固体摄像元件、摄像装置和信号处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术的固体摄像元件具备：光敏元件阵列，其含有第一至第四光敏元件(2a～2d)；分光要素阵列，其含有与第一光敏元件(2a)相对配置的第一分光要素(1a)、和与第三光敏元件(2c)相对配置的第二分光要素(1b)；微透镜阵列，其含有第一微透镜(4a)和第二微透镜(4b)。第一分光要素(1a)，将经由第一微透镜(4a)所入射的光之中的、第一和第二色成分的光分别入射第一和第二光敏元件(2a、2b)；第二分光要素(1b)，将经由第二微透镜(4b)所入射的光之中的、第三和第四色成分的光分别入射第三和第四光敏元件(2c、2d)。并且，在第二和第四光敏元件(2b、2d)也入射没有经由第一和第二微透镜(4a、4b)的光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体摄像元件、摄像装置和信号处理方法
本申请涉及固体摄像元件的高灵敏度化和彩色化的技术。
技术介绍
近年来，使用CCD和CMOS等的固体摄像元件(以下，有称为“摄像元件”的情况。)的数码相机和数码摄像机的高机能化、高性能化令人瞠目。特别是随着半导体制造技术的急速进步，摄像元件中的像素构造的微细化推进。其结果是，能够实现摄像元件的像素和驱动电路的高集成化，摄像元件的高性能化推进。特别是近年来，使用了不是在形成有固体摄像元件的配线层的这一面(表面)侧、而是在背面侧进行光接收的背面照射型(backsideillumination)的摄像元件的照相机也得到开发，其特性等受到注目。另一方面，伴随着摄像元件的多像素化，1个像素接收到的光量降低，因此照相机灵敏度降低这样的问题发生。就照相机的灵敏度降低而言，除了多像素化导致的原因以外，还有使用分色用的彩色滤光片这一原因。在普通的彩色照相机中，按照与摄像元件的各光敏元件对置的方式配置有以有机颜料为色素的减色型的彩色滤光片。因为彩色滤光片吸收要利用的色成分以外的光，所以使用这样的彩色滤光片时，照相机的光利用率降低。例如，在拥有以红(R)1像素、绿(G)2像素、蓝(B)1像素为基本构成的Bayer型的彩色滤光片排列的彩色照相机中，R、G、B各彩色滤光片分别只使R、G、B光透过，而吸收其余的光。因此，在Bayer排列的彩色照相机中所利用的光，是全体入射光的约1/3。如此，彩色滤光片的使用，就成为招致光的利用效率的降低、彩色照相机的灵敏度降低的原因。针对于此，使用根据波长对光进行分光的分光要素来代替彩色滤光片、从而提高光利用率的彩色化技术，被公开在专利文献1中。根据这一技术，通过对应光敏元件而配置的分光要素，使光根据波长范围而入射到不同的光敏元件。各个光敏元件，从多个分光要素接收不同的波长范围的成分所重叠的光。其结果是，通过使用从各光敏元件输出的光电转换信号的信号运算，能够生成彩色信号。另外，对于具有斜交型的像素排列(所谓蜂窝排列)的摄像元件应用分光要素的彩色化技术被公开在专利文献2中。根据这一技术，与专利文献1同样，能够提高光利用率。【先行技术文献】【专利文献】【专利文献1】国际公开第2009/153937号【专利文献2】国际公开第2010/070869号【专利文献3】国际公开第2009/019818号【专利文献4】特开昭59-137909号公报
技术实现思路
本专利技术的实施方式，能够提供一种具备分光要素的新的固体摄像元件和摄像装置。为了解决上述课题，本专利技术的一个形态的固体摄像元件，具备如下：光敏元件阵列，其使均含有第一光敏元件、第二光敏元件、第三光敏元件和第四光敏元件的多个单位区块，在摄像面上二维地排列；分光要素阵列，其含有与所述第一光敏元件相对配置的第一分光要素、和与所述第三光敏元件相对配置的第二分光要素；微透镜阵列，其含有第一微透镜和第二微透镜，所述第一微透镜按照覆盖所述第一分光要素和所述第一光敏元件、且覆盖所述第二光敏元件的一部分的方式配置，所述第二微透镜按照覆盖所述第二分光要素和所述第三光敏元件、且覆盖所述第四光敏元件的一部分的方式配置。并且，所述微透镜阵列按照将在没有设置所述第一和第二微透镜的区域之中的、与所述第二光敏元件对置的区域所入射的光入射到所述第二光敏元件，且将在没有设置所述第一和第二微透镜的区域之中的、与所述第四光敏元件对置的区域所入射的光入射到所述第四光敏元件的方式构成。所述第一分光要素，将经由所述第一微透镜所入射的光之中的、第一色成分的光入射到所述第一光敏元件，且将经由所述第一微透镜所入射的光之中的、第二色成分的光入射到所述第二光敏元件。所述第二分光要素，将经由所述第二微透镜所入射的光之中的、第三色成分的光入射到所述第三光敏元件，且将经由所述第二微透镜所入射的光之中的、第四色成分的光入射到所述第四光敏元件。根据本专利技术的实施方式，可以进行光利用效率和分辨率充分高的彩色摄像。附图说明图1是模式化地表示固体摄像元件10的光敏元件阵列200、分光要素阵列100、和微透镜阵列400的配置关系的立体图。图2(a)是表示固体摄像元件10的基本构成的一例的俯视图，(b)是AA′线剖面图，(c)是BB′线剖面图。图3是表示关于G、Mg、Cb、Yr的各色成分的光的波长所对应的强度的例子的图。图4A是表示实施方式1的摄像装置的概略构成的方块图。图4B是表示实施方式1的透镜和摄像元件的图。图5A是表示实施方式1的摄像元件的像素排列的一例的图。图5B是表示摄像元件的像素排列的变形例的图。图6A是表示实施方式1的摄像元件的基本构造的俯视图。图6B是表示注目于微透镜4的局部俯视图。图7(a)是图6A的AA′线剖面图，(b)是图6A的BB′线剖面图。图8(a)～(c)是表示分光要素阵列100的制造方法的一例的工序剖面图。图9是表示在第一低折射率透明层6a之上形成有其他的低折射率透明层6a’的图案的构造的一部分的立体图。图10A是表示在实施方式1中、在非分光部3不存在的假定情况下的光的分布图。图10B是表示实施方式1的光的分布图。图10C是表示一个单位区块的光的分布图。图11是表示实施方式1的色彩信息生成处理的步骤的流程图。图12(a)至(d)是用于说明随着运算单位按一个像素错开而信号的读取顺序发生变化的图。图13是表示实施方式1的变形例的摄像元件的构造的俯视图。具体实施方式本专利技术的例示的实施方式的概要如下。(1)本专利技术的一个方式的固体摄像元件，具备如下：分别含有第一光敏元件、第二光敏元件、第三光敏元件和第四光敏元件的多个单位区块被二维地排列于摄像面的光敏元件阵列；含有与所述第一光敏元件相对配置的第一分光要素，和与所述第三光敏元件相对配置的第二分光要素的分光要素阵列；含有覆盖所述第一分光要素和所述第一光敏元件，并且以覆盖所述第二光敏元件的一部分的方式配置的第一微透镜，和覆盖所述第二分光要素和所述第三光敏元件，并且以覆盖所述第四光敏元件的一部分的方式配置的第二微透镜的微透镜阵列，其构成方式如下，在未设所述第一和第二微透镜的区域之中，使入射到所述第二光敏元件对面区域的光入射所述第二光敏元件，在未设所述第一和第二微透镜的区域之中，使入射到所述第四光敏元件对面区域的光入射所述第四光敏元件。所述第一分光要素，在经由所述第一微透镜而入射的光之中，使第一色成分的光入射所述第一光敏元件，在经由所述第一微透镜而入射的光之中，使第二色成分的光入射所述第二光敏元件。所述第二分光要素，在经由所述第二微透镜而入射的光之中，使第三色成分的光入射所述第三光敏元件，在经由所述第二微透镜而入射的光之中，使第四色成分的光入射所述第四光敏元件。(2)在项目(1)所述的固体摄像元件的有的方式中，所述第一和第二分光要素，分别具有高折射率透明部，和具有比所述高折射率透明部的折射率低的折射率并设于所述高折射率透明部的周围的低折射率透明部，所述第一分光要素的所述高折射率透明部的形状和尺寸的至少一方，与所述第二分光要素的所述高折射率透明部的不同。(3)在项目(2)所述的固体摄像元件的有的方式中，所述第一分光要素的所述高折射率透明部和所述第二分光要素的所述高折射率透明部，具有与所述摄像面垂直的板状的形状，并相互平行配置。(4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体摄像元件，其中，具备：光敏元件阵列，其使均含有第一光敏元件、第二光敏元件、第三光敏元件和第四光敏元件的多个单位区块，在摄像面上二维地排列；分光要素阵列，其含有与所述第一光敏元件相对配置的第一分光要素、和与所述第三光敏元件相对配置的第二分光要素；微透镜阵列，其含有第一微透镜和第二微透镜，所述第一微透镜按照覆盖所述第一分光要素和所述第一光敏元件、且覆盖所述第二光敏元件的一部分的方式配置，所述第二微透镜按照覆盖所述第二分光要素和所述第三光敏元件、且覆盖所述第四光敏元件的一部分的方式配置，并且所述微透镜阵列按照将在没有设置所述第一和第二微透镜的区域之中的、与所述第二光敏元件对置的区域所入射的光入射到所述第二光敏元件，且将在没有设置所述第一和第二微透镜的区域之中的、与所述第四光敏元件对置的区域所入射的光入射到所述第四光敏元件的方式构成，所述第一分光要素，将经由所述第一微透镜所入射的光之中的、第一色成分的光入射到所述第一光敏元件，且将经由所述第一微透镜所入射的光之中的、第二色成分的光入射到所述第二光敏元件，所述第二分光要素，将经由所述第二微透镜所入射的光之中的、第三色成分的光入射到所述第三光敏元件，且将经由所述第二微透镜所入射的光之中的、第四色成分的光入射到所述第四光敏元件。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.03 JP 2012-1930281.一种固体摄像元件，其中，具备：光敏元件阵列，其使均含有第一光敏元件、第二光敏元件、第三光敏元件和第四光敏元件的多个单位区块，在摄像面上二维地排列；分光要素阵列，其含有与所述第一光敏元件相对配置的第一分光要素、和与所述第三光敏元件相对配置的第二分光要素；微透镜阵列，其含有第一微透镜和第二微透镜，所述第一微透镜按照覆盖所述第一分光要素和所述第一光敏元件、且覆盖所述第二光敏元件的一部分的方式配置，所述第二微透镜按照覆盖所述第二分光要素和所述第三光敏元件、且覆盖所述第四光敏元件的一部分的方式配置，并且所述微透镜阵列按照将在没有设置所述第一和第二微透镜的区域之中的、与所述第二光敏元件对置的区域所入射的光入射到所述第二光敏元件，且将在没有设置所述第一和第二微透镜的区域之中的、与所述第四光敏元件对置的区域所入射的光入射到所述第四光敏元件的方式构成，所述第一分光要素，将经由所述第一微透镜所入射的光之中的、第一色成分的光入射到所述第一光敏元件，且将经由所述第一微透镜所入射的光之中的、第二色成分的光入射到所述第二光敏元件，所述第二分光要素，将经由所述第二微透镜所入射的光之中的、第三色成分的光入射到所述第三光敏元件，且将经由所述第二微透镜所入射的光之中的、第四色成分的光入射到所述第四光敏元件，所述分光要素阵列其构成方式为，使最接近的2个所述第一分光要素分光的方向的平行于所述摄像面的成分相互正交，使最接近的2个所述第二分光要素分光的方向的平行于所述摄像面的成分相互正交。2.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其中，所述第一和第二分光要素均具有高折射率透明部和低折射率透明部，所述低折射率透明部具有比所述高折射率透明部的折射率低的折射率、且设置在所述高折射率透明部的周围，所述第一分光要素中的所述高折射率透明部的形状和尺寸的至少一方，与所述第二分光要素中的所述高折射率透明部不同。3.根据权利要求2所述的固体摄像元件，其中，所述第一分光要素中的所述高折射率透明部和所述第二分光要素中的所述高折射率透明部，具有与所述摄像面垂直的板状的形状，并相互平行地配置。4.根据权利要求3所述的固体摄像元件，其中，所述第一分光要素中的所述高折射率透明部的方向，与邻接单位区块所对置的所述第一分光要素中的所述高折射率透明部的方向相差90度，所述第二分光要素中的所述高折射率透明部的方向，与邻接单位区块所对置的所述第二分光要素中的所述高折射率透明部的方向相差90度。5.根据权利要求1至4中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：平本政夫，西胁青儿，藤井俊哉，中村达也，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP