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JP2019080141A - 固体撮像装置及び電子機器 - Google Patents

固体撮像装置及び電子機器 Download PDF

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JP2019080141A JP2017204912A JP2017204912A JP2019080141A JP 2019080141 A JP2019080141 A JP 2019080141A JP 2017204912 A JP2017204912 A JP 2017204912A JP 2017204912 A JP2017204912 A JP 2017204912A JP 2019080141 A JP2019080141 A JP 2019080141A
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健司 浅見
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Abstract

【課題】多様な形状の被写体に対して、焦点検出及び画像生成を行うことが可能な固体撮像装置及び電子機器を提供する。【解決手段】所定の波長帯域の光をそれぞれ受光する複数の画素が配列された画素アレイを備え、前記画素アレイは、１つのマイクロレンズの下に第１方向に並んで設けられた一対のサブ画素にて構成される第１画素と、１つのマイクロレンズの下に前記第１方向と直交する第２方向に並んで設けられた一対のサブ画素にて構成される第２画素と、をそれぞれ少なくとも１つ以上含む、固体撮像装置。【選択図】図１

Description

本開示は、固体撮像装置及び電子機器に関する。
近年、固体撮像装置の焦点合わせのために、瞳分割による位相差検出を用いることが一般的になっている。
瞳分割による位相差検出には、例えば、１つのマイクロレンズの下に一対のサブ画素が設けられた画素を用いることができる。この構成によれば、固体撮像装置は、一対のサブ画素の各々に結像される像のずれ量（シフト量）から、被写体に対する焦点のずれ量（デフォーカス量）を算出することができる。
また、このような位相差検出を行う画素において、位相差検出だけでなく、画像生成のための画素情報をも取得することが提案されている。例えば、位相差検出用画素の一対のサブ画素の各々で検出された信号を１つの画素の信号として処理することで、位相差検出用画素にて焦点検出及び画像生成のための情報の双方を取得することが提案されている。
具体的には、下記の特許文献１には、瞳分割による位相差検出を行う画素において、２つのサブ画素が備える光電変換素子の間のポテンシャル障壁を制御することによって、焦点検出及び画像生成の双方の性能を向上させることが開示されている。
特開２０１５−１６２６５８号公報
しかし、特許文献１に開示されるような瞳分割による位相差検出では、２つのサブ画素の各々に結像される像の間のずれ量が小さい場合、正確なデフォーカス量を検出することが困難であった。例えば、瞳分割による位相差検出では、一対のサブ画素が配列されている方向と垂直な方向に延伸する細長い被写体に対して、正確なデフォーカス量を検出することが困難であった。
そこで、本開示では、多様な形状の被写体に対して、焦点検出及び画像生成を行うことが可能な、新規かつ改良された固体撮像装置及び電子機器を提案する。
本開示によれば、所定の波長帯域の光をそれぞれ受光する複数の画素が配列された画素アレイを備え、前記画素アレイは、１つのマイクロレンズの下に第１方向に並んで設けられた一対のサブ画素にて構成される第１画素と、１つのマイクロレンズの下に前記第１方向と直交する第２方向に並んで設けられた一対のサブ画素にて構成される第２画素と、をそれぞれ少なくとも１つ以上含む、固体撮像装置が提供される。
また、本開示によれば、所定の波長帯域の光をそれぞれ受光する複数の画素が配列された画素アレイを有する固体撮像装置を備え、前記画素アレイは、１つのマイクロレンズの下に第１方向に並んで設けられた一対のサブ画素にて構成される第１画素と、１つのマイクロレンズの下に前記第１方向と直交する第２方向に並んで設けられた一対のサブ画素にて構成される第２画素と、をそれぞれ少なくとも１つ以上含む、電子機器が提供される。
本開示によれば、焦点検出のための情報と、画像生成のための情報とを取得する画素において、瞳分割による位相差検出のための一対のサブ画素の配列方向を複数種混在させることができる。
以上説明したように本開示によれば、固体撮像装置及び電子機器において、多様な形状の被写体に対して、焦点検出及び画像生成を行うことが可能となる。
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
本開示の一実施形態に係る固体撮像装置が備える画素アレイの平面レイアウトの一例を示した平面図である。 図１における１つのサブ画素の構成を示す縦断面図である。 同実施形態に係る固体撮像装置の一画素の平面構成を示した平面図である。 図３ＡのＡ−ＡＡ線で切断した断面を模式的に示した縦断面図である。 図３Ａで示した構成の等価回路を示した回路図である。 第１画素及び第２画素の各々に対する配線の平面構成を示した平面図である。 １つのサブ画素の構成の変形例を示す縦断面図である。 複数の画素を含む平面構成の変形例を示した平面図である。 図５Ａで示した構成の等価回路を示した回路図である。 複数の画素を含む平面構成の変形例を示した平面図である。 画素アレイの平面構成の変形例を示した平面図である。 画素アレイの平面構成の変形例を示した平面図である。 同実施形態に係る固体撮像装置が適用され得る電子機器の一例を示す外観図である。 同実施形態に係る固体撮像装置が適用され得る電子機器の他の例を示す外観図である。 同実施形態に係る固体撮像装置が適用され得る電子機器の他の例を示す外観図である。 内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。 体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．固体撮像装置
１．１．画素アレイの概略的構成
１．２．画素アレイの具体的構成
２．変形例
３．適用例
３．１．電子機器
３．２．内視鏡手術システム
３．３．体内情報取得システム
３．４．移動体
＜１．固体撮像装置＞
（１．１．画素アレイの概略的構成）
まず、図１及び図２を参照して、本開示の一実施形態に係る固体撮像装置の概略的構成について説明する。図１は、本実施形態に係る固体撮像装置が備える画素アレイの平面レイアウトの一例を示した平面図である。
まず、図１を参照して、本実施形態に係る固体撮像装置が備える画素アレイ５００の平面レイアウトについて説明する。図１に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置が備える画素アレイ５００は、所定の波長帯域の光をそれぞれ受光する複数の画素が配列されて構成される。
具体的には、画素アレイ５００は、赤色、緑色及び青色に対応する波長帯域の光をそれぞれ受光する画素（赤色画素、緑色画素及び青色画素）を所定の配列にて配置することで構成されてもよい。例えば、画素アレイ５００は、赤色画素、青色画素及び２つの緑色画素の４画素を１組とする画素ユニットが繰り返し配列されることで構成されてもよい。または、画素アレイ５００は、赤色画素、緑色画素、青色画素、及び白色画素（すなわち、カラーフィルタが設けられない画素）の４画素を１組とする画素ユニットが繰り返し配列されることで構成されてもよい。ただし、画素アレイ５００における複数の画素の配列は、特に限定されず、例えば、デルタ配列、ストライプ配列、ダイアゴナル配列又はレクタングル配列等の各種配列を適用することが可能である。
また、本実施形態に係る固体撮像装置では、画素の各々は、画像生成のための画素情報に加えて、焦点検出のための測距情報を取得する。このため、画素の各々は、焦点検出のための測距情報を取得するために、１つのマイクロレンズの下に一対のサブ画素が設けられて構成される。このような画素では、マイクロレンズの一側から入射した光束が一方のサブ画素にて受光され、マイクロレンズの他側から入射した光束が他方のサブ画素にて受光される。このとき、一方のサブ画素で受光した像と、他方のサブ画素で受光した像との間には、被写体に対する焦点のデフォーカス量と相関するずれ量（シフト量）が発生する。したがって、画素の各々では、１対のサブ画素の各々にて受光した像を互いに比較することで、被写体に対する焦点のデフォーカス量を検出することができる。
本実施形態では、画素アレイ５００は、一対のサブ画素１１０、１２０が第１方向に並んで設けられた第１画素１００と、一対のサブ画素２１０、２２０が第１方向と直交する第２方向に並んで設けられた第２画素２００とをそれぞれ少なくとも１つ以上含む。
第１画素１００は、一対のサブ画素１１０、１２０と、画素トランジスタ群１５０と、を含み、第２画素２００は、第１画素１００と同様に、一対のサブ画素２１０、２２０と、画素トランジスタ群２５０と、を含む。第１画素１００と、第２画素２００とは、一対のサブ画素が並んだ方向以外は、実質的に同様の構成であるため、以下では、第１画素１００を例示して説明する。
一対のサブ画素１１０、１２０は、１つのマイクロレンズ及びカラーフィルタの下に第１方向又は第２方向に並んで設けられ、入射した光を光電変換することで、焦点検出のための測距情報、及び画像生成のための画素情報を取得する。
具体的には、サブ画素１１０、１２０は、上述したように、サブ画素１１０、１２０の各々で受光した像のシフト量を算出することで、焦点検出のための情報を取得することができる。また、サブ画素１１０、１２０は、サブ画素１１０、１２０の各々で光電変換した信号を信号処理することで、被写体のカラー画像を得るための画素情報を取得することができる。
サブ画素１１０、１２０は、互いに同一の平面形状にて設けられてもよい。サブ画素１１０、１２０は、マイクロレンズに対する位置以外の構成が同様となるように設けられることで、瞳分割による像のずれ量を正確に検出することができる。そのため、サブ画素１１０、１２０は、開口度が同じになるように互いに同一の平面形状にて設けられてもよい。例えば、サブ画素１１０、１２０の平面形状は、正方形を２分割した長方形形状であってもよい。
画素トランジスタ群１５０は、サブ画素１１０、１２０から出力された信号を転送及び増幅等することで、第１画素１００から出力される情報を生成する。具体的には、画素トランジスタ群１５０は、サブ画素１１０、１２０から出力された信号に基づいて、焦点検出のための測距情報、及び画像生成のための画素情報を生成してもよい。例えば、画素トランジスタ群１５０は、サブ画素１１０、１２０の各々から出力されたから、画像生成のための画素情報を取得してもよい。
このような構成によれば、本実施形態に係る画素アレイ５００の画素の各々は、焦点検出のための測距情報と、画像生成のための画素情報とを同じ画素から取得することが可能である。
ここで、画素アレイ５００の画素の各々が焦点検出又は画像生成のいずれかのための情報のみを取得する場合、焦点検出のための画素が多くなるほど、画素情報が取得されない画素が増加してしまうため、画像の精度が低下してしまう。一方、焦点検出のための画素が少なくなるほど、画素情報は充実するものの、焦点合わせの精度が低くなってしまうため、生成された画像の鮮明性が低下してしまう。すなわち、画素アレイ５００の画素の各々が焦点検出又は画像生成のいずれかのための情報のみを取得する場合、焦点合わせの精度と、画像の精度とはトレードオフの関係になってしまう。しかしながら、本実施形態に係る固体撮像装置によれば、画像の精度を低下させることなく、焦点合わせの精度を向上させることが可能である。
ここで、第１画素１００及び第２画素２００は、一対のサブ画素が配列された方向が直交している。
上述したように、瞳分割による位相差検出では、一方のサブ画素で受光した像と、他方のサブ画素で受光した像との間に発生するずれ量にて、被写体に対する焦点のずれ量を算出している。そのため、被写体の形状が一対のサブ画素の各々の間でずれ量が生じにくい場合、正確なデフォーカス量の検出が困難となることがある。例えば、被写体が、一対のサブ画素が配列されている方向と直交する方向に延伸する細長い形状である場合、一方向に一対のサブ画素を配列した画素だけでは、正確なデフォーカス量を検出することが困難となることがある。
本実施形態に係る画素アレイ５００は、一対のサブ画素の配列方向が直交している第１画素１００及び第２画素２００を混在させているため、被写体の形状がいずれかの方向に延伸した細長い形状であっても、正確なデフォーカス量を検出することが可能である。具体的には、画素アレイ５００は、被写体の形状がいずれかの方向に延伸した細長い形状であっても、第１画素１００及び第２画素２００のいずれかで正確なデフォーカス量を検出することが可能である。したがって、本実施形態に係る固体撮像装置によれば、多様な形状の被写体に対して焦点検出及び画像生成を行うことが可能となるため、より鮮明な画像を取得することが可能である。
第１画素１００及び第２画素２００の平面形状は、４回対称となる平面形状であってもよい。具体的には、第１画素１００及び第２画素２００の平面形状は、重心を回転中心として９０°回転させると一致する平面形状であってもよい。第１画素１００及び第２画素２００は、一対のサブ画素の配列方向が直交している点以外は、実質的に同様の構成である。したがって、第１画素１００及び第２画素２００の平面形状が４回対称である場合、第２画素２００は、第１画素１００を９０°回転させることで形成され得るため、第１画素１００及び第２画素２００の混在をより容易に行うことが可能となる。このような４回対称となる平面形状としては、例えば、正方形、正八角形又は円形の形状を例示することができる。
より具体的には、第１画素１００及び第２画素２００は、互いに同一の平面形状であってもよい。このような場合、画素アレイ５００に第１画素１００及び第２画素２００を敷き詰めることが容易になる。また、このような場合、第１画素１００及び第２画素２００の各々にて、画素の開口度が同じとなるため、各画素から取得した画素情報を補正することなく、画像生成に用いることができる。
ただし、画素アレイ５００が備えるすべての画素は、焦点合わせのための測距情報、及び画像生成のための画素情報を取得しなくともよい。例えば、画素アレイ５００は、上述したような焦点合わせのための測距情報、及び画像生成のための画素情報を取得する一対のサブ画素を少なくとも１つ以上備える画素であってもよい。すなわち、画素アレイ５００は、上述した第１画素１００及び第２画素２００をそれぞれ少なくとも１つ以上備えていればよい。このような場合、緑色画素が一対のサブ画素を備える第１画素１００及び第２画素２００となっていてもよい。緑色画素が光電変換する緑色光は、赤色画素及び青色画素が光電変換する赤色光及び青色光よりもシリコンフォトダイオードにて吸収されやすいため、光電変換されやすく、信号を得やすい。そのため、第１画素１００及び第２画素２００が緑色画素にて構成される場合、より高精度で焦点検出のための測距情報を取得することができる。
次に、図２を参照して、上述したサブ画素の構成の一例について説明する。図２は、図１における１つのサブ画素の構成を示す縦断面図である。
図２に示すように、第１画素１００及び第２画素２００等を構成するサブ画素は、半導体基板５０に埋め込まれた光電変換素子１１と、転送トランジスタ１２と、浮遊拡散層１３と、から構成される。なお、画素制御トランジスタ１４は、例えば、図１にて画素トランジスタ群１５０として示したトランジスタ群に含まれるトランジスタの１つである。
半導体基板５０は、半導体材料で形成された基板である。例えば、半導体基板５０は、シリコン基板であってもよい。なお、半導体基板５０は、ゲルマニウムなどの他の元素半導体で形成された基板、又はガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）若しくはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）等の化合物半導体で形成された基板であってもよい。
光電変換素子１１は、例えば、フォトダイオードであり、半導体基板５０の内部に埋め込まれて設けられる。具体的には、光電変換素子１１は、ｐｎ接合又はｐｉｎ接合による光起電力効果によって、サブ画素に入射した光を電子及び正孔に変換する。例えば、光電変換素子１１は、ｐ型半導体領域の内部に設けられたｎ型半導体領域にて構成されてもよい。光電変換素子１１では、光の入射によって、ｎ型半導体領域に電子が生じ、ｐ型半導体領域に正孔が生じる。これにより、サブ画素は、ｎ型半導体領域に生じた電子を転送トランジスタ１２にて取り出すことで、サブ画素に入射した光を信号に変換することができる。
転送トランジスタ１２は、半導体基板５０の内部に設けられた光電変換素子１１から電荷を取り出し、取り出した電荷を半導体基板５０の表面の浮遊拡散層１３に転送する。具体的には、転送トランジスタ１２は、半導体基板５０の内部に向かって延伸する縦型ゲート構造を備える縦型トランジスタとして設けられ、光電変換素子１１及び浮遊拡散層１３をソース又はドレイン領域として機能させる。したがって、転送トランジスタ１２は、縦型ゲートに閾値電圧以上の電圧が印加された場合、縦型ゲートに沿ってチャネルを形成することで、光電変換素子１１にて生成された電荷を浮遊拡散層１３に転送することができる。
浮遊拡散層１３は、ｎ型半導体領域として形成され、電荷を蓄積する。なお、浮遊拡散層１３は、フローティングディフュージョンとして機能する。浮遊拡散層１３は、蓄積された電荷にて生じる電位によって、例えば、増幅トランジスタのゲート電圧を制御することによって、サブ画素の受光によって生じた信号を画素の外部へと読み出す。
画素制御トランジスタ１４は、半導体基板５０の表面に設けられた電界効果トランジスタである。具体的には、画素制御トランジスタ１４は、半導体基板５０の上に設けられたゲート電極と、ゲート電極を挟んで半導体基板５０に設けられたソース又はドレイン領域とから構成される。画素制御トランジスタ１４は、半導体基板５０の主面を平面視した際に、光電変換素子１１と重なる領域に設けられ得る。図２に示すサブ画素は、光電変換素子１１が半導体基板５０の内部に埋め込まれており、半導体基板５０の表面との距離が離れている。かかる構成によれば、光電変換素子１１と近接した場合にノイズ等の影響が生じやすい画素制御トランジスタ１４を光電変換素子１１の上に重畳して形成することが可能となる。
このような構成のサブ画素では、光電変換素子１１と、画素制御トランジスタ１４とを同じ平面領域に重畳させて形成することができるため、光電変換素子１１の体積をより大きくすることが可能となる。これによれば、サブ画素は、光電変換素子１１の感度及び飽和電子量等を低下させることなく、サブ画素全体での面積を縮小することができる。
（１．２．画素アレイの具体的構成）
図３Ａ〜図３Ｄを参照して、本実施形態に係る固体撮像装置の具体的構成について説明する。
まず、図３Ａ〜図３Ｃを参照して、一画素の具体的構成について説明する。図３Ａは、本実施形態に係る固体撮像装置の一画素の平面構成を示した平面図であり、図３Ｂは、図３ＡのＡ−ＡＡ線で切断した断面を模式的に示した縦断面図である。図３Ｃは、図３Ａで示した構成の等価回路を示した回路図である。なお、ここでは、第１画素１００を例示して説明するが、第２画素２００についても一対のサブ画素の配列方向が異なる以外は、同様である。
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、第１画素１００は、一対のサブ画素１１０、１２０と、縦型ゲート電極１１１、１２１と、浮遊拡散層１３０と、画素配線１４０と、増幅トランジスタ１５１と、選択トランジスタ１５２と、リセットトランジスタ１５３と、ダミーゲート１５４とを備える。また、サブ画素１１０、１２０に対応する領域の半導体基板５０の内部には、それぞれ光電変換素子１１２、１２２が設けられる。
一対のサブ画素１１０、１２０は、半導体基板５０の内部に形成された一対の光電変換素子１１２、１２２にて構成され、受光した光を電荷に変換する。具体的には、一対のサブ画素１１０、１２０は、一対の光電変換素子１１２、１２２に対応し、光電変換素子１１２、１２２は、ｐ型半導体領域の内部に設けられた一対のｎ型半導体領域にて構成される。光電変換素子１１２、１２２では、入射した光が光起電力効果によって電荷に変換される。具体的には、ｎ型半導体領域に電子が生じ、ｐ型半導体領域に正孔が生じる。すなわち、光電変換素子１１２、１２２は、入射した光量をｎ型半導体領域に生じた電子の量に変換することができる。なお、光電変換素子１１２、１２２は、ｎ型半導体領域の間がｐ型半導体領域となっているため、ポテンシャル障壁によって互いが電気的に離隔される。
光電変換素子１１２、１２２は、半導体基板５０の内部に設けられることにより、体積をより大きくすることができるため、平面的な占有面積を大きくせずに感度及び飽和電子量等を増加させることができる。半導体基板５０は、シリコンなどの半導体材料で形成された基板であってもよく、ゲルマニウムなどの他の元素半導体で形成された基板、又はガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）若しくはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）等の化合物半導体で形成された基板であってもよい。
縦型ゲート電極１１１、１２１は、それぞれ光電変換素子１１２、１２２にて生成された電荷を浮遊拡散層１３０に転送する電界効果トランジスタのゲートである。縦型ゲート電極１１１、１２１は、半導体基板５０の内部に設けられた光電変換素子１１２、１２２から電荷を取り出すために、半導体基板５０の内部に延伸する縦長の柱形状にて設けられる。縦型ゲート電極１１１、１２１は、光電変換素子１１２、１２２と、浮遊拡散層１３０とをそれぞれソース又はドレイン領域として、両者の間に縦型ゲート電極１１１、１２１に沿ってチャネルを形成する。これにより、縦型ゲート電極１１１、１２１は、閾値電圧以上の電圧が印加された場合、形成したチャネルを用いて、光電変換素子１１２、１２２から浮遊拡散層１３０に電荷を転送することができる。
浮遊拡散層１３０は、ｎ型半導体領域として形成され、電荷を蓄積する。なお、浮遊拡散層１３０は、フローティングディフュージョンとして機能する。光電変換素子１１２、１２２から転送された後、浮遊拡散層１３０に蓄積された電荷は、電位を発生させることで、画素配線１４０を介して増幅トランジスタ１５１のゲート電圧を制御する。浮遊拡散層１３０は、例えば、一対のサブ画素１１０、１２０（すなわち、光電変換素子１１２、１２２）の境界に設けられてもよい。より具体的には、浮遊拡散層１３０は、一対のサブ画素１１０、１２０にて構成される第１画素１００の中央に設けられてもよい。このような場合、浮遊拡散層１３０の中心と、第１画素１００の上に設けられるマイクロレンズの中心とを略一致させることができる。
画素配線１４０は、浮遊拡散層１３０と増幅トランジスタ１５１のゲート電極とを電気的に接続し、かつ浮遊拡散層１３０とリセットトランジスタ１５３のソース又はドレイン領域とを電気的に接続する配線及びコンタクトである。画素配線１４０は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）又はタングステン（Ｗ）などの金属にて形成され得る。画素配線１４０は、一種類の金属にて形成されてもよく、複数種類の金属で形成されてもよい。例えば、画素配線１４０は、配線及びコンタクトの各々を異なる金属にて形成してもよい。
増幅トランジスタ１５１は、画素配線１４０によってゲート電極が浮遊拡散層１３０と電気的に接続されており、浮遊拡散層１３０に蓄積された電荷が発生させる電位によって、オンオフが制御される。具体的には、浮遊拡散層１３０に蓄積された電荷が発生させる電位が閾値を超えた場合、増幅トランジスタ１５１は、オン状態となることで、ソース及びドレイン間に電流を流す。これにより、増幅トランジスタ１５１は、浮遊拡散層１３０に蓄積された電荷をソース及びドレイン間の電流に変換及び増幅することができる。
選択トランジスタ１５２は、増幅トランジスタ１５１と直列に接続されており、画素の選択又は非選択を制御する。具体的には、選択トランジスタ１５２は、ゲート電極に印加される電圧によって第１画素１００から信号を読み出すか否かを制御する。これにより、固体撮像装置では、画素の各々から順次信号を読み出すことができる。
リセットトランジスタ１５３は、画素配線１４０によってソース又はドレイン領域が浮遊拡散層１３０と電気的に接続されており、浮遊拡散層１３０の電位を制御する。具体的には、リセットトランジスタ１５３のソース又はドレインは、例えば、電源（ＶＤＤ）に接続されている。リセットトランジスタ１５３は、オン状態となることで、ソース及びドレイン間にチャネルを形成し、浮遊拡散層１３０の電位が電源（ＶＤＤ）の電位と同等になるように制御する。
ダミーゲート１５４は、信号等のやり取りを行う配線と電気的に接続されず、グランドに電気的に接続された電極である。すなわち、ダミーゲート１５４は、特に第１画素１００から出力される信号の信号処理には用いられない電極である。ダミーゲート１５４は、第１画素１００の一対のサブ画素１１０、１２０の周囲に設けられたゲート電極の配置をサブ画素１１０、１２０に対して対称とするために設けられる。ダミーゲート１５４は、増幅トランジスタ１５１、選択トランジスタ１５２、及びリセットトランジスタ１５３のゲート電極で反射した光が光電変換素子１１２、１２２に非対称に漏れ込むことを防止するために設けられる。ダミーゲート１５４を配置することにより、サブ画素１１０、１２０にて検出される位相差の精度が低下することを抑制することができる。
なお、増幅トランジスタ１５１、選択トランジスタ１５２、リセットトランジスタ１５３及びダミーゲート１５４は、一対のサブ画素１１０、１２０から構成される第１画素１００の２辺に亘って形成される。第１画素１００の周囲の残り２辺には、隣接する画素の増幅トランジスタ１５１、選択トランジスタ１５２、リセットトランジスタ１５３又はダミーゲート１５４のいずれかが形成され得る。
以上にて説明した第１画素１００の回路の等価回路を図３Ｃに示す。図３Ｃに示すように、光電変換素子１１２、１２２は、浮遊拡散層１３０を介して、増幅トランジスタ１５１のゲートに接続されている。なお、浮遊拡散層１３０は、リセットトランジスタ１５３のソース又はドレインを介して電源（ＶＤＤ）に接続されている。増幅トランジスタ１５１は、選択トランジスタ１５２と直列に接続されており、増幅トランジスタ１５１のソース又はドレインが電源（ＶＤＤ）に接続され、選択トランジスタ１５２のソース又はドレインが出力（ＶＯＵＴ）に接続されている。
このような回路では、まず、光電変換素子１１２、１２２にて光電変換された電荷がグランド及びＶＤＤ間の電位差によって浮遊拡散層１３０に出力される。出力された電荷は、浮遊拡散層１３０に蓄積されることで、増幅トランジスタ１５１のゲートに印加される電圧を増加させ、増幅トランジスタ１５１をオン状態にする。ここで、該回路に対応する画素信号の読み出しが行われる場合、選択トランジスタ１５２がオン状態となることで、電源（ＶＤＤ）から出力（ＶＯＵＴ）に向けて電気的な接続が形成される。これにより、浮遊拡散層１３０に蓄積された電荷量に応じた電流信号が出力（ＶＯＵＴ）から出力される。
また、電流信号が出力（ＶＯＵＴ）から出力された場合、リセットトランジスタ１５３がオン状態となることで、浮遊拡散層１３０に蓄積された電荷が排出され、浮遊拡散層１３０の電位が電源（ＶＤＤ）の電位に再設定される。これにより、浮遊拡散層１３０は、光電変換素子１１２、１２２にて光電変換された電荷が蓄積される前の状態に戻る。
続いて、図３Ｄを参照して、第１画素１００及び第２画素２００の各々に対する配線接続の具体例について説明する。図３Ｄは、第１画素１００及び第２画素２００の各々に対する配線の平面構成を示した平面図である。
図３Ｄでは、第１画素１００及び第２画素２００が隣接している場合の配線接続の具体例を示した。なお、図３Ｄにおいて、第２画素２００は、一対のサブ画素２１０、２２０の配列方向が異なる以外は、第１画素１００と実質的に同様の構成を備える。具体的には、第２画素２００は、一対のサブ画素２１０、２２０と、縦型ゲート電極２１１、２２１と、浮遊拡散層２３０と、画素配線２４０と、増幅トランジスタ２５１と、選択トランジスタ２５２と、リセットトランジスタ２５３と、ダミーゲート２５４とを備える。これらの構成は、実質的に第１画素１００にて説明した同名の構成と同様である。
図３Ｄに示すように、第１画素１００において、画素配線１４０は、鉤型に折れ曲がった形状で設けられる。画素配線１４０は、鉤型の頂点に設けられたコンタクト１６３にて浮遊拡散層１３０と電気的に接続し、鉤型の一端に設けられたコンタクト１６２にて増幅トランジスタ１５１のゲート電極と電気的に接続する。一方、第２画素２００においても、画素配線２４０は、鉤型に折れ曲がった形状で設けられる。画素配線２４０は、鉤型の頂点に設けられたコンタクト２６３にて浮遊拡散層２３０と電気的に接続し、鉤型の一端に設けられたコンタクト２６２にて増幅トランジスタ２５１のゲート電極と電気的に接続する。
また、第１画素１００において、一対のサブ画素１１０、１２０の各々からの電荷の転送を制御する転送トランジスタのオンオフを制御するゲート配線１４１、１４２は、平行な線分の形状で設けられる。ゲート配線１４１は、コンタクト１６１で縦型ゲート電極１１１と電気的に接続し、ゲート配線１４２は、コンタクト１６４で縦型ゲート電極１２１と電気的に接続する。なお、コンタクト１６１及びコンタクト１６４は、互いに第１画素１００の対角線上に位置するように設けられる。ここで、ゲート配線１４１、１４２は、画素配線１４０と同一層に設けられるため、互いに重なり合わないように設けられる。すなわち、画素配線１４０は、第１画素１００の第３象限側に設けられ、ゲート配線１４１は、第１象限及び第２象限側に設けられ、ゲート配線１４２は、第４象限側に設けられることになる。ゲート配線１４１、１４２は、それぞれビア１７１、１７２によって、さらに上層に設けられた画素間配線３１０、３２０と電気的に接続している。
一方、第２画素２００においても、一対のサブ画素２１０、２２０の各々からの電荷の転送を制御する転送トランジスタのオンオフを制御するゲート配線２４１、２４２は、平行な線分の形状で設けられる。ゲート配線２４１は、コンタクト２６１で縦型ゲート電極２１１と電気的に接続し、ゲート配線２４２は、コンタクト２６４で縦型ゲート電極２２１と電気的に接続する。なお、コンタクト２６１及びコンタクト２６４は、互いに第２画素２００の対角線上に位置するように設けられる。ここで、ゲート配線２４１、２４２は、画素配線２４０と同一層に設けられるため、互いに重なり合わないように設けられる。すなわち、画素配線２４０は、第２画素２００の第３象限側に設けられ、ゲート配線２４１は、第１象限及び第２象限側に設けられ、ゲート配線２４２は、第４象限側に設けられることになる。ゲート配線２４１、２４２は、それぞれビア２７１、２７２によって、さらに上層に設けられた画素間配線３１０、３２０と電気的に接続している。
図３Ｄに示すように、第１画素１００及び第２画素２００では、一対のサブ画素の配列方向が直交している。ここで、一対のサブ画素の各々に設けられた縦型ゲート電極に対するコンタクトを各画素の対角線上に設けることにより、第１画素１００及び第２画素２００は、同一の配線形状にて各素子同士を接続することができる。具体的には、画素配線１４０及びゲート配線１４１、１４２と、画素配線２４０及びゲート配線２４１、２４２とを同一形状にて設けることができる。さらに、第１画素１００及び第２画素２００に亘って設けられる画素間配線３１０、３２０を一方向に延伸する直線形状にて設けることができる。これによれば、第１画素１００及び第２画素２００は、共通の形状の配線が設けられることになるため、寄生容量に対する変換効率に差が生じなくなる。また、第１画素１００及び第２画素２００を再配置する場合にも、配線を変更せずとも半導体基板５０の内部構成を変更するだけで対応することができるようになる。
＜２．変形例＞
以下では、図４〜図８を参照して、本実施形態の変形例について説明する。
（第１の変形例）
まず、図４を参照して、図２にて説明したサブ画素の構成の変形例（第１の変形例）について説明する。図４は、１つのサブ画素の構成の変形例を示す縦断面図である。
図４に示すように、第１画素１００及び第２画素２００等を構成するサブ画素は、半導体基板５０に埋め込まれた光電変換素子１１と、引き出し領域１６と、転送トランジスタ１５と、浮遊拡散層１３と、画素制御トランジスタ１４と、から構成されてもよい。
図４に示す変形例では、図２に示した構造と異なり、転送トランジスタ１５が縦型ゲート構造を備えず、半導体基板５０の表面にゲートが設けられる通常のゲート構造を備えている。また、サブ画素には、光電変換素子１１から半導体基板５０の表面に向かって延伸する引き出し領域１６が設けられる。なお、他の構成については、図２にて説明したとおりであるため、ここでの説明は省略する。
引き出し領域１６は、ｎ型半導体領域であり、光電変換素子１１のｎ型半導体領域で生じた電子を半導体基板５０の表面まで引き出す。これにより、転送トランジスタ１５は、半導体基板５０の表面に設けられた電極をゲートとして機能させ、引き出し領域１６及び浮遊拡散層１３をソース又はドレイン領域として機能させることができる。すなわち、転送トランジスタ１５は、半導体基板５０の表面に設けられたゲート電極に閾値電圧以上の電圧が印加された場合、半導体基板５０の表面付近の引き出し領域１６と浮遊拡散層１３との間にチャネルを形成することができる。これにより、転送トランジスタ１５は、引き出し領域１６を介して、光電変換素子１１にて生成された電子を浮遊拡散層１３に転送することができる。
（第２の変形例）
次に、図５Ａ及び５Ｂを参照して、画素アレイ５００の具体的構成の変形例（第２の変形例）について説明する。図５Ａは、複数の画素を含む平面構成の変形例を示した平面図であり、図５Ｂは、図５Ａで示した構成の等価回路を示した回路図である。
図５Ａに示すように、画素アレイ５００では、２つの画素の浮遊拡散層１３１、１３２が画素配線１４０にて電気的に接続されることで、増幅トランジスタ以降の画素トランジスタ群１５０が２つの画素で共有されている。
具体的には、第１画素１０１の一対のサブ画素１１０Ａ、１２０Ａにて光電変換された電荷が蓄積された浮遊拡散層１３１と、第１画素１０２の一対のサブ画素１１０Ｂ、１２０Ｂにて光電変換された電荷が蓄積された浮遊拡散層１３２とが画素配線１４０によって電気的に接続されている。これにより、浮遊拡散層１３１、浮遊拡散層１３２及び画素配線１４０が等電位になるため、浮遊拡散層１３１、浮遊拡散層１３２及び画素配線１４０の全体が１つのフローティングディフュージョンとして機能する。これによれば、第１画素１０１、１０２は、フローティングディフュージョン以降の画素トランジスタ群１５０（すなわち、増幅トランジスタ、選択トランジスタ及びリセットトランジスタ）を２つの画素で共有することができるため、信号処理回路が占める面積を縮小することで、画素が占有する面積を拡大することができる。
また、第１画素１０３及び第２画素２０１にて信号処理回路を共有する場合についても同様である。
具体的には、第１画素１０３の一対のサブ画素１１０Ｃ、１２０Ｃにて光電変換された電荷が蓄積された浮遊拡散層１３３と、第２画素２０１の一対のサブ画素２１０、２２０にて光電変換された電荷が蓄積された浮遊拡散層２３０とが画素配線２４０によって電気的に接続されている。これにより、浮遊拡散層１３３、浮遊拡散層２３０及び画素配線２４０が等電位になるため、浮遊拡散層１３３、浮遊拡散層２３０及び画素配線１４０の全体が１つのフローティングディフュージョンとして機能する。これによれば、第１画素１０３及び第２画素２０１は、フローティングディフュージョン以降の画素トランジスタ群２５０（すなわち、増幅トランジスタ、選択トランジスタ及びリセットトランジスタ）を２つの画素で共有することができるため、信号処理回路が占める面積を縮小することで、画素が占有する面積を拡大することができる。
図５Ａにて説明した信号処理回路を共有する第１画素１０１、１０２の回路の等価回路を図５Ｂに示す。
図５Ｂに示すように、サブ画素１１０Ａ、１２０Ａ、１１０Ｂ、１２０Ｂは、浮遊拡散層１３１、１３２及び画素配線１４０をフローティングディフュージョンとして、増幅トランジスタ１５１のゲートに接続されている。フローティングディフュージョンは、リセットトランジスタ１５３のソース又はドレインを介して電源（ＶＤＤ）に接続されている。増幅トランジスタ１５１は、選択トランジスタ１５２と直列に接続されており、増幅トランジスタ１５１のソース又はドレインが電源（ＶＤＤ）に接続され、選択トランジスタ１５２のソース又はドレインが出力（ＶＯＵＴ）に接続されている。
このような回路では、まず、サブ画素１１０Ａ、１２０Ａ、１１０Ｂ、１２０Ｂの各々にて光電変換された電荷がグランド及びＶＤＤ間の電位差によって浮遊拡散層１３１、１３２に出力される。出力された電荷は、浮遊拡散層１３１、１３２及び画素配線１４０に亘って蓄積されることで、増幅トランジスタ１５１のゲートに印加される電圧を増加させ、増幅トランジスタ１５１をオン状態にする。ここで、該回路に対応する画素信号の読み出しが行われる場合、選択トランジスタ１５２がオン状態となることで、電源（ＶＤＤ）から出力（ＶＯＵＴ）に向けて電気的な接続が形成される。これにより、浮遊拡散層１３１、１３２及び画素配線１４０に亘って蓄積された電荷量に応じた電流信号が出力（ＶＯＵＴ）から出力される。
また、電流信号が出力（ＶＯＵＴ）から出力された場合、リセットトランジスタ１５３がオン状態となることで、浮遊拡散層１３１、１３２及び画素配線１４０に亘って蓄積された電荷が排出され、浮遊拡散層１３１、１３２の電位が電源（ＶＤＤ）の電位に再設定される。これにより、浮遊拡散層１３１、１３２は、電荷が蓄積される前の状態に戻る。
（第３の変形例）
続いて、図６を参照して、画素アレイ５００の具体的構成の変形例（第３の変形例）について説明する。図６は、複数の画素を含む平面構成の変形例を示した平面図である。
図６に示すように、画素アレイ５００では、２つの画素の境界に浮遊拡散層１３０が設けられることで、浮遊拡散層１３０以降の画素トランジスタ群１５０が２つの画素で共有されている。
具体的には、第１画素１０１の一対のサブ画素１１０Ａ、１２０Ａにて光電変換された電荷と、第１画素１０２の一対のサブ画素１１０Ｂ、１２０Ｂにて光電変換された電荷とは、第１画素１０１、１０２の境界に設けられた浮遊拡散層１３０に蓄積される。また、浮遊拡散層１３０は、画素配線１４０によって増幅トランジスタ及びリセットトランジスタを含む画素トランジスタ群１５０と電気的に接続される。これによれば、第１画素１０１、１０２は、浮遊拡散層１３０及び画素トランジスタ群１５０（すなわち、増幅トランジスタ、選択トランジスタ及びリセットトランジスタ）を２つの画素で共有することができるため、信号処理回路が占める面積を縮小することで、画素が占有する面積を拡大することができる。
また、第２画素２０１、２０２にて信号処理回路を共有する場合についても同様である。
具体的には、第２画素２０１の一対のサブ画素２１０Ａ、２２０Ａにて光電変換された電荷と、第２画素２０２の一対のサブ画素２１０Ｂ、２２０Ｂにて光電変換された電荷とは、第２画素２０１、２０２の境界に設けられた浮遊拡散層２３０に蓄積される。また、浮遊拡散層２３０は、画素配線２４０によって増幅トランジスタ及びリセットトランジスタを含む画素トランジスタ群２５０と電気的に接続される。これによれば、第２画素２０１、２０２は、浮遊拡散層２３０及び画素トランジスタ群２５０（すなわち、増幅トランジスタ、選択トランジスタ及びリセットトランジスタ）を２つの画素で共有することができるため、信号処理回路が占める面積を縮小することで、画素が占有する面積を拡大することができる。
（第４の変形例）
次に、図７を参照して画素アレイ５００の具体的構成の変形例（第４の変形例）について説明する。図７は、画素アレイ５００の平面構成の変形例を示した平面図である。
図７に示すように、画素アレイ５００は、固体撮像装置に対して傾いて設けられていてもよい。具体的には、画素アレイ５００は、固体撮像装置の水平方向に対して４５°傾いて設けられてもよい。このような場合、第１画素１００の一対のサブ画素１１０、１２０は、固体撮像装置の水平方向に対して、例えば、時計回りに４５°傾いた方向に配列されて設けられ、第２画素２００の一対のサブ画素１１０、１２０は、固体撮像装置の水平方向に対して、例えば、反時計回りに４５°傾いた方向に配列されて設けられてもよい。
本実施形態に係る固体撮像装置では、このような画素アレイ５００の平面構成を採用することも可能である。すなわち、本実施形態に係る固体撮像装置が備える画素アレイ５００は、画素の各々がマトリクス状に配列された平面構成でなくともよく、他の構成を採用することも可能である。
（第５の変形例）
次に、図８を参照して画素アレイ５００の具体的構成の変形例（第５の変形例）について説明する。図８は、画素アレイ５００の平面構成の変形例を示した平面図である。
図８に示すように、画素アレイ５００は、固体撮像装置に対して傾いて設けられてもよい。具体的には、画素アレイ５００は、固体撮像装置の水平方向に対して４５°傾いて設けられてもよい。ただし、第４の変形例とは異なり、第１画素１００の一対のサブ画素１１０、１２０は、固体撮像装置の水平方向に対して垂直方向に配列されて設けられ、第２画素２００の一対のサブ画素１１０、１２０は、固体撮像装置の水平方向に配列されて設けられる。このような場合、各画素の一対のサブ画素の平面形状は、例えば、正方形を対角線で切断した直角二等辺三角形となってもよい。
本実施形態に係る固体撮像装置では、このような画素アレイ５００の平面構成を採用することも可能である。すなわち、本実施形態に係る固体撮像装置が備える画素アレイ５００は、一対のサブ画素の形状が正方形を２等分した長方形でなくともよく、他の構成を採用することも可能である。
なお、上述した第１〜第５の変形例は、矛盾しない範囲で互いに組み合わせることも可能であり、これらについても本開示に係る技術範囲に含まれる。例えば、第１の変形例と、第２〜第５の変形例とを組み合わせることも可能である。また、第２〜第５の変形例については、同一の画素アレイ５００内に第２〜第５の変形例に係る平面構成が混在していてもよい。
＜３．適用例＞
（３．１．電子機器）
本開示の一実施形態に係る固体撮像装置は、例えば、種々の電子機器に搭載される撮像部に適用することができる。続いて、図９Ａ〜図９Ｃを参照して、本実施形態に係る固体撮像装置が適用され得る電子機器の例について説明する。図９Ａ〜図９Ｃは、本実施形態に係る固体撮像装置が適用され得る電子機器の一例を示す外観図である。
例えば、本実施形態に係る固体撮像装置は、スマートフォンなどの電子機器に搭載される撮像部に適用することができる。具体的には、図９Ａに示すように、スマートフォン９００は、各種情報を表示する表示部９０１と、ユーザによる操作入力を受け付けるボタン等から構成される操作部９０３と、を備える。ここで、スマートフォン９００が備える撮像部には、本実施形態に係る固体撮像装置が適用されてもよい。
例えば、本実施形態に係る固体撮像装置は、デジタルカメラなどの電子機器に搭載される撮像部に適用することができる。具体的には、図９Ｂ及び図９Ｃに示すように、デジタルカメラ９１０は、本体部（カメラボディ）９１１と、交換式のレンズユニット９１３と、撮影時にユーザによって把持されるグリップ部９１５と、各種情報を表示するモニタ部９１７と、撮影時にユーザによって観察されるスルー画を表示するＥＶＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｖｉｅｗ Ｆｉｎｄｅｒ）９１９と、を備える。なお、図９Ｂは、デジタルカメラ９１０を前方（すなわち、被写体側）から眺めた外観図であり、図９Ｃは、デジタルカメラ９１０を後方（すなわち、撮影者側）から眺めた外観図である。ここで、デジタルカメラ９１０の撮像部には、本実施形態に係る固体撮像装置が適用されてもよい。
なお、本実施形態に係る固体撮像装置が適用される電子機器は、上記例示に限定されない。本実施形態に係る固体撮像装置は、あらゆる分野の電子機器に搭載される撮像部に適用することが可能である。このような電子機器としては、例えば、眼鏡型ウェアラブルデバイス、ＨＭＤ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ）、テレビジョン装置、電子ブック、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ノート型パーソナルコンピュータ、ビデオカメラ又はゲーム機器等を例示することができる。
（３．２．内視鏡手術システム）
例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
図１０は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
図１０では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ: Camera Control Unit）１１２０１に送信される。
ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics
Processing Unit）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow Band Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ICG）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
図１１は、図１０に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（dimensional）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Auto Exposure）機能、ＡＦ（Auto Focus）機能及びＡＷＢ（Auto White Balance）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、内視鏡１１１００、又はカメラヘッド１１１０２に適用され得る。具体的には、本実施形態に係る固体撮像装置は、内視鏡１１１００、又はカメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２に適用することができる。撮像部１１４０２等に本開示に係る技術を適用することにより、観察対象の偏光情報及び画像情報を同時に高精度で取得することができるため、術者は、より詳細な情報を含む術部画像を視認することが可能となる。
なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
（３．３．体内情報取得システム）
例えば、本開示に係る技術は、体内情報取得システムに適用されてもよい。
図１２は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
体内情報取得システム１０００１は、カプセル型内視鏡１０１００と、外部制御装置１０２００とから構成される。
カプセル型内視鏡１０１００は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡１０１００は、撮像機能及び無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像（以下、体内画像ともいう）を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置１０２００に順次無線送信する。
外部制御装置１０２００は、体内情報取得システム１０００１の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置（図示せず）に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
体内情報取得システム１０００１では、このようにして、カプセル型内視鏡１０１００が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
カプセル型内視鏡１０１００と外部制御装置１０２００の構成及び機能についてより詳細に説明する。
カプセル型内視鏡１０１００は、カプセル型の筐体１０１０１を有し、その筐体１０１０１内には、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、給電部１０１１５、電源部１０１１６、及び制御部１０１１７が収納されている。
光源部１０１１１は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、撮像部１０１１２の撮像視野に対して光を照射する。
撮像部１０１１２は、撮像素子、及び当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光（以下、観察光という）は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部１０１１２では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部１０１１２によって生成された画像信号は、画像処理部１０１１３に提供される。
画像処理部１０１１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics
Processing Unit）等のプロセッサによって構成され、撮像部１０１１２によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部１０１１３は、信号処理を施した画像信号を、ＲＡＷデータとして無線通信部１０１１４に提供する。
無線通信部１０１１４は、画像処理部１０１１３によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して外部制御装置１０２００に送信する。また、無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から、カプセル型内視鏡１０１００の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して受信する。無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から受信した制御信号を制御部１０１１７に提供する。
給電部１０１１５は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、及び昇圧回路等から構成される。給電部１０１１５では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
電源部１０１１６は、二次電池によって構成され、給電部１０１１５によって生成された電力を蓄電する。図１２では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部１０１１６からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部１０１１６に蓄電された電力は、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び制御部１０１１７に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
制御部１０１１７は、ＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び、給電部１０１１５の駆動を、外部制御装置１０２００から送信される制御信号に従って適宜制御する。
外部制御装置１０２００は、ＣＰＵ、ＧＰＵ等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００の制御部１０１１７に対して制御信号を、アンテナ１０２００Ａを介して送信することにより、カプセル型内視鏡１０１００の動作を制御する。カプセル型内視鏡１０１００では、例えば、外部制御装置１０２００からの制御信号により、光源部１０１１１における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、撮像条件（例えば、撮像部１０１１２におけるフレームレート、露出値等）が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、画像処理部１０１１３における処理の内容や、無線通信部１０１１４が画像信号を送信する条件（例えば、送信間隔、送信画像数等）が変更されてもよい。
また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理（デモザイク処理）、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ(Noise reduction)処理及び／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置１０２００は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置１０２００は、生成した画像データを記録装置（図示せず）に記録させたり、印刷装置（図示せず）に印刷出力させてもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１０１１２に適用され得る。具体的には、本実施形態に係る固体撮像装置は、撮像部１０１１２に適用することができる。撮像部１０１１２に本開示に係る技術を適用することにより、観察対象の偏光情報及び画像情報を同時に高精度で取得することができるため、より詳細な検査情報を得ることが可能となる。
＜３．４．移動体＞
例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
図１３は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図１３に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（Interface）１２０５３が図示されている。
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図１３の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
図１４は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
図１４では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。
撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２、１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
なお、図１４には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０km/h以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、本実施形態に係る固体撮像装置は、撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、偏光情報及び画像情報を同時に高精度で取得することができるため、ドライバは、より詳細な情報を含む撮影画像を視認することが可能となる。
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
所定の波長帯域の光をそれぞれ受光する複数の画素が配列された画素アレイを備え、
前記画素アレイは、
１つのマイクロレンズの下に第１方向に並んで設けられた一対のサブ画素にて構成される第１画素と、
１つのマイクロレンズの下に前記第１方向と直交する第２方向に並んで設けられた一対のサブ画素にて構成される第２画素と、
をそれぞれ少なくとも１つ以上含む、固体撮像装置。
（２）
前記第１画素及び前記第２画素の前記一対のサブ画素を合わせた平面形状は、同一である、前記（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記第１画素及び前記第２画素の前記一対のサブ画素を合わせた平面形状は、４回対称となる形状である、前記（１）又は（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記第１画素及び前記第２画素を構成する前記一対のサブ画素の各々の平面形状は、互いに同一である、前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
（５）
前記第１画素及び前記第２画素は、それぞれ
受光した光を電荷に変換し、前記一対のサブ画素ごとに設けられた光電変換部と、
前記光電変換部の各々から出力される電荷を蓄積するＦＤ部、前記ＦＤ部に蓄積された前記電荷によってオンオフが制御される増幅トランジスタ、前記増幅トランジスタと垂直信号線との間に設けられた選択トランジスタ、及び前記ＦＤ部に蓄積された前記電荷をリセットするリセットトランジスタを含む信号処理回路と、
を備える、前記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
（６）
前記ＦＤ部は、前記第１画素及び前記第２画素を構成する前記一対のサブ画素の各々にて共有される、前記（５）に記載の固体撮像装置。
（７）
前記ＦＤ部は、前記第１画素及び前記第２画素の前記一対のサブ画素を合わせた平面形状の中心に設けられる、前記（６）に記載の固体撮像装置。
（８）
前記ＦＤ部の中心と、前記マイクロレンズの中心とは、略一致する、前記（７）に記載の固体撮像装置。
（９）
前記信号処理回路は、前記第１画素又は前記第２画素の少なくともいずれかを含む２以上の画素にて共有される、前記（５）又は（６）に記載の固体撮像装置。
（１０）
前記光電変換部の各々は、前記画素アレイが設けられる半導体基板の内部に設けられる、前記（５）〜（９）のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
（１１）
前記光電変換部の各々は、前記信号処理回路が設けられた平面領域の前記半導体基板の内部にさらに延伸して設けられる、前記（１０）に記載の固体撮像装置。
（１２）
前記信号処理回路は、前記光電変換部の各々が設けられた平面領域の周囲に設けられる、前記（５）〜（１１）のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
（１３）
前記信号処理回路の電極は、前記一対のサブ画素の各々に対する位置関係が同一となるように、前記光電変換部の各々が設けられた領域の周囲に設けられる、前記（１２）に記載の固体撮像装置。
（１４）
前記信号処理回路の電極は、グランドに電気的に接続されたダミー電極を含む、前記（１３）に記載の固体撮像装置。
（１５）
前記信号処理回路の配線レイアウトは、前記第１画素及び前記第２画素の各々で同一である、前記（５）〜（１４）のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
（１６）
前記第１画素及び前記第２画素は、それぞれ緑色光を受光する緑色画素である、前記（１）〜（１５）のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
（１７）
所定の波長帯域の光をそれぞれ受光する複数の画素が配列された画素アレイを有する固体撮像装置を備え、
前記画素アレイは、
１つのマイクロレンズの下に第１方向に並んで設けられた一対のサブ画素にて構成される第１画素と、
１つのマイクロレンズの下に前記第１方向と直交する第２方向に並んで設けられた一対のサブ画素にて構成される第２画素と、
をそれぞれ少なくとも１つ以上含む、電子機器。
１１、１１２、１２２ 光電変換素子
１２、１５ 転送トランジスタ
１３、１３０、２３０ 浮遊拡散層
１４ 画素制御トランジスタ
５０ 半導体基板
１００ 第１画素
１１０、１２０、２１０、２２０ サブ画素
１１１、１２１、２１１、２２１ 縦型ゲート電極
１４０、２４０ 画素配線
１５０、２５０ 画素トランジスタ群
１５１、２５１ 増幅トランジスタ
１５２、２５２ 選択トランジスタ
１５３、２５３ リセットトランジスタ
１５４、２５４ ダミーゲート
２００ 第２画素
５００ 画素アレイ

Claims (17)

  1. 所定の波長帯域の光をそれぞれ受光する複数の画素が配列された画素アレイを備え、
    前記画素アレイは、
    １つのマイクロレンズの下に第１方向に並んで設けられた一対のサブ画素にて構成される第１画素と、
    １つのマイクロレンズの下に前記第１方向と直交する第２方向に並んで設けられた一対のサブ画素にて構成される第２画素と、
    をそれぞれ少なくとも１つ以上含む、固体撮像装置。
  2. 前記第１画素及び前記第２画素の前記一対のサブ画素を合わせた平面形状は、同一である、請求項１に記載の固体撮像装置。
  3. 前記第１画素及び前記第２画素の前記一対のサブ画素を合わせた平面形状は、４回対称となる形状である、請求項１に記載の固体撮像装置。
  4. 前記第１画素及び前記第２画素を構成する前記一対のサブ画素の各々の平面形状は、互いに同一である、請求項１に記載の固体撮像装置。
  5. 前記第１画素及び前記第２画素は、それぞれ
    受光した光を電荷に変換し、前記一対のサブ画素ごとに設けられた光電変換部と、
    前記光電変換部の各々から出力される電荷を蓄積するＦＤ部、前記ＦＤ部に蓄積された前記電荷によってオンオフが制御される増幅トランジスタ、前記増幅トランジスタと垂直信号線との間に設けられた選択トランジスタ、及び前記ＦＤ部に蓄積された前記電荷をリセットするリセットトランジスタを含む信号処理回路と、
    を備える、請求項１に記載の固体撮像装置。
  6. 前記ＦＤ部は、前記第１画素及び前記第２画素を構成する前記一対のサブ画素の各々にて共有される、請求項５に記載の固体撮像装置。
  7. 前記ＦＤ部は、前記第１画素及び前記第２画素の前記一対のサブ画素を合わせた平面形状の中心に設けられる、請求項６に記載の固体撮像装置。
  8. 前記ＦＤ部の中心と、前記マイクロレンズの中心とは、略一致する、請求項７に記載の固体撮像装置。
  9. 前記信号処理回路は、前記第１画素又は前記第２画素の少なくともいずれかを含む２以上の画素にて共有される、請求項５に記載の固体撮像装置。
  10. 前記光電変換部の各々は、前記画素アレイが設けられる半導体基板の内部に設けられる、請求項５に記載の固体撮像装置。
  11. 前記光電変換部の各々は、前記信号処理回路が設けられた平面領域の前記半導体基板の内部にさらに延伸して設けられる、請求項１０に記載の固体撮像装置。
  12. 前記信号処理回路は、前記光電変換部の各々が設けられた平面領域の周囲に設けられる、請求項５に記載の固体撮像装置。
  13. 前記信号処理回路の電極は、前記一対のサブ画素の各々に対する位置関係が同一となるように、前記光電変換部の各々が設けられた領域の周囲に設けられる、請求項１２に記載の固体撮像装置。
  14. 前記信号処理回路の電極は、グランドに電気的に接続されたダミー電極を含む、請求項１３に記載の固体撮像装置。
  15. 前記信号処理回路の配線レイアウトは、前記第１画素及び前記第２画素の各々で同一である、請求項５に記載の固体撮像装置。
  16. 前記第１画素及び前記第２画素は、それぞれ緑色光を受光する緑色画素である、請求項１に記載の固体撮像装置。
  17. 所定の波長帯域の光をそれぞれ受光する複数の画素が配列された画素アレイを有する固体撮像装置を備え、
    前記画素アレイは、
    １つのマイクロレンズの下に第１方向に並んで設けられた一対のサブ画素にて構成される第１画素と、
    １つのマイクロレンズの下に前記第１方向と直交する第２方向に並んで設けられた一対のサブ画素にて構成される第２画素と、
    をそれぞれ少なくとも１つ以上含む、電子機器。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114424517B (zh) * 2019-11-28 2024-03-01 Oppo广东移动通信有限公司 图像传感器、控制方法、摄像头组件及移动终端
CN111586323A (zh) * 2020-05-07 2020-08-25 Oppo广东移动通信有限公司 图像传感器、控制方法、摄像头组件和移动终端

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5040960B2 (ja) * 2009-06-04 2012-10-03 株式会社ニコン 電子カメラ
JP5967950B2 (ja) * 2011-04-20 2016-08-10 キヤノン株式会社 撮像素子及び撮像装置
JP5743837B2 (ja) * 2011-10-07 2015-07-01 キヤノン株式会社 光電変換装置、撮像装置および撮像システム
JP2013157883A (ja) * 2012-01-31 2013-08-15 Sony Corp 固体撮像素子およびカメラシステム
JP6149369B2 (ja) 2012-09-27 2017-06-21 株式会社ニコン 撮像素子
JP6355362B2 (ja) 2014-02-28 2018-07-11 キヤノン株式会社 光電変換装置および撮像システム
WO2016111175A1 (ja) 2015-01-07 2016-07-14 ソニー株式会社 画像処理装置、画像処理方法、及び、プログラム
WO2017048425A1 (en) * 2015-09-17 2017-03-23 Semiconductor Components Industries, Llc High dynamic range pixel using light separation
TWI875555B (zh) 2016-01-27 2025-03-01 日商新力股份有限公司 固體攝像元件
US10033949B2 (en) * 2016-06-16 2018-07-24 Semiconductor Components Industries, Llc Imaging systems with high dynamic range and phase detection pixels

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