摄像元件以及摄像装置的制造方法_3

文档序号:9830172阅读:来源:国知局
以及第四象限的像素38用作在第二方向上的像面相位差自动对焦用的像素。
[0075]由此,不需要为了进行像面相位差自动对焦而划分一个光电转换部42。因此,也不需要为了划分光电转换部42而设置遮光层。因此,与以划分的方式设置光电转换部42的情况相比,能够增大由第一方向以及第二方向规定的平面上的光电转换部42的面积。另外,与以划分的方式设置光电转换部42的情况相比,能够简化光电转换部的制造工艺。
[0076]图5a是像素部区域30的放大图。像素部区域30具有带有绿色(G)的滤光片的第二分光特性的像素20-2以及带有蓝色(B)的滤光片的第三分光特性的像素20-3。而且,像素部区域30具有修正用像素22-2。用B-B示出通过两个第三分光特性的像素20-3、一个第二分光特性的像素20-2以及一个修正用像素22-2并与第二方向平行地截断摄像元件10的位置。
[0077]图5b是示出在B-B截面上的第三分光特性的像素20-3、第二分光特性的像素20-2以及修正用像素22-2的示意图。修正用像素22-2在彩色滤光片40-2与光电转换部42-2之间具有遮光层90。如上所述,遮光层90是以将入射至修正用像素22-2的光电转换部42-2的光全部遮挡为目的而设置的。此外,取代设置遮光层90,也可以将光电转换部42-2以及传送部44-2之间接地短路。
[0078]除了在设有遮光层90方面或者在使电转换部42-2以及传送部44-2之间接地短路方面以外,图3中记载的传送部44、电荷电压转换部46、电荷排除部48、放大部49、输出部50、高电位部52以及信号线54设置为与图3的例子同样。能够使用修正用像素22来检测暗电流。
[0079]图6是示出第二实施方式中的光电转换区域11的局部区域14的图。局部区域14具有多个修正用像素22。在局部区域14中,多个修正用像素22中的每一个满足上述的两个条件并配置在随机的位置。在局部区域14中,将具有红色的滤光片的修正用像素22图示为修正用像素22-1,将具有绿色的滤光片的修正用像素22图示为修正用像素22-2,将具有蓝色的滤光片的修正用像素22图示为修正用像素22-3。
[0080]优选地,随机配置的多个修正用像素22的图案在光电转换区域11整体上是随机的。由此,能够防止在周期性地设置修正用像素22的排列图案的情况下产生的伪(alias)信号。
[0081]图7是示出第三实施方式中的光电转换区域11的局部区域14的图。局部区域14具有多个修正用像素22。在局部区域14中,多个修正用像素22沿着与第一方向平行的多条线配置,且,多个修正用像素22沿着与第二方向平行的多条线配置。
[0082]配置有多个修正用像素22的与第一方向平行的多条线的间隔不是固定的,另外,配置有多个修正用像素22的与第二方向平行的多条线的间隔也不是固定的。在本例中,修正用像素22在第一方向上以间隔1、3、5个像素、间隔1、3、5个像素、又间隔1、3、5个像素……的方式配置。进一步地,在第二方向上也以间隔1、2、4个像素、间隔1、2、4个像素、又间隔1、
2、4个像素……的方式配置。
[0083]局部区域14中的修正用像素22的配置的图案最好设于摄像元件10的光电转换区域11整体。此外,在以特定的图案来配置修正用像素22的情况下,必然会产生伪信号。但是,在图7中,通过在光电转换区域11的整体上设置上述的间隔不固定的修正用像素22的配置图案,与在光电转换区域11的整体设置相同的配置图案的情况相比较,能够抑制产生的伪信号的强度。
[0084]图8是示出第四实施方式中的摄像元件110的光电转换区域111以及像素块112的局部区域114的图。摄像元件110具有光电转换区域111。光电转换区域111具有一个以上的像素块112。
[0085]在图8中,通过使用了第一方向以及第二方向的坐标显示来示出多个像素块112。在本例中,可以在至少两个像素块112中彼此独立地读取信号。在像素块112之间彼此独立地读取在像素块112中通过光电转换而生成的信号。即,通过所谓的区块划分读取方式,针对每一个像素块112读取在像素块112中生成的信号。另外,在多个像素块112中,能够有至少两个像素块112(称为第一像素块112以及第二像素块112)以不同的摄像条件进行摄像动作。此处,摄像条件包含例如曝光时间、ISO灵敏度以及帧率中的至少一个。
[0086]光电转换区域111具有多个像素120以及多个修正用像素122。在多个像素120中包括:在第一摄像条件下进行摄像动作来生成第一图像数据的第一像素、在与第一摄像条件不同的第二摄像条件下进行摄像动作来生成第二图像数据的第二像素。在本例中,在第一摄像条件下进行摄像动作的第一像素块112中包含的像素120是第一像素的一个例子,在第二摄像条件下进行摄像动作的第二像素块112中包含的像素120是第二像素的一个例子。另夕卜,在多个修正用像素122中包括:第一修正用像素,其在第一摄像条件下进行摄像动作来生成用于将第一图像数据中所包含的噪声去除的第一修正数据;和第二修正用像素,其在第二摄像条件下进行摄像动作来生成用于将第二图像数据中所包含的噪声去除的第二修正数据。在本例中,第一像素块112中包含的修正用像素122是第一修正用像素的一个例子,第二像素块112中包含的修正用像素122是第二修正用像素的一个例子。该修正数据可以是表示后述的电压基准电平的数据。局部区域114是将像素块112的一部分放大的部分。此外,多个像素120中的每一个都配置有光电转换部。该光电转换部蓄积根据向光电转换区域111的入射光量而光电转换所得到的电荷。
[0087]—个像素120包括具有预先决定的分光特性的滤光片和一个光电转换部。但是,在以像面相位差自动对焦方式来进行焦点检测的情况下,一个像素120被划分给多个光电转换部。即,在像面相位差自动对焦方式的情况下,像素120在由第一方向以及第二方向规定的平面上具有多个比不进行焦点检测的光电转换部的面积更小的光电转换部。
[0088]在光电转换区域111中,按照拜耳(Bayer)图案,将具有红色的滤光片的像素120配置为像素120-1(或者简称为R像素),将具有绿色的滤光片的像素120配置为像素120-2(或者简称为G像素),将具有蓝色的滤光片的像素120配置为像素120-3(或者简称为B像素)。但是,滤光片的颜色是一个例子。也可以使用所谓的青色、品红以及黄色等。另外,也可以取代拜耳图案,按照条纹图案来配置像素120-1、120-2以及120-3。
[0089]各个像素块112具有至少一个修正用像素122。至少一个修正用像素122生成与向光电转换区域111的入射光量无关的电压基准电平。在本例中,修正用像素122最好在滤光片光电转换部之间具有遮光层。此外,遮光层与用于产生所谓的像面相位差的遮光层不同。遮光层是以将入射至修正用像素122的光全部遮挡为目的而设置的。
[0090]通过设置修正用像素122,能够检测出在摄像元件110中产生的暗电流。暗电流是因摄像元件110的热量或者电荷蓄积时间等而产生的噪声。通过从由像素120输出的信号值中减去由修正用像素122输出的信号值,能够去除噪声电流的影响。
[0091]在本例中,在像素块112中至少设置一个修正用像素122。因此,与在像素块112与光学黑体区域或者修正用像素122在空间上分离地设置的情况相比,或者,与在像素块112内没有修正用像素122的情况相比,像素120设于更加靠近修正用像素122的位置。因此,修正用像素122能够更加高精度地检测像素120的暗电流。
[0092]在区块划分读取方式下,有时针对每一个像素块112改变电荷蓄积时间。在这种情况下,由于修正用像素122设于像素块112内,所以修正用像素122能够根据电荷蓄积时间的改变来检测各像素块112中的暗电流。因此,能够针对每一个像素块112高精度地去除暗电流的影响。
[0093]发挥修正用像素122的功能的B像素是修正用像素122-3。在本例中,在像素块112中的第一方向以及第二方向上分别每隔3个像素配置修正用像素122-3。因此,可以以设有修正用像素122-3的第二方向上的一行作为遮光线。此外,在像素块112中设有多条该遮光线。
[0094]而且,在设有像素120-1以及120-2的第二方向上的一行中,像素120-1或者120-2可以是相位差检测像素。即,设有像素120-1以及120-2的第二方向上的一行可以是使用像面相位差自动对焦的焦点检测线。此外,可以在像素块112中设有多条该焦点检测线。
[0095]作为变形例,也可以仅将多个R像素作为修正用像素122。在将R像素作为修正用像素122的情况下,将设有修正用像素122的第二方向上的一行作为遮光线。此外,可以在像素块112设有多条该遮光线。而且,在设有像素120-2以及120-3的第二方向上的一行中,像素120-2或者120-3可以是相位差检测像素。即,设有像素120-2以及120-3的第二方向上的一行可以是使用像面相位差自动对焦的焦点检测线。此外,可以在像素块112中设有多条该焦点检测线。
[0096]图9是示出摄像元件部200的一部分、图像处理ASIC624的一部分以及CPU622的一部分的示意图。摄像元件部200具有摄像元件110以及驱动电路170。图像处理ASIC624具有信号处理部160XPU622具有控制部180。
[0097]摄像元件110具有像素120、传送部144、电荷电压转换部146、电荷排除部148、放大部149、输出部150、高电位部152以及信号线154。像素120具有彩色滤光片140以及光电转换部142。此外,在图9中,例示性地示出在摄像元件110中的3个像素120、传送部144、电荷电压转换部146、电荷排除部148、放大部149、输出部150、高电位部152以及信号线154。但是,在摄像元件110中,像素120等不限于3个。
[0098]具有分光特性的彩色滤光片140与光电转换部142接近地设置。光电转换部142根据经由彩色滤光片140入射的光的光量来生成电荷。另外,光电转换部142蓄积通过光电转换得到的电荷。此外,蓄积的电荷例如是电子。
[0099]此外,在本例中,像素120-1(R像素)以及120-2(G像素)根据经由彩色滤光片140入射的光的光量来生成电荷。另一方面,由于修正用像素122-3(B像素)在彩色滤光片140-3与光电转换部142-3之间具有遮光层190,所以不根据入射的光的光量而生成电荷。
[0100]传送部144设于光电转换部142与电荷电压转换部146之间。在本例中,传送部144是具有栅极、源极以及漏极的晶体管。当从驱动电路170向传送部144的栅极赋予控制信号(TX)时,传送部144向电荷电压转换部146传送光电转换部142所蓄积的电荷。
[0101 ]电荷排除部148设于高电位部152与电荷电压转换部146之间。在本
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