DE102016102111A1 - Bildsensor und bildgebende Vorrichtung mit demselben - Google Patents

Bildsensor und bildgebende Vorrichtung mit demselben Download PDF

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Byung-Joon Baek
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Samsung Electronics Co Ltd
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Abstract

Es sind ein Bildsensor (100) und eine bildgebende Vorrichtung (1000) vorgesehen. Der Bildsensor (100) einer Mehrschichtsensorstruktur, weist eine Mehrzahl von Abtastpixeln (PX) auf, wobei jeder der Mehrzahl von Abtastpixeln (PX) eine Mikrolinse (MLS), welche konfiguriert ist zum Sammeln von Licht, einen ersten photoelektrischen Wandler (110), welcher konfiguriert ist zum Umwandeln von Licht eines ersten Wellenlängenbands in ein elektrisches Signal, und einen zweiten photoelektrischen Wandler (120), der auf einem Substrat (SUB) gebildet ist, aufweist, der konfiguriert ist zum Umwandeln von einfallendem Licht in ein elektrisches Signal, wobei eine Mittelachse (CX) des zweiten photoelektrischen Wandlers (120) von einer optischen Achse (MLX) der Mikrolinse (MLS) beabstandet ist.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der am 16. Februar 2015 beim Koreanischen Amt für geistiges Eigentum (KIPO) eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2015-0023151 , deren Offenbarung hierin in ihrer Gesamtheit durch Verweis mit eingebunden ist.
  • HINTERGRUND
  • Beispielhafte Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte beziehen sich auf einen Bildsensor und eine bildgebende Vorrichtung, welche den Bildsensor aufweist. Beispielsweise beziehen sich wenigstens einige beispielhafte Ausführungsformen auf einen Bildsensor, welcher eine photoelektrische Mehrfachumwandlungsstruktur hat und eine bildgebende Vorrichtung, welche den Bildsensor aufweist.
  • Bildgebende Vorrichtungen wie beispielsweise Smartphones oder digitale Kameras wurden weitverbreitet im täglichen Leben verwendet. Demnach hat die Nachfrage nach bildgebenden Vorrichtungen mit hoher Leistungsfähigkeit oder Bildsensoren, welche in den bildgebenden Vorrichtungen enthalten sind, zugenommen. Beispielsweise kann es erwünscht sein, dass der Bildsensor eine Autofokusfunktion durchführt, so dass die bildgebende Vorrichtung Bilder schnell und genau aufnehmen kann. Ebenso kann es, wenn eine Auflösung der bildgebenden Vorrichtung zunimmt, erwünscht sein, dass ein Bildsensor eine einfache Struktur hat, während eine Empfindlichkeit des Bildsensors hinsichtlich optischer Signale verbessert wird.
  • KURZFASSUNG
  • Beispielhafte Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte sehen einen Bildsensor vor, welcher eine hohe Empfindlichkeit hat und der in der Lage ist, Operationen genau und schnell durchzuführen, und eine bildgebende Vorrichtung, welche den Bildsensor aufweist.
  • Gemäß beispielhaften Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte ist ein Bildsensor einer mehrschichtigen Sensorstruktur vorgesehen, wobei der Bildsensor eine Mehrzahl von Abtastpixeln aufweist, wobei jeder der Mehrzahl von Abtastpixeln Folgendes aufweist: eine Mikrolinse, welche Licht sammelt; einen ersten photoelektrischen Wandler, welcher Licht eines ersten Wellenlängenbands in ein elektrisches Signal umwandelt; und einen zweiten photoelektrischen Wandler, welcher auf einem Substrat ausgebildet ist und einfallendes Licht in ein elektrisches Signal umwandelt, wobei eine Mittelachse des zweiten photoelektrischen Wandlers von einer optischen Achse der Mikrolinse beabstandet ist.
  • Gemäß anderen beispielhaften Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte ist ein Bildsensor einer mehrschichtigen Sensorstruktur vorgesehen, wobei der Bildsensor eine Mehrzahl von Abtastpixeln aufweist, wobei jeder der Mehrzahl von Abtastpixeln Folgendes aufweist: eine Mikrolinse, welche Licht sammelt; einen ersten photoelektrischen Wandler, welcher Licht eines ersten Wellenlängenbandes in ein elektrisches Signal umwandelt; und einen zweiten photoelektrischen Wandler, welcher Licht eines zweiten Wellenlängenbandes in ein elektrisches Signal umwandelt, wobei der zweite photoelektrische Wandler eine erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung und eine zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung aufweist, welche hinsichtlich einer optischen Achse der Mikrolinse voneinander beabstandet sind.
  • Gemäß anderen beispielhaften Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte ist eine bildgebende Vorrichtung vorgesehen, welche Folgendes aufweist: eine Linse, welche Licht sammelt, welches von einem Objekt reflektiert wird; und einen Bildsensor einer mehrschichtigen Sensorstruktur, wobei der Bildsensor eine Pixelanordnung aufweist, welche eine Mehrzahl von Pixeln aufweist und Licht, welches auf die Linse einfällt als ein elektrisches Signal ausgibt, wobei wenigstens ein Fokussierpixel aus der Mehrzahl von Pixeln Folgendes aufweist: eine Mikrolinse; einen ersten photoelektrischen Wandler, welcher Licht eines ersten Wellenlängenbandes in ein elektrisches Signal umwandelt; und einen zweiten photoelektrischen Wandler, welcher eine erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung beabstandet von einer optischen Achse der Mikrolinse aufweist und Licht eines zweiten Wellenlängenbandes in ein elektrisches Signal umwandelt.
  • Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann der Bildsensor eine Mehrzahl von Abtastpixeln aufweisen.
  • In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann die Mehrzahl von Abtastpixeln eine Mikrolinse aufweisen, welche konfiguriert ist zum Sammeln von einfallendem Licht, und eine Mehrzahl von photoelektrischen Wandlern, welche nacheinanderfolgend unter der Mikrolinse geschichtet sind, wobei die Mehrzahl von photoelektrischen Wandlern konfiguriert ist zum selektiven Umwandeln von verschiedenen Wellenlängenbändern des einfallenden Lichts in unterschiedliche elektrische Signale, und wenigstens einer der Mehrzahl von photoelektrischen Wandlern eine oder mehrere photoelektrische Umwandlungsvorrichtungen aufweist, welche in einem Substrat gebildet sind, wobei die eine oder mehreren photoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen basierend auf einer optischen Achse der Mikrolinse beabstandet sind.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Beispielhafte Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte werden deutlicher anhand der folgenden detaillierten Beschreibung zusammengenommen mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in welchen:
  • 1A und 1B vertikale Querschnittsansichten eines Pixels sind, welcher in einem Bildsensor gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist;
  • 2A bis 2C Diagramme sind, welche ein Verfahren zum Durchführen einer Phasendifferenz-Autofokussieroperation veranschaulichen;
  • 3 eine vertikale Querschnittsansicht eines Pixels ist, welcher in einem Bildsensor gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist;
  • 4A und 4B Diagramme sind, welche Beispiele einer Pixelschaltung gemäß beispielhaften Ausführungsformen zeigen;
  • 5A und 5B horizontale Querschnittsansichten eines Pixels sind, welcher in einem Bildsensor gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist;
  • 6 ein Diagramm eines Bildsignals ist, das von einem zweiten photoelektrischen Wandler in dem Bildsensor aus 3 und 5A ausgegeben wird;
  • 7A bis 7C horizontale Querschnittsansichten eines Pixels sind, welcher in einem Bildsensor gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist;
  • 8 eine vertikale Querschnittsansicht eines Pixels ist, welcher in einem Bildsensor gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist;
  • 9 eine vertikale Querschnittsansicht eines Pixels ist, welcher in einem Bildsensor gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist;
  • 10 eine vertikale Querschnittsansicht eines Pixels ist, welcher in einem Bildsensor gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist;
  • 11A bis 11G horizontale Querschnittsansichten eines Pixels sind, welcher in einem Bildsensor gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist;
  • 12 eine vertikale Querschnittsansicht eines Pixels ist, welcher in einem Bildsensor gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist;
  • 13A bis 13E horizontale Querschnittsansichten eines Pixels sind, welcher in einem Bildsensor gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist;
  • 14 eine vertikale Querschnittsansicht eines Pixels ist, welcher in einem Bildsensor gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist;
  • 15A bis 15B horizontale Querschnittsansichten eines Pixels sind, welcher in einem Bildsensor gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist;
  • 16 eine vertikale Querschnittsansicht eines Pixels ist, welcher in einem Bildsensor gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist;
  • 17 eine vertikale Querschnittsansicht eines Pixels ist, welcher in einem Bildsensor gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist;
  • 18 eine vertikale Querschnittsansicht eines Pixels ist, welcher in einem Bildsensor gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist;
  • 19A und 19B Diagramme sind, welche Beispiele eines Fokussierpixels in einer Pixelanordnung gemäß beispielhaften Ausführungsformen zeigen;
  • 20A bis 20E Diagramme sind, welche Beispiele zum Anordnen einer Mehrzahl von Fokussierpixeln zeigen;
  • 21 ein Blockschaltbild einer digitalen bildgebenden Vorrichtung gemäß beispielhaften Ausführungsformen ist;
  • 22 ein Diagramm einer CPU/DSP und einigen Elementen in der digitalen bildgebenden Vorrichtung gemäß beispielhaften Ausführungsformen ist;
  • 23 ein Blockschaltbild eines Bildsensors gemäß beispielhaften Ausführungsformen ist;
  • 24 ein Blockschaltbild eines Systems ist, welches einen Bildsensor gemäß beispielhaften Ausführungsformen aufweist;
  • 25 ein Diagramm eines elektronischen Systems ist, welches einen Bildsensor und eine Schnittstelle gemäß beispielhaften Ausführungsformen aufweist; und
  • 26 eine longitudinale Querschnittsansicht einer bildgebenden Vorrichtung gemäß beispielhaften Ausführungsformen ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Beispielhafte Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte werden nun vollständiger unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in welchen einige beispielhafte Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte gezeigt sind. In den Zeichnungen sind die Dicken von Schichten und Bereichen zum Zwecke der Klarheit überhöht. Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen bezeichnen gleiche Elemente.
  • Detaillierte veranschaulichende Ausführungsformen sind hierin offenbart. Spezifische strukturelle und funktionale Details jedoch, welche hierin offenbart sind, sind lediglich repräsentativ zum Zwecke des Beschreiben beispielhafter Ausführungsformen. Beispielhafte Ausführungsformen können in vielen anderen Formen ausgeführt sein und sollten nicht als auf nur diese, welche hierin erläutert sind, beschränkt betrachtet werden. Demnach können beispielhafte Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte alle Überarbeitungen, Äquivalente oder Substitutionen aufweisen, welche in dem Konzept enthalten sind, und den technischen Umfang, welcher auf die beispielhaften Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte bezogen ist. Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen bezeichnen gleiche Elemente.
  • Zusätzlich werden beispielhafte Ausführungsformen in der detaillierten Beschreibung mit Schnittansichten als beispielhafte Ansichten der erfinderischen Konzepte beschrieben werden. Demzufolge können Formen der beispielhaften Ansichten gemäß Herstellungstechniken und/oder zulässigen Fehlern modifiziert werden. Demnach sind beispielhafte Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte nicht auf die spezifische Form, welche in den beispielhaften Ansichten veranschaulicht ist beschränkt, sondern können anderen Formen aufweisen, welche gemäß Herstellungsvorgängen erzeugt werden können. Flächen, welche in den Zeichnungen beispielhaft erläutert sind, haben allgemeine Eigenschaften und werden verwendet, um spezifische Formen von Elementen zu veranschaulichen. Demnach sollte dies nicht als auf den Umfang der erfinderischen Konzepte beschränkt betrachtet werden.
  • Es sollte jedoch verstanden werden, dass es keine Absicht gibt, diese Offenbarung auf die bestimmten beispielhaften Ausführungsformen, welche offenbart sind, zu beschränken. Im Gegensatz hierzu müssen beispielhafte Ausführungsformen alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, welche in den Umfang der beispielhaften Ausführungsformen fallen, umfassen. Gleiche Zahlen beziehen sich in der Beschreibung der Figuren durchgehend auf gleiche Elemente.
  • Die Begriffe „weist auf” oder „kann aufweisen” welche hierin in verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte verwendet werden, können die Anwesenheit einer entsprechenden Funktion, Operation oder Komponente anzeigen und beschränken nicht eine oder mehrere zusätzliche Funktionen, Operationen oder Komponenten. Es wird ferner verstanden werden, dass die Begriffe „weist auf” und/oder „aufweisend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch die Anwesenheit oder Hinzufügung einer oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
  • Wenn hierin verwendet umfasst der Begriff „oder” eine beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der aufgelisteten zugeordneten Gegenstände. Beispielsweise kann „A oder B”, A, B oder beide, sowohl A als auch B, aufweisen.
  • Während Begriffe „erster/erste/erstes”, „zweiter/zweite/zweites”, „dritter/dritte/drittes” etc. verwendet werden, um verschiedene Komponenten, Elemente, Bereiche, Schichten und/oder Sektionen zu beschreiben, ist es offensichtlich, dass diese Komponenten, Elemente, Bereiche, Schichten und/oder Sektionen nicht durch die Begriffe „erster/erste/erstes”, „zweiter/zweite/zweites”, „dritter/dritte/drittes” etc. beschränkt sind. Die Begriffe „erster/erste/erstes”, „zweiter/zweite/zweites”, „dritter/dritte/drittes” etc. werden nur verwendet, um zwischen jeder Komponente zu unterscheiden. Beispielsweise beschränken diese Begriffe nicht die Reihenfolge und/oder Wichtigkeit von entsprechenden Komponenten. Diese Begriffe können verwendet werden, um eine Komponente von einer anderen zu unterscheiden. Beispielsweise können eine erste Nutzervorrichtung und eine zweite Nutzervorrichtung beide Nutzervorrichtungen sein und unterschiedliche Nutzervorrichtungen bezeichnen. Beispielsweise kann eine erste Komponente eine zweite Komponente anzeigen oder eine zweite Komponente kann eine erste Komponente anzeigen, ohne den beispielhaften Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte zu widersprechen.
  • Wenn hierin ein konstituierendes Element „verbunden” oder „gekoppelt” mit einem anderen konstituierenden Element ist, kann es nicht nur so ausgelegt werden, dass das konstituierende Element direkt mit dem anderen konstituierenden Element verbunden oder gekoppelt ist, sondern auch so, dass es über wenigstens eines von anderen konstituierenden Elementen, die zwischenliegend angeordnet sind. Andererseits wird, wenn ein konstituierendes Element „direkt verbunden” oder „direkt gekoppelt” mit einem anderen konstituierenden Element ist, so interpretiert, dass es kein anderes konstituierendes Element zwischenliegend angeordnet gibt.
  • Die Begriffe, welche hierin in den beispielhaften Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte verwendet werden, sind zum Beschreiben einiger beispielhafter Ausführungsformen ausschließlich und sollten nicht interpretiert werden, um die beispielhaften Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte zu beschränken. Singular-Ausdrücke können, solange nicht anderweitig im Zusammenhang definiert, auch Plural-Ausdrücke aufweisen.
  • Solange nicht anderweitig definiert, haben alle Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe), welche hierin verwendet werden, dieselbe Bedeutung, wie sie allgemein durch einen Fachmann, in dessen Fachgebiet die beispielhaften Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte gehören, verstanden werden. Es wird ferner verstanden werden, dass Begriffe, wie diejenigen, die in herkömmlich verwendeten Wörterbüchern definiert sind, als eine Bedeutung habend interpretiert werden sollen, welche konsistent mit ihrer Bedeutung in dem Zusammenhang des relevanten Fachgebietes ist, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinne interpretiert werden, solange nicht ausdrücklich hierin so definiert.
  • Wenn hierin verwendet, umfasst der Begriff „und/oder” eine beliebige und alle Kombination von einem oder mehreren der zugeordneten aufgelisteten Gegenstände. Ausdrücke wie beispielsweise „wenigstens einer/eine/eines von” modifizieren, wenn sie einer Liste von Elementen voranstehen, die gesamte Liste von Elementen und modifizieren nicht die individuellen Elemente der Liste.
  • Es sollte auch festgehalten werden, dass in einigen alternativen Implementierungen die Funktionen/Handlungen, welche bezeichnet sind, außerhalb der Reihenfolge, welche in den Figuren angemerkt sind, auftreten können. Beispielsweise können zwei Figuren, welche in Aufeinanderfolge gezeigt sind, tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden oder manchmal in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden können, abhängig von den Funktionalitäten/Handlungen, welche involviert sind.
  • Obwohl entsprechende Draufsichten und/oder perspektivische Ansichten von einigen Querschnittsansicht(en) nicht gezeigt sein mögen, sieht/sehen die Querschnittsansicht(en) von Vorrichtungsstrukturen, welche hierin veranschaulicht sind, Unterstützung für eine Mehrzahl von Vorrichtungsstrukturen vor, welche sich entlang zweier unterschiedlicher Richtungen erstrecken, wie in einer Draufsicht veranschaulicht würde, und/oder in drei unterschiedlichen Richtungen, wie in einer perspektivischen Ansicht veranschaulicht würde. Die zwei unterschiedlichen Richtungen können oder können nicht orthogonal zueinander sein. Die drei unterschiedlichen Richtungen können eine dritte Richtung aufweisen, welche orthogonal zu den zwei unterschiedlichen Richtungen sein kann. Die Mehrzahl von Vorrichtungsstrukturen kann in einer gleichen elektronischen Vorrichtung integriert sein.
  • Es wird für Fachleute offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an den beispielhaften Ausführungsformen getätigt werden können, ohne von dem Gedanken oder Umfang der beispielhaften Ausführungsformen, welche hierin beschrieben sind, abzuweichen. Demnach ist es vorgesehen, dass die beispielhaften Ausführungsformen die Modifikationen und Variationen der beispielhaften Ausführungsformen umfassen, vorausgesetzt, sie kommen innerhalb den Umfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente.
  • 1A und 18 sind vertikale Querschnittsansichten eines Pixels, welcher in einem Bildsensor gemäß beispielhaften Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte enthalten ist.
  • Bezugnehmend auf 1A und 1B kann ein Pixel PX eine Mikrolinse MLS, einen ersten photoelektrischen Wandler 110, einen zweiten photoelektrischen Wandler 120 und eine Verdrahtungsschicht ML aufweisen. Der Pixel PX kann ferner eine Planarisierungsschicht PL, eine Isolierschicht IL und einen Farbfilter CF aufweisen.
  • Wie in 1A und 1B gezeigt ist, können der erste photoelektrische Wandler 110, der zweite photoelektrische Wandler 120 und die Verdrahtungsschicht ML nacheinanderfolgend unter der Mikrolinse MLS geschichtet sein. Wie obenstehend beschrieben ist, kann auf einen Bildsensor, welcher eine Pixelstruktur aufweist, in welcher eine Mehrzahl von photoelektrischen Wandlern geschichtet ist, Bezug genommen werden als ein Mehrschichtsensor. In dem Mehrschichtsensor kann jeder der Pixel PX ein elektrisches Signal erfassen, welches wenigstens zwei oder mehr Lichtstrahlen entspricht, welche voneinander unterschiedliche Wellenlängenbänder haben, und demnach kann die Empfindlichkeit zum Abtasten von einfallendem Licht zunehmen.
  • Zusätzlich gibt es jedoch, obwohl in 1A und 1B der erste photoelektrische Wandler 110 über dem zweiten photoelektrischen Wandler 120 geschichtet ist, keine Beschränkung darauf. Beispielsweise kann in anderen beispielhaften Ausführungsformen der zweite photoelektrische Wandler 120 über dem ersten photoelektrischen Wandler 110 geschichtet sein.
  • Ebenso ist der zweite photoelektrische Wandler 120 in einem Halbleitersubstrat SUB und der erste photoelektrische Wandler 110 ist auf einem oberen Abschnitt des Halbleitersubstrats SUB, jedoch sind ein oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann der erste photoelektrische Wandler 110 in dem Halbleitersubstrat SUB sein, und kann der zweite photoelektrische Wandler 120 über dem Halbleitersubstrat SUB geschichtet sein. Andernfalls können sowohl der erste photoelektrische Wandler 110 als auch der zweite photoelektrische Wandler 120 über dem Halbleitersubstrat SUB geschichtet sein. Zusätzlich kann der Bildsensor, welcher den Pixel PX gemäß der beispielhaften Ausführungsformen aufweist, als ein Halbleiterchip realisiert sein.
  • Wenn das Licht durch die Mikrolinse MLS einfällt, können der erste photoelektrische Wandler 110 und der zweite photoelektrische Wandler 120 das einfallende Licht in elektrische Signale umwandeln. Der erste photoelektrische Wandler 110 kann Licht eines ersten Wellenlängenbandes in ein elektrisches Signal umwandeln, und der zweite photoelektrische Wandler 120 kann Licht eines zweiten Wellenlängenbandes in ein elektrisches Signal umwandeln. Die elektrischen Signale, welche durch den ersten photoelektrischen Wandler 110 und den zweiten photoelektrischen Wandler 120 umgewandelt werden, können als elektrische Signale durch einen Schaltungsbereich (nicht gezeigt), welcher in der Verdrahtungsschicht ML gebildet ist, ausgegeben werden.
  • Zusätzlich kann der Farbfilter CF selektiv das Licht gemäß einer Wellenlänge des Lichtes übertragen. Beispielsweise kann in den beispielhaften Ausführungsformen der Farbfilter CF ein Komplementärfarbfilter sein, welcher Licht reflektiert, welches ein Wellenlängenband hat, welches in einer komplementären Beziehung zu dem Licht des zweiten Wellenlängenbandes steht, so dass der zweite photoelektrische Wandler 120 das Licht des zweiten Wellenlängenbandes absorbieren kann.
  • In dem Pixel PX gemäß der beispielhaften Ausführungsformen kann eine Mittelachse CX des zweiten photoelektrischen Wandlers 120 von einer optischen Achse MLX der Mikrolinse MLS getrennt sein. Hierbei kann die Mittelachse CX des zweiten photoelektrischen Wandlers 120 eine Achse bezeichnen, welche durch einen Schwerpunkt des zweiten photoelektrischen Wandlers 120 oder einen Inkreismittelpunkt eines horizontalen Querschnitts beispielsweise eines Querschnitts auf einer XY-Ebene des zweiten photoelektrischen Konverters 120 hindurchtritt und parallel zu der optischen Achse MLX ist. Das heißt, dass der zweite photoelektrische Wandler 120 in Richtung von Rändern des Pixels PX von der Mitte des Pixels PX beispielsweise in der x1- oder x2-Richtung abweichen kann.
  • Wie in 1A gezeigt ist, kann der zweite photoelektrische Wandler 120 eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung aufweisen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann, wie in 1B gezeigt ist, der zweite photoelektrische Wandler 120 eine erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und eine zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 aufweisen, wobei eine Mittelachse CX jeder der ersten photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 121 und der zweiten photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 122 von der optischen Achse MLX getrennt ist. Die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 können voneinander getrennt sein basierend auf der optischen Achse MLX. Wie in 1B gezeigt ist, kann die von der optischen Achse MLX getrennte Mittelachse CX des zweiten photoelektrischen Wandlers 120 anzeigen, dass die Mittelachse CX jeder der ersten photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 121 und der zweiten photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 122, welche in dem zweiten photoelektrischen Konverter 120 enthalten sind, getrennt von der optischen Achse MLX ist.
  • Wie obenstehend beschrieben ist, kann, da die Mittelachse CX des zweiten photoelektrischen Wandlers 120 getrennt von der optischen Achse MLX ist, der zweite photoelektrische Wandler 120 hauptsächlich Komponenten von Licht, welche durch einen rechten oder linken Abschnitt (beispielsweise x1-Richtung oder x2-Richtung) basierend auf der optischen Achse MLX einfallen, von dem Licht abtasten, welches durch die Mikrolinse MLS einfällt. Demzufolge kann der Bildsensor, welcher den Pixel PX gemäß der beispielhaften Ausführungsformen aufweist, binokulare Parallaxenbildsignale (oder binokulare Parallaxenbilder) basierend auf den elektrischen Signalen, welche von dem zweiten photoelektrischen Wandler 120 ausgegeben werden, erlangen und kann eine Phasendifferenz zwischen den binokularen Parallaxenbildsignalen erfassen, um eine automatische Fokussierfunktion durchzuführen. Da der Bildsensor, welcher den Pixel PX gemäß den beispielhaften Ausführungsformen aufweist, der Mehrschichtsensor ist, kann der Bildsensor eine Phasendifferenz-Autofokussierfunktion (im Folgenden wird hierauf Bezug genommen als eine Phasendifferenz AF) genau und schnell durchführen, während die Empfindlichkeit zum Abtasten von Licht verbessert wird.
  • Im Folgenden werden der Bildsensor, welcher die Mehrschichtsensorstruktur hat, und eine bildgebende Vorrichtung, welche den Bildsensor gemäß einem oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen aufweist, unten mehr im Detail beschrieben werden.
  • 2A bis 2C sind Diagramme, welche Vorgänge zum Durchführen der Phasendifferenz AF veranschaulichen. 2A zeigt einen In-Fokus-Zustand, 2B zeigt einen Front-Fokus-Zustand und 2C zeigt einen Back-Fokus-Zustand. In 2A bis 2C bezeichnet ein Ort eines Pixels einen Ort in einer Zeilenrichtung oder einer Spaltenrichtung in einer Pixelanordnung PXA, welche Pixel aufweist, welche in den Spalten- und Zeilenrichtungen angeordnet sind.
  • Bezugnehmend auf 2A kann in dem In-Fokus-Zustand ein optisches Signal, welches in die bildgebende Vorrichtung beispielsweise den Bildsensor, welcher die Pixelanordnung PXA aufweist, durch eine Linse LS einfällt, an einem Mittelabschnitt einer Lichtaufnahmeoberfläche der Pixelanordnung PXA fokussiert werden. In einem solchen In-Fokus-Zustand können ein erstes optisches Signal IS1 und ein zweites optisches Signal IS2 gleichermaßen von wenigstens einem Pixel PX gemäß den beispielhaften Ausführungsformen erfasst werden. Demzufolge kann ein erstes Phasendifferenzerfassungssignal und ein zweites Phasendifferenzerfassungssignal in den binokularen Parallaxenbildsignalen, welche durch den wenigstens einen Pixel PX erzeugt werden, gleiche Intensitäten wie das andere haben, d. h. die binokularen Parallaxenbilder können jeweils dieselben Phasen haben. Demnach kann der Bildsensor oder die bildgebende Vorrichtung, welche den Bildsensor aufweist, den In-Fokus-Zustand bestimmen, wenn die Intensitäten P des ersten Phasendifferenzerfassungssignals und des zweiten Phasendifferenzerfassungssignals erfasst werden, um gleich oder größer als ein eingestellter (oder alternativ vorbestimmter) kritischer Wert zu sein.
  • Wie in 2B gezeigt ist, wird in dem Front-Fokus-Zustand das optische Signal, welches auf die Pixelanordnung PXA durch die Linse LS einfällt, nicht auf dem mittleren Abschnitt der Lichtaufnahmeoberfläche der Pixelanordnung PXA fokussiert, sondern kann vor der Lichtaufnahmeoberfläche fokussiert werden.
  • In dem Front-Fokus-Zustand kann hauptsächlich das zweite optische Signal IS2 von einem Bereich AL, welcher in einer ersten Richtung von der optischen Achse angeordnet ist, erfasst werden, und demnach ist die Intensität P des zweiten Phasendifferenzerfassungssignals größer als diejenige des ersten Phasendifferenzerfassungssignals. In einem Bereich AR, welcher in einer zweiten Richtung von der optischen Achse angeordnet ist, kann hauptsächlich das erste optische Signal IS1 erfasst werden, und demnach ist die Intensität P des ersten Phasendifferenzerfassungssignals größer als diejenige des zweiten Phasendifferenzerfassungssignals. Demnach kann der Bildsensor oder die bildgebende Vorrichtung, welche den Bildsensor aufweist, den Front-Fokus-Zustand bestimmen, wenn die Intensität P des zweiten Phasendifferenzerfassungssignals erfasst wird, um gleich oder größer zu sein als ein eingestellter (oder alternativ vorbestimmter) kritischer Wert, und die Intensität P des ersten Phasendifferenzerfassungssignals erfasst wird, um geringer zu sein als der eingestellte (oder alternativ bestimmte) kritische Wert in dem Bereich AL der Pixelanordnung PXA, der in der ersten Richtung von der optischen Achse angeordnet ist, und wenn die Intensität P des ersten Phasendifferenzerfassungssignals erfasst wird, um gleich oder größer zu sein als der eingestellte (oder alternativ vorbestimmte) kritische Wert und die Intensität P des zweiten Phasendifferenzerfassungssignals erfasst wird, um geringer zu sein als der eingestellte (oder alternativ vorbestimmte) kritische Wert in dem Bereich AR der Pixelanordnung PXA, der in der zweiten Richtung von der optischen Achse angeordnet ist.
  • Wie in 2C gezeigt ist, kann in dem Back-Fokus-Zustand das erste optische Signal IS1 hauptsächlich in dem Bereich AL erfasst werden, so dass die Intensität P des ersten Phasendifferenzerfassungssignals größer ist als diejenige des zweiten Phasendifferenzerfassungssignals in dem Bereich AL, der in der ersten Richtung von der optischen Achse in der Pixelanordnung PXA angeordnet ist. Zusätzlich kann das zweite optische Signal IS2 hauptsächlich in dem Bereich AR erfasst werden, so dass die Intensität P des zweiten Phasendifferenzerfassungssignals größer ist als diejenige des ersten Phasendifferenzerfassungssignals in dem Bereich AR, welcher in der zweiten Richtung von der optischen Achse angeordnet ist. Demnach kann der Bildsensor oder die bildgebende Vorrichtung, welche den Bildsensor aufweist, den Back-Fokus-Zustand bestimmen, wenn die Intensität P des ersten Phasendifferenzerfassungssignals erfasst wird, um gleich oder größer als ein eingestellter (oder alternativ vorbestimmter) kritischer Wert zu sein, und die Intensität P des zweiten Phasendifferenzerfassungssignals erfasst wird, um geringer zu sein als der eingestellte (oder alternativ vorbestimmte) kritische Wert in dem Bereich AL der Pixelanordnung PXA, der in der ersten Richtung der optischen Achse angeordnet ist, und wenn die Intensität P des zweiten Phasendifferenzerfassungssignals erfasst wird, um gleich zu sein oder größer als der eingestellte (oder alternativ vorbestimmte) kritische Wert und die Intensität P des ersten Phasendifferenzerfassungssignals erfasst wird, um geringer zu sein als der eingestellte (oder alternativ vorbestimmte) kritische Wert in dem Bereich AR der Pixelanordnung PXA, der in der zweiten Richtung von der optischen Achse angeordnet ist.
  • 3 ist eine vertikale Querschnittsansicht des Pixels PX, welcher in einem Bildsensor 100 gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist.
  • Bezugnehmend auf 3 kann der Bildsensor 100 eine Mehrzahl von Pixeln PX aufweisen, und jeder der Mehrzahl von Pixeln PX kann die Mikrolinse MLS, den Farbfilter CF, den ersten photoelektrischen Wandler 110, einen Durchgangsdraht 114, einen Speicherknoten 115, den zweiten photoelektrischen Wandler 120 und die Verdrahtungsschicht ML aufweisen. Jeder der Mehrzahl von Pixeln PX kann ferner die Planarisierungsschicht PL und die Isolierschicht IL aufweisen.
  • Die Mikrolinse MLS, die Planarisierungsschicht PL, der Farbfilter CF, der erste photoelektrische Wandler 110, der zweite photoelektrische Wandler 120 und die Verdrahtungsschicht ML können nacheinanderfolgend unter der Mikrolinse MLS geschichtet sein. Ein oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen sind jedoch nicht darauf beschränkt, beispielsweise können die Orte des ersten photoelektrischen Wandlers 110 und des zweiten photoelektrischen Wandlers 120 geändert werden. Beispielsweise kann der erste photoelektrische Wandler 110 unter dem zweiten photoelektrischen Wandler 120 sein.
  • Der Farbfilter CF kann selektiv Licht, welches durch die Mikrolinse MLS einfällt, gemäß einer Wellenlänge des einfallenden Lichtes übertragen. Der Farbfilter CF kann beispielsweise der Komplementärfarbfilter sein und kann Licht, welches eine Wellenlänge hat, welche komplementär mit dem Licht ist, welches die Wellenlänge hat, welche durch den zweiten photoelektrischen Wandler 120 absorbiert wird, reflektieren.
  • Der erste photoelektrische Wandler 110 kann das Licht des ersten Wellenlängenbandes in das elektrische Signal umwandeln. In einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen kann das Licht des ersten Wellenlängenbandes grünes Licht sein, es ist aber nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann das Licht des ersten Wellenlängenbandes anderes Licht sein, wie beispielsweise rotes oder blaues Licht. Der erste photoelektrische Wandler 110 kann das Licht des ersten Wellenlängenbandes absorbieren und das absorbierte optische Signal in das elektrische Signal umwandeln. In einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen kann der erste photoelektrische Wandler 110 eine organische Photodiode sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann der erste photoelektrische Wandler 110 eine anorganische Photodiode sein.
  • Der erste photoelektrische Wandler 110 kann eine obere Elektrode 111, eine Farbauswahlschicht 112 und eine untere Elektrode 113 aufweisen. Die Farbauswahlschicht 112 kann das Licht des ersten Wellenlängenbandes absorbieren. Das absorbierte Licht des ersten Wellenlängenbandes kann in das elektrische Signal umgewandelt werden durch einen Strom, welcher durch die obere Elektrode 111 und die untere Elektrode 113 in der Farbauswahlschicht 112 fließt, und das elektrische Signal kann durch die unter Elektrode 113 ausgegeben werden. Das elektrische Signal, welches durch die untere Elektrode 113 ausgegeben wird, kann für den Speicherknoten 115 über den Durchgangsdraht 114 vorgesehen sein und kann vorübergehend in dem Speicherknoten 115 gespeichert werden.
  • Der Speicherknoten 115 kann von dem zweiten photoelektrischen Wandler 120 in dem Halbleitersubstrat SUB getrennt sein, und kann vorübergehend das elektrische Signal, welches von der unteren Elektrode 13 über den Durchgangsdraht 114 ausgegeben wird, speichern. Eine Mittelachse des Speicherknotens 115 kann ebenso von der optischen Achse MLX getrennt sein.
  • Der zweite photoelektrische Wandler 120 kann das Licht in das elektrische Signal umwandeln. Wie in 1 gezeigt ist, kann, wenn der Farbfilter CF und der erste photoelektrische Wandler 110 auf den zweiten photoelektrischen Wandler 120 geschichtet sind, der zweite photoelektrische Wandler 120 die verbleibenden Lichtkomponenten nach einem Ausschließen der Lichtkomponente des ersten Wellenlängenbandes aus den Lichtkomponenten, welche durch den Farbfilter CF übertragen werden, in das elektrische Signal umwandeln.
  • Beispielsweise kann der zweite photoelektrische Wandler 120 Licht eines zweiten Wellenlängenbandes oder Licht eines dritten Wellenlängenbandes in ein elektrisches Signal umwandeln. Wie obenstehend beschrieben ist, kann, wenn das Licht des ersten Wellenlängenbandes grünes Licht ist, das Licht des zweiten Wellenlängenbandes rotes Licht oder blaues Licht sein. Das Licht des dritten Wellenlängenbandes kann blaues Licht oder rotes Licht sein. Andernfalls kann das Licht des zweiten oder dritten Wellenlängenbands cyanfarbiges Licht sein oder gelbes Licht. Andernfalls kann das Licht des ersten, zweiten oder dritten Wellenlängenbandes cyanfarbiges Licht, magentafarbiges Licht oder gelbes Licht sein. Eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen sind jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Wie obenstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben ist, kann die Mittelachse CX des zweiten photoelektrischen Wandlers 120 von der optischen Achse MLX getrennt sein. Der zweite photoelektrische Wandler 120 kann die anorganische Photodiode beispielsweise eine Silizium-Photodiode oder eine Verbindungshalbleiter-Photodiode sein, er ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann der zweite photoelektrische Wandler 120 die organische Photodiode sein.
  • Die elektrischen Signale, welche durch den ersten photoelektrischen Wandler 110 und den zweiten photoelektrischen Wandler 120 umgewandelt worden sind, können in einer Pixelschaltung (nicht gezeigt), welche in der Verdrahtungsschicht ML gebildet ist, verstärkt werden, und können als Bildsignale ausgegeben werden.
  • Zusätzlich kann der Bildsensor 100 einen ersten Pixel PX1 und einen zweiten Pixel PX2 aufweisen, welche benachbart zueinander angeordnet sind. Hier können die Mittelachse CX des zweiten photoelektrischen Wandlers 120, welcher in dem ersten Pixel PX1 enthalten ist, und die Mittelachse CX des zweiten photoelektrischen Wandlers 120, welcher in dem zweiten Pixel PX2 enthalten ist, von der optischen Achse MLX in unterschiedliche Richtungen voneinander getrennt sein. Beispielsweise können die Mittelachse CX des zweiten photoelektrischen Wandlers 120, welcher in dem ersten Pixel PX1 enthalten ist, von der optischen Achse MLX in der x1-Richtung getrennt sein, und die Mittelachse CX des zweiten photoelektrischen Wandlers 120, welcher in dem zweiten Pixel PX2 enthalten ist, kann von der optischen Achse MLX in der x2-Richtung, welche entgegengesetzt der x1-Richtung ist, getrennt sein. Demzufolge können die zweiten photoelektrischen Wandler 120, welche in dem ersten Pixel PX1 und dem zweiten Pixel PX2 enthalten sind, die Lichtstrahlen, welche in unterschiedlichen Richtungen voneinander einfallen, abtasten. Beispielsweise kann der zweite photoelektrische Wandler 120 des ersten Pixels PX1 ein optisches Signal des zweiten Wellenlängenbandes von einfallendem Licht, welches von einer linken Seite der optischen Achse MLX einfällt, abtasten, und der zweite photoelektrische Wandler 120 des zweiten Pixels PX2 kann ein optisches Signal des zweiten Wellenlängenbandes von einfallendem Licht, welches von einer rechten Seite der optischen Achse MLX einfällt, abtasten. Demzufolge können die elektrischen Signale, welche von dem ersten Pixel PX1 und dem zweiten Pixel PX2 ausgegeben werden, als binokulare Parallaxenbildsignale oder Signale zum Erlangen binokularer binokularer Parallaxenbilder ausgegeben werden.
  • Zusätzlich können ein erster Farbfilter CF1 des ersten Pixels PX1 und ein zweiter Farbfilter CF2 des zweiten Pixels PX2 selektiv Licht, welches unterschiedlich voneinander ist, übertragen oder reflektieren. Beispielsweise kann, wenn der Farbfilter CF der Komplementärfarbfilter ist, der erste Farbfilter CF1 ein roter Filter zum Blocken einer komplementären Farbe von Rot sein, und der zweite Farbfilter CF kann ein blauer Filter zum Blocken einer komplementären Farbe von Blau sein. Eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Anordnung der Farbfilter CF1 und CF2 in der Mehrzahl von Pixeln geändert werden.
  • 4A und 4B sind Diagramme einer Pixelschaltung gemäß beispielhaften Ausführungsformen.
  • Wie obenstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist, kann der Pixel PX den ersten photoelektrischen Wandler 110 und den zweiten photoelektrischen Wandler 120 aufweisen und kann wenigstens zwei Lichtstrahlen von voneinander unterschiedlichen Wellenlängenbändern in die elektrischen Signale umwandeln und kann die elektrischen Signale ausgeben. Wenigstens eine Pixelschaltung, welche die elektrischen Signale von dem ersten photoelektrischen Wandler 110 und dem zweiten photoelektrischen Wandler 120 empfängt, und Ausgangssignale erzeugt, kann in der Verdrahtungsschicht ML (wie in 3 gezeigt) enthalten sein.
  • Wie obenstehend beschrieben ist, können der erste photoelektrische Wandler 110 und der zweite photoelektrische Wandler 120 eines der anorganischen Photodiode PD wie beispielsweise die Silizium-Photodiode oder die Verbindungshalbleiter-Photodiode PD oder die organische Photodiode OPD sein. Die Pixelschaltungen der anorganischen Photodiode (hierin nachstehend wird hierauf Bezug genommen als Photodiode PD) und der organischen Photodiode (OPD) werden unter Bezugnahme auf 4A und 4B beschrieben werden.
  • Bezugnehmend auf 4A kann jede Pixelschaltung, welche in der Pixelanordnung eines Komplementärmetalloxidhalbleiter(CMOS = Complementary Metal-Oxide Semiconductor)-Bildsensors enthalten ist, ein Element zum Verstärken des elektrischen Signals, welches durch die Photodiode PD umgewandelt wird, aufweisen, und auf eine solche Pixelschaltung kann Bezug genommen werden als ein aktiver Pixelsensor (APS). Beispielsweise kann ein Pixel eine Photodiode PD, einen Transfertransistor TG, einen Reset-Transistor RS, einen Source-Folger-Transistor SF und einen Auswahltransistor SX haben. Die Photodiode PD ist eine Art von photoempfindlicher Vorrichtung, welche eine Charakteristik hat, dass ein Photostrom linear gemäß einer Intensität des einfallenden Lichts in einem Sperrvorspannungs-Zustand zunimmt, und Elektronen ansammeln kann, wenn die Photodiode PD Licht ausgesetzt ist und von außerhalb elektrisch gefloatet ist. Wenn die Elektronen angesammelt werden, kann eine Kathodenspannung der Photodiode PD verringert werden, und die Intensität des Lichts, welches durch die Photodiode PD absorbiert wird, kann durch ein Messen der verringerten Spannung abgetastet werden. Die obige Ansammlung der Elektronen kann ebenso als ein Vorgang des Entladen eines Kondensators aufgrund des erzeugten Photostroms beschrieben werden.
  • Der Transfertransistor TG kann die Photodiode PD gemäß einer Gate-Spannung verbinden mit oder trennen von einer Floatingdiffusion bzw. schwebenden Diffussion (FD) Während die Photodiode PD die Elektronen basierend auf dem einfallenden Licht ansammelt, wird eine Spannung, welche den Transfertransistor TG abschalten kann, an ein Gate des Transfertransistors TG angelegt, um die Photodiode PD und die Floatingdiffusion FD voneinander elektrisch zu blockieren. Wenn die Photodiode PD die Absorption des Lichts beendet, kann der Transfertransistor TD angeschaltet werden, um eine Spannungsvariation aufgrund der Elektronen, welche in der Photodiode PD angesammelt sind, auszugeben, und demzufolge kann die Spannung, welche in der Kathode der Photodiode PD geändert wird, zu der Floatingdiffusion FD übertragen werden.
  • Vor dem Übertragen der Spannung der Photodiode PD zu der Floatingdiffusion FD kann die Floatingdiffusion FD aufgrund des Reset-Transistors RS, welcher angeschaltet ist, zurückgesetzt werden. Eine Rücksetzspannung bzw. Reset-Spannung der Floatingdiffusion FD kann durch den Source-Folger-Transistor SF verstärkt werden, und kann als eine analoge Spannung ausgegeben werden, wenn der Auswahltransistor SEL angeschaltet ist. Eine Leitungsschaltung kann die analoge Spannung, welche der Reset-Spannung der Floatingdiffusion FD entspricht, welche als VOUT ausgegeben wird, aufnehmen.
  • Wenn die Ausgabe der Reset-Spannung der Floatingdiffusion FD beendet ist, wird der Reset-Transistor RS abgeschaltet und der Transfertransistor TG wird angeschaltet, so dass eine Spannung gemäß den Elektronen, welche in der Photodiode PD angesammelt sind, zu der Floatingdiffusion FD übertragen werden können. Ähnlich zu der Reset-Spanung der Floatingdiffusion FD kann die geänderte Spannung der Floatingdiffusion FD als die analoge Spannung (VOUT) über den Source-Folger-Transistor SF und den Auswahltransistor SX ausgegeben werden. Die analoge Spannung (VOUT), welche der Variationen der Ausgabespannung der Floatingdiffusion FD entspricht, kann zu einer externen Leitungsschaltung (nicht gezeigt) übertragen werden.
  • Die Leitungsschaltung empfängt die Reset-Spannung der Floatingdiffusion FD und die Variation in der Spannung, welche durch die Photodiode PD verursacht wird, und kann die Intensität des Lichtes, welches durch die Photodiode PD abgetastet wird, aus einer Differenz zwischen den zwei Spannungen berechnen. Auf die oben beschriebene Operation wird Bezug genommen als eine korrelierte Doppelabtastung (CDS) und eine Reihenfolge des Empfangens der Reset-Spannung und der Variation in der Spannung, welche durch die Photodiode PD verursacht wird, kann geändert werden. In 4A weist die Pixelschaltung einen NMOS-Transistor auf, eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen sind aber jedoch nicht darauf beschränkt, beispielsweise kann die Pixelschaltung einen PMOS-Transistor aufweisen.
  • Bezugnehmend auf 4B kann eine Pixelschaltung eine organische Photodiode OPD aufweisen. Die organische Photodiode OPD, welche die Photodiode PD der Pixelschaltung in 4A substituieren kann, kann eine optische Komponente einer bestimmten Wellenlänge in das elektrische Signal umwandeln. Das elektrische Signal, welches von der organischen Photodiode OPD ausgegeben wird, kann vorübergehend in einem Speicherknoten SN gespeichert werden. Die Pixelschaltung kann dann die Spannung an dem Speicherknoten SN messen, um die Intensität des Lichtes, welches durch die organische Photodiode OPD absorbiert wird, abzutasten. Operationen danach sind gleich zu denjenigen der Pixelschaltung, welche die Photodiode PD aufweist, und Beschreibungen davon sind hier ausgelassen.
  • 5A und 5B sind horizontale Querschnittsansichten eines Pixels PX, welcher in einem Bildsensor 100a gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist. 5A und 5B zeigen den horizontalen Querschnitt des Pixels PX, welcher in 3 gezeigt ist, und zur Dienlichkeit der Beschreibung sind die Elemente anders als der zweite photoelektrische Wandler 120, der Speicherknoten 115 und die Mikrolinse MLS ausgelassen.
  • Wie in 5A und 5B gezeigt ist, kann der zweite photoelektrische Wandler 120 zu einer Richtung in den Pixel PX abweichend sein. Der Bildsensor 100a kann die Mehrzahl von Pixeln PX und die zweiten photoelektrischen Wandler 120 in dem ersten Pixel PX1 und dem zweiten Pixel PX2 aufweisen, welche benachbart zueinander in einer Zeilenrichtung, beispielsweise x1-x2-Richtung sein können, sind jedoch nicht darauf beschränkt sind. Beispielsweise können die zweiten photoelektrischen Wandler 120 in dem ersten Pixel PX1 und dem zweiten Pixel PX2 in entgegengesetzte Richtungen zueinander abweichend sein.
  • Bezugnehmend auf 5A kann der zweite photoelektrische Wandler 120 des ersten Pixels PX1 zu einer rechten Seite (x1-Richtung) abweichend sein, und der zweite photoelektrische Wandler 120 des zweiten Pixels PX2 kann zu einer linken Richtung (x2-Richtung) abweichend sein.
  • Wie obenstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist, kann der Speicherknoten 115 von dem zweiten photoelektrischen Wandler 120 auf einer gleichen Ebene (beispielsweise dem Halbleitersubstrat SUB) getrennt sein, beispielsweise kann der Speicherknoten 115 in einem verbleibenden Raum nach dem Anordnen des zweiten photoelektrischen Wandlers 120 unter Berücksichtigung eines Füllfaktors des Pixels PX sein. Demnach kann der Speicherknoten 115 des ersten Pixels PX1 in Richtung der linken Seite abweichend sein, und der Speicherknoten 115 des zweiten Pixels PX2 kann in Richtung der rechten Seite abweichend sein.
  • Wie obenstehend beschrieben ist, kann, da die zweiten photoelektrischen Wandler 120 des ersten Pixels PX1 und des zweiten Pixels PX2 in Richtung der entgegengesetzten Richtungen abweichend sind, beispielsweise den linken und rechten Seiten, ein Bildsignal, welches eine Parallaxe zwischen linken und rechten Seiten hat, erlangt werden.
  • Bezugnehmend auf 5B kann der zweite photoelektrische Wandler 120 des ersten Pixels PX nach oben (y1-Richtung) abweichend sein, und der zweite photoelektrische Wandler 120 des zweiten Pixels PX kann nach unten (y2-Richtung) abweichen.
  • Der Speicherknoten 115 des ersten Pixels PX1 kann nach unten (y2-Richtung) abweichen, und der Speicherknoten 115 des zweiten Pixels PX2 kann nach oben (y1-Richtung) abweichen.
  • Wie obenstehend beschrieben ist, kann, da die zweiten photoelektrischen Wandler 120 des ersten Pixels PX1 und des zweiten Pixels PX2 in entgegengesetzte Richtungen abweichen, beispielsweise die obere und die untere Richtung, ein Bildsignal, welches eine Parallaxe zwischen einer oberen und einer unteren Seite hat, erlangt werden.
  • Wie obenstehend unter Bezugnahme auf 5A und 5B beschrieben ist, kann das Bildsignal, welches die Parallaxe zwischen den linken und rechten Seiten und/oder zwischen der oberen und der unteren Seite hat, basierend auf den Signalen erlangt werden, welche von dem wenigstens einem Paar von Pixeln PX1 und PX2 ausgegeben werden.
  • 6 ist ein Diagramm, welches jeweils eine Bildsignalausgabe von dem zweiten photoelektrischen Wandler 120 in den Bildsensoren 100 und 100b der 3 und der 5A zeigt. In den beispielhaften Ausführungsformen kann ein Bildsignal gemäß einer Konfiguration der Farbfilter, welche als ein Schach-Mosaik gebildet sind, gezeigt werden. Hier können die Pixel PX rote Signale oder blaue Signale ausgeben. Basierend auf einem Paar der Pixel PX, können die Pixel PX an der rechten Seite ein rechtes rotes Signal Rr oder ein rechtes blaues Signal Br ausgeben, und die Pixel PX an der linken Seite können linke rote Signale R1 oder linke blaue Signale B1 ausgeben.
  • Demzufolge kann ein Bildsignal, welches eine Parallaxe zwischen der linken und der rechten Seite hinsichtlich Rot und Blau hat, erlangt werden, es ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können das rechte rote Signal Rr und das rechte blaue Signal Br kombiniert werden, und das linke rote Signal R1 und das linke blaue Signal B1 können kombiniert werden, um das Bild zu erlangen, welches eine Parallaxe zwischen der linken und der rechten Seite hat.
  • Zusätzlich zeigt 6, dass die Pixel PX die roten Signale oder die blauen Signale ausgeben, sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Konfiguration des Farbfilters verschiedentlich modifiziert werden. Ebenso kann eine Modifikation zum Erlangen des Bildes, welches eine Parallaxe zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt hat, basierend auf 6 und der obigen Beschreibung durchgeführt werden.
  • 7A bis 7C sind horizontale Querschnittsansichten eines Pixels, welcher in Bildsensoren 100c, 100d und 100f gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist. 7A bis 7C zeigen den horizontalen Querschnitt des Pixels PX, welcher in 3 gezeigt ist, und zur Dienlichkeit der Beschreibung sind Elemente anders als der photoelektrische Wandler 120, der Speicherknoten 115 und die Mikrolinse MLS ausgelassen.
  • Bezugnehmend auf 7A kann der Bildsensor 100c eine Kombination von ersten bis vierten Pixeln PX1 bis PX4 aufweisen, und die zweiten photoelektrischen Wandler 120, welche derart angeordnet sind, dass sie voneinander abweichend sind. Die zweiten photoelektrischen Wandler 120 der ersten bis vierten Pixel PX1 bis PX4 können derart angeordnet sein, dass sie in verschiedene Richtungen voneinander abweichen. Beispielsweise kann, wie in 7A gezeigt ist, der zweite photoelektrische Wandler 120 diagonal in entgegengesetzten Richtungen angeordnet sein. Die zweiten photoelektrischen Wandler 120, welche in den ersten bis vierten Pixeln PX1 bis PX4 enthalten sind, können jeweils in einer x1-y1-Richtung, x1-y2-Richtung, x2-y1-Richtung und x2-y2-Richtung abweichen. In einer oder mehreren Ausführungsformen können die x1-y1-Richtung, die x1-y2-Richtung, die x2-y1-Richtung und die x2-y2-Richtung rechtwinklig zueinander sein. Gemäß der Anordnung der zweiten photoelektrischen Wandler 120 kann ein Bildsignal gemäß der Parallaxe zwischen der unteren und der oberen Richtung und der linken und der rechten Richtung erlangt werden.
  • Wie in 7A gezeigt ist, kann der Speicherknoten 115 in Richtung einer entgegengesetzten Richtung zu dem zweiten photoelektrischen Wandler 120 abweichen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Speicherknoten 115 kann in verschiedenen Richtungen abweichen, solange der Speicherknoten 115 den zweiten photoelektrischen Wandler nicht 120 überlappt. Beispielsweise kann der Speicherknoten 115 des ersten Pixels PX in der x1-y2-Richtung, der y2-Richtung, der x2-y2-Richtung, der x2-Richtung und der x2-y1-Richtung mit Ausnahme der x1-y1-Richtung abweichen.
  • Bezugnehmend auf 7B und 7C sind Konfigurationen der Pixel PX in den Bildsensoren 100d und 100f ähnlich zu denjenigen der Pixel PX in dem Bildsensor 100c der 7A. Die zweiten photoelektrischen Wandler 120a und 120b jedoch und die Speicherknoten 115d und 115 in 7B und 7C können jeweils variieren. Wie in 7B gezeigt ist, können der zweite photoelektrische Wandler 120a und der Speicherknoten 115d dreieckige Formen haben. Ebenso kann, wie in 7C gezeigt ist, der zweite photoelektrische Wandler 120b eine polygonale Form haben. Wie obenstehend beschrieben ist, sind die zweiten photoelektrischen Wandler 120a und 120b und die Speicherknoten 115d und 115 in den Formen modifiziert, um den Füllfaktor des Pixels PX zu erhöhen.
  • 8 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Pixels PX, welcher in einem Bildsensor 200 gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist.
  • Bezugnehmend auf 8 kann der Bildsensor 200 eine Mehrzahl von Pixeln PX aufweisen, und jeder der Mehrzahl von Pixeln PX kann die Mikrolinse MLS, den Farbfilter CF, den ersten photoelektrischen Wandler 110, den Durchgangsdraht 114, den Speicherknoten 115, den zweiten photoelektrischen Wandler 120 und die Verdrahtungsschicht ML aufweisen. Jeder der Mehrzahl von Pixeln PX kann die Planarisierungsschicht PL und die Isolierschicht IL aufweisen.
  • Die Mittelachse CX des zweiten photoelektrischen Wandlers 120 kann von der optischen Achse MLX in einer Richtung getrennt sein.
  • In 8 ist der Pixel PX des Bildsensors 200 ähnlich zu dem Pixel PX in dem Bildsensor 100 der 3. In dem Pixel der 8 jedoch können die Planarisierungsschicht PL, der erste photoelektrische Wandler 110, der Farbfilter CF, der zweite photoelektrische Wandler 120 und die Verdrahtungsschicht ML sequentiell unter der Mikrolinse MLS geschichtet sein.
  • Demzufolge kann in dem Licht, welches durch die Mikrolinse MLS einfällt, Licht, welches ein erstes Wellenlängenband hat, photoelektrisch in dem ersten photoelektrischen Wandler 110 umgewandelt werden, und das Licht eines Partialwellenlängenbandes von dem Wellenlängenband anders als dem ersten Wellenlängenband kann durch den Farbfilter CF übertragen werden. Die Lichtkomponente, welche durch den Farbfilter CF übertragen wird, kann photoelektrisch in dem zweiten photoelektrischen Wandler 120 umgewandelt werden.
  • Der Farbfilter CF ist beispielsweise ein Komplementärfarbfilter, welcher Licht reflektieren kann, welches ein Wellenlängenband hat, das komplementär mit dem Licht ist, welches durch den zweiten photoelektrischen Wandler 120 absorbiert wird. Beispielsweise kann der Farbfilter CF das Licht blockieren, welches das Wellenlängenband hat, welches komplementär mit dem zweiten Wellenlängenband oder dem dritten Wellenlängenband, welches auf den zweiten photoelektrischen Wandler 120 einfällt, ist. Demzufolge kann der zweite photoelektrische Wandler 120 das Licht des dritten Wellenlängenbandes oder des zweiten Wellenlängenbandes photoelektrisch umwandeln. Beispielsweise kann das Licht des ersten bis dritten Wellenlängenbands grünes, rotes und blaues Licht sein. Ebenso kann das Licht des ersten bis dritten Wellenlängenbands grünes, cyanfarbiges und magentafarbiges Licht sein. Eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen sind jedoch nicht darauf beschränkt.
  • 9 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Pixels, welcher in einem Bildsensor 300 gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist.
  • Bezugnehmend auf 9 kann der Bildsensor 300 eine Mehrzahl von Pixeln PX aufweisen, und jeder der Mehrzahl von Pixeln PX kann die Mikrolinse MLS, den ersten photoelektrischen Wandler 110, einen ersten Durchgangsdraht 114, einen ersten Speicherknoten 115, den zweiten photoelektrischen Wandler 120, einen dritten photoelektrischen Wandler 130, einen dritten Durchgangsdraht 134, einen dritten Speicherknoten 135 und die Verdrahtungsschicht ML aufweisen. Jeder der Mehrzahl von Pixeln PX kann ferner die Planarisierungsschicht PL und die Isolierschicht IL aufweisen. Ebenso kann jeder der Mehrzahl von Pixeln PX ferner einen Farbfilter (nicht gezeigt) aufweisen.
  • Der erste photoelektrische Wandler 110 kann Licht des ersten Wellenlängenbandes umwandeln und kann das Licht in das elektrische Signal umwandeln, und der dritte photoelektrische Wandler 130 kann Licht des dritten Wellenlängenbandes absorbieren und kann das Licht in ein elektrisches Signal umwandeln. Der zweite photoelektrische Wandler 120 kann eine verbleibende Komponente des einfallenden Lichtes absorbieren und kann die verbleibende Komponente des einfallenden Lichtes in das elektrische Signal umwandeln.
  • Wie in 9 gezeigt ist, kann, wenn der dritte photoelektrische Wandler 130, der erste photoelektrische Wandler 110 und der zweite photoelektrische Wandler 120 nacheinanderfolgend unter der Mikrolinse MLS geschichtet sind, der zweite photoelektrische Wandler 120 Licht mit Ausnahme des Lichts des ersten und dritten Wellenlängenbands aus dem Licht absorbieren, welches durch die Mikrolinse MLS einfällt. Beispielsweise kann der zweite photoelektrische Wandler 120 das Licht des zweiten Wellenlängenbandes in das elektrische Signal umwandeln. In einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen kann, um das Licht des zweiten Wellenlängenbandes selektiv zu absorbieren, der Farbfilter (nicht gezeigt) zwischen der Mikrolinse MLS und dem zweiten photoelektrischen Wandler 120 sein.
  • In einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen können der erste photoelektrische Wandler 110 und der dritte photoelektrische Wandler 130 organische Photodioden aufweisen. Der erste photoelektrische Wandler 110 und der dritte photoelektrische Wandler 130 können jeweils obere Elektroden 111 und 131, Farbauswahlschichten 112 und 132 und untere Elektroden 113 und 133 aufweisen. Das elektrische Signal, welches in dem dritten photoelektrischen Wandler 130 umgewandelt wird, kann in dem dritten Speicherknoten 135 über den dritten Durchgangsdraht 134 gespeichert werden. Das elektrische Signal, welches in dem ersten photoelektrischen Wandler 110 umgewandelt wird, kann in dem ersten Speicherknoten 115 über den ersten Durchgangsdraht 114 gespeichert werden.
  • In 9 sind der erste Speicherknoten 115 und der dritte Speicherknoten 135 in der Oben- und Unten-Richtung in dem Halbleitersubstrat SUB, beispielsweise z1-z2-Richtung geschichtet, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können der erste Speicherknoten 115 und der dritte Speicherknoten 135 voneinander anders auf einer einer gleichen horizontalen Ebene getrennt sein. Ebenso können der erste Speicherknoten 115 und der dritte Speicherknoten 135 voneinander in der y-Richtung oder der x1-x2-Richtung getrennt sein.
  • Der zweite photoelektrische Wandler 120 ist eine anorganische Photodiode und kann in dem Halbleitersubstrat SUB sein. Die Mittelachse CX des zweiten photoelektrischen Wandlers 120 kann von der optischen Achse MLX getrennt sein. Die Mittelachsen CX der zweiten photoelektrischen Wandler 120 in dem ersten Pixel PX1 und dem zweiten Pixel PX2, welche benachbart zueinander sind, können von der optischen Achse MLX in unterschiedlichen Richtungen voneinander getrennt sein. Demzufolge kann der erste Pixel PX1 ein elektrisches Signal ausgeben, welches dem optischen Signal des zweiten Wellenlängenbandes hinsichtlich eines links einfallenden Lichtes entspricht, welches von einer linken Seite der optischen Achse MLX einfällt, und der zweite Pixel PX2 kann ein elektrisches Signal ausgeben, welches dem optischen Signal des zweiten Wellenlängenbandes hinsichtlich des rechts einfallenden Lichtes entspricht, welches von einer rechten Seite der optischen Achse MLX einfällt. Jedes der elektrischen Signale kann in einer Pixelschaltung (nicht gezeigt), welche in der Verdrahtungsschicht ML enthalten ist, verstärkt werden, und kann verwendet werden, um die Phasendifferenz AF durchzuführen.
  • Die Pixel PX, welche in 9 enthalten sind, weisen die ersten bis dritten photoelektrischen Wandler 110, 120 und 130 auf, welche photoelektrisch das Licht von zueinander unterschiedlichen Wellenlängenbändern umwandeln können und demzufolge kann ein Pixel PX die elektrischen Signale ausgeben, welche den optischen Signalen wenigstens dreier Wellenlängenbänder entspricht. Ebenso können, da die zweiten photoelektrischen Wandler 120 des ersten Pixels PX1 und des zweiten Pixels PX2 in Richtung entgegengesetzter Richtungen abweichen, die elektrischen Signale, welche von dem wenigstens einen Paar von Pixeln PX1 und PX2 ausgegeben werden, als das Parallaxenbildsignal oder das Parallaxenbild ausgegeben werden.
  • 10 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Pixels PX, welcher in einem Bildsensor 400 gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist.
  • Bezugnehmend auf 10 kann der Bildsensor 400 eine Mehrzahl von Pixeln PX aufweisen, und jeder der Mehrzahl von Pixeln PX kann die Mikrolinse MLS, den Farbfilter CF, den ersten photoelektrischen Wandler 110, den Durchgangsdraht 114, den Speicherknoten 115, den zweiten photoelektrischen Wandler 120 und die Verdrahtungsschicht ML aufweisen. Jeder der Mehrzahl von Pixeln PX kann ferner die Planarisierungsschicht PL und die Isolierschicht IL aufweisen.
  • Die Mikrolinse MLS, die Planarisierungsschicht PL, der Farbfilter CF, der erste photoelektrische Wandler 110, der zweite photoelektrische Wandler 120 und die Verdrahtungsschicht ML können nacheinanderfolgend unter der Mikrolinse MLS geschichtet sein, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können Anordnungen des ersten photoelektrischen Wandlers 110 und des zweiten photoelektrischen Wandlers 120 geändert werden. Der erste photoelektrische Wandler 110 kann unter dem zweite photoelektrischen Wandler 120 sein.
  • Konfigurationen und Operationen der Pixel PX in 10 sind ähnlich zu denjenigen des Pixels PX in 3. Der zweite photoelektrische Wandler 120 jedoch, welcher in dem Pixel PX enthalten ist, kann unterschiedlich zu demjenigen des Pixels PX der 3 sein. Demnach werden Beschreibungen für die ähnlichen Elemente ausgelassen, und eine Beschreibung des zweiten photoelektrischen Wandlers 120 wird untenstehend beschrieben werden.
  • Wie in 10 gezeigt ist, kann der zweite photoelektrische Wandler 120 eine erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und eine zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 aufweisen. Die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 können anorganische Photodioden wie beispielsweise Silizium-Photodioden oder Verbindungshalbleiter-Photodioden sein. Die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 können in dem Halbleitersubstrat SUB gebildet sein.
  • Die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 können voneinander basierend auf der optischen Achse MLX getrennt sein. Demzufolge können die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 Licht, welches aus unterschiedlichen Richtungen zueinander einfällt, abtasten. Beispielsweise kann die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 hauptsächlich das Licht abtasten, welches von der x2-Richtung, beispielsweise der linken Seite der optischen Achse MLX einfällt, und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 kann hauptsächlich das Licht, welches von der x1-Richtung, beispielsweise der rechten Seite der optischen Achse MLX einfällt, abtasten.
  • Demzufolge kann der zweite photoelektrische Wandler 120 wenigstens zwei elektrische Signale hinsichtlich des Lichts des zweiten Wellenlängenbandes ausgeben, und ein Parallaxenbildsignal kann basierend auf den elektrischen Signalen erlangt werden.
  • Zusätzlich kann der Bildsensor 400 die Mehrzahl von Pixeln PX1 und PX2 aufweisen. Der erste Pixel PX1 und der zweite Pixel PX2, welche benachbart zueinander sind, können die Farbfilter CF hinsichtlich Licht der unterschiedlichen Arten oder derselben Art aufweisen, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann in einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen die Mehrzahl von Pixeln PX den Farbfilter CF nicht aufweisen.
  • Die elektrischen Signale, welche dem Licht des zweiten Wellenlängenbandes entsprechen, welche von den ersten photoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 121, welche jeweils in dem ersten Pixel PX1 und im zweiten Pixel PX2 enthalten sind, ausgegeben werden, konfigurieren ein erstes Bildsignal (beispielsweise Linkes-Auge-Bildsignal), und die elektrischen Signale, welche von den zweiten photoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen 122, welche jeweils in dem ersten Pixel PX1 und im zweiten Pixel PX2 enthalten sind, ausgegeben werden, können ein zweites Bildsignal konfigurieren (beispielsweise Rechtes-Auge-Bildsignal).
  • 11A bis 11G sind horizontale Querschnittsansichten eines Pixels PX, welcher in Bildsensoren 400a bis 400g gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist. 11A bis 11G zeigen den horizontalen Querschnitt des Pixels PX, welcher in 10 gezeigt ist. Zur Dienlichkeit der Beschreibung sind Elemente anders als die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122, der Speicherknoten 115 und die Mikrolinse MLS ausgelassen.
  • Bezugnehmend auf 11A können die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 in dem Pixel PX des Bildsensors 400a angeordnet sein. Die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 können voneinander derart getrennt sein, dass die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 zu linken und rechten Seiten beispielsweise in der x1-x2-Richtung abweichen. Demzufolge können die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 linke und rechte binokulare Parallaxenbildsignale ausgeben.
  • Der Speicherknoten 115 kann in einem verbleibenden Raum sein und kann zu der y1-Richtung oder der y2-Richtung abweichen. In 11A weicht der Speicherknoten 115 des ersten Pixels PX1 in Richtung der y1-Richtung ab, und der Speicherknoten 115 des zweiten Pixels PX2 weicht in Richtung der y2-Richtung ab. Eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen sind jedoch nicht darauf beschränkt, beispielsweise können die Speicherknoten 115 des ersten Pixels PX1 und des zweiten Pixels PX2 in derselben Richtung, wie beispielsweise der y1-Richtung oder der y2-Richtung abweichen.
  • Bezugnehmend auf 11B können die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122, welche in dem Pixel PX des Bildsensors 400b enthalten sind, voneinander derart getrennt sein, dass die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung in eine obere und eine untere Richtung beispielsweise die y1-y2-Richtung abweichen. Demzufolge können die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 obere und untere binokulare Parallaxenbildsignale ausgeben.
  • Der Speicherknoten 115 kann auf einem verbleibenden Ort sein und kann zu der x1-Richtung oder der x2-Richtung abweichen. In 11B weicht der Speicherknoten 115 des ersten Pixels PX1 zu der x1-Richtung ab und der Speicherknoten 115 des zweiten Pixels PX2 weicht zu der x2-Richtung ab. Eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen sind jedoch nicht darauf beschränkt, beispielsweise können die Speicherknoten 115 des ersten Pixels PX1 und der zweiten Pixel PX2 in derselben Richtung, wie beispielsweise die x1-Richtung oder die x2-Richtung abweichen.
  • Bezugnehmend auf 11C ist die Struktur des Pixels PX in dem Bildsensor 400c ähnlich zu derjenigen des Pixels PX in dem Bildsensor 400a der 11A mit Ausnahme der Anordnung des Speicherknotens 115.
  • Der Speicherknoten 115 kann in einer diagonalen Richtung des Pixels PX beispielsweise der x1-y1-Richtung, der x1-y2-Richtung, der x2-y1-Richtung und der x2-y2-Richtung abweichen. Wie in 11C gezeigt ist, können die Speicherknoten 115 von vier benachbarten Pixeln PX1 bis PX4 in Richtung der Mitte der vier Pixel PX1 bis PX4 abweichen. Eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen sind jedoch nicht darauf beschränkt, beispielsweise können die Speicherknoten 115 der Pixel PX in wenigstens einer Richtung ausgewählt aus der x1-y1-Richtung, der x1-y2-Richtung, der x2-y1-Richtung und der x2-y2-Richtung sein. Ebenso können die Speicherknoten 115 der Pixel PX in derselben Richtung abweichen.
  • Bezugnehmend auf 11D bis 11G können die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122, welche in dem Pixel PX des Bildsensors 400d bis 400g enthalten sind, dreieckige Formen haben. Ebenso können, wie in 11G gezeigt ist, Ränder der Dreiecke sanft gemustert bzw. strukturiert sein. In 11D bis 11G weichen die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 zu der linken und rechten Richtung ab, beispielsweise in der x1-x2-Richtung, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 in obere und untere Richtungen, beispielsweise die y1-y2-Richtung abweichen. Andernfalls können die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 von einigen Pixeln PX in die obere und untere Richtung abweichen, und die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 von anderen Pixeln PX können in die linke und die rechte Richtung abweichen.
  • Zusätzlich kann der Speicherknoten 115 in wenigstens eine der Richtung ausgewählt aus der x1-y1-Richtung, der x1-y2-Richtung, der x2-y1-Richtung und der x2-y2-Richtung abweichen, und wie in 11E und 11F gezeigt ist, können die Speicherknoten 115 ebenso als Dreiecke gebildet sein.
  • Wie in 11D und 11G gezeigt ist, können die Speicherknoten 115, welche in der Mehrzahl von Pixeln PX enthalten sind, in derselben Richtung, beispielsweise einer der x1-y1-Richtung, der x1-y2-Richtung, der x2-y1-Richtung und der x2-y2-Richtung abweichen, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Beispielsweise können, wie in 11E gezeigt ist, die Speicherknoten 115, welche in den vier Pixeln PX1 bis PX4 enthalten sind, in unterschiedliche Richtungen voneinander abweichen. Ebenso können, wie in 11F gezeigt ist, die Speicherknoten 115, welche in dem ersten Pixel PX1 und dem dritten Pixel PX3 enthalten sind, in der unteren Richtung abweichen, und der Speicherknoten 115, welcher in dem zweiten Pixel PX2 und dem vierten Pixel PX4 enthalten ist, kann in der oberen Richtung abweichen.
  • Zusätzlich haben in 11D bis 11G die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 eine dreieckige Form, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Die Formen der ersten photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 121 und der zweiten photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 122 können verschiedentlich modifiziert werden, um den Füllfaktor der Pixel PX zu verbessern. Ebenso können Formen und Anordnungen der Speicherknoten 115 abhängig von den Formen und den Anordnungen der ersten photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 121 und der zweiten photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 122 variieren.
  • 12 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Pixels PX, welcher in einem Bildsensor 500 gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist.
  • Bezugnehmend auf 12 kann jeder der Mehrzahl von Pixeln PX die Mikrolinse MLS, den Farbfilter CF, den ersten photoelektrischen Wandler 110, einen ersten Speicherknoten 115a und einen zweiten Speicherknoten 115b, den zweiten photoelektrischen Wandler 120 und die Verdrahtungsschicht ML aufweisen. Jeder der Mehrzahl von Pixeln PX kann ferner die Planarisierungsschicht PL und die Isolierschicht IL aufweisen.
  • Die Mikrolinse MLS, die Planarisierungsschicht PL, der Farbfilter CF, der erste photoelektrische Wandler 110, der zweite photoelektrische Wandler 120 und die Verdrahtungsschicht ML können nacheinanderfolgend unter der Mikrolinse MLS geschichtet sein. Eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen jedoch sind nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können Orte des ersten photoelektrischen Wandlers 110 und des zweiten photoelektrischen Wandlers 120 geändert werden. Der erste photoelektrische Wandler 110 kann unter dem zweiten photoelektrischen Wandler 120 sein.
  • Der Pixel PX der 12 kann eine ähnliche Konfiguration und Operation zu denjenigen des Pixels PX der 10 haben mit Ausnahme des ersten photoelektrischen Wandlers 110, welcher in dem Pixel PX enthalten ist. Demnach werden Beschreibungen über die Elemente, welche dieselben sind wie diejenigen des Pixels PX in 10 ausgelassen, und die Beschreibung des ersten photoelektrischen Wandlers 110 wird untenstehend beschrieben werden.
  • Wie in 12 gezeigt ist, kann der erste photoelektrische Wandler 110 die obere Elektrode 111, die Farbauswahlschicht 112, eine erste untere Elektrode 113a und eine zweite untere Elektrode 113b aufweisen. Die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b können voneinander basierend auf der optischen Achse MLX getrennt sein. Wie obenstehend beschrieben ist, kann, da der erste photoelektrische Wandler 110 die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b aufweist, welche voneinander getrennt sind, in Betracht gezogen werden, dass der erste photoelektrische Wandler 110 zwei photoelektrische Umwandlungsvorrichtungen aufweisen kann, welche zueinander unterschiedliche elektrische Signale ausgeben können.
  • Jeder der Pixel PX kann einen ersten Speicherknoten 115a und einen zweiten Speicherknoten 115b, welche der ersten unteren Elektrode 113a und der zweiten unteren Elektrode 113b entsprechen, aufweisen. Das elektrische Signal, welches von der ersten unteren Elektrode 113a ausgegeben wird, kann in dem ersten Speicherknoten 115a gespeichert werden. Das elektrische Signal, welches von der zweiten unteren Elektrode 113b ausgeben wird, kann in dem zweiten Speicherknoten 115b gespeichert werden.
  • Die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b können die elektrischen Signale, welchem dem Licht entsprechen, welches aus zueinander unterschiedlichen Richtungen einfällt, ausgeben. Beispielsweise kann die erste untere Elektrode 113a das elektrische Signal ausgeben, welches Licht entspricht, welches von der x2-Richtung, beispielsweise der linken Seite der optischen Achse MLX einfällt, und die zweite untere Elektrode 113b kann das elektrische Signal ausgeben, welches Licht entspricht, welches von der x1-Richtung, beispielsweise der rechten Seite der optischen Achse MLX einfällt. Das Parallaxenbildsignal kann basierend auf den zwei elektrischen Signalen erlangt werden, welche von der ersten unteren Elektrode 113a und der zweiten unteren Elektrode 113b ausgegeben werden.
  • Ebenso werden, da der zweite photoelektrische Wandler 120 die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122, welche abweichen, aufweist, die elektrischen Signale, welche von der ersten unteren Elektrode 113a und der ersten photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 121 ausgegeben werden, kombiniert, um ein erstes Bildsignal (beispielsweise Linkes-Auge-Bildsignal) zu bilden, und die elektrischen Signale, welche von der zweiten unteren Elektrode 113b und der zweiten photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 122 ausgegeben werden, werden kombiniert, um ein zweites Bildsignal (beispielsweise Rechtes-Auge-Bildsignal) zu bilden.
  • 13A bis 13E sind horizontale Querschnittsansichten eines Pixels PX welcher in Bildsensoren 500a bis 500e gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist. 13A bis 13E zeigen den horizontalen Querschnitt des Pixels PX, welcher in 12 gezeigt ist, und zur Dienlichkeit der Beschreibung sind Elemente anders als die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 des zweiten photoelektrischen Wandlers 120, der erste Speicherknoten 115a und der zweite Speicherknoten 115b und die Mikrolinse MLS ausgelassen. Die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b des ersten photoelektrischen Wandlers 110 können auf der ersten photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 121 und der zweiten photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 122 in einer z-Richtung geschichtet sein.
  • Bezugnehmend auf 13A können die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 in dem Pixel PX des Bildsensors 500a angeordnet sein. Die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 können voneinander derart getrennt sein, dass die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 zu der linken und der rechten Richtung abweichen, beispielsweise der x1-x2-Richtung.
  • Der erste Speicherknoten 115a und der zweite Speicherknoten 115b können in dem verbleibenden Raum in dem Pixel PX angeordnet sein. Der erste Speicherknoten 115a und der zweite Speicherknoten 115b können voneinander derart getrennt sein, dass der erste Speicherknoten 115a und der zweite Speicherknoten 115b in der x1-x2-Richtung abweichen.
  • Bezugnehmend auf 13B können die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 voneinander derart getrennt sein, dass die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 in die obere und untere Richtung abweichen, beispielsweise die y1-y2-Richtung.
  • Der erste Speicherknoten 115a und der zweite Speicherknoten 115b können in dem verbleibenden Raum in dem Pixel PX angeordnet sein. Der erste Speicherknoten 115a und der zweite Speicherknoten 115b können voneinander derart getrennt sein, dass der erste Speicherknoten 115a und der zweite Speicherknoten 115b in der y1-y2-Richtung abweichend sind.
  • Bezugnehmend auf 13C können die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 dreickige Formen haben. Ebenso können der erste Speicherknoten 115a und der zweite Speicherknoten 115b dreickige Formen haben.
  • Die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 können voneinander zu der linken und der rechten Seite beispielsweise der x1-x2-Richtung getrennt sein.
  • Der erste Speicherknoten 115a und der zweite Speicherknoten 115b können in dem verbleibenden Raum in dem Pixel PX angeordnet sein und können voneinander in der x1-x2-Richtung getrennt sein.
  • In einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen können die erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 und die zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 122 dreickige Formen haben, und der erste Speicherknoten 115a und der zweite Speicherknoten 115b können voneinander derart getrennt sein, dass der erste Speicherknoten 115a und der zweite Speicherknoten 115b in die obere und die untere Richtung, beispielsweise die y1-y2-Richtung abweichen.
  • Bezugnehmend auf 13D kann der Pixel PX des Bildsensors 500d erste bis vierte photoelektrische Umwandlungsvorrichtungen 121 bis 124 und erste bis vierte Speicherknoten 115a bis 115d aufweisen. Beispielsweise kann in dem Bildsensor 500 der 12 der Pixel PX die erste bis vierte photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 bis 124 und erste bis vierte untere Elektroden 113a bis 113d aufweisen, welche in der x1-x2-Richtung und der y1-y2-Richtung abweichen. Zusätzlich kann der Pixel PX den ersten bis vierten Speicherknoten 115a bis 115d aufweisen. Jeder der Mehrzahl von Pixeln PX kann vier elektrische Signale hinsichtlich des Lichts des ersten Wellenlängenbandes ausgeben und kann vier elektrische Signale hinsichtlich des Lichts des zweiten Wellenlängenbandes ausgeben. Ein Parallaxenbildsignal zwischen den linken und rechten Seiten und den oberen und unteren Seiten kann basierend auf den vier elektrischen Signalen jedes Wellenlängenbandes erzeugt werden.
  • Die erste bis vierte photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 121 bis 124 kann in der diagonalen Richtung des Pixels PX abweichen, beispielsweise der x1-y1-Richtung, der x1-y2-Richtung, der x2-y1-Richtung und der x2-y2-Richtung. Die x1-y1-Richtung, die x1-y2-Richtung, die x2-y1-Richtung und die x2-y2-Richtung können rechtwinklig zueinander sein.
  • Der erste bis vierte Speicherknoten 115a bis 115d können in dem verbleibenden Raum des Pixels PX angeordnet sein und können in der diagonalen Richtung des Pixels PX beispielsweise der x1-y1-Richtung, der x1-y2-Richtung, der x2-y1-Richtung und der x2-y2-Richtung abweichen.
  • Bezugnehmend auf 13E kann jeder der Pixel PX in dem Bildsensor 500e erste bis vierte photoelektrische Umwandlungsvorrichtungen 121 bis 124 und erste bis vierte Speicherknoten 115a bis 115d aufweisen. Ähnlich zu 13D können die ersten bis vierten photoelektrische Umwandlungsvorrichtungen 121 bis 124 und die ersten bis vierten Speicherknoten 115a bis 115d in den diagonalen Richtungen des Pixels PX beispielsweise der x1-y1-Richtung, der x1-y2-Richtung, der x2-y1-Richtung und der x2-y2-Richtung abweichen. Zusätzlich können, wie in 13E gezeigt ist, die ersten bis vierten photoelektrische Umwandlungsvorrichtungen 121 bis 124 und die ersten bis vierten Speicherknoten 115a bis 115d dreieckige Formen haben. Eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen sind jedoch nicht darauf beschränkt, beispielsweise können die ersten bis vierten photoelektrische Umwandlungsvorrichtungen 121 bis 124 und die ersten bis vierten Speicherknoten 115a bis 115d verschiedentlich modifiziert werden.
  • 14 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Pixels PX, welcher in einem Bildsensor 600 gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist.
  • Bezugnehmend auf 14 kann jeder der Mehrzahl von Pixeln PX, welche in dem Bildsensor 600 enthalten sind, die Mikrolinse MLS, den Farbfilter CF, den ersten photoelektrischen Wandler 110, den ersten Speicherknoten 115a und den zweiten Speicherknoten 115b, den zweiten photoelektrischen Wandler 120 und die Verdrahtungsschicht ML aufweisen. Jeder der Mehrzahl von Pixeln PX kann ferner die Planarisierungsschicht PL und die Isolierschicht IL aufweisen.
  • Die Mikrolinse MLS, die Planarisierungsschicht PL, der Farbfilter CF, der erste photoelektrische Wandler 110, der zweite photoelektrische Wandler 120 und die Verdrahtungsschicht ML können nacheinanderfolgend unter der Mikrolinse MLS geschichtet sein. Eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können die Orte des erste photoelektrischen Wandlers 110 und des zweiten photoelektrischen Wandlers 120 geändert werden. Der erste photoelektrische Wandler 110 kann unter dem zweiten photoelektrischen Wandler 120 sein.
  • Wie in 14 gezeigt ist, kann die Mittelachse CX des zweiten photoelektrischen Wandlers 120 mit optischen Achsen MLX koinzidieren. Der zweite photoelektrische Wandler 120 kann das optische Signal des zweiten Wellenlängenbandes in das elektrische Signal umwandeln und kann das elektrische Signal ausgeben.
  • Zusätzlich kann der erste photoelektrische Wandler 110 die obere Elektrode 111, die Farbauswahlschicht 112, die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b aufweisen. Die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b können voneinander basierend auf der optischen Achse MLX getrennt sein. Wie obenstehend beschrieben ist, kann, da der erste photoelektrische Wandler 110 die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b aufweist, welche voneinander getrennt sind, in Betracht gezogen werden, dass der erste photoelektrische Wandler 110 zwei photoelektrische Umwandlungsvorrichtungen aufweist, welche zueinander unterschiedliche elektrische Signale ausgeben.
  • Jeder der Pixel PX kann Durchgangsverdrahtungen, welche der ersten unteren Elektrode 113a und der zweiten unteren Elektrode 113b entsprechen, und den ersten Speicherknoten 115a und den zweiten Speicherknoten 115b aufweisen. Das elektrische Signal, welches von der ersten unteren Elektrode 113a ausgegeben wird, kann in dem ersten Speicherknoten 115a gespeichert werden. Das elektrische Signal, welches von der zweiten unteren Elektrode 113b ausgegeben wird, kann in dem zweiten Speicherknoten 115b gespeichert werden.
  • Die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b können elektrische Signale ausgeben, welche dem Licht entsprechen, welches von unterschiedlichen Richtungen basierend auf der optischen Achse MLX einfällt. Beispielsweise kann die erste untere Elektrode 113a das elektrische Signal ausgeben, welches dem Licht entspricht, welches aus der x2-Richtung, beispielsweise der linken Seite der optischen Achse MLX einfällt, und die zweite untere Elektrode 113b kann das elektrische Signal ausgeben, welches dem Licht entspricht, welches von der x1-Richtung, beispielsweise der rechten Seite der optischen Achse MLX einfällt.
  • Ein Parallaxenbildsignal kann basierend auf den zwei elektrischen Signalen, welche von der ersten unteren Elektrode 113a und der zweiten unteren Elektrode 113b ausgegeben werden, erlangt werden.
  • Die 15A und 15B sind horizontale Querschnittsansichten eines Pixels PX, welcher in Bildsensoren 600a und 600b jeweils gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist. 15A und 15B zeigen den horizontalen Querschnitt des Pixels PX, welcher in 14 gezeigt ist, und zur Dienlichkeit der Beschreibung sind die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b des ersten photoelektrischen Wandlers 110, der erste Speicherknoten 115a und der zweite Speicherknoten 115b, entsprechend der ersten unteren Elektrode 113a und der zweiten unteren Elektrode 113b, und die Mikrolinse MLS gezeigt, und die anderen Elemente sind ausgelassen.
  • Bezugnehmend auf 15A können die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b in dem Pixel PX des Bildsensors 600a angeordnet sein. Die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b können voneinander derart getrennt sein, dass die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b zur linken und rechten Seite beispielsweise der x1-x2-Richtung abweichen, wie in 15A gezeigt ist, sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können in anderen beispielhaften Ausführungsformen die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b voneinander derart getrennt sein, dass die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b in der oberen und unteren Richtung beispielsweise der y1-y2-Richtung abweichen. Der zweite photoelektrische Wandler 120 (wie in 14 gezeigt) kann unter der ersten unteren Elektrode 113a und der zweiten unteren Elektrode 113b sein. Eine Fläche eines horizontalen Querschnitts des zweiten photoelektrischen Wandlers 120 kann größer sein als eine Summe von horizontalen Querschnittsflächen der ersten unteren Elektrode 113a und der zweiten unteren Elektrode 113b.
  • Der erste Speicherknoten 115a und der zweite Speicherknoten 115b können in dem verbleibenden Raum des Pixels PX angeordnet sein. Der erste Speicherknoten 115a und der zweite Speicherknoten 115b können voneinander getrennt sein derart, dass der erste Speicherknoten 115a und der zweite Speicherknoten 115b in der x1-x2-Richtung abweichen. Andernfalls können der erste Speicherknoten 115a und der zweite Speicherknoten 115b voneinander getrennt sein derart, dass der erste Speicherknoten 115a und der zweite Speicherknoten 115b in der y1-y2-Richtung abweichen.
  • Wie in 15A gezeigt ist, haben die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b und der erste Speicherknoten 115a und der zweite Speicherknoten 115b rechteckige Formen, sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können Formen der ersten unteren Elektrode 113a und der zweiten unteren Elektrode 113b oder des ersten Speicherknotens 115a und des zweiten Speicherknotens 115b verschiedentlich modifiziert werden.
  • Bezugnehmend auf 15B kann der Pixel PX des Bildsensors 600b erste bis vierte untere Elektroden 113a bis 113b und erste bis vierte Speicherknoten 115a bis 115d aufweisen. Das heißt, dass in dem Bildsensor 600 der 14 der Pixel PX die ersten bis vierten unteren Elektrode 113a bis 113d, welche zu der x1-x2-Richtung und der y1-y2-Richtung abweichen, aufweisen kann. Zusätzlich kann der Pixel PX die ersten bis vierten Speicherknoten 115a bis 115d, welche den ersten bis vierten unteren Elektroden 113a bis 113d entsprechen, aufweisen. Jeder der Mehrzahl von Pixeln PX kann vier elektrische Signale hinsichtlich des Lichts des ersten Wellenlängenbands ausgeben, und kann vier elektrische Signale hinsichtlich des Lichts des zweiten Wellenlängenbands ausgeben. Ein Parallaxenbildsignal zwischen der linken und rechten Seite und der oberen und unteren Seite kann basierend auf den vier elektrischen Signalen hinsichtlich jedes Wellenlängenbandes erzeugt werden.
  • Wie in 15B gezeigt ist, können die ersten bis vierten unteren Elektroden 113a bis 113d in der diagonalen Richtung des Pixels PX abweichen, beispielsweise der x1-y1-Richtung, der x1-y2-Richtung, der x2-y1-Richtung und der x2-y2-Richtung. Die x1-y1-Richtung, die x1-y2-Richtung, die x2-y1-Richtung und die x2-y2-Richtung können rechtwinklig zueinander sein.
  • Der erste bis vierte Speicherknoten 115a bis 115d können in dem verbleibenden Raum des Pixels PX angeordnet sein und können in der diagonalen Richtung des Pixels PX abweichen, beispielsweise der x1-y1-Richtung, der x1-y2-Richtung, der x2-y1-Richtung und er x2-y2-Richtung.
  • Die ersten bis vierten unteren Elektroden 113a bis 113b und die ersten bis vierten Speicherknoten 115a bis 115d können rechteckige Formen haben, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können die Formen der ersten bis vierten unteren Elektroden 113a bis 113b und der ersten bis vierten Speicherknoten 115a bis 115d verschiedentlich modifiziert werden.
  • 16 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Pixels PX, welcher in einem Bildsensor 700 gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist.
  • Bezugnehmend auf 16 kann der Bildsensor 700 die Mehrzahl von Pixeln PX aufweisen, und jeder der Mehrzahl von Pixeln PX kann die Mikrolinse MLS, den ersten photoelektrischen Wandler 110, den Durchgangsdraht 114, erste bis dritte Speicherknoten 115a, 115b und 135, den zweiten photoelektrischen Wandler 120, den dritten photoelektrischen Wandler 130 und die Verdrahtungsschicht ML aufweisen. Jeder der Mehrzahl von Pixeln kann ferner die Planarisierungsschicht PL und Isolierschichten IL1 und IL2 aufweisen. Ebenso kann jeder der Mehrzahl von Pixeln PX ferner den Farbfilter (nicht gezeigt) aufweisen.
  • Der erste photoelektrische Wandler 110 kann Licht des ersten Wellenlängenbandes absorbieren, um das Licht in das elektrische Signal umzuwandeln, und der dritte photoelektrische Wandler 130 kann Licht des dritten Wellenlängenbandes absorbieren, um das Licht in das elektrische Signal umzuwandeln. Der zweite photoelektrische Wandler 120 kann die verbleibenden Komponenten des einfallenden Lichtes absorbieren und die verbleibenden Komponenten des einfallenden Lichts in das elektrische Signal umwandeln.
  • Wie in 16 gezeigt ist, kann, wenn der dritte photoelektrische Wandler 130, der erste photoelektrische Wandler 110 und der zweite photoelektrische Wandler 120 sequentiell unter der Mikrolinse MLS geschichtet sind, der zweite photoelektrische Wandler 120 das einfallende Licht mit Ausnahme des Lichts des ersten und dritten Wellenlängenbandes durch die Mikrolinse MLS absorbieren. Beispielsweise kann der zweite photoelektrische Wandler das Licht des zweiten Wellenlängenbandes in das elektrische Signal umwandeln. Hier kann, um das Licht des zweiten Wellenlängenbandes selektiv zu absorbieren, der Farbfilter (nicht gezeigt) zwischen der Mikrolinse MLS und dem zweiten photoelektrischen Wandler 120 sein.
  • Gemäß beispielhaften Ausführungsformen können der erste photoelektrische Wandler 110 und der dritte photoelektrische Wandler 130 organische Photodioden aufweisen. Der erste photoelektrische Wandler 110 und der dritte photoelektrische Wandler 130 können jeweils obere Elektroden 111 und 131, Farbauswahlschichten 112 und 132 und untere Elektroden 113a und 113b und 133 aufweisen. Die elektrischen Signale, welche von den unteren Elektroden 113a, 113b des ersten photoelektrischen Wandlers 110 und der unteren Elektrode 133 des dritten photoelektrischen Wandlers 130 ausgegeben werden, können in den Speicherknoten 115a, 115b und 135, welche den unteren Elektroden 113a, 113b und 133 entsprechen, über die Durchgangsdrähte 114 gespeichert werden.
  • Zusätzlich kann der erste photoelektrische Wandler 110 die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b aufweisen. Die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b können voneinander basierend auf der optischen Achse MLX getrennt sein. Wie obenstehend beschrieben ist, kann, da der erste photoelektrische Wandler 110 die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b aufweist, welche voneinander getrennt sind, in Betracht gezogen werden, dass der erste photoelektrische Wandler 110 zwei photoelektrische Umwandlungsvorrichtung aufweisen kann, welche zueinander unterschiedliche elektrische Signale ausgeben.
  • Das elektrische Signal, welches von der ersten unteren Elektrode 113a ausgegeben wird, kann in dem ersten Speicherknoten 115a gespeichert werden, und das elektrische Signal, welches von der zweiten unteren Elektrode 113b ausgegeben wird, kann in dem zweiten Speicherknoten 115b gespeichert werden.
  • Die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b können die elektrischen Signale, welche dem Licht entsprechen, welches von unterschiedlichen Richtungen basierend auf der optischen Achse MLX einfällt, ausgeben. Beispielsweise kann die erste untere Elektrode 113a das elektrische Signal ausgeben, welches dem Licht entspricht, welches aus der x2-Richtung, beispielsweise der linken Seite der ersten unteren Elektrode 113a einfällt, und die zweite untere Elektrode 113b kann das elektrische Signal ausgeben, welches dem Licht entspricht, welches von der x1-Richtung, beispielsweise der rechten Seite der zweiten unteren Elektrode 113b einfällt.
  • Ein Parallaxenbildsignal kann basierend auf den zwei elektrischen Signalen, welche von der ersten unteren Elektrode 113a und der zweiten unteren Elektrode 113b ausgegeben werden, erlangt werden.
  • Der Pixel PX, welcher in 16 gezeigt ist, weist die ersten bis dritten photoelektrischen Wandler 110, 120 und 130 auf, welche photoelektrisch das Licht von unterschiedlichen Wellenlängenbändern umwandeln können, und demnach kann jeder Pixel PX die elektrischen Signale, welche dem Licht von wenigstens drei Wellenlängenbändern entsprechen, ausgeben. Ebenso können, da der erste photoelektrische Wandler 110 die zwei unteren Elektroden 113a und 113b aufweist, welche abweichen, die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b zwei elektrische Signale ausgeben, und können das Parallaxenbildsignal basierend auf den zwei elektrischen Signalen erzeugen.
  • 17 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Pixels PX, welcher in einem Bildsensor 700a gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist.
  • Bezugnehmend auf 17 kann der Bildsensor 700a eine Mehrzahl von Pixeln PX aufweisen, und jeder der Mehrzahl von Pixeln PX kann die Mikrolinse MLS, den ersten photoelektrischen Wandler 110, den zweiten photoelektrischen Wandler 120, den dritten photoelektrischen Wandler 130, die Durchgangsdrähte 114, Speicherknoten 115a, 115b, 135a und 135b und die Verdrahtungsschicht ML aufweisen. Jeder der Mehrzahl von Pixeln PX kann ferner die Planarisierungsschicht PL und Isolierschichten IL1 und IL2 aufweisen. Ebenso kann jeder der Mehrzahl von Pixeln PX ferner den Farbfilter (nicht gezeigt) aufweisen.
  • Der Pixel PX der 17 kann ähnliche Strukturen und Operationen zu denjenigen des Pixels PX der 16 haben. Der dritte photoelektrische Wandler 130 jedoch des Pixels PX in 17 kann unterschiedlich von dem dritten photoelektrischen Wandler 130 des Pixels PX in 16 sein.
  • Wie in 17 gezeigt ist, kann der dritte photoelektrische Wandler 130 die obere Elektrode 131, die Farbauswahlschicht 132 und die erste untere Elektrode 133a und die zweite untere Elektrode 133b aufweisen. Die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 133b können voneinander basierend auf der optischen Achse MLX getrennt sein. Wie obenstehend beschrieben ist, kann, da der dritte photoelektrische Wandler 130 die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 133b aufweist, welche voneinander getrennt sind, es in Betracht gezogen werden, dass der dritte photoelektrische Wandler 130 zwei photoelektrische Umwandlungsvorrichtungen aufweist, welche zwei unterschiedliche elektrische Signale ausgeben.
  • Elektrische Signale, welche von der ersten unteren Elektrode 113a und der zweiten unteren Elektrode 133b des dritten photoelektrischen Wandlers 130 ausgegeben werden, können in Speicherknoten 135a und 135b gespeichert werden, welche jeweils der ersten Elektrode 133a und der zweiten unteren Elektrode 133b entsprechen.
  • Die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 133b können elektrische Signale ausgeben, welche dem Licht entsprechen, welches aus verschiedenen Richtungen basierend auf der optischen Achse MLX einfällt. Beispielsweise kann die erste untere Elektrode 133a das elektrische Signal ausgeben, welches dem Licht entspricht, welches von der x2-Richtung, beispielsweise der linken Seite der ersten unteren Elektrode 133a einfällt, und die zweite untere Elektrode 133b kann das elektrische Signal ausgeben, welches dem Licht entspricht, welches von der x1-Richtung, beispielsweise der rechten Seite der zweiten unteren Elektrode 133b einfällt. Das Parallaxenbildsignal kann basierend auf den zwei elektrischen Signalen, welche von der ersten unteren Elektrode 133a und der zweiten unteren Elektrode 133b ausgegeben werden, erlangt werden.
  • Ebenso können, da der erste photoelektrische Wandler 110 die erste und zweite untere Elektrode 113a und 113b aufweist, welche voneinander abweichen, die zwei elektrischen Signale, welche von den ersten unteren Elektroden 113a und 133a, welche in dem ersten photoelektrischen Wandler 110 und dem dritten photoelektrischen Wandler 130 jeweils enthalten sind, ausgegeben werden, kombiniert werden, um ein erstes Bildsignal (beispielsweise ein Linkes-Auge-Bildsignal) zu bilden, und die zwei elektrischen Signale, welche von den zweiten unteren Elektroden 113b und 133b ausgegeben werden, welche in dem ersten photoelektrischen Wandler 110 und dem dritten photoelektrischen Wandler 130 jeweils enthalten sind, können kombiniert werden, um ein zweites Bildsignal (beispielsweise ein Rechtes-Auge-Bildsignal) zu bilden.
  • 18 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Pixels PX, welcher in einem Bildsensor 700b gemäß beispielhaften Ausführungsformen enthalten ist.
  • Bezugnehmend auf 18 kann der Bildsensor 700b die Mehrzahl von Pixeln PX aufweisen, und jeder der Mehrzahl von Pixeln PX kann die Mikrolinse MLS, den ersten photoelektrischen Wandler 110, einen zweiten photoelektrischen Wandler 120a, den dritten photoelektrischen Wandler 130, die Durchgangsdrähte 114, Speicherknoten 115a, 115b, 135a und 135b und die Verdrahtungsschicht ML aufweisen. Jeder der Mehrzahl von Pixeln PX kann ferner die Planarisierungsschicht PL und die Isolierschichten IL1 und IL2 aufweisen.
  • Der erste photoelektrische Wandler 110 kann Licht des ersten Wellenlängenbandes absorbieren und kann das Licht in das elektrische Signal umwandeln, der zweite photoelektrische Wandler 120a kann Licht des zweiten Wellenlängenbandes absorbieren und das Licht in das elektrische Signal umwandeln, und der dritte photoelektrische Wandler 130 kann Licht des dritten Wellenlängenbandes absorbieren und kann das Licht in das elektrische Signal umwandeln.
  • Die ersten bis dritten photoelektrischen Wandler 110, 120a und 130 können organische Photodioden aufweisen. Die ersten bis dritten photoelektrische Wandler 110, 120a und 130 können jeweils obere Elektroden 111, 121a und 131, Farbauswahlschichten 112, 122a und 132 und untere Elektroden 113a, 113b, 123a und 133 aufweisen. Elektrische Signale, welche von den unteren Elektroden 113a und 113b des ersten photoelektrischen Wandlers 110, der unteren Elektrode 123a des zweiten photoelektrischen Wandlers 120a und der unteren Elektrode 133 des dritten photoelektrischen Wandlers 130 ausgegeben werden, können jeweils in den Speicherknoten 115a, 115b, 135a und 135b, welche den unteren Elektroden 113a, 113b, 123a und 133 entsprechen, über die Durchgangsdrähte 114 gespeichert werden. Die Speicherknoten 115, 115b, 135a und 135b können in dem Halbleitersubstrat SUB sein.
  • Zusätzlich kann der erste photoelektrische Wandler 110 die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b aufweisen. Die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b können voneinander getrennt sein basierend auf der optischen Achse MLX.
  • Die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b können elektrische Signale ausgeben, welche dem Licht entsprechen, welches von unterschiedlichen Richtungen basierend auf der optischen Achse MLX einfällt. Ein Parallaxenbildsignal kann basierend auf den zwei elektrischen Signalen, welche von der ersten unteren Elektrode 113a und der zweiten und dritten Elektrode 113b ausgegeben werden, erlangt werden.
  • Der Pixel der 18 kann die ersten bis dritten photoelektrischen Wandler 110, 120a und 130 aufweisen, welche photoelektrisch das Licht von unterschiedlichen Wellenlängenbändern umwandeln, und demnach kann ein Pixel PX elektrische Signale ausgeben, welche den optischen Signalen von wenigstens drei Wellenlängenbändern entsprechen. Ebenso kann, da der erste photoelektrische Wandler 110 die zwei unteren Elektroden 113a und 113b aufweist, welche abweichen, und die erste untere Elektrode 113a und die zweite untere Elektrode 113b zwei elektrische Signale ausgeben, das Parallaxenbildsignal basierend auf den zwei elektrischen Signalen erzeugt werden.
  • Der Bildsensor und der Pixel, welche in dem Bildsensor gemäß einer oder mehrerer beispielhafter Ausführungsformen enthalten sind, werden obenstehend unter Bezugnahme auf 3 bis 18 beschrieben. Der technische Umfang der vorliegenden Beschreibung ist jedoch nicht auf die oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt, sondern es können eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen verschiedentlich modifiziert werden.
  • 19A und 19B sind Diagramme von Fokussierpixeln FPX in Pixelanordnungen PXAa, PXAb gemäß beispielhaften Ausführungsformen.
  • Auf den Pixel gemäß beispielhaften Ausführungsformen, welcher obenstehend unter Bezugnahme auf 1 bis 18 beschrieben ist, welcher ein Phasendifferenzbildsignal ausgibt, kann Bezug genommen werden als ein Fokussierpixel. In einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen kann der Fokussierpixel FPX vollständig in einer Pixelanordnung angeordnet sein, er ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Bezugnehmend auf 19A und 19B können die Fokussierpixel FPX auf wenigstens einem Punkt in der Pixelanordnung PXAa angeordnet sein.
  • Beispielsweise kann wenigstens ein Fokussierpixel FPX auf einer Mittelposition oder einer Umfangsposition der Pixelanordnung PXAa sein. Allgemeine Pixel GPX können auf dem verbleibenden Bereich angeordnet sein mit Ausnahme des Punktes, an dem der Fokussierpixel FPX angeordnet ist. In einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen können die allgemeinen Pixel GPX Mehrschichtstrukturen haben, in welchen die Mittelachse des photoelektrischen Wandlers mit der optischen Achse koinzidieren kann.
  • Bezugnehmend auf 19B kann wenigstens ein Fokussierpixel FPX in einer Zeilenrichtung einer Pixelanordnung PXAb, beispielsweise x1-x2-Richtung, oder einer Spaltenrichtung einer Pixelanordnung PXAb, beispielsweise y1-y2-Richtung, angeordnet sein.
  • Die 20A bis 20E sind Diagramme, welche Beispiele zum Anordnen einer Mehrzahl von Fokussierpixeln FPX zeigen.
  • FPX bezeichnet einen Fokussierpixel und GPX bezeichnet einen allgemeinen Pixel. Wie in 20A und 20B gezeigt ist, können die Fokussierpixel FPX in einer diagonalen Richtung angeordnet sein. Ebenso können, wie in 20C und 20D gezeigt ist, die Fokussierpixel FPX in der Zeilenrichtung oder der Spaltenrichtung angeordnet sein.
  • Ebenso können, wie in 20E gezeigt ist, die Mehrzahl von Fokussierpixeln FPX als eine Matrix angeordnet sein.
  • Die Fokussierpixel FPX können auf wenigstens einem Punkt in der Pixelanordnung PXAa oder PXAb angeordnet sein, wie in 19A und 19B gezeigt ist.
  • 21 ist ein Blockschaltbild einer digitalen bildgebenden Vorrichtung 1000 gemäß beispielhaften Ausführungsformen.
  • Die digitale bildgebende Vorrichtung 1000 gemäß den beispielhaften Ausführungsformen kann eine bildgebende Einheit 1110, einen Bildsensor 1120, einen Speicher 1130 und einen Speicher-/Lese-Controller 1140, einen Datenspeichereinheit 1142, eine Programmspeichereinheit 1150, eine Anzeigetreibereinheit 1162, eine Anzeigeeinheit 1164, eine CPU/DSP 1170 und eine Handhabungseinheit 1180 aufweisen.
  • Der Gesamtbetrieb der digitalen bildgebenden Vorrichtung 1000 wird durch die CPU/DSP 1170 gesteuert. Die CPU/DSP 1170 kann eine Linsentreibereinheit 1112, einer Aperturtreibereinheit 1115 und einen Controller bzw. eine Steuerung 1122 mit Steuersignalen zum Betreiben jeder Vorrichtung aufweisen.
  • Die CPU/DSP 1170, ein Signalprozessor 1123, der Controller 1122 und der Speicher-/Lese-Controller 1140 können einen Prozessor und einen Speicher (nicht gezeigt) aufweisen.
  • Der Speicher kann eine nichtflüchtige Speichervorrichtung, beispielsweise ein Nur-Lese-Speicher (ROM), ein programmierbarer ROM (PROM), ein elektrisch programmierbarer ROM (EPROM), ein elektrisch löschbarer und programmierbarer ROM (EEPROM), eine Flashspeichervorrichtung, ein Phasenübergangs-RAM (PRAM), ein magnetischer RAM (MRAM), ein resistiver RAM (RRAM), ein ferroelektrischer RAM (FRAM) usw. sein.
  • Der Speicher kann einen computerlesbaren Code enthalten, welcher, wenn er durch den Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor als einen Spezialzweck-Computer konfiguriert. Beispielsweise kann der Code die CPU/DSP 70 als einen Spezialzweck-Computer konfigurieren, um die Linsentreibereinheit 1112, die Aperturtreibereinheit 1115 und den Controller 1112 zu steuern.
  • Der Speicher 1130, die Datenspeichereinheit 1142 und die Programmspeichereinheit 1150 kann eine flüchtige Speichervorrichtung, beispielsweise ein statischer Direktzugriffsspeicher (SRAM), ein dynamischer Direktzugriffsspeicher (DRAM) etc. sein.
  • Die bildgebende Einheit 1110 ist eine Vorrichtung zum Empfangen von Licht und kann eine Linse 1111, eine Linsentreibereinheit 1112, eine Apertur 113 und die Aperturtreibereinheit 1115 aufweisen.
  • Die Linse 1111 kann eine Mehrzahl von Linsen aufweisen. Der Ort der Linse 1111 wird durch die Linsentreibereinheit 1112 angepasst. Beispielsweise kann die Linsentreibereinheit 1112 den Ort der Linse 1111 gemäß dem Steuersignal anpassen, welches von der CPU/DSP 1170 vorgesehen ist.
  • Ein Öffnungsgrad der Apertur 1113 kann durch die Aperturtreibereinheit 1115 angepasst werden, um eine Intensität des Lichts, welche auf eine bildgebende Vorrichtung 1118 einfällt, anzupassen.
  • Der Bildsensor 1120 kann einfallendes Licht in ein Bildsignal umwandeln. Der Bildsensor 1120 kann eine Pixelanordnung 1121, den Controller 1122 und den Signalprozessor 1123 aufweisen.
  • Ein optisches Signal, welches durch die Linse 1111 und die Apertur 1113 hindurchgetreten ist, fokussiert ein Bild eines Objekts auf einer lichtempfangenden Oberfläche der Pixelanordnung 1121. Die Pixelanordnung 1121 kann ein Komplementärmetalloxidhalbleiterbildsensor (CIS) sein, welcher das optische Signal in das elektrische Signal umwandelt. Die Empfindlichkeit der Pixelanordnung 1121 kann durch den Controller 1122 angepasst werden. Der Controller 1122 kann die Pixelanordnung 1121 gemäß einem Steuersignal, welches automatisch durch ein Bildsignal erzeugt wird, welches in Echtzeit zugeführt wird, oder einem Steuersignal, welches manuell durch einen Verwender eingegeben wird, steuern.
  • Eine Belichtungszeit der Pixelanordnung 1121 kann durch einen Verschluss (nicht gezeigt) angepasst werden. Der Verschluss (nicht gezeigt) kann ein mechanischer Verschluss sein, welcher den Einfall von Licht durch Bewegen einer Abdeckung anpasst, oder ein elektronischer Verschluss, welcher die Belichtung durch Zuführen eines elektrischen Signals zu der Pixelanordnung 1121 steuert.
  • Der Signalprozessor 1123 kann Behandlungen wie beispielsweise eine Rauschverringerung, eine Verstärkungsanpassung, eine Kurvenverlaufsformung und eine Analog-Digital-Wandlung hinsichtlich des analogen Signals, welches von der Pixelanordnung 1121 zugeführt wird, durchführen. Der Signalprozessor 1123 kann eine Signalbehandlung zum Durchführen der Phasendifferenz AF durchführen.
  • Das Signal, welches durch den Signalprozessor 1123 verarbeitet wird, kann der CPU/DSP 1170 nach einem Hindurchtreten oder ohne ein Hindurchtreten durch den Speicher 1130 zugeführt werden. Hier arbeitet der Speicher 1130 als ein Hauptspeicher der digitalen bildgebenden Vorrichtung 1000 und speichert vorübergehend Informationen, welche während des Betriebs der CPU/DSP 1170 benötigt werden. Die Programmspeichereinheit 1130 kann Programme wie beispielsweise ein Betriebssystem oder ein Anwendungssystem zum Treiben der digitalen bildgebenden Vorrichtung 1000 speichern.
  • Darüber hinaus kann die digitale bildgebende Vorrichtung 1000 die Anzeigeeinheit 1164 zum Anzeigen eines Betriebsstatus davon oder von Bildinformationen, welche durch die digitale bildgebende Vorrichtung 1000 aufgenommen werden, aufweisen. Die Anzeigeeinheit 1164 kann den Verwender mit visuellen Informationen und/oder hörbaren Informationen versehen. Die Anzeigeeinheit 1164 kann beispielsweise aus einem Flüssigkristallanzeige(LCD = Liquid Crystal Display = Flüssigkristallanzeige)-Paneel oder einer organischen Leuchtdiode (OLED = Organic Light-Emitting Diode = Organische Leuchtdiode) gebildet sein, um die visuellen Informationen vorzusehen. Ebenso kann die Anzeigeeinheit 1164 ein Touchscreen sein, welcher eine Berührungseingabe erkennen kann.
  • Die Anzeigetreibereinheit 1162 kann die Anzeigeeinheit 1164 mit einem Treibersignal versehen.
  • Die CPU/DSP 1170 kann ein bildgebendes Eingangssignal verarbeiten und steuert die Vorrichtungen gemäß dem bildgebenden Signal oder einem externen Eingangssignal. Die CPU/DSP 1170 kann Rauschen in dem bildgebenden Eingangssignal verringern und kann einen Bildsignalvorgang wie beispielsweise eine Gammakorrektur, eine Farbfilteranordnungsinterpolation, eine Farbmatrix, eine Farbkorrektur oder eine Farbverbesserung zum Verbessern der Bildqualität durchführen. Ebenso können Bilddaten, welche durch ein Durchführen des Bildsignalvorgangs zum Verbessern der Bildqualität erzeugt werden, komprimiert werden, um eine Bilddatei zu erzeugen, oder die Bilddaten können aus der Bilddatei wiederhergestellt werden. Ein Kompressionsformat des Bildes kann ein reversibles Format oder ein irreversibles Format sein. Beispielsweise kann ein stehendes Bild in ein Joint Photographic Experts Group(JPEG)-Format oder JPEG2000-Format umgewandelt werden. Andernfalls können in einem Fall eines Videos eine Mehrzahl von Frames gemäß Moving Picture Experts Group(MPEG)-Standards komprimiert werden, um eine Videodatei zu erzeugen. Die Videodatei kann gemäß beispielsweise einem Exchangeable Image File Format(Exif)-Format erzeugt werden.
  • Die Bilddaten, welche von der CPU/DSP 1170 ausgegeben werden, werden dem Speicher-/Lese-Controller 1140 direkt oder über den Speicher 1130 zugeführt und der Speicher-/Lese-Controller 1140 kann die Bilddaten in der Datenspeichereinheit 1142 gemäß einem Signal, welches von dem Verwender oder automatisch zugeführt wird, speichern. Ebenso kann der Speicher-/Lese-Controller 1140 Daten des Bildes aus der Bilddatei, welche in der Datenspeichereinheit 1142 gespeichert ist, lesen, und kann die Daten in die Anzeigetreibereiheit über den Speicher 1130 oder eine andere Passage zuführen, um die Anzeigeeinheit 1164 zu veranlassen, das Bild anzuzeigen. Die Datenspeichereinheit 1142 kann abnehmbar sein oder sie kann permanent in der digitalen bildgebenden Vorrichtung 1000 angebracht sein Ebenso kann die CPU/DSP 1170 Vorgänge wie beispielsweise einen unklaren Vorgang, einen Farbvorgang, einen Verwischungs- bzw. Unschärfevorgang, einen Randbetonungsvorgang, einen Bildinterpretationsvorgang, einen Bilderkennungsvorgang oder einen Bildeffektvorgang durchführen. Der Bilderkennungsvorgang kann eine Gesichtserkennung oder eine Szenerieerkennung aufweisen. Darüber hinaus kann die CPU/DSP 1170 ein Bildsignal verarbeiten zum Anzeigen eines Anzeigebildes auf der Anzeigeeinheit 164. Beispielsweise kann die CPU/DSP 1170 eine Helligkeitsniveausteuerung, eine Farbanpassung, eine Kontrastanpassung, eine Schärfeanpassung, eine Bildschirmunterteilung, eine Erzeugung eines Buchstabenbildes oder einer Bildkombination durchführen. Die CPU/DSP 1170 kann mit einem externen Monitor verbunden sein und kann einen eingestellten (oder alternativ vorbestimmten) Bildsignalvorgang durchführen, um Bilder auf dem externen Monitor anzuzeigen. Die CPU/DSP 1170 kann die Bilddaten zu dem externen Monitor übertragen, um das Bild auf dem externen Monitor anzuzeigen.
  • Ebenso kann die CPU/DSP 1170 ein Programm, welches in der Programmspeichereinheit 1150 gespeichert ist, ausführen oder ein zusätzliches Modul zum Erzeugen eines Steuersignals zum Steuern einer Autofokusfunktion AF, einer Zoomanpassung, einer Fokussieranpassung oder einer automatischen Entwicklungsanpassung einschließen und kann das Steuersignal für die Aperturtreibereinheit 1115, die Linsentreibereinheit 1112 und den Controller 1122 vorsehen. Zusätzlich kann die CPU/DSP 1170 den Gesamtbetrieb der Vorrichtungen wie beispielsweise des Shutters oder eines Blitzes, welcher in der digitalen bildgebenden Vorrichtung 1000 enthalten ist, steuern.
  • Die Handhabungseinheit 1180 ist eine Einheit, durch welche der Verwender ein Steuersignal eingegeben kann. Die Handhabungseinheit 1180 kann einen Shutter-Freigabeknopf zum Aussetzen der Pixelanordnung 1121 von Licht für eine eingestellte (oder alternativ vorbestimmte) Zeitperiode zum Aufnehmen eines Bildes, einen Leistungsknopf zum Zuführen eines Steuersignals, welches ein Anschalten/Abschalten der Leistung steuert, einen Zoomknopf zum Erhöhen oder Verringern eines Ansichtswinkels gemäß der Eingabe, einen Modusauswahlknopf und andere Bildvorgabewerte-Anpassungsknöpfe aufweisen. Die Handhabungseinheit 1180 kann als ein beliebiger Typ gebildet sein, vorausgesetzt dass der Verwender das Steuersignal dort hindurch eingeben kann, beispielsweise ein Knopf, eine Tastatur, ein Touchpad, ein Touchscreen oder eine Fernbedienung.
  • 22 ist ein Blockschaltbild einer CPU/DSP 1170a mit einigen zusätzlichen Elementen der digitalen bildgebenden Vorrichtung 1000 gemäß beispielhaften Ausführungsformen.
  • Die CPU/DSP 1170a kann einen AF-Signalextraktor 71, einen Bildsignalprozessor 72, einen Phasendifferenz-AF-Prozessor 73, einen AF-Mikrocomputer (AF-Micom) 75 und einen Codec 76 aufweisen. Die CPU/DSP 1170a kann ferner einen Kontrast-AF-Prozessor 74 aufweisen. Die Pixelanordnung 1121 kann die Pixelstrukturen und Anordnungen, welche obenstehend unter Bezugnahme auf 1 bis 20E beschrieben sind, aufweisen.
  • Einer oder mehrere des Bildsignalprozessors 72, des Phasendifferenz-AF-Prozessors 73, des Codecs 76 und des Kontrast-AF-Prozessors 74 können einen Prozessor und einen Speicher (nicht gezeigt) aufweisen.
  • Der Speicher kann einen computerlesbaren Code enthalten, welcher, wenn er durch den Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor als einen Spezialzweck-Computer konfiguriert. Beispielsweise kann der Codec den Bildsignalprozessor 72 als einen Spezialzweck-Computer konfigurieren, um eine Bildverarbeitung auf dem bildgebenden Signal, welches von der Pixelanordnung 1121 ausgegeben wird, durchzuführen.
  • Der AF-Signalextraktor 71 kann ein phasendifferenzerfassendes Signal aus Pixeln, welche in der Pixelanordnung 1121 angeordnet sind, beispielsweise den Fokussierpixeln extrahieren. Der AF-Signalextraktor 71 kann ein erstes phasendifferenzerfassendes Signal und ein zweites phasendifferenzerfassendes Signal von wenigstens einem Pixel extrahieren. Beispielsweise können Intensitäten des ersten phasendifferenzerfassenden Signals und des zweiten phasendifferenzerfassenden Signals gemäß Orten der Pixel in der Zeilenrichtung oder der Spaltenrichtung erfasst werden. Gemäß beispielhaften Ausführungsformen werden, wenn ein Signal-Rausch-Verhältnis des ersten phasendifferenzerfassenden Signals oder des zweiten phasendifferenzerfassenden Signals niedrig ist, erste phasendifferenzerfassende Signale der Pixel in einigen Spalten, welche in derselben Zeile enthalten sind, integriert und gemäß der Pixelorte in der Zeilenrichtung erlangt, und zweite phasendifferenzerfassende Signale der Pixel einiger Zeilen, welche in derselben Spalte enthalten sind, werden integriert und gemäß der Pixelorte in der Zeilenrichtung erlangt.
  • Der Bildsignalprozessor 72 extrahiert das bildgebende Signal von der Pixelanordnung 1121 und führt Signalbehandlungen des bildgebenden Signals durch. Der Bildsignalprozessor 72 kann das bildgebende Signal, welches von der Pixelanordnung 1121 ausgegeben wird und die Rauschentfernung, die Signalamplitudenanpassung und Analog/Digital-Umwandlungsvorgänge durch den Signalprozessor 1123 durchlaufen hat, empfangen, und kann Vorgänge wie beispielsweise eine Interpolation, einen Weißbalance-Vorgang, einen Gammavorgang, einen Scharfzeichnungsvorgang und den Rauschentfernungsvorgang durchführen. Gemäß beispielhaften Ausführungsformen kann die Bildverarbeitung durch den Signalprozessor 1123 durchgeführt werden. Zusätzlich kann der Bildsignalprozessor 72 einen Farbkoordinaten-Umwandlungsvorgang hinsichtlich eines Signals eines RGB-Formats, welches von der Pixelanordnung 1121 ausgegeben wird, durchführen, beispielsweise kann der Bildsignalprozessor 72 ein RGB-Signal in ein YCC-Signal umwandeln.
  • Der Phasendifferenz-AF-Prozessor 73 kann die Phasendifferenz-AF unter Verwendung des ersten und zweiten phasendifferenzerfassenden Signals durchführen. Der Phasendifferenz-AF-Prozessor 73 kann die Phasendifferenz AF gemäß dem Verfahren, welches obenstehend unter Bezugnahme auf 2A bis 2C beschrieben ist, durchführen.
  • In einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen kann der Phasendifferenz-AF-Prozessor 73 einen Korrekturwert zwischen dem ersten und dem zweiten phasendifferenzerfassenden Signal bestimmen, um den In-Fokus-Zustand zu bestimmen. Beispielsweise kann der Korrekurwert zwischen dem ersten und dem zweiten phasendifferenzerfassenden Signal gemäß dem Pixelort berechnet werden, und dann, wenn der Korrelationswert gleich oder größer als ein kritischer Wert an einen Mittelabschnitt der Pixelanordnung ist, wird bestimmt, dass der Mittelabschnitt in dem In-Fokus-Zustand ist. Andernfalls kann bestimmt werden, dass die AF nicht durchgeführt werden kann.
  • Der Kontrast-AF-Prozessor 74 kann die AF basierend auf einem Kontrastwert unter Verwendung des Bildsignals, welches durch den Bildsignalprozessor 72 verarbeitet wird, durchführen. Der Kontrast-AF-Prozessor 74 kann eine Funkfrequenzkomponente, welche einer Kontrastkomponente des Bildsignals entspricht, durch Verwenden eines Bandpassfilters extrahieren. Ebenso kann ein eingestellter (oder alternativ vorbestimmter) Vorgang wie beispielsweise ein Integrationsvorgang hinsichtlich der extrahierten Kontrastkomponente durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Kontrastkomponente gemäß einem Zeitablauf (time laps) integriert werden. Der Kontrast-AF-Prozessor 74 kann die Linse 1111 treiben, so dass die Kontrastkomponente die höchste sein muss.
  • Beispielsweise kann der Kontrast-AF-Prozessor 74 den Kontrast-AF durch ein Verwenden einer Y-Komponente, d. h. einer Helligkeitskomponente aus dem Bildsignal, welches in das Y-CC-Signal umgewandelt ist, durchführen.
  • Der AF-Mikrocomputer 75 kann ein Linsentreibersteuersignal durch ein Verwenden eines Phasendifferenz-AF-Ergebniswerts erzeugen, welcher durch den Phasendifferenz-AF-Prozessor 73 berechnet wird, und des Kontrast-AF-Ergebniswert, welcher durch den Kontrast-AF-Prozessor 74 berechnet wird, und kann das Linsentreibersteuersignal an die Linsentreibereinheit 1112 ausgeben.
  • Obwohl 22 zeigt, dass die Phasendifferenz-AF und die Kontrast-AF zusammen durchgeführt werden, sind jedoch eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die AF nur unter Verwendung des Phasendifferenz-AF-Ergebnisses durchgeführt werden, durchgeführt in dem Phasendifferenz-AF-Prozessor 73.
  • 23 ist ein Blockschaltbild eines Bildsensors 2100 gemäß beispielhaften Ausführungsformen.
  • Wie in 23 gezeigt ist, kann der Bildsensor 2100 eine Pixelanordnung 2110, einen Controller 2130, einen Zeilentreiber 2120, eine Pixelsignal-Leseeinheit 2140 und einen Signalprozessor 2150 aufweisen. Die Pixelanordnung 2110 kann Pixel aufweisen, welche obenstehend beschrieben sind, gemäß der einen oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen. Der Pixel kann eine Mehrschichtstruktur haben, welche einen organischen photoelektrischen Wandler oder einen anorganischen photoelektrischen Wandler aufweist, und kann darüber hinaus eine Mehrschichtstruktur haben, welche nur den organischen photoelektrischen Wandler aufweist. Demnach kann ein Einheitspixel zum Ausgeben eines Bildes in der Größe verringert sein, und ein klares Bild kann ausgegeben werden. Ebenso kann der Pixel ein Phasendifferenzbildsignal zum Durchführen der Phasendifferenz-AF ausgeben.
  • Die Pixelanordnung 2110 kann eine Mehrzahl von Pixeln aufweisen, welche zweidimensional angeordnet sind, und jeder der Mehrzahl von Pixeln kann eine photosensitive Vorrichtung, beispielsweise den organischen photoelektrischen Wandler oder den anorganischen photoelektrischen Wandler aufweisen. Die photosensitive Vorrichtung kann Licht absorbieren, um elektrische Ladungen zu erzeugen, und ein elektrisches Signal (Ausgangsspannung) gemäß den erzeugten elektrischen Ladungen kann für die Pixelsignal-Leseeinheit 2140 vorgesehen sein. Einer der Pixel, welche in der Pixelanordnung 2110 enthalten sind, kann die Ausgabespannung zu einer Zeit in einer Zeileneinheit vorsehen, und demzufolge können die Pixel, welche in einer Zeile der Pixelanordnung 2110 enthalten sind, zu derselben Zeit durch ein Auswahlsignal aktiviert werden, welches von dem Zeilentreiber 2120 ausgegeben wird. Die Pixel, welche in der ausgewählten Zeile enthalten sind, können Ausgabespannungen gemäß dem absorbierten Licht an eine Ausgabeleitung der Spalte, welche der ausgewählten Zeile entspricht, vorsehen.
  • Einer oder mehrere von dem Controller 2130, dem Signalprozessor 2150, einem Rampenerzeuger 2148, einem korrelierten Doppelabtaster (CDS) 2142 und einem Analog-Digital-Wandler (ADC) 2144 können einen Prozessor und einen Speicher (nicht gezeigt) aufweisen.
  • Der Speicher kann computerlesbaren Code enthalten, welcher, wenn er durch den Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor als einen Spezialzweck-Computer konfiguriert. Beispielsweise kann der Code den Signalprozessor 2150 als einen Spezialzweck-Computer konfigurieren, um eine Bildverarbeitung auf den Pixeldaten von einem Puffer 2146 durchzuführen.
  • Der Puffer 2146 kann eine flüchtige Speichervorrichtung, beispielsweise ein statischer Direktzugriffsspeicher (SRAM), ein dynamischer Direktzugriffsspeicher (DRAM) etc. sein.
  • Der Controller 2130 kann den Zeilentreiber 2120 steuern, so dass die Pixelanordnung 2110 das Licht absorbieren kann und elektrische Ladungen ansammeln kann, die angesammelten elektrischen Ladungen vorübergehend speichern kann, oder das elektrische Signal gemäß den gespeicherten elektrischen Ladungen nach außerhalb der Pixelanordnung 2110 ausgeben kann. Ebenso kann der Controller 2130 die Pixelsignal-Leseeinheit 2140 steuern, um die Ausgabespannung, welche von der Pixelanordnung 2110 vorgesehen ist, zu messen.
  • Die Pixelsignal-Leseeinheit 2140 kann den korrelierten Doppelabtaster (CDS) 2142, den Analog-Digital-Wander (ADC) 2144 und den Puffer 2146 aufweisen. Der CDS 2142 kann die Ausgabespannung, welche von der Pixelanordnung 2110 vorgesehen ist, abtasten und halten. Der CDS 2142 kann eine doppelte Abtastung von einem bestimmten Rauschpegel und einem Pegel gemäß der erzeugten Ausgabespannung durchführen, und kann einen Pegel entsprechend einer Differenz zwischen den obigen zwei Pegeln ausgeben. Ebenso kann der CDS 2142 ein Rampensignal empfangen, welches durch den Rampensignalerzeuger 2148 erzeugt wird, um das Rampensignal mit der Ausgangsspannung von der Pixelanordnung 2110 zu vergleichen, und er kann ein Vergleichsergebnis ausgeben.
  • Der ADC 2144 kann ein Analogsignal entsprechend dem Pegel, welcher von dem CDS 2142 übertragen wird, in ein Digitalsignal umwandeln. Der Puffer 2146 kann das Digitalsignal latchen, und das gelatchte Digitalsignal kann nacheinanderfolgend an den Signalprozessor 2150 oder ein Äußeres des Bildsignalprozessors 2100 ausgegeben werden.
  • Der Signalprozessor 2150 kann einen Interpolationsvorgang hinsichtlich der Pixeldaten, welche dorthin übertragen werden, durchführen. Der Signalprozessor 2150 kann Vorgänge wie beispielsweise eine Rauschverringerung, eine Verstärkungsanpassung, eine Kurvenverlaufsformung, eine Interpolation, einen Weißbalance-Vorgang, einen Gammavorgang und/oder ein Scharfzeichnen durchführen. Der Signalprozessor 2150 kann einen Signalvorgang zum Durchführen der Phasen-Differenz-AF durchführen. Der Signalprozessor 2150 kann in dem Bildsensor 2100 enthalten sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Beispielsweise kann in einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen der Signalprozessor 2150 in einem Prozessor enthalten sein, welcher außerhalb des Bildsensors 2100 angeordnet ist.
  • 24 ist ein Blockschaltbild eines Systems 2200 gemäß beispielhaften Ausführungsformen. Das System 2200 kann eines eines Computersystems, eines Kamerasystems, eines Scanners, eines Fahrzeugnavigationssystems, eines Videotelefons, eines Sicherheitssystems oder eines Bewegungserfassungssystems, welche Bilddaten benötigen, sein.
  • Bezugnehmend auf 24 kann das System 2200 einen CPU (oder einen Prozessor) 2210, einen nichtflüchtigen Speicher 2220, einen Bildsensor 2230, eine Eingabe-/Ausgabevorrichtung 2240 und einen Direktzugriffsspeicher (RAM = Random Access Memory = Direktzugriffsspeicher) 2250 aufweisen. Die CPU 2210 kann mit dem nichtflüchtigen Speicher 2220, dem Bildsensor 2230, der Eingabe-/Ausgabevorrichtung 2240 und dem RAM 2250 über einen Bus 2260 kommunizieren. Der Bildsensor 2230 kann als ein unabhängiger Halbleiterchip gebildet sein, oder kann mit der CPU 2210 als ein Halbleiterchip integriert sein. Der Bildsensor 2230 kann die Pixel, welche obenstehend gemäß einem oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen beschrieben sind, aufweisen.
  • 25 ist ein Diagramm eines elektronischen Systems 3000, welches einen Bildsensor 3040 und eine Schnittstelle gemäß beispielhaften Ausführungsformen aufweist.
  • Bezugnehmend auf 25 kann das elektronische System 3000 als eine Datenverarbeitungsvorrichtung gebildet sein, welche in der Lage ist, eine mobile Industrieprozessorschnittstelle (MIPI), beispielsweise ein Mobiltelefon, einen persönlichen digitalen Assistenten (PDA), einen tragbaren Medienabspieler (PMP) und/oder ein Smartphone zu verwenden oder zu unterstützen. Das elektronische System 3000 kann einen Anwendungsprozessor 3010, den Bildsensor 3040 und eine Anzeige 3050 aufweisen.
  • Ein serieller Kameraschnittstellen(CSI)-Host 3012 in dem Anwendungsprozessor 3010 kann seriell mit einer CSI-Vorrichtung 3041 des Bildsensors 3040 über eine CSI kommunizieren. Hier kann beispielsweise der CSI-Host 3012 einen optischen Deserialisierer aufweisen, und die CSI-Vorrichtung 3041 kann einen optischen Serialisierer aufweisen.
  • Ein serieller Anzeigenschnittstellen(DSI)-Host 3011 in dem Anwendungsprozessor 3010 kann mit einer DSI-Vorrichtung 3051 der Anzeige 3050 über eine DSI seriell kommunizieren. Beispielsweise kann der DSI-Host 3011 einen optischen Serialisierer aufweisen, und die DSI-Vorrichtung 3051 kann einen optischen Deserialisierer aufweisen.
  • Das elektronische System 3000 kann einen Funkfrequenz(RF)-Chip 3060 aufweisen, welcher mit dem Anwendungsprozessor 3010 kommunizieren kann. Eine physikalische Schicht (PHY) 3013 des elektronischen Systems 3000 und eine PHY 3061 des RF-Chips 3060 können Daten gemäß MIPI DigRF austauschen.
  • Das elektronische System 3000 kann ferner ein globales Positionierungssystem (GPS) 3020, einen Speicher 3070, ein Mikrofon 3080, einen dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM) 3085 und einen Lautsprecher 3090 aufweisen. Zusätzlich kann das elektronische System 3000 eine Kommunikation unter Verwendung eines Wimax 3030, eines drahtlosen Lokalbereichsnetzwerks (WLAN = Wireless Local Area Network = Drahtloses Lokalbereichsnetzwerk) 3100 und eines Ultrabreitbands (UWB) 3110 durchführen.
  • 26 ist eine longitudinale Querschnittsansicht einer bildgebenden Vorrichtung gemäß beispielhaften Ausführungsformen.
  • Bezugnehmend auf 26 kann eine Kamera 4000 einen Körper 4100, einen Bildsensor 4200, eine Linseneinheit 4300, eine Anzeige 4400 und einen Bildsucher 4500 aufweisen.
  • Die Linseneinheit 4300 arbeitet als ein bildgebendes optisches System, welches Licht von einem Objekt sammeln kann und das Licht in den Bildsensor 4200 in dem Körper 4100 führen kann durch. Die Linseneinheit 4300 kann eine Linsengruppe 31, welche eine Mehrzahl von Linsen aufweist, aufweisen. Die Linsengruppe 31 kann eine Fokussierlinse zum Anpassen eines Fokus und eine Zoomlinse zum Durchführen einer Zoomoperation aufweisen. Die Fokussierlinse und die Zoomlinse können in einer Richtung einer optischen Achse angetrieben werden, um die Zoom- und Fokussieroperationen durchzuführen.
  • Der Bildsensor 4200 kann rechtwinklig zu der optischen Achse sein. Der Bildsensor 4200 kann ein CMOS-Bildsensor sein, in welchem eine Mehrzahl von Pixeln zweidimensional in einer Matrix angeordnet ist. Der Bildsensor 4200 kann elektrische Signale hinsichtlich eingestellten (oder alternativ vorbestimmten) Wellenlängenkomponenten, beispielsweise roten, blauen und grünen Wellenlängenbandkomponenten, in dem Licht des Objekts, welches durch die Linseneinheit 4300 empfangen wird, erzeugen, und kann die erzeugte elektrischen Signale als Bildsignale ausgeben. Der Bildsensor 4200 kann die Mehrzahl von Pixeln gemäß einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen aufweisen. Der Bildsensor 4200 kann ein Phasendifferenzsignal zum Durchführen der Phasendifferenz-AF erzeugen. Die Linse in der Linseneinheit 4300 kann in der Richtung der optischen Achse basierend auf dem erzeugten Phasendifferenzsignal angetrieben werden und demzufolge kann die AF durchgeführt werden.
  • Der Bildsucher 4500 und die Anzeige 4400 können ein Bild des Photografierens des Objekts anzeigen. Der Bildsucher 4500 kann ein Okular (nicht gezeigt) aufweisen. Ebenso kann der Bildsucher 4500 ein Anzeigepaneel aufweisen, welches Bilder anzeigen kann. Der Verwender kann das Objekt, welches photografiert wird, durch den Bildsucher oder die Anzeige 4400 erkennen.
  • Während die beispielhaften Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte insbesondere unter Bezugnahme auf einige beispielhafte Ausführungsformen davon gezeigt und beschrieben worden sind, wird verstanden werden, dass verschiedene Änderungen in der Form und in Details darin getätigt werden können, ohne von dem Gedanken und Umfang der folgenden Ansprüche abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 10-2015-0023151 [0001]

Claims (25)

  1. Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b) einer Mehrschichtsensorstruktur, wobei der Bildsensor (100, 100a–f, 200, 300, 400, 400a–g, 500, 500a–e, 600, 600a–b, 700, 700a–b) Folgendes aufweist: eine Mehrzahl von Abtastpixeln (PX; PX1, PX2; PX1–PX4), wobei jeder der Mehrzahl von Abtastpixeln (PX; PX1, PX2; PX1–PX4) aufweist: eine Mikrolinse (MLS), welche zum Sammeln von Licht konfiguriert ist, einen ersten photoelektrischen Wandler (110), welcher konfiguriert ist zum Umwandeln des Lichts eines ersten Wellenlängenbands in ein elektrisches Signal, und einen zweiten photoelektrischen Wandler (120; 120a; 120b) auf einem Substrat (SUB), wobei der zweite photoelektrische Wandler (120; 120a; 120b) konfiguriert ist zum Umwandeln des Lichts von einem oder mehreren verbleibenden Wellenlängenbändern außerhalb des ersten Wellenlängenbandes in das elektrische Signal, wobei eine Mittelachse (CX) des zweiten photoelektrischen Wandlers (120; 120a; 120b) von einer optischen Achse (MLX) der Mikrolinse (MLS) beabstandet ist.
  2. Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b) nach Anspruch 1, wobei der erste photoelektrische Wandler (110) eine organische Photodiode aufweist.
  3. Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b) nach Anspruch 1, wobei der zweite photoelektrische Wandler (120; 120a; 120b) eine Siliziumphotodiode oder eine Verbindungshalbleiter-Photodiode aufweist.
  4. Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b) nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: einen Farbfilter (CF), welcher konfiguriert ist, um selektiv das Licht basierend auf einer Wellenlänge des Lichts zu übertragen.
  5. Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b) nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: einen ersten Abtastpixel (PX1) und einen zweiten Abtastpixel (PX2), wobei der erste Abtastpixel (PX1) benachbart zu dem zweiten Abtastpixel (PX2) ist, wobei die Mittelachse (CX) des zweiten photoelektrischen Wandlers (120; 120a; 120b) in dem ersten Abtastpixel (PX1) von der optischen Achse (MLX) in einer ersten Richtung beabstandet ist, und die Mittelachse (CX) des zweiten photoelektrischen Wandlers (120; 120a; 120b) in dem zweiten Abtastpixel (PX2) von der optischen Achse (MLX) in einer zweiten Richtung beabstandet ist, wobei die zweite Richtung eine von der ersten Richtung unterschiedliche Richtung ist.
  6. Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b) nach Anspruch 5, wobei die erste Richtung und die zweite Richtung zueinander entgegengesetzt sind.
  7. Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b) nach Anspruch 5, wobei der erste Abtastpixel (PX1) konfiguriert ist zum Ausgeben eines ersten elektrischen Signals, welches dem Licht des ersten Wellenlängenbandes entspricht, und eines zweiten elektrischen Signal, welches dem Licht eines zweiten Wellenlängenbandes entspricht, und der zweite Abtastpixel (PX2) konfiguriert ist zum Ausgeben des ersten elektrischen Signals, welches dem Licht des ersten Wellenlängenbandes entspricht, und eines dritten elektrischen Signals, welches dem Licht eines dritten Wellenlängenbandes entspricht.
  8. Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b) nach Anspruch 5, ferner aufweisend: einen Fokusdetektor, welcher konfiguriert ist zum Durchführen einer Fokuserfassungsoperation basierend auf einer Phasendifferenz zwischen binokularen Parallaxenbildsignalen, welche von dem ersten Abtastpixel (PX1) und dem zweiten Abtastpixel (PX2) ausgegeben werden.
  9. Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b) nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Speicherknoten (115; 115a–b; 135a–b), welcher von dem zweiten photoelektrischen Wandler (120; 120a; 120b) auf dem Substrat (SUB) beabstandet ist, wobei der Speicherknoten (115, 115a–b; 135a–b) konfiguriert ist zum Speichern des elektrischen Signals von dem ersten photoelektrischen Wandler (110).
  10. Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b) nach Anspruch 9, wobei eine Mittelachse des Speicherknotens (115, 115a–b, 135a–b) von der optischen Achse (MLX) in einer Richtung entgegengesetzt zu einer Richtung beabstandet ist, in welcher der zweite photoelektrische Wandler (120; 120a; 120b) von der optischen Achse (MLX) beabstandet ist.
  11. Bildsensor (100c–f; 400c; 400e; 400f) nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Abtastpixeln (PX1–PX4) Folgendes aufweist: erste bis vierte Abtastpixel (PX1–PX4), wobei jeder der ersten bis vierten Abtastpixel (PX1–PX4) den zweiten photoelektrischen Wandler (120; 120a; 120b) darin aufweist derart, dass die Mittelachse (CX) des zweiten photoelektrischen Wandlers (120; 120a; 120b) in jedem von dem ersten bis vierten Abtastpixel (PX1–PX4) von der optischen Achse (MLX) in unterschiedlichen Richtungen beabstandet ist.
  12. Bildsensor (100c–f; 400c; 400e; 400f) nach Anspruch 11, wobei die unterschiedlichen Richtungen rechtwinklig zueinander sind.
  13. Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b) nach Anspruch 1, ferner aufweist: eine Verdrahtungsschicht (ML), welche mit der Mehrzahl von Abtastpixeln (PX; PX1, PX2; PX1–PX4) verbunden ist, wobei der erste photoelektrische Wandler (110), der zweite photoelektrische Wandler (120; 120a; 120b) und die Verdrahtungsschicht (ML) nacheinanderfolgend unter der Mikrolinse (MLS) geschichtet sind.
  14. Bildsensor (700; 700a; 700b) nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen dritten photoelektrischen Wandler (130), welcher konfiguriert ist zum Umwandeln des Lichts eines dritten Wellenlängenbandes in das elektrische Signal.
  15. Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b) nach Anspruch 1, wobei der Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b) ein Halbleiterchip ist.
  16. Bildgebende Vorrichtung (1000), die Folgendes aufweist: eine Linse (1111), welche konfiguriert ist zum Sammln von Licht, welches von einem Objekt reflektiert wird; und einen Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b; 1120) einer Mehrschichtsensorstruktur, wobei der Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b; 1120) eine Pixelanordnung aufweist, welche eine Mehrzahl von Pixeln (PX; PX1, PX2; PX1–PX4) hat, wobei wenigstens einer von der Mehrzahl von Pixeln (PX; PX1, PX2; PX1–PX4) ein Fokussierpixel (FPX) ist, wobei der Fokussierpixel (FPX) aufweist: eine Mikrolinse (MLS), einen ersten photoelektrischen Wandler (110), welcher konfiguriert ist zum Umwandeln von Licht eines ersten Wellenlängenbandes in das elektrische Signal, und einen zweiten photoelektrischen Wandler (120; 120a; 120b), welcher eine erste photoelektrische Umwandlungsvorrichtung aufweist, welche von einer optischen Achse (MLX) der Mikrolinse (MLS) beabstandet ist, wobei der zweite photoelektrische Wandler (120; 120a; 120b) konfiguriert ist zum Umwandeln von Licht eines zweiten Wellenlängenbandes in das elektrische Signal.
  17. Bildgebende Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der erste photoelektrische Wandler (110) eine organische Photodiode aufweist, und der zweite photoelektrische Wandler (120; 120a; 120b) eine Silizium-Photodiode oder eine Verbindungshalbleiter-Photodiode aufweist.
  18. Bildgebende Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der wenigstens eine Fokussierpixel (FPX) Folgendes aufweist: einen ersten Fokussierpixel (FPX) und einen zweiten Fokussierpixel (FPX), wobei der erste Fokussierpixel (FPX) benachbart zu dem zweiten Fokussierpixel (FPX) ist, wobei der erste Fokussierpixel (FPX) und der zweite Fokussierpixel (FPX) jeweils eine der ersten photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung darin aufweisen derart, dass die ersten photoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen, welche in dem ersten Fokussierpixel (FPX) und dem zweiten Fokussierpixel (FPX) enthalten sind, von der optischen Achse (MLX) der Mikrolinse (MLS) in entgegengesetzten Richtungen beabstandet sind.
  19. Bildgebende Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der zweite photoelektrische Wandler (120; 120a; 120b) ferner Folgendes aufweist: eine zweite photoelektrische Umwandlungsvorrichtung, welche von der ersten photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung basierend auf der optischen Achse (MLX) beabstandet ist.
  20. Bildgebende Vorrichtung nach Anspruch 15, ferner aufweist: einen Autofokus(AF)-Prozessor (73), welcher konfiguriert ist, um eine Fokuserfassung durchzuführen durch ein Erfassen einer Phasendifferenz von Licht basierend auf dem elektrischen Signal, welches von dem zweiten photoelektrischen Wandler (120; 120a; 120b) ausgegeben wird, und einen AF-Controller (75), welcher konfiguriert ist, um einen Ort eines Objektivs basierend auf dem erfassten Fokus anzupassen.
  21. Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b), welcher eine Mehrschichtstruktur hat, wobei der Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b) Folgendes aufweist: eine Mehrzahl von Abtastpixeln (PX; PX1, PX2; PX1–PX4), wobei die Mehrzahl von Abtastpixeln (PX; PX1, PX2; PX1–PX4) aufweist einen Mikrolinse (MLS), welche konfiguriert ist zum Sammeln von einfallendem Licht, und eine Mehrzahl von photoelektrischen Wandlern (110, 120, 130) welche nacheinanderfolgend unter der Mikrolinse (MLS) geschichtet sind, wobei die Mehrzahl von photoelektrischen Wandlern (110, 120, 130) konfiguriert ist zum selektiven Umwandeln unterschiedlicher Wellenlängenbänder des einfallenden Lichtes in verschiedene elektrische Signale, und wenigstens einer der Mehrzahl von photoelektrischen Wandlern (110, 120, 130) eine oder mehrere photoelektrische Umwandlungsvorrichtungen hat, welche in einem Substrat (SUB) gebildet sind, wobei die eine oder mehreren photoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen basierend auf einer optischen Achse (MLX) der Mikrolinse (MLS) beabstandet sind.
  22. Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b) nach Anspruch 21, ferner aufweisend: einen Farbfilter (CF), welcher konfiguriert ist, um selektiv das einfallende Licht basierend auf einer Wellenlänge von Licht zu übertragen
  23. Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b) nach Anspruch 21, ferner aufweisend: einen Speicherknoten (115; 115a; 115b; 135a; 135b), welcher konfiguriert ist zum Speichern der elektrischen Signale von der Mehrzahl der photoelektrischen Wandler (110, 120, 130).
  24. Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b) nach Anspruch 21, ferner aufweisend: einen Fokusdetektor, welcher konfiguriert ist zum Durchführen einer fokuserfassenden Operation basierend auf einer Phasendifferenz zwischen binokularen Parallaxenbildsignalen, welche von der Mehrzahl von Abtastpixeln (PX; PX1, PX2; PX1–PX4) ausgegeben werden.
  25. Bildsensor (100; 100a–f; 200; 300; 400; 400a–g; 500; 500a–e; 600; 600a–b; 700; 700a; 700b) nach Anspruch 21, wobei die Mehrzahl von photoelektrischen Wandlern (110, 120, 130) wenigstens eine von einer organischen Photodiode und einer anorganischen Photodiode aufweist, wobei die anorganische Photodiode Silizium oder einen Verbindungshalbleiter aufweist.
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