(57)【要約】      （修正有）【課題】正確な焦点合わせを可能とするための固体撮像装置およびカメラモジュールを提供する。【解決手段】固体撮像装置は、画素アレイ２０を備える。画素アレイ２０は、第１画素である撮像画素３０及び第２画素である位相差画素３１を含む。第２画素は、遮蔽部である遮光層４６及び光強度調整部であるフィルタ４２を備える。遮蔽部は、光電変換部４９へ進行する光の一部を通過させる開口４７を備える。光強度調整部は、遮蔽部の入射側に設けられ、二次元方向における光の強度分布を調整する。【選択図】図４
2016220022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部を含む画素が行列状に配列された画素アレイを備え、
前記画素アレイは、被写体像の検出のための画素である第１画素と、被写体と撮像光学系の焦点とのずれの検出のための画素である第２画素と、を含み、
前記第２画素は、
前記光電変換部へ進行する光の一部を通過させる開口を備える遮蔽部と、
前記遮蔽部の入射側に設けられ、二次元方向における光の強度分布を調整する光強度調整部と、を備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記第２画素は、前記光電変換部へ光を進行させるレンズ素子を備え、
前記光強度調整部は、前記レンズ素子および前記遮蔽部の間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記光強度調整部は、前記光電変換部の中心を通る中心軸に近いほど高い透過率で光を透過させることを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記光強度調整部は、光を吸収する材料を含むフィルタを備え、
前記フィルタは、前記中心軸から離れるにしたがい、前記二次元方向に垂直な方向における厚みが増すように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記画素アレイは、前記開口の位置を互いに異ならせた前記第２画素を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
被写体からの光を取り込み、被写体像を結像させる撮像光学系と、
光電変換部を備える画素が行列状に配列され、前記被写体像を検出する画素アレイと、
前記被写体と前記撮像光学系の焦点とのずれを検出した結果を基に、前記撮像光学系の焦点を調節する焦点調節部と、を備え、
前記画素アレイは、前記被写体像の検出のための画素である第１画素と、前記ずれの検出のための画素である第２画素と、を含み、
前記第２画素は、
前記光電変換部へ進行する光の一部を通過させる開口を備える遮蔽部と、
前記遮蔽部の入射側に設けられ、二次元方向における光の強度分布を調整する光強度調整部と、を備えることを特徴とするカメラモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、固体撮像装置およびカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラモジュールのオートフォーカスの方式の１つとして、画素アレイの位相差画素を用いて撮像光学系の焦点と被写体とのずれを検出し、被写体に焦点を合わせる方式が知られている。カメラモジュールは、開口の位置を互いに異ならせた位相差画素を用いて得られる像の位置ずれ（位相差）を観測することにより、被写体と焦点のずれを検出する。カメラモジュールは、位相差画素による正確な位相差検出を行うことで、被写体への焦点合わせを正確に行うことが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−４２３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一つの実施形態は、正確な焦点合わせを可能とするための固体撮像装置およびカメラモジュール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】
【０００５】
一つの実施形態によれば、固体撮像装置は、画素アレイを備える。画素アレイは、行列状に配列された画素を備える。画素は、光電変換部を含む。画素アレイは、第１画素および第２画素を含む。第１画素は、被写体像の検出のための画素である。第２画素は、被写体と撮像光学系の焦点とのずれの検出のための画素である。第２画素は、遮蔽部および光強度調整部を備える。遮蔽部は、開口を備える。開口は、光電変換部へ進行する光の一部を通過させる。光強度調整部は、遮蔽部の入射側に設けられている。光強度調整部は、二次元方向における光の強度分布を調整する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、実施形態の固体撮像装置を備えるカメラシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施形態の固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図２に示す画素アレイの構成を模式的に示す平面図である。
【図４】図４は、図３に示す撮像画素および位相差画素の断面図である。
【図５】図５は、図３に示す位相差画素を用いる位相差検出について説明する図である。
【図６】図６は、実施形態の比較例におけるコントラストと空間周波数との関係をシミュレーションした例を示す図である。
【図７】図７は、実施形態におけるコントラストと空間周波数との関係をシミュレーションした例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる固体撮像装置およびカメラモジュールを詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００８】
（実施形態）
図１は、実施形態の固体撮像装置を備えるカメラシステムの概略構成を示すブロック図である。カメラシステム１は、カメラモジュール２を備える電子機器である。カメラシステム１は、例えばカメラ付き携帯端末である。カメラシステム１は、デジタルカメラ等の電子機器であっても良い。
【０００９】
カメラシステム１は、カメラモジュール２および後段処理部３を備える。カメラモジュール２は、レンズモジュール４および固体撮像装置５を備える。レンズモジュール４は、撮像光学系６およびレンズ駆動部７を備える。
【００１０】
撮像光学系６は、被写体からの光を取り込む。撮像光学系６は、被写体像を結像させるレンズを備える。レンズ駆動部７は、撮像光学系６のレンズを移動させる駆動機構である。
【００１１】
固体撮像装置５は、イメージセンサ８、信号処理回路９およびオートフォーカス（ＡＦ）ドライバ１０を備える。イメージセンサ８は、被写体像を撮像する。信号処理回路９は、イメージセンサ８からの画像信号を処理する。焦点調節部であるＡＦドライバ１０は、レンズ駆動部７の制御により、撮像光学系６の焦点を調節する。ＡＦドライバ１０は、信号処理回路９からの信号を基に、レンズ駆動部７の制御のための制御信号を生成する。ＡＦドライバ１０は、レンズ駆動部７へ制御信号を出力する。
【００１２】
イメージセンサ８は、裏面照射型のＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）イメージセンサである。裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサは、光電変換部を含む半導体層のうち入射光が入射する側とは逆側に配線層が設けられている。なお、イメージセンサ８は、裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサに限られず、表面照射型のＣＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）等であっても良い。
【００１３】
後段処理部３は、ＩＳＰ（Image  Signal  Processor）１１、記憶部１２および表示部１３を備える。ＩＳＰ１１は、固体撮像装置５での撮像により得られた画像信号の信号処理を実施する。記憶部１２は、ＩＳＰ１１での信号処理を経た画像を格納する。記憶部１２は、ユーザの操作等に応じて、表示部１３へ画像信号を出力する。
【００１４】
表示部１３は、ＩＳＰ１１あるいは記憶部１２から入力される画像信号に応じて、画像を表示する。表示部１３は、例えば、液晶ディスプレイである。カメラシステム１は、ＩＳＰ１１での信号処理を経たデータに基づき、固体撮像装置５のフィードバック制御を実施する。
【００１５】
図２は、実施形態の固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。イメージセンサ８は、画素アレイ２０、制御回路２１、行走査回路２２、列走査回路２３およびカラム処理回路２４を備える。
【００１６】
画素アレイ２０は、イメージセンサ８の撮像領域に設けられる。制御回路２１、行走査回路２２、列走査回路２３、カラム処理回路２４、信号処理回路９およびＡＦドライバ１０は、画素アレイ２０の周辺の回路部を構成する。
【００１７】
画素アレイ２０は、行列状に配列された画素を備える。各画素は、光電変換部であるフォトダイオードを備える。光電変換部は、入射光量に応じた信号電荷を生成する。画素は、入射光量に応じて生成された信号電荷を蓄積する。
【００１８】
固体撮像装置５の駆動のための各種データおよびクロック信号は、固体撮像装置５の外部から制御回路２１へ供給される。制御回路２１は、クロック信号に応じて、回路部の駆動を制御するための各種パルス信号を生成する。制御回路２１は、駆動タイミングを指示するパルス信号を、行走査回路２２、列走査回路２３、カラム処理回路２４および信号処理回路９に供給する。
【００１９】
行走査回路２２は、シフトレジスタおよびアドレスデコーダ等を備える。画素駆動回路である行走査回路２２は、画素アレイ２０の画素へ駆動信号を供給する。制御回路２１は、垂直同期信号に応じたパルス信号を、行走査回路２２へ供給する。行走査回路２２は、画素信号が読み出される画素行を、制御回路２１からのパルス信号に応じて順次選択する。行走査回路２２は、選択された画素行において画素ごとに順次読み出し信号を供給することによる読み出し走査を行う。読み出し信号は、入射光量に応じて生成された画素信号を画素から読み出すための駆動信号である。
【００２０】
行走査回路２２は、画素ごとへの読み出し信号の供給に先行して、各画素へのリセット信号の供給による掃き出し走査を行う。リセット信号は、画素に残存されている電荷を排出させるための駆動信号である。各画素は、リセット信号が供給されたときから読み出し信号が供給されるまでの間、入射光量に応じて生成された信号電荷を蓄積する。
【００２１】
駆動信号は、行走査回路２２から各画素へ、画素駆動線２５を通じて伝送される。画素駆動線２５は、画素アレイ２０の画素行ごとに設けられている。画素行は、行方向へ配列された画素からなる。
【００２２】
画素信号は、各画素からカラム処理回路２４へ、垂直信号線２６を通じて伝送される。垂直信号線２６は、画素アレイ２０の画素列ごとに設けられている。画素列は、列方向へ配列された画素からなる。
【００２３】
カラム処理回路２４は、垂直信号線２６を伝送した画素信号を、画素列ごとに設けられた単位回路（図示省略）にて処理する。カラム処理回路２４は、画素信号へ、固定パターンノイズの低減のための相関二重サンプリング処理（ＣＤＳ）を施す。カラム処理回路２４は、画素信号へ、アナログ方式の信号からデジタル方式の信号への変換であるＡＤ変換を施す。カラム処理回路２４は、ＣＤＳおよびＡＤ変換以外の処理を実施しても良い。カラム処理回路２４は、ＣＤＳおよびＡＤ変換を経た画素信号を、単位回路ごとに保持する。
【００２４】
列走査回路２３は、シフトレジスタおよびアドレスデコーダ等を備える。制御回路２１は、水平同期信号に応じたパルス信号を、列走査回路２３へ供給する。列走査回路２３は、画素信号を読み出す画素列を、制御回路２１からのパルス信号に応じて順次選択する。カラム処理回路２４は、列走査回路２３による選択走査に応じて、各単位回路に保持されている画素信号を順次出力する。イメージセンサ８は、カラム処理回路２４からの画素信号を成分とする画像信号を出力する。
【００２５】
信号処理回路９は、イメージセンサ８からの画像信号に対し、各種の信号処理を実施する。信号処理回路９は、キズ補正、ガンマ補正、ノイズ低減処理、レンズシェーディング補正、ホワイトバランス調整、歪曲補正、解像度復元等の信号処理を実施する。固体撮像装置５は、信号処理回路９での信号処理を経た画像信号を、後段処理部３へ出力する。
【００２６】
カメラシステム１は、本実施形態において信号処理回路９が実施するものとした信号処理の少なくともいずれかを、後段処理部３のＩＳＰ１１が実施することとしても良い。カメラシステム１は、信号処理の少なくともいずれかを、信号処理回路９およびＩＳＰ１１の双方が実施しても良い。信号処理回路９およびＩＳＰ１１は、本実施形態で説明する信号処理以外の信号処理を実施することとしても良い。
【００２７】
ＡＦドライバ１０は、信号処理回路９からの信号を基に、被写体と撮像光学系６の焦点とのずれを検出する。ＡＦドライバ１０は、被写体と撮像光学系６の焦点とのずれを検出した結果を基に、焦点を被写体へ一致させるための制御信号を生成する。レンズ駆動部７は、ＡＦドライバ１０からの制御信号に応じて、撮像光学系６のレンズを移動させる。
【００２８】
図３は、図２に示す画素アレイの一部構成を模式的に示す平面図である。画素アレイ２０は、撮像画素３０および位相差画素３１を備える。第１画素である撮像画素３０は、被写体像を検出するための画素である。第２画素である位相差画素３１は、撮像光学系６の焦点と被写体とのずれを検出するための画素である。
【００２９】
図３において、「Ｒ」、「Ｇ」および「Ｂ」は、それぞれ撮像画素３０である赤色（Ｒ）画素、緑色（Ｇ）画素および青色（Ｂ）画素を表す。Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素は、それぞれ後述するカラーフィルタを備える。Ｒ画素のカラーフィルタは、Ｒ光を選択的に透過させる。Ｇ画素のカラーフィルタは、Ｇ光を選択的に透過させる。Ｂ画素のカラーフィルタは、Ｂ光を選択的に透過させる。
【００３０】
撮像画素３０および位相差画素３１は、２×２の画素ブロックを単位とする規則的な配列をなして配置されている。この画素ブロックの一方の対角にはＲ画素およびＢ画素が配置され、他方の対角にはＧ画素および位相差画素３１が配置されている。
【００３１】
図３に示す位相差画素３１の斜線部分は、遮光層により覆われた部分を示している。位相差画素３１Ｒは、図中右半分の領域に開口が形成されている位相差画素３１である。位相差画素３１Ｒは、左半分の領域が遮光層により覆われている。位相差画素３１Ｌは、左半分の領域に開口が形成されている位相差画素３１である。位相差画素３１Ｌは、右半分の領域が遮光層により覆われている。
【００３２】
上述の信号処理回路９は、位相差画素３１からの信号をＡＦドライバ１０へ出力する。信号処理回路９は、撮像画素３０からの信号を用いて、位相差画素３１の位置における画像情報を生成するための補間処理を実施する。
【００３３】
図４は、図３に示す撮像画素および位相差画素の断面図である。図４には、図３に示す画素アレイ２０のうち、互いに隣接する撮像画素３０および位相差画素３１を示している。図４に示す位相差画素３１は、図３に示す位相差画素３１Ｒとする。
【００３４】
画素アレイ２０は、マイクロレンズ４０、マイクロレンズ固定層４１、カラーフィルタ４３、透明層４４、平坦化層４５、遮光層４６、半導体層４８、絶縁層５２、接着層５１および支持基板５０を備える。
【００３５】
半導体層４８は、複数のＮ型シリコン領域４８ｂと、Ｎ型シリコン領域４８ｂの周囲のＰ型シリコン領域４８ａとを含む。フォトダイオードである光電変換部４９は、Ｐ型シリコン領域４８ａとＮ型シリコン領域４８ｂとのＰＮ接合によって形成される。各光電変換部４９は、撮像画素３０または位相差画素３１を構成する。半導体層４８のうち光電変換部４９同士の間には、不図示の素子分離領域が設けられている。素子分離領域は、光電変換部４９同士を電気的に分離する。
【００３６】
レンズ素子であるマイクロレンズ４０は、各撮像画素３０および各位相差画素３１に設けられている。マイクロレンズ４０は、画素アレイ２０へ入射した光を集光して、光電変換部４９へ進行させる。
【００３７】
カラーフィルタ４３は、撮像画素３０に設けられている。カラーフィルタ４３は、マイクロレンズ４０からの光のうち、所定の色光を選択的に透過させる。撮像画素３０のマイクロレンズ４０は、マイクロレンズ固定層４１を介してカラーフィルタ４３に固定されている。マイクロレンズ固定層４１は、透明部材からなる層である。
【００３８】
透明層４４は、位相差画素３１に設けられている。透明層４４は、透明部材からなる層である。透明層４４は、マイクロレンズ４０からの光を透過させる。位相差画素３１のマイクロレンズ４０は、マイクロレンズ固定層４１を介して透明層４４に固定されている。なお、位相差画素３１は、透明層４４に代えて、撮像画素３０と同様にカラーフィルタ４３が設けられていても良い。
【００３９】
平坦化層４５は、遮光層４６の上において平坦面を構成する。平坦化層４５は、透明部材からなる層である。遮光層４６は、光を遮蔽する遮蔽部を構成する。遮光層４６は、光を反射させる金属材料を含む層である。遮光層４６は、光吸収性の材料を含む層であっても良い。遮光層４６には、光を通過させるための開口４７が画素ごとに形成されている。
【００４０】
遮光層４６は、撮像画素３０の周縁部のうち、例えば素子分離領域の上部近傍において光を遮蔽する。撮像画素３０において、開口４７の中心は、光電変換部４９の中心と一致している。位相差画素３１では、遮光層４６は、位相差画素３１のほぼ半分を覆うように形成されている。図３に示す平面構成において、位相差画素３１の領域は、遮光層４６で覆われる領域と、開口４７の領域とに二分されている。
【００４１】
図４に示す位相差画素３１は、中心軸Ｎから右側の領域が開口４７、中心軸Ｎから左側の領域が遮光層４６とされている。この位相差画素３１において、開口４７の中心は、光電変換部４９の中心から右側にずれた位置にある。なお、中心軸Ｎは、位相差画素３１の中心位置を通り、かつ半導体層４８の受光面に垂直な軸とする。中心軸Ｎは、光電変換部４９の中心とマイクロレンズ４０の中心とを通過する。中心軸Ｎは、マイクロレンズ４０の光軸と一致する軸であっても良い。
【００４２】
フィルタ４２は、マイクロレンズ固定層４１のうち各位相差画素３１の領域に設けられている。フィルタ４２は、位相差画素３１のうち、マイクロレンズ４０と遮光層４６との間に設けられた光強度調整部である。フィルタ４２は、中心軸Ｎに垂直な二次元方向における光の強度分布を調整する。
【００４３】
フィルタ４２は、光吸収性の材料を含めて構成されている。フィルタ４２は、例えば、黒色の顔料を含む樹脂材料からなる。フィルタ４２は、中心軸Ｎから離れるにしたがい、二次元方向に垂直な方向である中心軸Ｎの方向における厚みが増すように形成されている。フィルタ４２のうちマイクロレンズ４０側の第１面は、凹形状の曲面をなしている。曲面は、球面および非球面のいずれであっても良い。曲面は、円錐面あるいは円錐面に近い形状の面であっても良い。フィルタ４２のうち透明層４４側の第２面は、平坦面をなしている。
【００４４】
フィルタ４２は、このように厚みを変化させて形成されていることで、中心軸Ｎに近いほど高い透過率で光を透過させる。フィルタ４２は、二次元方向における位置ごとに異なる透過率で光を透過させることにより、光の強度分布を調整する。フィルタ４２は、例えば、光吸収性の材料の膜にエッチングを施すことにより形成される。
【００４５】
絶縁層５２は、半導体層４８のうち入射光が入射する側とは逆側に設けられている。絶縁層５２の内部には、配線層５３が設けられている。絶縁層５２は、配線層５３同士を電気的に絶縁する。接着層５１は、画素アレイ２０の支持基板５０と絶縁層５２とを接合する。
【００４６】
画素アレイ２０のうち図３に示す部分には、Ｂ画素および位相差画素３１Ｒが交互に配列された行と、Ｂ画素および位相差画素３１Ｌが交互に配列された行とが設けられている。位相差画素３１Ｒ，３１Ｌの数および位置は、適宜任意であるものとする。位相差画素３１Ｒと位相差画素３１Ｌは、互いに同じ行に配置されていても良い。位相差画素３１Ｒ，３１Ｌは、画素アレイ２０の一部の領域、あるいは画素アレイ２０の全体に配置される。
【００４７】
図５は、図３に示す位相差画素を用いる位相差検出について説明する図である。図中中央は、撮像光学系６の焦点が被写体と合っている合焦状態における撮像光学系６と画素アレイ２０を示す。図中左は、撮像光学系６の焦点が被写体より後の位置にあるいわゆる後ピン状態における撮像光学系６と画素アレイ２０を示す。図中右は、撮像光学系６の焦点が被写体より前の位置にあるいわゆる前ピン状態における撮像光学系６と画素アレイ２０を示す。また、各状態について、画素アレイ２０の各位相差画素３１Ｒにより検出される信号レベルの分布ＳＲと、各位相差画素３１Ｌにより検出される信号レベルの分布ＳＬとを示している。
【００４８】
固体撮像装置５は、第１位相差画素である各位相差画素３１Ｒで得られる像と、第２位相差画素である各位相差画素３１Ｌで得られる像とを同時に取得する。固体撮像装置５は、互いに開口４７が左右対称とされた位相差画素３１Ｒ，３１Ｌを用いることにより、いわゆる瞳分割方式による撮像を実施する。位相差画素３１Ｒおよび位相差画素３１Ｌは、それぞれ感度に角度依存性を持つ。
【００４９】
合焦状態において、各位相差画素３１Ｒで得られる像と、各位相差画素３１Ｌで得られる像とは一致する。各位相差画素３１Ｒの出力であるＳＲと各位相差画素３１Ｌの出力であるＳＬとの位相差はゼロとなる。
【００５０】
撮像光学系６の焦点が被写体からずれた状態では、各位相差画素３１Ｒで得られる像と、各位相差画素３１Ｌで得られる像とのずれが生じる。後ピン状態では、ＳＲのピークに対してＳＬのピークが図中左側へシフトしている。このようにＳＲのピークに対してＳＬのピークが左側へシフトする場合における位相差を、マイナスの位相差とする。前ピン状態では、ＳＲのピークに対してＳＬのピークが図中右側へシフトしている。このようにＳＲのピークに対してＳＬのピークが右側へシフトする場合における位相差を、プラスの位相差とする。
【００５１】
ＡＦドライバ１０は、各位相差画素３１Ｒで得られた像と、各位相差画素３１Ｌで得られた像との位相差を、プラスあるいはマイナスの符号と併せて検知する。ＡＦドライバ１０は、検出された位相差を基に、被写体と撮像光学系６の焦点とのずれを検出する。ＡＦドライバ１０は、焦点のずれを解消させるための、レンズを移動させる向きおよび移動量を求める。ＡＦドライバ１０は、位相差とレンズの移動量との関係を表すテーブルを参照しても良い。ＡＦドライバ１０は、求めた向きおよび移動量でレンズを移動させるための制御信号を生成する。
【００５２】
位相差画素３１は、開口４７を通過した光の回折現象による回折光を生じさせることがある。位相差画素３１における回折光の発生が、位相差画素３１における光強度の検出結果に影響を及ぼすことがある。回折光の影響としては、主光線の周囲における光強度が回折光によって強められることで、本来のピークとは異なるピークが生じるように、位相差画素３１の信号出力特性が変化することがあり得る。このため、固体撮像装置５は、デフォーカス状態のときにおける位相差の検出精度の低下が生じ得る。
【００５３】
実施形態の固体撮像装置５において、フィルタ４２は、位相差画素３１のマイクロレンズ４０から光電変換部４９へ進行する光の強度分布を調整する。フィルタ４２を透過した光は、中心軸Ｎをピークとして、中心軸Ｎから離れるにしたがい強度が低下するようなグラデーションを持つ。
【００５４】
ここで、実施形態における光の強度分布の調整による位相差検出の精度の向上について説明する。図６は、実施形態の比較例におけるコントラストと空間周波数との関係をシミュレーションした例を示す図である。図７は、実施形態におけるコントラストと空間周波数との関係をシミュレーションした例を示す。
【００５５】
変調伝達関数であるＭＴＦ（Modulation  Transfer  Function）は、被写体が持つコントラストが像面にてどの程度再現されているかを、空間周波数特性として表した関数である。図６および図７に示すグラフの縦軸は、コントラストを表すＭＴＦの値を示す。横軸は、解像度を表す空間周波数を示す。
【００５６】
図６および図７において、曲線Ｃ１およびＣ２は、ある像高、例えば像高７０％におけるコントラスト特性を表す。像高は、画像の中心位置からの距離を表す。像高０％は画像の中心位置を表す。像高１００％は、画像のうち中心位置から最も離れた位置、すなわち画像がなす矩形における角の位置を表す。
【００５７】
さらに、曲線Ｃ１は、サジタル（Sagittal）方向におけるコントラスト特性を示す。曲線Ｃ２は、タンジェンシャル（Tangential）方向におけるコントラスト特性を示す。サジタル方向は、中心位置からの放射方向である。タンジェンシャル方向は、中心位置を中心とする同心円方向である。Ｎ／８，Ｎ／４およびＮ／２は、それぞれ、ナイキスト（Nyquist）周波数の１／８倍、１／４倍および１／２倍の空間周波数とする。
【００５８】
図６に示すグラフは、フィルタ４２による光の強度分布の調整を行わず開口４７から光電変換部４９へ光を進行させた場合のコントラスト特性をシミュレーションした結果を表す。図７は、フィルタ４２による光の強度分布の調整を経た光を開口４７から光電変換部４９へ進行させた場合のコントラスト特性をシミュレーションした結果を表す。
【００５９】
フィルタ４２による調整を経た光を開口４７へ入射させることで、フィルタ４２による調整を経ない光を開口４７へ入射させる場合に比べて、開口４７の射出側における光の回折が抑制される。実施形態の固体撮像装置５は、位相差画素３１にフィルタ４２を設けることで、回折光の発生を低減可能とする。
【００６０】
Ｎ／８，Ｎ／４およびＮ／２の各空間周波数におけるコントラストは、図６の場合に対して図７の場合において高い値となる。図７に示す実施形態の場合、回折光を低減できることで、図６に示す比較例の場合に比べて、コントラスト特性の向上が可能となる。固体撮像装置５は、位相差画素３１により高いコントラストの像を得ることができることで、正確な位相差検出を行うことが可能となる。
【００６１】
なお、フィルタ４２の構成は、実施形態で説明するものに限られず、適宜変更しても良い。フィルタ４２は、曲面に代えて、階段状の凹凸を持たせた面を備えるものであっても良い。フィルタ４２は、中心から離れるにしたがい黒色の濃度が濃くなるようなグラデーションフィルタであっても良い。この場合、フィルタ４２は、一定の厚みの平板形状であっても良い。フィルタ４２は、二次元方向における透過率分布を調整可能ないずれの構成であっても良い。
【００６２】
実施形態によると、固体撮像装置５は、遮光層４６の入射側に、光強度調整部であるフィルタ４２が設けられている。固体撮像装置５は、フィルタ４２における光の強度分布の調整により、位相差画素３１における光の回折を抑制可能とする。固体撮像装置５は、位相差画素３１における回折光の発生を低減できることで、位相差画素３１を用いた高精度な位相差検出を行うことができる。これにより、固体撮像装置５は、正確な焦点合わせを実施できるという効果を奏する。
【００６３】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６４】
２  カメラモジュール、５  固体撮像装置、６  撮像光学系、１０  ＡＦドライバ、２０  画素アレイ、３０  撮像画素、３１，３１Ｒ，３１Ｌ  位相差画素、４０  マイクロレンズ、４２  フィルタ、４６  遮光層、４７  開口、４９  光電変換部。
【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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