CN105009290A - 图像传感器和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及能够获得更高质量图像的图像传感器和电子装置。提供了包括多个像素的图像传感器，所述像素包括一个片上透镜和被形成在所述片上透镜下方的多个光电转换层。所述多个光电转换层中的至少两个光电转换层相对于光接收表面分别被分离地形成、被部分地形成或被部分地遮光。所述像素是用于通过相位差检测执行AF的相位差检测像素或用于生成图像的成像像素。本发明例如可被应用至CMOS图像传感器。

Description

图像传感器和电子装置
技术领域
本发明涉及图像传感器和电子装置，并具体地涉及能够获得更高质量图像的图像传感器和电子装置。
背景技术
近年来，通过设置在图像传感器中的相位差检测像素执行相位差检测的成像装置是已知的，在每个相位差检测像素中，光电转换部的一部分被遮光(例如，参见专利文献1)。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP 2010-160313A
发明内容
技术问题
然而，在相位差检测像素中，由于光电转换部的一部分(例如，一半)被遮光，所以灵敏度低于正常的成像像素的灵敏度。因此，在低亮度的情况下无法获得充分的信噪比(SNR)，且可能不会精确地执行相位差检测。因此，所获得的图像可能是未对焦的。
此外，在正常的成像像素中，与相邻像素的颜色混合可能不利地影响颜色再现性和SNR。
针对这种情况而提出的本发明能够获得更高质量的图像。
问题的解决方案
根据本发明的方面，提供了一种包括多个像素的图像传感器，每个所述像素包括一个片上透镜以及被形成在所述片上透镜下方的多个光电转换层。所述多个光电转换层中的至少两个光电转换层相对于光接收表面分别被分离地形成、被部分地形成或被部分地遮光。
所述像素可以是用于通过相位差检测来执行自动对焦(AF)的相位差检测像素。
所述多个相位差检测像素中的所述光电转换层之间的输出差异可用于所述相位差检测。
可还包括用于生成图像的成像像素。所述相位差检测像素可布置成分布在以矩阵的形式二维地布置的多个所述成像像素之间。
所述相位差检测像素中的所述光电转换层和位于所述相位差检测像素周围的所述成像像素之间的输出差异可用于所述相位差检测。
所述相位差检测像素可包括有机光电转换膜和光电转换部，其中所述有机光电转换膜被部分地形成，并作为所述多个光电转换层之中的顶部的所述光电转换层，并且所述光电转换部被部分地遮光，并作为被形成在位于所述有机光电转换膜下方的基板中的所述光电转换层。
所述相位差检测像素还可包括位于所述有机光电转换膜下方的遮光膜，所述遮光膜对所述光电转换部部分地遮光。所述有机光电转换膜对被所述遮光膜部分地遮挡的光执行光电转换。
所述相位差检测像素可包括被形成在基板中的至少两层的被分离地形成的光电转换部，所述至少两层的光电转换部作为所述多个光电转换层。
所述相位差检测像素可包括至少两层的被分离地形成或被部分地遮光的有机光电转换膜，所述至少两层的有机光电转换膜作为所述多个光电转换层。
所述像素可以是用于生成图像的成像像素。
所述相位差检测像素可包括有机光电转换膜和光电转换部，其中所述有机光电转换膜被部分地形成，并作为所述多个光电转换层之中的顶部的所述光电转换层，并且所述光电转换部在与相邻的其它成像像素的边界部分处被部分地遮光，并作为被形成在位于所述有机光电转换膜下方的基板中的所述光电转换层。所述有机光电转换膜被形成在与所述其它成像像素的所述边界部分处。
所述相位差检测像素可包括所述相位差检测像素包括有机光电转换膜和被形成在基板中的光电转换部，所述有机光电转换膜和所述光电转换部作为所述多个光电转换层。所述有机光电转换膜和所述光电转换部被控制成具有不同的曝光值。
根据本发明的方面，提供了一种电子装置，所述电子装置包括：图像传感器，所述图像传感器包括多个像素，所述像素包括一个片上透镜以及被形成在所述片上透镜下方的多个光电转换层，其中，所述多个光电转换层中的至少两个光电转换层相对于光接收表面分别被分离地形成、被部分地形成或被部分地遮光；以及透镜，所述透镜用于使物体光进入所述图像传感器。
还可包括：相位差检测部，所述相位差检测部用于通过使用所述多个像素中的所述光电转换层之间的输出差异来执行相位差检测；以及透镜控制部，所述透镜控制部用于根据检测的相位差来控制所述透镜的驱动。
所述像素可还包括：有机光电转换膜，所述有机光电转换膜被部分地形成，并作为所述多个光电转换层之中的顶部的所述光电转换层；以及光电转换部，所述光电转换部被部分地遮光，并作为被形成在位于所述有机光电转换膜下方的基板中的所述光电转换层。
还可包括缺陷校正部，所述缺陷校正部用于通过使用所述有机光电转换膜的输出来校正所述光电转换部的作为用于生成图像的像素值的输出。
所述相位差检测像素可包括：有机光电转换膜，所述有机光电转换膜被部分地形成，并作为所述多个光电转换层之中的顶部的所述光电转换层；以及光电转换部，所述光电转换部在与相邻的其它像素的边界部分处被部分地遮光，并作为被形成在位于所述有机光电转换膜下方的基板中的所述光电转换层。所述有机光电转换膜被形成在与所述其它像素的所述边界部分处。
还可包括颜色混合减去部，所述颜色混合减去部用于通过使用所述有机光电转换膜的输出从所述光电转换部的输出中减去颜色混合成分，以作为用于生成图像的像素值。
还可包括光源估算部，所述光源估算部用于通过使用具有不同的光谱性能的所述多个光电转换层的输出来估算所述物体光的光源。
还可包括颜色性能校正部，所述颜色性能校正部用于根据所述光源估算部的估算结果来校正像素值的颜色性能，所述像素值是所述光电转换部的输出。
根据本发明的方面，所述多个光电转换层中的至少两个光电转换层相对于光接收表面分别被分离地形成、被部分地形成或被部分地遮光。
本发明的有益效果
根据本发明的方面，可以获得更高质量的图像。
附图说明
图1是图示了本发明的第一实施例的成像装置的示例构造的框图。
图2图示了图像传感器的像素布置。
图3是图示了本发明的相位差检测像素的示例结构的剖面图。
图4是比较常规相位差检测像素与本发明的相位差检测像素的示图。
图5是对AF处理进行说明的流程图。
图6是对成像处理进行说明的流程图。
图7是说明用于缺陷校正的常规技术的示图。
图8是图示了相位差检测像素的另一示例结构的剖面图。
图9是图示了相位差检测像素的再一示例结构的剖面图。
图10是图示了相位差检测像素的再一示例结构的剖面图。
图11是图示了相位差检测像素的再一示例结构的剖面图。
图12是图示了相位差检测像素的再一示例结构的剖面图。
图13是图示了相位差检测像素的再一示例结构的剖面图。
图14是图示了相位差检测像素的再一示例结构的剖面图。
图15是图示了相位差检测像素的再一示例结构的剖面图。
图16是图示了相位差检测像素的再一示例结构的剖面图。
图17是图示了本发明的第二实施例的成像装置的示例构造的框图。
图18是图示了本发明的成像像素的示例结构的剖面图。
图19图示了有机光电转换膜的示例构造。
图20是比较常规成像像素与本发明的成像像素的示图。
图21是说明成像处理的流程图。
图22是图示了本发明的第三实施例的成像装置的示例构造的框图。
图23是说明成像处理的流程图。
图24是图示了成像装置的另一示例构造的框图。
图25是图示了颜色混合检测像素和成像像素的示例结构的剖面图。
图26是图示了本发明的第四实施例的成像装置的示例构造的框图。
具体实施方式
下文将参考附图来说明本发明的实施例。以下列顺序进行说明。
1.第一实施例(用于执行相位差检测和缺陷校正的构造)
2.第二实施例(用于执行颜色混合减去的构造)
3.第三实施例(用于执行颜色混合减去和光源估算的构造)
4.第四实施例(包括两个图像传感器的构造)
1.第一实施例
[成像装置的构造]
图1图示了本发明的第一实施例的成像装置的示例构造。图1所示的成像装置100通过执行使用相位差检测方法的自动对焦(AF)(相位差AF)来拍摄物体的图像，并将物体的图像作为电信号输出。
图1所示的成像装置100包括透镜101、滤光片102、图像传感器103、A/D转换部104、钳位部105、相位差检测部106、透镜控制部107、缺陷校正部108、去马赛克部(demosaic section)109、线性矩阵(LM)/白平衡(WB)/伽马校正部110、亮度色度信号生成部111和接口(I/F)部112。
透镜101调整进入图像传感器103的物体光的焦距。在透镜101的下游具有光圈(未示出)，以调整进入图像传感器103的物体光的量。透镜101可具有任何特定的构造，例如，可使用多个透镜来构造透镜101。
通过透镜101传输的物体光经由滤光片102进入图像传感器103，其中滤光片102被例如构造为红外截止滤波器(IR-cut filter)，以传输不包括红外光的光。
图像传感器103具有多个像素，像素包括诸如光电二极管之类的对物体光执行光电转换的光电转换装置。每个像素将物体光转换成电信号。图像传感器103可例如是CCD图像传感器或CMOS图像传感器，其中，CCD图像传感器通过使用被称为电荷耦合器件(CCD)的电路装置来执行传输，以便读取由光电转换装置根据光生成的电荷，且CMOS图像传感器使用互补金属氧化物半导体(CMOS)，且其每个单位单元具有放大器。
图像传感器103的各个像素在光电转换装置的物体侧上具有颜色滤光片。例如，在各个光电转换装置上方以拜耳阵列(Bayer array)方式排列有诸如红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)之类的颜色的滤光片，以作为颜色滤光片。即，图像传感器103对通过滤光片传输的每种颜色的物体光执行光电转换，并将所产生的电信号提供至A/D转换部104。
图像传感器103的颜色滤光片可具有任何颜色；可包括不同于RGB的颜色，或可不使用RGB中的一些或所有颜色。此外，这些颜色可布置成任何阵列；可采用不同于拜耳阵列的任何阵列。例如，可采用包括(JP2009-296276A中披露的)白色像素或翠绿色像素的阵列，或Cleartbit阵列来作为图像传感器103的颜色滤光片阵列。
在图像传感器103中布置有基于接收的物体光来生成用于生成图像的信号的像素(成像像素)以及生成用于通过相位差检测执行AF的信号的像素(相位差检测像素)。
图2图示了图像传感器103的像素布置的示例。
如图2所示，多个由白色方块表示的成像像素以矩阵的形式二维地布置在图像传感器103中。成像像素包括根据拜耳阵列有规律地布置的R像素、G像素和B像素。
此外，在图像传感器103中，多个由黑色方块表示的相位差检测像素布置成分布在以矩阵的形式二维地布置的多个成像像素之间。相位差检测像素代替图像传感器103中的以特定图案有规律地布置的预定成像像素的一部分。在图2的示例中，两个G像素被相位差检测像素P1和P2代替。注意，相位差检测像素可规则地布置在图像传感器103中。相位差检测像素的规则布置有利于诸如后述的缺陷校正之类的信号处理，且相位差检测像素的无规则布置使由缺陷校正引起的伪影(artifact)不规则，这使伪影不明显(不容易被识别出)。
返回至对图1的说明，A/D转换部104将从图像传感器103提供的RGB的电信号(模拟信号)转换成数字数据(图像数据)。A/D转换部104将作为数字数据的图像数据(原始数据)提供至钳位部105。
钳位部105从图像数据中减去黑电平，该黑电平是被判定为黑色的电平。钳位部105将已被减去黑电平的图像数据之中的从相位差检测像素输出的图像数据提供至相位差检测部106。此外，钳位部105将所有像素的已被减去黑电平的图像数据提供至缺陷校正部108。
换句话说，在仅将相位差检测像素的输出用于相位差检测的同时，将相位差检测像素的输出和成像像素的数据一起用于图像的生成。
相位差检测部106基于来自钳位部105的图像数据执行相位差检测处理，以判定是否获得作为对焦的目标的物体(对焦目标)的对焦。当焦点区域中的物体被对焦时，相位差检测部106将用于指示获得对焦的信息作为对焦判定结果提供至透镜控制部107。当对焦目标未被对焦时，相位差检测部106计算焦点偏离量(离焦量(defocus amount))并将用于指示所计算的离焦量的信息作为对焦判定结果提供至透镜控制部107。
透镜控制部107控制透镜101的驱动。具体地，透镜控制部107基于从相位差检测部106提供的对焦判定结果计算透镜101的驱动量，并根据所计算的驱动量移动透镜101。
例如，当获得对焦时，透镜控制部107使透镜101保持在当前位置。当未获得对焦时，透镜控制部107基于指示离焦量的对焦判定结果和透镜101的位置来计算驱动量，并根据驱动量移动透镜101。
除上述相位差AF之外，透镜控制部107还可执行对比度AF(contrastAF)以控制透镜101的驱动。例如，当被提供用于指示焦点偏离量(离焦量)的信息作为来自相位差检测部106的对焦判定结果时，透镜控制部107可判定焦点偏离的方向(前焦点或后焦点)并针对该方向执行对比度AF。
基于来自钳位部105的图像数据，缺陷校正部108对无法获得正确的像素值的缺陷像素执行像素值的校正(例如，缺陷校正)。缺陷校正部108将缺陷像素的经过校正的图像数据提供至去马赛克部109。
去马赛克部109对缺陷校正部108的原始数据执行去马赛克处理并执行彩色信息的补全等，以将原始数据转换成RGB数据。去马赛克部109将去马赛克处理之后的图像数据(RGB数据)提供至LM/WB/伽马校正部110。
LM/WB/伽马校正部110对去马赛克部109的RGB数据执行颜色性能的校正。具体地，为了填充由标准定义的原色(RGB)的色度点与实际摄机的色度点之间的间隙，LM/WB/伽马校正部110通过使用矩阵系数来执行对图像数据的颜色信号进行校正的处理，以改变颜色再现性。此外，LM/WB/伽马校正部110针对RGB数据的每个通道的值设定白色的增益，以调整白平衡。另外，LM/WB/伽马校正部110执行用于调整图像数据的颜色与输出器件性能之间的相对关系的伽马校正，以获得更接近原始显示的显示。LM/WB/伽马校正部110将校正之后的图像数据(RGB数据)提供至亮度色度信号生成部111。
亮度色度信号生成部111根据从LM/WB/伽马校正部110提供的RGB数据生成亮度信号(Y)和色度信号(Cr和Cb)。在生成亮度色度信号(Y、Cr和Cb)之后，亮度色度信号生成部111将亮度信号和色度信号提供至I/F部112。
I/F部112将提供的图像数据(亮度色度信号)输出至成像装置100的外部(例如，用于存储图像数据的存储装置或用于基于图像数据显示图像的显示装置)。
[相位差检测像素的示例结构]
图3是图示了本发明的相位差检测像素的示例结构的剖面图。在图3中，相位差检测像素P1和P2布置成彼此相邻，但也可如图2所示地布置成在它们之间放置预定数量的成像像素。
如图3所示，在相位差检测像素P1和P2中的每者中，在半导体基板(Si基板)121中形成有作为光电转换部的光电二极管122。在半导体基板121的上方，遮光膜123和颜色滤光片124被形成在相同的层中，且在遮光膜123和颜色滤光片124的上方，具体地，在遮光膜123的正上方形成有与遮光膜23具有大体上相同面积的有机光电转换膜125。此外，在有机光电转换膜125的上方形成有片上透镜126。
遮光膜123可由金属制成，或可以是吸收光的黑色滤光片。或者，遮光膜123可以由有机光电转换膜125的电极构成。在此情况下，可以省略布线层，这导致图像传感器103的高度更低，并有助于提高光电二极管122的灵敏度。
颜色滤光片124的颜色可以在相位差检测像素P1和相位差检测像素P2之间相同或不同。在相位差检测像素P1和P2是白色像素的情况下，可以不设置颜色滤光片124。
有机光电转换膜125对特定波长的光执行光电转换。例如，有机光电转换膜125对三种颜色(红色、绿色和蓝色)中一者的光执行光电转换。
对于对绿光执行光电转换的有机光电转换膜，可例如使用包括若丹明类染料(rhodamine-based dye)、部花青类染料(meracyanine-based dye)和喹吖啶酮(quinacridone)等的有机光电转换材料。对于对红光执行光电转换的有机光电转换膜，可使用包括酞菁类染料(phthalocyanine-baseddye)的有机光电转换材料。对于对蓝光执行光电转换的有机光电转换膜，可使用包括香豆素类染料(coumarin-based dye)、三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)和部花青类染料等的有机光电转换材料。
有机光电转换膜125还可以对白光、诸如红外光和紫外光之类的不同于可见光(例如，红光、绿光和蓝光)的光执行光电转换。
图3所示的每个相位差检测像素具有一个片上透镜126和被形成在片上透镜126下方的多个光电转换层，具体地，这些光电转换层从上而下为有机光电转换膜125和光电二极管122。这里，当将形成有片上透镜126的表面定义为每个像素的光接收表面时，有机光电转换膜125相对于光接收表面被部分地形成(在下文中将其描述为被部分地形成)。此外，光电二极管122的一部分(例如，一半)被遮光膜123遮光(在下文中，将光电二极管122描述成被部分地遮光)。
在图3中，相位差检测像素P1和P2分别遮挡左侧和右侧的光；然而，根据像素布置，相位差检测像素可以遮挡上侧和下侧的光，或可以遮挡倾斜的光。
接下来，参考图4，在结构上比较常规的相位差检测像素与本发明的相位差检测像素。
图4的左侧所示的常规相位差检测像素与图4的右侧所示的本发明的相位差检测像素的不同之处在于，没有设置有机光电转换膜125。
在常规的相位差检测像素的结构下，入射光L1的一部分被左侧像素的遮光膜123反射并然后在图像传感器103内漫反射，且入射光R1的一部分被右侧像素的遮光膜123反射并然后在图像传感器103内漫反射。这种漫反射可在相邻像素中引起耀斑和颜色混合。
此外，在常规的相位差检测像素中，由于光电二极管122的一半被遮光膜123遮光，所以在低亮度下无法获得充分的SNR且可能不会精确地执行相位差检测。
此外，虽然相位差检测像素的输出也如上所述地用于图像的生成，但是由于相位差检测像素的输出由于上面的原因而小于成像像素的输出，所以需要基于相位差检测像素周围的成像像素的输出对相位差检测像素的输出进行校正。
相比之下，在本发明的相位差检测像素下，入射光L1的一部分通过左侧像素的有机光电转换膜125传输(因而部分被吸收)并被遮光膜123反射，接着再次被有机光电转换膜125吸收。类似地，入射光R1的一部分通过左侧像素的有机光电转换膜125传输(因而部分被吸收)并被遮光膜123反射，接着再次被有机光电转换膜125吸收。这种结构可以减少图像传感器103内的入射光的漫反射并防止在相邻像素中产生耀斑和颜色混合。
此外，由于通常被遮挡的入射光在本发明的相位差检测像素中被有机光电转换膜125光电转换，所以除光电二极管122的输出之外，还可获得有机光电转换膜125的输出。因此，即使在低亮度下也可以获得充分的SNR且可以精确地执行相位差检测。
由于通过有机光电转换膜125传输并被遮光膜123反射的入射光再次进入有机光电转换膜125，所以可提高有机光电转换膜125中的光电转换的效率。这种提高进一步提高了相位差检测的精确度。此外，在有机光电转换膜125即使具有小的厚度也可以获得充分的输出的情况下，可以降低图像传感器103的高度，这有助于提高光电二极管122的灵敏度。
此外，由于除光电二极管122的输出之外，还可以获得有机光电转换膜125的输出，所以不需要基于相位差检测像素周围的成像像素的输出对相位差检测像素的输出进行校正。
[相位差AF处理]
这里，参考图5的流程图来说明由成像装置100执行的相位差AF处理。在成像装置100在拍摄物体的图像时执行的图像处理之前，执行相位差AF处理。
首先，在步骤S101中，图像传感器103对每个像素的入射光执行光电转换，读取像素信号并将该像素信号提供至A/D转换部104。
在步骤S102中，A/D转换部104对图像传感器103的像素信号执行A/D转换，并将获得的像素信号提供至钳位部105。
在步骤S103中，钳位部105从A/D转换部104的像素信号(像素值)中减去在有效像素区域外部设置的光学黑色(OPB)区域中检测到的黑电平。钳位部105将已被减去黑电平的图像数据之中的从相位差检测像素输出的图像数据提供至相位差检测部106。
在步骤S104中，相位差检测部106基于来自钳位部105的图像数据执行相位差检测处理，以执行对焦判定。通过使用如下像素之间的输出差异来执行相位差检测处理，这些像素(如同图4所示的相位差检测像素P1和P2)的光接收表面在相对侧被遮光。
通常，当分别将图4的左侧所示的常规相位差检测像素P1和P2中的光电二极管122的输出表示为PhasePixel_P1和PhasePixel_P2时，例如基于下列公式(1)和(2)来计算待检测的相位差Phase_Diff。
[公式1]
Phase_Diff＝PhasePixel_P1-PhasePixel_P2…(1)
[公式2]
Phase_Diff＝PhasePixel_P1/PhasePixel_P2…(2)
相比之下，在本发明中，当分别将图4的右侧所示的本发明的相位差检测像素P1和P2中的光电二极管122的输出表示为PhasePixel_P1和PhasePixel_P2，且分别将有机光电转换膜125的输出表示为PhasePixel_Organic1和PhasePixel_Organic2时，例如基于下列公式(3)、(4)和(5)来计算待检测的相位差Phase_Diff。
[公式3]
Phase_Diff＝(PhasePixel_P1+PhasePixel_Organic2)
-(PhasePixel_P2+PhasePixel_Organic1)
                             …(3)
[公式4]
Phase_Diff＝(PhasePixel_P1-PhasePixel_Organic1)
-(PhasePixel_P2-PhasePixel_Organic2)
                            …(4)
[公式5]
Phase_Diff＝(PhasePixel_P1/PhasePixel_P2)
×(PhasePixel_Organic2/PhasePixel_Organic1)
                            …(5)
此外，在本发明中，还可以基于下列公式(6)和(7)来计算相位差检测像素P1和P2的光电二极管122之间的输出差异Phase_Diff_A以及相位差检测像素P1和P2的有机光电转换膜125之间的输出差异Phase_Diff_B，例如判定他们中的每者的确定性(certainty)，并将Phase_Diff_A和Phase_Diff_B中一者设定为相位差。
[公式6]
Phase_Diff_A＝PhasePixel_P1-PhasePixel_P2…(6)
[公式7]
Phase_Diff＝PhasePixel_Organic2-PhasePixel_Organic1
                                          …(7)
在上面的公式(3)至(7)中，将相位差检测像素P1和P2的光电二极管122和有机光电转换膜125的各自输出值用作PhasePixel_P1和PhasePixel_P2以及PhasePixel_Organic1和PhasePixel_Organic2；然而，还可使用通过使用预定系数而被施加增益的这些输出。此外，通过使用相位差检测像素P1和P2的光电二极管122和有机光电转换膜125的各自输出值计算的相位差不限于基于上述公式(3)至(7)计算的相位差，并可通过另一计算来计算。
如上所述，在常规的相位差检测像素中，仅两个像素的光电二极管122的各自输出可用于相位差检测。在本发明的相位差检测像素中，除两个像素的光电二极管122的各自输出之外，两个像素的有机光电转换膜125的各自输出也可用于相位差检测。
当以此方式执行相位差检测处理并执行对焦判定时，相位差检测部106将对焦判定结果提供至透镜控制部107。
在步骤S105中，透镜控制部107基于相位差检测部106的对焦判定结果来控制透镜101的驱动。
根据上述处理，除两个像素的光电二极管122的各自输出之外，像素的有机光电转换膜125的各自输出也可用于相位差检测；因此可以增加用于相位差检测的信号量。因此，即使在低亮度下也可以获得充分的SNR且可以精确地执行相位差检测。因此，可以获得焦点对准的更高质量的图像。
[成像处理]
接下来，参考图6的流程图说明由成像装置100执行的成像处理。
这里，图6的流程图的步骤S201至S203的处理与图5的流程图的步骤S201至S203的处理相同，并因而不再进行重复说明。注意，在步骤S203中，钳位部105将所有像素的已被减去黑电平的图像数据(像素值)提供至缺陷校正部108。
在步骤S204中，基于来自钳位部105的图像数据，缺陷校正部108对无法获得正确的像素值的缺陷像素(即，相位差检测像素)执行像素值的校正(缺陷校正)。
在常规的相位差检测像素中，仅可获得被遮光的光电二极管122的输出作为相位差检测像素的输出(像素值)。因此，对于相位差检测像素的缺陷校正技术，例如，基于如图7所示的相位差检测像素P周围的相同颜色的像素的输出来代替作为校正目标的相位差检测像素P的输出。
然而，在上面的技术中，由于校正目标的像素值被基于校正目标周围的像素的数据的值代替，所以完全地忽略了相位差检测像素P的原始像素值。这种忽略相当于分辨率的下降并可能使图像质量劣化。
相比之下，在本发明的相位差检测像素中，除被遮光的光电二极管122的输出之外，还获得有机光电转换膜125的输出作为相位差检测像素的输出(像素值)。因此，通过使用有机光电转换膜125的输出来估算与被遮挡的光相对应的输出，例如基于下列公式(8)来计算缺陷校正之后的相位差检测像素P1的像素值P1_Out。
[公式8]
P1_Out＝(PhasePixel_P1×α)+(PhasePixel_Organic1×β)
                                            …(8)
在公式(8)中，α和β是根据光电二极管122与有机光电转换膜125之间的灵敏度差异来判定的系数。
根据公式(8)，能够将相位差检测像素P1的原始像素值用作校正目标的像素值；因此，可以抑制分辨率的下降，从而提高了图像质量。
缺陷校正之后的相位差检测像素的像素值不限于基于上面的公式(8)计算的像素值，并可通过另一计算来计算。
将以此方式经历了缺陷像素的校正的图像数据提供至去马赛克部109。
在步骤S205中，去马赛克部109执行去马赛克处理以将原始数据转换成RGB数据，并将该RGB数据提供至LM/WB/伽马校正部110。
在步骤S206中，LM/WB/伽马校正部110对去马赛克部109的RGB数据执行颜色校正、白平衡调整和伽马校正，并将获得的数据提供至亮度色度信号生成部111。
在步骤S207中，亮度色度信号生成部111根据RGB数据生成亮度信号和色度信号(YCrCb数据)。
在步骤S208中，I/F部112将由亮度色度信号生成部111生成的亮度信号和色度信号输出至外部的存储装置或显示装置，且成像处理结束。
根据上述处理，可以估算与被遮挡的光相对应的输出且可将相位差检测像素的原始像素值用于相位差检测像素的缺陷校正。因此，可以抑制分辨率的下降，从而提高了图像质量；因此可以获得更高质量的图像。
在图3所示的相位差检测像素中，当具有将要被有机光电转换膜125光电转换的波长(颜色滤光片124的传输波长)的光的衰减因数充足时，如图8所示，可省略遮光膜123的对光电二极管122的一半遮光的一部分。
这种结构可以减少由遮光膜123反射的光发生的漫反射并防止在相邻像素中产生耀斑或颜色混合。此外，在完全地省略了遮光膜123的情况下，可以减少制造步骤的数量。
有机光电转换膜125可设置在遮光膜123和颜色滤光片124下方。
根据上面的说明，通过使用相位差检测像素中的光电转换层(光电二极管122和有机光电转换膜125)的输出之间的差异来执行相位差检测。或者，可通过使用相位差检测像素中的光电转换层的输出与布置在相位差检测像素周围的成像像素的输出之间的差异来执行相位差检测。
[相位差检测像素的另一示例结构]
图9是图示了本发明的相位差检测像素的另一示例结构的剖面图。
图9中的剖面图与图3中的剖面图的不同之处在于，成像像素P2和P3布置在相位差检测像素P1与相位差检测像素P4之间，且颜色滤光片124与遮光膜123不是被形成在相同的层中而是被形成在有机光电转换膜125的上方。
在图像传感器103包括具有图9所示的结构的像素的情况下，通过使用相位差检测像素的输出和相邻的成像像素的输出来执行相位差检测处理。
具体地，基于下列公式(9)至(11)，计算相位差检测像素P1和P4的有机光电转换膜125的输出之间的差异Phase_Diff_A、成像像素P2和相位差检测像素P1的光电二极管122的输出之间的差异Phase_Diff_B以及成像像素P3和相位差检测像素P4的光电二极管122的输出之间的差异Phase_Diff_C，且对这些差异分别执行预定的计算，以计算最终的相位差。
[公式9]
Phase_Diff_A＝Organic1-Organic2…(9)
[公式10]
Phase_Diff_B＝PhotoDiode2-PhotoDiode1×α…(10)
[公式11]
Phase_Diff_C＝PhotoDiode3-PhotoDiode4×β…(11)
注意，公式(10)中的α和公式(11)中的β是根据相位差检测像素P1和P4的灵敏度由遮光膜123的遮光引起的下降来判定的系数。
如上所述，在相位差检测处理中，不仅可以使用相位差检测像素之间的输出差异，还可以使用相位差检测像素的光电转换层的输出与布置在相位差检测像素周围的成像像素的输出之间的差异。
[相位差检测像素的再一示例结构]
图10是图示了本发明的相位差检测像素的再一示例结构的剖面图。
在图10所示的每个相位差检测像素中，作为光电转换部的光电二极管131-1至131-4被形成在半导体基板121中。在半导体基板121的上方，形成有有机光电转换膜132-1和132-2。此外，在有机光电转换膜132-1和132-2的上方形成有片上透镜126。
图10所示的每个相位差检测像素具有一个片上透镜126和被形成在片上透镜126下方的多个光电转换层，具体地，这些光电转换层从上而下为有机光电转换膜132-1和132-2以及光电二极管131-1至131-4。有机光电转换膜132-1和132-2相对于光接收面被分离地形成(在下文中将其描述为被分离地形成)。光电二极管131-1至131-4在剖面高度方向上被形成为两层并且在每层中被分离地形成。
注意，例如，在JP 2011-29337A和JP 2011-40518A中披露了用于在剖面高度方向上形成多个光电二极管的技术。
在图10所示的相位差检测像素中，光电转换层，即顶层中的有机光电转换膜132-1和132-2、从上侧起的第二层中的光电二极管131-1和131-2以及从上侧起的第三层中的光电二极管131-3和131-4对具有各自不同波长的光执行光电转换。例如，有机光电转换膜132-1和132-2对绿光执行光电转换，光电二极管131-1和131-2对蓝光执行光电转换，且光电二极管131-3和131-4对红光执行光电转换。
这里，在一个相位差检测像素中，将被形成在图左侧的光电二极管131-1和131-3以及有机光电转换膜132-1称为单元1，且将被形成在图右侧的光电二极管131-2和131-4以及有机光电转换膜132-2称为单元2。
在图像传感器103包括具有图10所示的结构的相位差检测像素的情况下，通过使用单元1的输出与单元2的输出之间的差异来执行相位差检测处理。
具体地，当分别将图10所示的相位差检测像素中的光电二极管131-1至131-4的输出表示为PhotoDiode1至PhotoDiode4，且分别将有机光电转换膜132-1和132-2的输出表示为Organic1和Organic2时，例如基于下列公式(12)、(13)、(14)和(15)来计算待检测的相位差Phase_Diff。
[公式12]
Phase_Diff＝(PhotoDiode1-PhotoDiode2)
+(PhotoDiode3-PhotoDiode4)+(Organic1-Organic2)
                                       …(12)
[公式13]
Phase_Diff＝(PhotoDiode1/PhotoDiode2)
×(PhotoDiode3/PhotoDiode4)×(Organic1/Organic2)
                                      …(13)
[公式14]
Phase_Diff＝(PhotoDiode1+PhotoDiode3+Organic1)
-(PhotoDiode2+PhotoDiode4+Organic2)
                                          …(14)
[公式15]
Phase_Diff＝(PhotoDiode1+PhotoDiode3+Organic1)
/(PhotoDiode2+PhotoDiode4+Organic2)
                                          …(15)
此外，还可以基于下列公式(16)、(17)和(18)来计算光电二极管131-1和131-2的输出之间的差异Phase_Diff_A、光电二极管131-3和131-4的输出之间的差异Phase_Diff_B以及有机光电转换膜132-1和132-2的输出之间的差异Phase_Diff_C，例如判定他们中的每者的确定性，并将Phase_Diff_A、Phase_Diff_B和Phase_Diff_C中的一者设定为相位差。
[公式16]
Phase_Diff_A＝PhotoDiode1-PhotoDiode2…(16)
[公式17]
Phase_Diff_B＝PhotoDiode3-PhotoDiode4…(17)
[公式18]
Phase_Diff_C＝Prganic1-Prganic2…(18)
由于Phase_Diff_A、Phase_Diff_B和Phase_Diff_C是各个颜色部件的相位差，所以还可以判定照明环境或物体的颜色并将Phase_Diff_A、Phase_Diff_B和Phase_Diff_C中的一者设定为相位差。
此外，还可以通过使用上面确定性中的至少一者或全部、照明环境以及物体的颜色来对Phase_Diff_A、Phase_Diff_B和Phase_Diff_C进行加权，以计算最终的相位差。
在上面的公式(12)至(18)中，将相位差检测像素的光电二极管131-1至131-4以及有机光电转换膜132-1和132-2的输出值原样地用作PhotoDiode1至PhotoDiode4以及Organic1和Organic2；然而，还可以使用通过使用预定系数而被施加增益的这些输出。
在图10所示的相位差检测像素的结构下，可以通过使用多个光电转换层之间的输出差异来执行相位差检测，且因为没有设置遮光膜和颜色滤光片，所以可以使光学损耗极小。因此，即使在低亮度下也可以获得充分的SNR且可以精确地执行相位差检测。
另外，当在图10所示的相位差检测像素的剖面高度方向上出现制造差异时，即使多个光电转换层(例如，光电二极管131-1和131-2)中的任一者的输出变得不可靠，也可以使用另一光电转换层的输出；因此，可以确保制造差异的鲁棒性。
虽然在图10所示的相位差检测像素中分离地形成有机光电转换膜，但是如图11所示，也可以使用未被分离地形成的有机光电转换膜141。
此外，在图11所示的结构中，当有机光电转换膜141的光谱性能不足时，如图12所示，可在有机光电转换膜141下方设置颜色滤光片142。或者，如图13所示，可设置颜色滤光片142来代替有机光电转换膜141。
在上面的情况下，通过使用包括光电二极管131-1和131-3的单元1的输出与包括光电二极管131-2和131-4的单元2的输出之间的差异来执行相位差检测处理。
上面的相位差检测像素中的单元1和单元2的输出的和等于正常的成像像素的输出。即，也可将图10至图13所示的像素结构应用于成像像素。因此，可将图10至图13所示的像素结构应用于图像传感器103中的所有像素。
[相位差检测像素的再一示例结构]
图14是图示了本发明的相位差检测像素的再一示例结构的剖面图。
在图14所示的每个相位差检测像素中，在半导体基板121的上方形成有有机光电转换膜151-1和151-2。在有机光电转换膜151-1和151-2的上方形成有有机光电转换膜152-1和152-2。在有机光电转换膜152-1和152-2的上方形成有有机光电转换膜153-1和153-2。另外，片上透镜126被形成在有机光电转换膜153-1和153-2的上方。
图14所示的每个相位差检测像素具有一个片上透镜126和被形成在片上透镜126下方的多个光电转换层，具体地，这些光电转换层从上而下为有机光电转换膜153-1和153-2、有机光电转换膜152-1和152-2以及有机光电转换膜151-1和151-2。有机光电转换膜153-1和153-2、有机光电转换膜152-1和152-2以及有机光电转换膜151-1和151-2相对于光接收面被分离地形成在各自的层中。
在图14所示的相位差检测像素中，光电转换层，即顶层中的有机光电转换膜153-1和153-2、从上侧起的第二层中的有机光电转换膜152-1和152-2以及从上侧起的第三层中的有机光电转换膜151-1和151-2对具有各自不同的波长的光执行光电转换。例如，有机光电转换膜153-1和153-2对绿光执行光电转换，有机光电转换膜152-1和152-2对蓝光执行光电转换，且有机光电转换膜151-1和151-2对红光执行光电转换。
即使在图像传感器103包括具有图14所示的结构的相位差检测像素的情况下，也以与具有图10所示的结构的相位差检测像素使用的方式类似的方式执行相位差检测处理。
虽然在图14所示的相位差检测像素中，有机光电转换膜在所有的三层中被分离地形成，但是，如图15所示，还可以仅在顶层中分离地形成有机光电转换膜153-1和153-2并在有机光电转换膜153-1和153-2下方设置遮光膜161以部分地遮挡进入位于遮光膜161下方的有机光电转换膜151和152的光。
此外，如图16所示，可设置被形成在半导体基板121中的光电二极管171来代替图15所示的相位差检测像素中的底层中的有机光电转换膜151。
2.第二实施例
[成像装置的构造]
图17是图示了本发明的第二实施例的成像装置的示例构造的框图。
图17所示的成像装置300包括透镜101、滤光片102、图像传感器301、A/D转换部104、钳位部105、颜色混合减去部302、去马赛克部109、LM/WB/伽马校正部110、亮度色度信号生成部111和I/F部112。
注意，在图17的成像装置300中，使用相同的名称和相同的数字来表示具有与设置在图1的成像装置100中的构成的功能类似的功能的构成，且视情况省略对这些构成的说明。
在图像传感器301中，与设置在图1的成像装置100中的图像传感器103不同的是，没有布置相位差检测像素且仅布置有成像像素。换句话说，成像装置300在不执行相位差AF处理的情况下执行摄像处理。
颜色混合减去部302从来自钳位部105的图像数据中减去颜色混合成分，其中颜色混合成分是通过周边像素的滤光片传输的光成分。颜色混合减去部302将已被减去颜色混合成分的图像数据提供至去马赛克部109。
[成像像素的示例结构]
图18是图示了本发明的成像像素的示例结构的剖面图。
在图18所示的每个成像像素中，在半导体基板321中形成有作为光电转换部的光电二极管322。在半导体基板321的上方，遮光膜323和颜色滤光片324形成在相同的层中，且在遮光膜323和颜色滤光片324上方，具体地，在遮光膜323的正上方，形成有有机光电转换膜325。另外，在有机光电转换膜325的上方形成有片上透镜326。
图18所示的每个成像像素具有一个片上透镜326和被形成在片上透镜326下方的多个光电转换层，具体地，这些光电转换层从上而下为有机光电转换膜325和光电二极管322。相对于光接收表面部分地形成有机光电转换膜325。具体地，有机光电转换膜325被形成在如图19所示的相邻成像像素之间的边界部分处。另外，在光电二极管322中，相邻成像像素之间的边界部分被遮光膜323部分地遮光。
接着，参考图20在结构上比较常规成像像素与本发明的成像像素。
图20的左侧所示的常规成像像素与图20的右侧所示的本发明的成像像素的不同之处在于，没有设置有机光电转换膜325。
在常规的成像像素的结构中，在通过左侧像素中的片上透镜326传输的入射光L进入右侧像素中的光电二极管322的情况下，无法检测出进入的光的量，这使得难以根据右侧像素的输出来校正颜色混合成分。这种困难可不利地影响颜色再现性和SNR。
相比之下，在本发明的结构中，在通过左侧像素中的片上透镜326传输的入射光L进入右侧像素中的光电二极管322的情况下，可以基于有机光电转换膜325的输出来估算进入的光的量，这使得可以根据右侧像素的输出来校正颜色混合成分。
[成像处理]
接下来，参考图21的流程图来说明由成像装置300执行的成像处理。
图21的流程图的步骤S301至S303及S305至S308的处理与图6的流程图的步骤201至S203及S205至S208的处理相同，且因此不再进行重复说明。注意，在步骤S203中，钳位部105将所有像素的已被减去黑电平的图像数据(像素值)提供至颜色混合减去部302。
在步骤S304中，颜色混合减去部302执行颜色混合减去处理，以从来自钳位部105的图像数据中减去颜色混合成分，并将获得的数据提供至去马赛克部109。
具体地，颜色混合减去部302通过使用有机光电转换膜325的输出来估算颜色混合成分，并由此基于下列公式(19)来计算颜色混合校正之后的成像像素的像素值P_Out。
[公式19]
P_Out＝PhotoDiode_Out-(α×Prganic_Out)…(19)
在公式(19)中，PhotoDiode_Out表示光电二极管322的输出，Organic_Out表示有机光电转换膜325的输出且α是任意设定的系数。例如，可根据作为颜色混合校正目标的像素是否靠近视角边缘来调整α值。
颜色混合校正之后的成像像素的像素值P_Out不限于基于公式(19)计算的像素值，并可通过另一计算来计算。例如，可以根据作为颜色混合校正目标的受关注像素的颜色来执行计算，或通过使用除有机光电转换膜325的输出之外的与受关注像素相邻的成像像素的光电二极管322的输出来执行计算。
将以此方式减去颜色混合成分的图像数据提供至去马赛克部109。
根据上述处理，在成像像素的颜色混合校正中，可基于有机光电转换膜325的输出来估算与由颜色混合引起的光相对应的输出，这使得可以根据受关注像素的输出来校正颜色混合成分，从而提高了图像质量；因此，可以获得更高质量的图像。
注意，虽然将有机光电转换膜325描述为被形成在成像像素之间的边界部分处，但是，例如，有机光电转换膜325可被形成为相对于有效像素区域的一个连续膜，或可以以每隔2×2像素的方式形成。此外，例如，可根据待检测的颜色混合成分的种类来改变成像像素之间的边界部分处的有机光电转换膜325的宽度、有机光电转换膜325的形成位置以及有机光电转换膜325的种类(材料)。
在常规的成像装置中，估算成像时的照明环境(诸如荧光灯或白炽灯之类的光源)，且根据照明环境执行图像生成。然而，近年来，诸如发光二极管(LED)光源之类的新光源已得到广泛应用。在此情况下，由于使用R、G和B像素布置成拜耳阵列的图像传感器仅可获得三种颜色的颜色信号，所以变得难以估算光源。
鉴于此，下面说明能够以改进的精确度估算光源的成像装置。
3.第三实施例
[成像装置的构造]
图22是图示了本发明的第三实施例的成像装置的示例构造的框图。
图22所示的成像装置400包括透镜101、滤光片102、图像传感器301、A/D转换部104、钳位部105、颜色混合减去部302、去马赛克部109、LM/WB/伽马校正部110、亮度色度信号生成部111、I/F部112和光源估计部401。
注意，在图22的成像装置400中，使用相同的名称和相同的数字来表示具有与设置在图17的成像装置300中的构成的功能类似的功能的构成，且视情况省略对这些构成的说明。
在图像传感器301中，与设置在图1的成像装置100中的图像传感器103不同的是，没有布置相位差检测像素且仅布置有成像像素。换句话说，成像装置300在不执行相位差AF处理的情况下执行摄像处理。
光源估计部401根据来自去马赛克部109的RGB数据来估算对物体进行照明的光源，并将估算结果提供至LM/WB/伽马校正部110。
[成像处理]
接下来，参考图23的流程图说明由成像装置400执行的成像处理。
图23的流程图的步骤S401至S405、S408及S409的处理与图21的流程图的步骤301至S305、S307及S308的处理相同，且因此不再进行重复说明。注意，在步骤S405中，去马赛克部109还将去马赛克处理之后的图像数据(RGB数据)提供至光源估计部401。
在步骤S406中，光源估计部401针对来自去马赛克部109的RGB数据执行光源估算。
具体地，针对每个成像像素，光源估计部401通过将光电二极管322的输出和有机光电转换膜325的输出用作RGB数据来执行光源估算。
通常，例如，当通过使用R/G和B/G的输出比来执行光源估算时，即使出现具有不同的光谱输出的光源A和光源B，R/G和B/G的输出比也不总是发生变化。具体地，像素的输出不是针对每个波长获得的值，而是例如通过图像传感器和光源的光谱性能的乘积来判定的积分元素(integral element)；因此，当每个波长的输出发生变化而积分值相同时，就无法判定光源。
相比之下，在光源估计部401中，可以在有机光电转换膜325中获得新的光谱性能。因此，例如，可以基于有机光电转换膜325的输出的差异来分离光谱性能，这提高了光源估算的精确度。具体地，图像传感器301的可在不减小像素的数量的情况下从有机光电转换膜325获得输出的构造在不降低分辨率的情况下提高了光源估算的精确度。
将以此方式执行的光源估算的估算结果提供至LM/WB/伽马校正部110。
在步骤S407中，LM/WB/伽马校正部110基于光源估计部401的估算结果对去马赛克部109的RGB数据执行颜色校正、白平衡调整和伽马校正。具体地，LM/WB/伽马校正部110通过使用光源估计部401的估算结果来决定用于颜色校正的矩阵系数，设定用于调整白平衡的增益，并决定用于伽马校正的伽马曲线。
根据上述处理，可通过使用除光电二极管322的输出之外的有机光电转换膜325的输出来执行光源估算，这提高了光源估算的精确度，从而提高了图像质量；因此，可以获得更高质量的图像。
如同在图24所示的成像装置450中，可在成像装置100(图1)中设置执行相位差检测的光源估计部401。在此构造下，即使当拍摄到明亮的物体的图像时，正常的成像像素达到饱和且无法获得正确的RGB比，但其光电二极管的一半被遮光的相位差检测像素也没有达到饱和且可以获得正确的RGB比。这种构造允许精确的光源估算。
此外，在此情况下，例如，可以在图3所示的相位差检测像素中的有机光电转换膜125中获得新的光谱性能。因此，即使R/G和B/G的输出比在光电二极管122中相等，也可以基于有机光电转换膜125的输出的差异来分离光谱性能，这提高了光源估算的精确度。以此方式使用具有不同的光谱性能的多个光电转换层的输出允许精确的光源估算。
布置在图像传感器301(其设置在执行颜色混合校正的成像装置中)中的像素不必具有图18所示的结构，并可例如具有图25所示的结构。
[成像像素的另一示例结构]
图25是图示了本发明的成像像素的另一示例结构的剖面图。
图25图示了用于检测颜色混合的颜色混合检测像素P1和P2以及正常的成像像素P3和P4的剖面。
如图25所示，在颜色混合检测像素P1和P2的每者中，作为光电转换部的光电二极管522被形成在半导体基板521中。在半导体基板521的上方，形成有遮光膜523，且在遮光膜523的上方部分地形成有有机光电转换膜525。另外，在有机光电转换膜525的上方形成有片上透镜526。
在成像像素P3和P4的每者中，作为光电转换部的光电二极管522被形成在半导体基板521中。在半导体基板521的上方，在相同的层中形成有遮光膜523和颜色滤光片524，且在遮光膜523和颜色滤光片524的上方形成有片上透镜526。
图25所示的每个颜色混合检测像素具有一个片上透镜526和被形成在片上透镜526下方的多个光电转换层，具体地，这些光电转换层从上而下为有机光电转换膜525和光电二极管522。有机光电转换膜525相对于光接收面被部分地形成。光电二极管522在整个光接收表面处被遮光膜523遮光。
然而，如图25所示，光的进入成像像素P3的一部分继续进入到颜色混合检测像素P2的光电二极管522中。即，颜色混合检测像素P2的光电二极管522仅可输出来自相邻的成像像素P3的颜色混合成分。注意，因为颜色混合检测像素P2的光电二极管522接收来自成像像素P3的光，所以可将颜色混合检测像素P2的光电二极管522视为被部分地遮光。
鉴于此，如同在JP 2013-34086A中所披露的技术中，例如，图17中的成像装置300的颜色混合减去部302可通过使用颜色混合检测像素的光电二极管522的输出来估算正常的成像像素中的颜色混合的量并从成像像素的输出中减去估算出的值。
或者，可在图1中的成像装置100的图像传感器103中设置图25所示的颜色混合检测像素P1和P2，且可通过使用颜色混合检测像素P1和P2的有机光电转换膜525之间的各自输出的差异来执行相位差检测。
虽然在图1中的图像传感器103中，相位差检测像素布置成分布在以矩阵的形式二维地布置的多个成像像素之中，但是所有的像素均可以是相位差检测像素。在此情况下，成像装置需要具有单独的用于相位差AF和成像的图像传感器。
4.第四实施例
[成像装置的构造]
图26是图示了本发明的第四实施例的成像装置的构造的框图。
图26所示的成像装置700包括透镜101、滤光片102、AF图像传感器701、A/D转换部702、相位差检测部106、透镜控制部107、图像传感器703、A/D转换部104、钳位部105、去马赛克部109、LM/WB/伽马校正部110、亮度色度信号生成部111和I/F部112。
注意，在图26的成像装置700中，使用相同的名称和相同的数字来表示具有与设置在图1的成像装置100中的构成的功能类似的功能的构成，且视情况省略对这些构成的说明。
在AF图像传感器701中，与设置在图1的成像装置100中的图像传感器103不同的是，没有布置成像像素，且例如仅布置有如图3所示的相位差检测像素。
A/D转换部702将从AF图像传感器701提供的RGB的电信号(模拟信号)转换成数字数据(图像数据)并将该数字数据提供至相位差检测部106。
在图像传感器703中，与在设置在图1的成像装置100中的图像传感器103中不同的是，没有布置相位差检测像素且仅布置有正常的成像像素。
根据上述构造，不需要在用于正常的成像的图像传感器703中设置相位差检测像素，这使得不需要对相位差检测像素执行缺陷校正。此外，可将AF图像传感器701和图像传感器703制造为单独的图像传感器并因而可通过各自的优化工艺进行制造。
或者，在图26的成像装置700中，可以设置图像传感器301来代替图像传感器703并设置颜色混合减去部302，使得可以执行颜色混合减去处理。
此外，虽然在图26的成像装置700中具有AF图像传感器701，但是还可设置用于颜色混合减去的图像传感器或用于光源估算的图像传感器。
在上面的实施例中，在一个像素包括有机光电转换膜和光电二极管的构造中，有机光电转换膜和光电二极管可具有不同的曝光值(快门/增益)。例如，将光电二极管的帧率设定为30fps，且将有机光电转换膜的帧率设定为15fps。
即使在以此方式降低有机光电转换膜的帧率并增加累积时间的情况下，也不影响光电二极管的正常输出。
另外，在上面的实施例中，图像传感器的每个像素的片上透镜或颜色滤光片可被收缩，使得可以执行出射光瞳校正(exit pupil correction)。因此，遮光得到校正，这提高了灵敏度。
不仅可以在上述成像装置中设置本发明的图像传感器，还可以在具有成像功能的其他电子装置中设置本发明的图像传感器。
本发明的实施例不限于上述实施例，并可在本发明的范围内进行各种修改。
此外，本发明还可以如下配置。
(1)一种图像传感器，其包括多个像素，所述像素包括：
一个片上透镜，以及
被形成在所述片上透镜下方的多个光电转换层，
其中，所述多个光电转换层中的至少两个光电转换层相对于光接收表面分别被分离地形成、被部分地形成或被部分地遮光。
(2)如(1)所述的图像传感器，其中，所述像素是用于通过相位差检测来执行自动对焦(AF)的相位差检测像素。
(3)如(2)所述的图像传感器，其中，所述多个相位差检测像素中的所述光电转换层之间的输出差异用于所述相位差检测。
(4)如(2)所述的图像传感器，其还包括：
用于生成图像的成像像素，
其中，所述相位差检测像素布置成分布在以矩阵的形式二维地布置的多个所述成像像素之间。
(5)如(4)所述的图像传感器，其中，所述相位差检测像素中的所述光电转换层和位于所述相位差检测像素周围的所述成像像素之间的输出差异用于所述相位差检测。
(6)如(2)至(5)中任一项所述的图像传感器，其中，所述相位差检测像素包括：
有机光电转换膜，所述有机光电转换膜被部分地形成，并作为所述多个光电转换层之中的顶部的所述光电转换层，以及
光电转换部，所述光电转换部被部分地遮光，并作为被形成在位于所述有机光电转换膜下方的基板中的所述光电转换层。
(7)如(6)所述的图像传感器，
其中，所述相位差检测像素还包括位于所述有机光电转换膜下方的遮光膜，所述遮光膜对所述光电转换部部分地遮光，且
其中，所述有机光电转换膜对被所述遮光膜部分地遮挡的光执行光电转换。
(8)如(2)所述的图像传感器，其中，所述相位差检测像素包括被形成在基板中的至少两层的被分离地形成的光电转换部，所述至少两层的光电转换部作为所述多个光电转换层。
(9)如(2)所述的图像传感器，其中，所述相位差检测像素包括至少两层的被分离地形成或被部分地遮光的有机光电转换膜，所述至少两层的有机光电转换膜作为所述多个光电转换层。
(10)如(1)所述的图像传感器，其中，所述像素是用于生成图像的成像像素。
(11)如(10)所述的图像传感器，其中，所述成像像素包括：
有机光电转换膜，所述有机光电转换膜被部分地形成，并作为所述多个光电转换层之中的顶部的所述光电转换层，以及
光电转换部，所述光电转换部在与相邻的其它成像像素的边界部分处被部分地遮光，并作为被形成在位于所述有机光电转换膜下方的基板中的所述光电转换层，且
其中，所述有机光电转换膜被形成在与所述其它成像像素的所述边界部分处。
(12)如(1)至(11)中任一项所述的图像传感器，
其中，所述相位差检测像素包括有机光电转换膜和被形成在基板中的光电转换部，所述有机光电转换膜和所述光电转换部作为所述多个光电转换层，且
其中，所述有机光电转换膜和所述光电转换部被控制成具有不同的曝光值。
(13)一种电子装置，其包括：
图像传感器，所述图像传感器包括多个像素，所述像素包括一个片上透镜以及被形成在所述片上透镜下方的多个光电转换层，其中，所述多个光电转换层中的至少两个光电转换层相对于光接收表面分别被分离地形成、被部分地形成或被部分地遮光；以及
透镜，所述透镜用于使物体光进入所述图像传感器。
(14)如(13)所述的电子装置，其还包括：
相位差检测部，所述相位差检测部用于通过使用所述多个像素中的所述光电转换层之间的输出差异来执行相位差检测；以及
透镜控制部，所述透镜控制部用于根据检测的相位差来控制所述透镜的驱动。
(15)如(14)所述的电子装置，其中，所述像素包括：
有机光电转换膜，所述有机光电转换膜被部分地形成，并作为所述多个光电转换层之中的顶部的所述光电转换层，以及
光电转换部，所述光电转换部被部分地遮光，并作为被形成在位于所述有机光电转换膜下方的基板中的所述光电转换层。
(16)如(15)所述的电子装置，其还包括：
缺陷校正部，所述缺陷校正部用于通过使用所述有机光电转换膜的输出来校正所述光电转换部的作为用于生成图像的像素值的输出。
(17)如(13)所述的电子装置，其中，所述像素包括：
有机光电转换膜，所述有机光电转换膜被部分地形成，并作为所述多个光电转换层之中的顶部的所述光电转换层，以及
光电转换部，所述光电转换部在与相邻的其它像素的边界部分处被部分地遮光，并作为被形成在位于所述有机光电转换膜下方的基板中的所述光电转换层，且
其中，所述有机光电转换膜被形成在与所述其它像素的所述边界部分处。
(18)如(17)所述的电子装置，其还包括：
颜色混合减去部，其用于通过使用所述有机光电转换膜的输出从所述光电转换部的输出中减去颜色混合成分，以作为用于生成图像的像素值。
(19)如(13)至(18)中任一项所述的电子装置，其还包括：
光源估算部，其用于通过使用具有不同的光谱性能的所述多个光电转换层的输出来估算所述物体光的光源。
(20)如(19)所述的电子装置，其还包括：
颜色性能校正部，其用于根据所述光源估算部的估算结果来校正像素值的颜色性能，所述像素值是所述光电转换部的输出。
附图标记列表
100 成像装置                     101 透镜
103 图像传感器                   106 相位差检测部
107 透镜控制部                   108 缺陷校正部
110 LM/WB/伽马校正部             122 光电二极管
123 遮光膜                       125 有机光电转换膜
300 成像装置                     301 图像传感器
302 颜色混合减去部               322 光电二极管
323 遮光膜                       325 有机光电转换膜
400 成像装置                     401 光源估算部
450 成像装置

Claims (20)

1.一种图像传感器，其包括多个像素，所述像素包括：
一个片上透镜，以及
被形成在所述片上透镜下方的多个光电转换层，
其中，所述多个光电转换层中的至少两个光电转换层相对于光接收表面分别被分离地形成、被部分地形成或被部分地遮光。
2.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述像素是用于通过相位差检测来执行自动对焦(AF)的相位差检测像素。
3.如权利要求2所述的图像传感器，其中，所述多个相位差检测像素中的所述光电转换层之间的输出差异用于所述相位差检测。
4.如权利要求2所述的图像传感器，其还包括：
用于生成图像的成像像素，
其中，所述相位差检测像素布置成分布在以矩阵的形式二维地布置的多个所述成像像素之间。
5.如权利要求4所述的图像传感器，其中，所述相位差检测像素中的所述光电转换层和位于所述相位差检测像素周围的所述成像像素之间的输出差异用于所述相位差检测。
6.如权利要求2所述的图像传感器，其中，所述相位差检测像素包括：
有机光电转换膜，所述有机光电转换膜被部分地形成，并作为所述多个光电转换层之中的顶部的所述光电转换层，以及
光电转换部，所述光电转换部被部分地遮光，并作为被形成在位于所述有机光电转换膜下方的基板中的所述光电转换层。
7.如权利要求6所述的图像传感器，
其中，所述相位差检测像素还包括位于所述有机光电转换膜下方的遮光膜，所述遮光膜对所述光电转换部部分地遮光，且
其中，所述有机光电转换膜对被所述遮光膜部分地遮挡的光执行光电转换。
8.如权利要求2所述的图像传感器，其中，所述相位差检测像素包括被形成在基板中的至少两层的被分离地形成的光电转换部，所述至少两层的光电转换部作为所述多个光电转换层。
9.如权利要求2所述的图像传感器，其中，所述相位差检测像素包括至少两层的被分离地形成或被部分地遮光的有机光电转换膜，所述至少两层的有机光电转换膜作为所述多个光电转换层。
10.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述像素是用于生成图像的成像像素。
11.如权利要求10所述的图像传感器，其中，所述成像像素包括：
有机光电转换膜，所述有机光电转换膜被部分地形成，并作为所述多个光电转换层之中的顶部的所述光电转换层，以及
光电转换部，所述光电转换部在与相邻的其它成像像素的边界部分处被部分地遮光，并作为被形成在位于所述有机光电转换膜下方的基板中的所述光电转换层，且
其中，所述有机光电转换膜被形成在与所述其它成像像素的所述边界部分处。
12.如权利要求1所述的图像传感器，
其中，所述相位差检测像素包括有机光电转换膜和被形成在基板中的光电转换部，所述有机光电转换膜和所述光电转换部作为所述多个光电转换层，且
其中，所述有机光电转换膜和所述光电转换部被控制成具有不同的曝光值。
13.一种电子装置，其包括：
图像传感器，所述图像传感器包括多个像素，所述像素包括一个片上透镜以及被形成在所述片上透镜下方的多个光电转换层，其中，所述多个光电转换层中的至少两个光电转换层相对于光接收表面分别被分离地形成、被部分地形成或被部分地遮光；以及
透镜，所述透镜用于使物体光进入所述图像传感器。
14.如权利要求13所述的电子装置，其还包括：
相位差检测部，所述相位差检测部用于通过使用所述多个像素中的所述光电转换层之间的输出差异来执行相位差检测；以及
透镜控制部，所述透镜控制部用于根据检测的相位差来控制所述透镜的驱动。
15.如权利要求14所述的电子装置，其中，所述像素包括：
有机光电转换膜，所述有机光电转换膜被部分地形成，并作为所述多个光电转换层之中的顶部的所述光电转换层，以及
光电转换部，所述光电转换部被部分地遮光，并作为被形成在位于所述有机光电转换膜下方的基板中的所述光电转换层。
16.如权利要求15所述的电子装置，其还包括：
缺陷校正部，所述缺陷校正部用于通过使用所述有机光电转换膜的输出来校正所述光电转换部的作为用于生成图像的像素值的输出。
17.如权利要求13所述的电子装置，其中，所述像素包括：
有机光电转换膜，所述有机光电转换膜被部分地形成，并作为所述多个光电转换层之中的顶部的所述光电转换层，以及
光电转换部，所述光电转换部在与相邻的其它像素的边界部分处被部分地遮光，并作为被形成在位于所述有机光电转换膜下方的基板中的所述光电转换层，且
其中，所述有机光电转换膜被形成在与所述其它像素的所述边界部分处。
18.如权利要求17所述的电子装置，其还包括：
颜色混合减去部，所述颜色混合减去部用于通过使用所述有机光电转换膜的输出从所述光电转换部的输出中减去颜色混合成分，以作为用于生成图像的像素值。
19.如权利要求13所述的电子装置，其还包括：
光源估算部，所述光源估算部用于通过使用具有不同的光谱性能的所述多个光电转换层的输出来估算所述物体光的光源。
20.如权利要求19所述的电子装置，其还包括：
颜色性能校正部，所述颜色性能校正部用于根据所述光源估算部的估算结果来校正像素值的颜色性能，所述像素值是所述光电转换部的输出。
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