KR102660132B1 - 고체 촬상 장치 및 전자 기기 - Google Patents

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소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤
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Abstract

화질의 저하를 억제한다. 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치는, 제1 감도를 구비하는 복수의 제1 광전 변환 소자(101)와, 상기 제1 감도보다도 낮은 제2 감도를 구비하는 복수의 제2 광전 변환 소자(102)와, 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각에서 발생한 전하를 축적하는 복수의 전하 축적 영역(111, 113)과, 상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제1 컬러 필터(121)와, 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제2 컬러 필터(122)를 구비하고, 상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각에서 가장 근접하는 상기 전하 축적 영역에 포함되는 상기 제2 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제2 컬러 필터는, 당해 전하 축적 영역에 가장 근접하는 상기 제1 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제1 컬러 필터와 동일한 파장 성분을 투과시킨다.

Description

고체 촬상 장치 및 전자 기기
본 개시는, 고체 촬상 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
광전 변환 소자를 구비한 촬상 장치에서는, 예를 들면, 조도가 낮은 경우에는 광전 변환 소자의 감도가 높은 것이 바람직하고, 한편, 조도가 높은 경우에는 광전 변환 소자가 포화하기 어려운 것이 바람직하다.
그래서, 예를 들어 특허 문헌 1에는, 단위 화소 내에 면적이 다른 대소 2개의 광전 변환 소자를 배치함과 함께, 소면적의 광전 변환 소자에는 감광부를 마련함으로써, 면적이 다른 2개의 광전 변환 소자에 면적차 이상의 감도차를 주는 기술이 개시되어 있다.
특허 문헌 1: 특개2017-163010호 공보
그렇지만, 상기 종래 기술과 같이, 감도가 다른 광전 변환 소자를 마련한 경우, 감도가 높은 대면적의 광전 변환 소자가 포화한 후에 더욱 광이 계속 조사되면, 먼저 포화한 대면적의 광전 변환 소자로부터 아직도 포화하고 있지 않는 소면적의 광전 변환 소자에 전하가 누출하는, 블루밍이라는 현상이 발생한다. 블루밍에 의해 소면적의 광전 변환 소자에 유입한 전하는, 이 광전 변환 소자로부터 판독한 출력 신호에 노이즈로서 나타난다. 그 결과, PRNU(Photo Response Non-Uniformity)가 악화되어, 화질이 저하되고 만다는 문제가 발생한다.
그래서 본 개시에서는, 화질의 저하를 억제하는 것이 가능한 고체 촬상 장치 및 전자 기기를 제안한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 개시에 관한 한 형태의 고체 촬상 장치는, 각각 제1 감도를 구비하고, 2차원 격자형상으로 배열하는 복수의 제1 광전 변환 소자와, 각각 상기 제1 감도보다도 낮은 제2 감도를 구비하고, 상기 복수의 제1 광전 변환 소자 사이 각각에 배치되어 2차원 격자형상으로 배열하는 복수의 제2 광전 변환 소자와, 각각 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 중의 1개를 포함하고, 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각에서 발생한 전하를 축적하는 복수의 전하 축적 영역과, 상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제1 컬러 필터와, 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제2 컬러 필터를 구비하고, 상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각에서 가장 근접하는 상기 전하 축적 영역에 포함되는 상기 제2 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제2 컬러 필터는, 당해 전하 축적 영역에 가장 근접하는 상기 제1 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제1 컬러 필터와 동일한 파장 성분을 투과시킨다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 CMOS 이미지 센서의 개략 구성례를 도시하는 블록도.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 단위 화소의 개략 구성례를 도시하는 회로도.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 모식도.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 모식도이고, 실리콘 기판의 제2면에서의 평면 레이아웃과, 제1면에서의 평면 레이아웃을 중첩한 모식도.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 모식도이고, 도 4로부터, 제1면에서의 제1 광전 변환 소자, 제2 광전 변환 소자, 제1 온 칩 렌즈 및 제2 온 칩 렌즈의 평면 레이아웃을 추출한 도면.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 모식도이고, 도 5에 도시하는 제1면에서의 제1 광전 변환 소자, 제2 광전 변환 소자, 제1 온 칩 렌즈 및 제2 온 칩 렌즈에 더하여, 단위 화소의 제1면에서 각 화소 사이에 마련된 화소간 차광부의 평면 레이아웃을 추출한 도면.
도 7은 제1 실시 형태에 관한 컬러 필터 배열의 평면 레이아웃례를 도시하는 평면도.
도 8은 제1 실시 형태에 관한 베이어 배열의 한 예를 도시하는 도면.
도 9는 제1 실시 형태에 관한 X-Trans형의 컬러 필터 배열의 한 예를 도시하는 도면.
도 10은 제1 실시 형태에 관한 쿼드베이어 배열의 한 예를 도시하는 도면.
도 11은 제1 실시 형태에 관한 화이트 RGBgata의 컬러 필터 배열의 한 예를 도시하는 도면.
도 12는 제1 실시 형태에 관한 단위 화소에서 대화소로부터의 누설 전류의 유출처를 설명하기 위한 도면.
도 13은 제1 실시 형태에 관한 전하 축적부의 개략 구성례를 도시하는 단면도.
도 14는 제2 실시 형태에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 모식도.
도 15는 제3 실시 형태에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 모식도.
도 16은 제4 실시 형태에 관한 컬러 필터 배열의 평면 레이아웃례를 도시하는 평면도.
도 17은 제5 실시 형태의 제1 예에 관한 컬러 필터 배열의 평면 레이아웃례를 도시하는 평면도.
도 18은 제5 실시 형태의 제2 예에 관한 컬러 필터 배열의 평면 레이아웃례를 도시하는 평면도.
도 19는 제5 실시 형태의 제3 예에 관한 컬러 필터 배열의 평면 레이아웃례를 도시하는 평면도.
도 20은 제5 실시 형태의 제4 예에 관한 컬러 필터 배열의 평면 레이아웃례를 도시하는 평면도.
도 21은 제5 실시 형태의 제5 예에 관한 컬러 필터 배열의 평면 레이아웃례를 도시하는 평면도.
도 22는 제5 실시 형태의 제6 예에 관한 컬러 필터 배열의 평면 레이아웃례를 도시하는 평면도.
도 23은 제5 실시 형태의 제7 예에 관한 컬러 필터 배열의 평면 레이아웃례를 도시하는 평면도.
도 24는 제5 실시 형태의 제8 예에 관한 컬러 필터 배열의 평면 레이아웃례를 도시하는 평면도.
도 25는 제5 실시 형태의 제9 예에 관한 컬러 필터 배열의 평면 레이아웃례를 도시하는 평면도.
도 26은 제5 실시 형태의 제10 예에 관한 컬러 필터 배열의 평면 레이아웃례를 도시하는 평면도.
도 27은 제5 실시 형태의 제11 예에 관한 컬러 필터 배열의 평면 레이아웃례를 도시하는 평면도.
도 28은 제5 실시 형태의 제12 예에 관한 컬러 필터 배열의 평면 레이아웃례를 도시하는 평면도.
도 29는 제5 실시 형태의 제13 예에 관한 컬러 필터 배열의 평면 레이아웃례를 도시하는 평면도.
도 30은 제5 실시 형태의 제14 예에 관한 컬러 필터 배열의 평면 레이아웃례를 도시하는 평면도.
도 31은 제5 실시 형태의 제15 예에 관한 컬러 필터 배열의 평면 레이아웃례를 도시하는 평면도.
도 32는 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 33은 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 한 예를 도시하는 설명도.
이하에, 본 개시의 한 실시 형태에 관해 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태에서, 동일한 부위에는 동일한 부호를 붙임에 의해 중복되는 설명을 생략한다.
또한, 이하에 나타내는 항목 순서에 따라 본 개시를 설명한다.
1. 제1 실시 형태
1.1 CMOS 이미지 센서
1.2 단위 화소
1.3 단위 화소의 평면 레이아웃
1.3.1 제2면의 평면 레이아웃
1.3.2 제1면 및 제2면의 평면 레이아웃
1.4 컬러 필터의 평면 레이아웃
1.4.1 대화소에 대한 컬러 필터의 평면 레이아웃
1.4.2 소화소에 대한 컬러 필터의 평면 레이아웃
1.4.2.1 대화소로부터의 누설 전류의 유출처
1.4.2.2 대화소와 소화소의 조합
1.5 작용·효과
2. 제2 실시 형태
2.1 작용·효과
3. 제3 실시 형태
3.1 작용·효과
4. 제4 실시 형태
4.1 컬러 필터 배열의 예
4.2 작용·효과
5. 제5 실시 형태
5.1 제1 예
5.2 제2 예
5.3 제3 예
5.4 제4 예
5.5 제5 예
5.6 제6 예
5.7 제7 예
5.8 제8 예
5.9 제9 예
5.10 제10 예
5.11 제11 예
5.12 제12 예
5.13 제13 예
5.14 제14 예
5.15 제15 예
5.16 작용·효과
6. 제6 실시 형태
7. 이동체에의 응용례
1. 제1 실시 형태
먼저, 제1 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치 및 전자 기기에 관해, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
1.1 CMOS 이미지 센서
도 1은, 제1 실시 형태에 관한 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)형의 고체 촬상 장치(이하, 단지 CMOS 이미지 센서라고 한다)의 개략 구성례를 도시하는 블록도이다. 여기서, CMOS 이미지 센서란, CMOS 프로세스를 응용하여, 또는, 부분적으로 사용하여 작성된 이미지 센서이다. 예를 들면, 본 실시 형태에 관한 CMOS 이미지 센서(10)는, 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서로 구성되어 있다.
본 실시 형태에 관한 CMOS 이미지 센서(10)는, 예를 들면, 화소 어레이부(11)가 형성된 반도체 칩과, 주변 회로가 형성된 반도체 칩이 적층된 스택 구조를 가진다. 주변 회로에는, 예를 들면, 수직 구동 회로(12), 칼럼 처리 회로(13), 수평 구동 회로(14) 및 시스템 제어부(15)가 포함될 수 있다.
CMOS 이미지 센서(10)는 또한, 신호 처리부(18) 및 데이터 격납부(19)를 구비하고 있다. 신호 처리부(18) 및 데이터 격납부(19)는, 주변 회로와 같은 반도체 칩에 마련되어도 좋고, 다른 반도체 칩에 마련되어도 좋다.
화소 어레이부(11)는, 수광한 광량에 응한 전하를 생성하면서 축적하는 광전 변환 소자를 갖는 단위 화소(이하, 단지 「화소」라고 기술하는 경우도 있다)가 행방향 및 열방향으로, 즉, 행렬형상으로 2차원 격자형상으로 배치된 구성을 가진다. 여기서, 행방향이란 화소행의 화소의 배열 방향(즉, 수평 방향)을 말하고, 열방향이란 화소열의 화소의 배열 방향(즉, 수직 방향)을 말한다. 단위 화소의 구체적인 회로 구성이나 화소 구조의 상세에 관해서는 후술한다.
화소 어레이부(11)에서는, 행렬형상의 화소 배열에 대해, 화소행마다 화소 구동선(LD)이 행방향을 따라 배선되고, 화소열마다 수직 신호선(VSL)이 열방향을 따라 배선되어 있다. 화소 구동선(LD)은, 화소로부터 신호를 판독할 때의 구동을 행하기 위한 구동 신호를 전송한다. 도 1에서는, 화소 구동선(LD)에 관해 1개의 배선으로서 도시하고 있는데, 1개로 한정되는 것은 아니다. 화소 구동선(LD)의 일단은, 수직 구동 회로(12)의 각 행에 대응한 출력단에 접속되어 있다.
수직 구동 회로(12)는, 시프트 레지스터나 어드레스 디코더 등에 의해 구성되고, 화소 어레이부(11)의 각 화소를 전 화소 동시 또는 행 단위 등으로 구동한다. 즉, 수직 구동 회로(12)는, 당해 수직 구동 회로(12)를 제어하는 시스템 제어부(15)와 함께, 화소 어레이부(11)의 각 화소의 동작을 제어하는 구동부를 구성하고 있다. 이 수직 구동 회로(12)는 그 구체적인 구성에 관해서는 도시를 생략하지만, 일반적으로, 판독 주사계와 소출 주사계의 2개의 주사계를 구비하고 있다.
판독 주사계는, 단위 화소로부터 신호를 판독하기 위해, 화소 어레이부(11)의 단위 화소를 행 단위로 순차적으로 선택 주사한다. 단위 화소로부터 판독되는 신호는 아날로그 신호이다. 소출 주사계는, 판독 주사계에 의해 판독 주사가 행해지는 판독행에 대해, 그 판독 주사보다도 노광 시간분만큼 선행하여 소출 주사를 행한다.
이 소출 주사계에 의한 소출 주사에 의해, 판독행의 단위 화소의 광전 변환 소자로부터 불필요한 전하가 소출됨에 의해 당해 광전 변환 소자가 리셋된다. 그리고, 이 소출 주사계에서 불필요 전하를 소출함(리셋함)에 의해, 이른바 전자 셔터 동작이 행해진다. 여기서, 전자 셔터 동작이란, 광전 변환 소자의 전하를 버리고, 새롭게 노광을 시작하는(전하의 축적을 시작하는) 동작을 말한다.
판독 주사계에 의한 판독 동작에 의해 판독되는 신호는, 그 직전의 판독 동작 또는 전자 셔터 동작 이후에 수광한 광량에 대응하고 있다. 그리고, 직전의 판독 동작에 의한 판독 타이밍 또는 전자 셔터 동작에 의한 소출 타이밍으로부터, 금회의 판독 동작에 의한 판독 타이밍까지의 기간이, 단위 화소에서의 전하의 축적 기간(노광 기간이라고도 한다)이 된다.
수직 구동 회로(12)에 의해 선택 주사된 화소행의 각 단위 화소로부터 출력되는 신호는, 화소열마다 수직 신호선(VSL)의 각각을 통하여 칼럼 처리 회로(13)에 입력된다. 칼럼 처리 회로(13)는, 화소 어레이부(11)의 화소열마다, 선택행의 각 화소로부터 수직 신호선(VSL)를 통하여 출력되는 신호에 대해 소정의 신호 처리를 행함과 함께, 신호 처리 후의 화소 신호를 일시적으로 유지한다.
구체적으로는, 칼럼 처리 회로(13)는, 신호 처리로서 적어도, 노이즈 제거 처리, 예를 들어 CDS(Correlated Double Sampling: 상관 이중 샘플링) 처리나, DDS(Double Data Sampling) 처리를 행한다. 예를 들면, CDS 처리에 의해, 리셋 노이즈나 화소 내의 증폭 트랜지스터의 임계치 편차 등의 화소 고유의 고정 패턴 노이즈가 제거된다. 칼럼 처리 회로(13)는, 그 외에도, 예를 들면, AD(아날로그-디지털) 변환 기능을 구비하고, 광전 변환 소자로부터 판독되어 얻은 아날로그의 화소 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다.
수평 구동 회로(14)는, 시프트 레지스터나 어드레스 디코더 등에 의해 구성되고, 칼럼 처리 회로(13)의 화소열에 대응하는 판독 회로(이하, 화소 회로라고 한다)를 순차적으로 선택한다. 이 수평 구동 회로(14)에 의한 선택 주사에 의해, 칼럼 처리 회로(13)에서 화소 회로마다 신호 처리된 화소 신호가 순차적으로 출력된다.
시스템 제어부(15)는, 각종의 타이밍 신호를 생성하는 타이밍 제너레이터 등에 의해 구성되고, 당해 타이밍 제너레이터에서 생성된 각종의 타이밍을 기초로, 수직 구동 회로(12), 칼럼 처리 회로(13), 및, 수평 구동 회로(14) 등의 구동 제어를 행한다.
신호 처리부(18)는, 적어도 연산 처리 기능을 가지고, 칼럼 처리 회로(13)로부터 출력되는 화소 신호에 대해 연산 처리 등의 여러 가지 신호 처리를 행한다. 데이터 격납부(19)는, 신호 처리부(18)에서의 신호 처리에 있어서, 그 처리에 필요한 데이터를 일시적으로 격납한다.
또한, 신호 처리부(18)로부터 출력된 출력 화상은, 예를 들면, CMOS 이미지 센서(10)를 탑재하는 전자 기기에서의 어플리케이션 프로세서 등에서 소정의 처리가 실행되거나, 소정의 네트워크를 통하여 외부 장치에 송신되거나 해도 좋다.
1.2 단위 화소
도 2는, 본 실시 형태에 관한 단위 화소의 개략 구성례를 도시하는 회로도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 단위 화소(100)는, 제1 광전 변환 소자(101), 제2 광전 변환 소자(102), 제1 전송 트랜지스터(103), 제2 전송 트랜지스터(104), 제3 전송 트랜지스터(105), 제4 전송 트랜지스터(106), FD(플로팅 디퓨전)부(107), 리셋 트랜지스터(108), 증폭 트랜지스터(109), 및, 선택 트랜지스터(110)를 구비한다. 제1 전송 트랜지스터(103)는, 예를 들면, 청구의 범위에서의 제1 전송 게이트에 상당하고, 제2∼제4 전송 트랜지스터(104∼106)의 적어도 1개는, 예를 들면, 청구의 범위에서의 제2 전송 게이트에 상당한다. 또한, 증폭 트랜지스터(109)는, 예를 들면, 청구의 범위에서의 증폭 게이트에 상당하고, 선택 트랜지스터(110)는, 예를 들면, 청구의 범위에서의 선택 게이트에 상당하고, 리셋 트랜지스터(108)는, 예를 들면, 청구의 범위에서의 리셋 게이트에 상당한다.
제1 전송 트랜지스터(103), 제2 전송 트랜지스터(104), 제3 전송 트랜지스터(105), 제4 전송 트랜지스터(106), 리셋 트랜지스터(108), 증폭 트랜지스터(109) 및 선택 트랜지스터(110)는, 예를 들면, n형의 MOS 트랜지스터(이하, NMOS 트랜지스터라고 한다)로 구성된다.
이하의 설명에서, 제1 전송 트랜지스터(103), 제2 전송 트랜지스터(104), 제3 전송 트랜지스터(105), 제4 전송 트랜지스터(106), 리셋 트랜지스터(108), 증폭 트랜지스터(109) 및 선택 트랜지스터(110)는, 단지 화소 트랜지스터라고도 칭해진다.
리셋 트랜지스터(108) 및 증폭 트랜지스터(109)는, 전원(VDD)에 접속된다. 제1 광전 변환 소자(101)는, 실리콘 반도체 기판에 형성된 p형 불순물 영역의 내부에, n형 불순물 영역이 형성된, 이른바 매입형의 포토 다이오드를 포함한다. 마찬가지로, 제2 광전 변환 소자(102)는, 매입형의 포토 다이오드를 포함한다. 제1 광전 변환 소자(101) 및 제2 광전 변환 소자(102)는, 수광한 광량에 응한 전하를 생성하고, 생성한 전하를 일정량까지 축적한다.
또한, 단위 화소(100)는, 전하 축적부(111)를 또한 구비한다. 전하 축적부(111)는, 예를 들어 MOS(Metal-Oxide-Semiconductor) 용량이나 MIS(Metal-Insulator-Semiconductor) 용량이다.
도 2에서, 제1 광전 변환 소자(101)와 제2 광전 변환 소자(102) 사이에는, 제1 전송 트랜지스터(103), 제2 전송 트랜지스터(104), 제3 전송 트랜지스터(105) 및 제4 전송 트랜지스터(106)가 직렬로 접속되어 있다. 제1 전송 트랜지스터(103)와 제2 전송 트랜지스터(104) 사이에 접속된 부유 확산층은, FD부(107)가 된다. FD부(107)에는, 기생 용량(C10)이 구비된다.
제2 전송 트랜지스터(104)와 제3 전송 트랜지스터(105) 사이에 접속된 부유 확산층은, 노드(112)가 된다. 노드(112)에는, 기생 용량(C11)이 구비된다. 제3 전송 트랜지스터(105)와 제4 전송 트랜지스터(106) 사이에 접속된 부유 확산층은, 노드(113)가 된다. 노드(113)에는, 전하 축적부(111)가 접속되어 있다.
도 2에 예시하는 단위 화소(100)에 대해서는, 도 1에서 설명한 화소 구동선(LD)으로서, 복수의 구동선이, 예를 들어 화소행마다 접속된다. 그리고, 수직 구동 회로(12)로부터 복수의 구동선을 통하여, 각종의 구동 신호(TGL, FDG, FCG, TGS, RST 및 SEL)가 공급된다. 또한, 각 구동 신호(TGL, FDG, FCG, TGS, RST 및 SEL)는, 예를 들면, 고레벨(예를 들면, 전원 전압(VDD))의 상태가 액티브 상태가 되고, 저레벨의 상태(예를 들면, 설치 전위 또는 부전위)가 비액티브 상태가 되는 펄스 신호라도 좋다.
제1 전송 트랜지스터(103)의 게이트 전극에는, 구동 신호(TGL)가 인가된다. 구동 신호(TGL)가 액티브 상태가 되면, 제1 전송 트랜지스터(103)가 도통 상태가 되고, 제1 광전 변환 소자(101)에 축적되어 있는 전하가, 제1 전송 트랜지스터(103)를 통하여 FD부(107)에 전송된다.
제2 전송 트랜지스터(104)의 게이트 전극에는, 구동 신호(FDG)가 인가된다. 구동 신호(FDG)가 액티브 상태가 되어 제2 전송 트랜지스터(104)가 도통 상태가 되면, 이에 의해 FD부(107)와 노드(112)의 포텐셜이 결합하여, 1개의 전하 축적 영역이 된다.
제3 전송 트랜지스터(105)의 게이트 전극에는, 구동 신호(FCG)가 인가된다. 구동 신호(FDG)와 구동 신호(FCG)가 액티브 상태가 되어 제2 전송 트랜지스터(104)와 제3 전송 트랜지스터(105)가 도통 상태가 되면, FD부(107)로부터 전하 축적부(111)까지의 포텐셜이 결합하여, 1개의 전하 축적 영역이 된다.
제4 전송 트랜지스터(106)의 게이트 전극에는, 구동 신호(TGS)가 인가된다. 구동 신호(TGS)가 액티브 상태가 되면, 제4 전송 트랜지스터(106)가 도통 상태가 되고, 제2 광전 변환 소자(102)에 축적되어 있는 전하가, 제4 전송 트랜지스터(106)를 통하여, 전하 축적부(111)에 전송된다. 제4 전송 트랜지스터(106), 제3 전송 트랜지스터(105) 및 제2 전송 트랜지스터(104)가 액티브 상태인 경우, 전하 축적부(111)로부터 FD부(107)까지의 포텐셜이 결합하고, 이 결합한 전하 축적 영역에, 제2 광전 변환 소자(102)에 축적되어 있는 전하가 전송된다.
또한, 제4 전송 트랜지스터(106)의 게이트 전극의 하부의 채널 영역은, 예를 들면, 제1 전송 트랜지스터(103), 제2 전송 트랜지스터(104) 또는 제3 전송 트랜지스터(105)의 게이트 전극의 하부의 채널 영역보다도, 포텐셜이 약간 플러스의 방향으로 시프트하고 있고(환언하면, 포텐셜이 약간 깊어지고 있고), 이에 의해 전하의 오버 플로우 패스가 형성되어 있다. 제2 광전 변환 소자(102)에서의 광전 변환의 결과, 제2 광전 변환 소자(102)의 포화 전하량을 초과하는 전하가 발생한 경우에는, 포화 전하량을 초과한 전하가, 상기 오버 플로우 패스를 통하여, 제2 광전 변환 소자(102)로부터 전하 축적부(111)에 오버 플로우한다(넘쳐난다). 오버 플로우한 전하는, 전하 축적부(111)에 축적된다.
또한, 이하의 설명에서는, 제4 전송 트랜지스터(106)의 게이트 전극의 하부의 채널 영역에 형성되어 있는 오버 플로우 패스를, 단지 제4 전송 트랜지스터(106)의 오버 플로우 패스라고 칭한다.
도 2에서, 전하 축적부(111)가 갖는 2개의 전극 중, 제1 전극은, 제3 전송 트랜지스터(105)와 제4 전송 트랜지스터(106) 사이의 노드(113)에 접속된, 노드 전극이다. 전하 축적부(111)가 갖는 2개의 전극 중, 제2 전극은, 접지된, 접지 전극이다.
또한, 제2 전극은, 변형례로서, 접지 전위 이외의 특정 전위, 예를 들어 전원 전위에 접속되어도 좋다.
전하 축적부(111)가 MOS 용량 또는 MIS 용량인 경우, 한 예로서, 제2 전극은, 실리콘 기판에 형성된 불순물 영역이고, 용량을 형성하는 유전막은, 실리콘 기판상에 형성된 산화막이나 질화막이다. 제1 전극은, 제2 전극 및 유전막의 상방에서, 도전성을 갖는 재료, 예를 들어 폴리실리콘이나 금속으로 형성된 전극이다.
제2 전극을 접지 전위로 하는 경우, 제2 전극은, 제1 광전 변환 소자(101) 또는 제2 광전 변환 소자(102)에 구비되는 p형 불순물 영역과 전기적으로 접속된 p형 불순물 영역이라도 좋다. 제2 전극을, 접지 전위 이외의 특정 전위로 하는 경우, 제2 전극은, p형 불순물 영역 내에 형성된 n형 불순물 영역이라도 좋다.
노드(112)에는, 제2 전송 트랜지스터(104) 외에, 리셋 트랜지스터(108)도 접속된다. 리셋 트랜지스터의 끝에는, 특정 전위, 예를 들어 전원(VDD)이 접속된다. 리셋 트랜지스터(108)의 게이트 전극에는, 구동 신호(RST)가 인가된다. 구동 신호(RST)가 액티브 상태가 되면, 리셋 트랜지스터(108)가 도통 상태가 되고, 노드(112)의 전위가 전압(VDD)의 레벨로 리셋된다.
구동 신호(RST)를 액티브 상태로 할 때에, 제2 전송 트랜지스터(104)의 구동 신호(FDG)와 제3 전송 트랜지스터(105)의 구동 신호(FCG)를 액티브 상태로 하면, 포텐셜이 결합한 노드(112)와 FD부(107)와 전하 축적부(111)의 전위가, 전압(VDD)의 레벨로 리셋된다.
또한, 구동 신호(FDG)와 구동 신호(FCG)를 개별적으로 제어함으로써, FD부(107)와 전하 축적부(111)의 전위를, 각각 단독으로(독립적으로) 전압(VDD)의 레벨로 리셋할 수 있다.
부유 확산층인 FD부(107)는, 전하를 전압으로 변환하는 기능을 구비하고 있다. 즉, FD부(107)에 전하가 전송되면, 전송된 전하의 양에 응하여, FD부(107)의 전위가 변화한다.
증폭 트랜지스터(109)는, 그 소스측에 수직 신호선(VSL)의 일단에 접속된 전류원(131)이 접속되고, 드레인측에 전원(VDD)이 접속되고, 이것들과 함께 소스 팔로워 회로를 구성한다. 증폭 트랜지스터(109)의 게이트 전극에는, FD부(107)가 접속되고, 이것이 소스 팔로워 회로의 입력이 된다.
선택 트랜지스터(110)는, 증폭 트랜지스터(109)의 소스와 수직 신호선(VSL) 사이에 접속된다. 선택 트랜지스터(110)의 게이트 전극에는, 구동 신호(SEL)가 인가된다. 구동 신호(SEL)가 액티브 상태가 되면, 선택 트랜지스터(110)가 도통 상태가 되고, 단위 화소(100)가 선택 상태가 된다.
FD부(107)에 전하가 전송되면, FD부(107)의 전위가, 전송된 전하의 양에 응한 전위가 되고, 그 전위가, 상기 소스 팔로워 회로에 입력된다. 구동 신호(SEL)가 액티브 상태가 되면, 이 전하의 양에 응한 FD부(107)의 전위가, 소스 팔로워 회로의 출력으로서, 선택 트랜지스터(110)를 통하여 수직 신호선(VSL)에 출력된다.
제1 광전 변환 소자(101)의 수광면은, 제2 광전 변환 소자(102)의 그것보다도 넓다. 즉, 본 실시 형태에서는, 제1 광전 변환 소자(101)가 대면적이고, 제2 광전 변환 소자(102)가 소면적이다. 그 경우, 동일한 조도와 동일한 노광 시간의 조건하에서 촬영한 경우, 제1 광전 변환 소자(101)에서 발생하는 전하는, 제2 광전 변환 소자(102)에서 발생하는 전하보다도 많다. 그때문에, 제1 광전 변환 소자(101)에서 발생한 전하를 FD부(107)에 전송하는 전후에서의 전압 변화는, 제2 광전 변환 소자(102)에서 발생한 전하를 FD부(107)에 전송하는 전후에서의 전압 변화보다도 커진다. 이것은, 제1 광전 변환 소자(101)와 제2 광전 변환 소자(102)를 비교하면, 제1 광전 변환 소자(101)는, 제2 광전 변환 소자(102)보다도 감도가 높은 것을 나타내고 있다.
한편, 제2 광전 변환 소자(102)는, 높은 조도의 광이 입사하여 제2 광전 변환 소자(102)의 포화 전하량을 초과하는 전하가 발생한 경우에도, 포화 전하량을 초과하여 발생한 전하를 전하 축적부(111)에 축적할 수 있기 때문에, 제2 광전 변환 소자(102)에서 생긴 전하를 전하―전압 변환할 때에, 제2 광전 변환 소자(102) 내에 축적한 전하와, 전하 축적부(111)에 축적한 전하의 쌍방을 더한 다음, 전하―전압 변환할 수 있다.
이에 의해, 제2 광전 변환 소자(102)는, 제1 광전 변환 소자(101)보다도, 계조성을 구비한 화상을, 넓은 조도 범위에 걸쳐 촬영할 수 있다, 환언하면, 다이내믹 레인지가 넓은 화상을 촬영할 수 있다.
제1 광전 변환 소자(101)를 이용하여 촬영된, 감도가 높은 화상과, 제2 광전 변환 소자(102)를 이용하여 촬영된, 다이내믹 레인지가 넓은 화상과의 2장의 화상은, 예를 들면, CMOS 이미지 센서(10)의 내부에 구비되는 화상 신호 처리 회로, 또는, CMOS 이미지 센서(10)의 외부에 접속된 화상 신호 처리 장치에서, 2장의 화상으로부터 1장의 화상을 합성하는 와이드 다이내믹 레인지 화상 합성 처리를 거처서, 1장의 화상으로 합성된다.
1.3 단위 화소의 평면 레이아웃
이어서, 도 2에 예시한 단위 화소(100)의 평면 레이아웃에 관해 설명한다.
1.3.1 제2면의 평면 레이아웃
도 3은, 본 실시 형태에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 모식도이다. 또한, 도 3에서는, 단위 화소(100)가, 이른바 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서인 경우가 예시되어 있다.
이면 조사형의 CMOS 이미지 센서(10)에서는, 제1 광전 변환 소자(101)와 제2 광전 변환 소자(102)가 형성된 실리콘 기판은, 포토 다이오드에의 광의 입사면이 되는 제1면과, 제1면에 대향하는 제2면을 구비한다. 도 3에는, 단위 화소(100)에 관한, 실리콘 기판의 제2면에서의 평면 레이아웃으로서, 단위 화소(100)에 구비되는 활성 영역, 광전 변환 소자, 화소 트랜지스터, 전하 축적부, 및, 이들의 사이를 접속하는 배선의 평면 레이아웃이 도시되어 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 광전 변환 소자(101), 제1 전송 트랜지스터(103), FD부(107), 제2 전송 트랜지스터(104), 노드(112)의 일부, 리셋 트랜지스터(108), 및, 전원(VDD)에의 접속부는, 연속한 제1 활성 영역상에 형성되어 있다.
한편, 제2 광전 변환 소자(102), 제4 전송 트랜지스터(106), 노드(113), 제3 전송 트랜지스터(105), 및, 노드(112)의 다른 일부는, 제1 활성 영역과는 다른, 연속한 제2 활성 영역상에 형성되어 있다.
또한, 수직 신호선(VSL)에의 접속부, 선택 트랜지스터(110), 증폭 트랜지스터(109), 및, 전원(VDD)에의 접속부는, 제1 및 제2 활성 영역과는 다른, 연속한 제3 활성 영역상에 형성되어 있다.
또한, 전하 축적부(111)는, 상기 제1∼제3 활성 영역과는 다른, 제4 활성 영역(도시 생략)상에 형성되어 있다. 전하 축적부(111)의 하부 전극이 되는 불순물 영역이 형성되는 제4 활성 영역은, 그 위에 유전막이 배치되고, 또한 그 위에 상부 전극이 배치되기 때문에, 도 3에서는, 상부 전극만이 도시되어 있다. 이 상부 전극의 아래에, 하부 전극이 형성되는 제4 활성 영역이 배치되어 있다.
도 3에서, FD부(107)와, 증폭 트랜지스터(109)의 게이트 전극 사이는, 게이트 전극보다도 상층에 배치된 배선에 의해 접속되어 있다. 또한, 제1 활성 영역에 형성되는 노드(112)의 일부와, 제2 활성 영역에 형성되는 노드(112)의 다른 일부 사이도, 각 게이트 전극보다도 상층에 배치된 배선에 의해 접속되어 있다. 또한, 노드(113)와, 전하 축적부(111)의 상부 전극 사이도, 각 게이트 전극과 전하 축적부(111)의 상부 전극보다도 상층에 배치된 배선에 의해 접속되어 있다.
또한, 도 3에서 점선으로 둘러싸인 영역은, 도 2에 도시한 단위 화소(100)의 1개분의 영역에 상당한다. 따라서, 단위 화소(100)가 2차원 격자형상으로 배열함으로써, 제1 광전 변환 소자(101)가 2차원 격자형상으로 배열하게 된다. 제2 광전 변환 소자(102)는, 제1 광전 변환 소자(101) 사이 각각에 배치됨으로써, 2차원 격자형상으로 배열하고 있다.
1.3.2 제1면 및 제2면의 평면 레이아웃
도 4는, 본 실시 형태에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 모식도이고, 실리콘 기판의 제2면에서의 평면 레이아웃과, 제1면에서의 평면 레이아웃을 중첩한 모식도이다. 즉, 도 4에는, 도 3에 예시한 제2면의 평면 레이아웃에 더하여, 제1면에 형성된 광전 변환 소자 및 온 칩 렌즈의 평면 레이아웃이 기재되어 있다. 또한, 도 4에서 점선으로 둘러싸인 영역이, 도 2에 도시한 단위 화소(100)의 1개분의 영역에 상당한다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 제1 광전 변환 소자(101) 및 제2 광전 변환 소자(102)는, 제2면과 제1면에서, 각각 같은 영역에 위치하고 있다.
제1 광전 변환 소자(101)에 입사시키는 광을 집광하는 제1 온 칩 렌즈(151)는, 제1 광전 변환 소자(101)를 덮도록 배치되어 있다. 마찬가지로, 제2 광전 변환 소자(102)에 입사시키는 광을 집광하는 제2 온 칩 렌즈(152)는, 제2 광전 변환 소자(102)를 덮도록 배치되어 있다.
제1 온 칩 렌즈(151)와 제2 온 칩 렌즈(152)를 어느 정도의 크기로 하는지는, 예를 들면, 제1면에서, 어느 범위의 광을 집광하여 광전 변환 소자에 입사시키는지, 제2면에서, 광전 변환 소자, 화소 트랜지스터 및 전하 축적부가 어느 정도의 크기가 되고, 그에 의해 1 화소의 크기나, 화소를 어레이형상으로 배치한 경우의 화소 피치가 어느 정도의 크기가 되는지 등의 화소 설계상의 요인에 의해 적절히 설정할 수 있다.
예를 들면, 온 칩 렌즈가 너무 큰 경우에는, 촬상 장치의 해상도의 저하나, 제2면에서 단위 화소의 구성 요소가 배치되지 않는 필요 없는 영역이 발생하는 등의 디메리트가 생긴다. 한편, 온 칩 렌즈가 너무 작은 경우에는, 광전 변환 소자에 입사하는 광이 감소하여 감도가 저하되는 등의 디메리트가 생긴다. 이 때문에, 제1면에서의 온 칩 렌즈의 크기와, 제2면에서의 단위 화소의 각 구성 요소의 크기는, 감도와 해상도의 리밸런스를 도모하면서, 적정하게 설계되는 것이 바람직하다.
도 4에는, 화소 설계의 결과, 제1 온 칩 렌즈(151)의 직경이 화소 피치와 동등하게 되고, 또한, 제1 온 칩 렌즈(151)가 상하 좌우로 2차원 격자형상으로 배열되고, 제1 온 칩 렌즈(151) 사이의 간극의 영역 내에 제2 온 칩 렌즈(152)가 들어가도록, 제2 온 칩 렌즈(152)의 직경이 설계된 경우가 예시되어 있다.
이 경우, 어느 제1 화소에 구비되는 제1 온 칩 렌즈(151)의 중심(a)으로부터 제1 화소에 인접하는 제2 화소에 구비되는 제1 온 칩 렌즈(151)의 중심(b)까지 거리(ab)와, 제1 화소에 구비되는 제1 온 칩 렌즈(151)의 중심(a)으로부터 제3 화소에 구비되는 제2 온 칩 렌즈(152)의 중심(c)까지의 거리(ac)와, 제2 화소에 구비되는 제1 온 칩 렌즈(151)의 중심(b)으로부터 제3 화소에 구비되는 제2 온 칩 렌즈(152)의 중심(c)까지의 거리(bc)와, 각 화소에 구비되는 제1 온 칩 렌즈(151)의 반경(r1)과, 각 화소에 구비되는 제2 온 칩 렌즈(152)의 반경(r2)은, 이하의 식 (1)∼식 (3)에 나타내는 관계가 된다.
거리(ab)=r1×2 (1)
거리(ac)=거리(bc)=거리(ab)×√2/2 (2)
r2≤r1×(√2-1) (3)
식 (1)로부터, 거리(ab)는, 제1 온 칩 렌즈(151)의 반경(r1)의 2배가 되고, 그 거리는, 제1 온 칩 렌즈(151)의 직경과 동등해진다. 또한, 식 (2)로부터, 거리(ac)와 거리(bc)는 같은 거리가 되고, 거리(ab)에 루트 2를 승산한 값을 2로 제산한 값이 된다. 즉, 거리(ac)(거리(bc))는, 제1 온 칩 렌즈(151)의 반경(r1)에 루트 2를 승산한 값이 된다. 식 (3)으로부터, 제2 온 칩 렌즈(152)의 반경(r2)은, 식 (1)과 식 (2)로부터 도출할 수 있고, 루트 2로부터 1을 감산한 값에 반경(r1)을 승산한 값 이하가 된다.
도 5는, 본 실시 형태에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 모식도이고, 도 4로부터, 제1면에서의 제1 광전 변환 소자(101), 제2 광전 변환 소자(102), 제1 온 칩 렌즈(151) 및 제2 온 칩 렌즈(152)의 평면 레이아웃을 추출한 도면이다. 또한, 도 5에서 점선으로 둘러싸인 영역은, 도 2에 도시한 단위 화소(100)의 1개분의 영역에 상당한다.
도 5에는, 도 4와 마찬가지로, 제1 온 칩 렌즈(151)의 직경이 화소 피치와 동등하게 되고, 또한, 제1 온 칩 렌즈(151)가 상하 좌우로 2차원 격자형상으로 배열되고, 제1 온 칩 렌즈(151) 사이의 간극의 영역 내에 제2 온 칩 렌즈(152)가 들어가도록, 제2 온 칩 렌즈(152)의 직경이 설계된 경우가 예시되어 있다.
도 6은, 본 실시 형태에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 모식도이고, 도 5에 도시하는 제1면에서의 제1 광전 변환 소자(101), 제2 광전 변환 소자(102), 제1 온 칩 렌즈(151) 및 제2 온 칩 렌즈(152)에 더하여, 단위 화소(100)의 제1면에서 각 화소 사이에 마련된 화소간 차광부(181)의 평면 레이아웃을 추출한 도면이다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 화소간 차광부(181)는, 인접하는 화소에의 광의 누입을 막기 위해 마련되어 있다. 화소간 차광부(181)는, 어느 화소의 제1 온 칩 렌즈(151)와 이것에 인접하는 화소의 제1 온 칩 렌즈(151)가 가장 근접하는 부분에서는, 이들 2개의 온 칩 렌즈의 내측 방향으로, 각각 같은 폭을 가지고 배치된다.
또한, 화소간 차광부(181)는, 제1 온 칩 렌즈(151)와 제2 온 칩 렌즈(152)가 가장 근접하는 부분에서는, 이들 2개의 온 칩 렌즈의 내측 방향으로, 각각 같은 폭을 가지고 배치되어 있다.
1.4 컬러 필터의 평면 레이아웃
도 7은, 본 실시 형태에 관한 컬러 필터 배열의 평면 레이아웃례를 도시하는 평면도이고, 도 6에 도시하는 제1면에서의 제1 광전 변환 소자(101), 제2 광전 변환 소자(102), 제1 온 칩 렌즈(151), 제2 온 칩 렌즈(152) 및 화소간 차광부(181)의 평면 레이아웃에 더하여, 단위 화소(100)의 제1면에서 각 화소에 마련된 제1 컬러 필터(121R, 121G1, 121G2 및 121B), 및, 제2 컬러 필터(122R, 122G1∼122G3, 122B1 및 122B2)의 평면 레이아웃을 추출한 도면이다. 또한, 이하의 설명에서, 제1 컬러 필터를 구별하지 않는 경우, 그 부호를 121로 한다. 마찬가지로, 제2 컬러 필터를 구별하지 않는 경우, 그 부호를 122로 한다.
제1 컬러 필터(121)는, 대화소를 구성하는 제1 광전 변환 소자(101)에 대해 마련되는 컬러 필터이고, 예를 들면, 각 화소에서의 제1 온 칩 렌즈(151)와 제1 광전 변환 소자(101) 사이에 배치된다.
제2 컬러 필터(122)는, 소화소를 구성하는 제2 광전 변환 소자(102)에 대해 마련되는 컬러 필터이고, 예를 들면, 각 화소에서의 제2 온 칩 렌즈와 제2 광전 변환 소자(102) 사이에 배치된다.
1.4.1 대화소에 대한 컬러 필터의 평면 레이아웃
대화소에 대한 제1 컬러 필터(121)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 예를 들면, 베이어 배열의 규칙에 따라 제1면에 배열하고 있다. 따라서, 베이어 배열의 반복의 단위가 되는 2×2 화소의 합계 4개의 대화소에서는, 녹색(G)의 파장 성분을 투과하는 2개의 제1 컬러 필터(121G1 및 121G2)가 대각에 위치하고, 이것과 교차하도록, 청색(B)의 파장 성분을 투과하는 제1 컬러 필터(121B)와 적색(R)의 파장 성분을 투과하는 제1 컬러 필터(121R)가 대각에 위치하도록 배열하고 있다.
단, 제1 컬러 필터(121)의 배열은, 도 8에 도시하는 바와 같은, 반복의 단위가 2×2 화소의 합계 4개의 화소로 이루어지는 베이어 배열로 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 9에 예시하는 바와 같은, 반복의 단위가 3×3 화소의 합계 9개의 화소로 이루어지는 X-Trans(등록상표)형의 컬러 필터 배열이나, 도 10에 예시하는 바와 같은, 반복의 단위가 4×4 화소의 합계 16개의 화소로 이루어지는 쿼드베이어 배열이나, 도 11에 예시하는 바와 같은, 가시광에 대해 넓은 광투과 특성을 갖는 컬러 필터를 포함하고, 반복의 단위가 4×4 화소의 합계 16개의 화소로 이루어지는 화이트 RGB형의 컬러 필터 배열 등, 여러 가지 컬러 필터 배열을 적용하는 것이 가능하다.
또한, 도 8∼도 11에서, 'R'은 적색(R)의 파장 성분을 투과하는 컬러 필터를 나타내고, 'G', 'Gr' 및 'Gb'는 녹색(G)의 파장 성분을 투과하는 컬러 필터를 나타내고, 'B'는 청색(B)의 파장 성분을 투과하는 컬러 필터를 나타낸다. 또한, 'W'는 가시광에 대해 넓은 광투과 특성을 갖는 컬러 필터를 나타낸다.
또한, 도 8∼도 11에서, 파선으로 둘러싸인 영역은, 각각의 컬러 필터 배열에서의 반복의 단위가 되는 패턴이다.
1.4.2 소화소에 대한 컬러 필터의 평면 레이아웃
본 실시 형태에서, 소화소에 대해 마련되는 제2 컬러 필터(122)는, 기본적으로는, 대화소에 대해 마련되는 제1 컬러 필터(121)와 마찬가지로, 베이어 배열이나 X-Trans(등록상표)형의 배열이나 쿼드베이어 배열이나 화이트 RGB 배열 등의 컬러 필터 배열과 같은 파장 성분을 투과하는 컬러 필터의 조합으로 구성된다. 예를 들면, 제2 컬러 필터(122)에 대해 베이어 배열을 적용한 경우에는, 배열의 반복의 단위가, 녹색(G)의 파장 성분을 투과하는 2개의 제2 컬러 필터(122G1 및 122G2)와, 적색(R)의 파장 성분을 투과하는 1개의 제2 컬러 필터(122R)와, 청색(B)의 파장 성분을 투과하는 1개의 제2 컬러 필터(122B)로 구성된다.
단, 본 실시 형태에서는, 제2 컬러 필터(122)의 배열이, 베이어 배열이나 X-Trans(등록상표)형의 배열이나 쿼드베이어 배열이나 화이트 RGB 배열 등의 특정한 컬러 필터 배열로 한정되지 않는다. 즉, 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이, 대화소 각각의 포화의 용이성에 응하여, 각 대화소로부터 누출한 누설 전류의 유출처가 되는 소화소에 대해 마련하는 제2 컬러 필터(122)가 투과하는 파장 성분이 적절히 선택된다.
1.4.2.1 대화소로부터의 누설 전류의 유출처
여기서, 대면적인 제1 광전 변환 소자(101)로부터 누출한 전하의 유출처에 관해 설명한다. 상술한 바와 같이, 제1 광전 변환 소자(101)가 대면적이고, 제2 광전 변환 소자(102)가 소면적이기 때문에, 제1 광전 변환 소자(101)는, 제2 광전 변환 소자(102)보다도 감도가 높다. 그때문에, 제1 광전 변환 소자(101)와 제2 광전 변환 소자(102)에서는, 제1 광전 변환 소자(101) 쪽이 먼저 포화하게 된다.
그래서, 예를 들면, 대화소에 대한 제1 컬러 필터(121)의 컬러 필터 배열을 베이어 배열로 한 경우, 도 12에 예시하는 바와 같이, 적색(R)의 파장 성분을 투과하는 제1 컬러 필터(121R)가 마련된 제1 광전 변환 소자(101)(이 제1 광전 변환 소자(101)의 부호를 101R이라고 한다)와, 녹색(G)의 파장 성분을 투과하는 제1 컬러 필터(121G1 및 121G2)가 마련된 제1 광전 변환 소자(101)(이 제1 광전 변환 소자(101)의 부호를 101G1 및 101G2라고 한다)와, 청색(B)의 파장 성분을 투과하는 제1 컬러 필터(121B)가 마련된 제1 광전 변환 소자(101)(이 제1 광전 변환 소자(101)의 부호를 101B라고 한다)에서는, 녹색(G)의 파장 성분을 투과하는 제1 컬러 필터(121G1 및 121G2)가 마련된 제1 광전 변환 소자(101G1 및 101G2)가 가장 감도가 높다.
즉, 예를 들면, 제1 광전 변환 소자(101R, 101G1 및 101G2 및 101B)에 대해 가시광역에서 높은 광강도의 백색광이 입사한 경우에 단위 시간당 발생시키는 전하의 양은, 제1 광전 변환 소자(101G1 및 101G2)가 가장 많다.
이것은, 제1 광전 변환 소자(101R, 101G1, 101G2 및 101B) 중에서는, 제1 광전 변환 소자(101G1 및 101G2)가 가장 블루밍하기 쉽고, 가장 빨리 포화하여 누설 전류의 발생원이 되기 쉬운 것을 의미하고 있다.
제1 광전 변환 소자(101)로부터 누출한 누설 전류는, 이 제1 광전 변환 소자(101)에 인접하는 4개의 소화소 중, 전하 축적 영역이 근접하는 소화소에, 상대적으로 가장 많이 유입한다.
여기서, 본 실시 형태에서, 대화소의 전하 축적 영역은, 제1 광전 변환 소자(101)에 상당하고, 소화소의 전하 축적 영역은, 제2 광전 변환 소자(102)와, 전하 축적부(111)와, 이들을 접속하는 노드(113)를 포함하는 구성에 상당한다. 또한, 전하 축적부(111)는, 예를 들면, 절연막을 이용한 CI 용량이고, 도 13에 예시하는 바와 같이, 반도체 기판인 실리콘 기판(140)상에 형성된 폴리실리콘 전극(148)을, 전하를 축적하는 층(전하 축적층)으로 하는 구조를 구비한다.
또한, 도 13에서, 실리콘 기판(140)의 표면측의 상층에 형성된 N+확산 영역(145)은, 전하 축적부(111)의 타방의 전극으로서 기능한다. N+ 확산 영역(145)과 폴리실리콘 전극(148) 사이에는, 유전체인 실리콘 산화막(147)이 형성되어 있다.
또한, P- 확산 영역(143)과 P 확산 영역(146)에 둘러싸인 N 확산 영역(142) 및 N- 확산 영역(141)은, 예를 들면, 제2 광전 변환 소자(102)를 형성한다. 전하 축적부(111)와 제2 광전 변환 소자(102)는, P+ 확산 영역(144)에 의해 전기적으로 분리되어 있다. 또한, 제2 광전 변환 소자(102)의 N 확산 영역(142)에는, 실리콘 기판(140)의 상면측으로부터 N 확산 영역(142)에까지 달히는 제4 전송 트랜지스터(106)의 게이트 전극(1061)이 형성되어 있다.
도 12에 도시하는 예에서는, 도면 중 왼쪽 위의 제1 광전 변환 소자(101G1)에 가장 근접하는 소화소의 전하 축적 영역은, 이 제1 광전 변환 소자(101G1)에 대해 오른쪽 위에 위치하는 노드(113)를 포함하는 소화소의 전하 축적 영역이다. 따라서, 이 제1 광전 변환 소자(101G1)로부터 누출한 누설 전류는, 도 12 중, 화살표(A1)로 나타나는 바와 같이, 이 제1 광전 변환 소자(101G1)에 대해 오른쪽 위에 위치하는 소화소에, 노드(113)를 통하여 가장 많이 유입한다.
또한, 예를 들면, 제1 광전 변환 소자(101G1)로부터 누출한 누설 전류는, 도 12 중, 화살표(A2)로 나타나는 바와 같이, 이 제1 광전 변환 소자(101G1)에 대해 오른쪽 아래에 위치하는 전하 축적부(111)를 포함하는 소화소에도 유입하지만, 누설 전류의 대부분은, 제1 광전 변환 소자(101G1)에 대해 오른쪽 위에 위치하는 소화소에 유입하기 때문에(화살표(A1)), 상대적으로, 오른쪽 아래에 위치하는 소화소에 유입하는 전류량(화살표(A2))은 작아진다.
또한, 도 12 중 왼쪽 위의 소화소와 제1 광전 변환 소자(101G1) 사이, 및, 동 도면 중 왼쪽 아래의 소화소와 제1 광전 변환 소자(101G1) 사이에는, 각각 화소 트랜지스터가 존재하기 때문에, 제1 광전 변환 소자(101G1)로부터 왼쪽 위의 소화소에의 누설 전류의 유입, 및, 제1 광전 변환 소자(101G1)로부터 왼쪽 아래의 소화소에의 누설 전류의 유입은, 무시할 수 있는 정도로 작다.
이상의 설명은, 다른 제1 광전 변환 소자(101R, 101G2 및 101B)에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 본 설명에서는, 명확화를 위해, 대화소로부터 누출한 누설 전류가 가장 많이 유입하는 소화소를, 「대화소로부터의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소」라고 칭한다.
1.4.2.2 대화소와 소화소의 조합
그래서 본 실시 형태에서는, 대화소로부터의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소(본 예에서는, 대화소에 대해 오른쪽 위에 위치하는 소화소)의 제2 컬러 필터(122)를, 대화소의 제1 컬러 필터(121)와 같은 파장 성분을 투과하는 제2 컬러 필터(122)로 한다. 즉, 대화소와, 이 대화소로부터의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소에 대해, 같은 파장 성분을 투과하는 컬러 필터를 마련하는 것으로 한다.
예를 들면, 도 7 및 도 12에 도시하는 예에서는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 녹색(G)의 파장 성분을 투과하는 제1 컬러 필터(121G1 또는 121G2)가 마련된 제1 광전 변환 소자(101G1 또는 101G2)의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소의 제2 광전 변환 소자(102)에 대해서는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 동일하게 녹색(G)의 파장 성분을 투과하는 제2 컬러 필터(122G1 또는 122G2)를 마련한다.
마찬가지로, 도 12에 도시하는 바와 같이, 적색(R)의 파장 성분을 투과하는 제1 컬러 필터(121R)가 마련된 제1 광전 변환 소자(101R)의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소의 제2 광전 변환 소자(102)에 대해서는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 동일하게 적색(R)의 파장 성분을 투과하는 제2 컬러 필터(122R)를 마련하고, 도 12에 도시하는 바와 같이, 청색(B)의 파장 성분을 투과하는 제1 컬러 필터(121B)가 마련된 제1 광전 변환 소자(101B)의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소의 제2 광전 변환 소자(102)에 대해서는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 동일하게 청색(B)의 파장 성분을 투과하는 제2 컬러 필터(122B)를 마련한다.
1.5 작용·효과
이상과 같이, 본 실시 형태에 의하면, 대화소로부터의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소의 제2 광전 변환 소자(102)에, 대화소의 제1 광전 변환 소자(101)에 마련된 제1 컬러 필터(121)와 같은 파장 성분을 투과하는 제2 컬러 필터(122)가 마련된다. 이에 의해, 대화소로부터 누출한 누설 전류가 이 대화소와 같은 파장 성분의 광에 의거하여 전하를 발생시키는 소화소에 유입하게 되기 때문에, 다른 파장 성분의 광에 의해 발생한 전하가 소화소에 유입하는 것을 저감할 수 있다. 그에 의해, 소화소에서의 누설 전류에 의한 영향이 저감되기 때문에, 소화소로부터 판독한 화상 데이터에서의 노이즈비(S/N비)를 향상하는 것이 가능해진다.
또한, 상술에서는, 제1 컬러 필터(121) 및 제2 컬러 필터(122)에 RGB 삼원색의 파장 성분을 선택적으로 투과하는 컬러 필터를 채용한 경우를 예시했지만, 이것으로 한정되지 않고, RGB 삼원색에 대해 보색의 관계에 있는 색의 파장 성분을 선택적으로 투과하는 컬러 필터를 채용하는 것도 가능하다.
2. 제2 실시 형태
다음으로, 제2 실시 형태에 관해, 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 상술한 제1 실시 형태에서는, 대화소로부터의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소가 1개인 경우를 예시하였다. 단, 대화소로부터의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소가 1개라고는 한정되지 않는다.
예를 들면, 도 14에 예시하는 단위 화소(200)의 배열과 같이, 제1 광전 변환 소자(101)에 가장 근접하는 제2 광전 변환 소자(102)가 2개 이상(도 14에서는 2개) 존재하는 경우도 있을 수 있다.
그와 같은 경우, 제1 광전 변환 소자(101)로부터 누출한 누설 전류는, 유출처의 후보가 되는 제2 광전 변환 소자(102) 중, 가장 저전위에 대전하고 있는 화소 트랜지스터가 근방에 존재하는 제2 광전 변환 소자(102)에 많이 유입한다.
이것은, 포텐셜 장벽을 극복하여 제1 광전 변환 소자(101)로부터 누출한 누설 전류의 유출처가, 고 전위의 영역이 되기 때문이다.
예를 들면, 도 14에 도시하는 예에서는, 도면 중 오른쪽 아래의 제1 광전 변환 소자(101G2)에 가장 근접하는 소화소의 전하 축적 영역으로서는, 이 제1 광전 변환 소자(101G2)에 대해 오른쪽 위에 위치하는 제2 광전 변환 소자(102G)와, 오른쪽 아래에 존재하는 제2 광전 변환 소자(102R)와 2개가 존재한다.
여기서, 오른쪽 위의 제2 광전 변환 소자(102G)에 근접하는 화소 트랜지스터는, 선택 트랜지스터(110)이고, 오른쪽 아래의 제2 광전 변환 소자(102R)에 근접하는 화소 트랜지스터는, 증폭 트랜지스터(109)이다.
축적 기간 중, 증폭 트랜지스터(109)의 드레인에는, 전원 전압(VDD)이 인가된다. 따라서, 증폭 트랜지스터(109)의 드레인 전압은, 고전위가 된다. 한편, 축적 기간 중, 선택 트랜지스터(110)의 소스 전압은, 클립 전압으로 저전위가 되어 있다.
그래서 예를 들면, 증폭 트랜지스터(109)측(이하, 고전위측이라고 한다)에 유출한 누설 전류의 양과, 선택 트랜지스터(110)측(이하, 저전위측이라고 한다)에 유출한 누설 전류의 양이 같다고 가정하면, 고전위측에 유출한 누설 전류의 대부분은, 증폭 트랜지스터(109)의 드레인에 유입하고, 그에 의해, 증폭 트랜지스터(109)의 근방에 존재하는 제2 광전 변환 소자(102R)에 유입하는 누설 전류가 상대적으로 작아진다.
한편으로, 저전위측에 유출한 누설 전류 중, 선택 트랜지스터(110)의 소스에 유입하는 양은, 증폭 트랜지스터(109)의 드레인에 유입하는 누설 전류의 양보다도 작다. 그때문에, 선택 트랜지스터(110)의 근방에 존재하는 제2 광전 변환 소자(102G)에 유입하는 누설 전류의 양은, 증폭 트랜지스터(109)의 근방에 존재하는 제2 광전 변환 소자(102R)에 유입하는 누설 전류의 양보다도 결과적으로 커진다.
그래서 본 실시 형태에서는, 저전위측인 선택 트랜지스터(110)에 근접하는 제2 광전 변환 소자(102G)에 배치하는 제2 컬러 필터(122)를, 제1 광전 변환 소자(101G)에 배치된 제1 컬러 필터(121G)와 같은 녹색(G)의 파장 성분을 투과하는 제2 컬러 필터(122G)로 한다.
또한, 다른 소화소에 대해서도 마찬가지로, 저전위측인 선택 트랜지스터(110)에 근접하는 제2 광전 변환 소자(102)에 배치하는 제2 컬러 필터(122)를, 누설 전류의 발생원인 제1 광전 변환 소자(101)에 배치된 제1 컬러 필터(121)와 같은 파장 성분을 투과하는 제2 컬러 필터(122)로 한다.
또한, 본 실시 형태에서, 대화소의 전하 축적 영역은, 제1 광전 변환 소자(101)에 상당하고, 소화소의 전하 축적 영역은, 제2 광전 변환 소자(102)에 상당한다.
2.1 작용·효과
이상과 같이, 본 실시 형태에 의하면, 대화소로부터의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소가 2개 이상 존재하는 경우, 유출처 후보에 근접하는 화소 트랜지스터 중에서 가장 저전위인 화소 트랜지스터에 근접하는 소화소에, 누설 전류의 발생원인 대화소의 제1 컬러 필터(121)와 같은 파장 성분을 투과하는 제2 컬러 필터(122)가 마련된다. 이에 의해, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 대화소로부터 누출한 누설 전류가 이 대화소와 같은 파장 성분의 광에 의거하여 전하를 발생시키는 소화소에 유입하게 되기 때문에, 다른 파장 성분의 광에 의해 발생한 전하가 소화소에 유입하는 것을 저감할 수 있다. 그에 의해, 소화소에서의 누설 전류에 의한 영향이 저감되기 때문에, 소화소로부터 판독한 화상 데이터에서의 노이즈비(S/N비)를 향상하는 것이 가능해진다.
그 외의 구성, 동작 및 효과는, 상술한 실시 형태와 같아도 좋기 때문에, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
3. 제3 실시 형태
또한, 제2 실시 형태에서는, 대화소로부터의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소가 2개 이상 존재하는 경우에 관해 예시했지만, 반대로, 대화소로부터의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소가 1개도 존재하지 않는 경우도 있을 수 있다.
예를 들면, 도 15에 예시하는 단위 화소(300)의 배열과 같이, 제1 광전 변환 소자(101)가 화소 트랜지스터로 둘러싸이고 있는 레이아웃에서는, 제1 광전 변환 소자(101)에 인접하는 소화소가 존재하지 않는다. 이 경우, 대화소로부터의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소의 후보가 존재하지 않는 것으로 된다.
그와 같은 경우에도, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 주위의 화소 트랜지스터 중, 축적 기간 중의 전위가 가장 저전위가 되는 화소 트랜지스터의 근방에 위치하는 소화소의 제2 컬러 필터(122)를, 대화소의 제1 컬러 필터(121)와 같은 파장 성분을 투과하는 제2 컬러 필터(122)로 한다.
예를 들면, 도 15에 도시하는 예에서는, 대화소인 제1 광전 변환 소자(101G2)를 둘러싸는 제1 전송 트랜지스터(103), 제2 전송 트랜지스터(104), 제3 전송 트랜지스터(105), 리셋 트랜지스터(108), 증폭 트랜지스터(109) 및 선택 트랜지스터(110) 중, 클립 전압으로 가장 저전위가 되어 있는 선택 트랜지스터(110)의 근방에 위치하는 제2 광전 변환 소자(102G)에 배치한 제2 컬러 필터(122)를, 제1 광전 변환 소자(101G2)에 배치된 제1 컬러 필터(121G2)와 같은 파장 성분을 투과하는 제2 컬러 필터(122G)로 한다.
또한, 본 실시 형태에서, 대화소의 전하 축적 영역은, 제1 광전 변환 소자(101)에 상당하고, 소화소의 전하 축적 영역은, 제2 광전 변환 소자(102)에 상당한다.
3.1 작용·효과
이상과 같이, 본 실시 형태에 의하면, 대화소로부터의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소가 존재하지 않는 경우, 대화소의 주위에 배치된 화소 트랜지스터 중에서 가장 저전위인 화소 트랜지스터에 근접하는 소화소에, 누설 전류의 발생원인 대화소의 제1 컬러 필터(121)와 같은 파장 성분을 투과하는 제2 컬러 필터(122)가 마련된다. 이에 의해, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 대화소로부터 누출한 누설 전류가 이 대화소와 같은 파장 성분의 광에 의거하여 전하를 발생시키는 소화소에 유입하게 되기 때문에, 다른 파장 성분의 광에 의해 발생한 전하가 소화소에 유입하는 것을 저감할 수 있다. 그에 의해, 소화소에서의 누설 전류에 의한 영향이 저감되기 때문에, 소화소로부터 판독한 화상 데이터에서의 노이즈비(S/N비)를 향상하는 것이 가능해진다.
그 외의 구성, 동작 및 효과는, 상술한 실시 형태와 같아도 좋기 때문에, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
4. 제4 실시 형태
상술한 실시 형태에서는, 대화소에 대해 마련되는 제1 컬러 필터(121)의 반복의 단위를 구성하는 요소와, 소화소에 대해 마련되는 제2 컬러 필터(122)의 반복의 단위를 구성하는 요소가 같은 경우를 예시하였다. 예를 들면, 컬러 필터 배열에 베이어 배열을 채용한 경우에는, 대화소에 대해 마련되는 제1 컬러 필터(121)의 반복의 단위를 구성하는 요소로서, 적색(R)의 파장 성분을 투과하는 1개의 제1 컬러 필터(121R)와, 녹색(G)의 파장 성분을 투과하는 2개의 제1 컬러 필터(121G)와, 청색(B)의 파장 성분을 투과하는 1개의 제1 컬러 필터(121B)가 포함되고, 마찬가지로, 소화소에 대해 마련되는 제2 컬러 필터(122)의 반복의 단위를 구성하는 요소로서, 적색(R)의 파장 성분을 투과하는 1개의 제2 컬러 필터(122R)와, 녹색(G)의 파장 성분을 투과하는 2개의 제2 컬러 필터(122G)와, 청색(B)의 파장 성분을 투과하는 1개의 제2 컬러 필터(122B)가 포함되는 경우를 예시하였다.
단, 대화소에 대해 마련되는 제1 컬러 필터(121)의 반복의 단위를 구성하는 요소와, 소화소에 대해 마련되는 제2 컬러 필터(122)의 반복의 단위를 구성하는 요소는, 반드시 일치하고 있을 필요는 없다. 즉, 대화소에 대해 마련되는 제1 컬러 필터(121)의 반복의 단위를 구성하는 요소와, 소화소에 대해 마련되는 제2 컬러 필터(122)의 반복의 단위를 구성하는 요소는, 독립하여 적절히 선택하는 것이 가능하다.
단, 그와 같은 경우, 대화소로부터의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소의 제2 컬러 필터(122)가, 대화소의 제1 컬러 필터(121)와 같은 파장 성분을 투과하는 제2 컬러 필터(122)가 되지 않는 경우가 존재한다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 대화소 중에서 가장 감도가 높은, 환언하면, 가장 빨리 포화하여 블루밍하기 쉬운 대화소로부터의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소에 대해서는, 소화소 중에서 가장 감도가 높은 소화소를 선택하고, 2번째로 감도가 높은 대화소에 대해서는, 나머지 소화소 중에서 가장 감도가 높은 소화소를 선택하는 것처럼, 감도의 높이 순서로, 대화소와 소화소를 조합시킨다.
이에 의해, 소화소에서의 누설 전류에 의한 영향을 최소한으로 억제하는 것이 가능해지기 때문에, 소화소로부터 판독한 화상 데이터에서의 노이즈비(S/N비)를 향상하는 것이 가능해진다.
4.1 컬러 필터 배열의 예
이하에, 대화소에 적용하는 컬러 필터 배열과, 소화소에 적용하는 컬러 필터 배열에 대해, 예를 들어 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 단위 화소의 평면 레이아웃으로서, 제1 실시 형태에서 도 3∼도 6을 이용하여 설명한 평면 레이아웃을 인용하지만, 이것으로 한정되지 않고, 예를 들면, 제2 실시 형태에서 도 14를 이용하여 설명한 단위 화소의 평면 레이아웃이나, 제3 실시 형태에서 도 15를 이용하여 설명한 단위 화소의 평면 레이아웃 등, 여러 가지 변형하는 것이 가능하다.
도 16은, 본 실시 형태에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 단, 도 16에는, 제1면에서의 제1 광전 변환 소자(101), 제2 광전 변환 소자(102), 제1 온 칩 렌즈(151), 제2 온 칩 렌즈(152), 화소간 차광부(181)의 평면 레이아웃에 더하여, 단위 화소(100)의 제1면에서 각 화소에 마련된 제1 컬러 필터(121) 및 제2 컬러 필터(122)의 평면 레이아웃도 도시되고 있다.
도 16에 도시하는 바와 같이, 제1 예에서는, 대화소의 반복의 단위를 구성하는 요소가, RCCB(적색, 클리어(화이트), 클리어(화이트), 청색)의 조합으로 되고, 소화소의 반복의 단위를 구성하는 요소가, 베이어 배열의 RGGB(적색, 녹색, 녹색, 청색)의 조합으로 되어 있다. 또한, 클리어(C)는, 화이트(W)라고도 칭해지고, 가시광에 대해 넓은 광투과 특성을 갖는 컬러 필터가 배치된 화소이다.
클리어(C)의 화소의 감도는, 예를 들면, 녹색(G)의 화소의 감도보다도 높다. 따라서, 제1 예에서는, 가장 감도가 높은 클리어(C)의 제1 컬러 필터(121C)가 배치된 대화소인 제1 광전 변환 소자(101C)로부터의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소에, 소화소 중에서 가장 감도가 높은 녹색(G)의 파장 성분을 투과하는 제2 컬러 필터(122G)가 마련된 제2 광전 변환 소자(102G)를 포함하는 소화소가 할당된다.
또한, 적색(R)의 파장 성분을 투과하는 제1 컬러 필터(121R)가 배치된 대화소인 제1 광전 변환 소자(101R)로부터의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소에는, 동일하게 적색(R)의 파장 성분을 투과하는 제2 컬러 필터(122R)가 마련된 제2 광전 변환 소자(102R)를 포함하는 소화소가 할당되어도 좋다. 마찬가지로, 청색(B)의 파장 성분을 투과하는 제1 컬러 필터(121B)가 배치된 대화소인 제1 광전 변환 소자(101B)로부터의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소에는, 동일하게 청색(B)의 파장 성분을 투과하는 제2 컬러 필터(122B)가 마련된 제2 광전 변환 소자(102B)를 포함하는 소화소가 할당되어도 좋다.
4.2 작용·효과
이상과 같이, 본 실시 형태에 의하면, 대화소 중에서 가장 감도가 높은 대화소로부터의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소에 대해, 소화소 중에서 가장 감도가 높은 소화소가 배치되고, 2번째로 감도가 높은 대화소에 대해서는, 나머지 소화소 중에서 가장 감도가 높은 소화소가 선택되는 것처럼, 감도의 높이 순서로, 대화소와 소화소가 조합된다. 이에 의해, 소화소에서의 누설 전류에 의한 영향을 최소한으로 억제하는 것이 가능해지기 때문에, 소화소로부터 판독한 화상 데이터에서의 노이즈비(S/N비)를 향상하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에서는, 대화소에 대해 마련되는 제1 컬러 필터(121)의 반복의 단위를 구성하는 요소와, 소화소에 대해 마련되는 제2 컬러 필터(122)의 반복의 단위를 구성하는 요소가 다른 경우를 예시했지만, 이것으로 한정되지 않고, 대화소에 대해 마련되는 제1 컬러 필터(121)의 반복의 단위를 구성하는 요소와, 소화소에 대해 마련되는 제2 컬러 필터(122)의 반복의 단위를 구성하는 요소가 일치하는 경우에도, 본 실시 형태를 적용하는 것은 가능하다.
그 외의 구성, 동작 및 효과는, 상술한 실시 형태와 같아도 좋기 때문에, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
5.제5 실시 형태
상술한 제1∼제3 실시 형태에서는, 대화소 및 소화소에 대해 설정되는 컬러 필터 배열을 RGGB의 베이어 배열로 한 경우를 예시했지만, 본 실시 형태에서는, 그 외의 컬러 필터 배열을 적용한 경우에 관해, 몇 개의 예를 들어 설명한다.
또한, 이하의 설명에서는, 단위 화소의 평면 레이아웃으로서, 제1 실시 형태에서 도 3∼도 6을 이용하여 설명한 평면 레이아웃을 인용하지만, 이것으로 한정되지 않고, 예를 들면, 제2 실시 형태에서 도 14를 이용하여 설명한 단위 화소의 평면 레이아웃이나, 제3 실시 형태에서 도 15를 이용하여 설명한 단위 화소의 평면 레이아웃 등, 여러 가지 변형하는 것이 가능하다.
또한, 이하의 설명에서 사용하는 각 도면에는, 도 16과 마찬가지로, 제1면에서의 제1 광전 변환 소자(101), 제2 광전 변환 소자(102), 제1 온 칩 렌즈(151), 제2 온 칩 렌즈(152), 화소간 차광부(181)의 평면 레이아웃에 더하여, 단위 화소(100)의 제1면에서 각 화소에 마련된 제1 컬러 필터(121) 및 제2 컬러 필터(122)의 평면 레이아웃도 도시되고 있다.
5.1 제1 예
도 17은, 본 실시 형태의 제1 예에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 도 17에 도시하는 바와 같이, 제1 예에서는, 대화소와 소화소의 각각에, 반복의 단위를 구성하는 요소가 RYYCy(적색, 황색, 황색, 시안)의 2×2 화소의 합계 4개의 화소의 조합인 컬러 필터 배열이 적용되어 있다.
또한, 도 17에서, 제1 컬러 필터(121R)는, 적색(R)의 파장 성분을 투과하는 컬러 필터이고, 제1 컬러 필터(121Y)는, 황색(Y)의 파장 성분을 투과하는 컬러 필터이고, 제1 컬러 필터(121Cy)는, RGB 삼원색에 대해 보색의 관계에 있는 시안(Cy)의 파장 성분을 투과하는 컬러 필터이다. 마찬가지로, 제2 컬러 필터(122R)는, 적색(R)의 파장 성분을 투과하는 컬러 필터이고, 제2 컬러 필터(122Y)는, 황색(Y)의 파장 성분을 투과하는 컬러 필터이고, 제2 컬러 필터(122Cy)는, 시안(Cy)의 파장 성분을 투과하는 컬러 필터이다.
또한, 제1 광전 변환 소자(101R)는, 제1 컬러 필터(121R)를 투과한 적색(R)의 파장 성분의 광을 광전 변환하는 광전 변환 소자이고, 제1 광전 변환 소자(101Y)는, 제1 컬러 필터(121Y)를 투과한 황색(Y)의 파장 성분의 광을 광전 변환하는 광전 변환 소자이고, 제1 광전 변환 소자(101Cy)는, 제1 컬러 필터(121Cy)를 투과한 시안(Cy)의 파장 성분의 광을 광전 변환하는 광전 변환 소자이다. 마찬가지로, 제2 광전 변환 소자(102R)는, 제2 컬러 필터(122R)를 투과한 적색(R)의 파장 성분의 광을 광전 변환하는 광전 변환 소자이고, 제2 광전 변환 소자(102Y)는, 제2 컬러 필터(122Y)를 투과한 황색(Y)의 파장 성분의 광을 광전 변환하는 광전 변환 소자이고, 제2 광전 변환 소자(102Cy)는, 제2 컬러 필터(122Cy)를 투과한 시안(Cy)의 파장 성분의 광을 광전 변환하는 광전 변환 소자이다.
5.2 제2 예
도 18은, 본 실시 형태의 제2 예에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 도 18에 도시하는 바와 같이, 제2 예에서는, 대화소와 소화소의 각각에, 반복의 단위를 구성하는 요소가 RCCC(적색, 시안, 시안, 시안)의 2×2 화소의 합계 4개의 화소의 조합인 컬러 필터 배열이 적용되어 있다.
5.3 제3 예
도 19는, 본 실시 형태의 제3 예에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 도 19에 도시하는 바와 같이, 제3 예에서는, 대화소와 소화소의 각각에, 반복의 단위를 구성하는 요소가 RCCB(적색, 클리어, 클리어, 청색)의 2×2 화소의 합계 4개의 화소의 조합인 컬러 필터 배열이 적용되어 있다.
5.4 제4 예
도 20은, 본 실시 형태의 제4 예에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 도 20에 도시하는 바와 같이, 제4 예에서는, 대화소와 소화소의 각각에, 반복의 단위를 구성하는 요소가 RGBGry(적색, 녹색, 청색, 그레이)의 2×2 화소의 합계 4개의 화소의 조합인 컬러 필터 배열이 적용되어 있다.
또한, 도 20에서, 제1 컬러 필터(121Gry) 및 제2 컬러 필터(122Gry)는, 가시광에 대해 넓은 광투과 특성을 갖지만, 클리어(C)의 컬러 필터보다도 낮은 광투과 특성(예를 들면, 가시광의 80% 이하를 투과하는 광투과 특성)을 구비하는 컬러 필터이다. 또한, 제1 광전 변환 소자(101Gry)는, 제1 컬러 필터(121Gry)를 투과한 광을 광전 변환하는 광전 변환 소자이고, 제2 광전 변환 소자(102Gry)는, 제2 컬러 필터(122Gry)를 투과한 광을 광전 변환하는 광전 변환 소자이다.
5.5 제5 예
도 21은, 본 실시 형태의 제5 예에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 도 21에 도시하는 바와 같이, 제5 예에서는, 대화소와 소화소의 각각에, 반복의 단위를 구성하는 요소가 RGryYCy(적색, 그레이, 황색, 시안)의 2×2 화소의 합계 4개의 화소의 조합인 컬러 필터 배열이 적용되어 있다.
5.6 제6 예
도 22는, 본 실시 형태의 제6 예에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 도 22에 도시하는 바와 같이, 제6 예에서는, 대화소와 소화소의 각각에, 반복의 단위를 구성하는 요소가 RGryCC(적색, 그레이, 클리어, 클리어)의 2×2 화소의 합계 4개의 화소의 조합인 컬러 필터 배열이 적용되어 있다.
5.7 제7 예
도 23은, 본 실시 형태의 제7 예에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 도 23에 도시하는 바와 같이, 제7 예에서는, 대화소와 소화소의 각각에, 반복의 단위를 구성하는 요소가 RGryCB(적색, 그레이, 클리어, 청색)의 2×2 화소의 합계 4개의 화소의 조합인 컬러 필터 배열이 적용되어 있다.
5.8 제8 예
도 24는, 본 실시 형태의 제8 예에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 도 24에 도시하는 바와 같이, 제8 예에서는, 대화소와 소화소의 각각에, 반복의 단위를 구성하는 요소가 GBRBl(녹색, 청색, 적색, 흑색)의 2×2 화소의 합계 4개의 화소의 조합인 컬러 필터 배열이 적용되어 있다.
또한, 도 24에서, 제1 컬러 필터(121Bl) 및 제2 컬러 필터(122Bl)는, 차광막에 상당한다. 따라서, 제1 광전 변환 소자(101Bl) 및 제2 광전 변환 소자(102Bl)는, 흑레벨의 화소 신호를 판독하기 위한 광전 변환 소자로서 사용된다.
5.9 제9 예
도 25는, 본 실시 형태의 제9 예에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 도 25에 도시하는 바와 같이, 제9 예에서는, 대화소와 소화소의 각각에, 반복의 단위를 구성하는 요소가 RBlYCy(적색, 흑색, 황색, 시안)의 2×2 화소의 합계 4개의 화소의 조합인 컬러 필터 배열이 적용되어 있다.
5.10 제10 예
도 26은, 본 실시 형태의 제10 예에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 도 26에 도시하는 바와 같이, 제10 예에서는, 대화소와 소화소의 각각에, 반복의 단위를 구성하는 요소가 RBlCC(적색, 흑색, 클리어, 클리어)의 2×2 화소의 합계 4개의 화소의 조합인 컬러 필터 배열이 적용되어 있다.
5.11 제11 예
도 27은, 본 실시 형태의 제11 예에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 도 27에 도시하는 바와 같이, 제11 예에서는, 대화소와 소화소의 각각에, 반복의 단위를 구성하는 요소가 RBlCB(적색, 흑색, 클리어, 청색)의 2×2 화소의 합계 4개의 화소의 조합인 컬러 필터 배열이 적용되어 있다.
5.12 제12 예
도 28은, 본 실시 형태의 제12 예에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 도 28에 도시하는 바와 같이, 제12 예에서는, 대화소와 소화소의 각각에, 반복의 단위를 구성하는 요소가 GBIRG(녹색, 청색, 적외, 녹색)의 2×2 화소의 합계 4개의 화소의 조합인 컬러 필터 배열이 적용되어 있다.
또한, 도 28에서, 제1 컬러 필터(121IR) 및 제2 컬러 필터(122IR)는, 적외광을 투과하는 컬러 필터이다. 또한, 제1 광전 변환 소자(101IR)는, 제1 컬러 필터(121IR)를 투과한 적외광을 광전 변환하는 광전 변환 소자이고, 제2 광전 변환 소자(102IR)는, 제2 컬러 필터(122IR)를 투과한 적외광을 광전 변환하는 광전 변환 소자이다.
5.13 제13 예
도 29는, 본 실시 형태의 제13 예에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 도 29에 도시하는 바와 같이, 제13 예에서는, 대화소와 소화소의 각각에, 반복의 단위를 구성하는 요소가 GYMCy(녹색, 황색, 마젠타, 시안)의 2×2 화소의 합계 4개의 화소의 조합인 컬러 필터 배열이 적용되어 있다.
또한, 도 29에서, 제1 컬러 필터(121M) 및 제2 컬러 필터(122M)는, RGB 삼원색에 대해 보색의 관계에 있는 마젠타의 파장 성분을 투과하는 컬러 필터이다. 또한, 제1 광전 변환 소자(101M)는, 제1 컬러 필터(121M)를 투과한 광을 광전 변환하는 광전 변환 소자이고, 제2 광전 변환 소자(102M)는, 제2 컬러 필터(122M)를 투과한 적외광을 광전 변환하는 광전 변환 소자이다.
5.14 제14 예
도 30은, 본 실시 형태의 제14 예에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 도 30에 도시하는 바와 같이, 제14 예에서는, 대화소와 소화소의 각각에, 반복의 단위를 구성하는 요소가 IRCCC(적외, 클리어, 클리어, 클리어)의 2×2 화소의 합계 4개의 화소의 조합인 컬러 필터 배열이 적용되어 있다.
5.15 제15 예
도 31은, 본 실시 형태의 제15 예에 관한 단위 화소의 평면 레이아웃례를 도시하는 도면이다. 도 31에 도시하는 바와 같이, 제15 예에서는, 대화소와 소화소의 각각에, 반복의 단위를 구성하는 요소가 IRCCB(적외, 클리어, 클리어, 청색)의 2×2 화소의 합계 4개의 화소의 조합인 컬러 필터 배열이 적용되어 있다.
5.16 작용·효과
이상에서 예시한 바와 같은 필터 배열을 채용한 경우에도, 대화소로부터의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소의 제2 광전 변환 소자(102)에, 대화소의 제1 광전 변환 소자(101)에 마련된 제1 컬러 필터(121)와 같은 파장 성분을 투과하는 제2 컬러 필터(122)를 마련함으로써, 대화소로부터 누출한 누설 전류가 이 대화소와 같은 파장 성분의 광에 의거하여 전하를 발생시키는 소화소에 유입하게 되기 때문에, 다른 파장 성분의 광에 의해 발생한 전하가 소화소에 유입하는 것을 저감할 수 있다. 그에 의해, 소화소에서의 누설 전류에 의한 영향이 저감되기 때문에, 소화소로부터 판독한 화상 데이터에서의 노이즈비(S/N비)를 향상하는 것이 가능해진다.
그 외의 구성, 동작 및 효과는, 상술한 실시 형태와 같아도 좋기 때문에, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
6. 제6 실시 형태
상술한 실시 형태에서는, 입사광에 대한 입사면의 면적차에 의해, 감도가 높은 대화소와, 감도가 낮은 소화소를 마련하고, 감도가 높은 대화소에 대해 감도가 낮은 소화소를 조합시키는 경우를 예시했지만, 화소에 대해 감도차를 설정하는 방법은, 면적차에 의한 방법으로 한정되지 않는다.
예를 들면, 광전 변환 소자의 불순물 농도에 차를 마련함으로써, 감도가 높은 화소(대화소의 대체)와 감도가 낮은 화소(소화소의 대체)를 마련하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 제1 광전 변환 소자(101)의 불순물 농도를 높게, 제2 광전 변환 소자(102)의 불순물 농도를 낮게 함으로써, 감도가 다른 2개의 화소를 마련하는 것도 가능하다.
또한, 일방의 화소의 입사면에 대해 차광막을 마련함으로써, 실질적으로 광이 입사하는 영역에 면적차를 설정하는 것으로도, 감도가 높은 화소(차광 면적 없음 또는 소)와 감도가 낮은 화소(차광 면적 대)를 마련하는 것이 가능하다.
또한, 각 화소에 배치하는 온 칩 렌즈(예를 들면, 제1 온 칩 렌즈(151) 및 제2 온 칩 렌즈(152))의 광축이나 초점 거리 등에 차를 마련하는 것으로도, 감도가 높은 화소와 감도가 낮은 화소를 마련하는 것이 가능하다.
이들의 경우에도, 대화소로부터의 누설 전류의 유출처가 되는 소화소의 제2 광전 변환 소자(102)에, 대화소의 제1 광전 변환 소자(101)에 마련된 제1 컬러 필터(121)와 같은 파장 성분을 투과하는 제2 컬러 필터(122)를 마련함으로써, 대화소로부터 누출한 누설 전류가 이 대화소와 같은 파장 성분의 광에 의거하여 전하를 발생시키는 소화소에 유입하게 되기 때문에, 다른 파장 성분의 광에 의해 발생한 전하가 소화소에 유입하는 것을 저감할 수 있다. 그에 의해, 소화소에서의 누설 전류에 의한 영향이 저감되기 때문에, 소화소로부터 판독한 화상 데이터에서의 노이즈비(S/N비)를 향상하는 것이 가능해진다.
그 외의 구성, 동작 및 효과는, 상술한 실시 형태와 같아도 좋기 때문에, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
7. 이동체에의 응용례
본 개시에 관한 기술(본 기술)은, 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 자동 이륜차, 자전거, 퍼스널 모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇 등의 어느 한 종류의 이동체에 탑재되는 장치로서 실현되어도 좋다.
도 32는, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 한 예인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성례를 도시하는 블록도이다.
차량 제어 시스템(12000)은, 통신 네트워크(12001)를 통하여 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 32에 도시한 예에서는, 차량 제어 시스템(12000)은, 구동계 제어 유닛(12010), 바디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040), 및 통합 제어 유닛(12050)을 구비한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서, 마이크로 컴퓨터(12051), 음성 화상 출력부(12052), 및 차량 탑재 네트워크 I/F(Interface)(12053)가 도시되어 있다.
구동계 제어 유닛(12010)은, 각종 프로그램에 따라 차량의 구동계에 관련되는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 구동계 제어 유닛(12010)은, 내연 기관 또는 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구, 및, 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다.
바디계 제어 유닛(12020)은, 각종 프로그램에 따라 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 바디계 제어 유닛(12020)은, 키레스 엔트리 시스템, 스마트 키 시스템, 파워 윈도우 장치, 또는, 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 윙커 또는 포그램프 등의 각종 램프의 제어 장치로서 기능한다. 이 경우, 바디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신되는 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 바디계 제어 유닛(12020)은, 이들의 전파 또는 신호의 입력을 접수하고, 차량의 도어 로크 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
차외 정보 검출 유닛(12030)은, 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들면, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는, 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 촬상부(12031)에 차외의 화상을 촬상시킴과 함께, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 수신한 화상에 의거하여, 사람, 차, 장애물, 표지 또는 노면상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행해도 좋다.
촬상부(12031)는, 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 응한 전기 신호를 출력하는 광센서이다. 촬상부(12031)는, 전기 신호를 화상으로서 출력할 수도 있고, 거리 측정의 정보로서 출력할 수도 있다. 또한, 촬상부(12031)가 수광하는 광은, 가시광이라도 좋고, 적외선 등의 비가시광이라도 좋다.
차내 정보 검출 유닛(12040)은, 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)에는, 예를 들면, 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는, 예를 들어 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(12040)은, 운전자 상태 검출부(12041)로부터 입력되는 검출 정보에 의거하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출해도 좋고, 운전자가 앉아서 졸고 있지 않는지를 판별해도 좋다.
마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차내외의 정보에 의거하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표치를 연산하고, 구동계 제어 유닛(12010)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량의 충돌 회피 또는 충격 완화, 차간 거리에 의거하는 추종 주행, 차속 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 레인 일탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차량의 주위의 정보에 의거하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함에 의해, 운전자의 조작에 근거하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 취득되는 차외의 정보에 의거하여, 바디계 제어 유닛(12020)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 응하여 헤드 램프를 제어하고, 하이 빔을 로우 빔으로 전환하는 등의 방현(防眩)을 도모하는 것을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
음성 화상 출력부(12052)는, 차량의 탑승자 또는 차외에 대해, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치에 음성 및 화상 중의 적어도 일방의 출력 신호를 송신한다. 도 32의 예에서는, 출력 장치로서, 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스트루먼트 패널(12063)이 예시되어 있다. 표시부(12062)는, 예를 들면, 온 보드 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이의 적어도 하나를 포함하고 있어도 좋다.
도 33은, 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 도시하는 도면이다.
도 33에서는, 촬상부(12031)로서, 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 가진다.
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는, 예를 들면, 차량(12100)의 프런트 노우즈, 사이드 미러, 리어 범퍼, 백 도어 및 차실내의 프런트글라스의 상부 등의 위치에 마련된다. 프런트 노우즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차실내의 프런트글라스의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 차량(12100)의 전방의 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비되는 촬상부(12102, 12103)는, 주로 차량(12100)의 측방의 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(12104)는, 주로 차량(12100)의 후방의 화상을 취득한다. 차실내의 프런트글라스의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 선행 차량 또는, 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 이용된다.
또한, 도 33에는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬영 범위의 한 예가 도시되어 있다. 촬상 범위(12111)은, 프런트 노우즈에 마련된 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12112, 12113)는, 각각 사이드 미러에 마련된 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12114)는, 리어 범퍼 또는 백 도어에 마련된 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)에서 촬상된 화상 데이터가 맞겹쳐짐에 의해, 차량(12100)을 상방에서 본 부감(俯瞰) 화상을 얻을 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 거리 정보를 취득하는 기능을 가지고 있어도 좋다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 복수의 촬상 소자로 이루어지는 스테레오 카메라라도 좋고, 위상차 검출용의 화소를 갖는 촬상 소자라도 좋다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대 속도)를 구함에 의해, 특히 차량(12100)의 진행로상에 있는 가장 가까운 입체물로, 차량(12100)과 개략 같은 방향으로 소정의 속도(예를 들면, 0㎞/h 이상)로 주행하는 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 선행차와 내 차와의 사이에 미리 확보해야 할 차간 거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함한다)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함한다) 등을 행할 수 있다. 이와 같이 운전자의 조작에 근거하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 입체물에 관한 입체물 데이터를, 이륜차, 보통 차량, 대형 차량, 보행자, 전신주 등 그 외의 입체물로 분류하여 추출하고, 장애물의 자동 회피에 이용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량(12100)의 주변의 장애물을, 차량(12100)의 드라이버가 시인 가능한 장애물과 시인 곤란한 장애물로 식별한다. 그리고, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 각 장애물과의 충돌의 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단하고, 충돌 리스크가 설정치 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황일 때에는, 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 통하여 드라이버에게 경보를 출력하는 것이나, 구동계 제어 유닛(12010)을 통하여 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 적외선을 검출하는 적외선 카메라라도 좋다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지의 여부를 판정함으로써 보행자를 인식할 수 있다. 이러한 보행자의 인식은, 예를 들어 적외선 카메라로서의 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상에서의 특징점을 추출하는 순서와, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행하여 보행자인지의 여부를 판별하는 순서에 의해 행해진다. 마이크로 컴퓨터(12051)가, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하고, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는, 당해 인식된 보행자에게 강조를 위한 사각형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는, 보행자를 나타내는 아이콘 등을 소망하는 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어해도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 차량 제어 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 촬상부(12031)나 운전자 상태 검출부(12041) 등에 적용될 수 있다.
이상, 본 개시의 실시 형태에 관해 설명했지만, 본 개시의 기술적 범위는, 상술한 실시 형태 그대로로 한정되는 것은 아니고, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다. 또한, 다른 실시 형태 및 변형례에 걸치는 구성 요소를 적절히 조합해도 좋다.
또한, 본 명세서에 기재된 각 실시 형태에서의 효과는 어디까지나 예시이고 한정되는 것은 아니고, 다른 효과가 있어도 좋다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1)
각각 제1 감도를 구비하고, 2차원 격자형상으로 배열하는 복수의 제1 광전 변환 소자와,
각각 상기 제1 감도보다도 낮은 제2 감도를 구비하고, 상기 복수의 제1 광전 변환 소자 사이 각각에 배치되어 2차원 격자형상으로 배열하는 복수의 제2 광전 변환 소자와,
각각 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 중의 1개를 포함하고, 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각에서 발생한 전하를 축적하는 복수의 전하 축적 영역과,
상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제1 컬러 필터와,
상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제2 컬러 필터를 구비하고,
상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각에서 가장 근접하는 상기 전하 축적 영역에 포함되는 상기 제2 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제2 컬러 필터는, 당해 전하 축적 영역에 가장 근접하는 상기 제1 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제1 컬러 필터와 동일한 파장 성분을 투과시키는 고체 촬상 장치.
(2)
상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각에서 가장 근접하는 상기 전하 축적 영역이 2개 이상 존재하는 경우, 당해 2개 이상의 전하 축적 영역 각각에 근접하는 트랜지스터 중, 상기 제1 및 제2 광전 변환 소자에 전하를 발생시키는 축적 기간 중에 주어지는 전위가 가장 저전위인 트랜지스터에 근접하는 상기 전하 축적 영역에 포함되는 상기 제2 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제2 컬러 필터는, 당해 전하 축적 영역에 가장 근접하는 상기 제1 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제1 컬러 필터와 동일한 상기 파장 성분을 투과시키는 상기 (1)에 기재된 고체 촬상 장치.
(3)
상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각에 대해 상기 복수의 전하 축적 영역이 인접하고 있지 않는 경우, 상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각의 주위에 존재하는 트랜지스터 중, 상기 제1 및 제2 광전 변환 소자에 전하를 발생시키는 축적 기간 중에 주어지는 전위가 가장 저전위인 트랜지스터에 근접하는 상기 전하 축적 영역에 포함되는 상기 제2 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제2 컬러 필터는, 당해 전하 축적 영역에 가장 근접하는 상기 제1 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제1 컬러 필터와 동일한 상기 파장 성분을 투과시키는 상기 (1)에 기재된 고체 촬상 장치.
(4)
상기 복수의 전하 축적 영역 각각은, 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 중의 1개에 더하여, 당해 제2 광전 변환 소자에서 발생한 전하를 축적하는 전하 축적부와, 당해 제2 광전 변환 소자와 당해 전하 축적부를 접속하는 노드를 포함하는 상기 (1)∼(3)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(5)
상기 전하 축적부는, 제1면측에 상기 제1 및 제2 광전 변환 소자가 형성된 반도체 기판에서의 상기 제1면과는 반대측의 제2 면상에 형성된 폴리실리콘 전극을 전하 축적층으로 하는 구조를 구비하는 상기 (4)에 기재된 고체 촬상 장치.
(6)
상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각의 상기 수광면은, 제1 면적을 가지고,
상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각의 상기 수광면은, 상기 제1 면적보다도 작은 제2 면적을 갖는 상기 (1)∼(5)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(7)
상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각은, 소정의 불순물이 제1 농도로 확산된 영역으로 이루어지고,
상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각은, 상기 소정의 불순물이 상기 제1 농도보다도 낮은 제2 농도로 확산된 영역으로 이루어지는 상기 (1)∼(5)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(8)
상기 복수의 제1 컬러 필터는, 베이어 배열, X-Trans(등록상표)형 배열, 쿼드베이어 배열 및 화이트 RGB형 배열 중의 1개에 따라 배열하고 있는 상기 (1)∼(7)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(9)
상기 복수의 제1 컬러 필터는, 가시광에 대해 넓은 광투과 특성을 구비하는 컬러 필터를 포함하는 상기 (1)∼(8)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(10)
상기 복수의 제1 컬러 필터는, 가시광에 대해 넓은 광투과 특성을 구비하고, 또한, 가시광의 80%(퍼센트) 이하를 투과하는 컬러 필터를 포함하는 상기 (1)∼(9)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(11)
상기 복수의 제1 컬러 필터는, RGB 삼원색에 대해 보색의 관계에 있는 색의 파장 성분을 투과시키는 컬러 필터를 포함하는 상기 (1)∼(10)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(12)
상기 복수의 제1 컬러 필터 중의 적어도 1개는, 차광막인 상기 (1)∼(11)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(13)
상기 복수의 제1 컬러 필터는, 적외광을 투과하는 컬러 필터를 포함하는 상기 (1)∼(12)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(14)
전하를 축적하는 부유 확산 영역과,
상기 제1 광전 변환 소자에 발생한 전하를 상기 부유 확산 영역에 전송하는 제1 전송 게이트와,
상기 전하 축적 영역에 축적되어 있는 전하를 상기 부유 확산 영역에 전송하는 제2 전송 게이트와,
상기 부유 확산 영역에 축적하고 있는 전하의 양에 응한 전압치의 전압 신호를 신호선에 발생시키는 증폭 게이트와,
상기 증폭 게이트와 상기 신호선의 접속을 제어하는 선택 게이트와,
상기 부유 확산 영역에 축적되어 있는 전하의 방출을 제어하는 리셋 게이트를 구비하는 상기 (1)∼(13)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(15)
각각 제1 감도를 구비하고, 2차원 격자형상으로 배열하는 복수의 제1 광전 변환 소자와,
각각 상기 제1 감도보다도 낮은 제2 감도를 구비하고, 상기 복수의 제1 광전 변환 소자 사이 각각에 배치되어 2차원 격자형상으로 배열하는 복수의 제2 광전 변환 소자와,
각각 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 중의 1개를 포함하고, 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각에서 발생한 전하를 축적하는 복수의 전하 축적 영역과,
상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제1 컬러 필터와,
상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제2 컬러 필터를 구비하고,
상기 복수의 제1 컬러 필터는, 제1 파장 성분을 투과하는 제3 컬러 필터와, 상기 제1 파장 성분과는 다른 제2 파장 성분을 투과하는 제4 컬러 필터를 포함하고,
상기 복수의 제2 컬러 필터는, 제3 파장 성분을 투과하는 제5 컬러 필터와, 상기 제3 파장 성분과는 다른 제4 파장 성분을 투과하는 제6 컬러 필터를 포함하고,
가시광역에서 높은 광강도의 백색광이 입사한 경우에 상기 수광면에 상기 제3 컬러 필터가 마련된 상기 제1 광전 변환 소자가 단위 시간당에 발생시키는 전하의 양은, 상기 백색광이 입사한 경우에 상기 수광면에 상기 제4 컬러 필터가 마련된 상기 제1 광전 변환 소자가 단위 시간당에 발생시키는 전하의 양보다도 많고,
상기 백색광이 입사한 경우에 상기 수광면에 상기 제5 컬러 필터가 마련된 상기 제2 광전 변환 소자가 단위 시간당에 발생시키는 전하의 양은, 상기 백색광이 입사한 경우에 상기 수광면에 상기 제6 컬러 필터가 마련된 상기 제2 광전 변환 소자가 단위 시간당에 발생시키는 전하의 양보다도 많고,
상기 수광면에 상기 제4 컬러 필터가 마련된 상기 제1 광전 변환 소자에 가장 근접하는 상기 전하 축적 영역에 포함되는 상기 제2 광전 변환 소자의 상기 수광면에는, 상기 제5 컬러 필터가 마련되어 있는 고체 촬상 장치.
(16)
복수의 단위 화소가 행렬 방향으로 배열한 화소 어레이부와,
상기 복수의 단위 화소에서의 판독 대상의 단위 화소를 구동하는 구동 회로와,
상기 구동 회로에 의해 구동된 상기 판독 대상의 단위 화소로부터 화소 신호를 판독하는 처리 회로와,
상기 구동 회로 및 상기 처리 회로를 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 화소 어레이부는,
각각 제1 감도를 구비하고, 2차원 격자형상으로 배열하는 복수의 제1 광전 변환 소자와,
각각 상기 제1 감도보다도 낮은 제2 감도를 구비하고, 상기 복수의 제1 광전 변환 소자 사이 각각에 배치되어 2차원 격자형상으로 배열하는 복수의 제2 광전 변환 소자와,
각각 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 중의 1개를 포함하고, 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각에서 발생한 전하를 축적하는 복수의 전하 축적 영역과,
상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제1 컬러 필터와,
상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제2 컬러 필터를 포함하고,
상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각에서 가장 근접하는 상기 전하 축적 영역에 포함되는 상기 제2 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제2 컬러 필터는, 당해 전하 축적 영역에 가장 근접하는 상기 제1 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제1 컬러 필터와 동일한 파장 성분을 투과시키는 전자 기기.
(17)
복수의 단위 화소가 행렬 방향으로 배열한 화소 어레이부와,
상기 복수의 단위 화소에서의 판독 대상의 단위 화소를 구동하는 구동 회로와,
상기 구동 회로에 의해 구동된 상기 판독 대상의 단위 화소로부터 화소 신호를 판독하는 처리 회로와,
상기 구동 회로 및 상기 처리 회로를 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 화소 어레이부는,
각각 제1 감도를 구비하고, 2차원 격자형상으로 배열하는 복수의 제1 광전 변환 소자와,
각각 상기 제1 감도보다도 낮은 제2 감도를 구비하고, 상기 복수의 제1 광전 변환 소자 사이 각각에 배치되어 2차원 격자형상으로 배열하는 복수의 제2 광전 변환 소자와,
각각 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 중의 1개를 포함하고, 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각에서 발생한 전하를 축적하는 복수의 전하 축적 영역과,
상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제1 컬러 필터와,
상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제2 컬러 필터를 포함하고,
상기 복수의 제1 컬러 필터는, 제1 파장 성분을 투과하는 제3 컬러 필터와, 상기 제1 파장 성분과는 다른 제2 파장 성분을 투과하는 제4 컬러 필터를 포함하고,
상기 복수의 제2 컬러 필터는, 제3 파장 성분을 투과하는 제5 컬러 필터와, 상기 제3 파장 성분과는 다른 제4 파장 성분을 투과하는 제6 컬러 필터를 포함하고,
가시광역에서 높은 광강도의 백색광이 입사한 경우에 상기 수광면에 상기 제3 컬러 필터가 마련된 상기 제1 광전 변환 소자가 단위 시간당에 발생시키는 전하의 양은, 상기 백색광이 입사한 경우에 상기 수광면에 상기 제4 컬러 필터가 마련된 상기 제1 광전 변환 소자가 단위 시간당에 발생시키는 전하의 양보다도 많고,
상기 백색광이 입사한 경우에 상기 수광면에 상기 제5 컬러 필터가 마련된 상기 제2 광전 변환 소자가 단위 시간당에 발생시키는 전하의 양은, 상기 백색광이 입사한 경우에 상기 수광면에 상기 제6 컬러 필터가 마련된 상기 제2 광전 변환 소자가 단위 시간당에 발생시키는 전하의 양보다도 많고,
상기 수광면에 상기 제4 컬러 필터가 마련된 상기 제1 광전 변환 소자에 가장 근접하는 상기 전하 축적 영역에 포함되는 상기 제2 광전 변환 소자의 상기 수광면에는, 상기 제5 컬러 필터가 마련되어 있는 전자 기기.
10: CMOS 이미지 센서
11: 화소 어레이부
12: 수직 구동 회로
13: 칼럼 처리 회로
14: 수평 구동 회로
15: 시스템 제어부
18: 신호 처리부
19: 데이터 격납부
100, 200, 300: 단위 화소
101, 101B, 101Bl, 101C, 101Cy, 101G, 101G1, 101G2, 101Gry, 101IR, 101R, 101Y: 제1 광전 변환 소자
102: 제2 광전 변환 소자
103: 제1 전송 트랜지스터
104: 제2 전송 트랜지스터
105: 제3 전송 트랜지스터
106: 제4 전송 트랜지스터
1061: 게이트 전극
107: FD부
108: 리셋 트랜지스터
109: 증폭 트랜지스터
110: 선택 트랜지스터
111: 전하 축적부
112, 113: 노드
121, 121B, 121Bl, 121C, 121Cy, 121G, 121G1, 121G2, 121Gry, 121IR, 121R, 121Y: 제1 컬러 필터
122, 122B, 122B1, 122B2, 122Bl, 122C, 122Cy, 122G, 122G1, 122G2, 122G3, 122Gry, 122IR, 122R, 122Y: 제2 컬러 필터
131: 전류원
140: 실리콘 기판
141: N- 확산 영역
142: N 확산 영역
143: P- 확산 영역
144: P+ 확산 영역
145: N+ 확산 영역
146: P 확산 영역
147: 실리콘 산화막
148: 폴리실리콘 전극
151: 제1 온 칩 렌즈
152: 제2 온 칩 렌즈
181: 화소간 차광부
LD: 화소 구동선
VSL: 수직 신호선

Claims (17)

  1. 각각 제1 감도를 구비하고, 2차원 격자형상으로 배열하는 복수의 제1 광전 변환 소자와,
    각각 상기 제1 감도보다도 낮은 제2 감도를 구비하고, 상기 복수의 제1 광전 변환 소자 사이 각각에 배치되어 2차원 격자형상으로 배열하는 복수의 제2 광전 변환 소자와,
    각각 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 중의 1개를 포함하고, 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각에서 발생한 전하를 축적하는 복수의 전하 축적 영역과,
    상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제1 컬러 필터와,
    상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제2 컬러 필터를 구비하고,
    상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각에서 가장 근접하는 상기 전하 축적 영역에 포함되는 상기 제2 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제2 컬러 필터는, 당해 전하 축적 영역에 가장 근접하는 상기 제1 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제1 컬러 필터와 동일한 파장 성분을 투과시키고,
    상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각에서 가장 근접하는 상기 전하 축적 영역이 2개 이상 존재하는 경우, 당해 2개 이상의 전하 축적 영역 각각에 근접하는 트랜지스터 중, 상기 제1 및 제2 광전 변환 소자에 전하를 발생시키는 축적 기간 중에 주어지는 전위가 가장 저전위인 트랜지스터에 근접하는 상기 전하 축적 영역에 포함되는 상기 제2 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제2 컬러 필터는, 당해 전하 축적 영역에 가장 근접하는 상기 제1 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제1 컬러 필터와 동일한 상기 파장 성분을 투과시키는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  2. 삭제
  3. 각각 제1 감도를 구비하고, 2차원 격자형상으로 배열하는 복수의 제1 광전 변환 소자와,
    각각 상기 제1 감도보다도 낮은 제2 감도를 구비하고, 상기 복수의 제1 광전 변환 소자 사이 각각에 배치되어 2차원 격자형상으로 배열하는 복수의 제2 광전 변환 소자와,
    각각 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 중의 1개를 포함하고, 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각에서 발생한 전하를 축적하는 복수의 전하 축적 영역과,
    상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제1 컬러 필터와,
    상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제2 컬러 필터를 구비하고,
    상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각에서 가장 근접하는 상기 전하 축적 영역에 포함되는 상기 제2 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제2 컬러 필터는, 당해 전하 축적 영역에 가장 근접하는 상기 제1 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제1 컬러 필터와 동일한 파장 성분을 투과시키고,
    상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각에 대해 상기 복수의 전하 축적 영역이 인접하고 있지 않는 경우, 상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각의 주위에 존재하는 트랜지스터 중, 상기 제1 및 제2 광전 변환 소자에 전하를 발생시키는 축적 기간 중에 주어지는 전위가 가장 저전위인 트랜지스터에 근접하는 상기 전하 축적 영역에 포함되는 상기 제2 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제2 컬러 필터는, 당해 전하 축적 영역에 가장 근접하는 상기 제1 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제1 컬러 필터와 동일한 상기 파장 성분을 투과시키는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 전하 축적 영역 각각은, 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 중의 1개에 더하여, 당해 제2 광전 변환 소자에서 발생한 전하를 축적하는 전하 축적부와, 당해 제2 광전 변환 소자와 당해 전하 축적부를 접속하는 노드를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전하 축적부는, 제1면측에 상기 제1 및 제2 광전 변환 소자가 형성된 반도체 기판에서의 상기 제1면과는 반대측의 제2면상에 형성된 폴리실리콘 전극을 전하 축적층으로 하는 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각의 상기 수광면은, 제1 면적을 가지고,
    상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각의 상기 수광면은, 상기 제1 면적보다도 작은 제2 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각은, 소정의 불순물이 제1 농도로 확산된 영역으로 이루어지고,
    상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각은, 상기 소정의 불순물이 상기 제1 농도보다도 낮은 제2 농도로 확산된 영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  8. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 제1 컬러 필터는, 베이어 배열, X-Trans(등록상표)형 배열, 쿼드베이어 배열 및 화이트 RGB형 배열 중의 1개에 따라 배열하고 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  9. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 제1 컬러 필터는, 가시광에 대해 넓은 광투과 특성을 구비하는 컬러 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  10. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 제1 컬러 필터는, 가시광에 대해 넓은 광투과 특성을 구비하고, 또한, 가시광의 80%(퍼센트) 이하를 투과하는 컬러 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  11. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 제1 컬러 필터는, RGB 삼원색에 대해 보색의 관계에 있는 색의 파장 성분을 투과시키는 컬러 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  12. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 제1 컬러 필터 중의 적어도 1개는, 차광막인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  13. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 제1 컬러 필터는, 적외광을 투과하는 컬러 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  14. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    전하를 축적하는 부유 확산 영역과,
    상기 제1 광전 변환 소자에 발생한 전하를 상기 부유 확산 영역에 전송하는 제1 전송 게이트와,
    상기 전하 축적 영역에 축적되어 있는 전하를 상기 부유 확산 영역에 전송하는 제2 전송 게이트와,
    상기 부유 확산 영역에 축적하고 있는 전하의 양에 응한 전압치의 전압 신호를 신호선에 발생시키는 증폭 게이트와,
    상기 증폭 게이트와 상기 신호선의 접속을 제어하는 선택 게이트와,
    상기 부유 확산 영역에 축적되어 있는 전하의 방출을 제어하는 리셋 게이트를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  15. 각각 제1 감도를 구비하고, 2차원 격자형상으로 배열하는 복수의 제1 광전 변환 소자와,
    각각 상기 제1 감도보다도 낮은 제2 감도를 구비하고, 상기 복수의 제1 광전 변환 소자 사이 각각에 배치되어 2차원 격자형상으로 배열하는 복수의 제2 광전 변환 소자와,
    각각 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 중의 1개를 포함하고, 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각에서 발생한 전하를 축적하는 복수의 전하 축적 영역과,
    상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제1 컬러 필터와,
    상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제2 컬러 필터를 구비하고,
    상기 복수의 제1 컬러 필터는, 제1 파장 성분을 투과하는 제3 컬러 필터와, 상기 제1 파장 성분과는 다른 제2 파장 성분을 투과하는 제4 컬러 필터를 포함하고,
    상기 복수의 제2 컬러 필터는, 제3 파장 성분을 투과하는 제5 컬러 필터와, 상기 제3 파장 성분과는 다른 제4 파장 성분을 투과하는 제6 컬러 필터를 포함하고,
    가시광역에서 백색광이 입사한 경우에 상기 수광면에 상기 제3 컬러 필터가 마련된 상기 제1 광전 변환 소자가 단위 시간당에 발생시키는 전하의 양은, 상기 백색광이 입사한 경우에 상기 수광면에 상기 제4 컬러 필터가 마련된 상기 제1 광전 변환 소자가 단위 시간당에 발생시키는 전하의 양보다도 많고,
    상기 백색광이 입사한 경우에 상기 수광면에 상기 제5 컬러 필터가 마련된 상기 제2 광전 변환 소자가 단위 시간당에 발생시키는 전하의 양은, 상기 백색광이 입사한 경우에 상기 수광면에 상기 제6 컬러 필터가 마련된 상기 제2 광전 변환 소자가 단위 시간당에 발생시키는 전하의 양보다도 많고,
    상기 수광면에 상기 제3 컬러 필터가 마련된 상기 제1 광전 변환 소자에 가장 근접하는 상기 전하 축적 영역에 포함되는 상기 제2 광전 변환 소자의 상기 수광면에는, 상기 제5 컬러 필터가 마련되어 있고,
    상기 수광면에 상기 제4 컬러 필터가 마련된 상기 제1 광전 변환 소자에 가장 근접하는 상기 전하 축적 영역에 포함되는 상기 제2 광전 변환 소자의 상기 수광면에는, 상기 제6 컬러 필터가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  16. 복수의 단위 화소가 행렬 방향으로 배열한 화소 어레이부와,
    상기 복수의 단위 화소에서의 판독 대상의 단위 화소를 구동하는 구동 회로와,
    상기 구동 회로에 의해 구동된 상기 판독 대상의 단위 화소로부터 화소 신호를 판독하는 처리 회로와,
    상기 구동 회로 및 상기 처리 회로를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 화소 어레이부는,
    각각 제1 감도를 구비하고, 2차원 격자형상으로 배열하는 복수의 제1 광전 변환 소자와,
    각각 상기 제1 감도보다도 낮은 제2 감도를 구비하고, 상기 복수의 제1 광전 변환 소자 사이 각각에 배치되어 2차원 격자형상으로 배열하는 복수의 제2 광전 변환 소자와,
    각각 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 중의 1개를 포함하고, 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각에서 발생한 전하를 축적하는 복수의 전하 축적 영역과,
    상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제1 컬러 필터와,
    상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제2 컬러 필터를 포함하고,
    상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각에서 가장 근접하는 상기 전하 축적 영역에 포함되는 상기 제2 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제2 컬러 필터는, 당해 전하 축적 영역에 가장 근접하는 상기 제1 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제1 컬러 필터와 동일한 파장 성분을 투과시키고,
    상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각에서 가장 근접하는 상기 전하 축적 영역이 2개 이상 존재하는 경우, 당해 2개 이상의 전하 축적 영역 각각에 근접하는 트랜지스터 중, 상기 제1 및 제2 광전 변환 소자에 전하를 발생시키는 축적 기간 중에 주어지는 전위가 가장 저전위인 트랜지스터에 근접하는 상기 전하 축적 영역에 포함되는 상기 제2 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제2 컬러 필터는, 당해 전하 축적 영역에 가장 근접하는 상기 제1 광전 변환 소자의 상기 수광면에 대해 마련된 상기 제1 컬러 필터와 동일한 상기 파장 성분을 투과시키는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  17. 복수의 단위 화소가 행렬 방향으로 배열한 화소 어레이부와,
    상기 복수의 단위 화소에서의 판독 대상의 단위 화소를 구동하는 구동 회로와,
    상기 구동 회로에 의해 구동된 상기 판독 대상의 단위 화소로부터 화소 신호를 판독하는 처리 회로와,
    상기 구동 회로 및 상기 처리 회로를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 화소 어레이부는,
    각각 제1 감도를 구비하고, 2차원 격자형상으로 배열하는 복수의 제1 광전 변환 소자와,
    각각 상기 제1 감도보다도 낮은 제2 감도를 구비하고, 상기 복수의 제1 광전 변환 소자 사이 각각에 배치되어 2차원 격자형상으로 배열하는 복수의 제2 광전 변환 소자와,
    각각 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 중의 1개를 포함하고, 상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각에서 발생한 전하를 축적하는 복수의 전하 축적 영역과,
    상기 복수의 제1 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제1 컬러 필터와,
    상기 복수의 제2 광전 변환 소자 각각의 수광면에 대해 1대1로 마련된 복수의 제2 컬러 필터를 포함하고,
    상기 복수의 제1 컬러 필터는, 제1 파장 성분을 투과하는 제3 컬러 필터와, 상기 제1 파장 성분과는 다른 제2 파장 성분을 투과하는 제4 컬러 필터를 포함하고,
    상기 복수의 제2 컬러 필터는, 제3 파장 성분을 투과하는 제5 컬러 필터와, 상기 제3 파장 성분과는 다른 제4 파장 성분을 투과하는 제6 컬러 필터를 포함하고,
    가시광역에서 백색광이 입사한 경우에 상기 수광면에 상기 제3 컬러 필터가 마련된 상기 제1 광전 변환 소자가 단위 시간당에 발생시키는 전하의 양은, 상기 백색광이 입사한 경우에 상기 수광면에 상기 제4 컬러 필터가 마련된 상기 제1 광전 변환 소자가 단위 시간당에 발생시키는 전하의 양보다도 많고,
    상기 백색광이 입사한 경우에 상기 수광면에 상기 제5 컬러 필터가 마련된 상기 제2 광전 변환 소자가 단위 시간당에 발생시키는 전하의 양은, 상기 백색광이 입사한 경우에 상기 수광면에 상기 제6 컬러 필터가 마련된 상기 제2 광전 변환 소자가 단위 시간당에 발생시키는 전하의 양보다도 많고,
    상기 수광면에 상기 제3 컬러 필터가 마련된 상기 제1 광전 변환 소자에 가장 근접하는 상기 전하 축적 영역에 포함되는 상기 제2 광전 변환 소자의 상기 수광면에는, 상기 제5 컬러 필터가 마련되어 있고,
    상기 수광면에 상기 제4 컬러 필터가 마련된 상기 제1 광전 변환 소자에 가장 근접하는 상기 전하 축적 영역에 포함되는 상기 제2 광전 변환 소자의 상기 수광면에는, 상기 제6 컬러 필터가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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