TWI620445B - 攝像元件及電子機器 - Google Patents

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Abstract

本技術係關於一種可獲得更良好之圖像之攝像元件及電子機器。
於包含複數個像素之攝像元件中，像素包含1個晶粒透鏡、及較晶粒透鏡形成於更下層之複數個光電轉換層，並且複數個光電轉換層中之至少2層光電轉換層分別相對於受光面被分割形成、部分形成、或部分遮光。像素係用以進行藉由相位差檢測之AF之相位差檢測像素、或用以產生圖像之攝像像素。本技術可應用於例如CMOS影像感測器。

Description

攝像元件及電子機器
本技術係關於一種攝像元件及電子機器，尤其關於一種可獲得更良好之圖像之攝像元件及電子機器。
近年來，已知有如下攝像裝置，即，於攝像元件中，設置光電轉換部之一部分被遮光之相位差檢測像素，藉此進行相位差檢測(例如參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2010-160313號公報
然而，相位差檢測像素由於光電轉換部之一部分(例如一半)被遮光，故而感度較通常之攝像像素降低，從而有於低照度環境下無法充分獲得SNR(Signal-Noise Ratio，信號雜訊比)，而無法正確地進行相位差檢測之虞。其結果，存在獲得焦點模糊之圖像之可能性。
又，通常之攝像像素有來自鄰接之像素之混色對色再現性或SNR造成不良影響之虞。
本發明係鑒於此種狀況而完成者，可獲得更良好之圖像。
本發明之一方面之攝像元件係包含複數個像素者，上述像素包 含1個晶粒透鏡、及較上述晶粒透鏡形成於更下層之複數個光電轉換層，並且複數個上述光電轉換層中之至少2層之上述光電轉換層分別相對於受光面被分割形成、部分形成、或部分遮光。
可將上述像素設為用以進行藉由相位差檢測之AF(Auto Focus，自動聚焦)之相位差檢測像素。
可將複數個上述相位差檢測像素中之上述光電轉換層彼此之輸出之差量用於相位差檢測。
可進而設置用以產生圖像之攝像像素，並且將上述相位差檢測像素分散配置於呈矩陣狀二維配置之複數個上述攝像像素之中。
可將上述相位差檢測像素中之上述光電轉換層、與配置於上述相位差檢測像素之周邊之上述攝像像素之輸出的差量用於相位差檢測
於上述相位差檢測像素中可設置：有機光電轉換膜，其作為複數個上述光電轉換層中之最上層之上述光電轉換層而部分形成；及光電轉換部，其作為較上述有機光電轉換膜形成於更下層之基板之上述光電轉換層而被部分遮光。
可於上述相位差檢測像素中在上述有機光電轉換膜之下進而設置將上述光電轉換部部分遮光之遮光膜，並且於上述有機光電轉換膜對藉由上述遮光膜而被部分遮光之光進行光電轉換。
於上述相位差檢測像素中可設置光電轉換部，該光電轉換部作為複數個上述光電轉換層，形成於基板且至少為2層並被分割形成。
於上述相位差檢測像素中可設置有機光電轉換膜，該有機光電轉換膜作為複數個上述光電轉換層，至少為2層且被分割形成或部分遮光。
可將上述像素設為用以產生圖像之攝像像素。
可於上述攝像像素中設置：有機光電轉換膜，其作為複數個上述光電轉換層中之最上層之上述光電轉換層而部分形成；及光電轉換 部，其作為較上述有機光電轉換膜形成於更下層之基板之上述光電轉換層，與鄰接之其他攝像像素之交界部分被部分遮光；並且上述有機光電轉換膜形成於與上述其他攝像像素之交界部分。
可於上述相位差檢測像素中設置有機光電轉換膜、及形成於基板之光電轉換部作為複數個上述光電轉換層，並且上述有機光電轉換膜與上述光電轉換部以曝光量各自不同之方式被控制。
本發明之一方面之電子機器包含攝像元件及將被攝體光入射至上述攝像元件之透鏡，上述攝像元件包含複數個像素，上述像素包含1個晶粒透鏡、及較上述晶粒透鏡形成於更下層之複數個光電轉換層，且複數個上述光電轉換層中之至少2層之上述光電轉換層分別相對於受光面被分割形成、部分形成、或部分遮光。
可進而設置：相位差檢測部，其使用複數個上述像素中之上述光電轉換層彼此之輸出之差量，進行相位差檢測；及透鏡控制部，其根據檢測出之相位差，控制上述透鏡之驅動。
上述像素可設置：有機光電轉換膜，其作為複數個上述光電轉換層中之最上層之上述光電轉換層而部分形成；及光電轉換部，其作為較上述有機光電轉換膜形成於更下層之基板之上述光電轉換層而被部分遮光。
可進而設置缺陷校正部，該缺陷校正部使用上述有機光電轉換膜之輸出，校正作為產生圖像之像素值之上述光電轉換部之輸出。
可於上述像素中設置：有機光電轉換膜，其作為複數個上述光電轉換層中之最上層之上述光電轉換層而部分形成；及光電轉換部，其作為較上述有機光電轉換膜形成於更下層之基板之上述光電轉換層，與鄰接之其他像素之交界部分被部分遮光；並且上述有機光電轉換膜形成於與上述其他像素之交界部分。
可進而設置混色減法部，該混色減法部使用上述有機光電轉換 膜之輸出，自作為產生圖像之像素值之上述光電轉換部之輸出中減去混色成分。
可進而設置光源推定部，該光源推定部使用分光特性不同之複數個上述光電轉換層之輸出，推定上述被攝體光之光源。
可進而設置顏色特性校正部，該顏色特性校正部基於上述光源推定部之推定結果，校正上述光電轉換部之輸出即像素值之顏色特性。
於本發明之一方面，複數個光電轉換層中之至少2層光電轉換層分別相對於受光面被分割形成、部分形成、或部分遮光。
根據本發明之一方面，可獲得更良好之圖像。
100‧‧‧攝像裝置
101‧‧‧透鏡
102‧‧‧光學濾光片
103‧‧‧攝像元件
104‧‧‧A/D轉換部
105‧‧‧鉗位部
106‧‧‧相位差檢測部
107‧‧‧透鏡控制部
108‧‧‧缺陷校正部
109‧‧‧解馬賽克部
110‧‧‧LM/WB/伽馬校正部
111‧‧‧亮度色度信號產生部
112‧‧‧I/F部
121‧‧‧半導體基板
122‧‧‧光電二極體
123‧‧‧遮光膜
124‧‧‧彩色濾光片
125‧‧‧有機光電轉換膜
126‧‧‧晶粒透鏡
131-1、131-2、131-3、131-4‧‧‧光電二極體
132-1、132-2‧‧‧有機光電轉換膜
141‧‧‧有機光電轉換膜
142‧‧‧彩色濾光片
151‧‧‧有機光電轉換膜
151-1、151-2‧‧‧有機光電轉換膜
152‧‧‧有機光電轉換膜
152-1、152-2‧‧‧有機光電轉換膜
153-1、153-2‧‧‧有機光電轉換膜
161‧‧‧遮光膜
171‧‧‧光電二極體
300‧‧‧攝像裝置
301‧‧‧攝像元件
302‧‧‧混色減法部
321‧‧‧半導體基板
322‧‧‧光電二極體
323‧‧‧遮光膜
324‧‧‧彩色濾光片
325‧‧‧有機光電轉換膜
326‧‧‧晶粒透鏡
400‧‧‧攝像裝置
401‧‧‧光源推定部
450‧‧‧攝像裝置
521‧‧‧半導體基板
522‧‧‧光電二極體
523‧‧‧遮光膜
524‧‧‧彩色濾光片
525‧‧‧有機光電轉換膜
526‧‧‧晶粒透鏡
700‧‧‧攝像裝置
701‧‧‧AF用攝像元件
702‧‧‧A/D轉換部
703‧‧‧攝像元件
L‧‧‧入射光
L1‧‧‧入射光
P‧‧‧相位差檢測像素
P1‧‧‧相位差檢測像素
P1‧‧‧混色檢測像素
P2‧‧‧相位差檢測像素
P2‧‧‧攝像像素
P2‧‧‧混色檢測像素
P3‧‧‧攝像像素
P4‧‧‧相位差檢測像素
P4‧‧‧攝像像素
R1‧‧‧入射光
圖1係表示本發明之第1實施形態之攝像裝置之構成例的方塊圖。
圖2係對攝像元件之像素配置進行說明之圖。
圖3係表示本發明之相位差檢測像素之構造例之剖面圖。
圖4係對先前之相位差檢測像素與本發明之相位差檢測像素進行比較之圖。
圖5係對AF處理進行說明之流程圖。
圖6係對攝像處理進行說明之流程圖。
圖7係對先前之缺陷校正之方法進行說明之圖。
圖8係表示相位差檢測像素之另一構造例之剖面圖。
圖9係表示相位差檢測像素之又一構造例之剖面圖。
圖10係表示相位差檢測像素之又一構造例之剖面圖。
圖11係表示相位差檢測像素之又一構造例之剖面圖。
圖12係表示相位差檢測像素之又一構造例之剖面圖。
圖13係表示相位差檢測像素之又一構造例之剖面圖。
圖14係表示相位差檢測像素之又一構造例之剖面圖。
圖15係表示相位差檢測像素之又一構造例之剖面圖。
圖16係表示相位差檢測像素之又一構造例之剖面圖。
圖17係表示本發明之第2實施形態之攝像裝置之構成例的方塊圖。
圖18係表示本發明之攝像像素之構造例之剖面圖。
圖19係表示有機光電轉換膜之構成例之圖。
圖20係對先前之攝像像素與本發明之攝像像素進行比較之圖。
圖21係對攝像處理進行說明之流程圖。
圖22係表示本發明之第3實施形態之攝像裝置之構成例的方塊圖。
圖23係對攝像處理進行說明之流程圖。
圖24係表示攝像裝置之另一構成例之方塊圖。
圖25係表示混色檢測像素及攝像像素之構造例之剖面圖。
圖26係表示本發明之第4實施形態之攝像裝置之構成例的方塊圖。
以下，參照圖對本發明之實施形態進行說明。再者，以如下順序進行說明。
1.第1實施形態(進行相位差檢測及缺陷校正之構成)
2.第2實施形態(進行混色減法之構成)
3.第3實施形態(進行混色減法及光源推定之構成)
4.第4實施形態(包含2個攝像元件之構成)
<1.第1實施形態> [攝像裝置之構成]
圖1係表示本發明之第1實施形態之攝像裝置之構成例的圖。圖1所示之攝像裝置100係如下者，即，藉由進行相位差檢測方式之AF(Auto Focus)(相位差AF)，對被攝體進行攝像，並將該被攝體之圖像作為電信號輸出。
圖1所示之攝像裝置100包含透鏡101、光學濾光片102、攝像元件103、A/D(Analog/Digital，類比/數位)轉換部104、鉗位部105、相位差檢測部106、透鏡控制部107、缺陷校正部108、解馬賽克部109、線性矩陣(LM)/白平衡(WB)/伽馬校正部110、亮度色度信號產生部111、及介面(I/F)部112。
透鏡101進行入射至攝像元件103之被攝體光之焦點距離之調整。於透鏡101之後段，設置有進行入射至攝像元件103之被攝體光之光量調整之光圈(未圖示)。透鏡101之具體之構成任意，例如透鏡101亦可包括複數個透鏡。
透過透鏡101之被攝體光係經由光學濾光片102而入射至攝像元件103，該光學濾光片102例如作為透過紅外光以外之光之IR(infrared，紅外)截止濾光片等而構成。
攝像元件103包含複數個像素，該等像素具有對被攝體光進行光電轉換之光電二極體等光電轉換元件。各像素將被攝體光轉換為電信號。攝像元件103既可為例如為了光電轉換元件讀出自光產生之電荷而使用被稱為電荷耦合元件(CCD(Charge Coupled Device))之電路元件進行傳送之CCD影像感測器，亦可為使用CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金氧半導體)之每單位單元(cell)具有放大器之CMOS影像感測器等。
攝像元件103係於光電轉換元件之被攝體側針對每一像素具有彩色濾光片。彩色濾光片係紅(R)、綠(G)、及藍(B)等各色之濾光片以例如拜耳排列配置於各光電轉換元件上。即，攝像元件103對透過濾光 片之各色之被攝體光進行光電轉換，並將其電信號供給至A/D轉換部104。
攝像元件103之彩色濾光片之顏色任意，既可包含除RGB以外之顏色，亦可不使用RGB之一部分或全部之顏色。又，各色之排列亦任意，亦可為除拜耳排列以外之排列。例如，作為攝像元件103之彩色濾光片之排列，亦可應用包含白色像素(記載於日本專利特開2009-296276號公報)或祖母綠色像素之排列、或ClearVid排列等。
又，於攝像元件103中配置產生用以基於受光之被攝體光而產生圖像之信號的像素(攝像像素)、及產生用以進行藉由相位差檢測之AF之信號之像素(相位差檢測像素)。
圖2表示攝像元件103之像素配置之例。
如圖2所示，於像元件103中，將白色正方形所表示之複數個攝像像素二維配置為矩陣狀。攝像像素包括R像素、G像素、及B像素，將該等依據拜耳排列規則地配置。
又，於攝像元件103，在呈矩陣狀二維配置之複數個攝像像素之中分散配置有黑色正方形所表示之複數個相位差檢測像素。相位差檢測像素係藉由置換攝像元件103中之特定之攝像像素之一部分，而以特定圖案規則地配置。於圖2之例中，將2個G像素置換為相位差檢測像素P1、P2。再者，亦可將相位差檢測像素不規則地配置於攝像元件103中。若將相位差檢測像素規則地配置，則可使下述缺陷校正等信號處理變得容易，若將相位差檢測像素不規則地配置，則利用缺陷校正之贗影亦變得不規則，從而會使其視認性降低(變得不明顯)。
返回至圖1之說明，A/D轉換部104將自攝像元件103供給之RGB之電信號(類比信號)轉換為數位資料(圖像資料)。A/D轉換部104將該數位資料之圖像資料(原始(RAW)資料)供給至鉗位部105。
鉗位部105自圖像資料中減去被判定為黑色之位準即黑位準。鉗 位部105將經減去黑位準之圖像資料中自相位差檢測像素輸出之圖像資料供給至相位差檢測部106。又，鉗位部105將經減去黑位準之與所有像素相應之圖像資料之供給至缺陷校正部108。
即，於相位差檢測中僅使用相位差檢測像素之輸出，但於圖像之產生中，當然使用攝像像素之輸出，亦使用相位差檢測像素之輸出。
相位差檢測部106藉由基於來自鉗位部105之圖像資料進行相位差檢測處理，判定對於對焦之對象之物體(聚焦對象物)是否對焦。於對於聚焦區域中之物體對焦之情形時，相位差檢測部106將表示聚焦之資訊作為聚焦判定結果供給至透鏡控制部107。又，於對於聚焦對象物不對焦之情形時，相位差檢測部106算出焦點之偏差之量(散焦量)，並將表示該所算出之散焦量之資訊作為聚焦判定結果供給至透鏡控制部107。
透鏡控制部107控制透鏡101之驅動。具體而言，透鏡控制部107基於自相位差檢測部106供給之聚焦判定結果，算出透鏡101之驅動量，並使透鏡101根據該所算出之驅動量移動。
例如，於對焦之情形時，透鏡控制部107使透鏡101維持當前之位置。又，於不對焦之情形時，透鏡控制部107基於表示散焦量之聚焦判定結果及透鏡101之位置，算出驅動量，並使透鏡101根據該驅動量移動。
再者，透鏡控制部107除了如上所述之相位差AF以外，亦可藉由進行對比度AF，控制透鏡101之驅動。例如，透鏡控制部107亦可於自相位差檢測部106供給有表示焦點之偏差之量(散焦量)之資訊作為聚焦判定結果之情形時，判別焦點之偏差之方向(前焦點或後焦點)，並對其方向進行對比度AF。
缺陷校正部108基於來自鉗位部105之圖像資料，對未獲得正確 之像素值之缺陷像素進行其像素值之校正即缺陷校正。缺陷校正部108將進行過缺陷像素之校正之圖像資料供給至解馬賽克部109。
解馬賽克部109對來自缺陷校正部108之原始資料進行解馬賽克處理，進行顏色資訊之補全等，並轉換為RGB資料。解馬賽克部109將解馬賽克處理後之圖像資料(RGB資料)供給至LM/WB/伽馬校正部110。
LM/WB/伽馬校正部110對來自解馬賽克部109之RGB資料進行顏色特性之校正。具體而言，LM/WB/伽馬校正部110為了填補由規格決定之原色(RGB)之色度點與實際之相機之色度點之差，進行使用矩陣係數校正圖像資料之各色信號而使色再現性變化之處理。又，LM/WB/伽馬校正部110藉由對RGB資料之各通道之值設定對於白色之增益，而調整白平衡。進而，LM/WB/伽馬校正部110調節圖像資料之顏色與輸出器件特性之相對關係，而進行用以獲得更接近原始之顯示之伽馬校正。LM/WB/伽馬校正部110將校正後之圖像資料(RGB資料)供給至亮度色度信號產生部111。
亮度色度信號產生部111根據自LM/WB/伽馬校正部110供給之RGB資料產生亮度信號(Y)及色差信號(Cr、Cb)。亮度色度信號產生部111於產生亮度色度信號(Y、Cr、Cb)時，將該亮度信號及色差信號供給至I/F部112。
I/F部112將被供給之圖像資料(亮度色度信號)輸出至攝像裝置100之外部(例如記憶圖像資料之記憶器件、或顯示圖像資料之圖像之顯示器件等)。
[相位差檢測像素之構造例]
圖3係表示本發明之相位差檢測像素之構造例之剖面圖。再者，於圖3中，將相位差檢測像素P1、P2作為配置為相互鄰接者表示，但亦可如圖2所示般配置為夾著特定數量之攝像像素。
如圖3所示，於相位差檢測像素P1、P2中，在半導體基板(Si基板)121中形成有作為光電轉換部之光電二極體122。於半導體基板121之上層，遮光膜123與彩色濾光片124形成於同一層，於其等之上層、具體而言遮光膜123之正上方，形成有與遮光膜123大致同一之面積之有機光電轉換膜125。又，於有機光電轉換膜125之上形成有晶粒透鏡126。
遮光膜123既可為金屬製，又可為吸收光之黑色濾光片。又，亦可藉由有機光電轉換膜125之電極構成遮光膜123。於此情形時，可削減配線層，故而可使攝像元件103低背化，並且可提高光電二極體122之感度。
彩色濾光片124既可與相位差檢測像素P1及相位差檢測像素P2為相同顏色，亦可互為不同顏色。又，於相位差檢測像素P1、P2為白色像素之情形時，亦可不設置彩色濾光片124。
有機光電轉換膜125對特定波長之光進行光電轉換。例如，有機光電轉換膜125對紅色、綠色、及藍色之3色中之任一種光進行光電轉換。
作為對綠色之光進行光電轉換之有機光電轉換膜，可使用含有例如玫瑰紅系色素、花青系色素、喹吖酮等之有機光電轉換材料。作為對紅色之光進行光電轉換之有機光電轉換膜，可使用含有酞花青系色素之有機光電轉換材料。作為對藍色之光進行光電轉換之有機光電轉換膜，可使用含有香豆素系色素、三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)、花青系色素等之有機光電轉換材料。
又，有機光電轉換膜125並不限於對紅色、綠色、藍色等可見光，亦可對白色光、紅外光或紫外光進行光電轉換。
圖3所示之各相位差檢測像素包含1個晶粒透鏡126、及較該晶粒透鏡126形成於更下層之複數個光電轉換層，具體而言，該等複數個 光電轉換層自上層起為有機光電轉換膜125、及光電二極體122。此處，若將形成晶粒透鏡126之面定義為每1像素之受光面，則有機光電轉換膜125相對於受光面部分地形成(以下稱為部分形成)。又，光電二極體122係藉由遮光膜123被遮光其一部分(例如一半)(以下稱為部分遮光)。
再者，於圖3中，相位差檢測像素P1、P2分別獲得左側遮光、及右側遮光之構成，但根據各像素配置，既可獲得上側遮光、及下側遮光之構成，亦可被傾斜地遮光。
其次，參照圖4，對先前之相位差檢測像素與本發明之相位差檢測像素之構造進行比較。
於圖4左側所示之先前之相位差檢測像素中，與圖4右側所示之本發明之相位差檢測像素之不同之處在於未設置有機光電轉換膜125之方面。
根據先前之相位差檢測像素之構造，由於入射光L1之一部分由左側之像素之遮光膜123反射後於攝像元件103內漫反射，又，由於入射光R1之一部分由右側之像素之遮光膜123反射後於攝像元件103內漫反射，故而存在引起眩光或與鄰接像素之混色之可能性。
又，於先前之相位差檢測像素中，由於藉由遮光膜123將光電二極體122之一半遮光，故而有於低照度環境下無法充分獲得SNR，從而無法正確地進行相位差檢測之虞。
進而，如上所述，於圖像之產生中亦使用相位差檢測像素之輸出，但由於因上述原因導致相位差檢測像素之輸出變得小於攝像像素之輸出，故而必須對相位差檢測像素之輸出基於其周邊之攝像像素之輸出進行校正。
另一方面，根據本發明之相位差檢測像素之構造，入射光L1之一部分係由左側之像素之有機光電轉換膜125吸收一部分而透過，並 於由遮光膜123反射後，再次由有機光電轉換膜125吸收。同樣地，入射光R1之一部分係由右側之像素之有機光電轉換膜125吸收一部分而透過，並於由遮光膜123反射後，再次由有機光電轉換膜125吸收。因此，可抑制攝像元件103內之入射光之漫反射，從而可防止產生眩光或與鄰接像素之混色。
又，於本發明之相位差檢測像素中，由於藉由有機光電轉換膜125對先前被遮光之入射光進行光電轉換，故而除了光電二極體122之輸出以外，亦可獲得有機光電轉換膜125之輸出。藉此，即便於低照度環境下亦可充分獲得SNR，從而可正確地進行相位差檢測。
再者，由於透過有機光電轉換膜125並由遮光膜123反射之入射光再次入射至有機光電轉換膜125，故而可提高有機光電轉換膜125中之光電轉換之效率。藉此，可謀求進一步提高相位差檢測之精度。又，於即便使有機光電轉換膜125之膜厚變薄亦充分獲得該輸出之情形時，可使攝像元件103低背化，並且可提高光電二極體122之感度。
進而，由於除了光電二極體122之輸出以外，亦可獲得有機光電轉換膜125之輸出，故而無需對相位差檢測像素之輸出基於其周邊之攝像像素之輸出進行校正。
[關於相位差AF處理]
此處，參照圖5之流程圖，對攝像裝置100之相位差AF處理進行說明。相位差AF處理係於對被攝體進行攝像時在藉由攝像裝置100執行之攝像處理之前執行。
首先，於步驟S101中，攝像元件103對各像素之入射光進行光電轉換，讀出各像素信號，並供給至A/D轉換部104。
於步驟S102中，A/D轉換部104對來自攝像元件103之各像素信號進行A/D轉換，並供給至鉗位部105。
於步驟S103中，鉗位部105自來自A/D轉換部104之各像素信號 (像素值)中減去於設置在有效像素區域之外部之OPB(Optical Black，光學黑色)區域檢測出之黑位準。鉗位部105將經減去黑位準之圖像資料中自相位差檢測像素輸出之圖像資料(像素值)供給至相位差檢測部106。
於步驟S104中，相位差檢測部106藉由基於來自鉗位部105之圖像資料進行相位差檢測處理，而進行聚焦判定。相位差檢測處理係使用例如圖4所示之相位差檢測像素P1、P2般互為相反之受光面被遮光之像素彼此之輸出的差量而進行檢測。
先前，若將圖4左側所示之先前之相位差檢測像素P1、及P2中之光電二極體122的輸出分別設為PhasePixel_P1、及PhasePixel_P2，則根據例如以下之式(1)、及(2)，求出所檢測之相位差Phase_Diff。
[數1]Phase_Diff=PhasePixel_P1-PhasePixel_P2…(1)
[數2]Phase_Diff=PhasePixel_P1/PhasePixel_P2…(2)
另一方面，於本發明中，若將圖4右側所示之本發明之相位差檢測像素P1、及P2中之光電二極體122的輸出分別設為PhasePixel_P1、及PhasePixel_P2，將有機光電轉換膜125之輸出分別設為PhasePixel_Organic1、及PhasePixel_Organic2，則根據例如以下之式(3)、(4)、及(5)，求出所檢測之相位差Phase_Diff。
[數3]Phase_Diff=(PhasePixel_P1+PhasePixel_Organic2)-(PhasePixel_P2+PhasePixel_Organic1)…(3)
[數4]Phase_Diff=(PhasePixel_P1-PhasePixel_Organic1) -(PhasePixel_P2-PhasePixel_Organic2)…(4)
[數5]Phase_Diff=(PhasePixel_P1/PhasePixel_P2)×(PhasePixel_Organic2/PhasePixel_Organic1)…(5)
又，於本發明中，亦可根據以下之式(6)、及(7)，求出相位差檢測像素P1、與P2之光電二極體122之輸出之差量Phase_Diff_A、及相位差檢測像素P1、與P2之有機光電轉換膜125之輸出之差量Phase_Diff_B，判別各者之確定性等，而將Phase_Diff_A、及Phase_Diff_B中之任一者作為相位差。
[數6]Phase_Diff_A=PhasePixel_P1-PhasePixel_P2…(6)
[數7]Phase_Diff_B=PhasePixel_Organic2-PhasePixel_Organic1…(7)
再者，於上述式(3)至(7)中，將PhasePixel_P1、PhasePixel_P2及PhasePixel_Organic1、PhasePixel_Organic2設為相位差檢測像素P1、及P2各自之光電二極體122及有機光電轉換膜125之輸出之值本身，但亦可設為使用特定係數對各者之輸出添加增益所得之值。又，使用相位差檢測像素P1、及P2各自之光電二極體122及有機光電轉換膜125之輸出而求出之相位差並不限於根據上述式(3)至(7)而求出者，亦可為應用其他運算而求出者。
如此，於先前之相位差檢測像素中，對相位差檢測僅能使用2像素各自之光電二極體122之輸出，但於本發明之相位差檢測像素中，對相位差檢測除了可使用2像素各自之光電二極體122之輸出以外，亦 可使用各者之有機光電轉換膜125之輸出。
若以此方式進行相位差檢測處理，而進行聚焦判定，則相位差檢測部106將其聚焦判定結果供給至透鏡控制部107。
於步驟S105中，透鏡控制部107基於來自相位差檢測部106之聚焦判定結果，控制透鏡101之驅動。
根據以上處理，由於對相位差檢測除了可使用2像素各自之光電二極體122之輸出以外，亦可使用各自之有機光電轉換膜125之輸出，故而可增加用於相位差檢測之信號量。藉此，即便於低照度環境下亦可充分獲得SNR，從而可正確地進行相位差檢測，其結果，可獲得聚焦不模糊而更良好之圖像。
[關於攝像處理]
其次，參照圖6之流程圖，對攝像裝置100之攝像處理進行說明。
此處，圖6之流程圖之步驟S201至S203之處理由於與圖5之流程圖之步驟S101至S103之處理相同，故而省略其說明。再者，於步驟S203中，藉由鉗位部105，將經減去黑位準之與所有像素相應之圖像資料(像素值)供給至缺陷校正部108。
於步驟S204中，缺陷校正部108基於來自鉗位部105之圖像資料，對未獲得正確之像素值之缺陷像素即相位差檢測像素，進行其像素值之校正(缺陷校正)。
於先前之相位差檢測像素中，由於僅能獲得被遮光之光電二極體122之輸出作為該輸出(像素值)，故而作為該缺陷校正之方法，如圖7所示般進行基於校正對象之相位差檢測像素P周邊之同色像素之輸出，置換相位差檢測像素P之輸出等。
然而，於上述方法中，由於將校正對象之像素值置換為基於其周邊像素之輸出之值，故而原先之相位差檢測像素P之像素值被完全 忽視。此與解像度之降低等效，而有導致圖像之畫質劣化之虞。
另一方面，於本發明之相位差檢測像素中，除了被遮光之光電二極體122之輸出以外，亦獲得有機光電轉換膜125之輸出，作為該輸出(像素值)。因此，使用該有機光電轉換膜125之輸出，推定出與被遮光之光對應之輸出，藉此根據例如以下之式(8)求出缺陷校正後之相位差檢測像素P1之像素值P1_Out。
[數8]P1_Out=(PhasePixel_P1×α)+(PhasePixel_Organic1×ß)…(8)
再者，於式(8)中，α、β係根據光電二極體122與有機光電轉換膜125之感度之差而決定之係數。
根據式(8)，由於可使用原先之相位差檢測像素P1之像素值作為校正對象之像素值，故而可抑制解像度之降低，從而可謀求圖像之高畫質化。
再者，缺陷校正後之相位差檢測像素之像素值並不限於根據上述式(8)而求出者，亦可為應用其他運算而求出者。
將以此方式進行缺陷像素之校正所得之圖像資料供給至解馬賽克部109。
於步驟S205中，解馬賽克部109進行解馬賽克處理，將原始資料轉換為RGB資料，並供給至LM/WB/伽馬校正部110。
於步驟S206中，LM/WB/伽馬校正部110對來自解馬賽克部109之RGB資料進行色校正、白平衡之調整、及伽馬校正，並供給至亮度色度信號產生部111。
於步驟S207中，亮度色度信號產生部111根據RGB資料產生亮度信號及色差信號(YCrCb資料)。
然後，於步驟S208中，I/F部112將由亮度色度信號產生部111產 生之亮度信號及色差信號輸出至外部之記錄器件或顯示器件，從而完成攝像處理。
根據以上處理，由於在相位差檢測像素之缺陷校正中，可推定與被遮光之光對應之輸出，並使用原先之相位差檢測像素之像素值，故而可抑制解像度之降低，從而可謀求圖像之高畫質化，而獲得更良好之圖像。
且說，於圖3所示之相位差檢測像素中，在藉由有機光電轉換膜125進行光電轉換之波長(彩色濾光片124之透過波長)之光的衰減率充分之情形時，亦可如圖8所示般省略遮光膜123中將光電二極體122之一半遮光之部分。
根據此種構造，可抑制由遮光膜123反射之光之漫反射，從而可防止產生眩光或與鄰接像素之混色。又，於不完全設置遮光膜123之情形時，可削減製造步驟。
又，有機光電轉換膜125亦可較遮光膜123或彩色濾光片124設置於更下層。
再者，以上設為使用相位差檢測像素中之光電轉換層(光電二極體122及有機光電轉換膜125)彼此之差量進行相位差檢測者，但亦可使用相位差檢測像素中之光電轉換層之輸出、與配置於相位差檢測像素之周邊之攝像像素之輸出的差量進行相位差檢測。
[相位差檢測像素之另一構造例]
圖9係表示本發明之相位差檢測像素之另一構造例之剖面圖。
於圖9之剖面圖中，與圖3之剖面圖之不同之處在於：於相位差檢測像素P1、與P4之間配置有攝像像素P2、P3之方面、及彩色濾光片124不與遮光膜123處於同一層而形成於有機光電轉換膜125之上層之方面。
於攝像元件103包含圖9所示之構造之像素之情形時，使用相位 差檢測像素之輸出、及鄰接之攝像像素之輸出進行相位差檢測處理。
具體而言，根據以下之式(9)至(11)，求出相位差檢測像素P1、與P4之有機光電轉換膜125之輸出之差量Phase_Diff_A、攝像像素P2與相位差檢測像素P1之光電二極體122之輸出之差量Phase_Diff_B、及攝像像素P3與相位差檢測像素P4之光電二極體122之輸出之差量Phase_Diff_C，並對各者實施特定之運算，藉此求出最終之相位差。
[數9]Phase_Diff_A=Organic1-Organic2…(9)
[數10]Phase_Diff_B=PhotoDiode2-PhotoDiode1×α…(10)
[數11]Phase_Diff_C=PhotoDiode3-PhotoDiode4×ß…(11)
再者，式(10)中之α、及式(11)中之β係根據相位差檢測像素P1、P4中因藉由遮光膜123之遮光而降低之感度而決定之係數。
如此，於相位差檢測處理中，不僅可使用相位差檢測像素彼此之輸出之差量，亦可使用相位差檢測像素中之光電轉換層之輸出、與配置於相位差檢測像素之周邊之攝像像素之輸出的差量。
[相位差檢測像素之又一構造例]
圖10係表示本發明之相位差檢測像素之又一構造例之剖面圖。
於圖10所示之相位差檢測像素中，在半導體基板121中形成有作為光電轉換部之光電二極體131-1至131-4。於半導體基板121之上層形成有有機光電轉換膜132-1、132-2。又，於有機光電轉換膜32-1、132-2之上形成有晶粒透鏡126。
圖10所示之各相位差檢測像素包含1個晶粒透鏡126、及較該晶粒透鏡126形成於更下層之複數個光電轉換層，具體而言，該等複數個光電轉換層自上層起為有機光電轉換膜132-1、132-2、及光電二極 體131-1至131-4。將有機光電轉換膜132-1、132-2相對於受光面分割而形成(以下稱為分割形成)。又，光電二極體131-1至131-4於剖面高度方向形成2層，且於各自之層被分割形成。
再者，於剖面高度方向形成複數個光電二極體之方法係揭示於例如日本專利特開2011-29337號公報、或日本專利特開2011-40518號公報等。
於圖10所示之相位差檢測像素中，各光電轉換層，即最上層之有機光電轉換膜132-1、132-2、自上側起第2層之光電二極體131-1、131-2、及自上側起第3層之光電二極體131-3、131-4分別對不同波長之光進行光電轉換。例如，有機光電轉換膜132-1、132-2對綠色之光進行光電轉換，光電二極體131-1、131-2對藍色之光進行光電轉換，光電二極體131-3、131-4對紅色之光進行光電轉換。
此處，於1個相位差檢測像素中，將形成於圖中左側之光電二極體131-1、131-3及有機光電轉換膜132-1設為單元1，將形成於圖中右側之光電二極體131-2、131-4及有機光電轉換膜132-2設為單元2。
於攝像元件103包含圖10所示之構造之相位差檢測像素之情形時，使用單元1之輸出與單元2之輸出之差量進行相位差檢測處理。
具體而言，若將圖10之相位差檢測像素中之光電二極體131-1至131-4之輸出分別設為PhotoDiode1至PhotoDiode4，將有機光電轉換膜132-1、132-2之輸出分別設為Organic1、Organic2，則根據例如以下之式(12)、(13)、(14)、及(15)，求出所檢測之相位差Phase_Diff。
[數12]Phase_Diff=(PhotoDiode1-PhotoDiode2)+(PhotoDiode3-PhotoDiode4)+(Organic1-Organic2)…(12)
[數13] Phase_Diff=(PhotoDiode1/PhotoDiode2)×(PhotoDiode3/PhotoDiode4)×(Organic1/Organic2)…(13)
[數14]Phase_Diff=(PhotoDiode1+PhotoDiode3+Organic1)-(PhotoDiode2+PhotoDiode4+Organic2)…(14)
[數15]Phase_Diff=(PhotoDiode1+PhotoDiode3+Organic1)/(PhotoDiode2+PhotoDiode4+Organic2)…(15)
又，亦可根據以下之式(16)、(17)、及(16)，求出光電二極體131-1、與131-2之輸出之差量Phase_Diff_A、光電二極體131-3、與131-4之輸出之差量Phase_Diff_B、及有機光電轉換膜132-1、與132-2之輸出之差量Phase_Diff_C，判別各者之確定性等，將Phase_Diff_A、Phase_Diff_B、及Phase_Diff_C中之任一者設為相位差。
[數16]Phase_Diff_A=PhotoDiode1-PhotoDiode2…(16)
[數17]Phase_Diff_B=PhotoDiode3-PhotoDiode4…(17)
[數18]Phase_Diff_C=Organic1-Organic2…(18)
又，由於Phase_Diff_A、Phase_Diff_B、及Phase_Diff_C分別為針對各色成分之相位差，故而亦可判別光源環境或被攝體之顏色，將Phase_Diff_A、Phase_Diff_B、及Phase_Diff_C中之任一者設為相位差。
進而，亦可使用上述確定性、光源環境、及被攝體之顏色之至少任一者或全部，進行對Phase_Diff_A、Phase_Diff_B、及Phase_Diff_C之加權，而求出最終之相位差。
再者，於上述式(12)至(18)中，將PhotoDiode1至PhotoDiode4及Organic1、Organic2設為相位差檢測像素之光電二極體131-1至131-4及有機光電轉換膜132-1、132-2之輸出之值本身，但亦可設為對各者之輸出使用特定之係數乘以增益所得之值。
根據圖10所示之相位差檢測像素之構造，可使用複數個光電轉換層彼此之輸出之差量進行相位差檢測，又，藉由不設置遮光膜或彩色濾光片，可使光學損失變得極少。藉此，既便於低照度環境下亦可充分獲得SNR，從而可正確地進行相位差檢測。
又，於圖10所示之相位差檢測像素中，於在剖面高度方向上產生製造上之偏差之情形時，即便複數個光電轉換層之任一者(例如光電二極體131-1、131-2)之輸出變得不確定，亦可使用其他光電轉換層之輸出，故而亦可確保對於製造上之偏差之穩固性。
再者，於圖10所示之相位差檢測像素中，將有機光電轉換膜設為被分割形成者，但亦可使用如圖11所示般使用未被分割形成之有機光電轉換膜141。
進而，於圖11所示之構造中，在有機光電轉換膜141之分光特性不充分之情形時，亦可如圖12所示般於有機光電轉換膜141之下層設置彩色濾光片142。又，亦可如圖13所示般，設置彩色濾光片142代替有機光電轉換膜141。
於如上之情形時，使用包含光電二極體131-1、131-3之單元1之輸出、與包含光電二極體131-2、131-4之單元2之輸出之差量，進行相位差檢測處理。
又，將上述相位差檢測像素中之單元1與單元2之輸出彼此累加 所得之結果等於通常之攝像像素之輸出。即，圖10至圖13所示之像素構造亦可應用於攝像像素。因此，亦可對攝像元件103中之所有像素應用圖10至圖13所示之像素構造。
[相位差檢測像素之又一構造例]
圖14係表示本發明之相位差檢測像素之又一構造例之剖面圖。
於圖14所示之相位差檢測像素中，在半導體基板121之上層形成有有機光電轉換膜151-1、151-2，在其上層形成有有機光電轉換膜152-1、152-2，進而在其上層形成有有機光電轉換膜153-1、153-2。又，於有機光電轉換膜153-1、153-2之上形成有晶粒透鏡126。
圖14所示之各相位差檢測像素包含1個晶粒透鏡126、及較該晶粒透鏡126形成於更下層之複數個光電轉換層，具體而言，該等複數個光電轉換層自上層起為有機光電轉換膜153-1、153-2、有機光電轉換膜152-1、152-2、及有機光電轉換膜151-1、151-2。將有機光電轉換膜153-1、153-2、有機光電轉換膜152-1、152-2、及有機光電轉換膜151-1、151-2分別相對於受光面分割形成。
於圖14所示之相位差檢測像素中，各光電轉換層，即最上層之有機光電轉換膜153-1、153-2、自上側起第2層之有機光電轉換膜152-1、152-2、及自上側起第3層之有機光電轉換膜151-1、151-2分別對不同波長之光進行光電轉換。例如，有機光電轉換膜153-1、153-2對綠色之光進行光電轉換，有機光電轉換膜152-1、152-2對藍色之光進行光電轉換，有機光電轉換膜151-1、151-2對紅色之光進行光電轉換。
即便於攝像元件103包含圖14所示之構造之相位差檢測像素之情形時，亦與圖10所示之構造之相位差檢測像素同樣地進行相位差檢測處理。
又，於圖14所示之相位差檢測像素中，將有機光電轉換膜設為3層一併被分割形成者，亦可如圖15所示般僅分割形成最上層之有機光 電轉換膜153-1、153-2，於有機光電轉換膜153-1、153-2之下層設置遮光膜161，從而將入射至較其更靠下層之有機光電轉換膜151、152之光部分遮光。
進而，亦可如圖16所示般，設置形成於半導體基板121之光電二極體171代替圖15所示之相位差檢測像素中之最下層之有機光電轉換膜151。
<2.第2實施形態> [攝像裝置之構成]
圖17係表示本發明之第2實施形態之攝像裝置之構成例的方塊圖。
圖17所示之攝像裝置300包含透鏡101、光學濾光片102、攝像元件301、A/D轉換部104、鉗位部105、混色減法部302、解馬賽克部109、LM/WB/伽馬校正部110、亮度色度信號產生部111、及I/F部112。
再者，對圖17之攝像裝置300中，具有與設置於圖1之攝像裝置100者相同之功能之構成，標註同一名稱及同一符號，而適當省略其說明。
於攝像元件301中，與設置於圖1之攝像裝置100之攝像元件103不同，未配置相位差檢測像素，而僅配置攝像像素。即，攝像裝置300不進行相位差AF處理而進行攝影處理。
混色減法部302自來自鉗位部105之圖像資料中減去透過周邊之像素之濾光片之光成分即混色成分。混色減法部302將經減去混色成分之圖像資料供給至解馬賽克部109。
[攝像像素之構造例]
圖18係表示本發明之攝像像素之構造例之剖面圖。
於圖18所示之攝像像素中，在半導體基板321中形成有作為光電 轉換部之光電二極體322。於半導體基板321之上層，遮光膜323與彩色濾光片324形成於同一層，於其等之上層、具體而言遮光膜323之正上方，形成有有機光電轉換膜325。又，於有機光電轉換膜325之上形成有晶粒透鏡326。
圖18所示之各攝像像素包含1個晶粒透鏡326、及較該晶粒透鏡326形成於更下層之複數個光電轉換層，具體而言，該等複數個光電轉換層自上層起為有機光電轉換膜325、及光電二極體322。有機光電轉換膜325係相對於受光面部分形成。具體而言，有機光電轉換膜325係如圖19所示般形成於與鄰接之攝像像素之交界部分。又，光電二極體322係藉由遮光膜323而與鄰接之攝像像素之交界部分被部分遮光。
其次，參照圖20，對先前之攝像像素與本發明之攝像像素之構造進行比較。
於圖20左側所示之先前之攝像像素中，與圖20右側所示之本發明之攝像像素之不同之處在於設置有有機光電轉換膜325之方面。
根據先前之攝像像素之構造，於透過左側之像素之晶粒透鏡326之入射光L入射至右側之像素之光電二極體322之情形時，無法檢測出其光量為何種程度，故而對右側之像素之輸出的混色成分之校正較困難。其結果，有對色再現性或SNR造成不良影響之虞。
另一方面，根據本發明之攝像像素之構造，於透過左側之像素之晶粒透鏡326之入射光L入射至右側之像素之光電二極體322之情形時，可根據有機光電轉換膜325之輸出推定其光量為何種程度，從而可進行對右側之像素之輸出的混色成分之校正。
[關於攝像處理]
其次，參照圖21之流程圖，對攝像裝置300之攝像處理進行說明。
再者，圖21之流程圖之步驟S301至S303、及S305至S308之處理 與圖6之流程圖之步驟S201至S203、及S205至S208之處理相同，故而省略其說明。再者，於步驟S203中，藉由鉗位部105，將經減去黑位準之與所有像素相應之圖像資料(像素值)供給至混色減法部302。
於步驟S304中，混色減法部302進行混色減法處理，自來自鉗位部105之圖像資料中減去混色成分，並供給至解馬賽克部109。
具體而言，混色減法部302藉由使用有機光電轉換膜325之輸出推定混色成分，並根據以下之式(19)，而求出混色校正後之攝像像素之像素值P_Out。
[數19]P_Out=PhotoDiode_Out-(α×Organic_Out)…(19)
於式(19)中，PhotoDiode_Out表示光電二極體322之輸出，Organic_Out表示有機光電轉換膜325之輸出。又，α係任意設定之係數。例如，亦可根據混色校正對象之像素之配置是否接近視角之一端，調整α之值。
又，混色校正後之攝像像素之像素值P_Out並不限於根據式(19)而求出者，亦可為根據其他運算而求出者。例如，亦可進行與成為混色校正對象之注目像素之顏色相應之運算，或除了有機光電轉換膜325之輸出以外，亦使用與注目像素鄰接之攝像像素之光電二極體322之輸出進行運算。
以此方式將經減去混色成分之圖像資料供給至解馬賽克部109。
根據以上處理，於攝像像素之混色校正中，可藉由有機光電轉換膜325之輸出推定與經混色之光對應之輸出，故而可進行對注目像素之輸出之混色成分之校正，並且可謀求圖像之高畫質化，從而獲得更良好之圖像。
再者，將有機光電轉換膜325設為形成於攝像像素之交界部分者，但亦可於有效像素區域以1片連續之膜之形式形成，亦可形成於 例如每2×2像素。又，例如亦可根據所檢測之混色成分之種類，變更有機光電轉換膜325之攝像像素之交界部分之寬度、或形成有機光電轉換膜325之位置、進而有機光電轉換膜325之膜種(材料)。
且說，先前，於攝像裝置中，推定攝像時之照明環境(螢光燈或白熾燈泡等光源)，進行與該照明環境相應之圖像形成。然而，近年來，以LED(Light Emitting Diode，發光二極體)為代表，新的光源趨於增加。於此種光源中，以拜耳排列配置有R像素、G像素、及B像素之攝像元件僅獲得3色之顏色信號，故而難以推定該光源為何種光源。
因此，以下對提高光源推定之精度之攝像裝置進行說明。
<3.第3實施形態> [攝像裝置之構成]
圖22係表示本發明之第3實施形態之攝像裝置之構成例的方塊圖。
圖22所示之攝像裝置400包含透鏡101、光學濾光片102、攝像元件301、A/D轉換部104、鉗位部105、混色減法部302、解馬賽克部109、LM/WB/伽馬校正部110、亮度色度信號產生部111、I/F部112、及光源推定部401。
再者，對圖22之攝像裝置400中，具有與設置於圖17之攝像裝置300者相同之功能之構成，標註同一名稱及同一符號，而適當省略其說明。
光源推定部401根據來自解馬賽克部109之RGB資料，推定對被攝體進行照明之光源，並將其推定結果供給至LM/WB/伽馬校正部110。
[關於攝像處理]
其次，參照圖23之流程圖，對攝像裝置400之攝像處理進行說明。
再者，圖23之流程圖之步驟S401至S405、S408、及S409之處理與圖21之流程圖之步驟S301至S305、S307、及S308之處理相同，故而省略其說明。再者，於步驟S405中，藉由解馬賽克部109，將解馬賽克處理後之圖像資料(RGB資料)亦供給至光源推定部401。
於步驟S406中，光源推定部401對來自解馬賽克部109之RGB資料進行光源推定。
具體而言，光源推定部401使用作為每攝像像素之RGB資料之光電二極體322之輸出及有機光電轉換膜325之輸出，進行光源推定。
先前，於利用例如R/G、B/G之輸出比進行光源推定之情形時，即便存在光源輸出分光不同之光源A與光源B，R/G、B/G之輸出比亦未必成為不同之值。具體而言，由於像素之輸出並非針對每波長而獲得者，而是由攝像元件之分光特性與光源之積等決定之積分之要素，故而即便各波長之輸出不同，於其積分值一致之情形時，亦無法判別光源。
另一方面，於光源推定部401中，由於在有機光電轉換膜325中亦可獲得新的分光特性，故而例如即便於光電二極體322中R/G、B/G之輸出比為同等之值，亦可根據有機光電轉換膜325之輸出之差量，區分其分光特性，從而可提高光源推定之精度。尤其根據攝像元件301之構成，不減少像素數量而獲得來自有機光電轉換膜325之輸出，故而可不降低解像度而提高光源推定之精度。
然後，將以此方式進行之光源推定之推定結果供給至LM/WB/伽馬校正部110。
於步驟S407中，LM/WB/伽馬校正部110基於來自光源推定部401之推定結果，對來自解馬賽克部109之RGB資料，進行色校正、白平衡之調整、及伽馬校正。具體而言，LM/WB/伽馬校正部110使用來自光源推定部401之推定結果，決定用於色校正之矩陣係數，或設定用 以調整白平衡之增益，或決定用於伽馬校正之伽馬曲線。
根據以上處理，由於除了光電二極體322之輸出以外，亦可使用有機光電轉換膜325之輸出，進行光源推定，故而可提高其光源推定之精度，並且可謀求圖像之高畫質化，從而獲得更良好之圖像。
再者，亦可如圖24所示之攝像裝置450般將光源推定部401設置於進行相位差檢測之攝像裝置100(圖1)。根據該構成，於對明亮之被攝體進行攝像之情形時，即便通常之攝像像素飽和而無法正確地獲得RGB比率，將光電二極體之一半遮光之相位差檢測像素未飽和而亦可正確地獲得RGB比率，故而可精度較佳地進行光源推定。
又，於此情形時，由於在例如圖3所示之相位差檢測像素之有機光電轉換膜125中亦可獲得新的分光特性，故而即便於光電二極體122中R/G、B/G之輸出比為同等之值，亦可根據有機光電轉換膜125之輸出之差量，區分其分光特性，從而可提高光源推定之精度。如此，藉由使用分光特性不同之複數個光電轉換層之輸出，可進行精度高之光源推定。
且說，設置於進行混色校正之攝像裝置之攝像元件301中所配置之像素並不限於圖18所示之構造，亦可獲得例如圖25所示之構造。
[攝像像素之另一構造例]
圖25係表示本發明之攝像像素之另一構造例之剖面圖。
於圖25中表示有用以檢測混色之混色檢測像素P1、P2、及通常之攝像像素P3、P4之剖面。
如圖25所示，於混色檢測像素P1、P2中，在半導體基板521中形成有作為光電轉換部之光電二極體522。於半導體基板521之上層形成有遮光膜523，於其上層部分形成有有機光電轉換膜525。又，於有機光電轉換膜525之上形成有晶粒透鏡526。
又，於攝像像素P3、P4中，在半導體基板521中形成有作為光電 轉換部之光電二極體522。於半導體基板521之上層，遮光膜523與彩色濾光片524形成於同一層，於其等之上層形成有晶粒透鏡526。
圖25所示之各混色檢測像素包含1個晶粒透鏡526、及較該晶粒透鏡526形成於更下層之複數個光電轉換層，具體而言，該等複數個光電轉換層自上層起為有機光電轉換膜525、及光電二極體522。有機光電轉換膜525係相對於受光面而部分形成。又，光電二極體522係藉由遮光膜523而以受光面整體被遮光。
然而，如圖25所示，於混色檢測像素P2之光電二極體522，進入有入射至攝像像素P3之光之一部分。即，混色檢測像素P2之光電二極體522可僅輸出來自鄰接之攝像像素P3之混色成分。再者，由於混色檢測像素P2之光電二極體522接受來自鄰接之攝像像素P3之光，故而可視為被部分遮光。
因此，亦可如例如記載於日本專利特開2013-34086號公報之方法般，圖17之攝像裝置300之混色減法部302使用混色檢測像素之光電二極體522之輸出，推定通常之攝像像素中之混色量，並自攝像像素之輸出中減去該推定值。
又，亦可於圖1之攝像裝置100之攝像元件103中設置圖25所示之混色檢測像素P1、P2，使用混色檢測像素P1、與P2各自之有機光電轉換膜525之輸出之差量進行相位差檢測。
且說，於圖1之攝像元件103中，將相位差檢測像素設為分散配置於呈矩陣狀二維配置之複數個攝像像素之中者，但亦可將所有像素設為相位差檢測像素。於此情形時，在攝像裝置中，必須分開設置相位差AF用之攝像元件、及攝像用之攝像元件。
<4.第4實施形態> [攝像裝置之構成]
圖26係表示本發明之第4實施形態之攝像裝置之構成例的方塊 圖。
圖26所示之攝像裝置700包含透鏡101、光學濾光片102、AF用攝像元件701、A/D轉換部702、相位差檢測部106、透鏡控制部107、攝像元件703、A/D轉換部104、鉗位部105、解馬賽克部109、LM/WB/伽馬校正部110、亮度色度信號產生部111、及I/F部112。
再者，於圖26之攝像裝置700中，對於具有與設置於圖1之攝像裝置100者相同之功能之構成，標註同一名稱及同一符號，而適當省略其說明。
AF用攝像元件701與設置於圖1之攝像裝置100之攝像元件103不同，未配置攝像像素，而僅配置例如圖3所示之相位差檢測像素。
A/D轉換部702將自AF用攝像元件701供給之RGB之電信號(類比信號)轉換為數位資料(圖像資料)，並供給至相位差檢測部106。
攝像元件703與設置於圖1之攝像裝置100之攝像元件103不同，未配置相位差檢測像素，而僅配置通常之攝像像素。
根據以上構成，無需於用於通常之攝像之攝像元件703中設置相位差檢測像素，故而無需進行對相位差檢測像素之缺陷校正。又，由於可分別個別地製造AF用攝像元件701及攝像元件703，故而可藉由對各者最佳化之製程進行製造。
又，於圖26之攝像裝置700中，亦可藉由設置攝像元件301代替攝像元件703，進而設置混色減法部302，而進行混色減法處理。
進而，於圖26之攝像裝置700中，設置了AF用攝像元件701，但亦可設置混色減法用之攝像元件或光源推定用之攝像元件。
於上述實施形態中，在1個像素包含有機光電轉換膜及光電二極體之構成中，亦可使有機光電轉換膜與光電二極體之曝光量(快門/增益)不同。例如，亦可將光電二極體之幀頻設為30fps，將有機光電轉換膜之幀頻設為15fps。
如此，即便於降低有機光電轉換膜之幀頻而延長累積時間之情形時，亦不會對來自光電二極體之通常之輸出產生影響。
又，於上述實施形態中，亦可藉由對攝像元件之各像素之晶粒透鏡或彩色濾光片施加收縮而進行出射光瞳校正。藉此，可校正遮光，從而謀求感度之提高。
再者，本發明之攝像元件並不限於上述攝像裝置，亦可設置於具有攝像功能之其他電子機器。
又，本發明之實施形態並不限定於上述實施形態，可於不脫離本發明之主旨之範圍內進行各種變更。
進而，本發明可獲得如下構成。
(1)
一種攝像元件，其係包含複數個像素者，上述像素包含1個晶粒透鏡、及較上述晶粒透鏡形成於更下層之複數個光電轉換層，並且複數個上述光電轉換層中之至少2層之上述光電轉換層分別相對於受光面被分割形成、部分形成、或部分遮光。
(2)
如(1)之攝像元件，其中上述像素係用以進行藉由相位差檢測之AF(Auto Focus)之相位差檢測像素。
(3)
如(2)之攝像元件，其中將複數個上述相位差檢測像素中之上述光電轉換層彼此之輸出之差量用於相位差檢測。
(4)
如(2)之攝像元件，其進而包含用以產生圖像之攝像像素，並且將上述相位差檢測像素分散配置於呈矩陣狀二維配置之複數個上述攝像像素之中。
(5)
如(4)之攝像元件，其中將上述相位差檢測像素中之上述光電轉換層、與配置於上述相位差檢測像素之周邊之上述攝像像素之輸出的差量用於相位差檢測。
(6)
如(2)至(5)中任一項之攝像元件，其中上述相位差檢測像素包含：有機光電轉換膜，其作為複數個上述光電轉換層中之最上層之上述光電轉換層而部分形成；及光電轉換部，其作為較上述有機光電轉換膜形成於更下層之基板之上述光電轉換層而被部分遮光。
(7)
如(6)之攝像元件，其中上述相位差檢測像素於上述有機光電轉換膜之下進而包含將上述光電轉換部部分遮光之遮光膜，並且上述有機光電轉換膜對藉由上述遮光膜而被部分遮光之光進行光電轉換。
(8)
如(2)之攝像元件，其中上述相位差檢測像素包含光電轉換部，該光電轉換部作為複數個上述光電轉換層，形成於基板且至少為2層並被分割形成。
(9)
如(2)之攝像元件，其中上述相位差檢測像素包含有機光電轉換膜，該有機光電轉換膜作為複數個上述光電轉換層，至少為2層且被分割形成或部分遮光。
(10)
如(1)之攝像元件，其中上述像素係用以產生圖像之攝像像素。
(11)
如(10)之攝像元件，其中上述攝像像素包含：有機光電轉換膜，其作為複數個上述光電轉換層中之最上層之上述光電轉換層而部分形成；及光電轉換部，其作為較上述有機光電轉換膜形成於更下層之基板之上述光電轉換層，與鄰接之其他攝像像素之交界部分被部分遮光；並且上述有機光電轉換膜形成於與上述其他攝像像素之交界部分。
(12)
如(1)至(11)之攝像元件，其中上述相位差檢測像素包含有機光電轉換膜、及形成於基板之光電轉換部作為複數個上述光電轉換層，並且
上述有機光電轉換膜與上述光電轉換部以曝光量各自不同之方式被控制。
(13)
一種電子機器，其包含攝像元件及將被攝體光入射至上述攝像元件之透鏡，上述攝像元件包含複數個像素，上述像素包含1個晶粒透鏡、及較上述晶粒透鏡形成於更下層之複數個光電轉換層，且複數個上述光電轉換層中之至少2層之上述光電轉換層分別相對於受光面被分割形成、部分形成、或部分遮光。
(14)
如(13)之電子機器，其進而包含：相位差檢測部，其使用複數個上述像素中之上述光電轉換層彼此之輸出之差量，進行相位差檢測；及透鏡控制部，其根據檢測出之相位差，控制上述透鏡之驅動。
(15)
如(14)之電子機器，其中上述像素包含：有機光電轉換膜，其作為複數個上述光電轉換層中之最上層之上述光電轉換層而部分形成；及光電轉換部，其作為較上述有機光電轉換膜形成於更下層之基板之上述光電轉換層而被部分遮光。
(16)
如(15)之電子機器，其進而包含缺陷校正部，該缺陷校正部使用上述有機光電轉換膜之輸出，校正作為產生圖像之像素值之上述光電轉換部之輸出。
(17)
如(13)之電子機器，其中上述像素包含：有機光電轉換膜，其作為複數個上述光電轉換層中之最上層之上述光電轉換層而部分形成；及光電轉換部，其作為較上述有機光電轉換膜形成於更下層之基板之上述光電轉換層，與鄰接之其他像素之交界部分被部分遮光；並且上述有機光電轉換膜形成於與上述其他像素之交界部分。
(18)
如(17)之電子機器，其進而包含混色減法部，該混色減法部使用上述有機光電轉換膜之輸出，自作為產生圖像之像素值之上述光電轉換部之輸出中減去混色成分。
(19)
如(13)至(18)中任一項之電子機器，其進而包含光源推定部，該光源推定部使用分光特性不同之複數個上述光電轉換層之輸出，推定上述被攝體光之光源。
(20)
如(19)之電子機器，其進而包含顏色特性校正部，該顏色特性校正部基於上述光源推定部之推定結果，校正上述光電轉換部之輸出即像素值之顏色特性。

Claims (16)

  1. 一種攝像元件，其係包含：複數個相位差檢測像素，每一上述相位差檢測像素包含：1個晶粒透鏡、及較上述晶粒透鏡形成於更下層之複數個光電轉換層；且複數個上述光電轉換層中之至少2層之上述光電轉換層分別相對於受光面被分割形成、部分形成、或部分遮光；且上述相位差檢測像素係用以進行藉由相位差檢測之AF(Auto Focus，自動聚焦)；及複數個攝像像素，其用以產生圖像；且將上述相位差檢測像素分散配置於呈矩陣狀二維配置之複數個上述攝像像素之中；將上述相位差檢測像素中之至少一個第1相位差檢測像素之上述光電轉換層、與配置於上述第1相位差檢測像素之周邊之上述攝像像素中之至少一個第1攝像像素之輸出的差量用於相位差檢測。
  2. 如請求項1之攝像元件，其中將複數個上述相位差檢測像素中之上述光電轉換層彼此之輸出之差量係附加地用於相位差檢測。
  3. 如請求項1之攝像元件，其中上述第1相位差檢測像素包含：有機光電轉換膜，其作為複數個上述光電轉換層中之最上層之上述光電轉換層而部分形成；及光電轉換部，其作為較上述有機光電轉換膜形成於更下層之基板之上述光電轉換層而被部分遮光。
  4. 如請求項3之攝像元件，其中上述第1相位差檢測像素於上述有機光電轉換膜之下進而包含將上述光電轉換部部分遮光之遮光膜，且上述有機光電轉換膜對藉由上述遮光膜而被部分遮光之光進行光電轉換。
  5. 如請求項1之攝像元件，其中上述第1相位差檢測像素包含光電轉換部，該光電轉換部作為複數個上述光電轉換層，形成於基板且至少為2層並被分割形成。
  6. 如請求項1之攝像元件，其中上述第1相位差檢測像素包含有機光電轉換膜，該有機光電轉換膜作為複數個上述光電轉換層，至少為2層且被分割形成或部分遮光。
  7. 如請求項1之攝像元件，其中上述第1攝像像素包含：有機光電轉換膜，其作為複數個上述光電轉換層中之最上層之上述光電轉換層而部分形成；及光電轉換部，其作為較上述有機光電轉換膜形成於更下層之基板之上述光電轉換層，與鄰接之另一攝像像素之交界部分被部分遮光；且上述有機光電轉換膜形成於與上述另一攝像像素之交界部分。
  8. 如請求項1之攝像元件，其中上述第1相位差檢測像素包含有機光電轉換膜、及形成於基板之光電轉換部作為複數個上述光電轉換層，且上述有機光電轉換膜與上述光電轉換部以曝光量各自不同之方式被控制。
  9. 一種電子機器，其包含：攝像元件，其包含：複數個像素，上述複數個像素包含複數個相位差檢測像素，每一上述相位差檢測像素包含：1個晶粒透鏡；較上述晶粒透鏡形成於更下層之複數個光電轉換層，且複數個上述光電轉換層中之至少2層之上述光電轉換層分別相對於受光面被分割形成、部分形成、或部分遮光；有機光電轉換膜，其作為複數個上述光電轉換層中之最上層之上述光電轉換層而部分形成；及光電轉換部，其作為較上述有機光電轉換膜形成於更下層之基板之上述光電轉換層而被部分遮光；透鏡，其將被攝體光入射至上述攝像元件；相位差檢測部，其使用複數個上述像素中之上述光電轉換層彼此之輸出之差量，進行相位差檢測；透鏡控制部，其根據檢測出之相位差，控制上述透鏡之驅動；及缺陷校正部，該缺陷校正部使用上述有機光電轉換膜之輸出，校正作為產生圖像之像素值之上述光電轉換部之輸出。
  10. 一種電子機器，其包含：攝像元件，其包含：複數個相位差檢測像素，每一上述相位差檢測像素包含：1個晶粒透鏡；較上述晶粒透鏡形成於更下層之複數個光電轉換層；有機光電轉換膜，其作為複數個上述光電轉換層中之最上層之上述光電轉換層而部分形成，且上述有機光電轉換膜形成於與另一像素之交界部分；及光電轉換部，其作為較上述有機光電轉換膜形成於更下層之基板之上述光電轉換層，與鄰接之上述另一像素之交界部分被部分遮光；且複數個上述光電轉換層中之至少2層之上述光電轉換層分別相對於受光面被分割形成、部分形成、或部分遮光；透鏡，其將被攝體光入射至上述攝像元件；及混色減法部，該混色減法部使用上述有機光電轉換膜之輸出，自作為產生圖像之像素值之上述光電轉換部之輸出中減去混色成分。
  11. 如請求項10之電子機器，其進而包含：缺陷校正部，該缺陷校正部使用上述有機光電轉換膜之輸出，校正作為產生圖像之像素值之上述光電轉換部之輸出。
  12. 如請求項10之電子機器，其進而包含：光源推定部，該光源推定部使用分光特性不同之複數個上述光電轉換層之輸出，推定上述被攝體光之光源。
  13. 如請求項12之電子機器，其進而包含：顏色特性校正部，該顏色特性校正部基於上述光源推定部之推定結果，校正上述光電轉換部之輸出即像素值之顏色特性。
  14. 一種電子機器，其包含：攝像元件，其包含複數個像素，每一上述像素包含：1個晶粒透鏡、及較上述晶粒透鏡形成於更下層之複數個光電轉換層，且複數個上述光電轉換層中之至少2層之上述光電轉換層分別相對於受光面被分割形成、部分形成、或部分遮光；及透鏡，其將被攝體光入射至上述攝像元件；及光源推定部，該光源推定部使用分光特性不同之複數個上述光電轉換層之輸出，推定上述被攝體光之光源。
  15. 如請求項14之電子機器，其進而包含：顏色特性校正部，該顏色特性校正部基於上述光源推定部之推定結果，校正上述光電轉換部之輸出即像素值之顏色特性。
  16. 如請求項14之電子機器，其進而包含：缺陷校正部，該缺陷校正部使用上述有機光電轉換膜之輸出，校正作為產生圖像之像素值之上述光電轉換部之輸出。
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