TWI487948B - 固態成像裝置及照相機系統 - Google Patents

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Description

固態成像裝置及照相機系統
本發明係關於一種固態成像裝置及一種照相機系統，其等可應用於採用(例如)一光場技術之一立體照相機或一單眼3D照相機系統。
作為一光場照相機，已知PTL 1中揭示之一技術。
在此技術中，一彩色濾光片之一色彩編碼(色彩陣列)係藉由旋轉一RGB拜耳(Bayer)陣列45度而獲得之一z字形陣列，其中垂直及水平方向上之四個相鄰像素具有相同色彩。即，此技術具有一色彩編碼，其中R、G及B之各自濾光片以相同色彩之四個像素為一單位被配置成一正方形。
進一步言之，以四個像素(上下兩個像素×左右兩個像素)為單位共用一多透鏡陣列以涵蓋不同色彩。
進一步言之，在PTL 2中，揭示其中一視差及一寬動態範圍(WDR)一起藉由一多眼3D照相機中之每一照相機之差動靈敏度使用之一技術。
引用列表 專利文獻
[PTL 1]JP-A-2010-239337
[PTL 2]JP-A-2003-18445
然而，在JP-A-2010-239337中揭示之技術中，必須具有 一複雜結構且執行一複雜信號處理，以獲得全解析度。
進一步言之，在JP-A-2003-18445中揭示之技術中，因為歸因於雙透鏡中之飽和而未獲得視差，所以該寬動態範圍(WDR)中存在諸如一不充分範圍之一缺點。
因此，意欲提供一固態成像裝置及一照相機系統，其等能夠用不具備一複雜結構及複雜信號處理之一單眼配置獲得一寬動態範圍(WDR)之一立體影像。
本發明之一實施例係關於一種固態成像裝置，其包含：一像素陣列區段，其中在一第一方向及垂直於該第一方向之一第二方向上以一矩陣形式配置複數個彩色像素；及一多透鏡陣列，其中配置容許光入射至該複數個彩色像素上之多透鏡，其中在該像素陣列區段之各自彩色像素中，在該第一方向及該第二方向之至少一方向上之相鄰彩色像素被分配為一立體L像素及一立體R像素，且其中安置該多透鏡陣列使得該多透鏡陣列之至少部分容許光入射至在該第一方向上色彩不同之相鄰像素上。
本發明之另一實施例係關於一種照相機系統，其包含：一固態成像裝置；及在該固態成像裝置上形成一物體影像之一光學系統，其中該固態成像裝置包含：一像素陣列區段，其中在一第一方向及垂直於該第一方向之一第二方向上以一矩陣形式配置複數個彩色像素；及一多透鏡陣列，其中配置容許光入射至該複數個彩色像素上之多透鏡，其中在該像素陣列區段之各自彩色像素中，在該第一方向及 該第二方向之至少一方向上之相鄰彩色像素被分配為一立體L像素及一立體R像素，且其中安置該多透鏡陣列使得該多透鏡陣列之至少部分容許光入射至在該第一方向上色彩不同之相鄰像素上。
根據本發明之實施例，可用不具備一複雜結構及一複雜信號處理之一單眼配置獲得一寬動態範圍(WDR)之一立體影像。
下文中將參考隨附圖式描述本發明之一實施例。
將以下列順序作出描述。
1.固態成像裝置之組態實例(CMOS影像感測器之實例)
2.本實施例之特性組態
2-1.第一特性組態實例
2-2.第二特性組態實例
2-3.第三特性組態實例
2-4.第四特性組態實例
2-5.第五特性組態實例
2-6.第六特性組態實例
2-7.第七特性組態實例
2-8.第八特性組態實例
3.可應用單眼3D立體照相機之組態實例
4.照相機系統之組態實例
<1.固態成像裝置之組態實例> [系統組態]
圖1係示意地圖解說明一CMOS影像感測器之一組態之一系統組態圖，該CMOS影像感測器係(例如)根據本發明之一實施例之一X-Y位址型固態成像裝置。
根據本實施例之一CMOS影像感測器10包含形成於一半導體基板(下文中可被稱為一「感測器晶片」)11上之一像素陣列區段12、整合於該半導體基板11上類似於該像素陣列區段12之一周邊電路區段。
作為周邊電路區段，配置(例如)一垂直驅動區段13、一行處理區段14、一水平驅動區段15及一系統控制區段16。進一步言之，在該感測器晶片11外部安置形成一信號處理系統之一數位信號處理器(DSP)電路31及一影像記憶體32。
在該像素陣列區段12中以一陣列形式配置各自包含將入射可見光根據其光強度而光電轉換為電荷之一光電轉換裝置之像素單元(未展示)(下文中可被稱為「像素」)。
下文將描述該像素單元之一特定電路組態。在該像素陣列區段12之一光接收表面(光入射表面)上形成一彩色濾光片陣列33，且在該色彩濾光片陣列33之一上區段側配置一多透鏡陣列(MLA)34。進一步言之，在該彩色濾光片陣列33上配置一晶片上透鏡(OCL)。
基本上，在本實施例中，如下文描述，採用其中藉由該多透鏡陣列(MLA)執行LR視差分離之一組態作為一光場之一立體版本。
進一步言之，在本實施例中，如下文描述，可獲得具有一單眼配置之一WDR 3D立體影像。
進一步言之，關於一矩陣形式之像素陣列，在該像素陣列區段12中，沿圖1中之右及左方向(一像素列之像素陣列方向/水平方向)對每一列佈線一像素驅動線18，且沿圖1之上下方向(一像素行之像素陣列方向/垂直方向)對每一行形成一垂直信號線17。
該像素驅動線18之一端連接至對應於每一列之垂直驅動區段13之一輸出端。在圖1中，展示一像素驅動線18，但是該像素驅動線18之數目不限於1。
該垂直驅動區段13包含一位移暫存器、一位址解碼器等等。此處，雖然未展示一特定組態，但是該垂直驅動區段13具有包含一讀取掃描系統及一重設掃描系統之一組態。相對於讀取信號之像素單元，該讀取掃描系統以列為單位循序執行一選擇性掃描。
另一方面，在快門加速時之讀取掃描之前，相對於其中藉由該讀取掃描系統執行讀取掃描之讀取列，該重設掃描系統執行重設來自讀取列之像素單元之光電轉換裝置之不必要的電荷之重設掃描。
透過透過該重設掃描系統重設不必要的電荷，執行所謂的電子快門操作。
此處，電子快門操作指排出光電轉換裝置之光學電荷及重新啟動一曝光(光學電荷之累積)之一操作。
透過該讀取掃描系統藉由讀取操作讀取之信號對應於在 緊接先前讀取操作或電子快門操作後入射之光量。
進一步言之，自透過該緊接先前讀取操作之讀取時序或透過該電子快門操作之重設時序至透過當前讀取操作之讀取時序之一週期變為其中在像素單元中累積光學電荷之時間(曝光時間)。
在本實施例中，如下文描述，藉由採用控制曝光時間或改變色彩濾光片之透射率之一裝置，可獲得一寬動態範圍之一影像。
自藉由該垂直驅動區段13選擇性地掃描之像素列之每一單位像素輸出之信號透過該垂直信號線17之各者供應給該行處理區段14。
關於自所選擇之列之每一像素輸出之一類比像素信號，該行處理區段14對該像素陣列區段12之每一像素行執行事先判定之一信號處理。
例如，一相關雙重取樣(CDS)處理程序用作該行處理區段14中之信號處理。
該CDS處理程序係自所選擇之列之每一像素接收一重設位準及一信號位準輸出、藉由在對應於一列之像素之間獲得一位準差而獲得像素之信號及移除該等像素之固定型様雜訊之一處理程序。
該行處理驅動14可具有數位化一類比像素信號之一A/D轉換功能。
該水平驅動驅動15包含一位移暫存器、一位址解碼器等等，且循序並選擇性地掃描對應於該行處理區段14之像素 列之電路部分。
藉由透過該水平驅動區段15之選擇性掃描，藉由該行處理區段14對每一像素列進行信號處理之像素信號循序輸出至該感測器晶片11外部。
即，對應於該彩色濾光片陣列33之色彩編碼(色彩陣列)之像素信號自該感測器晶片11輸出作為原始資料。
該系統控制區段16接收指導一操作模式之一時脈、資料或自該感測器晶片11外部賦予之類似物，且輸出諸如該CMOS影像感測器10之內部資訊之資料。
該系統控制區段16具有產生多種動態信號之一動態產生器並基於藉由該動態產生器產生之多種動態信號執行該垂直驅動區段13、該行處理區段14、該水平驅動區段15等等之一驅動控制。
DSP電路31(其為該感測器晶片11之一外部電路)暫時儲存對應於一圖框之影像資料(例如，自感測器晶片11輸出)於該影像記憶體32中，且基於儲存於該影像記憶體32中之像素資訊執行一解馬賽克處理程序或類似處理程序。
此處，該解馬賽克處理程序係藉由自周邊像素之信號收集足夠多的色彩資訊來補充色彩資訊並將所收集之色彩資訊指派給僅具有單色資訊之每一像素之一信號以產生一全色影像之一處理程序。
(單位像素之電路組態)
圖2係圖解說明一單位像素20之一電路組態之一實例之一電路圖。
如圖2中所示，例如，根據本實施例之單位像素20包含：一光電轉換裝置，即，一光二極體21；及四個電晶體，一傳送電晶體22、一重設電晶體23、一放大電晶體24及一選擇電晶體25。
此處，使用(例如)一N通道MOS電晶體作為該四個電晶體22至25。然而，如上所述，該傳送電晶體22、該重設電晶體23、該放大電晶體24及該選擇電晶體25之導電組合僅係一實例，且本實施例不限於該組合。
關於該像素單元20對相同像素列之每一像素共同佈線(例如)一傳送線181、一重設線182及一選擇線183之三個驅動線，作為該像素驅動線18。
該傳送線181、該重設線182及該選擇線183之每一端以像素列為單位連接至對應於每一像素列之垂直驅動區段13之一輸出端。
該光二極體21包含連接至負電源(例如，接地)之一陽極電極，且將所接收之光光電轉換為對應於光量之電荷量之光學電荷(此處，光電子)。
該光二極體21之一陰極電極透過該傳送電晶體22電連接至該放大電晶體24之一閘極電極。
電連接至該放大電晶體24之閘極電極之一節點26被稱為一「浮動擴散(FD)」區段。
該傳送電晶體22連接於該光二極體21之陰極電極與該FD區段26之間。
其中一高位準(例如，Vdd位準)有效(下文中被稱為「高 態有效」)之一傳送脈衝ΦTRF透過該傳送線181指派給該傳送電晶體22之一閘極電極。
隨著指派該傳送脈衝ΦTRF，開啟該傳送電晶體22以將藉由該光二極體21電轉換之光學電荷傳送至該FD區段26。
該重設電晶體23包含連接至該像素電源Vdd之一汲極電極及連接至該FD區段26之一源極電極。
在將信號電荷自該光二極體21傳送至該FD區段26之前，透過該重設線182指派高態有效之一重設脈衝ΦRST給該重設電晶體23之一閘極電極。
隨著指派該重設脈衝ΦRST，開啟該重設電晶體23以將該FD區段26之電荷排出至該像素電源Vdd，藉此重設該FD區段26。
該放大電晶體24包含連接至該FD區段26之一閘極電極及連接至該像素電源Vdd之一汲極電極。
進一步言之，該放大電晶體24在藉由該重設電晶體23重設後輸出該FD區段26之一電位作為一重設信號(重設位準)Vreset。
該放大電晶體24在藉由該傳送電晶體22傳送信號電荷後輸出該FD區段26之電位作為一光累積信號(信號位準)Vsig。
該選擇電晶體25包含(例如)連接至該放大電晶體24之一源極電極之一汲極電極及連接至該垂直信號線17之一源極電極。
高態有效之一選擇脈衝ΦSEL透過該選擇線183指派給該 選擇電晶體25之一閘極電極。
隨著指派該選擇脈衝ΦSEL，開啟該選擇電晶體25以將該單位像素20重設為一選擇狀態，且藉此將自該放大電晶體24輸出之信號中繼至該垂直信號線17。
可採用其中該選擇電晶體25連接於該像素電源Vdd與該放大電晶體24之汲極之間之一電路組態。
進一步言之，該單位像素20不限於包含上文描述之四個電晶體之組態。
例如，可使用包含其中共用該放大電晶體24及該選擇電晶體25之三個電晶體之一像素組態，且可使用任何組態的像素電路。
(像素相加)
然而，在移動影像擷取中，為增加圖框速率並實現高速移動影像擷取，通常執行使用於讀取之複數個相鄰像素之信號相加之像素相加。
可在一像素中、在該垂直信號線17上、在該行處理區段14中、在一後續信號處理區段中或類似區段中執行該像素相加。
此處，作為一實例，將描述其中於一像素中以一正方形2×2陣列相加在垂直及水平方向上相鄰之四個像素之信號之一情況中之一像素組態。
圖3係圖解說明其中在一像素中執行四個相鄰像素相加之一情況中之一電路組態之一實例之一電路圖。該圖式中對如圖2中之相同區段賦予相同參考符號。
在圖3中，垂直及水平方向上之四個相鄰像素之光二極體21被稱為光二極體21-1、21-2、21-3及21-4。
關於該等光二極體21-1、21-2、21-3及21-4安裝四個傳送電晶體22-1、22-2、22-3及22-4，且分別安裝該重設電晶體23、該放大電晶體24及該選擇電晶體25。
即，在該等傳送電晶體22-1、22-2、22-3及22-4中，其等之一電極連接至該等光二極體21-1、21-2、21-3及21-4之每一陰極電極，且其等之另一電極共同連接至該放大電晶體24之閘極電極。
該等光二極體21-1、21-2、21-3及21-4共有之FD區段26電連接至該放大電晶體24之閘極電極。
該重設電晶體23包含連接至該像素電源Vdd之一汲極電極及連接至該FD區段26之一源極電極。
在對應於四個相鄰像素相加之上述像素組態中，藉由在相同時序指派傳送脈衝ΦTRF給該四個傳送電晶體22-1、22-2、22-3及22-4，可實現該四個相鄰像素之間之像素相加。
即，藉由該等傳送電晶體22-1、22-2、22-3及22-4自該等光二極體21-1、21-2、21-3及21-4傳送至該FD區段26之信號電荷在該FD區段26中予以相加(可被稱為「FD相加」)。
另一方面，藉由在不同時序指派傳送脈衝ΦTRF給該四個傳送電晶體22-1、22-2、22-3及22-4，可實現以像素為單位之信號輸出。
即，可藉由在移動影像擷取中執行像素相加增強圖框速率，同時可藉由獨立讀取靜態影像擷取中之全部像素信號增強解析度。
[像素陣列]
如上所述，該像素陣列區段12包含以矩陣形式配置之複數個像素。
該像素陣列區段12採用(例如)如圖4中所示之Bayer陣列作為該像素陣列。
在根據本實施例之像素陣列區段12中，將一像素分隔為各自包含由(例如)一光二極體形成之一光電轉換裝置之複數個分隔像素單元DPC。
特定言之，在該固態成像裝置(CMOS影像感測器)10中，Bayer陣列之相同彩色濾光片下方之一像素被分隔為兩個或兩個以上複數個分隔DPC。在此情況中，可藉由改變靈敏度或累積時間(曝光時間)分隔在靈敏度及累積時間方面不同之兩個或兩個以上像素單元PDC。
下文中將描述其中一像素DPC被分隔為四個分隔像素單元DPC-A至DPC-D之一情況作為一實例。
圖5係圖解說明根據本實施例之像素分隔之一概念圖。
在圖5中，展示Bayer陣列之情況中之一分隔方法。在其中相同彩色濾光片下方之一像素被分隔為(例如)四個之一實例中，靈敏度及累積時間在各自分隔像素中彼此不同。
在圖5中，展示其中一綠色(G)像素PCG被分隔為DPC-A、DPC-B、DPC-C、及DPC-D四個像素之一情況作為一 實例。例如，可將該G像素PCG分隔為DPC-A及DPC-B兩個像素。
<2.本實施例之特性組態>
在本實施例中，上述組態之CMOS影像感測器10形成為可應用於採用一光場技術之一立體照相機或一單眼3D立體照相機之一固態成像裝置。
下文中將詳細描述可應用於該立體照相機或該單眼3D立體照相機之固態成像裝置之特性組態。
下文中，在該等圖式中展示之X-Y座標中，X方向表示一第一方向，Y方向表示一第二方向。進一步言之，X方向可被稱為水平方向或橫向方向，且Y方向可被稱為垂直方向或縱向方向。
<2-1.第一特性組態實例>
圖6係圖解說明根據本實施例之固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一第一特性組態實例之一圖。
圖6中之一CMOS影像感測器10A可應用於一立體照相機，且藉由多透鏡陣列34執行LR視差分離作為一光場之一立體版本。
在此組態中，水平解析度變為1/2，但是與一並排記錄系統有效匹配。
此處，L表示在立體中之左方，且R表示在立體中之右方。
在該CMOS影像感測器10A中，一像素陣列區段12A採用Bayer陣列之情況中之每一像素之一分隔方法。
在圖6中，形成彩色濾光片陣列33，使得一G像素PCG11-1、一R像素PCR11、一G像素PCG11-2及一B像素PCB11具有2×2的Bayer陣列。以一矩陣形式形成此陣列。
在圖6之實例中，部分展示其中在橫向方向上與該B像素PCB11相鄰處安置一相鄰Bayer陣列之一G像素PCG12-1且在橫向方向上與該G像素PCG11-2相鄰處安置一相鄰Bayer陣列之一R像素PCR12之一實例。
在圖6之實例中，在第一列中安置該G像素PCG11-1、該B像素PCB11及該G像素PCG12-1，且在該第二列中安置該R像素PCR11、該G像素PCG11-2及該R像素PCR12。
進一步言之，在圖6之實例中，在橫向方向(X方向)上分別將該G像素PCG11-1、該R像素PCR11、該G像素PCG11-2及該B像素PCB11分隔為兩個。
該G像素PCG11-1包含兩個分隔像素DPC-AG1及DPC-BG1。在此實例中，分隔像素DPC-AG1被分配給立體中之右方，且分隔像素DPC-BG1被分配給立體中之左方。
該R像素PCR11包含兩個分隔像素DPC-AR1及DPC-BR1。在此實例中，分隔像素DPC-AR1被分配給立體中之右方，且分隔像素DPC-BR1被分配給立體中之左方。
該B像素PCB11包含兩個分隔像素DPC-AB1及DPC-BB1。在此實例中，分隔像素DPC-AB1被分配給立體中之右方，且分隔像素DPC-BB1被分配給立體中之左方。
該G像素PCG11-2包含兩個分隔像素DPC-AG1及DPC-BG1。在此實例中，分隔像素DPC-AG1被分配給立體中之 右方，且分隔像素DPC-BG1被分配給立體中之左方。
該G像素PCG12-1包含兩個分隔像素DPC-AG1及DPC-BG1。在此實例中，分隔像素DPC-AG1被分配給立體中之右方，且分隔像素DPC-BG1被分配給立體中之左方。
該R像素PCR12包含兩個分隔像素DPC-AR1及DPC-BR1。在此實例中，分隔像素DPC-AR1被分配給立體中之右方，且分隔像素DPC-BR1被分配給立體中之左方。
在此實例中，用於立體之相同R及L功能被分配給像素陣列(Y方向上之陣列)之相同行之各自分隔像素。
換言之，用於立體之相同R及L功能被分配給像素陣列(X方向上之陣列)之相同列之各自分隔像素。
如圖6中所示，在該半導體基板11上形成一光屏蔽區段BLD或一佈線，且於該光屏蔽區段BLD或該佈線上形成該彩色綠光片陣列33。進一步言之，在該彩色濾光片陣列33上形成晶片上透鏡(OCL)陣列35。
以一矩陣形式形成該晶片上透鏡35之各自晶片上透鏡OCL以致對應於該像素陣列區段12A中之各自分隔像素。
進一步言之，其中以一矩陣形式形成多透鏡ML之多透鏡陣列34經安置面對該晶片上透鏡陣列35之光入射側
在圖6之實例中，在該多透鏡陣列34之各自多透鏡ML之橫向方向(X方向)上共用之像素之色彩經安置以免成為相同色彩，而為不同色彩，不同於一正常陣列。
在圖6之實例中，展示一第一多透鏡系統ML1及一第二多透鏡系統ML2。
在第一列中，該第一多透鏡系統ML1經安置以藉由G像素PCG11-1之立體左方之分隔像素DPC-BG1及與該G像素PCG11-1相鄰之B像素PCB11之立體右方之分隔像素DPC-AB1予以共用。
類似地，在第二列中，該第一多透鏡系統ML1經安置以藉由R像素PCR11之立體左方之分隔像素DPC-BR1及與該R像素PCR11相鄰之G像素PCB11-2之立體右方之分隔像素DPC-AG1予以共用。
在第一列中，該第二多透鏡系統ML2經安置以藉由B像素PCB11之立體左方之分隔像素DPC-BB1及與該B像素PCB11相鄰之G像素PCG12-1之立體右方之分隔像素DPC-AG1予以共用。
類似地，在第二列中，該第二多透鏡系統ML2經安置以藉由G像素PCG11-2之立體左方之分隔像素DPC-BG1及與該G像素PCG11-2相鄰之R像素PCR12之立體右方之分隔像素DPC-AR1予以共用。
依此方式，藉由設定藉由一多透鏡ML共用之彩色像素為不同色彩，可藉由透鏡間隙及不同色彩分離改良立體中左右的混合色彩(消光比)。
進一步言之，在縱向方向(Y方向)上可選擇一離散透鏡DSCL或一圓柱形透鏡CYLDL。
在其中不存在該晶片上透鏡OCL之一情況中，藉由使用離散透鏡DSCL，可增強聚光率。
在圖6之實例中，兩個分隔像素上方之透鏡形狀係一平 面形狀(在橫向方向(X方向)上為長)以防止影響在縱向方向(Y方向)上彼此相鄰之共用分隔像素之透鏡。
<2-2.第二特性組態實例>
圖7係圖解說明根據本實施例之固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一第二特性組態實例之一圖。
圖7中之一CMOS影像感測器10B與圖6中之CMOS影像感測器10A不同之處在於以下：在圖7中之CMOS影像感測器10B中，每一像素未被分隔為兩個像素但被分隔為四個像素(2×2)，如圖5中所示，且在縱向(上下)方向上安置相同彩色濾光片以藉由相同色彩之四個像素分佈視差及寬動態範圍(WDR)之兩個條件。
運用此一組態，該CMOS影像感測器10B可應用於基於Bayer陣列之一寬動態範圍(WDR)之一單眼3D立體照相機。
如上所述，在圖7之實例中，G像素PCG11-1、R像素PCR11、G像素PCG11-2及B像素PCB11在橫向方向(X方向)及縱向方向(Y方向)上分別被分隔為四個(2×2)。
該G像素PCG11-1包含四個分隔像素：DPC-AG1、DPC-BG1、DPC-CG1及DPC-DG1。在此實例中，該分隔像素DPC-AG1被分配給立體中之右方，且該分隔像素DPC-BG1被分配給立體中之左方。該分隔像素DPC-CG1被分配給立體中之右方，且該分隔像素DPC-DG1被分配給立體中之左方。
該R像素PCR11包含四個分隔像素：DPC-AR1、DPC- BR1、DPC-CR1及DPC-DR1。在此實例中，該分隔像素DPC-AR1被分配給立體中之右方，且該分隔像素DPC-BR1被分配給立體中之左方。該分隔像素DPC-CR1被分配給立體中之右方，且該分隔像素DPC-DR1被分配給立體中之左方。
該B像素PCB11包含四個分隔像素：DPC-AB1、DPC-BB1、DPC-CB1及DPC-DB1。在此實例中，該分隔像素DPC-AB1被分配給立體中之右方，且該分隔像素DPC-BB1被分配給立體中之左方。該分隔像素DPC-CB1被分配給立體中之右方，且該分隔像素DPC-DB1被分配給立體中之左方。
該G像素PCG11-2包含四個分隔像素：DPC-AG1、DPC-BG1、DPC-CG1及DPC-DG1。在此實例中，該分隔像素DPC-AG1被分配給立體中之右方，且該分隔像素DPC-BG1被分配給立體中之左方。該分隔像素DPC-CG1被分配給立體中之右方，且該分隔像素DPC-DG1被分配給立體中之左方。
該G像素PCG12-1包含四個分隔像素：DPC-AG1、DPC-BG1、DPC-CG1及DPC-DG1。在此實例中，該分隔像素DPC-AG1被分配給立體中之右方，且該分隔像素DPC-BG1被分配給立體中之左方。該分隔像素DPC-CG1被分配給立體中之右方，且該分隔像素DPC-DG1被分配給立體中之左方。
該R像素PCR12包含四個分隔像素：DPC-AR1、DPC- BR1、DPC-CR1及DPC-DR1。在此實例中，該分隔像素DPC-AR1被分配給立體中之右方，且該分隔像素DPC-BR1被分配給立體中之左方。該分隔像素DPC-CR1被分配給立體中之右方，且該分隔像素DPC-DR1被分配給立體中之左方。
而且在此實例中，用於立體之相同R及L功能被分配給像素陣列(Y方向上之陣列)之相同行之各自分隔像素。
換言之，用於立體之R及L功能或者被分配給像素陣列(X方向上之陣列)之相同列之各自分隔像素。
在圖7中，為簡單起見省略該半導體基板11之部分，且僅展示該多透鏡陣列34。
而且在此實例中，在該多透鏡陣列34之各自多透鏡ML之橫向方向(X方向)上共用之像素之色彩經安置以免成為相同色彩，而為不同色彩，不同於一正常陣列。
而且在圖7之實例中，展示第一多透鏡系統ML1及第二多透鏡系統ML2。
在第一列中，該第一多透鏡系統ML1經安置以藉由G像素PCG11-1之立體左方之分隔像素DPC-BG1及與該G像素PCG11-1相鄰之B像素PCB11之立體右方之分隔像素DPC-AB1予以共用。
在第二列中，該第一多透鏡系統ML1經安置以藉由G像素PCG11-1之立體左方之分隔像素DPC-DG1及與該G像素PCG11-1相鄰之B像素PCB11之立體右方之分隔像素DPC-CB1予以共用。
在第三列中，該第一多透鏡系統ML1經安置以藉由R像素PCR11之立體左方之分隔像素DPC-BR1及與該R像素PCR11相鄰之G像素PCG11-2之立體右方之分隔像素DPC-AG1予以共用。
在第四列中，該第一多透鏡系統ML1經安置以藉由R像素PCR11之立體左方之分隔像素DPC-DR1及與該R像素PCR11相鄰之G像素PCG11-2之立體右方之分隔像素DPC-CG1予以共用。
在第一列中，該第二多透鏡系統ML2經安置以藉由B像素PCB11之立體左方之分隔像素DPC-BB1及與該B像素PCB11相鄰之G像素PCG12-1之立體右方之分隔像素DPC-AG1予以共用。
在第二列中，該第二多透鏡系統ML2經安置以藉由B像素PCB11之立體左方之分隔像素DPC-DB1及與該B像素PCB11相鄰之G像素PCG12-1之立體右方之分隔像素DPC-CG1予以共用。
在第三列中，該第二多透鏡系統ML2經安置以藉由G像素PCG11-2之立體左方之分隔像素DPC-BG1及與該G像素PCG11-2相鄰之R像素PCR12之立體右方之分隔像素DPC-AR1予以共用。
在第四列中，該第二多透鏡系統ML2經安置以藉由G像素PCG11-2之立體左方之分隔像素DPC-DG1及與該G像素PCG11-2相鄰之R像素PCR12之立體右方之分隔像素DPC-CR1予以共用。
依此方式，以類似於圖6之實例之一方式，在圖7之實例中，藉由設定藉由一多透鏡ML共用之彩色像素為不同色彩，可藉由透鏡間隙及不同色彩分離改良立體左方及右方之混合色彩(消光比)。
進一步言之，在縱向方向(Y方向)上可選擇一離散透鏡DSCL或一圓柱形透鏡CYLDL。
在其中不存在該晶片上透鏡OCL之一情況中，藉由使用離散透鏡DSCL，可增強聚光率。
而且在圖7之實例中，兩個分隔像素上方之透鏡形狀係一平面形狀(在橫向方向(X方向)上為長)以防止影響在縱向方向(Y方向)上彼此相鄰之共用分隔像素之透鏡。
進一步言之，在圖7之實例中，為獲得一寬動態範圍，固態成像裝置(CMOS影像感測器)經組態致使像素列陣列中之各自列交替變為低靈敏度及高靈敏度。
由於低靈敏度像素及高靈敏度像素之組態獲得寬動態範圍，可藉由一快門或類似物採用一曝光控制及用於改變彩色濾光片之透射率之一裝置結構兩者。
該CMOS影像感測器10B可應用於諸如一行動電話之一行動電子設備之一面部照相機或類似物。在一行動電子設備之面部照相機中，因為天空被嵌入用作一背景且面部在一緊密距離中，所以最佳地用一單眼配置獲得一WDR影像。
在行動電子設備中，該CMOS影像感測器10B可透過深度資訊應用於一使用者介面(UI)。
<2-3.第三特性組態實例>
圖8係圖解說明根據本實施例之固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一第三特性組態實例之一圖。
圖8中之一CMOS影像感測器10C與圖7中之CMOS影像感測器10B不同之處在於如下。
在該CMOS影像感測器10C中，在每一列中設定L像素及R像素為低靈敏度及高靈敏度，且對每一列切換L像素及R像素之靈敏度，而非交替地設定各自列為低靈敏度及高靈敏度。
在第一列中，該等L分隔像素對應於高靈敏度，且該等R分隔像素對應於低靈敏度。
在第二列中，該等L分隔像素對應於低靈敏度，且該等R分隔像素對應於高靈敏度。
在第三列中，該等L分隔像素對應於高靈敏度，且該等R分隔像素對應於低靈敏度。
在第四列中，該等L分隔像素對應於低靈敏度，且該等R分隔像素對應於高靈敏度。
在圖8之實例中，因為相關色彩之低靈敏度LR影像及高靈敏度LR影像之組合影像之中心在其等中間彼此重合，所以WDR時之一空間相位之線性度得以維持，以藉此幾乎不影響解析度。
<2-4.第四特性組態實例>
圖9係圖解說明根據本實施例之固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一第四特性組態實例之一圖。
圖9中之一CMOS影像感測器10D與圖7中之CMOS影像感測器10B不同之處在於：每一列L像素及R像素彼此切換。
在G像素PCG11-1中，分隔像素DPC-AG1被分配給立體中之右方，且分隔像素DPC-BG1被分配給立體中之左方。分隔像素DPC-CG1被分配給立體中之左方，且分隔像素DPC-DG1被分配給立體中之右方。
在R像素PCR11中，分隔像素DPC-AR1被分配給立體中之右方，且分隔像素DPC-BR1被分配給立體中之左方。分隔像素DPC-CR1被分配給立體中之左方，且分隔像素DPC-DR1被分配給立體中之右方。
在B像素PCB11中，分隔像素DPC-AB1被分配給立體中之右方，且分隔像素DPC-BB1被分配給立體中之左方。分隔像素DPC-CB1被分配給立體中之左方，且分隔像素DPC-DB1被分配給立體中之右方。
在G像素PCG11-2中，分隔像素DPC-AG1被分配給立體中之右方，且分隔像素DPC-BG1被分配給立體中之左方。分隔像素DPC-CG1被分配給立體中之左方，且分隔像素DPC-DG1被分配給立體中之右方。
在G像素PCG12-1中，分隔像素DPC-AG1被分配給立體中之右方，且分隔像素DPC-BG1被分配給立體中之左方。分隔像素DPC-CG1被分配給立體中之左方，且分隔像素DPC-DG1被分配給立體中之右方。
在R像素PCR12中，分隔像素DPC-AR1被分配給立體中之右方，且分隔像素DPC-BR1被分配給立體中之左方。分 隔像素DPC-CR1被分配給立體中之左方，且分隔像素DPC-DR1被分配給立體中之右方。
在圖9之實例中，因為L及R在縱向方向(Y方向)上相鄰之共用分隔像素中彼此偏離一半循環，所以擴大其中安置多透鏡ML之一區域，且因此可使該多透鏡ML之形狀接近於一圓形形狀而非一平面形狀，且藉此易於形成透鏡。
<2-5.第五特性組態實例>
圖10A至圖10C係圖解說明根據本實施例之一固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一第五特性組態實例之圖。
圖10A至圖10C之一CMOS影像感測器10E之特性基本上係一正方形陣列(矩形陣列)而非一z字形陣列，且每一列L像素及R像素彼此切換。
在該CMOS影像感測器10E中，除每一列切換L像素及R像素之事實外，第一行、第三行、第五行及第七行亦係僅G像素之G像素條。
進一步言之，安置該多透鏡ML使得每一G像素PCG用作與在X方向上相鄰之R像素PCR或B像素PCB協作之立體L像素或R像素。
此處，為簡單起見，G像素表示為參考符號PCG，B像素表示為參考符號PCB，且R像素表示為參考符號PCR。
在此組態中，在該多透鏡陣列34之各自多透鏡ML之橫向方向(X方向)上共用之像素之色彩經安置以免成為相同色彩，而為不同色彩，不同於一正常陣列。
在圖10A之實例中，在偶數列之第二列及第四列中之G 像素PCG被分配作為立體左方之一像素(分隔像素)。
另一方面，與G像素PCG共用多透鏡ML之B像素PCB或R像素PCR被分配作為立體右方之一像素(分隔像素)。
在圖10A之實例中，在奇數列之第三列及第五列中之G像素PCG被分配作為立體右方之一像素(分隔像素)。
另一方面，與G像素PCG共用多透鏡ML之B像素PCB或R像素PCR被分配作為立體左方之一像素(分隔像素)。
基於圖10A中展示之像素陣列，例如，如圖10B中所示，可藉由僅使用L視差像素實現一所謂的Bayer蜂巢式(z字形)陣列。
進一步言之，基於圖10A中展示之像素陣列，例如，如圖10C中所示，可藉由僅使用R視差像素實現一所謂的Bayer蜂巢式陣列。
在上文描述之組態中，藉由在Y方向上相加L像素及R像素而獲得2D z字形Bayer陣列。在此情況中，因為在相同垂直信號線中執行相加，所以相加處理程序變得容易。
而且在圖10A至圖10C之實例中，藉由設定藉由一多透鏡ML共用之彩色像素為不同色彩，可藉由透鏡間隙及不同色彩分離改良立體左方及右方混合色彩(消光比)。
進一步言之，在圖10A至圖10C之實例中，因為L及R在縱向方向(Y方向)上相鄰之共用分隔像素中彼此偏離一半循環，所以擴大其中安置多透鏡ML之一區域，且因此可使該多透鏡ML之形狀接近於一圓形形狀而非一平面形狀，且藉此易於形成透鏡。
<2-6.第六特性組態實例>
圖11A至圖11C係圖解說明根據本實施例之一固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一第六特性組態實例之圖。
圖11A至圖11C中之一CMOS影像感測器10F基本上具有一正方形陣列(矩形陣列)而非一z字形陣列，且每一列L像素及R像素彼此切換。
在該CMOS影像感測器10F中，除每一列切換L像素及R像素之事實外，第二行及第四行亦係僅G像素之G像素條。
進一步言之，安置該多透鏡ML使得每一G像素PCG用作與在X方向上相鄰之R像素PCR或B像素PCB協作之立體中L像素及R像素。
此處，為簡單起見，G像素表示為參考符號PCG，B像素表示為參考符號PCB，且R像素表示為參考符號PCR。
在此組態中，在第一列、第三列及第五列中，在該多透鏡陣列34之各自多透鏡ML之橫向方向(X方向)上共用之像素之色彩經安置以免成為相同色彩，而為不同色彩，不同於一正常陣列。
即，在第一列、第三列及第五列中，在X方向上彼此相鄰之B像素PCB及R像素PCR共用該多透鏡ML。此處，一像素被分配作為立體左方之一像素(分隔像素)，且另一像素被分配作為立體右方之一像素(分隔像素)。
進一步言之，在第二列及第四列中，相同色彩之相鄰G像素PCG共用該多透鏡ML。此處，一像素被分配作為立 體左方之一像素(分隔像素)，且另一像素被分配作為立體右方之一像素(分隔像素)。
基於圖11A中展示之像素陣列，例如，如圖11B中所示，可藉由僅使用L視差像素實現一所謂的Bayer蜂巢式(z字形)陣列。
進一步言之，基於圖11A中展示之像素陣列，例如，如圖11C中所示，可藉由僅使用R視差像素實現一所謂的Bayer蜂巢式陣列。
而且在圖11A至圖11C之實例中，藉由設定藉由一多透鏡ML共用之彩色像素為不同色彩，可藉由透鏡間隙及不同色彩分離改良立體左方及右方混合色彩(消光比)。
進一步言之，在圖11A至圖11C之實例中，因為L及R在縱向方向(Y方向)上相鄰之共用分隔像素中彼此偏離一半循環，所以擴大其中安置多透鏡ML之一區域，且因此可使該多透鏡ML之形狀接近於一圓形形狀而非一平面形狀，且藉此易於形成透鏡。
而且在圖11A至圖11C之實例中，因為L及R在縱向方向(Y方向)上相鄰之共用分隔像素中彼此偏離一半循環，所以擴大其中安置多透鏡ML之一區域，且因此可使該多透鏡ML之形狀接近於一圓形形狀而非一平面形狀，且藉此易於形成透鏡。
<2-7.第七特性組態實例>
圖12係圖解說明根據本實施例之一固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一第七特性組態實例之一圖。
在圖12中之一CMOS影像感測器10G中，可根據一光學軸(OX)之變化對晶片上透鏡OCL及多透鏡陣列(MLA)34執行光瞳校正，以改良L像素及R像素之混合色彩(消光比)。
<2-8.第八特性組態實例>
圖13係圖解說明根據本實施例之一固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一第八特性組態實例之一圖。
圖13中之一CMOS影像感測器10H展示可採用使用白色像素PCW之一像素陣列而非Bayer陣列。
此處，該等白色像素亦包含於該等彩色像素中。
<3.可應用單眼3D立體照相機之組態實例>
圖14係圖解說明應用根據本實施例之一固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一單眼3D立體照相機之一組態實例之一圖。
一單眼3D立體照相機100基本上包含在該多透鏡陣列34之物體側上具有一影像形成透鏡111之一光學系統110。
在該光學系統110中安置一變焦透鏡。
如上所述，根據本實施例，可獲得下列效果。
根據本實施例，作為光場之立體版本，藉由該透鏡陣列34執行LR視差分離。
進一步言之，藉由至少部分設定藉由一多透鏡ML共用之彩色像素為不同色彩，可藉由透鏡間隙及不同色彩分離改良立體左方及右方混合色彩(消光比)。
進一步言之，在四個相同色彩之像素中分佈視差及寬動態範圍之兩個條件。因此，關於相同色彩的四個像素陣列 之四邊形感測器，假設可藉由對低靈敏度及高靈敏度之WDR使用一條件及對LR視差使用另一條件使記錄資訊可減小1/4，則可以一單眼方式獲得立體中之EDR影像。
即，根據本實施例，可在無一複雜結構及一複雜信號處理之情況下以一單眼方式獲得立體中之寬動態範圍(WDR)影像。
進一步言之，在低成本下可達成寬動態範圍(WDR)及LR視差兩者。
圖15係圖解說明應用根據本實施例之一固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一單眼3D立體照相機中之影像高度變動之物距相依性之一圖。
在圖15中，橫向軸分別表示物距(mm)，且縱向軸表示影像高度變動(μm)。
在此情況中，展示3米之一焦點中之影像高度變動之物距相依性。
若指示物距不再1.5米內甚至在1.12微米之一精細像素節距中，則視差影像之一分離特徵在此照相機中並非較佳。
因此，上面安裝根據本實施例之固態成像裝置之單眼3D立體照相機適合用於立體應用中短距離照相。
因此，如上所述，對於行動電子裝置之面部照相機而言，該單眼3D立體照相機係最佳的。
圖16展示關於應用根據本實施例之一固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一單眼3D立體照相機中之一物距圖解說明影像形成變動之圖。
在圖16中，橫向軸分別表示物距(mm)且縱向軸表示影像高度變動(μm)。
分別地，圖16中之左上角圖式表示視場角相依性，圖16中之右上角圖式表示F值相依性，且圖16中之左下角圖式表示變焦相依性。
此處，在其中消光比無窮大且一焦距f約為28毫米之一廣角中，3/2英寸或更小之一橢圓形單眼視差未變為3米或更大。
可理解變焦在圖16之實例中最為有效。
在本實施例中，雖然像素陣列已被描述為一正方形陣列，但是亦可採用其中RGB Bayer陣列或類似陣列旋轉45度之一棋盤陣列。
具有上文描述之效果之固態成像裝置可被應用為一數位照相機或一視訊攝影機之一成像裝置。
<4.照相機系統之組態實例>
圖17係圖解說明應用根據本實施例之固態成像裝置之一照相機系統之一組態實例之一圖。
如圖17中所示，一照相機系統200包含可應用根據本實施例之CMOS影像感測器(固態成像裝置)10、10A、10B、10C、10D、10F、10G或10H之一成像裝置210。
該照相機系統200包含導引入射光至該成像裝置210之像素區域(形成一物體影像)之一光學系統，諸如在一成像表面上形成該入射光(影像光)之一影像之一透鏡220。
該照相機系統200包含驅動該成像裝置210之一驅動電路 (DRV)230及處理該成像裝置210之一輸出信號之一信號處理電路(PRC)240。
該驅動電路230包含產生包含驅動該成像裝置210中之電路之啟動脈衝或時脈之多種時序信號之一時序產生器(未展示)，且藉由一預定時序信號驅動該成像裝置210。
進一步言之，該信號處理電路240關於該成像裝置210之輸出信號執行一預定信號處理。
藉由該信號處理電路240處理之影像信號被記錄在諸如一記憶體之一記錄媒體上。記錄在該記錄媒體上之影像資訊藉由一印表機或類似物硬複製。進一步言之，藉由該信號處理電路240處理之影像信號在包含一液晶顯示器或類似物之一監視器上顯示為一移動影像。
如上所述，在諸如一數位靜態照相機之成像設備中，由於安裝上文描述之固態成像裝置10、10A、10B、10C、10D、10F、10G或10H作為該成像裝置210，在低功耗下可達成高精確度之一照相機。
本發明可具有以下組態。
(1)一種固態成像裝置，其包含：一像素陣列區段，其中在一第一方向及垂直於該第一方向之一第二方向上以一矩陣形式配置複數個彩色像素；及一多透鏡陣列，其中配置容許光入射至該複數個彩色像素上之多透鏡，其中在該像素陣列區段之各自彩色像素中，在該第一方向及該第二方向之至少一方向上相鄰之彩色像素被分配給 立體左方之一像素及立體右方之一像素，及其中安置該多透鏡陣列使得該多透鏡陣列之至少部分容許光入射至在該第一方向上色彩不同之相鄰像素上。
(2)根據(1)之固態成像裝置其中該像素陣列區段之該複數個相鄰像素或一像素包含複數個分隔像素，該複數個分隔像素為其等之光靈敏度或累積電荷量彼此不同之若干區域，其中該等各自分隔像素被分配給立體左方之該像素及立體右方之該像素，及其中安置該多透鏡陣列使得該多透鏡陣列之至少部分容許光入射至在該第一方向上色彩不同之相鄰分隔像素上。
(3)根據(2)之固態成像裝置其中該複數個分隔像素形成於至少該第一方向上，及其中該等相鄰分隔像素被分配給立體左方之該像素及立體右方之該像素。
(4)根據(3)之固態成像裝置其中該等彩色像素包含在該第一方向及該第二方向上配置成一正方形形狀之該複數個分隔像素，及其中形成該等彩色像素使得低靈敏度之彩色像素及高靈敏度之彩色像素交替地配置在該等彩色像素之矩陣形式配置之各自列中。
(5)根據(3)或(4)之固態成像裝置其中在該等彩色像素之矩陣形式配置中，該等分隔像素經分配以變為相同行中立體左方或右方之相同像素，且經 分配以變為相鄰行中立體右方或左方之相同像素。
(6)根據(4)之固態成像裝置其中在該第一方向及該第二方向上彼此相鄰之分隔像素經分配以變為立體左方及右方之不同像素。
(7)根據(4)之固態成像裝置其中在該等彩色像素之矩陣形式配置中，形成該等分隔像素，使得在相同列中，立體左方之該等像素對應於高靈敏度或低靈敏度，且立體右方之該等像素對應於低靈敏度或高靈敏度，且使得在一相鄰列中，立體左方之該等像素對應於低靈敏度或高靈敏度，且立體右方之該等像素對應於高靈敏度或低靈敏度。
(8)根據(2)至(7)中任一項中之固態成像裝置其中該像素陣列區段包含被安置於一光接收區段上之一彩色濾光片陣列及形成於該彩色濾光片陣列上以對應於每一分隔像素之一晶片上透鏡陣列，其中在該晶片上透鏡陣列之一光入射側上安置該多透鏡陣列，及其中在該等多透鏡及該等晶片上透鏡中，根據一光學軸之變化執行光瞳校正。
(9)一種照相機系統，其包含：一固態成像裝置；及一光學系統，其在該固態成像裝置上形成一物體影像，其中該固態成像裝置包含：一像素陣列區段，其中在一第一方向及垂直於該第一方向之一第二方向上以一矩陣形 式配置複數個彩色像素；及一多透鏡陣列，其中配置容許光入射至該複數個彩色像素上之多透鏡，其中在該像素陣列區段之各自彩色像素中，在該第一方向及該第二方向之至少一方向上相鄰之彩色像素被分配給立體左方之一像素及立體右方之一像素，及其中安置該多透鏡陣列使得該多透鏡陣列之至少部分容許光入射至在該第一方向上色彩不同之相鄰彩色像素上。
(10)根據(9)之照相機系統其中該像素陣列區段之該複數個相鄰像素或一彩色像素包含複數個分隔像素，該複數個分隔像素為其等之光靈敏度或累積電荷量彼此不同之若干區域，其中該等各自分隔像素被分配給立體左方之該像素及立體右方之該像素，及其中安置該多透鏡陣列使得該多透鏡陣列之至少部分容許光入射至在該第一方向上色彩不同之相鄰色彩分隔像素上。
(11)根據(10)之照相機系統其中該複數個分隔像素形成於至少該第一方向上，及其中該等相鄰分隔像素被分配給立體左方之該像素及立體右方之該像素。
(12)根據(11)之照相機系統其中該等彩色像素包含在該第一方向及該第二方向上配置成一正方形形狀之複數個分隔像素，及其中形成該等彩色像素使得低靈敏度之彩色像素及高靈 敏度之彩色像素交替地配置在該等彩色像素之矩陣形式配置之各自列中。
(13)根據(11)或(12)之照相機系統其中在該等彩色像素之矩陣形式配置中，該等分隔像素經分配以變為相同行中立體左方或右方之相同像素，且經分配以變為相鄰行中立體右方或左方之相同像素。
(14)根據(12)之照相機系統其中在該第一方向及該第二方向上彼此相鄰之分隔像素經分配以變為立體左方及右方之不同像素。
(15)根據(12)之照相機系統其中在該等彩色像素之矩陣形式配置中，形成該等分隔像素，使得在相同列中，立體左方之該等像素對應於高靈敏度或低靈敏度，且立體右方之該等像素對應於低靈敏度或高靈敏度，且使得在一相鄰列中，立體左方之該等像素對應於低靈敏度或高靈敏度，且立體右方之該等像素對應於高靈敏度或低靈敏度。
(16)根據(10)至(12)中任一項中之照相機系統其中該像素陣列區段包含被安置於一光接收區段上之一彩色濾光片陣列及形成於該彩色濾光片陣列上以對應於每一分隔像素之一晶片上透鏡陣列，其中在該晶片上透鏡陣列之一光入射側上安置多透鏡陣列，及其中在該等多透鏡及該等晶片上透鏡中，根據一光學軸之變化執行光瞳校正。
本發明含有關於分別於2011年2月28日及2011年5月24日在日本專利局申請之日本優先權專利申請案JP 2011-043232及JP 2011-115379中揭示之標的之標的，該等申請案之全部內容以引用方式併入本文。
熟習此項技術者應瞭解，取決於在隨附請求項或其等之等效物之範疇內之設計需要及其他因數可發生各種修改、組合、子組合及變更。
10‧‧‧互補金屬氧化物半導體影像感測器/固態成像裝置
10A‧‧‧互補金屬氧化物半導體影像感測器/固態成像裝置
10B‧‧‧互補金屬氧化物半導體影像感測器/固態成像裝置
10C‧‧‧互補金屬氧化物半導體影像感測器/固態成像裝置
10D‧‧‧互補金屬氧化物半導體影像感測器/固態成像裝置
10E‧‧‧互補金屬氧化物半導體影像感測器/固態成像裝置
10F‧‧‧互補金屬氧化物半導體影像感測器/固態成像裝置
10G‧‧‧互補金屬氧化物半導體影像感測器/固態成像裝置
10H‧‧‧互補金屬氧化物半導體影像感測器/固態成像裝置
11‧‧‧半導體基板/感測器晶片
12‧‧‧像素陣列區段
13‧‧‧垂直驅動區段
14‧‧‧行處理區段
15‧‧‧水平驅動區段
16‧‧‧系統控制區段
17‧‧‧垂直信號線
18‧‧‧像素驅動線
20‧‧‧單位像素
21‧‧‧光二極體
21-1‧‧‧光二極體
21-2‧‧‧光二極體
21-3‧‧‧光二極體
21-4‧‧‧光二極體
22‧‧‧傳送電晶體
22-1‧‧‧傳送電晶體
22-2‧‧‧傳送電晶體
22-3‧‧‧傳送電晶體
22-4‧‧‧傳送電晶體
23‧‧‧重設電晶體
24‧‧‧放大電晶體
25‧‧‧選擇電晶體
26‧‧‧節點/浮動擴散區段
31‧‧‧數位信號處理器電路
32‧‧‧影像記憶體
33‧‧‧彩色濾光片陣列
34‧‧‧多透鏡陣列
35‧‧‧晶片上透鏡陣列
110‧‧‧光學系統
111‧‧‧影像形成透鏡
181‧‧‧傳送線
182‧‧‧重設線
183‧‧‧選擇線
200‧‧‧照相機系統
210‧‧‧成像裝置
220‧‧‧透鏡
230‧‧‧驅動電路
240‧‧‧信號處理電路
CYLDL‧‧‧圓柱形透鏡
DPC-A‧‧‧分隔像素
DPC-B‧‧‧分隔像素
DPC-C‧‧‧分隔像素
DPC-D‧‧‧分隔像素
DSCL‧‧‧離散透鏡
ML‧‧‧多透鏡
ML1‧‧‧多透鏡
ML2‧‧‧多透鏡
OCL‧‧‧晶片上透鏡
OX‧‧‧光學軸
圖1係示意地圖解說明根據本發明之一實施例之一固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一組態之一系統組態圖；圖2係圖解說明一單位像素之一電路組態之一實例之一電路圖；圖3係圖解說明在其中於一像素中執行四個相鄰像素相加之一情況中之一電路組態之一實例之一電路圖；圖4係圖解說明作為一像素陣列之一實例之一Bayer陣列之一圖；圖5係圖解說明根據本發明之實施例之一像素分隔之一概念圖；圖6係圖解說明根據本發明之實施例之一固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一第一特性組態實例之一圖；圖7係圖解說明根據本發明之實施例之一固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一第二特性組態實例之一圖；圖8係圖解說明根據本發明之實施例之一固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一第三特性組態實例之一圖； 圖9係圖解說明根據本發明之實施例之一固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一第四特性組態實例之一圖；圖10A至圖10C係圖解說明根據本發明之實施例之一固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一第五特性組態實例之圖；圖11A至圖11C係圖解說明根據本發明之實施例之一固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一第六特性組態實例之圖；圖12係圖解說明根據本發明之實施例之一固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一第七特性組態實例之一圖；圖13係圖解說明根據本發明之實施例之一固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一第八特性組態實例之一圖；圖14係圖解說明應用根據本發明之實施例之固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一單眼3D立體照相機之一組態實例之一圖；圖15係圖解說明應用根據本發明之實施例之固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一單眼3D立體照相機中之影像高度變動之物距相依性之一圖；圖16展示關於應用根據本發明之實施例之固態成像裝置(CMOS影像感測器)之一單眼3D立體照相機中之一物距圖解說明影像形成變動之圖；及圖17係圖解說明應用根據本發明之實施例之固態成像裝置之一照相機系統之一組態之一實例之一圖。
10‧‧‧互補金屬氧化物半導體影像感測器
11‧‧‧半導體基板/感測器晶片
12‧‧‧像素陣列區段
13‧‧‧垂直驅動區段
14‧‧‧行處理區段
15‧‧‧水平驅動區段
16‧‧‧系統控制區段
17‧‧‧垂直信號線
18‧‧‧像素驅動線
31‧‧‧數位信號處理器電路
32‧‧‧影像記憶體
33‧‧‧彩色濾光片陣列
34‧‧‧多透鏡陣列
35‧‧‧晶片上透鏡陣列

Claims (14)

  1. 一種固態成像裝置，其包括：一像素陣列區段，其中在一第一方向及垂直於該第一方向之一第二方向上以一矩陣形式配置複數個彩色像素；及一多透鏡陣列，其中配置容許光入射至該複數個彩色像素上之多透鏡，其中在該像素陣列區段之各自彩色像素中，在該第一方向及該第二方向之至少一方向上相鄰之彩色像素被分配給立體左方之一像素及立體右方之一像素，且其中安置該多透鏡陣列使得該多透鏡陣列之至少部分容許光入射至在該第一方向上色彩不同之相鄰像素上，其中該像素陣列區段之該複數個相鄰像素或一像素包含複數個分隔像素，其中該等彩色像素包含在該第一方向及該第二方向上配置成一正方形形狀之該複數個分隔像素，及其中形成該等彩色像素使得低靈敏度之彩色像素及高靈敏度之彩色像素交替地配置在該等彩色像素之矩陣形式配置之各自列中。
  2. 如請求項1之固態成像裝置，其中該複數個分隔像素為其等之光靈敏度或累積電荷量彼此不同之若干區域，其中該等各自分隔像素被分配給立體左方之該像素及立體右方之該像素，且 其中安置該多透鏡陣列使得光入射在不同色彩分隔像素上，該不同色彩分隔像素之至少一部分在該第一方向上具有不同相鄰色彩。
  3. 如請求項2之固態成像裝置，其中該複數個分隔像素形成於至少該第一方向上，且其中該等相鄰分隔像素被分配給立體左方之該像素及立體右方之該像素。
  4. 如請求項1之固態成像裝置，其中在該等彩色像素之矩陣形式配置中，該等分隔像素經分配以變為相同行中立體左方或右方之相同像素，且經分配以變為相鄰行中立體右方或左方之相同像素。
  5. 如請求項1之固態成像裝置，其中在該第一方向及該第二方向上彼此相鄰之分隔像素經分配以變為立體左方及右方之不同像素。
  6. 如請求項1之固態成像裝置，其中在該等彩色像素之矩陣形式配置中，形成該等分隔像素，使得在相同列中，立體左方之該等像素對應於高靈敏度或低靈敏度，且立體右方之該等像素對應於低靈敏度或高靈敏度，且使得在一相鄰列中，立體左方之該等像素對應於低靈敏度或高靈敏度，且立體右方之該等像素對應於高靈敏度或低靈敏度。
  7. 如請求項2之固態成像裝置，其中該像素陣列區段包含被安置於一光接收區段上之一彩色濾光片陣列及形成於該彩色濾光片陣列上以對應 於每一分隔像素之一晶片上透鏡陣列，其中在該晶片上透鏡陣列之一光入射側上安置該多透鏡陣列，且其中在該等多透鏡及晶片上透鏡中，根據一光學軸之變化執行光瞳校正。
  8. 一種照相機系統，其包括：一固態成像裝置；及一光學系統，其在該固態成像裝置上形成一物體影像，其中該固態成像裝置包含：一像素陣列區段，其中在一第一方向及垂直於該第一方向之一第二方向上以一矩陣形式配置複數個彩色像素；及一多透鏡陣列，其中配置容許光入射至該複數個彩色像素上之多透鏡，其中在該像素陣列區段之各自彩色像素中，在該第一方向及該第二方向之至少一方向上相鄰之彩色像素被分配給立體左方之一像素及立體右方之一像素，且其中安置該多透鏡陣列使得該多透鏡陣列之至少部分容許光入射至在該第一方向上色彩不同之相鄰彩色像素上，其中該像素陣列區段之該複數個相鄰像素或一彩色像素包含複數個分隔像素，其中該等彩色像素包含在該第一方向及該第二方向上配置成一正方形形狀之複數個分隔像素，且其中形成該等彩色像素使得低靈敏度之彩色像素及高 靈敏度之彩色像素交替地配置在該等彩色像素之矩陣形式配置之各自列中。
  9. 如請求項8之照相機系統，其中該複數個分隔像素為其等之光靈敏度或累積電荷量彼此不同之若干區域，其中該等各自分隔像素被分配給立體左方之該像素及立體右方之該像素，且其中安置該多透鏡陣列使得該多透鏡陣列之至少部分容許光入射至在該第一方向上色彩不同之相鄰彩色分隔像素上。
  10. 如請求項9之照相機系統，其中該複數個分隔像素形成於至少該第一方向上，且其中該等相鄰分隔像素被分配給立體左方之該像素及立體右方之該像素。
  11. 如請求項8之照相機系統，其中在該等彩色像素之矩陣形式配置中，該等分隔像素經分配以變為相同行中立體左方或右方之相同像素，且經分配以變為相鄰行中立體右方或左方之相同像素。
  12. 如請求項8之照相機系統，其中在該第一方向及該第二方向上彼此相鄰之分隔像素經分配以變為立體左方及右方之不同像素。
  13. 如請求項8之照相機系統，其中在該等彩色像素之矩陣形式配置中，形成該等分隔像素，使得在相同列中，立體左方之該等像素對應於 高靈敏度或低靈敏度，且立體右方之該等像素對應於低靈敏度或高靈敏度，且使得在一相鄰列中，立體左方之該等像素對應於低靈敏度或高靈敏度，且立體右方之該等像素對應於高靈敏度或低靈敏度。
  14. 如請求項9之照相機系統，其中該像素陣列區段包含被安置於一光接收區段上之一彩色濾光片陣列及形成於該彩色濾光片陣列上以對應於每一分隔像素之一晶片上透鏡陣列，其中在該晶片上透鏡陣列之一光入射側上安置該多透鏡陣列，且其中在該等多透鏡及該等晶片上透鏡中，根據一光學軸之變化執行光瞳校正。
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