專利名稱：固態(tài)成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固態(tài)成像裝置，更具體地，涉及一種可以減少所安裝的晶體管的數(shù)目、具有高像素平面填充率(planar filling rate)、并且可以以高效率來(lái)采集光的固態(tài)成像裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，用于使用固態(tài)成像裝置來(lái)捕獲被攝體的圖像并形成圖像的電子裝置(諸如，數(shù)字照相機(jī)或可攜式攝像機(jī))越來(lái)越普及。CCD(電荷耦合裝置)圖像傳感器或CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器被已知為這種固態(tài)成像裝置。它們?nèi)勘环Q為圖像傳感器。圖像傳感器以將像素用作單位(unit)的技術(shù)為前提。 將像素用作單位的技術(shù)被應(yīng)用于顯示側(cè)、以及圖像捕獲側(cè)。在日本專利第2600250號(hào)(專利文獻(xiàn)1)、第JP-A-2004-2153號(hào)(專利文獻(xiàn)2)、第JP-A-2005-150463號(hào)(專利文獻(xiàn)3)、第JP-A-2006-165567號(hào)(專利文獻(xiàn)4)、第JP-A-2006-54276號(hào)(專利文獻(xiàn)5)、J. Adkisson等人的"IEEE Workshop onCCDs and Advanced Image Sensors (關(guān)于CCD禾口高級(jí)圖像傳感器的IEEE討論會(huì)會(huì)議錄)，pp. l-4(第1-4頁(yè))(2005)"(非專利文獻(xiàn)1)、禾口Keiji Mabuchi的"Technical Research Report of the Institute of Electronics,Information andCommunication Engineers (電子、信息和通信工程師協(xié)會(huì)的技術(shù)研究報(bào)告)Vol. 104， No. 66 (20040513) pp. 51-56 (第104巻，第66期(20040513)第51-56頁(yè))"(非專利文獻(xiàn)2)中公開(kāi)了將像素用作單位的這種技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
近年來(lái)，對(duì)于可以減少所安裝的晶體管的數(shù)目、具有高像素平面填充率、并且可以以高效率來(lái)采集光的固態(tài)成像裝置的需求已經(jīng)增加。然而，包括專利文獻(xiàn)1到5以及非專利文獻(xiàn)1和2的已知技術(shù)沒(méi)有滿意地應(yīng)對(duì)這種需求。 因而，期望減少所安裝的晶體管的數(shù)目、增強(qiáng)像素的平面填充率、并且以高效率來(lái)采集光。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種固態(tài)成像裝置，包括光接收元件，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并且被放置在多個(gè)像素中的每一個(gè)像素中，其中，將其中利用與所述多個(gè)像素之中的預(yù)定像素相鄰的六個(gè)像素來(lái)包圍該預(yù)定像素的蜂窩結(jié)構(gòu)、或者其中從該蜂窩結(jié)構(gòu)中省略所述六個(gè)相鄰像素之中的一個(gè)到三個(gè)像素的結(jié)構(gòu)用作基本單元。
所述基本單元可以包括傳送晶體管，其放置在所述基本單元的每個(gè)像素中；以
及重置晶體管、選擇晶體管和放大晶體管，它們由所述基本單元的像素共享。
所述基本單元可以包括傳送晶體管，其放置在所述基本單元的每個(gè)像素中；以
及重置晶體管和放大晶體管，它們由所述基本單元的像素共享。這里，所述基本單元的晶體
管可以根據(jù)用于通過(guò)利用脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)其漏極端子而控制FD(Floating Diffusion浮動(dòng)擴(kuò)
散)電位的FD驅(qū)動(dòng)方法來(lái)驅(qū)動(dòng)。
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所述固態(tài)成像裝置還可以包括光采集元件。 可以由放置在以下圓周上或該圓周內(nèi)的像素共享一個(gè)光采集元件，所述圓周具有 等于或大于從預(yù)定像素到相鄰像素的距離的預(yù)定距離作為半徑。 所述固態(tài)成像裝置可以聚焦來(lái)自被攝體的光，并且可以通過(guò)使用光采集元件使得 來(lái)自位于聚焦位置之前或之后的對(duì)象的整個(gè)光通量的子集選擇性地到達(dá)所述像素，來(lái)檢測(cè) 該對(duì)象的相位差，從而做出聚焦確定或獲取到該對(duì)象的距離信息。 在所述固態(tài)成像裝置的中心部分處，可以彼此無(wú)偏心地對(duì)齊光采集元件的光軸和 光接收元件的中心，并且可以取決于與中心部分的距離，來(lái)朝向中心部分偏心地對(duì)齊光采 集元件的光軸和光接收元件的中心。 所述固態(tài)成像裝置還可以包括N種類型(其中，N是等于或大于3的整數(shù))的濾 光器(filter)，用于選擇性地傳送特定波長(zhǎng)的光束。這里，可以在所述基本單元的像素中放 置所述N種類型的濾光器之中的預(yù)定類型的濾光器。 可以在所述基本單元的每個(gè)像素中放置一種類型的濾光器，并且可以使用其中放 置了對(duì)應(yīng)類型的濾光器的另一像素的光強(qiáng)度值以及該像素和該另一像素之間的相對(duì)像素 間距、通過(guò)計(jì)算來(lái)內(nèi)插該像素的色彩。 當(dāng)所述像素間距不是單位像素間距的整數(shù)倍時(shí)，可以將所述像素間距近似為整數(shù) 倍，以計(jì)算該像素的色彩。 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種固態(tài)成像裝置，包括多個(gè)像素中的每一個(gè) 像素中的光采集元件和進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光接收元件，其中，采用其中在由兩個(gè)正交的軸形 成的格形的頂點(diǎn)處排列光接收元件的方陣結(jié)構(gòu)作為光接收元件的排列結(jié)構(gòu)，以及采用其中 利用與所述多個(gè)像素之中的預(yù)定像素相鄰的六個(gè)像素來(lái)包圍該預(yù)定像素的蜂窩結(jié)構(gòu)、或者 其中從該蜂窩結(jié)構(gòu)中省略六個(gè)相鄰像素之中的一個(gè)到三個(gè)像素的結(jié)構(gòu)作為光采集元件的 排列結(jié)構(gòu)。 根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，可能提供一種可以減少所安裝的晶體管的數(shù)目、具有 高像素平面填充率、并可以以高效率來(lái)采集光的固態(tài)成像裝置。


圖1A和1B是圖示了相鄰像素之間的相對(duì)位置關(guān)系的視圖。
圖2是圖示了在過(guò)去使用的像素單元的電路配置的視圖。 圖3是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有包括7個(gè)共享像素的蜂窩(honeycomb)結(jié) 構(gòu)的圖像傳感器中的像素的排列的視圖。 圖4是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有包括7個(gè)共享像素的蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感 器的電路配置的視圖。 圖5是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有包括7個(gè)共享像素的蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感 器的另一電路配置的視圖。 圖6是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有包括7個(gè)共享像素的蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感 器的另一電路配置的視圖。 圖7是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有包括7個(gè)共享像素的蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感 器中的圖像數(shù)據(jù)讀取處理的視圖。
圖8是圖示了圖7所示的像素?cái)?shù)據(jù)讀取處理的流程圖。 圖9是圖示了圖7所示的像素?cái)?shù)據(jù)讀取處理中的像素?cái)?shù)據(jù)讀取驅(qū)動(dòng)脈沖的時(shí)序圖。 圖10是圖示了圖7所示的像素?cái)?shù)據(jù)讀取處理中的其他像素?cái)?shù)據(jù)讀取驅(qū)動(dòng)脈沖的時(shí)序圖，并且與圖9的時(shí)序圖不同。 圖11是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有包括6個(gè)共享像素的蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中的像素的排列的視圖。 圖12是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有包括6個(gè)共享像素的蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中的圖像數(shù)據(jù)讀取處理的視圖。 圖13是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有包括5個(gè)共享像素的蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中的像素的排列的視圖。 圖14是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有包括5個(gè)共享像素的蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中的圖像數(shù)據(jù)讀取處理的視圖。 圖15是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有包括4個(gè)共享像素的蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中的像素的排列的視圖。 圖16是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有包括4個(gè)共享像素的蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中的圖像數(shù)據(jù)讀取處理的視圖。 圖17是示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中的光接收元件(像素)和光采集元件之間的位置關(guān)系的視圖。 圖18是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中的像素的排列的頂視圖。 圖19是圖示了執(zhí)行相位差檢測(cè)功能的方法的視圖。
圖20A和20B是圖示了執(zhí)行相位差檢測(cè)功能的方法的視圖。
圖21是圖示了執(zhí)行相位差檢測(cè)功能的方法的視圖。
圖22是圖示了執(zhí)行相位差檢測(cè)功能的方法的視圖。 圖23是圖示了當(dāng)像素包括不同濾色器(color filters)時(shí)的圖像重組(de-mosaicking)處理的視圖。 圖24A到24D是圖示了可以由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有包括7個(gè)共享像素的蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器采取的濾色器的排列的視圖。 圖25是圖示了使用圖像重組處理來(lái)對(duì)像素進(jìn)行內(nèi)插的方法的視圖。 圖26是圖示了具有與根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的配置不
同的配置的、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的示例的視圖。
具體實(shí)施例方式1.過(guò)去的像素結(jié)構(gòu) 為了容易地理解本發(fā)明，將首先描述已知像素排列的概況。 圖1A和1B示出了相鄰像素之間的相對(duì)位置關(guān)系。圖1A示出了方陣結(jié)構(gòu)中的相鄰像素之間的相對(duì)位置關(guān)系。圖1B示出了蜂窩結(jié)構(gòu)中的相鄰像素之間的相對(duì)位置關(guān)系。
在過(guò)去已知的典型固態(tài)成像裝置中，廣泛地采用了圖1A所示的結(jié)構(gòu)(S卩，其中在由兩個(gè)正交軸形成的格形的頂點(diǎn)處排列像素的結(jié)構(gòu)(在下文中，稱為方陣結(jié)構(gòu)))、或通過(guò) 使方陣結(jié)構(gòu)傾斜45度所獲得的結(jié)構(gòu)。由于在這種結(jié)構(gòu)中水平軸和垂直軸這兩個(gè)軸彼此正 交，所以該結(jié)構(gòu)適合于讀取在像素中累積的信號(hào)。 另一方面，許多固態(tài)成像裝置具有以下三維結(jié)構(gòu)，其中在光接收元件的頂部表面 上堆疊金屬連線(interco皿ection)、平面化層、和濾色器等。由于基于三維結(jié)構(gòu)的屏蔽效 應(yīng)而導(dǎo)致減低有效孔徑比。相應(yīng)地，已經(jīng)在專利文獻(xiàn)1到4中提出了用于有效地將光采集到 像素的技術(shù)。即，專利文獻(xiàn)l公開(kāi)了一種與像素相對(duì)應(yīng)偏心地形成片上微鏡頭的技術(shù)。專 利文獻(xiàn)2公開(kāi)了一種形成復(fù)合核心(clad core)結(jié)構(gòu)(波導(dǎo)結(jié)構(gòu))以有效地將光引導(dǎo)到光 接收元件的技術(shù)。專利文獻(xiàn)3公開(kāi)了一種使用銅(Cu)連線來(lái)減少固態(tài)成像裝置的總厚度 的技術(shù)。專利文獻(xiàn)4公開(kāi)了一種形成具有背部照明結(jié)構(gòu)(rear ill咖inatingstructure) 的固態(tài)成像裝置的技術(shù)。 這里，如圖1A所示，假設(shè)在方陣結(jié)構(gòu)的單位像素尺寸中，水平寬度是X、垂直寬度 Y、并且像素間距(pitch)是D。為了方便解釋，還假設(shè)X二Y。 S卩，每個(gè)像素具有方形。在 此情況下，在每個(gè)像素中內(nèi)切的最大圓與A二XY的像素區(qū)域的比率(填充因子)最多為 78. 5。 除了圖1A所示的方陣結(jié)構(gòu)之外，還可以將圖1B所示的蜂窩結(jié)構(gòu)用作像素的排列。
例如，在其中將像素間距維持為D、在二維平面(該平面被像素二維地填充)的整個(gè)表面上
排列像素的蜂窩結(jié)構(gòu)中，填充因子為90. 7，其比方陣結(jié)構(gòu)的填充因子大12。 在方陣結(jié)構(gòu)中，像素與垂直和水平方向中的四個(gè)相鄰像素之間的間距不等于所述
像素與傾斜方向中的四個(gè)相鄰像素之間的間距。相應(yīng)地，導(dǎo)致了具有傾斜方向中的分辨率
比垂直和水平方向中的分辨率更差的各向異性的問(wèn)題。另一方面，在蜂窩結(jié)構(gòu)中，六個(gè)相鄰
像素之間的距離都等于像素間距D。相應(yīng)地，幾乎不導(dǎo)致分辨率中的各向異性。 這樣，與方陣結(jié)構(gòu)相比，蜂窩結(jié)構(gòu)在平面填充率(填充因子)或?qū)τ诠獠杉?br> 耦合效率方面優(yōu)秀，并且在所獲取的圖像的分辨率各向同性方面優(yōu)秀。 在專利文獻(xiàn)5中公開(kāi)了一種與具有蜂窩結(jié)構(gòu)的像素相關(guān)的技術(shù)。這里，應(yīng)注意，在 專利文獻(xiàn)5中公開(kāi)的技術(shù)基于用于二維數(shù)據(jù)的顯示裝置的假設(shè)，而不是基于固態(tài)成像裝置 的假設(shè)。 圖2示出了在專利文獻(xiàn)5中公開(kāi)的像素單元的電路結(jié)構(gòu)(在下文中，稱為過(guò)去的
像素單元)。 過(guò)去的像素單元是包括以蜂窩結(jié)構(gòu)排列的三個(gè)像素11的單元。如上所述，由于將 過(guò)去的像素單元應(yīng)用于顯示裝置，所以一個(gè)單元的三個(gè)像素11包括紅色/綠色/藍(lán)色濾色 器。通過(guò)排列多個(gè)過(guò)去的像素單元，在每行中均勻地排列R/G/B像素11。相應(yīng)地，可能提供 可以以良好平衡再現(xiàn)色彩的顯示裝置。 然而，難以在沒(méi)有任何改變的情況下將過(guò)去的像素單元應(yīng)用于固態(tài)成像裝置(圖 像傳感器)。這是因?yàn)檫^(guò)去的像素單元具有專用化于該顯示裝置中的電路結(jié)構(gòu)。即，由于人 眼具有對(duì)于綠色敏感的大多數(shù)光神經(jīng)元并且利用綠色感測(cè)分辨率，所以用于在提供具有高 精度的圖像的圖像傳感器等中排列更多綠色像素的研究是必須的。然而，如圖2所示，過(guò)去 的像素單元具有l(wèi) : 1 : 1的R/G/B像素比率，并且沒(méi)有包括更多綠色像素的這種像素排 列。
當(dāng)可以將過(guò)去的像素單元應(yīng)用于固態(tài)成像裝置(圖像傳感器)時(shí)，與具有上述方陣結(jié)構(gòu)的固態(tài)成像裝置的電路結(jié)構(gòu)相比，不能減少每個(gè)單位像素的晶體管的數(shù)目。即，如圖2所示，過(guò)去的像素單元具有其中三個(gè)像素11形成一個(gè)單元的結(jié)構(gòu)。相應(yīng)地，過(guò)去的像素單元具有其中在一個(gè)單元中共享重置晶體管13、放大晶體管14和選擇晶體管15的電路結(jié)構(gòu)。在這種電路結(jié)構(gòu)中，對(duì)于三個(gè)像素ll而言，六個(gè)晶體管是必需的。在過(guò)去的像素單元中，每個(gè)單位像素的晶體管(Tr)的數(shù)目是2. OTr/像素，并且其不小于過(guò)去的方陣結(jié)構(gòu)中的數(shù)目。 S卩，在關(guān)注于作為固態(tài)成像裝置的CMOS圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)的情況下，能夠盡
量地減少每個(gè)單位像素的晶體管數(shù)目的像素共享技術(shù)對(duì)于降低尺寸或降低成本是重要的。
當(dāng)減少晶體管的數(shù)目時(shí)，相對(duì)增大了光電二極管的占用區(qū)域，這有利于靈敏性。相應(yīng)地，已
經(jīng)研究并開(kāi)發(fā)了用于具有過(guò)去的方陣結(jié)構(gòu)的固態(tài)成像裝置的高效像素共享方法。例如，非
專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了一種利用2X2像素或1X4像素共享重置晶體管、選擇晶體管和放大晶
體管的方法。非專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了一種使用FD驅(qū)動(dòng)方法來(lái)去除選擇晶體管的方法，所述FD
驅(qū)動(dòng)方法能夠通過(guò)利用脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)漏極端子從而控制FD電位。采用這種高效像素共享方
案的、具有過(guò)去的方陣結(jié)構(gòu)的固態(tài)成像裝置中的每個(gè)單位像素的晶體管的數(shù)目比過(guò)去的像
素單元中的數(shù)目小得多。 2.根據(jù)實(shí)施例的固態(tài)成像裝置 本發(fā)明的概況 本發(fā)明人發(fā)明了一種蜂窩結(jié)構(gòu)(在下文中，稱為"本蜂窩結(jié)構(gòu)")當(dāng)作作為固態(tài)成像裝置的二維圖像傳感器的像素排列結(jié)構(gòu)，所述蜂窩結(jié)構(gòu)中四個(gè)或更多像素(例如，七個(gè)像素)形成一個(gè)單元，。相應(yīng)地，采用具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的像素排列的固態(tài)成像裝置可以實(shí)現(xiàn)比采用具有過(guò)去的方陣結(jié)構(gòu)的像素排列的固態(tài)成像裝置的光采集效率更高的光采集效率。由于通過(guò)采用本蜂窩結(jié)構(gòu)可以由四個(gè)或更多像素(例如，七個(gè)像素)共享晶體管，所以與過(guò)去的單元的過(guò)去結(jié)構(gòu)相比，可能容易地減少每個(gè)像素的晶體管數(shù)目。 下面，將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、采用具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的像素排列的固態(tài)成像裝置(在下文中，稱為具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器)。 在下文中假設(shè)將使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)來(lái)放大電信號(hào)的固態(tài)成像裝置(CMOS圖像傳感器CIS/CM0S IS)用作具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器。當(dāng)然，本蜂窩結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于其他類型的固態(tài)成像裝置。 具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中的7個(gè)共享像素的示例 圖3是圖示了具有包括7個(gè)共享像素的本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中的像素排列的視圖。 在圖3所示的示例中，中心像素101和包圍該中心像素的六個(gè)像素101這七個(gè)像素101形成本蜂窩結(jié)構(gòu)的一個(gè)單元。 每個(gè)像素101包括光電轉(zhuǎn)換元件，諸如光電二極管。傳送晶體管102被放置在每個(gè)像素101中。另一方面，由所有像素101共享重置晶體管103和放大晶體管104，因而在每個(gè)單元中僅放置一個(gè)重置晶體管103和一個(gè)放大晶體管104。 FD(浮動(dòng)擴(kuò)散)105被排列為環(huán)形。這樣，通過(guò)將FD 105排列為環(huán)形，可能增加其容量并且減少電荷轉(zhuǎn)換系數(shù)。結(jié)果，可能累積大量的電荷。
圖4示出了具有包括7個(gè)共享像素的本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的電路結(jié)構(gòu)。
放置在每個(gè)單元中的重置晶體管103和放大晶體管104連接到一根電源線201。 放大晶體管104連接到信號(hào)輸出線202。 每個(gè)像素101的傳送晶體管102、重置晶體管103和放大晶體管104可以由例如場(chǎng) 效應(yīng)晶體管(MOSFET)形成。使用用于通過(guò)利用脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極端子而控 制FD電位的FD驅(qū)動(dòng)方法，來(lái)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。相應(yīng)地，選擇晶體管不是必須的。
圖5示出了具有包括7個(gè)共享像素的本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的另一電路結(jié)構(gòu)。
在圖5所示的示例中，除了圖4所示的結(jié)構(gòu)之外，還提供選擇晶體管203。
圖6是具有包括7個(gè)共享像素的本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的另一電路結(jié)構(gòu)。
在圖6所示的示例中，每個(gè)像素101的傳送晶體管102的連接類型不同于圖5所 示的示例的傳送晶體管102的連接類型。盡管未示出，但是可以通過(guò)采用與圖4所示相同 的FD驅(qū)動(dòng)方法來(lái)去除選擇晶體管203。 現(xiàn)在，將描述具有包括7個(gè)共享像素的本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的操作。 圖7是圖示了使得具有包括7個(gè)共享像素的本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器讀取圖像數(shù)
據(jù)的處理(在下文中，稱為"圖像數(shù)據(jù)讀取處理")的視圖。 如圖7所示，一個(gè)單元301包括七個(gè)像素101。這里，將在圖7所示的像素101中 描述的編號(hào)k(其中，k是l到7的整數(shù))稱為單元內(nèi)(inter-皿it)像素編號(hào)k。將具有單 元內(nèi)像素編號(hào)k的像素101稱為像素101-k。 在關(guān)注于一個(gè)單元301的情況下，按照單元內(nèi)像素編號(hào)k的順序(S卩，按照?qǐng)D7所 示的示例中像素101-1到101-7的順序)來(lái)相繼地讀取像素101的數(shù)據(jù)。
在關(guān)注于一個(gè)特定單元301A1的情況下，其右邊相鄰單元301B1在該圖中的垂直 方向中與其錯(cuò)位了一個(gè)像素(一行)。其右邊相鄰單元301C1在該圖中的垂直方向中與單 元301A1錯(cuò)位了兩個(gè)像素(兩行)。其右邊相鄰單元301A2排列在與單元301A1相同的行 中。相應(yīng)地，在關(guān)注于單元301A2的情況下，其右邊相鄰單元301B2在該圖中的垂直方向中 與其錯(cuò)位了 一個(gè)像素( 一行)。其右邊相鄰單元301C2在該圖中的垂直方向中與單元301A2 錯(cuò)位了兩個(gè)像素(兩行)。其后，重復(fù)三個(gè)單元301Aj到301Cj的排列。這里，在圖7所示 的示例中，示出了 j = l和2，但是j是等于或小于在像素總數(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)置的閾值的整數(shù)。 在下文中，將j稱為3單元的單位編號(hào)(3-unit unit皿mber)。相應(yīng)地，在圖7所示的示例 中，按照排列順序(即，按照單元301Aj到301Ci的順序)來(lái)相繼地進(jìn)行從單元301讀取數(shù) 據(jù)。 換言之，具有包括7個(gè)共享像素的本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器具有以下電路結(jié)構(gòu)，
其中按照垂直和水平方向排列信號(hào)傳送線，從而按照上述順序來(lái)讀取數(shù)據(jù)。 圖8是圖示了圖7所示的示例中的像素?cái)?shù)據(jù)讀取處理的流程圖。 在步驟S1中，具有包括7個(gè)共享像素的本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器(在下文中，在
參考圖8的描述中縮寫為傳感器)將3單元內(nèi)的符號(hào)(inter-3-皿it sign)設(shè)置為i = A，
將3單元的單位編號(hào)設(shè)置為j = 1，并將單元內(nèi)像素編號(hào)設(shè)置為k = 1。 這里，3單元內(nèi)的符號(hào)i意味著附加到圖7中的單元"301"的附圖標(biāo)記的符號(hào)(A
到C中的任何一個(gè))。如上定義3單元的單位編號(hào)j。即，通過(guò)描述單元300ij，指定了唯一
單元。如上定義單元內(nèi)像素編號(hào)k。即，通過(guò)像素101-k來(lái)指定單元300ij中的唯一像素。
8換言之，通過(guò)指定三個(gè)參數(shù)i 、 j 、和k，指定了預(yù)定的像素101 。 在步驟S2中，傳感器將單元301 ij設(shè)置為目標(biāo)單元。 在步驟S3中，傳感器將目標(biāo)單元中的像素101-k設(shè)置為目標(biāo)像素。 在步驟S4中，傳感器讀取目標(biāo)像素的像素?cái)?shù)據(jù)。 在步驟S5中，傳感器將單元內(nèi)像素編號(hào)k增加l(k = k+l)。 在步驟S6中，傳感器確定是否滿足k > 7。 當(dāng)確定了單元內(nèi)像素編號(hào)k等于或小于7時(shí)，傳感器從步驟S3開(kāi)始重復(fù)處理。即，對(duì)于目標(biāo)單元中的像素101-1到101-7重復(fù)地執(zhí)行步驟S3到S6的循環(huán)處理。結(jié)果，按照像素101-1到101-7的順序來(lái)相繼地讀取像素?cái)?shù)據(jù)。 當(dāng)讀取了像素101-7的像素?cái)?shù)據(jù)時(shí)，在步驟S5的處理中獲得k = 8。相應(yīng)地，在步
驟S6中確定了 "是(YES)"，并然后執(zhí)行步驟S7的處理。 在步驟S7中，傳感器將單元內(nèi)像素編號(hào)k重置為l(k= 1)。 在步驟S8中，傳感器確定3單元內(nèi)的符號(hào)i是否是C。 當(dāng)3單元內(nèi)的符號(hào)i是A或B時(shí)，在步驟S8中確定"否(N0)"，并然后執(zhí)行步驟S9的處理。 在步驟S9中，傳感器將3單元內(nèi)的符號(hào)i從A設(shè)置到B或者從B設(shè)置到C。其后，再次執(zhí)行步驟S2的處理，并重復(fù)隨后的處理。即，對(duì)于單元300Aj到300Cj重復(fù)地執(zhí)行步驟S2到S9的循環(huán)處理。結(jié)果，將單元300Aj到300Cj相繼地設(shè)置為目標(biāo)單元，并且在每個(gè)目標(biāo)單元中按照像素101-1到101-7的順序來(lái)相繼地讀取像素?cái)?shù)據(jù)。 當(dāng)讀取了單元300Cj中的像素101-7的像素?cái)?shù)據(jù)時(shí)，在步驟S5的處理中獲得k =
8。相應(yīng)地，在步驟S6中確定了 "是"，并執(zhí)行步驟S7的處理。在步驟S7中，將單元內(nèi)像素
編號(hào)k重置為l(k二l)。然后，在步驟S8中確定了"是"，并且執(zhí)行步驟S10的處理。在步
驟S10中，傳感器將3單元內(nèi)的符號(hào)i從C設(shè)置到A。 在步驟Sll中，傳感器將3單元的單位編號(hào)j增加1 (j = j+l)。 在步驟S12中，傳感器確定是否滿足j >閾值。 當(dāng)3單元的單位編號(hào)j等于或小于閾值時(shí)，再次執(zhí)行S2的處理，并重復(fù)其隨后的處理。即，將三個(gè)單元300Aj到300Cj用作單位來(lái)相繼地讀取像素?cái)?shù)據(jù)。在讀取了最終像素?cái)?shù)據(jù)之后的步驟Sll的處理中，將j設(shè)置為大于閾值。相應(yīng)地，在步驟S12中確定了"是"，并且結(jié)束圖像數(shù)據(jù)讀取處理。 圖9是圖示了圖7所示的示例中的像素?cái)?shù)據(jù)讀取處理中的圖像數(shù)據(jù)讀取驅(qū)動(dòng)脈沖的時(shí)序圖。 圖9從上邊開(kāi)始示出了傳送晶體管102-1到102-7、重置晶體管103和電源線201的時(shí)序圖。即，圖9所示的時(shí)序圖表達(dá)了圖4所示的示例，即，其中進(jìn)行FD驅(qū)動(dòng)的示例。
圖9所示的驅(qū)動(dòng)脈沖或輸出時(shí)間僅僅為示例。即，圖9沒(méi)有排除其中具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器可以按照另 一驅(qū)動(dòng)模式來(lái)操作的情況。 在圖9所示的示例中，將電位VDD的脈沖供應(yīng)到電源線201。即，當(dāng)開(kāi)始對(duì)于一個(gè)單元301的圖像數(shù)據(jù)讀取處理時(shí)，將電位VDD施加到電源線201。在參考圖9的描述中，當(dāng)將電位VDD施加到電源線201時(shí)，設(shè)想將VDD脈沖改變?yōu)?接通(0N)"狀態(tài)。當(dāng)停止了該電位的施加時(shí)，設(shè)想將VDD脈沖改變?yōu)?關(guān)斷(OFF)"狀態(tài)。
9
當(dāng)將VDD改變?yōu)?ON"狀態(tài)并且接通重置晶體管103時(shí)，將FD電位改變?yōu)楦唠娖健?相應(yīng)地，當(dāng)在此狀態(tài)中接通傳送晶體管102-1時(shí)，像素101-1的光電二極管變空，并且開(kāi)始 電荷的累積。通過(guò)完全按照相同的方式來(lái)相繼地改變重置晶體管103和像素101-2到101-7 的傳送晶體管102-2到102-7，光電二極管相繼地開(kāi)始電荷的累積。 其后，通過(guò)在VDD脈沖從"ON"狀態(tài)改變?yōu)?OFF"狀態(tài)時(shí)接通重置晶體管103，將 FD電位改變?yōu)榈碗娖健?然后，為了讀取在光電二極管中累積的電荷，再次將VDD脈沖從"OFF"狀態(tài)改變?yōu)?"ON"狀態(tài)。當(dāng)在該狀態(tài)中接通重置晶體管103并接通傳送晶體管102-1時(shí)，在像素101-1 的光電二極管中累積的電荷被讀出到FD，由此讀出信號(hào)電平(像素?cái)?shù)據(jù))。完全按照相同 的方式，相繼地接通重置晶體管103和像素101-2到101-7的傳送晶體管102-2到102-7。 相應(yīng)地，相繼地讀出光電二極管的電荷(像素?cái)?shù)據(jù))。其后，通過(guò)在VDD脈沖從"ON"狀態(tài)改變?yōu)?OFF"狀態(tài)時(shí)接通重置晶體管103， FD 電位變滿，并且結(jié)束一個(gè)單元301中的像素101-2到101-7的像素?cái)?shù)據(jù)的讀取(傳送)。
S卩，一個(gè)單元301中的像素101-1到101-7的電荷累積時(shí)間對(duì)應(yīng)于從傳送晶體管 102-1到102-7的第一發(fā)(bullet)脈沖至傳送晶體管102-1到102-7的第二發(fā)脈沖的時(shí)間 段。 通過(guò)這樣根據(jù)圖9所示的時(shí)序圖來(lái)執(zhí)行FD驅(qū)動(dòng)操作，在圖8所示的圖像數(shù)據(jù)讀取
處理中執(zhí)行對(duì)于目標(biāo)單元的步驟S3到S6的循環(huán)處理。 S卩，對(duì)于單元301執(zhí)行根據(jù)圖9所示的時(shí)序圖的FD驅(qū)動(dòng)操作。 圖10是圖示了圖7所示的示例中的像素?cái)?shù)據(jù)讀取處理中的像素?cái)?shù)據(jù)讀取驅(qū)動(dòng)脈
沖的時(shí)序圖，并且與圖9所示的示例不同。 圖10從上邊開(kāi)始示出了傳送晶體管102-1到102-7、重置晶體管103、選擇晶體管 203和電源線201的時(shí)序圖。S卩，圖10所示的時(shí)序圖表達(dá)了圖5或圖6所示的示例，即，其 中進(jìn)行常規(guī)驅(qū)動(dòng)的示例。 圖10所示的驅(qū)動(dòng)脈沖或輸出時(shí)間僅僅為示例。即，圖10沒(méi)有排除其中具有本蜂 窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器可以按照另一驅(qū)動(dòng)模式來(lái)操作的情況。 在圖10所示的示例中，直到像素101-1到101-7的光電二極管中的電荷的累積為 止的操作與圖9所示的操作基本相同，并因而不重復(fù)其描述。 為了讀出在像素101-1到101-7的光電二極管中累積的電荷，接通選擇晶體管 203。當(dāng)在該狀態(tài)中接通重置晶體管103并接通傳送晶體管102-1時(shí)，在像素101-1的光電 二極管中累積的電荷被讀出到FD，由此讀出信號(hào)電平(像素?cái)?shù)據(jù))。完全按照相同的方式， 相繼地接通重置晶體管103和像素101-2到101-7的傳送晶體管102-2到102-7。相應(yīng)地， 相繼地讀出光電二極管的電荷(像素?cái)?shù)據(jù))。其后，當(dāng)關(guān)斷選擇晶體管203時(shí)，結(jié)束一個(gè)單元301中從像素101-2到101-7的像
素?cái)?shù)據(jù)的讀取(傳送)。 S卩，該單元301中的像素101-1到101-7的電荷累積時(shí)間對(duì)應(yīng)于從傳送晶體管 102-1到102-7的第一發(fā)脈沖至傳送晶體管102-1到102-7的第二發(fā)脈沖的時(shí)間段。
通過(guò)這樣根據(jù)圖10所示的時(shí)序圖來(lái)執(zhí)行FD驅(qū)動(dòng)操作，在圖8所示的圖像數(shù)據(jù)讀 取處理中執(zhí)行對(duì)于目標(biāo)單元的步驟S3到S6的循環(huán)處理。
具有包括4到6個(gè)共享像素的本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器 已經(jīng)將包括7個(gè)共享像素的結(jié)構(gòu)舉例說(shuō)明為具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器。然而，包括7個(gè)共享像素的結(jié)構(gòu)不是必須的，而可以充分地采用包括4個(gè)或更多共享像素的結(jié)構(gòu)。相應(yīng)地，下面，將按照包括6個(gè)、5個(gè)和4個(gè)共享像素的結(jié)構(gòu)的特定示例的順序來(lái)相繼地描述包括6個(gè)、5個(gè)、和4個(gè)共享像素的結(jié)構(gòu)的特定示例。 圖11是圖示了具有包括6個(gè)共享像素的本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的像素排列的視圖。 在圖ll所示的示例中，通過(guò)中心(其意味著包括7個(gè)共享像素的結(jié)構(gòu)的中心)處的一個(gè)像素101和包圍該中心像素的五個(gè)像素101的總共6個(gè)像素101來(lái)構(gòu)造本蜂窩結(jié)構(gòu)的一個(gè)單元。 圖11所示的架構(gòu)采用一種通過(guò)FD驅(qū)動(dòng)操作來(lái)讀取電荷的方法。相應(yīng)地，獲得其中去除了選擇晶體管的電路結(jié)構(gòu)。然而，不用說(shuō)，可以采用具有選擇晶體管的電路結(jié)構(gòu)。
S卩，可以采用通過(guò)從圖4到圖6所示的任何結(jié)構(gòu)中去除與一個(gè)像素101對(duì)應(yīng)的光電二極管和傳送晶體管102而獲得的結(jié)構(gòu)，作為具有包括6個(gè)共享像素的本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的電路結(jié)構(gòu)。 圖12是圖示了具有包括6個(gè)共享像素的本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中的圖像數(shù)據(jù)讀取處理的視圖。 如圖12所示，一個(gè)單元501包括六個(gè)像素101-1到101-6。另外，像素101-k(在圖12所示的示例中，k是1到6的整數(shù))中的k代表了在圖12所示的每個(gè)像素中描述的編號(hào)，即，單元內(nèi)像素編號(hào)。 在關(guān)注于一個(gè)單元501的情況下，按照單元內(nèi)像素編號(hào)k的順序(S卩，按照?qǐng)D12所示的示例中像素101-1到101-6的順序)來(lái)相繼地進(jìn)行從像素101的數(shù)據(jù)讀取。S卩，可以僅通過(guò)將圖8中的步驟S6的處理改變?yōu)?k > 6 "的處理，來(lái)將步驟S3到S6的處理應(yīng)用于單元501，而無(wú)需任何改變?？梢酝ㄟ^(guò)省略與一個(gè)像素101對(duì)應(yīng)的傳送晶體管102的時(shí)序圖，來(lái)應(yīng)用圖9或圖10的時(shí)序圖，而無(wú)需任何改變。 圖13是圖示了具有包括5個(gè)共享像素的本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的像素排列的視圖。 在圖13所示的示例中，通過(guò)中心(其意味著包括7個(gè)共享像素的結(jié)構(gòu)的中心)處的一個(gè)像素101和包圍該中心像素的四個(gè)像素101的總共5個(gè)像素101來(lái)構(gòu)造本蜂窩結(jié)構(gòu)的一個(gè)單元。 圖13所示的架構(gòu)采用一種通過(guò)FD驅(qū)動(dòng)操作來(lái)讀取電荷的方法。相應(yīng)地，獲得其中去除了選擇晶體管的電路結(jié)構(gòu)。然而，不用說(shuō)，可以采用具有選擇晶體管的電路結(jié)構(gòu)。
SP，可以采用通過(guò)從圖4到圖6所示的任何結(jié)構(gòu)中去除與兩個(gè)像素101對(duì)應(yīng)的光電二極管和傳送晶體管102而獲得的結(jié)構(gòu)，作為具有包括5個(gè)共享像素的本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的電路結(jié)構(gòu)。 圖14是圖示了具有包括5個(gè)共享像素的本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中的圖像數(shù)據(jù)讀取處理的視圖。 如圖14所示，一個(gè)單元601包括五個(gè)像素101-1到101-5。另外，像素101-k(在圖14所示的示例中，k是1到5的整數(shù))中的k代表了在圖14所示的每個(gè)像素中描述的編號(hào)，即，單元內(nèi)像素編號(hào)。 在關(guān)注于一個(gè)單元601的情況下，按照單元內(nèi)像素編號(hào)k的順序(S卩，按照?qǐng)D14 所示的示例中像素101-1到101-5的順序)來(lái)相繼地進(jìn)行從像素101的數(shù)據(jù)讀取。S卩，可 以僅通過(guò)將圖8中的步驟S6的處理改變?yōu)?k > 5 "的處理，來(lái)將步驟S3到S6的處理應(yīng) 用于單元601，而無(wú)需任何改變?？梢酝ㄟ^(guò)省略與兩個(gè)像素101對(duì)應(yīng)的傳送晶體管102的時(shí) 序圖，來(lái)應(yīng)用圖9或圖10的時(shí)序圖，而無(wú)需任何改變。 圖15是圖示了具有包括4個(gè)共享像素的本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的像素排列的 視圖。 在圖15所示的示例中，通過(guò)中心(其意味著包括7個(gè)共享像素的結(jié)構(gòu)的中心)處 的一個(gè)像素101和包圍該中心像素的三個(gè)像素101的總共4個(gè)像素101來(lái)構(gòu)造本蜂窩結(jié)構(gòu) 的一個(gè)單元。 圖15所示的架構(gòu)采用一種通過(guò)FD驅(qū)動(dòng)操作來(lái)讀取電荷的方法。相應(yīng)地，獲得其 中去除了選擇晶體管的電路結(jié)構(gòu)。然而，不用說(shuō)，可以采用具有選擇晶體管的電路結(jié)構(gòu)。
S卩，可以采用通過(guò)從圖4到圖6所示的任何結(jié)構(gòu)中去除與三個(gè)像素101對(duì)應(yīng)的光 電二極管和傳送晶體管102而獲得的結(jié)構(gòu)，作為具有包括4個(gè)共享像素的本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖 像傳感器的電路結(jié)構(gòu)。 圖16是圖示了具有包括4個(gè)共享像素的本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中的圖像數(shù)據(jù) 讀取處理的視圖。 如圖16所示，一個(gè)單元701包括四個(gè)像素101-1到101-4。另外，像素101-k(在 圖16所示的示例中，k是1到4的整數(shù))中的k代表了在圖16所示的每個(gè)像素中描述的 編號(hào)，即，單元內(nèi)像素編號(hào)。 在關(guān)注于一個(gè)單元701的情況下，按照單元內(nèi)像素編號(hào)k的順序(S卩，按照?qǐng)D16 所示的示例中像素101-1到101-4的順序)來(lái)相繼地進(jìn)行從像素101的數(shù)據(jù)讀取。S卩，可 以僅通過(guò)將圖8中的步驟S6的處理改變?yōu)?k > 4 "的處理，來(lái)將步驟S3到S6的處理應(yīng) 用于單元701，而無(wú)需任何改變?？梢酝ㄟ^(guò)省略與三個(gè)像素101對(duì)應(yīng)的傳送晶體管102的時(shí) 序圖，來(lái)應(yīng)用圖9或圖10的時(shí)序圖，而無(wú)需任何改變。
由像素共享的片上鏡頭的結(jié)構(gòu) 從減少像素尺寸的角度來(lái)看，(在提交本發(fā)明時(shí))本技術(shù)具有對(duì)于片上鏡頭 的處理精度的限制。相應(yīng)地，通過(guò)使用過(guò)去的方法，很難制造具有高精度的微米尺寸的 (micron-sized)鏡頭或制造具有大曲率的短焦距凸透鏡。過(guò)去的方法是以下方法，其 將掩模圖案(mask pattern)的抗蝕膜(resist)應(yīng)用于片上鏡頭材料，通過(guò)熱回熔處理 (thermal ref lowing process)來(lái)熔化抗蝕膜，使用其表面張力來(lái)形成凸透鏡圖案，并且通 過(guò)蝕刻(etch)來(lái)向鏡頭材料轉(zhuǎn)移形狀。 另一方面，例如，可以采用包括7個(gè)共享像素的大單元，作為具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖 像傳感器中共享像素的單位(一個(gè)單元)?？梢圆捎酶蟮膯卧?例如，具有包括包圍該 大單元的12個(gè)像素的總共19個(gè)像素的蜂窩結(jié)構(gòu)的單元)作為一個(gè)單元。這樣，可以采用 本蜂窩結(jié)構(gòu)(包括四個(gè)或更多像素的蜂窩結(jié)構(gòu))作為一個(gè)單元，并且可以對(duì)于一個(gè)單元放 置一個(gè)微鏡頭。相應(yīng)地，可能容易地實(shí)現(xiàn)具有與鏡頭處理精度對(duì)應(yīng)的高自由度的光采集元 件。附帶地，當(dāng)對(duì)于多個(gè)像素采用一個(gè)片上鏡頭時(shí)，微鏡頭從射出瞳孔(exit pupil)的子
12集中采集光通量，由此可能掌握被攝體的聚焦?fàn)顟B(tài)或獲取深度方向中的信息。因此，可能實(shí)現(xiàn)TTL(通過(guò)該鏡頭)相位差檢測(cè)類型的自動(dòng)聚焦功能或獲取該被攝體的深度信息的功能。下面，將描述由像素共享的片上鏡頭的特定示例或采用片上鏡頭的技術(shù)的特定示例。
圖17是示意性地圖示了具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的光接收元件(像素)和光采集元件之間的位置關(guān)系的視圖。 這里，將作為一個(gè)單元的中心的一個(gè)像素101稱為"中心像素101"。 可以采用包括中心像素101和包圍該中心像素的六個(gè)像素101的總共7個(gè)像素
101的單元801，作為本蜂窩結(jié)構(gòu)的一個(gè)單元。 在此情況下，當(dāng)采用過(guò)去的技術(shù)、而沒(méi)有任何改變時(shí)，獲得了其中對(duì)于一個(gè)像素101放置一個(gè)光采集元件901(例如，片上微鏡頭)的結(jié)構(gòu)。利用該結(jié)構(gòu)，當(dāng)一個(gè)像素101的尺寸減少時(shí)，必須同樣多地減少光采集元件901的尺寸，并且難以利用目前的處理技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)這種尺寸降低。即，隨著像素101的光接收元件的尺寸減少，光采集元件901的高處理精度是必須的。當(dāng)采用片上微鏡頭作為光采集元件901時(shí)，采用包括第一到第四步驟的以下方法作為形成片上微鏡頭的目前方法。即，在第一步驟中，在應(yīng)用于片上鏡頭材料的抗蝕膜中形成鏡頭圖案，通過(guò)熱回熔來(lái)熔化抗蝕膜，并且利用表面張力來(lái)形成凸透鏡圖案。在第二步驟中，通過(guò)利用蝕刻來(lái)向鏡頭材料轉(zhuǎn)移凸透鏡圖案，從而形成片上鏡頭。在包括第一和第二步驟的方法中，難以應(yīng)對(duì)幾ym或更小的像素尺寸。使用該方法的精度達(dá)到了極限。
因此，合適的是，對(duì)于單元801(7個(gè)像素)采用一個(gè)光采集元件902(例如，片上微鏡頭)。這樣，通過(guò)采用由多個(gè)像素共享的光采集元件，可以充分地將比與像素尺寸減少相伴隨的精度低的精度用作光采集元件的處理精度。即，即使當(dāng)采用形成片上鏡頭的目前方法時(shí)，也不導(dǎo)致任何具體問(wèn)題。與其中采用以像素為單位的過(guò)去的光采集元件的情況相比，考慮到光采集元件之間的光采集特性的個(gè)體差異的降低或光采集特性的穩(wěn)定性的改善，采用由多個(gè)像素共享的光采集元件是有效的。 可以采用具有包括包圍單元801的12個(gè)像素101的總共19個(gè)像素101的一個(gè)單元802。在此情況下，對(duì)于單元802 (19個(gè)像素)，可以采用一個(gè)光采集元件902 (例如，片上微鏡頭)。 可以采用具有包括包圍單元802的18個(gè)像素101的總共37個(gè)像素101的一個(gè)單元803。在此情況下，對(duì)于單元803 (37個(gè)像素)，可以采用一個(gè)光采集元件903 (例如，片上微鏡頭)。 S卩，可以采用包括具有M重(fold)(其中，M是l或更大的整數(shù))的包圍中心像素101的像素101的蜂窩結(jié)構(gòu)，作為一個(gè)單元。在此情況下，對(duì)于每個(gè)單元，可以采用一個(gè)光采集元件(例如，片上微鏡頭)。換言之，可以采用包括以下圓周上或該圓周內(nèi)的像素的蜂窩結(jié)構(gòu)作為一個(gè)單元，所述圓周具有與中心像素IOI相距相鄰像素間距(相鄰像素之間的距離)的預(yù)定距離的半徑。這里，當(dāng)假設(shè)相鄰像素間距是單位距離1時(shí)，可以通過(guò)N =1+ E (6XX)(其中，E是范圍X = 0到x中的總和)來(lái)表達(dá)存在于與中心像素101相距X個(gè)像素或更少像素的范圍中的像素101的總數(shù)N。 S卩，一個(gè)單元包括N個(gè)像素101，并且由所述N個(gè)像素101共享一個(gè)光采集元件。這里，一個(gè)單元意味著其中排列了一個(gè)光采集元件的蜂窩結(jié)構(gòu)的單元，并且可以不按照一一對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)應(yīng)于其中共享了晶體管的單元。
光采集元件不是具體指片上微鏡頭(微凸透鏡)。例如，可以采用子波長(zhǎng)鏡頭(SWLL)作為光采集元件。這里，子波長(zhǎng)鏡頭意味著以下元件。即，子波長(zhǎng)鏡頭是通過(guò)按照
比像素對(duì)于其具有靈敏性的電子波的波長(zhǎng)小得多的標(biāo)度(scale)對(duì)具有折射率n(其中，n
> 1)的光學(xué)元件執(zhí)行微處理工藝(microprocessing process)而獲得的元件。更準(zhǔn)確地，
通過(guò)控制這種元件的微體積(micro volume)中的氣體(其折射率為1)和光學(xué)元件的體積
比，實(shí)施具有折射率的逐漸變化的二維折射率分布的光學(xué)元件。結(jié)果，該光學(xué)元件形成了具
有光采集功能的光學(xué)元件。該光采集元件是子波長(zhǎng)鏡頭。 圖18是圖示了具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的像素排列的頂視圖。 在圖18所示的示例中，為了容易解釋，僅畫出了單元902(在下文中，稱為"光采集
元件排列單元")的一部分，其中排列包括7個(gè)像素101的蜂窩結(jié)構(gòu)單元(在下文中，稱為
"像素單元")和一個(gè)光采集元件。即，實(shí)際上，按照蜂窩形狀來(lái)排列具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像
傳感器的所有像素。 如圖18所示，可以設(shè)置像素單元和光采集元件排列單元902之間的排列關(guān)系，使 得在具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的中心區(qū)域中，光采集元件的光軸與像素單元的中心無(wú)
偏心地對(duì)齊；而在周圍區(qū)域中，光采集元件的光軸與像素單元的中心偏心地對(duì)齊。相應(yīng)地， 可能在具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的周圍區(qū)域中有效地采集偏斜(tilt)入射的光分 量，由此減少臨邊昏暗(limbdarkening)(陰影shading)。在圖18所示的示例中，對(duì)于一個(gè) 光采集元件排列單元902排列一個(gè)光采集元件。然而，對(duì)于一個(gè)像素101可以排列一個(gè)光 采集元件，或者對(duì)于更多像素101可以排列一個(gè)光采集元件。
由像素共享的片上鏡頭的使用相位差的檢測(cè) 將作為其中對(duì)于本蜂窩結(jié)構(gòu)的一個(gè)單元采用一個(gè)光采集元件的使用示例，來(lái)描述 執(zhí)行相位差檢測(cè)功能的方法。 圖19、圖20A和圖20B、圖21以及圖22是圖示了執(zhí)行相位差檢測(cè)功能的方法的視 圖。 在圖19到22中，點(diǎn)1501A和1501B代表了例如點(diǎn)光源的被攝體中的一個(gè)特定點(diǎn)。 從點(diǎn)1501A和1501B(即，從該圖的左邊)相繼地排列相機(jī)鏡頭組1502、光采集元件組1503 和光接收元件陣列1504。光接收元件陣列1504意味著在本蜂窩結(jié)構(gòu)中排列的像素101 (光 電二極管)的集合。即，構(gòu)成光接收元件陣列1504的矩形分別代表了一個(gè)像素101。這里， 采用了圖17所示的單元801，并且光采集元件902對(duì)應(yīng)于光采集元件組1503的一個(gè)元件。 光采集元件組1503的一個(gè)光采集元件902對(duì)應(yīng)于三個(gè)相對(duì)(o卯osing)像素101。即，"三 個(gè)相對(duì)像素101"意味著沿著圖17的線X-X'所取的截面中的三個(gè)像素101，g卩，包括像素 101C的三個(gè)彩色像素101。 在圖19到圖22所示的示例中，為了方便解釋，沿著線X-X'所取的截面中的像素 的數(shù)目是三個(gè)。即，如參考圖17所描述的，沿著線X-X'所取的截面中的像素的數(shù)目可以是 五個(gè)或七個(gè)或者更多。 如圖19所示，來(lái)自被攝體的點(diǎn)1501A的光被鏡頭組1502采集，被聚焦在一個(gè)光采 集元件902上，并且被形成為例如像素IOIA到IOIC中的圖像。類似地，來(lái)自被攝體的點(diǎn) 1501B的光被鏡頭組1502聚焦在一個(gè)光采集元件902上，并且被形成為例如像素101D到 101F中的圖像。 圖20A和圖20B示出了在被攝體的點(diǎn)1501A上聚焦光的條件下(所謂的在聚焦條件下)的位置關(guān)系。 在來(lái)自被攝體的點(diǎn)1501A的光之中，如圖20A所示地傳播入射到鏡頭組1502的中心區(qū)域上的光。即，光被鏡頭組1502采集，被聚焦在一個(gè)光采集元件902上，并且被形成為例如與光采集元件902相對(duì)的三個(gè)像素101A到IOIC之中的中心像素IOIB(圖17中的中心像素101)中的圖像。 在來(lái)自被攝體的點(diǎn)1501A的光之中，如圖20B所示地傳播入射到圖20B中的鏡頭組1502的上部區(qū)域上的光。即，光被鏡頭組1502采集，被聚焦在一個(gè)光采集元件902上，并且被形成為例如與光采集元件902相對(duì)的三個(gè)像素101A到101C之中的、圖20B中的下部像素IOIC的圖像。 在來(lái)自被攝體的點(diǎn)1501A的光之中，如下地(未示出)傳播入射到圖20A和圖20B中的鏡頭組1502的下部區(qū)域上的光。S卩，光被鏡頭組1502采集，被聚焦在一個(gè)光采集元件902上，并且被形成為例如與光采集元件902相對(duì)的三個(gè)像素IOIA到101C之中的圖20A和圖20B中的上部像素101A的圖像。 這樣，在來(lái)自被攝體的光之中，來(lái)自鏡頭組1502的孔徑的一部分(子孔徑)的光選擇性地到達(dá)像素101 (光接收元件)。 圖21示出了其中在被攝體的點(diǎn)1501A的前面聚焦光的條件下(所謂的在前釘扎(pi皿ing)條件下)的位置關(guān)系。 在此情況下，在來(lái)自被攝體的點(diǎn)1501A的光之中，在圖20A和圖20B所示的聚焦條件下被形成為中心像素IOIB(圖17中的中心像素101)中的圖像的光被聚焦在比圖21中的下部像素IOIC稍稍上部的區(qū)域上。 圖22示出了其中在被攝體的點(diǎn)1501A的后面聚焦光的條件下(所謂的在后釘扎條件下)的位置關(guān)系。 在此情況下，在來(lái)自被攝體的點(diǎn)1501A的光之中，在圖20A和圖20B所示的聚焦條件下被形成為中心像素IOIB(圖17中的中心像素101)中的圖像的光被聚焦在比圖22中的下部像素IOIC稍稍下部的區(qū)域上。 這樣，當(dāng)對(duì)于多個(gè)像素101排列一個(gè)光采集元件902時(shí)，在來(lái)自被攝體的光之中、經(jīng)過(guò)鏡頭組1502的孔徑的一部分(子孔徑)的光選擇性地到達(dá)像素101。取決于聚焦的位置而偏移選擇性地到達(dá)的光的圖像形成位置。相應(yīng)地，通過(guò)比較多個(gè)像素101的光強(qiáng)度值，可能確定聚焦位置。結(jié)果，可能容易地執(zhí)行檢測(cè)相位差的自動(dòng)聚焦功能。在具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中，在像素101的整個(gè)表面上排列覆蓋多個(gè)像素的光采集元件902。相應(yīng)地，可以容易地將圖像傳感器應(yīng)用于可以將重新聚焦處理執(zhí)行為捕獲圖像之后的后處理的三維相機(jī)(光場(chǎng)相機(jī)light field camera)。 如上所述，當(dāng)對(duì)于多個(gè)像素101排列一個(gè)光采集元件902時(shí)，光采集元件902充分地配對(duì)(conjugate)(充分地聚焦)包括主成像鏡頭的鏡頭組1502的射出瞳孔與像素101 (光接收元件)之間的位置關(guān)系。從鏡頭組1502的射出瞳孔到光采集元件902的距離遠(yuǎn)大于從光采集元件902到像素101的距離。在光采集元件902的焦平面上充分地排列像素101。相應(yīng)地，每個(gè)像素101經(jīng)過(guò)光采集元件902而從鏡頭組1502的偏心子集接收光通量。相應(yīng)地，可能檢測(cè)在具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的聚焦位置之前或之后的對(duì)象中的相位差，或者可能獲取到該對(duì)象的距離信息。
具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的色彩再現(xiàn) 圖23是圖示了當(dāng)像素101具有不同濾色器時(shí)的圖像重組處理的視圖。
在單色圖像傳感器或其中一個(gè)像素對(duì)于多個(gè)色彩(多個(gè)波長(zhǎng))敏感的圖像傳感器(例如，諸如在硅的堆疊方向中分離色彩的Foveon X3的圖像傳感器)中，圖像重組處理可能不是必須的。然而，一般的圖像傳感器經(jīng)常具有RGB濾色器或互補(bǔ)濾色器。當(dāng)將具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器應(yīng)用于這種圖像傳感器時(shí)，對(duì)于再現(xiàn)色彩以使得像素101保持三種色彩的色彩信息，圖像重組處理可能是必須的。 在具有圖1A所示的方陣結(jié)構(gòu)的過(guò)去的圖像傳感器中(S卩，在具有包含均勻像素尺寸的方陣結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中)，當(dāng)相鄰像素之間的距離是D(其單位是任意的)時(shí)，X軸方向和Y軸方向中與目標(biāo)像素相距N個(gè)像素的距離是D的整數(shù)倍。 另一方面，在具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中，當(dāng)相鄰像素之間的距離是D時(shí)，從目標(biāo)像素101到由兩個(gè)像素隔開(kāi)的像素101的距離是2D或V 3D。 S卩，取決于與目標(biāo)像素101的位置關(guān)系，像素間距的比率不是簡(jiǎn)單的整數(shù)倍。相應(yīng)地，當(dāng)進(jìn)行圖像重組處理時(shí)，為了準(zhǔn)確地計(jì)算像素間距，計(jì)算量可能較大。 因此，作為一種減少圖像重組處理的計(jì)算量的方法，本發(fā)明人發(fā)明了一種利用整數(shù)比率來(lái)近似相鄰像素之間的距離的方法。 在圖23所示的示例中，假設(shè)三種色彩RGB的圖像傳感器中的圖像重組處理。
該圖中白色像素IOIG代表了對(duì)于綠色(G)敏感的像素。在下文中，將像素101G稱為綠色像素IOIG。該圖中黑色像素IOIR代表了對(duì)于紅色(R)敏感的像素。在下文中，將像素IOIR稱為紅色像素IOIR。該圖中灰色像素IOIB代表了對(duì)于藍(lán)色(B)敏感的像素。在下文中，將像素IOIB稱為藍(lán)色像素IOIB。 例如，考慮將該圖中的位置Pa處的綠色像素101G用作目標(biāo)像素，通過(guò)圖像重組處理來(lái)恢復(fù)紅色的光強(qiáng)度值。假設(shè)到其左側(cè)的位置Pb處的紅色像素101R的距離是D。在此情況下，其上側(cè)的位置Pc處的紅色像素IOIR和其右側(cè)的位置Pd處的紅色像素101R作為與目標(biāo)像素101G隔開(kāi)兩個(gè)像素的像素101而存在。與位置Pc處的紅色像素101R的距離是2D。相反地，與位置Pd處的紅色像素IOIR的距離是V 3D。相應(yīng)地，在根據(jù)本實(shí)施例的方法中，不是通過(guò)采用2D或V 3D作為與隔開(kāi)兩個(gè)像素的像素101的距離、而是通過(guò)將全部?jī)蓚€(gè)距離近似為2D，來(lái)進(jìn)行圖像重組處理。 例如，假設(shè)位置Pb處的紅色像素101R的光強(qiáng)度值是80，位置Pc處的紅色像素101R的光強(qiáng)度值是75，并且位置Pd處的紅色像素101R的光強(qiáng)度值是89。在此情況下，當(dāng)正確地計(jì)算像素之間的距離時(shí)，通過(guò)圖像重組處理而內(nèi)插的位置Pa處的綠色像素IOIG的值是80. 19。另一方面，當(dāng)通過(guò)使用根據(jù)本實(shí)施例的方法來(lái)將與隔開(kāi)兩個(gè)像素的像素101的距離近似為2D從而做出計(jì)算時(shí)，通過(guò)圖像重組處理而內(nèi)插的位置Pa處的綠色像素101G的值是80.0。其間差異僅為O. 24%，并因而可以滿意地采用根據(jù)本方法的方法用于實(shí)際使用。 濾色器的組合不具體限于圖23所示的示例，即，三種色彩RGB的排列。 圖24A到24D示出了具有包括7個(gè)共享像素的本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中的濾色
器的排列的四種可能示例。 圖24A示出了三種類型濾色器Ca、 Cb和Cc的排列。例如，當(dāng)將具有本蜂窩結(jié)構(gòu)
16的圖像傳感器應(yīng)用于可見(jiàn)波長(zhǎng)圖像傳感器時(shí)，優(yōu)選的是，濾色器Ca是傳送綠色波長(zhǎng)的濾色器?？梢圆捎脗魉退{(lán)色和紅色波長(zhǎng)的濾色器作為濾色器Cb和Cc。 圖24B示出了七種類型濾色器Ca、Cb、Cc、Cd、Ce、Cf和Cg的排列。例如，可以采用RGB、青色、洋紅色、黃色、白色、紫外線、和其他波長(zhǎng)的一色濾色器(one-color filter)作為七種類型濾色器Ca、 Cb、 Cc、 Cd、 Ce、 Cf和Cg。 圖24C示出了三種類型濾色器Ca、Cb和Cc的排列。例如，對(duì)于中心像素101排列預(yù)定類型的濾色器Ca。對(duì)于包圍該中心像素101的六個(gè)像素101交替地排列另外兩種類型濾色器Cb和Cc。 圖24D示出了五種類型濾色器Ca、Cb、Cc、Cd和Ce的排列。例如，可以采用RGB、青色、洋紅色、黃色、白色、紫外線、和其他波長(zhǎng)的一色濾色器作為五種類型濾色器Ca、 Cb、 Cc、Cd和Ce。然而，優(yōu)選的是，大多數(shù)濾色器Ca是傳送綠色波長(zhǎng)的濾色器。
當(dāng)采用了圖24A到24D所示的排列時(shí)，可以無(wú)需任何改變地采用圖23所示的方法，作為使用圖像重組處理來(lái)獲取像素的色彩信息的方法。 現(xiàn)在，將描述使用圖像重組處理的像素的內(nèi)插。通過(guò)該內(nèi)插，可能提高空間分辨率。 圖25是圖示了使用圖像重組處理的像素的內(nèi)插的示例的視圖。
通過(guò)實(shí)線畫出的蜂窩形狀的像素101代表了實(shí)際的像素。另一方面，通過(guò)虛線畫出的像素101N代表了可以通過(guò)圖像重組處理再現(xiàn)的虛擬像素。在本蜂窩結(jié)構(gòu)中，在偏斜60度的軸中排列實(shí)際像素101。 S卩，本蜂窩結(jié)構(gòu)，當(dāng)將一個(gè)軸固定為水平或垂直方向時(shí)，另一個(gè)軸偏移半個(gè)像素(semi-pixel)。相應(yīng)地，可以將水平方向中彼此鄰近的兩個(gè)實(shí)際像素101的像素值的平均用作虛擬像素101N的像素值。相應(yīng)地，可能使得水平方向中的分辨率加倍。結(jié)果，可能增強(qiáng)具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的實(shí)質(zhì)分辨率。
3.根據(jù)另一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置 圖26是圖示了包含與具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器的配置不同的配置的、根據(jù)本發(fā)明另 一實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的示例的視圖。 在圖26所示的示例中，采用方陣結(jié)構(gòu)作為像素2001的排列結(jié)構(gòu)。采用包括7個(gè)像素作為一個(gè)單元的本蜂窩結(jié)構(gòu)作為光采集元件2002的排列結(jié)構(gòu)。 如上所述，本蜂窩結(jié)構(gòu)具有比方陣結(jié)構(gòu)的填充因子更大的填充因子。相應(yīng)地，具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的光采集元件2002可以具有比具有包含了相同面積(area)的方陣結(jié)構(gòu)的光采集元件的效率更高的效率。另一方面，當(dāng)采用過(guò)去的方陣結(jié)構(gòu)作為像素2001的排列結(jié)構(gòu)時(shí)，可以實(shí)施現(xiàn)有的架構(gòu)。即，可以將圖26所示的固態(tài)成像裝置的結(jié)構(gòu)說(shuō)成是具有本蜂窩結(jié)構(gòu)和方陣結(jié)構(gòu)兩者的長(zhǎng)處作為整體的結(jié)構(gòu)。在本蜂窩結(jié)構(gòu)和方陣結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系中，將方陣相對(duì)偏移l/4像素。然而，利用該偏移，當(dāng)使用現(xiàn)有的像素架構(gòu)來(lái)實(shí)施具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的光采集元件2002的高光采集效率時(shí)，不存在問(wèn)題。
4.本蜂窩結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)
現(xiàn)在，將描述本蜂窩結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。 將本蜂窩結(jié)構(gòu)與圖1A所示的方陣結(jié)構(gòu)相比，填充因子12如上所述地增加。這樣，
與方陣結(jié)構(gòu)相比，本蜂窩結(jié)構(gòu)具有更高平面填充率和更高光采集效率的優(yōu)點(diǎn)。 本蜂窩結(jié)構(gòu)具有可以通過(guò)像素共享來(lái)減少晶體管的數(shù)目的優(yōu)點(diǎn)。S卩，如上所述，可能實(shí)施其中使用具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器、由四個(gè)或更多像素共享晶體管的電路架構(gòu)。即，在過(guò)去的方陣結(jié)構(gòu)的最大共享像素電路架構(gòu)中，由四個(gè)像素共享晶體管。在專利文獻(xiàn)5所公開(kāi)的過(guò)去的像素單元中，僅三個(gè)像素可以共享晶體管。然而，在具有本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中，可能容易地使得更多像素(例如，5個(gè)、6個(gè)或7個(gè)像素)共享晶體管。例如，在具有包括7個(gè)共享像素的本蜂窩結(jié)構(gòu)的圖像傳感器中，可以共享重置晶體管、選擇晶體管和放大晶體管。相應(yīng)地，可能實(shí)現(xiàn)10個(gè)晶體管(化)/7個(gè)像素=1.43Tr/像素。與在專利文獻(xiàn)5中所公開(kāi)的過(guò)去的像素單元中的2. OTr/像素相比，可以看出，每個(gè)像素的晶體管數(shù)目非常小。當(dāng)采用了利用漏極端子來(lái)控制FD電位的FD驅(qū)動(dòng)操作時(shí)，可以采用其中去除了選擇晶體管的架構(gòu)。在此情況下，將每個(gè)像素的晶體管數(shù)目減少為9個(gè)晶體管/7個(gè)像素=1.29Tr/像素。每個(gè)單位像素的晶體管數(shù)目的減少有效地使能了成本的降低、由于電路面積(area)的減少而導(dǎo)致的PD面積的增加、和由于晶體管數(shù)目的減少而導(dǎo)致的產(chǎn)出的增加或功率的降低。 在本蜂窩結(jié)構(gòu)中，可以采用可以減少圖像傳感器中光采集特性的面上不平衡性(in-plane imbalance)的光采集元件，作為諸如片上微鏡頭的光采集元件。本蜂窩結(jié)構(gòu)可以促進(jìn)使用光采集元件的相位差的檢測(cè)。本蜂窩結(jié)構(gòu)是包括例如7個(gè)像素的大蜂窩結(jié)構(gòu)?？赡茉诎?個(gè)像素的蜂窩結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上容易地形成多重包圍中心像素的蜂窩結(jié)構(gòu)。相應(yīng)地，在本蜂窩結(jié)構(gòu)中，對(duì)于多個(gè)像素可以采用一個(gè)光采集元件。即，像素可以共享光采集元件。相應(yīng)地，可能實(shí)施具有不導(dǎo)致處理精度的任何劣化的尺寸的光采集元件。結(jié)果，可能減少圖像傳感器中光采集特性的面上不平衡性。通過(guò)對(duì)于一個(gè)光采集元件排列多個(gè)像素，可能在像素之間檢測(cè)來(lái)自被攝體的光的相位差。結(jié)果，可以促進(jìn)對(duì)于相位差檢測(cè)自動(dòng)聚焦功能或三維相機(jī)的應(yīng)用。 可以利用本蜂窩結(jié)構(gòu)來(lái)排列僅光采集元件，并且可以利用過(guò)去的方陣結(jié)構(gòu)來(lái)排列像素。在此情況下，由于該電路結(jié)構(gòu)類似于過(guò)去的方陣結(jié)構(gòu)，所以可能享受本蜂窩結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)處，而沒(méi)有光采集效率或空間分辨率的各向異性。 可以將根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)成像裝置應(yīng)用于具有圖像捕獲功能的各種電子設(shè)備的相機(jī)部件。電子設(shè)備的示例包括數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)、和移動(dòng)電話?？梢詫⒏鶕?jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)成像裝置應(yīng)用于所有領(lǐng)域中的電子設(shè)備的相機(jī)部件，所述電子設(shè)備再現(xiàn)輸入到電子設(shè)備或在電子設(shè)備中生成的圖像信號(hào)并且捕獲圖像或視頻。下面，將描述具有這種相機(jī)部件的電子設(shè)備的示例。 例如，可以將本發(fā)明應(yīng)用于作為電子設(shè)備的示例的數(shù)字照相機(jī)。數(shù)字照相機(jī)包括成像鏡頭、顯示單元、控制開(kāi)關(guān)、菜單開(kāi)關(guān)、快門、和根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)成像裝置。
例如，可以將本發(fā)明應(yīng)用于作為電子設(shè)備的示例的筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)。在筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)中，主體包括在輸入字符時(shí)操作的鍵盤等，并且主外殼(main cover)包括相機(jī)部件。使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)成像裝置作為相機(jī)部件來(lái)制造筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)。
例如，可以將本發(fā)明應(yīng)用于作為電子設(shè)備的示例的移動(dòng)終端。移動(dòng)終端包括上翻蓋(chassis)和下翻蓋。移動(dòng)終端具有兩個(gè)翻蓋的打開(kāi)狀態(tài)和閉合狀態(tài)。除了上翻蓋和下翻蓋之外，移動(dòng)終端包括連接部件(合頁(yè)部件)、顯示器、子顯示器、圖片光、和相機(jī)部件，并且使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)成像裝置作為相機(jī)部件來(lái)制造該移動(dòng)終端。
例如，可以將本發(fā)明應(yīng)用于作為電子設(shè)備的示例的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)包括主體、放置在朝向前側(cè)的側(cè)表面上的被攝體成像鏡頭、用于捕獲圖像的開(kāi)始/停止開(kāi)關(guān)、監(jiān)視器、和根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的固態(tài)成像裝置。 本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，而是可以以各種形式進(jìn)行修改，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。 本申請(qǐng)包含與在2009年1月8日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP
2009-002441中公開(kāi)的主題相關(guān)的主題，通過(guò)引用將其全部?jī)?nèi)容合并于此。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，取決于設(shè)計(jì)需求和其他因素，可能出現(xiàn)各種修改、組
合、子組合和變形，只要它們處于所附權(quán)利要求或其等效物的范圍內(nèi)即可。
權(quán)利要求
一種固態(tài)成像裝置，包括光接收元件，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并且被放置在多個(gè)像素中的每一個(gè)像素中，其中，將其中利用與所述多個(gè)像素之中的預(yù)定像素相鄰的六個(gè)像素來(lái)包圍預(yù)定像素的蜂窩結(jié)構(gòu)、或者其中從該蜂窩結(jié)構(gòu)中省略所述六個(gè)相鄰像素之中的一個(gè)到三個(gè)像素的結(jié)構(gòu)用作基本單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，其中所述基本單元包括傳送晶體管，其放置在所述基本單元的每個(gè)像素中；以及重置晶體管、選擇晶體管和放大晶體管，它們由所述基本單元的像素共享。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像裝置，其中所述基本單元包括傳送晶體管，其放置在所述基本單元的每個(gè)像素中；以及重置晶體管和放大晶體管，它們由所述基本單元的像素共享，并且所述基本單元的晶體管根據(jù)用于通過(guò)利用脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)其漏極端子從而控制浮動(dòng)擴(kuò)散電位的浮動(dòng)擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)方法來(lái)驅(qū)動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的固態(tài)成像裝置，還包括光采集元件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的固態(tài)成像裝置，其中由放置在以下圓周上或該圓周內(nèi)的像素共享一個(gè)光采集元件，所述圓周具有等于或大于從預(yù)定像素到相鄰像素的距離的預(yù)定距離作為半徑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的固態(tài)成像裝置，其中所述固態(tài)成像裝置聚焦來(lái)自被攝體的光，以及通過(guò)使用光采集元件使得來(lái)自位于聚焦位置之前或之后的對(duì)象的整個(gè)光通量的子集選擇性地到達(dá)所述像素，來(lái)檢測(cè)該對(duì)象的相位差，從而做出聚焦確定或獲取到該對(duì)象的距尚{曰息o
7. 根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)的固態(tài)成像裝置，其中在所述固態(tài)成像裝置的中心位置處，彼此無(wú)偏心地對(duì)齊光采集元件的光軸和光接收元件的中心，并且取決于與中心部分的距離，朝向中心部分偏心地對(duì)齊光采集元件的光軸和光接收元件的中心。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l的固態(tài)成像裝置，還包括N種類型(其中，N是等于或大于3的整數(shù))的濾光器，用于選擇性地傳送特定波長(zhǎng)的光束，其中在所述基本單元的像素中放置所述N種類型的濾光器之中的預(yù)定類型的濾光器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的固態(tài)成像裝置，其中在所述基本單元的每個(gè)像素中放置一種類型的濾光器，并且使用其中放置了對(duì)應(yīng)類型的濾光器的另一像素的光強(qiáng)度值以及該像素和該另一像素之間的相對(duì)像素間距、通過(guò)計(jì)算來(lái)內(nèi)插該像素的色彩。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的固態(tài)成像裝置，其中當(dāng)所述像素間距不是單位像素間距的整數(shù)倍時(shí)，將所述像素間距近似為整數(shù)倍，以計(jì)算該像素的色彩。
11. 一種固態(tài)成像裝置包括多個(gè)像素中的每一個(gè)像素中的光采集元件和進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光接收元件，其中，采用其中在由兩個(gè)正交的軸形成的格形的頂點(diǎn)處排列光接收元件的方陣結(jié)構(gòu)，作為光接收元件的排列結(jié)構(gòu)，以及采用其中利用與所述多個(gè)像素之中的預(yù)定像素相鄰的六個(gè)像素來(lái)包圍預(yù)定像素的蜂窩結(jié)構(gòu)、或者其中從該蜂窩結(jié)構(gòu)中省略六個(gè)相鄰像素之中的一個(gè)到三個(gè)像素的結(jié)構(gòu)，作為光采集元件的排列結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種固態(tài)成像裝置包括光接收元件，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并且被放置在多個(gè)像素中的每一個(gè)像素中，其中，將其中利用與所述多個(gè)像素之中的預(yù)定像素相鄰的六個(gè)像素來(lái)包圍預(yù)定像素的蜂窩結(jié)構(gòu)、或者其中從該蜂窩結(jié)構(gòu)中省略所述六個(gè)相鄰像素之中的一個(gè)到三個(gè)像素的結(jié)構(gòu)用作基本單元。
文檔編號(hào)H04N5/335GK101778221SQ20101000153
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
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