JP2023077673A

JP2023077673A - 光検出装置及び電子機器

Info

Publication number: JP2023077673A
Application number: JP2021191032A
Authority: JP
Inventors: 貴大矢田; Takahiro Yada
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2021-11-25
Filing date: 2021-11-25
Publication date: 2023-06-06
Also published as: WO2023095518A1

Abstract

【課題】撮像画素どうしの間での隣接画素からの光の混入量のバラつきを抑制する。
【解決手段】光検出装置は、２次元状に配列された複数の画素を備え、複数の画素は、光電変換部を含む撮像画素と、光電変換部、当該光電変換部の一部を覆う遮光膜、及び、当該光電変換部が当該遮光膜で覆われていない部分である開口部を含む位相差検出画素と、を含み、撮像画素は、特定の方向において他の撮像画素に隣接する一方で位相差検出画素には隣接しない第１の撮像画素と、特定の方向において、位相差検出画素の開口部が隣接するように位相差検出画素に隣接する第２の撮像画素と、を含む。
【選択図】図２

Description

本開示は光検出装置及び電子機器に関する。

像面位相差オートフォーカス（ＡＦ）機能を得るために、通常の撮像画素だけでなく、光電変換部の一部が遮光膜で覆われた位相差検出画素も配置する技術が知られている（例えば特許文献１を参照）。

特開２０１８－２０７５４８号公報

位相差検出画素に隣接する撮像画素と、そうでない撮像画素とでは、隣接画素の遮光膜の有無に起因して、隣接画素からの光の混入量が異なる。撮像画素どうしの間で、隣接画素からの光の混入量にバラつきが生じる。

本開示の一側面は、撮像画素どうしの間での隣接画素からの光の混入量のバラつきを抑制することが可能な光検出装置及び電子機器を提供する。

本開示の一側面に係る光検出装置は、２次元状に配列された複数の画素を備え、複数の画素は、光電変換部を含む撮像画素と、光電変換部、当該光電変換部の一部を覆う遮光膜、及び、当該光電変換部が当該遮光膜で覆われていない部分である開口部を含む位相差検出画素と、を含み、撮像画素は、特定の方向において他の撮像画素に隣接する一方で位相差検出画素には隣接しない第１の撮像画素と、特定の方向において、位相差検出画素の開口部が隣接するように位相差検出画素に隣接する第２の撮像画素と、を含む。

本開示の一側面に係る電子機器は、光検出装置が搭載された電子機器であって、光検出装置は、２次元状に配列された複数の画素を備え、複数の画素は、光電変換部を含む撮像画素と、光電変換部及び当該光電変換部の一部を覆う遮光膜を含む位相差検出画素と、を含み、撮像画素は、特定の方向において他の撮像画素に隣接する一方で位相差検出画素には隣接しない複数の第１の撮像画素と、特定の方向において位相差検出画素に隣接するとともに、当該位相差検出画素において光電変換部が遮光膜で覆われていない部分である開口部に隣接する第２の撮像画素と、を含む。

実施形態に係る光検出装置の概略構成の例を示す図である。画素領域の概略構成の例を示す図である。図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿ってみた断面を模式的に示す図である。図２のＩＶ－ＩＶ線に沿ってみた断面を模式的に示す図である。比較例を示す図である。図５のＶＩ－ＶＩ線に沿ってみた断面を模式的に示す図である。画素配列の変形例を示す図である。画素配列の変形例を示す図である。比較例を示す図である。画素配列の変形例を示す図である。比較例を示す図である。画素配列の変形例を示す図である。画素配列の変形例を示す図である。図１３のＸＩＶ－ＸＩＶ線に沿ってみた断面を模式的に示す図である。画素配列の変形例を示す図である。図１５のＸＶＩ－ＸＶＩ線に沿ってみた断面を模式的に示す図である。画素配列の変形例を示す図である。電子機器の概略構成の例を示す図である。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。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。

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、以下の各実施形態において、同一の要素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。

以下に示す項目順序に従って本開示を説明する。
１．実施形態
２．変形例
３．電子機器への搭載例
４．効果の例
５．移動体への応用例
６．内視鏡手術システムへの応用例

１．実施形態
図１は、実施形態に係る光検出装置の概略構成の例を示す図である。例示される光検出装置１は、個体撮像装置であり、各要素が基板１１（例えばシリコン基板等）に設けられる。光検出装置１は、画素領域３と、垂直駆動回路４と、カラム信号処理回路５と、水平駆動回路６と、出力回路７と、制御回路８と、垂直信号線９と、水平信号線１０と、入出力端子１２とを含む。

画素領域３は、複数の画素２を含む。複数の画素２は、２次元アレイ状に配列される。画素領域３に対するＸＹＺ座標系が図示される。Ｘ軸方向は、アレイの行方向に対応し、例えば光検出装置１の横方向（水平方向）に対応する。Ｙ軸方向は、アレイの列方向に対応し、例えば光検出装置１の縦方向（垂直方向）に対応する。Ｚ軸方向は、例えば光検出装置１の前後方向に対応する。光検出装置１は、とくに前方からの光（Ｚ軸負方向に沿って進む光）を検出する。

画素２は、光電変換部（後述の光電変換部２０１に相当）及び画素トランジスタ等を含む。光電変換部は、例えばフォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）等の光電変換素子を含んで構成される。画素トランジスタは、例えばＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタである。１つの画素２に、複数の画素トランジスタが設けられ得る。複数の画素トランジスタの例は、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタ等である。例えば、転送トランジスタは、光電変換素子で発生した電荷を転送するために用いられる。リセットトランジスタは、電荷をリセットするために用いられる。増幅トランジスタは、電荷に応じた画素信号を生成するために用いられる。選択トランジスタは、画素信号を信号線に出現させるために用いられる。これらの画素トランジスタを含む種々の公知の回路構成が、各画素２に設けられてよい。

なお、共有画素構造が採用されてもよい。例えば、いくつかの画素２それぞれの光電変換部及び転送トランジスタと、１つのフローティングディフュージョンと、他の画素トランジスタの１つずつとが共有されてよい。

垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、水平駆動回路６、出力回路７及び制御回路８は、画素領域３の周辺回路部を構成する。先に制御回路８から説明する。

制御回路８は、入力クロックや、動作モード等を指令するデータを受け取り、また、光検出装置１の内部情報等のデータを出力する。制御回路８は、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５及び水平駆動回路６等の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。制御回路８は、生成したそれらの信号を、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５及び水平駆動回路６等に入力（供給）する。

垂直駆動回路４は、例えばシフトレジスタを含んで構成される。垂直駆動回路４は、画素駆動配線を選択し、選択した画素駆動配線に、画素駆動のためのパルスを供給し、行単位で画素２を駆動する。垂直駆動回路４は、各画素２を行単位で順次垂直方向に選択走査し、各画素２からの画素信号を、垂直信号線９を通してカラム信号処理回路５に供給する。

カラム信号処理回路５は、例えば画素列ごとに配置されており、１行分の画素２からの画素信号に対して、画素列ごとにノイズ除去等の信号処理を行う。カラム信号処理回路５は、画素２に固有の固定パターンノイズを除去するためのＣＤＳ（Correlated Double Sampling）や、信号増幅、ＡＤ（Analog to Digital）変換等の信号処理を行う。カラム信号処理回路５の出力段と水平信号線１０との間には、図示しない水平選択スイッチが接続される。

水平駆動回路６は、例えばシフトレジスタを含んで構成される。水平駆動回路６は、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路５の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路５の各々から画素信号を水平信号線１０に出力させる。

出力回路７は、カラム信号処理回路５の各々から水平信号線１０を通して順次に供給される画素信号に対し、信号処理を行って出力する。例えば、バファリングが行われたり、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理等が行われたりする。入出力端子１２は、外部と信号のやりとりをする。

図２は、画素領域の概略構成の例を示す図である。１つの画素２が１つの色に対応する。色として、赤色Ｒ、緑色Ｇ及び青色Ｂの三原色を例に挙げて説明する。複数の画素２それぞれは、赤色Ｒ、緑色Ｇ及び青色Ｂのいずれかに対応する。各画素２を色ごとに区別できるように、異なるハッチングで図示する。図２に示される例では、複数の画素２は、１×１画素を基本パターンとしてベイヤー配列される。

複数の画素２は、撮像画素２１及び撮像画素２２と、位相差検出画素２３とを含む。撮像画素２１及び撮像画素２２は、光電変換部等を含む通常の画素である。撮像画素２１及び撮像画素２２の画素信号は、撮像画像等を構成する。撮像画素２１は、特定の方向（この例ではＸ軸方向）において、他の撮像画素（この例では他の撮像画素２１）に隣接する一方で位相差検出画素２３には隣接しない第１の撮像画素である。図３も参照して説明する。

図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿ってみた断面を模式的に示す図である。図３の（Ａ）に示されるように、撮像画素２１は、光電変換部２０１と、カラーフィルタ２０２と、レンズ２０３と、遮光壁２０４とを含む。撮像画素２１に含まれる他の要素、例えば画素トランジスタ等については図示を省略する。とくに説明がある場合を除き、各要素の材料は、技術常識の範囲内で適宜選択されてよい。

光電変換部２０１は、例えば先に述べたフォトダイオード等の光電変換素子である。カラーフィルタ２０２は、光電変換部２０１に対して設けられる。この例では、カラーフィルタ２０２は、光電変換部２０１の前方（Ｚ軸正方向側）に設けられ、撮像画素２１が対応する色の光を通過させる。図において、緑色Ｇの光を通過させるカラーフィルタ２０２には、文字「Ｇ」を付している。赤色Ｒの光を通過させるカラーフィルタ２０２には、文字「Ｒ」を付している。レンズ２０３は、光を光電変換部２０１に集光するように、カラーフィルタ２０２の前方（Ｚ軸正方向側）においてカラーフィルタ２０２上に設けられたマイクロチップレンズである。遮光壁２０４は、隣接する撮像画素２１からの光を遮断するように、光電変換部２０１とカラーフィルタ２０２との間に設けられる。遮光壁２０４は、隣接する画素２どうしの間で共有されてもよい。

先にも述べたように、撮像画素２１は、特定の方向において、他の撮像画素２１と隣接する。図３に示される例では、Ｘ軸正方向に、緑色Ｇに対応する撮像画素２１、赤色Ｒに対応する撮像画素２１、及び、緑色Ｇに対応する撮像画素２１が、この順に隣接して配置される。

図３の（Ｂ）において白抜き矢印で模式的に示されるように、撮像画素２１のレンズ２０３及びカラーフィルタ２０２を通過した光の一部は、隣接する撮像画素２１の光電変換部２０１に混入する。この例では、赤色Ｒに対応する撮像画素２１の光電変換部２０１に、緑色Ｇに対応する撮像画素２１からの光が混入する。撮像画素２１において混色が生じる。

図２に戻り、撮像画素２２は、特定の方向において位相差検出画素２３の開口部ｏｐ（後述）が隣接するように位相差検出画素２３に隣接する第２の撮像画素である。位相差検出画素２３の画素信号は、例えば像面位相差ＡＦ機能を得るために用いられる。この例では、位相差検出画素２３は、ペアの位相差検出画素２３である。ペアの一方の位相差検出画素２３を、位相差検出画素２３Ａと称し図示する。ペアの他方の位相差検出画素２３を、位相差検出画素２３Ｂと称し図示する。図４も参照して説明する。

図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線に沿ってみた断面を模式的に示す図である。Ｘ軸正方向に、緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３Ｂ、赤色Ｒに対応する撮像画素２２、及び、緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３Ａが、この順に隣接して配置される。この例では、位相差検出画素２３Ａ及び位相差検出画素２３Ｂのカラーフィルタ２０２は、撮像画素２２のカラーフィルタ２０２が通過させる色の光とは異なる色の光を通過させる。

図４の（Ａ）に示されるように、位相差検出画素２３Ａ及び位相差検出画素２３Ｂは、撮像画素２１（図３）や撮像画素２２と比較して、遮光膜２０５及び開口部ｏｐを含む点において相違する。

遮光膜２０５は、光電変換部２０１の一部を覆うように、光電変換部２０１とカラーフィルタ２０２との間に（例えば光電変換部２０１上に）設けられる。遮光膜２０５の材料の例は、タングステン（Ｗ）等である。

開口部ｏｐは、位相差検出画素２３において光電変換部２０１が遮光膜２０５で覆われていない部分である。開口部ｏｐは、光電変換部２０１のうち、撮像画素２２側の部分を露出させる。すなわち、位相差検出画素２３は、開口部ｏｐが撮像画素２２側に位置するように配置される。

具体的に、位相差検出画素２３Ａの遮光膜２０５及び開口部ｏｐを、遮光膜２０５Ａ及び開口部ｏｐＡと称し図示する。位相差検出画素２３Ａの開口部ｏｐＡは、特定方向における光電変換部２０１の一方側部分（この例ではＸ軸負方向側の部分）を露出させる。位相差検出画素２３Ａは、開口部ｏｐＡが撮像画素２２側に（この例ではＸ軸負方向側に）位置するように配置される。Ｘ軸正方向を右方向としＸ軸負方向を左方向とすると、位相差検出画素２３Ａは、左側が開口され、右側が遮光された構造を有する。

位相差検出画素２３Ｂの遮光膜２０５及び開口部ｏｐを、遮光膜２０５Ｂ及び開口部ｏｐＢと称し図示する。位相差検出画素２３Ｂの開口部ｏｐＢは、特定方向における光電変換部２０１の他方側部分（この例ではＸ軸正方向側の部分）を露出させる。位相差検出画素２３Ｂは、開口部ｏｐＢが撮像画素２２側（この例ではＸ軸正方向側に）位置するように配置される。Ｘ軸正方向を右方向としＸ軸負方向を左方向とすると、位相差検出画素２３Ｂは、右側が開口され、左側が遮光された構造を有する。

なお、上述のような位相差検出画素２３Ａ及び位相差検出画素２３Ｂを利用した位相差検出や像面位相差ＡＦに関する具体的な処理等は公知であるので、詳細な説明は省略する。

図４の（Ｂ）において白抜き矢印で模式的に示されるように、位相差検出画素２３のレンズ２０３及びカラーフィルタ２０２を通過した光の一部は、開口部ｏｐを通り、隣接する撮像画素２２の光電変換部２０１に混入する。この例では、赤色Ｒに対応する撮像画素２２の光電変換部２０１に、緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３からの光が混入する。撮像画素２２において混色が生じる。

以上で説明したように、光検出装置１では、撮像画素２２において、撮像画素２１と同様に、隣接画素からの光が混入する。撮像画素２１及び撮像画素２２どうしの間での（撮像画素どうしの間での）隣接画素からの光の混入量のバラつき（感度のバラつき）、ひいては混色の程度のバラつきを抑制することができる。バラつきに起因する画質の劣化等を抑制することが可能になる。比較例も用いて説明する。

図５は、比較例を示す図である。この比較例に係る画素領域３Ｅでは、Ｘ軸正方向に、緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３Ａ、赤色Ｒに対応する撮像画素２２Ｅ及び緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３Ｂが、この順に隣接して配置される。

図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線に沿ってみた断面を模式的に示す図である。白抜き矢印で模式的に示されるように、位相差検出画素２３のレンズ２０３及びカラーフィルタ２０２を通過した光の一部は、遮光膜２０５によって遮られる。具体的に、位相差検出画素２３Ａでは、光が遮光膜２０５－Ａによって遮られる。位相差検出画素２３Ｂでは、光が遮光膜２０５－Ｂによって遮られる。位相差検出画素２３からの光の撮像画素２２Ｅへの混入が抑制される。撮像画素２１及び撮像画素２２Ｅどうしの間での隣接画素からの光の混入量のバラつきが大きくなる。この問題が、先に説明したように、実施形態に係る光検出装置１によって対処される。

なお、先に説明した図２の画素配置では、撮像画素２２を挟んで位相差検出画素２３とは反対側に位置する画素２において、隣接する位相差検出画素２３からの光がその位相差検出画素２３の遮光膜２０５によって遮られ、混入しない。ただしこの場合でも、当該画素２においては、一方の側の隣接画素からの光が混入しなくなるにとどまる。上記の比較例のように両側の隣接画素からの光が混入しなくなる場合よりも、隣接画素からの光の混入量を、撮像画素２１における混入量に近づけることができる。混入量の相違に起因する影響の程度が小さいので（比較例の半分程度にとどまるため）、例えば補正等の信号処理で対応が容易になる。

２．変形例
上記実施形態では、画素配列として、１×１画素のベイヤー配列を例に挙げて説明した。ただし、これ以外のさまざまな画素配列が採用されてよい。また、上記実施形態では、撮像画素２２が対応する色が赤色Ｒである場合を例に挙げて説明した。ただし、当然ながら、撮像画素２２が対応する色は、赤色Ｒ以外の色であってもよい。図７～図１２を参照して説明する。

図７は、画素配列の変形例を示す図である。複数の画素２は、３×３画素を単位パターンとして配列される。単位パターンは、赤色Ｒに対応する２つの画素２と、緑色Ｇに対応する２つの画素２と、緑色Ｇに対応する５つの画素２とで構成される。緑色Ｇに対応する２×２の画素２に隣接して、赤色Ｒ及び青色Ｂに対応する１×２の画素２と、赤色Ｒ及び青色Ｂに対応する２×１の画素２とが配置される。残りの部分には、緑色Ｇに対応する画素２が配置される。

図７において符号が付された画素２を例に挙げて説明する。Ｘ軸正方向において、緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３Ｂ、青色Ｂに対応する撮像画素２２、及び、緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３Ａが、この順に隣接して配置される。位相差検出画素２３は、開口部ｏｐが撮像画素２２側に位置するように配置される。撮像画素２２には、撮像画素２１と同程度に、隣接画素からの光が混入する。

なお、ペアとなる位相差検出画素２３Ａ及び位相差検出画素２３Ｂは、任意の組合せでよく、撮像画素２２を挟んで互いに反対側に位置する２つの位相差検出画素２３であってもよいし、撮像画素２２どうしの間に並んで配置された２つの位相差検出画素２３であってもよい。

図８は、画素配列の変形例を示す図である。複数の画素２は、２×２の同じ色に対応する画素２を単位パターンとしてベイヤー配列される（クワッドベイヤー配列）。単位パターン内の各画素２の画素信号は、例えば加算されて読み出される。Ｘ軸方向において、位相差検出画素２３は、図８の（Ａ）に示されるように比較的密に配置されてもよいし、図８の（Ｂ）に示されるように比較的疎に配置されてもよい。位相差検出画素２３の密度にはとくに制約はなくてよく、任意の周期で配置されてもよい。

図８において符号が付された画素２を例に挙げて説明する。Ｘ軸正方向において、緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３Ｂ、赤色Ｒに対応する２つの撮像画素２２、及び、緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３Ａが、この順に隣接して配置される。位相差検出画素２３は、開口部ｏｐが撮像画素２２側に位置するように配置される。撮像画素２２には、撮像画素２１と同程度に、隣接画素からの光が混入する。比較例も用いて説明する。

図９は、比較例を示す図である。Ｘ軸正方向において、緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３Ａ、赤色Ｒに対応する２つの撮像画素２２Ｅ、及び、緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３Ｂが、この順に隣接して配置される。位相差検出画素２３は、開口部ｏｐが撮像画素２２Ｅ側とは反対側に位置するように配置される。位相差検出画素２３からの光は、遮光膜２０５によって遮られ、撮像画素２２Ｅには混入しない。その結果、撮像画素２１及び撮像画素２２Ｅどうしの間での隣接画素からの光の混入量のバラつきが大きくなる。上述の加算された画素信号に影響を及ぼし、画質の劣化等につながる可能性がある。この問題が、先に説明した図８の画素配列によって対処される。

図１０は、画素配列の変形例を示す図である。複数の画素２は、３×３の同じ色に対応する画素２を基本パターンとしてベイヤー配列される（３×３ベイヤー配列）。Ｘ軸正方向において、位相差検出画素２３は、図１０の（Ａ）に示されるように比較的密に配置されてもよいし、図１０の（Ｂ）に示されるように比較的疎に配置されてもよい。

図１０において符号が付された画素２を例に挙げて説明する。Ｘ軸方向において、緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３Ｂ、赤色Ｒに対応する撮像画素２２、赤色Ｒに対応する撮像画素２１、赤色Ｒに対応する撮像画素２２、及び、緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３Ａが、この順に隣接して配置される。位相差検出画素２３は、遮光膜２０５の開口部ｏｐが撮像画素２２側に位置するように配置される。撮像画素２２には、撮像画素２１と同程度に、隣接画素からの光が混入する。比較例も用いて説明する。

図１１は、比較例を示す図である。Ｘ軸正方向において、緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３Ａ、赤色Ｒに対応する撮像画素２２Ｅ、赤色Ｒに対応する撮像画素２１、赤色Ｒに対応する撮像画素２２Ｅ、及び、緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３Ｂが、この順に隣接して配置される。位相差検出画素２３は、遮光膜２０５の開口部ｏｐが撮像画素２２Ｅとは反対側に位置するように配置される。隣接画素すなわち位相差検出画素２３からの光は、遮光膜２０５によって遮られ、撮像画素２２Ｅには混入しない。撮像画素２１及び撮像画素２２Ｅどうしの間での隣接画素からの光の混入量のバラつきが大きくなる。この問題が、先に説明した図１０の画素配列によって対処される。

図１２は、画素配列の変形例を示す図である。複数の画素２は、２×１の同じ色に対応する画素２を基本パターンとしてベイヤー配列される（２×１ベイヤー配列）。Ｘ軸正方向において、緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３Ｂ、赤色Ｒに対応する２つの撮像画素２２、及び、緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３Ａが、この順に隣接して配置される。位相差検出画素２３は、開口部ｏｐが撮像画素２２側に位置するように配置される。撮像画素２２には、撮像画素２１と同程度に、隣接画素からの光が混入する。

上記実施形態では、撮像画素２２及び位相差検出画素２３が配置される特定の方向がＸ軸方向（行方向）である場合を例に挙げて説明した。ただし、特定の方向は、Ｘ軸方向以外の方向であってもよい。また、撮像画素２２及び位相差検出画素２３が対応する色（カラーフィルタ２０２の種類）は同じであってもよい。図１３～図１６を参照して説明する。

図１３は、画素配列の変形例を示す図である。Ｙ軸方向（列方向）において、撮像画素２２及び位相差検出画素２３が配置される。このように配置される位相差検出画素２３を、位相差検出画素２３Ａ２及び位相差検出画素２３Ｂ２と称し図示する。

図１３において符号が付された画素２を例に挙げて説明する。Ｙ軸負方向において、緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３Ｂ２、青色Ｂに対応する２つの撮像画素２２、及び、緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３Ａ２が、この順に隣接して配置される。

図１４は、図１３のＸＩＶ－ＸＩＶ線に沿ってみた断面を模式的に示す図である。位相差検出画素２３Ａ２の遮光膜２０５Ａ２は、Ｙ軸方向における光電変換部２０１の一方側部分（この例ではＹ軸正方向側の部分）を露出させる。位相差検出画素２３Ｂ２の遮光膜２０５Ｂ２は、Ｙ軸方向における光電変換部２０１の他方側部分（この例ではＹ軸負方向側の部分）を露出させる。

上記の構成によっても、これまで説明した原理と同様の原理により、撮像画素２２には、撮像画素２１と同程度に、隣接画素からの光が混入する。撮像画素２１及び撮像画素２２どうしの間での隣接画素からの光の混入量のバラつきを抑制することができる。

図１５は、配列の変形例を示す図である。Ｘ軸方向（行方向）とＹ軸方向（列方向）との中間の方向（斜め方向）において、撮像画素２２及び位相差検出画素２３が配置される。このように配置される位相差検出画素２３を、位相差検出画素２３Ａ３及び位相差検出画素２３Ｂ３と称し図示する。

図１５において符号が付された画素２を例に挙げて説明する。Ｘ軸負方向及びＹ軸負方向の中間方向において、緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３Ｂ２、緑色Ｇに対応する撮像画素２２、及び、緑色Ｇに対応する位相差検出画素２３Ａ３が、この順に隣接して配置される。

図１６は、図１５のＸＶＩ－ＸＶＩ線に沿ってみた断面を模式的に示す図である。位相差検出画素２３Ａ３の遮光膜２０５Ａ３は、斜め方向における光電変換部２０１の一方側部分（この例ではＸ軸正方向及びＹ軸正方向の中間方向側の部分）を露出させる。位相差検出画素２３Ｂ３の遮光膜２０５Ｂ３は、斜め方向における光電変換部２０１の他方側部分（この例ではＸ軸負方向及びＹ軸負方向の中間方向側の部分）を露出させる。

上記実施形態では、位相差検出画素２３が緑色Ｇに対応す場合を例に挙げて説明した。ただし、位相差検出画素２３は、緑色Ｇ以外の色に対応する画素２であってもよい。図１７を参照して説明する。

図１７は、画素配列の変形例を示す図である。Ｘ軸正方向において、赤色Ｒに対応する位相差検出画素２３Ｂ、緑色Ｇに対応する２つの撮像画素２２、及び、赤色Ｒに対応する位相差検出画素２３Ａが、この順に隣接して配置される。この場合も、撮像画素２１及び撮像画素２２どうしの間での隣接画素からの光の混入量のバラつきを抑制することができる。なお、当然ながら、位相差検出画素２３Ａ及び位相差検出画素２３Ｂは、青色Ｂに対応する位相差検出画素２３であってもよい。

上記実施形態では、位相差検出画素２３がカラーフィルタ２０２を含む場合を例に挙げて説明した。ただし、位相差検出画素２３は、カラーフィルタ２０２を含んでいなくてもよい。カラーフィルタ２０２による光量の損失等を回避し、例えば位相差検出画素２３の感度を向上させることができる。

上記実施形態では、画素２が対応する色として、赤色Ｒ、緑色Ｇ及び青色Ｂを例に挙げて説明した。ただし、画素２は、これら以外の色に対応してもよい。カラーフィルタ２０２についても同様である。

３．電子機器への搭載例
これまで説明した光検出装置１は、例えば電子機器に搭載されて用いられる。図１８を参照して説明する。

図１８は、電子機器の概略構成の例を示す図である。電子機器１０１の例は、ディジタルスチルカメラ、ディジタルビデオカメラ等の撮像機器、また、そのような撮像機能を備える携帯電話機等である。図１８に示される例では、電子機器１０１は、光学系１０２と、光検出装置１０３と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１０４を含む。また、バス１０７を介して、ＤＳＰ１０４、表示装置１０５、操作系１０６、メモリ１０８、記録装置１０９、及び電源系１１０が接続される。例えば静止画像や動画像の撮像が可能である。

光学系１０２は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの像光（入射光）を光検出装置１０３に導き、光検出装置１０３の受光面（センサ部）に結像させる。光検出装置１０３には、光学系１０２を介して受光面に結像される像に応じて、一定期間、電子が蓄積される。そして、光検出装置１０３の画素２に蓄積された電子に応じた信号がＤＳＰ１０４に供給される。

ＤＳＰ１０４は、光検出装置１０３からの信号に対して各種の信号処理を施して画像を取得し、その画像のデータを、メモリ１０８に一時的に記憶させる。メモリ１０８に記憶された画像のデータは、記録装置１０９に記録されたり、表示装置１０５に供給されて画像が表示されたりする。また、操作系１０６は、ユーザによる各種の操作を受け付けて電子機器１０１の各ブロックに操作信号を供給し、電源系１１０は、電子機器１０１の各ブロックの駆動に必要な電力を供給する。

電子機器１０１によれば、光検出装置１０３（これまで説明した光検出装置１に相当）が搭載されていることで、例えば画質の劣化等を抑制することが可能である。

４．効果の例
以上で説明した技術は、例えば次のように特定される。開示される技術の１つは、光検出装置１である。図１～図４等を参照して説明したように、光検出装置１は、２次元状に配列された複数の画素２を備える。複数の画素２は、光電変換部２０１を含む撮像画素２１及び撮像画素２２と、光電変換部２０１、当該光電変換部２０１の一部を覆う遮光膜２０５、及び、当該光電変換部２０１が当該遮光膜２０５で覆われていない部分である開口部ｏｐを含む位相差検出画素と、を含む。撮像画素２１は、特定の方向（例えばＸ軸方向）において他の撮像画素（撮像画素２１や撮像画素２２）に隣接する一方で位相差検出画素２３には隣接しない第１の撮像画素である。撮像画素２２は、特定の方向において、位相差検出画素２３の開口部ｏｐが隣接するように位相差検出画素２３に隣接する第２の撮像画素である。

上記の光検出装置１では、撮像画素２２が、特定の方向において、位相差検出画素２３の開口部ｏｐが撮像画素２２側に位置するように位相差検出画素２３に隣接する。すなわち、位相差検出画素２３は、開口部ｏｐが撮像画素２２側に位置するように撮像画素２２に隣接して配置される。その結果、撮像画素２２においても、撮像画素２１と同様に、隣接画素からの光が混入する。従って、撮像画素２１及び撮像画素２２どうしの間での（撮像画素どうしの間での）隣接画素からの光の混入量のバラつきを抑制することが可能になる。例えば光検出装置１が個体撮像装置の場合には、画質劣化を抑制することができる。

図２、図４、図８及び図１２等を参照して説明したように、特定の方向において、位相差検出画素２３、１つ以上の撮像画素２２（第２の撮像画素）、及び、位相差検出画素２３が、この順に隣接して配置されてよい。例えば図２等を参照して説明したように、特定の方向において、位相差検出画素２３の開口部ｏｐ、１つの撮像画素２２（第２の撮像画素）、及び位相差検出画素２３の開口部ｏｐが、この順に隣接してよい。或いは、図１０等を参照して説明したように、特定の方向において、位相差検出画素２３、１つ以上の撮像画素２２（第２の撮像画素）、１つ以上の撮像画素２１（第１の撮像画素）、１つ以上の撮像画素２２（第２の撮像画素）、及び、位相差検出画素２３が、この順に隣接して配置されてもよい。例えばこのように位相差検出画素２３どうしの間に撮像画素２２を配置することで、撮像画素２２において、撮像画素２１と同様に、隣接画素からの光を混入させることができる。

図２及び図４等を参照して説明したように、位相差検出画素２３は、位相差検出画素２３のペアであり、ペアの一方の位相差検出画素２３Ａの開口部ｏｐＡは、特定の方向における光電変換部２０１の一方側部分（例えばＸ軸負方向側の部分）を露出させ、ペアの他方の位相差検出画素２３Ｂの開口部ｏｐＢは、特定の方向における光電変換部２０１の他方側部分（例えばＸ軸正方向側の部分）を露出させてよい。例えばこのような位相差検出画素２３Ａ及び位相差検出画素２３Ｂを配置することで、像面位相差ＡＦ機能を得ることができる。

図３及び図４等を参照して説明したように、撮像画素２１及び撮像画素２２は、光電変換部２０１に対して設けられたカラーフィルタ２０２を含んでよい。位相差検出画素２３も、光電変換部２０１に対して設けられたカラーフィルタ２０２を含んでよい。位相差検出画素２３のカラーフィルタ２０２は、撮像画素２２（第２の撮像画素）のカラーフィルタ２０２が通過させる色の光とは異なる色の光を通過させてよい。このようなカラーフィルタ２０２がある場合には、撮像画素２２において、撮像画素２１と同様に、混色を生じさせることができる。撮像画素２１及び撮像画素２２どうしの間での混色の程度のバラつきを抑制することが可能になる。例えば画質の劣化等を抑制することができる。

図２～図４及び図１３～図１６等を参照して説明したように、特定の方向（撮像画素２２及び位相差検出画素２３の配置方向）は、複数の画素２の行方向（Ｘ軸方向）、複数の画素２の列方向（Ｙ軸方向）、及び、画素２の画素の行方向と列方向との中間の方向（斜め方向）、の少なくとも１つを含んでよい。例えばこのようなさまざまな方向に撮像画素２２及び位相差検出画素２３を配置することが可能である。

図１８等を参照して説明した電子機器１０１も、開示される技術の１つである。電子機器１０１には、光検出装置１０３が搭載される。光検出装置１０３は、これまで説明した光検出装置１と同様の構成を備える。このような電子機器１０１によっても、これまで説明したように、撮像画素２１及び撮像画素２２どうしの間での隣接画素からの光の混入量のバラつきを抑制することが可能になる。例えば画質の劣化等を抑制することができる。

５．移動体への応用例
本開示に係る技術（本技術）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１９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１９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１９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２０は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。

図２０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２０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、例えば、撮像部１２０３１等に適用され得る。具体的には、光検出装置１を、撮像部１２０３１に適用することができる。本開示に係る技術を適用することにより、例えば画質の劣化等を抑制することができる。

６．内視鏡手術システムへの応用例
本開示に係る技術（本技術）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、内視鏡手術システムに適用されてもよい。

図２１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２１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２２は、図２１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、例えばカメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２等に適用され得る。具体的には、光検出装置１は、撮像部１０４０２に適用することができる。本開示に係る技術を適用することにより、例えば画質の低下を抑制することができる。

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。

なお、本開示に記載された効果は、あくまで例示であって、開示された内容に限定されない。他の効果があってもよい。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の技術的範囲は、上述の実施形態そのままに限定されるものではなく、本開示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。また、異なる実施形態及び変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
２次元状に配列された複数の画素を備え、
前記複数の画素は、
光電変換部を含む撮像画素と、
光電変換部、当該光電変換部の一部を覆う遮光膜、及び、当該光電変換部が当該遮光膜で覆われていない部分である開口部を含む位相差検出画素と、
を含み、
前記撮像画素は、
特定の方向において他の撮像画素に隣接する一方で前記位相差検出画素には隣接しない第１の撮像画素と、
前記特定の方向において、前記位相差検出画素の前記開口部が隣接するように前記位相差検出画素に隣接する第２の撮像画素と、
を含む、
光検出装置。
（２）
前記特定の方向において、前記位相差検出画素、１つ以上の前記第２の撮像画素、及び、前記位相差検出画素が、この順に隣接して配置される、
（１）に記載の光検出装置。
（３）
前記特定の方向において、前記位相差検出画素の前記開口部、１つの前記第２の撮像画素、及び前記位相差検出画素の前記開口部が、この順に隣接する、
（２）に記載の光検出装置。
（４）
前記特定の方向において、前記位相差検出画素、１つ以上の前記第２の撮像画素、１つ以上の前記第１の撮像画素、１つ以上の前記第２の撮像画素、及び、前記位相差検出画素が、この順に隣接して配置される、
（１）に記載の光検出装置。
（５）
前記位相差検出画素は、位相差検出画素のペアであり、
前記ペアの一方の位相差検出画素の前記開口部は、前記特定の方向における前記光電変換部の一方側部分を露出させ、
前記ペアの他方の位相差検出画素の前記開口部は、前記特定の方向における前記光電変換部の他方側部分を露出させる、
（１）～（４）のいずれかに記載の光検出装置。
（６）
前記撮像画素は、前記光電変換部に対して設けられたカラーフィルタを含む、
（１）～（５）のいずれかに記載の光検出装置。
（７）
前記位相差検出画素は、前記光電変換部に対して設けられたカラーフィルタを含む、
（６）に記載の光検出装置。
（８）
前記位相差検出画素の前記カラーフィルタは、前記第２の撮像画素の前記カラーフィルタが通過させる色の光とは異なる色の光を通過させる、
（７）に記載の光検出装置。
（９）
前記特定の方向は、
前記複数の画素の行方向、
前記複数の画素の列方向、及び、
前記複数の画素の行方向と列方向との中間の方向、
の少なくとも１つを含む、
（１）～（８）のいずれかに記載の光検出装置。
（１０）
光検出装置が搭載された電子機器であって、
前記光検出装置は、
２次元状に配列された複数の画素を備え、
前記複数の画素は、
光電変換部を含む撮像画素と、
光電変換部及び当該光電変換部の一部を覆う遮光膜を含む位相差検出画素と、
を含み、
前記撮像画素は、
特定の方向において他の撮像画素に隣接する一方で前記位相差検出画素には隣接しない複数の第１の撮像画素と、
前記特定の方向において前記位相差検出画素に隣接するとともに、当該位相差検出画素において前記光電変換部が前記遮光膜で覆われていない部分である開口部に隣接する第２の撮像画素と、
を含む、
電子機器。

１光検出装置
２画素
２１撮像画素（第１の撮像画素）
２２撮像画素（第２の撮像画素）
２３位相差検出画素
２３Ａ位相差検出画素（ペアの一方の位相差検出画素）
２３Ｂ位相差検出画素（ペアの他方の位相差検出画素）
２０１光電変換部
２０２カラーフィルタ
２０３レンズ
２０４遮光壁
２０５遮光膜
２０５Ａ遮光膜
２０５Ｂ遮光膜
ｏｐ開口部
ｏｐＡ開口部
ｏｐＢ開口部
３画素領域
４垂直駆動回路
５カラム信号処理回路
６水平駆動回路
７出力回路
８制御回路
９垂直信号線
１０水平信号線
１１基板
１２入出力端子
１０１電子機器
１０２光学系
１０３光検出装置
１０４ＤＳＰ
１０５表示装置
１０６操作系
１０７バス
１０８メモリ
１０９記録装置
１１０電源系
Ｒ赤色
Ｇ緑色
Ｂ青色

Claims

２次元状に配列された複数の画素を備え、
前記複数の画素は、
光電変換部を含む撮像画素と、
光電変換部、当該光電変換部の一部を覆う遮光膜、及び、当該光電変換部が当該遮光膜で覆われていない部分である開口部を含む位相差検出画素と、
を含み、
前記撮像画素は、
特定の方向において他の撮像画素に隣接する一方で前記位相差検出画素には隣接しない第１の撮像画素と、
前記特定の方向において、前記位相差検出画素の前記開口部が隣接するように前記位相差検出画素に隣接する第２の撮像画素と、
を含む、
光検出装置。
前記特定の方向において、前記位相差検出画素、１つ以上の前記第２の撮像画素、及び、前記位相差検出画素が、この順に隣接して配置される、
請求項１に記載の光検出装置。
前記特定の方向において、前記位相差検出画素の前記開口部、１つの前記第２の撮像画素、及び前記位相差検出画素の前記開口部が、この順に隣接する、
請求項２に記載の光検出装置。
前記特定の方向において、前記位相差検出画素、１つ以上の前記第２の撮像画素、１つ以上の前記第１の撮像画素、１つ以上の前記第２の撮像画素、及び、前記位相差検出画素が、この順に隣接して配置される、
請求項１に記載の光検出装置。
前記位相差検出画素は、位相差検出画素のペアであり、
前記ペアの一方の位相差検出画素の前記開口部は、前記特定の方向における前記光電変換部の一方側部分を露出させ、
前記ペアの他方の位相差検出画素の前記開口部は、前記特定の方向における前記光電変換部の他方側部分を露出させる、
請求項１に記載の光検出装置。
前記撮像画素は、前記光電変換部に対して設けられたカラーフィルタを含む、
請求項１に記載の光検出装置。
前記位相差検出画素は、前記光電変換部に対して設けられたカラーフィルタを含む、
請求項６に記載の光検出装置。
前記位相差検出画素の前記カラーフィルタは、前記第２の撮像画素の前記カラーフィルタが通過させる色の光とは異なる色の光を通過させる、
請求項７に記載の光検出装置。
前記特定の方向は、
前記複数の画素の行方向、
前記複数の画素の列方向、及び、
前記複数の画素の行方向と列方向との中間の方向、
の少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の光検出装置。
光検出装置が搭載された電子機器であって、
前記光検出装置は、
２次元状に配列された複数の画素を備え、
前記複数の画素は、
光電変換部を含む撮像画素と、
光電変換部及び当該光電変換部の一部を覆う遮光膜を含む位相差検出画素と、
を含み、
前記撮像画素は、
特定の方向において他の撮像画素に隣接する一方で前記位相差検出画素には隣接しない複数の第１の撮像画素と、
前記特定の方向において前記位相差検出画素に隣接するとともに、当該位相差検出画素において前記光電変換部が前記遮光膜で覆われていない部分である開口部に隣接する第２の撮像画素と、
を含む、
電子機器。