[go: up one dir, main page]

TW202118279A - 攝像元件及攝像裝置 - Google Patents

攝像元件及攝像裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW202118279A
TW202118279A TW109129804A TW109129804A TW202118279A TW 202118279 A TW202118279 A TW 202118279A TW 109129804 A TW109129804 A TW 109129804A TW 109129804 A TW109129804 A TW 109129804A TW 202118279 A TW202118279 A TW 202118279A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
photoelectric conversion
pixel
phase difference
pixels
imaging element
Prior art date
Application number
TW109129804A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI857128B (zh
Inventor
村川祐亮
富樫秀晃
永島義人
古川明
安藤良洋
芥川恭大
美濃田拓
岩下博紀
丹羽孝仁
西田翔
石丸幹朗
Original Assignee
日商索尼股份有限公司
日商索尼半導體解決方案公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商索尼股份有限公司, 日商索尼半導體解決方案公司 filed Critical 日商索尼股份有限公司
Publication of TW202118279A publication Critical patent/TW202118279A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI857128B publication Critical patent/TWI857128B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals
    • H04N23/672—Focus control based on electronic image sensor signals based on the phase difference signals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/34—Systems for automatic generation of focusing signals using different areas in a pupil plane
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/36—Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals
    • G02B7/38—Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals measured at different points on the optical axis, e.g. focussing on two or more planes and comparing image data
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/703—SSIS architectures incorporating pixels for producing signals other than image signals
    • H04N25/704—Pixels specially adapted for focusing, e.g. phase difference pixel sets
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/802—Geometry or disposition of elements in pixels, e.g. address-lines or gate electrodes
    • H10F39/8027—Geometry of the photosensitive area
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/803—Pixels having integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/803—Pixels having integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H10F39/8037—Pixels having integrated switching, control, storage or amplification elements the integrated elements comprising a transistor
    • H10F39/80373—Pixels having integrated switching, control, storage or amplification elements the integrated elements comprising a transistor characterised by the gate of the transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/806—Optical elements or arrangements associated with the image sensors
    • H10F39/8063—Microlenses
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/807—Pixel isolation structures
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors
    • H10F39/18—Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors
    • H10F39/199—Back-illuminated image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/802—Geometry or disposition of elements in pixels, e.g. address-lines or gate electrodes
    • H10F39/8023—Disposition of the elements in pixels, e.g. smaller elements in the centre of the imager compared to larger elements at the periphery
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/805—Coatings
    • H10F39/8053—Colour filters
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/805—Coatings
    • H10F39/8057—Optical shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/813—Electronic components shared by multiple pixels, e.g. one amplifier shared by two pixels
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/30—Devices controlled by radiation
    • H10K39/32—Organic image sensors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

本揭示係使具備於一對像素共通地配置晶載透鏡而構成之相位差像素的攝像元件之相位差檢測之誤差減少。 本揭示之攝像元件具備像素、個別晶載透鏡、複數個相位差像素、共通晶載透鏡及像素電路。像素具備根據入射光進行光電轉換之光電轉換部與傳送藉由光電轉換產生之電荷的電荷傳送部。個別晶載透鏡配置於每一像素且將入射光個別地聚光。相位差像素各自具備光電轉換部及電荷傳送部且相鄰配置而檢測相位差。共通晶載透鏡共通地配置於複數個相位差像素而共通地將入射光聚光。像素電路形成於半導體基板且基於被傳送之電荷產生圖像信號。該等複數個相位差像素之電荷傳送部配置於共通晶載透鏡及個別晶載透鏡之間之區域。

Description

攝像元件及攝像裝置
本揭示係關於一種攝像元件及攝像裝置。詳細而言，關於一種檢測被攝體之相位差之攝像元件及使用該攝像元件之攝像裝置。
先前，對形成有光電二極體等光電轉換元件之半導體基板之背面側照射來自被攝體之光照射之背面照射型之攝像元件中，使用將於半導體基板之背面側藉由光電轉換產生之電荷傳送至半導體基板之表面側的攝像元件。例如，使用一種攝像元件，其與半導體基板之背面側相鄰地配置有機光電轉換膜，將該有機光電轉換膜中藉由光電轉換產生之電荷，利用貫通電極傳送至半導體基板之表面側(例如，參照專利文獻1)。利用該貫通電極傳送之電荷藉由配置於半導體基板之表面側之電路元件而被轉換為圖像信號。又，貫通電極配置於作為入射光之光電轉換單位之像素之間之區域即像素間。
又，對於該攝像元件，亦提案有相位差像素。此處之相位差像素意指用以檢測被攝體之相位差的像素。可適用於藉由檢測出之相位差檢測被攝體之焦點位置，且使攝像透鏡之焦斑對準之自動聚焦。相位差之檢測可藉由光瞳分割而進行。該光瞳分割為配置將透過攝影透鏡之右側及左側之入射光分別轉換為圖像信號之1對像素而檢測相位差的方法。可藉由檢測透過攝影透鏡之右側之圖像信號之圖像、與透過右側之圖像的相位差，而檢測焦點位置。光瞳分割使用之相位差像素可藉由將像素之左側或右側遮光之像素構成。可藉由對將像素之左側及右側遮光之像素，照射由晶載透鏡聚光之入射光，而進行透過攝影透鏡之右側及左側之入射光的光電轉換。然而，因該遮光，相位差像素之圖像信號之輸出減半。有致使相位差之檢測精度降低之問題。
因此，提案有一種藉由於相鄰之2個像素配置共通之晶載透鏡(共通晶載透鏡)而進行光瞳分割的方式。藉由使用共通晶載透鏡將入射光聚光於2個像素之像素間，而可進行透過攝影透鏡之右側及左側之入射光的光電轉換。因未進行像素之遮光，故可防止像素信號之輸出降低。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2016/143531號
[發明所欲解決之問題]
於上述之先前技術中，若適用使用共通晶載透鏡之光瞳分割方式，則有相位差之檢測精度降低之問題。因共通晶載透鏡將入射光聚光於像素間，故若於像素間配置上述貫通電極等無助於光電轉換之構造體，則有於1對相位差像素各者之圖像信號產生差異而增加相位差檢測之誤差的問題。
本揭示係鑒於上述之問題點而完成者，其目的在於減少攝像元件之相位差檢測之誤差，且該攝像元件具備於一對像素共通地配置晶載透鏡而構成之相位差像素。 [解決問題之技術手段]
本揭示係為解決上述問題點而完成者，其第1態樣為一種攝像元件，其具備：像素，其具備根據入射光進行光電轉換之光電轉換部與傳送藉由上述光電轉換產生之電荷的電荷傳送部；個別晶載透鏡，其配置於每一上述像素且將上述入射光個別地聚光；複數個相位差像素，其等各自具備上述光電轉換部及上述電荷傳送部且相鄰配置而檢測相位差；共通晶載透鏡，其共通地配置於上述複數個相位差像素且將上述入射光共通地聚光；及像素電路，其形成於半導體基板且基於上述被傳送之電荷產生圖像信號；且上述複數個相位差像素之上述電荷傳送部配置於上述共通晶載透鏡及上述個別晶載透鏡之間之區域。
又，如該第1態樣，其中亦可為，上述像素電路形成於上述半導體基板之表面側。
又，如該第1態樣，其中亦可為，上述光電轉換部形成於上述半導體基板，且進行入射至與上述表面不同之面即背面之上述入射光的光電轉換。
又，如該第1態樣，其中亦可為，上述電荷傳送部由沿上述半導體基板之厚度方向傳送電荷之縱型電晶體構成。
又，如該第1態樣，其中亦可為，上述光電轉換部由與上述半導體基板之背面側相鄰配置之光電轉換膜構成。
又，如該第1態樣，其中亦可為，上述電荷傳送部由貫通上述半導體基板之電極即貫通電極構成。
又，如該第1態樣，其中亦可為，進而具備透過上述入射光中之特定波長之光的彩色濾光片。
又，如該第1態樣，其中亦可為，上述彩色濾光片配置於上述個別晶載透鏡及上述共通晶載透鏡與上述光電轉換膜之間。
又，如該第1態樣，其中亦可為，上述彩色濾光片配置於上述光電轉換膜與上述半導體基板之間。
又，如該第1態樣，其中亦可為，進而具備配置於上述相位差像素之上述光電轉換部之間的分離部。
又，本揭示之第2態樣為一種攝像裝置，其具備：像素，其具備根據入射光進行光電轉換之光電轉換部與傳送藉由上述光電轉換產生之電荷的電荷傳送部；個別晶載透鏡，其配置於每一上述像素且將上述入射光個別地聚光；複數個相位差像素，其等各自具備上述光電轉換部及上述電荷傳送部並相鄰配置而檢測相位差；共通晶載透鏡，其共通地配置於上述複數個相位差像素且將上述入射光共通地聚光；像素電路，其形成於半導體基板且基於上述被傳送之電荷產生圖像信號；及處理電路，其處理上述產生之圖像信號；且上述複數個相位差像素之上述電荷傳送部配置於上述共通晶載透鏡及上述個別晶載透鏡之間之區域。
藉由採用上述態樣，而發揮俯視時於與配置共通晶載透鏡之區域不同之區域配置電荷傳送部的作用。假設減少電荷傳送部對共通晶載透鏡之聚光之影響。
接著，參照圖式說明用以實施本揭示之形態(以下稱為實施形態)。以下圖式中，對相同或類似部分附註相同或類似之符號。又，按以下順序進行實施形態之說明。 1.第1實施形態 2.第2實施形態 3.第3實施形態 4.第4實施形態 5.第5實施形態 6.第6實施形態 7.第7實施形態 8.對相機之應用例 9.對內視鏡手術系統之應用例 10.對移動體之應用例
＜1.第1實施形態＞ [攝像元件之構成] 圖1係顯示本揭示之實施形態之攝像元件之構成例之圖。同圖之攝像元件1具備像素陣列部2、垂直驅動部3、行信號處理部4、及控制部5。
像素陣列部2係像素100及相位差像素200二維點陣狀配置而構成者。此處，像素100為產生與照射之光相應之圖像信號者。該像素100具有產生與照射之光相應之電荷之光電轉換部。又，像素100進而具有像素電路。該像素電路產生基於藉由光電轉換部產生之電荷的圖像信號。圖像信號之產生係藉由由後述之垂直驅動部3產生之控制信號而控制。於像素陣列部2以XY矩陣狀配置有信號線6及7。信號線6係傳遞像素100中之像素電路之控制信號之信號線，配置於像素陣列部2之每一列，且對配置於各列之像素100共通地配線。信號線7係傳遞由像素100之像素電路產生之圖像信號的信號線，配置於像素陣列部2之每一行，且對配置於各行之像素100共通地配線。該等光電轉換部及像素電路形成於半導體基板。
又，相位差像素200為檢測被攝體之相位差的像素。同圖之像素陣列部2之附設有陰影線之矩形表示相位差像素200。該相位差像素200係相鄰之2個相位差像素200成對配置，進行光瞳分割。與像素100同樣，於相位差像素200亦配置有光電轉換部及像素電路，且連接有信號先6及7。
垂直驅動部3係產生像素100及相位差像素200之像素電路之控制信號者。該垂直驅動部3將產生之控制信號經由同圖之信號線6傳遞至像素100。行信號處理部4係處理由像素100及相位差像素200產生之圖像信號者。該行信號處理部4進行經由同圖之信號線7自像素100傳遞之圖像信號之處理。行信號處理部4中之處理，例如相當於將像素100及相位差像素200中產生之類比圖像信號轉換成數位圖像信號之類比數位轉換。藉由行信號處理部4處理之圖像信號作為攝像元件1之圖像信號輸出。控制部5為控制攝像元件1之全體者。該控制部5藉由產生控制垂直驅動部3及行信號處理部4之控制信號並輸出而進行攝像元件1之控制。藉由控制部5產生之控制信號，分別藉由信號線8及9傳遞至垂直驅動部3及行信號處理部4。另，行信號處理部4係申請專利範圍所記述之處理電路之一例。
[像素之電路構成] 圖2係顯示本揭示之第1實施形態之像素之構成例之電路圖。同圖係表示像素100之構成例之電路圖。同圖之像素100具備光電轉換部11、電荷傳送部12、電荷保持部21、及MOS(Metal Oxide Semiconductor：金屬氧化物半導體)電晶體22至24。另，於同圖中，假設電荷傳送部12為MOS電晶體。
光電轉換部11之陽極接地，陰極連接於電荷傳送部12之源極。電荷傳送部12之汲極連接於MOS電晶體22之源極、MOS電晶體23之閘極及電荷保持部21之一端。電荷保持部21之另一端接地。MOS電晶體22及23之汲極共通地連接於電源線Vdd，MOS電晶體23之源極連接於MOS電晶體24之汲極。MOS電晶體24之源極連接於信號線7。電荷傳送部12、MOS電晶體22及24之閘極分別連接於傳送信號線TR、重設信號線RST、及選擇信號線SEL。另，傳送信號線TR、重設信號線RST及選擇信號線SEL構成信號線6。
光電轉換部11為產生與如上所述照射之光相應之電荷者。該光電轉換部11可使用光電二極體。又，電荷保持部21及MOS電晶體22至24構成像素電路20。
電荷傳送部12為將藉由光電轉換部11之光電轉換產生之電荷傳送至電荷保持部21之電晶體。電荷傳送部12之電荷之傳送藉由利用傳送信號線TR傳遞之信號而控制。電荷保持部21係保持由電荷傳送部12傳送之電荷的電容器。MOS電晶體23為產生基於電荷保持部21所保持之電荷之信號的電晶體。MOS電晶體24係將藉由MOS電晶體23產生之信號作為圖像信號輸出至信號線7的電晶體。該MOS電晶體24藉由利用選擇信號線SEL傳遞之信號而控制。
MOS電晶體22為藉由將電荷保持部21所保持之電荷排出至電源線Vdd而重設電荷保持部21的電晶體。該MOS電晶體22之重設藉由利用重設信號線RST傳遞之信號而控制，且於電荷傳送部12傳送電荷前執行。另，於該重設時，藉由使電荷傳送部12導通，亦可進行光電轉換部11之重設。如此，像素電路20將由光電轉換部11產生之電荷轉換為圖像信號。
另，像素電路20為基於由光電轉換部11產生且藉由電荷傳送部12傳送之電荷，產生圖像信號的電路。另，於相位差像素200中，亦可適用同圖之電路構成。
[像素之構成] 圖3係顯示本揭示之第1實施形態之像素之構成例之剖視圖。同圖係顯示像素100之構成例之模式剖視圖。同圖之像素100具備半導體基板110、配線區域130、固定電荷膜141、分離部142、遮光膜143、彩色濾光片150、平坦化膜144、及晶載透鏡181。
半導體基板110為形成有像素100之光電轉換部11或像素電路20之元件之擴散區域等之半導體基板。該半導體基板110例如可由矽(Si)構成。光電轉換部11或像素電路20之元件之擴散區域配置於形成在半導體基板110之井區域。為方便起見，假設同圖之半導體基板110為構成於p型井區域者。藉由於該p型井區域即半導體基板110配置n型半導體區域，可形成光電轉換部11等。半導體基板110之內部之矩形表示n型半導體區域。於半導體基板110之表面側形成有後述之配線區域130。
光電轉換部11由n型半導體區域111構成。具體而言，由n型半導體區域111與周圍之p型井區域之界面之pn接合構成之光電二極體相當於光電轉換部11。若照射入射光，則於n型半導體區域111中產生光電轉換。藉由該光電轉換產生之電荷中之電子蓄積於n型半導體區域111。另，n型半導體區域111配置於半導體基板110之背面側，且進行照射至背面側之入射光之光電轉換。此種攝像元件1稱為背面照射型之攝像元件。
於半導體基板110之表面側，形成有n型半導體區域112至115。又，於半導體基板110之表面介隔閘極絕緣膜配置有閘極電極122至124。該等構成MOS電晶體22至24及電荷保持部21，且構成像素電路20。
n型半導體區域112係構成電荷保持部21之半導體區域。該n型半導體區域112稱為浮動擴散區域(Floating diffusion)，且保持藉由電荷傳送部12傳送之電荷。又，n型半導體區域112、n型半導體區域113及閘極電極122構成MOS電晶體22。n型半導體區域112及113分別相當於MOS電晶體22之源極及汲極。n型半導體區域112及113之間之閘極電極122附近之井區域相當於MOS電晶體22之通道區域。
又，n型半導體區域113、n型半導體區域114及閘極電極123構成MOS電晶體23。n型半導體區域113及114分別相當於MOS電晶體23之汲極及源極。又，n型半導體區域114、n型半導體區域115及閘極電極124構成MOS電晶體24。n型半導體區域114及115分別相當於MOS電晶體24之汲極及源極。
又，電荷傳送部12為由n型半導體區域111、n型半導體區域112及閘極電極121構成之MOS電晶體。n型半導體區域111及112分別相當於電荷傳送部12之源極及汲極。閘極電極121構成為在形成於半導體基板110之孔介隔閘極絕緣膜嵌入有電極之形狀，且配置於n型半導體區域111及112附近。藉由對閘極電極121施加閘極電壓，而於閘極電極121附近之井區域形成通道，n型半導體區域111及112之間成為導通狀態。藉此，蓄積於光電轉換部11之n型半導體區域111之電荷被傳送至浮動擴散即n型半導體區域112。此種相對於半導體基板110沿垂直方向進行電荷傳送之電晶體稱為縱型電晶體。閘極絕緣膜例如可由氧化矽(SiO2 )或氮化矽(SiN)、高介電質膜構成。閘極電極121例如可由金屬或多晶矽構成。
配線區域130為與半導體基板110之表面側相鄰配置，且形成有於半導體基板110形成之元件之配線的區域。於配線區域130，配置有絕緣層131及配線層132。配線層132為由銅(Cu)等金屬構成且將信號傳遞至形成於半導體基板110之元件等之配線。絕緣層131係將配線層132絕緣者。該絕緣層131例如可由SiO2 構成。又，絕緣層131及配線層132可構成為多層。另，於同圖中，閘極電極122至124與半導體基板110之間之絕緣層131稱為閘極氧化膜。又，配線層132與半導體區域及閘極電極122等之間藉由接點插塞133連接。
固定電荷膜141為形成於半導體基板110之背面側之界面，且鎖定半導體基板110之界面態者。該固定電荷膜141由具有負的固定電荷之材料構成，且使電洞蓄積於半導體基板110之界面附近。藉由該蓄積之電洞而鎖定界面態。藉此，可減輕界面態引起之暗電流之影響。
分離部142為配置成圍繞像素100之半導體基板110之壁狀，而將半導體基板110隔開者。又，分離部142進行來自相鄰之像素100之入射光之遮光。該分離部142可藉由在形成於半導體基板110之槽內配置鎢(W)等金屬而構成。同圖之分離部142配置於介隔固定電荷膜141形成於半導體基板110之槽內。
遮光膜143為配置於半導體基板110之背面側且將入射光遮光者。該遮光膜配置於像素100之邊界，且將透過相鄰之像素100之彩色濾光片150之光遮光。藉此，可防止產生混色。遮光膜143與分離部142同樣，可由W等金屬構成。
彩色濾光片150為透過入射光中之特定波長之光之光學性濾光片。作為該彩色濾光片150，例如可將透過紅色光、綠色光及藍色光之各者之彩色濾光片150配置於像素100。又，亦可將透過紅外光之彩色濾光片150配置於像素100。
平坦化膜144為將形成有彩色濾光片150之像素100之背面側平坦化之膜。該平坦化膜144可由塗佈型之絕緣材料構成。
晶載透鏡181係將入射光聚光之透鏡。該晶載透鏡181構成為半球形狀，且將入射光聚光於半導體基板110之光電轉換部11(n型半導體區域111)。同圖之晶載透鏡181經由彩色濾光片150進行入射光之聚光。晶載透鏡181例如可由折射率為1.0至1.3之有機材料構成。另，晶載透鏡181為申請專利範圍所記述之個別晶載透鏡之一例。
另，於相位差像素200配置有後述之共通晶載透鏡182來取代晶載透鏡181。此外之相位差像素200之構成可設為與像素100同樣之構成。
[像素陣列部之構成] 圖4係顯示本揭示之第1實施形態之像素陣列部之構成例之圖。同圖係顯示像素陣列部2中之像素100及相位差像素200之構成例之俯視圖。同圖之點劃線線之矩形表示像素100，虛線之矩形表示相位差像素200。又，於像素100及相位差像素200中，附設有傾斜之陰影線之矩形表示像素電路20之區域。該像素電路20中之矩形表示電荷保持部21之n型半導體區域112。又，附設有網格陰影線之矩形表示縱型電晶體之閘極電極121。與像素電路20及閘極電極121相鄰之矩形表示光電轉換部11之n型半導體區域111。電荷傳送部12之閘極電極121配置於像素100等之角部，且與分別n型半導體區域111及像素電路20相鄰配置。
像素100之一點鏈線之圓表示晶載透鏡181。又，相位差像素200之一點鏈線之長圓表示共通晶載透鏡182。如同圖表示，晶載透鏡181配置於每一像素100，共通晶載透鏡182共通地配置於相鄰之2個相位差像素200。另，共通晶載透鏡182之形狀並未限定於該例。例如，亦可將共通晶載透鏡182構成為橢圓形狀。同圖之相鄰之2個相位差像素200沿相鄰之方向進行光瞳分割。於同圖之像素陣列部2中，將被攝體沿左右進行光瞳分割。
光電轉換部11之n型半導體區域111之電荷藉由構成為縱型電晶體之電荷傳送部12，於俯視時改變90度方向而傳送。該電荷傳送部12配置於相位差像素200中未與共通晶載透鏡182重疊之區域。即，由具有無助於光電轉換之閘極電極121之縱型電晶體構成之電荷傳送部12於受入射光照射之面中配置於共通晶載透鏡182及晶載透鏡181之間的區域。藉此，可去除電荷傳送部12對相位差像素200中之共通晶載透鏡182對入射光之聚光的影響。其原因在於電荷傳送部12之閘極電極121未遮蔽藉由共通晶載透鏡182聚光之入射光之光路。
[相位差像素之構成] 圖5係顯示本揭示之第1實施形態之相位差像素之構成例之剖視圖。同圖係顯示相位差像素200之構成例之剖視圖，即沿圖4中之a-a’線之剖視圖。
如上所述，共通晶載透鏡182作為2個相位差像素200共通之晶載透鏡配置。又，共通晶載透鏡182於2個相位差像素200之間之半導體基板110之背面附近形成焦點。藉此，通過攝影透鏡左側之來自被攝體之入射光入射至右側之相位差像素200之光電轉換部11(n型半導體區域111)，通過攝影透鏡右側之入射光入射至左側之相位差像素200之光電轉換部11。同圖之實線箭頭表示通過攝影透鏡左側之入射光301，點劃線箭頭表示通過攝影透鏡右側之入射光302。如此，藉由將共通晶載透鏡182配置於相鄰之2個相位差像素200，可進行光瞳分割，可檢測相位差。
另，通過2個相位差像素200之間之半導體基板110之背面附近之焦點之來自被攝體的光入射至n型半導體區域111，且被光電轉換。若於該入射光到達之n型半導體區域111之附近配置有無助於電荷傳送部12之閘極電極121等之光電轉換的構造體，則妨礙入射光之光電轉換。又，若此種構造體於2個相位差像素200中非對稱地配置，則2個相位差像素200之感度產生差異，於圖像信號輸出產生差異。因產生非起因於入射光之相位差之圖像信號之差分，故產生相位差檢測之誤差。
即便於光電轉換部11之附近配置有無助於光電轉換之構造體之情形時，認為藉由完全對稱地構成2個相位差像素200，亦可不產生圖像信號之差分。然而，完全對稱地構成2個相位差像素200之構成事屬困難。又，配置於像素陣列部2之周緣部之相位差像素200中，像高變高，入射光相對於相位差像素200傾斜地入射。因此，無助於光電轉換之構造體之影響增大。因此，圖4中如上所述，於與配置有共通晶載透鏡182之區域不同之區域，配置具有無助於光電轉換之構造體即閘極電極121的電荷傳送部12。藉此，可減少2個相位差像素200之圖像信號之輸出差。於該情形時，亦可藉由對稱地構成2個相位差像素200，進一步減少2個相位差像素200之圖像信號之輸出差。
如以上所說明，本揭示之第1實施形態之攝像元件1具備配置有共通晶載透鏡182的2個相位差像素200。於該本揭示之第1實施形態之攝像元件1中，將具有無助於光電轉換之構造體即閘極電極121之電荷傳送部12配置於共通晶載透鏡182與像素100之晶載透鏡181之間。藉此，可減少相位差像素200之圖像信號之差異，可減少相位差像素200之相位差檢測之誤差。
＜2.第2實施形態＞ 上述第1實施形態之攝像元件1相鄰配置有2個相位差像素200。與此相對，本揭示之第2實施形態之攝像元件1在將分離部配置於相鄰之2個相位差像素200之間之半導體基板110之點上，與上述第1實施形態不同。
[相位差像素之構成] 圖6係顯示本揭示之第2實施形態之相位差像素之構成例之剖視圖。同圖係與圖5同樣顯示相位差像素200之構成例之剖視圖。在於2個相位差像素200之間之半導體基板110配置有分離部142之點上，與圖5中說明之相位差像素200不同。
於同圖之相位差像素200中，於半導體基板110各者之n型半導體區域111之間之井區域，配置有分離部142。因此，可減輕來自相鄰之相位差像素200之入射光之洩露或電荷之洩露。
由於此外之攝像元件1之構成與本揭示之第1實施形態中說明之攝像元件1之構成同樣，故省略說明。
如以上所說明，本揭示之第2實施形態之攝像元件1藉由將分離部142配置於2個相位差像素200之間之半導體基板110，而可減輕入射光等之洩露，減少產生圖像信號差異。可進而減少相位差檢測之誤差。
＜3.第3實施形態＞ 上述第1實施形態之攝像元件1於像素100及相位差像素200之每一者配置有像素電路20。與此相對，本揭示之第3實施形態之攝像元件1在由複數個像素等共用像素電路20之點上，與上述第1實施形態不同。
[像素之電路構成] 圖7係顯示本揭示之第3實施形態之像素之構成例之電路圖。同圖之像素100及相位差像素200在由複數個像素100等共用像素電路20之點上，與圖2中說明之像素100及相位差像素200不同。關於電路構成，列舉像素100為例進行說明。同圖之像素100具備光電轉換部11及電荷傳送部12，且隔開配置像素電路20。同圖係顯示對4個像素100等(像素100a、100b及100c以及相位差像素200a)共通連接像素電路20而構成之例者。
像素100a、100b及100c以及相位差像素200a之電荷傳送部12之汲極共通地連接於像素電路20之電荷保持部21。
藉由依序將接通(ON)信號輸入至像素100a、100b及100c以及相位差像素200a各者之TR，而將由像素100a等之光電轉換部11產生之電荷依序傳送至像素電路20。可基於該傳送之電荷依序產生圖像信號。
[像素之構成] 圖8係顯示本揭示之第3實施形態之像素之構成例之剖視圖。同圖係與圖3同樣顯示像素100之構成例之模式剖視圖。另，於同圖中，附設於符號之文字「a」及「b」對應於圖7所示之不同之像素100(像素100a及b)。同圖之像素100於以下之點上與圖3中說明之像素100不同。電荷保持部21配置於像素100等之間。又，複數個電荷傳送部12(電荷傳送部12a及12b)共通地連接於電荷保持部21。即，電荷傳送部12a及12b各者之閘極電極121a及121b接近電荷保持部21之n型半導體區域112而配置。電荷保持部21之n型半導體區域112構成電荷傳送部12a及12b之共通之汲極區域。另，省略電荷保持部21以外之像素電路20之記載。
[像素陣列部之構成] 圖9係顯示本揭示之第3實施形態之像素陣列部之構成例之圖。同圖係與圖4同樣顯示像素陣列部2中之像素100及相位差像素200之構成例之俯視圖。在將像素電路20配置於像素100等之外側區域且對每複數個像素100共通配置之點上，與圖4中說明之像素陣列部2不同。
像素電路20共通地配置於相鄰之2列2行之像素100等。像素電路20之電荷保持部21之n型半導體區域112配置於該等4個像素100等之中央部。4個像素100等之閘極電極121接近該電荷保持部21之n型半導體區域112而配置。
同圖中，閘極電極121亦配置於共通晶載透鏡182及晶載透鏡181之間。藉此，可減少2個相位差像素200之圖像信號之輸出差。
由於此外之攝像元件1之構成與本揭示之第1實施形態中說明之攝像元件1之構成同樣，故省略說明。
如以上所說明，本揭示之第3實施形態之攝像元件1由複數個像素100等共用像素電路20。藉此，可簡化像素100等之構成。
＜4.第4實施形態＞ 上述之第3實施形態之攝像元件1於像素100及相位差像素200之半導體基板110配置有光電轉換部11。與此相對，本揭示之第4實施形態之攝像元件1在進而配置有進行光電轉換之光電轉換膜之點上，與上述第1實施形態不同。
[像素之電路構成] 圖10係顯示本揭示之第4實施形態之像素之構成例之電路圖。同圖之像素100及相位差像素200在進而配置有光電轉換部，且由複數個像素100等共用複數個像素電路20之點上，與圖7中說明之像素100及相位差像素200不同。關於電路構成，列舉像素100為例進行說明。同圖之像素100進而具備光電轉換部13及開關元件14，且配置有複數個像素電路20。同圖係顯示對4個像素100等(像素100a、100b及100c以及相位差像素200a)共通連接2個像素電路20(像素電路20a及20b)而構成之例者。
光電轉換部13為由第1電極及第2電極夾著光電轉換膜而構成之光電轉換部。於同圖中，光電轉換部13構成為2端子元件，且產生基於光電轉換之電荷。又，開關元件14為與電荷傳送部12同樣傳送由光電轉換部13產生之電荷的元件。開關元件14構成為3端子元件，具備輸入端子、輸出端子及控制信號端子。與電荷傳送部12之MOS電晶體同樣，若將控制信號輸入至控制信號端子，則輸入端子及輸出端子之間成為導通狀態。如後所述，光電轉換部13及開關元件14於像素100等中一體構成。於同圖中，為方便起見，個別地記載光電轉換部13及開關元件14。又，於同圖之像素100等，進而配置有電源線Vou。該電源線Vou為將偏壓電壓供給至光電轉換部13之電源線。又，信號線6進而具備將控制信號傳遞至開關元件14之控制信號端子的信號線TR2。與之相隨，將對電荷傳送部12之閘極傳遞控制信號之信號線變更為信號線TR1而予以區別。
像素100a、100b及100c以及相位差像素200a之電荷傳送部12之汲極共通地連接於像素電路20a之電荷保持部21。又，光電轉換部13之一端連接於電源線Vou，另一端連接於開關元件14之輸入端子。開關元件14之控制信號端子連接於信號線TR2。像素100a、100b及100c以及相位差像素200a之開關元件14之輸出端子共通地連接於像素電路20b之電荷保持部21。
藉由依序將接通信號輸入至像素100a、100b及100c以及相位差像素200a各者之TR1，而將由像素100a等之光電轉換部11產生之電荷依序傳送至像素電路20a而產生圖像信號。同樣，藉由依序將控制信號輸入至像素100a、100b及100c以及相位差像素200a各者之TR2，而將由像素100a等之光電轉換部13產生之電荷依序傳送至像素電路20b而產生圖像信號。
[像素之構成] 圖11係顯示本揭示之第4實施形態之像素之構成例之剖視圖。同圖係與圖8同樣顯示像素100之構成例之模式剖視圖。另，於同圖中，附設於符號之文字「a」、「b」及「c」對應於圖10所示之不同之像素100(像素100a、100b及100c)。同圖之像素100於以下之點上與圖8中說明之像素100不同。電荷傳送部12由MOS電晶體構成。又，複數個電荷傳送部12(電荷傳送部12a及12b)共通地連接於電荷保持部21a。即，電荷保持部21a之n型半導體區域112構成電荷傳送部12a及12b之共通之汲極區域。同圖之閘極電極125a及125b相當於該等電荷傳送部12之閘極。電荷保持部21a相當於圖10中說明之像素電路20a之電荷保持部21。又，進而具備光電轉換部19，且進而具備傳送由光電轉換部19產生之電荷之貫通電極139。又，高折射率膜151配置於光電轉換部19及晶載透鏡181之間。
光電轉換部19與半導體基板110之背面側相鄰配置。具體而言，配置於平坦化膜144之區域。該光電轉換部19具備第1電極163、絕緣膜162、光電轉換膜164、第2電極165、及電荷蓄積用電極161。光電轉換部19由電荷蓄積用電極161、絕緣膜162、光電轉換膜164及第2電極165積層而構成。第1電極163、光電轉換膜164及第2電極165於複數個像素100等共通地配置，且電荷蓄積用電極161及絕緣膜162個別地配置於像素100等。又，第1電極163連接於共通配置在複數個像素100之光電轉換膜164之中央部。另，亦可將絕緣膜162共通地配置於複數個像素100等。
光電轉換膜164為由有機光電轉換膜構成，且進行入射光之光電轉換之膜。該光電轉換膜164例如可由包含若丹明系色素、部花青系色素、喹吖啶酮、酞菁系色素、香豆素系色素及三-8-羥基喹啉Al等之有機光電轉換材料而構成。又，光電轉換膜164可設為吸收入射光中之特定波長之光而進行光電轉換的構成。
第2電極165為與光電轉換膜164相鄰配置之電極。該第2電極165例如可由氧化銦錫(ITO：Indium Tin Oxide)構成。絕緣膜162係將光電轉換膜164及電荷蓄積用電極161之間絕緣之膜。該絕緣膜162例如可由SiO2 構成。電荷蓄積用電極161為介隔絕緣膜162積層於光電轉換膜164，且將電壓施加於光電轉換膜164的電極。該電荷蓄積用電極161例如可由ITO構成。第1電極163為輸出由光電轉換膜164產生之電荷的電極。
另，第2電極165及光電轉換膜164相當於圖10中說明之光電轉換部13。絕緣膜162、電荷蓄積用電極161及第1電極163相當於圖10中說明之開關元件14。
又，第2電極165相當於與圖10中說明之電源線Vou(未圖示)連接之端子。又，第1電極163相當於圖10之開關元件14之輸出端子。又，電荷蓄積用電極161相當於開關元件14之控制信號端子。另，電荷蓄積用電極161及第1電極163分別連接於配線168及169。
於攝像元件之曝光期間，將較電源線Vou之電壓更高之電壓之控制信號施加於電荷蓄積用電極161。如此，藉由光電轉換膜164之光電轉換而產生之電荷中之電子受電荷蓄積用電極161吸引，而蓄積於介隔絕緣膜162之電荷蓄積用電極161附近之光電轉換膜164之區域。其後，於傳送藉由光電轉換而產生之電荷時，將較電源線Vou之電壓更低之控制信號施加於電荷蓄積用電極161。藉此，蓄積於光電轉換膜164之電荷(電子)移動至第1電極163，並自配線169輸出。
貫通電極139為貫通半導體基板110而構成之電極。該貫通電極139為自半導體基板110之背面側將電荷傳送至表面側之電極。貫通電極139例如可由在形成於半導體基板110之貫通孔嵌入金屬等導電材料而形成。同圖之貫通電極139將光電轉換部19之配線169及配置於配線區域130之配線層132之間連接。藉由上述光電轉換部19產生並移動至第1電極163之電荷經由貫通電極139被傳送至半導體基板110之表面側。該被傳送之電荷經由配線層132及接點插塞133進而被傳送至n型半導體區域116。該n型半導體區域116構成圖10中說明之像素電路20b之電荷保持部21b。
高折射率膜151為以高折射率構成之膜。光電轉換部19接近晶載透鏡181而配置。藉由配置該高折射率膜151，可使入射光之聚光位置靠近光電轉換部19。對於高折射率膜151，例如可使用氮化矽(SiN)。另，亦可省略高折射率膜151。
光電轉換部19配置於晶載透鏡181及半導體基板110之間，因而未被光電轉換部19吸收之波長之光被半導體基板110之光電轉換部11光電轉換。例如，可構成為光電轉換部19進行可視光之光電轉換，光電轉換部11進行紅外光之光電轉換。又，例如，亦可構成為光電轉換部19進行短波長之可視光之光電轉換，光電轉換部11進行長波長之可視光之光電轉換。
[像素陣列部之構成] 圖12係顯示本揭示之第4實施形態之像素陣列部之構成例之圖。同圖係與圖4同樣顯示像素陣列部2中之像素100及相位差像素200之構成例之俯視圖。在像素電路20a及20b配置於像素100等之外側區域且對每複數個像素100共同配置，進而配置有貫通電極139之點上，與圖4中說明之像素陣列部2不同。
像素電路20a共通地配置於相鄰之2列2行之像素100等。像素電路20a之電荷保持部21之n型半導體區域112配置於該等4個像素100等之中央部。同樣，像素電路20b共通地配置於相鄰之2列2行之像素100等。連接於像素電路20b之貫通電極139配置於該等4個像素100等之中央部。
同圖中，貫通電極139配置於共通晶載透鏡182及晶載透鏡181之間。貫通電極139相當於配置於半導體基板110且無助於光電轉換之構造體。藉由將該貫通電極139配置於與配置有共通晶載透鏡182之區域不同之區域，而可減少2個相位差像素200之圖像信號之輸出差。
另，像素100等之構成未限定於該例。例如，利用光電轉換膜之光電轉換部亦可設為省略電荷蓄積用電極161之2端子型。於該情形時，貫通電極139亦配置於共通晶載透鏡182及晶載透鏡181之間。
由於此外之攝像元件1之構成與本揭示之第1實施形態中說明之攝像元件1之構成同樣，故省略說明。
如以上所說明，本揭示之第4實施形態之攝像元件1將無助於光電轉換之構造體即貫通電極139配置於共通晶載透鏡182與像素100之晶載透鏡181之間。藉此，可減少相位差像素200之圖像信號之差異，可減少相位差像素200之相位差檢測之誤差。
＜5.第5實施形態＞ 上述第4實施形態之攝像元件1於半導體基板110之背面側配置有具備光電轉換膜之光電轉換部19。與此相對，本揭示之第5實施形態之攝像元件1在將彩色濾光片配置於晶載透鏡及光電轉換部19之間之點上，與上述之第4實施形態不同。
[像素之構成] 圖13係顯示本揭示之第5實施形態之像素之構成例之剖視圖。同圖係與圖11同樣顯示像素100之構成例之模式剖視圖。同圖之像素100在彩色濾光片150配置於光電轉換部19之第2電極165及高折射率151之間之點上，與圖11之像素100不同。
對於彩色濾光片150，例如可使用遮蔽紅外光或紫外光之彩色濾光片。藉此，可於進行可視光之攝像之攝像元件中，減少因紅外光等引起之誤差。
由於此外之攝像元件1之構成與本揭示之第4實施形態中說明之攝像元件1之構成同樣，故省略說明。
如以上所說明，本揭示之第5實施形態之攝像元件1可藉由將彩色濾光片150配置於晶載透鏡181及光電轉換部19之間，而減少可視光之圖像信號之誤差。
＜6.第6實施形態＞ 上述第5實施形態之攝像元件1於晶載透鏡181及光電轉換部19之間配置有彩色濾光片150。與此相對，本揭示之第6實施形態之攝像元件1在將彩色濾光片配置於光電轉換部19及半導體基板110之間之點上，與上述第5實施形態不同。
[像素之構成] 圖14係顯示本揭示之第6實施形態之像素之構成例之剖視圖。同圖係與圖13同樣顯示像素100之構成例之模式剖視圖。同圖之像素100在彩色濾光片150配置於平坦化膜144及固定電荷膜141之間之點上，與圖13之像素100不同。
同圖之彩色濾光片150配置於光電轉換部19及半導體基板110之間，且透過光電轉換部19之光入射至同圖之彩色濾光片150。因此，可使用遮蔽未被光電轉換部19吸收之光中之半導體基板110之光電轉換部11之光電轉換對象外之波長之光的彩色濾光片。例如，於光電轉換部19吸收綠色光進行光電轉換時，可使用將綠色光遮光之彩色濾光片150。藉此，可減少由半導體基板110之光電轉換部11產生之圖像信號之誤差。
由於此外之攝像元件1之構成與本揭示之第5實施形態中說明之攝像元件1之構成同樣，故省略說明。
如以上所說明，本揭示之第6實施形態之攝像元件1可藉由將彩色濾光片150配置於光電轉換部19及半導體基板110之間，而減少半導體基板110之光電轉換部11中產生之圖像信號之誤差。
＜7.第7實施形態＞ 上述第4實施形態之攝像元件1於半導體基板110配置有光電轉換部11。與此相對，本揭示之第7實施形態之攝像元件1在進而具備配置於半導體基板110之光電轉換部之點上，與上述第4實施形態不同。
[像素之電路構成] 圖15係顯示本揭示之第7實施形態之像素之構成例之電路圖。同圖之像素100及相位差像素200在進而配置光電轉換部之點上，與圖10中說明之像素100及相位差像素200不同。關於電路構成，列舉像素100為例進行說明。同圖之像素100在進而具備光電轉換部15及電荷傳送部16，且進而配置有像素電路20c之點上，與圖10中說明之像素100不同。
光電轉換部15與光電轉換部11同樣，由形成於半導體基板110之光電二極體構成。又，電荷傳送部16與電荷傳送部12同樣由MOS電晶體構成。又，信號線6進而具備將控制信號傳遞至電荷傳送部16之閘極的信號線TR3。
光電轉換部15之陽極接地，陰極連接於電荷傳送部16之源極。電荷傳送部16之閘極連接於信號線TR3。像素100a、100b及100c以及相位差像素200a之電荷傳送部16之汲極共通地連接於像素電路20c之電荷保持部21。
[像素之構成] 圖16係顯示本揭示之第7實施形態之像素之構成例之剖視圖。同圖係與圖11同樣顯示像素100之構成例之模式剖視圖。同圖之像素100在進而具備光電轉換部15、電荷傳送部16及彩色濾光片150之點上，與圖11中說明之像素100不同。
光電轉換部15配置於半導體基板110之背面附近。具體而言，構成光電轉換部15之n型半導體區域117形成於半導體基板110之背面側之淺區域。另一方面，光電轉換部11之n型半導體區域111形成於半導體基板110之深區域。即，配置於半導體基板110之表面附近。
配置於半導體基板110之n型半導體區域118為構成像素電路20c之電荷保持部21c之半導體區域。
與光電轉換部15之n型半導體區域117相鄰配置有電荷傳送部16。該電荷傳送部16與圖3中說明之電荷傳送部12同樣由縱型電晶體構成。電荷傳送部16具備閘極電極126。藉由電荷傳送部16，由配置於半導體基板110之背面附近之光電轉換部15產生之電荷被傳送至配置於半導體基板110之表面側之電荷保持部21的半導體區域118。
由於以光電轉換膜構成之光電轉換部19配置於最靠近晶載透鏡181之區域，故可設為吸收短波長之光例如藍色光並進行光電轉換的構成。由於光電轉換部15配置於距離半導體基板110之背面較淺之區域，故進行透過光電轉換部19之入射光中之波長相對較短之光例如綠色光之光電轉換。與此相對，光電轉換部11配置於距離半導體基板110之背面較深之區域，而進行如紅色光或紅外光般到達至半導體基板110之深區域之光之光電轉換。如此，同圖之像素100可進行3個波長域之入射光之光電轉換，且產生與各光對應之圖像信號。
另，彩色濾光片150可使用遮蔽紫外光之彩色濾光片。又，於上述光電轉換部11僅進行紅色光之光電轉換時，可使用遮蔽紅外光之彩色濾光片150。
[像素陣列部之構成] 圖17係顯示本揭示之第7實施形態之像素陣列部之構成例之圖。同圖係與圖12同樣顯示像素陣列部2中之像素100及相位差像素200之構成例之俯視圖。在進而配置像素電路20c且進而配置有閘極電極126之點上，與圖12中說明之像素陣列部2不同。
同圖之像素電路20a配置於相對於圖12之像素電路20a偏離1像素之位置。於圖12中配置有像素電路20a之部位，配置像素電路20c。與該像素電路20c之電荷保持部之n型半導體區域118相鄰配置有4個閘極電極126。
像素電路20a、20b及20c之電荷保持部21皆共通地連接於4個像素100等之光電轉換部11等。
如同圖所示，無助於光電轉換之貫通電極139及閘極電極126(電荷傳送部16)配置於共通晶載透鏡182及晶載透鏡181之間之區域。又，像素電路20a、20b及20c之電荷保持部21皆由4個像素100等共用地連接。藉此，可將n型半導體區域112、貫通電極139及閘極電極126分別個別地配置於4個像素100等之中心。藉此，可減少2個相位差像素200之圖像信號之輸出差。
由於此外之攝像元件1之構成與本揭示之第4實施形態中說明之攝像元件1之構成同樣，故省略說明。
如以上說明，本揭示之第7實施形態之攝像元件1將無助於光電轉換之構造體即具有閘極電極121之電荷傳送部16及貫通電極139配置於共通晶載透鏡182與像素100之晶載透鏡181之間。藉此，可減少相位差像素200之圖像信號之差異，且可減少相位差像素200之相位差檢測之誤差。
另，第2實施形態之相位差像素200之構成亦可與第3至第7實施形態組合。即，亦可於第3至第7實施形態之相位差像素200間之半導體基板110配置分離部142。
＜8.對相機之應用例＞ 本揭示之技術(本技術)可應用於多種產品。例如，本技術亦可作為搭載於相機等之攝像裝置之攝像元件而實現。
圖18係顯示可適用本技術而獲得之攝像裝置之一例即相機之概略構成例之方塊圖。同圖之相機1000具備透鏡1001、攝像元件1002、攝像控制部1003、透鏡驅動部1004、圖像處理部1005、操作輸入部1006、訊框記憶體1007、顯示部1008、及記錄部1009。
透鏡1001為相機1000之攝影透鏡。該透鏡1001將來自被攝體之光聚光並使之入射至後述之攝像元件1002而使被攝體成像。
攝像元件1002係拍攝由透鏡1001聚光之來自被攝體之光的半導體元件。該攝像元件1002產生與照射之光相應之類比之圖像信號，轉換成數位之圖像信號並輸出。
攝像控制部1003係控制攝像元件1002之攝像者。該攝像控制部1003藉由產生控制信號並對攝像元件1002輸出，而進行攝像元件1002之控制。又，攝像控制部1003可基於自攝像元件1002輸出之圖像信號，進行相機1000之自動聚焦。此處，自動聚焦為檢測透鏡1001之焦點位置，自動調整的系統。作為該自動聚焦，可使用藉由配置於攝像元件1002之相位差像素檢測像面相位差而檢測焦點位置的方式(像面相位差自動聚焦)。又，亦可適用將圖像之對比度為最高之位置作為焦點位置檢測的方式(對比度自動聚焦)。攝像控制部1003基於檢測出之焦點位置經由透鏡驅動部1004調整透鏡1001之位置進行自動聚焦。另，攝像控制部1003例如可由搭載有韌體之DSP(Digital Signal Processor：數位信號處理器)構成。
透鏡驅動部1004係基於攝像控制部1003之控制，驅動透鏡1001者。該透鏡驅動部1004可藉由使用內置之馬達變更透鏡1001之位置而驅動透鏡1001。
圖像處理部1005係處理由攝像元件1002產生之圖像信號者。該處理相當於例如產生每一像素之對應於紅色、綠色及藍色之圖像信號中之不足之顏色之圖像信號的解馬賽克、去除圖像信號之雜訊之雜訊降低及圖像信號之編碼化等。圖像處理部1005例如可由搭載有韌體之微電腦構成。
操作輸入部1006係受理來自相機1000之使用者之操作輸入者。對該操作輸入部1006，例如可使用按壓按鈕或觸控面板。藉由操作輸入部1006受理之操作輸入傳遞至攝像控制部1003或圖像處理部1005。其後，與操作輸入相應之處理例如拍攝被攝體等之處理啟動。
訊框記憶體1007係記憶1畫面量之圖像信號即訊框之記憶體。該訊框記憶體1007由圖像處理部1005控制，進行圖像處理之過程中之訊框之保持。
顯示部1008係顯示由圖像處理部1005處理後之圖像者。可對該顯示部1008使用例如液晶面板。
記錄部1009係記錄由圖像處理部1005處理後之圖像者。可對該記錄部1009使用例如記憶卡或硬碟。
以上，已對可適用本揭示之相機進行說明。本技術可適用於以上說明之構成中之攝像元件1002。具體而言，圖1中說明之攝像元件1可適用於攝像元件1002。藉由將攝像元件1適用於攝像元件1002，可減輕相位差檢測之誤差，防止進行自動聚焦時之圖像之畫質降低。相機1000係申請專利範圍所記載之攝像裝置之一例。圖像處理部1005係申請專利範圍所記載之處理電路之一例。
另，此處作為一例已對相機進行說明，但本揭示之技術亦可適用於其他之例如監視裝置等。又，本揭示除相機等電子機器外，亦可適用於半導體模組之形式之半導體裝置。具體而言，亦可將本揭示之技術適用於將圖18之攝像元件1002及攝像控制部1003封入至1個封裝之半導體模組即攝像模組。
＜9.對內視鏡手術系統之應用例＞ 本揭示之技術可應用於各種產品。例如，本揭示之技術亦可適用於內視鏡手術系統。
圖19係顯示可適用本揭示之技術之內視鏡手術系統之概略構成之一例之圖。
於圖19中，圖示施術者(醫師)11131使用內視鏡手術系統11000，對病床11133上之患者11132進行手術之狀況。如圖所示，內視鏡手術系統11000由內視鏡11100、氣腹管11111或能量處置器具11112等之其他手術器械11110、支持內視鏡11100之支持臂裝置11120、及搭載有用於內視鏡下手術之各種裝置之台車11200構成。
內視鏡11100由將距前端特定長度之區域插入至患者11132之體腔內之鏡筒11101、與連接於鏡筒11101之基端之相機頭11102構成。於圖示之例中，圖示作為具有硬性鏡筒11101之所謂硬性鏡構成之內視鏡11100，但內視鏡11100亦可作為具有軟性鏡筒之所謂軟性鏡構成。
於鏡筒11101之前端，設置嵌入有對物透鏡之開口部。於內視鏡11100連接有光源裝置11203，由該光源裝置11203產生之光藉由於鏡筒11101內部延設之導光件而被導光至該鏡筒之前端，並經由對物透鏡向患者11132體腔內之觀察對象照射。另，內視鏡11100可為直視鏡，亦可為斜視鏡或側視鏡。
於相機頭11102之內部設置有光學系統及攝像元件，來自觀察對象之反射光(觀察光)藉由該光學系統而聚光於該攝像元件。藉由該攝像元件將觀察光進行光電轉換，產生對應於觀察光之電性信號，即對應於觀察圖像之圖像信號。該圖像信號作為RAW(原始)資料發送至相機控制單元(CCU：Camera Control Unit)11201。
CCU11201由CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)或GPU(Graphics Processing Unit：圖形處理單元)等構成，且總括性控制內視鏡11100及顯示裝置11202之動作。再者，CCU11201自相機頭11102接收圖像信號，對該圖像信號實施例如顯影處理(解馬賽克處理)等之用以顯示基於該圖像信號之圖像之各種圖像處理。
顯示裝置11202藉由來自CCU11201之控制，顯示基於由該CCU11201實施圖像處理後之圖像信號之圖像。
光源裝置11203由例如LED(Light Emitting Diode：發光二極體)等光源構成，並將拍攝手術部等時之照射光供給至內視鏡11100。
輸入裝置11204為針對內視鏡手術系統11000之輸入介面。使用者可經由輸入裝置11204，對內視鏡手術系統11000進行各種資訊之輸入或指示輸入。例如，使用者輸入變更內視鏡11100之攝像條件(照射光之種類、倍率及焦點距離等)之主旨的指示等。
處置器具控制裝置11205控制用於組織之燒灼、切開或血管之封閉等之能量處置器具11112之驅動。氣腹裝置11206基於確保內視鏡11100之視野及確保施術者之作業空間之目的，為了使患者11132之體腔鼓起，而經由氣腹管11111對該體腔內送入空氣。記錄器11207係可記錄手術相關之各種資訊之裝置。印表機11208係可以文字、圖像或圖表等各種形式印刷手術相關之各種資訊之裝置。
另，對內視鏡11100供給拍攝手術部時之照射光之光源裝置11203例如可由LED、雷射光源或由該等之組合構成之白色光源構成。於藉由RGB雷射光源之組合構成白色光源之情形時，由於可高精度地控制各顏色(各波長)之輸出強度及輸出時序，故光源裝置11203中可進行攝像圖像之白平衡之調整。又，於該情形時，亦可藉由分時對觀察對象照射來自RGB雷射光源各者之雷射光，與該照射時序同步控制相機頭11102之攝像元件之驅動，而分時拍攝對應於RGB各者之圖像。根據該方法，即便不於該攝像元件設置彩色濾光片，亦可獲得彩色圖像。
又，光源裝置11203亦可以每隔特定時間變更要輸出之光的強度之方式控制其驅動。與該光之強度之變更時序同步控制相機頭11102之攝像元件之驅動，分時取得圖像，並合成該圖像，藉此可產生不存在所謂欠曝及過曝之高動態範圍之圖像。
又，光源裝置11203亦可構成為能夠供給對應於特殊光觀察之特定波長頻帶之光。於特殊光觀察中，例如進行所謂窄頻帶光觀察(Narrow Band Imaging)，即，利用身體組織中光吸收之波長依存性，照射與通常觀察時之照射光(即白色光)相比更窄頻帶之光，藉此以高對比度拍攝黏膜表層之血管等特定組織。或，於特殊光觀察中，亦可進行藉由因照射激發光產生之螢光獲得圖像之螢光觀察。於螢光觀察中，可進行對身體組織照射激發光，觀察來自該身體組織之螢光(自螢光觀察)，或將吲哚青綠(ICG)等試劑局部注射於身體組織，且對該身體組織照射對應於該試劑之螢光波長之激發光，獲得螢光像等。光源裝置11203可構成為能供給對應於此種特殊光觀察之窄頻帶光及/或激發光。
圖20係顯示圖19所示之相機頭11102及CCU11201之功能構成之一例之方塊圖。
相機頭11102具有透鏡單元11401、攝像部11402、驅動部11403、通信部11404及相機頭控制部11405。CCU11201具有通信部11411、圖像處理部11412及控制部11413。相機頭11102與CCU11201藉由傳輸纜線11400可相互通信地連接。
透鏡單元11401係設置於與鏡筒11101之連接部之光學系統。將自鏡筒11101之前端擷取之觀察光導光至相機頭11102，並入射至該透鏡單元11401。透鏡單元11401係組合包含變焦透鏡及聚焦透鏡之複數個透鏡而構成。
攝像部11402以攝像元件構成。構成攝像部11402之攝像元件可為1個(所謂單板式)，亦可為複數個(所謂多板式)。於攝像部11402以多板式構成之情形時，例如亦可由各攝像元件產生對應於RGB各者之圖像信號，並將其等合成，藉此獲得彩色圖像。或，攝像部11402亦可構成為具有用以分別取得對應於3D(Dimensional：維)顯示之右眼用及左眼用圖像信號之1對攝像元件。藉由進行3D顯示，施術者11131可更準確地掌握手術部之身體組織之深度。另，於攝像部11402以多板式構成之情形時，亦可對應於各攝像元件，設置複數個系統之透鏡單元11401。
又，攝像部11402亦可不設置於相機頭11102。例如，攝像部11402亦可於鏡筒11101之內部設置於對物透鏡之正後方。
驅動部11403由致動器構成，且根據來自相機頭控制部11405之控制，使透鏡單元11401之變焦透鏡及聚焦透鏡沿光軸移動特定距離。藉此，可適當調整攝像部11402之攝像圖像之倍率及焦點。
通信部11404由用以與CCU11201之間收發各種資訊之通信裝置構成。通信部11404將自攝像部11402獲得之圖像信號作為RAW資料經由傳輸纜線11400發送至CCU11201。
又，通信部11404自CCU11201接收用以控制相機頭11102之驅動的控制信號，並供給至相機頭控制部11405。該控制信號中包含例如指定攝像圖像之訊框率之主旨之資訊、指定攝像時之曝光值之主旨之資訊、以及/或指定攝像圖像之倍率及焦點之主旨之資訊等攝像條件相關之資訊。
另，上述訊框率或曝光值、倍率、焦點等攝像條件可由使用者適當設定，亦可基於取得之圖像信號由CCU11201之控制部11413自動設定。於後者之情形時，將所謂之AE(Auto Exposure：自動曝光)功能、AF(Auto Focus：自動聚焦)功能及AWB(Auto White Balance：自動白平衡)功能搭載於內視鏡11100。
相機頭控制部11405基於經由通信部11404接收到之來自CCU11201之控制信號，控制相機頭11102之驅動。
通信部11411由用以於與相機頭11102之間收發各種資訊之通信裝置構成。通信部11411接收自相機頭11102經由傳輸纜線11400發送之圖像信號。
又，通信部11411對相機頭11102發送用以控制相機頭11102之驅動的控制信號。圖像信號或控制信號可藉由電性通信或光通信等發送。
圖像處理部11412對自相機頭11102發送之RAW資料即圖像信號實施各種圖像處理。
控制部11413進行利用內視鏡11100拍攝手術部等、及藉由拍攝手術部等而獲得之攝像圖像之顯示相關之各種控制。例如，控制部11413產生用以控制相機頭11102之驅動之控制信號。
又，控制部11413基於由圖像處理部11412實施圖像處理後之圖像信號，使顯示裝置11202顯示手術部等映射之攝像圖像。此時，控制部11413亦可使用各種圖像辨識技術辨識攝像圖像內之各種物體。例如，控制部11413可藉由檢測攝像圖像所含之物體之邊緣形狀或顏色等，而辨識鉗子等手術器械、特定之身體部位、出血、使用能量處置器具11112時之霧等。控制部11413於使顯示裝置11202顯示攝像圖像時，亦可使用該辨識結果，使各種手術支援資訊與該手術部之圖像重疊顯示。可藉由重疊顯示手術支援資訊，並對施術者11131提示，而減輕施術者11131之負擔，施術者11131可確實進行手術。
連接相機頭11102及CCU11201之傳輸纜線11400為對應於電性信號通信之電性信號纜線、對應於光通信之光纜或其等之複合纜線。
此處，於圖示之例中，使用傳輸纜線11400以有線進行通信，但亦可以無線進行相機頭11102與CCU11201之間的通信。
以上，對可適用本揭示之技術之內視鏡手術系統之一例進行說明。本揭示之技術可適用於以上說明之構成中之相機頭11102之攝像部11402。具體而言，圖1之攝像元件1可適用於攝像部10402。藉由將本揭示之技術適用於攝像部10402，可獲得更清晰之手術部圖像，因而施術者可確實地確認手術部。
另，此處，作為一例，已對內視鏡手術系統進行說明，但本揭示之技術亦可適用於其他之例如顯微鏡手術系統等。
＜10.對移動體之應用例＞ 本揭示之技術可應用於各種產品。例如，本揭示之技術亦可作為搭載於汽車、電動汽車、油電混合汽車、機車、自行車、個人移動載具、飛機、無人機、船舶、機器人等任意種類之移動體的裝置而實現。
圖21係顯示可適用本揭示之技術之移動體控制系統之一例即車輛控制系統之概略性構成例之方塊圖。
車輛控制系統12000具備經由通信網路12001連接之複數個電子控制單元。於圖21所示之例中，車輛控制系統12000具備驅動系統控制單元12010、車體系統控制單元12020、車外資訊檢測單元12030、車內資訊檢測單元12040、及整合控制單元12050。又，作為整合控制單元12050之功能構成，圖示微電腦12051、聲音圖像輸出部12052、及車載網路I/F(interface：介面)12053。
驅動系統控制單元12010根據各種程式控制與車輛之驅動系統關聯之裝置之動作。例如，驅動系統控制單元12010作為內燃機或驅動用馬達等用以產生車輛之驅動力之驅動力產生裝置、用以將驅動力傳遞至車輪之驅動力傳遞機構、調節車輛舵角之轉向機構、及產生車輛之制動力之控制裝置等控制裝置發揮功能。
車體系統控制單元12020根據各種程式控制車體所裝備之各種裝置之動作。例如，車體系統控制單元12020作為無鑰匙啟動系統、智慧型鑰匙系統、電動窗裝置、或頭燈、尾燈、剎車燈、方向燈或霧燈等各種燈之控制裝置發揮功能。於該情形時，可對車體系統控制單元12020輸入自代替鑰匙之可攜帶式機器發送之電波或各種開關之信號。車體系統控制單元12020受理該等電波或信號之輸入，控制車輛之門鎖裝置、電動窗裝置、燈等。
車外資訊檢測單元12030檢測搭載有車輛控制系統12000之車輛之外部資訊。例如，於車外資訊檢測單元12030連接有攝像部12031。車外資訊檢測單元12030使攝像部12031拍攝車外之圖像，且接收所拍攝之圖像。車外資訊檢測單元12030亦可基於接收到之圖像，進行人、車、障礙物、標識或路面上之文字等物體檢測處理或距離檢測處理。
攝像部12031係接受光並輸出對應於該光之受光量之電性信號的光感測器。攝像部12031可將電性信號作為圖像輸出，亦可作為測距資訊輸出。又，攝像部12031接受之光可為可見光，亦可為紅外線等非可見光。
車內資訊檢測單元12040檢測車內之資訊。於車內資訊檢測單元12040連接有例如檢測駕駛者之狀態之駕駛者狀態檢測部12041。駕駛者狀態檢測部12041包含例如拍攝駕駛者之相機，車內資訊檢測單元12040可基於自駕駛者狀態檢測部12041輸入之檢測資訊，算出駕駛者之疲勞程度或注意力集中程度，亦可判斷駕駛者是否在打瞌睡。
微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車內外之資訊，運算驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置之控制目標值，對驅動系統控制單元12010輸出控制指令。例如，微電腦12051可進行以實現包含避免車輛碰撞或緩和衝擊、基於車輛距離之追隨行駛、車速維持行駛、車輛之碰撞警告或車輛之車道偏離警告等之ADAS(Advanced Driver Assistance System：先進駕駛輔助系統)之功能為目的之協調控制。
又，微電腦12051可藉由基於由車外資訊檢測單元12030或車內資訊檢測單元12040取得之車輛周圍資訊，控制驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置等，而進行以不依據駕駛者之操作而自控行駛之自動駕駛為目的之協調控制。
又，微電腦12051可基於由車外資訊檢測單元12030取得之車外資訊，對車體系統控制單元12020輸出控制指令。例如，微電腦12051可根據由車外資訊檢測單元12030檢測出之前方車或對向車之位置控制頭燈，進行將遠光切換成近光等以謀求防眩為目的之協調控制。
聲音圖像輸出部12052將聲音及圖像中之至少一者之輸出信號發送至可對車輛之搭乘者或車外視覺性或聽覺性通知資訊之輸出裝置。於圖21之例中，作為輸出裝置，例示有聲頻揚聲器12061、顯示部12062及儀表板12063。顯示部12062亦可包含例如車載顯示器及抬頭顯示器之至少一者。
圖22係顯示攝像部12031之設置位置之例之圖。
於圖22中，作為攝像部12031，車輛12100具有攝像部12101、12102、12103、12104、12105。
攝像部12101、12102、12103、12104、12105設置於例如車輛12100之前保險桿、側視鏡、後保險桿、尾門及車廂內之擋風玻璃之上部等位置。前保險桿所具備之攝像部12101及車廂內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部12105主要取得車輛12100前方之圖像。側視鏡所具備之攝像部12102、12103主要取得車輛12100側方之圖像。後保險桿或尾門所具備之攝像部12104主要取得車輛12100後方之圖像。以攝像部12101及12105取得之前方圖像主要用於檢測前方車輛或行人、障礙物、號誌機、交通標識或車道線等。
另，於圖22顯示攝像部12101至12104之攝像範圍之一例。攝像範圍12111表示設置於前保險桿之攝像部12101之攝像範圍，攝像範圍12112、12113分別表示設置於側視鏡之攝像部12102、12103之攝像範圍，攝像範圍12114表示設置於後保險桿或尾門之攝像部12104之攝像範圍。例如，藉由使攝像部12101至12104所拍攝之圖像資料重疊，而獲得自上方觀察車輛12100之俯瞰圖像。
攝像部12101至12104之至少一者亦可具有取得距離資訊之功能。例如，攝像部12101至12104之至少一者可為包含複數個攝像元件之立體相機，亦可為具有相位差檢測用像素之攝像元件。
例如，微電腦12051基於自攝像部12101至12104取得之距離資訊，求得攝像範圍12111至12114內至各立體物之距離、及該距離之時間變化(相對於車輛12100之相對速度)，藉此可擷取尤其於車輛12100之行進路上某最近之立體物且在與車輛12100大致相同之方向以特定速度(例如為0 km/h以上)行駛之立體物，作為前方車。再者，微電腦12051可設定前方車之近前應預先確保之車間距離，進行自動剎車控制(亦包含追隨停止控制)或自動加速控制(亦包含追隨起動控制)等。如此可進行以不依據駕駛者之操作而自控行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。
例如，微電腦12051基於自攝像部12101至12104獲得之距離資訊，將立體物相關之立體物資訊分類成二輪車、普通車輛、大型車輛、行人、電線桿等其他立體物並擷取，用於障礙物之自動避開。例如，微電腦12051可將車輛12100周邊之障礙物辨識為車輛12100之駕駛者可視認之障礙物與難以視認之障礙物。且，微電腦12051判斷表示與各障礙物碰撞之危險度之碰撞危險性，碰撞危險性為設定值以上，有可能碰撞之狀況時，經由聲頻揚聲器12061或顯示部12062對駕駛者輸出警報，或經由驅動系統控制單元12010進行強制減速或避開轉向，藉此可進行用以避免碰撞之駕駛支援。
攝像部12101至12104之至少一者亦可為檢測紅外線之紅外線相機。例如，微電腦12051可藉由判斷攝像部12101至12104之攝像圖像中是否存在行人而辨識行人。該行人之辨識係根據例如擷取作為紅外線相機之攝像部12101至12104之攝像圖像中之特徵點之順序、及對表示物體輪廓之一連串特徵點進行圖案匹配處理而判別是否為行人之順序進行。若微電腦12051判定攝像部12101至12104之攝像圖像中存在行人且辨識為行人，則聲音圖像輸出部12052以對該經辨識出之行人重疊顯示用以強調之方形輪廓線之方式，控制顯示部12062。又，聲音圖像輸出部12052亦可以將表示行人之圖標等顯示於期望之位置之方式控制顯示部12062。
以上，已對可適用本揭示之技術之車輛控制系統之一例進行說明。本揭示之技術可適用於以上說明之構成中之攝像部12031等。具體而言，圖1之攝像元件1可適用於攝像部12031等。藉由將本揭示之技術適用於攝像部12031等，可獲得更清晰之攝影圖像，因而可減輕駕駛者之疲勞。
最後，上述之各實施形態之說明為本揭示之一例，本揭示未限定於上述實施形態。因此，除上述各實施形態以外，只要為未脫離本揭示之技術性思想之範圍，當然可根據設計等進行多種變更。
又，本說明書中記載之效果僅為例示，並非限定者。此外，亦可有其他效果。
又，上述實施形態式之圖式為模式性者，各部之尺寸比例等未必與實物一致。又，當然亦包含圖式相互間彼此之尺寸關係或比例不同之部分。
另，本技術亦可採用如下之構成。 (1)一種攝像元件，其具備： 像素，其具備根據入射光進行光電轉換之光電轉換部與傳送藉由上述光電轉換產生之電荷的電荷傳送部； 個別晶載透鏡，其配置於每一上述像素且將上述入射光個別地聚光； 複數個相位差像素，其等各自具備上述光電轉換部及上述電荷傳送部且相鄰配置而檢測相位差； 共通晶載透鏡，其共通地配置於上述複數個相位差像素而將上述入射光共通地聚光；及 像素電路，其形成於半導體基板且基於上述被傳送之電荷產生圖像信號；且 上述複數個相位差像素之上述電荷傳送部配置於上述共通晶載透鏡及上述個別晶載透鏡之間之區域。 (2)如上述(1)記載之攝像元件，其中上述像素電路形成於上述半導體基板之表面側。 (3)如上述(2)記載之攝像元件，其中上述光電轉換部形成於上述半導體基板，且進行入射至與上述表面不同之面即背面之上述入射光的光電轉換。 (4)如上述(3)記載之攝像元件，其中上述電荷傳送部由沿上述半導體基板之厚度方向傳送電荷之縱型電晶體構成。 (5)如上述(2)記載之攝像元件，其中上述光電轉換部由與上述半導體基板之背面側相鄰配置之光電轉換膜構成。 (6)如上述(5)記載之攝像元件，其中上述電荷傳送部由貫通上述半導體基板之電極即貫通電極構成。 (7)如上述(5)記載之攝像元件，其進而具備透過上述入射光中之特定波長之光的彩色濾光片。 (8)如上述(7)記載之攝像元件，其中上述彩色濾光片配置於上述個別晶載透鏡及上述共通晶載透鏡與上述光電轉換膜之間。 (9)如上述(7)記載之攝像元件，其中上述彩色濾光片配置於上述光電轉換膜與上述半導體基板之間。 (10)如上述(1)至(9)中任一項記載之攝像元件，其進而具備配置於上述相位差像素之上述光電轉換部之間的分離部。 (11)一種攝像裝置，其具備： 像素，其具備根據入射光進行光電轉換之光電轉換部與傳送藉由上述光電轉換而產生之電荷的電荷傳送部； 個別晶載透鏡，其配置於每一上述像素且將上述入射光個別地聚光； 複數個相位差像素，其等各自具備上述光電轉換部及上述電荷傳送部且相鄰配置而檢測相位差； 共通晶載透鏡，其共通地配置於上述複數個相位差像素且將上述入射光共通地聚光； 像素電路，其形成於半導體基板且基於上述被傳送之電荷產生圖像信號；及 處理電路，其處理上述產生之圖像信號；且 上述複數個相位差像素之上述電荷傳送部配置於上述共通晶載透鏡及上述個別晶載透鏡之間之區域。
1:攝像元件 2:像素陣列部 3:垂直驅動部 4:行信號處理部 5:控制部 6:信號線 7:信號線 8:信號線 9:信號線 11:光電轉換部 12:電荷傳送部 12a:電荷傳送部 12b:電荷傳送部 13:光電轉換部 14:開關元件 15:光電轉換部 16:電荷傳送部 19:光電轉換部 20:像素電路 20a:像素電路 20b:像素電路 20c:像素電路 21:電荷保持部 21a:電荷保持部 21b:電荷保持部 21c:電荷保持部 22～24:MOS電晶體 100:像素 100a:像素 100b:像素 100c:像素 110:半導體基板 111:n型半導體區域 112～115:n型半導體區域 116:n型半導體區域 117:n型半導體區域 118:n型半導體區域 121:閘極電極 121a:閘極電極 121b:閘極電極 122～124:閘極電極 125a:閘極電極 125b:閘極電極 126:閘極電極 130:配線區域 131:絕緣層 132:配線層 133:接點插塞 139:貫通電極 141:固定電荷膜 142:分離部 143:遮光膜 144:平坦化膜 150:彩色濾光片 151:高折射率膜 161:電荷蓄積用電極 162:絕緣膜 163:第1電極 164:光電轉換膜 165:第2電極 168:配線 169:配線 181:晶載透鏡 182:共通晶載透鏡 200:相位差像素 200a:相位差像素 301:入射光 302:入射光 1000:相機 1001:透鏡 1002:攝像元件 1003:攝像控制部 1004:透鏡驅動部 1005:圖像處理部 1006:操作輸入部 1007:訊框記憶體 1008:顯示部 1009:記錄部 10402:攝像部 11000:內視鏡手術系統 11100:內視鏡 11101:鏡筒 11102:相機頭 11110:手術器械 11111:氣腹管 11112:能量處置器具 11120:支持臂裝置 11131:施術者 11132:患者 11133:病床 11200:台車 11201:CCU 11202:顯示裝置 11203:光源裝置 11204:輸入裝置 11205:處置器具控制裝置 11206:氣腹裝置 11207:記錄器 11208:印表機 11400:傳輸纜線 11401:透鏡單元 11402:攝像部 11403:驅動部 11404:通信部 11405:相機頭控制部 11411:通信部 11412:圖像處理部 11413:控制部 12000:車輛控制系統 12001:通信網路 12010:驅動系統控制單元 12020:車體系統控制單元 12030:車外資訊檢測單元 12031:攝像部 12040:車內資訊檢測單元 12041:駕駛者狀態檢測部 12050:整合控制單元 12051:微電腦 12052:聲音圖像輸出部 12053:車載網路I/F 12061:聲頻揚聲器 12062:顯示部 12063:儀表板 12100:車輛 12101～12105:攝像部 12111～12114:攝像範圍 RST:重設信號線 SEL:選擇信號線 TR:傳送信號線 TR1:信號線 TR2:信號線 TR3:信號線 Vdd:電源線 Vou:電源線
圖1係顯示本揭示之實施形態之攝像元件之構成例之圖。 圖2係顯示本揭示之第1實施形態之像素之構成例之電路圖。 圖3係顯示本揭示之第1實施形態之像素之構成例之剖視圖。 圖4係顯示本揭示之第1實施形態之像素陣列部之構成例之圖。 圖5係顯示本揭示之第1實施形態之相位差像素之構成例之剖視圖。 圖6係顯示本揭示之第2實施形態之相位差像素之構成例之剖視圖。 圖7係顯示本揭示之第3實施形態之像素之構成例之電路圖。 圖8係顯示本揭示之第3實施形態之像素之構成例之剖視圖。 圖9係顯示本揭示之第3實施形態之像素陣列部之構成例之圖。 圖10係顯示本揭示之第4實施形態之像素之構成例之電路圖。 圖11係顯示本揭示之第4實施形態之像素之構成例之剖視圖。 圖12係顯示本揭示之第4實施形態之像素陣列部之構成例之圖。 圖13係顯示本揭示之第5實施形態之像素之構成例之剖視圖。 圖14係顯示本揭示之第6實施形態之像素之構成例之剖視圖。 圖15係顯示本揭示之第7實施形態之像素之構成例之電路圖。 圖16係顯示本揭示之第7實施形態之像素之構成例之剖視圖。 圖17係顯示本揭示之第7實施形態之像素陣列部之構成例之圖。 圖18係顯示適用本技術而獲得之攝像裝置之一例即相機之概略構成例之方塊圖。 圖19係顯示內視鏡手術系統之概略構成之一例之圖。 圖20係顯示相機頭及CCU之功能構成之一例之方塊圖。 圖21係顯示車輛控制系統之概略構成之一例之方塊圖。 圖22係顯示車外資訊檢測部及攝像部之設置位置之一例之說明圖。
1:攝像元件
2:像素陣列部
3:垂直驅動部
4:行信號處理部
5:控制部
6:信號線
7:信號線
8:信號線
9:信號線
100:像素
200:相位差像素

Claims (11)

  1. 一種攝像元件，其具備： 像素，其具備根據入射光進行光電轉換之光電轉換部與傳送藉由上述光電轉換產生之電荷的電荷傳送部； 個別晶載透鏡，其配置於每一上述像素且將上述入射光個別地聚光； 複數個相位差像素，其等各自具備上述光電轉換部及上述電荷傳送部並相鄰配置而檢測相位差； 共通晶載透鏡，其共通地配置於上述複數個相位差像素且將上述入射光共通地聚光；及 像素電路，其形成於半導體基板且基於上述被傳送之電荷產生圖像信號；且 上述複數個相位差像素之上述電荷傳送部配置於上述共通晶載透鏡及上述個別晶載透鏡之間之區域。
  2. 如請求項1之攝像元件，其中上述像素電路形成於上述半導體基板之表面側。
  3. 如請求項2之攝像元件，其中上述光電轉換部形成於上述半導體基板，且進行入射至與上述表面不同之面即背面之上述入射光的光電轉換。
  4. 如請求項3之攝像元件，其中上述電荷傳送部由沿上述半導體基板之厚度方向傳送電荷之縱型電晶體構成。
  5. 如請求項2之攝像元件，其中上述光電轉換部由與上述半導體基板之背面側相鄰配置之光電轉換膜構成。
  6. 如請求項5之攝像元件，其中上述電荷傳送部由貫通上述半導體基板之電極即貫通電極構成。
  7. 如請求項5之攝像元件，其進而具備透過上述入射光中之特定波長之光的彩色濾光片。
  8. 如請求項7之攝像元件，其中上述彩色濾光片配置於上述個別晶載透鏡及上述共通晶載透鏡與上述光電轉換膜之間。
  9. 如請求項7之攝像元件，其中上述彩色濾光片配置於上述光電轉換膜與上述半導體基板之間。
  10. 如請求項1之攝像元件，其進而具備配置於上述相位差像素之上述光電轉換部之間的分離部。
  11. 一種攝像裝置，其具備： 像素，其具備根據入射光進行光電轉換之光電轉換部與傳送藉由上述光電轉換產生之電荷的電荷傳送部； 個別晶載透鏡，其配置於每一上述像素且將上述入射光個別地聚光； 複數個相位差像素，其等各自具備上述光電轉換部及上述電荷傳送部且相鄰配置而檢測相位差； 共通晶載透鏡，其共通地配置於上述複數個相位差像素且將上述入射光共通地聚光； 像素電路，其形成於半導體基板且基於上述被傳送之電荷產生圖像信號；及 處理電路，其處理上述產生之圖像信號；且 上述複數個相位差像素之上述電荷傳送部配置於上述共通晶載透鏡及上述個別晶載透鏡之間之區域。
TW109129804A 2019-09-06 2020-08-31 攝像元件及攝像裝置 TWI857128B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019162545 2019-09-06
JP2019-162545 2019-09-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202118279A true TW202118279A (zh) 2021-05-01
TWI857128B TWI857128B (zh) 2024-10-01

Family

ID=74853200

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109129804A TWI857128B (zh) 2019-09-06 2020-08-31 攝像元件及攝像裝置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US12028612B2 (zh)
EP (1) EP4027196B1 (zh)
JP (1) JP7636332B2 (zh)
CN (1) CN114270516B (zh)
TW (1) TWI857128B (zh)
WO (1) WO2021045139A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20250160009A1 (en) * 2022-02-15 2025-05-15 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging device and electronic apparatus
CN119384885A (zh) 2022-06-20 2025-01-28 索尼半导体解决方案公司 固体摄像装置

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4968893B2 (ja) * 2006-09-14 2012-07-04 キヤノン株式会社 撮像素子及び撮像システム
JP5503209B2 (ja) * 2009-07-24 2014-05-28 キヤノン株式会社 撮像素子及び撮像装置
CN104067393B (zh) 2012-01-23 2018-06-12 索尼公司 固态图像拾取装置及其制造方法、以及电子设备
JP2015012127A (ja) * 2013-06-28 2015-01-19 ソニー株式会社 固体撮像素子および電子機器
JP2015015296A (ja) * 2013-07-03 2015-01-22 ソニー株式会社 固体撮像装置および電子機器
TWI623232B (zh) * 2013-07-05 2018-05-01 Sony Corp 固體攝像裝置及其驅動方法以及包含固體攝像裝置之電子機器
JP6108172B2 (ja) * 2013-09-02 2017-04-05 ソニー株式会社 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
JP2015088693A (ja) 2013-11-01 2015-05-07 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子機器
JP2015146364A (ja) 2014-02-03 2015-08-13 ソニー株式会社 固体撮像素子、固体撮像素子の駆動方法、固体撮像素子の製造方法および電子機器
JP6458343B2 (ja) * 2014-02-27 2019-01-30 株式会社ニコン 撮像装置
JP6075646B2 (ja) * 2014-03-17 2017-02-08 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその駆動方法、並びに電子機器
JP2016015430A (ja) * 2014-07-03 2016-01-28 ソニー株式会社 固体撮像素子および電子機器
US10284799B2 (en) 2014-12-18 2019-05-07 Sony Corporation Solid-state image pickup device and electronic apparatus
KR102363433B1 (ko) 2015-01-15 2022-02-16 삼성전자주식회사 이미지 센서
TWI700824B (zh) * 2015-02-09 2020-08-01 日商索尼半導體解決方案公司 攝像元件及電子裝置
JP2016152381A (ja) 2015-02-19 2016-08-22 株式会社東芝 固体撮像素子
WO2016143531A1 (ja) 2015-03-09 2016-09-15 ソニー株式会社 撮像素子及びその製造方法、並びに電子機器
TWI696278B (zh) * 2015-03-31 2020-06-11 日商新力股份有限公司 影像感測器、攝像裝置及電子機器
WO2017126326A1 (ja) 2016-01-20 2017-07-27 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその駆動方法、並びに電子機器
JP2017168566A (ja) 2016-03-15 2017-09-21 ソニー株式会社 固体撮像素子、および電子機器
JP7005886B2 (ja) 2016-03-31 2022-01-24 ソニーグループ株式会社 固体撮像素子、および電子機器
JP6915615B2 (ja) * 2016-06-06 2021-08-04 ソニーグループ株式会社 撮像素子、撮像装置、電子機器
CN113764450B (zh) * 2017-01-19 2024-12-13 索尼半导体解决方案公司 光接收元件
KR102427832B1 (ko) 2017-04-12 2022-08-02 삼성전자주식회사 이미지 센서
JP7326154B2 (ja) * 2017-09-28 2023-08-15 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子および撮像装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP4027196A4 (en) 2022-09-21
EP4027196B1 (en) 2024-03-27
US12028612B2 (en) 2024-07-02
TWI857128B (zh) 2024-10-01
JP7636332B2 (ja) 2025-02-26
WO2021045139A1 (ja) 2021-03-11
CN114270516B (zh) 2025-06-17
EP4027196A1 (en) 2022-07-13
CN114270516A (zh) 2022-04-01
JPWO2021045139A1 (zh) 2021-03-11
US20220311943A1 (en) 2022-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12506976B2 (en) Solid-state imaging device and electronic apparatus
JP7270616B2 (ja) 固体撮像素子および固体撮像装置
US12324264B2 (en) Solid-state imaging device and electronic device
TWI849045B (zh) 攝像裝置及攝像系統
JP7054639B2 (ja) 受光素子および電子機器
US20250351602A1 (en) Imaging element and imaging apparatus
US20240038807A1 (en) Solid-state imaging device
US20240088191A1 (en) Photoelectric conversion device and electronic apparatus
TWI857128B (zh) 攝像元件及攝像裝置
CN115699314A (zh) 成像元件和成像装置
US12557415B2 (en) Imaging element and imaging device
US20240387593A1 (en) Solid-state imaging device
WO2023021740A1 (ja) 撮像素子、撮像装置、製造方法
WO2026023245A1 (ja) 固体撮像装置
WO2024024269A1 (ja) 固体撮像装置およびその製造方法
WO2024057806A1 (ja) 撮像装置および電子機器
WO2025033411A1 (ja) 撮像装置
TW202328713A (zh) 攝像裝置