(57)【要約】【課題】位相検出画素において、感度の最小値を調整することができるようにする。【解決手段】マイクロレンズを介して入射された光を受光する受光部と、マイクロレンズと受光部との間に設けられ、受光部への光量を制限する遮光膜とを備え、受光部に光を入射させるための遮光膜に設けられている開口部が、２以上ある。また開口部は、主開口部と、主開口部よりも小さく開口している副開口部とから構成されている。本技術は、像面位相差方式でオートフォーカスを実行する撮像装置に適用できる。【選択図】図１２
2017134265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロレンズを介して入射された光を受光する受光部と、
前記マイクロレンズと前記受光部との間に設けられ、前記受光部への光量を制限する遮光膜と
を備え、
前記受光部に光を入射させるための前記遮光膜に設けられている開口部が、２以上ある
焦点検出装置。
【請求項２】
前記開口部は、主開口部と、前記主開口部よりも小さく開口している副開口部とから構成されている
請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
前記副開口部は、複数構成されている
請求項２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記主開口部だけのときに得られる前記受光部の感度の最大値を保ち、最小値を上げる場合、前記副開口部が設けられる
請求項２に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
前記主開口部だけのときに得られる前記受光部の感度の最大値を保ち、最小値を上げる場合、前記副開口部の位置、大きさ、個数を調整することで前記最小値が所望の値となるように調整する
請求項２に記載の焦点検出装置。
【請求項６】
マイクロレンズを介して入射された光を受光する受光部と、
前記マイクロレンズと前記受光部との間に設けられ、前記受光部への光量を制限する遮光膜と、
前記遮光膜が設けられている第１の受光部からの信号を用いて焦点を検出する検出部と、
前記遮光膜が設けられていない第２の受光部から出力される信号に対して信号処理を行う信号処理部と
を備え、
前記第１の受光部に光を入射させるための前記遮光膜に設けられている開口部が、２以上ある
撮像装置。
【請求項７】
前記開口部は、主開口部と、前記主開口部よりも小さく開口している副開口部とから構成され、
前記副開口部は、前記第２の受光部に近い側に設けられている
請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記第２の受光部に隣接する前記第１の受光部に設けられている前記遮光膜の前記副開口部を、前記第２の受光部に近い側に設けることで、前記第２の受光部のマイナス側の出力変動を抑制する
請求項７に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、焦点検出装置、撮像装置に関する。詳しくは、位相差検出用画素の特性を、分解能力を低下させることなく調整できる焦点検出装置、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラにおけるオートフォーカス方式には、主に、コントラスト方式と位相差方式がある。コントラスト方式はレンズを動かし、一番コントラストの高いところを焦点が合ったところとする方法である。デジタルカメラの場合、撮像素子の画像の一部を読み出すことでオートフォーカスができ、他にオートフォーカス用の光学系を必要としない。
【０００３】
位相差方式は、いわゆる三角測量の技術を適用した方式であり、異なる２点から同一の被写体を見たときの角度差で距離を求める方式である。位相差方式の場合、レンズの異なる部分を通ってきた光での像、例えばレンズの右側と左側、それぞれの光束が用いられる。位相差方式では、測距することで、ピントの合っている位置まで、レンズをどれだけ動かす必要があるかが求められる。
【０００４】
像面位相差オートフォーカスは、撮像素子を用いて位相差方式でオートフォーカスを行う。撮像素子には、集光用のマイクロレンズが設けられており、このマイクロレンズに入射する光を制限する絞り部材を追加することで位相差オートフォーカス用の撮像素子とすることができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１６５７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コントラスト方式の場合、一番コントラストの高いところを探し出すために、レンズを前後に動かす必要があるため、焦点が合うまでに時間がかかる場合があった。コントラスト方式に対して位相差方式は、焦点位置を探し出すためにレンズを前後に動かすといった時間は必要ないため、高速なオートフォーカスを実現できる。
【０００７】
しかしながら、像面位相差方式では、マイクロレンズに入射する光を制限する絞り部材、例えば、遮光膜が設けられ、撮像素子に入射される光量が制限されてしまうため、感度が劣化してしまう。すなわち、像面位相差方式では、例えばレンズの右側と左側、それぞれの光束が用いられ、レンズに入射した光の一部が用いられるため、撮像素子に入射される光量が少なくなり、感度が劣化してしまう。
【０００８】
また、像面位相差方式では、例えばレンズの右側と左側、それぞれの光束が用いられるため、レンズの右側を通ってきた光は、右側用の撮像素子に入射され、レンズの左側を通ってきた光は、左側用の撮像素子に入射される必要がある。換言すれば、右側用の撮像素子に、レンズの左側を通ってきた光が入射しないように制御され、左側用の撮像素子に、レンズの右側を通ってきた光が入射しないように制御される必要がある。
【０００９】
特許文献１では、右側用の撮像素子に、レンズの左側を通ってきた光が入射しないように、また、左側用の撮像素子に、レンズの右側を通ってきた光が入射しないように、それぞれ制御するために、反射板を用い、不要な光を反射することが記載されている。しかしながら、特許文献１でも、撮像素子に入射される光量が少なくなり、感度が劣化してしまう。
【００１０】
このように、撮像素子の感度を調整することは困難であった。また、受光角度分布において、出力が高い側の出力を保ったまま、低い側の出力を上げたりするといった出力の調整を行うのは困難であった。
【００１１】
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、出力の調整を行え、所望の感度を得られ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】
【００１２】
本技術の一側面の焦点検出装置は、マイクロレンズを介して入射された光を受光する受光部と、前記マイクロレンズと前記受光部との間に設けられ、前記受光部への光量を制限する遮光膜とを備え、前記受光部に光を入射させるための前記遮光膜に設けられている開口部が、２以上ある。
【００１３】
本技術の一側面の撮像装置は、マイクロレンズを介して入射された光を受光する受光部と、前記マイクロレンズと前記受光部との間に設けられ、前記受光部への光量を制限する遮光膜と、前記遮光膜が設けられている第１の受光部からの信号を用いて焦点を検出する検出部と、前記遮光膜が設けられていない第２の受光部から出力される信号に対して信号処理を行う信号処理部とを備え、前記第１の受光部に光を入射させるための前記遮光膜に設けられている開口部が、２以上ある。
【００１４】
本技術の一側面の焦点検出装置においては、マイクロレンズを介して入射された光を受光する受光部と、マイクロレンズと受光部との間に設けられ、受光部への光量を制限する遮光膜とが備えられ、受光部に光を入射させるための遮光膜に設けられている開口部が、２以上ある。
【００１５】
本技術の一側面の撮像装置においては、マイクロレンズを介して入射された光を受光する受光部と、マイクロレンズと受光部との間に設けられ、受光部への光量を制限する遮光膜と、遮光膜が設けられている第１の受光部からの信号を用いて焦点を検出する検出部と、遮光膜が設けられていない第２の受光部から出力される信号に対して信号処理を行う信号処理部とが備えられ、第１の受光部に光を入射させるための遮光膜に設けられている開口部が、２以上ある。
【発明の効果】
【００１６】
本技術の一側面によれば、出力の調整を行え、所望の感度を得られることができる。
【００１７】
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】
【００１８】
【図１】撮像装置の構成を示す図である。
【図２】撮像素子の構成を示す図である。
【図３】半導体パッケージの構成を示す図である。
【図４】位相差方式での焦点検出について説明するための図である。
【図５】位相差方式での焦点検出について説明するための図である。
【図６】焦点検出装置の構成を示す図である。
【図７】焦点検出装置の構成を示す図である。
【図８】受光角度分布を示す図である。
【図９】焦点検出装置の構成を示す図である。
【図１０】受光角度分布を示す図である。
【図１１】本技術を適用した第１の実施の形態における焦点検出装置の構成を示す図である。
【図１２】第１の実施の形態における焦点検出装置の構成を示す図である。
【図１３】第１の実施の形態における受光角度分布を示す図である。
【図１４】本技術を適用した第２の実施の形態における焦点検出装置の構成を示す図である。
【図１５】第２の実施の形態における焦点検出装置の構成を示す図である。
【図１６】画素の配置について説明するための図である。
【図１７】出力変動率を表す図である。
【図１８】撮像素子の使用例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。
【００２０】
＜撮像機器の構成＞
以下に説明する本技術は、デジタルカメラなどのオートフォーカス機構に適用できる。またオートフォーカスの方式として、主にコントラスト方式と位相差方式があるが、本技術は、位相差方式に適用でき、以下の説明においては、像面位相差オートフォーカスを例にあげて説明を行う。
【００２１】
像面位相差オートフォーカスは、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、携帯電話機などの撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に撮像装置を用いる複写機など、画像取込部（光電変換部）に半導体パッケージを用いる電子機器全般に対して適用可能である。
【００２２】
図１は、本技術に係る電子機器、例えば撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、本技術に係る撮像装置１０は、レンズ群２１等を含む光学系、撮像素子（撮像デバイス）２２、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）回路２３、フレームメモリ２４、表示部２５、記録部２６、操作部２７および電源部２８等を有する。そして、ＤＳＰ回路２３、フレームメモリ２４、表示部２５、記録部２６、操作部２７および電源部２８がバスライン２９を介して相互に接続されている。
【００２３】
レンズ群２１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで撮像素子２２の撮像面上に結像する。撮像素子２２は、レンズ群２１によって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。
【００２４】
ＤＳＰ回路２３は、撮像素子２２からの信号を処理する。例えば、詳細は後述するが、撮像素子２２には、焦点を検出するための画素があり、そのような画素からの信号を処理し、焦点を検出する処理を行う。また、撮像素子２２には、撮影された被写体の画像を構築するための画素があり、そのような画素からの信号を処理し、フレームメモリ２４に展開するといった処理も行う。
【００２５】
表示部２５は、液晶表示装置や有機ＥＬ（electro luminescence）表示装置等のパネル型表示装置からなり、撮像素子２２で撮像された動画または静止画を表示する。記録部２６は、撮像素子２２で撮像された動画または静止画を、ビデオテープやＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の記録媒体に記録する。
【００２６】
操作部２７は、ユーザによる操作の下に、本撮像装置が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源部２８は、ＤＳＰ回路２３、フレームメモリ２４、表示部２５、記録部２６および操作部２７の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
【００２７】
上記の構成の撮像装置は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ、さらには携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュールなどの撮像装置として用いることができる。そして、当該撮像装置において、撮像素子２２として、以下に説明する位相差検出用画素を含む半導体パッケージを用いることができる。
【００２８】
＜撮像素子の構成について＞
図２は、撮像素子２２の構成を示す図であり、例えばＸ−Ｙアドレス方式撮像装置の一種であるＣＭＯＳイメージセンサの構成の概略を示すシステム構成図である。ここで、ＣＭＯＳイメージセンサとは、ＣＭＯＳプロセスを応用して、または、部分的に使用して作成されたイメージセンサである。
【００２９】
図２のＣＭＯＳイメージセンサ１００は、図示せぬ半導体基板上に形成された画素アレイ部１１１と、当該画素アレイ部１１１と同じ半導体基板上に集積された周辺回路部とを有する構成となっている。周辺回路部は、例えば、垂直駆動部１１２、カラム処理部１１３、水平駆動部１１４およびシステム制御部１１５から構成されている。
【００３０】
ＣＭＯＳイメージセンサ１００はさらに、信号処理部１１８およびデータ格納部１１９を備えている。信号処理部１１８およびデータ格納部１１９については、ＣＭＯＳイメージセンサ１００と同じ基板上に搭載しても構わないし、ＣＭＯＳイメージセンサ１００とは別の基板上に配置するようにしても構わない。また、信号処理部１１８およびデータ格納部１１９の各処理については、ＣＭＯＳイメージセンサ１００とは別の基板に設けられる外部信号処理部、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）回路やソフトウエアによる処理でも構わない。
【００３１】
画素アレイ部１１１は、受光した光量に応じた光電荷を生成しかつ蓄積する光電変換部を有する単位画素（以下、単に「画素」と記述する場合もある）が行方向および列方向に、即ち、行列状に２次元配置された構成となっている。ここで、行方向とは画素行の画素の配列方向（即ち、水平方向）を言い、列方向とは画素列の画素の配列方向（即ち、垂直方向）を言う。
【００３２】
画素アレイ部１１１において、行列状の画素配列に対して、画素行毎に画素駆動線１１６が行方向に沿って配線され、画素列毎に垂直信号線１１７が列方向に沿って配線されている。画素駆動線１１６は、画素から信号を読み出す際の駆動を行うための駆動信号を伝送する。図１では、画素駆動線１１６について１本の配線として示しているが、１本に限られるものではない。画素駆動線１１６の一端は、垂直駆動部１１２の各行に対応した出力端に接続されている。
【００３３】
垂直駆動部１１２は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、画素アレイ部１１１の各画素を全画素同時あるいは行単位等で駆動する。すなわち、垂直駆動部１１２は、当該垂直駆動部１１２を制御するシステム制御部１１５と共に、画素アレイ部１１１の各画素を駆動する駆動部を構成している。この垂直駆動部１１２はその具体的な構成については図示を省略するが、一般的に、読出し走査系と掃き出し走査系の２つの走査系を有する構成となっている。
【００３４】
読出し走査系は、単位画素から信号を読み出すために、画素アレイ部１１１の単位画素を行単位で順に選択走査する。単位画素から読み出される信号はアナログ信号である。掃き出し走査系は、読出し走査系によって読出し走査が行われる読出し行に対して、その読出し走査よりもシャッタスピードの時間分だけ先行して掃き出し走査を行う。
【００３５】
この掃き出し走査系による掃き出し走査により、読出し行の単位画素の光電変換部から不要な電荷が掃き出されることによって当該光電変換部がリセットされる。そして、この掃き出し走査系が不要電荷を掃き出す（リセットする）ことにより、所謂電子シャッタ動作が行われる。ここで、電子シャッタ動作とは、光電変換部の光電荷を捨てて、新たに露光を開始する（光電荷の蓄積を開始する）動作のことを言う。
【００３６】
読出し走査系による読出し動作によって読み出される信号は、その直前の読出し動作または電子シャッタ動作以降に受光した光量に対応するものである。そして、直前の読出し動作による読出しタイミングまたは電子シャッタ動作による掃き出しタイミングから、今回の読出し動作による読出しタイミングまでの期間が、単位画素における光電荷の露光期間となる。
【００３７】
垂直駆動部１１２によって選択走査された画素行の各単位画素から出力される信号は、画素列毎に垂直信号線１１７の各々を通してカラム処理部１３に入力される。カラム処理部１１３は、画素アレイ部１１１の画素列毎に、選択行の各画素から垂直信号線１１７を通して出力される信号に対して所定の信号処理を行うとともに、信号処理後の画素信号を一時的に保持する。
【００３８】
具体的には、カラム処理部１１３は、信号処理として少なくとも、ノイズ除去処理、例えばＣＤＳ（Correlated Double Sampling;相関二重サンプリング）処理を行う。このカラム処理部１１３によるＣＤＳ処理により、リセットノイズや画素内の増幅トランジスタの閾値ばらつき等の画素固有の固定パターンノイズが除去される。カラム処理部１１３にノイズ除去処理以外に、例えば、ＡＤ（アナログ−デジタル）変換機能を持たせ、アナログの画素信号をデジタル信号に変換して出力することも可能である。
【００３９】
水平駆動部１１４は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、カラム処理部１１３の画素列に対応する単位回路を順番に選択する。この水平駆動部１１４による選択走査により、カラム処理部１１３において単位回路毎に信号処理された画素信号が順番に出力される。
【００４０】
システム制御部１１５は、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータなどによって構成され、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミングを基に、垂直駆動部１１２、カラム処理部１１３、および、水平駆動部１１４などの駆動制御を行う。
【００４１】
信号処理部１１８は、少なくとも演算処理機能を有し、カラム処理部１１３から出力される画素信号に対して演算処理等の種々の信号処理を行う。データ格納部１１９は、信号処理部１１８での信号処理に当たって、その処理に必要なデータを一時的に格納する。
【００４２】
図３は、本技術が適用される撮像装置である図２のＣＭＯＳイメージセンサ１００を構成する半導体パッケージの基本的な構成を模式的に示す断面図である。図３の半導体パッケージ２００は、裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサを構成している。
【００４３】
図３に示した有効画素領域内の半導体パッケージ２００においては、支持基板２１１の上に、ＳｉＯ2からなる配線層２１２が形成され、配線層２１２の上にシリコン基板２１３が形成されている。支持基板２１１は、シリコン、ガラスエポキシ、ガラス、プラスチックなどが用いられる。シリコン基板２１３の表面には、各画素の光電変換部としての複数のフォトダイオード２１４（光学素子）が、所定の間隔で形成されている。
【００４４】
シリコン基板２１３およびフォトダイオード２１４の上には、ＳｉＯ2からなる保護膜２１５が形成されている。保護膜２１５の上には、隣接する画素への光の漏れ込みを防止するための遮光膜２１６が、隣接するフォトダイオード２１４の間に形成されている。なお後述するように、このような隣接する画素への光の漏れ込みを防止するための遮光膜２１６もあるが、焦点検出用の画素に、余計な光が入射しないようにするための遮光膜２１６もある。
【００４５】
保護膜２１５および遮光膜２１６の上には、カラーフィルタを形成する領域を平坦化するための平坦化膜２１７が形成されている。平坦化膜２１７の上には、カラーフィルタ層２１８が形成されている。カラーフィルタ層２１８には、複数のカラーフィルタが画素毎に設けられており、各カラーフィルタの色は、例えば、ベイヤ配列に従って並べられている。
【００４６】
カラーフィルタ層２１８の上には、第１の有機材料層２１９が形成されている。この第１の有機材料層２１９は、アクリル系樹脂材料、スチレン系樹脂材料、エポキシ系樹脂材料などが用いられる。第１の有機材料層２１９の上には、マイクロレンズ２２０が形成されている。このように、フォトダイオード２１４を備える複数の層を有する基板上に、マイクロレンズ２２０が設けられる。マイクロレンズ２２０には、各画素のフォトダイオード２１４に光を集めるためのマイクロレンズが画素毎に形成されている。マイクロレンズ２２０は、無機材料層であり、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＯｘＮｙ（ただし、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１である）が用いられる。
【００４７】
マイクロレンズ２２０上部には、カバーガラス２２１が第２の有機材料層２２２を介して接着されている。カバーガラス２２１は、ガラスに限らず、樹脂などの透明板が用いられても良い。マイクロレンズ２２０とカバーガラス２２１との間に、水分や不純物の浸入を防止するための保護膜が形成されてもよい。第２の有機材料層２２２は、第１の有機材料層２１９と同じく、アクリル系樹脂材料、スチレン系樹脂材料、エポキシ系樹脂材料などが用いられる。
【００４８】
なお、図３に示した構成は一例であり、他の構成、例えば、上記した各層だけでなく、他の層が追加されたり、または上記した層のうちのいずれかの層が削除されたりするような構成であっても、以下に説明する本技術は適用できる。
【００４９】
＜像面位相差方式によるオートフォーカスについて＞
図４は、像面位相差オートフォーカスについて説明するための図である。画素が行列状に２次元配置された画素アレイ部１１１内の所定数の画素が位相差検出用画素に割り当てられる。位相差検出用画素は、画素アレイ部１１１内の所定の位置に複数設けられている。
【００５０】
図４に示した位相差検出用画素の構成は、図２、３に示した撮像素子２２の一部分であり、位相差検出用画素を含む部分を示した図であり、以下の説明に必要な部分を抽出して図示した図である。以下、位相差検出用画素を含み、焦点検出を行う部分を含む装置を、適宜、焦点検出装置と記述する。
【００５１】
また、位相差検出用画素とは、位相差方式で焦点を検出する際に用いられる画素であるとし、撮像用画素とは、位相差検出用画素とは異なる画素であり、撮像用に用いられる画素であるとする。
【００５２】
図４に示した焦点検出装置は、レンズ群２１、マイクロレンズ２２０−１乃至２２０−４、遮光膜２１６−１乃至２１６−３、およびフォトダイオード２１４−１乃至２１４−４から構成されている。
【００５３】
図４に示した撮像素子のうち、フォトダイオード２１４−２とフォトダイオード２１４−３は、位相差検出用画素として機能し、オートフォーカス（焦点検出）のための画像信号を取得するために画素とされている。フォトダイオード２１４−２とフォトダイオード２１４−３を間に挟む位置に配置されたフォトダイオード２１４−１とフォトダイオード２１４−４は、撮像用画素として用いられ、被写体からの光による画像信号を取得するための画素とされている。
【００５４】
フォトダイオード２１４−１は、マイクロレンズ２２０−１により集光された被写体からの光を受光し、フォトダイオード２１４−２は、マイクロレンズ２２０−２により集光された被写体からの光を受光し、フォトダイオード２１４−３は、マイクロレンズ２２０−３により集光された被写体からの光を受光し、フォトダイオード２１４−４は、マイクロレンズ２２０−４により集光された被写体からの光を受光するように構成されている。
【００５５】
遮光膜２１６−１は、マイクロレンズ２２０−１からの光が、フォトダイオード２１４−２に入射しないように、またマイクロレンズ２２０−２からの光が、フォトダイオード２１４−１に入射しないように設けられている。同様に、遮光膜２１６−３は、マイクロレンズ２２０−４からの光が、フォトダイオード２１４−３に入射しないように、またマイクロレンズ２２０−３からの光が、フォトダイオード２１４−４に入射しないように設けられている。
【００５６】
遮光膜２１６−１と遮光膜２１６−３は、このように、隣接する画素（フォトダイオード）に対して漏れる光を防ぐために設けられているため、隣接するフォトダイオード２１４の間に設けられている。このような遮光膜２１６に対して、遮光膜２１６−３は、隣接する画素（フォトダイオード）に対して漏れる光を防ぐ役割の他に、光の入射角を選択して受光する機能（以下、分離能力と記述する）実現するための機能も有する。
【００５７】
すなわち、図４に示すように、レンズ群２１のＡ側（図中左側）を通ってきた光は、フォトダイオード２１４−３に入射され、レンズ群２１のＢ側（図中右側）を通ってきた光は、フォトダイオード２１４−２に入射されるように、遮光膜２１６−２は、フォトダイオード２１４−２のほぼ中央から、フォトダイオード２１４−３のほぼ中央まで設けられている。
【００５８】
遮光膜２１６−２があることで、レンズ群２１の左部から来る光と右部から来る光を分離して受光することが可能となる。レンズ群２１の左部から来る光と右部から来る光を、それぞれフォトダイオード２１４−２とフォトダイオード２１４−３で受光することで、図５に示したようにして、フォーカス位置を検出することができる。
【００５９】
すなわち、前ピン時（図５Ａ）や後ピン時（図５Ｃ）には、フォトダイオード２１４−２からの出力とフォトダイオード２１４−３からの出力が一致（対とされている位相差検出用画素の出力が一致）しないが、合焦時には、フォトダイオード２１４−２からの出力とフォトダイオード２１４−３からの出力が一致（対とされている位相差検出用画素の出力が一致）する。前ピンや後ピンであると判断されるときには、レンズ群２１を合焦する位置まで移動させることで、焦点の検出が実現される。
【００６０】
このような位相差方式で、合焦位置が検出される場合、比較的高速で焦点位置を検出でき、高速なオートフォーカスを実現できるが、感度の低下が伴う可能性があり、例えば、暗い場所などでは焦点位置が検出しづらい場合がある可能性がある。
【００６１】
図４を再度参照するに、遮光膜２１６−２は、フォトダイオード２１４−２の中央部分まで設けられている。フォトダイオード２１４−１と比較すると、フォトダイオード２１４−１には、遮光膜はかかっていないが、フォトダイオード２１４−２には、中央部分まで遮光膜がかかっている状態となっている。フォトダイオード２１４−１に入射される光の光量とフォトダイオード２１４−２に入射される光の光量を比較した場合、フォトダイオード２１４−１の光量の方がフォトダイオード２１４−２の光量よりも多い。
【００６２】
よって、フォトダイオード２１４−１の方がフォトダイオード２１４−２よりも感度が高くなる。上記したように、フォトダイオード２１４−２の感度は、分離能力を備えるために設けられた遮光膜２１６−２の影響により、低下してしまう。また、多画素化に伴い、１画素のサイズも縮小される傾向にあり、サイズが縮小されることによる感度の低下もある。このようなことから、フォトダイオード２１４−２の感度は低下してしまう可能性が高い。このことは、位相差検出用画素としてのフォトダイオード２１４−３も同様である。
【００６３】
位相差検出用画素は、通常の画素と比較して、遮光による感度が低くなるため、画素サイズの縮小の影響は大きく、焦点位置の検出の精度を下げてしまう可能性がある。小画素化は、分離能力も劣化させる可能性があるため、分離能力がなければ、像面位相差検出による焦点検出を実現できない可能性がある。
【００６４】
ここで、図６を参照する。図６は、位相差検出用画素を上方から見たときの平面図であり、例えば、図４に示した位相差検出用画素を上面から見たときの図である。図６では、１画素を正方形で表し、ここでは、フォトダイオード２１４を表すとして説明を続ける。図６では、位相差検出用画素のフォトダイオード２１４−２とフォトダイオード２１４−３を図示してある。
【００６５】
以下の説明においても、位相差検出用画素が隣り合って設けられている場合を例に挙げて説明するが、位相差検出用画素は、異なる離れた位置に設けられていても良く、離れた位置に設けられているような場合であっても、以下に説明する本技術を適用することはできる。
【００６６】
図６に示した平面図において、フォトダイオード２１４−２とフォトダイオード２１４−３の上方には、遮光膜２１６が、開口部以外の部分に設けられている。図４に示したように、遮光膜２１６は、画素の断面（側面）から見た場合、遮光膜２１６−１と遮光膜２１６-２の間に、開口部が設けられ、連続的に設けられていないように見えるが、平面で見た場合、図６に示すように、連続的に設けられ、その一部が、開口部として、開口されている。
【００６７】
ここでは、フォトダイオード２１４−２上に設けられている遮光膜２１６−１と遮光膜２１６−２の開口部を開口部２３０−２とし、フォトダイオード２１４−３上に設けられている遮光膜２１６−２と遮光膜２１６−３の開口部を開口部２３０−３とする。
【００６８】
上記したように、位相差検出用画素には、遮光膜２１６が設けられているため、通常の画素と比較して、感度が低くなってしまう。位相差検出用画素の感度を向上させる場合、開口部２３０を通ってフォトダイオード２１４に入射する光の量を増やす必要がある。フォトダイオード２１４に入射する光の量（受光量）を増やすには、マイクロレンズ２２０の曲率などを変えて、マイクロレンズ２２０によって集光された光の結像点を調整することや、位相差検出用画素の遮光膜２１６の遮光被り量を調整することで行うことが考えられる。
【００６９】
＜レンズの曲率を変えた場合＞
図７、図８を参照し、マイクロレンズ２２０の曲率などを変えて、マイクロレンズ２２０によって集光された光の結像点を調整することで、受光量を増やす場合について説明する。なお、本例では、マイクロレンズ２２０の曲率が大きいと光の結像点が、遮光膜２１６に対して合焦し、マイクロレンズ２２０の曲率が小さいと後ピンになる構造の場合を例に挙げて説明する。
【００７０】
図７は、図４に示した画素のうち、位相差検出用画素の部分を抽出した図である。マイクロレンズ２２０−２とマイクロレンズ２２０−３は、実線と破線で表しているが、実線は、マイクロレンズ２２０の曲率が大きいときの形状を表し、破線は、マイクロレンズ２２０の曲率が小さいときの形状を表している。
【００７１】
また、図７中、実線で示した矢印は、実線で示したマイクロレンズ２２０を適用したときに、マイクロレンズ２２０に入射した光の進路を表し、破線で示した矢印は、破線で示したマイクロレンズ２２０を適用したときに、マイクロレンズ２２０に入射した光の進路を表す。
【００７２】
図７に示した実線の矢印と破線で示した矢印とを参照するに、実線の矢印は、開口部２３０を通過しているが、破線の矢印は、遮光膜２１６−２で遮光されている部分があることが読み取れる。このことから、マイクロレンズ２２０の曲率を変えることで、開口部２３０を通過する光の量が変わり、フォトダイオード２１４での受光量が変わることがわかる。
【００７３】
このことをグラフとして表すと、図８に示すようなグラフとなる。図８に示したグラフの横軸は、光の入射角度であり、縦軸は、入射された光に応じた画素の出力値を表す。図８中、実線で示したグラフは、曲率の大きなマイクロレンズ２２０であり、図７の実線で示したマイクロレンズ２２０からの光を受光するフォトダイオード２１４のグラフである。
【００７４】
また図８中、破線で示したグラフは、曲率の小さなマイクロレンズ２２０であり、図７の破線で示したマイクロレンズ２２０からの光を受光するフォトダイオード２１４のグラフである。図８中、左側は、図７に示したフォトダイオード２１４−２に受光される受光量を表し、右側は、図７に示したフォトダイオード２１４−３に受光される受光量を表す。
【００７５】
図８から、位相差検出用画素は、入射角度が０度以外のところで最大値をとることがわかる。すなわち、位相差検出用画素は、光の入射角度に依存し、所定の角度で光が入射されたときに最大値をとる。また、位相差検出用画素、例えば、フォトダイオード２１４−２は、右側から入射された光を効率良く受光し、最大値を得るが、左側から入射された光は受光せず、出力値は小さい値となる。同様に、フォトダイオード２１４−２は左側から入射された光を効率良く受光し、最大値を得るが、右側から入射された光は受光せず、出力値は小さい値となる。
【００７６】
このように、位相差検出用画素においては、所定の方向からの光を受光し、その所定の方向以外の方向からの光は受光しづらい構成とされている。
【００７７】
また、図８から、曲率が大きいマイクロレンズ２２０の方が、曲率が小さいマイクロレンズ２２０よりも最大値が大きく、最小値が小さいことがわかる。このことから、感度の最大値を大きくしたい場合には、マイクロレンズ２２０の曲率を大きくし、感度の最小値を大きくしたい場合には、マイクロレンズ２２０の曲率を小さくすれば良いことが読み取れる。
【００７８】
このように、マイクロレンズ２２０の曲率を変えて光の結像点を遮光膜２１６に対して変えることで、位相差検出用画素の感度を変えることができる。なお、ここではマイクロレンズ２２０の曲率を例に挙げて説明するが、曲率以外の条件、例えば、マイクロレンズ２２０の材質などの条件を変更することや、マイクロレンズ２２０の高さ位置を変えて光の結像点を遮光膜２１６に対して変えることでも、位相差検出用画素の感度を変えることはできる。
【００７９】
このことから、位相差検出用画素の感度を向上させるには、マイクロレンズ２２０の曲率を変えるなど、マイクロレンズ２２０の条件を変更することが考えられる。しかしながら、マイクロレンズ２２０の曲率を変更した場合、最大値と最小値の両方が変動してしまい、例えば、感度の最大値を維持したまま、最小値を上げるといった調整は行えない。
【００８０】
＜遮光膜の被り量を変更する場合＞
図９、図１０を参照し、マイクロレンズ２２０を被る遮光膜２１６の被り量、換言すれば、開口部２３０の大きさを調整することで、受光量を増やす場合について説明する。
【００８１】
図９は、図４に示した画素のうち、位相差検出用画素の部分を抽出した図である。遮光膜２１６−２は、実線と破線で表しているが、実線は、遮光膜２１６−２が短く形成されており、開口部２３０が大きく構成されている場合を表し、破線は、遮光膜２１６−２が長く形成されており、開口部２３０が小さく構成されている場合を表している。
【００８２】
図９に示した実線で示した遮光膜２１６−２の場合と破線で示した遮光膜２１６−２との場合とを比較する。実線で示した遮光膜２１６−２の場合、開口部２３０が大きいため、マイクロレンズ２２０を通過した光は、遮光膜２１６−２に遮光されることなく、フォトダイオード２１４に受光される。一方、同じ進路の光であっても、破線で示した遮光膜２１６−２の場合、開口部２３０が小さいため、マイクロレンズ２２０を通過した光は、遮光膜２１６−２に遮光され、フォトダイオード２１４に受光されない。
【００８３】
このことから、遮光膜２１６の長さ、換言すれば開口部２３０の大きさ、さらに換言すれば、マイクロレンズ２２０に被る遮光膜２１６の被り量を変えることで、開口部２３０を通過する光の量が変わり、フォトダイオード２１４での受光量が変わることがわかる。
【００８４】
このことをグラフとして表すと、図１０に示すようなグラフとなる。図１０に示したグラフの横軸は、光の入射角度であり、縦軸は、入射された光に応じた画素の出力値（感度）を表す。図１０中、実線で示したグラフは、図９の実線で示した遮光膜２１６−２が短い場合（遮光膜の被り量が小さい場合）における、フォトダイオード２１４の感度を表すグラフである。図１０中、破線で示したグラフは、図９の破線で示した遮光膜２１６−２が長い場合（遮光膜の被り量が大きい場合）における、フォトダイオード２１４の感度を表すグラフである。
【００８５】
図１０中、左側は、図９に示したフォトダイオード２１４−２に受光される受光量を表し、右側は、図９に示したフォトダイオード２１４−３に受光される受光量を表す。
【００８６】
図１０から、遮光膜２１６−２の被り量が小さく、開口部２３０が大きい方が、遮光膜２１６−２の被り量が大きく、開口部２３０が小さい場合よりも、感度の最大値と最小値が共に大きいことがわかる。このことから、感度の最大値や最小値を大きくしたい場合には、遮光膜２１６−２の被り量を小さくし、開口部２３０を大きくすればよいことが読み取れる。
【００８７】
このように、遮光膜２１６−２の大きさを変えることで、位相差検出用画素の感度を変えることができる。なお、ここでは、遮光膜２１６−２の大きさを変える場合を例に挙げて説明をしたが、遮光膜２１６−１や遮光膜２１６−３の大きさを変えた場合も、同様に、位相差検出用画素の感度を変えることができる。すなわち、遮光膜２１６のフォトダイオード２１４に対する被り量により、位相差検出用画素の感度を変えることができる。
【００８８】
しかしながら、遮光膜２１６の被り量を小さくした場合、換言すれば、開口部２３０を大きくした場合、位相差検出用画素の分解能力が低下し、オートフォーカスなどの機能が低下してしまう可能性がある。また開口部２３０を大きくした場合、感度の最大値と最小値の両方が変動してしまい、例えば、感度の最大値を維持したまま、最小値を上げるといった調整は行えない。
【００８９】
図７乃至図１０を参照して説明したように、マイクロレンズ２２０の曲率などの条件や、遮光膜２１６の被り量などを調整することで、位相差検出用画素の感度を調整することはできるが、上記したように、位相差検出用画素として望まれる分解能力や感度を得るのは困難である。
【００９０】
また、マイクロレンズ２２０の曲率などの条件や、遮光膜２１６の被り量などを調整することで、位相差検出用画素の受光角度分布を調整する場合、受光角度分布の出力が高い側の特性と出力が低い側の特性の両方が変動してしまい、それぞれの特性を独立に調整することは困難である。
【００９１】
仮に、受光角度分布の出力が高い側の特性と出力が低い側の特性のそれぞれを独立に調整することが可能であると、以下のような効果を得ることができる。
【００９２】
すなわち、例えば、撮像用画素の特性が悪化せずに、位相差検出用画素において受光角度分布の高い側の出力を保ったまま、低い側の出力だけ上げれば、撮像用画素としても使用でき、ある程度の位相差検出特性を維持した特性を持たせることができる。
【００９３】
そこで、受光角度分布の出力が高い側の特性を維持し、出力が低い側の特性を向上させることが可能な位相画素について説明を加える。
【００９４】
＜第１の実施の形態における焦点検出装置の構成＞
図１１は、第１の実施の形態における焦点検出装置の位相差検出用画素を上面から見たときの平面図であり、図１２は、側面から見たときの断面図である。図１１、図１２に示した焦点検出装置の位相差検出用画素において、図６、図７、図９に示した焦点検出装置の位相差検出用画素と同一の部分には、同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。
【００９５】
図１１、図１２に示した位相差検出用画素は、図６に示した位相差検出用画素に副開口部３０１を追加した構成となっている。図６などに示した位相差検出用画素に設けられていた開口部２３０を、以下の説明においては、主開口部２３０とし、副開口部３０１と区別を付けて説明を行う。
【００９６】
主開口部２３０と副開口部３０１は、共に、フォトダイオード２１４に対して開口された開口部である。主開口部２３０は、上記した実施の形態、例えば、図６に示した開口部２３０と同様の大きさ、位置に設けられており、位相差検出用画素として機能するように、設けられている開口部であり、分離能力を有するようにするために設けられている開口部である。
【００９７】
副開口部３０１は、主開口部２３０が設けられている側とは異なる側（非開口側）に設けられ、図中縦方向（Ｙ軸方向）の長さは、主開口部２３０と略同じ長さで形成され、図中横方向（Ｘ軸方向）の長さは、主開口部２３０よりも短く形成されている。すなわち、副開口部３０１の長さは、主開口部２３０の長さと略同じ長さで形成され、副開口部３０１の幅は、主開口部２３０の幅よりも小さく形成されている。
【００９８】
フォトダイオード２１４−２には、主開口部２３０−２と副開口部３０１−２が形成されている。主開口部２３０−２は、フォトダイオード２１４−２の左側に形成された開口部であり、副開口部３０１−２は、フォトダイオード２１４−２の右側の、遮光膜２１６−２が位置する部分（非開口側）の一部が開口されることで形成された開口部である。
【００９９】
同様にフォトダイオード２１４−３には、主開口部２３０−３と副開口部３０１−３が形成されている。主開口部２３０−３は、フォトダイオード２１４−３の右側に形成された開口部であり、副開口部３０１−３は、フォトダイオード２１４−３の左側の、遮光膜２１６−２が位置する部分（非開口側）の一部が開口されることで形成された開口部である。
【０１００】
このように、位相差検出用画素には、大きさの異なる主開口部２３０と副開口部３０１が形成される。
【０１０１】
主開口部２３０だけでなく、副開口部３０１も形成することで、副開口部３０１からも、フォトダイオード２１４に対して光が入射することになる。このことにより、感度の最小値を高めることが可能となる。
【０１０２】
このようなことをグラフとして表すと、図１３に示すようなグラフとなる。図１３に示したグラフの横軸は、光の入射角度であり、縦軸は、入射された光に応じた画素の出力値（感度）を表す。
【０１０３】
図１３中、細い実線で示したグラフは、主開口部２０６のみが設けられている位相差検出用画素（例えば、図６に示したような位相差検出用画素）のフォトダイオード２１４の感度を表すグラフである。図１３中、破線で示したグラフは、図１１，図１２に示したように、副開口部３０１が設けられている位相差検出用画素のフォトダイオード２１４の感度を表すグラフである。図１３中、太い実線で示したグラフは、参考のために図示した撮像用画素の感度を表すグラフである。
【０１０４】
図１３に示したグラフにおいて、細い実線で示したグラフと点線で示したグラフのうち、感度が高い入射角度においては、重なっている。このことから、副開口部３０１を設けることで、感度の最大値をあまり変化させずに、感度の最小値を上げることができることがわかる。換言すれば、位相差検出用画素に副開口部３０１を設けることで、受光角度分布の高い側の出力を保ったまま、低い側の出力だけを上げることが可能となる。
【０１０５】
このような受光角度分布の高い側の出力は保たれ、低い側の出力は上がる位相差検出用画素の特性は、撮像用画素の特性と類似しているため、位相差検出用画素を撮像用画素として用いることも可能となる。図１３の太い実線で示したように、撮影用画素の受光角度分布は、０度の角度で最大値を有し、感度の最大値と最小値の差が小さい。
【０１０６】
受光角度分布の高い側の出力は保たれ、低い側の出力は上がることで、感度の最大値と最小値の差が小さくなり、撮像用素子の特性に近似した特性となるため、位相差検出用画素を撮像用画素として用いることも可能となる。また、位相差検出用画素に副開口部３０１を形成しても、撮像用画素の構造には変化がないため、撮影用画素の特性を悪化させるようなことなく、位相差検出用画素の特性を上記したように調整することができる。
【０１０７】
このように、受光角度分布の高い側の出力は、入射光を主開口部２３０によって調整し、低い側の出力は、入射光を副開口部３０１によって調整することができる。また、高い側の出力と、感度の低い側の出力とをそれぞれ個別に調整することができる。さらに、複数の副開口部３０１を設けるようにすることで、受光角度分布の低い側の出力の調整を、副開口部３０１の大きさ、形状、位置などを変えることで行うことが可能となる。
【０１０８】
＜第２の実施の形態における焦点検出装置の構成＞
なお、副開口部３０１は、図１２に示したように矩形であり、遮光膜２１６の一部（非開口側）に設けられるとして説明を行ったが、副開口部３０１の形状や設けられる位置は、図１２に示した形状や位置に限定されるわけではない。
【０１０９】
例えば、図１４、図１５に示すように、複数の副開口部３０１を設けるようにしても良い。図１４、図１５に示した例では、２つの副開口部３０１を１つの位相差検出用画素に設けた場合の構成を示している。
【０１１０】
図１４、図１５に示した位相差検出用画素は、図１１（図１２）に示した位相差検出用画素に副開口部３０１をさらに追加した構成となっている。主開口部２３０と副開口部３０１は、共に、フォトダイオード２１４に対して開口された開口部である。
【０１１１】
フォトダイオード２１４−２には、主開口部２３０−２、副開口部３０１−２−１、および副開口部３０１−２−２が形成されている。主開口部２３０−２は、フォトダイオード２１４−２の左側に形成された開口部であり、副開口部３０１−２−１と副開口部３０１−２−２は、フォトダイオード２１４−２の右側の、遮光膜２１６−２が位置する部分（非開口側）の一部が開口されることで形成された開口部である。
【０１１２】
図１４に示した例では、副開口部３０１−２−１と副開口部３０１−２−２は、同一の形状、同一の大きさとされている。なお、副開口部３０１−２−１と副開口部３０１−２−２は、異なる形状であっても良い。例えば、副開口部３０１−２−１と副開口部３０１−２−２の一方は、四角形状、他方は円など、異なる形状であっても良い。また、副開口部３０１−２−１と副開口部３０１−２−２は、異なる大きさであっても良い。例えば、副開口部３０１−２−１を副開口部３０１−２−２よりも長い形状で構成するようにしても良い。
【０１１３】
同様にフォトダイオード２１４−３には、主開口部２３０−３、副開口部３０１−３−１、および副開口部３０１−３−２が形成されている。主開口部２３０−３は、フォトダイオード２１４−３の右側に形成された開口部であり、副開口部３０１−３−１と副開口部３０１−３−２は、フォトダイオード２１４−３の左側の、遮光膜２１６−２が位置する部分（非開口側）の一部が開口されることで形成された開口部である。
【０１１４】
このように、位相差検出用画素には、大きさの異なる開口部として、主開口部２３０と複数の副開口部３０１が形成される。
【０１１５】
なお、図１４、図１５では、２個の副開口部３０１を１つの位相差検出用画素に設ける場合を例に挙げて説明したが、２個以外の例えば、３個、４個などの副開口部３０１が１つの位相差検出用画素に設けられるような構成とすることも可能である。
【０１１６】
主開口部２３０だけでなく、副開口部３０１も形成することで、副開口部３０１からも、フォトダイオード２１４に対して光が入射することになる。このことにより、感度の最小値を高めることが可能となる。
【０１１７】
図１４、図１５に示した位相差検出用画素においても、図１３に示したような受光角度分布を得ることができる。よって、図１４、図１５に示した位相差検出用画素においても、受光角度分布の高い側の出力は保たれ、低い側の出力は上がる位相差検出用画素の特性を得ることができる。よって、位相差検出用画素を撮像用画素として用いることも可能となる。
【０１１８】
このように、受光角度分布の高い側の出力は、入射光を主開口部２３０によって調整し、低い側の出力は、入射光を副開口部３０１によって調整することができる。よって、高い側の出力と、感度の低い側の出力とをそれぞれ個別に調整することが可能となる。さらに、複数の副開口部３０１を設けるようにすることで、受光角度分布の低い側の出力の調整を、副開口部３０１の個数、個々の大きさ、形状、位置などを変えることで行うことが可能となる。
【０１１９】
＜混色の低減について＞
上記したように、位相差検出用画素に主開口部２３０と副開口部３０１を設けることで、混色による画質への影響を低減させることが可能となる。このことについて説明を加える。
【０１２０】
図１６Ａは、隣接する画素が撮像用画素同士である場合を示し、図１６Ｂは、隣接する画素のうち一方が撮像用画素であり、他方が副開口部３０１を有さない位相差検出用画素である場合を示し、図１６Ｃは、隣接する画素のうち一方が撮像用画素であり、他方が副開口部３０１を有する位相差検出用画素である場合を示す。
【０１２１】
図１６Ａを参照するに、撮像用画素のフォトダイオード２１４−１とフォトダイオード２１４−４が隣接している。フォトダイオード２１４−１上とフォトダイオード２１４−２上には、それぞれ開口部２３０−１、開口部２３０−４が開口されている。撮像用画素に設けられている開口部２３０は、位相差検出用画素に設けられている主開口部２３０よりも大きな開口部である。ここでは、撮像用画素の開口部を開口部２３０とし、位相差検出用画素の開口部を、主開口部２３０として説明を続ける。
【０１２２】
図１６Ｂを参照するに、位相差検出用画素のフォトダイオード２１４−２と撮像用画素のフォトダイオード２１４−４が隣接している。フォトダイオード２１４−２上には、主開口部２３０−２が設けられ、フォトダイオード２１４−４上には、開口部２３０−４が開口されている。図１６Ｂに示した図は、本技術を適用していない位相差検出用画素である。
【０１２３】
図１６Ｃを参照するに、位相差検出用画素のフォトダイオード２１４−２と撮像用画素のフォトダイオード２１４−４が隣接している。フォトダイオード２１４−２上には、主開口部２３０−２と副開口部３０１−２が設けられ、フォトダイオード２１４−４上には、開口部２３０−４が開口されている。図１６Ｃに示した図は、本技術を適用した位相差検出用画素であり、例えば、図１１に示した位相差検出用画素である。
【０１２４】
一般的に行列状に配置された撮像用画素は、隣接画素との画素間が完全に遮光できていないため、僅かながら光学混色が発生している（例えば、図１６Ａに示したような撮像用画素が隣接している部分）。ただ、同色の撮像用画素においては、どの撮像用画素も一様に光学混色が発生しているため画質的には目立たない。
【０１２５】
しかしながら、位相差検出用画素の非開口側に隣接する撮像用画素の場合、例えば図１６Ｂに示した左側に左開口の位相差検出用画素が配置され、右側に撮像用画素が隣接して配置されている場合、右側の撮像用画素は、左側からの遮光が強化されているため、左側からの光学混色が低減する。
【０１２６】
ここで、図１６Ａに示した撮像用画素が隣接している場合の右側の撮像用画素の出力（フォトダイオード２１４−４の出力）に対して、図１６Ｂに示した撮像用画素と位相差検出用画素が隣接している場合の撮像用画素の出力（図１６Ｂでは、右側に位置する撮像用画素（フォトダイオード２１４−４）の出力）の差異、または図１６Ｃに示した撮像用画素と位相差検出用画素が隣接している場合の撮像用画素の出力（図１６Ｃでは、右側に位置する撮像用画素（フォトダイオード２１４−４）の出力）の差異を、出力変動率（％）とする。
【０１２７】
図１６Ａに示したフォトダイオード２１４−４の出力を出力ａとし、図１６Ｂに示したフォトダイオード２１４−４の出力を出力ｂとした場合、図１６Ｂに示したフォトダイオード２１４−４の出力変動率ｂは、以下のように算出される。
出力変動率ｂ＝（ｂ−ａ）／ａ
【０１２８】
同様に、図１６Ａに示したフォトダイオード２１４−４の出力を出力ａとし、図１６Ｃに示したフォトダイオード２１４−４の出力を出力ｃとした場合、図１６Ｃに示したフォトダイオード２１４−４の出力変動率ｃは、以下のように算出される。
出力変動率ｃ＝（ｃ−ａ）／ａ
【０１２９】
図１７に、出力変動率ｂと出力変動率ｃの入射角度に対するグラフを示す。図１７に示したグラフの横軸は、入射角度を示し、縦軸は、出力変動率を示す。図１６Ｂの撮像用画素のフォトダイオード２１４−４の出力変動率ｂの入射角度依存を、図１７では実線で示す。図１６Ｃの撮像用画素のフォトダイオード２１４−４の出力変動率ｃの入射角度依存を、図１７では点線で示す。
【０１３０】
図１７のグラフにおいては、画素に対して左側から入る光の角度をプラス（＋）とした場合であり、０度から所定の角度を付けた場合、出力変動率はマイナスの値となる。図１７から位相差検出用画素が隣接する撮像用画素の出力は、低下することがわかる。
【０１３１】
図１６Ｂの右側の撮像用画素（フォトダイオード２１４−４）には、左側の位相差検出用画素（フォトダイオード２１４−２）の遮光膜２１６−２に光が当たり、遮光が強化されているため、光学混色が低減し、出力が低下した状態となる。
【０１３２】
このように位相差検出用画素の非開口側に隣接する撮像用画素だけ光学混色が低減し出力が低下すると、どの撮像用画素も一様に光学混色が発生している場合に対し、逆に画質的に目立ってしまう可能性がある。 
【０１３３】
図１６Ｃに示した本技術を適用した位相差検出用画素に隣接する撮像用画素においては、出力の低下を抑制することができる。図１７に破線で示したように、図１６Ｃの撮像用画素のフォトダイオード２１４−４の出力変動率ｃは、大きな落ち込みが無く、図１６Ｂの撮像用画素のフォトダイオード２１４−４の出力変動率ｂと比べて、比較的なだらかなグラフとなっている。
【０１３４】
すなわち、点線で示した出力変動率ｃは、実線で示した出力変動率ｂの入射角度依存に対してマイナス側の出力変動が抑制できていることがわかる。
【０１３５】
図１６Ｃに示したように、副開口部３０１−２を備える位相差検出用画素（フォトダイオード２１４−２）の場合、遮光している遮光膜２１６−２の一部に小さく開口している副開口部３０１−２があることで、撮像用画素と同様に副開口部３０１−２によって光学混色が発生するため、出力変動が抑制される。
【０１３６】
位相差検出用画素に副開口部３０１を設けることで、位相差検出用画素の非開口側に隣接する撮像用画素だけ光学混色が低減し出力が低下するようなことを抑制し、どの撮像用画素も一様に光学混色が発生している状態に近づけることができ、画質的に目立ってしまうような箇所がないようにすることが可能となる。 
【０１３７】
この位相差検出用画素の非開口側に隣接する撮像用画素のマイナス側の出力変動の抑制は、副開口部３０１の幅、位置、個数によって調整することができる。
【０１３８】
このように、本技術によれば、撮像用画素の特性を悪化させずに、受光角度分布の高い側の出力を維持し、感度の低い側の出力を調整することが可能となる。このことにより、位相差検出用画素を、撮像用画素としても使用できるようになる。
【０１３９】
＜撮像装置の使用例＞
図１８は、撮像素子２２の使用例を示す図である。
【０１４０】
上述した撮像素子２２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１８に示すように、上述した、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、撮像素子２２を使用することができる。
【０１４１】
具体的には、上述したように、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で、撮像素子２２を使用することができる。
【０１４２】
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、撮像素子２２を使用することができる。
【０１４３】
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、撮像素子２２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、撮像素子２２を使用することができる。
【０１４４】
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、撮像素子２２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、撮像素子２２を使用することができる。
【０１４５】
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、撮像素子２２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、撮像素子２２を使用することができる。
【０１４６】
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。例えば、上述した複数の実施の形態の全て又は一部を組み合わせた形態を採用することができる。
【０１４７】
また、本技術は、以下のような構成をとることができる。
（１）
マイクロレンズを介して入射された光を受光する受光部と、
前記マイクロレンズと前記受光部との間に設けられ、前記受光部への光量を制限する遮光膜と
を備え、
前記受光部に光を入射させるための前記遮光膜に設けられている開口部が、２以上ある
焦点検出装置。
（２）
前記開口部は、主開口部と、前記主開口部よりも小さく開口している副開口部とから構成されている
前記（１）に記載の焦点検出装置。
（３）
前記副開口部は、複数構成されている
前記（２）に記載の焦点検出装置。
（４）
前記主開口部だけのときに得られる前記受光部の感度の最大値を保ち、最小値を上げる場合、前記副開口部が設けられる
前記（２）または（３）に記載の焦点検出装置。
（５）
前記主開口部だけのときに得られる前記受光部の感度の最大値を保ち、最小値を上げる場合、前記副開口部の位置、大きさ、個数を調整することで前記最小値が所望の値となるように調整する
前記（２）乃至（４）のいずれかに記載の焦点検出装置。
（６）
マイクロレンズを介して入射された光を受光する受光部と、
前記マイクロレンズと前記受光部との間に設けられ、前記受光部への光量を制限する遮光膜と、
前記遮光膜が設けられている第１の受光部からの信号を用いて焦点を検出する検出部と、
前記遮光膜が設けられていない第２の受光部から出力される信号に対して信号処理を行う信号処理部と
を備え、
前記第１の受光部に光を入射させるための前記遮光膜に設けられている開口部が、２以上ある
撮像装置。
（７）
前記開口部は、主開口部と、前記主開口部よりも小さく開口している副開口部とから構成され、
前記副開口部は、前記第２の受光部に近い側に設けられている
前記（６）に記載の撮像装置。
（８）
前記第２の受光部に隣接する前記第１の受光部に設けられている前記遮光膜の前記副開口部を、前記第２の受光部に近い側に設けることで、前記第２の受光部のマイナス側の出力変動を抑制する
前記（７）に記載の撮像装置。
【符号の説明】
【０１４８】
２１４  フォトダイオード，  ２１６  遮光膜，  ２２０  マイクロレンズ，  ２３０  開口部，  ３０１  副開口部
【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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【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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