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CN111698437B - 固态成像装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及能够以较低的制造难度设置相位差像素的固态成像装置和电子设备。本发明提供了一种固态成像装置，所述固态成像装置包括二维地排列有多个像素的像素阵列单元，其中所述像素阵列单元具有其中包括相邻的同色的像素的像素组规则地排列的排列模式，和在以所述排列模式排列的多个像素组中，构成遮光像素组的像素在相同方向侧被遮光，所述遮光像素组是包括在光入射侧的一部分中被遮光的像素的像素组。例如，本技术适用于具有相位差检测用的像素的CMOS图像传感器。

Description

固态成像装置和电子设备
相关申请的交叉参考
本申请是中国专利申请第201880033579.8号的分案申请，第201880033579.8号的专利申请其申请日是2018年6月15日，发明名称是“固态成像装置和电子设备”。
技术领域
本公开涉及固态成像装置和电子设备，更具体地，涉及能够以较低的制造难度设置相位差像素的固态成像装置和电子设备。
背景技术
近年来，为了提高自动聚焦速度，使用其中配置有相位差检测用的像素(以下称为相位差像素)的固态成像装置。
作为这种相位差像素的结构，已知通过将诸如光电二极管等多个光电转换元件埋入一个片上透镜来进行光瞳分割的结构(例如，参照专利文献1)。
此外，作为在像素阵列单元中二维排列的多个像素的排列模式，已知这样的排列模式，其中与相邻的同色的像素(同色的2×2的四个像素)共享像素电路的共享像素被规则地排列。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开No.2015-12127
发明内容
发明要解决的问题
顺便提及地，在采用其中包括相邻的同色的像素的共享像素被规则地排列的排列模式的情况下，在设置相位差像素时，如果要针对一个片上透镜设置多个光电转换元件，则制造难度通常会增加。
换句话说，在具有其中针对一个片上透镜设置多个光电转换元件的结构的共享像素中，通常，与具有其中设有一个光电转换元件的结构的普通像素相比，需要增加片上透镜的尺寸。此外，需要改变普通像素和相位差像素之间的驱动方法。
因此，由于需要部分地改变像素的结构，并且从制造的角度来看难度增加，所以需要一种技术来以较低的制造难度设置相位差像素。
鉴于这样的情况作出了本公开，并且本公开使得能够以较低的制造难度设置相位差像素。
问题的解决方案
根据本公开一方面的固态成像装置是一种这样的固态成像装置，所述固态成像装置包括：二维地排列有多个像素的像素阵列单元，其中所述像素阵列单元具有其中包括相邻的同色的像素的多个像素组规则地排列的排列模式，和在以所述排列模式排列的多个像素组中，构成遮光像素组的像素在相同方向侧被遮光，所述遮光像素组是包括在光入射侧的一部分中被遮光的像素的像素组。
在根据本公开一方面的固态成像装置中，设有其中多个像素二维地排列的像素阵列单元，并且所述像素阵列单元具有其中包括相邻的同色的像素的多个像素组规则地排列的排列模式，和在以所述排列模式排列的多个像素组中，构成遮光像素组的像素在相同方向侧被遮光，所述遮光像素组是包括在光入射侧的一部分中被遮光的像素的像素组。
根据本公开一方面的电子设备是一种这样的电子设备，所述电子设备包括：成像单元，所述成像单元包括固态成像装置，所述固态成像装置包括二维地排列有多个像素的像素阵列单元，所述像素阵列单元具有其中包括相邻的同色的像素的多个像素组规则地排列的排列模式，和在以所述排列模式排列的多个像素组中，构成遮光像素组的像素在相同方向侧被遮光，所述遮光像素组是包括在光入射侧的一部分中被遮光的像素的像素组；和控制单元，所述控制单元基于从所述遮光像素组的输出获得的相位差检测结果来执行自动聚焦控制。
在根据本公开一方面的电子设备中，设有成像单元，所述成像单元包括固态成像装置，在所述固态成像装置中设有其中多个像素二维地排列的像素阵列单元，所述像素阵列单元具有其中包括相邻的同色的像素的多个像素组规则地排列的排列模式，和在以所述排列模式排列的多个像素组中，构成遮光像素组的像素在相同方向侧被遮光，所述遮光像素组是包括在光入射侧的一部分中被遮光的像素的像素组。然后，基于从所述遮光像素组的输出获得的相位差检测结果来执行自动聚焦控制。
发明的效果
根据本公开的一方面，能够以较低的制造难度设置相位差像素。
注意，这里记载的效果不必须受到限制，并且可以是本公开中记载的任何效果。
附图说明
图1是示出了根据本公开的技术适用的固态成像装置的实施方案的构成例的框图。
图2是用于说明单一像素的饱和电子量的图。
图3是用于说明分割像素的相加饱和电子量的图。
图4是用于说明根据本公开的技术适用的像素的结构的图。
图5是用于说明模拟信号相加处理的图。
图6是示出了在像素阵列单元中排列的多个像素的平面布局的图。
图7是示出了左遮光像素组的结构的示例的图。
图8是示出了右遮光像素组的结构的示例的图。
图9是示出了在像素阵列单元中排列的多个像素的结构的断面图。
图10是示出了通过模拟信号相加处理获得的像素信号的示例的图。
图11是示出了根据本公开的技术适用的像素的构成的电路图。
图12是示出了包括根据本公开的技术适用的固态成像装置的电子设备的构成例的框图。
图13是示出了根据本公开的技术适用的固态成像装置的使用例的图。
图14是示出了车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。
图15是示出了车外信息检测单元和成像单元的安装位置的示例的说明图。
具体实施方式
在下文中，参照附图对根据本公开的技术(本技术)的实施方案进行说明。注意，将按照以下顺序进行说明。
1.固态成像装置的构成
2.本技术的实施方案
3.变形例
4.电子设备的构成
5.固态成像装置的使用例
6.移动体的应用例
<1.固态成像装置的构成>
(固态成像装置的构成例)
图1是示出了根据本公开的技术适用的固态成像装置的实施方案的构成例的框图。
图1的CMOS图像传感器10是使用互补金属氧化物半导体(CMOS)的固态成像装置的示例。CMOS图像传感器10经由光学透镜系统(未示出)获取来自被摄体的入射光(图像光)，并且将在成像面上成像的入射光量以像素为单位转换为电气信号，并输出该电气信号作为像素信号。
在图1中，CMOS图像传感器10包括像素阵列单元11、垂直驱动电路12、列信号处理电路13、水平驱动电路14、输出电路15、控制电路16以及输入/输出端子17。
在像素阵列单元11中，多个像素组200二维地(矩阵状)排列。每个像素组200包括同色的四个像素100(2×2的四个像素)。
作为同色的四个像素100，每个像素组200包括与红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)滤色器相对应的红色(R)像素、绿色(G)像素或蓝色(B)像素。此外，每个像素组200构造成共享像素，其中像素电路由同色的四个像素100共享。
在每个像素组200中，同色的像素100各自包括作为光电转换元件的光电二极管(PD)和传输晶体管。此外，在每个像素组200中，同色的四个像素100共享作为像素电路的复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管。
注意，如稍后将详细说明的，在像素阵列单元11中，各自包括作为相位差像素的白色(W)像素(2×2的四个像素)的遮光像素组配置成以重复图案分散。相位差像素是相位差检测用的像素，也称为相位检测自动聚焦(PDAF)像素等。
例如，垂直驱动电路12包括移位寄存器，并且选择预定的像素驱动线21以将用于驱动像素100或像素组200的驱动信号(脉冲)供给到所选择的像素驱动线21，并以行为单位驱动像素100或像素组200。
换句话说，垂直驱动电路12在垂直方向上以行为单位顺次地选择性地扫描像素阵列单元11的各像素100或各像素组200，并且将基于根据在各像素100的光电二极管中的受光量生成的电荷(信号电荷)的像素信号经由垂直信号线22供给到各列信号处理电路13。
列信号处理电路13针对用于像素组200的各个列配置，并且针对各个像素列对从像素组200的一行输出的信号执行诸如降噪等信号处理。例如，列信号处理电路13执行诸如用于减少像素固有的固定模式噪声的相关双采样(CDS)以及模拟/数字(A/D)转换等信号处理。
例如，水平驱动电路14包括移位寄存器，并且通过顺次地输出水平扫描脉冲来依次选择各列信号处理电路13，并且使各列信号处理电路13将像素信号输出到水平信号线23。
输出电路15对经由水平信号线23从各列信号处理电路13顺次供给的信号执行信号处理，并输出该信号。注意，例如，输出电路15可以仅执行缓冲，并且可以执行黑电平调整、列变化校正、各种类型的数字信号处理等。
控制电路16控制CMOS图像传感器10的各单元的操作。
此外，控制电路16基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟信号来生成作为垂直驱动电路12、列信号处理电路13、水平驱动电路14等的操作的基准的控制信号和时钟信号。控制电路16将生成的控制信号和时钟信号输出到垂直驱动电路12、列信号处理电路13、水平驱动电路14等。
输入/输出端子17与外部交换信号。
如上所述构造的图1的CMOS图像传感器10是称为列AD方式的CMOS图像传感器，其中针对各个像素列配置用于执行CDS处理和AD转换处理的列信号处理电路13。此外，例如，图1的CMOS图像传感器10可以是背面照射型CMOS图像传感器。
<2.本技术的实施方案>
顺便提及地，作为排列在像素阵列单元11(图1)中的像素的结构，已知这样的一种结构，其中像素被分割并且由那些分割像素获得的饱和电子量被相加在一起以增加饱和电子量(Qs)。
例如，在图2的A中，示出了其中在一个片上透镜111的正下方形成有作为光电转换元件的光电二极管112的结构的断面图。
此外，在图2的B中，示出了光电二极管112的饱和电子量(Qs)，其中横轴是光电二极管112(图2的A)的深度(PD深度)，纵轴是电位。然而，作为光电二极管112的深度，与光入射面相对的表面的深度由深度D1表示，并且光入射面的深度由深度D2表示。
另一方面，在图3的A中，示出了在光电二极管112(图2的A)被分割成光电二极管112-1和光电二极管112-2这两个情况下的结构的断面图。这里，针对光电二极管112-1形成片上透镜111-1，并且针对光电二极管112-2形成片上透镜111-2。
另外，在图3的B中，作为饱和电子量(Qs)，其中横轴为PD深度且纵轴为电位，在左侧示出了光电二极管112-1(图3的A)的饱和电子量，在右侧示出了光电二极管112-2(图3的A)的饱和电子量。然而，作为光电二极管112-1和光电二极管112-2的深度，与光入射面相对的表面的深度由深度D1表示，并且光入射面的深度由深度D2表示。
这里，考虑通过将光电二极管112-1的饱和电子量和光电二极管112-2的饱和电子量相加而获得的饱和电子量(以下称为相加的饱和电子量)。换句话说，如果将图2的B所示的作为单一像素的光电二极管112的饱和电子量与图3的B所示的作为分割像素的光电二极管112-1和光电二极管112-2的相加饱和电子量进行比较，则建立下式(1)的关系。
分割像素的相加饱和电子量>单一像素的饱和电子量(1)
由于这种关系，所以例如，在制造具有2μm尺寸的像素的情况下，具有1μm尺寸的分割像素的相加饱和电子量大于具有2μm尺寸的单一像素的饱和电子量。因此，仅需要采用分割像素的结构，以增加相同尺寸像素的饱和电子量并制造高感度像素。
这里，作为分割像素的结构，例如，可以使用如图4所示的结构。换句话说，如图4所示，在一边的尺寸为L2＝2μm的颜色像素的情况下，可以通过配置一边的尺寸为L1＝1μm的同色的四个分割像素来增加饱和电子量。换句话说，这里，可以认为包括相邻的同色的四个像素(2×2像素)的像素组被构造成共享像素电路的共享像素。
注意，在图4中，排列在像素阵列单元11中的像素100的i行j列表示为像素100(i,j)，并且每个包括相邻的同色的四个像素(2×2像素)的像素组200的k行l列表示为像素组200(k,l)。
此外，在下面的说明中，R像素表示其上设有红色(R)滤色器作为滤色器并且从透过R滤色器的光获得与红色(R)成分光相对应的电荷的像素。此外，G像素表示从透过绿色(G)滤色器的光获得与绿色(G)成分光相对应的电荷的像素。此外，B像素表示从透过蓝色(B)滤色器的光获得与蓝色(B)成分光相对应的电荷的像素。
例如，在图4所示的像素阵列单元11内的八行八列的像素阵列中，如果左上像素100的配置位置表示为像素100(1,1)，则R像素组200(1,3)包括R像素100(1,5)、R像素100(1,6)、R像素100(2,5)和R像素100(2,6)的四个红色(R)像素(共享像素)。
此外，G像素组200(1,4)包括G像素100(1,7)、G像素100(1,8)、G像素100(2,7)和G像素100(2,8)的四个绿色(G)像素(共享像素)。此外，G像素组200(2,3)包括G像素100(3,5)、G像素100(3,6)、G像素100(4,5)和G像素100(4,6)的四个绿色(G)像素(共享像素)。
此外，B像素组200(2,4)包括B像素100(3,7)、B像素100(3,8)、B像素100(4,7)和B像素100(4,8)的四个蓝色(B)像素(共享像素)。
如上所述，在像素阵列单元11中，各自包括四个红色(R)像素(2×2个像素)的R像素组200、各自包括四个绿色(G)像素(2×2个像素)的G像素组200和各自包括四个蓝色(B)像素(2×2像素)的B像素组200规则地排列，并形成拜耳阵列。
注意，拜耳阵列是这样的阵列模式，其中绿色(G)的G像素以棋盘状图案配置，并且在其余部分中，红色(R)的R像素和蓝色(B)的B像素在各行中交替配置。
然后，由于构成每个R像素组200的四个R像素100被构造成共享像素电路的共享像素，所以将从四个R像素100获得的像素信号(模拟信号)在浮动扩散区域(FD)中相加在一起，并生成R成分信号(R像素信号)。
类似地，在每个G像素组200中，将从作为共享像素电路的共享像素的四个G像素100获得的像素信号(模拟信号)相加在一起，并且生成G成分信号(G像素信号)。此外，类似地，在每个B像素组200中，将从作为共享像素电路的共享像素的四个B像素100获得的像素信号(模拟信号)相加在一起，并且生成B成分信号(B像素信号)。
结果，如图5所示，在以拜耳阵列配置的像素组200中，从每个R像素组200获得其中四个像素的像素信号相加在一起的R像素信号。从每个G像素组200获得其中四个像素的像素信号相加在一起的G像素信号，并且从每个B像素组200获得其中四个像素的像素信号相加在一起的B像素信号。
再次参照图4，这里，在像素阵列单元11中，如果关注配置有像素组200(2,2)的区域，则如果该区域是拜耳阵列，那么通常地，应该配置B像素组200(2,2)，但是这里，配置了左遮光像素组200(2,2)。左遮光像素组200包括四个左遮光像素100，其是共享像素电路的共享像素，并且将四个像素的像素信号相加在一起，由此如图5所示获得了左遮光像素信号。这里，左遮光像素100是在从光入射侧观察的情况下在左侧区域中被遮光的各像素。
注意，如稍后将详细说明的，在像素阵列单元11中，与左遮光像素100一起，每个包括右遮光像素100的右遮光像素组200配置成以重复图案分散，该右遮光像素是在右侧区域中被遮光的各像素。在每个右遮光像素组200中，将四个像素的像素信号相加在一起，由此获得右遮光像素信号。然后，基于如此获得的左遮光像素信号和右遮光像素信号来检测两个图像之间的相位差。
(像素的平面布局)
图6是示出了排列在像素阵列单元11中的多个像素100的平面布局的图。
在图6中，在像素阵列单元11内二维地排列的多个像素100中，从光入射侧观察时，像素100示出为在左上区域中排列的64行64列的区域。这里，相邻的同色的四个像素构成同色的各像素组200。注意，在图6的平面布局中，示出了与像素组200的k行l列相对应的行号和列号，以便于理解。
换句话说，在图6的像素阵列单元11中，各自包括四个红色(R)像素(2×2像素)的R像素组200、各自包括四个绿色(G)像素(2×2像素)的G像素组200、各自包括四个蓝色(B)像素(2×2像素)的B像素组200规则地排列，并且形成拜耳阵列。
此外，如果关注配置有像素组200(2,2)的区域，则代替B像素组200(2,2)，配置有左遮光像素组200(2,2)。
这里，如图7所示，左遮光像素组200(2,2)包括左遮光像素100(3,3)、左遮光像素100(3,4)、左遮光像素100(4,3)和左遮光像素100(4,4)的四个像素(共享像素)。
例如，在左遮光像素100(3,3)中，在从光入射侧观察的情况下，左侧区域(图中黑色表示的区域)被遮光。此外，类似于左遮光像素100(3,3)，同样在左遮光像素100(3,4)、左遮光像素100(4,3)和左遮光像素100(4,4)中，左侧区域(图中黑色表示的区域)被遮光。
换句话说，在包括这四个左遮光像素100的左遮光像素组200(2,2)中，左遮光像素100(3,3)、左遮光像素100(3,4)、左遮光像素100(4,3)和左遮光像素100(4,4)在左侧区域均被遮光，并且在相同方向上被遮光(相同方向侧被遮光)。
再次参照图6，在像素阵列单元11中，类似于像素组200(2,2)，在像素组200(2,10)、像素组200(14,6)和像素组200(14,14)中，代替B像素组200，配置有左遮光像素组200。
然后，在左遮光像素组200(2,10)、左遮光像素组200(14,6)和左遮光像素组200(14,14)中，类似于左遮光像素组200(2,2)，四个左遮光像素100中的每个的左侧区域被遮光，并且在相同方向上被遮光(相同方向侧被遮光)。
此外，如果关注配置有像素组200(6,2)的区域，则代替B像素组200(6,2)，配置有右遮光像素组200(6,2)。
这里，如图8所示，右遮光像素组200(6,2)包括右遮光像素100(11,3)、右遮光像素100(11,4)、右遮光像素100(12,3)和右遮光像素100(12,4)的四个像素(共享像素)。
例如，在右遮光像素100(11,3)中，在从光入射侧观察的情况下，右侧区域(图中黑色表示的区域)被遮光。此外，类似于右遮光像素100(11,3)，同样在右遮光像素100(11,4)、右遮光像素100(12,3)和右遮光像素100(12,4)中，右侧区域(图中黑色表示的区域)被遮光。
换句话说，在包括这四个右遮光像素100的右遮光像素组200(6,2)中，右遮光像素100(11,3)、右遮光像素100(11,4)、右遮光像素100(12,3)和右遮光像素100(12,4)在右侧区域均被遮光，并且在相同方向上被遮光(相同方向侧被遮光)。
再次参照图6，在像素阵列单元11中，类似于像素组200(6,2)，在像素组200(6,10)、像素组200(10,6)和像素组200(10,14)中，代替B像素组200，配置有右遮光像素组200。
然后，类似于右遮光像素组200(6,2)，在右遮光像素组200(6,10)、右遮光像素组200(10,6)和右遮光像素组200(10,14)中，四个右遮光像素100中的每个的右侧区域被遮光，并且在相同方向上被遮光(相同方向侧被遮光)。
如上所述，在像素阵列单元11中，各自包括2×2的四个R像素100的R像素组200、各自包括2×2的四个G像素100的G像素组200和各自包括2×2的四个B像素100的B像素组200以拜耳阵列排列，但是B像素组200的一部分被左遮光像素组200或右遮光像素组200替换。
具体地，在像素阵列单元11中，左遮光像素组200(2,2)和左遮光像素组200(2,10)配置在第二行中，并且右遮光像素组200(6,2)和右遮光像素组200(6,10)配置在第六行中。此外，右遮光像素组200(10,6)和右遮光像素组200(10,14)配置在第十行中，并且左遮光像素组200(14,6)和左遮光像素组200(14,14)配置在第十四行中。
换句话说，在像素阵列单元11中，左遮光像素组200(2,2)和右遮光像素组200(6,2)配置在第二列中，并且右遮光像素组200(10,6)和左遮光像素组200(14,6)配置在第六列中。此外，左遮光像素组200(2,10)和右遮光像素组200(6,10)配置在第十列中，并且右遮光像素组200(10,14)和左遮光像素组200(14,14)配置在第十四列中。
换句话说，在像素阵列单元11中，遮光区域左右对称的左遮光像素组200和右遮光像素组200组合成相位差检测用的像素(相位差像素)，并且基于从这些左遮光像素组和右遮光像素组获得的左遮光像素信号和右遮光像素信号，生成相位差检测用的图像，并且检测相位差。
例如，在图6中，左遮光像素组200(2,2)和右遮光像素组200(6,2)的组合、左遮光像素组200(2,10)和右遮光像素组200(6,10)的组合、左遮光像素组200(14,6)和右遮光像素组200(10,6)的组合以及左遮光像素组200(14,14)和右遮光像素组200(10,14)的组合可以是一对相位差像素。
注意，在图6的像素阵列单元中，示出了如下的情况：代替B像素组200，配置有左遮光像素组200和右遮光像素组200；然而，代替R像素组200或G像素组200，也可以配置左遮光像素组200和右遮光像素组200。
此外，不仅代替同色的像素组200，而且代替不同色的像素组200，可以配置左遮光像素组200和右遮光像素组200。例如，在代替B像素组200配置左遮光像素组200的情况下，代替G像素组200，可以配置右遮光像素组200。
此外，图6所示的排列模式是左遮光像素组200和右遮光像素组200配置成以重复图案分散在像素阵列单元11中的配置的示例，并且左遮光像素组200和右遮光像素组200可以以其他图案配置，只要多个左遮光像素组200和右遮光像素组200以规则间隔配置。注意，在上述说明中，已经说明了其中在像素阵列单元11内颜色像素组200以拜耳阵列规则排列的情况作为示例；然而，可以采用其他的排列模式。
(像素的断面结构)
图9是示出了排列在像素阵列单元11中的多个像素100的结构的断面图。
图9示出了作为包括左遮光像素组200的像素组200的断面的第三行中的像素100的X1-X1’断面。图9示出了作为既不包括左遮光像素组200也不包括右遮光像素组200的像素组200的断面的第七行中的像素100的X2-X2’断面。
再次地，如果左上像素100的配置位置表示为像素100(1,1)，则X1-X1’断面的对象是G像素100(3,1)、G像素100(3,2)、左遮光像素100(3,3)、左遮光像素100(3,4)、G像素100(3,5)、G像素100(3,6)、B像素100(3,7)和B像素100(3,8)。
然而，G像素100(3,1)和G像素100(3,2)包括在G像素组200(2,1)中，并且左遮光像素100(3,3)和左遮光像素100(3,4)包括在左遮光像素组200(2,2)中。此外，G像素100(3,5)和G像素100(3,6)包括在G像素组200(2,3)中，并且B像素100(3,7)和B像素100(3,8)包括在B像素组200(2,4)中。
如图9的X1-X1’断面所示，在各像素100中，在片上透镜111的正下方形成有光电二极管112(未示出)，并且在片上透镜111和其内形成有光电二极管112的硅层之间的区域中设有滤色器113和遮光部114。
在G像素100(3,1)和G像素100(3,2)以及G像素100(3,5)和G像素100(3,6)上形成有G滤色器113，并且在B像素100(3,7)和B像素100(3,8)上形成有B滤色器113。
在左遮光像素100(3,3)和左遮光像素100(3,4)上未形成滤色器113，并且由片上透镜111收集的光直接入射到光电二极管112上。换句话说，也可以认为，左遮光像素100是对应于白色(W)成分光的W像素，并且每个左遮光像素组200包括作为白色(W)像素(同色的像素)的四个左遮光像素100。
此外，当从光入射侧观察时，正方形单位的G像素100(3,1)在与相邻像素的边界处通过以方形格子状设置的遮光部114而被遮光。遮光部114例如由诸如钨(W)或铝(Al)等金属形成。
类似于G像素100(3,1)，当从光入射侧观察时，G像素100(3,2)、左遮光像素100(3,3)、左遮光像素100(3,4)、像素100(3,5)、G像素100(3,6)、B像素100(3,7)和B像素100(3,8)在与相邻像素的边界处也通过以方形格子状设置的遮光部114而被遮光。
这里，在左遮光像素100(3,3)和左遮光像素100(3,4)中，遮光部114不仅在与相邻像素的边界处遮光，而且延伸到入射光侧以在左侧区域中遮光，并且与其他像素相比，入射在光电二极管112上的光的入射面变窄。结果，如图7所示，在从光入射侧观察的情况下，左遮光像素100(3,3)和左遮光像素100(3,4)在左侧区域中被遮光部114遮光。
另一方面，X2-X2’断面的对象是G像素100(7,1)、G像素100(7,2)、B像素100(7,3)、B像素100(7,4)、G像素100(7,5)、G像素100(7,6)、B像素100(7,7)和B像素100(7,8)。
在G像素100(7,1)和G像素100(7,2)以及G像素100(7,5)和G像素100(7,6)上形成有G滤色器113，并且在B像素100(7,3)和B像素100(7,4)以及B像素100(7,7)和B像素100(7,8)上形成有B滤色器113。
当从光入射侧观察时，G像素100(7,1)、G像素100(7,2)、B像素100(7,3)、B像素100(7,4)、G像素100(7,5)、G像素100(7,6)、B像素100(7,7)和B像素100(7,8)在与相邻像素的边界处通过以方形格子状设置的遮光部114而被遮光。
注意，尽管未示出，但是在右遮光像素100的断面中，类似于上述左遮光像素100，遮光部114不仅在与相邻像素的边界处遮光，而且延伸到光入射面侧，并且入射在光电二极管112上的光的入射面变窄，由此右侧区域被遮光。结果，如图8所示，在右遮光像素100中，在从光入射侧观察的情况下，右侧区域被遮光部114遮光。
如上所述，本技术适用的左遮光像素组200各自包括作为在从光入射侧观察的情况下在左侧区域中被遮光的像素而配置的四个左遮光像素100，并且这四个左遮光像素100全部在相同方向上被遮光。此外，本技术适用的右遮光像素组200各自包括作为在从光入射侧观察的情况下在右侧区域中被遮光的像素而配置的四个右遮光像素100，并且这四个右遮光像素100全部在相同方向上被遮光。
如上所述，作为其中所有相邻的四个像素在相同方向上被遮光的遮光像素组，设有其中遮光区域左右对称的左遮光像素组200和右遮光像素组200，由此左遮光像素组200和右遮光像素组200形成相位差像素的组合，并且可以检测出相位差。
这里，如图9的断面图等所示，类似于其他颜色像素，构成左遮光像素组200的左遮光像素100和构成右遮光像素组200的右遮光像素100各自具有其中针对一个片上透镜111设置一个光电二极管112的结构。
因此，在采用其中包括相邻的同色的像素(四个像素)的共享像素被规则地排列的排列模式的情况下，即使当设有相位差像素时，也可以使相位差像素(遮光像素)的片上透镜111的尺寸与其他颜色像素(R像素、G像素和B像素)的片上透镜111的尺寸相同。此外，类似于其他颜色像素(普通像素)，相位差像素(遮光像素)构造成包括相邻的同色的像素(四个像素)的共享像素，从而不必改变驱动方法。
因此，在像素阵列单元11中，配置有本技术适用的遮光像素(左遮光像素组200和右遮光像素组200)，由此不需要部分地改变各像素100的结构，并且能够以较低的制造难度设置相位差像素。
(模拟相加处理)
接着，参照图10和图11，对从构成各像素组200的四个像素(共享像素)获得的像素信号(模拟信号)的相加处理的细节进行说明。
图10是示出了通过模拟信号相加处理获得的像素信号的示例的图。注意，在图10的平面布局中，与图6的平面布局相对应地示出了与像素组200的k行l列相对应的行号和列号。
在像素阵列单元11中，构成各像素组200的同色的四个像素100共享浮动扩散区域(FD)。
因此，在像素阵列单元11中，在配置成拜耳阵列的像素组200中，在每个R像素组200中，将由四个R像素100的各自光电二极管112生成的电荷传输到一个浮动扩散区域(FD)并将其相加(模拟相加)在一起，并且输出与由此获得的信号电压相对应的R像素信号。
此外，在每个G像素组200中，将由四个G像素100的各自光电二极管112生成的电荷在一个浮动扩散区域(FD)中相加在一起，并且输出G像素信号。此外，在每个B像素组200中，将由四个B像素100的各自光电二极管112生成的电荷在一个浮动扩散区域(FD)中相加在一起，并且输出B像素信号。
此外，在每个左遮光像素组200中，将由四个左遮光像素100的各自光电二极管112生成的电荷在一个浮动扩散区域(FD)中相加在一起，并且输出左遮光像素信号。此外，在每个右遮光像素组200中，将由四个右遮光像素100的各自光电二极管112生成的电荷在一个浮动扩散区域(FD)中相加在一起，并且输出右遮光像素信号。
这里，遮光区域左右对称的左遮光像素组200和右遮光像素组200形成相位差像素的组合，并且基于左遮光像素信号和右遮光像素信号生成相位差检测用的图像，由此可以检测出相位差。
此外，在配置成拜耳阵列的像素组200中，在配置有左遮光像素组200或右遮光像素组200的区域上，基于相邻的其他颜色像素100的信息执行内插处理，由此获得R像素信号、G像素信号或B像素信号。结果，获得对应于拜耳阵列的R像素信号、G像素信号和B像素信号。
这里，配置成拜耳阵列的像素组200各自具有包括共享浮动扩散区域(FD)的四个像素的结构，换句话说，像素被分割并且从分割像素获得的饱和电子量(Qs)相加在一起的结构。因此，如参照图2和图3所述的，在各像素组200中，与包括未被分割的相同尺寸的像素的结构相比，可以增加饱和电子量(Qs)。
图11是示出了根据本公开的技术适用的像素的构成的电路图。
图11示出了其中像素100排列在像素阵列单元11中的像素区域的局部区域，并且同色的四个像素100构成像素组200。在图11中，构成像素组200的同色的四个像素100共享浮动扩散区域(FD)。此外，在图11中，从垂直驱动电路12(图1)供给用于传输晶体管和选择晶体管的驱动信号(SEL,TRG)。
在像素组200中，除了光电二极管112外，每个像素100还包括传输晶体管。在每个像素100中，传输晶体管根据输入到传输晶体管的栅极的驱动信号TRG来执行导通/截止操作，由此将通过光电二极管112进行光电转换的电荷(信号电荷)传输到由四个像素共享的浮动扩散区域(FD)。
浮动扩散区域(FD)形成在每个像素100的传输晶体管与被像素组200共享的复位晶体管和放大晶体管之间的连接点处。复位晶体管根据输入到复位晶体管的栅极的驱动信号RST来执行导通/截止操作，由此排出累积在浮动扩散区域(FD)中的电荷。
浮动扩散区域(FD)具有累积由每个像素100的传输晶体管传输的电荷的功能。浮动扩散区域(FD)的电位根据累积的电荷量来调制。放大晶体管作为放大器来操作，该放大器使用连接到放大晶体管的栅极的浮动扩散区域(FD)的电位波动作为输入信号电压，并且经由选择晶体管将其输出信号电压输出到垂直信号线(VSL)22。
选择晶体管根据输入到选择晶体管的栅极的驱动信号SEL来执行导通/截止操作，从而将电压信号从放大晶体管输出到垂直信号线(VSL)22。
如上所述，每个像素组200包括四个共享像素，并且每个像素100包括光电二极管112和传输晶体管。此外，在每个像素组200中，浮动扩散区域(FD)由四个像素(共享像素)共享，并且作为共享像素的像素电路，复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管构造成共享晶体管。
注意，在像素阵列单元11中，包括复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管的共享晶体管在列方向上由两个像素组200共享。
更具体地，在图11所示的像素阵列单元11的像素阵列中，如果左上像素100的配置位置表示为像素100(1,1)，则在第一行和第二行的像素组200中，浮动扩散区域(FD)由各像素组200共享，并且在列方向上的上下像素组200形成组合，并且共享晶体管也被共享。
例如，第一列中的G像素组200(1,1)和R像素组200(2,1)形成组合，并且复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管是共享晶体管。
这里，在构成G像素组200(1,1)的四个像素中，在G像素100(1,1)中，根据驱动信号TRG6操作传输晶体管，由此将通过光电二极管112生成的电荷传输到浮动扩散区域(FD)。类似地，同样在G像素100(1,2)、G像素100(2,1)和G像素100(2,2)中，根据驱动信号TRG7、驱动信号TRG4和驱动信号TRG5，将来自光电二极管112的电荷通过传输晶体管传输到浮动扩散区域(FD)。
在由构成G像素组200(1,1)的四个像素共享的浮动扩散区域(FD)中，将从G像素100(1,1)、G像素100(1,2)、G像素100(2,1)和G像素100(2,2)的各自光电二极管112传输来的电荷相加(模拟相加)在一起，并且将与所相加的电荷相对应的电压输入到放大晶体管。注意，在浮动扩散区域(FD)中的电荷相加也被称为FD相加。
然后，在放大晶体管中，由四个像素共享的浮动扩散区域(FD)的电位波动用作栅极的输入信号电压，并且经由选择晶体管将其输出信号电压输出到垂直信号线22-1(VSL1)。
注意，诸如放大晶体管和选择晶体管等共享晶体管由彼此组合的G像素组200(1,1)和R像素组200(2,1)共享。
此外，在第一行和第二行的像素组200中，第二列中的B像素组200(1,2)和G像素组200(2,2)的组合、第三列中的G像素组200(1,3)和R像素组200(2,3)的组合以及第四列中的B像素组200(1,4)和G像素组200(2,4)的组合与第一列中的G像素组200(1,1)和R像素组200(2,1)类似地构造。
此外，第三行和第四行中的像素组200与第一行和第二行中的像素组200类似地构造，浮动扩散区域(FD)由像素组200共享，在列方向上的上下像素组200形成组合，并且共享晶体管也被共享。
这里，在图11中，驱动信号SEL1变为L电平，并且由第一行和第二行中的像素组200共享的选择晶体管截止，而驱动信号SEL0变为H电平，并且由第三行和第四行中的像素组200共享的选择晶体管导通，由此选择第三行或第四行中的像素组200。
此时，驱动信号TRG0至TRG3变为L电平，并且第四行中的像素组200的各像素100的传输晶体管截止，而驱动信号TRG4至TRG7变为H电平，并且第三行中的像素组200的各像素100的传输晶体管导通，由此将通过各像素100的光电二极管112生成的电荷传输到由四个像素共享的浮动扩散区域(FD)。
在图11中，粗框包围第三行中的各像素组200，其中选择晶体管和传输晶体管都导通。换句话说，在第三行的各像素组200中，在由四个像素共享的浮动扩散区域(FD)中，将从四个像素的各自光电二极管112传输来的电荷相加在一起，并且将与所相加的电荷相对应的电压输入到放大晶体管。
然后，在第三行的各像素组200中，在放大晶体管中，由四个像素共享的浮动扩散区域(FD)的电位波动用作栅极的输入信号电压，并且经由选择晶体管将其输出电压信号输出到各垂直信号线22(VSL1,VSL3,VSL5,VSL7)。
这里，垂直信号线22-1(VSL1)连接到列信号处理电路13(图1)内的比较器210-1。比较器210-1将来自输入到比较器210-1的垂直信号线22-1(VSL1)的信号电压(Vx)与来自DAC(未示出)的斜波(Ramp)的参照电压(Vref)进行比较，并输出与比较结果相对应的电平的输出信号。
此外，比较器210-2至比较器210-4与比较器210-1类似地操作，不同之处在于，将要与参照电压进行比较的信号电压替换为来自垂直信号线22-3(VSL3)、垂直信号线22-5(VSL5)或垂直信号线22-7(VSL7)的信号电压，并且输出与比较结果相对应的电平的输出信号。
注意，在列信号处理电路13中，基于来自比较器210的输出信号对复位电平或信号电平进行计数，由此执行AD转换。
此外，在图11中，已经说明了R像素组200、G像素组200和B像素组200中的模拟相加处理，并且类似地，还说明了在左遮光像素组200和右遮光像素组200中，浮动扩散区域(FD)由四个像素共享，并且由各像素的各自光电二极管112生成的电荷被模拟相加并输出。
<3.变形例>
(固态成像装置的其他示例)
此外，在上述实施方案中，已经说明了将本技术应用于其中像素二维地排列的CMOS图像传感器的情况作为示例；然而，本技术不限于应用于CMOS图像传感器。换句话说，本技术适用于其中像素二维地排列的X-Y地址方式的所有固态成像装置。
此外，本技术不仅适用于检测可见光的入射光量的分布并将该分布作为图像捕获的固态成像装置，而且适用于将红外线、X射线、粒子等的入射量的分布作为图像捕获的所有固态成像装置。
(遮光像素的其他示例)
注意，在以上说明中，作为遮光像素(遮光像素组)，已经对作为在左侧区域被遮光的像素的左遮光像素100(左遮光像素组200)以及在右侧区域被遮光的像素的右遮光像素100(右遮光像素组200)进行了说明。然而，遮光像素仅需要在相同方向上被遮光，并且不限于分别具有彼此对称的遮光区域的遮光像素的组合。例如，作为遮光像素(遮光像素组)，可以采用作为在上侧区域中被遮光的像素的上遮光像素(上遮光像素组)和作为在下侧区域中被遮光的像素的下遮光像素(下遮光像素组)的组合来作为其中遮光区域上下对称的遮光像素(遮光像素组)。
(相位差检测的其他示例)
此外，在以上说明中，已经假设其中遮光区域左右对称的左遮光像素组200和右遮光像素组200被组合为一对相位差像素以检测相位差来进行了说明；然而，根据相位差的检测方法，左遮光像素组200和右遮光像素组200不一定必须是一对相位差像素。
此外，在以上说明中，已经假设各像素组200包括相邻的同色的像素100(四个像素)来进行了说明；然而，可以将包括四个像素的像素组(共享像素)视为包括四个分割像素的像素(共享像素)，并且当应用本技术时，包括四个像素的像素组和包括四个分割像素的像素具有基本相同的含义。
<4.电子设备的构成>
图12是示出了包括根据本公开的技术适用的固态成像装置的电子设备的构成例的框图。
例如，电子设备1000是具有成像功能的电子设备，例如，诸如数码相机或摄像机等成像装置或者诸如智能电话或平板终端等移动终端装置。
电子设备1000包括透镜单元1011、成像单元1012、信号处理单元1013、控制单元1014、显示单元1015、记录单元1016、操作单元1017、通信单元1018、电源单元1019以及驱动单元1020。此外，在电子设备1000中，信号处理单元1013、控制单元1014、显示单元1015、记录单元1016、操作单元1017、通信单元1018和电源单元1019经由总线1021彼此连接。
透镜单元1011包括变焦透镜、聚焦透镜等，并且收集来自被摄体的光。由透镜单元1011收集的光(被摄体光)入射在成像单元1012上。
成像单元1012包括诸如根据本公开的技术适用的图像传感器(例如，图1的CMOS图像传感器10)等固态成像装置。作为成像单元1012的图像传感器将通过透镜单元1011接收的光(被摄体光)光电转换为电气信号，并将由此获得的信号供给到信号处理单元1013。
注意，图像传感器的像素阵列单元包括生成用于根据被摄体光形成捕获图像的信号的像素(普通像素)和生成用于执行相位差检测的信号的像素(相位差像素)，作为以预定的排列模式规则地排列的多个像素。
例如，在上述CMOS图像传感器10(图1)中，普通像素对应于R像素100(R像素组200)、G像素100(G像素组200)以及B像素100(B像素组200)，并且相位差像素对应于左遮光像素100(左遮光像素组200)和右遮光像素100(右遮光像素组200)。
信号处理单元1013是对从成像单元1012供给的信号进行处理的信号处理电路。例如，信号处理单元1013构造成数字信号处理器(DSP)电路等。
信号处理单元1013处理来自成像单元1012的信号，以生成静止图像或运动图像的图像数据，并将该图像数据供给到显示单元1015或记录单元1016。此外，信号处理单元1013基于来自成像单元1012(图像传感器的相位差像素)的信号生成用于检测相位差的数据(相位差检测数据)，并将该数据供给到控制单元1014。
例如，控制单元1014构造成中央处理单元(CPU)、微处理器等。控制单元1014控制电子设备1000的各单元的操作。
例如，显示单元1015构造成诸如液晶面板或有机电致发光(EL)面板等显示装置。显示单元1015对从信号处理单元1013供给的图像数据进行处理，并显示由成像单元1012捕获的静止图像或运动图像。
例如，记录单元1016构造成诸如半导体存储器或硬盘等记录介质。记录单元1016记录从信号处理单元1013供给的图像数据。此外，记录单元1016根据来自控制单元1014的控制，提供记录的图像数据。
除了物理按钮之外，操作单元1017还构造成例如与显示单元1015组合的触摸面板。操作单元1017根据用户的操作输出用于电子设备1000的各种功能的操作指令。控制单元1014基于从操作单元1017供给的操作指令来控制各单元的操作。
例如，通信单元1018构造成通信接口电路等。通信单元1018根据预定的通信标准通过无线通信或有线通信与外部设备交换数据。
电源单元1019将作为信号处理单元1013、控制单元1014、显示单元1015、记录单元1016、操作单元1017和通信单元1018的操作电源的各种电源适宜地供给到这些供给对象。
此外，控制单元1014基于从信号处理单元1013供给的相位差检测数据来检测两个图像之间的相位差。然后，基于相位差的检测结果，控制单元1014判断要被聚焦的对象(聚焦对象)是否聚焦。在聚焦对象未聚焦的情况下，控制单元1014计算聚焦偏移量(散焦量)，并将该量供给到驱动单元1020。
例如，驱动单元1020包括电机、致动器等，并且驱动包括变焦透镜、聚焦透镜等的透镜单元1011。
驱动单元1020基于从控制单元1014供给的散焦量来计算透镜单元1011的聚焦透镜的驱动量，并根据该驱动量来移动聚焦透镜。注意，在聚焦对象聚焦的情况下，驱动单元1020保持聚焦透镜的当前位置。
如上所述地构造电子设备1000。
如上所述，本技术适用于诸如图像传感器等成像单元1012。具体地，CMOS图像传感器10(图1)可以适用于成像单元1012。通过将本技术应用于诸如图像传感器等成像单元1012，作为排列在像素阵列单元中的像素，在采用其中包括相邻的同色的像素的像素组(包括共享FD的四个像素的共享像素)规则地排列的排列模式的情况下，当设置相位差像素时，能够以较低的制造难度设置相位差像素。
<5.固态成像装置的使用例>
图13是示出了根据本公开的技术适用的固态成像装置的使用例的图。
例如，CMOS图像传感器10(图1)可以用于感测诸如可见光、红外光、紫外光或X射线等光的各种情况，如下所述。换句话说，如图13所示，CMOS图像传感器10不仅可以用在其中对要用于鉴赏的图像进行成像的鉴赏领域中，而且可以用在例如交通领域、家用电器领域、医疗保健领域、安保领域、美容领域、运动领域、农业领域等领域中使用的装置中。
具体地，在鉴赏领域中，例如，CMOS图像传感器10可以用在用于对要用于鉴赏的图像进行成像的装置(例如，图12的电子设备1000)中，如数码相机、智能电话、具有相机功能的移动电话。
在交通领域中，例如，CMOS图像传感器10可以用在要用于交通的装置中，例如，用于在汽车的前方、后方、周围和内部成像的车用传感器，例如，用于监视行驶车辆和道路的监视相机以及用于测量车辆间距离等的测距传感器，以用于诸如自动停车等安全驾驶、识别驾驶员的状况等。
在家用电器领域中，例如，CMOS图像传感器10可以用在要用于家用电器的装置中，例如，电视机、冰箱和空调，以对用户的姿态进行成像并根据该姿态进行装置操作。此外，在医疗保健领域，CMOS图像传感器10可以用在要用于医疗保健的装置中，例如，内窥镜、用于通过接收红外光进行血管造影的装置等。
在安保领域中，CMOS图像传感器10可以用在要用于安保的装置中，例如，用于预防犯罪的监视相机、用于个人身份认证的相机等。此外，在美容领域，CMOS图像传感器10可以用在要用于美容的装置中，例如，用于对皮肤进行成像的皮肤测量仪、用于对头皮进行成像的显微镜等。
在运动领域中，CMOS图像传感器10可以用在要用于运动的装置中，例如，用于运动用途等的运动相机、可穿戴式相机等。此外，在农业领域中，CMOS图像传感器10可以用在要用于农业的装置中，例如，用于监视田地和农作物的状况的相机等。
<6.移动体的应用例>
根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。根据本公开的技术可以实现为安装在例如汽车、电动汽车、混合电动汽车、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、船舶、机器人等任何类型的移动体上的装置。
图14是示出了作为根据本公开的技术可以适用的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性构成例的框图。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图14所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、主体系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和综合控制单元12050。此外，作为综合控制单元12050的功能构成，示出了微型计算机12051、音频图像输出单元12052和车载网络接口(I/F)12053。
驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作用于产生车辆的驱动力的诸如内燃机或驱动电机等驱动力产生装置、用于向车轮传递驱动力的驱动力传递机构、用于调节车辆的转向角的转向机构、用于产生车辆的制动力的制动装置等的控制装置。
主体系统控制单元12020根据各种程序来控制装配在车体上的各种装置的操作。例如，主体系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动窗装置或诸如头灯、尾灯、刹车灯、转向信号灯和雾灯等各种灯的控制装置。在这种情况下，从代替按键的便携式装置传递的无线电波或各种开关的信号可以输入到主体系统控制单元12020。主体系统控制单元12020接收这些无线电波或信号的输入并控制车辆的门锁装置、电动窗装置、灯等。
车外信息检测单元12030检测其上安装有车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，成像单元12031与车外信息检测单元12030连接。车外信息检测单元12030使成像单元12031捕获车辆外部的图像并接收所捕获的图像。车外信息检测单元12030可以基于接收到的图像对人、汽车、障碍物、标志、道路上的文字等进行物体检测处理或距离检测处理。
成像单元12031是接收光并输出对应于受光量的电气信号的光学传感器。成像单元12031可以输出电气信号作为图像或输出电气信号作为测距信息。此外，由成像单元12031接收的光可以是可见光或诸如红外线等不可见光。
车内信息检测单元12040检测车内的信息。例如，车内信息检测单元12040与检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测单元12041连接。例如，驾驶员状态检测单元12041包括捕获驾驶员的图像的相机，并且基于从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳度或集中度，或者可以判断驾驶员是否打瞌睡。
微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆内部和外部的信息来计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且可以向驱动系统控制单元12010输出控制指令。例如，微型计算机12051可以进行协调控制，旨在实现包括车辆的碰撞避免或碰撞缓和、基于车辆之间的距离的追踪行驶、车辆速度保持行驶、车辆碰撞警告、车辆的车道偏离警告等的高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能。
此外，微型计算机12051可以通过基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆周围的信息来控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等来进行协调控制，旨在实现自主行驶而不依赖于驾驶员的操作的自动驾驶等。
此外，微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获得的车辆外部的信息将控制指令输出到主体系统控制单元12020。例如，通过根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对向车辆的位置来控制头灯，微型计算机12051可以进行协调控制，旨在实现防止诸如将远光灯切换为近光灯等眩光。
音频图像输出单元12052将音频和图像输出信号中的至少一种传递到能够在视觉上或听觉上通知车辆乘员或车辆外部的信息的输出装置。在图14的示例中，作为输出装置，音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063被示出。例如，显示单元12062可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一种。
图15是示出了成像单元12031的安装位置的示例的图。
在图15中，作为成像单元12031，包括成像单元12101,12102,12103,12104和12105。
成像单元12101,12102,12103,12104和12105设置在例如车辆12100的车头、侧视镜、后保险杠、后门、车内的挡风玻璃的上侧等位置。设置在车头的成像单元12101和设置在车内的挡风玻璃上侧的成像单元12105主要获得车辆12100的前方的图像。设置在侧视镜的成像单元12102和12103主要获得车辆12100的侧方的图像。设置在后保险杠或后门的成像单元12104主要获得车辆12100的后方的图像。设置在车内的挡风玻璃上侧的成像单元12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通信号、交通标志、车道等。
注意，图15示出了成像单元12101～12104的成像范围的示例。成像范围12111表示设置在车头的成像单元12101的成像范围，成像范围12112和12113分别表示设置在侧视镜的成像单元12102和12103的成像范围，成像范围12114表示设置在后保险杠或后门的成像单元12104的成像范围。例如，由成像单元12101～12104捕获的图像数据被彼此叠加，由此获得车辆12100的从上方看到的鸟瞰图像。
成像单元12101～12104中的至少一个可以具有获取距离信息的功能。例如，成像单元12101～12104中的至少一个可以是包括多个成像元件的立体相机，或者可以是包括相位差检测用的像素的成像元件。
例如，基于从成像单元12101～12104获得的距离信息，微型计算机12051获得距成像范围12111～12114内的各立体物的距离和距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，从而能够提取位于车辆12100的行驶路线上的特别是最接近的立体物且在与车辆12100的大致相同的方向上以预定速度(例如，等于或大于0km/h)行驶的立体物作为前方车辆。另外，微型计算机12051可以设定在前方车辆的前方预先确保的车辆之间的距离，并且可以进行自动制动控制(包括追踪行驶停止控制)、自动加速控制(包括追踪行驶开始控制)等。如上所述，可以进行以自主行驶而不依赖于驾驶员的操作的自动驾驶等为目标的协调控制。
例如，基于从成像单元12101～12104获得的距离信息，通过将物体分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人和诸如电线杆等其他立体物，微型计算机12051可以提取关于立体物的立体物数据，并利用该数据来自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为可以由车辆12100的驾驶员视觉识别的障碍物和难以视觉识别的障碍物。然后，微型计算机12051判断指示与各障碍物碰撞的危险度的碰撞风险，并且当碰撞风险等于或高于设定值并且存在碰撞的可能性时，微型计算机12051可以经由音频扬声器12061和显示单元12062向驾驶者输出警告或者经由驱动系统控制单元12010进行强制减速或回避转向，从而能够进行碰撞避免的驱动辅助。
成像单元12101～12104中的至少一个可以是检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051可以通过判断行人是否存在于成像单元12101～12104的捕获图像中来识别行人。例如，通过提取作为红外相机的成像单元12101～12104的捕获图像中的特征点的过程以及对指示物体的轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理以判断该物体是否为行人的过程来进行行人的识别。当微型计算机12051判断行人存在于成像单元12101～12104的捕获图像中并且识别出行人时，音频图像输出单元12052控制显示单元12062，以便叠加用于强调的矩形轮廓线并显示在所识别的行人上。此外，音频图像输出单元12052可以控制显示单元12062，以便在期望的位置显示指示行人的图标等。
上面已经说明了根据本公开的技术可以适用的车辆控制系统的示例。根据本公开的技术可以适用于上述构成中的成像单元12031等。具体地，图1的CMOS图像传感器10可以适用于成像单元12031。通过将根据本公开的技术应用于成像单元12031，可以执行基于相位差检测的自动聚焦控制。此外，例如，在根据本公开的技术中，可以通过增加像素(包括多个像素的像素组)的饱和电子量(Qs)来实现高感度的图像传感器，从而可以通过获取更高质量的捕获图像来更准确地识别诸如行人等障碍物。
注意，本技术的实施方案不限于上述实施方案，并且在不脱离本技术的范围的情况下可以进行各种修改。
此外，本技术可以具有如下构成。
(1)一种固态成像装置，包括
二维地排列有多个像素的像素阵列单元，其中
所述像素阵列单元具有其中包括相邻的同色的像素的多个像素组规则地排列的排列模式，和
在以所述排列模式排列的多个像素组中，构成遮光像素组的像素在相同方向侧被遮光，所述遮光像素组是包括在光入射侧的一部分中被遮光的像素的像素组。
(2)根据(1)所述的固态成像装置，其中
在所述像素中，针对一个片上透镜形成一个光电转换元件。
(3)根据(2)所述的固态成像装置，其中
所述像素组中的每一个包括2×2的四个像素，和
构成所述遮光像素组的四个像素在相同方向侧被遮光。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的固态成像装置，其中
所述像素组中的每一个构造成与相邻的同色的像素共享像素电路的共享像素，并且共享浮动扩散区域。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的固态成像装置，其中
在从光入射侧观察所述遮光像素组的情况下，所述遮光像素组包括具有在左侧区域中被遮光的像素的第一遮光像素组或具有在右侧区域中被遮光的像素的第二遮光像素组，和
第一遮光像素组和第二遮光像素组被组合并且以所述排列模式排列。
(6)根据(5)所述的固态成像装置，其中
在所述像素阵列单元中，
所述多个像素以矩阵状排列，
多个第一遮光像素组在行方向上以预定像素间隔规则地排列，和
多个第二遮光像素组在行方向上以预定像素间隔规则地排列。
(7)根据(5)或(6)所述的固态成像装置，其中
在所述像素阵列单元中，
所述多个像素以矩阵状排列，和
第一遮光像素组和第二遮光像素组在列方向上以预定像素间隔规则地排列。
(8)根据(5)～(7)中任一项所述的固态成像装置，其中
第一遮光像素组和第二遮光像素组与包括同色的像素的像素组的配置位置对应地配置。
(9)根据(8)所述的固态成像装置，其中
所述多个像素包括与红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)滤色器相对应的红色(R)像素、绿色(G)像素和蓝色(B)像素，和
第一遮光像素组和第二遮光像素组各自构造成白色(W)像素。
(10)根据(1)～(9)中任一项所述的固态成像装置，其中
所述排列模式是拜耳阵列。
(11)根据(4)～(9)中任一项所述的固态成像装置，其中
构成第一遮光像素组和第二遮光像素组的像素构造成相位差检测用的像素。
(12)一种电子设备，包括：
成像单元，所述成像单元包括固态成像装置，所述固态成像装置包括
二维地排列有多个像素的像素阵列单元，其中
所述像素阵列单元具有其中包括相邻的同色的像素的多个像素组规则地排列的排列模式，和
在以所述排列模式排列的多个像素组中，构成遮光像素组的像素在相同方向侧被遮光，所述遮光像素组是包括在光入射侧的一部分中被遮光的像素的像素组，和
控制单元，所述控制单元基于从所述遮光像素组的输出获得的相位差检测结果来执行自动聚焦控制。
附图标记列表
10 CMOS图像传感器
11 像素阵列单元
12 垂直驱动电路
21 像素驱动线
22 垂直信号线
100 像素
111 片上透镜
112 光电二极管
113 滤色器
114 遮光部
200 像素组
210 比较器
1000 电子设备
1012 成像单元
1014 控制单元
1020 驱动单元
12031 成像单元

Claims (11)

1.一种固态成像装置，包括
二维地排列有多个像素的像素阵列单元，其中
所述像素阵列单元具有其中包括相邻的同色的像素的多个像素组规则地排列的排列模式，和
在以所述排列模式排列的多个像素组中，构成遮光像素组的像素在相同方向侧被遮光，所述遮光像素组是包括在光入射侧的一部分中被遮光的像素的像素组，
其中，在所述像素中，针对一个片上透镜形成一个光电转换元件。
2.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中
所述像素组中的每一个包括2×2的四个像素，和
构成所述遮光像素组的四个像素在相同方向侧被遮光。
3.根据权利要求2所述的固态成像装置，其中
所述像素组中的每一个构造成与相邻的同色的像素共享像素电路的共享像素，并且共享浮动扩散区域。
4.根据权利要求2所述的固态成像装置，其中
在从光入射侧观察所述遮光像素组的情况下，所述遮光像素组包括具有在左侧区域中被遮光的像素的第一遮光像素组或具有在右侧区域中被遮光的像素的第二遮光像素组，和
第一遮光像素组和第二遮光像素组被组合并且以所述排列模式排列。
5.根据权利要求4所述的固态成像装置，其中
在所述像素阵列单元中，
所述多个像素以矩阵状排列，
多个第一遮光像素组在行方向上以预定像素间隔规则地排列，和
多个第二遮光像素组在行方向上以预定像素间隔规则地排列。
6.根据权利要求4所述的固态成像装置，其中
在所述像素阵列单元中，
所述多个像素以矩阵状排列，和
第一遮光像素组和第二遮光像素组在列方向上以预定像素间隔规则地排列。
7.根据权利要求4所述的固态成像装置，其中
第一遮光像素组和第二遮光像素组与包括同色的像素的像素组的配置位置对应地配置。
8.根据权利要求7所述的固态成像装置，其中
所述多个像素包括与红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)滤色器相对应的红色(R)像素、绿色(G)像素和蓝色(B)像素，和
第一遮光像素组和第二遮光像素组各自构造成白色(W)像素。
9.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中
所述排列模式是拜耳阵列。
10.根据权利要求4所述的固态成像装置，其中
构成第一遮光像素组和第二遮光像素组的像素构造成相位差检测用的像素。
11.一种电子设备，包括：
成像单元，所述成像单元包括根据权利要求1至10中任一项所述的固态成像装置，和
控制单元，所述控制单元基于从所述遮光像素组的输出获得的相位差检测结果来执行自动聚焦控制。
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