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JP2015018969A - 固体撮像装置および電子機器 - Google Patents

固体撮像装置および電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】画素信号の補正を極力避け、かつ、適切に象面位相差ＡＦを実行できるようにする。
【解決手段】画素アレイに配置される画素のそれぞれが有するクロストーク抑制機構について、前記画素アレイの有効領域の中で、一部の画素のクロストーク抑制機構が、他の画素のクロストーク抑制機構と異なっている。
【選択図】図２

Description

本技術は、固体撮像装置および電子機器に関し、特に、画素信号の補正を極力避け、かつ、適切に象面位相差ＡＦを実行できるようにする固体撮像装置および電子機器に関する。
近年のカメラでは、モデルの小型化とＡＦ（オートフォーカス）機能の保有を両立させるために、象面位相差ＡＦを採用している。
象面位相差ＡＦでは、フォトダイオード(ＰＤ)の開口部の上下左右一部を遮光した画素を画角内に複数配置し、それらの画素から位相差信号を取得することでＡＦを行う。
象面位相差ＡＦは、コントラストＡＦ方式に比べてＡＦ速度が速く、また、ＡＦ用の撮像素子を搭載する必要がないので、カメラの小型化および低コスト化に有効である。
この像面位相差ＡＦ画素(位相差画素とも称する)は、ＰＤ上を左右または上下に半分程度遮光した画素構造を有する。相差画素は、ペアに配置され(必ずしも隣接する必要はない)、それら２つの位相差画素が各々持つ異なる斜入射特性から1つの位相差信号を作り出している(例えば、特許文献１参照)。
特開２００９−１５７１９８号公報
しかしながら、従来の象面位相差ＡＦでは、位相差画素の感度は通常画素に比べ必ず小さく、出力信号は撮像には使えなかった。
そのため、従来は、位相差画素の画素位置に該当する画素信号を得るためには、欠陥補正が必要になっていた。
また、ＡＦ特性を高めるために位相差画素の密度を高めると、欠陥画素が目立ったり、回路規模が増大することが懸念される。さらに、位相差画素に隣接する通常画素においても上記遮光膜での反射によるクロストークが発生するため、クロストーク補正も必要であった。
本技術はこのような状況に鑑みて開示するものであり、画素信号の補正を極力避け、かつ、適切に象面位相差ＡＦを実行できるようにするものである。
本技術の第１の側面は、画素アレイに配置される画素のそれぞれが有するクロストーク抑制機構について、前記画素アレイの有効領域の中で、一部の画素のクロストーク抑制機構が、他の画素のクロストーク抑制機構と異なっている固体撮像装置である。
前記クロストーク抑制機構がＤＴＩであるようにすることができる。
前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素の周囲のＤＴＩが除去されているようにすることができる。
前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素の周囲にのみＤＴＩが設けられているようにすることができる。
前記クロストーク抑制機構が前記画素アレイに配置される画素に係るイオン注入量を調整することにより実現されるようにすることができる。
前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素の電子障壁に係るイオン注入量が、他の画素の電子障壁に係るイオン注入量より少ないようにすることができる。
前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素のセンサ領域に係るイオン注入量が、他の画素の電子障壁に係るイオン注入量より少ないようにすることができる。
前記クロストーク抑止機構がＯＢＢであり、前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素のＯＢＢが除去されているようにすることができる。
前記クロストーク抑止機構が導波路であり、前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素の導波路が除去されているようにすることができる。
前記クロストーク抑止機構がオンチップレンズであり、前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素のオンチップレンズの集光性が弱くなるように構成されているようにすることができる。
前記クロストーク抑止機構がカラーフィルタの配置により実現され、前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素のカラーフィルタのみが白色とされるようにすることができる。
前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、前記位相差画素のそれぞれに同色のカラーフィルタが配置されるようにすることができる。
前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、２次元行列状に配置された前記画素アレイの画素において、所定の画素の垂直方向に隣接する画素、および、前記所定の画素の水平方向に隣接する画素のそれぞれが位相差画素とされるようにすることができる。
前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、２次元行列状に配置された前記画素アレイの画素において、垂直方向に隣接する２つの画素、および、水平方向に隣接する２つの画素のそれぞれが位相差画素とされ、前記垂直方向に隣接する２つの画素と、前記水平方向に隣接する２つの画素とがＬ字型に配置されているようにすることができる。
本技術の第２の側面は、画素アレイに配置される画素のそれぞれが有するクロストーク抑制機構について、前記画素アレイの有効領域の中で、一部の画素のクロストーク抑制機構が、他の画素のクロストーク抑制機構と異なっている固体撮像装置を備える電子機器である。
本技術の第１の側面および第２の側面においては、画素アレイに配置される画素のそれぞれが有するクロストーク抑制機構について、前記画素アレイの有効領域の中で、一部の画素のクロストーク抑制機構が、他の画素のクロストーク抑制機構と異なっている。
本技術によれば、画素信号の補正を極力避け、かつ、適切に象面位相差ＡＦを実行できる。
従来の象面位相差ＡＦで用いられるイメージセンサの画素部に配置された位相差画素の構成例を示す平面図である。 本技術を適用したイメージセンサの画素部の構成例を示す図である。 ＤＴＩによるクロストーク抑制効果を説明する図である。 図２に示されるイメージセンサの画素部の点線Ａ−Ａ´における断面図である。 本技術を適用したイメージセンサの画素部の別の構成例を示す図である。 図５に示されるイメージセンサの画素部の点線Ａ−Ａ´における断面図である。 従来の方式により位相差信号を得る場合のイメージセンサの画素部の例を示す図である。 本技術を適用したイメージセンサの画素部の断面図の別の例を示す図である。 本技術を適用したイメージセンサの画素部の断面図のさらに別の例を示す図である。 本技術を適用したイメージセンサの画素部の断面図のさらに別の例を示す図である。 本技術を適用したイメージセンサの画素部の断面図のさらに別の例を示す図である。 本技術を適用したイメージセンサの画素部の断面図のさらに別の例を示す図である。 本技術を適用したイメージセンサの画素部のさらに別の構成例を示す図である。 図１３に示されるイメージセンサの画素部の点線Ａ−Ａ´における断面図である。 本技術を適用したイメージセンサの画素部のさらに別の構成例を示す図である。 図１５に示されるイメージセンサの画素部の点線Ａ−Ａ´における断面図である。 本技術を適用したイメージセンサの画素部のさらに別の構成例を示す図である。 本技術を適用したイメージセンサの画素部のさらに別の構成例を示す図である。 本技術が適用される固体撮像装置の概略を示すシステム構成図である。 本技術を適用した電子機器としての、撮像装置の構成例を示すブロック図である。
以下、図面を参照して、ここで開示する技術の実施の形態について説明する。
図１は、従来の象面位相差ＡＦ（オートフォーカス）で用いられるイメージセンサの画素部に配置された位相差画素の構成例を示す平面図である。図１に示されるように、イメージセンサの画素部には、図中の矩形により示される画素が、２次元行列状に複数配置されている。
このような画素部は、イメージセンサの画素アレイとして構成され、ここでは、画素アレイの有効領域内に配置される画素の一部が示されているものとする。
同図に示されるように、フォトダイオード(ＰＤ)の開口部の半分を遮光した画素を、位相差画素として配置する。位相差画素は、ペアに配置され(必ずしも隣接する必要はない)、それら２つの位相差画素が各々持つ異なる斜入射特性に基づいて、１つの位相差信号が生成される。
ここで、位相差信号は、２つの位相差画素が出力する１組の画素信号を意味する。
例えば、イメージセンサにおける受光領域の中の有効画素領域内において、焦点検出領域が設定される。像面位相差ＡＦでは、焦点検出領域内の位相差画素が出力する位相差信号に基づいてレンズの合焦位置を検出するようになされている。
このとき、合焦位置の検出に用いられる位相差信号を得るために、位相差画素のそれぞれが、異なる斜入射特性を有するように構成されている。
図１の例では、位相差画素Ｐ１および位相差画素Ｐ２が設けられている。位相差画素Ｐ１は、開口部の図中右半分が黒く塗られており、この部分に遮光膜などが設けられることにより遮光される。また、位相差画素Ｐ２は、開口部の図中左半分が黒く塗られており、この部分に遮光膜などが設けられることにより遮光される。
図１の構成の場合、位相差画素Ｐ１は、開口部の右半分が遮光されているため、左斜め上から入射する光に対する受光感度が高い一方で、右斜め上から入射する光に対する受光感度が低い。これに対して、位相差画素Ｐ２は、開口部の左半分が遮光されているため、右斜め上から入射する光に対する受光感度が高い一方で、左斜め上から入射する光に対する受光感度が低い。
このように、図１の構成の場合、位相差画素Ｐ１および位相差画素Ｐ２のそれぞれが、異なる斜入射特性を有するように構成されている。
なお、図１の例では、図中左右方向に２つの位相差画素が配置されているが、実際には、図中上下方向にも２つの位相差画素が配置される。すなわち、位相差画素Ｐ１および位相差画素Ｐ２は、左右方向（水平方向）の位相差信号を得るための位相差画素とされ、上下方向（垂直方向）の位相差信号を得るための位相差画素も設けられる。
しかしながら、図１のように位相差画素を構成する場合、位相差画素の開口部の半分が遮光されるため、同一の受光量に対応する画素信号であっても、位相差画素から出力される画素信号の値が、有効領域内の他の画素（通常画素と称することにする）から出力される画素信号の値より小さくなってしまう。
このため、従来の象面位相差ＡＦでは、位相差画素を欠陥画素として取り扱い、例えば、位相差画素に隣接する画素の画素信号に基づいて、位相差画素の画素信号を予測して生成するなどする欠陥補正処理が行われていた。
また、図１に示されるように遮光膜を設けると、遮光膜上で光が反射し、反射した光が周囲の画素に混入することがある。このため、従来の象面位相差ＡＦでは、例えば、位相差画素に隣接する画素から出力される画素信号について、遮光膜上で反射した光の混入によるクロストーク成分を除去するためのクロストーク補正処理が行われていた。
そこで、本技術では、画素信号の補正を極力避け、かつ、適切に象面位相差ＡＦを実行できるようにする。
図２は、本技術を適用したイメージセンサの画素部の構成例を示す図である。同図に示されるように、イメージセンサの画素部には、図中の矩形により示される画素が、２次元行列状に複数配置されている。
このような画素部は、イメージセンサの画素アレイとして構成され、ここでは、画素アレイの有効領域内に配置される画素の一部が示されているものとする。
この例では、イメージセンサにＤＴＩ（Deep Trench Isolation）が採用されている。ＤＴＩは、画素間に溝を形成して酸化膜を埋め込み、画素間での電荷の混入等を抑止するものである。すなわち、ＤＴＩは、イメージセンサにおいて、隣接する画素に係る入射光の混入、隣接する画素の画素信号の混入などによって発生するクロストークを抑制するためのクロストーク抑制機構として採用されている。
図２において、矩形に沿って描かれた黒い枠線がＤＴＩを示している。この例では、画素ＰＬおよび画素ＰＲ、並びに、画素ＰＡおよび画素ＰＢがそれぞれ位相差画素とされる。すなわち、位相差画素ＰＬおよび位相差画素ＰＲによって左右の位相差信号が得られ、位相差画素ＰＡおよび位相差画素ＰＢによって上下の位相差信号が得られるようになされている。
図２の構成では、原則として矩形の画素の４辺にＤＴＩが配置されているが、位相差画素ＰＬ、位相差画素ＰＲ、位相差画素ＰＡ、および位相差画素ＰＢの４つの位相差画素の中央に配置された画素ＰＣの４辺には、例外的にＤＴＩが配置されていない。
図３は、ＤＴＩによるクロストーク抑制効果を説明する図である。同図は、横軸が光の入射角度、縦軸がクロストーク量とされる。曲線３１は、ＤＴＩが設けられていないイメージセンサの光の入射角度の変化に伴うクロストーク量の変化を表しており、曲線３２は、ＤＴＩが設けられたイメージセンサの光の入射角度の変化に伴うクロストーク量の変化を表している。
図３に示されるように、曲線３２は、曲線３１と比較して光の入射角度の変化に伴うクロストーク量の変化が緩やかになっている。すなわち、ＤＴＩが設けられていないイメージセンサでは、光の入射角度（の絶対値）が大きくなり、光が斜めから入射すると、クロストーク量が著しく増大するのに対して、ＤＴＩが設けられたイメージセンサでは、光が斜めから入射しても、クロストーク量があまり増大しないことが分かる。
本技術では、位相差画素の斜入射特性に代えて、隣接する画素に係る入射光の混入、隣接する画素の画素信号の混入などによって発生するクロストークを利用する。すなわち、本技術では、合焦位置の検出に用いられる位相差信号を得るために、位相差画素のそれぞれが、異なるクロストーク量を有するように構成される。
図４は、図２に示されるイメージセンサの画素部の点線Ａ−Ａ´における断面図であり、図２に示される位相差画素におけるクロストーク量の違いを説明する図である。
図４には、図２における位相差画素ＰＬ、位相差画素ＰＲ、および画素ＰＣ、並びに、位相差画素ＰＲの右に配置された画素ＰＲ１の断面図が示されている。
図４に示されるように、各画素には、オンチップレンズ（ＯＣＬ）およびカラーフィルタ（ＣＦ）が配置され、ＣＦの下には迷光を防止するためのＯＢＢが設けられている。ここで画素部にはベイヤー配列が採用され、各画素が赤色（Ｒ）、緑色（Ｇｒ，Ｇｂ）、青色（Ｂ）の各色成分に対応する。例えば、位相差画素ＰＬには、赤色のＣＦが配置されるものとし、画素ＰＣには緑色のＣＦが配置されるものとし、位相差画素ＰＲには赤色のＣＦが配置されるものとし、画素ＰＲ１には緑色のＣＦが配置されるものとする。各センサのセンサ領域には、ＯＣＬおよびＣＦを通過した光が入射する。
いま、図４の図中右上から左下に向かう方向が支配的となる光が画素部に入射しているものとする。この場合、例えば、緑の色成分に対応する画素には、自画素のセンサ領域で吸収される光の成分と、左隣の赤色の色成分の画素のセンサ領域に混入する光の成分が入射することになる。ここで、自画素のセンサ領域で吸収される光の成分をＧｒ_Ｇｒで表し、左隣の赤色の色成分の画素のセンサ領域に混入する光の成分をＲ_Ｇｒで表すことにする。
また、例えば、赤の色成分に対応する画素には、自画素のセンサ領域で吸収される光の成分と、左隣の緑色の色成分の画素のセンサ領域に混入する光の成分が入射することになる。ここで、自画素のセンサ領域で吸収される光の成分をＲ_Ｒで表し、左隣の緑色の色成分の画素のセンサ領域に混入する光の成分をＧ_Ｒで表すことにする。
図４の例の場合、緑色の色成分に対応する画素ＰＲ１には、自画素のセンサ領域５２−４で吸収される光の成分Ｇｒ_Ｇｒと、左隣の赤色の色成分の画素のセンサ領域に混入する光の成分Ｒ_Ｇｒとが入射する。しかし、成分Ｒ_Ｇｒは、ＤＴＩ５１−２によって混入が抑止され、自画素のセンサ領域５２−４で吸収されることになる。
また、赤色の色成分に対応する位相差画素ＰＲには、自画素のセンサ領域５２−３で吸収される光の成分Ｒ_Ｒと、左隣の緑色の色成分の画素のセンサ領域５２−２に混入する光の成分Ｇｒ_Ｒとが入射する。いまの場合、位相差画素ＰＲと画素ＰＣとの間にＤＴＩが設けられていないため、成分Ｇｒ_Ｒは、そのまま画素ＰＣのセンサ領域５２−２に混入する。
さらに、緑色の色成分に対応する画素ＰＣには、自画素のセンサ領域５２−２で吸収される光の成分Ｇｒ_Ｇｒと、左隣の赤色の色成分の画素のセンサ領域５２−１に混入する光の成分Ｒ_Ｇｒとが入射する。いまの場合、位相差画素ＰＬと画素ＰＣとの間にＤＴＩが設けられていないため、成分Ｇｒ_Ｒは、そのまま位相差画素ＰＬのセンサ領域５２−１に混入する。
また、赤色の色成分に対応する位相差画素ＰＬには、自画素のセンサ領域５２−１で吸収される光の成分Ｒ_Ｒと、左隣の緑色の色成分の画素のセンサ領域に混入する光の成分Ｇ_Ｒとが入射する。しかし、成分Ｇｒ_Ｒは、ＤＴＩ５１−３によって混入が抑止され、自画素のセンサ領域５２−１で吸収されることになる。
その結果、位相差画素ＰＲのセンサ領域５２−３では、光の成分Ｒ_Ｒのみが吸収されて光電変換され、位相差画素ＰＬのセンサ領域５２−１では、光の成分Ｒ_Ｒ、および成分Ｇ_Ｒに加えて、画素ＰＣから混入した成分Ｇｒ_Ｒが吸収されて光電変換されることになる。そうすると、右上から左下に向かう方向が支配的となる光が画素部に入射している場合、位相差画素ＰＲから出力される画素信号の値は小さくなり、位相差画素ＰＬから出力される画素信号の値が大きくなる。
なお、左上から右下に向かう方向が支配的となる光が画素部に入射している場合、上記の例とは反対に、位相差画素ＰＲから出力される画素信号の値は大きくなり、位相差画素ＰＬから出力される画素信号の値が小さくなる。
つまり、位相差画素ＰＬは、右斜め上から入射する光に対する受光感度が高い一方で、左斜め上から入射する光に対する受光感度が低いといえる。これに対して、位相差画素ＰＲは、左斜め上から入射する光に対する受光感度が高い一方で、右斜め上から入射する光に対する受光感度が低いといえる。位相差画素ＰＬと位相差画素ＰＲでは、同一の方向から入射した光を受光する際の、隣接する画素に係る入射光の混入、隣接する画素の画素信号の混入などによって発生するクロストーク量が異なるからである。
また、図２に示されるように、位相差画素ＰＡと画素ＰＣとの間にＤＴＩが設けられておらず、位相差画素ＰＢと画素ＰＣとの間にＤＴＩが設けられていないため、位相差画素ＰＡと位相差画素ＰＢの受光感度も互いに異なるようになされている。
このように本技術によれば、遮光膜を設けることなく、位相差信号を得ることができる。すなわち、位相差画素のそれぞれには、遮光膜が設けられていないので、位相差画素から出力される画素信号の値が、通常画素から出力される画素信号の値より極端に小さくなってしまうことはない。このため、本技術では、位相差画素を欠陥画素として取り扱い、欠陥補正処理などを行う必要はない。
また、本技術によれば、遮光膜上で反射した光の混入によるクロストーク成分を除去するためのクロストーク補正処理を行う必要もない。
図２においては、原則として矩形の画素の４辺にＤＴＩが配置され、４つの位相差画素の中央に配置された画素ＰＣの４辺には、例外的にＤＴＩが配置されていない構成について説明した。しかし、原則として矩形の画素の４辺にはＤＴＩが配置されず、４つの位相差画素の中央に配置された画素ＰＣの４辺に例外的にＤＴＩが配置されるようにしてもよい。
図５は、本技術を適用したイメージセンサの画素部の別の構成例を示す図である。このような画素部は、イメージセンサの画素アレイとして構成され、ここでは、画素アレイの有効領域内に配置される画素の一部が示されているものとする。
この例では、原則として矩形の画素の４辺にはＤＴＩが配置されず、４つの位相差画素の中央に配置された画素ＰＣの４辺に例外的にＤＴＩが配置されている。なお、図５において、矩形に沿って描かれた黒い枠線がＤＴＩを示している。
図６は、図４に示されるイメージセンサの画素部の点線Ａ−Ａ´における断面図であり、図４に示される位相差画素におけるクロストーク量の違いを説明する図である。
図６の場合、図４と同様に、画素部にはベイヤー配列が採用され、各画素が赤色（Ｒ）、緑色（Ｇｒ）、青色（Ｂ）の各色成分に対応する。例えば、位相差画素ＰＬには、赤色のＣＦが配置されるものとし、画素ＰＣには緑色のＣＦが配置されるものとし、位相差画素ＰＲには赤色のＣＦが配置されるものとし、画素ＰＲ１には緑色のＣＦが配置されるものとする。
いま、図６の図中右上から左下に向かう方向が支配的となる光が画素部に入射しているものとする。
図６の例の場合、緑色の色成分に対応する画素ＰＲ１には、左隣の赤色の色成分の位相差画素ＰＲのセンサ領域５２−３に混入する光の成分Ｒ_Ｇｒが入射するが、画素ＰＲ１と位相差画素ＰＲとの間にＤＴＩが設けられていないため、成分Ｒ_Ｇｒは、そのまま位相差画素ＰＲのセンサ領域５２−３に混入する。
また、図６の例の場合、赤色の色成分に対応する位相差画素ＰＲには、自画素のセンサ領域５２−３で吸収される光の成分Ｒ_Ｒと、左隣の緑色の色成分の画素ＰＣのセンサ領域５２−２に混入する光の成分Ｇｒ_Ｒとが入射する。しかし、成分Ｇｒ_Ｒは、ＤＴＩ５１−１１によって混入が抑止され、自画素のセンサ領域５２−３で吸収されることになる。
さらに図６の例の場合、緑色の色成分に対応する画素ＰＣには、自画素のセンサ領域５２−２で吸収される光の成分Ｇｒ_Ｇｒと、左隣の赤色の色成分の位相差画素ＰＬのセンサ領域５２−１に混入する光の成分Ｒ_Ｇｒとが入射する。しかし、成分Ｒ_Ｇｒは、ＤＴＩ５１−１２によって混入が抑止され、自画素のセンサ領域５２−２で吸収されることになる。
また、図６の例の場合、赤色の色成分に対応する位相差画素ＰＬには、自画素のセンサ領域５２−１で吸収される光の成分Ｒ_Ｒと、左隣の緑色の色成分の画素のセンサ領域に混入する光の成分Ｇ_Ｒとが入射する。いまの場合、位相差画素ＰＬと左隣の画素との間にＤＴＩが設けられていないため、成分Ｇｒ_Ｒは、そのまま左隣の画素のセンサ領域に混入する。
その結果、位相差画素ＰＬのセンサ領域５２−１では、光の成分Ｒ_Ｒのみが吸収されて光電変換され、位相差画素ＰＲのセンサ領域５２−３では、光の成分Ｒ_Ｒ、および成分Ｇ_Ｒに加えて、画素ＰＲ１から混入した成分Ｇｒ_Ｒが吸収されて光電変換されることになる。そうすると、右上から左下に向かう方向が支配的となる光が画素部に入射している場合、位相差画素ＰＬから出力される画素信号の値は小さくなり、位相差画素ＰＲから出力される画素信号の値が大きくなる。
なお、左上から右下に向かう方向が支配的となる光が画素部に入射している場合、上記の例とは反対に、位相差画素ＰＬから出力される画素信号の値は大きくなり、位相差画素ＰＲから出力される画素信号の値が小さくなる。
つまり、図６の例の場合、位相差画素ＰＲは、右斜め上から入射する光に対する受光感度が高い一方で、左斜め上から入射する光に対する受光感度が低いといえる。これに対して、位相差画素ＰＬは、左斜め上から入射する光に対する受光感度が高い一方で、右斜め上から入射する光に対する受光感度が低いといえる。位相差画素ＰＬと位相差画素ＰＲでは、同一の方向から入射した光を受光する際の、隣接する画素に係る入射光の混入、隣接する画素の画素信号の混入などによって発生するクロストーク量が異なるからである。
また、図５に示されるように、位相差画素ＰＡと画素ＰＣとの間にもＤＴＩが設けられており、位相差画素ＰＢと画素ＰＣとの間にもＤＴＩが設けられているため、位相差画素ＰＡと位相差画素ＰＢの受光感度も互いに異なるようになされている。
図６のように構成した場合も、やはり遮光膜を設けることなく、位相差信号を得ることができる。すなわち、位相差画素のそれぞれには、遮光膜が設けられていないので、位相差画素から出力される画素信号の値が、通常画素から出力される画素信号の値より極端に小さくなってしまうことはない。このため、本技術では、位相差画素を欠陥画素として取り扱い、欠陥補正処理などを行う必要はない。
また、本技術によれば、遮光膜上で反射した光の混入によるクロストーク成分を除去するためのクロストーク補正処理を行う必要もない。
図７は、従来の方式により位相差信号を得る場合のイメージセンサの画素部の例を示す図である。同図に示されるように、イメージセンサの画素部には、図中の矩形により示される画素が、２次元行列状に複数配置されている。
図７の例では、開口部の半分が遮光された（図中黒く塗られた）４つの位相差画素が示されている。すなわち、図７における矩形の点線７１で囲まれた４つの画素が位相差画素とされ、そのうちの２つの位相差画素により水平方向の位相差信号が得られ、他の２つの位相差画素により垂直方向の位相差信号が得られるようになされている。
図７の場合、位相差画素の開口部の半分が遮光されるため、同一の受光量に対応する画素信号であっても、位相差画素から出力される画素信号の値が、通常画素から出力される画素信号の値より極端に小さくなってしまう。
このため、図７の場合、位相差画素を欠陥画素として取り扱い、例えば、位相差画素に隣接する画素の画素信号に基づいて、位相差画素の画素信号を予測して生成するなどする欠陥補正処理を行う必要がある。この例では、矩形の点線７１で囲まれた４つの位相差画素のそれぞれに対応する画素信号について、欠陥補正処理を行う必要がある。
また、図７に示されるように遮光膜を設けると、遮光膜上で光が反射し、反射した光が周囲の画素に混入することがある。
このため、図７の場合、例えば、位相差画素に隣接する画素から出力される画素信号について、遮光膜上で反射した光の混入によるクロストーク成分を除去するためのクロストーク補正処理を行う必要がある。この例では、位相差画素の図中左側に隣接する画素であって、矩形の点線７２ａで囲まれた２つの画素のそれぞれに対応する画素信号についてクロストーク補正処理を行う必要がある。また、位相差画素の図中右側に隣接する画素であって、矩形の点線７２ｃで囲まれた２つの画素のそれぞれに対応する画素信号についてクロストーク補正処理を行う必要がある。同様に、位相差画素の図中上側に隣接する、矩形の点線７２ｂで囲まれた２つの画素、および、位相差画素の図中下側に隣接する、矩形の点線７２ｄで囲まれた２つの画素のそれぞれに対応する画素信号についてクロストーク補正処理を行う必要がある。
すなわち、従来の方式により位相差信号を得る場合、４つの画素の画素信号について欠陥補正処理を行い、さらに８つの画素の画素信号についてクロストーク補正処理を行う必要があった。
これに対して、本技術によれば、例えば、図２に示される位相差画素ＰＬ、位相差画素ＰＲ、位相差画素ＰＡ、位相差画素ＰＢ、および画素ＰＣの５つの画素についてクロストーク補正処理を行うのみでよい。
このように、本技術では、画素信号の補正を極力避け、かつ、適切に象面位相差ＡＦを実行できる。
図２乃至図６を参照して上述した例においては、イメージセンサの画素部において、位相差画素に隣接する画素との間に、例外的にＤＴＩを配置しないか、または、例外的にＤＴＩを配置することにより、位相差画素のそれぞれが、異なるクロストーク量を有するように構成する例について説明した。
しかし、例えば、イメージセンサの画素部において、位相差画素に隣接する画素との間の電子障壁を形成する際のイオン注入（Ion Implantation）を調整することにより、位相差画素のそれぞれが、異なるクロストーク量を有するように構成することも可能である。電子障壁は、隣接するセンサ領域間の電荷電子の混入を抑制するものであり、クロストーク抑制機構の１つと考えることもできる。
図８は、本技術を適用したイメージセンサの画素部の断面図の例を示す図である。同図に示されるように各画素は、受光した光を光電変換するセンサ領域１０２−１乃至センサ領域１０２−４を有している。また、各画素のセンサ領域は、電子障壁１０１−１乃至電子障壁１０１−５によって互いに分離されている。
例えば、電子障壁を形成する際のイオン注入量が少ないと、隣接するセンサ領域からの電荷（電子）の混入が発生しやすくなり、クロストークが生じやすくなる。図８において、例えば、電子障壁１０１−４を形成する際のイオン注入量を少なくすると、左上から右下へ向かう光を受光する際のセンサ領域１０２−４への電荷（電子）の混入が発生しやすくなる。また、例えば、電子障壁１０１−３を形成する際のイオン注入量を少なくすると、右上から左下へ向かう光を受光する際のセンサ領域１０２−２への電荷（電子）の混入が発生しやすくなる。
いまの場合、例えば、センサ領域１０２−２に対応する画素とセンサ領域１０２−４に対応する画素を、水平方向の位相差信号を得るための位相差画素として用いることができる。
このように、イメージセンサの画素部において、位相差画素に隣接する画素との間の電子障壁を形成する際のイオン注入を調整することで、位相差画素のそれぞれが、同一の方向から入射した光を受光する際のクロストーク量が異なるようにすることができる。従って、この場合もやはり、図２乃至図６を参照して上述した場合と同様に、画素信号の補正を極力避け、かつ、適切に象面位相差ＡＦを実行できる。
また、例えば、イメージセンサの画素部において、センサ領域を形成する際のイオン注入（Ion Implantation）を調整することにより、上述した場合と同様に、位相差画素のそれぞれが、異なるクロストーク量を有するように構成することも可能である。
例えば、センサ領域を形成する際のイオン注入量が少ないと、隣接するセンサ領域への電荷（電子）の混入が発生しやすくなり、クロストークが生じやすくなる。図８において、例えば、センサ領域１０２−３を形成する際のイオン注入量を少なくすると、左上から右下へ向かう光を受光する際のセンサ領域１０２−４への電荷（電子）の混入が発生しやすくなり、右上から左下へ向かう光を受光する際のセンサ領域１０２−２への電荷（電子）の混入が発生しやすくなる。
いまの場合、例えば、センサ領域１０２−２に対応する画素とセンサ領域１０２−４に対応する画素を、水平方向の位相差信号を得るための位相差画素として用いることができる。
このように、イメージセンサの画素部において、センサ領域を形成する際のイオン注入を調整することで、位相差画素のそれぞれが、同一の方向から入射した光を受光する際のクロストーク量が異なるようにすることができる。従って、この場合もやはり、図２乃至図６を参照して上述した場合と同様に、画素信号の補正を極力避け、かつ、適切に象面位相差ＡＦを実行できる。
あるいはまた、例えば、イメージセンサの画素部において、位相差画素に隣接する画素のＣＦを白色のＣＦとすることによって、位相差画素のそれぞれが、異なるクロストーク量を有するように構成することも可能である。
図９は、本技術を適用したイメージセンサの画素部の断面図の別の例を示す図である。同図に示されるように各画素は、受光した光を光電変換するセンサ領域１０２−１乃至センサ領域１０２−４を有している。図９の例では、センサ領域１０２−３に対応する画素のＣＦ１１１が白色のＣＦとされている。白色のＣＦは、光の透過性が高いＣＦであるため、ＣＦ１１１を通過した光の成分は、センサ領域１０２−３に隣接するセンサ領域に混入しやすくなる。
図９の場合、左上から右下へ向かう光を受光する際のセンサ領域１０２−４への光の混入が発生しやすくなり、右上から左下へ向かう光を受光する際のセンサ領域１０２−２への電荷（電子）の混入が発生しやすくなる。
いまの場合、例えば、センサ領域１０２−２に対応する画素とセンサ領域１０２−４に対応する画素を、水平方向の位相差信号を得るための位相差画素として用いることができる。
このように、イメージセンサの画素部において、位相差画素に隣接する画素のＣＦを白色のＣＦとすることによって、位相差画素のそれぞれが、同一の方向から入射した光を受光する際のクロストーク量が異なるようにすることができる。
あるいはまた、例えば、イメージセンサの画素部において、位相差画素に隣接する画素との間のＯＢＢを除去することによって、位相差画素のそれぞれが、異なるクロストーク量を有するように構成することも可能である。
図１０は、本技術を適用したイメージセンサの画素部の断面図のさらに別の例を示す図である。同図に示されるように各画素は、受光した光を光電変換するセンサ領域１０２−１乃至センサ領域１０２−４を有している。図１０の例では、センサ領域１０２−２に対応する画素とセンサ領域１０２−１に対応する画素との間のＯＢＢ、および、センサ領域１０２−２に対応する画素とセンサ領域１０２−３に対応する画素との間のＯＢＢが除去されている。
図１０のように構成することで、左上から右下へ向かう光を受光する際のセンサ領域１０２−３への光の混入が発生しやすくなり、右上から左下へ向かう光を受光する際のセンサ領域１０２−１への光の混入が発生しやすくなる。
いまの場合、例えば、センサ領域１０２−１に対応する画素とセンサ領域１０２−３に対応する画素を、水平方向の位相差信号を得るための位相差画素として用いることができる。
このように、イメージセンサの画素部において、位相差画素に隣接する画素との間のＯＢＢを除去することによって、位相差画素のそれぞれが、同一の方向から入射した光を受光する際のクロストーク量が異なるようにすることができる。
あるいはまた、例えば、イメージセンサの画素部において、ＣＦからセンサ領域への導波路が設けられている場合、位相差画素に隣接する画素の導波路を除去することによって、位相差画素のそれぞれが、異なるクロストーク量を有するように構成することも可能である。
図１１は、本技術を適用したイメージセンサの画素部の断面図のさらに別の例を示す図である。同図に示されるように各画素は、受光した光を光電変換するセンサ領域１０２−１乃至センサ領域１０２−４を有している。図１１の例では、センサ領域１０２−１に対応する画素には導波路１３１−１が設けられている。また、センサ領域１０２−３およいセンサ領域１０２−４に対応する画素のそれぞれには、導波路１３１−３および導波路１３１−４が設けられている。しかし、センサ領域１０２−２に対応する画素には導波路が設けられていない。
図１１のように構成することで、左上から右下へ向かう光を受光する際のセンサ領域１０２−３への光の混入が発生しやすくなり、右上から左下へ向かう光を受光する際のセンサ領域１０２−１への電荷（電子）の混入が発生しやすくなる。
いまの場合、例えば、センサ領域１０２−１に対応する画素とセンサ領域１０２−３に対応する画素を、水平方向の位相差信号を得るための位相差画素として用いることができる。
このように、イメージセンサの画素部において、ＣＦからセンサ領域への導波路が設けられている場合、位相差画素に隣接する画素の導波路を除去することによって、位相差画素のそれぞれが、同一の方向から入射した光を受光する際のクロストーク量が異なるようにすることができる。
あるいはまた、例えば、イメージセンサの画素部において、位相差画素に隣接する画素のＯＣＬの集光性を調整することによって、位相差画素のそれぞれが、異なるクロストーク量を有するように構成することも可能である。
図１２は、本技術を適用したイメージセンサの画素部の断面図のさらに別の例を示す図である。同図に示されるように各画素は、受光した光を光電変換するセンサ領域１０２−１乃至センサ領域１０２−４を有している。図１２の例では、センサ領域１０２−２に対応する画素のＯＣＬの形状が平面的に構成されており、集光性が低くなっている。
図１２のように構成することで、左上から右下へ向かう光を受光する際のセンサ領域１０２−３への光の混入が発生しやすくなり、右上から左下へ向かう光を受光する際のセンサ領域１０２−１への電荷（電子）の混入が発生しやすくなる。
いまの場合、例えば、センサ領域１０２−１に対応する画素とセンサ領域１０２−３に対応する画素を、水平方向の位相差信号を得るための位相差画素として用いることができる。
また、上述した実施の形態を組み合わせて用いることも可能である。例えば、図２に示されるＤＴＩの配置とともに、ＯＣＬ、ＣＦ、およびＯＢＢの構成を図９乃至図１２を参照して上述した形態とすることも可能である。また、例えば、図５に示されるＤＴＩの配置とともに、ＯＣＬ、ＣＦ、およびＯＢＢの構成を図９乃至図１２を参照して上述した形態とすることも可能である。さらに、図８を参照して上述したように、イオン注入を調整するとともに、ＯＣＬ、ＣＦ、およびＯＢＢの構成を図９乃至図１２を参照して上述した形態とすることも可能である。
ここまで、位相差画素の開口部を遮光せずに位相差信号を得る例について説明したが、例えば、位相差画素のクロストーク量の変化をより正確に検出できるようにするために、位相差画素の開口部が遮光されるようにしてもよい。
図１３は、本技術を適用したイメージセンサの画素部の別の構成例を示す図である。同図に示されるように、イメージセンサの画素部には、図中の矩形により示される画素が、２次元行列状に複数配置されている。このような画素部は、イメージセンサの画素アレイとして構成され、ここでは、画素アレイの有効領域内に配置される画素の一部が示されているものとする。
この例では、画素ＰＬおよび画素ＰＲ、並びに、画素ＰＡおよび画素ＰＢがそれぞれ位相差画素とされる。すなわち、位相差画素ＰＬおよび位相差画素ＰＲによって左右の位相差信号が得られ、位相差画素ＰＡおよび位相差画素ＰＢによって上下の位相差信号が得られるようになされている。
また、図１３の例では、図５を参照して上述した場合と同様に、原則として矩形の画素の４辺にはＤＴＩが配置されず、４つの位相差画素の中央に配置された画素ＰＣの４辺に例外的にＤＴＩが配置されているものとする。しかし、図１３の例では、図５を参照して上述した場合とは異なり、４つの位相差画素の開口部が遮光されている（図中黒く塗られている）。
図１４は、図１３の線Ａ−Ａ´における断面図であり、図１３に示される位相差画素におけるクロストーク量の違いを説明する図である。
図１３の場合、図６と同様に、画素部にはベイヤー配列が採用され、各画素が赤色（Ｒ）、緑色（Ｇｒ）、青色（Ｂ）の各色成分に対応する。例えば、位相差画素ＰＬには、赤色のＣＦが配置されるものとし、画素ＰＣには緑色のＣＦが配置されるものとし、位相差画素ＰＲには赤色のＣＦが配置されるものとし、画素ＰＲ１には緑色のＣＦが配置されるものとする。
いま、図１４の図中右上から左下に向かう方向が支配的となる光が画素部に入射しているものとする。
図１４の例の場合、赤色の色成分に対応する位相差画素ＰＲのセンサ領域５２−３には、右隣の緑色の色成分の画素ＰＲ１から混入する光の成分Ｒ_Ｇｒが入射するが、開口部が遮光されているため、自画素のセンサ領域で吸収される光の成分Ｒ_Ｒが入射しない。
さらに図１４の例の場合、緑色の色成分に対応する画素ＰＣには、自画素のセンサ領域５２−２で吸収される光の成分Ｇｒ_Ｇｒと、左隣の赤色の色成分の位相差画素ＰＬのセンサ領域に混入する光の成分Ｒ_Ｇｒとが入射する。しかし、成分Ｒ_Ｇｒは、ＤＴＩ５１−１２によって混入が抑止され、自画素のセンサ領域５２−２で吸収されることになる。
また、図１４の例の場合、赤色の色成分に対応する位相差画素ＰＬは、開口部が遮光されているため、自画素のセンサ領域で吸収される光の成分Ｒ_Ｒが入射しない。また、位相差画素ＰＬと画素ＰＣとの間にＤＴＩが設けられているため、センサ領域５２−１には、成分Ｇｒ_Ｒも混入しない。
その結果、位相差画素ＰＬのセンサ領域５２−１では、ほぼ光電変換が行われず、位相差画素ＰＲのセンサ領域５２−３では、画素ＰＲ１から混入した成分Ｒ_Ｇｒが吸収されて光電変換されることになる。そうすると、右上から左下に向かう方向が支配的となる光が画素部に入射している場合、位相差画素ＰＬから出力される画素信号の値は小さくなり、位相差画素ＰＲから出力される画素信号の値が大きくなる。この場合、位相差画素ＰＬと位相差画素ＰＲの画素信号は、ほぼクロストークによるものとなる。
このように、位相差画素のクロストーク量の変化をより正確に検出できるようにするために、位相差画素の開口部が遮光されるようにしてもよい。
あるいはまた、図２を参照して上述した場合と同様に、原則として矩形の画素の４辺にＤＴＩが配置され、４つの位相差画素の中央に配置された画素ＰＣの４辺には、例外的にＤＴＩが配置されないようにし、４つの位相差画素の開口部が遮光されるようにしてもよい。
この場合さらに、４つの位相差画素の中央に配置された画素ＰＣのＣＦを白色にすると効果的である。
図１５は、本技術を適用したイメージセンサの画素部のさらに別の構成例を示す図である。同図に示されるように、イメージセンサの画素部には、図中の矩形により示される画素が、２次元行列状に複数配置されている。このような画素部は、イメージセンサの画素アレイとして構成され、ここでは、画素アレイの有効領域内に配置される画素の一部が示されているものとする。
この例では、画素ＰＬおよび画素ＰＲ、並びに、画素ＰＡおよび画素ＰＢがそれぞれ位相差画素とされる。すなわち、位相差画素ＰＬおよび位相差画素ＰＲによって左右の位相差信号が得られ、位相差画素ＰＡおよび位相差画素ＰＢによって上下の位相差信号が得られるようになされている。
また、図１５の例では、図２を参照して上述した場合と同様に、原則として矩形の画素の４辺にＤＴＩが配置されているが、位相差画素ＰＬ、位相差画素ＰＲ、位相差画素ＰＡ、および位相差画素ＰＢの４つの位相差画素の中央に配置された画素ＰＣの４辺には、例外的にＤＴＩが配置されていないものとする。しかし、図１５の例では、図２を参照して上述した場合とは異なり、４つの位相差画素の開口部が遮光されている（図中黒く塗られている）。
図１６は、図１５の線Ａ−Ａ´における断面図であり、図１５に示される位相差画素におけるクロストーク量の違いを説明する図である。
図１５の場合、例えば、位相差画素ＰＬには、赤色のＣＦが配置されるものとし、画素ＰＣには白色のＣＦが配置されるものとし、位相差画素ＰＲには赤色のＣＦが配置されるものとし、画素ＰＲ１には緑色のＣＦが配置されるものとする。
いま、図１６の図中右上から左下に向かう方向が支配的となる光が画素部に入射しているものとする。
図１６の例の場合、赤色の色成分に対応する位相差画素ＰＲと、右隣の緑色の色成分の画素ＰＲ１との間にＤＴＩ５１−２が設けられているので、光の成分Ｒ_Ｇｒはセンサ領域５２−３には入射せず、また、開口部が遮光されているため、自画素のセンサ領域で吸収される光の成分Ｒ_Ｒも入射しない。
また、図１６の例の場合、白色の色成分に対応する画素ＰＣには、自画素のセンサ領域５２−２で吸収される光の成分Ｗｈｉｔｅ_Ｗｈｉｔｅと、左隣の赤色の色成分の画素のセンサ領域に混入する光の成分Ｒ_Ｗｈｉｔｅとが入射する。いまの場合、画素ＰＣと位相差画素ＰＬとの間にＤＴＩが設けられていないので、成分Ｒ_Ｗｈｉｔｅは、そのままセンサ領域５２−１に入射することになる。
また、図１６の例の場合、赤色の色成分に対応する位相差画素ＰＬは、開口部が遮光されているため、自画素のセンサ領域で吸収される光の成分Ｒ_Ｒが入射しない。
その結果、位相差画素ＰＲのセンサ領域５２−３では、ほぼ光電変換が行われず、位相差画素ＰＬのセンサ領域５２−１では、画素ＰＣから混入した成分Ｒ_Ｗｈｉｔｅが吸収されて光電変換されることになる。そうすると、右上から左下に向かう方向が支配的となる光が画素部に入射している場合、位相差画素ＰＲから出力される画素信号の値は小さくなり、位相差画素ＰＬから出力される画素信号の値が大きくなる。この場合、位相差画素ＰＬと位相差画素ＰＲの画素信号は、ほぼクロストークによるものとなるが、白色のＣＦは、光の透過性が高いＣＦであるため、２つの位相差画素から出力される画素信号の値の差がより顕著になる。
このようにすることで、例えば、位相差画素のクロストーク量の変化をより正確に検出できるようになる。
あるいはまた、位相差画素に係るＣＦを、ベイヤー配列とは異なるものとしてもよい。例えば、４つの位相差画素のＣＦを全て同じ色としてもよい。例えば、４つの位相差画素のＣＦを、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇｒ）、および青色（Ｂ）の中で最も光の透過性が高い緑色のＣＦとするようにしてもよい。
図１７は、本技術を適用したイメージセンサの画素部のさらに別の構成例を示す図である。同図に示されるように、イメージセンサの画素部には、図中の矩形により示される画素が、２次元行列状に複数配置されている。
この例では、画素ＰＬおよび画素ＰＲ、並びに、画素ＰＡおよび画素ＰＢがそれぞれ位相差画素とされる。すなわち、位相差画素ＰＬおよび位相差画素ＰＲによって左右の位相差信号が得られ、位相差画素ＰＡおよび位相差画素ＰＢによって上下の位相差信号が得られるようになされている。
また、図１７の例では、図２を参照して上述した場合と同様に、原則として矩形の画素の４辺にＤＴＩが配置されているが、４つの位相差画素の中央に配置された画素ＰＣの４辺には、例外的にＤＴＩが配置されていないものとする。しかし、図１７の例では、図２を参照して上述した場合とは異なり、４つの位相差画素のＣＦが全て緑色とされている。
図１７のようにイメージセンサの画素部を構成することで、各位相差画素から出力される画素信号が、常に比較的大きい値となるようにすることができる。
以上においては、中央の画素ＰＣを囲んで４つの位相差画素である画素ＰＬおよび画素ＰＲ、並びに、画素ＰＡおよび画素ＰＢが配置される例について説明した。しかしながら、このような構成を採用する場合、上述したように、５つの画素についてクロストーク補正処理を行う必要がある。すなわち、位相差画素ではない画素ＰＣについてもクロストーク補正処理を行う必要がある。
例えば、クロストーク補正処理対象となる画素数を減らすため、図１８に示されるような構成が採用されるようにしてもよい。
図１８は、本技術を適用したイメージセンサの画素部のさらに別の構成例を示す図である。同図に示されるように、イメージセンサの画素部には、図中の矩形により示される画素が、２次元行列状に複数配置されている。このような画素部は、イメージセンサの画素アレイとして構成され、ここでは、画素アレイの有効領域内に配置される画素の一部が示されているものとする。
この例では、画素ＰＬ´および画素ＰＲ´、並びに、画素ＰＡ´および画素ＰＢ´がそれぞれ位相差画素とされる。すなわち、位相差画素ＰＬ´および位相差画素ＰＲ´によって左右の位相差信号が得られ、位相差画素ＰＡ´および位相差画素ＰＢ´によって上下の位相差信号が得られるようになされている。
また、図１８の構成の場合、原則として矩形の画素の４辺にＤＴＩが配置されているが、位相差画素ＰＬ´と位相差画素ＰＲ´の間、および、位相差画素ＰＡ´と位相差画素ＰＢ´の間には、例外的にＤＴＩが配置されていない。
このようにすることで、右上から左下に向かう方向が支配的となる光が画素部に入射している場合、位相差画素ＰＲ´から出力される画素信号の値は小さくなり、位相差画素ＰＬ´から出力される画素信号の値が大きくなる。位相差画素ＰＬ´へのクロストーク量が大きくなるからである。その反対に、左上から右下に向かう方向が支配的となる光が画素部に入射している場合、位相差画素ＰＬ´から出力される画素信号の値は小さくなり、位相差画素ＰＲ´から出力される画素信号の値が大きくなる。位相差画素ＰＲ´へのクロストーク量が大きくなるからである。
同様にして、図１８の場合、位相差画素ＰＡ´と位相差画素ＰＢ´との間にＤＴＩが設けられていないため、位相差画素ＰＡ´と位相差画素ＰＢ´の受光感度も互いに異なるようになされている。
従って、図１８の構成を採用することで、やはり、遮光膜を設けることなく、位相差信号を得ることができる。すなわち、位相差画素のそれぞれには、遮光膜が設けられていないので、位相差画素から出力される画素信号の値が、通常画素から出力される画素信号の値より極端に小さくなってしまうことはない。このため、位相差画素を欠陥画素として取り扱い、欠陥補正処理などを行う必要はない。
また、遮光膜上で反射した光の混入によるクロストーク成分を除去するためのクロストーク補正処理を行う必要もない。
なお、図１８の場合、正確な位相差信号を得るために、位相差画素ＰＬ´および位相差画素ＰＲ´には同色のＣＦが配置され、かつ、位相差画素ＰＡ´および位相差画素ＰＢ´には同色のＣＦが配置されることが望ましい。例えば、４つの位相差画素のＣＦが全て緑色のＣＦとされるようにするとよい。
さらに、図１８の例では、上述した４つの位相差画素がＬ字型に配置されており、例えば、図２を参照して上述したように、中央の画素ＰＣを囲むように配置されていない。
従って、図１８の構成を採用する場合、４つの位相差画素のみをクロストーク補正処理対象画素とすることができ、例えば、図２、図５などを参照して上述した構成を採用する場合と比較して、クロストーク補正処理対象となる画素数を減らすことができる。
図１９は、本技術が適用される固体撮像装置の概略を示すシステム構成図である。ここでは、本技術を適用したＣＭＯＳイメージセンサ２００の構成の概略を示すシステム構成図が示されている。
図１９に示されるように、ＣＭＯＳイメージセンサ２００は、図示せぬ半導体基板（チップ）上に形成された画素アレイ２１１と、画素アレイ２１１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。この例では、周辺回路部が、垂直駆動回路２１２、カラムＡＤＣ回路２１３、水平駆動回路２１４およびシステム制御部２１５により構成されている。
ＣＭＯＳイメージセンサ２００はさらに、信号処理部２１８およびデータ格納部２１９を備えている。信号処理部２１８およびデータ格納部２１９については、本イメージセンサ２００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)やソフトウェアによる処理でも構わないし、本イメージセンサ２００と同じ基板上に搭載しても構わない。
画素アレイ２１１には、光電変換素子（例えば、フォトダイオード：ＰＤ）を有する画素が行列状に２次元配置されている。すなわち、図２乃至図１８を参照して上述した実施の形態に係る構成の画素部によって画素アレイ２１１が構成される。
画素アレイ２１１にはさらに、行列状の画素配列に対して行ごとに画素駆動線２１６が図の左右方向（画素行の画素の配列方向）に沿って形成され、列ごとに垂直信号線２１７が図の上下方向（画素列の画素の配列方向）に沿って形成されている。図１９では、画素駆動線２１６について１本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２１６の一端は、垂直駆動回路２１２の各行に対応した出力端に接続されている。
垂直駆動回路２１２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２１１の各画素を、全画素同時あるいは行単位等で駆動する画素駆動回路である。
垂直駆動回路２１２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、垂直信号線２１７の各々を通してカラムＡＤＣ回路２１３に供給される。カラムＡＤＣ回路２１３は、画素アレイ２１１の画素列ごとに、選択行の各単位画素から垂直信号線２１７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。
水平駆動回路２１４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ＡＤＣ回路２１３の画素列に対応する単位回路を順番に選択する。この水平駆動回路２１４による選択走査により、カラムＡＤＣ回路２１３で信号処理された画素信号が順番に出力される。
システム制御部２１５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等によって構成され、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信号を基に垂直駆動回路２１２、カラムＡＤＣ回路２１３および水平駆動回路２１４などの駆動制を行う。
信号処理部２１８は、カラムＡＤＣ回路２１３から出力される画素信号に対して加算処理等の種々の信号処理を行う。また、信号処理部２１８には、ロジック部が設けられ、ロジック部には、信号補正回路が設けられている。
データ格納部２１９は、信号処理部２１８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。
図２０は、本技術を適用した電子機器としての、撮像装置の構成例を示すブロック図である。
図２０の撮像装置６００は、レンズ群などからなる光学部６０１、固体撮像装置（撮像デバイス）６０２、およびカメラ信号処理回路であるＤＳＰ回路６０３を備える。また、撮像装置６００は、フレームメモリ６０４、表示部６０５、記録部６０６、操作部６０７、および電源部６０８も備える。ＤＳＰ回路６０３、フレームメモリ６０４、表示部６０５、記録部６０６、操作部６０７および電源部６０８は、バスライン６０９を介して相互に接続されている。
光学部６０１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで固体撮像装置６０２の撮像面上に結像する。固体撮像装置６０２は、光学部６０１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。この固体撮像装置６０２として、上述した実施の形態に係るＣＭＯＳイメージセンサ２００等の固体撮像装置を用いることができる。
表示部６０５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からなり、固体撮像装置６０２で撮像された動画または静止画を表示する。記録部６０６は、固体撮像装置６０２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。
操作部６０７は、ユーザによる操作の下に、撮像装置６００が有する様々な機能について操作指令を発する。電源部６０８は、ＤＳＰ回路６０３、フレームメモリ６０４、表示部６０５、記録部６０６および操作部６０７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。
また、上述した実施形態においては、可視光の光量に応じた信号電荷を物理量として検知する単位画素が行列状に配置されてなるＣＭＯＳイメージセンサに適用した場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本技術はＣＭＯＳイメージセンサへの適用に限られるものではなく、画素アレイの画素列ごとにカラム処理部を配置してなるカラム方式の固体撮像装置全般に対して適用可能である。
また、本技術は、可視光の入射光量の分布を検知して画像として撮像する固体撮像装置への適用に限らず、赤外線やＸ線、あるいは粒子等の入射量の分布を画像として撮像する固体撮像装置や、広義の意味として、圧力や静電容量など、他の物理量の分布を検知して画像として撮像する指紋検出センサ等の固体撮像装置（物理量分布検知装置）全般に対して適用可能である。
また、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。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
画素アレイに配置される画素のそれぞれが有するクロストーク抑制機構について、前記画素アレイの有効領域の中で、一部の画素のクロストーク抑制機構が、他の画素のクロストーク抑制機構と異なっている
固体撮像装置。
（２）
前記クロストーク抑制機構がＤＴＩである
（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素の周囲のＤＴＩが除去されている
（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素の周囲にのみＤＴＩが設けられている
（２）に記載の固体撮像装置。
（５）
前記クロストーク抑制機構が前記画素アレイに配置される画素に係るイオン注入量を調整することにより実現される
（１）に記載の固体撮像装置。
（６）
前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素の電子障壁に係るイオン注入量が、他の画素の電子障壁に係るイオン注入量より少ない
（５）に記載の固体撮像装置。
（７）
前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素のセンサ領域に係るイオン注入量が、他の画素の電子障壁に係るイオン注入量より少ない
（５）に記載の固体撮像装置。
（８）
前記クロストーク抑止機構がＯＢＢであり、
前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素のＯＢＢが除去されている
（１）に記載の固体撮像装置。
（９）
前記クロストーク抑止機構が導波路であり、
前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素の導波路が除去されている
（１）に記載の固体撮像装置。
（１０）
前記クロストーク抑止機構がオンチップレンズであり、
前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素のオンチップレンズの集光性が弱くなるように構成されている
（１）に記載の固体撮像装置。
（１１）
前記クロストーク抑止機構がカラーフィルタの配置により実現され、
前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素のカラーフィルタのみが白色とされる
（１）に記載の固体撮像装置。
（１２）
前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
前記位相差画素のそれぞれに同色のカラーフィルタが配置される
（１）乃至（１１）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１３）
前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
２次元行列状に配置された前記画素アレイの画素において、所定の画素の垂直方向に隣接する画素、および、前記所定の画素の水平方向に隣接する画素のそれぞれが位相差画素とされる
（１）乃至（１２）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１４）
前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
２次元行列状に配置された前記画素アレイの画素において、垂直方向に隣接する２つの画素、および、水平方向に隣接する２つの画素のそれぞれが位相差画素とされ、
前記垂直方向に隣接する２つの画素と、前記水平方向に隣接する２つの画素とがＬ字型に配置されている
（１）乃至（１３）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１５）
画素アレイに配置される画素のそれぞれが有するクロストーク抑制機構について、前記画素アレイの有効領域の中で、一部の画素のクロストーク抑制機構が、他の画素のクロストーク抑制機構と異なっている固体撮像装置を備える
電子機器。
１０１−１乃至１０１−５ 電子障壁， １０２−１乃至１０２−４ センサ領域， ２００ ＣＭＯＳイメージセンサ， ２１１ 画素アレイ， ２１２ 垂直駆動回路， ２１３ カラムＡＤＣ回路， ２１４ 水平駆動回路， ２１５ システム制御部， ２１８ 信号処理部， ６００ 撮像装置， ６０２ 固体撮像装置

Claims (15)

  1. 画素アレイに配置される画素のそれぞれが有するクロストーク抑制機構について、前記画素アレイの有効領域の中で、一部の画素のクロストーク抑制機構が、他の画素のクロストーク抑制機構と異なっている
    固体撮像装置。
  2. 前記クロストーク抑制機構がＤＴＩである
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  3. 前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
    前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素の周囲のＤＴＩが除去されている
    請求項２に記載の固体撮像装置。
  4. 前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
    前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素の周囲にのみＤＴＩが設けられている
    請求項２に記載の固体撮像装置。
  5. 前記クロストーク抑制機構が前記画素アレイに配置される画素に係るイオン注入量を調整することにより実現される
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  6. 前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
    前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素の電子障壁に係るイオン注入量が、他の画素の電子障壁に係るイオン注入量より少ない
    請求項５に記載の固体撮像装置。
  7. 前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
    前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素のセンサ領域に係るイオン注入量が、他の画素の電子障壁に係るイオン注入量より少ない
    請求項５に記載の固体撮像装置。
  8. 前記クロストーク抑止機構がＯＢＢであり、
    前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
    前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素のＯＢＢが除去されている
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  9. 前記クロストーク抑止機構が導波路であり、
    前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
    前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素の導波路が除去されている
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  10. 前記クロストーク抑止機構がオンチップレンズであり、
    前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
    前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素のオンチップレンズの集光性が弱くなるように構成されている
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  11. 前記クロストーク抑止機構がカラーフィルタの配置により実現され、
    前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
    前記位相差画素のそれぞれによって囲まれる位置に配置された画素のカラーフィルタのみが白色とされる
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  12. 前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
    前記位相差画素のそれぞれに同色のカラーフィルタが配置される
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  13. 前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
    ２次元行列状に配置された前記画素アレイの画素において、所定の画素の垂直方向に隣接する画素、および、前記所定の画素の水平方向に隣接する画素のそれぞれが位相差画素とされる
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  14. 前記画素アレイの有効領域の中の一部の画素は、象面位相差ＡＦにおいて用いられる位相差信号を得るための複数の位相差画素であり、
    ２次元行列状に配置された前記画素アレイの画素において、垂直方向に隣接する２つの画素、および、水平方向に隣接する２つの画素のそれぞれが位相差画素とされ、
    前記垂直方向に隣接する２つの画素と、前記水平方向に隣接する２つの画素とがＬ字型に配置されている
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  15. 画素アレイに配置される画素のそれぞれが有するクロストーク抑制機構について、前記画素アレイの有効領域の中で、一部の画素のクロストーク抑制機構が、他の画素のクロストーク抑制機構と異なっている固体撮像装置を備える
    電子機器。
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