專利名稱：包括相位差檢測(cè)像素的成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括相位差檢測(cè)像素的成像裝置，更具體地講，涉及一種包括被布置為用于檢測(cè)相位差并捕獲圖像的相位差檢測(cè)像素的成像裝置。
背景技術(shù)：
一些圖像捕獲裝置使用相位差檢測(cè)像素來(lái)執(zhí)行自動(dòng)聚焦(AF)。通過(guò)在成像像素之間添加相位差檢測(cè)像素進(jìn)行相位差檢測(cè)。從相位差檢測(cè)像素輸出的信號(hào)被用于檢測(cè)由不同相位差檢測(cè)像素產(chǎn)生的信號(hào)之間的相位差。檢測(cè)的相位差可被用于執(zhí)行AF。因?yàn)橄辔徊顧z測(cè)像素的輸出可能與正常的圖像捕獲像素的輸出不同，所以相位差檢測(cè)像素通常僅被用于檢測(cè)相位差，而不用于捕獲圖像。與由不使用相位差檢測(cè)像素的圖像捕獲裝置捕獲的圖像相比，這會(huì)降低捕獲的圖像的質(zhì)量。
另外，用于相位差檢測(cè)像素的開口較小，使得難以在低亮度下執(zhí)行AF。發(fā)明內(nèi)容
因此，本領(lǐng)域中需要一種接收由光學(xué)系統(tǒng)形成的圖像并包括被二維布置為用于執(zhí)行捕獲和檢測(cè)相位差的多個(gè)像素的成像裝置，所述成像裝置包括第一光電轉(zhuǎn)換像素行； 以及第二光電轉(zhuǎn)換像素行，其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行均被布置為使得針對(duì)用于相位差檢測(cè)的多個(gè)像素中的每個(gè)像素而形成的電路相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換像素的開口彼此相對(duì)地布置。所述成像裝置的所有像素可輸出用于獲取相位差的信號(hào)。
第一光電轉(zhuǎn)換像素行第二光電轉(zhuǎn)換像素行均可包括形成在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換像素的每一個(gè)中的晶體管電路，其中，所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換像素共享晶體管電路中的放大電路或復(fù)位電路。
針對(duì)用于相位差檢測(cè)的多個(gè)像素中的每個(gè)像素而形成的電路可包括從由傳輸電路、復(fù)位電路、放大電路和配線電路構(gòu)成的組中選擇的至少一個(gè)。
第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行可均被布置為使得微透鏡形成在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換像素的每一個(gè)上，并且開口形成在微透鏡和光電轉(zhuǎn)換單元之間，其中，開口相對(duì)于微透鏡的光軸被偏心地形成，其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行處于彼此相反的方向上。
第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行可均被布置為使得掩模形成在除了多個(gè)光電轉(zhuǎn)換像素被形成的區(qū)域之外的區(qū)域中。
構(gòu)成第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行中的每一個(gè)的像素可由濾色器形成，其中，所述像素以Bayer模式被配置以形成Bayer模式像素單元，其中，Bayer模式像素單元構(gòu)成第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行中的每一個(gè)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種接收由光學(xué)系統(tǒng)形成的圖像并包括被二維布置為用于執(zhí)行捕獲和檢測(cè)相位差的多個(gè)像素的成像裝置，所述成像裝置包括第一光電轉(zhuǎn)換像素行；以及第二光電轉(zhuǎn)換像素行，其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行均被布置為使得以Bayer模式布置的每四個(gè)像素形成的電路處于相位差檢測(cè)方向上。
第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行可均被布置為使得掩模形成在除了多個(gè)光電轉(zhuǎn)換像素被形成的區(qū)域之外的區(qū)域中。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種接收由光學(xué)系統(tǒng)形成的圖像并包括被二維布置為用于執(zhí)行捕獲和檢測(cè)相位差的多個(gè)像素的成像裝置，所述成像裝置包括第一光電轉(zhuǎn)換像素行；以及第二光電轉(zhuǎn)換像素行，其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行均被布置為使得在用于相位差檢測(cè)的每個(gè)像素中形成的電路相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換像素的開口彼此相對(duì)地布置，并且以Bayer模式布置的每四個(gè)像素形成的電路處于相位差檢測(cè)方向上。
第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行可均被布置為使得掩模形成在除了多個(gè)光電轉(zhuǎn)換像素被形成的區(qū)域之外的區(qū)域中。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種接收由光學(xué)系統(tǒng)形成的圖像并包括被二維布置為用于執(zhí)行捕獲和檢測(cè)相位差的多個(gè)像素的成像裝置，所述成像裝置包括第一光電轉(zhuǎn)換像素行；以及第二光電轉(zhuǎn)換像素行，其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行均被布置為使得在用于相位差檢測(cè)的每個(gè)像素中形成的電路相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換像素的開口彼此相對(duì)地布置，并且多個(gè)光電轉(zhuǎn)換像素共享在所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換像素的每一個(gè)中形成的晶體管電路的放大電路或復(fù)位電路。
第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行可均被布置為使得掩模形成在除了所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換像素被形成的區(qū)域之外的區(qū)域中。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種接收由光學(xué)系統(tǒng)形成的圖像并包括被二維布置為用于執(zhí)行捕獲和檢測(cè)相位差的多個(gè)像素的成像裝置，所述成像裝置包括第一光電轉(zhuǎn)換像素行；以及第二光電轉(zhuǎn)換像素行，其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行均被 布置為使得在用于相位差檢測(cè)的每個(gè)像素中形成的電路相對(duì)于用于相位差檢測(cè)的像素的開口彼此相對(duì)地布置，并且在不執(zhí)行相位差檢測(cè)的每個(gè)像素中形成的電路相對(duì)于所述像素的開口沿相同的方向布置。
第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行可均被布置為使得微透鏡形成在所述多個(gè)像素的每一個(gè)上，并且開口形成在微透鏡和光電轉(zhuǎn)換單元之間，其中，開口相對(duì)于微透鏡的光軸被偏心地形成，其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行沿彼此相反的方向。


通過(guò)參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，本發(fā)明的以上和其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，其中
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括成像裝置的數(shù)字圖像處理裝置的示例的結(jié)構(gòu)的框圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí) 施例的用于解釋通過(guò)使用圖1的成像裝置而進(jìn)行的相位差像素的AF原理的示圖3A和圖3B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于解釋根據(jù)圖2的光接收像素的相位差的曲線圖4是示出構(gòu)成普通成像裝置的像素的結(jié)構(gòu)的示圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的其中掩模被安裝在開口中的相位差成像裝置的像素的結(jié)構(gòu)的示圖6A和圖6B是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖5的成像裝置的像素的位置和成像透鏡之間的關(guān)系的示圖
；
圖位差像素；
圖像素的示例
圖置的示例；
圖
圖7示出了成像裝置的普通Bayer模式像素結(jié)構(gòu)；8是示出基于圖7的Bayer模式像素結(jié)構(gòu)的用于相位差檢測(cè)的像素的布置的示 9A和圖9B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沿水平方向配置的成像裝置的示例的相 IOA和圖1OB示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沿垂直方向配置的成像裝置的相位差 IIA和圖1lB示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖9A和圖9B的相位差像素的垂直配12是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像裝置的基本像素結(jié)構(gòu)的電路圖的示例；13是具體示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在硅基底上布置的圖12中示出的像素的光電轉(zhuǎn)換部分的電路圖的示例；
圖14是示出包括普通晶體管的一個(gè)示例的成像裝置的像素的結(jié)構(gòu)的示例的電路圖15是 示出包括普通晶體管的另一示例的成像裝置的像素的結(jié)構(gòu)的示例的電路
例；
的示例。圖16是普通成像裝置的示例的電路平面圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像裝置的示例的電路平面圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的成像裝置的示例的電路平面19是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的成像裝置的示例的電路平面20是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的成像裝置的示例的電路平面21示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的配置了多個(gè)不同相位差像素的成像裝置的示圖22示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的配置了普通成像像素和相位差像素的成像裝置具體實(shí)施方式
由于本發(fā)明允許各種改變和許多實(shí)施例，因此將在附圖中示出特定實(shí)施例，并且在書面描述中詳細(xì)地描述特定實(shí)施例。然而，這并非意在將本發(fā)明限制到實(shí)踐的具體模式， 而應(yīng)被理解為不脫離本發(fā)明的精神和技術(shù)范圍的所有改變、等同物和替代包含在本發(fā)明中。在對(duì)本發(fā)明的描述中，當(dāng)認(rèn)為現(xiàn)有技術(shù)的特定詳細(xì)的解釋可能不必要地模糊本發(fā)明的本質(zhì)時(shí)，省略現(xiàn)有技術(shù)的特定詳細(xì)的解釋。
當(dāng)諸如“第一”、“第二”等術(shù)語(yǔ)可能被用于描述各種組件時(shí)，這種組件不必限于以上術(shù)語(yǔ)。以上術(shù)語(yǔ)僅被用于區(qū)分一組件與另一組件。
在說(shuō)明書中使用的術(shù)語(yǔ)僅被用于描述具體實(shí)施例，并非意在限制本發(fā)明。在單數(shù)中使用的表達(dá)包含復(fù)數(shù)的表達(dá)，除非其在上下文中具有明確不同的含義。在說(shuō)明書中，應(yīng)理解，諸如“包括”或“具有”等術(shù)語(yǔ)意在指示說(shuō)明書中公開的特征、數(shù)量、步驟、動(dòng)作、組件、 部分或它們的組合的存在性，并非意在排除可存在或可添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、數(shù)量、步驟、動(dòng)作、組件、部分或它們的組合的可能性。
現(xiàn)在將參照附圖更加全面地描述本發(fā)明，在附圖中示出本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中，相同的參考標(biāo)號(hào)表示相同的元件，因此，其詳細(xì)描述被提供一次。如在此使用的，術(shù)語(yǔ) “和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的列出的項(xiàng)目的任何組合和所有組合。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括成像裝置的數(shù)字圖像處理裝置100的結(jié)構(gòu)的示例的框圖。
參照?qǐng)D1，透鏡可與數(shù)字圖像處理裝置100分離，但成像裝置108與數(shù)字圖像處理裝置100以集成的方式被配置。另外，包括成像裝置108的數(shù)字圖像處理裝置100可執(zhí)行相位差自動(dòng)聚焦(AF)和對(duì)比度AF。
數(shù)字圖像處理裝置100包括成像透鏡101，成像透鏡101包括聚焦透鏡102。數(shù)字圖像處理裝置100通過(guò)聚焦透鏡102的操作具有聚焦檢測(cè)能力。成像透鏡101包括操作聚焦透鏡102的透鏡操作單元103、檢測(cè)聚焦透鏡102的位置的透鏡位置檢測(cè)單元104和控制聚焦透鏡102的透鏡控制單元105。透鏡控制單元105將關(guān)于聚焦檢測(cè)的信息發(fā)送到數(shù)字圖像處理裝置100的CPU106。
數(shù)字圖像處理裝置100包括成像裝置108，因此捕獲入射到成像透鏡101上并透射過(guò)成像透鏡101的光，從而產(chǎn)生圖像信號(hào)。成像裝置108可包括以矩陣形式布置的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元(未示出)和從光電轉(zhuǎn)換單元傳輸電荷以讀取圖像信號(hào)的傳輸路徑(未示出)。
成像裝置控制單元107產(chǎn)生時(shí)序信號(hào)，從而控制成像裝置108捕獲圖像。另外，當(dāng)在多條掃描線的每條掃描線上電荷的積聚終止時(shí)，成像裝置控制單元107依次讀出圖像信號(hào)。
讀出的圖像信號(hào)經(jīng)由模擬信號(hào)處理單元109通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換單元110被轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)，并且隨后被輸入到圖像輸入控制器111，并在圖像輸入控制器111中被處理。
輸入到圖像輸入控制器111的數(shù)字圖像信號(hào)經(jīng)過(guò)分別由AWB檢測(cè)單元116、AF檢測(cè)單元117和AF檢測(cè)單元118執(zhí)行的自動(dòng)白平衡(AWB)、自動(dòng)曝光(AE)和AF計(jì)算。AF檢測(cè)單元118在AF期間輸出相對(duì)于對(duì)比度值的檢測(cè)值，并在相位差A(yù)F期間將像素信息輸出到CPU 106，從而允許在CPU 106中執(zhí)行相位差計(jì)算。可通過(guò)計(jì)算多個(gè)像素行信號(hào)之間的相關(guān)性來(lái)獲得由CPU 106執(zhí)行的相位差計(jì)算。作為相位差計(jì)算的結(jié)果，可獲得焦點(diǎn)的位置或方向。
圖像信號(hào)還可被存儲(chǔ)在同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SDRAM) 119 (即，暫時(shí)存儲(chǔ)器) 中。數(shù)字信號(hào)處理單元112執(zhí)行諸如伽馬校正的一系列圖像信號(hào)處理操作，以創(chuàng)建可顯示的實(shí)時(shí)取景圖像或捕獲的圖像。當(dāng)執(zhí)行圖像信號(hào)處理時(shí)，壓縮/解壓?jiǎn)卧?13以JPEG壓縮格式或H. 264壓縮格式對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行壓縮或者對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行解壓。包括壓縮/解壓?jiǎn)卧?13中被壓縮的圖像信號(hào)的圖像文件經(jīng)由媒體控制器121被發(fā)送到存儲(chǔ)卡122，以被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)卡122中。
用于顯示的圖像信息被存儲(chǔ)在視頻RAM(VRAM) 120中，并且圖像經(jīng)由視頻編碼器 114被顯示在IXD 115上。用作控制單元的CPU 106控制數(shù)字圖像處理裝置100的每個(gè)單元的總體操作。電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM) 123存儲(chǔ)并保持用于校正成像裝置 108的像素的缺陷的信息或關(guān)于像素缺陷的調(diào)整信息。操縱單元124是輸入用戶的各種命令以操縱數(shù)字圖像處理裝置100的單元。操縱單元124可包括各種按鈕，諸如快門釋放按鈕(未示出)、主按鈕(未示出)、模式撥盤(未示出)、菜單按鈕(未示出)等。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于解釋通過(guò)使用圖1的成像裝置108而進(jìn)行的相位差像素的AF原理的示例的示圖。
參照?qǐng)D2，對(duì)象的已透射通過(guò)成像透鏡11的光透射通過(guò)微透鏡陣列14以入射到光接收像素R(15)和L(16)上。用于限制成像透鏡11的光瞳(pupil) 12和13的掩模17和 18或者受限制的開口分別形成在光接收像素R(15)和L(16)的多個(gè)部分中。在成像透鏡 11的光瞳12和13中，來(lái)自位于成像透鏡11的光軸10上方的光瞳12的光入射到光接收像素L(16)上，來(lái)自位于成像透鏡11的光軸10下方的光瞳13的光入射到光接收像素R(15) 上。通過(guò)微透鏡陣列14反向傳輸?shù)焦馔?2和13的光入射到光接收像素R(15)和L(16) 上，這被稱為光瞳劃分(pupil division)。
在圖3A和圖3B中示了出經(jīng)過(guò)微透鏡陣列14通過(guò)光瞳劃分光接收像素R(15)和 L(16)的連續(xù)輸出的示例。在圖3A和圖3B中，水平軸表示光接收像素R(15)和L(16)的位置，垂直軸表示光接收像素R(15)和L(16)的輸出值。參照?qǐng)D3A和圖3B，示出了光接收像素R(15)和L(16)的輸出的圖表現(xiàn)出相同的形狀，但相對(duì)于位置表現(xiàn)出不同相位。這是因?yàn)閬?lái)自成像透鏡11的偏心地形成的光瞳12和13的光的圖像形成位置彼此不同。因此，當(dāng)來(lái)自偏心地形成的光瞳12和13的光的焦點(diǎn)彼此不一致時(shí)，如圖3A中所示，光接收像素R(15) 和L(16)表現(xiàn)出輸出相位差。另一方面，當(dāng)來(lái)自偏心的光瞳12和13的光的焦點(diǎn)彼此一致時(shí)，如圖3B中所示，圖像在相同的位置被形成。另外，可從聚焦差異確定聚焦的方向。焦點(diǎn)前移指示對(duì)象處于前聚焦?fàn)顟B(tài)并如圖3A中所示。參照?qǐng)D3A，光接收像素R(15)的輸出的相位比處于聚焦?fàn)顟B(tài)時(shí)的光接收像素R(15)的輸出的相位更向左偏移，光接收像素L(16)的輸出的相位比處于聚焦?fàn)顟B(tài)時(shí)的光接收像素L(16)的輸出的相位向右進(jìn)一步偏移。反之， 焦點(diǎn)后移指示對(duì)象處于后聚焦?fàn)顟B(tài)。在這種情況下，光接收像素R(15)的輸出的相位比處于聚焦?fàn)顟B(tài)時(shí)的光接收像素R(15)的輸出的相位更向右偏移，光接收像素L(16)的輸出的相位比聚焦?fàn)顟B(tài)中的光接收像素L(16)的輸出的相位更向左偏移。光接收像素R(15)和 L (16)的相位之間的偏移量可被轉(zhuǎn)換為焦點(diǎn)之間的偏移量。
圖4是示出構(gòu)成普通成像裝置的像素的結(jié)構(gòu)的示例的示圖。
參照?qǐng)D4，示出了兩個(gè)像素。所述兩個(gè)像素包括微透鏡21、表面層22、濾色層23、 布線層24、光電二極管層25和基底層26。所述附圖被以簡(jiǎn)化的方式示出。
來(lái)自對(duì)象的光經(jīng)由微透鏡21進(jìn)入每個(gè)像素的光電二極管層25，每個(gè)像素的光電二極管層25中的光電二極管產(chǎn)生用作像素信息的電荷。產(chǎn)生的電荷通過(guò)布線層24被釋放。這樣的來(lái)自對(duì)象的入射光是已透射通過(guò)成像透鏡的出瞳的所有光，并且與像素位置對(duì)應(yīng)，可獲得與對(duì)象位置對(duì)應(yīng)的亮度信息。通常，濾色層23可以是包括紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)的像素的層。此外，濾色層23可包括青(C)、品紅(M)和黃(Y)的像素。
圖5示出用于獲得圖2中示出的R和L像素的信號(hào)的相位差像素的垂直配置的示例，其中，掩模27和28被安裝在圖4的成像裝置108的開口中。用于相位差檢測(cè)的R和L 像素分別被稱為SI和S2。在圖5中，SI和S2分別包括均插入在微透鏡21和光電二極管層25之間的用于R像素的掩模27和用于L像素的掩模28。然而，掩模27和28的位置不限于圖5中不出的不例。例如，掩模27和28可被插入在微透鏡21和光電二極管層25之間的某處。在圖5中，微透鏡21的光軸均由點(diǎn)劃線表示，光從微透鏡21入射而通過(guò)的路徑均由虛線表不。入射到光電二極管層25上的光的量被掩模27和28關(guān)于微透鏡21的光軸限制了 50%。
圖6A和圖6B是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖5的成像裝置的像素的位置和成像透鏡之間的關(guān)系的示例的示圖。
圖6A示出了成像透鏡31、圖5的成像裝置的R像素(SI) 33、掩模34的俯視圖和光瞳32。圖6B示出成像透鏡36、圖5的成像裝置的L像素(S2)38、掩模39的俯視圖和光瞳37。在這方面，掩模34和39均具有關(guān)于成像透鏡31和36的光軸50%的孔徑比。
圖6A和圖6B中示出的R像素(SI) 33和L像素(S2) 38可彼此相鄰布置，但不是必須的。另外，圖6A和圖6B示出了布置在成像透鏡31和36的光軸附近的像素的配置。如果像素被布置得進(jìn)一步遠(yuǎn)離成像透鏡31和36的光軸，則為了校正cos4 Θ法則，成像透鏡 31和36的光軸的位置以及掩模34和39向屏幕的外部方向偏移。
圖7示出了成像裝置的普通Bayer模式像素結(jié)構(gòu)的示例。
參照?qǐng)D7，布置了三種顏色(即，紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B))的濾色器，并將4個(gè)像素配置為一個(gè)單元。在這方面，在所述單元中布置了兩個(gè)G像素。在圖8中示出基于圖7的 Bayer模式像素結(jié)構(gòu)的用于相位差檢測(cè)的像素的布置。
參照?qǐng)D8，布置了普通的Bayer模式像素BYl和BY2，并且包括用于相位差檢測(cè)的R 像素(SI)的PHl和包括用于相位差檢測(cè)的L像素(S2)的PH2被布置在BYl和BY2之間。 傳統(tǒng)上，使用G Bayer模式像素來(lái)布置相位差像素。但是，難以通過(guò)使用G像素來(lái)執(zhí)行針對(duì)普通Bayer布置的插值計(jì)算，因此，SI和S2像素被視為缺陷像素，使得SI和S2像素沒有被有效地使用，并且與使用不具有相位差像素的普通成像裝置捕獲的圖像的質(zhì)量相比， 使用包括相位差像素的成像裝置捕獲的圖像的質(zhì)量下降。另外，與普通像素相比，相位差像素需要具有50%或小于50%的孔徑比，因此，入射到相位差像素上的光的量是50%或小于 50%。減小的孔徑比會(huì)使得難以在低亮度下執(zhí)行AF，這會(huì)使得拍攝困難。
因此，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像裝置中，將像素電路配置為使得在像素電路的所有像素中執(zhí)行相位差檢測(cè)，由此，獲得沒有像素缺陷的良好的圖像質(zhì)量，并 且可在所有像素中執(zhí)行相位差檢測(cè)。另外，相位差像素的開口區(qū)域不用被制作的較小，并且即使在低亮度下也可執(zhí)行AF。在圖9A和圖9B中僅示出了成像裝置的示例的16個(gè)像素的配置。
圖9A和圖9B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沿水平方向配置的成像裝置的相位差像素。圖9A示出了在R像素(SI)中的R、G和B的濾色器以及在L像素(S2)中的R、G和B 的濾色器的配置，圖9B示出了光電轉(zhuǎn)換開口的布置。在圖9A中，RLa表示L像素的開口形成在R濾色器中。GLa和BLa分別表示L像素的開口形成在G濾色器和B濾色器中。RRa、 GRa和BRa分別表示R像素的開口形成在R濾色器、G濾色器和B濾色器中。圖9B示出均具有關(guān)于成像透鏡31和36的光軸大約50%的孔徑比的R和L像素，R和L像素的每個(gè)開口不接觸光軸，或者接觸但不包括光軸。為便于解釋，圖9B中示出的開口被稱為“A型開口”，因此，水平方向上的相位差像素的配置被稱為HA。
在圖9A和9B中，L像素被布置在第一行41和第二行42，R像素被布置在第三行 43和第四行44。如圖3A和3B所示，獲得第一行41和第二行42的像素的像素行信號(hào)或第一行41和第二行42的L像素的像素行信號(hào)之和(合并輸出)以及第三行43和第四行44 的像素的像素行信號(hào)或第三行43和第四行44的像素的像素行信號(hào)之和(合并輸出)，以計(jì)算R和L像素之間的相位差。獲得像素行信號(hào)作為水平方向上的行圖像。因此，可檢測(cè)水平方向上具有對(duì)比度改變的圖像。HA配置中的像素行由均具有關(guān)于成像透鏡31和36(見圖6A和圖6B)的光軸大約50%的孔徑比的像素組成，所述像素的每個(gè)開口不接觸光軸，或者接觸但不包括光軸。因此，相鄰像素之間不會(huì)發(fā)生串?dāng)_，并且可從關(guān)于相位差的信息來(lái)獲得對(duì)象的水平方向上的焦點(diǎn)的位置。
圖1OA和圖1OB示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沿垂直方向配置的成像裝置的相位差像素。
圖1OA示出了 R像素(SI)中的R、G和B濾色器以及L像素(S2)中的R、G和B濾色器的配置的示例，圖1OB示出了光電轉(zhuǎn)換開口的布置。在 圖1OA中，RLa表示L像素的開口形成在R濾色器中。GLa和BLa分別表示L像素的開口形成在G濾色器和B濾色器中。 RRa、GRa和BRa分別表示R像素的開口形成在R濾色器、G濾色器和B濾色器中。圖1OA和圖1OB示出了均具有關(guān)于成像透鏡31和36 (見圖6A和圖6B)的光軸大約50%的孔徑比的 R和L像素，R和L像素的每個(gè)開口不接觸光軸，或者接觸但不包括光軸。垂直方向上的相位差像素的配置被稱為VA。
在圖1OA和圖1OB中，L像素沿第一行51和第二行52布置,R像素沿第三行53和第四行54布置。圖1OA中的行被垂直布置，并且為了與其他布置的一致性，其將被稱為行， 而不是列。第一行51和第二行52的像素的像素行信號(hào)或第一行51和第二行52的L像素的像素行信號(hào)之和(合并輸出)以及第三行53和第四行54的像素的像素行信號(hào)或第三行 53和第四行54的像素的像素行信號(hào)之和(合并輸出)如圖3A和圖3B所示被獲得，以計(jì)算 R和L像素之間的相位差。
像素行信號(hào)被獲得，作為垂直方向上的行圖像。VA配置中的像素行信號(hào)可被用于檢測(cè)在垂直方向上具有對(duì)比度改變的圖像，因此，可從關(guān)于相位差的信息來(lái)獲得對(duì)象的垂直方向上的焦點(diǎn)的位置。
圖1IA和圖1lB分別示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖9中示出的HA配置的RLa和 GLa像素以及RRa和GRa像素的各個(gè)垂直配置的示例。
參照?qǐng)D1IA和圖1IB，RLa和RRa像素中的每一個(gè)以及GLa和GRa像素中的每一個(gè)包括濾色層23，其中，RLa和RRa像素中的濾色層23是R濾色器，GLa和GRa像素中的濾色層23是G濾色器，并且RLa和GLa像素均包括用于L像素的掩模28，RRa和GRa像素均包括用于R像素的掩模27。當(dāng)掩模27和28的大小與普通成像裝置的像素的大小相同時(shí)，掩模27和28與微透鏡21之間的位置關(guān)系不同于普通成像裝置中的掩模和微透鏡之間的位置關(guān)系。微透鏡21的光軸分別從開口的中心被偏心地形成，并且開口接觸但不包括光軸。 在圖1lA和圖1IB中，掩模27和28相對(duì)于光軸形成在非開口側(cè)，使得不必要的光不入射在開口上。參照?qǐng)D1lA和圖11B，與圖5中示出的R和L像素相似，RLa和GLa像素以及RRa 和GRa像素均包括布線層24、光電二極管層25和基底層26 ;然而，與圖5的R和L像素不同，圖11的像素包括晶體管電路。
圖12是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像裝置的基本像素結(jié)構(gòu)的電路圖。
參照?qǐng)D12，成像裝置的基本像素結(jié)構(gòu)的示例包括掩埋型光電二極管H)、晶體管 Trl (其源極連接到ro的陽(yáng)極)、晶體管Tr2 (其源極連接到晶體管Trl的漏極)、晶體管 Tr3(其柵極連接到與晶體管Trl的漏極和晶體管Tr2的源極連接的接入節(jié)點(diǎn))和晶體管 Tr4 (其漏極連接到晶體管Tr3的源極)。直流電壓VPS被施加到光電二極管H)的陰極和晶體管Trl至Tr4的背柵極，直流電壓(VPD2、VPD)分別被施加到晶體管Tr2和Tr3中的每一個(gè)的漏極。ΦΤΧ信號(hào)、(tRS信號(hào)和Φν信號(hào)被分別施加到晶體管Trl、Tr2和Tr4的柵極。 不必要的電荷被晶體管Tr2初始復(fù)位，由光電二極管H)產(chǎn)生的電荷被遷移到晶體管Trl的浮置擴(kuò)散層FD，所述電荷被晶體管Tr3放大，通過(guò)晶體管Tr4選擇像素，并且所述像素的信號(hào)從垂直輸出線LV輸出。
圖13是具體示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在硅基底上布置的圖12中示出的像素的光電轉(zhuǎn)換部分的示例的電路圖。
參照?qǐng)D13，N型層61掩埋在P型基底或P型阱層60中，P型層62形成在N型層 61上,從而完成掩埋型光電二極管F1D的形成。包括絕緣層63和柵極電極64的傳輸門TG 形成在與掩埋型光電二極管H)形成的區(qū)域相鄰的區(qū)域的表面上，N型浮置擴(kuò)散層FD形成在與傳輸門TG形成的區(qū)域相鄰的區(qū)域的下方，包括絕緣層65和柵極電極66的復(fù)位柵極RG 形成在與N型浮置擴(kuò)散層FD相鄰的區(qū)域的表面上，N型擴(kuò)散層D形成在與復(fù)位柵極RG形成的區(qū)域相鄰的區(qū)域的下方。掩埋型光電二極管H)被形成，使得高濃度的P型層62形成在N型層61 (N型層61是掩埋型層)的表面上。另外，N型層.61、N型浮置擴(kuò)散層FD和傳輸門TG構(gòu)成晶體管Trl，N型浮置擴(kuò)散層FD、N型擴(kuò)散層D和復(fù)位柵極RG構(gòu)成晶體管Tr2。 晶體管Tr3的柵極連接到N型浮置擴(kuò)散層FD，換言之，多個(gè)像素中的每一個(gè)包括4個(gè)晶體管以及光電轉(zhuǎn)換部分。這被稱為4-Tr結(jié)構(gòu)的像素。這樣的像素結(jié)構(gòu)在半導(dǎo)體制造處理中需要較大的區(qū)域，因此，可用于光電轉(zhuǎn)換的區(qū)域受到限制。另外，除了光電轉(zhuǎn)換開口之外，有必要制作各種晶體管和布線電路。因此，在每個(gè)像素中電路通常挨著光電轉(zhuǎn)換單元而形成，并且電路的布置在所有的像素中是相同的。也就是說(shuō)，在所有的像素中，電路沿同一方向挨著光電轉(zhuǎn)換開口而形成。在本發(fā)明的實(shí)施例中，光電轉(zhuǎn)換開口和電路的布置被優(yōu)化。
同時(shí)，隨著近來(lái)成像裝置的像素的數(shù)量增加并因此難以獲得開口的區(qū)域，存在晶體管形成在像素之間而不是形成在每個(gè)像素中來(lái)獲得開口的區(qū)域的許多這樣的情形。例如，圖14示出了四個(gè)像素共享復(fù)位晶體管和放大晶體管并且選擇晶體管選擇傳輸晶體管的電路的示例。
參照?qǐng)D14，晶體管Trl、Tr2、Tr3和Tr4分別針對(duì)光電二極管PD1、PD2、PD3和PD4 而形成，并分別連接到傳輸時(shí)序信號(hào)TX1、TX2、TX3和ΤΧ4。另外，復(fù)位晶體管Tr5連接到復(fù)位信號(hào)RS。四個(gè)像素共享復(fù)位晶體管Tr5和放大晶體管Tr6。在圖.14中，四個(gè)像素共享6 個(gè)晶體管，因此，它們可被稱為1.5-Tr結(jié)構(gòu)的像素。對(duì)于兩個(gè)像素共享的情況，例如，可使用2. 5-Tr結(jié)構(gòu)或2-Tr結(jié)構(gòu)。圖14示出了沿垂直方向布置的四個(gè)像素共享復(fù)位晶體管Tr5 和放大晶體管Tr6的情形，但本發(fā)明不限于以上示例。例如，圖15示出了布置在上側(cè)、下側(cè)、左側(cè)和右側(cè)的四個(gè)像素共享復(fù)位晶體管Tr5和放大晶體管Tr6的情形。參照?qǐng)D15，電路的組件的數(shù)量與圖14中的數(shù)量相同。通常，以相同的模式沿垂直和水平方向重復(fù)地配置這些像素，每個(gè)像素按照正方形方式布置，并且沿特定方向布置晶體管的電路。
圖16是普通成像裝置的電路平面圖的示例。參照?qǐng)D16，兩個(gè)像素共享復(fù)位晶體管和放大晶體管。換言之，圖16示出了其中光電二極管roil和TO21共享復(fù)位晶體管TrRll 和放大晶體管TrAll的兩個(gè)像素單元。圖16僅示出了包括16個(gè)像素的8個(gè)單元，但成像裝置108實(shí)際包括更多個(gè)重復(fù)配置的單元，例如，2千萬(wàn)個(gè)像素。包括光電二極管H)11、PD12、 PD21和TO22的四個(gè)像素處于Bayer模式下，并且R、G和B濾色器形成在光電二極管上。另外，僅在光電二極管上具有開口的掩模存在于平面視圖上。微透鏡形成在掩模上。時(shí)序信號(hào)在每個(gè)光電二極管的周圍被發(fā)送。用于傳輸時(shí)序的信號(hào)線TXl和TX2以及用于復(fù)位的復(fù)位信號(hào)線RES沿水平方向布線，像素信號(hào)讀出線LV1、LV2、LV3和LV4沿垂直方向布線，這樣的配置被重復(fù)呈現(xiàn)。
參照?qǐng)D16，傳輸晶體管Trl I和Tr21分別位于光電二極管HHl和TO21的左側(cè)。傳輸晶體管Trll的一側(cè)通過(guò)垂直線連接到光電二極管PD11，傳輸晶體管Tr21的一側(cè)通過(guò)垂直線連接到光電二極管TO21，復(fù)位晶體管TrRll位于傳輸晶體管Trll和Tr21的前面。傳輸晶體管Trll和Tr21同時(shí)連接到放大晶體管TrAll，輸出側(cè)連接到像素信號(hào)讀出線LV1。
光電二極管roil和TO21的輸出通過(guò)水平信號(hào)TXl和TX2的時(shí)序被切換。傳輸晶體管Trll和Tr21選擇性地傳輸光電二極管HHl和PD21的輸出，放大晶體管TrAll選擇性地放大光電二極管I3Dll和TO21的輸出。復(fù)位晶體管TrRll將光電二極管HHl和TO21 復(fù)位。在示出的示例中，所有的像素、所有的電路和晶體管的線位于光電二極管的左側(cè)，光電二極管在水平方向和垂直方向這兩方向上以相等的間隔被周期性地布置。
圖17是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像裝置的示例的電路平面圖。圖17示出了圖9中示出的HA配置以及兩個(gè)像素共享復(fù)位晶體管和放大晶體管。參照?qǐng)D17，包括光電二極管 RLa41、GLa31、GLa42和BLa32的四個(gè)像素表示包括以Bayer模式布置的R、G、G和B像素的單元。Bayer模式像素結(jié)構(gòu)與相位差像素(即，L像素)對(duì)應(yīng)，并構(gòu)成相位差計(jì)算中的第一像素行。包括光電二極管RRa22、GRal2、GRa23和BRal3的四個(gè)像素表示包括處于Bayer模式的R、G、G和B像素的單元，Bayer模式像素單元結(jié)構(gòu)與相位差像素(即，R像素)對(duì)應(yīng)， 并構(gòu)成相位差計(jì)算中的第二像素行。
在相位差檢測(cè)中，包括第一像素行的光電二極管RLa41和GLa31的像素與包括第二像素行的光電二極管RRa22和GRal2的像素對(duì)應(yīng)。類似地，包括第一像素行的光電二極管GLa42和BLa32的像素與包括第二像素行的光電二極管GRa23和BRal3的像素對(duì)應(yīng)。雖然用于第一像素行和第二像素行的讀出線彼此不同，但是在相關(guān)性計(jì)算中利用暫時(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的像素信號(hào)，因此，這并不重要。
傳輸晶體管Tr41和Tr31分別位于L像素的光電二極管RLa41和GLa31的左側(cè)。 傳輸晶體管Tr41和Tr31的輸出通過(guò)布線彼此連接并連接到復(fù)位晶體管TrR31。另外，傳輸晶體管Tr41和Tr31連接到傳輸晶體管Tr41和Tr31之間的放大晶體管TrA31。放大晶體管TrA31的輸出連接到信號(hào)讀出線LVl。
傳輸晶體管Tr21和Trll分別位于R像素的光電二極管GRa21和BRall的右側(cè)。 傳輸晶體管Tr21和Trll的輸出通過(guò)配線彼此連接。傳輸晶體管Tr21和Trll 連接到傳輸晶體管Tr21和Trll之間的放大晶體管TrAll。放大晶體管TrAll的輸出連接到信號(hào)讀出線LV1。L像素和R像素中的每一個(gè)被重復(fù)地布置以配置L像素系列和R像素系列。每個(gè)晶體管的電路的操作與圖16中的相同。
在L像素系列和R像素系列中，傳輸晶體管、復(fù)位晶體管、放大晶體管和線與它們之間的光電二極管位于相對(duì)側(cè)。L像素和R像素如上所述被配置，因此，其不具有減小的開口區(qū)域。
圖18是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的成像裝置的示例的電路平面圖。圖18示出了圖 9中示出的HA配置以及垂直布置的四個(gè)像素共享復(fù)位晶體管和放大晶體管。參照?qǐng)D18， 如圖17所示出的，包括光電二極管RLa41、GLa31、GLa42和BLa32的四個(gè)像素表示包括以 Bayer模式布置的R、G、G和B像素的單元。Bayer模式像素單元結(jié)構(gòu)與相位差像素(即，L 像素)對(duì)應(yīng)，并構(gòu)成相位差計(jì)算中的第一像素行。包括光電二極管RRa22、GRal2、GRa23和 BRal3的四個(gè)像素表示包括處于Bayer模式的R、G、G和B像素的單元，Bayer模式像素單元結(jié)構(gòu)與相位差像素(即，R像素)對(duì)應(yīng)，并構(gòu)成相位差計(jì)算中的第二像素行。在相位差檢測(cè)中，包括第一像素行的光電二極管RLa41和GLa31的像素與包括第二像素行的光電二極管GRa21和BRall的像素對(duì)應(yīng)。
傳輸晶體管Tr41和Tr31分別位于L像素的光電二極管RLa41和GLa31的左側(cè)。 傳輸晶體管Tr41和Tr31的輸出通過(guò)配線彼此連接。傳輸晶體管Tr21和Trll分別位于R 像素的光電二極管GRa21和BRall的右側(cè)。傳輸晶體管Tr21和Trll的輸出通過(guò)配線彼此連接。傳輸晶體管Tr21和Trll還連接到L像素的輸出線。傳輸晶體管Tr41、Tr31、Tr21 和Trll分別根據(jù)水平信號(hào)TX4、TX3、TX2和TXl的時(shí)序選擇性地傳送電荷。傳送的電荷經(jīng)過(guò)N型浮置擴(kuò)散層，像素信號(hào)在放大晶體管TrAll中被放大，并且放大的像素信號(hào)經(jīng)過(guò)垂直像素讀出線LVl以被輸出。垂直像素讀出線LVl還連接到復(fù)位晶體管TrRll，并且光電二極管RLa41、GLa31、GRa21和BRall的輸出被RES信號(hào)復(fù)位。如上所述，在L像素系列中，傳輸晶體管和放大晶體管位于光電二極管的左側(cè)。另一方面，在R像素系列中，傳輸晶體管和復(fù)位晶體管位于光電二極管的右側(cè)。在L像素系列和R像素系列兩者中，傳輸晶體管和線與它們之間的光電二極管位于相對(duì)側(cè)。
圖19是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的成像裝置的示例的電路平面圖。圖19示出了圖9中示出的HA配置以及在水平方向和垂直方向上布置的四個(gè)像素共享復(fù)位晶體管和放大晶體管。參照?qǐng)D19，如圖17和18中所示出的，包括光電二極管RLa41、GLa31、GLa42和 BLa32的四個(gè)像素表示包括以Bayer模式布置的R、G、G和B像素的單元。Bayer模式像素單元結(jié)構(gòu)與相位差像素(即，L像素)對(duì)應(yīng)，并構(gòu)成相位差計(jì)算中的第一像素行。另一方面， 包括光電二極管RRa21、GRal1、GRa22和BRal2的四個(gè)像素表示包括處于Bayer模式的R、 G、G和B像素的單元，Bayer模式像素單元結(jié)構(gòu)與相位差像素(即，R像素)對(duì)應(yīng)，并構(gòu)成相位差計(jì)算中的第二像素行。在相位差檢測(cè)中，包括第一像素行的光電二極管RLa41和GLa31 的像素與包括第二像素行的光電二極管RRa21和GRall的像素對(duì)應(yīng)。
傳輸晶體管Tr42和 Tr32分別位于L像素的光電二極管GLa42和BLa32的左側(cè)。 傳輸晶體管Tr42和Tr32的輸出通過(guò)配線彼此連接。傳輸晶體管Tr41位于L像素的光電二極管RLa41的下方,傳輸晶體管Tr31位于L像素的光電二極管GLa31的上方。另外，四個(gè)像素(包括光電二極管RLa41、GLa31、GLa42和BLa32)的輸出通過(guò)配線彼此連接并還連接到放大晶體管TrA31。此外，所述四個(gè)像素的輸出連接到復(fù)位晶體管TrR31。傳輸晶體管 Tr41、Tr31、Tr42和Tr32根據(jù)水平信號(hào)TX4、TX3、TX2和TXl的時(shí)序選擇性地傳送電荷。傳送的電荷經(jīng)過(guò)N型浮置擴(kuò)散層，像素信號(hào)被放大晶體管TrA31放大，并且放大的像素信號(hào)經(jīng)過(guò)垂直像素讀出線LVl而被輸出。復(fù)位晶體管TrR31連接到垂直像素讀出線LV1，光電二極管RLa41、GLa31、GLa42和BLa32的輸出被RES信號(hào)復(fù)位。另一方面，傳輸晶體管Tr21和 Trll分別位于R像素的光電二極管RRa21和GRall的右側(cè)。傳輸晶體管Tr21和Trll的輸出通過(guò)配線彼此連接。傳輸晶體管Tr22位于光電二極管GRa22的下方，傳輸晶體管Trl2 位于光電二極管BRal2的上方。
四個(gè)光電二極管RRa21、GRall、GRa22和BRal2的輸出通過(guò)配線彼此連接，并連接到放大晶體管TrAll和復(fù)位晶體管TrRlI。傳輸晶體管Tr21、Trll、Tr22和Trl2根據(jù)水平信號(hào)TX4、TX3、TX2和TXl的時(shí)序選擇性地傳送電荷。如上所述，在L像素系列中，傳輸晶體管、放大晶體管和復(fù)位晶體管主要位于四個(gè)光電二極管的左側(cè)，另一方面，在R像素系列中，傳輸晶體管、放大晶體管和復(fù)位晶體管主要位于四個(gè)光電二極管的右側(cè)。在L和R像素系列中，晶體管電路和線與它們之間的光電二極管位于相對(duì)側(cè)。
圖20是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的成像裝置的電路平面圖。圖20示出了圖1OA和圖1OB中示出的用于檢測(cè)垂直相位差的VA配置。在圖20中，如圖19中所示，在水平方向和垂直方向上布置的四個(gè)像素共享復(fù)位晶體管和放大晶體管。除了在L和R像素系列中晶體管電路和線相對(duì)于光電二極管處于同一方向之外，多個(gè)像素中的每個(gè)像素的結(jié)構(gòu)與圖19 中的結(jié)構(gòu)相同。對(duì)于將被配置為相位差像素的像素，L像素系列和R像素系列沿平面方向相對(duì)于彼此而交替布置，并且多條線路相應(yīng)于此被布線。在本實(shí)施例中，在水平方向和垂直方向上布置的四個(gè)像素共享放大晶體管和復(fù)位晶體管，因此，對(duì)于包括四個(gè)像素的每個(gè)單元可獲得足夠的配線間隔。盡管圖20中未示出，但是圖20的VA配置可在其左側(cè)和右側(cè)重復(fù)地布置。換言之，圖1OA和圖1OB的配置可被重復(fù)布置。相同的設(shè)計(jì)還應(yīng)用于沿水平方向布置的像素。
圖21示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的配置了多個(gè)不同的相位差像素的成像裝置的示例。實(shí)際上，成像裝置可以是例如具有水平方向上布置了 4670個(gè)像素且垂直方向上布置了 3100個(gè)像素的像素配置的14. 6百萬(wàn)像素的成像裝置。然而，在本實(shí)施例中，為了以圖表形式 進(jìn)行說(shuō)明布置了較小的像素維數(shù)。參照?qǐng)D21，成像裝置包括HA和VA。在光軸附近布置可檢測(cè)水平相位差的像素(例如，具有圖19的HA配置的像素)，在布置HA的區(qū)域的左側(cè)和右側(cè)布置可檢測(cè)垂直相位差的像素(例如，具有圖20的VA配置的像素)?？舍槍?duì)整個(gè)屏幕區(qū)域來(lái)執(zhí)行利用相位差的焦點(diǎn)檢測(cè)。另外，可通過(guò)使用像素信息針對(duì)整個(gè)屏幕區(qū)域來(lái)執(zhí)行對(duì)比度AF。
圖22示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的普通成像像素和相位差像素被配置的成像裝置的示例。
在本實(shí)施例中，為了以圖21中示出的圖表形式進(jìn)行說(shuō)明而布置了較小的像素維數(shù)。參照?qǐng)D22，在中心區(qū)域周圍將具有圖17的相位差像素配置的HA布置在三行中，在剩余區(qū)域中布置圖16的普通成像像素。在這方面，僅在中心區(qū)域上布置HA，使得能夠根據(jù)用于相位差檢測(cè)的相同條件通過(guò)使用具有低F數(shù)的鏡頭來(lái)進(jìn)行相位差檢測(cè)。與本實(shí)施例相似， 除了關(guān)于整個(gè)屏幕區(qū)域的用于相位差檢測(cè)的配置以外的配置是可行的。在圖22的成像裝置中，僅改變用于相位差像素的電路布置。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，可對(duì)整個(gè)拍攝的屏幕區(qū)域來(lái)執(zhí)行相位差檢測(cè)。另外，包括相位差檢測(cè)像素的成像裝置不具有缺陷像素，因此其可獲得良好的圖像質(zhì)量。即使在低亮度下也可執(zhí)行對(duì)象的拍攝和AF。
在實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種成像裝置，所述成像裝置對(duì)所有的像素保持相同的孔徑比，能夠通過(guò)安裝在像素中的電路的布置改變開口的位置來(lái)從所有像素檢測(cè)相位差，并能夠在低亮度下捕獲對(duì)象的圖像和執(zhí)行關(guān)于對(duì)象的AF。
在此示出和描述的具體實(shí)施方式
是本發(fā)明的示例性示例，并非意在以任何方式另外限制本發(fā)明的范圍。為簡(jiǎn)潔起見，可不詳細(xì)描述傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品、控制系統(tǒng)、軟件和系統(tǒng)的其他功能方面。另外，所呈現(xiàn)的在各個(gè)附圖中示出的連接線或連接器意在表示各個(gè)元件之間的示例性功能關(guān)系和/或物理或邏輯連接。應(yīng)注意，可在實(shí)際裝置中呈現(xiàn)許多替代或另外的功能關(guān)系、物理連接或邏輯連接。此外，沒有項(xiàng)目或組件對(duì)本發(fā)明的實(shí)施是必不可少的，除非該元件被特別描述為“必需的”或“關(guān)鍵的”。
在描述本發(fā)明的上下文中(尤其是在權(quán)利要求的上下文中)使用的單數(shù)術(shù)語(yǔ)和相似指示物應(yīng)被解釋為覆蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)兩者。另外，除非這里另有指示，否則這里對(duì)值的范圍的敘述僅意在用作單獨(dú)參照落入范圍內(nèi)的每個(gè)單獨(dú)的值的便捷方法，并且每個(gè)單獨(dú)的值就像它在這里被單獨(dú)敘述一樣包含在說(shuō)明書中。最后，可以以任何適當(dāng)?shù)捻樞騺?lái)執(zhí)行在此描述的所有方法的步驟，除非在此另有指示或者通過(guò)上下文另有明確相反的指示。在此提供的任何和所有示例或示例性語(yǔ)言(例如，“諸如")的使用僅意在更好地說(shuō)明本發(fā)明，而不是提出對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，除非另有聲明。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)很好地理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍且在其等同物的范圍內(nèi)的情況下，可在設(shè)計(jì)條件和因素下進(jìn)行許多修改、調(diào)整和改變。
盡管已參照本發(fā)明的示例性實(shí)施例具體示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，這里可進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。
權(quán)利要求
1.一種成像裝置，所述成像裝置包括 多個(gè)像素，被二維布置以捕獲圖像并檢測(cè)相位差； 第一光電轉(zhuǎn)換像素行；以及 第二光電轉(zhuǎn)換像素行， 其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行均被布置為使得針對(duì)用于相位差檢測(cè)的多個(gè)像素中的每個(gè)像素而形成的電路相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換像素的開口彼此相對(duì)地布置。
2.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，成像裝置的所有像素輸出用于獲取相位差的信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行第二光電轉(zhuǎn)換像素行均包括形成在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換像素的每一個(gè)中的晶體管電路，其中，所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換像素共享晶體管電路中的放大電路或復(fù)位電路。
4.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，針對(duì)用于相位差檢測(cè)的多個(gè)像素中的每個(gè)像素而形成的電路包括從由傳輸電路、復(fù)位電路、放大電路和配線電路構(gòu)成的組中選擇的至少一個(gè)。
5.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行均被布置為使得微透鏡形成在多個(gè)光電轉(zhuǎn)換像素的每一個(gè)上，并且開口形成在微透鏡和光電轉(zhuǎn)換單元之間，其中，開口相對(duì)于微透鏡的光軸被偏心地形成，其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行處于彼此相反的方向上。
6.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行均被布置為使得掩模形成在除了多個(gè)光電轉(zhuǎn)換像素被形成的區(qū)域之外的區(qū)域中。
7.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，構(gòu)成第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行中的每一個(gè)的像素由濾色器形成，其中，所述像素以Bayer模式被配置以形成Bayer模式像素單元，其中，Bayer模式像素單元構(gòu)成第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行中的每一個(gè)。
8.一種成像裝置，所述成像裝置包括 多個(gè)像素，被二維布置以捕獲圖像并檢測(cè)相位差； 第一光電轉(zhuǎn)換像素行；以及 第二光電轉(zhuǎn)換像素行， 其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行均被布置為使得以Bayer模式布置的每四個(gè)像素形成的電路處于相位差檢測(cè)方向上。
9.如權(quán)利要求8所述的成像裝置，其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行均被布置為使得掩模形成在除了多個(gè)光電轉(zhuǎn)換像素被形成的區(qū)域之外的區(qū)域中。
10.一種成像裝置，所述成像裝置包括 多個(gè)像素，被二維布置以捕獲圖像并檢測(cè)相位差； 第一光電轉(zhuǎn)換像素行；以及 第二光電轉(zhuǎn)換像素行， 其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行均被布置為使得在用于相位差檢測(cè)的每個(gè)像素中形成的電路相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換像素的開口彼此相對(duì)地布置，并且以Bayer模式布置的每四個(gè)像素形成的電路處于相位差檢測(cè)方向上。
11.如權(quán)利要求10所述的成像裝置，其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行均被布置為使得掩模形成在除了多個(gè)光電轉(zhuǎn)換像素被形成的區(qū)域之外的區(qū)域中。
12.—種成像裝置，所述成像裝置包括 多個(gè)像素，被二維地布置以捕獲圖像并檢測(cè)相位差； 第一光電轉(zhuǎn)換像素行；以及 第二光電轉(zhuǎn)換像素行， 其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行均被布置為使得在用于相位差檢測(cè)的每個(gè)像素中形成的電路相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換像素的開口彼此相對(duì)地布置，并且多個(gè)光電轉(zhuǎn)換像素共享在所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換像素的每一個(gè)中形成的晶體管電路的放大電路或復(fù)位電路。
13.如權(quán)利要求12所述的成像裝置，其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行均被布置為使得掩模形成在除了所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換像素被形成的區(qū)域之外的區(qū)域中。
14.一種成像裝置，所述成像裝置包括 多個(gè)像素，被二維地布置以捕獲圖像并檢測(cè)相位差； 第一光電轉(zhuǎn)換像素行；以及 第二光電轉(zhuǎn)換像素行， 其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行均被布置為使得在用于相位差檢測(cè)的每個(gè)像素中形成的電路相對(duì)于用于相位差檢測(cè)的像素的開口彼此相對(duì)地布置，并且在不執(zhí)行相位差檢測(cè)的每個(gè)像素中形成的電路相對(duì)于所述像素的開口沿相同的方向布置。
15.如權(quán)利要求14所述的成像裝置，其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行均被布置為使得微透鏡形成在所述多個(gè)像素的每一個(gè)上，其中，開口形成在微透鏡和光電轉(zhuǎn)換單元之間，其中，開口相對(duì)于微透鏡的光軸被偏心地形成，其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行沿彼此相反的方向。
全文摘要
一種包括相位差檢測(cè)像素的成像裝置，更具體地講，所述成像裝置包括多個(gè)像素，被二維地布置以捕獲圖像并檢測(cè)相位差；第一光電轉(zhuǎn)換像素行；以及第二光電轉(zhuǎn)換像素行，其中，第一光電轉(zhuǎn)換像素行和第二光電轉(zhuǎn)換像素行均被布置為使得在用于相位差檢測(cè)的每個(gè)像素中形成的電路相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換像素的開口彼此相對(duì)地布置。在所述成像裝置中，可對(duì)整個(gè)拍攝的屏幕區(qū)域來(lái)執(zhí)行相位差檢測(cè)。另外，包括相位差檢測(cè)像素的成像裝置可不具有缺陷像素，因此，獲得了改善的圖像質(zhì)量。可在低亮度下執(zhí)行對(duì)象的拍攝和AF。
文檔編號(hào)H04N5/369GK103037161SQ20121037809
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月7日
發(fā)明者浜田正隆 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社