(57)【要約】  イメージセンサであって、複数個の画素と、その内部の別々の深さでリリースされた電子がその別々の部位内に集まる基板と、所定波長領域を選択的に吸収する素材から形成され所定画素群を覆う色フィルタアレイと、を備える。色フィルタアレイを通過する波長の光が基板により吸収され、これによってその基板内の別々の深さで電子がリリースされ、リリースされた電子が別々の部位で検知されて領域毎に別々の信号が生成される。
2007502017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）複数個の画素と、
（ｂ）その内部の別々の深さでリリースされた電子が検知されその部位毎に別々の信号が生成されるようドーピングされている基板と、
（ｃ）所定波長領域を選択的に吸収する素材から形成され所定画素群に跨っている色フィルタアレイと、
を備え、色フィルタアレイを通過した光波長が基板により吸収され、これによってその基板内の別々の深さで電子がリリースされ、リリースされた電子が検知されて部位毎に別々の信号が生成されるイメージセンサ。
【請求項２】
請求項１記載のイメージセンサであって、色フィルタアレイが、交番配置されたシアンフィルタ及びイエローフィルタを含み、シアンフィルタを通過した緑色光及び青色光が基板内の別々の場所で吸収され基板内では電子が検知されて部位毎に別々の信号が生成され、イエローフィルタを通過した緑色光及び赤色光が基板内の別々の場所で吸収され基板内では電子が検知されて部位毎に別々の信号が生成されるイメージセンサ。
【請求項３】
請求項１記載のイメージセンサであって、色フィルタアレイが、交番配置されたマゼンタフィルタ及びグリーンフィルタを含み、マゼンタフィルタを通過した赤色光及び青色光が基板内の別々の場所で吸収され基板内では電子が検知されて部位毎に別々の信号が生成され、グリーンフィルタを通過した緑色光が所定画素内に到達するイメージセンサ。
【請求項４】
（ａ）イメージセンサ、
を備えるディジタルカメラであって、このイメージセンサが、
（ｉ）複数個の画素と、
（ｉｉ）その内部の別々の深さでリリースされた電子がその別々の部位内に集まるようドーピングされている基板と、
（ｉｉｉ）所定波長領域を選択的に吸収する素材から形成され所定画素群に跨っている色フィルタアレイと、
を有し、色フィルタアレイを通過した光波長が基板により吸収され、これによってその基板内の別々の深さで電子がリリースされ、リリースされた電子が別々の部位で検知されるイメージセンサであるカメラ。
【請求項５】
請求項４記載のカメラであって、色フィルタアレイが、交番配置されたシアンフィルタ及びイエローフィルタを含み、シアンフィルタを通過した緑色光及び青色光が基板内の別々の深さで吸収されて別々の部位で検知され、イエローフィルタを通過した緑色光及び赤色光が基板内の別々の深さで吸収されて別々の部位で検知されるカメラ。
【請求項６】
請求項５記載のカメラであって、色フィルタアレイが、交番配置されたマゼンタフィルタ及びグリーンフィルタを含み、マゼンタフィルタを通過した赤色光及び青色光が基板内の別々の深さで吸収されて別々の部位で検知され、グリーンフィルタを通過した緑色光が所定画素内に到達するカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概略、イメージセンサの分野に関し、より詳細には、入射光を分光する色フィルタアレイ及び分光された光を吸収して自分の別々の部位に蓄蔵する基板を有し効率的に色分解できるセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
既存のイメージセンサにおいては各種の色分解方法が使用されている。例えば特許文献１や特許文献２に記載の色分解方法においては、シリコン内光吸収長が光の波長によって異なることを色分解に利用している。この方法においては、入射光がその波長に応じて基板内の異なる部位に蓄蔵される。各画素は、シリコン内の幾通りかの深さでそれぞれ別々の色を受光できるように配置される。
【０００３】
イメージセンサによる色分解方法としては、特許文献３に記載されているように色フィルタアレイを用いるものもある。この方法においては色フィルタをイメージセンサの上方に置く。この色フィルタは、特定色成分がイメージセンサの特定部位上に向かって進むよう入射光を分光するフィルタであり、例えば周知のベイヤパターンに従って配置される。この方法においては、各画素にて一色しか受光できないため、受光した光から完全な画像を得るには内挿（インタポレーション）が必要になる。
【０００４】
上掲の方法は、満足のいくものではあるけれどもなお欠点を有している。まず、吸収深さの波長依存性に基づく手法には、色クロストークという望ましくない要素が潜んでいる。色フィルタアレイを用いる手法では、本質的に感度が低くなるため色情報サンプリングに伴い偽像が発生する。そのため、こういった問題点を解決できる装置及び方法が必要とされている。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５９６５８７５号明細書
【特許文献２】米国特許第４６１３８９５号明細書
【特許文献３】米国特許第３９７１０６５号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上掲の問題点のうち何個かを克服することを目指している。簡単にまとめると、本発明の一実施形態に係るイメージセンサは、複数個の画素と、その内部の別々の深さで（励起）発生した電子が検知され画素内の各電子発生部位毎に別々の信号が発生するようドーピングされている基板と、特定波長領域を選択的に吸収する素材から形成され所定画素群を覆う色フィルタアレイと、を備え、色フィルタアレイを通過した波長によって基板内の特定の深さで電子が発生し、発生した電子が別々の部位にて検知されるものである。
【０００７】
以下、好適な実施形態に関してより詳細に説明する。この説明に加え別紙特許請求の範囲を検討しまた別紙図面を参照することによって、上述のものもその他のものも含め、本発明の実施形態、目的、構成及び効果がより明瞭に理解及び認識されることとなろう。
【発明の効果】
【０００８】
本発明には、効率を維持しつつも色クロストークが減るという効果がある。これは、基板内における深さ依存性の光吸収と、基板未入射光の色フィルタによる色分解との組合せによって、実現される。これによって色フィルタによる高効率色分解効果が実現されるのに加え、シリコン内ウェル構造を利用して１画素内に複数の色成分を集光可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１に、本発明に係るイメージセンサの頂面及び側面を示す。このイメージセンサは、シリコン基板２０上を覆うように配置された色フィルタアレイ１０を備えている。色フィルタアレイ１０は、各色成分が互いに別の場所にて吸収されることとなるよう、入射光をその波長に従い分光して実質的に別の場所に向かわせる。色フィルタアレイ１０としてマゼンタフィルタ３０とグリーンフィルタ４０を交番パターン配置したものを用いれば、各画素において、対応する色フィルタ（本実施形態ではマゼンタフィルタ３０又はグリーンフィルタ４０）を通過した光を好適に受光できる。この構成においては、マゼンタフィルタ３０を通過した入射青色光と入射赤色光とによって、シリコン基板２０内の互いに別の深さで電子がリリースされ、リリースされた電子が色毎に別の場所５０及び６０に蓄蔵される。また、グリーンフィルタ４０を通過した入射緑色光によって、シリコン基板２０内のまた別の深さで、或いは青色光又は赤色光により電子がリリースされた深さと同じ深さで、電子がリリースされ、リリースされた電子が何カ所かの場所７０に蓄蔵される。本件技術分野における習熟者（いわゆる当業者）であれば即座に認識できるように、このようにすることで、従来技術に比べて色クロストークを抑えつつも色サンプリング周波数を倍にすることができる。
【００１０】
図２に、図１に示した実施形態に代わる実施形態を示す。この図に示す実施形態においては、色フィルタがまた別の形態で配置されている。即ち、この構成においてはイエローフィルタ８０とシアンフィルタ９０が交番パターンに従い配置されている。イエローフィルタ８０を通過した入射緑色光と入射赤色光とによって、シリコン基板２０内の互いに別の深さで電子がリリースされ、リリースされた電子が互いに別の場所１００及び１１０に蓄蔵される。また、シアンフィルタ９０を通過した入射青色光と入射緑色光とによって、シリコン基板２０内の互いに別の深さで電子がリリースされ、リリースされた電子が互いに別の場所１２０及び１３０に蓄蔵される。
【００１１】
いわゆる当業者であれば即座に認識できるように、本発明の技術的範囲内で他の構成の色フィルタを用いることができる。例えば、色の順序は変えることができる。
【００１２】
図３に、本発明に係るディジタルカメラ１４０を示す。このディジタルカメラ１４０のハウジングの中には、図１に示したイメージセンサ及び図２に示したイメージセンサのうち何れかが、撮像用に収容されている。収容されるイメージセンサの詳細については上述の通りであるのでここでは説明を繰り返さない。カメラとして十分に機能させる必要上、ディジタルカメラ１４０はイメージセンサ等以外の機能部材も備えているが、それらは全て本件技術分野にて周知のものであるので本願ではそれらについての説明を省略する。
【００１３】
以上、本発明について好適な実施形態を参照して説明したが、ご理解頂けるように、いわゆる当業者であれば、本発明の技術的範囲から逸脱すること無しに、各種変形乃至修正を施すことができよう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るイメージセンサの頂面及び側面を示す図である。
【図２】図１に示した実施形態に代わる実施形態を示す図である。
【図３】本発明に係るディジタルカメラを示す図である。
【符号の説明】
【００１５】
１０  色フィルタアレイ、２０  シリコン基板、３０  パターン配置されたマゼンタフィルタ、４０  パターン配置されたグリーンフィルタ、５０，６０，７０，１００，１１０，１２０，１３０  別々の場所、８０  パターン配置されたイエローフィルタ、９０  パターン配置されたシアンフィルタ、１４０  ディジタルカメラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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