JPH1126737A - 固体撮像素子 - Google Patents

固体撮像素子

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JPH1126737A
JPH1126737A JP9189218A JP18921897A JPH1126737A JP H1126737 A JPH1126737 A JP H1126737A JP 9189218 A JP9189218 A JP 9189218A JP 18921897 A JP18921897 A JP 18921897A JP H1126737 A JPH1126737 A JP H1126737A
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JP
Japan
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photoelectric conversion
color filter
color
colors
complementary color
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Application number
JP9189218A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Miyahara
弘之 宮原
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
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Priority to US09/095,048 priority patent/US6127670A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラーフィルタによる光電変換領域からの出
力を平均化する。 【解決手段】 第１実施例の固体撮像素子１０におい
て、（Ｗ／Ｇ／Ｃｙ／Ｙｅ）からなる複数色のうちでい
ずれかの色の補色カラーフィルタ１１が各々の光電変換
領域３と対向して設けられている。マトリックス上の奇
数ライン目は、Ｗ／Ｇの補色カラーフィルタ１１が繰り
返して設けられおり、Ｗの補色カラーフィルタ１１と対
向する部位ではマイクロレンズを設けない。一方、Ｇの
補色カラーフィルタ１１と対向する部位ではマイクロレ
ンズ１２の曲率１／Ｒ２を通常の曲率１／Ｒ１よりも小
さく設定している。また、マトリックス上の偶数ライン
目は、Ｃｙ／Ｙｅの補色カラーフィルタ１１が繰り返し
て設けられおり、Ｃｙ／Ｙｅの補色カラーフィルタ１１
と対向する部位ではマイクロレンズ１２の曲率を通常の
曲率１／Ｒ１，１／Ｒ１に設定している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置などに適
用される固体撮像素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の固体撮像素子の一例を示し
た断面図、図６（Ａ）〜（Ｃ）は従来の固体撮像素子に
おいて、カラーフィルタの色配列を示した図、図７は従
来の固体撮像素子において、マイクロレンズを各色同一
形状に設定した時に、複数色のカラーフィルタを介した
光電変換領域の感度特性を示した図、図８は従来の固体
撮像素子において、複数色の補色カラーフィルタの色分
解特性を示した図、図９は従来の固体撮像素子におい
て、補色カラーフィルタによる光電変換領域からの２色
の出力を加算した輝度レベルを示した図である。
【０００３】図５に示した如く、撮像装置などに適用さ
れる固体撮像素子１は、半導体基板（シリコン基板）２
の表面に、画像情報を含む入射光を受光量に応じて光電
変換して電荷を発生する光電変換領域３が複数個マトリ
ックス状に配設されている。上記光電変換領域３は、フ
ォトダイオードが横列×縦列のマトリックス状に配設さ
れており、図示しない撮像レンズによって光電変換領域
３に画像が投影された時に画像の明暗に応じた電荷を発
生し、且つ、光電変換領域３の１つ１つが画素を形成し
ている。
【０００４】また、隣り合う光電変換領域３，３の間に
は遮光膜４が形成されており、光電変換領域３以外の部
分に光が入射しないようになっている。
【０００５】また、光電変換領域３及び遮光膜４の上か
ら透明膜５を膜付して平滑化を図っている。この透明膜
５上には、複数色のうちでいずれかの色のカラーフィル
タ６が各々の光電変換領域３と対向して設けられてお
り、且つ、複数色のカラーフィルタ６は画像情報を含む
入射光に対して赤，緑，青，又はこれらの補色に色分解
する機能を備えて所定の色配列で横列×縦列にマトリッ
クス状に配設されている。
【０００６】ここで、複数色のカラーフィルタ６とし
て、原色カラーフィルタを用いた場合にはＲ／Ｇ／Ｂ
（赤／緑／青）の各色が各々の光電変換領域３上に図６
（Ａ）に示した所定の色配列で設けられており、補色カ
ラーフィルタを用いた場合にはＷ／Ｇ／Ｃｙ／Ｙｅ（白
／緑／シアン／黄色）又はＭｇ／Ｇ／Ｃｙ／Ｙｅ（マゼ
ンタ／緑／シアン／黄色）の各色が各々の光電変換領域
３上に図６（Ｂ）又は図６（Ｃ）に示した所定の色配列
で設けられている。尚、図６（Ｂ）又は図６（Ｃ）にお
いて、偶数色目のＣｙ／Ｙｅ，Ｃｙ／Ｙｅは、色の組み
合わせは同一であるが、偶数番目の１つおきに前後の順
番を交替させている。
【０００７】更に、最上層には、複数色のカラーフィル
タ６と対向してマイクロレンズ７が設けられており、マ
イクロレンズ７は画像情報を含む入射光を複数色のカラ
ーフィルタ６を介して各々の光電変換領域３に集光させ
ている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の固体
撮像素子１では、各々の光電変換領域３上に設けた複数
色のカラーフィルタ６により色分解しているものの、複
数色のカラーフィルタ６を介した光電変換領域３の感度
特性は、一般的に図７に示した如く、マイクロレンズ７
を各色全て同一形状に設定した時、複数色のカラーフィ
ルタ６と対応した光電変換領域３からの各出力が入射光
量に対してＷ，Ｙｅ，Ｍｇ，Ｇ，Ｒ，Ｂの順になってお
り、Ｗが一番早く飽和する傾向にある。
【０００９】そこで、複数色のカラーフィルタ６とし
て、上記した組み合わせ（Ｒ／Ｇ／Ｂ），（Ｗ／Ｇ／Ｃ
ｙ／Ｙｅ），（Ｍｇ／Ｇ／Ｃｙ／Ｙｅ）のうちいずれか
の組み合わせを採用した時に、光電変換領域３からの各
色の出力が各色によって感度差があるために、輝度の線
形性，色のダイナミック・レンジ（Ｄ・レンジ）が損な
われている。
【００１０】更に、例えば（Ｗ／Ｇ／Ｃｙ／Ｙｅ）又は
（Ｍｇ／Ｇ／Ｃｙ／Ｙｅ）の組み合わせによる補色カラ
ーフィルタを用いた場合に、複数色の補色カラーフィル
タ６の色分解特性は、波長に対する透過率特性が図８に
示したように各色ごとに異なっている。この際、図６
（Ｂ），（Ｃ）に示したようにマトリックス上の奇数ラ
イン目の２色と、偶数ライン目の２色とで色組みを異な
らせて所定の色配列で２ラインごとに縦列方向に繰り返
しているため、とくに、図８に示した複数色の補色カラ
ーフィルタ６の色分解特性から、マトリックス上の奇数
ライン目の光電変換領域３からの２色の出力を加算した
輝度レベルと、偶数ライン目の光電変換領域３からの２
色の出力を加算した輝度レベルとで図９に示したように
レベル差があり、ライン間で輝度レベルが異なってしま
う。これにより、固体撮像素子１のマトリックス上で垂
直方向の各（奇数，偶数）２行を混合しても折り返し成
分は残ってしまい、輝度の偽信号となり、又、マトリッ
クス上の奇数ライン目，偶数ライン目それぞれで１フィ
ールドの画像を構成した場合にフリッカーとなってしま
うなどで、良好な画像が得られないなどの問題が生じて
いる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであり、第１の発明は、画像情報を含む
入射光を光電変換する光電変換領域をマトリックス状に
設けた半導体基板と、前記光電変換領域と対向して所定
の色配列でマトリックス状に設けられ、且つ、前記入射
光を色分解する複数色のカラーフィルタと、前記入射光
を前記カラーフィルタを介して前記光電変換領域に集光
させるマイクロレンズとを備えた固体撮像素子におい
て、前記光電変換領域からの各色の出力が略平均化する
ように、前記マイクロレンズを設けない第１の態様、又
は、前記マイクロレンズの曲率を他に対して変えた第２
の態様のうち少なくとも一つの態様を、一色以上の前記
カラーフィルタに適用したことを特徴とする固体撮像素
子である。
【００１２】また、第２の発明は、画像情報を含む入射
光を光電変換する光電変換領域をマトリックス状に設け
た半導体基板と、前記光電変換領域と対向してマトリッ
クス上の奇数ライン目の２色と、偶数ライン目の２色と
で色組みを異ならせて所定の色配列で設けられ、且つ、
前記入射光を色分解する複数色のカラーフィルタと、前
記入射光を前記カラーフィルタを介して前記光電変換領
域に集光させるマイクロレンズとを備えた固体撮像素子
において、奇数ライン目の前記光電変換領域からの２色
の出力を加算した輝度レベルと、偶数ライン目の前記光
電変換領域からの２色の出力を加算した輝度レベルとが
接近するように、前記マイクロレンズを設けない第１の
態様、又は、前記マイクロレンズの曲率を他に対して変
えた第２の態様のうち少なくとも一つの態様を、一色以
上の前記カラーフィルタに適用したことを特徴とする固
体撮像素子である。
【００１３】更に、第１又は第２の発明の固体撮像素子
において、前記第１の態様は、色温度の変動に対して前
記光電変換領域の出力レベル変動が少なく、且つ、他の
カラーフィルタ透過の出力レベルより高レベルの出力を
持つカラーフィルタを適用し、一方、前記第２の態様
は、色温度の変動に対して前記光電変換領域の出力レベ
ル変動が少なく、且つ、他のカラーフィルタ透過の出力
レベルより低レベルの出力を持つカラーフィルタを適用
したことを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に本発明に係る固体撮像素子
の一実施例を図１乃至図４を参照して＜第１実施例＞，
＜第２実施例＞の順に詳細に説明する。尚、説明の便宜
上、先に従来例で示した構成部材と同一構成部材に対し
ては同一の符号を付して先に用いた図面を一部併用して
適宜説明し、且つ、従来例と異なる構成部材に新たな符
号を付す共に、この実施例では従来例と異なる点を中心
に説明する。
【００１５】＜第１実施例＞図１は本発明に係る第１実
施例の固体撮像素子を説明するための図であり、（Ｗ／
Ｇ／Ｃｙ／Ｙｅ）の組み合わせによる補色カラーフィル
タを用いた場合に、（Ａ）はマトリックス上の奇数ライ
ン目を示し、（Ｂ）は偶数ライン目を示した図、図２は
同第１実施例の固体撮像素子において、マイクロレンズ
の形状を各色に対応して形成した時に、（Ｗ／Ｇ／Ｃｙ
／Ｙｅ）の補色カラーフィルタを介した光電変換領域の
感度特性を示した図である。
【００１６】図１（Ａ），（Ｂ）に示した如く、第１実
施例の固体撮像素子１０は、半導体基板（シリコン基
板）２の表面に、画像情報を含む入射光を受光量に応じ
て光電変換して電荷を発生する光電変換領域３が横列×
縦列のマトリックス状に配設されている。
【００１７】また、隣り合う光電変換領域３，３の間に
は遮光膜４が形成されており、光電変換領域３以外の部
分に光が入射しないようになっている。
【００１８】また、光電変換領域３及び遮光膜４の上か
ら透明膜５を膜付して平滑化を図っている。この透明膜
５上には、Ｗ／Ｇ／Ｃｙ／Ｙｅ（白／緑／シアン／黄
色）からなる複数色のうちでいずれかの色の補色カラー
フィルタ１１が各々の光電変換領域３と対向して設けら
れており、且つ、複数色の補色カラーフィルタ１１は画
像情報を含む入射光に対して色分解する機能を備えて所
定の色配列で横列×縦列にマトリックス状に配設されて
いる。
【００１９】ここで、従来例と異なる点は、複数色の補
色カラーフィルタ１１と対向して最上層に設けるマイク
ロレンズ１２の形状が、先に図７を用いて説明したＷ／
Ｇ／Ｃｙ／Ｙｅの補色カラーフィルタ１１を介した光電
変換領域３の感度特性に応じて形成されている点であ
る。
【００２０】即ち、図１（Ａ）に示したように、マトリ
ックス上の奇数ライン目は、Ｗ／Ｇの補色カラーフィル
タ１１が奇数ライン上で繰り返して設けられおり、Ｗの
補色カラーフィルタ１１と対向する部位ではマイクロレ
ンズを設けない第１の態様を取っている。この際、Ｗの
補色カラーフィルタ１１と対向する部位では図７から明
らかなように、Ｗの補色カラーフィルタ１１を介した光
電変換領域３の感度特性がＣｙ／Ｙｅの補色カラーフィ
ルタ１１の場合より大きいため、これを押さえるべく、
マイクロレンズを設けないことで補正している。そし
て、画像情報を含む入射光は、マイクロレンズなしの部
位，Ｗの補色カラーフィルタ１１を順次通過して光電変
換領域３上で集光されることなく光電変換領域３に入射
している。これにより、Ｗの補色カラーフィルタ１１を
介した光電変換領域３からの出力が、図２に示したよう
に後述するＣｙ／Ｙｅの補色カラーフィルタ１１を介し
た光電変換領域３からの各色の出力に接近した値にな
る。
【００２１】一方、Ｇの補色カラーフィルタ１１と対向
する部位ではマイクロレンズ１２の曲率を、後述する通
常の曲率に対して変えた第２の態様を取っている。この
際、Ｇの補色カラーフィルタ１１と対向する部位では図
７から明らかなように、Ｇの補色カラーフィルタ１１を
介した光電変換領域３の感度特性がＣｙ／Ｙｅの補色カ
ラーフィルタ１１の場合より小さいため、これを向上さ
せるべく、マイクロレンズ１２の曲率を他に対して変え
ることにより補正しており、Ｇの補色カラーフィルタ１
１と対向する部位でのマイクロレンズ１２の曲率１／Ｒ
２（但し：Ｒ２は曲率半径を示す）を、後述するＣｙ／
Ｙｅと対向する部位でのマイクロレンズ１２の通常の曲
率１／Ｒ１（但し：Ｒ１は曲率半径を示す）よりも小さ
く設定することにより、集光性能を高めている。そし
て、画像情報を含む入射光は、曲率１／Ｒ２のマイクロ
レンズ１２，Ｇの補色カラーフィルタ１１を順次通過し
て光電変換領域３上で集光性能を高めて集光されて光電
変換領域３に入射している。これにより、Ｇの補色カラ
ーフィルタ１１を介した光電変換領域３からの出力が、
図２に示したようにＣｙ／Ｙｅの補色カラーフィルタ１
１を介した光電変換領域３からの各色の出力に接近した
値になる。
【００２２】また、固体撮像素子１０で各補色カラーフ
ィルタ１１を介した光電変換領域３の感度特性を略均一
とする場合に、Ｙｅの補色カラーフィルタ１１は色温度
が低くなると分光特性（図８）より明らかなようにＹｅ
と対応する画素出力は増加し、Ｃｙの補色カラーフィル
タ１１と対応する画素出力は減少する。一方、Ｗの補色
カラーフィルタ１１は、短波長側（Ｂ側）及び長波長側
（Ｒ側）の双方に感度を有しているため、又、Ｇの補色
カラーフィルタ１１は短波長側及び長波長側の双方に感
度を有していないため、色温度が変動してもＷ／Ｇの補
色カラーフィルタ１１に対応する各画素出力は一定して
いる。これらのことにより、マイクロレンズを設けない
第１の態様にＷの補色カラーフィルタ１１を適用し、言
い換えると、第１の態様は、色温度の変動に対して光電
変換領域３の出力レベル変動が少なく、且つ、他のカラ
ーフィルタ透過の出力レベルより高レベルの出力を持つ
カラーフィルタを適用している。一方、マイクロレンズ
の曲率を他に対して変えた第２の態様にＧの補色カラー
フィルタ１１を適用し、言い換えると、第２の態様は、
色温度の変動に対して光電変換領域３の出力レベル変動
が少なく、且つ、他のカラーフィルタ透過の出力レベル
より低レベルの出力を持つカラーフィルタを適用してい
る。
【００２３】そして、前記した第１，第２の態様を夫々
取ることで、色温度の変動にかかわりなく、Ｗ／Ｇの補
色カラーフィルタ１１に対応する各画素出力の出力レベ
ルが略均一となり、Ｗ／Ｇの補色カラーフィルタ１１に
よるレベル差で発生する水平方向の輝度偽信号が減少す
る。更に、後述するように、Ｗ／Ｇの補色カラーフィル
タ１１を介した光電変換領域からの２色の出力加算平均
と、Ｃｙ／Ｙｅの補色カラーフィルタ１１を介した光電
変換領域からの２色の出力加算平均とを略均一にするこ
とで、垂直方向の輝度偽信号も減少する。このことは、
Ｗの補色カラーフィルタ１１のみでなく、Ｍｇの補色カ
ラーフィルタ１１に関しても同様であり、Ｍｇ／Ｇの補
色カラーフィルタ１１を介した光電変換領域からの２色
の出力加算平均と、Ｃｙ／Ｙｅの補色カラーフィルタ１
１を介した光電変換領域からの２色の出力加算平均とを
略均一にすれば良い。
【００２４】次に、図１（Ｂ）に示したように、マトリ
ックス上の偶数ライン目は、Ｃｙ／Ｙｅの補色カラーフ
ィルタ１１が偶数ライン上で繰り返して設けられてお
り、Ｃｙ／Ｙｅの補色カラーフィルタ１１と対向する部
位ではマイクロレンズ１２の曲率を通常の曲率１／
Ｒ１，１／Ｒ１に設定している。この際、Ｃｙ／Ｙｅの
補色カラーフィルタ１１と対向する部位では図７から明
らかなように、Ｃｙ／Ｙｅの補色カラーフィルタ１１を
介した光電変換領域３の感度特性がＷ／Ｇの補色カラー
フィルタ１１の場合に対して略中間の感度特性を持って
いるため、マイクロレンズ１２の曲率を通常の曲率１／
Ｒ１，１／Ｒ１に設定している。そして、画像情報を含
む入射光は、曲率１／Ｒ１，１／Ｒ１のマイクロレンズ
１２，Ｃｙ／Ｙｅの補色カラーフィルタ１１を順次通過
して光電変換領域３上に集光されて光電変換領域３に入
射している。これにより、光電変換領域３からのＣｙ／
Ｙｅの出力は、平均化する際の略平均値として得られ
る。
【００２５】従って、第１実施例では、Ｗ／Ｇ／Ｃｙ／
Ｙｅの補色カラーフィルタ１１に対してマイクロレンズ
１２の形状を上記のように夫々設定することにより、Ｗ
／Ｇ／Ｃｙ／Ｙｅの補色カラーフィルタ１１を介した光
電変換領域３からの各色の出力を図２に示したように略
平均化することができる。これにより、複数色の補色カ
ラーフィルタ１１の各色ごとの感度差を補正するため
に、マイクロレンズを設けない第１の態様、又は、マイ
クロレンズ１２の曲率を他に対して変えた第２の態様の
うち少なくとも一つつの態様を、一色以上の補色カラー
フィルタ１１に適用したので、輝度の線形性が向上し、
色のダイナミック・レンジ（Ｄ・レンジ）が損なわれる
ことなく、更に、第１実施例の固体撮像素子１０に対す
る回路も従来の回路をそのまま適用できる。
【００２６】勿論、Ｃｙ／Ｙｅの補色カラーフィルタ１
１に対してマイクロレンズ１２の曲率を夫々別々に設定
すれば平均化の精度がより向上することは明らかであ
る。
【００２７】また、上記のようにＷ／Ｇ／Ｃｙ／Ｙｅの
補色カラーフィルタ１１に対してマイクロレンズ１２の
形状を夫々設定することにより、先に図８，図９を用い
て説明した状態とは異なって、マトリックス上の奇数ラ
イン目の光電変換領域３からの２色（Ｗ／Ｇ）の出力を
加算した輝度レベルと、偶数ライン目の光電変換領域か
らの２色（Ｃｙ／Ｙｅ）の出力を加算した輝度レベルと
が接近するので、これにより、固体撮像素子１０のマト
リックス上で垂直方向の各（奇数，偶数）２行を混合し
ても折り返し成分が残らず、且つ、輝度の偽信号も発生
しなくなり、又、マトリックス上の奇数ライン目，偶数
ライン目それぞれで１フィールドの画像を構成した場合
にフリッカーが発生しないので、良好な画像が得られ
る。
【００２８】＜第２実施例＞図３は本発明に係る第２実
施例の固体撮像素子を説明するための図であり、（Ｍｇ
／Ｇ／Ｃｙ／Ｙｅ）の組み合わせによる補色カラーフィ
ルタを用いた場合に、（Ａ）はマトリックス上の奇数ラ
イン目を示し、（Ｂ）は偶数ライン目を示した図、図４
は同第２実施例の固体撮像素子において、マイクロレン
ズの形状を各色に対応して形成した時に、（Ｍｇ／Ｇ／
Ｃｙ／Ｙｅ）の補色カラーフィルタを介した光電変換領
域の感度特性を示した図である。
【００２９】図３（Ａ），（Ｂ）に示した如く、第２実
施例の固体撮像素子２０は、第１実施例の固体撮像素子
１０の補色カラーフィルタ１１に対して、補色カラーフ
ィルタ２１の色の組み合わせが異なり、これに合わせ
て、マイクロレンズ２２の形状を設定している。
【００３０】即ち、透明膜５上には、Ｍｇ／Ｇ／Ｃｙ／
Ｙｅ（マゼンタ／緑／シアン／黄色）からなる複数色の
うちでいずれかの色の補色カラーフィルタ２１が各々の
光電変換領域３と対向して設けられており、且つ、複数
色の補色カラーフィルタ２１は画像情報を含む入射光に
対して色分解する機能を備えて所定の色配列で横列×縦
列にマトリックス状に配設されている。
【００３１】ここで、従来例と異なる点は、複数色の補
色カラーフィルタ２１と対向して最上層に設けるマイク
ロレンズ２２の形状が、先に図７を用いて説明したＭｇ
／Ｇ／Ｃｙ／Ｙｅの補色カラーフィルタ２１を介した光
電変換領域の感度特性に応じて形成されている点であ
る。
【００３２】即ち、図３（Ａ）に示したように、マトリ
ックス上の奇数ライン目は、Ｍｇ／Ｇの補色カラーフィ
ルタ２１が奇数ライン上で繰り返して設けられおり、Ｍ
ｇの補色カラーフィルタ２１と対向する部位ではマイク
ロレンズ２２の曲率を通常の曲率１／Ｒ１（但し：Ｒ１
は曲率半径を示す）に設定している。この際、Ｍｇの補
色カラーフィルタ２１を介した光電変換領域３の感度特
性は、図７からＧの補色カラーフィルタ２１を介した光
電変換領域３の感度特性に対して大きく異なっているも
のの、Ｃｙ／Ｙｅの補色カラーフィルタ２１の場合と略
同様の感度特性を持っているため、マイクロレンズ２２
の曲率を通常の曲率１／Ｒ１に設定している。
【００３３】一方、Ｇの補色カラーフィルタ２１と対向
する部位では、第１実施例と同様に、マイクロレンズ２
２の曲率を通常の曲率１／Ｒ１よりも小さい曲率１／Ｒ
２（但し：Ｒ２は曲率半径を示す）に設定して、集光性
能を高めている。ここでも、色温度が変化しないＧの補
色カラーフィルタ２１の曲率を変えている。
【００３４】次に、図３（Ｂ）に示したように、マトリ
ックス上の偶数ライン目は、第１実施例と同様に、Ｃｙ
／Ｙｅの補色カラーフィルタ２１が偶数ライン上で繰り
返して設けられおり、Ｃｙ／Ｙｅの補色カラーフィルタ
２１と対向する部位では、マイクロレンズ２２の曲率を
通常の曲率１／Ｒ１，１／Ｒ１に設定している。
【００３５】従って、第２実施例では、Ｍｇ／Ｇ／Ｃｙ
／Ｙｅの補色カラーフィルタ２１に対してマイクロレン
ズ２２の形状を上記のように夫々設定することにより、
Ｍｇ／Ｇ／Ｃｙ／Ｙｅの補色カラーフィルタ２１を介し
た光電変換領域３からの各色の出力を図４に示したよう
に略平均化することができる。これにより、複数色の補
色カラーフィルタ１１の各色ごとの感度差を補正するた
めに、マイクロレンズ２２の曲率を他に対して変えた第
２の態様を、少なくとも一色以上の補色カラーフィルタ
２１に適用したので、第１実施例と同様に、輝度の線形
性が向上し、色のダイナミック・レンジ（Ｄ・レンジ）
が損なわれることなく、更に、第２実施例の固体撮像素
子２０に対する回路も従来の回路をそのまま適用でき
る。
【００３６】勿論、Ｍｇ／Ｃｙ／Ｙｅの補色カラーフィ
ルタ２１に対してマイクロレンズ２２の曲率を夫々別々
に設定すれば平均化の精度がより向上することは明らか
である。
【００３７】また、上記のようにＭｇ／Ｇ／Ｃｙ／Ｙｅ
の補色カラーフィルタ２１に対してマイクロレンズ２２
の形状を夫々設定することにより、先に図８，図９を用
いて説明した状態とは異なって、マトリックス上の奇数
ライン目の光電変換領域３からの２色（Ｍｇ／Ｇ）の出
力を加算した輝度レベルと、偶数ライン目の光電変換領
域からの２色（Ｃｙ／Ｙｅ）の出力を加算した輝度レベ
ルとが接近するので、これにより第２実施例の固体撮像
素子２０も、第１実施例と同様に、固体撮像素子２０の
マトリックス上で垂直方向の各（奇数，偶数）２行を混
合しても折り返し成分が残らず、且つ、輝度の偽信号も
発生しなくなり、又、マトリックス上の奇数ライン目，
偶数ライン目それぞれで１フィールドの画像を構成した
場合にフリッカーが発生しないので、良好な画像が得ら
れる。
【００３８】尚、第１，第２実施例では、マトリック上
での奇数ライン目と偶数ライン目とで色の組み合わせが
異なる補色カラーフィルタ２１を用いて説明したが、図
６（Ａ）に示したようなＲ／Ｇ／Ｂの原色カラーフィル
タにも第１，第２実施例の技術的思想を適用することが
でき、この場合には、奇数ライン目のＧの原色カラーフ
ィルタに前記した第１の態様を、偶数ライン目のＧの原
色カラーフィルタに前記した第２の態様を取ることで、
奇数ライン目の２色を加算した結果と偶数ライン目の２
色を加算した結果とが略等しくなる。
【００３９】
【発明の効果】以上詳述した本発明に係る固体撮像素子
によると、請求項１記載によると、複数色のカラーフィ
ルタの各色ごとの感度差を補正するために、マイクロレ
ンズを設けない第１の態様、又は、マイクロレンズの曲
率を他に対して変えた第２の態様のうち少なくとも一つ
の態様を、一色以上のカラーフィルタに適用したので、
輝度の線形性が向上し、色のダイナミック・レンジ（Ｄ
・レンジ）が損なわれることなく、更に、本発明の固体
撮像素子に対する回路も従来の回路をそのまま適用でき
る。
【００４０】また、請求項２記載によると、複数色のカ
ラーフィルタに対してマイクロレンズの形状を夫々設定
することにより、マトリックス上の奇数ライン目の光電
変換領域３からの２色の出力を加算した輝度レベルと、
偶数ライン目の光電変換領域からの２色の出力を加算し
た輝度レベルとが接近するので、これにより、固体撮像
素子１０のマトリックス上で垂直方向の各（奇数，偶
数）２行を混合しても折り返し成分が残らず、且つ、輝
度の偽信号も発生しなくなり、又、マトリックス上の奇
数ライン目，偶数ライン目それぞれで１フィールドの画
像を構成した場合にフリッカーが発生しないので、良好
な画像が得られる。
【００４１】更に、請求項３記載によると、マイクロレ
ンズを設けない第１の態様は、色温度の変動に対して前
記光電変換領域の出力レベル変動が少なく、且つ、他の
カラーフィルタ透過の出力レベルより高レベルの出力を
持つカラーフィルタを適用し、一方、マイクロレンズの
曲率を他に対して変えた第２の態様は、色温度の変動に
対して前記光電変換領域の出力レベル変動が少なく、且
つ、他のカラーフィルタ透過の出力レベルより低レベル
の出力を持つカラーフィルタを適用したため、色温度の
変動にかかわりなく第１，第２の態様と対応した各カラ
ーフィルタを介した光電変換領域３からの出力が常に安
定しているので、水平方向の輝度偽信号が減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施例の固体撮像素子を説明
するための図である。
【図２】本発明に係る第１実施例の固体撮像素子におい
て、マイクロレンズの形状を各色に対応して形成した時
に、（Ｗ／Ｇ／Ｃｙ／Ｙｅ）の補色カラーフィルタを介
した光電変換領域の感度特性を示した図である。
【図３】本発明に係る第２実施例の固体撮像素子を説明
するための図である。
【図４】本発明に係る第２実施例の固体撮像素子におい
て、マイクロレンズの形状を各色に対応して形成した時
に、（Ｍｇ／Ｇ／Ｃｙ／Ｙｅ）の補色カラーフィルタを
介した光電変換領域の感度特性を示した図である。
【図５】従来の固体撮像素子の一例を示した断面図であ
る。
【図６】従来の固体撮像素子において、カラーフィルタ
の色配列を示した図である。
【図７】従来の固体撮像素子において、マイクロレンズ
を各色同一形状に設定した時に、複数色のカラーフィル
タを介した光電変換領域の感度特性を示した図である。
【図８】従来の固体撮像素子において、複数色の補色カ
ラーフィルタの色分解特性を示した図である。
【図９】従来の固体撮像素子において、補色カラーフィ
ルタによる光電変換領域からの２色の出力を加算した輝
度レベルを示した図である。
【符号の説明】
２…半導体基板、３…光電変換領域、１０…第１実施例
の固体撮像素子、１１…補色カラーフィルタ（Ｗ／Ｇ／
Ｃｙ／Ｙｅ）、１２…マイクロレンズ、２０…第２実施
例の固体撮像素子、２１…補色カラーフィルタ（Ｍｇ／
Ｇ／Ｃｙ／Ｙｅ）、２２…マイクロレンズ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】画像情報を含む入射光を光電変換する光電
    変換領域をマトリックス状に設けた半導体基板と、 前記光電変換領域と対向して所定の色配列でマトリック
    ス状に設けられ、且つ、前記入射光を色分解する複数色
    のカラーフィルタと、 前記入射光を前記カラーフィルタを介して前記光電変換
    領域に集光させるマイクロレンズとを備えた固体撮像素
    子において、 前記光電変換領域からの各色の出力が略平均化するよう
    に、前記マイクロレンズを設けない第１の態様、又は、
    前記マイクロレンズの曲率を他に対して変えた第２の態
    様のうち少なくとも一つの態様を、一色以上の前記カラ
    ーフィルタに適用したことを特徴とする固体撮像素子。
  2. 【請求項２】画像情報を含む入射光を光電変換する光電
    変換領域をマトリックス状に設けた半導体基板と、 前記光電変換領域と対向してマトリックス上の奇数ライ
    ン目の２色と、偶数ライン目の２色とで色組みを異なら
    せて所定の色配列で設けられ、且つ、前記入射光を色分
    解する複数色のカラーフィルタと、 前記入射光を前記カラーフィルタを介して前記光電変換
    領域に集光させるマイクロレンズとを備えた固体撮像素
    子において、 奇数ライン目の前記光電変換領域からの２色の出力を加
    算した輝度レベルと、偶数ライン目の前記光電変換領域
    からの２色の出力を加算した輝度レベルとが接近するよ
    うに、前記マイクロレンズを設けない第１の態様、又
    は、前記マイクロレンズの曲率を他に対して変えた第２
    の態様のうち少なくとも一つの態様を、一色以上の前記
    カラーフィルタに適用したことを特徴とする固体撮像素
    子。
  3. 【請求項３】請求項１又は請求項２記載の固体撮像素子
    において、 前記第１の態様は、色温度の変動に対して前記光電変換
    領域の出力レベル変動が少なく、且つ、他のカラーフィ
    ルタ透過の出力レベルより高レベルの出力を持つカラー
    フィルタを適用し、一方、前記第２の態様は、色温度の
    変動に対して前記光電変換領域の出力レベル変動が少な
    く、且つ、他のカラーフィルタ透過の出力レベルより低
    レベルの出力を持つカラーフィルタを適用したことを特
    徴とする固体撮像素子。
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