JP2015115527A - Solid state image pickup device and camera system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、固体撮像装置及びカメラシステムに関する。 Embodiments described herein relate generally to a solid-state imaging device and a camera system.
従来、被写体のカラー画像と距離情報とを同時に取得可能なカメラシステムが提案されている。このカメラシステムは、テレビやゲームの操作、セキュリティシステムによる侵入物の監視、自動車による歩行者や車両との衝突回避のためのジェスチャー認識やモーション認識、カメラのリフォーカス等の多様な分野で求められている。 Conventionally, a camera system that can simultaneously acquire a color image of a subject and distance information has been proposed. This camera system is required in various fields such as TV and game operations, monitoring of intruders by security systems, gesture recognition and motion recognition for avoiding collisions with pedestrians and vehicles by vehicles, and camera refocusing. ing.
カラー画像の取得のための撮像素子と距離情報の取得のための測距センサとがカメラシステムに搭載された場合、カメラシステムは、構造が複雑となり、小型化が難しくなること及び高コスト化が問題となる。 When an image sensor for acquiring a color image and a distance sensor for acquiring distance information are mounted on a camera system, the structure of the camera system becomes complicated, making it difficult to reduce the size and increasing the cost. It becomes a problem.
本発明の一つの実施形態は、システムの小型化及びコスト低減が容易であり、かつ被写体のカラー画像と距離情報とを同時に取得可能とする固体撮像装置及びカメラシステムを提供することを目的とする。 An object of one embodiment of the present invention is to provide a solid-state imaging device and a camera system that can easily reduce the size and cost of the system and can simultaneously acquire a color image of a subject and distance information. .
本発明の一つの実施形態によれば、固体撮像装置は、画素アレイ及び被写体距離検出部を有する。画素アレイは、複数の画素を備える。複数の画素は、水平方向及び垂直方向へ配列されている。画素アレイは、被写体から各画素への入射光量に応じた信号電荷を生成する。被写体距離検出部は、被写体までの距離を検出する。画素アレイは、撮像用画素と測距用画素とを含む。撮像用画素は、各色光の信号レベルを分担して検出する画素である。測距用画素は、被写体距離検出部にて距離を求めるための光強度を検出する画素である。測距用画素は、光電変換部、第1回折格子及び第2回折格子を備える。光電変換部は、光強度に応じた電荷を発生させる。第1回折格子は、測距用画素へ入射した光を回折させる。第1回折格子は、光電変換部に対し入射側に位置する。第2回折格子は、第1回折格子を通過した光を回折させる。第2回折格子は、光電変換部及び第1回折格子の間に位置する。 According to one embodiment of the present invention, a solid-state imaging device includes a pixel array and a subject distance detection unit. The pixel array includes a plurality of pixels. The plurality of pixels are arranged in the horizontal direction and the vertical direction. The pixel array generates a signal charge corresponding to the amount of light incident from the subject to each pixel. The subject distance detection unit detects the distance to the subject. The pixel array includes imaging pixels and ranging pixels. The imaging pixels are pixels that share and detect the signal level of each color light. The pixel for distance measurement is a pixel that detects the light intensity for obtaining the distance by the subject distance detection unit. The ranging pixel includes a photoelectric conversion unit, a first diffraction grating, and a second diffraction grating. The photoelectric conversion unit generates a charge corresponding to the light intensity. The first diffraction grating diffracts the light incident on the ranging pixel. The first diffraction grating is located on the incident side with respect to the photoelectric conversion unit. The second diffraction grating diffracts the light that has passed through the first diffraction grating. The second diffraction grating is located between the photoelectric conversion unit and the first diffraction grating.
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる固体撮像装置及びカメラシステムを詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。 Exemplary embodiments of a solid-state imaging device and a camera system will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
(実施形態)
図1は、実施形態にかかる固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図2は、固体撮像装置を備えるカメラシステムの概略構成を示すブロック図である。カメラシステム1は、例えば、デジタルカメラである。カメラシステム1は、デジタルスチルカメラ及びデジタルビデオカメラのいずれであっても良い。カメラシステム1は、カメラモジュール2を備える電子機器(例えばカメラ付き携帯端末)等でも良い。
(Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a solid-state imaging apparatus according to the embodiment. FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a camera system including the solid-state imaging device. The camera system 1 is a digital camera, for example. The camera system 1 may be either a digital still camera or a digital video camera. The camera system 1 may be an electronic device (for example, a mobile terminal with a camera) provided with the camera module 2.
カメラシステム1は、カメラモジュール2及び後段処理部3を有する。カメラモジュール2は、撮像光学系4及び固体撮像装置5を有する。後段処理部3は、イメージシグナルプロセッサ(ISP)6、記憶部7及び表示部8を有する。 The camera system 1 includes a camera module 2 and a post-processing unit 3. The camera module 2 includes an imaging optical system 4 and a solid-state imaging device 5. The post-processing unit 3 includes an image signal processor (ISP) 6, a storage unit 7, and a display unit 8.
撮像光学系4は、被写体からの光を取り込み、被写体像を結像させる。固体撮像装置5は、被写体像を撮像する。ISP6は、固体撮像装置5での撮像により得られた画像信号の信号処理を実施する。記憶部7は、ISP6での信号処理を経た画像を格納する。記憶部7は、ユーザの操作等に応じて、表示部8へ画像信号を出力する。 The imaging optical system 4 takes in light from a subject and forms a subject image. The solid-state imaging device 5 captures a subject image. The ISP 6 performs signal processing of an image signal obtained by imaging with the solid-state imaging device 5. The storage unit 7 stores an image that has undergone signal processing in the ISP 6. The storage unit 7 outputs an image signal to the display unit 8 in accordance with a user operation or the like.
表示部8は、ISP6あるいは記憶部7から入力される画像信号に応じて、画像を表示する。表示部8は、例えば、液晶ディスプレイである。カメラシステム1は、ISP6での信号処理を経たデータに基づき、カメラモジュール2のフィードバック制御を実施する。 The display unit 8 displays an image according to the image signal input from the ISP 6 or the storage unit 7. The display unit 8 is, for example, a liquid crystal display. The camera system 1 performs feedback control of the camera module 2 based on data that has undergone signal processing in the ISP 6.
固体撮像装置5は、撮像素子であるイメージセンサ10と、画像処理装置である信号処理回路11とを備える。イメージセンサ10は、例えば、CMOSイメージセンサである。イメージセンサ10は、CMOSイメージセンサの他、CCDであっても良い。 The solid-state imaging device 5 includes an image sensor 10 that is an imaging element and a signal processing circuit 11 that is an image processing device. The image sensor 10 is, for example, a CMOS image sensor. The image sensor 10 may be a CCD in addition to a CMOS image sensor.
イメージセンサ10は、画素アレイ12、垂直シフトレジスタ13、タイミング制御部14、相関二重サンプリング部(CDS)15、アナログデジタル変換部(ADC)16及びラインメモリ17を有する。 The image sensor 10 includes a pixel array 12, a vertical shift register 13, a timing control unit 14, a correlated double sampling unit (CDS) 15, an analog / digital conversion unit (ADC) 16, and a line memory 17.
画素アレイ12は、イメージセンサ10の撮像領域に設けられている。画素アレイ12は、水平方向(行方向)及び垂直方向(列方向)へアレイ状に配置された複数の画素からなる。各画素は、光電変換素子であるフォトダイオードを備える。画素アレイ12は、各画素への入射光量に応じた信号電荷を生成する。 The pixel array 12 is provided in the imaging region of the image sensor 10. The pixel array 12 includes a plurality of pixels arranged in an array in the horizontal direction (row direction) and the vertical direction (column direction). Each pixel includes a photodiode that is a photoelectric conversion element. The pixel array 12 generates signal charges corresponding to the amount of light incident on each pixel.
タイミング制御部14は、画素アレイ12の各画素からの信号を読み出すタイミングを指示する垂直同期信号を、垂直シフトレジスタ13へ供給する。タイミング制御部14は、CDS15、ADC16及びラインメモリ17に対し、駆動タイミングを指示するタイミング信号をそれぞれ供給する。 The timing control unit 14 supplies a vertical synchronization signal to the vertical shift register 13 instructing the timing for reading a signal from each pixel of the pixel array 12. The timing control unit 14 supplies timing signals for instructing drive timing to the CDS 15, the ADC 16, and the line memory 17, respectively.
垂直シフトレジスタ13は、タイミング制御部14からの垂直同期信号に応じて、画素アレイ12内の画素を行ごとに選択する。垂直シフトレジスタ13は、選択した行の各画素へ読み出し信号を出力する。垂直シフトレジスタ13から読み出し信号が入力された画素は、入射光量に応じて蓄積した信号電荷を出力する。画素アレイ12は、画素からの信号を、垂直信号線を介してCDS15へ出力する。 The vertical shift register 13 selects the pixels in the pixel array 12 for each row in accordance with the vertical synchronization signal from the timing control unit 14. The vertical shift register 13 outputs a read signal to each pixel in the selected row. The pixel to which the readout signal is input from the vertical shift register 13 outputs the signal charge accumulated according to the amount of incident light. The pixel array 12 outputs a signal from the pixel to the CDS 15 via the vertical signal line.
CDS15は、画素アレイ12からの信号に対し、固定パターンノイズの低減のための相関二重サンプリング処理を行う。ADC16は、アナログ方式の信号をデジタル方式の信号へ変換する。ラインメモリ17は、ADC16からの信号を蓄積する。イメージセンサ10は、ラインメモリ17に蓄積された信号を出力する。 The CDS 15 performs correlated double sampling processing for reducing fixed pattern noise on the signal from the pixel array 12. The ADC 16 converts an analog signal into a digital signal. The line memory 17 stores the signal from the ADC 16. The image sensor 10 outputs a signal accumulated in the line memory 17.
信号処理回路11は、イメージセンサ10からの画像信号に対し、各種の信号処理を実施する。信号処理回路11は、被写体距離検出部18及びレンズ駆動制御部19を備える。被写体距離検出部18は、被写体距離を検出する。被写体距離は、固体撮像装置5の撮像面から被写体までの距離とする。フォーカス調整部であるレンズ駆動制御部19は、撮像光学系4を構成するレンズの駆動を制御することで、撮像光学系4のフォーカスを調整する。 The signal processing circuit 11 performs various kinds of signal processing on the image signal from the image sensor 10. The signal processing circuit 11 includes a subject distance detection unit 18 and a lens drive control unit 19. The subject distance detection unit 18 detects the subject distance. The subject distance is a distance from the imaging surface of the solid-state imaging device 5 to the subject. The lens drive control unit 19, which is a focus adjustment unit, adjusts the focus of the imaging optical system 4 by controlling the driving of the lenses constituting the imaging optical system 4.
この他、信号処理回路11は、各種信号処理、例えば、キズ補正、ガンマ補正、ノイズ低減処理、レンズシェーディング補正、ホワイトバランス調整、歪曲補正、解像度復元等を実施する。図1には、信号処理回路11の構成のうち、被写体距離検出部18及びレンズ駆動制御部19以外の構成について、図示を省略している。 In addition, the signal processing circuit 11 performs various signal processing such as scratch correction, gamma correction, noise reduction processing, lens shading correction, white balance adjustment, distortion correction, resolution restoration, and the like. In FIG. 1, the components other than the subject distance detection unit 18 and the lens drive control unit 19 are omitted from the configuration of the signal processing circuit 11.
固体撮像装置5は、信号処理回路11での信号処理を経た画像信号をチップ外部へ出力する。固体撮像装置5は、信号処理回路11での信号処理を経たデータに基づき、イメージセンサ10のフィードバック制御を実施する。 The solid-state imaging device 5 outputs an image signal that has undergone signal processing in the signal processing circuit 11 to the outside of the chip. The solid-state imaging device 5 performs feedback control of the image sensor 10 based on data that has undergone signal processing in the signal processing circuit 11.
カメラシステム1は、本実施形態において信号処理回路11が実施するものとした各種信号処理の少なくともいずれかを、後段処理部3のISP6が実施することとしても良い。カメラシステム1は、各種信号処理の少なくともいずれかを、信号処理回路11及びISP6の双方が実施しても良い。信号処理回路11及びISP6は、本実施形態で説明する信号処理以外の信号処理を実施することとしても良い。 The camera system 1 may be configured such that the ISP 6 of the post-stage processing unit 3 performs at least one of various signal processing performed by the signal processing circuit 11 in the present embodiment. In the camera system 1, both the signal processing circuit 11 and the ISP 6 may perform at least one of various signal processing. The signal processing circuit 11 and the ISP 6 may perform signal processing other than the signal processing described in the present embodiment.
図3は、カメラシステムが備える光学系の概略構成を示す図である。撮像レンズ21,22は、撮像光学系4を構成する。レンズ駆動機構23は、レンズ駆動制御部19による制御に応じて、撮像レンズ22を駆動する。なお、撮像光学系4は、レンズ駆動機構23により駆動する撮像レンズ22を備えるものであれば良く、構成は任意とする。 FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of an optical system included in the camera system. The imaging lenses 21 and 22 constitute the imaging optical system 4. The lens driving mechanism 23 drives the imaging lens 22 in accordance with control by the lens drive control unit 19. The imaging optical system 4 only needs to include the imaging lens 22 driven by the lens driving mechanism 23, and the configuration is arbitrary.
被写体から撮像光学系4へ入射した光は、撮像光学系4を経てミラー28へ入射する。ミラー28を透過した光は、メカシャッタ26を経てイメージセンサ10へ進行する。カメラシステム1は、イメージセンサ10において被写体像を撮像する。ミラー28で反射した光は、レンズ24及びプリズム25を経てファインダー27へ進行する。カメラシステム1が備える光学系は、実施形態で説明するものに限られず、適宜変更しても良い。 Light incident on the imaging optical system 4 from the subject enters the mirror 28 via the imaging optical system 4. The light transmitted through the mirror 28 travels to the image sensor 10 through the mechanical shutter 26. The camera system 1 captures a subject image with the image sensor 10. The light reflected by the mirror 28 travels to the finder 27 through the lens 24 and the prism 25. The optical system included in the camera system 1 is not limited to that described in the embodiment, and may be changed as appropriate.
画素アレイ12を構成する複数の画素は、撮像用画素と、測距用画素とを含む。撮像用画素は、各色光の信号レベルを分担して検出する画素である。測距用画素は、被写体距離検出部18にて被写体距離を求めるための光強度を検出する画素である。測距用画素は、タルボ効果と称される回折現象を利用して、光の入射角度に応じた光強度を検出する。 The plurality of pixels constituting the pixel array 12 include imaging pixels and ranging pixels. The imaging pixels are pixels that share and detect the signal level of each color light. The ranging pixels are pixels that detect the light intensity for obtaining the subject distance by the subject distance detection unit 18. The pixel for distance measurement uses a diffraction phenomenon called a Talbot effect to detect the light intensity according to the incident angle of light.
図4および図5は、画素アレイにおける撮像用画素と測距用画素との配列の例を示す図である。赤色(R)画素20Rは、R光を検出する撮像用画素である。緑色(G)画素20Gは、G光を検出する撮像用画素である。青色(B)画素20Bは、B光を検出する撮像用画素である。 4 and 5 are diagrams illustrating examples of the arrangement of the imaging pixels and the distance measurement pixels in the pixel array. The red (R) pixel 20R is an imaging pixel that detects R light. The green (G) pixel 20G is an imaging pixel that detects G light. The blue (B) pixel 20B is an imaging pixel that detects B light.
図4に示す画素配列は、2×2の画素ブロックを単位とする。この画素ブロックの対角にR画素20RとB画素20Bとが配置され、残りの対角にG画素20Gと測距用画素30とが配置される。測距用画素30は、撮像用画素と同じ画素サイズをなしている。なお、画素アレイ12には、測距用画素30を含む2×2の画素ブロックと、各色画素がベイヤー配列をなす2×2の画素ブロックとが含まれている。測距用画素30を含む画素ブロックは、例えば、画素アレイ12のうち被写体距離の計測が所望とされる位置に配置される。測距用画素30を含む画素ブロックは、画素アレイ12のうちいずれの位置に配置しても良い。 The pixel array shown in FIG. 4 is in units of 2 × 2 pixel blocks. The R pixel 20R and the B pixel 20B are arranged on the diagonal of the pixel block, and the G pixel 20G and the distance measuring pixel 30 are arranged on the remaining diagonal. The ranging pixel 30 has the same pixel size as the imaging pixel. The pixel array 12 includes a 2 × 2 pixel block including the ranging pixels 30 and a 2 × 2 pixel block in which each color pixel forms a Bayer array. For example, the pixel block including the distance measurement pixels 30 is arranged at a position in the pixel array 12 where measurement of the subject distance is desired. The pixel block including the ranging pixels 30 may be arranged at any position in the pixel array 12.
図5に示す画素配列では、測距用画素30の画素サイズは、撮像用画素からなる2×2の画素ブロックと同じとされている。この画素ブロックにおいて、R画素20R、G画素20G及びB画素20Bは、ベイヤー配列をなしている。画素アレイ12には、撮像用画素からなる画素ブロックと、測距用画素30とが含まれている。測距用画素30は、例えば、画素アレイ12のうち被写体距離の計測が所望とされる位置に配置される。測距用画素30は、画素アレイ12のうちいずれの位置に配置しても良い。 In the pixel array shown in FIG. 5, the pixel size of the ranging pixels 30 is the same as that of a 2 × 2 pixel block made up of imaging pixels. In this pixel block, the R pixel 20R, the G pixel 20G, and the B pixel 20B form a Bayer array. The pixel array 12 includes a pixel block made up of imaging pixels and ranging pixels 30. The distance measurement pixels 30 are arranged, for example, at positions where measurement of the subject distance is desired in the pixel array 12. The ranging pixels 30 may be arranged at any position in the pixel array 12.
画素アレイ12は、いずれの態様で撮像用画素と測距用画素30とを配列させたものであっても良い。画素アレイ12における撮像用画素と測距用画素30との配列の態様は、図4及び図5に示すものに限られず、適宜変更しても良い。 The pixel array 12 may be an array of imaging pixels and ranging pixels 30 in any manner. The arrangement of the imaging pixels and ranging pixels 30 in the pixel array 12 is not limited to those shown in FIGS. 4 and 5 and may be changed as appropriate.
図6は、測距用画素の断面模式図である。測距用画素30は、半導体基板31、金属層32、層間絶縁膜33、スペーサ層34、金属層35、層間絶縁膜36及び保護膜37が積層されて構成されている。測距用画素30は、2つの回折格子41,42を備える。 FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a distance measuring pixel. The ranging pixel 30 is configured by laminating a semiconductor substrate 31, a metal layer 32, an interlayer insulating film 33, a spacer layer 34, a metal layer 35, an interlayer insulating film 36, and a protective film 37. The ranging pixel 30 includes two diffraction gratings 41 and 42.
半導体基板31であるシリコン基板は、光電変換部40を備える。光電変換部40は、光強度に応じた電荷を発生させる。光電変換部40は、例えばフォトダイオードである。光電変換部40は、発生させた電荷を蓄積する電荷蓄積領域を含む。 The silicon substrate that is the semiconductor substrate 31 includes the photoelectric conversion unit 40. The photoelectric conversion unit 40 generates a charge corresponding to the light intensity. The photoelectric conversion unit 40 is, for example, a photodiode. The photoelectric conversion unit 40 includes a charge accumulation region that accumulates the generated charges.
金属層32は、半導体基板31の上に設けられている。金属層32は、第2回折格子42を備える第2の層である。第2回折格子42は、2つの回折格子41,42のうち、光電変換部40及び第1回折格子41の間に位置する回折格子である。層間絶縁膜33は、シリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜で形成されている。層間絶縁膜33は、第2回折格子42の段差を緩和し平坦面を提供する。 The metal layer 32 is provided on the semiconductor substrate 31. The metal layer 32 is a second layer including the second diffraction grating 42. The second diffraction grating 42 is a diffraction grating located between the photoelectric conversion unit 40 and the first diffraction grating 41 among the two diffraction gratings 41 and 42. The interlayer insulating film 33 is formed of a silicon oxide film or a silicon nitride film. The interlayer insulating film 33 relaxes the step of the second diffraction grating 42 and provides a flat surface.
スペーサ層34は、第2回折格子42と第1回折格子41とが一定の距離をなすように厚みを持たせた層である。スペーサ層34は、例えば酸化シリコンを材料として構成されている。スペーサ層34と層間絶縁膜33とは、同一の材料で一体に構成されたものとしても良い。 The spacer layer 34 is a layer having a thickness so that the second diffraction grating 42 and the first diffraction grating 41 form a certain distance. The spacer layer 34 is made of, for example, silicon oxide. The spacer layer 34 and the interlayer insulating film 33 may be integrally formed of the same material.
金属層35は、スペーサ層34の上に設けられている。金属層35は、第1回折格子41を備える第1の層である。第1回折格子41は、2つの回折格子41,42のうち、光電変換部40及び第2回折格子42に対し入射側に位置する回折格子である。層間絶縁膜36は、シリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜で形成されている。層間絶縁膜36は、第1回折格子41の段差を緩和して、平坦面を提供する。保護膜37は、測距用画素30の表面を保護する。保護膜37は、例えば、シリコン窒化膜である。 The metal layer 35 is provided on the spacer layer 34. The metal layer 35 is a first layer including the first diffraction grating 41. The first diffraction grating 41 is a diffraction grating located on the incident side with respect to the photoelectric conversion unit 40 and the second diffraction grating 42 among the two diffraction gratings 41 and 42. The interlayer insulating film 36 is formed of a silicon oxide film or a silicon nitride film. The interlayer insulating film 36 relaxes the step of the first diffraction grating 41 and provides a flat surface. The protective film 37 protects the surface of the distance measuring pixel 30. The protective film 37 is, for example, a silicon nitride film.
測距用画素30は、例えば、撮像用画素の場合と同様の製造プロセスにより製造することができる。測距用画素30は、撮像用画素の場合とは異なる製造プロセスが必要となる場合に比べて、低いコストで生産できる。 The distance measuring pixel 30 can be manufactured, for example, by the same manufacturing process as that for the imaging pixel. The distance measuring pixels 30 can be produced at a lower cost than the case where a manufacturing process different from that for the imaging pixels is required.
図7は、第1回折格子及び第2回折格子を示す断面模式図である。第1回折格子41は、測距用画素30へ入射した光を回折させる。第1回折格子41は、遮光部である複数のブロックが一定間隔で配置された格子パターンを備える。各ブロックは、一方向を長手方向としてライン状に形成されている。図7に示す第1回折格子41では、紙面の奥行き方向が、各ブロックの長手方向であるものとする。金属層35からなるこのブロックが、光を遮蔽する。ブロック同士の間のスペースの部分は、光を通過させる。 FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the first diffraction grating and the second diffraction grating. The first diffraction grating 41 diffracts the light incident on the ranging pixel 30. The first diffraction grating 41 includes a grating pattern in which a plurality of blocks that are light shielding portions are arranged at regular intervals. Each block is formed in a line shape with one direction as a longitudinal direction. In the first diffraction grating 41 shown in FIG. 7, the depth direction of the paper surface is the longitudinal direction of each block. This block of metal layer 35 blocks light. The part of the space between the blocks allows light to pass through.
第2回折格子42は、第1回折格子41を通過した光を回折させる。第2回折格子42は、遮光部である複数のブロックが一定間隔で配置された格子パターンを備える。各ブロックは、一方向を長手方向としてライン状に形成されている。図7に示す第2回折格子42では、紙面の奥行き方向が、各ブロックの長手方向であるものとする。金属層32からなるこのブロックが、光を遮蔽する。ブロック同士の間のスペースの部分は、光を通過させる。 The second diffraction grating 42 diffracts the light that has passed through the first diffraction grating 41. The second diffraction grating 42 includes a grating pattern in which a plurality of blocks that are light shielding portions are arranged at regular intervals. Each block is formed in a line shape with one direction as a longitudinal direction. In the second diffraction grating 42 shown in FIG. 7, the depth direction of the paper surface is the longitudinal direction of each block. This block of metal layer 32 blocks light. The part of the space between the blocks allows light to pass through.
例えば、第2回折格子42を構成する各ブロックの幅は、第1回折格子41を構成する各ブロックの幅と同じである。第2回折格子42のブロック同士の間のスペースの幅は、第1回折格子41のブロック同士のスペースの幅と同じである。 For example, the width of each block constituting the second diffraction grating 42 is the same as the width of each block constituting the first diffraction grating 41. The width of the space between the blocks of the second diffraction grating 42 is the same as the width of the space between the blocks of the first diffraction grating 41.
本実施形態では、第1回折格子41のブロックおよびスペース、第2回折格子42のブロックおよびスペースは、いずれも同じ幅とされている。第2回折格子42の格子パターンは、第1回折格子41の格子パターンとはブロックの位置とスペースの位置とが入れ換えられている。第1回折格子41及び第2回折格子42は、ブロック間のスペースに、例えば、シリコン酸化膜が充填されている。 In the present embodiment, the blocks and spaces of the first diffraction grating 41 and the blocks and spaces of the second diffraction grating 42 have the same width. The grating pattern of the second diffraction grating 42 is replaced with the grating pattern of the first diffraction grating 41 in the positions of blocks and spaces. In the first diffraction grating 41 and the second diffraction grating 42, for example, a silicon oxide film is filled in a space between blocks.
金属層32,35は、例えば、チタン(Ti)層43、窒化チタン(TiN)層44、アルミニウム(Al)層45を積層させたものとする。Ti層43は、例えば11nmの厚みをなす。TiN層44は、例えば22nmの厚みをなす。Al層45は、例えば、Ti層43及びTiN層44よりも厚みを持たせて構成されている。なお、金属層32,35は、金属部材で構成されたものであれば良く、本実施形態で説明するものに限られない。 For example, the metal layers 32 and 35 are formed by laminating a titanium (Ti) layer 43, a titanium nitride (TiN) layer 44, and an aluminum (Al) layer 45. The Ti layer 43 has a thickness of 11 nm, for example. The TiN layer 44 has a thickness of 22 nm, for example. The Al layer 45 is configured to have a thickness greater than that of the Ti layer 43 and the TiN layer 44, for example. In addition, the metal layers 32 and 35 should just be comprised with the metal member, and are not restricted to what is demonstrated by this embodiment.
図8は、回折格子によるタルボ効果について説明する図である。タルボ効果は、光の回折現象の1つであり、回折格子に光を入射したときに、回折格子と同様のパターンが、ある深さを単位として周期的に再現される現象(自己結像効果)である。回折格子のパターンのピッチをP、光の波長をλとすると、タルボ距離ZTは、次の式(1)で近似される。
ZT=2P2/λ ・・・(1)
FIG. 8 is a diagram for explaining the Talbot effect by the diffraction grating. The Talbot effect is one of the light diffraction phenomena. When light is incident on the diffraction grating, the same pattern as the diffraction grating is periodically reproduced in units of a certain depth (self-imaging effect). ). When the pitch of the pattern of the diffraction grating P, and the wavelength of light lambda, Talbot distance Z T is approximated by the following equation (1).
Z T = 2P 2 / λ (1)
タルボ効果によれば、タルボ距離の半分ZT/2を基準として、ZT/2の偶数倍の位置には、回折格子の自己像が現れる。また、ZT/2の奇数倍の位置には、自己像に対して半周期のずれをなす(位相が反転された)像が現れる。 According to Talbot effect, based on the half Z T / 2 of the Talbot distance, the position of the even multiple of Z T / 2, the self-image of the diffraction grating emerges. In addition, an image having a half-cycle shift (inverted phase) with respect to the self image appears at a position that is an odd multiple of Z T / 2.
深さ方向であるZ方向における第1回折格子41及び第2回折格子42の間の距離Hは、第1回折格子41及び第2回折格子42のタルボ距離ZTの半分に相当する。距離Hは、次の式(2)の関係を満足する。第1回折格子41及び第2回折格子42は、同じピッチPのパターンをなすものとする。
H=ZT/2=2P2/2λ・・・(2)
The distance H between the first diffraction grating 41 and second diffraction grating 42 in the Z direction is the depth direction corresponds to half the Talbot distance Z T of the first diffraction grating 41 and second diffraction grating 42. The distance H satisfies the relationship of the following formula (2). The first diffraction grating 41 and the second diffraction grating 42 have patterns with the same pitch P.
H = Z T / 2 = 2P 2 / 2λ (2)
例えば、第1回折格子41及び第2回折格子42のピッチPを440nm、波長λをG光の波長である540nmとした場合、上記の式(2)により、距離Hは、358nmと算出される。このように、距離Hは、ピッチPに応じて設定される。なお、このときのタルボ距離ZTは、717nmと算出される。 For example, when the pitch P of the first diffraction grating 41 and the second diffraction grating 42 is 440 nm and the wavelength λ is 540 nm which is the wavelength of G light, the distance H is calculated as 358 nm by the above equation (2). . Thus, the distance H is set according to the pitch P. Note that the Talbot distance Z T at this time is calculated as 717Nm.
測距用画素30は、第1回折格子41及び第2回折格子42の間隔が、上記の式(2)を満足する距離Hとなるように構成されている。第1回折格子41は、第2回折格子42の位置において、自己像に対し位相が反転された像を生じさせる。以下の説明では、自己像に対し位相が反転された像を、適宜「反転像」と称する。 The ranging pixel 30 is configured such that the distance between the first diffraction grating 41 and the second diffraction grating 42 is a distance H that satisfies the above equation (2). The first diffraction grating 41 generates an image whose phase is inverted with respect to the self image at the position of the second diffraction grating 42. In the following description, an image whose phase is reversed with respect to the self image is appropriately referred to as a “reversed image”.
第1回折格子41は、光電変換部40の受光面に垂直な方向、即ち深さ方向であるZ方向へ進行する入射光を回折させることで、第2回折格子42の位置に反転像を形成する。第1回折格子41の反転像が第2回折格子42の格子パターンに一致するため、第2回折格子42の位置に反転像が形成されるときに、第2の回折格子42を通過する光量が最大となる。 The first diffraction grating 41 forms an inverted image at the position of the second diffraction grating 42 by diffracting incident light traveling in the direction perpendicular to the light receiving surface of the photoelectric conversion unit 40, that is, the Z direction which is the depth direction. To do. Since the inverted image of the first diffraction grating 41 matches the grating pattern of the second diffraction grating 42, the amount of light passing through the second diffraction grating 42 is reduced when the inverted image is formed at the position of the second diffraction grating 42. Maximum.
図9は、第1回折格子及び第2回折格子に対し入射角度0度の光を入射させた場合における回折光の強度分布の例を示す図である。図10は、第1回折格子及び第2回折格子に対し入射角度20度の光を入射させた場合における回折光の強度分布の例を示す図である。 FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the intensity distribution of diffracted light when light having an incident angle of 0 degrees is incident on the first diffraction grating and the second diffraction grating. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the intensity distribution of diffracted light when light having an incident angle of 20 degrees is incident on the first diffraction grating and the second diffraction grating.
光電変換部40の受光面に垂直な方向へ進行する光は、入射角度0度で、第1回折格子41へ入射する。測距用画素30へ入射する光の入射角度が0度であるとき、第2回折格子42を通過する光量が最大となることにより、光電変換部40で検出される光強度が最大となる。 Light traveling in a direction perpendicular to the light receiving surface of the photoelectric conversion unit 40 enters the first diffraction grating 41 at an incident angle of 0 degree. When the incident angle of the light incident on the ranging pixel 30 is 0 degree, the light intensity that passes through the second diffraction grating 42 is maximized, so that the light intensity detected by the photoelectric conversion unit 40 is maximized.
測距用画素30へ入射する光の入射角度が0度から変化した場合、第2回折格子42の位置における反転像がぼやけることで、第2回折格子42を通過する光量が減少する。入射角度20度の光を入射させた場合、入射角度0度の光を入射させた場合に比べ、光電変換部40で検出される光強度は減少する。 When the incident angle of the light incident on the ranging pixel 30 is changed from 0 degree, the inverted image at the position of the second diffraction grating 42 is blurred, so that the amount of light passing through the second diffraction grating 42 is reduced. When light having an incident angle of 20 degrees is incident, the light intensity detected by the photoelectric conversion unit 40 is reduced as compared with light having an incident angle of 0 degrees.
図11は、測距用画素で検出される光強度と入射角度との関係の例を表した図である。図11に示すように、入射角度が0度であるときに、測距用画素30で検出される光強度は最大となる。入射角度が0度であるときに対して入射光の傾きが大きくなるほど、測距用画素30で検出される光強度は小さくなる。 FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the relationship between the light intensity detected by the ranging pixel and the incident angle. As shown in FIG. 11, when the incident angle is 0 degree, the light intensity detected by the ranging pixel 30 is maximized. The greater the inclination of the incident light with respect to when the incident angle is 0 degrees, the smaller the light intensity detected by the ranging pixel 30.
このように、測距用画素30で検出される光強度は、光の入射角度に依存する。第1回折格子41及び第2回折格子42は、測距用画素30への光の入射角度に応じた強度の光を光電変換部40へ進行させる。なお、入射角度が0度であるときに対して光の進行方向が所定の向きへ傾いたときの入射角度をプラスとして示し、プラスのときとは逆の向きへ光の進行方向が傾いたときの入射角度をマイナスとして示している。 Thus, the light intensity detected by the ranging pixel 30 depends on the incident angle of light. The first diffraction grating 41 and the second diffraction grating 42 cause the light having an intensity corresponding to the incident angle of the light to the ranging pixel 30 to travel to the photoelectric conversion unit 40. In addition, when the incident angle is 0 degree, the incident angle when the light traveling direction is tilted in a predetermined direction is indicated as plus, and when the light traveling direction is tilted in the opposite direction to the plus angle The incident angle is shown as minus.
次に、固体撮像装置5による被写体距離の検出の動作について説明する。カメラシステム1は、例えば、被写体距離を検出する距離検出モードと、通常の撮影モードとに切り換え可能であるものとする。 Next, an operation for detecting a subject distance by the solid-state imaging device 5 will be described. For example, the camera system 1 can be switched between a distance detection mode for detecting a subject distance and a normal shooting mode.
距離検出モードにおいて、固体撮像装置5は、レンズ駆動制御部19の制御により撮像レンズ22を駆動しながら、各測距用画素30による光強度の検出を実施する。被写体距離検出部18は、撮像レンズ22の繰り出し量を変化させるごとにおける、各測距用画素30による光強度の検出結果を取り込む。 In the distance detection mode, the solid-state imaging device 5 detects the light intensity by each distance measurement pixel 30 while driving the imaging lens 22 under the control of the lens drive control unit 19. The subject distance detection unit 18 captures the detection result of the light intensity by each distance measurement pixel 30 every time the amount of extension of the imaging lens 22 is changed.
図12から図14は、撮像光学系の焦点状態と画素アレイへの光の入射角度との関係を示す図である。図12は、被写体50にピントが合っておらず、被写体50の後方にピントが合っている後ピンの状態を示している。画素アレイ12には、焦点に収束する前の、分散された状態の光が入射する。画素アレイ12のうち被写体50からの光が入射する各測距用画素30は、それぞれ入射角度に応じた光強度を検出する。 12 to 14 are diagrams illustrating the relationship between the focus state of the imaging optical system and the incident angle of light on the pixel array. FIG. 12 shows a state of the rear pin in which the subject 50 is not in focus and the subject 50 is in focus behind. The pixel array 12 receives light in a dispersed state before converging on the focal point. Each distance measuring pixel 30 in which light from the subject 50 is incident in the pixel array 12 detects the light intensity corresponding to the incident angle.
被写体距離検出部18は、各測距用画素30で検出された光強度から、測距用画素30ごとにおける光の入射角度を求める。被写体距離検出部18は、画素アレイ12における光の入射角度の分布を基に、分散された状態の光が画素アレイ12へ入射していることを把握する。これにより、被写体距離検出部18は、被写体50にピントが合っていない状態であることを把握する。 The subject distance detection unit 18 obtains the incident angle of light for each distance measurement pixel 30 from the light intensity detected by each distance measurement pixel 30. The subject distance detection unit 18 grasps that the dispersed light is incident on the pixel array 12 based on the distribution of the incident angles of the light in the pixel array 12. Thereby, the subject distance detecting unit 18 grasps that the subject 50 is not in focus.
図13は、被写体50にピントが合っておらず、被写体50の前方にピントが合っている前ピンの状態を示している。画素アレイ12には、焦点に収束した後の、分散された状態の光が入射する。画素アレイ12のうち被写体50からの光が入射する各測距用画素30は、それぞれ入射角度に応じた光強度を検出する。 FIG. 13 shows a state of the front pin in which the subject 50 is not in focus and the subject 50 is in front of the focus. The dispersed light after being converged on the focal point is incident on the pixel array 12. Each distance measuring pixel 30 in which light from the subject 50 is incident in the pixel array 12 detects the light intensity corresponding to the incident angle.
被写体距離検出部18は、各測距用画素30で検出された光強度から、測距用画素30ごとにおける光の入射角度を求める。被写体距離検出部18は、画素アレイ12における光の入射角度の分布を基に、分散された状態の光が画素アレイ12へ入射していることを把握する。これにより、被写体距離検出部18は、被写体50にピントが合っていない状態であることを把握する。 The subject distance detection unit 18 obtains the incident angle of light for each distance measurement pixel 30 from the light intensity detected by each distance measurement pixel 30. The subject distance detection unit 18 grasps that the dispersed light is incident on the pixel array 12 based on the distribution of the incident angles of the light in the pixel array 12. Thereby, the subject distance detecting unit 18 grasps that the subject 50 is not in focus.
被写体50にピントが合っていない状態であることが被写体距離検出部18で検出されると、固体撮像装置5は、ピントが合う状態となるまで、撮像レンズ22の駆動と、測距用画素30での光強度の検出とを繰り返す。 When the subject distance detection unit 18 detects that the subject 50 is out of focus, the solid-state imaging device 5 drives the imaging lens 22 and the ranging pixels 30 until the subject 50 is in focus. The detection of the light intensity at is repeated.
図14は、被写体50にピントが合っている状態を示している。画素アレイ12へ入射する光は、画素アレイ12内の受光面上の焦点に収束している。画素アレイ12のうち被写体50からの光が入射する各測距用画素30は、それぞれ入射角度に応じた光強度を検出する。 FIG. 14 shows a state where the subject 50 is in focus. The light incident on the pixel array 12 converges on the focal point on the light receiving surface in the pixel array 12. Each distance measuring pixel 30 in which light from the subject 50 is incident in the pixel array 12 detects the light intensity corresponding to the incident angle.
被写体距離検出部18は、各測距用画素30で検出された光強度から、測距用画素30ごとにおける光の入射角度を求める。被写体距離検出部18は、画素アレイ12における光の入射角度の分布を基に、画素アレイ12へ入射した光が受光面にて収束していることを把握する。これにより、被写体距離検出部18は、被写体50にピントが合っている状態であることを把握する。 The subject distance detection unit 18 obtains the incident angle of light for each distance measurement pixel 30 from the light intensity detected by each distance measurement pixel 30. The subject distance detection unit 18 grasps that the light incident on the pixel array 12 is converged on the light receiving surface based on the distribution of the incident angles of the light in the pixel array 12. Accordingly, the subject distance detection unit 18 grasps that the subject 50 is in focus.
被写体距離検出部18は、被写体50にピントが合っている状態における撮像レンズ22の繰り出し量を基に、被写体距離を求める。撮像レンズ22の繰り出し量は、レンズ駆動制御部19によるフォーカス調整量である。例えば、被写体距離検出部18は、撮像レンズ22の繰り出し量と被写体距離との関係を示すテーブルをあらかじめ保持する。被写体距離検出部18は、かかるテーブルを参照することで、撮像レンズ22の繰り出し量に応じた被写体距離を求める。 The subject distance detection unit 18 obtains a subject distance based on the amount of extension of the imaging lens 22 in a state where the subject 50 is in focus. The extension amount of the imaging lens 22 is a focus adjustment amount by the lens drive control unit 19. For example, the subject distance detection unit 18 holds in advance a table indicating the relationship between the amount of extension of the imaging lens 22 and the subject distance. The subject distance detection unit 18 obtains a subject distance according to the amount of extension of the imaging lens 22 by referring to the table.
実施形態によると、固体撮像装置5は、撮像用画素であるR画素20R、G画素20G及びB画素20Bにおける光の検出結果を基に、カラー画像を得る。固体撮像装置5は、測距用画素30における光の検出結果を基に、被写体距離を求める。固体撮像装置5は、被写体のカラー画像と距離情報とを同時に取得することができる。 According to the embodiment, the solid-state imaging device 5 obtains a color image based on the detection results of light in the R pixel 20R, the G pixel 20G, and the B pixel 20B that are imaging pixels. The solid-state imaging device 5 obtains the subject distance based on the light detection result in the distance measurement pixels 30. The solid-state imaging device 5 can acquire the color image of the subject and the distance information at the same time.
撮像用画素と測距用画素30とは、1つの画素アレイ12の中に配置されている。カメラシステム1は、1つの画素アレイ12を備える固体撮像装置5によって、被写体のカラー画像と距離情報とを得ることができる。カメラシステム1は、カラー画像の取得のための撮像素子と距離情報の取得のための測距センサとがそれぞれ設置される場合に比べ、小型化及びコスト低減を容易に図れる。 The imaging pixels and the ranging pixels 30 are arranged in one pixel array 12. The camera system 1 can obtain a color image of a subject and distance information by a solid-state imaging device 5 including one pixel array 12. The camera system 1 can be easily reduced in size and cost compared to the case where an image sensor for acquiring a color image and a distance measuring sensor for acquiring distance information are installed.
以上により、固体撮像装置5は、カメラシステム1の小型化及びコスト低減が容易であり、かつ被写体のカラー画像と距離情報とを同時に取得できるという効果を奏する。 As described above, the solid-state imaging device 5 is advantageous in that it is easy to reduce the size and cost of the camera system 1 and to obtain a color image of the subject and distance information at the same time.
カメラシステム1は、被写体距離検出部18及びレンズ駆動制御部19の少なくともいずれかを、後段処理部3のISP6に設けても良い。この場合も、カメラシステム1は、小型化及びコスト低減を容易にでき、かつ被写体のカラー画像と距離情報とを同時に取得できるという効果を得ることができる。 In the camera system 1, at least one of the subject distance detection unit 18 and the lens drive control unit 19 may be provided in the ISP 6 of the post-processing unit 3. Also in this case, the camera system 1 can easily reduce the size and cost, and can obtain the effect that the color image of the subject and the distance information can be acquired simultaneously.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1 カメラシステム、4 撮像光学系、5 固体撮像装置、12 画素アレイ、18 被写体距離検出部、19 レンズ駆動制御部、30 測距用画素、40 光電変換部、41 第1回折格子、42 第2回折格子。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Camera system, 4 Imaging optical system, 5 Solid-state imaging device, 12 Pixel array, 18 Subject distance detection part, 19 Lens drive control part, 30 Distance measuring pixel, 40 Photoelectric conversion part, 41 1st diffraction grating, 42 2nd Diffraction grating.
Claims (6)
前記被写体までの距離を検出する被写体距離検出部と、を有し、
前記画素アレイは、各色光の信号レベルを分担して検出する前記画素である撮像用画素と、前記被写体距離検出部にて前記距離を求めるための光強度を検出する前記画素である測距用画素と、を含み、
前記測距用画素は、
前期光強度に応じた電荷を発生させる光電変換部と、
前記光電変換部に対し入射側に位置し、前記測距用画素へ入射した光を回折させる第1回折格子と、
前記光電変換部及び前記第1回折格子の間に位置し、前記第1回折格子を通過した光を回折させる第2回折格子と、を備えることを特徴とする固体撮像装置。 A pixel array including a plurality of pixels arranged in a horizontal direction and a vertical direction, and generating a signal charge according to the amount of incident light from the subject to each pixel;
A subject distance detection unit for detecting a distance to the subject,
The pixel array is an imaging pixel that is the pixel that detects by sharing the signal level of each color light, and a distance measurement that is the pixel that detects the light intensity for obtaining the distance by the subject distance detection unit. A pixel, and
The ranging pixels are:
A photoelectric conversion unit for generating a charge corresponding to the light intensity in the previous period;
A first diffraction grating located on the incident side with respect to the photoelectric conversion unit and diffracting the light incident on the ranging pixel;
A solid-state imaging device comprising: a second diffraction grating that is located between the photoelectric conversion unit and the first diffraction grating and diffracts light that has passed through the first diffraction grating.
前記第1回折格子及び前記第2回折格子の間の長さは、前記格子パターンにおける前記遮光部及び前記スペースのピッチに応じて設定された長さであることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 The first diffraction grating and the second diffraction grating each include a grating pattern in which a light shielding part that shields light and a space between the light shielding parts are periodically arranged;
The length between the first diffraction grating and the second diffraction grating is a length set according to a pitch of the light shielding part and the space in the grating pattern. Solid-state imaging device.
前記被写体距離検出部は、前記測距用画素で検出された前記光強度に応じて前記入射角度を求めた結果を基に、前記被写体にピントが合っているか否かを判断して、前記距離を検出することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の固体撮像装置。 The first diffraction grating and the second diffraction grating cause light having an intensity corresponding to an incident angle of light to the ranging pixel to travel to the photoelectric conversion unit,
The subject distance detection unit determines whether the subject is in focus based on a result of obtaining the incident angle according to the light intensity detected by the ranging pixel, and determines whether the subject is in focus. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is detected.
水平方向及び垂直方向へ配列された複数の画素を備え、前記撮像光学系から各画素への入射光量に応じた信号電荷を生成する画素アレイと、
前記被写体までの距離を検出する被写体距離検出部と、
前記撮像光学系のフォーカスを調整するフォーカス調整部と、を有し、
前記画素アレイは、各色光の信号レベルを分担して検出する前記画素である撮像用画素と、前記被写体距離検出部にて前記距離を求めるための光強度を検出する前記画素である測距用画素と、を含み、
前記測距用画素は、
光強度に応じた電荷を発生させる光電変換部と、
前記光電変換部に対し入射側に位置し、前記測距用画素へ入射した光を回折させる第1回折格子と、
前記光電変換部及び前記第1回折格子の間に位置し、前記第1回折格子を通過した光を回折させる第2回折格子と、を備え、
前記第1回折格子及び前記第2回折格子は、前記測距用画素への光の入射角度に応じた強度の光を前記光電変換部へ進行させ、
前記被写体距離検出部は、前記測距用画素で検出された前記光強度に応じて前記入射角度を求めた結果を基に、前記被写体にピントが合っているか否かを判断して、ピントが合っている状態における前記フォーカス調整部によるフォーカス調整量を基に前記距離を検出することを特徴とするカメラシステム。 An imaging optical system that captures light from the subject and forms a subject image;
A pixel array comprising a plurality of pixels arranged in a horizontal direction and a vertical direction, and generating a signal charge according to the amount of incident light from the imaging optical system to each pixel;
A subject distance detection unit for detecting a distance to the subject;
A focus adjustment unit that adjusts the focus of the imaging optical system,
The pixel array is an imaging pixel that is the pixel that detects by sharing the signal level of each color light, and a distance measurement that is the pixel that detects the light intensity for obtaining the distance by the subject distance detection unit. A pixel, and
The ranging pixels are:
A photoelectric conversion unit that generates a charge according to the light intensity;
A first diffraction grating located on the incident side with respect to the photoelectric conversion unit and diffracting the light incident on the ranging pixel;
A second diffraction grating located between the photoelectric conversion unit and the first diffraction grating and diffracting light that has passed through the first diffraction grating,
The first diffraction grating and the second diffraction grating cause light having an intensity corresponding to an incident angle of light to the ranging pixel to travel to the photoelectric conversion unit,
The subject distance detection unit determines whether or not the subject is in focus based on a result of obtaining the incident angle according to the light intensity detected by the ranging pixel. A camera system, wherein the distance is detected based on a focus adjustment amount by the focus adjustment unit in a matching state.
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