Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

TW201630174A - 固體攝像裝置 - Google Patents

固體攝像裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW201630174A
TW201630174A TW105100071A TW105100071A TW201630174A TW 201630174 A TW201630174 A TW 201630174A TW 105100071 A TW105100071 A TW 105100071A TW 105100071 A TW105100071 A TW 105100071A TW 201630174 A TW201630174 A TW 201630174A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
color filter
plan
view
light
photoelectric conversion
Prior art date
Application number
TW105100071A
Other languages
English (en)
Inventor
筧和憲
Original Assignee
東芝股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東芝股份有限公司 filed Critical 東芝股份有限公司
Publication of TW201630174A publication Critical patent/TW201630174A/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/806—Optical elements or arrangements associated with the image sensors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/201—Filters in the form of arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/134—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on three different wavelength filter elements
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/802—Geometry or disposition of elements in pixels, e.g. address-lines or gate electrodes
    • H10F39/8023—Disposition of the elements in pixels, e.g. smaller elements in the centre of the imager compared to larger elements at the periphery
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/805—Coatings
    • H10F39/8053—Colour filters
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/806—Optical elements or arrangements associated with the image sensors
    • H10F39/8063—Microlenses
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N2209/00—Details of colour television systems
    • H04N2209/04—Picture signal generators
    • H04N2209/041—Picture signal generators using solid-state devices
    • H04N2209/042—Picture signal generators using solid-state devices having a single pick-up sensor
    • H04N2209/045—Picture signal generators using solid-state devices having a single pick-up sensor using mosaic colour filter

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

一實施形態之固體攝像裝置具備複數個光電轉換元件、第1彩色濾光片及第2彩色濾光片。複數個光電轉換元件呈二維地排列。第1彩色濾光片設置於光電轉換元件之受光面側，使可見光中之長波長區域以外之光選擇性地透過。第2彩色濾光片設置於設置有第1彩色濾光片之光電轉換元件以外之光電轉換元件之受光面側，面積大於第1彩色濾光片，且使可見光中之長波長區域之光選擇性地透過。

Description

固體攝像裝置
[相關申請案]
本申請案享有2015年1月26日申請之日本專利申請案編號2015-12606之優先權之利益，該日本專利申請案之全部內容引用於本申請案中。
本發明之實施形態一般而言係關於一種固體攝像裝置。
先前，固體攝像裝置具備呈二維地排列之複數個光電轉換元件。於各光電轉換元件之受光面側分別設置有：使藍色光等短波長區域之光選擇性地透過之彩色濾光片，使綠色光等中波長區域之光選擇性地透過之彩色濾光片，及使紅色光等長波長區域之光選擇性地透過之彩色濾光片。
於各彩色濾光片上設置有將入射光向各光電轉換元件聚集之微透鏡。而且，固體攝像裝置中，一般而言配合大小相同之各光電轉換元件之受光面之面積，使各彩色濾光片之面積全部相同。
近年來，該固體攝像裝置存在小型化推進之傾向，伴隨此，光電轉換元件及彩色濾光片之微細化亦得到推進。然而，固體攝像裝置中，若彩色濾光片微細化，則可見光中之長波長區域之光難以到達光電轉換元件。因此，固體攝像裝置存在攝像圖像之畫質會伴隨小型化而劣化之情況。
本發明之實施形態提供可抑制伴隨小型化之攝像圖像之畫質劣化之固體攝像裝置。
一個實施形態之固體攝像裝置包括複數個光電轉換元件、第1彩色濾光片、及第2彩色濾光片。複數個光電轉換元件呈二維地排列。第1彩色濾光片設置於上述光電轉換元件之受光面側，使可見光中之長波長區域以外之光選擇性地透過。第2彩色濾光片設置於設置有上述第1彩色濾光片之光電轉換元件以外之光電轉換元件之受光面側，面積大於上述第1彩色濾光片，且使可見光中之長波長區域之光選擇性地透過。
1‧‧‧數位相機
4‧‧‧彩色濾光片
4f‧‧‧彩色濾光片
11‧‧‧相機模組
12‧‧‧後級處理部
13‧‧‧攝像光學系統
14‧‧‧固體攝像裝置
15‧‧‧ISP
16‧‧‧記憶部
17‧‧‧顯示部
20‧‧‧影像感測器
21‧‧‧信號處理電路
22‧‧‧周邊電路
23‧‧‧像素陣列
23a‧‧‧像素陣列
23b‧‧‧像素陣列
23c‧‧‧像素陣列
23d‧‧‧像素陣列
23e‧‧‧像素陣列
23f‧‧‧像素陣列
24‧‧‧垂直移位暫存器
25‧‧‧時機控制部
26‧‧‧CDS
27‧‧‧ADC
28‧‧‧直列記憶體
30‧‧‧像素陣列
31‧‧‧像素陣列
B‧‧‧藍色光
B1‧‧‧藍色濾光片
B2‧‧‧藍色濾光片
G‧‧‧綠色光
G1‧‧‧綠色濾光片
G2‧‧‧綠色濾光片
G3‧‧‧綠色濾光片
L1‧‧‧微透鏡
L2‧‧‧微透鏡
L3‧‧‧微透鏡
P1‧‧‧光電轉換元件
P2‧‧‧光電轉換元件
P3‧‧‧光電轉換元件
R‧‧‧紅色光
R1‧‧‧紅色濾光片
R2‧‧‧紅色濾光片
W1‧‧‧長度
W2‧‧‧長度
圖1係表示具備實施形態之固體攝像裝置之數位相機之概略構成之方塊圖。
圖2係表示實施形態之固體攝像裝置之概略構成之方塊圖。
圖3係表示與實施形態之像素陣列進行對比之其他像素陣列之一部分之說明圖。
圖4係表示實施形態之像素陣列之彩色濾光片之一部分之說明圖。
圖5係表示實施形態之像素陣列之一部分之說明圖。
圖6係表示實施形態之變化例1之像素陣列之一部分之說明圖。
圖7係表示實施形態之變化例2之像素陣列之一部分之說明圖。
圖8係表示實施形態之變化例3之像素陣列之一部分之說明圖。
圖9係表示實施形態之變化例4之像素陣列之一部分之說明圖。
圖10係表示實施形態之變化例5之像素陣列之一部分之說明圖。
圖11係表示實施形態之變化例6之像素陣列之一部分之說明圖。
以下，參照隨圖式式，對實施形態之固體攝像裝置進行詳細說明。另外，本發明並不由該實施形態所限定。
圖1係表示具備實施形態之固體攝像裝置14之數位相機1之概略構成之方塊圖。如圖1所示，數位相機1具備相機模組11及後級處理部12。
相機模組11具備攝像光學系統13及固體攝像裝置14。攝像光學系統13提取來自被攝體之光，而使被攝體像成像。固體攝像裝置14對由攝像光學系統13成像之被攝體像進行攝像，並將經攝像所得之圖像信號輸出至後級處理部12。該相機模組11除應用於數位相機1以外，例如亦可應用於帶相機之移動終端等電子設備。
後級處理部12具備ISP(Image Signal Processor，圖像信號處理機)15、記憶部16及顯示部17。ISP15進行自固體攝像裝置14輸入之圖像信號之信號處理。該ISP15例如進行雜訊去除處理、缺陷像素校正處理、解析度轉換處理等之高畫質化處理。
而且，ISP15將信號處理後之圖像信號輸出至記憶部16、顯示部17及相機模組11內之固體攝像裝置14所具備之後述之信號處理電路21(參照圖2)。自ISP15向相機模組11反饋之圖像信號用於固體攝像裝置14之調整或控制。
記憶部16將自ISP15輸入之圖像信號作為圖像而加以記憶。而且，記憶部16根據用戶之操作等將所記憶之圖像之圖像信號輸出至顯示部17。顯示部17根據自ISP15或記憶部16輸入之圖像信號顯示圖像。該顯示部17例如為液晶顯示器等。
然後，參照圖2對相機模組11所具備之固體攝像裝置14進行說明。圖2係表示實施形態之固體攝像裝置14之概略構成之方塊圖。如圖2所示，固體攝像裝置14具備影像感測器20及信號處理電路21
此處，對影像感測器20為所謂背面照射型CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金氧半導體電路)影像感測器之情況進行說明，該背面照射型CMOS影像感測器於對入射光進行光電轉換之光電轉換元件之供入射光入射之面之相反面側形成著配線層。另外，本實施形態之影像感測器20並不限定於背面照射型CMOS影像感測器，亦可為表面照射型CMOS影像感測器。
影像感測器20具備構成為類比電路中心之周邊電路22及像素陣列23。而且，周邊電路22具備垂直移位暫存器24、時機控制部25、CDS(Correlated Double Sampling，相關雙採樣部)26、ADC(類比數位轉換部)27及直列記憶體28。
像素陣列23設置於影像感測器20之攝像區域。該像素陣列23中，與攝像圖像之各像素對應之複數個光電轉換元件向水平方向(列方向)及垂直方向(行方向)呈二維陣列狀(矩陣狀)配置。
於各光電轉換元件之受光面側分別設置有：選擇性地透過藍色光等短波長區域之光之彩色濾光片，選擇性地透過綠色光等中波長區域之光之彩色濾光片，及選擇性地透過紅色光等長波長區域之光之彩色濾光片。而且，各彩色濾光片上設置有將入射光向各光電轉換元件聚集之微透鏡。
實施形態之像素陣列23中，選擇性地透過長波長區域之光之第2彩色濾光片之面積大於選擇性地透過長波長區域以外之短中波長區域之光之第1彩色濾光片之面積。由此，像素陣列23可抑制伴隨小型化之畫質之劣化。另外，關於該像素陣列23之構成，將參照圖3以後進行具體說明。
各光電轉換元件係例如借由為第1導電型之P型半導體區域與為第2導電型之N型半導體區域之PN接面而形成之光電二極管，產生與入射光量相應之信號電荷(例如電子)並加以儲存。
光電轉換元件中儲存之信號電荷於向針對每個光電轉換元件設置 之傳輸閘極施加特定電壓之情形時，藉由電荷傳輸區域向浮動擴散節點傳輸並加以保持。
時機控制部25連接於垂直移位暫存器24、CDS26、ADC27及直列記憶體28，進行這些垂直移位暫存器24、CDS26、ADC27及直列記憶體28之動作之時機控制。
垂直移位暫存器24係將選擇信號輸出至像素陣列23之處理部，上述選擇信號用以按照列單位依次選擇自呈陣列(矩陣)狀二維排列之複數個光電轉換元件中讀出信號電荷之光電轉換元件。
像素陣列23將信號電荷作為表示各像素之亮度之像素信號自光電轉換元件輸出至CDS26，上述信號電荷儲存於藉由自垂直移位暫存器24輸入之選擇信號按照列單位選擇之各光電轉換元件中。
CDS26為如下之處理部，即，藉由相關雙採樣從由像素陣列23輸入之像素信號中去除雜訊並向ADC27輸出。ADC27為如下之處理部，即，將從CDS26輸入之類比之像素信號轉換為數位之像素信號並輸出至直列記憶體28。直列記憶體28為如下之處理部，即，暫時保持自ADC27輸入之像素信號，並於像素陣列23中之光電轉換元件之每一列向信號處理電路21輸出。
信號處理電路21為如下之處理部，即，構成為數字電路中心，對自直列記憶體28輸入之像素信號進行特定之信號處理，並將信號處理後之像素信號作為圖像信號而向後級處理部12輸出。該信號處理電路21對像素信號例如進行鏡頭陰影校正、損傷校正、雜訊降低處理等信號處理。
如此，影像感測器20中，配置於像素陣列23之複數個光電轉換元件將入射光光電轉換為與受光量相應之量之信號電荷並加以儲存，周邊電路22藉由將儲存在各光電轉換元件之信號電荷作為像素信號讀出而進行攝像。
然後，對實施形態之像素陣列23進行具體說明。另外，此處，對與像素陣列23進行對比之其他像素陣列之構成進行說明後，對實施形態之像素陣列23之構成進行說明。圖3係表示與實施形態之像素陣列23進行對比之其他像素陣列30、31之一部分之說明圖。
而且，圖4係表示實施形態之像素陣列23之彩色濾光片4之一部分之說明圖，圖5係表示實施形態之像素陣列23之一部分之說明圖。
另外，圖3~圖5中，由圓角之四角表示光電轉換元件，由正方形或長方形表示彩色濾光片，由圓或橢圓表示微透鏡。而且，對圖3~圖5所示之構成要素中之相同形狀及大小之構成要素附上相同之符號。
以下，對可見光中之短波長區域之光為藍色光、中波長區域之光為綠色光、長波長區域之光為紅色光之情況進行說明，但實施形態之短波長區域之光、中波長區域之光、長波長區域之光並不限定於此。
例如，短波長區域之光為青色、中波長區域之光為黃色、長波長區域之光為紫紅色等，只要為包含於將可見光之頻帶大致分為短波長區域、中波長區域、長波長區域這三個之各波長區域中之光，則亦可為其他顏色之光。
而且，圖3~圖5中由粗體字表示R、G、B之文字表示利用對應之彩色濾光片選擇性地透過之光分別為紅色光(Red)、綠色光(Green)、藍色光(Blue)。
如圖3之上段所示，一般之像素陣列30中，形狀相同之複數個光電轉換元件P1呈二維矩陣狀地配置。此處，圖示了像素陣列30中之四個光電轉換元件所設置之部分，但像素陣列30中數百萬個光電轉換元件P1呈矩陣狀配置。
於各光電轉換元件P1之受光面側，設置有大小相同之同一形狀(此處為正方形)之彩色濾光片R1、G1、B1。彩色濾光片R1使紅色光 選擇性地透過。彩色濾光片G1使綠色光選擇性地透過。彩色濾光片B1使藍色光選擇性地透過。以下，將使紅色光選擇性地透過之彩色濾光片記載為紅色濾光片，使綠色光選擇性地透過之彩色濾光片記載為綠色濾光片，使藍色光選擇性地透過之彩色濾光片記載為藍色濾光片。
關於彩色濾光片之排列，如圖3所示，拜耳排列已廣為人知，該拜耳排列係綠色濾光片G1及藍色濾光片B1於行方向上交替地排列之行，與紅色濾光片R1及綠色濾光片G1於行方向上交替地排列之行，於列方向上交替地配置。該拜耳排列中，綠色濾光片G1及紅色濾光片R1於列方向上交替地排列之列，與藍色濾光片B1及綠色濾光片G1於列方向上交替地排列之列，於行方向上交替地配置。
於紅色濾光片R1、綠色濾光片G1及藍色濾光片B1上，設置有大小相同之同一形狀(此處為圓形)之微透鏡L1。此處，像素陣列30中之紅色濾光片R1、綠色濾光片G1、藍色濾光片B1之尺寸(例如一邊之長度)，設為較紅色光之波長大之長度W1。根據該像素陣列30，各光電轉換元件P1可接收充足光量之入射光而進行光電轉換。
另一方面，圖3之下段所示之像素陣列31具備尺寸較上段所示之像素陣列30小之光電轉換元件P2、紅色濾光片R2、綠色濾光片G2、藍色濾光片B2及微透鏡L2。由此，下段所示之像素陣列31可較上段所示之像素陣列30更小型化。
然而，像素陣列31中之紅色濾光片R2、綠色濾光片G2、及藍色濾光片B2之尺寸(例如一邊之長度)較藍色光之波長長，當小型化至紅色光之波長以下之長度W2時，透過了紅色濾光片R2之紅色光發生繞射。
由此，像素陣列31中，紅色光難以到達受光面側設置有紅色濾光片R2之光電轉換元件P2，光電轉換元件P2之紅色光之受光量減少， 因而攝像圖像之畫質劣化。
因此，本實施形態之彩色濾光片包括：使可見光中之長波長區域以外之光選擇性地透過之第1彩色濾光片，及面積大於第1彩色濾光片且使可見光中之長波長區域之光選擇性地透過之第2彩色濾光片。另外，第1彩色濾光片具有使可見光中之短波長區域之光選擇性地透過之第3彩色濾光片、及使可見光中之中波長區域之光選擇性地透過之第4彩色濾光片。
具體而言，如圖4所示，本實施形態之彩色濾光片4具備紅色濾光片(第2彩色濾光片之一例)，該紅色濾光片之尺寸較紅色光之波長長，且面積大於藍色濾光片(第3彩色濾光片之一例)及綠色濾光片(第4彩色濾光片之一例)。
由此，即便因固體攝像裝置14之小型化而綠色濾光片及藍色濾光片之面積縮小，彩色濾光片4仍因紅色濾光片之尺寸較紅色光之波長長，而可抑制紅色光之受光量之減少。
具備該彩色濾光片4之像素陣列23，例如如圖5所示，使一邊為長度W1之正方形之紅色濾光片R1與一邊為長度W2之正方形之藍色濾光片B2，不重複地配置於彼此之對角線為一條直線上之位置。
而且，本實施形態中，規定了將紅色濾光片R1及藍色濾光片B2之位於一條直線上之對角線之兩端連結之線段作為對角線之正方形，於規定之正方形內之未配置有紅色濾光片R1及藍色濾光片B2之區域，配置有綠色濾光片G3。由此，綠色濾光片G3為長邊為長度W1、短邊為長度W2之長方形。
設置於紅色濾光片R1上之微透鏡L1與圖3之上段所示之微透鏡L1相同。而且，紅色濾光片R1設置於受光面側之光電轉換元件P1與圖3之上段所示之光電轉換元件P1相同，且為俯視時與微透鏡L1內接之圓角之四邊形狀。
另外，微透鏡L1亦可於俯視時不必與紅色濾光片R1內接，亦可為較圖5所示者大或小之微透鏡。微透鏡L1於較圖5所示者大之情形時，俯視時之四角為圓弧狀，上下左右之緣部成為與紅色濾光片R1及與紅色濾光片R1鄰設之另一彩色濾光片之邊界重疊之直線。
而且，光電轉換元件P1亦可於俯視時不必與微透鏡L1內接，只要俯視時較紅色濾光片R1小，則亦可為較圖5所示者大或小之光電轉換元件。
設置於藍色濾光片B2上之微透鏡L2與設置於圖3之下段之微透鏡L2相同。而且，藍色濾光片B2設置於受光面側之光電轉換元件P2與設置於圖3之下段之光電轉換元件P2相同，為俯視時與微透鏡L2內接之圓角之四邊形狀。
另外，微透鏡L2亦可為較圖5所示之大或小之微透鏡。微透鏡L2於較圖5所示者大之情形時，俯視時之四角為圓弧狀，上下左右之緣部成為與藍色濾光片B2及與藍色濾光片B2鄰設之另一彩色濾光片之邊界重疊之直線。而且，光電轉換元件P2只要俯視時較藍色濾光片B2小，則亦可為較圖5所示者大或小之光電轉換元件。
設置於綠色濾光片G3上之微透鏡L3為長徑為長度W1、短徑為長度W2之俯視橢圓狀。而且，綠色濾光片G3設置於受光面側之光電轉換元件P3為俯視時與微透鏡L3內接之圓角之四邊形狀。
另外，微透鏡L3亦可為較圖5所示者大或小之微透鏡。微透鏡L3於較圖5所示者大之情形時，俯視時之四角為圓弧狀，上下左右之緣部成為與綠色濾光片G3及與綠色濾光片G3鄰設之另一彩色濾光片之邊界重疊之直線。而且，光電轉換元件P3只要俯視時較綠色濾光片G3小，則亦可為較圖5所示者大或小之光電轉換元件。
根據該像素陣列23，配置有兩塊綠色濾光片G3、一塊藍色濾光片B2及一塊紅色濾光片R1之區域之一邊為長度W1+W2，較圖3所示 之一邊為長度W1+W1之正方形小，從而可實現像素陣列之小型化。
並且，紅色濾光片R1之一邊之長度為較紅色光之波長長之W1。因此，根據像素陣列23，藉由抑制透過紅色濾光片R1之紅色光之繞射，而可抑制光電轉換元件P1之紅色光之受光量之減少，因而可抑制由小型化引起之攝像圖像之劣化。
而且，綠色濾光片G3因長邊之長度較紅色光之波長長，故即便使波長較紅色光短之綠色光透過，亦可防止透過光之繞射。因此，綠色濾光片G3雖面積較圖3之上段所示之綠色濾光片G1小，但可使充足光量之綠色光透過光電轉換元件P3。藍色濾光片B2之一邊之長度W2較藍色光之波長長。因此，藍色濾光片B2可使充足光量之藍色光透過光電轉換元件P2。
如此，像素陣列23利用紅色濾光片R1、綠色濾光片G3及藍色濾光片B2，可使充足光量之入射光透過對應之各光電轉換元件P1、P3、P2，因而可抑制由小型化引起之攝像圖像之畫質之劣化。
另外，此處，對紅色濾光片R1之一邊之長度W1較紅色光之波長長之情況進行了說明，但這為一例。即便紅色濾光片R1之一邊之長度與紅色光之波長相同或較紅色光之波長稍短，亦可較圖3之下段所示之像素陣列31更可抑制由紅色光之繞射引起之攝像圖像之畫質劣化。
而且，像素陣列23中，設置於紅色濾光片R1上之微透鏡L1之面積大於設置於藍色濾光片B2上之微透鏡L2之面積。並且，像素陣列23中，紅色濾光片R1設置於受光面側之光電轉換元件P1之受光面之面積亦大於藍色濾光片B2設置於受光面側之光電轉換元件P2之受光面之面積。因此，像素陣列23藉由效率佳地接收伴隨小型化而受光量減少之紅色光，而可抑制攝像圖像之畫質劣化。
另外，圖5所示之像素陣列23為一例，實施形態之像素陣列23之 構成可進行各種變形。然後，參照圖6~圖11，對實施形態之變化例1~6之像素陣列23a、23b、23c、23d、23e、23f進行說明。
圖6~圖10係分別表示實施形態之變化例1~5之像素陣列23a~23e之一部分之說明圖，圖11係表示實施形態之變化例6之像素陣列23f之說明圖。
變化例1之像素陣列23a如圖6所示，綠色濾光片G2、設置有綠色濾光片G2之光電轉換元件P2、及設置於綠色濾光片G2上之微透鏡L2與圖3之下段所示者相同，其他構成與圖5所示者相同。
因此，像素陣列23a可小型化至與圖5所示者同等之大小，且與圖5所示者同樣地，因紅色濾光片R1之尺寸較紅色光之波長長，故可抑制伴隨小型化之攝像圖像之畫質劣化。
而且，像素陣列23a中，與圖5所示者相比，綠色濾光片G2之尺寸稍微減小，但綠色濾光片G2之設置塊數為紅色濾光片R1或藍色濾光片B2之2倍，因而並不會對攝像圖像之畫質造成大之不良影響。
變化例2之像素陣列23b如圖7所示，光電轉換元件P2全部與圖3之下段所示之光電轉換元件P2相同，除該點外，其他構成與圖5所示者相同。
因此，像素陣列23b可小型化至與圖5所示者同等之大小，且與圖5所示者同樣地，因紅色濾光片R1之尺寸較紅色光之波長長，故可抑制伴隨小型化之攝像圖像之畫質劣化。
又，像素陣列23b中，設置有紅色濾光片R1之光電轉換元件P2之受光面較圖5所示之光電轉換元件P1稍微縮小，但成為紅色光入射之範圍之紅色濾光片R1之尺寸與圖5所示之紅色濾光片R1相同。
因此，像素陣列23b與圖5所示之像素陣列23同樣地，藉由抑制透過紅色濾光片R1之紅色光之繞射，而可抑制伴隨小型化之攝像圖像之畫質劣化。而且，像素陣列23b中，所有光電轉換元件P2為相同尺 寸及相同形狀，因而於例如使用將光電轉換元件P2之平面形狀圖案化而成之遮罩形成光電轉換元件P2之情形時，可簡化遮罩之圖案。
變化例3之像素陣列23c如圖8所示，綠色濾光片G2、設置有綠色濾光片G2之光電轉換元件P2、及設置於綠色濾光片G2上之微透鏡L2與圖3之下段所示者相同，而其他構成與圖7所示者相同。
因此，像素陣列23c可小型化至與圖7所示者同等之大小，與圖7所示者同樣地，因紅色濾光片R1之尺寸較紅色光之波長長，故可抑制伴隨小型化之攝像圖像之畫質劣化。
而且，像素陣列23c中，所有光電轉換元件P2為相同尺寸及相同形狀，因而與圖7所示者同樣地，可簡化光電轉換元件P2之形成中使用之遮罩之圖案。
變化例4之像素陣列23d如圖9所示，微透鏡L2全部與圖3之下段所示之微透鏡L2相同，設置有綠色濾光片G3之光電轉換元件P2與圖3之下段所示之光電轉換元件P2相同。其他構成與圖5所示者相同。
因此，像素陣列23d可小型化至與圖5所示者同等之大小，且與圖5所示者同樣地，因紅色濾光片R1之尺寸較紅色光之波長長，故可抑制伴隨小型化之攝像圖像之畫質劣化。
而且，像素陣列23d中，所有微透鏡L2為相同尺寸及相同形狀，因而例如於使用將微透鏡L2之平面形狀圖案化而成之遮罩形成微透鏡L2之情形時，可簡化遮罩之圖案。
變化例5之像素陣列23e如圖10所示，光電轉換元件P2全部與圖3之下段所示者相同，除該點外，其他構成與圖9所示者相同。因此，像素陣列23e可小型化至與圖9所示者同等之大小，且與圖9所示者同樣地，因紅色濾光片R1之尺寸較紅色光之波長長，故可抑制伴隨小型化之攝像圖像之畫質劣化。
而且，像素陣列23e中，所有微透鏡L2為相同尺寸及相同形狀， 所有光電轉換元件P2為相同尺寸及相同形狀，因而可簡化微透鏡L2之形成中使用之遮罩及光電轉換元件P2之形成中使用之遮罩之圖案。
變化例6之像素陣列23f如圖11所示，具備設置於中央區域C之彩色濾光片4f、及設置於中央區域C之外側之彩色濾光片4。設置於中央區域之外側之彩色濾光片4與圖4中設置之彩色濾光片相同。
即，彩色濾光片4具備綠色濾光片G3及藍色濾光片B2、和面積較綠色濾光片G3及藍色濾光片B2大之紅色濾光片R1。另外，設置於中央區域C之外側之光電轉換元件及微透鏡採用圖5~圖10所示之光電轉換元件及微透鏡中之任一個。
與此相對，設置於中央區域C之彩色濾光片4f具備形狀及面積均相同之紅色濾光片、綠色濾光片及藍色濾光片。另外，彩色濾光片4f之長度與彩色濾光片4相同，例如為W1+W2。
如此，像素陣列23f具備彩色濾光片4，該彩色濾光片4於光從斜方向入射之周緣部，設置有面積較綠色濾光片及藍色濾光片大之紅色濾光片。由此，像素陣列23f即便小型，仍可接收自斜方向向周緣部入射之紅色光，因而可抑制伴隨小型化之攝像圖像之畫質劣化。
如上述般，實施形態之固體攝像裝置於設置有藍色濾光片之光電轉換元件及設置有綠色濾光片之光電轉換元件以外之光電轉換元件之受光面側，具備紅色濾光片，該紅色濾光片之尺寸較紅色光之波長長，且面積較藍色濾光片及綠色濾光片大。由此，固體攝像裝置可抑制伴隨小型化之攝像圖像之畫質劣化。
另外，上述實施形態中，例示了紅色濾光片、綠色濾光片及藍色濾光片呈拜耳排列之情況，但這僅為一例，只要紅色濾光片之面積較綠色濾光片及藍色濾光片之面積大，則亦可為條帶排列或三角形排列。
而且，上述實施形態中，例示了彩色濾光片之顏色為紅色、綠色 及藍色3色之情況，但亦可為紅色、綠色、藍色及白色4色。該情形時，例如，代替於圖4~圖11中分別各設置有兩塊之綠色濾光片中之其中一個，而設置使白色光透過之白色濾光片。根據該構成，因紅色濾光片之尺寸較紅色光之波長長，故仍可抑制伴隨固體攝像裝置之小型化之攝像圖像之畫質劣化。
而且，上述實施形態中，將彩色濾光片之邊之長度作為彩色濾光片之尺寸而進行了說明，但於彩色濾光片為矩形狀之情形時，彩色濾光片之尺寸亦可為對角線之長度。而且，於彩色濾光片為圓形狀之情形時，彩色濾光片之尺寸亦可為彩色濾光片之直徑。而且，於彩色濾光片為橢圓形狀之情形時，彩色濾光片之尺寸亦可為長徑或短徑。
已對本發明之幾個實施形態進行了說明，但這些實施形態係作為示例而提示，並不意圖限定發明之範圍。這些新穎之實施形態可由其他各種形態來實施，於不脫離發明之主旨之範圍內，可進行各種省略、置換、變更。這些實施形態或其變形包含於發明之範圍或主旨內，並且包含於申請專利範圍記載之發明及其均等之範圍內。
4‧‧‧彩色濾光片
B‧‧‧藍色光
G‧‧‧綠色光
R‧‧‧紅色光

Claims (20)

  1. 一種固體攝像裝置，其包括：複數個光電轉換元件，其呈二維地排列；第1彩色濾光片，其設置於上述光電轉換元件之受光面側，使可見光中之長波長區域以外之光選擇性地透過；及第2彩色濾光片，其設置於設置有上述第1彩色濾光片之光電轉換元件以外之光電轉換元件之受光面側，面積較上述第1彩色濾光片大，使可見光中之長波長區域之光選擇性地透過。
  2. 如請求項1之固體攝像裝置，其中上述第1彩色濾光片具有上述長波長區域之光之波長以下之尺寸，上述第2彩色濾光片具有大於上述長波長區域之光之波長之尺寸。
  3. 如請求項1之固體攝像裝置，其中設置有上述第2彩色濾光片之上述光電轉換元件之受光面之面積大於設置有上述第1彩色濾光片之上述光電轉換元件之受光面之面積。
  4. 如請求項1之固體攝像裝置，其中上述第1彩色濾光片包括：第3彩色濾光片，其使可見光中之短波長區域之光選擇性地透過；及第4彩色濾光片，其使可見光中之中波長區域之光選擇性地透過。
  5. 如請求項4之固體攝像裝置，其中上述第4彩色濾光片之面積大於上述第3彩色濾光片。
  6. 如請求項1之固體攝像裝置，其中設置於上述光電轉換元件呈二維地排列之像素陣列之中央之區域之彩色濾光片中，選擇性地透過上述長波長區域之光之彩色濾光片之面積與選 擇性地透過上述長波長區域以外之光之彩色濾光片之面積相等，上述第1彩色濾光片及上述第2彩色濾光片設置於上述像素陣列之上述中央之區域之外側。
  7. 如請求項4之固體攝像裝置，其中上述第2彩色濾光片、上述第3彩色濾光片及上述第4彩色濾光片呈拜耳排列。
  8. 如請求項4之固體攝像裝置，其中上述第2彩色濾光片為俯視正方形，上述第3彩色濾光片為俯視時之一邊之長度較上述第2彩色濾光片之俯視時之一邊之長度短之俯視正方形，上述第2彩色濾光片與上述第3彩色濾光片不重複地配置於彼此之俯視時之對角線為一條直線之位置，上述第4彩色濾光片於由位於一條直線上之上述第2彩色濾光片之上述對角線與上述第3彩色濾光片之上述對角線形成之線段作為俯視時之對角線之正方形內，係配置於未配置有上述第2彩色濾光片及上述第3彩色濾光片之區域，且為俯視時之長邊之長度與上述第2彩色濾光片之俯視時之一邊之長度相等、俯視時之短邊之長度與上述第3彩色濾光片之俯視時之一邊之長度相等之俯視長方形。
  9. 如請求項8之固體攝像裝置，其包括：第1微透鏡，其為俯視時之直徑之長度與上述第2彩色濾光片之俯視時之一邊之長度相等之圓形，且設置於上述第2彩色濾光片之受光面上俯視時與上述第2彩色濾光片之外周內接之位置；第2微透鏡，其為俯視時之直徑之長度與上述第3彩色濾光片之俯視時之一邊之長度相等之圓形，且設置於上述第3彩色濾光片之受光面上俯視時與上述第3彩色濾光片之外周內接之位置； 及第3微透鏡，其為俯視時之長徑之長度與上述第2彩色濾光片之俯視時之一邊之長度相等、俯視時之短徑之長度與上述第3彩色濾光片之俯視時之一邊之長度相等之橢圓形，且設置於上述第4彩色濾光片之受光面上俯視時與上述第4彩色濾光片之外周內接之位置。
  10. 如請求項9之固體攝像裝置，其中設置有上述第2彩色濾光片之光電轉換元件為俯視時與上述第1微透鏡之外周內接之俯視四邊形，設置有上述第3彩色濾光片之光電轉換元件為俯視時與上述第2微透鏡之外周內接之俯視四邊形，設置有上述第4彩色濾光片之光電轉換元件為俯視時與上述第3微透鏡之外周內接之俯視四邊形。
  11. 如請求項4之固體攝像裝置，其中上述第2彩色濾光片為俯視正方形，上述第3彩色濾光片為俯視時之一邊之長度較上述第2彩色濾光片之俯視時之一邊之長度短之俯視正方形，上述第2彩色濾光片與上述第3彩色濾光片不重複地配置於彼此之俯視時之對角線為一條直線之位置，上述第4彩色濾光片於由位於一條直線上之上述第2彩色濾光片之上述對角線與上述第3彩色濾光片之上述對角線形成之線段作為俯視時之對角線之正方形內，配置於未配置有上述第2彩色濾光片及上述第3彩色濾光片之區域，且為俯視時之一邊之長度與上述第3彩色濾光片之俯視時之一邊之長度相等之正方形。
  12. 如請求項11之固體攝像裝置，其包括：第1微透鏡，其為俯視時之直徑之長度與上述第2彩色濾光片 之俯視時之一邊之長度相等之圓形，且設置於上述第2彩色濾光片之受光面上俯視時與上述第2彩色濾光片之外周內接之位置；第2微透鏡，其為俯視時之直徑之長度與上述第3彩色濾光片之俯視時之一邊之長度相等之圓形，且設置於上述第3彩色濾光片之受光面上俯視時與上述第3彩色濾光片之外周內接之位置；第3微透鏡，其為俯視時之直徑之長度與上述第4彩色濾光片之俯視時之一邊之長度相等之圓形，且設置於上述第4彩色濾光片之受光面上俯視時與上述第4彩色濾光片之外周內接之位置。
  13. 如請求項12之固體攝像裝置，其中設置有上述第2彩色濾光片之光電轉換元件為俯視時與上述第1微透鏡之外周內接之俯視四邊形，設置有上述第3彩色濾光片之光電轉換元件為俯視時與上述第2微透鏡之外周內接之俯視四邊形，設置有上述第4彩色濾光片之光電轉換元件為俯視時與上述第3微透鏡之外周內接之俯視四邊形。
  14. 如請求項8之固體攝像裝置，其中設置有上述第3彩色濾光片之光電轉換元件為俯視時與上述第2微透鏡之外周內接之俯視四邊形，設置有上述第2彩色濾光片之光電轉換元件為與設置有上述第3彩色濾光片之光電轉換元件之俯視形狀相同之俯視形狀，且設置於俯視時之中心點與上述第1微透鏡之俯視時之中心點重疊之位置，設置有上述第4彩色濾光片之光電轉換元件為與設置有上述第3彩色濾光片之光電轉換元件之俯視形狀相同之俯視形狀，且設置於俯視時之中心點與上述第3微透鏡之俯視時之中心點重疊之位置。
  15. 如請求項12之固體攝像裝置，其中設置有上述第3彩色濾光片之光電轉換元件為俯視時與上述第2微透鏡之外周內接之俯視四邊形，設置有上述第4彩色濾光片之光電轉換元件為俯視時與上述第3微透鏡之外周內接之俯視四邊形，設置有上述第2彩色濾光片之光電轉換元件為與設置有上述第3彩色濾光片之光電轉換元件及設置有第4彩色濾光片之光電轉換元件之俯視形狀相同之俯視形狀，且設置於俯視時之中心點與上述第1微透鏡之俯視時之中心點重疊之位置。
  16. 如請求項8之固體攝像裝置，其包括：第1微透鏡，其為俯視時之直徑之長度與上述第3彩色濾光片之俯視時之一邊之長度相等之圓形，且設置於俯視時之中心點與上述第2彩色濾光片之俯視時之中心點重疊之位置；第2微透鏡，其俯視形狀與上述第1微透鏡之俯視形狀相同，且設置於上述第3彩色濾光片之受光面上俯視時與上述第3彩色濾光片外周內接之位置；及第3微透鏡，其俯視形狀與上述第1微透鏡之俯視形狀相同，且設置於俯視時之中心點與上述第4彩色濾光片之俯視時之中心點重疊之位置。
  17. 如請求項16之固體攝像裝置，其中設置有上述第2彩色濾光片之光電轉換元件之俯視時之面積小於上述第2彩色濾光片之俯視時之面積，大於上述第1微透鏡之俯視時之面積，且設置於俯視時之中心點與上述第2彩色濾光片之俯視時之中心點重疊之位置，設置有上述第3彩色濾光片之光電轉換元件為俯視時與上述第2微透鏡之外周內接之俯視四邊形，設置有上述第4彩色濾光片之光電轉換元件為俯視時與上述第 3微透鏡之外周內接之俯視四邊形。
  18. 如請求項8之固體攝像裝置，其包括微透鏡，上述微透鏡分別設置於上述第1彩色濾光片、上述第2彩色濾光片及上述第3彩色濾光片之受光面，其為俯視時之直徑之長度與上述第3彩色濾光片之俯視時之一邊之長度相等之俯視圓形，且設置於俯視時之中心點分別與上述第1彩色濾光片、上述第2彩色濾光片及上述第3彩色濾光片之俯視時之各中心點重疊之位置，上述光電轉換元件為俯視時與上述微透鏡之外周內接之俯視四邊形。
  19. 如請求項4之固體攝像裝置，其中上述短波長區域之光為藍色光，上述中波長區域之光為綠色光，上述長波長區域之光為紅色光。
  20. 如請求項4之固體攝像裝置，其中上述短波長區域之光之色為青色，上述中波長區域之光之色為黃色，上述長波長區域之光之色為紫紅色。
TW105100071A 2015-01-26 2016-01-04 固體攝像裝置 TW201630174A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015012606A JP2016139664A (ja) 2015-01-26 2015-01-26 固体撮像装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201630174A true TW201630174A (zh) 2016-08-16

Family

ID=56433837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105100071A TW201630174A (zh) 2015-01-26 2016-01-04 固體攝像裝置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160219235A1 (zh)
JP (1) JP2016139664A (zh)
CN (1) CN105826335A (zh)
TW (1) TW201630174A (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102752429B1 (ko) * 2020-04-23 2025-01-14 삼성전자주식회사 전자 장치의 컬러 필터, 및 그 전자 장치
CN112331684B (zh) * 2020-11-20 2024-02-09 联合微电子中心有限责任公司 图像传感器及其形成方法
WO2022257084A1 (en) * 2021-06-10 2022-12-15 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Imaging apparatus, imaging system and method for enhancing expected color, and medium storing software for implementing the method
KR20230056858A (ko) * 2021-10-20 2023-04-28 삼성전자주식회사 이미지 센서

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7742088B2 (en) * 2002-11-19 2010-06-22 Fujifilm Corporation Image sensor and digital camera
EP1788627A1 (en) * 2004-06-30 2007-05-23 Toppan Printing Co., Ltd. Imaging element
CN103928483A (zh) * 2014-04-22 2014-07-16 北京思比科微电子技术股份有限公司 提高红色和蓝色像素灵敏度的图像传感器像素结构

Also Published As

Publication number Publication date
US20160219235A1 (en) 2016-07-28
CN105826335A (zh) 2016-08-03
JP2016139664A (ja) 2016-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5232118B2 (ja) 撮像デバイスおよび電子カメラ
KR101497715B1 (ko) 고체 촬상 장치 및 카메라
US8339489B2 (en) Image photographing apparatus, method and medium with stack-type image sensor, complementary color filter, and white filter
KR101068698B1 (ko) 고체 촬상 장치
CN110649056A (zh) 图像传感器、摄像头组件及移动终端
CN110649057B (zh) 图像传感器、摄像头组件及移动终端
JP5661201B2 (ja) 固体撮像装置
US20140184808A1 (en) Photoelectric Conversion Device and Imaging Apparatus Having the Photoelectric Conversion Device
KR20110084367A (ko) 촬상 장치
JP2014175553A (ja) 固体撮像装置およびカメラ
US12136636B2 (en) Image sensor, camera assembly and mobile terminal
CN101908549B (zh) 固体摄像器件、固体摄像器件制造方法及电子装置
TWI715894B (zh) 固態攝影裝置、用於驅動固態攝影裝置的方法和電子設備
KR20150067005A (ko) 고체 촬상 장치
CN110784634A (zh) 图像传感器、控制方法、摄像头组件及移动终端
JP2007288294A (ja) 固体撮像装置およびカメラ
TW201630174A (zh) 固體攝像裝置
JP5789446B2 (ja) Ｍｏｓ型固体撮像素子及び撮像装置
WO2021159944A1 (zh) 图像传感器、摄像头组件及移动终端
CN100541809C (zh) 固体成像装置
CN114008781A (zh) 图像传感器、摄像头组件及移动终端
US9854189B2 (en) Imaging element and electronic apparatus with improved wiring layer configuration
KR20160072508A (ko) 컬러 필터 어레이 및 이를 구비한 이미지 센서
JP2006237245A (ja) マイクロレンズ搭載型単板式カラー固体撮像素子及び画像入力装置
WO2010090133A1 (ja) 固体撮像装置