(57)【要約】【課題】小型化に伴う撮像画像の画質劣化を抑制することができる固体撮像装置を提供すること。【解決手段】一つの実施形態に係る固体撮像装置は、複数の光電変換素子と、第１のカラーフィルタと、第２のカラーフィルタとを備える。複数の光電変換素子は、２次元に配列される。第１のカラーフィルタは、光電変換素子の受光面側に設けられ、可視光のうち長波長域以外の光を選択的に透過させる。第２のカラーフィルタは、第１のカラーフィルタが設けられる光電変換素子以外の光電変換素子の受光面側に設けられ、第１のカラーフィルタよりも面積が大きく、可視光のうち長波長域の光を選択的に透過させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元に配列される複数の光電変換素子と、
前記光電変換素子の受光面側に設けられ、可視光のうち長波長域以外の光を選択的に透過させる第１のカラーフィルタと、
前記第１のカラーフィルタが設けられる光電変換素子以外の光電変換素子の受光面側に設けられ、前記第１のカラーフィルタよりも面積が大きく、可視光のうち長波長域の光を選択的に透過させる第２のカラーフィルタと
を備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１のカラーフィルタは、
前記長波長域の光の波長以下の寸法を有し、
前記第２のカラーフィルタは、
前記長波長域の光の波長よりも大きな寸法を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第２のカラーフィルタが設けられる前記光電変換素子は、
前記第１のカラーフィルタが設けられる前記光電変換素子よりも受光面の面積が大きい
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１のカラーフィルタは、
可視光のうち短波長域の光を選択的に透過させる第３のカラーフィルタと、
可視光のうち中波長域の光を選択的に透過させる第４のカラーフィルタと
があり、
前記第４のカラーフィルタは、
前記第３のカラーフィルタよりも面積が大きい
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記光電変換素子が２次元に配列される画素アレイの中央の領域に設けられるカラーフィルタは、
前記長波長域の光を選択的に透過するカラーフィルタの面積と、前記長波長域以外の光を選択的に透過するカラーフィルタの面積とが等しく、
前記第１のカラーフィルタおよび前記第２のカラーフィルタは、
前記画素アレイにおける前記中央の領域の外側に設けられる
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像装置は、２次元に配列される複数の光電変換素子を備える。各光電変換素子の受光面側には、それぞれ、青色光などの短波長域の光を選択的に透過するカラーフィルタ、緑色光などの中波長域の光を選択的に透過するカラーフィルタ、および赤色光などの長波長域の光を選択的に透過するカラーフィルタが設けられる。
【０００３】
各カラーフィルタ上には、入射光を各光電変換素子へ集光するマイクロレンズが設けられる。そして、固体撮像装置では、大きさが同じ各光電変換素子の受光面の面積に合わせて、各カラーフィルタの面積を全て同一にすることが一般的である。
【０００４】
近年、かかる固体撮像装置は、小型化が進む傾向にあり、これに伴って光電変換素子およびカラーフィルタも微細化が進んでいる。しかしながら、固体撮像装置は、カラーフィルタが微細化すると、可視光のうち長波長域の光が光電変換素子へ到達し難くなる。したがって、固体撮像装置は、小型化に伴って撮像画像の画質が劣化することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２５８１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一つの実施形態は、小型化に伴う撮像画像の画質劣化を抑制することができる固体撮像装置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】
【０００７】
一つの実施形態に係る固体撮像装置は、複数の光電変換素子と、第１のカラーフィルタと、第２のカラーフィルタとを備える。複数の光電変換素子は、２次元に配列される。第１のカラーフィルタは、前記光電変換素子の受光面側に設けられ、可視光のうち長波長域以外の光を選択的に透過させる。第２のカラーフィルタは、前記第１のカラーフィルタが設けられる光電変換素子以外の光電変換素子の受光面側に設けられ、前記第１のカラーフィルタよりも面積が大きく可視光のうち長波長域の光を選択的に透過させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係る固体撮像装置を備えるデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施形態に係る画素アレイと対比する他の画素アレイの一部を示す説明図である。
【図４】図４は、実施形態に係る画素アレイのカラーフィルタの一部を示す説明図である。
【図５】図５は、実施形態に係る画素アレイの一部を示す説明図である。
【図６】図６は、実施形態の変形例１に係る画素アレイの一部を示す説明図である。
【図７】図７は、実施形態の変形例２に係る画素アレイの一部を示す説明図である。
【図８】図８は、実施形態の変形例３に係る画素アレイの一部を示す説明図である。
【図９】図９は、実施形態の変形例４に係る画素アレイの一部を示す説明図である。
【図１０】図１０は、実施形態の変形例５に係る画素アレイの一部を示す説明図である。
【図１１】図１１は、実施形態の変形例６に係る画素アレイの一部を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本願の開示する固体撮像装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
図１は、実施形態に係る固体撮像装置１４を備えるデジタルカメラ１の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、デジタルカメラ１は、カメラモジュール１１と後段処理部１２とを備える。
【００１１】
カメラモジュール１１は、撮像光学系１３と固体撮像装置１４とを備える。撮像光学系１３は、被写体からの光を取り込み、被写体像を結像させる。固体撮像装置１４は、撮像光学系１３によって結像される被写体像を撮像し、撮像によって得られた画像信号を後段処理部１２へ出力する。かかるカメラモジュール１１は、デジタルカメラ１以外に、例えば、カメラ付き携帯端末等の電子機器に適用される。
【００１２】
後段処理部１２は、ＩＳＰ（Image  Signal  Processor）１５、記憶部１６および表示部１７を備える。ＩＳＰ１５は、固体撮像装置１４から入力される画像信号の信号処理を行う。かかるＩＳＰ１５は、例えば、ノイズ除去処理、欠陥画素補正処理、解像度変換処理等の高画質化処理を行う。
【００１３】
そして、ＩＳＰ１５は、信号処理後の画像信号を記憶部１６、表示部１７およびカメラモジュール１１内の固体撮像装置１４が備える後述の信号処理回路２１（図２参照）へ出力する。ＩＳＰ１５からカメラモジュール１１へフィードバックされる画像信号は、固体撮像装置１４の調整や制御に用いられる。
【００１４】
記憶部１６は、ＩＳＰ１５から入力される画像信号を画像として記憶する。また、記憶部１６は、記憶した画像の画像信号をユーザの操作等に応じて表示部１７へ出力する。表示部１７は、ＩＳＰ１５あるいは記憶部１６から入力される画像信号に応じて画像を表示する。かかる表示部１７は、例えば、液晶ディスプレイである。
【００１５】
次に、図２を参照してカメラモジュール１１が備える固体撮像装置１４について説明する。図２は、実施形態に係る固体撮像装置１４の概略構成を示すブロック図である。図２に示すように、固体撮像装置１４は、イメージセンサ２０と、信号処理回路２１とを備える。
【００１６】
ここでは、イメージセンサ２０が、入射光を光電変換する光電変換素子の入射光が入射する面とは逆の面側に配線層が形成される所謂裏面照射型ＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）イメージセンサである場合について説明する。なお、本実施形態に係るイメージセンサ２０は、裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサに限定するものではなく、表面照射型ＣＭＯＳイメージセンサであってもよい。
【００１７】
イメージセンサ２０は、アナログ回路中心に構成される周辺回路２２と、画素アレイ２３とを備える。また、周辺回路２２は、垂直シフトレジスタ２４、タイミング制御部２５、ＣＤＳ（相関二重サンプリング部）２６、ＡＤＣ（アナログデジタル変換部）２７、およびラインメモリ２８を備える。
【００１８】
画素アレイ２３は、イメージセンサ２０の撮像領域に設けられる。かかる画素アレイ２３には、撮像画像の各画素に対応する複数の光電変換素子が、水平方向（行方向）および垂直方向（列方向）へ２次元アレイ状（マトリックス状）に配置されている。
【００１９】
各光電変換素子の受光面側には、それぞれ、青色光などの短波長域の光を選択的に透過するカラーフィルタ、緑色光などの中波長域の光を選択的に透過するカラーフィルタ、および赤色光などの長波長域の光を選択的に透過するカラーフィルタが設けられる。また、各カラーフィルタ上には、入射光を各光電変換素子へ集光するマイクロレンズが設けられる。
【００２０】
実施形態に係る画素アレイ２３は、長波長域以外の短中波長域の光を選択的に透過する第１のカラーフィルタの面積よりも、長波長域の光を選択的に透過する第２のカラーフィルタの面積が大きい。これにより、画素アレイ２３は、小型化に伴う画質の劣化を抑制可能とした。なお、かかる画素アレイ２３の構成については、図３以降を参照して具体的に説明する。
【００２１】
各光電変換素子は、例えば、第１導電型であるＰ型の半導体領域と第２導電型であるＮ型の半導体領域とのＰＮ接合によって形成されるフォトダイオードであり、入射光量に応じた信号電荷（例えば、電子）を発生させて蓄積する。
【００２２】
光電変換素子に蓄積された信号電荷は、光電変換素子毎に設けられる転送ゲートへ所定の電圧が印加された場合に、電荷転送領域を通ってフローティングディフュージョンへ転送されて保持される。
【００２３】
タイミング制御部２５は、垂直シフトレジスタ２４、ＣＤＳ２６、ＡＤＣ２７、およびラインメモリ２８に接続されており、これら垂直シフトレジスタ２４、ＣＤＳ２６、ＡＤＣ２７、およびラインメモリ２８の動作のタイミング制御を行う。
【００２４】
垂直シフトレジスタ２４は、アレイ（行列）状に２次元配列された複数の光電変換素子の中から信号電荷を読み出す光電変換素子を行単位で順次選択するための選択信号を画素アレイ２３へ出力する処理部である。
【００２５】
画素アレイ２３は、垂直シフトレジスタ２４から入力される選択信号によって行単位で選択される各光電変換素子に蓄積された信号電荷を、各画素の輝度を示す画素信号として光電変換素子からＣＤＳ２６へ出力する。
【００２６】
ＣＤＳ２６は、画素アレイ２３から入力される画素信号から、相関二重サンプリングによってノイズを除去してＡＤＣ２７へ出力する処理部である。ＡＤＣ２７は、ＣＤＳ２６から入力されるアナログの画素信号をデジタルの画素信号へ変換してラインメモリ２８へ出力する処理部である。ラインメモリ２８は、ＡＤＣ２７から入力される画素信号を一時的に保持し、画素アレイ２３における光電変換素子の行毎に信号処理回路２１へ出力する処理部である。
【００２７】
信号処理回路２１は、デジタル回路中心に構成され、ラインメモリ２８から入力される画素信号に対して所定の信号処理を行い、信号処理後の画素信号を画像信号として後段処理部１２へ出力する処理部である。かかる信号処理回路２１は、画素信号に対して、例えば、レンズシェーディング補正、傷補正、ノイズ低減処理等の信号処理を行う。
【００２８】
このように、イメージセンサ２０では、画素アレイ２３に配置される複数の光電変換素子が入射光を受光量に応じた量の信号電荷へ光電変換して蓄積し、周辺回路２２が各光電変換素子に蓄積された信号電荷を画素信号として読み出すことによって撮像を行う。
【００２９】
次に、実施形態に係る画素アレイ２３について、具体的に説明する。なお、ここでは、画素アレイ２３と対比する他の画素アレイの構成を説明してから、実施形態の画素アレイ２３の構成について説明する。図３は、実施形態に係る画素アレイ２３と対比する他の画素アレイ３０，３１の一部を示す説明図である。
【００３０】
また、図４は、実施形態に係る画素アレイ２３のカラーフィルタ４の一部を示す説明図であり、図５は、実施形態に係る画素アレイ２３の一部を示す説明図である。
【００３１】
なお、図３〜図５では、光電変換素子を角丸の四角によって示しており、カラーフィルタを正方形または長方形によって示しており、マイクロレンズを円または楕円によって示している。また、図３〜図５に示す構成要素のうち、同一の形状および大きさの構成要素には、同一の符号を付している。
【００３２】
以下では、可視光のうち短波長域の光が青色光、中波長域の光が緑色光、長波長域の光が赤色光である場合について説明するが、実施形態に係る短波長域の光、中波長域の光、長波長域の光は、これに限定されるものではない。
【００３３】
例えば、短波長域の光はシアン、中波長域の光はイエロー、長波長域の光はマゼンダなど、可視光の周波数帯域を短波長域、中波長域、長波長域の３つに大別した各波長域に含まれる光であれば、他の色光であってもよい。
【００３４】
また、図３〜図５に太字で示すＲ、Ｇ、Ｂの文字は、対応するカラーフィルタによって選択的に透過される光が、それぞれ、赤色光（Ｒｅｄ）、緑色光（Ｇｒｅｅｎ）、青光（Ｂｌｕｅ）であることを示している。
【００３５】
図３の上段に示すように、一般的な画素アレイ３０は、形状が同じ複数の光電変換素子Ｐ１が２次元に行列状に配置される。ここでは、画素アレイ３０における４個の光電変換素子が設けられた部分を図示しているが、画素アレイ３０には、数百万個の光電変換素子Ｐ１が行列状に配置される。
【００３６】
各光電変換素子Ｐ１の受光面側には、大きさが同じ同一形状（ここでは、正方形）のカラーフィルタＲ１，Ｇ１，Ｂ１が設けられる。カラーフィルタＲ１は、赤色光を選択的に透過させる。カラーフィルタＧ１は、緑色光を選択的に透過させる。カラーフィルタＢ１は、青色光を選択的に透過させる。以下、赤色光を選択的に透過させるカラーフィルタを赤フィルタ、緑色光を選択的に透過させるカラーフィルタを緑フィルタ、青色光を選択的に透過させるカラーフィルタを青フィルタと記載する。
【００３７】
カラーフィルタの配列としては、図３に示すように、緑フィルタＧ１および青フィルタＢ１が列方向に交互に配列される列と、赤フィルタＲ１および緑フィルタＧ１が列方向に交互に配列される列とが行方向に交互に配置されるベイヤ配列が広く知られている。かかるベイヤ配列では、緑フィルタＧ１および赤フィルタＲ１が行方向に交互に配列される行と、青フィルタＢ１および緑フィルタＧ１が行方向に交互に配列される行とが列方向に交互に配置される。
【００３８】
赤フィルタＲ１、緑フィルタＧ１、および青フィルタＢ１上には、大きさが同じ同一形状（ここでは、円形）のマイクロレンズＬ１が設けられる。ここで、画素アレイ３０における赤フィルタＲ１、緑フィルタＧ１、青フィルタＢ１は、寸法（例えば、一辺の長さ）が、赤色光の波長よりも大きな長さＷ１であるとする。かかる画素アレイ３０によれば、各光電変換素子Ｐ１は、十分な光量の入射光を受光して光電変換することができる。
【００３９】
一方、図３の下段に示す画素アレイ３１は、上段に示す画素アレイ３０よりもサイズが小さな光電変換素子Ｐ２、赤フィルタＲ２、緑フィルタＧ２、青フィルタＢ２、およびマイクロレンズＬ２を備える。これにより、下段に示す画素アレイ３１は、上段に示す画素アレイ３０よりも小型化が可能となる。
【００４０】
しかしながら、画素アレイ３１における赤フィルタＲ２、緑フィルタＧ２、および青フィルタＢ２は、寸法（例えば、一辺の長さ）が、青色光の波長よりも長く、赤色光の波長以下の長さＷ２になるまで小型化されると、赤フィルタＲ２を透過した赤色光が回折する。
【００４１】
これにより、画素アレイ３１は、受光面側に赤フィルタＲ２が設けられる光電変換素子Ｐ２へ赤色光が到達し難くなり、光電変換素子Ｐ２による赤色光の受光量が減少するので、撮像画像の画質が劣化する。
【００４２】
そこで、本実施形態に係るカラーフィルタは、可視光のうち長波長域以外の光を選択的に透過させる第１のカラーフィルタと、第１のカラーフィルタよりも面積が大きく、可視光のうち長波長域の光を選択的に透過させる第２のカラーフィルタとを備える。なお、第１のフィルタは、可視光のうち短波長域の光を選択的に透過させる第３のカラーフィルタと、可視光のうち中波長域の光を選択的に透過させる第４のカラーフィルタとがある。
【００４３】
具体的には、図４に示すように、本実施形態に係るカラーフィルタ４は、赤色光の波長よりも寸法が長く、青フィルタ（第３のカラーフィルタの一例）および緑フィルタ（第４のフィルタの一例）よりも面積が大きな赤フィルタ（第２のカラーフィルタの一例）を備える。
【００４４】
これにより、カラーフィルタ４は、固体撮像装置１４の小型化によって緑フィルタおよび青フィルタの面積が縮小されても、赤フィルタの寸法が赤色光の波長よりも長いので、赤色光の受光量の減少を抑制することができる。
【００４５】
かかるカラーフィルタ４を備える画素アレイ２３は、例えば、図５に示すように、一辺が長さＷ１の正方形の赤フィルタＲ１と、一辺が長さＷ２の正方形の青フィルタＢ２とを、重複させずに、互いの対角線が一直線上になる位置に配置する。
【００４６】
そして、本実施形態では、赤フィルタＲ１および青フィルタＢ２の一直線上に位置する対角線の両端を結ぶ線分が対角線となる正方形を規定し、規定した正方形内における赤フィルタＲ１および青フィルタＢ２が配置されない領域に、緑フィルタＧ３を配置する。これにより、緑フィルタＧ３は、長辺が長さＷ１、短辺が長さＷ２の長方形となる。
【００４７】
赤フィルタＲ１上に設けられるマイクロレンズＬ１は、図３の上段に示すマイクロレンズＬ１と同一のものである。また、赤フィルタＲ１が受光面側に設けられる光電変換素子Ｐ１は、図３の上段に示す光電変換素子Ｐ１と同一のものであり、平面視においてマイクロレンズＬ１に内接する角丸の四角形状である。
【００４８】
なお、マイクロレンズＬ１は、平面視において必ずしも赤フィルタＲ１に内接していなくてもよく、図５に示すものより大きいもの、若しくは小さいものであってもよい。マイクロレンズＬ１は、図５に示すものより大きい場合、平面視における四隅が円弧状となり、上下左右の縁部が、赤フィルタＲ１と赤フィルタＲ１に隣設される他のカラーフィルタとの境界に重なる直線となる。
【００４９】
また、光電変換素子Ｐ１は、平面視において必ずしもマイクロレンズＬ１に内接していなくてもよく、平面視において赤フィルタＲ１よりも小さければ、図５に示すものより大きいもの、若しくは小さいものであってもよい。
【００５０】
青フィルタＢ２上に設けられるマイクロレンズＬ２は、図３の下段に設けられるマイクロレンズＬ２と同一のものである。また、青フィルタＢ２が受光面側に設けられる光電変換素子Ｐ２は、図３の下段に設けられる光電変換素子Ｐ２と同一のものであり、平面視においてマイクロレンズＬ２に内接する角丸の四角形状である。
【００５１】
なお、マイクロレンズＬ２は、図５に示すものより大きいもの、若しくは小さいものであってもよい。マイクロレンズＬ２は、図５に示すものより大きい場合、平面視における四隅が円弧状となり、上下左右の縁部が、青フィルタＢ２と青フィルタＢ２に隣設される他のカラーフィルタとの境界に重なる直線となる。また、光電変換素子Ｐ２は、平面視において青フィルタＢ２よりも小さければ、図５に示すものより大きいもの、若しくは小さいものであってもよい。
【００５２】
緑フィルタＧ３上に設けられるマイクロレンズＬ３は、長径が長さＷ１、短径が長さＷ２の平面視楕円状である。また、緑フィルタＧ３が受光面側に設けられる光電変換素子Ｐ３は、平面視においてマイクロレンズＬ３に内接する角丸の四角形状である。
【００５３】
なお、マイクロレンズＬ３は、図５に示すものより大きいもの、若しくは小さいものであってもよい。マイクロレンズＬ３は、図５に示すものより大きい場合、平面視における四隅が円弧状となり、上下左右の縁部が、緑フィルタＧ３と緑フィルタＧ３に隣設される他のカラーフィルタとの境界に重なる直線となる。また、光電変換素子Ｐ３は、平面視において緑フィルタＧ３よりも小さければ、図５に示すものより大きいもの、若しくは小さいものであってもよい。
【００５４】
かかる画素アレイ２３によれば、２枚の緑フィルタＧ３、１枚の青フィルタＢ２、および１枚の赤フィルタＲ１が配置される領域の一辺は、長さＷ１＋Ｗ２となり、図３に示す一辺が長さＷ１＋Ｗ１の正方形よりも小さくなり、画素アレイの小型化が可能となる。
【００５５】
しかも、赤フィルタＲ１の一辺の長さは、赤色光の波長よりも長いＷ１である。このため、画素アレイ２３によれば、赤フィルタＲ１を透過する赤色光の回折を抑制することによって、光電変換素子Ｐ１による赤色光の受光量の減少を抑制することができるので、小型化による撮像画像の劣化を抑制することができる。
【００５６】
また、緑フィルタＧ３は、長辺の長さが赤色光の波長よりも長いので、赤色光よりも波長の短い緑色光を透過させても、透過光の回折を防止することができる。したがって、緑フィルタＧ３は、図３の上段に示す緑フィルタＧ１よりも面積が小さいものの、光電変換素子Ｐ３へ十分な光量の緑色光を透過させることができる。青フィルタＢ２は、一辺の長さＷ２が青色光の波長よりも長い。このため、青フィルタＢ２は、光電変換素子Ｐ２へ十分な光量の青色光を透過させることができる。
【００５７】
このように、画素アレイ２３は、赤フィルタＲ１、緑フィルタＧ３、および青フィルタＢ２によって、対応する各光電変換素子Ｐ１，Ｐ３，Ｐ２へ十分な光量の入射光を透過させることができるので、小型化による撮像画像の画質の劣化を抑制することができる。
【００５８】
なお、ここでは、赤フィルタＲ１の一辺の長さＷ１が赤色光の波長よりも長い場合について説明したが、これは一例である。赤フィルタＲ１は、一辺の長さが赤色光の波長と同一、または赤色光の波長よりも若干短くても、図３の下段に示す画素アレイ３１よりは赤色光の回折による撮像画像の画質劣化を抑制可能である。
【００５９】
また、画素アレイ２３は、赤フィルタＲ１上に設けられるマイクロレンズＬ１の面積が、青フィルタＢ２上に設けられるマイクロレンズＬ２の面積よりも大きい。しかも、画素アレイ２３は、赤フィルタＲ１が受光面側に設けられる光電変換素子Ｐ１の受光面の面積も、青フィルタＢ２が受光面側に設けられる光電変換素子Ｐ２の受光面の面積よりも大きい。したがって、画素アレイ２３は、小型化に伴って受光量が減少する赤色光を効率よく受光することによって、撮像画像の画質劣化を抑制することができる。
【００６０】
なお、図５に示す画素アレイ２３は、一例であり、実施形態に係る画素アレイ２３の構成は、種々の変形が可能である。次に、図６〜図１１を参照し、実施形態の変形例１〜６に係る画素アレイ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆについて説明する。
【００６１】
図６〜図１０は、ぞれぞれ、実施形態の変形例１〜５に係る画素アレイ２３ａ〜２３ｅの一部を示す説明図であり、図１１は、実施形態の変形例６に係る画素アレイ２３ｆを示す説明図である。
【００６２】
変形例１に係る画素アレイ２３ａは、図６に示すように、緑フィルタＧ２、緑フィルタＧ２が設けられる光電変換素子Ｐ２、および緑フィルタＧ２上に設けられるマイクロレンズＬ２が図３の下段に示すものと同一であり、他の構成が図５に示すものと同一である。
【００６３】
このため、画素アレイ２３ａは、図５に示すものと同等の大きさまで小型化ができ、図５に示すものと同様に、赤フィルタＲ１の寸法が赤色光の波長よりも長いので、小型化に伴う撮像画像の画質劣化を抑制することができる。
【００６４】
また、画素アレイ２３ａでは、図５に示すものに比べて、緑フィルタＧ２のサイズが多少小さくなるが、緑フィルタＧ２は、設けられる枚数が赤フィルタＲ１や青フィルタＢ２の２倍であるため、撮像画像の画質に大きな悪影響を及ぼすことがない。
【００６５】
変形例２に係る画素アレイ２３ｂは、図７に示すように、光電変換素子Ｐ２が全て図３の下段に示す光電変換素子Ｐ２と同一である点を除き、他の構成が図５に示すものと同一である。
【００６６】
このため、画素アレイ２３ｂは、図５に示すものと同等の大きさまで小型化ができ、図５に示すものと同様に、赤フィルタＲ１の寸法が赤色光の波長よりも長いので、小型化に伴う撮像画像の画質劣化を抑制することができる。
【００６７】
また、画素アレイ２３ｂでは、赤フィルタＲ１が設けられる光電変換素子Ｐ２の受光面が図５に示す光電変換素子Ｐ１よりも多少狭くなるが、赤色光が入射する間口となる赤フィルタＲ１のサイズが図５に示す赤フィルタＲ１と同一サイズである。
【００６８】
このため、画素アレイ２３ｂは、図５に示す画素アレイ２３と同様に、赤フィルタＲ１を透過する赤色光の回折を抑制することによって、小型化に伴う撮像画像の画質劣化を抑制することができる。また、画素アレイ２３ｂは、全ての光電変換素子Ｐ２が同一サイズおよび同一形状であるため、例えば、光電変換素子Ｐ２の平面形状をパターニングしたマスクを使用して光電変換素子Ｐ２を形成する場合に、マスクのパターンを簡略化することができる。
【００６９】
変形例３に係る画素アレイ２３ｃは、図８に示すように、緑フィルタＧ２、緑フィルタＧ２が設けられる光電変換素子Ｐ２、および緑フィルタＧ２上に設けられるマイクロレンズＬ２が図３の下段に示すものと同一であり、他の構成が図７に示すものと同一である。
【００７０】
このため、画素アレイ２３ｃは、図７に示すものと同等の大きさまで小型化ができ、図７に示すものと同様に、赤フィルタＲ１の寸法が赤色光の波長よりも長いので、小型化に伴う撮像画像の画質劣化を抑制することができる。
【００７１】
また、画素アレイ２３ｃは、全ての光電変換素子Ｐ２が同一サイズおよび同一形状であるため、図７に示すものと同様に、光電変換素子Ｐ２の形成に使用するマスクのパターンを簡略化することができる。
【００７２】
変形例４に係る画素アレイ２３ｄは、図９に示すように、マイクロレンズＬ２が全て図３の下段に示すマイクロレンズＬ２と同一であり、緑フィルタＧ３が設けられる光電変換素子Ｐ２が図３の下段に示す光電変換素子Ｐ２と同一である。その他の構成は、図５に示すものと同一である。
【００７３】
このため、画素アレイ２３ｄは、図５に示すものと同等の大きさまで小型化ができ、図５に示すものと同様に、赤フィルタＲ１の寸法が赤色光の波長よりも長いので、小型化に伴う撮像画像の画質劣化を抑制することができる。
【００７４】
また、画素アレイ２３ｄは、全てのマイクロレンズＬ２が同一サイズおよび同一形状であるため、例えば、マイクロレンズＬ２の平面形状をパターニングしたマスクを使用してマイクロレンズＬ２を形成する場合に、マスクのパターンを簡略化することができる。
【００７５】
変形例５に係る画素アレイ２３ｅは、図１０に示すように、光電変換素子Ｐ２が全て図３の下段に示すものと同一である点を除き、他の構成が図９に示すものと同一である。このため、画素アレイ２３ｅは、図９に示すものと同等の大きさまで小型化ができ、図９に示すものと同様に、赤フィルタＲ１の寸法が赤色光の波長よりも長いので、小型化に伴う撮像画像の画質劣化を抑制することができる。
【００７６】
また、画素アレイ２３ｅは、全てのマイクロレンズＬ２が同一サイズおよび同一形状であり、全ての光電変換素子Ｐ２が同一サイズおよび同一形状であるため、マイクロレンズＬ２の形成に使用するマスク、および光電変換素子Ｐ２の形成に使用するマスクのパターンを簡略化することができる。
【００７７】
変形例６に係る画素アレイ２３ｆは、図１１に示すように、中央領域Ｃに設けられるカラーフィルタ４ｆと、中央領域Ｃの外側に設けられるカラーフィルタ４とを備える。中央領域の外側に設けられるカラーフィルタ４は、図４に設けられるものと同一である。
【００７８】
つまり、カラーフィルタ４は、緑フィルタＧ３および青フィルタＢ２と、緑フィルタＧ３および青フィルタＢ２よりも面積が大きな赤フィルタＲ１とを備える。なお、中央領域Ｃの外側に設けられる光電変換素子およびマイクロレンズは、図５〜図１０に示すもののうち、いずれかを採用する。
【００７９】
これに対して、中央領域Ｃに設けられるカラーフィルタ４ｆは、いずれも形状および面積が同一の赤フィルタ、緑フィルタ、および青フィルタを備える。なお、カラーフィルタ４ｆの長さは、カラーフィルタ４と同一であり、例えば、Ｗ１＋Ｗ２である。
【００８０】
このように、画素アレイ２３ｆは、光が斜め方向から入射する周縁部に、緑フィルタおよび青フィルタよりも面積が大きい赤フィルタが設けられるカラーフィルタ４を備える。これにより、画素アレイ２３ｆは、小型であっても、周縁部へ斜め方向から入射する赤色光を受光することができるので、小型化に伴う撮像画像の画質劣化を抑制することができる。
【００８１】
上述したように、実施形態に係る固体撮像装置は、青フィルタが設けられる光電変換素子および緑フィルタが設けられる光電変換素子以外の光電変換素子の受光面側に、赤色光の波長よりも寸法が長く、青フィルタおよび緑フィルタよりも面積の大きな赤フィルタを備える。これにより、固体撮像装置は、小型化に伴う撮像画像の画質劣化を抑制することができる。
【００８２】
なお、上述した実施形態では、赤フィルタ、緑フィルタ、および青フィルタがベイヤ配列される場合を例示したが、これは一例であり、赤フィルタの面積が緑フィルタおよび青フィルタの面積よりも大きければ、ストライプ配列や、デルタ配列であってもよい。
【００８３】
また、上述した実施形態では、カラーフィルタの色が赤、緑、および青の３色である場合を例示したが、赤、緑、青、および白の４色でもよい。かかる場合、例えば、図４〜図１１のそれぞれに２枚ずつ設けられる緑フィルタのうち、いずれか一方に代えて、白色光を透過させる白フィルタを設ける。かかる構成によっても、赤フィルタの寸法が赤色光の波長よりも長いので、固体撮像装置の小型化に伴う撮像画像の画質劣化を抑制することができる。
【００８４】
また、上述した実施形態では、カラーフィルタの辺の長さをカラーフィルタの寸法として説明したが、カラーフィルタの寸法は、カラーフィルタが矩形状の場合、対角線の長さであってもよい。また、カラーフィルタの寸法は、カラーフィルタが円形状の場合、カラーフィルタの直径であってもよい。また、カラーフィルタの寸法は、カラーフィルタが楕円形状の場合、長径や短径であってもよい。
【００８５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８６】
１  デジタルカメラ、  １１  カメラモジュール、  １２  後段処理部、  １３  撮像光学系、  １４  固体撮像装置、  １５  ＩＳＰ、  １６  記憶部、  １７  表示部、  ２０  イメージセンサ、  ２１  信号処理回路、  ２２  周辺回路、  ２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，３０，３１  画素アレイ、  ２４  垂直シフトレジスタ、  ２５  タイミング制御部、  ２６  ＣＤＳ、  ２７  ＡＤＣ、  ２８  ラインメモリ、  ４，４ｆ  カラーフィルタ、  Ｂ１，Ｂ２  青フィルタ、  Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３  緑フィルタ、  Ｒ１，Ｒ２  赤フィルタ、  Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３  マイクロレンズ、  Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３  光電変換素子、  Ｃ  中央領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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