4、显示单元25、记录单元26、操作单元27和电源28经由总线29彼此连接。
[0090]透镜组21采集从被写体反射的入射光(像光)，并在固态图像传感器22的成像面上形成图像。固态成像元件22将通过透镜组21在成像面上聚焦的入射光量以像素为单位转换成电信号，并作为像素信号输出该电信号。
[0091]DSP电路23处理来自固态图像传感器22的信号。例如，如后面将详细描述的，固态图像传感器22包括用于检测焦点的像素，并且处理来自像素的信号以检测焦点。固态图像传感器22包括用于构建拍摄的被写体的图像的像素，并且处理来自像素的信号，从而将像素展开到帧存储器24。
[0092]显示单元25由面板型显示装置构成，如液晶面板或有机电致发光(EL)显示装置，并且显示由固态图像传感器22拍摄的运动图像或静止图像。记录单元26在记录介质中记录由固态图像传感器22拍摄的运动图像或静止图像，如视频磁带或数字多功能光盘(DVD) ο
[0093]根据用户的操作，操作单元27发出进行成像装置的各种功能的操作指令。电源单元28可以将作为DSP电路23、帧存储器24、显示单元25、记录单元26和操作单元27的操作电源的各种电源适宜地供给这些供给对象。
[0094]具有上述构成的成像装置可以用作成像装置，例如，摄像机、数字静止相机、诸如移动电话等移动设备的相机模块。在成像装置中，包括以下说明的位相差检测用像素的半导体封装可以用作固态图像传感器22。
[0095]<图像传感器的构成>
[0096]图2是示出固态图像传感器22的构成的图，例如，系统构成图示出CMOS图像传感器的构成的轮廓，其是X-Y寻址型的成像装置。如本文所用的，CMOS图像传感器是指通过应用或部分地采用CMOS工艺制造的图像传感器。
[0097]图2的CMOS图像传感器100包括在未示出的半导体基板上形成的像素阵列单元111和与像素阵列单元111在同一半导体基板上集成的周边电路单元。周边电路单元包括例如垂直驱动单元112、列处理单元113、水平驱动单元114和系统控制单元115。
[0098]CMOS图像传感器100还包括信号处理单元118和数据存储单元119。信号处理单元118和数据存储单元119可以安装在与CMOS图像传感器100相同的基板上或者可以安装在与CMOS图像传感器100不同的基板上。信号处理单元118和数据存储单元119中的各处理可以通过设置在与CMOS图像传感器100不同的基板上的外部信号处理单元来进行，例如，数字信号处理器(DSP)电路或软件。
[0099]像素阵列单元111包括在行和列方向配置(S卩，以矩阵状二维地配置)的单位像素(以下也称为“像素”)，其中单位像素具有构造成根据接收的光量生成并累积光电荷的光电转换部。如本文所使用的，行方向是指像素行的像素排列方向(例如，水平方向)，列方向是指像素列的像素排列方向(例如，垂直方向)。
[0100]在像素阵列单元111的矩阵像素阵列中，在行方向针对各像素行设置像素驱动线116，并且在列方向针对各像素列设置垂直信号线117。像素驱动线116传输驱动信号，用于在从像素读出信号时进行驱动。在图1中，各像素驱动线116被示为单个配线，但不限于单个配线。像素驱动线116的一端被连接到对应于垂直驱动单元112的各行的输出端。
[0101]垂直驱动单元112包括移位寄存器和地址译码器，并且对于像素阵列单元111中的各像素而言同时驱动所有像素或者以行单位驱动像素等。即，垂直驱动单元112连同构造成控制垂直驱动单元112的系统控制单元115 —起形成构造成驱动像素阵列单元111中的像素的驱动单元。尽管垂直驱动单元112的详细构成未在图中示出，但是垂直驱动单元112 —般包括两个扫描系统，读出扫描系统和扫出扫描系统。
[0102]为了从单位像素读出信号，读出扫描系统以行单位对像素阵列单元111的单位像素顺次进行选择性扫描。从单位像素读出的信号是模拟信号。扫出扫描系统对将要由读出扫描系统读出扫描的读出行在读出扫描的快门速度时间之前进行扫出扫描。
[0103]扫出扫描系统的扫出扫描从读出行的单位像素的光电转换部扫出过剩电荷以复位光电转换部。利用扫出扫描系统扫出过剩电荷(复位)激活所谓的电子快门操作。如本文所使用的，电子快门操作是指去除光电转换部中的光电荷并开始新曝光(开始光电荷的累积)的操作。
[0104]由读出扫描系统的读出操作读取的信号对应于最后的读出操作或电子快门操作之后接收的光量。从最后的读出操作的读出时刻或电子快门操作的扫描时刻到当前读出操作的读出时刻的期间是单位像素中的光电荷的曝光期间。
[0105]从由垂直驱动单元112选择性地扫描的像素行中的单位像素输出的信号通过针对各像素列的垂直信号线117输入到列处理单元13。列处理单元113针对像素阵列单元111的各像素列对从选定行中的像素通过垂直信号线117输出的信号进行预定的信号处理，并在信号处理后临时存储像素信号。
[0106]具体而言，列处理单元113作为信号处理进行至少噪声去除处理，例如，相关双采样(CDS)处理。列处理单元113进行的CDS处理去除像素固有的固定模式噪声，如像素内的放大晶体管的复位噪声或阈值变化。并输出该数字信号，除了噪声去除处理之外，列处理单元113可以进一步提供有模拟-数字(AD)转换功能，以将模拟像素信号转换成数字信号并输出数字信号。
[0107]水平驱动单元114包括移位寄存器和地址译码器，并顺次选择对应于列处理单元113的像素列的单元电路。水平驱动单元114的选择扫描允许在列处理单元113中每个单位电路处理的像素信号的顺次输出。
[0108]系统控制单元115包括构造成生成各种定时信号的定时发生器，并且基于由定时发生器生成的各种定时对垂直驱动单元112、列处理单元113、水平驱动单元114等进行驱动控制。
[0109]信号处理部118具有至少算术处理功能，并且对从列处理单元113输出的像素信号进行各种类型的信号处理，如算术处理。数据存储单元119临时存储在信号处理单元118中的信号处理所需的数据。
[0110]图3是示意性示出构成本技术适用的成像装置的图2中的CMOS图像传感器100的半导体封装的基本构成的截面图。图3的半导体封装200构成背面照射型的CMOS图像传感器。
[0111]在图3所示的有效像素区域内的半导体封装200中，由S12制成的配线层212形成在支撑基板211上，并且硅基板213形成在配线层212上。硅、玻璃状环氧树脂、玻璃、塑料等被用于支撑基板211。多个光电二极管214(光学元件)以预定间隔形成在硅基板213的表面上，作为像素的光电转换部。
[0112]由S12制成的保护膜215形成在硅基板213和光电二极管214上。遮光膜216形成在相邻光电二极管214之间的保护膜215上，以避免光泄漏到相邻像素中。如下所述的，尽管设置有用于避免光泄漏到相邻像素中的遮光膜216，但是可以设置用于防止过量光进入焦点检测用像素的遮光膜216。
[0113]平坦化膜217设置在保护膜215和遮光膜216上，用于使其上将要形成滤色器的区域变平。滤色层218形成在平坦化膜217上。在滤色层218中，针对各像素分别设置多个滤色器，各滤色器的颜色例如以拜尔阵列配置。
[0114]第一有机材料层219形成在滤色层218上。第一有机材料层219例如由丙烯酸酯树脂材料、苯乙烯树脂材料或环氧树脂材料制成。微透镜220形成在第一有机材料层219上。因此，微透镜220形成在包括多个层并且具有光电二极管214的基板上。在微透镜220中，用于在各像素的光电二极管214上聚光的微透镜分别针对各像素形成。微透镜220形成在无机材料层中，并且由SiN、S1或S1xNy (其中0<x彡I和0<y<l)制成。
[0115]盖玻片221经由第二有机材料层222贴合到微透镜220的上部。盖玻片221不限于玻璃，可以使用透明板，如树脂。保护膜可以形成在微透镜220和盖玻片221之间，以防止水分和杂质的渗透。如在第一有机材料层219中那样，第二有机材料层222例如由丙烯酸树脂材料、苯乙稀树脂材料或环氧树脂材料制成。
[0116]图3所示的构构仅是说明性的，下述的本技术可以适用于其他构成，例如，除了上述各层之外还包括其他层或缺少上述任一层的构成。
[0117]<利用像面位相差系统的自动对焦>
[0118]图4是用于说明像面位相差自动对焦的图。在其中像素以矩阵状二维排列的像素阵列单元111内的预定数目像素被分配给位相差检测用像素。在像素阵列单元111内的预定位置设置多个位相差检测用像素。
[0119]图4所示的位相差检测用像素的构成对应于图2和图3所示的固态图像传感器22的一部分。图4是示出包括位相差检测用像素的固态图像传感器22的一部分的图并且是示出以下说明必要的提取部分的图。在下文中，包括位相差检测用像素并且包括焦点检测部分的装置被适当地称为焦点检测装置。
[0120]位相差检测用像素是用于利用位相差系统检测焦点的像素，成像用像素是不同于位相差检测用像素并且用于成像的像素。
[0121]图4所示的焦点检测装置包括透镜组21、微透镜220-1?220-4、遮光膜216-1?216-3和光电二极管214-1?214-4。
[0122]在图4所示的固态图像传感器中，光电二极管214-2和214_3用作位相差检测用像素，并且视为作为像素用于获得自动对焦(焦点检测)用的图像信号的像素。配置成夹设光电二极管214-2和214-3的光电二极管214-1和214-4被用作成像用像素，并且视为作为用于基于从被写体反射的光获得图像信号的像素。
[0123]光电二极管214-1接收从被写体反射和由微透镜220-1聚集的光。光电二极管214-2接收从被写体反射并由微透镜220-2聚集的光。光电二极管214-3接收从被写体反射并由微透镜220-3聚集的光。光电二极管214-4接收从被写体反射并由微透镜220-4聚集的光。
[0124]遮光膜216-1被设置以防止来自微透镜220-1的光入射到光电二极管214-2和来自微透镜220-2的光入射到光电二极管214-1。类似地，遮光膜216-3被设置以防止来自微透镜220-4的光入射到光电二极管214-3和来自微透镜220-3的光入射到光电二极管214-4。
[0125]遮光膜216-1和216-3设置在相邻的光电二极管214之间，以避免光泄漏到相邻的像素(光电二极管)。关于遮光膜216，除了避免光泄漏到相邻的像素(光电二极管)的功能之外，遮光膜216-3还具有实现接收选定入射角的光的功能(以下称为分离能力)。
[0126]S卩，如图4所示，遮光膜216-2从光电二极管214-2的大致中央设置到光电二极管214-3的大致中央，使得光通过透镜组21的A侧(图中左侧)的光入射到光电二极管214-3上并且通过透镜组21的B侧(图示右侧)的光入射到光电二极管214-2上。
[0127]遮光膜216-2的存在允许光电二极管单独地从透镜组21的左部接收光和从透镜组21的右部接收光。利用光电二极管214-2和214-3分别从透镜组21的左部接收光和从右部接收光使得能够检测焦点位置，如图5所示。
[0128]S卩，在焦点前面或焦点后面时，光电二极管214-2的输出与光电二极管214-3的输出不一致(一对位相差检测用像素的输出彼此不一致)。在焦点时，光电二极管214-2的输出与光电二极管214-3的输出一致(一对位相差检测用像素的输出彼此一致)。在焦点前面或焦点后面的情况下，通过移动透镜组21到焦点位置来实现焦点检测。
[0129]当利用位相差系统检测焦点位置时，可以在相对高速下检测到焦点位置，从而实现高速自动对焦。然而，位相差系统可能会导致感度降低，并且例如可能使得难以在黑暗的地方等检测到焦点位置。
[0130]再次参照图4，遮光膜216-2延伸到光电二极管214-2的中央部分。与光电二极管214-1相比，遮光膜未延伸到光电二极管214-1，而是延伸到光电二极管214-2的中央部分。当将入射在光电二极管214-1上的光量与入射在光电二极管214-2上的光量相比时，在光电二极管214-1上的光量大于在光电二极管214-2上的光量。
[0131]因此，光电二极管214-1的感度高于光电二极管214-2的感度。如上所述，光电二极管214-2的感度由于被设置赋予分离能力的遮光膜216-2的影响而减小。此外，增加像素倾向于减小各像素的尺寸，并且减少的像素尺寸可能会降低感度。这样可能会经常减小光电二极管214-2的感度。