JP5537905B2 - 撮像素子及び撮像装置 - Google Patents
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Description
特許文献2は、上方の光電変換層が赤外光に感度を有し、半導体基板に設けられた光電変換素子は、赤外光とは異なる波長の光を光電変換するものである。
従来、入射光のうち同一の波長の光を用いて、記録画像用の信号電荷と位相差AF用の信号電荷を生成するものはなかった。
上記画素が、上記入射光を集光するマイクロレンズと、各画素の上記マイクロレンズと第1の光電変換部と間に設けられたカラーフィルタと、上記マイクロレンズと該マイクロレンズの上記カラーフィルタを透過した光に対する焦点との間に設けられた上記第1の光電変換部と、上記マイクロレンズの上記焦点と重なる位置に設けられ、且つ、上記マイクロレンズの光軸に対して偏った方向に光電変換領域を有する第2の光電変換部と、上記信号電荷を読み出す信号読出部と、を有し、
上記第1の光電変換部及び上記第2の光電変換部は、いずれも可視光を光電変換するものであり、
上記複数の画素は、上記第2の光電変換部の光電変換領域が上記光軸に対して所定の方向に偏る第1画素群と、上記第2の光電変換部の光電変換領域が上記光軸に対して上記第1画素群の反対側に偏る第2画素群とを含む撮像素子である。
上記画素が、上記入射光を集光するマイクロレンズと、各画素の上記マイクロレンズと第1の光電変換部と間に設けられたカラーフィルタと、上記マイクロレンズと該マイクロレンズの上記カラーフィルタを透過した光に対する焦点との間に設けられた上記第1の光電変換部と、上記マイクロレンズの上記焦点と重なる位置に設けられた第2の光電変換部と、上記信号電荷を読み出す信号読出部と、を有し、
上記第1の光電変換部及び上記第2の光電変換部は、いずれも可視光を光電変換するものであり、
上記第2の光電変換部が、上記マイクロレンズの光軸中心に対称となるようにそれぞれ異なる方向に偏って形成された複数の光電変換領域を有する撮像素子である。
前記第1の光電変換部から得られる信号電荷に基づいて記録画像を生成できるとともに、前記第2の光電変換部から得られる信号電荷に基づいて、位相差を検出し焦点演算する手段を有する撮像装置である。
出力トランジスタ42は、ゲートがリセットトランジスタ43のドレインに接続され、ソースが電源Vccに接続されている。
行選択トランジスタ41は、ソースが出力トランジスタ42のドレインに接続され、ドレインが信号出力線45に接続されている。
リセットトランジスタ46は、ドレインがフォトダイオード3に接続され、ソースが電源Vnに接続されている。
出力トランジスタ47は、ゲートがリセットトランジスタ46のドレインに接続され、ソースが電源Vccに接続されている。
行選択トランジスタ48は、ソースが出力トランジスタ47のドレインに接続され、ドレインが信号出力線49に接続されている。
各画素は、2つの画素電極31a,31bを有している。画素電極31a,31b上には、単一の層である光電変換膜32と対向電極34とがこの順に設けられている。対向電極34の上には絶縁膜6が形成されている。なお、絶縁膜6に設けられる画素電極11や、絶縁膜6上に設けられる光電変換膜12、対向電極14、保護層16、カラーフィルタ18、マイクロレンズ24の構成は、上述した撮像素子の構成と同じである。絶縁膜6内に設けられる遮光膜7は、画素電極31a,31bそれぞれの上方に対応する位置が開口するように形成されている。
(1)2次元状に配置された複数の画素を有し、各画素が入射光を光電変換して信号電荷を生成する撮像素子であって、
前記画素が、前記入射光を集光するマイクロレンズと、前記マイクロレンズと該マイクロレンズの焦点との間に設けられた第1の光電変換部と、前記マイクロレンズの焦点と重なる位置に設けられ、かつ、前記マイクロレンズの光軸に対して偏った方向に光電変換領域を有する第2の光電変換部と、前記信号電荷を読み出す信号読出部と、を有し、
前記複数の画素は、前記第2の光電変換部の光電変換領域が前記光軸に対して所定の方向に偏る第1画素群と、前記第2の光電変換部の光電変換領域が前記光軸に対して前記第1画素群の反対側に偏る第2画素群とを含む撮像素子。
(2)上記(1)に記載の撮像素子であって、
前記第1画素群と前記第2画素群はそれぞれ、前記第2の光電変換部の光電変換領域が前記光軸に対し、撮像面の水平方向において異なる方向に偏る撮像素子。
(3)上記(1)に記載の撮像素子であって、
前記第1画素群と前記第2画素群はそれぞれ、前記第2の光電変換部の光電変換領域が前記光軸に対し、撮像面の垂直方向において異なる方向に偏る撮像素子。
(4)上記(1)から(3)のいずれか1つに記載の撮像素子であって、
各画素の前記マイクロレンズと前記第1の光電変換部と間にカラーフィルタが設けられ、前記カラーフィルタがベイヤー配列で配置され、前記第1画素群と前記第2画素群がそれぞれ、少なくとも一部に緑色波長域の光を透過するGカラーフィルタを有する撮像素子。
(5)上記(4)に記載の撮像素子であって、
前記複数の画素が正方格子状に配列され、前記第1画素群のうちGカラーフィルタを有する画素と、前記第2画素群のうちGカラーフィルタを有する画素とが隣り合わないようにもっと近い位置に配置される撮像素子。
(6)上記(1)から(5)のいずれか1つに記載の撮像素子であって、
前記画素群は、前記第2の光電変換部の光電変換領域が前記光軸に対してそれぞれ異なる方向に偏る第3画素群と第4画素群とを含み、
前記第3画素群と前記第4画素群間の前記第2の光電変換部の光電変換領域が偏る方向が、前記第1画素群と前記第2画素群間の前記第2の光電変換部の光電変換領域が偏る方向に対して垂直である撮像素子。
(7)上記(1)から(6)のいずれか1つに記載の撮像素子であって、
前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部との間に、前記第2光電変換部の光電変換領域以外の領域を覆うように遮光膜が設けられている撮像素子。
(8)2次元状に配置された複数の画素を有し、各画素が入射光を光電変換して信号電荷を生成する撮像素子であって、
前記画素が、前記入射光を集光するマイクロレンズと、前記マイクロレンズと該マイクロレンズの焦点との間に設けられた第1の光電変換部と、前記マイクロレンズの焦点と重なる位置に設けられた第2の光電変換部と、前記信号電荷を読み出す信号読出部と、を有し、
前記第2の光電変換部が、前記マイクロレンズの光軸中心に対称となるようにそれぞれ異なる方向に偏って形成された複数の光電変換領域を有する撮像素子。
(9)上記(8)に記載の撮像素子であって、
前記第2の光電変換部は、前記複数の画素間で、前記複数の光電変換領域の前記光軸に対する偏る方向が同じである撮像素子。
(10)上記(9)に記載の撮像素子であって、
各画素の前記マイクロレンズと前記第1の光電変換部との間にカラーフィルタが設けられ、前記カラーフィルタがベイヤー配列で配置される撮像素子。
(11)上記(1)から(10)のいずれか1つに記載の撮像素子であって、
前記第1の光電変換部が有機材料を含む光電変換膜であり、
前記第2の光電変換部が半導体基板内に設けられたフォトダイオードである撮像素子。
(12)上記(1)から(10)のいずれか1つに記載の撮像素子であって、
前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部が有機材料を含む光電変換膜である撮像素子。
(13)上記(1)から(12)のいずれか1つに記載の撮像素子を備えた撮像装置であって、
前記第1の光電変換部から得られる信号電荷に基づいて記録画像を生成できるとともに、前記第2の光電変換部から得られる信号電荷に基づいて、位相差を検出し焦点演算する手段を有する撮像装置。
10 撮像素子
12 光電変換膜
24 マイクロレンズ
C 光軸
F 焦点
Claims (13)
- 2次元状に配置された複数の画素を有し、各画素が入射光を光電変換して信号電荷を生成する撮像素子であって、
前記画素が、前記入射光を集光するマイクロレンズと、各画素の前記マイクロレンズと第1の光電変換部と間に設けられたカラーフィルタと、前記マイクロレンズと該マイクロレンズの前記カラーフィルタを透過した光に対する焦点との間に設けられた前記第1の光電変換部と、前記マイクロレンズの前記焦点と重なる位置に設けられ、且つ、前記マイクロレンズの光軸に対して偏った方向に光電変換領域を有する第2の光電変換部と、前記信号電荷を読み出す信号読出部と、を有し、
前記第1の光電変換部及び前記第2の光電変換部は、いずれも可視光を光電変換するものであり、
前記複数の画素は、前記第2の光電変換部の光電変換領域が前記光軸に対して所定の方向に偏る第1画素群と、前記第2の光電変換部の光電変換領域が前記光軸に対して前記第1画素群の反対側に偏る第2画素群とを含む撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子であって、
前記第1画素群と前記第2画素群はそれぞれ、前記第2の光電変換部の光電変換領域が前記光軸に対し、撮像面の水平方向において異なる方向に偏る撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子であって、
前記第1画素群と前記第2画素群はそれぞれ、前記第2の光電変換部の光電変換領域が前記光軸に対し、撮像面の垂直方向において異なる方向に偏る撮像素子。 - 請求項1から3のいずれか1つに記載の撮像素子であって、
各画素の前記マイクロレンズと前記第1の光電変換部と間にカラーフィルタが設けられ、前記カラーフィルタがベイヤー配列で配置され、前記第1画素群と前記第2画素群がそれぞれ、少なくとも一部に緑色波長域の光を透過するGカラーフィルタを有する撮像素子。 - 請求項4に記載の撮像素子であって、
前記複数の画素が正方格子状に配列され、前記第1画素群のうちGカラーフィルタを有する画素と、前記第2画素群のうちGカラーフィルタを有する画素が隣り合わないように最も近い位置に配置される撮像素子。 - 請求項1から5のいずれか1つに記載の撮像素子であって、
前記画素群は、前記第2の光電変換部の光電変換領域が前記光軸に対してそれぞれ異なる方向に偏る第3画素群と第4画素群とを含み、
前記第3画素群と前記第4画素群間の前記第2の光電変換部の光電変換領域が偏る方向が、前記第1画素群と前記第2画素群間の前記第2の光電変換部の光電変換領域が偏る方向に対して垂直である撮像素子。 - 請求項1から6のいずれか1つに記載の撮像素子であって、
前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部との間に、前記第2光電変換部の光電変換領域以外の領域を覆うように遮光膜が設けられている撮像素子。 - 2次元状に配置された複数の画素を有し、各画素が入射光を光電変換して信号電荷を生成する撮像素子であって、
前記画素が、前記入射光を集光するマイクロレンズと、各画素の前記マイクロレンズと第1の光電変換部と間に設けられたカラーフィルタと、前記マイクロレンズと該マイクロレンズの前記カラーフィルタを透過した光に対する焦点との間に設けられた前記第1の光電変換部と、前記マイクロレンズの前記焦点と重なる位置に設けられた第2の光電変換部と、前記信号電荷を読み出す信号読出部と、を有し、
前記第1の光電変換部及び前記第2の光電変換部は、いずれも可視光を光電変換するものであり、
前記第2の光電変換部が、前記マイクロレンズの光軸中心に対称となるようにそれぞれ異なる方向に偏って形成された複数の光電変換領域を有する撮像素子。 - 請求項8に記載の撮像素子であって、
前記第2の光電変換部は、前記複数の画素間で、前記複数の光電変換領域の前記光軸に対する偏る方向が同じである撮像素子。 - 請求項9に記載の撮像素子であって、
各画素の前記マイクロレンズと前記第1の光電変換部との間にカラーフィルタが設けられ、前記カラーフィルタがベイヤー配列で配置される撮像素子。 - 請求項1から10のいずれか1つに記載の撮像素子であって、
前記第1の光電変換部が有機材料を含む光電変換膜であり、
前記第2の光電変換部が半導体基板内に設けられたフォトダイオードである撮像素子。 - 請求項1から10のいずれか1つに記載の撮像素子であって、
前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部が有機材料を含む光電変換膜である撮像素子。 - 請求項1から12のいずれか1つに記載の撮像素子を備えた撮像装置であって、
前記第1の光電変換部から得られる信号電荷に基づいて記録画像を生成できるとともに、前記第2の光電変換部から得られる信号電荷に基づいて、位相差を検出し焦点演算する手段を有する撮像装置。
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