KR102028124B1 - 위상차 초점검출 가능한 촬상소자 - Google Patents

위상차 초점검출 가능한 촬상소자 Download PDF

Info

Publication number
KR102028124B1
KR102028124B1 KR1020130059261A KR20130059261A KR102028124B1 KR 102028124 B1 KR102028124 B1 KR 102028124B1 KR 1020130059261 A KR1020130059261 A KR 1020130059261A KR 20130059261 A KR20130059261 A KR 20130059261A KR 102028124 B1 KR102028124 B1 KR 102028124B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
photoelectric conversion
pixels
pixel
phase difference
image pickup
Prior art date
Application number
KR1020130059261A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140137951A (ko
Inventor
마사타카 하마다
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020130059261A priority Critical patent/KR102028124B1/ko
Priority to US14/279,638 priority patent/US9270879B2/en
Priority to PCT/KR2014/004637 priority patent/WO2014189332A1/en
Priority to CN201480029929.5A priority patent/CN105247851B/zh
Priority to EP14801717.1A priority patent/EP3005681A4/en
Publication of KR20140137951A publication Critical patent/KR20140137951A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102028124B1 publication Critical patent/KR102028124B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627—Microlenses
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals
    • H04N23/672—Focus control based on electronic image sensor signals based on the phase difference signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/703—SSIS architectures incorporating pixels for producing signals other than image signals
    • H04N25/704—Pixels specially adapted for focusing, e.g. phase difference pixel sets
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals
    • H04N23/673—Focus control based on electronic image sensor signals based on contrast or high frequency components of image signals, e.g. hill climbing method

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 위상차 초점검출 가능한 촬상소자에 관한 것으로, 결상 된 화상을 수광하는 2차원 배열로 구성된 화소들을 포함하며, 상기 화소들 중 적어도 하나 이상의 화소는 마이크로 렌즈의 광축을 편중심으로 하는 복수의 광전 변환부를 포함하고, 상기 복수의 광전 변환부의 광전변환된 전하를 합산하여 출력하는 제1출력모드 및 상기 복수의 광전변환부 중에서 하나의 광전변환부에서 광전변환된 전하만을 출력하는 제2출력모드를 선택가능하며, 상기 제2출력모드는 적어도 하나 이상의 광전변환부에 있어서 광전변환된 전하의 발생을 제한하는 것을 특징으로 하는 위상차 초점검출 가능한 촬상 소자를 제공한다.

Description

위상차 초점검출 가능한 촬상소자 {An imaging sensor capable of detecting phase difference of focus}
본 발명은 촬상소자에 관한 것으로, 구체적으로 위상차 초점검출 가능한 촬상소자에 관한 것이다.
카메라, 캠코더 등의 디지털 촬영장치에 있어서 선명한 정지 영상 또는 동영상을 촬영하기 위해서는 피사체에 정확하게 초점을 맞추는 것이 필요하다. 초점 조절을 자동으로 수행하는 자동초점 조절 방식으로 콘트라스트 자동초점 조절(Auto focussing : AF) 방식과 위상차 자동초점 조절 방식이 있다.
콘트라스트 자동 초점 조절 방식(이하 '콘트라스트 AF '이라 한다)은 포커스 렌즈의 위치를 변화시키면서 촬영을 수행하면서 촬상센서로부터 생성된 영상신호에 대하여 콘트라스트값을 획득하고, 상기 콘트라스트값이 피크가 될 때의 포커스 렌즈 위치로 포커스 렌즈를 구동하는 방식이다.
위상차 자동 초점 조절 방식(이하 '위상차 AF'이라 한다)은 촬상센서 이외에 별도의 센싱 소자를 구비하고, 상기 센싱 소자에 인가되는 광의 위상차로부터 초점 위치를 검출하는 방식이다.
이러한 위상차 AF의 경우 콘트라스트 AF보다 동작시간이 짧고 정확도가 높은 장점이 있었지만, 초점검출을 위한 미러(mirror)가 필요하여 부피가 크고 연속 촬영 중에는 초점검출이 힘든 문제가 있었다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 위상차 AF가 가능한 위상차검출화소를 촬상소자로 배치하여, 미러없이 촬상소자만으로 위상차 AF를 수행하는 방법이 고안되었다.
하지만, 종래의 기술에서 촬상화소 사이에 배치되는 위상차 검출화소는 다른 부분과 출력에 있어서 큰 차이가 있었다. 따라서, 출력되는 화상에 있어서 위상차 검출화소는 결함 화소로서 여겨져서 촬상되는 영상의 열화를 야기하는 문제가 있었다. 이러한 문제는 위상차 검출화소를 촬상화소로 사용가능 하더라도 여전히 존재한다.
본 발명은 촬상소자에 있어서, 위상차 검출화소를 촬상화소로서 사용할 수 있도록 하고, 이때 위상차 검출화소를 균일하게 분포되도록 배치하여, 결함 화소 및 화질열화가 없는 위상차 초점검출 가능한 촬상소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 위상차 검출화소로서의 기능과 촬상 화소로서의 기능을 전환 할 수 있는 위상차 초점검출 가능한 촬상소자를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 화소의 위상차 검출화소로서의 기능과 촬상 화소로서의 기능을 전환함에 있어서 포토다이오드(photo diode) 또는 포토 트랜지스터(photo transistor)의 전하출력을 제한하거나 또는, 광전변환부에서의 전하발생을 제한하는 위상차 초점검출 가능한 촬상소자를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 의하면 위상차 초점검출이 가능한 촬상 소자에 있어서, 상기 촬상 소자는 결상 된 화상을 수광하는 2차원 배열로 구성된 화소들을 포함하고, 상기 화소들 중 적어도 하나 이상의 화소는 마이크로 렌즈의 광축을 편중심으로 하는 복수의 광전 변환부를 포함하고, 상기 복수의 광전 변환부의 광전변환된 전하를 합산하여 출력하는 제1출력모드 및 상기 복수의 광전변환부 중에서 하나의 광전변환부에서 광전변환된 전하만을 출력하는 제2출력모드 중 하나를 선택가능하며, 상기 제2출력모드는 적어도 하나 이상의 광전변환부에 있어서 광전변환된 전하의 발생을 제한하는 초점검출이 가능한 촬상 소자를 제공한다.
이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면 상기 복수의 광전변환부는 포토다이오드(photo diode)로 구성되며, 상기 제2출력모드는, 적어도 하나 이상의 포토다이오드의 전하발생부의 전위를 변경시켜 광전변환된 전하발생을 제한하는 것을 특징으로 하는 위상차 초점검출 가능한 촬상 소자.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 복수의 광전변환부는 포토 트랜지스터(photo transistor)로 구성되며, 상기 제2출력모드는, 적어도 하나 이상의 포토트랜지스터의 전하발생부의 게이트전위를 변경시켜, 광전변환된 전하발생을 제한할 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 화소는 상기 복수의 광전변환부에서 광전변환된 전하를 출력하는 리드아웃부를 더 포함할 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 리드아웃부는 상기 광전변환된 전하를 선택적으로 출력하기 위한 복수의 리드아웃 트랜지스터를 더 포함 할 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제2출력모드는, 상기 복수의 리드아웃 트랜지스터를 선택적으로 동작시켜, 상기 복수의 광전변환부 중에 하나의 광전변환부에서 광전변환된 전하만을 출력할 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제2출력모드는, 상기 복수의 리드아웃 트랜지스터를 선택적으로 동작시키거나, 적어도 하나 이상의 광전변환부의 광전변환된 전하 발생을 제한 하여, 상기 복수의 광전변환부 중에서 하나의 광전변환부에서 광전변환된 전하만을 출력할 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 출력모드를 선택 가능한 적어도 하나 이상의 화소는 촬상시에 제1출력모드를 선택하고, 위상차 초점검출시에 제2출력모드를 선택할 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 출력모드를 선택 가능한 적어도 하나 이상의 화소는 상기 촬상소자의 특정 영역에만 배치될 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 특정 영역에만 배치되는 화소들의 광전변환부는 동일방향을 향하도록 배치될 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 촬상소자에 수평방향으로 상기 출력모드를 선택 가능한 화소들을 배치하고, 상기 수평방향으로 배치된 화소들의 광전변환부는 수평방향을 향하도록 배치될 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 촬상소자에 수직방향으로 상기 출력모드를 선택 가능한 화소들을 배치하고, 상기 수직방향으로 배치된 화소들의 광전변환부는 수직방향을 향하도록 배치될 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 촬상소자의 수평방향 및 수직방향으로 상기 상기 출력모드를 선택 가능한 화소들을 배치하고, 상기 수평방향으로 배치된 화소들이 제2출력모드일때는 상기 수직방향으로 배치된 화소들을 제1출력모드로 하고, 상기 수직방향으로 배치된 화소들이 제2출력모드일때는 상기 수평방향으로 배치된 화소들을 제1출력모드로 할 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 촬상소자의 모든영역에 상기 출력모드를 선택 가능한 화소들을 배치할 수 있다.
상기와 같은 구성에 따라 위상차 검출 가능한 촬상소자에서 위상차 검출 화소는 결함 화소가 아니므로, 화질 열화 없이 촬상 화소로 사용할 수 있다. 따라서, AF성능을 높이기 위해 위상차 검출 화소를 늘리더라도 촬상 화질이 나빠지지 않도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상소자가 구비된 디지털 영상 처리 장치의 구성을 보이는 블록도 이다.
도 2는 도 1의 촬상소자(108)를 이용한 위상차 검출화소의 원리를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 검출화소의 수직화소구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 검출화소를 구성하는 광전변환부를 2개의 포토다이오드(photo diode)로 구성한 등가 회로를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 위상차 검출화소를 구성하는 광전변환부를 2개의 포토 다이오드(photo diode)로 구성하고 각각 리셋 회로를 추가한 등가 회로도 이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 검출화소를 구성하는 광전변환부를 2개의 포토 트랜지스터(photo transistor)로 구성한 등가 회로다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 위상차 검출화소를 구성하는 광전변환부를 2개의 포토 다이오드(photo diode)로 구성하고 각각 독립한 전송 트랜지스터를 포함하는 등가 회로도를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 N형 기판의 게이트 제어형 포토 트랜지스터(photo transistor)를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 포토 트랜지스터(photo transistor)를 구성하는 N형 기판을 사용한 게이트 제어형 포토 트랜지스터를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 포토 트랜지스터를 구성하는 N형 기판의 게이트 제어형 포토 트랜지스터구성도를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 광전변환부를 포함하며, 각 광전변화부는 P형 기판의 포토다이오드(photo diode)를 사용한 화소를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점검출 가능한 촬상소자의 회로의 평면 구성을 개략적으로 나타낸 평면도 이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점검출 가능한 촬상소자의 회로의 평면 구성을 개략적으로 나타낸 평면도 이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점검출 가능한 촬상소자 회로의 평면 구성을 개략적으로 나타낸 평면도 이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상소자의 회로 구성을 나타낸 평면도 이다.
도 16는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점 검출 가능한 촬상소자 회로의 평면 구성을 개략적으로 나타내는 것으로, 도 4에 도시된 등가 회로를 구체적으로 설명한 도이다.
도 17는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점 검출 가능한 촬상소자의 회로 구성을 나타낸 평면도이다.
도 18는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점검출 가능한 촬상소자에 있어서의 위상차 검출화소 배치 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 19은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점검출 가능한 촬상소자에 있어서의 위상차 검출화소 배치예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점검출 가능한 촬상소자에 있어서의 위상차 검출화소 배치예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점검출 가능한 촬상소자의 전체도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점검출 가능한 촬상소자의 전체도이다.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점검출 가능한 촬상소자의 전체도이다.
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점 검출 가능한 촬상소자를 구비한 장치의 동작 순서를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 25는 촬상소자에 있어서 위상차 검출화소의 수직화소구성을 나타낸다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상소자가 구비된 디지털 영상 처리 장치의 구성을 보이는 블록도 이다.
도 1을 참조하면, 디지털 영상 처리 장치(100)와 렌즈가 분리 가능한 타입으로 도시되어 있지만, 본 촬상소자(108)는 분리형이 아닌 일체형으로 사용 가능하다. 또한 본 발명에 따른 촬상소자(108)를 이용하면, 위상차 AF와 콘트라스트 AF 가 가능한 디지털 영상 처리 장치(100)가 된다.
디지털 영상 처리 장치(100)에는 포커스 렌즈(102)를 포함하는 촬영 렌즈(101)를 구비한다. 디지털 영상 처리 장치(100)는 초점 검출 기능을 구비하여, 포커스 렌즈(102)를 구동하는 것이 가능하다. 촬영 렌즈(101)에는 포커스 렌즈(102)를 구동하는 렌즈 구동부(103), 포커스 렌즈(102)의 위치를 검출하는 렌즈 위치 검출부(104), 포커스 렌즈(102)를 제어하는 렌즈 제어부(105)를 포함한다. 렌즈 제어부(105)는 디지털 영상 처리 장치(100)의 CPU(106)와 초점 검출에 관한 정보를 통신한다.
디지털 영상 처리 장치(100)는 촬상소자(108)를 구비하여, 촬영 렌즈(101)를 통과한 피사광을 촬상해 화상 신호를 생성한다. 촬상소자(108)는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 광전변환부(미도시) 및 광전변환부로부터 전하를 이동시켜 화상 신호를 독출하는 전송로(미도시) 등을 포함할 수 있다.
촬상소자 제어부(107)는 타이밍 신호를 생성하여, 촬상소자(108)가 화상을 촬상하도록 제어한다. 더 나아가 촬상소자 제어부(107)는 각 주사선에서의 전하 축적이 끝나면 화상 신호를 차례차례 독출하도록 한다.
독출된 신호는 아날로그 신호 처리부(109)를 거쳐 A/D 변환부(110)에 디지털 신호로 변환된 후, 화상 입력 컨트롤러(111)로 입력되어 처리된다.
화상 입력 컨트롤러(111)로 입력된 디지털 화상 신호는 AWB(auto white balance) 검출부(116), AE(auto exposure) 검출부(117), AF 검출부(118)에서 각각 AWB, AE, AF 연산을 수행한다. 여기서 AF 검출부(118)는 콘트라스트 AF 시에 콘트라스트 값에 대한 검파 값을 출력하고, 위상차이 AF 시에 화소 정보를 CPU(106)로 출력하여, 위상차이 연산을 하도록 한다. CPU(106)의 위상차이 연산은 복수의 화소 열 신호의 상관 연산을 실시하여 구할 수 있다. 위상차이 연산 결과로 초점의 위치 또는 초점의 방향을 구할 수 있다.
화상 신호는 일시 메모리인 SDRAM(119)에도 저장된다. 디지털 신호 처리부(112)는 감마 보정 등 일련의 화상 신호 처리를 수행하여 디스플레이 가능한 라이브뷰 화상이나, 캡쳐 화상을 만든다. 압축 신장부(113)는 JPEG 압축 형식 또는 H.264 압축 형식 등의 압축 형식에서 화상 신호를 압축하거나 재생 시에 신장시킨다. 압축 신장부(113)에서 압축된 화상 신호를 포함한 화상 파일은 미디어 콘트롤러(121)를 통해서 메모리 카드(122)로 전송되어 저장된다. 표시용 화상 정보는 VRAM(120)에 저장되고, 그 화상을 비디오 인코더(114)를 통해 LCD(115)에 표시한다. CPU(106)는 각 부분의 동작을 전체적으로 제어한다. EEPROM(123)은 촬상소자(108)의 화소 결함 보정을 위한 정보나, 조정 정보를 저장 유지한다. 조작부(124)는 디지털 영상 처리 장치(100)의 조작을 위해, 사용자로부터 각종 명령을 입력 받는다. 조작부(124)는 셔터-릴리즈 버튼, 메인 버튼, 모드 다이얼, 메뉴 버튼 등 다양한 버튼을 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 촬상소자(108)를 이용한 위상차 검출화소의 원리를 설명하는 도면이다.
촬영 렌즈(11)를 통과한 피사광은 마이크로 렌즈열(14)을 통과해 수광 화소 R(15), L(16)으로 유도된다. 수광 화소 R(15), L(16)의 일부에는 촬영 렌즈(11)로부터 동공(12, 13)을 제한하는 차광막(17, 18) 또는 제한된 개구부가 구비된다. 그리고 촬영 렌즈(11)의 동공 중, 촬영 렌즈(11)의 광 축(10)보다 위에 있는 동공(12)으로부터의 빛은 수광 화소 L(16)로 유도되고, 촬영 렌즈(11)의 광 축(10)보다 아래에 있는 동공(13)으로부터의 빛은 수광 화소 R(15)로 유도된다. 차광막(17, 18) 또는 개구부가, 마이크로 렌즈열(14)에 의해 동공(12, 13) 위치에서 역 투영되는 범위의 광을 수광 화소 R(15), L(16)에 수광하는 것을 동공 분할 이라고 한다.
동공 분할된 화소 출력은 마이크로 렌즈 어레이(14)에 따라 수광 화소 R(15), L(16) 어레이가 연속한 출력은 형상은 같지만 위상이 다른 형상이 나타난다. 이것은 촬영 렌즈(11)의 편심된 동공(12, 13)으로부터의 광의 결상 위치가 다른 것에서 기인한다. 따라서, 초점이 맞지 않는 경우는 위상이 어긋나고, 초점이 맞는 경우는 위상이 맞는다. 그리고 또, 피사체가 전(前)핀일 경우에는 R열은 초점이 맞을 때 위상보다도 왼쪽으로 시프트되고, L열은 초점이 맞을 때 위상보다도 오른쪽으로 시프트된다. 반대로 후(後) 핀일 경우, R열은 초점이 맞을때의 위상보다도 오른쪽으로 시프트하고, L열은 초점이 맞을 때 위상보다도 왼쪽으로 시프트 된다. 위상차AF방식은 이러한 정보를 이용해서 초점 검출을 하는것이다.
도 25는 촬상소자에 있어서, 종래 위상차 검출화소의 수직화소구성을 나타낸다. 도 25에서는, 설명의 편의를 위해서, R열화소, L열화소를 인접해서 그리고 있지만, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. 도 25를 참조하면, 위에서부터 마이크로 렌즈(201), 표면층(202), 컬러 필터층(203), 배선층(204), 포토다이오드(photo diode)층 (205, 206), 기판층(209)이다. 도 25는 실제보다도 층을 간략화하여 표현한 것이다. 피사체로부터의 빛은 마이크로 렌즈(201)을 통해서 각 화소의 포토다이오드(photo diode)층에 도달한다. 빛을 수광함에 따라서 포토다이오드(photo diode)에선 전하가 발생하고, 이것이 화소 정보가 된다. 포토다이오드에서 발생한 전하는 배선층(204)을 통해 출력될 수 있다. 피사체로부터 입사되는 빛은 촬영 렌즈의 사출 동공을 통과한 전 광속으로, 피사체위치에 따른 휘도정보를 화소위치에 따라서 얻을 수도 있다. 컬러 필터층 (203)은 각 화소에서 R(빨강), G(초록), B(파랑)의 3색을 사용하는 것이 일반적이며, 사양에 의해 C(cyan), M(magenta), Y(yellow)를 사용할 수도 있다. 그리고 촬상소자에 개구부에 차광막을 설치하고, 상기R열과 L열의 신호를 취득할 수 있도록 한다. 이 구조는 포토다이오드(photo diode) 부분(205, 206)에, R열용 차광막(207), L열용 차광막(208)로 구성 될 수 있다. 물론, 차광막의 위치는 도 25에 그려진 위치에 한정되지 않으며, 렌즈와 포토다이오드(photo diode)의 사이라면 어디든 무관하다.
그런데 상술한 종래의 구성에서, 위상차 검출화소는 한번 제조하면 촬상소자 내에 고정되기 때문에, 촬상시에 위상차 검출화소는 결함화소가 된다. 또한 AF에서 사용하지 않는 위상차 검출화소도 결국 결함화소가 된다. 결함화소가 있으면, 촬상 화상의 화질을 열화시키기 때문에 문제가 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 검출화소의 수직화소구성을 나타낸다. 도 3을 참조하면, 위에서부터 마이크로 렌즈(21), 표면층(22), 컬러 필터층(23), 배선층(24), 광전변환층(25, 26)(25, 27)(28, 29)(28, 30), 기판층(20)이다. 여기서, 종래 예와 가장 큰 차이점이 존재하는 부분은 광전변환층이다. 여기에 나타나듯이, 각 화소에서 광전변환부가 2분할될 수 있다 있다. 광전변환부는, 포토다이오드(photo diode), 또는 포토 트랜지스터(photo transistor)로 구성 될 수 있다. 또한, 위상차 검출화소로서 사용될 경우, R열화소를 기능시키기 위해서, 2분할된 광전변환부 일 측의 오른쪽의(25, 27)세트를 ON으로 하고, 왼쪽의 (25, 26)세트는 OFF상태가 되어야 한다. 반대로, L열화소를 기능시키기 위해서는, 2분할된 광전변환부 타 측의, 왼쪽의 (28, 29)세트는 ON으로 하고, 오른쪽의 (28, 30)세트가 OFF상태로 되어야 한다. L열화소, R열화소의 위치를 반대이게 하는 것도 가능하며, 각 R열화소, L열화소를 전부 ON상태로 하면 촬상화소로서도 사용가능 하다. 여기서, ON, OFF의 방법은 광전변환부에서 ON, OFF여부를 변경 할 수도 있고, 후술하겠지만, 본 발명의 일 실시 예에 따라 광전변환부의 리드아웃 라인에서 ON, OFF를 변경하는 것도 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 검출화소를 구성하는 광전변환부를 2개의 포토다이오드(photo diode)로 구성한 등가 회로를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 포토다이오드(photo diode) 36과 37의 캐소드(cathode)에 리드아웃을 위한 MOS트랜지스터(35)의 소스 전극이 연결되어 있다. MOS트랜지스터(35)의 게이트 전극에는 리드아웃 타이밍 라인 32가 연결된다. 한편 MOS트랜지스터(35)의 드레인 전극과 연결되는 라인 31은 증폭 트랜지스터 또는 리셋 트랜지스터에 연결 될 수 있다. 포토다이오드(photo diode)(36)의 애노드(anode)에는 일정 전위의 라인(34)이 연결된다. 다른 방면의 포토다이오드(photo diode)(37)의 애노드(anode)에는 스위치용 MOS트랜지스터(38)이 연결된다. 상기 실시 예에서 MOS트랜지스터(38)은 다이오드 (37)의 출력을 ON, OFF 하기 위한 스위치이지만, 본 발명의 일 실시 예에 따라 전하발생을 막기 위해 스위치가 아닌, 다이오드에서의 전하발생을 방해하는 기능을 위해 대용할 수도 있다. MOS트랜지스터(38)의 게이트 전극은 위상차 검출화소 제어 라인(33)에 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 위상차 검출화소를 구성하는 광전변환부를 2개의 포토 다이오드(photo diode)로 구성하고 각각 리셋 회로를 추가한 등가 회로도 이다.
도 5를 참조하면, 포토 다이오드(photo diode) 72와 포토다이오드 73의 음극(cathode)에 리드아웃을 위한 MOS 트랜지스터(76)의 소스 전극이 연결되고 있다. MOS 트랜지스터(76)의 게이트 전극에는 리드아웃 타이밍 라인(99)이 연결된다. 포토 다이오드(photo diode) (72, 73)의 광전전환부에서는, 각각 리셋 트랜지스터(74,75)에 연결된다. 리셋 트랜지스터(74,75)는 통상의 전하 리셋 기능 외에, 광전전환부에서 발생하는 전하를 실시간으로 배출하는 기능으로서 이용할 수 있다. 즉, 리셋 트랜지스터(74,75)의 몇 개의 단자(96,97)를 ON으로 하는 것으로, 한쪽 편의 전하가 배출되어 전하 축적을 하지 않게 된다. 따라서, 한쪽 편만의 전하만 축적된다. 이것에 의해, 포토 다이오드(photo diode) (72, 73)의 한편만의 출력을 얻을 수 있다. 즉 위상차 검출화소 구조가 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 검출화소를 구성하는 광전변환부를 2개의 포토 트랜지스터(photo transistor)로 구성한 등가 회로도 이다.
도 6을 참조하면 포토 트랜지스터(photo transistor)(45, 46)의 드레인 전극은 일정 전위를 가진 라인(41)에 연결된다. 일 측의 포토 트랜지스터(photo transistor)(45)의 게이트는 빛을 수광한다. 빛을 수광하여 광전변환되면, 소스 전극으로 전하가 이동한다. 소스 전극은 리드아웃을 위한 MOS트랜지스터(47)의 드레인 전극에 연결되며, MOS트랜지스터(47)의 소스 전극은 라인(44)에 연결되어 증폭 트랜지스터 또는 리셋 트랜지스터에 연결 될 수 있다. MOS트랜지스터(47)의 게이트 전극은 리드아웃 타이밍 라인(43)에 연결된다.
타측의 포토 트랜지스터(photo transistor)(46)도, 게이트에서 빛을 수광하고, 광전변환을 수행한다. 또, 타측의 포토 트랜지스터(photo transistor)(46)의 게이트 전극에는 위상차 검출화소 제어라인(42)이 연결될 수 있다. 여기서 제어라인(42)은 포토 트랜지스터(photo transistor)(46)의 게이트 전류를 제어하고, 광전변환 출력을 ON, OFF 하기 위한 제어 라인 일 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 위상차 검출화소를 구성하는 광전변환부를 2개의 포토 다이오드(photo diode)로 구성하고 각각 독립한 전송 트랜지스터를 포함하는 등가 회로도를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 포토 다이오드(photo diode)(211,212)의 음극(cathode)에는 리드아웃을 위한 전송 트랜지스터(213, 214)가 연결된다. 또한, 트랜지스터(213,214)의 게이트 전극에는 리드아웃 타이밍 라인(216,217)이 연결된다. 따라서, 몇 개의 트랜지스터를 ON으로 하는 것으로부터, 포토 다이오드(photo diode)(211,212)의 전하가 출력 단자 (221)로부터 출력된다. 한편, 전송 트랜지스터(213, 214)의 끝에는 공통의 리셋 트랜지스터(215)가 연결된다. 리셋 트랜지스터는 통상의 전하 리셋 기능을 가진다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 N형 기판의 게이트 제어형 포토 트랜지스터(photo transistor)를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 8을 참조하면, N형 기판(59) 위에 N형층(58)을 올려 소스층을 구성하고, 여기에 P형 영역(57)을 배치해 게이트층을 구성한다. 또한, 게이트층은 개구부를 가지고, 개구부로 빛(51)이 입사되도록 구성한다. P형 영역(57) 내에 N형 영역(56)을 구성해 드레인층으로 구성하고, 기판(59)은 일정 전위를 가진 라인(54)에 연결 되도록 한다. 개구부가 되는 게이트층이외의 부분에는 차광막(55)를 배치한다. 게이트층에는 제어용 게이트 전극(52), 드레인층에는 드레인 전극(53)을 연결하여 N형 기판의 게이트 제어형 포토 트랜지스터르 구성한다. 이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 N형 기판의 게이트 제어형 포토 트랜지스터는 게이트 전극(52) 의 전위를 제어함으로써, 포토 트랜지스터(photo transistor)의 광전변환 출력의 ON/OFF를 제어할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 포토 트랜지스터(photo transistor)를 구성하는 N형 기판을 사용한 게이트 제어형 포토 트랜지스터를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 N형 기판을 사용한 게이트 제어형 포토 트랜지스터는 N형 기판(70), N형 소스층(69), P형 게이트층(67, 68)을 포함한다. 게이트층은 2개의 개구부를 가질 수 있고, 개구부로 빛(61)이 입사 가능하도록 구성된다. 그리고, N형 기판을 사용한 게이트 제어형 포토 트랜지스터는 N형 드레인층(66), 차광막(65), 일정 전위를 갖는 라인(64), 제어용 게이트 전극 (62), 드레인 전극(63)을 더 포함한다.
도 9에 나타난 본 발명의 일 실시 예에 따른 N형 기판을 사용한 게이트 제어형 포토 트랜지스터는 도 8과의 차이를 중심으로 설명한다. 먼저, 개구부가 되는 게이트층을 2분할하고, 일측의 게이트층(67)과 타측의 게이트층(68)을 구성하고, 그 사이에는 채널스토퍼(channel stopper)(71)를 배치한다. 타측의 게이트층 (68)에는 포토 트랜지스터(photo transistor)의 광전변환 출력의 ON/OFF 를 제어할 수 있는 제어용 전극(62)을 구성하고, 일측의 게이트층(67)에는 전극은 구성하지 않는다. 드레인층(66)은 게이트층(67)과 게이트층(68)의 양쪽의 드레인층으로서 기능한다. 따라서, 빛(61)이 입사하면, 제어용 전극(62)이 ON일때, 2개의 게이트층에 통하는 전하가 모두 출력되나, 제어용 전극(62)이 OFF라면, 일측의 게이트층(67)만을 통하는 전하가 출력되게 된다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 포토 트랜지스터를 구성하는 N형 기판의 게이트 제어형 포토 트랜지스터구성도를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 10을 참조하면, N형 기판의 게이트 제어형 포토 트랜지스터는 N형 기판(92), N형 소스층(91), P형 게이트층(88, 90)을 포함한다. 여기서, 게이트층은 2개의 개구부를 가질 수 있고, 개구부로 빛(81)이 입사 가능하다. 그리고 N형 기판의 게이트 제어형 포토 트랜지스터는 N형 드레인층(87, 89), 차광막(86), 일정 전위를 갖는 라인(85), 제어용 게이트 전극(82), 드레인 전극(83, 84)을 더 포함한다.
도 10에 도시한 본 발명의 일 실시 예에 따른 N형 기판의 게이트 제어형 포토 트랜지스터는 도 9에서 설명한 것과 유사한 부분이 있으므로, 도 9과의 차이점을 중심으로 설명한다. 도 10에 도시된 복수의 광전변환부는 게이트층(88, 90), 드레인층(87, 89)을 완전히 분리한 복수의 포토 트랜지스터로 구성된다. 그리고 드레인 전극(83, 84)의 출력이 연결되어 리드아웃 됨으로써 증폭되도록 구성된다. 여기서 리드아웃을 위해서는 별도의 리드아웃 트랜지스터(미도시)를 추가적으로 구성하는 것도 바람직할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 제어용 게이트 전극(82)은 한 쪽의 포토 트랜지스터에만 구성함으로써 복수의 포토 트랜지스터 전하 출력의 제어가 가능하다. 물론, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니며, 양쪽의 포토 트랜지스터에 제어용 게이트 전극을 구성하고, 선택적으로 출력을 바꾸도록 하는 것도 가능하다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 광전변환부를 포함하며, 각 광전변화부는 P형 기판의 포토다이오드(photo diode)를 사용한 화소를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 11을 참조하면, P형 기판(117)에 P형 웰(P-WELL)층(116)을 구성하고, N형층(112,114)을 매입하고, 그 위에 P형층(113,115)을 표면에 형성하여 2개의 매입형 포토 다이오드(PD)를 형성한다. 그리고 매입 형태의 포토 다이오드(PD)가 구성되는 영역에 인접하는 영역 표면에 절연막(109)을 통해서 구성된 게이트 전극(104)을 갖추는 전송 게이트 TG를 구성하고, 전송 게이트 TG가 구성되는 영역과 인접하는 영역에 형성되는 N 형 부유 확산층 FD(111)를 구비한다. N 형 부유 확산층 FD(111)에 인접하는 영역 표면에는 절연막(109)을 통해서 구성된 게이트 전극(103)을 갖추는 리셋트 게이트 RG를 구성하고, 리셋트 게이트 RG가 구성되는 영역과 인접하는 영역에 형성되는 N형 확산층 D(110)를 갖춘다. 매입형 포토 다이오드 PD에서는, N형 매입층(112,114)의 표면에 고농도의 P형층(113,115)를 형성시킬 수 있다.
N형 매입층(112,114)은 N형 부유 확산층(FD111)과 전송 게이트 TG에 의해서 MOS 트랜지스터 Tr1을 구성하며 N형 부유 확산층(FD111) 및 N형 확산층(D110)과 전송 게이트 RS(103)에 의해서 MOS 트랜지스터 Tr2가 구성된다. 그리고 N 형 부유 확산층(FD111)에 MOS 트랜지스터 T3(106)의 게이트가 접속된다. 포토 다이오드에서 발생한 전하(electron)는 트랜지스터 T3(106)에서 증폭되고, 트랜지스터 T4(107)를 통해 출력될 화소가 선택되면 수직 출력라인(LV118)을 통해 출력된다. 즉 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상소자의 각 화소는 2개의 포토 다이오드와 4개의 트랜지스터로 구성되어 있을 수 있으며, 포토다이오드의 일측에는, 제어 전극 PX(105)가 접속되어 전위를 변화시키는 방법으로, 포토 다이오드에 발생한 전하를 N 형 부유 확산층 FD(111)에 전송 되지 않게 제어 가능하도록 구성된다. 이러한 제어 전극 PX(105)의 제어를 통해 화소가 위상차 초점 검출시에는 하나의 포토 다이오드에서 발생한 출력만을 출력 가능 하다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점검출 가능한 촬상소자의 회로의 평면 구성을 개략적으로 나타낸 것으로, 복수의 광전변환부로 구성된 1 화소(120)를 윗쪽에서 본 평면도이다.　화소(120)는 도 12에 표시된 것과 같이 마이크로 렌즈(127)를 포함한다. 마이크로 렌즈의 광축을 중심으로 양측에 동일방향으로 편심된 포토 다이오드 (121, 122)를 포함한다. 여기서, 촬상 센서의 위치에 따라, 마이크로 렌즈 광축과 2개의 포토 다이오드(121, 122)의 관계는 달라질 수 있다. 예를 들면, 촬영 렌즈 광축 중심으로부터 멀어지는 만큼, 두개의 포토 다이오드(121, 122)의 위치 관계가 어긋나 배치될 수 있다.
양측의 포토다이오드(121, 122)는 공통의 리드아웃부(123)를 구비하고, 포토다이오드(121, 122)와 리드아웃부(123) 및 전송 신호 라인 T1(126)의 옆 배선라인 사이에 전송 트랜지스터 Tr21, Tr22가 구비된다. 여기서 포토다이오드들(121, 122)은 개구부의 면적이 같도록 구성된다. 따라서, 포토 다이오드 122는 포토 다이오드 121보다 면적이 크지만, 개구부 이외의 부분은 차광 되고 있어 결국 같은 감도로 설정된다. 그리고 포토 다이오드 122의 차광부에 전하 제어부(124)를 배치하고, 제어용 라인(PX125)이 배선되도록 한다. 화소(120)를 위상차 검출화소로서 사용하는 경우는, 전하 제어부(124)를 ON으로 해 전하발생 및 전하출력을 방지할 수 있다, 화소(120)를 촬상 화소로서 사용하는 경우는, 전하 제어부(124)를 OFF로 해 전하 출력시킴으로써, 포토 다이오드 121 및 포토 다이오드 122 양쪽 모두의 전하 출력을 가능하게 할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점검출 가능한 촬상소자의 회로의 평면 구성을 개략적으로 나타낸 것으로, 도 12에 나타낸 화소(120) 두 개가 연결된 구성으로, 두 화소 공통의 증폭 트랜지스터 및 리셋 트랜지스터를 가지는 구성을 나타내는 평면도이다.
도 13을 참조하면, 우측에 배치된 화소(130)는 그림 10의 화소(120)와 마찬가지로 두개의 포토 다이오드(131, 132), 전하 제어부(134), 리드아웃부(133), 전송 트랜지스터 Tr31, Tr32를 포함한다. 전하 출력 라인 135는 우측에 배치된 화소(130)의 전하 출력부(133)에 연결되어 좌측 화소(120) 및 우측 화소(130)의 공통의 증폭 트랜지스터부 Tr41(137)에 접속된다. 좌측에 배치된 화소(120) 또는 우측에 배치된 화소(130)의 화소출력은, 선택 라인 T1(126), T2(136)중 하나가 선택되어 한편의 전하가 출력된다.
증폭된 신호는 화상 신호 리드아웃 라인 V139를 사이에 배치된 리드아웃 선택 트랜지스터 Tr51의 단자(138)로부터 출력 라인 LV(140)에 접속되어 화소 출력으로 출력된다. 그리고, 좌측에 배치된 화소(120)와 우측에 배치된 화소(130)의 공통의 출력 라인의 출력부 133에는, 출력 라인 LV(140)의 단자(141)와 리셋 라인 RS142 사이에 리셋 트랜지스터 Tr61를 배치하여, 리셋 신호에 따라 두 화소(120, 130)의 전하를 동시에 배출 시킬 수 있다. 상기 화소들(120, 130)을 위상차 검출화소로 이용할 경우에는, 위상차 검출화소 제어 라인 PX(125)를 통한 제어 신호에 의해, 전하 제어부 124, 134가 각각 제어되어 두 개의 화소(120, 130)가 동시에 제어될 수 있다. 또한, 촬상소자는 이 두 화소(120, 130)가 접속한 형태의 유닛이 2 차원 형태로 배열되어 위상차 검출 기능을 완수 할 수 있다. 여기서는 두 화소(120, 130)가 수평으로 연결되었지만 이러한 구성에 한정되는 것은 아니며 촬상소자 내에서, 수직 또는 대각선으로 배열되는 것도 가능하다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점검출 가능한 촬상소자 회로의 평면 구성을 개략적으로 나타낸 평면도 이다.
도 14는 도 12에 나타난 가로방향으로 편심되도록 배치된 복수의 광전 변환 구성을 세로 방향으로 편심되도록 배치한 평면도이다.
도 14를 참조하면, 도 12과 마찬가지로 화소(150)는 마이크로 렌즈(157)를 포함하고, 마이크로 렌즈의 광축을 중심으로 양측으로 세로방향으로 편심된 포토 다이오드(151, 152)를 포함한다. 또한, 화소(150)는 포토다이오드(151, 152)의 공통의 리드아웃부(153), 포토다이오드(151, 152)와 리드아웃부(153) 및 전송 신호 라인 T1(156) 사이에 구비되는 전하 전송 트랜지스터 Tr71, Tr72, 일측의 포토 다이오드(152) 차광막에 배치되는 전하 제어부(154), 제어부(154) 제어용 배선 PX(155)를 포함한다. 본 발명의 일 실시 예에 따라 화소(150)를 세로 방향의 위상차 검출화소로서 사용하기 위해서는, 전하 제어부(154)를 ON으로 해 전하 발생을 방지한다. 또한 촬상 화소로서 사용하는 경우는, 전하 제어부(154)를 OFF로 하여 전하를 출력시킴으로써, 일측의 포토 다이오드(151)와 타측의 포토 다이오드(152) 양쪽 모두의 전하를 발생시켜 합산된 전하 출력을 가능하게 할 수 있다. 이와 같은 위상차 검출화소를 세로 방향에 배열하는 방식은, 세로 방향에 콘트라스트가 분포한 피사체의 초점 검출을 위해 필요하다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상소자의 회로 구성을 나타낸 평면도 이다.
도 15를 참조하면, 화소(160)는 마이크로 렌즈의 광축을 중심으로 양측에 배치된 포토 다이오드(161, 162)를 포함한다. 화소(160)는 공통의 리드아웃부(153), 일측의 포토다이오드(161)와 리드아웃부(163) 및 전송 신호 라인 TL1(164) 사이에 구비되는 트랜지스터 Tr81, 타측의 포토 다이오드(162)와 리드아웃부(163) 및 전송 신호 라인 T1(165) 로 구성되는 전송 트랜지스터 Tr82를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따라, 화소(160)를 위상차 검출화소로서 사용하는 경우는, 전송 신호 라인 TL1(164)를 OFF로 해 일측의 포토 다이오드(161)의 전하 출력을 금지해 타측의 포토다이오드(162)의 전하만을 출력할 수 있다. 한편, 촬상 화소로서 사용되는 경우는, 전송 신호 라인 TL1(164)를 ON으로 해, 두 포토 다이오드 (161, 162) 모두의 전하 출력을 가능하게 할 수 있다. 이 실시 예는 이러한 구성에 한정되는 것은 아니며, 어느 쪽의 포토 다이오드 출력을 ON로 할지도 임의로 선택 가능하므로, 따라서 위상차 검출화소 구성의 자유도가 높다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점 검출 가능한 촬상소자 회로의 평면 구성을 개략적으로 나타내는 것으로, 도 4에 도시된 등가 회로를 구체적으로 설명한 도이다.
도 16을 참조하면, 복수의 광전전환부로 구성된 2 화소(231,232)를 윗쪽에서 본 평면도 형태로 도시하고 있다.　화소(231)는 마이크로 렌즈를 포함하지만, 본 도면에서는 설명의 편의를 위해 생략 한다. 도 16를 참조하면 화소(231)는 마이크로 렌즈의 광축을 중심으로 양측으로 동일 방향으로 편심 된 포토 다이오드(233,234)를 포함한다. 양측의 포토 다이오드(233,234)는 공통의 리드아웃부(235)를 구비하고, 포토 다이오드(233,234)와 릿드아웃부(235) 및 전송 신호 라인 T1(126)의 배선 라인의 사이에 전송 트랜지스터 Tr83을 구비한다. 여기서 포토 다이오드(233,234)의 리드아웃부와 반대 측에는 각각 리셋부가 구성된다. 즉 포토 다이오드(233,234) 및 리셋 단자(236,237)와 그 사이의 리셋신호 라인 RS1, RS2 사이에 리셋 트랜지스터(Tr84, Tr85)가 구성된다. 따라서, 촬상중에 선택적으로 몇개의 리셋 트랜지스터를 ON으로 하는 것으로, 한쪽 편의 포토다이오드의 전하를 리셋시켜 전하 출력을 방지할 수 있고, 이때 상기 화소(231)는 위상차이 화소로서 기능한다. 또한 양쪽 리셋 트랜지스터를 모두 ON으로 하는 경우, 포토 다이오드(233,234)에서 발생한 전하는, 리드아웃부(235)로 출력되는 일 없이, 리셋 단자(236,237)로 부터 배출 라인(VRS)을 따라 배출되게 된다. 또한, 촬상시는 리셋 트랜지스터는 OFF로 한여 양쪽 포토 다이오드(233,234) 모두에서 전화가 출력 되도록 한다. 이 구성이 2 화소(231,232) 각각 갖춰진다. 화소 232의 설명은 중복되므로 생략 한다.
그리고, 두 개의 포토 다이오드(233,234)의 출력 즉 화소 231의 전하 출력 및 화소 232의 전하 출력은, 리드아웃부(235,238), 전송 트랜지스터(Tr83, Tr87)를 포함할 수 있다. 전하 출력 라인(239)은 화소(231,232)의 전하 출력부(235,238)에 연결되어 좌측 화소(231) 및 우측 화소(232)의 공통의 증폭 트랜지스터부 Tr88에 접속된다. 화소(231,232)의 출력은, 선택된 전송 라인 T1, T2중 하나를 따라 출력된다.
증폭된 신호는 화상 신호 리드아웃 라인 V를 사이로 배치된 리드아웃 선택 트랜지스터 Tr89의 단자(240)로부터 출력 라인 LV에 접속되어 화소 출력으로 출력된다. 촬상소자는 이 두 개의 화소(231,232)가 접속한 형태의 유닛이 2 차원 형태로 배열되므로 인해 위상차이 검출 기능을 완수 할 수 있다. 여기에서는 두 개의 화소(231,232)가 수평에 연결되었지만 이러한 구성으로 한정되는 것이 아니라 촬상소자 내에서 수직 또는, 대각선으로 배열되는 것도 가능하다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점 검출 가능한 촬상소자의 회로 구성을 나타낸 평면도 이다.
도 17는 하나의 화소에 광전전환부를 4 분할해, 위상차 검출화소를 수평 방향, 수직 방향의 양쪽 모두를 사용 가능하게 하는 화소(170)를 나타낸다. 화소 (170)는 마이크로 렌즈의 광축을 중심으로 배치된 광전전환부(171, 172, 173, 174)들을 포함한다. 화소(170)는 광전전환부(171, 172, 173, 174)에 공통의 리드아웃부(180)를 배치하고, 광전전환부 171의 리드아웃부(180) 및 전송 신호 라인 TU1(186) 사이에 구성되는 전송 트랜지스터 Tr91, 광전전환부 172와 리드아웃부(180) 및 전송 신호 라인 TU1(186) 사이에 구성되는 전송 트랜지스터 Tr92, 광전전환부 173의 리드아웃부(180) 및 전송 신호 라인 TD1(187) 사이에 구성되는 전송 트랜지스터 Tr93, 광전전환부 174의 리드아웃부(180) 및 전송 신호 라인 TD1(187) 사이에 구성되는 전송 트랜지스터 Tr94를 포함한다. 위상차 검출화소(170) 출력은 전송 신호 라인 TU1(186) 및 전송 신호 라인 TD1(187) 중 하나가 선택되어 출력될 수 있다.
공통의 리드아웃부(180)는 전하 출력 라인 181에 연결되고, 앞부분은 증폭 트랜지스터 Tr95의 단자(182)에 접속된다. 따라서, 위상차 검출화소의 출력은 증폭 트랜지스터 Tr95에 의해 증폭된다. 증폭된 신호는 화상 신호 읽기 라인V(184) 일부분에 배치되는 리드아웃 선택 트랜지스터 Tr96의 단자(183)로부터 출력 라인 LV185을 통해 출력된다. 그리고 광전변환부(171, 172, 173, 174)의 공통의 출력 라인(181)의 출력부 단자(182)는, 출력 라인 LV(185)의 단자(188)와 리셋 라인(RS189) 사이에 구성되는 리셋 트랜지스터 Tr97을 포함한다. 리셋 트랜지스터 Tr97은 리셋 신호에 따라 4개의 광전전환부(171, 172, 173, 174)의 전하를 동시에 방출 시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따라 화소(170)를 위상차 검출화소로 사용되도록 선택하는 경우, 일측의 위상차 검출화소 제어 라인PX(186)의 제어 신호에 의해, 전하 제어부(175, 176)를 제어하여 2개의 광전전환부(172, 174)를 동시에 제어 할 수 있다. 예를 들면, 수평 방향 위상차 검출시 제어부(175, 176)을 ON 하여, 수평 방향의 위상차 검출화소로서 기능한다. 또 타측의 위상차 검출화소 제어 라인PY(179)의 제어 신호에 의해, 전하 제어부(177, 178)가 제어되어 2개의 광전전환부(173, 174)를 동시에 제어 할 수 있다. 이 경우는 수직 방향 위상차이 검출시 제어부(177, 178)을 ON하여, 수직 방향의 위상차 검출화소로서 기능 할 수 있다.
도 17의 실시 예는 이러한 실시 예에 한정되지 않으며, 위상차 검출화소 제어는 라인 PX(186) 및 PY(179)에 의한 제어, 또는 라인 TU(186) 및 TD1(187)에 의한 제어를 통해 가능하고, 이것들을 조합하면 수직 방향의 위상차 검출화소로 이용할 때 R열과 L열을 바꿔 넣는 것도 가능하다. 또한, 한층 더 광전전환부(171)에 별도의 라인으로 구성된 전하 제어부를 추가하면, 수평 방향의 위상차 검출시의 화소를 R열, L열이 바꿔 넣는 일도 가능해진다. 또한 도 17의 실시 예에서는, 위상차 검출화소 제어 라인 PY(179)를 생략 해도 수직 방향의 위상차 검출화소 제어는 가능하다. 즉, 도 17의 실시 예는 도 12 내지 도 13에서 상술한 실시 예가 모두 포함된 것으로 광전변환부의 전하 발생을 제한하거나 또는 발생된 전하의 출력을 제한하여 수직방향 및 수평방향 모두의 위상차 검출이 가능할 수 있다. 또한 본 발명의 실시 예에서는 광전변환부를 4개만 이용하는 구성을 나타내었으나, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니며 하나의 화소(170)는 더 많은 광전변환부를 포함 할 수도 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점검출 가능한 촬상소자에 있어서의 위상차 검출화소 배치 예를 개략적으로 나타내는 도면이다. 여기서 화소는 RGB의 베이어 배열을 가짐을 전제로 한다.
도 18을 참조하면, 위상차 검출화소는 촬상소자의 특정 위치의 수평 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 통상의 촬상 화소(191)들 사이에, RGB 베이어 배열의 4 화소중 G화소 마다 위상차 검출화소를 배치할 수 있는데, 도 18에서처럼 위상차 L열을 구성하는 위상차 검출화소(192)와 위상차 R열을 구성하는 위상차 검출화소(193)를 배치할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상처 검출화소(192, 193)는 초점 검출시에는 위상차 검출화소의 실선으로 표시된 개구부를 가지는 것처럼 동작 하나, 촬상시에는 파선으로 나타나는 것처럼 통상 화소의 개구부를 가지는 것처럼 동작 된다.
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점검출 가능한 촬상소자에 있어서의 위상차 검출화소 배치예를 개략적으로 나타내는 도면이다. 여기서 화소는 RGB의 베이어 배열을 가짐을 전제로 한다.
　도 19를 참조하면, 위상차 검출화소는 도 18에서 나타낸 것과 다르게 촬상소자의 특정 위치에 수평 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 통상의 촬상 화소(191)들 사이에, RGB의 베이어 배열의 4 화소중 RGB 전 화소에 위상차 검출화소를 배치 할 수 있는데, 도 19에서처럼 위상차 초점 검출시에는, 4화소 단위로 Y신호를 생성한다. 또한 Y신호 단위마다 교대로 R 또는 L열로서 취급할 수 있다. 따라서, 위상차 L열과 R열은 베이어 배열 단위 마다 동일 라인에 교대로 배치될 수 있다. 즉, 수평 및 수직 4 화소 단위로 L열 위상차 검출화소 (192)와 R열 위상차 검출화소(193)를 배치할 수 있다. 종래기술의 화소를 사용할때는, 이러한 배치는, 결함화소가 두드러지는 배열이라고 판단되었지만, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 위상차 검출화소가 결함 화소가 되지 않기 때문에 이러한 배열이 가능하다.
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점검출 가능한 촬상소자에 있어서의 위상차 검출화소 배치 예를 개략적으로 나타내는 도면이다. 여기서 화소는 RGB의 베이어 배열을 가짐을 전제로 한다.
도 20을 참조하면, 위상차 검출화소는 도 19에서 나타낸 것과 다르게 촬상소자의 특정 위치에 수평 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 통상의 촬상 화소 (191)의 RGB 베이어 배열을 갖는 4 화소 중 RGB 전화소에 위상차 검출화소를 배치 할 수 있다. 그러나 위상차 검출 시에는, 4 화소 중 Y신호을 발생시키는 열을 R 또는 L열로서 사용한다. 여기서, 도 20에 나타나듯이 위상차 L열은 베이어 배치 단위를 따라 수평 방향으로 연속적으로 배치 될 수 있고, 위상차 R열도 베이어 배치 단위로 L열의 바로 아래에 수평 방향으로 연속적으로 배치될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따라 L열용 위상차 검출화소(192)와 R열용 위상차 검출화소(193)을 각각 2열씩 배치해, 위상차이 검출을 실시할 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점검출 가능한 촬상소자의 전체도로, 위상차 검출화소를 배치한 일 예를 나타낸다. 다만, 화소 수나 화소 배치는 실제보다 적은 숫자로 개략적으로 나타내었다.
도 21을 참조하면, 화소 N(191)은 1개의 화소에 1개의 광전전환부를 가지는 통상 화소이다. 화소 HA(192)는 수평 방향의 위상차 검출화소로서, 도 18 내지 도 20에서 상술했듯이, 1개의 화소에 적어도 2개의 광전전환부를 가지는 수평 위상차 검출화소다. 본 발명의 일 실시 예에 따라 촬상소자의 위상차 검출화소는 3줄로 구성될 수 있다. 그러나 이러한 배치에 한정되는 것은 아니며, 디지털 영상 처리 장치의 자동 제어나, 유저 선택에 의해, 필요한 위치에 위상차 검출화소와 설정하는 것이 가능하다. 또한 상술하듯이 화소HA(192)는 촬영시에 통상 화소로서 동작한다.
도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상소자의 전체도로, 수평 방향 뿐만이 아니라, 수직 방향의 위상차이도 검출할 수 있는 구성을 나타낸다.
도 22를 참조하면, 화소 N(191)은 1개의 화소에 1개의 광전전환부를 가지는 통상 화소이다. 화소 HA(194)는 수평 방향의 위상차 검출화소로서, 도 18 내지 도 20에서 상술했듯이, 1개의 화소에 적어도 2개의 광전전환부를 가지는 수평 위상차 검출화소다. 한편, 본 발명의 일 실시 예에 따라 위상차 검출 가능한 촬상소자는 수직 방향의 위상차도 검출하기 위해서 도 14에서 상술한 수직 방향 위상차 검출화소 VA(195)를 더 배치할 수 있다. 또한 수평, 수직방향의 화소의 교차 부분에는, 도 17에서 상술한 수평 및 수직 방향 모두 위상차 검출 가능한 화소 HVA(196)을 배치하여, 촬상소자의 위상차 초점검출 정확도를 높일 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상소자의 전체도로, 전 화소가 수평 및 수직 방향의 위상차이를 검출할 수 있는 구성을 나타낸다.
도 23을 참조하면, 촬상소자에 배치되는 모든 화소는 도 17에서 상술한 수평 및 수직 방향 모두 위상차 검출 가능한 화소 HVA(196)에 해당한다. 따라서 촬상소자 내의 임의의 영역에서 수평 또는 수직 방향의 초점 검출이 가능해진다.　
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 초점 검출 가능한 촬상소자를 구비한 장치의 동작 순서를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 24를 참조하면, 먼저 디지털 영상 처리 장치의 AF시작 버튼(S1)이 ON 되면, 단계 s101로 진행하여 AF영역이 멀티(Multi)로 선택되어 있는지를 판단한다. 멀티 AF가 선택되고 있으면 단계 s102로 진행하여, 촬상소자에 포함된 위상차 검출화소 모두를, 위상차 검출에 적합한 R열, L열로 구성되도록 위상차 검출 모드로 변경한다. 이것이 위상차 검출화소를 ON으로 한 것이다. 촬상소자를 위상차 검출을 위한 모드로 변경하는 것은 상술하였으므로 여기서는 생략한다. 그리고 단계 s103로 진행하여 모든 AF영역에서 초점검출을 수행하여, 주 피사체를 판정하고, AF를 할 AF영역을 자동으로 선택한다. 그리고, 단계 s104로 진행하여 선택 AF영역의 위상차 검출을 수행하여, 초점검출 결과에 따라 AF구동을 수행한다. 그리고 초점이 맞으면, s106으로 나아간다.
　한편, 단계 s101에서 AF영역이 멀티가 아니라면, 예를 들어, 사용자가 선택하는 AF지역에서 AF를 수행하도록 선택되는 경우는, 단계 s105으로 진행한다. 단계 s105에서는, 촬상소자 내에 위상차 검출화소로 배치되고 있는 화소가 선택된 영역 내에서의 위상차 검출에 알맞는 R열, L열이 구성되도록 선택 AF영역의 위상차 검출화소를 ON으로 한다.
다음으로 단계, s104로 진행하여, 선택 영역에서의 위상차 검출을 수행하고, 초점검출 결과에 따라 AF구동을 수행한다. 그리고 초점이 맞으면, 단계 s106으로 나아간다.
단계 s106에서는 촬영을 위한 셔터 릴리즈(release) 신호의(S2)가 입력되는 것을 기다린다. S2신호가 입력 되면, s107로 진행하여, 촬상소자 내에 위상차 검출화소를 촬상 화소 모드로 바꾼다. 이것을 위상차 검출화소를 OFF로 한 것이라고 한다. 위상차 검출 가능한 촬상소자를 촬상을 위한 모드로 변경하는 것은 상술하였으므로 여기서는 생략한다. 위상차 검출화소가 OFF가 되면 단계 s108로 진행하여 영상을 촬영함으로써 시퀀스(order)가 종료된다.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
100 디지털 영상 촬영 장치 101 촬상렌즈
102 포커스 렌즈 103 렌즈 구동부
104 렌즈 위치 검출부 105 렌즈 제어부
106 CPU 107 촬상소자 제어부
108 촬상소자 109 아날로그 신호 처리부
110 A/D 변환부 111 영상 입력 컨트롤러
112 디지털 신호처리부 113 압축 신장부
114 디스플레이 컨트롤러 115 디스플레이부
116 AWB 검출부 117 AE 검출부
118 AF 검출부 119 SDRAM
120 VRAM 121 미디어 컨트롤러
122 메모리 카드 123 EEPROM
124 조작부

Claims (22)

  1. 결상 된 화상을 수광하는 2차원 배열로 구성된 복수의 화소들을 포함하고,
    상기 화소들 중 적어도 하나 이상의 화소 각각은,
    마이크로 렌즈;
    입사되는 빛에 대한 응답으로 전하를 발생시키고, 상기 마이크로 렌즈의 광축에 대해 편심된 복수의 광전변환부; 및
    상기 복수의 광전변환부 모두에서 전하를 배출하는 제1출력모드 또는 상기 복수의 광전변환부의 일부에서 전하를 배출하는 제2출력모드로 상기 복수의 광전변환부를 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 복수의 화소들 중 적어도 하나의 화소는 수직방향 및 수평방향으로 편심된 복수의 광전변환부를 포함하는 것인, 촬상소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 광전변환부는 포토다이오드(photo diode)로 구성되며,
    상기 제어부는 적어도 하나 이상의 포토다이오드의 전하발생부의 전위를 변경시켜 광전변환된 전하의 배출을 제어하는 것을 특징으로 하는 촬상소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 광전변환부는 포토 트랜지스터(photo transistor)로 구성되며,
    상기 제어부는 적어도 하나 이상의 포토트랜지스터의 전하발생부의 게이트전위를 변경시켜, 광전변환된 전하의 배출을 제어하는 것을 특징으로 하는 촬상소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 광전변환부는 포토 다이오드(photo diode)로 구성되고,
    상기 제어부는 포토 다이오드(photo diode)에서 발생하는 전하를 배출하는 리셋부를 포함하고, 적어도 하나의 포토 다이오드(photo diode)에서 발생하는 전하를 배출시킴으로써, 광전 변환된 전하의 배출을 제어하는 것을 특징으로 하는 촬상소자.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 리셋부는 전하를 배출할 수 있는 리셋 회로를 포함하며, 상기 리셋부는 출력부와는 다른 부분인 것을 특징으로 하는 촬상소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 광전변환부를 포함하는 적어도 하나 이상의 화소는 상기 촬상소자의 특정 영역에만 배치되는 것을 특징으로 하는 촬상소자.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 특정 영역에만 배치되는 화소는 광전변환부의 편심방향이 동일 방향인 화소를 편심방향과 같은 방향으로 배치하는 것을 특징으로 하는 촬상소자.
  8. 제 7항에 있어서,
    수평방향으로 편심된 광전변환부를 포함하는 화소들을 상기 촬상소자에 수평방향으로 배치하는 것을 특징으로 하는 촬상소자
  9. 제 7항에 있어서,
    수직방향으로 편심된 광전변환부를 포함하는 화소들을 상기 촬상소자에 수직방향으로 배치하는 것을 특징으로 하는 촬상소자
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 촬상소자에 포함되는 모든 화소가 상기 복수의 광전변환부를 포함하는 화소인 것을 특징으로 하는 촬상소자.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 복수의 광전변환부를 포함하는 화소들은 수직방향 및 수평방향으로 편심된 복수의 광전변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상소자.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    촬상시에 상기 제1출력모드를 선택하고,
    위상차 초점검출시에 상기 제2출력모드를 선택하는 것을 특징으로 하는 촬상소자.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1출력모드는 상기 복수의 광전변환부의 광전변환된 전하를 합산하여 출력하는 것을 특징으로 하는 위상차 초점검출 가능한 촬상소자.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 화소는 상기 복수의 광전변환부에서 광전변환된 전하를 출력하는 리드아웃부를 더 포함하는 촬상소자.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 리드아웃부는 상기 광전변환된 전하를 선택적으로 출력하기 위한 복수의 리드아웃 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상소자.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 제2출력모드는, 상기 복수의 리드아웃 트랜지스터를 선택적으로 동작시켜, 상기 복수의 광전변환부 중에 하나의 광전변환부에서 광전변환된 전하만을 출력하는 것을 특징으로 하는 촬상소자.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광전변환부를 포함하는 적어도 하나 이상의 화소는 상기 촬상소자의 특정 영역에만 배치되는것을 특징으로 하는 촬상소자.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 특정 영역에만 배치되는 화소는 광전변환부의 편심방향이 동일 방향인 화소를 편심방향과 같은 방향으로 배치하는 것을 특징으로 하는 촬상소자.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 촬상소자의 수평방향 및 수직방향으로 상기 복수의 광전변환부를 포함하는 화소들을 배치하고,
    상기 수평방향으로 배치된 화소들이 제2출력모드일때는 상기 수직방향으로 배치된 화소들을 제1출력모드로 하고,
    상기 수직방향으로 배치된 화소들이 제2출력모드일때는 상기 수평방향으로 배치된 화소들을 제1출력모드로 하는 것을 특징으로 하는 촬상소자.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 수직방향 및 수평방향으로 배치된 화소들의 교차점에 있는 화소는,
    수직방향 및 수평방향으로 편심된 복수의 광전변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상소자.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 촬상소자에 포함되는 모든 화소가 상기 복수의 광전변환부를 포함하는 화소이며,
    상기 복수의 광전변환부를 포함하는 화소들은 수직방향 및 수평방향으로 편심된 복수의 광전변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상소자.
KR1020130059261A 2013-05-24 2013-05-24 위상차 초점검출 가능한 촬상소자 KR102028124B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130059261A KR102028124B1 (ko) 2013-05-24 2013-05-24 위상차 초점검출 가능한 촬상소자
US14/279,638 US9270879B2 (en) 2013-05-24 2014-05-16 Imaging sensor capable of phase difference focus detection
PCT/KR2014/004637 WO2014189332A1 (en) 2013-05-24 2014-05-23 Imaging sensor capable of phase difference focus detection cross-reference to related patent application
CN201480029929.5A CN105247851B (zh) 2013-05-24 2014-05-23 能够进行相位差对焦检测的成像传感器
EP14801717.1A EP3005681A4 (en) 2013-05-24 2014-05-23 Imaging sensor capable of phase difference focus detection cross-reference to related patent application

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130059261A KR102028124B1 (ko) 2013-05-24 2013-05-24 위상차 초점검출 가능한 촬상소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140137951A KR20140137951A (ko) 2014-12-03
KR102028124B1 true KR102028124B1 (ko) 2019-10-02

Family

ID=51933818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130059261A KR102028124B1 (ko) 2013-05-24 2013-05-24 위상차 초점검출 가능한 촬상소자

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9270879B2 (ko)
EP (1) EP3005681A4 (ko)
KR (1) KR102028124B1 (ko)
CN (1) CN105247851B (ko)
WO (1) WO2014189332A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6484513B2 (ja) * 2014-10-08 2019-03-13 株式会社テクノロジーハブ 画像センサ
KR102299575B1 (ko) 2015-03-09 2021-09-07 삼성전자주식회사 위상 검출 픽셀들로부터 깊이 맵을 생성할 수 있는 이미지 신호 프로세서와 이를 포함하는 장치
TWI696278B (zh) 2015-03-31 2020-06-11 日商新力股份有限公司 影像感測器、攝像裝置及電子機器
US10514526B2 (en) * 2015-09-16 2019-12-24 Canon Kabushiki Kaisha Image sensor and image capturing apparatus
JP6600246B2 (ja) * 2015-12-17 2019-10-30 キヤノン株式会社 撮像装置及びカメラ
CN106353747A (zh) * 2016-09-06 2017-01-25 乐视控股（北京）有限公司 距离测量方法及装置
JP6907029B2 (ja) * 2017-05-31 2021-07-21 キヤノン株式会社 撮像装置
JP7066342B2 (ja) * 2017-06-29 2022-05-13 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム、移動体
US10734419B2 (en) * 2018-10-31 2020-08-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Imaging device with uniform photosensitive region array
CN109905600A (zh) * 2019-03-21 2019-06-18 上海创功通讯技术有限公司 成像方法、成像装置及计算机可读存储介质
KR102648089B1 (ko) * 2019-03-26 2024-03-19 삼성전자주식회사 이미징 장치 및 이미지 센서

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012008209A1 (ja) * 2010-07-12 2012-01-19 富士フイルム株式会社 固体撮像装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3592147B2 (ja) 1998-08-20 2004-11-24 キヤノン株式会社 固体撮像装置
JP2001250931A (ja) 2000-03-07 2001-09-14 Canon Inc 固体撮像装置およびこれを用いた撮像システム
JP4500434B2 (ja) * 2000-11-28 2010-07-14 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像システム、並びに撮像方法
JP3977062B2 (ja) 2001-11-21 2007-09-19 キヤノン株式会社 撮像装置及び焦点調節方法
JP2008258474A (ja) * 2007-04-06 2008-10-23 Sony Corp 固体撮像装置および撮像装置
JP2010091943A (ja) * 2008-10-10 2010-04-22 Canon Inc 撮像装置
JP2010177873A (ja) * 2009-01-28 2010-08-12 Fujifilm Corp 撮像装置、固体撮像素子の駆動方法
JP5322783B2 (ja) 2009-06-05 2013-10-23 キヤノン株式会社 撮像装置及び該撮像装置の制御方法
JP5537905B2 (ja) * 2009-11-10 2014-07-02 富士フイルム株式会社 撮像素子及び撮像装置
JP5526928B2 (ja) * 2010-03-30 2014-06-18 ソニー株式会社 固体撮像装置および撮像装置
JP2012048065A (ja) * 2010-08-27 2012-03-08 Canon Inc 光電変換装置、焦点検出装置、および撮像システム
JP5753371B2 (ja) 2010-11-25 2015-07-22 キヤノン株式会社 撮像装置およびその制御方法
JP6029309B2 (ja) 2011-06-22 2016-11-24 キヤノン株式会社 焦点検出装置
KR101823347B1 (ko) * 2011-07-08 2018-02-01 삼성전자주식회사 센서와 이를 포함하는 데이터 처리 시스템
KR101853817B1 (ko) 2011-07-20 2018-05-02 삼성전자주식회사 촬상 소자
JP5888914B2 (ja) * 2011-09-22 2016-03-22 キヤノン株式会社 撮像装置およびその制御方法
KR20130038035A (ko) 2011-10-07 2013-04-17 삼성전자주식회사 촬상소자
JP2012182824A (ja) 2012-05-01 2012-09-20 Nikon Corp 焦点検出用信号の生成機能を有する固体撮像装置、および電子カメラ
JP6317548B2 (ja) * 2013-04-10 2018-04-25 キヤノン株式会社 撮像装置及びその制御方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012008209A1 (ja) * 2010-07-12 2012-01-19 富士フイルム株式会社 固体撮像装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3005681A1 (en) 2016-04-13
US20140347537A1 (en) 2014-11-27
KR20140137951A (ko) 2014-12-03
WO2014189332A1 (en) 2014-11-27
EP3005681A4 (en) 2017-01-04
CN105247851B (zh) 2019-04-12
US9270879B2 (en) 2016-02-23
CN105247851A (zh) 2016-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102028124B1 (ko) 위상차 초점검출 가능한 촬상소자
JP5319347B2 (ja) 撮像装置及びその制御方法
US8817165B2 (en) Image capturing apparatus
JP5241355B2 (ja) 撮像装置とその制御方法
US8525917B2 (en) Image sensing apparatus with plural focus detection pixel groups
JP2021093767A (ja) 撮像素子
US9197807B2 (en) Imaging device including phase detection pixels arranged to perform capturing and to detect phase difference
US8754976B2 (en) Image-capturing apparatus including image sensor utilizing pairs of focus detection pixels
US8681261B2 (en) Image-capturing apparatus having image sensor utilizing focus detection pixel pairs
US7952623B2 (en) Solid state imaging device and image pickup apparatus
US8860871B2 (en) Imaging device and computer readable medium having a focusing control function
US9172925B2 (en) Solid state image capturing element, image capturing apparatus, and focusing control method
KR102121531B1 (ko) 초점검출 가능한 이미지 센서 제어장치 및 방법.
WO2013042518A1 (ja) デジタルカメラ
JP6066593B2 (ja) 撮像システムおよび撮像システムの駆動方法
US9357121B2 (en) Image capturing apparatus and control method thereof
JP4909965B2 (ja) 撮像装置
JP4759396B2 (ja) 固体撮像素子
JP2003153090A (ja) Ｘ−ｙ走査型撮像素子及びこれを備えた撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant