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KR102237315B1 - 고체 촬상 장치, 전자기기, 렌즈 제어 방법, 및 촬상 모듈 - Google Patents

고체 촬상 장치, 전자기기, 렌즈 제어 방법, 및 촬상 모듈 Download PDF

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KR102237315B1
KR102237315B1 KR1020157025329A KR20157025329A KR102237315B1 KR 102237315 B1 KR102237315 B1 KR 102237315B1 KR 1020157025329 A KR1020157025329 A KR 1020157025329A KR 20157025329 A KR20157025329 A KR 20157025329A KR 102237315 B1 KR102237315 B1 KR 102237315B1
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KR
South Korea
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phase difference
difference detection
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pixels
lens
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Inventor
마사시 나카타
코지 타카하시
유우지 이노우에
켄지 이케다
오사무 오카
요시로 핫토리
신야 사토
히데아키 카토
야스히로 초우지
에미 니시오카
히로시 카와노베
Original Assignee
소니 주식회사
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Publication date
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Abstract

2차원 매트릭스 패턴에 배치된 복수의 화소를 포함하는 화소 영역을 포함하는 고체 촬상 장치를 제공한다. 상기 복수의 화소중 일부는, 반도체 기판상에 배치된 광전 변환부와 상기 광전 변환부의 일부 위에 배치된 차광막을 포함하는 위상차 검출 화소가 되도록 구성된다. 특히, 상기 위상차 검출 화소에 대한 상기 차광막의 위치는, 상기 위상차 검출 화소의 위치에 따라 변한다. 예를 들면, 상기 화소 영역의 주변에 위치하는 위상차 검출 화소에 대한 상기 차광막의 위치는, 상기 화소 영역의 중심 부분에 위치하는 위상차 검출 화소에 대한 상기 차광막의 위치와는 다르다.

Description

고체 촬상 장치, 전자기기, 렌즈 제어 방법, 및 촬상 모듈{SOLID-STATE IMAGING DEVICE, ELECTRONIC APPARATUS, LENS CONTROL METHOD, AND IMAGING MODULE}
본 기술은, AF(Auto Focus)의 정밀도를 저하시키지 않도록 할 수 있도록 하는 고체 촬상 장치, 전자기기, 렌즈 제어 방법, 및 촬상 모듈에 관한 것이다.
<관련 출원의 상호 참조>
본 출원은 2013년 6월 4일에 출원된 일본 우선권 특허출원 JP2013-117688의 이익을 주장하고, 그 전체 내용은 본원에 참고로서 인용된다.
근래, 촬상 장치에서, 광전 변환부의 일부가 차광된 위상차 검출 화소를 마련함으로써 위상차 검출을 행하여, AF(Auto Focus)를 행하는 촬상 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
일본 특개2010-160313호 공보
그러나, 예를 들면, 각 화소의 차광막이나 온 칩 렌즈를 형성할 때의 리소그래피의 맞춤 어긋남이나, 촬상 장치를 모듈화할 때의 촬상 렌즈가 맞춤 어긋남 등의, 제조상의 편차가, 위상차 검출의 정밀도 저하의 한 원인으로 되어 있다. 이에 의해, 위상차 검출에 의한 AF(Auto Focus)의 정밀도가 저하될 우려가 있다.
본 기술은, 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 제조상의 편차가 있어도, AF의 정밀도를 저하시키지 않도록 할 수 있도록 하는 것이다.
본 기술의 실시의 형태에 따르면, 위상차 검출에 의한 AF(Auto Focus)를 행하기 위한 위상차 검출 화소를 포함하는 복수의 화소를 포함하는 고체 촬상 장치를 제공한다. 각각의 위상차 검출 화소는, 온 칩 렌즈와, 상기 온 칩 렌즈보다 하층에 형성된 광전 변환부를 포함한다. 상기 위상차 검출 화소 중의 복수의 소정의 위상차 검출 화소에서, 상기 온 칩 렌즈는, 상기 소정의 위상차 검출 화소의 배치에 응한 사출동(射出瞳) 보정량과는 다른 어긋남량을 갖도록 형성된다.
상기 위상차 검출 화소는, 상기 광전 변환부의 일부를 차광하는 차광막을 또한 포함할 수 있다. 상기 소정의 위상차 검출 화소에서, 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 상기 소정의 위상차 검출 화소의 배치에 응한 사출동 보정량과는 다른 어긋남량을 갖도록 형성될 할 수 있다.
상기 소정의 위상차 검출 화소는, 서로 가까운 위치에 배치될 수 있다. 상기 소정의 위상차 검출 화소에서, 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 상기 위상차 검출 화소의 배치에 응한 사출동 보정량과는 다른 보정량에 의한 사출동 보정이 적용될 수 있다.
상기 소정의 위상차 검출 화소는, 서로 떨어진 위치에 배치될 수 있다. 상기 소정의 위상차 검출 화소에서, 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 보정량에 의한 사출동 보정이 적용되지 않을 수 있다.
상기 소정의 위상차 검출 화소는, 복수의 상기 화소에 포함되고 화상을 생성하기 위한 촬상 화소가 배치되는 화상 출력 영역의 외측에 배치되도록 할 수 있다.
상기 소정의 위상차 검출 화소는, 복수의 상기 화소에 포함되고 화상을 생성하기 위한 촬상 화소가 배치되는 화상 출력 영역의 내측에 배치되도록 할 수 있다.
상기 소정의 위상차 검출 화소에 인접하는 상기 화소는, 통상보다 큰 사이즈의 상기 온 칩 렌즈를 마련할 수 있다.
상기 소정의 위상차 검출 화소에 인접하는 상기 화소는, 통상보다 작은 사이즈의 상기 온 칩 렌즈를 마련할 수 있다.
상기 위상차 검출 화소는, 상기 광전 변환부로서, 분할 형성되어 있는 광전 변환부를 마련할 수 있다.
고체 촬상 장치는, 상기 위상차 검출 화소끼리의 출력의 차분을 이용하여 위상차 검출을 행하는 위상차 검출부와, 미리 얻어진 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 이용하여 검출된 위상차를 보정하는 위상차 보정부를 또한 포함할 수 있다.
상기 위상차 보정부는, 미리 얻어진 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 이용하여 구하여지는 위상차 특성에 의거하여, 검출된 위상차를 보정할 수 있다.
한 쌍의 상기 위상차 검출 화소에서, 상기 위상차 특성은, 입사광의 광축의 각도에 대한 상기 위상차 검출 화소 각각의 출력을 나타낼 수 있다. 상기 위상차 보정부는, 상기 위상차 특성에서의 소정의 각도 범위에서의 상기 출력의 경사를 이용하여 구하여지는 보정 파라미터를 이용하여, 검출된 위상차를 보정할 수 있다.
상기 위상차 보정부는, 렌즈의 F값에 대응한 상기 보정 파라미터를 이용하여, 검출된 위상차를 보정할 수 있다.
상기 위상차 보정부는, 상높이(像高)에 대응한 상기 보정 파라미터를 이용하여, 검출된 위상차를 보정할 수 있다.
상기 위상차 보정부는, 촬영 환경에 대응한 상기 보정 파라미터를 이용하여, 검출된 위상차를 보정할 수 있다.
본 기술의 실시의 형태에 따르면, 위상차 검출에 의한 AF(Auto Focus)를 행하기 위한 위상차 검출 화소를 포함하는 복수의 화소를 구비하는 촬상 장치로서, 각각의 상기 위상차 검출 화소는, 온 칩 렌즈와, 상기 온 칩 렌즈보다 하층에 형성된 광전 변환부와, 상기 광전 변환부의 일부를 차광하는 차광막을 포함하고, 상기 위상차 검출 화소 중의 복수의 소정의 위상차 검출 화소에서, 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 상기 소정의 위상차 검출 화소의 배치에 응한 사출동 보정량과는 다른 어긋남량을 갖도록 형성되는 촬상 장치와, 피사체광을 상기 촬상 장치에 입사하는 렌즈와, 상기 위상차 검출 화소끼리의 출력의 차분을 이용하여 위상차 검출을 행하는 위상차 검출부와, 미리 얻어진 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 이용하여, 검출된 위상차를 보정하는 위상차 보정부와, 보정된 위상차에 응하여, 상기 렌즈의 구동을 제어하는 렌즈 제어부를 포함하는 전자기기를 제공한다.
특정한 패턴의 광을 조사하는 광원을 또한 포함할 수 있다. 상기 위상차 보정부는, 상기 광원의 파장에 대응한 상기 보정 파라미터를 이용하여, 검출된 위상차를 보정할 수 있다.
상기 위상차 검출 화소는, 복수의 상기 화소에 포함되고 화상을 생성하기 위한 촬상 화소가 배치되는 화상 출력 영역의 내측에 배치될 수 있다. 상기 전자기기는, 미리 얻어진 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 이용하여, 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 보정하는 결함 보정부를 또한 포함할 수 있다.
본 기술의 다른 실시의 형태에 따르면, 위상차 검출에 의한 AF(Auto Focus)를 행하기 위한 위상차 검출 화소를 포함하는 복수의 화소를 구비하는 촬상 장치로서, 각각의 상기 위상차 검출 화소는, 온 칩 렌즈와, 상기 온 칩 렌즈보다 하층에 형성된 광전 변환부와, 상기 광전 변환부의 일부를 차광하는 차광막을 포함하고, 상기 위상차 검출 화소 중의 복수의 소정의 위상차 검출 화소에서, 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 상기 소정의 위상차 검출 화소의 배치에 응한 사출동 보정량과는 다른 어긋남량을 갖도록 형성되는 촬상 장치와, 피사체광을 상기 촬상 장치에 입사하는 렌즈를 포함하는 전자기기의 렌즈 제어 방법을 제공한다. 전자기기의 렌즈 제어 방법은, 상기 위상차 검출 화소끼리의 출력의 차분을 이용하여 위상차 검출을 행하고, 미리 얻어진 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 이용하여, 검출된 위상차를 보정하고, 보정된 위상차에 응하여, 상기 렌즈의 구동을 제어하는 것을 포함한다.
본 기술의 다른 실시의 형태에 따르면, 촬상 모듈은, 위상차 검출에 의한 AF(Auto Focus)를 행하기 위한 위상차 검출 화소를 포함하는 복수의 화소를 구비하는 촬상 장치로서, 각각의 상기 위상차 검출 화소는, 온 칩 렌즈와, 상기 온 칩 렌즈보다 하층에 형성된 광전 변환부와, 상기 광전 변환부의 일부를 차광하는 차광막을 포함하고, 상기 위상차 검출 화소 중의 복수의 소정의 위상차 검출 화소에서, 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 상기 소정의 위상차 검출 화소의 배치에 응한 사출동 보정량과는 다른 어긋남량을 갖도록 형성되는 촬상 장치와, 피사체광을 상기 촬상 장치에 입사하는 렌즈와, 상기 촬상 장치와 상기 렌즈와의 사이에 형성된 광학 필터를 포함하는 촬상 모듈을 제공한다. 상기 렌즈 및 상기 광학 필터는, 미리 얻어진 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 이용하여 구하여지는 위상차 특성에 응하여 형성된다.
본 기술의 하나의 실시의 형태에 따르면, 위상차 검출 화소 중의 복수의 소정의 위상차 검출 화소에서, 온 칩 렌즈는, 소정의 위상차 검출 화소의 배치에 응한 사출동 보정량과는 다른 어긋남량을 갖도록 형성된다.
본 기술의 다른 실시의 형태에 따르면, 2차원 매트릭스 패턴에 배치된 복수의 화소를 포함하는 화소 영역을 구비하고, 적어도 상기 복수의 화소중 일부는 반도체 기판상에 배치된 광전 변환부와 상기 광전 변환부의 일부 위에 배치된 차광막을 포함하는 위상차 검출부이고,
상기 화소 영역의 주변에 위치하는 위상차 검출 화소에 대한 상기 차광막의 위치는, 상기 화소 영역의 중심 부분에 위치하는 위상차 검출 화소에 대한 상기 차광막의 위치와는 다른 고체 촬상 장치를 제공한다.
본 기술의 다른 실시의 형태에 따르면, 렌즈와 고체 촬상 장치를 구비하고, 상기 고체 촬상 장치는, 2차원 매트릭스 패턴에 배치된 복수의 화소를 갖는 화소 영역을 포함하고, 적어도 상기 복수의 화소중 일부는 반도체 기판상에 배치된 광전 변환부와 상기 광전 변환부의 일부 위에 배치된 차광막을 포함하는 위상차 검출부이고,
상기 화소 영역의 주변에 위치하는 위상차 검출 화소에 대한 상기 차광막의 위치는, 상기 화소 영역의 중심 부분에 위치하는 위상차 검출 화소에 대한 상기 차광막의 위치와는 다른 전자기기를 제공한다.
어떤 경우에는, 상기 중심 부분은 상기 화소 영역의 주변에 위치하는 중심 부분을 구비하고, 그 대신에, 또는 부가적으로, 상기 중심 부분은 상기 화소 영역의 중앙 부분에 위치하는 중심 부분을 구비한다.
각각의 상기 위상차 검출 화소는 상기 차광막 위에 배치된 온 칩 렌즈를 포함할 수 있고, 상기 위상차 검출 화소는 상기 화소 영역의 비(非)촬상 영역에 배치될 수 있고, 상기 위상차 검출 화소의 그룹은 상기 화소 영역의 측면에 위치하는 하나 이상의 비촬상 영역에 위치할 수 있다.
상기 위상차 검출 화소의 일부에 대한 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 사출동 보정이 적용되지 않을 수 있다; 그러나, 상기 위상차 검출 화소 이외의 상기 복수의 화소의 일부에 대한 상기 온 칩 렌즈는, 사출동 보정이 적용될 수 있다.
상기 위상차 검출 화소에 대한 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 사출동 보정이 적용될 수 있다.
제1의 위상차 검출 화소의 차광막은, 상기 제1의 위상차 검출 화소의 좌측에서 차광하도록 배치할 수 있고, 제2의 위상차 검출 화소의 차광막은, 상기 제2의 위상차 검출 화소의 우측에서 차광하도록 배치할 수 있다.
특히, 제1의 위치에서 화소의 렌즈에 대응하는 사출동 보정량은, 상기 제1의 위치에서 위상차 검출 화소의 렌즈에 적용되는 사출동 보정량과 다르다.
어떤 경우에는, 적어도 하나의 위상차 검출 화소는 복수의 광전 변환부를 갖는다.
본 기술의 하나의 실시의 형태에 따르면, 제조상의 편차가 있어도, AF의 정밀도를 저하시키지 않도록 하는 것이 가능해진다.
도 1은 촬상 장치의 화소 배치에 관해 설명하는 도면.
도 2는 위상차 검출 화소의 구조례를 도시하는 단면도.
도 3은 촬상 장치의 화소 배치에 관해 설명하는 도면.
도 4는 위상차 검출 화소의 구조례를 도시하는 단면도.
도 5는 위상차 검출 화소의 위상차 특성에 관해 설명하는 도면.
도 6은 위상차 검출 화소의 위상차 특성에 관해 설명하는 도면.
도 7은 종래의 위상차 검출의 보정에 관해 설명하는 도면.
도 8은 위상차에 대한 포커스의 어긋남량에 관해 설명하는 도면.
도 9는 본 기술을 적용한 촬상 장치의 구성례를 도시하는 도면.
도 10은 본 기술을 적용한 촬상 장치의 다른 구성례를 도시하는 도면.
도 11은 모니터 화소의 위상차 특성에 관해 설명하는 도면.
도 12는 모니터 화소의 위상차 특성의 실측 데이터를 도시하는 도면.
도 13은 온 칩 렌즈의 형상에 관해 설명하는 도면.
도 14는 차광막의 차광 패턴에 관해 설명하는 도면.
도 15는 본 기술을 적용한 촬상 장치의 또 다른 구성례를 도시하는 도면.
도 16은 위상차 검출 화소의 다른 구조례를 도시하는 단면도.
도 17은 본 기술을 적용한 전자기기의 구성례를 도시하는 블록도.
도 18은 본 기술의 고체 촬상 장치의 기본적인 개략 구성에 관해 설명하는 도면.
도 19는 위상차 AF처리에 관해 설명하는 플로 차트.
도 20은 보정 파라미터의 산출에 관해 설명하는 도면.
도 21은 보정 파라미터에 의한 위상차의 보정에 관해 설명하는 도면.
도 22는 촬상 처리에 관해 설명하는 플로 차트.
도 23은 촬상 화소의 입사각 의존 특성에 관해 설명하는 도면.
도 24는 본 기술을 적용한 전자기기의 다른 구성례를 도시하는 블록도.
도 25는 본 기술을 적용한 촬상 장치의 외관 구성을 도시하는 도면.
도 26은 편차가 있는 위상차 특성에 관해 설명하는 도면.
도 27은 촬상 장치의 위상차 AF처리에 관해 설명하는 플로 차트.
도 28은 본 기술을 적용한 캡슐 내시경의 외관 구성을 도시하는 도면.
도 29는 광원이 조사한 광의 패턴의 예를 도시하는 도면.
도 30은 캡슐 내시경의 촬영 처리에 관해 설명하는 플로 차트.
도 31은 촬상 모듈의 구성례에 관해 설명하는 도면.
도 32는 본 기술을 적용한 3차원 센서의 구성례를 도시하는 블록도.
이하, 본 기술의 실시의 형태에 관해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 종래의 촬상 장치와 그 과제
2. 본 기술의 촬상 장치에 관해
3. 본 기술의 촬상 장치를 탑재한 전자기기에 관해
<1. 종래의 촬상 장치에서의 과제>
<사출동(射出瞳) 보정이 행하여지지 않는 촬상 장치>
도 1은, 위상차 검출을 실행 가능하게 하는 일반적인 촬상 장치의 화소 배치의 예를 도시하고 있다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 촬상 장치에는, 백색의 정방형으로 도시되는 복수의 촬상 화소가 행렬형상으로 2차원 배치되어 있다. 촬상 화소는, R화소, G화소, 및 B화소로 이루어지고, 이들은, 베이어 배열에 따라 규칙적으로 배치되어 있다.
또한, 촬상 장치에는, 행렬형상으로 2차원 배치되는 복수의 촬상 화소의 중에, 흑색의 정방형으로 도시되는 복수의 위상차 검출 화소가 산재하여 배치되어 있다. 위상차 검출 화소는, 촬상 장치에서의 소정의 촬상 화소의 일부가 치환됨으로써, 특정한 패턴으로 규칙적으로 배치되어 있다. 도 1의 예에서는, 2개의 G화소가, 위상차 검출 화소(P1, P2)로 치환되어 있다.
도 2는, 도 1의 위상차 검출 화소의 구조례를 도시하는 단면도이다. 또한, 도 2에서는, 위상차 검출 화소(P1, P2)는 서로 인접하여 배치되어 있는 것으로 하여 도시되어 있지만, 도 1에 도시되는 바와 같이, 소정수의 촬상 화소를 끼우고 배치되어 있다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 위상차 검출 화소(P1, P2)에서는, 반도체 기판(Si 기판)(121)에 광전 변환부로서의 포토 다이오드(122)가 형성되어 있다. 반도체 기판(121)의 상층에는, 차광막(123)과 컬러 필터(124)가 동일층에 형성되어 있고, 그들의 상층에는, 온 칩 렌즈(125)가 형성되어 있다.
또한, 도 2에서, 위상차 검출 화소(P1, P2)는, 각각 화소(P1)의 좌측 차광, 화소(P2)의 우측 차광의 구성을 취하고 있지만, 각각의 화소 배치에 응하여, 상측 차광, 하측 차광의 구성을 취하도록 하여도 좋고, 경사지게 차광되도록 하여도 좋다.
본 기술의 적어도 어떤 실시의 형태에 따르면, 사출동 보정은, 광전 변환 영역에 입사하는 광의 입사각을 가정하여 각각의 화소 위치에 대해 온 칩 렌즈 및/또는 컬러 필터의 위치(예를 들면, 포토 다이오드와 같이 광전 변환을 수행하도록 구성된 소자의 위치)를 변경하거나 수정하는 보정이다. 다른 방식으로 서술하면, 사출동 보정은 온 칩 렌즈의 광학 중심이 포토 다이오드(122)의 중심에서 어긋나도록 만든다; 즉, 온 칩 렌즈의 광학 중심과 포토 다이오드(122)의 중심은, 중심을 달리한다. 촬상 장치의 주변에서, 이 어긋남은 촬상 장치의 중심 부분에서보다 더 크거나 더 작을 수 있다. 도 2의 각각의 위상차 검출 화소(P1, P2)에서는, 이른바 사출동 보정은 행하여져 있지 않는다.
<사출동 보정이 행하여져 있는 촬상 장치>
도 3은, 위상차 검출을 실행 가능하게 하는 일반적인 촬상 장치의 화소 배치의 다른 예를 도시하고 있다.
도 1과 마찬가지로 도 3의 촬상 장치에는, 행렬형상으로 2차원 배치되는 복수의 촬상 화소의 중에, 흑색의 정방형으로 도시되는 복수의 위상차 검출 화소가 산재하여 배치되어 있다. 도 3의 예에서는, 화소 영역의 개략 중심에 있는 2개의 G화소가, 위상차 검출 화소(P1, P2)로 치환되고, 화소 영역의 단부(端部)(도면 중 좌측)에 있는 2개의 G화소가, 위상차 검출 화소(P3, P4)로 치환되어 있다.
도 4는, 도 3의 위상차 검출 화소의 구조례를 도시하는 단면도이다.
상술한 바와 같이, 위상차 검출 화소(P1, P2)는, 화소 영역의 개략 중심에 있고, 그 위치에서 촬상 렌즈(도시 생략)로부터의 입사광의 주(主)광선은, 그 입사각이 0도가 되기 때문에, 위상차 검출 화소(P1, P2)에서, 사출동 보정은 행하여져 있지 않는다.
한편, 위상차 검출 화소(P3, P4)는, 화소 영역의 단부에 있고, 그 위치에서 촬상 렌즈로부터의 입사광의 주광선은, 그 입사각이, 렌즈의 설계에 응하여 소정의 각도가 되기 때문에, 위상차 검출 화소(P3, P4)에서는, 그 입사각에 맞추어서 사출동 보정이 행하여져 있다.
여기서, 도 5를 참조하여, 사출동 보정이 행하여지지 않은 위상차 검출 화소(P1, P2)에의 입사광의 입사각을 흔든 경우의 화소 출력에 관해 설명한다.
도 5 상단에 도시되는 바와 같이, 위상차 검출 화소(P1, P2)에는, 5개의 방향에서의 입사광(L1 내지 L5)이 입사되는 것으로 한다. 도 5 하단의 그래프에는, 그 때의 위상차 검출 화소(P1, P2)의 화소 출력이 도시되어 있다.
도 5 하단의 그래프에서, 횡축은, 입사광의 입사각을 도시하고 있고, 종축은, 위상차 검출 화소(P1, P2)의 화소 출력을 도시하고 있다. 또한, 실선은, 위상차 검출 화소(P1)의 화소 출력을 나타내고, 파선은, 위상차 검출 화소(P2)의 화소 출력을 도시하고 있다.
이 그래프에 도시되는 바와 같이, 좌측 차광의 위상차 검출 화소(P1)는, 좌측(마이너스측)에 입사광의 각도를 붙이면, 그 출력이 커지고, 우측 차광의 위상차 검출 화소(P2)는, 우측(플러스측)에 입사광의 각도를 붙이면, 그 출력이 커진다. 즉, 입사광(L1)과 같이, 입사광에서 마이너스 방향의 각도 성분이 큰 경우, 위상차 검출 화소(P1)의 출력은, 위상차 검출 화소(P2)의 출력보다 커지고, 입사광(L5)과 같이, 입사광에서 플러스 방향의 각도 성분이 큰 경우, 위상차 검출 화소(P2)의 출력은, 위상차 검출 화소(P1)의 출력보다 커진다.
이와 같은, 한 쌍의 위상차 검출 화소에서, 입사광의 입사각에 대한 위상차 검출 화소 각각의 화소 출력을, 이하, 위상차 특성이라고 한다.
그런데, 반도체 프로세스에서의 각 화소의 차광막이나 온 칩 렌즈를 형성할 때의 리소그래피가 맞춤 어긋남이나, 촬상 장치를 모듈화할 때의 촬상 렌즈의 맞춤 어긋남에 의해, 위상차 검출 화소(P1, P2)의 위상차 특성은, 도 6에 도시되는 바와 같은 특성으로 되는 일이 있다.
도 6에 도시되는 위상차 특성은, 도 5에 도시되는 것과 비교하면, 위상차 검출 화소(P1)의 출력과 위상차 검출 화소(P2)의 출력과의 교점이, 플러스 방향의 각도로 시프트하고 있다. 즉, 상술한 바와 같은 제조상의 편차에 의해, 화소 영역의 개략 중심에 있는 위상차 검출 화소(P1, P2)라도, 감도(感度)에 어긋남이 생기게 된다.
이에 대해, 제조상의 편차에 의한 화소 출력의 차분(差分)을, 게인을 걸음으로써 보정하는 수법이, 예를 들면, 일본 특개2010-49209호 공보에 개시되어 있다. 구체적으로는, 도 6에 도시되는 위상차 특성에서 얻어지는, 입사각 0도를 중심으로 한 소정의 각도 범위에서의 위상차 검출 화소(P1, P2)의 출력의 적분치의 차분에 대해, 적분치의 차분이 같아지도록 게인을 걸음으로써, 도 7에 도시되는 바와 같은 특성을 얻는다. 여기서, 소정의 각도 범위는, 촬상 렌즈의 F값 등에 의해 결정되고, 입사광의 입사각의 범위를 나타낸다. 또한, 이 각도 범위에서 위상차 검출 화소의 출력을 적분할 때, 각도 마다에 무게 부여를 하여 적분하도록 할 수 있다.
도 7 상단에 도시되는 특성에서는, 소정의 각도 범위에서의 위상차 검출 화소(P2)의 출력의 적분치가, 망(網)을 그려서 도시되어 있고, 도 7 하단에 도시되는 특성에서는, 소정의 각도 범위에서의 위상차 검출 화소(P1)의 출력의 적분치가, 망을 그려서 도시되어 있다. 이 수법에 의하면, 도 7에 도시되는 이들의 적분치가 같게 되는 것이지만, 위상차 검출 화소(P1, P2)의 출력 각각을 나타내는 곡선의 형상은, 도 5에 도시되는 것과 완전히 달라져 버린다.
포커스의 어긋남량을 위상차 검출에 의해 산출하는 AF기술에서는, 좌측 차광의 화소와 우측 차광의 화소의 출력 각각을 나타내는 곡선의 분리 상태(具合)나 특성의 교점(交點)은, 중요한 포인트가 된다.
예를 들면, 포커스가 어긋난 때에, 입사광에서 플러스 방향의 각도 성분이 커진 경우에, 좌측 차광의 화소와 우측 차광의 화소의 출력의 차분이 어느 정도가 되는지는, 각각의 출력을 나타내는 곡선의 경사나 분리 상태에 의해 크게 변한다. 즉, 일본 특개2010-49209호 공보에 개시되어 있는 수법과 같이, 출력의 차분을 보정하는 것만으로는, 도 8에 도시되는 바와 같이, 위상차에 대한 포커스의 어긋남량이 달라져 버린다.
도 8에서는, 편차품(A)은, 통상품과 비교하여, 위상차에 대한 포커스의 어긋남량이 작고, 편차품(B)은, 통상품과 비교하여, 위상차에 대한 포커스의 어긋남량이 크다. 즉, 편차품(A)나 편차품(B)에서는, 위상차가 검출되어도, 포커스를 어느 정도 시프트시키면 합초(合焦)하는지 알 수가 없기 때문에, 위상차 검출에 의한 AF 제어에서는, 종래의 기술인 콘트라스트 방식 등을 조합시켜서 AF 제어를 행할 필요가 있다.
또한, 상술한 위상차 특성은, 동일한 위상차 검출 화소(P1, P2)에 대해, 입사광의 입사각을 흔듦으로써 얻어지는 것이기 때문에, 촬상 렌즈가 장착된 상태에서는, 촬상 렌즈로부터의 입사광의 입사각은 고정으로 되어, 이 위상차 특성을 얻을 수가 없었다.
그래서, 이하에서는, 촬상 렌즈가 장착된 상태라도, 위상차 검출 화소의 위상차 특성을 얻을 수 있고, 제조상의 편차가 있는 경우라도, 위상차 특성을 보정 가능하게 하는 촬상 장치에 관해 설명한다.
<2.본 기술의 촬상 장치에 관해>
<촬상 장치의 구성례>
도 9는, 본 기술을 적용한 촬상 장치의 구성례를 도시하고 있다.
도 9 상단에는, 촬상 장치(150)의 화소 배치의 예가 도시되어 있다.
촬상 장치(150)에는, 수광한 피사체광에 의거하여 화상을 생성하기 위한 신호를 생성하는 화소(촬상 화소)와, 위상차 검출에 의한 AF를 행하기 위한 신호를 생성하는 화소(위상차 검출 화소)가 배치된다.
구체적으로는, 촬상 장치(150)에는, 복수의 촬상 화소가 행렬형상으로 2차원 배치되어 있다. 촬상 화소는, R화소, G화소, 및 B화소로 이루어지고, 이들은, 베이어 배열에 따라 규칙적으로 배치되어 있다.
또한, 촬상 장치(150)에는, 행렬형상으로 2차원 배치되는 복수의 촬상 화소의 중에, 복수의 위상차 검출 화소가 산재하여 배치되어 있다. 위상차 검출 화소는, 촬상 장치(150)에서의 소정의 촬상 화소의 일부가 치환됨으로써, 특정한 패턴으로 규칙적으로 배치되어 있다.
또한, 위상차 검출 화소는, 촬상 장치(150)에서 불규칙하게 배치되도록 하여도 좋다. 위상차 검출 화소가 규칙적으로 배치되도록 하면, 후술하는 결함 보정 등의 신호 처리를 용이하게 할 수 있고, 위상차 검출 화소가 불규칙하게 배치되도록 하면, 결함 보정에 의한 아티팩트(artifact)도 불규칙하게 되어, 그 시인성을 저하시킬(눈에 띄지 않게 할) 수 있다.
촬상 장치(150)에서 화소가 배치되는 영역은, 화상 출력 영역과 비화상 출력 영역으로 구분되어 있다. 화상 출력 영역에 배치되어 있는 화소의 출력은, 화상을 생성하는데 이용되지만, 비화상 출력 영역에 배치되어 있는 화소의 출력은, 화상을 생성하는데 이용되지 않는다.
도 9 상단에 도시되는 바와 같이, 촬상 장치(150)에서의 화상 출력 영역의 상하의 비화상 출력 영역에는, 도면 중 좌우 방향에, 위상차 검출 화소의 쌍(對)이 나열하여 배치되어 있다. 여기서, 비화상 출력 영역에 배치되는 위상차 검출 화소를, 이하, 적절히, 모니터 화소라고 한다.
도 9 하단에는, 화상 출력 영역의 하측의 비화상 출력 영역에서, 서로 떨어진 위치에 배치되어 있는 모니터 화소의 쌍(對)(Pa, Pb, Pc)(이하, 단지, 모니터 화소(Pa, Pb, Pc)라 한다)의 구조례를 도시하는 단면도가 도시되어 있다.
도 9 하단에 도시되는 바와 같이, 모니터 화소(Pa, Pb, Pc)에서는, 반도체 기판(Si 기판)(121)에 광전 변환부로서의 포토 다이오드(122)가 형성되어 있다. 반도체 기판(121)의 상층에는, 차광막(123)과 컬러 필터(124)가 동일층에 형성되어 있고, 그들의 상층에는, 온 칩 렌즈(125)가 형성되어 있다.
또한, 모니터 화소(Pa, Pb, Pc)에서, 차광막(123), 컬러 필터(124), 및 온 칩 렌즈(125)는, 모니터 화소(Pa, Pb, Pc) 각각의 위치에 응한 사출동 보정량과는 다른 어긋남량으로써 형성되어 있다. 구체적으로는, 모니터 화소(Pa, Pb, Pc)에서, 차광막(123), 컬러 필터(124), 및 온 칩 렌즈(125)는, 사출동 보정이 적용되어 있지 않다.
여기서, 촬상 장치(150)에 촬상 렌즈를 장착한 경우, 모니터 화소(Pa, Pb, Pc)에는, 각각 다른 입사각의 입사광이 입사된다. 즉, 모니터 화소(Pa, Pb, Pc)의 출력으로서는, 도 5를 참조하여 설명한 바와 같은, 사출동 보정이 행하여지지 않은 위상차 검출 화소의 입사광의 입사각을 흔든 경우의 화소 출력과 같은 것을 얻을 수 있다.
따라서 촬상 장치(150)에 의하면, 촬상 장치(150)에 촬상 렌즈를 장착한 상태라도, 도 5 하단에 도시되는 바와 같은 위상차 특성을 얻을 수 있다.
또한, 촬상 장치(150)와 같이, 사출동 보정이 행하여지지 않은 위상차 검출 화소를 횡방향(좌우 방향)으로 배열함으로써, 촬상 렌즈로부터의 입사광의 입사각분의 위상차 특성을 얻을 수 있지만, 입사광이 화각 전체(촬상 장치의 센서면 전체)에서 개략 평행(예를 들면 입사각이 5도 미만)하게 되는 촬상 렌즈의 경우, ±5도의 각도 범위의 위상차 특성밖에 얻을 수가 없다. 그래서, 도 10을 참조하여, 이것을 해결하는 촬상 장치의 구성에 관해 설명한다.
<촬상 장치의 다른 구성례>
도 10은, 본 기술을 적용한 촬상 장치의 다른 구성례를 도시하고 있다.
도 10 상단에는, 촬상 장치(160)의 화소 배치의 예가 도시되어 있다.
또한, 도 10 상단의 촬상 장치(160)의 화소 배치에 있어서, 도 9 상단의 촬상 장치(150)의 화소 배치와 다른 것은, 모니터 화소가, 화상 출력 영역의 상하의 비화상 출력 영역이 아니라, 화상 출력 영역의 좌우의 비화상 출력 영역에 마련되어 있는 점이다.
도 10 하단에는, 화상 출력 영역의 좌측의 비화상 출력 영역에서, 서로 가까운 위치에 배치되어 있는 모니터 화소(Pa, Pb, Pc)의 구조례를 도시하는 단면도가 도시되어 있다.
도 10 하단에 도시되는 모니터 화소(Pa, Pb, Pc) 각각의 구성은, 도 9 하단에 도시되는 것과 기본적으로는 마찬가지이기 때문에, 그 상세에 관해서는, 설명을 생략한다.
또한, 도 10 하단에 도시되는 모니터 화소(Pa, Pb, Pc)에서도, 차광막(123), 컬러 필터(124), 및 온 칩 렌즈(125)는, 모니터 화소(Pa, Pb, Pc) 각각의 위치에 응한 사출동 보정량과는 다른 어긋남량으로써 형성되어 있다. 구체적으로는, 모니터 화소(Pa, Pb, Pc)에서, 차광막(123), 컬러 필터(124), 및 온 칩 렌즈(125)는, 모니터 화소(Pa, Pb, Pc) 각각의 배치에 응한 사출동 보정량과는 다른 보정량의 사출동 보정이 적용되어 있다.
보다 상세하게는, 모니터 화소(Pb)에는, 그 배치에 응한 사출동 보정량의 사출동 보정이 적용되어 있지만, 모니터 화소(Pa)에는, 그 배치에 응한 사출동 보정량보다 작은 보정량의 사출동 보정이, 모니터 화소(Pc)에는, 그 배치에 응한 사출동 보정량보다 큰 보정량의 사출동 보정이, 각각 적용되어 있다.
여기서, 촬상 장치(160)에 촬상 렌즈를 장착한 경우, 모니터 화소(Pa, Pb, Pc)에는, 각각 거의 동일 입사각의 입사광이 입사되지만, 각각 다른 보정량의 사출동 보정이 적용되어 있기 때문에, 모니터 화소(Pa, Pb, Pc)의 출력으로서는, 상대적으로, 위상차 검출 화소의 입사광의 입사각을 흔든 경우의 화소 출력이 얻어진다.
도 11은, 도 10의 모니터 화소(Pa, Pb, Pc) 각각의 위상차 특성을 도시하고 있다. 도 11 좌측에는, 모니터 화소(Pa)의 위상차 특성이, 도 11 중앙에는, 모니터 화소(Pb)의 위상차 특성이, 도 11 우측에는, 모니터 화소(Pc)의 위상차 특성이 도시되어 있다.
도 10의 모니터 화소(Pa, Pb, Pc)에서, 실제로 화소 출력으로서 얻어지는 것은, 도 11에 도시되는 각각의 위상차 특성에서 속이 하얀 화살표로 도시되는, 촬상 렌즈의 입사각 설계에 의해 결정되는 소정의 각도(예를 들면 30도 등)에서의 출력만으로 된다. 그래서, 각각 다른 보정량의 사출동 보정이 적용되어 있는 위상차 검출 화소의 출력을 샘플링함으로써, 위상차 특성에서의 화소 출력의 곡선을 얻을 수 있다.
따라서 촬상 장치(160)에 의하면, 촬상 장치(160)에 촬상 렌즈를 장착한 상태라도, 도 5 하단에 도시되는 바와 같은 위상차 특성을 얻을 수 있다.
도 12는, 상술한 모니터 화소의 위상차 특성의 실측 데이터를 도시하고 있다.
도 12 상단에는, 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 사출동 보정이 행하여지지 않은 위상차 검출 화소(모니터 화소)에, 각각 다른 입사각의 입사광을 입사함으로써 얻어진 위상차 특성이 도시되어 있다. 또한, 도 12 하단에는, 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이, 각각 다른 보정량의 사출동 보정이 행하여진 위상차 검출 화소(모니터 화소)에, 입사각을 고정으로 한 입사광을 입사함으로써 얻어진 위상차 특성이 도시되어 있다.
도 12에 도시되는 바와 같이, 각각의 위상차 특성에서 곡선은, 거의 동일의 형상으로 되어 있다. 즉, 소정의 수의 모니터 화소를, 각각의 배치에 응한 사출동 보정량과는 다른 어긋남량으로써 형성하고, 그 화소 출력을 샘플링함으로써, 위상차 특성을 얻을 수 있다. 이에 의해, 촬상 장치의 양품/불량품의 선별을 행하는 것이 가능해진다.
<온 칩 렌즈의 형상>
상술한 바와 같이, 도 10에 도시되는 촬상 장치(160)에서, 모니터 화소에는, 각각의 배치에 응한 사출동 보정량과는 다른 보정량의 사출동 보정이 적용되어 있다. 그 때문에, 촬상 장치(160)에서는, 도 13 좌측에 도시되는 바와 같이, 사출동 보정량을 어긋낸 영역(사출동 보정량 어긋남 영역)에 배치되어 있는 모니터 화소와, 그것에 인접하는 적절한 보정량의 사출동 보정이 적용되어 있는 화소와의 사이에서, 온 칩 렌즈끼리에서 간격이 생기거나, 형상의 찌부러짐이 생겨 버린다.
이와 같은, 온 칩 렌즈끼리의 간극이나 형상의 찌부러짐은, 모니터 화소에서, 인접 화소로부터의 혼색을 일으켜, 모니터 화소에 의해 얻어지는 위상차 특성을 열화시킬 우려가 있다.
그래서, 모니터 화소와 그것에 인접하는 화소와의 경계에서, 온 칩 렌즈의 형상을 바꾸도록 한다. 구체적으로는, 도 13 중앙에 도시되는 바와 같이, 모니터 화소에 인접하는 화소, 및 그 화소에 또 인접하는 화소의 온 칩 렌즈를 합체시킨, 사이즈가 큰 온 칩 렌즈(201)를 형성함으로써, 온 칩 렌즈끼리의 간극이나 형상의 찌부러짐이 생기지 않도록 한다. 또한, 도 13 우측에 도시되는 바와 같이, 온 칩 렌즈끼리의 간극에 사이즈가 작은 온 칩 렌즈(202)를 형성하거나, 형상의 찌부러짐이 생기는 인접 화소의 온 칩 렌즈의 사이즈를 작게 함으로써, 온 칩 렌즈끼리의 간극이나 형상의 찌부러짐이 생기지 않도록 한다.
이에 의해, 모니터 화소에 대한, 인접 화소로부터의 혼색을 막고, 모니터 화소에 의해 얻어지는 위상차 특성을 안정시킬 수 있다.
<차광막의 차광 패턴>
이상에서는, 본 기술의 촬상 장치에서, 한 쌍의 위상차 검출 화소(P1, P2)는, 도 14 좌측에 도시되는 바와 같이, 각각 좌측 차광, 우측 차광의 구성을 취하는 것으로 하였지만, 각각의 화소 배치에 응하여, 도 14 중앙에 도시되는 바와 같이, 상측 차광, 하측 차광의 구성을 취하도록 하여도 좋고, 도 14 우측에 도시되는 바와 같이, 경사지게 차광되도록 하여도 좋다.
여기서, 모니터 화소(Pa, Pb, Pc)가, 도 14 중앙에 도시되는 바와 같다, 상측 차광, 하측 차광의 구성을 취하는 경우, 그 배치는, 예를 들면, 도 9의 촬상 장치(150)에서는, 화상 출력 영역의 좌우의 비화상 출력 영역이 되고, 도 10의 촬상 장치(160)에서는, 화상 출력 영역의 상하의 비화상 출력 영역의 중앙 부근이 된다.
또한, 모니터 화소(Pa, Pb, Pc)가, 도 14 우측에 도시되는 바와 같다, 경사지게 차광된 구성을 취하는 경우, 그 배치는, 예를 들면, 도 15에 도시되는 바와 같이, 비화상 출력 영역에서, 화소 영역 전체의 대각이 되는 부분이 된다.
또한, 이상에서는, 위상차로서, 좌측 차광과 우측 차광 등과 같이, 서로 다른 부분이 차광되어 있는 화소(차광 화소)사가의 출력의 차분이 이용되는 것으로 하였지만, 일방의 화소가 차광 화소라면 위상차는 얻어지기 때문에, 차광 화소(예를 들면 좌측 차광의 화소)와, 차광되지 않는 촬상 화소의 출력의 차분을 위상차로 하도록 하여도 좋다.
<위상차 검출 화소의 다른 구조례>
또한, 본 기술에서, 위상차 검출 화소는, 도 9 하단이나 도 10 하단에 도시되는 이외의 구조를 채택할 수 있다.
도 16은, 본 기술의 위상차 검출 화소(모니터 화소를 포함한다)의 다른 구조례를 도시하는 단면도이다.
도 16에 도시되는 위상차 검출 화소에서는, 반도체 기판(121)에 광전 변환부로서의 포토 다이오드(211-1, 211-2)가 형성되어 있다. 반도체 기판(121)의 상층에는, 차광막(123)과 컬러 필터(124)가 동일층에 형성되어 있고, 그들의 상층에는, 온 칩 렌즈(125)가 형성되어 있다. 또한, 차광막(123)은, 인접하는 화소의 경계부분에 형성될 뿐으로, 포토 다이오드(211-1, 211-2)를 차광하는 일은 없다.
도 16에 도시되는 각각의 위상차 검출 화소는, 1개의 온 칩 렌즈(125)와, 그 온 칩 렌즈(125)보다 하층에 형성된 컬러 필터(124), 및 포토 다이오드(211-1, 211-2)를 구비하고 있다. 포토 다이오드(211-1, 211-2)는, 수광면에 대해 분할되어 형성되어 있다(분할 형성되어 있다).
본 기술의 촬상 장치가, 도 16에 도시되는 구조의 위상차 검출 화소를 갖는 경우, 위상차 검출 처리는, 포토 다이오드(211-1)의 출력과 포토 다이오드(211-2)의 출력의 차분을 이용하여 행하여지게 된다.
또한, 모니터 화소가, 도 16에 도시되는 구조를 구비하는 경우, 온 칩 렌즈(125)는, 그 모니터 화소의 배치에 응한 사출동 보정량과는 다른 어긋남량으로써 형성된다.
이와 같은 구조에 의하면, 포토 다이오드(211-1, 211-2)에 입사되는 광이 차광되는 일이 없기 때문에, 입사광량의 손실을 적게 할 수 있다.
<모니터 화소의 배치>
또한, 이상에서는, 모니터 화소는, 촬상 장치에서의 비화상 출력 영역에 배치되는 것으로 하였지만, 화상 출력 영역의 내측에 배치되도록 하여도 좋다.
이에 의해, 비화상 출력 영역을 좁힐 수 있고, 칩 사이즈를 축소할 수 있는데다가, 실제로 화상을 생성하기 위한 신호가 출력되는 영역의 위상차 특성을 얻을 수 있다.
이상과 같은 촬상 장치의 모니터 화소에 의해 얻어지는 위상차 특성은, 위상차 검출에 의한 AF를 행할 때에 검출되는 위상차의 보정에 이용할 수 있다.
그래서, 이하에서는, 모니터 화소에 의해 얻어진 위상차 특성을 이용하여, 위상차 검출에서 검출된 위상차를 보정하는 전자기기의 구성에 관해 설명한다.
<3. 본 기술의 촬상 장치를 탑재한 전자기기에 관해>
<전자기기의 구성례>
도 17은, 본 기술을 적용한 전자기기의 구성례를 도시하는 도면이다. 도 17에 도시되는 전자기기(300)는, 위상차 검출 방식의 AF(위상차 AF)를 행함으로써, 피사체를 촬상하고, 그 피사체의 화상을 전기 신호로서 출력하는 장치이다. 전자기기(300)는, 예를 들면, 컴팩트 디지털 카메라, 디지털 1안(眼) 리플렉스 카메라, 촬상 기능을 구비한 스마트 폰(다기능 휴대 전화기) 등의 휴대 단말, 내시경 등으로서 구성된다.
도 17에 도시되는 전자기기(300)는, 렌즈(301), 광학 필터(302), 촬상 장치(303), A/D 변환부(304), 클램프부(305), 보정 파라미터 산출부(306), 메모리(307), 위상차 검출부(308), 위상차 보정부(309), 렌즈 제어부(310), 결함 보정부(311), 디모자이크부(312), 리니어 매트릭스(LM)/화이트 밸런스(WB)/감마 보정부(313), 휘도 크로마 신호 생성부(314), 및 인터페이스(I/F)부(315)로 구성된다.
렌즈(301)는, 촬상 장치(303)에 입사하는 피사체광의 초점 거리의 조정을 행한다. 렌즈(301)의 후단에는, 촬상 장치(303)에 입사하는 피사체광의 광량 조정을 행하는 조리개(도시 생략)가 마련되어 있다. 렌즈(301)의 구체적인 구성은 임의이고, 예를 들면, 렌즈(301)는 복수의 렌즈에 의해 구성되어 있어도 좋다.
렌즈(301)를 투과한 피사체광은, 예를 들면, 적외광 이외의 광을 투과하는 IR 커트 필터 등으로서 구성되는 광학 필터(302)를 통하여 촬상 장치(303)에 입사한다.
촬상 장치(303)는, 상술한 본 기술의 촬상 장치(150)나 촬상 장치(160)에 대응하고, 피사체광을 광전 변환하는 포토 다이오드 등의 광전 변환 소자를 갖는 복수의 화소(촬상 화소, 위상차 검출 화소, 및 모니터 화소)를 구비한다. 각 화소는, 피사체광을 전기 신호로 변환하고, 그 전기 신호를, A/D 변환부(304)에 공급한다.
또한, 촬상 장치(303)는, A/D 변환부(304), 클램프부(305), 위상차 검출부(308), 및 위상차 보정부(309)를 실현하는 신호 처리 회로와 함께, 본 기술의 고체 촬상 장치를 구성한다. 이 고체 촬상 장치는, 후술하는 바와 같이, 1칩화된 모듈로서 구성되어도 좋고, 촬상 장치(303)와 신호 처리 회로가 다른 칩으로서 구성되어도 좋다. 또한, 이 신호 처리 회로에, 보정 파라미터 산출부(306)나 메모리(307)가 포함되도록 하여도 좋다.
본 기술의 고체 촬상 장치는, 예를 들면, 광전 변환 소자가 광으로부터 발생한 전하를 판독하기 위해 전하 결합 소자(CCD(Charge Coupled Device))라고 불리는 회로 소자를 이용하여 전송을 행하는 CCD 이미지 센서라도 좋고, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)를 이용한, 단위 셀마다 증폭기를 갖는 CMOS 이미지 센서 등이라도 좋다.
A/D 변환부(304)는, 촬상 장치(303)로부터 공급되는 RGB의 전기 신호(아날로그 신호)를 디지털 데이터(화상 데이터)로 변환한다. A/D 변환부(304)는, 그 디지털 데이터의 화상 데이터(RAW 데이터)를 클램프부(305)에 공급한다.
클램프부(305)는, 화상 데이터로부터, 흑색으로 판정되는 레벨인 흑레벨을 감산한다. 클램프부(305)는, 흑레벨을 감산한 화상 데이터(화소치) 중, 모니터 화소로부터 출력된 데이터를 보정 파라미터 산출부(306)에 공급한다. 또한, 클램프부(305)는, 위상차 검출 화소로부터 출력된 화상 데이터(화소치)를 위상차 검출부(308)에 공급하고, 흑레벨을 감산한 화상 데이터의 전 화소분을 결함 보정부(311)에 공급한다.
즉, 위상차 검출에는, 위상차 검출 화소의 출력만이 이용되지만, 화상의 생성에는, 촬상 화소의 출력은 물론, 위상차 검출 화소의 출력도 이용된다. 여기서, 위상차 검출 화소가, 도 2나 도 4에 도시되는 바와 같이, 광전 변환부의 반이 차광막(123)에 의해 차광되어 있는 경우, 위상차 검출 화소의 출력은, 촬상 화소의 출력보다 낮아지기 때문에, 후술하는 바와 같이 결함 보정이 행하여진다. 또한, 위상차 검출 화소가, 도 16에 도시되는 바와 같이, 광전 변환부가 차광막(123)에 의해 차광되지 않은 경우에는, 위상차 검출 화소의 출력은 그대로 이용된다.
보정 파라미터 산출부(306)는, 촬상 장치(303)의 제조 후의 테스트 공정이나, 촬상 장치(303)에 렌즈(301)를 장착한 후의 테스트 공정 등에서 얻어진 위상차 특성의 데이터를 이용하여, 위상차 검출부(308)에 의해 검출되는 위상차를 보정하는데 이용되는 보정 파라미터를 산출한다.
메모리(307)에는, 보정 파라미터 산출부(306)에 의해 산출된 보정 파라미터가 기억된다.
위상차 검출부(308)는, 클램프부(305)로부터의 화상 데이터(화소치)에 의거하여 위상차 검출 처리를 행함으로써, 포커스를 맞추는 대상의 물체(합초 대상물)에 대해 포커스가 맞아 있는지의 여부를 판정한다. 위상차 검출부(308)는, 포커스 에어리어에서의 물체에 포커스가 맞아 있는 경우, 합초하고 있는 것을 도시하는 정보를 합초 판정 결과로서, 렌즈 제어부(310)에 공급한다. 또한, 위상차 검출부(308)는, 합초 대상물에 포커스가 맞지 않은 경우, 포커스의 어긋남의 양(디포커스량)을 산출하고, 그 산출한 디포커스량을 도시하는 정보를 합초 판정 결과로서, 렌즈 제어부(310)에 공급한다.
위상차 보정부(309)는, 메모리(307)에 기억되어 있는 보정 파라미터를 이용하여, 위상차 검출부(308)에 의해 검출된 위상차를 보정한다. 즉, 위상차 검출부(308)는, 보정된 위상차에 대응하는 합초 판정 결과를, 렌즈 제어부(310)에 공급한다.
렌즈 제어부(310)는, 렌즈(301)의 구동을 제어한다. 구체적으로는, 렌즈 제어부(310)는, 위상차 검출부(308)로부터 공급된 합초 판정 결과에 의거하여, 렌즈(301)의 구동량을 산출하고, 그 산출한 구동량에 응하여 렌즈(301)를 이동시킨다.
예를 들면, 렌즈 제어부(310)는, 포커스가 맞아 있는 경우에는, 렌즈(301)의 현재의 위치를 유지시킨다. 또한, 렌즈 제어부(310)는, 포커스가 맞아 있지 않은 경우에는, 디포커스량을 나타내는 합초 판정 결과와 렌즈(301)의 위치에 의거하여 구동량을 산출하고, 그 구동량에 응하여 렌즈(301)를 이동시킨다.
결함 보정부(311)는, 클램프부(305)로부터의 화상 데이터에 의거하여, 올바른 화소치를 얻을 수가 없는 결함 화소(예를 들면 위상차 검출 화소)에 관해, 그 화소치의 보정, 즉 결함 보정을 행한다. 결함 보정부(311)는, 결함 화소의 보정을 행한 화상 데이터를 디모자이크부(312)에 공급한다.
디모자이크부(312)는, 결함 보정부(311)로부터의 RAW 데이터에 대해 디모자이크 처리를 행하여, 색정보의 보완 등을 행하여 RGB 데이터로 변환한다. 디모자이크부(312)는, 디모자이크 처리 후의 화상 데이터(RGB 데이터)를 LM/WB/감마 보정부(313)에 공급한다.
LM/WB/감마 보정부(313)는, 디모자이크부(312)로부터의 RGB 데이터에 대해, 색 특성의 보정을 행한다. 구체적으로는, LM/WB/감마 보정부(313)는, 규격으로 정하여진 원색(RGB)의 색도점과 실제의 카메라의 색도점의 차를 메우기 위해, 매트릭스 계수를 이용하여 화상 데이터의 각 색 신호를 보정하고, 색 재현성을 변화시키는 처리를 행한다. 또한, LM/WB/감마 보정부(313)는, RGB 데이터의 각 채널의 값에 관해 백(白)에 대한 게인을 설정함으로써, 화이트 밸런스를 조정한다. 또한, LM/WB/감마 보정부(313)는, 화상 데이터의 색과 출력 디바이스 특성과의 상대 관계를 조절하여, 보다 오리지널에 가까운 표시를 얻기 위한 감마 보정을 행한다. LM/WB/감마 보정부(313)는, 보정 후의 화상 데이터(RGB 데이터)를 휘도 크로마 신호 생성부(314)에 공급한다.
휘도 크로마 신호 생성부(314)는, LM/WB/감마 보정부(313)로부터 공급된 RGB 데이터로부터 휘도 신호(Y)와 색차 신호(Cr, Cb)를 생성한다. 휘도 크로마 신호 생성부(314)는, 휘도 크로마 신호(Y, Cr, Cb)를 생성하면, 그 휘도 신호와 색차 신호를 I/F부(315)에 공급한다.
I/F부(315)는, 공급된 화상 데이터(휘도 크로마 신호)를, 전자기기(300)의 외부(예를 들면, 화상 데이터를 기억하는 기억 디바이스나, 화상 데이터의 화상을 표시하는 표시 디바이스 등)에 출력한다.
여기서, 도 18을 참조하여, 본 기술의 고체 촬상 장치의 기본적인 개략 구성에 관해 설명한다.
제1의 예로서, 도 18 상단에 도시되는 고체 촬상 장치(330)는, 하나의 반도체 칩(331) 내에, 화소 영역(332), 제어 회로(333), 상술한 신호 처리 회로를 포함하는 로직 회로(334)를 탑재하여 구성된다.
제2의 예로서, 도 18 중단에 도시되는 고체 촬상 장치(340)는, 제1의 반도체 칩부(341)와 제2의 반도체 칩부(342)로 구성된다. 제1의 반도체 칩부(341)에는, 화소 영역(343)과 제어 회로(344)가 탑재되고, 제2의 반도체 칩부(342)에는, 상술한 신호 처리 회로를 포함하는 로직 회로(345)가 탑재된다. 그리고, 제1의 반도체 칩부(341)와 제2의 반도체 칩부(342)가 상호 전기적으로 접속됨으로써, 하나의 반도체 칩으로서의 고체 촬상 장치(340)가 구성된다.
제3의 예로서, 도 18 하단에 도시되는 고체 촬상 장치(350)는, 제1의 반도체 칩부(351)와 제2의 반도체 칩부(352)로 구성된다. 제1의 반도체 칩부(351)에는, 화소 영역(353)이 탑재되고, 제2의 반도체 칩부(352)에는, 제어 회로(354)와, 상술한 신호 처리 회로를 포함하는 로직 회로(355)가 탑재된다. 그리고, 제1의 반도체 칩부(351)와 제2의 반도체 칩부(352)가 서로 전기적으로 접속됨으로써, 하나의 반도체 칩으로서의 고체 촬상 장치(350)가 구성된다.
<위상차 AF처리에 관해>
여기서, 도 19의 플로 차트를 참조하여, 전자기기(300)에 의한 위상차 AF처리에 관해 설명한다. 위상차 AF처리는, 피사체를 촬상할 때에 전자기기(300)에 의해 실행되는 촬상 처리 전에 실행된다.
우선, 스텝 S101에서, 촬상 장치(303)는, 각 화소의 입사광을 광전 변환하고, 각 화소 신호를 판독하고, A/D 변환부(304)에 공급한다.
스텝 S102에서, A/D 변환부(304)는, 촬상 장치(303)로부터의 각 화소 신호를 A/D 변환하고, 클램프부(305)에 공급한다.
스텝 S103에서, 클램프부(305)는, A/D 변환부(304)로부터의 각 화소 신호(화소치)로부터, 유효 화소 영역의 외부에 마련되어 있는 OPB(Optical Black) 영역에서 검출된 흑레벨을 감산한다. 클램프부(305)는, 흑레벨을 감산한 화상 데이터 중, 위상차 검출 화소로부터 출력된 화상 데이터(화소치)를 위상차 검출부(308)에 공급한다.
스텝 S104에서, 위상차 보정부(309)는, 미리 산출되고, 메모리(307)에 기억되어 있는 보정 파라미터를 판독한다.
스텝 S105에서, 위상차 검출부(308)는, 클램프부(305)로부터의 화상 데이터(화소치)에 의거하여 위상차 검출을 행한다.
그리고, 스텝 S106에서, 위상차 보정부(309)는, 판독한 보정 파라미터를 이용하여, 위상차 검출부(308)에 의해 검출된 위상차를 보정한다.
여기서, 도 20을 참조하여, 위상차의 보정에 관해 설명한다.
상술한 바와 같이, 본 기술의 촬상 장치에 의하면, 렌즈(301)를 장착한 상태라도, 위상차 특성을 얻을 수 있다. 그래서, 통상품의 위상차 특성으로서, 도 20 상단에 도시되는 특성이 얻어지고, 편차품의 위상차 특성으로서, 도 20 하단에 도시되는 특성이 얻어진 것으로 한다.
도 20에 도시되는 각각의 위상차 특성에서, 렌즈(301)의 F값 등에 의해 결정되는, 촬상 장치에 입사할 수 있는 각도 범위에서의, 위상차 검출 화소의 출력의 경사(Slope)는, 통상품과 편차품에서 크게 다르다. 이 Slope가 작은 경우, 포커스의 어긋남에 의해 입사각에 치우침이 생긴 때의, 우측 차광의 화소와 좌측 차광의 화소의 출력의 차분도 작아져 버린다. 즉, 도 8에서의 편차품(B)과 같이, 통상품과 비교하여, 위상차에 대한 포커스의 어긋남량이 커져 버린다. 환언하면, 포커스가 크게 어긋난 경우에도, 위상차는 생기기 어렵게 되어 버린다.
본 기술에서는, 이 Slope를 보정 파라미터로서, 이하의 보정 계수(Beta)를 산출함에 의해, 포커스의 어긋남량에 대한 위상차를 보정한다.
도 20 상단에 도시되는, 통상품의 위상차 특성에서, 좌측 차광의 화소의 출력의 Slope를 Slope A로 하여, 우측 차광의 화소의 출력의 Slope를 Slope B로 한다. 마찬가지로, 도 20 하단에 도시되는, 편차품의 위상차 특성에서, 좌측 차광의 화소의 출력의 Slope를 Slope C로 하고, 우측 차광의 화소의 출력의 Slope를 Slope D로 한다.
이때, 보정 계수(Beta)는, 이하의 식(1),(2)에 의해 구하여진다.
[수식 1]
Figure 112015089553763-pct00001
[수식 2]
Figure 112015089553763-pct00002
이와 같이 하여 산출된 보정 계수(Beta)에 의해, 도 8에서의 편차품의 포커스의 어긋남량에 대한 위상차는, 도 21에 도시되는 바와 같이, 통상품에 근접하도록 보정된다.
또한, 본 기술에서는, 이하의 식(3),(4)에 의해, 좌측 차광의 화소에 관한 보정 계수(Beta')와, 우측 차광의 화소에 관한 보정 계수(Beta")를 구하고, 이들을 조합시켜서 이용하도록 하여도 좋다.
[수식 3]
Figure 112015089553763-pct00003
[수식 4]
Figure 112015089553763-pct00004
또한, 각각의 Slope는, 그대로의 값이라도 좋고, 그 절대치로 하여도 좋고, 또한, 필요에 응하여, 소정의 무게 부여를 행하도록 하여도 좋다. 또한, 보정 계수(Beta)는, 렌즈(301)의 F값이나, 피사체, 광원 등의 촬영 환경에 응하여 조정되도록 하여도 좋다. 이 경우, F값이나 촬영 환경마다의 위상차 특성을 이용하여 산출되는, F값이나 촬영 환경마다의 Slope(보정 파라미터)를 미리 메모리(307)에 기억시킴으로써, 보정 계수(Beta)를 조정하도록 하여도 좋고, 신 판별 등에 의해 소정의 수식이나 테이블을 적응적으로 이용함으로써, 보정 계수(Beta)를 조정하도록 하여도 좋다.
이와 같이 하여 위상차가 보정되면, 스텝 S107에서, 위상차 검출부(308)는, 보정된 위상차에 대응하는 합초 판정 결과를, 렌즈 제어부(310)에 공급한다.
스텝 S108에서, 렌즈 제어부(310)는, 위상차 검출부(308)로부터의 합초 판정 결과에 의거하여, 렌즈(301)의 구동을 제어한다.
이상의 처리에 의하면, 미리 얻어진 위상차 특성에 의거하여, 제조상의 편차가 있는 경우라도, 위상차를 보정할 수 있고, AF의 정밀도를 저하시키지 않도록 하는 것이 가능해진다.
이상에서는, 위상차 AF처리시에, 미리 산출된 보정 파라미터를 이용하여 보정 계수(Beta)를 산출함으로써, 위상차를 보정하도록 하였지만, 보정 파라미터 산출부(306)가, 미리 보정 계수(Beta)까지 산출하고, 위상차 보정부(309)가, 그 보정 계수(Beta)를 이용하여, 위상차를 보정하도록 하여도 좋다.
또한, 렌즈 제어부(310)는, 상술한 바와 같은 위상차 AF에 더하여, 콘트라스트 AF를 행함으로써, 렌즈(301)의 구동을 제어하도록 하여도 좋다. 예를 들면, 렌즈 제어부(310)는, 위상차 검출부(308)로부터, 합초 판정 결과로서 포커스의 어긋남의 양(디포커스량)을 도시하는 정보가 공급된 경우, 포커스의 어긋남의 방향(전(前)핀인지 후(後)핀인지)을 판별하고, 그 방향에 대해 콘트라스트 AF를 행하도록 하여도 좋다.
또한, 도 10에 도시되는 촬상 장치(160)에서는, 모니터 화소를, 화상 출력 영역의 좌측 및 우측의 상높이로 배치하도록 하였지만, 각각의 모니터 화소에 의거하여 얻어지는 보정 파라미터를, 평균화하여 이용하도록 하여도 좋고, 상높이마다 이용하도록 하여도 좋다.
예를 들면, 화상 출력 영역의 좌측에 배치되는 모니터 화소에 의거한 보정 파라미터를 Omega로 하고, 화상 출력 영역의 우측에 배치되는 모니터 화소에 의거한 보정 파라미터를 Eta로 한 경우, 화각의 좌측부터 우측으로 갈수록, 보정 파라미터를 Omega로부터 Eta로 시프트 시키도록 하여도 좋다.
[촬상 처리에 관해]
다음에, 도 22의 플로 차트를 참조하여, 전자기기(300)에 의한 촬상 처리에 관해 설명한다.
여기서, 도 22의 플로 차트의 스텝 S201 내지 S203의 처리는, 도 19의 플로 차트의 스텝 S101 내지 S103의 처리와 마찬가지이기 때문에, 그 설명은 생략하다. 또한, 스텝 S203에서는, 클램프부(305)에 의해, 흑레벨이 감산된 전(全) 화소분의 화상 데이터(화소치)가 결함 보정부(311)에 공급된다.
스텝 S204에서, 결함 보정부(311)는, 클램프부(305)로부터의 화상 데이터에 의거하여, 올바른 화소치를 얻을 수가 없는 결함 화소, 즉 위상차 검출 화소에 대해, 그 화소치의 보정(결함 보정)을 행한다. 여기서, 촬상 장치(303)에서, 모니터 화소가 화상 출력 영역의 내측에 배치되어 있는 경우에는, 모니터 화소에 대해서도, 결함 보정이 행하여진다. 결함 화소의 보정이 행하여진 화상 데이터는 디모자이크부(312)에 공급된다.
스텝 S205에서, 디모자이크부(312)는, 디모자이크 처리를 행하여, RAW 데이터를 RGB 데이터로 변환하고, LM/WB/감마 보정부(313)에 공급한다.
스텝 S206에서, LM/WB/감마 보정부(313)는, 디모자이크부(312)로부터의 RGB 데이터에 대해, 색 보정, 화이트 밸런스의 조정, 및 감마 보정을 행하여, 휘도 크로마 신호 생성부(314)에 공급한다.
스텝 S207에서, 휘도 크로마 신호 생성부(314)는, RGB 데이터로부터 휘도 신호 및 색차 신호(YCrCb 데이터)를 생성한다.
그리고, 스텝 S208에서, I/F부(315)는, 휘도 크로마 신호 생성부(314)에 의해 생성된 휘도 신호 및 색차 신호를 외부의 기록 디바이스나 표시 디바이스에 출력하고, 촬상 처리를 종료한다.
이상의 처리에 의하면, AF의 정밀도를 저하시키지 않고 촬상을 할 수가 있기 때문에, 보다 좋은 화상을 얻는 것이 가능해진다.
<촬상 화소에의 적용>
이상에서는, 모니터 화소로서, 그 배치에 응한 사출동 보정량과는 다른 어긋남량을 갖게 한 위상차 검출 화소에 관해 설명하여 왔지만, 이것을 촬상 화소(이하, 통상(通常) 화소라고도 한다)에 적용하도록 하여도 좋다.
이 경우, 이 통상 화소는, 모니터 화소와 함께, 예를 들면, 도 9나 도 10을 참조하여 설명한 비화상 출력 영역에 배치된다.
이에 의해, 예를 들면, 도 23에 도시되는 바와 같은 입사각 의존 특성을 얻을 수 있다. 또한, 이 입사각 의존 특성은, 모니터 화소(위상차 검출 화소)에 관한 위상차 특성과 마찬가지로 하여 얻을 수 있다.
렌즈(301)의 F값을 예를 들면 2.4로 한 경우, 도 23의 입사각 의존 특성에서는, 입사광이 입사할 수 있는 각도 범위가, 화살표로 도시되는 범위가 되고, 통상 화소의 출력은, 이 각도 범위의 적분치가 된다.
여기서, 이 통상 화소의 출력과, 도 12의 위상차 특성에서, 상술한 각도 범위에 관해 얻어지는 모니터 화소의 출력을 비교함으로써, 통상 화소의 출력에 대해, 모니터 화소의 출력이 어느 정도 떨어져 있는지를 확인할 수 있다.
화상 출력 영역의 내측에 배치되어 있는 위상차 검출 화소는, 그 수광부의 일부가 차광되어 있기 때문에, 결함 보정부(311)에 의해 결함 보정이 행하여진다. 이 때, 통상 화소의 출력에 대해, 모니터 화소의 출력이 어느 정도 떨어져 있는지에 응하여, 위상차 검출 화소의 출력에, 그 만큼의 게인을 걸음으로써, 결함 보정이 행하여지도록 할 수 있다.
또한, 본 기술에서는, 상술한 보정 계수(Beta)와 마찬가지로 하여, 렌즈(301)의 F값이나 촬영 환경에 응하여 게인을 조정하도록 한다. 구체적으로는, 렌즈(301)의 F값이나 촬영 환경이 변화한 때에, 통상 화소의 출력과 위상차 검출 화소의 출력의 차분이 어떻게 변화하고, 어떤 게인을 걸으면 좋은지를 적응적으로 산출하도록 한다. 또한, 위상차 검출 화소의 출력으로부터 판정된 위상 상태에 응하여, 게인을 조정하도록 하여도 좋다.
<전자기기의 다른 구성례>
도 24는, 본 기술을 적용한 전자기기의 다른 구성례를 도시하는 블록도이다.
도 24에 도시되는 전자기기(400)는, 렌즈(301), 광학 필터(302), AF용 촬상 장치(401), A/D 변환부(304), 클램프부(305), 메모리(307), 위상차 검출부(308), 위상차 보정부(309), 렌즈 제어부(310), 촬상 장치(402), A/D 변환부(403), 클램프부(404), 디모자이크부(312), LM/WB/감마 보정부(313), 휘도 크로마 신호 생성부(314), 및 I/F부(315)로 구성된다.
또한, 도 24의 전자기기(400)에서, 도 17의 전자기기(300)에 마련된 것과 같은 기능을 구비하는 구성에 관해서는, 동일 명칭 및 동일 부호를 붙인 것으로 하고, 그 설명은, 적절히 생략하는 것으로 한다.
AF용 촬상 장치(401)는, 도 17의 전자기기(300)에 마련된 촬상 장치(303)와 달리, 촬상 화소는 배치되지 않고, 모니터 화소를 포함하는 위상차 검출 화소만이 배치되어 구성된다. 또한, 모니터 화소는, 도 9를 참조하여 설명한 양태라도 좋고, 도 10을 참조하여 설명한 양태라도 좋다.
촬상 장치(402)는, 도 17의 전자기기(300)에 마련된 촬상 장치(303)와 달리, 위상차 검출 화소나 모니터 화소는 배치되지 않고, 통상의 촬상 화소만이 배치되어 구성된다.
A/D 변환부(403)는, 촬상 장치(402)로부터 공급되는 RGB의 전기 신호(아날로그 신호)를 디지털 데이터(화상 데이터)로 변환하고, 클램프부(404)에 공급한다.
클램프부(404)는, 화상 데이터로부터, 흑색으로 판정된 레벨인 흑레벨을 감산하고, 흑레벨을 감산한 화상 데이터의 전 화소분을 디모자이크부(312)에 공급한다.
또한, AF용 촬상 장치(401)는, A/D 변환부(304), 클램프부(305), 위상차 검출부(308), 및 위상차 보정부(309)를 실현하는 신호 처리 회로와 함께, 본 기술의 고체 촬상 장치를 구성한다. 이 고체 촬상 장치도 또한, 도 18을 참조하여 설명한 바와 같이, 1칩화된 모듈로서 구성되어도 좋고, AF용 촬상 장치(401)와 신호 처리 회로가 다른 칩으로서 구성되어도 좋다. 또한, 이 신호 처리 회로에, 보정 파라미터 산출부(306)나 메모리(307)가 포함되도록 하여도 좋다.
이상의 구성에서도, 제조상의 편차가 있는 경우라도, 위상차를 보정할 수 있기 때문에, 제조상의 편차가 있어도, AF의 정밀도를 저하시키지 않도록 하는 것이 가능해진다.
또한, 통상의 촬상에 이용되는 촬상 장치(402)에 위상차 검출 화소를 마련할 필요가 없기 때문에, 위상차 검출 화소에 대한 결함 보정을 행할 필요가 없어진다. 또한, AF용 촬상 장치(401)와 촬상 장치(402)는, 각각 별개로 제조되도록 할 수 있기 때문에, 각각에 최적화된 프로세스에 의해 제조를 행할 수가 있다.
상술한 바와 같이, 본 기술의 고체 촬상 장치를 탑재한 전자기기는, 컴팩트 디지털 카메라, 디지털 1안 리플렉스 카메라, 스마트 폰 등의 휴대 단말, 내시경 등에 적용할 수 있다.
<디지털 1안 리플렉스 카메라에의 적용례>
도 25는, 본 기술을 적용한 디지털 1안 리플렉스 카메라의 외관 구성을 도시하는 정면도이다.
디지털 1안 리플렉스 카메라(500)(이하, 단지, 카메라(500)라고 한다)는, 카메라 보디(510)와, 카메라 보디(510)에 착탈 가능한 촬영 렌즈로서의 교환 렌즈(511)(이하, 단지, 렌즈(511)라고 한다)를 구비하고 있다.
도 25에서, 카메라 보디(510)의 정면측에는, 정면 개략 중앙에 교환 렌즈(511)가 장착되는 마운트부(521), 마운트부(521)의 오른쪽 옆에 배치되는 렌즈 교환 버튼(522), 및, 파지 가능하게 하기 위한 그립부(523)가 마련되어 있다.
또한, 카메라 보디(510)의 상면측에는, 정면 좌상부부에 배치된 모드 설정 다이얼(524), 정면 우상부에 배치된 제어치 설정 다이얼(525), 및, 그립부(523)의 상면에 배치된 셔터 버튼(526)이 마련되어 있다.
또한, 도시는 하지 않지만, 카메라 보디(510)의 배면측에는, LCD(Liquid Crystal Display), 각종의 버튼이나 키, EVF(Electronic View Finder) 등이 구비되어 있다.
또한, 카메라(500)는, 도 17의 전자기기(300)와 같은 구성 및 기능을 갖는 것으로 한다.
이와 같은 카메라(500)에서, 렌즈(511)의 F값은, 예를 들면, 유저에 의한 제어치 설정 다이얼(525)의 조작에 의해, 소정의 값으로 설정되지만, 상술한 바와 같이, 위상차 검출 화소의 위상차 특성은, F값에 의해 다르다.
도 26은, 편차가 생긴 경우의 위상차 특성의 예를 도시하고 있다.
도 26에 도시되는 각각의 위상차 특성에서, 위상차 검출 화소의 출력은, 화살표로 도시되는 입사각의 각도 범위의 적분치(렌즈 특성을 고려한 적분치)가 되는데, 그 각도 범위는 렌즈의 F값에 의해 다르고, 나아가서는, 위상차의 보정량도 렌즈의 F값에 의해 달라져 온다. 그래서, 본 기술에서는, F값이 가변(可變)인 광학계가 이용되는 경우에는, F값에 응하여 보정 계수가 조정되도록 한다.
<위상차 AF처리에 관해>
다음에, 도 27의 플로 차트를 참조하여, F값에 응하여 위상차를 보정하는 위상차 AF처리에 관해 설명한다. 도 27에 도시되는 위상차 AF처리는, 카메라(500)의 기동시나, 유저에 의해 제어치 설정 다이얼(525)이 조작된 때에 실행된다.
또한, 도 27의 플로 차트의 스텝 S303 내지 S306에서의 처리는, 도 19의 플로 차트의 스텝 S105 내지 S108에서의 처리와 마찬가지로 하여 행하여지기 때문에, 그 설명은 생략한다. 또한, 도 27의 플로 차트에서는, 스텝 S303의 처리보다 전에, 도 19의 플로 차트의 스텝 S101 내지 S103의 처리와 같은 처리가 행하여져 있는 것으로 한다.
또한 여기서는, 전제로서, F값마다의 Slope(보정 파라미터)가 미리 메모리에 기억되어 있는 것으로 한다.
즉, 스텝 S301에서, 위상차 보정부(309)는, 현재 설정되어 있는 F값을 검출한다.
스텝 S302에서, 위상차 보정부(309)는, 메모리(307)에 기억되어 있는 F값마다의 보정 파라미터를 판독한다.
이와 같이 하여, F값이 변화한 경우라도, 적절하게 위상차를 보정할 수 있고, AF의 정밀도를 저하시키지 않도록 할 수 있다.
<캡슐 내시경에의 적용례>
도 28은, 본 기술을 적용한 캡슐 내시경의 단면 구성을 도시하는 도면이다.
캡슐 내시경(600)은, 예를 들면 양단면이 반구형상이고 중앙부가 원통형상의 몸체(610) 내에, 체강(體腔) 내의 화상을 촬영하기 위한 카메라(초소형 카메라)(611), 카메라(611)에 의해 촬영된 화상 데이터를 기록하기 위한 메모리(612), 및, 캡슐 내시경(600)이 피험자의 체외에 배출된 후에, 기록된 화상 데이터를 안테나(614)를 통하여 외부에 송신하기 위한 무선 송신기(613)를 구비하고 있다.
또한, 몸체(610) 내에는, CPU(Central Processing Unit)(615) 및 코일(자력·전류 변환 코일)(616)이 마련되어 있다.
CPU(615)는, 카메라(611)에 의한 촬영, 및 메모리(612)에의 데이터 축적 동작을 제어함과 함께, 메모리(612)로부터 무선 송신기(613)에 의한 몸체(610) 밖의 데이터 수신 장치(도시 생략)로의 데이터 송신을 제어한다. 코일(616)은, 카메라(611), 메모리(612), 무선 송신기(613), 안테나(614) 및 후술하는 광원(611b)에의 전력 공급을 행한다.
또한, 몸체(610)에는, 캡슐 내시경(600)을 데이터 수신 장치에 세트한 때에, 이것을 검지하기 위한 자기(磁氣)(리드) 스위치(617)가 마련되어 있다. CPU(615)는, 이 리드 스위치(617)가 데이터 수신 장치에의 세트를 검지하고, 데이터의 송신이 가능하게 된 시점에서, 코일(616)로부터의 무선 송신기(613)에의 전력 공급을 행한다.
카메라(611)는, 예를 들면 체강 내의 화상을 촬영하기 위한 대물(對物) 광학계를 포함하는 촬상 장치(611a), 체강 내를 조명한 복수(여기서는 2개)의 광원(611b)을 갖고 있다. 구체적으로는, 카메라(611)는, 광원(611b)으로서, 예를 들면 LED(Light Emitting Diode)를 구비한 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서나 CCD(Charge Coupled Device) 등에 의해 구성된다.
또한, 카메라(611)는, 도 17의 전자기기(300)와 같은 구성 및 기능을 갖는 것으로 한다.
그런데, 위상차를 검출할 때에는, 예를 들면, 포커스의 어긋남을 인식한 다음, 피사체의 에지 부분의 흐려짐 상태(具合)가 위상차의 정보로서 검출되기 때문에, 피사체의 에지 부분의 정보가 불가결하게 된다.
그러나, 캡슐 내시경(600)에 의해 체강 내의 화상을 촬영하는 경우, 피사체가 되는 인간의 장기의 표면에는, 에지 부분이 적기 때문에, 적절하게 위상차를 검출할 수가 없다.
그래서, 광원(611b)에, 특정한 패턴의 광을 조사시키도록 한다. 구체적으로는, 광원(611b)에, 도 29에 도시되는 바와 같은, 에지를 포함하는 패턴의 광(630)을 조사시킨다. 광원(611b)에 의해 조사되는 광의 파장은 임의로 되지만, 예를 들면, 광원(611b)의 광을, 비교적 적색이 강한 장기(臟器)의 색과 분리하기 위해, 단파장(예를 들면 450㎚)의 광으로 하여도 좋고, 촬영에 간섭하지 않도록 가시광 이외의 광(예를 들면 적외광)으로 하여도 좋다. 이 경우, 위상차 검출 화소에서, 컬러 필터(124)는, 그 가시광 이외의 광에 대응시킨 것으로 한다.
<내시경 촬영 처리에 관해>
다음에, 도 30의 플로 차트를 참조하여, 캡슐 내시경(600)에 의한 촬영 처리에 관해 설명한다. 도 30에 도시되는 내시경 촬영 처리는, 캡슐 내시경(600)이, 체강 내에서 촬영 대상으로 된 피사체(장기)에 도달하면 시작된다.
또한, 도 30의 플로 차트의 스텝 S403 내지 S406에서의 처리는, 도 19의 플로 차트의 스텝 S105 내지 S108에서의 처리와 마찬가지로 하여 행하여지기 때문에, 그 설명은 생략한다. 또한, 도 30의 플로 차트에서는, 스텝 S403의 처리보다 전에, 도 19의 플로 차트의 스텝 S101 내지 S103의 처리와 같은 처리가 행하여져 있는 것으로 한다.
또한 여기서는, 전제로서, 파장마다의 Slope(보정 파라미터)가 미리 메모리에 기억되어 있는 것으로 한다.
즉, 스텝 S401에서, 광원(611b)은, 특정한 패턴의 광의 조사를 시작한다.
스텝 S402에서, 위상차 보정부(309)는, 메모리(307)에 기억되어 있는 파장마다의 보정 파라미터를 판독한다.
이와 같이 하여, 조사된 광의 파장에 응하여, 적절하게 위상차를 보정할 수 있다.
스텝 S407에서는, 촬영에 영향을 주지 않도록, 광원(611b)에 의한 특정한 패턴의 광의 조사가 종료된다.
그리고, 스텝 S408에서는, 도 22의 플로 차트를 참조하여 설명한 촬상 처리가 행하여진다.
이상의 처리에 의하면, 에지 부분이 적은 체강 내라도, 적절하게 위상차를 보정할 수 있고, AF의 정밀도를 저하시키지 않도록 할 수 있다. 결과로서, 체강 내에서, 장기의 형상이나 혈관의 배치를 보다 정확하게 관찰하는 것이 가능해진다.
또한, 이상에서는, 캡슐 내시경에 있어서, 광원의 파장에 응하여 위상차를 보정한 구성에 관해 설명하였지만, 컴팩트 디지털 카메라나 디지털 1안 리플렉스 카메라, 촬상 기능을 구비하는 스마트 폰이라는 일반적인 카메라에서, 광원의 파장이나 피사체의 색 등의 촬영 환경에 응하여 위상차를 보정하도록 하여도 좋다.
또한, 화각 전체에서 일률적으로 위상차의 보정을 하는 것이 아니라, 광원의 파장이나 피사체의 색에 응하여, 촬상 영역(화각)에서의 위치마다 위상차의 보정을 하도록 하여도 좋다.
여기서도, 위상차의 보정에 이용되는 보정 파라미터는, 상술한 위상차 특성으로부터 얻어지는 것으로 한다. 예를 들면, 색온도를 3000K로 한 경우의 위상차 특성과, 6000K로 한 경우의 위상차 특성을 미리 메모리에 기억한다. 실제의 촬영시에 검지된 색온도가 4500K인 경우에는, 메모리에 기억되어 있는, 색온도 3000K의 보정 파라미터와, 색온도 6000K의 보정 파라미터와의 중간치를 이용하여, 위상차의 보정을 하게 한다.
<촬상 모듈에의 적용>
또한, 본 기술에 의하면, 예를 들면, 렌즈, IR 커트 필터(IRCF) 등의 광학 필터, 및 촬상 장치 등을 일체화한 촬상 모듈을 제조할 때에, 모니터 화소의 출력으로부터 얻어지는 편차가 있는 위상차 특성의 보정을, 촬상 모듈에서의 광학 특성을 보정함으로써, 보전(補塡)할 수 있다.
예를 들면, 촬상 장치의 제조상의 편차에 의해, 도 6에 도시한 바와 같은 위상차 특성이 얻어진 것으로 한다.
여기서, 도 31의 좌측에 도시되는 촬상 모듈(700)에서, 촬상 장치(711), 광학 필터(712), 및 렌즈(713)가, 설계와 같이, 어긋남이 없게 형성된 경우, 촬상 모듈(711)의 위상차 특성도, 편차도 있는 것으로 되어 버린다.
그래서, 본 기술에서는, 위상차 특성에 응하여, 광학 필터(712) 및 렌즈(713)를 형성함으로써, 촬상 모듈(700)의 위상차 특성을 보정한다. 구체적으로는, 도 31의 우측에 도시되는 바와 같이, 광학 필터(712)나 렌즈(713)를 기울이도록 하거나, 광학 필터(712)로서, 예를 들면 편광 필터를 새롭게 삽입함으로써, 촬상 모듈(700)의 위상차 특성을 보정한다.
이와 같이, 본 기술에 의하면, 촬상 장치의 편차에 기인하는 위상차 특성의 어긋남을, 촬상 모듈의 제조시에 보정할 수 있다. 즉, 촬상 장치의 미세화가 진행되어, 정상상(正常上)의 편차가 충분히 억제될 수가 없어도, 신호 처리상의 보정으로 한하지 않고, 광학적인 보정에 의해, 소망하는 특성을 얻는 것이 가능해진다.
이상에서는, 한 쌍의 위상차 검출 화소 각각의 차분을, 위상차 검출에 이용하는 것으로 하였지만, 예를 들면 일본 특개2013-42379호 공보에 개시되어 있는 바와 같은, 깊이(奧行) 검출에 이용하도록 하여도 좋다.
구체적으로는, 도 32에 도시되는 3차원 센서(800)에서, 깊이 정보 보정부(801)가, 메모리(307)에 기억되어 있는 보정 파라미터를 이용하여, 깊이 정보 산출부(802)에 의해 위상차 검출 화소 각각의 차분을 기초로 산출되는, 피사체측의 깊이(거리)를 나타내는 깊이 정보를 보정하도록 한다. 이에 의해, 입체 화상을 생성하는 경우에, 모니터 화소에 의거하여 얻어지는 보정 파라미터에 의해, 깊이에 관한 깊이 정보를 보정할 수가 있어서, 보다 확실하게 입체 화상을 생성하는 것이 가능해진다.
또한, 본 기술의 실시의 형태는, 상술한 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성을 취할 수 있다.
(1) 위상차 검출에 의한 AF(Auto Focus)를 행하기 위한 위상차 검출 화소를 포함하는 복수의 화소를 포함하는 고체 촬상 장치로서,
각각의 상기 위상차 검출 화소는, 온 칩 렌즈와, 상기 온 칩 렌즈보다 하층에 형성된 광전 변환부를 포함하고, 상기 위상차 검출 화소 중의 복수의 소정의 위상차 검출 화소에서, 상기 온 칩 렌즈는, 상기 소정의 위상차 검출 화소의 배치에 응한 사출동 보정량과는 다른 어긋남량을 갖도록 형성되는 고체 촬상 장치.
(2) 상기 위상차 검출 화소는, 상기 광전 변환부의 일부를 차광하는 차광막을 또한 포함하고, 상기 소정의 위상차 검출 화소에서, 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 상기 소정의 위상차 검출 화소의 배치에 응한 사출동 보정량과는 다른 어긋남량을 갖도록 형성되는 (1)에 기재된 고체 촬상 장치.
(3) 상기 소정의 위상차 검출 화소는, 서로 가까운 위치에 배치되고,
상기 소정의 위상차 검출 화소에서, 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 상기 위상차 검출 화소의 배치에 응한 사출동 보정량과는 다른 보정량에 의한 사출동 보정이 적용되어 있는 (2)에 기재된 고체 촬상 장치.
(4) 상기 소정의 위상차 검출 화소는, 서로 떨어진 위치에 배치되고, 상기 소정의 위상차 검출 화소에서, 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 사출동 보정이 적용되지 않는 (2)에 기재된 고체 촬상 장치.
(5) 상기 소정의 위상차 검출 화소는, 복수의 상기 화소에 포함되고 화상을 생성하기 위한 촬상 화소가 배치되는 화상 출력 영역의 외측에 배치되는 (2) 또는 (4)에 기재된 고체 촬상 장치.
(6) 상기 소정의 위상차 검출 화소는, 복수의 상기 화소에 포함되고 화상을 생성하기 위한 촬상 화소가 배치되는 화상 출력 영역의 내측에 배치되는 (2) 또는 (4)에 기재된 고체 촬상 장치.
(7) 상기 소정의 위상차 검출 화소에 인접하는 상기 화소는, 통상보다 큰 사이즈의 상기 온 칩 렌즈를 갖는 (2)에 기재된 고체 촬상 장치.
(8) 상기 소정의 위상차 검출 화소에 인접하는 상기 화소는, 통상보다 작은 사이즈의 상기 온 칩 렌즈를 갖는 (2)에 기재된 고체 촬상 장치.
(9) 상기 위상차 검출 화소는, 상기 광전 변환부로서, 분할 형성되어 있는 광전 변환부를 갖는 (1)에 기재된 고체 촬상 장치.
(10) 상기 위상차 검출 화소끼리의 출력의 차분을 이용하여 위상차 검출을 행하는 위상차 검출부와, 미리 얻어진 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 이용하여, 검출된 위상차를 보정하는 위상차 보정부를 또한 포함하는 (1) 내지 (9)에 기재된 고체 촬상 장치.
(11) 상기 위상차 보정부는, 미리 얻어진 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 이용하여 구하여지는 위상차 특성에 의거하여, 검출된 위상차를 보정하는 (10)에 기재된 고체 촬상 장치.
(12) 한 쌍의 상기 위상차 검출 화소에서, 상기 위상차 특성은, 입사광의 광축의 각도에 대한 상기 위상차 검출 화소 각각의 출력을 나타내고, 상기 위상차 보정부는, 상기 위상차 특성에서의 소정의 각도 범위에서의 상기 출력의 경사를 이용하여 구하여지는 보정 파라미터를 이용하여, 검출된 위상차를 보정하는 (11)에 기재된 고체 촬상 장치.
(13) 상기 위상차 보정부는, 렌즈의 F값에 대응한 상기 보정 파라미터를 이용하여, 검출된 위상차를 보정하는 (12)에 기재된 고체 촬상 장치.
(14) 상기 위상차 보정부는, 상높이에 대응한 상기 보정 파라미터를 이용하여, 검출된 위상차를 보정하는 (12)에 기재된 고체 촬상 장치.
(15) 상기 위상차 보정부는, 촬영 환경에 대응한 상기 보정 파라미터를 이용하여, 검출된 위상차를 보정하는 (12)에 기재된 고체 촬상 장치.
(16) 위상차 검출에 의한 AF(Auto Focus)를 행하기 위한 위상차 검출 화소를 포함하는 복수의 화소를 구비하는 촬상 장치로서, 각각의 상기 위상차 검출 화소는, 온 칩 렌즈와, 상기 온 칩 렌즈보다 하층에 형성된 광전 변환부와, 상기 광전 변환부의 일부를 차광하는 차광막을 포함하고, 상기 위상차 검출 화소 중의 복수의 소정의 위상차 검출 화소에서, 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 상기 소정의 위상차 검출 화소의 배치에 응한 사출동 보정량과는 다른 어긋남량을 갖도록 형성되는 촬상 장치와, 피사체광을 상기 촬상 장치에 입사하는 렌즈와, 상기 위상차 검출 화소끼리의 출력의 차분을 이용하여 위상차 검출을 행하는 위상차 검출부와, 미리 얻어진 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 이용하여, 검출된 위상차를 보정하는 위상차 보정부와, 보정된 위상차에 응하여, 상기 렌즈의 구동을 제어하는 렌즈 제어부를 구비하는 전자기기.
(17) 특정한 패턴의 광을 조사하는 광원을 또한 포함하고, 상기 위상차 보정부는, 상기 광원의 파장에 대응한 상기 보정 파라미터를 이용하여, 검출된 위상차를 보정하는 (16)에 기재된 전자기기.
(18) 상기 위상차 검출 화소는, 복수의 상기 화소에 포함되고 화상을 생성하는데 이용되는 촬상 화소가 배치되는 화상 출력 영역의 내측에 배치되고, 미리 얻어진 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 이용하여, 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 보정하는 결함 보정부를 또한 포함하는 (16)에 기재된 전자기기.
(19) 위상차 검출에 의한 AF(Auto Focus)를 행하기 위한 위상차 검출 화소를 포함하는 복수의 화소를 구비하는 촬상 장치로서, 각각의 상기 위상차 검출 화소는, 온 칩 렌즈와, 상기 온 칩 렌즈보다 하층에 형성된 광전 변환부와, 상기 광전 변환부의 일부를 차광하는 차광막을 포함하고, 상기 위상차 검출 화소 중의 복수의 소정의 위상차 검출 화소에서, 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 상기 소정의 위상차 검출 화소의 배치에 응한 사출동 보정량과는 다른 어긋남량을 갖도록 형성되는 촬상 장치와, 피사체광을 상기 촬상 장치에 입사하는 렌즈를 포함하는 전자기기의 렌즈 제어 방법으로서, 상기 위상차 검출 화소끼리의 출력의 차분을 이용하여 위상차 검출을 행하고, 미리 얻어진 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 이용하여, 검출된 위상차를 보정하고, 보정된 위상차에 응하여, 상기 렌즈의 구동을 제어하는 것을 포함하는 전자기기의 렌즈 제어 방법.
(20) 위상차 검출에 의한 AF(Auto Focus)를 행하기 위한 위상차 검출 화소를 포함하는 복수의 화소를 구비하는 촬상 장치로서, 각각의 상기 위상차 검출 화소는, 온 칩 렌즈와, 상기 온 칩 렌즈보다 하층에 형성된 광전 변환부와, 상기 광전 변환부의 일부를 차광하는 차광막을 포함하고, 상기 위상차 검출 화소 중의 복수의 소정의 위상차 검출 화소에서, 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 상기 소정의 위상차 검출 화소의 배치에 응한 사출동 보정량과는 다른 어긋남량을 갖도록 형성되는 촬상 장치와, 피사체광을 상기 촬상 장치에 입사하는 렌즈와, 상기 촬상 장치와 상기 렌즈와의 사이에 형성되는 광학 필터를 포함하는 촬상 모듈에 있어서, 상기 렌즈 및 상기 광학 필터는, 미리 얻어진 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 이용하여 구하여지는 위상차 특성에 응하여 형성되는 촬상 모듈.
(21) 2차원 매트릭스 패턴에 배치된 복수의 화소를 포함하는 화소 영역을 구비하고,
적어도 상기 복수의 화소중 일부는, 반도체 기판상에 배치된 광전 변환부와 상기 광전 변환부의 일부 위에 배치된 차광막을 포함하는 위상차 검출 화소이고,
상기 화소 영역의 주변에 위치하는 위상차 검출 화소에 대한 상기 차광막의 위치는, 상기 화소 영역의 중심 부분에 위치하는 위상차 검출 화소에 대한 상기 차광막의 위치와는 다른 고체 촬상 장치.
(22) 각각의 상기 위상차 검출 화소는 상기 차광막 위에 배치된 온 칩 렌즈를 포함하는 (21)에 기재된 고체 촬상 장치.
(23) 상기 위상차 검출 화소는 상기 화소 영역의 비촬상 영역에 배치되는 (22)에 기재된 고체 촬상 장치.
(24) 상기 위상차 검출 화소의 일부에 대한 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 사출동 보정이 적용되지 않고,
상기 위상차 검출 화소 이외의 상기 복수의 화소의 일부에 대한 상기 온 칩 렌즈는, 사출동 보정이 적용되는 (22)에 기재된 고체 촬상 장치.
(25) 상기 위상차 검출 화소에 대한 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 사출동 보정이 적용되는 (22)에 기재된 고체 촬상 장치.
(26) 제1의 위상차 검출 화소의 차광막은, 상기 제1의 위상차 검출 화소의 좌측에서 차광하도록 배치하고, 제2의 위상차 검출 화소의 차광막은, 상기 제2의 위상차 검출 화소의 우측에서 차광하도록 배치하는 (22)에 기재된 고체 촬상 장치.
(27) 제1의 위치에서 화소의 렌즈에 대응하는 사출동 보정량은, 상기 제1의 위치에서 위상차 검출 화소의 렌즈에 적용되는 사출동 보정량과 다른 (22)에 기재된 고체 촬상 장치.
(28) 상기 위상차 검출 화소의 그룹은 상기 화소 영역의 측면에 위치하는 하나 이상의 비촬상 영역에 위치하는 (22)에 기재된 고체 촬상 장치.
(29) 적어도 하나의 위상차 검출 화소는 복수의 광전 변환부를 갖는 (21)에 기재된 고체 촬상 장치.
(30) 상기 중심 부분은 상기 화소 영역의 주변에 위치하는 중심 부분을 구비하는 (21)에 기재된 고체 촬상 장치.
(31) 상기 중심 부분은 상기 화소 영역의 중앙 부분에 위치하는 중심 부분을 구비하는 (21)에 기재된 고체 촬상 장치.
(32) 렌즈와
고체 촬상 장치를 구비하고,
상기 고체 촬상 장치는, 2차원 매트릭스 패턴에 배치된 복수의 화소를 갖는 화소 영역을 포함하고,
적어도 상기 복수의 화소중 일부는 반도체 기판상에 배치된 광전 변환부와 상기 광전 변환부의 일부 위에 배치된 차광막을 포함하는 위상차 검출 화소이고,
상기 화소 영역의 주변에 위치하는 위상차 검출 화소에 대한 상기 차광막의 위치는, 상기 화소 영역의 중심 부분에 위치하는 위상차 검출 화소에 대한 상기 차광막의 위치와는 다른 전자기기.
(33) 각각의 상기 위상차 검출 화소는 상기 차광막 위에 배치된 온 칩 렌즈를 포함하는 청구항 12에 기재된 전자기기.
(34) 상기 위상차 검출 화소는 상기 화소 영역의 비촬상 영역에 배치되는 청구항 13에 기재된 전자기기.
(35) 상기 위상차 검출 화소의 일부에 대한 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 사출동 보정이 적용되지 않고,
상기 위상차 검출 화소 이외의 상기 복수의 화소의 일부에 대한 상기 온 칩 렌즈는, 사출동 보정이 적용되는 청구항 13에 기재된 전자기기.
(36) 상기 위상차 검출 화소에 대한 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 사출동 보정이 적용되는 청구항 13에 기재된 전자기기.
(37) 제1의 위상차 검출 화소의 차광막은, 상기 제1의 위상차 검출 화소의 좌측에서 차광하도록 배치하고, 제2의 위상차 검출 화소의 차광막은, 상기 제2의 위상차 검출 화소의 우측에서 차광하도록 배치하는 청구항 13에 기재된 전자기기.
(38) 제1의 위치에서 화소의 렌즈에 대응하는 사출동 보정량은, 상기 제1의 위치에서 위상차 검출 화소의 렌즈에 적용되는 사출동 보정량과 다른 청구항 13에 기재된 전자기기.
(39) 상기 위상차 검출 화소의 그룹은 상기 화소 영역의 측면에 위치하는 하나 이상의 비촬상 영역에 위치하는 청구항 13에 기재된 전자기기.
(40) 적어도 하나의 위상차 검출 화소는 복수의 광전 변환부를 갖는 청구항 12에 기재된 전자기기.
(41) 상기 중심 부분은 상기 화소 영역의 주변에 위치하는 중심 부분을 구비하는 청구항 12에 기재된 전자기기.
(42) 상기 중심 부분은 상기 화소 영역의 중앙 부분에 위치하는 중심 부분을 구비하는 청구항 12에 기재된 전자기기.
당업자에 의하여 첨부된 청구항 및 균등물의 범위 안에서 다양한 수정, 조합, 하위 조합 및 변경이 설계 요구 및 다른 요인에 따라 발생할 수 있음을 이해하여야 한다.
122 : 포토 다이오드
123 : 차광막
125 : 온 칩 렌즈
300 : 전자기기
301 : 렌즈
303 : 촬상 장치
306 : 메모리
307 : 위상차 검출부
308 : 위상차 보정부
309 : 렌즈 제어부
310 : 결함 보정부
400 : 전자기기
500 : 카메라
600 : 캡슐 내시경
700 : 촬상 모듈
800 : 3차원 센서

Claims (42)

  1. 위상차 검출에 의한 AF(Auto Focus)를 행하기 위한 위상차 검출 화소를 포함하는 복수의 화소를 포함하는 고체 촬상 장치로서,
    각각의 상기 위상차 검출 화소는,
    온 칩 렌즈와,
    상기 온 칩 렌즈보다 하층에 형성된 광전 변환부와,
    상기 광전 변환부의 일부를 차광하는 차광막을 포함하고,
    상기 위상차 검출 화소 중의 복수의 소정의 위상차 검출 화소는, 서로 떨어진 위치에 배치되고,
    상기 소정의 위상차 검출 화소에서, 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은 사출동 보정이 적용되지 않는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 소정의 위상차 검출 화소는, 복수의 상기 화소에 포함되고 화상을 생성하기 위한 촬상 화소가 배치되는 화상 출력 영역의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 소정의 위상차 검출 화소는, 복수의 상기 화소에 포함되고 화상을 생성하기 위한 촬상 화소가 배치되는 화상 출력 영역의 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 소정의 위상차 검출 화소에 인접하는 상기 화소는, 통상보다 큰 사이즈의 상기 온 칩 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 소정의 위상차 검출 화소에 인접하는 상기 화소는, 통상보다 작은 사이즈의 상기 온 칩 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 위상차 검출 화소는, 상기 광전 변환부로서, 분할 형성되어 있는 광전 변환부를 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 위상차 검출 화소끼리의 출력의 차분을 이용하여 위상차 검출을 행하는 위상차 검출부와,
    미리 얻어진 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 이용하여, 검출된 위상차를 보정하는 위상차 보정부를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 위상차 보정부는, 미리 얻어진 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 이용하여 구하여지는 위상차 특성에 의거하여, 검출된 위상차를 보정하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    한 쌍의 상기 위상차 검출 화소에서, 상기 위상차 특성은, 입사광의 광축의 각도에 대한 상기 위상차 검출 화소 각각의 출력을 나타내고,
    상기 위상차 보정부는, 상기 위상차 특성에서의 소정의 각도 범위에서의 상기 출력의 경사를 이용하여 구하여지는 보정 파라미터를 이용하여, 검출된 위상차를 보정하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 위상차 보정부는, 렌즈의 F값에 대응한 상기 보정 파라미터를 이용하여, 검출된 위상차를 보정하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 위상차 보정부는, 상높이에 대응한 상기 보정 파라미터를 이용하여, 검출된 위상차를 보정하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 위상차 보정부는, 촬영 환경에 대응한 상기 보정 파라미터를 이용하여, 검출된 위상차를 보정하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  16. 위상차 검출에 의한 AF(Auto Focus)를 행하기 위한 위상차 검출 화소를 포함하는 복수의 화소를 구비하는 촬상 장치로서, 각각의 상기 위상차 검출 화소는, 온 칩 렌즈와, 상기 온 칩 렌즈보다 하층에 형성된 광전 변환부와, 상기 광전 변환부의 일부를 차광하는 차광막을 포함하고, 상기 위상차 검출 화소 중의 복수의 소정의 위상차 검출 화소는, 서로 떨어진 위치에 배치되고, 상기 소정의 위상차 검출 화소에서, 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 사출동 보정이 적용되지 않는 촬상 장치와,
    피사체광을 상기 촬상 장치에 입사하는 렌즈와,
    상기 위상차 검출 화소끼리의 출력의 차분을 이용하여 위상차 검출을 행하는 위상차 검출부와,
    미리 얻어진 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 이용하여, 검출된 위상차를 보정하는 위상차 보정부와,
    보정된 위상차에 응하여, 상기 렌즈의 구동을 제어하는 렌즈 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  17. 제16항에 있어서,
    특정한 패턴의 광을 조사하는 광원을 또한 구비하고,
    상기 위상차 보정부는, 상기 광원의 파장에 대응한 보정 파라미터를 이용하여, 검출된 위상차를 보정하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 위상차 검출 화소는, 복수의 상기 화소에 포함되고 화상을 생성하는데 이용되는 촬상 화소가 배치되는 화상 출력 영역의 내측에 배치되고, 미리 얻어진 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 이용하여, 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 보정하는 결함 보정부를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  19. 위상차 검출에 의한 AF(Auto Focus)를 행하기 위한 위상차 검출 화소를 포함하는 복수의 화소를 구비하는 촬상 장치로서, 각각의 상기 위상차 검출 화소는, 온 칩 렌즈와, 상기 온 칩 렌즈보다 하층에 형성된 광전 변환부와, 상기 광전 변환부의 일부를 차광하는 차광막을 포함하고, 상기 위상차 검출 화소 중의 복수의 소정의 위상차 검출 화소는, 서로 떨어진 위치에 배치되고, 상기 소정의 위상차 검출 화소에서, 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 사출동 보정이 적용되지 않는 촬상 장치와,
    피사체광을 상기 촬상 장치에 입사하는 렌즈를 포함하는 전자기기의 렌즈 제어 방법으로서,
    상기 위상차 검출 화소끼리의 출력의 차분을 이용하여 위상차 검출을 행하고,
    미리 얻어진 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 이용하여, 검출된 위상차를 보정하고,
    보정된 위상차에 응하여, 상기 렌즈의 구동을 제어하는 것을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 렌즈 제어 방법.
  20. 위상차 검출에 의한 AF(Auto Focus)를 행하기 위한 위상차 검출 화소를 포함하는 복수의 화소를 구비하는 촬상 장치로서, 각각의 상기 위상차 검출 화소는, 온 칩 렌즈와, 상기 온 칩 렌즈보다 하층에 형성된 광전 변환부와, 상기 광전 변환부의 일부를 차광하는 차광막을 포함하고, 상기 위상차 검출 화소 중의 복수의 소정의 위상차 검출 화소는, 서로 떨어진 위치에 배치되고, 상기 소정의 위상차 검출 화소에서, 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 사출동 보정이 적용되지 않는 촬상 장치와,
    피사체광을 상기 촬상 장치에 입사하는 렌즈와,
    상기 촬상 장치와 상기 렌즈와의 사이에 형성되는 광학 필터를 구비하고,
    상기 렌즈 및 상기 광학 필터는, 미리 얻어진 상기 소정의 위상차 검출 화소의 출력을 이용하여 구하여지는 위상차 특성에 응하여 형성되는 것을 특징으로 하는 촬상 모듈.
  21. 2차원 매트릭스 패턴에 배치된 복수의 화소를 포함하는 화소 영역을 구비하고,
    적어도 상기 복수의 화소중 일부는, 반도체 기판상에 배치된 광전 변환부와 상기 광전 변환부의 일부 위에 배치된 차광막을 포함하는 위상차 검출 화소이고,
    상기 화소 영역의 주변에 위치하는 위상차 검출 화소에 대한 상기 차광막의 위치는, 상기 화소 영역의 중심 부분에 위치하는 위상차 검출 화소에 대한 상기 차광막의 위치와는 다른 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    각각의 상기 위상차 검출 화소는 상기 차광막 위에 배치된 온 칩 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 위상차 검출 화소는 상기 화소 영역의 비촬상 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 위상차 검출 화소의 일부에 대한 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 사출동 보정이 적용되지 않고,
    상기 위상차 검출 화소 이외의 상기 복수의 화소의 일부에 대한 상기 온 칩 렌즈는, 사출동 보정이 적용되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 위상차 검출 화소에 대한 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 사출동 보정이 적용되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  26. 제22항에 있어서,
    제1의 위상차 검출 화소의 차광막은, 상기 제1의 위상차 검출 화소의 좌측에서 차광하도록 배치하고, 제2의 위상차 검출 화소의 차광막은, 상기 제2의 위상차 검출 화소의 우측에서 차광하도록 배치하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  27. 제22항에 있어서,
    제1의 위치에서 화소의 렌즈에 대응하는 사출동 보정량은, 상기 제1의 위치에서 위상차 검출 화소의 렌즈에 적용되는 사출동 보정량과 다른 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  28. 제22항에 있어서,
    상기 위상차 검출 화소의 그룹은 상기 화소 영역의 측면에 위치하는 하나 이상의 비촬상 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  29. 제21항에 있어서,
    적어도 하나의 위상차 검출 화소는 복수의 광전 변환부를 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  30. 제21항에 있어서,
    상기 중심 부분은 상기 화소 영역의 주변에 위치하는 중심 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  31. 제21항에 있어서,
    상기 중심 부분은 상기 화소 영역의 중앙 부분에 위치하는 중심 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  32. 렌즈와
    고체 촬상 장치를 구비하고,
    상기 고체 촬상 장치는, 2차원 매트릭스 패턴에 배치된 복수의 화소를 갖는 화소 영역을 포함하고,
    적어도 상기 복수의 화소중 일부는 반도체 기판상에 배치된 광전 변환부와 상기 광전 변환부의 일부 위에 배치된 차광막을 포함하는 위상차 검출 화소이고,
    상기 화소 영역의 주변에 위치하는 위상차 검출 화소에 대한 상기 차광막의 위치는, 상기 화소 영역의 중심 부분에 위치하는 위상차 검출 화소에 대한 상기 차광막의 위치와는 다른 것을 특징으로 하는 전자기기.
  33. 제32항에 있어서,
    각각의 상기 위상차 검출 화소는 상기 차광막 위에 배치된 온 칩 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 위상차 검출 화소는 상기 화소 영역의 비촬상 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 위상차 검출 화소의 일부에 대한 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 사출동 보정이 적용되지 않고,
    상기 위상차 검출 화소 이외의 상기 복수의 화소의 일부에 대한 상기 온 칩 렌즈는, 사출동 보정이 적용되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  36. 제33항에 있어서,
    상기 위상차 검출 화소에 대한 상기 온 칩 렌즈 및 상기 차광막은, 사출동 보정이 적용되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  37. 제33항에 있어서,
    제1의 위상차 검출 화소의 차광막은, 상기 제1의 위상차 검출 화소의 좌측에서 차광하도록 배치하고, 제2의 위상차 검출 화소의 차광막은, 상기 제2의 위상차 검출 화소의 우측에서 차광하도록 배치하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  38. 제33항에 있어서,
    제1의 위치에서 화소의 렌즈에 대응하는 사출동 보정량은, 상기 제1의 위치에서 위상차 검출 화소의 렌즈에 적용되는 사출동 보정량과 다른 것을 특징으로 하는 전자기기.
  39. 제33항에 있어서,
    상기 위상차 검출 화소의 그룹은 상기 화소 영역의 측면에 위치하는 하나 이상의 비촬상 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  40. 제32항에 있어서,
    적어도 하나의 위상차 검출 화소는 복수의 광전 변환부를 갖는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  41. 제32항에 있어서,
    상기 중심 부분은 상기 화소 영역의 주변에 위치하는 중심 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  42. 제32항에 있어서,
    상기 중심 부분은 상기 화소 영역의 중앙 부분에 위치하는 중심 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
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