(57)【要約】【課題】より低い製造上の難易度で、位相差画素を設けることができるようにする。【解決手段】複数の画素が２次元状に配列された画素アレイ部を備え、画素アレイ部は、近傍の同色の画素からなる画素群が規則的に配列された配列パターンを有し、配列パターンに配列される複数の画素群のうち、光の入射側の一部を遮光した画素からなる画素群である遮光画素群を構成する画素は、同一の方向側が遮光されている固体撮像装置が提供される。本技術は、例えば、位相差検出用の画素を有するCMOSイメージセンサに適用することができる。【選択図】図６
2019012968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が２次元状に配列された画素アレイ部を備え、
前記画素アレイ部は、近傍の同色の画素からなる画素群が規則的に配列された配列パターンを有し、
前記配列パターンに配列される複数の画素群のうち、光の入射側の一部を遮光した画素からなる画素群である遮光画素群を構成する画素は、同一の方向側が遮光されている
固体撮像装置。
【請求項２】
前記画素は、１つのオンチップレンズに対し、１つの光電変換素子を形成している
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記画素群は、２×２の４画素から構成され、
前記遮光画素群を構成する４画素は、同一の方向側が遮光されている
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記画素群は、近傍の同色の画素で画素回路を共有した共有画素として構成され、浮遊拡散領域を共有している
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記遮光画素群は、光の入射側から見た場合に、左側の領域が遮光された画素からなる第１の遮光画素群、又は右側の領域が遮光された画素からなる第２の遮光画素群を含み、
前記第１の遮光画素群と前記第２の遮光画素群とが組になって、前記配列パターンに配列される
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記画素アレイ部において、
前記複数の画素は、行列状に配列され、
前記第１の遮光画素群は、行方向に所定の画素間隔で、規則的に配列され、
前記第２の遮光画素群は、行方向に所定の画素間隔で、規則的に配列される
請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記画素アレイ部において、
前記複数の画素は、行列状に配列され、
前記第１の遮光画素群と前記第２の遮光画素群とは、列方向に所定の画素間隔で、規則的に配列される
請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記第１の遮光画素群と前記第２の遮光画素群とは、同色の画素からなる前記画素群の配置位置に対応して配置される
請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記複数の画素は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）のカラーフィルタに応じて、赤（Ｒ）の画素、緑（Ｇ）の画素、及び青（Ｂ）の画素を含み、
前記第１の遮光画素群と前記第２の遮光画素群とは、白（Ｗ）の画素として構成される
請求項８に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記配列パターンは、ベイヤー配列である
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記第１の遮光画素群と前記第２の遮光画素群を構成する画素は、位相差検出用の画素として構成される
請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
複数の画素が２次元状に配列された画素アレイ部を備え、
前記画素アレイ部は、近傍の同色の画素からなる画素群が規則的に配列された配列パターンを有し、
前記配列パターンに配列される複数の画素群のうち、光の入射側の一部を遮光した画素からなる画素群である遮光画素群を構成する画素は、同一の方向側が遮光されている
固体撮像装置を含む撮像部と、
前記遮光画素群の出力から得られる位相差検出の結果に基づいて、オートフォーカス制御を行う制御部と
を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体撮像装置、及び電子機器に関し、特に、より低い製造上の難易度で、位相差画素を設けることができるようにした固体撮像装置、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、オートフォーカスの速度向上を図るために、位相差検出用の画素（以下、位相差画素という）を配置した固体撮像装置が使用されている。
【０００３】
この種の位相差画素の構造としては、１つのオンチップレンズに対し、フォトダイオード等の光電変換素子を複数埋め込むことで、瞳分割する構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、画素アレイ部において、２次元状に配列される複数の画素の配列パターンとして、近傍の同色の画素（同色の２×２の４画素）で画素回路を共有した共有画素を、規則的に配列した配列パターンが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１２１２７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近傍の同色の画素からなる共有画素を規則的に配列した配列パターンを採用する場合において、位相差画素を設ける際に、１つのオンチップレンズに対し、複数の光電変換素子を設けようとすると、一般的に、製造上の難易度が高くなる。
【０００７】
すなわち、１つのオンチップレンズに対し、複数の光電変換素子を設けた構造からなる共有画素においては、１つの光電変換素子を設ける構造からなる通常の画素と比べて、一般的にオンチップレンズのサイズを大きくする必要がある。また、通常の画素と位相差画素とでは、その駆動方法を変える必要がある。
【０００８】
そのため、画素の構造を部分的に変更する必要があることから、製造上の観点からすれば、難易度が高くなるので、より低い製造上の難易度で、位相差画素を設けるための技術が求められていた。
【０００９】
本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、より低い製造上の難易度で、位相差画素を設けることが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】
【００１０】
本開示の一側面の固体撮像装置は、複数の画素が２次元状に配列された画素アレイ部を備え、前記画素アレイ部は、近傍の同色の画素からなる画素群が規則的に配列された配列パターンを有し、前記配列パターンに配列される複数の画素群のうち、光の入射側の一部を遮光した画素からなる画素群である遮光画素群を構成する画素は、同一の方向側が遮光されている固体撮像装置である。
【００１１】
本開示の一側面の固体撮像装置においては、複数の画素が２次元状に配列された画素アレイ部が設けられ、前記画素アレイ部が、近傍の同色の画素からなる画素群が規則的に配列された配列パターンを有し、前記配列パターンに配列される複数の画素群のうち、光の入射側の一部を遮光した画素からなる画素群である遮光画素群を構成する画素が、同一の方向側が遮光されている。
【００１２】
本開示の一側面の電子機器は、複数の画素が２次元状に配列された画素アレイ部を備え、前記画素アレイ部は、近傍の同色の画素からなる画素群が規則的に配列された配列パターンを有し、前記配列パターンに配列される複数の画素群のうち、光の入射側の一部を遮光した画素からなる画素群である遮光画素群を構成する画素は、同一の方向側が遮光されている固体撮像装置を含む撮像部と、前記遮光画素群の出力から得られる位相差検出の結果に基づいて、オートフォーカス制御を行う制御部とを備える電子機器である。
【００１３】
本開示の一側面の電子機器においては、複数の画素が２次元状に配列された画素アレイ部が設けられ、前記画素アレイ部が、近傍の同色の画素からなる画素群が規則的に配列された配列パターンを有し、前記配列パターンに配列される複数の画素群のうち、光の入射側の一部を遮光した画素からなる画素群である遮光画素群を構成する画素が、同一の方向側が遮光されている固体撮像装置を含む撮像部が設けられる。そして、前記遮光画素群の出力から得られる位相差検出の結果に基づいて、オートフォーカス制御が行われる。
【発明の効果】
【００１４】
本開示の一側面によれば、より低い製造上の難易度で、位相差画素を設けることができる。
【００１５】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示に係る技術を適用した固体撮像装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】単一画素の飽和電子量を説明する図である。
【図３】分割画素の加算飽和電子量を説明する図である。
【図４】本開示に係る技術を適用した画素の構造を説明する図である。
【図５】アナログ信号加算処理を説明する図である。
【図６】画素アレイ部に配列される複数の画素の平面レイアウトを示す図である。
【図７】左遮光画素群の構造の例を示す図である。
【図８】右遮光画素群の構造の例を示す図である。
【図９】画素アレイ部に配列される複数の画素の構造を示す断面図である。
【図１０】アナログ信号加算処理で得られる画素信号の例を示す図である。
【図１１】本開示に係る技術を適用した画素の構成を示す回路図である。
【図１２】本開示に係る技術を適用した固体撮像装置を有する電子機器の構成例を示すブロック図である。
【図１３】本開示に係る技術を適用した固体撮像装置の使用例を示す図である。
【図１４】車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図１５】車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本開示に係る技術（本技術）の実施の形態について説明する。なお、説明は以下の順序で行うものとする。
【００１８】
１．固体撮像装置の構成
２．本技術の実施の形態
３．変形例
４．電子機器の構成
５．固体撮像装置の使用例
６．移動体への応用例
【００１９】
＜１．固体撮像装置の構成＞
【００２０】
（固体撮像装置の構成例）
図１は、本開示に係る技術を適用した固体撮像装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【００２１】
図１のCMOSイメージセンサ１０は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を用いた固体撮像装置の一例である。CMOSイメージセンサ１０は、光学レンズ系（不図示）を介して被写体からの入射光（像光）を取り込んで、撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
【００２２】
図１において、CMOSイメージセンサ１０は、画素アレイ部１１、垂直駆動回路１２、カラム信号処理回路１３、水平駆動回路１４、出力回路１５、制御回路１６、及び入出力端子１７を含んで構成される。
【００２３】
画素アレイ部１１には、複数の画素群２００が２次元状（行列状）に配列される。画素群２００は、同色の４つの画素１００（２×２の４画素）から構成される。
【００２４】
各画素群２００は、同色の４つの画素１００として、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、又は青（Ｂ）のカラーフィルタに応じた、赤（Ｒ）の画素、緑（Ｇ）の画素、又は青（Ｂ）の画素から構成される。また、画素群２００は、同色の４つの画素１００により画素回路が共有された共有画素として構成される。
【００２５】
画素群２００において、同色の各画素１００は、光電変換素子としてのフォトダイオード（PD）と、転送トランジスタをそれぞれ有して構成される。また、画素群２００においては、同色の４つの画素１００によって、画素回路としてのリセットトランジスタ、増幅トランジスタ、及び選択トランジスタが共有されている。
【００２６】
なお、詳細は後述するが、画素アレイ部１１には、位相差画素としての白（Ｗ）の画素（２×２の４画素）から構成される遮光画素群が、繰り返しパターンで散在して配置されている。位相差画素は、位相差検出用の画素であって、PDAF(Phase Detection Auto Focus)画素などとも称される。
【００２７】
垂直駆動回路１２は、例えばシフトレジスタによって構成され、所定の画素駆動線２１を選択して、選択された画素駆動線２１に画素１００又は画素群２００を駆動するための駆動信号（パルス）を供給し、行単位で画素１００又は画素群２００を駆動する。
【００２８】
すなわち、垂直駆動回路１２は、画素アレイ部１１の各画素１００又は各画素群２００を行単位で順次垂直方向に選択走査し、各画素１００のフォトダイオードにおいて受光量に応じて生成された電荷（信号電荷）に基づく画素信号を、垂直信号線２２を通してカラム信号処理回路１３に供給する。
【００２９】
カラム信号処理回路１３は、画素群２００の列ごとに配置されており、１行分の画素群２００から出力される信号を画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行う。例えば、カラム信号処理回路１３は、画素固有の固定パターンノイズを除去するための相関二重サンプリング（CDS：Correlated Double Sampling）、及びAD(Analog Digital)変換等の信号処理を行う。
【００３０】
水平駆動回路１４は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路１３の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路１３の各々から画素信号を水平信号線２３に出力させる。
【００３１】
出力回路１５は、カラム信号処理回路１３の各々から水平信号線２３を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。なお、出力回路１５は、例えば、バッファリングだけする場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理などが行われる場合もある。
【００３２】
制御回路１６は、CMOSイメージセンサ１０の各部の動作を制御する。
【００３３】
また、制御回路１６は、垂直同期信号、水平同期信号、及びマスタクロック信号に基づいて、垂直駆動回路１２、カラム信号処理回路１３、及び水平駆動回路１４などの動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。制御回路１６は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路１２、カラム信号処理回路１３、及び水平駆動回路１４などに出力する。
【００３４】
入出力端子１７は、外部と信号のやりとりを行う。
【００３５】
以上のように構成される、図１のCMOSイメージセンサ１０は、CDS処理、及びAD変換処理を行うカラム信号処理回路１３が画素列ごとに配置されたカラムAD方式と呼ばれるCMOSイメージセンサとされる。また、図１のCMOSイメージセンサ１０は、例えば、裏面照射型のCMOSイメージセンサとすることができる。
【００３６】
＜２．本技術の実施の形態＞
【００３７】
ところで、画素アレイ部１１（図１）に配列される画素の構造として、飽和電子量（Qs）をアップさせるために、画素を分割して、それらの分割画素で得られる飽和電子量を足し合わせる構造が知られている。
【００３８】
例えば、図２のＡには、１つのオンチップレンズ１１１の直下に、光電変換素子としてのフォトダイオード１１２を形成した構造の断面図を示している。
【００３９】
また、図２のＢには、横軸を、フォトダイオード１１２（図２のＡ）の深さ（PD深さ）とし、縦軸を、ポテンシャルとしたときのフォトダイオード１１２の飽和電子量（Qs）を表している。ただし、フォトダイオード１１２の深さとしては、光の入射面と反対側の面の深さを、深さD1で表し、光の入射面側の深さを、深さD2で表している。
【００４０】
一方で、図３のＡには、フォトダイオード１１２（図２のＡ）を、フォトダイオード１１２−１とフォトダイオード１１２−２に２分割した場合の構造の断面図を示している。ここでは、フォトダイオード１１２−１に対し、オンチップレンズ１１１−１が形成され、フォトダイオード１１２−２に対し、オンチップレンズ１１１−２が形成されている。
【００４１】
また、図３のＢには、横軸を、PD深さとし、縦軸を、ポテンシャルとしたときの飽和電子量（Qs）として、左側に、フォトダイオード１１２−１（図３のＡ）の飽和電子量を表し、右側に、フォトダイオード１１２−２（図３のＡ）の飽和電子量を表している。ただし、フォトダイオード１１２−１とフォトダイオード１１２−２の深さとしては、光の入射面と反対側の面の深さを、深さD1で表し、光の入射面側の深さを、深さD2で表している。
【００４２】
ここでは、フォトダイオード１１２−１の飽和電子量と、フォトダイオード１１２−２の飽和電子量とを加算することで得られる飽和電子量（以下、加算飽和電子量という）について考える。すなわち、図２のＢに示した単一画素としてのフォトダイオード１１２の飽和電子量と、図３のＢに示した分割画素としてのフォトダイオード１１２−１とフォトダイオード１１２−２の加算飽和電子量とを比べれば、下記の式（１）の関係が成立する。
【００４３】
分割画素の加算飽和電子量 > 単一画素の飽和電子量       ・・・（１）
【００４４】
このような関係を有することから、例えば、2μmのサイズからなる画素を製造する場合には、2μmのサイズからなる単一画素の飽和電子量よりも、1μmのサイズからなる分割画素の加算飽和電子量のほうが大きくなる。そのため、同一のサイズの画素で、飽和電子量のアップを実現して、高感度の画素を製造するためには、分割画素の構造を採用すればよい。
【００４５】
ここで、分割画素の構造としては、例えば、図４に示すような構造とすることができる。すなわち、図４に示すように、一辺が、L2 = 2μmのサイズからなる色画素を配置する場合に、一辺が、L1 = 1μmのサイズからなる同色の分割画素が４つ配置されるようにすることで、飽和電子量のアップを実現することができる。換言すれば、ここでは、近傍の同色の４画素（２×２画素）からなる画素群が、画素回路を共有した共有画素として構成されていると言える。
【００４６】
なお、図４においては、画素アレイ部１１に配列された画素１００のｉ行ｊ列を、画素１００（ｉ，ｊ）と表記し、近傍の同色の４画素（２×２画素）から構成される画素群２００のｋ行ｌ列を、画素群２００（ｋ，ｌ）と表記している。
【００４７】
また、以下の説明では、カラーフィルタとして、赤（Ｒ）のカラーフィルタが設けられ、このＲカラーフィルタを透過した光から、赤（Ｒ）成分の光に対応した電荷が得られる画素を、Ｒ画素と表記する。また、緑（Ｇ）のカラーフィルタを透過した光から、緑（Ｇ）成分の光に対応した電荷が得られる画素を、Ｇ画素と表記する。また、青（Ｂ）のカラーフィルタを透過した光から、青（Ｂ）成分の光に対応した電荷が得られる画素を、Ｂ画素と表記する。
【００４８】
例えば、図４に示した画素アレイ部１１における８行８列の画素配列において、左上の画素１００の配置位置を画素１００（１，１）で表せば、Ｒ画素１００（１，５），Ｒ画素１００（１，６），Ｒ画素１００（２，５），及びＲ画素１００（２，６）の赤（Ｒ）の４画素（共有画素）により、Ｒ画素群２００（１，３）が構成される。
【００４９】
また、Ｇ画素１００（１，７），Ｇ画素１００（１，８），Ｇ画素１００（２，７），及びＧ画素１００（２，８）の緑（Ｇ）の４画素（共有画素）により、Ｇ画素群２００（１，４）が構成される。さらに、Ｇ画素１００（３，５），Ｇ画素１００（３，６），Ｇ画素１００（４，５），及びＧ画素１００（４，６）の緑（Ｇ）の４画素（共有画素）により、Ｇ画素群２００（２，３）が構成される。
【００５０】
また、Ｂ画素１００（３，７），Ｂ画素１００（３，８），Ｂ画素１００（４，７），及びＢ画素１００（４，８）の青（Ｂ）の４画素（共有画素）により、Ｂ画素群２００（２，４）が構成される。
【００５１】
このように、画素アレイ部１１においては、赤（Ｒ）の４画素（２×２画素）から構成されるＲ画素群２００と、緑（Ｇ）の４画素（２×２画素）から構成されるＧ画素群２００と、青（Ｂ）の４画素（２×２画素）から構成されるＢ画素群２００とが、規則的に配列され、ベイヤー配列となっている。
【００５２】
なお、ベイヤー配列とは、緑（Ｇ）のＧ画素が市松状に配され、残った部分に、赤（Ｒ）のＲ画素と、青（Ｂ）のＢ画素とが一列ごとに交互に配される配列パターンである。
【００５３】
そして、Ｒ画素群２００を構成する４つのＲ画素１００は、画素回路を共有した共有画素として構成されているため、４つのＲ画素１００から得られる画素信号（アナログ信号）が、浮遊拡散領域（FD：Floating Diffusion）で加算され、Ｒ成分の信号（Ｒ画素信号）が生成される。
【００５４】
同様に、Ｇ画素群２００では、画素回路を共有した共有画素となる４つのＧ画素１００から得られる画素信号（アナログ信号）が加算され、Ｇ成分の信号（Ｇ画素信号）が生成される。同様にまた、Ｂ画素群２００では、画素回路を共有した共有画素となる４つのＢ画素１００から得られる画素信号（アナログ信号）が加算され、Ｂ成分の信号（Ｂ画素信号）が生成される。
【００５５】
その結果として、図５に示すように、ベイヤー配列に配置された画素群２００のうち、Ｒ画素群２００から４画素分の画素信号が加算されたＲ画素信号が得られ、Ｇ画素群２００から４画素分の画素信号が加算されたＧ画素信号が得られ、Ｂ画素群２００から４画素分の画素信号が加算されたＢ画素信号が得られることになる。
【００５６】
図４の説明に戻り、ここで、画素アレイ部１１において、画素群２００（２，２）が配置される領域に注目すれば、ベイヤー配列であれば、本来、Ｂ画素群２００（２，２）が配置されるはずであるが、ここでは、左遮光画素群２００（２，２）が配置されている。この左遮光画素群２００は、画素回路を共有した共有画素となる４つの左遮光画素１００から構成され、４画素分の画素信号が加算されることで、図５に示すような左遮光画素信号が得られる。ここで、左遮光画素１００は、光の入射側から見た場合に、左側の領域が遮光されている画素である。
【００５７】
なお、詳細は後述するが、画素アレイ部１１においては、左遮光画素１００とともに、右側の領域が遮光されている画素である右遮光画素１００から構成される右遮光画素群２００が、繰り返しパターンで散在して配置されている。右遮光画素群２００では、４画素分の画素信号が加算されることで、右遮光画素信号が得られる。そして、このようにして得られる左遮光画素信号と右遮光画素信号に基づき、２つの画像の位相差が検出されることになる。
【００５８】
（画素の平面レイアウト）
図６は、画素アレイ部１１に配列される複数の画素１００の平面レイアウトを示す図である。
【００５９】
図６においては、画素アレイ部１１に２次元状に配列される複数の画素１００のうち、光の入射側から見て、左上の領域に配列される64行64列の領域における画素１００を例示している。ここでは、近傍の同色の４画素により同色の画素群２００が構成されている。なお、図６の平面レイアウトには、説明を分かりやすくするために、画素群２００のｋ行ｌ列に対応した行番号と列番号が図示されている。
【００６０】
すなわち、図６の画素アレイ部１１においては、赤（Ｒ）の４画素（２×２画素）から構成されるＲ画素群２００と、緑（Ｇ）の４画素（２×２画素）から構成されるＧ画素群２００と、青（Ｂ）の４画素（２×２画素）から構成されるＢ画素群２００とが、規則的に配列され、ベイヤー配列となっている。
【００６１】
また、画素群２００（２，２）が配置される領域に注目すれば、Ｂ画素群２００（２，２）の代わりに、左遮光画素群２００（２，２）が配置されている。
【００６２】
ここで、図７に示すように、左遮光画素群２００（２，２）は、左遮光画素１００（３，３），左遮光画素１００（３，４），左遮光画素１００（４，３），及び左遮光画素１００（４，４）の４画素（共有画素）から構成される。
【００６３】
例えば、左遮光画素１００（３，３）は、光の入射側から見た場合に、左側の領域（図中の黒色で表した領域）が遮光されている。また、左遮光画素１００（３，４），左遮光画素１００（４，３），及び左遮光画素１００（４，４）についても、左遮光画素１００（３，３）と同様に、左側の領域（図中の黒色で表した領域）が遮光されている。
【００６４】
すなわち、これらの４つの左遮光画素１００により構成される左遮光画素群２００（２，２）においては、左遮光画素１００（３，３），左遮光画素１００（３，４），左遮光画素１００（４，３），及び左遮光画素１００（４，４）は共に、左側の領域が遮光され、同一の方向に遮光されている（同一の方向側が遮光されている）。
【００６５】
図６の説明に戻り、画素アレイ部１１において、画素群２００（２，１０），画素群２００（１４，６），及び画素群２００（１４，１４）は、画素群２００（２，２）と同様に、Ｂ画素群２００の代わりに、左遮光画素群２００が配置されている。
【００６６】
そして、左遮光画素群２００（２，１０），左遮光画素群２００（１４，６），及び左遮光画素群２００（１４，１４）においては、左遮光画素群２００（２，２）と同様に、４つの左遮光画素１００の左側の領域が遮光され、同一の方向に遮光されている（同一の方向側が遮光されている）。
【００６７】
また、画素群２００（６，２）が配置される領域に注目すれば、Ｂ画素群２００（６，２）の代わりに、右遮光画素群２００（６，２）が配置されている。
【００６８】
ここで、図８に示すように、右遮光画素群２００（６，２）は、右遮光画素１００（１１，３），右遮光画素１００（１１，４），右遮光画素１００（１２，３），及び右遮光画素１００（１２，４）の４画素（共有画素）から構成される。
【００６９】
例えば、右遮光画素１００（１１，３）は、光の入射側から見た場合に、右側の領域（図中の黒色で表した領域）が遮光されている。また、右遮光画素１００（１１，４），右遮光画素１００（１２，３），及び右遮光画素１００（１２，４）についても、右遮光画素１００（１１，３）と同様に、右側の領域（図中の黒色で表した領域）が遮光されている。
【００７０】
すなわち、これらの４つの右遮光画素１００により構成される右遮光画素群２００（６，２）においては、右遮光画素１００（１１，３），右遮光画素１００（１１，４），右遮光画素１００（１２，３），及び右遮光画素１００（１２，４）は共に、右側の領域が遮光され、同一の方向に遮光されている（同一の方向側が遮光されている）。
【００７１】
図６の説明に戻り、画素アレイ部１１において、画素群２００（６，１０），画素群２００（１０，６），及び画素群２００（１０，１４）は、画素群２００（６，２）と同様に、Ｂ画素群２００の代わりに、右遮光画素群２００が配置されている。
【００７２】
そして、右遮光画素群２００（６，１０），右遮光画素群２００（１０，６），及び右遮光画素群２００（１０，１４）においては、右遮光画素群２００（６，２）と同様に、４つの右遮光画素１００の右側の領域が遮光され、同一の方向に遮光されている（同一の方向側が遮光されている）。
【００７３】
このように、画素アレイ部１１においては、２×２の４つのＲ画素１００からなるＲ画素群２００と、２×２の４つのＧ画素１００からなるＧ画素群２００と、２×２の４つのＢ画素１００からなるＢ画素群２００とが、ベイヤー配列により配列されるが、Ｂ画素群２００の一部が、左遮光画素群２００又は右遮光画素群２００に置き換えられている。
【００７４】
具体的には、画素アレイ部１１において、２行目に、左遮光画素群２００（２，２）と左遮光画素群２００（２，１０）が配置され、６行目に、右遮光画素群２００（６，２）と右遮光画素群２００（６，１０）が配置されている。また、１０行目に、右遮光画素群２００（１０，６）と右遮光画素群２００（１０，１４）が配置され、１４行目に、左遮光画素群２００（１４，６）と左遮光画素群２００（１４，１４）が配置されている。
【００７５】
言い換えれば、画素アレイ部１１において、２列目に、左遮光画素群２００（２，２）と右遮光画素群２００（６，２）が配置され、６列目に、右遮光画素群２００（１０，６）と左遮光画素群２００（１４，６）が配置されている。また、１０列目に、左遮光画素群２００（２，１０）と右遮光画素群２００（６，１０）が配置され、１４列目に、右遮光画素群２００（１０，１４）と左遮光画素群２００（１４，１４）が配置されている。
【００７６】
すなわち、画素アレイ部１１においては、遮光領域が左右対称になっている左遮光画素群２００と右遮光画素群２００とが、位相差検出用の画素（位相差画素）として組となっており、それらの左右の遮光画素群で得られる左遮光画素信号と右遮光画素信号に基づき、位相差検出用の画像が生成され、位相差が検出されることになる。
【００７７】
例えば、図６においては、左遮光画素群２００（２，２）と右遮光画素群２００（６，２）との組、左遮光画素群２００（２，１０）と右遮光画素群２００（６，１０）との組、左遮光画素群２００（１４，６）と右遮光画素群２００（１０，６）との組、及び左遮光画素群２００（１４，１４）と右遮光画素群２００（１０，１４）との組を、位相差画素のペアにすることができる。
【００７８】
なお、図６の画素アレイ部１１においては、Ｂ画素群２００の代わりに、左遮光画素群２００と右遮光画素群２００が配置される場合を例示したが、Ｒ画素群２００又はＧ画素群２００の代わりに、左遮光画素群２００と右遮光画素群２００が配置されるようにしてもよい。
【００７９】
また、左遮光画素群２００と右遮光画素群２００とは、同色の画素群２００に限らず、異なる色の画素群２００の代わりに配置されるようにしてもよい。例えば、左遮光画素群２００が、Ｂ画素群２００の代わりに配置される場合において、右遮光画素群２００を、Ｇ画素群２００の代わりに配置されるようにしてもよい。
【００８０】
また、図６に示した配列パターンは、画素アレイ部１１において、繰り返しパターンで散在して配置される左遮光画素群２００と右遮光画素群２００の配置の一例であって、左遮光画素群２００と右遮光画素群２００とは、一定間隔で複数並べて配置するのであれば、他のパターンで配置するようにしてもよい。なお、上述した説明では、画素アレイ部１１において、色画素群２００が、ベイヤー配列で規則的に配列される場合を一例に説明したが、他の配列パターンを採用してもよい。
【００８１】
（画素の断面の構造）
図９は、画素アレイ部１１に配列される複数の画素１００の構造を示す断面図である。
【００８２】
図９には、左遮光画素群２００を含む画素群２００の断面として、３行目の画素１００のＸ１−Ｘ１'断面を図示している。また、図９には、左遮光画素群２００及び右遮光画素群２００を含まない画素群２００の断面として、７行目の画素１００のＸ２−Ｘ２'断面を図示している。
【００８３】
ここでも、左上の画素１００の配置位置を画素１００（１，１）で表せば、Ｘ１−Ｘ１'断面の対象となるのは、Ｇ画素１００（３，１），Ｇ画素１００（３，２），左遮光画素１００（３，３），左遮光画素１００（３，４），Ｇ画素１００（３，５），Ｇ画素１００（３，６），Ｂ画素１００（３，７），及びＢ画素１００（３，８）とされる。
【００８４】
ただし、Ｇ画素１００（３，１）とＧ画素１００（３，２）は、Ｇ画素群２００（２，１）に含まれ、左遮光画素１００（３，３）と左遮光画素１００（３，４）は、左遮光画素群２００（２，２）に含まれる。また、Ｇ画素１００（３，５）とＧ画素１００（３，６）は、Ｇ画素群２００（２，３）に含まれ、Ｂ画素１００（３，７）とＢ画素１００（３，８）は、Ｂ画素群２００（２，４）に含まれる。
【００８５】
図９のＸ１−Ｘ１'断面に示すように、各画素１００では、オンチップレンズ１１１の直下に、フォトダイオード１１２（不図示）が形成されているが、オンチップレンズ１１１と、フォトダイオード１１２が形成されるシリコン層との間の領域には、カラーフィルタ１１３と遮光部１１４が設けられている。
【００８６】
Ｇ画素１００（３，１）とＧ画素１００（３，２）、及びＧ画素１００（３，５）とＧ画素１００（３，６）では、Ｇカラーフィルタ１１３が形成され、Ｂ画素１００（３，７）とＢ画素１００（３，８）では、Ｂカラーフィルタ１１３が形成されている。
【００８７】
左遮光画素１００（３，３）と左遮光画素１００（３，４）においては、カラーフィルタ１１３が形成されておらず、オンチップレンズ１１１により集光された光が、そのままフォトダイオード１１２に入射される。換言すれば、左遮光画素１００は、白（Ｗ）成分の光に対応したＷ画素であって、左遮光画素群２００は、白（Ｗ）の画素（同色の画素）である４つの左遮光画素１００から構成されているとも言える。
【００８８】
また、正方単位のＧ画素１００（３，１）は、光の入射側から見て正方格子状に設けられる遮光部１１４によって、隣り合う画素との間が遮光されている。遮光部１１４は、例えば、タングステン（Ｗ）やアルミニウム（Al）等の金属により形成される。
【００８９】
Ｇ画素１００（３，２），左遮光画素１００（３，３），左遮光画素１００（３，４），Ｇ画素１００（３，５），Ｇ画素１００（３，６），Ｂ画素１００（３，７），及びＢ画素１００（３，８）についても、Ｇ画素１００（３，１）と同様に、正方格子状に設けられる遮光部１１４によって、隣り合う画素との間が遮光されている。
【００９０】
ここで、左遮光画素１００（３，３）と左遮光画素１００（３，４）において、遮光部１１４は、隣り合う画素との間を遮光するだけでなく、その左側の領域を遮光するために、光の入射面側に拡張され、他の画素と比べて、フォトダイオード１１２に入射する光の入射面が狭められている。これにより、図７に示したように、左遮光画素１００（３，３）と左遮光画素１００（３，４）は、光の入射側から見た場合に、遮光部１１４によって左側の領域が遮光されることになる。
【００９１】
一方で、Ｘ２−Ｘ２'断面の対象となるのは、Ｇ画素１００（７，１），Ｇ画素１００（７，２），Ｂ画素１００（７，３），Ｂ画素１００（７，４），Ｇ画素１００（７，５），Ｇ画素１００（７，６），Ｂ画素１００（７，７），及びＢ画素１００（７，８）とされる。
【００９２】
Ｇ画素１００（７，１）とＧ画素１００（７，２）、及びＧ画素１００（７，５）とＧ画素１００（７，６）では、Ｇカラーフィルタ１１３が形成され、Ｂ画素１００（７，３），Ｂ画素１００（７，４）、及びＢ画素１００（７，７）とＢ画素１００（７，８）では、Ｂカラーフィルタ１１３が形成されている。
【００９３】
Ｇ画素１００（７，１），Ｇ画素１００（７，２），Ｂ画素１００（７，３），Ｂ画素１００（７，４），Ｇ画素１００（７，５），Ｇ画素１００（７，６），Ｂ画素１００（７，７），及びＢ画素１００（７，８）においては、光の入射側から見て正方格子状に設けられる遮光部１１４によって、隣り合う画素との間が遮光されている。
【００９４】
なお、図示はしていないが、右遮光画素１００の断面は、上述した左遮光画素１００と同様に、遮光部１１４が、隣り合う画素との間を遮光するだけでなく、光の入射面側に拡張され、フォトダイオード１１２に入射する光の入射面が狭められることで、その右側の領域が遮光される。これにより、図８に示したように、右遮光画素１００は、光の入射側から見た場合に、遮光部１１４によって右側の領域が遮光されることになる。
【００９５】
以上のように、本技術を適用した左遮光画素群２００は、光の入射側から見た場合に、左側の領域が遮光された画素である左遮光画素１００を４つ配置することで構成され、それらの４つの左遮光画素１００は、すべて同じ方向に遮光されている。また、本技術を適用した右遮光画素群２００は、光の入射側から見た場合に、右側の領域が遮光された画素である右遮光画素１００を４つ配置することで構成され、それらの４つの右遮光画素１００は、すべて同じ方向に遮光されている。
【００９６】
このように、近傍の４画素をすべて同じ方向に遮光した遮光画素群として、遮光領域が左右対称となる左遮光画素群２００と右遮光画素群２００とを設けることで、左遮光画素群２００と右遮光画素群２００とが位相差画素の組になって、位相差を検出することが可能となる。
【００９７】
ここで、図９の断面図などに示したように、左遮光画素群２００を構成する左遮光画素１００と、右遮光画素群２００を構成する右遮光画素１００とは、他の色画素と同様に、１つのオンチップレンズ１１１に対し、１つのフォトダイオード１１２を設けた構造となっている。
【００９８】
そのため、近傍の同色の画素（４画素）からなる共有画素を規則的に配列した配列パターンを採用する場合に、位相差画素を設けるときでも、位相差画素（遮光画素）のオンチップレンズ１１１のサイズと、他の色画素（Ｒ画素、Ｇ画素、及びＢ画素）のオンチップレンズ１１１のサイズを同じにすることができる。また、位相差画素（遮光画素）は、他の色画素（通常の画素）と同様に、近傍の同色の画素（４画素）からなる共有画素として構成されるため、その駆動方法を変える必要がない。
【００９９】
よって、画素アレイ部１１において、本技術を適用した遮光画素（左遮光画素群２００と右遮光画素群２００）を配置することで、画素１００の構造を部分的に変更する必要がなく、より低い製造上の難易度で、位相差画素を設けることが可能となる。
【０１００】
（アナログ加算処理）
次に、図１０及び図１１を参照して、各画素群２００を構成する４画素（共有画素）から得られる画素信号（アナログ信号）を加算する処理の詳細を説明する。
【０１０１】
図１０は、アナログ信号加算処理で得られる画素信号の例を示す図である。なお、図１０の平面レイアウトには、図６の平面レイアウトに対応させて、画素群２００のｋ行ｌ列に対応した行番号と列番号が図示されている。
【０１０２】
画素アレイ部１１において、各画素群２００を構成する４つの同色の画素１００は、浮遊拡散領域（FD：Floating Diffusion）を共有している。
【０１０３】
そのため、画素アレイ部１１において、ベイヤー配列に配置された画素群２００のうち、Ｒ画素群２００では、４つのＲ画素１００のフォトダイオード１１２のそれぞれにより生成された電荷が、１つの浮遊拡散領域（FD）に転送されて加算（アナログ加算）され、その結果得られる信号電圧に応じたＲ画素信号が出力される。
【０１０４】
また、Ｇ画素群２００では、４つのＧ画素１００のフォトダイオード１１２で、それぞれ生成された電荷が、１つの浮遊拡散領域（FD）で加算され、Ｇ画素信号が出力される。さらに、Ｂ画素群２００では、４つのＢ画素１００のフォトダイオード１１２で、それぞれ生成された電荷が、１つの浮遊拡散領域（FD）で加算され、Ｂ画素信号が出力される。
【０１０５】
また、左遮光画素群２００では、４つの左遮光画素１００のフォトダイオード１１２で、それぞれ生成された電荷が、１つの浮遊拡散領域（FD）で加算され、左遮光画素信号が出力される。さらに、右遮光画素群２００では、４つの右遮光画素１００のフォトダイオード１１２で、それぞれ生成された電荷が、１つの浮遊拡散領域（FD）で加算され、右遮光画素信号が出力される。
【０１０６】
ここで、遮光領域が左右対称となる左遮光画素群２００と右遮光画素群２００とが位相差画素の組になって、左遮光画素信号と右遮光画素信号に基づき、位相差検出用の画像が生成されることで、位相差を検出することができる。
【０１０７】
また、ベイヤー配列に配置された画素群２００のうち、左遮光画素群２００と右遮光画素群２００が配置された領域については、近傍の他の色画素１００の情報に基づき、補間処理が行われることで、Ｒ画素信号、Ｇ画素信号、又はＢ画素信号が得られる。これにより、ベイヤー配列に応じたＲ画素信号、Ｇ画素信号、及びＢ画素信号が得られる。
【０１０８】
ここで、ベイヤー配列に配置された画素群２００は、浮遊拡散領域（FD）を共有した４画素からなる構造、いわば、画素を分割して、その分割画素で得られる飽和電子量（Qs）を足し合わせる構造を有している。そのため、上述の図２及び図３を参照して説明したように、各画素群２００では、同一のサイズの画素を分割せずに構成した構造と比べて、飽和電子量（Qs）をアップさせることができる。
【０１０９】
図１１は、本開示に係る技術を適用した画素の構成を示す回路図である。
【０１１０】
図１１には、画素アレイ部１１において画素１００が配列される画素領域の一部の領域を図示しており、同色の４つの画素１００により画素群２００が構成されている。図１１において、画素群２００を構成する４つの同色の画素１００は、浮遊拡散領域（FD）を共有している。また、図１１において、転送トランジスタや選択トランジスタに対する駆動信号（SEL，TRG）は、垂直駆動回路１２（図１）から供給される。
【０１１１】
画素群２００において、各画素１００は、フォトダイオード１１２の他に、転送トランジスタを有している。各画素１００においては、転送トランジスタが、そのゲートに入力される駆動信号TRGに従い、オン／オフの動作を行うことで、フォトダイオード１１２により光電変換された電荷（信号電荷）が、４画素で共有された浮遊拡散領域（FD）に転送される。
【０１１２】
浮遊拡散領域（FD）は、各画素１００の転送トランジスタと、画素群２００で共有されるリセットトランジスタ及び増幅トランジスタとの接続点に形成されている。リセットトランジスタは、そのゲートに入力される駆動信号RSTに従い、オン／オフの動作を行うことで、浮遊拡散領域（FD）に蓄積されている電荷が排出される。
【０１１３】
浮遊拡散領域（FD）は、各画素１００の転送トランジスタにより転送されてくる電荷を蓄積する機能を有している。浮遊拡散領域（FD）の電位は、蓄積された電荷量に応じて変調される。増幅トランジスタは、そのゲートに接続された浮遊拡散領域（FD）の電位変動を入力信号電圧とする増幅器として動作し、その出力信号電圧は、選択トランジスタを介して垂直信号線（VSL）２２に出力される。
【０１１４】
選択トランジスタは、そのゲートに入力される駆動信号SELに従い、オン／オフの動作を行うことで、増幅トランジスタからの電圧信号を、垂直信号線（VSL）２２に出力する。
【０１１５】
このように、画素群２００は、４画素共有とされ、各画素１００は、フォトダイオード１１２と転送トランジスタをそれぞれ有している。また、画素群２００においては、４画素（共有画素）によって、浮遊拡散領域（FD）が共有されており、当該共有画素の画素回路として、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、及び選択トランジスタが、共有トランジスタとして構成されている。
【０１１６】
なお、画素アレイ部１１においては、列方向の２つの画素群２００によっても、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、及び選択トランジスタからなる共有トランジスタが共有されている。
【０１１７】
より具体的には、図１１に示した画素アレイ部１１における画素配列において、左上の画素１００の配置位置を画素１００（１，１）で表せば、１行目と２行目の画素群２００においては、各画素群２００で、浮遊拡散領域（FD）がそれぞれ共有されているが、列方向の上下の画素群２００が組になって、共有トランジスタも共有されている。
【０１１８】
例えば、１列目のＧ画素群２００（１，１）とＲ画素群２００（２，１）とが組になって、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、及び選択トランジスタが、共有トランジスタとなっている。
【０１１９】
ここで、Ｇ画素群２００（１，１）を構成する４画素のうち、Ｇ画素１００（１，１）では、転送トランジスタが、駆動信号TRG6に従って動作することで、フォトダイオード１１２により生成された電荷が、浮遊拡散領域（FD）に転送される。同様に、Ｇ画素１００（１，２），Ｇ画素１００（２，１），及びＧ画素１００（２，２）においても、駆動信号TRG7，駆動信号TRG4，及び駆動信号TRG5に従い、転送トランジスタによって、フォトダイオード１１２からの電荷が、浮遊拡散領域（FD）に転送される。
【０１２０】
Ｇ画素群２００（１，１）を構成する４画素で共有された浮遊拡散領域（FD）では、Ｇ画素１００（１，１），Ｇ画素１００（１，２），Ｇ画素１００（２，１），及びＧ画素１００（２，２）のフォトダイオード１１２のそれぞれから転送される電荷が加算（アナログ加算）され、その加算電荷に応じた電圧が、増幅トランジスタに入力される。なお、この浮遊拡散領域（FD）における電荷の加算は、FD加算とも称される。
【０１２１】
そして、増幅トランジスタでは、４画素で共有された浮遊拡散領域（FD）の電位変動が、ゲートへの入力信号電圧とされ、その出力信号電圧が、選択トランジスタを介して垂直信号線（VSL1）２２−１に出力されることになる。
【０１２２】
なお、増幅トランジスタや選択トランジスタ等の共有トランジスタは、Ｇ画素群２００（１，１）と組になるＲ画素群２００（２，１）とで共有されている。
【０１２３】
また、１行目と２行目の画素群２００において、２列目のＢ画素群２００（１，２）とＧ画素群２００（２，２）の組と、３列目のＧ画素群２００（１，３）とＲ画素群２００（２，３）の組と、４列目のＢ画素群２００（１，４）とＧ画素群２００（２，４）の組については、１列目のＧ画素群２００（１，１）とＲ画素群２００（２，１）と同様に構成されている。
【０１２４】
また、３行目と４行目の画素群２００は、１行目と２行目の画素群２００と同様に構成され、各画素群２００で、浮遊拡散領域（FD）がそれぞれ共有されるとともに、列方向の上下の画素群２００が組になって、共有トランジスタも共有されている。
【０１２５】
ここで、図１１においては、駆動信号SEL1がLレベルとなって、１行目と２行目の画素群２００で共有された選択トランジスタがオフ状態になる一方で、駆動信号SEL0がHレベルとなって、３行目と４行目の画素群２００で共有された選択トランジスタがオン状態になることで、３行目又は４行目の画素群２００が選択されている。
【０１２６】
このとき、駆動信号TRG0ないしTRG3がLレベルとなって、４行目の画素群２００の各画素１００の転送トランジスタがオフ状態になる一方で、駆動信号TRG4ないしTRG7がHレベルとなって、３行目の画素群２００の各画素１００の転送トランジスタがオン状態になることで、各画素１００のフォトダイオード１１２により生成された電荷が、４画素で共有された浮遊拡散領域（FD）に転送される。
【０１２７】
図１１では、選択トランジスタと転送トランジスタが共にオン状態になる３行目の画素群２００を、太枠で囲っている。すなわち、３行目の画素群２００において、４画素で共有された浮遊拡散領域（FD）では、当該４画素のフォトダイオード１１２のそれぞれから転送される電荷が加算され、その加算電荷に応じた電圧が、増幅トランジスタに入力される。
【０１２８】
そして、３行目の画素群２００において、増幅トランジスタでは、４画素で共有された浮遊拡散領域（FD）の電位変動が、ゲートへの入力信号電圧とされ、その出力信号電圧が、選択トランジスタを介して垂直信号線（VSL1，VSL3，VSL5，VSL7）２２に出力される。
【０１２９】
ここで、垂直信号線（VSL1）２２−１は、カラム信号処理回路１３（図１）内の比較器２１０−１に接続されている。比較器２１０−１は、そこに入力される、垂直信号線（VSL1）２２−１からの信号電圧（Vx）と、DAC（不図示）からのランプ波（Ramp）の参照電圧（Vref）とを比較し、その比較結果に応じたレベルの出力信号を出力する。
【０１３０】
また、比較器２１０−２ないし比較器２１０−４においては、参照電圧と比較される信号電圧が、垂直信号線（VSL3）２２−３，垂直信号線（VSL5）２２−５，又は垂直信号線（VSL7）２２−７からの信号電圧に代わるほかは、比較器２１０−１と同様であって、その比較結果に応じたレベルの出力信号が出力される。
【０１３１】
なお、カラム信号処理回路１３では、比較器２１０からの出力信号に基づき、リセットレベル又は信号レベルのカウントが行われることで、AD変換が行われる。
【０１３２】
また、図１１においては、Ｒ画素群２００，Ｇ画素群２００，及びＢ画素群２００におけるアナログ加算処理について説明したが、左遮光画素群２００及び右遮光画素群２００についても同様に、４画素で、浮遊拡散領域（FD）が共有され、各画素のフォトダイオード１１２のそれぞれにより生成された電荷がアナログ加算されて出力される。
【０１３３】
＜３．変形例＞
【０１３４】
（固体撮像装置の他の例）
また、上述した実施の形態では、画素が２次元状に配列されてなるCMOSイメージセンサに適用した場合を例に挙げて説明したが、本技術はCMOSイメージセンサへの適用に限られるものではない。すなわち、本技術は、画素が２次元配列されてなるＸ−Ｙアドレス方式の固体撮像装置全般に対して適用可能である。
【０１３５】
さらに、本技術は、可視光の入射光量の分布を検知して画像として撮像する固体撮像装置への適用に限らず、赤外線やＸ線、あるいは粒子等の入射量の分布を画像として撮像する固体撮像装置全般に対して適用可能である。
【０１３６】
（遮光画素の他の例）
なお、上述した説明では、遮光画素（遮光画素群）として、左側の領域が遮光された画素である左遮光画素１００（左遮光画素群２００）と、右側の領域が遮光された画素である右遮光画素１００（右遮光画素群２００）について説明したが、遮光画素は、同一の方向に遮光されていればよく、遮光領域が左右対称の遮光画素の組み合わせに限定されるものではない。例えば、遮光画素（遮光画素群）としては、遮光領域が上下対称の遮光画素（遮光画素群）として、上側の領域が遮光された画素である上遮光画素（上遮光画素群）と、下側の領域が遮光された画素である下遮光画素（下遮光画素群）との組み合わせを採用することができる。
【０１３７】
（位相差検出の他の例）
また、上述した説明では、遮光領域が左右対称となる左遮光画素群２００と右遮光画素群２００とが、位相差画素のペアになることで、位相差が検出されるとして説明したが、位相差の検出手法によっては、必ずしも、左遮光画素群２００と右遮光画素群２００とが、位相差画素のペアになる必要はない。
【０１３８】
また、上述した説明では、画素群２００が、近傍の同色の画素１００（４画素）から構成されるとして説明したが、４つの画素から構成される画素群（共有画素）は、４つの分割画素から構成される画素（共有画素）として捉えるようにしてもよく、本技術を適用するに際して、４画素からなる画素群と、４分割画素からなる画素とは、実質的に同一の意味をなしている。
【０１３９】
＜４．電子機器の構成＞
【０１４０】
図１２は、本開示に係る技術を適用した固体撮像装置を有する電子機器の構成例を示すブロック図である。
【０１４１】
電子機器１０００は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、スマートフォンやタブレット型端末等の携帯端末装置などの撮像機能を有する電子機器である。
【０１４２】
電子機器１０００は、レンズ部１０１１、撮像部１０１２、信号処理部１０１３、制御部１０１４、表示部１０１５、記録部１０１６、操作部１０１７、通信部１０１８、電源部１０１９、及び駆動部１０２０から構成される。また、電子機器１０００において、信号処理部１０１３、制御部１０１４、表示部１０１５、記録部１０１６、操作部１０１７、通信部１０１８、及び電源部１０１９は、バス１０２１を介して相互に接続されている。
【０１４３】
レンズ部１０１１は、ズームレンズやフォーカスレンズ等から構成され、被写体からの光を集光する。レンズ部１０１１により集光された光（被写体光）は、撮像部１０１２に入射される。
【０１４４】
撮像部１０１２は、本開示に係る技術を適用したイメージセンサ（例えば、図１のCMOSイメージセンサ１０）等の固体撮像装置を含んで構成される。撮像部１０１２としてのイメージセンサは、レンズ部１０１１を介して受光した光（被写体光）を電気信号に光電変換し、その結果得られる信号を、信号処理部１０１３に供給する。
【０１４５】
なお、このイメージセンサの画素アレイ部には、所定の配列パターンで規則的に配列された複数の画素として、被写体光に応じた撮像画像を生成するための信号を生成する画素（通常の画素）と、位相差検出を行うための信号を生成する画素（位相差画素）とが含まれる。
【０１４６】
例えば、上述したCMOSイメージセンサ１０（図１）においては、通常の画素が、Ｒ画素１００（Ｒ画素群２００）、Ｇ画素１００（Ｇ画素群２００）、及びＢ画素１００（Ｂ画素群２００）に相当し、位相差画素が、左遮光画素１００（左遮光画素群２００）及び右遮光画素１００（右遮光画素群２００）に相当している。
【０１４７】
信号処理部１０１３は、撮像部１０１２から供給される信号を処理する信号処理回路である。例えば、信号処理部１０１３は、DSP(Digital Signal Processor)回路などとして構成される。
【０１４８】
信号処理部１０１３は、撮像部１０１２からの信号を処理して、静止画又は動画の画像データを生成し、表示部１０１５又は記録部１０１６に供給する。また、信号処理部１０１３は、撮像部１０１２（イメージセンサの位相差画素）からの信号に基づき、位相差を検出するためのデータ（位相差検出用データ）を生成し、制御部１０１４に供給する。
【０１４９】
制御部１０１４は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やマイクロプロセッサなどとして構成される。制御部１０１４は、電子機器１０００の各部の動作を制御する。
【０１５０】
表示部１０１５は、例えば、液晶パネルや有機EL(Electro Luminescence)パネル等の表示装置として構成される。表示部１０１５は、信号処理部１０１３から供給される画像データを処理し、撮像部１０１２により撮像された静止画又は動画を表示する。
【０１５１】
記録部１０１６は、例えば、半導体メモリやハードディスク等の記録媒体として構成される。記録部１０１６は、信号処理部１０１３から供給される画像データを記録する。また、記録部１０１６は、制御部１０１４からの制御に従い、記録されている画像データを提供する。
【０１５２】
操作部１０１７は、例えば、物理的なボタンのほか、表示部１０１５と組み合わせて、タッチパネルとして構成される。操作部１０１７は、ユーザによる操作に応じて、電子機器１０００が有する各種の機能についての操作指令を出力する。制御部１０１４は、操作部１０１７から供給される操作指令に基づき、各部の動作を制御する。
【０１５３】
通信部１０１８は、例えば、通信インターフェース回路などとして構成される。通信部１０１８は、所定の通信規格に従い、無線通信又は有線通信によって、外部の機器との間でデータのやりとりを行う。
【０１５４】
電源部１０１９は、信号処理部１０１３、制御部１０１４、表示部１０１５、記録部１０１６、操作部１０１７、及び通信部１０１８の動作電源となる各種の電源を、これらの供給対象に対して適宜供給する。
【０１５５】
また、制御部１０１４は、信号処理部１０１３から供給される位相差検出用データに基づき、２つの画像の位相差を検出する。そして、制御部１０１４は、位相差の検出結果に基づき、フォーカスを合わせる対象の物体（合焦対象物）に対し、フォーカスが合っているかどうかを判定する。制御部１０１４は、合焦対象物にフォーカスが合っていない場合には、フォーカスのずれ量（デフォーカス量）を算出し、駆動部１０２０に供給する。
【０１５６】
駆動部１０２０は、例えば、モータやアクチュエータ等から構成され、ズームレンズやフォーカスレンズ等からなるレンズ部１０１１を駆動する。
【０１５７】
駆動部１０２０は、制御部１０１４から供給されるデフォーカス量に基づき、レンズ部１０１１のフォーカスレンズの駆動量を算出し、その駆動量に応じてフォーカスレンズを移動させる。なお、合焦対象物に対し、フォーカスが合っている場合には、駆動部１０２０は、フォーカスレンズの現在位置を維持させる。
【０１５８】
電子機器１０００は、以上のように構成される。
【０１５９】
本技術は、以上説明したように、イメージセンサ等の撮像部１０１２に適用される。具体的には、CMOSイメージセンサ１０（図１）は、撮像部１０１２に適用することができる。イメージセンサ等の撮像部１０１２に本技術を適用することで、画素アレイ部に配列される画素として、近傍の同色の画素からなる画素群（FDを共有する４画素からなる共有画素）を規則的に配列した配列パターンを採用する場合において、位相差画素を設けるときに、より低い製造上の難易度で、位相差画素を設けることができる。
【０１６０】
＜５．固体撮像装置の使用例＞
【０１６１】
図１３は、本開示に係る技術を適用した固体撮像装置の使用例を示す図である。
【０１６２】
CMOSイメージセンサ１０（図１）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。すなわち、図１３に示すように、鑑賞の用に供される画像を撮影する鑑賞の分野だけでなく、例えば、交通の分野、家電の分野、医療・ヘルスケアの分野、セキュリティの分野、美容の分野、スポーツの分野、又は、農業の分野などにおいて用いられる装置でも、CMOSイメージセンサ１０を使用することができる。
【０１６３】
具体的には、鑑賞の分野において、例えば、デジタルカメラやスマートフォン、カメラ機能付きの携帯電話機等の、鑑賞の用に供される画像を撮影するための装置（例えば、図１２の電子機器１０００）で、CMOSイメージセンサ１０を使用することができる。
【０１６４】
交通の分野において、例えば、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で、CMOSイメージセンサ１０を使用することができる。
【０１６５】
家電の分野において、例えば、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、テレビ受像機や冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置で、CMOSイメージセンサ１０を使用することができる。また、医療・ヘルスケアの分野において、例えば、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で、CMOSイメージセンサ１０を使用することができる。
【０１６６】
セキュリティの分野において、例えば、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で、CMOSイメージセンサ１０を使用することができる。また、美容の分野において、例えば、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で、CMOSイメージセンサ１０を使用することができる。
【０１６７】
スポーツの分野において、例えば、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で、CMOSイメージセンサ１０を使用することができる。また、農業の分野において、例えば、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で、CMOSイメージセンサ１０を使用することができる。
【０１６８】
＜６．移動体への応用例＞
【０１６９】
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
【０１７０】
図１４は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
【０１７１】
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図１４に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（Interface）１２０５３が図示されている。
【０１７２】
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
【０１７３】
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
【０１７４】
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
【０１７５】
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
【０１７６】
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
【０１７７】
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
【０１７８】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【０１７９】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０３０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
【０１８０】
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図１４の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
【０１８１】
図１５は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０１８２】
図１５では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。
【０１８３】
撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２、１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
【０１８４】
なお、図１５には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
【０１８５】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
【０１８６】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０km/h以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【０１８７】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
【０１８８】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
【０１８９】
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、図１のCMOSイメージセンサ１０は、撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、位相差検出に基づいたオートフォーカス制御を行うことができる。また、本開示に係る技術では、画素（複数の画素からなる画素群）の飽和電子量（Qs）を上げて、高感度のイメージセンサを実現することができるため、例えば、より高品質な撮像画像を取得して、より正確に歩行者等の障害物を認識することが可能になる。
【０１９０】
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術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。
【０１９１】
また、本技術は、以下のような構成をとることができる。
【０１９２】
（１）
複数の画素が２次元状に配列された画素アレイ部を備え、
前記画素アレイ部は、近傍の同色の画素からなる画素群が規則的に配列された配列パターンを有し、
前記配列パターンに配列される複数の画素群のうち、光の入射側の一部を遮光した画素からなる画素群である遮光画素群を構成する画素は、同一の方向側が遮光されている
固体撮像装置。
（２）
前記画素は、１つのオンチップレンズに対し、１つの光電変換素子を形成している
前記（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記画素群は、２×２の４画素から構成され、
前記遮光画素群を構成する４画素は、同一の方向側が遮光されている
前記（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記画素群は、近傍の同色の画素で画素回路を共有した共有画素として構成され、浮遊拡散領域を共有している
前記（１）ないし（３）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（５）
前記遮光画素群は、光の入射側から見た場合に、左側の領域が遮光された画素からなる第１の遮光画素群、又は右側の領域が遮光された画素からなる第２の遮光画素群を含み、
前記第１の遮光画素群と前記第２の遮光画素群とが組になって、前記配列パターンに配列される
前記（１）ないし（４）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（６）
前記画素アレイ部において、
前記複数の画素は、行列状に配列され、
前記第１の遮光画素群は、行方向に所定の画素間隔で、規則的に配列され、
前記第２の遮光画素群は、行方向に所定の画素間隔で、規則的に配列される
前記（５）に記載の固体撮像装置。
（７）
前記画素アレイ部において、
前記複数の画素は、行列状に配列され、
前記第１の遮光画素群と前記第２の遮光画素群とは、列方向に所定の画素間隔で、規則的に配列される
前記（５）又は（６）に記載の固体撮像装置。
（８）
前記第１の遮光画素群と前記第２の遮光画素群とは、同色の画素からなる前記画素群の配置位置に対応して配置される
前記（５）ないし（７）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（９）
前記複数の画素は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）のカラーフィルタに応じて、赤（Ｒ）の画素、緑（Ｇ）の画素、及び青（Ｂ）の画素を含み、
前記第１の遮光画素群と前記第２の遮光画素群とは、白（Ｗ）の画素として構成される
前記（８）に記載の固体撮像装置。
（１０）
前記配列パターンは、ベイヤー配列である
前記（１）ないし（９）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１１）
前記第１の遮光画素群と前記第２の遮光画素群を構成する画素は、位相差検出用の画素として構成される
前記（４）ないし（９）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１２）
複数の画素が２次元状に配列された画素アレイ部を備え、
前記画素アレイ部は、近傍の同色の画素からなる画素群が規則的に配列された配列パターンを有し、
前記配列パターンに配列される複数の画素群のうち、光の入射側の一部を遮光した画素からなる画素群である遮光画素群を構成する画素は、同一の方向側が遮光されている
固体撮像装置を含む撮像部と、
前記遮光画素群の出力から得られる位相差検出の結果に基づいて、オートフォーカス制御を行う制御部と
を備える電子機器。
【符号の説明】
【０１９３】
１０  CMOSイメージセンサ，  １１  画素アレイ部，  １２  垂直駆動回路，  ２１  画素駆動線，  ２２  垂直信号線，  １００  画素，  １１１  オンチップレンズ，  １１２  フォトダイオード，  １１３  カラーフィルタ，  １１４  遮光部，  ２００  画素群，  ２１０  比較器，  １０００  電子機器，  １０１２  撮像部，  １０１４  制御部，  １０２０  駆動部，  １２０３１  撮像部
【図１】
2019012968.tif 000003
【図２】
2019012968.tif 000004
【図３】
2019012968.tif 000005
【図４】
2019012968.tif 000006
【図５】
2019012968.tif 000007
【図６】
2019012968.tif 000008
【図７】
2019012968.tif 000009
【図８】
2019012968.tif 000010
【図９】
2019012968.tif 000011
【図１０】
2019012968.tif 000012
【図１１】
2019012968.tif 000013
【図１２】
2019012968.tif 000014
【図１３】
2019012968.tif 000015
【図１４】
2019012968.tif 000016
【図１５】
2019012968.tif 000017