JP7439214B2 - 固体撮像素子および電子機器 - Google Patents
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Description
1.固体撮像素子の概略構成例
2.画素の第1断面構成例
3.カラーフィルタの配置例
4.画素セットの回路構成例
5.出力モードの説明
6.カラーフィルタの色配列の変形例
7.フォトダイオードの配置方向の変形例
8.オンチップレンズの配置の変形例
9.画素の第2断面構成例
10.画素の第3断面構成例
11.遮光膜を追加した構成例
12.その他の変形例
13.画素トランジスタ配置例
14.電子機器への適用例
15.内視鏡手術システムへの応用例
16.移動体への応用例
図1は、本技術を適用した固体撮像素子の概略構成を示している。
図2は、図1の固体撮像素子1の画素アレイ部3の第1断面構成例を示す図である。
次に、図3を参照して、画素アレイ部3のカラーフィルタ37の色配列について説明する。
次に、図4は、画素セット51の回路構成を示す図である。
<5.1 フル解像度モード>
次に、固体撮像素子1が実行可能な複数の出力モードについて説明する。
次に、4画素加算位相差検出モードについて説明する。
次に、4画素加算モードについて説明する。
次に、位相差HDR第1モードについて説明する。
次に、位相差HDR第2モードについて説明する。
図15は、カラーフィルタの色配列の変形例を示している。
図16は、フォトダイオードPDの配置方向の変形例を示している。
図17は、オンチップレンズ38の配置の変形例を示している。
図18は、図1の固体撮像素子1の画素アレイ部3の第2断面構成例を示す図である。
図20は、図1の固体撮像素子1の画素アレイ部3の第3断面構成例を示す図である。
上述した例では、画素境界部分に、隣接画素への光の入射を防止する画素間遮光膜36が形成されるが、フォトダイオードPDの上方には、遮光膜は形成されていない。
図28は、固体撮像素子1のその他の変形例を示している。
図30を参照して、画素トランジスタの配置例について説明する。
本技術は、固体撮像素子への適用に限られるものではない。即ち、本技術は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に固体撮像素子を用いる複写機など、画像取込部(光電変換部)に固体撮像素子を用いる電子機器全般に対して適用可能である。固体撮像素子は、ワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
図32は、上述の固体撮像素子1を用いたイメージセンサの使用例を示す図である。
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
(1)
同色のカラーフィルタを有する複数の画素からなる画素セットを、複数の色に対応して複数有し、前記画素は、複数の光電変換部を備える
固体撮像素子。
(2)
前記画素は、垂直方向または水平方向に対称に配置された2個の光電変換部を備え、
前記画素の前記光電変換部の配置方向は、少なくとも画素セット単位で同一方向である
前記(1)に記載の固体撮像素子。
(3)
前記画素の前記光電変換部の配置方向は、全ての前記画素セットで同一方向である
前記(2)に記載の固体撮像素子。
(4)
前記画素は、垂直方向または水平方向に対称に配置された2個の光電変換部を備え、
前記画素セットの水平方向に並ぶ2つの前記画素の前記光電変換部の配置方向は、同一方向である
前記(1)に記載の固体撮像素子。
(5)
前記画素は、垂直方向または水平方向に対称に配置された2個の光電変換部を備え、
前記画素セットの水平方向に並ぶ2つの前記画素の前記光電変換部の配置方向は、直交する方向である
前記(1)に記載の固体撮像素子。
(6)
前記画素の前記複数の光電変換部の間は、絶縁層で分離されている
前記(1)乃至(5)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(7)
前記画素の前記複数の光電変換部の間は、前記光電変換部の導電型と反対の導電型の不純物層で分離されている
前記(1)乃至(5)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(8)
前記不純物層のポテンシャル障壁は、画素境界のポテンシャル障壁よりも低く形成されている
前記(7)に記載の固体撮像素子。
(9)
複数の前記画素セットの一部には、前記画素セット内の全ての前記画素の一部を遮光する遮光膜が形成されている
前記(1)乃至(8)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(10)
複数の前記画素セットの一部には、前記画素セット内の一部の前記画素の全てを遮光する遮光膜が形成されている
前記(1)乃至(8)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(11)
前記光電変換部で生成された電荷を保持する電荷保持部をさらに備え、
前記電荷保持部は、前記複数の画素の前記光電変換部で生成された電荷を加算して出力する
前記(1)乃至(10)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(12)
前記電荷保持部は、前記画素セットの全ての前記画素の前記光電変換部で生成された電荷を加算して出力する
前記(11)に記載の固体撮像素子。
(13)
前記電荷保持部は、前記画素セットを構成する前記複数の画素の前記光電変換部のうち、画素内の位置が同じ位置どうしの前記光電変換部の電荷を加算して出力する
前記(11)に記載の固体撮像素子。
(14)
前記画素セットを構成する前記複数の画素の前記光電変換部のうち、第1の光電変換部と第2の光電変換部は、異なる露光時間で露光する
前記(1)乃至(13)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(15)
前記光電変換部で受光された電荷を画素信号として出力する制御を行う制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記第1の光電変換部の第1の露光時間による第1の画素信号を出力させた後、前記第2の光電変換部の第2の露光時間による第2の画素信号を出力させる
前記(14)に記載の固体撮像素子。
(16)
前記画素セットを構成する前記複数の画素のうち、少なくとも一部の画素の前記複数の光電変換部で生成された画素信号は、別々に出力される
前記(1)乃至(15)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(17)
前記画素セットを構成する前記複数の画素のうち、第1の画素の前記光電変換部は、第1の露光時間で露光し、第2の画素の前記光電変換部は、前記第1の露光時間よりも短い第2の露光時間で露光し、かつ、前記第2の露光時間で露光する前記第2の画素の前記複数の光電変換部で生成された画素信号は、別々に出力される
前記(1)乃至(16)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(18)
前記画素セットを構成する前記複数の画素のうち、第1の画素の前記光電変換部は、第1の露光時間で露光し、第2の画素の前記光電変換部は、前記第1の露光時間よりも短い第2の露光時間で露光し、第3の画素の前記光電変換部は、前記第2の露光時間よりも短い第3の露光時間で露光し、かつ、前記第2の露光時間で露光する前記第2の画素の前記複数の光電変換部で生成された画素信号は、別々に出力される
前記(1)乃至(16)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(19)
前記画素セットの前記カラーフィルタは、ベイヤ配列で配置されている
前記(1)乃至(18)のいずれかに記載の固体撮像素子。
(20)
同色のカラーフィルタを有する複数の画素からなる画素セットを、複数の色に対応して複数有し、前記画素は、複数の光電変換部を備える
固体撮像素子
を備える電子機器。
Claims (20)
- 同色のカラーフィルタを有する画素セットを、複数の色に対応して複数有し、
各画素セットは4個の画素を含み、前記4個の画素の各々は2個の光電変換部を含み、
各画素セットは、前記画素セット内の前記4個の画素全ての2個の光電変換部に接続される電荷保持部をさらに含む
固体撮像素子。 - 各画素は、垂直方向または水平方向に対称に配置された前記2個の光電変換部を含み、
各画素の前記2個の光電変換部の配置方向は、同じ方向である
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記画素の光電変換部の配置方向は、全ての前記画素セットで同じ方向である
請求項2に記載の固体撮像素子。 - 各画素は、垂直方向または水平方向に対称に配置された前記2個の光電変換部を含み、
各画素セット内の水平方向にある2個の画素の前記2個の光電変換部の配置方向は、同じ方向である
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 各画素は、垂直方向または水平方向に対称に配置された前記2個の光電変換部を含み、
各画素セット内の水平方向に配置された2個の画素の前記光電変換部の配置方向は、直交する方向である
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 各画素の前記2個の光電変換部は、絶縁層によって互いに絶縁されている
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 各画素の前記2個の光電変換部は、前記2個の光電変換部の導電型と反対の導電型の不純物層によって互いに絶縁されている
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記不純物層は、画素境界におけるポテンシャル障壁よりも低いポテンシャル障壁を形成する
請求項7に記載の固体撮像素子。 - 複数の前記画素セットのうちの一部の画素セットには遮光膜が形成されており、前記遮光膜は、画素セット内の全ての画素を部分的に遮光している
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 複数の前記画素セットのうちの一部の画素セットには遮光膜が形成されており、前記遮光膜は、画素セット内の一部の画素を全て遮光している
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記電荷保持部は、前記4個の画素全ての前記2個の光電変換部で生成した電荷を加算して出力するように構成されている
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 各画素セットに含まれる前記4個の画素の前記2個の光電変換部のうち、第1の光電変換部と第2の光電変換部とは、異なる露光時間で露光される
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 各光電変換部が受光した光の電荷を画素信号として出力する制御を行う制御部をさらに備え、
前記制御部は、第1の露光時間で露光された前記第1の光電変換部の第1の画素信号を出力し、第2の露光時間で露光された前記第2の光電変換部の第2の画素信号を出力する
請求項12に記載の固体撮像素子。 - 各画素セットに含まれる前記4個の画素のうち少なくとも一部の画素の前記2個の光電変換部で生成された画素信号は別々に出力される
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 各画素セットに含まれる前記4個の画素のうち、第1の画素の前記光電変換部は、第1の露光時間で露光され、第2の画素の前記光電変換部は、前記第1の露光時間よりも短い第2の露光時間で露光され、前記第2の露光時間で露光された前記第2の画素の複数の前記光電変換部で生成された画素信号は別々に出力される
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 各画素セットに含まれる4個の画素のうち、第1の画素の光電変換部は、第1の露光時間で露光され、第2の画素の光電変換部は、前記第1の露光時間よりも短い第2の露光時間で露光され、第3の画素の光電変換部は、前記第2の露光時間よりも短い第3の露光時間で露光され、前記第2の露光時間で露光された前記第2の画素の複数の前記光電変換部で生成された画素信号は別々に出力される
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記画素セットの前記カラーフィルタは、ベイヤ配列で配置されている
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 同色のカラーフィルタを有する画素セットを、複数の色に対応して複数有し、
各画素セットは4個の画素を含み、前記4個の画素の各々は2個の光電変換部を含み、
各画素セットは、前記画素セット内の前記4個の画素全ての2個の光電変換部に接続される電荷保持部をさらに含む
固体撮像素子
を備える電子機器。 - 各画素は、垂直方向または水平方向に対称に配置された前記2個の光電変換部を含み、
各画素セット内の水平方向に配置された2個の画素の前記光電変換部の配置方向は直交する方向である
請求項18に記載の電子機器。 - 前記電荷保持部は、前記4個の画素全ての前記2個の光電変換部で生成した電荷を加算して出力するように構成されている
請求項18に記載の電子機器。
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