JP2015188228A - 撮像素子および撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体層16の一方の面には、焦点検出用の画素を形成する遮光膜14Bと、右半分又は左半分に入射光が当たるように開口した光電変換部15aとが、また、半導体層16の他方の面には、画素から出力される信号を転送するための信号出力線などの配線を有する配線層17が形成される。
【選択図】図6
Description
請求項3に記載の撮像素子は、第1開口部から入射した光を電荷に変換する第1光電変換部と、前記第1開口部より開口面積が小さい第2開口部から入射した光を電荷に変換する第2光電変換部と、を有する第1層と、前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号と、前記第2光電変換部で変換された電荷により生成された信号と、を出力する信号出力線を有する第2層と、を備え、前記第2光電変換部は、前記第2開口部と前記信号出力線との間に形成されている。
請求項12に記載の撮像素子は、第1開口部から入射した光を電荷に変換する第1光電変換部と、前記第1開口部より開口面積が小さい第2開口部から入射した光を電荷に変換する第2光電変換部と、前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号を読み出す読出部と、を有する第1層と、前記第2光電変換部に対して前記第2開口部からの光が入射する側とは反対側に形成され、前記読出部の制御に用いる信号を供給する制御線を有する第2層と、を備える。
請求項14に記載の撮像素子は、第1開口部から入射した光を電荷に変換する第1光電変換部と、前記第1開口部より開口面積が小さい第2開口部から入射した光を電荷に変換する第2光電変換部と、前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号を読み出す読出部と、を有する第1層と、前記読出部の制御に用いる信号を供給する制御線を有する第2層と、を備え、前記第2光電変換部は、前記第2開口部と前記制御線との間に形成されている。
請求項18に記載の撮像装置は、請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の前記撮像素子と、前記撮像素子から出力された前記第2光電変換部で変換された電荷により生成された信号を用いて、前記撮像素子に光を射出するレンズの駆動量を演算する第1制御部と、を備える。
請求項19に記載の撮像装置は、請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の前記撮像素子と、前記撮像素子に光を射出するレンズと、前記撮像素子から出力された前記第2光電変換部で変換された電荷により生成された信号を用いて、前記レンズの駆動量を演算する第1制御部と、を備える。
請求項23に記載の撮像素子は、第1開口部と、前記第1開口部より開口面積が小さい第2開口部と、を有する第1層と、前記第1開口部から入射した光を電荷に変換する第1光電変換部と、前記第2開口部から入射した光を電荷に変換する第2光電変換部と、を有する第2層と、前記第2光電変換部に対して前記第2開口部からの光が入射する側とは反対側に形成され、前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号と、前記第2光電変換部で変換された電荷により生成された信号と、を出力する信号出力線を有する第3層と、を備える。
請求項24に記載の撮像素子は、第1開口部と、前記第1開口部より開口面積が小さい第2開口部と、を有する第1層と、前記第1開口部から入射した光を電荷に変換する第1光電変換部と、前記第2開口部から入射した光を電荷に変換する第2光電変換部と、を有する第2層と、前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号と、前記第2光電変換部で変換された電荷により生成された信号と、を出力する信号出力線を有する第3層と、を備え、前記第2層は、前記第1層と前記第3層との間に形成されている。
請求項29に記載の撮像素子は、第1開口部と、前記第1開口部より開口面積が小さい第2開口部と、を有する第1層と、前記第1開口部から入射した光を電荷に変換する第1光電変換部と、前記第2開口部から入射した光を電荷に変換する第2光電変換部と、前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号を読み出す読出部と、を有する第2層と、前記第2光電変換部に対して前記第2開口部からの光が入射する側とは反対側に形成され、前記読出部の制御に用いる信号を供給する制御線を有する第3層と、を備える。
請求項30に記載の撮像素子は、第1開口部と、前記第1開口部より開口面積が小さい第2開口部と、を有する第1層と、前記第1開口部から入射した光を電荷に変換する第1光電変換部と、前記第2開口部から入射した光を電荷に変換する第2光電変換部と、前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号を読み出す読出部と、を有する第2層と、前記読出部の制御に用いる信号を供給する制御線を有する第3層と、を備え、前記第2層は、前記第1層と前記第3層との間に形成されている。
請求項33に記載の撮像装置は、請求項29から請求項32のいずれか一項に記載の前記撮像素子と、前記撮像素子から出力された前記第2光電変換部で変換された電荷により生成された信号を用いて、前記撮像素子に光を射出するレンズの駆動量を演算する第1制御部と、を備える。
請求項34に記載の撮像装置は、請求項29から請求項32のいずれか一項に記載の前記撮像素子と、前記撮像素子に光を射出するレンズと、前記撮像素子から出力された前記第2光電変換部で変換された電荷により生成された信号を用いて、前記レンズの駆動量を演算する第1制御部と、を備える。
(1)撮像素子111を裏面照射型とし、二次元状に並べて配置された複数の画素に、撮像画素210とともに焦点検出画素211が含まれるようにした。これにより、焦点検出画素211の遮光膜14Bの実質的な開口面積を大きくとることができるので、画素が小型化されても焦点検出画素の搭載が可能になる。
(1)電極や配線の機能を遮光膜14A,14Bに持たせるようにしてもよい。これにより、撮像素子としての機能向上させることができる。たとえば、画素の高速読み出しを可能としたり、画素独立制御を可能としたりすることができる。遮光膜14A,14Bに持たせる機能としては、たとえば、信号線(信号出力線VOUT)、電源線Vdd、制御線(リセット制御線φR、転送ゲート制御線φTG、行選択制御線φRS)、バイアス線Vbのいずれかの機能を遮光膜14A,14Bに持たせるようにしてもよい。これにより、複数の画素を同時に読み取ったり、複数の画素を同時に制御したりするために配線を増やすとき、配線層17の層数の増加を抑制することができる。
11 マイクロレンズ固定層
12 色フィルタ
13 平坦化層
14A,14B 遮光膜
15a,33 光電変換部
15b チャンネルストップ部
16 半導体層
17 配線層
18 透明膜
31 リセットトランジスタ
32 転送ゲートトランジスタ
34 電荷電圧変換部
35 ソースホロアトランジスタ
36 行選択トランジスタ
60 半導体基板
61 P型エピタキシャル層
62 支持基板
101 電子カメラ
102 交換レンズ
111 撮像素子
210 撮像用画素
211,211a,211b 焦点検出用画素
300 基本画素
Claims (37)
- 第1開口部から入射した光を電荷に変換する第1光電変換部と、前記第1開口部より開口面積が小さい第2開口部から入射した光を電荷に変換する第2光電変換部と、を有する第1層と、
前記第2光電変換部に対して前記第2開口部からの光が入射する側とは反対側に形成され、前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号と、前記第2光電変換部で変換された電荷により生成された信号と、を出力する信号出力線を有する第2層と、
を備える撮像素子。 - 前記第2光電変換部は、前記第2開口部と前記信号出力線との間に形成されている請求項1に記載の撮像素子。
- 第1開口部から入射した光を電荷に変換する第1光電変換部と、前記第1開口部より開口面積が小さい第2開口部から入射した光を電荷に変換する第2光電変換部と、を有する第1層と、
前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号と、前記第2光電変換部で変換された電荷により生成された信号と、を出力する信号出力線を有する第2層と、を備え、
前記第2光電変換部は、前記第2開口部と前記信号出力線との間に形成されている撮像素子。 - 前記第1層は、前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号を前記信号出力線に読み出す読出部を有し、
前記第2層は、前記第2光電変換部に対して前記第2開口部からの光が入射する側とは反対側に形成され、前記読出部の制御に用いる信号を供給する制御線を有する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 前記第2光電変換部は、前記第2開口部と前記制御線との間に形成されている請求項4に記載の撮像素子。
- 前記第1層は、前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号を前記信号出力線に読み出す読出部を有し、
前記第2層は、前記読出部の制御に用いる信号を供給する制御線を有し、
前記第2光電変換部は、前記第2開口部と前記制御線との間に形成されている請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 前記信号出力線は、前記第2光電変換部と前記制御線との間に形成されている請求項4から請求項6のいずれか一項に記載の撮像素子。
- 前記読出部は、前記第1光電変換部で変換された電荷を転送する転送部と、電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、前記電荷電圧変換部の電荷を排出する排出部と、を含み、
前記制御線は、転送部の制御に用いる信号を供給する第1配線と、前記排出部の制御に用いる信号を供給する第2配線と、を含み、
前記第2配線は、前記第2光電変換部と前記第1配線との間に形成されている請求項4から請求項7のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 前記第2開口部を有する第3層を備え、
前記第2光電変換部は、前記第3層と前記信号出力線との間に形成されている請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 前記第2開口部を有する第3層を備え、
前記第2光電変換部は、前記第3層と前記制御線との間に形成されている請求項4から請求項8のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 光を集光させる集光部を備え、
前記第3層は、前記集光部と前記第2光電変換部との間に形成されている請求項9又は請求項10に記載の撮像素子。 - 第1開口部から入射した光を電荷に変換する第1光電変換部と、前記第1開口部より開口面積が小さい第2開口部から入射した光を電荷に変換する第2光電変換部と、前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号を読み出す読出部と、を有する第1層と、
前記第2光電変換部に対して前記第2開口部からの光が入射する側とは反対側に形成され、前記読出部の制御に用いる信号を供給する制御線を有する第2層と、
を備える撮像素子。 - 前記第2光電変換部は、前記第2開口部と前記制御線との間に形成されている請求項12に記載の撮像素子。
- 第1開口部から入射した光を電荷に変換する第1光電変換部と、前記第1開口部より開口面積が小さい第2開口部から入射した光を電荷に変換する第2光電変換部と、前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号を読み出す読出部と、を有する第1層と、
前記読出部の制御に用いる信号を供給する制御線を有する第2層と、を備え、
前記第2光電変換部は、前記第2開口部と前記制御線との間に形成されている撮像素子。 - 前記読出部は、前記第1光電変換部で変換された電荷を転送する転送部と、電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、前記電荷電圧変換部の電荷を排出する排出部と、を含み、
前記制御線は、転送部の制御に用いる信号を供給する第1配線と、前記排出部の制御に用いる信号を供給する第2配線と、を含み、
前記第2配線は、前記第2光電変換部と前記第1配線との間に形成されている請求項12から請求項14のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 前記第2開口部を有する第3層を備え、
前記第2光電変換部は、前記第3層と前記制御線との間に形成されている請求項12から請求項15のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 光を集光させる集光部を備え、
前記第3層は、前記集光部と前記第2光電変換部との間に形成されている請求項16に記載の撮像素子。 - 請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の前記撮像素子と、
前記撮像素子から出力された前記第2光電変換部で変換された電荷により生成された信号を用いて、前記撮像素子に光を射出するレンズの駆動量を演算する第1制御部と、
を備える撮像装置。 - 請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の前記撮像素子と、
前記撮像素子に光を射出するレンズと、
前記撮像素子から出力された前記第2光電変換部で変換された電荷により生成された信号を用いて、前記レンズの駆動量を演算する第1制御部と、
を備える撮像装置。 - 前記撮像素子から出力された前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号を用いて、画像信号を生成する第2制御部を備える請求項18又は請求項19に記載の撮像装置。
- 前記第2制御部は、前記画像信号による画像を表示部に表示させる請求項20に記載の撮像装置。
- 前記第2制御部は、前記画像信号を記録媒体に記録する請求項20又は請求項21に記載の撮像装置。
- 第1開口部と、前記第1開口部より開口面積が小さい第2開口部と、を有する第1層と、
前記第1開口部から入射した光を電荷に変換する第1光電変換部と、前記第2開口部から入射した光を電荷に変換する第2光電変換部と、を有する第2層と、
前記第2光電変換部に対して前記第2開口部からの光が入射する側とは反対側に形成され、前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号と、前記第2光電変換部で変換された電荷により生成された信号と、を出力する信号出力線を有する第3層と、
を備える撮像素子。 - 第1開口部と、前記第1開口部より開口面積が小さい第2開口部と、を有する第1層と、
前記第1開口部から入射した光を電荷に変換する第1光電変換部と、前記第2開口部から入射した光を電荷に変換する第2光電変換部と、を有する第2層と、
前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号と、前記第2光電変換部で変換された電荷により生成された信号と、を出力する信号出力線を有する第3層と、を備え、
前記第2層は、前記第1層と前記第3層との間に形成されている撮像素子。 - 前記第2光電変換部は、前記第2開口部と前記信号出力線との間に形成されている請求項23又は請求項24に記載の撮像素子。
- 前記第2層は、前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号を前記信号出力線に読み出す読出部を有し、
前記第3層は、前記読出部の制御に用いる信号を供給する制御線を有し、
前記第2光電変換部は、前記第2開口部と前記制御線との間に形成されている請求項23から請求項25のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 前記信号出力線は、前記第2光電変換部と前記制御線との間に形成されている請求項26に記載の撮像素子。
- 前記読出部は、前記第1光電変換部で変換された電荷を転送する転送部と、電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、前記電荷電圧変換部の電荷を排出する排出部と、を含み、
前記制御線は、転送部の制御に用いる信号を供給する第1配線と、前記排出部の制御に用いる信号を供給する第2配線と、を含み、
前記第2配線は、前記第2光電変換部と前記第1配線との間に形成されている請求項26又は請求項27に記載の撮像素子。 - 第1開口部と、前記第1開口部より開口面積が小さい第2開口部と、を有する第1層と、
前記第1開口部から入射した光を電荷に変換する第1光電変換部と、前記第2開口部から入射した光を電荷に変換する第2光電変換部と、前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号を読み出す読出部と、を有する第2層と、
前記第2光電変換部に対して前記第2開口部からの光が入射する側とは反対側に形成され、前記読出部の制御に用いる信号を供給する制御線を有する第3層と、
を備える撮像素子。 - 第1開口部と、前記第1開口部より開口面積が小さい第2開口部と、を有する第1層と、
前記第1開口部から入射した光を電荷に変換する第1光電変換部と、前記第2開口部から入射した光を電荷に変換する第2光電変換部と、前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号を読み出す読出部と、を有する第2層と、
前記読出部の制御に用いる信号を供給する制御線を有する第3層と、を備え、
前記第2層は、前記第1層と前記第3層との間に形成されている撮像素子。 - 前記第2光電変換部は、前記第2開口部と前記制御線との間に形成されている請求項29又は請求項30に記載の撮像素子。
- 前記読出部は、前記第1光電変換部で変換された電荷を転送する転送部と、電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部と、前記電荷電圧変換部の電荷を排出する排出部と、を含み、
前記制御線は、転送部の制御に用いる信号を供給する第1配線と、前記排出部の制御に用いる信号を供給する第2配線と、を含み、
前記第2配線は、前記第2光電変換部と前記第1配線との間に形成されている請求項29から請求項31のいずれか一項に記載の撮像素子。 - 請求項29から請求項32のいずれか一項に記載の前記撮像素子と、
前記撮像素子から出力された前記第2光電変換部で変換された電荷により生成された信号を用いて、前記撮像素子に光を射出するレンズの駆動量を演算する第1制御部と、
を備える撮像装置。 - 請求項29から請求項32のいずれか一項に記載の前記撮像素子と、
前記撮像素子に光を射出するレンズと、
前記撮像素子から出力された前記第2光電変換部で変換された電荷により生成された信号を用いて、前記レンズの駆動量を演算する第1制御部と、
を備える撮像装置。 - 前記撮像素子から出力された前記第1光電変換部で変換された電荷により生成された信号を用いて、画像信号を生成する第2制御部を備える請求項33又は請求項34に記載の撮像装置。
- 前記第2制御部は、前記画像信号による画像を表示部に表示させる請求項35に記載の撮像装置。
- 前記第2制御部は、前記画像信号を記録媒体に記録する請求項35又は請求項36に記載の撮像装置。
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