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CN116057951A - 摄像装置、电子设备及移动体 - Google Patents

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CN116057951A
CN116057951A CN202180047723.5A CN202180047723A CN116057951A CN 116057951 A CN116057951 A CN 116057951A CN 202180047723 A CN202180047723 A CN 202180047723A CN 116057951 A CN116057951 A CN 116057951A
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transistor
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light
wiring
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井上广树
米田诚一
根来雄介
池田隆之
楠本直人
吉住健辅
山崎舜平
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

提供一种高功能的摄像装置。提供一种小型摄像装置。提供一种能够进行高速工作的摄像装置等。提供一种可靠性高的摄像装置。该摄像装置包括像素阵列以及该像素阵列上的遮光层及透明导电层，遮光层具有与第一像素重叠的第一区域及与第二像素重叠的第二区域，透明导电层具有与第一区域重叠的区域及与第二区域重叠的区域，透明导电层具有透光性，透明导电层与第一区域及第二区域电连接，第一光入射到第一像素所包括的光电转换器件，第二光入射到第二像素所包括的光电转换器件，该摄像装置具有使用转换第一光而成的第一电信号和转换第二光而成的第二电信号进行成像的焦点位置的检测的功能。

Description

摄像装置、电子设备及移动体
技术领域
本发明的一个方式涉及一种摄像装置。
注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。本说明书等所公开的发明的一个方式的技术领域涉及一种物体、方法或制造方法。另外，本发明的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition of matter)。更具体而言，作为本说明书所公开的本发明的一个方式的技术领域的一个例子可以举出半导体装置、显示装置、液晶显示装置、发光装置、照明装置、蓄电装置、存储装置、摄像装置、这些装置的工作方法或者这些装置的制造方法。
注意，在本说明书等中，半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。晶体管和半导体电路为半导体装置的一个方式。另外,存储装置、显示装置、摄像装置、电子设备有时包含半导体装置。
背景技术
使用形成在衬底上的氧化物半导体薄膜构成晶体管的技术受到关注。例如，专利文献1公开了将包括氧化物半导体的关态电流非常低的晶体管用于像素电路的结构的摄像装置。
另外，作为摄像装置所需的性能的一个例子，可以举出高清晰度及高精度的自动对焦(auto-focus)功能(非专利文献1)。
作为焦点检测方式，专利文献2公开了利用光瞳分割相位差方式的例子。
[先行技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开第2011-119711号公报
[专利文献2]日本专利申请公开第2012-165070号公报
[非专利文献]
[非专利文献1]T.Okawa et al.，”A1/2inch 48M All PDAF CMOS Image SensorUsing 0.8μm Quad Bayer Coding 2×2OCL with 1.0lux Minimum AF IlluminanceLevel，”IEDM Tech.Dig.，p.374-377(2019).
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明的一个方式的目的之一是提供一种高功能的摄像装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种小型的摄像装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够进行高速工作的摄像装置等。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种高可靠性的摄像装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖摄像装置等。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种上述摄像装置的驱动方法。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖半导体装置等。
注意，这些课题的记载不妨碍其他课题的存在。注意，本发明的一个方式并不需要实现所有上述课题。上述课题以外的课题可以显而易见地从说明书、附图、权利要求书等的描述中看出，并且可以从这些描述中抽取上述课题以外的课题。
解决技术问题的手段
本发明的一个方式是一种摄像装置，包括具有n个像素(n为4以上的自然数)的像素阵列以及配置在像素阵列上的遮光层及透明导电层，其中，n个像素都包括光电转换器件，遮光层具有与第一像素重叠的第一区域及与第二像素重叠的第二区域，透明导电层具有与第一区域重叠的区域及与第二区域重叠的区域，透明导电层具有透光性，透明导电层与第一区域及第二区域电连接，第一光入射到第一像素所包括的光电转换器件，第二光入射到第二像素所包括的光电转换器件，并且，摄像装置具有使用转换第一光而成的第一电信号和转换第二光而成的第二电信号进行处理的功能。
在上述结构中，摄像装置优选具有使用转换第一光而成的第一电信号和转换第二光而成的第二电信号进行成像的焦点位置的检测的功能。
在上述结构中，透明导电层优选具有与第三像素至第n像素中的两个以上重叠的区域。
在上述结构中，优选的是，透明导电层具有排列的多个开口部，多个开口部的每一个与第三像素至第n像素中的一个以上重叠，并且多个开口部排列成格子状。
在上述结构中，优选的是，还包括具有m个微透镜(m为(n-1)以下的自然数)的微透镜阵列，其中第一微透镜与第一像素重叠，第二微透镜与第二像素重叠，在俯视时，在以经过第一微透镜的光轴的第一直线将第一像素分为第三区域及第四区域这两个区域的情况下，第一区域与第三区域的小于40％的部分重叠，并与第四区域的70％以上的部分重叠，在俯视时，在以经过第二微透镜的光轴的第二直线将第二像素分为第五区域及第六区域这两个区域的情况下，第二区域与第五区域的70％以上的部分重叠，并与第六区域的小于40％的部分重叠，第一直线与第二直线平行，并且在俯视时，在以垂直于第一直线及第二直线的方向为x轴的情况下，第四区域配置在其x坐标比第三区域大的区域中，第六区域配置在其x坐标比第五区域大的区域中。
在上述结构中，优选的是，还包括具有m个微透镜(m为(n-1)以下的自然数)的微透镜阵列，第一微透镜与第一像素、第二像素、第三像素及第四像素重叠，并且第二微透镜与第五像素、第六像素、第七像素及第八像素重叠。
在上述结构中，优选的是，遮光层具有第一开口部，第一开口部与第五像素、第六像素、第七像素及第八像素重叠，并且透明导电层具有与第一开口部重叠的区域。
在上述结构中，优选的是，红色、绿色和蓝色中的任意颜色的滤色片以重叠的方式分别设置于每个第三像素至第n像素上，第一像素、第二像素、第三像素和第四像素上设置有相同颜色的滤色片，并且第五像素、第六像素、第七像素和第八像素上设置有相同颜色的滤色片。
在上述结构中，优选的是，n个像素都包括晶体管，并且遮光层与每个第三像素至第n像素所包括的晶体管中的一个以上重叠。
在上述结构中，n个像素优选都包括沟道形成区域中含有氧化物半导体的晶体管。
在上述结构中，光电转换器件优选为设置在硅衬底上的pn结型二极管。
本发明的另一个方式是一种摄像装置，包括具有两个以上的像素的像素阵列以及配置在像素阵列上的液晶元件，其中，像素阵列所包括的像素都包括光电转换器件，液晶元件具有与第一像素重叠的第一区域及与第二像素重叠的第二区域，第一光入射到第一像素所包括的光电转换器件，第二光入射到第二像素所包括的光电转换器件，并且，摄像装置具有使用转换第一光而成的第一电信号和转换第二光而成的第二电信号进行成像的焦点位置的检测的功能。
在上述结构中，液晶元件优选具有如下功能：进行焦点位置的检测时遮蔽光，不进行上述检测时使光透过。
本发明的另一个方式是一种电子设备，其包括上述任意摄像装置以及显示部。
本发明的另一个方式是一种移动体，其包括上述任意摄像装置以及具有图像处理功能的集成电路。
发明效果
通过使用本发明的一个方式，可以提供一种高功能的摄像装置。另外，通过使用本发明的一个方式，可以提供一种小型摄像装置。另外，通过使用本发明的一个方式，可以提供一种能够进行高速工作的摄像装置等。另外，通过使用本发明的一个方式，可以提供一种可靠性高的摄像装置。此外，通过使用本发明的一个方式，可以提供一种新颖摄像装置等。另外，通过使用本发明的一个方式，可以提供一种上述摄像装置的驱动方法。另外，通过使用本发明的一个方式，可以提供一种新颖半导体装置等。
附图说明
图1是说明像素的图。
图2是说明像素的图。
图3A及图3B是说明像素电路的图。
图4A及图4B是说明像素电路的布局的图。
图5A及图5B是说明像素电路的图。
图6是说明像素的工作的时序图。
图7是说明摄像装置的方框图。
图8A及图8B是说明像素电路的图。
图9是说明摄像装置的方框图。
图10是说明像素区块200及电路201的图。
图11A及图11B是说明像素100的图。
图12A及图12B是说明像素区块200及电路201的工作的时序图。
图13A及图13B是说明电路301及电路302的图。
图14是说明存储单元的图。
图15A及图15B是示出神经网络的结构例子的图。
图16A及图16B是说明光电转换器件的结构例子的图。
图17是摄像装置的截面图的一个例子。
图18A及图18B及图18C是晶体管的截面的一个例子。
图19A及图19B是摄像装置的俯视图的一个例子。
图20A及图20B是摄像装置的俯视图的一个例子。
图21A及图21B是摄像装置的俯视图的一个例子。
图22A及图22B是摄像装置的俯视图的一个例子。
图23A及图23B是摄像装置的俯视图的一个例子。
图24A及图24B是摄像装置的俯视图的一个例子。
图25A及图25B是摄像装置的俯视图的一个例子。
图26是摄像装置的截面图的一个例子。
图27是摄像装置的截面图的一个例子。
图28是摄像装置的截面图的一个例子。
图29是摄像装置的截面图的一个例子。
图30是摄像装置的截面图的一个例子。
图31是摄像装置的截面图的一个例子。
图32A、图32B、图32C及图32D是晶体管的截面的一个例子。
图33A至图33F是安装有摄像装置的封装、模块的立体图。
图34A至图34F是说明电子设备的图。
图35A及图35B是说明汽车的图。
具体实施方式
参照附图对实施方式进行详细说明。注意，本发明不局限于下面说明，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。注意，在下面所说明的发明的结构中，在不同的附图中共同使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。此外，有时在不同的附图中适当地省略或改变相同构成要素的阴影。
另外，即使在电路图上为一个要素，如果在功能上没有问题，该要素也可以使用多个要素构成。例如，有时被用作开关的多个晶体管可以串联或并联连接。此外，有时对电容器进行分割并将其配置在多个位置上。
此外，有时一个导电体具有布线、电极及端子等多个功能，在本说明书中，有时对同一要素使用多个名称。另外，即使在电路图上示出要素之间直接连接的情况，有时实际上该要素之间通过一个或多个导电体连接，本说明书中这种结构也包括在直接连接的范畴内。
(实施方式1)
在本实施方式中，参照附图说明本发明的一个方式的摄像装置。
<叠层结构>
图1是本发明的一个方式的摄像装置的像素的截面图。像素具有层21、层24、层25和层26的叠层结构。层21包括支撑衬底等。层24包括晶体管、光电转换器件等。层25包括光学转换层等。层26包括微透镜阵列等。
可以由设置在层24中的晶体管等构成像素电路(光电转换器件以外)以及像素电路的驱动电路、读出电路、存储电路、运算电路等。注意，在以下说明中将上述电路统称为功能电路。
使用图2说明各层的详细结构。图2是使图1所示的叠层结构分离为各层的图。注意，各层所包括的构成要素不局限于图2所示的构成要素，也可以包括其他构成要素。另外，在两个层彼此接触的结构中，为了方便起见，配置在两个层的边界附近的绝缘层等构成要素图示为作为一方层的构成要素，也可以图示为另一方层的构成要素。
<层21>
层21是支撑衬底，优选硬并具有表面平坦性。例如，可以使用硅等半导体衬底、玻璃衬底、陶瓷衬底、金属衬底、树脂衬底等。例如在后述的图17所示的结构中，层21由衬底411和覆盖衬底411的绝缘层412构成。另外，也可以采用不设置层21的结构。
<层24>
层24包括设置在衬底441上的光电转换器件101及电路部901。电路部901例如包括衬底441上形成有沟道区域的晶体管。作为衬底441，可以使用硅、碳化硅、锗、硅锗、氧化物半导体等。作为光电转换器件101，例如可以使用光电二极管。作为光电二极管，可以使用衬底441的一个面为第一受光面的pn结型光电二极管。注意，虽然图2中表示光电转换器件101的区域及表示电路部901的区域都具有矩形形状，但各区域也可以具有自由形状。另外，上述区域也可以具有彼此重叠的区域。另外，上述区域也可以共用构成要素的一部分。例如，电连接于光电转换器件101的晶体管的源极和漏极中的一方可以兼作光电转换器件101的n型区域或p型区域。
<层25>
层25是设置有光学转换层的层，在此示出层25设置有对应于彩色拍摄的滤色片452R、452G1、452G2、452B的例子。另外，层25包括遮光层451。
滤色片452R着色为红色，滤色片452G1、滤色片452G2着色为绿色，滤色片452B着色为蓝色。滤色片452R、滤色片452G1、滤色片452G2、滤色片452B设置在与分别对应的光电转换器件101重叠的区域。
遮光层451设置在各滤色片之间，例如设置在与各滤色片的边界重叠的位置上，由此可以防止透过滤色片的光进入相邻像素中。
遮光层451优选具有与电路部901所包括的晶体管中的一个以上重叠的区域。更具体地说，例如，遮光层451具有与后述晶体管102重叠的区域。另外，遮光层451也可以具有与后述晶体管103重叠的区域。通过遮光层451与晶体管重叠，可以抑制光入射到晶体管，由此可以抑制泄漏电流流过晶体管、晶体管劣化等。尤其是，在对摄像装置采用全局快门方式的情况下，通过抑制泄漏电流，可以抑制所保持的电荷的泄漏，所以是优选的。
另一方面，遮光层451也可以不与电路部901所包括的晶体管重叠。例如，在采用卷帘快门方式的情况下，也可以使用后述透明导电层455代替遮光层451。通过使用透明导电层455，入射到光电转换器件101的光量变多，有时可以提高摄像装置的灵敏度。
另外，层25也可以包括快门。快门优选具有控制光的透过率的功能。例如，快门优选能够根据电信号切换遮光模式和透光模式。快门优选与光电转换器件101的至少一部分重叠。
作为快门，例如可以使用液晶元件。例如设置液晶元件代替遮光层451。或者，液晶元件例如以与遮光层和滤色片中的至少一方重叠的方式设置。另外，液晶元件例如设置在层24与滤色片之间。
优选的是，以矩阵状配置多个液晶元件。例如，在一个像素中设置一个液晶元件。或者，多个像素也可以共用一个液晶元件。或者，也可以在一个像素中设置多个液晶元件。
通过控制施加到液晶元件的电场，可以控制液晶元件的透过率。通过控制施加到液晶元件的电场来降低透过率，可以将液晶元件用作遮光层。
另外，液晶元件优选采用具有透光性的一对电极夹着液晶层的结构。通过采用上述结构，在无需遮蔽光时可以通过控制施加到液晶元件的电场来提高液晶元件的透过率。
<层26>
层26包括微透镜阵列462及绝缘层461。微透镜阵列462具有通过集聚所入射的光而高效地使光入射到光电转换器件101的功能。
<像素电路1>
图3A是说明像素10的一个例子的电路图。像素10包括光电转换器件101、晶体管102、晶体管103、晶体管104、晶体管105及电容器106。例如，晶体管102、晶体管103、晶体管104、晶体管105及电容器106可以用作图2所示的电路部901所包括的构成要素。
光电转换器件101的一方电极与晶体管102的源极和漏极中一方电连接。晶体管102的源极和漏极中的另一方与晶体管103的源极和漏极中的一方、晶体管104的栅极及电容器106的一方电极电连接。晶体管104的源极和漏极中的一方与晶体管105的源极和漏极中的另一方电连接。
在此，晶体管102的源极和漏极中的另一方、晶体管103的源极和漏极中的一方、晶体管104的栅极与电容器106的一方电极电连接的点记为节点FD。节点FD可以被用作电荷检测部。
光电转换器件101的另一方电极与布线121电连接。晶体管103的源极和漏极中的另一方与布线122电连接。晶体管104的源极和漏极中的另一方与布线122电连接。晶体管105的源极和漏极中的另一方与布线123电连接。
晶体管102的栅极与布线131电连接。晶体管103的栅极与布线132电连接。晶体管105的栅极与布线133电连接。
布线121及122可以被用作电源线。在图3A所示的结构中，将布线121用作低电位电源线并将布线122用作高电位电源线，即可。
布线131、132、133可以被用作用来控制各晶体管的导通的信号线。布线123可以被用作输出线，例如与包括相关双采样电路(CDS电路)、A/D转换电路等的读出电路电连接。
晶体管102具有从光电转换器件101读出电荷且控制节点FD的电位的功能。晶体管103具有使节点FD的电位复位的功能。晶体管104被用作源极跟随电路的构成要素。晶体管105具有选择像素的输出的功能。
另外，如图3B所示，在像素10的电路中光电转换器件101的阴极和阳极的连接关系也可以与图3A所示的连接关系相反。此时，使晶体管103的源极和漏极中的另一方与布线124电连接且将布线121、122用作高电位电源线、将布线124用作低电位电源线即可。
<布局1>
图4A示出图3A、图3B所示的像素10的构成要素的简单的布局的俯视图的一个例子。另外，图4B是图4A中的电路部901及其附近的放大图。
晶体管102包括夹在源极区域与漏极区域间的栅电极142。晶体管103包括夹在源极区域与漏极区域间的栅电极143。晶体管104包括夹在源极区域与漏极区域的栅电极144。晶体管105包括夹在源极区域与漏极区域间的栅电极145。
在图4A及图4B中，光电转换器件101的一方电极与晶体管102的源极和漏极中的一方是共通的。晶体管102的源极和漏极中的另一方与晶体管103的源极和漏极中的一方是共同的。另外，晶体管102的源极和漏极中的另一方与晶体管104所包括的栅电极144通过布线127电连接。光电转换器件101的另一方电极与布线121电连接。电容器106包括用作第一电极的布线128及用作第二电极的布线129。
图4A示出在由元件分离层443围绕的区域中配置像素10所包括的光电转换器件101及电路部901的例子。
在此，作为晶体管102、晶体管103、晶体管104及晶体管105可以使用各种晶体管。例如，可以使用将硅用于沟道形成区域的晶体管(Si晶体管)。或者，例如可以使用将金属氧化物用于沟道形成区域的晶体管(OS晶体管)。或者，例如可以使用将碳化硅、锗、硅锗、砷化镓、镓铝砷、磷化铟、硒化锌、氮化镓、氧化镓等用于沟道形成区域的晶体管。另外，也可以任意组合使用上述晶体管。
OS晶体管具有关态电流极低的特性。通过作为晶体管102、103使用关态电流较低的晶体管，可以使节点FD能够保持电荷的期间非常长，由此可以读出劣化少的图像数据。就是说，可以实现在所有像素同时进行拍摄工作的全局快门工作。另外，也可以进行卷帘快门工作。
Si晶体管有时具有特别优异的放大特性。因此，例如适合用作晶体管104。
Si晶体管具有较高的迁移率，可以进行更高速的工作。因此，例如适合用作晶体管105。
<像素电路2>
本发明的一个方式的像素10也可以具有图5A、图5B所示的电路结构。图5A、图5B所示的像素10是对图3A、图3B所示的电路追加晶体管107的结构。晶体管107的源极和漏极中的一方与晶体管102的源极和漏极中的一方及晶体管103的源极和漏极中的一方电连接。晶体管107的源极和漏极中的另一方与晶体管104的栅极和电容器106的一方电极电连接。
作为晶体管102、晶体管103、晶体管104及晶体管105可以使用各种晶体管。例如，可以使用将硅用于沟道形成区域的晶体管(Si晶体管)。或者，例如可以使用将金属氧化物用于沟道形成区域的晶体管(OS晶体管)。或者，例如可以使用将碳化硅、锗、硅锗、砷化镓、镓铝砷、磷化铟、硒化锌、氮化镓、氧化镓等用于沟道形成区域的晶体管。另外，也可以任意组合使用上述晶体管。
OS晶体管的关态电流较小，所以通过作为晶体管107使用OS晶体管，即使晶体管102及晶体管103的关态电流较大也可以长期保持节点FD的电荷。
注意，在晶体管102及晶体管103使用OS晶体管时也可以获得上述效果。另一方面，当作为晶体管102使用硅衬底中具有沟道形成区域的Si晶体管且作为光电转换器件101使用硅衬底中具有半导体区域的光电二极管时，可以不通过布线直接连接晶体管102与光电转换器件101，而可以实现噪声少的结构。在此情况下，通过例如采用图4A及图4B所示的结构且作为晶体管107使用OS晶体管，可以实现噪声少且可以长期保持节点FD的电荷的像素电路。
<像素的工作>
图6是说明像素的工作的一个例子的时序图。可以根据该时序图使图3A所示的像素电路工作。另外，图5A所示的像素电路也可以通过对布线131及布线134供应相同信号电位来进行工作。注意，图5A所示的像素电路也可以通过对布线131及布线134供应不同信号电位来进行工作。
在以下说明中，将使晶体管导通的电位记为“H”，将使晶体管非导通的电位记为“L”。另外，假设布线122一直被供应高电位(例如，VDD)、布线121一直被供应低电位(例如，VSS)的状态。
通过在时刻T1使布线131的电位处于“H”且使布线132的电位处于“H”，晶体管102及晶体管103导通而节点FD及光电转换器件101的阴极的电位复位至高电位。
通过在时刻T2使布线131的电位处于“L”且使布线132的电位处于“L”，晶体管102非导通而根据所照射的光的强度电荷开始储存在光电转换器件101中。另外，晶体管103非导通而节点FD的电位被保持。
通过在时刻T3使布线131的电位处于“H”，晶体管102导通而积累在光电转换器件101的阴极的电荷传送到节点FD。此时，节点FD的电位根据所传送的电荷量下降。
通过在时刻T4使布线131的电位处于“L”，晶体管102非导通，节点FD的电位被确定而保持。
通过在时刻T5使布线133的电位处于“H”，晶体管105导通而根据节点FD的电位晶体管104进行工作，布线123被输出数据。在时刻T6使布线133的电位处于“L”而使晶体管105非导通。以上是像素的摄像工作的说明。
<摄像装置的结构>
图7是说明本发明的一个方式的摄像装置的方框图。该摄像装置包括具有以矩阵状排列的像素10的像素阵列31、具有选择像素阵列31的行的功能的电路32(行驱动器)、具有从像素10读出数据的功能的电路33以及供应电源电位的电路38。在图7中，简化了连接各构成要素的布线个数。此外，也可以包括多个电路32、电路33及电路38。
电路33可以包括用来对像素10的输出数据进行相关双采样处理的电路34(CDS电路)、具有将从电路34输出的模拟数据转换为数字数据的功能的电路35(A/D转换电路等)以及具有选择输出数据的列的功能的电路36(列驱动器)等。
此外，在本发明的一个方式中，如图8A、图8B所示，晶体管也可以采用设置有背栅极的结构。图8A示出背栅极与前栅极电连接的结构，该结构具有提高通态电流的效果。此外，如图8B所示，也可以采用背栅极能够被供应恒电位的结构。在该结构中，可以控制晶体管的阈值电压。此外，也可以在一个电路中混合存在图8A及图8B的结构。此外，也可以包括不设置有背栅极的晶体管。
本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。
(实施方式2)
在本实施方式中，参照附图说明本发明的一个方式的包括运算装置的摄像装置。作为在本实施方式中说明的摄像装置，可以使用在实施方式1中说明的具有叠层结构的摄像装置。注意，与实施方式1不同的部分随时进行说明。另外，与实施方式1相同的构成要素使用相同符号进行说明。
本发明的一个方式是一种具备图像识别等附加功能的摄像装置。该摄像装置具有将在摄像工作中获取的模拟数据(图像数据)保持在像素而从该模拟数据乘以任意权系数的数据取出数据的功能。另外，该摄像装置具有对从多个像素输出的该数据进行加法运算的功能(积和运算功能)。
另外，通过将从像素取出的该数据引入设置在摄像装置的内部或外部的神经网络等，可以进行图像识别等处理。在本发明的一个方式中，由于可以将庞大的图像数据以模拟数据的状态保持在像素且在像素内进行运算，所以可以高效地进行处理。
<摄像装置>
图9是说明本发明的一个方式的摄像装置的方框图。摄像装置包括像素阵列300、电路201、电路301、电路302、电路303、电路304和电路305。注意，电路201、电路301、电路302、电路303、电路304和电路305中的一个以上也可以具有与像素阵列300重叠的区域。通过采用上述结构，可以减小摄像装置的面积。
另外，在本发明的一个方式的摄像装置中，也可以使用具有电路201及电路301至电路305所具有的功能中的两个以上的功能的电路代替电路201及电路301至电路305。另外，也可以使用电路201及电路301至电路305以外的电路。另外，也可以使用软件的工作代替电路201及电路301至电路305所具有的功能中的一个以上。另外，电路201及电路301至电路305中的一部分电路也可以设置在摄像装置的外部。
像素阵列300可以具有拍摄功能及运算功能。电路201、301可以具有运算功能。电路302可以具有运算功能或数据转换功能，并且可以将数据输出到布线311。电路303、304可以具有选择功能。电路305可以具有对像素提供电位(权重等)的功能。具有选择功能的电路可以使用移位寄存器或解码器等。
像素阵列300包括多个像素区块200。像素区块200如图10所示包括配置为矩阵状的多个像素100。像素100包括布线124、布线125、布线133、布线135等布线。关于像素100，将参照图11A及图11B进行详细说明。各像素100通过布线124与电路201电连接。注意，电路201也可以设置在像素区块200内。
像素100可以取得图像数据并生成附加图像数据及权系数的数据。注意，图10中作为一个例子示出像素区块200所具有的像素数为3×3，但是不局限于此。例如，也可以为2×2、4×4等。或者，水平方向与垂直方向的像素数也可以不同。另外，也可以使相邻的像素区块共有部分像素。
像素区块200及电路201可以用作积和运算电路。
<像素电路>
像素100如图11A所示可以包括光电转换器件101、晶体管102、晶体管103、晶体管104、晶体管105、电容器106和晶体管108。
图11A所示的像素电路与实施方式1中的图3A、图3B所示的像素电路不同之处在于：包括晶体管108；电容器106的另一方电极与晶体管108的源极和漏极中的一方电连接；与晶体管104电连接的布线；以及与晶体管105电连接的布线。
光电转换器件101的一方电极与晶体管102的源极和漏极中一方电连接。晶体管102的源极和漏极中的另一方与晶体管103的源极和漏极中的一方及电容器106的一方电极以及晶体管104的栅极电连接。晶体管104的源极和漏极中的一方与晶体管105的源极和漏极中的一方电连接。电容器106的另一方电极与晶体管108的源极和漏极中的一方电连接。
光电转换器件101的另一方电极与布线121电连接。晶体管102的栅极与布线131电连接。晶体管103的源极和漏极中的另一方与布线122电连接。晶体管103的栅极与布线132电连接。晶体管104的源极和漏极中的另一方与GND布线等电连接。晶体管105的源极和漏极中的另一方与布线124电连接。晶体管105的栅极与布线133电连接。晶体管108的源极和漏极中的另一方与布线125电连接。晶体管108的栅极与布线135电连接。
在此，将晶体管102的源极和漏极中的另一方与晶体管103的源极和漏极中的一方、电容器106的一方电极及晶体管104的栅极电连接的点记作节点N。
布线121、122可以用作电源线。例如，布线121可以用作高电位电源线，布线122可以用作低电位电源线。布线131、132、133、135可以用作控制各晶体管的导通的信号线。布线125可以用作对像素100提供相当于权系数的电位的布线。布线124可以用作使像素100与电路201电连接的布线。
另外，布线124也可以与放大电路、增益可调电路电连接。
作为光电转换器件101可以使用光电二极管。当想要提高低照度时的光检测灵敏度时，优选使用雪崩光电二极管。
晶体管102能够控制节点N的电位。晶体管103能够使节点N的电位初始化。晶体管104能够可以根据节点N的电位控制流过电路201的电流。晶体管105能够选择像素。晶体管108能够对节点N提供相当于权系数的电位。
另外，晶体管104及晶体管105也可以采用图11B所示的结构，即：晶体管104的源极和漏极中的一方与晶体管105的源极和漏极中的一方电连接，晶体管104的源极和漏极中的另一方与布线124连接，晶体管105的源极和漏极中的另一方与GND布线等电连接。
另外，在图11A、图11B中，也可以使光电转换器件101所包括的一对电极的连接方向相反。在该情况下，布线121可以用作低电位电源线，布线122可以用作高电位电源线。
在此，作为晶体管102、晶体管103、晶体管104、晶体管105及晶体管108可以使用各种晶体管。例如，可以使用将硅用于沟道形成区域的晶体管(Si晶体管)。或者，例如可以使用将金属氧化物用于沟道形成区域的晶体管(OS晶体管)。或者，例如可以使用将碳化硅、锗、硅锗、砷化镓、镓铝砷、磷化铟、硒化锌、氮化镓、氧化镓等用于沟道形成区域的晶体管。另外，也可以任意组合使用上述晶体管。
OS晶体管具有关态电流极低的特性。通过作为晶体管102、103使用OS晶体管，可以使节点N能够保持电荷的期间极长。另外，可以采用在所有的像素中同时进行电荷储存工作的全局快门方式而无需采用复杂的电路结构、工作方式。另外，也可以在将图像数据保持在节点N的同时进行用该图像数据的多次运算。
Si晶体管有时具有特别优异的放大特性。因此，Si晶体管例如适合用作晶体管104。
Si晶体管具有较高的迁移率，可以进行更高速的工作。因此，Si晶体管例如适合用作晶体管105及晶体管108。
像素100中的节点N的电位根据附加从布线122提供的复位电位与由光电转换器件101的光电转换生成的电位(图像数据)的电位决定。或者，像素100中的节点N的电位根据由布线125提供的相当于权系数的电位被电容耦合而决定。因此，晶体管104可以使相当于对图像数据加算任意权系数而得到的数据的电流流过。
<电路201>
如图10所示，各像素100通过布线124彼此电连接。电路201可以利用各像素100的晶体管104中流过的电流的总和进行运算。
电路201包括电容器202、晶体管203、晶体管204、晶体管205、晶体管206和作为电压转换电路的晶体管207。晶体管207的栅极被施加适当的模拟电位(Bias)。
电容器202的一方电极与晶体管203的源极和漏极中的一方及晶体管204的栅极电连接。晶体管204的源极和漏极中的一方与晶体管205的源极和漏极中的一方及晶体管206的源极和漏极中的一方电连接。电容器202的另一方电极与布线124及晶体管207的源极和漏极中的一方电连接。
晶体管203的源极和漏极中的另一方与布线218电连接。晶体管204的源极和漏极中的另一方与布线219电连接。晶体管205的源极和漏极中的另一方与GND布线等基准电源线电连接。晶体管206的源极和漏极中的另一方与布线212电连接。晶体管207的源极和漏极中的另一方与布线217电连接。晶体管203的栅极与布线216电连接。晶体管205的栅极与布线215电连接。晶体管206的栅极与布线213电连接。
布线217、218、219可以用作电源线。例如，布线218可以用作提供读出用复位电位(Vr)的布线。布线217、219可以用作高电位电源线。布线213、215、216可以用作控制各晶体管的导通的信号线。布线212为输出线，例如，可以与图9所示的电路301电连接。
晶体管203可以具有将布线211的电位复位到布线218的电位的功能。晶体管204、205可以具有作为源极跟随电路的功能。晶体管206可以具有控制读出的功能。另外，电路201也可以用作相关双采样电路(CDS电路)，也可以换用具有该功能的其他结构的电路。
在本发明的一个方式中，去除图像数据(X)与权系数(W)的积以外的偏置成分抽出想要的WX。WX可以利用对在同一像素中取得的进行了曝光(进行了拍摄)的数据、没进行曝光(没进行拍摄)的数据的每一个加权的数据来算出。
进行了曝光时流过像素100的电流(Ip)总和为kΣ(X-Vth)2，加权后流过像素100的电流(Ip)总和为kΣ(W+X-Vth)2。另外，没进行曝光时流过像素100的电流(Iref)总和为kΣ(0-Vth)2，加权后流过像素100的电流(Iref)总和为kΣ(W-Vth)2。在此，k为常数，Vth为晶体管104的阈值电压。
首先，算出进行曝光的数据与对该数据进行了加权的数据之差分(数据A)。即，kΣ((X-Vth)2-(W+X-Vth)2)＝kΣ(-W2-2W·X+2W·Vth)。
接着，算出没有进行曝光的数据与对该数据进行了加权的数据之差分(数据B)。即，kΣ((0-Vth)2-(W-Vth)2)＝kΣ(-W2+2W·Vth)。
然后，获取数据A与数据B的差分。即，kΣ(-W2-2W·X+2W·Vth-(-W2+2W·Vth))＝kΣ(-2W·X)。也就是说，可以去除图像数据(X)与权系数(W)的积以外的偏置成分。
电路201可以读出数据A及数据B。数据A与数据B的差分运算例如可以利用电路301进行。
<摄像工作>
图12A是说明在像素区块200及电路201中计算进行曝光的数据和对该数据加权而得的数据之差分(数据A)的工作的时序图。注意，为了方便起见，使信号所转换的时机一致而图示，但是实际上优选考虑电路内部的延迟使信号所转换的时机不一致。另外，在以下说明中，“H”表示高电位，“L”表示低电位。
首先，在期间T1使布线132的电位处于“H”、使布线131的电位处于“H”，来使像素100的节点N处于复位电位。另外，使布线125的电位处于“L”、使布线135_1至135_3(第1行至第3行的布线135)的电位处于“H”，写入权系数0。
通过到期间T2使布线131的电位保持为“H”且使布线132的电位处于”L”，由光电转换器件101的光电转换对节点N写入电位X(图像数据)。
在期间T3，使分别连接于图10的第1行的像素100、第2行的像素100、第3行的像素100的布线133(分别为布线133_1、布线133_2、布线133_3)的电位处于“H”，来选择像素区块内的所有像素100。此时，在各像素100的晶体管104中流过根据电位X的电流。另外，通过使布线216的电位处于“H”，对布线211写入布线218的电位Vr。期间T1至T3的工作相当于进行曝光的数据的取得，该数据被初始化为布线211的电位Vr。
通过在期间T4使布线125的电位成为相当于权系数W11(对第1行的像素加上的权重)的电位而使布线135_1的电位处于“H”，利用电容器106的电容耦合将权系数W11加算到第1行的像素100的节点N。
通过在期间T5使布线125的电位成为相当于权系数W12(对第2行的像素加上的权重)的电位而使布线135_2的电位处于“H”，利用电容器106的电容耦合将权系数W12加算到第2行的像素100的节点N。
通过在期间T6使布线125的电位成为相当于权系数W13(对第3行的像素加上的权重)的电位而使布线135_3的电位处于“H”，利用电容器106的电容耦合将权系数W13加算到第3行的像素100的节点N。期间T4至期间T6的工作相当于对进行拍摄的数据加权的数据的生成。
在期间T7，使布线133_1、布线133_2、布线133_3的电位处于“H”而选择像素区块内的所有像素100。此时，在第1行的像素100的晶体管104中流过根据电位W11+X的电流。另外，在第2行的像素100的晶体管104中流过根据电位W12+X的电流。另外，在第3行的像素100的晶体管104中流过根据电位W13+X的电流。
在此，电容器202的另一方电极的电位根据流过布线124的电流变化，其变化量Y因电容耦合被加算到布线211的电位Vr。因此，布线211的电位变为“Vr+Y”。在此，当Vr＝0时，Y即是差分，数据A被计算出来。
另外，通过使布线213的电位为“H”、布线215的电位为“Vbias”等适当的模拟电位，电路201通过源跟随工作可以输出对应第1行的像素区块200的数据A的信号电位。
图12B是说明在像素区块200及电路201中计算进行曝光的数据和对该数据加权而得的数据之差分(数据B)的工作的时序图。数据B根据需要取得即可。例如，在所输入的权重没有变化时，也可以将所取得的数据B储存于存储器而从该存储器读出数据B。另外，也可以将对应于多个权重的多个数据B储存于该存储器。另外，既可以先取得数据A，又可以先取得数据B。
首先，在期间T1至T2，使布线132的电位处于“H”且使布线131的电位处于“H”，使像素100的节点N成为复位电位(0)。在期间T2结束时，使布线132的电位处于“L”且使布线131的电位处于“L”。就是说，在该期间，无论光电转换器件101的工作如何节点N的电位都成为复位电位。
另外，在期间T1，使布线125的电位处于“L”且使布线135_1、135_2、135_3处于“H”而写入权系数0。该工作在节点N的电位成为复位电位期间进行即可。
在期间T3，使布线133_1、布线133_2、布线133_3的电位处于“H”而选择像素区块内的所有像素100。此时，在各像素100的晶体管104中流过根据复位电位的电流。另外，通过使布线216的电位处于“H”，对布线211写入布线218的电位Vr。期间T1至T3的工作相当于没进行曝光的数据的取得，该数据被初始化为布线211的电位Vr。
通过在期间T4使布线125的电位成为相当于权系数W11(对第1行的像素加上的权重)的电位而使布线135_1的电位处于“H”，利用电容器106的电容耦合将权系数W11加算到第1行的像素100的节点N。
通过在期间T5使布线125的电位成为相当于权系数W12(对第2行的像素加上的权重)的电位而使布线135_2的电位处于“H”，利用电容器106的电容耦合将权系数W12加算到第2行的像素100的节点N。
通过在期间T6使布线125的电位成为相当于权系数W13(对第3行的像素加上的权重)的电位而使布线135_3的电位处于“H”，利用电容器106的电容耦合将权系数W13加算到第3行的像素100的节点N。期间T4至期间T6的工作相当于对没进行拍摄的数据加权的数据的生成。
在期间T7，使布线133_1、布线133_2、布线133_3的电位处于“H”而选择像素区块内的所有像素100。此时，在第1行的像素100的晶体管104中流过根据电位W11+0的电流。另外，在第2行的像素100的晶体管104中流过根据电位W12+0的电流。另外，在第3行的像素100的晶体管104中流过根据电位W13+0的电流。
在此，电容器202的另一方电极的电位根据流过布线124的电流变化，其变化量Y被加算到布线211的电位Vr。因此，布线211的电位变为“Vr+Z”。在此，当Vr＝0时，Z即是差分，数据B被计算出来。
另外，通过使布线213的电位为“H”、布线215的电位为适当的模拟电位(Vbias)，电路201通过源跟随器工作可以输出对应第1行的像素区块200的数据B的信号电位。
通过上述工作，从电路201输出的数据A及数据B被输入到电路301。在电路301中，进行获取数据A与数据B之差分的运算可以去除图像数据(电位X)与权系数(电位W)的积以外的不需要的偏置成分。作为电路301，除了可以采用电路201那样的包括运算电路的结构之外，还可以采用利用存储电路及软件处理计算差分的结构。
在上述工作中的数据A的取得工作和数据B的取得工作中，电路201的布线211的电位都被初始化为同一电位“Vr”。并且，电路201的布线211的电位通过之后的差分运算而成为“(Vr+Y)-(Vr+Z)”＝“Y-Z”，电位“Vr”的成分被去除。另外，如上所述，其他不需要的偏置成分也被去除，所以可以抽出图像数据(电位X)与权系数(电位W)之积。
该工作相当于进行推论等的神经网络的工作。因此，可以在将庞大图像数据取出到外部之前在摄像装置内进行至少一个运算，从而可以减少在外部进行的运算及数据的输入输出等的负载，高速进行处理，并且降低功耗。
另外，作为与上述不同的工作，也可以采用：在数据A的取得工作及数据B的取得工作中，使电路201的布线211的电位初始化为不同电位。例如，假设电路201的布线211的电位在数据A的取得工作中被初始化为电位“Vr1”且在数据B的取得工作中被初始化为电位“Vr2”。在此情况下，通过之后的差分运算，电路201的布线211的电位成为“(Vr1+Y)-(Vr2+Z)”＝“(Vr1-Vr2)+(Y-Z)”。与上述工作同样，“Y-Z”作为图像数据(电位X)与权系数(电位W)之积被抽出，并且被追加“Vr1-Vr2”。在此，“Vr1-Vr2”相当于在神经网络的中间层的运算中用来调整阈值的偏压。
另外，例如权重被用作卷积神经网络(CNN：Convolutional Neural Network)的滤波器，除了上述以外也可以具有进行数据的放大或衰减的功能。例如，通过将数据A的取得工作中的权系数(W)设为进行滤波处理的量与所放大的量之积，可以放大图像数据与进行滤波处理的量的权系数之积而抽出被校正为明亮图像的数据。另外，数据B是没进行拍摄的数据，也可以说是黑电平的数据。因此，取得数据A与数据B之差分的工作可以说是有助于实现在暗处拍摄的图像的可视化的工作。也就是说，可以进行利用神经网络的亮度校正。
如上所述，在本发明的一个方式中，可以在摄像装置内的工作中生成偏压。另外，可以在摄像装置内施加具有功能性的权重。因此，可以减轻外部的运算等的负荷，而且可以用于各种用途。例如，可以在进行如下处理时在摄像装置内进行其一部分处理，该处理包括：拍摄对象的推论；图像数据的分辨率校正、亮度校正；从黑白图像生成彩色图像；从二维图像生成三维图像；缺陷信息的恢复；从静态图像生成动态图像；焦点不准的图像的修正；等。
<电路301、302>
图13A是说明与电路201连接的电路301及电路302的图。从电路201输出的积和运算结果的数据依次输入到电路301。电路301除了具有进行之前所述的数据A与数据B的差分的运算功能之外还可以具有各种各样的运算功能。例如，电路301可以采用与电路201相同的结构。或者，软件处理也可以替代电路301的功能。
另外，电路301也可以包括进行激活函数运算的电路。该电路例如可以使用比较器电路。比较器电路将对被输入的数据与设定的阈值进行比较的结果以2值数据的形式输出。也就是说，像素区块200及电路301可以用作神经网络的部分要素。
另外，电路301也可以包括A/D转换器。当将图像数据从像素区块200输出到外部时，不考虑积和运算的有无可以利用电路301将模拟数据转换为数字数据。
例如，在包括3×3个像素100的像素区块200中，通过对所有像素100供应同一权重(例如，0)而使要输出数据的像素所包括的晶体管108导通，可以从像素区块200输出像素区块200整体的图像数据的总和、每个行的图像数据的总和或者每一个像素的数据等。
另外，像素区块200所输出的数据相当于多个位的图像数据，但是在电路301被2值化时，可以说使图像数据压缩。
从电路301输出的数据被依次输入到电路302。电路302例如可以具有包括锁存电路及移位寄存器等的结构。通过采用该结构，可以进行并串转换，并可以将并行被输入的数据作为串行数据输出到布线311。
另外，如图13B所示，电路302也可以包括神经网络。该神经网络包括配置为矩阵状的存储单元，在各存储单元保持有权系数。从电路301输出的数据被分别输入到存储单元320可以进行积和运算。注意，图13B所示的存储单元的数量是一个例子而不局限于此。进行积和运算后的数据可以被输出到布线311。
另外，在图13A及图13B中，布线311的连接对象没有限制。例如，可以与神经网络、存储装置、通信装置等连接。
图13B所示的神经网络包括配置为矩阵状的存储单元320及参照存储单元325、电路330、电路350、电路360及电路370。
图14示出存储单元320及参照存储单元325的一个例子。参照存储单元325设置在任意一个列上。存储单元320及参照存储单元325具有彼此相同结构，都包括晶体管161、晶体管162及电容器163。
晶体管161的源极和漏极中的一个与晶体管162的栅极电连接。晶体管162的栅极与电容器163的一方电极电连接。在此，将晶体管161的源极和漏极中的一个、晶体管162的栅极与电容器163的一方电极连接的点记为节点NM。
晶体管161的栅极与布线WL电连接。电容器163的另一方电极与布线RW电连接。晶体管162的源极和漏极中的一个与GND布线等基准电位布线电连接。
在存储单元320中，晶体管161的源极和漏极中的另一个与布线WD电连接。晶体管162的源极和漏极中的另一个与布线BL电连接。
在参照存储单元325中，晶体管161的源极和漏极中的另一个与布线WDref电连接。晶体管162的源极和漏极中的另一个与布线BLref电连接。
布线WL与电路330电连接。作为电路330可以使用解码器或移位寄存器等。
布线RW与电路301电连接。各存储单元被写入从电路301输出的2值数据。此外，电路301与各存储单元间也可以具有移位寄存器等时序电路。
布线WD及布线WDref与电路350电连接。作为电路350可以使用解码器或移位寄存器等。另外，电路350也可以包括D/A转换器、SRAM。电路350可以输出写入到节点NM的权系数。
布线BL及布线BLref与电路360电连接。电路360可以具有与电路201相同的结构。由电路360可以得到从积和运算结果去除偏置成分的信号。
电路360与电路370电连接。另外，也可以将电路370称为激活函数电路。激活函数电路具有进行运算以根据预定义的激活函数变换从电路360输入的信号的功能。作为激活函数，例如可以使用sigmoid函数、tanh函数、softmax函数、ReLU函数及阈值函数等。由激活函数电路转换的信号作为输出数据输出到外部。
如图15A所示，神经网络NN可以由输入层IL、输出层OL及中间层(隐藏层)HL构成。输入层IL、输出层OL及中间层HL都包括一个或多个神经元(单元)。注意，中间层HL可以为一层或两层以上。包括具有两层以上的中间层HL的神经网络可以称为DNN(深度神经网络)。另外，利用深度神经网络的学习可以称为深度学习。
对输入层IL的各神经元输入输入数据。对中间层HL的各神经元输入前一层或后一层的神经元的输出信号。对输出层OL的各神经元输入前一层的神经元的输出信号。注意，各神经元既可以与前一层和后一层的所有神经元连结(全连结)，又可以与部分神经元连结。
图15B示出利用神经元的运算的例子。在此，示出神经元N及向神经元N输出信号的前一层的两个神经元。神经元N被输入前一层的神经元的输出x1及前一层的神经元的输出x2。在神经元N中，算出输出x1与权重w1的乘法结果(x1w1)和输出x2与权重w2的乘法结果(x2w2)之总和x1w1+x2w2，然后根据需要对其加偏压b，从而得到值a＝x1w1+x2w2+b。值a被激活函数h变换，从神经元N输出信号y＝ah。
如此，利用神经元的运算包括对前一层的神经元的输出与权重之积进行加法的运算，即，积和运算(上述x1w1+x2w2)。该积和运算既可以使用程序以软件进行，又可以以硬件进行。
在本发明的一个方式中，作为硬件使用模拟电路进行积和运算。在作为积和运算电路使用模拟电路时，可以缩小积和运算电路的电路规模或因向存储器访问的次数的减少而实现处理速度的提高及功耗的降低。
积和运算电路优选采用包括OS晶体管的结构。因为OS晶体管具有极小的关态电流，所以优选用作构成积和运算电路的模拟存储器的晶体管。另外，也可以使用Si晶体管和OS晶体管构成积和运算电路。
本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。
(实施方式3)
在本实施方式中对本发明的一个方式的摄像装置的结构例子等进行说明。
<光电转换器件>
图16A所示的光电转换器件101C是可用于在实施方式1中所示的层24所包括的光电转换器件101的结构的一个例子。光电转换器件101C可以包括层565a和层565b。注意，根据情况也可以将层称为区域。
光电转换器件101C是pn结型光电二极管，例如层565a可以使用p型半导体，层565b可以使用n型半导体。或者，层565a可以使用n型半导体，层565b使用p型半导体。
另外，也可以将图16B所示的光电转换器件101D的结构用于光电转换器件101。光电转换器件101D是pin结型光电二极管，例如层565a可以使用p型半导体，层565c可以使用i型半导体，层565b可以使用n型半导体。或者，层565a可以使用n型半导体，层565b可以使用p型半导体。
上述pn结型光电二极管及pin结型光电二极管典型地可以使用单晶硅形成。
<OS晶体管>
接着，说明可用于本发明的一个方式的像素电路的OS晶体管。
作为用于OS晶体管的半导体材料，可以使用能隙为2eV以上，优选为2.5eV以上，更优选为3eV以上的金属氧化物。典型的有含有铟的氧化物半导体等，例如，可以使用后面提到的CAAC-OS或CAC-OS等。CAAC-OS中构成晶体的原子稳定，适用于重视可靠性的晶体管等。CAC-OS呈现高迁移率特性，适用于进行高速驱动的晶体管等。
由于OS晶体管的半导体层具有大能隙，所以呈现极低的关态电流特性，仅为几yA/μm(每沟道宽度1μm的电流值)。与Si晶体管不同，OS晶体管不会发生碰撞电离、雪崩击穿、短沟道效应等，因此能够形成高耐压性和高可靠性的电路。此外，Si晶体管所引起的起因于结晶性的不均匀的电特性不均匀不容易产生在OS晶体管中。
作为OS晶体管中的半导体层，例如可以采用包含铟、锌及M(选自铝、钛、镓、锗、钇、锆、镧、铈、锡、钕和铪等金属中的一个或多个)的以“In-M-Zn类氧化物”表示的膜。例如，In-M-Zn类氧化物可以通过溅射法、ALD(Atomic layer deposition：原子层沉积)法、MOCVD(Metal organic chemical vapor deposition：有机金属化学气相沉积)法等形成。
当利用溅射法沉积In-M-Zn类氧化物膜时，优选用来沉积In-M-Zn类氧化物膜的溅射靶材的金属元素的原子数比满足In≥M及Zn≥M。这种溅射靶材的金属元素的原子数比优选为In:M:Zn＝1:1:1、In:M:Zn＝1:1:1.2、In:M:Zn＝3:1:2、In:M:Zn＝4:2:3、In:M:Zn＝4:2:4.1、In:M:Zn＝5:1:3、In:M:Zn＝5:1:6、In:M:Zn＝5:1:7、In:M:Zn＝5:1:8、In:M:Zn＝10:1:3等。注意，所沉积的半导体层的原子数比分别有可能在上述溅射靶材中的金属元素的原子数比的±40％的范围内变动。
作为半导体层，可以使用载流子密度低的氧化物半导体。例如，作为半导体层可以使用载流子密度为1×1017/cm3以下，优选为1×1015/cm3以下，更优选为1×1013/cm3以下，进一步优选为1×1011/cm3以下，更进一步优选为小于1×1010/cm3，1×10-9/cm3以上的氧化物半导体。将这样的氧化物半导体称为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体。该氧化物半导体的缺陷态密度低，因此可以说是具有稳定的特性的氧化物半导体。
注意，本发明不局限于上述记载，可以根据所需的晶体管的半导体特性及电特性(场效应迁移率、阈值电压等)来使用具有适当的组成的材料。另外，优选适当地设定半导体层的载流子密度、杂质浓度、缺陷密度、金属元素与氧的原子数比、原子间距离、密度等，以得到所需的晶体管的半导体特性。
当构成半导体层的氧化物半导体包含第14族元素之一的硅或碳时，氧空位增加，会使该半导体层变为n型。因此，将半导体层中的硅或碳的浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)设定为2×1018atoms/cm3以下，优选为2×1017atoms/cm3以下。
此外，有时当碱金属及碱土金属与氧化物半导体键合时生成载流子，而使晶体管的关态电流增大。因此，将半导体层的碱金属或碱土金属的浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)设定为1×1018atoms/cm3以下，优选为2×1016atoms/cm3以下。
此外，当构成半导体层的氧化物半导体含有氮时生成作为载流子的电子，载流子密度增加而容易n型化。其结果是，使用含有氮的氧化物半导体的晶体管容易变为常开启特性。因此，半导体层的氮浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)优选为5×1018atoms/cm3以下。
此外，当构成半导体层的氧化物半导体包含氢时，氢与键合于金属原子的氧起反应生成水，因此有时在氧化物半导体中形成氧空位。在氧化物半导体中的沟道形成区域包含氧空位的情况下，晶体管有可能具有常开启特性。再者，有时氢进入氧空位中而成的缺陷被用作供体而生成作为载流子的电子。此外，有时氢的一部分键合到与金属原子键合的氧而生成作为载流子的电子。因此，使用包含较多的氢的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。
氢进入氧空位中的缺陷会被用作氧化物半导体的供体。然而，定量地评价该缺陷是困难的。于是，在氧化物半导体中，有时不是根据供体浓度而是根据载流子浓度进行评价。由此，在本说明书等中，有时作为氧化物半导体的参数，不采用供体浓度而采用假定为不被施加电场的状态的载流子浓度。也就是说，本说明书等所记载的“载流子浓度”有时可以称为“供体浓度”。
由此，优选尽可能减少氧化物半导体中的氢。具体而言，在氧化物半导体膜中，利用二次离子质谱(SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry)测得的氢浓度低于1×1020atoms/cm3，优选低于1×1019atoms/cm3，更优选低于5×1018atoms/cm3，进一步优选低于1×1018atoms/cm3。通过将氢等杂质被充分减少的氧化物半导体用于晶体管的沟道形成区域，可以赋予稳定的电特性。
此外，半导体层例如也可以具有非单晶结构。非单晶结构例如包括具有c轴取向的结晶的CAAC-OS(C-Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)、多晶结构、微晶结构或非晶结构。在非单晶结构中，非晶结构的缺陷态密度最高，而CAAC-OS的缺陷态密度最低。
非晶结构的氧化物半导体膜例如具有无秩序的原子排列且不具有结晶成分。或者，非晶结构的氧化物膜例如是完全的非晶结构且不具有结晶部。
此外，半导体层也可以为具有非晶结构的区域、微晶结构的区域、多晶结构的区域、CAAC-OS的区域和单晶结构的区域中的两种以上的混合膜。混合膜有时例如具有包括上述区域中的两种以上的区域的单层结构或叠层结构。
下面，对非单晶半导体层的一个方式的CAC(Cloud-Aligned Composite)-OS的构成进行说明。
CAC-OS例如是指包含在氧化物半导体中的元素不均匀地分布的构成，其中包含不均匀地分布的元素的材料的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也将在氧化物半导体中一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域以0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸混合的状态称为马赛克(mosaic)状或补丁(patch)状。
氧化物半导体优选至少包含铟。尤其优选包含铟及锌。除此之外，也可以还包含选自铝、镓、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种。
例如，In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS(在CAC-OS中，尤其可以将In-Ga-Zn氧化物称为CAC-IGZO)是指材料分成铟氧化物(以下，称为InOX1(X1为大于0的实数))或铟锌氧化物(以下，称为InX2ZnY2OZ2(X2、Y2及Z2为大于0的实数))以及镓氧化物(以下，称为GaOX3(X3为大于0的实数))或镓锌氧化物(以下，称为GaX4ZnY4OZ4(X4、Y4及Z4为大于0的实数))等而成为马赛克状，且马赛克状的InOX1或InX2ZnY2OZ2均匀地分布在膜中的构成(以下，也称为云状)。
换言之，CAC-OS是具有以GaOX3为主要成分的区域和以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域混在一起的构成的复合氧化物半导体。在本说明书中，例如，当第一区域的In与元素M的原子数比大于第二区域的In与元素M的原子数比时，第一区域的In浓度高于第二区域。
注意，IGZO是通称，有时是指包含In、Ga、Zn及O的化合物。作为典型例子，可以举出以InGaO3(ZnO)m1(m1为自然数)或In(1+x0)Ga(1-x0)O3(ZnO)m0(-1≤x0≤1，m0为任意数)表示的结晶性化合物。
上述结晶性化合物具有单晶结构、多晶结构或CAAC结构。CAAC结构是多个IGZO的纳米晶具有c轴取向性且在a-b面上以不取向的方式连接的结晶结构。
另一方面，CAC-OS与氧化物半导体的材料构成有关。CAC-OS是指如下构成：在包含In、Ga、Zn及O的材料构成中，一部分中观察到以Ga为主要成分的纳米粒子状区域，一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域，并且，这些区域以马赛克状无规律地分散。因此，在CAC-OS中，结晶结构是次要因素。
CAC-OS不包含组成不同的两种以上的膜的叠层结构。例如，不包含由以In为主要成分的膜与以Ga为主要成分的膜的两层构成的结构。
注意，有时观察不到以GaOX3为主要成分的区域与以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域之间的明确的边界。
在CAC-OS中包含选自铝、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种以代替镓的情况下，CAC-OS是指如下构成：一部分中观察到以该金属元素为主要成分的纳米粒子状区域以及一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域以马赛克状无规律地分散。
CAC-OS例如可以通过在对衬底不进行加热的条件下利用溅射法来形成。在利用溅射法形成CAC-OS的情况下，作为沉积气体，可以使用选自惰性气体(典型的是氩)、氧气体和氮气体中的一种或多种。此外，沉积时的沉积气体的总流量中的氧气体的流量比越低越好，例如，将氧气体的流量比设定为0％以上且低于30％，优选为0％以上且10％以下。
CAC-OS具有如下特征：通过根据X射线衍射(XRD：X-ray diffraction)测定法之一的Out-of-plane法利用θ/2θ扫描进行测定时，观察不到明确的峰值。也就是说，根据X射线衍射，可知在测定区域中没有a-b面方向及c轴方向上的取向。
此外，在通过照射束径为1nm的电子束(也称为纳米束)而取得的CAC-OS的电子衍射图案中，观察到环状的亮度高的区域(环状区域)以及在该环状区域内的多个亮点。由此，根据电子衍射图案，可知CAC-OS的结晶结构具有在平面方向及截面方向上没有取向的nc(nano-crystal)结构。
此外，例如在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中，根据通过能量分散型X射线分析法(EDX：Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析(mapping)图像，可确认到：具有以GaOX3为主要成分的区域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域不均匀地分布而混合的构成。
CAC-OS的结构与金属元素均匀地分布的IGZO化合物不同，具有与IGZO化合物不同的性质。换言之，CAC-OS具有以GaOX3等为主要成分的区域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域互相分离且以各元素为主要成分的区域为马赛克状的构成。
在此，以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域的导电性高于以GaOX3等为主要成分的区域。换言之，当载流子流过以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域时，呈现氧化物半导体的导电性。因此，当以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域在氧化物半导体中以云状分布时，可以实现高场效应迁移率(μ)。
另一方面，以GaOX3等为主要成分的区域的绝缘性高于以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域。换言之，当以GaOX3等为主要成分的区域在氧化物半导体中分布时，可以抑制泄漏电流而实现良好的开关工作。
因此，当将CAC-OS用于半导体元件时，通过起因于GaOX3等的绝缘性及起因于InX2ZnY2OZ2或InOX1的导电性的互补作用可以实现高通态电流(Ion)及高场效应迁移率(μ)。
此外，使用CAC-OS的半导体元件具有高可靠性。因此，CAC-OS适用于各种半导体装置的构成材料。
接着，参照截面图对摄像装置的叠层结构进行说明。该截面相当于包括图2的层24所示的点划线A1-A2的高度方向的面。注意，以下所示的绝缘层及导电层等构成要素只是一个例子，也可以含有其他的构成要素。或者，也可以省略以下所示的构成要素的一部分。此外，以下所示的叠层结构可以根据需要反复进行沉积工序、抛光工序等形成。
<叠层结构1>
图17是采用图4所示的布局的摄像装置的截面图的一个例子。在层24中示出晶体管102及晶体管103作为在衬底441中具有沟道形成区域的晶体管。另外，在层24中示出光电转换器件101及电容器106。注意，虽然图17中未图示，但是作为晶体管104及晶体管105优选使用在衬底441中具有沟道形成区域的晶体管。另外，虽然图17示出作为晶体管102及晶体管103使用在衬底441中具有沟道形成区域的晶体管的例子，但也可以使用OS晶体管。
在图17中，将该晶体管表示为平面型晶体管，但是如图18A、图18B所示，也可以采用鳍型晶体管。图18A是沟道长度方向的截面图，图18B是图18A所示的点划线B1-B2的面的沟道宽度方向的截面图。
此外，也可以采用如图18C所示的包括硅薄膜的半导体层417的晶体管。例如，半导体层417可以使用在层24所包括的衬底441上的绝缘层416上形成的单晶硅(SOI(Siliconon Insulator：绝缘体上硅))。
层24中的光电转换器件101具有图16A所示的pn结型光电二极管的结构，由层441n(n型区域)及层441p(p型区域，衬底441的一部分)构成。
一个像素所包括的光电转换器件101被元件分离层443围绕，与相邻的像素的光电转换器件101分离。通过设置元件分离层443，可以抑制因光电转换而发生的载流子向相邻像素的扩散。元件分离层443也可以被用作遮光层、反射层。
作为元件分离层443，可以使用无机绝缘层、有机绝缘层等。另外，也可以在元件分离层443的一部分设置空间。该空间也可以包含空气、惰性气体等气体。另外，该空间也可以处于减压状态。
在图17中，当晶体管102为n沟道型且用作源极及漏极的各低电阻区域的导电型为n型时，晶体管102的源极和漏极中的一方与光电转换器件101的n型区域是共同的。在这些结构中，由于光电转换器件101的完全耗尽化而可以完全传送电荷，从而可以减少噪声。另外，形成在衬底441中的区域441n_2被用作晶体管102的源极和漏极中的另一方。
晶体管103及晶体管102都包括栅电极及栅极绝缘层，在各晶体管中，栅极绝缘层夹在栅电极与层441p间。电极102G被用作晶体管102的栅电极。
在图17所示的结构中，以覆盖晶体管102、晶体管103及光电转换器件101的方式设置有绝缘层222，以覆盖绝缘层222的方式设置有绝缘层223，绝缘层222及绝缘层223位于衬底441与电容器106之间。
层24包括电容器106。电容器106包括布线128、布线129以及夹在布线128与布线129间用作介电质的绝缘层226。在图17中，电容器106与晶体管102、晶体管103及光电转换器件101重叠。
布线128及布线121例如以接触于绝缘层223的方式设置。另外，在图17所示的结构中，布线128通过设置在绝缘层223中的插头与晶体管103的源极和漏极中的一方电连接，布线121通过设置在绝缘层223及绝缘层242中的插头与层441p电连接。
在图17所示的结构中，以覆盖电容器106的方式设置有绝缘层227，绝缘层227位于设置在层21中的绝缘层412上。在图17等所示的结构中，优选将绝缘层227与绝缘层412贴合在一起。
作为层24等中的绝缘层，例如可以使用氧化硅膜等的无机绝缘膜、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂等的有机绝缘膜。另外，也可以层叠氮化硅膜、氧化硅膜、氧化铝膜等。
作为可以作为用于器件间的电连接的布线、电极及插头使用的导电体，适当地选择选自铝、铬、铜、银、金、铂、钽、镍、钛、钼、钨、铪、钒、铌、锰、镁、锆、铍、铟、钌、铱、锶和镧等中的金属元素、以上述金属元素为成分的合金或者组合上述金属元素的合金等而使用即可。该导电体既可以为单层又可以为由不同材料构成的多个层。
在层25设置遮光层451及光学转换层。在此，作为光学转换层示出滤色片452G1。
层26包括绝缘层461及微透镜阵列462。透过微透镜阵列462所包括的各透镜的光穿过正下方的光学转换层而照射到光电转换器件101。通过设置微透镜阵列462，可以将所集聚的光入射到光电转换器件101，所以可以高效地进行光电转换。微透镜阵列462优选由对目的波长的光具有高透光性的树脂或玻璃等形成。
遮光层451可以抑制光入射到相邻的像素。遮光层451可以使用具有遮光性的材料，例如可以使用光的透过率为15％以下的材料。更具体地说，例如可以使用光电转换器件101检测到的光的透过率为15％以下的材料。遮光层451可以使用铝、钨、钛、钽、钼、铬、铜等金属层。此外，也可以层叠该金属层与介电质膜。该介电质膜具有作为反射防止膜的功能。
在光电转换器件101对可见光具有灵敏度时，作为光学转换层可以使用滤色片。通过按每个像素使各滤色片具有R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)、Y(黄色)、C(蓝色)和M(品红色)等的颜色，可以获得彩色图像。在本说明书等中，可见光例如是指360nm以上且760nm以下的光。
图19A的俯视图示出遮光层451、配置为矩阵状的多个光电转换器件101、微透镜阵列462以及光学转换层452。图19B是省略了图19A中的光学转换层452的图，以容易看到光电转换器件101及微透镜阵列462。
在图19A及图19B中，遮光层451被配置为格子状并包括被配置为矩阵状的开口部。多个光电转换器件101的每一个优选以其至少一部分与遮光层451的开口部重叠的方式配置。
图19A示出如下情况：滤色片452R(红色)、滤色片452G1(绿色)、滤色片452G2(绿色)和滤色片452B(蓝色)作为光学转换层452排列，它们与遮光层451重叠。例如可以将滤色片452R、滤色片452G1、滤色片452G2和滤色片452B分别配置在不同的像素中。有时将图19A所示的光学转换层的排列称为拜耳(Bayer)排列。注意，在图19A所示的拜耳排列的例子中，与红色、蓝色、绿色对应的滤色片分别为一个、一个、两个，但与红色、蓝色、绿色对应的滤色片可以分别为两个、一个、一个，与红色、蓝色、绿色对应的滤色片也可以分别为一个、两个、一个。
如图20A所示，在光学转换层的排列中，相邻的两行两列的像素都可以为相同颜色的滤色片。有时将图20A所示的光学转换层的排列称为四拜耳(Quad-Bayer)排列。四拜耳排列是一种有效的扩大高分辨率的摄像装置的动态范围的方式。在图20A所示的排列例中，以相邻的方式配置相同颜色的四个像素。通过将相同颜色的四个像素所检测出的光分别作为不同像素的信号进行处理，可以得到分辨率高的图像。另外，当照度低时，通过将相邻的相同颜色的四个像素用作一个像素来使其工作，可以提高灵敏度，而可以扩大动态范围。
注意，在图20A所示的四拜耳排列的例子中，与红色：蓝色：绿色对应的滤色片个数的比例为1：1：2，但与红色：蓝色：绿色对应的滤色片个数的比例可以为2：1：1，与红色：蓝色：绿色对应的滤色片个数的比例也可以为1：2：1。
注意，图19A及图20A示出对一个光电转换器件101设置一个微透镜的结构，但如图20B所示，也可以采用对包括相同颜色的滤色片的两行两列的像素(总共四个像素)设置一个微透镜的结构。
在图19A、图20A及图20B中，相邻的滤色片之间配置有遮光层451。借助于遮光层451，可以抑制光进入到相邻的像素，而可以抑制相邻的像素之间的混色。
但是，在图20A及图20B中，相邻的相同颜色的滤色片之间不发生混色。因此，如图21A所示，可以采用在相邻的相同颜色的滤色片之间不设置遮光层451的结构。通过采用不设置遮光层451的结构，可以增大像素的受光面积。因此，可以提高摄像装置的灵敏度，而可以进一步扩大摄像装置的动态范围。
另一方面，相邻的像素之间有时产生电噪声等。如图21B所示，通过在相邻的相同颜色的滤色片之间设置具有透光性的透明导电层455，可以实现噪声少且灵敏度高的摄像装置。
作为透明导电层455可以使用具有透光性的导电体，例如可以使用可见光透过率为70％以上且100％以下、优选为80％以上且小于100％的金属氧化物。作为具有透光性的导电体，可以使用铟氧化物、锡氧化物、锌氧化物、铟-锡氧化物、镓-锌氧化物、铟-镓-锌氧化物或者石墨烯等。
图22A所示的结构中包括光电转换器件101的大致半边被遮光层451覆盖的像素10。将以重叠于光电转换器件101的大致左半边的方式具有遮光层451的开口部的像素10称为像素10_L。在像素10_L中，光电转换器件101的大致右半边与遮光层451重叠。另外，将在光电转换器件101的大致右半边具有遮光层451的开口部的像素10称为像素10_R。在像素10_R中，大致左半边与遮光层451重叠。注意，为了容易理解，图22A的俯视图中省略了光学转换层452、微透镜阵列462等，但图23A还示出微透镜阵列462，并且图24A还示出光学转换层452。
图22B示出设置透明导电层455代替图22A中的遮光层451的一部分的结构。注意，为了容易理解，图22B的俯视图中省略光学转换层452、微透镜阵列462等，但图23B还示出微透镜阵列462，并且图24B还示出光学转换层452。
在像素10_L中，与微透镜的光轴为同心的正方形的大致左半边和遮光层451的开口部重叠。在像素10_R中，微透镜的光轴经过其中心的正方形的大致右半边和遮光层451的开口部重叠。通过比较入射到像素10_L的光量与入射到像素10_R的光量，可以通过光瞳分割相位差方式进行焦点检测。在此，微透镜的光轴例如是在俯视时经过微透镜的中心的直线。另外，微透镜的光轴例如大致垂直于衬底441。
考虑像素10_L和像素10_R都包括俯视时具有几乎相同形状的光电转换器件101的情况。在此情况下，像素10_L所包括的光电转换器件101中的与遮光层451的开口部重叠的部分的至少一部分是像素10_R所包括的光电转换器件101中的不与遮光层451的开口部重叠的部分。
入射到像素10_L的光量及入射到像素10_R的光量根据与成像的焦点位置错开的量(散焦量)变化。
作为一个例子，考虑在微透镜的前面配置摄像透镜并通过对摄像透镜进行前后调整来进行对焦的情况。当以焦点位置为基准时有如下两种散焦状态：摄像透镜错开到前面的状态(前面散焦状态)；以及摄像透镜错开到后面的状态(后面散焦状态)。在本发明的一个方式的摄像装置中，入射到一方像素10_L的光量在上述一种散焦状态下增强，而在另一种散焦状态下减弱。另外，入射到像素10_R的光量在上述一种散焦状态(即入射到像素10_L的光量增强的状态)下减弱，而在另一种散焦状态(即入射到像素10_L的光量减弱的状态)下增强。
因此，通过分析入射到像素10_L的光量的变化及入射到像素10_R的光量的变化，可以检测与焦点位置的错开量。注意，在此比较像素的大致左半边和大致右半边的光量来进行焦点检测，但也可以使用像素的大致上半边和大致下半边。或者，只要像素中设置有使入射到光电转换器件的光分别对应于焦点位置的两种散焦状态的两个开口部，遮光区域及开口部就可以具有各种形状。
在俯视时，在以经过与像素10_L重叠的微透镜(以下，第一微透镜)的光轴或中心的第一直线将像素10_L分为两个区域(以下，第三区域及第四区域)的情况下，遮光层451优选与第三区域的小于30％的部分重叠，更优选的是与小于20％的部分重叠。另外，遮光层451优选与第四区域的60％以上的部分重叠，更优选的是与70％以上的部分重叠，进一步优选的是与80％以上的部分重叠。在此，当将垂直于第一直线的方向设定为x轴时，第四区域配置在其x坐标比第三区域大的区域中。
遮光层451的开口部例如优选与第三区域的70％以上的部分重叠，更优选的是与80％以上的部分重叠。
在俯视时，在以经过与像素10_R重叠的微透镜(以下，第二微透镜)的光轴或中心的第二直线将像素10_R分为两个区域(以下，第五区域及第六区域)的情况下，遮光层451优选与第五区域的70％以上的部分重叠，更优选的是与80％以上的部分重叠。另外，遮光层451优选与第六区域的小于40％的部分重叠，更优选的是与小于30％的部分重叠，进一步优选的是与小于20％的部分重叠。在此，第二直线为垂直于x轴的直线。第六区域配置在其x坐标比第五区域大的区域中。
遮光层451的开口部例如优选与第六区域的60％以上的部分重叠，更优选的是与70％以上的部分重叠，进一步优选的是与80％以上的部分重叠。
当俯视图中x轴为水平方向的情况下，第四区域配置在第三区域的右侧。也就是说，在像素10_L被第一直线分为左右的区域的情况下，遮光层451优选与左侧的区域的小于40％的部分重叠，更优选的是与小于30％的部分重叠，进一步优选的是与小于20％的部分重叠，并且优选与右侧的区域的70％以上的部分重叠，更优选的是与80％以上的部分重叠。遮光层451的开口部例如优选与左侧的区域的60％以上的部分重叠，更优选的是与70％以上的部分重叠，进一步优选的是与80％以上的部分重叠。
在x轴为俯视图的左右方向的情况下，第六区域配置在第五区域的右侧。也就是说，在像素10_R被第二直线分为左右的区域的情况下，遮光层451优选与左侧的区域的70％以上的部分重叠，更优选的是与80％以上的部分重叠，并且优选与右侧的区域的小于40％的部分重叠，更优选的是与小于30％的部分重叠，进一步优选的是与小于20％的部分重叠。遮光层451的开口部例如优选与右侧的区域的60％以上的部分重叠，更优选的是与70％以上的部分重叠，进一步优选的是与80％以上的部分重叠。
在此，图24B示出在像素10_L及像素10_R中使用对应于绿色的滤色片的例子，但也可以不在像素10_L及像素10_R中设置滤色片。通过采用不设置滤色片的结构，可以增大光量而有时可以缩短焦点检测所需的时间。
在作为光学转换层452使用波长截止滤波器时，可以实现能够获得各种波长区域的图像的摄像装置。
例如，当作为光学转换层452使用阻挡可见光线的波长以下的光的红外滤光片时，可以获得红外线摄像装置。此外，通过作为光学转换层452使用阻挡近红外线的波长以下的光的滤光片，可以形成远红外线摄像装置。此外，通过作为光学转换层452使用阻挡可见光线的波长以上的光的紫外滤光片，可以形成紫外线摄像装置。
此外，也可以在一个摄像装置内混合地配置功能不同的多个光学转换层。例如，可以将对应于红色、绿色、蓝色、红外的各滤光片分别配置在不同的像素中。图25A示出在四拜耳排列中将滤色片452R(红色)、滤色片452G1(绿色)、滤色片452B(蓝色)、红外滤光片452IR分别配置在不同的像素中的例子。在该结构中，可以同时获取可见光图像及红外光图像。
或者，可以将对应于红色、绿色、蓝色、紫外的各滤光片分别配置在不同的像素中。图25B示出在四拜耳排列中将滤色片452R(红色)、滤色片452G1(绿色)、滤色片452B(蓝色)、紫外滤光片452UV分别配置在不同的像素中的例子。通过采用这种结构，可以同时获取可见光图像及紫外光图像。
此外，通过将闪烁体用于光学转换层452，可以形成用于X射线摄像装置等的获得使辐射强度可视化的图像的摄像装置。当透过拍摄对象的X射线等辐射入射到闪烁体时，由于光致发光现象而转换为可见光线、紫外光线等的光(荧光)。通过由光电转换器件101检测该光来获得图像数据。此外，也可以将该结构的摄像装置用于辐射探测器等。
闪烁体含有如下物质：当闪烁体被照射X射线、伽马射线等辐射时吸收辐射的能量而发射可见光、紫外线的物质。例如，可以使用将Gd2O2S：Tb、Gd2O2S：Pr、Gd2O2S：Eu、BaFCl：Eu、NaI、CsI、CaF2、BaF2、CeF3、LiF、LiI、ZnO等分散到树脂、陶瓷中的材料。
通过进行利用红外线或紫外线的拍摄，可以对摄像装置赋予检测功能、安全功能、传感器功能等。例如，通过进行利用红外线的拍摄，可以进行如下检测：产品的无损检测、农产品的挑选(糖量计的功能等)、静脉识别、医疗检测等。另外，通过进行利用紫外线的拍摄，可以检测从光源或火焰放出的紫外光，而可以进行光源、热源、生产装置等的管理等。
<叠层结构2>
图26是对应于图21B、图25等所示的使用透明导电层455代替遮光层451的一部分的结构的截面图。在图26所示的结构中，遮光层451上设置有绝缘层453，绝缘层453上设置有透明导电层455。
可以在绝缘层453中设置开口部来使透明导电层455与遮光层451电连接。后述的图28等示出如下情况：遮光层451上设置有绝缘层453的开口部；以嵌入开口部的方式形成有透明导电层455；遮光层451与透明导电层455接触。
另外，如图27所示，也可以以有间隔的方式配置相邻的滤色片并在相邻的滤色片之间配置树脂。该树脂例如设置在透明导电层455上。另外，该树脂也可以与透明导电层455的顶面接触。在图27中，例如，滤色片被树脂等覆盖。
或者，也可以在相邻的滤色片之间设置间隙。
另外，设置在相邻的滤色片之间的树脂有时与遮光层451的顶面接触。
图28示出可应用于像素10_L的截面的结构的一个例子。图29示出可应用于像素10_R的截面的结构的一个例子。
在图28中，遮光层451具有与光电转换器件101的大致左半边重叠的开口部。另外，遮光层451具有对光电转换器件101的大致右半边进行遮光的功能。在微透镜阵列462中，入射到与光电转换器件101重叠的微透镜的光束454中，经过透镜的左半边的光束入射到光电转换器件101。
在图29中，遮光层451具有与光电转换器件101的大致右半边重叠的开口部。另外，遮光层451具有对光电转换器件101的大致左半边进行遮光的功能。在向微透镜阵列462中的与光电转换器件101重叠的微透镜入射的光束454中，经过透镜的右半边的光束入射到光电转换器件101。
图30示出层25包括液晶元件470的例子。图30所示的液晶元件470包括透明导电层455、透明导电层471及液晶层472。在图30中，液晶元件470与衬底441之间设置有衬底463a及偏振片464a，液晶元件470与微透镜阵列462之间设置有衬底463b及偏振片464b。另外，液晶元件470与光学转换层452之间也可以设置有绝缘层473。
通过控制施加到液晶元件470的电场，可以控制液晶元件470的透过率。通过控制施加到液晶元件470的电场来降低透过率，可以将液晶元件470用作遮光层。例如，仅在摄像装置进行焦点检测时向液晶元件470供应电信号来仅对光电转换器件101之半边进行遮光，并在不进行焦点检测时提高透过率，由此可以提高不进行焦点检测时的该像素的灵敏度。
作为液晶元件，可以采用使用VA(Vertical Alignment：垂直取向)模式的元件。作为垂直取向模式，可以使用MVA(Multi-Domain Vertical Alignment：多象限垂直取向)模式、PVA(Patterned Vertical Alignment：垂直取向构型)模式、ASV(Advanced SuperView：高级超视觉)模式等。
另外，作为液晶元件，可以采用使用各种模式的液晶元件。例如，除了VA模式以外，可以使用TN(Twisted Nematic：扭曲向列)模式、IPS(In-Plane-Switching：平面切换)模式、FFS(Fringe Field Switching：边缘电场转换)模式、ASM(Axially Symmetric alignedMicro-cell：轴对称排列微单元)模式、OCB(Optically Compensated Birefringence：光学补偿弯曲)模式、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal：铁电性液晶)模式、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal：反铁电液晶)模式、ECB(Electrically ControlledBirefringence：电控双折射)模式、宾主模式等的液晶元件。
另外，液晶元件是利用液晶的光学调制作用而控制光的透过或非透过的元件。液晶的光学调制作用由施加到液晶的电场(包括横向电场、纵向电场或倾斜方向电场)控制。作为用于液晶元件的液晶可以使用热致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶(PDLC:Polymer Dispersed Liquid Crystal：聚合物分散液晶)、高分子网络型液晶(PNLC：Polymer Network Liquid Crystal)、铁电液晶、反铁电液晶等。这些液晶材料根据条件呈现出胆甾相、近晶相、立方相、手向列相、各向同性相等。
另外，作为液晶材料，可以使用正型液晶和负型液晶中的任一种，根据所适用的模式或设计可以采用适当的液晶材料。
另外，为了控制液晶的取向，可以设置取向膜。在采用横向电场方式的情况下，也可以使用不使用取向膜的呈现蓝相的液晶。蓝相是液晶相的一种，是指当使胆甾液晶的温度上升时即将从胆甾相转变到各向同性相之前出现的相。因为蓝相只在窄的温度范围内出现，所以将其中混合了几wt％以上的手征试剂的液晶组合物用于液晶层，以扩大温度范围。包含呈现蓝相的液晶和手征试剂的液晶组成物的响应速度快，并且其具有光学各向同性。另外，包含呈现蓝相的液晶和手征试剂的液晶组成物不需要取向处理，并且视角依赖性小。另外，由于不需要设置取向膜而不需要摩擦处理，因此可以防止由于摩擦处理而引起的静电破坏，并可以降低制造工序中的液晶显示装置的不良及破损。
图31示出作为晶体管102及晶体管103使用OS晶体管的结构的一个例子。在图31中，晶体管102及晶体管103以与光电转换器件101重叠的方式设置，光电转换器件101与晶体管102及晶体管103之间设置有电容器106。注意，晶体管102及晶体管103也可以配置在光电转换器件101与电容器106之间。
从衬底441的被光照射的一面看时，晶体管102及晶体管103配置在比光电转换器件101更深的区域中。因此，可以减小光照射对晶体管102及晶体管103的影响。因此，有时也可以不设置遮光层451。另外，有时也可以设置透明导电层455代替遮光层451。
另外，虽然图31中未图示，衬底441也可以设置有如晶体管104、晶体管105等晶体管、电容器等。
在图31中，晶体管102及晶体管103与设置在衬底441中的晶体管等的半导体元件之间设置有绝缘层425。
参照图32A至图32D说明可用作本发明的一个方式的晶体管的OS晶体管的结构的一个例子。
图32A所示的OS晶体管具有通过在氧化物半导体层及导电层的叠层上设置绝缘层而设置到达该氧化物半导体层的开口部来形成源电极705及漏电极706的自对准型的结构。
除了形成在氧化物半导体层的沟道形成区域708、源极区域703及漏极区域704以外，OS晶体管还可以包括栅电极701、栅极绝缘膜702。在上述开口部中至少设置栅极绝缘膜702及栅电极701。在上述开口部中也可以还设置氧化物半导体层707。
如图32B所示，OS晶体管也可以采用使用栅电极701作为掩模在半导体层形成源极区域703及漏极区域704的自对准型的结构。
或者，如图32C所示，可以采用具有源电极705或漏电极706与栅电极701重叠的区域的非自对准型的顶栅极型晶体管。
OS晶体管包括背栅极735，但也可以不包括背栅极。如图32D所示的晶体管的沟道宽度方向的截面图那样，背栅极735也可以与相对的晶体管的前栅极电连接。作为一个例子，图32D示出图32A所示的晶体管的C1-C2的截面，其他结构的晶体管也是同样的。此外，也可以采用能够对背栅极735供应与前栅极不同的固定电位的结构。
在设置有OS晶体管的层与设置有Si晶体管的层间优选设置绝缘层425。绝缘层425被用作阻挡层。
阻挡层优选使用能够防止氢扩散的膜。在Si器件中，为了使悬空键终结需要氢，但是OS晶体管附近的氢成为在氧化物半导体层中产生载流子的原因之一而降低可靠性。因此，在形成Si器件的层与形成OS晶体管的层间优选设置氢的阻挡膜。
作为该阻挡膜，例如可以使用氧化铝、氧氮化铝、氧化镓、氧氮化镓、氧化钇、氧氮化钇、氧化铪、氧氮化铪、氧化钇稳定氧化锆(YSZ)等。
<封装、模块>
图33A是收纳图像传感器芯片的封装的顶面一侧的外观立体图。该封装包括使图像传感器芯片550(参照图33C)固定的封装衬底510、玻璃盖板520及贴合它们的粘合剂530等。
图33B是该封装的底面一侧的外观立体图。在封装的底面包括以焊球为凸块540的BGA(Ball grid array：球栅阵列)。注意，不局限于BGA，也可以包括LGA(Land grid array：地栅阵列)或PGA(Pin Grid Array：针栅阵列)等。
图33C是省略玻璃盖板520及粘合剂530的一部分而图示的封装的立体图。在封装衬底510上形成电极焊盘560，电极焊盘560与凸块540通过通孔电连接。电极焊盘560通过引线570与图像传感器芯片550电连接。
此外，图33D是将图像传感器芯片收纳在透镜一体型封装内的相机模块的顶面一侧的外观立体图。该相机模块包括使图像传感器芯片551(参照图33F)固定的封装衬底511、透镜盖521及透镜535等。此外，在封装衬底511及图像传感器芯片551之间设置有用作摄像装置的驱动电路及信号转换电路等的IC芯片590(参照图33F)，具有SiP(System inpackage：系统封装)的结构。
图33E是该相机模块的底面一侧的外观立体图。封装衬底511的底面及侧面具有设置有安装用连接盘541的QFN(Quad flat no-lead package：四侧无引脚扁平封装)的结构。注意，该结构是一个例子，也可以设置QFP(Quad flat package：四侧引脚扁平封装)、上述BGA。
图33F是省略透镜盖521及透镜535的一部分而图示的模块的立体图。连接盘541与电极焊盘561电连接，电极焊盘561通过引线571与图像传感器芯片551或IC芯片590电连接。
通过将图像传感器芯片容纳于上述方式的封装中，可以容易实现安装于印刷电路板等，将图像传感器芯片安装在各种半导体装置及电子设备中。
本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。
(实施方式4)
作为可以使用根据本发明的一个方式的摄像装置的电子设备，可以举出显示装置、个人计算机、具备记录媒体的图像存储装置及图像再现装置、移动电话机、包括便携式的游戏机、便携式数据终端、电子书阅读器、拍摄装置诸如视频摄像机或数码静态相机等、护目镜型显示器(头戴式显示器)、导航系统、音频再现装置(汽车音响系统、数字音频播放器等)、复印机、传真机、打印机、多功能打印机、自动柜员机(ATM)以及自动售货机等。图34A至图34F示出这些电子设备的具体例子。
图34A是移动电话机的一个例子，该移动电话机包括外壳981、显示部982、操作按钮983、外部连接接口984、扬声器985、麦克风986、摄像头987等。该移动电话机在显示部982具有触摸传感器。通过用手指、触屏笔等触摸显示部982可以进行打电话或输入文字等各种操作。此外，也可以将本发明的一个方式的摄像装置及其工作方法用于该移动电话机。由此除了彩色图像以外还可以取得红外线图像。
图34B是便携式数据终端，该便携式数据终端包括外壳911、显示部912、扬声器913、摄像头919等。通过显示部912所具有的触摸面板功能可以输入且输出信息。此外，可以从由摄像头919获取的图像中识别出文字等，并可以使用扬声器913以语音输出该文字。可以将本发明的一个方式的摄像装置及其工作方法用于该便携式数据终端。由此除了彩色图像以外还可以取得红外线图像。
图34C是监控摄像机，该监控摄像机包括支架951、摄像单元952及保护罩953等。在摄像单元952中设置旋转机构等，通过设置在天花板可以拍摄周围。可以将本发明的一个方式的摄像装置及其工作方法用于该摄像单元。由此除了彩色图像以外还可以取得红外线图像。注意，“监控摄像机”是一般名称，不局限于其用途。例如，具有作为监控摄像机的功能的装置被称为摄影机或视频摄像机。
图34D是视频摄像机，该视频摄像机包括第一外壳971、第二外壳972、显示部973、操作键974、透镜975、连接部976、扬声器977、麦克风978等。操作键974及透镜975设置在第一外壳971中，显示部973设置在第二外壳972中。可以将本发明的一个方式的摄像装置及其工作方法用于该视频摄像机。由此除了彩色图像以外还可以取得红外线图像。
图34E是数码相机，该数码相机包括外壳961、快门按钮962、麦克风963、发光部967以及透镜965等。可以将本发明的一个方式的摄像装置及其工作方法用于该数码相机。由此除了彩色图像以外还可以取得红外线图像。
图34F是手表型信息终端，该手表型信息终端包括显示部932、外壳兼腕带933以及摄像头939等。显示部932也可以包括用来进行信息终端的操作的触摸面板。显示部932及外壳兼腕带933具有柔性，并且适合佩戴于身体。可以将本发明的一个方式的摄像装置及其工作方法用于该信息终端。由此除了彩色图像以外还可以取得红外线图像。
图35A是示出作为移动体的一个例子的汽车的外观图。图35B是汽车内的数据的递送的简图。汽车890包括多个摄像头891等。本发明的一个方式的摄像装置及其工作方法可以应用于摄像头891。另外，汽车890包括红外线雷达、毫米波雷达、激光雷达等各种传感器(未图示)等。
汽车890的摄像头891等可以使用集成电路893。汽车890通过将摄像头891从多个拍摄方向892拍摄的多个图像在集成电路893中进行处理并通过总线894等利用主体控制器895等对多个图像进行综合分析，来判断周围的交通状况诸如护栏或行人的有无等，由此可以进行自动驾驶。另外，还可以将本发明的一个方式的摄像装置及其工作方法用于进行导航、危险预测等的系统。
在集成电路893中，通过对所得到的图像数据进行神经网络等的运算处理，例如可以进行图像的高分辨率化、图像噪声的减少、人脸识别(安全目的等)、物体识别(自动驾驶的目的等)、图像压缩、图像校正(宽动态范围化)、无透镜图像传感器的图像恢复、位置对准、文字识别、反射眩光等的降低等处理。
注意，在上面作为移动体的一个例子说明汽车，汽车可以为包括内燃机的汽车、电动汽车、氢能汽车等中的任意个。另外，移动体不局限于汽车。例如，作为移动体，也可以举出电车、单轨铁路、船舶、飞行物(直升机、无人驾驶飞机(无人机)、飞机、火箭)等，可以对这些移动体应用本发明的一个方式的计算机，以提供利用人工智能的系统。
本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。
[符号说明]
10：像素、10_L：像素、10_R：像素、21：层、24：层、25：层、26：层、31：像素阵列、32：电路、33：电路、34：电路、35：电路、36：电路、38：电路、100：像素、101：光电转换器件、101C：光电转换器件、101D：光电转换器件、102：晶体管、102G：电极、103：晶体管、104：晶体管、105：晶体管、106：电容器、107：晶体管、108：晶体管、121：布线、122：布线、123：布线、124：布线、125：布线、127：布线、128：布线、129：布线、131：布线、132：布线、133：布线、133_1：布线、133_2：布线、133_3：布线、134：布线、135：布线、135_1：布线、135_2：布线、135_3：布线、142：栅电极、143：栅电极、144：栅电极、145：栅电极、161：晶体管、162：晶体管、163：电容器、200：像素区块、201：电路、202：电容器、203：晶体管、204：晶体管、205：晶体管、206：晶体管、207：晶体管、211：布线、212：布线、213：布线、215：布线、216：布线、217：布线、218：布线、219：布线、222：绝缘层、223：绝缘层、226：绝缘层、227：绝缘层、242：绝缘层、300：像素阵列、301：电路、302：电路、303：电路、304：电路、305：电路、311：布线、320：存储单元、325：参照存储单元、330：电路、350：电路、360：电路、370：电路、411：衬底、412：绝缘层、416：绝缘层、417：半导体层、425：绝缘层、441：衬底、441n：层、441n_2：区域、441p：层、443：元件分离层、451：遮光层、452：光学转换层、452B：滤色片、452G1：滤色片、452G2：滤色片、452IR：红外滤光片、452R：滤色片、452UV：紫外滤光片、453：绝缘层、454：光束、455：透明导电层、461：绝缘层、462：微透镜阵列、463a：衬底、463b：衬底、464a：偏振片、464b：偏振片、470：液晶元件、471：透明导电层、472：液晶层、473：绝缘层、510：封装衬底、511：封装衬底、520：玻璃盖板、521：透镜盖、530：粘合剂、535：透镜、540：凸块、541：连接盘、550：图像传感器芯片、551：图像传感器芯片、560：电极焊盘、561：电极焊盘、565a：层、565b：层、565c：层、570：引线、571：引线、590：IC芯片、701：栅电极、702：栅极绝缘膜、703：源极区域、704：漏极区域、705：源电极、706：漏电极、707：氧化物半导体层、708：沟道形成区域、735：背栅极、890：汽车、891：摄像头、892：拍摄方向、893：集成电路、894：总线、895：主机控制器、901：电路部、911：外壳、912：显示部、913：扬声器、919：摄像头、932：显示部、933：外壳兼腕带、939：摄像头、951：支架、952：摄像单元、953：保护罩、961：外壳、962：快门按钮、963：麦克风、965：透镜、967：发光部、971：外壳、972：外壳、973：显示部、974：操作键、975：透镜、976：连接部、977：扬声器、978：麦克风、981：外壳、982：显示部、983：操作按钮、984：外部连接端口、985：扬声器、986：麦克风、987：摄像头

Claims (15)

1.一种摄像装置，包括：
具有n个像素(n为4以上的自然数)的像素阵列；以及
配置在所述像素阵列上的遮光层及透明导电层，
其中，所述n个像素都包括光电转换器件，
所述遮光层具有与第一像素重叠的第一区域及与第二像素重叠的第二区域，
所述透明导电层具有与所述第一区域重叠的区域及与所述第二区域重叠的区域，
所述透明导电层具有透光性，
所述透明导电层与所述第一区域及所述第二区域电连接，
第一光入射到所述第一像素所包括的光电转换器件，
第二光入射到所述第二像素所包括的光电转换器件，
并且，所述摄像装置具有使用所述转换第一光而成的第一电信号和所述转换第二光而成的第二电信号进行处理的功能。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，所述摄像装置具有使用所述转换第一光而成的第一电信号和所述转换第二光而成的第二电信号进行成像的焦点位置的检测的功能。
3.根据权利要求1或2所述的摄像装置，
其中所述透明导电层具有与第三像素至第n像素中的两个以上重叠的区域。
4.根据权利要求1所述的摄像装置，
其中所述透明导电层具有排列的多个开口部，
所述多个开口部的每一个与所述第三像素至所述第n像素中的一个以上重叠，
并且所述多个开口部排列成格子状。
5.根据权利要求4所述的摄像装置，还包括：
具有m个微透镜(m为(n-1)以下的自然数)的微透镜阵列，
其中第一微透镜与所述第一像素重叠，
第二微透镜与所述第二像素重叠，
在俯视时，在以经过所述第一微透镜的光轴的第一直线将所述第一像素分为第三区域及第四区域这两个区域的情况下，所述第一区域与所述第三区域的小于40％的部分重叠，并与所述第四区域的70％以上的部分重叠，
在俯视时，在以经过所述第二微透镜的光轴的第二直线将所述第二像素分为第五区域及第六区域这两个区域的情况下，所述第二区域与所述第五区域的70％以上的部分重叠，并与所述第六区域的小于40％的部分重叠，
所述第一直线与所述第二直线平行，
并且在俯视时，在以垂直于所述第一直线及所述第二直线的方向为x轴的情况下，所述第四区域配置在其x坐标比所述第三区域大的区域中，所述第六区域配置在其x坐标比所述第五区域大的区域中。
6.根据权利要求4所述的摄像装置，还包括：
具有m个微透镜(m为(n-1)以下的自然数)的微透镜阵列，
其中第一微透镜与所述第一像素、所述第二像素、所述第三像素及第四像素重叠，
并且第二微透镜与第五像素、第六像素、第七像素及第八像素重叠。
7.根据权利要求6所述的摄像装置，
其中所述遮光层具有第一开口部，
所述第一开口部与所述第五像素、所述第六像素、所述第七像素及所述第八像素重叠，
并且所述透明导电层具有与所述第一开口部重叠的区域。
8.根据权利要求6或7所述的摄像装置，
其中红色、绿色和蓝色中的任意颜色的滤色片以重叠的方式分别设置于每个所述第三像素至所述第n像素上，
所述第一像素、所述第二像素、所述第三像素和所述第四像素上设置有相同颜色的滤色片，
并且所述第五像素、所述第六像素、所述第七像素和所述第八像素上设置有相同颜色的滤色片。
9.根据权利要求1所述的摄像装置，
其中所述n个像素都包括晶体管，
并且所述遮光层与每个所述第三像素至所述第n像素所包括的所述晶体管中的一个以上重叠。
10.根据权利要求1所述的摄像装置，
其中所述n个像素都包括沟道形成区域中含有氧化物半导体的晶体管。
11.根据权利要求1所述的摄像装置，
其中所述光电转换器件是设置在硅衬底上的pn结型二极管。
12.一种摄像装置，包括：
具有两个以上的像素的像素阵列；以及
配置在所述像素阵列上的液晶元件，
其中，所述像素阵列所包括的像素都包括光电转换器件，
所述液晶元件具有与第一像素重叠的第一区域及与第二像素重叠的第二区域，
第一光入射到所述第一像素所包括的光电转换器件，
第二光入射到所述第二像素所包括的光电转换器件，
并且，所述摄像装置具有使用转换所述第一光而成的第一电信号和转换所述第二光而成的第二电信号进行成像的焦点位置的检测的功能。
13.根据权利要求12所述的摄像装置，
其中所述液晶元件具有如下功能：进行所述焦点位置的所述检测时遮蔽光，不进行所述检测时使光透过。
14.一种电子设备，包括：
权利要求1至13中任一项所述的摄像装置；以及
显示部。
15.一种移动体，包括：
权利要求1至13中任一项所述的摄像装置；以及
具有图像处理功能的集成电路。
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