WO2016129406A1 - 撮像素子、および電子装置 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to an imaging element and an electronic apparatus, and in particular, imaging including a normal pixel for obtaining an image signal and an image plane phase difference detection pixel for obtaining a phase difference signal for image plane phase difference AF (autofocus).
- imaging including a normal pixel for obtaining an image signal and an image plane phase difference detection pixel for obtaining a phase difference signal for image plane phase difference AF (autofocus).
- the present invention relates to an element and an electronic device.
- the imaging element is configured by forming an on-chip lens, a transparent upper electrode, an organic photoelectric conversion film, a transparent lower electrode, and a PD in order from the light incident side as main components.
- the lower electrode of the organic photoelectric conversion film of the image plane phase difference detection pixel is provided with a slit at the optical center of the on-chip lens having the highest intensity of incident light.
- the present disclosure has been made in view of such a situation, and makes it possible to suppress the occurrence of noise due to leakage of incident light in a pixel.
- An imaging device is an imaging device including an image plane phase difference detection pixel for obtaining a phase difference signal for image plane phase difference AF.
- a first photoelectric conversion unit that generates a charge in response to the first photoelectric conversion unit and an electrode that is disposed so as to sandwich the first photoelectric conversion unit, wherein the incident light with respect to the first photoelectric conversion unit
- the other of the upper electrode part formed on the incident side and the electrode arranged so as to sandwich the first photoelectric conversion part, and on the incident side of the incident light with respect to the first photoelectric conversion part
- a lower electrode portion formed on the opposite side and divided into a plurality at a position avoiding the center of the incident light.
- the lower electrode part may be composed of a first lower electrode part and a second lower electrode part that are non-uniformly divided into two at positions avoiding the center of the incident light.
- the upper electrode part may be made of a light transmitting member, and the lower electrode part may be made of a light reflecting member.
- One output of the first or second lower electrode part can be used as a phase difference signal for image plane phase difference AF.
- the outputs of the first and second lower electrode portions can be added and used as an image signal.
- the imaging device may further include a normal pixel for obtaining an image signal.
- the image plane phase difference detection pixel may further include a condensing unit that condenses the incident light on the first photoelectric conversion unit, and the lower electrode unit is positioned away from the optical center of the condensing unit. It can be made to divide into 2 non-uniformly.
- the image plane phase difference detection pixel may further include a color filter that is colored in units of pixels and transmits only a specific wavelength component of the incident light to be incident on the first photoelectric conversion unit.
- the first photoelectric conversion unit can generate an electric charge corresponding to only a specific wavelength component of the incident light.
- the lower electrode unit may be formed of a member that transmits the incident light, and the image plane phase difference detection pixel generates an electric charge according to light transmitted through the first photoelectric conversion unit and the lower electrode unit.
- a second photoelectric conversion unit can be further provided.
- At least one of the first and second photoelectric conversion units can be an organic photoelectric conversion film.
- An electronic apparatus is an electronic apparatus on which an imaging device including an image plane phase difference detection pixel for obtaining a phase difference signal for image plane phase difference AF is mounted.
- the surface phase difference detection pixel is one of a first photoelectric conversion unit that generates a charge in response to incident light and an electrode that is disposed so as to sandwich the first photoelectric conversion unit.
- An upper electrode part formed on the incident side of the incident light with respect to one photoelectric conversion part, and the other of the electrodes arranged so as to sandwich the first photoelectric conversion part, the first photoelectric conversion part And a lower electrode portion formed on the opposite side of the incident light incident side with respect to the conversion portion and divided into a plurality at a position avoiding the center of the incident light.
- An imaging device is an imaging device including an image plane phase difference detection pixel for obtaining a phase difference signal for image plane phase difference AF.
- the image plane phase difference detection pixel is an image signal.
- a first photoelectric conversion unit that generates a charge to be used according to incident light, and one of electrodes that are arranged to face each other so as to sandwich the first photoelectric conversion unit, the first photoelectric conversion unit
- the upper electrode portion formed on the incident side of the incident light with respect to the electrode and the other electrode disposed so as to sandwich the first photoelectric conversion portion, the input to the first photoelectric conversion portion A lower electrode formed on the side opposite to the incident side of the incident light, and a second photoelectric that generates charges used as the phase detection signal in response to light transmitted through the first photoelectric conversion unit and the lower electrode unit A converter, the first photoelectric converter, and the lower And a light shielding part formed between the said to cover a center of the light transmitted through the electrode portion lower electrode portion and the second photoelectric conversion unit.
- the light shielding portion may be made of a member that reflects light.
- An electronic apparatus is an electronic apparatus on which an imaging device including an image plane phase difference detection pixel for obtaining a phase difference signal for image plane phase difference AF is mounted.
- the surface phase difference detection pixel includes a first photoelectric conversion unit that generates an electric charge used as an image signal according to incident light, and one of electrodes disposed so as to sandwich the first photoelectric conversion unit.
- the lower electrode part formed on the opposite side of the incident light incident side with respect to the first photoelectric conversion part, and the charge used as the phase detection signal transmitted through the first photoelectric conversion part and the lower electrode part A second photoelectric conversion unit that generates light in response to the light;
- a light shielding part formed between the second photoelectric conversion unit and said to cover a center of the light transmitted through the photoelectric conversion unit and the lower electrode part the lower electrode portion.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a first configuration example of an imaging element to which the present disclosure is applied.
- the imaging device 10 includes a normal pixel 11 and an image plane phase difference detection pixel 12, and as main components, in order from the light incident side, an on-chip lens (OCL) 13 and a color filter (CF). 14, an upper electrode 15, an organic photoelectric conversion film 16, and a lower electrode 17 are formed. Further, various pixel transistors, FD (floating diffusion), and the like are formed on the lower layer side of the lower electrode 17 (reference numerals omitted).
- the on-chip lens 13 is formed for each pixel and collects incident light on the organic photoelectric conversion film 16. In addition, you may use structures other than the on-chip lens 13 as a condensing part which condenses incident light.
- the color of the color filter 14 is R (Red) or B (Blue) in the normal pixel 11.
- the image plane phase difference detection pixel 12 is G (Green).
- a Bayer array can be applied to the arrangement of R, G, and B.
- a clear bit arrangement may be applied to the arrangement of R, G, and B.
- the image plane phase difference detection pixels 12 having the color G of the color filter 14 are adjacent to each other, a phase difference signal having a close distance between the image plane phase difference detection pixels 12 can be obtained.
- the color of the color filter 14 of the image plane phase difference detection pixel 12 is not limited to G, and may be R or B.
- the upper electrode 15 is formed of a transparent material that transmits the incident light collected by the on-chip lens 13.
- the organic photoelectric conversion film 16 corresponds to light having wavelengths of R, G, and B, and generates charges according to the amount of incident light.
- the lower electrode 17 is made of a metal material that reflects light. Thereby, since the light path length of incident light can be lengthened by reflecting the light which permeate
- the lower electrode 17 is formed without dividing the area of one pixel in each normal pixel 11.
- the area for one pixel is non-uniformly divided by a slit provided to avoid the optical center of the on-chip lens 13.
- the lower electrode 17 of the image plane phase difference detection pixel 12 is composed of a longer lower electrode 17-1 and a shorter lower electrode 17-2.
- the number of divisions of the lower electrode 17 of the image plane phase difference detection pixel 12 is not limited to two.
- the longer lower electrode 17-1 can obtain a pixel output with higher sensitivity than the shorter lower electrode 17-2.
- the shorter lower electrode 17-2 can obtain a pixel output with a better separation ratio than the longer lower electrode 17-1. Therefore, if one pixel output of the lower electrode 17-1 or 17-2 is used, a highly accurate image plane phase difference AF can be realized.
- incident light collected by the on-chip lens 13 in both the normal pixel 11 and the image plane phase difference detection pixel 12 is incident on the organic photoelectric conversion film 16 through the color filter 14 and the upper electrode 15. Converted to electric charge. The converted charge is output to the subsequent stage (FD or the like) via the lower electrode 17.
- the output from the normal pixel 11 is used as an image signal.
- a plurality of outputs are obtained from the lower electrodes 17-1 and 17-2 from the image plane phase difference detection pixel 12, one of which is used as a phase difference signal for the image plane phase difference AF.
- an output equivalent to that of the normal pixel 11 can be obtained.
- the on-chip lens 13 may be omitted from the components of the image sensor 10 shown in FIG. In that case, the effect of suppressing the occurrence of noise and color mixture cannot be expected, but a pixel output with high sensitivity and a pixel output with a good separation ratio can be obtained. Phase difference AF can be realized.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of a second configuration example of the image sensor to which the present disclosure is applied.
- the image sensor 20 does not include normal pixels, and employs the structure of the image plane phase difference detection pixel 12 (except the color of the color filter) in the image sensor 10 shown in FIG. 1 for all pixels. Note that, among the components of the image sensor 20, those that are the same as those of the above-described image sensor 10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. The same applies to the configuration examples described below.
- all pixels are image plane phase difference detection pixels 12, and any of R, G, and B is adopted as the color of the color filter 14.
- a Bayer array can be applied to the arrangement of R, G, and B.
- the lower electrode 17 is divided into a plurality of pixels in all the pixels of the image sensor 20.
- incident light collected by the on-chip lens 13 in all pixels is incident on the organic photoelectric conversion film 16 through the color filter 14 and the upper electrode 15 and converted into electric charges.
- the converted charge is output to the subsequent stage (FD or the like) via the lower electrode 17.
- an image signal can be obtained by adding a plurality of outputs (outputs of the lower electrodes 17-1 and 17-2) for each pixel. Further, it is possible to select an arbitrary pixel among all the pixels and use the output of the plurality of pixels as a phase difference signal for image plane phase difference AF.
- the on-chip lens 13 may be omitted from the components of the image sensor 20 shown in FIG. In that case, although the effect of suppressing the occurrence of noise and color mixing cannot be expected, a pixel output with high sensitivity and a pixel output with a good separation ratio can be obtained. Phase difference AF can be realized.
- FIG. 3 is a cross-sectional view of a third configuration example of the imaging element to which the present disclosure is applied.
- the image pickup device 30 includes a normal pixel 31 and an image plane phase difference detection pixel 32.
- the on-chip lens 13, the upper electrode 15, and a specific wavelength-limited organic are sequentially arranged from the light incident side.
- the photoelectric conversion film 33 and the lower electrode 17 are formed and configured. Furthermore, various pixel transistors, FDs, and the like are formed on the lower layer side of the lower electrode 17 (reference numerals omitted).
- the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 33 corresponds to only light of any wavelength of R, G, and B, and generates a charge corresponding to the amount of light. That is, the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 33 of the normal pixel 31 at the left end in the drawing corresponds only to light having the R wavelength.
- the specific wavelength-limited organic photoelectric conversion film 33 of the center image plane phase difference detection pixel 32 in the drawing corresponds only to light of G wavelength.
- the specific wavelength-limited organic photoelectric conversion film 33 of the normal pixel 31 at the right end in the drawing corresponds only to light having an R wavelength.
- the incident light collected by the on-chip lens 13 in both the normal pixel 31 and the image plane phase difference detection pixel 32 is incident on the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 16 through the upper electrode 15 and is charged. Is converted to The converted charge is output to the subsequent stage (FD or the like) via the lower electrode 17.
- the pixel output from the normal pixel 31 is used as an image signal.
- a plurality of outputs are obtained from the lower electrodes 17-1 and 17-2 from the image plane phase difference detection pixel 32, one of which is used as a phase difference signal for the image plane phase difference AF.
- a pixel output equivalent to that of the normal pixel 31 can be obtained by adding a plurality of outputs from the image plane phase difference detection pixel 32.
- the on-chip lens 13 may be omitted from the components of the image sensor 30 shown in FIG. In that case, although the effect of suppressing the occurrence of noise and color mixing cannot be expected, a pixel output with high sensitivity and a pixel output with a good separation ratio can be obtained. Phase difference AF can be realized.
- FIG. 4 is a cross-sectional view of a fourth configuration example of the imaging element to which the present disclosure is applied.
- the image sensor 40 includes a normal pixel 41 and an image plane phase difference detection pixel 42 in which two photoelectric conversion units (specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 and PD 46) are formed for each pixel.
- the imaging element 40 includes, as main components, an on-chip lens 13, an upper electrode 15, a specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43, a lower electrode 44, a color filter (CF) 45, and a PD 46 in order from the light incident side. Formed and configured.
- the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 corresponds to only light of G wavelength, and generates a charge corresponding to the amount of light.
- the lower electrode 44 is formed of a transparent member that transmits light, and outputs the charges converted by the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 to the subsequent stage.
- the lower electrode 44 is formed in the normal pixel 41 without dividing the area of one pixel, like the lower electrode 17 of the image sensor 10 or the like.
- the area of the lower electrode 44 is non-uniformly divided by a slit provided so as to avoid the optical center of the on-chip lens 13. Accordingly, the longer lower electrode 44-1 of the image plane phase difference detection pixel 42 can obtain a pixel output with higher sensitivity than the shorter lower electrode 44-2. On the other hand, the shorter lower electrode 44-2 can obtain a pixel output with a better separation ratio than the longer lower electrode 44-1. Therefore, if one pixel output of the lower electrode 44-1 or 44-2 is used, a highly accurate image plane phase difference AF can be realized.
- the color of the color filter 45 is R or B for the normal pixel 41 and W (White) for the image plane phase difference detection pixel 42.
- the color arrangement of the color filter 45 is not limited to the example described above.
- the PD 46 generates charges corresponding to the R or B light transmitted through the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 and the R or B color filter 44 in the first and third normal pixels 41 from the left end in the figure. To do.
- the second and fourth image plane phase difference detection pixels 42 from the left end in the figure generate charges corresponding to the light of Mg (Magenta) that has passed through the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 and the W color filter 44. To do.
- a photoelectric conversion film may be disposed instead of the PD 46.
- incident light collected by the on-chip lens 13 in both the normal pixel 41 and the image plane phase difference detection pixel 42 is incident on the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 via the upper electrode 15.
- the G component is converted into electric charge.
- light other than the G component transmitted through the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 is incident on the PD 46 through the lower electrode 44 and the color filter 45 and is converted into electric charges.
- the charge generated in the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 of the normal pixel 41 is output to the subsequent stage through the lower electrode 44 and used as the G component of the image signal.
- the charge generated in the PD 46 of the normal pixel 41 is output to the subsequent stage via an electrode (not shown) and used as the R or B component of the image signal.
- the charges generated in the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 of the image plane phase difference detection pixel 42 are output from the lower electrodes 44-1 and 44-2 to the subsequent stage, and one of them is used for the image plane phase difference AF. Used as a phase difference signal. Note that by adding the outputs from the lower electrodes 44-1 and 44-2, it can be used as a G component pixel signal equivalent to that of the normal pixel 41. Further, the electric charge generated in the PD 46 of the image plane phase difference detection pixel 42 is output to the subsequent stage via an electrode (not shown) and used as the Mg component of the image signal.
- FIG. 5 is a cross-sectional view of a fifth configuration example of the imaging element to which the present disclosure is applied.
- the imaging device 50 includes a normal pixel 51 and an image plane phase difference detection pixel 52 in which two photoelectric conversion units (specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 and PD 46) are formed for each pixel.
- the imaging device 50 includes, as main components, an on-chip lens 13, a color filter 53, an upper electrode 15, a specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43, a lower electrode 54, and a PD 46 in order from the light incident side. It is configured. Further, in the image plane phase difference detection pixel 52, a light shielding film 55 is formed between the lower electrode 54 and the PD 46.
- the color of the color filter 53 is set to Ye (Yellow) or Cy (Cyan) for the normal pixel 51, and W (White) for the image plane phase difference detection pixel 52.
- the color arrangement of the color filter 45 is not limited to the example described above.
- the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 corresponds to only light of G wavelength, and generates a charge corresponding to the amount of light.
- the lower electrode 54 is made of a transparent member that transmits light, and both the normal pixel 51 and the image plane phase difference detection pixel 52 are formed without dividing the area of one pixel.
- the light shielding film 55 provided only in the image plane phase difference detection pixel 52 is made of a member such as a metal that reflects light, and is formed so as to cover the optical center of the on-chip lens 13.
- the sensitivity of the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 with respect to the light having the G wavelength can be adjusted, and the PD 46 that generates a charge serving as a basis of the phase difference signal. The amount of light incident on can be adjusted.
- the PD 46 generates charges corresponding to the R or B light transmitted through the Ye or Cy color filter 53 and the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 in the first and third normal pixels 51 from the left end in the figure. To do.
- charges are generated corresponding to the Mg light transmitted through the W color filter 44 and the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43.
- the incident light collected by the on-chip lens 13 in both the normal pixel 51 and the image plane phase difference detection pixel 52 is passed through the color filter 53 and the upper electrode 15, and the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43. And the G component is converted into electric charge. Further, the light transmitted through the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 is incident on the PD 46 through the lower electrode 54 and converted into electric charges. However, in the image plane phase difference detection pixel 52, the light incident on the PD 46 is restricted by the light shielding film 55.
- Charge generated in the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 of the normal pixel 51 and the image plane phase difference detection pixel 52 is output to the subsequent stage through the lower electrode 54 and used as the G component of the image signal.
- the charge generated in the PD 46 of the normal pixel 51 is output to the subsequent stage via an electrode (not shown) and used as the R or B component of the image signal.
- the electric charge generated by the PD 46 of the image plane phase difference detection pixel 52 corresponding to the light having the wavelength of Mg is output to the subsequent stage through an electrode (not shown), and one of the charges is used for the image plane phase difference AF. Used as a phase difference signal.
- FIG. 6 is a cross-sectional view of a sixth configuration example of an image sensor to which the present disclosure is applied.
- the image pickup device 60 includes a normal pixel 61 and an image plane phase difference detection pixel 62 in which two photoelectric conversion units (specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 and PD 64) are formed for each pixel.
- the image sensor 60 includes, as main components, an on-chip lens 13, an upper electrode 15, a specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43, a lower electrode 54, a color filter 63, and a PD 64 in order from the light incident side. It is configured. Further, in the image plane phase difference detection pixel 62, a light shielding film 55 is formed between the lower electrode 54 and the color filter 63.
- the color of the color filter 63 is R or B.
- B is set for the normal pixel 61
- R is set for the image plane phase difference detection pixel 62.
- the color arrangement of the color filter 45 is not limited to the example described above.
- the PD 64 corresponds to the light of the R wavelength that has passed through the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 and the R color filter 63. Generate charge.
- electric charges are generated corresponding to the light of the B wavelength transmitted through the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 and the B color filter 63.
- the incident light collected by the on-chip lens 13 in both the normal pixel 61 and the image plane phase difference detection pixel 62 is incident on the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 via the upper electrode 15.
- the G component is converted into electric charge.
- the light transmitted through the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 enters the PD 64 through the lower electrode 54 and the color filter 63 and is converted into electric charges.
- the image plane phase difference detection pixel 62 the light incident on the PD 64 is limited by the light shielding film 55.
- Charge generated in the specific wavelength limited organic photoelectric conversion film 43 of the normal pixel 61 and the image plane phase difference detection pixel 62 is output to the subsequent stage via the lower electrode 54 and used as the G component of the image signal.
- the charge generated in the PD 64 of the normal pixel 61 is output to the subsequent stage via an electrode (not shown) and used as the R component of the image signal.
- the charge generated in the PD 64 of the image plane phase difference detection pixel 62 is output to the subsequent stage via an electrode (not shown) and used as a phase difference signal for the image plane phase difference AF.
- FIG. 7 shows a modification of the image sensor 10 shown in FIG. That is, the modified example is a configuration example of an image sensor in which a sensor unit 71 corresponding to the image sensor 10 of FIG. 1, a logic unit 72 including an ADC (Analog Digital Converter) and the like, and a memory unit 73 are stacked. Is shown. According to the image sensor, high-speed operation by a frame memory CDS (Correlated Double. Sampling) is possible. Further, by using the logic unit 72 and the memory unit 73 for the image plane phase difference AF, high-speed AF is possible.
- ADC Analog Digital Converter
- FIG. 8 shows an example of use of an electronic device that uses the above-described imaging elements 10 to 60.
- the imaging elements 10 to 60 described above can be used in various cases for sensing light such as visible light, infrared light, ultraviolet light, and X-ray, as described below.
- Devices for taking images for viewing such as digital cameras and mobile devices with camera functions
- Devices used for traffic such as in-vehicle sensors that capture the back, surroundings, and interiors of vehicles, surveillance cameras that monitor traveling vehicles and roads, and ranging sensors that measure distances between vehicles, etc.
- Equipment used for home appliances such as TVs, refrigerators, air conditioners, etc. to take pictures and operate the equipment according to the gestures ⁇ Endoscopes, equipment that performs blood vessel photography by receiving infrared light, etc.
- Equipment used for medical and health care ⁇ Security equipment such as security surveillance cameras and personal authentication cameras ⁇ Skin measuring instrument for photographing skin and scalp photography Such as a microscope to do beauty Equipment used for sports-Equipment used for sports such as action cameras and wearable cameras for sports applications-Used for agriculture such as cameras for monitoring the condition of fields and crops apparatus
- the image plane phase difference detection pixel is A first photoelectric conversion unit that generates charges in response to incident light; One of the electrodes arranged to face each other with the first photoelectric conversion unit interposed therebetween, and an upper electrode unit formed on the incident light incident side with respect to the first photoelectric conversion unit; The other of the electrodes arranged to face each other with the first photoelectric conversion unit interposed therebetween, is formed on the opposite side of the incident light incident side with respect to the first photoelectric conversion unit, and the center of the incident light
- An image sensor comprising: a lower electrode portion that is divided into a plurality at positions avoiding the above.
- the imaging device according to (1) wherein the lower electrode portion includes a first lower electrode portion and a second lower electrode portion that are non-uniformly divided into two at positions avoiding the center of the incident light.
- the upper electrode part is made of a member that transmits light
- Outputs of the first and second lower electrode parts are added and used as an image signal.
- (6) The imaging device according to any one of (1) to (5), further including a normal pixel for obtaining an image signal.
- the image plane phase difference detection pixel is A light collecting unit for collecting the incident light on the first photoelectric conversion unit; The imaging device according to any one of (1) to (6), wherein the lower electrode portion is divided into two non-uniformly at a position avoiding the optical center of the light collecting portion.
- the image plane phase difference detection pixel is The color filter according to any one of (1) to (7), further including a color filter that is colored in units of pixels, transmits only a specific wavelength component of the incident light, and enters the first photoelectric conversion unit. Image sensor. (9) The imaging device according to any one of (1) to (8), wherein the first photoelectric conversion unit generates an electric charge corresponding to only a specific wavelength component of the incident light.
- the lower electrode portion is made of a member that transmits the incident light
- the image plane phase difference detection pixel is Any one of (1), (2), (4) to (9), further comprising a second photoelectric conversion unit that generates a charge in response to light transmitted through the first photoelectric conversion unit and the lower electrode unit
- the image plane phase difference detection pixel is A first photoelectric conversion unit that generates charges in response to incident light;
- the other of the electrodes arranged to face each other with the first photoelectric conversion unit interposed therebetween, is formed on the opposite side of the incident light incident side with respect to the first photoelectric conversion unit, and the center of the incident light
- An electronic device comprising: a lower electrode portion that is divided into a plurality at positions avoiding (13)
- the image plane phase difference detection pixel is A first photoelectric conversion unit that generates a charge used as an image signal according to incident light;
- An electronic device equipped with an image pickup device including an image plane phase difference detection pixel for obtaining a phase difference signal for image plane phase difference AF,
- the image plane phase difference detection pixel is A first photoelectric conversion unit that generates a charge used as an image signal according to incident light;
- a second photoelectric conversion unit that generates charges used as the phase detection signal in response to light transmitted through the first photoelectric conversion unit and the lower electrode unit;
- An electronic apparatus comprising: a light shielding portion formed between the lower electrode portion and the second photoelectric conversion portion so as to cover a center of
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Abstract
本開示は、混色やノイズの発生を抑止することができるようにする撮像素子、および電子装置に関する。 本開示の撮像素子は、像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備え、像面位相差検出画素は、入射光に応じて電荷を発生する第１の光電変換部と、前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成され、前記入射光の中心を避けた位置で複数に分割されている下部電極部とを備える。本開示は、イメージセンサに適用できる。
Description
本開示は、撮像素子、および電子装置に関し、特に、画像信号を得るための通常画素と像面位相差ＡＦ（オートフォーカス）用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備える撮像素子、および電子装置に関する。
従来、通常画素と像面位相差検出画素を備え、その光電変換部としてＰＤ（フォトダイオード）に追加して有機光電変換膜が設けられた撮像素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
該撮像素子は、主な構成要素として光の入射側から順に、オンチップレンズ、透明な上部電極、有機光電変換膜、透明な下部電極、およびＰＤが形成されて構成されている。特に、像面位相差検出画素の有機光電変換膜の下部電極には、入射光の強度が最も強いオンチップレンズの光学中心にスリットが設けられている。
特許文献１に記載されている該撮像素子では、上述したように、有機光電変換膜の下部電極にスリットが設けられているので、有機光電変換膜にて光電変換されずに下部電極のスリットを通過し、ＰＤにて光電変換されて混色となる光も多い。
また、該撮像素子からＰＤを省略した構成を想定した場合においても、入射光がスリットから下層側に漏れ出てしまうのでノイズ発生の原因となり得てしまう。
本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、画素内における入射光の漏れだしに起因するノイズの発生を抑止できるようにするものである。
本開示の第１の側面である撮像素子は、像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備える撮像素子において、像面位相差検出画素は、入射光に応じて電荷を発生する第１の光電変換部と、前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成され、前記入射光の中心を避けた位置で複数に分割されている下部電極部とを備える。
前記下部電極部は、前記入射光の中心を避けた位置で不均一に２分割された第１の下部電極部と第２の下部電極部から成ることができる。
前記上部電極部は、光を透過する部材から成り、前記下部電極部は、光を反射する部材から成ることができる。
前記第１または第２の下部電極部の一方の出力は、像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いることができる。
前記第１および第２の下部電極部の出力は、加算されて画像信号として用いることができる。
本開示の第１の側面である撮像素子は、画像信号を得るための通常画素をさらに備えることができる。
像面位相差検出画素は、前記入射光を前記第１の光電変換部に集光させる集光部をさらに備えることができ、前記下部電極部は、前記集光部の光学中心を避けた位置で不均一に２分割されているようにすることができる。
像面位相差検出画素は、画素単位で着色され、前記入射光のうちの特定の波長成分だけを透過させて前記第１の光電変換部に入射させるカラーフィルタをさらに備えることができる。
前記第１の光電変換部は、前記入射光のうちの特定の波長成分だけに対応して電荷を発生することができる。
前記下部電極部は、前記入射光を透過する部材から成ることができ、像面位相差検出画素は、前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて電荷を発生する第２の光電変換部をさらに備えることができる。
前記第１または第２の光電変換部の少なくとも一方は有機光電変換膜とすることができる。
本開示の第２の側面である電子装置は、像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備えた撮像素子が搭載されている電子装置であって、像面位相差検出画素は、入射光に応じて電荷を発生する第１の光電変換部と、前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成され、前記入射光の中心を避けた位置で複数に分割されている下部電極部とを備える。
本開示の第３の側面である撮像素子は、像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備える撮像素子において、像面位相差検出画素は、画像信号として用いられる電荷を入射光に応じて発生する第１の光電変換部と、前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成された下部電極部と、前記位相検出信号として用いられる電荷を前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて発生する第２の光電変換部と、前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した前記光の中心を覆うようにして前記下部電極部と前記第２の光電変換部の間に形成された遮光部とを備える。
前記遮光部は、光を反射する部材から成ることができる。
本開示の第４の側面である電子装置は、像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備えた撮像素子が搭載されている電子装置であって、像面位相差検出画素は、画像信号として用いられる電荷を入射光に応じて発生する第１の光電変換部と、前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成された下部電極部と、前記位相検出信号として用いられる電荷を前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて発生する第２の光電変換部と、前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した前記光の中心を覆うようにして前記下部電極部と前記第２の光電変換部の間に形成された遮光部とを備える。
本開示の第１乃至第４の側面によれば、混色やノイズの発生を抑止することができる。
以下、本開示を実施するための最良の形態（以下、実施の形態と称する）について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜本開示を適用した撮像素子の第１の構成例＞
図１は、本開示を適用した撮像素子の第１の構成例の断面図を示している。
図１は、本開示を適用した撮像素子の第１の構成例の断面図を示している。
該撮像素子１０は、通常画素１１と像面位相差検出画素１２を備えたものであり、主な構成要素として、光の入射側から順に、オンチップレンズ(OCL)１３、カラーフィルタ（ＣＦ）１４、上部電極１５、有機光電変換膜１６、および下部電極１７が形成されて構成されている。さらに、下部電極１７の下層側には、各種の画素トランジスタやＦＤ（フローティングディフュージョン）などが形成されている（符号省略）。
オンチップレンズ１３は、画素毎に形成されており、入射光を有機光電変換膜１６に集光させる。なお、入射光を集光させる集光部としてはオンチップレンズ１３以外の構成を用いてもよい。カラーフィルタ１４は、その色が通常画素１１ではＲ(Red)またはＢ(Blue)とされている。一方、像面位相差検出画素１２ではＧ(Green)とされている。Ｒ，Ｇ，Ｂの配置には、例えばベイヤ配列を適用できる。また、Ｒ，Ｇ，Ｂの配置には、例えばクリアビット配列を適用してもよい。その場合、カラーフィルタ１４の色がＧの像面位相差検出画素１２が隣接することになるので、像面位相差検出画素１２どうしの距離が近い位相差信号を得ることができる。ただし、像面位相差検出画素１２のカラーフィルタ１４の色はＧに限定されるものではなく、ＲまたはＢであってもよい。
上部電極１５は、オンチップレンズ１３により集光された入射光を透過する透明な材料により形成される。有機光電変換膜１６は、Ｒ，Ｇ，Ｂの波長の光に対応するものであり、入射光の光量に応じた電荷を発生する。
下部電極１７は、光を反射する金属材料などからなる。これにより、有機光電変換膜１６を透過する光を反射することで入射光の光路長を長くすることができるので、有機光電変換膜１６における光電変換の効率を上げることができる。また、有機光電変換膜１６の厚みを薄くすることができる。
なお、下部電極１７は、各通常画素１１では１画素分の面積が分割されることなく形成されている。一方、像面位相差検出画素１２では１画素分の面積がオンチップレンズ１３の光学中心を避けて設けられるスリットにより不均一に分割されている。これにより、入射光の強度が最も強い位置には、下部電極１７が形成されていることになるので、入射光が下部電極１７よりもさらに下層側に漏れ出してしまうことを抑止できる。したがって、ノイズや混色の発生を抑止することができる。
同図の場合、像面位相差検出画素１２の下部電極１７は長い方の下部電極１７－１と短い方の下部電極１７－２とにより構成されている。ただし、像面位相差検出画素１２の下部電極１７の分割数は２に限定されるものではない。
長い方の下部電極１７－１は、短い方の下部電極１７－２に比較して感度の高い画素出力を得ることができる。一方、短い方の下部電極１７－２は、長い方の下部電極１７－１に比較して、分離比の良い画素出力を得ることができる。したがって、下部電極１７－１または１７－２の一方の画素出力を用いれば、精度の高い像面位相差ＡＦを実現できる。
撮像素子１０においては、通常画素１１および像面位相差検出画素１２ともにオンチップレンズ１３により集光された入射光が、カラーフィルタ１４および上部電極１５を介して有機光電変換膜１６に入射されて電荷に変換される。変換された電荷は下部電極１７を介して後段（ＦＤなど）に出力される。
後段では、通常画素１１からの出力は画像信号として利用される。像面位相差検出画素１２からは、下部電極１７－１と１７－２から複数の出力が得られるが、これらの一方が像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いられる。像面位相差検出画素１２からの複数の出力を加算することにより、通常画素１１と同等の出力を得ることもできる。
なお、図１に示された撮像素子１０の構成要素からオンチップレンズ１３を省略してもよい。その場合、ノイズや混色の発生を抑止する効果は期待できないが、感度の高い画素出力と、分離比の良い画素出力を得ることができるので、それらの一方を用いれば、精度の高い像面位相差ＡＦを実現できる。
＜本開示を適用した撮像素子の第２の構成例＞
図２は、本開示を適用した撮像素子の第２の構成例の断面図を示している。
図２は、本開示を適用した撮像素子の第２の構成例の断面図を示している。
該撮像素子２０は、通常画素を設けず、全ての画素に図１に示された撮像素子１０における像面位相差検出画素１２の構造（カラーフィルタの色を除く）を採用したものである。なお、撮像素子２０の構成要素のうち、既出の撮像素子１０と構成要素と共通するものについては同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。以降に説明する構成例についても同様とする。
すなわち、撮像素子２０は、全ての画素が像面位相差検出画素１２であり、カラーフィルタ１４の色としてＲ，Ｇ，Ｂのいずれかが採用されている。なお、Ｒ，Ｇ，Ｂの配置は、例えばベイヤ配列を適用できる。また、撮像素子２０の全ての画素は、下部電極１７が複数に分割されている。
撮像素子２０においては、全ての画素でオンチップレンズ１３により集光された入射光が、カラーフィルタ１４および上部電極１５を介して有機光電変換膜１６に入射されて電荷に変換される。変換された電荷は下部電極１７を介して後段（ＦＤなど）に出力される。
後段では、画素毎に複数の出力（下部電極１７－１と１７－２の出力）を加算することにより画像信号を得ることができる。また、全ての画素のうちの任意の画素を選んで、その複数の画素出力を像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いることができる。
なお、図２に示された撮像素子２０の構成要素からオンチップレンズ１３を省略してもよい。その場合、ノイズや混色の発生を抑止する効果は期待できないものの、感度の高い画素出力と、分離比の良い画素出力を得ることができるので、それらの一方を用いれば、精度の高い像面位相差ＡＦを実現できる。
＜本開示を適用した撮像素子の第３の構成例＞
図３は、本開示を適用した撮像素子の第３の構成例の断面図を示している。
図３は、本開示を適用した撮像素子の第３の構成例の断面図を示している。
該撮像素子３０は、通常画素３１と像面位相差検出画素３２を備えたものであり、主な構成要素として、光の入射側から順に、オンチップレンズ１３、上部電極１５、特定波長限定有機光電変換膜３３、および下部電極１７が形成されて構成されている。さらに、下部電極１７の下層側には、各種の画素トランジスタやＦＤなどが形成されている（符号省略）。
特定波長限定有機光電変換膜３３は、Ｒ，Ｇ，Ｂのいずれかの波長の光だけに対応し、その光量に応じた電荷を発生する。すなわち、図中の左端の通常画素３１の特定波長限定有機光電変換膜３３はＲの波長の光だけに対応する。図中の中央の像面位相差検出画素３２の特定波長限定有機光電変換膜３３はＧの波長の光だけに対応する。図中の右端の通常画素３１の特定波長限定有機光電変換膜３３はＲの波長の光だけに対応する。
撮像素子３０においては、通常画素３１および像面位相差検出画素３２ともにオンチップレンズ１３により集光された入射光が、上部電極１５を介して特定波長限定有機光電変換膜１６に入射されて電荷に変換される。変換された電荷は下部電極１７を介して後段（ＦＤなど）に出力される。
後段では、通常画素３１からの画素出力は画像信号として利用される。像面位相差検出画素３２からは、下部電極１７－１と１７－２から複数の出力が得られるが、これらの一方は像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いられる。像面位相差検出画素３２からの複数の出力を加算することにより、通常画素３１と同等の画素出力を得ることもできる。
なお、図３に示された撮像素子３０の構成要素からオンチップレンズ１３を省略してもよい。その場合、ノイズや混色の発生を抑止する効果は期待できないものの、感度の高い画素出力と、分離比の良い画素出力を得ることができるので、それらの一方を用いれば、精度の高い像面位相差ＡＦを実現できる。
＜本開示を適用した撮像素子の第４の構成例＞
図４は、本開示を適用した撮像素子の第４の構成例の断面図を示している。
図４は、本開示を適用した撮像素子の第４の構成例の断面図を示している。
該撮像素子４０は、画素毎に２つの光電変換部（特定波長限定有機光電変換膜４３およびＰＤ４６）が形成されている通常画素４１と像面位相差検出画素４２を備えたものである。撮像素子４０は、主な構成要素として、光の入射側から順に、オンチップレンズ１３、上部電極１５、特定波長限定有機光電変換膜４３、下部電極４４、カラーフィルタ（ＣＦ）４５、およびＰＤ４６が形成されて構成されている。
特定波長限定有機光電変換膜４３は、Ｇの波長の光だけに対応し、その光量に応じた電荷を発生する。
下部電極４４は、光を透過する透明な部材から形成されており、特定波長限定有機光電変換膜４３にて変換された電荷を後段に出力する。また、下部電極４４は、撮像素子１０などの下部電極１７などと同様、通常画素４１では１画素分の面積が分割されることなく形成されている。
一方、像面位相差検出画素４２では、下部電極４４は、１画素分の面積がオンチップレンズ１３の光学中心を避けて設けられるスリットにより不均一に分割されている。これにより、像面位相差検出画素４２の長い方の下部電極４４－１は、短い方の下部電極４４－２に比較して感度の高い画素出力を得ることができる。一方、短い方の下部電極４４－２は、長い方の下部電極４４－１に比較して、分離比の良い画素出力を得ることができる。したがって、下部電極４４－１または４４－２の一方の画素出力を用いれば、精度の高い像面位相差ＡＦを実現できる。
カラーフィルタ４５は、その色が通常画素４１ではＲまたはＢとされ、像面位相差検出画素４２ではＷ(White)とされている。なお、カラーフィルタ４５の色の配置は上述した例に限定されるものではない。
ＰＤ４６は、図中の左端から１番目と３番目の通常画素４１では特定波長限定有機光電変換膜４３およびＲまたはＢのカラーフィルタ４４を透過してきたＲまたはＢの光に対応して電荷を発生する。図中の左端から２番目および４番目の像面位相差検出画素４２では特定波長限定有機光電変換膜４３およびＷのカラーフィルタ４４を透過してきたＭｇ(Magenta)の光に対応して電荷を発生する。なお、ＰＤ４６の代わりに光電変換膜を配置してもよい。
撮像素子４０においては、通常画素４１および像面位相差検出画素４２ともにオンチップレンズ１３により集光された入射光が、上部電極１５を介して特定波長限定有機光電変換膜４３に入射されてそのＧ成分が電荷に変換される。さらに、特定波長限定有機光電変換膜４３を透過したＧ成分以外の光は下部電極４４およびカラーフィルタ４５を介してＰＤ４６に入射されて電荷に変換される。
通常画素４１の特定波長限定有機光電変換膜４３で発生された電荷は下部電極４４を介して後段に出力されて画像信号のＧ成分として利用される。また、通常画素４１のＰＤ４６で発生された電荷は電極（不図示）を介して後段に出力されて画像信号のＲまたはＢ成分として利用される。
一方、像面位相差検出画素４２の特定波長限定有機光電変換膜４３で発生された電荷は、下部電極４４－１と４４－２から後段に出力されてその一方が像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いられる。なお、下部電極４４－１と４４－２からの出力を加算することにより、通常画素４１と同等のＧ成分の画素信号として利用することができる。また、像面位相差検出画素４２のＰＤ４６で発生された電荷は電極（不図示）を介して後段に出力されて画像信号のＭｇ成分として利用される。
なお、図４に示された撮像素子４０の構成要素からオンチップレンズ１３を省略してもよい。その場合、ノイズや混色の発生を抑止する効果は期待できないものの、感度の高い画素出力と、分離比の良い画素出力を得ることができるので、それらの一方を用いれば、精度の高い像面位相差ＡＦを実現できる。
＜本開示を適用した撮像素子の第５の構成例＞
図５は、本開示を適用した撮像素子の第５の構成例の断面図を示している。
図５は、本開示を適用した撮像素子の第５の構成例の断面図を示している。
該撮像素子５０は、画素毎に２つの光電変換部（特定波長限定有機光電変換膜４３およびＰＤ４６）が形成されている通常画素５１と像面位相差検出画素５２を備えたものである。撮像素子５０は、主な構成要素として、光の入射側から順に、オンチップレンズ１３、カラーフィルタ５３、上部電極１５、特定波長限定有機光電変換膜４３、下部電極５４、およびＰＤ４６が形成されて構成されている。さらに、像面位相差検出画素５２には、下部電極５４とＰＤ４６の間に遮光膜５５が形成されている。
カラーフィルタ５３は、その色が通常画素５１ではＹｅ(Yellow)またはＣｙ(Cyan)とされ、像面位相差検出画素５２ではＷ(White)とされている。なお、カラーフィルタ４５の色の配置は上述した例に限定されるものではない。
特定波長限定有機光電変換膜４３は、Ｇの波長の光だけに対応し、その光量に応じた電荷を発生する。
下部電極５４は、光を透過する透明な部材から成り、通常画素５１および像面位相差検出画素５２ではともに１画素分の面積が分割されることなく形成されている。
像面位相差検出画素５２にのみ備わる遮光膜５５は、光を反射する金属などの部材から成り、オンチップレンズ１３の光学中心を覆うように形成されている。なお、遮光膜５５の横方向の長さを調整することにより、特定波長限定有機光電変換膜４３におけるＧの波長の光に対する感度を調整できるとともに、位相差信号の基となる電荷を生成するＰＤ４６に入射する光量を調整することができる。
ＰＤ４６は、図中の左端から１番目と３番目の通常画素５１ではＹｅまたはＣｙのカラーフィルタ５３および特定波長限定有機光電変換膜４３を透過してきたＲまたはＢの光に対応して電荷を発生する。図中の左端から２番目および４番目の像面位相差検出画素５２ではＷのカラーフィルタ４４および特定波長限定有機光電変換膜４３を透過してきたＭｇの光に対応して電荷を発生する。
撮像素子５０においては、通常画素５１および像面位相差検出画素５２ともにオンチップレンズ１３により集光された入射光が、カラーフィルタ５３、および上部電極１５を介して特定波長限定有機光電変換膜４３に入射されてそのＧ成分が電荷に変換される。さらに、特定波長限定有機光電変換膜４３を透過した光は下部電極５４を介してＰＤ４６に入射されて電荷に変換される。ただし、像面位相差検出画素５２では遮光膜５５によりＰＤ４６への光の入射が制限される。
通常画素５１および像面位相差検出画素５２の特定波長限定有機光電変換膜４３で発生された電荷は下部電極５４を介して後段に出力されて画像信号のＧ成分として利用される。また、通常画素５１のＰＤ４６で発生された電荷は電極（不図示）を介して後段に出力されて画像信号のＲまたはＢ成分として利用される。
一方、像面位相差検出画素５２のＰＤ４６でＭｇの波長の光に対応して発生された電荷は電極（不図示）を介して後段に出力されてその一方が像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いられる。
＜本開示を適用した撮像素子の第６の構成例＞
図６は、本開示を適用した撮像素子の第６の構成例の断面図を示している。
図６は、本開示を適用した撮像素子の第６の構成例の断面図を示している。
該撮像素子６０は、画素毎に２つの光電変換部（特定波長限定有機光電変換膜４３およびＰＤ６４）が形成されている通常画素６１と像面位相差検出画素６２を備えたものである。撮像素子６０は、主な構成要素として、光の入射側から順に、オンチップレンズ１３、上部電極１５、特定波長限定有機光電変換膜４３、下部電極５４、カラーフィルタ６３、およびＰＤ６４が形成されて構成されている。さらに、像面位相差検出画素６２には、下部電極５４とカラーフィルタ６３の間に遮光膜５５が形成されている。
カラーフィルタ６３は、その色がＲまたはＢとされている。同図の場合、通常画素６１ではＢとされ、像面位相差検出画素６２ではＲとされている。なお、カラーフィルタ４５の色の配置は上述した例に限定されるものではない。
ＰＤ６４は、図中の左端から１番目と３番目の像面位相差検出画素６２では、特定波長限定有機光電変換膜４３およびＲのカラーフィルタ６３を透過してきたＲの波長の光に対応して電荷を発生する。図中の左端から２番目および４番目の通常画素６１では特定波長限定有機光電変換膜４３およびＢのカラーフィルタ６３を透過してきたＢの波長の光に対応して電荷を発生する。
撮像素子６０においては、通常画素６１および像面位相差検出画素６２ともにオンチップレンズ１３により集光された入射光が、上部電極１５を介して特定波長限定有機光電変換膜４３に入射されてそのＧ成分が電荷に変換される。さらに、特定波長限定有機光電変換膜４３を透過した光は下部電極５４およびカラーフィルタ６３を介してＰＤ６４に入射されて電荷に変換される。ただし、像面位相差検出画素６２では遮光膜５５によりＰＤ６４への光の入射が制限される。
通常画素６１および像面位相差検出画素６２の特定波長限定有機光電変換膜４３で発生された電荷は下部電極５４を介して後段に出力されて画像信号のＧ成分として利用される。また、通常画素６１のＰＤ６４で発生された電荷は電極（不図示）を介して後段に出力されて画像信号のＲ成分として利用される。
一方、像面位相差検出画素６２のＰＤ６４で発生された電荷は電極（不図示）を介して後段に出力されて像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いられる。
＜本開示を適用した撮像素子の変形例＞
図７は、図１に示された撮像素子１０の変形例を示している。すなわち、該変形例は、図１の撮像素子１０に相当するセンサ部７１と、ADC(Analog Digital Converter)などを含むロジック部７２と、メモリ部７３とを積層して構成したイメージセンサの構成例を示している。該イメージセンサによれば、フレームメモリCDS(Correlated Double. Sampling)による高速動作対応が可能となる。また、ロジック部７２およびメモリ部７３を像面位相差ＡＦに利用することにより高速なＡＦが可能となる。
図７は、図１に示された撮像素子１０の変形例を示している。すなわち、該変形例は、図１の撮像素子１０に相当するセンサ部７１と、ADC(Analog Digital Converter)などを含むロジック部７２と、メモリ部７３とを積層して構成したイメージセンサの構成例を示している。該イメージセンサによれば、フレームメモリCDS(Correlated Double. Sampling)による高速動作対応が可能となる。また、ロジック部７２およびメモリ部７３を像面位相差ＡＦに利用することにより高速なＡＦが可能となる。
なお、図７に示されたような積層型のイメージセンサには、撮像素子１０だけでなく上述した撮像素子２０乃至６０も採用することができる。
＜撮像素子の使用例＞
図８は、上述の撮像素子１０乃至６０を使用する電子装置の使用例を示している。
上述した撮像素子１０乃至６０は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・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
・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
なお、本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）
像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備える撮像素子において、
像面位相差検出画素は、
入射光に応じて電荷を発生する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成され、前記入射光の中心を避けた位置で複数に分割されている下部電極部と
を備える撮像素子。
（２）
前記下部電極部は、前記入射光の中心を避けた位置で不均一に２分割された第１の下部電極部と第２の下部電極部から成る
前記（１）に記載の撮像素子。
（３）
前記上部電極部は、光を透過する部材から成り、
前記下部電極部は、光を反射する部材から成る
前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（４）
前記第１または第２の下部電極部の一方の出力は、像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いられる
前記（２）に記載の撮像素子。
（５）
前記第１および第２の下部電極部の出力は、加算されて画像信号として用いられる
前記（２）に記載の撮像素子。
（６）
画像信号を得るための通常画素を
さらに備える前記（１）から（５）のいずれかに記載の撮像素子。
（７）
像面位相差検出画素は、
前記入射光を前記第１の光電変換部に集光させる集光部をさらに備え、
前記下部電極部は、前記集光部の光学中心を避けた位置で不均一に２分割されている
前記（１）から（６）のいずれかに記載の撮像素子。
（８）
像面位相差検出画素は、
画素単位で着色され、前記入射光のうちの特定の波長成分だけを透過させて前記第１の光電変換部に入射させるカラーフィルタを
さらに備える前記（１）から（７）のいずれかに記載の撮像素子。
（９）
前記第１の光電変換部は、前記入射光のうちの特定の波長成分だけに対応して電荷を発生する
前記（１）から（８）のいずれかに記載の撮像素子。
（１０）
前記下部電極部は、前記入射光を透過する部材から成り、
像面位相差検出画素は、
前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて電荷を発生する第２の光電変換部をさらに備える
前記（１），（２），（４）から（９）のいずれかに記載の撮像素子。
（１１）
前記第１または第２の光電変換部の少なくとも一方は有機光電変換膜である
前記（１０）に記載の撮像素子。
（１２）
像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備えた撮像素子が搭載されている電子装置であって、
像面位相差検出画素は、
入射光に応じて電荷を発生する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成され、前記入射光の中心を避けた位置で複数に分割されている下部電極部とを備える
電子装置。
（１３）
像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備える撮像素子において、
像面位相差検出画素は、
画像信号として用いられる電荷を入射光に応じて発生する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成された下部電極部と、
前記位相検出信号として用いられる電荷を前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて発生する第２の光電変換部と、
前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した前記光の中心を覆うようにして前記下部電極部と前記第２の光電変換部の間に形成された遮光部と
を備える撮像素子。
（１４）
前記遮光部は、光を反射する部材から成る
前記（１３）に記載の撮像素子。
（１５）
像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備えた撮像素子が搭載されている電子装置であって、
像面位相差検出画素は、
画像信号として用いられる電荷を入射光に応じて発生する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成された下部電極部と、
前記位相検出信号として用いられる電荷を前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて発生する第２の光電変換部と、
前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した前記光の中心を覆うようにして前記下部電極部と前記第２の光電変換部の間に形成された遮光部とを備える
電子装置。
（１）
像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備える撮像素子において、
像面位相差検出画素は、
入射光に応じて電荷を発生する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成され、前記入射光の中心を避けた位置で複数に分割されている下部電極部と
を備える撮像素子。
（２）
前記下部電極部は、前記入射光の中心を避けた位置で不均一に２分割された第１の下部電極部と第２の下部電極部から成る
前記（１）に記載の撮像素子。
（３）
前記上部電極部は、光を透過する部材から成り、
前記下部電極部は、光を反射する部材から成る
前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（４）
前記第１または第２の下部電極部の一方の出力は、像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いられる
前記（２）に記載の撮像素子。
（５）
前記第１および第２の下部電極部の出力は、加算されて画像信号として用いられる
前記（２）に記載の撮像素子。
（６）
画像信号を得るための通常画素を
さらに備える前記（１）から（５）のいずれかに記載の撮像素子。
（７）
像面位相差検出画素は、
前記入射光を前記第１の光電変換部に集光させる集光部をさらに備え、
前記下部電極部は、前記集光部の光学中心を避けた位置で不均一に２分割されている
前記（１）から（６）のいずれかに記載の撮像素子。
（８）
像面位相差検出画素は、
画素単位で着色され、前記入射光のうちの特定の波長成分だけを透過させて前記第１の光電変換部に入射させるカラーフィルタを
さらに備える前記（１）から（７）のいずれかに記載の撮像素子。
（９）
前記第１の光電変換部は、前記入射光のうちの特定の波長成分だけに対応して電荷を発生する
前記（１）から（８）のいずれかに記載の撮像素子。
（１０）
前記下部電極部は、前記入射光を透過する部材から成り、
像面位相差検出画素は、
前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて電荷を発生する第２の光電変換部をさらに備える
前記（１），（２），（４）から（９）のいずれかに記載の撮像素子。
（１１）
前記第１または第２の光電変換部の少なくとも一方は有機光電変換膜である
前記（１０）に記載の撮像素子。
（１２）
像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備えた撮像素子が搭載されている電子装置であって、
像面位相差検出画素は、
入射光に応じて電荷を発生する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成され、前記入射光の中心を避けた位置で複数に分割されている下部電極部とを備える
電子装置。
（１３）
像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備える撮像素子において、
像面位相差検出画素は、
画像信号として用いられる電荷を入射光に応じて発生する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成された下部電極部と、
前記位相検出信号として用いられる電荷を前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて発生する第２の光電変換部と、
前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した前記光の中心を覆うようにして前記下部電極部と前記第２の光電変換部の間に形成された遮光部と
を備える撮像素子。
（１４）
前記遮光部は、光を反射する部材から成る
前記（１３）に記載の撮像素子。
（１５）
像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備えた撮像素子が搭載されている電子装置であって、
像面位相差検出画素は、
画像信号として用いられる電荷を入射光に応じて発生する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成された下部電極部と、
前記位相検出信号として用いられる電荷を前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて発生する第２の光電変換部と、
前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した前記光の中心を覆うようにして前記下部電極部と前記第２の光電変換部の間に形成された遮光部とを備える
電子装置。
１０ 撮像素子， １１ 通常画素， １２ 像面位相差検出画素， １３ オンチップレンズ， １４ カラーフィルタ， １５ 上部電極， １６ 有機光電変換膜， １７ 下部電極， ２０ 撮像素子， ３０ 撮像素子， ３１ 通常画素， ３２ 像面位相差検出画素， ３３ 特定波長限定有機光電変換膜， ４０ 撮像素子， ４１ 通常画素， ４２ 像面位相差検出画素， ４３ 特定波長限定有機光電変換膜， ４４ 下部電極， ４５ カラーフィルタ， ４６ ＰＤ， ５０ 撮像素子， ５１ 通常画素， ５２ 像面位相差検出画素， ５３ カラーフィルタ， ５４ 下部電極， ５５ 遮光膜， ６０ 撮像素子， ６１ 通常画素， ６２ 像面位相差検出画素， ６３ カラーフィルタ， ６４ ＰＤ， ７１ センサ部， ７２ ロジック部， ７３ メモリ部
Claims (15)
- 像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備える撮像素子において、
像面位相差検出画素は、
入射光に応じて電荷を発生する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成され、前記入射光の中心を避けた位置で複数に分割されている下部電極部と
を備える撮像素子。 - 前記下部電極部は、前記入射光の中心を避けた位置で不均一に２分割された第１の下部電極部と第２の下部電極部から成る
請求項１に記載の撮像素子。 - 前記上部電極部は、光を透過する部材から成り、
前記下部電極部は、光を反射する部材から成る
請求項２に記載の撮像素子。 - 前記第１または第２の下部電極部の一方の出力は、像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いられる
請求項２に記載の撮像素子。 - 前記第１および第２の下部電極部の出力は、加算されて画像信号として用いられる
請求項２に記載の撮像素子。 - 画像信号を得るための通常画素を
さらに備える請求項２に記載の撮像素子。 - 像面位相差検出画素は、
前記入射光を前記第１の光電変換部に集光させる集光部をさらに備え、
前記下部電極部は、前記集光部の光学中心を避けた位置で不均一に２分割されている
請求項２に記載の撮像素子。 - 像面位相差検出画素は、
画素単位で着色され、前記入射光のうちの特定の波長成分だけを透過させて前記第１の光電変換部に入射させるカラーフィルタを
さらに備える請求項２に記載の撮像素子。 - 前記第１の光電変換部は、前記入射光のうちの特定の波長成分だけに対応して電荷を発生する
請求項２に記載の撮像素子。 - 前記下部電極部は、前記入射光を透過する部材から成り、
像面位相差検出画素は、
前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて電荷を発生する第２の光電変換部をさらに備える
請求項２に記載の撮像素子。 - 前記第１または第２の光電変換部の少なくとも一方は有機光電変換膜である
請求項１０に記載の撮像素子。 - 像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備えた撮像素子が搭載されている電子装置であって、
像面位相差検出画素は、
入射光に応じて電荷を発生する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成され、前記入射光の中心を避けた位置で複数に分割されている下部電極部とを備える
電子装置。 - 像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備える撮像素子において、
像面位相差検出画素は、
画像信号として用いられる電荷を入射光に応じて発生する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成された下部電極部と、
前記位相検出信号として用いられる電荷を前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて発生する第２の光電変換部と、
前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した前記光の中心を覆うようにして前記下部電極部と前記第２の光電変換部の間に形成された遮光部と
を備える撮像素子。 - 前記遮光部は、光を反射する部材から成る
請求項１３に記載の撮像素子。 - 像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備えた撮像素子が搭載されている電子装置であって、
像面位相差検出画素は、
画像信号として用いられる電荷を入射光に応じて発生する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成された下部電極部と、
前記位相検出信号として用いられる電荷を前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて発生する第２の光電変換部と、
前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した前記光の中心を覆うようにして前記下部電極部と前記第２の光電変換部の間に形成された遮光部とを備える
電子装置。
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