輸出來自列信號處理器的信號。
[0114]如上所述，關(guān)于第η行中的像素，基于對于同一微透鏡提供的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的像素信號被讀取并被用作圖像拾取信號。另一方面，關(guān)于第n+1行中的像素，僅基于對于同一微透鏡提供的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的一個(gè)的像素信號被讀取?？赏ㄟ^通過從像素讀取僅基于光電轉(zhuǎn)換單元PC1的像素信號并從另一像素讀取僅基于光電轉(zhuǎn)換單元PC2的像素信號來對兩個(gè)像素信號執(zhí)行差分處理，檢測相位差。在像素中，圖2中左邊的光電轉(zhuǎn)換單元可被用作光電轉(zhuǎn)換單元PC2，并且在另一像素中，圖2中右邊的光電轉(zhuǎn)換單元可被用作光電轉(zhuǎn)換單元PC2。
[0115]固態(tài)圖像拾取元件1000的操作不限于上述操作。要從其讀取圖像拾取信號的像素和要從其讀取相位差檢測信號的像素可在例如捕獲靜止圖像和捕獲移動圖像的情況下被切換，或者可根據(jù)要從其讀取像素信號的像素的數(shù)量被切換。
[0116]如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，可獲得圖像拾取信號和相位差檢測信號。根據(jù)本實(shí)施例的像素中的每一個(gè)包含彼此獨(dú)立地控制的兩個(gè)部分電極(像素電極303)，并因此像素可被兼用作圖像拾取像素和相位差檢測像素。因此，與日本專利公開N0.2014-67948中不同，相位差檢測像素的位置可動態(tài)改變。并且，在日本專利公開N0.2014-67948中描述的結(jié)構(gòu)中，遮光膜被提供以覆蓋相位差檢測像素的一部分，并因此相位差檢測像素和圖像拾取像素可以具有不同的光學(xué)特性。相比之下，根據(jù)本實(shí)施例的像素的有利之處在于，用作相位差檢測像素的像素和用作圖像拾取像素的像素具有彼此等同的光學(xué)特性。
[0117]第二實(shí)施例
[0118]圖7是示出根據(jù)第二實(shí)施例的像素陣列110的示圖。這里，將給出布置4行X4列的像素的情況的描述。
[0119]這里，將給出從左邊起第一列中的像素和從右邊起第一列中的像素被以固定的方式用作圖像拾取像素并且中間兩列中的像素被以切換的方式用作相位差檢測像素或者圖像拾取像素的示例的描述。
[0120]在圖3所示的配置中，通過將信號pADD的電平固定到Η電平或者將開關(guān)405的控制節(jié)點(diǎn)固定到電源，從左邊起第一列和從右邊起第一列中的像素100a作為圖像拾取像素操作。
[0121]從左邊起第二列中的像素100b被配置，使得圖中左邊的光電轉(zhuǎn)換單元為光電轉(zhuǎn)換單元PC2。從右邊起第二列中的像素100c被配置，使得圖中右邊的光電轉(zhuǎn)換單元為光電轉(zhuǎn)換單元PC2。通過該配置，可在從左邊起第二列和從右邊起第二列中實(shí)現(xiàn)相位差檢測操作。
[0122]根據(jù)操作模式，從左邊起第二列和從右邊起第二列中的像素可作為圖像拾取像素操作。例如，這些像素可在移動圖像捕獲期間作為相位差檢測像素操作，并且可在靜止圖像捕獲期間作為圖像拾取像素操作。可替代地，可通過用戶操作切換作為相位差檢測像素或圖像拾取像素的像素100b和100c的操作。
[0123]第三實(shí)施例
[0124]圖8示出根據(jù)第三實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取元件的示例配置。與圖1所示的固態(tài)圖像拾取元件的部件相同的部件由相同的附圖標(biāo)記表示。在下文中，將主要給出與圖1所示的配置的不同的描述。
[0125]根據(jù)本實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取元件與圖1所示的固態(tài)圖像拾取元件的不同在于，每個(gè)像素100包含對于各個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元提供并且彼此獨(dú)立的信號讀取電路400a和400b，并且對于像素陣列的每個(gè)列提供兩個(gè)垂直信號線130a和130b。
[0126]圖9是示出根據(jù)本實(shí)施例的像素100的示例配置的等效電路圖。該配置與通過從圖3所示的像素100去除開關(guān)并且添加放大晶體管和選擇晶體管獲得的配置等效。對于光電轉(zhuǎn)換單元PC1提供信號讀取電路400a，并且信號讀取電路400a的輸出被供給到垂直信號線130a。信號讀取電路400a包含放大晶體管403a、選擇晶體管404a、復(fù)位晶體管401a和驅(qū)動電容器402a。在接通選擇晶體管404a時(shí)，放大晶體管403a與沿垂直信號線130a提供的恒流源180a —起作為源跟隨器電路操作。同樣地，對于光電轉(zhuǎn)換單元PC2提供信號讀取電路400b，并且信號讀取電路400b的輸出被供給到垂直信號線130b。信號讀取電路400b包含放大晶體管403b、選擇晶體管404b、復(fù)位晶體管401b和驅(qū)動電容器402b。在接通選擇晶體管404b時(shí)，放大晶體管403b與沿垂直信號線130b提供的恒流源180b —起作為源跟隨器電路操作。
[0127]在本實(shí)施例中，對于像素陣列110的每個(gè)列提供兩個(gè)垂直信號線130a和130b，并因此可以并行地讀取基于在同一像素100中提供的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元PC1和PC2的信號。因此，信號讀取電路400a和400b通過共用信號控制。
[0128]圖10是根據(jù)本實(shí)施例的像素100的截面圖。如從示圖清楚地看到的，對于提供在同一微透鏡之下的兩個(gè)單獨(dú)的光電轉(zhuǎn)換單元提供信號讀取電路。
[0129]圖11是用于描述根據(jù)本實(shí)施例的操作的定時(shí)圖。并且在本實(shí)施例中，將給出滾動快門操作的描述。與圖6所示的操作的不同在于，在第η行和第n+1行兩者中讀取基于兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的信號。
[0130]在本實(shí)施例中，在時(shí)間t4上由列信號處理器采樣和保持基于兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的信號。這些信號與在時(shí)間t2上由列信號處理器采樣和保持的信號之間的差被獲得，以執(zhí)行相關(guān)雙重采樣(⑶S)處理。作為加算(add)經(jīng)受差分處理的信號的結(jié)果，可獲得基于兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的信號。該信號可被用作圖像拾取信號。另一方面，經(jīng)受差分處理的各個(gè)信號可被用作相位差檢測信號。因此，可在獲得圖像拾取信號的同時(shí)執(zhí)行相位差檢測。
[0131]這同樣應(yīng)用到在時(shí)間tl2上采樣和保持的信號。
[0132]在本實(shí)施例中，如第一實(shí)施例中那樣，每個(gè)像素包含彼此獨(dú)立地控制的兩個(gè)像素電極303，并因此像素可被兼用作圖像拾取像素和相位差檢測像素。因此，相位差檢測像素的位置可動態(tài)改變。并且，根據(jù)本實(shí)施例，每個(gè)像素包含信號讀取電路，并因此可并行地獲得相位差檢測信號和圖像拾取信號。
[0133]第四實(shí)施例
[0134]圖12是示出根據(jù)第四實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取元件的示例配置的框圖。
[0135]根據(jù)第四實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取元件與圖1所示的固態(tài)圖像拾取元件的不同在于，每個(gè)像素100包含兩個(gè)對電極307a和307b以及一個(gè)像素電極303，并且不提供開關(guān)405，并且進(jìn)一步地，施加到驅(qū)動電容器的偏置電壓為固定的偏置電壓。在第一實(shí)施例中，每個(gè)像素包含用作可彼此獨(dú)立地控制的部分電極的兩個(gè)像素電極。相比之下，在本實(shí)施例中，兩個(gè)對電極被用作可彼此獨(dú)立地控制的部分電極。
[0136]兩個(gè)對電極307a和307b被配置為可彼此獨(dú)立地控制。行驅(qū)動電路120向兩個(gè)對電極307a和307b供給偏置電壓Vsa和Vsb。另一方面，像素電極303被兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元共享。
[0137]圖13是根據(jù)本實(shí)施例的像素100的截面圖。在圖2中，一個(gè)像素包含一個(gè)對電極307。相比之下，在本實(shí)施例中，一個(gè)像素包含兩個(gè)對電極307a和307b。并且，在圖2中提供兩個(gè)像素電極303a和303b，而在本實(shí)施例中提供一個(gè)像素電極303。因此，不提供開關(guān)405，并且提供一個(gè)復(fù)位晶體管，盡管在圖2中提供兩個(gè)復(fù)位晶體管401a和401b。在本實(shí)施例中，每個(gè)像素包含由像素電極303以及對電極307a和307b構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換單元PC1和PC2。
[0138]對于同一微透鏡提供的兩個(gè)對電極307a和307b以其間的距離d彼此分離，并且構(gòu)成兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元。盡管在圖中沒有示出，但相鄰像素的對電極可以以其間的比距離d大的距離D彼此分離。某一像素的對電極307a被設(shè)置在離該某一像素的對電極307b距離為d處，并且被設(shè)置在離相鄰像素的對電極307b距離為D處。通過這樣的對電極設(shè)置，可抑制根據(jù)進(jìn)入到某一像素的光產(chǎn)生的電荷存儲于相鄰像素的光電轉(zhuǎn)換單元中的現(xiàn)象的出現(xiàn)。在每個(gè)像素包含濾色器的情況下，可減少顏色的混合。濾色器例如被提供在對電極與微透鏡之間。并且，可以在濾色器與對電極307之間以及在兩個(gè)相鄰像素之間提供遮光膜，以便進(jìn)一步抑制顏色混合的出現(xiàn)。可在濾色器與微透鏡之間提供保護(hù)膜，以便減少由形成濾色器產(chǎn)生的段差。
[0139]圖14是根據(jù)本實(shí)施例的像素100的等效電路圖。在本實(shí)施例中，驅(qū)動電容器402的一個(gè)節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)N1連接，并且另一節(jié)點(diǎn)固定到接地電勢。偏置電壓Vsa和Vsb分別被供給到對電極307a和307b。
[0140]圖15是示出光電轉(zhuǎn)換單元的電勢的示圖并且描述根據(jù)本實(shí)施例的信號讀取操作。這里，為了簡化，將通過關(guān)注光電轉(zhuǎn)換單元PC1描述操作。
[0141]通過執(zhí)行以下的操作a)?f)，實(shí)現(xiàn)像素100的讀取操作。
[0142]a)存儲前復(fù)位
[0143]b)光電荷存儲
[0144]c)存儲后復(fù)位
[0145]d)N信號讀取
[0146]e)電荷傳送
[0147]f)S信號讀取
[0148]在下文中，以下將詳細(xì)描述各個(gè)操作。
[0149]a)存儲前復(fù)位
[0150]復(fù)位晶體管401在5V的偏置電壓Vsa被施加到對電極307的狀態(tài)下被接通，并由此節(jié)點(diǎn)N1被復(fù)位到3V。此后，復(fù)位晶體管401被關(guān)斷，并由此產(chǎn)生源自復(fù)位晶體管401的操作的kTC噪聲(kTCl)。因此，節(jié)點(diǎn)N1即像素電極303的電勢變?yōu)?V+kTCl (圖15的部分(a)) ο
[0151]b)光電荷存儲
[0152]在光進(jìn)入到光電轉(zhuǎn)換層305的狀態(tài)下完成存儲前復(fù)位之后，開始光電荷存儲操作。在光電荷存儲操作處于進(jìn)行中的同時(shí)，偏置電壓Vsa維持在5V。因此，相對于向其施加3V的電壓的對電極307，像素電極303b的電勢變?yōu)樨?fù)。因此，光電轉(zhuǎn)換層305中的電子被引向?qū)﹄姌O307，并且經(jīng)由阻擋層306從對電極307排出。另一方面，空穴被引向像素電極
303。由于存在阻擋層306，因此不執(zhí)行從對電極307向光電轉(zhuǎn)換層305中的注入(圖15的部分(b-1)) ο
[0153]入射光吸收到光電轉(zhuǎn)換層305中根據(jù)入射光量產(chǎn)生電子-空穴對。產(chǎn)生的電子從對電極307排出，而產(chǎn)生的空穴在光電轉(zhuǎn)換層305中移動并且到達(dá)光電轉(zhuǎn)換層305與層間絕緣層304之間的界面。然而，空穴不能夠移動到層間絕緣層304中，并因此存儲于光電轉(zhuǎn)換層305中(圖15的部分(b-2))。以這種方式存儲的空穴被用作基于入射光的信號電荷。存儲于光電轉(zhuǎn)換層305中的空穴使節(jié)點(diǎn)N2的電勢升高Vp，并且節(jié)點(diǎn)N1的電勢變?yōu)?V+kTCl+Vplo
[0154]c)存儲后復(fù)位
[0155]復(fù)位晶體管401暫時(shí)進(jìn)入0N狀態(tài)，并由此節(jié)點(diǎn)N1被復(fù)位到3V。由于根據(jù)復(fù)位晶體管401的操作產(chǎn)生噪聲(kTC2)，因此節(jié)點(diǎn)N2的電勢變?yōu)?V+kTC2。在存儲前復(fù)位中產(chǎn)生的噪聲kTCl和在存儲后復(fù)位中產(chǎn)生的噪聲kTC2是彼此不相關(guān)的所謂的隨機(jī)噪聲成分。
[0156]即使節(jié)點(diǎn)N1通過復(fù)位晶體管401被復(fù)位，存儲于光電轉(zhuǎn)換層305中的空穴也保留在光電轉(zhuǎn)換層305中(圖15的部分(c))。
[0157]d)N信號讀取
[0158]選擇晶體管404被接通，并且與此時(shí)的節(jié)點(diǎn)N1的電勢對應(yīng)的信號被輸出到垂直信號線130。該輸出信號例如通過列信號處理器被保持。
[0159]e)電荷傳送
[0160]施加到對電極307a的偏置電壓Vsa從5V變?yōu)?V。因此，節(jié)點(diǎn)N1的電勢改變。電勢的變化量由光電轉(zhuǎn)換單元的電容與驅(qū)動電容器402的電容的比確定。如果假定光電轉(zhuǎn)換單元的電容由C1代表、驅(qū)動電容器402的電容由C2代表、并且偏置電壓Vsa的正變化量由AVsa代表，那么節(jié)點(diǎn)N1的電勢的變化量AVN1由下式表達(dá)。
[0161]AVN1 = AVsaXCl/(Cl+C2)...(1)
[0162]在本實(shí)施例中，在驅(qū)動電容器402的電容C1為光電轉(zhuǎn)換單元的電容C2的四倍的情況下，偏置電壓Vsa改變5V時(shí)節(jié)點(diǎn)N1的電勢的變化量為4V。
[0163]當(dāng)節(jié)點(diǎn)N1的電勢增加4V并且變?yōu)?V+kTC2時(shí)，節(jié)點(diǎn)N1的電勢和對電極307a的電勢逆轉(zhuǎn)。作為結(jié)果，光電轉(zhuǎn)換層305中的電勢的梯度逆轉(zhuǎn)(圖15的部分(e-Ι))。因此，電子從對電極307經(jīng)由阻擋層306被注入到光電轉(zhuǎn)換層305中。存儲于光電轉(zhuǎn)換層305中的空穴被引向?qū)﹄姌O307a，并且與阻擋層306中的電子再耦合以消失。作為結(jié)果，存儲于光電轉(zhuǎn)換層305中的所有空穴從光電轉(zhuǎn)換層305排出。S卩，光電轉(zhuǎn)換層305被完全耗盡并由此執(zhí)行完全傳送(圖15的部分(e-2))。
[0164]隨后，當(dāng)偏置電壓Vsa被再次設(shè)定為5V時(shí)，相對于對電極307a的電勢，節(jié)點(diǎn)N1的電勢變?yōu)樨?fù)。因此，當(dāng)偏置電壓Vsa為0V時(shí)注入到光電轉(zhuǎn)換層305中的電子經(jīng)由阻擋層306從光電轉(zhuǎn)換層305排出。以這種方式，排出的電子量和注入到光電轉(zhuǎn)換層305中的電子量理想地彼此相等，這不影響信號讀取。通過偏置電壓Vsa被設(shè)定為5V，節(jié)點(diǎn)N1的電勢試圖返回到3V+kTC2。然而，設(shè)置在對電極307a與光電轉(zhuǎn)換層305之間的阻