CN117546293A - 成像元件 - Google Patents
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Abstract
根据本技术的成像元件包括像素阵列,所述像素阵列包括二维布置的像素,并且各个所述像素具有光电转换部和分光元件,所述分光元件布置在所述光电转换部的光入射侧并且对预定波长范围的光进行分光。所述像素包括:接收青色光的青色像素;接收品红色光的品红色像素;和接收黄色光的黄色像素。
Description
技术领域
本技术涉及一种设有对入射光中的预定波长范围的光进行分光的分光元件的成像元件。
背景技术
成像元件基于接收到的光进行光电转换,从而输出像素信号。
作为与成像元件相关的技术,例如,在非专利文献1中公开了一种使用微型超透镜(micro-metalenses)来实现高灵敏度的技术。
引文列表
非专利文献
非专利文献1:M.Miyata,et al.,“Color Splitting Micro-metalenses forHigh-sensitivity Color Image Sensors”,CLEO 2021FTu2M.5
发明内容
[技术问题]
在成像元件中,需要提高光接收效率并提高颜色再现性。
本技术的目的是提出一种能够实现拍摄图像的特性提高的成像元件的构成。
[问题的解决方案]
根据本技术的成像元件包括像素阵列,所述像素阵列包括二维布置的像素,并且各个所述像素具有光电转换部和分光元件,所述分光元件布置在所述光电转换部的光入射侧并且对预定波长范围的光进行分光,其中所述像素包括接收青色光的青色像素、接收品红色光的品红色像素和接收黄色光的黄色像素。
未被青色像素的光电转换部接收的光仅为红色光、绿色光和蓝色光中的红色光。此外,未被品红色像素的光电转换部接收的光仅为绿色光,并且未被黄色像素的光电转换部接收的光仅为蓝色光。将这些波段中的各个波段的光分光到其他类型的像素。
附图说明
图1是本技术的第一实施方案中的成像元件的示意图。
图2是用于示出像素的布置例的图。
图3是用于示出像素的构成例的断面图。
图4是针对青色像素的与xz平面平行的断面图。
图5是针对青色像素的与yz平面平行的断面图。
图6是用于说明其中从青色像素分光的R光被周围像素接收的状态的图。
图7是针对品红色像素的与xz平面平行的断面图。
图8是针对品红色像素的与yz平面平行的断面图。
图9是针对品红色像素的与直线x=y和z轴平行的断面图。
图10是用于示出其中从品红色像素分光的G光被周围像素接收的状态的图。
图11是针对黄色像素的与xz平面平行的断面图。
图12是针对黄色像素的与直线x=y和z轴平行的断面图。
图13是用于示出其中从黄色像素分光的B光被周围像素接收的状态的图。
图14是针对绿色像素的与xz平面平行的断面图。
图15是针对绿色像素的与yz平面平行的断面图。
图16是针对绿色像素的与直线x=y和z轴平行的断面图。
图17是用于示出其中从绿色像素分光的R光和B光被周围像素接收的状态的图。
图18是用于示出分光元件的构成例的图。
图19是用于示出其中仅使光入射到在对角线方向上相邻的像素的情况的图。
图20是用于示出其中使沿对角线方向分光的光的传播方向更接近x轴方向的情况的图。
图21是用于示出第二实施方案中的成像元件所设有的像素块的示例的图。
图22是用于示出其中入射到像素块的R光被分光并被周围像素接收的状态的图。
图23是用于示出其中入射到像素块的G光被分光并由绿色像素接收的状态的图。
图24是用于示出其中入射到像素块的B光被分光并被周围像素接收的状态的图。
图25是用于示出像素块中的像素布置的另一示例的图。
图26是用于示出第三实施方案中的成像元件的示例的图。
图27是用于示出其中从青色像素分光的R光由周围的品红色像素和黄色像素接收的状态的图。
图28是用于示出其中从品红色像素分光的G光由周围的青色像素和黄色像素接收的状态的图。
图29是用于示出其中从黄色像素分光的B光由周围的青色像素和品红色像素接收的状态的图。
图30是用于示出第三实施方案中的分光元件的构成例的图。
图31是用于示出第四实施方案中的像素的构成例的断面图。
图32是用于示出绿色像素所设有的分色器(color splitter)的透射光谱的曲线图。
图33是绿色像素的分解立体图。
图34是用于示出各像素所设有的四个光电转换部的图。
图35是用于示出各像素的分光方向的图。
图36是用于示出其中绿色像素的一部分具有检测x轴方向上的相位差的功能的构成例的图。
图37是用于示出具有检测x轴方向上的相位差的功能的像素布置的另一示例的图。
图38是用于示出具有检测x轴方向上的相位差的功能的像素布置的又一示例的图。
图39是用于示出第五实施方案中的成像元件所设有的像素的构成的断面图。
图40是用于示出其中各实施方案中的各成像元件设有片上微透镜的变形例的图。
图41是用于示出其中在透明层的表面形成有微细结构的变形例的图。
图42是用于示出其中六个像素与一个像素相邻的构成的变形例的图。
图43是用于示出其中六个像素与一个像素相邻的构成的另一变形例的图。
图44是用于示出包括接收相同波段的光的三个像素作为一个块的像素阵列的示例的图。
图45是用于示出其中对各像素设置滤色器的变形例的图。
具体实施方式
现在,参照附图按照以下顺序对实施方案进行说明。
<1.成像元件的构成>
<2.分光元件的构成>
<3.第一实施方案的概述>
<4.第二实施方案>
<5.第三实施方案>
<6.第四实施方案>
<7.第五实施方案>
<8.变形例>
<9.概述>
<10.本技术>
<1.成像元件的构成>
在图1中示出了根据第一实施方案的成像元件1的构成。
成像元件1包括其中像素2二维布置的像素阵列3。
在下面的说明中,像素阵列3的纵向方向被设定为x轴方向,并且像素阵列3的横向方向被设定为y轴方向。此外,像素阵列3的厚度方向被设定为z轴方向。
像素2沿着x轴方向和y轴方向布置。
成像元件1设有接收光的波段彼此不同的多种类型的像素2。当从光的入射侧观察时,像素2具有矩形形状,并且在该示例中采用正方形形状作为矩形形状的示例。在下面的示例中,成像元件1设有接收G(绿色)光和B(蓝色)光的青色像素Cy、接收R(红色)光和B(蓝色)光的品红色像素Mg、接收R(红色)光和G(绿色)光的黄色像素Ye以及接收G(绿色)光的绿色像素G。
注意,此构成仅是示例。
在图2中示出了青色像素Cy、品红色像素Mg、黄色像素Ye和绿色像素G的布置例。
如图所示,青色像素Cy的x轴方向上的相邻像素是黄色像素Ye,并且青色像素Cy的y轴方向上的相邻像素是品红色像素Mg。
此外,位于青色像素Cy的对角线方向上的像素是绿色像素G。
通过在x轴方向和y轴方向上布置2×2的块来形成像素阵列3,各块包括一个青色像素Cy、一个品红色像素Mg、一个黄色像素Ye和一个绿色像素G的。
在图3中示出了像素2的构成例。
像素2通过以层叠方式形成配线层5和透明层6来构造,该配线层形成在半导体基板4的与光入射面相反的表面侧(例如,第一表面侧),该透明层形成在半导体基板4的光入射面侧(例如,第二表面侧)。
例如,半导体基板4由厚度例如约为1μm~6μm的硅(Si)形成。在半导体基板4的内部,在像素2的xy平面上的大致中央部分中形成有用作光电转换部7的光电二极管。
在下文给出的说明中,将设置于青色像素Cy的光电转换部7称为光电转换部7c,将设置于品红色像素Mg的光电转换部7称为光电转换部7m,将设置于黄色像素Ye的光电转换部7称为光电转换部7y,将设置于绿色像素G的光电转换部7称为光电转换部7g。
配线层5包括在由绝缘材料形成的绝缘部5a的内部沿z轴方向层叠为多层的配线5b。
布置在彼此不同的层中的配线5b经由未示出的通孔等适宜地彼此电连接。
透明层6由诸如透明树脂等有机材料或诸如氧化硅等无机材料形成,但是透明层6的材料不限于此。在透明层6的内部形成有分光元件8。
分光元件(分色器)8包括多个微细结构9的组合。
形成一个分光元件8的微细结构9的数量可以是任意数量。在下文所说明的示例中,对其中将九个微细结构9进行组合以形成一个分光元件8的示例进行说明。
分光元件8在青色像素Cy、品红色像素Mg、黄色像素Ye和绿色像素G之中具有不同的构成。在下文给出的说明中,将设置于青色像素Cy的分光元件8称为分光元件8c,将设置于品红色像素Mg的分光元件8称为分光元件8m,将设置于黄色像素Ye的分光元件8称为分光元件8y,将设置于绿色像素G的分光元件8称为分光元件8g。
注意,在图3中,半导体基板4、绝缘部5a和透明层6示出为针对各像素2进行划分,但是这种表示是为了便于说明。半导体基板4、绝缘部5a和透明层6可以跨多个像素2形成,并且不需要针对各像素2进行划分。这类似地适用于以下各图。
对于青色像素Cy,在图4中示出了与xz平面平行的断面图,在图5中示出了与yz平面平行的断面图。
如图4和图5所示,设置于青色像素Cy的分光元件8c从入射光中对R光进行分光,并使R光入射到相邻的黄色像素Ye的光电转换部7y和相邻的品红色像素Mg的光电转换部7m。
即,分光元件8c使G光和B光直线行进并由光电转换部7c接收,并且使R光的传播方向偏转,从而使得R光入射到x轴方向和y轴方向上的相邻像素2。
注意,分光元件8c对R光进行分光,使得R光未进入到在xy平面上相对于青色像素Cy位于对角线位置的绿色像素G。
具体地,如图6所示,分光元件8c进行分光,使得R光仅入射到x轴方向上的相邻像素2和y轴方向上的相邻像素2。
针对品红色像素Mg,在图7中示出了与xz平面平行的断面图,在图8中示出了与yz平面平行的断面图,在图9中示出了与由y=x限定的直线平行并与z轴平行的平面上的断面图。
如图7所示,设置于品红色像素Mg的分光元件8m使从入射光分光的G光的一部分入射到在x轴方向上相邻的绿色像素G的光电转换部7g。
此外,如图8所示,分光元件8m使从入射光分光的G光的一部分入射到在y轴方向上相邻的青色像素Cy的光电转换部7c。
此外,如图9所示,分光元件8m使从入射光分光的G光的一部分入射到位于xy平面上的对角线方向上的黄色像素Ye的光电转换部7y。
即,分光元件8m使R光和B光直线行进,由此使光电转换部7m接收R光和B光,并使G光的传播方向偏转,使得G光入射到x轴方向和y轴方向上的相邻像素2以及位于xy平面上的对角线方向上的像素2(参照图10)。
针对黄色像素Ye,在图11中示出了与xz平面平行的断面图,在图12中示出了与由y=x限定的直线平行并且与z轴平行的平面上的断面图。
如图11所示,设置于黄色像素Ye的分光元件8y使从入射光分光的B光的一部分入射到在x轴方向上相邻的青色像素Cy的光电转换部7c。
此外,如图12所示,分光元件8y使从入射光分光的B光的一部分入射到位于xy平面上的对角线方向上的品红色像素Mg的光电转换部7m。
即,分光元件8y使R光和G光直线行进,由此使光电转换部7y接收R光和G光,并使B光的传播方向偏转,使得B光入射到x轴方向上的相邻像素2和位于xy平面上的对角线方向上的像素2(参照图13)。
最后,针对绿色像素G,在图14中示出了与xz平面平行的断面图,在图15中示出了与yz平面平行的断面图,在图16中示出了与由y=x限定的直线平行并且与z轴平行的平面上的断面图。
如图14所示,设置于绿色像素G的分光元件8g使从入射光分光的R光的一部分和B光的一部分入射到在x轴方向上相邻的品红色像素Mg的光电转换部7m。
此外,如图15所示,分光元件8g使从入射光分光的R光的一部分入射到在y轴方向上相邻的黄色像素Ye的光电转换部7y。
此外,如图16所示,分光元件8g使从入射光分光的B光的一部分入射到位于xy平面上的对角线方向上的青色像素Cy的光电转换部7c。
即,分光元件8g使G光直线行进,从而使光电转换部7g接收G光并且使R光和B光的传播方向偏转,使得R光和B光中的至少一部分入射到x轴方向和y轴方向上的相邻像素2以及位于xy平面上的对角线方向上的像素2中的任一个或每一个(参照图17)。
注意,由上面给出的说明那样,分光元件8被构造成使得特定波段的光未入射到位于正下方(z轴方向)的光电转换部7,因此分光元件8具有滤色器的功能。
<2.分光元件的构成>
如上所述,分光元件8包括多种类型的微细结构9。在图18中示出了微细结构9的布置例。
图18示出了透明层6的光入射侧的端面。如图所示,设有布置在像素2的xy平面上的大致中央部分的一个第一微细结构9a、两个第二微细结构9b、两个第三微细结构9c和四个第四微细结构9d。
第二微细结构9b在x轴方向上与第一微细结构9a分开设置。
第三微细结构9c在y轴方向上与第一微细结构9a分开设置。
第四微细结构9d在xy平面上的对角线方向上与第一微细结构9a分开设置。
例如,在第三微细结构9c被构造成使得R光的相位相对于第一微细结构9a滞后并且第四微细结构9d被构造成使得R光的相位相对于第二微细结构9b滞后的情况下,R光未进入到位于像素2正下方的光电转换部7,而是进入到在y轴方向上相邻的像素2的光电转换部7。结果,例如,使入射到青色像素Cy的R光入射到在x轴方向上相邻的黄色像素Ye。
此外,在相对于穿过第一微细结构9a的B光,穿过第二微细结构9b、第三微细结构9c和第四微细结构9d的B光的相位没有变化的情况下,使入射到像素2的B光入射到位于正下方位置的光电转换部7。结果,例如,使入射到青色像素Cy的B光入射到位于青色像素Cy正下方的光电转换部7c。
注意,在相对于穿过第一微细结构9a的B光,穿过第二微细结构9b、第三微细结构9c和第四微细结构9d的B光的相位超前的情况下,对于位于正下方的光电转换部7,可以获得聚光效果。
针对R光、G光和B光中的每个来设定微细结构9的折射率,以向预定方向分光。
微细结构9的折射率根据其形状、厚度、长度、材料等来适宜地设定。
注意,取决于使各波段的光偏转的方向,分光元件8可以包括三种微细结构9的组合。例如,第二微细结构9b和第三微细结构9c可以相同。
<3.第一实施方案的概述>
如图6所示,使入射到青色像素Cy的R光入射到与青色像素Cy在x轴方向和y轴方向上相邻的品红色像素Mg和黄色像素Ye。
如图10所示,使入射到品红色像素Mg的G光入射到与品红色像素Mg在x轴方向、y轴方向和对角线方向上相邻的青色像素Cy、黄色像素Ye和绿色像素G。
如图13所示,使入射到黄色像素Ye的B光入射到与黄色像素Ye在x轴方向上相邻的青色像素Cy以及在对角线方向上相邻的品红色像素Mg。
如图17所示,使入射到绿色像素G的R光入射到与绿色像素G在x轴方向和y轴方向上相邻的品红色像素Mg和黄色像素Ye。
如图17所示,使入射到绿色像素G的B光入射到与绿色像素G在x轴方向上相邻的品红色像素Mg以及在对角线方向上相邻的青色像素Cy。
即,不存在将入射到各像素2的各波段的光分光到仅对角相邻的像素2的情况。
现在,考虑进行分光以使得发生仅入射到对角相邻的像素2的情况。例如,在使入射到绿色像素G的B光仅入射到在对角线方向上相邻的青色像素Cy的情况下,如图19所示,发生光LL分别泄漏到在x轴方向和y轴方向上相邻的品红色像素Mg和黄色像素Ye的可能性很高。
然而,利用该构成,在使被分光的光入射到在对角线方向上相邻的其他像素2的情况下,也使被分光的光入射到在x轴方向或y轴方向上相邻的任意像素2。
即,使入射到绿色像素G的B光不仅入射到在对角线方向上相邻的青色像素Cy,而且入射到在x轴方向上相邻的品红色像素Mg。
因此,如图20所示,通过将分光元件8构造成使得入射到绿色像素G的B光朝向品红色像素Mg传播,即,对B光进行分光,使得B光的传播方向与x轴之间形成的角度较小,可以抑制泄露光LL入射到在y轴方向上相邻的黄色像素Ye。
结果,可以通过分光来实现特性的提高。
<4.第二实施方案>
第二实施方案中的成像元件1A将由分别在x轴方向和y轴方向上布置的两个像素构成的四个像素作为一个像素块10,并进行分光,使得入射到一个像素块10的光不被其他像素块10接收。
在图21中示出了像素块10的示例。
像素块10包括青色像素Cy、品红色像素Mg、黄色像素Ye和绿色像素G中的每个。
像素块10被构造成使得青色像素Cy和黄色像素Ye在x轴方向上彼此相邻,并且品红色像素Mg和绿色像素G在x轴方向上彼此相邻。
此外,像素块10被构造成使得青色像素Cy和品红色像素Mg在y轴方向上彼此相邻,并且黄色像素Ye和绿色像素G在y轴方向上彼此相邻。
入射到像素块10的R光在青色像素Cy和绿色像素G中被分光。具体地,如图22所示,将入射到青色像素Cy的R光朝向在y轴方向上相邻的品红色像素Mg分光。此外,将入射到绿色像素G的R光朝向在y轴方向上相邻的黄色像素Ye分光。
入射到像素块10的G光在品红色像素Mg中被分光。具体地,如图23所示,将入射到品红色像素Mg的G光朝向在x轴方向上相邻的绿色像素G分光。
入射到像素块10的B光在黄色像素Ye和绿色像素G中被分光。具体地,如图24所示,将入射到黄色像素Ye的B光朝向在x轴方向上相邻的青色像素Cy分光。此外,将入射到绿色像素G的B光朝向在x轴方向上相邻的品红色像素Mg分光。
从图22、图23和图24可知,在本实施方案的像素块10中,可以不提供用于朝向位于xy平面上的对角线方向上的相邻像素2分光的构成。
此外,在青色像素Cy、品红色像素Mg和黄色像素Ye中,仅需要将R光、G光和B光中的一个波段的光朝向一个方向进行分光。
此外,在绿色像素G中,需要对R光、G光和B光中的两个波段的光进行分光,但是仅需要使其分光方向朝向x轴方向或y轴方向上相邻的像素2。
因此,可以减少分光元件8在设计上的制约,从而可以提高设计的自由度,并且可以提高目标波段中的分光元件8的分光特性(滤波器特性)。
此外,可以简化设置于分光元件8的微细结构9的布置,因此可以实现成本降低。此外,在可以放宽微细结构9的材料、形状、尺寸等的条件这一点上,也可以实现设计自由度的增加以及成本的降低。
注意,图21所示的像素2的布置方式是示例,并且即使是其他的布置方式也可以获得类似的效果。
在图25中示出了一个示例。
像素块10A被构造成使得青色像素Cy和绿色像素G在x轴方向上彼此相邻,并且黄色像素Ye和品红色像素Mg在x轴方向上彼此相邻。
此外,像素块10A被构造成使得青色像素Cy和黄色像素Ye在y轴方向上彼此相邻,并且绿色像素G和品红色像素Mg在y轴方向上彼此相邻。
此时,将入射到青色像素Cy的R光朝向黄色像素Ye进行分光,并且将入射到绿色像素G的R光朝向品红色像素Mg进行分光。
此外,将入射到品红色像素Mg的G光朝向绿色像素G进行分光。
此外,将入射到黄色像素Ye的B光朝向品红色像素Mg进行分光,并且将入射到绿色像素G的B光朝向青色像素Cy进行分光。
注意,选择使被分光的光朝向哪个像素2传播的形式不限于该构成。
具体地,仅需要将入射到青色像素Cy的R光朝向黄色像素Ye和品红色像素Mg的在x轴方向和y轴方向中的任一方向上相邻的像素2进行分光。此外,这类似地适用于入射到绿色像素G的R光。
类似地,仅需要将入射到品红色像素Mg的G光朝向青色像素Cy、黄色像素Ye和绿色像素G的在x轴方向和y轴方向中的任一方向上相邻的像素2进行分光。
此外,仅需要将入射到黄色像素Ye的B光朝向青色像素Cy和品红色像素Mg的在x轴方向和y轴方向中的任一方向上相邻的像素2进行分光。此外,这类似地适用于入射到绿色像素G的B光。
<5.第三实施方案>
在第三实施方案的成像元件1B中,当从光入射侧观察时,各像素2的形状为六边形形状。
此外,作为像素2,设有青色像素Cy、品红色像素Mg和黄色像素Ye,未设置绿色像素G。
在图26中示出了像素2的具体布置。
图26示出了像素阵列3B的一部分。如图所示,青色像素Cy被六个像素2包围,并且作为这些周围像素2,品红色像素Mg和黄色像素Ye交替布置。
类似地,品红色像素Mg也被青色像素Cy和黄色像素Ye包围。黄色像素Ye被青色像素Cy和品红色像素Mg包围。
如图27所示,青色像素Cy的分光元件8c使从入射光分光的R光入射到周围的品红色像素Mg和黄色像素Ye。
如图28所示,品红色像素Mg的分光元件8m使从入射光分光的G光入射到周围的青色像素Cy和黄色像素Ye。
如图29所示,黄色像素Ye的分光元件8y使从入射光分光的B光入射到周围的青色像素Cy和品红色像素Mg。
在图30中示出了形成设置于各像素2的分光元件8的微细结构9的布置例。
图30示出了透明层6的光入射侧的端面。如图所示,在像素2的xy平面上设置有布置在大致中央部分的一个第五微细结构9e和六个第六微细结构9f。
第六微细结构9f以一定间隔布置以包围第五微细结构9e。
第六微细结构9f被构造成使得预定波段的光(例如,B光)的相位相对于第五微细结构9e滞后,并且预定波段的光未入射到位于像素2正下方的光电转换部7,而是入射到周围的相邻像素2的光电转换部7。
从各图可知,设置于各像素2的分光元件8进行分光,从而使得预定波长范围的光均等地朝向周围的六个像素2入射。换言之,仅需要被分光的光以同心圆的形式发射出。
即,不需要在限制方向的同时进行分光,使得仅位于xy平面上的特定方向的像素2接收被分光的光,因此可以容易地设计分光元件8,并且可以降低制造难度。通过该构成,能够实现设计精度的提高以及特性的提高。
此外,各分光元件8仅需要以R光、G光和B光中的一种光为对象进行分光,因此制造变得容易,并且可以提高滤波器特性。
<6.第四实施方案>
第四实施方案中的成像元件1c使用设有微细结构9的分光元件8,以将R光、G光和B光分光成更微细的波段的光。
在图31中示出了其中像素2是绿色像素G的情况下的构成例。
本实施方案中的绿色像素G包括片上微透镜11、透明层6、滤色器CF以及四个光电转换部71、72、73和74。
通过在透明层6中形成微细结构9(未示出),根据与特定波长相比波长是长还是短来在x轴方向上对入射光进行分光。即,透明层6用作根据波长来对入射光进行分光的分色器12。注意,设置于绿色像素G的分色器12以被视为G光的波长范围的中心波长为基准来进行分光。
在以下的说明中,将更接近B光的G光称为Ga光,将更接近R光的G光称为Gb光。换言之,将G光的较短波长侧的分量称为Ga光,将G光的较长波长侧的分量称为Gb光。
具体地,将B光和更接近B光的G光(Ga光)向存在光电转换部71和72的方向分光,并且将更接近R光的G光(Gb光)和R光向存在光电转换部73和74的方向分光。
对于分色器12的透射光谱,在图32中示出了以横轴为波长、纵轴为透射光的电平的曲线图。
图32中的实线图是相对于光电转换部71和72的分色器12的透射光谱。此外,图32中的虚线图是相对于光电转换部73和74的分色器12的透射光谱。
如图所示,分色器12将B光和Ga光与Gb光和R光朝向x轴上彼此不同的方向分光。
绿色像素G的滤色器CF仅透射G光。因此,被分色器12分光的光中的B光和R光被滤色器CF截断,因此,Ga光入射到光电转换部71和72,并且Gb光入射到光电转换部73和74。
图33示出了绿色像素G的分解立体图。
如图所示,光电转换部71和72被构造成接收Ga光的光电转换部7ga,并且光电转换部73和74被构造成接收Gb光的光电转换部7gb。
结果,基于在光电转换部71和72中获取的像素信号,可以检测Ga光的分量,并且基于在光电转换部73和74中获取的像素信号,可以检测Gb光的分量。
因此,可以提高G光的颜色再现性。具体地,通过对Ga光的像素信号和Gb光的像素信号进行合计处理,能够检测为G光。此外,通过独立地处理Ga光的像素信号和Gb光的像素信号,可以基于分光为更多颜色的光来计算图像的颜色,因此可以提高颜色再现性。
此外,在光电转换部71中接收的Ga光和在光电转换部72中接收的Ga光是基于穿过在y轴方向上分割的各个光瞳的入射光。因此,可以通过将从光电转换部71获取的像素信号与从光电转换部72获取的像素信号相互比较来检测y轴方向上的相位差。结果,可以计算散焦量。
这类似地适用于光电转换部73和光电转换部74,并且可以检测穿过在y轴方向上分割的各个光瞳的Gb光的光束之间的相位差。
即,分色器12将x轴方向作为入射光的分光方向,并将y轴方向作为相位差的检测方向。
现在,给出如下构成的说明:在接收R光的红色像素R、接收G光的绿色像素G和接收B光的蓝色像素B采用拜耳阵列的形式的情况下,该构成可以提高颜色再现性并且可以检测相位差。
如图33和图34所示,设置于成像元件1C的像素阵列3C的各像素2(红色像素R、绿色像素G或蓝色像素B)设有一个片上微透镜11和四个光电转换部7。作为绿色像素G的光电转换部7,设置了接收作为更接近B光的G光的Ga光的光电转换部7ga和接收作为更接近R光的G光的Gb光的光电转换部7gb。
作为蓝色像素B的光电转换部7,设置了接收Ba光(B光的短波长侧的分量)的光电转换部7ba和接收Bb光(B光的长波长侧的分量)的光电转换部7bb,该Ba光的波长比具有B光的中心波长的光的波长短,该Bb光是更接近G光的B光。
作为红色像素R的光电转换部7,设置了接收Ra光(R光的短波长侧的分量)的光电转换部7ra和接收Rb光(R光的长波长侧的分量)的光电转换部7rb,该Ra光是接近G光的R光,该Rb光的波长比具有R光的中心波长的光的波长更长。
结果,如图34和图35所示,各像素2可以使入射光在x轴方向上分光,并且可以检测y轴方向上的相位差。
现在,给出不仅能够检测y轴方向上的相位差而且能够检测x轴方向上的相位差的构成的一些示例的说明。
图36示出了其中在拜耳阵列中数量比R像素和B像素更多的G像素具有检测x轴方向上的相位差的功能的示例。
即,大致一半的G像素中的每个的分色器12被构造成使得入射光的分光方向为x轴方向,并且大致剩余的一半的G像素中的每个的分色器12被构造成使得入射光的分光方向为y轴方向。
因此,可以基于从G像素输出的像素信号来检测x轴方向上的相位差。
在图37中示出了不仅能够检测y轴方向上的相位差而且能够检测x轴方向上的相位差的构成的另一示例。
在该构成中,各个像素块10B具有不同的分光方向,各个像素块在形成拜耳阵列的垂直方向和水平方向上分别包括两个像素。具体地,如图37所示,虽然在像素块10BX中入射光的分光方向是x轴方向,但是在相邻像素块10BY中入射光的分光方向是y轴方向。
结果,图37所示的构成能够检测x轴方向和y轴方向中的每个方向上的相位差并且能够提高颜色再现性。
在图38中示出了又一示例。
在图38所示的像素阵列3C中,作为一组四个绿色像素G的绿色像素块13G、作为一组四个红色像素R的红色像素块13R以及作为一组四个蓝色像素B的蓝色像素块13B布置成拜耳阵列的单位。
各像素块13包括四个像素2并且设有四个片上微透镜11和十六个光电转换部7。
在像素块13G、13R和13B中的每个中,分光方向在x轴方向上彼此相邻的像素之间以及y轴方向上彼此相邻的像素之间是不同的。
通过采用上述这种构成,也能够检测x轴方向和y轴方向中的每个方向上的相位差并且能够提高颜色再现性。
<7.第五实施方案>
第五实施方案中的成像元件1D是第一实施方案或第二实施方案和第四实施方案的组合。即,在第五实施方案的像素2中,通过设置由微细结构9构成的分光元件8,将不需要的波段的光分光到相邻的像素2,并且通过设置对入射的特定波段的光进行分割的分色器12,实现颜色再现性的提高。
参照图39,以青色像素Cy和黄色像素Ye为例进行具体说明。
青色像素Cy设有一个片上微透镜11、一个分光元件8c、一个分色器12c、一个滤色器CFc、四个光电转换部7c以及配线层5。
在四个光电转换部7c中,两个光电转换部被构造成用于接收具有较短波长的青色光的光电转换部7ca,并且其余两个光电转换部7c被构造成用于接收具有较长波长的青色光的光电转换部7cb。
滤色器CFc被构造成不透射R光的滤色器。
类似地,黄色像素Ye设有一个片上微透镜11、一个分光元件8y、一个分色器12y、一个滤色器CFy、两个光电转换部7ya、两个光电转换部7yb以及配线层5。
滤色器CFy被构造成不透射B光的滤色器。
未示出的品红色像素Mg设有分光元件8m、分色器12m、滤色器CFm、两个光电转换部7ma以及两个光电转换部7mb。类似地,绿色像素G设有分光元件8g、分色器12g、滤色器CFg、两个光电转换部7ga以及两个光电转换部7gb。
通过使用本实施方案中的像素2,既可以通过分光提高特性,也可以提高颜色再现性。
注意,在图39中,各像素2包括滤色器CF,但是像素2可以不包括滤色器CF。
即,通过分色器12将各像素2的不需要的波段的光分光到其他像素,因此,无需滤色器CF也可以获得类似的效果。
<变形例>
在上述各示例中,说明了其中通过形成微细结构9使得其端面暴露在透明层6的表面上来构造分光元件8的例子。
构成不限于该示例,并且微细结构9可以形成为使得其端面不暴露在透明层6的表面上。具体地,如图40所示,分光元件8可以通过形成微细结构9使得微细结构9完全嵌入透明层6内部来构造。
此外,在第一实施方案、第二实施方案和第三实施方案中,片上微透镜11可以设置在透明层6的光入射侧(参照图40)。
此外,在各像素2设有片上微透镜11的情况下,考虑到片上微透镜11的集光效果,微细结构9可以形成在xy平面上像素2的中央附近。
此外,如图41所示,微细结构9可以形成在透明层6的外部。在这种情况下,分光元件8可以具有光电转换部7的集光功能。
在第三实施方案中,说明了通过将像素2的形状配置为六边形来在像素2周围布置六个像素2的这种构成。
在图42和图43中示出了其变形例。
图42和图43示出了在青色像素Cy的周围布置三个品红色像素Mg和三个黄色像素Ye的状态。
在图42所示的示例中,当从光入射侧观察时,各像素2的形状为正方形。
此外,在图43所示的示例中,当从光入射侧观察时,各像素2的形状为矩形。
即使采用这些形状,也可以获得与第三实施方案类似的作用和效果。注意,通过将像素2的形状构造为矩形形状,可以将像素2的重心布置为形成六角密堆积结构,即,当各像素2的重心彼此连接时的正六边形。
此外,与第三实施方案一样,在图44中示出了其中像素2的形状为六边形的另一示例。该示例是用于说明其中包括接收相同波段的光的三个像素作为一个像素块14的像素阵列的示例的图。
具体地,布置有各自由三个青色像素Cy构成的青色像素块14c、各自由三个品红色像素Mg构成的品红色像素块14m以及各自由三个黄色像素Ye构成的黄色像素块14y。
在图44中,示出了从品红色像素Mg分光的G光的照射范围。如图44的阴影区域所示,设有如下构成:被分光的G光入射到相邻的青色像素块14c和黄色像素块14y,而被分光的G光未入射到位于这些像素块外部的品红色像素Mg。
即使以这种形式,也可以获得与第三实施方案类似的作用和效果。
在第一实施方案、第二实施方案和第三实施方案中分别说明的成像元件1、1A和1B中,说明了像素2未设置滤色器CF的示例,但是各像素2可以包括滤色器CF(参照图45)。
具体地,青色像素Cy在光电转换部7c的光入射侧可以设有仅使青色光透射的滤色器CFc,品红色像素Mg在光电转换部7m的光入射侧可以设有仅使品红色光透射的滤色器CFm,并且黄色像素Ye在光电转换部7y的光入射侧可以设有仅使黄色光透射的滤色器CFy。
此外,在设有绿色像素G的情况下,绿色像素G在光电转换部7g的光入射侧可以设有仅使G光透射的滤色器CFg。
结果,各光电转换部7可以避免接收不需要的颜色的光,因此可以实现颜色再现性的提高。
此外,说明了如下示例:针对绿色像素G,绿色像素G的光电转换部7g通过分光元件8g使R光和B光两者的传播方向偏转而仅接收G光,但是,分光元件8g也可以被构造成仅使R光和B光中的一者的传播方向偏转。在这种情况下,通过在绿色像素G的光电转换部7g的前级布置不透射R光的滤色器或不透射B光的滤色器,光电转换部7g可以被构造成仅接收G光。
结果,可以简化分光元件8g的构成,因此可以实现分光元件8g的滤波器功能的特性提高以及成本降低。
<9.概述>
如在各示例中所说明的,成像元件1(1A、1B、1D)包括具有像素2的像素阵列3(3B、3C),该像素二维布置并且每个像素都具有光电转换部7(7c、7m、7y、7g、71、72、73、74)和分光元件8(8c、8m、8y、8g),该分光元件布置在光电转换部7的光入射侧并且对预定波长范围的光进行分光,其中像素2包括接收青色光的青色像素Cy、接收品红色光的品红色像素Mg和接收黄色光的黄色像素Ye。
结果,在青色像素Cy的光电转换部7c中未接收的光仅为红色光(R光)、绿色光(G光)和蓝色光(B光)中的R光。此外,在品红色像素Mg的光电转换部7m中未接收的光仅是G光,并且在黄色像素Ye的光电转换部7y中未接收的光仅是B光。
此外,接收R光的光电转换部7是光电转换部7c、7m和7y中的两种类型的光电转换部(光电转换部7m和7y)。类似地,G光和B光中的每个都可以由两种类型的光电转换部接收。
因此,不需要使分光元件8分光的光的传播方向过度狭窄。换言之,可以扩展被分光的光的传播方向。因此,可以实现分光元件8的制造难度的降低、诸如混色的减少等分光元件8的特性的提高。
此外,可以在不截断入射光中的特定波长分量的情况下有效地利用入射光,因此可以提高入射光的利用效率。
如参照图4~13中的各图所说明的,在成像元件1(1A、1B、1D)中,青色像素Cy的分光元件8可以是将红色光(R光)朝向周围的品红色像素Mg和黄色像素Ye分光的第一分光元件(分光元件8c),品红色像素Mg的分光元件8可以是将绿色光(G光)朝向周围的青色像素Cy和黄色像素Ye分光的第二分光元件(分光元件8m),并且黄色像素Ye的分光元件8可以是将蓝色光(B光)朝向周围的青色像素Cy和品红色像素Mg分光的第三分光元件(分光元件8y)。
结果,不需要过度限制分光元件8(8c、8m、8y)的分光方向。
因此,可以降低分光元件8的制造难度,并且可以提高分光元件8的特性。
如参照图45等所说明的,在成像元件1(1A、1B、1C、1D)中,青色像素Cy可以包括透射青色光的青色滤色器(滤色器CFc),品红色像素Mg可以包括透射品红色光的品红色滤色器(滤色器CFm),并且黄色像素Ye可以包括透射黄色光的黄色滤色器(滤色器CFy)。
结果,泄漏到青色像素Cy的R光可以被青色滤色器(滤色器CFc)截断。类似地,泄漏到品红色像素Mg的G光可以被滤色器CFm截断,并且泄露到黄色像素Ye的B光可以被滤色器CFy截断。
因此,可以实现成像元件的特性的提高。此外,可以降低分光元件8的目标精度,因此可以降低分光元件8的制造难度。
如在第二实施方案等中所说明的,在成像元件1A中,像素2可以包括接收绿色光(G光)的绿色像素G,并且像素阵列3可以由在垂直方向和水平方向上连续布置像素块10(10A)构成,各个像素块在垂直方向和水平方向上分别包括两个像素,各个像素具有青色像素Cy、品红色像素Mg、黄色像素Ye和绿色像素G。
结果,可以将在x轴方向和y轴方向中的任一方向上相邻的像素2包括在分光元件8的被分光的光的传播范围内。
因此,不需要将分光元件8的分光方向限定成使得被分光的光仅由位于对角线方向上的像素2接收,因此能够防止被分光的光泄漏到未旨在接收被分光的光的像素2。
因此,如参照图14~17中的各图所说明的,在成像元件1(1A、1C、1D)中,绿色像素G的分光元件8可以是将红色光(R光)朝向周围的品红色像素Mg和黄色像素Ye分光并且将蓝色光(B光)朝向周围的青色像素Cy和品红色像素Mg分光的第四分光元件(分光元件8g)。
即,存在可以接收R光的多种类型的像素2和可以接收B光的多种类型的像素2。因此,对于绿色像素G,也不需要过度限制分光元件8g的分光方向。
结果,可以降低分光元件8g的制造难度,并且可以提高分光元件8g的特性。
如参照图7~10中的各图所说明的,在成像元件1(1A、1C、1D)中,第二分光元件(分光元件8m)可以将绿色光(G光)朝向周围的青色像素Cy、黄色像素Ye和绿色像素G分光。
即,品红色像素Mg的分光元件8m的分光方向可以包括绿色像素G。
因此,在通过包括绿色像素G来提高颜色再现性的构成中,也可以使品红色像素Mg的分光元件8m的分光方向(分光范围)变宽,因此可以降低分光元件8m的制造难度。
如在第二实施方案等中所说明的,在成像元件1A(1C、1D)中,第一分光元件(分光元件8c)、第二分光元件(分光元件8m)、第三分光元件(分光元件8y)和第四分光元件(分光元件8g)可以朝向同一像素块10(10A、10B、10X、10Y)内的光电转换部7(7c、7m、7y、7g)进行分光。
结果,分光元件8只需朝向像素块10中的另两个像素2进行分光。
特别地,可以提供如下构成:使在青色像素Cy、品红色像素Mg和黄色像素Ye的分光元件8c、8m、8y中分光的光入射到x轴方向或y轴方向上相邻的一个像素2,从而可以简化分光元件8的结构。
如在第二实施方案等中所说明的,在成像元件1A中,第一分光元件(分光元件8c)可以对红色光(R光)进行分光,使得红色光仅被相同像素块10(10A、10B、10X、10Y)内的品红色像素Mg和黄色像素Ye中的任一个接收,第二分光元件(分光元件8m)可以对绿色光(G光)进行分光,使得绿色光(G光)仅被相同像素块10内的青色像素Cy、黄色像素Ye和绿色像素G中的任一个接收,第三分光元件(分光元件8y)可以对蓝色光(B光)进行分光,使得蓝色光仅被相同像素块10内的青色像素Cy和品红色像素Mg中的任一个接收,第四分光元件(分光元件8g)可以对红色光(R光)进行分光,使得红色光仅被相同像素块10内的品红色像素Mg和黄色像素Ye中的任一个接收,并且可以对蓝色光(B光)进行分光,使得蓝色光(B光)仅被相同像素块10内的青色像素Cy和品红色像素Mg中的任一个接收。
结果,在青色像素Cy、品红色像素Mg和黄色像素Ye的分光元件8c、8m和8y中分光的光的传播方向可以限制为一个方向,并且可以与像素2的布置方向(x轴方向或y轴方向)一致,因此,可以简化分光元件8的结构。
此外,在绿色像素G的分光元件8g中,也可以将R光的分光方向和B光的分光方向分别限制为一个方向,并且可以与像素2的布置方向(x轴方向或y轴方向)一致。
如参照图45等所说明的,在成像元件1(1A、1C、1D)中,绿色像素G可以包括使绿色光(G光)透射的绿色滤色器(滤色器CFg)。
结果,泄漏到绿色像素G的R光和B光可以被绿色滤色器(滤色器CFg)截断。
因此,可以实现成像元件的特性的提高。此外,可以降低分光元件8g的目标精度,因此可以降低分光元件8的制造难度。
如参照图1、图2等所说明的,在成像元件1(1A、1C、1D)中,像素2可以具有当从光入射侧观察时的矩形形状,并且像素阵列3(3C)可以包括在第一方向(例如,x轴方向)和与第一方向正交的第二方向(例如,y轴方向)上以等间隔布置的像素。
结果,在采用一般的像素布置的构成中可以获得上述效果。
如在第三实施方案和变形例中所说明的,在成像元件1B中,布置在像素阵列3B的最外周部分以外的部分中的像素2可以布置成被六个像素2包围。
结果,在采用蜂窝结构的构成或其中每个都具有矩形形状的像素2与蜂窝结构类似地布置的构成中,可以获得上述效果。
如在第三实施方案和变形例中所说明的,在成像元件1B中,青色像素Cy的六个相邻像素2可以是黄色像素Ye和品红色像素Mg中的任一个,黄色像素Ye的六个相邻像素2可以是青色像素Cy和品红色像素Mg中的任一个,并且品红色像素Mg的六个相邻像素2可以是青色像素Cy和黄色像素Ye中的任一个。
结果,未旨在青色像素Cy中接收的R光可以被任意的周围像素接收。即,只需要青色像素Cy的分光元件8c被构造成使得从入射光分光的R光以同心圆状朝向周围像素2传播。即,不需要限制xy平面上的传播方向,只需要使R光入射到位于距处于分光元件8c的正下方的光电转换部7c预定距离范围内的相邻像素2的光电转换部7。类似地,这适用于品红色像素Mg和黄色像素Ye。
因此,可以提高分光元件8的设计精度,因此可以提高分光元件8的特性。
如在第三实施方案中所说明的,在成像元件1B中,当从光入射侧观察时,像素2可以具有六边形形状。
在采用蜂窝结构的构成中可以获得上述效果。此外,通过采用蜂窝结构,可以提高入射光的利用效率,因此可以提高灰度方向的分辨率。
如参照图3、图18等所说明的,在成像元件1(1A、1B、1C、1D)中,分光元件8(8c、8m、8y、8g)可以包括具有彼此不同的折射率的多种微细结构9(9a、9b、9c、9d、9e、9f)。
结果,能够利用微细结构9将入射光中的特定波段的光朝向其他像素2分光。
如参照图40等所说明的,在成像元件1(1A、1B、1D)中,在分光元件8(8c、8m、8y、8g)的光入射侧可以设有片上微透镜11。
结果,可以将入射光高效地聚集于分光元件8,因此可以提高灰度方向的分辨率。此外,分光元件8不需要具有过多的聚光功能,因此可以提高分光元件8的设计精度。
如在第四实施方案和第五实施方案中所说明的,成像元件1C和成像元件1D各自包括由像素2构成的像素阵列3,该像素二维布置并且每个像素都包括由第一类型的光电转换部(例如,绿色像素G中的光电转换部7ga)和第二类型的光电转换部(例如,绿色像素G中的光电转换部7gb)构成的光电转换部、将入射光的预定波长范围的光朝向其他像素分光的前级分光元件(分光元件8、8c、8m、8y、8g)以及后级分光元件(分色器12、12g、12c、12y、12m),该后级分光元件布置在前级分光元件(分光元件8)和光电转换部之间、基于基准波长(绿色像素G中的G光的中心波长)将穿过前级分光元件(分光元件8)的光分光为第一波段的光(具有比G光的中心波长更短的波长的光)和第二波段的光(具有比G光的中心波长更长的波长的光)、使第一类型的光电转换部(例如,光电转换部7ga)接收第一波段的光并且使第二类型的光电转换部(例如,光电转换部7gb)接收第二波段的光。
作为设置后级分光元件(分色器12)的结果,能够使各个光电转换部(例如,绿色像素G中的各个光电转换部7ga和7gb)中接收的光的波长范围变窄。
因此,可以提高颜色再现性。
如在第四实施方案和第五实施方案中所说明的,成像元件1C和成像元件1D可以包括多个第一类型的光电转换部(例如,绿色像素G中的光电转换部7ga)和多个第二类型的光电转换部(例如,绿色像素G中的光电转换部7gb)。
结果,能够使成像元件1C和1D具有在第一类型的光电转换部的布置方向上分割光瞳的光瞳分割功能。因此,可以计算散焦量并且因此可以将其用于聚焦控制。
注意,本说明书中说明的效果仅是示例性的而非限制性的,并且还可以实现其他效果。
此外,上述示例可以任意组合,即使在使用各种组合的情况下也可以获得各种作用和效果。
<10.本技术>
另外,本技术还可以采用以下构成。
(1)一种成像元件,包括:
像素阵列,所述像素阵列包括二维布置的像素,并且各个所述像素具有光电转换部和分光元件,所述分光元件布置在所述光电转换部的光入射侧并且对预定波长范围的光进行分光,
其中所述像素包括接收青色光的青色像素、接收品红色光的品红色像素和接收黄色光的黄色像素。
(2)根据上述(1)所述的成像元件,其中,
所述青色像素的所述分光元件是将红色光朝向周围的所述品红色像素和所述黄色像素分光的第一分光元件,
所述品红色像素的所述分光元件是将绿色光朝向周围的所述青色像素和所述黄色像素分光的第二分光元件,以及
所述黄色像素的所述分光元件是将蓝色光朝向周围的所述青色像素和所述品红色像素分光的第三分光元件。
(3)根据上述(1)或(2)所述的成像元件,其中,
所述青色像素包括透射青色光的青色滤色器,
所述品红色像素包括透射品红色光的品红色滤色器,以及
所述黄色像素包括透射黄色光的黄色滤色器。
(4)根据上述(2)所述的成像元件,其中,
所述像素包括接收绿色光的绿色像素,以及
所述像素阵列包括在垂直方向和水平方向上连续布置的像素块,各个所述像素块在垂直方向和水平方向上分别包括两个像素,所述像素包括所述青色像素、所述品红色像素、所述黄色像素和所述绿色像素。
(5)根据上述(4)所述的成像元件,其中,
所述绿色像素的所述分光元件是将红色光朝向周围的所述品红色像素和所述黄色像素分光并且将蓝色光朝向周围的所述青色像素和所述品红色像素分光的第四分光元件。
(6)根据上述(5)所述的成像元件,其中,
所述第二分光元件将绿色光朝向周围的所述青色像素、所述黄色像素和所述绿色像素分光。
(7)根据上述(5)或(6)所述的成像元件,其中,
所述第一分光元件、所述第二分光元件、所述第三分光元件和所述第四分光元件朝向同一所述像素块内的所述光电转换部进行所述分光。
(8)根据上述(7)所述的成像元件,其中,
所述第一分光元件对红色光进行分光,使得所述红色光仅被同一所述像素块内的所述品红色像素和所述黄色像素中的任一个接收,
所述第二分光元件对绿色光进行分光,使得所述绿色光仅被同一所述像素块内的所述青色像素、所述黄色像素和所述绿色像素中的任一个接收,
所述第三分光元件对所述蓝色光进行分光,使得所述蓝色光仅被同一所述像素块内的所述青色像素和所述品红色像素中的任一个接收,以及
所述第四分光元件对红色光进行分光,使得所述红色光仅被同一所述像素块内的所述品红色像素和所述黄色像素中的任一个接收,并且对蓝色光进行分光,使得所述蓝色光仅被同一所述像素块内的所述青色像素和所述品红色像素中的任一个接收。
(9)根据上述(4)~(8)中任一项所述的成像元件,其中,
所述绿色像素包括透射所绿色光的绿色滤色器。
(10)根据上述(1)~(9)中任一项所述的成像元件,其中,
当从光入射侧观察时,所述像素具有矩形形状,以及
所述像素阵列包括在第一方向和与所述第一方向正交的第二方向上以等间隔布置的所述像素。
(11)根据上述(1)~(3)中任一项所述的成像元件,其中,
布置在所述像素阵列的最外周部分以外的部分中的所述像素布置成被六个所述像素包围。
(12)根据上述(11)所述的成像元件,其中,
所述青色像素的六个相邻像素是所述黄色像素和所述品红色像素中的任一个,
所述黄色像素的六个相邻像素是所述青色像素和所述品红色像素中的任一个,和
所述品红色像素的六个相邻像素是所述青色像素和所述黄色像素中的任一个。
(13)根据上述(11)或(12)所述的成像元件,其中,
当从光入射侧观察时,所述像素具有六边形形状。
(14)根据上述(1)~(13)中任一项所述的成像元件,其中,
所述分光元件包括具有彼此不同的折射率的多种微细结构。
(15)根据上述(1)~(14)中任一项所述的成像元件,包括:
所述分光元件的光入射侧的片上微透镜。
(16)一种成像元件,包括:
像素阵列,所述像素阵列包括二维布置的像素,并且各个所述像素具有光电转换部、前级分光元件以及后级分光元件,所述光电转换部由第一类型的光电转换部和第二类型的光电转换部构成、所述前级分光元件将入射光的预定波长范围的光朝向其他像素分光,所述后级分光元件布置在所述前级分光元件和所述光电转换部之间、基于基准波长将穿过所述前级分光元件的光分光为第一波段的光和第二波段的光、使所述第一类型的光电转换部接收所述第一波段的光并且使所述第二类型的光电转换部接收所述第二波段的光。
(17)根据上述(16)所述的成像元件,包括:
多个所述第一类型的光电转换部和多个所述第二类型的光电转换部。
附图标志列表
1、1A、1B、1C、1D 成像元件
2 像素
3、3B、3C 像素阵列
7、7c、7m、7y、7g 光电转换部
71、72、73、74 光电转换部
7ga、7gb、7ra、7rb、7ba、7bb 光电转换部
8 分光元件
8c 分光元件(第一分光元件)
8m 分光元件(第二分光元件)
8y 分光元件(第三分光元件)
8g 分光元件(第四分光元件)
8、8c、8m、8y、8g 分光元件(前级分光元件)
10、10A、10B、10BX、10BY 像素块
12、12c、12y、12m、12g 分色器(后级分光元件)
Cy 青色像素
Mg 品红色像素
Ye 黄色像素
G 绿色像素
CF 滤色器
CFc 滤色器(青色滤色器)
CFm 滤色器(品红色滤色器)
CFy 滤色器(黄色滤色器)
CFg 滤色器(绿色滤色器)
R光 (红色光)
G光 (绿色光)
B光 (蓝色光)
Claims (17)
1.一种成像元件,包括:
像素阵列,所述像素阵列包括二维布置的像素,并且各个所述像素具有光电转换部和分光元件,所述分光元件布置在所述光电转换部的光入射侧并且对预定波长范围的光进行分光,
其中所述像素包括接收青色光的青色像素、接收品红色光的品红色像素和接收黄色光的黄色像素。
2.根据权利要求1所述的成像元件,其中,
所述青色像素的所述分光元件是将红色光朝向周围的所述品红色像素和所述黄色像素分光的第一分光元件,
所述品红色像素的所述分光元件是将绿色光朝向周围的所述青色像素和所述黄色像素分光的第二分光元件,以及
所述黄色像素的所述分光元件是将蓝色光朝向周围的所述青色像素和所述品红色像素分光的第三分光元件。
3.根据权利要求1所述的成像元件,其中,
所述青色像素包括透射青色光的青色滤色器,
所述品红色像素包括透射品红色光的品红色滤色器,以及
所述黄色像素包括透射黄色光的黄色滤色器。
4.根据权利要求2所述的成像元件,其中,
所述像素包括接收绿色光的绿色像素,以及
所述像素阵列包括在垂直方向和水平方向上连续布置的像素块,各个所述像素块在垂直方向和水平方向上分别包括两个像素,所述像素包括所述青色像素、所述品红色像素、所述黄色像素和所述绿色像素。
5.根据权利要求4所述的成像元件,其中,
所述绿色像素的所述分光元件是将红色光朝向周围的所述品红色像素和所述黄色像素分光并且将蓝色光朝向周围的所述青色像素和所述品红色像素分光的第四分光元件。
6.根据权利要求5所述的成像元件,其中,
所述第二分光元件将绿色光朝向周围的所述青色像素、所述黄色像素和所述绿色像素分光。
7.根据权利要求5所述的成像元件,其中,
所述第一分光元件、所述第二分光元件、所述第三分光元件和所述第四分光元件朝向同一所述像素块内的所述光电转换部进行所述分光。
8.根据权利要求7所述的成像元件,其中,
所述第一分光元件对红色光进行分光,使得所述红色光仅被同一所述像素块内的所述品红色像素和所述黄色像素中的任一个接收,
所述第二分光元件对绿色光进行分光,使得所述绿色光仅被同一所述像素块内的所述青色像素、所述黄色像素和所述绿色像素中的任一个接收,
所述第三分光元件对所述蓝色光进行分光,使得所述蓝色光仅被同一所述像素块内的所述青色像素和所述品红色像素中的任一个接收,以及
所述第四分光元件对红色光进行分光,使得所述红色光仅被同一所述像素块内的所述品红色像素和所述黄色像素中的任一个接收,并且对蓝色光进行分光,使得所述蓝色光仅被同一所述像素块内的所述青色像素和所述品红色像素中的任一个接收。
9.根据权利要求4所述的成像元件,其中,
所述绿色像素包括透射所述绿色光的绿色滤色器。
10.根据权利要求1所述的成像元件,其中,
当从光入射侧观察时,所述像素具有矩形形状,以及
所述像素阵列包括在第一方向和与所述第一方向正交的第二方向上以等间隔布置的所述像素。
11.根据权利要求1所述的成像元件,其中,
布置在所述像素阵列的最外周部分以外的部分中的所述像素布置成被六个所述像素包围。
12.根据权利要求11所述的成像元件,其中,
所述青色像素的六个相邻像素是所述黄色像素和所述品红色像素中的任一个,
所述黄色像素的六个相邻像素是所述青色像素和所述品红色像素中的任一个,和
所述品红色像素的六个相邻像素是所述青色像素和所述黄色像素中的任一个。
13.根据权利要求11所述的成像元件,其中,
当从光入射侧观察时,所述像素具有六边形形状。
14.根据权利要求1所述的成像元件,其中,
所述分光元件包括具有彼此不同的折射率的多种微细结构。
15.根据权利要求1所述的成像元件,包括:
所述分光元件的光入射侧的片上微透镜。
16.一种成像元件,包括:
像素阵列,所述像素阵列包括二维布置的像素,并且各个所述像素具有光电转换部、前级分光元件以及后级分光元件,所述光电转换部由第一类型的光电转换部和第二类型的光电转换部构成、所述前级分光元件将入射光的预定波长范围的光朝向其他像素分光,所述后级分光元件布置在所述前级分光元件和所述光电转换部之间、基于基准波长将穿过所述前级分光元件的光分光为第一波段的光和第二波段的光、使所述第一类型的光电转换部接收所述第一波段的光并且使所述第二类型的光电转换部接收所述第二波段的光。
17.根据权利要求16所述的成像元件,包括:
多个所述第一类型的光电转换部和多个所述第二类型的光电转换部。
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