[发明专利]固态成像装置和数字相机

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够实现相位检测方法的对焦检测并且成像用于立体观察的视差图像的固态成像装置和一种包括该固态成像装置的数字相机。

背景技术

包括拍摄透镜和CCD类型或者CMOS类型固态成像装置的数字相机被广泛地使用。通常这种数字相机包括用于自动地调整拍摄透镜的焦距的自动对焦(在下文中被称作AF)功能。

所谓的相位检测AF功能是已知的(见专利文献1到3)。相位检测AF功能基于相位检测方法的对焦检测自动地调整拍摄透镜的焦距。除了用于成像正常图像(二维静止图像)的正常像素，还通过提供第一相差像素(在下文中简单地被称作第一像素)和第二相差像素(在下文中简单地被称作第二像素)实现相位检测AF功能。

正常像素具有与光电二极管的光接收表面的中心位置重合的正常开口部。正常像素通过正常开口部接收入射在光电二极管上的光。第一像素具有相对于光电二极管的光接收表面的中心位置在第一方向上移位的第一偏心开口部。第一像素通过第一偏心开口部接收入射在光电二极管上的光。第二像素具有相对于光电二极管的光接收表面的中心位置在第二方向上移位的第二偏心开口部。第二方向与第一方向相反。第二像素通过第二偏心开口部接收入射在光电二极管上的光。

正常开口部、第一偏心开口部，和第二偏心开口部通过遮光膜形成。遮光膜覆盖在其中形成光电二极管的半导体衬底上方。第一和第二偏心开口部的尺寸小于正常开口部的尺寸。

第一像素对从第一偏心开口部相对于光电二极管的光接收表面的中心位置移位的方向入射的光高度敏感。第二像素也是如此。例如，第一像素对于来自右上的入射光高度敏感。第二像素对于来自左上的入射光高度敏感。

从第一像素获得的图像和从第二像素获得的图像根据拍摄透镜的对焦状态在左右方向上彼此移位。在该两个图像之间的移位量对应于拍摄透镜的焦距的移位量。当拍摄透镜焦点对准时，该两个图像重合并且移位量为零。随着拍摄透镜焦点的移位量增加，在该两个图像之间的移位量增加。因此，通过检测从第一和第二像素获得的相应的图像的移位方向和在图像之间的移位量来确定拍摄透镜的调焦量。

在被摄体取景期间，包括相位检测AF功能的数字相机基于来自第一和第二像素的像素信号执行AF控制。在捕捉正常图像时，数字相机使用所有正常像素、第一像素和第二像素以产生图像数据。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开公布No.2006-105771

专利文献2：日本专利特开公布No.2000-156823

专利文献3：日本专利特开公布No.2010-093619

发明内容

本发明所要解决的问题

在于专利文献1到3中公开的固态成像装置中，因为第一像素的第一偏心开口部从光电二极管的光接收表面的中心位置移位，所以第一像素的光电二极管的一部分被遮光膜覆盖。因此，朝向被遮光膜覆盖的区域行进的光受到遮光膜阻挡。对于第二像素同样如此。因此，在第一和第二像素的每一个光电二极管上入射的光的量小于在正常像素的光电二极管上入射的光的量，并且第一和第二像素中的每一个的敏感性低于正常像素的敏感性。

在于专利文献1到3中公开的固态成像装置中，在第一像素上入射的光的方向与在第二像素上入射的光的方向相反。因此，在捕捉正常图像时，有必要执行所谓的像素相加，其中将相邻的第一和第二像素的像素信号相加。在此情形中，像素信号由来自第一和第二像素对的信号构成，从而正常图像的分辨率降低。

本发明的一个目的在于提供能够改进第一和第二像素的敏感性和捕捉图像的分辨率的一种固态成像装置和一种数字相机。

用于解决问题的手段

为了实现以上目的，本发明的固态成像装置的特征在于包括多个第一像素和多个第二像素。第一像素具有第一光电转换器和第一光电转换膜。第一光电转换器和第一光电转换膜以光电方式转换入射光。第一光电转换膜相对于第一光电转换器在第一方向上移位。第二像素具有第二光电转换器和第二光电转换膜。第二光电转换器和第二光电转换膜以光电方式转换入射光。第二光电转换膜相对于第二光电转换器在第二方向上移位。第二方向与第一方向相反。第一光电转换膜部分地覆盖第一光电转换器的入射侧，并且第二光电转换膜部分地覆盖第二光电转换器的入射侧。

第一光电转换器位于第一像素的中心处，并且第二光电转换器位于第二像素的中心处。