CN111863844A - 成像装置和电子设备 - Google Patents

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高桥圭一郎
小林一仁
锦织克美
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Abstract

本发明的成像装置包括：包括多个像素组的像素阵列单元，所述多个像素组中的每个像素组是i)仅包括普通像素的普通像素组或ii)包括至少一个普通像素和至少一个相位差检测像素的混合像素组中的一种，其中所述像素阵列单元包括至少一个普通像素组和至少一个混合像素组。对于每个普通像素组，所述普通像素接收透过同色的滤色器的光。对于每个混合像素组，所述至少一个相位差检测像素与至少一个其他相位差检测像素共享片上透镜，并接收透过与所述至少一个其他相位差检测像素同色的滤色器的光。

Description

成像装置和电子设备
相关申请的交叉参考
本申请是中国专利申请第201880040564.4号的分案申请，第201880040564.4号的专利申请其申请日是2018年7月25日，发明名称是“成像装置和电子设备”。
技术领域
本公开涉及成像装置(例如，固态成像装置)和电子设备，特别地，涉及可以设置更合适的相位差像素的成像装置和电子设备。
背景技术
近年来，设有相位差检测用的像素(以下称为相位差像素)的固态成像装置被用于提高自动聚焦的速度。这种类型的相位差像素的结构的示例包括专利文献1中公开的已知技术。
此外，在像素阵列单元中二维排列的多个像素的排列模式的示例包括共享像素规则地排列的已知的排列模式，其中相邻的同色的像素(同色的四个(2×2)像素)共享像素电路。
[引用文献列表]
[专利文献]
专利文献1：JP 2016-15430A
发明内容
[技术问题]
顺便提及地，在采用包括具有相邻的同色的像素的共享像素规则地排列的排列模式的情况下，在将相位差像素设置到共享像素的像素阵列时，期望一种用于设置更合适的相位差像素的技术。
鉴于该情况作出了本公开，并且本公开使得能够设置更合适的相位差像素。
[解决问题的方案]
根据本公开一方面的第一成像装置是一种如下的成像装置，所述成像装置包括：包括多个像素组的像素阵列单元，所述多个像素组中的每个像素组是i)仅包括普通像素的普通像素组或ii)包括至少一个普通像素和至少一个相位差检测像素的混合像素组中的一种。对于每个普通像素组，所述普通像素接收透过同色的滤色器的光。对于每个混合像素组，所述至少一个相位差检测像素与至少一个其他相位差检测像素共享片上透镜，并接收透过与所述至少一个其他相位差检测像素同色的滤色器的光。
根据本公开一方面的第一成像装置包括：所述多个像素组中的每个像素组均包括2×2阵列的四个像素，和对于所述混合像素组，所述四个像素包括所述至少一个相位差检测像素。所述至少一个相位差检测像素包括第一相位差检测像素，所述至少一个其他相位差检测像素包括第二相位差检测像素，并且第一相位差检测像素与第二相位差检测像素彼此相邻且属于不同的混合像素组。第一相位差检测像素的触头和第二相位差检测像素的触头与同一驱动线电气连接。所述多个像素组中的每个像素组内的普通像素的触头与相应的驱动线电气连接，以针对每个普通像素控制曝光时间。第一相位差检测像素的触头和第二相位差检测像素的触头与同一驱动线电气连接，使得第一相位差检测像素和第二相位差检测像素具有相同的曝光时间。所述成像装置还包括多个浮动扩散区域，每个浮动扩散区域用于相应的像素组。所述成像装置还包括多个像素电路，每个像素电路用于相应的像素组。所述多个像素组以矩阵状排列，并且所述混合像素组在行方向和列方向上以预定间隔配置。所述多个像素组中的每个像素组均包括以2×2阵列配置的四个像素，并且所述至少一个相位差检测像素包括第一相位差检测像素。所述至少一个其他相位差检测像素包括第二相位差检测像素，并且第一和第二相位差检测像素具有相同的曝光时间。所述四个像素包括具有第一曝光时间的第一普通像素和具有比第一曝光时间短的第二曝光时间的第二普通像素，并且第一相位差检测像素和第二相位差检测像素的相同的曝光时间在第一曝光时间和第二曝光时间之间。所述四个像素包括具有第一曝光时间的第一普通像素和具有比第一曝光时间短的第二曝光时间的第二普通像素，并且第一相位差检测像素和第二相位差检测像素的相同的曝光时间是第一曝光时间。第一相位差检测像素和第二相位差检测像素与不同的浮动扩散区域联接。所述多个像素组以矩阵状排列。所述多个像素组中的每个像素组均包括以2×2阵列配置的第一、第二、第三和第四像素。各第一像素包括第一触头，各第二像素包括第二触头，各第三像素包括第三触头，并且各第四像素包括第四触头。各第一触头在行方向和列方向上彼此对齐，各第二触头在行方向和列方向上彼此对齐，各第三触头在行方向和列方向上彼此对齐，并且各第四触头在行方向和列方向上彼此对齐。各第一触头与同一条第一驱动线连接，各第二触头与同一条第二驱动线连接，各第三触头与同一条第三驱动线连接，并且各第四触头与同一条第四驱动线连接。所述普通像素、第一相位差检测像素和第二相位差检测像素是根据红色、绿色和蓝色滤色器的红色像素、绿色像素或蓝色像素。所述像素组的排列模式是拜耳阵列模式。第一相位差检测像素和第二相位差检测像素是绿色像素，并且第一相位差检测像素包括在具有作为蓝色像素的普通像素的混合像素组中，并且第二相位差检测像素包括在具有作为绿色像素的普通像素的其他混合像素组中。
根据本公开一方面的第二成像装置是一种如下的成像装置，所述成像装置包括：包括多个像素组的像素阵列单元，所述多个像素组中的每个像素组是i)仅包括普通像素的普通像素组或ii)包括至少一个普通像素和入射光被部分遮挡的第一相位差检测像素的混合像素组中的一种。对于每个普通像素组，所述普通像素接收透过同色的滤色器的光。对于每个混合像素组，第一相位差检测像素具有单个对应的片上透镜。
根据本公开一方面的第二成像装置包括：每个像素组包括以2×2阵列配置的四个像素。每个混合像素组包括入射光被部分遮挡的第二相位差检测像素。对于每个混合像素组，第一相位差检测像素和第二相位差检测像素彼此成对角线，并且具有相同的曝光时间。对于每个混合像素组，当从光入射侧观察时，第一和第二相位差检测像素在左侧区域或右侧区域上被部分遮光。所述多个像素组以矩阵状排列，并且所述混合像素组在行方向和列方向上以预定间隔配置。所述混合像素组中的一些像素组包括在所述左侧区域上被遮光的第一和第二相位差检测像素，并且所述混合像素组中的另一些像素组包括在所述右侧区域上被遮光的第一和第二相位差检测像素。
根据本公开一方面的电子设备是包括固态成像装置的电子设备，所述成像装置包括：包括多个像素组的像素阵列单元，所述多个像素组中的每个像素组是i)仅包括普通像素的普通像素组或ii)包括至少一个普通像素和至少一个相位差检测像素的混合像素组中的一种。对于每个普通像素组，所述普通像素接收透过同色的滤色器的光。对于每个混合像素组，所述至少一个相位差检测像素与至少一个其他相位差检测像素共享片上透镜，并接收透过与所述至少一个其他相位差检测像素同色的滤色器的光。所述电子设备包括控制单元，所述控制单元基于每个混合像素组中的至少一个相位差检测像素的输出来执行自动聚焦控制。
根据本公开一方面的电子设备可以包括第一和/或第二成像装置的一个或多个特征。
[发明的有益效果]
根据本公开的各方面，可以设置更合适的相位差像素。
注意，这里记载的有益效果可以不受限制，并且有益效果可以是本公开中记载的任何有益效果。
附图说明
图1是示出了根据本公开技术的固态成像装置的实施方案的构成例的框图。
图2示出了排列在像素阵列单元中的多个像素的平面布局。
图3示出了在相邻像素组中配置相位差像素的情况的构成。
图4是示出了排列在像素阵列单元中的多个像素的结构的断面图。
图5是示出了像素组中包括的四个像素的第一连接方式的电路图。
图6是示出了像素组中包括的四个像素的第二连接方式的电路图。
图7是说明图5和图6中各像素的曝光时间的图。
图8是说明使用相关双采样(CDS)的AD转换的时序图。
图9是说明第二时段中的像素的驱动操作的细节的图。
图10是说明第三时段中的像素的驱动操作的细节的图。
图11示出了在分别读取相位差像素(L,R)的情况下触头的配置。
图12示出了在同时读取相位差像素(L,R)的情况下触头的配置。
图13示出了在具有两条驱动线的情况下触头的配置例。
图14示出了在具有三条驱动线的情况下触头的配置例。
图15是说明图13和图14中各像素的曝光时间的图。
图16示出了排列在像素阵列单元中的多个像素的平面布局。
图17示出了左遮光像素和右遮光像素的结构的示例。
图18是示出了排列在像素阵列单元中的多个像素的结构的断面图。
图19示出了排列在像素阵列单元中的多个像素的平面布局。
图20是示出了排列在像素阵列单元中的多个像素的结构的断面图。
图21示出了排列在像素阵列单元中的多个像素的另一种结构。
图22示出了排列在像素阵列单元中的多个像素的又一种结构。
图23是示出了像素组中包括的四个像素的第一连接方式的电路图。
图24是示出了像素组中包括的四个像素的第二连接方式的电路图。
图25示出了在两种类型的曝光的情况下在相邻像素组中配置相位差像素的构成。
图26示出了在两种类型的曝光的情况下在像素组中配置遮光像素的构成。
图27示出了将相位差像素配置在相邻的B和G像素组中以及在相邻的R和G像素组中的构成例。
图28是示出了包括根据本公开技术的固态成像装置的电子设备的构成例的框图。
图29示出了根据本公开技术的固态成像装置的使用例。
图30是示出了车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。
图31是示出了外部信息检测单元和成像单元的安装位置的示例的说明图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图对根据本公开的技术(本技术)的实施方案进行说明。注意，将按照以下顺序对实施方案进行说明。
1.固态成像装置的构成
2.本技术的实施方案
(1)第一实施方案：2×1OCL结构
(2)第二实施方案：遮光像素的结构
(3)第三实施方案：CF的制造方法
(4)第四实施方案：其他结构例
3.变形例
4.电子设备的构成
5.固态成像装置的使用例
6.移动体的应用例
<1.固态成像装置的构成>
(固态成像装置的构成例)
图1是示出了根据本公开技术的固态成像装置的实施方案的构成例的框图。
图1的CMOS图像传感器10是使用CMOS(互补金属氧化物半导体)的固态成像装置的示例。CMOS图像传感器10通过光学透镜系统(未示出)接收来自被摄体的入射光(图像光)，并将在成像面上成像的入射光量以像素为单位转换为电气信号，并输出该电气信号作为像素信号。
在图1中，CMOS图像传感器10包括像素阵列单元11、垂直驱动电路12、列信号处理电路13、水平驱动电路14、输出电路15、控制电路16和输入-输出端子17。
多个像素组200在像素阵列单元11中二维地(矩阵状)排列。像素组200包括同色的四个像素100(四个(2×2)像素)。
各像素组200的同色的四个像素100包括根据红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)滤色器的红色(R)像素、绿色(G)像素或蓝色(B)像素。另外，像素组200构造成共享像素，其中像素电路由同色的四个像素100共享。
在像素组200中，同色的各像素100包括作为光电转换元件的光电二极管(PD)和传输晶体管TR-Tr。此外，在像素组200中，由同色的四个像素100共享作为像素电路的复位晶体管RST-Tr、放大晶体管AMP-Tr和选择晶体管SEL-Tr。
尽管稍后详细说明，但是作为像素组200中包括的像素100的相位差像素被分散(以重复图案)并且配置在像素阵列单元11中。另外，相位差像素是相位差检测用的像素，并且也称为PDAF(相位检测自动对焦)像素等。
例如，垂直驱动电路12包括移位寄存器。垂直驱动电路12选择预定的像素驱动线21，并将用于驱动像素100或像素组200的驱动信号(脉冲)供给到所选择的像素驱动线21,从而以行为单位驱动像素100或像素组200。
更具体地，垂直驱动电路12在垂直方向上以行为单位顺次地选择并扫描像素阵列单元11的各像素100或各像素组200，并且将基于根据在各像素100的光电二极管中的受光量生成的电荷(信号电荷)的像素信号经由垂直信号线22供给到列信号处理电路13。
列信号处理电路13针对像素组200的各列配置。针对各像素列，列信号处理电路13对从一行的像素组200输出的信号进行诸如噪声去除等信号处理。例如，列信号处理电路13执行诸如用于去除像素固有的固定模式噪声的相关双采样(CDS)以及AD(模拟数字)转换等信号处理。
例如，水平驱动电路14包括移位寄存器，并顺次地输出水平扫描脉冲以依次选择各列信号处理电路13，从而使各列信号处理电路13将像素信号输出到水平信号线23。
输出电路15对经由水平信号线23从各列信号处理电路13顺次供给的信号进行信号处理，并输出该信号。注意，例如，输出电路15可以仅执行缓冲，或者可以执行黑电平调整、列变化校正、各种类型的数字信号处理等。
控制电路16控制CMOS图像传感器10的各部件的操作。
另外，控制电路16基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟信号来生成作为垂直驱动电路12、列信号处理电路13、水平驱动电路14等的操作的基准的时钟信号或控制信号。控制电路16将生成的时钟信号或控制信号输出到垂直驱动电路12、列信号处理电路13、水平驱动电路14等。
输入-输出端子17与外部交换信号。
以这种方式构造的图1的CMOS图像传感器10是称为列AD方式的CMOS图像传感器，其中针对各像素列配置执行CDS处理和AD转换处理的列信号处理电路13。另外，例如，图1的CMOS图像传感器10可以是背面照射型CMOS图像传感器。
<2.本技术的实施方案>
(1)第一实施方案
(像素的平面布局)
图2示出了排列在图1的像素阵列单元11中的多个像素100的平面布局。
图2示出了在像素阵列单元11内二维地排列的多个像素100中，当从光入射侧观察时，在左上区域中排列的32行32列的区域中的像素100。
注意，在图2中，排列在像素阵列单元11中的像素100的i行j列标示为像素100(i,j)，并且包括相邻的同色的四个像素(2×2像素)的像素组200的k行l列标示为像素组200(k,l)。在图2的平面布局中，为了便于理解，在左和下区域中示出了与像素100的i行j列相对应的行号和列号，并且在右和上区域中示出了与像素组200的k行l列相对应的行号和列号。
此外，在下面的说明中，R像素表示其中设有红色(R)滤色器作为滤色器并且从透过R滤色器的光获得与红色(R)成分光相对应的电荷的像素。此外，G像素表示从透过绿色(G)滤色器的光获得与绿色(G)成分光相对应的电荷的像素。此外，B像素表示从透过蓝色(B)滤色器的光获得与蓝色(B)成分光相对应的电荷的像素。
例如，在图2所示的像素阵列单元11内的32行32列的像素阵列(16行16列的像素组阵列)中，当将左上像素100的配置位置表示为像素100(1,1)时，R像素组200(1,2)包括具有R像素100(1,3)、R像素100(1,4)、R像素100(2,3)和R像素100(2,4)的四个红色(R)像素(共享像素)。
另外，G像素组200(1,1)包括具有G像素100(1,1)、G像素100(1,2)、G像素100(2,1)和G像素100(2,2)的四个绿色(G)像素(共享像素)。此外，G像素组200(2,2)包括具有G像素100(3,3)、G像素100(3,4)、G像素100(4,3)和G像素100(4,4)的四个绿色(G)像素(共享像素)。
另外，B像素组200(2,1)包括具有B像素100(3,1)、B像素100(3,2)、B像素100(4,1)和B像素100(4,2)的四个蓝色(B)像素(共享像素)。
以这种方式，在像素阵列单元11中，各自包括四个红色(R)像素(2×2像素)的R像素组200、各自包括四个绿色(G)像素(2×2像素)的G像素组200和各自包括四个蓝色(B)像素(2×2像素)的B像素组200规则地排列，以形成拜耳阵列。
注意，拜耳阵列是包括以棋盘状图案配置的绿色(G)的G像素并且包括在其余部分中逐列交替配置的红色(R)的R像素和蓝色(B)的B像素的排列模式。
在以拜耳阵列配置的像素组200中，针对各像素100调整曝光时间。这里，在以T1,T2和T3(T1>T2>T3)的三个阶段调整曝光时间的情况下，长曝光时间(T1)称为长累积曝光时间，短曝光时间(T3)称为短累积曝光时间，长度在其间的曝光时间(T2)称为中累积曝光时间。
例如，在R像素组200(1,2)中，R像素(1,3)是具有长累积曝光时间(T1)的长累积像素(L)，R像素(1,4)和R像素(2,3)是具有中累积曝光时间(T2)的中累积像素(M)，并且R像素(2,4)是具有短累积曝光时间(T3)的短累积像素(S)。
此外，由于R像素组200的四个R像素100构造成共享像素电路的共享像素，所以将从四个R像素100获得的像素信号(模拟信号)在浮动扩散区域(FD：Floating Diffusion)中相加，并生成R成分信号(R像素信号)。
在这种情况下，作为构成共享像素的R像素100，R像素组200包括长累积像素(L)、中累积像素(M)和短累积像素(S)，并且R像素信号是通过将长累积像素信号、中累积像素信号和短累积像素信号相加(像素相加)而获得的HDR(高动态范围)的像素信号。
此外，例如，在G像素组200(1,1)中，G像素100(1,1)是长累积像素(L)，G像素100(1,2)和G像素100(2,1)是中累积像素(M)，并且G像素100(2,2)是短累积像素(S)。类似地，在G像素组200(2,2)中，G像素100(3,3)是长累积像素(L)，G像素100(3,4)和G像素100(4,3)是中累积像素(M)，并且像素100(4,4)是短累积像素(S)。
此外，由于G像素组200的四个G像素100构造成共享像素，所以将从四个G像素100获得的像素信号相加，并生成G像素信号。在这种情况下，作为构成共享像素的G像素100，G像素组200包括长累积像素(L)、中累积像素(M)和短累积像素(S)，并且G像素信号是通过将长累积像素信号、中累积像素信号和短累积像素信号相加而获得的HDR的像素信号。
另外，例如，在B像素组200(2,1)中，B像素100(3,1)是长累积像素(L)，B像素100(3,2)和B像素100(4,1)是中累积像素(M)，并且B像素100(4,2)是短累积像素(S)。
此外，由于B像素组200的四个B像素100构造成共享像素，所以将从四个B像素100获得的像素信号相加，并生成B像素信号。在这种情况下，作为构成共享像素的B像素100，B像素组200包括长累积像素(L)、中累积像素(M)和短累积像素(S)，并且B像素信号是通过将长累积像素信号、中累积像素信号和短累积像素信号相加而获得的HDR的像素信号。
以这种方式，在以拜耳阵列配置的像素组200中，从R像素组200获得作为四个像素的像素信号之和的HDR的R像素信号。从G像素组200获得作为四个像素的像素信号之和的HDR的G像素信号，并且从B像素组200获得作为四个像素的像素信号之和的HDR的B像素信号。
注意，在下面的说明中，在R像素100、G像素100和B像素100中，长累积像素(L)、中累积像素(M)和短累积像素(S)通过下标“L”、“M”和“S”来区分。例如，在R像素100中，长累积像素(L)将标示为RL像素100，中累积像素(M)将标示为RM像素100，并且短累积像素(S)将标示为RS像素100。
这里，关注在图2的像素阵列单元11中设有B像素组200(2,5)和G像素组200(2,6)的区域，假定B像素组(2,5)仅包括B像素100。然而，这里，代替BS像素100(4,10)，配置有GM像素100(4,10)。四个像素中的三个像素是B像素100，其余一个像素是G像素100。
更具体地，如图3所示，在针对以拜耳阵列配置的像素组200配置相位差检测用的像素100(在下文中，也称为相位差像素100L和100R)的情况下，在所示情况下，采用将诸如光电二极管等多个光电转换元件埋入一个片上透镜(OCL)111的结构作为相位差像素100L和100R的结构。
在这种情况下，在像素组200的四个像素中，在行方向上配置的两个像素的曝光时间不同，并且由于相位差像素的特性而难以在这两个像素(2×1像素)上设置片上透镜111。例如，在像素组200的四个像素(2×2像素)中，在第一行中，长累积像素(L)和中累积像素(M)的曝光时间不同，并且在第二行中，中累积像素(M)和短累积像素(S)的曝光时间不同。
因此，为了在行方向上的两个像素(2×1像素)上设置片上透镜111，可以将片上透镜111配置成横跨彼此相邻的左右像素组200。包括在片上透镜111上形成的两个光电二极管中的一个的彼此相邻的左右像素100可以包括同色的滤色器，并且曝光时间可以相同。
这里，如图3的A所示，在针对包括在B像素组200(2,5)中的BS像素100(4,10)的光电二极管和包括在G像素组200(2,6)中的GM像素100(4,11)的光电二极管设置一个片上透镜111的情况下，结构如图3的B所示。
更具体地，在制造时，代替B滤色器，将包括在B像素组200(2,5)中的BS像素100(4,10)的滤色器设置为G滤色器，并形成GM像素100(4,10)。此外，尽管BS像素100(4,10)是短累积像素(S)，但是这里，在GM像素100(4,10)中，GM像素100(4,10)的触头的配置改变，并且曝光时间被设置为中累积曝光时间，以形成中累积像素(M)。
结果，设置GM像素100(4,10)和GM像素100(4,11)作为包括设置在一个片上透镜111上的光电二极管的像素100，并且GM像素100包括相同的G滤色器并具有相同的中累积曝光时间。因此，可以将GM像素100(4,10)构造成相位差像素100L(4,10)，并且可以将GM像素100(4,11)构造成相位差像素100R(4,11)。结果，可以基于从相位差像素100L和100R获得的像素信号来检测两个图像之间的相位差。
尽管在B像素组200(2,5)中，当将右下BS像素100(4,10)变为GM像素100(4,10)时不存在短累积像素(S)，但是例如，左下BM像素100(4,9)变为BS像素100(4,9)，并且四个像素包括短累积像素(S)以及长累积像素(L)和中累积像素(M)。
此外，在图2的像素阵列单元11中，B像素组200(2,13)和G像素组200(2,14)、B像素组200(4,1)和G像素组200(4,2)、B像素组200(4,9)和G像素组200(4,10)、B像素组200(6,7)和G像素组200(6,8)、B像素组200(6,15)和G像素组200(6,16)、B像素组200(8,3)和G像素组200(8,4)以及B像素组200(8,11)和G像素组200(8,12)与B像素组200(2,5)和G像素组200(2,6)类似地构造，并且包括相位差像素100L和相位差像素100R。
类似地，在图2的像素阵列单元11中，B像素组200(10,5)和G像素组200(10,6)、B像素组200(10,13)和G像素组200(10,14)、B像素组200(12,1)和G像素组200(12,2)、B像素组200(12,9)和G像素组200(12,10)、B像素组200(14,7)和G像素组200(14,8)、B像素组200(14,15)和G像素组200(14,16)、B像素组200(16,3)和G像素组200(16,4)以及B像素组200(16,11)和G像素组200(16,12)与B像素组200(2,5)和G像素组200(2,6)类似地构造，并且包括相位差像素100L和相位差像素100R。
以这种方式，包括在B像素组200中的相位差像素100L和包括在G像素组200中的相位差像素100R在行方向和列方向上以预定的像素间隔规则地配置在图2的像素阵列单元11中。鉴于图2和图3，应当理解的是，像素阵列单元11可以包括普通像素组和混合像素组。普通像素组可以是仅包括普通像素的像素组(例如，通过同色的滤色器接收光的四个像素的2×2阵列)。混合像素组可以是包括至少一个普通像素(例如，100(4,9))和至少一个相位差检测像素(例如，100(4,10))的像素组。另外，对于每个混合像素组，至少一个相位差检测像素与至少一个其他相位差检测像素共享片上透镜111，并且接收透过与至少一个其他相位差检测像素同色的滤色器的光。
(像素的断面结构)
图4是示出了排列在图2的像素阵列单元11中的多个像素100的结构的断面图。
图4示出了作为包括相位差像素100L和100R的像素组200的断面的第四行的像素100的X1-X1’断面。图4还示出了作为不包括相位差像素100L和100R的像素组200的断面的第七行的像素100的X2-X2’断面。
这里，当将左上像素100的配置位置表示为像素100(1,7)时，X1-X1’断面的对象包括GM像素100(4,7)、GS像素100(4,8)、BS像素100(4,9)、GM像素100(4,10)、GM像素100(4,11)、GS像素100(4,12)、BM像素100(4,13)以及BS像素100(4,14)。
这里，GM像素100(4,7)和GS像素100(4,8)包括在G像素组200(2,4)中，并且BS像素100(4,9)和GM像素100(4,10)包括在B像素组200(2,5)中。另外，GM像素100(4,11)和GS像素100(4,12)包括在G像素组200(2,6)中，并且BM像素100(4,13)和BS像素100(4,14))包括在B像素组200(2,7)中。
如图4的X1-X1’断面所示，在各像素100中，在片上透镜111的正下方形成有光电二极管112，并且在片上透镜111与设有光电二极管112的硅层之间的区域中设有滤色器113和遮光部114。
G滤色器113形成在GM像素100(4,7)和GS像素100(4,8)中、在GM像素100(4,10)中以及在GM像素100(4,11)和GS像素100(4,12)中。B滤色器113形成在BS像素100(4,9)中以及在BM像素100(4,13)和BS像素100(4,14)中。
即，尽管由于GM像素100(4,10)包括在B像素组200(2,5)中而假定形成有B滤色器113以构造B像素100，但是这里，形成有G滤色器113以构造G像素100。
结果，针对一个片上透镜111A，提供了设置在GM像素100(4,10)上的光电二极管112L和设置在GM像素100(4,11)上的光电二极管112R。GM像素100(4,10)构造成相位差像素100L(4,10)，并且GM像素100(4,11)构造成相位差像素100R(4,11)。在这种情况下，GM像素100(4,10)和GM像素100(4,11)都是包括G滤色器113的G像素100，并且是具有中累积曝光时间的中累积像素(M)。
注意，从光入射侧观察设置成方格子形状的遮光部114在正方形的GM像素100(4,7)与相邻像素之间进行遮光。遮光部114由诸如钨(W)和铝(Al)等金属形成。
如GM像素100(4,7)中一样，设置成方格子形状的遮光部114也在GS像素100(4,8)、BS像素100(4,9)、GM像素100(4,10)、GM像素100(4,11)、GS像素100(4,12)、BM像素100(4,13)和BS像素100(4,14)与相邻像素之间进行遮光。
另一方面，X2-X2’断面的对象是GL像素100(7,7)、GM像素100(7,8)、BL像素100(7,9)、BM像素100(7,10)、GL像素100(7,11)、GM像素100(7,12)、BL像素100(7,13)和BM像素100(7,14)。
G滤色器113形成在GL像素100(7,7)和GM像素100(7,8)中以及在GL像素100(7,11)和GM像素100(7,12)中。B滤色器113形成在BL像素100(7,9)和BM像素100(7,10)中以及在BL像素100(7,13)和BM像素100(7,14)中。
从光入射侧观察设置成方格子形状的遮光部114在GL像素100(7,7)、GM像素100(7,8)、BL像素100(7,9)、BM像素100(7,10)、GL像素100(7,11)、GM像素100(7,12)、BL像素100(7,13)和BM像素100(7,14)与相邻像素之间进行遮光。
(像素的读取的例子)
接着，参照图5～7对在排列于像素阵列单元11内的像素组200中包括的像素100的读取的例子进行说明。
尽管在图5和图6中未区分像素组200的四个像素(2×2像素)，但是实际上，如图7所示，四个像素(2×2像素)中的各像素例如可以是长累积像素(L)、中累积像素(M)和短累积像素(S)中的一个。
另外，在图5和图6中，在像素100上标示的圆圈表示触头C，并且在每四个像素中标示的菱形表示浮动扩散区域FD。另外，与各触头C连接的驱动线包括在与垂直驱动电路12(图1)连接的像素驱动线21(图1)中。
图5示出了在像素阵列单元11(图2)中设有像素100的像素区域的一部分区域，并且四个像素100构成像素组200。
在图5中，像素组200的四个像素100共享浮动扩散区域FD。另外，在图5中，从垂直驱动电路12(图1)供给用于传输晶体管TR-Tr和选择晶体管SEL-Tr的驱动信号(TRG,SEL)。
在像素组200中，除了光电二极管112之外，各像素100还包括传输晶体管TR-Tr。在各像素100中，传输晶体管TR-Tr根据输入到栅极的驱动信号TRG来执行导通/截止操作，并且将通过光电二极管112进行光电转换的电荷(信号电荷)传输到由四个像素共享的浮动扩散区域FD。在这方面，这里，根据各像素100的曝光时间来控制驱动信号TRG。
浮动扩散区域FD形成在像素组200的各像素100的传输晶体管TR-Tr与被像素组200共享的复位晶体管RST-Tr以及放大晶体管AMP-Tr的连接点处。复位晶体管RST-Tr根据输入到栅极的驱动信号RST来执行导通/截止操作，并且排出在浮动扩散区域FD中累积的电荷。
浮动扩散区域FD具有累积由各像素100的传输晶体管TR-Tr传输的电荷的功能。浮动扩散区域FD的电位根据累积的电荷量来调制。放大晶体管AMP-Tr作为放大器来操作，其中连接到栅极的浮动扩散区域FD的电位波动被处理为输入信号电压，并且输出信号电压经由选择晶体管SEL-Tr输出到垂直信号线(VSL)22。
选择晶体管SEL-Tr根据输入到栅极的驱动信号SEL来执行导通/截止操作，并且将电压信号从放大晶体管AMP-Tr输出到垂直信号线(VSL)22。
以这种方式，像素组200共享四个像素，并且各像素100包括光电二极管112和传输晶体管TR-Tr。另外，在像素组200中，四个像素(共享像素)共享浮动扩散区域FD，并且共享像素的像素电路包括具有复位晶体管RST-Tr、放大晶体管AMP-Tr和选择晶体管SEL-Tr的共享晶体管。
注意，在像素阵列单元11中，在列方向上的两个像素组200也共享包括复位晶体管RST-Tr、放大晶体管AMP-Tr和选择晶体管SEL-Tr的共享晶体管。
更具体地，在图5所示的像素阵列中，当将左上像素100的配置位置表示为像素100(1,1)时，在第一行和第二行的像素组200中，各像素组200共享浮动扩散区域FD，并且在列方向上的上下像素组200配对，从而共享晶体管也被共享。
例如，第一列的G像素组200(1,1)和R像素组200(2,1)配对，并且复位晶体管RST-Tr、放大晶体管AMP-Tr和选择晶体管SEL-Tr是共享晶体管。
这里，在G像素组200(1,1)的四个像素中，在G像素100(1,1)中，传输晶体管TR-Tr根据通过触头C输入的驱动信号TRG6来操作，并且将通过光电二极管112生成的电荷传输到浮动扩散区域FD。类似地，在G像素100(1,2)、G像素100(2,1)和G像素100(2,2)中，根据驱动信号TRG7、驱动信号TRG4和驱动信号TRG5，传输晶体管TR-Tr也将电荷从光电二极管112传输到浮动扩散区域FD。
在由G像素组200(1,1)的四个像素共享的浮动扩散区域FD中，将从G像素100(1,1)、G像素100(1,2)、G像素100(2,1)和G像素100(2,2)传输来的电荷相加(模拟相加)，并且将根据相加的电荷的电压输入到放大晶体管AMP-Tr。注意，在浮动扩散区域FD中的电荷相加也称为像素相加或FD相加。
此外，由四个像素共享的浮动扩散区域FD的电位波动被处理成放大晶体管AMP-Tr中的栅极的输入信号电压，并且经由选择晶体管SEL-Tr将输出信号电压输出到垂直信号线(VSL1)22-1。
注意，诸如放大晶体管AMP-Tr和选择晶体管SEL-Tr等共享晶体管由与G像素组200(1,1)配对的R像素组200(2,1)共享。
另外，在第一行和第二行的像素组200中，第二列的B像素组200(1,2)和G像素组200(2,2)的配对、第三列的G像素组200(1,3)和R像素组200(2,3)的配对、第四列的B像素组200(1,4)和G像素组200(2,4)的配对与第一列的G像素组200(1,1)和R像素组200(2,1)类似地构造。
另外，第三行和第四行的像素组200与第一行和第二行的像素组200类似地构造。浮动扩散区域FD在各像素组200中共享，并且在列方向上的上下像素组200配对，从而共享晶体管也被共享。
在这里，在图5中，驱动信号SEL1进入L电平，并且由第一行和第二行的像素组200共享的选择晶体管SEL-Tr进入截止状态。另一方面，驱动信号SEL0进入H电平，并且由第三行和第四行的像素组200共享的选择晶体管SEL-Tr进入导通状态。以这种方式，选择第三行和第四行的像素组200。
在这种情况下，如图5所示，在第三行的像素组200中包括的四个像素中，只有驱动信号TRG0～TRG7中的驱动信号TRG4处于H电平，并且第一列的G像素组200(3,1)的GM像素100(6,1)、第二列的B像素组200(3,2)的GM像素100(6,4)、第三列的G像素组200(3,3)的GM像素100(6,5)以及第四列的B像素组200(3,4)的BM像素100(6,7)的各传输晶体管TR-Tr进入导通状态。
以这种方式，将通过由图5中的粗框包围的GM像素100(6,1)、GM像素100(6,4)、GM像素100(6,5)和BM像素100(6,7)的各光电二极管112生成的电荷传输到对应的浮动扩散区域FD。在这种情况下，所有的GM像素100(6,1)、GM像素100(6,4)、GM像素100(6,5)和BM像素100(6,7)都是中累积像素(M)，并且可以由相同的驱动信号TRG4驱动。
结果，累积在构造成相位差像素100L(6,4)的GM像素100(6,4)的光电二极管112上的电荷和累积在构造成相位差像素100R(6,5)的GM像素100(6,5)的光电二极管112上的电荷被读取。
随后，如图6所示，处于H电平的驱动信号TRG从TRG4切换到TRG5，并且在第三行的像素组200的四个像素中，第一列的G像素组200(3,1)的GS像素100(6,2)、第二列的B像素组200(3,2)的BS像素100(6,3)、第三列的G像素组200(3,3)的GS像素100(6,6)以及第四列的B像素组200(3,4)的BS像素100(6,8)的各传输晶体管TR-Tr进入导通状态。
以这种方式，将通过由图6中的粗框包围的GS像素100(6,2)、BS像素100(6,3)、GS像素100(6,6)和BS像素100(6,8)的各光电二极管112生成的电荷传输到对应的浮动扩散区域FD。在这种情况下，所有的GS像素100(6,2)、BS像素100(6,3)、GS像素100(6,6)和BS像素100(6,8)都是短累积像素(S)，并且可以由相同的驱动信号TRG5驱动。
尽管未示出，但是驱动信号TRG6和TRG7类似地切换到H电平，并且从第三行的各像素组200中包括的四个像素的光电二极管读取电荷，并且将电荷传输到由四个像素共享的浮动扩散区域FD。在浮动扩散区域FD中，将从四个像素的各自光电二极管112传输来的电荷相加，并且将根据相加的电荷的电压输入到放大晶体管AMP-Tr。
此外，在第三行的像素组200中，在放大晶体管AMP-Tr中，由四个像素共享的浮动扩散区域FD的电位波动是栅极的输入信号电压，并且经由选择晶体管SEL-Tr将输出信号电压输出到垂直信号线(VSL1,VSL3,VSL5,VSL7)22。
这里，垂直信号线(VSL1)22-1与列信号处理电路13(图1)内的比较器210-1连接。比较器210-1将输入到比较器210-1的来自垂直信号线(VSL1)22-1的信号电压(Vx)与来自DAC 220的斜波(Ramp)的参照电压(Vref)进行比较，并且输出处于根据比较结果的电平的输出信号。
另外，比较器210-2至比较器210-4与比较器210-1类似，不同之处在于，将与参照电压进行比较的信号电压替换为来自垂直信号线22-3(VSL3)、垂直信号线22-5(VSL5)或垂直信号线22-7(VSL7)的信号电压，并且输出处于根据比较结果的电平的输出信号。
注意，列信号处理电路13通过基于来自比较器210的输出信号对复位电平或信号电平进行计数来执行AD转换。稍后将参照图8～10对使用相关双采样(CDS)的列AD方式的细节进行说明。此外，稍后将参照图11～15对像素100的触头C的配置的细节进行说明。
(像素的驱动的例子)
接着，参照图8～10对使用相关双采样(CDS)的列AD方式的细节进行说明。
图8的时序图示出了在CMOS图像传感器10(图1)中采用使用相关双采样(CDS)的列AD方式并且共享浮动扩散区域(FD)的像素被包括在像素组200中的四个像素的光电二极管112共享的情况下的AD转换和像素相加的时序。
这里，如上所述，将来自DAC 220(图5等)的斜波(Ramp)和来自与像素组200连接的垂直信号线(VSL)22的VSL信号输入到列信号处理电路13(图1)内的比较器210(图5等)并进行比较。
在图8的时序图中，按照时间顺序示出了输入到比较器210的来自DAC 220的斜波(Ramp)和来自垂直信号线(VSL)22的VSL信号。注意，在图8中，时间方向是从左到右的方向。
图8的时序图还示出了与输入到复位晶体管RST-Tr的栅极的驱动信号RST相对应的“复位”、与输入到传输晶体管TR-Tr的栅极的驱动信号TRG相对应的“像素传输”、与AD转换之后的数据的传输时序相对应的“传输”和与信号处理流水线的水平同步信号相对应的“Hsync”的时序图。
注意，图8中的“AD转换”表示由列信号处理电路13执行的AD转换的时段，“水平传输数据”表示根据“传输”的时序传输的数据，“数据”表示在对“水平传输数据”进行分类之后的数据。
在时刻t10，复位晶体管RST-Tr进入导通状态，并且使由像素组200的四个像素共享的浮动扩散区域(FD)复位。结果，在从时刻t10到时刻t12的时段(在下文中，称为第一时段)中读取复位电平Srst。这里，从时刻t11到时刻t12的时段是AD转换的时段。
接着，在时刻t13，与相位差像素100L和100R相对应的传输晶体管TR-Tr进入导通状态，并且将与累积在各像素组200中包括的四个像素中的一个像素的光电二极管112内的电荷QA相对应的像素信号Sa传输到浮动扩散区域(FD)(图8中的S1)。在这种情况下，在浮动扩散区域(FD)中产生与电荷QA相对应的电位，并且放大晶体管AMP-Tr和选择晶体管SEL-Tr将电位输出(施加)到垂直信号线(VSL)22。
结果，在从时刻t12到时刻t16的时段(在下文中，称为第二时段)中读取根据电荷QA的像素信号电平SA。然后，可以计算第二时段的读取期间的像素信号电平SA与第一时段的读取期间的复位电平Srst之间的差值，以去除偏移成分，从而获得真实信号成分Sa。
这里，从时刻t14到时刻t15的时段是像素信号电平SA的AD转换的时段，并且列信号处理电路13执行相关双采样(CDS)并获得第二时段的CDS信号(一个像素的CDS信号)(图8的S2)。
接着，在时刻t16，其余三个像素的传输晶体管TR-Tr进入导通状态，并且将根据在各像素组200中包括的四个像素中的其余三个像素的光电二极管112中累积的电荷QB的像素信号Sb传输到浮动扩散区域(FD)(图8的S3)。在这方面，电荷QB相当于累积在其余三个像素的光电二极管112中的电荷QB1、QB2和QB3的汇集。
这里，在没有由复位晶体管RST-Tr复位浮动扩散区域(FD)的情况下读取来自其余三个像素的光电二极管112的电荷QB，并且将电荷QB与来自已经累积在浮动扩散区域(FD)中的一个像素的光电二极管112的电荷QA相加。在这种情况下，在浮动扩散区域(FD)中产生根据通过合成电荷QA和电荷QB而获得的电荷量QAB的电位，并且放大晶体管AMP-Tr和选择晶体管SEL-Tr将电荷QAB输出(施加)到垂直信号线(VSL)22。
结果，在从时刻t16到时刻t19的时段(在下文中，称为第三时段)中读取根据电荷QAB的像素信号电平SAB。然后，可以计算在第三时段的读取期间的像素电平信号SAB与在第一时段的读取期间的复位电平Srst之间的差值，以去除偏移成分，从而获得真实信号成分Sab。
注意，可以通过计算合成成分Sab(真实信号成分Sab)和像素信号Sa(真实信号成分Sa)之间的差值来获得根据来自其余三个像素的光电二极管112的电荷QB的像素信号Sb(真实信号成分Sb)。
在这方面，从时刻t17到时刻t18的时段是像素电平信号SAB的AD转换的时段，并且列信号处理电路13执行相关双采样(CDS)并获得第三时段的CDS信号(三个像素的CDS信号)(图8的S4)。
这里，在列信号处理电路13中，比较器210对输入到比较器210的来自垂直信号线(VSL)22的VSL信号的信号电压Vx和基于来自DAC220的斜坡的参照电压Vref进行比较操作，并且输出处于根据比较结果的电平的输出信号Vco。来自比较器210的输出信号Vco在后阶段由计数器(未示出)计数。
以这种方式，在使用相关双采样(CDS)的列AD方式中，在第一时段中读取复位电平Srst。进行信号电压Vx和参照电压Vref的比较操作，并对输出信号Vco进行计数。
此外，在第二时段中，除了复位电平Srst之外，还读取像素信号电平SA。进行信号电压Vx和参照电压Vref的比较操作，并对输出信号Vco进行计数。此外，在第三时段中，除了复位电平Srst之外，还读取根据信号电荷QA和QB的合成电荷QAB的像素信号电平SAB。进行信号电压Vx和参照电压Vref的比较操作，并对输出信号Vco进行计数。
将通过AD转换获得的数据(第二时段的dataA和第三时段的dataB)作为水平传输数据施加到信号处理流水线，并且对该数据进行分类以获得普通像素100以及相位差像素100L和100R的数据(图8的S5)。
注意，当从时刻t10到时刻t19的时段的第一AD转换时段结束时，接着是从时刻t19到时刻t28的时段的第二AD转换时段。然而，在第二AD转换时段中执行的操作与在第一AD转换时段中执行的操作相似，并且将省略说明。
通过执行图8的时序图中所示的驱动，可以在两个阶段中将相关双采样(CDS)应用于在浮动扩散区域(FD)中累积的电荷。更具体地，在第一阶段中读取相位差像素100L和100R，并且在第二阶段中进行四个像素(2×2像素)的相加和读取。
另外，作为驱动的结果，在一个AD转换时段中顺次地执行用于读取复位电平Srst的第一时段中的操作、用于读取像素信号电平SA的第二时段中的操作以及用于读取像素信号电平SAB的第三时段中的操作。因此，与正常的CDS操作的情况相比，可以消除用于读取复位电平的一个时段，并且可以缩短相关双采样(CDS)的时间。
(第二时段中的像素的驱动操作)
这里，参照图9对图8所示的第二时段(时刻t12～时刻t16)中的像素100的驱动操作的细节进行说明。
在图9所示的像素阵列中，当将左上像素100的配置位置表示为像素100(1,1)时，在行方向上配置有G像素组200(1,1)、B像素组200(1,2)、G像素组200(1,3)和B像素组200(1,4)。
这里，在B像素组200(1,2)中，代替BS像素100(1,4)，配置有GM像素100(1,4)。结果，B像素组200(1,2)的GM像素100(1,4)构造成相位差像素100L(1,4)，并且G像素组200(1,3)的GM像素100(1,5)构造成相位差像素100R(1,5)。注意，像素100和像素组200之间的关系在稍后所述的图10中也相似。
在第二时段中，将在各像素组200的四个像素中的一个像素的光电二极管112中累积的电荷传输到浮动扩散区域FD(图9的S1)。
更具体地，对于G像素组200(1,1)的GM像素100(1,1)、B像素组200(1,2)的相位差像素100L(1,4)、G像素组200(1,3)的相位差像素100R(1,5)以及B像素组200(1,4)的BM像素100(1,7)，传输晶体管TR-Tr将累积在各像素100的光电二极管112中的电荷传输到在各像素组200中不同的浮动扩散区域FD。
然后，浮动扩散区域FD的电位波动被处理成各像素组200的放大晶体管AMP-Tr中的栅极的输入信号电压，并且经由选择晶体管SEL-Tr将输出信号电压输出到垂直信号线22。以这种方式，列信号处理电路13执行相关双采样(CDS)，并且获得第二时段的CDS之后的信号(CDS信号)(图9的S2)。
然而，这里仅使用从相位差像素100L(1,4)和相位差像素100R(1,5)获得的CDS信号(图9的S3)，而未使用并丢弃从GM像素100(1,1)和BM像素100(1,7)获得的CDS信号(图9中的X标记)。
更具体地，B像素组200(1,2)的GM像素100(1,4)和G像素组200(1,3)的GM像素100(1,5)构造成相位差像素100L(1,4)和相位差像素100R(1,5)，并且保持从像素100获得的CDS信号。另一方面，G像素组200(1,1)的GM像素100(1,1)和B像素组200(1,4)的BM像素100(1,7)构造成普通像素100，而未使用并丢弃从像素100获得的CDS信号。
(第三阶段中的像素的驱动操作)
接着，参照图10对图8所示的第三时段(时刻t16～时刻t19)中的像素100的驱动操作的细节进行说明。
在第三时段中，在各像素组200的四个像素中，作为第二时段中的传输对象的那个像素除外，另三个像素的光电二极管112中累积的电荷被传输到浮动扩散区域FD(图10的S4-1～S4-3)。
注意，在图10中，作为图9所示的第二时段中的传输对象的一个像素由黑色矩形标示，并且在第三阶段中，从传输对象去除GM像素100(1,1)、GM像素100(1,4)、GM像素100(1,5)和BM像素100(1,7)。
更具体地，对于G像素组200(1,1)的GS像素100(1,2)、GL像素100(2,1)和GM像素100(2,2)以及B像素组200(1,2)的BS像素100(1,3)、BL像素100(2,3)和BM像素100(2,4)，传输晶体管TR-Tr将各像素100的光电二极管112中累积的电荷传输到在各像素组200中不同的浮动扩散区域FD。
类似地，对于G像素组200(1,3)的GS像素100(1,6)、GL像素100(2,5)和GM像素100(2,6)以及B像素组200(1,4)的BS像素100(1,8)、BL像素100(2,7)和BM像素100(2,8)，传输晶体管TR-Tr将各像素100的光电二极管112中累积的电荷传输到在各像素组200中不同的浮动扩散区域FD。
然后，浮动扩散区域FD的电位波动被处理成各像素组200的放大晶体管AMP-Tr中的栅极的输入信号电压，并且经由选择晶体管SEL-Tr将输出信号电压输出到垂直信号线22。以这种方式，列信号处理电路13执行相关双采样(CDS)并获得第三时段的CDS信号(图10的S5)。
然而，这里，未使用并且丢弃了从包括相位差像素100L和100R的像素组200获得的CDS信号(图10中的X标记)，并且仅使用从仅包括普通像素100的像素组200获得的CDS信号(图10的S6)。
更具体地，B像素组200(1,2)的GM像素100(1,4)和G像素组200(1,3)的GM像素100(1,5)构造成相位差像素100L(1,4)和相位差像素100R(1,5)，并且丢弃从B像素组200(1,2)和G像素组200(1,3)获得的CDS信号。另一方面，G像素组200(1,1)的四个像素和B像素组200(1,4)的四个像素仅包括普通像素100，并且保持从G像素组200(1,1)和B像素组200(1,4)获得的CDS信号。
以这种方式，在图9所示的第二时段中，获得来自相位差像素100L和100R的相位差信号作为CDS信号(图9和图10的S3)，并且在图10所示的第三时段中，获得来自仅包括普通像素100的像素组200的像素信号作为CDS信号(图10的S6)。然后，选择并输出相位差信号和像素信号中的一个。
(触头的配置例)
接着，参照图11～15对图8的时序图所示的用于执行驱动的像素100的触头的配置例进行说明。
图11示出了在分别读取相位差像素100L和相位差像素100R的情况下触头的配置。
注意，在图11中，在像素100上标示的椭圆表示触头C，并且在每四个像素上标示的菱形表示浮动扩散区域FD。此外，与各触头C连接的驱动线包括在与垂直驱动电路12(图1)连接的像素驱动线21(图1)中。椭圆和菱形的含义在后面说明的其他图中是类似的。
在图11所示的触头C的配置中，G像素组200中包括的相位差像素100L以及B像素组200中包括的相位差像素100R的触头C与不同的驱动线连接。
因此，在第一次像素信号电平的读取时段中单独地读取相位差像素100L，并且将累积在相位差像素100L的光电二极管112中的电荷传输到各像素组200的浮动扩散区域FD。
接着，在第二次像素信号电平的读取时段中单独地读取相位差像素100R，并且将累积在相位差像素100R的光电二极管112中的电荷传输到各像素组200的浮动扩散区域FD。
然后，在第三次像素信号电平的读取时段中相加并读取各像素组200的四个像素(2×2像素)，并且将累积在四个像素中的各个像素的光电二极管112中的电荷传输到各像素组200的浮动扩散区域FD。
以这种方式，在图11所示的触头的配置中，在第一阶段读取相位差像素100L，在第二阶段读取相位差像素100R，并且在第三阶段相加并读取各像素组200的四个像素(2×2像素)。存在三个像素信号电平的读取时段，结果，相关双采样(CDS)的时间很长。
因此，在本技术中，像素100的触头C被重构以配置如图12所示的触头C。消除了一个像素信号电平的读取时段，因而存在两个像素信号电平的读取时段。以这种方式，可以缩短相关双采样(CDS)的时间。
图12示出了在同时读取相位差像素100L和相位差像素100R的情况下触头的配置。
在图12所示的触头C的配置例中，G像素组200中包括的相位差像素100L以及B像素组200中包括的相位差像素100R的触头C连接到同一驱动线。
因此，在第一次像素信号电平的读取时段中单独地读取相位差像素100L，并且将累积在相位差像素100L的光电二极管112中的电荷传输到G像素组200的浮动扩散区域FD。同时，单独地读取相位差像素100R，并且将累积在相位差像素100R的光电二极管112中的电荷传输到B像素组200的浮动扩散区域FD。
然后，在第二次像素信号电平的读取时段中，相加并读取各像素组200的四个像素(2×2像素)，并且将累积在四个像素中的各个像素的光电二极管112中的电荷传输到各像素组200的浮动扩散区域FD。
以这种方式，在图12所示的触头C的配置例中，在第一阶段中读取相位差像素100L和相位差像素100R，并且在第二阶段中相加并读取各像素组200的四个像素(2×2像素)。因此，仅存在两个像素信号电平的读取时段，结果，可以缩短相关双采样(CDS)的时间。
(触头的配置例)
接着，参照图13～15对根据本技术的触头C的配置例的细节进行说明。
尽管在图13和图14中未区分像素组200的四个像素(2×2像素)，但是实际上，如图15所示，例如，四个像素(2×2像素)中的各像素可以是长累积像素(L)、中累积像素(M)和短累积像素(S)中的一个。
(在具有两条驱动线的情况下的配置例)
图13示出了在具有两条驱动线的情况下触头C的配置例。
注意，在图13的像素阵列中，在左侧和下侧的区域中标示了与像素100的i行j列相对应的行号和列号，并且在右侧和上侧的区域中标示了与像素组200的k行l列相对应的行号和列号，以便于理解。因此，在图13的图示中，从像素阵列单元11的像素阵列中提取出12行16列的像素阵列(6行8列的像素组阵列)的区域。
此外，与各触头C连接的驱动线包括在像素驱动线21(图1)中，并且在水平方向上的驱动线的n行标示为TRG-n。更具体地，针对图13的像素阵列中的每行的像素100设置两条驱动线TRG，并且各像素100的触头C与两条驱动线TRG中的一条驱动线TRG电气连接。
这里，例如，当将左上像素100的配置位置表示为像素100(1,1)时，G像素组200(1,1)的四个像素(共享像素)的左上GM像素100(1,1)的触头C与驱动线TRG-2连接，并且右上GS像素100(1,2)的触头C与驱动线TRG-1连接。另外，左下GL像素100(2,1)的触头C与驱动线TRG-4连接，并且右下GM像素100(2,2)的触头C与驱动线TRG-3连接。
以这种方式，在第一行的G和B像素组200中，四个像素中的左上像素100的触头C与驱动线TRG-2连接，右上像素100的触头C与驱动线TRG-1连接，左下像素100的触头C与驱动线TRG-4连接，并且右下像素100的触头C与驱动线TRG-3连接。
此外，在第二行的R和G像素组200中，四个像素中的左上像素100的触头C与驱动线TRG-6连接，右上像素100的触头C与驱动线TRG-5连接，左下像素100的触头C与驱动线TRG-8连接，右下像素100的触头C与驱动线TRG-7连接。连接关系与第一行的G和B像素组200类似。
尽管省略了说明以避免重复，但是第三行的G和B像素组200、第四行的R和G像素组200、第五行的G和B像素组200以及第六行的R和G像素组200的连接关系与第一行的G和B像素组200以及第二行的R和G像素组200的连接关系类似。
这里，在图13的像素阵列中，关注设有第一行的B像素组200(1,6)和G像素组200(1,7)的区域，B像素组200(1,6)的右上GM像素100(1,12)和G像素组200(1,7)的左上GM像素100(1,13)构造成相位差像素100L(1,12)和相位差像素100R(1,13)。
因此，相位差像素100L(1,12)和相位差像素100R(1,13)具有其中GM像素100(1,12)的光电二极管112和GM像素100(1,13)的光电二极管112设置在一个片上透镜111上的结构(2×1OCL结构)。
在这种情况下，在B像素组200(1,6)中，如图13中的黑圈所示，左上BS像素100(1,11)的触头C与驱动线TRG-1连接，右上GM像素100(1,12)与驱动线TRG-2连接。
如上所述，尽管假定B像素组200仅包括B像素100，但是代替右上BS像素100(1,12)，在B像素组200(1,6)中配置有GM像素100(1,12)，以构造相位差像素100L(1,12)。另外，在B像素组200(1,6)中，代替BM像素100(1,11)，BS像素100(1,11)配置成左上B像素100。
以这种方式，在第一行的像素组200中，B像素组200(1,6)中的基于曝光类型的像素的配置与其他B和G像素组200的配置不同。更具体地，在其他B和G像素组200中，左上和右下是中累积像素(M)，右上是短累积像素(S)，并且左下是长累积像素(L)。仅在B像素组200(1,6)中，右上和右下是中累积像素(M)，左上是短累积像素(S)，并且左下是长累积像素(L)。
因此，触头C配置在B像素组200(1,6)中，使得左上BS像素100(1,11)的触头C连接到驱动线TRG-1而不是驱动线TRG-2，并且右上GM像素100(1,12)的触头C连接到驱动线TRG-2而不是驱动线TRG-1。结果，可以基于第一行的像素组200中的曝光类型来驱动像素100。
另外，关注设有第五行的B像素组200(5,2)和G像素组200(5,3)的区域，B像素组200(5,2)的右上GM像素100(9,4)以及G像素组200(5,3)的左上GM像素100(9,5)构造成相位差像素100L(9,4)和相位差像素100R(9,5)。
在这种情况下，在B像素组200(5,2)的配置中，如图13中的黑圈所示，左上BS像素100(9,3)的触头C连接到驱动线TRG-17而不是驱动线TRG-18，并且右上GM像素100(9,4)的触头C连接到驱动线TRG-18而不是驱动线TRG-17。结果，与第一行的像素组200一样，可以基于第五行的像素组200中的曝光类型来驱动像素100。
注意，在图13所示的像素阵列中，各浮动扩散区域FD由各像素组200的四个像素(2×2像素)共享，并且浮动扩散区域FD也由在列方向上的一对上下像素组200共享。
以这种方式，在针对每行像素100设置两条驱动线TRG的情况下，如图13的像素阵列所示，可以配置触头C(例如，可以重构B像素组200(1,6)的BS像素100(1,11)和GM像素100(1,12)的触头C)，以同时读取相位差像素100L和相位差像素100R。因此，可以缩短相关双采样(CDS)的时间。
(在具有三条驱动线的情况下的配置例)
图14示出了在具有三条驱动线的情况下触头C的配置例。
在图14的像素阵列中，针对每行像素100设置三条驱动线TRG，并且各像素100的触头C与三条驱动线TRG中的一条驱动线TRG电气连接。
这里，例如，当将左上像素100的配置位置表示为像素100(1,1)时，包括在G像素组200(1,1)中的四个像素(共享像素)的左上GM像素100(1,1)的触头C与驱动线TRG-2连接，并且右上GS像素100(1,2)的触头C与驱动线TRG-3连接。此外，左下GL像素100(2,1)的触头C与驱动线TRG-6连接，并且右下GM像素100(2,2)的触头C与驱动线TRG-5连接。
此外，例如，包括在B像素组200(1,2)中的四个像素(共享像素)的左上BM像素100(1,3)的触头C与驱动线TRG-2连接，并且右上GS像素100(1,4)的触头C与驱动线TRG-1连接。此外，左下GL像素100(2,3)的触头C与驱动线TRG-4连接，并且右下GM像素100(2,4)的触头C与驱动线TRG-5连接。
以这种方式，在第一行的G和B像素组200中，四个像素中的左上像素100的触头C与驱动线TRG-2连接，右上像素100的触头C与驱动线TRG-3或驱动线TRG-1连接，左下像素100的触头C与驱动线TRG-6或驱动线TRG-4连接，并且右下像素100的触头C与TRG-5连接。
此外，在第二行的R和G像素组200中，四个像素中的左上像素100的触头C与驱动线TRG-8连接，右上像素100的触头C与驱动线TRG-9或驱动线TRG-7连接，左下像素100的触头C与驱动线TRG-12或驱动线TRG-10连接，右下像素100的触头C与驱动线TRG-11连接。连接关系与第一行的G和B像素组200类似。
尽管省略了说明以避免重复，但是第三行的G和B像素组200、第四行的R和G像素组200、第五行的G和B像素组200以及第六行的R和G像素组200的连接关系与第一行的G和B像素组200以及第二行的R和G像素组200的连接关系类似。
这里，在图14的像素阵列中，关注设有第一行的B像素组200(1,6)和G像素组200(1,7)的区域，B像素组200(1,6)的右上GM像素100(1,12)和G像素组200(1,7)的左上GM像素100(1,13)构造成相位差像素100L(1,12)和相位差像素100R(1,13)。
在这种情况下，在B像素组200(1,6)中，如图14中的黑圈所示，左上BS像素100(1,11)的触头C与驱动线TRG-1连接，右上GM像素100(1,12)与驱动线TRG-2连接。
如上所述，原因如下。在第一行的像素组200中，B像素组200(1,6)中的基于曝光类型的像素的配置与其他B像素组200的配置不同。更具体地，在其他B像素组200中，左上和右下是中累积像素(M)，右上是短累积像素(S)，并且左下是长累积像素(L)。仅在B像素组200(1,6)中，右上和右下是中累积像素(M)，左上是短累积像素(S)，并且左下是长累积像素(L)。
因此，在B像素组200(1,6)中，触头C配置成使得左上BS像素100(1,11)的触头C连接到驱动线TRG-1而不是驱动线TRG-2，并且右上GM像素100(1,12)的触头C连接到驱动线TRG-2而不是驱动线TRG-1。结果，可以基于第一行的像素组200中的曝光类型来驱动像素100。
另外，关注设有第五行的B像素组200(5,2)和G像素组200(5,3)的区域，B像素组200(5,2)的右上GM像素100(9,4)以及G像素组200(5,3)的左上GM像素100(9,5)构造成相位差像素100L(9,4)和相位差像素100R(9,5)。
在这种情况下，在B像素组200(5,2)中，如图14中的黑圈所示，触头C配置成使得左上BS像素100(9,3)的触头C连接到驱动线TRG-25而不是驱动线TRG-26，并且右上GM像素100(9,4)连接到驱动线TRG-26而不是驱动线TRG-25。结果，如在第一行的像素组200中一样，可以基于第五行的像素组200中的曝光类型来驱动像素100。
以这种方式，在针对每行像素100设置三条驱动线TRG的情况下，如图14的像素阵列所示，可以配置触头C(例如，可以重构B像素组200(1,6)的BS像素100(1,11)和GM像素100(1,12)的触头C)，以同时读取相位差像素100L和相位差像素100R。因此，可以缩短相关双采样(CDS)的时间。
注意，图13和图14所示的触头C的配置是示例，并且可以采用其他配置。尽管在图13和图14所述的情况下重构了包括在包含相位差像素100L的像素组200中的像素100的一部分触头C，但是也可以重构包括在包含相位差像素100R的像素组200中的像素100的一部分触头C。此外，在包括相位差像素100R的像素组200和包括相位差像素100L的像素组200中都可以重构像素100的一部分触头C。
已经说明了第一实施方案。在第一实施方案所采用的排列模式中，各自包括同色的四个像素(共享像素)的像素组200规则地排列。在针对像素组200的四个像素中的各像素调整曝光时间的情况下，当针对包括在像素组200中的像素100的像素阵列设置相位差像素100L和100R时，可以实现更高的相位差检测精度。
原因如下。更具体地，在将相位差像素100L和100R配置在像素阵列单元11中的以拜耳阵列配置的像素组200上的情况下，可以采用在一个片上透镜111上设置相位差像素L的光电二极管112和相位差像素100R的光电二极管112的结构(2×1OCL结构)，以改善低光强度下的性能。例如，在采用2×1OCL结构的情况下，相位差像素的感度基本上是在使用遮光型的相位差像素的情况下的感度的两倍。
另一方面，在采用各自包括同色的四个像素100(四个(2×2)像素)的像素组200的结构的情况下，可以针对各像素100调整曝光时间以获得HDR(高动态范围)的像素信号。然而，在四个像素100(四个(2×2)像素)中，对行方向上的两个像素进行不同类型的曝光，因而不能采用2×1OCL结构。因此，在使用遮光型的相位差像素的情况下，相位差像素的感度降低。
更具体地，在采用2×1OCL结构的情况下，当对行方向上的两个像素进行不同类型的曝光时，使用从相位差像素100L和100R获得的相位差信号的相位差检测的精度劣化。因此，难以对曝光类型不同的两个像素采用2×1OCL结构。此外，在使用遮光型(其中1/2的光入射面被遮光的类型)的相位差像素的情况下，相位差像素的感度基本上为1/2，并且使用从相位差像素获得的相位差信号的相位差检测的性能劣化。
因此，在采用各自包括同色的四个像素(共享像素)的像素组200的结构的情况下，当针对各像素100调整曝光时间时，相位差像素100L和相位差像素100R是彼此相邻的同色的像素100并且包括在相邻的不同像素组200中，因此在本技术中实现了2×1OCL结构。以这种方式，可以实现2×1OCL结构以改善相位差像素的感度，并且可以实现更高的相位差检测精度。
注意，在第一实施方案的说明中，针对像素组200中的各像素100调整曝光时间，并且将像素100设置为例如长累积像素(L)、中累积像素(M)和短累积像素(S)中的一个，以获得HDR的像素信号。然而，可以不针对各像素100改变曝光时间，并且曝光时间可以相同。
尽管在采用该构成的情况下不能获得HDR的像素信号，但是2×1OCL结构的相位差像素100L和100R包括在相邻的不同像素组200中，并且该结构保持不变，其中例如，G像素组200的四个像素中的一个像素扩展为B像素组200或R像素组200中的一个。因此，该构成例如具有以下优点。
即，在没有针对像素组200中的各像素100调整曝光时间的情况下，存在如下的优点：可以将作为难以用于获得图像信息的像素的相位差像素100L和100R分散到多个像素组200(例如，G像素组200和B像素组200或者G像素组200和R像素组200)中。
此外，尽管在图8～15中说明了在共享浮动扩散区域(FD)的像素被共享的情况下用于执行像素相加的像素的驱动方法，但是当应用驱动方法时，也不必针对像素组200中的各像素100调整曝光时间。
(2)第二实施方案
(像素的平面布局)
图16示出了排列在图1的像素阵列单元11中的多个像素100的平面布局。
图16示出了在像素阵列单元11内二维地排列的多个像素100中，当从光入射侧观察时，在左上区域中排列的32行32列的区域中的像素100。
在图16的像素阵列单元11中，各自包括四个红色(R)像素(2×2像素)的R像素组200、各自包括四个绿色(G)像素(2×2像素)的G像素组200以及各自包括四个蓝色(B)像素(2×2像素)的B像素组200规则地排列，以形成拜耳阵列。
另外，以拜耳阵列配置的像素组200的四个像素100构造成共享像素，并且将从四个像素100获得的像素信号相加以生成像素信号。
在这种情况下，针对像素组200中的各像素100调整曝光时间，并且构成共享像素的像素100包括长累积像素(L)、中累积像素(M)和短累积像素(S)。因此，这里获得的像素信号是通过将长累积像素信号、中累积像素信号和短累积像素信号相加而获得的HDR的像素信号。
这里，关注设有像素组200(2,3)的区域，代替BM像素100(3,6)和BM像素100(4,5)，配置有左遮光像素100L(3,6)和左遮光像素100L(4,5)。
如图17的A所示，当从光入射侧观察时，左遮光像素100L(3,6)和左遮光像素100L(4,5)的左侧区域(图17中以黑色标示的区域)被遮光。注意，左遮光像素100L(3,6)和左遮光像素100L(4,5)中的每一个均设有G滤色器113，并且构造成GM像素100。
返回到图16的说明，在像素阵列单元11中，在像素组200(2,11)、像素组200(6,5)、像素组200(6,13)、像素组200(10,7)、像素组200(10,15)、像素组200(10,7)、像素组200(14,1)以及像素组200(14,9)中，代替BM像素100，左遮光像素100L配置成四个像素中的右上和左下像素，如像素组200(2,3)中一样。
此外，关注设有像素组200(4,1)的区域，代替BM像素100(7,2)和BM像素100(8,1)，配置有右遮光像素100R(7,2)和右遮光像素100R(8,1)。
如图17的B所示，当从光入射侧观察时，右遮光像素100R(7,2)和右遮光像素100R(8,1)的右侧区域(图17中以黑色标示的区域)被遮光。注意，右遮光像素100R(7,2)和右遮光像素100R(8,1)中的每一个均设有G滤色器113，并且构造成GM像素100。
返回到图16的说明，在像素阵列单元11中，在像素组200(4,9)、像素组200(8,3)、像素组200(8,11)、像素组200(12,5)、像素组200(12,13)、像素组200(16,7)以及像素组200(16,15)中，代替BM像素100，右遮光像素100R配置成四个像素中的右上和左下像素，如像素组200(4,1)中一样。
以这种方式，在像素阵列单元11中，各自包括四个(2×2)R像素100的R像素组200、各自包括四个(2×2)G像素100的G像素组200以及各自包括四个(2×2)B像素100的B像素组200排列在拜耳阵列中，并将B像素组200的一部分像素(四个像素中的右上和左下像素)替换为左遮光像素100L或右遮光像素100R。
这里，具有左右对称的遮光区域的左遮光像素100L和右遮光像素100R被配对为相位差检测用的像素(相位差像素)。基于通过左遮光像素和右遮光像素获得的左遮光像素信号和右遮光像素信号，生成相位差检测用的图像，并且检测相位差。
例如，在像素阵列单元11中，像素组200(2,3)的左遮光像素100L和像素组200(4,1)的右遮光像素100R的组、像素组200(2,11)的左遮光像素100L和像素组200(4,9)的右遮光像素100R的组等可以是相位差像素的对。
(像素的断面结构)
图18是示出了排列在图16的像素阵列单元11中的多个像素100的结构的断面图。
图18示出了作为像素组200的断面的第四行的X1-X1’断面，该像素组包括左遮光像素100L作为相位差像素。图18还示出了作为不包括相位差像素的像素组200的断面的第七行的像素100的X2-X2’断面。
这里，当将左上像素100的配置位置表示为像素100(1,3)时，X1-X1’断面的对象包括GM像素100(4,3)、GS像素100(4,4)、左遮光像素100L(4,5)、BS像素100(4,6)、GM像素100(4,7)、GS像素100(4,8)、BM像素100(4,9)和BS像素100(4,10)。
这里，GM像素100(4,3)和GS像素100(4,4)包括在G像素组200(2,2)中，并且左遮光像素100L(4,5)和BS像素100(4,6)包括在B像素组200(2,3)中。另外，GM像素100(4,7)和GS像素100(4,8)包括在G像素组200(2,4)中，而BM像素100(4,9)和BS像素100(4,10)包括在B像素组200(2,5)中。
如图18的X1-X1’断面所示，在GM像素100(4,3)和GS像素100(4,4)中、在左遮光像素100L(4,5)中以及在GM像素100(4,7)和GS像素100(4,8)中形成有G滤色器113。在BS像素100(4,6)中以及在BM像素100(4,9)和BS像素100(4,10)中形成有B滤色器113。
即，尽管由于左遮光像素100L(4,5)包括在B像素组200(2,3)中而假定形成有B滤色器113以构造BM像素100，但是这里，形成有G滤色器113以构造GM像素100。尽管在这里的说明中，诸如左遮光像素100L(4,5)等遮光像素是设有G滤色器的GM像素100，但是可能未设置滤色器，并且遮光像素可以构造成白色(W)像素。
此外，在左遮光像素100L(4,5)中，遮光部114不仅在其与相邻像素之间进行遮光，而且还对左遮光像素100L(4,5)的左侧区域进行遮光。因此，遮光部114朝向光入射面延伸，并且入射在光电二极管112上的光的入射面比其他像素窄。结果，如图17的A所示，当从光入射侧观察时，左遮光像素100L(4,5)的左侧区域被遮光部114遮光。
另一方面，X2-X2’断面的对象是GL像素100(7,3)、GM像素100(7,4)、BL像素100(7,5)、BM像素100(7,6)、GL像素100(7,7)、GM像素100(7,8)、BL像素100(7,9)以及BM像素100(7,10)。
G滤色器113形成在GL像素100(7,3)和GM像素100(7,4)以及GL像素100(7,7)和GM像素100(7,8)中。B滤色器113形成在BL像素100(7,5)和BM像素100(7,6)中以及BL像素100(7,9)和BM像素100(7,10)中。
尽管未示出，但是在右遮光像素100R的断面中，如在左遮光像素100L中一样，在右遮光像素100R中，遮光部114不仅在其与相邻像素之间进行遮光，而且还朝向光入射面延伸。入射在光电二极管112上的光的入射面变窄，并且右遮光像素100R的右侧区域被遮光。结果，如图17的B所示，当从光入射侧观察时，右遮光像素100R的右侧区域被遮光部114遮光。
已经说明了第二实施方案。在第二实施方案所采用的排列模式中，各自包括同色的四个像素(共享像素)的像素组200规则地排列。在针对像素组200的四个像素中的各像素调整曝光时间的情况下，在像素组200中包括的相位差像素的结构中，针对四个像素中的倾斜方向上的两个像素(同一对角线上的两个像素)配置遮光像素。
以这种方式，采用了使用遮光像素作为相位差像素的结构，并且相位差像素的感度低于第一实施方案中的感度。然而，不必从原始结构改变作为遮光像素的像素的累积时间(曝光时间)，并且具有可以容易地制造CMOS图像传感器10的优点。
(3)第三实施方案
顺便提及地，在第一实施方案所说明的2×1OCL结构中，在B像素组200中，代替右下BS像素100，配置有GM像素100，并且B像素组200的右下GM像素100以及与右下GM像素100相邻且在其右侧的G像素组200的左下GM像素100构造成相位差像素100L和相位差像素100R。
在这种情况下，代替B滤色器113，B像素组200的右下像素100的滤色器是G滤色器113，并且代替B像素100，配置有G像素100。
这里，如图19所示，在2×1OCL结构中，在B像素组200(2,5)中，代替右下BS像素100(4,10)，配置有GM像素100(4,10)。因此，在像素阵列单元11的整个像素阵列中，G像素100的数量增加1，而B像素100的数量减少1。
此外，例如，代替B像素100，G像素100还配置在B像素组200(2,13)、B像素组200(4,1)、B像素组200(4,9)、B像素组200(6,7)、B像素组200(6,15)、B像素组200(8,3)、B像素组200(8,11)、B像素组200(10,5)、B像素组200(10,13)、B像素组200(12,1)、B像素组200(12,9)、B像素组200(14,7)、B像素组200(14,15)、B像素组200(16,3)以及B像素组200(16,11)中。
因此，在像素阵列单元11的整个像素阵列中，G像素100的数量最多，R像素100的数量第二多，B像素100的数量最少。
更具体地，像素阵列是像素阵列单元11中的拜耳阵列，并且G像素组200(2×2像素)以棋盘状图案配置。R像素组200(2×2像素)和B像素组200(2×2像素)在其余部分中逐列交替地配置。因此，R像素100的数量和B像素100的数量相同，并且G像素100的数量是B像素100的数量的两倍。结果，当代替B像素100配置有G像素100时，B像素100的数量小于R像素100的数量。
这里，在将普通像素以拜耳阵列配置的情况下，可以首先形成G滤色器，以防止(或者可选择地，减轻)当在各像素中形成滤色器时在各像素中形成的滤色器容易地剥离。
在根据本技术的2×1OCL结构中，还可以首先形成G滤色器113，以防止(或者可选择地，减轻)在形成滤色器113的情况下在各像素100上形成的滤色器113容易地剥离。在这种情况下，要在G滤色器113之后形成的滤色器例如可以是以像素的降序排列的R滤色器113和B滤色器113。
图20描绘了示出排列在图19的像素阵列单元11中的多个像素100的结构的断面图。在图20中，虽然X1-X1’断面包括相位差像素100L和100R，但是X2-X2’断面不包括相位差像素100L和100R。
这里，如图20的X1-X1’断面和X2-X2’断面所示，按照以下顺序形成滤色器113。
首先，在G像素100中形成G滤色器113，如在GM像素100(4,7)和GS像素100(4,8)中、在GM像素100(4,10)中、GM像素100(4,11)和GS像素100(4,12)中、在GL像素100(7,7)和GM像素100(7,8)中以及在GL像素100(7,11)和GM像素100(7,12)中等。
接着，在R像素100中形成R滤色器113。
最后，在B像素100中形成B滤色器113，如在BS像素100(4,9)中、在BM像素100(4,13)和BS像素100(4,14)中、在BL像素100(7,9)和BM像素100(7,10)中以及在BL像素100(7,13)和BM像素100(7,14)中等。
在第三实施方案中已经说明了在包括第一实施方案的2×1OCL结构的像素的像素阵列中形成滤色器113的步骤(包括该步骤的制造方法)。在第三实施方案中，在包括2×1OCL结构的像素的像素阵列中形成滤色器113的步骤中，按照例如G滤色器113、R滤色器113和B滤色器113的顺序形成滤色器113，并且首先形成G滤色器113。这可以防止(或者可选择地，减轻)滤色器113容易地剥离。
(4)第四实施方案
顺便提及地，尽管在第一实施方案所说明的像素阵列中以2×1OCL结构设置了相位差像素100L和100R，但是可以采用2×1OCL结构以外的结构。这里，可以采用的结构的示例包括针对各像素组200中包括的四个(2×2)像素(像素的光电二极管112)设置一个片上透镜111的结构(在下文中，也称为2×2OCL结构)以及将2×1OCL结构在行方向上排列的结构(在下文中，也称为2×1OCL×2结构)。
因此，将在第四实施方案中对采用作为相位差像素100L和100R的其他结构的示例的2×2OCL结构和2×1OCL×2结构的情况进行说明。
(2×2OCL结构)
图21示出了排列在图1的像素阵列单元11中的多个像素100的另一种结构。
图21示出了图21的左侧上的多个像素100的平面布局并且示出了图21的右侧上的多个像素100的断面。注意，在图21中，如图4中一样，将左上像素100的配置位置表示为像素100(1,7)。
这里，采用2×2OCL结构作为相位差像素100L和100R的结构，并且在包括B像素组200(2,5)的GM像素100(4,10)、G像素组200(2,6)的GM像素100(4,11)、G像素组200(3,5)的GM像素100(5,10)以及R像素组200(3,6)的GM像素100(5,11)的四个像素上设置一个片上透镜111A。
图21示出了作为包括相位差像素100L和100R的像素组200的断面的第四行的像素100的X1-X1’断面和第五行的像素100的X2-X2’断面。图21还示出了作为不包括相位差像素100L和100R的像素组200的断面的第七行的像素100的X3-X3’断面。
如图21的X1-X1’断面所示，在GM像素100(4,7)和GS像素100(4,8)中、在GM像素100(4,10)中以及在GM像素100(4,11)和GS像素100(4,12)中形成有G滤色器113，并且在BS像素100(4,9)中、在BM像素100(4,13)和BS像素100(4,14)中形成有B滤色器113。
即，尽管由于GM像素100(4,10)包括在B像素组200(2,5)中而假定形成有B滤色器113以构造BS像素100，但是这里，形成有G滤色器113，以改变触头的配置，从而构造GM像素100。
注意，在B像素组200(2,5)中，左下BM像素100(4,9)变为BS像素100(4,9)，并且四个像素包括短累积像素(S)以及长累积像素(L)和中累积像素(M)。
此外，在图21的X2-X2’断面中，在RL像素100(5,7)和RM像素100(5,8)中以及在RL像素100(5,12)中形成有R滤色器112,并且在GL像素100(5,9)和GM像素100(5,10)中、在GM像素100(5,11)中以及在GL像素100(5,13)和GM像素100(5,14)中形成有G滤色器113。
即，尽管由于GM像素100(5,11)包括在R像素组200(3,6)中而假定形成有R滤色器113以构造RL像素100，但是这里，形成有G滤色器113以改变触头的配置，从而构造GM像素100。
注意，在R像素组200(3,6)中，右上RM像素100(5,12)变为RL像素100(5,12)，并且四个像素包括长累积像素(L)以及短累积像素(S)和中累积像素(M)。
以这种方式，针对一个片上透镜111A设有在B像素组200(2,5)的右下GM像素100(4,10)上设置的光电二极管112LU、在G像素组200(2,6)的左下GM像素100(4,11)上设置的光电二极管112RU、在G像素组200(3,5)的右上GM像素100(5,10)上设置的光电二极管112LD以及在R像素组200(3,6)的左上GM像素100(5,11)上设置的光电二极管112RD，以构造2×2OCL结构。
此外，在像素阵列单元11中，GM像素100(4,10)和GM像素100(5,10)构造成相位差像素100L，并且GM像素100(4,11)和GM像素100(5,11)构造成相位差像素100R。因此，可以基于从相位差像素100L和100R获得的像素信号来检测两个图像之间的相位差。
注意，图21所示的X3-X3’断面与图4所示的X2-X2’断面类似，这里省略说明。
(2×1OCL×2结构)
图22示出了排列在图1的像素阵列单元11中的多个像素100的又一种结构。
如图21中一样，图22示出了图22的左侧上的多个像素100的平面布局，并且示出了图22的右侧上的多个像素100的断面。
这里，采用2×1OCL×2结构作为相位差像素100L和100R的结构，并且针对包括B像素组200(2,5)的GM像素100(4,10)和G像素组200(2,6)的GM像素100(4,11)的两个像素设置一个片上透镜111A。在片上透镜111A下方的列中，还针对包括G像素组200(3,5)的GM像素100(5,10)和R像素组200(3,6)的GM像素100(5,11)的两个像素设置一个片上透镜111B。
图22示出了作为包括相位差像素100L和100R的像素组200的断面的第四行的像素100的X1-X1’断面和第五行的像素100的X2-X2’断面。图22还示出了作为不包括相位差像素100L和100R的像素组200的断面的第七行的像素100的X3-X3’断面。
尽管图22所示的X1-X1’断面和X2-X2’断面具有类似于图21所示的X1-X1’断面和X2-X2’断面的结构，但是针对一个片上透镜111A设有在B像素组200(2,5)的右下GM像素100(4,10)上设置的光电二极管112L和在G像素组200(2,6)的左下GM像素100(4,11)上设置的光电二极管112R，以构成图22中的上部2×1OCL结构。
此外，在一个片上透镜111B上设有在G像素组200(3,5)的右上GM像素100(5,10)上设置的光电二极管112L和在R像素组200(3,6)的左上GM像素100(5,11)上设置的光电二极管112R，以构成图22中的下部2×1OCL结构。上部2×1OCL结构和下部2×1OCL结构构成2×1OCL×2结构。
另外，在像素阵列单元11中，上GM像素100(4,10)和下GM像素100(5,10)构造成相位差像素100L，上GM像素100(4,11)和下GM像素100(5,11)构造成相位差像素100R。因此，可以基于从相位差像素100L和100R获得的像素信号来检测两个图像之间的相位差。
注意，图22所示的X3-X3’断面类似于图4所示的X2-X2’断面，这里省略说明。
(像素的读取的例子)
接着，参照图23和图24对在采用图21所示的2×2OCL结构的情况下读取像素100的示例进行说明。
如图5中一样，图23示出了排列在像素阵列单元11中的像素区域的一部分区域，并且像素组200包括四个像素100。尽管根据图5的说明，在图23中，将左上像素100的配置位置表示为像素100(1,1)，但是图23对应于采用图21所示的2×2OCL结构的情况的像素阵列。
在图23中，如图5中一样，像素组200中包括的四个像素100共享浮动扩散区域FD，并且从垂直驱动电路12(图1)供给用于传输晶体管TR-Tr和选择晶体管SEL-Tr的驱动信号(TRG,SEL)。
由于在图23中，这里，代替2×1OCL结构，采用了2×2OCL结构，所以不仅B像素组200(3,2)的右下BS像素100(6,4)构造成GM像素100，而且R像素组200(4,3)的左上RL像素100(7,5)也构造成GM像素100。注意，在B像素组200(3,2)中，左下B像素100是BS像素100(6,3)。此外，在R像素组200(4,3)中，右上R像素100是RL像素100(7,6)。
因此，在B像素组200(3,2)中，左下BS像素100(6,3)的触头C-63连接到驱动线TRG5而不是驱动线TRG4，右下GM像素100(6,4)的触头C-64连接到驱动线TRG4而不是驱动线TRG5。另外，在R像素组200(4,3)中，左上GM像素100(7,5)的触头C-75连接到驱动线TRG3而不是驱动线TRG2，并且右上RL像素100(7,6)的触头C-76连接到驱动线TRG2而不是驱动线TRG3。
可以以这种方式配置触头C(可以重构触头C)，以基于包括2×2OCL结构的相位差像素100L和100R的第三行和第四行的像素组200中的曝光类型来驱动像素100。
更具体地，在图23中，驱动信号SEL1进入L电平，并且由第一行和第二行的像素组200共享的选择晶体管SEL-Tr进入截止状态。另一方面，驱动信号SEL0进入H电平，并且由第三行和第四行的像素组200共享的选择晶体管SEL-Tr进入导通状态。以这种方式，选择第三行或第四行的像素组200。
在这种情况下，如图23所示，只有驱动信号TRG0～TRG7中的驱动信号TRG4处于H电平，并且在第三行的像素组200中包括的四个像素中，第一列的G像素组200(3,1)的GM像素100(6,1)、第二列的B像素组200(3,2)的GM像素100(6,4)、第三列的G像素组200(3,3)的GM像素100(6,5)以及第四列的B像素组200(3,4)的BM像素100(6,7)的各传输晶体管TR-Tr进入导通状态。
以这种方式，将通过由图23中的粗框包围的GM像素100(6,1)、GM像素100(6,4)、GM像素100(6,5)和BM像素100(6,7)的各光电二极管112生成的电荷传输到对应的浮动扩散区域FD。在这种情况下，所有的GM像素100(6,1)、GM像素100(6,4)、GM像素100(6,5)和BM像素100(6,7)都是中累积像素(M)，并且可以由相同的驱动信号TRG4来驱动。
结果，读取在构造成相位差像素100L(6,4)的GM像素100(6,4)的光电二极管112中累积的电荷以及在构造成相位差像素100R(6,5)的GM像素100(6,5)的光电二极管112中累积的电荷。
随后，如图24所示，处于H电平的驱动信号TRG从TRG4切换到TRG5，并且在第三行的像素组200的四个像素中，第一列的G像素组200(3,1)的GS像素100(6,2)、第二列的B像素组200(3,2)的BS像素100(6,3)、第三列的G像素组200(3,3)的GS像素100(6,6)以及第四列的B像素组200(3,4)的BS像素100(6,8)的各传输晶体管TR-Tr进入导通状态。
以这种方式，将通过由图24中的粗框包围的GS像素100(6,2)、BS像素100(6,3)、GS像素100(6,6)和BS像素100(6,8)的各光电二极管112生成的电荷传输到对应的浮动扩散区域FD。在这种情况下，所有的GS像素100(6,2)、BS像素100(6,3)、GS像素100(6,6)和BS像素100(6,8)都是短累积像素(S)，并且可以由相同的驱动信号TRG5来驱动。
类似地，将驱动信号TRG6和TRG7顺次地切换到H电平，并且从第三行的各像素组200中包括的四个像素的光电二极管读取电荷，并且将电荷传输到由四个像素共享的浮动扩散区域FD。此外，在浮动扩散区域FD中将从四个像素的各自光电二极管112传输的电荷相加，并且将根据相加的电荷的电压输入到放大晶体管AMP-Tr。由列信号处理电路13执行的后续处理与上述参照图8～10的细节类似，这里省略说明。
此外，尽管未示出，但是仅驱动信号TRG0～TRG7中的驱动信号TRG2类似地进入H电平，并且在第四行的像素组200中包括的四个像素中，第一列的R像素组200(4,1)的RL像素100(7,1)、第二列的G像素组200(4,2)的GL像素100(7,3)、第三列的R像素组200(4,3)的RL像素100(7,6)以及第四列的G像素组200(4,4)的GL像素100(7,7)的各传输晶体管TR-Tr进入导通状态。
以这种方式，将通过RL像素100(7,1)、GL像素100(7,3)、RL像素100(7,6)和GL像素100(7,7)的各光电二极管112生成的电荷传输到对应的浮动扩散区域FD。在这种情况下，所有的RL像素100(7,1)、GL像素100(7,3)、RL像素100(7,6)和GL像素100(7,7)都是长累积像素(L)，并且可以由相同的驱动信号TRG2来驱动。
随后，尽管未示出，但是将处于H电平的驱动信号TRG类似地从TRG2切换到TRG3，并且在第四行的像素组200中包括的四个像素中，第一列的R像素组200(4,1)的RM像素100(7,2)、第二列的G像素组200(4,2)的GM像素100(7,4)、第三列的R像素组200(4,3)的GM像素100(7,5)以及第四列的G像素组200(4,4)的GM像素100(7,8)的各传输晶体管TR-Tr进入导通状态。
以这种方式，将通过RM像素100(7,2)、GM像素100(7,4)、GM像素100(7,5)和GM像素100(7,8)的各光电二极管112生成的电荷传输到对应的浮动扩散区域FD。在这种情况下，所有的RM像素100(7,2)、GM像素100(7,4)、GM像素100(7,5)和GM像素100(7,8)都是中累积像素(M)，并且可以由相同的驱动信号TRG3来驱动。
尽管在图23和图24中说明了采用图21所示的2×2OCL结构的情况下读取像素100的示例，但是在采用图22所示的2×1OCL×2结构的情况下，也可以类似地读取像素100。
<3.变形例>
(曝光时间的其他示例)
在上述情况下，基于包括T1,T2和T3的三个阶段的三种类型的曝光来调整曝光时间，并且获得长累积像素信号、中累积像素信号和短累积像素信号。然而，曝光时间的调整中的阶段数不限于三个，只要存在两个以上即可。例如，可以基于包括T1和T3的两个阶段的两种类型的曝光进行调整，并且可以获得长累积像素信号和短累积像素信号。
图25示出了在两种类型的曝光的情况下在相邻像素组200上配置相位差像素100L和相位差像素100R的构成例。
在图25中有两种类型的曝光，并且以拜耳阵列配置的像素组200的四个像素(2×2像素)包括配置在同一对角线上的两个长累积像素(L)和两个短累积像素(S)。
这里，如图25的A所示，在针对包括在左下B像素组200中的右下BS像素100的光电二极管112和包括在右下G像素组200中的左下GL像素100的光电二极管112设置一个片上透镜111的情况下，其结构如图25的B所示。
更具体地，在制造时，代替B滤色器113，将包括在左下B像素组200中的右下BS像素100的滤色器设置为G滤色器113，并且形成GL像素100。此外，这里，虽然BS像素100是短累积像素(S)，但是例如，在GL像素100中改变触头C的配置，并且将曝光时间设置为长累积曝光时间，以形成长累积像素(L)。
结果，将包括在左下B像素组200中的GL像素100和包括在右下G像素组200中的GL像素100设置为包括在一个片上透镜111上设置的光电二极管的像素100，并且GL像素100包括G滤色器113并具有长累积曝光时间。因此，可以将GL像素100构造成相位差像素100L和相位差像素100R。
在这里所述的构成中，尽管代替第一实施方案所说明的2×1OCL结构的情况下的三种类型的曝光，存在两种类型的曝光，但是第二实施方案所说明的遮光像素的情况类似地不限于三种类型的曝光，并且例如，可以存在两种类型的曝光。
图26示出了在两种类型的曝光的情况下在像素组200上配置遮光像素的构成。
在图26中存在两种类型的曝光，并且以拜耳阵列配置的像素组200的四个像素(2×2像素)包括配置在同一对角线上的两个长累积像素(L)和两个短累积像素(S)。
这里，在左下B像素组200中包括的右上BL像素100和左下BL像素100是左遮光像素100L的情况下，结构如图26所示。
更具体地，在制造时，代替B滤色器113，将左下B像素组200中包括的右上BL像素100和左下BL像素100的滤色器设置为G滤色器113，并且形成GL像素100。在这种情况下，与BL像素100类似，GL像素100是长累积像素(L)，并且不必调整曝光时间。
以这种方式，当从光入射侧观察时，配置在左下B像素组200的右上和左下的GL像素100的左侧区域被遮光，并且GL像素100构造成左遮光像素100L。结果，左下B像素组200的四个像素中的右上和左下GL像素100是左遮光像素100L。
尽管这里对在B像素组200上配置左遮光像素100L的情况进行了说明，但是例如，代替配置在B像素组200的右上和左下的BL像素100，可以类似地配置右遮光像素100R。
(相位差像素的其他构成例)
在第一实施方案所示的情况下，在图2的像素阵列单元11的2×1OCL结构中，相位差像素100L和相位差像素100R包括在相邻的B像素组200和G像素组200中。然而，相位差像素100L和相位差像素100R可以包括在其他像素组200中。例如，除了相邻的B像素组200和G像素组200之外，相位差像素100L和相位差像素100R还可以包括在相邻的R像素组200和G像素组200中。
图27示出了当除了相邻的B像素组200和G像素组200之外，还将相位差像素100L和相位差像素100R分别配置在相邻的R像素组200和G像素组200中时的构成例。
如图2中一样，图27示出了在像素阵列单元11内二维地排列的多个像素100中，当从光入射侧观察时，排列在左上区域的32行32列的区域中的像素100。
在图27的像素阵列单元11中，B像素组200和G像素组200的组合如下，其中B像素组200的右下相位差像素100L和G像素组200的左下相位差像素100R具有2×1OCL结构。
即，B像素组200(2,5)和G像素组200(2,6)、B像素组200(2,13)和G像素组200(2,14)、B像素组200(6,7)和G像素组200(6,8)、B像素组200(6,15)和G像素组200(6,16)、B像素组200(10,5)和G像素组200(10,6)、B像素组200(10,13)和G像素组200(10,14)、B像素组200(14,7)和G像素组200(14,8)以及B像素组200(14,15)和G像素组200(14,16)的各个组合具有2×1OCL结构。
在这些B像素组200中，代替右下BS像素100，配置有GM像素100，并且B像素组200的右下GM像素100以及与右下GM像素100相邻且在其右侧的G像素组200的左下GM像素100构造成相位差像素100L和相位差像素100R。
此外，在图27的像素阵列单元11中，R像素组200和G像素组200的组合如下，其中R像素组200的右下相位差像素100L和G像素组200的左下相位差像素100R具有2×1OCL结构。
即，R像素组200(3,2)和G像素组200(3,3)、R像素组200(3,10)和G像素组200(3,11)、R像素组200(7,4)和G像素组200(7,5)、R像素组200(7,12)和G像素组200(7,13)、R像素组200(11,2)和G像素组200(11,3)、R像素组200(11,10)和G像素组200(11,11)、R像素组200(15,4)和G像素组200(15,5)以及R像素组200(15,12)和G像素组200(15,13)的各个组合具有2×1OCL结构。
在这些R像素组200中，代替右下RS像素100，配置有GM像素100，并且R像素组200的右下GM像素100以及与右下GM像素100相邻且在其右侧的G像素组200的左下GM像素100构造成相位差像素100L和相位差像素100R。
注意，图2、图27等所示的像素阵列单元11的排列模式是在第一实施方案中以重复图案分散配置的相位差像素100L和相位差像素100R的配置例，并且相位差像素100L和相位差像素100R可以以其他模式配置，只要多个相位差像素100L和相位差像素100R以一定间隔并排配置即可。另外，尽管在第一实施方案的示例中说明了在像素阵列单元11中彩色像素组200规则地排列在拜耳阵列中的情况，但是可以采用其他排列模式。
另外，在第一实施方案的说明中，尽管将2×1OCL结构中的相位差像素100L和相位差像素100R调整为相同的曝光时间，即，中累积曝光时间，但是可以将相位差像素100L和相位差像素100R调整为其他曝光时间，如长累积和短累积曝光时间。此外，尽管相位差像素100L和相位差像素100R的曝光时间优选相同，但是曝光时间可以不同。
在第二实施方案所示的情况下，在图16的像素阵列单元11内的遮光像素的结构中，将B像素组200的一部分像素(例如，四个像素中的右上和左下像素)替换为左遮光像素100L或右遮光像素100R。然而，R像素组200或G像素组200的一部分像素可以替换为左遮光像素100L或右遮光像素100R。
此外，代替同色的像素组200，左遮光像素100L和右遮光像素100R可以配置在不同颜色的像素组200上。例如，在左遮光像素100L配置成B像素组200的一部分像素的情况下，右遮光像素100R可以构造成G像素组200的一部分像素。
注意，图16所示的像素阵列单元11的排列模式是在第二实施方案中以重复图案分散配置的左遮光像素100L和右遮光像素100R的配置例，并且左遮光像素100L和右遮光像素100R可以以其他模式配置，只要多个左遮光像素100L和右遮光像素100R以一定间隔并排配置即可。另外，尽管在第二实施方案的示例中说明了在像素阵列单元11中彩色像素组200规则地排列在拜耳阵列中的情况，但是可以采用其他排列模式。
(相位差像素的其他示例)
注意，在上述说明中，作为包括在彼此相邻的左右像素组200中的每个内的两个(2×1)像素的相位差像素100L和相位差像素100R被说明为2×1OCL结构、2×2OCL结构或2×1OCL×2结构。然而，构造成相位差像素的两个像素不限于在行方向上彼此相邻的左右像素100的组合。
例如，可以存在作为包括在列方向上上下相邻的各像素组200中的两个(1×2)像素的相位差像素100U和相位差像素100D的组合。在这种情况下，相位差像素100U的光电二极管112和相位差像素100D的光电二极管112以一种结构(可以说是1×2OCL结构)设置在一个片上透镜111上。
(遮光像素的其他示例)
此外，在上述说明中，将作为左侧区域被遮光的像素的左遮光像素100L和作为右侧区域被遮光的像素的右遮光像素100R说明为遮光像素。然而，遮光像素不限于具有左右对称的遮光区域的遮光像素的组合，只要遮光像素在相同方向上被遮光即可。例如，对于遮光像素，可以采用作为上侧区域被遮光的像素的上遮光像素100U和作为下侧区域被遮光的像素的下遮光像素100D的组合作为具有上下对称的遮光区域的遮光像素。
(固态成像装置的其他示例)
此外，在实施方案所说明的示例中，本技术适用于包括二维配置的像素的CMOS图像传感器。然而，本技术不仅可以适用于CMOS图像传感器，而且可以适用于例如通常包括二维配置的像素的固态成像装置，如CCD(电荷耦合器件)图像传感器。
此外，本技术不仅可以适用于通过检测可见光的入射光量的分布来拍摄图像的固态成像装置，而且还可以适用于通常拍摄红外线、X射线、粒子等的入射量的分布的图像的固态成像装置。
尽管在上述说明中像素组200包括相邻的同色的像素100(四个像素)，但是可以将包括四个像素的像素组(共享像素)视为包括四个分割像素的像素(共享像素)。当应用本技术时，包括四个像素的像素组和包括四个分割像素的像素具有基本相同的含义。
<4.电子设备的构成>
图28是示出了包括根据本公开技术的固态成像装置的电子设备的构成例的框图。
电子设备1000是具有成像功能的电子设备，例如，如数码相机或摄像机等成像装置和如智能电话或平板终端等移动终端装置。
电子设备1000包括透镜单元1011、成像单元1012、信号处理单元1013、控制单元1014、显示单元1015、记录单元1016、操作单元1017、通信单元1018、电源单元1019以及驱动单元1020。另外，在电子设备1000中，信号处理单元1013、控制单元1014、显示单元1015、记录单元1016、操作单元1017、通信单元1018和电源单元1019经由总线1021彼此连接。
透镜单元1011包括变焦透镜、聚焦透镜等，并且会聚来自被摄体的光。由透镜单元1011会聚的光(被摄体光)进入成像单元1012。
成像单元1012包括诸如根据本公开的技术的图像传感器(例如，图1的CMOS图像传感器10)等固态成像装置。作为成像单元1012的图像传感器将通过透镜单元1011接收的光(被摄体光)光电转换为电气信号，并将作为光电转换的结果获得的信号供给到信号处理单元1013。
注意，图像传感器的像素阵列单元包括以预定的排列模式规则地排列的多个像素，其包括生成用于根据被摄体光形成拍摄图像的信号的像素(普通像素)和生成用于执行相位差检测的信号的像素(相位差像素)。
例如，在上述CMOS图像传感器10(图1)中，普通像素等同于R像素100(R像素组200)、G像素100(G像素组200)和B像素100(B像素组200)，并且相位差像素等同于相位差像素(相位差像素100L和100R)和遮光像素(左遮光像素100L和右遮光像素100R)。
信号处理单元1013是对从成像单元1012供给的信号进行处理的信号处理电路。例如，信号处理单元1013包括DSP(数字信号处理器)电路等。
信号处理单元1013处理来自成像单元1012的信号，以生成静止图像或运动图像的图像数据，并将该图像数据供给到显示单元1015或记录单元1016。信号处理单元1013基于来自成像单元1012(图像传感器的相位差像素)的信号生成用于检测相位差的数据(相位差检测用的数据)，并将该数据供给到控制单元1014。
例如，控制单元1014包括CPU(中央处理单元)、微处理器等。控制单元1014控制电子设备1000的各部件的操作。
例如，显示单元1015包括诸如液晶面板和有机EL(电致发光)面板等显示装置。显示单元1015对从信号处理单元1013供给的图像数据进行处理，并显示由成像单元1012拍摄的静止图像或运动图像。
例如，记录单元1016包括诸如半导体存储器和硬盘等记录介质。记录单元1016记录从信号处理单元1013供给的图像数据。记录单元1016还根据来自控制单元1014的控制，提供记录的图像数据。
例如，操作单元1017包括物理按钮以及与显示单元1015组合的触摸面板。操作单元1017根据用户的操作输出有关电子设备1000的各种功能的操作指令。控制单元1014基于从操作单元1017供给的操作指令来控制各部件的操作。
例如，通信单元1018包括通信接口电路等。通信单元1018根据预定的通信标准通过无线通信或有线通信与外部设备交换数据。
电源单元1019将作为信号处理单元1013、控制单元1014、显示单元1015、记录单元1016、操作单元1017和通信单元1018的操作电源的各种电源适宜地供给到这些供给对象。
控制单元1014还基于从信号处理单元1013供给的相位差检测用的数据来检测两个图像之间的相位差。然后，基于相位差的检测结果，控制单元1014判断作为聚焦目标的对象(要被聚焦的对象)是否聚焦。在聚焦对象未聚焦的情况下，控制单元1014计算聚焦偏移量(散焦量)，并将该量供给到驱动单元1020。
例如，驱动单元1020包括电机等，并且驱动包括变焦透镜、聚焦透镜等的透镜单元1011。
驱动单元1020基于从控制单元1014供给的散焦量来计算透镜单元1011的聚焦透镜的驱动量，并根据该驱动量来移动聚焦透镜。注意，在要被聚焦的对象聚焦的情况下，驱动单元1020保持聚焦透镜的当前位置。
以这种方式构造电子设备1000。
如上所述，本技术适用于诸如图像传感器等成像单元1012。具体地，CMOS图像传感器10(图1)可以适用于成像单元1012。通过将本技术应用于诸如图像传感器等成像单元1012，针对排列在像素阵列单元中的像素，采用各自包括相邻的同色的像素的像素组(包括共享FD的四个像素的共享像素)规则地排列的排列模式。在针对像素组(共享像素)中的各像素调整曝光时间的情况下，当在像素组中包括的像素的像素阵列上设置相位差像素时，可以设置更合适的相位差像素。
<5.固态成像装置的使用例>
图29示出了根据本公开技术的固态成像装置的使用例。
例如，CMOS图像传感器10(图1)可以用于感测诸如可见光、红外光、紫外光或X射线等光的各种情况，如下所述。更具体地，如图29所示，例如，CMOS图像传感器10不仅可以用在其中对要用于鉴赏的图像进行拍摄的鉴赏领域中，而且可以用在交通领域、家用电器领域、医疗保健领域、安保领域、美容领域、运动领域、农业领域等领域中使用的装置中。
具体地，在鉴赏领域中，例如，CMOS图像传感器10可以用在用于对要用于鉴赏的图像进行拍摄的装置(例如，图28的电子设备1000)中，如数码相机、智能电话和具有相机功能的移动电话等。
在交通领域中，例如，CMOS图像传感器10可以用在用于交通的装置中，如拍摄汽车的前方、后方、周围和内部的图像的车载传感器，监视行驶车辆或道路的监视相机以及测量车辆间距离等的测距传感器等，用于诸如自动停车等安全驾驶或者用于识别驾驶员的状况。
在家用电器领域中，例如，CMOS图像传感器10可以用在拍摄用户的姿态的图像以根据该姿态进行装置操作的用作家用电器的装置中，如电视机、冰箱和空调等。此外，在医疗保健领域中，例如，CMOS图像传感器10可以用在用于医疗或保健的装置中，如内窥镜以及通过接收红外光来拍摄血管的图像的装置等。
在安保领域中，例如，CMOS图像传感器10可以用在用于安保的装置中，如用于预防犯罪的监视相机和用于个人身份认证的相机等。此外，在美容领域中，例如，CMOS图像传感器10可以用在用于美容的装置中，如拍摄皮肤的图像的皮肤测量仪以及拍摄头皮的图像的显微镜等。
在运动领域中，例如，CMOS图像传感器10可以用在用于运动的装置中，如用于运动等的运动相机和可穿戴式相机等。此外，在农业领域中，例如，CMOS图像传感器10可以用在用于农业的装置中，如用于监视农场或农产品的状况的相机等。
<6.移动体的适用例>
根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以实现为安装在诸如汽车、电动汽车、混合电动汽车、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、船舶和机器人等类型的移动体上的装置。
图30是示出了作为根据本公开的技术可以适用的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性构成例的框图。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图30所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、主体系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和综合控制单元12050。另外，作为综合控制单元12050的功能构成，示出了微型计算机12051、音频图像输出单元12052和车载网络I/F(接口)12053。
驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作用于产生车辆的驱动力的诸如内燃机和驱动电机等驱动力产生装置、用于向车轮传递驱动力的驱动力传递机构、用于调节车辆的转向角的转向机构、产生车辆的制动力的制动装置等的控制装置。
主体系统控制单元12020根据各种程序来控制安装在车体上的各种装置的操作。例如，主体系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动窗装置或诸如头灯、尾灯、刹车灯、转向信号灯和雾灯等各种灯的控制装置。在这种情况下，从代替按键的便携式装置传递的无线电波或各种开关的信号可以输入到主体系统控制单元12020。主体系统控制单元12020接收无线电波或信号的输入并控制车辆的门锁装置、电动窗装置、灯等。
车外信息检测单元12030检测设有车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，成像单元12031与车外信息检测单元12030连接。车外信息检测单元12030使成像单元12031拍摄车辆外部的图像并接收所拍摄的图像。车外信息检测单元12030可以基于接收到的图像对人、汽车、障碍物、标志或道路上的文字等进行物体检测处理或距离检测处理。
成像单元12031是接收光并输出根据受光量的电气信号的光学传感器。成像单元12031可以输出电气信号作为图像或输出电气信号作为测距信息。另外，由成像单元12031接收的光可以是可见光或者可以是诸如红外线等不可见光。
车内信息检测单元12040检测车内的信息。例如，车内信息检测单元12040与检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测单元12041连接。例如，驾驶员状态检测单元12041包括对驾驶员进行成像的相机，并且基于从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳度或集中度，或者可以判断驾驶员是否打瞌睡。
微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆内部和外部的信息来计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且可以向驱动系统控制单元12010输出控制指令。例如，微型计算机12051可以进行协调控制，旨在实现包括车辆的碰撞避免或碰撞缓和、基于车辆之间的距离的追踪行驶、以恒定速度行驶、车辆碰撞警告、车辆的车道偏离警告等的ADAS(高级驾驶员辅助系统)的功能。
微型计算机12051还可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆周围的信息来控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等，以进行协调控制，旨在实现例如自主行驶而不依赖于驾驶员的操作的自动驾驶。
微型计算机12051还可以基于由车外信息检测单元12030获得的车辆外部的信息将控制指令输出到主体系统控制单元12020。例如，根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对向车辆的位置，微型计算机12051可以控制头灯，以进行用于防止诸如将远光灯切换为近光灯等眩光的协调控制。
音频图像输出单元12052将音频和图像中的至少一种的输出信号传递到能够在视觉上或听觉上向车辆乘员或车辆外部传达信息的输出装置。在图30的示例中，作为输出装置，音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063被示出。例如，显示单元12062可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一种。
图31示出了成像单元12031的安装位置的示例。
在图31中，作为成像单元12031，设有成像单元12101,12102,12103,12104和12105。
成像单元12101,12102,12103,12104和12105设置在例如车辆12100的车头、侧视镜、后保险杠、后门、车内的挡风玻璃的上侧等位置。安装在车头的成像单元12101和安装在车内的挡风玻璃上侧的成像单元12105主要获得车辆12100的前方的图像。安装在侧视镜的成像单元12102和12103主要获得车辆12100的侧方的图像。安装在后保险杠或后门的成像单元12104主要获得车辆12100的后方的图像。安装在车内的挡风玻璃上侧的成像单元12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通灯、交通标志、车道等。
注意，图31示出了成像单元12101～12104的成像范围的示例。成像范围12111表示设置在车头的成像单元12101的成像范围。成像范围12112和12113分别表示设置在侧视镜的成像单元12102和12103的成像范围。成像范围12114表示设置在后保险杠或后门的成像单元12104的成像范围。例如，由成像单元12101～12104成像的多条图像数据被彼此叠置，由此获得当从车辆12100上方观察时的鸟瞰图像。
成像单元12101～12104中的至少一个可以具有获取距离信息的功能。例如，成像单元12101～12104中的至少一个可以是包括多个成像元件的立体相机，或者可以是包括相位差检测用的像素的成像元件。
例如，基于从成像单元12101～12104获得的距离信息，微型计算机12051可以计算距成像范围12111～12114内的各立体物的距离和距离的时间变化(相对于车辆12100的速度)。结果，特别地，微型计算机12051可以提取位于车辆12100的行驶路线上且在与车辆12100的大致相同的方向上以预定速度(例如，0km/h以上)行驶的最接近的立体物作为前方车辆。微型计算机12051还可以设定预先确保的距前方车辆的距离，以进行自动制动控制(包括追踪行驶停止控制)、自动加速控制(包括追踪行驶开始控制)等。以这种方式，微型计算机12051可以进行例如以自主行驶而不依赖于驾驶员的操作的自动驾驶为目标的协调控制。
例如，基于从成像单元12101～12104获得的距离信息，微型计算机12051可以将有关立体物的立体物数据分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他立体物，并且可以提取数据以利用该数据来自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物区分为可以由车辆12100的驾驶员视觉识别的障碍物和难以视觉识别的障碍物。然后，微型计算机12051可以判断指示与各障碍物碰撞的危险度的碰撞风险。在碰撞风险等于或高于设定值并且存在碰撞的可能性时，微型计算机12051可以经由音频扬声器12061或显示单元12062向驾驶者输出警告或者经由驱动系统控制单元12010进行强制减速或回避转向，从而支援用于避免碰撞的驱动。
成像单元12101～12104中的至少一个可以是检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051可以判断行人是否存在于成像单元12101～12104的拍摄图像中，以识别行人。例如，通过提取作为红外相机的成像单元12101～12104的拍摄图像中的特征点的过程以及对指示物体的轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理以判断该物体是否为行人的过程来识别行人。当微型计算机12051判断行人存在于成像单元12101～12104的拍摄图像中并且识别出行人时，音频图像输出单元12052控制显示单元12062，以在所识别出的行人上显示和叠加矩形轮廓线，从而强调行人。音频图像输出单元12052还可以控制显示单元12062，以便在期望的位置显示指示行人的图标等。
如此完成了对根据本公开的技术可以适用的车辆控制系统的示例的说明。根据本公开的技术可以适用于上述部件中的成像单元12031。具体地，图1的CMOS图像传感器10可以适用于成像单元12031。通过将根据本公开的技术应用于成像单元12031，可以执行基于相位差检测的自动聚焦控制。此外，在根据本公开的技术中，例如，可以通过设置更适合的相位差像素来实现更高的相位差检测精度。因此，可以获取更高质量的拍摄图像，从而更准确地识别诸如行人等障碍物。
注意，本技术的实施方案不限于上述实施方案，并且在不脱离本技术的范围的情况下可以进行各种改变。
此外，本技术可以如下构成。
(1)一种固态成像装置，包括：
包括二维排列的多个像素的像素阵列单元，其中
所述像素阵列单元具有包括规则地排列的像素组的排列模式，每个像素组包括相邻的同色的像素，和
在所述多个像素中，各自包括形成在一个片上透镜上的多个光电转换元件中的一个的相位差检测用的像素是包括在相邻的不同像素组中的彼此相邻的同色的像素。
(2)根据(1)所述的固态成像装置，其中
所述像素组包括2×2的四个像素，和
所述相位差检测用的像素是包括在所述像素组中的四个像素中的一个像素。
(3)根据(1)～(2)中的一项或多项所述的固态成像装置，其中
所述相位差检测用的像素包括作为彼此相邻的左右像素组中各自包含的2×1的两个像素的第一相位差像素和第二相位差像素。
(4)根据(1)～(3)中的一项或多项所述的固态成像装置，其中
针对所述像素组中包括的每个像素调整曝光时间，和
将第一相位差像素和第二相位差像素调整为相同的曝光时间。
(5)根据(1)～(4)中的一项或多项所述的固态成像装置，其中
所述像素组包括与相邻像素共享像素电路的共享像素，并且共享浮动扩散区域。
(6)根据(1)～(5)中的一项或多项所述的固态成像装置，其中
在所述像素阵列单元中，
所述多个像素以矩阵状排列，和
第一相位差像素和第二相位差像素在行方向和列方向上以预定的像素间隔规则地排列。
(7)根据(1)～(6)中的一项或多项所述的固态成像装置，其中
第一相位差像素和第二相位差像素均是包括在所述像素组中的四个像素中的被调整为相同曝光时间的多个像素中的像素。
(8)根据(1)～(7)中的一项或多项所述的固态成像装置，其中
包括在所述像素组中的四个像素包括被调整为第一曝光时间的第一像素、被调整为比第一曝光时间短的第二曝光时间的第二像素和被调整为长度在第一曝光时间与第二曝光时间之间的第三曝光时间的第三像素，和
在存在多个第三像素的情况下，第一相位差像素和第二相位差像素均是第三像素。
(9)根据(1)～(8)中的一项或多项所述的固态成像装置，其中
包括在所述像素组中的四个像素包括被调整为第一曝光时间的第一像素和被调整为比第一曝光时间短的第二曝光时间的第二像素，和
在存在多个第一像素的情况下，第一相位差像素和第二相位差像素均是第一像素。
(10)根据(1)～(9)中的一项或多项所述的固态成像装置，其中
所述相位差检测用的像素包括第一相位差像素和第二相位差像素，和
将累积在第一相位差像素的光电转换元件中的电荷和累积在第二相位差像素的光电转换元件中的电荷同时传输到不同的浮动扩散区域。
(11)根据(1)～(10)中的一项或多项所述的固态成像装置，其中
第一相位差像素的触头和第二相位差像素的触头与同一驱动线电气连接。
(12)根据(1)～(11)中的一项或多项所述的固态成像装置，其中
在所述像素阵列单元中，
所述多个像素以矩阵状排列，
所述像素组包括2×2的四个像素，
包括在所述像素组中的四个像素的触头在行方向和列方向上以相同的连接方式配置，和
在包含第一相位差像素的第一像素组中包括的四个像素的触头对应于同一行中其他像素组中包括的四个像素的触头，并且根据各像素的曝光时间配置并连接到同一驱动线。
(13)根据(1)～(12)中的一项或多项所述的固态成像装置，其中
在所述像素阵列单元中
所述多个像素以矩阵状排列，
所述像素组包括2×2的四个像素，
包括在所述像素组中的四个像素的触头在行方向和列方向上以与同色的像素组相同的连接方式配置，和
在包含第一相位差像素的第一像素组中包括的四个像素的触头对应于同一行中其他同色的像素组中包括的四个像素的触头，并且根据各像素的曝光时间配置并连接到同一驱动线。
(14)根据(1)～(13)中的一项或多项所述的固态成像装置，其中
所述多个像素包括根据红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)滤色器的红色(R)像素、绿色(G)像素和蓝色(B)像素，和
第一相位差像素和第二相位差像素是红色(R)像素、绿色(G)像素和蓝色(B)像素中的一个的像素。
(15)根据(1)～(14)中的一项或多项所述的固态成像装置，其中
所述阵列模式是拜耳阵列。
(16)根据(1)～(15)中的一项或多项所述的固态成像装置，其中
第一相位差像素和第二相位差像素是绿色(G)像素，
第一相位差像素包括在蓝色(B)像素组中，并且第二相位差像素包括在绿色(G)像素组中，和
在制造时，按照绿色(G)滤色器、红色(R)滤色器和蓝色(B)滤色器的顺序来形成各滤色器。
(17)一种固态成像装置，包括：
包括二维排列的多个像素的像素阵列单元，其中
所述像素阵列单元具有包括规则地排列的像素组的排列模式，每个像素组包括相邻的同色的像素，
针对所述像素组中包括的每个像素调整曝光时间，和
以所述排列模式排列的多个像素组中的特定像素组包括作为相位差检测用的像素的其中光入射侧的一部分被遮光的遮光像素。
(18)根据(17)所述的固态成像装置，其中
所述像素组包括2×2的四个像素，和
在所述特定像素组中，当从光入射侧观察时，被调整为相同曝光时间的同一对角线上的两个像素是作为左侧区域被遮光的像素的第一遮光像素或作为右侧区域被遮光的像素的第二遮光像素。
(19)根据(17)～(18)中的一项或多项所述的固态成像装置，其中
在所述像素阵列单元中，
所述多个像素以矩阵状排列，
包括第一遮光像素的第一像素组在行方向上以预定的像素间隔规则地排列，
包括第二遮光像素的第二像素组在行方向上以预定的像素间隔规则地排列，和
第一像素组和第二像素组在列方向上以预定的像素间隔规则地排列。
(20)一种电子设备，包括：
包括固态成像装置的成像单元，所述固态成像装置包括
包括二维排列的多个像素的像素阵列单元，
所述像素阵列单元具有包括规则地排列的像素组的排列模式，每个像素组包括相邻的同色的像素，和
相位差检测用的像素是包括在相邻的不同像素组中的彼此相邻的同色的像素，在所述多个像素中，所述相位差检测用的像素各自包括形成在一个片上透镜上的多个光电转换元件中的一个，和
控制单元，所述控制单元基于从所述相位差检测用的像素的输出获得的相位差检测的结果来执行自动聚焦控制。
(21)一种成像装置，包括：
包括多个像素组的像素阵列单元，所述多个像素组中的每个像素组是i)仅包括普通像素的普通像素组或ii)包括至少一个普通像素和至少一个相位差检测像素的混合像素组中的一种，其中
对于每个普通像素组，所述普通像素接收透过同色的滤色器的光，和
对于每个混合像素组，所述至少一个相位差检测像素与至少一个其他相位差检测像素共享片上透镜，并接收透过与所述至少一个其他相位差检测像素同色的滤色器的光。
(22)根据(21)所述的成像装置，其中
所述多个像素组中的每个像素组均包括2×2阵列的四个像素，和
对于所述混合像素组，所述四个像素包括所述至少一个相位差检测像素。
(23)根据(21)～(22)中的一项或多项所述的成像装置，其中
所述至少一个相位差检测像素包括第一相位差检测像素，所述至少一个其他相位差检测像素包括第二相位差检测像素，并且第一相位差检测像素与第二相位差检测像素彼此相邻且属于不同的混合像素组。
(24)根据(21)～(23)中的一项或多项所述的成像装置，其中
第一相位差检测像素的触头和第二相位差检测像素的触头与同一驱动线电气连接。
(25)根据(21)～(24)中的一项或多项所述的成像装置，其中
所述多个像素组中的每个像素组内的普通像素的触头与相应的驱动线电气连接，以针对每个普通像素控制曝光时间，和
第一相位差检测像素的触头和第二相位差检测像素的触头与同一驱动线电气连接，使得第一相位差检测像素和第二相位差检测像素具有相同的曝光时间。
(26)根据(21)～(25)中的一项或多项所述的成像装置，还包括：
多个浮动扩散区域，每个浮动扩散区域用于相应的像素组；和
多个像素电路，每个像素电路用于相应的像素组。
(27)根据(21)～(26)中的一项或多项所述的成像装置，其中
所述多个像素组以矩阵状排列，和
所述混合像素组在行方向和列方向上以预定间隔配置。
(28)根据(21)～(27)中的一项或多项所述的成像装置，其中
所述多个像素组中的每个像素组均包括以2×2阵列配置的四个像素，
所述至少一个相位差检测像素包括第一相位差检测像素，
所述至少一个其他相位差检测像素包括第二相位差检测像素，和
第一和第二相位差检测像素具有相同的曝光时间。
(29)根据(21)～(28)中的一项或多项所述的成像装置，其中
所述四个像素包括具有第一曝光时间的第一普通像素和具有比第一曝光时间短的第二曝光时间的第二普通像素，和
第一相位差检测像素和第二相位差检测像素的相同的曝光时间在第一曝光时间和第二曝光时间之间。
(30)根据(21)～(29)中的一项或多项所述的成像装置，其中
所述四个像素包括具有第一曝光时间的第一普通像素和具有比第一曝光时间短的第二曝光时间的第二普通像素，和
第一相位差检测像素和第二相位差检测像素的相同的曝光时间是第一曝光时间。
(31)根据(21)～(30)中的一项或多项所述的成像装置，其中
第一相位差检测像素和第二相位差检测像素与不同的浮动扩散区域联接。
(32)根据(21)～(31)中的一项或多项所述的成像装置，其中
所述多个像素组以矩阵状排列，
所述多个像素组中的每个像素组均包括以2×2阵列配置的第一、第二、第三和第四像素，
各第一像素包括第一触头，各第二像素包括第二触头，各第三像素包括第三触头，并且各第四像素包括第四触头，
各第一触头在行方向和列方向上彼此对齐，各第二触头在行方向和列方向上彼此对齐，各第三触头在行方向和列方向上彼此对齐，并且各第四触头在行方向和列方向上彼此对齐，和
各第一触头与同一条第一驱动线连接，各第二触头与同一条第二驱动线连接，各第三触头与同一条第三驱动线连接，并且各第四触头与同一条第四驱动线连接。
(33)根据(21)～(32)中的一项或多项所述的成像装置，其中
所述普通像素、第一相位差检测像素和第二相位差检测像素是根据红色、绿色和蓝色滤色器的红色像素、绿色像素或蓝色像素。
(34)根据(21)～(33)中的一项或多项所述的成像装置，其中
所述像素组的排列模式是拜耳阵列模式。
(35)根据(21)～(34)中的一项或多项所述的成像装置，其中
第一相位差检测像素和第二相位差检测像素是绿色像素，和
第一相位差检测像素包括在具有作为蓝色像素的普通像素的混合像素组中，并且第二相位差检测像素包括在具有作为绿色像素的普通像素的其他混合像素组中。
(36)一种成像装置，包括：
包括多个像素组的像素阵列单元，所述多个像素组中的每个像素组是i)仅包括普通像素的普通像素组或ii)包括至少一个普通像素和入射光被部分遮挡的第一相位差检测像素的混合像素组中的一种，其中
对于每个普通像素组，所述普通像素接收透过同色的滤色器的光，和
对于每个混合像素组，第一相位差检测像素具有单个对应的片上透镜。
(37)根据(36)所述的成像装置，其中
每个像素组包括以2×2阵列配置的四个像素，
每个混合像素组包括入射光被部分遮挡的第二相位差检测像素，
对于每个混合像素组，第一相位差检测像素和第二相位差检测像素彼此成对角线，并且具有相同的曝光时间，和
对于每个混合像素组，当从光入射侧观察时，第一和第二相位差检测像素在左侧区域或右侧区域上被部分遮光。
(38)根据(36)～(37)中的一项或多项所述的成像装置，其中
所述多个像素组以矩阵状排列，和
所述混合像素组在行方向和列方向上以预定间隔配置。
(39)根据(36)～(38)中的一项或多项所述的成像装置，其中所述混合像素组中的一些像素组包括在所述左侧区域上被遮光的第一和第二相位差检测像素，并且所述混合像素组中的另一些像素组包括在所述右侧区域上被遮光的第一和第二相位差检测像素。
(40)一种电子设备，包括：
成像装置，所述成像装置包括：
包括多个像素组的像素阵列单元，所述多个像素组中的每个像素组是i)仅包括普通像素的普通像素组或ii)包括至少一个普通像素和至少一个相位差检测像素的混合像素组中的一种，其中
对于每个普通像素组，所述普通像素接收透过同色的滤色器的光，和
对于每个混合像素组，所述至少一个相位差检测像素与至少一个其他相位差检测像素共享片上透镜，并接收透过与所述至少一个其他相位差检测像素同色的滤色器的光；和
控制单元，所述控制单元基于每个混合像素组中的至少一个相位差检测像素的输出来执行自动聚焦控制。
[附图标记列表]
10 CMOS图像传感器
11 像素阵列单元
12 垂直驱动电路
21 像素驱动线
22 垂直信号线
100 像素
100L,100R 相位差像素
100L 左遮光像素
100R 右遮光像素
111 片上透镜
112 光电二极管
113 滤色器
114 遮光部
200 像素组
210 比较器
220 DAC
1000 电子设备
1012 成像单元
1014 控制单元
1020 驱动单元
12031 成像单元

Claims (20)

1.一种成像装置，包括：
包括多个像素组的像素阵列单元，所述多个像素组中的每个像素组是i)仅包括普通像素的普通像素组或ii)包括至少一个普通像素和至少一个相位差检测像素的混合像素组中的一种，其中
对于每个普通像素组，所述普通像素接收透过同色的滤色器的光，和
对于每个混合像素组，所述至少一个相位差检测像素与至少一个其他相位差检测像素共享片上透镜，并接收透过与所述至少一个其他相位差检测像素同色的滤色器的光。
2.根据权利要求1所述的成像装置，其中
所述多个像素组中的每个像素组均包括2×2阵列的四个像素，和
对于所述混合像素组，所述四个像素包括所述至少一个相位差检测像素。
3.根据权利要求2所述的成像装置，其中
所述至少一个相位差检测像素包括第一相位差检测像素，所述至少一个其他相位差检测像素包括第二相位差检测像素，并且第一相位差检测像素与第二相位差检测像素彼此相邻且属于不同的混合像素组。
4.根据权利要求3所述的成像装置，其中
第一相位差检测像素的触头和第二相位差检测像素的触头与同一驱动线电气连接。
5.根据权利要求4所述的成像装置，其中
所述多个像素组中的每个像素组内的普通像素的触头与相应的驱动线电气连接，以针对每个普通像素控制曝光时间，和
第一相位差检测像素的触头和第二相位差检测像素的触头与同一驱动线电气连接，使得第一相位差检测像素和第二相位差检测像素具有相同的曝光时间。
6.根据权利要求1所述的成像装置，还包括：
多个浮动扩散区域，每个浮动扩散区域用于相应的像素组；和
多个像素电路，每个像素电路用于相应的像素组。
7.根据权利要求5所述的成像装置，其中
所述多个像素组以矩阵状排列，和
所述混合像素组在行方向和列方向上以预定间隔配置。
8.根据权利要求1所述的成像装置，其中
所述多个像素组中的每个像素组均包括以2×2阵列配置的四个像素，
所述至少一个相位差检测像素包括第一相位差检测像素，
所述至少一个其他相位差检测像素包括第二相位差检测像素，和
第一和第二相位差检测像素具有相同的曝光时间。
9.根据权利要求5所述的成像装置，其中
所述四个像素包括具有第一曝光时间的第一普通像素和具有比第一曝光时间短的第二曝光时间的第二普通像素，和
第一相位差检测像素和第二相位差检测像素的相同的曝光时间在第一曝光时间和第二曝光时间之间。
10.根据权利要求8所述的成像装置，其中
所述四个像素包括具有第一曝光时间的第一普通像素和具有比第一曝光时间短的第二曝光时间的第二普通像素，和
第一相位差检测像素和第二相位差检测像素的相同的曝光时间是第一曝光时间。
11.根据权利要求6所述的成像装置，其中
第一相位差检测像素和第二相位差检测像素与不同的浮动扩散区域联接。
12.根据权利要求1所述的成像装置，其中
所述多个像素组以矩阵状排列，
所述多个像素组中的每个像素组均包括以2×2阵列配置的第一、第二、第三和第四像素，
各第一像素包括第一触头，各第二像素包括第二触头，各第三像素包括第三触头，并且各第四像素包括第四触头，
各第一触头在行方向和列方向上彼此对齐，各第二触头在行方向和列方向上彼此对齐，各第三触头在行方向和列方向上彼此对齐，并且各第四触头在行方向和列方向上彼此对齐，和
各第一触头与同一条第一驱动线连接，各第二触头与同一条第二驱动线连接，各第三触头与同一条第三驱动线连接，并且各第四触头与同一条第四驱动线连接。
13.根据权利要求8所述的成像装置，其中
所述普通像素、第一相位差检测像素和第二相位差检测像素是根据红色、绿色和蓝色滤色器的红色像素、绿色像素或蓝色像素。
14.根据权利要求13所述的成像装置，其中
所述像素组的排列模式是拜耳阵列模式。
15.根据权利要求14所述的成像装置，其中
第一相位差检测像素和第二相位差检测像素是绿色像素，和
第一相位差检测像素包括在具有作为蓝色像素的普通像素的混合像素组中，并且第二相位差检测像素包括在具有作为绿色像素的普通像素的其他混合像素组中。
16.一种成像装置，包括：
包括多个像素组的像素阵列单元，所述多个像素组中的每个像素组是i)仅包括普通像素的普通像素组或ii)包括至少一个普通像素和入射光被部分遮挡的第一相位差检测像素的混合像素组中的一种，其中
对于每个普通像素组，所述普通像素接收透过同色的滤色器的光，和
对于每个混合像素组，第一相位差检测像素具有单个对应的片上透镜。
17.根据权利要求16所述的成像装置，其中
每个像素组包括以2×2阵列配置的四个像素，
每个混合像素组包括入射光被部分遮挡的第二相位差检测像素，
对于每个混合像素组，第一相位差检测像素和第二相位差检测像素彼此成对角线，并且具有相同的曝光时间，和
对于每个混合像素组，当从光入射侧观察时，第一和第二相位差检测像素在左侧区域或右侧区域上被部分遮光。
18.根据权利要求17所述的成像装置，其中
所述多个像素组以矩阵状排列，和
所述混合像素组在行方向和列方向上以预定间隔配置。
19.根据权利要求18所述的成像装置，其中所述混合像素组中的一些像素组包括在所述左侧区域上被遮光的第一和第二相位差检测像素，并且所述混合像素组中的另一些像素组包括在所述右侧区域上被遮光的第一和第二相位差检测像素。
20.一种电子设备，包括：
成像装置，所述成像装置包括：
包括多个像素组的像素阵列单元，所述多个像素组中的每个像素组是i)仅包括普通像素的普通像素组或ii)包括至少一个普通像素和至少一个相位差检测像素的混合像素组中的一种，其中
对于每个普通像素组，所述普通像素接收透过同色的滤色器的光，和
对于每个混合像素组，所述至少一个相位差检测像素与至少一个其他相位差检测像素共享片上透镜，并接收透过与所述至少一个其他相位差检测像素同色的滤色器的光；和
控制单元，所述控制单元基于每个混合像素组中的至少一个相位差检测像素的输出来执行自动聚焦控制。
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