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KR20160140597A - 고체 촬상 소자, 전자 기기, 및 촬상 방법 - Google Patents

고체 촬상 소자, 전자 기기, 및 촬상 방법 Download PDF

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KR20160140597A
KR20160140597A KR1020167022686A KR20167022686A KR20160140597A KR 20160140597 A KR20160140597 A KR 20160140597A KR 1020167022686 A KR1020167022686 A KR 1020167022686A KR 20167022686 A KR20167022686 A KR 20167022686A KR 20160140597 A KR20160140597 A KR 20160140597A
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케이지 타타니
토모하루 오기타
타카시 나가노
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소니 주식회사
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Abstract

본 개시는, 통상의 촬상 이외의 특정한 처리를 행할 때의 구동의 고속화 및 저소비 전력화를 도모할 수 있도록 하는 고체 촬상 소자, 전자 기기, 및 촬상 방법에 관한 것이다. 화상을 구축하는데 사용되는 화소 신호를 출력하는 화소와, 화소를 구동하기 위한 로직 회로를 구비하고, 복수의 화소가 형성되는 제1의 반도체 기판과, 로직 회로가 형성되는 제2의 반도체 기판이 접합되는 적층 구조에 의해 구성된다. 그리고, 복수의 화소 중, 화상을 촬상하는 촬상 처리 이외의 처리인 특정 처리에서 사용되는 화소 신호를 출력하는 화소인 특정 화소가, 특정 화소 이외의 화소인 통상 화소와 독립하여, 로직 회로에 접속된다. 본 기술은, 예를 들면, 적층형의 고체 촬상 소자에 적용할 수 있다.

Description

고체 촬상 소자, 전자 기기, 및 촬상 방법{SOLID-STATE IMAGING ELEMENT, ELECTRONIC DEVICE, AND IMAGING METHOD}
본 개시는, 고체 촬상 소자, 전자 기기, 및 촬상 방법에 관한 것으로, 특히, 통상의 촬상 이외의 특정한 처리를 행할 때의 구동의 고속화 및 저소비 전력화를 도모할 수 있도록 하는 고체 촬상 소자, 전자 기기, 및 촬상 방법에 관한 것이다.
종래, 디지털 스틸 카메라나 디지털 비디오 카메라 등의 촬상 기능을 구비한 전자 기기에서는, 예를 들면, CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등의 고체 촬상 소자가 사용되고 있다. 고체 촬상 소자는, 광전 변환을 행하는 PD(photodiode : 포토 다이오드)와 복수의 트랜지스터가 조합된 화소를 갖고 있고, 평면적으로 배치된 복수의 화소로부터 출력되는 화소 신호에 의거하여 화상이 구축된다.
또한, 근래, 고체 촬상 소자를 탑재하는 전자 기기의 소형화에 수반하여, 고체 촬상 소자의 소형화 또는 소면적화가 진행되고 있다.
예를 들면, 특허 문헌 1에는, 복수의 화소가 어레이형상으로 배치된 화소 어레이 부 등을 형성하는 기판과, 화소 신호에 대한 신호 처리 등을 행하는 기판을 적층하는 구성에 의해, 소면적화가 도모된 적층형의 고체 촬상 소자가 개시되어 있다.
일본 특개2010-245506호 공보
그런데, CMOS 이미지 센서에서는, 일반적으로, 화소로부터의 신호의 판독을, 행 또는 열마다 스캔하는 형식이 채용되고 있다. 따라서, 종래의 CMOS 이미지 센서에서는, 일부의 화소에만 랜덤하게 액세스하는 처리라 하여도, 최저한이라도, 그 일부의 화소가 배치되어 있는 행 또는 열마다 구동시킬 필요가 있다.
그 때문에, 통상의 촬상 이외의 특정한 처리, 예를 들면, 움직임을 검출하는 처리나, 조도 센서로서 기능하는 처리, 위상차 오토 포커스를 행하는 처리와 같이, 일부의 화소만을 구동하는 경우라도, 그 일부의 화소가 배치되어 있는 행 또는 열마다의 구동이 행하여지게 된다. 그 때문에, 그들의 특정한 처리를 행할 때의 구동을 고속화하는 것이 곤란하고, 그들의 특정한 처리를 행할 때의 소비 전력이 증가하는 일이 있다.
본 개시는, 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 통상의 촬상 이외의 특정한 처리를 행할 때의 구동의 고속화 및 저소비 전력화를 도모할 수 있도록 하는 것이다.
본 개시의 한 측면의 고체 촬상 소자는, 화상을 구축하는데 사용되는 화소 신호를 출력하는 화소와, 상기 화소를 구동하기 위한 로직 회로를 구비하고, 복수의 상기 화소가 형성되는 제1의 반도체 기판과, 상기 로직 회로가 형성되는 제2의 반도체 기판이 접합되는 적층 구조에 의해 구성되고, 복수의 상기 화소 중, 상기 화상을 촬상하는 촬상 처리 이외의 처리인 특정 처리에서 사용되는 상기 화소 신호를 출력하는 상기 화소인 특정 화소가, 상기 특정 화소 이외의 상기 화소인 통상 화소와 독립하여, 상기 로직 회로에 접속된다.
본 개시의 한 측면의 전자 기기는, 화상을 구축하는데 사용되는 화소 신호를 출력하는 화소와, 상기 화소를 구동하기 위한 로직 회로를 가지며, 복수의 상기 화소가 형성되는 제1의 반도체 기판과, 상기 로직 회로가 형성되는 제2의 반도체 기판이 접합되는 적층 구조에 의해 구성되고, 복수의 상기 화소 중, 상기 화상을 촬상하는 촬상 처리 이외의 처리인 특정 처리에서 사용되는 상기 화소 신호를 출력하는 상기 화소인 특정 화소가, 상기 특정 화소 이외의 상기 화소인 통상 화소와 독립하여, 상기 로직 회로에 접속되는 고체 촬상 소자를 구비한다.
본 개시의 한 측면의 촬상 방법은, 화상을 구축하는데 사용되는 화소 신호를 출력하는 복수의 화소와, 상기 화소를 구동하기 위한 로직 회로를 가지며, 복수의 상기 화소가 형성되는 제1의 반도체 기판과, 상기 로직 회로가 형성되는 제2의 반도체 기판이 접합되는 적층 구조에 의해 구성되고, 복수의 상기 화소 중, 상기 화상을 촬상하는 촬상 처리 이외의 처리인 특정 처리에서 사용되는 상기 화소 신호를 출력하는 상기 화소인 특정 화소가, 상기 특정 화소 이외의 상기 화소인 통상 화소와 독립하여, 상기 로직 회로에 접속되는 고체 촬상 소자의 촬상 방법에 있어서, 상기 통상 화소에 대해 소정의 비율로 배치되는 소정수의 상기 특정 화소로부터 출력되는 화소 신호에 의거하여 상기 특정 처리를 행하고, 상기 화상의 촬상을 지시하는 소정 조작이 행하여지면, 복수의 상기 화소의 전부로부터 출력되는 화소 신호에 의거하여 상기 촬상 처리를 행하는 스텝을 포함한다.
본 개시의 한 측면에서는, 화상을 구축하는데 사용되는 화소 신호를 출력하는 복수의 화소와, 화소를 구동하기 위한 로직 회로를 가지며, 복수의 화소가 형성되는 제1의 반도체 기판과, 로직 회로가 형성되는 제2의 반도체 기판이 접합되는 적층 구조에 의해 구성된다. 그리고, 복수의 화소 중, 화상을 촬상하는 촬상 처리 이외의 처리인 특정 처리에서 사용되는 화소 신호를 출력하는 화소인 특정 화소가, 그 특정 화소 이외의 화소인 통상 화소와 독립하여, 로직 회로에 접속된다.
본 개시의 한 측면에 의하면, 통상의 촬상 이외의 특정한 처리를 행할 때의 구동의 고속화 및 저소비 전력화를 도모할 수 있다.
도 1은 본 기술을 적용한 고체 촬상 소자의 한 실시의 형태의 구성례를 도시하는 블록도.
도 2는 통상 화소 및 특정 화소의 평면적인 배치를 도시하는 도면.
도 3은 고체 촬상 소자의 회로적인 구성을 도시하는 도면.
도 4는 고체 촬상 소자의 단면적인 구성을 도시하는 도면.
도 5는 촬상 장치의 제1의 구성례를 도시하는 블록도.
도 6은 제1의 촬상 방법에 관해 설명하는 플로 차트.
도 7은 촬상 장치의 제2의 구성례를 도시하는 블록도.
도 8은 제2의 촬상 방법에 관해 설명하는 플로 차트.
도 9는 고체 촬상 소자의 제1의 변형례에서의 단면적인 구성을 도시하는 도면.
도 10은 고체 촬상 소자의 제2의 변형례에서의 단면적인 구성을 도시하는 도면.
도 11은 고체 촬상 소자의 제3의 변형례에서의 단면적인 구성을 도시하는 도면.
도 12는 촬상 장치의 제3의 구성례를 도시하는 블록도.
도 13은 제3의 촬상 방법에 관해 설명하는 플로 차트.
도 14는 특정 화소의 보정 처리에 관해 설명하는 도면.
도 15는 고체 촬상 소자의 제4의 변형례에서의 단면적인 구성을 도시하는 도면.
도 16은 고체 촬상 소자의 제5의 변형례에서의 단면적인 구성을 도시하는 도면.
도 17은 제4의 촬상 방법에 관해 설명하는 플로 차트.
도 18은 제5의 촬상 방법에 관해 설명하는 플로 차트.
이하, 본 기술을 적용한 구체적인 실시의 형태에 관해, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
도 1은, 본 기술을 적용한 고체 촬상 소자의 한 실시의 형태의 구성례를 도시하는 블록도이다.
도 1에서, 고체 촬상 소자(11)는, 화소 영역(12), 수직 구동 회로(13), 칼럼 신호 처리 회로(14), 수평 구동 회로(15), 출력 회로(16), 및 제어 회로(17)를 구비하여 구성된다.
화소 영역(12)에는, 복수의 화소(21)가 어레이형상으로 배치되어 있고, 각각의 화소(21)는, 수평 신호선(22)을 통하여 수직 구동 회로(13)에 접속됨과 함께, 수직 신호선(23)을 통하여 칼럼 신호 처리 회로(14)에 접속된다. 복수의 화소(21)는, 도시하지 않은 광학계를 통하여 조사되는 광의 광량에 응한 화소 신호를 각각 출력하고, 그들의 화소 신호로부터, 화소 영역(12)에 결상하는 피사체의 화상이 구축된다.
화소(21)는, 예를 들면, 도 1의 우측에 확대해 도시되어 있는 바와 같이 구성되어 있고, 광전 변환부인 PD(24)에서 발생한 전하는, 수직 구동 회로(13)에 의한 구동에 따라 전송 트랜지스터(25)를 통하여, 부유 확산 영역인 FD(26)에 전송된다. 그 후, 화소(21)가 판독 대상이 되면, 수직 구동 회로(13)에 의한 구동에 따라 선택 트랜지스터(28)가 온으로 되어, FD(26)에 축적되어 있는 전하에 응한 레벨의 화소 신호가, 증폭 트랜지스터(27)로부터 선택 트랜지스터(28)를 통하여 수직 신호선(23)에 출력된다. 또한, 리셋 트랜지스터(29)를 온으로 함으로써 FD(26)에 축적되어 있는 전하가 리셋되고, 리셋 레벨의 화소 신호가, 증폭 트랜지스터(27)로부터 선택 트랜지스터(28)를 통하여 수직 신호선(23)에 출력된다.
수직 구동 회로(13)는, 화소 영역(12)에 배치된 복수의 화소(21)의 행마다, 각각의 화소(21)를 구동(전송이나, 선택, 리셋 등)하기 위한 구동 신호를, 수평 신호선(22)을 통하여 화소(21)에 공급한다. 칼럼 신호 처리 회로(14)는, 복수의 화소(21)로부터 수직 신호선(23)을 통하여 출력되는 화소 신호에 대해 CDS(Correlated Double Sampling : 상관 이중 샘플링) 처리를 시행함으로써, 화소 신호의 아날로그 디지털 변환을 행함과 함께 리셋 노이즈를 제거한다.
수평 구동 회로(15)는, 화소 영역(12)에 배치된 복수의 화소(21)의 열마다, 칼럼 신호 처리 회로(14)로부터 화소 신호를 출력시키기 위한 구동 신호를, 칼럼 신호 처리 회로(14)에 공급한다. 출력 회로(16)는, 수평 구동 회로(15)의 구동 신호에 따른 타이밍에서 칼럼 신호 처리 회로(14)로부터 공급되는 화소 신호를 증폭하고, 후단의 화상 처리 회로에 출력한다.
제어 회로(17)는, 고체 촬상 소자(11)의 내부의 각 블록의 구동을 제어한다. 예를 들면, 제어 회로(17)는, 각 블록의 구동 주기에 따른 클록 신호를 생성하여, 각각의 블록에 공급한다.
이와 같이 구성되는 고체 촬상 소자(11)는, 모든 화소(21)로부터 출력되는 화소 신호를 사용하여, 고정밀 화상을 촬상할 수 있다. 한편, 고체 촬상 소자(11)는, 이와 같은 전(全) 화소 구동을 행하는 것은 아니라, 일부의 화소(21)로부터 출력되는 화소 신호를 사용하여, 통상의 촬상 처리 이외의 특정한 처리, 예를 들면, 움직임을 검출하는 처리나, 조도 센서로서 기능하는 처리, 위상차 오토 포커스를 행하는 처리 등의 처리(이하 적절히, 이들의 처리를 특정 처리라고 칭한다)를 행할 수가 있다.
예를 들면, 일반적인 고체 촬상 소자에서는, 일부의 화소의 화소 신호를 사용하여 특정 처리를 행하는 경우라도, 그 일부의 화소가 배치되어 있는 열 또는 행마다 구동할 필요가 있다. 이에 대해, 고체 촬상 소자(11)는, 특정 처리를 행할 때에, 일부의 화소(21)만을 구동할 수 있도록 구성된다. 이하, 적절히, 통상의 촬상 처리에서 화소 신호를 출력하는 화소(21)를 통상 화소(21)라고 칭하고, 특정 처리에서 화소 신호를 출력하는 화소(21)를 특정 화소(21x)라고 칭한다.
이와 같은 통상 화소(21) 및 특정 화소(21x)의 평면적인 배치에 관해, 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2에는, 평면적으로 본 화소 영역(12)의 일부가 도시되어 있다. 화소 영역(12)의 각 화소(21)에는, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 광을 투과하는 컬러 필터가, 이른바 베이어 배열로 배치되어 있고, 도 2에서, 각각의 색에 대응하는 사각칸이 화소(21)를 나타내고 있다.
또한, 도 2에는, 굵은 테두리로 둘러싸여진 4개의 특정 화소(21x-1) 내지 특정 화소(21x-4)가 도시되어 있다. 특정 화소(21x-1) 내지 특정 화소(21x-4)는, 특정 처리를 행할 때에, 각각이 배치된 소정 범위(31-1 내지 31-4)에 있는 복수의 통상 화소(21)를 대표하는 것으로서 취급된다. 즉, 도시하는 바와 같이, 5×5로 배치된 25개의 화소(21)마다 정방형의 소정 범위(31-1 내지 31-4)가 설정되고, 24개의 통상 화소(21)에 대해 1개의 특정 화소(21x)의 비율로, 특정 화소(21x)가 매입되어 있다.
그리고, 고체 촬상 소자(11)는, 통상의 촬상을 행할 때에는 전 화소 동작을 행하여 모든 화소(21)(통상 화소(21) 및 특정 화소(21x))로부터 화소 신호를 출력하여 고정밀 화상을 촬상한다. 한편, 고체 촬상 소자(11)는, 특정 처리를 행할 때에는, 솎아냄 동작을 행하여, 소정의 비율로 배치된 특정 화소(21x)로부터만 화소 신호를 출력한다.
다음에, 도 3을 참조하여, 고체 촬상 소자(11)의 회로적인 구성에 관해 설명한다.
도 3에는, N개의 통상 화소(21-1 내지 21-N)에 대해, 1개의 특정 화소(21x)가 배치되는 구성이 도시되어 있다. 또한, 고체 촬상 소자(11)에서는, 화소(21) 등의 센서가 형성되는 센서 기판(41)과, 수직 구동 회로(13)나, 수평 구동 회로(15), 제어 회로(17) 등의 로직 회로가 형성되는 로직 기판(42)이 적층하여 구성되는 적층 구조가 채용되고 있다.
즉, 도 3에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 소자(11)에서는, 통상 화소(21-1 내지 21-N) 및 특정 화소(21x)가 센서 기판(41)에 형성되고, 예를 들면, 소스 팔로워의 정전류원으로서 기능한 바이어스 트랜지스터(45-1 및 45-2)가 로직 기판(42)에 형성된다. 또한, 바이어스 트랜지스터(45-1 및 45-2)는, 바이어스 전압(Vb)이 게이트에 입력되어 일정 전류를 출력한다.
통상 화소(21-1 내지 21-N)는, 도 1을 참조하여 상술한 바와 같이, PD(24-1 내지 24-N), 전송 트랜지스터(25-1 내지 25-N), FD(26-1 내지 26-N), 증폭 트랜지스터(27-1 내지 27-N), 선택 트랜지스터(28-1 내지 28-N), 및 리셋 트랜지스터(29-1 내지 29-N)를 각각 구비하여 구성된다. 그리고, 통상 화소(21-1 내지 21-N)의 선택 트랜지스터(28-1 내지 28-N)가, 센서 기판(41)의 접합면에 형성된 접속단자(43-1)에 접속되어 있다. 한편, 로직 기판(42)에서는, 바이어스 트랜지스터(45-1)가, 로직 기판(42)의 접합면에 형성된 접속단자(44-1)에 접속되어 있다.
특정 화소(21x)는, 마찬가지로, PD(24x), 전송 트랜지스터(25x), FD(26x), 증폭 트랜지스터(27x), 선택 트랜지스터(28x), 및 리셋 트랜지스터(29x)를 구비하여 구성된다. 그리고, 특정 화소(21x)의 선택 트랜지스터(28x)가, 센서 기판(41)의 접합면에 형성된 접속단자(43-2)에 접속되어 있다. 한편, 로직 기판(42)에서는, 바이어스 트랜지스터(45-2)가, 로직 기판(42)의 접합면에 형성된 접속단자(44-2)에 접속되어 있다.
그리고, 센서 기판(41)과 로직 기판(42)은, 기판끼리를 직접적으로 접합하는 다이렉트 접합 기술을 이용하여 접합된다. 또한, 다이렉트 접합 기술에 관해서는, 본원 출원인에 의해 출원이 끝난 특허 문헌(일본 특개2000-299379호 공보)에 상세히 개시되어 있다.
이와 같이, 센서 기판(41) 및 로직 기판(42)을 접합함으로써, 접속단자(43-1)와 접속단자(44-1)가 전기적으로 접속됨과 함께, 접속단자(43-2)와 접속단자(44-2)가 전기적으로 접속된다. 이에 의해, 통상 화소(21-1 내지 21-N)가, 접속단자(43-1) 및 접속단자(44-1)를 통하여 바이어스 트랜지스터(45-1)에 접속되고, 특정 화소(21x)가, 접속단자(43-2) 및 접속단자(44-2)를 통하여 바이어스 트랜지스터(45-2)에 접속된다.
이와 같이 구성되는 고체 촬상 소자(11)는, 통상 화소(21-1 내지 21-N)와는 별도로, 특정 화소(21x)를 개별적으로 구동할 수 있다.
다음에, 도 4에는, 고체 촬상 소자(11)의 단면적인 구성례가 도시되어 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 소자(11)는, 센서 기판(41) 및 로직 기판(42)이 적층되어 구성된다.
로직 기판(42)은, 도 4의 하측부터 차례로, 반도체층(51) 및 배선층(52)이 적층되어 구성되어 있다. 반도체층(51)에는, 로직 회로를 구성하는 트랜지스터 등의 소자(도시 생략)가 형성되고, 배선층(52)에는, 그들 각 소자와 접속단자(44-1 및 44-2)를 접속하는 배선이 형성된다.
센서 기판(41)은, 도 4의 하측부터 차례로, 배선층(53), 반도체 기판(54), 절연층(55), 컬러 필터층(56), 온 칩 렌즈층(57)이 적층되어 구성된다. 도 4의 예에서는, 센서 기판(41)에 형성되는 복수의 화소(21) 중, 5개의 통상 화소(21-1 내지 21-5) 및 특정 화소(21x)가 도시되어 있다.
배선층(53)에는, 접속단자(43-1 및 43-2)에 접속되는 배선이 형성되고, 도시하는 바와 같이, 통상 화소(21-1 내지 21-5)가 배선을 통하여 접속단자(43-1)에 접속됨과 함께, 특정 화소(21x)가 배선을 통하여 접속단자(43-2)에 접속되어 있다.
반도체 기판(54)에는, 통상 화소(21-1 내지 21-5) 및 특정 화소(21x)마다, PD(24-1 내지 24-5) 및 PD(24x)가 형성된다. 절연층(55)은, 반도체 기판(54)의 수광면(도 4의 상측의 면)을 절연한다.
컬러 필터층(56)에는, 통상 화소(21-1 내지 21-5) 및 특정 화소(21x)마다, 각각 대응하는 색의 광을 투과하는 필터(61-1 내지 61-5) 및 필터(61x)가 형성된다. 온 칩 렌즈층(57)에는, 통상 화소(21-1 내지 21-5) 및 특정 화소(21x)마다, 그들에 조사되는 광을 집광하는 온 칩 렌즈(62-1 내지 62-5) 및 온 칩 렌즈(62X)가 형성된다.
이와 같이, 고체 촬상 소자(11)에서는, 센서 기판(41) 및 로직 기판(42)을 접합함에 의해, 통상 화소(21-1 내지 21-5)가 접속단자(43-1) 및 접속단자(44-1)를 통하여, 로직 기판(42)에 전기적으로 접속됨과 함께, 특정 화소(21x)가 접속단자(43-2) 및 접속단자(44-2)를 통하여, 로직 기판(42)에 전기적으로 접속된다. 즉, 고체 촬상 소자(11)에서는, 통상 화소(21-1 내지 21-5)와 특정 화소(21x)가 개별적으로, 로직 기판(42)에 접속되는 구성으로 되어 있다.
따라서 고체 촬상 소자(11)에서는, 특정 화소(21x)로부터 출력되는 화소 신호를, 통상 화소(21-1 내지 21-5)와는 독립하여 판독할 수 있다. 즉, 고체 촬상 소자(11)에서는, 특정 화소(21x)가 배치되는 열마다 구동하는 것이 아니고, 특정 화소(21x)를 열로부터 독립하여 구동할 수 있다. 이와 같이, 특정 화소(21x)를 열로부터 독립하여 구동함으로써, 고체 촬상 소자(11)는, 예를 들면, 화소 신호를 판독하는 처리를 고속 동작으로 행할 수 있다.
다음에, 도 5는, 고체 촬상 소자(11)가 탑재되는 촬상 장치의 제1의 구성례를 도시하는 블록도이다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 촬상 장치(101)는, 광학계(102), 촬상부(103), 신호 처리 회로(104), 디스플레이(105), 기록 매체(106), 및 동작 검출부(107)를 구비하여 구성되고, 정지화상 및 동화상을 촬상 가능하다.
광학계(102)는, 1장 또는 복수장의 렌즈를 갖고서 구성되고, 피사체로부터의 상광(입사광)을 촬상부(103)에 유도하고, 촬상부(103)의 수광면(센서부)에 결상시킨다.
촬상부(103)는, 광학계(102)를 통하여 수광면에 결상되는 상에 응하여, 일정 기간, 전자를 축적하고, 그 축적된 전자에 응한 신호를 신호 처리 회로(104) 및 동작 검출부(107)에 공급한다. 촬상부(103)에는, 상술한 고체 촬상 소자(11)를 적용할 수 있고, 이하, 촬상부(103)인 것을 고체 촬상 소자(11)라고도 칭한다. 고체 촬상 소자(11)는, 화상을 보존하는 타이밍이 될 때까지 특정 화소(21x)만 화소 신호를 출력하고, 화상을 보존하는 타이밍에 따라, 모든 화소(21)(통상 화소(21) 및 특정 화소(21x))로부터 출력되는 화소 신호를 신호 처리 회로(104)에 공급한다.
신호 처리 회로(104)는, 고체 촬상 소자(11)로부터 출력되는 화소 신호로부터 화상을 구축하고, 화이트 밸런스 조정 처리나 감마 보정 처리 등의 각종의 신호 처리를 시행한다. 예를 들면, 신호 처리 회로(104)는, 특정 화소(21x)의 화소 신호만이 공급된 경우, 그들의 화소 신호에 의해 구축되는 저해상도의 화상을 디스플레이(105)에 공급하여 라이브 뷰 표시를 행한다. 또한, 신호 처리 회로(104)는, 모든 화소(21)로부터 출력되는 화소 신호가 공급된 경우, 그들의 화소 신호에 의해 구축된 고정밀 화상을, 기록 매체(106)에 공급하여 보존(기록)시킨다.
동작 검출부(107)는, 예를 들면, 유저의 동작을 검출하는 움직임 검출 처리를 행하고, 화상을 보존하는 트리거가 되는 소정의 동작인 촬상 동작이 행하여졌는지의 여부를 판정한다. 동작 검출부(107)에는, 고체 촬상 소자(11)로부터 특정 화소(21x)의 화소 신호만이 공급되고, 동작 검출부(107)는, 특정 화소(21x)만의 화소 신호에 의해 구성되는 화상에 의거하여, 화상에 찍혀져 있는 유저의 동작을 검출한다.
또한, 상술한 바와 같이, 고체 촬상 소자(11)는, 센서 기판(41) 및 로직 기판(42)이 적층되어 구성되어 있고, 로직 기판(42)에, 신호 처리 회로(104)나 동작 검출부(107) 등이 형성되는 구성으로 할 수 있다. 즉, 촬상부(103)만이 고체 촬상 소자(11)에 대응하는 구성이 아니라, 1장의 칩으로 이루어지는 고체 촬상 소자(11)에, 촬상부(103), 신호 처리 회로(104), 및 동작 검출부(107)가 조립되는 구성으로 할 수 있다.
다음에, 도 6은, 촬상 장치(101)가, 유저에 의해 촬상 동작이 행하여진 때에 화상을 보존하는 촬상 처리(제1의 촬상 방법)를 설명하는 플로 차트이다.
예를 들면, 유저가 촬상 장치(101)를 조작하여, 촬상 동작이 행하여진 때에 화상을 보존하는 모드를 선택하면 처리가 시작된다. 그리고, 스텝 S11에서, 고체 촬상 소자(11)는, 특정 화소(21x)만 화소 신호를, 신호 처리 회로(104) 및 동작 검출부(107)에 출력한다.
스텝 S12에서, 동작 검출부(107)는, 고체 촬상 소자(11)로부터 공급되는 특정 화소(21x)의 화소 신호만에 의해 구성되는 화상에 의거하여, 유저의 동작을 검출하는 움직임 검출 처리를 행한다. 예를 들면, 동작 검출부(107)는, 특정 화소(21x)의 화소 신호만에 의해 구성되는 화상을 유지하고, 소정 매수의 화상이 축적된 단계에서, 그들의 화상끼리의 차분(差分)을 구함으로써, 유저의 동작을 검출한다.
스텝 S13에서, 동작 검출부(107)는, 스텝 S12의 움직임 검출 처리의 결과, 유저가, 화상의 촬상을 지시하는 소정의 촬상 동작(예를 들면, 손을 흔드는 동작 등)을 행하였는지의 여부를 판정한다.
스텝 S13에서, 동작 검출부(107)가, 유저가 소정의 촬상 동작을 행하고 있지 않다고 판정한 경우, 처리는 스텝 S11로 되돌아와, 이하, 같은 처리가 반복되고, 동작 검출부(107)에 순차적으로, 특정 화소(21x)만의 화소 신호가 공급된다. 한편, 스텝 S13에서, 동작 검출부(107)가, 유저가 소정의 촬상 동작을 행하였다고 판정한 경우, 처리는 스텝 S14로 진행한다.
스텝 S14에서, 동작 검출부(107)는, 고체 촬상 소자(11)에 대해, 전 화소 구동하도록 지시하고, 고체 촬상 소자(11)는, 모든 화소(21)(통상 화소(21) 및 특정 화소(21x))로부터 출력되는 화소 신호를 신호 처리 회로(104)에 공급한다.
스텝 S15에서, 신호 처리 회로(104)는, 스텝 S14에서 고체 촬상 소자(11)로부터 공급되는 화소 신호에 의해 구축되는 화상을, 기록 매체(106)에 공급하여 보존시킨다. 그 후, 처리는 스텝 S11로 되돌아와, 이하, 같은 처리가 반복된다.
이상과 같이, 촬상 장치(101)에서는, 특정 화소(21x)를 개별적으로 구동할 수 있도록 고체 촬상 소자(11)가 구성되어 있음에 의해, 유저에 의해 촬상 동작이 행하여졌다고 판정될 때까지는, 특정 화소(21x)만으로부터 화소 신호를 출력시킬 수 있다. 그리고, 촬상 장치(101)에서는, 유저에 의해 촬상 동작이 행하여지면, 복수의 화소(21)의 전부로부터 출력되는 화소 신호에 의거하여 화상을 촬상하는 촬상 처리가 행하여진다. 따라서, 촬상 장치(101)에서는, 특정 화소(21x)로부터 출력되는 화소 신호만에 의해 구성되는 화상을 이용하여 움직임 검출 처리를 행할 수가 있어서, 예를 들면, 모든 화소(21)를 구동시키는 구성과 비교하여, 처리를 고속화할 수 있고, 저소비 전력으로 구동할 수 있다.
다음에, 도 7은, 고체 촬상 소자(11)가 탑재되는 촬상 장치의 제2의 구성례를 도시하는 블록도이다.
도 7에 도시하는 촬상 장치(101A)에서, 도 5의 촬상 장치(101)와 공통되는 구성에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다. 즉, 촬상 장치(101A)는, 광학계(102), 촬상부(103)(예를 들면, 고체 촬상 소자(11)를 적용), 신호 처리 회로(104), 디스플레이(105), 및 기록 매체(106)를 구비하는 점에서, 도 5의 촬상 장치(101)와 공통된다. 단, 촬상 장치(101A)는, 휘도 검출부(108)를 구비하는 점에서, 도 5의 촬상 장치(101)와 다른 구성으로 되어 있다.
휘도 검출부(108)는, 예를 들면, 고체 촬상 소자(11)로부터 공급되는 특정 화소(21x)의 화소 신호의 휘도에 의거하여, 촬상 장치(101A)가 놓여져 있는 주위의 환경에서의 조도를 검출하는 조도 검출 처리를 행하고, 그 조도에 의거한 동작을 행한다. 예를 들면, 휘도 검출부(108)는, 조도 검출 처리에 의해 검출된 조도의 변화에 따라, 조도가 저하된 때에는 디스플레이(105)의 휘도를 내리고, 조도가 상승한 때에는 디스플레이(105)의 휘도를 올리는 동작을 행하다. 또한, 상술한 바와 같이, 1장의 칩으로 이루어지는 고체 촬상 소자(11)에, 촬상부(103), 신호 처리 회로(104), 및 휘도 검출부(108)가 조립된 구성으로 할 수 있다.
다음에, 도 8은, 촬상 장치(101A)가, 촬상 장치(101A)가 놓여져 있는 주위의 환경에서의 조도에 의거한 동작을 행하는 처리(제2의 촬상 방법)를 설명하는 플로 차트이다.
예를 들면, 유저가 촬상 장치(101A)를 조작하여, 촬상 장치(101A)가 놓여져 있는 주위의 환경에서의 조도에 의거한 동작을 행하는 모드를 선택하면 처리가 시작된다. 그리고, 스텝 S21에서, 고체 촬상 소자(11)는, 특정 화소(21x)만 화소 신호를, 신호 처리 회로(104) 및 휘도 검출부(108)에 출력한다.
스텝 S22에서, 휘도 검출부(108)는, 고체 촬상 소자(11)로부터 공급되는 특정 화소(21x)의 화소 신호의 휘도에 의거하여, 촬상 장치(101A)가 놓여져 있는 주위의 환경에서의 조도를 검출하는 조도 검출 처리를 행한다.
스텝 S23에서, 휘도 검출부(108)는, 스텝 S12의 조도 검출 처리에서 검출된 조도에 의거한 동작을 행한다. 예를 들면, 휘도 검출부(108)는, 조도 검출 처리에 의해 검출된 조도의 변화에 따라, 조도가 저하된 때에는 디스플레이(105)의 휘도를 내리고, 조도가 상승한 때에는 디스플레이(105)의 휘도를 올리는 동작을 행한다.
스텝 S24에서, 화상의 촬상을 지시하는 조작으로서, 유저에 의해 셔터가 조작되었는지의 여부가 판정된다. 예를 들면, 촬상 장치(101A)에서는, 유저에 의해 촬상 장치(101A)의 셔터가 조작되면, 도시하지 않은 조작 제어부로부터 셔터가 조작된 것을 나타내는 조작 신호가 출력되고, 이에 의해, 유저에 의해 셔터가 조작되었다고 판정된다.
스텝 S24에서, 유저에 의해 셔터가 조작되지 않았다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S21로 되돌아와, 이하, 같은 처리가 반복된다. 한편, 스텝 S24에서, 유저에 의해 셔터가 조작되었다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S25로 진행한다.
스텝 S25에서, 고체 촬상 소자(11)는, 모든 화소(21)(통상 화소(21) 및 특정 화소(21x))로부터 출력되는 화소 신호를 신호 처리 회로(104)에 공급한다.
스텝 S26에서, 신호 처리 회로(104)는, 스텝 S25에서 고체 촬상 소자(11)로부터 공급되는 화소 신호에 의해 구축되는 화상을, 기록 매체(106)에 공급하여 보존시킨다. 그 후, 처리는 스텝 S21로 되돌아와, 이하, 같은 처리가 반복된다.
이상과 같이, 촬상 장치(101A)에서는, 특정 화소(21x)로부터 출력되는 화소 신호의 휘도에 의거하여 조도 검출 처리를 행할 수 있다. 이에 의해, 촬상 장치(101A)는, 예를 들면, 모든 화소(21)를 구동시켜, 모든 화소(21)로부터 출력되는 화소 신호의 휘도에 의거하여 조도 검출 처리를 행하는 구성과 비교하여, 처리를 고속화할 수 있고, 저소비 전력으로 구동할 수 있다. 또한, 촬상 장치(101A)에서는, 조도를 검출할 수 있으면 좋기 때문에, 고체 촬상 소자(11)의 가산 처리 등을, 동작 검출보다도 많이 행할 수 있고, 또한, 조도를 검출하기 위한 조도 센서의 탑재를 생략할 수 있다.
다음에, 도 9에는, 고체 촬상 소자의 제1의 변형례에서의 단면적인 구성이 도시되어 있다.
도 9에 도시하는 고체 촬상 소자(11A)의 단면 구조에서, 도 4의 고체 촬상 소자(11)와 공통되는 구성에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다. 즉, 고체 촬상 소자(11A)는, 센서 기판(41) 및 로직 기판(42)이 적층되어 구성되고, 로직 기판(42)은, 반도체층(51) 및 배선층(52)이 적층되어 구성되고, 센서 기판(41)은, 배선층(53), 반도체 기판(54), 절연층(55), 컬러 필터층(56), 온 칩 렌즈층(57)이 적층되어 구성되는 점에서, 도 4의 고체 촬상 소자(11)와 공통된다. 또한, 고체 촬상 소자(11A)에서는, 화소(21)마다, PD(24), 필터(61), 및 온 칩 렌즈(62)가 배치되는 점에서, 도 4의 고체 촬상 소자(11)와 공통된다.
단, 고체 촬상 소자(11A)에서는, 절연층(55)에서, 이웃하는 화소(21)끼리의 사이에, 인접하는 화소(21)로부터의 입사광을 차광하는 차광막(71)이 형성되어 있음과 함께, 특정 화소(21xa)에서는, 차광막(71a)에 의해 개구의 좌측의 개략 반분이 차광되고, 특정 화소(21xb)에서는, 차광막(71b)에 의해 개구의 우측의 개략 반분이 차광되는 점에서, 도 4의 고체 촬상 소자(11)와 다른 구성이 된다.
즉, 고체 촬상 소자(11A)에서는, 한 쌍의 특정 화소(21xa) 및 특정 화소(21xb)가, 촬상면에서 검출되는 위상차에 의거하여 AF(Auto Focus) 처리를 행하는 상면(像面) 위상차 AF에 사용된다. 예를 들면, 고체 촬상 소자(11A)의 복수 개소에 조립되어 있는 특정 화소(21xa)로부터 출력되는 개구의 좌측 반분이 차광된 광에 의한 화소 신호에 의해 제1의 위상차 화상이 구성된다. 마찬가지로, 고체 촬상 소자(11B)의 복수 개소에 조립되어 있는 특정 화소(21xb)로부터 출력되는 개구의 우측 반분이 차광된 광에 의한 화소 신호에 의해 제2의 위상차 화상이 구성된다. 그리고, 제1의 위상차 화상에 찍혀져 있는 피사체의 위치와, 제2의 위상차 화상에 찍혀져 있는 피사체의 위치와의 차분에 의거하여, 피사체까지의 거리가 계측되어, AF 제어할 수 있다.
그리고, 고체 촬상 소자(11A)에서는, 특정 화소(21xa) 및 특정 화소(21xb)가, 도 4의 특정 화소(21x)와 마찬가지로, 통상 화소(21)와는 개별적으로 로직 기판(42)에 접속되는 구성으로 되어 있다. 또한, 한 쌍의 특정 화소(21xa) 및 특정 화소(21xb)가, 도시하지 않은 배선에 의해 접속된 구성에서 공통의 접속단자를 통하여, 통상 화소(21)와는 개별적으로 로직 기판(42)에 접속되는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 특정 화소(21xa)의 차광막(71a) 및 특정 화소(21xb)의 차광막(71b)은, 화소(21)에서의 차광 영역과는 달리, 위상차 화상을 취득할 수 있을 정도에 개구의 적어도 일부를 차광하는 구성이라면 좋다.
다음에, 도 10에는, 고체 촬상 소자의 제2의 변형례에서의 단면적인 구성이 도시되어 있다.
도 10에 도시하는 고체 촬상 소자(11B)의 단면 구조에서, 도 9의 고체 촬상 소자(11A)와 공통되는 구성에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
즉, 고체 촬상 소자(11B)에서는, 특정 화소(21xa') 및 특정 화소(21xb')에 무색(클리어)의 필터(61xa') 및 필터(61xb')가 배치되어 있는 점에서, 도 9의 고체 촬상 소자(11A)와 다른 구성이 된다. 이와 같이, 고체 촬상 소자(11B)에서는, 소정의 색의 광을 투과시키는 통상 화소(21)의 필터(61)와는 달리, 예를 들면, 광의 투과성의 양호한 필터(61xa') 및 필터(61xb')를 이용함으로써, 특정 화소(21xa') 및 특정 화소(21xb')의 감도를 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 상면 위상차 AF의 합초(合焦) 정밀도를 향상시킬 수 있고, 예를 들면, 저조도의 환경에서도 정확하게 포커스를 제어할 수 있다.
다음에, 도 11에는, 고체 촬상 소자의 제3의 변형례에서의 단면적인 구성이 도시되어 있다.
도 11에 도시하는 고체 촬상 소자(11C)의 단면 구조에서, 도 9의 고체 촬상 소자(11A)와 공통되는 구성에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
즉, 고체 촬상 소자(11C)에서는, 특정 화소(21xa'') 및 특정 화소(21xb'')에, 통상 화소(21)의 온 칩 렌즈(62)와는 광학 특성이 다른 온 칩 렌즈(62Xa') 및 온 칩 렌즈(62Xb')가 배치되어 있는 점에서, 도 9의 고체 촬상 소자(11A)와 다른 구성이 된다. 예를 들면, 고체 촬상 소자(11C)에서는, 차광막(71a) 및 차광막(71b)에 의해 차광되는 단면(端面)에 광이 집광되도록, 온 칩 렌즈(62Xa') 및 온 칩 렌즈(62Xb')의 곡률이 조정된다. 또는, 고체 촬상 소자(11C)에서는, 차광막(71a) 및 차광막(71b)에 의해 차광되는 단면에 광이 집광되도록, 온 칩 렌즈(62Xa') 및 온 칩 렌즈(62Xb')가 배치되는 높이가 조정된다. 예를 들면, 특정 화소(21x)와 통상 화소(21)에서, 반도체 기판(54)에 적층되는 절연층(55)의 두께가 다른 것으로 하고, 차광막(71a) 및 차광막(71b)에 의해 차광되는 단면에 광이 집광되도록 조정할 수 있다. 이에 의해, 고체 촬상 소자(11C)에서는, 보다 정확한 위상차 화상을 얻을 수 있고, 상면 위상차 AF의 합초 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 이와 같이, 통상 화소(21)와는 다른 광을 투과하는 필터(61)나, 통상 화소(21)와는 다른 광학 특성의 온 칩 렌즈(62)를, 특정 화소(21x)에 배치하는 외에도, 특정 화소(21x)의 구조 등을 통상 화소(21)와는 다른 것으로 하여도 좋다. 예를 들면, 특정 화소(21x)의 PD(24x)에서의 광전 변환을 행하여 전하를 축적하는 전하 축적 시간을, 통상 화소(21)의 PD(24)에서의 전하 축적 시간과 다른 것으로 할 수 있다. 예를 들면, 고속 구동을 행하는 특정 화소(21x)에서는 전하 축적 시간을 짧게 하는 한편, 통상 화소(21)에서는 전하 축적 시간을 길게 하여, 보다 고감도의 화상을 얻도록 할 수 있다. 또한, 예를 들면, 특정 화소(21x)의 PD(24x)의 포텐셜을 통상 화소(21)의 PD(24)의 포텐셜과 다른 것으로 할 수 있다. 예를 들면, 특정 화소(21x)의 PD(24x)의 포텐셜을 얕게 형성함으로써, 고속 구동할 때에도, 전하의 전송을 보다 확실하게 행할 수 있다.
다음에, 도 12는, 예를 들면, 도 9의 고체 촬상 소자(11A)가 탑재되는 촬상 장치의 제3의 구성례를 도시하는 블록도이다.
도 12에 도시하는 촬상 장치(101B)에서, 도 5의 촬상 장치(101)와 공통되는 구성에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다. 즉, 촬상 장치(101B)는, 광학계(102), 촬상부(103)(예를 들면, 고체 촬상 소자(11A)를 적용한다), 신호 처리 회로(104), 디스플레이(105), 및 기록 매체(106)를 구비하는 점에서, 도 5의 촬상 장치(101)와 공통된다. 단, 촬상 장치(101B)는, AF 제어부(109) 및 구동부(110)를 구비하는 점에서, 도 5의 촬상 장치(101)와 다른 구성으로 되어 있다.
AF 제어부(109)에는, 고체 촬상 소자(11A)로부터 특정 화소(21xa) 및 특정 화소(21xb)의 화소 신호가 공급된다. AF 제어부(109)는, 특정 화소(21xa)의 화소 신호로부터 구성되는 위상차 화상에 찍혀져 있는 피사체와, 특정 화소(21xb)의 화소 신호로부터 구성되는 위상차 화상에 찍혀져 있는 피사체와의 차분을 구하여, 그 피사체까지의 거리를 산출한다. 그리고, AF 제어부(109)는, 산출한 피사체까지의 거리에 의거하여, 피사체에 포커스가 맞도록, 구동부(110)에 대한 제어를 행하는 AF 처리(합초 처리)를 행한다.
구동부(110)는, AF 제어부(109)의 제어에 따라, 광학계(102)가 갖는 AF용의 렌즈를 구동한다. 또한, 1장의 칩으로 이루어지는 고체 촬상 소자(11)에, 촬상부(103), 신호 처리 회로(104), 및 AF 제어부(109)가 조립되는 구성으로 할 수 있다.
다음에, 도 13은, 촬상 장치(101B)가, 상면 위상차 AF를 행하는 처리(제3의 촬상 방법)를 설명하는 플로 차트이다.
예를 들면, 유저가 촬상 장치(101B)를 조작하여, AF 모드를 선택하면 처리가 시작되고, 스텝 S31에서, 고체 촬상 소자(11A)는, 특정 화소(21xa) 및 특정 화소(21xb)만 화소 신호를 AF 제어부(109)에 출력한다.
스텝 S32에서, AF 제어부(109)는, 특정 화소(21xa) 및 특정 화소(21xb)의 화소 신호로부터 구축된 1조(組)의 위상차 화상에 찍혀져 있는 피사체의 위치의 차에 의거하여, 그 피사체까지의 거리를 산출한다. 그리고, AF 제어부(109)는, 산출한 피사체까지의 거리에 의거하여, 피사체에 포커스가 맞도록, 구동부(110)에 대한 제어를 행하고, 구동부(110)는, AF 제어부(109)의 제어에 따라, 광학계(102)가 갖는 AF용의 렌즈를 구동하는 AF 처리를 행한다.
스텝 S33에서, AF 제어부(109)는, 스텝 S32에서 AF 처리를 행한 후에 얻어지는 위상차 화상에 의거하여, 피사체에 합초하였는지의 여부를 판정한다. 그리고, AF 제어부(109)는, 피사체에 합초하지 않았다고 판정한 경우, 처리는 스텝 S31로 되돌아와, 이하, 같은 처리가 반복된다. 한편, 스텝 S33에서, AF 제어부(109)는, 피사체에 합초하였다고 판정한 경우, 처리는 스텝 S34로 진행한다.
스텝 S34에서, AF 제어부(109)는, 고체 촬상 소자(11A)에 대해, 전 화소 구동하도록 지시하고, 고체 촬상 소자(11A)는, 모든 화소(21)(통상 화소(21) 및 특정 화소(21xa) 및 특정 화소(21xb))로부터 출력되는 화소 신호를 신호 처리 회로(104)에 공급한다.
스텝 S35에서, 신호 처리 회로(104)는, 스텝 S34로 고체 촬상 소자(11)로부터 공급되는 화소 신호에 의해 구축되는 화상을, 기록 매체(106)에 공급하여 보존시킨다. 그 후, 처리는 스텝 S31로 되돌아와, 이하, 같은 처리가 반복된다.
이상과 같이, 촬상 장치(101B)에서는, 특정 화소(21xa) 및 특정 화소(21xb)로부터 출력되는 화소 신호만에 의해 구성되는 화상을 이용하여 AF 처리를 행할 수가 있다. 이에 의해, 예를 들면, 모든 화소(21)를 구동시켜, 모든 화소로부터 출력되는 화소 신호에 의해 구성되는 화상을 이용한 AF 처리보다도, AF 처리를 고속화할 수 있고, 보다 단시간에, 피사체에 합초시킬 수 있다. 또한, 저소비 전력으로 구동할 수 있다.
다음에, 도 14를 참조하여, 특정 화소(21x)의 보정 처리에 관해 설명한다.
예를 들면, 고체 촬상 소자(11)에서, 특정 화소(21x)는, 로직 기판(42)과의 접속 구성이 통상 화소(21)와는 다르기 때문에, 그 화소 특성도 통상 화소(21)와는 다른 것으로 된다. 이에 의해, 예를 들면, 동일한 조도의 광을 수광하여도, 특정 화소(21x)의 화소 신호는, 통상 화소(21)의 화소 신호와 다른 것으로 되어, 정확한 화상을 구축하려면 보정을 행할 필요가 있다. 그래서, 고체 촬상 소자(11)는, 특정 화소(21x)의 부근에 있고, 특정 화소(21x)와 같은 색의 광을 수광하는 통상 화소(21)의 화소 신호로부터, 특정 화소(21x)의 화소 신호를 보정하는 보정 처리를 행함으로써, 보다 정확한 화상을 구축할 수 있다.
예를 들면, 도 14에 도시하는 바와 같이, 보정의 대상이 되는 녹색의 광을 수광하는 특정 화소(21x)(G)는, 1화소 떨어진 상측에 있는 녹색의 광을 수광하는 통상 화소(21-1)(G)로부터 출력되는 화소 신호, 1화소 떨어진 하측에 있는 녹색의 광을 수광하는 통상 화소(21-2)(G)로부터 출력되는 화소 신호, 1화소 떨어진 우측에 있는 녹색의 광을 수광하는 통상 화소(21-3)(G)로부터 출력되는 화소 신호, 및 1화소 떨어진 좌측에 있는 녹색의 광을 수광하는 통상 화소(21-4)(G)로부터 출력되는 화소 신호를 사용하여, 화소 특성을 보정하는 보정 처리를 행할 수가 있다. 또한, 다른 통상 화소(21)를 사용하거나, 다른 보정 방법으로 보정 처리를 행하여도 좋다. 또한, 이와 같은 화소 신호에 대한 보정 처리를, 예를 들면, 도 5의 신호 처리 회로(104)가 행하는 외에, 보정 처리를 행하는 회로를 고체 촬상 소자(11)의 로직 기판(42)에 조립할 수 있다.
또한, 예를 들면, 특정 화소(21x)의 주변에 있는 통상 화소(21)에 대해, 그들의 통상 화소(21)의 부근에 있고, 같은 색의 광을 수광하는 다른 통상 화소(21)의 화소 신호를 사용한 보정 처리를 행하여도 좋다. 즉, 특정 화소(21x)의 영향이, 그 주변에 있는 통상 화소(21)에도 미치는 것이 상정되고, 그와 같은 경우에는, 특정 화소(21x)의 주변에 있는 통상 화소(21)에 대해 보정 처리를 행함으로써, 보다 정확한 화상을 구축할 수 있다.
다음에, 도 15는, 고체 촬상 소자의 제4의 변형례에서의 단면적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 15에 도시하는 고체 촬상 소자(11D)의 단면 구조에서, 도 4의 고체 촬상 소자(11)와 공통되는 구성에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다. 즉, 고체 촬상 소자(11D)는, 센서 기판(41) 및 로직 기판(42)을 가지며, 로직 기판(42)은 반도체층(51) 및 배선층(52)이 적층되고, 센서 기판(41)은, 배선층(53), 반도체 기판(54), 절연층(55), 컬러 필터층(56), 온 칩 렌즈층(57)이 적층되어 구성되는 점에서, 도 4의 고체 촬상 소자(11)와 공통된다. 또한, 고체 촬상 소자(11D)에서는, 화소(21)마다, PD(24), 필터(61), 및 온 칩 렌즈(62)가 배치되는 점에서, 도 4의 고체 촬상 소자(11)와 공통된다.
단, 고체 촬상 소자(11D)는, 센서 기판(41) 및 로직 기판(42)의 사이에 적외 센서 기판(81)이 배치되어 있는 점에서, 도 4의 고체 촬상 소자(11)와 다른 구성이 된다.
적외 센서 기판(81)은, 도 15의 하측부터 차례로, 배선층(82), 반도체층(83), 및 배선층(84)이 적층되어 구성되고, 반도체층(83)에 적외PD(85 및 86)가 형성되어 있다. 적외PD(85 및 86)는, 고체 촬상 소자(11D)가 깊은 영역까지 도달하는 적외광을 검출한다. 적외PD(85 및 86)로부터 출력되는 적외광의 화소 신호는, 예를 들면, 감시 카메라로서 이용하거나, 물체의 거리를 계측하는 센서로서 이용하거나 할 수 있다. 또한, 고체 촬상 소자(11D)의 주변 부분에는, 적외 센서 기판(81)을 관통하도록, 관통 전극(87)이 형성되고, 관통 전극(87)에 의해 센서 기판(41) 및 로직 기판(42)이 전기적으로 접속된다.
이와 같이 구성되는 고체 촬상 소자(11D)에서는, 도 4의 고체 촬상 소자(11)와 마찬가지로, 센서 기판(41)에 배치되는 특정 화소(21x)(도 15에는 도시 생략)를 개별적으로 구동하도록 구성하거나, 적외 센서 기판(81)에 형성된 적외PD(85 또는 86)의 어느 하나를 개별적으로 구동하거나 하도록 구성할 수 있다. 또는, 고체 촬상 소자(11D)에서는, 센서 기판(41)에 배치된 특정 화소(21x)(도 15에는 도시 생략)와, 적외 센서 기판(81)에 형성된 적외PD(85 또는 86)와의 양쪽이, 개별적으로 구동하도록 구성하여도 좋다.
다음에, 도 16은, 고체 촬상 소자의 제5의 변형례에서의 단면적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 16에 도시하는 고체 촬상 소자(11E)의 단면 구조에서, 도 4의 고체 촬상 소자(11)와 공통되는 구성에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다. 즉, 고체 촬상 소자(11E)는, 센서 기판(41) 및 로직 기판(42)을 가지며, 로직 기판(42)은 반도체층(51) 및 배선층(52)이 적층되고, 센서 기판(41)은, 배선층(53), 반도체 기판(54), 절연층(55), 컬러 필터층(56), 온 칩 렌즈층(57)이 적층되어 구성되는 점에서, 도 4의 고체 촬상 소자(11)와 공통된다. 또한, 고체 촬상 소자(11E)에서는, 화소(21)마다, PD(24), 필터(61), 및 온 칩 렌즈(62)가 배치되는 점에서, 도 4의 고체 촬상 소자(11)와 공통된다.
단, 고체 촬상 소자(11E)는, 센서 기판(41) 및 로직 기판(42)의 사이에 적외 센서 기판(91)이 배치되어 있는 점에서, 도 4의 고체 촬상 소자(11)와 다른 구성이 된다.
적외 센서 기판(91)은, 도 16의 하측부터 차례로, 배선층(92), 화합물 반도체층(93), 및 배선층(94)이 적층되어 구성된다. 화합물 반도체층(93)은, 예를 들면, InGaAs(Indium Gallium Arsenide(인듐갈륨비화물)) 등에 의해 구성되고, 고체 촬상 소자(11E)가 깊은 영역까지 도달하는 적외광을 검출한다. 그리고, 화합물 반도체층(93)은, 각각 대응하는 화소(21)마다 적외PD로서 기능하고, 적외PD마다 적외광의 화소 신호를 출력한다. 화합물 반도체층(93)으로부터 출력되는 적외광의 화소 신호는, 예를 들면, 감시 카메라로서 이용하거나, 물체의 거리를 계측하는 센서로서 이용하거나 할 수 있다. 또한, 고체 촬상 소자(11E)의 주변 부분에는, 적외 센서 기판(91)을 관통하도록, 관통 전극(95)이 형성되고, 관통 전극(95)에 의해 센서 기판(41) 및 로직 기판(42)이 전기적으로 접속된다.
이와 같이 구성되는 고체 촬상 소자(11E)에서는, 도 4의 고체 촬상 소자(11)와 마찬가지로, 센서 기판(41)에 배치된 특정 화소(21x)(도 16에는 도시 생략)를 개별적으로 구동하도록 구성하거나, 적외 센서 기판(91)에 형성된 화합물 반도체층(93)의 적외PD를 개별적으로 구동하도록 구성할 수 있다. 또는, 고체 촬상 소자(11D)에서는, 센서 기판(41)에 배치되는 특정 화소(21x)(도 16에는 도시 생략)와, 적외 센서 기판(91)에 형성되는 화합물 반도체층(93)의 적외PD가, 개별적으로 구동하도록 구성하여도 좋다.
다음에, 도 17의 플로 차트를 참조하여, 제4의 촬상 방법에 관해 설명한다.
예를 들면, 도 5의 촬상 장치(101)에서, 화상과 함께 움직임 정보를 보존하는 모드를 선택하면 처리가 시작되고, 스텝 S41에서, 고체 촬상 소자(11)는, 특정 화소(21x)만 화소 신호를, 신호 처리 회로(104) 및 동작 검출부(107)에 출력한다.
스텝 S42에서, 유저에 의해 셔터가 조작되었는지의 여부가 판정되고, 유저에 의해 셔터가 조작되지 않았다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S41로 되돌아와, 이하, 같은 처리가 반복된다. 한편, 스텝 S42에서, 유저에 의해 셔터가 조작되었다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S43 및 S45로 진행한다.
스텝 S43 및 S44의 처리와, 스텝 S45 내지 S47의 처리는 병행하여 행하여진다.
스텝 S43에서, 고체 촬상 소자(11)는, 모든 화소(21)(통상 화소(21) 및 특정 화소(21x))로부터 출력되는 화소 신호를 신호 처리 회로(104)에 공급한다. 스텝 S44에서, 신호 처리 회로(104)는, 스텝 S43에서 고체 촬상 소자(11)로부터 공급되는 화소 신호에 의해 구축된 화상을, 기록 매체(106)에 공급하여 보존시킨다.
한편, 스텝 S45에서, 동작 검출부(107)는, 고체 촬상 소자(11)로부터 공급되는 특정 화소(21x)의 화소 신호만에 의해 구성되는 화상에 의거하여, 유저의 동작을 검출하는 움직임 검출 처리를 행한다.
스텝 S46에서, 동작 검출부(107)는, 소정 회수의 움직임 검출 처리를 행하였는지의 여부를 판정하고, 움직임 검출 처리가 소정 회수 미만인 경우에는, 소정 회수가 될 때까지 움직임 검출 처리가 반복된다. 상술한 바와 같이, 움직임 검출 처리는, 고속 구동할 수 있고, 스텝 S43에서 모든 화소(21)로부터 화소 신호를 출력하여 스텝 S44에서 화상을 보존하는 사이에, 복수회 행할 수 있다.
스텝 S46에서, 동작 검출부(107)가, 소정 회수의 움직임 검출 처리를 행하였다고 판정한 경우, 처리는 스텝 S47로 진행하여, 동작 검출부(107)는, 복수회 행한 움직임 검출 처리에 의해 검출된 움직임으로부터 움직임 정보를 산출한다.
스텝 S44 및 S47의 처리 후, 처리는 스텝 S48로 진행하여, 스텝 S47에서 산출된 움직임 정보와, 스텝 S43로 구축된 화상이 세트에 하여, 기록 매체(106)에 보존된다. 그리고, 스텝 S48의 처리 후, 처리는 스텝 S41로 되돌아와, 이하, 같은 처리가 반복된다.
이상과 같이, 촬상 장치(101)에서는, 특정 화소(21x)를 고속 구동할 수 있기 때문에, 통상의 촬상이 행하여지고 있는 사이에, 특정 화소(21x)로부터 출력되는 화소 신호에 의거하여, 움직임 정보를 취득할 수 있다. 이에 의해, 피사체가 촬상된 타이밍에서의 움직임을, 화상과 함께 보존할 수 있다. 또한, 제4의 촬상 방법에서, 스텝 S41의 처리를 생략하고, 셔터가 조작된 것을 검출하여 처리가 시작되도록 하여도 좋다. 또한, 제4의 촬상 방법에서, 스텝 S46에서의 판정 처리를 행하지 않고, 스텝 S45의 움직임 검출 처리를 소정 회수, 연속적으로 행하도록 하여도 좋다.
다음에, 도 18의 플로 차트를 참조하여, 제5의 촬상 방법에 관해 설명한다.
예를 들면, 도 12의 촬상 장치(101B)에서, 화상과 함께 거리 정보를 보존하는 모드를 선택하면 처리가 시작되고, 스텝 S51에서, 고체 촬상 소자(11A)는, 특정 화소(21xa) 및 특정 화소(21xb)만 화소 신호를, 신호 처리 회로(104) 및 AF 제어부(109)에 출력한다.
스텝 S52에서, 유저에 의해 셔터가 조작되었는지의 여부가 판정되고, 유저에 의해 셔터가 조작되지 않았다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S51로 되돌아와, 이하, 같은 처리가 반복된다. 한편, 스텝 S52에서, 유저에 의해 셔터가 조작되었다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S53 및 S56로 진행한다.
스텝 S53 내지 S55의 처리와, 스텝 S56 내지 S58의 처리는 병행하여 행하여진다.
스텝 S53에서, AF 제어부(109)는, 특정 화소(21xa) 및 특정 화소(21xb)의 화소 신호로부터 구축되는 1조의 위상차 화상에 찍혀져 있는 피사체의 위치의 차에 의거하여, 그 피사체까지의 거리를 산출한다. 그리고, AF 제어부(109)는, 산출한 피사체까지의 거리에 의거하여, 피사체에 포커스가 맞도록, 구동부(110)에 대한 제어를 행하고, 구동부(110)는, AF 제어부(109)의 제어에 따라, 광학계(102)가 갖는 AF용의 렌즈를 구동하는 AF 처리를 행한다. AF 처리를 행한 결과, 피사체에 포커스가 맞으면 처리는 스텝 S54로 진행한다.
스텝 S54에서, AF 제어부(109)는, 고체 촬상 소자(11A)에 대해, 전 화소 구동하도록 지시하고, 고체 촬상 소자(11A)는, 모든 화소(21)(통상 화소(21) 및 특정 화소(21xa) 및 특정 화소(21xb))로부터 출력되는 화소 신호를 신호 처리 회로(104)에 공급한다. 스텝 S55에서, 신호 처리 회로(104)는, 스텝 S54에서 고체 촬상 소자(11A)로부터 공급되는 화소 신호에 의해 구축된 화상을, 기록 매체(106)에 공급하여 보존시킨다.
한편, 스텝 S56에서, AF 제어부(109)는, 특정 화소(21xa) 및 특정 화소(21xb)의 화소 신호로부터 구축되는 1조의 위상차 화상에 찍혀져 있는 피사체의 위치의 차에 의거하여, 그 피사체까지의 거리를 산출하는 거리 검출 처리를 행한다.
스텝 S57에서, AF 제어부(109)는, 소정 회수의 거리 검출 처리를 행하였는지의 여부를 판정하고, 거리 검출 처리가 소정 회수 미만인 경우에는, 소정 회수가 될 때까지 거리 검출 처리가 반복된다. 상술한 바와 같이, 거리 검출 처리는, 고속 구동할 수 있고, 스텝 S53부터 스텝 S55까지의 처리가 행하여지는 사이에, 복수회 행할 수 있다.
스텝 S57에서, AF 제어부(109)가, 소정 회수의 거리 검출 처리를 행하였다고 판정한 경우, 처리는 스텝 S58로 진행하여, AF 제어부(109)는, 복수회 행한 거리 검출 처리에 의해 검출된 거리로부터 거리 정보(피사체가 광축 방향으로 이동하고 있을 때에는, 피사체까지의 거리의 변화를 포함하는 정보)를 산출한다.
스텝 S55 및 S58의 처리 후, 처리는 스텝 S59로 진행하여, 스텝 S58에서 산출된 거리 정보와, 스텝 S54에서 구축된 화상을 세트로 하여, 기록 매체(106)에 보존된다. 그리고, 스텝 S59의 처리 후, 처리는 스텝 S51로 되돌아와, 이하, 같은 처리가 반복되다. 또한, 제5의 촬상 방법에서, 스텝 S51의 처리를 생략하고, 셔터가 조작된 것을 검출하여 처리가 시작되도록 하여도 좋다. 또한, 제5의 촬상 방법에서, 스텝 S57에서 판정 처리를 행하지 않고, 스텝 S56의 거리 검출 처리를 소정 회수, 연속적으로 행하도록 하여도 좋다.
이상과 같이, 촬상 장치(101B)에서는, 특정 화소(21xa) 및 특정 화소(21xb)를 고속 구동할 수 있기 때문에, 통상의 촬상이 행하여지고 있는 사이에, 특정 화소(21xa) 및 특정 화소(21xb)로부터 출력되는 화소 신호에 의거하여, 복수의 거리 정보를 취득할 수 있다. 이에 의해, 피사체가 촬상된 타이밍에서의 피사체까지의 거리의 변화를, 화상과 함께 보존할 수 있다. 예를 들면, AF용의 렌즈의 움직임과 동기된 피사체까지의 거리 정보를, 화상과 세트로 기록할 수 있다.
또한, 상술의 플로 차트를 참조하여 설명한 각 처리는, 반드시 플로 차트로서 기재된 순서에 따라 시계열로 처리할 필요는 없고, 병렬적 또는 개별적으로 실행되는 처리(예를 들면, 병렬 처리 또는 오브젝트에 의한 처리)도 포함하는 것이다. 또한, 프로그램은, 하나의 CPU(Central Processing Unit)에 의해 처리되는 것이라도 좋고, 복수의 CPU에 의해 분산 처리되는 것이라도 좋다.
또한, 고체 촬상 소자(11)는, 촬상 장치(101) 이외에, 예를 들면, 촬상을 주된 기능으로 하는 전자 기기, 휴대 전화기기, 또는, 이른바 스마트 폰이나 태블릿 등으로 불리는 다기능형 휴대 단말과 같이 촬상 기능을 구비한 전자 기기가 적응 가능하게 된다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1)
화상을 구축하는데 사용되는 화소 신호를 출력하는 화소와,
상기 화소를 구동하기 위한 로직 회로를 구비하고,
복수의 상기 화소가 형성되는 제1의 반도체 기판과, 상기 로직 회로가 형성되는 제2의 반도체 기판이 접합되는 적층 구조에 의해 구성되고,
복수의 상기 화소 중, 상기 화상을 촬상하는 촬상 처리 이외의 처리인 특정 처리에서 사용되는 상기 화소 신호를 출력하는 상기 화소인 특정 화소가, 상기 특정 화소 이외의 상기 화소인 통상 화소와 독립하여, 상기 로직 회로에 접속되는 고체 촬상 소자.
(2)
상기 통상 화소에 대해 소정의 비율로 배치되는 소정수의 상기 특정 화소로부터 출력되는 화소 신호에 의거하여 상기 특정 처리를 행하고,
상기 화상의 촬상을 지시하는 소정 조작이 행하여지면, 복수의 상기 화소의 전부로부터 출력되는 화소 신호에 의거하여 상기 촬상 처리를 행하는 상기 (1)에 기재된 고체 촬상 소자.
(3)
상기 특정 처리는, 상기 화상에 찍혀져 있는 피사체의 동작을 검출하는 움직임 검출 처리인 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 고체 촬상 소자.
(4)
상기 특정 처리는, 상기 촬상 소자를 구비하는 전자 기기가 놓여져 있는 주위의 환경에서의 조도를 검출하는 조도 검출 처리인 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 고체 촬상 소자.
(5)
상기 특정 화소는, 조사되는 광을 개구의 일부의 영역에서 차광하고 얻어지는 화소 신호로부터 구축되는 위상차 화상을 취득하는데 사용된 위상차 화소이고,
상기 특정 처리는, 상기 위상차 화소로부터 출력되는 화소 신호로부터 구축되는 1조의 위상차 화상에 찍혀져 있는 피사체의 위치의 차에 의거하여 상기 피사체에 포커스를 맞추는 합초 처리인 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 고체 촬상 소자.
(6)
상기 특정 화소에 배치되는 차광막에 의한 차광 영역이, 상기 통상 화소에 배치되는 차광막에 의한 차광 영역과는 달리, 상기 특정 화소의 개구의 적어도 일부를 차광하는 상기 (5)에 기재된 고체 촬상 소자.
(7)
상기 특정 화소에 배치되는 필터가 투과하는 광의 색이, 상기 통상 화소에 배치되는 필터가 투과하는 광의 색과는 다른 상기 (5) 또는 (6)에 기재된 고체 촬상 소자.
(8)
상기 특정 화소에 배치되는 온 칩 렌즈의 광학 특성이, 상기 통상 화소에 배치되는 온 칩 렌즈의 광학 특성과는 다른 상기 (5)부터 (7)까지의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(9)
상기 제1의 반도체 기판을 구성하는 반도체 기판에 적층되는 절연막의 두께가, 상기 특정 화소와 상기 통상 화소에서 다른 상기 (5)부터 (8)까지의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(10)
상기 특정 화소가 갖는 광전 변환부에 있어서 광전 변환을 행하고 전하를 축적한 축적 시간이, 상기 통상 화소에 있어서 상기 축적 시간과는 다른 상기 (1)부터 (9)까지의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(11)
상기 특정 화소가 갖는 광전 변환부의 포텐셜이, 상기 통상 화소가 갖는 광전 변환부의 포텐셜과는 다른 상기 (1)부터 (10)까지의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(12)
상기 특정 화소로부터 출력되는 화소 신호에 대해, 그 특정 화소의 부근에 있는 소정의 상기 통상 화소의 화소 신호를 사용한 보정이 행하여지는 상기 (1)부터 (11)까지의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(13)
상기 특정 화소의 주변에 있는 상기 통상 화소로부터 출력되는 화소 신호에 대해, 그 통상 화소의 부근에 있는 소정의 상기 통상 화소의 화소 신호를 사용한 보정이 행하여지는 상기 (1)부터 (12)까지의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(14)
상기 제1의 반도체 기판의 상기 화소보다도 깊은 위치에 형성된 다른 화소를 갖는 제3의 반도체 기판이 적층되는 상기 (1)부터 (12)까지의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(15)
화상을 구축하는데 사용되는 화소 신호를 출력하는 화소와,
상기 화소를 구동하기 위한 로직 회로를 가지며,
복수의 상기 화소가 형성되는 제1의 반도체 기판과, 상기 로직 회로가 형성되는 제2의 반도체 기판이 접합되는 적층 구조에 의해 구성되고,
복수의 상기 화소 중, 상기 화상을 촬상하는 촬상 처리 이외의 처리인 특정 처리에서 사용되는 상기 화소 신호를 출력하는 상기 화소인 특정 화소가, 상기 특정 화소 이외의 상기 화소인 통상 화소와 독립하여, 상기 로직 회로에 접속되는 고체 촬상 소자를 구비하는 전자 기기.
(16)
화상을 구축하는데 사용되는 화소 신호를 출력하는 복수의 화소와, 상기 화소를 구동하기 위한 로직 회로를 가지며, 복수의 상기 화소가 형성되는 제1의 반도체 기판과, 상기 로직 회로가 형성되는 제2의 반도체 기판이 접합되는 적층 구조에 의해 구성되고, 복수의 상기 화소 중, 상기 화상을 촬상하는 촬상 처리 이외의 처리인 특정 처리에서 사용되는 상기 화소 신호를 출력하는 상기 화소인 특정 화소가, 상기 특정 화소 이외의 상기 화소인 통상 화소와 독립하여, 상기 로직 회로에 접속되는 고체 촬상 소자의 촬상 방법에 있어서,
상기 통상 화소에 대해 소정의 비율로 배치되는 소정수의 상기 특정 화소로부터 출력되는 화소 신호에 의거하여 상기 특정 처리를 행하고,
상기 화상의 촬상을 지시하는 소정 조작이 행하여지면, 복수의 상기 화소의 전부로부터 출력되는 화소 신호에 의거하여 상기 촬상 처리를 행하는 스텝을 포함하는 촬상 방법.
(17)
상기 특정 처리는, 상기 화상에 찍혀져 있는 피사체의 동작을 검출하는 움직임 검출 처리이고,
상기 촬상 처리에서 촬상되는 화상과 함께, 상기 움직임 검출 처리에서 취득되는 움직임 정보를 보존하는 스텝을 포함하는 상기 (16)에 기재된 촬상 방법.
(18)
상기 특정 화소는, 조사되는 광을 개구의 일부의 영역에서 차광하여 얻어지는 화소 신호로부터 구축되는 위상차 화상을 취득하는데 사용된 위상차 화소이고,
상기 특정 처리는, 상기 위상차 화소로부터 출력되는 화소 신호로부터 구축된 1조의 위상차 화상에 찍혀져 있는 피사체의 위치의 차에 의거하여 상기 피사체에 포커스를 맞추는 합초 처리이고,
상기 촬상 처리에서 촬상되는 화상과 함께, 상기 합초 처리에서 취득되는 움직임 정보를 보존하는 스텝을 포함하는 상기 (16)에 기재된 촬상 방법.
또한, 본 실시의 형태는, 상술한 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다.
11 : 고체 촬상 소자
12 : 화소 영역
13 : 수직 구동 회로
14 : 칼럼 신호 처리 회로
15 : 수평 구동 회로
16 : 출력 회로
17 : 제어 회로
21 : 화소, 통상 화소
21 : 화소, 통상 화소
21X : 특정 화소
23 : 수직 신호선
24 : PD
25 : 전송 트랜지스터
26 : FD
27 : 증폭 트랜지스터
28 : 선택 트랜지스터
29 : 리셋 트랜지스터
31-1 내지 31-4 : 소정 범위
41 : 센서 기판
42 : 로직 기판
43-1 및 43-2 : 접속단자
44-1 및 44-2 : 접속단자
45-1 및 45-2 : 바이어스 트랜지스터
51 : 반도체층
52 : 배선층
53 : 배선층
54 : 반도체 기판
55 : 절연층
56 : 컬러 필터층
57 : 온 칩 렌즈층
61 : 필터
62 : 온 칩 렌즈
101 : 촬상 장치
102 : 광학계
103 : 촬상부
104 : 신호 처리 회로
105 : 디스플레이
106 : 기록 매체
107 : 동작 검출부
108 : 휘도 검출부
109 : AF 제어부
110 : 구동부

Claims (18)

  1. 화상을 구축하는데 사용되는 화소 신호를 출력하는 화소와,
    상기 화소를 구동하기 위한 로직 회로를 구비하고,
    복수의 상기 화소가 형성되는 제1의 반도체 기판과, 상기 로직 회로가 형성되는 제2의 반도체 기판이 접합되는 적층 구조에 의해 구성되고,
    복수의 상기 화소 중, 상기 화상을 촬상하는 촬상 처리 이외의 처리인 특정 처리에서 사용되는 상기 화소 신호를 출력하는 상기 화소인 특정 화소가, 상기 특정 화소 이외의 상기 화소인 통상 화소와 독립하여, 상기 로직 회로에 접속되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통상 화소에 대해 소정의 비율로 배치되는 소정수의 상기 특정 화소로부터 출력되는 화소 신호에 의거하여 상기 특정 처리를 행하고,
    상기 화상의 촬상을 지시하는 소정 조작이 행하여지면, 복수의 상기 화소의 전부로부터 출력되는 화소 신호에 의거하여 상기 촬상 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 특정 처리는, 상기 화상에 찍혀져 있는 피사체의 동작을 검출하는 움직임 검출 처리인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 특정 처리는, 상기 촬상 소자를 구비하는 전자 기기가 놓여져 있는 주위의 환경에서의 조도를 검출하는 조도 검출 처리인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 특정 화소는, 조사되는 광을 개구의 일부의 영역에서 차광하여 얻어지는 화소 신호로부터 구축되는 위상차 화상을 취득하는데도 사용되는 위상차 화소이고,
    상기 특정 처리는, 상기 위상차 화소로부터 출력되는 화소 신호로부터 구축되는 1조의 위상차 화상에 찍혀져 있는 피사체의 위치의 차에 의거하여 상기 피사체에 포커스를 맞추는 합초 처리인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 특정 화소에 배치되는 차광막에 의한 차광 영역이, 상기 통상 화소에 배치되는 차광막에 의한 차광 영역과는 달리, 상기 특정 화소의 개구의 적어도 일부를 차광하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 특정 화소에 배치되는 필터가 투과한 광의 색이, 상기 통상 화소에 배치되는 필터가 투과한 광의 색과는 다른 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 특정 화소에 배치되는 온 칩 렌즈의 광학 특성이, 상기 통상 화소에 배치되는 온 칩 렌즈의 광학 특성과는 다른 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1의 반도체 기판을 구성하는 반도체 기판에 적층되는 절연막의 두께가, 상기 특정 화소와 상기 통상 화소에서 다른 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 특정 화소가 갖는 광전 변환부에서 광전 변환을 행하여 전하를 축적하는 축적 시간이, 상기 통상 화소에서의 상기 축적 시간과는 다른 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 특정 화소가 갖는 광전 변환부의 포텐셜이, 상기 통상 화소가 갖는 광전 변환부의 포텐셜과는 다른 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 특정 화소로부터 출력되는 화소 신호에 대해, 그 특정 화소의 부근에 있는 소정의 상기 통상 화소의 화소 신호를 사용한 보정이 행하여지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 특정 화소의 주변에 있는 상기 통상 화소로부터 출력되는 화소 신호에 대해, 그 통상 화소의 부근에 있는 소정의 상기 통상 화소의 화소 신호를 사용한 보정이 행하여지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 반도체 기판의 상기 화소보다도 깊은 위치에 형성되는 다른 화소를 갖는 제3의 반도체 기판이 적층되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  15. 화상을 구축하는데 사용되는 화소 신호를 출력하는 화소와,
    상기 화소를 구동하기 위한 로직 회로를 가지며,
    복수의 상기 화소가 형성되는 제1의 반도체 기판과, 상기 로직 회로가 형성되는 제2의 반도체 기판이 접합되는 적층 구조에 의해 구성되고,
    복수의 상기 화소 중, 상기 화상을 촬상하는 촬상 처리 이외의 처리인 특정 처리에서 사용되는 상기 화소 신호를 출력하는 상기 화소인 특정 화소가, 상기 특정 화소 이외의 상기 화소인 통상 화소와 독립하여, 상기 로직 회로에 접속되는
    고체 촬상 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  16. 화상을 구축하는데 사용되는 화소 신호를 출력하는 복수의 화소와, 상기 화소를 구동하기 위한 로직 회로를 가지며, 복수의 상기 화소가 형성되는 제1의 반도체 기판과, 상기 로직 회로가 형성되는 제2의 반도체 기판이 접합되는 적층 구조에 의해 구성되고, 복수의 상기 화소 중, 상기 화상을 촬상하는 촬상 처리 이외의 처리인 특정 처리에서 사용되는 상기 화소 신호를 출력하는 상기 화소인 특정 화소가, 상기 특정 화소 이외의 상기 화소인 통상 화소와 독립하여, 상기 로직 회로에 접속되는 고체 촬상 소자의 촬상 방법에 있어서,
    상기 통상 화소에 대해 소정의 비율로 배치되는 소정수의 상기 특정 화소로부터 출력되는 화소 신호에 의거하여 상기 특정 처리를 행하고,
    상기 화상의 촬상을 지시하는 소정 조작이 행하여지면, 복수의 상기 화소의 전부로부터 출력되는 화소 신호에 의거하여 상기 촬상 처리를 행하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 특정 처리는, 상기 화상에 찍혀져 있는 피사체의 동작을 검출하는 움직임 검출 처리이고,
    상기 촬상 처리에서 촬상되는 화상과 함께, 상기 움직임 검출 처리에서 취득되는 움직이고 정보를 보존하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 특정 화소는, 조사되는 광을 개구의 일부의 영역에서 차광하여 얻어지는 화소 신호로부터 구축되는 위상차 화상을 취득하는데 사용되는 위상차 화소이고,
    상기 특정 처리는, 상기 위상차 화소로부터 출력되는 화소 신호로부터 구축되는 1조의 위상차 화상에 찍혀져 있는 피사체의 위치의 차에 의거하여 상기 피사체에 포커스를 맞추는 합초 처리이고,
    상기 촬상 처리에서 촬상되는 화상과 함께, 상기 합초 처리에서 취득되는 움직임 정보를 보존하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
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