固體攝像裝置制造方法
【專利摘要】在本發(fā)明的多個(gè)單位單元的各單位單元中，在多個(gè)單位單元中的第一單位單元（201）中，由聚光元件，以使射入受光元件的光的光量在光按第一入射角度射入時(shí)成為最大的方式來(lái)進(jìn)行聚光，在多個(gè)單位單元中的與第一單位單元（201）相鄰的第二單位單元（202）中，由聚光元件，以使射入受光元件的光的光量在光按第二入射角度射入時(shí)成為最大的方式來(lái)進(jìn)行聚光，在第一單位單元（201）中，當(dāng)光按第三入射角度射入時(shí)射入受光元件的光的光量和，在第二單位單元（202）中，當(dāng)光按第三入射角度射入時(shí)射入受光元件的光的光量是相等的，第一入射角度比第三入射角度大規(guī)定的量，第二入射角度比第三入射角度小上述規(guī)定的量。
【專利說(shuō)明】固體攝像裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種固體攝像裝置，尤其涉及將由聚光元件進(jìn)行聚光的入射光控制成不同的出瞳位置的技術(shù)，即，可進(jìn)行立體視的固體攝像裝置的單位單元的透鏡技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)的可立體視的固體攝像裝置的課題在于，難以同時(shí)有效接收兩個(gè)不同方向的入射光。
[0003]例如，專利文獻(xiàn)I的技術(shù)公開(kāi)了通過(guò)采用可分時(shí)切換兩個(gè)光路的分時(shí)光路切換元件，劃分時(shí)間來(lái)改變射入固體攝像裝置的角度的方法。通過(guò)這種方法，能夠接受入射角度不同的兩個(gè)入射光，從而能夠進(jìn)行兩個(gè)視點(diǎn)的立體視。
[0004]另外，專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了在同一元件的表面上形成多個(gè)相對(duì)而置的斜面，并在該多個(gè)斜面上形成按規(guī)定間隔配置有多個(gè)像素的受光面，入射角度不同的被寫(xiě)體光射入該受光面的固體攝像裝置。通過(guò)這種方法，能夠同時(shí)接受兩種入射角度的入射光。
[0005]另外，專利文獻(xiàn)3公開(kāi)了在同一元件的表面對(duì)左右視差向進(jìn)行橫排攝像的技術(shù)。通過(guò)這種方法，能夠用一個(gè)固體攝像裝置對(duì)兩個(gè)視點(diǎn)的圖像同時(shí)進(jìn)行攝像。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開(kāi)平07-261099號(hào)公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本專利特開(kāi)2005-455號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)3:日本專利特開(kāi)2003-5096號(hào)公報(bào)
[0009]但是，專利文獻(xiàn)I的技術(shù)的內(nèi)在問(wèn)題是，按時(shí)間軸被展開(kāi)的是視點(diǎn)不同的影像。即，在時(shí)間軸方向上被展開(kāi)的兩個(gè)視點(diǎn)的兩個(gè)圖像的位置關(guān)系，至少在水平方向上必須要符合設(shè)定。即，使用上要求攝像裝置要確實(shí)靜止，而導(dǎo)致應(yīng)用受限。另外，當(dāng)被寫(xiě)體是運(yùn)動(dòng)物體的情況下，則難以進(jìn)行立體視。
[0010]另外，若采用專利文獻(xiàn)2所述的技術(shù)，由于能夠同時(shí)取得不同視點(diǎn)的影像，而不再要求攝像裝置保持靜止。但是，根據(jù)專利文獻(xiàn)2的技術(shù)，必須在半導(dǎo)體基板表面上形成立體結(jié)構(gòu)，從而需要用于在半導(dǎo)體基板表面上進(jìn)行凹凸加工的特殊工序。并且，有必要以相對(duì)于斜面垂直的方式形成受光面，而必須以相當(dāng)特殊的角度多次進(jìn)行雜質(zhì)注入，這使制造工序變得困難，并導(dǎo)致成本上升。
[0011]另外，根據(jù)專利文獻(xiàn)3所述的方法，為了防止來(lái)自兩個(gè)視點(diǎn)的像射入同一像素，需要具有兩個(gè)開(kāi)口的遮光板。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的第一目的在于提供一種能夠同時(shí)接收兩個(gè)方向的入射光，并且，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體加工就能夠制造的固體攝像裝置。
[0013]另外，第二目的在于提供一種無(wú)需設(shè)置具有兩個(gè)開(kāi)口的遮光板的可立體視的固體攝像裝置。
[0014]為了達(dá)成所述目的，本發(fā)明的一形態(tài)的固體攝像裝置具備攝像區(qū)域，在該攝像區(qū)域以二維狀排列著具有受光元件和聚光元件的多個(gè)單位單元，上述聚光元件使入射光在上述受光元件聚光。在上述多個(gè)單位單元的各單位單元中，由上述聚光元件，以使射入上述受光元件的光的光量依賴于射入上述單位單元的光的入射角度而變化的方式，來(lái)進(jìn)行聚光。在上述多個(gè)單位單元中的第一單位單元中，由上述聚光元件，以使射入上述受光元件的光的光量在光按第一入射角度射入時(shí)成為最大的方式，來(lái)進(jìn)行聚光。在上述多個(gè)單位單元中的與上述第一單位單元相鄰的第二單位單元中，由上述聚光元件，以使射入上述受光元件的光的光量在光按第二入射角度射入時(shí)成為最大的方式，來(lái)進(jìn)行聚光。在上述第一單位單元中，當(dāng)光按第三入射角度射入時(shí)射入上述受光元件的光的光量和，在上述第二單位單元中，當(dāng)光按上述第三入射角度射入時(shí)射入上述受光元件的光的光量是相等的。上述第一入射角度比上述第三入射角度大規(guī)定的量，上述第二入射角度比上述第三入射角度小上述規(guī)定的量。
[0015]另外可以是，多個(gè)上述第一單位單元和多個(gè)上述第二單位單元在列方向以及行方向上被交替配置。
[0016]另外可以是，上述第一單位單元的行和上述第二單位單元的行在列方向上被交替配置。
[0017]根據(jù)本形態(tài)，光量成為最大的入射角度不同的第一單位單元以及第二單位單元相鄰而配置，因此能夠同時(shí)接收兩個(gè)方向的入射光。另外，沒(méi)有必要像專利文獻(xiàn)2那樣在半導(dǎo)體基板表面上形成立體結(jié)構(gòu)，因此通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體加工就能夠制造固體攝像裝置。另外，能夠?qū)崿F(xiàn)不需要像專利文獻(xiàn)3的那種具有兩個(gè)開(kāi)口的遮光板的可立體視的固體攝像裝置。
[0018]另外可以是，在上述多個(gè)單位單元中的與上述第一單位單元相鄰的第三單位單元中，由上述聚光元件，以使射入上述受光元件的光的光量在光按上述第一入射角度射入時(shí)成為最大的方式，來(lái)進(jìn)行聚光。在上述多個(gè)單位單元中的與上述第二單位單元相鄰的第四單位單元中，由上述聚光元件，以使射入上述受光元件的光的光量在光按上述第二入射角度射入時(shí)成為最大的方式，來(lái)進(jìn)行聚光。在上述第三單位單元中，當(dāng)光按上述第三入射角度射入時(shí)射入上述受光元件的光的光量和，在上述第二單位單元中，當(dāng)光按上述第三入射角度射入時(shí)射入上述受光元件的光的光量是相等的。在上述第四單位單元中，當(dāng)光按上述第三入射角度射入時(shí)射入上述受光元件的光的光量和，在上述第一單位單元中，當(dāng)光按上述第三入射角度射入時(shí)射入上述受光元件的光的光量是相等的。上述攝像區(qū)域，以多個(gè)上述第一單位單元和多個(gè)上述第二單位單元的境界為界，被分成第一區(qū)域和第二區(qū)域。上述第一區(qū)域是排列有多個(gè)上述第三單位單元的、上述攝像區(qū)域的右側(cè)的區(qū)域。上述第二區(qū)域是排列有多個(gè)上述第四單位單元的、上述攝像區(qū)域的左側(cè)的區(qū)域。
[0019]根據(jù)本形態(tài)，攝像區(qū)域的左右區(qū)域的微透鏡的光量成為最大的入射角度不同，因此，能夠使固體攝像裝置的無(wú)效區(qū)域減少，從而能夠有效率地使用攝像區(qū)域。
[0020]另外可以是，多個(gè)上述聚光元件中，相鄰的上述第一單位單元的聚光元件和上述第二單位單元的聚光元件被作為一個(gè)單位而配置。
[0021]根據(jù)本形態(tài)，通過(guò)以水平兩個(gè)像素作為一個(gè)單位的聚光元件，根據(jù)向聚光元件射入的入射光的水平方向的入射角度，光射入兩個(gè)像素中的一方的光電轉(zhuǎn)換元件。即，光被分離成水平方向的兩種類的視點(diǎn)，因此能夠進(jìn)行左右立體視。在此，為了便于理解，以水平方向進(jìn)行說(shuō)明，但攝像元件的水平方向并非定要與安裝該攝像元件的照相機(jī)裝置的水平方向相一致，攝像元件的長(zhǎng)方向也并非定要與水平方向一致。即，只要能夠?qū)⒐夥蛛x成兩種類的入射角度的入射光，就能夠?qū)崿F(xiàn)立體視。此時(shí)，無(wú)論透鏡的形狀是橢圓還是切取了圓形的形狀，水平方向的聚光能力相同。根據(jù)靈敏度、設(shè)計(jì)容易度等來(lái)選擇該透鏡形狀。
[0022]另外可以是，多個(gè)上述聚光元件中，相鄰的上述第一單位單元的列的聚光元件和上述第二單位單元的列的聚光元件被作為一個(gè)單位而配置。
[0023]根據(jù)本形態(tài)，由于是以列單位形成透鏡，因此容易控制透鏡形狀。
[0024]另外可以是，上述單位單元具有被配置在上述聚光元件下方的層內(nèi)聚光元件。
[0025]根據(jù)本形態(tài)，通過(guò)由層內(nèi)聚光元件進(jìn)行垂直方向的聚光，從而能夠抑制聚光損失。
[0026]另外可以是，上述聚光元件具有由多個(gè)光透過(guò)膜的組合所控制的有效折射率分布，上述多個(gè)光透過(guò)膜以與入射光的波長(zhǎng)同程度或者比其短的線寬相分離，并且以相對(duì)于受光面垂直的方向的軸作為中心軸而形成同心結(jié)構(gòu)。
[0027]根據(jù)本形態(tài)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工序就能夠制作出所希望的微透鏡。
[0028]另外，上述聚光元件的實(shí)行折射率分布與三角棱鏡實(shí)質(zhì)上相等。
[0029]根據(jù)本形態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)可同時(shí)接收不同的特定入射角度的入射光。
[0030]根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)可同時(shí)接收兩個(gè)方向的入射光，并能通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體加工來(lái)制造的固體攝像裝置。另外，能夠?qū)崿F(xiàn)不需要具有兩個(gè)開(kāi)口的遮光板的可立體視的固體攝像裝置。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的攝像裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0032]圖2是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的固體攝像裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。
[0033]圖3是本發(fā)明的第I實(shí)施方式的攝像裝置進(jìn)行立體攝像時(shí)的概略圖。
[0034]圖4A是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的固體攝像裝置的、對(duì)不同的入射角度具有有最大靈敏度的單位單元的排列例的圖。
[0035]圖4B是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的固體攝像裝置的、對(duì)不同的入射角度具有最大靈敏度的單位單元的排列例的圖。
[0036]圖4C是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的固體攝像裝置的、對(duì)不同的入射角度具有最大靈敏度的單位單元的排列例的圖。
[0037]圖5是按每個(gè)單位單元群的位置表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的固體攝像裝置的像素部的微透鏡的聚光特性的圖。
[0038]圖6是按每個(gè)單位單元群表示用于實(shí)現(xiàn)圖5的聚光特性分布的微透鏡的配置例的圖。
[0039]圖7A是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的固體攝像裝置的單位單元群的微透鏡的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的剖面圖。
[0040]圖7B是用于形成圖7A的微透鏡的下段結(jié)構(gòu)的掩膜圖形的俯視圖。
[0041]圖7C是用于形成圖7A的微透鏡的上段結(jié)構(gòu)的掩膜圖案的俯視圖。
[0042]圖8是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的固體攝像裝置的單位單元群的微透鏡的結(jié)構(gòu)的其他例子的剖面圖。
[0043]圖9是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的攝像裝置進(jìn)行立體攝像時(shí)的概略圖。[0044]圖10是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的固體攝像裝置的、對(duì)不同的入射角度具有最大靈敏度的單位單元的排列例的圖。
[0045]圖11是按每個(gè)單位單元群的位置表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的固體攝像裝置的像素部的微透鏡的聚光特性的圖。
[0046]圖12是按每個(gè)單位單元群表示用于實(shí)現(xiàn)圖11的聚光特性分布的微透鏡的配置例的圖。
[0047]圖13是本發(fā)明的第3實(shí)施方式的攝像裝置進(jìn)行立體攝像時(shí)的概略圖。
[0048]圖14是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的固體攝像裝置的、第不同的入射角度具有最大靈敏度的單位單元的排列例的圖。
[0049]圖15是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的固體攝像裝置的像素部的聚光特性的圖。
[0050]圖16是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的固體攝像裝置的、對(duì)不同的入射角度具有最大靈敏度的單位單元的排列例的圖。
[0051]圖17A是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的固體攝像裝置的單位單元群的微透鏡的結(jié)構(gòu)例的剖面圖。
[0052]圖17B是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的固體攝像裝置的單位單元群的微透鏡的結(jié)構(gòu)例的剖面圖。
[0053]圖18是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的固體攝像裝置的單位單元群的微透鏡的結(jié)構(gòu)例的剖面圖。
[0054]圖19是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的固體攝像裝置的單位單元群的微透鏡的結(jié)構(gòu)例的俯視圖。
[0055]圖20是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的固體攝像裝置的單位單元群的微透鏡的其他構(gòu)成例的剖面圖。
[0056]圖21是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的固體攝像裝置的單位單元群的微透鏡的其他構(gòu)成例的俯視圖。
[0057]圖22是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的固體攝像裝置的像素部的聚光特性的圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0058]以下，關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式，參照附圖進(jìn)行更具體的說(shuō)明。在此，關(guān)于本發(fā)明，以下通過(guò)實(shí)施方式以及附圖進(jìn)行說(shuō)明，但其目的僅為例示，并不表示本發(fā)明限定于此。以下的實(shí)施方式中給出的數(shù)值、形狀、結(jié)構(gòu)要素、結(jié)構(gòu)要素的配置位置以及連接形態(tài)、步驟、步驟的順序等也都表示一個(gè)例子，并不意味本發(fā)明受其限定。本發(fā)明的限定僅以權(quán)利要求的范圍為準(zhǔn)。因此，關(guān)于以下的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)要素中的未被記載于表不本發(fā)明的最上位概念的獨(dú)立權(quán)利要求項(xiàng)中的結(jié)構(gòu)要素，雖然不是為了達(dá)成本發(fā)明的目的所必須的結(jié)構(gòu)要素，但作為可構(gòu)成理想形態(tài)的結(jié)構(gòu)要素對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。另外，在圖中，對(duì)于表示實(shí)質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)、動(dòng)作以及效果的要素，賦予相同的符號(hào)。
[0059](第I實(shí)施方式)
[0060]圖1是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的攝像裝置(照相機(jī))的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0061]該攝像裝置具備固體攝像裝置1401、信號(hào)處理部1402、存儲(chǔ)部1403、輸出部1404和顯示部1405。[0062]在存儲(chǔ)部1403中預(yù)備有多條線存儲(chǔ)器。對(duì)該線存儲(chǔ)器中存放的數(shù)據(jù)和由固體攝像裝置1401輸出的信號(hào)進(jìn)行組合，來(lái)對(duì)左眼圖像以及右眼圖像分別進(jìn)行插值處理，并且處理結(jié)果的數(shù)據(jù)被存放在存儲(chǔ)部1403。輸出部1404從存儲(chǔ)部1403讀出被存放在存儲(chǔ)部140中的處理圖像數(shù)據(jù)并發(fā)送。此時(shí)的發(fā)送格式依依賴于現(xiàn)有的一般性的3D影像格式，例如是左右方式的3D發(fā)送系統(tǒng)，被積存在線存儲(chǔ)器中的插值后的影像信號(hào)被輸出。另外，在其他的按每個(gè)幀切換左右圖像的方式中，可以在存儲(chǔ)部1403中預(yù)備幀存儲(chǔ)器，以二倍速度輸出固體攝像裝置1401的信號(hào)，或者可以用與固體攝像裝置1401的信號(hào)輸出速度等速的輸出速度，將與右眼以及左眼對(duì)應(yīng)的插值影像的某一方，按每個(gè)幀交替輸出。作為上述的插值方法，可以采用一般所知的像素插值方法。即使該差值起初是適當(dāng)?shù)模S后變得不適當(dāng)也無(wú)妨。
[0063]圖2是表示本實(shí)施方式的固體攝像裝置1401的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。
[0064]固體攝像裝置1401是MOS型的固體攝像裝置，其具備像素部(像素陣列)10、垂直掃描電路(行掃描電路)14、通信定時(shí)控制部30、AD轉(zhuǎn)換(模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)電路25、參照信號(hào)生成部27、輸出I/F28、信號(hào)保持開(kāi)關(guān)263、信號(hào)保持電容262和圓柱放大器42。
[0065]像素部10是由多個(gè)單位單元3在半導(dǎo)體基板的阱以二維方式被排列而成的攝像區(qū)域。各單位單元3包括作為受光元件的光電轉(zhuǎn)換單元(像素)和對(duì)受光元件的入射光進(jìn)行聚光的聚光元件(微透鏡)。各單位單元3與由垂直掃描電路14所控制的信號(hào)線、以及將來(lái)自單位單元3的電壓信號(hào)傳達(dá)給AD轉(zhuǎn)換電路25的垂直信號(hào)線19連接。
[0066]垂直掃描電路14在垂直方向上以行單位對(duì)單位單元3進(jìn)行掃描，并選擇使垂直信號(hào)線19輸出電壓信號(hào)的單位單元3的行。
[0067]通信定時(shí)控制部30接收通過(guò)外部端子被輸入的主時(shí)鐘CLKO以及數(shù)據(jù)DATA，并生成各種的內(nèi)部時(shí)鐘，以可在參照信號(hào)生成部27以及垂直掃描電路14等。
[0068]參照信號(hào)生成部27具有用于向AD轉(zhuǎn)換電路25的圓柱AD電路26提供AD轉(zhuǎn)換用參照電壓RAMP的DAC (數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器)27a。
[0069]圓柱放大器42、信號(hào)保持開(kāi)關(guān)263以及信號(hào)保持電容262，與單位單元3的列對(duì)應(yīng)地被設(shè)置。圓柱放大器42對(duì)由單位單元3輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大，信號(hào)保持電容262保持由信號(hào)保持開(kāi)關(guān)263傳達(dá)過(guò)來(lái)的經(jīng)放大之后的電壓信號(hào)。通過(guò)設(shè)置圓柱放大器42，可對(duì)單位單元3的電壓信號(hào)進(jìn)行放大，從而可以實(shí)現(xiàn)S/N的改善以及增益切換等。
[0070]AD轉(zhuǎn)換電路25具有與單位單元3的列對(duì)應(yīng)而設(shè)置的多個(gè)圓柱AD (圓柱模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)電路26。圓柱AD電路26利用由DAC27a生成的參照電壓RAMP，將由單位單元3輸出的、信號(hào)保持電容262的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
[0071]圓柱AD電路26由電壓比較部252、計(jì)數(shù)部254、開(kāi)關(guān)258以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部256構(gòu)成。電壓比較部252對(duì)通過(guò)垂直信號(hào)線19 (HO, HU……Mm)以及信號(hào)保持電容262從單位單元3獲得的模擬電壓信號(hào)與參照電壓RAMP進(jìn)行比較。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部256是用于保持電壓比較部252完成比較處理為止時(shí)間和利用計(jì)數(shù)部254進(jìn)行計(jì)數(shù)的結(jié)果的存儲(chǔ)器。
[0072]在電壓比較部252的一方的輸入端子，與其他電壓比較部252的輸入端子同樣，輸入由DAC27a生成的梯狀 參照電壓RAMP，在另一方的輸入端子，分別連接有對(duì)應(yīng)的列的信號(hào)保持電容262，由像素部10輸入電壓信號(hào)。電壓比較部252的輸出信號(hào)被提供給計(jì)數(shù)器部254。[0073]圓柱AD電路26，在向電壓比較部252提供參照電壓RAMP的同時(shí)開(kāi)始根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將該計(jì)數(shù)一直進(jìn)行到對(duì)通過(guò)信號(hào)保持電容262被輸入的模擬電壓信號(hào)和參照電壓RAMP進(jìn)行比較而獲得脈沖信號(hào)為止,從而進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。
[0074]此時(shí)，圓柱AD電路26在進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換的同時(shí)，對(duì)通過(guò)信號(hào)保持電容262被輸入的電壓模式的像素信號(hào)(電壓信號(hào))進(jìn)行如下取差處理，即，取得單位單元3復(fù)位后即刻有的信號(hào)電平(噪聲級(jí))和真正的(根據(jù)受光光量)信號(hào)電平Vsig之間的差的處理。由此，能夠從電壓信號(hào)中除去被稱為固定模式噪聲(FPN:Fixed Pattern Noise)以及復(fù)位噪聲等的噪聲信號(hào)成分。
[0075]圓柱型AD電路26是一個(gè)通過(guò)對(duì)噪聲電平進(jìn)行降計(jì)數(shù)并對(duì)信號(hào)電平進(jìn)行升計(jì)數(shù)，從而只提取真正的信號(hào)電平Vsig的結(jié)構(gòu)，由該圓柱型AD電路26進(jìn)行數(shù)字化的信號(hào)通過(guò)水平信號(hào)線18被輸入到輸出I/F28。
[0076]另外，圖2所示的固體攝像裝置1401搭載有AD轉(zhuǎn)換電路25，但AD轉(zhuǎn)換電路25也可以被設(shè)置在固體攝像裝置之外。
[0077]根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)，在固體攝像裝置1401中，按照單位單元3的每個(gè)行，順次從像素部10輸出電壓信號(hào)。并且，以像素部10整體的電壓信號(hào)的集合,來(lái)表不相對(duì)于像素部10的一張圖像即幀圖像。
[0078]接下來(lái)，關(guān)于攝像裝置的簡(jiǎn)單的光學(xué)系統(tǒng)、固體攝像裝置1401的攝像區(qū)域(像素部10)的單位單元3的配置、攝像區(qū)域的各區(qū)域的聚光分布函數(shù)的概略以及掩膜布局概況等進(jìn)行說(shuō)明。
[0079]首先，關(guān)于攝像裝置的簡(jiǎn)單的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0080]圖3是進(jìn)行立體攝像時(shí)的攝像裝置的概略圖。圖3表示了從一個(gè)透鏡(照相機(jī)透鏡)101的兩個(gè)不同的點(diǎn)向固體攝像裝置1401聚光的情況。
[0081]圖3表示了通過(guò)透鏡101使某被寫(xiě)體104在固體攝像裝置1401的攝像區(qū)域成像時(shí)的焦點(diǎn)103。通過(guò)透鏡101對(duì)被寫(xiě)體104進(jìn)行成像時(shí)，通常成立使通過(guò)了透鏡101的整面的光在焦點(diǎn)10聚光的光學(xué)系統(tǒng)。在通常的二維圖像的攝像中，由寫(xiě)體104反射或者發(fā)出的光波中的通過(guò)了透鏡101的波在焦點(diǎn)103聚光。此時(shí)，通過(guò)了透鏡101內(nèi)的區(qū)域A的光(光束)105和通過(guò)了透鏡101內(nèi)的區(qū)域B的光(光束)106都在焦點(diǎn)103聚光。然而，從區(qū)域A以及區(qū)域B的分別看到的被寫(xiě)體104，由于本來(lái)就是不同的角度，因此作為立體信息也是不同的信息。由此，通常使通過(guò)了透鏡101整面的光在一個(gè)焦點(diǎn)103聚光的方式，立體信息被整合而轉(zhuǎn)換成二維信息。對(duì)此，本發(fā)明的攝像裝置對(duì)在一個(gè)焦點(diǎn)被整合的立體信息進(jìn)行分解和保存。
[0082]以下，關(guān)于單位單元3的配置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0083]圖4A?圖4C是表示用于對(duì)通過(guò)了區(qū)域A以及區(qū)域B的信息(光)進(jìn)行個(gè)別保存(聚光)的單位單元(微透鏡)的排列例的圖。另外，在圖4A?圖4C中，第一單位單元201與用于接收來(lái)自區(qū)域A的光105的單位單元3對(duì)應(yīng)，第二單位單元202與用于接收來(lái)自區(qū)域B的光106的單位單元3對(duì)應(yīng)。
[0084]在圖4A中，多個(gè)第一單位單元201和多個(gè)第二單位單元202被配置成鋸齒狀格子，在列方向(垂直方向)以及行方向(水平方向)被交替配置。在圖4B中，第一單位單元201的列和第二單位單元202的列在行方向上被交替配置。在圖4C中，第一單位單元201的行和第二單位單元202的行在列方向上被交替配置。另外，作為單位單元的排列，圖示了3種類，此外，也可以按每個(gè)以數(shù)單元為單位的塊來(lái)配置第一單位單元201以及每第二單位單元202。通過(guò)這種配置，能夠局部性地同時(shí)接收來(lái)自類區(qū)域A以及區(qū)域B的2種類的光。
[0085]接下來(lái)，關(guān)于聚光分布函數(shù)(聚光特性分布)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0086]圖5是按像素部10的上側(cè)的單位單元群的每個(gè)位置表示被配置在固體攝像裝置1401的像素部10的微透鏡(聚光元件)的聚光特性的圖。在此，圖5 Ca)表示固體攝像裝置1401的像素部10的左上角位置(水平方向的左端且是垂直方向的上端的位置)、圖5(b)表示固體攝像裝置1401的像素部10的上方中心位置(水平方向的中心且是垂直方向的上端的位置)、圖5 (c)表示固體攝像裝置1401的像素部10的右上角位置(水平方向的右端且是垂直方向的上端的位置)、圖5 (d)表示固體攝像裝置1401的像素部10的左水平端位置(水平方向的左端且是垂直方向的正中的位置)、圖5 (e)表示固體攝像裝置1401的像素部10的中心位置(水平方向的正中且是垂直方向的正中的位置)、圖5 (f)表示固體攝像裝置1401的像素部10的右水平端的位置(水平方向的右端且是垂直方向的正中的位置)的單位單元群的聚光特性的圖表。在圖5中，像素部10的下側(cè)的聚光特性與上側(cè)的聚光特性的是對(duì)稱的，因此省略像素部10的下側(cè)的聚光特性。各聚光特性的圖表表示了每個(gè)單位單元群中包含的右眼對(duì)應(yīng)的第一單位單元201的微透鏡的聚光特性，以及左眼對(duì)應(yīng)的第二單位單元202的微透鏡的聚光特性這2種類聚光特性。
[0087]例如，在圖5 (d)中，與右眼對(duì)應(yīng)的第一單位單元201的微透鏡的聚光特性是以大致O度的入射光作為中心的聚光特性，另一方面，與左眼對(duì)應(yīng)的第二單位單元202的微透鏡的聚光特性是以20度的入射光作為中心的聚光特性。通過(guò)按每個(gè)單位單元群配置這種具有2種類的聚光特性的微透鏡，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)通過(guò)了圖3的區(qū)域A以及區(qū)域B的光分別進(jìn)行受光的單板式固體攝像裝置。
[0088]從圖5可看出，在固體攝像裝置1401的多個(gè)單位單元的各單位單元中，由微透鏡以使射入受光元件的光的光量依賴于射入單位單元的光的入射角度而變化的方式來(lái)進(jìn)行聚光，在多個(gè)單位單元中的第一單位單元201中，由微透鏡以使射入受光元件的光的光量在光按第一入射角度射入時(shí)成為最大的方式來(lái)進(jìn)行聚光，在多個(gè)單位單元中的與第一單位單元201相鄰的第二單位單元202中，由微透鏡以使射入受光元件的光的光量在光按第二入射角度射入時(shí)成為最大的方式來(lái)進(jìn)行聚光，在第一單位單元201中，當(dāng)光按第三入射角度射入時(shí)射入受光元件的光的光量和，在第二單位單元202中，當(dāng)光按第三入射角度射入時(shí)射入受光元件的光的光量是相等的，第一入射角度比第三入射角度大規(guī)定的量，第二入射角度比第三入射角度小規(guī)定的量。換句話說(shuō)，可看出，左右或者上下鄰接的第一單位單元201以及第二單位單元202彼此具有不同的光學(xué)中心，連接不同的光學(xué)中心和第一單位單元201或者第二單位單元202的入射角度既是射入受光元件的光的光量分布為最大值時(shí)的入射角度。
[0089]以下，關(guān)于實(shí)現(xiàn)聚光分布函數(shù)的微透鏡進(jìn)行詳細(xì)。
[0090]圖6是按每個(gè)單位單元群表示用于實(shí)現(xiàn)圖5的聚光特性分布的微透鏡的配置例的圖。在此，圖6的配置例表示的是圖4A的單位單元的排列時(shí)的配置例。圖6 (a)表示固體攝像裝置1401的像素部10的左側(cè)上角位置、圖6 (b)表示固體攝像裝置1401的像素部10的上方中心位置、圖6 (c)表示固體攝像裝置1401的像素部10的右側(cè)上角位置、圖6 Cd)表示固體攝像裝置1401的像素部10的左水平端位置、圖6 (e)表示固體攝像裝置1401的像素部10的中心位置、圖6 (f)表示固體攝像裝置1401的像素部10的右水平端位置的單位單元群的微透鏡的上面模式(在局部的4X4的16個(gè)單位單元分別配置的微透鏡的上面模式)。
[0091]為了實(shí)現(xiàn)圖5的聚光特性分布的各單位單元的微透鏡具有多個(gè)光透過(guò)膜210，且具有由多個(gè)光透過(guò)膜210組合所控制的有效折射率分布。當(dāng)俯視時(shí)，所述多個(gè)多個(gè)光透過(guò)膜210以與微透鏡的入射光的波長(zhǎng)同程度或者比其短的線寬被分離，且以相對(duì)于微透鏡的受光面垂直方向的軸作為中心形成同心結(jié)構(gòu)。
[0092]另外，為了實(shí)現(xiàn)這樣的微透鏡，微透鏡例如是由無(wú)機(jī)材料形成的微透鏡，即所謂的數(shù)字微透鏡。若將具有圖6所示的上面模式的微透鏡安裝在各單位單元的上方，則可以實(shí)現(xiàn)在各單位單元對(duì)局部的入射角度變化有不同的聚光特性的固體攝像裝置1401。
[0093]圖7A是表示圖6 Cd)或者圖6 Cf)的單位單元群的微透鏡的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的剖面圖。圖7B是用于形成圖7A的微透鏡的下段結(jié)構(gòu)的掩膜圖案1301的俯視圖，圖7C是用于形成圖7A的微透鏡的上段結(jié)構(gòu)的掩膜圖案1302的俯視圖。
[0094]圖7A的微透鏡1305是利用圖7B以及圖7C的掩膜圖案而形成的兩段結(jié)構(gòu)的微透鏡。微透鏡1305由根據(jù)下段形成用掩膜圖案1301而形成的下段聚光部1304和，根據(jù)上端形成用的掩膜圖案1302而形成的上段聚光部1303構(gòu)成。
[0095]圖8是表示圖6的像素部10的微透鏡的結(jié)構(gòu)的其他例子的剖面圖。在圖8中表示了固體攝像裝置1401的像素部10的中心位置(圖6 (e))的具特征性的4個(gè)單位單元的結(jié)構(gòu)和，微透鏡的結(jié)構(gòu)的剖面圖(在水平方向上的剖面圖)被表現(xiàn)。
[0096]在圖8中，微透鏡901a、901c將從左側(cè)斜射入的光在半導(dǎo)體基板903內(nèi)的受光元件(光電轉(zhuǎn)換單元)904聚光，微透鏡901b、901d將從右側(cè)斜射入的光在受光元件904聚光。單位單元的光分別從右側(cè)、左側(cè)斜射入。由微透鏡901a、901b、901c以及901d聚光的光，通過(guò)遮光膜906的開(kāi)口射入受光元件904。
[0097]另外，在上述圖7A的微透鏡1305中，兩段結(jié)構(gòu)的聚光部構(gòu)成在攝像區(qū)域面基于不同的折射率分布的兩個(gè)兩段結(jié)構(gòu)的微透鏡，由于它們?cè)诰辰缇€相接，右側(cè)可獲得與圖8相同的效果。
[0098]另外，在本實(shí)施方式中作為聚光元件采用了分布折射率型的微透鏡，此外，作為其他的聚光元件，還可以采用對(duì)光不進(jìn)行聚光而是基于使光折曲的功能的像素棱鏡，即，實(shí)行折射率分布與三角棱鏡實(shí)質(zhì)上相等的聚光元件。
[0099]如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的固體攝像裝置，光量成為最大的入射角度不同的第一單位單元以及第二單位單元被鄰接而設(shè)置，右側(cè)能夠同時(shí)接收2方向的入射光。另外，由于不需要像專利文獻(xiàn)2那樣在半導(dǎo)體基板表面形成立體結(jié)構(gòu)，因此能夠通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體加工來(lái)制作固體攝像裝置。另外，能夠?qū)崿F(xiàn)不需要設(shè)置像專利文獻(xiàn)3那樣的兩個(gè)開(kāi)口的遮光板的可立體視的固體攝像裝置。
[0100](第2實(shí)施方式)
[0101]以下，關(guān)于本發(fā)明的第2實(shí)施方式的攝像裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0102]本實(shí)施方式的攝像裝置其像素部在水平方向上被分割成兩個(gè)部分，這一點(diǎn)與第I實(shí)施方式的攝像裝置不同。[0103]首先，關(guān)于攝像裝置的簡(jiǎn)單的光學(xué)系進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0104]圖9是進(jìn)行立體攝像時(shí)的攝像裝置的概略圖。圖9表示了由兩個(gè)透鏡507、508聚光的光經(jīng)由一個(gè)透鏡501,被聚光于不同的焦點(diǎn)503C、503D的情況。
[0105]在圖9中表示了通過(guò)攝像裝置的透鏡501使某被寫(xiě)體504在固體攝像裝置502的攝像區(qū)域成像時(shí)的焦點(diǎn)503C、503D。在使被寫(xiě)體504在透鏡507和透鏡508的二視點(diǎn)成像，并使通過(guò)了這些透鏡的光分別在透鏡501成像的情況下，通過(guò)了透鏡507、508的光分別通過(guò)透鏡501的區(qū)域A、區(qū)域B，在固體攝像裝置502的攝像區(qū)域被成像。例如，被寫(xiě)體504在固體攝像裝置502的攝像區(qū)域的區(qū)域C的焦點(diǎn)503C和區(qū)域D的焦點(diǎn)503D分別被成像。這樣的固體攝像裝置502被形成為，將通過(guò)了兩個(gè)透鏡507、508的光在區(qū)域C以及區(qū)域D分別受光。在此，圖9并非表不僅限定于透鏡507、508為一般的透鏡系，由一個(gè)凸透鏡構(gòu)成等，而是意味著具有將光導(dǎo)向透鏡501的透鏡結(jié)構(gòu)的任意的透鏡結(jié)構(gòu)的透鏡系統(tǒng)。來(lái)自區(qū)域C和區(qū)域D這兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的光被分別聚光，通常而言，在區(qū)域C和區(qū)域D間有必要設(shè)置無(wú)效區(qū)域等，在固體攝像裝置502有必要設(shè)置來(lái)自兩個(gè)光學(xué)系的光無(wú)論如何都會(huì)相交的區(qū)域，或者不會(huì)混合的區(qū)域。但是，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠省略該區(qū)域。
[0106]以下，關(guān)于單位單元的配置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0107]圖10是表示用于對(duì)通過(guò)了區(qū)域A以及區(qū)域B的信息(光)分別進(jìn)行保存(聚光)的單位單元(微透鏡)的排列例(區(qū)域C以及區(qū)域D的境界部分的單位單元的排列例)的圖。另夕卜，在圖10中，第一單位單元602以及第三單位單元603與用于接收來(lái)自區(qū)域A的光(光束)505的單位單元對(duì)應(yīng)，第二單位單元601以及第四單位單元604與用于接收來(lái)自區(qū)域B的光(光束)506的單位單元對(duì)應(yīng)。尤其是，第一單位單元602以及第二單位單元601與構(gòu)成區(qū)域C以及區(qū)域D的境界的單位單元3對(duì)應(yīng)。另外，關(guān)于不同區(qū)域的單位單元，在來(lái)自一方的光學(xué)系統(tǒng)的光所進(jìn)入的單位單元排列有可限制來(lái)自另一方的光學(xué)系統(tǒng)的光的微透鏡。
[0108]多個(gè)第三單位單元603和多個(gè)第四單位單元604被配置成，夾著第一單位單元602以及第二單位單元601彼此相對(duì)的方式。
[0109]接下來(lái)，關(guān)于聚光分布函數(shù)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0110]圖11是按像素部701的單位單元群的每個(gè)位置表示被配置在固體攝像裝置502的像素部701的微透鏡的聚光特性的圖。
[0111]固體攝像裝置502具備像素部701，該像素部701包含用于對(duì)來(lái)自二個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的光分別進(jìn)行受光的區(qū)域C以及區(qū)域D。圖11表示了以兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)中心作為區(qū)域C以及區(qū)域D的情況。在此情況下，區(qū)域C以及區(qū)域D各自的中心附近的聚光特性成為以O(shè)度為中心對(duì)稱的特性。另一方面，關(guān)于區(qū)域C和區(qū)域D的境界部分的聚光特性，以境界為界對(duì)相鄰的區(qū)域C的第一單位單元602的聚光特性以及區(qū)域D的第二單位單元601聚光特性進(jìn)行比較的結(jié)果，以O(shè)度的入射角度為中心，表示聚光特性的曲線反轉(zhuǎn)。通過(guò)形成這種聚光特性，限制不對(duì)應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)的光輸入，從而可限制來(lái)自區(qū)域B的光射入?yún)^(qū)域C的第一單位單元602，并且，可限制來(lái)自區(qū)域A的光射入?yún)^(qū)域D的第二單位單元601。其結(jié)果，即使不設(shè)置無(wú)效區(qū)域也能夠用一個(gè)固體攝像裝置獲得2系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)的圖像。在此，作為例子將光學(xué)中心設(shè)定在了區(qū)域C因區(qū)域D的中心，但并非定要是區(qū)域C以及區(qū)域D中心。
[0112]從圖11可看出，在固體攝像裝置502的多個(gè)單位單元中的與第一單位單元602相鄰的區(qū)域C的第三單位單元603中，由微透鏡以使射入受光元件的光的光量在光按第一入射角度射入時(shí)成為最大的方式來(lái)進(jìn)行聚光。在固體攝像裝置502的多個(gè)多個(gè)單位單元中的與第二單位單元601相鄰的區(qū)域D的第四單位單元604中，由微透鏡以使射入受光元件的光的光量在光按第二入射角度射入時(shí)成為最大的方式來(lái)進(jìn)行聚光。在第三單位單元603中，當(dāng)光按第三入射角度射入時(shí)射入受光元件的光的光量和，在第二單位單元601中，當(dāng)光按第三入射角度射入時(shí)射入上述受光元件的光的光量是相等的。在第四單位單元604中，當(dāng)光按第三入射角度射入時(shí)射入受光元件的光的光量和，在第一單位單元602中，當(dāng)光按第三入射角度射入時(shí)射入受光元件的光的光量是相等的。像素部701，以多個(gè)第一單位單元602和多個(gè)第二單位單元601的境界為界，被分成第一區(qū)域和第二區(qū)域，上述第一區(qū)域是排列有多個(gè)第三單位單元603的、像素部701的右側(cè)的區(qū)域，第二區(qū)域是排列有多個(gè)第四單位單元604的、像素部701的左側(cè)的區(qū)域。
[0113]接下來(lái)，對(duì)用于實(shí)現(xiàn)圖11的聚光分布函數(shù)的微透鏡進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0114]圖12是按每個(gè)單位單元群表示用于實(shí)現(xiàn)圖11的聚光特性的微透鏡的配置例的圖。
[0115]用于實(shí)現(xiàn)圖11的聚光特性分布的各單位單元的微透鏡，與第I實(shí)施方式同樣，具有多個(gè)光透過(guò)膜，并具有由多個(gè)光透過(guò)膜的組合控制的有效折射率分布，多個(gè)光透過(guò)膜以與射入微透鏡的光的波長(zhǎng)同程度或者比其短的線寬被分離，且以相對(duì)于微透鏡的受光面垂直方向的軸作為中心軸形成同心結(jié)構(gòu)。具體是，微透鏡具有與在第I實(shí)施方式中說(shuō)明的圖7A相同的剖面結(jié)構(gòu)，為避免重復(fù)在此省略詳細(xì)說(shuō)明。
[0116]通過(guò)將微透鏡配置成圖11以及圖12所示的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)2眼透鏡方式的，且不需要無(wú)效區(qū)域的單板固體攝像裝置。
[0117]如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的固體攝像裝置，能夠獲得與第I實(shí)施方式相同的效果O
[0118](第3實(shí)施方式)
[0119]以下，關(guān)于本發(fā)明的第3實(shí)施方式的攝像裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0120]本實(shí)施方式的攝像裝置是4視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的攝像裝置，這一點(diǎn)與第I實(shí)施方式的攝像裝置不同。
[0121]首先，關(guān)于攝像裝置的簡(jiǎn)單的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0122]圖13表示了進(jìn)行立體攝像時(shí)的攝像裝置的概略圖。圖13表示了從透鏡1001的4個(gè)不同的點(diǎn)向固體攝像裝置1002進(jìn)行聚光的情況。
[0123]圖13模式性地表示了在單板式固體攝像裝置用單眼透鏡接收光的光學(xué)系統(tǒng)，表示了透鏡1001、固體攝像裝置1002、被寫(xiě)體1004、通過(guò)透鏡1001之后的光、尤其是通過(guò)了透鏡1001的區(qū)域A、區(qū)域B、區(qū)域C以及區(qū)域D的光(光束)1005A、1005B、1005C、1005D。被寫(xiě)體1004被聚光到固體攝像裝置1002的焦點(diǎn)1003。此時(shí)，圖13表示了例如接收通過(guò)了透鏡1001內(nèi)的4個(gè)區(qū)域的光的聚光，即，4視點(diǎn)的聚光，但是，只要是3視點(diǎn)以上，并不限定于4視點(diǎn)。
[0124]以下，關(guān)于單位單元的配置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0125]圖14是表示用于對(duì)區(qū)域A、區(qū)域B、區(qū)域C以及區(qū)域D的信息(光)進(jìn)行個(gè)別保存(聚光)的單位單元(微透鏡)的排列例的圖。另外，在圖14中，第一單位單元1101與用于接收來(lái)自區(qū)域A的光1005A的單位單元3對(duì)應(yīng)，第二單位單元1102與用于接收來(lái)自區(qū)域B的光1005B的單位單元3對(duì)應(yīng)，第三單位單元1103與用于接收來(lái)自區(qū)域C的光1005C的單位單元3對(duì)應(yīng)，第四單位單元1104與用于接收來(lái)自區(qū)域D的光1005D的單位單元3對(duì)應(yīng)。
[0126]第一單位單元1101以及第二單位單元1102在列方向上交替排列的列和，第三單位單元1103以及第四單位單元1104在列方向上交替排列的列，在行方向上交替排列。SP，第一單位單元1101、第二單位單元1102、第三單位單元1103以及第四單位單元1104作為一個(gè)組，多個(gè)組被配置成行列狀。
[0127]圖15表示了像素部中心附近的第一單位單元1101、第二單位單元1102、第三單位單元1103以及第四單位單元1104各自的微透鏡的聚光特性。
[0128]通過(guò)使第一單位單元1101、第二單位單元1102、第三單位單元1103以及第四單位單元1104的微透鏡具有如圖15所示的聚光特性，可通過(guò)不同的單位單元對(duì)來(lái)自左右上下的透鏡1001的各區(qū)域的光進(jìn)行聚光并接收，從而能夠在單板的固體攝像裝置中同時(shí)進(jìn)行4視點(diǎn)攝像。其結(jié)果，可用單板的固體攝像裝置實(shí)現(xiàn)具有3視點(diǎn)以上的視點(diǎn)的多視點(diǎn)照相機(jī)。
[0129]另外，圖中雖未表示，可用對(duì)對(duì)第2實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)和本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合的光學(xué)系統(tǒng)，即，前側(cè)的透鏡為復(fù)眼，后側(cè)的透鏡為單眼，在固體攝像裝置上設(shè)置可限制不對(duì)應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)的光的微透鏡。在此情況下，作為效果，在4視點(diǎn)的結(jié)構(gòu)中也能夠?qū)崿F(xiàn)不需要無(wú)效區(qū)域的單板式固體攝像裝置。
[0130]另外，圖13中由不同的單位單元對(duì)通過(guò)了透鏡內(nèi)的不同的4個(gè)區(qū)域的光個(gè)別地進(jìn)行聚光并接收。但是，例如也可對(duì)由不同的單位單元對(duì)通過(guò)了透鏡內(nèi)的區(qū)域A以及區(qū)域B的兩個(gè)區(qū)域的光個(gè)別地進(jìn)行聚光并接收的結(jié)構(gòu)和，歷來(lái)對(duì)通過(guò)了單眼透鏡的整面的區(qū)域的光進(jìn)行聚光并接收并對(duì)入射角度無(wú)限制的微透鏡的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合。在此情況下，例如，通過(guò)對(duì)區(qū)域A以及區(qū)域B的光個(gè)別地進(jìn)行接收并輸出，可進(jìn)行3D顯示，同時(shí)或者可選擇性地獲得歷來(lái)的靈敏度高的2維圖像。例如，通常，為了抑制照明電力，可進(jìn)行靈敏度高的歷來(lái)的2維攝像，在想進(jìn)行立體視的情況下，可進(jìn)行3D攝像。在3D攝像中由于限制光的入射角度，從而導(dǎo)致靈敏度下降，但也可以近在相關(guān)場(chǎng)面提高照明強(qiáng)度來(lái)使用。另外，除了電力方面的觀點(diǎn)之外，被認(rèn)為眼疲勞度高的3D影像，可應(yīng)用于臨時(shí)使用。
[0131]如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的固體攝像裝置，能夠獲得與第I實(shí)施方式相同的效果O
[0132](第4實(shí)施方式)
[0133]圖16是表示對(duì)通過(guò)圖3的區(qū)域A以及區(qū)域B的光個(gè)別進(jìn)行受光的單位單元的二維排列例的圖。另外，在圖16中，第一單位單元201與對(duì)來(lái)自區(qū)域A的光105進(jìn)行受光的單位單元3對(duì)應(yīng)，第二單位單元202與第來(lái)自區(qū)域B的光106進(jìn)行受光的單位單元3對(duì)應(yīng)。
[0134]在圖16中，第一單位單元201的列和第二單位單元202的列在行方向上被交替配置。
[0135]圖17A以及圖17B是第一單位單元201以及第二單位單元202的剖面圖(對(duì)圖16的X-X’，從Y’側(cè)進(jìn)行觀察時(shí)的剖面圖)，表示了微透鏡的結(jié)構(gòu)例和光的聚光情況。另外，圖18是第二單位單元202的剖面圖(圖16的Y-Y’的剖面圖)，表示了微透鏡的結(jié)構(gòu)例。
[0136]一個(gè)微透鏡907，如圖17A所示，橫跨第一單位單元201的列和第二單位單元202的列的方式被形成。并且，微透鏡907，將從區(qū)域A (圖17A的左側(cè))斜射入的光905在第一單位單元201的列的受光元件(光電轉(zhuǎn)換單元)904聚光。另外，在圖17B中，微透鏡907將從區(qū)域B (圖17B的右側(cè))斜射人的光905在受光元件904聚光。
[0137]圖19表示的是微透鏡907的俯視圖(與第一單位單元201以及第二單位單元202被二維配置的面平行的面的平面圖)。
[0138]一個(gè)微透鏡907被配置成橫跨第一單位單元201的列和第二單位單元202的列的方式，并在列方向上呈圓柱形狀。因此，微透鏡907在垂直方向上不具聚光特性，從而如圖18所示，在第一單位單元201以及第二單位單元202，按每個(gè)行(橫跨列方向上鄰接的第一單位單元201以及第二單位單元202)，在行方向上形成具有圓柱形狀的層內(nèi)微透鏡908。因此，微透鏡907具有選擇來(lái)自區(qū)域A以及B (圖17A以及圖17B的左右)的光的選擇功能和水平方向的聚光功能，作為被配置在單位單元的微透鏡907下方的層內(nèi)聚光元件的層內(nèi)微透鏡908具有垂直方向的聚光功能。
[0139]另外，如圖20的第二單位單元202的剖面圖(圖16的Y_Y’的剖面圖)所示，可由有效折射率分布透鏡構(gòu)成層內(nèi)微透鏡908的。在該有效折射率分布透鏡，以光波以下的尺寸配置折射率比周圍大的折射率材料，以有效的折射率分布進(jìn)行聚光。有效折射率分布透鏡能夠自由設(shè)計(jì)材料的配置，因此，例如對(duì)于光入射角度為因的著色等，能夠以像素單位進(jìn)行透鏡設(shè)計(jì)，從而可進(jìn)行改善。另外，微透鏡907也可以具有在列方向上排列如圖21所示的切取圓形透鏡的形式。
[0140]圖22表示了本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的聚光特性(圖17Α以及圖17Β中的X’方向是入射角度的正方向)。從其結(jié)果可知，將鄰接的第一單位單元201的微透鏡907和第二單位單元202的微透鏡907作為I單位，或者將鄰接的第一單位單元201的列的微透鏡907和第二單位單元202的列的微透鏡907作為I單位，配置多個(gè)微透鏡907，從而能夠?qū)崿F(xiàn)水平方向的光分離。
[0141](總結(jié))
[0142]以上，如利用【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】的那樣，本發(fā)明的實(shí)施方式的固體攝像裝置是由具備受光元件和微透鏡的單位單元以二維方式排列而成的固體攝像裝置，上述微透鏡限制射入上述受光元件的光的入射角度范圍，左右或者上下鄰接的單位單元彼此間，其表示射入受光元件的光的入射角度依賴性的光量分布為最大值時(shí)的入射角度相對(duì)于上述光量分布的交點(diǎn)的入射角度是對(duì)稱的，且上述最大值時(shí)的入射角度是互相不同的。
[0143]根據(jù)以上，由于微透鏡限制射入受光元件的光的入射角度范圍，左右或者上下鄰接的單位單元彼此間，射入受光元件的光的光量分布為最大值時(shí)的入射角度相對(duì)于上述光量分布的交點(diǎn)的入射角度是對(duì)稱的，而在上述最大值時(shí)的入射角度是互相不同的，因此可同時(shí)拍攝不同入射角度的入射光。另外，能夠同時(shí)接收來(lái)自不同視點(diǎn)的入射光，因此能夠構(gòu)成以實(shí)時(shí)間進(jìn)行立體視的攝像裝置。
[0144]此時(shí)，單位單元的微透鏡可以是任何形式的安裝結(jié)構(gòu)。另外，入射角度不同的入射光可以是2種以上。其理由在于，例如是2種類，可以以左右2視點(diǎn)作為前提來(lái)進(jìn)行立體視，例如是4種類，能夠利用左右上下的視點(diǎn)，能夠從水平垂直的方向進(jìn)行立體視。此時(shí)，并不限于水平方向、垂直方向，還可以在斜方向上進(jìn)行立體視。另外，也可以由NXN (N為2以上的整數(shù))視點(diǎn)等多個(gè)視點(diǎn)構(gòu)成。另外，也可以與不限制入射角的微透鏡進(jìn)行組合。例如，在一個(gè)單位單元包含4像素的4像素I單元中，可以采用I像素為限制了右眼用的入射角度的微透鏡、另I像素為限制了左眼用的入射角度的微透鏡、將其余2像素為不限制入射角度的微透鏡等的結(jié)構(gòu)。在此情況下，能夠拍攝立體視的2視點(diǎn)的影像的同時(shí)，能夠取得二維影像。
[0145]另外，在由具備受光元件和微透鏡的單位單元以二維狀排列而成的固體攝像裝置，可通過(guò)其攝像區(qū)域的左右的上述微透鏡的射入的光的入射角度范圍的主范圍是不同的。由于可通過(guò)攝像區(qū)域的左右的上述微透鏡的射入的光的入射角度范圍的主范圍不同，因此可使固體攝像裝置的無(wú)效區(qū)域減少，并能夠有效使用攝像區(qū)域。
[0146]另外，微透鏡具有由多個(gè)光透過(guò)膜的組合控制的有效折射率分布，該多個(gè)光透過(guò)膜以與入射光的波長(zhǎng)同程度或者比其短的線寬被分離、并具有以相對(duì)于受光面垂直的方向的軸為中心的同心結(jié)構(gòu)。因此，能夠通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工序來(lái)制作所希望的固體攝像裝置的微透鏡。
[0147]另外，微透鏡的實(shí)行折射率分布實(shí)質(zhì)上等于三角棱鏡。因此，能同時(shí)對(duì)不同的特定入射角度的入射光進(jìn)行受光。
[0148]以上，關(guān)于本發(fā)明的固體攝像裝置，根據(jù)實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于這些實(shí)施方式。在不超出本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，將該領(lǐng)域技術(shù)人員所想到的各種變形形態(tài)也屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。另外，在不越出發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，可對(duì)多個(gè)實(shí)施方式的各結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行任意組合。
[0149]本發(fā)明可利用于固體攝像裝置，尤其可利用于3D照相機(jī)以及3D內(nèi)窺鏡照相機(jī)等對(duì)被寫(xiě)體進(jìn)行立體視的照相，可供工業(yè)利用。
[0150]符號(hào)說(shuō)明
[0151]3單位`單元
[0152]10,701 像素部
[0153]14 垂直掃描電路
[0154]18 水平信號(hào)線
[0155]19 垂直信號(hào)線
[0156]25 AD轉(zhuǎn)換電路
[0157]26 圓柱AD電路
[0158]27 參照信號(hào)生成部
[0159]27a DAC
[0160]28 輸出 I/F
[0161]30 通信定時(shí)控制部
[0162]42 圓柱放大器
[0163]101、501、507、508、1001 透鏡
[0164]103、503C、503D、1003 焦點(diǎn)
[0165]104、504、1004 被寫(xiě)體
[0166]105、106、505、506、1005A、1005B、1005C、1005D 光
[0167]201、602、1101 第一單位單元
[0168]202、601、1102 第二單位單元
[0169]210 光透過(guò)膜
[0170]252 電壓比較部[0171]254 計(jì)數(shù)部
[0172]256 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部
[0173]258 開(kāi)關(guān)
[0174]262 信號(hào)保持電容
[0175]263 信號(hào)保持開(kāi)關(guān)
[0176]502、1002、1401 固體攝像裝置
[0177]603、1103 第三單位單元
[0178]604、1104 第四單位單元
[0179]901a、901b、901c、901d、907、1305 微透鏡
[0180]903 半導(dǎo)體基板
[0181]904 受光元件
[0182]905 光
[0183]906 遮光膜
[0184]908 層內(nèi)微透鏡
[0185]1301、1302 掩膜圖案
[0186]1303 上端聚光部
[0187]1304 下段聚光部
[0188]1402 信號(hào)處理部
[0189]1403 存儲(chǔ)部
[0190]1404 輸出部
[0191]1405 顯示部
【權(quán)利要求】
1.一種固體攝像裝置，具備攝像區(qū)域，在該攝像區(qū)域以二維狀排列著具有受光元件和聚光元件的多個(gè)單位單元，上述聚光元件使入射光在上述受光元件聚光， 在上述多個(gè)單位單元的各單位單元中，由上述聚光元件，以使射入上述受光元件的光的光量依賴于射入上述單位單元的光的入射角度而變化的方式，來(lái)進(jìn)行聚光， 在上述多個(gè)單位單元中的第一單位單元中，由上述聚光元件，以使射入上述受光元件的光的光量在光按第一入射角度射入時(shí)成為最大的方式，來(lái)進(jìn)行聚光， 在上述多個(gè)單位單元中的與上述第一單位單元相鄰的第二單位單元中，由上述聚光元件，以使射入上述受光元件的光的光量在光按第二入射角度射入時(shí)成為最大的方式，來(lái)進(jìn)行聚光， 在上述第一單位單元中，當(dāng)光按第三入射角度射入時(shí)射入上述受光元件的光的光量和，在上述第二單位單元中，當(dāng)光按上述第三入射角度射入時(shí)射入上述受光元件的光的光量是相等的， 上述第一入射角度比上述第三入射角度大規(guī)定的量， 上述第二入射角度比上述第三入射角度小上述規(guī)定的量。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置， 在上述多個(gè)單位單元中的與上述第一單位單元相鄰的第三單位單元中，由上述聚光元件，以使射入上述受光元件的光的光量在光按上述第一入射角度射入時(shí)成為最大的方式，來(lái)進(jìn)行聚光， 在上述多個(gè)單位單元中的與上述第二單位單元相鄰的第四單位單元中，由上述聚光元件，以使射入上述受光元件的光的光量在光按上述第二入射角度射入時(shí)成為最大的方式，來(lái)進(jìn)行聚光， 在上述第三單位單元中，當(dāng)光按上述第三入射角度射入時(shí)射入上述受光元件的光的光量和，在上述第二單位單元中，當(dāng)光按上述第三入射角度射入時(shí)射入上述受光元件的光的光量是相等的， 在上述第四單位單元中，當(dāng)光按上述第三入射角度射入時(shí)射入上述受光元件的光的光量和，在上述第一單位單元中，當(dāng)光按上述第三入射角度射入時(shí)射入上述受光元件的光的光量是相等的， 上述攝像區(qū)域，以多個(gè)上述第一單位單元和多個(gè)上述第二單位單元的境界為界，被分成第一區(qū)域和第二區(qū)域，上述第一區(qū)域是排列有多個(gè)上述第三單位單元的、上述攝像區(qū)域的右側(cè)的區(qū)域，上述第二區(qū)域是排列有多個(gè)上述第四單位單元的、上述攝像區(qū)域的左側(cè)的區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置， 多個(gè)上述第一單位單元和多個(gè)上述第二單位單元在列方向以及行方向上被交替配置。
4.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置， 上述第一單位單元的行和上述第二單位單元的行在列方向上被交替配置。
5.如權(quán)利要求4所述的固體攝像裝置， 多個(gè)上述聚光元件中，相鄰的上述第一單位單元的聚光元件和上述第二單位單元的聚光元件被作為一個(gè)單位而配置。
6.如權(quán)利要求4所述的 固體攝像裝置，多個(gè)上述聚光元件中，相鄰的上述第一單位單元的列的聚光元件和上述第二單位單元的列的聚光元件被作為一個(gè)單位而配置。
7.如權(quán)利要求5或者6所述的固體攝像裝置， 上述單位單元具有被配置在上述聚光元件下方的層內(nèi)聚光元件。
8.如權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的固體攝像裝置， 上述聚光元件具有由多個(gè)光透過(guò)膜的組合所控制的有效折射率分布，上述多個(gè)光透過(guò)膜以與入射光的波長(zhǎng)同程度或者比其短的線寬相分離，并且以相對(duì)于受光面垂直的方向的軸作為中心軸而形成同心結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1至8的任一項(xiàng)所述的固體攝像裝置， 上述聚光元件的 有效折射率分布與三角棱鏡實(shí)質(zhì)上相等。
【文檔編號(hào)】G03B35/08GK103828346SQ201280045139
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月20日
【發(fā)明者】香山信三, 小野澤和利 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社