JPH08140105A

JPH08140105A - カラー固体撮像素子

Info

Publication number: JPH08140105A
Application number: JP6279229A
Authority: JP
Inventors: Toru Watanabe; 透渡辺
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1994-11-14
Filing date: 1994-11-14
Publication date: 1996-05-31

Abstract

(57)【要約】【目的】カラー固体撮像素子から出力される映像信号
に対する信号処理を簡単にする。【構成】固体撮像素子に装着されるカラーフィルタが
第１〜第４のエレメントＥ１〜Ｅ４により構成される。
奇数行に配置された第１及び第２のエレメントＥ１、Ｅ
２を互いに加算して表される色成分が、偶数列に配置さ
れた第３及び第４のエレメントＥ３、Ｅ４を互いに加算
して表される色成分と等しくなるようにする。第１及び
第２のエレメントＥ１、Ｅ２の差、及び、第３及び第４
のエレメントＥ３、Ｅ４のの差によって、三原色の内の
１つの色成分がそれぞれ表されるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モザイク状のカラーフ
ィルタが装着されるカラー固体撮像素子に関し、特に、
カラーフィルタの構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像素子を用いてカラー映像を得る
場合には、固体撮像素子の受光面にモザイク状やストラ
イプ状のカラーフィルタを装着し、受光面に配列される
複数の受光画素をそれぞれ特定の色成分に対応付けてい
る。モザイク状のカラーフィルタの場合、ストライプ状
のカラーフィルタと比較してフィルタの構成が複雑にな
るが、水平解像度を高くすることができるという利点を
有している。このため、高解像度化が望まれるビデオカ
メラ等においては、モザイク状のカラーフィルタを装着
した固体撮像素子が多く採用される。

【０００３】図８は、モザイク状のカラーフィルタが装
着されたフレームトランスファ方式のＣＣＤ固体撮像素
子の受光部の平面図で、図９は、そのＸ−Ｘ線の断面図
である。Ｐ型のシリコン基板１の表面領域に、高濃度の
Ｐ型領域や選択酸化された厚い酸化膜よりなる複数の分
離領域２が互いに平行に形成される。この分離領域２に
挟まれた基板領域に、Ｎ型の不純物が拡散されて、情報
電荷の転送経路となるチャネル領域３が形成される。分
離領域２及びチャネル領域３が形成されたシリコン基板
１上に、ゲート絶縁膜となる酸化膜４を介して、チャネ
ル領域３と交差するようにして複数の１層目の転送電極
５が配置される。さらに、１層目の転送電極５の間隙を
覆うようにして２層目の転送電極６が、１層目の転送電
極５から絶縁された状態で配置される。被写体から照射
される光の光電変換によって発生する情報電荷を蓄積す
る期間には、１層目の転送電極５の電位を高く、２層目
の転送電極６の電位を低く設定する。これにより、１層
目の転送電極５の下のチャネル領域３にポテンシャルの
井戸が形成され、２層目の転送電極６の下のチャネル領
域３にポテンシャルの障壁が形成されて垂直方向に連続
するチャネル領域３が複数の受光画素に区画される。ま
た、各転送電極５、６には、例えば４相のクロックパル
スが与えられ、ポテンシャルの井戸に蓄積された情報電
荷がチャネル領域３に沿って出力側へ順次転送される。

【０００４】各転送電極５、６を覆って形成されるカラ
ーフィルタ７は、分離領域２及び転送電極６により形成
されるポテンシャル障壁で区画される受光画素に対応し
て複数の領域に分割される。そして、各分割領域は、各
列から得られる映像情報の演算処理によってＲ（レッ
ド）、Ｇ（グリーン）及びＢ（ブルー）の各成分を再現
できるように、Ｙｅ（イエロー）、Ｃｙ（シアン）、Ｗ
（ホワイト）及びＧ（グリーン）の各成分が所定の規則
に従って割り当てられる。実際には、ＹｅフィルタとＣ
ｙフィルタとの重ね合わせでＧフィルタを構成できるた
め、Ｙｅフィルタとなる１層目の着色層８をＹｅ成分及
びＧ成分が割り当てられる分割領域に配置し、Ｃｙフィ
ルタとなる２層目の着色層９をＣｙ成分及びＧ成分が割
り当てられる分割領域に配置してカラーフィルタ７を構
成することができる。このとき、Ｗ成分が割り当てられ
る分割領域については、着色層８、９は配置されず、被
写体からの光がそのまま受光画素に照射される。

【０００５】以上の固体撮像素子の場合、各受光画素に
蓄積した情報電荷をそれぞれ独立した状態で転送するこ
とができないため、２行分の情報電荷を混合して２画素
単位で転送するようにしている。そして、情報電荷を混
合する受光画素の組み合わせをフィールド毎に反転させ
ることでインタレース駆動を可能にし、垂直方向の画素
数に相当する分の映像情報を得ている。

【０００６】このように情報電荷が混合されると、例え
ば、奇数フィールドにおいて、ｎ行目及びｎ＋１行目の
受光画素から、Ｙｅ＋Ｗ及びＣｙ＋Ｇの成分を得ること
ができ、これらの成分の差から、式１に示すようにＲ成
分が生成される。（Ｙｅ＋Ｗ）−（Ｃｙ＋Ｇ）＝（２Ｒ＋２Ｇ＋Ｂ）−（２Ｇ＋Ｂ）＝２Ｒ・・・(1) （尚、Ｙｅ＝Ｒ＋Ｇ、Ｃｙ＝Ｇ＋Ｂである。）そして、同一フィールドにおいて、次のｎ＋２行目及び
ｎ＋３行目の受光画素から、Ｃｙ＋Ｗ及びＹｅ＋Ｇの成
分を得ることができ、これらの成分の差から、式２に示
すようにＢ成分が生成される。

【０００７】（Ｃｙ＋Ｗ）−（Ｙｅ＋Ｇ）＝（Ｒ＋２Ｇ＋２Ｂ）−（２Ｇ＋Ｒ）＝２Ｂ・・・(2) また、各受光画素から得られるＹｅ＋Ｗ及びＣｙ＋Ｇあ
るいはＣｙ＋Ｗ及びＹｅ＋Ｇの成分を互いに合成すれ
ば、式３に示すように、Ｒ、Ｇ及びＢの各成分が１：
２：１の割合で合成された輝度信号が生成される。

【０００８】Ｙｅ＋Ｃｙ＋Ｇ＋Ｗ＝２Ｒ＋４Ｇ＋２Ｂ・・・(3) 本来、輝度信号は、ＮＴＳＣ方式の規格によれば、Ｒ、
Ｇ及びＢの各成分を３０％、５９％及び１１％の割合で
合成して生成されるものであるが、これに近い割合で合
成して生成したものであれば、実用的には問題がない。
これらＢ成分、Ｒ成分及び輝度信号の生成に関しては、
奇数フィールドでも同様の演算処理によって実現され
る。即ち、ｎ−１行目及びｎ行目の受光画素から得られ
るＷ＋Ｙｅ及びＧ＋Ｃｙの成分からＲ成分が生成され、
ｎ＋１行目及びｎ＋２行目の受光画素から得られるＷ＋
Ｃｙ及びＧ＋Ｙｅの成分からＢ成分が生成される。

【０００９】従って、インタレース駆動の際の各フィー
ルドにおいて、４行分の受光画素からＲ、Ｇ及びＢの各
色成分信号と輝度信号とを得ることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、２画素の情
報電荷を混合することなく全ての受光画素の情報電荷を
独立に読み出すようにしたフルフレーム型のＣＣＤ固体
撮像素子が考えられている。このフルフレーム型のＣＣ
Ｄ固体撮像素子の場合、例えば偶数行の受光画素からＲ
成分を得るとすると、奇数行の受光画素からはＢ成分を
得ると共に、各行から共通の輝度信号を得ることが必要
となる。図８に示すように１つの受光画素に１つの色成
分が対応付けられる固体撮像素子においては、１行分の
受光画素の映像情報からＢ成分またはＲ成分を生成する
ことがきない。カラーフィルタ７の各成分の配列を変更
すれば、Ｒ成分及びＢ成分を得るようにすることも可能
であるが、各行から共通の輝度信号を得ることができな
くなるため、実用化は困難である。

【００１１】そこで本発明は、フルフレーム型のＣＣＤ
固体撮像素子において、各行毎の映像信号から所定の色
成分信号と輝度信号とを生成できるようにすることを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために成されたもので、第１の特徴とするとこ
ろは、半導体基板と、この半導体基板の表面領域にマト
リクス状に配置された複数の受光画素と、これらの受光
画素に各エレメントを一対一で対応付けて各受光画素を
被うように配置されるカラーフィルタと、を備え、上記
カラーフィルタが、奇数列に第１の色成分を有するエレ
メントと第２の色成分を有するエレメントとが交互に配
置され、偶数列に第３の色成分を有するエレメントと第
４の色成分を有するエレメントとが交互に配列されてな
り、上記第１の色成分と上記第２の色成分との和が上記
第３の色成分と上記第４の色成分との和に一致し、且
つ、上記第１の色成分と上記第２の色成分との差から第
１の基本色成分が得られると共に、上記第３の色成分と
上記第４の色成分との差から第２の基本色成分が得られ
ることにある。

【００１３】そして、第２の特徴とするところは、上記
カラーフィルタが、奇数列にシアン色成分及び黄色成分
を有するエレメントと緑色成分及び黄色成分を有するエ
レメントとが交互に配置され、偶数列に緑色成分及びシ
アン色成分を有するエレメントと黄色成分及びシアン色
成分を有するエレメントとが交互に配列されてなること
にある。

【００１４】

【作用】本発明の第１の特徴によれば、第１の色成分と
第２の色成分との和が第３の色成分と第４の色成分の和
と一致するようにしたことで、各行毎の映像信号の加算
値が同じ成分を表すようになり、各行毎に隣り合う２画
素の情報を加算して輝度信号を得ることができる。さら
に、第１の色成分と第２の色成分との差から第１の基本
色成分を得ると共に第３の色成分と第４の色成分との差
から第２の基本色成分を得るようにしたことで、奇数行
の映像信号と奇数行の映像信号とでそれぞれ異なる２種
類の基本色成分を得ることができる。

【００１５】本発明の第２の特徴によれば、奇数列にシ
アン色成分及び黄色成分を有するエレメントと緑色成分
及び黄色成分を有するエレメントとを配置したことで、
両エレメントに対応する画素の信号の和から赤色、緑色
及び青色の各成分を含む輝度信号を得られ、信号の差か
ら青色成分を得ることができる。そして、偶数列に緑色
成分及びシアン色成分を有するエレメントと黄色成分及
びシアン色成分を有するエレメントとを配置したこと
で、両エレメントに対応する画素の信号の和から赤色、
緑色及び青色の各成分を含む輝度信号を得られ、信号の
差から赤色成分を得ることができる。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明のカラー固体撮像素子に用い
るカラーフィルタの構成を示す平面図で、マトリクス状
に配置された複数の受光画素に対応するエレメントを表
している。カラーフィルタは、第１〜第４のエレメント
Ｅ１〜Ｅ４によって構成されており、奇数列には第１及
び第２のエレメントＥ１、Ｅ２が交互に配置され、偶数
列には第３及び第４のエレメントＥ３、Ｅ４が交互に配
置される。第１〜第４のエレメントＥ１〜Ｅ４は、三原
色（レッド：Ｒ、グリーン：Ｇ、ブルー：Ｂ）及びその
補色（イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ、シアン：Ｃ
ｙ）の内の２つ乃至３つの成分を所定の割合で組み合わ
せることにより形成している。そして、その組み合わせ
の割合は、式４に従うように決定される。

【００１７】Ｅ１＋Ｅ２＝Ｅ３＋Ｅ４｜Ｅ１−Ｅ２｜＝Ｃ１｜Ｅ３−Ｅ４｜＝Ｃ２・・・(4) （Ｃ１及びＣ２は、三原色の１つの成分あるいは２つの
成分の差を示す。）即ち、奇数行に配置された第１及び第２のエレメントＥ
１、Ｅ２に対応する受光画素から得られる信号を互いに
加算した信号により表される色成分が、偶数列に配置さ
れた第３及び第４のエレメントＥ３、Ｅ４に対応する受
光画素から得られる信号を互いに加算した信号により表
される色成分と等しくなるようにする。さらに、第１及
び第２のエレメントＥ１、Ｅ２に対応する受光画素から
得られる信号の互いの差、及び、第３及び第４のエレメ
ントＥ３、Ｅ４に対応する受光画素から得られる信号の
互いの差によって、三原色の内の１つの色成分をそれぞ
れ得られるようにする。

【００１８】ここで、Ｅ１＋Ｅ２及びＥ３＋Ｅ４がそれ
ぞれＲ、Ｇ及びＢの各成分を所定の割合で含むようにす
れば、Ｅ１＋Ｅ２及びＥ３＋Ｅ４によって輝度信号を表
すようにすることが可能になる。このような第１〜第４
のエレメントＥ１〜Ｅ４からなるカラーフィルタが装着
された固体撮像素子の場合、１行の受光画素から得られ
る映像信号に対して加算処理及び減算処理を施すことに
よって輝度信号と基本色成分とを得ることができる。従
って、カラー映像を再生するために必要な映像信号の処
理過程が簡単になり、信号処理回路の簡略化が望める。

【００１９】尚、このようなカラーフィルタは、第１〜
第４のエレメントＥ１〜Ｅ４が受光画素に一対一で対応
付けられていればよく、フレームトランスファ方式、イ
ンターライン方式及びフレームインターライン方式の何
れの方式の固体撮像素子に対しても適用できる。図２
は、カラーフィルタの第１〜第４のエレメントＥ１〜Ｅ
４をＹｅ、Ｃｙ及びＧで構成した場合の各色成分の配置
の一例を示す平面図である。

【００２０】第１のエレメントＥ１はＣｙとＹｅとが
２：１の割合で配置され、第２のエレメントＥ２はＧと
Ｙｅとが２：１の割合で配置される。そして、第３のエ
レメントＥ３はＧとＣｙとが２：１の割合で配置され、
第４のエレメントＥ４はＹｅとＣｙとが２：１の割合で
配置される。従って、第１〜第４のエレメントＥ１〜Ｅ
４は、式５によって表される。

【００２１】Ｅ１＝２Ｃｙ＋ＹｅＥ２＝２Ｇ＋ＹｅＥ３＝２Ｇ＋ＣｙＥ４＝２Ｙｅ＋Ｃｙ・・・(5) そこで、奇数行の第１のエレメントＥ１に対応する受光
画素から得られる信号と第２のエレメントＥ２に対応す
る受光画素から得られる信号とを合成すると、式６を得
る。

【００２２】Ｅ１＋Ｅ２＝（２Ｃｙ＋Ｙｅ）＋（２Ｇ＋Ｙｅ）＝２Ｒ＋６Ｇ＋２Ｂ・・・(6) 同様に、偶数行の第３のエレメントＥ３に対応する受光
画素から得られる信号と第４のエレメントＥ４に対応す
る受光画素から得られる信号とを合成すると、式７を得
る。

【００２３】Ｅ３＋Ｅ４＝（２Ｇ＋Ｃｙ）＋（２Ｙｅ＋Ｃｙ）＝２Ｒ＋６Ｇ＋２Ｂ・・・(7) これらの式６及び式７は、Ｒ、Ｇ及びＢの各成分がそれ
ぞれ１：３：１の割合で合成されたものであり、輝度信
号を表している。尚、この輝度信号については、本来の
輝度信号には一致しないが、規格に従う割合に近い割合
で各成分が合成されているため、実用上は問題ない。

【００２４】また、第１のエレメントＥ１に対応する受
光画素から得られる信号と第２のエレメントＥ２に対応
する受光画素から得られる信号との差をとると、式８に
示すようにＢ成分を得ることができる。｜Ｅ１−Ｅ２｜＝（２Ｃｙ＋Ｙｅ）−（２Ｇ＋Ｙｅ）＝２Ｃｙ−２Ｇ＝２Ｂ・・・(8) 同様にして、第３のエレメントＥ３に対応する受光画素
から得られる信号と第４のエレメントＥ４に対応する受
光画素から得られる信号との差をとると、式９に示すよ
うにＲ成分を得ることができる。

【００２５】｜Ｅ３−Ｅ４｜＝（２Ｙｅ＋Ｃｙ）−（２Ｇ＋Ｃｙ）＝２Ｙｅ−２Ｇ＝２Ｒ・・・(9) このように、第１〜第４のエレメントＥ１〜Ｅ４につい
ては、図２に示すように、各エレメントを２：１に分割
し、それぞれの分割領域をＣｙ、Ｙｅ及びＧに対応させ
ればよい。また、第１〜第４のエレメントＥ１〜Ｅ４自
体を式５を満たすような分光特性を示すように形成して
もよい。

【００２６】図３は、カラーフィルタの第１〜第４のエ
レメントＥ１〜Ｅ４をＲ、Ｇ及びＢで構成した場合の各
色成分の配置の一例を示す平面図である。第１のエレメ
ントＥ１はＲ、Ｇ及びＢが１：３：２の割合で配置さ
れ、第２のエレメントＥ２はＲ及びＧが１：３の割合で
配置される。そして、第３のエレメントＥ３はＧ及びＢ
が３：１の割合で配置され、第４のエレメントＥ４は
Ｒ、Ｇ及びＢが２：３：１の割合で配置される。従っ
て、第１〜第４のエレメントＥ１〜Ｅ４は、式１０によ
って表される。

【００２７】Ｅ１＝Ｒ＋３Ｇ＋２ＢＥ２＝Ｒ＋３ＧＥ３＝３Ｇ＋ＢＥ４＝２Ｒ＋３Ｇ＋Ｂ・・・(10) そこで、奇数行の第１のエレメントＥ１に対応する受光
画素から得られる信号と第２のエレメントＥ２に対応す
る受光画素から得られる信号とを合成すると、式１１を
得る。

【００２８】Ｅ１＋Ｅ２＝（Ｒ＋３Ｇ＋２Ｂ）＋（Ｒ＋３Ｇ）＝２Ｒ＋６Ｇ＋２Ｂ・・・(11) 同様に、偶数行の第３のエレメントＥ３に対応する受光
画素から得られる信号と第４のエレメントＥ４に対応す
る受光画素から得られる信号とを合成すると、式１２を
得る。

【００２９】Ｅ３＋Ｅ４＝（３Ｇ＋Ｂ）＋（２Ｒ＋３Ｇ＋Ｂ）＝２Ｒ＋６Ｇ＋２Ｂ・・・(12) これらの式１１及び式１２は、Ｒ、Ｇ及びＢの各成分が
それぞれ１：３：１の割合で合成されたものであり、式
７と同様に、輝度信号を表している。また、第１のエレ
メントＥ１に対応する受光画素から得られる信号と第２
のエレメントＥ２に対応する受光画素から得られる信号
との差をとると式１３に示すようにＢ成分を得ることが
できる。

【００３０】｜Ｅ１−Ｅ２｜＝（Ｒ＋３Ｇ＋２Ｂ）−（Ｒ＋３Ｇ）＝２Ｂ・・・(13) 同様にして、第３のエレメントＥ３に対応する受光画素
から得られる信号と第４のエレメントＥ４に対応する受
光画素から得られる信号との差をとると式１４に示すよ
うにＲ成分を得ることができる。

【００３１】｜Ｅ３−Ｅ４｜＝（２Ｒ＋３Ｇ＋Ｂ）−（３Ｇ＋Ｂ）＝２Ｒ・・・(14) このように、第１〜第４のエレメントＥ１〜Ｅ４につい
ては、図３に示すように、各エレメントを１：２：３ま
たは１：３に分割し、それぞれの分割領域をＲ、Ｇ及び
Ｂに対応させればよい。また、第１〜第４のエレメント
Ｅ１〜Ｅ４自体を式１０を満たすような分光特性を示す
ように形成してもよい。

【００３２】図４は、カラーフィルタの第１〜第４のエ
レメントＥ１〜Ｅ４をＹｅ、Ｃｙ及びＧで構成した場合
の各色成分の配置の他の例を示す平面図である。第１の
エレメントＥ１はＣｙ及びＧが２：１の割合で配置さ
れ、第２のエレメントＥ２はＹｅ及びＧが２：１の割合
で配置される。そして、第３のエレメントＥ３はＹｅ及
びＣｙが２：１の割合で配置され、第４のエレメントＥ
４はＧ及びＣｙが２：１の割合で配置される。従って、
第１〜第４のエレメントＥ１〜Ｅ４は、式１５によって
表される。

【００３３】Ｅ１＝２Ｃｙ＋ＧＥ２＝２Ｙｅ＋ＧＥ３＝２Ｙｅ＋ＣｙＥ４＝２Ｇ＋Ｃｙ・・・(15) そこで、奇数行の第１のエレメントＥ１に対応する受光
画素から得られる信号と第２のエレメントＥ２に対応す
る受光画素から得られる信号とを合成すると、式１６を
得る。

【００３４】Ｅ１＋Ｅ２＝（２Ｃｙ＋Ｇ）＋（２Ｙｅ＋Ｇ）＝２Ｒ＋６Ｇ＋２Ｂ・・・(16) 同様に、偶数行の第３のエレメントＥ３に対応する受光
画素から得られる信号と第４のエレメントＥ４に対応す
る受光画素から得られる信号とを合成すると、式１７を
得る。

【００３５】Ｅ３＋Ｅ４＝（２Ｙｅ＋Ｃｙ）＋（２Ｇ＋Ｃｙ）＝２Ｒ＋６Ｇ＋２Ｂ・・・(17) これらの式１６及び式１７は、Ｒ、Ｇ及びＢの各成分が
それぞれ１：３：１の割合で合成されたものであり、式
７と同様に、輝度信号を表している。また、第１のエレ
メントＥ１に対応する受光画素から得られる信号と第２
のエレメントＥ２に対応する受光画素から得られる信号
との差をとると、式１８に示すようにＢ成分とＲ成分と
の差を得ることができる。

【００３６】｜Ｅ１−Ｅ２｜＝（２Ｃｙ＋Ｇ）−（２Ｙｅ＋Ｇ）＝２Ｃｙ−２Ｙｅ＝２Ｂ−２Ｒ・・・(18) 同様にして、第３のエレメントＥ３に対応する受光画素
から得られる信号と第４のエレメントＥ４に対応する受
光画素から得られる信号との差をとると、式１９に示す
ようにＲ成分を得ることができる。

【００３７】｜Ｅ３−Ｅ４｜＝（２Ｙｅ＋Ｃｙ）−（２Ｇ＋Ｃｙ）＝２Ｙｅ−２Ｇ＝２Ｒ・・・(19) そして、式１８に示されるＢ成分とＲ成分との差に式１
９に示されるＲ成分を加算すればＢ成分を得ることがで
きる。

【００３８】このように、第１〜第４のエレメントＥ１
〜Ｅ４については、図４に示すように、各エレメントを
２：１に分割し、それぞれの分割領域をＣｙ、Ｙｅ及び
Ｇに対応させればよい。また、第１〜第４のエレメント
Ｅ１〜Ｅ４自体を式１５を満たすような分光特性を示す
ように形成してもよい。図５は、カラーフィルタの第１
〜第４のエレメントＥ１〜Ｅ４をＲ、Ｇ及びＢで構成し
た場合の各色成分の配置の他の例を示す平面図である。

【００３９】第１のエレメントＥ１はＧ及びＢが３：２
の割合で配置され、第２のエレメントＥ２はＲ及びＧが
２：３の割合で配置される。そして、第３のエレメント
Ｅ３はＲ、Ｇ及びＢが２：３：１の割合で配置され、第
４のエレメントＥ４はＧ及びＢが３：１の割合で配置さ
れる。従って、第１〜第４のエレメントＥ１〜Ｅ４は、
式２０によって表される。

【００４０】Ｅ１＝３Ｇ＋２ＢＥ２＝２Ｒ＋３ＧＥ３＝２Ｒ＋３Ｇ＋ＢＥ４＝３Ｇ＋Ｂ・・・(20) そこで、奇数行の第１のエレメントＥ１に対応する受光
画素から得られる信号と第２のエレメントＥ２に対応す
る受光画素から得られる信号とを合成すると、式２１を
得る。

【００４１】Ｅ１＋Ｅ２＝（３Ｇ＋２Ｂ）＋（２Ｒ＋３Ｇ）＝２Ｒ＋６Ｇ＋２Ｂ・・・(21) 同様に、偶数行の第３のエレメントＥ３に対応する受光
画素から得られる信号と第４のエレメントＥ４に対応す
る受光画素から得られる信号とを合成すると、式２２を
得る。

【００４２】Ｅ３＋Ｅ４＝（２Ｒ＋３Ｇ＋Ｂ）＋（３Ｇ＋Ｂ）＝２Ｒ＋６Ｇ＋２Ｂ・・・(22) これらの式２１及び式２２は、Ｒ、Ｇ及びＢの各成分が
それぞれ１：３：１の割合で合成されたものであり、式
７と同様に、輝度信号を表している。また、第１のエレ
メントＥ１に対応する受光画素から得られる信号と第２
のエレメントＥ２に対応する受光画素から得られる信号
との差をとると式２３に示すようにＢ成分とＲ成分との
差を得ることができる。

【００４３】｜Ｅ１−Ｅ２｜＝（３Ｇ＋２Ｂ）−（２Ｒ＋３Ｇ）＝２Ｂ−２Ｒ・・・(23) 同様にして、第３のエレメントＥ３に対応する受光画素
から得られる信号と第４のエレメントＥ４に対応する受
光画素から得られる信号との差をとると式２４に示すよ
うにＲ成分を得ることができる。

【００４４】｜Ｅ３−Ｅ４｜＝（２Ｒ＋３Ｇ＋Ｂ）−（３Ｇ＋Ｂ）＝２Ｒ・・・(24) そして、式２３に示されるＢ成分とＲ成分との差に式２
４に示されるＲ成分を加算すればＢ成分を得ることがで
きる。このように、第１〜第４のエレメントＥ１〜Ｅ４
については、図５に示すように、各エレメントを２：
３、１：３または１：２：３に分割し、それぞれの分割
領域をＲ、Ｇ及びＢに対応させればよい。また、第１〜
第４のエレメントＥ１〜Ｅ４自体を式２０を満たすよう
な分光特性を示すように形成してもよい。

【００４５】図６は、第１〜第４のエレメントＥ１〜Ｅ
４をＹｅ、Ｃｙ及びＧで構成したカラーフィルタ装着し
たフレームトランスファ方式のＣＣＤ固体撮像素子の受
光部の平面図で、図７は、そのＹ−Ｙ線の断面図であ
る。この図においては、１画素あたりに４本の転送電極
が配置される４相駆動のフルフレーム型ＣＣＤ固体撮像
素子を示す。

【００４６】Ｐ型のシリコン基板１１の表面領域に、高
濃度のＰ型領域よりなる複数の分離領域１２が互いに平
行に形成され、この分離領域１２に挟まれた基板領域
に、Ｎ型の不純物が拡散されてチャネル領域１３が形成
される。この分離領域１２及びチャネル領域１３につい
ては、図８に示す固体撮像素子と同一である。分離領域
１２及びチャネル領域１３が形成されたシリコン基板１
１上に、酸化膜１４を介して、チャネル領域１３と交差
するように複数の１層目の転送電極１５及び２層目の転
送電極１６が互いに平行に配置される。また、光電変換
によって生じる情報電荷を蓄積する期間には、例えば、
２層目の転送電極１６の偶数番目の電位を低くしてポテ
ンシャルの障壁を形成し、１層目の転送電極１５及び２
層目の転送電極１６の奇数番目の電位を高くしてポテン
シャルの井戸を形成する。これにより、垂直方向に連続
するチャネル領域１３が２層目の転送電極１６の偶数番
目で電気的に分離され、複数の受光画素が形成される。
そして、各転送電極１５、１６には、例えば４相のクロ
ックパルスが与えられ、ポテンシャルの井戸に蓄積され
た情報電荷がチャネル領域１３に沿って出力側へ順次転
送される。ここで、各転送電極１５、１６は、１画素あ
たりにそれぞれ２本ずつ（計４本）配置されており、各
受光画素に蓄積される情報電荷が、１画素毎に独立して
転送される。

【００４７】各転送電極１５、１６を覆って形成される
カラーフィルタ１７は、受光画素の各行に対応して複数
の領域に分割され、さらにチャネル領域１３の２列毎に
対応して３つの領域に分割される。分離領域１２を挟ん
で隣り合う２つの受光画素に跨る分割領域は、それぞれ
の受光画素の１／３に対応し、その両側に隣接する分割
領域は、各受光画素の２／３に対応する。これらの分割
領域には、Ｙｅ、Ｃｙ及びＧの各成分が所定の順序で割
り当てられる。各分割領域に対する色成分の割り当ての
順序は、各行で一致しているが、偶数行と奇数行とで行
方向に１領域分ずれている。これにより、ＣｙとＹｅと
が２：１の割合で配置された第１のエレメントＥ１と、
ＧとＹｅとが２：１の割合で配置された第２のエレメン
トＥ２と奇数行に形成される。同様にして、ＧとＣｙと
が２：１の割合で配置された第３のエレメントＥ３と、
ＹｅとＣｙとが２：１の割合で配置された第４のエレメ
ントＥ４とが偶数行に形成される。

【００４８】ところで、Ｇ成分のフィルタは、Ｙｅ成分
のフィルタとＣｙ成分のフィルタとを重ね合わせて構成
できる。このため、Ｙｅフィルタとなる１層目の着色層
１８をＹｅ成分及びＧ成分が割り当てられる分割領域に
配置し、Ｃｙフィルタとなる２層目の着色層１９をＣｙ
成分及びＧ成分が割り当てられる分割領域に配置してカ
ラーフィルタ１７を構成する。これにより、１層目の着
色層１８のみを配置した分割領域がＹｅ成分、２層目の
着色層１９のみを配置した分割領域がＣｙ成分にそれぞ
れ対応付けられ、１層目の着色層１８と２層目の着色層
１９とを重ねて配置した分割領域がＧ成分に対応付けら
れる。

【００４９】以上の実施例においては、Ｙｅフィルタと
Ｃｙフィルタとを重ねてＧ成分を得る場合を説明した
が、第１及び第２の色成分に対応する２種類のフィルタ
を重ね合わせて第３の色成分を得る場合であれば、その
他のフィルタの組み合わせとすることも可能である。こ
のようなカラーフィルタ１７は、カラーフィルタの各分
割領域の列方向の幅を変えることなく、行方向の幅を２
／３とすることによって、形成することができる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、１行の受光画素から得
られる映像信号毎に輝度信号と所定の基本色成分信号と
を得ることができるため、固体撮像素子から出力される
映像信号に対する信号処理が簡単になる。従って、映像
信号に対して所定の処理を施す信号処理回路の構成を簡
略化することができ、カラー映像を再生するものであり
ながらコストの削減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラー固体撮像素子のカラーフィルタ
の構成を示す平面図である。

【図２】図１のカラーフィルタの具体的な構成の第１の
例を示す平面図である。

【図３】図１のカラーフィルタの具体的な構成の第２の
例を示す平面図である。

【図４】図１のカラーフィルタの具体的な構成の第３の
例を示す平面図である。

【図５】図１のカラーフィルタの具体的な構成の第４の
例を示す平面図である。

【図６】本発明の固体撮像素子の受光部を示す平面図で
ある。

【図７】図６のＹ−Ｙ線の断面図である。

【図８】従来の固体撮像素子の受光部を示す平面図であ
る。

【図９】図８のＸ−Ｘ線の断面図である。

【符号の説明】

１、１１シリコン基板２、１２分離領域３、１３チャネル領域４、１４酸化膜５、１５１層目の転送電極６、１６２層目の転送電極７、１７カラーフィルタ８、１８１層目の着色層９、１９２層目の着色層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板と、この半導体基板の表面領
域にマトリクス状に配置された複数の受光画素と、これ
らの受光画素に各エレメントを一対一で対応付けて各受
光画素を被うように配置されるカラーフィルタと、を備
え、上記カラーフィルタは、奇数列に第１の色成分を有
するエレメントと第２の色成分を有するエレメントとが
交互に配置され、偶数列に第３の色成分を有するエレメ
ントと第４の色成分を有するエレメントとが交互に配列
されてなり、上記第１の色成分と上記第２の色成分との
和が上記第３の色成分と上記第４の色成分との和に一致
し、且つ、上記第１の色成分と上記第２の色成分との差
から第１の基本色成分が得られると共に、上記第３の色
成分と上記第４の色成分との差から第２の基本色成分が
得られることを特徴とするカラー固体撮像素子。
【請求項２】上記第１乃至第４の色成分は、三原色及
びその補色の内の２つ乃至３つの成分を含むことを特徴
とする請求項１記載のカラー固体撮像素子。
【請求項３】半導体基板と、この半導体基板の表面領
域にマトリクス状に配置された複数の受光画素と、これ
らの受光画素に各エレメントを一対一で対応付けて各受
光画素を被うように配置されるカラーフィルタと、を備
え、上記カラーフィルタは、奇数列にシアン色成分及び
黄色成分を有するエレメントと緑色成分及び黄色成分を
有するエレメントとが交互に配置され、偶数列に緑色成
分及びシアン色成分を有するエレメントと黄色成分及び
シアン色成分を有するエレメントとが交互に配列されて
なることを特徴とするカラー固体撮像素子。
【請求項４】上記黄色成分が緑色成分と赤色成分との
組み合わせよりなり、上記シアン色成分が緑色成分と青
色成分との組み合わせよりなることを特徴とする請求項
３記載のカラー固体撮像素子。