CN105229787B - 焦点检测装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本技术涉及可以调整位相差检测用像素的感度的最大值和最小值的焦点检测装置和电子设备。所述焦点检测装置包括微透镜；构造成接收经由所述微透镜入射的光的光接收部；设置在所述微透镜和所述光接收部之间并构造成限制所述光接收部上的光量的遮光膜；和垂直于所述遮光膜设置的遮光壁。具有预定高度的所述遮光壁设置在所述光接收部侧和所述微透镜侧中的任一侧或这两侧。本技术可以适用于构造成通过检测位相差来检测焦点的成像装置。

Description

焦点检测装置和电子设备
技术领域
本技术涉及一种焦点检测装置和电子设备。更具体而言，本技术涉及一种更精确地检测焦点的焦点检测装置和电子设备。
背景技术
数码相机中的自动对焦***主要包括对比度***和位相差***。对比度***包括移动透镜以实现最高对比度的焦点。在数码相机中，自动对焦通过读取由图像传感器捕捉的图像的一部分来实现，这省去了对用于自动对焦的光学***的需要。
位相差***采用所谓的三角测量技术，用于通过测量被写体和两个不同点之间的角度差来确定从被写体到两个点的距离。对于位相差***，使用通过透镜不同区域的光的图像，例如，在透镜的左侧和右侧的光束。在位相差***中，通过测量距离来确定透镜需要多久被移动到焦点位置。
像面位相差自动对焦使用图像传感器利用位相差***进行自动对焦。图像传感器具有聚光用微透镜。图像传感器还设置有隔膜，用于限制入射到微透镜上的光，从而得到位相差自动对焦用的图像传感器(参见例如专利文献1)。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：JP 2011-165736A
发明内容
技术问题
由于透镜需要前后移动以检测最高的对比度，因此对比度***可能需要很长的时间来获得焦点。与对比度***相比，位相差***因为不需要时间来前后移动透镜以检测焦点位置，所以实现了高速自动对焦。
然而，包括隔膜(如，遮光膜)的像面位相差***构造成限制入射到微透镜上的光。这样限制了入射在图像传感器上的光量，使感度劣化。即，像面位相差***使用例如透镜右侧和左侧的光束，或者使用入射到透镜上的光的一部分，从而使入射在图像传感器上的光量降低，使感度劣化。
由于右侧和左侧的光束被用在像面位相差***中，所以通过透镜右侧的光需要入射到右图像传感器并且通过透镜左侧的光需要入射到左图像传感器。换句话说，通过透镜左侧的光被控制不入射到右图像传感器，而通过透镜右侧的光被控制不入射到左图像传感器。
专利文献1记载了用于反射不必要光的反射板，使得通过透镜左侧的光被控制不入射到右图像传感器并且通过透镜右侧的光被控制不入射到左图像传感器。然而，在专利文献1中，入射在图像传感器上的光量也减少，使感度劣化。
因此，难以控制图像传感器的感度。
有鉴于上述情况，完成了本技术，以获得所需的感度。
解决问题的方案
根据本技术一个方面的第一焦点检测装置包括：微透镜；构造成接收经由所述微透镜入射的光的光接收部；设置在所述微透镜和所述光接收部之间并构造成限制所述光接收部上的光量的遮光膜；和垂直于所述遮光膜设置的遮光壁。
所述遮光壁可以设置在所述遮光膜的开口部处。
所述遮光壁可以设置在所述遮光膜的面对所述微透镜的表面上。
所述遮光壁可以设置在所述遮光膜的面对所述光接收部的表面上。
所述遮光壁可以分别设置在所述遮光膜的面对所述微透镜和所述光接收部的表面上。
所述遮光膜在所述光接收部上的覆盖面积可以减小并且具有预定高度的所述遮光壁设置在所述遮光膜的面对所述微透镜的表面上，以保持当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最大值并增大感度的最小值。
具有预定高度的所述遮光壁可以设置在所述遮光膜的面对所述微透镜的表面上，以保持当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最小值并减小感度的最大值。
所述遮光膜在所述光接收部上的覆盖面积可以减小并且具有预定高度的所述遮光壁设置在所述遮光膜的面对所述微透镜的表面上，以减小当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最大值并增大感度的最小值。
所述遮光膜在所述光接收部上的覆盖面积可以减小并且具有预定高度的所述遮光壁可以设置在所述遮光膜的面对所述光接收部的表面上，以保持当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最小值并增大感度的最大值。
具有预定高度的所述遮光壁可以设置在所述遮光膜的面对所述光接收部的表面上，以保持当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最大值并增大感度的最小值。
所述遮光膜在所述光接收部上的覆盖面积可以减小并且具有预定高度的所述遮光壁可以设置在所述遮光膜的面对所述光接收部的表面上，以增大当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最大值并减小感度的最小值。
具有预定高度的所述遮光壁可分别设置在所述遮光膜的面对所述微透镜和所述光接收部的表面上，以减小当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最大值并减小感度的最小值。
根据本技术一个方面的第二焦点检测装置包括：微透镜；构造成接收经由所述微透镜入射的光的光接收部；和设置在所述微透镜和所述光接收部之间并构造成限制所述光接收部上的光量的多个遮光膜。
在所述多个遮光膜中靠近所述微透镜的遮光膜在所述光接收部上的覆盖面积可以小于靠近所述光接收部的遮光膜在所述光接收部上的覆盖面积，以保持当所述遮光膜是单层时获得的所述光接收部的感度的最大值并增大感度的最小值。
根据本技术一个方面的电子设备包括：微透镜；构造成接收经由所述微透镜入射的光的光接收部；设置在所述微透镜和所述光接收部之间并构造成限制所述光接收部上的光量的遮光膜；垂直于所述遮光膜设置的遮光壁；构造成使用来自所述光接收部的信号检测焦点的检测部；和构造成对从没有所述遮光膜的所述光接收部输出的信号进行处理的信号处理单元。
根据本技术一个方面的第三焦点检测装置包括：包括多个透镜的透镜阵列；包括多个受光像素的光接收部；和在第一方向上设置在所述透镜阵列和所述光接收部之间的遮光单元。所述透镜阵列包括第一透镜和第二透镜。所述光接收部包括与第一透镜对向的第一受光像素和与第二透镜对向的第二受光像素。所述遮光单元包括与第一透镜重叠并在第一方向突出的第一突起区域和与第二透镜重叠并在第一方向突出的第二突起区域。
所述遮光单元可以包括与第一透镜和第二透镜重叠的遮光膜、在第一突起区域中在第一方向延伸的第一遮光壁和在第二突起区域中在第一方向延伸的第二遮光壁。
第一遮光壁和第二遮光壁可以在第一方向上比所述遮光膜厚。
根据本技术一个方面的第一焦点检测装置包括：微透镜；构造成接收经由所述微透镜入射的光的光接收部；设置在所述微透镜和所述光接收部之间并构造成限制所述光接收部上的光量的遮光膜；和垂直于所述遮光膜设置的遮光壁。
根据本技术一个方面的第二焦点检测装置包括：微透镜；构造成接收经由所述微透镜入射的光的光接收部；和设置在所述微透镜和所述光接收部之间并构造成限制所述光接收部上的光量的多个遮光膜。
根据本技术一个方面的第三焦点检测装置包括：包括多个透镜的透镜阵列；包括多个受光像素的光接收部；和在第一方向上设置在所述透镜阵列和所述光接收部之间的遮光单元。所述透镜阵列包括第一透镜和第二透镜。所述光接收部包括与第一透镜对向的第一受光像素和与第二透镜对向的第二受光像素。所述遮光单元包括与第一透镜重叠并在第一方向突出的第一突起区域和与第二透镜重叠并在第一方向突出的第二突起区域。
根据本发明一个方面的电子设备包括所述焦点检测装置。
发明效果
根据本技术的一个方面，可以得到所需的感度。
此处所述的优点不应该被理解为限制性的，并且可以是本公开中记载的任何优点。
附图说明
图1是示出成像装置的构成的图。
图2是示出固态图像传感器的构成的图。
图3是示出半导体封装的构成的图。
图4是用于说明使用位相差***的焦点检测的图。
图5是用于说明使用位相差***的焦点检测的图。
图6是示出焦点检测装置的构成的图。
图7是示出焦点检测装置的构成的图。
图8是示出受光角度分布的图。
图9是示出焦点检测装置的构成的图。
图10是示出受光角度分布的图。
图11是示出本技术适用的根据第一实施方案的焦点检测装置的构成的图。
图12是示出根据第一实施方案的焦点检测装置的构成的图。
图13是示出根据第一实施方案的受光角度分布的图。
图14是示出根据第一实施方案的受光角度分布的图。
图15是用于说明遮光壁的其他形状的图。
图16是示出根据第二实施方案的焦点检测装置的构成的图。
图17是示出根据第二实施方案的受光角度分布的图。
图18是示出根据第三实施方案的焦点检测装置的构成的图。
图19是示出根据第三实施方案的受光角度分布的图。
图20是示出根据第四实施方案的焦点检测装置的构成的图。
图21是示出根据第四实施方案的受光角度分布的图。
图22是示出根据第五实施方案的焦点检测装置的构成的图。
图23是示出根据第五实施方案的受光角度分布的图。
图24是示出根据第六实施方案的焦点检测装置的构成的图。
图25是示出根据第六实施方案的受光角度分布的图。
图26是示出根据第七实施方案的焦点检测装置的构成的图。
图27是示出根据第七实施方案的受光角度分布的图。
图28是示出根据第八实施方案的焦点检测装置的构成的图。
图29是示出根据第八实施方案的受光角度分布的图。
图30是示出根据应用例(胶囊型内窥镜相机)的整体构成的功能框图。
图31是示出根据应用例(***型内窥镜相机)的整体构成的功能框图。
图32是示出根据应用例(视觉提示，vision tip)的整体构成的功能框图。
具体实施方式
下面说明实施本技术的形态(以下，称为实施方案)。将按照以下顺序进行说明。
1.成像装置的构成
2.图像传感器的构成
3.利用像面位相差***的自动对焦
4.根据第一实施方案的焦点检测装置的构成
5.根据第二实施方案的焦点检测装置的构成
6.根据第三实施方案的焦点检测装置的构成
7.根据第四实施方案的焦点检测装置的构成
8.根据第五实施方案的焦点检测装置的构成
9.根据第六实施方案的焦点检测装置的构成
10.根据第七实施方案的焦点检测装置的构成
11.根据第八实施方案的焦点检测装置的构成
12.应用例
<成像装置的构成>
下面说明的本技术可以适用于例如数码相机等自动对焦机构。自动对焦***主要包括对比度***和位相差***，并且本技术可以适用于位相差***。在以下说明中，像面位相差自动对焦将被作为例子说明。
像面位相差自动对焦可以适用于在图像捕获单元(光电转换部)中具有半导体封装的一般的电子设备，其中一般的电子设备包括诸如数字静止相机和摄像机等成像装置、诸如移动电话等具有成像功能的移动终端以及在图像读取器中具有成像装置的复印机。
图1是示出根据本技术的电子设备(例如成像装置)的示例性构成的框图。根据本技术。如图1所示，根据本技术的成像装置10包括由透镜组21构成的光学***25、固态图像传感器(成像装置)22、数字信号处理器(DSP)电路23、帧存储器24、显示单元25、记录单元26、操作单元27和电源28。DSP电路23、帧存储器24、显示单元25、记录单元26、操作单元27和电源28经由总线29彼此连接。
透镜组21采集从被写体反射的入射光(像光)，并在固态图像传感器22的成像面上形成图像。固态成像元件22将通过透镜组21在成像面上聚焦的入射光量以像素为单位转换成电信号，并作为像素信号输出该电信号。
DSP电路23处理来自固态图像传感器22的信号。例如，如后面将详细描述的，固态图像传感器22包括用于检测焦点的像素，并且处理来自像素的信号以检测焦点。固态图像传感器22包括用于构建拍摄的被写体的图像的像素，并且处理来自像素的信号，从而将像素展开到帧存储器24。
显示单元25由面板型显示装置构成，如液晶面板或有机电致发光(EL)显示装置，并且显示由固态图像传感器22拍摄的运动图像或静止图像。记录单元26在记录介质中记录由固态图像传感器22拍摄的运动图像或静止图像，如视频磁带或数字多功能光盘(DVD)。
根据用户的操作，操作单元27发出进行成像装置的各种功能的操作指令。电源单元28可以将作为DSP电路23、帧存储器24、显示单元25、记录单元26和操作单元27的操作电源的各种电源适宜地供给这些供给对象。
具有上述构成的成像装置可以用作成像装置，例如，摄像机、数字静止相机、诸如移动电话等移动设备的相机模块。在成像装置中，包括以下说明的位相差检测用像素的半导体封装可以用作固态图像传感器22。
<图像传感器的构成>
图2是示出固态图像传感器22的构成的图，例如，***构成图示出CMOS图像传感器的构成的轮廓，其是X-Y寻址型的成像装置。如本文所用的，CMOS图像传感器是指通过应用或部分地采用CMOS工艺制造的图像传感器。
图2的CMOS图像传感器100包括在未示出的半导体基板上形成的像素阵列单元111和与像素阵列单元111在同一半导体基板上集成的周边电路单元。周边电路单元包括例如垂直驱动单元112、列处理单元113、水平驱动单元114和***控制单元115。
CMOS图像传感器100还包括信号处理单元118和数据存储单元119。信号处理单元118和数据存储单元119可以安装在与CMOS图像传感器100相同的基板上或者可以安装在与CMOS图像传感器100不同的基板上。信号处理单元118和数据存储单元119中的各处理可以通过设置在与CMOS图像传感器100不同的基板上的外部信号处理单元来进行，例如，数字信号处理器(DSP)电路或软件。
像素阵列单元111包括在行和列方向配置(即，以矩阵状二维地配置)的单位像素(以下也称为“像素”)，其中单位像素具有构造成根据接收的光量生成并累积光电荷的光电转换部。如本文所使用的，行方向是指像素行的像素排列方向(例如，水平方向)，列方向是指像素列的像素排列方向(例如，垂直方向)。
在像素阵列单元111的矩阵像素阵列中，在行方向针对各像素行设置像素驱动线116，并且在列方向针对各像素列设置垂直信号线117。像素驱动线116传输驱动信号，用于在从像素读出信号时进行驱动。在图1中，各像素驱动线116被示为单个配线，但不限于单个配线。像素驱动线116的一端被连接到对应于垂直驱动单元112的各行的输出端。
垂直驱动单元112包括移位寄存器和地址译码器，并且对于像素阵列单元111中的各像素而言同时驱动所有像素或者以行单位驱动像素等。即，垂直驱动单元112连同构造成控制垂直驱动单元112的***控制单元115一起形成构造成驱动像素阵列单元111中的像素的驱动单元。尽管垂直驱动单元112的详细构成未在图中示出，但是垂直驱动单元112一般包括两个扫描***，读出扫描***和扫出扫描***。
为了从单位像素读出信号，读出扫描***以行单位对像素阵列单元111的单位像素顺次进行选择性扫描。从单位像素读出的信号是模拟信号。扫出扫描***对将要由读出扫描***读出扫描的读出行在读出扫描的快门速度时间之前进行扫出扫描。
扫出扫描***的扫出扫描从读出行的单位像素的光电转换部扫出过剩电荷以复位光电转换部。利用扫出扫描***扫出过剩电荷(复位)激活所谓的电子快门操作。如本文所使用的，电子快门操作是指去除光电转换部中的光电荷并开始新曝光(开始光电荷的累积)的操作。
由读出扫描***的读出操作读取的信号对应于最后的读出操作或电子快门操作之后接收的光量。从最后的读出操作的读出时刻或电子快门操作的扫描时刻到当前读出操作的读出时刻的期间是单位像素中的光电荷的曝光期间。
从由垂直驱动单元112选择性地扫描的像素行中的单位像素输出的信号通过针对各像素列的垂直信号线117输入到列处理单元13。列处理单元113针对像素阵列单元111的各像素列对从选定行中的像素通过垂直信号线117输出的信号进行预定的信号处理，并在信号处理后临时存储像素信号。
具体而言，列处理单元113作为信号处理进行至少噪声去除处理，例如，相关双采样(CDS)处理。列处理单元113进行的CDS处理去除像素固有的固定模式噪声，如像素内的放大晶体管的复位噪声或阈值变化。并输出该数字信号，除了噪声去除处理之外，列处理单元113可以进一步提供有模拟-数字(AD)转换功能，以将模拟像素信号转换成数字信号并输出数字信号。
水平驱动单元114包括移位寄存器和地址译码器，并顺次选择对应于列处理单元113的像素列的单元电路。水平驱动单元114的选择扫描允许在列处理单元113中每个单位电路处理的像素信号的顺次输出。
***控制单元115包括构造成生成各种定时信号的定时发生器，并且基于由定时发生器生成的各种定时对垂直驱动单元112、列处理单元113、水平驱动单元114等进行驱动控制。
信号处理部118具有至少算术处理功能，并且对从列处理单元113输出的像素信号进行各种类型的信号处理，如算术处理。数据存储单元119临时存储在信号处理单元118中的信号处理所需的数据。
图3是示意性示出构成本技术适用的成像装置的图2中的CMOS图像传感器100的半导体封装的基本构成的截面图。图3的半导体封装200构成背面照射型的CMOS图像传感器。
在图3所示的有效像素区域内的半导体封装200中，由SiO2制成的配线层212形成在支撑基板211上，并且硅基板213形成在配线层212上。硅、玻璃状环氧树脂、玻璃、塑料等被用于支撑基板211。多个光电二极管214(光学元件)以预定间隔形成在硅基板213的表面上，作为像素的光电转换部。
由SiO2制成的保护膜215形成在硅基板213和光电二极管214上。遮光膜216形成在相邻光电二极管214之间的保护膜215上，以避免光泄漏到相邻像素中。如下所述的，尽管设置有用于避免光泄漏到相邻像素中的遮光膜216，但是可以设置用于防止过量光进入焦点检测用像素的遮光膜216。
平坦化膜217设置在保护膜215和遮光膜216上，用于使其上将要形成滤色器的区域变平。滤色层218形成在平坦化膜217上。在滤色层218中，针对各像素分别设置多个滤色器，各滤色器的颜色例如以拜尔阵列配置。
第一有机材料层219形成在滤色层218上。第一有机材料层219例如由丙烯酸酯树脂材料、苯乙烯树脂材料或环氧树脂材料制成。微透镜220形成在第一有机材料层219上。因此，微透镜220形成在包括多个层并且具有光电二极管214的基板上。在微透镜220中，用于在各像素的光电二极管214上聚光的微透镜分别针对各像素形成。微透镜220形成在无机材料层中，并且由SiN、SiO或SiOxNy(其中0＜x≤1和0＜y≤1)制成。
盖玻片221经由第二有机材料层222贴合到微透镜220的上部。盖玻片221不限于玻璃，可以使用透明板，如树脂。保护膜可以形成在微透镜220和盖玻片221之间，以防止水分和杂质的渗透。如在第一有机材料层219中那样，第二有机材料层222例如由丙烯酸树脂材料、苯乙烯树脂材料或环氧树脂材料制成。
图3所示的构构仅是说明性的，下述的本技术可以适用于其他构成，例如，除了上述各层之外还包括其他层或缺少上述任一层的构成。
<利用像面位相差***的自动对焦>
图4是用于说明像面位相差自动对焦的图。在其中像素以矩阵状二维排列的像素阵列单元111内的预定数目像素被分配给位相差检测用像素。在像素阵列单元111内的预定位置设置多个位相差检测用像素。
图4所示的位相差检测用像素的构成对应于图2和图3所示的固态图像传感器22的一部分。图4是示出包括位相差检测用像素的固态图像传感器22的一部分的图并且是示出以下说明必要的提取部分的图。在下文中，包括位相差检测用像素并且包括焦点检测部分的装置被适当地称为焦点检测装置。
位相差检测用像素是用于利用位相差***检测焦点的像素，成像用像素是不同于位相差检测用像素并且用于成像的像素。
图4所示的焦点检测装置包括透镜组21、微透镜220-1～220-4、遮光膜216-1～216-3和光电二极管214-1～214-4。
在图4所示的固态图像传感器中，光电二极管214-2和214-3用作位相差检测用像素，并且视为作为像素用于获得自动对焦(焦点检测)用的图像信号的像素。配置成夹设光电二极管214-2和214-3的光电二极管214-1和214-4被用作成像用像素，并且视为作为用于基于从被写体反射的光获得图像信号的像素。
光电二极管214-1接收从被写体反射和由微透镜220-1聚集的光。光电二极管214-2接收从被写体反射并由微透镜220-2聚集的光。光电二极管214-3接收从被写体反射并由微透镜220-3聚集的光。光电二极管214-4接收从被写体反射并由微透镜220-4聚集的光。
遮光膜216-1被设置以防止来自微透镜220-1的光入射到光电二极管214-2和来自微透镜220-2的光入射到光电二极管214-1。类似地，遮光膜216-3被设置以防止来自微透镜220-4的光入射到光电二极管214-3和来自微透镜220-3的光入射到光电二极管214-4。
遮光膜216-1和216-3设置在相邻的光电二极管214之间，以避免光泄漏到相邻的像素(光电二极管)。关于遮光膜216，除了避免光泄漏到相邻的像素(光电二极管)的功能之外，遮光膜216-3还具有实现接收选定入射角的光的功能(以下称为分离能力)。
即，如图4所示，遮光膜216-2从光电二极管214-2的大致中央设置到光电二极管214-3的大致中央，使得光通过透镜组21的A侧(图中左侧)的光入射到光电二极管214-3上并且通过透镜组21的B侧(图示右侧)的光入射到光电二极管214-2上。
遮光膜216-2的存在允许光电二极管单独地从透镜组21的左部接收光和从透镜组21的右部接收光。利用光电二极管214-2和214-3分别从透镜组21的左部接收光和从右部接收光使得能够检测焦点位置，如图5所示。
即，在焦点前面或焦点后面时，光电二极管214-2的输出与光电二极管214-3的输出不一致(一对位相差检测用像素的输出彼此不一致)。在焦点时，光电二极管214-2的输出与光电二极管214-3的输出一致(一对位相差检测用像素的输出彼此一致)。在焦点前面或焦点后面的情况下，通过移动透镜组21到焦点位置来实现焦点检测。
当利用位相差***检测焦点位置时，可以在相对高速下检测到焦点位置，从而实现高速自动对焦。然而，位相差***可能会导致感度降低，并且例如可能使得难以在黑暗的地方等检测到焦点位置。
再次参照图4，遮光膜216-2延伸到光电二极管214-2的中央部分。与光电二极管214-1相比，遮光膜未延伸到光电二极管214-1，而是延伸到光电二极管214-2的中央部分。当将入射在光电二极管214-1上的光量与入射在光电二极管214-2上的光量相比时，在光电二极管214-1上的光量大于在光电二极管214-2上的光量。
因此，光电二极管214-1的感度高于光电二极管214-2的感度。如上所述，光电二极管214-2的感度由于被设置赋予分离能力的遮光膜216-2的影响而减小。此外，增加像素倾向于减小各像素的尺寸，并且减少的像素尺寸可能会降低感度。这样可能会经常减小光电二极管214-2的感度。这同样适用于作为位相差检测用像素的光电二极管214-3。
与通常的像素相比，位相差检测用像素的感度因遮光而减小，从而增大了像素尺寸减小的影响，这样可能会降低焦点位置检测的准确性。因为减小的像素尺寸可能会降低分离能力，所以分离能力的缺失可能不能利用像面位相差检测实现焦点检测。
参照图6。图6是位相差检测用像素的俯视图，例如，图4所示的位相差检测用像素的俯视图。在图6中，显示为正方形的单个像素表示本说明中的光电二极管214。图6示出位相差检测用像素的光电二极管214-2和214-3。
在以下的说明中，以彼此挨着设置位相差检测用像素的情况作为例子进行说明，但是位相差检测用像素可以彼此分开地设置。下面说明的本技术也可以适用于其中位相差检测用像素彼此分开设置的情况。
在图6所示的俯视图中，遮光膜216设置在光电二极管214-2和214-3的上方，除了开口部以外。如图4所示，在像素的截面图(侧视图)中，遮光膜216看起来不连续地设置，使得开口部设置在遮光膜216-1和遮光膜216-2之间。在图6所示的平面图中，遮光膜216连续地设置并且部分地打开作为开口部。
在这种情况下，在遮光膜216-1和216-2之间形成并且设置在光电二极管214-2上方的开口部被称为开口部230-1；在遮光膜216-2和216-3之间形成并且设置在光电二极管214-3上方的开口部被称为开口部230-2。
如上所述，由于遮光膜216被设置用于位相差检测用像素，所以位相差检测用像素的感度比通常的像素低。为了改善位相差检测用像素上的感度，通过开口部230入射到光电二极管214上的光量需要增加。为了增加入射到光电二极管214上的光量(接收的光量)，由微透镜220聚集的光的图像形成点可以通过改变例如微透镜220的曲率来控制，或者位相差检测用像素被遮光膜216覆盖的面积和遮光可以被控制。
参照图7和图8，将说明其中由微透镜220聚集的光的图像形成点可以通过改变例如微透镜220的曲率来控制以增加接收的光量的情况。
图7是示出从图4所示的像素中提取的位相差检测用像素的图。微透镜220-2和220-3由实线和虚线表现，其中实线表示具有较大曲率的微透镜220的形状，虚线表示具有较小曲率的微透镜220的形状。
在图7中，实线箭头表示使用由实线表示的微透镜220入射到微透镜220上的光的路径；虚线箭头表示使用由虚线表示的微透镜220入射到微透镜220上的光的路径。
参照图7所示的实线箭头和虚线箭头，可以发现，实线箭头通过开口部230，但是一些虚线箭头由遮光膜216-2遮住。这表明，通过改变微透镜220的曲率，通过开口部230的光量变化，从而改变由光电二极管214接收的光量。
这作为图8的曲线图示出。图8所示的曲线图的横轴表示光的入射角，纵轴表示根据入射光的像素的输出值。在图8中，实线曲线图是表示从具有较大曲率并且由图7的实线所示的微透镜220接收光的光电二极管214的曲线图。
在图8中，虚线曲线图是表示从具有较小曲率并且由图7的虚线所示的微透镜220接收光的光电二极管214的曲线图。在图8中，左侧示出了由图7所示的光电二极管214-2接收的光量，右侧示出了由图7所示的光电二极管214-3接收的光量。
图8示出由位相差检测用像素接收的光量在除了0度以外的入射角度下达到最大值。即，由位相差检测用像素接收的光量取决于光的入射角度并且在预定的光的入射角度下达到最大值。位相差检测用像素，例如光电二极管214-2，从右侧有效地接收入射光以提供最大值，但是不能从左侧接收入射光而输出较小值。类似地，光电二极管214-2从左侧有效地接收入射光以提供最大值，但是不能从右侧接收入射光而输出很小值。
按此方式，位相差检测用像素构造成从预定方向接收光，并且几乎不从预定方向以外的方向接收光。
图8示出具有较大曲率的微透镜220的最大值大于具有较小曲率的微透镜220的最大值，并且最小值更小。这表明，微透镜220的曲率增加而增加了感度的最大值，并且微透镜220的曲率减小而提高了感度的最小值。
按此方式，位相差检测用像素的感度可以通过改变微透镜220的曲率而改变。尽管此处以微透镜220的曲率作为例子进行说明，但是通过改变曲率以外的条件也可以改变位相差检测用像素的感度，例如，微透镜220的材料。
这表明，为了提高位相差检测用像素的感度，微透镜220的条件可以改变，例如，增大微透镜220的曲率。然而，在微透镜220的条件改变时，当仅有位相差检测用像素微透镜220的条件(例如，曲率)改变时，位相差检测用像素和成像用像素的微透镜220的连续性可能劣化，从而使位相差检测用像素附近的成像用像素中的混色劣化。
对于包括位相差检测用像素和成像用像素的所有像素而言，微透镜220的条件改变可以消除上述连续性恶化的问题，但是经常改变成像用像素的聚光能力而改变成像用像素的特性。
当通过改变微透镜220的条件来相应地控制位相差检测用像素的受光角度分布时，成像用像素的特性可能变化而引起图像质量的劣化等。
参照图9和图10，说明了其中通过控制在微透镜220上的遮光膜216的覆盖面积(换句话说，通过控制开口部230的大小)来增加接收的光量。
图9是示出从4图所示的像素中提取位相差检测用像素的图。遮光膜216-2由实线和虚线表示。实线示出其中遮光膜216-2短并且开口部230大的情况；虚线示出其中遮光膜216-2长并且开口部230小的情况。
将由图9所示的实线表示的遮光膜216-2的情况与由虚线表示的遮光膜216-2的情况相比。在由实线表示的遮光膜216-2的情况下，开口部230大，因此通过微透镜220的光未被遮光膜216-2遮光，而由光电二极管214接收。尽管光具有相同的路径，但是在由虚线表示的遮光膜216-2的情况下，开口部230小，因此通过微透镜220的光被遮光膜216-2遮光，而未由光电二极管214接收。
这表明，通过改变遮光膜216的长度或开口部230的大小或在微透镜220上的遮光膜216的覆盖面积，可以改变通过开口部230的光量，从而改变由光电二极管214接收的光量。
这作为图10的曲线图示出。图10所示的曲线图的横轴表示光的入射角，纵轴表示根据入射光的像素的输出值(感度)。在图10中，实线曲线图是表示当由图9的实线表示的遮光膜216-2短时(当遮光膜的覆盖面积小时)的光电二极管214的感度的曲线图。在图10中，虚线曲线图是表示当由图9的虚线表示的遮光膜216-2长时(当遮光膜的覆盖面积大时)的光电二极管214的感度的曲线图。
在图10中，左侧示出了由图9所示的光电二极管214-2接收的光量，右侧示出了由9所示的光电二极管214-3接收的光量。
图10表示在其中遮光膜216-2的覆盖面积小并且开口部230大的情况下感度的最大值和最小值大于其中遮光膜216-2的覆盖面积大并且开口部230小的情况。这表明，遮光膜216-2的覆盖面积减小并且开口部230增大而增大了感度的最大值和最小值。
按此方式，可以通过改变遮光膜216-2的大小可以改变位相差检测用像素的感度。尽管在此以改变遮光膜216-2的大小的情况作为例子进行说明，但是类似地通过改变遮光膜216-1或216-3的大小，也可以改变位相差检测用像素的感度。即，位相差检测用像素的感度可以根据遮光膜216在光电二极管214上的覆盖面积进行改变。
然而，遮光膜216的小覆盖面积或大的开口部230可能会降低位相差检测用像素的分辨率，从而使诸如自动对焦等功能劣化。
如参照图7～图10说明的，位相差检测用像素的感度可以通过调整诸如微透镜220的曲率和遮光膜216的覆盖面积等条件来控制。然而，如上所述，难以作为位相差检测用像素获得期望的分辨率和感度。
当通过调整诸如微透镜220的曲率和遮光膜216的覆盖面积等条件来控制的位相差检测用像素的受光角度分布时，受光角度分布的高侧输出和低侧输出的特征变化，因此难以独立地调整高侧输出和低侧输出的特征。
如果受光角度分布的高侧输出和低侧输出的特征可以独立地控制，那么可以获得以下效果。
即，例如，当在不改变成像用像素的特性的情况下在位相差检测用像素的受光角度分布中只有低侧输出增大而高侧输出保持时，位相差检测用像素也可以在保持一定的位相差检测性能的同时用作成像用像素。
作为另一种效果，当在不改变成像用像素的特性的情况下在位相差检测用像素的受光角度分布中只有低侧输出进一步减小而高侧输出保持时，位相差检测性能可以得到改善。
因此，加入对能够独立地调整受光角度分布的高侧输出和低侧输出的特征的位相像素的说明。
<根据第一实施方案的焦点检测装置的构成>
图11是根据第一实施方案的焦点检测装置的位相差检测用像素的俯视平面图，图12是侧视截面图。在图11和图12所示的焦点检测装置的位相差检测用像素中，与图6、图7和图9所示的焦点检测装置的位相差检测用像素相同的部分被给予相同的附图标记，并且对于相同部分的说明被适当地省略。
图11所示的位相差检测用像素在图6所示的位相差检测用像素301中进一步包括遮光壁。遮光壁301是垂直设置的遮光膜，如图12所示。在以下说明中，水平设置在位相差检测用像素中的遮光部件被称为遮光膜，垂直设置的遮光部件被称为遮光壁。遮光膜216-2的方向(图中的左右方向)被取为水平方向，遮光壁301的方向(图中的上下方向)被取为垂直方向。
遮光壁301-1设置在遮光膜216-2的面对微透镜220的上表面上，遮光壁301-2设置在微透镜220的面对遮光膜216-2的上表面上。遮光壁301-1和301-2分别位于遮光膜216-2的端部，并设置成相对于遮光膜216-2具有预定的垂直高度。遮光壁301设置在开口部230旁边。
这里持续说明的是，遮光壁301设置在遮光膜216-2上，但是遮光壁301也可以设置在遮光膜216-1和/或遮光膜216-3上。
在图12所示的位相差检测用像素中，遮光膜216-2由实线和虚线表示。实线表示设置有遮光壁301的遮光膜216-2。虚线表示没有遮光壁301的遮光膜216-2'，其中遮光膜216-2'具有与图7所示的遮光膜216-2等相同的长度。遮光膜216-2'仅是用于比较图示的，而没有设置图12所示的位相差检测用像素中必要的部件。
在后述的第二至第八实施方案的说明中，由虚线表示的部分用于解释目的示出，而不是作为必要部件示出。
在图12所示的位相差检测用像素中，遮光膜216-2比本领域中公知的遮光膜216-2'短，并且具有预定高度的遮光壁301设置在遮光膜216-2的面对微透镜220的表面端部。
在图12所示的位相差检测用像素中，遮光膜216-2的小覆盖面积导致大的开口部230，从而获得由大的开口部230所得到的效果。
在遮光膜216-2的上表面上设置遮光壁301可以获得与覆盖面积像遮光膜216-2'同样大的相同的优点。
这作为图13的曲线图示出。图13所示的曲线图的横轴表示光的入射角，纵轴表示根据入射光的像素的输出值。
在图13中，实线曲线图是表示在由图12的实线所示的遮光膜216-2设置有遮光壁301的位相差检测用像素中光电二极管214的感度的曲线图。在图13中，虚线曲线图是表示在由图12的虚线所示的遮光膜216-2'没有遮光壁301的位相差检测用像素中光电二极管214的感度的曲线图。
图13表明，可以在不显著改变感度的最大值的情况下通过设置遮光壁301增大感度的最小值。换句话说，设置位相差检测用像素的遮光壁301可以仅增加受光角度分布的低侧输出，而保持高侧输出。
本申请人已经模拟了设置有图12所示的遮光壁301的位相差检测用像素的受光角度分布。其结果示于图14。如图13的曲线图那样，图14所示的曲线图的横轴表示光的入射角，纵轴表示根据入射光的像素的输出值(感度)。
在图14中，三角形标记的曲线图表示具有遮光壁301的位相差检测用像素的光电二极管214的感度；四角形标记的图线图表示遮光膜216-2'没有遮光壁301的位相差检测用像素的光电二极管214的感度。
图14的曲线图也表明，受光角度分布的低侧输出增大，而高侧输出保持。
由于位相差检测用像素的特性类似于成像用像素之处在于，受光角度分布的低侧输出增大，而高侧输出保持，所以位相差检测用像素可以用作成像用像素。尽管未示出，成像用像素的受光角度分布在0度的角度具有最大值，并且最大值和最小值之间的感度的差很小。
因为最大值和最小值之间的感度的差通过保持受光角度分布的高侧输出和增大低侧输出而减小，从而提供类似于成像元件的特性，所以位相差检测用像素可以用作成像用像素。此外，在位相差检测用像素的遮光膜上形成遮光壁不改变成像用像素的结构，因此不影响成像用像素的特性，使得可以实现位相差检测用像素的特性的上述调整。
按此方式，受光角度分布的高侧输出的入射光可以通过遮光壁301来控制，并且低侧输出的入射光可以通过遮光膜216来控制。这样允许个别地控制感度的高侧输出和低侧输出。
遮光壁301具有图12所示的矩形形状，并且如上所述设置在遮光膜216-2的表面的端部。遮光壁301的形状和位置不限于图12所示的形状和位置。
图15示出遮光壁301的另一个例子。图15A所示的例子表示其中遮光壁301的截面具有三角形形状的遮光壁301A。一部分具有预定高度的那些形状，如遮光壁301A，可以用作遮光壁。
在图15B所示的例子中，遮光壁301未设置在遮光膜216-2的端部，相反遮光壁301B设置在距离遮光膜216的上表面的端部很小距离。如遮光壁301B那样，遮光壁301B可以设置在遮光膜216上的任何位置，并且感度可以通过遮光壁301B的位置和高度来调整。
遮光壁301的形状和位置相应地涉及到感度的调整，并且可以是提供所需感度的任何形状和位置。在第二至第八实施方案中，尽管省略了说明，但是遮光壁的形状和位置可以是像第一实施方案中那样提供所需感度的任何形状和位置。
<根据第二实施方案的焦点检测装置的构成>
图16是根据第二实施方案的焦点检测装置的位相差检测用像素的侧视截面图。在图16所示的焦点检测装置的位相差检测用像素中，与图12所示的焦点检测装置的位相差检测用像素相同的部分被给予相同的附图标记，并且对于相同部分的说明被适当地省略。
在图16所示的位相差检测用像素中，遮光壁302设置在遮光膜216-2'上。遮光壁302-1设置在遮光膜216-2'的靠近微透镜220-2的上表面上，遮光壁302-2设置在遮光膜216-2的靠近微透镜220-3的上表面上。
遮光壁302-1和302-2位于遮光膜216-2'的两端并且相对于遮光膜216-2'具有预定的垂直高度。遮光壁302设置在开口部230旁边。
这里持续说明的是，遮光壁302设置在遮光膜216-2'上，但是遮光壁302也可以设置在遮光膜216-1和/或遮光膜216-3上。
图16所示的位相差检测用像素具有与图12所示的位相差检测用像素相同的构成，除了遮光膜216-2具有不同的长度。图16所示的位相差检测用像素的遮光膜216-2'比图12所示的遮光膜216-2长。换句话说，图16所示的位相差检测用像素的遮光膜216-2'具有与图7的遮光膜216-2相同的长度。
在图16所示的位相差检测用像素中，遮光膜216-2的大覆盖面积导致小的开口部230，从而获得由小的开口部230获得的效果，例如提高分辨率的效果。
从具有这种构成的位相差检测用像素获得的受光角度分布示于图17。图17所示的曲线图的横轴表示光的入射角，纵轴表示根据入射光的像素的输出值(感度)。
图17的实线曲线图表示设置有遮光壁302的位相差检测用像素的光电二极管214的感度。图17的虚线曲线图表示没有遮光壁302的位相差检测用像素的光电二极管214的感度。
图17表明，可以在不显著改变感度的最大值的情况下通过设置遮光壁302减小感度的最大值。换句话说，在不改变遮光膜216的长度的情况下，设置位相差检测用像素的遮光壁302可以仅减小受光角度分布的高侧输出，而保持低侧输出。
按此方式，受光角度分布的高侧输出的入射光可以通过遮光壁302来控制，并且低侧输出的入射光可以通过遮光膜216来控制。这样允许个别地控制感度的高侧输出和低侧输出。此外，在位相差检测用像素的遮光膜上形成遮光壁不改变成像用像素的结构，因此不影响成像用像素的特性，使得可以实现位相差检测用像素的特性的上述调整。
<根据第三实施方案的焦点检测装置的构成>
图18是根据第三实施方案的焦点检测装置的位相差检测用像素的侧视截面图。在图18所示的焦点检测装置的位相差检测用像素中，与图12所示的焦点检测装置的位相差检测用像素相同的部分被给予相同的附图标记，并且对于相同部分的说明被适当地省略。
图18所示的位相差检测用像素具有与图12所示的位相差检测用像素相同的构成，除了遮光壁303具有不同的高度。即，图18所示的位相差检测用像素与图12所示的位相差检测用像素相同，除了遮光壁303设置在遮光膜216-2上。遮光壁303-1设置在遮光膜216-2的靠近微透镜220-2的上表面上，遮光壁303-2设置在遮光膜216-2的靠近微透镜220-3的上表面上。
遮光壁303-1和303-2位于遮光膜216-2的两端并且相对于遮光膜216-2具有预定的垂直高度。遮光壁303-1和303-2高于图12所示的遮光壁301。遮光壁303设置在开口部230旁边。
这里持续说明的是，遮光壁303设置在遮光膜216-2上，但是遮光壁303也可以设置在遮光膜216-1和/或遮光膜216-3上。
按此方式，在图18所示的位相差检测用像素中，遮光膜216-2比本领域中公知的遮光膜216-2'短，并且具有预定高度的遮光壁303设置在遮光膜216-2的面对微透镜220的表面端部。
在图18所示的位相差检测用像素中，遮光膜216-2的小覆盖面积导致大的开口部230，从而获得由大的开口部230所得到的效果。在遮光膜216-2的上表面上设置遮光壁303并且增大遮光壁303的高度可以获得与覆盖面积像遮光膜216-2'同样大的相同的优点。
这作为图19的曲线图示出。图19所示的曲线图的横轴表示光的入射角，纵轴表示根据入射光的像素的输出值(感度)。
在图19中，实线曲线图是表示在由图18的实线所示的遮光膜216-2设置有遮光壁303的位相差检测用像素中光电二极管214的感度的曲线图。在图19中，虚线曲线图是表示在由图18的虚线所示的遮光膜216-2'没有遮光壁303的位相差检测用像素中光电二极管214的感度的曲线图。
图19表明，设置遮光壁303可以减小感度的最大值并且增大感度的最小值。换句话说，设置位相差检测用像素的遮光壁303可以减小受光角度分布的高侧输出并且增大低侧输出。
如上所述，受光角度分布的高侧输出和低侧输出可以通过调整遮光膜216的长度(遮光膜216在光电二极管214上的覆盖面积)、在遮光膜216的面对微透镜220的表面上设置遮光壁301～303并调整遮光壁301～303的高度来控制，以获得所需的输出。此外，在位相差检测用像素的遮光膜上形成遮光壁不改变成像用像素的结构，因此不影响成像用像素的特性，使得可以实现位相差检测用像素的特性的上述调整。
<根据第四实施方案的焦点检测装置的构成>
图20是根据第四实施方案的焦点检测装置的位相差检测用像素的侧视截面图。在图20所示的焦点检测装置的位相差检测用像素中，与图12所示的焦点检测装置的位相差检测用像素相同的部分被给予相同的附图标记，并且对于相同部分的说明被适当地省略。
图20所示的位相差检测用像素具有与图12所示的位相差检测用像素相同的构成，除了设置在图12所示的位相差检测用像素的遮光膜216-2的上表面上的遮光壁301设置在下表面上。即，遮光壁304-1设置在遮光膜214-2的靠近光电二极管214-2的下表面上，遮光壁304-2设置在遮光膜216-2的靠近光电二极管214-3的下表面上。
遮光壁304-1和304-2位于遮光膜216-2的两端并且相对于遮光膜216-2具有预定的垂直高度。遮光壁304设置在开口部230旁边。
这里持续说明的是，遮光壁304设置在遮光膜216-2的下表面上，但是遮光壁304也可以设置在遮光膜216-1和/或遮光膜216-3上。
在图20所示的位相差检测用像素中，遮光膜216-2由实线和虚线表示。实线表示设置有遮光壁304的遮光膜216-2。虚线表示没有遮光壁304的遮光膜216-2'，其中遮光膜216-2'具有与图7所示的遮光膜216-2等相同的长度。遮光膜216-2'仅是用于比较图示的，而没有设置图20所示的位相差检测用像素中必要的部件。
在图20所示的位相差检测用像素中，遮光膜216-2比本领域中公知的遮光膜216-2'短，并且具有预定高度的遮光壁304设置在遮光膜216-2的面对光电二极管214的表面端部。
在图20所示的位相差检测用像素中，遮光膜216-2的小覆盖面积导致大的开口部230，从而获得由大的开口部230所得到的效果。
这作为图21的曲线图示出。图21所示的曲线图的横轴表示光的入射角，纵轴表示根据入射光的像素的输出值(感度)。
在图21中，实线曲线图是表示在由图20的实线所示的遮光膜216-2设置有遮光壁304的位相差检测用像素中光电二极管214的感度的曲线图。在图21中，虚线曲线图是表示在由图20的虚线所示的遮光膜216-2'没有遮光壁304的位相差检测用像素中光电二极管214的感度的曲线图。
图21表明，可以在不显著改变感度的最小值的情况下通过设置遮光壁304增大感度的最大值。换句话说，设置位相差检测用像素的遮光壁304可以仅增加受光角度分布的高侧输出，而保持低侧输出。
受光角度分布的低侧输出保持和高侧输出增大的位相差检测用像素用作具有高分辨率的位相差检测用像素。此外，在位相差检测用像素的遮光膜上形成遮光壁不改变成像用像素的结构，因此不影响成像用像素的特性，使得可以实现位相差检测用像素的特性的上述调整。
遮光壁304的形状和位置相应地涉及到感度的调整，并且可以是提供所需感度的任何形状和位置。
<根据第五实施方案的焦点检测装置的构成>
图22是根据第五实施方案的焦点检测装置的位相差检测用像素的侧视截面图。在图22所示的焦点检测装置的位相差检测用像素中，与图20所示的焦点检测装置的位相差检测用像素相同的部分被给予相同的附图标记，并且对于相同部分的说明被适当地省略。
在图22所示的位相差检测用像素中，遮光壁305设置在遮光膜216-2'的下表面上。遮光壁305-1设置在遮光膜216-2'的靠近光电二极管214-2的下表面上，遮光壁305-2设置在遮光膜216-2的靠近光电二极管214-3的下表面上。
遮光壁305-1和305-2位于遮光膜216-2'的两端并且相对于遮光膜216-2'具有预定的垂直高度。遮光壁305设置在开口部230旁边。
这里持续说明的是，遮光壁305设置在遮光膜216-2'的下表面上，但是遮光壁305也可以设置在遮光膜216-1和/或遮光膜216-3上。
图22所示的位相差检测用像素具有与图20所示的位相差检测用像素相同的构成，除了遮光膜216-2具有不同的长度。图22所示的位相差检测用像素的遮光膜216-2'比图20所示的遮光膜216-2长。换句话说，图22所示的位相差检测用像素的遮光膜216-2'具有与图7的遮光膜216-2相同的长度。
在图22所示的位相差检测用像素中，遮光膜216-2的大覆盖面积导致小的开口部230，从而获得由小的开口部230获得的效果，例如提高分辨率的效果。
从具有这种构成的位相差检测用像素获得的受光角度分布示于图23。图23所示的曲线图的横轴表示光的入射角，纵轴表示根据入射光的像素的输出值(感度)。
图23的实线曲线图表示设置有遮光壁305的位相差检测用像素的光电二极管214的感度。图23的虚线曲线图表示没有遮光壁305的位相差检测用像素的光电二极管214的感度。
图23表明，可以在不显著改变感度的最大值的情况下通过设置遮光壁305减小感度的最小值。换句话说，在不改变遮光膜216的长度的情况下，设置位相差检测用像素的遮光壁305可以仅减小受光角度分布的低侧输出，而保持高侧输出。这样可以改善作为位相差检测用像素的分辨率。
按此方式，受光角度分布的高侧输出的入射光可以通过遮光壁305来控制，并且低侧输出的入射光可以通过遮光膜216来控制。这样允许个别地控制感度的高侧输出和低侧输出。此外，在位相差检测用像素的遮光膜上形成遮光壁不改变成像用像素的结构，因此不影响成像用像素的特性，使得可以实现位相差检测用像素的特性的上述调整。
<根据第六实施方案的焦点检测装置的构成>
图24是根据第六实施方案的焦点检测装置的位相差检测用像素的侧视截面图。在图24所示的焦点检测装置的位相差检测用像素中，与图20所示的焦点检测装置的位相差检测用像素相同的部分被给予相同的附图标记，并且对于相同部分的说明被适当地省略。
图24所示的位相差检测用像素具有与图20所示的位相差检测用像素相同的构成，除了遮光壁306具有不同的高度。即，图24所示的位相差检测用像素按与图20所示的位相差检测用像素相同的方式在遮光膜216-2的下表面上具有遮光壁306。遮光壁306-1设置在遮光膜216-2的靠近光电二极管214-2的下表面上，遮光壁306-2设置在遮光膜216-2的靠近光电二极管214-3的下表面上。
遮光壁306-1和306-2位于遮光膜216-2的两端并且相对于遮光膜216-2具有预定的垂直高度。遮光壁303-1和303-2高于图20所示的遮光壁304。遮光壁306设置在开口部230旁边。
这里持续说明的是，遮光壁306设置在遮光膜216-2的下表面上，但是遮光壁306也可以设置在遮光膜216-1和/或遮光膜216-3上。
按此方式，在图24所示的位相差检测用像素中，遮光膜216-2比本领域中公知的遮光膜216-2'短，并且具有预定高度的遮光壁306设置在遮光膜216-2的面对光电二极管214的表面端部。
在图24所示的位相差检测用像素中，遮光膜216-2的小覆盖面积导致大的开口部230，从而获得由大的开口部230所得到的效果。在遮光膜216-2的下表面上设置遮光壁306并且增大遮光壁306的高度可以获得与覆盖面积像遮光膜216-2'同样大的相同的优点。
这作为图25的曲线图示出。图25所示的曲线图的横轴表示光的入射角，纵轴表示根据入射光的像素的输出值(感度)。
在图25中，实线曲线图是表示在由图24的实线所示的遮光膜216-2设置有遮光壁306的位相差检测用像素中光电二极管214的感度的曲线图。在图25中，虚线曲线图是表示在由图24的虚线所示的遮光膜216-2'没有遮光壁306的位相差检测用像素中光电二极管214的感度的曲线图。
图25表明，设置遮光壁306可以增大感度的最大值并且减小感度的最小值。换句话说，设置位相差检测用像素的遮光壁306可以增大受光角度分布的高侧输出并且减小低侧输出。这些特性可以提供具有改善的分辨率的位相差检测用像素。此外，在位相差检测用像素的遮光膜上形成遮光壁不改变成像用像素的结构，因此不影响成像用像素的特性，使得可以实现位相差检测用像素的特性的上述调整。
如上所述，受光角度分布的高侧输出和低侧输出可以通过调整遮光膜216的长度(遮光膜216在光电二极管214上的覆盖面积)、在遮光膜216的面对光电二极管214的表面上设置遮光壁304～306并调整遮光壁304～306的高度来控制，以获得所需的输出。
<根据第七实施方案的焦点检测装置的构成>
图26是根据第七实施方案的焦点检测装置的位相差检测用像素的侧视截面图。在图26所示的焦点检测装置的位相差检测用像素中，与图16和图22所示的焦点检测装置的位相差检测用像素相同的部分被给予相同的附图标记，并且对于相同部分的说明被适当地省略。
图26所示的位相差检测用像素具有与图16或图22所示的位相差检测用像素相同的构成，除了遮光壁设置在遮光膜216-2的上表面和下表面上。即，图26所示的位相差检测用像素按与图16所示的位相差检测用像素相同的方式在遮光膜216-2的面对微透镜220的上表面上包括遮光壁307并且包括在遮光膜216-2的面对光电二极管214的下表面上的遮光壁308。
遮光壁307-1设置在遮光膜216-2的面对微透镜220-2的上表面上，遮光壁307-2设置在遮光膜216-2的面对微透镜220-3的上表面上。遮光壁308-1设置在遮光膜216-2的靠近光电二极管214-2的下表面上，遮光壁308-2设置在遮光膜216-2的靠近光电二极管214-3的下表面上。
遮光壁307-1和307-2位于遮光膜216-2的两端并且相对于遮光膜216-2具有预定的垂直高度。遮光壁308-1和308-2也位于遮光膜216-2的端部并且相对于遮光膜216-2具有预定的垂直高度。
这里持续说明的是，遮光壁307和308设置在遮光膜216-2上，但是遮光壁307和308也可以设置在遮光膜216-1和/或遮光膜216-3上。
在图26所示的位相差检测用像素中，遮光壁307和308分别设置在遮光膜216-2的上表面和下表面上。
具有这种构成的位相差检测用像素的受光角度分布示于图27。图27所示的曲线图的横轴表示光的入射角，纵轴表示根据入射光的像素的输出值(感度)。
图27的实线曲线图表示设置有图26所示的遮光壁307和308的位相差检测用像素中光电二极管214的感度。图27的虚线曲线图表示没有遮光壁307或308的位相差检测用像素中光电二极管214的感度。
图27表明，设置遮光壁307和308可以减小感度的最大值和减小感度的最小值。换句话说，设置位相差检测用像素的遮光壁307和308可以同时减小受光角度分布的高侧输出和低侧输出。
如图26所示，遮光壁可以分别设置在遮光膜的上表面和下表面上。这种构成可以提供如图27所示的特征，并且允许调整将要进行调整的受光角度分布的高侧和低侧输出，从而获得所需的输出。此外，在位相差检测用像素的遮光膜上形成遮光壁不改变成像用像素的结构，因此不影响成像用像素的特性，使得可以实现位相差检测用像素的特性的上述调整。
尽管图26示出其中遮光壁307和308在遮光膜216上对齐的例子，但是遮光壁307和308可以配置在遮光膜216上的不同位置。
遮光膜216-2可以缩短(在光电二极管214上的覆盖面积可以减小)。
<根据第八实施方案的焦点检测装置的构成>
第一至第七实施方案示出其中遮光壁垂直地设置在遮光膜216上的例子。第八实施方案说明了受光角度分布的高侧和低侧输出可以通过平行于遮光膜216设置的遮光膜来控制，从而获得类似于第一至第七实施方案的所需输出。
图28是示出根据第八实施方案的位相差检测用像素的构成的图。在图28所示的位相差检测用像素中，与图26所示的位相差检测用像素相同的部分被给予相同的附图标记，并且对于相同部分的说明被省略。
在图28所示的位相差检测用像素中，遮光膜309-1设置在遮光膜216-1和微透镜220-2之间，其中遮光膜309-1与遮光膜216-1平行。类似地，遮光膜309-2设置在遮光膜216-2和微透镜220-2和220-3之间，其中遮光膜309-2与遮光膜216-2平行。类似地，遮光膜309-3设置在遮光膜216-3和微透镜220-3之间，其中遮光膜309-3与遮光膜216-3平行。
在图28所示的位相差检测用像素中，遮光膜216-1和309-1具有相同的长度。遮光膜216-3和309-3也具有相同的长度。与这些膜不同，遮光膜216-2和309-2具有不同的长度。
当按此方式设置两个遮光膜时，通过靠近微透镜220的遮光膜309可以控制受光角度分布的高侧输出，并且通过靠近光电二极管214的遮光膜216可以控制受光角度分布的低侧输出。
按此方式，通过调整遮光膜216和309的覆盖面积可以个别地控制受光角度分布的高侧输出和低侧输出。
在图28所示的例子中，遮光膜309-2的长度(覆盖面积)短于(小于)遮光膜216-2的长度(覆盖面积)。具有这样形成的两个膜的位相差检测的受光角度分布示于图29。图29所示的曲线图的横轴表示光的入射角，纵轴表示根据入射光的像素的输出值(感度)。
图29的实线曲线图表示具有图28所示的两层遮光膜的位相差检测用像素中光电二极管214的感度。图29的虚线曲线图表示具有一层遮光膜的位相差检测用像素中光电二极管214的感度。
图29表明，通过设置两层遮光膜感度的最大值可以保持并且感度的最小值可以减少。换句话说，设置位相差检测用像素的两层遮光膜可以减小受光角度分布的低侧输出，而保持高侧输出。
如上所述，通过调整两层遮光膜的长度(覆盖面积)可以控制受光角度分布的高侧输出和低侧输出，从而获得所需的输出。此外，在位相差检测用像素的遮光膜上形成多个遮光壁不改变成像用像素的结构，因此不影响成像用像素的特性，使得可以实现位相差检测用像素的特性的上述调整。
尽管图28示出了具有两层遮光膜的位相差检测用像素的例子，但是遮光膜不限于两层遮光膜，可以是三层或多层遮光膜。
本技术相应地允许在不改变成像用像素的特性的情况下个别地控制受光角度分布的高侧输出和感度的低侧输出。
例如，在不改变成像用像素的特性的情况下，可以仅增大位相差检测用像素的受光角度分布的低侧输出，而保持高侧输出，并且位相差检测用像素也可以在保持一些位相差检测特性的同时用作成像用像素。
当在不改变成像用像素的特性的情况下进一步仅减小位相差检测用像素的受光角度分布的低侧输出而保持高侧输出时，位相差检测特性可以得到改善。
<应用例>
下面对包括上述位相差检测用像素的焦点检测装置的应用例进行说明。在上述实施方案中的固态图像传感器22可以应用于各种领域的电子设备。除了图1所示的成像装置(相机)之外，这里将作为例子说明内窥镜相机和视觉提示(人工视网膜)。
图30是根据应用例的内窥镜相机(胶囊型内窥镜相机400A)的整体构成的功能框图。胶囊型内窥镜相机400A包括光学***410、快门装置420、固态图像传感器22、驱动电路440、信号处理电路430、数据传输单元450、驱动用电池460和姿态(方向，角度)感测用陀螺仪电路470。
光学***410包括允许从被写体反射的像光(入射光)在固态图像传感器22的成像面上形成图像的一个或多个成像透镜。快门装置420控制固态图像传感器22的光照射时间(曝光周期)和遮光期间。驱动电路440驱动快门装置420的打开和关闭，并且还驱动在固态图像传感器22中的曝光操作和信号读出操作。
信号处理电路430进行各种类型的校正处理，如对从固态图像传感器22输出的信号进行的给定信号处理(例如，去马赛克，白平衡调整)。
光学***410期望能够在四维空间多方向(例如，全方向)地成像，并且包括一个或多个透镜。应该注意的是，在本例子中，在信号处理电路430的信号处理后的图像信号D1和从陀螺仪电路470输出的姿态感测信号D2通过数据传输单元450无线地传输到外部装置。
可以使用根据上述实施方案的图像传感器的内窥镜相机不限于上述胶囊型的，例如，可以是如图31所示的***型内窥镜相机(***型内窥镜相机400B)。
***型内窥镜相机400B包括光学***410、快门装置420、固态图像传感器22、驱动电路440、信号处理电路430和数据传输单元450，这与胶囊型内窥镜相机400A中的一些部件相同。应该注意的是，***型内窥镜相机400B还包括可以在装置内部缩回的臂480A，并且驱动单元480构造成驱动臂480A。***型内窥镜相机400B被连接到具有构造成传送臂控制信号CTL到驱动单元480的配线490A和构造成基于图像拍摄传输图像信号Dout的配线490B的线缆490。
图32是示出根据另一个应用例的视觉芯片(视觉提示500)的整体构成的功能框图。视觉芯片500是使用时可植入眼睛的眼球E1的后壁(具有视神经的视网膜E2)的一部分的人造视网膜。视觉芯片500被植入在例如视网膜E2的任何神经节细胞C1、水平细胞C2和视觉细胞C3的一部分中。视觉芯片500包括例如固态图像传感器22、信号处理电路510和刺激电极单元520。
具有这种构成的视觉芯片500涉及到基于光入射到眼睛的光在固态图像传感器22中获取电信号、在信号处理电路510中处理电信号并且将预定的控制信号供给到刺激电极单元520。刺激电极单元520根据所输入的控制信号具有向视神经提供刺激(电信号)的功能。
如本文所使用的，***是指包括多个装置的整个装置。
本文中所记载的优点仅仅是说明性的，不应被解释为限制性的，并且可以提供其他优点。
根据本技术的实施方案不限于上述实施方案，并且可以在不脱离本技术的精神的情况下进行各种改变。
此外，本技术也可以如下构成。
(1)一种焦点检测装置，包括：
微透镜；
构造成接收经由所述微透镜入射的光的光接收部；
设置在所述微透镜和所述光接收部之间并构造成限制所述光接收部上的光量的遮光膜；和
垂直于所述遮光膜设置的遮光壁。
(2)如(1)所述的焦点检测装置，其中所述遮光壁设置在所述遮光膜的开口部处。
(3)如(1)或(2)所述的焦点检测装置，其中所述遮光壁设置在所述遮光膜的面对所述微透镜的表面上。
(4)如(1)或(2)所述的焦点检测装置，其中所述遮光壁设置在所述遮光膜的面对所述光接收部的表面上。
(5)如(1)或(2)所述的焦点检测装置，其中所述遮光壁分别设置在所述遮光膜的面对所述微透镜和所述光接收部的表面上。
(6)如(1)或(2)所述的焦点检测装置，其中所述遮光膜在所述光接收部上的覆盖面积减小并且具有预定高度的所述遮光壁设置在所述遮光膜的面对所述微透镜的表面上，以保持当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最大值并增大感度的最小值。
(7)如(1)或(2)所述的焦点检测装置，其中具有预定高度的所述遮光壁设置在所述遮光膜的面对所述微透镜的表面上，以保持当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最小值并减小感度的最大值。
(8)如(1)或(2)所述的焦点检测装置，其中所述遮光膜在所述光接收部上的覆盖面积减小并且具有预定高度的所述遮光壁设置在所述遮光膜的面对所述微透镜的表面上，以减小当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最大值并增大感度的最小值。
(9)如(1)或(2)所述的焦点检测装置，其中所述遮光膜在所述光接收部上的覆盖面积减小并且具有预定高度的所述遮光壁设置在所述遮光膜的面对所述光接收部的表面上，以保持当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最小值并增大感度的最大值。
(10)如(1)或(2)所述的焦点检测装置，其中具有预定高度的所述遮光壁设置在所述遮光膜的面对所述光接收部的表面上，以保持当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最大值并增大感度的最小值。
(11)如(1)或(2)所述的焦点检测装置，其中所述遮光膜在所述光接收部上的覆盖面积减小并且具有预定高度的所述遮光壁设置在所述遮光膜的面对所述光接收部的表面上，以增大当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最大值并减小感度的最小值。
(12)如(1)或(2)所述的焦点检测装置，其中具有预定高度的所述遮光壁分别设置在所述遮光膜的面对所述微透镜和所述光接收部的表面上，以减小当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最大值并减小感度的最小值。
(13)一种焦点检测装置，包括：
微透镜；
构造成接收经由所述微透镜入射的光的光接收部；和
设置在所述微透镜和所述光接收部之间并构造成限制所述光接收部上的光量的多个遮光膜。
(14)如(13)所述的焦点检测装置，其中在所述多个遮光膜中靠近所述微透镜的遮光膜在所述光接收部上的覆盖面积小于靠近所述光接收部的遮光膜在所述光接收部上的覆盖面积，以保持当所述遮光膜是单层时获得的所述光接收部的感度的最大值并增大感度的最小值。
(15)一种电子设备，包括：
微透镜；
构造成接收经由所述微透镜入射的光的光接收部；
设置在所述微透镜和所述光接收部之间并构造成限制所述光接收部上的光量的遮光膜；
垂直于所述遮光膜设置的遮光壁；
构造成使用来自所述光接收部的信号检测焦点的检测部；和
构造成对从没有所述遮光膜的所述光接收部输出的信号进行处理的信号处理单元。
(16)一种焦点检测装置，包括：
包括多个透镜的透镜阵列；
包括多个受光像素的光接收部；和
在第一方向上设置在所述透镜阵列和所述光接收部之间的遮光单元，
其中
所述透镜阵列包括第一透镜和第二透镜，
所述光接收部包括与第一透镜对向的第一受光像素和与第二透镜对向的第二受光像素，和
所述遮光单元包括与第一透镜重叠并在第一方向突出的第一突起区域和与第二透镜重叠并在第一方向突出的第二突起区域。
(17)如(16)所述的焦点检测装置，其中
所述遮光单元包括
与第一透镜和第二透镜重叠的遮光膜，
在第一突起区域中在第一方向延伸的第一遮光壁，和
在第二突起区域中在第一方向延伸的第二遮光壁。
(18)如(16)或(17)所述的焦点检测装置，其中第一遮光壁和第二遮光壁在第一方向上比所述遮光膜厚。
附图标记说明
214 光电二极管
216 遮光膜
220 微透镜
230 开口部
301，302，303，304，305，306，307，308 遮光壁
309 遮光膜

Claims (14)

1.一种焦点检测装置，包括：
微透镜；
构造成接收经由所述微透镜入射的光的光接收部；
设置在所述微透镜和所述光接收部之间并构造成限制所述光接收部上的光量的遮光膜；和
垂直于所述遮光膜设置的遮光壁，
其中所述遮光壁设置在所述遮光膜的开口部处。
2.如权利要求1所述的焦点检测装置，其中所述遮光壁设置在所述遮光膜的面对所述微透镜的表面上。
3.如权利要求1所述的焦点检测装置，其中所述遮光壁设置在所述遮光膜的面对所述光接收部的表面上。
4.如权利要求1所述的焦点检测装置，其中所述遮光壁分别设置在所述遮光膜的面对所述微透镜和所述光接收部的表面上。
5.如权利要求1所述的焦点检测装置，其中所述遮光膜在所述光接收部上的覆盖面积减小并且具有预定高度的所述遮光壁设置在所述遮光膜的面对所述微透镜的表面上，以保持当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最大值并增大感度的最小值。
6.如权利要求1所述的焦点检测装置，其中具有预定高度的所述遮光壁设置在所述遮光膜的面对所述微透镜的表面上，以保持当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最小值并减小感度的最大值。
7.如权利要求1所述的焦点检测装置，其中所述遮光膜在所述光接收部上的覆盖面积减小并且具有预定高度的所述遮光壁设置在所述遮光膜的面对所述微透镜的表面上，以减小当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最大值并增大感度的最小值。
8.如权利要求1所述的焦点检测装置，其中所述遮光膜在所述光接收部上的覆盖面积减小并且具有预定高度的所述遮光壁设置在所述遮光膜的面对所述光接收部的表面上，以保持当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最小值并增大感度的最大值。
9.如权利要求1所述的焦点检测装置，其中具有预定高度的所述遮光壁设置在所述遮光膜的面对所述光接收部的表面上，以保持当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最大值并增大感度的最小值。
10.如权利要求1所述的焦点检测装置，其中所述遮光膜在所述光接收部上的覆盖面积减小并且具有预定高度的所述遮光壁设置在所述遮光膜的面对所述光接收部的表面上，以增大当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最大值并减小感度的最小值。
11.如权利要求1所述的焦点检测装置，其中具有预定高度的所述遮光壁分别设置在所述遮光膜的面对所述微透镜和所述光接收部的表面上，以减小当所述焦点检测装置具有所述遮光膜而没有所述遮光壁时获得的所述光接收部的感度的最大值并减小感度的最小值。
12.一种电子设备，包括：
微透镜；
构造成接收经由所述微透镜入射的光的光接收部；
设置在所述微透镜和所述光接收部之间并构造成限制所述光接收部上的光量的遮光膜；
垂直于所述遮光膜设置的遮光壁；
构造成使用来自所述光接收部的信号检测焦点的检测部；和
构造成对从没有所述遮光膜的所述光接收部输出的信号进行处理的信号处理单元，
其中所述遮光壁设置在所述遮光膜的开口部处。
13.一种焦点检测装置，包括：
包括多个透镜的透镜阵列；
包括多个受光像素的光接收部；和
在第一方向上设置在所述透镜阵列和所述光接收部之间的遮光单元，
其中
所述透镜阵列包括第一透镜和第二透镜，
所述光接收部包括与第一透镜对向的第一受光像素和与第二透镜对向的第二受光像素，
所述遮光单元包括与第一透镜重叠并在第一方向突出的第一突起区域和与第二透镜重叠并在第一方向突出的第二突起区域，
所述遮光单元还包括
与第一透镜和第二透镜重叠的遮光膜，
在第一突起区域中在第一方向延伸的第一遮光壁，和
在第二突起区域中在第一方向延伸的第二遮光壁，和
其中第一遮光壁和第二遮光壁设置在所述遮光膜的开口部处。
14.如权利要求13所述的焦点检测装置，其中第一遮光壁和第二遮光壁在第一方向上比所述遮光膜厚。
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