CN101778221A - 固态成像装置 - Google Patents

Abstract

一种固态成像装置包括：光接收元件，进行光电转换并且被放置在多个像素中的每一个像素中，其中，将其中利用与所述多个像素之中的预定像素相邻的六个像素来包围预定像素的蜂窝结构、或者其中从该蜂窝结构中省略所述六个相邻像素之中的一个到三个像素的结构用作基本单元。

Description

固态成像装置

技术领域

本发明涉及一种固态成像装置，更具体地，涉及一种可以减少所安装的晶体管的数目、具有高像素平面填充率(planar filling rate)、并且可以以高效率来采集光的固态成像装置。

背景技术

近年来，用于使用固态成像装置来捕获被摄体的图像并形成图像的电子装置(诸如，数字照相机或可携式摄像机)越来越普及。CCD(电荷耦合装置)图像传感器或CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器被已知为这种固态成像装置。它们全部被称为图像传感器。图像传感器以将像素用作单位(unit)的技术为前提。

将像素用作单位的技术被应用于显示侧、以及图像捕获侧。在日本专利第2600250号(专利文献1)、第JP-A-2004-2153号(专利文献2)、第JP-A-2005-150463号(专利文献3)、第JP-A-2006-165567号(专利文献4)、第JP-A-2006-54276号(专利文献5)、J.Adkisson等人的“IEEE Workshop onCCDs and Advanced Image Sensors(关于CCD和高级图像传感器的IEEE讨论会会议录)，pp.1-4(第1-4页)(2005)”(非专利文献1)、和Keiji Mabuchi的“Technical Research Report of the Institute of Electronics，Information andCommunication Engineers(电子、信息和通信工程师协会的技术研究报告)Vol.104，No.66(20040513)pp.51-56(第104卷，第66期(20040513)第51-56页)”(非专利文献2)中公开了将像素用作单位的这种技术。

发明内容

近年来，对于可以减少所安装的晶体管的数目、具有高像素平面填充率、并且可以以高效率来采集光的固态成像装置的需求已经增加。然而，包括专利文献1到5以及非专利文献1和2的已知技术没有满意地应对这种需求。

因而，期望减少所安装的晶体管的数目、增强像素的平面填充率、并且以高效率来采集光。

根据本发明的实施例，提供了一种固态成像装置，包括：光接收元件，进行光电转换并且被放置在多个像素中的每一个像素中，其中，将其中利用与所述多个像素之中的预定像素相邻的六个像素来包围该预定像素的蜂窝结构、或者其中从该蜂窝结构中省略所述六个相邻像素之中的一个到三个像素的结构用作基本单元。

所述基本单元可以包括：传送晶体管，其放置在所述基本单元的每个像素中；以及重置晶体管、选择晶体管和放大晶体管，它们由所述基本单元的像素共享。

所述基本单元可以包括：传送晶体管，其放置在所述基本单元的每个像素中；以及重置晶体管和放大晶体管，它们由所述基本单元的像素共享。这里，所述基本单元的晶体管可以根据用于通过利用脉冲来驱动其漏极端子而控制FD(Floating Diffusion浮动扩散)电位的FD驱动方法来驱动。

所述固态成像装置还可以包括光采集元件。

可以由放置在以下圆周上或该圆周内的像素共享一个光采集元件，所述圆周具有等于或大于从预定像素到相邻像素的距离的预定距离作为半径。

所述固态成像装置可以聚焦来自被摄体的光，并且可以通过使用光采集元件使得来自位于聚焦位置之前或之后的对象的整个光通量的子集选择性地到达所述像素，来检测该对象的相位差，从而做出聚焦确定或获取到该对象的距离信息。

在所述固态成像装置的中心部分处，可以彼此无偏心地对齐光采集元件的光轴和光接收元件的中心，并且可以取决于与中心部分的距离，来朝向中心部分偏心地对齐光采集元件的光轴和光接收元件的中心。

所述固态成像装置还可以包括：N种类型(其中，N是等于或大于3的整数)的滤光器(filter)，用于选择性地传送特定波长的光束。这里，可以在所述基本单元的像素中放置所述N种类型的滤光器之中的预定类型的滤光器。

可以在所述基本单元的每个像素中放置一种类型的滤光器，并且可以使用其中放置了对应类型的滤光器的另一像素的光强度值以及该像素和该另一像素之间的相对像素间距、通过计算来内插该像素的色彩。

当所述像素间距不是单位像素间距的整数倍时，可以将所述像素间距近似为整数倍，以计算该像素的色彩。

根据本发明的另一实施例，提供了一种固态成像装置，包括：多个像素中的每一个像素中的光采集元件和进行光电转换的光接收元件，其中，采用其中在由两个正交的轴形成的格形的顶点处排列光接收元件的方阵结构作为光接收元件的排列结构，以及采用其中利用与所述多个像素之中的预定像素相邻的六个像素来包围该预定像素的蜂窝结构、或者其中从该蜂窝结构中省略六个相邻像素之中的一个到三个像素的结构作为光采集元件的排列结构。

根据本发明的上述实施例，可能提供一种可以减少所安装的晶体管的数目、具有高像素平面填充率、并可以以高效率来采集光的固态成像装置。

附图说明

图1A和1B是图示了相邻像素之间的相对位置关系的视图。

图2是图示了在过去使用的像素单元的电路配置的视图。

图3是图示了根据本发明实施例的具有包括7个共享像素的蜂窝(honeycomb)结构的图像传感器中的像素的排列的视图。

图4是图示了根据本发明实施例的具有包括7个共享像素的蜂窝结构的图像传感器的电路配置的视图。

图5是图示了根据本发明实施例的具有包括7个共享像素的蜂窝结构的图像传感器的另一电路配置的视图。

图6是图示了根据本发明实施例的具有包括7个共享像素的蜂窝结构的图像传感器的另一电路配置的视图。

图7是图示了根据本发明实施例的具有包括7个共享像素的蜂窝结构的图像传感器中的图像数据读取处理的视图。

图8是图示了图7所示的像素数据读取处理的流程图。

图9是图示了图7所示的像素数据读取处理中的像素数据读取驱动脉冲的时序图。

图10是图示了图7所示的像素数据读取处理中的其他像素数据读取驱动脉冲的时序图，并且与图9的时序图不同。

图11是图示了根据本发明实施例的具有包括6个共享像素的蜂窝结构的图像传感器中的像素的排列的视图。

图12是图示了根据本发明实施例的具有包括6个共享像素的蜂窝结构的图像传感器中的图像数据读取处理的视图。

图13是图示了根据本发明实施例的具有包括5个共享像素的蜂窝结构的图像传感器中的像素的排列的视图。

图14是图示了根据本发明实施例的具有包括5个共享像素的蜂窝结构的图像传感器中的图像数据读取处理的视图。

图15是图示了根据本发明实施例的具有包括4个共享像素的蜂窝结构的图像传感器中的像素的排列的视图。

图16是图示了根据本发明实施例的具有包括4个共享像素的蜂窝结构的图像传感器中的图像数据读取处理的视图。

图17是示意性地图示了根据本发明实施例的具有蜂窝结构的图像传感器中的光接收元件(像素)和光采集元件之间的位置关系的视图。

图18是图示了根据本发明实施例的具有蜂窝结构的图像传感器中的像素的排列的顶视图。

图19是图示了执行相位差检测功能的方法的视图。

图20A和20B是图示了执行相位差检测功能的方法的视图。

图21是图示了执行相位差检测功能的方法的视图。

图22是图示了执行相位差检测功能的方法的视图。

图23是图示了当像素包括不同滤色器(color filters)时的图像重组(de-mosaicking)处理的视图。

图24A到24D是图示了可以由根据本发明实施例的具有包括7个共享像素的蜂窝结构的图像传感器采取的滤色器的排列的视图。

图25是图示了使用图像重组处理来对像素进行内插的方法的视图。

图26是图示了具有与根据本发明实施例的具有蜂窝结构的图像传感器的配置不同的配置的、根据本发明实施例的固态成像装置的示例的视图。

具体实施方式

1.过去的像素结构

为了容易地理解本发明，将首先描述已知像素排列的概况。

图1A和1B示出了相邻像素之间的相对位置关系。图1A示出了方阵结构中的相邻像素之间的相对位置关系。图1B示出了蜂窝结构中的相邻像素之间的相对位置关系。

在过去已知的典型固态成像装置中，广泛地采用了图1A所示的结构(即，其中在由两个正交轴形成的格形的顶点处排列像素的结构(在下文中，称为方阵结构))、或通过使方阵结构倾斜45度所获得的结构。由于在这种结构中水平轴和垂直轴这两个轴彼此正交，所以该结构适合于读取在像素中累积的信号。

另一方面，许多固态成像装置具有以下三维结构，其中在光接收元件的顶部表面上堆叠金属连线(interconnection)、平面化层、和滤色器等。由于基于三维结构的屏蔽效应而导致减低有效孔径比。相应地，已经在专利文献1到4中提出了用于有效地将光采集到像素的技术。即，专利文献1公开了一种与像素相对应偏心地形成片上微镜头的技术。专利文献2公开了一种形成复合核心(clad core)结构(波导结构)以有效地将光引导到光接收元件的技术。专利文献3公开了一种使用铜(Cu)连线来减少固态成像装置的总厚度的技术。专利文献4公开了一种形成具有背部照明结构(rear illuminatingstructure)的固态成像装置的技术。

这里，如图1A所示，假设在方阵结构的单位像素尺寸中，水平宽度是X、垂直宽度Y、并且像素间距(pitch)是D。为了方便解释，还假设X＝Y。即，每个像素具有方形。在此情况下，在每个像素中内切的最大圆与A＝XY的像素区域的比率(填充因子)最多为78.5。

除了图1A所示的方阵结构之外，还可以将图1B所示的蜂窝结构用作像素的排列。例如，在其中将像素间距维持为D、在二维平面(该平面被像素二维地填充)的整个表面上排列像素的蜂窝结构中，填充因子为90.7，其比方阵结构的填充因子大12。

在方阵结构中，像素与垂直和水平方向中的四个相邻像素之间的间距不等于所述像素与倾斜方向中的四个相邻像素之间的间距。相应地，导致了具有倾斜方向中的分辨率比垂直和水平方向中的分辨率更差的各向异性的问题。另一方面，在蜂窝结构中，六个相邻像素之间的距离都等于像素间距D。相应地，几乎不导致分辨率中的各向异性。

这样，与方阵结构相比，蜂窝结构在平面填充率(填充因子)或对于光采集元件的耦合效率方面优秀，并且在所获取的图像的分辨率各向同性方面优秀。

在专利文献5中公开了一种与具有蜂窝结构的像素相关的技术。这里，应注意，在专利文献5中公开的技术基于用于二维数据的显示装置的假设，而不是基于固态成像装置的假设。

图2示出了在专利文献5中公开的像素单元的电路结构(在下文中，称为过去的像素单元)。

过去的像素单元是包括以蜂窝结构排列的三个像素11的单元。如上所述，由于将过去的像素单元应用于显示装置，所以一个单元的三个像素11包括红色/绿色/蓝色滤色器。通过排列多个过去的像素单元，在每行中均匀地排列R/G/B像素11。相应地，可能提供可以以良好平衡再现色彩的显示装置。

然而，难以在没有任何改变的情况下将过去的像素单元应用于固态成像装置(图像传感器)。这是因为过去的像素单元具有专用化于该显示装置中的电路结构。即，由于人眼具有对于绿色敏感的大多数光神经元并且利用绿色感测分辨率，所以用于在提供具有高精度的图像的图像传感器等中排列更多绿色像素的研究是必须的。然而，如图2所示，过去的像素单元具有1∶1∶1的R/G/B像素比率，并且没有包括更多绿色像素的这种像素排列。

当可以将过去的像素单元应用于固态成像装置(图像传感器)时，与具有上述方阵结构的固态成像装置的电路结构相比，不能减少每个单位像素的晶体管的数目。即，如图2所示，过去的像素单元具有其中三个像素11形成一个单元的结构。相应地，过去的像素单元具有其中在一个单元中共享重置晶体管13、放大晶体管14和选择晶体管15的电路结构。在这种电路结构中，对于三个像素11而言，六个晶体管是必需的。在过去的像素单元中，每个单位像素的晶体管(Tr)的数目是2.0Tr/像素，并且其不小于过去的方阵结构中的数目。

即，在关注于作为固态成像装置的CMOS图像传感器的像素结构的情况下，能够尽量地减少每个单位像素的晶体管数目的像素共享技术对于降低尺寸或降低成本是重要的。当减少晶体管的数目时，相对增大了光电二极管的占用区域，这有利于灵敏性。相应地，已经研究并开发了用于具有过去的方阵结构的固态成像装置的高效像素共享方法。例如，非专利文献1公开了一种利用2×2像素或1×4像素共享重置晶体管、选择晶体管和放大晶体管的方法。非专利文献2公开了一种使用FD驱动方法来去除选择晶体管的方法，所述FD驱动方法能够通过利用脉冲来驱动漏极端子从而控制FD电位。采用这种高效像素共享方案的、具有过去的方阵结构的固态成像装置中的每个单位像素的晶体管的数目比过去的像素单元中的数目小得多。

2.根据实施例的固态成像装置

本发明的概况

本发明人发明了一种蜂窝结构(在下文中，称为“本蜂窝结构”)当作作为固态成像装置的二维图像传感器的像素排列结构，所述蜂窝结构中四个或更多像素(例如，七个像素)形成一个单元，。相应地，采用具有本蜂窝结构的像素排列的固态成像装置可以实现比采用具有过去的方阵结构的像素排列的固态成像装置的光采集效率更高的光采集效率。由于通过采用本蜂窝结构可以由四个或更多像素(例如，七个像素)共享晶体管，所以与过去的单元的过去结构相比，可能容易地减少每个像素的晶体管数目。

下面，将描述根据本发明实施例的、采用具有本蜂窝结构的像素排列的固态成像装置(在下文中，称为具有本蜂窝结构的图像传感器)。

在下文中假设：将使用场效应晶体管(MOSFET)来放大电信号的固态成像装置(CMOS图像传感器：CIS/CMOS IS)用作具有本蜂窝结构的图像传感器。当然，本蜂窝结构可以应用于其他类型的固态成像装置。

具有本蜂窝结构的图像传感器中的7个共享像素的示例

图3是图示了具有包括7个共享像素的本蜂窝结构的图像传感器中的像素排列的视图。

在图3所示的示例中，中心像素101和包围该中心像素的六个像素101这七个像素101形成本蜂窝结构的一个单元。

每个像素101包括光电转换元件，诸如光电二极管。传送晶体管102被放置在每个像素101中。另一方面，由所有像素101共享重置晶体管103和放大晶体管104，因而在每个单元中仅放置一个重置晶体管103和一个放大晶体管104。FD(浮动扩散)105被排列为环形。这样，通过将FD 105排列为环形，可能增加其容量并且减少电荷转换系数。结果，可能累积大量的电荷。

图4示出了具有包括7个共享像素的本蜂窝结构的图像传感器的电路结构。

放置在每个单元中的重置晶体管103和放大晶体管104连接到一根电源线201。放大晶体管104连接到信号输出线202。

每个像素101的传送晶体管102、重置晶体管103和放大晶体管104可以由例如场效应晶体管(MOSFET)形成。使用用于通过利用脉冲来驱动场效应晶体管的漏极端子而控制FD电位的FD驱动方法，来驱动场效应晶体管。相应地，选择晶体管不是必须的。

图5示出了具有包括7个共享像素的本蜂窝结构的图像传感器的另一电路结构。

在图5所示的示例中，除了图4所示的结构之外，还提供选择晶体管203。

图6是具有包括7个共享像素的本蜂窝结构的图像传感器的另一电路结构。

在图6所示的示例中，每个像素101的传送晶体管102的连接类型不同于图5所示的示例的传送晶体管102的连接类型。尽管未示出，但是可以通过采用与图4所示相同的FD驱动方法来去除选择晶体管203。

现在，将描述具有包括7个共享像素的本蜂窝结构的图像传感器的操作。

图7是图示了使得具有包括7个共享像素的本蜂窝结构的图像传感器读取图像数据的处理(在下文中，称为“图像数据读取处理”)的视图。

如图7所示，一个单元301包括七个像素101。这里，将在图7所示的像素101中描述的编号k(其中，k是1到7的整数)称为单元内(inter-unit)像素编号k。将具有单元内像素编号k的像素101称为像素101-k。

在关注于一个单元301的情况下，按照单元内像素编号k的顺序(即，按照图7所示的示例中像素101-1到101-7的顺序)来相继地读取像素101的数据。

在关注于一个特定单元301A1的情况下，其右边相邻单元301B1在该图中的垂直方向中与其错位了一个像素(一行)。其右边相邻单元301C1在该图中的垂直方向中与单元301A1错位了两个像素(两行)。其右边相邻单元301A2排列在与单元301A1相同的行中。相应地，在关注于单元301A2的情况下，其右边相邻单元301B2在该图中的垂直方向中与其错位了一个像素(一行)。其右边相邻单元301C2在该图中的垂直方向中与单元301A2错位了两个像素(两行)。其后，重复三个单元301Aj到301Cj的排列。这里，在图7所示的示例中，示出了j＝1和2，但是j是等于或小于在像素总数的基础上设置的阈值的整数。在下文中，将j称为3单元的单位编号(3-unit unit number)。相应地，在图7所示的示例中，按照排列顺序(即，按照单元301Aj到301Ci的顺序)来相继地进行从单元301读取数据。

换言之，具有包括7个共享像素的本蜂窝结构的图像传感器具有以下电路结构，其中按照垂直和水平方向排列信号传送线，从而按照上述顺序来读取数据。

图8是图示了图7所示的示例中的像素数据读取处理的流程图。

在步骤S1中，具有包括7个共享像素的本蜂窝结构的图像传感器(在下文中，在参考图8的描述中缩写为传感器)将3单元内的符号(inter-3-unit sign)设置为i＝A，将3单元的单位编号设置为j＝1，并将单元内像素编号设置为k＝1。

这里，3单元内的符号i意味着附加到图7中的单元“301”的附图标记的符号(A到C中的任何一个)。如上定义3单元的单位编号j。即，通过描述单元300ij，指定了唯一单元。如上定义单元内像素编号k。即，通过像素101-k来指定单元300ij中的唯一像素。换言之，通过指定三个参数i、j、和k，指定了预定的像素101。

在步骤S2中，传感器将单元301ij设置为目标单元。

在步骤S3中，传感器将目标单元中的像素101-k设置为目标像素。

在步骤S4中，传感器读取目标像素的像素数据。

在步骤S5中，传感器将单元内像素编号k增加1(k＝k+1)。

在步骤S6中，传感器确定是否满足k＞7。

当确定了单元内像素编号k等于或小于7时，传感器从步骤S3开始重复处理。即，对于目标单元中的像素101-1到101-7重复地执行步骤S3到S6的循环处理。结果，按照像素101-1到101-7的顺序来相继地读取像素数据。

当读取了像素101-7的像素数据时，在步骤S5的处理中获得k＝8。相应地，在步骤S6中确定了“是(YES)”，并然后执行步骤S7的处理。

在步骤S7中，传感器将单元内像素编号k重置为1(k＝1)。

在步骤S8中，传感器确定3单元内的符号i是否是C。

当3单元内的符号i是A或B时，在步骤S8中确定“否(NO)”，并然后执行步骤S9的处理。

在步骤S9中，传感器将3单元内的符号i从A设置到B或者从B设置到C。其后，再次执行步骤S2的处理，并重复随后的处理。即，对于单元300Aj到300Cj重复地执行步骤S2到S9的循环处理。结果，将单元300Aj到300Cj相继地设置为目标单元，并且在每个目标单元中按照像素101-1到101-7的顺序来相继地读取像素数据。

当读取了单元300Cj中的像素101-7的像素数据时，在步骤S5的处理中获得k＝8。相应地，在步骤S6中确定了“是”，并执行步骤S7的处理。在步骤S7中，将单元内像素编号k重置为1(k＝1)。然后，在步骤S8中确定了“是”，并且执行步骤S10的处理。在步骤S10中，传感器将3单元内的符号i从C设置到A。

在步骤S11中，传感器将3单元的单位编号j增加1(j＝j+1)。

在步骤S12中，传感器确定是否满足j＞阈值。

当3单元的单位编号j等于或小于阈值时，再次执行S2的处理，并重复其随后的处理。即，将三个单元300Aj到300Cj用作单位来相继地读取像素数据。在读取了最终像素数据之后的步骤S11的处理中，将j设置为大于阈值。相应地，在步骤S12中确定了“是”，并且结束图像数据读取处理。

图9是图示了图7所示的示例中的像素数据读取处理中的图像数据读取驱动脉冲的时序图。

图9从上边开始示出了传送晶体管102-1到102-7、重置晶体管103和电源线201的时序图。即，图9所示的时序图表达了图4所示的示例，即，其中进行FD驱动的示例。

图9所示的驱动脉冲或输出时间仅仅为示例。即，图9没有排除其中具有本蜂窝结构的图像传感器可以按照另一驱动模式来操作的情况。

在图9所示的示例中，将电位VDD的脉冲供应到电源线201。即，当开始对于一个单元301的图像数据读取处理时，将电位VDD施加到电源线201。在参考图9的描述中，当将电位VDD施加到电源线201时，设想将VDD脉冲改变为“接通(ON)”状态。当停止了该电位的施加时，设想将VDD脉冲改变为“关断(OFF)”状态。

当将VDD改变为“ON”状态并且接通重置晶体管103时，将FD电位改变为高电平。相应地，当在此状态中接通传送晶体管102-1时，像素101-1的光电二极管变空，并且开始电荷的累积。通过完全按照相同的方式来相继地改变重置晶体管103和像素101-2到101-7的传送晶体管102-2到102-7，光电二极管相继地开始电荷的累积。

其后，通过在VDD脉冲从“ON”状态改变为“OFF”状态时接通重置晶体管103，将FD电位改变为低电平。

然后，为了读取在光电二极管中累积的电荷，再次将VDD脉冲从“OFF”状态改变为“ON”状态。当在该状态中接通重置晶体管103并接通传送晶体管102-1时，在像素101-1的光电二极管中累积的电荷被读出到FD，由此读出信号电平(像素数据)。完全按照相同的方式，相继地接通重置晶体管103和像素101-2到101-7的传送晶体管102-2到102-7。相应地，相继地读出光电二极管的电荷(像素数据)。

其后，通过在VDD脉冲从“ON”状态改变为“OFF”状态时接通重置晶体管103，FD电位变满，并且结束一个单元301中的像素101-2到101-7的像素数据的读取(传送)。

即，一个单元301中的像素101-1到101-7的电荷累积时间对应于从传送晶体管102-1到102-7的第一发(bullet)脉冲至传送晶体管102-1到102-7的第二发脉冲的时间段。

通过这样根据图9所示的时序图来执行FD驱动操作，在图8所示的图像数据读取处理中执行对于目标单元的步骤S3到S6的循环处理。

即，对于单元301执行根据图9所示的时序图的FD驱动操作。

图10是图示了图7所示的示例中的像素数据读取处理中的像素数据读取驱动脉冲的时序图，并且与图9所示的示例不同。

图10从上边开始示出了传送晶体管102-1到102-7、重置晶体管103、选择晶体管203和电源线201的时序图。即，图10所示的时序图表达了图5或图6所示的示例，即，其中进行常规驱动的示例。

图10所示的驱动脉冲或输出时间仅仅为示例。即，图10没有排除其中具有本蜂窝结构的图像传感器可以按照另一驱动模式来操作的情况。

在图10所示的示例中，直到像素101-1到101-7的光电二极管中的电荷的累积为止的操作与图9所示的操作基本相同，并因而不重复其描述。

为了读出在像素101-1到101-7的光电二极管中累积的电荷，接通选择晶体管203。当在该状态中接通重置晶体管103并接通传送晶体管102-1时，在像素101-1的光电二极管中累积的电荷被读出到FD，由此读出信号电平(像素数据)。完全按照相同的方式，相继地接通重置晶体管103和像素101-2到101-7的传送晶体管102-2到102-7。相应地，相继地读出光电二极管的电荷(像素数据)。

其后，当关断选择晶体管203时，结束一个单元301中从像素101-2到101-7的像素数据的读取(传送)。

即，该单元301中的像素101-1到101-7的电荷累积时间对应于从传送晶体管102-1到102-7的第一发脉冲至传送晶体管102-1到102-7的第二发脉冲的时间段。

通过这样根据图10所示的时序图来执行FD驱动操作，在图8所示的图像数据读取处理中执行对于目标单元的步骤S3到S6的循环处理。

具有包括4到6个共享像素的本蜂窝结构的图像传感器

已经将包括7个共享像素的结构举例说明为具有本蜂窝结构的图像传感器。然而，包括7个共享像素的结构不是必须的，而可以充分地采用包括4个或更多共享像素的结构。相应地，下面，将按照包括6个、5个和4个共享像素的结构的特定示例的顺序来相继地描述包括6个、5个、和4个共享像素的结构的特定示例。

图11是图示了具有包括6个共享像素的本蜂窝结构的图像传感器的像素排列的视图。

在图11所示的示例中，通过中心(其意味着包括7个共享像素的结构的中心)处的一个像素101和包围该中心像素的五个像素101的总共6个像素101来构造本蜂窝结构的一个单元。

图11所示的架构采用一种通过FD驱动操作来读取电荷的方法。相应地，获得其中去除了选择晶体管的电路结构。然而，不用说，可以采用具有选择晶体管的电路结构。

即，可以采用通过从图4到图6所示的任何结构中去除与一个像素101对应的光电二极管和传送晶体管102而获得的结构，作为具有包括6个共享像素的本蜂窝结构的图像传感器的电路结构。

图12是图示了具有包括6个共享像素的本蜂窝结构的图像传感器中的图像数据读取处理的视图。

如图12所示，一个单元501包括六个像素101-1到101-6。另外，像素101-k(在图12所示的示例中，k是1到6的整数)中的k代表了在图12所示的每个像素中描述的编号，即，单元内像素编号。

在关注于一个单元501的情况下，按照单元内像素编号k的顺序(即，按照图12所示的示例中像素101-1到101-6的顺序)来相继地进行从像素101的数据读取。即，可以仅通过将图8中的步骤S6的处理改变为“k＞6？”的处理，来将步骤S3到S6的处理应用于单元501，而无需任何改变。可以通过省略与一个像素101对应的传送晶体管102的时序图，来应用图9或图10的时序图，而无需任何改变。

图13是图示了具有包括5个共享像素的本蜂窝结构的图像传感器的像素排列的视图。

在图13所示的示例中，通过中心(其意味着包括7个共享像素的结构的中心)处的一个像素101和包围该中心像素的四个像素101的总共5个像素101来构造本蜂窝结构的一个单元。

图13所示的架构采用一种通过FD驱动操作来读取电荷的方法。相应地，获得其中去除了选择晶体管的电路结构。然而，不用说，可以采用具有选择晶体管的电路结构。

即，可以采用通过从图4到图6所示的任何结构中去除与两个像素101对应的光电二极管和传送晶体管102而获得的结构，作为具有包括5个共享像素的本蜂窝结构的图像传感器的电路结构。

图14是图示了具有包括5个共享像素的本蜂窝结构的图像传感器中的图像数据读取处理的视图。

如图14所示，一个单元601包括五个像素101-1到101-5。另外，像素101-k(在图14所示的示例中，k是1到5的整数)中的k代表了在图14所示的每个像素中描述的编号，即，单元内像素编号。

在关注于一个单元601的情况下，按照单元内像素编号k的顺序(即，按照图14所示的示例中像素101-1到101-5的顺序)来相继地进行从像素101的数据读取。即，可以仅通过将图8中的步骤S6的处理改变为“k＞5？”的处理，来将步骤S3到S6的处理应用于单元601，而无需任何改变。可以通过省略与两个像素101对应的传送晶体管102的时序图，来应用图9或图10的时序图，而无需任何改变。

图15是图示了具有包括4个共享像素的本蜂窝结构的图像传感器的像素排列的视图。

在图15所示的示例中，通过中心(其意味着包括7个共享像素的结构的中心)处的一个像素101和包围该中心像素的三个像素101的总共4个像素101来构造本蜂窝结构的一个单元。

图15所示的架构采用一种通过FD驱动操作来读取电荷的方法。相应地，获得其中去除了选择晶体管的电路结构。然而，不用说，可以采用具有选择晶体管的电路结构。

即，可以采用通过从图4到图6所示的任何结构中去除与三个像素101对应的光电二极管和传送晶体管102而获得的结构，作为具有包括4个共享像素的本蜂窝结构的图像传感器的电路结构。

图16是图示了具有包括4个共享像素的本蜂窝结构的图像传感器中的图像数据读取处理的视图。

如图16所示，一个单元701包括四个像素101-1到101-4。另外，像素101-k(在图16所示的示例中，k是1到4的整数)中的k代表了在图16所示的每个像素中描述的编号，即，单元内像素编号。

在关注于一个单元701的情况下，按照单元内像素编号k的顺序(即，按照图16所示的示例中像素101-1到101-4的顺序)来相继地进行从像素101的数据读取。即，可以仅通过将图8中的步骤S6的处理改变为“k＞4？”的处理，来将步骤S3到S6的处理应用于单元701，而无需任何改变。可以通过省略与三个像素101对应的传送晶体管102的时序图，来应用图9或图10的时序图，而无需任何改变。

由像素共享的片上镜头的结构

从减少像素尺寸的角度来看，(在提交本发明时)本技术具有对于片上镜头的处理精度的限制。相应地，通过使用过去的方法，很难制造具有高精度的微米尺寸的(micron-sized)镜头或制造具有大曲率的短焦距凸透镜。过去的方法是以下方法，其将掩模图案(mask pattern)的抗蚀膜(resist)应用于片上镜头材料，通过热回熔处理(thermal reflowing process)来熔化抗蚀膜，使用其表面张力来形成凸透镜图案，并且通过蚀刻(etch)来向镜头材料转移形状。

另一方面，例如，可以采用包括7个共享像素的大单元，作为具有本蜂窝结构的图像传感器中共享像素的单位(一个单元)。可以采用更大的单元(例如，具有包括包围该大单元的12个像素的总共19个像素的蜂窝结构的单元)作为一个单元。这样，可以采用本蜂窝结构(包括四个或更多像素的蜂窝结构)作为一个单元，并且可以对于一个单元放置一个微镜头。相应地，可能容易地实现具有与镜头处理精度对应的高自由度的光采集元件。附带地，当对于多个像素采用一个片上镜头时，微镜头从射出瞳孔(exit pupil)的子集中采集光通量，由此可能掌握被摄体的聚焦状态或获取深度方向中的信息。因此，可能实现TTL(通过该镜头)相位差检测类型的自动聚焦功能或获取该被摄体的深度信息的功能。下面，将描述由像素共享的片上镜头的特定示例或采用片上镜头的技术的特定示例。

图17是示意性地图示了具有本蜂窝结构的图像传感器的光接收元件(像素)和光采集元件之间的位置关系的视图。

这里，将作为一个单元的中心的一个像素101称为“中心像素101”。

可以采用包括中心像素101和包围该中心像素的六个像素101的总共7个像素101的单元801，作为本蜂窝结构的一个单元。

在此情况下，当采用过去的技术、而没有任何改变时，获得了其中对于一个像素101放置一个光采集元件901(例如，片上微镜头)的结构。利用该结构，当一个像素101的尺寸减少时，必须同样多地减少光采集元件901的尺寸，并且难以利用目前的处理技术来应对这种尺寸降低。即，随着像素101的光接收元件的尺寸减少，光采集元件901的高处理精度是必须的。当采用片上微镜头作为光采集元件901时，采用包括第一到第四步骤的以下方法作为形成片上微镜头的目前方法。即，在第一步骤中，在应用于片上镜头材料的抗蚀膜中形成镜头图案，通过热回熔来熔化抗蚀膜，并且利用表面张力来形成凸透镜图案。在第二步骤中，通过利用蚀刻来向镜头材料转移凸透镜图案，从而形成片上镜头。在包括第一和第二步骤的方法中，难以应对几μm或更小的像素尺寸。使用该方法的精度达到了极限。

因此，合适的是，对于单元801(7个像素)采用一个光采集元件902(例如，片上微镜头)。这样，通过采用由多个像素共享的光采集元件，可以充分地将比与像素尺寸减少相伴随的精度低的精度用作光采集元件的处理精度。即，即使当采用形成片上镜头的目前方法时，也不导致任何具体问题。与其中采用以像素为单位的过去的光采集元件的情况相比，考虑到光采集元件之间的光采集特性的个体差异的降低或光采集特性的稳定性的改善，采用由多个像素共享的光采集元件是有效的。

可以采用具有包括包围单元801的12个像素101的总共19个像素101的一个单元802。在此情况下，对于单元802(19个像素)，可以采用一个光采集元件902(例如，片上微镜头)。

可以采用具有包括包围单元802的18个像素101的总共37个像素101的一个单元803。在此情况下，对于单元803(37个像素)，可以采用一个光采集元件903(例如，片上微镜头)。

即，可以采用包括具有M重(fold)(其中，M是1或更大的整数)的包围中心像素101的像素101的蜂窝结构，作为一个单元。在此情况下，对于每个单元，可以采用一个光采集元件(例如，片上微镜头)。换言之，可以采用包括以下圆周上或该圆周内的像素的蜂窝结构作为一个单元，所述圆周具有与中心像素101相距相邻像素间距(相邻像素之间的距离)的预定距离的半径。这里，当假设相邻像素间距是单位距离1时，可以通过N＝1+∑(6×X)(其中，∑是范围X＝0到x中的总和)来表达存在于与中心像素101相距X个像素或更少像素的范围中的像素101的总数N。即，一个单元包括N个像素101，并且由所述N个像素101共享一个光采集元件。这里，一个单元意味着其中排列了一个光采集元件的蜂窝结构的单元，并且可以不按照一一对应关系对应于其中共享了晶体管的单元。

光采集元件不是具体指片上微镜头(微凸透镜)。例如，可以采用子波长镜头(SWLL)作为光采集元件。这里，子波长镜头意味着以下元件。即，子波长镜头是通过按照比像素对于其具有灵敏性的电子波的波长小得多的标度(scale)对具有折射率n(其中，n＞1)的光学元件执行微处理工艺(microprocessing process)而获得的元件。更准确地，通过控制这种元件的微体积(micro volume)中的气体(其折射率为1)和光学元件的体积比，实施具有折射率的逐渐变化的二维折射率分布的光学元件。结果，该光学元件形成了具有光采集功能的光学元件。该光采集元件是子波长镜头。

图18是图示了具有本蜂窝结构的图像传感器的像素排列的顶视图。

在图18所示的示例中，为了容易解释，仅画出了单元902(在下文中，称为“光采集元件排列单元”)的一部分，其中排列包括7个像素101的蜂窝结构单元(在下文中，称为“像素单元”)和一个光采集元件。即，实际上，按照蜂窝形状来排列具有本蜂窝结构的图像传感器的所有像素。

如图18所示，可以设置像素单元和光采集元件排列单元902之间的排列关系，使得在具有本蜂窝结构的图像传感器的中心区域中，光采集元件的光轴与像素单元的中心无偏心地对齐；而在周围区域中，光采集元件的光轴与像素单元的中心偏心地对齐。相应地，可能在具有本蜂窝结构的图像传感器的周围区域中有效地采集偏斜(tilt)入射的光分量，由此减少临边昏暗(limbdarkening)(阴影shading)。在图18所示的示例中，对于一个光采集元件排列单元902排列一个光采集元件。然而，对于一个像素101可以排列一个光采集元件，或者对于更多像素101可以排列一个光采集元件。

由像素共享的片上镜头的使用：相位差的检测

将作为其中对于本蜂窝结构的一个单元采用一个光采集元件的使用示例，来描述执行相位差检测功能的方法。

图19、图20A和图20B、图21以及图22是图示了执行相位差检测功能的方法的视图。

在图19到22中，点1501A和1501B代表了例如点光源的被摄体中的一个特定点。从点1501A和1501B(即，从该图的左边)相继地排列相机镜头组1502、光采集元件组1503和光接收元件阵列1504。光接收元件阵列1504意味着在本蜂窝结构中排列的像素101(光电二极管)的集合。即，构成光接收元件阵列1504的矩形分别代表了一个像素101。这里，采用了图17所示的单元801，并且光采集元件902对应于光采集元件组1503的一个元件。光采集元件组1503的一个光采集元件902对应于三个相对(opposing)像素101。即，“三个相对像素101”意味着沿着图17的线X-X’所取的截面中的三个像素101，即，包括像素101C的三个彩色像素101。

在图19到图22所示的示例中，为了方便解释，沿着线X-X’所取的截面中的像素的数目是三个。即，如参考图17所描述的，沿着线X-X’所取的截面中的像素的数目可以是五个或七个或者更多。

如图19所示，来自被摄体的点1501A的光被镜头组1502采集，被聚焦在一个光采集元件902上，并且被形成为例如像素101A到101C中的图像。类似地，来自被摄体的点1501B的光被镜头组1502聚焦在一个光采集元件902上，并且被形成为例如像素101D到101F中的图像。

图20A和图20B示出了在被摄体的点1501A上聚焦光的条件下(所谓的在聚焦条件下)的位置关系。

在来自被摄体的点1501A的光之中，如图20A所示地传播入射到镜头组1502的中心区域上的光。即，光被镜头组1502采集，被聚焦在一个光采集元件902上，并且被形成为例如与光采集元件902相对的三个像素101A到101C之中的中心像素101B(图17中的中心像素101)中的图像。

在来自被摄体的点1501A的光之中，如图20B所示地传播入射到图20B中的镜头组1502的上部区域上的光。即，光被镜头组1502采集，被聚焦在一个光采集元件902上，并且被形成为例如与光采集元件902相对的三个像素101A到101C之中的、图20B中的下部像素101C的图像。

在来自被摄体的点1501A的光之中，如下地(未示出)传播入射到图20A和图20B中的镜头组1502的下部区域上的光。即，光被镜头组1502采集，被聚焦在一个光采集元件902上，并且被形成为例如与光采集元件902相对的三个像素101A到101C之中的图20A和图20B中的上部像素101A的图像。

这样，在来自被摄体的光之中，来自镜头组1502的孔径的一部分(子孔径)的光选择性地到达像素101(光接收元件)。

图21示出了其中在被摄体的点1501A的前面聚焦光的条件下(所谓的在前钉扎(pinning)条件下)的位置关系。

在此情况下，在来自被摄体的点1501A的光之中，在图20A和图20B所示的聚焦条件下被形成为中心像素101B(图17中的中心像素101)中的图像的光被聚焦在比图21中的下部像素101C稍稍上部的区域上。

图22示出了其中在被摄体的点1501A的后面聚焦光的条件下(所谓的在后钉扎条件下)的位置关系。

在此情况下，在来自被摄体的点1501A的光之中，在图20A和图20B所示的聚焦条件下被形成为中心像素101B(图17中的中心像素101)中的图像的光被聚焦在比图22中的下部像素101C稍稍下部的区域上。

这样，当对于多个像素101排列一个光采集元件902时，在来自被摄体的光之中、经过镜头组1502的孔径的一部分(子孔径)的光选择性地到达像素101。取决于聚焦的位置而偏移选择性地到达的光的图像形成位置。相应地，通过比较多个像素101的光强度值，可能确定聚焦位置。结果，可能容易地执行检测相位差的自动聚焦功能。在具有本蜂窝结构的图像传感器中，在像素101的整个表面上排列覆盖多个像素的光采集元件902。相应地，可以容易地将图像传感器应用于可以将重新聚焦处理执行为捕获图像之后的后处理的三维相机(光场相机light field camera)。

如上所述，当对于多个像素101排列一个光采集元件902时，光采集元件902充分地配对(conjugate)(充分地聚焦)包括主成像镜头的镜头组1502的射出瞳孔与像素101(光接收元件)之间的位置关系。从镜头组1502的射出瞳孔到光采集元件902的距离远大于从光采集元件902到像素101的距离。在光采集元件902的焦平面上充分地排列像素101。相应地，每个像素101经过光采集元件902而从镜头组1502的偏心子集接收光通量。相应地，可能检测在具有本蜂窝结构的图像传感器的聚焦位置之前或之后的对象中的相位差，或者可能获取到该对象的距离信息。

具有本蜂窝结构的图像传感器的色彩再现

图23是图示了当像素101具有不同滤色器时的图像重组处理的视图。

在单色图像传感器或其中一个像素对于多个色彩(多个波长)敏感的图像传感器(例如，诸如在硅的堆叠方向中分离色彩的Foveon X3的图像传感器)中，图像重组处理可能不是必须的。然而，一般的图像传感器经常具有RGB滤色器或互补滤色器。当将具有本蜂窝结构的图像传感器应用于这种图像传感器时，对于再现色彩以使得像素101保持三种色彩的色彩信息，图像重组处理可能是必须的。

在具有图1A所示的方阵结构的过去的图像传感器中(即，在具有包含均匀像素尺寸的方阵结构的图像传感器中)，当相邻像素之间的距离是D(其单位是任意的)时，X轴方向和Y轴方向中与目标像素相距N个像素的距离是D的整数倍。

另一方面，在具有本蜂窝结构的图像传感器中，当相邻像素之间的距离是D时，从目标像素101到由两个像素隔开的像素101的距离是2D或√3D。即，取决于与目标像素101的位置关系，像素间距的比率不是简单的整数倍。相应地，当进行图像重组处理时，为了准确地计算像素间距，计算量可能较大。

因此，作为一种减少图像重组处理的计算量的方法，本发明人发明了一种利用整数比率来近似相邻像素之间的距离的方法。

在图23所示的示例中，假设三种色彩RGB的图像传感器中的图像重组处理。

该图中白色像素101G代表了对于绿色(G)敏感的像素。在下文中，将像素101G称为绿色像素101G。该图中黑色像素101R代表了对于红色(R)敏感的像素。在下文中，将像素101R称为红色像素101R。该图中灰色像素101B代表了对于蓝色(B)敏感的像素。在下文中，将像素101B称为蓝色像素101B。

例如，考虑将该图中的位置Pa处的绿色像素101G用作目标像素，通过图像重组处理来恢复红色的光强度值。假设到其左侧的位置Pb处的红色像素101R的距离是D。在此情况下，其上侧的位置Pc处的红色像素101R和其右侧的位置Pd处的红色像素101R作为与目标像素101G隔开两个像素的像素101而存在。与位置Pc处的红色像素101R的距离是2D。相反地，与位置Pd处的红色像素101R的距离是√3D。相应地，在根据本实施例的方法中，不是通过采用2D或√3D作为与隔开两个像素的像素101的距离、而是通过将全部两个距离近似为2D，来进行图像重组处理。

例如，假设位置Pb处的红色像素101R的光强度值是80，位置Pc处的红色像素101R的光强度值是75，并且位置Pd处的红色像素101R的光强度值是89。在此情况下，当正确地计算像素之间的距离时，通过图像重组处理而内插的位置Pa处的绿色像素101G的值是80.19。另一方面，当通过使用根据本实施例的方法来将与隔开两个像素的像素101的距离近似为2D从而做出计算时，通过图像重组处理而内插的位置Pa处的绿色像素101G的值是80.0。其间差异仅为0.24％，并因而可以满意地采用根据本方法的方法用于实际使用。

滤色器的组合不具体限于图23所示的示例，即，三种色彩RGB的排列。

图24A到24D示出了具有包括7个共享像素的本蜂窝结构的图像传感器中的滤色器的排列的四种可能示例。

图24A示出了三种类型滤色器Ca、Cb和Cc的排列。例如，当将具有本蜂窝结构的图像传感器应用于可见波长图像传感器时，优选的是，滤色器Ca是传送绿色波长的滤色器。可以采用传送蓝色和红色波长的滤色器作为滤色器Cb和Cc。

图24B示出了七种类型滤色器Ca、Cb、Cc、Cd、Ce、Cf和Cg的排列。例如，可以采用RGB、青色、洋红色、黄色、白色、紫外线、和其他波长的一色滤色器(one-color filter)作为七种类型滤色器Ca、Cb、Cc、Cd、Ce、Cf和Cg。

图24C示出了三种类型滤色器Ca、Cb和Cc的排列。例如，对于中心像素101排列预定类型的滤色器Ca。对于包围该中心像素101的六个像素101交替地排列另外两种类型滤色器Cb和Cc。

图24D示出了五种类型滤色器Ca、Cb、Cc、Cd和Ce的排列。例如，可以采用RGB、青色、洋红色、黄色、白色、紫外线、和其他波长的一色滤色器作为五种类型滤色器Ca、Cb、Cc、Cd和Ce。然而，优选的是，大多数滤色器Ca是传送绿色波长的滤色器。

当采用了图24A到24D所示的排列时，可以无需任何改变地采用图23所示的方法，作为使用图像重组处理来获取像素的色彩信息的方法。

现在，将描述使用图像重组处理的像素的内插。通过该内插，可能提高空间分辨率。

图25是图示了使用图像重组处理的像素的内插的示例的视图。

通过实线画出的蜂窝形状的像素101代表了实际的像素。另一方面，通过虚线画出的像素101N代表了可以通过图像重组处理再现的虚拟像素。在本蜂窝结构中，在偏斜60度的轴中排列实际像素101。即，本蜂窝结构，当将一个轴固定为水平或垂直方向时，另一个轴偏移半个像素(semi-pixel)。相应地，可以将水平方向中彼此邻近的两个实际像素101的像素值的平均用作虚拟像素101N的像素值。相应地，可能使得水平方向中的分辨率加倍。结果，可能增强具有本蜂窝结构的图像传感器的实质分辨率。

3.根据另一实施例的固态成像装置

图26是图示了包含与具有本蜂窝结构的图像传感器的配置不同的配置的、根据本发明另一实施例的固态成像装置的示例的视图。

在图26所示的示例中，采用方阵结构作为像素2001的排列结构。采用包括7个像素作为一个单元的本蜂窝结构作为光采集元件2002的排列结构。

如上所述，本蜂窝结构具有比方阵结构的填充因子更大的填充因子。相应地，具有本蜂窝结构的光采集元件2002可以具有比具有包含了相同面积(area)的方阵结构的光采集元件的效率更高的效率。另一方面，当采用过去的方阵结构作为像素2001的排列结构时，可以实施现有的架构。即，可以将图26所示的固态成像装置的结构说成是具有本蜂窝结构和方阵结构两者的长处作为整体的结构。在本蜂窝结构和方阵结构之间的关系中，将方阵相对偏移1/4像素。然而，利用该偏移，当使用现有的像素架构来实施具有本蜂窝结构的光采集元件2002的高光采集效率时，不存在问题。

4.本蜂窝结构的优点

现在，将描述本蜂窝结构的优点。

将本蜂窝结构与图1A所示的方阵结构相比，填充因子12如上所述地增加。这样，与方阵结构相比，本蜂窝结构具有更高平面填充率和更高光采集效率的优点。

本蜂窝结构具有可以通过像素共享来减少晶体管的数目的优点。即，如上所述，可能实施其中使用具有本蜂窝结构的图像传感器、由四个或更多像素共享晶体管的电路架构。即，在过去的方阵结构的最大共享像素电路架构中，由四个像素共享晶体管。在专利文献5所公开的过去的像素单元中，仅三个像素可以共享晶体管。然而，在具有本蜂窝结构的图像传感器中，可能容易地使得更多像素(例如，5个、6个或7个像素)共享晶体管。例如，在具有包括7个共享像素的本蜂窝结构的图像传感器中，可以共享重置晶体管、选择晶体管和放大晶体管。相应地，可能实现10个晶体管(Tr)/7个像素＝1.43Tr/像素。与在专利文献5中所公开的过去的像素单元中的2.0Tr/像素相比，可以看出，每个像素的晶体管数目非常小。当采用了利用漏极端子来控制FD电位的FD驱动操作时，可以采用其中去除了选择晶体管的架构。在此情况下，将每个像素的晶体管数目减少为9个晶体管/7个像素＝1.29Tr/像素。每个单位像素的晶体管数目的减少有效地使能了成本的降低、由于电路面积(area)的减少而导致的PD面积的增加、和由于晶体管数目的减少而导致的产出的增加或功率的降低。

在本蜂窝结构中，可以采用可以减少图像传感器中光采集特性的面上不平衡性(in-plane unbalance)的光采集元件，作为诸如片上微镜头的光采集元件。本蜂窝结构可以促进使用光采集元件的相位差的检测。本蜂窝结构是包括例如7个像素的大蜂窝结构。可能在包括7个像素的蜂窝结构的基础上容易地形成多重包围中心像素的蜂窝结构。相应地，在本蜂窝结构中，对于多个像素可以采用一个光采集元件。即，像素可以共享光采集元件。相应地，可能实施具有不导致处理精度的任何劣化的尺寸的光采集元件。结果，可能减少图像传感器中光采集特性的面上不平衡性。通过对于一个光采集元件排列多个像素，可能在像素之间检测来自被摄体的光的相位差。结果，可以促进对于相位差检测自动聚焦功能或三维相机的应用。

可以利用本蜂窝结构来排列仅光采集元件，并且可以利用过去的方阵结构来排列像素。在此情况下，由于该电路结构类似于过去的方阵结构，所以可能享受本蜂窝结构的长处，而没有光采集效率或空间分辨率的各向异性。

可以将根据本发明实施例的固态成像装置应用于具有图像捕获功能的各种电子设备的相机部件。电子设备的示例包括：数字照相机、数字摄像机、笔记本个人计算机、和移动电话。可以将根据本发明实施例的固态成像装置应用于所有领域中的电子设备的相机部件，所述电子设备再现输入到电子设备或在电子设备中生成的图像信号并且捕获图像或视频。下面，将描述具有这种相机部件的电子设备的示例。

例如，可以将本发明应用于作为电子设备的示例的数字照相机。数字照相机包括：成像镜头、显示单元、控制开关、菜单开关、快门、和根据本发明实施例的固态成像装置。

例如，可以将本发明应用于作为电子设备的示例的笔记本个人计算机。在笔记本个人计算机中，主体包括在输入字符时操作的键盘等，并且主外壳(main cover)包括相机部件。使用根据本发明实施例的固态成像装置作为相机部件来制造笔记本个人计算机。

例如，可以将本发明应用于作为电子设备的示例的移动终端。移动终端包括上翻盖(chassis)和下翻盖。移动终端具有两个翻盖的打开状态和闭合状态。除了上翻盖和下翻盖之外，移动终端包括：连接部件(合页部件)、显示器、子显示器、图片光、和相机部件，并且使用根据本发明实施例的固态成像装置作为相机部件来制造该移动终端。

例如，可以将本发明应用于作为电子设备的示例的数字摄像机。数字摄像机包括：主体、放置在朝向前侧的侧表面上的被摄体成像镜头、用于捕获图像的开始/停止开关、监视器、和根据本发明实施例的固态成像装置。

本发明不限于上述实施例，而是可以以各种形式进行修改，而不脱离本发明的精神和范围。

本申请包含与在2009年1月8日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-002441中公开的主题相关的主题，通过引用将其全部内容合并于此。

本领域技术人员应该理解，取决于设计需求和其他因素，可能出现各种修改、组合、子组合和变形，只要它们处于所附权利要求或其等效物的范围内即可。

Claims (11)

1.一种固态成像装置，包括：

光接收元件，进行光电转换并且被放置在多个像素中的每一个像素中，

其中，将其中利用与所述多个像素之中的预定像素相邻的六个像素来包围预定像素的蜂窝结构、或者其中从该蜂窝结构中省略所述六个相邻像素之中的一个到三个像素的结构用作基本单元。

2.根据权利要求1的固态成像装置，其中所述基本单元包括：

传送晶体管，其放置在所述基本单元的每个像素中；以及

重置晶体管、选择晶体管和放大晶体管，它们由所述基本单元的像素共享。

3.根据权利要求1的固态成像装置，其中所述基本单元包括：

传送晶体管，其放置在所述基本单元的每个像素中；以及

重置晶体管和放大晶体管，它们由所述基本单元的像素共享，并且

所述基本单元的晶体管根据用于通过利用脉冲来驱动其漏极端子从而控制浮动扩散电位的浮动扩散驱动方法来驱动。

4.根据权利要求1的固态成像装置，还包括光采集元件。

5.根据权利要求4的固态成像装置，其中由放置在以下圆周上或该圆周内的像素共享一个光采集元件，所述圆周具有等于或大于从预定像素到相邻像素的距离的预定距离作为半径。

6.根据权利要求5的固态成像装置，其中所述固态成像装置聚焦来自被摄体的光，以及

通过使用光采集元件使得来自位于聚焦位置之前或之后的对象的整个光通量的子集选择性地到达所述像素，来检测该对象的相位差，从而做出聚焦确定或获取到该对象的距离信息。

7.根据权利要求1到6中任一项的固态成像装置，其中在所述固态成像装置的中心位置处，彼此无偏心地对齐光采集元件的光轴和光接收元件的中心，并且取决于与中心部分的距离，朝向中心部分偏心地对齐光采集元件的光轴和光接收元件的中心。

8.根据权利要求1的固态成像装置，还包括：N种类型(其中，N是等于或大于3的整数)的滤光器，用于选择性地传送特定波长的光束，

其中在所述基本单元的像素中放置所述N种类型的滤光器之中的预定类型的滤光器。

9.根据权利要求8的固态成像装置，其中在所述基本单元的每个像素中放置一种类型的滤光器，并且使用其中放置了对应类型的滤光器的另一像素的光强度值以及该像素和该另一像素之间的相对像素间距、通过计算来内插该像素的色彩。

10.根据权利要求9的固态成像装置，其中当所述像素间距不是单位像素间距的整数倍时，将所述像素间距近似为整数倍，以计算该像素的色彩。

11.一种固态成像装置包括：

多个像素中的每一个像素中的光采集元件和进行光电转换的光接收元件，

其中，采用其中在由两个正交的轴形成的格形的顶点处排列光接收元件的方阵结构，作为光接收元件的排列结构，以及

采用其中利用与所述多个像素之中的预定像素相邻的六个像素来包围预定像素的蜂窝结构、或者其中从该蜂窝结构中省略六个相邻像素之中的一个到三个像素的结构，作为光采集元件的排列结构。

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