(57)【要約】【課題】クロストークの影響による光の成分の検出精度の劣化を抑えることができ、より精度良く光の成分を検出することができる。【解決手段】短波長の光を検出する画素１２０は、シリコン基板１０１上の受光部１５０に設けられ、第１の色フィルタを有する。長波長の光を検出する画素１１０は、シリコン基板１０１上の受光部１５０に設けられ、かつ短波長の光を検出する画素１２０よりも受光部１５０の外縁に近い位置に設けられ、第２の色フィルタを有する。第１の色フィルタの最も長波長の透過帯域は、第１の透過帯域であり、第２の色フィルタの最も長波長の透過帯域は、第２の透過帯域であり、第２の透過帯域は、第１の透過帯域よりも長波長側にある。【選択図】図１
2011112452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上のセンサ部に設けられ、第１の色フィルタを有する第１の画素と、
前記シリコン基板上のセンサ部に設けられ、かつ前記第１の画素よりも前記センサ部の外縁に近い位置に設けられ、第２の色フィルタを有する第２の画素と、
を有するカラーセンサであって、
前記第１の色フィルタの最も長波長の透過帯域は、第１の透過帯域であり、
前記第２の色フィルタの最も長波長の透過帯域は、第２の透過帯域であり、
前記第２の透過帯域は、前記第１の透過帯域よりも長波長側にある
ことを特徴とするカラーセンサ。
【請求項２】
前記第２の色フィルタは、さらに第３の透過帯域を有し、
前記第３の透過帯域は前記第２の透過帯域よりも短波長側にある
ことを特徴とする請求項１に記載のカラーセンサ。
【請求項３】
前記第２の画素は、前記第２の色フィルタに重ねて配置された第３の色フィルタをさらに有し、
前記第３の色フィルタの透過帯域は前記第２の透過帯域よりも短波長側にある
ことを特徴とする請求項１に記載のカラーセンサ。
【請求項４】
前記シリコン基板上のセンサ部に設けられ、かつ前記第１の画素よりも前記センサ部の外縁に近く前記第２の画素よりも前記センサ部の外縁から遠い位置に設けられ、第３の色フィルタを有する第３の画素
をさらに有し、
前記第３の色フィルタの最も長波長の透過帯域は、第３の透過帯域であり、
前記第３の透過帯域は、前記第１の透過帯域よりも長波長側にあり、前記第２の透過帯域よりも短波長側にある
ことを特徴とする請求項１に記載のカラーセンサ。
【請求項５】
前記第１の色フィルタの透過率は、前記第２の色フィルタの透過率よりも低い
ことを特徴とする請求項１に記載のカラーセンサ。
【請求項６】
前記シリコン基板には不純物が含まれ、
前記不純物は、前記シリコン基板の比抵抗を、前記不純物が含まれない場合に比べて下げる
ことを特徴とする請求項１に記載のカラーセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の成分を検出するカラーセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子を搭載したデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮影装置で各種シーンを撮影する場合、様々な照明光源の下で撮影が行われる。どの様な光源の下で撮影されてもホワイトバランスが合うように、撮像素子以外にカラーセンサを搭載して精度良く撮影光源種を識別して良好なホワイトバランスを実現する技術が知られている。
【０００３】
図１３は、従来のカラーセンサの断面図である。図示する例では、カラーセンサは、第１の色フィルタ８１と、第２の色フィルタ８２と、第３の色フィルタ８３と、シリコン基板８４と、第１のフォトダイオード８５と、第１の分離層８６と、第２のフォトダイオード８７と、第２の分離層８８と、第３のフォトダイオード８９とを備える。なお、第１の色フィルタ８１が覆う部分を第１の画素とする。また、第２の色フィルタ８２が覆う部分を第２の画素とする。また、第３の色フィルタ８３が覆う部分を第３の画素とする。
【０００４】
第１の色フィルタ８１は、例えば赤色の光を透過する色フィルタであり、第１の画素を覆うように配置されている。第２の色フィルタ８２は、例えば青色の光を透過する色フィルタであり、第２の画素を覆うように配置されている。第３の色フィルタ８３は、例えば緑色の波長の光を透過する色フィルタであり、第３の画素を覆うように配置されている。
【０００５】
第１のフォトダイオード８５は、第１の色フィルタ８１を通して入射した光を光電変換する光電変換素子であり、シリコン基板８４上に配置されている。第２のフォトダイオード８７は、第２の色フィルタ８２を通して入射した光を光電変換する光電変換素子であり、シリコン基板８４上に配置されている。第３のフォトダイオード８９は、第３の色フィルタ８３を通して入射した光を光電変換する光電変換素子であり、シリコン基板８４上に配置されている。
【０００６】
第１の分離層８６は、第１の画素と第２の画素とを分離する。第２の分離層８８は、第２の画素と第３の画素とを分離する。このような構成により、第１の画素と、第２の画素と、第３の画素とはそれぞれ異なる色の光を検出することができる。これにより、カラーセンサは、入射する光の成分を検出することができる。また、このような構成のカラーセンサを例えばデジタルカメラなどに用いることにより、デジタルカメラは、カラーセンサが検出した光の成分に基づいて光源の種類を判別することができる。
【０００７】
また、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の光の波長帯に感度を持った画素以外に、第４の画素として波長５００〜５３０ｎｍの光に感度を持った画素を備えたカラーセンサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図１４は、赤色の光の波長帯に感度を持った画素が検出する光の相対感度と、緑色の光の波長帯に感度を持った画素が検出する光の相対感度と、青色の光の波長帯に感度を持った画素が検出する光の相対感度と、第４の画素が検出する光の相対感度とを示したグラフである。
【０００９】
図示するとおり、青色の光の波長帯に感度を持った画素は、波長が約４５５ｎｍの光を最も検出する。また、緑色の光の波長帯に感度を持った画素は、波長が約５４０ｎｍの光を最も検出する。また、赤色の光の波長帯に感度を持った画素は、波長が約６２０ｎｍの光を最も検出する。また、第４の画素は、波長が５００〜５３０ｎｍの光を検出する。このように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の光の波長帯に感度を持った画素が最も検出する波長の光以外の波長の光を検出する第４の画素を備えることで、カラーセンサは、より精度良く光の成分を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−６４４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来のカラーセンサでは、光電変換素子（フォトダイオード）でクロストーク（電荷の回り込み）が発生する。これにより、カラーセンサによる光の成分の検出精度が劣化してしまうという問題がある。
【００１２】
以下、カラーセンサの光電変換素子で起こるクロストークについて説明する。図１５は、カラーセンサの光電変換素子で起こるクロストークを説明する概略図である。図示する例では、カラーセンサは、第１の色フィルタ９１と、第２の色フィルタ９２と、シリコン基板９３と、第１のフォトダイオード９４と、第２のフォトダイオード９５と、分離層９６とを備えている。なお、第１の色フィルタ９１が覆う部分を第１の画素とする。また、第２の色フィルタ９２が覆う部分を第２の画素とする。
【００１３】
第１の色フィルタ９１は、例えば長波長の光を透過する色フィルタであり、第１の画素を覆うように配置されている。第２の色フィルタ９２は、例えば短波長の光を透過する色フィルタであり、第２の画素を覆うように配置されている。第１の画素のフォトダイオード９４は、第１の色フィルタ９１を通して入射した光を光電変換する光電変換素子であり、シリコン基板９３上に配置されている。第２の画素のフォトダイオード９５は、第２の色フィルタ９２を通して入射した光を光電変換する光電変換素子であり、シリコン基板９３上に配置されている。分離層９６は、第１の画素と第２の画素とを分離する。
【００１４】
このように構成された光電変換素子では、例えば第１の色フィルタ９１が長波長の光を透過する場合、第１のフォトダイオード９４ではシリコン基板９３の深いところで光電荷９７を生成する。シリコン基板９３の深いところで生成した光電荷９７は、光電荷９７−１〜９７−３のように拡散して第２のフォトダイオード９５に回り込む。そのため、第２のフォトダイオード９５は、第１のフォトダイオード９４が生成した光電荷９７を検出する。このクロストークによりカラーセンサの光の成分の検出精度が劣化してしまうという問題がある。
【００１５】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、クロストークの影響による光の成分の検出精度の劣化を抑え、より精度良く光の成分を検出することができるカラーセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、シリコン基板上のセンサ部に設けられ、第１の色フィルタを有する第１の画素と、前記シリコン基板上のセンサ部に設けられ、かつ前記第１の画素よりも前記センサ部の外縁に近い位置に設けられ、第２の色フィルタを有する第２の画素と、を有するカラーセンサであって、前記第１の色フィルタの最も長波長の透過帯域は、第１の透過帯域であり、前記第２の色フィルタの最も長波長の透過帯域は、第２の透過帯域であり、前記第２の透過帯域は、前記第１の透過帯域よりも長波長側にあることを特徴とするカラーセンサである。
【００１７】
また、本発明のカラーセンサにおいて、前記第２の色フィルタは、さらに第３の透過帯域を有し、前記第３の透過帯域は前記第２の透過帯域よりも短波長側にあることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明のカラーセンサにおいて、前記第２の画素は、前記第２の色フィルタに重ねて配置された第３の色フィルタをさらに有し、前記第３の色フィルタの透過帯域は前記第２の透過帯域よりも短波長側にあることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、前記シリコン基板上のセンサ部に設けられ、かつ前記第１の画素よりも前記センサ部の外縁に近く前記第２の画素よりも前記センサ部の外縁から遠い位置に設けられ、第３の色フィルタを有する第３の画素をさらに有し、前記第３の色フィルタの最も長波長の透過帯域は、第３の透過帯域であり、前記第３の透過帯域は、前記第１の透過帯域よりも長波長側にあり、前記第２の透過帯域よりも短波長側にあることを特徴とするカラーセンサである。
【００２０】
また、本発明のカラーセンサにおいて、前記第１の色フィルタの透過率は、前記第２の色フィルタの透過率よりも低いことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明のカラーセンサにおいて、前記シリコン基板には不純物が含まれ、前記不純物は、前記シリコン基板の比抵抗を、前記不純物が含まれない場合に比べて下げることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のカラーセンサは、長波長の光を検出する画素を短波長の光を検出する画素よりもセンサ部内の外側に配置している。この構成により、クロストーク電荷を生成しやすい長波長の光を検出する画素が生成したクロストーク電荷は、センサ部外に排出されやすい。そのため、カラーセンサは、クロストークの影響による光の成分の検出精度の劣化を抑えることができ、より精度良く光の成分を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるカラーセンサが備える画素の配置を示した概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるカラーセンサの断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における第１の色フィルタと第２の色フィルタとの光の透過率を示したグラフである。
【図４】入射光の波長と、シリコンの吸収深さと、吸収計数との関係を示したグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態における接地電極を設けたカラーセンサの断面図である。
【図６】赤外線と中波長の光とを検出する画素が備える色フィルタと、第２の色フィルタとの光の透過率を示したグラフである。
【図７】長波長の光と中波長の光とを検出する画素が備える色フィルタと、第２の色フィルタとの光の透過率を示したグラフである。
【図８】本発明の第２の実施形態におけるカラーセンサが備える画素の配置を示した概略図である。
【図９】本発明の第２の実施形態における長波長の光を透過する色フィルタと、中波長の光を透過する色フィルタと、短波長の光を透過する色フィルタとの光の透過率を示したグラフである。
【図１０】本発明の第３の実施形態におけるカラーセンサが備える画素の配置を示した概略図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態における長波長の光を透過する色フィルタと、短波長の光を透過する色フィルタとの光の透過率を示したグラフである。
【図１２】本発明の第４の実施形態における撮像装置の構成を示した概略図である。
【図１３】従来のカラーセンサの断面図である。
【図１４】光の相対感度を示したグラフである。
【図１５】カラーセンサの光電変換素子で起こるクロストークを説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
以下、本発明のカラーセンサの第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態におけるカラーセンサが備える画素の配置を示した概略図である。図示する例では、カラーセンサ１００は、シリコン基板１０１上に設けられた１６個の画素を備えている。また１６個の画素が設けられた領域を受光部１５０（センサ部）とする。
【００２５】
なお、説明上、図示するカラーセンサ１００が備える画素それぞれに、左上から右下まで順に１番から１６番まで番号を付けている。具体的には、左上の画素の番号は１番であり、１番の画素の右隣の画素の番号は２番である。他の画素の番号については図示するとおりである。
【００２６】
また、図示する例では、５番の画素は、長波長の光を検出する画素１１０（第２の画素）である。また、６番の画素は、短波長の光を検出する画素１２０（第１の画素）である。このように、長波長の光を検出する画素１１０は、短波長の光を検出する画素１２０よりも受光部１５０内の外側に配置されている。なお、１〜４，７〜１６番の画素は、それぞれ特定の波長の光を検出する画素である。
【００２７】
このように構成されたカラーセンサ１００は、各画素がそれぞれ特定の波長の光を検出するため、入射された光に含まれる各波長の光の強度を検出することができる。そのため、デジタルカメラなどは、カラーセンサを備えることで、各波長の強度に基づいて、入射された光の種類（例えば、太陽光、蛍光灯の光など）を判断することができる。
【００２８】
図２は、本実施形態におけるカラーセンサの断面図である。図示する例は、図１におけるカラーセンサのＡ−Ｂ間の断面を示している。図の左から順に、長波長の光を検出する画素１１０と、短波長の光を検出する画素１２０とが示されている。また、長波長の光を検出する画素１１０と短波長の光を検出する画素１２０との間に、分離層１０２が示されている。分離層１０２は、長波長の光を検出する画素１１０と短波長の光を検出する画素１２０とを分離する。
【００２９】
長波長の光を検出する画素１１０は、第２の色フィルタ１１１と、シリコン基板１０１上に構成されている第２のフォトダイオード１１２とを備えている。短波長の光を検出する画素１２０は、第１の色フィルタ１２１と、シリコン基板１０１上に構成されている第１のフォトダイオード１２２とを備えている。
【００３０】
第２の色フィルタ１１１は、長波長の光を透過する色フィルタであり、長波長の光を検出する画素１１０を覆うように配置されている。第１の色フィルタ１２１は、短波長の光を透過する色フィルタであり、短波長の光を検出する画素１２０を覆うように配置されている。第２のフォトダイオード１１２は、第２の色フィルタ１１１を通して入射した光を光電変換する光電変換素子である。第１のフォトダイオード１２２は、第１の色フィルタ１２１を通して入射した光を光電変換する光電変換素子である。
【００３１】
なお図示しないが、カラーセンサ１００が備える各画素は、長波長の光を検出する画素１１０や短波長の光を検出する画素１２０と同様に、それぞれ特定の波長の光を透過する色フィルタと、シリコン基板１０１上に構成されているフォトダイオードとを備えている。これにより、カラーセンサ１００が備える各画素は、それぞれ特定の波長の光を透過する色フィルタを通して入射した光を光電変換することができる。
【００３２】
次に、第２の色フィルタ１１１と第１の色フィルタ１２１との光の透過率について説明する。図３は、本実施形態における第２の色フィルタ１１１と第１の色フィルタ１２１との光の透過率を示したグラフである。図示するグラフの横軸は光の波長を示しており、縦軸は光の透過率を示している。曲線３０１は、第２の色フィルタ１１１の光の透過率を示している。曲線３０２は、第１の色フィルタ１２１の光の透過率を示している。
【００３３】
図示するとおり、第２の色フィルタ１１１は、長波長の光の透過率が高い。すなわち、第２の色フィルタ１１１は、長波長の光を透過する第２の透過帯域を有している。従って、長波長の光を検出する画素１１０は、長波長の光を検出することができる。また、第１の色フィルタ１２１は、短波長の光の透過率が高い。すなわち、第１の色フィルタ１２１は、短波長の光を透過する第１の透過帯域を有している。従って、短波長の光を検出する画素１２０は、短波長の光を検出することができる。
【００３４】
次に、カラーセンサ１００に入射する光（入射光）の波長と、カラーセンサ１００のシリコン基板１０１に用いられるシリコンの吸収深さとの関係について説明する。なお、色の違いは、光の波長の違いに対応する。
【００３５】
図４は、入射光の波長と、シリコンの吸収深さ（浸透深さ）と、吸収係数との関係を示したグラフである。図示するとおり、光の波長の違いによりシリコンの吸収深さは異なる。例えば、青色の光の波長は４００ｎｍ〜４９０ｎｍである。曲線４０１より、青色の光のシリコンの吸収深さは０．２μｍ〜０．５μｍである。また、緑色の光の波長は４９０ｎｍ〜５７５ｎｍである。曲線４０１より、緑色の光のシリコンの吸収深さは０．５μｍ〜１．５μｍである。また、赤色の光の波長は５７５ｎｍ〜７００ｎｍである。曲線４０１より、赤色の光のシリコンの吸収深さは１．５μｍ〜３．０μｍである。このように、長波長の光ほど、シリコンの深いところで吸収されるという特性を持っている。
【００３６】
次に、シリコンの吸収深さと、カラーセンサ１００が備える長波長の光を検出する画素１１０と短波長の光を検出する画素１２０とで発生するクロストーク電荷との関係について説明する。
【００３７】
長波長の光を検出する画素１１０が備える第２のフォトダイオード１１２は、第２の色フィルタ１１１を透過した光の量に応じて光電荷を生成する。また、短波長の光を検出する画素１２０が備える第１のフォトダイオード１２２は、第１の色フィルタ１２１を透過した光の量に応じて光電荷を生成する。このとき、上述したとおり、長波長の光ほど、シリコン基板１０１の深いところで吸収されるため、長波長の光を検出する画素１１０が備える第２のフォトダイオード１１２は、短波長の光を検出する画素１２０が備える第１のフォトダイオード１２２と比較して、シリコン基板１０１の深いところで光電荷を生成する。
【００３８】
シリコン基板１０１の深いところで生成された光電荷は、シリコン基板１０１の浅いところで生成された光電荷と比較して、他の画素のシリコン基板１０１に回り込みやすいという性質がある。従って、長波長の光を検出する画素１１０は、短波長の光を検出する画素１２０と比較して、クロストーク電荷を生じやすい。
【００３９】
本実施形態のカラーセンサ１００では、クロストーク電荷を生じやすい長波長の光を検出する画素１１０が受光部１５０内の外側に配置されている。長波長の光を検出する画素１１０が受光部１５０内の外側に配置された場合では、クロストーク電荷を生じやすい長波長の光を検出する画素１１０が受光部１５０内の内側に配置された場合に比べて、長波長の光を検出する画素１１０で生じたクロストーク電荷が、他の画素ではなく受光部１５０の外に拡散していく割合が多い。
【００４０】
従って、本実施形態のように、クロストーク電荷を生じやすい長波長の光を検出する画素１１０を、受光部１５０内の外側に配置することで、各画素で生じたクロストーク電荷をより多く受光部１５０の外に拡散させることができる。よって、カラーセンサ１００は、クロストークの影響による光の成分の検出精度の劣化を抑えることができ、より精度良く光の成分を検出することができる。
【００４１】
特に、図２に示したとおり、長波長の光を検出する画素１１０を受光部１５０内の最も外側に配置した場合、受光部１５０の外周には分離層が無く、隣接する他の画素との間には分離層１０２が存在する。そのため、長波長の光を検出する画素１１０で生じたクロストーク電荷は、隣接する他の画素に拡散するよりも受光部１５０の外に拡散しやすい。よって、カラーセンサ１００は、クロストークの影響による光の成分の検出精度の劣化をさらに抑えることができ、さらに精度良く光の成分を検出することができる。
【００４２】
なお、より好ましくは、シリコン基板１０１の比抵抗を操作するために、シリコン基板１０１に不純物を導入してもよい。この不純物は、シリコン基板１０１の比抵抗を不純物が含まれない場合に比べて下げるものである。具体例としては、画素よりも低濃度でリンまたは硫黄を導入する。これにより、シリコン基板１０１内でのクロストーク電荷の拡散速度が上がり、受光部１５０内にクロストーク電荷がとどまる期間が短くなる。従って、クロストーク電荷が受光部１５０の外に拡散する割合はさらに上がるため、各画素で生じたクロストーク電荷をより多く受光部１５０の外に拡散させることができる。結果として、カラーセンサ１００は、クロストークの影響による光の成分の検出精度の劣化をさらに抑えることができ、さらに精度良く光の成分を検出することができる。
【００４３】
また、クロストーク電荷を受光部１５０の外により良く排出させるために、シリコン基板１０１上かつ受光部１５０の外に、接地電極を設けるようにしてもよい。図５は、本実施形態における、接地電極を設けたカラーセンサ５００の断面図である。図示するカラーセンサ５００と、図２に示したカラーセンサ１００とで異なる点は、カラーセンサ５００は、シリコン基板１０１上かつ受光部１５０の外に、接地電極５０１を備えている点である。なお、カラーセンサ５００の他の構成は図２に示したカラーセンサ１００の構成と同様の構成である。
【００４４】
接地電極５０１は接地されており、各画素で生じたクロストーク電荷をカラーセンサ５００外に排出する。これにより、各画素で生じたクロストーク電荷は、接地電極５０１へと移動しやすくなるため、各画素で生じたクロストーク電荷をより多く受光部１５０の外に拡散させることができる。よって、カラーセンサ５００は、クロストークの影響による光の成分の検出精度の劣化を抑えることができ、より精度良く光の成分を検出することができる。
【００４５】
また、上述した例では、５番の画素（外側に配置された画素）は長波長の光を検出する画素１１０としたがこれに限らない。例えば、５番の画素は赤外線と中波長の光を検出する画素（第２の画素）や、長波長の光と中波長の光とを検出する画素（第２の画素）など、他の画素と比較してクロストーク電荷を生じやすい画素であればよい。
【００４６】
図６は、赤外線と中波長の光とを検出する画素が備える色フィルタ（第２の色フィルタ）と、第１の色フィルタ１２１との光の透過率を示したグラフである。図示するグラフの横軸は光の波長を示しており、縦軸は光の透過率を示している。曲線６０１，６０２は、赤外線と中波長の光とを検出する画素が備える色フィルタの光の透過率を示している。曲線６０３は、第１の色フィルタ１２１の光の透過率を示している。
【００４７】
図示するとおり、赤外線と中波長の光とを検出する画素が備える色フィルタは、赤外線と中波長の光の透過率が高い。すなわち、赤外線と中波長の光とを検出する画素が備える色フィルタは、赤外線を透過する第２の透過帯域と、中波長の光を透過する第３の透過帯域とを有している。また、第１の色フィルタ１２１は、短波長の光の透過率が高い。すなわち、第１の色フィルタ１２１は、短波長の光を透過する第１の透過帯域を有している。従って、短波長の光を検出する画素１２０は、短波長の光を検出することができる。
【００４８】
赤外線と中波長の光とを検出する画素は、赤外線（長波長の光）と中波長の光とを検出するため、短波長の光を検出する画素１２０よりもクロストーク電荷を生成しやすい。上述したとおり、クロストーク電荷を生成しやすい画素である赤外線と中波長の光とを検出する画素は、受光部１５０内の外側に配置されている。そのため、赤外線と中波長の光とを検出する画素が受光部１５０内の外側に配置された場合では、赤外線と中波長の光とを検出する画素が受光部１５０内の内側に配置された場合に比べて、赤外線と中波長の光とを検出する画素で生じたクロストーク電荷は、他の画素ではなく受光部１５０の外に拡散していく割合が多い。従って、各画素で生じたクロストーク電荷をより多く受光部１５０の外に拡散させることができる。これにより、カラーセンサ１００は、赤外線と中波長の光とを検出する画素を備えた場合においても、クロストークの影響による光の成分の検出精度の劣化を抑えることができ、より精度良く光の成分を検出することができる。
【００４９】
図７は、長波長の光と中波長の光とを検出する画素が備える色フィルタと、第１の色フィルタ１２１との光の透過率を示したグラフである。図示するグラフの横軸は光の波長を示しており、縦軸は光の透過率を示している。曲線７０１，７０２は、長波長の光と中波長の光とを検出する画素が備える色フィルタの光の透過率を示している。曲線７０３は、第１の色フィルタ１２１の光の透過率を示している。
【００５０】
なお、長波長の光と中波長の光とを検出する画素が備える色フィルタは、第２の透過帯域を有する色フィルタ（第２の色フィルタ）と第２の透過帯域よりも短波長側にある透過帯域を有する色フィルタ（第３の色フィルタ）とが重ねられることで図７に示す光の透過率を実現するようにしてもよい。
【００５１】
図示するとおり、長波長の光と中波長の光とを検出する画素が備える色フィルタは、長波長の光と中波長の光の透過率が高い。すなわち、長波長の光と中波長の光とを検出する画素が備える色フィルタは、長波長の光を透過する第２の透過帯域と、中波長の光を透過する第２の透過帯域よりも短波長側にある透過帯域とを有する。また、第１の色フィルタ１２１は、短波長の光の透過率が高い。すなわち、第１の色フィルタ１２１は、短波長の光を透過する第１の透過帯域を有する。従って、短波長の光を検出する画素１２０は、短波長の光を検出することができる。
【００５２】
長波長の光と中波長の光とを検出する画素は、長波長の光と中波長の光とを検出するため、短波長の光を検出する画素１２０よりもクロストーク電荷を生成しやすい。上述したとおり、クロストーク電荷を生成しやすい画素である長波長の光と中波長の光とを検出する画素は、受光部１５０内の外側に配置されている。そのため、長波長の光と中波長の光とを検出する画素が受光部１５０内の外側に配置された場合では、長波長の光と中波長の光とを検出する画素が受光部１５０内の内側に配置された場合に比べて、長波長の光と中波長の光とを検出する画素で生じたクロストーク電荷が、他の画素ではなく受光部１５０の外に拡散していく割合が多い。従って、各画素で生じたクロストーク電荷をより多く受光部１５０の外に拡散させることができる。そのため、カラーセンサ１００は、複数の透過帯域を有する長波長の光と中波長の光とを検出する画素を備えた場合においても、クロストークの影響による光の成分の検出精度の劣化を抑えることができ、より精度良く光の成分を検出することができる。
【００５３】
なお、本実施形態では、カラーセンサ１００が備える１番の画素から１６番の画素のうち、５番の画素と６番の画素との関係について説明したが、他の画素についても、各画素が検出する光の波長に応じて、受光部１５０内に配置してもよい。例えば、長波長成分を検出し、クロストーク電荷を多く生成する画素ほど受光部１５０内の外側に配置するようにしてもよい。
【００５４】
（第２の実施形態）
次に、本発明のカラーセンサの第２の実施形態について図面を参照して説明する。図８は、本実施形態におけるカラーセンサが備える画素の配置を示した概略図である。図示する例では、カラーセンサ２００は、シリコン基板２０１上に設けられた２５個の画素を備えている。また２５個の画素が設けられた領域を受光部２５０とする。
【００５５】
なお、説明上、図示するカラーセンサ２００が備える画素それぞれに、左上から右下まで順に１番から２５番まで番号を付けている。具体的には、左上の画素の番号は１番であり、１番の画素の右隣の画素の番号は２番である。他の画素の番号については図示するとおりである。
【００５６】
また、図示する例では、１１番の画素は、長波長の光を検出する画素２１０（第２の画素）である。また、１２番の画素は、中波長の光を検出する画素２２０（第３の画素）である。また、１３番の画素は、短波長の光を検出する画素２３０（第１の画素）である。このように、長波長の光を検出する画素２１０は、中波長の光を検出する画素２２０と短波長の光を検出する画素２３０よりも受光部２５０内の外側に配置されている。また、中波長の光を検出する画素２２０は、短波長の光を検出する画素２３０よりも受光部２５０内の外側に配置されている。なお、１〜１０，１４〜２５番の画素は、それぞれ特定の波長の光を検出する画素である。
【００５７】
長波長の光を検出する画素２１０は、長波長の光を透過する色フィルタ（第２の色フィルタ）と、シリコン基板２０１上に構成されているフォトダイオードとを備えている。中波長の光を検出する画素２２０は、中波長の光を透過する色フィルタ（第３の色フィルタ）と、シリコン基板２０１上に構成されているフォトダイオードとを備えている。短波長の光を検出する画素２３０は、短波長の光を透過する色フィルタ（第１の色フィルタ）と、シリコン基板２０１上に構成されているフォトダイオードとを備えている。カラーセンサ２００が備える他の画素も同様に、それぞれ特定の波長の光を透過する色フィルタと、シリコン基板２０１上に構成されているフォトダイオードとを備えている。
【００５８】
次に、長波長の光を透過する色フィルタと、中波長の光を透過する色フィルタと、短波長の光を透過する色フィルタとの光の透過率について説明する。図９は、本実施形態における長波長の光を透過する色フィルタと、中波長の光を透過する色フィルタと、短波長の光を透過する色フィルタとの光の透過率を示したグラフである。図示するグラフの横軸は光の波長を示しており、縦軸は光の透過率を示している。曲線９０１は、長波長の光を透過する色フィルタの光の透過率を示している。曲線９０２は、中波長の光を透過する色フィルタの光の透過率を示している。曲線９０３は、短波長の光を透過する色フィルタの光の透過率を示している。
【００５９】
図示するとおり、長波長の光を透過する色フィルタは、長波長の光の透過率が高い。すなわち、長波長の光を透過する色フィルタは、長波長の光を透過する第２の透過帯域を有する。従って、長波長の光を検出する画素２１０は、長波長の光を検出することができる。また、中波長の光を透過する色フィルタは、中波長の光の透過率が高い。すなわち、中波長の光を透過する色フィルタは、中波長の光を透過する第３の透過帯域を有する。従って、中波長の光を検出する画素２２０は、中波長の光を検出することができる。また、短波長の光を透過する色フィルタは、短波長の光の透過率が高い。すなわち、短波長の光を透過する色フィルタは、短波長の光を透過する第１の透過帯域を有する。従って、短波長の光を検出する画素２３０は、短波長の光を検出することができる。
【００６０】
長波長の光を検出する画素２１０は、長波長の光を検出するため、中波長の光を検出する画素２２０や短波長の光を検出する画素２３０よりもクロストーク電荷を生成しやすい。また、中波長の光を検出する画素２２０は、中波長の光を検出するため、短波長の光を検出する画素２３０よりもクロストーク電荷を生成しやすい。
【００６１】
そのため、長波長の光を検出する画素２１０が、中波長の光を検出する画素２２０や短波長の光を検出する画素２３０よりも受光部２５０内の外側に配置された場合では、長波長の光を検出する画素２１０が、中波長の光を検出する画素２２０や短波長の光を検出する画素２３０よりも受光部２５０内の内側に配置された場合に比べて、長波長の光を検出する画素２１０で生じたクロストーク電荷が、他の画素ではなく受光部２５０の外に拡散していく割合が多い。
【００６２】
また、中波長の光を検出する画素２２０が、短波長の光を検出する画素２３０よりも受光部２５０内の外側に配置された場合では、中波長の光を検出する画素２２０が、短波長の光を検出する画素２３０よりも受光部２５０内の内側に配置された場合に比べて、中波長の光を検出する画素２２０で生じたクロストーク電荷が、他の画素ではなく受光部２５０の外に拡散していく割合が多い。
【００６３】
従って、本実施形態のように、クロストーク電荷を生じやすい画素の順に、受光部２５０内の外側から配置することで、各画素で生じたクロストーク電荷をより多く受光部２５０の外に拡散させることができる。よって、カラーセンサ２００は、透過帯域が異なる複数の画素を備えた場合においても、クロストークの影響による光の成分の検出精度の劣化を抑えることができ、より精度良く光の成分を検出することができる。
【００６４】
なお、本実施形態では、カラーセンサ２００が備える１番の画素から２５番の画素のうち、１１番の画素と、１２番の画素と、１３番の画素との関係について説明したが、他の画素についても、各画素が検出する光の波長に応じて、受光部２５０内に配置してもよい。例えば、長波長成分を検出し、クロストーク電荷を多く生成する画素ほど受光部２５０内の外側に配置するようにしてもよい。
【００６５】
（第３の実施形態）
次に、本発明のカラーセンサの第３の実施形態について図面を参照して説明する。図１０は、本実施形態におけるカラーセンサが備える画素の配置を示した概略図である。図示する例では、カラーセンサ３００は、シリコン基板３０１上に設けられた１６個の画素を備えている。また１６個の画素が設けられた領域を受光部３５０とする。
【００６６】
なお、説明上、図示するカラーセンサ３００が備える画素それぞれに、左上から右下まで順に１番から１６番まで番号を付けている。具体的には、左上の画素の番号は１番であり、１番の画素の右隣の画素の番号は２番である。他の画素の番号については図示するとおりである。
【００６７】
また、図示する例では、５番の画素は、高感度かつ長波長の光を検出する画素３１０である。高感度かつ長波長の光を検出する画素３１０は、長波長の光を検出し、光を検出する感度が高感度である。また、７番の画素は、低感度かつ短波長の光を検出する画素３２０である。低感度かつ短波長の光を検出する画素３２０は、短波長の光を検出し、光を検出する感度が低感度である。
【００６８】
このように、高感度かつ長波長の光を検出する画素３１０は、低感度かつ短波長の光を検出する画素３２０よりも受光部３５０内の外側に配置されている。また、高感度かつ長波長の光を検出する画素３１０と、低感度かつ短波長の光を検出する画素３２０とは、離れた位置に配置されている。なお、１〜４，６，８〜１６番の画素は、それぞれ特定の波長の光を検出する画素である。
【００６９】
高感度かつ長波長の光を検出する画素３１０は、長波長の光を透過する色フィルタ（第２の色フィルタ）と、シリコン基板３０１上に構成されているフォトダイオードとを備えている。低感度かつ短波長の光を検出する画素３２０は、短波長の光を透過する色フィルタ（第１の色フィルタ）と、シリコン基板３０１上に構成されているフォトダイオードとを備えている。カラーセンサ３００が備える他の画素も同様に、それぞれ特定の波長の光を透過する色フィルタと、シリコン基板３０１上に構成されているフォトダイオードとを備えている。
【００７０】
次に、長波長の光を透過する色フィルタと、短波長の光を透過する色フィルタとの光の透過率について説明する。図１１は、本実施形態における長波長の光を透過する色フィルタと、短波長の光を透過する色フィルタとの光の透過率を示したグラフである。図示するグラフの横軸は光の波長を示しており、縦軸は光の透過率を示している。曲線１１０１は、長波長の光を透過する色フィルタの光の透過率を示している。曲線１１０２は、短波長の光を透過する色フィルタの光の透過率を示している。
【００７１】
図示するとおり、長波長の光を透過する色フィルタは、長波長の光の透過率が高い。すなわち、長波長の光を透過する色フィルタは、長波長の光を透過する第２の透過帯域を有している。従って、長波長の光を検出する画素３１０は、長波長の光を検出することができる。また、短波長の光を透過する色フィルタは、短波長の光の透過率が高い。すなわち、短波長の光を透過する色フィルタは、短波長の光を透過する第１の透過帯域を有している。従って、短波長の光を検出する画素３２０は、短波長の光を検出することができる。
【００７２】
なお、短波長の光を透過する色フィルタの短波長の光の透過率は、長波長の光を透過する色フィルタの長波長の光の透過率よりも低い。具体的には、短波長の光を透過する色フィルタの短波長の光の透過率は、長波長の光を透過する色フィルタの長波長の光の透過率の半分の透過率である。従って、高感度かつ長波長の光を検出する画素３１０は、低感度かつ短波長の光を検出する画素３２０よりも高感度である。
【００７３】
高感度かつ長波長の光を検出する画素３１０は、長波長の光を検出するため、低感度かつ短波長の光を検出する画素３２０よりもクロストーク電荷を生成しやすい。また、高感度かつ長波長の光を検出する画素３１０は、低感度かつ短波長の光を検出する画素３２０よりも高感度であるため、低感度かつ短波長の光を検出する画素３２０よりもクロストーク電荷を生成しやすい。
【００７４】
そのため、高感度かつ長波長の光を検出する画素３１０が、低感度かつ短波長の光を検出する画素３２０よりも受光部３５０内の内側に配置された場合に比べて、感度かつ長波長の光を検出する画素３１０が、低感度かつ短波長の光を検出する画素３２０よりも受光部３５０内の外側に配置された場合では、高感度かつ長波長の光を検出する画素３１０で生じたクロストーク電荷は、他の画素ではなく受光部３５０の外に拡散していく割合が多い。
【００７５】
また、低感度の画素は、高感度の画素と比較すると、入射された光に応じて発生させる電荷が少ない。よって、低感度の画素は、高感度の画素と比較すると、クロストーク電荷の影響をより多く受ける。本実施形態では、高感度かつ長波長の光を検出する画素３１０と、低感度かつ短波長の光を検出する画素３２０とは離れて配置されている。そのため、高感度かつ長波長の光を検出する画素３１０で生じたクロストーク電荷が、低感度かつ短波長の光を検出する画素３２０に与える影響を抑えることができる。
【００７６】
従って、本実施形態のように、高感度かつ長波長の光を検出する画素３１０と、低感度かつ短波長の光を検出する画素３２０とを離れた位置に配置することで、高感度かつ長波長の光を検出する画素３１０で生じたクロストーク電荷が、低感度かつ短波長の光を検出する画素３２０に与える影響を抑えることができる。よって、カラーセンサ３００は、クロストークの影響による光の成分の検出精度の劣化を抑えることができ、より精度良く光の成分を検出することができる。
【００７７】
なお、本実施形態では、カラーセンサ３００が備える１番の画素から１６番の画素のうち、５番の画素と７番の画素との関係について説明したが、他の画素についても、各画素の感度に応じて、受光部３５０内に配置してもよい。例えは、高感度画素と低感度の画素とを離して受光部３５０内に配置してもよい。
【００７８】
（第４の実施形態）
次に、本発明のカラーセンサを撮像装置に搭載した第４の実施形態について図面を参照して説明する。図１２は、本実施形態における撮像装置の構成を示した概略図である。図示する例では、撮像装置４００は、撮像レンズ４０１と、固体撮像素子４０２と、カラーセンサ４０３と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、中央演算処理装置）４０４と、ホワイトバランス制御部４０５とを備えている。
【００７９】
撮像レンズ４０１は、被写体像を固体撮像素子４０２に結像させる。固体撮像素子４０２は、結像された被写体像を映像信号に光電変換する。カラーセンサ４０３は、入射された光の成分（入射された光に含まれる各波長の光の強度）を検出する。なお、本実施形態のカラーセンサ４０３は、第１の実施形態〜第３の実施形態で説明したカラーセンサである。
【００８０】
ＣＰＵ４０４は、カラーセンサ４０３が検出した、入射された光の成分に基づいて、被写体に照射されている光源の種類（例えば、太陽光、蛍光灯の光など）を識別する。ホワイトバランス制御部４０５は、ＣＰＵ４０４が識別した光源の種類に応じて、固体撮像素子４０２が光電変換した映像信号のホワイトバランスを自動調整する。
【００８１】
本実施形態のカラーセンサ４０３は、第１の実施形態から第３の実施形態で説明したカラーセンサを用いている。よって、クロストークの影響による光の成分の検出精度の劣化を抑えることができ、より精度良く光の成分を検出することができる。従って、ＣＰＵ４０４は、カラーセンサ４０３が検出する入射された光の成分に基づいて識別する光源の種類をより正確に識別することができる。これにより、ホワイトバランス制御部４０５によるホワイトバランスの自動調整の精度もより良くなる。
【００８２】
以上、この発明の第１の実施形態から第４の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００８３】
１００，２００，３００，５００・・・カラーセンサ、１０１，２０１，３０１・・・シリコン基板、１０２・・・分離層、１１０・・・長波長の光を検出する画素、１１１・・・第１の色フィルタ、１１２・・・第１のフォトダイオード、１２０・・・短波長の光を検出する画素、１２１・・・第２の色フィルタ、１２２・・・第２のフォトダイオード、１５０，２５０，３５０・・・受光部、２１０・・・長波長の光を検出する画素、２２０・・・中波長の光を検出する画素、２３０・・・短波長の光を検出する画素、３１０・・・高感度かつ長波長の光を検出する画素、３２０・・・低感度かつ短波長の光を検出する画素、４００・・・撮像装置、４０１・・・撮像レンズ、４０２・・・固体撮像素子、４０３・・・カラーセンサ、４０４・・・ＣＰＵ、４０５・・・ホワイトバランス制御部、５０１・・・接地電極
【図１】
2011112452.tif 000003
【図２】
2011112452.tif 000004
【図３】
2011112452.tif 000005
【図４】
2011112452.tif 000006
【図５】
2011112452.tif 000007
【図６】
2011112452.tif 000008
【図７】
2011112452.tif 000009
【図８】
2011112452.tif 000010
【図９】
2011112452.tif 000011
【図１０】
2011112452.tif 000012
【図１１】
2011112452.tif 000013
【図１２】
2011112452.tif 000014
【図１３】
2011112452.tif 000015
【図１４】
2011112452.tif 000016
【図１５】
2011112452.tif 000017