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CN103227897A - 固态图像传感器和相机系统 - Google Patents

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CN103227897A
CN103227897A CN2013100283561A CN201310028356A CN103227897A CN 103227897 A CN103227897 A CN 103227897A CN 2013100283561 A CN2013100283561 A CN 2013100283561A CN 201310028356 A CN201310028356 A CN 201310028356A CN 103227897 A CN103227897 A CN 103227897A
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pixels
photoelectric conversion
image sensor
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CN2013100283561A
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山下和芳
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

本发明公开了固态图像传感器和相机系统。所述固态图像传感器包括由普通摄像像素和用于检测焦点的焦点检测像素的二维阵列形成的像素阵列部，各普通摄像像素具有光电转换单元且用于输出通过光电转换获得的电信号作为像素信号。焦点检测像素至少包括第一和第二焦点检测像素，它们都具有光电转换单元且用于将通过光电转换获得的电信号传输并输出至输出节点。第一和第二焦点检测像素共用输出节点。第一和第二焦点检测像素分别包括第一和第二光电转换单元以及用于将第一和第二光电转换单元中通过光电转换生成的电子读出至被共用的输出节点的第一和第二传输门。第一和第二传输门通过栅极电极电气共用，该栅极电极被施加有用于导通控制的控制信号。

Description

固态图像传感器和相机系统
技术领域
本发明涉及一种以CMOS(complementary metal oxidesemiconductor，互补金属氧化物半导体)为代表的固态图像传感器以及一种相机系统，在该固态图像传感器上二维地布置有普通摄像像素和焦点检测像素。
背景技术
已知的焦点检测技术的示例是光瞳分割相位差。
在光瞳分割相位差方法中，通过划分经过摄像镜头的光束以形成一对分割后图像并且检测这对分割后图像之间的图案偏差，来检测摄像镜头的离焦量。
在例如专利文献JP2008-103885A和JP2007-103590A中描述了应用这种光瞳分割相位差方法的固态图像传感器。
在JP2008-103885A中描述的固态图像传感器由具有光电转换单元的摄像像素以及具有成对的第一光电转换单元和第二光电转换单元的焦点检测像素的二维阵列形成。
此外，在输出单元处，如图1所示，从第一焦点检测像素1输出如下信号：通过将来自彼此相邻的第一焦点检测像素1和第二焦点检测像素2的第一光电转换单元12和22的各个输出相加而获得的信号。类似地，从第二焦点检测像素2输出通过将来自第二光电转换单元11和21的输出相加而获得的信号。
即，在JP2008-103885A中描述的固态图像传感器针对于一个焦点检测像素(AF像素)设置有两个光电转换单元。此外，在作为输出节点的浮动扩散层处将来自形成焦点检测对的各光电转换单元的电荷信号相加。
在JP2007-103590A中描述的固态图像传感器由如图2中的(A)所示的第一像素单元3和如图2中的(B)所示的第二像素单元4的二维阵列形成。
第一像素单元3包括基于入射光生成电荷的第一光电转换单元31。
第二像素单元4包括收集入射光的光学单元(微透镜)以及基于由所述光学元件收集的光生成电荷的第二光电转换单元42和43。
在专利文献JP2007-127746中还描述了被配置为使得焦点检测像素大于普通摄像像素的固态图像传感器。
然而，上述技术受到以下缺陷的不利影响。
在JP2008-103885A中描述的具有与JP2008-103885A的图16所示的布局类似的布局的固态图像传感器中，FD部变得更大。因此，转换效率劣化，并且低照度期间的灵敏度降低，使得低照度S/N较低。例如，当存在大量所谓的1/f噪声时，低照度下的检测精度降低。
对于这种固态图像传感器，由于用于将光电转换区域(PD)分隔开的区域在每个焦点检测像素中是必要的，因此Qs是普通像素的Qs的一半或更小。
由于必须通过分隔开光电转换区域(PD)来防止脉冲中的混色，因此高级别精细加工是必要的。于是，该技术不适于像素小型化。
此外，对于普通像素和焦点检测像素实施不同的电位设计就变得必要，以致步骤的数目增加，这甚至可能导致成本提高。
在JP2007-103590A中描述的固态图像传感器中，对于如同JP2007-103590A的图16中所示那样的FD相加的示例，两个传输门(85和86)必须同时导通，并且在焦点检测期间，必须把周边电路的驱动方法与普通驱动的方法分开。
因此，该技术不适于高速摄像。
此外，在该固态图像传感器中，由于即便对于普通像素也同时读取两个像素，因此难以区分普通像素的颜色。
因此，该技术受到图像品质劣化和分辨率劣化的缺陷的不利影响。
由于在JP2007-127746中描述的固态图像传感器具有远离传输门的部分，因此该技术易受到残像的影响。
此外，往往会出现普通像素与焦点检测像素的特性差异，并且可能出现仅仅由于焦点检测像素的固定模式噪声(fixed pattern noise)而引起的图像劣化。
为了避免残像缺陷，必须提高焦点检测像素的传输门的电压。然而，这导致耗电增大。
为了避免传输缺陷，必须增加用于协助传输的实施步骤。然而，这导致成本增加。
如果将实施步骤增加至焦点检测像素，则过程不均匀因素(例如，对准偏差)增大，使得特性往往变得不均匀。这可能导致图像品质的劣化和产量的劣化。
发明内容
根据本技术的实施方案，提供了一种固态图像传感器和一种相机系统，它们能够改进低照度期间的焦点检测精度，同时抑制图像品质的劣化、产量的劣化、耗电的增加以及成本的增加。
根据本发明的第一实施方案，提供了一种固态图像传感器，其包括由普通摄像像素和用于检测焦点的焦点检测像素的二维阵列形成的像素阵列部，各所述普通摄像像素具有光电转换单元且用于输出通过光电转换获得的电信号作为像素信号。所述焦点检测像素至少包括第一焦点检测像素和第二焦点检测像素，所述第一焦点检测像素和所述第二焦点检测像素都具有光电转换单元且用于将通过光电转换获得的电信号传输并输出至输出节点。所述第一焦点检测像素和所述第二焦点检测像素共用所述输出节点。所述第一焦点检测像素包括第一光电转换单元和第一传输门，所述第一传输门用于将所述第一光电转换单元中通过光电转换生成的电子读出至被共用的所述输出节点。所述第二焦点检测像素包括第二光电转换单元和第二传输门，所述第二传输门用于将所述第二光电转换单元中通过光电转换生成的电子读出至被共用的所述输出节点。所述第一焦点检测像素的所述第一传输门和所述第二焦点检测像素的所述第二传输门通过栅极电极进行电气共用，所述栅极电极被施加有用于导通控制的控制信号。
根据本发明的第二实施方案，提供了一种相机系统，其包括：固态图像传感器；光学单元，所述光学单元被构造用来使被拍摄对象图像在所述固态图像传感器上成像；以及信号处理单元，所述信号处理单元被构造用来处理来自所述固态图像传感器的输出信号。所述固态图像传感器包括像素阵列部，所述像素阵列部由普通摄像像素和用于检测焦点的焦点检测像素的二维阵列形成，各所述普通摄像像素具有光电转换单元且用于输出通过光电转换获得的电信号作为像素信号。所述焦点检测像素至少包括第一焦点检测像素和第二焦点检测像素，所述第一焦点检测像素和所述第二焦点检测像素都具有光电转换单元且用于将通过光电转换获得的电信号传输并输出至输出节点。所述第一焦点检测像素和所述第二焦点检测像素共用所述输出节点。所述第一焦点检测像素包括第一光电转换单元和第一传输门，所述第一传输门用于将所述第一光电转换单元中通过光电转换生成的电子读出至被共用的所述输出节点。所述第二焦点检测像素包括第二光电转换单元和第二传输门，所述第二传输门用于将所述第二光电转换单元中通过光电转换生成的电子读出至被共用的所述输出节点。所述第一焦点检测像素的所述第一传输门和所述第二焦点检测像素的所述第二传输门通过栅极电极进行电气共用，所述栅极电极被施加有用于导通控制的控制信号。
根据本技术的实施方案，可以提高低照度期间的焦点检测精度，同时抑制图像品质的劣化、产量的劣化、耗电的增加以及成本的增加。
附图说明
图1图示了在JP2008-103885A中公开的焦点检测像素；
图2图示了在JP2007-103590A中公开的摄像像素和焦点检测像素；
图3图示了本技术实施方案的固态图像传感器的构造示例；
图4图示了本技术实施方案的固态图像传感器的像素阵列部的构造示例；
图5图示了本技术实施方案的对于2像素共用情况的摄像像素和焦点检测像素的电路的构造示例；
图6图示了作为本技术的第一实施例的垂直2像素共用的构造示例；
图7图示了作为本技术的第二实施例的2像素共用传输配线的构造示例，其图示了FD层共用的摄像像素和焦点检测像素的层叠结构；
图8图示了作为本技术的第二实施例的2像素共用传输配线的构造示例，其示意性地图示了图7中所示的层叠结构中的配线连接；
图9以平面的方式示意性地图示了作为本技术的第二实施例的2像素共用传输配线的构造示例，其示意性地图示了FD层共用的摄像像素和焦点检测像素的像素图案，该像素图案包括从Si基板形成的第一金属配线层；
图10以平面的方式示意性地图示了作为本技术的第二实施例的2像素共用传输配线的构造示例，其示意性地图示了包括第一金属配线层和第二金属配线层的像素图案；
图11图示了作为发明的第三实施例的4像素共用的像素阵列示例；
图12图示了作为本技术的第四实施例的对于2像素共用情况的布置于像素阵列部中的焦点检测像素的遮光图案的第一示例；
图13图示了作为本技术的第四实施例的对于2像素共用情况的布置于像素阵列部中的焦点检测像素的遮光图案的第二示例；
图14图示了作为本发明的第四实施例的对于2像素共用情况的布置于像素阵列部中的焦点检测像素的遮光图案的第三示例；
图15是图示了作为本技术的第四实施例的对于2像素共用的情况的布置于像素阵列部中的焦点检测像素的遮光图案的第四示例的一系列图；
图16图示了作为本技术的第四实施例的对于4像素共用情况的布置于像素阵列部中的焦点检测像素的遮光图案的第一示例；
图17图示了作为本技术的第四实施例的对于4像素共用情况的布置于像素阵列部中的焦点检测像素的遮光图案的第二示例；
图18图示了作为本技术的第五实施例的对于2像素共用情况的像素阵列图案的示例，在该像素阵列图案中在总体结构中不存在滤色器；
图19图示了作为本技术的第五实施例的对于2像素共用情况的像素阵列图案的示例，在该像素阵列图案中在总体结构中设置有滤色器但该滤色器不是针对焦点检测像素而设置的；
图20图示了作为本技术的第五实施例的对于2像素共用情况的像素阵列图案的示例，在该像素阵列图案中在总体结构中设置有滤色器并且为焦点检测像素也布置有滤色器；
图21图示了作为本技术的第五实施例的对于2像素共用情况的像素阵列图案的示例，在该像素阵列图案中在总体结构中设置有滤色器并且为焦点检测像素的一部分也布置有滤色器；
图22图示了作为本技术的第六实施例的水平2像素共用的像素阵列的第一示例；
图23图示了作为本技术的第六实施例的水平2像素共用的像素阵列的第二示例；
图24图示了作为本技术的第六实施例的水平2像素共用的像素阵列的第三示例；
图25图示了作为本技术的第六实施例的水平2像素共用的像素阵列的第四示例；
图26是图示了作为本技术的第六实施例的对于水平2像素共用情况的布置于像素阵列部中的焦点检测像素的遮光图案的示例的一系列图；以及
图27图示了应用了本技术实施方案的固态图像传感器的相机系统的构造示例。
具体实施方式
下面将参照附图详细说明本发明的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，用相同的附图标记来表示具有实质上相同的功能和结构的构成元件，并且省略了对这些构成元件的重复说明。
现在将参照附图来说明本技术的实施例。将按以下顺序进行说明：1、固态图像传感器的总体示意性构造；2、第一实施例(垂直2像素共用的构造示例)；3、第二实施例(2像素共用传输配线的构造示例)；4、第三实施例(4像素共用的像素阵列的示例)；5、第四实施例(焦点检测像素遮光图案的示例)；6、第五实施例(与滤色器相关联的焦点检测像素的构造示例)；7、第六实施例(水平2像素共用的构造示例)；以及8、相机系统的构造示例。
1、固态图像传感器的总体示意性构造
图3图示了本技术实施方案的固态图像传感器的构造示例。
图4图示了本技术实施方案的固态图像传感器中的像素阵列部的构造示例。
在本技术的以下实施方案中，将说明CMOS传感器作为固态图像传感器的示例。
固态图像传感器100包括像素阵列部110、行选择电路(Vdec)120和列读取电路(AFE)130。
像素信号读取单元由行选择电路120和列读取电路130形成。
像素阵列部110由以M行×N列的二维形式(以矩阵形式)排列的多个像素电路形成。
具体地，如图4所示，像素阵列部110是由二维阵列形成的，该二维阵列中混合有具有光电转换单元的普通摄像像素200和具有光电转换单元的焦点检测像素(AF像素)300。
本技术实施方案的像素阵列部110具有以下构造：其中，在两个相邻摄像像素200之间共用浮动扩散(FD)层作为输出节点。图4示出了这样的构造示例：其中，在垂直方向上相邻的两个摄像像素200共用FD层作为输出节点。
类似地，本技术实施方案的像素阵列部110具有这样的构造：其中，两个相邻焦点检测像素300共用FD层作为输出节点。与摄像像素类似地，图4图示了这样的构造示例：其中，在垂直方向上相邻的两个焦点检测像素300共用FD层作为输出节点。
共用FD层的第一焦点检测像素300-1和第二焦点检测像素300-2分别具有第一传输门AFTRG1和第二传输门AFTRG2，用于读取在光电转换单元PD中通过光电转换而产生的电子(电荷)。
第一传输门AFTRG1和第二传输门AFTRG2是电气连接的(共用的)。
换言之，通过同一传输控制信号TR来控制第一传输门AFTRG1和第二传输门AFTRG2以使得它们同时并行地导通和关断。
此外，各焦点检测像素300被设置为使得例如光入射在光电转换单元上的区域的大致一半被遮光部LC遮蔽。
共用FD层的第一焦点检测像素300-1和第二焦点检测像素300-2具有相同的开口尺寸。
此外，普通摄像像素200被设置为使得：即使光入射在光电转换单元上的区域的一部分被遮蔽，光入射区域也大于焦点检测像素300的光入射区域。换言之，摄像像素200具有比焦点检测像素的开口尺寸更大的开口尺寸。
然而，根据本技术的实施方案，普通摄像像素200和焦点检测像素300可以具有相同的像素尺寸。
对焦点检测像素300来说，遮光部位的各种样式都是可以的。
图4所示的示例图示了在从正面看去时的形成矩形形状的焦点检测像素300中的右遮光焦点检测像素300-R和左遮光焦点检测像素300-L，在右遮光焦点检测像素300-R中的右侧部分(第一边缘部)被遮光，在左遮光焦点检测像素300-L中的左侧部分(第二边缘部)被遮光。
此外，图4所示的示例还示出了焦点检测像素300中的上遮光焦点检测像素300-U和下遮光焦点检测像素300-B，在上遮光焦点检测像素300-U中的上侧部分(第三边缘部)被遮光，在下遮光焦点检测像素300-B中的下侧部分(第四边缘部)被遮光。
在图4中，为了简化该图，示出了4×5像素阵列。在图4所示的像素阵列中，摄像像素200和焦点检测像素300布置如下。
像素阵列示例
在第一行中，右遮光焦点检测像素300R-11布置在第一列中，左遮光焦点检测像素300L-12布置在第二列中，普通摄像像素200-13布置在第三列中，上遮光焦点检测像素300U-14布置在第四列中，并且下遮光焦点检测像素300B-15布置在第五列中。
在第二行中，右遮光焦点检测像素300R-21布置在第一列中，左遮光焦点检测像素300L-22布置在第二列中，普通摄像像素200-23布置在第三列中，上遮光焦点检测像素300U-24布置在第四列中，并且下遮光焦点检测像素300B-25布置在第五列中。
在第三行中，普通摄像像素200-31布置在第一列中，摄像像素200-32布置在第二列中，摄像像素200-33布置在第三列中，摄像像素200-34布置在第四列中，并且摄像像素200-35布置在第五列中。
在第四行中，普通摄像像素200-41布置在第一列中，摄像像素200-42布置在第二列中，摄像像素200-43布置在第三列中，摄像像素200-44布置在第四列中，并且摄像像素200-45布置在第五列中。
在图4所示的示例中，第一行第一列的右遮光第一焦点检测像素300R-11和第二行第一列的右遮光第二焦点检测像素300R-21共用浮动扩散层FDC11作为输出节点。此外，第一焦点检测像素300R-11和第二焦点检测像素300R-21还共用复位晶体管TRST、放大晶体管TAMP和选择晶体管TSEL。
第一焦点检测像素300R-11具有第一传输门AFTRG11，并且第二焦点检测像素300R-21具有第二传输门AFTRG21。
第一传输门AFTRG11和第二传输门AFTRG21通过连接电极CEL11而被电连接。
此外，将第一传输门AFTRG11和第二传输门AFTRG21连接起来的连接电极CEL11被连接至传输控制线LTR1，传输控制信号TR1沿该传输控制线LTR1传送。
因此，通过同一传输控制信号TR1来控制第一传输门AFTRG11和第二传输门AFTRG21以使它们同时并行地导通和关断。
第一行第二列的左遮光第一焦点检测像素300L-12和第二行第二列的左遮光第二焦点检测像素300L-22共用浮动扩散层FDC12作为输出节点。此外，第一焦点检测像素300L-12和第二焦点检测像素300L-22还共用复位晶体管TRST、放大晶体管TAMP和选择晶体管TSEL。
第一焦点检测像素300L-12具有第一传输门AFTRG12，并且第二焦点检测像素300L-22具有第二传输门AFTRG22。
第一传输门AFTRG12和第二传输门AFTRG22通过连接电极CEL12而被电连接。
此外，将第一传输门AFTRG12和第二传输门AFTRG22连接起来的连接电极CEL12被连接至传输控制线LTR1，传输控制信号TR1沿该传输控制线LTR1传送。
因此，通过同一传输控制信号TR1来控制第一传输门AFTRG12和第二传输门AFTRG22以使它们同时并行地导通和关断。
第一行第三列的第一摄像像素200-13和第二行第三列的第二摄像像素200-23共用浮动扩散层FDC13作为输出节点。此外，第一摄像像素200-13和第二摄像像素200-23还共用复位晶体管TRST、放大晶体管TAMP和选择晶体管TSEL。
第一摄像像素200-13具有第一传输门TRG13，并且第二摄像像素200-23具有第二传输门TRG23。
第一传输门TRG13被连接至传输控制线LTR1，传输控制信号TR1沿该传输控制线LTR1传送。
第二传输门TRG23被连接至传输控制线LTR2，传输控制信号TR2沿该传输控制线LTR2传送。
因此，通过不同的传输控制信号TR1和传输控制信号TR2来控制第一传输门TRG13和第二传输门TRG23，使得它们单独地导通和关断。
第一行第四列的上遮光第一焦点检测像素300U-14和第二行第四列的上遮光第二焦点检测像素300U-24共用浮动扩散层FDC14作为输出节点。此外，第一焦点检测像素300U-14和第二焦点检测像素300U-24还共用复位晶体管TRST、放大晶体管TAMP和选择晶体管TSEL。
第一焦点检测像素300U-14具有第一传输门AFTRG14，并且第二焦点检测像素300U-24具有第二传输门AFTRG24。
第一传输门AFTRG14和第二传输门AFTRG24通过连接电极CEL14而被电连接。
此外，将第一传输门AFTRG14和第二传输门AFTRG24连接起来的连接电极CEL14被连接至传输控制线LTR1，传输控制信号TR1沿该传输控制线LTR1传送。
因此，通过同一传输控制信号TR1来控制第一传输门AFTRG14和第二传输门AFTRG24以使它们同时并行地导通和关断。
第一行第五列的下遮光第一焦点检测像素300B-15和第二行第五列的下遮光第二焦点检测像素300B-25共用浮动扩散层FDC15作为输出节点。此外，第一焦点检测像素300B-15和第二焦点检测像素300B-25还共用复位晶体管TRST、放大晶体管TAMP和选择晶体管TSEL。
第一焦点检测像素300B-15具有第一传输门AFTRG15，并且第二焦点检测像素300B-25具有第二传输门AFTRG25。
第一传输门AFTRG15和第二传输门AFTRG25通过连接电极CEL15而被电连接。
此外，将第一传输门AFTRG15和第二传输门AFTRG25连接起来的连接电极CEL15被连接至传输控制线LTR1，传输控制信号TR1沿该传输控制线LTR1传送。
因此，通过同一传输控制信号TR1来控制第一传输门AFTRG15和第二传输门AFTRG25以使它们同时并行地导通和关断。
第三行第一列的第一摄像像素200-31和第四行第一列的第二摄像像素200-41共用浮动扩散层FDC31作为输出节点。此外，第一摄像像素200-31和第二摄像像素200-41还共用复位晶体管TRST、放大晶体管TAMP和选择晶体管TSEL。
第一摄像像素200-31具有第一传输门TRG31，并且第二摄像像素200-41具有第二传输门TRG41。
第一传输门TRG31被连接至传输控制线LTR3，传输控制信号TR3沿该传输控制线LTR3传送。
第二传输门TRG41被连接至传输控制线LTR4，传输控制信号TR4沿该传输控制线LTR4传送。
因此，通过不同的传输控制信号TR3和传输控制信号TR4来控制第一传输门TRG31和第二传输门TRG41，使得它们单独地导通和关断。
第三行第二列的第一摄像像素200-32和第四行第二列的第二摄像像素200-42共用浮动扩散层FDC32作为输出节点。此外，第一摄像像素200-32和第二摄像像素200-42还共用复位晶体管TRST、放大晶体管TAMP和选择晶体管TSEL。
第一摄像像素200-32具有第一传输门TRG32，并且第二摄像像素200-42具有第二传输门TRG42。
第一传输门TRG32被连接至传输控制线LTR3，传输控制信号TR3沿该传输控制线LTR3传送。
第二传输门TRG42被连接至传输控制线LTR4，传输控制信号TR4沿该传输控制线LTR4传送。
因此，通过不同的传输控制信号TR3和传输控制信号TR4来控制第一传输门TRG32和第二传输门TRG42，使得它们单独地导通和关断。
第三行第三列的第一摄像像素200-33和第四行第三列的第二摄像像素200-43共用浮动扩散层FDC33作为输出节点。此外，第一摄像像素200-33和第二摄像像素200-43还共用复位晶体管TRST、放大晶体管TAMP和选择晶体管TSEL。
第一摄像像素200-33具有第一传输门TRG33，并且第二摄像像素200-43具有第二传输门TRG43。
第一传输门TRG33被连接至传输控制线LTR3，传输控制信号TR3沿该传输控制线LTR3传送。
第二传输门TRG43被连接至传输控制线LTR4，传输控制信号TR4沿该传输控制线LTR4传送。
因此，通过不同的传输控制信号TR3和传输控制信号TR4来控制第一传输门TRG33和第二传输门TRG43，使得它们单独地导通和关断。
第三行第四列的第一摄像像素200-34和第四行第四列的第二摄像像素200-44共用浮动扩散层FDC34作为输出节点。此外，第一摄像像素200-34和第二摄像像素200-44还共用复位晶体管TRST、放大晶体管TAMP和选择晶体管TSEL。
第一摄像像素200-34具有第一传输门TRG34，并且第二摄像像素200-44具有第二传输门TRG44。
第一传输门TRG34被连接至传输控制线LTR3，传输控制信号TR3沿该传输控制线LTR3传送。
第二传输门TRG44被连接至传输控制线LTR4，传输控制信号TR4沿该传输控制线LTR4传送。
因此，通过不同的传输控制信号TR3和传输控制信号TR4来控制第一传输门TRG34和第二传输门TRG44，使得它们单独地导通和关断。
第三行第五列的第一摄像像素200-35和第四行第五列的第二摄像像素200-45共用浮动扩散层FDC35作为输出节点。此外，第一摄像像素200-35和第二摄像像素200-45还共用复位晶体管TRST、放大晶体管TAMP和选择晶体管TSEL。
第一摄像像素200-35具有第一传输门TRG35，并且第二摄像像素200-45具有第二传输门TRG45。
第一传输门TRG35被连接至传输控制线LTR3，传输控制信号TR3沿该传输控制线LTR3传送。
第二传输门TRG45被连接至传输控制线LTR4，传输控制信号TR4沿该传输控制线LTR4传送。
因此，通过不同的传输控制信号TR3和传输控制信号TR4来控制第一传输门TRG35和第二传输门TRG45，使得它们单独地导通和关断。
2像素共用的摄像像素和焦点检测像素的电路构造示例
接下来，将说明对于2像素共用情况的摄像像素和焦点检测像素的电路的构造示例。
图5图示了本技术实施方案的对于2像素共用情况的摄像像素和焦点检测像素的电路的构造示例。
图5图示了主要由四个晶体管构成的CMOS图像传感器中的像素的示例。
2像素共用的摄像像素200A具有第一摄像像素200A-1中的光电二极管(PD)211-1作为光电转换单元和传输晶体管212-1作为传输门。
摄像像素200A具有第二摄像像素200A-2中的光电二极管(PD)211-2作为光电转换单元和传输晶体管212-2作为传输门。
摄像像素200A具有浮动扩散层FDC1，作为由第一摄像像素200A-1和第二摄像像素200A-2共用的输出节点。
摄像像素200A还具有复位晶体管(TRST)213、放大晶体管(TAMP)214和选择晶体管(TSEL)215。
光电二极管211-1和211-2将入射光光电转换为与入射光的量对应的电荷(这里是电子)。
在第一摄像像素200A-1处，作为传输元件(传输门)的传输晶体管212-1连接在光电二极管211-1与作为输出节点的浮动扩散层FDC1之间。传输控制信号TR1经由传输控制线LTR1施加至传输晶体管212-1的栅极(传输栅极)。
因此，传输晶体管212-1将由光电二极管211-1光电转换得到的电子传输至浮动扩散层FDC1。
在第二摄像像素200A-2处，作为传输元件(传输门)的传输晶体管212-2连接在光电二极管211-2与作为输出节点的浮动扩散层FDC1之间。传输控制信号TR2经由传输控制线LTR2施加至传输晶体管212-2的栅极(传输栅极)。
因此，传输晶体管212-2将由光电二极管211-2光电转换得到的电子传输至浮动扩散层FDC1。
复位晶体管213连接在供应有电源电压VDD的电源线LVDD与浮动扩散层FDC1之间。复位信号RST经由复位控制线LRST施加至该复位晶体管的栅极。
因此，作为复位元件的复位晶体管213将浮动扩散层FDC1的电位复位至电源线LVDD的电位。
用作放大元件的放大晶体管214的栅极连接至浮动扩散层FDC1。即，浮动扩散层FDC1还能够起到作为用作放大元件的放大晶体管214的输入节点的作用。
放大晶体管214和选择晶体管215串联连接在供应有电源电压VDD的电源线LVDD与信号线LSGN1之间。
因此，放大晶体管214经由选择晶体管215连接至信号线LSGN1，从而构成了像素部外部的恒流源和源极跟随器。
此外，当选择信号SEL(其是基于地址信号的控制信号)经由选择控制线LSEL施加至选择晶体管215时，选择晶体管215导通。
当选择晶体管215导通时，放大晶体管214放大浮动扩散层FDC1的电位，并将与该放大后的电位对应的电压输出至信号线LSGN1。从各像素输出的电压VSL1经由信号线LSGN1被输出至列读取电路130。
由于例如传输晶体管212-1和212-2、复位晶体管213以及选择晶体管215各自的栅极是以行为单位连接起来的，所以上述这些操作是对于2行像素中的各像素同时进行的。
2像素共用的焦点检测像素300A具有第一焦点检测像素300A-1中的光电二极管(PD)311-1作为光电转换单元和传输晶体管312-1作为传输门。
焦点检测像素300A具有第二焦点检测像素300A-2中的光电二极管(PD)311-2作为光电转换单元和传输晶体管312-2作为传输门。
焦点检测像素300A具有浮动扩散层FDC2作为由第一焦点检测像素300A-1和第二焦点检测像素300A-2共用的输出节点。
焦点检测像素300A还具有复位晶体管(TRST)313、放大晶体管(TAMP)314和选择晶体管(TSEL)315。
光电二极管311-1和311-2将入射光光电转换为与入射光的量对应的电荷(这里是电子)。
在第一焦点检测像素300A-1处，作为传输元件(传输门)的传输晶体管312-1连接在光电二极管311-1与作为输出节点的浮动扩散层FDC2之间。传输控制信号TR1经由传输控制线LTR1施加至传输晶体管312-1的栅极(传输栅极)。
因此，传输晶体管312-1将由光电二极管311-1光电转换得到的电子传输至浮动扩散层FDC2。
在第二焦点检测像素300A-2处，作为传输元件(传输门)的传输晶体管312-2连接在光电二极管311-2与作为输出节点的浮动扩散层FDC2之间。传输控制信号TR1经由传输控制线LTR1施加至传输晶体管312-2的栅极(传输栅极)。
因此，传输晶体管312-2将由光电二极管311-2光电转换得到的电子传输至浮动扩散层FDC2。
复位晶体管313连接在供应有电源电压(VDD)的电源线LVDD与浮动扩散层FDC2之间。复位信号RST经由复位控制线LRST施加至该复位晶体管的栅极。
因此，作为复位元件的复位晶体管313将浮动扩散层FDC2的电位复位至电源线LVDD的电位。
用作放大元件的放大晶体管314的栅极连接至浮动扩散层FDC2。即，浮动扩散层FDC2还能够起到作为用作放大元件的放大晶体管314的输入节点的作用。
放大晶体管314和选择晶体管315串联连接在供应有电源电压VDD的电源线LVDD与信号线LSGN2之间。
因此，放大晶体管214经由选择晶体管315连接至信号线LSGN2，从而构成了像素部外部的恒流源和源极跟随器。
此外，当选择信号SEL(其是基于地址信号的控制信号)经由选择控制线LSEL施加至选择晶体管315时，选择晶体管315导通。
当选择晶体管315导通时，放大晶体管314放大浮动扩散层FDC2的电位，并将与该放大后的电位对应的电压输出至信号线LSGN2。从各像素输出的电压VSL2经由信号线LSGN2被输出至列读取电路130。
由于例如传输晶体管312-1和312-2、复位晶体管313和选择晶体管315各自的栅极是以行为单位连接起来的，所以上述这些操作是对于2行的焦点检测像素中的各像素同时进行的。
布线于像素阵列部110中的复位控制线LRST、传输控制线LTR和选择控制线LSEL以像素阵列中的每行为单位被布线为一组。
分别设置有数目为M的控制线LRST、LTR和LSEL。
复位控制线LRST、传输控制线LTR和选择控制线LSEL由行选择电路120驱动。
行选择电路120控制像素阵列部110中的布置于任意行中的像素的操作。行选择电路120经由控制线LRST、LTR和LSEL来控制像素。
列读取电路130经由信号输出线LSGN来接收由行选择电路120读取和控制的像素行的数据，并将接收到的数据传输至后一级的信号处理电路。
列读取电路130还可以包括CDS(相关双采样)电路和ADC(模数转换器)。
如上所述，本技术实施方案的固态图像传感器100包括一对相位差焦点检测像素(AF像素)300A-1和300A-2。
该对第一焦点检测像素300A-1和第二焦点检测像素300A-2共用浮动扩散层FDC2，并被设置为使得用作传输门的传输晶体管312-1和312-2的栅极被连接至共用的传输控制线LTR1。
因此，当将ON脉冲输入至一个传输控制线LTR1时，两个像素同时导通用作传输门的传输晶体管312-1和312-2。
因此，在第一焦点检测像素300A-1的光电二极管311-1中累积的电子和在第二焦点检测像素300A-2的光电二极管311-2中累积的电子同时且并行地被传输至浮动扩散层FDC2。
此外，浮动扩散层FDC2将这些电子累加起来作为信号。
因此，提高了焦点检测像素的信号量(灵敏度)，使得能够提高低照度期间的焦点检测精度。
由于能够以与普通摄像像素200相同的布局来配置焦点检测像素300的光电转换单元(PD单元)，因此与在JP2008-103885A中可能出现的问题(小型化)相比，本技术能够实现更好的小型化并且更有利。
此外，在本技术的该实施方案中，由于是基于普通驱动方法来对焦点检测像素进行FD相加，因此不需要为了焦点检测像素的FD相加而改变驱动方法。
此外，由于普通摄像像素200是以典型的方式进行布线和连接的，因此可以逐行地读取摄像像素。
以上说明了本技术实施方案的固态图像传感器100的总体示意性构造、像素阵列、以及2像素共用的摄像像素和焦点检测像素电路构造的示例。
尽管一些部分将会重复上述说明，但是现在将要说明可适用于本技术的像素共用构造、焦点检测像素的遮光、滤色器的配置、像素阵列等的具体示例作为第一实施例至第六实施例。
2、第一实施例
图6中的(A)和(B)图示了作为本技术第一实施例的垂直2像素共用的构造示例。
图6中的(A)图示了普通摄像像素的垂直2像素共用图案，并且图6中的(B)示出了焦点检测像素的垂直2像素共用图案。
图6所示的第一实施例图示了具有与参照图4所述的像素阵列相同的像素阵列的垂直2像素共用图案的构造。为了易于理解，使用相同的附图标记来表示与图4中相同的部分。
在图6中，仅图示了光电二极管(PD)光电转换单元、浮动扩散层FD、栅极电极和传输控制线LTR配线。
此外，尽管为了方便而未图示将FD层与这些配线连接起来的接触部，但是为了使FD部能够复位，FD部被电连接至复位晶体管TRST的源极侧。
如图6中的(A)和(B)所示，固态图像传感器100被构造为使得在摄像像素200和焦点检测像素300之中只有该对第一和第二焦点检测像素300-1和300-2是将传输门AFTRG1和AFTRG2共用的。
即，第一焦点检测像素300-1和第二焦点检测像素300-2共用浮动扩散层FD，并共用用于将光电转换单元PD中所累积的电子传输至FD层的第一和第二传输门(晶体管)的栅极电极。
具体地，通过共用的传输控制信号TR1来控制第一焦点检测像素300-1的第一传输门和第二焦点检测像素300-2的第二传输门，使得它们被同时并行地导通和关断。
例如，在处于高电平时，传输控制信号TR1将这两个传输门导通，使得在该对第一焦点检测像素300-1和第二焦点检测像素300-2的光电转换单元PD中累积的电子被传输至共用的FD层，并对这些电子进行FD相加。
因此，能够获得与普通摄像像素200-1和200-2类似的信号量。
普通摄像像素200被构造为使得在两个相邻像素之间共用浮动扩散层FD，但单独形成了传输门(晶体管)的栅极电极。
即，通过不同的传输控制信号TR1和传输控制信号TR2来控制普通摄像像素200-1的第一传输门和普通摄像像素200-2的第二传输门，使得它们被单独地导通和关断。
因此，能够单独读取来自各摄像像素200的信号。
3、第二实施例
图7和图8图示了作为本技术第二实施例的2像素共用传输配线的构造示例。
图7图示了FD层共用的摄像像素和焦点检测像素的层叠结构。图8示意性地图示了图7中所示的层叠结构中的配线连接。
焦点检测像素300-1和焦点检测像素300-2被构造为使得在半导体基板(硅基板)321上形成有光电转换单元PD321和PD322、传输门AFTRG321和AFTRG322以及共用的浮动扩散层FD321。
传输门AFTRG321和传输门AFTRG322被接触部CT321向上引伸并连接至中间电极层322，中间电极层322是上层的第一金属层。
该中间电极层322自身被接触部CT322向上引伸并连接至由上层的第二金属层323形成的传输控制线LTR1。
在该示例中，中间电极层322不连接至传输控制线LTR2，传输控制线LTR2是由用于传输控制信号TR2的第二金属层324形成的。
即使在该构造中，该对第一焦点检测像素300-1和第二焦点检测像素300-2仅受一个传输控制信号TR1的控制，使得当传输控制信号TR1处于高电平时，两个传输门都导通。
因此，在该对第一焦点检测像素300-1和第二焦点检测像素300-2的光电转换单元PD321和PD322中累积的电子被传输至共用的FD层，并对这些电子进行FD相加。
由此，能够获得与普通摄像像素200-1和200-2类似的信号量。
图9和10是以平面的方式示意性地图示了作为本技术第二实施例的2像素共用传输配线的构造示例。
图9示意性地图示了FD层共用的摄像像素和焦点检测像素的像素图案，该像素图案包括从Si基板形成的第一金属配线层。图10示意性地图示了包括第一金属配线层和第二金属配线层的像素图案。
在图9和图10中，为了方便而未图示将FD层和这些配线连接起来的接触部。
如图9所示，在焦点检测像素300-1和300-2处，用于对入射在光电转换单元PD321和PD322上的光进行遮光的遮光部LC321和LC322是由与中间电极层322(其是第一金属层)相同的层中的金属形成的。
在该示例中，遮光部LC321和LC322被形成为使得对光入射在光电转换单元PD321和PD322上的区域的大致一半进行遮光。该示例图示了左遮光作为例子。
因此，普通摄像像素200-1和200-2被构造为使得：即使光入射在光电转换单元上的区域的一部分被遮蔽，其光入射区域也大于焦点检测像素300-1和300-2的光入射区域。换言之，摄像像素200具有比焦点检测像素的开口尺寸更大的开口尺寸。
然而，在本技术的此实施例中，普通摄像像素200和焦点检测像素300具有相同的像素尺寸。
此外，如图9和图10所示，传输门和第一金属配线层通过接触部(通孔)CT321而连接，并且第一金属配线层和第二金属层通过接触部CT322而连接。
4、第三实施例
图11图示了作为本技术第三实施例的4像素共用的像素阵列示例。
图11图示了2×2像素共用(4像素单元)的情况。
包括光电转换单元PD221至PD224的普通摄像像素200-1至200-4被构造为使得当按TR1→TR2→TR3→TR4的顺序将脉冲输入至传输控制线LTR1、LTR2、LTR3和LTR4时，传输门TRG1至TRG4按顺序导通/关断。
基于该操作，能够逐个像素地读取来自这些像素的信号。
在图11所示的示例中，焦点检测像素300-1至300-4被构造为使得传输门仅与传输控制线LTR2连接。
当将作为传输控制信号TR2的脉冲施加至传输控制线LTR2时，四个(2×2)焦点检测像素300-1至300-4的传输门同时导通，并且浮动扩散层FD将四个像素的信号相加。
5、第四实施例
图12是图示了作为本技术第四实施例的对于2像素共用情况的布置于像素阵列部中的焦点检测像素的遮光图案的第一示例的图。
图12图示了这样的示例：其中，在像素阵列部110B的一部分上布置有左、右遮光焦点检测像素300。
在该示例中，交替布置有左遮光的垂直2像素共用的焦点检测像素300L-1和300L-2以及右遮光的垂直2像素共用的焦点检测像素300R-1和300R-2。
此外，尽管图12被图示为好像该图中的焦点检测像素是在水平方向上连续布置的，但是焦点检测像素不是必须连续布置的。例如，如图4所示，可以在焦点检测像素之间布置普通摄像像素。
图13是图示了作为本技术第四实施例的对于2像素共用情况的布置于像素阵列部中的焦点检测像素的遮光图案的第二示例。
图13图示了这样的示例：其中，在像素阵列部110C的一部分上布置有上、下遮光焦点检测像素300。
在该示例中，交替布置有上遮光的垂直2像素共用的焦点检测像素300U-1和300U-2以及下遮光的垂直2像素共用的焦点检测像素300B-1和300B-2。
此外，尽管图13被图示为好像该图中的焦点检测像素是在水平方向上连续布置的，但是焦点检测像素不是必须连续布置的。例如，如图4所示，可以在焦点检测像素之间布置普通摄像像素。
图14图示了作为本技术第四实施例的对于2像素共用情况的布置于像素阵列部中的焦点检测像素的遮光图案的第三示例。
图14图示了这样的示例：其中，在像素阵列部110D的一部分上布置有上、下遮光焦点检测像素300。
在该示例中，布置有右遮光的垂直2像素共用的焦点检测像素300R-1和300R-2以及左遮光的垂直2像素共用的焦点检测像素300L-1和300L-2。
此外，在图14所示的示例中，还交替布置有上遮光的垂直2像素共用的焦点检测像素300U-1和300U-2以及下遮光的垂直2像素共用的焦点检测像素300B-1和300B-2。
即，在图14所示的示例中，以混合方式布置有左、右遮光以及上、下遮光的焦点检测像素。
此外，尽管图14被图示为好像该图中的焦点检测像素是在水平方向上连续布置的，但是焦点检测像素不是必须连续布置的。例如，如图4所示，可以在焦点检测像素之间布置普通摄像像素。
此外，尽管在垂直方向上布置的是普通摄像像素，但是也可以让左遮光和右遮光以及上遮光和下遮光的焦点检测像素彼此相邻。
图15中的(A)至(D)图示了作为本技术第四实施例的对于2像素共用情况的布置于像素阵列部中的焦点检测像素的遮光图案的第四示例。
关于遮光的该第四示例是倾斜遮光的示例。
图15中的(A)图示了左上角被遮光的焦点检测像素300LU-1和300LU-2。
图15中的(B)示出了右上角被遮光的焦点检测像素300RU-1和300RU-2。
图15中的(C)示出了左下角被遮光的焦点检测像素300LB-1和300LB-2。
图15中的(D)示出了右下角被遮光的焦点检测像素300RB-1和300RB-2。
图16图示了作为本技术第四实施例的对于4像素共用情况的布置于像素阵列部中的焦点检测像素的遮光图案的第一示例。
图16图示了这样的示例：其中，在像素阵列部100I的一部分上布置有左、右遮光焦点检测像素300。
在该示例中，布置有左遮光的垂直4像素共用的焦点检测像素300L-1、300L-2、300L-3和300L-4以及右遮光的垂直4像素共用的焦点检测像素300R-1、300R-2、300R-3和300R-4。
此外，尽管图16被图示为好像该图中的焦点检测像素是在水平方向上连续布置的，但是焦点检测像素不是必须连续布置的。例如，如图4所示，可以在焦点检测像素之间布置普通摄像像素。
图17图示了作为本技术第四实施例的对于4像素共用情况的布置于像素阵列部中的焦点检测像素的遮光图案的第二示例。
图17图示了这样的示例：其中，在像素阵列部100J的一部分上布置有上、下遮光焦点检测像素300。
在该示例中，布置有上遮光的垂直4像素共用的焦点检测像素300U-1、300U-2、300U-3和300U-4以及下遮光的垂直4像素共用的焦点检测像素300B-1、300B-2、300B-3和300B-4。
此外，尽管图17被图示为好像该图中的焦点检测像素是在水平方向上连续布置的，但是焦点检测像素不是必须连续布置的。例如，如图4所示，可以在焦点检测像素之间布置普通摄像像素。
6、第五实施例
接下来，将说明作为第五实施例的与滤色器相关联的焦点检测像素的构造示例。
尽管在以下的说明中使用左、右遮光的焦点检测像素来说明示例，但是本技术可以类似地适用于上、下遮光和倾斜遮光等。
图18图示了作为本技术第五实施例的对于2像素共用情况的像素阵列图案的示例，在该像素阵列图案中在总体结构中不存在滤色器。
图18图示了这样的示例：其中，在像素阵列部110K的一部分上布置有左、右遮光焦点检测像素300。
在该示例中，布置有左遮光的垂直2像素共用的焦点检测像素300L-1和300L-2以及右遮光的垂直2像素共用的焦点检测像素300R-1和300R-2。
图19图示了作为本技术第五实施例的对于2像素共用情况的像素阵列图案的示例，在该像素阵列图案中在总体结构中设置有滤色器但该滤色器不是针对焦点检测像素而设置的。
图19图示了这样的示例：其中，在为普通摄像像素200设置有滤色器CF的RGGB像素Bayer(拜耳)阵列中，像素阵列部110L被构造为使得焦点检测像素300L-1、300L-2、300R-1和300R-2未设置有滤色器。
图20图示了作为本技术第五实施例的对于2像素共用情况的像素阵列图案的示例，在该像素阵列图案中在总体结构中设置有滤色器并且为焦点检测像素也设置有滤色器。
图20图示了这样的示例：其中，在为普通摄像像素200设置有滤色器CF的RGGB像素Bayer阵列中，像素阵列部110M被构造为使得焦点检测像素300L-1、300L-2、300R-1和300R-2设置有G滤色器。
注意，取代G滤色器的是，为焦点检测像素设置的滤色器CF可以是R滤色器或B滤色器。
图21图示了作为本技术第五实施例的对于2像素共用情况的像素阵列图案的示例，在该像素阵列图案中在总体结构中设置有滤色器并且为焦点检测像素的一部分也设置有滤色器。
图21图示了这样的示例：其中，在为普通摄像像素200设置有滤色器CF的RGGB像素Bayer阵列中，像素阵列部110N被构造为使得焦点检测像素300L-1、300L-2、300R-1和300R-2部分地设置有G滤色器。在该示例中，为共用的像素中的一者设置有滤色器。
注意，取代G滤色器的是，为焦点检测像素设置的滤色器CF可以是R滤色器或B滤色器。
7、第六实施例
接下来，将说明水平2像素共用的像素布置示例作为第六实施例。
尽管在以上第一实施例和第三实施例中说明了垂直2像素共用型像素阵列的示例，但是在第六实施例中，将说明水平2像素共用型的示例。
图22图示了作为本技术第六实施例的水平2像素共用的像素阵列的第一示例。
由于基本电路构造等与用于垂直像素2像素共用的基本电路构造等相同，因此这里将省略对它们的说明。
图22所示的像素阵列部110O是2×2阵列，其中，上遮光焦点检测像素300U-1和300U-2布置在第一行第二列中，并且下遮光焦点检测像素300B-1和300B-2布置在第二行第二列中。
此外，焦点检测像素300U-1和300U-2的传输栅极电极共同连接至传输控制线LTR2，并且焦点检测像素300B-1和300B-2的传输栅极电极共同连接至传输控制线LTR4。
在以下的示例中，焦点检测像素的传输栅极电极也连接至传输控制线LTR2和传输控制线LTR4。
图23图示了作为本技术第六实施例的水平2像素共用的像素阵列的第二示例。
图23所示的像素阵列部110P是2×2阵列，其中，右遮光焦点检测像素300R-1和300R-2布置在第一行第二列中，并且左遮光焦点检测像素300L-1和300L-2布置在第二行第二列中。
此外，焦点检测像素300R-1和300R-2的传输栅极电极共同连接至传输控制线LTR2，并且焦点检测像素300L-1和300L-2的传输栅极电极共同连接至传输控制线LTR4。
在以下的示例中，焦点检测像素的传输栅极电极也连接至传输控制线LTR2和传输控制线LTR4。
图24图示了作为本技术第六实施例的水平2像素共用的像素阵列的第三示例。
图24所示的像素阵列部110Q是2×4阵列，其中，右遮光焦点检测像素300R-1和300R-2布置在第一行第二列中，并且左遮光焦点检测像素300L-1和300L-2布置在第二行第二列中。
上遮光焦点检测像素300U-1和300U-2布置在第一行第四列中，并且下遮光焦点检测像素300B-1和300B-2布置在第二行第四列中。
此外，焦点检测像素300R-1、300R-2、300U-1和300U-2的传输栅极电极共同连接至传输控制线LTR2。
焦点检测像素300L-1、300L-2、300B-1和300B-2的传输栅极电极共同连接至传输控制线LTR4。
因此，在图24所示的示例中，采用了这样的阵列图案：其中，左遮光和右遮光以及上遮光和下遮光的焦点检测像素以混合的形式布置着。
当沿横向(水平)方向看去时，两个焦点检测AF像素与两个普通像素交替地(跳过两个像素)布置着。然而，在焦点检测像素之间可以布置有普通像素，或者可以连续布置焦点检测像素。
类似地，当沿纵向(垂直)方向看去时，尽管焦点检测像素是连续布置的，但是连续布置并不是必需的。例如，在焦点检测像素之间可以布置有普通摄像像素。
图25图示了作为本技术第六实施例的水平2像素共用的像素阵列的第四示例。
图25所示的像素阵列部110R采用这样的阵列图案：其中，连续布置有左遮光和右遮光的焦点检测像素以及上遮光和下遮光的焦点检测像素。
将省略对该阵列图案的详细说明。
图26中的(A)至(D)图示了作为本技术第六实施例的对于水平2像素共用的情况的布置于像素阵列部中的焦点检测像素的遮光图案的示例。
图26图示了倾斜遮光的示例。
图26中的(A)示出了左上角被遮光的焦点检测像素300LU-1和300LU-2。
图26中的(B)示出了右上角被遮光的焦点检测像素300RU-1和300RU-2。
图26中的(C)示出了左下角被遮光的焦点检测像素300LB-1和300LB-2。
图26中的(D)示出了右下角被遮光的焦点检测像素300RB-1和300RB-2。
如上所述，根据本技术的实施方案，可以获得以下有益效果。
根据本技术的实施方案，由于对来自共用浮动扩散层FD的焦点检测像素的累积信号进行FD相加，因此提高了焦点检测像素的信号量(灵敏度)，从而使得低照度期间的焦点检测精度得以提高。
焦点检测像素的PD特性(Qs等)可以与普通摄像像素的PD特性相同。
此外，光电转换单元(PD)的小型化比在相关领域的例子中更好，能够利用同样的电位设计来构造普通摄像像素和焦点检测像素，并且能够实现更低的成本。
此外，根据本技术的实施方案，由于FD层因像素阵列部中的传输门的电气共用而能够将信号相加，因此可以获得以前所获得的信号的两倍信号，使得焦点检测像素的灵敏度(相位差精度)提高。
因此，消除了为焦点检测像素加入特别电位的需要，使得能够以与对于普通摄像像素的方式相同的方式进行对于焦点检测像素的电位的加入。
可以将具有这些有益效果的固态图像传感器应用为数码照相机或摄像机中的摄像器件。
8、相机系统的构造示例
图27图示了应用了本技术实施方案的固态图像传感器的相机系统的构造示例。
如图27所示，相机系统400具有可采用本技术实施方案的固态图像传感器100的摄像器件410。
此外，相机系统400具有：用于引导光使其入射在摄像器件410的像素区域上(用于使被拍摄对象图像成像)的光学系统，例如利用入射光(图像光)在成像平面上形成图像的透镜420。
相机系统400具有用于驱动摄像器件410的驱动电路(DRV)430和用于处理来自摄像器件410的输出信号的信号处理电路(PRC)440。
驱动电路430具有时序发生器(未图示)，该时序发生器生成包括起始脉冲和时钟脉冲的各种时序信号，以驱动摄像器件410中的各电路。驱动电路430基于预定的时序信号来驱动摄像器件410。
此外，信号处理电路440对来自摄像器件410的输出信号进行预定的信号处理。
例如，通过利用信号处理电路440进行图像偏差检测及计算处理(相关计算处理、相位差检测处理)，基于所谓的光瞳分割相位差检测法来检测一对图像之间的图像偏差量。
此外，通过对该图像偏差量进行与一对焦点光瞳的质心间隔对应的转换及计算，来计算出当前成像平面(在与预期的成像平面上的微透镜阵列的位置相对应的焦点检测位置处的成像平面)相对于预期的成像平面的偏差(离焦量)。
经过信号处理电路440处理的图像信号被记录在诸如存储器等记录介质上。例如，通过打印将记录在记录介质上的图像信息制作为硬拷贝。此外，例如在由液晶显示器构成的监视器上将经过信号处理电路440处理的图像信号显示为移动图像。
如上所述，可以通过将上述固态图像传感器100作为摄像器件410安装在诸如数码照相机等摄像装置中，来实现低耗电、高精度的相机。
此外，本技术还可以被构造如下。
(1)一种固态图像传感器，包括：
像素阵列部，其由普通摄像像素和用于检测焦点的焦点检测像素的二维阵列形成，各所述普通摄像像素具有光电转换单元且用于输出通过光电转换获得的电信号作为像素信号，
其中，所述焦点检测像素至少包括：第一焦点检测像素和第二焦点检测像素，它们都具有光电转换单元且用于将通过光电转换获得的电信号传输并输出至输出节点，
其中，所述第一焦点检测像素和所述第二焦点检测像素共用所述输出节点，
其中，所述第一焦点检测像素包括：
第一光电转换单元；以及
第一传输门，其用于将所述第一光电转换单元中通过光电转换生成的电子读出至被共用的所述输出节点，
其中，所述第二焦点检测像素包括：
第二光电转换单元；以及
第二传输门，其用于将所述第二光电转换单元中通过光电转换生成的电子读出至被共用的所述输出节点，并且
其中，所述第一焦点检测像素的所述第一传输门和所述第二焦点检测像素的所述第二传输门电气共用栅极电极，所述栅极电极被施加有用于导通控制的控制信号。
(2)根据(1)所述的固态图像传感器，
其中，对于所述普通摄像像素，以至少两个像素的方式共用输出节点，通过光电转换生成的电子被传输至所述输出节点，
其中，各所述普通摄像像素具有传输门，使得所述至少两个像素向被共用的所述输出节点传输，
其中，通过单独的传输控制信号对各所述传输门进行导通控制，并且
其中，通过所述传输控制信号对所述第一焦点检测像素的所述第一传输门和所述第二焦点检测像素的所述第二传输门同时且并行地进行导通控制。
(3)根据(1)或(2)所述的固态图像传感器，其中，用于检测焦点的所述焦点检测像素的至少一个边缘和所述普通摄像像素的至少一个边缘相邻。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的固态图像传感器，其中，所述第一焦点检测像素和所述第二焦点检测像素的光入射区域的一部分被遮光，光在所述光入射区域处入射在所述光电转换单元上。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的固态图像传感器，其中，所述第一焦点检测像素和所述第二焦点检测像素具有相同的开口尺寸。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的固态图像传感器，其中，所述普通摄像像素的开口尺寸大于所述焦点检测像素的开口尺寸。
(7)根据(1)至(6)中任一项所述的固态图像传感器，其中，所述焦点检测像素包括未设置有滤色器的像素。
(8)根据(1)至(6)中任一项所述的固态图像传感器，
其中，所述像素阵列部设置有滤色器，并且
其中，所述第一焦点检测像素和所述第二焦点检测像素之中的一者未设置有滤色器。
(9)根据(1)至(6)中任一项所述的固态图像传感器，
其中，所述像素阵列部设置有滤色器，并且
其中，所述第一焦点检测像素和所述第二焦点检测像素设置有具有相同颜色的滤色器。
(10)根据(1)至(9)中任一项所述的固态图像传感器，其中，所述普通摄像像素和用于检测焦点的所述焦点检测像素具有相同的像素尺寸。
(11)根据(1)至(10)中任一项所述的固态图像传感器，其中，共用所述输出节点的所述焦点检测像素包括两个以上的像素。
(12)一种相机系统，包括：
固态图像传感器；
光学单元，其被构造用来使被拍摄对象图像在所述固态图像传感器上成像；以及
信号处理电路，其被构造用来处理来自所述固态图像传感器的输出信号，
所述固态图像传感器包括像素阵列部，所述像素阵列部由普通摄像像素和用于检测焦点的焦点检测像素的二维阵列形成，各所述普通摄像像素具有光电转换单元且用于输出通过光电转换获得的电信号作为像素信号，
其中，所述焦点检测像素至少包括第一焦点检测像素和第二焦点检测像素，所述第一焦点检测像素和所述第二焦点检测像素都具有光电转换单元且用于将通过光电转换获得的电信号传输并输出至输出节点，
其中，所述第一焦点检测像素和所述第二焦点检测像素共用所述输出节点，
其中，所述第一焦点检测像素包括：
第一光电转换单元；以及
第一传输门，其用于将所述第一光电转换单元中通过光电转换生成的电子读出至被共用的所述输出节点，
其中，所述第二焦点检测像素包括：
第二光电转换单元；以及
第二传输门，其用于将所述第二光电转换单元中通过光电转换生成的电子读出至被共用的所述输出节点，并且
其中，所述第一焦点检测像素的所述第一传输门和所述第二焦点检测像素的所述第二传输门电气共用栅极电极，所述栅极电极被施加有用于导通控制的控制信号。
本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发明随附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合以及改变。
本申请包含与2012年1月31日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2012-018383所公开的内容相关的主题，因此将该日本优先权申请的全部内容以引用的方式并入本文。

Claims (13)

1.一种固态图像传感器，包括：
像素阵列部，所述像素阵列部由普通摄像像素和用于检测焦点的焦点检测像素的二维阵列形成，各所述普通摄像像素具有光电转换单元且用于输出通过光电转换获得的电信号作为像素信号，
其中，所述焦点检测像素至少包括第一焦点检测像素和第二焦点检测像素，所述第一焦点检测像素和所述第二焦点检测像素都具有光电转换单元且用于将通过光电转换获得的电信号传输并输出至输出节点，
其中，所述第一焦点检测像素和所述第二焦点检测像素共用所述输出节点，
其中，所述第一焦点检测像素包括：
第一光电转换单元；以及
第一传输门，所述第一传输门用于将所述第一光电转换单元中通过光电转换生成的电子读出至被共用的所述输出节点，
其中，所述第二焦点检测像素包括：
第二光电转换单元；以及
第二传输门，所述第二传输门用于将所述第二光电转换单元中通过光电转换生成的电子读出至被共用的所述输出节点，并且
其中，所述第一焦点检测像素的所述第一传输门和所述第二焦点检测像素的所述第二传输门通过栅极电极进行电气共用，所述栅极电极被施加有用于导通控制的控制信号。
2.根据权利要求1所述的固态图像传感器，
其中，对于所述普通摄像像素，以至少两个像素的方式共用输出节点，通过光电转换生成的电子被传输至所述输出节点，
其中，各所述普通摄像像素具有传输门，使得所述至少两个像素向被共用的所述输出节点传输，
其中，通过单独的传输控制信号对各所述传输门进行导通控制，并且
其中，通过所述传输控制信号对所述第一焦点检测像素的所述第一传输门和所述第二焦点检测像素的所述第二传输门同时且并行地进行导通控制。
3.根据权利要求1或2所述的固态图像传感器，其中，用于检测焦点的所述焦点检测像素的至少一个边缘与所述普通摄像像素的至少一个边缘相邻。
4.根据权利要求1或2所述的固态图像传感器，其中，所述第一焦点检测像素和所述第二焦点检测像素的所述光电转换单元上的光入射的光入射区域的一部分被遮光。
5.根据权利要求4所述的固态图像传感器，所述第一焦点检测像素的所述第一传输门和所述第二焦点检测像素的所述第二传输门与上层的中间电极层连接，所述中间电极层和对所述光入射区域的一部分进行遮光的遮光部由同一层中的金属形成，对所述第一传输门和所述第二传输门同时且并行地进行导通控制的所述传输控制信号经由所述中间电极层而被施加。
6.根据权利要求1或2所述的固态图像传感器，其中，所述第一焦点检测像素和所述第二焦点检测像素具有相同的开口尺寸。
7.根据权利要求1或2所述的固态图像传感器，其中，所述普通摄像像素的开口尺寸大于所述焦点检测像素的开口尺寸。
8.根据权利要求1或2所述的固态图像传感器，其中，所述焦点检测像素包括未设置有滤色器的像素。
9.根据权利要求1或2所述的固态图像传感器，
其中，所述像素阵列部设置有滤色器，并且
其中，所述第一焦点检测像素和所述第二焦点检测像素之中的一者未设置有滤色器。
10.根据权利要求1或2所述的固态图像传感器，
其中，所述像素阵列部设置有滤色器，以及
其中，所述第一焦点检测像素和所述第二焦点检测像素设置有具有相同颜色的滤色器。
11.根据权利要求1或2所述的固态图像传感器，其中，所述普通摄像像素和用于检测焦点的所述焦点检测像素具有相同的像素尺寸。
12.根据权利要求1或2所述的固态图像传感器，其中，共用所述输出节点的所述焦点检测像素包括两个以上的像素。
13.一种相机系统，包括：
固态图像传感器；
光学单元，所述光学单元用于使被拍摄对象图像在所述固态图像传感器上成像；以及
信号处理电路，所述信号处理电路用于处理来自所述固态图像传感器的输出信号，
所述固态图像传感器是权利要求1至12中任一项所述的固态图像传感器。
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