JP5664742B2 - 撮像素子および撮像装置 - Google Patents
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Description
請求項3の発明は、画素が行方向及び列方向に複数配置された撮像素子であって、前記画素には、焦点検出用信号を出力可能な焦点検出用画素が含まれ、前記焦点検出用画素は、光が入射する第1面と前記第1面とは反対側の第2面とを有し、前記第1面と前記第2面との間に光を電荷に変換する光電変換部を有する半導体層と、前記光電変換部より前記第2面側に形成され、前記行方向において前記焦点検出用画素とともに配置された他の画素で生成された画像用信号を読み出す読出部の読出動作を制御する制御信号を供給する読出部制御線と前記焦点検出用信号を出力する信号出力線とを有する配線層と、を備えることを特徴とする。
請求項8の発明は、画素が行方向及び列方向に複数配置された撮像素子であって、前記画素には、画像用信号を出力可能な撮像用画素が含まれ、前記撮像用画素は、光が入射する第1面と前記第1面とは反対側の第2面とを有し、前記第1面と前記第2面との間に光を電荷に変換する光電変換部を有する半導体層と、前記光電変換部より前記第2面側に形成され、前記列方向において前記撮像用画素とともに配置された他の画素から読み出された焦点検出用信号と前記画像用信号とを出力する信号出力線を有する配線層と、を備えることを特徴とする。
請求項10の発明は、画素が行方向及び列方向に複数配置された撮像素子であって、前記画素には、画像用信号を出力可能な撮像用画素が含まれ、前記撮像用画素は、光が入射する第1面と前記第1面とは反対側の第2面とを有し、前記第1面と前記第2面との間に光を電荷に変換する光電変換部を有する半導体層と、前記光電変換部より前記第2面側に形成され、前記行方向において前記撮像用画素とともに配置された他の画素で生成された焦点検出用信号を読み出す読出部の読出動作を制御する制御信号を供給する読出部制御線と前記画像用信号を出力する信号出力線とを有する配線層と、を備えることを特徴とする。
請求項15の発明による撮像装置は、請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の撮像素子と、前記撮像素子から出力された前記焦点検出用信号に基づいてデフォーカス量を算出する制御部と、を備えることを特徴とする。
(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 (16)
- 画素が行方向及び列方向に複数配置された撮像素子であって、
前記画素には、焦点検出用信号を出力可能な焦点検出用画素が含まれ、
前記焦点検出用画素は、
光が入射する第1面と前記第1面とは反対側の第2面とを有し、前記第1面と前記第2面との間に光を電荷に変換する光電変換部を有する半導体層と、
前記光電変換部より前記第2面側に形成され、前記列方向において前記焦点検出用画素とともに配置された他の画素から読み出された画像用信号と前記焦点検出用信号とを出力する信号出力線を有する配線層と、
を備えることを特徴とする裏面照射型の撮像素子。 - 請求項1に記載の裏面照射型の撮像素子において、
前記信号出力線は、前記第1面から前記第2面へ向かって前記光電変換部の受光領域を投影したときの投影と重なることを特徴とする裏面照射型の撮像素子。 - 画素が行方向及び列方向に複数配置された撮像素子であって、
前記画素には、焦点検出用信号を出力可能な焦点検出用画素が含まれ、
前記焦点検出用画素は、
光が入射する第1面と前記第1面とは反対側の第2面とを有し、前記第1面と前記第2面との間に光を電荷に変換する光電変換部を有する半導体層と、
前記光電変換部より前記第2面側に形成され、前記行方向において前記焦点検出用画素とともに配置された他の画素で生成された画像用信号を読み出す読出部の読出動作を制御する制御信号を供給する読出部制御線と前記焦点検出用信号を出力する信号出力線とを有する配線層と、
を備えることを特徴とする裏面照射型の撮像素子。 - 請求項3に記載の裏面照射型の撮像素子において、
前記読出部制御線は、前記第1面から前記第2面へ向かって前記光電変換部の受光領域を投影したときの投影と重なることを特徴とする裏面照射型の撮像素子。 - 請求項3又は請求項4に記載の裏面照射型の撮像素子において、
前記行方向において前記焦点検出用画素とともに配置された他の画素は、光電変換された電荷を転送する転送部を有し、
前記配線層は、前記転送部の転送動作を制御する制御信号を供給する転送部制御線を有することを特徴とする裏面照射型の撮像素子。 - 請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の裏面照射型の撮像素子において、
前記行方向において前記焦点検出用画素とともに配置された他の画素は、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を所定電圧にリセットするリセット部とを有し、
前記配線層は、前記リセット部のリセット動作を制御する制御信号を供給するリセット部制御線を有することを特徴とする裏面照射型の撮像素子。 - 請求項3から請求項6のいずれか一項に記載の裏面照射型の撮像素子において、
前記行方向において前記焦点検出用画素とともに配置された他の画素は、前記画像用信号を前記信号出力線に出力する選択部を有し、
前記配線層は、前記選択部の選択動作を制御する制御信号を供給する選択部制御線を有することを特徴とする裏面照射型の撮像素子。 - 画素が行方向及び列方向に複数配置された撮像素子であって、
前記画素には、画像用信号を出力可能な撮像用画素が含まれ、
前記撮像用画素は、
光が入射する第1面と前記第1面とは反対側の第2面とを有し、前記第1面と前記第2面との間に光を電荷に変換する光電変換部を有する半導体層と、
前記光電変換部より前記第2面側に形成され、前記列方向において前記撮像用画素とともに配置された他の画素から読み出された焦点検出用信号と前記画像用信号とを出力する信号出力線を有する配線層と、
を備えることを特徴とする裏面照射型の撮像素子。 - 請求項8に記載の裏面照射型の撮像素子において、
前記信号出力線は、前記第1面から前記第2面へ向かって前記光電変換部の受光領域を投影したときの投影と重なることを特徴とする裏面照射型の撮像素子。 - 画素が行方向及び列方向に複数配置された撮像素子であって、
前記画素には、画像用信号を出力可能な撮像用画素が含まれ、
前記撮像用画素は、
光が入射する第1面と前記第1面とは反対側の第2面とを有し、前記第1面と前記第2面との間に光を電荷に変換する光電変換部を有する半導体層と、
前記光電変換部より前記第2面側に形成され、前記行方向において前記撮像用画素とともに配置された他の画素で生成された焦点検出用信号を読み出す読出部の読出動作を制御する制御信号を供給する読出部制御線と前記画像用信号を出力する信号出力線とを有する配線層と、
を備えることを特徴とする裏面照射型の撮像素子。 - 請求項10に記載の裏面照射型の撮像素子において、
前記読出部制御線は、前記第1面から前記第2面へ向かって前記光電変換部の受光領域を投影したときの投影と重なることを特徴とする裏面照射型の撮像素子。 - 請求項10又は請求項11に記載の裏面照射型の撮像素子において、
前記行方向において前記撮像用画素とともに配置された他の画素は、光電変換された電荷を転送する転送部を有し、
前記配線層は、前記転送部の転送動作を制御する制御信号を供給する転送部制御線を有することを特徴とする裏面照射型の撮像素子。 - 請求項10から請求項12のいずれか一項に記載の裏面照射型の撮像素子において、
前記行方向において前記撮像用画素とともに配置された他の画素は、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を所定電圧にリセットするリセット部とを有し、
前記配線層は、前記リセット部のリセット動作を制御する制御信号を供給するリセット部制御線を有することを特徴とする裏面照射型の撮像素子。 - 請求項10から請求項13のいずれか一項に記載の裏面照射型の撮像素子において、
前記行方向において前記撮像用画素とともに配置された他の画素は、前記焦点検出用信号を前記信号出力線に出力する選択部を有し、
前記配線層は、前記選択部の選択動作を制御する制御信号を供給する選択部制御線を有することを特徴とする裏面照射型の撮像素子。 - 請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の裏面照射型の撮像素子と、
前記撮像素子から出力された前記焦点検出用信号に基づいてデフォーカス量を算出する制御部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項15に記載の撮像装置において、
前記撮像素子へ光を導く光学系と、
前記制御部で算出されたデフォーカス量に基づいて前記光学系に含まれるフォーカシング用レンズを駆動するレンズ駆動部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
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