JPH02187066A - 色フィルタを有する固体撮像素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は色フィルタを有する固体撮像素子に関する。

固体撮像素子によってカラー画像を得る場合には１通常
９色フィルタという光学的手段を用いて。

例えば３つの色（Ｒ，Ｇ、　Ｂ）信号を得る方式が採用
される。

３、発明の詳細な説明 （概要〕 色フィルタを有する固体撮像素子に関し。

固体撮像素子の単位受光素子から色補正された（従来の
技術） 色フィルタにおいて、“Ｒ１フィルタ（赤の色信号即ち
Ｒ信号を得るための赤色のフィルタ）。

“Ｇ”フィルタ及びｍ　Ｂ　ｓフィルタ等の配列には。

種々の方式がある。

例えば、カラーイメージスキャナにおいては・第４図図
示の如（、°Ｒ“、“Ｇ”、°Ｂ“の順にくり返し配列
される。各フィルタ“Ｒ″、“Ｇ”及びＢ”は２例えば
その−辺が６３．５＃ｍの正方形状とされる。そして、
各フィルタ“Ｒ”　ＩＩＱ”及び“Ｂ“の各りが、固体
撮像素子の単位受光（光電変ｆＡ）素子又は１画素に対
応させられている。従って、単位受光素子は、　“Ｒ”
、“Ｇ“又は“Ｂ”のいずれか１つのフィルタを透過し
た光のみを受光し、これに対応した色信号を形成する０
例えば。

″Ｒ″Ｒ″ルタに対応させられた単位受光素子（赤画素
）は、主として赤の波長の光を中心に受光してＲ信号を
形成し、他のより短い波長の光（°Ｇ“や“Ｂ″フイル
タ透過するような光）については殆んど受光しない。

ところが１色再現性等から求められる分光感度特性によ
れば、赤画素であっても、赤色フィルタより波長の短い
光についてもある程度の感度を有している必要がある場
合が多い、即ち、赤画素からのＲ信号をより波長の短い
光の入射量を考慮して、一定の条件下で、補正する必要
がある（以下。

この補正を色補正という）。

従来、この色信号についての色補正は、他の種々の補正
と同様に、信号処理によって行っていた。

なお２色補正は他の色の画素からの色信号についても行
われる。また、前述の３原色フィルタ以外の補色フィル
タにおいても色補正は必要である。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の従来技術によれば２色補正は、単位受光素子から
電気信号として出力された色信号を、処理回路において
信号処理することによって行っている。

このため、信号処理回路が複雑になり、また。

信号処理用のＩＣのコストアップを招くという問題があ
った。

本発明は、固体撮像素子の単位受光素子から色補正され
た色信号を得ることが可能な色フィルタを有する固体撮
像素子を提供することを目的とすＣｔ＊ａを解決するた
めの手段〕 第１図は本発明の原理構成図である。

第１図において、１は固体撮像素子、２は色フィルタ、
３は単位受光素子を含む半導体基体部分。

２１（２１−１ないし２ｌ−５）は１つの色フィルタ。

３１（３１−１ないし３ｌ−５）は単位受光素子に対応
する領域である。

固体撮像素子１は、第１図（Ｃ）図示の如く。

シリコン半導体基板又はａ−５ｉに形成されたＣＯＤ又
はフォトダイオード等の単位受光素子を含む半導体基体
部分３と、この上に形成された色フィルタ２とを有する
。

単位受光素子は１例えばＣＯＤ等公知の構成からなり９
例えばライン状に設けられる。単位受光素子は、受光量
に応じた電気信号を色信号として出力する。単位受光素
子のうち、実際に有効な感光部は、その開口窓内の受光
部である。

領域３１は、単位受光素子に対応して定まるものであり
、単位受光素子（の開口窓）の平面形状と等しいように
されるＳ　ｆｆｌ域３１は１例えばライン状の単位受光
素子に対しては、第１図（Ｂ）図示の領域３１−１．３
１−２．・・・の如く定まる。

今、赤画素、緑画素、青画素の順に単位受光素子の機能
が定められると、領域３１も第１図（Ｂ）図示の如くこ
れに応じた領域３１−２．３１−３゜３１−４の如くに
される。

なお、　ＩＩ域３１は、実際には、単位受光素子の開口
窓によって定まる。

色フィルタ２は、単位受光素子の開口窓を少なくとも覆
うように設けられ、フィルタ２１−１゜２１−２．・・
・からなる、フィルタ２１−１．２１−２．−・・は、
基本的には、ＳＮ域３１−１．３１−２、・・・（即ち
画素の配列）に対応したものとされるが、その形状は対
応する領域の形状と異なるようにされる０例えば、緑画
素に対応して領域３１−３の形状が第１図（Ｂ）の如く
に定まると、対応するフィルタ２１−３は緑色の“Ｇ″
フイルタされるが、その形状は領域３１−３と異なる形
状とされ、少なくとも領域３１−３の一部を欠いた形状
とされる。また、逆に、フィルタ２１−３は隣接の領域
３１−２及び３１−４に、必要に応じて、張出した形状
とされる。従って、フィルタ２１−３は、対応する領域
３１−３内の部分ｍ。

と他の領域３１−２及び３１−４内の部分子ｆｌ、ｌ及
びｍＢとを有し、逆に、対応する領域３１−３内の部分
（ｍｏとｍｏに相当）を欠いたものとされる。そして、
この欠落した部分は、隣接の領域３１−２及び３１−４
に対応するＲ”フィルタ２１−２及び″Ｂ１フィルタ２
１−４の部分ｍ□及びｍ。によって埋められる。

〔作用〕

第１図（Ａ）及び（Ｂ）の比較から明らかなように１例
えば、緑画素に対応する領域３１−３には、対応する″
Ｇ″フィルタ２１−３の部分ｍ。

と、隣接の′Ｒ″フィルタ２１−２の部分ｍ　１　、及
び“Ｂ”フィルタ２１−４の部分ｍＢとが存在する。即
ち、少なくとも２以上の色のフィルタが存在する（ｍ□
が０の場合がある）。

各部分”Ｉｌ＋　ｍ！掌及びｒｒｇ３の割合（面積比）
は。

分光感度特性を考慮して９所定の割合とされる。

例えば、　ＩＮ域３１−３においては、ｍ、、＞ｍ、。

ｍｏとされ、対応する“Ｇ０フィルタ２１−３の部分ｍ
、が最大で２かつ、他の部分ｍ□、ｍ１３より十分大き
くなるようにされる。

従って９例えば、緑画素は、各部分ｍ□、　ｍｚ。

及びｍＢを透過した光を受光する結果、緑の波長の光に
大きな感度を持つ他に、他の赤及び青の波長の光につい
てもある程度の感度を有することになる。従って、緑画
素が出力するＧ信号は１本来のＧ信号を他の波長の光に
よって補正（色補正）したものとなる。

以上のように、単位受光素子からの色信号として９分光
感度特性を考慮して色補正した信号が得られる。

〔実施例〕

第２図は実施例構成図である。

第２図において、４は白レベル記録部、５はＡ／Ｄ変換
部、６は処理回路、７は原稿、８は光源。

９はレンズである。

光源８からの光は、原稿７．レンズ９１色フィルタ２を
介して、半導体基体部分３の単位受光素子に入射する。

ここで、単位受光素子（画素）からの色信号を色補正さ
れたものとして得るために２色フィルタ２が予め所定の
形状とされている。

第１図（Ａ）及び（Ｂ）図示の如くに各画素と色フィル
タ２との関係を定めた場合、各画素の入出力は。

即ち。

Ｒｅ　”　ｍ　＋　ＩＲＩ＋　ｆｆｌ　ｌｚ　Ｇ　＋Ｇ
ｏ”ｍ、ＩＲ，＋ｍ、、Ｇ。

Ｂｅ　＝ｍ３ｔＲ１＋ｍｓ諺Ｇ＋ と表すことができる。ここで。

＋ｍ、ｓＢ。

＋ｍ１１８１ ＋ｍ２＠１３゜ Ｒ＠、Ｇ＠及びＢｅ は、各々、赤画素、緑画素及び青画素の受光量の総和（
即ち出力される色信号のレベル）、Ｒ＋、Ｇ＋及びＢ１
は、各々、各画素への赤、緑、青の波長の光の単位面積
当りの入射１１．ｍ、Ｈないしｍ３＝は各部分の面積（
比）を示す。

今、パラメータｍ１１ないしｍ３３が９面積比でであっ
たとする。この場合には１例えば、領域３１−１におい
ては、′Ｒ″フィルタ２１−２の部分ｍ□は存在しない
ようにされ、１Ｇ”フィルタ２１−３の部分ｍ、及び“
Ｂ７フイルタ２１−４の部分ｍ０が領域３１−１の面積
の０．９及び０．１を占めるようにされる。従って、緑
画素からの色信号であるＧ信号（Ｇｏ）は、緑及び青の
波長の光によって決まる。

ｍ　１１ないしｍ３．は次のようにして求める。即ち。

光Ｂ８の色、フィルタ２１の色等から総合的な分光感度
特性を求める。次に５相対感度で表わされる分光感度特
性から、直接９ｍ、１ないしｍＨを求めると１例えば。

の如く負数を含む形で求まる。これについて更に正規化
等を行って、全てを正の値として、ｍ＋ｔないしｍ３３
を求める。

このような色補正を行うことによって、単位受光素子か
らの色信号は２例えば９次のように補正される。

補正前　　ＡＶ　　１２．７０５　　（ＮＢＳ）ＭＡＸ
　　２３．１６６１　　（ＮＢＳ）阿ＩＮ　　４．９４
０７７　　（ＮＢＳ）補正後　　ＡＶ　　８．３３９９
２　　（ＮＢＳ）ＭＡＸ　　２１．９４８９　　（Ｎａ
Ｓ）ＭＩＮｌ、１７０２４　　（ＮＢＳ） 単位受光素子からの色補正された色信号は、順に転送さ
れ、固体撮像素子１からは、第３図図示の如＜、Ｒ，Ｇ
及びＢ信号をくり返したアナログデータ列として出力さ
れる。

このアナログデータ列を、白レベル記録部４が取込み、
白レベルを基準とした正規化を行うために、　Ｒ，Ｇ及
びＢ信号の各々の白レベルを記録する。そして、Ａ／Ｄ
変換器５が、白レベル記録部４からの白レベルを基準（
最大）としてＡ／Ｄ変換を行い、　Ｒ，Ｇ、及びＢ信号
のデジタルデータを生成する。このデジタルデータを用
いて９色補正を除く種々の信号処理が処理回路６におい
て行われる。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば２色フィルタを有
する固体撮像素子において、単位受光素子に対応する領
域に少なくとも２以上の色のフィルタが存在するように
することによって、単位受光素子から色補正された色信
号を得ることができ。

色信号を色補正するための信号処理回路を不要なものに
できるので、信号処理のためのコストを低減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図。 第２図は実施例構成図。 第３図は出力を示す図。 第４図は従来技術説明図。 １は固体撮像素子、２は色フィルタ、３は半導体基体部
分、２１は１つの色フィルタ、３１は単位受光素子に対
応する領域である。 ｍｌり ｆｆ＋３゜ ｌ′ｎ３ 特許出願人株式会社ピーエフニー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 色信号を得るための色フィルタ（２）を有する固体撮像
   素子（１）において、 前記固体撮像素子（１）の単位受光素子に対応する領域
   に、少なくとも２以上の色のフィルタ（２１）を所定の
   割合に従って存在せしめ、当該単位受光素子から色補正
   された色信号を得る ことを特徴とする色フィルタを有する固体撮像素子。