2025-33545 撮像装置、電子機器および撮像装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025033545

(43)【公開日】2025-03-13

(54)【発明の名称】撮像装置、電子機器および撮像装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H04N 25/70 20230101AFI20250306BHJP

   H10F 39/12 20250101ALI20250306BHJP

【ＦＩ】

H04N25/70

H01L27/146 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023139323

(22)【出願日】2023-08-29

(71)【出願人】

【識別番号】316005926

【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 正隆

【テーマコード（参考）】

4M118

5C024

【Ｆターム（参考）】

4M118AA10

4M118AB01

4M118AB03

4M118BA14

4M118CA03

4M118CA22

4M118DD04

4M118FA06

4M118FA28

4M118GA02

4M118GB03

4M118GB07

4M118GC08

4M118GC14

4M118GD03

4M118GD04

4M118HA25

5C024CY16

5C024CY47

5C024EX12

5C024EX43

5C024EX52

5C024GX03

5C024GX14

5C024GX16

5C024GX18

5C024GX24

5C024GY31

5C024JX42

(57)【要約】

【課題】画質の向上を実現することを可能にする。
【解決手段】本開示の一形態に係る撮像装置は、カラーフィルタをそれぞれ含む複数の画素を有する画素アレイ部を備え、前記複数の画素は、同色のカラーフィルタをそれぞれ有する第１の画素および第２の画素を含み、前記画素アレイ部は、前記第１の画素および前記第２の画素に共通に設けられたレンズを有し、前記レンズは、前記第１の画素に対応する第１のレンズ領域と、前記第２の画素に対応する第２のレンズ領域とを有し、前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの屈折率は、異なっている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

カラーフィルタをそれぞれ含む複数の画素を有する画素アレイ部を備え、
前記複数の画素は、同色のカラーフィルタをそれぞれ有する第１の画素および第２の画素を含み、
前記画素アレイ部は、前記第１の画素および前記第２の画素に共通に設けられたレンズを有し、
前記レンズは、前記第１の画素に対応する第１のレンズ領域と、前記第２の画素に対応する第２のレンズ領域とを有し、
前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの屈折率は、異なっている、
撮像装置。

【請求項2】

前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの平面面積は、同じである、
請求項１に記載の撮像装置。

【請求項3】

前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの平面面積は、異なっている、
請求項１に記載の撮像装置。

【請求項4】

前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの平面面積は、前記画素アレイ部に対する前記レンズの位置に応じて変えられている、
請求項１に記載の撮像装置。

【請求項5】

前記第１のレンズ領域の屈折率は、前記第２のレンズ領域の屈折率よりも高く、
前記第１のレンズ領域の平面面積は、前記レンズが前記画素アレイ部の外周側に位置するほど大きくなる、
請求項４に記載の撮像装置。

【請求項6】

前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの平面形状は、同じである、
請求項１に記載の撮像装置。

【請求項7】

前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの平面形状は、異なっている、
請求項１に記載の撮像装置。

【請求項8】

前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの平面形状は、前記画素アレイ部に対する前記レンズの位置に応じて変えられている、
請求項１に記載の撮像装置。

【請求項9】

前記レンズは、前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域を含む複数のレンズ領域を有し、
前記複数のレンズ領域のいずれか三つ以上の屈折率は、異なっている、
請求項１に記載の撮像装置。

【請求項10】

前記複数のレンズ領域は、前記複数の画素のうち前記第１の画素および前記第２の画素の周囲に存在する複数の画素の配置に応じて設けられている、
請求項９に記載の撮像装置。

【請求項11】

前記複数のレンズ領域は、平面視で前記レンズが放射状に分けられるように区分されている、
請求項９に記載の撮像装置。

【請求項12】

前記レンズは、屈折率が異なる複数の材料により形成されている、
請求項１に記載の撮像装置。

【請求項13】

前記複数の材料は、異なる組成比の材料を含む、
請求項１２に記載の撮像装置。

【請求項14】

前記第１の画素および前記第２の画素は、隣接する、
請求項１に記載の撮像装置。

【請求項15】

前記複数の画素は、ＤＯＢＣ（Deca-Octa Bayer Coding）で配置されている、
請求項１に記載の撮像装置。

【請求項16】

前記第１の画素および前記第２の画素は、同色間感度差を有し、
前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの屈折率は、前記同色間感度差を抑えるように設定されている、
請求項１に記載の撮像装置。

【請求項17】

前記複数の画素は、同色のカラーフィルタをそれぞれ有する第３の画素および第４の画素を含み、
前記画素アレイ部は、前記第３の画素および前記第４の画素に共通に設けられた第２のレンズを有し、
前記第２のレンズは、前記第３の画素に対応する第３のレンズ領域と、前記第４の画素に対応する第４のレンズ領域とを有し、
前記第１のレンズ領域、前記第２のレンズ領域、前記第３のレンズ領域および前記第４のレンズ領域のそれぞれの屈折率は、異なっている、
請求項１に記載の撮像装置。

【請求項18】

前記複数の画素は、同色のカラーフィルタをそれぞれ有する一対の画素をそれぞれ有する複数の画素ペアを含み、
前記画素アレイ部は、前記画素ペアごとに設けられた複数のレンズを有し、
前記複数のレンズのそれぞれの屈折率は、前記同色のカラーフィルタごとに異なっている、
請求項１に記載の撮像装置。

【請求項19】

撮像装置を備え、
前記撮像装置は、
カラーフィルタをそれぞれ含む複数の画素を有する画素アレイ部を備え、
前記複数の画素は、同色のカラーフィルタをそれぞれ有する第１の画素および第２の画素を含み、
前記画素アレイ部は、前記第１の画素および前記第２の画素に共通に設けられたレンズを有し、
前記レンズは、前記第１の画素に対応する第１のレンズ領域と、前記第２の画素に対応する第２のレンズ領域とを有し、
前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの屈折率は、異なっている、
電子機器。

【請求項20】

カラーフィルタをそれぞれ含む複数の画素を有する画素アレイ部を形成することを含み、
前記複数の画素は、同色のカラーフィルタをそれぞれ有する第１の画素および第２の画素を含み、
前記画素アレイ部は、前記第１の画素および前記第２の画素に共通に設けられたレンズを有し、
前記レンズは、前記第１の画素に対応する第１のレンズ領域と、前記第２の画素に対応する第２のレンズ領域とを有し、
前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの屈折率は、異なっている、
撮像装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、撮像装置、電子機器および撮像装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

撮像装置には、例えば、オートフォーカスを実現するために像面位相差を得るものがある。例えば、特許文献１には、２つの受光画素を含む画素ペアに対応する位置に１つのレンズが設けられた撮像装置が開示されている。撮像装置の画素配列の一つであるＤＯＢＣ（Deca-Octa Bayer Coding）は、従来のＱＢＣ（Quad Bayer Coding）と異なり、特許文献１のように、１０個の緑色の画素を含む画素ブロック、８個の赤色の画素を含む画素ブロック及び８個の青色の画素を含む画素ブロックが繰り返し並ぶ配列になっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２２／１３０８８８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、前述のＤＯＢＣなどの配列では、カラーフィルタごとの屈折率の差により、同色のカラーフィルタを用いる画素においても、感度が画素ごとに異なる同色間感度差が、ＱＢＣなどの従来の配列に比べて大きくなる。このため、同色の画素でも色の違いが生じ、画質が低下する。

【0005】

そこで、本開示では、画質の向上を実現することが可能な撮像装置、電子機器および撮像装置の製造方法を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一形態に係る撮像装置は、カラーフィルタをそれぞれ含む複数の画素を有する画素アレイ部を備え、前記複数の画素は、同色のカラーフィルタをそれぞれ有する第１の画素および第２の画素を含み、前記画素アレイ部は、前記第１の画素および前記第２の画素に共通に設けられたレンズを有し、前記レンズは、前記第１の画素に対応する第１のレンズ領域と、前記第２の画素に対応する第２のレンズ領域とを有し、前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの屈折率は、異なっている。

【0007】

本開示の一形態に係る電子機器は、撮像装置を備え、前記撮像装置は、カラーフィルタをそれぞれ含む複数の画素を有する画素アレイ部を備え、前記複数の画素は、同色のカラーフィルタをそれぞれ有する第１の画素および第２の画素を含み、前記画素アレイ部は、前記第１の画素および前記第２の画素に共通に設けられたレンズを有し、前記レンズは、前記第１の画素に対応する第１のレンズ領域と、前記第２の画素に対応する第２のレンズ領域とを有し、前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの屈折率は、異なっている。

【0008】

本開示の一形態に係る撮像装置の製造方法は、カラーフィルタをそれぞれ含む複数の画素を有する画素アレイ部を形成することを含み、前記複数の画素は、同色のカラーフィルタをそれぞれ有する第１の画素および第２の画素を含み、前記画素アレイ部は、前記第１の画素および前記第２の画素に共通に設けられたレンズを有し、前記レンズは、前記第１の画素に対応する第１のレンズ領域と、前記第２の画素に対応する第２のレンズ領域とを有し、前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの屈折率は、異なっている。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。

【図2】本開示の実施形態に係る画素アレイ部の構成例を示す平面図である。

【図3】本開示の実施形態に係る画素アレイ部の断面構造の一例を示す断面図である。

【図4】本開示の実施形態の比較例に係る画素アレイ部の断面構造の一例を示す断面図である。

【図5】本開示の実施形態に係る画素アレイ部における同色間感度差を説明するための図である。

【図6】１×１のＱＢＣの画素配列を示す図である。

【図7】２×２のＱＢＣの画素配列を示す図である。

【図8】ＤＯＢＣの画素配列を示す図である。

【図9】本開示の実施形態に係る画素アレイ部における受光画素ごとの感度差を示す図である。

【図10】本開示の実施形態に係る画素アレイ部におけるレンズの配置例を示す平面図である。

【図11】本開示の実施形態に係る緑色の画素ブロックの構成例を示す図である。

【図12】本開示の実施形態に係る赤色の画素ブロックの構成例を示す図である。

【図13】本開示の実施形態に係る複数の画素ブロックの接続例を示す図である。

【図14】本開示の実施形態に係る読出部の構成例を示す図である。

【図15】本開示の実施形態に係る画像信号の一例を示す図である。

【図16】本開示の実施形態に係る撮像装置における有効画素数の一例を示す図である。

【図17】本開示の実施形態に係る撮像装置におけるズーム動作の一例を説明するための図である。

【図18】本開示の実施形態に係る第１の撮像モードにおける撮像装置の動作例を示す図である。

【図19】本開示の実施形態に係る撮像装置における読出動作の一例を示す図である。

【図20】本開示の実施形態に係る第１の撮像モードにおける信号処理部の画像処理の一例を示す図である。

【図21】本開示の実施形態に係る第２の撮像モードにおける撮像装置の動作例を示す図である。

【図22】本開示の実施形態に係る第２の撮像モードにおける撮像装置の動作例をより具体的に示す図である。

【図23】本開示の実施形態に係る第２の撮像モードにおける信号処理部の画像処理の一例を示す図である。

【図24】本開示の実施形態に係る第２の撮像モードにおけるリモザイク処理の一例を示す図である。

【図25】本開示の実施形態に係る第２の撮像モードにおける、第１の画素ブロックについてのリモザイク処理を示す図である。

【図26】本開示の実施形態に係る第２の撮像モードにおける、第２の画素ブロックおよび第３の画素ブロックについてのリモザイク処理を示す図である。

【図27】本開示の実施形態に係る第２の撮像モードにおける、第４の画素ブロックについてのリモザイク処理を示す図である。

【図28】本開示の実施形態に係る第３の撮像モードにおける撮像装置の動作例を示す図である。

【図29】本開示の実施形態に係る第３の撮像モードにおける撮像装置の動作例をより具体的に示す図である。

【図30】本開示の実施形態に係る撮像装置における他の読出動作の一例を示す図である。

【図31】本開示の実施形態に係る第３の撮像モードにおける信号処理部の画像処理の一例を示す図である。

【図32】本開示の実施形態に係る第３の撮像モードにおけるリモザイク処理の一例を示す図である。

【図33】本開示の実施形態に係る第３の撮像モードにおける、第１の画素ブロックについてのリモザイク処理を示す図である。

【図34】本開示の実施形態に係る第３の撮像モードにおける、第２の画素ブロックおよび第２の画素ブロックについてのリモザイク処理を示す図である。

【図35】本開示の実施形態に係る第３の撮像モードにおける、第４の画素ブロックについてのリモザイク処理を示す図である。

【図36】本開示の実施形態の変形例１に係る画素アレイ部におけるレンズごとの屈折率を説明するための平面図である。

【図37】本開示の実施形態の変形例２に係る画素アレイ部におけるレンズごとの屈折率を説明するための平面図である。

【図38】本開示の実施形態の変形例３に係る画素アレイ部におけるレンズごとの屈折率を説明するための平面図である。

【図39】本開示の実施形態の変形例３に係る画素アレイ部の断面構造例を示す図である。

【図40】本開示の実施形態の変形例４に係る画素アレイ部におけるレンズごとの屈折率を説明するための平面図である。

【図41】本開示の実施形態の変形例５に係る画素アレイ部における所望のレンズの位置を示す平面図である。

【図42】本開示の実施形態の変形例５に係る所望のレンズの屈折率を説明するための図である。

【図43】本開示の実施形態に係る撮像装置を使用する適用例を示す図である。

【図44】適用例に係る撮像装置の構成例を示す図である。

【図45】適用例に係る測距装置の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に本開示の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示に係る装置や機器、方法などが限定されるものではない。また、以下の実施形態において、基本的に同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。以下の実施形態は、実施例や変形例なども含む。

【0011】

以下の１又は複数の実施形態は、各々が独立に実施されることが可能である。一方で、以下の複数の実施形態は少なくとも一部が他の実施形態の少なくとも一部と適宜組み合わせて実施されてもよい。これら複数の実施形態は、互いに異なる新規な特徴を含み得る。したがって、各実施形態は、互いに異なる目的又は課題を解決することに寄与し得、互いに異なる効果を奏し得る。なお、各実施形態における効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、他の効果があってもよい。

【0012】

以下に示す項目順序に従って本開示を説明する。
１．実施形態
１－１．撮像装置の構成例
１－２．画素アレイ部の構成例
１－３．画素ブロックの構成例
１－４．読出部の構成例
１－５．撮像装置の動作例
１－６．撮像モードＭＡ（第１の撮像モード）
１－７．撮像モードＭＢ（第２の撮像モード）
１－８．撮像モードＭＣ（第３の撮像モード）
２．変形例
２－１．変形例１
２－２．変形例２
２－３．変形例３
２－４．変形例４
２－５．変形例５
３．作用・効果
４．他の実施形態
５．適用例
５－１．撮像装置
５－２．測距装置
６．付記

【0013】

＜１．実施形態＞
＜１－１．撮像装置の構成例＞
本実施形態に係る撮像装置１の構成例について図１を参照して説明する。

【0014】

図１は、本実施形態に係る撮像装置１の構成例を示す図である。

【0015】

図１に示すように、撮像装置１は、画素アレイ部１１と、駆動部１２と、読出部２０と、信号処理部１５と、撮像制御部１８と、を備えている。この撮像装置１は、例えば、被写体の画像データを生成する固体撮像装置である。

【0016】

画素アレイ部１１は、複数の受光画素（画素）Ｐを有している。これらの受光画素Ｐは、例えば、マトリクス状に配置されている。受光画素Ｐは、受光量に応じた画素電圧Ｖpixを含む信号ＳＩＧを生成するように構成される。

【0017】

駆動部１２は、撮像制御部１８からの指示に基づいて、画素アレイ部１１における複数の受光画素Ｐを駆動するように構成される。画素アレイ部１１には、複数の制御線ＴＲＧＬ、ＲＳＴＬ、ＳＥＬＬが設けられている。具体的には、駆動部１２は、画素アレイ部１１における複数の制御線ＴＲＧＬに複数の制御信号ＳＴＲＧをそれぞれ供給し、複数の制御線ＲＳＴＬに複数の制御信号ＳＲＳＴをそれぞれ供給し、複数の制御線ＳＥＬＬに複数の制御信号ＳＳＥＬをそれぞれ供給することにより、画素アレイ部１１における複数の受光画素Ｐを駆動するようになっている（詳しくは後述する）。

【0018】

参照信号生成部１３は、撮像制御部１８からの指示に基づいて、参照信号ＲＡＭＰを生成するように構成される。参照信号ＲＡＭＰは、読出部２０がＡＤ変換を行う期間（Ｐ相期間ＴＰおよびＤ相期間ＴＤ）において、時間の経過に応じて電圧レベルが徐々に変化する、いわゆるランプ波形を有する。参照信号生成部１３は、このような参照信号ＲＡＭＰを読出部２０に供給するようになっている。

【0019】

読出部２０は、撮像制御部１８からの指示に基づいて、画素アレイ部１１から信号線ＶＳＬを介して供給された信号ＳＩＧに基づいてＡＤ変換を行うことにより、画像信号Ｓpic0を生成するように構成される（詳しくは後述する）。

【0020】

信号処理部１５は、画像信号Ｓpic0および撮像制御部１８からの指示に基づいて、所定の信号処理を行うことにより画像信号Ｓpicを生成するように構成される。信号処理部１５は、画像データ生成部１６と、位相差データ生成部１７とを有している。画像データ生成部１６は、画像信号Ｓpic0に基づいて、所定の画像処理を行うことにより、撮像画像を示す画像データＤＰを生成するように構成される。位相差データ生成部１７は、画像信号Ｓpic0に基づいて、所定の画像処理を行うことにより、像面位相差を示す位相差データＤＦを生成するように構成される。信号処理部１５は、画像データ生成部１６により生成された画像データＤＰ、および位相差データ生成部１７により生成された位相差データＤＦを含む画像信号Ｓpicを生成する。

【0021】

撮像制御部１８は、駆動部１２、参照信号生成部１３、読出部２０および信号処理部１５に制御信号を供給し、これらの回路の動作を制御することにより、撮像装置１の動作を制御するように構成される。撮像制御部１８には、外部から制御信号Ｓctlが供給される。この制御信号Ｓctlは、例えば、いわゆる電子ズームのズーム倍率についての情報を含む。撮像制御部１８は、制御信号Ｓctlに基づいて、撮像装置１の動作を制御するようになっている。

【0022】

＜１－２．画素アレイ部の構成例＞
本実施形態に係る画素アレイ部１１の構成例について図２から図１１を参照して説明する。

【0023】

図２は、本実施形態に係る画素アレイ部１１の構成例を示す平面図である。図３は、本実施形態に係る画素アレイ部１１の断面構造の一例を示す断面図である。なお、図３は、図２に示したＹ１－Ｙ１線に対応する断面を表している。

【0024】

図２に示すように、画素アレイ部１１は、複数の画素ユニットＵと、複数のレンズ１０１とを有している。図２の例では、一つの画素ユニットＵが明示されているが、実際には複数存在している。

【0025】

各画素ユニットＵのそれぞれは、画素ブロック１００Ｒ、画素ブロック１００Ｇｒ、画素ブロック１００Ｇｂおよび画素ブロック１００Ｂを含んでいる。画素アレイ部１１では、複数の受光画素Ｐは、４つの画素ブロック１００Ｒ、画素ブロック１００Ｇｒ、画素ブロック１００Ｇｂおよび画素ブロック１００Ｂを最小繰り返し単位（画素ユニットＵ）として配置されている。なお、４つの画素ブロック１００Ｒ、画素ブロック１００Ｇｒ、画素ブロック１００Ｇｂおよび画素ブロック１００Ｂを区別する必要がない場合には、単に画素ブロック１００ということがある。

【0026】

画素ブロック１００Ｒは、例えば、赤色（Ｒ）のカラーフィルタ１３１（図３参照）を含む８個の受光画素Ｐ（受光画素ＰＲ）を有する。画素ブロック１００Ｇｒは、例えば、緑色（Ｇ）のカラーフィルタ１３１を含む１０個の受光画素Ｐ（受光画素ＰＧｒ）を有する。画素ブロック１００Ｇｂは、例えば、緑色（Ｇ）のカラーフィルタ１３１を含む１０個の受光画素Ｐ（受光画素ＰＧｂ）を有する。画素ブロック１００Ｂは、例えば、青色（Ｂ）のカラーフィルタ１３１を含む８個の受光画素Ｐ（受光画素ＰＢ）を有する。なお、４つの受光画素ＰＲ、受光画素ＰＧｒ、受光画素ＰＧｂおよび受光画素ＰＢを区別する必要がない場合には、単に受光画素Ｐということがある。

【0027】

図２の例では、カラーフィルタ１３１の色の違いを、網掛けを用いて表現している。画素ブロック１００Ｒにおける受光画素ＰＲの配置パターンおよび画素ブロック１００Ｂにおける受光画素ＰＢの配置パターンは、互いに同じである。画素ブロック１００Ｇｒにおける受光画素ＰＧｒの配置パターンおよび画素ブロック１００Ｇｂにおける受光画素ＰＧｂの配置パターンは、互いに同じである。画素ブロック１００Ｒ又は画素ブロック１００Ｂにおいて、Ｘ軸方向に並列する２個、４個、２個の受光画素ＰＲ又は受光画素ＰＢがＹ軸方向に順に並列された十字状のパターンで配置されている。また、画素ブロック１００Ｇｒ又は画素ブロック１００Ｇｂにおいて、Ｘ軸方向に並列する４個、２個、４個の受光画素ＰＧｒ又は受光画素ＰＧｂがＹ軸方向に順に並列されたＨ状のパターンで配置されている。

【0028】

画素ユニットＵにおいて、画素ブロック１００Ｒ、画素ブロック１００Ｇｒ、画素ブロック１００Ｇｂおよび画素ブロック１００Ｂは、例えば、２行×２列で配置される。具体的には、互いに同じ配置パターンを有する画素ブロック１００Ｒおよび画素ブロック１００Ｂと、画素ブロック１００Ｇｒおよび画素ブロック１００Ｇｂとは、互いに交差する対角線上に配置される。一例として、画素ブロック１００Ｇｒは左上に配置され、画素ブロック１００Ｒは右上に配置され、画素ブロック１００Ｂは左下に配置され、画素ブロック１００Ｇｂは右下に配置される。このように、画素ブロック１００Ｒ、画素ブロック１００Ｇｒ、画素ブロック１００Ｇｂおよび画素ブロック１００Ｂは、画素ブロック１００を単位として、いわゆるベイヤー配列により配列される。このような配列は、例えば、ＤＯＢＣ（Deca-Octa Bayer Coding）と呼ばれる。

【0029】

図３に示すように、画素アレイ部１１は、半導体基板１１１と、受光部１１２と、分離部１１３と、多層配線層１２１と、カラーフィルタ１３１と、遮光膜１３２とを備えている。

【0030】

半導体基板１１１は、撮像装置１が形成される支持基板である。半導体基板１１１は、例えば、Ｐ型の半導体基板であり、対向する一対の面（表面１１１Ｓ１および裏面１１１Ｓ２）を有している。

【0031】

受光部１１２は、半導体基板１１１の基板内における、複数の受光画素Ｐのそれぞれに対応する位置に埋め込み形成された半導体領域である。半導体領域には、例えば、Ｎ型の不純物がドーピングされることによりフォトダイオード（ＰＤ）が形成される。

【0032】

分離部１１３は、半導体基板１１１の基板内における、ＸＹ平面において隣り合う複数の受光画素Ｐの境界に設けられる。図３の例では、分離部１１３は、酸化膜などの絶縁材料を用いて構成されるＤＴＩ（Deep Trench Isolation）であるが、他の構造であってもよい。

【0033】

多層配線層１２１は、画素アレイ部１１の光入射側Ｓとは反対の面である半導体基板１１１の表面１１１Ｓ１の上に設けられる。多層配線層１２１は、例えば、複数の配線層１２２～１２７および層間絶縁層１２８を含んでいる。各配線層１２２～１２７は、半導体基板１１１の裏面（光入射面）１１１Ｓ２側から順に設けられる。各配線層１２２～１２７には、例えば、半導体基板１１１の表面１１１Ｓ１に設けられる複数のトランジスタと駆動部１２や読出部２０などとを接続する制御線などの複数の配線が設けられる。

【0034】

カラーフィルタ１３１は、画素アレイ部１１の光入射側Ｓである半導体基板１１１の裏面（光入射面）１１１Ｓ２の上に設けられる。カラーフィルタ１３１は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のいずれかのカラーフィルタである。カラーフィルタ１３１は、受光画素Ｐごとに設けられてもよく、あるいは、Ｘ軸方向に隣り合う２つの受光画素Ｐ（画素ペア９０）ごとに設けられてもよい。ただし、どちらの場合でも、各受光画素Ｐ（例えば、受光画素ＰＲ、受光画素ＰＧｒ、受光画素ＰＧｂ、受光画素ＰＢ）は、それぞれカラーフィルタ１３１を有することになる。

【0035】

遮光膜１３２は、半導体基板１１１の裏面（光入射面）１１１Ｓ２において、例えば、Ｘ軸方向に隣り合う２つの受光画素Ｐ（画素ペア９０）ごとに、画素ペア９０を囲むように設けられる。Ｘ軸方向に隣り合う２つの受光画素Ｐは、画素ペア９０として機能する（図２参照）。

【0036】

各レンズ１０１は、例えば、オンチップレンズであり、画素アレイ部１１の光入射側Ｓにおけるカラーフィルタ１３１の上に設けられている。レンズ１０１は、Ｘ軸方向に隣り合う２つの受光画素Ｐ（画素ペア９０）の上部に設けられる。

【0037】

図２に示すように、画素ブロック１００Ｒの８個の受光画素Ｐの上部には４つのレンズ１０１が設けられる。画素ブロック１００Ｇｒの１０個の受光画素Ｐの上部には５つのレンズ１０１が設けられる。画素ブロック１００Ｇｂの１０個の受光画素Ｐの上部には５つのレンズ１０１が設けられる。画素ブロック１００Ｂの８個の受光画素Ｐの上部には４つのレンズ１０１が設けられる。レンズ１０１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において並設される。Ｙ軸方向に並ぶレンズ１０１は、Ｘ軸方向において、１つの受光画素Ｐの分だけずれて配置される。換言すると、Ｙ軸方向に並ぶ画素ペア９０は、Ｘ軸方向において、１つの受光画素Ｐの分だけずれて配置される。

【0038】

このような構成により、１つのレンズ１０１に対応する画素ペア９０における２つの受光画素Ｐでは、像が互いにずれる。撮像装置１は、複数の画素ペア９０により検出されたいわゆる像面位相差に基づいて位相差データＤＦを生成する。例えば、撮像装置１を搭載したカメラでは、この位相差データＤＦに基づいてデフォーカス量を決定し、このデフォーカス量に基づいて、撮影レンズの位置を移動させる。このようにして、カメラでは、オートフォーカスを実現することができるようになっている。

【0039】

図３に示すように、特定の画素ペア９０におけるレンズ１０１は、レンズ領域１０１ａと、レンズ領域１０１ｂと、を有している。特定の画素ペア９０は、例えば、同色間感度差を有する画素ペアである。図３の例では、特定の画素ペア９０は一対の受光画素ＰＧｒである。レンズ領域１０１ａは、画素ペア９０の一方の受光画素ＰＧｒに対応する第１のレンズ領域である。このレンズ領域１０１ａは、画素ペア９０の一方の受光画素ＰＧｒに対向している。レンズ領域１０１ｂは、画素ペア９０の他方の受光画素ＰＧｒに対応する第２のレンズ領域である。このレンズ領域１０１ｂは、画素ペア９０の他方の受光画素ＰＧｒに対向している。

【0040】

これらのレンズ領域１０１ａおよびレンズ領域１０１ｂのそれぞれの屈折率は、異なっている。図３の例では、一対の受光画素ＰＧｒにおいて、レンズ領域１０１ａおよびレンズ領域１０１ｂのそれぞれの屈折率は異なっており、レンズ領域１０１ａの屈折率はレンズ領域１０１ｂの屈折率より高くなっている。なお、レンズ領域１０１ａおよびレンズ領域１０１ｂのそれぞれの屈折率は、同色間感度差を抑えるように設定される。

【0041】

レンズ１０１は、レンズ領域１０１ａおよびレンズ領域１０１ｂのそれぞれの屈折率が異なるように、屈折率が異なる複数の材料（例えば、高屈折材料や低屈折材料など）により形成されている。複数の材料は、異なる組成比の材料を含んでもよい。異なる組成比の材料としては、例えば、ＳｉＯ２やＳｉ３Ｎ４、その間を埋めるＳｉＯｘＮｙなどが用いられる。材料の組成比は、例えば、対象の受光画素Ｐを囲んでいる周囲の受光画素Ｐのカラーフィルタ１３１の色（屈折率）に応じて決定される。

【0042】

（比較例）
図４は、本実施形態の比較例に係る画素アレイ部１１の断面構造の一例を示す断面図である。

【0043】

図４に示すように、比較例では、各レンズ１０１のそれぞれの屈折率は同じであり、一つのレンズ１０１内で屈折率の違いはない。カラーフィルタ１３１ごとの屈折率は、例えば、Ｒ／Ｇ／Ｂ＝１．７２／１．６７／１．４９となる。通常、光は、屈折率の高いほうに寄せられる。例えば、図４中の光Ｌ２が入射する受光画素ＰＧｒでは、カラーフィルタ１３１に入射した光Ｌ２はそのまま直進するが、図４中の光Ｌ１が入射する受光画素ＰＧｒでは、カラーフィルタ１３１に入射した光Ｌ１は右側に寄せられ、隣接する受光画素ＰＲ側に漏れる。この場合、図４中の光Ｌ１が入射する受光画素ＰＧｒは、図４中の光Ｌ２が入射する受光画素ＰＧｒに比べて、低感度になる。

【0044】

この感度低下を抑えるため、前述のように、レンズ領域１０１ａの屈折率がレンズ領域１０１ｂの屈折率よりも高くされる。図３の例では、図３中の光Ｌ１が入射する受光画素ＰＧｒでは、レンズ１０１に入射した光Ｌ１は左側に曲がってからカラーフィルタ１３１に入射する。その後、カラーフィルタ１３１に入射した光Ｌ１は右側に寄せられるが、隣接する受光画素ＰＲ側に漏れることは抑えられる。したがって、レンズ領域１０１ａの屈折率をレンズ領域１０１ｂの屈折率に比べて高くすることで、隣接する受光画素ＰＲへの光の漏れを抑えることができる。つまり、レンズ領域１０１ａの屈折率をレンズ領域１０１ｂの屈折率に比べて高くすることで、隣接するカラーフィルタ１３１に向かう光を抑えることができる。

【0045】

通常、カラーフィルタ１３１ごとの屈折率を均等にするのは困難であるため、レンズ１０１とカラーフィルタ１３１とのトータルの屈折率で感度の補正を行うことが望ましい。そこで、レンズ領域１０１ａおよびレンズ領域１０１ｂのそれぞれの屈折率を調整することで、感度の補正を正確に行うことができる。これにより、画質の向上を実現することができる。

【0046】

（同色間感度差）
ここで、自画素（受光画素Ｐ）を囲む周囲８画素（受光画素Ｐ）の影響による同色間感度差について図５から図８を参照して説明する。例えば、同色間感度差は、自画素を囲む周囲に存在する複数の受光画素Ｐの個々の色（カラーフィルタ１３１の屈折率）に応じて生じる感度差である。

【0047】

図５は、本実施形態に係る画素アレイ部１１における同色間感度差を説明するための図である。

【0048】

図５中のＡ１の受光画素ＰＧｒでは、２つの受光画素ＰＢから光をもらい、１つの受光画素ＰＲに光を奪われる。これは、受光画素ＰＲ、受光画素ＰＢおよび受光画素ＰＧｒとの屈折率の大小関係のためであり（Ｒ／Ｇ／Ｂ＝１．７２／１．６７／１．４９）、以下でも同様である。図５中のＡ２の受光画素ＰＧｒでは、１つの受光画素ＰＢから光をもらい、３つの受光画素ＰＲに光を奪われるため、図５中のＡ１の受光画素ＰＧｒに比べて、感度が下がり同色間感度差が生じる。このため、図５中のＡ１の受光画素ＰＧｒおよびＡ２の受光画素ＰＧｒについては、前述のレンズ１０１の屈折率調整が行われる。つまり、図５中のＡ２の受光画素ＰＧｒに対応するレンズ領域１０１ａの屈折率が、図５中のＡ１の受光画素ＰＧｒに対応するレンズ領域１０１ｂの屈折率に比べて高くされる。

【0049】

一方、図５中のＡ３の受光画素ＰＢおよびＡ４の受光画素ＰＢにおいては、自画素を囲む赤色、緑色および青色（Ｒ／Ｇ／Ｂ）のそれぞれの画素数は同じで、青色のカラーフィルタ１３１よりも緑色のカラーフィルタ１３１の屈折率が高いため、光は緑色側に引き寄せられるが（感度低下）、同色間感度差は生じない。このため、図５中のＡ３の受光画素ＰＢおよびＡ４の受光画素ＰＢについては、前述のレンズ１０１の屈折率調整が行われない。

【0050】

このように、受光画素Ｐの周囲に隣接する受光画素Ｐの色（すなわち、カラーフィルタ１３１の屈折率）に応じて、例えば、レンズ領域１０１ａおよびレンズ領域１０１ｂの一方の屈折率が他方に比べて高くされ、屈折率が異なるレンズ領域１０１ａおよびレンズ領域１０１ｂを有するレンズ１０１が設けられる。これにより、カラーフィルタ１３１の屈折率差による光の曲げをレンズであらかじめ補正し、感度補正を行うことが可能になるので、同色間感度差を抑えることができる。

【0051】

図６は、１×１のＱＢＣの画素配列を示す図である。図６に示すように、自画素（受光画素Ｐ）がＲである場合、自画素を囲む周囲８画素（受光画素Ｐ）の個数は、Ｒ＝０個、Ｇ＝４個、Ｂ＝４個となる。自画素がＧである場合、自画素を囲む周囲８画素の個数は、Ｒ＝２個、Ｇ＝２個、Ｂ＝４個となる。自画素がＢである場合、自画素を囲む周囲８画素の個数は、Ｒ＝４個、Ｇ＝４個、Ｂ＝０個となる。図６の例では、自画素を囲む周囲８画素の色の数は同色間で同じである。このため、周囲の画素に由来する同色間感度差は定性的には同じになる。

【0052】

図７は、２×２のＱＢＣの画素配列を示す図である。図７に示すように、自画素（受光画素Ｐ）がＲである場合、自画素を囲む周囲８画素（受光画素Ｐ）の個数は、Ｒ＝３個、Ｇ＝４個、Ｂ＝１個となる。自画素がＧである場合、自画素を囲む周囲８画素の個数は、Ｒ＝２個、Ｇ＝４個、Ｂ＝２個となる。自画素がＢである場合、自画素を囲む周囲８画素の個数は、Ｒ＝１個、Ｇ＝４個、Ｂ＝３個となる。図７の例では、自画素を囲む周囲８画素の色の数は同色間で同じである。このため、周囲の画素に由来する同色間感度差は定性的には同じになる。

【0053】

図８は、ＤＯＢＣの画素配列を示す図である。図８に示すように、自画素（受光画素Ｐ）がＲ、Ｇ又はＢである場合、自画素を囲む周囲８画素（受光画素Ｐ）の各色の個数は一定とならず、画素によって異なる。つまり、ＤＯＢＣの場合には、同じＲＧＢの画素でも周囲８画素の各色の個数が異なるため、配列的に同色間感度差が生じる。このため、ＤＯＢＣの画素配列については、前述のレンズ１０１の屈折率調整が行われる。

【0054】

図９は、本実施形態に係る画素アレイ部１１における受光画素Ｐごとの感度差を示す図である。図１０は、本実施形態に係る画素アレイ部１１におけるレンズ１０１の配置例を示す平面図である。図９の例では、感度差が％で示されている。

【0055】

図９に示すように、ＤＯＢＣの画素配列においては、受光画素Ｐごとの感度差が存在している。また、感度差が同じである一対の受光画素Ｐ（画素ペア９０）と、感度差が異なる一対の受光画素Ｐ（画素ペア９０）とが存在する。これらの感度差の一致および不一致に応じてレンズ１０１が設けられる。

【0056】

例えば、図１０に示すように、感度差が同じである一対の受光画素Ｐ（画素ペア９０）に対しては、屈折率差がないレンズ１０１が設けられる。一方、図９に示す感度差が異なる一対の受光画素Ｐ（画素ペア９０）に対しては、図１０に示すように、屈折率差があるレンズ１０１（レンズ領域１０１ａ及びレンズ領域１０１ｂを有するレンズ１０１）が設けられる。

【0057】

画素ペア９０において、感度差が大きい受光画素Ｐに対応するレンズ領域１０１ａの屈折率が、感度差が小さい受光画素Ｐに対応するレンズ領域１０１ｂの屈折率よりも高く設定される。例えば、画素ペア９０において、感度差が１２％である受光画素Ｐに対応するレンズ領域１０１ａの屈折率が、感度差が１１％である受光画素Ｐに対応するレンズ領域１０１ｂの屈折率よりも高く設定される。これにより、画素ペア９０における受光画素Ｐごとの感度差を抑える、すなわち同色間感度差を抑えることができる。

【0058】

図１０の例では、レンズ１０１は平面視で二分されており、レンズ領域１０１ａおよびレンズ領域１０１ｂのそれぞれの平面面積（平面視での面積）は同じである。レンズ領域１０１ａ及びレンズ領域１０１ｂのそれぞれの平面形状（平面視での形状）は、楕円を半分にした形状になっている。レンズ領域１０１ａは高屈折領域として機能し、レンズ領域１０１ｂは低屈折領域として機能する。

【0059】

なお、ＤＯＢＣの画素配列において同色間感度差を改善するためには、信号処理での補正や開口補正を行うことも可能であるが、信号処理による補正は、物理的な光学特性を改善することにはならない。また、開口補正では、受光画素Ｐのシュリンクに伴い、開口幅のコントロール難易度が高くなる。そこで、自画素（受光画素Ｐ）の周囲に隣接する受光画素Ｐのカラーフィルタ１３１の屈折率に応じて、異なる屈折率を持つレンズ材料を用いてレンズ１０１を形成する。これにより、カラーフィルタ１３１の屈折率差による光の曲げをレンズ１０１であらかじめ補正し、感度補正を行うことが可能になるので、同色間感度差を抑えることができる。

【0060】

＜１－３．画素ブロックの構成例＞
本実施形態に係る各画素ブロック１００Ｇｒ、１００Ｇｂ、１００Ｒ、１００Ｂの構成例について図１１から図１３を参照して説明する。図１１は、本実施形態に係る緑色の画素ブロック１００Ｇｒの構成例を示す図である。図１２は、本実施形態に係る赤色の画素ブロック１００Ｒの構成例を示す図である。図１３は、本実施形態に係る複数の画素ブロック１００Ｒ、１００Ｇｒ、１００Ｇｂ、１００Ｂの接続例を示す図である。

【0061】

画素アレイ部１１は、図１１及び図１２に示すように、複数の制御線ＴＲＧＬと、複数の制御線ＲＳＴＬと、複数の制御線ＳＥＬＬと、複数の信号線ＶＳＬとを有している。

【0062】

制御線ＴＲＧＬは、例えば、Ｘ軸方向に延伸し、一端が駆動部１２（図１参照）に接続される。この制御線ＴＲＧＬには、駆動部１２により制御信号ＳＴＲＧが供給される。制御線ＲＳＴＬは、例えば、Ｘ軸方向に延伸し、一端が駆動部１２に接続される。この制御線ＲＳＴＬには、駆動部１２により制御信号ＳＲＳＴが供給される。制御線ＳＥＬＬは、例えば、Ｘ軸方向に延伸し、一端が駆動部１２に接続される。この制御線ＳＥＬＬには、駆動部１２により制御信号ＳＳＥＬが供給される。信号線ＶＳＬは、例えば、Ｙ軸方向に延伸し、一端が読出部２０に接続される。この信号線ＶＳＬは、受光画素Ｐが生成した信号ＳＩＧを読出部２０（図１参照）に伝える。

【0063】

（緑色の画素ブロック）
図１１に示すように、画素ブロック１００Ｇｒは、例えば、１０個のフォトダイオードＰＤと、１０個のトランジスタＴＲＧと、浮遊拡散層ＦＤと、画素トランジスタとして三つのトランジスタＲＳＴ、ＡＭＰ、ＳＥＬとを有している。

【0064】

１０個のフォトダイオードＰＤおよび１０個のトランジスタＴＲＧは、画素ブロック１００Ｇｒに含まれる１０個の受光画素ＰＧｒにそれぞれ対応する。各トランジスタＴＲＧ、ＲＳＴ、ＡＭＰ、ＳＥＬのそれぞれは、例えば、Ｎ型のＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタである。浮遊拡散層ＦＤおよび各トランジスタＴＲＧ、ＲＳＴ、ＡＭＰ、ＳＥＬは、それぞれ半導体基板１１１の表面１１１Ｓ１に設けられる。

【0065】

フォトダイオードＰＤは、受光量に応じた量の電荷を生成し、生成した電荷を内部に蓄積する光電変換素子である。フォトダイオードＰＤのアノードは接地され、カソードはトランジスタＴＲＧのソースに接続される。

【0066】

トランジスタＴＲＧは、フォトダイオードＰＤで生成された電荷を浮遊拡散層ＦＤに転送する。トランジスタＴＲＧのゲートは制御線ＴＲＧＬに接続され、ソースはフォトダイオードＰＤのカソードに接続され、ドレインは浮遊拡散層ＦＤに接続される。１０個のトランジスタＴＲＧのゲートは、１０本の制御線ＴＲＧＬ（図１１の例では、各制御線ＴＲＧＬ１～ＴＲＧＬ６、ＴＲＧＬ９～ＴＲＧＬ１２）のうちの互いに異なる制御線ＴＲＧＬに接続される。

【0067】

浮遊拡散層ＦＤは、フォトダイオードＰＤからトランジスタＴＲＧを介して転送された電荷を蓄積するように構成される。浮遊拡散層ＦＤは、例えば、半導体基板の表面に形成された拡散層を用いて構成される。

【0068】

トランジスタＲＳＴのゲートは制御線ＲＳＴＬに接続され、ドレインには電源電圧ＶＤＤが供給され、ソースは浮遊拡散層ＦＤに接続される。トランジスタＡＭＰのゲートは浮遊拡散層ＦＤに接続され、ドレインには電源電圧ＶＤＤが供給され、ソースはトランジスタＳＥＬのドレインに接続される。トランジスタＳＥＬのゲートは制御線ＳＥＬＬに接続され、ドレインはトランジスタＡＭＰのソースに接続され、ソースは信号線ＶＳＬに接続される。

【0069】

この構成により、受光画素Ｐでは、例えば、制御信号ＳＴＲＧおよび制御信号ＳＲＳＴに基づいてトランジスタＴＲＧおよびトランジスタＲＳＴがオン状態になることにより、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷が排出される。そして、これらのトランジスタＴＲＧおよびトランジスタＲＳＴがオフ状態になることにより、露光期間Ｔが開始され、フォトダイオードＰＤに、受光量に応じた量の電荷が蓄積される。そして、露光期間Ｔが終了した後に、受光画素Ｐは、リセット電圧Ｖresetおよび画素電圧Ｖpixを含む信号ＳＩＧを、信号線ＶＳＬに出力する。

【0070】

具体的には、まず、制御信号ＳＳＥＬに基づいてトランジスタＳＥＬがオン状態になることにより、受光画素Ｐが信号線ＶＳＬと電気的に接続される。これにより、トランジスタＡＭＰは、読出部２０の定電流源（例えば、後述の定電流源２１）に接続され、いわゆるソースフォロワとして動作する。そして、受光画素Ｐは、後述するように、トランジスタＲＳＴがオン状態になることにより浮遊拡散層ＦＤの電圧がリセットされた後のＰ相（Pre-charge相）期間ＴＰにおいて、その時の浮遊拡散層ＦＤの電圧に応じた電圧をリセット電圧Ｖresetとして出力する。また、受光画素Ｐは、トランジスタＴＲＧがオン状態になることによりフォトダイオードＰＤから浮遊拡散層ＦＤへ電荷が転送された後のＤ相（Ｄａｔａ相）期間ＴＤにおいて、その時の浮遊拡散層の電圧に応じた電圧を画素電圧Ｖpixとして出力する。画素電圧Ｖpixとリセット電圧Ｖresetとの差電圧は、露光期間Ｔにおける受光画素Ｐの受光量に対応する。このようにして、受光画素Ｐは、これらのリセット電圧Ｖresetおよび画素電圧Ｖpixを含む信号ＳＩＧを、信号線ＶＳＬに出力するようになっている。

【0071】

なお、画素ブロック１００Ｇｂは、前述の画素ブロック１００Ｇｒ（図１１参照）と同様に、１０個のフォトダイオードＰＤと、１０個のトランジスタＴＲＧと、浮遊拡散層ＦＤと、画素トランジスタとして三つのトランジスタＲＳＴ、ＡＭＰ、ＳＥＬとを有している。１０個のフォトダイオードＰＤおよび１０個のトランジスタＴＲＧは、画素ブロック１００Ｇｂに含まれる１０個の受光画素ＰＧｂにそれぞれ対応している。１０個のトランジスタＴＲＧのゲートは、１０本の制御線ＴＲＧＬのうちの互いに異なる制御線ＴＲＧＬに接続される。浮遊拡散層ＦＤおよび各トランジスタＴＲＧ、ＲＳＴ、ＡＭＰ、ＳＥＬは、それぞれ、半導体基板１１１の表面１１１Ｓ１に設けられる。

【0072】

（赤色の画素ブロック）
図１２に示すように、画素ブロック１００Ｒは、例えば、８個のフォトダイオードＰＤと、８個のトランジスタＴＲＧと、浮遊拡散層ＦＤと、画素トランジスタとして三つのトランジスタＲＳＴ、ＡＭＰ、ＳＥＬとを有している。

【0073】

８個のフォトダイオードＰＤおよび８個のトランジスタＴＲＧは、画素ブロック１００Ｒに含まれる８個の受光画素ＰＲにそれぞれ対応する。８個のトランジスタＴＲＧのゲートは、８本の制御線ＴＲＧＬ（図１２の例では、各制御線ＴＲＧＬ１、ＴＲＧＬ２、ＴＲＧＬ５～ＴＲＧＬ１０）のうちの互いに異なる制御線ＴＲＧＬに接続される。浮遊拡散層ＦＤおよび各トランジスタＴＲＧ、ＲＳＴ、ＡＭＰ、ＳＥＬは、それぞれ半導体基板１１１の表面１１１Ｓ１に設けられる。

【0074】

（青色の画素ブロック）
画素ブロック１００Ｂは、前述の画素ブロック１００Ｒ（図１２参照）と同様に、８個のフォトダイオードＰＤと、８個のトランジスタＴＲＧと、浮遊拡散層ＦＤと、画素トランジスタとして三つのトランジスタＲＳＴ、ＡＭＰ、ＳＥＬとを有している。８個のフォトダイオードＰＤおよび８個のトランジスタＴＲＧは、画素ブロック１００Ｂに含まれる８個の受光画素ＰＢにそれぞれ対応している。８個のトランジスタＴＲＧのゲートは、８本の制御線ＴＲＧＬのうちの互いに異なる制御線ＴＲＧＬに接続される。浮遊拡散層ＦＤおよび各トランジスタＴＲＧ、ＲＳＴ、ＡＭＰ、ＳＥＬは、それぞれ半導体基板１１１の表面１１１Ｓ１に設けられる。

【0075】

（各画素ブロックの接続例）
図１３に示すように、Ｘ方向に並ぶ、同じ行に属する画素ブロック１００Ｂおよび画素ブロック１００Ｇｂは、同じ１２本の制御線ＴＲＧＬのうちの複数の制御線ＴＲＧＬに接続される。また、図示していないが、Ｘ方向に並ぶ、同じ行に属する画素ブロック１００Ｂおよび画素ブロック１００Ｇｂは、１本の制御線ＲＳＴＬおよび１本の制御線ＳＥＬＬに接続される。また、図１３に示すように、Ｙ方向に並ぶ、同じ列に属する画素ブロック１００Ｂは、１本の信号線ＶＳＬに接続される。同様に、Ｙ方向に並ぶ、同じ列に属する画素ブロック１００Ｇｂは、１本の信号線ＶＳＬに接続される。

【0076】

＜１－４．読出部の構成例＞
本実施形態に係る読出部２０の構成例について図１４を参照して説明する。図１４は、本実施形態に係る読出部２０の構成例を示す図である。なお、図１４の例では、読出部２０に加え、参照信号生成部１３、信号処理部１５および撮像制御部１８が示されている。

【0077】

図１４に示すように、読出部２０は、複数の定電流源２１と、複数のＡＤ（Analog to Digital）変換部ＡＤＣと、転送制御部２７とを有している。

【0078】

各定電流源２１および各ＡＤ変換部ＡＤＣのそれぞれは、複数の信号線ＶＳＬに対応して設けられている。以下に、ある１つの信号線ＶＳＬに対応する定電流源２１およびＡＤ変換部ＡＤＣについて説明する。

【0079】

定電流源２１は、対応する信号線ＶＳＬに所定の電流を流すように構成される。定電流源２１の一端は、対応する信号線ＶＳＬに接続され、他端は接地される。

【0080】

ＡＤ変換部ＡＤＣは、複数の容量素子２２、２３と、比較回路２４と、カウンタ２５と、ラッチ２６とを有している。このＡＤ変換部ＡＤＣは、対応する信号線ＶＳＬにおける信号ＳＩＧに基づいてＡＤ変換を行うように構成される。

【0081】

容量素子２２の一端は信号線ＶＳＬに接続されるとともに、容量素子２２の他端は比較回路２４に接続される。信号線ＶＳＬに接続された容量素子２２の一端には信号ＳＩＧが供給される。容量素子２３の一端には、参照信号生成部１３から供給される参照信号ＲＡＭＰが供給され、その容量素子２３の他端は比較回路２４に接続される。

【0082】

比較回路２４は、受光画素Ｐから信号線ＶＳＬおよび容量素子２２を介して供給された信号ＳＩＧおよび参照信号生成部１３から容量素子２３を介して供給された参照信号ＲＡＭＰに基づいて、比較動作を行うことにより信号ＣＰを生成するように構成されている。比較回路２４は、撮像制御部１８から供給された制御信号ＡＺに基づいて、各容量素子２２、２３の電圧を設定することにより動作点を設定する。その後、比較回路２４は、Ｐ相期間ＴＰにおいて、信号ＳＩＧに含まれるリセット電圧Ｖresetと、参照信号ＲＡＭＰの電圧とを比較する比較動作を行い、Ｄ相期間ＴＤにおいて、信号ＳＩＧに含まれる画素電圧Ｖpixと、参照信号ＲＡＭＰの電圧とを比較する比較動作を行うようになっている。

【0083】

カウンタ２５は、比較回路２４から供給された信号ＣＰに基づいて、撮像制御部１８から供給されたクロック信号ＣＬＫのパルスをカウントするカウント動作を行うように構成されている。具体的には、カウンタ２５は、Ｐ相期間ＴＰにおいて、信号ＣＰが遷移するまでクロック信号ＣＬＫのパルスをカウントすることによりカウント値ＣＮＴＰを生成し、このカウント値ＣＮＴＰを、複数のビットを有するデジタルコードとして出力する。また、カウンタ２５は、Ｄ相期間ＴＤにおいて、信号ＣＰが遷移するまでクロック信号ＣＬＫのパルスをカウントすることによりカウント値ＣＮＴＤを生成し、このカウント値ＣＮＴＤを、複数のビットを有するデジタルコードとして出力するようになっている。

【0084】

ラッチ２６は、カウンタ２５から供給されたデジタルコードを一時的に保持するとともに、転送制御部２７からの指示に基づいて、そのデジタルコードをバス配線ＢＵＳに出力するように構成されている。

【0085】

転送制御部２７は、撮像制御部１８から供給された制御信号ＣＴＬに基づいて、複数のＡＤ変換部ＡＤＣのラッチ２６が、デジタルコードをバス配線ＢＵＳに順次出力させるように制御するように構成されている。読出部２０は、このバス配線ＢＵＳを用いて、複数のＡＤ変換部ＡＤＣから供給された複数のデジタルコードを、画像信号Ｓpic0として、信号処理部１５に順次転送するようになっている。

【0086】

なお、信号処理部１５は、前述の画像信号Ｓpic0および撮像制御部１８からの指示に基づいて、所定の信号処理を行うことにより画像信号Ｓpicを生成する。図１５は、本実施形態に係る画像信号Ｓpicの一例を示す図である。図１５に示すように、信号処理部１５は、例えば、複数行分の受光画素Ｐに係る画像データＤＰと、複数行分の受光画素Ｐに係る位相差データＤＦを交互に配置することにより、画像信号Ｓpicを生成する。そして、信号処理部１５は、このような画像信号Ｓpicを出力するようになっている。

【0087】

＜１－５．撮像装置の動作例＞
本実施形態に係る撮像装置１の動作例について説明する。まず、撮像装置１の全体動作について図１を参照して説明する。

【0088】

（全体動作）
図１の例では、駆動部１２は、撮像制御部１８からの指示に基づいて、画素アレイ部１１における複数の受光画素Ｐを順次駆動する。参照信号生成部１３は、撮像制御部１８からの指示に基づいて、参照信号ＲＡＭＰを生成する。受光画素Ｐは、Ｐ相期間ＴＰにおいて、リセット電圧Ｖresetを信号ＳＩＧとして出力し、Ｄ相期間ＴＤにおいて、受光量に応じた画素電圧Ｖpixを信号ＳＩＧとして出力する。読出部２０は、画素アレイ部１１から信号線ＶＳＬを介して供給された信号ＳＩＧおよび撮像制御部１８からの指示に基づいて、画像信号Ｓpic0を生成する。信号処理部１５において、画像データ生成部１６は、画像信号Ｓpic0に基づいて、所定の画像処理を行うことにより、撮像画像を示す画像データＤＰを生成し、位相差データ生成部１７は、画像信号Ｓpic0に基づいて、所定の画像処理を行うことにより、像面位相差を示す位相差データＤＦを生成する。そして、信号処理部１５は、画像データＤＰおよび位相差データＤＦを含む画像信号Ｓpicを生成する。撮像制御部１８は、駆動部１２、参照信号生成部１３、読出部２０および信号処理部１５に制御信号を供給し、これらの回路の動作を制御することにより、撮像装置１の動作を制御する。

【0089】

（ズーム動作）
撮像制御部１８は、電子ズームのズーム倍率についての情報を含む制御信号Ｓctlに基づいて、撮像装置１の動作を制御する。以下に、撮像装置１におけるズーム動作について説明する。

【0090】

図１６は、ズーム倍率を１倍から１０倍まで変化させた場合における、本実施形態に係る有効画素数（受光画素Ｐの数）の一例を示す図である。図１６の例では、実線は、撮像装置１の有効画素数を示している。図１７は、本実施形態に係る撮像装置１におけるズーム動作の一例を説明するための図である。図１７の例では、（Ａ）はズーム倍率が１倍である場合における動作を示し、（Ｂ）はズーム倍率が２倍である場合における動作を示し、（Ｃ）はズーム倍率が３倍である場合における動作を示す。

【0091】

図１７に示すように、撮像装置１は、３つの撮像モードＭＡ、ＭＢ、ＭＣを有している。撮像制御部１８は、制御信号Ｓctlに含まれるズーム倍率についての情報に基づいて、３つの撮像モードＭＡ、ＭＢ、ＭＣのうちの１つを選択する。具体的には、撮像制御部１８は、例えば、ズーム倍率が２未満である場合に撮像モードＭＡを選択し、ズーム倍率が２以上３未満である場合に撮像モードＭＢを選択し、ズーム倍率が３以上である場合に撮像モードＭＣを選択する。

【0092】

撮像モードＭＡ（図１７中の（Ａ）参照）では、撮像装置１は、複数の画素ユニットＵのそれぞれにおいて、４つの画素値Ｖ（例えば、４つの画素値ＶＲ、ＶＧｒ、ＶＧｂおよびＶＢ）を得る。具体的な動作については、後述する。このように、撮像装置１は、３６個の受光画素Ｐに対して４個の割合で、画素値Ｖを生成することにより、画像データＤＰを生成する。例えば、画素アレイ部１１における受光画素Ｐの数が１０８［Ｍpix］である場合には、１２［Ｍpix］分の画素値Ｖが算出される。これにより、有効画素数は、１２［Ｍpix］となる。

【0093】

このような撮像モードＭＡにおいて、図１６に示すように、ズーム倍率を１から増やすと、倍率に応じて、有効画素数が低下していく。そして、ズーム倍率が２になると、撮像モードは撮像モードＭＢになる。このズーム倍率が２であるときの有効画素数は、ズーム倍率が１であるときの有効画素数と同じになる。

【0094】

撮像モードＭＢ（図１７中の（Ｂ）参照）では、撮像装置１は、複数の画素ユニットＵのそれぞれにおいて、１６個の画素値Ｖを得る。具体的な動作については、後述する。このように、撮像装置１は、３６個の受光画素Ｐに対して１６個の割合で、画素値Ｖを生成することにより、画像データＤＰを生成する。例えば、画素アレイ部１１における受光画素Ｐの数が１０８［Ｍpix］である場合には、４８［Ｍpix］分の画素値Ｖが算出される。実際には、ズーム倍率が２倍であるので、撮像範囲が１／４に狭くなるため、有効画素数は１２［Ｍpix］（＝４８［Ｍpix］／４）となる。

【0095】

このような撮像モードＭＢにおいて、図１６に示すように、ズーム倍率を２から増やすと、倍率に応じて、有効画素数が低下していく。そして、ズーム倍率が３になると、撮像モードは撮像モードＭＣになる。このズーム倍率が３であるときの有効画素数は、ズーム倍率が２であるときの有効画素数と同じになる。

【0096】

撮像モードＭＣ（図１７中の（Ｃ）参照）では、撮像装置１は、複数の画素ユニットＵのそれぞれにおいて、３６個の画素値Ｖを得る。具体的な動作については、後述する。このように、撮像装置１は、３６個の受光画素Ｐに対して３６個の割合で、画素値Ｖを生成することにより、画像データＤＰを生成する。例えば、画素アレイ部１１における受光画素Ｐの数が１０８［Ｍpix］である場合には、１０８［Ｍpix］の撮像画像を得ることができる。実際には、ズーム倍率が３倍であるので、撮像範囲が１／９に狭くなるため、有効画素数は１２［Ｍpix］（＝１０８［Ｍpix］／９）となる。

【0097】

このように、撮像装置１では、３つの撮像モードＭＡ、ＭＢ、ＭＣを設けるようにしたので、ズーム倍率を変更した場合における、撮像画像の画質の変化を低減することができる。すなわち、例えば、撮像モードＭＢを省いて２つの撮像モードＭＡ、ＭＣを設け、ズーム倍率が２倍未満である場合に撮像モードＭＡを選択するとともに、ズーム倍率が２倍以上である場合に撮像モードＭＣを選択した場合には、図１６において破線で示したように、有効画素数が大きく変化する。すなわち、この例では、ズーム倍率が２倍である場合には、撮像モードＭＣが選択され、有効画素数は２７［Ｍpix］（＝１０８［Ｍpix］／４）である。よって、ズーム倍率が例えば１．９倍である場合における有効画素数と、ズーム倍率が２倍である場合における有効画素数に大きな差が生じるので、ズーム倍率が２倍前後において、撮像画像の画質が大きく変化する可能性がある。一方、撮像装置１では、３つの撮像モードＭＡ、ＭＢ、ＭＣを設けるようにしたので、ズーム倍率を変更した場合における、有効画素数の変化を低減することができるので、撮像画像の画質の変化を抑えることができる。

【0098】

＜１－６．撮像モードＭＡ（第１の撮像モード）＞
本実施形態に係る撮像モードＭＡについて図１８から図２０を参照して説明する。

【0099】

図１８は、本実施形態に係る撮像モードＭＡにおける撮像装置１の動作例を示す図である。図１８の例では、“〇”で示した受光画素Ｐは、読出動作の対象となる受光画素Ｐを示す。

【0100】

まず、撮像装置１は、図１８（Ａ）に示すように、複数の画素ブロック１００のそれぞれにおいて、レンズ１０１が設けられた画素ペア９０における左の受光画素Ｐの受光量に応じた画素値Ｖを算出することにより、画像データＤＴ１を生成する。

【0101】

具体的には、撮像装置１は、画素ブロック１００Ｇｒの１０個の受光画素ＰＧｒのうちの、５つの画素ペア９０における左に配置された５つの受光画素ＰＧｒを読出動作の対象とすることにより、この５つの受光画素ＰＧｒの重心位置における画素値ＶＧｒ１を算出する。また、撮像装置１は、画素ブロック１００Ｒの８個の受光画素ＰＲのうちの、４つの画素ペア９０における左に配置された４つの受光画素ＰＲを読出動作の対象とすることにより、この４つの受光画素ＰＲの重心位置における画素値ＶＲ１を算出する。撮像装置１は、画素ブロック１００Ｂの８個の受光画素ＰＢのうちの、４つの画素ペア９０における左に配置された４つの受光画素ＰＢを読出動作の対象とすることにより、この４つの受光画素ＰＢの重心位置における画素値ＶＢ１を算出する。撮像装置１は、画素ブロック１００Ｇｂの１０個の受光画素ＰＧｂのうちの、５つの画素ペア９０における左に配置された５つの受光画素ＰＧｂを読出動作の対象とすることにより、この５つの受光画素ＰＧｂの重心位置における画素値ＶＧｂ１を算出する。このようにして、撮像装置１は、各画素値ＶＧｒ１、ＶＲ１、ＶＢ１、ＶＧｂ１を含む画像データＤＴ１（図１８（Ａ）参照）を生成する。

【0102】

次に、撮像装置１は、図１８（Ｂ）に示すように、複数の画素ブロック１００Ｇｒ、１００Ｒ、１００Ｂ、１００Ｇｂのそれぞれにおいて、全ての受光画素Ｐの受光量に応じた画素値Ｖを算出することにより、画像データＤＴ２を生成する。

【0103】

具体的には、撮像装置１は、画素ブロック１００Ｇｒの１０個の受光画素ＰＧｒを読出動作の対象とすることにより、この１０個の受光画素ＰＧｒの重心位置における画素値ＶＧｒ２を算出する。また、撮像装置１は、画素ブロック１００Ｒの８個の受光画素ＰＲを読出動作の対象とすることにより、この８個の受光画素ＰＲの重心位置における画素値ＶＲ２を算出する。撮像装置１は、画素ブロック１００Ｂの８個の受光画素ＰＢを読出動作の対象とすることにより、この８個の受光画素ＰＢの重心位置における画素値ＶＢ２を算出する。撮像装置１は、画素ブロック１００Ｇｂの１０個の受光画素ＰＧｂを読出動作の対象とすることにより、この１０個の受光画素ＰＧｂの重心位置における画素値ＶＧｂ２を算出する。このようにして、撮像装置１は、各画素値ＶＧｒ２、ＶＲ２、ＶＢ２、ＶＧｂ２を含む画像データＤＴ２（図１８（Ｂ）参照）を生成する。

【0104】

以下に、ある画素ブロック１００Ｇｒに着目して、この画素ブロック１００Ｇｒにおける１０個の受光画素ＰＧｒに対する読出動作について説明する。

【0105】

図１９は、本実施形態に係る撮像装置１における読出動作の一例を示す図である。図１９において、（Ａ）は制御信号ＳＳＥＬの波形を示し、（Ｂ）は制御信号ＳＲＳＴの波形を示し、（Ｃ）は画素ペア９０における左に配置された受光画素ＰＧｒに供給される制御信号ＳＴＲＧ（制御信号ＳＴＲＧＬ）の波形を示し、（Ｄ）は画素ペア９０における右に配置された受光画素ＰＧｒに供給される制御信号ＳＴＲＧ（制御信号ＳＴＲＧＲ）の波形を示し、（Ｅ）は制御信号ＡＺの波形を示し、（Ｆ）は参照信号ＲＡＭＰの波形を示し、（Ｇ）は信号ＳＩＧの波形を示し、（Ｈ）は信号ＣＰの波形を示す。

【0106】

図１９（Ｆ）及び（Ｇ）では、参照信号ＲＡＭＰおよび信号ＳＩＧの波形を、同じ電圧軸を用いて示している。なお、図１９（Ｆ）に示した参照信号ＲＡＭＰの波形は、容量素子２３を介して比較回路２４の入力端子に供給された電圧の波形であり、図１９（Ｇ）に示した信号ＳＩＧの波形は、容量素子２２を介して比較回路２４の入力端子に供給された電圧の波形である。

【0107】

まず、タイミングｔ１１において、水平期間Ｈが開始する。これにより、駆動部１２は、制御信号ＳＳＥＬの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図１９（Ａ）参照）。これにより、画素ブロック１００Ｇｒでは、トランジスタＳＥＬがオン状態になり、画素ブロック１００Ｇｒが信号線ＶＳＬと電気的に接続される。また、このタイミングｔ１１において、駆動部１２は、制御信号ＳＲＳＴの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図１９（Ｂ）参照）。これにより、画素ブロック１００Ｇｒでは、トランジスタＲＳＴがオン状態になり、浮遊拡散層ＦＤの電圧が電源電圧ＶＤＤに設定される（リセット動作）。そして、画素ブロック１００Ｇｒは、このときの浮遊拡散層ＦＤの電圧に対応する電圧を出力する。

【0108】

また、このタイミングｔ１１において、撮像制御部１８は、制御信号ＡＺの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図１９（Ｅ）参照）。これにより、ＡＤ変換部ＡＤＣの比較回路２４は、各容量素子２２、２３の電圧を設定することにより動作点を設定する。このようにして、信号ＳＩＧの電圧がリセット電圧Ｖresetに設定され、参照信号ＲＡＭＰの電圧が、信号ＳＩＧの電圧（リセット電圧Ｖreset）と同じ電圧に設定される（図１９（Ｆ）および（Ｇ）参照）。

【0109】

そして、タイミングｔ１１から所定の時間が経過したタイミングにおいて、駆動部１２は、制御信号ＳＲＳＴの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図１９（Ｂ）参照）。これにより、画素ブロック１００Ｇｒにおいて、トランジスタＲＳＴはオフ状態になり、リセット動作は終了する。

【0110】

次に、タイミングｔ１２において、撮像制御部１８は、制御信号ＡＺの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図１９（Ｅ）参照）。これにより、比較回路２４は、動作点の設定を終了する。

【0111】

また、このタイミングｔ１２において、参照信号生成部１３は、参照信号ＲＡＭＰの電圧を電圧Ｖ１にする（図１９（Ｆ）参照）。これにより、参照信号ＲＡＭＰの電圧が信号ＳＩＧの電圧より高くなるので、比較回路２４は、信号ＣＰの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図１９（Ｈ）参照）。

【0112】

そして、タイミングｔ１３～ｔ１５の期間（Ｐ相期間ＴＰ）において、ＡＤ変換部ＡＤＣは、信号ＳＩＧに基づいてＡＤ変換を行う。具体的には、まず、タイミングｔ１３において、参照信号生成部１３は、参照信号ＲＡＭＰの電圧を電圧Ｖ１から所定の変化度合いで低下させ始める（図１９（Ｆ）参照）。また、このタイミングｔ１３において、撮像制御部１８は、クロック信号ＣＬＫの生成を開始する。ＡＤ変換部ＡＤＣのカウンタ２５は、カウント動作を行うことにより、このクロック信号ＣＬＫのパルスをカウントする。

【0113】

そして、タイミングｔ１４において、参照信号ＲＡＭＰの電圧が信号ＳＩＧの電圧（リセット電圧Ｖreset）を下回る（図１６（Ｆ）および（Ｇ）参照）。これにより、ＡＤ変換部ＡＤＣの比較回路２４は、信号ＣＰの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図１９（Ｈ）参照）。ＡＤ変換部ＡＤＣのカウンタ２５は、この信号ＣＰの遷移に基づいて、カウント動作を停止する。このときのカウンタ２５のカウント値（カウント値ＣＮＴＰ）は、リセット電圧Ｖresetに応じた値である。ラッチ２６は、このカウント値ＣＮＴＰを保持する。そして、カウンタ２５は、カウント値をリセットする。

【0114】

次に、タイミングｔ１５において、撮像制御部１８は、Ｐ相期間ＴＰの終了に伴い、クロック信号ＣＬＫの生成を停止する。また、参照信号生成部１３は、このタイミングｔ１５において、参照信号ＲＡＭＰの電圧の変化を停止させる（図１９（Ｆ）参照）。そして、このタイミングｔ１５以降の期間において、読出部２０は、ラッチ２６に保持されたカウント値ＣＮＴＰを、画像信号Ｓpic0として、信号処理部１５に供給する。

【0115】

次に、タイミングｔ１６において、撮像制御部１８は、参照信号ＲＡＭＰの電圧を電圧Ｖ１に設定する（図１９（Ｆ）参照）。これにより、参照信号ＲＡＭＰの電圧が信号ＳＩＧの電圧（リセット電圧Ｖreset）より高くなるので、比較回路２４は、信号ＣＰの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図１９（Ｈ）参照）。

【0116】

次に、タイミングｔ１７において、駆動部１２は、制御信号ＳＴＲＧＬの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図１９（Ｃ）参照）。これにより、画素ペア９０における左に配置された５つの受光画素ＰＧｒでは、トランジスタＴＲＧがオン状態になり、フォトダイオードＰＤで発生した電荷が浮遊拡散層ＦＤに転送される（電荷転送動作）。そして、画素ブロック１００Ｇｒは、このときの浮遊拡散層ＦＤの電圧に対応する電圧を出力する。このようにして、信号ＳＩＧの電圧が画素電圧Ｖpix1になる（図１９（Ｇ）参照）。

【0117】

そして、このタイミングｔ１７から所定の時間が経過したタイミングにおいて、駆動部１２は、制御信号ＳＴＲＧＬの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図１９（Ｃ）参照）。これにより、画素ペア９０の左に配置された５つの受光画素ＰＧｒにおいて、トランジスタＴＲＧはオフ状態になり、電荷転送動作は終了する。

【0118】

そして、タイミングｔ１８～ｔ２０の期間（Ｄ相期間ＴＤ１）において、ＡＤ変換部ＡＤＣは、信号ＳＩＧに基づいてＡＤ変換を行う。具体的には、まず、タイミングｔ１８において、参照信号生成部１３は、参照信号ＲＡＭＰの電圧を電圧Ｖ１から所定の変化度合いで低下させ始める（図１９（Ｆ）参照）。また、このタイミングｔ１８において、撮像制御部１８は、クロック信号ＣＬＫの生成を開始する。ＡＤ変換部ＡＤＣのカウンタ２５は、カウント動作を行うことにより、このクロック信号ＣＬＫのパルスをカウントする。

【0119】

そして、タイミングｔ１９において、参照信号ＲＡＭＰの電圧が信号ＳＩＧの電圧（画素電圧Ｖpix1）を下回る（図１９（Ｆ）および（Ｇ）参照）。これにより、ＡＤ変換部ＡＤＣの比較回路２４は、信号ＣＰの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図１９（Ｈ）参照）。ＡＤ変換部ＡＤＣのカウンタ２５は、この信号ＣＰの遷移に基づいて、カウント動作を停止する。このときのカウンタ２５のカウント値（カウント値ＣＮＴＤ１）は、画素電圧Ｖpix1に応じた値である。ラッチ２６は、このカウント値ＣＮＴＤ１を保持する。そして、カウンタ２５は、カウント値をリセットする。

【0120】

次に、タイミングｔ２０において、撮像制御部１８は、Ｄ相期間ＴＤ１の終了に伴い、クロック信号ＣＬＫの生成を停止する。また、参照信号生成部１３は、このタイミングｔ２０において、参照信号ＲＡＭＰの電圧の変化を停止させる（図１９（Ｆ）参照）。そして、このタイミングｔ２０以降の期間において、読出部２０は、ラッチ２６に保持されたカウント値ＣＮＴＤ１を、画像信号Ｓpic0として、信号処理部１５に供給する。

【0121】

次に、タイミングｔ２１において、撮像制御部１８は、参照信号ＲＡＭＰの電圧を電圧Ｖ１に設定する（図１９（Ｆ）参照）。これにより、参照信号ＲＡＭＰの電圧が信号ＳＩＧの電圧（画素電圧Ｖpix1）より高くなるので、比較回路２４は、信号ＣＰの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図１９（Ｈ）参照）。

【0122】

次に、タイミングｔ２２において、駆動部１２は、制御信号ＳＴＲＧＬ，ＳＴＲＧＲの電圧を低レベルから高レベルにそれぞれ変化させる（図１９（Ｃ）および（Ｄ）参照）。これにより、画素ブロック１００Ｇｒにおける１０個の受光画素ＰＧｒでは、トランジスタＴＲＧがオン状態になり、フォトダイオードＰＤで発生した電荷が浮遊拡散層ＦＤに転送される（電荷転送動作）。そして、画素ブロック１００Ｇｒは、このときの浮遊拡散層ＦＤの電圧に対応する電圧を出力する。このようにして、信号ＳＩＧの電圧が画素電圧Ｖpix2になる（図１９（Ｇ）参照）。

【0123】

そして、このタイミングｔ２２から所定の時間が経過したタイミングにおいて、駆動部１２は、制御信号ＳＴＲＧＬ，ＳＴＲＧＲの電圧を高レベルから低レベルにそれぞれ変化させる（図１９（Ｃ）および（Ｄ）参照）。これにより、１０個の受光画素ＰＧｒにおいて、トランジスタＴＲＧはオフ状態になり、電荷転送動作は終了する。

【0124】

そして、タイミングｔ２３～ｔ２５の期間（Ｄ相期間ＴＤ２）において、ＡＤ変換部ＡＤＣは、信号ＳＩＧに基づいてＡＤ変換を行う。具体的には、まず、タイミングｔ２３において、参照信号生成部１３は、参照信号ＲＡＭＰの電圧を電圧Ｖ１から所定の変化度合いで低下させ始める（図１９（Ｆ）参照）。また、このタイミングｔ２３において、撮像制御部１８は、クロック信号ＣＬＫの生成を開始する。ＡＤ変換部ＡＤＣのカウンタ２５は、カウント動作を行うことにより、このクロック信号ＣＬＫのパルスをカウントする。

【0125】

そして、タイミングｔ２４において、参照信号ＲＡＭＰの電圧が信号ＳＩＧの電圧（画素電圧Ｖpix2）を下回る（図１９（Ｆ）および（Ｇ）参照）。これにより、ＡＤ変換部ＡＤＣの比較回路２４は、信号ＣＰの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図１９（Ｈ）参照）。ＡＤ変換部ＡＤＣのカウンタ２５は、この信号ＣＰの遷移に基づいて、カウント動作を停止する。このときのカウンタ２５のカウント値（カウント値ＣＮＴＤ２）は、画素電圧Ｖpix2に応じた値である。ラッチ２６は、このカウント値ＣＮＴＤ２を保持する。そして、カウンタ２５は、カウント値をリセットする。

【0126】

次に、タイミングｔ２５において、撮像制御部１８は、Ｄ相期間ＴＤ２の終了に伴い、クロック信号ＣＬＫの生成を停止する。また、参照信号生成部１３は、このタイミングｔ２５において、参照信号ＲＡＭＰの電圧の変化を停止させる（図１９（Ｆ）参照）。そして、このタイミングｔ２５以降の期間において、読出部２０は、ラッチ２６に保持されたカウント値ＣＮＴＤ２を、画像信号Ｓpic0として、信号処理部１５に供給する。

【0127】

次に、タイミングｔ２６において、駆動部１２は、制御信号ＳＳＥＬの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図１９（Ａ）参照）。これにより、画素ブロック１００Ｇｒでは、トランジスタＳＥＬがオフ状態になり、画素ブロック１００Ｇｒが信号線ＶＳＬから電気的に切り離される。

【0128】

このようにして、読出部２０は、各カウント値ＣＮＴＰ、ＣＮＴＤ１、ＣＮＴＤ２を含む画像信号Ｓpic0を信号処理部１５に供給する。信号処理部１５は、例えば、画像信号Ｓpic0に含まれる各カウント値ＣＮＴＰ、ＣＮＴＤ１、ＣＮＴＤ２に基づいて、相関２重サンプリングの原理を利用して、図１８（Ａ）に示した画素値ＶＧｒ１および図１８（Ｂ）に示した画素値ＶＧｒ２を生成する。

【0129】

具体的には、信号処理部１５は、例えば、カウント値ＣＮＴＤ１からカウント値ＣＮＴＰを減算することにより、画素値ＶＧｒ１を生成する。カウント値ＣＮＴＤ１は、画素ブロック１００Ｇｒの５つの画素ペア９０における左に配置された５つの受光画素ＰＧｒでの受光量の和に応じた値であるので、信号処理部１５は、このカウント値ＣＮＴＤ１に基づいて、図１８（Ａ）に示した画素値ＶＧｒ１を生成することができる。同様に、信号処理部１５は、例えば、カウント値ＣＮＴＤ２からカウント値ＣＮＴＰを減算することにより、画素値ＶＧｒ２を生成する。カウント値ＣＮＴＤ２は、画素ブロック１００Ｇｒの１０個の受光画素ＰＧｒでの受光量の和に応じた値であるので、信号処理部１５は、このカウント値ＣＮＴＤ２に基づいて、図１８（Ｂ）に示した画素値ＶＧｒ２を生成することができる。

【0130】

以上、画素ブロック１００Ｇｒについて説明したが、各画素ブロック１００Ｒ、１００Ｇｂ、１００Ｂについても同様である。このようにして、信号処理部１５は、図１８に示したように、各画素値ＶＲ１、ＶＧｒ１、ＶＧｂ１、ＶＢ１を含む画像データＤＴ１および各画素値ＶＲ２、ＶＧｒ２、ＶＧｂ２、ＶＢ２を含む画像データＤＴ２を生成する。

【0131】

図２０は、本実施形態に係る撮像モードＭＡにおける、信号処理部１５の画像処理の一例を示す図である。

【0132】

まず、信号処理部１５は、各画像データＤＴ１、ＤＴ２に基づいて、減算処理を行うことにより、画像データＤＴ３を生成する。

【0133】

具体的には、信号処理部１５は、画像データＤＴ２における画素値ＶＧｒ２から、画像データＤＴ１における画素値ＶＧｒ１を減算することにより、画素値ＶＧｒ３を算出する。この画素値ＶＧｒ３は、画素ブロック１００Ｇｒの５つの画素ペア９０における右に配置された５つの受光画素ＰＧｒでの受光量の和に応じた値である。すなわち、画素値ＶＧｒ１は、画素ブロック１００Ｇｒの５つの画素ペア９０における左に配置された５つの受光画素ＰＧｒでの受光量の和に応じた値であり、画素値ＶＧｒ２は、この画素ブロック１００Ｇｒの１０個の受光画素ＰＧｒでの受光量の和に応じた値である。よって、画素値ＶＧｒ２から画素値ＶＧｒ１を減算することにより、画素ブロック１００Ｇｒの５つの画素ペア９０における右に配置された５つの受光画素ＰＧｒでの受光量の和に応じた値が得られる。このように、画素値ＶＧｒ３は、５つの画素ペア９０における右に配置された５つの受光画素ＰＧｒでの受光量の和に応じた値であるので、図２０に示すように、画素値ＶＧｒ３は、これらの５つの受光画素ＰＧｒの重心位置に配置される。

【0134】

同様に、信号処理部１５は、画像データＤＴ２における画素値ＶＲ２から、画像データＤＴ１における画素値ＶＲ１を減算することにより、画素値ＶＲ３を算出する。この画素値ＶＲ３は、画素ブロック１００Ｒの４つの画素ペア９０における右に配置された４つの受光画素ＰＲでの受光量の和に応じた値である。画素値ＶＲ３は、画素ブロック１００Ｒの４つの画素ペア９０における右に配置された４つの受光画素ＰＲの重心位置に配置される。

【0135】

信号処理部１５は、画像データＤＴ２における画素値ＶＢ２から、画像データＤＴ１における画素値ＶＢ１を減算することにより、画素値ＶＢ３を算出する。この画素値ＶＢ３は、画素ブロック１００Ｂの４つの画素ペア９０における右に配置された４つの受光画素ＰＢでの受光量の和に応じた値である。画素値ＶＢ３は、画素ブロック１００Ｂの４つの画素ペア９０における右に配置された４つの受光画素ＰＢの重心位置に配置される。

【0136】

信号処理部１５は、画像データＤＴ２における画素値ＶＧｂ２から、画像データＤＴ１における画素値ＶＧｂ１を減算することにより、画素値ＶＧｂ３を算出する。この画素値ＶＧｂ３は、画素ブロック１００Ｇｂの５つの画素ペア９０における右に配置された５つの受光画素ＰＧｂでの受光量の和に応じた値である。画素値ＶＧｂ３は、画素ブロック１００Ｇｂの５つの画素ペア９０における右に配置された５つの受光画素ＰＧｂの重心位置に配置される。

【0137】

そして、信号処理部１５の画像データ生成部１６は、画像データＤＴ２に基づいて、所定の画像処理を行うことにより、撮像画像を示す画像データＤＰ（図１７（Ａ）参照）を生成する。

【0138】

また、信号処理部１５の位相差データ生成部１７は、各画像データＤＴ１、ＤＴ３に基づいて、所定の画像処理を行うことにより、像面位相差を示す位相差データＤＦを生成する。すなわち、画像データＤＴ１は、複数の画素ペア９０における左に配置された受光画素Ｐでの画素値Ｖを有し、画像データＤＴ３は、複数の画素ペア９０における右に配置された受光画素Ｐでの画素値Ｖを有する。よって、位相差データ生成部１７は、各画像データＤＴ１、ＤＴ３に基づいて、位相差データＤＦを生成することができる。

【0139】

撮像装置１では、画素アレイ部１１において、レンズ１０１がＸ方向およびＹ方向に並設されているので（図２参照）、画素アレイ部１１の全面にわたり、高い解像度で位相差データＤＦを生成することができる。よって、例えば、このような撮像装置１が搭載されたカメラでは、精度が高いオートフォーカスを実現することができ、その結果、画質を高めることができる。

【0140】

＜１－７．撮像モードＭＢ（第２の撮像モード）＞
本実施形態に係る撮像モードＭＢについて図２１から図２７を参照して説明する。

【0141】

図２１は、本実施形態に係る撮像モードＭＢにおける撮像装置１の動作例を示す図である。図２２は、図２１に示した動作をより具体的に示す図である。図２１および図２２において、“〇”で示した受光画素Ｐは、読出動作の対象となる受光画素Ｐを示す。

【0142】

画素ブロック１００Ｇｒでは、図２２（Ａ）に示したように、撮像装置１は、画素ブロック１００Ｇｒの５つの画素ペア９０のうちの１つの画素ペア９０における左に配置された受光画素ＰＧｒを読出動作の対象とし、この受光画素ＰＧｒの位置における画素値ＶＧｒ１を算出する。そして、次に、図２２（Ｂ）に示したように、撮像装置１は、その画素ペア９０における２つの受光画素ＰＧｒを読出動作の対象とし、この２つの受光画素ＰＧｒの重心位置における画素値ＶＧｒ２を算出する。

【0143】

同様に、画素ブロック１００Ｒでは、図２２（Ａ）に示したように、撮像装置１は、画素ブロック１００Ｒの４つの画素ペア９０のうちの１つの画素ペア９０における左に配置された受光画素ＰＲを読出動作の対象とし、この受光画素ＰＲの位置における画素値ＶＲ１を算出する。そして、次に、図２２（Ｂ）に示したように、撮像装置１は、その画素ペア９０における２つの受光画素ＰＲを読出動作の対象とし、この２つの受光画素ＰＲの重心位置における画素値ＶＲ２を算出する。

【0144】

同様に、画素ブロック１００Ｂでは、図２２（Ａ）に示したように、撮像装置１は、画素ブロック１００Ｂの４つの画素ペア９０のうちの１つの画素ペア９０における左に配置された受光画素ＰＢを読出動作の対象とし、この受光画素ＰＢの位置における画素値ＶＢ１を算出する。そして、次に、図２２（Ｂ）に示したように、撮像装置１は、その画素ペア９０における２つの受光画素ＰＢを読出動作の対象とし、この２つの受光画素ＰＢの重心位置における画素値ＶＢ２を算出する。

【0145】

同様に、画素ブロック１００Ｇｂでは、図２２（Ａ）に示したように、撮像装置１は、画素ブロック１００Ｇｂの５つの画素ペア９０のうちの１つの画素ペア９０における左に配置された受光画素ＰＧｂを読出動作の対象とし、この受光画素ＰＧｂの位置における画素値ＶＧｂ１を算出する。そして、次に、図２２（Ｂ）に示したように、撮像装置１は、その画素ペア９０における２つの受光画素ＰＧｂを読出動作の対象とし、この２つの受光画素ＰＧｂの重心位置における画素値ＶＧｂ２を算出する。

【0146】

図２２（Ａ）および図２２（Ｂ）における読出動作は、上述した撮像モードＭＡにおける読出動作（図１９参照）と同様の動作である。撮像装置１は、その後、図２２（Ｃ）および図２２（Ｄ）の動作、図２２（Ｅ）および図２２（Ｆ）の動作、図２２（Ｇ）および図２２（Ｈ）の動作、図２２（Ｉ）および図２２（Ｊ）の動作、図２２（Ｋ）および図２２（Ｌ）の動作を行う。このようにして、撮像装置１は、各画素値ＶＧｒ１、ＶＲ１、ＶＢ１、ＶＧｂ１を含む画像データＤＴ１（図２１（Ａ）参照）、および、各画素値ＶＧｒ２、ＶＲ２、ＶＢ２、ＶＧｂ２を含む画像データＤＴ２（図２１（Ｂ）参照）を生成する。

【0147】

図２３は、本実施形態に係る撮像モードＭＢにおける、信号処理部１５の画像処理の一例を示す図である。

【0148】

まず、信号処理部１５は、各画像データＤＴ１、ＤＴ２に基づいて、減算処理を行うことにより、画像データＤＴ３を生成する。

【0149】

具体的には、信号処理部１５は、画像データＤＴ２における５つの画素値ＶＧｒ２から、画像データＤＴ１における５つの画素値ＶＧｒ１をそれぞれ減算することにより、５つの画素値ＶＧｒ３を算出する。この画素値ＶＧｒ３は、画素ブロック１００Ｇｒの画素ペア９０における右に配置された受光画素ＰＧｒでの受光量に応じた値である。すなわち、画素値ＶＧｒ１は、画素ブロック１００Ｇｒの画素ペア９０における左に配置された受光画素ＰＧｒでの受光量に応じた値であり、画素値ＶＧｒ２は、この画素ペア９０における２つの受光画素ＰＧｒでの受光量の和に応じた値である。よって、画素値ＶＧｒ２から画素値ＶＧｒ１を減算することにより、画素ブロック１００Ｇｒの画素ペア９０における右に配置された受光画素ＰＧｒでの受光量に応じた値が得られる。このように、画素値ＶＧｒ３は、画素ペア９０における右に配置された受光画素ＰＧｒでの受光量に応じた値であるので、図２３に示すように、画素値ＶＧｒ３は、画素ペア９０における右に配置された受光画素ＰＧｒの位置に配置される。

【0150】

同様に、信号処理部１５は、画像データＤＴ２における４つの画素値ＶＲ２から、画像データＤＴ１における４つの画素値ＶＲ１をそれぞれ減算することにより、４つの画素値ＶＲ３を算出する。この画素値ＶＲ３は、画素ブロック１００Ｒの画素ペア９０における右に配置された受光画素ＰＲでの受光量に応じた値である。この画素値ＶＲ３は、この画素ペア９０における右に配置された受光画素ＰＲの位置に配置される。

【0151】

信号処理部１５は、画像データＤＴ２における４つの画素値ＶＢ２から、画像データＤＴ１における４つの画素値ＶＢ１をそれぞれ減算することにより、４つの画素値ＶＢ３を算出する。この画素値ＶＢ３は、画素ブロック１００Ｂの画素ペア９０における右に配置された受光画素ＰＢでの受光量に応じた値である。この画素値ＶＢ３は、この画素ペア９０における右に配置された４つの受光画素ＰＢの位置に配置される。

【0152】

信号処理部１５は、画像データＤＴ２における５つの画素値ＶＧｂ２から、画像データＤＴ１における５つの画素値ＶＧｂ１をそれぞれ減算することにより、５つの画素値ＶＧｂ３を算出する。この画素値ＶＧｂ３は、画素ブロック１００Ｇｂの画素ペア９０における右に配置された受光画素ＰＧｂでの受光量に応じた値である。この画素値ＶＧｂ３は、この画素ペア９０における右に配置された受光画素ＰＧｂの位置に配置される。

【0153】

そして、信号処理部１５の画像データ生成部１６は、図２３に示すように、画像データＤＴ２に基づいて、所定の画像処理を行うことにより、撮像画像を示す画像データＤＰ（図１７（Ｂ））を生成する。この所定の画像処理は、画素値Ｖの修正を行うとともに画素値Ｖの再配置を行うリモザイク処理を含む。

【0154】

図２４は、本実施形態に係る撮像モードＭＢにおけるリモザイク処理の一例を示す図である。図２４において、（Ａ）は画像データＤＴ２を示し、（Ｂ）はリモザイク処理の前後の画素値Ｖの位置を示し、（Ｃ）は画像データＤＴ２に基づいてリモザイク処理により生成された画像データＤＴ４を示す。図２４（Ｂ）において、“〇”は、画像データＤＴ２における画素値Ｖの位置を示し、“□”は、画像データＤＴ４における画素値Ｖの位置を示している。

【0155】

図２５は、本実施形態に係る撮像モードＭＢにおける、画素ブロック１００Ｒ（第１の画素ブロック）についてのリモザイク処理を示す図である。図２６は、本実施形態に係る撮像モードＭＢにおける、各画素ブロック１００Ｇｒ、１００Ｇｂ（第２の画素ブロックおよび第３の画素ブロック）についてのリモザイク処理を示す図である。図２７は、本実施形態に係る撮像モードＭＢにおける、画素ブロック１００Ｂ（第４の画素ブロック）についてのリモザイク処理を示す図である。図２５～図２７において、（Ａ）は画像データＤＴ２を示し、（Ｂ）はリモザイク処理により生成された画像データＤＴ４を示す。

【0156】

画像データＤＴ２では、図２４（Ａ）に示したように、３６個の受光画素Ｐに対して１８個の割合で画素値Ｖを含む。例えば、画素アレイ部１１における受光画素Ｐの数が１０８［Ｍpix］である場合には、画像データＤＴ２は、５４［Ｍpix］分の画素値Ｖを含む。一方、画像データＤＴ４では、図２４（Ｃ）に示したように、３６個の受光画素Ｐに対して１６個の割合で画素値Ｖを含む。例えば、画素アレイ部１１における受光画素Ｐの数が１０８［Ｍpix］である場合には、画像データＤＴ４は、４８［Ｍpix］分の画素値Ｖを含む。また、画像データＤＴ４では、４つの画素値ＶＧｒ４、ＶＲ４、ＶＢ４、ＶＧｂ４がベイヤー配列により配列される。画像データ生成部１６は、画像データＤＴ２における画素値Ｖの修正を行うとともに画素値Ｖの再配置を行うことにより、このような画像データＤＴ４を生成する。

【0157】

具体的には、画像データ生成部１６は、図２５に示したように、画像データＤＴ２における複数の画素値ＶＲ２に基づいて、例えば、補完処理を行うことにより、一面にわたる画素値Ｖを算出し、その一面にわたる画素値Ｖに基づいて、画素値ＶＲ４を生成する。同様に、画像データ生成部１６は、図２６に示したように、画像データＤＴ２における複数の画素値ＶＧｒ２，ＶＧｂ２に基づいて、例えば、補完処理を行うことにより、一面にわたる画素値Ｖを算出し、その一面にわたる画素値Ｖに基づいて、画素値ＶＧｒ４，ＶＧｂ４を生成する。画像データ生成部１６は、図２７に示したように、画像データＤＴ２における複数の画素値ＶＢ２に基づいて、例えば、補完処理を行うことにより、一面にわたる画素値Ｖを算出し、その一面にわたる画素値Ｖに基づいて、画素値ＶＢ４を生成する。

【0158】

このようにして、画像データ生成部１６は、図２４（Ａ）に示した画像データＤＴ２に基づいて、図２４（Ｃ）に示した画像データＤＴ４を生成する。そして、画像データ生成部１６は、この画像データＤＴ４に基づいて、所定の画像処理を行うことにより、撮像画像を示す画像データＤＰ（図１７（Ｂ）参照）を生成する。

【0159】

また、信号処理部１５の位相差データ生成部１７は、図２３に示したように、各画像データＤＴ１、ＤＴ３に基づいて、所定の画像処理を行うことにより、像面位相差を示す位相差データＤＦを生成する。すなわち、画像データＤＴ１は、複数の画素ペア９０における左に配置された受光画素Ｐでの画素値Ｖを有し、画像データＤＴ３は、複数の画素ペア９０における右に配置された受光画素Ｐでの画素値Ｖを有する。よって、位相差データ生成部１７は、各画像データＤＴ１、ＤＴ３に基づいて、位相差データＤＦを生成することができる。

【0160】

位相差データ生成部１７は、画像データ生成部１６と同様に、各画像データＤＴ１、ＤＴ３に基づいて、画素値Ｖの再配置を行うことにより、位相差データＤＦを生成する。すなわち、各画像データＤＴ１、ＤＴ３では、３６個の受光画素Ｐに対して１８個の割合で、画素ペア９０に係る左右の画素値Ｖを含む。よって、位相差データ生成部１７は、３６個の受光画素Ｐに対して１６個の割合で、画素ペア９０に係る左右の画素値Ｖを含むように、画素値Ｖの再配置を行う。これにより、位相差データ生成部１７は、画像データ生成部１６が生成した画像データＤＰに対応した位相差データＤＦを生成することができる。

【0161】

＜１－８．撮像モードＭＣ（第３の撮像モード）＞
本実施形態に係る撮像モードＭＣについて図２８から図３５を参照して説明する。

【0162】

図２８は、本実施形態に係る撮像モードＭＣにおける撮像装置１の動作例を示す図である。図２９は、図２８に示した動作をより具体的に示す図である。図２８および図２９において、“〇”で示した受光画素Ｐは、読出動作の対象となる受光画素Ｐを示す。

【0163】

画素ブロック１００Ｇｒでは、図２９（Ａ）に示したように、撮像装置１は、画素ブロック１００Ｇｒの１０個の受光画素ＰＧｒのうちの１つの受光画素ＰＧｒを読出動作の対象とし、この受光画素ＰＧｒの位置における画素値ＶＧｒ１を算出する。

【0164】

図３０は、本実施形態に係る撮像装置１における読出動作の一例を示す図である。図３０において、（Ａ）は制御信号ＳＳＥＬの波形を示し、（Ｂ）は制御信号ＳＲＳＴの波形を示し、（Ｃ）は読出対象である受光画素ＰＧｒに供給される制御信号ＳＴＲＧの波形を示し、（Ｄ）は制御信号ＡＺの波形を示し、（Ｅ）は参照信号ＲＡＭＰの波形を示し、（Ｆ）は信号ＳＩＧの波形を示し、（Ｇ）は信号ＣＰの波形を示す。この読出動作は、各撮像モードＭＡ、ＭＢにおける読出動作（図１９参照）において、タイミングｔ２１～ｔ２６の動作を省いたものである。このようにして、読出部２０は、カウント値ＣＮＴＰ，ＣＮＴＤ１を含む画像信号Ｓpic0を信号処理部１５に供給する。信号処理部１５は、例えば画像信号Ｓpic0に含まれるカウント値ＣＮＴＰ，ＣＮＴＤ１に基づいて、相関２重サンプリングの原理を利用して、画素値ＶＧｒ１を生成する。具体的には、信号処理部１５は、例えば、カウント値ＣＮＴＤ１からカウント値ＣＮＴＰを減算することにより、画素値ＶＧｒ１を生成する。

【0165】

同様に、画素ブロック１００Ｒでは、図２９（Ａ）に示したように、撮像装置１は、画素ブロック１００Ｒの８個の受光画素ＰＲのうちの１つの受光画素ＰＲを読出動作の対象とし、この受光画素ＰＲの位置における画素値ＶＲ１を算出する。

【0166】

同様に、画素ブロック１００Ｂでは、図２９（Ａ）に示したように、撮像装置１は、画素ブロック１００Ｂの８個の受光画素ＰＢのうちの１つの受光画素ＰＢを読出動作の対象とし、この受光画素ＰＢの位置における画素値ＶＢ１を算出する。

【0167】

同様に、画素ブロック１００Ｇｂでは、図２９（Ａ）に示したように、撮像装置１は、画素ブロック１００Ｇｂの１０個の受光画素ＰＧｂのうちの１つの受光画素ＰＧｂを読出動作の対象とし、この受光画素ＰＧｂにおける画素値ＶＧｂ１を算出する。

【0168】

撮像装置１は、その後、図２９（Ｂ）～図２９（Ｌ）の動作を行う。このようにして、撮像装置１は、各画素値ＶＧｒ１、ＶＲ１、ＶＢ１、ＶＧｂ１を含む画像データＤＴ１（図２８参照）を生成する。

【0169】

図３１は、本実施形態に係る撮像モードＭＣにおける、信号処理部１５の画像処理の一例を示す図である。

【0170】

信号処理部１５の画像データ生成部１６は、画像データＤＴ１に基づいて、所定の画像処理を行うことにより、撮像画像を示す画像データＤＰ（図１７（Ｃ）参照）を生成する。この所定の画像処理は、画素値Ｖの修正を行うとともに画素値Ｖの再配置を行うリモザイク処理を含む。

【0171】

図３２は、本実施形態に係る撮像モードＭＣにおけるリモザイク処理の一例を示す図である。図３２において、（Ａ）は画像データＤＴ１を示し、（Ｂ）はリモザイク処理の前後の画素値Ｖの位置を示し、（Ｃ）は画像データＤＴ１に基づいてリモザイク処理により生成された画像データＤＴ４を示す。図３２（Ｂ）において、“〇”は、画像データＤＴ１における画素値Ｖの位置を示し、“□”は、画像データＤＴ４における画素値Ｖの位置を示している。

【0172】

図３３は、本実施形態に係る撮像モードＭＣにおける、画素ブロック１００Ｒについてのリモザイク処理を示す図である。図３４は、本実施形態に係る撮像モードＭＣにおける、各画素ブロック１００Ｇｒ、１００Ｇｂについてのリモザイク処理を示す図である。図３５は、本実施形態に係る撮像モードＭＣにおける、画素ブロック１００Ｂについてのリモザイク処理を示す図である。図３３～図３５において、（Ａ）は画像データＤＴ１を示し、（Ｂ）はリモザイク処理により生成された画像データＤＴ４を示す。

【0173】

画像データＤＴ４では、４つの画素値ＶＧｒ４、ＶＲ４、ＶＢ４、ＶＧｂ４がベイヤー配列により配列される。画像データ生成部１６は、画像データＤＴ１における画素値Ｖの修正を行うとともに画素値Ｖの再配置を行うことにより、このような画像データＤＴ４を生成する。

【0174】

具体的には、画像データ生成部１６は、図３３に示したように、画像データＤＴ１における複数の画素値ＶＲ１に基づいて、例えば、補完処理を行うことにより、一面にわたる画素値Ｖを算出し、その一面にわたる画素値Ｖに基づいて、画素値ＶＲ４を生成する。同様に、画像データ生成部１６は、図３４に示したように、画像データＤＴ１における複数の画素値ＶＧｒ１，ＶＧｂ１に基づいて、例えば、補完処理を行うことにより、一面にわたる画素値Ｖを算出し、その一面にわたる画素値Ｖに基づいて、画素値ＶＧｒ４，ＶＧｂ４を生成する。画像データ生成部１６は、図３５に示したように、画像データＤＴ１における複数の画素値ＶＢ１に基づいて、例えば、補完処理を行うことにより、一面にわたる画素値Ｖを算出し、その一面にわたる画素値Ｖに基づいて、画素値ＶＢ４を生成する。

【0175】

このようにして、画像データ生成部１６は、図３２（Ａ）に示した画像データＤＴ１に基づいて、図３２（Ｃ）に示した画像データＤＴ４を生成する。そして、画像データ生成部１６は、この画像データＤＴ４に基づいて、所定の画像処理を行うことにより、撮像画像を示す画像データＤＰ（図１７（Ｃ）参照）を生成する。

【0176】

また、信号処理部１５の位相差データ生成部１７は、図３１に示したように、画像データＤＴ１に基づいて、所定の画像処理を行うことにより、像面位相差を示す位相差データＤＦを生成する。すなわち、画像データＤＴ１は、複数の画素ペア９０における左に配置された受光画素Ｐでの画素値Ｖを有する画像データ（画像データＤＴ１１）と、複数の画素ペア９０における右に配置された受光画素Ｐでの画素値Ｖを有する画像データ（画像データＤＴ１２）とを含む。よって、位相差データ生成部１７は、この画像データＤＴ１（各画像データＤＴ１１、ＤＴ１２）に基づいて、位相差データＤＦを生成することができる。

【0177】

このように、撮像装置１では、それぞれが、互いに同じ色のカラーフィルタ１３１を含む複数の受光画素Ｐを有する画素ブロック１００が複数設けられている。複数の受光画素Ｐは、２つの受光画素Ｐをそれぞれ含む複数の画素ペア９０に区分されている。そして、これらの複数の画素ペア９０のそれぞれに対応する位置に複数のレンズ１０１が設けられている。これにより、撮像装置１では、画素アレイ部１１の全面にわたり、高い解像度で位相差データＤＦを生成することができる。よって、例えば、このような撮像装置１が搭載されたカメラでは、例えば、様々なズーム倍率において、精度が高いオートフォーカスを実現することができる。その結果、撮像装置１では、画質を高めることができる。

【0178】

また、撮像装置１では、ある画素ブロック１００における複数の受光画素Ｐの数が、他のある画素ブロック１００における複数の受光画素Ｐの数よりも多く設定されている。具体的には、例えば、画素ブロック１００Ｇｒにおける受光画素ＰＧｒの数および画素ブロック１００Ｇｂにおける受光画素ＰＧｂの数が、画素ブロック１００Ｒにおける受光画素ＰＲの数および画素ブロック１００Ｂにおける受光画素ＰＢの数よりも多く設定されている。これにより、例えば、緑色の受光感度を高めることができ、撮像画像の画質を高めることができる。

【0179】

また、撮像装置１では、３つの撮像モードＭＡ、ＭＢ、ＭＣを設け、各撮像モードＭＢ、ＭＣにおいてリモザイク処理が実行される。これにより、撮像装置１では、例えば、撮像モードＭＢにおけるリモザイク処理により、撮像モードＭＢにおける有効画素数を調整し、ズーム倍率を変更した場合における有効画素数の変化を低減することが可能になるので、撮像画像の画質の変化を抑えることができる。

【0180】

＜２．変形例＞
本実施形態に係る変形例１から変形例５について図３６から図４２を参照して説明する。

【0181】

＜２－１．変形例１＞
図３６は、本実施形態の変形例１に係る画素アレイ部１１におけるレンズ１０１ごとの屈折率を説明するための平面図である。

【0182】

図３６に示すように、色ごとにレンズ領域１０１ａ又はレンズ領域１０１ｂの屈折率が異なっていてもよい。つまり、前述の説明では、レンズ１０１の高屈折材料又は低屈折材料は色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に関係なく同じであるが、色ごとに異なっていてもよい。色ごとに同色間感度差の程度が異なることがあるため（図９参照）、色ごとにレンズ領域１０１ａ及びレンズ領域１０１ｂの一方又は両方の屈折率が異なっていてもよい。例えば、赤色（Ｒ）又は青色（Ｂ）の各受光画素Ｐにおいて、高屈折材料又は低屈折材料は異なってもよい。

【0183】

図３６の例では、レンズ１０１を形成する材料として、高屈折材料が３種類であり、低屈折材料が４種類である７種類の材料が用いられる。レンズ領域１０１ａが３種類の高屈折材料のいずれかにより形成され、レンズ領域１０１ｂが４種類の高屈折材料のいずれかにより形成される。なお、高屈折材料および低屈折材料のそれぞれの種類はもっと多くてもよい。

【0184】

例えば、赤色（Ｒ）の受光画素Ｐに接する緑色（Ｇ）の受光画素Ｐと、青色（Ｂ）に接する緑色（Ｇ）の受光画素Ｐとで、同じ屈折率の高屈折材料又は低屈折材料を用いることがあるが、赤色（Ｒ）の受光画素Ｐに接する緑色（Ｇ）の受光画素Ｐと、青色（Ｂ）に接する緑色（Ｇ）の受光画素Ｐとで、隣接するカラーフィルタ１３１から受ける影響が異なるため、それらの各受光画素Ｐにおいて、異なる屈折率の高屈折材料又は低屈折材料を用いてもよい。

【0185】

変形例１によれば、レンズ領域１０１ａおよびレンズ領域１０１ｂのそれぞれの屈折率の調整に加え、色ごとにレンズ領域１０１ａ又はレンズ領域１０１ｂの屈折率を変えることで、感度の補正を正確に行うことが可能になるので、画質の向上を実現することができる。

【0186】

＜２－２．変形例２＞
図３７は、本実施形態の変形例１に係る画素アレイ部１１におけるレンズ１０１ごとの屈折率を説明するための平面図である。

【0187】

図３７に示すように、同色間感度差を生じない画素ペア９０には、色ごとに屈折率が異なるレンズ１０１が設けられている。図３７の例では、同色間感度差を生じない赤色（Ｒ）の画素ペア９０に対するレンズ１０１は、左斜めの線により塗り潰されており、同色間感度差を生じない緑色（Ｇ）の画素ペア９０に対するレンズ１０１は、右斜めの線により塗り潰されており、同色間感度差を生じない青色（Ｂ）の画素ペア９０に対するレンズ１０１は、塗り潰されていない。

【0188】

つまり、前述の説明では、同色間感度差を生じない画素ペア９０に対するレンズ１０１として、色に関係なく屈折率が同じレンズを使っていたが、色ごとの各画素ペア９０のそれぞれの感度差を合わせるために屈折率が異なるレンズを用いてもよい。ただし、Ｇｒ及びＧｂでは、同色間感度差を生じないレンズ１０１として、屈折率が同じレンズを用いることが望ましい。

【0189】

変形例２によれば、レンズ領域１０１ａおよびレンズ領域１０１ｂのそれぞれの屈折率の調整に加え、同色間感度差を生じない画素ペア９０に対するレンズ１０１の屈折率を色ごとに変えることで、感度の補正を正確に行うことが可能になるので、画質の向上を実現することができる。

【0190】

＜２－３．変形例３＞
図３８は、本実施形態の変形例３に係る画素アレイ部１１におけるレンズ１０１ごとの屈折率を説明するための平面図である。図３９は、本実施形態の変形例３に係る画素アレイ部１１の断面構造例を示す図である。なお、図３９は、図３８に示したＹ２－Ｙ２線に対応する断面を表している。

【0191】

図３８および図３９に示すように、レンズ１０１のレンズ領域１０１ａ（高屈折領域）およびレンズ領域１０１ｂ（低屈折領域）の割合は、画素アレイ部１１に対するレンズ１０１の位置に応じて変わっている。つまり、レンズ領域１０１ａおよびレンズ領域１０１ｂのそれぞれの平面面積（平面視での面積）は、画素アレイ部１１に対するレンズ１０１の位置に応じて変わっている。

【0192】

図３８の例では、レンズ領域１０１ａの平面面積は、レンズ１０１が画角外周に位置するほど大きくなる。逆に、レンズ領域１０１ｂの平面面積は、レンズ１０１が画角外周に位置するほど小さくなる。なお、レンズ１０１が画角中央付近に位置する場合には、レンズ領域１０１ａおよびレンズ領域１０１ｂのそれぞれの平面面積は同じである。

【0193】

変形例３によれば、レンズ領域１０１ａおよびレンズ領域１０１ｂのそれぞれの屈折率の調整に加え、レンズ領域１０１ａ（高屈折領域）およびレンズ領域１０１ｂ（低屈折領域）の割合を、画素アレイ部１１に対するレンズ１０１の位置に応じて変えることで、感度の補正を正確に行うことが可能になるので、画質の向上を実現することができる。

【0194】

＜２－４．変形例４＞
図４０は、本実施形態の変形例４に係る画素アレイ部１１におけるレンズ１０１ごとの屈折率を説明するための平面図である。

【0195】

図４０に示すように、レンズ１０１のレンズ領域１０１ａ（高屈折領域）およびレンズ領域１０１ｂ（低屈折領域）の平面分割パターン（平面視での分割パターン）は、画素アレイ部１１に対するレンズ１０１の位置に応じて変わっている。つまり、レンズ領域１０１ａおよびレンズ領域１０１ｂの平面形状は、画素アレイ部１１に対するレンズ１０１の位置に応じて変わっている。なお、前述の変形例４と同様、例えば、レンズ領域１０１ａの平面面積は、レンズ１０１が画角外周に位置するほど大きくなる。

【0196】

図４０の例では、レンズ１０１が画角外周（画角の外側）に位置するにつれて、平面分割パターンが変わる。例えば、レンズ１０１が画角の四隅に位置するにつれて斜入射の影響が強まるため、レンズ１０１を縦に分割するのではなく、例えば、時計の針の位置によりレンズ１０１を分割してもよい。図４０の例では、四隅側に位置するレンズ１０１において、レンズ領域１０１ｂ（低屈折領域）の平面形状は、扇形になっているが、これに限定されるものではなく、画素アレイ部１１に対するレンズ１０１の位置に応じて適宜変更されてもよく、また、扇形の平面面積も画素アレイ部１１に対するレンズ１０１の位置に応じて適宜変更されてもよい。

【0197】

変形例４によれば、レンズ領域１０１ａおよびレンズ領域１０１ｂのそれぞれの屈折率の調整に加え、レンズ領域１０１ａ（高屈折領域）およびレンズ領域１０１ｂ（低屈折領域）の平面分割パターンを、画素アレイ部１１に対するレンズ１０１の位置に応じて変えることで、感度の補正を正確に行うことが可能になるので、画質の向上を実現することができる。

【0198】

＜２－５．変形例５＞
図４１は、本実施形態の変形例５に係る画素アレイ部１１における所望のレンズ１０１の位置を示す平面図である。図４２は、本実施形態の変形例５に係る所望のレンズ１０１の屈折率を説明するための図である。

【0199】

図４１に示すように、所望の画素ペア９０（図４１中のＡ１の受光画素ＰＧｒおよびＡ２の受光画素ＰＧｒ）に辺で接する受光画素Ｐ（図４１中の６画素ａ～ｆ）ごとに、その所望の画素ペア９０が受ける感度の影響が異なることがある。なお、画素ペア９０に斜め方向に接する受光画素Ｐは、点で接するため非該当である。図４１の例では、画素ａは受光画素ＰＢであり、画素ｂは受光画素ＰＧｂであり、画素ｃは受光画素ＰＧｒであり、画素ｄは受光画素ＰＲであり、画素ｅは受光画素ＰＧｒであり、画素ｆは受光画素ＰＲである。

【0200】

このような場合には、図４２に示すように、１つのレンズ１０１は、平面視での６分割パターンにより分割される。図４２の例では、レンズ１０１は、放射状に６分割されており、６分割の各領域ａ～ｆを有する。領域ａは低屈折率のレンズ領域１０１ｂであり、各領域ｂ、ｃ、ｅは中屈折率のレンズ領域１０１ｃであり、各領域ｄ、ｆは高屈折率のレンズ領域１０１ａである。高屈折率のレンズ領域１０１ａの屈折率は、低屈折率のレンズ領域１０１ｂおよび中屈折率のレンズ領域１０１ｃのそれぞれの屈折率よりも高く、中屈折率のレンズ領域１０１ｃの屈折率は、低屈折率のレンズ領域１０１ｂの屈折率よりも高い。

【0201】

変形例５によれば、１つのレンズ１０１を６分割することで、所望の画素ペア９０に接する受光画素Ｐの感度に応じてレンズ材料を組み合わせることが可能になる。これにより、各画素ペア９０のそれぞれの受光画素Ｐが周囲の受光画素Ｐから受ける影響を考慮してレンズ１０１の設計を行うことができる。

【0202】

なお、レンズ１０１の分割数は、６分割以外にも、４分割や８分割、あるいは、３分割や５分割であってもよい。つまり、画素ペア９０に対するレンズ１０１は、高屈折率と低屈折率の二つの領域に分割される以外にも、画素ペア９０に隣接する受光画素Ｐの色（受光画素Ｐのカラーフィルタ１３１の屈折率）に応じて、屈折率が異なる三つ以上の領域に分割されてもよい。

【0203】

＜３．作用・効果＞
以上説明したように、本実施形態に係る撮像装置１は、カラーフィルタ１３１をそれぞれ含む複数の画素（受光画素Ｐ）を有する画素アレイ部１１を備え、複数の画素は、同色のカラーフィルタ１３１をそれぞれ有する第１の画素および第２の画素を含み、画素アレイ部１１は、第１の画素および第２の画素に共通に設けられたレンズ１０１を有し、レンズ１０１は、第１の画素に対応する第１のレンズ領域（例えば、レンズ領域１０１ａ）と、第２の画素に対応する第２のレンズ領域（例えば、レンズ領域１０１ｂ）とを有し、第１のレンズ領域および第２のレンズ領域のそれぞれの屈折率は、異なっている（図３や図１０など参照）。これにより、第１の画素および第２の画素の感度の補正を行い、第１の画素および第２の画素の同色間感度差を抑えることが可能になるので、画質の向上を実現することができる。

【0204】

また、第１のレンズ領域および第２のレンズ領域のそれぞれの平面面積は、同じであってもよい（図１０や図３６、図３７など参照）。これにより、第１の画素および第２の画素の感度の補正を適切に行うことが可能になるので、第１の画素および第２の画素の同色間感度差を確実に抑えることができる。

【0205】

また、第１のレンズ領域および第２のレンズ領域のそれぞれの平面面積は、異なっていてもよい（図３８から図４０参照）。これにより、第１の画素および第２の画素の感度の補正を適切に行うことが可能になるので、第１の画素および第２の画素の同色間感度差を確実に抑えることができる。

【0206】

また、第１のレンズ領域および第２のレンズ領域のそれぞれの平面面積は、画素アレイ部１１に対するレンズ１０１の位置に応じて変えられていてもよい（図３８から図４０参照）。これにより、第１の画素および第２の画素の感度の補正を適切に行うことが可能になるので、第１の画素および第２の画素の同色間感度差を確実に抑えることができる。

【0207】

また、第１のレンズ領域の屈折率は、第２のレンズ領域の屈折率よりも高く、第１のレンズ領域の平面面積は、レンズ１０１が画素アレイ部１１の外周側に位置するほど大きくなってもよい（図３８から図４０参照）。これにより、画素アレイ部１１の画角に応じて、第１の画素および第２の画素の感度の補正を適切に行うことが可能になるので、第１の画素および第２の画素の同色間感度差を確実に抑えることができる。

【0208】

また、第１のレンズ領域および第２のレンズ領域のそれぞれの平面形状は、同じであってもよい（図１０や図３６、図３７など参照）。これにより、第１の画素および第２の画素の感度の補正を適切に行うことが可能になるので、第１の画素および第２の画素の同色間感度差を確実に抑えることができる。

【0209】

また、第１のレンズ領域および第２のレンズ領域のそれぞれの平面形状は、異なっていてもよい（図３８から図４０参照）。これにより、第１の画素および第２の画素の感度の補正を適切に行うことが可能になるので、第１の画素および第２の画素の同色間感度差を確実に抑えることができる。

【0210】

また、第１のレンズ領域および第２のレンズ領域のそれぞれの平面形状は、画素アレイ部１１に対するレンズ１０１の位置に応じて変えられていてもよい（図４０参照）。これにより、画素アレイ部１１の画角に応じて、第１の画素および第２の画素の感度の補正を適切に行うことが可能になるので、第１の画素および第２の画素の同色間感度差を確実に抑えることができる。

【0211】

また、レンズ１０１は、第１のレンズ領域および第２のレンズ領域を含む複数のレンズ領域（例えば、レンズ領域１０１ａ、レンズ領域１０１ｂ及びレンズ領域１０１ｃ）を有し、複数のレンズ領域のいずれか三つ以上の屈折率は、異なっていてもよい（図４１および図４２参照）。これにより、第１の画素および第２の画素の感度の補正をより適切に行うことが可能になるので、第１の画素および第２の画素の同色間感度差を確実に抑えることができる。

【0212】

また、複数のレンズ領域は、複数の画素のうち第１の画素および第２の画素の周囲に存在する複数の画素の配置に応じて設けられていてもよい（図４１および図４２参照）。これにより、第１の画素および第２の画素の感度の補正をより適切に行うことが可能になるので、第１の画素および第２の画素の同色間感度差を確実に抑えることができる。

【0213】

また、複数のレンズ領域は、平面視でレンズが放射状に分けられるように区分されていてもよい（図４２参照）。これにより、第１の画素および第２の画素の感度の補正をより適切に行うことが可能になるので、第１の画素および第２の画素の同色間感度差を確実に抑えることができる。

【0214】

また、レンズ１０１は、屈折率が異なる複数の材料により形成されていてもよい。これにより、屈折率が異なる第１のレンズ領域１０１ａおよび第２のレンズ領域１０１ｂを有するレンズ１０１を容易に製造することができる。

【0215】

また、複数の材料は、異なる組成比の材料を含んでもよい。これにより、屈折率が異なる第１のレンズ領域１０１ａおよび第２のレンズ領域１０１ｂを有するレンズ１０１を容易に製造することができる。

【0216】

また、第１の画素および第２の画素は、隣接してもよい。これにより、第１の画素および第２の画素が隣接する画素ペア９０において、第１の画素および第２の画素の感度の補正をより適切に行うことが可能になるので、第１の画素および第２の画素の同色間感度差を確実に抑えることができる。

【0217】

また、複数の画素は、ＤＯＢＣ（Deca-Octa Bayer Coding）で配置されていてもよい。画素配列がＤＯＢＣである場合において、第１の画素および第２の画素の感度の補正を行い、第１の画素および第２の画素の同色間感度差を抑えることが可能になるので、画質の向上を実現することができる。

【0218】

また、第１の画素および第２の画素は、同色間感度差を有し、第１のレンズ領域および第２のレンズ領域のそれぞれの屈折率は、同色間感度差を抑えるように設定されていてもよい。このような場合においても、第１の画素および第２の画素の感度の補正を行い、第１の画素および第２の画素の同色間感度差を抑えることが可能になるので、画質の向上を実現することができる。

【0219】

また、複数の画素は、同色のカラーフィルタ１３１をそれぞれ有する第３の画素および第４の画素を含み、画素アレイ部１１は、第３の画素および第４の画素に共通に設けられた第２のレンズ（例えば、レンズ１０１）を有し、第２のレンズは、第３の画素に対応する第３のレンズ領域（例えば、レンズ領域１０１ａ）と、第４の画素に対応する第４のレンズ領域（例えば、レンズ領域１０１ｂ）とを有し、第１のレンズ領域、第２のレンズ領域、第３のレンズ領域および第４のレンズ領域のそれぞれの屈折率は、異なっていてもよい（図３６参照）。これにより、第１のレンズ領域、第２のレンズ領域、第３のレンズ領域および第４のレンズ領域のそれぞれの屈折率を変えることで、感度の補正を正確に行うことが可能になるので、画質の向上を実現することができる。

【0220】

また、複数の画素は、同色のカラーフィルタ１３１をそれぞれ有する一対の画素をそれぞれ有する複数の画素ペア９０を含み、画素アレイ部１１は、画素ペア９０ごとに設けられた複数のレンズ１０１を有し、複数のレンズ１０１のそれぞれの屈折率は、同色のカラーフィルタ１３１ごとに異なっていてもよい（図３７参照）。これにより、同色間感度差を生じない画素ペア９０に対するレンズ１０１の屈折率を色ごとに変えることで、感度の補正を正確に行うことが可能になるので、画質の向上を実現することができる。

【0221】

＜４．他の実施形態＞
上述した実施形態（実施例、変形例）に係る構成は、上記の実施形態以外にも種々の異なる形態にて実施されてもよい。例えば、構成は、上述した例に限らず、種々の態様であってもよい。また、例えば、上記文書中や図面中で示した構成、処理手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

【0222】

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。

【0223】

また、上述した実施形態（実施例、変形例）は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、他の効果があってもよい。

【0224】

＜５．適用例＞
本実施形態（変形例も含む）に係る撮像装置１の適用例について図４３を参照して説明する。図４３は、本実施形態に係る撮像装置１を使用する適用例を示す図である。

【0225】

上述した撮像装置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。例えば、前述の撮像装置１は、図４３に示すように、「デジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞用に供される画像を撮影する装置」、「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、交通用に供される装置」、「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、ＴＶ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」、「内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケア用に供される装置」、「防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティ用に供される装置」、「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、美容用に供される装置」、「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、スポーツ用に供される装置」、「畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業用に供される装置」等に用いられる。

【0226】

なお、本開示に係る技術は、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、建設機械、農業機械（トラクター）などのいずれかの種類の移動体に搭載される電子機器として実現されてもよい。また、例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムや顕微鏡手術システムなどに搭載される電子機器として実現されてもよい。

【0227】

＜５－１．撮像装置＞
適用例に係る撮像装置３００について図４４を参照して説明する。図４４は、適用例に係る撮像装置３００の構成例を示す図である。この撮像装置３００は、前述の撮像装置１を適用した電子機器の一例である。撮像装置３００としては、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、撮像機能を有するスマートフォンや携帯電話機等の電子機器が挙げられる。

【0228】

図４４に示すように、撮像装置３００は、光学系３０１、シャッタ装置３０２、撮像素子（固体撮像装置）３０３、制御回路（駆動回路）３０４、信号処理回路３０５、モニタ３０６及びメモリ３０７を備える。この撮像装置３００は、静止画像および動画像を撮像可能である。

【0229】

光学系３０１は、１枚または複数枚のレンズを有する。この光学系３０１は、被写体からの光（入射光）を撮像素子３０３に導き、撮像素子３０３の受光面に結像させる。

【0230】

シャッタ装置３０２は、光学系３０１および撮像素子３０３の間に配置される。このシャッタ装置３０２は、制御回路３０４の制御に従って、撮像素子３０３への光照射期間および遮光期間を制御する。

【0231】

撮像素子３０３は、光学系３０１およびシャッタ装置３０２を介して受光面に結像される光に応じて、一定期間、信号電荷を蓄積する。撮像素子３０３に蓄積された信号電荷は、制御回路３０４から供給される駆動信号（タイミング信号）に従って転送される。撮像素子３０３としては、例えば、前述の撮像装置１が用いられる。

【0232】

制御回路３０４は、撮像素子３０３の転送動作およびシャッタ装置３０２のシャッタ動作を制御する駆動信号を出力して、撮像素子３０３およびシャッタ装置３０２を駆動する。

【0233】

信号処理回路３０５は、撮像素子３０３から出力された信号電荷に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路３０５が信号処理を施すことにより得られた画像（画像データ）は、モニタ３０６に供給され、また、メモリ３０７に供給される。

【0234】

モニタ３０６は、信号処理回路３０５から供給された画像データに基づき、撮像素子３０３により撮像された動画又は静止画を表示する。モニタ３０６としては、例えば、液晶パネルや有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル等のパネル型表示装置が用いられる。

【0235】

メモリ３０７は、信号処理回路３０５から供給された画像データ、すなわち、撮像素子３０３により撮像された動画又は静止画の画像データを記憶する。

【0236】

このように構成されている撮像装置３００においても、前述の撮像装置１を撮像素子３０３に適用することにより、画質の向上を実現することができる。

【0237】

＜５－２．測距装置＞
適用例に係る測距装置４００について図４５を参照して説明する。図４５は、適用例に係る測距装置４００の構成例を示す図である。この測距装置４００は、前述の撮像装置１を適用した電子機器の一例である。

【0238】

図４５に示すように、測距装置（距離画像センサ）４００は、光源部４０１と、光学系４０２と、撮像素子（固体撮像装置）４０３、制御回路（駆動回路）４０４、信号処理回路４０５、モニタ４０６及びメモリ４０７を備える。この測距装置４００は、光源部４０１から被写体に向かって投光し、被写体の表面で反射された光（変調光やパルス光）を受光することにより、被写体までの距離に応じた距離画像を取得することができる。

【0239】

光源部４０１は、被写体に向かって投光する。光源部４０１としては、例えば、面光源としてレーザ光を射出する垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）アレイや、レーザダイオードをライン上に配列したレーザダイオードアレイが用いられる。なお、レーザダイオードアレイは、所定の駆動部（不図示）によって支持され、レーザダイオードの配列方向に垂直の方向にスキャンされる。

【0240】

光学系４０２は、１枚または複数枚のレンズを有する。この光学系４０２は、被写体からの光（入射光）を撮像素子４０３に導き、撮像素子４０３の受光面（センサ部）に結像させる。

【0241】

撮像素子４０３は、光学系４０２を介して受光面に結像される光に応じて、信号電荷を蓄積する。この撮像素子４０３から出力される受光信号（APD OUT）から求められる距離を示す距離信号が信号処理回路４０５に供給される。撮像素子４０３としては、例えば、前述の撮像装置１が用いられる。

【0242】

制御回路４０４は、光源部４０１や撮像素子４０３等の動作を制御する駆動信号（制御信号）を出力し、光源部４０１や撮像素子４０３等を駆動する。

【0243】

信号処理回路４０５は、撮像素子４０３から供給された距離信号に対して各種の信号処理を施す。例えば、信号処理回路４０５は、距離信号に基づいて距離画像を構築する画像処理（例えば、ヒストグラム処理やピーク検出処理等）を行う。信号処理回路４０５が信号処理を施すことにより得られた画像（画像データ）は、モニタ４０６に供給され、また、メモリ４０７に供給される。

【0244】

モニタ４０６は、信号処理回路４０５から供給された画像データに基づき、撮像素子３０３により撮像された距離画像を表示する。モニタ４０６としては、例えば、液晶パネルや有機ＥＬパネル等のパネル型表示装置が用いられる。

【0245】

メモリ４０７は、信号処理回路４０５から供給された画像データ、すなわち、撮像素子３０３により撮像された距離画像の画像データを記憶する。

【0246】

このように構成されている測距装置４００においても、前述の撮像装置１を撮像素子４０３に適用することにより、画質の向上を実現することができる。

【0247】

上述のように、本実施形態に係る撮像装置１は、各種の電子機器に実装されることが可能である。例えば、前述の撮像装置１は、撮像装置３００や測距装置４００の他にも、ノートＰＣ（Personal Computer）、モバイル機器（例えば、スマートフォンやタブレットＰＣ等）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ウェアラブルデバイス、ゲーム機器、音楽機器など、各種の電子機器に搭載されてもよい。

【0248】

＜６．付記＞
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
カラーフィルタをそれぞれ含む複数の画素を有する画素アレイ部を備え、
前記複数の画素は、同色のカラーフィルタをそれぞれ有する第１の画素および第２の画素を含み、
前記画素アレイ部は、前記第１の画素および前記第２の画素に共通に設けられたレンズを有し、
前記レンズは、前記第１の画素に対応する第１のレンズ領域と、前記第２の画素に対応する第２のレンズ領域とを有し、
前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの屈折率は、異なっている、
撮像装置。
（２）
前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの平面面積は、同じである、
前記（１）に記載の撮像装置。
（３）
前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの平面面積は、異なっている、
前記（１）に記載の撮像装置。
（４）
前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの平面面積は、前記画素アレイ部に対する前記レンズの位置に応じて変えられている、
前記（１）から（３）のいずれか一つに記載の撮像装置。
（５）
前記第１のレンズ領域の屈折率は、前記第２のレンズ領域の屈折率よりも高く、
前記第１のレンズ領域の平面面積は、前記レンズが前記画素アレイ部の外周側に位置するほど大きくなる、
前記（４）に記載の撮像装置。
（６）
前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの平面形状は、同じである、
前記（１）から（５）のいずれか一つに記載の撮像装置。
（７）
前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの平面形状は、異なっている、
前記（１）から（５）のいずれか一つに記載の撮像装置。
（８）
前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの平面形状は、前記画素アレイ部に対する前記レンズの位置に応じて変えられている、
前記（１）から（７）に記載の撮像装置。
（９）
前記レンズは、前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域を含む複数のレンズ領域を有し、
前記複数のレンズ領域のいずれか三つ以上の屈折率は、異なっている、
前記（１）から（８）のいずれか一つに記載の撮像装置。
（１０）
前記複数のレンズ領域は、前記複数の画素のうち前記第１の画素および前記第２の画素の周囲に存在する複数の画素の配置に応じて設けられている、
前記（９）に記載の撮像装置。
（１１）
前記複数のレンズ領域は、平面視で前記レンズが放射状に分けられるように区分されている、
前記（９）または（１０）に記載の撮像装置。
（１２）
前記レンズは、屈折率が異なる複数の材料により形成されている、
前記（１）から（１１）のいずれか一つに記載の撮像装置。
（１３）
前記複数の材料は、異なる組成比の材料を含む、
前記（１２）に記載の撮像装置。
（１４）
前記第１の画素および前記第２の画素は、隣接する、
前記（１）から（１３）のいずれか一つに記載の撮像装置。
（１５）
前記複数の画素は、ＤＯＢＣ（Deca-Octa Bayer Coding）で配置されている、
前記（１）から（１４）のいずれか一つに記載の撮像装置。
（１６）
前記第１の画素および前記第２の画素は、同色間感度差を有し、
前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの屈折率は、前記同色間感度差を抑えるように設定されている、
前記（１）から（１５）のいずれか一つに記載の撮像装置。
（１７）
前記複数の画素は、同色のカラーフィルタをそれぞれ有する第３の画素および第４の画素を含み、
前記画素アレイ部は、前記第３の画素および前記第４の画素に共通に設けられた第２のレンズを有し、
前記第２のレンズは、前記第３の画素に対応する第３のレンズ領域と、前記第４の画素に対応する第４のレンズ領域とを有し、
前記第１のレンズ領域、前記第２のレンズ領域、前記第３のレンズ領域および前記第４のレンズ領域のそれぞれの屈折率は、異なっている、
前記（１）から（１６）のいずれか一つに記載の撮像装置。
（１８）
前記複数の画素は、同色のカラーフィルタをそれぞれ有する一対の画素をそれぞれ有する複数の画素ペアを含み、
前記画素アレイ部は、前記画素ペアごとに設けられた複数のレンズを有し、
前記複数のレンズのそれぞれの屈折率は、前記同色のカラーフィルタごとに異なっている、
前記（１）から（１７）のいずれか一つに記載の撮像装置。
（１９）
撮像装置を備え、
前記撮像装置は、
カラーフィルタをそれぞれ含む複数の画素を有する画素アレイ部を備え、
前記複数の画素は、同色のカラーフィルタをそれぞれ有する第１の画素および第２の画素を含み、
前記画素アレイ部は、前記第１の画素および前記第２の画素に共通に設けられたレンズを有し、
前記レンズは、前記第１の画素に対応する第１のレンズ領域と、前記第２の画素に対応する第２のレンズ領域とを有し、
前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの屈折率は、異なっている、
電子機器。
（２０）
カラーフィルタをそれぞれ含む複数の画素を有する画素アレイ部を形成することを含み、
前記複数の画素は、同色のカラーフィルタをそれぞれ有する第１の画素および第２の画素を含み、
前記画素アレイ部は、前記第１の画素および前記第２の画素に共通に設けられたレンズを有し、
前記レンズは、前記第１の画素に対応する第１のレンズ領域と、前記第２の画素に対応する第２のレンズ領域とを有し、
前記第１のレンズ領域および前記第２のレンズ領域のそれぞれの屈折率は、異なっている、
撮像装置の製造方法。
（２１）
前記（１）から（１８）のいずれか一つに記載の撮像装置を備える、
電子機器。
（２２）
前記（１）から（１８）のいずれか一つに記載の撮像装置を製造する、
半導体装置の製造方法。

【符号の説明】

【0249】

１ 撮像装置
１１ 画素アレイ部
１２ 駆動部
１３ 参照信号生成部
１５ 信号処理部
１６ 画像データ生成部
１７ 位相差データ生成部
１８ 撮像制御部
２０ 読出部
２１ 定電流源
２２ 容量素子
２３ 容量素子
２４ 比較回路
２５ カウンタ
２６ ラッチ
２７ 転送制御部
９０ 画素ペア
１００ 画素ブロック
１００Ｒ 画素ブロック
１００Ｇｒ 画素ブロック
１００Ｇｂ 画素ブロック
１００Ｂ 画素ブロック
１０１ レンズ
１０１ａ レンズ領域
１０１ｂ レンズ領域
１０１ｃ レンズ領域
１１１ 半導体基板
１１１Ｓ１ 表面
１１１Ｓ２ 裏面
１１２ 受光部
１１３ 分離部
１２１ 多層配線層
１２２ 配線層
１２３ 配線層
１２４ 配線層
１２５ 配線層
１２６ 配線層
１２７ 配線層
１２８ 層間絶縁層
１３１ カラーフィルタ
１３２ 遮光膜
３００ 撮像装置
４００ 測距装置
Ｌ１ 光
Ｌ２ 光
Ｐ 受光画素
ＰＢ 受光画素
ＰＤ フォトダイオード
ＰＧｂ 受光画素
ＰＧｒ 受光画素
ＰＲ 受光画素
Ｕ 画素ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】