ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ДАТЧИК ИЗОБРАЖЕНИЙ И КАМЕРА
SOLID-STATE IMAGE SENSOR AND CAMERA

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к твердотельному датчику изображений и камере.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Японская заявка № 2007-335723 на патент, находящаяся в открытом доступе, описывает некруглую микролинзу. Более конкретно, японская заявка № 2007-335723 на патент, находящаяся в открытом доступе, описывает твердотельный элемент восприятия изображений, который имеет микролинзу, имеющую почти круглую форму на виде сверху, в центральной части области приема света и имеет микролинзу, имеющую каплеобразную форму в части, удаленной от центральной части области приема света. Каплеобразная форма имеет длинную ось и короткую ось, и ее часть, имеющая максимальную ширину в направлении, параллельном короткой оси, является близкой к центральной стороне части в области приема света (Фиг. 2 и абзацы 0021 и 0022 японской заявки № 2007-335723 на патент, находящейся в открытом доступе). Направление длинной оси соответствует направлению прямой линии, проходящей через центральную часть области приема света. Каплеобразная форма выбирается в соответствии с расстоянием от центральной части области приема света.
[0003] Новая концепция, описанная в японской заявке № 2007-335723 на патент, находящейся в открытом доступе, может быть принята для принятия, в первую очередь, основной формы микролинзы и затем определить форму каждой микролинзы посредством вращения основной формы, в соответствии с позицией, где каждая микролинза должна быть скомпонована. В соответствии с новой концепцией, описанной в японской заявке № 2007-335723 на патент, находящейся в открытом доступе, микролинзы, равные друг другу по расстоянию от центральной части, подразумеваются как имеющие симметрию вращения. Однако, когда множество микролинз, каждая из которых имеет симметричную форму вращения, компонуются в позициях, равных друг другу по расстоянию от центральной части, имеются больше промежутки, в отличие от компоновки множества круглых микролинз. Это может уменьшить эффективность сборки света.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] Настоящее изобретение предоставляет способ, выгодный при увеличении эффективности сбора света.
[0005] Первый аспект настоящего изобретения предоставляет твердотельный датчик изображений, который включает в себя группу микролинз, в котором множество микролинз группируются для составления множества строк и множества колонок, при этом когда первая ось, параллельная множеству строк и проходящая через центр группы, в качестве центра группы микролинз и вторая ось, параллельная множеству колонок и проходящая через центр группы, определены, причем микролинза, не входящая в упомянутое множество микролинз, помещенных на виртуальный круг, имеющих центр группы в качестве центра, включает в себя первую микролинзу, помещенную на одну из первой и второй оси, и вторую микролинзу, помещенную ни на первую ось, ни на вторую ось, причем каждая из первой микролинзы и второй микролинзы имеет некруглую форму основания, и ширина второй микролинзы во втором направлении, проходящем через вторую микролинзу, и центр группы больше, чем ширина первой микролинзы в первом направлении, проходящем через первую микролинзу и центр группы.
[0006] Второй аспект настоящего изобретения предоставляет камеру, содержащую: твердотельный датчик изображений, определенный как первый аспект настоящего изобретения; и процессор, сконфигурированный для обработки сигнала, выходящего из твердотельного датчика изображений.
[0007] Дополнительные признаки настоящего изобретения станут очевидными из следующего описания примерных вариантов осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0008] Фиг. 1 является видом, показывающим компоновку твердотельного датчика изображений, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0009] Фиг. 2А и 2B являются видами, примерно показывающими формы основания первой микролинзы и второй микролинзы, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0010] Фиг. 3А и 3B являются видами, примерно показывающими формы поперечного сечения первой микролинзы и второй микролинзы, показанных на Фиг. 2А и 2B;
[0011] Фиг. 4А и 4B являются видами, примерно показывающими формы основания первой микролинзы и второй микролинзы, в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0012] Фиг. 5А и 5B являются видами, примерно показывающими формы поперечного сечения первой микролинзы и второй микролинзы, показанных на Фиг. 4А и 4B;
[0013] Фиг. 6А и 6B являются видами, примерно показывающими формы основания первой микролинзы и второй микролинзы в сравнительном примере; и
[0014] Фиг. 7А и 7B являются видами, примерно показывающими формы поперечного сечения первой микролинзы и второй микролинзы, показанных на Фиг. 6А и 6B.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0015] Примерные варианты осуществления настоящего изобретения будут описываться ниже с ссылками на сопроводительные чертежи.
[0016] Фиг. 1 показывает компоновку твердотельного датчика 1 изображений, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Твердотельный датчик 1 изображений включает в себя группу MLA микролинз, в которой множество микролинз группируются для составления множества строк и множества колонок. С другой точки зрения, твердотельный датчик 1 изображений включает в себя пиксельную матрицу PA, в которой множество пикселей, каждый из которых включает в себя микролинзу, группируются для составления множества строк и множества колонок. Каждый пиксель, который составляет пиксельную матрицу PA, включает в себя, дополнительно к микролинзе, фотоэлектрический преобразователь, такой как фотодиод. Каждый пиксель может также включать в себя цветовой фильтр. Каждый пиксель может дополнительно включать в себя схему в пикселе, сконфигурированную для считывания сигнала из фотоэлектрического преобразователя. Каждая схема в пикселе может включать в себя, например, транзистор усиления, который выводит сигнал, соответствующий зарядам, сгенерированным в фотоэлектрическом преобразователе.
[0017] Твердотельный датчик 1 изображений может дополнительно включать в себя периферийную схему PC. Когда твердотельный датчик 1 изображений составляется посредством датчика изображений MOS, периферийная схема PC может включать в себя, например, схему выбора строки, схему считывания и схему выбора колонки. Схема выбора строки выбирает каждую строку в пиксельной матрице PA. Схема считывания считывает сигналы из пиксельной матрицы PA. Схема выбора колонки выбирает, из сигнала для одной строки, считанной посредством схемы считывания из пиксельной матрицы PA, один сигнал (сигнал, соответствующий колонке) в предварительно определенном порядке. Таким образом, схема выбора колонки выбирает каждую колонку в пиксельной матрице PA. Когда твердотельный датчик 1 изображений составляется посредством датчика изображения CCD, множество датчиков CCD вертикальной передачи компонуются в пиксельной матрице PA, и периферийная схема PC может включать в себя CCD горизонтальной передачи.
[0018] Следует отметить, что первая ось AX1, параллельная множеству строк группы микролинз MLA и проходящая через центр C группы, такой как центр пиксельной матрицы PA, и вторая ось AX2, параллельная множеству колонок группы микролинз MLA и проходящая через центр C группы, определены для удобства описания. Дополнительно, виртуальный круг VC, имеющий центр C группы в качестве центра, рассматривается. Радиус виртуального круга VC является произвольным. Фиг. 1 показывает некоторые пиксели, которые помещаются на виртуальный круг VC вне множества пикселей, составляющих пиксельную матрицу PA. Более конкретно, Фиг. 1 показывает первые пиксели P11, P12, P13 и P14 и второй пиксель P2, в качестве пикселей, которые помещаются на виртуальный круг VC, вне множества пикселей, составляющих пиксельную матрицу PA. Первые пиксели P11, P12, P13 и P14 помещаются на первую ось AX1 или вторую ось AX2. Второй пиксель P2 не помещается ни на первую ось AX1, ни на вторую ось AX2. Каждый пиксель, помещенный на первую ось AX1 или вторую ось AX2, может включать в себя пиксель с первой осью AX1 или второй осью AX2, пересекающимися в области пикселя, и/или пиксель с первой осью AX1 или второй осью AX2, контактирующими с границей области пикселя. Фиг. 1 показывает только один второй пиксель P2, хотя другой второй пиксель существует. Каждый пиксель, помещенный на виртуальный круг VC, может быть определен в качестве пикселя с виртуальным кругом VC, пересекающимся в области пикселя. Каждый пиксель может иметь площадь значения, полученного посредством разделения площади пиксельной матрицы PA на количество пикселей и, обычно, распознается как многоугольная область, такая как прямоугольная область.
[0019] Множество микролинз, составляющих группу микролинз MLA, включает в себя первые микролинзы ML11, ML12, ML13 и ML14 и вторую микролинзу ML2. Первые микролинзы ML11, ML12, ML13 и ML14 являются микролинзами первых пикселей P11, P12, P13 и P14 соответственно. Вторая микролинза ML2 является микролинзой второго пикселя P2. Таким образом, микролинзы, помещенные на виртуальный круг VC вне множества микролинз, составляющих группу микролинз MLA, включают в себя первые микролинзы ML11, ML12, ML13 и ML14 и вторую микролинзу ML2. Первые микролинзы ML11, ML12, ML13 и ML14 помещаются на первую ось AX1 или вторую ось AX2. Вторая микролинза ML2 не помещается ни на первую ось AX1, ни на вторую ось AX2.
[0020] Угол, сформированный посредством первой оси AX1 и второго направления DIR2, может быть определен в качестве аргумента θ. Следует отметить, что второе направление DIR2 и аргумент θ могут подразумеваться в качестве параметра, который предоставляет полярные координаты, указывающие позицию второй микролинзы ML2 (второго пикселя P2). Второе направление DIR2 и аргумент θ зависят от позиции второго пикселя P2.
[0021] Обычно, каждый из первых пикселей и второго пикселя, скомпонованные на предварительно определенном расстоянии или удаленно от центра C группы, могут включать в себя некруглую форму основания. С другой стороны, каждый из первых пикселей и второго пикселя, скомпонованных на предварительно определенном расстоянии или удаленно от центра C группы, могут включать в себя круглую форму основания. Предварительно определенное расстояние может быть определено произвольно и может быть расстоянием 10%, 20%, 30% или 40% каждой короткой стороны пиксельной матрицы PA. Рассматривая виртуальный круг VC с центром C группы в качестве центра и радиусом, большим, чем предварительно определенное расстояние, каждая из первых микролинз первых пикселей P11, P12, P13 и P14 и второй микролинзы второго пикселя P2 имеет некруглую форму основания.
[0022] Ширина второй микролинзы ML2 во втором направлении DIR2, проходящем через вторую микролинзу ML2 и центр C группы, больше, чем ширина первой микролинзы ML11 в первом направлении DIR1, проходящем через первую микролинзу ML11 и центр C группы. Аналогично, ширина второй микролинзы ML2 во втором направлении DIR2, проходящем через вторую микролинзу ML2 и центр C группы, больше, чем ширина первой микролинзы ML12 в первом направлении DIR1, проходящем через первую микролинзу ML12 и центр C группы. Аналогично, ширина второй микролинзы ML2 во втором направлении DIR2, проходящем через вторую микролинзу ML2 и центр C группы, больше, чем ширина первой микролинзы ML13 в первом направлении DIR1, проходящем через первую микролинзу ML13 и центр C группы. Аналогично, ширина второй микролинзы ML2 во втором направлении DIR2, проходящем через вторую микролинзу ML2 и центр C группы, больше, чем ширина первой микролинзы ML14 в первом направлении DIR1, проходящем через первую микролинзу ML14 и центр C группы. Следует отметить, что, например, первое направление DIR1 проходит через барицентр каждой первой микролинзы и центр C группы, и второе направление DIR2 проходит через барицентр второй микролинзы и центр группы.
[0023] В одном примере ширина второй микролинзы ML2 во втором направлении DIR2 может быть увеличена, в соответствии с увеличением в θ в диапазонах 0°<θ≤45°, 90°<θ≤135°, 180°<θ≤225° и 270°<θ≤315°. В одном примере ширина второй микролинзы ML2 во втором направлении DIR2 может быть уменьшена, в соответствии с увеличением в θ в диапазонах 45°≤θ<90°, 135°<θ≤180°, 225°<θ≤270° и 315°<θ≤360°. Такая компоновка является преимущественной при улучшении эффективности сбора света относительно фотоэлектрического преобразователя во втором пикселе P2.
[0024] В одном примере каждая из первых микролинз ML11, ML12, ML13 и ML14 может иметь линейно-симметричную форму относительно прямой линии, параллельной первому направлению DIR1, в качестве оси симметрии и вторая микролинза ML2 может иметь линейно-симметричную форму относительно прямой линии, параллельной второму направлению DIR2, в качестве оси симметрии.
[0025] Фиг. 2А и 2B примерно показывают формы основания первой микролинзы ML11 и второй микролинзы ML2, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Формой основания каждой микролинзы является форма области, которая занимается микролинзой, спроецированной на плоскость, параллельную группе микролинз MLA. Ширина W2 второй микролинзы ML2 во втором направлении DIR2, проходящем через вторую микролинзу ML2 и центр C группы, больше, чем ширина W11 первой микролинзы ML11 в первом направлении DIR1, проходящем через первую микролинзу ML11 и центр C группы. Хотя не показано, то же самое относится к первым микролинзам ML12, ML13 и ML14. Фиг 3A показывает форму поперечного сечения, полученную при разрезе первой микролинзы ML11, показанной на Фиг. 2A, вдоль прямой линии, параллельной первому направлению DIR1. Фиг. 3B примерно показывает форму поперечного сечения, полученную при разрезе второй микролинзы ML2, показанной на Фиг. 2B, вдоль прямой линии, параллельной второму направлению DIR2.
[0026] Как примерно представлено на Фиг. 2А, 2B, 3А и 3B, верхняя позиция VP1 первой микролинзы ML11 (так же для ML12, ML13 и ML14) находится в позиции, смещенной в сторону центра C группы от центра CW1 ширины первой микролинзы ML11 в первом направлении DIR1. Верхняя позиция VP2 второй микролинзы ML2 находится в позиции, смещенной в сторону центра C группы от центра CW2 ширины второй микролинзы ML2 во втором направлении DIR2. Такая компоновка является преимущественной при сборе наклонно падающих лучей на микролинзы на фотоэлектрические преобразователи ниже микролинз.
[0027] Форма поперечного сечения второй микролинзы ML2, разрезанной вдоль прямой линии, параллельной второму направлению DIR2, может включать в себя форму, полученную посредством увеличения по меньшей мере части формы поперечного сечения первой микролинзы ML11 (так же для ML12, ML13 и ML14), разрезанной вдоль прямой линии, параллельной первому направлению DIR1. Это увеличение может быть сделано как относительно первого направления DIR1, так и относительно вертикального направления или может быть сделано относительно только первого направления DIR1.
[0028] Альтернативно, форма поперечного сечения второй микролинзы ML2, разрезанной вдоль прямой линии, параллельной второму направлению DIR2, может быть подобна форме поперечного сечения первой микролинзы ML11 (так же для ML12, ML13 и ML14), разрезанной вдоль прямой линии, параллельной первому направлению DIR1.
[0029] Как примерно представлено на Фиг. 2A, внешняя граница основания первой микролинзы ML11 может включать в себя часть E1, параллельную первому направлению DIR1, и часть E2, перпендикулярную первому направлению DIR1. Как примерно представлено на Фиг. 2B, внешняя граница основания второй микролинзы ML2 может включать в себя часть E3, параллельную второму направлению DIR2, и часть E4, перпендикулярную второму направлению DIR2.
[0030] Фиг. 6А, 6B, 7А и 7B показывают сравнительный пример. В этом сравнительном примере каждая из первой микролинзы ML11' и второй микролинзы ML2', скомпонованные на виртуальном круге VC, имеют симметричную форму вращения. Такая компоновка может быть создана, когда форма первой микролинзы ML11' выбирается и затем форма, полученная посредством вращения первой микролинзы ML11', выбирается в качестве формы второй микролинзы ML2'. Фиг. 6А и 6B примерно показывают форму основания первой микролинзы ML11', разрезанной вдоль прямой линии, параллельной первому направлению DIR1, и форму основания второй микролинзы ML2', разрезанной вдоль прямой линии, параллельной второму направлению DIR2. Фиг. 7A показывает форму поперечного сечения, полученную при разрезе первой микролинзы ML11', показанной на Фиг. 6A, вдоль прямой линии, параллельной первому направлению DIR1. Фиг. 7B примерно показывает форму поперечного сечения, полученную при разрезе второй микролинзы ML2', показанной на Фиг. 6B, вдоль прямой линии, параллельной второму направлению DIR2.
[0031] В этом сравнительном примере необходимо понимать, что область 701 вне внешней границы второй микролинзы ML2' больше, чем в варианте осуществления, показанном на Фиг. 2А, 2B, 3А и 3B, и таким образом эффективность сбора света для фотоэлектрического преобразователя ниже, чем в варианте осуществления.
[0032] Твердотельный датчик 1 изображений, в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения, описывается ниже с ссылками на Фиг. 4А, 4B, 5А и 5B. Следует отметить, что объекты, не упомянутые во втором варианте осуществления, могут совпадать с первым вариантом осуществления. Фиг. 4А и 4B примерно показывают формы основания первой микролинзы ML11 и второй микролинзы ML2, в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Ширина W2' второй микролинзы ML2 во втором направлении DIR2, проходящем через вторую микролинзу ML2 и центр C группы, больше, чем ширина W11' первой микролинзы ML11 в первом направлении DIR1, проходящем через первую микролинзу ML11 и центр C группы. Хотя не показано, то же самое также относится к первым микролинзам ML12, ML13 и ML14. Фиг. 5A показывает форму поперечного сечения, полученную при разрезе первой микролинзы ML11, показанной на Фиг. 4A, вдоль прямой линии, параллельной первому направлению DIR1. Фиг. 5B примерно показывает форму поперечного сечения, полученную при разрезе второй микролинзы ML2, показанной на Фиг. 4B, вдоль прямой линии, параллельной второму направлению DIR2. В одном примере форма поперечного сечения второй микролинзы ML2, разрезанной вдоль прямой линии, параллельной второму направлению DIR2, может быть аналогичной форме поперечного сечения первой микролинзы ML11 (так же для ML12, ML13 и ML14), разрезанной вдоль прямой линии, параллельной первому направлению DIR1.
[0033] В качестве применения твердотельного датчика изображений, в соответствии с вышеописанными вариантами осуществления, камера, в которой собран твердотельный датчик изображений, примерно описывается ниже. Понятие «камера» включает в себя не только устройство, главным образом, стремящееся фотографировать (снимать), но также и устройство (например, персональный компьютер или портативный терминал), дополнительно имеющее функции фотографирования (съемки). Камера включает в себя твердотельный датчик изображений, в соответствии с настоящим изобретением, как примерно описано выше в вариантах осуществления, и процессор, который обрабатывает сигнал, выходящий из твердотельного датчика изображений. Процессор может включать в себя, например, преобразователь A/D и процессор, который обрабатывает вывод цифровых данных из преобразователя A/D.
[0034] ДРУГИЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Вариант(ы) осуществления настоящего изобретения может также быть реализован(ы) посредством компьютера системы или устройства, которое считывает и выполняет выполняемые компьютером команды (например, одну или более программ), записанные на носителе данных (который может также более полно называться «энергонезависимый считываемый компьютером носитель данных»), для выполнения одной или более функций вышеописанного варианта(ов) осуществления и/или включает в себя одну или более схем (например, программируемую пользователем вентильную матрицу(ASIC)) для выполнения одной или более функций вышеописанных вариантов осуществления и посредством способа, выполняемого посредством компьютера системы или устройства посредством, например, считывания и выполнения выполняемых компьютером команд из носителя данных для выполнения функций одного или более вышеописанных вариантов осуществления и/или управления одной или более схемами для выполнения функций одного или более вышеописанных вариантов осуществления. Компьютер может содержать один или более процессоров (например, центральный процессор (CPU), микропроцессор (микроблок обработки) (MPU)) и может включать в себя сеть отдельных компьютеров или отдельных процессоров для считывания и выполнения выполняемых компьютером команд. Выполняемые компьютером команды могут быть выданы на компьютер, например, из сети или носителя данных. Носитель данных может включать в себя, например, один или несколько жестких дисков, оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), хранилище распределенных вычислительных систем, оптический диск (такой как компакт-диск (CD), цифровой универсальный диск (DVD) или Диск blu-ray (BD) ™), устройство флэш-памяти, карту памяти и т.п.
[0035] В то время как настоящее изобретение описывается с ссылками на варианты осуществления, необходимо понимать, что изобретение не ограничивается описанными примерными вариантами осуществления. Объем следующей формулы изобретения должен получить самую широкую интерпретацию для охвата всех таких модификаций и эквивалентных структур и функций.