CN103329024A - 固态成像装置和包括固态成像装置的成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种固态成像装置，其即使在像素尺寸较小时仍可以以高精度测距。该固态成像装置包括：具有折射率不同的多个区域的光波导；以及光电转换单元，用于将被引导通过光波导的光转换为电信号。光波导包括：位于光入射侧的主波导，以及与主波导连接并位于光电转换单元侧的第一副波导和第二副波导。主波导引导从第一方向进入的光和从第二方向进入的光。第一副波导和第二副波导分别引导已经从第一方向进入并且已经通过主波导的光和已经从第二方向进入并已经通过主波导的光。
Description
技术领域
本发明涉及固态成像装置和包括固态成像装置的成像系统，更具体涉及用于数字静物摄像机、数字视频摄像机等的固态成像装置。
背景技术
在数字静物摄像机或视频摄像机中，已知用于检测用于自动聚焦（AF）的距离的技术。关于这种用于检测用于AF的距离的技术，日本专利申请公开2002-314062（下文称为专利文献1）提出一种固态成像装置，其中成像装置的一部分像素具有测距功能，并且检测是通过相位差系统进行的。
相位差系统是这样的方法，其中比较通过摄像机镜头的光瞳上的不同区域的光学图像，并且使用利用立体图像的三角测量以检测距离。
在该方法中，与常规对比系统的情况不同，不需要移动透镜以进行测距，从而可以进行高精度的高速AF。另外，可以在拍摄运动图像时进行实时AF。
在上述专利文献1中，作为测距像素的结构，公开了这样的结构：其中提供了微透镜和其下方的多个光电转换单元。
这使得可以将通过摄像机镜头的光瞳上的预定区域的光选择性地引入光电转换单元以进行测距。
发明内容
技术问题
然而，在上述专利文献1公开的结构中，通过微透镜的光受到在布线部件等处散射的影响，并且光束不能被充分分离，并且因此，存在降低测距精度的问题。
另外，在专利文献1公开的结构中，具有小入射角的光到达两个光电转换单元之间的区域，未被光电转换单元检测，并变为损失。因此，由测距像素检测的光强度较低并更易于受到噪声的影响，从而降低了测距精度。
另外，当在专利文献1中描述的结构应用于具有小像素尺寸的固态成像装置时，存在如下的问题。
随着像素尺寸变得越小，用于将光引入光电转换单元的微透镜的F值变得越大，并且像素尺寸与衍射图像的尺寸变得几乎相同。
因此，光在像素中延伸，并因此不能充分分离光束，并且进一步降低了测距精度。
问题的解决方案
考虑上述问题做出本发明，本发明的目的为提供固态成像装置和具有固态成像装置的成像系统，其可以以高精度进行测距，尤其是，其即使在像素尺寸较小时仍可以以高精度进行测距。
根据本发明的固态成像装置包括：光波导，具有折射率不同的多个区域；以及光电转换单元，用于将通过光波导引导的光转换为电信号，其中：光波导包括：位于光入射侧的主波导，以及与主波导连接并位于光电转换单元侧的第一副波导和第二副波导；主波导引导从第一方向进入的光和从第二方向进入的光；以及第一副波导和第二副波导分别引导已经从第一方向进入并且已经通过主波导的光和已经从第二方向进入并已经通过主波导的光。
发明的有益效果
根据本发明，可以实现一种固态成像装置，其可以以高精度进行测距，并且尤其是，其即使在像素尺寸较小时仍可以以高精度进行测距；并且实现一种包括该固态成像装置的成像系统。
附图说明
图1为在根据第一实施例的固态成像装置中设置的测距像素的示意截面图。
图2A为示出根据第一实施例的光波导中的波导模式的图。
图2B为示出根据第一实施例的光波导中的波导模式的图。
图3为示出根据第一实施例的像素中的检测光强度与入射角的依赖性的图。
图4A为利用根据第一实施例的成像装置测量到被检体的距离的方法的说明图。
图4B为利用根据第一实施例的成像装置测量到被检体的距离的方法的说明图。
图5为在根据第一实施例的固态成像装置中设置的测距像素的示意截面图。
图6为示出根据第一实施例的像素中的检测光强度与入射角的依赖性的图。
图7A为包括根据第一实施例的像素的固态成像装置的制造处理步骤的说明图。
图7B为包括根据第一实施例的像素的固态成像装置的制造处理步骤的说明图。
图7C为包括根据第一实施例的像素的固态成像装置的制造处理步骤的说明图。
图8为在根据第一实施例的固态成像装置中设置的测距像素的示意截面图。
图9A为在根据第二实施例的固态成像装置的一部分中设置的测距像素的示意截面图。
图9B为在根据第二实施例的固态成像装置的一部分中设置的测距像素的示意截面图。
图10A为在根据第二实施例的固态成像装置的一部分中设置的测距像素的示意截面图。
图10B为在根据第二实施例的固态成像装置的一部分中设置的测距像素的示意截面图。
具体实施方式
本发明使用这样的特性：波导中的光传播状态（波导模式）根据进入波导的光束的入射角而变化。
更具体地，在像素中设置多个光电转换单元，并适当地形成波导结构。这使得可以将入射光中以预定角度入射的光引导到预定光电转换单元并对其进行检测，以实现能够以高精度测距的固态成像装置。
根据本发明的固态成像装置是这样的固态成像装置，其包括光波导和光电转换单元，光波导具有折射率不同的多个区域，光电转换单元用于将被引导通过光波导的光转换为电信号。
根据本发明，光波导包括：位于光入射侧的主波导，以及第一副波导和第二副波导，其与主波导连接并位于光电转换单元侧。
主波导引导从第一方向进入的光和从第二方向进入的光。第一副波导和第二副波导分别引导已经从第一方向进入并且已经通过主波导的光和已经从第二方向进入并已经通过主波导的光。
在根据本发明的固态成像装置中，具有不同折射率的多个区域的每个区域都包括芯部件和包层部件。
另外，在根据本发明的固态成像装置中，在第一副波导和第二副波导的一个副波导中，由第一副波导和第二副波导中的该一个副波导引入的从第一方向入射并出射的光的强度高于由第一副波导和第二副波导中的该一个副波导引入的从第二方向入射并出射的光的强度，而在第一副波导和第二副波导的另一个副波导中，由第一副波导和第二副波导中的另一个副波导引入的从第二方向入射并出射的光的强度高于由第一副波导和第二副波导中的另一个副波导引入的从第一方向入射并出射的光的强度。
下面参考附图描述根据本发明实施例的固态成像装置。
注意，原则上在全部附图中使用相同的附图标记表示具有相同功能的部件，并尽可能省略对其的重复描述。
第一实施例
作为第一实施例，参考图1描述根据本发明的固态成像装置的示例结构。
在图1中，在该实施例的固态成像装置的一部分中布置测距像素100。
像素100自光入射侧（+z侧）起包括：主波导101（芯部件102和包层部件103）、副波导（第一副波导）104和副波导（第二副波导）105、以及基板108。这里，芯部件102和包层部件103形成光波导的具有不同折射率的多个区域。
主波导101的入射侧（+z侧）上的端表面称为入射端表面109，而出射侧（-z侧）上的端表面称为出射端表面110。
副波导104和105被设置在主波导101的出射端表面110与基板108之间，并且每个都具有芯部件106和包层部件107。
芯部件102和106、以及包层部件103和107由成像波长带中的透明材料形成，诸如SiO2、SiN或有机材料等。
注意，芯部件102由折射率高于包层部件103的材料形成，芯部件106由折射率高于包层部件107的材料形成。
这使得将光约束在芯部件102和106中以传播。
基板108由吸收成像波长带中的光的材料形成，例如Si，并且包括光电转换单元，该光电转换单元通过离子注入等在基板108的内部的至少部分区域中形成。
从外部进入像素100的光束被调整为能够传播通过主波导101和副波导104和105以出射到基板108中。
如果光电转换单元被设置在副波导104或105下方，则出射光到达光电转换单元、被转换为电子，并且该电子输出到信号处理电路（未示出）。
从第一方向进入像素100的光束111被转换为主波导101的波导模式113（图2A），传播通过主波导，并且进一步被转换为副波导104的波导模式115（图2A）并传播通过副波导104。另一方面，从第二方向进入像素100的光束112被转换为主波导101的波导模式114（图2B）、传播通过主波导、并且进一步被转换为副波导105的波导模式116（图2B）并传播通过副波导105。波导模式由光波导的多个本征模(eigenmode)的和表示并且指示传播通过光波导的状态。
本征模由光波导的芯部件和包层部件的形状和折射率唯一确定。当光束111和112进入主波导101时，光束111和112被耦合到多个本征模并以固有的波导模式传播。
形成波导模式的本征模的比率根据入射角而变化，其导致波导模式中的不同电场分布。
通过适当设置主波导101的形状和介质，可以进行在具有根据入射角而不同的电场分布的波导模式中的传播。
另外，通过把传播通过主波导101的光的各个波导模式与各个副波导的波导模式耦合，使得具有不同入射角的各个入射光束传播通过不同副波导104和105。
随着在波导的连接部分处的两个波导模式的电场分布彼此更接近，波导模式之间的耦合效率变得更高。
主波导101以及副波导104和105被设置为使得主波导101中的波导模式113和副波导104中的波导模式115的电场分布彼此接近。
另外，主波导101和副波导104和105被设置为使得主波导101中的波导模式114和副波导105中的波导模式116的电场分布彼此接近。通过这样，由于波导模式113与波导模式115高效率地耦合，因此从第一方向进入的光束111传播到副波导104。
另一方面，波导模式113与波导模式116之间的耦合效率降低，以减少传播到副波导105的光。
另外，如果入射方向相对于第一方向偏转，则入射光以具有不同于波导模式113的电场分布的波导模式传播，因此，减少了传播到副波导104的光。
类似地，来自第二方向的入射光束112传播到副波导105，并且减少了传播到副波导105的光。
因此，对于副波导104，引入来自第一方向的光束111并减少来自除该方向之外的方向的光。
此外，对于副波导105，引入来自第二方向的光束112并减少来自除该方向之外的方向的光。
另外，分别在副波导104和105中以波导模式115和116传播的光被约束在相应的副波导中，并在其空间范围被抑制的情况下出射到基板中。
这限制了基板中的出射光分布。如果光电转换单元被适当地设置在副波导104和105的每个的下方，则每个副波导中的光出射到光电转换单元所在的区域，因此可以高效地检测光。
即使在除波导之外的区域中设置布线等，入射光也通过波导的芯部件集中传播，因此减轻了布线部件等的散射影响。即使像素尺寸变得较小，光也被约束在波导的芯部件中，因此光可以不在像素中延伸地传播。通过这些效果，可以把根据入射角的光高效引入到光电转换单元中。
主波导可以甚至使得具有小入射角的光根据入射方向而在不同波导模式中传播。
通过耦合主波导中的波导模式与副波导中的波导模式并传播通过副波导，即使具有小入射角的光也可以被分离。
如果在每个副波导的出射侧设置光电转换单元，则可以检测被分离的每种光，并且可以减少到达没有光电转换单元的区域的损失光。
主波导101和副波导104和105中的波导模式取决于各个波导的形状、介质或位置。
在该实施例中描述的结构中，通过适当设置各个波导的形状、介质和位置，可以获得上述效果，并且可以以高精度和高效率检测根据入射角的光。
图2A和2B示出波导中的波导模式。
图2A示出以角度+θ（第一方向）进入的光束111的在主波导101中的第一波导模式113中和在副波导104中的波导模式115中的电场强度分布。
图2B示出以角度-θ（第二方向）进入的光束112的在主波导101中的第一波导模式114中和在副波导105中的波导模式116中的电场强度分布。这样，在各个波导中的波导模式根据入射角而不同。
如图2A所示，从第一方向进入的光束111被转换为第一波导模式113，被引导通过波导101，并且通过被耦合到波导模式115而被引导通过副波导104。
另一方面，如图2B所示，从第二方向进入的光束112被转换为第二波导模式114，被引导通过波导101，并且通过被耦合到波导模式116而被引导通过副波导105。
图3示出传播通过像素100的副波导104或副波导105并出射到基板108的光电转换单元侧的光与入射角的依赖性。
水平轴表示入射光的入射角，而垂直轴表示光强度。实线表示从副波导104出射到光电转换单元侧的光的光强度，而虚线表示从副波导105出射到光电转换单元侧的光的光强度。
可以看到，如图3所示，光根据入射角而传播通过不同的副波导，并出射到基板中的光电转换单元侧。
下面参考图4A和4B描述使用根据该实施例的成像装置来测量到被检体的距离的方法。
如图4A所示，图像形成透镜121在成像装置120的平面上形成外部世界的图像。成像装置120包括多个像素100，并且如图4B所示，在基板108中包括光电转换单元（第一光电转换单元）125和光电转换单元（第二光电转换单元）126。
光电转换单元125和126分别被设置在副波导104和105下方。
图像形成透镜121与成像装置120之间的距离对于像素的尺寸而言较大。因此，通过图像形成透镜121的出射瞳上的不同区域的光束作为不同入射角的光束入射到成像装置120上。
在成像装置120的像素的每个中包括的光电转换单元126中，检测到通过区域122（第一出射瞳区域）的光束，所述区域122基本对应于图像形成透镜121的出射瞳（形成被检体图像的光学系统的出射瞳）的第一方向。
类似地，在光电转换单元125中，检测到通过区域123（第二出射瞳区域）的光束，区域123基本对应于图像形成透镜121的出射瞳的第二方向。因此，可以检测通过图像形成透镜121的出射瞳上的不同区域的光学图像，并且可以比较来自多个光电转换单元126的像素信号和来自多个光电转换单元125的像素信号。
因此，通过已知方法，可以从其产生被检体测距信号，并可以输出该被检体测距信号以检测到被检体的距离。执行这样的已知方法，可使用执行特定处理的算术处理单元。本发明包括包含算术处理单元的固态成像装置。
下面，参考图5描述以下结构的示例：在该结构中主波导的芯部件的宽度从出射端表面110朝向入射端表面109变得更大。
在图5中，像素100从光入射侧（+z侧）包括主波导131（芯部件132和包层部件133）、副波导104和105、以及基板108。
副波导104和105被设置在主波导131的出射端表面110与基板108之间。主波导131的芯部件132被形成为从出射端表面110朝向入射端表面109变得更大（呈锥形）。注意，芯部件132由折射率高于包层部件133的折射率的材料形成。
从外部进入像素100的光束传播通过主波导131和副波导104与105以出射到基板108中。
如果光电转换单元被设置在副波导104或105下方，则出射光到达光电转换单元，被转换为电子，并且该电子输出到信号处理电路（未示出）。
通过适当设置，除了主波导131的芯部件132的宽度和高度之外，还可以详细控制锥形形状的侧壁的倾斜度、主波导131的波导模式。另外通过耦合并传播主波导131的波导模式和副波导104与105的波导模式，可以详细控制像素的入射角的特性。例如，可以详细控制检测光为最大的那个入射角和检测光随着入射角变化的方式。
另外，如果芯部件132是锥形，则可以将进入像素100的整个表面的光束引入到副波导104和105的芯部件106，并且可以增加出射到基板侧的光。
使用该锥形，可以确保其中设置有用于提取电信号的布线的空间（其在图5中未示出）。另外，其中光传播的区域限于像素中的预定区域，并且可以减轻由光泄漏到相邻像素导致的串扰。
图6示出传播通过像素100的副波导104或副波导105并出射到基板108的光与入射角的依赖性。
水平轴表示入射光的入射角，而垂直轴表示光强度。实线表示从副波导104出射的光的光强度，而虚线表示从副波导105出射的光的光强度。
可以看到，如图所示，光根据入射角传播通过不同的副波导，并出射到基板中。
优选地，主波导131的侧壁的倾斜度是缓和的。进入主波导131的光被侧壁全反射并传播。
随着侧壁的倾斜度变得更陡，入射光进入侧壁的角度变得更浅，并且被全反射的光减少。
通过使得侧壁的倾斜度缓和，被全反射的光增多，并且传播的光增多。
另外，当波导中的光传播时，波导的宽度变化转换波导模式。随着侧壁的倾斜度变得更陡，波导模式被更突然地转换，并且光的一部分变得更容易被转换为波导模式以外的反射光或散射光。
通过使得侧壁的倾斜度较缓和，被转换为波导模式以外的光的光的比率减小，并且可以使得光高效地传播。
在主波导131的侧壁与光轴（z轴）之间形成的角度期望地等于或小于45度，更期望地等于或小于35度。
通过使得主波导131的侧壁形成这样的角度，光可以高效地传播。
注意，在本发明中，主波导131的芯部件的形状不限于锥形，并且侧壁可以为阶梯状。
例如，可以使用以下这样的结构：在该结构中逐个设置两个或多个具有不同芯部件宽度的波导，因此使得芯部件的宽度从出射侧朝向入射侧变得更大。
通过制造并从出射侧逐个堆叠波导可以容易地制造这样的结构，并且可以获得上述效果。
为了使得主波导131中的光以不同波导模式传播并将光引入到副波导，期望这样的状态：其中在主波导131的出射端表面110可以存在多个本征模。
通过以下几项确定本征模的数目：波导的宽度、形成波导的介质的折射率、以及传播的光的波长。优选地，位于出射端表面110的芯部件132的宽度较长。
期望的是，位于出射端表面110的芯部件132的宽度是通过把要被检测的光的波长与形成芯部件132的介质的折射率相乘获得的乘积的1.5倍以上，更期望的是，位于出射端表面110的芯部件132的宽度是所述乘积的大于两倍以上。
这使得在主波导131的出射端表面110存在多个本征模，并且可以获得上述效果。
期望的是，副波导104和105为多模式波导，其中相对于将要检测的入射光存在多个本征模。
通过多个本征模之和来确定波导模式中的电场分布。随着本征模的数目变得更大，可以存在具有更多样化的电场分布的波导模式。
通过使得副波导成为多模波导，可以更容易地把副波导高效地耦合到主波导的波导模式。
从主波导101传播到副波导104和105的光可以增加以增加检测的光强度。
随着检测的光强度变得更高，减少了在光电转换单元、布线等中导致的噪声对图像信号的影响，以改进信号的质量。
期望的是副波导104和副波导105被设置为之间具有充分的空间。
波导模式的电场分布范围可达芯部件和包层部件。
当使得副波导104和副波导105彼此更接近时，由于范围分别可达包层部件的重叠电场分布，所以两个波导的波导模式彼此耦合，并且传播通过副波导中一个的光的一部分传播到副波导中的另一个。光变为噪声以降低检测图像信号的精度。
另外，当光电转换单元被设置在每个副波导下方，需要根据副波导之间的距离将光电转换单元、布线等形成为彼此更靠近，这使得制造困难。副波导之间的距离期望地等于或大于要被检测的入射光的波长的1/20,更期望等于或大于1/10，进一步期望等于或大于1/5。
这可以减少传播通过一个副波导的光到另一个副波导的传播。
注意，为了不考虑到被检体的距离和被检体的位置而以高精度检测距离，期望的是，第一出射瞳区域122和第二出射瞳区域123被设置为关于出射瞳的中心124对称。
相对于通过出射瞳的中心124并进入成像装置的主光束来定义第一方向和第二方向。
更具体地，当主光束以倾斜方向进入成像装置的平面时，将第一方向和第二方向分别定义为在相反方向形成与倾斜主光束的入射角相等的角度。通过改变主波导的芯部件的形状，可以改变根据入射光的入射角的波导模式的空间分布。
通过基于波导模式的空间分布来确定设置副波导104和105的位置，可以实现检测的光强度与入射角的需要的依赖性。
当图像形成透镜的出射瞳的位置相对于成像装置的平面在有限距离处、并且主光束的入射角随着视场而变化时，可以根据入射角的变化量来在成像装置的平面中改变像素中的芯部件的形状和副波导104与105的设置。
另外，可以根据副波导104和105的设置来改变光电转换单元的设置。
像素100可以被设置在成像装置120的每个像素中。这使得可以在成像装置120中的任意区域或全部区域中进行测距。
另外，可以把通过在每个像素100中包括的光电转换单元125和126接收的光加到一起（算术处理）以用作拍摄图像的图像信号。可以防止像素100变为拍摄图像的缺陷像素，并且可以改进拍摄图像的质量。
在像素100中包括的副波导和光电转换单元不限于该实施例中的设置。
例如，可以将副波导设置在两行和两列中（共四个）。通过布置多个这样的像素，可以分离从垂直方向和水平方向进入的光。通过在每个副波导的出射侧提供光电转换单元，可以进行在垂直方向和水平方向具有图案的被检体的测距。
或者，可以在像素100中垂直或水平地设置三个或更多个副波导。出射瞳可以更精细地分割，并且通过在每个副波导的出射侧设置光电转换单元，可以以更高精度进行测距。
可以在光入射侧设置用于限制进入像素100的光的波长带的滤色器。
这可以使得波导模式中由于波长的变化影响更小，因此，可以改进检测的光强度的角度选择性，并且可以使检测距离的精度更高。
滤色器由这样的材料形成：该材料透射预定波长带中的光，并吸收、反射或散射其它波长带中的光，例如，使用有机材料或无机材料以形成滤色器。
如上所述，通过在像素中提供主波导和多个副波导并适当地设置各个波导的形状、介质和设置，可以分离根据入射角的光。通过检测各个光束，可以实现可以以高精度进行测距的固态成像装置。
图7A到7C用于描述包括根据该实施例的像素100的固态成像装置的制造处理步骤。
首先，将离子注入到由硅形成的基板108的预定位置，以形成光电转换单元125和126。当形成布线等（未示出）之后，通过从背侧的CMP、回蚀刻等使得基板成为薄膜（图7A）。
然后，通过如下步骤形成副波导104和105：形成SiN膜，通过光刻、削除（lift-off）等形成芯部件106，并且形成SOG膜并通过CMP、回蚀刻等进行平坦化以形成包层部件107（图7B）。另外，通过形成主波导101，可以制造像素100（图7C）。
形成根据本发明的固态成像装置的介质不限于该实施例，而可以使用其它介质。
可以对于主波导和副波导的芯部件、或对于主波导和副波导的包层部件使用彼此不同的介质。
根据本发明，如图8所示，所述结构可以是背表面入射型，其中在硅基板108中设置主波导101和副波导104与105。
光电转换单元被设置在基板中的副波导104和105的前侧（+z侧）。
使用这样的结构，检测从基板的背侧进入的光（在+z方向中传播的光）。布线等可以被设置在硅基板108的前侧，因此可以避免布线等阻挡入射光的传播。
另外，减小了由于布线等导致的空间约束条件，因此可以更自由地选择主波导和副波导的形状，并且可以高效地将入射光引入到光电转换单元。
第二实施例
作为第二实施例，参考图9A和9B描述根据本发明的固态成像装置的另一个示例结构。
在图9A和9B中，在该实施例的固态成像装置的一部分中设置测距像素200、201。
像素（第一像素）200和像素（第二像素）201每个从光入射侧（+z侧）包括主波导131（芯部件132和包层部件133）、副波导104和105、以及具有光电转换单元202或203的基板108。
光电转换单元202或203被分别设置在副波导104和105的出射侧。
从外部在第一方向进入如图9A所示的像素200中的光束111类似于第一实施例的情况传播通过主波导131和副波导104，并被引入到光电转换单元202。另一方面，从第二方向进入的光束112传播通过主波导131和副波导105。传播通过副波导105的光出射到基板108中并被吸收和衰减。
这使得可以检测从第一方向进入的光束111。类似地，在图9B所示的像素201中，可以检测从第二方向进入的光束112。通过作为类似于第一实施例的情况那样布置的多个像素200和201的各个像素中包括的光电转换单元202、203的检测信号，可以精确地检测到被检体的距离。
另外，可以将通过光电转换单元202、203检测的信号加到一起以用作拍摄图像的像素200和201中的图像信号。
使用这样的结构，可以抑制由于传播通过副波导105的光进入光电转换单元203或者传播通过副波导104的光进入光电转换单元202导致的串扰。
另外，不必将光电转换单元202和203设置为彼此邻近，因此使得易于制造。
根据本发明的固态成像装置中的像素还可以具有图10A和10B中所示的结构。
像素210和211每个包括主波导131、副波导104与105以及基板108，所述基板108其中具有光电转换单元212或213。光阻挡部件214或215被设置在副波导104或副波导105的一部分中。
类似于第一实施例的情况，从外部在第一方向进入图10A所示的像素210中的光束111传播通过主波导131和副波导104，并被引入到光电转换单元212。
另一方面，从第二方向进入的光束112传播通过主波导131和副波导105。
传播通过副波导105的光被光阻挡部件214阻挡，因此不到达光电转换单元212。
这使得可以检测从第一方向进入的光束111。
类似地，在图10B所示的像素211中，可以检测从第二方向进入的光束112。
通过作为类似于第一实施例那样设置的多个这样的像素210和211的各个像素中包括的光电转换单元212、213的检测信号，可以精确地检测到被检体的距离。
另外，可以把通过光电转换单元212、213检测的信号加到一起以用作拍摄图像的像素210和211中的图像信号。
注意，主波导131和副波导104和105的结构不限于该实施例，类似于第一实施例的情况，可以采用其它结构。
另外，根据本发明，可以形成包括上述固态成像装置和用于形成用于固态成像装置的被检体图像的光学系统的成像系统。
在成像系统中，从上述第一方向进入的光被调节为通过位于光学系统的出射瞳的表面上的第一出射瞳区域并进入主波导。
另外，从第二方向进入的光被调节为通过位于光学系统的出射瞳的表面上并不同于第一出射瞳区域的第二出射瞳区域并进入主波导。
这里，上述第一出射瞳区域和上述第二出射瞳区域可以采用其被定位为关于光学系统的出射瞳的中心彼此对称的结构。
附图标记列表
100：用于测量距离的像素
101：主波导
102：芯部件
103：包层部件
104、105：副波导
106：芯部件
107：包层部件
108：基板
111、112：光束
尽管参考示例实施例描述了本发明，但应理解本发明不限于所公开的示例实施例。所附的权利要求的范围要被赋予最宽的解释，以便包括所有这样的修改以及等同结构和功能。
本申请要求在2011年1月18日提交的日本专利申请No.2011-007708的优先权，其全部内容在此通过引用而合并为本申请的一部分。
Claims (14)
1.一种具有像素的固态成像装置，包括：
光波导，具有折射率不同的多个区域；以及
光电转换单元，用于把通过光波导引导的光转换为电信号，其中：
所述光波导包括：位于光入射侧的主波导，以及与所述主波导连接并位于光电转换单元侧的第一副波导和第二副波导；
所述主波导引导从第一方向进入的光和从第二方向进入的光；以及
所述第一副波导和第二副波导分别引导已经从第一方向进入并且已经通过主波导的光和已经从第二方向进入并且已经通过主波导的光。
2.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，具有不同折射率的多个区域中的每个区域包括芯部件和包层部件。
3.根据权利要求1或2所述的固态成像装置，其中：
在第一副波导和第二副波导中的一个副波导中，从第一方向进入的由第一副波导和第二副波导中的该一个副波导引入、并且出射的光的强度高于从第二方向进入的由第一副波导和第二副波导中的该一个副波导引入、并且出射的光的强度；以及
在第一副波导和第二副波导中的另一个副波导中，从第二方向进入的由第一副波导和第二副波导中的该另一个副波导引入、并出射的光的强度高于从第一方向进入的由第一副波导和第二副波导中的该另一个副波导引入、并出射的光的强度。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的固态成像装置，其中，所述第一副波导和第二副波导被设置为之间的间隔等于或大于被引入到光电转换单元并被检测的入射光的波长的1/20。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的固态成像装置，其中，所述第一副波导和第二副波导是关于要被检测的入射光的多模式波导。
6.根据权利要求2所述的固态成像装置，其中，主波导中的出射端的宽度是被引入光电转换单元并被检测的入射光的波长与形成主波导的芯部件的介质的折射率的乘积的1.5倍以上。
7.根据权利要求2或6所述的固态成像装置，其中，所述主波导的芯部件在宽度方面从出射侧朝向光入射侧变得更大。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的固态成像装置，其中
所述光电转换单元包括第一光电转换单元和第二光电转换单元；
所述第一光电转换单元被设置在所述第一副波导的出射侧；以及
所述第二光电转换单元被设置在所述第二副波导的出射侧。
9.根据权利要求8所述的固态成像装置，其中：
所述像素包括第一像素和第二像素，并且所述光电转换单元包括所述第一光电转换单元和所述第二光电转换单元；
所述第一像素包括位于所述第一副波导的出射侧的所述第一光电转换单元；以及
所述第二像素包括位于所述第二副波导的出射侧的所述第二光电转换单元。
10.根据权利要求9所述的固态成像装置，其中：
所述第一像素在所述第二副波导的一部分中包括用于阻挡传播光的光阻挡部件；以及
所述第二像素在所述第一副波导的一部分中包括用于阻挡传播光的光阻挡部件。
11.根据权利要求8到10中任一项所述的固态成像装置，还包括多个像素，其每个像素包括所述第一光电转换单元和所述第二光电转换单元，其中基于来自所述第一光电转换单元和第二光电转换单元的信号，算术处理单元输出被检体的测距信号。
12.根据权利要求8到11中任一项所述的固态成像装置，其中，来自所述像素中包括的所述第一光电转换单元和第二光电转换单元的信号被加到一起以用作像素中的图像信号。
13.一种成像系统，包括：
根据权利要求1到12中任一项所述的固态成像装置；以及
用于形成用于所述固态成像装置的被检体图像的光学系统，其中：
从第一方向进入的光通过位于光学系统的出射瞳的表面上的第一出射瞳区域并进入主波导；以及
从第二方向进入的光通过位于光学系统的出射瞳的表面上并不同于第一出射瞳区域的第二出射瞳区域并且进入主波导。
14.根据权利要求13所述的成像系统，其中，所述第一出射瞳区域和所述第二出射瞳区域被定位为关于所述光学系统的出射瞳的中心彼此对称。
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