[发明专利]图像传感器和摄像设备

说明书

技术领域

本发明涉及图像传感器和摄像设备。

背景技术

已提出一种使用包括各自形成有微透镜的像素的二维图像传感器、利用相位差检测方法进行摄像镜头的焦点检测的摄像设备。

日本特开2000-156823公开了包括配置在包括多个像素的二维图像传感器上的多对调焦像素的摄像设备。一对调焦像素被配置为使用包括开口的遮光层、从摄像镜头的出射光瞳中的不同区域接收光束，从而进行光瞳分割。通过配置在二维图像传感器的大部分中的摄像像素来获得摄像信号，并且基于来自配置在该图像传感器的某些部分中的调焦像素的信号获得散焦量，从而允许焦点检测。

而且，日本特开2004-320270公开了包括低灵敏度和高灵敏度的光电二极管的CCD(图像传感器)。在日本特开2004-320270中，在低灵敏度和高灵敏度的光电二极管之间，源极跟随器电路(放大器电路)的浮动扩散(电荷累积层)的电容变化，从而减小信号强度的差。

日本特开2000-156823中所述的调焦像素使用图像传感器中形成的遮光层部分遮挡穿过摄像镜头的出射光瞳的光束，从而进行光瞳分割。因为遮光层不影响摄像像素，所以摄像像素具有比调焦像素高的透过率和光接收效率。因此，在摄像像素和调焦像素之间生成饱和电容的差异。

为了处理该差异，可以使分别在摄像像素和调焦像素中形成的源极跟随器电路的浮动扩散的电容不同。

然而，呈现给定光瞳强度分布的区域(光瞳区域)的重心的位置在调焦像素和摄像像素之间变化。因此，调焦像素和摄像像素之间的光接收效率比不恒定，并且根据例如成像光学系统的出射光瞳距离(出射光瞳至成像面的距离)和设置变化(光圈值)而显著变化。这意味着简单地通过改变各类型的像素中浮动扩散的电容不能充分减小摄像像素和调焦像素之间的饱和电容的差异。

发明内容

考虑到上述的传统问题做出了本发明，并且本发明提供一种包括饱和电容的差异较小的摄像像素和调焦像素的图像传感器。

本发明的第一方面提供一种图像传感器，包括：摄像像素，包括第一电荷累积层并接收穿过成像光学系统的第一光瞳区域的光束；以及调焦像素，包括第二电荷累积层并接收穿过所述成像光学系统的第二光瞳区域的光束，其中，所述调焦像素还包括遮光层，所述遮光层包括开口，并且所述遮光层在所述调焦像素中形成为使得所述第一光瞳区域大于所述第二光瞳区域、并且所述第一光瞳区域的重心位置不同于所述第二光瞳区域的重心位置，以及其中，所述第一电荷累积层的电容和所述第二电荷累积层的电容之比具有根据如下比的平均值和最接近1的值中的一个所确定的值：该比是所述摄像像素的光接收效率和所述调焦像素的光接收效率之比，并且该比根据所述成像光学系统的出射光瞳距离和光圈值中至少之一的变化而变化。

本发明的第二方面提供一种包括根据本发明的第一方面所定义的图像传感器的摄像设备。

通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是示出例示了使用根据本发明第一实施例的图像传感器的摄像设备的数字静态照相机的功能结构的例子的框图；

图2是示出本发明第一实施例中的图像传感器的像素阵列的例子的图；

图3A和3B分别是本发明第一实施例中的图像传感器的调焦像素220SA的平面图和垂直截面图；

图4A和4B分别是本发明第一实施例中的图像传感器的调焦像素220SB的平面图和垂直截面图；

图5A和5B分别是本发明第一实施例中的图像传感器的摄像像素的平面图和垂直截面图；

图6是本发明第一实施例中的图像传感器的像素的示意电路图；

图7A～7C是用于说明本发明第一实施例中的图像传感器的两种类型的调焦像素和摄像像素的垂直截面与成像光学系统的出射光瞳面之间的关系的图；

图8A和8B是示出本发明第一实施例中的图像传感器的光瞳分割的概略和光瞳强度分布的例子的图；

图9是示出光圈值和摄像像素与调焦像素之间的光接收效率比的关系的例子的图；

图10是示出光圈值和摄像像素与调焦像素之间的光接收效率比的关系的其它例子的图；

图11是示出光圈值和摄像像素与调焦像素之间的光接收效率比的关系的其它例子的图；

图12是示出光圈值和摄像像素与调焦像素之间的光接收效率比的关系的其它例子的图；

图13A和13B分别是本发明第二实施例中的调焦像素220SA的平面图和垂直截面图；以及