JP7404447B1 - 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
各カラーフィルタを含む画素ユニットが正方配列されて1つの画素群が形成され、複数の画素群が2次元状に配列されて画素部の画素アレイが形成される。
このカラーフィルタ配列としては、ベイヤ配列が広く知られている。また、たとえば各画素に対してマイクロレンズが形成されている。
また、高感度化や高ダイナミックレンジ化を図るために、ベイヤ配列の各画素ユニットを複数の同色画素により形成したCMOSイメージセンサも提案されている(たとえば特許文献1、2参照)。
多画素化、微細化による高解像度化を維持し、かつ、画素ピッチ縮小による感度やダイナミックレンジの低下を抑制するため、隣接した複数の同色画素をたとえば4画素ずつ配置し、解像度を追求する際には個別の画素信号を読み出し、高感度やダイナミックレンジ性能を必要とする局面では同色の画素の信号を加算して読み出す手法が一般的に採用されている。
そして、このCMOSイメージセンサは、たとえば画素ユニットの隣接する複数(2、4または9)の同色画素で一つのマイクロレンズを共有する。
なお、このCMOSイメージセンサにおいては、画素アレイに、PDAF(位相検出オートフォーカス)画素が同色で形成されていることから、通常の撮影モードでは、これらのPDAF画素の感度等を補正する必要がある。
画素ユニットPU1は、隣接する複数、たとえば2×2の同色(Gr)の4画素PXGrA、PXGrB,PXGrC,PXGrDが配置されている。画素ユニットPU1において、4画素PXGrA、PXGrB,PXGrC,PXGrDに対して1つのマイクロレンズMCL1が配置されている。
画素ユニットPU2は、隣接する複数、たとえば2×2の同色(R)の4画素PXRA、PXRB,PXRC,PXRDが配置されている。画素ユニットPU2において、4画素PXRA、PXRB,PXRC,PXRDに対して1つのマイクロレンズMCL2が配置されている。
画素ユニットPU3は、隣接する複数、たとえば2×2の同色(B)の4画素PXBA、PXBB,PXBC,PXBDが配置されている。画素ユニットPU3において、4画素PXBA、PXBB,PXBC,PXBDに対して1つのマイクロレンズMCL3が配置されている。
画素ユニットPU4は、隣接する複数、たとえば2×2の同色(Gb)の4画素PXGbA、PXGbB,PXGbC,PXGbDが配置されている。画素ユニットPU4において、4画素PXGbA、PXGbB,PXGbC,PXGbDに対して1つのマイクロレンズMCL4が配置されている。
画素ユニットPU1は、隣接する複数、たとえば2×2の同色(Gr)の4画素PXGrA、PXGrB,PXGrC,PXGrDが配置されている。画素ユニットPU1において、4画素PXGrA、PXGrB,PXGrC,PXGrDに対してそれぞれマイクロレンズMCL01,MCL02,MCL03,MCL04が配置されている。
画素ユニットPU2は、隣接する複数、たとえば2×2の同色(R)の4画素PXRA、PXRB,PXRC,PXRDが配置されている。画素ユニットPU2において、4画素PXRA、PXRB,PXRC,PXRDに対してそれぞれマイクロレンズMCL11,MCL12,MCL13,MCL14が配置されている。
画素ユニットPU4は、隣接する複数、2×2の同色(Gb)の4画素PXGbA、PXGbB,PXGbC,PXGbDが配置されている。画素ユニットPU4において、3画素PXGbB,PXGbC,PXGbDに対してそれぞれ1つのマイクロレンズMCL31,MCL32,MCL33が配置されている。
この構成は2種類の異なるレンズ形状が必要なため、感度のばらつきが大きくなる。
また、PDAF画素部分が青(B)から緑(G)に置き換わるため、色補正が必要になり、青(B)の解像度が低下してしまう。
前述したように、近年、スマートフォンなどのカメラセットの小型化に伴い、画素サイズの小型化が進んでいる。感度劣化を改善するためには、同一色の複数の画素が隣接する画素配列が主流となっている。
一方、カメラセットのオートフォーカスの手法は、合焦速度の速いPDAF方式が主流となっている。スマートフォン用の微細画素では、隣接する2つ、または4つのピクセル上に共通のマイクロレンズを形成することで位相差検出機能を付与している。
図3は、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。
図4は、本発明の第1の実施形態に係る画素部における画素アレイの形成例を示す図である。
本実施形態において、固体撮像装置10は、たとえばCMOSイメージセンサにより構成される。
また、これらの構成要素のうち、たとえば垂直走査回路30、読み出し回路40、水平走査回路50、およびタイミング制御回路60により画素信号の読み出し駆動制御部70が構成される。
本第1の実施形態の画素部20においては、隣接する複数(本例では4つ)の同色画素PXを含む複数(本例では4)の画素ユニットPUにより形成される画素群PXG11,PXG112,PXG13,PXG14が2×2のマトリクス状に配置されている。
より具体的には、本第1の実施形態の画素部20においては、隣接する複数(本例では4つ)の同色画素PXを含む複数(本例では4)の画素ユニットPUにより形成される通常画素群NPXGと、焦点機能を制御するための位相差情報を検出するための位相差検出画素群PDXGと、が混載されて構成されている。
これに対して、位相差検出画素群PDXG10は、位相差検出画素群を形成するすべて位相差検出画素PDPXの光電変換部に光を入射する平面視して長円形(楕円形)をなすように形成された1つの共有型マイクロレンズCMCL10が配置されている。
そして、第1の同色画素ユニットPU111、第2の同色画素ユニットPU112、第3の同色画素ユニットPU113、および第4の同色画素ユニットPU114のそれぞれは、画素ユニットPUを形成する複数の同色の通常画素NPXが、q×q(qは2以上の正の整数)のマトリクス状に配列され、通常画素NPXごとに、通常画素NPXの光電変換部に光を入射する個別型マイクロレンPMCL1がそれぞれ形成されている。
あるいは、第1の同色画素ユニットPU111、第2の同色画素ユニットPU112、第3の同色画素ユニットPU113、および第4の同色画素ユニットPU114のそれぞれは、画素ユニットPUを形成する複数の同色の通常画素NPXが、q×q(qは2以上の正の整数)のマトリクス状に配列され、各画素ユニットの4通常画素NPXに対して1つの共有型のマイクロレンズCMCL20が配置されていてもよい。
図4は、本発明の第1の実施形態に係る画素部における画素アレイの形成例を示す図である。
図5は、本発明の第1の実施形態に係る画素アレイを形成する画素群の一例を抽出して示す図である。
以下の説明では、一例として、第1方向は列方向(水平方向、X方向)とする。これに伴い第2方向は行方向(垂直方向、Y方向)とする。
画素部20においては、隣接する複数(本例では4つ)の同色画素PXを含む複数(本例では4)の画素ユニットPUにより形成される画素群PXG11,PXG12,PXG13,PXG14が2×2のマトリクス状に配置されている。
より具体的には、画素部20は、隣接する複数(本例では4つ)の同色画素PXを含む複数(本例では4)の画素ユニットPUにより形成される通常画素群NPXGと、焦点機能を制御するための位相差情報を検出するための位相差検出画素群PDXG10と、が混載されて構成されている。
ただし、本第1の実施形態では、一例として、図5および図6に示すように、画素ユニットPUの4つの同色画素PXで1つのフローティングディフュージョンFD(Floating Diffusion;浮遊拡散層)を共有する4画素共有構成が採用されている。
具体的には、後で詳述するように、4つの色画素フローティングディフュージョンFD11、リセットトランジスタRST11-Tr、ソースフォロワトランジスタSF11-Tr、および選択トランジスタSEL11-Trが共有されている。
また、共有されるフローティングディフュージョンFD11は、たとえば任意の画素の感度値の補正の際に、補正で参照する同じ画素ユニットPUの複数の画素から読み出す画素信号の加算部として機能する。
図4において、画素群PXG11は、G(Gb)画素の画素ユニットPU111、B画素の画素ユニットPU112、R画素の画素ユニットPU113、およびG(Gr)画素の画素ユニットPU114がベイヤ配列されている。画素群PXG11は通常画素群NPXG11として形成されている。
画素群PXG13は、通常画素群NPXG13として形成する場合にはB画素が適用される画素ユニットPU132の画素が画素ユニットPU131(または画素ユニットPU134)と同色のG画素により形成されている。
そして、画素群PXG13の一部が位相差検出画素群PDXG10として援用されている。
具体的には、G画素の画素ユニットPU131を位相差検出用の画素ユニットPU211として、画素ユニットPU131に対してX方向に隣接して延設するように接続されたG画素の画素ユニット132を位相差検出用の画素ユニットPU212として援用して、位相差検出画素群PDXG10が形成されている。
これにより、固体撮像装置10は、微細化画素においても位相差画素の感度低下を抑制することができ、入射光量の低い撮影シーンにおいても高速かつ良好な合焦性能を持つ高い位相差性能を実現することが可能となることを実現している。
これに対して、位相差検出画素群PDXG10は、位相差検出画素群を形成するすべての位相差検出画素PDPXの光電変換部に光を入射する平面視して長円形(楕円形)をなすように形成された1つの共有型マイクロレンズCMCL20が配置されている。
また、光電変換領域PDにおいて、バックサイドメタルBSMと光電変換領域PDの深さ方向に重なるように、トレンチ型バックサイド分離としてのバックサイドディープトレンチアイソレーション(BDTI)が形成されている。
これにより、同色画素PX-Aは第1の光電変換領域を含み、同色画素PX-Bは第2の光電変換領域を含んでいる。
また、色が異なる画素ユニット間も、BSM、あるいはBSMとBDTIにより分離されている。
ここで、画素ユニットの4つの同色画素で1つのフローティングディフュージョンFDを共有する4画素共有の一構成例について説明する。
図6は、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置の画素群の4つの画素で1つのフローティングディフュージョンを共有する画素ユニットの一例を示す回路図である。
たとえば、第1色画素PX11のフォトダイオードPD11が第1の緑色(G)光電変換部として機能し、第2色画素PX12のフォトダイオードPD12が第2の緑色(G)光電変換部として機能し、第3色画素PX13のフォトダイオードPD13が第3の緑色(G)光電変換部として機能し、第4色画素PX14のフォトダイオードPD14が第4の緑色(G)光電変換部として機能する。
フォトダイオードPD11,PD12,PD13,PD14を形成する基板表面にはダングリングボンドなどの欠陥による表面準位が存在するため、熱エネルギーによって多くの電荷(暗電流)が発生し、正しい信号が読み出せなくなってしまう。
埋め込みフォトダイオード(PPD)では、フォトダイオードPDの電荷蓄積部を基板内に埋め込むことで、暗電流の信号への混入を低減することが可能となる。
以下、信号電荷は電子であり、各トランジスタがn型トランジスタである場合について説明するが、信号電荷がホールであったり、各トランジスタがp型トランジスタであっても構わない。
転送トランジスタTG11-Trは、読み出し制御系の制御の下、制御信号TG11が所定レベルのハイレベル(H)の期間に選択されて導通状態となり、フォトダイオードPD11で光電変換され蓄積された電荷(電子)をフローティングディフュージョンFD11に転送する。
転送トランジスタTG12-Trは、読み出し制御系の制御の下、制御信号TG12が所定レベルのハイレベル(H)の期間に選択されて導通状態となり、フォトダイオードPD12で光電変換され蓄積された電荷(電子)をフローティングディフュージョンFD11に転送する。
転送トランジスタTG13-Trは、読み出し制御系の制御の下、制御信号TG13が所定レベルのハイレベル(H)の期間に選択されて導通状態となり、フォトダイオードPD13で光電変換され蓄積された電荷(電子)をフローティングディフュージョンFD11に転送する。
転送トランジスタTG14-Trは、読み出し制御系の制御の下、制御信号TG14が所定レベルのハイレベル(H)の期間に選択されて導通状態となり、フォトダイオードPD14で光電変換され蓄積された電荷(電子)をフローティングディフュージョンFD11に転送する。
リセットトランジスタRST11-Trは、読み出し制御系の制御の下、たとえば読み出しスキャン時に、制御信号RST11がHレベルの期間に選択されて導通状態となり、フローティングディフュージョンFD11を電源線VDD(またはVRst)の電位にリセットする。
ソースフォロワトランジスタSF11-TrのゲートにはフローティングディフュージョンFD11が接続され、選択トランジスタSEL11-Trは制御信号)SEL11により導通状態が制御される。
選択トランジスタSEL11-Trは、制御信号SEL11がHレベルの期間に選択されて導通状態となる。これにより、ソースフォロワトランジスタSF11-TrはフローティングディフュージョンFD11の電荷を電荷量(電位)に応じた利得をもって電圧信号に変換した列出力の読み出し電圧(信号)VSL(PIXOUT)を垂直信号線LSGNに出力する。
この場合、画素ユニットPU内の複数、すなわち、2,3、または4画素の画素信号を加算した加算信号が垂直信号線LSGNに送出され、カラム読み出し回路40に入力される。
また、垂直走査回路30は、アドレス信号に従い、信号の読み出しを行うリード行と、フォトダイオードPDに蓄積された電荷をリセットするシャッター行の行アドレスの行選択信号を出力する。
画素部20においては、隣接する複数(本例では4つ)の同色画素PXを含む複数(本例では4)の画素ユニットPUにより形成される画素群PXG11,PXG112,PXG13,PXG14が2×2のマトリクス状に配置されている。本第1の実施形態の画素部20においては、隣接する複数(本例では4つ)の同色画素PXを含む複数(本例では4)の画素ユニットPUにより形成される通常画素群NPXGと、焦点機能を制御するための位相差情報を検出するための位相差検出画素群PDXGと、が混載され、画素群PXG11,PXG12,PXG14が通常画素群NPXG11,NPXG12,NPXG14として適用され、画素群PXG13の一部が位相差検出画素群PDXG10として援用されている。
そして、位相差検出画素群PDXG10は、通常画素群NPXG11,NPXG12,NPXG14の画素ユニットPUを形成する画素NPXの数(4)より多い数(5以上、本例では2×4=8)の同色(本例では緑色(G))の位相差検出画素PDPXを含んで形成されている。
これに対して、位相差検出画素群PDXG10は、位相差検出画素群PDXG10を形成するすべて(8個)の位相差検出画素PDPXの光電変換部に光を入射する平面視して長円形(楕円形)をなすように形成された1つの共有型マイクロレンズCMCL20が配置されている。
位相差検出画素群PDXG10は、たとえば、通常画素群NPXG11,NPXG12,NPXG14に隣接して配置されている2つの同色(G)の画素ユニットPU211,PU212を第1方向(X方向)に延設するようにして形成されている。
図7は、本発明の第2の実施形態に係る画素部における画素アレイの形成例を示す図である。
具体的には、G画素の画素ユニットPU131を位相差検出用の画素ユニットPU211として、画素ユニットPU131に対してX方向に隣接して延設するように接続されたG画素の画素ユニット132を位相差検出用の画素ユニットPU212として援用して、位相差検出画素群PDXG10が形成されている。
そして、位相差検出画素群PDXG10は、通常画素群NPXG11,NPXG12,NPXG14の画素ユニットPUを形成する画素NPXの数(4)より多い数(5以上、本例では2×4=8)の同色(本例では緑色(G))の位相差検出画素PDPXを含んで形成されている。
そして、位相差検出画素群PDXG10は、位相差検出画素群PDXG10を形成するすべて(8個)の位相差検出画素PDPXの光電変換部に光を入射する平面視して楕円形をなすように形成された1つの共有型マイクロレンズCMCL20が配置されている。
具体的には、画素群PXG13のG画素の画素ユニットPU131を位相差検出用の画素ユニットPU211として、画素ユニットPU131に対してX方向に隣接して延設するように接続されたG画素の画素ユニット132を位相差検出用の画素ユニットPU212として、画素ユニットPU132に対してX方向に隣接して延設するように接続された画素群PXG14のG画素の画素ユニット141を位相差検出用の画素ユニットPU213として援用して、位相差検出画素群PDXG10Aが形成されている。
そして、位相差検出画素群PDXG10Aは、通常画素群NPXG11,NPXG12,NPXG14の画素ユニットPUを形成する画素NPXの数(4)より多い数(5以上、本例では2×6=12)の同色(本例では緑色(G))の位相差検出画素PDPXを含んで形成されている。
そして、位相差検出画素群PDXG10Aは、位相差検出画素群PDXG10Aを形成するすべて(12個)の位相差検出画素PDPXの光電変換部に光を入射する平面視して長円形(楕円形)をなすように形成された1つの共有型マイクロレンズCMCL21が配置されている。
すなわち、本第2の実施形態によれば、微細化画素においても位相差画素の感度低下を抑制することができ、入射光量の低い撮影シーンにおいても高速かつ良好な合焦性能を持つ高い位相差性能を実現することが可能となる。
図8は、本発明の第3の実施形態に係画素部における画素アレイの形成例を示す図である。
そして、位相差検出画素群PDXG10Aは、通常画素群NPXG11,NPXG12,NPXG14の画素ユニットPUを形成する画素NPXの数(4)より多い数(5以上、本例では2×6=12)の同色(本例では緑色(G))の位相差検出画素PDPXを含んで形成されている
位相差検出画素群PDXG10Bは、通常画素群NPXG11,NPXG12,NPXG14の画素ユニットPUを形成する画素NPXの数(4)より多い数(5以上、本例では2×6=12)のG画素が8個、B画素が4個の位相差検出画素PDPXを含んで形成されている。
そして、B画素の画素ユニットPU212Bは、たとえば感度補正用画素ユニットとして、位相差検出画素群PDXG10Bに適用されている。
すなわち、本第3の実施形態によれば、微細化画素においても位相差画素の感度低下を抑制することができ、入射光量の低い撮影シーンにおいても高速かつ良好な合焦性能を持つより高い位相差性能を実現することが可能となる。
図9は、本発明の第4の実施形態に係る画素部における画素アレイの形成例を示す図である。
そして、位相差検出画素群PDXG10は、たとえば、通常画素群NPXG11,NPXG12,NPXG14に隣接して配置されている2つの同色(G)の画素ユニットPU211,PU212を第1方向(X方向)に延設するようにして形成されており、位相差検出画素群PDXG10を形成するすべて(8個)の位相差検出画素PDPXの光電変換部に光を入射する平面視して楕円形をなすように形成された1つの共有型マイクロレンズCMCL20が配置されている。
本第4の実施形態では、分割位相差検出領域DPDRとしては画素ユニットPU211、PU212単位で区分けされ、各画素ユニット211,212の4つの同色画素PXの光電変換部に光を入射する共有型マイクロレンズCMCL21,CMCL22が配置されている。
図10は、本発明の第5の実施形態に係る画素部における画素アレイの形成例を示す図である。
そして、位相差検出画素群PDXG10は、たとえば、通常画素群NPXG11,NPXG12,NPXG14に隣接して配置されている3つの同色(G)の画素ユニットPU211,PU212、PU213が第1方向(X方向)に延設するようにして形成されており、位相差検出画素群PDXG10Aを形成するすべて(12個)の位相差検出画素PDPXの光電変換部に光を入射する平面視して長円形(楕円形)をなすように形成された1つの共有型マイクロレンズCMCL21が配置されている。
本第5の実施形態では、分割位相差検出領域DPDRとして画素ユニットPU211、PU212,PU213単位で第1方向(X方向)に区分けされ、各画素ユニットPU211,PU212,PU213の4つの同色画素PXの光電変換部に光を入射する共有型マイクロレンズCMCL21,CMCL22,CMCL23が配置されている。
図11は、本発明の第6の実施形態に係る画素部における画素アレイの形成例を示す図である。
マイクロレンズMCL212は画素ユニット212の左側半分と右隣の画素群の画素ユニットPU213の左半分にまたがるようにして配置されている。
本第6の実施形態によれば、上述した第5の実施形態と同様の効果を得ることができる。
図12は、本発明の第7の実施形態に係る画素部における画素アレイの形成例を示す図である。
そして、本第7の実施形態によれば、上述した第5の実施形態と同様の効果を得ることができる。
図13は、本発明の第8の実施形態に係る画素部における画素アレイの形成例を示す図である。
これに対して、本第8の実施形態においては、画素ユニットPU212を形成する各画素に対して平面視して略円形をなすように形成された1つの個別型マイクロレンズPMCL1~PMCL4が配置されている。
そして、本第8の実施形態によれば、上述した第5の実施形態と同様の効果を得ることができることはもとより、位相差画素の感度補正、欠陥補正、および感度シェーディング補正の精度を向上させることが可能となる。
図14は、本発明の第9の実施形態に係る画素部における画素アレイの形成例を示す図である。
これに対して、本第9の実施形態においては、画素ユニットPU212を形成する各画素に対して平面視して略円形をなすように形成された1つの個別型マイクロレンズPMCL11~PMCL14が配置されている。
そして、本第9の実施形態によれば、上述した第7の実施形態と同様の効果を得ることができることはもとより、位相差画素の感度補正、欠陥補正、および感度シェーディング補正の精度を向上させることが可能となる。
図15は、本発明の第10の実施形態に係る画素部における画素アレイの形成例を示す図である。
これに対して、本第10の実施形態においては、画素ユニットPU212を通常画素群に適用されるB画素の画素ユニットにより形成し、各B画素に対して平面視して略円形をなすように形成された1つの個別型マイクロレンズPMCL11~MCL14が配置されている。
そして、本第10の実施形態によれば、上述した第8の実施形態と同様の効果を得ることができることはもとより、PDAF画素領域の色補正がさらに容易になる。
図16は、本発明の第11の実施形態に係る画素部における画素アレイの形成例を示す図である。
これに対して、本第11の実施形態においては、画素ユニットPU212を通常画素群に適用されるB画素の画素ユニットにより形成し、各B画素に対して平面視して略円形をなすように形成された1つの個別型マイクロレンズPMCL11~PMCL14が配置されている。
そして、本第11の実施形態によれば、上述した第9の実施形態と同様の効果を得ることができることはもとより、PDAF画素領域の色補正がさらに容易になる。
図17(A)および(B)は、本発明の第12の実施形態に係る画素部における画素アレイの形成例を示す図である。図17(A)は画素ユニットが4個の同色画素を2×2に配列して構成した例を、図17(B)は画素ユニットが9個の同色画素を3×3に配列して構成した例を示している。
そして、本第12の実施形態によれば、上述した第5の実施形態と同様の効果を得ることができることはもとより、レンズを再現性よく作製することが可能となる。
図18(A)および(B)は、本発明の第13の実施形態に係る画素部における画素アレイの形成例を示す図である。図18(A)は画素ユニットが4個の同色画素を2×2に配列して構成した例を、図18(B)は画素ユニットが9個の同色画素を3×3に配列して構成した例を示している。
すなわち、第12の実施形態においては、位相差検出画素群には、隣接する複数の(2つの)位相差検出画素PDPXの光電変換部ごとに光を入射する複数の共有型マイクロレンズが並べて配置されている。
本例では、隣接する共有型マイクロレンズの光学中心を半ピッチHPTずらして配置されている。
そして、本第13の実施形態によれば、上述した第5の実施形態と同様の効果を得ることができることはもとより、レンズを再現性よく作製することが可能となり、オンチップレンズ間のデッドスペースの発生を解消でき、しかも感度向上を図ることが可能となる。
図19(A)および(B)は、本発明の第14の実施形態に係る画素部における画素アレイの形成例を示す図である。図19(A)は画素ユニットが4個の同色画素を2×2に配列して構成した例を、図19(B)は画素ユニットが9個の同色画素を3×3に配列して構成した例を示している。
これに対して、本第14の実施形態の画素部20Mでは、その位相差検出画素群PDXG10Mに隣接する通常画素群NPXG内の通常画素NPXと共有型マイクロレンズを共用するように形成されている。
そして、本第14の実施形態によれば、上述した第5の実施形態と同様の効果を得ることができることはもとより、レンズを再現性よく作製することが可能となり、オンチップレンズ間のデッドスペースの発生を解消でき、しかも感度向上を図ることが可能となる。
図20(A)および(B)は、本発明の第15の実施形態に係る画素部における画素アレイの形成例を示す図である。
図21は、本発明の第16の実施形態に係る画素部における画素アレイの形成例を示す図である。
さらに、電子機器800は、このCMOSイメージセンサ810の画素領域に入射光を導く(被写体像を結像する)光学系(レンズ等)820を有する。
電子機器800は、CMOSイメージセンサ810の出力信号を処理する信号処理回路(PRC)830を有する。
信号処理回路830で処理された画像信号は、液晶ディスプレイ等からなるモニタに動画として映し出し、あるいはプリンタに出力することも可能であり、またメモリカード等の記録媒体に直接記録する等、種々の態様が可能である。
そして、カメラの設置の要件に実装サイズ、接続可能ケーブル本数、ケーブル長さ、設置高さなどの制約がある用途に使われる、たとえば、監視用カメラ、医療用内視鏡用カメラなどの電子機器を実現することができる。
Claims (17)
- 光電変換部を含む複数の画素がアレイ状に配置された画素部を有し、
前記画素部においては、
隣接する複数の同色画素を含む複数の画素ユニットにより形成される通常画素群と、
焦点機能を制御するための位相差情報を検出するための位相差検出画素群と、が混載され、
前記位相差検出画素群は、
前記通常画素群の前記画素ユニットを形成する画素の数より多い数の同色の位相差検出画素を含んで形成され、
少なくとも2つの位相差検出画素の光電変換部に光を入射する少なくとも一つの共有型マイクロレンズを含む
固体撮像装置。 - 前記位相差検出画素群は、
前記通常画素群に隣接して配置されている少なくとも2つの前記画素ユニットを第1方向および前記第1方向に直交する第2方向の少なくともいずれか一方の方向に延設するようにして形成されている
請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記位相差検出画素群において、
前記少なくとも2つの画素ユニットは、同色の画素ユニットとして形成されている
請求項2記載の固体撮像装置。 - 前記画素部において、
前記画素間の境界部には不要な光の入射を防止する遮光膜が形成され、
前記位相差検出画素と通常画素の境界部、前記位相差検出画素群内の画素境界部のうちの少なくともいずれかで遮光膜幅が他の領域より厚く形成されている
請求項2記載の固体撮像装置。 - 前記共有型マイクロレンズは、
画素ピッチより小さく形成されている
請求項2記載の固体撮像装置。 - 前記位相差検出画素群には、
前記位相差検出画素群を形成するすべての前記位相差検出画素の光電変換部に光を入射する一つの共有型マイクロレンズを含む
請求項3記載の固体撮像装置。 - 前記通常画素群の通常画素の画素信号、並びに、前記位相差検出画素群の前記位相差検出画素による位相差情報を全て加算して読み出し可能な読み出し部を含む
請求項6記載の固体撮像装置。 - 前記位相差検出画素群においては、
前記位相差検出画素群を形成する位相差検出画素領域が複数の分割位相差検出領域に分割され、
前記分割位相差検出領域のそれぞれには、複数の前記位相差検出画素の光電変換部に光を入射する共有型マイクロレンズが配置されている
請求項3記載の固体撮像装置。 - 所定の2つの分割位相差検出領域間には、感度補正用画素ユニットとして前記位相差検出画素に代えて前記通常画素群に適用される画素ユニットが配置されている
請求項8記載の固体撮像装置。 - 通常画素群に適用される画素ユニットの色画素として選定される画素の色は、画素アレイの画素配列に準じた画素の色である
請求項9記載の固体撮像装置。 - 前記位相差検出画素群には、
隣接する複数の前記位相差検出画素の光電変換部ごとに光を入射する複数の共有型マイクロレンズを含む
請求項3記載の固体撮像装置。 - 前記位相差検出画素群において、
前記第1方向または前記第2方向に隣接する前記共有型マイクロレンズはピッチをずらして配置されている
請求項11記載の固体撮像装置。 - 前記位相差検出画素群内において前記共有型マイクロレンズを共用する相手のない位相差検出画素は、当該位相差検出画素群に隣接する通常画素群内の通常画素と共有型マイクロレンズを共用するように形成されている
請求項12記載の固体撮像装置。 - 前記画素部において、
前記通常画素群は、
第1の同色画素ユニット、第2の同色画素ユニット、第3の同色画素ユニット、および第4の同色画素ユニットの4つが、
第1方向に、前記第1の同色画素ユニットと前記第2の同色画素ユニットが隣接するとともに、前記第3の同色画素ユニットと前記第4の同色画素ユニットが隣接し、
前記第1方向に直交する第2方向に、前記第1の同色画素ユニットと前記第3の同色画素ユニットが隣接するとともに、前記第2の同色画素ユニットと前記第4の同色画素ユニットが隣接するように正方配列され、
前記第1の同色画素ユニット、前記第2の同色画素ユニット、前記第3の同色画素ユニット、および前記第4の同色画素ユニットのそれぞれは、
画素ユニットを形成する複数の同色の通常画素が、q×q(qは2以上の正の整数)のマトリクス状に配列され、
前記通常画素ごとに、当該通常画素の光電変換部に光を入射する個別型マイクロレンズがそれぞれ形成されている
請求項3、4,5,6,7または11記載の固体撮像装置。 - 前記通常画素群の前記第1の同色画素ユニットおよび前記第4の同色画素ユニットを形成する通常画素、並びに、前記位相差検出画素群内の位相差検出画素ユニットを形成する位相差検出画素は、同色の画素により形成されている
請求項14記載の固体撮像装置。 - 光電変換部を含む複数の画素がアレイ状に配置された画素部を有し、
前記画素部においては、
隣接する複数の同色画素を含む複数の画素ユニットにより形成される通常画素群と、
焦点機能を制御するための位相差情報を検出するための位相差検出画素群と、が混載されている固体撮像装置の製造方法であって、
前記位相差検出画素群においては、
前記通常画素群の前記画素ユニットを形成する画素の数より多い数の同色の位相差検出画素を含んで形成し、
少なくとも2つの位相差検出画素の光電変換部に光を入射する少なくとも一つの共有型マイクロレンズを形成する
固体撮像装置の製造方法。 - 固体撮像装置と、
前記固体撮像装置に被写体像を結像する光学系と、を有し、
前記固体撮像装置は、
光電変換部を含む複数の画素がアレイ状に配置された画素部を有し、
前記画素部においては、
隣接する複数の同色画素を含む複数の画素ユニットにより形成される通常画素群と、
焦点機能を制御するための位相差情報を検出するための位相差検出画素群と、が混載され、
前記位相差検出画素群は、
前記通常画素群の前記画素ユニットを形成する画素の数より多い数の同色の位相差検出画素を含んで形成され、
少なくとも2つの位相差検出画素の光電変換部に光を入射する少なくとも一つの共有型マイクロレンズを含む
電子機器。
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