BR102013025190B1 - Sensor de imagem e aparelho de captura de imagem - Google Patents
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Abstract
SENSOR DE IMAGEM E APARELHO DE CAPTURA DE IMAGEM A presente invenção se refere a um sensor de imagem que inclui uma pluralidade de pixels de formação de imagem que recebe feixes de luz que passam através de uma área de pupila de formação de imagem de um sistema óptico de formação de imagem, uma pluralidade de primeiros pixels de detecção de foco que recebe feixes de luz que passam através de uma primeira área de pupila menor que a área de pupila de formação de imagem, e uma pluralidade de segundos pixels de detecção de foco que recebe feixes de luz que passam através de uma segunda área de pupila menor que a área de pupila de formação de imagem. O centro geométrico da primeira área de pupila difere do centro geométrico da segunda área de pupila. A excentricidade da microlente do primeiro pixel de detecção de foco em relação ao centro do pixel difere da excentricidade do primeiro pixel de detecção de foco em relação ao centro do pixel da microlente do pixel de formação de imagem adjacente ao primeiro pixel de detecção de foco
Description
A presente invenção se refere a um sensor de imagem e a um aparelho de captura de imagem que usa o mesmo.
Propôs-se um aparelho de captura de imagem que usa, como um método de detecção do estado de foco de uma lente de formação de imagem, um método de diferença de fase de divisão de pupila (método de diferença de fase de plano de formação de imagem) que usa um sensor de imagem bidimensional que tem uma microlente formada em cada pixel.
Em um sistema óptico, tal como, uma unidade de lente de câmera, a pupila de entrada é a imagem óptica da parada de abertura visualizada a partir da frente da lente. A imagem correspondente da abertura visualizada a partir da parte posterior da lente é conhecida como a pupila de saída. A imagem da parada de abertura se encontrará em foco em uma distância particular além da unidade de lente de câmera e esta distância é conhecida como a distância de pupila da lente de formação de imagem. Os sensores de imagem modernos muitas vezes incluem matrizes de microlentes ao redor dos pixels, a fim de aprimorar a eficiência de captura de luz. Como uma consequência, o sensor de imagem somente é capaz de aceitar luz a partir de uma faixa de ângulos limitada e cada fotodiodo e, portanto, o sensor de imagem, tem uma pupila de entrada que é uma imagem das aberturas para os fotodiodos visualizados através das microlentes. A distância de pupila de entrada do sensor de imagem é uma distância na qual estas aberturas se encontram em foco através das microlentes.
A patente U.S. número 4410804 descreve um aparelho de captura de imagem que usa um sensor de imagem bidimensional que tem uma microlente e uma pluralidade de porções de conversão fotoelétrica divididas formada para um pixel. As porções de conversão fotoelétrica divididas são configuradas para receber luz de diferentes áreas da pupila de saída da lente de formação de imagem através de uma microlente realizando, deste modo, a divisão de pupila. Este aparelho realiza a detecção de foco obtendo-se uma quantidade de deslocamento de imagem dos respectivos sinais recebidos por estas porções de conversão fotoelétrica divididas, e adquire um sinal de formação de imagem adicionando- se os sinais recebidos pelas porções de conversão fotoelétrica divididas. Esta literatura de patente também descreve que o aparelho pode obter uma imagem estereoscópica exibindo- se separadamente os sinais parallax recebidos pelas porções de conversão fotoelétrica lateralmente divididas em cada pixel, para os olhos direito e esquerdo. A patente japonesa aberta à inspeção pública número 2000-156823 descreve um aparelho de captura de imagem que tem um par de pixels de detecção de foco parcialmente disposto em um sensor de imagem bidimensional constituído por uma pluralidade de pixels de formação de imagem. O par de pixels de detecção de foco é configurado para receber luz de diferentes áreas da pupila de saída da lente de formação de imagem através de uma camada de blindagem de luz que tem uma abertura realizando, deste modo, a divisão de pupila. Este aparelho adquire sinais de formação de imagem que usam pixels de formação de imagem dispostos na maior parte do sensor bidimensional e realiza a detecção de foco obtendo-se uma quantidade de deslocamento de imagem dos sinais dos pixels de detecção de foco parcialmente dispostos no sensor.
Considera-se, por exemplo, uma câmera com lentes intercambiáveis. Neste caso, se a distância de pupila de saída da lente de formação de imagem diferir da distância de pupila incidente do sensor de imagem, um aumento na altura de imagem no sensor de imagem irá causar um deslocamento de pupila entre a pupila de saída da lente de formação de imagem e a pupila incidente do sensor de imagem. Além disso, o deslocamento posicionai entre uma microlente e porções de conversão fotoelétrica divididas ou entre uma microlente e uma camada de blindagem de luz que tem uma abertura devido às variações de produção de massa causa um deslocamento de pupila entre a pupila de saída da lente de formação de imagem e a pupila incidente do sensor de imagem. Na detecção de foco que usa o método de diferença de fase de plano de formação de imagem, á medida que um deslocamento de pupila ocorre, a assimetria das respectivas áreas de pupila parciais que sofreram aumentos de divisão de pupila, resulta em uma deterioração na precisão da detecção de foco.
A patente japonesa aberta à inspeção pública número 2009-15164 descreve um técnica que lida com um deslocamento de pupila dispondo-se uma pluralidade de pixels de detecção de foco deslocados uns dos outros em diferentes quantidades de deslocamento para posicionamento entre as microlentes e as porções de conversão fotoelétrica divididas. Esta técnica realiza a detecção de foco que usa o método de diferença de fase de plano de formação de imagem selecionando-se os pixels de detecção de foco que minimizam a assimetria das respectivas áreas de pupila parciais que sofreram divisão de pupila de acordo com a lente de formação de imagem e a altura de imagem para detecção de foco.
Em um sensor de imagem real, entretanto, uma vez que cada pixel tem um tamanho finito, existe um limite superior na quantidade de deslocamento através do qual as porções de conversão fotoelétrica divididas ou camadas de blindagem de luz que têm aberturas são deslocadas dentro dos pixels. Isto torna impossível lidar com um deslocamento de pupila na altura de imagem periférica db sensor de imagem, resultando em uma a deterioração na precisão da detecção de foco. Então, isto limita a faixa de altura de imagem na qual o método de diferença de fase de divisão de pupila pode realizar a detecção de foco.
A presente invenção foi realizada levando em consideração o problema acima, e aumenta a faixa de altura de imagem na qual a detecção de foco pode ser realizada na detecção de foco em um plano de formação de imagem usando-se o método de diferença de fase de divisão de pupila.
De acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, proporcionou-se um sensor de imagem que compreende: uma pluralidade de pixels de formação de imagem que recebe feixes de luz que passam através de uma área de pupila de formação de imagem de um sistema óptico de formação de imagem; uma pluralidade de primeiros pixels de detecção de foco que recebe feixes de luz que passam através de uma primeira área de pupila menor que a área de pupila de formação de imagem; e uma pluralidade de segundos pixels de detecção de foco que recebe feixes de luz que passam através de uma segunda área de pupila menor que a área de pupila de formação de imagem, em que um centro geométrico da primeira área de pupila difere de um centro geométrico da segunda área de pupila, e a excentricidade de uma lente do primeiro pixel de detecção de foco em relação a um centro do pixel difere da excentricidade de uma lente de um pixel de formação de imagem adjacente ao primeiro pixel de detecção de foco em relação a um centro do pixel, o primeiro pixel de detecção de foco que compreende uma primeira camada de blindagem de luz que tem uma primeira abertura entre as lentes do primeiro pixel de detecção de foco e uma porção de conversão fotoelétrica do primeiro pixel de detecção de foco, o segundo pixel de detecção de foco que compreende uma segunda camada de blindagem de luz que tem uma segunda abertura entre as lentes do segundo pixel de detecção de foco e uma porção de conversão fotoelétrica do segundo pixel de detecção de foco, e sendo que uma direção de excentricidade de cada uma das lentes do primeiro pixel de detecção de foco e do segundo pixel de detecção de foco em relação ao centro de cada um dos pixels é oposta a uma direção de excentricidade de uma posição média de um centro geométrico da primeira abertura e um centro geométrico da segunda abertura em relação ao centro do pixel.
De acordo com o segundo aspecto da presente invenção, proporcionou-se um sensor de imagem que compreende uma pluralidade de pixels de formação de imagem que recebe feixes de luz que passam através uma área de pupila de formação de imagem de um sistema óptico de formação de imagem, uma pluralidade de primeiros pixels de detecção de foco que recebe feixes de luz que passam através de uma primeira área de pupila menor que a área de pupila de formação de imagem, e uma pluralidade de segundos pixels de detecção de foco que recebe feixes de luz que passam através de uma segunda área de pupila menor que a área de pupila de formação de imagem, em que a pluralidade de pixels de formação de imagem é disposta em uma primeira direção perpendicular a um eixo geométrico óptico do sistema óptico de formação de imagem, a pluralidade de primeiros pixels de detecção de foco é disposta na primeira direção, a fim de se deslocar a partir da pluralidade de pixels de formação de imagem em uma segunda direção perpendicular à primeira direção e uma direção do eixo geométrico óptico, a pluralidade de segundos pixels de detecção de foco é disposta na primeira direção, a fim de se deslocar a partir da pluralidade de pixels de formação de imagem na segunda direção, o primeiro pixel de detecção de foco compreende uma primeira camada de blindagem de luz que tem uma primeira abertura entre uma lente do primeiro pixel de detecção de foco e uma porção de conversão fotoelétrica do primeiro pixel de detecção de foco, o segundo pixel de detecção de foco compreende uma segunda camada de blindagem de luz que tem uma segunda abertura situada em uma posição diferente de uma posição da primeira abertura na primeira direção entre uma lente do segundo pixel de detecção de foco e uma porção de conversão fotoelétrica do segundo pixel de detecção de foco, uma posição média de um centro geométrico da primeira abertura e um centro geométrico da segunda abertura é excêntrica em relação a um centro geométrico de uma porção de conversão fotoelétrica do primeiro pixel de detecção de foco na primeira direção, a excentricidade de uma lente do primeiro pixel de detecção de foco em relação a um centro do pixel difere da excentricidade de uma lente do pixel de formação de imagem em relação ao centro do pixel na primeira direção na mesma altura de imagem na primeira direção, a excentricidade de uma lente do segundo pixel de detecção de foco em relação a um centro do pixel difere da excentricidade de uma lente do pixel de formação de imagem em relação ao centro do pixel na primeira direção na mesma altura de imagem na primeira direção, e uma direção de excentricidade de cada uma das lentes do primeiro pixel de detecção de foco e do segundo pixel de detecção de foco em relação a um centro do pixel na primeira direção é oposta a uma direção de excentricidade de uma posição média de um centro geométrico da primeira abertura e um centro geométrico da segunda abertura em relação ao centro do pixel.
De acordo com o terceiro aspecto da presente invenção, proporcionou-se um aparelho de captura de imagem, conforme especificado acima.
As características adicionais da presente invenção irão se tornar aparentes a partir da seguinte descrição das modalidades exemplificativas com referência aos desenhos em anexo.
A Figura 1 é um diagrama de blocos que mostra a disposição esquemática de um aparelho de captura de imagem, de acordo com uma modalidade da presente invenção;
A Figura 2 é uma vista esquemática de uma matriz de pixel na modalidade da presente invenção;
As Figuras 3A e 3B são respectivamente uma vista em planta esquemática e uma vista transversal esquemática que mostram o primeiro pixel de detecção de foco na disposição 1 na primeira modalidade;
As Figuras 4A e 4B são respectivamente uma vista em planta esquemática e uma vista transversal esquemática que mostram o segundo pixel de detecção de foco na disposição 1 na primeira modalidade;
As Figuras 5A e 5B são respectivamente uma vista em planta esquemática e uma vista transversal esquemática que mostram um pixel de formação de imagem na primeira modalidade;
As Figuras 6A a 6C são vistas esquemáticas que explicam a divisão de pupila na disposição 1 na primeira modalidade;
As Figuras 7A e 7B são respectivamente uma vista em planta esquemática e uma vista transversal esquemática que mostram o primeiro pixel de detecção de foco na disposição 2 na primeira modalidade;
As Figuras 8A e 8B são respectivamente uma vista em planta esquemática e uma vista transversal esquemática que mostram o segundo pixel de detecção de foco na disposição 2 na primeira modalidade;
As Figuras 9A a 9C são vistas esquemáticas que explicam a divisão de pupila na disposição 2 na primeira modalidade;
As Figuras 10A e 10B são respectivamente uma vista em planta esquemática e uma vista transversal esquemática que mostram o primeiro pixel de detecção de foco na disposição 3 na primeira modalidade;
As Figuras 11A e 11B são respectivamente uma vista em planta esquemática e uma vista transversal esquemática que mostram o segundo pixel de detecção de foco na disposição 3 na primeira modalidade;
As Figuras 12A a 12C são vistas esquemáticas que explicam a divisão de pupila na disposição 3 na primeira modalidade;
As Figuras 13A a 13C são vistas esquemáticas que explicam um deslocamento de pupila;
As Figuras 14A e 14B são vistas esquemáticas que explicam um deslocamento de pupila;
As Figuras 15A e 15B são respectivamente uma vista em planta esquemática e uma vista transversal esquemática que mostram o primeiro pixel de detecção de foco na disposição 1 na segunda modalidade;
As Figuras 16A e 16B são respectivamente uma vista em planta esquemática e uma vista transversal esquemática que mostram o segundo pixel de detecção de foco na disposição 1 na segunda modalidade;
As Figuras 17A e 17B são respectivamente uma vista em planta esquemática e uma vista transversal esquemática que mostram o pixel de formação de imagem na segunda modalidade;
As Figuras 18A e 18B são respectivamente uma vista em planta esquemática e uma vista transversal esquemática que mostram o primeiro pixel de detecção de foco na disposição 2 na segunda modalidade; e
As Figuras 19A e 19B são respectivamente uma vista em planta esquemática e uma vista transversal esquemática que mostram o segundo pixel de detecção de foco na disposição na segunda modalidade.
As modalidades da presente invenção serão descritas em detalhes abaixo com referência aos desenhos em anexo.
A Figura 1 é um diagrama de blocos que mostra a disposição de um aparelho de captura de imagem como uma câmera que inclui um sensor de imagem, de acordo com a primeira modalidade da presente invenção. Referindo-se à Figura 1, a referência numérica 101 denota um primeiro grupo de lentes que é disposto na extremidade distal de um sistema óptico de formação de imagem e é mantido a fim de ser móvel para frente e para trás na direção de eixo geométrico óptico; 102, um interruptor/obturador, que realiza o ajuste de quantidade de luz no momento da formação de imagem ajustando-se o diâmetro de abertura e também funciona como um obturador de ajuste de tempo de exposição no momento de captura de imagem fixa; e 103, um segundo grupo de lentes. O interruptor/obturador 102 e o segundo grupo de lentes 103 se movem integralmente para frente e para trás na direção de eixo geométrico óptico para implementar um efeito de alimentação variável (função de zoom) de maneira intertravada com o movimento para frente/para trás do primeiro grupo de lentes 101.
A referência numérica 105 denota um terceiro grupo de lentes que se move para trás e para frente na direção de eixo geométrico óptico para realizar o ajuste de foco; 106, um filtro óptico passa-baixa que consiste em um elemento óptico para reduzir a cor falsa ou moiré de uma imagem capturada; e 107, um sensor de imagem constituído por um fotossensor CMOS bidimensional e circuitos periféricos.
A referência numérica 111 denota um atuador de zoom que faz um cilindro de câmera (não mostrado) pivotar para acionar o primeiro grupo de lentes 101, o segundo grupo de lentes 103 e o terceiro grupo de lentes 105 para frente e para trás na direção de eixo geométrico óptico, a fim de realizar a operação de alimentação variável. A referência numérica 112 denota um atuador de obturador interruptor que ajusta uma quantidade de luz de formação de imagem controlando-se o diâmetro de abertura do interruptor/obturador 102 e controla um tempo de exposição no momento de captura de imagem fixa. A referência numérica 114 denota um atuador de foco que realiza o ajuste de foco acionando-se o terceiro grupo de lentes 105 para frente e para trás na direção de eixo geométrico óptico.
A referência numérica 115 denota um flash eletrônico para iluminar um objeto no momento da formação de imagem. Neste flash, um dispositivo de iluminação de flash que usa um tubo de xenônio é adequadamente usado. Entretanto, um dispositivo de iluminação que inclui um LED que emite luz continuamente pode ser usado. A referência numérica 116 denota um dispositivo de luz auxiliar AF que projeta uma imagem de uma máscara que tem um padrão de abertura predeterminado em um campo através de uma lente de projeção e aprimora o desempenho de detecção de foco para um objeto escuro ou objeto de baixo contraste.
A referência numérica 121 denota uma CPU na câmera que realiza diversos tipos de controle no corpo principal da câmera e inclui uma unidade de computação, ROM, RAM, conversor A/D, conversor D/A e circuito de interface de comunicação. A CPU 121 aciona diversos tipos de circuitos da câmera com base em programas predeterminados armazenados na ROM para executar uma série de operações que inclui AF, formação de imagem, processamento de imagem e gravação.
A referência numérica 122 denota um circuito de controle de flash eletrônico cujo botão LIGA/DESLIGA controla o flash eletrônico 115 em sincronização com a operação de formação de imagem; 123, um circuito de acionamento de luz auxiliar cujo botão LIGA/DESLIGA controla o dispositivo de luz auxiliar AF 116 em sincronização com a operação de detecção de foco; 124, um sensor de imagem circuito de acionamento que controla a operação de formação de imagem do sensor de imagem 107 e transmite o sinal de imagem adquirido para a CPU 121 mediante a conversão A/D do sinal; e 125, um circuito de processamento de imagem que realiza o processamento, tal como, a conversão y, interpolação de cor e compressão JPEG para a imagem adquirida pelo sensor de imagem 107.
A referência numérica 126 denota um circuito de acionamento de foco que aciona/controla o atuador de foco 114 com base em um resultado de detecção de foco para realizar o ajuste de foco acionando-se o terceiro grupo de lentes 105 para frente e para trás na direção de eixo geométrico óptico; 128, um circuito de acionamento de obturador interruptor que aciona/controla o atuador de obturador interruptor 112 para controlar a abertura do interruptor/obturador 102; e 129, um circuito de acionamento de zoom 129 que aciona o atuador de zoom 111 de acordo com a operação de zoom realizada pelo operador.
A referência numérica 131 denota um dispositivo de exibição, tal como, um LCD que exibe informações que se referem aos modos de formação de imagem da câmera, uma imagem de visualização antes da formação de imagem, uma imagem de verificação após a formação de imagem, uma imagem de exibição em estado de foco no momento de detecção de foco, e similares; 132, um grupo de comutação de operação constituído por um comutador de alimentação, comutador de liberação (acionador de formação de imagem), comutador de operação de zoom, comutador de seleção de modo de formação de imagem, e similares; e 133, uma memória flash separável que grava uma imagem capturada.
A Figura 2 é uma vista esquemática que mostra a matriz de pixel do sensor de imagem na primeira modalidade. A Figura 2 mostra a matriz de pixel de um sensor CMOS bidimensional (sensor de imagem) na primeira modalidade na faixa de 20 (colunas) x 20 (linhas) de pixels. Muitas matrizes de 20 (colunas) x 20 (linhas) de pixels mostrados na Figura 2 são dispostas em uma superfície para permitir a aquisição de uma imagem de alta resolução. Esta modalidade irá exemplificar um sensor de imagem com uma distância entre pixels de 4 μm, uma contagem de pixels efetiva de 5575 colunas horizontais x 3725 linhas verticais = cerca de 20000000 pixels, e um tamanho de tela de formação de imagem de 22,3 mm (horizontal) x 14,9 mm (vertical),
Nesta modalidade, um grupo de pixels de detecção de foco 2 (linhas) x 2(colunas) 200 mostrado na Figura 2 inclui um pixel 200R que tem sensibilidade espectral R (Vermelha) e situada na parte esquerda superior, pixels 200G que têm sensibilidade espectral G (Verde) e situada na parte direita superior e na parte esquerda inferior, e um pixel 200B que tem sensibilidade espectral B (Azul) e situada na parte direita inferior. Um grupo de pixels de 2 (linhas) x 2 (colunas) 210 (220, 230, 240 ou 250) mostrado na Figura 2 inclui dois pixels de formação de imagem 210G (220G, 230G, 240G ou 250G) que têm sensibilidade espectral G e situada na parte direita superior e na parte esquerda inferior. Este grupo de pixels também inclui um primeiro pixel de detecção de foco 210SA (220SA, 230SA, 240SA ou 250SA) que tem sensibilidade espectral W (Branca) e situada na parte esquerda superior e um segundo pixel de detecção de foco 210SB (220SB, 230SB, 240SB ou 250SB) que tem sensibilidade espectral W e situada na parte direita inferior.
O grupo de pixels de detecção de foco 230 na disposição 1 será descrito abaixo. A Figura 3A é uma vista em planta do primeiro pixel de detecção de foco 230SA como um pixel do sensor de imagem mostrado na Figura 2 quando visualizada a partir do lado de superfície de recepção de luz (lado +z) do sensor de imagem. A Figura 3B é uma vista transversal tomada ao longo de a - a na Figura 3A quando visualizada a partir do lado -y, a Figura 4A é uma vista em planta do segundo pixel de detecção de foco 230SB como um pixel do sensor de imagem mostrado na Figura 2 quando visualizada a partir do lado de superfície de recepção de luz (lado +z) do sensor de imagem. A Figura 4B é uma vista transversal tomada ao longo de b - b na Figura 4A quando visualizada a partir do lado -y. A Figura 5A é uma vista em planta do primeiro pixel de formação de imagem 230G como um pixel do sensor de imagem mostrado na Figura 2 quando visualizada a partir do lado de superfície de recepção de luz (lado +z) do sensor de imagem. A Figura 5B é uma vista transversal tomada ao longo de c - c na Figura 5A quando visualizada a partir do lado -y.
Conforme mostrado nas Figuras 3A a 5B, em cada um entre o primeiro pixel de detecção de foco 230SA, o segundo pixel de detecção de foco 230SB e o pixel de formação de imagem 230G, nesta modalidade, um fotodiodo (porção de conversão fotoelétrica) PD que tem uma estrutura de pino é formada, em que uma camada do tipo p 300 e uma camada do tipo n 301 se ensanduicham em uma camada intrínseca n 302. A região da porção de conversão fotoelétrica PD é equivalente à região de uma camada de depleção formada na camada intrínseca n 302 e sua região circundante que se estende através da distância em que as portadoras minoritárias se difundem, e quase sobrepõe a região total da camada intrínseca n 302 e da camada do tipo n 301. A camada intrínseca n 302 pode ser omitida para formar um fotodiodo de junção p-n, conforme necessário. Uma microlente 305 para focalizar a luz incidente é formada no lado de recepção de luz de cada pixel.
No primeiro pixel de detecção de foco 230SA mostrado nas Figuras 3A e 3B, uma primeira camada de blindagem de luz 330a que tem uma primeira abertura é formada entre a microlente 305 e a porção de conversão fotoelétrica PD, sendo que o centro geométrico da primeira abertura é excêntrico em relação ao centro geométrico da porção de conversão fotoelétrica na direção -x.
No segundo pixel de detecção de foco 230SB mostrado nas Figuras 4A e 4B, uma segunda camada de blindagem de luz 330b que tem a segunda abertura é formada entre a microlente 305 e a porção de conversão fotoelétrica PD, sendo que o centro geométrico da segunda abertura é excêntrico em relação ao centro geométrico da superfície de recepção de luz da porção de conversão fotoelétrica na direção +x.
Na disposição 1, o centro geométrico da primeira abertura da primeira camada de blindagem de luz 330a difere do centro geométrico da segunda abertura da segunda camada de blindagem de luz 330b. Além disso, a posição média do centro geométrico da primeira abertura da primeira camada de blindagem de luz 330a e do centro geométrico da segunda abertura da segunda camada de blindagem de luz 330b é realizada quase para coincidir com o centro geométrico da superfície de recepção de luz da porção de conversão fotoelétrica.
Esta modalidade forma a primeira camada de blindagem de luz que tem a primeira abertura e a segunda camada de blindagem de luz que tem a segunda abertura usando-se camadas de fiação para acionar o sensor de imagem. Ou seja, as camadas formadas servem tanto como as camadas de fiação como as camadas de blindagem de luz.
Nesta modalidade, o primeiro pixel de detecção de foco tem a primeira camada de blindagem de luz que tem a primeira abertura entre a microlente do primeiro pixel de detecção de foco e a porção de conversão fotoelétrica do primeiro pixel de detecção de foco. Além disso, o segundo elemento de detecção de foco inclui a segunda camada de blindagem de luz que tem a segunda abertura entre a microlente do segundo pixel de detecção de foco e a porção de conversão fotoelétrica do segundo pixel de detecção de foco.
A microlente 305 focaliza a luz que entra no primeiro pixel de detecção de foco 230SA (segundo pixel de detecção de foco 230SB) mostrado nas Figuras 3A e 3B (Figuras 4A e 4B). Parte da luz focalizada passa através da primeira abertura (segunda abertura) da primeira camada de blindagem de luz 330a (segunda camada de blindagem de luz 330b) e é recebida pela porção de conversão fotoelétrica PD. A porção de conversão fotoelétrica PD gera pares elétron-buraco de acordo com a quantidade de luz recebida, e dissocia os mesmos através de uma camada de depleção. A porção de conversão fotoelétrica PD, então, acumula os elétrons negativamente carregados na camada do tipo n 301 enquanto descarrega os buracos fora do sensor de imagem através da camada do tipo p 300 conectada a uma fonte de tensão constante (não mostrada).
Em contraste a um pixel de detecção de foco, no pixel de formação de imagem 230G mostrado nas Figuras 5A e 5B, uma camada de fiação 330c é formada em apenas uma porção periférica do pixel, e nenhuma camada de blindagem de luz é formada na porção intermediária do pixel. Um filtro de cor G (Verde) (não mostrado) é formado entre a microlente 305 e a porção de conversão fotoelétrica PD.
As Figuras 6A a 6C são vistas esquemáticas que mostram a relação de correspondência entre a divisão de pupila e a abertura da camada de blindagem de luz formada em um pixel com a disposição 1. A Figura 6A é uma vista transversal do primeiro pixel de detecção de foco 230SA tomada ao longo de a - a na Figura 3A quando visualizada a partir do lado +y e mostra o plano de pupila de saída do sistema óptico de formação de imagem. A Figura 6B é uma vista transversal do segundo pixel de detecção de foco 230SB tomada ao longo de b - b na Figura 4A quando visualizada a partir do lado +y e mostra o plano de pupila de saída do sistema óptico de formação de imagem. A Figura 6C é uma vista transversal do pixel de formação de imagem 230G tomada ao longo de c - c na Figura 5A quando visualizada a partir do lado +y e mostra o plano de pupila de saída do sistema óptico de formação de imagem. Para combinar com os eixos de coordenadas do plano de pupila de saída em cada uma das Figuras 6A a 6C, os eixos x e y da vista transversal são invertidos em relação a cada uma das Figuras 3A to 5B.
Referindo-se às Figuras 6A a 6C, a referência numérica 400 denota a pupila de saída do sistema óptico de formação de imagem; 500, a distribuição de intensidade de pupila (área de pupila de formação de imagem) do pixel de formação de imagem 230G; 530a, a distribuição de intensidade de pupila (primeira área de pupila) do primeiro pixel de detecção de foco 230SA; e 530b, a distribuição de intensidade de pupila (segunda área de pupila) do segundo pixel de detecção de foco 230SB. Note que símbolo de referência PD denota uma porção de conversão fotoelétrica. Um feixe de luz a partir de um objeto passa através da pupila de saída 400 do sistema óptico de formação de imagem e entra em cada pixel.
Referindo-se à Figura 6C, a área de pupila de formação de imagem 500 do pixel de formação de imagem é quase conjugada à superfície de recepção de luz da porção de conversão fotoelétrica PD através da microlente, e representa uma área de pupila que pode receber luz através dos pixels de formação de imagem. A distância de pupila é de várias dezenas de mm, considerando que o diâmetro da microlente seja de vários μm. O valor de abertura da microlente, portanto, é de várias dezenas de milhares e, portanto, o embaçamento relacionado à difração ocorre em vários níveis de 10 mm. Por esta razão, uma imagem na superfície de recepção de luz da porção de conversão fotoelétrica PD não é uma área clara, porém, representa uma distribuição de razão de recepção de luz.
A área de pupila de formação de imagem 500 do pixel de formação de imagem é maximizada para receber uma grande quantidade de feixes de luz que passam através da pupila de saída 400 do sistema óptico de formação de imagem. Além disso, o centro geométrico da área de pupila de formação de imagem 500 quase coincide com o eixo geométrico óptico do sistema óptico de formação de imagem em uma distância de pupila predeterminada.
Referindo-se à Figura 6A, na primeira área de pupila 530a do primeiro pixel de detecção de foco 230SA, o centro geométrico da primeira camada de blindagem de luz 330a é quase conjugado à primeira abertura excêntrica na direção -x através da microlente. A Figura 6A também mostra uma área de pupila que pode receber luz através do primeiro pixel de detecção de foco 230SA. A primeira área de pupila 530a do primeiro pixel de detecção de foco 230SA é menor que a área de pupila de formação de imagem 500 do pixel de formação de imagem e tem um centro geométrico excêntrico ao lado +x no plano de pupila.
Referindo-se à Figura 6B, na segunda área de pupila 530b do segundo pixel de detecção de foco 230SB, o centro geométrico da segunda camada de blindagem de luz 330b é quase conjugado à segunda abertura excêntrica na direção +x através da microlente. A Figura 6B também mostra uma área de pupila que pode receber luz através do segundo pixel de detecção de foco 230SB. A segunda área de pupila 530b do segundo pixel de detecção de foco 230SB é menor que a área de pupila de formação de imagem 500 do pixel de formação de imagem e tem um centro geométrico excêntrico ao lado -x no plano de pupila.
O centro geométrico da primeira área de pupila 530a do primeiro pixel de detecção de foco 230SA e o centro geométrico da segunda área de pupila 530b do segundo pixel de detecção de foco 230SB diferem uns dos outros e são excêntricos nas direções opostas. Isto torna possível realizar a divisão de pupila para a pupila de saída 400 do sistema óptico de formação de imagem na direção x. Igualmente, tornando-se o centro geométrico da primeira abertura da primeira camada de blindagem de luz excêntrico na direção -y e o centro geométrico da segunda abertura da segunda camada de blindagem de luz excêntrico na direção +y pode-se realizar a divisão de pupila para a pupila de saída 400 do sistema óptico de formação de imagem na direção y.
Na disposição 1, o centro geométrico da primeira área de pupila 530a difere do centro geométrico da segunda área de pupila 530b. Além disso, a média do centro geométrico da primeira área de pupila 530a e do centro geométrico da segunda área de pupila 530b quase coincide com o centro geométrico da área de pupila de formação de imagem 500 em uma distância de pupila predeterminada.
O sensor de imagem desta modalidade inclui uma pluralidade de pixels de formação de imagem que recebe feixes de luz que passam através da área de pupila de formação de imagem do sistema óptico de formação de imagem, uma pluralidade de primeiros pixels de detecção de foco que recebe feixes de luz que passam através da primeira área de pupila menor que a área de pupila de formação de imagem, e uma pluralidade de segundos pixels de detecção de foco que recebe feixes de luz que passam através da segunda área de pupila menor que a área de pupila de formação de imagem, e é configurado, de modo que o centro geométrico da primeira área de pupila difira do centro geométrico da segunda área de pupila.
O grupo de pixels de detecção de foco 220 na disposição 2 será descrito abaixo. A Figura 7A é uma vista em planta do primeiro pixel de detecção de foco 220SA como um pixel do sensor de imagem mostrado na Figura 2 quando visualizada a partir do lado de superfície de recepção de luz (lado +z) do sensor de imagem. A Figura 7B é uma vista transversal tomada ao longo de a - a na Figura 7A quando visualizada a partir do lado -y. A Figura 8A é uma vista em planta do segundo pixel de detecção de foco 220SB como um pixel do sensor de imagem mostrado na Figura 2 quando visualizada a partir do lado de superfície de recepção de luz (lado +z) do sensor de imagem. A Figura 8B é uma vista transversal tomada ao longo de b - b na Figura 8A quando visualizada a partir do lado -y. O pixel de formação de imagem 220G é igual ao primeiro pixel de formação de imagem 230G na disposição 1.
Na disposição 2, o centro geométrico da primeira abertura de uma primeira camada de blindagem de luz 320a do primeiro pixel de detecção de foco 220SA difere do centro geométrico da segunda abertura de uma segunda camada de blindagem de luz 320b do segundo pixel de detecção de foco 220SB. Além disso, a posição média do centro geométrico da primeira abertura da primeira camada de blindagem de luz 320a e do centro geométrico da segunda abertura da segunda camada de blindagem de luz 320b é excêntrica em relação ao centro geométrico da superfície de recepção de luz da porção de conversão fotoelétrica na direção -x.
Em contrapartida, o primeiro pixel de detecção de foco 240SA e o segundo pixel de detecção de foco 240SB do grupo de pixels de detecção de foco 240 mostrado na Figura 2 são configurados, de modo que a posição média do centro geométrico da primeira abertura da primeira camada de blindagem de luz e do centro geométrico da segunda abertura da segunda camada de blindagem de luz seja excêntrica em relação ao centro geométrico da superfície de recepção de luz da porção de conversão fotoelétrica na direção +x.
As Figuras 9A to 9C são vistas esquemáticas que explicam a relação de correspondência entre divisão de pupila e a abertura da camada de blindagem de luz formada em um pixel na disposição 2. A Figura 9A é uma vista transversal do primeiro pixel de detecção de foco 220SA tomada ao longo de a - a na Figura 7A quando visualizada a partir do lado +y. A Figura 9B é uma vista transversal do segundo pixel de detecção de foco 220SB tomada ao longo de b - b na Figura 8A quando visualizada a partir do lado +y, e mostra o plano de pupila de saída do sistema óptico de formação de imagem. Para combinar com os eixos de coordenadas do plano de pupila de saída em cada uma das Figuras 9A to 9C, os eixos x e y da vista transversal são invertidos em relação a cada uma das Figuras 7A a 8B.
Na disposição 2, o centro geométrico de uma primeira área de pupila 520a do primeiro pixel de detecção de foco 220SA difere de uma segunda área de pupila 520b do segundo pixel de detecção de foco 220SB. A média do centro geométrico da primeira área de pupila 520a e do centro geométrico da segunda área de pupila 520b é excêntrica ao lado +x em relação ao centro geométrico da área de pupila de formação de imagem 500 em uma distância de pupila predeterminada.
Em contrapartida, o primeiro pixel de detecção de foco 240SA e o segundo pixel de detecção de foco 240SB do grupo de pixels de detecção de foco 240 mostrados na Figura 2 são configurados, de modo que a média do centro geométrico da primeira área de pupila e do centro geométrico da segunda área de pupila seja excêntrica ao lado -x em relação ao centro geométrico da área de pupila de formação de imagem 500 em uma distância de pupila predeterminada.
O grupo de pixels de detecção de foco 210 na disposição 3 será descrito abaixo. A Figura 10A é uma vista em planta que mostra o primeiro elemento de detecção de foco 21 OSA como um pixel do sensor de imagem mostrado na Figura 2 quando visualizada a partir do lado de superfície de recepção de luz (lado +z) do sensor de imagem. A Figura 10B é uma vista transversal tomada ao longo de a - a na Figura 10A quando visualizada a partir do lado -y. A Figura 11A é uma vista em planta que mostra o segundo elemento de detecção de foco 210SB como um pixel do sensor de imagem mostrado na Figura 2 quando visualizada a partir do lado de superfície de recepção de luz (lado +z) do sensor de imagem. A Figura 11B é uma vista transversal do segundo elemento de detecção de foco 210SB tomada ao longo de b - b na Figura 11A quando visualizada a partir do lado -y. O pixel de formação de imagem 21OG é igual ao primeiro pixel de formação de imagem 230G na disposição 1.
Na disposição 3, o centro geométrico da primeira abertura de uma primeira camada de blindagem de luz 310a do primeiro elemento de detecção de foco 210SA difere do centro geométrico da segunda abertura de uma segunda camada de blindagem de luz 310b do segundo elemento de detecção de foco 210SB. A posição média do centro geométrico da primeira abertura da primeira camada de blindagem de luz 310a e do centro geométrico da segunda abertura da segunda camada de blindagem de luz 310b é excêntrica em relação ao centro geométrico da porção de conversão fotoelétrica na direção -x. As microlentes do primeiro elemento de detecção de foco 210SA e do segundo elemento de detecção de foco 210SB são excêntricas em relação ao centro geométrico da superfície de recepção de luz da porção de conversão fotoelétrica na direção +x.
Em contrapartida, o primeiro elemento de detecção de foco 250SA e o segundo elemento de detecção de foco 250SB do grupo de elementos de detecção de foco 250 mostrado na Figura 2 são configurados, de modo que a posição média do centro geométrico da primeira abertura da primeira camada de blindagem de luz e do centro geométrico da segunda abertura da segunda camada de blindagem de luz seja excêntrica em relação ao centro geométrico da superfície de recepção de luz da porção de conversão fotoelétrica na direção +x. As microlentes do primeiro elemento de detecção de foco 250SA e do segundo elemento de detecção de foco 250SB são excêntricas em relação ao centro geométrico da superfície de recepção de luz da porção de conversão fotoelétrica na direção -x
As microlentes do primeiro elemento de detecção de foco e do segundo elemento de detecção de foco são excêntricas em uma direção oposta à direção na qual a posição média do centro geométrico da primeira abertura e do centro geométrico da segunda abertura é excêntrica.
Uma vez que a primeira camada de blindagem de luz 310a do primeiro elemento de detecção de foco 210SA nesta modalidade é formada a partir de uma camada de fiação para acionar o sensor de imagem, a primeira abertura da primeira camada de blindagem de luz 310a não pode ser adicionalmente excêntrica na direção -x. Em vez disso, a microlente do primeiro elemento de detecção de foco 21 OSA se torna excêntrica na direção +x como a direção oposta. É possível aumentar adicionalmente a quantidade de excentricidade da primeira abertura da primeira camada de blindagem de luz 310a em relação à microlente do primeiro elemento de detecção de foco 210SA, quando comparada àquela na disposição 2. A microlente do pixel de formação de imagem 2106 é igual àquela na disposição 1.
O primeiro elemento de detecção de foco 210SA e o pixel de formação de imagem 210G que constituem o grupo de pixels 210 são adjacentes uns aos outros, conforme mostrado na Figura 2. A excentricidade da microlente do primeiro elemento de detecção de foco 210SA mostrada nas Figuras 10A e 10B difere da excentricidade da microlente do pixel de formação de imagem 210G mostrado na Figura 5. Igualmente, o segundo elemento de detecção de foco 210SB e o pixel de formação de imagem 210G que constituem o grupo de pixels 210 são adjacentes uns aos outros, conforme mostrado na Figura 2. A excentricidade da microlente do segundo elemento de detecção de foco 210SB mostrada nas Figuras 11A e 11B difere da excentricidade da microlente do pixel de formação de imagem 210G mostrada nas Figuras 5A e 5B.
Nesta modalidade, portanto, a excentricidade da microlente do primeiro elemento de detecção de foco 210SA difere da excentricidade da microlente do pixel de formação de imagem adjacente 210G nesta modalidade. Além disso, a excentricidade da microlente do segundo elemento de detecção de foco 210SB difere da excentricidade da microlente do pixel de formação de imagem adjacente 210G.
As Figuras 12A a 12C são vistas esquemáticas que mostram a relação de correspondência entre a divisão de pupila e a abertura da camada de blindagem de luz formada no pixel na disposição 3. A Figura 12A é uma vista transversal do primeiro elemento de detecção de foco 210SA tomada ao longo de a - a na Figura 10A quando visualizada a partir do lado +y, e mostra o plano de pupila de saída do sistema óptico de formação de imagem. A Figura 12B é uma vista transversal do segundo elemento de detecção de foco 210SB tomada ao longo de b - b na Figura 11A quando visualizada a partir do lado +y, e mostra o plano de pupila de saída do sistema óptico de formação de imagem. Para combinar com os eixos de coordenadas do plano de pupila de saída em cada uma das Figuras 12A to 12C, os eixos x e y da vista transversal são invertidos em relação a cada uma das Figuras 10A a 11B.
Na disposição 3, o centro geométrico de uma primeira área de pupila 510a do primeiro elemento de detecção de foco 210SA difere do centro geométrico de uma segunda área de pupila 510b do segundo elemento de detecção de foco 210SB. A média do centro geométrico da primeira área de pupila 510a e do centro geométrico da segunda área de pupila 510b é excêntrica ao lado +x relação ao centro geométrico da área de pupila de formação de imagem 500 em uma distância de pupila predeterminada.
Em contrapartida, o primeiro elemento de detecção de foco 250SA e o segundo elemento de detecção de foco 250SB do grupo de elementos de detecção de foco 250 mostrado na Figura 2 são configurados, de modo que a média do centro geométrico da primeira área de pupila e do centro geométrico da segunda área de pupila seja excêntrica ao lado -x relação ao centro geométrico da área de pupila de formação de imagem 500 em uma distância de pupila predeterminada.
Os primeiros elementos de detecção de foco 210SA (220SA, 230SA, 240SA ou 250SA) mostrados na Figura 2 são regularmente dispostos na direção x, e a imagem de objeto adquirida a partir da pluralidade de primeiros pixels de detecção de foco será referida como uma imagem A. Igualmente, os segundos elementos de detecção de foco 210SB (220SB, 230SB, 240SB ou 250SB) mostrados na Figura 2 são regularmente dispostos na direção x, e a imagem de objeto adquirida a partir da pluralidade de segundos pixels de detecção de foco será referida como uma imagem B. É possível realizar a detecção de foco calculando-se uma quantidade de desfoque (quantidade de embaçamento) a partir da quantidade de deslocamento de imagem (posição relativa) entre as imagens A e B.
A manipulação de um deslocamento de pupila na altura de imagem periférica do sensor de imagem nesta modalidade será descrita abaixo. As Figuras 13A a 13C, 14A e 14B mostram a relação entre a primeira área de pupila do primeiro pixel de detecção de foco, a segunda área de pupila do segundo pixel de detecção de foco, e a pupila de saída do sistema óptico de formação de imagem na altura de imagem periférica do sensor de imagem.
A Figura 13A mostra um caso em que uma distância de pupila de saída D1 do sistema óptico de formação de imagem quase coincide com uma distância de pupila ajustada Ds do sensor de imagem. Neste caso, a pupila de saída 400 do sistema óptico de formação de imagem é quase uniformemente dividida por pupila pela primeira área de pupila 530a do primeiro pixel de detecção de foco 230SA e a segunda área de pupila 530b do segundo pixel de detecção de foco 230SB.
Em contrapartida, a pupila de saída 400 do sistema óptico de formação de imagem não é uniformemente dividida por pupila na altura periférica do sensor de imagem no caso mostrado na Figura 13B na qual a distância de pupila de saída D1 do sistema óptico de formação de imagem é mais curta que a distância de pupila ajustada Ds do sensor de imagem ou no caso mostrado na Figura 13C, em que a distância de pupila de saída D1 do sistema óptico de formação de imagem é mais longa que a distância de pupila ajustada Ds do sensor de imagem.
À medida que a divisão de pupila se torna não uniforme, as intensidades das imagens A e B (Figura 13) se tornam não uniformes. Como uma consequência, a intensidade de uma das imagens A e B se torna maior, e a intensidade da outra imagem se torna menor. À medida que as intensidades das imagens A e B se tornam muito não uniformes devido à altura de imagem periférica, e similares, um dos sinais das imagens A e B obtidos não pode ter uma intensidade suficiente, resultando em uma deterioração no desempenho de detecção de foco.
Nesta modalidade, o primeiro elemento de detecção de foco 210SA e o segundo elemento de detecção de foco 210SB na disposição 3 são dispostos antecipadamente, em que a média do centro geométrico da primeira área de pupila 510a e do centro geométrico da segunda área de pupila 510b é muito excêntrica ao lado +x relação ao centro geométrico da área de pupila de formação de imagem 500 em uma distância de pupila predeterminada.
As Figuras 14A e 14B mostram um caso em que a distância de pupila de saída D1 do sistema óptico de formação de imagem difere da distância de pupila ajustada Ds do sensor de imagem, e a pupila de saída 400 do sistema óptico de formação de imagem se torna muito excêntrica ao lado +x em um plano de pupila na posição que corresponde à distância de pupila ajustada Ds do sensor de imagem na altura de imagem periférica. A Figura 14A mostra um caso em que a pupila de saída 400 do sistema óptico de formação de imagem que é muito excêntrica ao lado +x é dividida por pupila pela primeira área de pupila 530a do primeiro pixel de detecção de foco 230SA e pela segunda área de pupila 530b do segundo pixel de detecção de foco 230S8 na disposição 1. Neste caso, um deslocamento de pupila é grande e a divisão de pupila não uniforme ocorre. Em contrapartida, a Figura 14B mostra um caso em que a pupila de saída 400 do sistema óptico de formação de imagem que é excêntrica ao lado +x é dividida por pupila pela primeira área de pupila 510a do primeiro elemento de detecção de foco 210SA e pela segunda área de pupila 510b do segundo elemento de detecção de foco 210SB na disposição 3. Neste caso, mesmo na altura de imagem periférica, um deslocamento de pupila pode ser reduzido, e divisão de pupila uniforme pode ser realizada. Isto pode aprimorar o desempenho de detecção de foco.
A disposição acima pode ampliar a faixa altura de imagem na qual a detecção de foco pode ser realizada pelo método de diferença de fase de divisão de pupila de acordo com um deslocamento de pupila na altura periférica do sensor de imagem.
A segunda modalidade da presente invenção será descrita abaixo.
Um grupo de pixels de detecção de foco 230 na disposição 1 será descrito abaixo. A Figura 15A é uma vista em planta de um primeiro pixel de detecção de foco 230SA como um pixel do sensor de imagem mostrado na Figura 2 quando visualizada a partir do lado de superfície de recepção de luz (lado +z) do sensor de imagem. A Figura 15B é uma vista transversal tomada ao longo de a - a na Figura 15A quando visualizada a partir do lado -y, Figura 16A é uma vista em planta de um segundo pixel de detecção de foco 230S8 como um pixel do sensor de imagem mostrado na Figura 2 quando visualizada a partir do lado de superfície de recepção de luz (lado +z) do sensor de imagem. A Figura 16B é uma vista transversal tomada ao longo de b - b na Figura 16A quando visualizada a partir do lado -y. A Figura 17A é uma vista em planta de um primeiro pixel de formação de imagem 230G como um pixel do sensor de imagem mostrado na Figura 2 quando visualizada a partir do lado de superfície de recepção de luz (lado +z) do sensor de imagem. A Figura 17B é uma vista transversal tomada ao longo de c - c na Figura 17A quando visualizada a partir do lado -y.
Conforme mostrado na Figura 15B, o primeiro pixel de detecção de foco 230SA tem uma lente intracamadas 306 entre uma microlente 305 e uma primeira camada de blindagem de luz 330a que tem a primeira abertura. Conforme mostrado na Figura 16B, o segundo pixel de detecção de foco 230SB tem uma lente intracamadas 306 entre uma microlente 305 e uma segunda camada de blindagem de luz 330b que tem a segunda abertura. Conforme mostrado na Figura I7B, nenhuma lente intracamadas 306 é formada no pixel de formação de imagem 230G. Outros componentes são iguais àqueles na disposição 1 na primeira modalidade.
Como na disposição 1, uma lente intracamadas 306 é formada em cada um entre um primeiro pixel de detecção de foco 220SA e segundo pixel de detecção de foco 220SB de um grupo de pixels de detecção de foco 220 na disposição 2. O mesmo se aplica a um primeiro pixel de detecção de foco 240SA e segundo pixel de detecção de foco 240SB de um grupo de pixels de detecção de foco 240. Outros componentes são iguais àqueles na disposição 2 na primeira modalidade.
Um grupo de pixels de detecção de foco 210 na disposição 3 será descrito abaixo. A Figura 18A é uma vista em planta de um primeiro elemento de detecção de foco 210SA como um pixel do sensor de imagem mostrado na Figura 2 quando visualizado a partir do lado de superfície de recepção de luz (lado +z) do sensor de imagem. A Figura 18B é uma vista transversal tomada ao longo de a - a na Figura 18A quando visualizada a partir do lado -y. A Figura 19A é uma vista em planta de um segundo elemento de detecção de foco 210SB como um pixel do sensor de imagem mostrado na Figura 2 quando visualizada a partir do lado de superfície de recepção de luz (lado +z) do sensor de imagem. A Figura 19B é uma vista transversal tomada ao longo de b - b na Figura 19A quando visualizada a partir do lado -y.
Conforme mostrado na Figura 18B, em um primeiro elemento de detecção de foco 210SA, uma lente intracamadas 306 é formada entre uma microlente 305 e uma primeira camada de blindagem de luz 310a que tem a primeira abertura a fim de ser excêntrica na direção +x. A microlente complexa constituída por uma microlente e uma lente intracamadas é configurada para ser excêntrica na direção +x. Igualmente, no segundo elemento de detecção de foco 210SB, uma lente intracamadas 306 é formada entre uma microlente 305 e uma segunda camada de blindagem de luz 310b que tem a segunda abertura a fim de ser excêntrica na direção +x. A microlente complexa constituída por uma microlente e uma intralente é configurada para ser excêntrica na direção +x. Outros componentes são iguais àqueles na disposição 3 na primeira modalidade.
Na disposição 3, o centro geométrico da primeira abertura da primeira camada de blindagem de luz 310a do primeiro elemento de detecção de foco 210SA difere do centro geométrico da segunda abertura da segunda camada de blindagem de luz 310b do segundo elemento de detecção de foco 210SB. A posição média do centro geométrico da primeira abertura da primeira camada de blindagem de luz 310a e do centro geométrico da segunda abertura da segunda camada de blindagem de luz 310b é excêntrica em relação ao centro geométrico da superfície de recepção de luz da porção de conversão fotoelétrica na direção -X. As microlentes complexas do primeiro elemento de detecção de foco 210SA e do segundo elemento de detecção de foco 210SB são excêntricas em relação ao centro geométrico da porção de conversão fotoelétrica na direção +x.
Em contrapartida, um primeiro elemento de detecção de foco 250SA e segundo elemento de detecção de foco 250SB de um grupo de elementos de detecção de foco 250 mostrado na Figura 2 são configurados, de modo que a posição média do centro geométrico da primeira abertura da primeira camada de blindagem de luz e do centro geométrico da segunda abertura da segunda camada de blindagem de luz seja excêntrica em relação ao centro geométrico da superfície de recepção de luz da porção de conversão fotoelétrica na direção +x. As microlentes complexas do primeiro elemento de detecção de foco 250SA e do segundo elemento de detecção de foco 250SB são excêntricas em relação ao centro geométrico da superfície de recepção de luz da porção de conversão fotoelétrica na direção -x.
Nesta modalidade, as respectivas microlentes complexas do primeiro pixel de detecção de foco e do segundo pixel de detecção de foco são excêntricas em uma direção oposta à direção na qual a posição média do centro geométrico da primeira abertura e do centro geométrico da segunda abertura é excêntrica. Cada uma das microlentes complexas do primeiro pixel de detecção de foco e do segundo pixel de detecção de foco é constituída por uma pluralidade de microlentes.
Outros componentes são iguais àqueles na primeira modalidade. Com a disposição acima, é possível ampliar a faixa de altura de imagem na qual a detecção de foco pode ser realizada pelo método de diferença de fase de divisão de pupila de acordo com um deslocamento de pupila na altura periférica do sensor de imagem.
Embora a presente invenção tenha sido descrita com referência às modalidades 5 exemplificativas, deve-se entender que a invenção não se limita às modalidades exemplificativas descritas. O escopo das reivindicações a seguir deve estar de acordo com a interpretação mais ampla, a fim de abranger todas tais modificações e estruturas e funções equivalentes.
Claims (8)
1. Sensor de imagem caracterizado por compreender uma pluralidade de pixels de formação de imagem que recebe feixes de luz que passam através de uma área de pupila de formação de imagem de um sistema óptico de formação de imagem, uma pluralidade de primeiros pixels de detecção de foco que recebe feixes de luz que passam através de uma primeira área de pupila menor que a área de pupila de formação de imagem, e uma pluralidade de segundos pixels de detecção de foco que recebe feixes de luz que passam através de uma segunda área de pupila menor que a área de pupila de formação de imagem,em que a dita pluralidade de pixels de formação de imagem é disposta em uma primeira direção perpendicular a um eixo geométrico óptico do sistema óptico de formação de imagem,a dita pluralidade de primeiros pixels de detecção de foco é disposta na primeira direção, a fim de se deslocar da dita pluralidade de pixels de formação de imagem em uma segunda direção perpendicular à primeira direção e uma direção do eixo geométrico óptico,a dita pluralidade de segundos pixels de detecção de foco é disposta na primeira direção, a fim de se deslocar da dita pluralidade de pixels de formação de imagem na segunda direção,o dito primeiro pixel de detecção de foco compreende uma primeira camada de bloqueio de luz que tem uma primeira abertura entre uma lente do dito primeiro pixel de detecção de foco e uma porção de conversão fotoelétrica do dito primeiro pixel de detecção de foco, cuja primeira camada de bloqueio de luz bloqueia feixes de luz para fora da primeira área de pupila de alcançar a porção de conversão fotoelétrica,o dito segundo pixel de detecção de foco compreende uma segunda camada de bloqueio de luz que tem uma segunda abertura localizada em uma posição diferente de uma posição da primeira abertura na primeira direção entre uma lente do dito segundo pixel de detecção de foco e uma porção de conversão fotoelétrica do dito segundo pixel de detecção de foco, cuja segunda camada de bloqueio de luz bloqueia feixes de luz para fora da segunda área de pupila de alcançar a porção de conversão fotoelétrica,uma posição média de um centro geométrico da primeira abertura e um centro geométrico da segunda abertura é deslocada em relação a um centro geométrico de uma porção de conversão fotoelétrica do dito primeiro pixel de detecção de foco na primeira direção, o deslocamento de uma lente do dito primeiro pixel de detecção de foco em relação a um centro do dito pixel difere do deslocamento de uma lente do dito pixel de formação de imagem em relação a um centro do dito pixel na primeira direção na mesma altura de imagem na primeira direção,o deslocamento de uma lente do dito segundo pixel de detecção de foco em relação a um centro do dito pixel difere do deslocamento de uma lente do dito pixel de formação de imagem em relação a um centro do dito pixel na primeira direção na mesma altura de imagem na primeira direção,uma direção de deslocamento de cada uma das lentes do dito primeiro pixel de detecção de foco e do dito segundo pixel de detecção de foco em relação a um centro do dito pixel é uma primeira direção de deslocamento em relação a um eixo geométrico óptico do dito sistema óptico de formação de imagem, e uma direção de deslocamento de uma posição média de um centro geométrico da primeira abertura e um centro geométrico da segunda abertura em relação a um centro do dito pixel é uma segunda direção de deslocamento em relação ao eixo geométrico óptico do dito sistema óptico de formação de imagem, que é oposta à primeira direção de deslocamento, euma quantidade de deslocamento de um centro geométrico da primeira abertura em relação a um centro do dito primeiro pixel de detecção de foco difere de uma quantidade de deslocamento de um centro geométrico da segunda abertura em relação a um centro do dito segundo pixel de detecção de foco.
2. Aparelho de captura de imagem caracterizado pelo fato de que compreende um sensor de imagem compreendendo uma pluralidade de pixels de formação de imagem que recebe feixes de luz que passam através de uma área de pupila de formação de imagem de um sistema óptico de formação de imagem, uma pluralidade de primeiros pixels de detecção de foco que recebe feixes de luz que passam através de uma primeira área de pupila menor que a área de pupila de formação de imagem, e uma pluralidade de segundos pixels de detecção de foco que recebe feixes de luz que passam através de uma segunda área de pupila menor que a área de pupila de formação de imagem,em que a dita pluralidade de pixels de formação de imagem é disposta em uma primeira direção perpendicular a um eixo geométrico óptico do sistema óptico de formação de imagem,a dita pluralidade de primeiros pixels de detecção de foco é disposta na primeira direção, a fim de se deslocar da dita pluralidade de pixels de formação de imagem em uma segunda direção perpendicular à primeira direção e uma direção do eixo geométrico óptico,a dita pluralidade de segundos pixels de detecção de foco é disposta na primeira direção, a fim de se deslocar da dita pluralidade de pixels de formação de imagem na segunda direção,o dito primeiro pixel de detecção de foco compreende uma primeira camada de bloqueio de luz que tem uma primeira abertura entre uma lente do dito primeiro pixel de detecção de foco e uma porção de conversão fotoelétrica do dito primeiro pixel de detecção de foco, cuja primeira camada de bloqueio de luz bloqueia feixes de luz para fora da primeira área de pupila de alcançar a porção de conversão fotoelétrica,o dito segundo pixel de detecção de foco compreende uma segunda camada de bloqueio de luz que tem uma segunda abertura localizada em uma posição diferente de uma posição da primeira abertura na primeira direção entre uma lente do dito segundo pixel de detecção de foco e uma porção de conversão fotoelétrica do dito segundo pixel de detecção de foco, cuja segunda camada de bloqueio de luz bloqueia feixes de luz para fora da segunda área de pupila de alcançar a porção de conversão fotoelétrica, uma posição média de um centro geométrico da primeira abertura e um centro geométrico da segunda abertura é deslocada em relação a um centro geométrico de uma porção de conversão fotoelétrica do dito primeiro pixel de detecção de foco na primeira direção, o deslocamento de uma lente do dito primeiro pixel de detecção de foco em relação a um centro do dito pixel difere do deslocamento de uma lente do dito pixel de formação de imagem em relação a um centro do dito pixel na primeira direção na mesma altura de imagem na primeira direção,o deslocamento de uma lente do dito segundo pixel de detecção de foco em relação a um centro do dito pixel difere do deslocamento de uma lente do dito pixel de formação de imagem em relação a um centro do dito pixel na primeira direção na mesma altura de imagem na primeira direção,uma direção de deslocamento de cada uma das lentes do dito primeiro pixel de detecção de foco e do dito segundo pixel de detecção de foco em relação a um centro do dito pixel é uma primeira direção de deslocamento em relação a um eixo geométrico óptico do dito sistema óptico de formação de imagem, e uma direção de deslocamento de uma posição média de um centro geométrico da primeira abertura e um centro geométrico da segunda abertura em relação a um centro do dito pixel é uma segunda direção de deslocamento em relação ao eixo geométrico óptico do dito sistema óptico de formação de imagem, que é oposta à primeira direção de deslocamento, euma quantidade de deslocamento de um centro geométrico da primeira abertura em relação a um centro do dito primeiro pixel de detecção de foco difere de uma quantidade de deslocamento de um centro geométrico da segunda abertura em relação a um centro do dito segundo pixel de detecção de foco.
3. Sensor de imagem caracterizado por compreender:um pixel de formação de imagem que recebe um feixe de luz que passa através de uma área de pupila de formação de imagem de um sistema óptico de formação de imagem; um primeiro pixel de detecção de foco recebe feixe de luz que passa através de uma primeira área de pupila menor do que a área de pupila de formação de imagem, em que o primeiro pixel de detecção de foco compreende uma primeira camada de bloqueio de luz tendo uma primeira abertura entre uma lente do primeiro pixel de detecção de foco e uma porção de conversão fotoelétrica do primeiro pixel de detecção de foco;um segundo pixel de detecção de foco recebe feixe de luz que passa através de uma segunda área de pupila menor do que a área de pupila de formação de imagem, em que o segundo pixel de detecção de foco compreende uma segunda camada de bloqueio de luz tendo uma segunda abertura entre uma lente do segundo pixel de detecção de foco e uma porção de conversão fotoelétrica do segundo pixel de detecção de foco;em que uma direção de deslocamento de uma lente do primeiro pixel de detecção de foco em relação a um centro do dito pixel sendo oposta a uma direção de deslocamento de um centro geométrico da primeira abertura em relação a um centro do dito pixel, e uma direção de deslocamento de uma lente do segundo pixel de detecção de foco em relação a um centro do dito pixel sendo oposta a uma direção de deslocamento de um centro geométrico da segunda abertura em relação a um centro do dito pixel, euma quantidade de deslocamento de um centro geométrico da primeira abertura em relação a um centro do primeiro pixel de detecção de foco difere de uma quantidade de deslocamento de um centro geométrico da segunda abertura em relação a um centro do segundo pixel de detecção de foco.
4. Sensor, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a direção de deslocamento da lente dos primeiro e segundo pixel de detecção de foco em relação ao centro dos ditos pixels é uma direção para aproximar um eixo geométrico óptico do sistema óptico de formação de imagem e a direção de deslocamento do centro geométrico das primeira e segunda aberturas em relação ao centro dos ditos pixels é uma direção para separar do eixo geométrico óptico do sistema de formação de imagem.
5. Sensor, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que uma posição de um centro geométrico da primeira área de pupila difere de uma posição de um centro geométrico da segunda área de pupila,uma quantidade de desfoque é calculada usando um par de sinais de um primeiro sinal de detecção de foco emitido a partir do primeiro pixel de detecção de foco e um segundo sinal de detecção de foco emitido a partir do segundo pixel de detecção de foco,uma direção de deslocamento de cada uma das lentes do primeiro pixel de detecção de foco e do segundo pixel de detecção de foco em relação a um centro de cada um dos pixels é oposta a uma direção de deslocamento de uma posição média de um centro geométrico da primeira abertura e um centro geométrico da segunda abertura em relação a um centro do dito pixel.
6. Sensor, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que uma direção de deslocamento de cada uma das lentes do primeiro pixel de detecção de foco e do segundo pixel de detecção de foco em relação a um centro do dito pixel é uma direção para se aproximar de um eixo geométrico óptico do sistema óptico de formação de imagem, e uma direção de deslocamento de uma posição média de um centro geométrico da primeira abertura e um centro geométrico da segunda abertura em relação a um centro do dito pixel é uma direção para se separar do eixo geométrico óptico do sistema óptico de formação de imagem.
7. Aparelho de captura de imagem caracterizado por compreender um sensor de imagem, o sensor de imagem compreendendo:um pixel de formação de imagem que recebe um feixe de luz que passa através de uma área de pupila de formação de imagem de um sistema óptico de formação de imagem;um primeiro pixel de detecção de foco recebe feixe de luz que passa através de uma primeira área de pupila menor do que a área de pupila de formação de imagem, em que o primeiro pixel de detecção de foco compreende uma primeira camada de bloqueio de luz tendo uma primeira abertura entre uma lente do primeiro pixel de detecção de foco e uma porção de conversão fotoelétrica do primeiro pixel de detecção de foco;um segundo pixel de detecção de foco recebe feixe de luz que passa através de uma segunda área de pupila menor do que a área de pupila de formação de imagem, em que o segundo pixel de detecção de foco compreende uma segunda camada de bloqueio de luz tendo uma segunda abertura entre uma lente do segundo pixel de detecção de foco e uma porção de conversão fotoelétrica do segundo pixel de detecção de foco;em que uma direção de deslocamento de uma lente do primeiro pixel de detecção de foco em relação a um centro do dito pixel sendo oposta a uma direção de deslocamento de um centro geométrico da primeira abertura em relação a um centro do dito pixel, e uma direção de deslocamento de uma lente do segundo pixel de detecção de foco em relação a um centro do dito pixel sendo oposta a uma direção de deslocamento de um centro geométrico da segunda abertura em relação a um centro do dito pixel, euma quantidade de deslocamento de um centro geométrico da primeira abertura em relação a um centro do primeiro pixel de detecção de foco difere de uma quantidade de deslocamento de um centro geométrico da segunda abertura em relação a um centro do segundo pixel de detecção de foco.
8. Sensor, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a camada de bloqueio de luz tem a abertura usando camadas de fiação para acionar o sensor de imagem.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] | ||
| B06F | Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette] | ||
| B06U | Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 30/09/2013, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. |
|
| B09W | Correction of the decision to grant [chapter 9.1.4 patent gazette] |
Free format text: RETIFIQUE-SE POR INCORRECAO NO QUADRO 1 DO PARECER ANTERIOR |
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| B16C | Correction of notification of the grant [chapter 16.3 patent gazette] |
Free format text: REF. RPI 2654 DE 16/11/2021 QUANTO AO RELATORIO DESCRITIVO. |