(57)【要約】【課題】画素の高感度化を図りつつ、レンズシェーディングを低減させる。【解決手段】ダイクロイックフィルタＰ１−１〜Ｐ１−３では、カラム方向ＣＤの回転軸の回りの傾斜角θＣの大きさが、撮像面の中心ＣＰよりも撮像面の一端Ｔ１および他端Ｔ２で大きく、ダイクロイックフィルタＰ２−１〜Ｐ２−３では、ロウ方向ＲＤの回転軸の回りの傾斜角θＲの大きさが、撮像面の一端Ｔ３よりも他端Ｔ４で大きい。【選択図】図５
2017028065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長帯に対して撮像面に設けられた第１光電変換層と、
第２波長帯に対して前記撮像面に設けられた第２光電変換層と、
前記第１波長帯を含む透過光と、前記第２波長帯を含む反射光とに入射光を分離する色分離素子とを備え、
前記色分離素子は撮像面上で互いに直交する第１方向および第２方向のそれぞれにおいて、前記色分離素子で反射する反射光の反射角度が前記入射光の入射角の変化に対して緩和されるように前記色分離素子の反射面の傾斜角が設定されている固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１光電変換層および前記第２光電変換層は前記撮像面上で互いに直交する第１方向および第２方向にマトリクス状に配置され、
前記第１光電変換層と前記第２光電変換層は前記第１方向に隣接して配置され、
前記色分離素子を透過した前記透過光は前記第１光電変換層に入射するとともに、前記色分離素子で反射された前記反射光は前記第２光電変換層に入射し、
前記第１方向では前記撮像面の一端から他端に向かって前記第２方向の回転軸の回りの傾斜角の大きさがランプ状に増大し、
前記第２方向では前記撮像面の中央から両端に向かって前記第１方向の回転軸の回りの傾斜角の大きさがパラボラ状に増大する請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
第１波長帯に対して撮像面に設けられた第１光電変換層と、
第２波長帯に対して前記第１光電変換層に隣接して設けられた第２光電変換層と、
前記第１波長帯に対して前記撮像面に設けられた第３光電変換層と、
前記第２波長帯に対して前記第３光電変換層に隣接して設けられた第４光電変換層と、
前記第１光電変換層上に設けられ、前記第１波長帯を含む透過光と、前記第２波長帯を含む反射光とに入射光を分離し、前記透過光を前記第１光電変換層に入射させ、前記反射光を前記第２光電変換層に入射させる第１色分離素子と、
前記第３光電変換層上に設けられ、前記第１波長帯を含む透過光と、前記第２波長帯を含む反射光とに入射光を分離し、前記透過光を前記第３光電変換層に入射させ、前記反射光を前記第４光電変換層に入射させる第２色分離素子とを備え、
前記色分離素子は撮像面上で互いに直交する第１方向および第２方向のそれぞれにおいて、前記色分離素子で反射する反射光の反射角度が前記入射光の入射角の変化に対して緩和されるように前記色分離素子の反射面の傾斜角が設定されている固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１光電変換層上に設けられ、前記第１波長帯に選択性がある第１カラーフィルタと、
前記第２光電変換層上に設けられ、前記第２波長帯に選択性がある第２カラーフィルタとを備える請求項１から３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記色分離素子の反射面の傾斜角に基づいて、前記第１波長帯の第１色信号および前記第２波長帯の第２色信号のゲインを補正するゲイン補正部あるいは、
前記色分離素子の反射面の傾斜角に基づいて、前記第１波長帯の第１色信号および前記第２波長帯の第２色信号の色補正係数を補正するマトリクス補正部の少なくともいずれか一方を備える請求項１から４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等に搭載されるカメラモジュールは、薄型化および高解像度化が要請されるようになっている。カメラモジュールの薄型化および高解像度化に対応して、イメージセンサは画素の微細化が進められている。イメージセンサは、画素面積が小さくなるほど、画素へ入射する光量が少なくなるため、信号量が低下し、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が劣化する。このため、イメージセンサは、光利用効率の向上による高感度化の実現が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２３１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一つの実施形態は、画素の高感度化を図りつつ、光学レンズにより画素エリアに集光した入射光は、各画素に入射する入射角が異なるため緑色光・赤色光・青色光に色分離する色分離特性が変化する。この色分離特性の変化を低減させることで色分離特性を向上させた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】
【０００５】
本発明の一つの実施形態によれば、第１波長帯に対して撮像面に設けられた第１光電変換層と、第２波長帯に対して前記撮像面に設けられた第２光電変換層と、前記第１波長帯を含む透過光と、前記第２波長帯を含む反射光とに入射光を分離する色分離素子とを備える。前記色分離素子は撮像面上で互いに直交する第１方向および第２方向のそれぞれにおいて、前記色分離素子で反射する反射光の反射角度が前記入射光の入射角の変化に対して緩和されるように前記色分離素子の反射面の傾斜角が設定されている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１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２】図２は、図１の固体撮像装置のベイヤ配列における４画素分の構成例を示す回路図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る固体撮像装置の撮像面の画素セルの配置例を示す平面図である。
【図４】図４（ａ）は、ロウ方向ＲＤにおける撮像面への光入射角の変化を示す断面図、図４（ｂ）は、カラム方向ＣＤにおける撮像面への光入射角の変化を示す断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る固体撮像装置のダイクロイックフィルタの傾斜角の設定方法を示す図である。
【図６】図６は、図３のＡ１−Ａ１´線に沿って切断した画素アレイ部の構成例を示す断面図である。
【図７】図７は、図３のＡ２−Ａ２´線に沿って切断した画素アレイ部の構成例を示す断面図である。
【図８】図８は、第１実施形態に係る固体撮像装置のダイクロイックフィルタの傾斜角を変化させた時の波長と透過率との関係を示す図である。
【図９】図９（ａ）および図９（ｂ）は、第２実施形態に係る固体撮像装置に適用される色分離素子の製造方法を示す断面図である。
【図１０】図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、第２実施形態に係る固体撮像装置に適用される色分離素子の製造方法を示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、第２実施形態に係る固体撮像装置に適用される色分離素子の製造方法を示す断面図である。
【図１２】図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、第２実施形態に係る固体撮像装置に適用される色分離素子の製造方法を示す断面図である。
【図１３】図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、第２実施形態に係る固体撮像装置に適用される色分離素子の製造方法を示す断面図である。
【図１４】図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、第２実施形態に係る固体撮像装置に適用される色分離素子の製造方法を示す断面図である。
【図１５】図１５（ａ）〜図１５（ｄ）は、第３実施形態に係る固体撮像装置の撮像面の画素セルの配置例を示す平面図である。
【図１６】図１６は、図１５（ｄ）のＡ３−Ａ３´線に沿って切断した画素アレイ部の構成例を示す断面図である。
【図１７】図１７は、第４実施形態に係る固体撮像装置に適用される信号処理回路の概略構成を示すブロック図である。
【図１８】図１８は、第５実施形態に係る固体撮像装置が適用され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１９】図１９は、第６実施形態に係る固体撮像装置が適用されるカメラモジュールの概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係る固体撮像装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は、第１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１において、画素アレイ部１には、光電変換した電荷を蓄積する画素ＰＩＸがロウ方向ＲＤおよびカラム方向ＣＤにマトリクス状に配置されている。また、この画素アレイ部１において、ロウ方向ＲＤには画素ＰＩＸの読み出し制御を行う水平制御線Ｈｌｉｎが設けられ、カラム方向ＣＤには画素ＰＩＸから読み出された信号を伝送する垂直信号線Ｖｌｉｎが設けられている。
【０００９】
また、固体撮像装置には、読み出し対象となる画素ＰＩＸを垂直方向に走査する垂直走査回路２、画素ＰＩＸとの間でソースフォロア動作を行うことにより、画素ＰＩＸから垂直信号線Ｖｌｉｎにカラムごとに信号を読み出す負荷回路３、各画素ＰＩＸの信号成分をＣＤＳにてカラムごとに検出し、ＡＤ変換して出力するカラムＡＤＣ回路４、読み出し対象となる画素ＰＩＸを水平方向に走査する水平走査回路５、カラムＡＤＣ回路４に基準電圧ＶＲＥＦを出力する基準電圧発生回路６および各画素ＰＩＸの読み出しや蓄積のタイミングを制御するタイミング制御回路７が設けられている。なお、基準電圧ＶＲＥＦはランプ波を用いることができる。水平走査回路５は、カラムＡＤＣ回路４で生成されたＡＤ変換値を水平方向に転送する水平レジスタを用いることができる。
【００１０】
画素アレイ部１では、撮像画像をカラー化するために、４個の画素ＰＩＸを１組としたベイヤ配列ＨＰを用いることができる。このベイヤ配列ＨＰでは、一方の対角方向に２個の緑色画素Ｇｒ、Ｇｂが配置され、他方の対角方向に１個の赤色画素Ｒと１個の青色画素Ｂが配置される。
【００１１】
そして、垂直走査回路２にて画素ＰＩＸが垂直方向に走査されることで、ロウ方向ＲＤに画素ＰＩＸが選択される。そして、負荷回路３において、その画素ＰＩＸとの間でソースフォロア動作が行われることにより、画素ＰＩＸから読み出された信号が垂直信号線Ｖｌｉｎを介して伝送され、カラムＡＤＣ回路４に送られる。また、基準電圧発生回路６において、基準電圧ＶＲＥＦとしてランプ波が設定され、カラムＡＤＣ回路４に送られる。そして、カラムＡＤＣ回路４において、画素ＰＩＸから読み出された信号レベルとリセットレベルがランプ波のレベルに一致するまでクロックのカウント動作が行われ、その時の信号レベルとリセットレベルとの差分がとられることで各画素ＰＩＸの信号成分がＣＤＳにて検出され、出力信号Ｓ１として出力される。
【００１２】
図２は、図１の固体撮像装置のベイヤ配列における４画素分の構成例を示す回路図である。
図２において、ベイヤ配列ＨＰでは、フォトダイオードＰＢ、ＰＲ、ＰＧｒ、ＰＧｂ、行選択トランジスタＴＤ１、ＴＤ２、増幅トランジスタＴＡ１、ＴＡ２、リセットトランジスタＴＳ１、ＴＳ２および読み出しトランジスタＴＢ、ＴＲ、ＴＧｒ、ＴＧｂが設けられている。フォトダイオードＰＢ、ＰＲ、ＰＧｒ、ＰＧｂは、青色画素Ｂ、赤色画素Ｒおよび緑色画素Ｇｒ、Ｇｂにそれぞれ用いることができる。ここで、行選択トランジスタＴＤ１、増幅トランジスタＴＡ１およびリセットトランジスタＴＳ１はフォトダイオードＰＢ、ＰＧｒにて共用され、行選択トランジスタＴＤ２、増幅トランジスタＴＡ２およびリセットトランジスタＴＳ２はフォトダイオードＰＲ、ＰＧｂにて共用されている。読み出しトランジスタＴＢ、ＴＲ、ＴＧｒ、ＴＧｂは、フォトダイオードＰＢ、ＰＲ、ＰＧｒ、ＰＧｂごとに設けられている。また、増幅トランジスタＴＡ１とリセットトランジスタＴＳ１と読み出しトランジスタＴＢ、ＴＧｒとの接続点には検出ノードとしてフローティングディフュージョンＦＤ１が形成されている。増幅トランジスタＴＡ２とリセットトランジスタＴＳ２と読み出しトランジスタＴＲ、ＴＧｂとの接続点には検出ノードとしてフローティングディフュージョンＦＤ２が形成されている。
【００１３】
そして、読み出しトランジスタＴＧｒのソースは、フォトダイオードＰＧｒに接続され、読み出しトランジスタＴＢのソースは、フォトダイオードＰＢに接続され、読み出しトランジスタＴＲのソースは、フォトダイオードＰＲに接続され、読み出しトランジスタＴＧｂのソースは、フォトダイオードＰＧｂに接続されている。また、リセットトランジスタＴＳ１のソースは、読み出しトランジスタＴＧｒ、ＴＢのドレインに接続され、リセットトランジスタＴＳ２のソースは、読み出しトランジスタＴＧｂ、ＴＲのドレインに接続され、リセットトランジスタＴＳ１、ＴＳ２および行選択トランジスタＴＤ１、ＴＤ２のドレインは、電源電位ＶＤＤに接続されている。また、増幅トランジスタＴＡ１のソースは、垂直信号線Ｖｌｉｎ１に接続され、増幅トランジスタＴＡ１のゲートは、読み出しトランジスタＴＧｒ、ＴＢのドレインに接続され、増幅トランジスタＴＡ１のドレインは、行選択トランジスタＴＤ１のソースに接続されている。増幅トランジスタＴＡ２のソースは、垂直信号線Ｖｌｉｎ２に接続され、増幅トランジスタＴＡ２のゲートは、読み出しトランジスタＴＧｂ、ＴＲのドレインに接続され、増幅トランジスタＴＡ２のドレインは、行選択トランジスタＴＤ２のソースに接続されている。
【００１４】
なお、図２の例では、画素に行選択トランジスタＴＤ１、ＴＤ２を設けた場合について説明したが、行選択トランジスタＴＤ１、ＴＤ２のない画素であってもよい。また、図２の例では、２画素１セル構成について説明したが、４画素１セル構成であってもよいし、８画素１セル構成であってもよいし、特に限定されない。
【００１５】
図３は、第１実施形態に係る固体撮像装置の撮像面の画素セルの配置例を示す平面図である。
図３において、緑色画素Ｇｒおよび青色画素Ｂはカラム方向ＣＤに隣接するように交互に配置されている。緑色画素Ｇｂおよび赤色画素Ｒはカラム方向ＣＤに隣接するように交互に配置されている。青色画素Ｂ、赤色画素Ｒおよび緑色画素Ｇｒ、Ｇｂ上にはマイクロレンズＺ１が配置されている。ここで、各マイクロレンズＺ１は２画素分の領域に渡って配置することができる。この時、各マイクロレンズＺ１の中心は緑色画素Ｇｒ、Ｇｂ上に配置することができる。
緑色画素Ｇｒおよび青色画素Ｂ上には、色分離素子Ｐ１が配置されている。色分離素子Ｐ１には、ダイクロイックフィルタＤＦ１が設けられている。ダイクロイックフィルタＤＦ１は、緑色画素Ｇｒ上に配置されている。ダイクロイックフィルタＤＦ１は緑色光を透過させ、青色光および赤色光を反射させることができる。そして、色分離素子Ｐ１は、ダイクロイックフィルタＤＦ１で反射された反射光ＬＲＡを青色画素Ｂに入射させることができる。ここで、ダイクロイックフィルタＤＦ１の反射面の傾斜角は、垂直偏光光と水平偏光光との両方が反射光ＬＲＡに含まれるように設定することができる。この時、ダイクロイックフィルタＤＦ１の反射面に対する入射光の入射角は２０〜３０度の範囲内に設定することが好ましい。
緑色画素Ｇｂおよび赤色画素Ｒ上には、色分離素子Ｐ２が配置されている。色分離素子Ｐ２には、ダイクロイックフィルタＤＦ２が設けられている。ダイクロイックフィルタＤＦ２は、緑色画素Ｇｂ上に配置されている。ダイクロイックフィルタＤＦ２は緑色光を透過させ、青色光および赤色光を反射させることができる。そして、色分離素子Ｐ２は、ダイクロイックフィルタＤＦ２で反射された反射光ＬＲＢを赤色画素Ｒに入射させることができる。ここで、ダイクロイックフィルタＤＦ２の反射面の傾斜角は、垂直偏光光と水平偏光光との両方が反射光ＬＲＢに含まれるように設定することができる。この時、ダイクロイックフィルタＤＦ２の反射面に対する入射光の入射角は２０〜３０度の範囲内に設定することが好ましい。
【００１６】
図４（ａ）は、ロウ方向ＲＤにおける撮像面への光入射角の変化を示す断面図、図４（ｂ）は、カラム方向ＣＤにおける撮像面への光入射角の変化を示す断面図である。
図４（ａ）および図４（ｂ）において、撮像層ＳＬ上にはプリズム層ＰＬが設けられている。撮像層ＳＬには、図３の青色画素Ｂ、赤色画素Ｒおよび緑色画素Ｇｒ、Ｇｂを設けることができる。プリズム層ＰＬには、図３の色分離素子Ｐ１、Ｐ２を設けることができる。そして、被写体ＯＪからの光がレンズＬＪで集光されることで、入射光ＬＩが生成され、画素アレイ部１の撮像面に入射する。
ここで、図４（ａ）に示すように、ロウ方向ＲＤにおいて撮像面の中心をＣＰ、撮像面の一端をＴ１、撮像面の他端をＴ２とする。そして、撮像面の中心ＣＰにはマイクロレンズＺ１−１が配置され、撮像面の一端Ｔ１にはマイクロレンズＺ１−３が配置され、撮像面の他端Ｔ２にはマイクロレンズＺ１−２が配置されているものとする。各マイクロレンズＺ１−１、Ｚ１−２、Ｚ１−３において、撮像面の垂線ＰＪに対する入射光ＬＩの入射角をα１、α２、α３とする。この時、各入射角α２、α３の大きさは入射角α１の大きさより大きい。
また、図４（ｂ）に示すように、カラム方向ＣＤにおいて撮像面の中心をＣＰ、撮像面の一端をＴ３、撮像面の他端をＴ４とする。そして、撮像面の中心ＣＰにはマイクロレンズＺ２−１が配置され、撮像面の一端Ｔ３にはマイクロレンズＺ２−３が配置され、撮像面の他端Ｔ４にはマイクロレンズＺ２−２が配置されているものとする。各マイクロレンズＺ２−１、Ｚ２−２、Ｚ２−３において、撮像面の垂線ＰＪに対する入射光ＬＩの入射角をβ１、β２、β３とする。この時、各入射角β２、β３の大きさは入射角β１の大きさより大きい。
【００１７】
図５は、第１実施形態に係る固体撮像装置のダイクロイックフィルタの傾斜角の設定方法を示す図である。なお、図５では、画素ＰＩＸがロウ方向ＲＤおよびカラム方向ＣＤに１４×１０画素分だけマトリクス状に配置されている例を示した。
図５において、図４（ａ）のマイクロレンズＺ１−１、Ｚ１−２、Ｚ１−３下には、ダイクロイックフィルタＰ１−１〜Ｐ１−３がそれぞれ配置されている。図４（ｂ）のマイクロレンズＺ２−１、Ｚ２−２、Ｚ２−３下には、ダイクロイックフィルタＰ２−１〜Ｐ２−３がそれぞれ配置されている。ダイクロイックフィルタＰ１−１〜Ｐ１−３、Ｐ２−１〜Ｐ２−３は、緑色光を含む透過光と、青色光および赤色光を含む反射光とに入射光ＬＩを分離し、透過光を緑色画素Ｇｒに入射させることができる。ここで、ダイクロイックフィルタＰ１−１〜Ｐ１−３では、カラム方向ＣＤの回転軸の回りの傾斜角θＣの大きさが、撮像面の中心ＣＰよりも撮像面の一端Ｔ１および他端Ｔ２で大きい。この時、傾斜角θＣの大きさは、撮像面の中心ＣＰから撮像面の一端Ｔ１および他端Ｔ２に向かってパラボラ曲線ＰＡＲに従って変化させることができる。ダイクロイックフィルタＰ２−１〜Ｐ２−３では、ロウ方向ＲＤの回転軸の回りの傾斜角θＲの大きさが、撮像面の一端Ｔ３よりも他端Ｔ４で大きい。この時、傾斜角θＲの大きさは、撮像面の一端Ｔ３から他端Ｔ４に向かってランプ波ＲＡＰに従って変化させることができる。
これにより、入射光ＬＩの入射角α１〜α３、β１〜β３の変化が緩和されるように、各ダイクロイックフィルタＰ１−１〜Ｐ１−３、Ｐ２−１〜Ｐ２−３の反射面の傾斜角θＣ、θＲを設定することができる。このため、入射光ＬＩの入射角α１〜α３、β１〜β３の変化に起因する画素ＰＩＸへの入射光量の変動を低減することができ、ダイクロイックフィルタの色分離特性を向上させることができる。
【００１８】
図６は、図３のＡ１−Ａ１´線に沿って切断した画素アレイ部の構成例を示す断面図である。なお、図６では、図４（ｂ）のカラム方向ＣＤに入射光ＬＩの入射角が変化する場合を示した。
図６において、半導体層ＳＢには、Ａ１−Ａ１´線に沿ってフォトダイオードＰＢ、ＰＧｒが交互に形成されている。なお、半導体層ＳＢの材料は、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＳｎ、ＰｂＳ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＰ、ＧａＮおよびＺｎＳｅなどから選択することができる。また、半導体層ＳＢはｐ型に設定することができる。フォトダイオードＰＢ、ＰＧｒはｎ型に設定することができる。フォトダイオードＰＢ上には青色フィルタＦＢが設けられ、フォトダイオードＰＧｒ上には緑色フィルタＦＧｒが設けられている。
【００１９】
緑色フィルタＦＧｒ上には、撮像面の一端Ｔ４から他端Ｔ３に向かってダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３が設けられている。ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３は多層膜干渉フィルタを用いることができる。多層膜干渉フィルタは、λ／４多層膜にてスペーサ層を挟んで構成することができ、スペーサ層の光学膜厚に応じた波長域の光を透過させることができる。なお、λは設定波長と呼ばれ、λ／４多層膜の反射波長域の中心波長である。例えば、設定波長λを５５０ｎｍとすれば、λ／４多層膜を構成する誘電体層の光学膜厚は何れも１３７．５ｎｍとなる。ここで、光学膜厚とは誘電体層の物理膜厚にその屈折率を乗じて得られる指数である。例えば、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３は、酸化チタン（ＴｉＯ２）からなる高屈折率層と酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる低屈折率層との２種類の誘電体層が交互に積層された積層膜を用いることができる。酸化チタンと酸化シリコンとの屈折率はそれぞれ２．５１、１．４５なので、光学膜厚を１３７．５ｎｍとするには、酸化チタン層と酸化シリコン層との物理膜厚をそれぞれ５４．７ｎｍ、９４．８ｎｍとすれば良い。
【００２０】
また、スペーサ層は酸化シリコンを用いることができる。スペーサ層の物理膜厚は、緑色光を透過させるダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３では０ｎｍである。なお、緑色光を透過させるダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３において物理膜厚０ｎｍのスペーサ層を挟む２層の酸化チタン層は全体として１０９．４ｎｍの物理膜厚を有する。
また、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３の全体の層数、すなわち、λ／４多層膜とスペーサ層を合わせたトータルの層数は、緑色光を透過させるダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３では６層から２０層で実現することができる。
ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３は、緑色光を含む透過光ＬＴ２、ＬＴ１、ＬＴ３と、青色光および赤色光を含む反射光ＬＲ２、ＬＲ１、ＬＲ３とに入射光ＬＩをそれぞれ分離することができる。ここで、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３の反射面の傾斜角はθＲ２、θＲ１、θＲ３にそれぞれ設定されている。傾斜角θＲ２、θＲ１、θＲ３は、入射光ＬＩの入射角β１〜β３の変化が緩和されるように設定することができる。すなわち、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３は、入射光ＬＩの入射角β１〜β３の変化が緩和されるように、反射光ＬＲ２、ＬＲ１、ＬＲ３の反射角を変化させることができる。例えば、入射光ＬＩの入射角β１〜β３が変化した場合においても、各反射光ＬＲ２、ＬＲ１、ＬＲ３がフォトダイオードＰＢに垂直に入射できるように、傾斜角θＲ２、θＲ１、θＲ３を設定することができる。この時、θＲ２＞θＲ１＞θＲ３という関係をみたすことができる。
【００２１】
また、互いに隣接するフォトダイオードＰＧｒにおいて、入射光ＬＩの入射角がβ２からβ２−Δβ２に変化する場合、ダイクロイックフィルタＰ２−２の傾斜面の傾斜角をθＲ２からθＲ２−ΔθＲ２に変化させることができる。また、互いに隣接するフォトダイオードＰＧｒにおいて、入射光ＬＩの入射角がβ１からβ１−Δβ１に変化する場合、ダイクロイックフィルタＰ２−１の傾斜面の傾斜角をθＲ１からθＲ１−ΔθＲ１に変化させることができる。また、互いに隣接するフォトダイオードＰＧｒにおいて、入射光ＬＩの入射角がβ３からβ３＋Δβ３に変化する場合、ダイクロイックフィルタＰ２−３の傾斜面の傾斜角をθＲ３からθＲ３＋ΔθＲ３に変化させることができる。図５に示すように、傾斜角θＲ２、θＲ１、θＲ３がランプ波ＲＡＰに従って変化される場合、Δβ１＝Δβ２＝Δβ３とすることができる。
【００２２】
青色フィルタＦＢ上には、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３をそれぞれ覆うように反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３が設けられている。反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３は、反射光ＬＲ２、ＬＲ１、ＬＲ３をそれぞれフォトダイオードＰＢに入射させることができる。反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３は、入射光ＬＩに対して透明な材料を用いることができる。例えば、反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３の材料は、ＳｉＯ２を用いるようにしてもよいし、ＳｉＮを用いるようにしてもよい。反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３上には、反射材ＲＦ２、ＲＦ１、ＲＦ３がそれぞれ設けられている。反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３は、反射材ＲＦ２、ＲＦ１、ＲＦ３を青色フィルタＦＢ上で支持することができる。この時、反射材ＲＦ２、ＲＦ１、ＲＦ３は、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３への入射光ＬＩの入射経路を避けるように配置することができる。反射材ＲＦ２、ＲＦ１、ＲＦ３の材料は、例えば、ＡｌまたはＡｇなどの金属を用いることができる。反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３の反射面の傾斜角はθＦ２、θＦ１、θＦ３にそれぞれ設定することができる。この時、θＦ２＝θＦ１＝θＦ３という関係を満たすことができる。なお、傾斜角θＦ２、θＦ１、θＦ３は互いに異なっていてもよい。
【００２３】
反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３上および反射材ＲＦ２、ＲＦ１、ＲＦ３上には、平坦化膜１１が設けられている。平坦化膜１１上には、スペーサ膜１２が設けられている。平坦化膜１１およびスペーサ膜１２は、入射光ＬＩに対して透明な材料を用いることができる。例えば、平坦化膜１１およびスペーサ膜１２の材料は、ＳｉＯ２を用いるようにしてもよいし、ＳｉＮを用いるようにしてもよいし、アクリルやポリカーボネイトなどの透明樹脂を用いるようにしてもよい。スペーサ膜１２上には、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３にそれぞれ対応してマイクロレンズＺ２−２、Ｚ２−１、Ｚ２−３が設けられている。
そして、入射光ＬＩはマイクロレンズＺ２−２、Ｚ２−１、Ｚ２−３にて集光され、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３にそれぞれ入射する。そして、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３にて入射光ＬＩが透過光ＬＴ２、ＬＴ１、ＬＴ３と反射光ＬＲ２、ＬＲ１、ＬＲ３とにそれぞれ分離される。そして、透過光ＬＴ２、ＬＴ１、ＬＴ３は緑色フィルタＦＧｒに入射し、透過光ＬＴ２、ＬＴ１、ＬＴ３から緑色光が選択された後、フォトダイオードＰＧｒに入射する。一方、反射光ＬＲ２、ＬＲ１、ＬＲ３は、反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３内で反射され、青色フィルタＰＢに入射する。そして、反射光ＬＲ２、ＬＲ１、ＬＲ３から青色光が選択された後、フォトダイオードＰＢに入射する。ここで、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３下に緑色フィルタＦＧｒを設け、反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３下に青色フィルタＰＢを設けることにより、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３の色分離性を補うことができる。このため、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３の色分離性が十分でない場合においても、色再現性を向上させることができる。
マイクロレンズ（Ｚ２−２、Ｚ２−１、Ｚ２−３）の形成位置は、入射光LIの入射角側にシフトして形成することで、ダイクロイックフィルタ（Ｐ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３）への集光性を向上させることができる。
【００２４】
図７は、図３のＡ２−Ａ２´線に沿って切断した画素アレイ部の構成例を示す断面図である。なお、図７では、図４（ｂ）のカラム方向ＣＤに入射光ＬＩの入射角が変化する場合を示した。
図７において、半導体層ＳＢには、Ａ２−Ａ２´線に沿ってフォトダイオードＰＲ、ＰＧｂが交互に形成されている。フォトダイオードＰＲ、ＰＧｂはｎ型に設定することができる。フォトダイオードＰＲ上には赤色フィルタＦＲが設けられ、フォトダイオードＰＧｂ上には緑色フィルタＦＧｂが設けられている。Ａ２−Ａ２´線に沿った場合においても、Ａ１−Ａ１´線に沿った場合と同様にカラム方向ＣＤに入射光ＬＩの入射角が変化する。このため、赤色フィルタＦＲおよび緑色フィルタＦＧｂ上には、図６と同様の構成を設けることができる。
【００２５】
そして、入射光ＬＩはマイクロレンズＺ２−２、Ｚ２−１、Ｚ２−３にて集光され、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３にそれぞれ入射する。そして、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３にて入射光ＬＩが透過光ＬＴ２、ＬＴ１、ＬＴ３と反射光ＬＲ２、ＬＲ１、ＬＲ３とにそれぞれ分離される。そして、透過光ＬＴ２、ＬＴ１、ＬＴ３は緑色フィルタＦＧｂに入射し、透過光ＬＴ２、ＬＴ１、ＬＴ３から緑色光が選択された後、フォトダイオードＰＧｂに入射する。一方、反射光ＬＲ２、ＬＲ１、ＬＲ３は、反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３内で反射され、赤色フィルタＰＲに入射する。そして、反射光ＬＲ２、ＬＲ１、ＬＲ３から赤色光が選択された後、フォトダイオードＰＲに入射する。ここで、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３下に緑色フィルタＦＧｂを設け、反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３下に赤色フィルタＰＲを設けることにより、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３の色分離性を補うことができる。このため、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３の色分離性が十分でない場合においても、色再現性を向上させることができる。
なお、上述した実施形態では、色分離素子Ｐ１の反射光ＬＲＡおよび色分離素子Ｐ２の反射光ＬＲＢをカラム方向ＣＤに反射させる構成を示したが、色分離素子Ｐ１の反射光ＬＲＡおよび色分離素子Ｐ２の反射光ＬＲＢをロウ方向ＲＤに反射させる構成であってもよい。この場合、傾斜角θＣの大きさはランプ波ＲＡＰに従って変化させ、傾斜角θＲの大きさはパラボラ曲線ＰＡＲに従って変化させることができる。
【００２６】
図８は、第１実施形態に係る固体撮像装置のダイクロイックフィルタの傾斜角を変化させた時の波長と透過率との関係を示す図である。なお、図８では、傾斜角が１５°、２０°、２５°、３０°および３５°の場合を示した。
図８において、ダイクロイックフィルタの傾斜角が異なると、ダイクロイックフィルタの透過率が変化する。特に、緑色光（波長＝５００〜５６０ｎｍ近辺）で透過率の変化が大きい。
【００２７】
（第２実施形態）
図９（ａ）、図９（ｂ）、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）、図１１（ａ）〜図１４（ａ）および図１１（ｂ）〜図１４（ｂ）は、第２実施形態に係る固体撮像装置に適用される色分離素子の製造方法を示す断面図である。なお、この実施形態では、図６の構成の製造方法を示した。
図９（ａ）において、半導体層ＳＢにはフォトダイオードＰＢ、ＰＧｒが交互に形成されている。そして、フォトダイオードＰＢ上に青色フィルタＦＢを形成するとともに、フォトダイオードＰＧｒ上に緑色フィルタＦＧｒを形成する。次に、ＣＶＤなどの方法で、青色フィルタＦＢ上および緑色フィルタＦＧｒ上に層間絶縁膜２１を形成する。層間絶縁膜２１の材料は、例えば、ＳｉＯ２を用いることができる。
【００２８】
次に、図９（ｂ）に示すように、スピンコートなどの方法で、層間絶縁膜２１上にレジスト膜２２を形成する。
次に、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示すように、露光マスクＭＫを介してレジスト膜２２を露光することにより、レジスト膜２２に潜像２２−２、２２−１、２２−３を形成する。この時、潜像２２−２、２２−１、２２−３は、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３の傾斜面の傾斜角にそれぞれ対応して、レジスト膜２２の膜厚方向に露光分布を持つことができる。膜厚方向の露光分布をレジスト膜２２に持たせるため、潜像２２−２、２２−１、２２−３の位置に対応して粗密の異なる遮光層ＰＴ２、ＰＴ１、ＰＴ３を露光マスクＭＫに設けることができる。
【００２９】
次に、図１１（ａ）に示すように、潜像２２−２、２２−１、２２−３が形成されたレジスト膜２２を現像することにより、傾斜面２３−２、２３−１、２３−３を持つレジスト膜２３を層間絶縁膜２１上に形成する。
次に、図１１（ｂ）に示すように、レジスト膜２３を介して層間絶縁膜２１を異方性エッチングすることにより、傾斜面２１−２、２１−１、２１−３を層間絶縁膜２１に形成する。なお、傾斜面２１−２、２１−１、２１−３を層間絶縁膜２１に形成するために、ナノインプリントを用いるようにしてもよい。この時、ナノインプリントに用いるテンプレートには、傾斜面２１−２、２１−１、２１−３に対応した凹部を持たせることができる。
【００３０】
次に、図１２（ａ）に示すように、スパッタなどの方法で、多層膜干渉構造２６を層間絶縁膜２１上に形成する。多層膜干渉構造２６は、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）からなる高屈折率層２４と酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる低屈折率層２５との積層構造を用いることができる。そして、フォトリソグラフィー技術を用いることにより、傾斜面２１−２、２１−１、２１−３上に配置されたレジストパターン２７を多層膜干渉構造２６上に形成する。
次に、図１２（ｂ）に示すように、レジストパターン２７をマスクとして多層膜干渉構造２６を異方性エッチングすることにより、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３をフォトダイオードＰＧｒ上に形成する。
【００３１】
次に、図１３（ａ）に示すように、ＣＶＤなどの方法で、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３を覆う絶縁膜２８を形成する。絶縁膜２８は、多層膜干渉構造２６と屈折率の異なる材料を用いることができる。例えば、絶縁膜２８の材料は、ＳｉＮを用いることができる。
次に、図１３（ｂ）に示すように、絶縁膜２８を異方性エッチングすることにより、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３の側壁に絶縁膜２８が残るようにして、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３の傾斜面上および青色フィルタＦＢ上の絶縁膜２８を除去する。
次に、ＣＶＤなどの方法で、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３上および青色フィルタＦＢ上に絶縁膜を形成する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いることにより絶縁膜をパターニングし、ダイクロイックフィルタＰ２−２、Ｐ２−１、Ｐ２−３上および青色フィルタＦＢ上に反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３を形成する。この時、反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３には、傾斜角θＦ２、θＦ１、θＦ３をそれぞれ有する反射面を設けることができる。この反射面は、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）と同様の方法で形成することができる。
【００３２】
次に、図１４（ａ）に示すように、スパッタなどの方法で、反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３上に金属膜２９を形成する。そして、ＣＭＰなどの方法で金属膜２９を平坦化する。
次に、図１４（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いることにより金属膜２９をパターニングし、反射材ＲＦ２、ＲＦ１、ＲＦ３を反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３上にそれぞれ形成する。
【００３３】
（第３実施形態）
図１５（ａ）〜図１５（ｄ）は、第３実施形態に係る固体撮像装置の撮像面の画素セルの配置例を示す平面図である。
図１５（ｄ）において、青色画素Ｂおよび赤色画素Ｒがカラム方向ＣＤに対して４５°だけ傾いた方向に２画素分に渡ってそれぞれ配置されている。また、図１５（ｃ）に示すように、青色画素Ｂおよび赤色画素Ｒ上には、色分離素子Ｐ３が配置されている。色分離素子Ｐ３には、ダイクロイックフィルタＤＦ３が設けられている。ダイクロイックフィルタＤＦ３は、赤色画素Ｒ上に配置されている。ダイクロイックフィルタＤＦ３は赤色光を透過させ、青色光を反射させることができる。そして、色分離素子Ｐ３は、ダイクロイックフィルタＤＦ３で反射された反射光ＬＲＣを青色画素Ｂに入射させることができる。また、図１５（ｂ）に示すように、色分離素子Ｐ３上には、緑色画素Ｇが２画素分の面積を占めるように配置されている。緑色画素Ｇの材料は、主に緑色に感度がある無機材料または有機材料を用いることができる。緑色光を吸収し、赤色光および青色光に透明な有機光電材料として、ペリレン系化合物、キナクリドン系化合物またはローダミン６Ｇなどを用いることができる。緑色画素Ｇにて光電変換された電荷を集めるために、緑色画素Ｇの上下に透明電極を設けることができる。また、図１５（ａ）に示すように、緑色画素Ｇ上には、マイクロレンズＺ１が配置されている。ここで、ダイクロイックフィルタＤＦ３の傾斜面には、図５と同様に傾斜角θＣ、θＲを持たせることができる。
【００３４】
図１６は、図１５（ｄ）のＡ３−Ａ３´線に沿って切断した画素アレイ部の構成例を示す断面図である。なお、図１６では、図１５（ｃ）のカラム方向ＣＤに入射光ＬＩの入射角が変化する場合を示した。
図１６において、半導体層ＳＢ´には、Ａ３−Ａ３´線に沿ってフォトダイオードＰＢ、ＰＲが交互に形成されている。フォトダイオードＰＢ上には青色フィルタＦＢが設けられ、フォトダイオードＰＲ上には赤色フィルタＦＲが設けられている。
【００３５】
赤色フィルタＦＲ上には、撮像面の一端Ｔ４から他端Ｔ３に向かってダイクロイックフィルタＰ３−２、Ｐ３−１、Ｐ３−３が設けられている。ダイクロイックフィルタＰ３−２、Ｐ３−１、Ｐ３−３は、赤色光を含む透過光ＬＴ２´、ＬＴ１´、ＬＴ３´と、青色光を含む反射光ＬＲ２´、ＬＲ１´、ＬＲ３´とに入射光ＬＩをそれぞれ分離することができる。ここで、ダイクロイックフィルタＰ３−２、Ｐ３−１、Ｐ３−３の反射面の傾斜角はθＲ２、θＲ１、θＲ３にそれぞれ設定されている。傾斜角θＲ２、θＲ１、θＲ３は、入射光ＬＩの入射角β１〜β３の変化が緩和されるように設定することができる。すなわち、ダイクロイックフィルタＰ３−２、Ｐ３−１、Ｐ３−３は、入射光ＬＩの入射角β１〜β３の変化が緩和されるように、反射光ＬＲ２´、ＬＲ１´、ＬＲ３´の反射角を変化させることができる。例えば、入射光ＬＩの入射角β１〜β３が変化した場合においても、各反射光ＬＲ２´、ＬＲ１´、ＬＲ３´がフォトダイオードＰＢに垂直に入射できるように、傾斜角θＲ２、θＲ１、θＲ３を設定することができる。この時、θＲ２＞θＲ１＞θＲ３という関係をみたすことができる。
【００３６】
青色フィルタＦＢ上には、ダイクロイックフィルタＰ３−２、Ｐ３−１、Ｐ３−３をそれぞれ覆うように反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３が設けられている。反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３は、反射光ＬＲ２´、ＬＲ１´、ＬＲ３´をそれぞれフォトダイオードＰＢに入射させることができる。反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３上には、反射材ＲＦ２、ＲＦ１、ＲＦ３がそれぞれ設けられている。
【００３７】
反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３上および反射材ＲＦ２、ＲＦ１、ＲＦ３上には、透明電極１３が設けられている。透明電極１３は緑色画素Ｇごとに分離されている。透明電極１３上には、緑色に感度がある光電膜１４が設けられている。光電膜１４上には、透明電極１５が設けられている。透明電極１５は緑色画素Ｇに共通に設けることができる。透明電極１５上には、ダイクロイックフィルタＰ３−２、Ｐ３−１、Ｐ３−３にそれぞれ対応してマイクロレンズＺ２−２、Ｚ２−１、Ｚ２−３が設けられている。
そして、入射光ＬＩはマイクロレンズＺ２−２、Ｚ２−１、Ｚ２−３にて集光され、光電膜１４にそれぞれ入射する。そして、光電膜１４にて緑色光が吸収され、その緑色光の強度に応じて電荷が生成される。一方、光電膜１４にて吸収されなかった青色光および赤色光は、ダイクロイックフィルタＰ３−２、Ｐ３−１、Ｐ３−３に入射する。そして、ダイクロイックフィルタＰ３−２、Ｐ３−１、Ｐ３−３にて入射光ＬＩが透過光ＬＴ２´、ＬＴ１´、ＬＴ３´と反射光ＬＲ２´、ＬＲ１´、ＬＲ３´とにそれぞれ分離される。この時、透過光ＬＴ２´、ＬＴ１´、ＬＴ３´は赤色光を含み、反射光ＬＲ２´、ＬＲ１´、ＬＲ３´は青色光を含むことができる。そして、透過光ＬＴ２´、ＬＴ１´、ＬＴ３´は赤色フィルタＦＲに入射し、透過光ＬＴ２´、ＬＴ１´、ＬＴ３´から赤色光が選択された後、フォトダイオードＰＲに入射する。一方、反射光ＬＲ２´、ＬＲ１´、ＬＲ３´は、反射ブロックＢＫ２、ＢＫ１、ＢＫ３内で反射され、青色フィルタＰＢに入射する。そして、反射光ＬＲ２´、ＬＲ１´、ＬＲ３´から青色光が選択された後、フォトダイオードＰＢに入射する。ここで、緑色光の光電変換を光電膜１４に行わせるとともに、ダイクロイックフィルタＰ３−２、Ｐ３−１、Ｐ３−３に青色光と赤色光とを分離させることにより、ダイクロイックフィルタＰ３−２、Ｐ３−１、Ｐ３−３で緑色光を分離させる必要がなくなる。このため、ダイクロイックフィルタＰ３−２、Ｐ３−１、Ｐ３−３の傾斜面の傾斜角を変化させた時の透過率の変動の大きな緑色光をダイクロイックフィルタＰ３−２、Ｐ３−１、Ｐ３−３に入射させる必要がなくなり、図８の透過率の変動を減少させることができる。
【００３８】
（第４実施形態）
図１７は、第４実施形態に係る固体撮像装置に適用される信号処理回路の概略構成を示すブロック図である。
図１７において、固体撮像装置には、センサ部３２、ＡＤ変換部３３、ラインメモリ３４、３９、４６、傷補正部３５、ノイズキャンセル部３６、レンズシェーディング補正部３７、デジタルアンプ３８、画素補間部４０、カラーマトリクス部４１、ホワイトバランス／ゲイン調整部４２、バンドパスフィルタ４３、ガンマ補正部４４、ＹＵＶ変換部４５、輪郭強調部４７、ゲイン補正部４８およびマトリクス補正部４９が設けられている。センサ部３２の前段にはレンズ３１が設けられている。センサ部３２およびＡＤ変換部３３は、図１の構成を用いることができる。
【００３９】
センサ部３２は被写体を画素ごとに光電変換し、画素信号を生成する。ＡＤ変換部３３はセンサ部３２から出力された画素信号をデジタル値に変換する。ラインメモリ３４は、画素から読み出された画素信号をラインごとに保持する。傷補正部３５は、画素の傷が修復されるように画素から読み出された画素信号を補正する。ノイズキャンセル部３６は、画素から読み出された画素信号のフィルタリングを行う。レンズシェーディング補正部３７は、レンズ３１の周辺部の光量の減衰（光学レンズのコサイン四乗則の法則による周辺光量減衰）を補償する。デジタルアンプ３８は、画素から読み出された画素信号を増幅する。ラインメモリ３９は、デジタルアンプ３８で増幅された画素信号をラインごとに保持する。画素補間部４０は、周辺画素の画素信号に基づいて画素信号を補間する。カラーマトリクス部４１は、ＲＧＢ信号に対するマトリクス演算に基づいて画素信号の色調整を行う。ホワイトバランス／ゲイン調整部４２は、画素から読み出された画素信号のホワイトバランスおよびゲインを調整する。バンドパスフィルタ４３は、デジタルアンプ３８で増幅された画素信号から所定の周波数帯を抽出する。ガンマ補正部４４は、画素信号のガンマ補正を行う。ＹＵＶ変換部４５は、ＲＧＢ信号をＹＵＶ信号に変換する。輪郭強調部４７は画素信号の輪郭強調を行う。ゲイン補正部４８は、ダイクロイックフィルタＰ１−１〜Ｐ１−３、Ｐ２−１〜Ｐ２−３の反射面の傾斜角に基づいて、青色信号、赤色信号および緑色信号に対するデジタルアンプ３８のゲインを補正する。ここで、ゲイン補正部４８は、ロウ方向ＲＤにおいては、撮像面の中心ＣＰから撮像面の一端Ｔ１および他端Ｔ２に向かってデジタルアンプ３８のゲインをパラボラ曲線ＰＡＲに従って補正することができる。また、ゲイン補正部４８は、カラム方向ＣＤにおいては、撮像面の一端Ｔ３から他端Ｔ４に向かってデジタルアンプ３８のゲインをランプ波ＲＡＰに従って補正することができる。マトリクス補正部４９は、ダイクロイックフィルタＰ１−１〜Ｐ１−３、Ｐ２−１〜Ｐ２−３の反射面の傾斜角に基づいて、青色信号、赤色信号および緑色信号に対するカラーマトリクス部４１の色補正係数を補正する。ここで、マトリクス補正部４９は、ロウ方向ＲＤにおいては、撮像面の中心ＣＰから撮像面の一端Ｔ１および他端Ｔ２に向かってカラーマトリクス部４１の色補正係数をパラボラ曲線ＰＡＲに従って補正することができる。また、マトリクス補正部４９は、カラム方向ＣＤにおいては、撮像面の一端Ｔ３から他端Ｔ４に向かってカラーマトリクス部４１の色補正係数をランプ波ＲＡＰに従って補正することができる。
【００４０】
そして、レンズ３１を介してセンサ部３２に入射光ＬＩが入射することにより撮像が行われる。そして、画素から読み出された画素信号はＡＤ変換部３３にてデジタル値に変換され、ラインメモリ３４に保持される。そして、傷補正部３５およびノイズキャンセル部３６において、ラインメモリ３４に保持された画素信号に基づいて、画素から読み出された画素信号の傷補正およびノイズキャンセルが行なわれる。そして、デジタルアンプ３８において、画素信号が増幅された後、ラインメモリ３９に保持される。この時、ゲイン補正部４８において、ダイクロイックフィルタＰ１−１〜Ｐ１−３、Ｐ２−１〜Ｐ２−３の反射面の傾斜角に基づいてデジタルアンプ３８のゲインが補正される。そして、画素補間部４０において、ラインメモリ３９に保持された画素信号に基づいて、画素信号が補間された後、カラーマトリクス部４１において、画素信号の色調整が行われる。この時、マトリクス補正部４９において、ダイクロイックフィルタＰ１−１〜Ｐ１−３、Ｐ２−１〜Ｐ２−３の反射面の傾斜角に基づいてカラーマトリクス部４１の色補正係数が補正される。さらに、ガンマ補正部４４において、画素信号のガンマ補正が行われた後、ＹＵＶ変換部４５において、ＲＧＢ信号がＹＵＶ信号に変換され、ラインメモリ４６に保持される。そして、ＵＶ信号はラインメモリ４６を介して出力される。Ｙ信号については、バンドパスフィルタ４３において、ラインメモリ３９に保持された画素信号から所定の周波数帯が抽出される。そして、輪郭強調部４７において、バンドパスフィルタ４３にて抽出された信号に基づいて輪郭強調が行われ、Ｙ信号として出力される。また、ホワイトバランス／ゲイン調整部４２において、カラーマトリクス部４１にて色調整された画素信号のホワイトバランスおよびゲインが調整され、その調整結果が画素信号に反映されるようにデジタルアンプ３８に指示される。
ここで、ゲイン補正部４８およびマトリクス補正部４９を設けることにより、図８に示すように、ダイクロイックフィルタＰ１−１〜Ｐ１−３、Ｐ２−１〜Ｐ２−３の反射面の傾斜角の変化に従って透過率が変動する場合においても、その透過率の変動に基づく画素信号の変動を抑制することができる。
【００４１】
（第５実施形態）
図１８は、第５実施形態に係る固体撮像装置が適用され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１８において、デジタルカメラ５１は、カメラモジュール５２および後段処理部５３を有する。カメラモジュール５２は、撮像光学系５４および固体撮像装置５５を有する。後段処理部５３は、イメージシグナルプロセッサ（ＩＳＰ）５６、記憶部５７および表示部５８を有する。なお、図１７のラインメモリ３４、３９、４６、傷補正部３５、ノイズキャンセル部３６、レンズシェーディング補正部３７、デジタルアンプ３８、画素補間部４０、カラーマトリクス部４１、ホワイトバランス／ゲイン調整部４２、バンドパスフィルタ４３、ガンマ補正部４４、ＹＵＶ変換部４５、輪郭強調部４７、ゲイン補正部４８およびマトリクス補正部４９はイメージシグナルプロセッサ５６に設けることができる。また、ＩＳＰ５６の少なくとも一部の構成は固体撮像装置５５とともに１チップ化するようにしてもよい。固体撮像装置５５は、図１の構成を用いることができる。
【００４２】
撮像光学系５４は、入射光ＬＩを取り込み、被写体像を結像させる。固体撮像装置５５は、被写体像を撮像する。ＩＳＰ５６は、固体撮像装置５５での撮像により得られた画像信号を信号処理する。記憶部５７は、ＩＳＰ５６での信号処理を経た画像を格納する。記憶部５７は、ユーザの操作等に応じて、表示部５８へ画像信号を出力する。表示部５８は、ＩＳＰ５６あるいは記憶部５７から入力される画像信号に応じて、画像を表示する。表示部５８は、例えば、液晶ディスプレイである。なお、カメラモジュール５２は、デジタルカメラ５１以外にも、例えばカメラ付き携帯端末またはスマートフォン等の電子機器に適用するようにしてもよい。
【００４３】
（第６実施形態）
図１９は、第６実施形態に係る固体撮像装置が適用されるカメラモジュールの概略構成を示す断面図である。
レンズＬＪで集光された入射光ＬＩは、メインミラー１０１、サブミラー１０２及びメカシャッタ１０６を経て撮像素子１０７へ進行する。カメラモジュール１００は、撮像素子１０７において被写体像を撮像する。撮像素子１０７は、図１の構成を用いることができる。
サブミラー１０２で反射した光は、オートフォーカス（ＡＦ）センサ１０３へ進行する。カメラモジュール１００は、ＡＦセンサ１０３での検出結果を使用するフォーカス調整を行う。メインミラー１０１で反射した光は、レンズ１０４及びプリズム１０５を経てファインダー１０８へ進行する。
【００４４】
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】
【００４５】
１  画素アレイ部、２  垂直走査回路、３  負荷回路、４  カラムＡＤＣ回路、５  水平走査回路、６  基準電圧発生回路、７  タイミング制御回路、Ｖｌｉｎ  垂直信号線、Ｈｌｉｎ  水平制御線、ＰＩＸ  画素、ＨＰ  ベイヤ配列、Ｇｒ、Ｇｂ  緑色画素、Ｒ  赤色画素Ｒ、Ｂ  青色画素
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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