(57)【要約】【課題】位相差画素への混色を抑え、正確な位相差ＡＦを行う。【解決手段】固体撮像装置１０は、フォトダイオードによって入射光量応じた電荷を蓄積する複数の画素が配列された受光領域に、所定方向からの光を選択的に受光する複数の位相差画素４２ａ，４２ｂを備え、位相差画素４２ａ，４２ｂに隣接する少なくとも１つの画素が、調光画素４３になっている。調光画素４３は、印加される電圧に応じて透過光量が変化する調光素子５５を有し、位相差画素４２ａ，４２ｂで蓄積した電荷に基づいて測距を行う場合に調光素子５５を不透明にし、被写体を撮像する場合に調光素子５５を透明にする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光量に応じた電荷を蓄積する複数の画素が配列された受光領域に設けられ、左右方向から入射する入射光束の一方を選択的に受光し、受光した前記入射光束に応じた電荷を蓄積する一対の位相差画素と、
透過光量が変化する調光素子を有し、前記位相差画素に隣接して配置された調光画素と、
前記位相差画素によって位相差オートフォーカスに用いる電荷を蓄積する場合に、前記調光素子を不透明にする調光制御部と、
を備える固体撮像装置。
【請求項２】
前記位相差画素に隣接する全ての画素が前記調光画素である請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記受光領域の前記位相差画素を除く全ての前記画素が前記調光画素である請求項１または２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記調光画素は、各々独立して透過光量を調節可能な前記調光素子を複数備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記調光画素は、前記調光素子を２つ備え、
前記調光制御部は、前記位相差画素で位相差オートフォーカスに用いる電荷を蓄積する場合に２つの前記調光画素を両方とも不透明にし、被写体を撮像する場合には２つの前記調光画素のうち少なくとも一方を透明にする請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記調光画素は、前記調光素子を４つ備え、
前記調光制御部は、前記位相差画素で位相差オートフォーカスに用いる電荷を蓄積する場合に４つの前記調光画素を全て不透明にし、被写体を撮像する場合には４つの前記調光画素のうち少なくとも２つを透明にする請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記位相差画素は、フォトダイオードの一部を覆う前記調光素子を備え、
前記調光制御部は、前記位相差画素で位相差オートフォーカスに用いる電荷を蓄積する場合に、前記位相差画素の前記調光素子を不透明にして位相差オートフォーカスに用いる電荷を蓄積させるとともに、被写体を撮像する場合には前記位相差画素の前記調光素子を透明にして、左右方向からの前記入射光束を全て受光させる請求項１〜６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記位相差画素は、第１の調光素子，第２の調光素子，第３の調光素子，第４の調光素子の４つの前記調光素子を備え、
前記受光領域内に、前記第１〜第４の調光素子の配置が左右対称なものと、前記第１〜第４の調光素子の配置が上下対称なものを含む請求項７記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記調光素子は、一対の透明電極と、前記一対の透明電極の間に設けられ、透明な所定基材中に配向粒子が分散配置された層とを備え、
前記調光制御部は、前記一対の透明電極間に印加する電圧を調節して前記配向粒子の配向方向を変えることにより、前記調光素子の透過光量を調節する請求項１〜８のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記調光素子は、第１の透明電極と、酸化されることによって着色する酸化発色層と、前記酸化発色層の着色に関与するイオンを通す絶縁性のイオン導電層と、前記イオン導電層を介して還元されることによって着色する還元発色層と、第２の透明電極をこの順に積層して形成されるエレクトロクロミック素子であり、
前記調光制御部は、前記第１の透明電極及び前記第２の透明電極との間に印加する電圧を調節して、前記酸化発色層と前記還元発色層の着色を制御することにより、前記調光素子の透過光量を調節する請求項１〜８のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記調光素子は、一対の透明電極と、高分子ネットワークの間隙に液晶分子が充填された構造を有する高分子液晶複合層と備え、
前記調光制御部は、前記一対の透明電極間に印加する電圧を調節して前記配向粒子の配向方向を変えることにより、前記調光素子の透過光量を調節する請求項１〜８のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記調光素子は、第１の偏光板と、第１の透明電極と、液晶分子からなる液晶層と、第２の透明電極と、第２の偏光板とを備え、
前記調光制御部は、前記第１の透明電極と前記第２の透明電極とに印加する電圧を調節し、前記液晶分子の配向方向を制御することにより前記調光素子の透過光量を調節する請求項１〜８のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出等に利用される非対称な画素を有する固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機やスマートフォン等の携帯機器に搭載されるカメラモジュールやデジタルカメラにはオートフォーカス機能がほぼ標準的に搭載されている。オートフォーカス（ＡＦ）機能を実現するための方法は複数知られており、例えば、近年のカメラモジュールやデジタルカメラでは、像のコントラストが最大になるように焦点調節を行うコントラスト検出方式（いわゆるコントラストＡＦ）や、視差による位相差に基づいてフォーカスレンズの合焦位置を演算によって求める位相差検出方式（以下、位相差ＡＦという）が多く用いられている。
【０００３】
位相差ＡＦには、例えば、特許文献１に記載の固体撮像装置のように、複数の画素が配列された受光領域内の所定箇所に、左右方向に非対称な形状に形成された焦点検出用画素（以下、位相差画素）を有する固体撮像装置が用いられる。そして、位相差画素が左右いずれかの方向から入射する光を選択的に受光することにより得られる信号に基づいて、位相差（視差）を算出し、位相差が小さくなるように撮像レンズを駆動することにより焦点調節を行う。また、特許文献１ではカラーフィルタを左右方向に非対称にすることで位相差画素を形成しているが、フォトダイオードの中心に対して開口を偏心して配置したり、層内レンズを非対称形状にしたりすることで位相差画素を形成するものも知られている。
【０００４】
また、位相差ＡＦに用いるような左右方向に非対称形状に形成された画素は、単眼の３Ｄ撮像装置にも用いられることがある。単眼３Ｄ撮像装置は、１つの固体撮像装置によって左右に視差のある立体視用の２枚の画像を同時に得る撮像装置であり、位相差画素と同様の非対称な画素が撮像領域の全面に配列され、１個のオンチップマイクロレンズに対して２つのフォトダイオードを設けることによって位相差画素が形成される（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−００３００９号公報
【特許文献２】国際公開２０１２／０２６２９２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
固体撮像装置で被写体を撮像する場合、混色（クロストーク）によるノイズの発生が問題になることがある。混色は、例えば、画素を駆動するための配線等を設ける都合で、カラーフィルタとフォトダイオードが離れている場合に、カラーフィルタを斜めに入射した光が、対応するフォトダイオードでなく、隣接する画素のフォトダイオードに入射することによって発生する場合がある。また、カラーフィルタとフォトダイオードがごく近くに配設されていても、フォトダイオードに斜めに入射した光が、隣接する画素のフォトダイオードに到達して光電変換され、混色が発生する場合がある。後者の混色は、特に画素が微細なほど顕著になる傾向がある。
【０００７】
混色によるノイズは撮影画像の解像度を低下させてしまうという問題があるが、位相差画素を有する固体撮像装置では、位相差画素に周辺の通常画素（対称な形状の画素）からの混色が発生すると、位相差ＡＦによる焦点調節が不正確になるというさらなる問題も生じる。具体的には、位相差画素は前述のように非対称な形状で特定の方向からの光を選択的に受光するので、対称な形状で全方向からの光を受光する通常画素と比較すると入射光量が少ない。このため、位相差画素に通常画素からの混色が僅かでも発生すると、相対的にＳ／Ｎの悪化が深刻であり、位相差ＡＦの正確性が損なわれる。こうしたことから、位相差画素を有する固体撮像装置では、特に位相差画素への混色を確実に抑えることが望ましい。
【０００８】
本発明は、位相差画素への混色を抑えた固体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の固体撮像装置は、一対の位相差画素と、調光画素と、調光制御部とを備える。位相差画素は、入射光量に応じた電荷を蓄積する複数の画素が配列された受光領域に設けられ、左右方向から入射する入射光束の一方を選択的に受光し、受光した入射光束に応じた電荷を蓄積する。調光画素は、透過光量が変化する調光素子を有し、位相差画素に隣接して配置された画素である。調光制御部は、位相差画素によって位相差オートフォーカスに用いる電荷を蓄積する場合に、調光素子を不透明にする。
【００１０】
位相差画素に隣接する全ての画素が調光画素であることが好ましい。受光領域の位相差画素を除く全ての画素を調光画素にしてもよい。
【００１１】
また、調光画素は、各々独立して透過光量を調節可能な調光素子を複数備えていてもよい。
【００１２】
例えば、調光画素が調光素子を２つ備えていても良い。この場合、調光制御部は、位相差画素で位相差オートフォーカスに用いる電荷を蓄積する場合に２つの調光画素を両方とも不透明にし、被写体を撮像する場合は２つの調光画素のうち少なくとも一方を透明にする。
【００１３】
また、調光画素が調光素子を４つ備えていても良い。この場合、調光制御部は、位相差画素で位相差オートフォーカスに用いる電荷を蓄積する場合には４つの調光画素を全て不透明にし、被写体を撮像する場合には４つの調光画素のうち少なくとも２つを透明にする。
【００１４】
位相差画素がフォトダイオードの一部を覆う調光素子を備えていても良い。この場合、調光制御部は、位相差画素で位相差オートフォーカスに用いる電荷を蓄積する場合には位相差画素の調光素子を不透明にして位相差オートフォーカスに用いる電荷を蓄積させる。そして、被写体を撮像する場合には位相差画素の調光素子を透明にして、左右方向からの入射光束を全て受光させ、通常の画素として機能させる。
【００１５】
位相差画素は、第１の調光素子，第２の調光素子，第３の調光素子，第４の調光素子の４つの前記調光素子を備えていても良い。この場合、受光領域内に、第１〜第４の調光素子の配置が左右対称なものと、第１〜第４の調光素子の配置が上下対称なものを含むようにするとよい。なお、ここでいう「左右」とは、画素が配列された撮像面内のある任意の方向（例えばこの方向をＸ方向とする）である。そして、この方向（Ｘ方向）に垂直な方向（例えばＹ方向）が「上下」である。
【００１６】
調光素子は、例えば、一対の透明電極と、前記一対の透明電極の間に設けられ、透明な所定基材中に配向粒子が分散配置された層とを備えたものである。この場合、調光制御部は、一対の透明電極間に印加する電圧を調節して配向粒子の配向方向を変えることにより、調光素子の透過光量を調節する。
【００１７】
調光素子は、第１の透明電極と、酸化されることによって着色する酸化発色層と、前記酸化発色層の着色に関与するイオンを通す絶縁性のイオン導電層と、イオン導電層を介して還元されることによって着色する還元発色層と、第２の透明電極をこの順に積層して形成されるエレクトロクロミック素子であってもよい。この場合、調光制御部は、第１の透明電極及び第２の透明電極との間に印加する電圧を調節して、酸化発色層と還元発色層の着色を制御することにより、調光素子の透過光量を調節する。
【００１８】
また、調光素子は、一対の透明電極と、高分子ネットワークの間隙に液晶分子が充填された構造を有する高分子液晶複合層と備えたものでも良い。この場合、調光制御部は、一対の透明電極間に印加する電圧を調節して配向粒子の配向方向を変えることにより、調光素子の透過光量を調節する。
【００１９】
また、調光素子は、第１の偏光板と、第１の透明電極と、液晶分子からなる液晶層と、第２の透明電極と、第２の偏光板とを備えたものでもよい。この場合、調光制御部は、第１の透明電極と第２の透明電極とに印加する電圧を調節し、液晶分子の配向方向を制御することにより調光素子の透過光量を調節する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、透過光量を自在に調節可能な超高画素を位相差画素の周辺に設け、位相差ＡＦを行う場合には調光画素を不透明にして調光画素を遮光するので、位相差画素への混色を確実に防止し、正確な位相差ＡＦを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】固体撮像装置を示す説明図である。
【図２】カラーフィルタの配列を示す説明図である。
【図３】固体撮像装置の断面図である。
【図４】調光素子とその配線等を示す説明図である。
【図５】調光素子の概略的構成を示す断面図である。
【図６】調光素子を用いて位相差画素を形成した固体撮像装置を示す説明図である。
【図７】位相差画素以外の画素を全て調光画素にした固体撮像装置を示す説明図である。
【図８】位相差画素及び調光画素を２つの調光素子を用いて形成した固体撮像装置を示す説明図である。
【図９】被写体を撮像する場合の動作を示す説明図である。
【図１０】位相差ＡＦを行う場合の動作を示す説明図である。
【図１１】３Ｄ撮影をする場合の動作を示す説明図である。
【図１２】４つの調光素子を用いて位相差画素を形成した固体撮像装置を示す説明図である。
【図１３】位相差画素を４つの調光素子を用いて形成した場合の作用を示す説明図である。
【図１４】上下方向の視差を得る場合の動作を示す説明図である。
【図１５】斜め方向の視差を得る場合の動作を示す説明図である。
【図１６】斜め方向の視差を得る場合の他の動作態様を示す説明図である。
【図１７】調光画素を４つの調光素子を用いて形成した固体撮像装置を示す説明図である。
【図１８】位相差ＡＦを行う場合の動作を示す説明図である。
【図１９】３Ｄ撮影を行う場合の動作を示す説明図である。
【図２０】ハニカム配列の固体撮像装置を示す説明図である。
【図２１】別のハニカム配列の固体撮像装置を示す説明図である。
【図２２】カラーフィルタがベイヤー配列の固体撮像装置を示す説明図である。
【図２３】表面照射型の固体撮像装置の断面図である。
【図２４】調光素子として用いるエレクトロクロミック素子の断面図である。
【図２５】調光素子として用いるＰＮＬＣの断面図である。
【図２６】調光素子として用いる液晶デバイスの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［第１実施形態］
図１に示すように、固体撮像装置１０はＣＭＯＳ型イメージセンサであり、受光領域１１と垂直走査回路１３、水平走査回路１４、出力回路１６、制御回路１７等を備える。
【００２３】
受光領域１１は、複数の画素２１が水平方向（Ｘ方向）及び垂直方向（Ｙ方向）に沿って正方配列された領域である。受光領域１１には、撮像レンズによって被写体の像が結像され、各画素２１は光電変換により、入射光量に応じた電荷を蓄積する。
【００２４】
画素２１は、フォトダイオード（以下、ＰＤという）２２、リセットトランジスタ（以下、Ｔｒという）２３、アンプトランジスタ（以下、Ｔａという）２４、選択トランジスタ（以下、Ｔｓという）２５を備えている。Ｔｒ２３，Ｔａ２４，Ｔｓ２５は例えばｎ型のＭＯＳトランジスタである。また、各画素２１には、各画素２１には、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）のいずれかの色のカラーフィルタ４１（図２参照）が設けられており、各画素２１は対応するカラーフィルタ４１の色の光を光電変換する。
【００２５】
なお、受光領域１１に配列されている画素２１は、通常画素、位相差画素、超高画素のいずれかである。通常画素は、撮影画像の生成に利用される画素であり、対称な形状に形成され、全方向からの入射光を偏りなく受光して光電変換する。位相差画素は、位相差ＡＦに用いられる画素であり、入射光の一部を選択的に受光する。調光画素は、入射光量を調節可能な画素であり、少なくとも位相差画素に隣接する画素がこの調光画素になっている。これらの各画素は、立体的構造がそれぞれ異なっているが、光電変換をし、その電荷を読み出すための基本的な電気的構成は同じである。このため、図１では通常画素、位相差画素、調光画素の３種の画素を各々区別せずに、受光領域１１内の画素を全て画素２１としている。
【００２６】
ＰＤ２２は光電変換により、入射光量に応じた電荷を生成する素子であり、アノードがグラウンドに接続されており、カソードがＴａ２４のゲート電極に接続されている。ＰＤ２２のカソードとＴａ２４のゲート電極の接続部分がフローティングディフュージョン（以下、ＦＤという）２６であり、ここにＰＤ２２で生成された電荷が蓄積される。
【００２７】
Ｔｒ２３は、ソース電極がＦＤ２６に接続され、ドレイン電極には電源電圧ＶＤＤ（図示しない）が印加される。また、Ｔｒ２３のゲート電極はリセット線２７に接続されている。Ｔｒ２３は、リセット線２６を介して垂直走査線１３からゲート電極にリセットパルスが印加されることによりオン状態になる。Ｔｒ２３がオン状態になると、ＦＤ２６に電源電圧ＶＤＤが印加され、ＦＤ２６に蓄積された電荷が破棄される。
【００２８】
Ｔａ２４は、ゲート電極がＦＤ２６に接続され、ドレイン電極には電源電圧ＶＤＤが印加されている。また、信号電圧が出力されるソース電極は、Ｔｓ２５のドレイン電極に接続されている。Ｔａ２４は、ＦＤ２６に蓄積された電荷量に応じた信号電圧をソース電極に出力する。
【００２９】
Ｔｓ２５は、ドレイン電極がＴａ２４のソース電極に接続され、ソース電極は信号線２８に接続されている。また、Ｔｓ２５のゲート電極は、行選択線２９に接続されている。Ｔｓ２５は、行選択線２９を介して垂直走査回路１３から選択パルスが入力されるとオン状態になり、Ｔａ２４から出力された信号電圧を信号線２８に出力する。
【００３０】
垂直走査回路１３は、画素２１の駆動回路であり、各行のリセット線２７と行選択線２９が接続されている。垂直走査回路１３は、選択された行のリセット線２７にリセットパルスを入力し、また、行選択線２９に選択パルスを入力してＴｒ２３やＴｓ２５の動作を制御することにより、前述のように各画素２１を動作させる。
【００３１】
水平走査回路１４は、各信号線２８上に設けられた列選択トランジスタ（Ｔｃ）３２のうち１つをオンにすることにより、信号電圧の読み出しを行う列を選択する。
【００３２】
信号線２８は、各画素２１からの信号電圧を読み出すための配線であり、画素２１の列毎に設けられている。また、信号線２８の末端には、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路３１と列選択トランジスタ３２が設けられている。ＣＤＳ回路３１は、制御回路１７から入力されるクロック信号に基づいて動作し、垂直走査回路１３によって選択された行選択線２９上の画素２１から、読み出しに伴うノイズが除去されるように電圧信号をサンプリングし、保持する。水平走査回路１４によって列選択トランジスタ３２がオンにされることによって、ＣＤＳ回路３１が保持する電圧信号は出力バスライン３３を介して出力回路１６に出力される。
【００３３】
出力回路１６は、ＣＤＳ３１から入力される電圧信号を増幅するアンプ３４と、アンプ３４で増幅された電圧信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路３５を備える。アンプ３４のゲインは可変であり、撮影モード等の設定に応じて適宜調節される。
【００３４】
制御回路１７は、垂直走査回路１３や水平走査回路１４等の各部と接続されており、固体撮像装置１０の各部を統括的に制御する。例えば、垂直走査回路１３や水平走査回路１４の動作は制御回路１７から入力されるクロック信号等の制御信号に基づいて動作する。また、ＣＤＳ３１の動作やアンプ３４のゲイン等も制御回路１７によって制御される。
【００３５】
図２に示すように、固体撮像装置１０のカラーフィルタ４１は、６×６画素の色配列を１単位とする長い周期性を有している。より詳しくは、カラーフィルタ４１は、３×３画素の色配列からなる２種類のサブユニット４１ａ，４１ｂをそれぞれ対角の位置に配置した配列である。第１サブユニット４１ａは、３×３画素の中央及び対角位置に緑色（Ｇ）フィルタが配置され、左右中央に青色（Ｂ）フィルタを、上下中央に赤色（Ｒ）フィルタが配置されたサブユニットである。第２サブユニット４１ｂは、３×３画素の中央及び対角位置にＧフィルタが配置されている点は第１サブユニット４１ａと同様であるが、ＢフィルタとＲフィルタが第１サブユニット４１ａとは逆になっており、左右中央にはＲフィルタが配置され、上下中央にはＢフィルタが配置される。
【００３６】
例えば、２×２画素の色配列を１単位としたベイヤー配列と比較すると、カラーフィルタ４１は長い周期性を有するので、固体撮像装置１０では光学的ローパスフィルタを用いなくてもモアレの発生を抑えることができる。また、カラーフィルタ４１を採用した固体撮像装置１０では、縦方向（垂直方向）及び横方向（水平方向）に必ずＲＧＢの画素が存在するので、偽色が抑えられ、正確な色再現が可能である。
【００３７】
位相差画素４２ａは、入射光の右側（Ｘ方向正側）半分の光束を選択的に受光して光電変換をする画素であり、例えば、右上の第１サブユニット４１ａの左下に位置するＧ画素に形成される。位相差画素４２ｂは、入射光の左側（Ｘ方向負側）半分の光束を選択的に受光して光電変換をする画素であり、例えば、左上の第２サブユニット４１ｂの左下に位置するＧ画素に形成される。位相差ＡＦを行う場合、これらの位相差画素４２ａ，４２ｂの対から得られた視差がある電圧信号（あるいはこれらの電圧信号に応じた画素値）に基づいて合焦評価が行われる。そして、合焦評価の結果に応じてベストピントになるように撮像レンズの位置が自動調節される。
【００３８】
一方、位相差画素４２ａ，４２ｂは上述のように入射光のうち左右いずれかの一部の光束を選択的に受光するので、通常画素と比較して受光量が少ない。このため、被写体の撮影画像を得る場合、位相差画素４２ａ，４２ｂの画素値は、例えば、いわゆるゲイン補正により、もとの画素値を所定倍して通常画素と同等の受光量に相当する画素値に補正して撮影画像の生成に用いられる。あるいは、周辺の通常画素４４の画素値を用いて補間により生成した画素値が代替として用いられる。
【００３９】
調光画素４３は各々に入射光量を調節可能な画素であり、少なくとも位相差画素４２ａ，４２ｂに隣接する画素が調光画素４３になっている。すなわち、位相差画素４２ａの縦，横，斜め方向に隣接する８個の画素が調光画素４３になっている。同様に、位相差画素４２ｂに隣接する８個の画素も調光画素４３になっている。位相差ＡＦを行う場合、これらの調光画素４３は遮光状態になり、入射光は対応するＰＳ２２には到達しない。一方、被写体を撮像する場合、調光画素４３は透明状態になり、入射光は偏りなく対応するＰＳ２２に到達し、光電変換される。このため、被写体を撮像する場合、調光画素４３は通常画素として機能する。
【００４０】
上述の位相差画素４２ａ，４２ｂ及び調光画素４３以外の画素は、通常画素４４である。通常画素４４は、位相差ＡＦを行う場合も、被写体を撮像する場合も、上下左右の各方向の入射光を偏りなく受光して光電変換する。通常画素４４の画素値は、そのままスルー画像や撮影画像の生成に使用される。
【００４１】
なお、位相差画素４２ａ，４２ｂは受光領域１１の前面に満遍なく設けられているが、複数あるカラーフィルタ４１の６×６画素の単位中に必ず位相差画素４２ａ，４２ｂが設けられているわけではない。受光領域１１の各画素２１をカラーフィルタ４１の６×６画素の単位でみた場合、位相差画素４２ａ，４２ｂが設けられていない単位もある。但し、カラーフィルタ４１の６×６画素の単位や受光領域１１内での位相差画素４２ａ，４２ｂに関わらず、位相差画素４２ａ，４２ｂに隣接する画素は全て調光画素４３になっている。このため、隣接する単位に位相差画素４２ａ，４２ｂが設けられている場合、位相差画素４２ａ，４２ｂが設けられていない単位でも場合でも、一部の画素が調光画素４３になっていることがある。例えば、図２のように、位相差画素４２ｂの左，左上，左下の画素は、位相差画素４２ｂが属する破線で示す単位の画素ではないが、位相差画素４２ｂが隣接する単位に設けられているために調光画素４３になっている。
【００４２】
図３に示すように、固体撮像装置１０は、裏面照射（ＢＳＩ；ｂａｃｋ  ｓｉｄｅ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ）型のＣＭＯＳイメージセンサであり、支持基板５１、配線層５２、ｐ型半導体基板５３、調光層５４、カラーフィルタ４１、マイクロレンズ５８等で構成される。ｐ型半導体基板５３に対して配線層５２が設けられている側が固体撮像装置１０の「表面」であり、カラーフィルタ４１や調光層５４，マイクロレンズ５８が設けられている側が「裏面」である。固体撮像装置１０には、マイクロレンズ５８、カラーフィルタ４１、調光層５４を介して裏面側からＰＤ２２に光が入射される。
【００４３】
支持基板５１は、例えばシリコン基板であり、裏面照射型の固体撮像装置１０を製造する過程で、ｐ型半導体基板５３の裏面を露呈させ、ｐ型半導体基板５３を薄型化するために、配線層５２の表面に接合される。
【００４４】
配線層５２は、ｐ型半導体基板５３の表面に形成され、配線層５２内に設けられた配線５２ａによって、各画素２１（位相差画素４２ａ，４２ｂ，調光画素４３，及び通常画素４４）を形成するトランジスタ（Ｔｒ２３，Ｔａ２４，Ｔｓ２５）や、各画素２１を駆動するための垂直走査回路１３，水平走査回路１４，出力回路１６，制御回路１７，ＣＤＳ３１等の各種回路、リセット線２７，信号線２８，行選択線２９、出力バスライン３３等の各種配線が形成される。
【００４５】
ＰＤ２２は、ｐ型半導体基板５３と、ｐ型半導体基板５３内に形成されたｎ型半導体領域のＰＮ接合によって形成される。ｐ型半導体基板５３は薄型化されており、破線で示すＰＤ２２の光電変換領域は、ｐ型半導体基板５３の裏面近傍にまで達している。ＰＤ２２が光電変換により生成した電荷は、配線層５２との界面近傍に蓄積される。なお、各ＰＤ２２は図示しない分離層（例えばｐ＋層）によって分離されている。
【００４６】
調光層５４は、ｐ型半導体基板５３の裏面側に設けられ、調光素子５５，遮光膜５６，絶縁膜５７からなる。調光素子５５は、可視光の透過光量（透過率）を調節することができる素子であり、例えば、所定電圧が印加されている場合にはほぼ透明であり、印加する電圧を下げると徐々に不透明になる。一方、電圧を印加しない状態にすると（あるいは透明電極５５Ａの電位をグラウンドにする等により電圧を印加しない状態にする）と、調光素子５５の透過率はほぼ０％（〜数％程度）になる。調光素子５５は、各々独立して制御できる状態で、各々の調光画素４３のＰＤ２２を覆って設けられている。調光素子５５が透明な場合には、マイクロレンズ５８及びカラーフィルタ４１を介して入射する光は調光素子５５を透過してＰＤ２２に到達する。調光素子５５が不透明な場合には、入射光は調光素子５５によって遮られ、少なくとも減光されてＰＤ２２に入射する。
【００４７】
遮光膜５６は、例えば金属薄膜からなり、常に遮る。遮光膜５６は、位相差画素４２ａ，４２ｂのＰＤ２２の一部を覆って設けられている。また、位相差画素４２ａと位相差画素４２ｂとでは遮光膜５６の配置が左右対称になっている。すなわち、位相差画素４２ａでは、遮光膜５６はＰＤ２２の左側半分を覆う位置に設けられ、位相差画素４２ｂでは、遮光膜５６はＰＤ２２の右側半分を覆う位置に設けられている。これにより、位相差画素４２ａでは入射光の左側半分が遮られるので、位相差画素４２ａは右側から入射する光を選択的に受光する。同様に、位相差画素４２ｂは遮光膜５６によって入射光の右側半分が遮られるので、位相差画素４２ｂは左側から入射する光を選択的に受光する。
【００４８】
絶縁膜５７は、透明電極５７５５Ａ，５５Ｂとｐ型半導体基板５３の間を絶縁するとともに、透明電極５５Ａ，５５Ｂ上を平坦化する平坦化膜でもある。このため、通常画素４３上の調光層５４は絶縁膜５７のみで形成されている。絶縁膜５７は、例えば、ＢＰＳＧ等の透明で導電性のない材料で形成される。なお、絶縁膜５７は、調光素子５５や遮光膜５６とｐ型半導体基板５３の間を絶縁する。また、絶縁膜５７は、調光素子５５や遮光膜５６を設けたことによる凹凸を平坦化する平坦化膜を兼ねている。
【００４９】
カラーフィルタ４１は調光層５４上に、各色セグメントがＰＤ２２にそれぞれ対応するように設けられている。カラーフィルタ４１の色配列については前述の通りであり、マイクロレンズ５８によって集光される光束はカラーフィルタ４１を通ることによってＲ，Ｇ，Ｂのいずれかの色になってＰＤ２２に入射する。
【００５０】
マイクロレンズ５８は、各ＰＤ２２に対応するように、カラーフィルタ４１上に設けられており、形状は概ね半球であり、入射光を対応するＰＤ２２に集光する。なお、受光領域１１の中心においては、マイクロレンズ５８の中心はＰＤ２２の中心にほぼ一致しているが、受光領域１１の周辺部分にあるものほど主光線角度に応じて受光領域１１の中心方向にオフセットして配置（スケーリング）されている。これにより、受光領域１１の周辺部分において、ＰＤ２２に斜めに入射する光束も対応するＰＤ２２に効率良く集光される。
【００５１】
図４に示すように、固体撮像装置１０は、調光制御部６１と、調光制御部６１と調光素子５５をそれぞれ接続する配線６３を有し、調光制御部６１によって調光素子５５に印加する電圧を制御する。
【００５２】
調光制御部６１は、配線６３を介し、必要に応じて調光素子５５に電圧を印加するための回路であり、制御部１７から入力される制御信号に基づいて調光素子５５に電圧を印加するタイミングや印加する電圧の大きさを調節する。具体的には、調光制御部６１は、位相差ＡＦを行う場合に調光素子５５に印加する電圧を零電圧にして、調光素子５５を不透明な状態にする。一方、被写体を撮像する場合、調光制御部６１は、調光素子５５に所定電圧を印加し、調光素子５５を透明な状態にする。これにより、位相差ＡＦを行う場合、調光画素４３は遮光画素になり、被写体を撮像する場合、調光画素４３は通常画素として機能する。
【００５３】
なお、調光制御部６１は、制御部１７と同様に配線層５２の配線５２ａ等によって形成される。一方、調光制御部６１と調光素子５５を接続する配線６３は、調光層５４内に、例えばポリシリコン等によって形成される。このため、調光制御部６１と配線６３は、ｐ型半導体基板５３を貫通するビアホール（スルーホールとも言う。図示しない）を介して接続される。
【００５４】
図５に示すように、調光素子５５は、例えば、ＳＰＤ（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｄｅｖｉｃｅ。懸濁粒子デバイスとも言う）であり、一対の透明電極７１ａ，７１ｂと、ＳＰＤ層７２からなる。透明電極７１ａ，７１ｂは、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）からなる。透明電極７１ａはｐ型半導体基板５３側に設けられた下部電極であり、透明電極７１ｂはカラーフィルタ４１及びマイクロレンズ５８側に設けられた上部電極である。第１調光制御部６１はこれらの透明電極７１ａ，７１ｂ間に所定電圧を印加することにより、ＳＰＤ層７２の透過光量を調節する。
【００５５】
ＳＰＤ層７２は、透明な樹脂７２ａにマイクロカプセル７２ｂが分散配置された層である。樹脂７２ａは例えば紫外線硬化樹脂からなり、マイクロカプセル７２ｂには配向粒子７２ｃ（例えば液晶分子）が封入されている。ＳＰＤ層７２の上下を挟み込む透明電極７１ａ，７１ｂに所定電圧が印加されている場合、図５（Ａ）に示すように、各々の配向粒子７２ｃの配向方向がほぼ整列され、入射光は調光素子５５Ａを透過する。一方、図５（Ｂ）に示すように、透明電極７１ａ，７１ｂに電圧が印加されていない場合、各々の配向粒子７１ａ，７１ｂの配向方向はほぼランダムになる。このため、透明電極７１ａ，７１ｂ間に電圧が印加されていない場合、調光素子５５への入射光は配向粒子７２ｃに散乱されるので、調光素子５５は不透明な状態になる。このように、透明電極７１ａ，７１ｂに印加する電圧を零電圧と所定電圧との間で調節し、配向粒子７２ｃの配向方向の整列度合いを調節することによって、調光素子５５は、透過光量（透過率，あるいは不透明度）を調節することができる。
【００５６】
以下、上述のように構成される固体撮像装置１０の作用を説明する。まず、位相差ＡＦを行う場合、固体撮像装置１０は、調光制御部６１によって調光素子５５に印加する電圧を零電圧にし、不透明な状態にする。これにより、調光画素４３への入射光はほぼ全て調光素子５５によって遮られる（少なくとも減光される）ので、調光画素４３では、隣接する位相差画素４２ａ，４２ｂに混入する可能性がある電荷自体が生じなくなる。したがって、固体撮像装置１０は、位相差画素４２ａ，４２ｂへの混色を抑え、正確な位相差ＡＦを行うことができる。
【００５７】
また、被写体を撮像する場合、固体撮像装置１０は、調光制御部６１によって調光素子５５に所定電圧を印加し、透明な状態にする。これにより、調光画素４３への入射光はＰＤ２２に到達するようになり、調光画素４３は通常画素４４と同様に機能し、調光画素４３の画素値を撮影画像に使用することができる。
【００５８】
例えば、位相差ＡＦを行う場合に位相差画素４２ａ，４２ｂへの混色を防ぐために、位相差画素４２ａ，４２ｂに隣接する画素を遮光しておけば、固体撮像装置１０と同様に位相差画素４２ａ，４２ｂへの混色を抑えることができる。しかし、位相差画素４２ａ，４２ｂに隣接する画素を単に遮光画素にしておくと、被写体を撮像する場合にもこの遮光画素からは画素値が得られないので、撮影画像を生成する場合には、位相差画素４２ａ，４２ｂだけでなく、その周辺の遮光画素までもが、正常な画素値が得られない欠陥画素になる。もちろん、欠陥画素がある場合に被写体の画像を生成するには、周辺の通常画素に基づいた補間等により、欠陥画素の画素値を生成しなければならないが、位相差画素とその周囲の遮光画素というクラスタ状の大きな欠陥を補間等により正確に補正することは難しい。こうしたクラスタ状の欠陥を補間等によって補正が可能であるとしても、例えば、位相差画素１画素の画素値を補間等により補正する場合と比較すれば、少なくとも正確性に欠け、画質（欠陥部分の解像度等）が良くない。
【００５９】
この点、固体撮像装置１０は、位相差画素４２ａ，４２ｂに隣接する画素を単に遮光画素にするのではなく、位相差ＡＦを行う場合には遮光画素として機能し、被写体を撮像する場合には通常画素として機能する調光画素４３にしたので、混色を抑えた正確な位相差ＡＦと、画質が良い撮影画像の取得を両立することができる。
【００６０】
なお、上述の第１実施形態では、位相差画素４２ａ，４２ｂが入射光のうち左右いずれかの部分を選択的に受光するように遮光膜５６を設けたが、位相差画素４２ａ，４２ｂは対称に形成されていればよく、入射光のうちどの方向の部分を選択的に受光するようにするかは任意に定めることができる。すなわち、対になる位相差画素４２ａ，４２ｂは対称に形成されていればよく、例えば、それぞれ対応するＰＤ２２の上側半分，下側半分を覆うように遮光膜５６を設けたても良い。こうすれば、上下方向の視差に関する情報を得ることができる。また、例えば、ＰＤ２２の右上半分，左下半分を覆うように遮光膜５６を設けることにより、位相差画素４２ａ，４２ｂによって斜め方向の視差に関する情報を得るようにすることもできる。
【００６１】
なお、上述の第１実施形態では、位相差ＡＦを行う場合に調光画素４３を不透明にしたが、位相差ＡＦを行う場合でも調光画素４３を完全に不透明にしなくてもよく、調光画素４３を半透明な状態にして位相差ＡＦを行なっても良い。すなわち、位相差ＡＦを行う場合に、通常画素４４（るいは透明状態の調光画素４３）よりも調光画素４３への入射光量を減らすことができれば、その分、調光画素４３から位相差画素４２ａ，４２ｂへの混色を抑えることができる。このため、調光画素４３を半透明にした場合でも、位相差画素４２ａ，４２ｂに隣接する画素が通常画素４４である場合と比較すれば、位相差ＡＦの正確性を向上させることができる。調光画素４３を半透明にするには、例えば、調光素子５５に印加する電圧を、透明にするための所定電圧と不透明にするための零電圧の間の電圧を印加すれば良い。
【００６２】
なお、上述の第１実施形態では、カラーフィルタ４１の６×６画素の単位において、右上の第１サブユニット４１ａの左下Ｇ画素と、左上の第２サブユニット４１ｂの左下Ｇ画素を位相差画素４２ａ，４２ｂにしたが、位相差画素４２ａ，４２ｂにするＧ画素の位置は任意である。例えば、右上の第１サブユニット４１ａの中央のＧ画素と、左上の第２サブユニット４１ｂの中央のＧ画素をそれぞれ位相差画素４２ａ，４２ｂにしてもよい。
【００６３】
［第２実施形態］
なお、上述の第１実施形態では、位相差画素４２ａ，４２ｂに隣接する画素に調光素子５５を設けて調光画素４３にしたが、図６に示す固体撮像装置８０のように、遮光膜５６の代わりに調光素子８１を用いて位相差画素８２ａ，８２ｂを形成してもよい。
【００６４】
調光素子８１は、調光画素４３の調光素子５５と同じ構造のものであるが（図５参照）、調光素子８１は、ＰＤ２２の全面を覆うのではなく、遮光膜５６と同様に、位相差画素８２ａ，８２ｂのＰＤ２２の一部を覆って設けられる。すなわち、調光素子８１は、位相差画素８２ａではＰＤ２２の左側半分を覆う位置に設けられ、位相差画素８２ｂではＰＤ２２の右側半分を覆う位置に設けられる。また、位相差画素８２ａ，８２ｂの調光素子８１は、調光画素４３の配線６３に接続され、調光制御部６１によって印加される電圧の制御が行われる。
【００６５】
具体的には、位相差ＡＦを行う場合、調光制御部６１は位相差画素８２ａ，８２ｂの調光素子８１及び調光画素４３の調光素子５５に印加する電圧を同時に零電圧にし、不透明な状態にする。この場合、位相差画素８２ａ，８２ｂでは、それぞれ左側半分，右側半分が調光素子８１によって遮光され、入射光の一部を選択的に受光する。同時に、位相差画素８２ａ，８２ｂに隣接する調光画素４３は調光素子５５によってＰＤ２２の全面を遮光され、遮光画素になる。このため、調光素子８１を用いて位相差画素８２ａ，８２ｂを形成する場合も、周辺の調光画素４３からの混色を抑え、正確な位相差ＡＦを行うことができる。
【００６６】
一方、被写体を撮像する場合、調光制御部６１は位相差画素８２ａ，８２ｂの調光素子８１及び調光画素４３の調光素子５５に、ともに所定電圧を印加し、透明な状態にする。この場合、調光画素４３は、前述の第１実施形態と同様に、調光素子５５が透明な状態になることによって通常画素４４として機能する。さらに、位相差画素８２ａ，８２ｂは、調光素子８１が透明になることによって、調光素子８１が設けられている部分においても入射光がＰＤ２２に到達するようになるので、位相差画素８２ａ，８２ｂは入射光の全体を偏りなく受光する。すなわち、固体撮像装置８０は、遮光膜５６の代わりに調光素子８１を用いて位相差画素８２ａ，８２ｂを形成したことによって、被写体を撮像する場合に全ての画素を通常画素として使用することができる。このため、固体撮像装置８０では、位相差ＡＦを正確に行うことができるとともに、被写体の撮影画像を生成する場合には、位相差画素８２ａ，８２ｂの画素値を補間等により補正する必要がないので（あるいは補正等が必要でも正確な補正が可能なので）、高画質な撮影画像を容易に得ることができる。
【００６７】
なお、上述の第１，第２実施形態では、位相差画素に隣接する画素を調光画素４３にしたが、図７に示す固体撮像装置９０のように、位相差画素８２ａ，８２ｂ以外の全ての画素を調光画素４３にしても良い。
【００６８】
固体撮像装置９０では、位相差画素８２ａ，８２ｂ以外の全画素が調光画素４３になっているので、位相差ＡＦを行う場合、位相差画素８２ａ，８２ｂ以外の画素は全て遮光画素になる。そして、位相差画素８２ａ，８２ｂは、調光素子８１が不透明になることによって、左または右からの入射光のみを選択的に受光する。一方、被写体を撮像する場合、固体撮像装置９０は、位相差画素８２ａ，８２ｂを含め全ての画素が通常画素として機能する。
【００６９】
調光素子５５は透過光量を自在に調節可能であるが、調光素子５５を透明状態にした場合でもわずかに透過光量が損失し、調光素子５５の有無によって、調光画素４３と通常画素４４にわずかに感度差が生じる場合があるが、図７の固体撮像装置９０のように、位相差画素８２ａ，８２ｂ以外の全ての画素を調光画素４３にしておけば、このようなわずかな感度差による画質の低下を防止し、均質な撮影画像を得ることができる。
【００７０】
なお、図７では、第２実施形態の固体撮像装置８０と同様に、調光素子８１を用いて位相差画素８２ａ，８２ｂを形成しているが、第１実施形態の固体撮像装置１０のように遮光膜５６を用いて位相差画素４２ａ，４２ｂを形成しても良い。
【００７１】
［第３実施形態］
なお、上述の第１，第２実施形態では、位相差画素４２ａ，４２ｂ，８２ａ，８２ｂと調光画素４３の構造が異なっているが、位相差画素及び調光画素を同様の構造の画素にすることもできる。
【００７２】
図８に示すように、固体撮像装置１００は、受光領域１１内に、位相差画素１０１ａ，１０１ｂと調光画素１０２を有する。そして、これらの位相差画素１０１ａ，１０１ｂと調光画素１０２は、どちらも調光層５４内に２つの調光素子を並べて配置した構造を有する。
【００７３】
位相差画素１０１ａは、カラーフィルタ４１の６×６画素の単位でみた場合、右上の第１サブユニット４１ａの左下Ｇ画素に形成され、２つの調光素子１０６，１０７が左右（Ｘ方向）に並べて配置される。位相差画素１０１ａでは、右側（Ｘ方向正側）に調光素子１０６が配置され、左側（Ｘ方向負側）に調光素子１０７が配置される。
【００７４】
位相差画素１０１ｂは、カラーフィルタ４１の６×６画素の単位でみた場合、左上の第２サブユニット４１ｂの左下Ｇ画素に形成され、位相差画素１０１ａと同様に２つの調光素子１０６，１０７が左右に並べて配置される。但し、位相差画素１０１ｂは、調光素子１０６，１０７の配列が位相差画素１０１ａと逆順であり、左側に調光素子１０７が配置され、右側に調光素子１０６が配置される。
【００７５】
位相差画素１０１ａ，１０１ｂの各調光素子１０６，１０７は、第１調光制御部１０８及び第２調光制御部１０９によってそれぞれ独立に制御される。第１調光制御部１０８は、位相差画素１０１ａ，１０１ｂの調光素子１０６に接続され、位相差画素１０１ａの右側及び位相差画素１０１ｂの左側の透過光量を制御する。第２調光制御部１０９は、位相差画素１０１ａ，１０１ｂの調光素子１０７に接続され、位相差画素１０１ａの左側及び位相差画素１０１ｂの右側の透過光量を制御する。
【００７６】
調光画素１０２は、位相差画素１０１ａ，１０１ｂと同様に２つの調光素子１１０，１１１を有している。調光素子１１０は第３調光制御部１１２に、調光素子１１１は第４調光素子１１３にそれぞれ接続され、第３調光制御部１１２及び第４調光制御部１１３によって各々独立に、また、位相差画素１０１ａ，１０１ｂの調光素子１０６，１０７に対しても独立して透過光量を調節される。
【００７７】
また、調光画素１０２は、その位置によって調光素子１１０，１１１の配置順が異なる。具体的には、カラーフィルタ４１の６×６画素の単位でみた場合、右上及び左下の第１サブユニット４１ａにおいては、第３調光制御部１１２で制御される調光素子１１０が右側に配置され、第４調光制御部１１３で制御される調光素子１１１が左側に配置される。一方、左上及び右下の第２サブユニット４１ｂにおいては、右側に調光素子１１１が配置され、左側に調光素子１１０が配置される。
【００７８】
図９に示すように、固体撮像装置１００は、被写体を撮像する場合、第１調光制御部１０８及び第２調光制御部１０９によって位相差画素１０１ａ，１０１ｂの調光素子１０６，１０７を両方とも透明な状態にする。同時に、固体撮像装置１００は、第３調光制御部１１２及び第４調光制御部１１３によって、調光画素１０２の調光素子１１０，１１１もともに透明な状態にする。すなわち、固体撮像装置１００は、被写体を撮像する場合、全画素の調光素子を透明な状態にするので、全画素が通常画素として機能する。このため、固体撮像装置１００によれば、被写体を撮像する場合にも位相差画素１０１ａ，１０１ｂが欠陥にならないので、高画質な撮影画像が容易に得られる。
【００７９】
また、図１０に示すように、位相差ＡＦを行う場合、固体撮像装置１００は、第１調光制御部１０８によって位相差画素１０１ａ，１０１ｂの調光素子１０６を透明な状態にし、第２調光制御部１０９によって調光素子１０７を不透明な状態にする。このため、位相差画素１０１ａは右側からの光を選択的に受光し、位相差画素１０１ｂは左側からの光を選択的に受光する。また、位相差ＡＦを行う場合、固体撮像装置１００は、第３調光制御部１１２及び第４調光制御部１１３によって調光画素１０２の調光素子１１０，１１１を全て不透明な状態に制御する。
【００８０】
このため、位相差ＡＦを行う場合、固体撮像装置１００は位相差画素１０１ａ，１０１ｂによって左右の視差に関する情報を得るとともに、位相差画素１０１ａ，１０１ｂの周囲にある調光画素１０２は全て遮光画素になっているので、これらの画素１０２から位相差画素１０１ａ，１０１ｂへの混色は生じない。このため、固体撮像装置１００は正確な位相差ＡＦを行うことができる。
【００８１】
さらに、固体撮像装置１００によれば、３Ｄ撮影を容易に行うことができる。図１１に示すように、３Ｄ撮影を行う場合、固体撮像装置１００は、第１調光制御部１０８によって位相差画素１０１ａ，１０１ｂの調光素子１０６を透明な状態に制御し、第２調光制御部１０９によって調光素子１０７を不透明な状態に制御する。そして、第３調光制御部１１２によって調光画素１０２の調光素子１１０を透明な状態にし、第４調光制御部１１３によって調光画素１０２の調光素子１１１を不透明な状態に制御する。こうすると、第１サブユニット４１ａ内の画素は全て左側半分が遮光され、右側から入射する光のみを選択的に受光する画素になる。同様に、第２サブユニット４１ｂ内の画素は全て右側半分が遮光され、左側から入射する光のみを選択的に受光する画素になる。このため、第１サブユニット４１ａ及び第２サブユニット４１ｂの各画素から、右目用画像と左目用画像の各画像（３Ｄ画像）を生成することができる。もちろん、調光素子を透明にする画素と、不透明にする画素を逆にしてもよく、調光素子を透明及び不透明にする画素を入れ替えて撮像して得られた信号を合成して３Ｄ画像を生成しても良い。
【００８２】
なお、上述の第３実施形態では、位相差画素１０１ａ，１０１ｂ以外の画素を全て調光画素１０２にしているが、少なくとも位相差画素１０１ａ，１０１ｂに隣接する画素が調光画素１０２になっていればよく、第１実施形態の固体撮像装置１０や第２実施形態の固体撮像装置８０のように、位相差画素１０１ａ，１０１ｂに隣接しない画素を通常画素４４にしておいてもよい。
【００８３】
さらに、上述の第３実施形態では、第１調光制御部１０８と第２調光制御部１０９によって位相差画素１０１ａ，１０１ｂの調光素子１０６，１０７の透過光量をまとめて制御し、第３調光制御部１１２と第３調光制御部１１３によって調光画素１０２の調光素子１１０，１１１の透過光量をまとめて制御しているが、全画素の調光素子１０６，１０７，１１０，１１１の透過光量を各々個別に制御できるようにしても良い。
【００８４】
［第４実施形態］
なお、上述の第３実施形態では、左右に２つの調光素子を配置して位相差画素１０１ａ，１０１ｂを形成したが、右上，左上，左下，右下の４箇所にそれぞれ独立に透過光量を制御可能な調光素子を配置しても良い。
【００８５】
図１２に示すように、固体撮像装置１２０は、カラーフィルタ４１の６×６画素の単位のなかに、４つの位相差画素１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄを有する。また、少なくともこれらの位相差画素１２１ａ〜１２１ｄに隣接する画素は調光画素１２２になっている。
【００８６】
位相差画素１２１ａは、右上の第１サブユニット４１ａの左下Ｇ画素であり、各々に透過光量が調節される４つの調光素子１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄを備えている。位相差画素１２１ａの場合、調光素子１２３Ａ〜１２３Ｄはそれぞれ右上，左上，左下，右下に設けられる。
【００８７】
位相差画素１２１ｂは左上の第２サブユニット４１ｂの左下Ｇ画素であり、位相差画素１２１ａと同様に、各々に透過光量が調節される４つの調光素子１２３Ａ〜１２３Ｄを備える。但し、位相差画素１２１ｂでは、調光素子１２３Ａ〜１２３Ｄの配置が調光画素１２１ａと異なっており、位相差画素１２１ａと水平方向に左右対称に配置される。すなわち、位相差画素１２１ｂでは、調光素子１２３Ａは左上に、調光素子１２３Ｂは右上に、調光素子１２３Ｃは右下に、調光素子１２３Ｄは左下にそれぞれ配置される。
【００８８】
また、位相差画素１２３ｃは左下の第１サブユニット４１ａの左下Ｇ画素であり、位相差画素１２３ｄは右下の第２サブユニット４１ｂの左下Ｇ画素である。そして、これらも位相差画素１２１ａ，１２１ｂと同様の４つの調光素子１２３Ａ〜１２３Ｄを有する。但し、これらの配列が異なっている。
【００８９】
位相差画素１２１ｃの調光素子１２３Ａ〜１２３Ｄはそれぞれ左下，右下，右上，左上に配置される。すなわち、位相差画素１２１ｃは、調光素子１２３Ａ〜１２３Ｄの配置が同列上方にある位相差画素１２１ｂと上下対称である。また、位相差画素１２１ａのものと比較すれば、位相差画素１２１ｃの調光素子１２３Ａ〜１２３Ｄの配列は斜め方向（約１３５度方向）に対称である。
【００９０】
また、位相差画素１２１ｄの調光素子１２３Ａ〜１２３Ｄはそれぞれ右下，左下，左上，右上に配置され、同列上方にある位相差画素１２１ａのものに対して上下対称な配列になっている。また、位相差画素１２１ｂのものと比較すれば、位相差画素１２１ｄの調光素子１２３Ａ〜１２３Ｄの配列は、斜め方向（約４５度方向）に対称な配列である。
【００９１】
これらの位相差画素１２１ａ〜１２１ｄは、各画素間に設けられた配線１２４ａ〜１２４ｄを介して、第１調光制御部１２６，第２調光制御部１２７，第３調光制御部１２８，第４調光制御部１２９にそれぞれ接続される。配線１２４ａ〜１２４ｄは、第１実施形態と同様にポリシリコン等を用いて調光層５４に設けられる。第１〜第４調光制御部１２６〜１２９は、配線１２４ａ〜１２４ｄを介し、必要に応じて調光素子１２３Ａ〜１２３Ｄにそれぞれ独立に電圧を印加するための回路である。第１〜第４調光制御部１２６〜１２９は、第１実施形態と同様に配線層５２の配線５２ａ等により形成され、配線１２４ａ〜１２４ｄとは図示しないビアホールを通じて接続される。また、第１〜第４調光制御部１２６〜１２９は、制御部１７から入力される制御信号に基づいて調光素子１２３Ａ〜１２３Ｄに電圧を印加するタイミングや印加する電圧の大きさをそれぞれ調節する。
【００９２】
調光画素１２２は、少なくとも位相差画素１２１ａ〜１２１ｄに隣接する画素に設けられており、ＰＤ２２は１つの調光素子１３１で覆われている。調光画素１２２の調光素子１３１は、配線１２４ｃを介して第３調光制御部１２８に接続されている。このため、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄの調光素子１２３Ｃと連動して透過光量が調節される。すなわち、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄの調光素子１２３Ｃが透明状態に制御される場合には調光画素１２２の調光素子１３１も透明状態になり、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄの調光素子１２３Ｃが不透明状態に制御される場合には調光画素１２２の調光素子１３１も不透明位状態になる。
【００９３】
上述のように構成される固体撮像装置１２０は、図１３（Ａ）に示すように、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄの調光素子１２３Ａ〜１２３Ｄに全て所定電圧を印加する場合、調光素子１２３Ａ〜１２３Ｄは全て透明になり、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄは通常画素として機能する。また、調光画素１２２の調光素子１３１も透明状態になるので、調光画素１２２も通常画素として機能する。したがって、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄの調光素子１２３Ａ〜１２３Ｄを透明にすることにより、高画質な被写体の画像を生成することができる。
【００９４】
一方、図１３（Ｂ）に示すように、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄの調光素子１２３Ａと調光素子１２３Ｄを透明にし、調光素子１２３Ｂと調光素子１２３Ｃを不透明にすると、入射光が透過可能な領域は調光素子１２３Ａ，１２３Ｄがある左側半分または右側半分の領域に制限される。すなわち、位相差画素１２１ａと位相差画素１２１ｄは右側からの光を選択的に受光し、位相差画素１２１ｂと位相差画素１２１ｃでは左側からの光を選択的に受光する。また、この場合、調光画素１２２の調光素子１３１は位相差画素１２１ａ〜１２１ｄの調光素子１２３Ｃと連動して不透明になっているので、調光画素１２２は遮光画素である。したがって、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄの調光素子１２３Ａと調光素子１２３Ｄを透明にし、調光素子１２３Ｂと調光素子１２３Ｃを不透明にすると、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄによって左右の視差に関する情報が得られるとともに、周辺の調光画素１２２が遮光画素になっていることによって、調光画素１２２から位相差画素１２１ａ〜１２１ｄへの混色もないので、左右の視差に基づいた正確な位相差ＡＦを行うことができる。
【００９５】
また、図１４に示すように、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄの調光素子１２３Ａと調光素子１２３Ｂを透明にし、調光素子１２３Ｃと調光素子１２３Ｄを不透明にすると、入射光が透過可能な領域は調光素子１２３Ａ，１２３Ｂがある上側半分または下側半分の領域に制限される。すなわち、位相差画素１２１ａと位相差画素１２１ｂでは、上側からの光を選択的に受光し、位相差画素１２１ｃと位相差画素１２１ｄでは下側からの光を選択的に受光する。また、この場合、調光画素１２２は不透明に制御されている。したがって、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄの調光素子１２３Ａと調光素子１２３Ｂを透明にし、調光素子１２３Ｃと調光素子１２３Ｄを不透明にすると、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄによって上下の視差に関する情報が得られるとともに、周辺の調光画素１２２が遮光画素になっていることによって、調光画素１２２から位相差画素１２１ａ〜１２１ｄへの混色もないので、上下の視差に基づいた正確な位相差ＡＦを行うことができる。上下の示唆に基づいた位相差ＡＦは、例えば水平線等、上下方向に変化があるが、左右方向に変化が少ない被写体を撮像する場合に有用である。
【００９６】
上述のように、固体撮像装置１２０は、位相差ＡＦのために得る視差の方向を容易に切り換えることができる。遮光膜等によって非対称性をつくりだしている従来の固体撮像装置で、左右方向と上下方向の視差に関する情報を両方とも得られるようにする場合、左右方向の視差を検出する位相差画素と、上下方向の視差を検出する位相差画素を予め配置しておかなければならない。このため、左右方向あるいは上下方向の一方向の視差だけを得られるようにする場合の２倍の位相差画素を予め設けなければならないので、ゲイン補正や補間をしなければならない画素が倍増し、感度や解像度の劣化はさらに顕著になりやすい。この従来の固体撮像装置と比較すると、固体撮像装置１２０では、左右方向と上下方向の示唆に関する情報を任意に切り替えて得ることができるうえに、被写体を撮像する場合には位相差画素１２１ａ〜１２１ｄは通常画素として機能するので、感度や解像度の劣化が特に少ない撮影画像を得ることができる。特に、位相差ＡＦを行う場合には、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄの周辺にある調光画素１２２が遮光画素になるようにしているので混色による位相差ＡＦの精度の悪化もない。また、被写体を撮像する場合には調光画素１２２も通常画素として機能するので、調光画素１２２は欠陥にならないので、高画質な撮影画像を容易に得ることができる。
【００９７】
なお、上述の第４実施形態では、視差に関する情報を得る方向を左右と上下で切り換えるが、固体撮像装置１２０は、さらに斜め方向の視差に関する情報を得ることもできる。例えば、図１５に示すように、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄの調光素子１２３Ａだけを透明にし、その他の調光素子１２３Ｂ〜１２３Ｄを不透明にする。この場合、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄの入射光が透過可能な領域は調光素子１２３Ａの部分に制限され、位相差画素１２１ａは右上からの光を選択的に受光する。同様に、位相差画素１２１ｂは左上、位相差画素１２１ｃは左下、位相差画素１２１ｄは右下からの光をそれぞれ選択的に受光する。このため、位相差画素１２１ａと位相差画素１２１ｃから、あるいは位相差画素１２１ｂと位相差画素１２１ｄから斜め方向の視差に関する情報を得ることができる。また、調光画素１２２は、位相差ＡＦを行う場合、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄの調光素子１２３Ｃと連動して不透明に制御されているので、調光画素１２２から位相差画素１２１ａ〜１２１ｄへの混色はなく、斜め方向の視差に基づく位相差ＡＦを行う場合でも正確な位相差ＡＦを行うことができる。
【００９８】
また、図１５では調光素子１２３Ａだけを透明にしているが、図１６に示すように、調光素子１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｄを透明にし、調光素子１２３Ｃだけを不透明にすることにより、入射光が透過可能な領域をＬ字型の領域にしても良い。この場合にも、前述と同様に位相差画素１２１ａと位相差画素１２１ｃの対や、位相差画素１２１ｂと位相差画素１２１ｄの対から斜め方向の示唆に関する情報を得ることができる。また、このように、入射光が透過可能な領域をＬ字型にする場合も、周辺の調光画素１２２は調光素子１２３Ｃに連動して不透明になっているので、調光画素１２３Ｃから位相差画素１２１ａ〜１２１ｄへの混色は抑えられ、正確な位相差ＡＦを行うことができる。
【００９９】
なお、上述の第４実施形態では、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄの調光素子１２３Ｃと調光画素１２２の調光素子１３１を同じ第３調光制御部１２８によってまとめて制御しているが、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄの調光素子１２３Ｃを制御するための第３調光制御部１２８とは別に、調光画素１２２の調光素子１３１を制御する調光制御部を別に設け、調光画素１２２の透過光量を位相差画素１２１ａ〜１２１ｄに対して独立して制御できるようにしても良い。
【０１００】
また、上述の第４実施形態では、１つの調光素子１３１でＰＤ２２の全面を覆って形成した調光画素１２２を用いているが、調光素子１２２も位相差画素１２１ａ〜１２１ｄと同様に４つの調光素子を用いても良い。
【０１０１】
例えば、図１７に示すように、固体撮像装置１４０は、第４実施形態の固体撮像装置１２０と同様に、４つの調光素子１２３Ａ〜１２３Ｄを用いて形成された位相差画素１２１ａ〜１２１ｄを有する。図１７では図示を省略しているが、これらの位相差画素１２１ａ〜１２１ｄの各調光素子１２３Ａ〜１２３Ｄは第１〜第４調光制御部１２６〜１２９によって透過光量を制御される。
【０１０２】
一方、固体撮像装置１４０は、４つの調光素子１４２Ｅ〜１４２Ｈを用いて調光画素１４１を形成している。調光画素１４１を形成するこれらの調光素子１４２Ｅ〜１４２Ｈは、図示しない４つの調光制御部によって各々独立に透過光量が調節される。
【０１０３】
調光素子１４２Ｅ〜１４２Ｈの配列は、調光画素１４１の位置によって異なる。具体的には、カラーフィルタ４１の６×６画素の単位でみた場合、左上の第２サブユニット４１ｂ内の調光素子１４１は、右上に調光素子１４２Ｆ，左上に調光素子１４２Ｅ，左下に調光素子１４２Ｈ，右下に調光素子１４２Ｇがそれぞれ配置される。また、左下の第１サブユニット４１ａ内の調光画素１４１は、左上の第２サブユニット４１内の調光画素１４１のものに対して調光素子１４２Ｅ〜１４２Ｈが上下対称に配置されている。すなわち、左下の第１サブユニット４１ａ内にある調光画素１４１は、右上に調光素子１４２Ｇ，左上に調光素子１４２Ｈ，左下に調光素子１４２Ｅ，右下に調光素子１４２Ｆがそれぞれ配置される。
【０１０４】
右下の第２サブユニット４１ｂの調光画素１４１は、左下の第１サブユニット４１ｂの調光画素１４１のものに対して調光素子１４２Ｅ〜１４２Ｈの配置が左右対称である。すなわち、右下の第２サブユニット４１ｂの調光画素１４１は、右上に調光素子１４２Ｈ，左上に調光素子１４２Ｇ，左下に調光素子１４２Ｆ，右下に調光素子１４２Ｅが配置される。また、右上の第１サブユニット４１ａの調光画素１４１は、右下の第２サブユニット４１ｂの調光画素１４１に対しては上下対称に、左上の第２サブユニット４１ｂの調光画素に対しては左右対称に、調光素子１４２Ｅ〜１４２Ｈが配置されている。すなわち、右上の第１サブユニット４１ａの調光画素１４１では、右上に調光素子１４２Ｅ，左上に調光素子１４２Ｆ，左下に調光素子１４２Ｇ，右下に調光素子１４２Ｈが配置される。
【０１０５】
上述のように構成される固体撮像装置１４０は、被写体を撮像する場合、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄの調光素子１２３Ａ〜１２３Ｄと、調光画素１４１の調光素子１４２Ｅ〜１４２Ｈを全て透明にする。このため、固体撮像装置１４０は、被写体を撮像する場合に欠陥になる画素がなく、容易に高画質の撮影画像を得ることができる。
【０１０６】
また、図１８に示すように、固体撮像装置１４０は、左右の視差に基づいて位相差ＡＦを行う場合、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄの調光素子１２３Ａと調光素子１２３Ｄを透明にし、調光素子１２３Ｂと調光素子１２３Ｃを不透明にする。また、調光画素１４１では、調光素子１４２Ｅ〜１４２Ｈの全てを不透明にする。これにより、調光画素１４１から位相差画素１２１ａ〜１２１ｄへの混色を防ぎ、正確な位相差ＡＦが可能である。上下の視差に基づいて位相差ＡＦを行う場合や斜め方向の視差に基づいて位相差ＡＦを行う場合も、第４実施形態に準じる。
【０１０７】
さらに、固体撮像装置１４０は３Ｄ撮影が可能である。３Ｄ撮影を行う場合、図１９に示すように、固体撮像装置１４０は、例えば、位相差画素１２１ａ〜１２１ｄの調光素子１２３Ａ，１２３Ｄを透明に、調光素子１２３Ｂ，１２３Ｃを不透明にし、さらに、調光素子１４１の調光素子１４２Ｅ，１４２Ｈを透明にし、調光素子１４２Ｆ，１４２Ｇを不透明にする。こうすると、右上の第１サブユニット４１ａと右下の第２サブユニット４１ｂの画素は、ＰＤ２２の左側が遮光され、右側からの光を選択的に受光する。また、左上の第２サブユニット４１ｂと左下の第１サブユニット４１ａの画素は、ＰＤ２２の右側が遮光され、左側からの光を選択的に受光する。したがって、右上の第１サブユニット４１ａと右下の第２サブユニット４１ｂの画素、左上の第２サブユニット４１ｂと左下の第１サブユニット４１ａの画素からそれぞれ右目用画像と左目用画像を生成することができる。もちろん、調光素子を透明にする画素と、不透明にする画素を逆にしてもよく、調光素子を透明及び不透明にする画素を入れ替えて撮像して得られた信号を合成して３Ｄ画像を生成しても良い。
【０１０８】
なお、上述の第１〜第４実施形態では、固体撮像装置の画素が正方配列されているが、画素の配列は任意である。例えば、図２０及び図２１に示すように画素の配列をはにかむ配列にしても良い。画素配列をハニカム配列にする場合のカラーフィルタの色配列は任意であるが、例えば、図２０や図２１の色配列にすることができる。図２０の色配列は、Ｇ画素の列と、Ｒ画素及びＢ画素が２個ずつ交互に並んだ列を斜め４５度方向に交互に配置した例である。このように画素の配列をハニカム配列にする場合も、上述の第１〜第４実施形態のように、少なくとも位相差画素１５２ａ，１５２ｂに隣接する画素を調光画素１５３にすれば、位相差画素１５２ａ、１５２ｂへの混色を防ぎ、正確な位相差ＡＦが行えるようになる。もちろん、その他の通常画素１５４を全て調光画素１５３にしておいても良い。
【０１０９】
また、上述の第１〜第４実施形態では、固体撮像装置の画素が正方配列している場合に、６×６画素を単位としたカラーフィルタ４１を用いたが、カラーフィルタ４１の色配列は任意である。例えば、画素を正方配列にする場合には、図２２に示すように、破線で囲む２×２画素を上下左右に並べたいわゆるベイヤー配列にしてもよい。このようにベイヤー配列にする場合も、少なくとも位相差画素１６２ａ，１６２ｂに隣接する画素を調光画素１６３にしておけば、位相差画素１６２ａ，１６２ｂへの混色を抑え、正確な位相差ＡＦが可能になる。もちろん、その他の通常画素１６４を全て調光画素１６３にしておいても良い。
【０１１０】
なお、図２０において太線で示すように、一対の位相差画素の開口部はできる限り離れている方が位相差画素同士でのクロストークを少なくなり、正確な位相差ＡＦを行うことができる。すなわち、図２０に示す一対の位相差画素とは逆に、隣接する側に各位相差画素の開口部を設ける場合よりも、図２０に示す一対の位相差画素のように、互いに遠い側に開口部があることが好ましい。
【０１１１】
なお、上述の第１〜第４実施形態では、対になる位相差画素が同じ行や同じ列に設けられているが、対になる２つの位相差画素が異なる行（列）に設けられていても良い。
【０１１２】
なお、上述の第１〜第４実施形態では、３つのトランジスタＴｒ２３，Ｔａ２４，Ｔｓ２５で画素を構成しているが（図１参照）、画素２１（位相差画素４２ａ，４２ｂ，調光画素４３，及び通常画素４４）は、入射光を各々光電変換し、撮影画像の形成や位相差ＡＦに必要な信号を出力することができればよく、トランジスタの数等は任意である。例えば、画素２１は、ＰＤ２２とＦＤの間に転送用のトランジスタを設け、４つのトランジスタを用いて構成されていても良い。
【０１１３】
なお、上述の第１〜第４実施形態では、ｐ型半導体基板５３の裏面に調光層５４を設けているが、調光素子によって透過光量の分布を形成することができれば、調光層５４の積層順は任意である。例えば、カラーフィルタ４１とマイクロレンズ５８の間に調光層５４を設けても良い。但し、調光素子とＰＤ２２の距離が近いほど制御性が良いので、上述の第１〜第４実施形態のように調光層５４はｐ型半導体基板５３上に直接設けられていることが好ましい。
【０１１４】
なお、上述の第１〜第４実施形態では、固体撮像装置がＣＭＯＳイメージセンサであるが、固体撮像装置はＣＣＤ型のイメージセンサでもよい。また、上述の第１〜第４実施形態では、固体撮像装置が裏面照射型であるが、図２３に示すように、固体撮像装置は表面照射（ＦＳＩ；ｆｒｏｎｔ  ｓｉｄｅ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ）型のイメージセンサでもよい。表面照射型イメージセンサは、ｐ型半導体基板５３上に配線層５２、カラーフィルタ４１、マイクロレンズ５８がこの順に積層された構造を有し、配線層５２を介して表面側からＰＤ２２に光が入射するタイプのイメージセンサである。表面照射型の場合、調光層５４は、例えばｐ型半導体基板５３と配線層５２の間（ｐ型半導体基板５３の表面上）に設ければよい。
【０１１５】
なお、上述の第１〜第４実施形態では、調光素子としてＳＰＤを用いたが、透過光量を調節できるものであればＳＰＤ以外のものを代わりに用いても良い。例えば、図２４に示すエレクトロクロミック素子２１０をＳＰＤの代わりに調光素子として用いることができる。エレクトロクロミック素子２１０は、印加する電圧を制御することにより色が変化する素子であり、例えば、下部電極２１１，酸化発色層２１２，イオン導電層２１３，還元発色層２１４，上部電極２１５をこの順に積層して形成される。
【０１１６】
下部電極２１１及び上部電極２１５は、いずれも透明電極であり、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる。下部電極２１１及び上部電極２１５にはＳｎＯ２やＩｎ２Ｏを用いても良い。
【０１１７】
酸化発色層２１２は、もともと透明であるが、酸化されることによって発色する層であり、例えば酸化イリジウムからなる。酸化発色層２１２には、イリジウム、ニッケル、クロム、バナジウム、ルテニウム、ロジウム等の酸化物あるいは水酸化物を用いることができる。酸化発色層２１２に酸化イリジウムを用いる場合、着色時には灰色になる。
【０１１８】
イオン導電層２１３は、絶縁膜であるが、酸化発色層２１２と還元発色層２１４の着色に関与するイオンの良導体（あるいは供給体）である。イオン導電層２１３は例えば五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）で形成される。イオン導電層２１３には、ケイ素、チタン、アルミニウム、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウム、ランタン等の酸化物やフッ化マグネシウムを用いることもできる。
【０１１９】
還元発色層２１４は、もともと透明であるが、還元されることによって発色する層であり、例えば、酸化タングステン（ＷＯ３）からなる。酸化モリブデン（ＭｏＯ３）を用いることもできる。還元発色層２１４に酸化タングステンを用いる場合、着色時には青色になる。
【０１２０】
上述のように構成冴えるエレクトロクロミック素子２１０は、下部電極２１１及び上部電極２１５に電圧を印加すると、酸化発色層２１２及び還元発色層２１４がそれぞれ酸化，還元され、着色し、不透明になる。
【０１２１】
また、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）に示すように、高分子と液晶の複合デバイス２２０を調光素子として用いることもできる。高分子液晶複合デバイス２２０は、例えば、対向する２枚の透明電極２２１ａ，２２１ｂ間に高分子と液晶の複合層２２２を配置して形成される。透明電極２２１ａ，２２１ｂは例えばＩＴＯからなる。複合層２２２は、網目状の高分子ネットワーク２２３の間隙に、ほぼ連続的に液晶分子２２４が充填されて形成される。
【０１２２】
そして、図２５（Ａ）に示すように、透明電極２２１ａ，２２１ｂ間に電圧を印加されると、液晶分子２２４の配向方向が整列され、透明な状態になる。一方、図２５（Ｂ）に示すように、透明電極２２１ａ，２２１ｂ間に電圧を印加しない場合には、液晶分子２２４は周辺の高分子ネットワーク２２３に応じてほぼランダムに配向し、入射光を散乱する。すなわち、透明電極２２１ａ，２２１ｂ間に電圧を印加しない場合、高分子液晶複合デバイス２２０は不透明な状態になる。
【０１２３】
なお、図２５では、いわゆるＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）を示したが、高分子中に液晶分子２２４が不連続に分布したいわゆるＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）も同様に調光素子として用いることができる。
【０１２４】
さらに、図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）に示すように、ポピュラーな液晶表示装置とほぼ同様の構成を有する液晶デバイス２３０を、ＳＰＤの代わりに調光素子として用いても良い。液晶デバイス２３０は、偏光板２３１、下部電極２３２、配向膜２３３、液晶層２３４、配向膜２３５、上部電極２３６、偏光板２３７等をこの順に積層して形成される。偏光板２３１と偏光板２３７は透過軸が互いに垂直になるように、いわゆるクロスニコル配置されている。配向膜２３３，２３５は、下部電極２３２及び上部電極２３６間に電圧が印加されていない場合に、液晶層２３４の液晶分子２３４ａの配向方向をほぼ垂直方向に整える。下部電極２３２及び上部電極２３６は透明電極であり、例えばＩＴＯで形成される。
【０１２５】
上述のように構成される液晶デバイス２３０は、図２６（Ａ）に示すように、一対の電極２３２，２３６間に電圧を印加して液晶分子２３４ａを回転させ、水平方向に配向させると、偏光板２３７を透過した入射光は、液晶分子２３４ａの複屈折性により、偏光板２３１を透過する偏光面を有するようになる。このため、電極２３２，２３６間に電圧を印加した場合、液晶デバイス２３０は透明な状態になる。一方、図２６（Ｂ）に示すように、電極２３２，２３６間に電圧を印加しない場合、液晶分子２３４ａは配向膜２３３，２３５によってほぼ垂直方向に配向する。このため、偏光板２３７を透過した入射光は、液晶分子２３４ａの複屈折性作用を受けないので、対向する偏光板２３１を透過することができない。すなわち、電極２３２，２３６間に電圧を印加しない場合、液晶デバイス２３０は不透明な状態になる。
【０１２６】
なお、図２６では、いわゆるＶＡ型液晶を示したが、ＴＮ型、ＩＰＳ型、ＭＶＡ型、ＯＣＢ型等、他の形式の液晶を用いても良い。
【０１２７】
なお、上述の第１〜第４実施形態では、位相差画素に隣接する画素を全て調光画素にしているが、必ずしも位相差画素に隣接する全ての画素を調光素子にする必要はなく、位相差画素に隣接する少なくとも１つの画素が調光画素になっていればよい。例えば、上述の第１〜第４実施形態では、位相差画素の縦横に隣接する画素だけでなく、斜め方向に隣接する画素も調光画素にしているが、位相差画素の縦横に隣接する画素だけを調光画素にしても良い。また、受光領域の周辺部分では中心部分よりも主光線角が大きくなるので、位相差画素に対して受光領域の中心側に隣接する画素からの混色が多く、受光領域の周辺側に隣接する画素からの混色は少ない場合がある。このため、例えば、位相差画素に対して受光領域の中心側に隣接する画素だけを調光画素にしておくだけでも混色が概ね防止される場合もある。もちろん、第１〜第４実施形態のように、位相差画素に隣接する画素を全て調光画素にしておけば、位相差画素への混色はより確実に防止される。
【０１２８】
なお、上述の第１〜第４実施形態では、原色系のカラーフィルタ４１を用いているが、補色系のカラーフィルタを用いても良い。また、カラーフィルタには無色（透明）な色セグメントが含まれていてもよく、位相差画素がこの無色画素に形成されていてもよい。
【０１２９】
なお、上述の第１〜第３実施形態では、受光領域１１内に満遍なく位相差画素が複数設けられているが、位相差ＡＦを行うためには位相差画素は少なくとも２個あればよい。３以上の位相差画素を設ける場合には、位相差画素の個数や配置の分布は任意である。
【０１３０】
本発明の固体撮像装置は、位相差ＡＦを行うものであれば任意の撮像装置に用いることができ、特に、薄型のデジタルカメラ、携帯電話機やＰＤＡ、スマーフォトン等に搭載されるカメラユニット等に好適である。
【符号の説明】
【０１３１】
１０，８０，９０，１００，１２０，１４０  固体撮像装置
１１  受光領域
２１  画素
４２ａ，４２ｂ，８２ａ，８２ｂ，１０１ａ，１０１ｂ，１２１ａ〜１２１ｄ，１５２ａ，１５２ｂ，１６２ａ，１６２ｂ  位相差画素
４３，１０２，１２２，１４１，１５３，１６３  調光画素
４４  通常画素
５４  調光層
５５，８１，１０６，１０７，１１０，１１１，１２３Ａ〜１２３Ｄ，１３１，４１２Ｅ〜１４２Ｈ  調光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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