(57)【要約】  本開示は、混色やノイズの発生を抑止することができるようにする撮像素子、および電子装置に関する。本開示の撮像素子は、像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備え、像面位相差検出画素は、入射光に応じて電荷を発生する第１の光電変換部と、前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成され、前記入射光の中心を避けた位置で複数に分割されている下部電極部とを備える。本開示は、イメージセンサに適用できる。
2016129406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備える撮像素子において、
像面位相差検出画素は、
入射光に応じて電荷を発生する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成され、前記入射光の中心を避けた位置で複数に分割されている下部電極部と
を備える撮像素子。
【請求項２】
前記下部電極部は、前記入射光の中心を避けた位置で不均一に２分割された第１の下部電極部と第２の下部電極部から成る
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記上部電極部は、光を透過する部材から成り、
前記下部電極部は、光を反射する部材から成る
請求項２に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記第１または第２の下部電極部の一方の出力は、像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いられる
請求項２に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記第１および第２の下部電極部の出力は、加算されて画像信号として用いられる
請求項２に記載の撮像素子。
【請求項６】
画像信号を得るための通常画素を
さらに備える請求項２に記載の撮像素子。
【請求項７】
像面位相差検出画素は、
前記入射光を前記第１の光電変換部に集光させる集光部をさらに備え、
前記下部電極部は、前記集光部の光学中心を避けた位置で不均一に２分割されている
請求項２に記載の撮像素子。
【請求項８】
像面位相差検出画素は、
画素単位で着色され、前記入射光のうちの特定の波長成分だけを透過させて前記第１の光電変換部に入射させるカラーフィルタを
さらに備える請求項２に記載の撮像素子。
【請求項９】
前記第１の光電変換部は、前記入射光のうちの特定の波長成分だけに対応して電荷を発生する
請求項２に記載の撮像素子。
【請求項１０】
前記下部電極部は、前記入射光を透過する部材から成り、
像面位相差検出画素は、
前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて電荷を発生する第２の光電変換部をさらに備える
請求項２に記載の撮像素子。
【請求項１１】
前記第１または第２の光電変換部の少なくとも一方は有機光電変換膜である
請求項１０に記載の撮像素子。
【請求項１２】
像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備えた撮像素子が搭載されている電子装置であって、
像面位相差検出画素は、
入射光に応じて電荷を発生する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成され、前記入射光の中心を避けた位置で複数に分割されている下部電極部とを備える
電子装置。
【請求項１３】
像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備える撮像素子において、
像面位相差検出画素は、
画像信号として用いられる電荷を入射光に応じて発生する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成された下部電極部と、
前記位相検出信号として用いられる電荷を前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて発生する第２の光電変換部と、
前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した前記光の中心を覆うようにして前記下部電極部と前記第２の光電変換部の間に形成された遮光部と
を備える撮像素子。
【請求項１４】
前記遮光部は、光を反射する部材から成る
請求項１３に記載の撮像素子。
【請求項１５】
像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備えた撮像素子が搭載されている電子装置であって、
像面位相差検出画素は、
画像信号として用いられる電荷を入射光に応じて発生する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成された下部電極部と、
前記位相検出信号として用いられる電荷を前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて発生する第２の光電変換部と、
前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した前記光の中心を覆うようにして前記下部電極部と前記第２の光電変換部の間に形成された遮光部とを備える
電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、撮像素子、および電子装置に関し、特に、画像信号を得るための通常画素と像面位相差ＡＦ（オートフォーカス）用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備える撮像素子、および電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、通常画素と像面位相差検出画素を備え、その光電変換部としてＰＤ（フォトダイオード）に追加して有機光電変換膜が設けられた撮像素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
該撮像素子は、主な構成要素として光の入射側から順に、オンチップレンズ、透明な上部電極、有機光電変換膜、透明な下部電極、およびＰＤが形成されて構成されている。特に、像面位相差検出画素の有機光電変換膜の下部電極には、入射光の強度が最も強いオンチップレンズの光学中心にスリットが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１４５２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されている該撮像素子では、上述したように、有機光電変換膜の下部電極にスリットが設けられているので、有機光電変換膜にて光電変換されずに下部電極のスリットを通過し、ＰＤにて光電変換されて混色となる光も多い。【０００６】
また、該撮像素子からＰＤを省略した構成を想定した場合においても、入射光がスリットから下層側に漏れ出てしまうのでノイズ発生の原因となり得てしまう。【０００７】
本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、画素内における入射光の漏れだしに起因するノイズの発生を抑止できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の第１の側面である撮像素子は、像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備える撮像素子において、像面位相差検出画素は、入射光に応じて電荷を発生する第１の光電変換部と、前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成され、前記入射光の中心を避けた位置で複数に分割されている下部電極部とを備える。【０００９】
前記下部電極部は、前記入射光の中心を避けた位置で不均一に２分割された第１の下部電極部と第２の下部電極部から成ることができる。【００１０】
前記上部電極部は、光を透過する部材から成り、前記下部電極部は、光を反射する部材から成ることができる。【００１１】
前記第１または第２の下部電極部の一方の出力は、像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いることができる。【００１２】
前記第１および第２の下部電極部の出力は、加算されて画像信号として用いることができる。【００１３】
本開示の第１の側面である撮像素子は、画像信号を得るための通常画素をさらに備えることができる。【００１４】
像面位相差検出画素は、前記入射光を前記第１の光電変換部に集光させる集光部をさらに備えることができ、前記下部電極部は、前記集光部の光学中心を避けた位置で不均一に２分割されているようにすることができる。【００１５】
像面位相差検出画素は、画素単位で着色され、前記入射光のうちの特定の波長成分だけを透過させて前記第１の光電変換部に入射させるカラーフィルタをさらに備えることができる。【００１６】
前記第１の光電変換部は、前記入射光のうちの特定の波長成分だけに対応して電荷を発生することができる。【００１７】
前記下部電極部は、前記入射光を透過する部材から成ることができ、像面位相差検出画素は、前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて電荷を発生する第２の光電変換部をさらに備えることができる。【００１８】
前記第１または第２の光電変換部の少なくとも一方は有機光電変換膜とすることができる。【００１９】
本開示の第２の側面である電子装置は、像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備えた撮像素子が搭載されている電子装置であって、像面位相差検出画素は、入射光に応じて電荷を発生する第１の光電変換部と、前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成され、前記入射光の中心を避けた位置で複数に分割されている下部電極部とを備える。【００２０】
本開示の第３の側面である撮像素子は、像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備える撮像素子において、像面位相差検出画素は、画像信号として用いられる電荷を入射光に応じて発生する第１の光電変換部と、前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成された下部電極部と、前記位相検出信号として用いられる電荷を前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて発生する第２の光電変換部と、前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した前記光の中心を覆うようにして前記下部電極部と前記第２の光電変換部の間に形成された遮光部とを備える。【００２１】
前記遮光部は、光を反射する部材から成ることができる。【００２２】
本開示の第４の側面である電子装置は、像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備えた撮像素子が搭載されている電子装置であって、像面位相差検出画素は、画像信号として用いられる電荷を入射光に応じて発生する第１の光電変換部と、前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成された下部電極部と、前記位相検出信号として用いられる電荷を前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて発生する第２の光電変換部と、前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した前記光の中心を覆うようにして前記下部電極部と前記第２の光電変換部の間に形成された遮光部とを備える。
【発明の効果】
【００２３】
本開示の第１乃至第４の側面によれば、混色やノイズの発生を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本開示を適用した撮像素子の第１の構成例を示す断面図である。
【図２】本開示を適用した撮像素子の第２の構成例を示す断面図である。
【図３】本開示を適用した撮像素子の第３の構成例を示す断面図である。
【図４】本開示を適用した撮像素子の第４の構成例を示す断面図である。
【図５】本開示を適用した撮像素子の第５の構成例を示す断面図である。
【図６】本開示を適用した撮像素子の第６の構成例を示す断面図である。
【図７】本開示を適用した撮像素子の第７の構成例を示す断面図である。
【図８】本開示を適用した電子装置の使用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本開示を実施するための最良の形態（以下、実施の形態と称する）について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
＜本開示を適用した撮像素子の第１の構成例＞
図１は、本開示を適用した撮像素子の第１の構成例の断面図を示している。
【００２７】
該撮像素子１０は、通常画素１１と像面位相差検出画素１２を備えたものであり、主な構成要素として、光の入射側から順に、オンチップレンズ(OCL)１３、カラーフィルタ（ＣＦ）１４、上部電極１５、有機光電変換膜１６、および下部電極１７が形成されて構成されている。さらに、下部電極１７の下層側には、各種の画素トランジスタやＦＤ（フローティングディフュージョン）などが形成されている（符号省略）。
【００２８】
オンチップレンズ１３は、画素毎に形成されており、入射光を有機光電変換膜１６に集光させる。なお、入射光を集光させる集光部としてはオンチップレンズ１３以外の構成を用いてもよい。カラーフィルタ１４は、その色が通常画素１１ではＲ(Red)またはＢ(Blue)とされている。一方、像面位相差検出画素１２ではＧ(Green)とされている。Ｒ，Ｇ，Ｂの配置には、例えばベイヤ配列を適用できる。また、Ｒ，Ｇ，Ｂの配置には、例えばクリアビット配列を適用してもよい。その場合、カラーフィルタ１４の色がＧの像面位相差検出画素１２が隣接することになるので、像面位相差検出画素１２どうしの距離が近い位相差信号を得ることができる。ただし、像面位相差検出画素１２のカラーフィルタ１４の色はＧに限定されるものではなく、ＲまたはＢであってもよい。
【００２９】
上部電極１５は、オンチップレンズ１３により集光された入射光を透過する透明な材料により形成される。有機光電変換膜１６は、Ｒ，Ｇ，Ｂの波長の光に対応するものであり、入射光の光量に応じた電荷を発生する。
【００３０】
下部電極１７は、光を反射する金属材料などからなる。これにより、有機光電変換膜１６を透過する光を反射することで入射光の光路長を長くすることができるので、有機光電変換膜１６における光電変換の効率を上げることができる。また、有機光電変換膜１６の厚みを薄くすることができる。
【００３１】
なお、下部電極１７は、各通常画素１１では１画素分の面積が分割されることなく形成されている。一方、像面位相差検出画素１２では１画素分の面積がオンチップレンズ１３の光学中心を避けて設けられるスリットにより不均一に分割されている。これにより、入射光の強度が最も強い位置には、下部電極１７が形成されていることになるので、入射光が下部電極１７よりもさらに下層側に漏れ出してしまうことを抑止できる。したがって、ノイズや混色の発生を抑止することができる。
【００３２】
同図の場合、像面位相差検出画素１２の下部電極１７は長い方の下部電極１７−１と短い方の下部電極１７−２とにより構成されている。ただし、像面位相差検出画素１２の下部電極１７の分割数は２に限定されるものではない。
【００３３】
長い方の下部電極１７−１は、短い方の下部電極１７−２に比較して感度の高い画素出力を得ることができる。一方、短い方の下部電極１７−２は、長い方の下部電極１７−１に比較して、分離比の良い画素出力を得ることができる。したがって、下部電極１７−１または１７−２の一方の画素出力を用いれば、精度の高い像面位相差ＡＦを実現できる。
【００３４】
撮像素子１０においては、通常画素１１および像面位相差検出画素１２ともにオンチップレンズ１３により集光された入射光が、カラーフィルタ１４および上部電極１５を介して有機光電変換膜１６に入射されて電荷に変換される。変換された電荷は下部電極１７を介して後段（ＦＤなど）に出力される。
【００３５】
後段では、通常画素１１からの出力は画像信号として利用される。像面位相差検出画素１２からは、下部電極１７−１と１７−２から複数の出力が得られるが、これらの一方が像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いられる。像面位相差検出画素１２からの複数の出力を加算することにより、通常画素１１と同等の出力を得ることもできる。
【００３６】
なお、図１に示された撮像素子１０の構成要素からオンチップレンズ１３を省略してもよい。その場合、ノイズや混色の発生を抑止する効果は期待できないが、感度の高い画素出力と、分離比の良い画素出力を得ることができるので、それらの一方を用いれば、精度の高い像面位相差ＡＦを実現できる。
【００３７】
＜本開示を適用した撮像素子の第２の構成例＞
図２は、本開示を適用した撮像素子の第２の構成例の断面図を示している。
【００３８】
該撮像素子２０は、通常画素を設けず、全ての画素に図１に示された撮像素子１０における像面位相差検出画素１２の構造（カラーフィルタの色を除く）を採用したものである。なお、撮像素子２０の構成要素のうち、既出の撮像素子１０と構成要素と共通するものについては同一の符号を付しているので、その説明は適宜省略する。以降に説明する構成例についても同様とする。
【００３９】
すなわち、撮像素子２０は、全ての画素が像面位相差検出画素１２であり、カラーフィルタ１４の色としてＲ，Ｇ，Ｂのいずれかが採用されている。なお、Ｒ，Ｇ，Ｂの配置は、例えばベイヤ配列を適用できる。また、撮像素子２０の全ての画素は、下部電極１７が複数に分割されている。
【００４０】
撮像素子２０においては、全ての画素でオンチップレンズ１３により集光された入射光が、カラーフィルタ１４および上部電極１５を介して有機光電変換膜１６に入射されて電荷に変換される。変換された電荷は下部電極１７を介して後段（ＦＤなど）に出力される。
【００４１】
後段では、画素毎に複数の出力（下部電極１７−１と１７−２の出力）を加算することにより画像信号を得ることができる。また、全ての画素のうちの任意の画素を選んで、その複数の画素出力を像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いることができる。
【００４２】
なお、図２に示された撮像素子２０の構成要素からオンチップレンズ１３を省略してもよい。その場合、ノイズや混色の発生を抑止する効果は期待できないものの、感度の高い画素出力と、分離比の良い画素出力を得ることができるので、それらの一方を用いれば、精度の高い像面位相差ＡＦを実現できる。
【００４３】
＜本開示を適用した撮像素子の第３の構成例＞
図３は、本開示を適用した撮像素子の第３の構成例の断面図を示している。
【００４４】
該撮像素子３０は、通常画素３１と像面位相差検出画素３２を備えたものであり、主な構成要素として、光の入射側から順に、オンチップレンズ１３、上部電極１５、特定波長限定有機光電変換膜３３、および下部電極１７が形成されて構成されている。さらに、下部電極１７の下層側には、各種の画素トランジスタやＦＤなどが形成されている（符号省略）。
【００４５】
特定波長限定有機光電変換膜３３は、Ｒ，Ｇ，Ｂのいずれかの波長の光だけに対応し、その光量に応じた電荷を発生する。すなわち、図中の左端の通常画素３１の特定波長限定有機光電変換膜３３はＲの波長の光だけに対応する。図中の中央の像面位相差検出画素３２の特定波長限定有機光電変換膜３３はＧの波長の光だけに対応する。図中の右端の通常画素３１の特定波長限定有機光電変換膜３３はＲの波長の光だけに対応する。
【００４６】
撮像素子３０においては、通常画素３１および像面位相差検出画素３２ともにオンチップレンズ１３により集光された入射光が、上部電極１５を介して特定波長限定有機光電変換膜１６に入射されて電荷に変換される。変換された電荷は下部電極１７を介して後段（ＦＤなど）に出力される。
【００４７】
後段では、通常画素３１からの画素出力は画像信号として利用される。像面位相差検出画素３２からは、下部電極１７−１と１７−２から複数の出力が得られるが、これらの一方は像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いられる。像面位相差検出画素３２からの複数の出力を加算することにより、通常画素３１と同等の画素出力を得ることもできる。
【００４８】
なお、図３に示された撮像素子３０の構成要素からオンチップレンズ１３を省略してもよい。その場合、ノイズや混色の発生を抑止する効果は期待できないものの、感度の高い画素出力と、分離比の良い画素出力を得ることができるので、それらの一方を用いれば、精度の高い像面位相差ＡＦを実現できる。
【００４９】
＜本開示を適用した撮像素子の第４の構成例＞
図４は、本開示を適用した撮像素子の第４の構成例の断面図を示している。
【００５０】
該撮像素子４０は、画素毎に２つの光電変換部（特定波長限定有機光電変換膜４３およびＰＤ４６）が形成されている通常画素４１と像面位相差検出画素４２を備えたものである。撮像素子４０は、主な構成要素として、光の入射側から順に、オンチップレンズ１３、上部電極１５、特定波長限定有機光電変換膜４３、下部電極４４、カラーフィルタ（ＣＦ）４５、およびＰＤ４６が形成されて構成されている。
【００５１】
特定波長限定有機光電変換膜４３は、Ｇの波長の光だけに対応し、その光量に応じた電荷を発生する。
【００５２】
下部電極４４は、光を透過する透明な部材から形成されており、特定波長限定有機光電変換膜４３にて変換された電荷を後段に出力する。また、下部電極４４は、撮像素子１０などの下部電極１７などと同様、通常画素４１では１画素分の面積が分割されることなく形成されている。
【００５３】
一方、像面位相差検出画素４２では、下部電極４４は、１画素分の面積がオンチップレンズ１３の光学中心を避けて設けられるスリットにより不均一に分割されている。これにより、像面位相差検出画素４２の長い方の下部電極４４−１は、短い方の下部電極４４−２に比較して感度の高い画素出力を得ることができる。一方、短い方の下部電極４４−２は、長い方の下部電極４４−１に比較して、分離比の良い画素出力を得ることができる。したがって、下部電極４４−１または４４−２の一方の画素出力を用いれば、精度の高い像面位相差ＡＦを実現できる。
【００５４】
カラーフィルタ４５は、その色が通常画素４１ではＲまたはＢとされ、像面位相差検出画素４２ではＷ(White)とされている。なお、カラーフィルタ４５の色の配置は上述した例に限定されるものではない。
【００５５】
ＰＤ４６は、図中の左端から１番目と３番目の通常画素４１では特定波長限定有機光電変換膜４３およびＲまたはＢのカラーフィルタ４４を透過してきたＲまたはＢの光に対応して電荷を発生する。図中の左端から２番目および４番目の像面位相差検出画素４２では特定波長限定有機光電変換膜４３およびＷのカラーフィルタ４４を透過してきたＭｇ(Magenta)の光に対応して電荷を発生する。なお、ＰＤ４６の代わりに光電変換膜を配置してもよい。
【００５６】
撮像素子４０においては、通常画素４１および像面位相差検出画素４２ともにオンチップレンズ１３により集光された入射光が、上部電極１５を介して特定波長限定有機光電変換膜４３に入射されてそのＧ成分が電荷に変換される。さらに、特定波長限定有機光電変換膜４３を透過したＧ成分以外の光は下部電極４４およびカラーフィルタ４５を介してＰＤ４６に入射されて電荷に変換される。
【００５７】
通常画素４１の特定波長限定有機光電変換膜４３で発生された電荷は下部電極４４を介して後段に出力されて画像信号のＧ成分として利用される。また、通常画素４１のＰＤ４６で発生された電荷は電極（不図示）を介して後段に出力されて画像信号のＲまたはＢ成分として利用される。
【００５８】
一方、像面位相差検出画素４２の特定波長限定有機光電変換膜４３で発生された電荷は、下部電極４４−１と４４−２から後段に出力されてその一方が像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いられる。なお、下部電極４４−１と４４−２からの出力を加算することにより、通常画素４１と同等のＧ成分の画素信号として利用することができる。また、像面位相差検出画素４２のＰＤ４６で発生された電荷は電極（不図示）を介して後段に出力されて画像信号のＭｇ成分として利用される。
【００５９】
なお、図４に示された撮像素子４０の構成要素からオンチップレンズ１３を省略してもよい。その場合、ノイズや混色の発生を抑止する効果は期待できないものの、感度の高い画素出力と、分離比の良い画素出力を得ることができるので、それらの一方を用いれば、精度の高い像面位相差ＡＦを実現できる。
【００６０】
＜本開示を適用した撮像素子の第５の構成例＞
図５は、本開示を適用した撮像素子の第５の構成例の断面図を示している。
【００６１】
該撮像素子５０は、画素毎に２つの光電変換部（特定波長限定有機光電変換膜４３およびＰＤ４６）が形成されている通常画素５１と像面位相差検出画素５２を備えたものである。撮像素子５０は、主な構成要素として、光の入射側から順に、オンチップレンズ１３、カラーフィルタ５３、上部電極１５、特定波長限定有機光電変換膜４３、下部電極５４、およびＰＤ４６が形成されて構成されている。さらに、像面位相差検出画素５２には、下部電極５４とＰＤ４６の間に遮光膜５５が形成されている。
【００６２】
カラーフィルタ５３は、その色が通常画素５１ではＹｅ(Yellow)またはＣｙ(Cyan)とされ、像面位相差検出画素５２ではＷ(White)とされている。なお、カラーフィルタ４５の色の配置は上述した例に限定されるものではない。
【００６３】
特定波長限定有機光電変換膜４３は、Ｇの波長の光だけに対応し、その光量に応じた電荷を発生する。
【００６４】
下部電極５４は、光を透過する透明な部材から成り、通常画素５１および像面位相差検出画素５２ではともに１画素分の面積が分割されることなく形成されている。
【００６５】
像面位相差検出画素５２にのみ備わる遮光膜５５は、光を反射する金属などの部材から成り、オンチップレンズ１３の光学中心を覆うように形成されている。なお、遮光膜５５の横方向の長さを調整することにより、特定波長限定有機光電変換膜４３におけるＧの波長の光に対する感度を調整できるとともに、位相差信号の基となる電荷を生成するＰＤ４６に入射する光量を調整することができる。
【００６６】
ＰＤ４６は、図中の左端から１番目と３番目の通常画素５１ではＹｅまたはＣｙのカラーフィルタ５３および特定波長限定有機光電変換膜４３を透過してきたＲまたはＢの光に対応して電荷を発生する。図中の左端から２番目および４番目の像面位相差検出画素５２ではＷのカラーフィルタ４４および特定波長限定有機光電変換膜４３を透過してきたＭｇの光に対応して電荷を発生する。
【００６７】
撮像素子５０においては、通常画素５１および像面位相差検出画素５２ともにオンチップレンズ１３により集光された入射光が、カラーフィルタ５３、および上部電極１５を介して特定波長限定有機光電変換膜４３に入射されてそのＧ成分が電荷に変換される。さらに、特定波長限定有機光電変換膜４３を透過した光は下部電極５４を介してＰＤ４６に入射されて電荷に変換される。ただし、像面位相差検出画素５２では遮光膜５５によりＰＤ４６への光の入射が制限される。
【００６８】
通常画素５１および像面位相差検出画素５２の特定波長限定有機光電変換膜４３で発生された電荷は下部電極５４を介して後段に出力されて画像信号のＧ成分として利用される。また、通常画素５１のＰＤ４６で発生された電荷は電極（不図示）を介して後段に出力されて画像信号のＲまたはＢ成分として利用される。
【００６９】
一方、像面位相差検出画素５２のＰＤ４６でＭｇの波長の光に対応して発生された電荷は電極（不図示）を介して後段に出力されてその一方が像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いられる。
【００７０】
＜本開示を適用した撮像素子の第６の構成例＞
図６は、本開示を適用した撮像素子の第６の構成例の断面図を示している。
【００７１】
該撮像素子６０は、画素毎に２つの光電変換部（特定波長限定有機光電変換膜４３およびＰＤ６４）が形成されている通常画素６１と像面位相差検出画素６２を備えたものである。撮像素子６０は、主な構成要素として、光の入射側から順に、オンチップレンズ１３、上部電極１５、特定波長限定有機光電変換膜４３、下部電極５４、カラーフィルタ６３、およびＰＤ６４が形成されて構成されている。さらに、像面位相差検出画素６２には、下部電極５４とカラーフィルタ６３の間に遮光膜５５が形成されている。
【００７２】
カラーフィルタ６３は、その色がＲまたはＢとされている。同図の場合、通常画素６１ではＢとされ、像面位相差検出画素６２ではＲとされている。なお、カラーフィルタ４５の色の配置は上述した例に限定されるものではない。
【００７３】
ＰＤ６４は、図中の左端から１番目と３番目の像面位相差検出画素６２では、特定波長限定有機光電変換膜４３およびＲのカラーフィルタ６３を透過してきたＲの波長の光に対応して電荷を発生する。図中の左端から２番目および４番目の通常画素６１では特定波長限定有機光電変換膜４３およびＢのカラーフィルタ６３を透過してきたＢの波長の光に対応して電荷を発生する。
【００７４】
撮像素子６０においては、通常画素６１および像面位相差検出画素６２ともにオンチップレンズ１３により集光された入射光が、上部電極１５を介して特定波長限定有機光電変換膜４３に入射されてそのＧ成分が電荷に変換される。さらに、特定波長限定有機光電変換膜４３を透過した光は下部電極５４およびカラーフィルタ６３を介してＰＤ６４に入射されて電荷に変換される。ただし、像面位相差検出画素６２では遮光膜５５によりＰＤ６４への光の入射が制限される。
【００７５】
通常画素６１および像面位相差検出画素６２の特定波長限定有機光電変換膜４３で発生された電荷は下部電極５４を介して後段に出力されて画像信号のＧ成分として利用される。また、通常画素６１のＰＤ６４で発生された電荷は電極（不図示）を介して後段に出力されて画像信号のＲ成分として利用される。
【００７６】
一方、像面位相差検出画素６２のＰＤ６４で発生された電荷は電極（不図示）を介して後段に出力されて像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いられる。
【００７７】
＜本開示を適用した撮像素子の変形例＞
図７は、図１に示された撮像素子１０の変形例を示している。すなわち、該変形例は、図１の撮像素子１０に相当するセンサ部７１と、ADC(Analog Digital Converter)などを含むロジック部７２と、メモリ部７３とを積層して構成したイメージセンサの構成例を示している。該イメージセンサによれば、フレームメモリCDS(Correlated Double. Sampling)による高速動作対応が可能となる。また、ロジック部７２およびメモリ部７３を像面位相差ＡＦに利用することにより高速なＡＦが可能となる。
【００７８】
なお、図７に示されたような積層型のイメージセンサには、撮像素子１０だけでなく上述した撮像素子２０乃至６０も採用することができる。
【００７９】
＜撮像素子の使用例＞
【００８０】
図８は、上述の撮像素子１０乃至６０を使用する電子装置の使用例を示している。
【００８１】
上述した撮像素子１０乃至６０は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
【００８２】
・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
【００８３】
なお、本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００８４】
本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）
像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備える撮像素子において、
像面位相差検出画素は、
入射光に応じて電荷を発生する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成され、前記入射光の中心を避けた位置で複数に分割されている下部電極部と
を備える撮像素子。
（２）
前記下部電極部は、前記入射光の中心を避けた位置で不均一に２分割された第１の下部電極部と第２の下部電極部から成る
前記（１）に記載の撮像素子。
（３）
前記上部電極部は、光を透過する部材から成り、
前記下部電極部は、光を反射する部材から成る
前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（４）
前記第１または第２の下部電極部の一方の出力は、像面位相差ＡＦ用の位相差信号として用いられる
前記（２）に記載の撮像素子。
（５）
前記第１および第２の下部電極部の出力は、加算されて画像信号として用いられる
前記（２）に記載の撮像素子。
（６）
画像信号を得るための通常画素を
さらに備える前記（１）から（５）のいずれかに記載の撮像素子。
（７）
像面位相差検出画素は、
前記入射光を前記第１の光電変換部に集光させる集光部をさらに備え、
前記下部電極部は、前記集光部の光学中心を避けた位置で不均一に２分割されている
前記（１）から（６）のいずれかに記載の撮像素子。
（８）
像面位相差検出画素は、
画素単位で着色され、前記入射光のうちの特定の波長成分だけを透過させて前記第１の光電変換部に入射させるカラーフィルタを
さらに備える前記（１）から（７）のいずれかに記載の撮像素子。
（９）
前記第１の光電変換部は、前記入射光のうちの特定の波長成分だけに対応して電荷を発生する
前記（１）から（８）のいずれかに記載の撮像素子。
（１０）
前記下部電極部は、前記入射光を透過する部材から成り、
像面位相差検出画素は、
前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて電荷を発生する第２の光電変換部をさらに備える
前記（１），（２），（４）から（９）のいずれかに記載の撮像素子。
（１１）
前記第１または第２の光電変換部の少なくとも一方は有機光電変換膜である
前記（１０）に記載の撮像素子。
（１２）
像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備えた撮像素子が搭載されている電子装置であって、
像面位相差検出画素は、
入射光に応じて電荷を発生する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成され、前記入射光の中心を避けた位置で複数に分割されている下部電極部とを備える
電子装置。
（１３）
像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備える撮像素子において、
像面位相差検出画素は、
画像信号として用いられる電荷を入射光に応じて発生する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成された下部電極部と、
前記位相検出信号として用いられる電荷を前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて発生する第２の光電変換部と、
前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した前記光の中心を覆うようにして前記下部電極部と前記第２の光電変換部の間に形成された遮光部と
を備える撮像素子。
（１４）
前記遮光部は、光を反射する部材から成る
前記（１３）に記載の撮像素子。
（１５）
像面位相差ＡＦ用の位相差信号を得るための像面位相差検出画素を備えた撮像素子が搭載されている電子装置であって、
像面位相差検出画素は、
画像信号として用いられる電荷を入射光に応じて発生する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の一方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側に形成された上部電極部と、
前記第１の光電変換部を挟むように対向して配置された電極の他方であって、前記第１の光電変換部に対する前記入射光の入射側の反対側に形成された下部電極部と、
前記位相検出信号として用いられる電荷を前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した光に応じて発生する第２の光電変換部と、
前記第１の光電変換部および前記下部電極部を透過した前記光の中心を覆うようにして前記下部電極部と前記第２の光電変換部の間に形成された遮光部とを備える
電子装置。
【符号の説明】
【００８５】
１０  撮像素子，  １１  通常画素，  １２  像面位相差検出画素，  １３  オンチップレンズ，  １４  カラーフィルタ，  １５  上部電極，  １６  有機光電変換膜，  １７  下部電極，  ２０  撮像素子，  ３０  撮像素子，  ３１  通常画素，  ３２  像面位相差検出画素，  ３３  特定波長限定有機光電変換膜，  ４０  撮像素子，  ４１  通常画素，  ４２  像面位相差検出画素，  ４３  特定波長限定有機光電変換膜，  ４４  下部電極，  ４５  カラーフィルタ，  ４６  ＰＤ，  ５０  撮像素子，  ５１  通常画素，  ５２  像面位相差検出画素，  ５３  カラーフィルタ，  ５４  下部電極，  ５５  遮光膜，  ６０  撮像素子，  ６１  通常画素，  ６２  像面位相差検出画素，  ６３  カラーフィルタ，  ６４  ＰＤ，  ７１  センサ部，  ７２  ロジック部，  ７３  メモリ部
【図１】
2016129406.tif 000003
【図２】
2016129406.tif 000004
【図３】
2016129406.tif 000005
【図４】
2016129406.tif 000006
【図５】
2016129406.tif 000007
【図６】
2016129406.tif 000008
【図７】
2016129406.tif 000009
【図８】
2016129406.tif 000010
【国際調査報告】
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2016129406.tif 000012
2016129406.tif 000013
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