JP2007104178A - Imaging element and imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像素子、および撮像装置に関し、特に画像画像のS/Nを向上させる撮像素子および撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging element and an imaging apparatus, and more particularly to an imaging element and an imaging apparatus that improve the S / N of an image.
近年、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置では、多機能、高画質化が進展するに伴い、CCD(Charge Coupled Device)に代表される撮像素子の性能も高解像度、高精細なものが求められる様になり、高画素、高密度化が加速している。 2. Description of the Related Art In recent years, imaging devices such as digital cameras and digital video cameras are required to have high-resolution and high-definition performance of image pickup devices typified by CCD (Charge Coupled Device) as multi-functionality and high image quality progress. As a result, higher pixels and higher density are accelerating.
一方、高い画素密度の撮像素子では、1画素当たりの面積が減少することによりにより1画素当たりの光電変換量が減少し、すなわち感度が低下して画像信号の信号レベルが低くなり、S/N比(Signal/Noise)の低下を招いている。S/N比の低下は、画像再現性や画質に大きな影響を与えるため、高品位な画像形成を実現するには感度を向上させる必要がある。そして、撮像素子の分野では感度を向上させる技術がこれまでも種々検討されてきた。 On the other hand, in an image sensor with a high pixel density, the photoelectric conversion amount per pixel decreases due to a decrease in the area per pixel, that is, the sensitivity decreases and the signal level of the image signal decreases, and S / N The ratio (Signal / Noise) is lowered. The reduction in the S / N ratio has a great influence on the image reproducibility and the image quality. Therefore, it is necessary to improve the sensitivity in order to realize high-quality image formation. In the field of image sensors, various techniques for improving sensitivity have been studied.
たとえば、縦横に配列されたフォトダイオードを備えた固体撮像素子において、各フォトダイオードのうち市松状に配列されたフォトダイオードに、光透過率の高い、透明フィルタ、白色フィルタ等の輝度フィルタYを配置し、他のフォトダイオードには、従来の色フィルタR、G、Bを配置したフィルタ構成を有し、感度の高い輝度フィルタYが配置されたフォトダイオードで生成された信号電荷を、輝度信号として用いることにより被写体の色情報に左右されない輝度解像度を向上させる技術がある(例えば、特許文献1参照)
この様に、感度を向上させる撮像素子の技術がこれまでも種々検討されてきた。 As described above, various techniques for an image sensor for improving sensitivity have been studied.
特許文献1に開示されている固体撮像素子は、従来の色フィルタR、G、Bに加えて、光透過率の高い、輝度フィルタYを配置することによって、感度の高い輝度信号を得る様にしている。しかしながら、白画素と色画素の画素構造を同じ構造にした場合、白画素と色画素の感度の差が非常に大きくなる。ここで、輝度フィルタYが配置されたフォトダイオードを白画素、また色フィルタR、G、Bが配置されたフォトダイオードを色画素と称する。具体的には、図4を用いて説明する。図4(a)は、特許文献1に開示されている固体撮像素子50のフィルタ構成を示す図である。図4(b)は、図4(a)における破線の領域を拡大した固体撮像素子50の画素構造の概略を示す模式図である。
In the solid-state imaging device disclosed in
固体撮像素子50は、図4(a)に示す様に、複数の画素501が2次元マトリクス状に配列されていて、それぞれの画素501には被写体光像を光電変換して信号電荷を生成する複数のフォトダイオード502が設けられている。フォトダイオード502には、R(赤)光、G(緑)光、B(青)光の各色透過フィルタに加えて輝度フィルタYがそれぞれ市松状に配置されている。
As shown in FIG. 4A, the solid-
この様なフィルタ構成を備えた固体撮像素子50の画素構造は、図4(b)に示す様に、それぞれの画素501には、色フィルタR、G、Bが配置されたフォトダイオードPD−R、PD−G、PD−B、および輝度フィルタYが配置されたフォトダイオードPD−Yが設けられている。また、各列の間にはフォトダイオードPD−R、PD−G、PD−B、およびPD−Yで生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送路505が設けられている。そして、図4(b)に示す様に、フォトダイオードPD−R、PD−G、PD−BとフォトダイオードPD−Yは、同じ大きの構造をしている。しかしながら、色フィルタR、G、Bと輝度フィルタYの光透過率は大きく異なり、通常色フィルタに比べて輝度フィルタの光透過率は約4倍程度大きい。すなわちフィルタの透過率が大きく異なるにも拘わらず、フォトダイオードは同じ大きさの構造であることより、白画素と色画素の感度の差が非常に大きくなる。
As shown in FIG. 4B, the pixel structure of the solid-
この様な画素構造の固体撮像素子を、同じ条件の下で露出制御を行なうと、白画素で生成された信号電荷は飽和し、また、色画素で生成された信号電荷は非常に小さくなり、輝度信号と色信号のバランス良い画像信号を得ることができず、高品位な画像を形成することが困難なものとなる。 When the solid-state imaging device having such a pixel structure is subjected to exposure control under the same conditions, the signal charge generated in the white pixel is saturated, and the signal charge generated in the color pixel becomes very small, An image signal with a good balance between the luminance signal and the color signal cannot be obtained, and it becomes difficult to form a high-quality image.
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、複数の種類の色フィルターが配置された色画素と輝度フィルタが配置された白画素を備えた撮像素子において、感度の向上を図り、さらに白画素と色画素から得られる輝度信号と色信号のバランスの良い画像信号を生成することが可能な撮像素子、および撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in an imaging device including a color pixel in which a plurality of types of color filters are arranged and a white pixel in which a luminance filter is arranged, the sensitivity is improved, and white An object of the present invention is to provide an imaging device and an imaging apparatus capable of generating an image signal having a good balance between luminance signals and color signals obtained from pixels and color pixels.
上記目的は、下記の(1)乃至(7)のいずれか1項に記載の発明によって達成される。 The object is achieved by the invention described in any one of (1) to (7) below.
(1) 2次元マトリクス状に配列されていて、被写体光学像を光電変換して信号電荷を生成する複数個の画素を有する撮像素子であって、
前記複数個の画素に対応して複数の種類の色フィルタが配置された複数の種類の色画素と、
前記複数個の画素に対応して輝度フィルタが配置された複数の白画素と、
前記色画素から読み出された前記信号電荷を転送する色画素転送部と、
前記白画素から読み出された前記信号電荷を転送する白画素転送部と、を有し、
前記白画素転送部の大きさは、前記色画素転送部の大きさよりも大きいことを特徴とする撮像素子。
(1) An imaging device that is arranged in a two-dimensional matrix and has a plurality of pixels that photoelectrically convert a subject optical image to generate signal charges,
A plurality of types of color pixels in which a plurality of types of color filters are arranged corresponding to the plurality of pixels;
A plurality of white pixels in which luminance filters are arranged corresponding to the plurality of pixels;
A color pixel transfer unit that transfers the signal charges read from the color pixels;
A white pixel transfer unit that transfers the signal charges read from the white pixels,
The size of the white pixel transfer unit is larger than the size of the color pixel transfer unit.
(2) 2次元マトリクス状に配列されていて、被写体光学像を光電変換して信号電荷を生成する複数個の画素を有する撮像素子であって、
前記複数個の画素に対応して複数の種類の色フィルタが配置された複数の種類の色画素と、
前記複数個の画素に対応して輝度フィルタが配置された複数の白画素と、を有し、
前記白画素に設けられた光電変換部の大きさは、前記色画素に設けられた光電変換部の大きさよりも小さいことを特徴とする撮像素子。
(2) An image sensor having a plurality of pixels arranged in a two-dimensional matrix and photoelectrically converting a subject optical image to generate a signal charge,
A plurality of types of color pixels in which a plurality of types of color filters are arranged corresponding to the plurality of pixels;
A plurality of white pixels in which luminance filters are arranged corresponding to the plurality of pixels,
The size of the photoelectric conversion unit provided in the white pixel is smaller than the size of the photoelectric conversion unit provided in the color pixel.
(3) 2次元マトリクス状に配列されていて、被写体光学像を光電変換して信号電荷を生成する複数個の画素を有する撮像素子であって、
前記複数個の画素に対応して複数の種類の色フィルタが配置された複数の種類の色画素と、
前記複数個の画素に対応して輝度フィルタが配置された複数の白画素と、
前記色画素から読み出された前記信号電荷を転送する色画素転送部と、
前記白画素から読み出された前記信号電荷を転送する白画素転送部と、を有し、
前記白画素に設けられた光電変換部の大きさは、前記色画素に設けられた光電変換部の大きさよりも小さく、
かつ、
前記白画素転送部の大きさは、前記色画素転送部の大きさよりも大きいことを特徴とする上記(1)または(2)に記載の撮像素子。
(3) An image sensor having a plurality of pixels arranged in a two-dimensional matrix and photoelectrically converting a subject optical image to generate a signal charge,
A plurality of types of color pixels in which a plurality of types of color filters are arranged corresponding to the plurality of pixels;
A plurality of white pixels in which luminance filters are arranged corresponding to the plurality of pixels;
A color pixel transfer unit that transfers the signal charges read from the color pixels;
A white pixel transfer unit that transfers the signal charges read from the white pixels,
The size of the photoelectric conversion unit provided in the white pixel is smaller than the size of the photoelectric conversion unit provided in the color pixel,
And,
The image sensor according to (1) or (2), wherein the size of the white pixel transfer unit is larger than the size of the color pixel transfer unit.
(4) 2次元マトリクス状に配列されていて、被写体光学像を光電変換して信号電荷を生成する複数個の画素を有する撮像素子であって、
前記複数個の画素に対応して複数の種類の色フィルタが配置された複数の種類の色画素と、
前記複数個の画素に対応して輝度フィルタが配置された複数の白画素と、
前記白画素に隣接して設けられていて、前記白画素で生成された信号電荷の読み出しを制御する白画素駆動部と、
前記色画素に隣接して設けられていて、前記色画素で生成された信号電荷の読み出しを制御する色画素駆動部と、を有し、
前記白画素駆動部の大きさは、前記色画素駆動部の大きさよりも大きいことを特徴とする撮像素子。
(4) An image sensor that is arranged in a two-dimensional matrix and has a plurality of pixels that photoelectrically convert a subject optical image to generate signal charges,
A plurality of types of color pixels in which a plurality of types of color filters are arranged corresponding to the plurality of pixels;
A plurality of white pixels in which luminance filters are arranged corresponding to the plurality of pixels;
A white pixel driving unit that is provided adjacent to the white pixel and controls reading of the signal charge generated by the white pixel;
A color pixel driving unit that is provided adjacent to the color pixel and controls reading of signal charges generated by the color pixel;
The size of the white pixel driving unit is larger than the size of the color pixel driving unit.
(5) 2次元マトリクス状に配列されていて、被写体光学像を光電変換して信号電荷を生成する複数個の画素を有する撮像素子であって、
前記複数個の画素に対応して複数の種類の色フィルタが配置された複数の種類の色画素と、
前記複数個の画素に対応して輝度フィルタが配置された複数の白画素と、
前記白画素に隣接して設けられていて、前記白画素で生成された信号電荷の読み出しを制御する白画素駆動部と、
前記色画素に隣接して設けられていて、前記色画素で生成された信号電荷の読み出しを制御する色画素駆動部と、を有し、
前記白画素に設けられた光電変換部の大きさは、前記色画素に設けられた光電変換部の大きさよりも小さく、
かつ、
前記白画素駆動部の大きさは、前記色画素駆動部の大きさよりも大きいことを特徴とする撮像素子。
(5) An imaging device that is arranged in a two-dimensional matrix and has a plurality of pixels that photoelectrically convert a subject optical image to generate a signal charge,
A plurality of types of color pixels in which a plurality of types of color filters are arranged corresponding to the plurality of pixels;
A plurality of white pixels in which luminance filters are arranged corresponding to the plurality of pixels;
A white pixel driving unit that is provided adjacent to the white pixel and controls reading of the signal charge generated by the white pixel;
A color pixel driving unit that is provided adjacent to the color pixel and controls reading of signal charges generated by the color pixel;
The size of the photoelectric conversion unit provided in the white pixel is smaller than the size of the photoelectric conversion unit provided in the color pixel,
And,
The size of the white pixel driving unit is larger than the size of the color pixel driving unit.
(6) 前記画素の形状は、正方形であることを特徴とする上記(1)乃至(5)のいずれか1項に記載の撮像素子。 (6) The imaging device according to any one of (1) to (5), wherein the pixel has a square shape.
(7) 上記(1)乃至(6)のいずれか1項に記載の撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。 (7) An image pickup apparatus comprising the image pickup device according to any one of (1) to (6) above.
上記(1)、(2)、(3)に記載の発明では、白画素から読み出された信号電荷を転送する転送部の大きさを、色画素から読み出された信号電荷を転送する転送部の大きさよりも大きい構造にしている。すなわち、感度が高く信号量の大きい白画素で生成された信号電荷を転送する転送路を大きくすることにより、転送路内で信号電荷が飽和することなく、白とび等の転送不良を防止することができる様になる。 In the inventions described in (1), (2), and (3) above, the size of the transfer unit that transfers the signal charges read from the white pixels is set to the transfer that transfers the signal charges read from the color pixels. The structure is larger than the size of the part. In other words, by increasing the transfer path for transferring signal charges generated by white pixels with high sensitivity and a large amount of signal, it is possible to prevent transfer defects such as overexposure without saturating the signal charges in the transfer path. Will be able to.
また、白画素に設けられた光電変換部の大きさを、色画素に設けられた光電変換部の大きさよりも小さい構造にしている。すなわち、感度が高い白画素の光電変換部を小さくすることにより、白画素と色画素との感度差が小さくなり、輝度信号と色信号のバランスの良い画像信号を生成することができる様になる。 In addition, the size of the photoelectric conversion unit provided in the white pixel is smaller than the size of the photoelectric conversion unit provided in the color pixel. That is, by reducing the photoelectric conversion unit of the white pixel having high sensitivity, the sensitivity difference between the white pixel and the color pixel is reduced, and an image signal having a good balance between the luminance signal and the color signal can be generated. .
上記(4)、(5)に記載の発明では、たとえばCMOS型固体撮像素子等においては、白画素で生成された信号電荷の読み出し制御を行なう駆動部の大きさを、色画素で生成された信号電荷の読み出し制御を行なう駆動部の大きさよりも大きい構造にしている。すなわち、感度が高く信号量の大きい白画素で生成された信号電荷の読み出し制御を行なう駆動部を大きくすることにより、駆動部内で信号電荷が飽和することなく、白とび等を防止することができる様になる。 In the inventions described in the above (4) and (5), for example, in the CMOS type solid-state imaging device, the size of the driving unit that performs read control of the signal charge generated in the white pixel is generated in the color pixel. The structure is larger than the size of the drive unit that performs signal charge readout control. That is, it is possible to prevent overexposure without saturating the signal charge in the drive unit by increasing the drive unit that performs readout control of the signal charge generated by the white pixel having a high sensitivity and a large signal amount. It becomes like.
上記(7)に記載の発明では、撮像装置に、上記(1)乃至(6)のいずれか1項に記載の撮像素子を備えることにより、S/N比の良好な高品位な画像を形成することができる様になる。 In the invention described in (7) above, the image pickup device includes the image pickup device described in any one of (1) to (6) above, thereby forming a high-quality image with a good S / N ratio. To be able to.
以下、本発明に係る撮像素子、および撮像装置の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、各図中、同一符号は同一または相当部分を示し、重複する説明は省略する。
また、以下説明に用いるフォトダイオード、垂直転送路、駆動部等の大きさを示す数値については、1例を示すものであり、撮像素子の大きさ、画素数等に応じて適宜変更可能であることは勿論である。
〔実施形態1〕図1を用いて、本発明に係る撮像素子の実施形態1による、CCDエリアセンサの構成を説明する。図1(a)は、本発明に係るCCDエリアセンサ60のフィルタ構成を示す図である。図1(b)は、図1(a)における破線の領域を拡大したCCDエリアセンサ60の画素構造の概略を示す模式図である。尚、図1(a)には8行8列の範囲しか図示していないが、実際には、図1(a)に示す配列が繰り返される構成となっている。
Hereinafter, embodiments of an imaging device and an imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol shows the same or an equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
The numerical values indicating the size of the photodiode, vertical transfer path, drive unit, etc. used in the following description are only examples, and can be appropriately changed according to the size of the image sensor, the number of pixels, and the like. Of course.
[Embodiment 1] The configuration of a CCD area sensor according to
CCDエリアセンサ60(以下、CCD60と略称する。)は、図1(a)に示す様に、複数の画素601が2次元マトリクス状に配列されていて、それぞれの画素601には被写体光像を光電変換して信号電荷を生成し、本発明における光電変換部に該当する複数のフォトダイオード602が設けられている。奇数列の色画素に設けられたフォトダイオード602には、R(赤)光、G(緑)光、B(青)光、G(緑)光の各色透過色フィルタが配置され、偶数列の白画素に設けられたフォトダイオード602には、輝度フィルタYが配置されていて、2列ごとに色フィルタR、G、Bと輝度フィルタYが繰り返される配列になっている。輝度フィルタYは、NDフィルタ、透明フィルタ、白色フィルタ、グレーのフィルタ等が該当するが、フォトダイオード602の表面に何も設けずに光が直接フォトダイオード表面に入射する構成も、透明フィルタを設けた構成に相当するものとする。
As shown in FIG. 1A, a CCD area sensor 60 (hereinafter abbreviated as “
次に、この様なフィルタ構成を備えたCCD60の画素構造について説明する。図1(b)に示す様に、それぞれの画素601には、色フィルタR、G、Bが配置されたフォトダイオードPD−R(図示しない)、PD−G、PD−B、および輝度フィルタYが配置されたフォトダイオードPD−Yが設けられている。また、各列の間にはフォトダイオードPD−R、PD−G、PD−Bで生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送路C606、およびフォトダイオードPD−Yで生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送路Y605が設けられている。この様に、垂直転送路C606、垂直転送路Y605は、それぞれ本発明に係る撮像素子における色画素転送部、白画素転送部として機能するものである。
Next, the pixel structure of the
ここで、フォトダイオード602の構造について説明する。本発明においては、光透過率の低い色フィルタR、G、Bが配置されたフォトダイオードPD−R、PD−G、PD−Bのそれぞれの受光面の大きさを、たとえば図1(b)に示すように、2.5μm×2.0μmとし、また光透過率の高い輝度フィルタYが配置されたフォトダイオードPD−Yの受光面の大きさを2.5μm×1.5μmとしている。この様にして、感度が高い白画素のフォトダイオードPD−Yの受光面の大きさを、感度の低い色画素のフォトダイオードPD−R、PD−G、PD−Bの受光面の大きさよりも小さくすることにより、白画素と色画素との感度差が小さくなり、輝度信号と色信号のバランスの良い画像信号を生成することができる様になる。 Here, the structure of the photodiode 602 will be described. In the present invention, the size of the light receiving surface of each of the photodiodes PD-R, PD-G, and PD-B in which the color filters R, G, and B having low light transmittance are arranged is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the size of the light receiving surface of the photodiode PD-Y on which the luminance filter Y having a high light transmittance is arranged is 2.5 μm × 2.0 μm, and the size is 2.5 μm × 1.5 μm. In this way, the size of the light receiving surface of the photodiode PD-Y of the white pixel with high sensitivity is made larger than the size of the light receiving surface of the photodiodes PD-R, PD-G, and PD-B of the color pixels with low sensitivity. By reducing the size, the sensitivity difference between the white pixel and the color pixel is reduced, and an image signal having a good balance between the luminance signal and the color signal can be generated.
ここで、CCD60の白画素と色画素の感度について図2を用いて説明する。図2(a)は、前述した従来の固体撮像素子50の各画素への入射光量と信号電荷量との関係の1例を示す関係図である。図2(b)は、本発明におけるCCD60の各画素への入射光量と信号電荷量との関係の1例を示す関係図である。
Here, the sensitivity of white pixels and color pixels of the
従来の固体撮像素子50においては、前述した様に、色画素に設けられたフォトダイオードPD−R、PD−G、PD−Bと白画素に設けられたフォトダイオードPD−Yは、同じ大きさの構造をしていることから、図2(a)に示す様に、白画素と色画素の感度の差が非常に大きく、それぞれの画素で生成された信号電荷量は約4倍程度の隔たりがある。一方、本発明におけるCCD60においては、白画素に設けられたフォトダイオードPD−Yの受光面の大きさを、色画素に設けられたフォトダイオードPD−R、PD−G、PD−Bの受光面の大きさよりも小さい構造にしていることから、図2(b)に示す様に、白画素と色画素との感度差が小さくなり、それぞれの画素で生成された信号電荷量は約3倍程度まで縮まっていることが確認できる。
In the conventional solid-
次に、CCD60の垂直転送路C606、垂直転送路Y605の構造について説明する。本発明においては、フォトダイオードPD−R、PD−G、PD−Bで生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送路C606の幅を、たとえば図1(b)に示す様に、0.5μmとし、またフォトダイオードPD−Yの垂直転送路C606の幅を1.0μmとしている。この様にして、感度が高く信号量の大きい白画素に設けられたフォトダイオードPD−Yで生成された信号電荷を転送する垂直転送路Y605の幅を広くすることにより、転送路内で信号電荷が飽和することなく、白とび等を防止することができる様になる。
Next, the structure of the vertical transfer path C606 and the vertical transfer path Y605 of the
ここで、CCD60の垂直転送路の転送容量について図3を用いて説明する。図3は、垂直転送路の転送路幅と転送容量の関係の1例を示す関係図である。図3に示す様に、垂直転送路の幅が広くなるに従い、転送可能電子数(転送容量)が増加することが確認できる。
Here, the transfer capacity of the vertical transfer path of the
この様に、本発明に係る撮像素子では、白画素に設けられた光電変換部の大きさを、色画素に設けられた光電変換部の大きさよりも小さい構造にしている。すなわち、感度が高い白画素の光電変換部を小さくすることにより、白画素と色画素との感度差が小さくなり、輝度信号と色信号のバランスの良い画像信号を生成することができる様になる。 Thus, in the image sensor according to the present invention, the size of the photoelectric conversion unit provided in the white pixel is smaller than the size of the photoelectric conversion unit provided in the color pixel. That is, by reducing the photoelectric conversion unit of the white pixel having high sensitivity, the sensitivity difference between the white pixel and the color pixel is reduced, and an image signal having a good balance between the luminance signal and the color signal can be generated. .
さらに、白画素から読み出された信号電荷を転送する転送部の大きさを、色画素から読み出された信号電荷を転送する転送部の大きさよりも大きい構造にしている。すなわち、感度が高く信号量の大きい白画素で生成された信号電荷を転送する転送路を大きくすることにより、転送路内で信号電荷が飽和することなく、白とび等を防止することができる様になる。
〔実施形態2〕図5を用いて、本発明に係る撮像素子の実施形態2による、CMOS型固体撮像素子の構成を説明する。図5(a)は、本発明に係るCMOS型固体撮像素子70のフィルタ構成を示す図である。図5(b)は、図5(a)における破線の領域を拡大したCMOS型固体撮像素子70の画素構造の概略を示す模式図である。尚、図5(a)には8行8列の範囲しか図示していないが、実際には、図5(a)に示す配列が繰り返される構成となっている。
Further, the size of the transfer unit that transfers the signal charge read from the white pixel is larger than the size of the transfer unit that transfers the signal charge read from the color pixel. That is, by increasing the transfer path for transferring the signal charge generated by the white pixel having a high sensitivity and a large signal amount, it is possible to prevent overexposure without causing the signal charge to be saturated in the transfer path. become.
[Embodiment 2] The configuration of a CMOS solid-state image pickup device according to
CMOS型固体撮像素子70(以下、CMOSセンサ70と略称する。)は、図5(a)に示す様に、複数の画素701が2次元マトリクス状に配列されていて、それぞれの画素701には被写体光像を光電変換して信号電荷を生成し、本発明における光電変換部に該当する複数のフォトダイオード702が設けられている。奇数列の色画素に設けられたフォトダイオード702には、R(赤)光、G(緑)光、B(青)光、G(緑)光の各色透過色フィルタが配置され、偶数列の白画素に設けられたフォトダイオード702には、輝度フィルタYが配置されていて、2列ごとに色フィルタR、G、Bと輝度フィルタYが繰り返される配列になっている。輝度フィルタYは、NDフィルタ、透明フィルタ、白色フィルタ、グレーのフィルタ等が該当するが、フォトダイオード602の表面に何も設けずに光が直接フォトダイオード表面に入射する構成も、透明フィルタを設けた構成に相当するものとする。 As shown in FIG. 5A, a CMOS type solid-state imaging device 70 (hereinafter abbreviated as a CMOS sensor 70) has a plurality of pixels 701 arranged in a two-dimensional matrix. A plurality of photodiodes 702 corresponding to the photoelectric conversion unit in the present invention are provided by photoelectrically converting a subject light image to generate signal charges. The photodiodes 702 provided in the odd-numbered color pixels are provided with color-transmitting color filters of R (red) light, G (green) light, B (blue) light, and G (green) light. A luminance filter Y is arranged in the photodiode 702 provided in the white pixel, and the color filters R, G, B and the luminance filter Y are repeated every two columns. The brightness filter Y corresponds to an ND filter, a transparent filter, a white filter, a gray filter, etc., but a configuration in which light is directly incident on the photodiode surface without providing anything on the surface of the photodiode 602 is also provided with a transparent filter. It corresponds to the configuration.
次に、この様なフィルタ構成を備えたCMOSセンサ70の画素構造について説明する。図5(b)に示す様に、それぞれの画素701には、色フィルタR、G、Bが配置されたフォトダイオードPD−R(図示しない)、PD−G、PD−B、および輝度フィルタYが配置されたフォトダイオードPD−Yが設けられている。また、各行の間にはフォトダイオードPD−Gで生成された信号電荷の読み出し制御を行なう駆動部G706、フォトダイオードPD−Bで生成された信号電荷の読み出し制御を行なう駆動部B707、およびフォトダイオードPD−Yで生成された信号電荷の読み出し制御を行なう駆動部Y705が設けられている。尚、図には示していないが、フォトダイオードPD−Rで生成された信号電荷の読み出し制御を行なう駆動部Rも勿論設けられている。この様に、駆動部R、G706、B707、および駆動部Y705は、それぞれ本発明に係る撮像素子における色画素駆動部部、および白画素駆動部として機能するものである。
Next, the pixel structure of the
ここで、フォトダイオード702の構造について説明する。本発明においては、光透過率の低い色フィルタR、BおよびGが配置されたフォトダイオードPD−R(図示しない)、PD−BおよびPD−Gの受光面の大きさを、たとえば図5(b)に示すように、それぞれ2.1μm×2.5μm、2.0μm×2.5μmとし、また光透過率の高い輝度フィルタYが配置されたフォトダイオードPD−Yの受光面の大きさを1.5μm×2.5μmとしている。この様にして、感度が高い白画素のフォトダイオードPD−Yの受光面の大きさを、感度の低い色画素のフォトダイオードPD−R、PD−G、PD−Bの受光面の大きさよりも小さくすることにより、白画素と色画素との感度差が小さくなり、輝度信号と色信号のバランスの良い画像信号を生成することができる様になる。 Here, the structure of the photodiode 702 will be described. In the present invention, the sizes of the light receiving surfaces of the photodiodes PD-R (not shown), PD-B and PD-G in which the color filters R, B and G having low light transmittance are arranged are shown in FIG. As shown in b), the size of the light receiving surface of the photodiode PD-Y, which is 2.1 μm × 2.5 μm and 2.0 μm × 2.5 μm, respectively, and in which the luminance filter Y having a high light transmittance is arranged, is set. 1.5 μm × 2.5 μm. In this way, the size of the light receiving surface of the photodiode PD-Y of the white pixel with high sensitivity is made larger than the size of the light receiving surface of the photodiodes PD-R, PD-G, and PD-B of the color pixels with low sensitivity. By reducing the size, the sensitivity difference between the white pixel and the color pixel is reduced, and an image signal having a good balance between the luminance signal and the color signal can be generated.
次に、CMOSセンサ70の駆動部R(図示しない)、駆動部G706、駆動部B707、駆動部Y705の構造について説明する。本発明においては、フォトダイオードPD−R(図示しない)、PD−B、およびPD−Gで生成された信号電荷の読み出し制御を行なう駆動部R(図示しない)、駆動部B707、および駆動部G706の大きさを、たとえば図5(b)に示す様に、それぞれ0.4μm×2.5μm、0.5μm×2.5μmとし、またフォトダイオードPD−Yで生成された信号電荷の読み出し制御を行なう駆動部Y705の大きさを1.0μm×2.5μmとしている。この様にして、感度が高く信号量の大きい白画素に設けられたフォトダイオードPD−Yで生成された信号電荷の読み出し制御を行なう駆動部Y705の大きさを大きくすることにより、駆動部内で信号電荷が飽和することなく、白とび等を防止することができる様になる。
Next, the structure of the drive unit R (not shown), the drive unit G706, the drive unit B707, and the drive unit Y705 of the
ここで、CMOSセンサ70のの駆動部の構成について図6を用いて説明する。図6は、駆動部の概略構成の1例を示す回路図である。図6に示す様に駆動部は、フォトダイオードPD1で生成された信号電荷を読み出す読み出しトランジスタTr1、読み出された信号電荷をリセットするリセットトランジスタTr2、読み出された信号電荷を出力する出力トランジスタTr3、および行選択トランジスタTr4等から構成され、フォトダイオードPD1で生成された信号電荷を、図示しない転送路に読み出すための駆動制御動作を行うものである。そして、本発明においては、感度が高く信号量の大きい白画素に設けられたフォトダイオードPD−Yで生成された信号電荷の読み出し制御を行なう駆動部Y705を構成するトランジスタTr1乃至Tr4の大きさを、感度の低い色画素に設けられたフォトダイオードフォトダイオードPD−R(図示しない)、PD−B、およびPD−Gで生成された信号電荷の読み出し制御を行なう駆動部R(図示しない)、駆動部B707、および駆動部G706をそれぞれ構成するトランジスタTr1乃至Tr4よりも大きくしている。したがって電荷量の大きな信号電荷を飽和させることなく、駆動することができる様になる。
Here, the configuration of the drive unit of the
この様に、本発明に係る撮像素子では、白画素に設けられた光電変換部の大きさを、色画素に設けられた光電変換部の大きさよりも小さい構造にしている。すなわち、感度が高い白画素の光電変換部を小さくすることにより、白画素と色画素との感度差が小さくなり、輝度信号と色信号のバランスの良い画像信号を生成することができる様になる。 Thus, in the image sensor according to the present invention, the size of the photoelectric conversion unit provided in the white pixel is smaller than the size of the photoelectric conversion unit provided in the color pixel. That is, by reducing the photoelectric conversion unit of the white pixel having high sensitivity, the sensitivity difference between the white pixel and the color pixel is reduced, and an image signal having a good balance between the luminance signal and the color signal can be generated. .
さらに、白画素で生成された信号電荷の読み出し制御を行なう駆動部の大きさを、色画素で生成された信号電荷の読み出し制御を行なう駆動部の大きさよりも大きい構造にしている。すなわち、感度が高く信号量の大きい白画素で生成された信号電荷の読み出し制御を行なう駆動部を大きくすることにより、駆動部内で信号電荷が飽和することなく、白とび等を防止することができる様になる。
〔実施形態3〕本発明に係る撮像装置の具体的な実施形態としては、デジタルカメラが代表的であるが、この他にカメラ付きの携帯電話機や、デジタルビデオカメラ等も含まれる。図7を用いて、本発明に係る撮像装置の代表的な実施形態の1つであるデジタルカメラの外観を説明する。図7(a)は、本発明に係るデジタルカメラ1の側面図、図7(b)は背面図である。図7(a)に示す様に、デジタルカメラ1は、カメラ本体部2、およびレンズユニット3から構成される。
Further, the size of the drive unit that performs the read control of the signal charge generated in the white pixel is larger than the size of the drive unit that performs the read control of the signal charge generated in the color pixel. That is, it is possible to prevent overexposure without saturating the signal charge in the drive unit by increasing the drive unit that performs readout control of the signal charge generated by the white pixel having a high sensitivity and a large signal amount. It becomes like.
[Embodiment 3] As a specific embodiment of the image pickup apparatus according to the present invention, a digital camera is typical, but a mobile phone with a camera, a digital video camera, and the like are also included. The appearance of a digital camera that is one of the representative embodiments of the imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a side view of the
レンズユニット3は、図示しないマクロズームからなる撮影レンズ、絞り、およびシャッタ等から構成される。
The
カメラ本体部2は、LCD(Liquid Crystal Display;液晶表示素子)からなるLCDモニタ211、EVF(Electronic View Finder;電子ビューファインダ)210、およびデジタルカメラ1を図示しないパーソナルコンピュータに接続する外部接続端子を有しており、後述するCCDエリアセンサ60で取り込まれた画像信号に所定の信号処理を施し、LCDモニタ211やEVF210への画像表示や、後述するメモリカード277などの記録媒体への画像記録、あるいはパーソナルコンピュータへの画像の転送といった処理を行う。
The camera
図7(a)に示す様に、カメラ本体部2の上面には、必要時にホップアップされる内蔵フラッシュ212が設けられている。
As shown in FIG. 7A, a built-in
また、図7(b)に示す様に、カメラ本体部2の背面の略中央部には撮影画像の表示や記録画像の再生表示、またはメニュー画面や、各種状態表示等のGUI表示を行うLCDモニタ211とEVF210が設けられている。
Further, as shown in FIG. 7B, an LCD for displaying a photographed image, reproducing a recorded image, or displaying a GUI such as a menu screen or various statuses is displayed at a substantially central portion on the back of the
カメラ本体部2の上面には、図7(b)に示す様に、シャッタボタン201と、シャッタボタン201の近くには、デジタルカメラ1の動作モードを設定するモード設定ダイアル203が設けられている。モード設定ダイアル203で設定されるデジタルカメラ1の動作モードには、「静止画モード」、「動画モード」、「再生モード」等がある。
As shown in FIG. 7B, a
たとえば、静止画モードは、撮影待機状態(ライブビュー状態)から露光制御のプロセスを経て撮影にいたる静止画の写真撮影を行うモードであり、動画モードは、撮影待機状態(ライブビュー状態)にCCDエリアセンサ60から読み出された動画像信号に基づいて動画撮影を行なうモードである。また、再生モードは、メモリカード277に記録された撮影画像をLCDモニタ211やEVF210に再生表示するモードである。
For example, the still image mode is a mode in which a still image is shot from the shooting standby state (live view state) to the shooting through the exposure control process, and the moving image mode is the CCD in the shooting standby state (live view state). In this mode, moving image shooting is performed based on the moving image signal read from the
また、カメラ本体部2の背面上部には、図7(b)に示す様に、メインスイッチ202と、メインスイッチ202の近くには、デジタルズームのズーム倍率を変更する為のデジタルズームボタン209が設けられている。
Further, as shown in FIG. 7B, a
また、カメラ本体部2の背面下部には、図7(b)に示す様に、LCDモニタ211にメニューを表示する為のメニューボタン207と、メニューボタン207の近くには、LCDモニタ211に画像を表示する為のクイックビューボタン208が設けられている。
Further, as shown in FIG. 7B, a menu button 207 for displaying a menu on the
さらに、カメラ本体部2の背面の略中央部には、各種設定を行う為の選択/決定ボタン206が設けられている。選択/決定ボタン206は、各種設定の選択を行う為のジョグダイアル(十字キー)204と、ジョグダイアル(十字キー)204で選択された設定を確定する為の決定ボタン205から構成される。
Further, a selection /
次に、デジタルカメラ1の制御系について図8を用いて説明する。図8は、本発明に係わるデジタルカメラ1の制御系のブロック図である。尚、図8では、図7に示した部材と同じ部材には同一の番号を付与した。
Next, the control system of the
本発明におけるデジタルカメラ1においては、前述の〔実施形態1〕で説明したCCD60、または〔実施形態2〕で説明したCMOSセンサ70のいずれか一方を、撮像素子として用いることができるが、ここではCCD60を備えたデジタルカメラ1の制御系について説明する。
In the
タイミングジェネレータ246は、後述する基準クロック発生部271から送信される基準クロックに基づいて、CCD60の駆動制御信号を生成するものである。タイミングジェネレータ246で生成される駆動制御信号には、たとえば、CCD60における露出開始、および終了タイミングを制御する積分開始/終了のタイミング信号、各画素の受光信号の読出制御信号(水平同期信号、垂直同期信号、転送信号等)などのクロック信号が挙げられ、これらのクロック信号がCCD60に供給されるとCCD60では各クロック信号に対応した駆動制御が行われる。
The
信号処理回路242は、CDS回路243、AGC回路244より構成され、これらの構成部を介して画像信号に所定の処理が行われる。以下、信号処理回路242で行われる画像信号への所定の処理について説明する。
The signal processing circuit 242 includes a
CDS(相関二重サンプリング)回路243は、CCD60から読み出された画像信号の読み出し時に発生するノイズの低減や、OBクランプ動作を行って黒レベルの補正を行うものである。
A CDS (Correlated Double Sampling)
AGC(自動利得制御)回路244は、CDS回路243で処理された画像信号のゲイン調整を行なうものである。
An AGC (automatic gain control)
A/D変換器245は、AGC回路244から入力された画像信号を構成する各画素信号をデジタル信号に変換するものである。A/D変換器245は、基準クロック発生部271から入力されるA/D変換用クロックに基づき、アナログ信号の各画素信号をたとえば14ビットのデジタル信号に変換する。
The A /
ここで、CDS回路243の出力信号波形について図9を用いて説明する。図9(a)は、前述した従来の固体撮像素子50等を用いた場合のCDS回路243の出力信号波形を示す模式図である。図9(b)は、本発明におけるCDS回路243の出力信号波形を示す模式図である。また図9(a)、(b)はいずれも、たとえば色画素のフォトダイオードPD−Gと白画素のフォトダイオードPD−Yで生成された信号電荷が交互に出力される1水平ラインのCDS回路243の出力信号波形を示す。
Here, the output signal waveform of the
従来の固体撮像素子50を用いた場合のCDS回路243の出力信号波形は、色画素と白画素との感度差が大きいことより、図9(a)に示す様に、信号波形の振幅が大きいものとなっている。その結果、CDS回路243の応答特性により、信号波形は大きくなまった波形となり、A部に示す白画素の信号レベル、ならびにB部に示す色画素の信号レベルはいずれも平坦部が少なくなっている。本来、信号波形は図9(a)に破線で示す様に、矩形波が理想的であるが、CDS回路243の応答特性により、信号波形の振幅が大きくなるにしたがって、なまった波形となる。この様に、大きくなまり、平坦部が少なくなった信号を、A/D変換器245でA/D変換を行なった場合には、精度が高く、安定したA/D変換動作を行うことが困難である。
The output signal waveform of the
一方、本発明においては、色画素と白画素の感度差の縮まった、前述したCCD60、またはCMOSセンサ70のいずれか一方を、備えているので、CDS回路243の出力信号波形は、図9(b)に示す様に、信号波形の振幅が図9(a)に比べて小さくなり、A部に示す白画素の信号レベル、ならびにB部に示す色画素の信号レベルはいずれも平坦部が大きくなっている。したがって、精度が高く、安定したA/D変換動作を行うことができる様になる。
On the other hand, in the present invention, since either one of the
この様にして、CCD60で読み出された画像信号は、信号処理回路242で所定の処理が施されて、デジタル画像信号に変換される。デジタル化された画像信号は、画像処理CPU261に取り込まれて所定の処理が行われる。
In this way, the image signal read by the
画像処理CPU261は、マイクロコンピュータからなり、デジタルカメラ1で行われる画像信号処理動作を統括的に制御するものである。以下、画像処理CPU261で行われるデジタル画像信号への処理について説明する。
The image processing CPU 261 is composed of a microcomputer, and comprehensively controls image signal processing operations performed by the
最初に、画像処理CPU261に取り込まれた画像信号は、CCD60から出力される画像信号の読出しに同期して画像メモリ275に書き込まれる。すなわち、画像処理CPU261で行われる処理に使用されるデジタル画像信号は、画像メモリ275にいったん記録したものを画像メモリ275から取り出し、各ブロックにおける処理に使用される。
First, the image signal captured by the image processing CPU 261 is written into the image memory 275 in synchronization with the reading of the image signal output from the
画像処理CPU261は、図8に示す様に、たとえば黒レベル補正部263、画素補間部264、解像度変換部265、ホワイトバランス制御部266、ガンマ補正部267、マトリックス演算部268、シェーディング補正部269、画像圧縮部270等からなる画像処理部262、および基準クロック発生部271等から構成され、画像処理部262は画像メモリ275より取り出したデジタル画像信号に周知の画像信号処理を施すものである。そして、これらの部位で所定の処理を施されたデジタル画像信号は、再度、画像メモリ275に格納される。
As shown in FIG. 8, the image processing CPU 261 includes, for example, a black
基準クロック発生部271は、デジタルカメラ1の駆動制御に使用される基準クロックを生成し、これを各回路に供給する回路である。本発明における基準クロックの具体例としては、タイミングジェネレータ246に使用される基準クロックや、A/D変換器245に使用されるA/D変換用クロックなどが挙げられ、基準クロック発生部271でこれらのクロックを生成する。
The reference clock generation unit 271 is a circuit that generates a reference clock used for driving control of the
次に、LCDモニタ211は、CCD60で取り込まれた画像信号の表示や、GUI表示を行う。
Next, the
LCD駆動回路279は、画像処理CPU261により画像メモリ275から読み出された画像信号を一時記憶するバッファメモリ(VRAM)を備えており、該画像信号をフィールド画像としてLCDモニタ211に画像表示させる。
The
次に、カメラ制御CPU291は、マイクロコンピュータからなり、後述のスイッチ群295の各スイッチ操作によるスイッチ信号に基づき、カメラ本体部2、及びレンズユニット3の各部材の駆動をシーケンシャルに制御してデジタルカメラ1の撮影動作を統括制御する。
Next, the
この様に、デジタルカメラ1では、画像処理CPU261においてCCD60より取り込まれた画像信号に前述した様な信号処理を行い、これらの処理を行った画像信号を画像メモリ275に記録するようになっている。
As described above, in the
本発明に係るデジタルカメラ1は、モード設定ダイアル203で設定したモードの下でCCD60より取り込まれた画像信号を画像メモリ275に記録、あるいは、LCDモニタ211やEVF210に表示する。
The
撮影待機状態(例えば、モード設定ダイアル203で「静止画モード」に設定した状態)では、画像信号が例えば1/30秒毎等の所定間隔でCCD60より信号処理回路242を経て画像処理CPU261取り込まれている。取り込まれた画像信号は、前述の様に、画像処理CPU261中の画像処理部262の黒レベル補正部263からシェーディング補正部269にかけての部位で所定の信号処理が施され、その後、デジタル画像信号として画像メモリ275に記録される。そして、画像メモリ275に記録された画像信号を読み出し、読み出された画像信号をLCD駆動回路279やEVF駆動回路280を介してフィールド画像としてLCDモニタ211やEVF210で画像表示する。
In a shooting standby state (for example, a state in which the
また、画像記録時は、設定された記録解像度の画像とするために画像信号を画像処理CPU261中の画像処理部262の画像圧縮部270で圧縮処理し、得られた圧縮画像はメモリカードドライバ276を介してメモリカード277に記録される。
Further, at the time of image recording, the image signal is compressed by the
再生モード(モード設定ダイアル203で「再生モード」に設定した状態)では、メモリカード277より読み出された画像信号は、画像処理CPU261で所定の信号処理が施され、LCD駆動回路279やEVF駆動回路280を介してLCDモニタ211やEVF210に表示する
尚、図8中のスイッチ群295は、図7のシャッタボタン201、メインスイッチ202、モード設定ダイアル203、選択/決定ボタン206、メニューボタン207、クイックビューボタン208、デジタルズームボタン209等に対応するスイッチである。
In the reproduction mode (the state in which “reproduction mode” is set by the mode setting dial 203), the image signal read from the
この様に本発明に係る撮像装置では、感度が向上し、また輝度信号と色信号のバランスの取れた撮像素子を備えることにより、S/N比の良好な高品位な画像を形成することができる様になる。さらに、撮像素子からは輝度信号と色信号とのバランスが取れた画像信号が出力されることにより、後段の信号処理において補正等の複雑な処理を必要とせず、処理を簡素化することができる様になる。 As described above, the imaging apparatus according to the present invention can form a high-quality image with a good S / N ratio by providing an imaging device with improved sensitivity and a balanced luminance signal and color signal. I can do it. Furthermore, since an image signal in which the luminance signal and the color signal are balanced is output from the image sensor, complicated processing such as correction is not required in subsequent signal processing, and the processing can be simplified. It becomes like.
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は前述の実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、適宜変更、改良が可能であることは勿論である。たとえば、実施形態1で説明したCCD60においては、奇数列の色画素に設けられたフォトダイオード602には、R(赤)光、G(緑)光、B(青)光、G(緑)光の各色透過色フィルタが配置され、偶数列の白画素に設けられたフォトダイオード602には、輝度フィルタYが配置されていて、2列ごとに色フィルタR、G、Bと輝度フィルタYが繰り返される配列になっているが、図10に示す様に、輝度フィルタYが配置された白画素が市松状に設けられ、色フィルタR、G、Bが配置された色画素が線順次に設けられたベイヤ配列の構成にしてもよい。尚、図中矢印は、フォトダイオード602で生成された信号電荷の読み出し方向を示す。
The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be changed or improved as appropriate. For example, in the
1 デジタルカメラ
2 カメラ本体部
201 シャッタボタン
202 メインスイッチ
203 モード設定ダイアル
204 ジョグダイアル(十字キー)
205 決定ボタン
206 選択/決定ボタン
207 メニューボタン
208 クイックビューボタン
209 デジタルズームボタン
210 電子ビューファインダ(EVF)
211 LCDモニタ
212 内蔵フラッシュ
242 信号処理回路
243 CDS回路
244 AGC回路
245 A/D変換器
246 タイミングジェネレータ
247 絞り/シャッタ駆動回路
248 フォーカス/ズームモータ駆動回路
261 画像処理CPU
262 画像処理部
263 黒レベル補正部
264 画素補完部
265 解像度変換部
266 ホワイトバランス制御部
267 ガンマ補正部
268 マトリックス演算部
269 シェーディング補正部
270 画像圧縮部
271 基準クロック発生部
275 画像メモリ
276 メモリカードドライバ
277 メモリカード
278 外部通信I/F
279 LCD駆動回路
280 EVF駆動回路
291 カメラ制御CPU
292 フラッシュ制御回路
295 スイッチ群(シャッタボタン他)
3 レンズユニット
351 フォーカス/ズームモータ
352 絞り
50 固体撮像素子
60 CCDエリアセンサ
501,601,701 画素
502,602,702 フォトダイオード
505 垂直転送路
605 垂直転送路Y
606 垂直転送路C
70 CMOSセンサ
705 駆動部Y
706 駆動部G
707 駆動部B
1
205
211
262
279
292
3
606 Vertical transfer path C
70 CMOS sensor 705 Drive unit Y
706 Drive G
707 Drive B
Claims (7)
前記複数個の画素に対応して複数の種類の色フィルタが配置された複数の種類の色画素と、
前記複数個の画素に対応して輝度フィルタが配置された複数の白画素と、
前記色画素から読み出された前記信号電荷を転送する色画素転送部と、
前記白画素から読み出された前記信号電荷を転送する白画素転送部と、を有し、
前記白画素転送部の大きさは、前記色画素転送部の大きさよりも大きいことを特徴とする撮像素子。 An image sensor having a plurality of pixels arranged in a two-dimensional matrix and photoelectrically converting a subject optical image to generate a signal charge,
A plurality of types of color pixels in which a plurality of types of color filters are arranged corresponding to the plurality of pixels;
A plurality of white pixels in which luminance filters are arranged corresponding to the plurality of pixels;
A color pixel transfer unit that transfers the signal charges read from the color pixels;
A white pixel transfer unit that transfers the signal charges read from the white pixels,
The size of the white pixel transfer unit is larger than the size of the color pixel transfer unit.
前記複数個の画素に対応して複数の種類の色フィルタが配置された複数の種類の色画素と、
前記複数個の画素に対応して輝度フィルタが配置された複数の白画素と、を有し、
前記白画素に設けられた光電変換部の大きさは、前記色画素に設けられた光電変換部の大きさよりも小さいことを特徴とする撮像素子。 An image sensor having a plurality of pixels arranged in a two-dimensional matrix and photoelectrically converting a subject optical image to generate a signal charge,
A plurality of types of color pixels in which a plurality of types of color filters are arranged corresponding to the plurality of pixels;
A plurality of white pixels in which luminance filters are arranged corresponding to the plurality of pixels,
The size of the photoelectric conversion unit provided in the white pixel is smaller than the size of the photoelectric conversion unit provided in the color pixel.
前記複数個の画素に対応して複数の種類の色フィルタが配置された複数の種類の色画素と、
前記複数個の画素に対応して輝度フィルタが配置された複数の白画素と、
前記色画素から読み出された前記信号電荷を転送する色画素転送部と、
前記白画素から読み出された前記信号電荷を転送する白画素転送部と、を有し、
前記白画素に設けられた光電変換部の大きさは、前記色画素に設けられた光電変換部の大きさよりも小さく、
かつ、
前記白画素転送部の大きさは、前記色画素転送部の大きさよりも大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像素子。 An image sensor having a plurality of pixels arranged in a two-dimensional matrix and photoelectrically converting a subject optical image to generate a signal charge,
A plurality of types of color pixels in which a plurality of types of color filters are arranged corresponding to the plurality of pixels;
A plurality of white pixels in which luminance filters are arranged corresponding to the plurality of pixels;
A color pixel transfer unit that transfers the signal charges read from the color pixels;
A white pixel transfer unit that transfers the signal charges read from the white pixels,
The size of the photoelectric conversion unit provided in the white pixel is smaller than the size of the photoelectric conversion unit provided in the color pixel,
And,
The image pickup device according to claim 1, wherein a size of the white pixel transfer unit is larger than a size of the color pixel transfer unit.
前記複数個の画素に対応して複数の種類の色フィルタが配置された複数の種類の色画素と、
前記複数個の画素に対応して輝度フィルタが配置された複数の白画素と、
前記白画素に隣接して設けられていて、前記白画素で生成された信号電荷の読み出しを制御する白画素駆動部と、
前記色画素に隣接して設けられていて、前記色画素で生成された信号電荷の読み出しを制御する色画素駆動部と、を有し、
前記白画素駆動部の大きさは、前記色画素駆動部の大きさよりも大きいことを特徴とする撮像素子。 An image sensor having a plurality of pixels arranged in a two-dimensional matrix and photoelectrically converting a subject optical image to generate a signal charge,
A plurality of types of color pixels in which a plurality of types of color filters are arranged corresponding to the plurality of pixels;
A plurality of white pixels in which luminance filters are arranged corresponding to the plurality of pixels;
A white pixel driving unit that is provided adjacent to the white pixel and controls reading of the signal charge generated by the white pixel;
A color pixel driving unit that is provided adjacent to the color pixel and controls reading of signal charges generated by the color pixel;
The size of the white pixel driving unit is larger than the size of the color pixel driving unit.
前記複数個の画素に対応して複数の種類の色フィルタが配置された複数の種類の色画素と、
前記複数個の画素に対応して輝度フィルタが配置された複数の白画素と、
前記白画素に隣接して設けられていて、前記白画素で生成された信号電荷の読み出しを制御する白画素駆動部と、
前記色画素に隣接して設けられていて、前記色画素で生成された信号電荷の読み出しを制御する色画素駆動部と、を有し、
前記白画素に設けられた光電変換部の大きさは、前記色画素に設けられた光電変換部の大きさよりも小さく、
かつ、
前記白画素駆動部の大きさは、前記色画素駆動部の大きさよりも大きいことを特徴とする撮像素子。 An image sensor having a plurality of pixels arranged in a two-dimensional matrix and photoelectrically converting a subject optical image to generate a signal charge,
A plurality of types of color pixels in which a plurality of types of color filters are arranged corresponding to the plurality of pixels;
A plurality of white pixels in which luminance filters are arranged corresponding to the plurality of pixels;
A white pixel driving unit that is provided adjacent to the white pixel and controls reading of the signal charge generated by the white pixel;
A color pixel driving unit that is provided adjacent to the color pixel and controls reading of signal charges generated by the color pixel;
The size of the photoelectric conversion unit provided in the white pixel is smaller than the size of the photoelectric conversion unit provided in the color pixel,
And,
The size of the white pixel driving unit is larger than the size of the color pixel driving unit.
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009010936A (en) * | 2007-06-01 | 2009-01-15 | Fujifilm Corp | Imaging device |
JP2009017544A (en) * | 2007-06-07 | 2009-01-22 | Toshiba Corp | Image pickup device |
JP2009130239A (en) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Color imaging device |
JP2009524988A (en) * | 2006-01-27 | 2009-07-02 | イーストマン コダック カンパニー | Image sensor with improved light sensitivity |
US8139130B2 (en) | 2005-07-28 | 2012-03-20 | Omnivision Technologies, Inc. | Image sensor with improved light sensitivity |
CN102450020A (en) * | 2009-05-28 | 2012-05-09 | 美商豪威科技股份有限公司 | Four-channel color filter array interpolation |
US8194296B2 (en) | 2006-05-22 | 2012-06-05 | Omnivision Technologies, Inc. | Image sensor with improved light sensitivity |
US8274715B2 (en) | 2005-07-28 | 2012-09-25 | Omnivision Technologies, Inc. | Processing color and panchromatic pixels |
US8344312B2 (en) | 2009-07-15 | 2013-01-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Color filter array having plural filter layers, image sensor including the same, and electronic device including the color filter array |
US8416339B2 (en) | 2006-10-04 | 2013-04-09 | Omni Vision Technologies, Inc. | Providing multiple video signals from single sensor |
CN104284105A (en) * | 2013-07-11 | 2015-01-14 | 索尼公司 | Solid-state imaging device, solid-state imaging method, and electronic apparatus |
KR101497715B1 (en) * | 2008-02-26 | 2015-03-04 | 소니 주식회사 | Solid-state imaging device and camera |
JP2015122745A (en) * | 2013-12-20 | 2015-07-02 | スイスタイミング・リミテッド | Method for adjustment of color filter for digital sensor and associated filter |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61252786A (en) * | 1985-05-02 | 1986-11-10 | Hitachi Ltd | Solid-state image pickup device |
JP2000125209A (en) * | 1998-10-12 | 2000-04-28 | Fuji Photo Film Co Ltd | Solid-state image pickup device and signal read-out method |
JP2002534866A (en) * | 1998-12-23 | 2002-10-15 | ノキア モービル フォーンズ リミテッド | Image sensing device |
-
2005
- 2005-10-03 JP JP2005289834A patent/JP4622790B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61252786A (en) * | 1985-05-02 | 1986-11-10 | Hitachi Ltd | Solid-state image pickup device |
JP2000125209A (en) * | 1998-10-12 | 2000-04-28 | Fuji Photo Film Co Ltd | Solid-state image pickup device and signal read-out method |
JP2002534866A (en) * | 1998-12-23 | 2002-10-15 | ノキア モービル フォーンズ リミテッド | Image sensing device |
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8274715B2 (en) | 2005-07-28 | 2012-09-25 | Omnivision Technologies, Inc. | Processing color and panchromatic pixels |
US8711452B2 (en) | 2005-07-28 | 2014-04-29 | Omnivision Technologies, Inc. | Processing color and panchromatic pixels |
US8139130B2 (en) | 2005-07-28 | 2012-03-20 | Omnivision Technologies, Inc. | Image sensor with improved light sensitivity |
US8330839B2 (en) | 2005-07-28 | 2012-12-11 | Omnivision Technologies, Inc. | Image sensor with improved light sensitivity |
JP2009524988A (en) * | 2006-01-27 | 2009-07-02 | イーストマン コダック カンパニー | Image sensor with improved light sensitivity |
US8194296B2 (en) | 2006-05-22 | 2012-06-05 | Omnivision Technologies, Inc. | Image sensor with improved light sensitivity |
US8416339B2 (en) | 2006-10-04 | 2013-04-09 | Omni Vision Technologies, Inc. | Providing multiple video signals from single sensor |
JP2009010936A (en) * | 2007-06-01 | 2009-01-15 | Fujifilm Corp | Imaging device |
US8274585B2 (en) | 2007-06-01 | 2012-09-25 | Fujifilm Corporation | Imaging device with brightness correction |
JP2009017544A (en) * | 2007-06-07 | 2009-01-22 | Toshiba Corp | Image pickup device |
US8547472B2 (en) | 2007-06-07 | 2013-10-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Image pickup device and camera module using the same |
JP2009130239A (en) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Color imaging device |
KR101497715B1 (en) * | 2008-02-26 | 2015-03-04 | 소니 주식회사 | Solid-state imaging device and camera |
CN102450020A (en) * | 2009-05-28 | 2012-05-09 | 美商豪威科技股份有限公司 | Four-channel color filter array interpolation |
CN102450020B (en) * | 2009-05-28 | 2014-07-23 | 美商豪威科技股份有限公司 | Four-channel color filter array interpolation |
US8344312B2 (en) | 2009-07-15 | 2013-01-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Color filter array having plural filter layers, image sensor including the same, and electronic device including the color filter array |
CN104284105A (en) * | 2013-07-11 | 2015-01-14 | 索尼公司 | Solid-state imaging device, solid-state imaging method, and electronic apparatus |
CN104284105B (en) * | 2013-07-11 | 2019-02-19 | 索尼半导体解决方案公司 | Solid imaging element, solid-state imaging method and electronic device |
JP2015122745A (en) * | 2013-12-20 | 2015-07-02 | スイスタイミング・リミテッド | Method for adjustment of color filter for digital sensor and associated filter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4622790B2 (en) | 2011-02-02 |
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