号入力端子である第1駆動信号入力部54aと、クロック・パルスHφ2が入力される信号入力端子である第2駆動信号入力部54bとを有する。
The solid-
各駆動信号入力部54a、54bに入力されるクロック・パルスHφ1、Hφ2は、バスラインや所定の配線等を介して、水平転送部5を構成する各転送電極に印加される。この2相のクロック・パルスHφ1、Hφ2の大きさとタイミングが、固体撮像素子51が有する制御部によって適切に制御されることにより、垂直転送部4から水平転送部5に転送された信号電荷が、水平方向に転送される。
The clock pulses Hφ1 and Hφ2 input to the drive
以上のような構成を備える本実施形態の固体撮像装置50においては、タイミングジェネレータ52が、固体撮像素子51を駆動するための駆動信号を生成する駆動部として機能する。そして、本実施形態の固体撮像素子51を備える固体撮像装置50によれば、上述したように固体撮像素子51におけるカラーフィルタ19の色の違いに起因するスミア信号量の差異を低減することができ、スミア特性を改善することができる。
In the solid-
[電子機器の構成例]
上述した実施形態に係る固体撮像素子は、例えば、いわゆるデジタルカメラと称されるデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、撮像機能を有する携帯電話器その他の機器等、各種の電子機器に適用される。以下では、上述した実施形態に係る固体撮像素子を備える電子機器の一例であるビデオカメラ100について、図19を用いて説明する。
[Configuration example of electronic equipment]
The solid-state imaging device according to the above-described embodiment is applied to various electronic devices such as a digital still camera called a so-called digital camera, a digital video camera, a mobile phone having an imaging function, and other devices. Below, the
ビデオカメラ100は、静止画像または動画の撮影を行うものである。ビデオカメラ100は、上述した実施形態に係る固体撮像素子101と、光学系102と、シャッタ装置103と、駆動回路104と、信号処理回路105とを有する。
The
光学系102は、例えば一または複数の光学レンズを有する光学レンズ系として構成されるものであり、固体撮像素子101のセンサ部3に入射光を導く。光学系102は、被写体からの像光(入射光)を固体撮像素子101の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像素子101内に、一定期間信号電荷が蓄積される。シャッタ装置103は、固体撮像素子101への光照射期間および遮光期間を制御するための構成である。
The
駆動回路104は、固体撮像素子101を駆動させる。駆動回路104は、固体撮像素子101を所定のタイミングで駆動するための駆動信号(タイミング信号)を生成し、固体撮像素子101に供給する。駆動回路104から固体撮像素子101に供給される駆動信号により、固体撮像素子101の信号電荷の転送動作等が制御される。つまり、固体撮像素子101は、駆動回路104から供給される駆動信号により、信号電荷の転送動作等を行う。
The
駆動回路104は、固体撮像素子101を駆動するための駆動信号として各種のパルス信号を生成する機能と、生成したパルス信号を、固体撮像素子101を駆動するためのドライブパルスに変換するドライバとしての機能とを有する。駆動回路104は、シャッタ装置103の動作を制御するための駆動信号の生成・供給も行う。
The
信号処理回路105は、各種の信号処理を行う機能を有し、固体撮像素子101の出力信号を処理する。信号処理回路105は、入力された信号を処理することで、映像信号を出力する。信号処理回路105から出力された映像信号は、メモリ等の記憶媒体に記憶されたり、モニタに出力されたりする。なお、ビデオカメラ100は、駆動回路104等に電源を供給するバッテリ等の電源部、撮像により生成した映像信号等を記憶する記憶部、装置全体を制御する制御部等を有する。
The
なお、本実施形態のビデオカメラ100は、固体撮像素子101と、光学系102と、シャッタ装置103と、駆動回路104と、信号処理回路105とがモジュール化されたカメラモジュールあるいは撮像機能モジュールの形態も含む。
The
以上のような構成を備える本実施形態の固体撮像素子101を有するビデオカメラ100によれば、固体撮像素子101におけるカラーフィルタ19の色の違いに起因するスミア信号量の差異を低減することができ、スミア特性を改善することができる。
According to the
以上説明した実施の形態において、固体撮像素子1が備える信号電荷の転送方向等に関して用いる「垂直」、「水平」の語は、慣用的に用いられる語であり、固体撮像素子1が備える垂直転送部4および水平転送部5による信号電荷の転送方向の方向性を限定するものではない。すなわち、例えば垂直転送部4による信号電荷の転送方向を「第1の方向」とした場合、水平転送部5による信号電荷の転送方向は、第1の方向に直交する「第2の方向」ということができる。
In the embodiment described above, the terms “vertical” and “horizontal” used with respect to the signal charge transfer direction and the like included in the solid-
なお、本技術は、以下のような構成を取ることができる。
(1)半導体基板に設けられる画素領域にて行列状に配列され、光電変換により信号電荷を生成して蓄積する複数のセンサ部と、前記複数のセンサ部の配列における列毎に設けられ、前記半導体基板に設けられる垂直転送レジスタ、および前記半導体基板上に設けられる転送電極を有し、前記センサ部により生成された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、前記センサ部により構成される各画素に対応して設けられるカラーフィルタと、を備え、前記カラーフィルタの色は、前記センサ部の配列に対応して行列状に配列される前記画素の配列における複数の画素列で共通に存在する共通色、該共通色とともに前記複数の画素列のうち第1の列に並び、前記共通色とは異なる第1の色、ならびに、前記共通色とともに前記複数の画素列のうち前記第1の列とは異なる第2の列に並び、前記共通色および前記第1の色とは異なる第2の色のいずれかの色であり、前記第1の色および前記第2の色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の、水平方向の中心位置から水平方向に隣り合う前記垂直転送レジスタまでの距離が、少なくとも水平方向のいずれか一側で隣り合う前記垂直転送レジスタとの関係で、前記共通色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離よりも長い、固体撮像素子。
In addition, this technique can take the following structures.
(1) A plurality of sensor units arranged in a matrix in a pixel region provided on a semiconductor substrate, generating and storing signal charges by photoelectric conversion, and provided for each column in the array of the plurality of sensor units, A vertical transfer register provided on a semiconductor substrate, a transfer electrode provided on the semiconductor substrate, and a plurality of vertical transfer units that transfer signal charges generated by the sensor unit in a vertical direction, and the sensor unit A color filter provided corresponding to each pixel, and the color of the color filter is common to a plurality of pixel columns in the pixel array arranged in a matrix corresponding to the sensor unit array Present in the first column of the plurality of pixel columns together with the common color, the first color different from the common color, and the plurality of the common color together with the plurality of the common color. It is arranged in a second column different from the first column among the elementary columns, and is one of the common color and a second color different from the first color, the first color and the first color The vertical transfer in which the distance from the center position in the horizontal direction to the vertical transfer register adjacent in the horizontal direction of the sensor unit corresponding to the color filter of the second color is adjacent at least on one side in the horizontal direction A solid-state imaging device that is longer than the distance of the sensor unit corresponding to the color filter of the common color in relation to a register.
(2)前記第1の色および前記第2の色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部は、水平方向のうち前記距離が前記共通色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離よりも長くなる側に延長されることで、前記共通色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部よりも、水平方向の寸法が長い、前記(1)に記載の固体撮像素子。 (2) The sensor unit corresponding to the color filters of the first color and the second color has a distance from the distance of the sensor unit corresponding to the color filter of the common color in the horizontal direction. The solid-state imaging device according to (1), wherein the horizontal dimension is longer than the sensor unit corresponding to the color filter of the common color by being extended to the longer side.
(3)前記複数のセンサ部のうち、前記画素領域の水平方向の一側に配置される前記センサ部については、前記第1の色および前記第2の色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離が、前記水平方向の一側に隣り合う前記垂直転送レジスタとの関係で、前記共通色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離よりも長く、前記複数のセンサ部のうち、前記画素領域の水平方向の他側に配置される前記センサ部については、前記第1の色および前記第2の色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離が、前記水平方向の他側に隣り合う前記垂直転送レジスタとの関係で、前記共通色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離よりも長い、前記(1)または前記(2)に記載の固体撮像素子。 (3) Among the plurality of sensor units, for the sensor unit arranged on one side in the horizontal direction of the pixel region, the sensors corresponding to the color filters of the first color and the second color The distance between the plurality of sensor units is longer than the distance between the sensor units corresponding to the color filters of the common color in relation to the vertical transfer register adjacent to the one side in the horizontal direction. Among the sensor units arranged on the other side of the pixel region in the horizontal direction, the distance of the sensor unit corresponding to the color filter of the first color and the second color is the horizontal direction. Solid imaging according to (1) or (2) above, which is longer than the distance of the sensor unit corresponding to the color filter of the common color in relation to the vertical transfer register adjacent to the other side. Element.
(4)固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動部と、を有し、前記固体撮像素子は、半導体基板に設けられる画素領域にて行列状に配列され、光電変換により信号電荷を生成して蓄積する複数のセンサ部と、前記複数のセンサ部の配列における列毎に設けられ、前記半導体基板に設けられる垂直転送レジスタ、および前記半導体基板上に設けられる転送電極を有し、前記センサ部により生成された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、前記センサ部により構成される各画素に対応して設けられるカラーフィルタと、を備え、前記カラーフィルタの色は、前記センサ部の配列に対応して行列状に配列される前記画素の配列における複数の画素列で共通に存在する共通色、該共通色とともに前記複数の画素列のうち第1の列に並び、前記共通色とは異なる第1の色、ならびに、前記共通色とともに前記複数の画素列のうち前記第1の列とは異なる第2の列に並び、前記共通色および前記第1の色とは異なる第2の色のいずれかの色であり、前記第1の色および前記第2の色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の、該センサ部の水平方向の中心位置から該センサ部に対して水平方向に隣り合う前記垂直転送レジスタまでの距離が、少なくとも水平方向のいずれか一側で隣り合う前記垂直転送レジスタとの関係で、前記共通色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離よりも長い、固体撮像装置。 (4) a solid-state image sensor and a drive unit that generates a drive signal for driving the solid-state image sensor, and the solid-state image sensor is arranged in a matrix in a pixel region provided on a semiconductor substrate A plurality of sensor units for generating and storing signal charges by photoelectric conversion; a vertical transfer register provided for each column in the array of the plurality of sensor units; and provided on the semiconductor substrate. A plurality of vertical transfer units that have a transfer electrode and transfer the signal charges generated by the sensor unit in the vertical direction; and a color filter provided corresponding to each pixel configured by the sensor unit, The color of the color filter is a common color that exists in common in a plurality of pixel columns in the pixel arrangement arranged in a matrix corresponding to the arrangement of the sensor units, In a first column among a plurality of pixel columns, a first color different from the common color, and a second column different from the first column among the plurality of pixel columns together with the common color The sensor unit corresponding to the color filter of the first color and the second color, which is one of a second color different from the common color and the first color, The distance from the horizontal center position of the sensor unit to the vertical transfer register adjacent to the sensor unit in the horizontal direction is at least in relation to the vertical transfer register adjacent on either side in the horizontal direction, A solid-state imaging device that is longer than the distance of the sensor unit corresponding to the color filter of a common color.
(5)固体撮像素子と、前記固体撮像素子のセンサ部に入射光を導く光学系と、前記固体撮像素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動回路と、前記固体撮像素子の出力信号を処理する信号処理回路と、を有し、前記固体撮像素子は、半導体基板に設けられる画素領域にて行列状に配列され、光電変換により信号電荷を生成して蓄積する複数のセンサ部と、前記複数のセンサ部の配列における列毎に設けられ、前記半導体基板に設けられる垂直転送レジスタ、および前記半導体基板上に設けられる転送電極を有し、前記センサ部により生成された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、前記センサ部により構成される各画素に対応して設けられるカラーフィルタと、を備え、前記カラーフィルタの色は、前記センサ部の配列に対応して行列状に配列される前記画素の配列における複数の画素列で共通に存在する共通色、該共通色とともに前記複数の画素列のうち第1の列に並び、前記共通色とは異なる第1の色、ならびに、前記共通色とともに前記複数の画素列のうち前記第1の列とは異なる第2の列に並び、前記共通色および前記第1の色とは異なる第2の色のいずれかの色であり、前記第1の色および前記第2の色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の、該センサ部の水平方向の中心位置から該センサ部に対して水平方向に隣り合う前記垂直転送レジスタまでの距離が、少なくとも水平方向のいずれか一側で隣り合う前記垂直転送レジスタとの関係で、前記共通色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離よりも長い、電子機器。 (5) A solid-state image sensor, an optical system that guides incident light to the sensor unit of the solid-state image sensor, a drive circuit that generates a drive signal for driving the solid-state image sensor, and an output signal of the solid-state image sensor A signal processing circuit for processing, wherein the solid-state imaging device is arranged in a matrix in a pixel region provided on a semiconductor substrate, and generates and accumulates signal charges by photoelectric conversion; and A vertical transfer register provided for each column in an array of a plurality of sensor units, and a transfer electrode provided on the semiconductor substrate, and a signal charge generated by the sensor unit in a vertical direction A plurality of vertical transfer units to be transferred and a color filter provided corresponding to each pixel configured by the sensor unit, and the color of the color filter is an array of the sensor unit Correspondingly, a common color that is present in common in a plurality of pixel columns in the pixel array arranged in a matrix, and the common color along with the common color are arranged in the first column and different from the common color A first color and a second color different from the first column among the plurality of pixel columns together with the common color, and a second color different from the common color and the first color Any one of the colors, and the sensor unit corresponding to the color filter of the first color and the second color is adjacent to the sensor unit in the horizontal direction from the horizontal center position of the sensor unit. The distance to the vertical transfer register to be matched is longer than the distance of the sensor unit corresponding to the color filter of the common color in relation to the vertical transfer register adjacent to at least one side in the horizontal direction. Electronics.
1 固体撮像素子
2 画素領域
3 センサ部
4 垂直転送部
7 画素
11 半導体基板
13 垂直転送レジスタ
19 カラーフィルタ
23 垂直転送レジスタ
31 R−Gb列
32 B−Gr列
33 垂直転送レジスタ
50 固体撮像装置
51 固体撮像素子
52 タイミングジェネレータ(駆動部)
100 ビデオカメラ(電子機器)
101 固体撮像素子
102 光学系
104 駆動回路
105 信号処理回路
DESCRIPTION OF
100 Video camera (electronic equipment)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半導体基板にて前記複数のセンサ部の配列における列毎に設けられ、前記センサ部により生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部を構成する複数の垂直転送レジスタと、
前記センサ部により構成される各画素に対応して設けられるカラーフィルタと、を備え、
前記カラーフィルタの色は、前記センサ部の配列に対応して行列状に配列される前記画素の配列における複数の画素列で共通に存在する共通色、該共通色とともに前記複数の画素列のうち第1の列に並び、前記共通色とは異なる第1の色、ならびに、前記共通色とともに前記複数の画素列のうち前記第1の列とは異なる第2の列に並び、前記共通色および前記第1の色とは異なる第2の色のいずれかの色であり、
前記第1の色および前記第2の色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の、水平方向の中心位置から水平方向に隣り合う前記垂直転送レジスタまでの距離が、少なくとも水平方向のいずれか一側で隣り合う前記垂直転送レジスタとの関係で、前記共通色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離よりも長い、
固体撮像素子。 A plurality of sensor units that are arranged in a matrix in a pixel region provided on a semiconductor substrate and generate and accumulate signal charges by photoelectric conversion;
A plurality of vertical transfer registers that are provided for each column in the array of the plurality of sensor units on the semiconductor substrate and constitute a vertical transfer unit that transfers the signal charges generated by the sensor units in the vertical direction;
A color filter provided corresponding to each pixel configured by the sensor unit,
The color of the color filter is a common color that is common to a plurality of pixel columns in the pixel arrangement arranged in a matrix corresponding to the arrangement of the sensor units, Arranged in a first column, a first color different from the common color, and in a second column different from the first column among the plurality of pixel columns together with the common color, the common color and Any one of the second colors different from the first color;
The distance from the center position in the horizontal direction to the vertical transfer register adjacent in the horizontal direction of the sensor unit corresponding to the color filter of the first color and the second color is at least one of the horizontal directions. Longer than the distance of the sensor unit corresponding to the color filter of the common color in relation to the vertical transfer register adjacent on the side,
Solid-state image sensor.
請求項1に記載の固体撮像素子。 In the sensor unit corresponding to the color filters of the first color and the second color, the distance in the horizontal direction is longer than the distance of the sensor unit corresponding to the color filter of the common color. By extending to the side, the horizontal dimension is longer than the sensor unit corresponding to the color filter of the common color,
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記複数のセンサ部のうち、前記画素領域の水平方向の他側に配置される前記センサ部については、前記第1の色および前記第2の色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離が、前記水平方向の他側に隣り合う前記垂直転送レジスタとの関係で、前記共通色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離よりも長い、
請求項1に記載の固体撮像素子。 Among the plurality of sensor units, the sensor unit arranged on one side in the horizontal direction of the pixel region is the sensor unit corresponding to the color filter of the first color and the second color. The distance is longer than the distance of the sensor unit corresponding to the color filter of the common color in relation to the vertical transfer register adjacent to one side of the horizontal direction,
Among the plurality of sensor units, the sensor unit disposed on the other side in the horizontal direction of the pixel region is the sensor unit corresponding to the color filter of the first color and the second color. The distance is longer than the distance of the sensor unit corresponding to the color filter of the common color in relation to the vertical transfer register adjacent to the other side in the horizontal direction.
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記固体撮像素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動部と、を有し、
前記固体撮像素子は、
半導体基板に設けられる画素領域にて行列状に配列され、光電変換により信号電荷を生成して蓄積する複数のセンサ部と、
前記半導体基板にて前記複数のセンサ部の配列における列毎に設けられ、前記センサ部により生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部を構成する複数の垂直転送レジスタと、
前記センサ部により構成される各画素に対応して設けられるカラーフィルタと、を備え、
前記カラーフィルタの色は、前記センサ部の配列に対応して行列状に配列される前記画素の配列における複数の画素列で共通に存在する共通色、該共通色とともに前記複数の画素列のうち第1の列に並び、前記共通色とは異なる第1の色、ならびに、前記共通色とともに前記複数の画素列のうち前記第1の列とは異なる第2の列に並び、前記共通色および前記第1の色とは異なる第2の色のいずれかの色であり、
前記第1の色および前記第2の色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の、該センサ部の水平方向の中心位置から該センサ部に対して水平方向に隣り合う前記垂直転送レジスタまでの距離が、少なくとも水平方向のいずれか一側で隣り合う前記垂直転送レジスタとの関係で、前記共通色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離よりも長い、
固体撮像装置。 A solid-state image sensor;
A drive unit that generates a drive signal for driving the solid-state imaging device,
The solid-state imaging device is
A plurality of sensor units that are arranged in a matrix in a pixel region provided on a semiconductor substrate and generate and accumulate signal charges by photoelectric conversion;
A plurality of vertical transfer registers that are provided for each column in the array of the plurality of sensor units on the semiconductor substrate and constitute a vertical transfer unit that transfers the signal charges generated by the sensor units in the vertical direction;
A color filter provided corresponding to each pixel configured by the sensor unit,
The color of the color filter is a common color that is common to a plurality of pixel columns in the pixel arrangement arranged in a matrix corresponding to the arrangement of the sensor units, Arranged in a first column, a first color different from the common color, and in a second column different from the first column among the plurality of pixel columns together with the common color, the common color and Any one of the second colors different from the first color;
From the horizontal center position of the sensor unit corresponding to the color filters of the first color and the second color to the vertical transfer register adjacent to the sensor unit in the horizontal direction The distance is longer than at least the distance of the sensor unit corresponding to the color filter of the common color in relation to the vertical transfer register adjacent at least on one side in the horizontal direction.
Solid-state imaging device.
前記固体撮像素子のセンサ部に入射光を導く光学系と、
前記固体撮像素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動回路と、
前記固体撮像素子の出力信号を処理する信号処理回路と、を有し、
前記固体撮像素子は、
半導体基板に設けられる画素領域にて行列状に配列され、光電変換により信号電荷を生成して蓄積する複数のセンサ部と、
前記半導体基板にて前記複数のセンサ部の配列における列毎に設けられ、前記センサ部により生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部を構成する複数の垂直転送レジスタと、
前記センサ部により構成される各画素に対応して設けられるカラーフィルタと、を備え、
前記カラーフィルタの色は、前記センサ部の配列に対応して行列状に配列される前記画素の配列における複数の画素列で共通に存在する共通色、該共通色とともに前記複数の画素列のうち第1の列に並び、前記共通色とは異なる第1の色、ならびに、前記共通色とともに前記複数の画素列のうち前記第1の列とは異なる第2の列に並び、前記共通色および前記第1の色とは異なる第2の色のいずれかの色であり、
前記第1の色および前記第2の色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の、該センサ部の水平方向の中心位置から該センサ部に対して水平方向に隣り合う前記垂直転送レジスタまでの距離が、少なくとも水平方向のいずれか一側で隣り合う前記垂直転送レジスタとの関係で、前記共通色の前記カラーフィルタに対応する前記センサ部の前記距離よりも長い、
電子機器。 A solid-state image sensor;
An optical system that guides incident light to the sensor section of the solid-state imaging device;
A drive circuit for generating a drive signal for driving the solid-state imaging device;
A signal processing circuit for processing an output signal of the solid-state imaging device,
The solid-state imaging device is
A plurality of sensor units that are arranged in a matrix in a pixel region provided on a semiconductor substrate and generate and accumulate signal charges by photoelectric conversion;
A plurality of vertical transfer registers that are provided for each column in the array of the plurality of sensor units on the semiconductor substrate and constitute a vertical transfer unit that transfers the signal charges generated by the sensor units in the vertical direction;
A color filter provided corresponding to each pixel configured by the sensor unit,
The color of the color filter is a common color that is common to a plurality of pixel columns in the pixel arrangement arranged in a matrix corresponding to the arrangement of the sensor units, Arranged in a first column, a first color different from the common color, and in a second column different from the first column among the plurality of pixel columns together with the common color, the common color and Any one of the second colors different from the first color;
From the horizontal center position of the sensor unit corresponding to the color filters of the first color and the second color to the vertical transfer register adjacent to the sensor unit in the horizontal direction The distance is longer than at least the distance of the sensor unit corresponding to the color filter of the common color in relation to the vertical transfer register adjacent at least on one side in the horizontal direction.
Electronics.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012022844A JP2013162335A (en) | 2012-02-06 | 2012-02-06 | Solid state image sensor, solid state imaging device, and electronic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012022844A JP2013162335A (en) | 2012-02-06 | 2012-02-06 | Solid state image sensor, solid state imaging device, and electronic apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013162335A true JP2013162335A (en) | 2013-08-19 |
Family
ID=49174248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012022844A Pending JP2013162335A (en) | 2012-02-06 | 2012-02-06 | Solid state image sensor, solid state imaging device, and electronic apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013162335A (en) |
-
2012
- 2012-02-06 JP JP2012022844A patent/JP2013162335A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11482561B2 (en) | Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic apparatus | |
US20220157870A1 (en) | Solid-state imaging device and method of manufacturing the same, and imaging apparatus | |
KR101497715B1 (en) | Solid-state imaging device and camera | |
KR101068698B1 (en) | Solid state imaging device | |
JP6408372B2 (en) | SOLID-STATE IMAGING DEVICE, ITS DRIVE CONTROL METHOD, AND ELECTRONIC DEVICE | |
JP2023118774A (en) | Photodetector | |
US8638382B2 (en) | Solid-state imaging device and electronic apparatus | |
KR102134489B1 (en) | Solid-state imaging device and imaging device | |
US20120242874A1 (en) | Solid-state imaging device and electronic apparatus | |
JP6026102B2 (en) | Solid-state imaging device and electronic device | |
TWI492369B (en) | Solid-state imaging device, and camera | |
KR101661764B1 (en) | Solid-state image pickup device, manufacturing method thereof, and electronic apparatus | |
KR100837454B1 (en) | Solid-state image sensing device | |
US9854189B2 (en) | Imaging element and electronic apparatus with improved wiring layer configuration | |
JP2010021450A (en) | Solid-state image sensor | |
TW201630174A (en) | Solid-state image pickup device | |
JP2012124213A (en) | Solid state imaging device | |
JP2008053304A (en) | Solid-state imaging apparatus | |
WO2010090133A1 (en) | Solid-state image pickup device | |
JP2013162335A (en) | Solid state image sensor, solid state imaging device, and electronic apparatus | |
JP2013145933A (en) | Solid state imaging element, solid state imaging device and electronic apparatus | |
US8878255B2 (en) | Image sensors with multiple output structures | |
US8878256B2 (en) | Image sensors with multiple output structures | |
JP2008042875A (en) | Driving method of solid-state imaging device and solid-state imaging device | |
JP2009009971A (en) | Solid-state imaging apparatus |