固态成像装置和使用固态成像装置的成像系统的制作方法_2

文档序号:8490201阅读:来源:国知局
控制线RES和选择控制线SEL0
[0029]焦点检测像素200的光电转换单元11的上表面的一部分(在图2中,左侧)被遮光膜202覆盖。遮光膜202是由诸如铝的几乎不透射或不透射光的材料形成的薄膜。遮光膜202被布置于光电转换单元11的光接收表面与在光接收表面之上形成的微透镜(未示出)之间。但是,遮光膜202可被布置于微透镜之上。成像像素100的光电转换单元11不被遮光部分覆盖,或者,在比焦点检测像素200的光电转换单元11的被遮光膜202覆盖的部分的面积小的面积中被遮光部分覆盖。
[0030]在共享浮动扩散区域12的多个焦点检测像素200中,在各像素中形成的所有遮光膜202将光电转换单元的同一侧遮光。S卩,在图2中,在像素200中的每一个中,左侧被遮光。这仅允许通过焦点检测像素200的右侧的光束在光电转换单元11中形成图像,并且从焦点检测像素200输出第一聚焦信号。像素阵列10还包含如下的焦点检测像素(未示出):对于该焦点检测像素,与图2所示的情况相反,仅右侧被遮光。在该像素中,仅通过左侧的光束在光电转换单元11中形成图像,并且输出第二聚焦信号。以这种方式,可以获得通过不同光学系统的两种类型的焦点检测信号。通过比较信号中的相位来检测焦点。
[0031]如上所述,通过由遮光膜202将焦点检测像素200的光电转换单元11的一半遮光,实现焦点检测。但是,光电转换单元11的一半被覆盖以减少入射于其上的光量,由此,焦点检测像素200的每个像素的灵敏度比成像像素100的低。
[0032]在本实施例中,采用其中浮动扩散区域12被同一侧被遮光的像素共享的焦点检测像素200的结构。因此,可在浮动扩散区域12中相加从多个焦点检测像素200的光电转换单元11输出的电荷。换句话说,相加多个聚焦信号。这里,通过相加多个聚焦信号产生的信号被称为相加聚焦信号。并且,在成像像素100中,也使用类似的结构,使得可在浮动扩散区域12中相加从多个成像像素100的光电转换单元11输出的电荷。换句话说,相加多个成像信号。这里,通过相加多个成像信号产生的信号被称为相加成像信号。
[0033]在焦点检测像素200中,来自同一侧被遮光的四个像素的输出信号被相加以产生一个相加聚焦信号。另一方面,在成像像素100中,来自两个像素的输出信号被相加以产生一个相加成像信号。即,对于焦点检测像素200要相加的输出信号的数量为四个,并且对于成像像素100要相加的输出信号的数量为两个。因此,要相加的信号的数量被设定,使得对于每个像素具有较低灵敏度的焦点检测像素200,更多的信号被相加以被输出。这减少或解决了出于上述原因的较低灵敏度的问题,并且实现焦点检测像素200的较高灵敏度。注意,当来自η个像素的信号被相加以形成一个信号时,该状态在这里被称为“相加数为η”。并且,其中η个像素的浮动扩散区域12被电连接以被多个像素共享的状态被称为“共享数为η”。其中不进行相加或共享的状态有时被称为“相加数为I”或“共享数为I”。
[0034]另一方面,为了获得鲜锐(sharp)的图像,要求成像像素100具有高分辨率。关于成像像素100,仅相加两个像素,并且成像像素100的相加数比焦点检测像素200的相加数小。由此,由于多个像素的相加信号导致的图像的鲜锐度的损失受到抑制。出于上述的原因,根据本实施例的固态成像装置获得成像像素的较高分辨率和焦点检测像素的较高灵敏度两者,并且改善了图像的分辨率以及低亮度时的焦点检测性能。
[0035]图3是示出用于驱动图1所示的像素电路的定时的定时图。描述了图1所示的像素电路的示例性的一组控制脉冲。关于所有的控制脉冲,高电平意味着晶体管接通。并且,用于供给控制脉冲的定时由定时控制单元(未示出)控制。在本实施例中,通过供给到像素的控制脉冲相加信号。由此,控制脉冲供给单元是相加单元的例子或者相加单元。
[0036]在时间Tl处,所有像素的TX和TXs从低电平转变到高电平。在时间T2处,所有像素的TX和TXs从高电平转变到低电平。并且,在从时间Tl到时间T2的时段期间,所有像素的PSEL处于低电平,并且所有像素的PRES处于高电平。换句话说,在从时间Tl到时间T2的时段期间,传送晶体管13接通,选择晶体管15关断,并且复位晶体管16接通。该操作将光电转换单元11中积累的电子经由浮动扩散区域12排出到复位晶体管16的漏极以将像素电路复位。接下来,从时间T2到时间T3的时段是光电转换单元11被曝光以产生电子的曝光时段301。
[0037]在时间T4处,第η行和第(η+1)行中的成像像素100的TX (η)和TX (η+1)从低电平转变到高电平。在时间Τ5处,TX(η)和TX(η+1)从高电平转变到低电平。该操作接通第η行和第(η+1)行中的传送晶体管13,并且在曝光时段301期间产生的电子从成像像素100被传送到浮动扩散区域12。这导致电子从多个成像像素100的光电转换单元11被并行传送到浮动扩散区域12,并且来自第η行和第(η+1)行中的成像像素100的信号输出被相加。
[0038]类似地,在时间Τ4处,第η行到第(η+3)行中的焦点检测像素200的TXs (η)、TXs(n+l)、TXs(n+2)和TXs (η+3)从低电平转变到高电平。在时间Τ5处,TXs (n)、TXs (η+1)、TXs (n+2)和TXs (n+3)从高电平转变到低电平。该操作接通第η行到第(η+3)行中的传送晶体管13,并且在曝光时段301期间产生的电子从焦点检测像素200被传送到浮动扩散区域12。这导致电子从多个焦点检测像素200的光电转换单元11被并行传送到浮动扩散区域12,并且来自第η行到第(η+3)行中的焦点检测像素200的信号输出被相加。
[0039]在时间Τ6处,第(n+2)行和第(η+3)行中的成像像素100的TX(n+2)和TX(η+3)从低电平转变到高电平。在时间Τ7处,TX(n+2)和TX(η+3)从高电平转变到低电平。该操作接通第(n+2)行和第(η+3)行中的传送晶体管13,并且在曝光时段301期间产生的电子从成像像素100被传送到浮动扩散区域12。这相加来自第(n+2)行和第(η+3)行中的成像像素100的信号输出。
[0040]类似地,在时间Τ8处,第(η+4)行和第(η+5)行中的成像像素100的TX (η+4)和TX(η+5)从低电平转变到高电平。在时间T9处,TX(η+4)和TX(η+5)从高电平转变到低电平。该操作接通第(η+4)行和第(η+5)行中的传送晶体管13,并且在曝光时段301期间产生的电子从成像像素100被传送到浮动扩散区域12。这相加来自第(η+4)行和第(η+5)行中的成像像素100的信号输出。
[0041]通过上述的操作,即使在同一像素行中存在成像像素100和焦点检测像素200,也可分别经由传送控制线TX和传送控制线TXs单独地控制从成像像素100的传送和从焦点检测像素200的传送以读取信号。因此,成像像素100的相加数和焦点检测像素200的相加数可相互不同。具体而言,在本实施例中,对成像像素100相加来自两个像素的信号,并且对焦点检测像素200相加来自四个像素的信号。结果,通过将焦点检测像素200的相加数配置为大于成像像素100的相加数,可以获得焦点检测像素200的高灵敏度输出。另一方面,成像像素100的相加数被设定为小于焦点检测像素200的相加数,并且由于相加导致的分辨率的劣化被减小。通过采用上述的像素电路结构和驱动定时,可布置获得成像像素的较高分辨率和焦点检测像素的较高灵敏度两者、并且改善图像的分辨率以及低亮度时的焦点检测性能的固态成像装置。
[0042]注意,在本实施例中,两个成像像素100共享一个放大器晶体管14,并且四个焦点检测像素200共享一个放大器晶体管14。具体而言,成像像素100的共享数为两个,并且焦点检测像素200的共享数为四个。但是,作为变更例,成像像素100的共享数和焦点检测像素200的共享数可相同。例如,四个成像像素100可共享一个放大器晶体管14。并且,对于这种结构,类似地如上面描述的那样设定用于驱动的定时,由此,可分别经由传送控制线TX和传送控制线TXs单独地控制从成像像素100的传送和从焦点检测像素200的传送。因此,即使从元件结构的观点看两种类型的像素的共享数相同,也
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1