JP2014183206A - 固体撮像装置および固体撮像装置の駆動方法ならびに電子機器 - Google Patents

固体撮像装置および固体撮像装置の駆動方法ならびに電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】撮像機能およびその他の付加機能を実現可能な固体撮像装置およびその駆動方法、並びに電子機器を提供する。
【解決手段】固体撮像装置は、各々が光電変換素子を含む複数の画素と、複数の画素のうちの少なくとも一部の画素の光電変換素子の光入射側に設けられ、外部入力により入射光の透過率を変更可能な透過率制御素子とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

本開示は、光電変換素子を画素として含む固体撮像装置およびその駆動方法ならびに電子機器に関する。
デジタルビデオ電子機器、デジタルスチル電子機器、さらには、携帯電話やスマートフォン等に搭載される固体撮像装置として、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが挙げられる。ＣＭＯＳイメージセンサでは、光電変換素子であるフォトダイオードのｐｎ接合容量に蓄積した光電荷が、ＭＯＳトランジスタを介して読み出される。
このような固体撮像装置としては、いわゆるオートフォーカス機能を付加したもの（例えば特許文献１）、あるいは、いわゆるグローバルシャッター機能を付加したもの（例えば特許文献２）等が提案されている。
特開２０１２−３７７７７号公報 特開２００９−２６８０８３号公報
上記のような様々な付加機能を実現可能な画素構造を有する固体撮像装置、あるいはそのような固体撮像装置の駆動方法の実現が望まれている。
本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、撮像機能およびその他の付加機能を実現可能な固体撮像装置およびその駆動方法、並びに電子機器を提供することにある。
本開示の固体撮像装置は、各々が光電変換素子を含む複数の画素と、複数の画素のうちの少なくとも一部の画素の光電変換素子の光入射側に設けられ、外部入力により入射光の透過率を変更可能な透過率制御素子とを備えたものである。
本開示の固体撮像装置の駆動方法は、各々が光電変換素子を含む複数の画素のうちの少なくとも一部の画素の光電変換素子の光入射側に設けられて入射光の透過率を変更可能な透過率制御素子を駆動し、透過率制御素子を駆動することにより透過率を制御しつつ、複数の画素から出力信号を読み出すものである。
本開示の電子機器は、上記本開示の固体撮像装置を有するものである。
本開示の固体撮像装置および電子機器では、少なくとも一部の画素の光電変換素子の光入射側に、外部入力により入射光の透過率を変更可能な透過率制御素子が設けられていることにより、少なくとも一部の画素の露光期間あるいは受光領域等を制御しつつ出力信号を得ることができる。これにより、例えばグローバルシャッター動作、あるいは像面位相差を用いた合焦動作等を実現可能となる。
本開示の固体撮像装置の駆動方法では、少なくとも一部の画素の光電変換素子の光入射側に設けられた透過率制御素子の透過率を制御しつつ、各画素から出力信号の読み出しを行うことにより、少なくとも一部の画素の露光期間あるいは受光領域等を制御しつつ出力信号を得ることができる。よって、例えばグローバルシャッター動作、あるいは像面位相差を用いた合焦動作等を行うことが可能となる。
本開示の固体撮像装置および電子機器によれば、少なくとも一部の画素の光電変換素子の光入射側に、外部入力により入射光の透過率を変更可能な透過率制御素子を設けるようにしたので、例えばグローバルシャッター機能あるいはオートフォーカス機能等を実現可能となる。よって、撮像機能およびその他の付加機能を実現可能となる。
本開示の固体撮像装置の駆動方法によれば、少なくとも一部の画素の光電変換素子の光入射側に設けられた透過率制御素子の透過率を制御しつつ、各画素から出力信号を読み出すようにしたので、例えばグローバルシャッター機能あるいはオートフォーカス機能等を行うことが可能となる。よって、撮像機能およびその他の付加機能を実現可能となる。
本開示の第１の実施の形態に係る固体撮像装置の要部構成を表す断面図である。 図１に示した固体撮像装置の画素配列について説明するための模式図である。 図１に示した調光ミラーの一実施例を表す断面図である。 調光ミラーの一例（透過状態）を表す断面模式図である。 調光ミラーの一例（反射状態）を表す断面模式図である。 図１に示した固体撮像装置の駆動動作（グローバルシャッター機能を用いた撮像動作）を表す流れ図である。 図１に示した固体撮像装置の駆動動作を説明するための断面模式図である。 図６Ａに続く動作を説明するための断面模式図である。 図６Ｂに続く動作を説明するための断面模式図である。 図６Ｃに続く動作を説明するための断面模式図である。 図６Ｄに続く動作を説明するための断面模式図である。 図６Ｅに続く動作を説明するための断面模式図である。 変形例１に係る画素配列について説明するための模式図である。 変形例２に係る画素配列について説明するための模式図である。 本開示の第２の実施の形態に係る固体撮像装置の要部構成を表す断面図である。 図９に示した固体撮像装置の画素配列について説明するための模式図である。 図９に示した調光ミラーのレイアウト例を表す模式図である。 図９に示した調光ミラーの一実施例を表す断面図である。 図１２Ａに示した調光ミラーの断面図である。 図９に示した固体撮像装置の駆動動作（像面位相差を用いた合焦動作および撮像動作）を表す流れ図である。 図９に示した固体撮像装置の合焦動作を説明するための断面模式図である。 像面位相差を用いた合焦動作を説明するための模式図である。 像面位相差を用いた合焦動作を説明するための模式図である。 図９に示した固体撮像装置の撮像動作を説明するための断面模式図である。 変形例３−１に係る調光ミラーの配置例を表す模式図である。 変形例３−２に係る調光ミラーの配置例を表す模式図である。 変形例４−１に係る調光ミラーの配置例を表す模式図である。 変形例４−２に係る調光ミラーの配置例を表す模式図である。 変形例５−１に係る調光ミラーの配置例を表す模式図である。 変形例５−２に係る調光ミラーの配置例を表す模式図である。 変形例５−３に係る調光ミラーの配置例を表す模式図である。 本開示の第３の実施の形態に係る固体撮像装置の要部構成を表す断面図である。 図２１に示した固体撮像装置の画素配列について説明するための模式図である。 図２１に示した固体撮像装置のグローバルシャッター機能を用いた撮像動作を説明するための断面模式図である。 図２３Ａに続く動作を説明するための断面模式図である。 図２３Ｂに続く動作を説明するための断面模式図である。 図９に示した固体撮像装置の合焦動作を説明するための断面模式図である。 変形例６−１に係る信号処理部を備えた固体撮像装置の要部構成を表す断面図である。 図２５に示した信号処理部の補正動作を説明するための流れ図である。 図２５に示した信号処理部が保持する透過率／反射率のデータの一例である。 図２５に示した信号処理部の補正動作に用いられる補正演算式の導出を説明するための模式図である。 図２５に示した信号処理部の補正動作に用いられる補正演算式の導出を説明するための模式図である。 変形例６−２に係る信号処理部を備えた固体撮像装置の要部構成を表す断面図である。 図２８に示した信号処理部の補正動作を説明するための流れ図である。 図２８に示した信号処理部の補正動作に用いられるノイズデータ算出動作を表す流れ図である。 変形例６−３に係る信号処理部を備えた固体撮像装置の要部構成を表す断面図である。 図３１に示した信号処理部の補正動作を説明するための流れ図である。 図３１に示した信号処理部が保持する透過率−電圧特性のデータの一例である。 図３１に示した信号処理部の補正動作による強度補正効果（ダイナミックレンジ拡大）を説明するための模式図である。 図３１に示した信号処理部の補正動作に用いられる最適印加電圧算出動作を表す断面図である。 変形例６−４に係る信号処理部を備えた固体撮像装置の要部構成を表す断面図である。 図３５に示した信号処理部が保持する遮光膜なしの場合とありの場合との強度の対応関係を表すデータの一例である。 変形例７に係る固体撮像装置の駆動動作（視差画像の取得動作）を説明するための模式図である。 固体撮像装置の機能ブロック図である。 適用例に係る電子機器の機能ブロック図である。
以下、本開示における実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。尚、説明する順序は、下記の通りである。
１．第１の実施の形態（グローバルシャッター機能を実現する固体撮像装置の例）
２．変形例１（隣接した４画素において同一波長を検出する場合の画素配置例）
３．変形例２（白（Ｗ）画素を用いた場合の画素配置例）
４．第２の実施の形態（像面位相差オートフォーカス機能を実現する固体撮像装置の例）
５．変形例３−１，３−２（隣接２画素を同一波長とした場合の調光ミラーの配置例）
６．変形例４−１，４−２（隣接４画素を同一波長とした場合の調光ミラーの配置例）
７．変形例５−１〜５−３（Ｗ画素を用いた場合の調光ミラーの配置例）
８．第３の実施の形態（グローバルシャッター機能と像面位相差オートフォーカス機能との両方を実現可能な固体撮像装置の例）
９．変形例６−１（透過率／反射率を考慮した補正処理の例）
１０．変形例６−２（ノイズ補正処理の例）
１１．変形例６−３（ダイナミックレンジを拡大する強度補正処理の例）
１２．変形例６−４（遮光膜を考慮した補正処理の例）
１３．変形例７（立体視用の視差画像を取得する駆動動作の例）
１４．固体撮像装置の全体構成例
１５．適用例（電子機器の例）
＜第１の実施の形態＞
［構成］
（画素構造）
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る固体撮像装置の要部構成を表すものである。図２は、本実施の形態の画素配列（色配列）の一例を表すものである。本実施の形態の固体撮像装置は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳイメージセンサなどであり、撮像画素領域（後述の画素部１ａ）に、複数の画素が２次元配置されたものである。また、裏面照射型、表面照射型および縦方向分光型のいずれであってもよいが、ここでは裏面照射型の構造を例に挙げる。各画素は、例えばフォトダイオード（Photodiode）等からなる光電変換素子を含み、例えば赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）等のうちのいずれかの波長を検出する。本実施の形態では、これらの複数の画素のうち２つの画素ａ１，ａ２を１つの組（画素対１０Ａ）として、画素ａ１，ａ２を交互に（または順次）駆動することにより、画素対１０Ａから信号電荷（出力信号Ｄ０）を得る。この固体撮像装置は、画素対１０Ａから得られた出力信号に所定の信号処理を施す信号処理部１８を備えている。
画素ａ１，ａ２（画素対１０Ａ）は、互いに同一波長を検出する画素の組であれば、隣接して配置されていても離散して配置されていてもよいが、望ましくは隣接して配置されている。例えば図２に示したように、隣接する２つのＲ画素同士、Ｇ画素同士、Ｂ画素同士がそれぞれ画素対１０Ａを成し、各画素対１０Ａを所定の比率で含む配列を単位配列Ｕとして、全体として例えばベイヤー配列が形成されている。画素ａ１，ａ２のサイズ（開口幅）は、例えば２μｍ程度である。これらの画素ａ１，ａ２は、光電変換素子としてフォトダイオード（フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂ）を含んでいる。
フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂは、例えばシリコン（Ｓｉ）よりなる基板１１内に、例えば３μｍ程度の厚みで形成されており、便宜上異なる符号を付すが同様の構成を有している。このフォトダイオード１２Ａ，１２Ｂの表面には、凹凸形状（例えば、周期的な凹凸構造として、Ｒ画素には高さ５５ｎｍ，ピッチ１８０ｎｍ、Ｇ画素には高さ３５ｎｍ，ピッチ１２０ｎｍ、Ｂ画素には高さ２５ｎｍ，ピッチ９０ｎｍ）を有していてもよい。基板１１の表面側には、転送トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を含む画素トランジスタと、フローティングディフュージョン（ＦＤ１３）が形成されている。
転送トランジスタＴｒ１は、フォトダイオード１２Ａに蓄積された電荷をＦＤ１３へ転送するためのスイッチング素子である。転送トランジスタＴｒ２は、フォトダイオード１２Ｂに蓄積された電荷をＦＤ１３に転送するためのスイッチング素子である。
ＦＤ１３は、例えば１つの画素対１０Ａに対して１つ配置されており、即ち画素ａ１，ａ２間において共有となっている。ＦＤ１３は、基板１１内に形成された配線層を介して、信号処理部１８に接続されている。このように、ＦＤ１３が、画素ａ１，ａ２間で共有となっていることから、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂからの信号読み出しは交互に（あるいは順次）行われる。また、ＦＤ１３が画素ａ１，ａ２間で共有であることにより、共有でない場合に比べて、転送時のノイズの影響を軽減することができる。
本実施の形態では、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂのそれぞれの光入射側に、調光ミラー（調光ミラー１４Ａ，１４Ｂ）が配置されている。ここでは、調光ミラー１４Ａ（または調光ミラー１４Ｂ）が、画素毎に（全画素にそれぞれ）設けられ、かつフォトダイオード１２Ａ（またはフォトダイオード１２Ｂ）の受光面の全域を覆って設けられている。つまり、本実施の形態では、例えば撮像画素領域内の全ての画素対１０Ａに調光ミラー１４Ａ，１４Ｂが設けられている。これらの調光ミラー１４Ａ，１４Ｂが、本開示における「透過率制御素子」の一具体例に相当する。
（調光ミラー１４Ａ，１４Ｂ）
調光ミラー１４Ａ，１４Ｂは、外部入力（外部から入力される駆動信号）により入射光の透過率を変更（調節）可能な素子であり、例えばいわゆるクロミズムを利用した素子（クロミック素子）により構成されている。クロミック素子としては、例えば、電圧による特性変化を利用するエレクトロクロミック素子、温度による特性変化を利用するサーモクロミック素子、ガス反応を利用するガスクロミック素子および光による特性変化を利用するフォトクロミック素子等が挙げられる。このような調光ミラー１４Ａ，１４Ｂでは、外部入力によって、例えば透過状態（透過率が相対的に高い状態）と反射状態（透過率が相対的に低い状態）とが減衰状態（半透過状態）を経て、可逆的に遷移する（切り替えられる）。これにより、本実施の形態では、例えばフォトダイオード１２Ａ，１２Ｂにおける露光時間を制御すると共に、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂを、一時的にメモリー領域として機能させることができる。これらの調光ミラー１４Ａ，１４Ｂは、例えば基板１１の裏面（受光側の面）に形成された絶縁層１１１内に埋設されている。絶縁層１１１は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）あるいは窒化シリコン（ＳｉＮ）等により構成されている。絶縁層１１１上には、カラーフィルタ層１５が形成されている。
図３に、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂとして、エレクトロクロミック素子を用いた場合の具体的な構成例について示す。エレクトロクロミック素子は、上記クロミック素子の中でも、応答特性が良好であり、また１Ｖ程度の電圧でデジタル的に透過率制御が可能であることから、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂとして好適である。図４Ａには、透過状態における調光ミラー１４Ａ（１４Ｂ）の積層構造、図４Ｂには、反射状態における調光ミラー１４Ａ（１４Ｂ）の積層構造についてそれぞれ示す。調光ミラー１４Ａ，１４Ｂは、厚みが例えば１．５μｍ程度であり、駆動回路１７に接続されている。駆動回路１７により、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂは、それぞれ個別に電圧制御可能となっている。
調光ミラー１４Ａ，１４Ｂはそれぞれ、例えばエレクトロクロミック層１４０を挟んで一対の電極１４１Ａ，１４１Ｂを有している。エレクトロクロミック層１４０に用いられる材料としては、例えばマグネシウム−ニッケル系合金が挙げられるが、その他、酸化タングステン、マグネシウム−チタン系合金、プルシアンブルー錯体などでも良い。電極１４１Ａ，１４１Ｂは、駆動回路１７に接続されており、例えば透過率９０％以上の透明導電膜が用いられる。このような透明導電膜としては、例えば透過率９５％以上のグラフェン、カーボンナノチューブ等のナノカーボン材料、あるいは、例えば透過率９０％以上のＩＴＯ（酸化インジウムスズ）が挙げられる。
また、電極１４１Ａ，１４１Ｂ間には、エレクトロクロミック層１４０以外の層が設けられていてもよい。例えば、触媒層（例えばパラジウム（Ｐｄ），白金（Ｐｔ），銀（Ａｇ）等）、バッファ層（例えばアルミニウム（Ａｌ））、固体電解質層（例えば酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、イオン貯蔵層（例えばタングステンブロンズ（ＨxＷＯ3）が設けられていてもよい。
上記構成において、駆動回路１７が、電極１４１Ａ，１４１Ｂを介してエレクトロクロミック層１４０への印加電圧を制御することにより、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂの透過率を変化させる。例えば、光入射側の電極１４１Ａに正（＋：プラス）電圧、光出射側の電極１４１Ｂに負（−：マイナス）電圧をそれぞれ印加することにより、調光ミラー１４Ａ（１４Ｂ）を透過状態に制御可能である（図４Ａ）。一方、光入射側の電極１４１Ａに負（−）電圧、光出射側の電極１４１Ｂに正（＋）電圧をそれぞれ印加することにより、調光ミラー１４Ａ（１４Ｂ）を反射状態に制御可能である（図４Ｂ）。つまり、調光ミラー１４Ａ（１４Ｂ）の電極１４１Ａ，１４１Ｂに対し、極性の反転した電圧を時分割的に切り替えて印加することにより、調光ミラー１４Ａ（１４Ｂ）における透過状態および反射状態を時分割的に切り替えることが可能である。
尚、本実施の形態では、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂにおける入射光の反射率および透過率は、各波長（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対していずれも例えば１であり、所定の期間（例えば１フレーム期間）内に例えば１Ｖの印加電圧により、上記透過状態および反射状態を切り替え可能なものが望ましい。また、透過状態および反射状態間の遷移時間（応答時間）は、エレクトロクロミック層１４０の構成および材質、印加電圧等に応じて決まる。更に、透過率あるいは反射率の波長依存特性については、その変化が可視光領域（３００〜８００ｎｍ）において一様であることが望ましい。
カラーフィルタ層１５は、例えばＲ，Ｇ，Ｂ等のいずれかの波長を選択的に透過させるものである。このカラーフィルタ層１５は、例えば樹脂に顔料あるいは染料等を混入したものであり、厚みは例えば０．７μｍ程度である。ここでは、上記のように、隣接した２つの画素ａ１，ａ２において同一波長を検出するため、画素対１０Ａ毎にカラーフィルタ層１５の色が塗り分けられている。このカラーフィルタ層１５上には、例えばオンチップレンズ１６が設けられている。尚、オンチップレンズ１６とカラーフィルタ層１５との間には、図示しない平坦化層や保護層等が形成されていてもよい。また、カラーフィルタ層１５と調光ミラー１４Ａ，１４Ｂとの間に、いわゆるインナーレンズが形成されていてもよい。
オンチップレンズ１６は、例えば無機または有機の透明材料から構成されており、固体撮像装置への入射光をフォトダイオード１２Ａ（またはフォトダイオード１２Ｂ）へ集光するためのものである。このオンチップレンズ１６は、画素ａ１（または画素ａ２）毎に設けられてもよいが、後述の第３実施の形態のように、画素ａ１，ａ２に跨って設けられていてもよい。但し、撮像画像の解像度の観点においては、１つの画素ａ１（または画素ａ２）に対して１つのオンチップレンズ１６が設けられているとよい。
信号処理部１８は、各画素対１０Ａから得られた出力信号Ｄ０（信号電荷）に対して所定の信号処理（リセット、セレクト、アンプ、Ａ／Ｄ変換、ガンマ補正、ホワイトバランス調整等の各種信号処理）を施すことにより、画像信号Ｄoutを出力する回路部である。
［動作］
本実施の形態の固体撮像装置では、オンチップレンズ１６を介して画素ａ１，ａ２へ光が入射すると、その入射光（詳細には、後述するように、入射光のうち調光ミラー１４Ａ，１４Ｂを透過した光）は、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂにおいて受光（吸収）され、光電変換される。これにより、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂでは、信号電荷（例えば電子）が発生し、発生した信号電荷は、所定のタイミングで（転送トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２がオン状態となることにより）、ＦＤ１３に転送される。このようにして、各画素ａ１，ａ２から読み出された信号電荷は、出力信号Ｄ０として信号処理部１８へ入力される。出力信号Ｄ０は、信号処理部１８において所定の信号処理が施された後、画像信号Ｄoutとして、外部へ出力される（あるいは図示しない記憶部等に記憶される）。尚、各画素ａ１，ａ２からの出力信号Ｄ０の読み出し駆動は、後述の周辺回路部１３０によってなされる。
ここで、本実施の形態では、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂを駆動し、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂの透過率を制御しつつ、画素ａ１，ａ２から出力信号Ｄ０を取得する。これにより、以下に説明するようなグローバルシャッター機能を用いた撮像動作（第１の撮像動作）がなされる。
図５は、上記のような調光ミラー１４Ａ，１４Ｂを用いたグローバルシャッター機能による撮像動作の流れを表したものである。図６Ａ〜図６Ｆは、画素対１０Ａにおける露光、蓄電および信号電荷読み出しの一連の動作を模式的に表したものである。
本実施の形態では、まず、画素ａ１，ａ２のうち一方の調光ミラー（ここでは、調光ミラー１４Ａとする）を透過状態に、他方の調光ミラー（調光ミラー１４Ｂ）を、反射状態に制御する（ステップＳ１１０）。これにより、図６Ａに示したように、画素ａ１では、入射光Ｌ１が調光ミラー１４Ａを透過する一方、画素ａ２では、入射光Ｌ２が調光ミラー１４Ｂによって反射され、画素ａ１が露光される。この結果、画素ａ１では、調光ミラー１４Ａを透過した光が、フォトダイオード１２Ａにおいて光電変換される（ステップＳ１１１）。
続いて、画素ａ１の調光ミラー１４Ａを反射状態に制御する（透過状態から反射状態へ切り替える）（ステップＳ１１２）。これにより、図６Ｂに示したように、フォトダイオード１２Ａでは、露光期間（調光ミラー１４Ａを透過状態に制御している期間）の光電変換によって発生した信号電荷（例えば電子ｅ）が蓄積された状態となる（ステップＳ１１３）。つまり、調光ミラー１４Ａの制御により、画素ａ１における露光期間を制御可能になると共に、フォトダイオード１２Ａが、一時的に信号電荷を保存するメモリー領域として機能する。
この後、転送トランジスタＴｒ１をオン状態とし、フォトダイオード１２Ａに蓄積された信号電荷をＦＤ１３へ読み出す（ステップＳ１１４）。この際、転送トランジスタＴｒ２はオフ状態とする。これにより、図６Ｃに示したように、画素ａ１の出力信号Ｄ０が得られる。このようにして、画素ａ１において、露光、蓄電、信号読み出しの動作がなされる（ステップＳ１１０〜Ｓ１１４）。これらの一連のステップＳ１１０〜Ｓ１１４（ステップＳ１１とする）の各動作が、全ての画素対１０Ａにおいて行われる。
一方、上記フォトダイオード１２Ａからの信号読み出し（ステップＳ１１４）のタイミングに同期して、あるいはその直後に、画素ａ２の調光ミラー１４Ｂを透過状態に制御し、調光ミラー１４Ａを反射状態に制御する（調光ミラー１４Ａは反射状態を維持する）（ステップＳ１２０）。これにより、図６Ｄに示したように、画素ａ２では、入射光Ｌ２が調光ミラー１４Ｂを透過する一方、画素ａ１では、入射光Ｌ１が調光ミラー１４Ａによって反射され、画素ａ２が露光される。この結果、画素ａ２では、調光ミラー１４Ｂを透過した光が、フォトダイオード１２Ｂにおいて光電変換される（ステップＳ１２１）。
続いて、画素ａ２の調光ミラー１４Ｂを反射状態に制御する（透過状態から反射状態へ切り替える）（ステップＳ１２２）。これにより、図６Ｅに示したように、フォトダイオード１２Ｂでは、露光期間（調光ミラー１４Ｂを透過状態に制御している期間）の光電変換によって発生した信号電荷（例えば電子ｅ）が蓄積された状態となる（ステップＳ１２３）。つまり、調光ミラー１４Ｂの制御により、画素ａ２における露光期間を制御可能になると共に、フォトダイオード１２Ｂが、一時的に信号電荷を保存するメモリー領域として機能する。
この後、転送トランジスタＴｒ２をオン状態とし、フォトダイオード１２Ｂに蓄積された信号電荷をＦＤ１３へ読み出す（ステップＳ１２４）。この際、転送トランジスタＴｒ１はオフ状態とする。これにより、画素ａ２の出力信号Ｄ０が得られる。このようにして、画素ａ２において、露光、蓄電、信号読み出しの動作がなされる（ステップＳ１２０〜Ｓ１２４）。これらの一連のステップＳ１２０〜Ｓ１２４（ステップＳ１２とする）の各動作が、全ての画素対１０Ａにおいて行われる。そして、画素対１０Ａに対し、上記のステップＳ１１，Ｓ１２を撮像終了（ステップＳ１２５のＹ）となるまで、交互に繰り返すことによって、時間的に連続した画像を取得することができる。
上記のように、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂの透過率を制御しつつ、画素ａ１，ａ２から交互に出力信号Ｄ０を読み出すことにより、各フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂにおける露光期間を、画素部面内において一定に制御可能となる。
ここで、一般的なＣＭＯＳイメージセンサでは、露光開始後、画素毎あるいは画素行毎に順次、フォトダイオードに蓄積された信号電荷を読み出すことから、各画素における露光期間が一定とならず、例えば被写体が動いている場合などに撮像画像に歪みが発生する。このような歪みを改善する機能として、グローバルシャッター機能が挙げられる。ところが、通常のグローバルシャッター機能では、光電変換によって発生した電荷を転送し、蓄積するための、メモリー領域が別途設けられる。これによってフォトダイオード領域（受光領域）が減少し、適正な出力信号を得るための入射光量範囲（ダイナミックレンジ）が低減してしまう。これは、例えば、強い太陽光の下、晴れた雪山、晴れた海などの環境下では、特に問題となる。そこで、フォトダイオード領域とメモリー領域との間にオーバーフローパスを設け、フォトダイオード領域で溢れた光電荷をオーバーフローパスを介してメモリー領域に転送することにより、ダイナミックレンジの低下を防ぐ手法がある。また、メモリー領域とフォトダイオード領域間のポテンシャルバリアを変調できるように設計することで、メモリー領域で溢れ出た光電荷を保持する手法もある。このように、グローバルシャッター機能では、メモリー領域の存在によるデメリットを補うべく様々な設計がなされている。しかしながら、メモリー領域を遮光するための遮光膜や転送用の複数のトランジスタを設置する必要があり、構造が複雑化し易い。さらに、画素の微細化および低駆動電圧化が進むと、転送構造はより複雑化する。その結果、転送経路のポテンシャル設計が複雑化し、転送不良によってノイズが増大し、画質が大きく劣化する懸念もある。
これに対し、本実施の形態では、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂの制御によって画素ａ１，ａ２における露光期間を全画素（全画素対１０Ａ）において一定に制御することができ、上記のような撮像画像の歪みを低減することができる。即ち、グローバルシャッター機能を実現できる。また、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂを一時的にメモリー領域として機能させることができることから、別途メモリー領域を設ける必要がない。このため、通常のグローバルシャッター機能において生じるダイナミックレンジの低減を回避できると共に、転送経路の設計を簡易化して転送ノイズを軽減する、という効果も得ることができる。
また、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂの両方を透過状態に制御しつつ、信号読み出しを行うことにより、グローバルシャッター機能を利用せずに撮像動作を行うことも可能である。加えて、グローバルシャッター機能を用いた撮像動作を実行するか否かを、外部信号入力によって設定できるようにしてもよい。このように、グローバルシャッター機能の利用の有無の切り替えを、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂの制御によって自在に行うことができる。
以上説明したように本実施の形態の固体撮像装置では、画素対１０Ａにおいて、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂの光入射側に設けられた調光ミラー１４Ａ，１４Ｂの透過率を制御しつつ、画素ａ１，ａ２から出力信号Ｄ０を読み出す駆動がなされる。これにより、各画素における露光期間を制御可能となり、例えばグローバルシャッター機能を実現可能となる。即ち、撮像機能およびその他の付加機能を実現可能となる。
＜変形例１＞
上記第１の実施の形態では、画素対１０Ａが２つの画素からなる場合を例示したが、画素対１０Ａは、３つ以上の画素を含んでいてもよい。例えば、図７に示したように、隣接する４つの画素を同一波長とし、ベイヤー配列を形成してもよい。これら４つの画素を画素対１０Ａとして上述した駆動を行うようにしてもよい。この場合、４つの画素においてフローティングディフュージョンを共有とすることができる。
＜変形例２＞
あるいは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３画素に加え、Ｗ（白）画素を用いるようにしてもよい。例えば図８に示したような単位配列Ｕ１により、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗの４画素構成としてもよい。この場合、Ｗ画素では、カラーフィルタを設けないか、あるいは可視光領域（例えば３００〜８００ｎｍ）における吸収がない膜を、例えばオンチップレンズ１６の下層に形成してもよい。このように、Ｗ画素を用いることにより、輝度を向上することができる。
＜第２の実施の形態＞
次に、本開示の第２の実施の形態に係る固体撮像装置について説明する。以下では、上記第１の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
［構成］
（画素構造）
図９は、第２の実施の形態に係る固体撮像装置の要部構成を表すものである。図１０は、本実施の形態の画素配列（色配列）の一例を表すものである。図１１は、画素対における調光ミラーの配置の一例を表したものである。本実施の形態の固体撮像装置は、上記第１の実施の形態と同様、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサなどであり、撮像画素領域（後述の画素部１ａ）に、複数の画素が２次元配置されたものである。また、本実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様、それらの複数の画素のうちの２つの画素ａ１，ａ２を１つの組（画素対１０Ａ）として、画素ａ１，ａ２を交互に（または順次）駆動することにより、画素対１０Ａから信号電荷（出力信号Ｄ０）を得る。画素ａ１，ａ２は、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂを含み、例えばＲ，Ｇ，Ｂ等のうちのいずれかの波長を検出する。
画素ａ１，ａ２（画素対１０Ａ）は、本実施の形態においても、互いに同一波長を検出する画素の組であれば、隣接して配置されていても離散して配置されていてもよい。上記第１の実施の形態と同様、例えば図１０に示したように、Ｒ，Ｇ，Ｂの単位配列Ｕを含むベイヤー配列となっている。また、本実施の形態においても、画素ａ１，ａ２毎に転送トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２が設けられ、ＦＤ１３は画素ａ１，ａ２に共有となっている。また、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂの光入射側には、調光ミラー（調光ミラー２０Ａ，２０Ｂ）が設けられ、この調光ミラー２０Ａ，２０Ｂ上に、カラーフィルタ層１５およびオンチップレンズ１６が形成されている。このオンチップレンズ１６は、画素ａ１，ａ２毎に設けられている。調光ミラー２０Ａ，２０Ｂが、本開示の「透過率制御素子」の一具体例に相当する。
調光ミラー２０Ａ，２０Ｂは、上記第１の実施の形態の調光ミラー１４Ａ，１４Ｂと同様、例えば基板１１の裏面（受光側の面）に形成された絶縁層１１１内に埋設されている。また、外部入力により入射光の透過率を変更（調節）可能な素子であり、上述したようなクロミック素子により構成されている。これにより、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂにおいても、例えば透過状態および反射状態が可逆的に遷移する（切り替えられる）ように、駆動される。
但し、本実施の形態では、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂが、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂの受光面の一部のみを覆って（一部に対向して）設けられている。例えば図１１に示したように、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂは、画素ａ１，ａ２の半分以下の領域に形成されており、その幅ｄは、例えば画素幅の半分程度以下（例えば１μｍ程度）に設定されている。また、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂは、画素対１０Ａに対して間隙（スリット）を形成するように対向配置され、例えば画素対１０Ａの境界線Ｃに対して対称的に配置されている。但し、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂの配置および幅等のレイアウトは、これに限定される訳ではない。調光ミラー２０Ａ，２０Ｂの透過率制御（遮光状態に制御すること）によって、画素対１０Ａ全体の受光領域を狭めることが可能であれば、どのようなレイアウトであってもよい。
また、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂは、詳細は後述するが、必ずしも全画素に設けられていなくともよく、一部の画素（少なくとも１つの画素対１０Ａ）に選択的に設けられていてもよい。
図１２Ａに、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂとして、エレクトロクロミック素子を用いた場合の構成例について示す。図１２Ｂには、調光ミラー２０Ａ（２０Ｂ）の積層構造について示す。調光ミラー２０Ａ，２０Ｂは、上記第１の実施の形態の調光ミラー１４Ａ，１４Ｂと同様、厚みが例えば１．５μｍ程度であり、駆動回路１７に接続されている。駆動回路１７により、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂは、それぞれ個別に電圧制御可能となっている。また、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂの積層構造についても、上記第１の実施の形態の調光ミラー１４Ａ，１４Ｂと同様であり、上述した材料等よりなるエレクトロクロミック層１４０を挟んで一対の電極１４１Ａ，１４１Ｂを有している。
上記構成において、駆動回路１７が、電極１４１Ａ，１４１Ｂを介してエレクトロクロミック層１４０への印加電圧を制御することにより、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂの透過率を変化させる。例えば、光入射側の電極１４１Ａに正（＋）電圧、光出射側の電極１４１Ｂに負（−）電圧をそれぞれ印加することにより、調光ミラー２０Ａ（２０Ｂ）を透過状態に制御可能である（図４Ａと同様）。一方、光入射側の電極１４１Ａに負（−）電圧、光出射側の電極１４１Ｂに正（＋）電圧をそれぞれ印加することにより、調光ミラー２０Ａ（２０Ｂ）を反射状態に制御可能である（図４Ｂと同様）。このように、調光ミラー２０Ａ（２０Ｂ）においても、上記調光ミラー１４Ａ，１４Ｂと同様、電圧制御によって、透過状態および反射状態を時分割的に切り替えることが可能である。
このような調光ミラー２０Ａ，２０Ｂの透過率制御により、本実施の形態では、例えばフォトダイオード１２Ａ，１２Ｂにおける受光領域を制御することができる。
信号処理部１８は、上述したように、各画素対１０Ａから得られた出力信号Ｄ０（信号電荷）に対して所定の信号処理（リセット、セレクト、アンプ、Ａ／Ｄ変換、ガンマ補正、ホワイトバランス調整等の各種信号処理）を施すことにより、画像信号Ｄoutを出力する回路部である。但し、本実施の形態では、詳細は後述するが、合焦動作（オートフォーカスモード）の際に、出力信号Ｄ０に基づいて、合焦動作のための位相差検出および比較等を行う演算回路部（位相差演算回路部１８Ａ）を更に有している。
［動作］
本実施の形態の固体撮像装置では、上記第１の実施の形態と同様、オンチップレンズ１６を介して画素ａ１，ａ２へ光が入射すると、その入射光は、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂにおいて受光（吸収）され、光電変換される。これにより、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂにおいて信号電荷（例えば電子）が発生し、発生した信号電荷は、所定のタイミングで、ＦＤ１３に転送される。各画素ａ１，ａ２から読み出された信号電荷は、出力信号Ｄ０として信号処理部１８へ入力される。
ここで、本実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂを駆動し、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂの透過率を制御しつつ、画素ａ１，ａ２から交互に出力信号Ｄ０を取得する。このとき、本実施の形態では、以下に説明するように、像面位相差を用いた合焦動作および撮像動作（第２の撮像動作）を行う。
図１３は、上記のような調光ミラー２０Ａ，２０Ｂを用いた合焦動作および撮像動作の流れを表したものである。図１４は、合焦動作（オートフォーカスモード）時の画素対１０Ａにおける露光、蓄電および信号電荷読み出しの様子を模式的に表したものである。図１７は、撮像動作（イメージングモード）時の画素対１０Ａにおける露光、蓄電および信号電荷読み出しの様子を模式的に表したものである。
（合焦動作：オートフォーカスモード）
本実施の形態では、まず、画素ａ１，ａ２の調光ミラー２０Ａ，２０Ｂをいずれも、反射状態に制御する（ステップＳ１３０）。次いで、固体撮像装置の光入射側に配置された撮像レンズ（カメラレンズ）を光軸に沿って前後に移動する（ステップＳ１３１）。調光ミラー２０Ａ，２０Ｂの両方を反射状態に制御することにより、図１４に示したように、画素ａ１，ａ２への入射光Ｌのうち、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂによって覆われていない領域を通過した光が、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂへ入射する。この入射光が、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂにおいて光電変換され、信号電荷（例えば電子ｅ）を発生する（ステップＳ１３２）。このように、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂを反射状態に制御することにより、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂがスリットとして機能し、画素対１０Ａにおける受光領域が制御される。
この後、転送トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を交互に（順次）オン状態とすることにより、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂからそれぞれ、出力信号Ｄ０（出力信号Ｄａ，Ｄｂとする）をＦＤ１３を介して交互に読み出す（ステップＳ１３３）。このように、受光領域が制限された状態で読み出された出力信号Ｄａ，Ｄｂは、互いに異なる位相を持つ。これらの出力信号Ｄａ，Ｄｂは、信号処理部１８へ入力される。
信号処理部１８では、位相差演算回路部１８Ａが、出力信号Ｄａ，Ｄｂに基づいて位相差ａｂ１（例えば図１５）を算出する（ステップＳ１３４）。ここで、位相差演算回路部１８Ａは、撮像レンズの焦点内での位相差を基準位相差（基準位相差ａｂ）として、予め保持しておき、この基準位相差ａｂと、算出した位相差ａｂ１とを比較し、焦点内か否かを判定する（ステップＳ１３５）。この結果、位相差ａｂ１と基準位相差ａｂとが一致した場合には、「焦点内」であると判定し（ステップＳ１３５のＹ）、次のステップ（撮像動作）に移行する。一方、判定の結果、位相差ａｂ１と基準位相差ａｂとが不一致である場合（例えば図１６）には、「焦点外」であると判定し（ステップＳ１３５のＮ）、上記ステップＳ１３１へ戻り、上述のステップＳ１３１〜ステップＳ１３５の処理動作を再び行う。このように、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂを反射状態に制御し、撮像レンズを移動させつつ、位相差検出および比較を行う。これらの一連の処理動作を「焦点内」との判定結果が得られるまで繰り返すことにより、自動的にフォーカスが決定される。
（撮像動作：イメージングモード）
次いで、通常のイメージングを行う場合には（上述の合焦動作後には）、画素ａ１，ａ２の調光ミラー２０Ａ，２０Ｂをいずれも、透過状態に制御する（ステップＳ１４０）。これにより、図１７に示したように、画素ａ１，ａ２への入射光Ｌは、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂによって遮られず、ほぼ全ての入射光Ｌが、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂへ入射する。この入射光が、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂにおいて光電変換され、信号電荷（例えば電子ｅ）を発生する（ステップＳ１４１）。この後、転送トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を交互に（順次）オン状態とすることにより、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂからそれぞれ、出力信号Ｄ０をＦＤ１３を介して交互に読み出す（ステップＳ１４２）。そして、これらのステップＳ１４１，１４２を、撮像終了（ステップＳ１４３のＹ）となるまで繰り返して行う。得られた出力信号Ｄ０は、信号処理部１８へ入力される。
このように、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂを透過状態に制御することにより、画素対１０Ａから出力信号Ｄ０を読み出すことにより、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂの全域で受光可能となり、即ち受光領域を制限せずに光電変換が可能となる。
ここで、一般的なＣＭＯＳイメージセンサにおける、像面位相差によるオートフォーカス機能は、例えば次のようなものである。即ち、イメージセンサの受光面上に一定間隔でスリットを配置し、撮像レンズを前後に動かすことで、そのスリットを介して入射する光の位相を変化させる（位相差を生じさせる）。この位相差を焦点内の場合の位相差との比較から、自動で合焦する機能である。ところが、この場合、受光面上に画素の半分ほどの面積のスリットを置くために、実質的な受光領域が減少する。これにより、感度が低下してしまう。また、上記のようなスリットを有する位相差検出用の画素の周囲に、ノイズ（白点）の多い画素が配置されると、画像補正が難しくなり、画質悪化を招く。そこで、例えば３つの画素の組において、各画素に光軸から少しずつずれた位置に狭いスリットを配置し、これら３つの画素からの光量位置変動を相関演算処理することで、感度低下を抑制しつつ位相差を検出する手法等がある。しかしながら、このようなスリットを受光面に配置する手法では、遮光領域が形成されることから、スリットのない画素と同等の出力を得ることが難しい。
これに対し、本実施の形態では、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂの制御によって画素ａ１，ａ２における受光領域（受光面積）を動作モード（オートフォーカスモードあるいはイメージングモード）に応じて、変化させることができる。よって、通常の撮像時には感度を低下させることなく、像面位相差オートフォーカス機能を実現することができる。また、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂの可逆的な透過率制御によって、これらのオートフォーカスモードおよびイメージングモードを、例えば外部入力信号により自由に切り替えて行うことが可能である。
以上説明したように本実施の形態の固体撮像装置では、画素対１０Ａにおいて、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂの光入射側に設けられた調光ミラー２０Ａ，２０Ｂの透過率を制御しつつ、画素ａ１，ａ２から出力信号Ｄ０を読み出す駆動がなされる。これにより、各画素における受光領域を制御可能となり、例えば像面位相差によるオートフォーカス機能を実現可能となる。即ち、撮像機能およびその他の付加機能を実現可能となる。
次に、上記第２の実施の形態の変形例として、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂの配置例について説明する。
＜変形例３−１＞
図１８Ａは、変形例３−１に係る調光ミラー２０Ａ，２０Ｂの配置例を表すものである。このように、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂは、２画素を画素対１０Ａとした場合の画素配列において、全画素に設けることができる。このように、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂを全画素（全画素対１０Ａ）に設けることにより、撮像画素領域の任意の位置にフォーカスを合わせることが可能となる。また、この場合、信号処理部１８における信号処理によって、ある画素の出力信号を、その周囲の画素の出力信号を用いて補間することにより輝度低下を補うことができる。加えて、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂへの電圧印加は、画素毎に個別になされてもよいが、画素列（あるいは画素行）毎に行うことにより、消費電力を低く抑えることができる。
＜変形例３−２＞
図１８Ｂは、変形例３−２に係る調光ミラー２０Ａ，２０Ｂの配置例を表すものである。このように、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂは、２画素を画素対１０Ａとした場合の画素配列において、一部の画素対１０Ａ（例えばＧ画素を含む画素対１０Ａ）に設けてもよい。
＜変形例４−１＞
図１９Ａは、変形例４−１に係る調光ミラー２０Ａ，２０Ｂの配置例を表すものである。このように、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂは、４画素を画素対１０Ａとした場合の画素配列（例えば図７の画素配列）において、全画素に設けてもよい。これにより、撮像画素領域の任意の位置にフォーカスを合わせることが可能となる。また、信号処理部１８において上記のような補間を行うことにより輝度低下を補うことができる。更に、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂへの電圧印加を、画素列（あるいは画素行）毎に行うことで、消費電力を低く抑えることができる。
＜変形例４−２＞
図１９Ｂは、変形例４−２に係る調光ミラー２０Ａ，２０Ｂの配置例を表すものである。このように、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂは、４画素を画素対１０Ａとした場合の画素配列（例えば図７の画素配列）において、一部の画素対１０Ａ（例えばＧ画素を含む画素対１０Ａ）に設けてもよい。
＜変形例５−１＞
図２０Ａは、変形例５−１に係る調光ミラー２０Ａ，２０Ｂの配置例を表すものである。このように、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂは、Ｗ画素を用いた画素配列（例えば図８の画素配列）において、全画素に設けてもよい。これにより、撮像画素領域の任意の位置にフォーカスを合わせることが可能となる。また、Ｗ画素を用いているので、全画素に調光ミラー２０Ａ，２０Ｂを設けた場合であっても、輝度低下を抑制することができる。更に、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂへの電圧印加を、画素列（あるいは画素行）毎に行うことで、消費電力を低く抑えることができる。
＜変形例５−２＞
図２０Ｂは、変形例５−２に係る調光ミラー２０Ａ，２０Ｂの配置例を表すものである。このように、Ｗ画素を用いた画素配列（例えば図８の画素配列）において、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素に調光ミラー２０Ａ，２０Ｂを設け、Ｗ画素についてはフォトダイオードの受光面全域を覆って調光ミラー（即ち上記第１の実施の形態の調光ミラー１４Ａ，１４Ｂ）を設けるようにしてもよい。
＜変形例５−３＞
図２０Ｃは、変形例５−３に係る調光ミラー２０Ａ，２０Ｂの配置例を表すものである。このように、調光ミラー２０Ａ，２０Ｂは、Ｗ画素を用いた画素配列（例えば図８の画素配列）において、一部の画素対１０Ａ（例えばＧ画素を含む画素対１０Ａ）に設けてもよい。
＜第３の実施の形態＞
次に、本開示の第３の実施の形態に係る固体撮像装置について説明する。以下では、上記第１，２の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
［構成］
（画素構造）
図２１は、第３の実施の形態に係る固体撮像装置の要部構成を表すものである。図２２は、本実施の形態の画素配列（色配列）の一例を表すものである。本実施の形態の固体撮像装置は、上記第１，２の実施の形態と同様、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサなどであり、撮像画素領域（後述の画素部１ａ）に、複数の画素が２次元配置されたものである。また、本実施の形態においても、上記第１，２の実施の形態と同様、それらの複数の画素のうちの２つの画素を画素対として、それら２つの画素を交互に（または順次）駆動することにより、画素対から信号電荷（出力信号Ｄ０）を得る。各画素は、フォトダイオードを含み、例えばＲ，Ｇ，Ｂ等のうちのいずれかの波長を検出する。
但し、本実施の形態では、隣接する２つの画素対（画素対１０Ａ１，１０Ａ２）が、同一波長を検出するようになっている。具体的には、一方の画素対１０Ａ１が画素ａ１１，ａ１２を含み、画素対１０Ａ２が画素ａ１３，ａ１４を含み、これらの計４つの画素ａ１１〜ａ１４が互いに同一波長を検出する。画素ａ１１〜ａ１４は、例えば図２２に示したように、横並びに隣接して配置され、全体としてＲ，Ｇ，Ｂのベイヤー配列が形成されている。
画素ａ１１〜ａ１４では、上記第１の実施の形態の固体撮像装置と同様、基板１１内にフォトダイオード１２Ａ１〜１２Ａ４が形成されており、画素対１０Ａ１，１０Ａ２にはそれぞれ転送トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２と１つのＦＤ１３が設けられている。画素対１０Ａ１，１０Ａ２のそれぞれのＦＤ１３は、信号処理部１８へ接続されている。また、フォトダイオード１２Ａ１〜１２Ａ４の光入射側には、各受光面の全域を覆うように調光ミラー１４Ａ１〜１４Ａ４が設けられている。これらの調光ミラー１４Ａ１〜１４Ａ４は、上記第１の実施の形態の調光ミラー１４Ａ，１４Ｂと同様、例えばエレクトロクロミック素子により構成され、上述したような電圧制御によって透過状態および反射状態を可逆的に切り替えられるようになっている。これらの調光ミラー１４Ａ１〜１４Ａ４上に、カラーフィルタ層１５およびオンチップレンズ１６が形成されている。
また、本実施の形態では、オンチップレンズ１６が、画素ａ１１〜ａ１４毎ではなく、画素対１０Ａ１，１０Ａ２毎に設けられている（１つのオンチップレンズ１６が、画素ａ１１，ａ１２あるいは画素ａ１３，ａ１４に跨って形成されている）。また、画素対１０Ａ１，１０Ａ２のそれぞれの幅ｄ１は例えば２．５μｍ程度であり、調光ミラー１４Ａ１〜１４Ａ４のそれぞれの幅ｄ２は、例えば１μｍ程度である。
信号処理部１８は、上述したように、各画素対１０Ａから得られた出力信号Ｄ０（信号電荷）に対して所定の信号処理（リセット、セレクト、アンプ、Ａ／Ｄ変換、ガンマ補正、ホワイトバランス調整等の各種信号処理）を施すことにより、画像信号Ｄoutを出力する回路部である。また、本実施の形態においても、上記第２の実施の形態と同様、合焦動作用の位相差検出および比較等を行う位相差演算回路部１８Ａ有している。
［動作］
本実施の形態の固体撮像装置では、上記第１の実施の形態と同様、オンチップレンズ１６を介して画素ａ１１〜ａ１４へ光が入射すると、その入射光は、フォトダイオード１２Ａ１〜１２Ａ４において受光（吸収）され、光電変換される。これにより、フォトダイオード１２Ａ１〜１２Ａ４において信号電荷（例えば電子）が発生し、発生した信号電荷は、所定のタイミングで、ＦＤ１３に転送される。各画素ａ１１〜ａ１４から読み出された信号電荷は、出力信号Ｄ０として信号処理部１８へ入力される。
ここで、本実施の形態では、画素対１０Ａ１，１０Ａ２毎にオンチップレンズ１６を設けられており、これらの画素対１０Ａ１，１０Ａ２において、調光ミラー１４Ａ１〜１４Ａ４を駆動しつつ、出力信号Ｄ０を得る。これにより、本実施の形態では、以下に説明するように、上記第１の実施の形態のグローバルシャッター機能と、上記第２の実施の形態の像面位相差オートフォーカス機能との両方を実現可能となる。図２３Ａ〜図２３Ｃに、グローバルシャッター機能による撮像動作時の露光、蓄電および電荷読み出しの一連の動作を模式的に示す。図２４に、像面位相差による合焦動作時の露光、蓄電および電荷読み出しの様子を模式的に示す。
（グローバルシャッター機能による撮像動作）
グローバルシャッター機能による撮像動作を行う場合には、例えば次のような駆動動作を行う。即ち、まず、図２３Ａに示したように、画素対１０Ａ１，１０Ａ２の各一方の画素（例えば画素ａ１１，ａ１３）の調光ミラー（調光ミラー１４Ａ１，１４Ａ３）を透過状態に、それら以外の調光ミラー（調光ミラー１４Ａ２，１４Ａ４）を、反射状態に制御する。これにより、画素ａ１１では、入射光Ｌ１が調光ミラー１４Ａ１を透過する一方、画素ａ１２では、入射光Ｌ２が調光ミラー１４Ａ２によって反射され、画素対１０Ａ１では、画素ａ１１が露光される。同様に、画素ａ１３では、入射光Ｌ３が調光ミラー１４Ａ３を透過する一方、画素ａ１４では、入射光Ｌ４が調光ミラー１４Ａ４によって反射され、画素対１０Ａ２では、画素ａ１３が露光される。この結果、画素ａ１１，ａ１３では、調光ミラー１４Ａ１，１４Ａ３を透過した光が、フォトダイオード１２Ａ１，１２Ａ３において光電変換される。
続いて、図２３Ｂに示したように、画素ａ１１，ａ１３の調光ミラー１４Ａ１，１４Ａ３を反射状態に制御する（透過状態から反射状態へ切り替える）。これにより、フォトダイオード１２Ａ１，１２Ａ３では、露光期間（調光ミラー１４Ａ１，１４Ａ３を透過状態に制御している期間）の光電変換によって発生した信号電荷（例えば電子ｅ）が蓄積された状態となる。このように、本実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様、画素ａ１１，ａ１３における露光期間が制御され、かつフォトダイオード１２Ａ１，１２Ａ３が、一時的に信号電荷を保存するメモリー領域として機能する。
この後、図２３Ｃに示したように、画素対１０Ａ１，１０Ａ２のそれぞれにおいて、転送トランジスタＴｒ１をオン状態とし、フォトダイオード１２Ａ１，１２Ａ３に蓄積された信号電荷をＦＤ１３へ読み出す。これにより、画素ａ１１，ａ１３の各出力信号Ｄ０が得られる。このようにして、画素ａ１１，ａ１３において、露光、蓄電、信号読み出しの動作がなされる。これらの一連の動作が、全ての画素対１０Ａ１，１０Ａ２において行われる。
一方、上記フォトダイオード１２Ａ１，１２Ａ３からの信号読み出しのタイミングに同期して、あるいはその直後に、画素ａ１２，ａ１４の調光ミラー１４Ａ２，１４Ａ４を透過状態に制御し、調光ミラー１４Ａ１，１４Ａ３を反射状態に制御する（調光ミラー１４Ａ１，１４Ａ３は反射状態を維持する）。これにより、画素ａ１２，ａ１４では、入射光Ｌ２，Ｌ４が調光ミラー１４Ａ２，１４Ａ４を透過する一方、画素ａ１１，ａ１３では、入射光Ｌ１，Ｌ３が調光ミラー１４Ａ１，１４Ａ３によって反射され、画素ａ１２，ａ１４が露光される。
このようにして、画素ａ１２，ａ１４についても、上記画素ａ１１，ａ１３と同様の露光、光電変換の各動作を行う。これにより、上記第１の実施の形態と同様、画素ａ１２，ａ１４の露光期間が制御され、かつフォトダイオード１２Ａ２，１２Ａ４が、一時的にメモリー領域として機能する。この後、画素対１０Ａ１，１０Ａ２のそれぞれにおいて、転送トランジスタＴｒ２をオン状態とし、フォトダイオード１２Ａ２，１２Ａ４から信号読み出しを行う。これにより、画素ａ１２，ａ１４からも出力信号Ｄ０が得られる。
上記のように、調光ミラー１４Ａ１〜１４Ａ４の透過率を制御しつつ、画素ａ１１，ａ１２および画素ａ１３，ａ１４のそれぞれから交互に出力信号Ｄ０を読み出すことにより、各フォトダイオード１２Ａ１〜１２Ａ４における露光期間を、画素部面内において一定に制御可能となる。また、各フォトダイオード１２Ａ１〜１２Ａ４を一時的にメモリー領域として機能させることもできる。よって、上記第１の実施の形態と同等の効果を奏するグローバルシャッター機能を実現可能である。
（像面位相差による合焦動作）
像面位相差による合焦動作を行う場合には、例えば次のような駆動動作を行う。即ち、図２４に示したように、画素対１０Ａ１，１０Ａ２の各一方の画素（例えば画素ａ１１，ａ１４）の調光ミラー１４Ａ１，１４Ａ４を、反射状態に制御し、他の画素（画素ａ１３，２，ａ１３）の調光ミラー１４Ａ２，１４Ａ３を透過状態に制御する。また、固体撮像装置の光入射側に配置された撮像レンズ（カメラレンズ）を光軸に沿って前後に移動する。調光ミラー１４Ａ１，１４Ａ４を反射状態、調光ミラー１４Ａ２，１４Ａ３を透過状態にそれぞれ制御することにより、画素ａ１１〜ａ１４への入射光Ｌ１〜Ｌ４のうち、入射光Ｌ１，Ｌ４は調光ミラー１４Ａ１，１４Ａ４によって反射される。一方、入射光Ｌ２，Ｌ３は、調光ミラー１４Ａ２，１４Ａ３を透過し、フォトダイオード１２Ａ２，１２Ａ３へ入射する。この入射光が、フォトダイオード１２Ａ２，１２Ａ３において光電変換され、信号電荷（例えば電子ｅ）を発生する。このように調光ミラー１４Ａ１〜１４Ａ４を制御することにより、本実施の形態においても、上記第２の実施の形態と同様、調光ミラー１４Ａ１〜１４Ａ４がスリットとして機能し、画素対１０Ａ１，１０Ａ２における受光領域が制御される。
この後、フォトダイオード１２Ａ２，１２Ａ３に対応する転送トランジスタＴｒ２，Ｔｒ１をオン状態とすることにより、フォトダイオード１２Ａ２，１２Ａ３からそれぞれ、出力信号Ｄ０（出力信号Ｄａ，Ｄｂ）を、ＦＤ１３を介して読み出す。このように、受光領域が制限された状態で読み出された出力信号Ｄａ，Ｄｂは、互いに異なる位相を持つ。これらの出力信号Ｄａ，Ｄｂは、信号処理部１８へ入力される。
信号処理部１８では、上記第２の実施の形態と同様にして、位相差演算回路部１８Ａが、出力信号Ｄａ，Ｄｂに基づいて位相差を算出し、この算出した位相差と、予め保持された基準位相差とを比較し、焦点内か否かを判定する。判定結果が「焦点内」であれば、例えば通常の撮像動作あるいは上記グローバルシャッター機能による撮像動作に移行する。一方、判定結果が「焦点外」であれば、上記一連の処理動作を再び行う。このように、調光ミラー１４Ａ１，１４Ａ４を反射状態、調光ミラー１４Ａ２，１４Ａ３を透過状態にそれぞれ制御し、撮像レンズを移動させつつ、位相差検出および比較を行う。これらの一連の処理動作を「焦点内」との判定結果が得られるまで繰り返すことにより、自動的にフォーカスが決定される。よって、上記第２の実施の形態と同等の効果を奏する像面位相差オートフォーカス機能を実現可能である。
以上説明したように本実施の形態の固体撮像装置では、隣接する２つの画素対１０Ａ１，１０Ａ２において、フォトダイオード１２Ａ１〜１２Ａ４の光入射側に設けられた調光ミラー１４Ａ１〜１４Ａ４の透過率を制御しつつ、画素ａ１１〜ａ１４から出力信号Ｄ０を読み出す駆動がなされる。これにより、各画素における露光期間および受光領域を制御することができ、これによりグローバルシャッター機能および像面位相差オートフォーカス機能の両方を実現可能となる。即ち、撮像機能およびその他の付加機能を実現可能となる。
続いて、上記第１〜３の実施の形態の固体撮像装置の変形例（変形例６−１〜６−４）として、信号処理部１８における補正処理の一例について説明する。また、変形例７では、上記第１〜３の実施の形態の固体撮像装置の画素構造を用いた他の駆動動作例について説明する。尚、以下では、上記第１〜３の実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し適宜説明を省略する。また、変形例６−４以外では、上記第１〜３の固体撮像装置のうち第１の固体撮像装置の画素構造（画素対１０Ａ）を例に挙げて説明する。
＜変形例６−１＞
図２５は、変形例６−１に係る固体撮像装置の要部構成を表すものである。本実施の形態の固体撮像装置は、上記第１の実施の形態等と同様、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサなどである。本変形例の固体撮像装置では、信号処理部１８が、出力補正回路１８Ｂを有している。
出力補正回路１８Ｂは、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂの実効的な透過率（透過率Ｒｔ）および反射率（反射率Ｒｒ）を考慮して、出力信号Ｄ０（詳細には出力信号Ｄ０に基づく信号）の補正を行う回路部である。上記第１の実施の形態等では、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂの透過率および反射率を理想的な「１」として説明したが、実際には、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂにおける光漏れ（あるいは光損失）により、透過率および反射率が１に満たないこともある。このような場合に、透過率Ｒｔおよび反射率Ｒｒを考慮した出力補正処理を行う。
具体的には、図２６に示したように、まず、上記第１の実施の形態と同様にして、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂの透過率を制御しつつ、フォトダイオード１２Ａにおいて露光、光電変換、電荷蓄積および電荷読み出しの一連の動作（上記第１の実施の形態のステップＳ１１）を行う。この後、フォトダイオード１２Ａの出力信号Ｄ０が信号処理部１８へ入力されると、信号処理部１８が入力された出力信号Ｄ０に対し、透過率および反射率を考慮した補正処理を施す（ステップＳ２１０）。続いて、上記第１の実施の形態と同様にして、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂの透過率を制御しつつ、フォトダイオード１２Ｂにおいて露光、光電変換、電荷蓄積および電荷読み出しの一連の動作（上記第１の実施の形態のステップＳ１２）を行う。この後、フォトダイオード１２Ｂの出力信号Ｄ０が信号処理部１８へ入力されると、信号処理部１８が入力された出力信号Ｄ０に基づいて、透過率および反射率を考慮した補正処理を行う（ステップＳ２１１）。これらの一連の処理動作（ステップＳ１１，Ｓ２１０，Ｓ１２，Ｓ２１１）を、撮像終了（ステップＳ２１２のＹ）となるまで繰り返し行う。
ここで、上記ステップＳ２１０，２１１では、信号処理部１８が、出力補正回路１８Ｂにおいて、具体的に以下のような補正処理を行う。即ち、信号処理部１８（出力補正回路１８Ｂ）は、予め、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂにおける入射波長に対する透過率Ｒｔおよび反射率Ｒｒを測定しておき、その測定結果（以下、透過率／反射率データ）を保持する。図２７Ａに、透過率／反射率データの一例として、可視域の波長（３００〜８００ｎｍ）に対する透過率Ｒｔおよび反射率Ｒｒについて示す。そして、このような透過率／反射率データを用いた、以下の補正演算によって、出力補正を行う。
即ち、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂへの入射光量をＩｃとすると、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂが透過状態の期間（ｔ１）のフォトダイオード１２Ａ，１２Ｂにおける各受光量は、Ｉｃ×Ｒｔとなる（図２７Ｂ）。一方、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂが反射状態の期間（ｔ２）の漏れ光（透過光）に基づく受光量は、Ｉｃ×（１−Ｒｒ）となる（図２７Ｃ）。但し、時間ｔ１，ｔ２の期間（例えば、ｔ１＋ｔ２＝１フレーム期間）では、入射光量Ｉｃが変動しないものと仮定する。これらの期間ｔ１，ｔ２の調光ミラー１４Ａ，１４Ｂの透過光に基づいて出力信号Ｄ０が取得されることから、透過率Ｒｔおよび反射率Ｒｒの調光ミラー１４Ａ，１４Ｂを用いた場合の受光量Ｉ（出力信号Ｄ０に対応する受光量）は、以下の式（１）によって表される。従って、入射光量Ｉｃは、以下の式（２）によって求めることができる。この式（２）に基づいて、出力信号Ｄ０に補正をかけることにより、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂの透過状態における光損失、および反射状態における光漏れ等に起因するノイズの影響を抑制することができる。
Ｉ＝Ｉｃ×Ｒｔ＋Ｉｃ×（１−Ｒｒ）×ｔ２／ｔ１ ………（１）
Ｉｃ＝Ｉ／｛Ｒｔ＋Ｉｃ×（１−Ｒｒ）×ｔ２／ｔ１｝ …（２）
本変形例のように、信号処理部１８が、透過率および反射率を考慮して出力信号Ｄ０の補正を行うようにしてもよく、これにより調光ミラー１４Ａ，１４Ｂの透過率あるいは反射率が理想的な「１」でない場合にも、画質劣化を低減しつつ上述した各種機能（例えばグローバルシャッター機能）を実現可能となる。
＜変形例６−２＞
図２８は、変形例６−２に係る固体撮像装置の要部構成を表すものである。本実施の形態の固体撮像装置は、上記第１の実施の形態等と同様、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサなどである。本変形例の固体撮像装置では、信号処理部１８が、ノイズ補正回路１８Ｃを有している。
ノイズ補正回路１８Ｃは、例えばフォトダイオード１２Ａ，１２ＢからＦＤ１３を経て信号処理部１８へ入力されるまでの経路において生じるノイズ成分（転送経路におけるノイズ成分）を、出力信号Ｄ０（あるいは出力信号Ｄ０に基づく信号）から除去する補正を行う回路部である。
具体的には、信号処理部１８は、ノイズ補正回路１８Ｃにおいて、以下のようにしてノイズ補正処理を行う。即ち、図２９に示したように、まず、上記第１の実施の形態と同様にして、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂの透過率を制御しつつ、フォトダイオード１２Ａにおいて露光、光電変換、電荷蓄積および電荷読み出しの一連の動作（上記第１の実施の形態のステップＳ１１）を行う。この後、フォトダイオード１２Ａの出力信号Ｄ０が信号処理部１８へ入力されると、信号処理部１８が入力された出力信号Ｄ０に対し、ノイズ補正処理を施す（ステップＳ２２０）。続いて、上記第１の実施の形態と同様にして、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂの透過率を制御しつつ、フォトダイオード１２Ｂにおいて露光、光電変換、電荷蓄積および電荷読み出しの一連の動作（上記第１の実施の形態のステップＳ１２）を行う。この後、フォトダイオード１２Ｂの出力信号Ｄ０が信号処理部１８へ入力されると、信号処理部１８が入力された出力信号Ｄ０に基づいて、ノイズ補正処理を行う（ステップＳ２２１）。これらの一連の処理動作（ステップＳ１１，Ｓ２２０，Ｓ１２，Ｓ２２１）を、撮像終了（ステップＳ２２２のＹ）となるまで繰り返し行う。
ここで、上記ステップＳ２２０，２２１では、信号処理部１８が、ノイズ補正回路１８Ｃにおいて、具体的に以下のような補正処理を行う。即ち、信号処理部１８は、予め、ノイズ成分（画素ａ１，ａ２毎のノイズ成分Ｄｘ１，Ｄｘ２）を測定しておき、このノイズ成分Ｄｘ１，Ｄｘ２を保持する。そして、入力された出力信号Ｄ０から、ノイズ成分Ｄｘ１（またはノイズ成分Ｄｘ２）を差し引く補正を行う。例えば、画素ａ１から得られた出力信号Ｄ０に対してはノイズ成分Ｄｘ１を差し引く補正を行い、画素ａ２から得られた出力信号Ｄ０に対してはノイズ成分Ｄｘ２を差し引く補正を行う。つまり、補正後の信号Ｄｃは、以下の式（３）によって表される。
Ｄｃ＝Ｄ０−Ｄｘ１（またはＤｘ２） ………（３）
また、ノイズ成分Ｄｘ１，Ｄｘ２は、例えば次のようにして測定することができる。即ち、図３０に示したように、まず、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂをいずれも反射状態に制御する（ステップＳ２３０）。これにより、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂにおいて光電変換および電荷蓄積を行う（ステップＳ２３１）。この後、転送トランジスタＴｒ１をオン状態（転送トランジスタＴｒ２はオフ状態）として、フォトダイオード１２Ａから信号読み出しを行う（ステップＳ２３２）。このように、いわゆる暗状態（非露光状態）において、フォトダイオード１２Ａから得られた信号が、ノイズ成分Ｄｘ１として保存される（ステップＳ２３３）。続いて、転送トランジスタＴｒ２をオン状態（転送トランジスタＴｒ１はオフ状態）として、フォトダイオード１２Ｂから信号読み出しを行う（ステップＳ２３４）。このように、いわゆる暗状態（非露光状態）において、フォトダイオード１２Ｂから得られた信号が、ノイズ成分Ｄｘ２として保存される（ステップＳ２３５）。
本変形例のように、信号処理部１８が、出力信号Ｄ０に対してノイズ補正を行うようにしてもよく、これにより、転送ノイズ等の影響を低減しつつ上述した各種機能（例えばグローバルシャッター機能）を実現可能となる。
＜変形例６−３＞
図３１は、変形例６−３に係る固体撮像装置の要部構成を表すものである。本実施の形態の固体撮像装置は、上記第１の実施の形態等と同様、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサなどである。本変形例の固体撮像装置では、信号処理部１８が、強度補正回路１８Ｄを有している。また、本変形例では、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂを上述したようなエレクトロクロミック素子により構成し、例えば駆動回路１７によって電圧制御される。駆動回路１７には、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂへの印加電圧を、強度補正回路１８Ｄへフィードバックする回路（フィードバック回路１７Ａ）が形成されている。
強度補正回路１８Ｄは、出力信号Ｄ０（あるいは出力信号Ｄ０に基づく信号）に基づいて、その強度補正を行うことにより、いわゆるダイナミックレンジ拡大機能を実現する回路部である。
具体的には、信号処理部１８は、強度補正回路１８Ｄにおいて、以下のようにして強度補正処理を行う。即ち、図３２に示したように、まず、上記第１の実施の形態と同様にして、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂの透過率を制御しつつ、フォトダイオード１２Ａにおいて露光、光電変換、電荷蓄積および電荷読み出しの一連の動作（上記第１の実施の形態のステップＳ１１）を行う。この後、フォトダイオード１２Ａの出力信号Ｄ０が信号処理部１８へ入力されると、信号処理部１８が入力された出力信号Ｄ０に対し、強度補正処理を施す（ステップＳ２４０）。続いて、上記第１の実施の形態と同様にして、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂの透過率を制御しつつ、フォトダイオード１２Ｂにおいて露光、光電変換、電荷蓄積および電荷読み出しの一連の動作（上記第１の実施の形態のステップＳ１２）を行う。この後、フォトダイオード１２Ｂの出力信号Ｄ０が信号処理部１８へ入力されると、信号処理部１８が入力された出力信号Ｄ０に基づいて、強度補正処理を行う（ステップＳ２４１）。これらの一連の処理動作（ステップＳ１１，Ｓ２４０，Ｓ１２，Ｓ２４１）を、撮像終了（ステップＳ２４２のＹ）となるまで繰り返し行う。
ここで、上記ステップＳ２４０，２４１では、信号処理部１８が、強度補正回路１８Ｄにおいて、以下のような補正処理を行う。即ち、信号処理部１８は、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂの印加電圧に対する透過率の関係についてのデータ（以下、電圧／透過率データ）を予め保持しておく。図３３Ａに、この電圧／透過率データの一例を示す。
本変形例では、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂへの印加電圧Ｖｃ（透過状態に制御する際の印加電圧）が、例えば、調光ミラー１４Ａ，１４Ｂが半透過状態（透過率が１に満たない状態）となるよう、予め外部入力信号等（ユーザ入力等）により手動で設定される。あるいは、印加電圧Ｖｃは、フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂにおいて光飽和が生じる限界（あるいは限界付近）の電圧となるように、自動的に最適化されたものであってもよい（後述）。いずれの場合であっても、上記電圧／透過率データを用いて、印加電圧Ｖｃの値から実効的な透過率Ｒｔの値（＜１）が特定されることにより、図３３Ｂに示したように、ダイナミックレンジ（照度Ｄ）がＤ１からＤ２へ拡大される。即ち、信号処理部１８は、以下の式（４）によって表される補正演算により強度補正を行う。但し、Ｉは出力信号強度、Ｉｄは補正後の信号強度とする。
Ｉｄ＝Ｉ×（１／Ｒｔ） ………（４）
図３４に、印加電圧Ｖｃを自動で設定する場合の流れについて示す。この場合、画素対１０Ａのうちの一方の画素（ここでは画素ａ１を例に挙げる）において、調光ミラー１４Ａへ印加する電圧Ｖを変化させつつ信号読み出しを行い、フォトダイオード１２Ａにおいて光飽和が生じる限界の電圧値を測定する。具体的には、まず、調光ミラー１４Ａへ電圧Ｖ（初期電圧Ｖ０）を印加して透過状態に制御する（ステップＳ２５０）。このとき、調光ミラー１４Ｂは、反射状態に制御しておく。尚、初期電圧Ｖ０としては、特に限定されないが、例えば、次のような電圧とする。即ち、透過率１となる場合の電圧を基準電圧として、この基準電圧から、透過率が段階的に低くなるように、調光ミラー１４Ａへ印加する電圧Ｖを段階的に変化させる（後述のステップＳ２５４）。具体的には、透過率が、１から、Ｒｔ０，Ｒｔ１，…，Ｒｔ（光飽和限界の透過率）（１＞Ｒｔ０＞Ｒｔ１＞…＞Ｒｔ）まで、段階的に低くなるように、電圧Ｖの値を段階的に（例えば０．１Ｖ毎に）変更する。電圧Ｖ０としては、例えば透過率Ｒｔ０となる電圧（基準電圧よりも１段階低い電圧）が選択される。
これにより、フォトダイオード１２Ａでは、露光、光電変換および電荷蓄積がなされる（ステップＳ２５１）。この後、転送トランジスタＴｒ１をオン状態とすることにより、フォトダイオード１２Ａから出力信号Ｄ０を読み出す（ステップＳ２５２）。このようにして、透過率Ｒｔ０，電圧Ｖ０に対応した出力を得る。続いて、得られた出力において変動が生じているか否かを判定する（ステップＳ２５３）。具体的には、透過率Ｒｔ０，電圧Ｖ０に対応した出力と、上記透過率１の基準電圧に対応した出力とを比較し、その差分と閾値との関係から変動が生じているか否かを判定する。この結果、出力変動がない場合（ステップＳ２５３のＮ）には、調光ミラー１４Ａへ印加する電圧Ｖを上述したような値に変更する（ステップＳ２５４）。そして、上記ステップＳ２５１に戻り、信号読み出し（ステップＳ２５２）および出力変動の判定（ステップＳ２５３）を再び行う。この結果、出力変動があった場合（ステップＳ２５３のＹ）には、そのときの調光ミラー１４Ａへの印加電圧Ｖを、最適値（印加電圧Ｖｃ）として、保存する（ステップＳ２５５）。このようにして、上述した印加電圧Ｖｃを設定してもよい。尚、このような印加電圧Ｖｃの設定は、撮像前に限らず、撮像開始後行ってもよく、また１回に限らず複数回行ってもよい。
本変形例のように、信号処理部１８が、出力信号Ｄ０に対して強度補正を行うようにしてもよく、これにより、ダイナミックレンズを拡大しつつ上述した各種機能（例えばグローバルシャッター機能）を実現可能となる。特に、Ｗ画素に用いた場合には、ノイズを大きく低減することができる。
＜変形例６−４＞
図３５は、変形例６−４に係る固体撮像装置の要部構成を表すものである。本実施の形態の固体撮像装置は、上記第１の実施の形態等と同様、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサなどである。本変形例の固体撮像装置では、特に上記第３の実施の形態の画素構造において有効であることから、上記第３の実施の形態の画素対１０Ａ１，１０Ａ２の構成を例に挙げて説明する。この画素対１０Ａ１，１０Ａ２に接続される信号処理部１８が、出力補正回路１８Ｅを有している。また、画素対１０Ａ１，１０Ａ２では、画素ａ１１，ａ１２間および画素ａ１３，ａ１４間のそれぞれに遮光膜２１が設けられている。
出力補正回路１８Ｅは、出力信号Ｄ０に基づいて、遮光膜２１による光量減衰分を補填する補正を行う回路部である。画素ａ１１，ａ１２間および画素ａ１３，ａ１４間には、ＦＤ１３や転送トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２等を遮光するための遮光膜２１が設けられるが、この遮光膜２１の存在によって、フォトダイオード１２Ａ１〜１２Ａ４では、入射光が制限され、光量減衰が生じる。このため、例えば図３５に示した光量相関関係のデータ（遮光膜が無い場合と遮光膜がある場合との光量の相関を示す特性図）を予め保持しておき、これを用いて出力信号Ｄ０を補正してもよい。
このように、信号処理部１８が、出力信号Ｄ０に対して、遮光膜２１を考慮した補正を行うようにしてもよく、これにより、光量減衰を抑制しつつ上述した各種機能（例えばグローバルシャッター機能）を実現可能となる。
＜変形例７＞
図３７は、変形例７に係る固体撮像装置の駆動動作（視差画像の取得動作）を説明するための模式図である。上記第１の実施の形態等の固体撮像装置では、画素対１０Ａにおいて、画素ａ１，ａ２からの信号読み出しを交互に行ったが、このような読み出し駆動により、例えば立体視用の左右の視差画像を取得することもできる。この場合、例えば画素ａ１，ａ２から、時間的に連続して取得された出力信号に基づいて画像信号を生成すればよい。具体的には、図３７に示したように、第１フレームにおいて画素ａ１からの出力信号に基づく画像を生成し、第２フレームにおいて画素ａ２からの出力信号に基づく画像を生成する。このように画素対１０Ａでは、画素ａ１，ａ２の位置の違いにより微小視差を有するため、視差画像を生成することもできる。その後も同様にして、第３フレーム、第４フレーム、…と交互に左右の視差画像を生成する。
＜固体撮像装置の全体構成＞
図３８は、上記実施の形態において説明した固体撮像装置の全体構成を表す機能ブロック図である。この固体撮像装置は、例えばＣＭＯＳイメージセンサであり、撮像画素領域としての画素部１ａを有すると共に、例えば行走査部１３１、水平選択部１３３、列走査部１３４およびシステム制御部１３２からなる回路部１３０を有している。回路部１３０は、画素部１ａの周辺領域に設けられていてもよいし、画素部１ａと積層されて（画素部１ａに対向する領域に）設けられていてもよい。尚、この回路部１３０のうちの一部が、上記実施の形態等における信号処理部１８の一部または全部に相当する。
画素部１ａは、例えば行列状に２次元配置された複数の単位画素（画素Ｐ）（上述の画素ａ１，ａ２，ａ１１〜ａ１４に相当）を有している。この画素Ｐには、例えば画素行ごとに画素駆動線Ｌread（具体的には行選択線およびリセット制御線）が配線され、画素列ごとに垂直信号線Ｌsigが配線されている。画素駆動線Ｌreadは、画素からの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。画素駆動線Ｌreadの一端は、行走査部１３１の各行に対応した出力端に接続されている。
行走査部１３１は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、画素部１ａの各画素Ｐを、例えば行単位で駆動する画素駆動部である。行走査部１３１によって選択走査された画素行の各画素Ｐから出力される信号は、垂直信号線Ｌsigの各々を通して
水平選択部１３３に供給される。水平選択部１３３は、垂直信号線Ｌsigごとに設けられ
たアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。
列走査部１３４は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、水平選択部１３３の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動するものである。この列走査部１３４による選択走査により、垂直信号線Ｌsigの各々を通して伝送される各画素の信号が
順番に水平信号線１３５に伝送され、当該水平信号線１３５を通して出力される。
システム制御部１３２は、外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータなどを受け取り、また、固体撮像装置１の内部情報などのデータを出力するものである。システム制御部１３２はさらに、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を有し、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行走査部１３１、水平選択部１３３および列走査部１３４などの駆動制御を行う。
＜適用例＞
上記実施の形態等の固体撮像装置は、例えばデジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話など、撮像機能を備えたあらゆるタイプの電子機器に適用することができる。図３９に、その一例として、電子機器２（カメラ）の概略構成を示す。この電子機器２は、例えば静止画または動画を撮影可能なビデオカメラであり、例えば、固体撮像装置１（上記実施の形態等の固体撮像装置に相当）と、光学系（撮像レンズ）３１０と、シャッタ装置３１１と、固体撮像装置１およびシャッタ装置３１１を駆動する駆動部３１３（上記回路部１３０を含む）と、信号処理部３１２（上記信号処理部１８を含む）と、ユーザインターフェイス３１４と、モニタ３１５とを有する。
光学系３１０は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１の画素部１ａへ導くものである。この光学系３１０は、複数の光学レンズから構成されていてもよい。シャッタ装置３１１は、固体撮像装置１への光照射期間および遮光期間を制御するものである。駆動部３１３は、固体撮像装置１の転送動作およびシャッタ装置３１１のシャッタ動作を制御するものである。信号処理部３１２は、固体撮像装置１から出力された信号に対し、各種の信号処理を行うものである。信号処理後の映像信号Ｄoutは、モニタ３１５に出力される。あるいは、映像信号Ｄoutは、メモリーなどの記憶媒体に記憶されてもよい。ユーザインターフェイス３１４では、撮影シーンの指定（ダイナミックレンジの指定、波長（テラヘルツ、可視、赤外、紫外、Ｘ線等）の指定など）が可能であり、この指定（ユーザインターフェイス３１４からの入力信号）は、駆動部３１３に送られ、これに基づいて固体撮像装置１において所望の撮像がなされる。
尚、上記のようなカメラの一例として、デジタル一眼レフカメラが挙げられるが、このデジタル一眼レフカメラでは、上記実施の形態等の調光ミラーにおいて生じる反射光をペンタプリズムに送り、撮影用補助モニタとして用いることもできる。その際、調光ミラーはペンタプリズムに光が当たるよう傾斜のついた絶縁膜層上に形成されるとよい。
以上、実施の形態、変形例および適用例を挙げて説明したが、本開示内容は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、画素対が同一波長を検出する２つの画素からなる場合を例示したが、画素対に含まれる画素は必ずしも同一波長のものでなくともよい。例えば、出力信号に対して、信号処理部によって適切な色補正処理が行うことが可能であれば、互いに異なる波長を検出する画素同士を画素対としても、上述したような各種機能を実現可能である。
また、上記実施の形態等では、固体撮像装置がカメラに適用される場合を例示したが、これ以外にも、例えば内視鏡、ビジョンチップ（人工網膜）、生体センサなど、光（電磁波）をイメージングする電子機器全般に用いることができる。ウェアラブルなセンサの場合には、調光ミラーの印加電圧は、体温を熱電素子で電圧に変換して用いる場合もある。
また上記実施の形態等では、裏面照射型の固体撮像装置を例に挙げて説明したが、表面照射型のものにも本開示内容は適用可能である。
また、本開示の固体撮像装置では、上記実施の形態等で説明した各構成要素を全て備えている必要はなく、また逆に他の層を備えていてもよい。
尚、本開示は、以下のような構成であってもよい。
（１）
各々が光電変換素子を含む複数の画素と、
前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素の前記光電変換素子の光入射側に設けられ、外部入力により入射光の透過率を変更可能な透過率制御素子と
を備えた固体撮像装置。
（２）
前記複数の画素は、互いに同一波長を検出すると共に隣接して配置された第１および第２の画素を含む画素対を有する
上記（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記画素対では、前記第１および第２の画素間において共有のフローティングディフュージョンが設けられている
上記（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記透過率制御素子は、前記画素毎に、前記光電変換素子の受光面の全域に対向して設けられている
上記（２）または（３）に記載の固体撮像装置。
（５）
前記透過率制御素子は、少なくとも一の前記画素対に含まれる前記第１および第２の画素のそれぞれにおいて、前記光電変換素子の受光面の一部に対向して設けられている
上記（２）または（３）に記載の固体撮像装置。
（６）
前記透過率制御素子は、前記画素対に対して間隙を形成するように設けられている
上記（５）に記載の固体撮像装置。
（７）
前記透過率制御素子の光入射側に、前記画素対の前記第１および第２の画素に跨って１つのオンチップレンズが配置され、
互いに同一波長を検出する２つの前記画素対同士が隣接して配置されている
上記（４）に記載の固体撮像装置。
（８）
前記透過率制御素子は、エレクトロクロミック素子、サーモクロミック素子、フォトクロミック素子またはガスクロミック素子を含む
上記（１）〜（７）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（９）
前記複数の画素から得られる出力信号に対して信号処理を施す信号処理部を備え、
前記信号処理部は、前記出力信号に対し、前記透過率制御素子の透過率および反射率を考慮した補正処理を行う
上記（１）〜（８）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１０）
前記複数の画素から得られる出力信号に対して信号処理を施す信号処理部を備え、
前記信号処理部は、前記出力信号に対してノイズ補正処理を行う
上記（１）〜（９）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１１）
前記複数の画素から得られる出力信号に対して信号処理を施す信号処理部を備え、
前記信号処理部は、前記出力信号に対して強度補正処理を行う
上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１２）
前記複数の画素から得られる出力信号に対して信号処理を施す信号処理部を備え、
前記信号処理部は、前記出力信号に対して、前記第１および第２の画素間に設けられた遮光膜を考慮した補正処理を行う
上記（７）に記載の固体撮像装置。
（１３）
各々が光電変換素子を含む複数の画素のうちの少なくとも一部の画素の光電変換素子の光入射側に設けられて入射光の透過率を変更可能な透過率制御素子を駆動し、
前記透過率制御素子を駆動することにより前記透過率を制御しつつ、前記複数の画素から出力信号を読み出す
固体撮像装置の駆動方法。
（１４）
前記複数の画素のうち互いに同一波長を検出すると共に隣接して配置された第１および第２の画素を含む画素対において、前記第１および第２の画素からの前記出力信号の読み出しを、前記第１および第２の画素間において共有のフローティングディフュージョンを用いて順次または交互に行う
上記（１３）に記載の固体撮像装置の駆動方法。
（１５）
前記透過率制御素子は、前記画素毎に、前記光電変換素子の受光面の全域に対向して設けられており、
前記画素対において、前記第１の画素における前記透過率制御素子を透過状態に、前記第２の画素における前記透過率制御素子を反射状態にそれぞれ制御しつつ、前記第１の画素を露光し、
前記第１の画素の露光後、前記第１および第２の画素の両方の前記透過率制御素子を反射状態に制御しつつ、前記第１の画素に電荷を蓄積し、
前記第１の画素に蓄積された電荷を前記出力信号として読み出す際に、前記第２の画素における前記透過率制御素子を透過状態に制御して前記第２の画素を露光し、
前記第２の画素の露光後、前記第１および第２の画素の両方の前記透過率制御素子を反射状態に制御しつつ、前記第２の画素に電荷を蓄積し、
前記第２の画素に蓄積された電荷を前記出力信号として読み出す際に、前記第１の画素における前記透過率制御素子を透過状態に制御して前記第１の画素を露光する
ことにより第１の撮像動作を行う
上記（１４）に記載の固体撮像装置の駆動方法。
（１６）
前記透過率制御素子は、少なくとも一の前記画素対に含まれる前記第１および第２の画素のそれぞれにおいて、前記光電変換素子の受光面の一部に対向して設けられており、
合焦動作時には、
前記画素対において、前記第１および第２の画素の両方の前記透過率制御素子を反射状態に制御しつつ、前記第１および第２の画素から前記出力信号を読み出し、
読み出された出力信号に基づいて、前記第１および第２の画素間の位相差を検出し、
検出された位相差を、予め保持された基準位相差と比較することにより、焦点内か否かを判定し、
第２の撮像動作時には、
前記画素対において、前記第１および第２の画素の両方の前記透過率制御素子を透過状態に制御しつつ、前記第１および第２の画素から前記出力信号を読み出す
上記（１４）に記載の固体撮像装置の駆動方法。
（１７）
前記合焦動作時において、
焦点内と判定された場合には、前記第２の撮像動作に移行し、
焦点外と判定された場合には、レンズ位置をシフトして、前記出力信号の読み出し、前記位相差の検出および前記基準位相差との比較の動作を順次行い、再度前記判定を行う
上記（１６）に記載の固体撮像装置の駆動方法。
（１８）
前記透過率制御素子の光入射側に、前記画素対の前記第１および第２の画素に跨って１つのオンチップレンズが配置されると共に、互いに同一波長を検出する２つの画素対が隣接して配置され、
前記画素対毎に前記第１の撮像動作を行い、
合焦動作時には、
前記２つの画素対のそれぞれにおいて、前記第１および第２の画素のうちの一方の前記透過率制御素子を反射状態に、他方の前記透過率制御素子を透過状態にそれぞれ制御しつつ、各画素対から前記出力信号を読み出し、
読み出された出力信号に基づいて、前記２つの画素対間の位相差を検出し、
検出された位相差を、予め保持された基準位相差と比較することにより、焦点内か否かを判定する
上記（１４）に記載の固体撮像装置の駆動方法。
（１９）
前記第１および第２の画素から、時間的に連続して取得された出力信号に基づいて、立体視用の左右の視差画像を生成する
上記（１４）に記載の固体撮像装置の駆動方法。
（２０）
各々が光電変換素子を含む複数の画素と、
前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素の前記光電変換素子の光入射側に設けられ、外部入力により入射光の透過率を変更可能な透過率制御素子と
を有する固体撮像装置を備えた電子機器。
ａ１，ａ２，ａ１１〜ａ１４…画素、１０Ａ，１０Ａ１，１０Ａ２…画素対、１１…基板、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ａ１〜１２Ａ４…フォトダイオード、１３…ＦＤ、１４Ａ，１４Ｂ，２０Ａ，２０Ｂ，１４Ａ１〜１４Ａ４…調光ミラー、１５…カラーフィルタ層、１６…オンチップレンズ、１７…駆動回路、１８…信号処理部、１８Ａ…位相差演算回路部、１８Ｂ…出力補正回路、１８Ｃ…ノイズ補正回路、１８Ｄ…強度補正回路、１７Ａ…フィードバック回路、１８Ｅ…出力補正回路、１４０…エレクトロクロミック層、１４１Ａ，１４１Ｂ…電極、１…固体撮像装置、２…電子機器。

Claims (20)

  1. 各々が光電変換素子を含む複数の画素と、
    前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素の前記光電変換素子の光入射側に設けられ、外部入力により入射光の透過率を変更可能な透過率制御素子と
    を備えた固体撮像装置。
  2. 前記複数の画素は、互いに同一波長を検出すると共に隣接して配置された第１および第２の画素を含む画素対を有する
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  3. 前記画素対では、前記第１および第２の画素間において共有のフローティングディフュージョンが設けられている
    請求項２の記載の固体撮像装置。
  4. 前記透過率制御素子は、前記画素毎に、前記光電変換素子の受光面の全域に対向して設けられている
    請求項２に記載の固体撮像装置。
  5. 前記透過率制御素子は、少なくとも一の前記画素対に含まれる前記第１および第２の画素のそれぞれにおいて、前記光電変換素子の受光面の一部に対向して設けられている
    請求項２に記載の固体撮像装置。
  6. 前記透過率制御素子は、前記画素対に対して間隙を形成するように設けられている
    請求項５に記載の固体撮像装置。
  7. 前記透過率制御素子の光入射側に、前記画素対の前記第１および第２の画素に跨って１つのオンチップレンズが配置され、
    互いに同一波長を検出する２つの前記画素対同士が隣接して配置されている
    請求項４に記載の固体撮像装置。
  8. 前記透過率制御素子は、エレクトロクロミック素子、サーモクロミック素子、フォトクロミック素子またはガスクロミック素子を含む
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  9. 前記複数の画素から得られる出力信号に対して信号処理を施す信号処理部を備え、
    前記信号処理部は、前記出力信号に対し、前記透過率制御素子の透過率および反射率を考慮した補正処理を行う
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  10. 前記複数の画素から得られる出力信号に対して信号処理を施す信号処理部を備え、
    前記信号処理部は、前記出力信号に対してノイズ補正処理を行う
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  11. 前記複数の画素から得られる出力信号に対して信号処理を施す信号処理部を備え、
    前記信号処理部は、前記出力信号に対して強度補正処理を行う
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  12. 前記複数の画素から得られる出力信号に対して信号処理を施す信号処理部を備え、
    前記信号処理部は、前記出力信号に対して、前記第１および第２の画素間に設けられた遮光膜を考慮した補正処理を行う
    請求項７に記載の固体撮像装置。
  13. 各々が光電変換素子を含む複数の画素のうちの少なくとも一部の画素の光電変換素子の光入射側に設けられて入射光の透過率を変更可能な透過率制御素子を駆動し、
    前記透過率制御素子を駆動することにより前記透過率を制御しつつ、前記複数の画素から出力信号を読み出す
    固体撮像装置の駆動方法。
  14. 前記複数の画素のうち互いに同一波長を検出すると共に隣接して配置された第１および第２の画素を含む画素対において、前記第１および第２の画素からの前記出力信号の読み出しを、前記第１および第２の画素間において共有のフローティングディフュージョンを用いて順次または交互に行う
    請求項１３に記載の固体撮像装置の駆動方法。
  15. 前記透過率制御素子は、前記画素毎に、前記光電変換素子の受光面の全域に対向して設けられており、
    前記画素対において、前記第１の画素における前記透過率制御素子を透過状態に、前記第２の画素における前記透過率制御素子を反射状態にそれぞれ制御しつつ、前記第１の画素を露光し、
    前記第１の画素の露光後、前記第１および第２の画素の両方の前記透過率制御素子を反射状態に制御しつつ、前記第１の画素に電荷を蓄積し、
    前記第１の画素に蓄積された電荷を前記出力信号として読み出す際に、前記第２の画素における前記透過率制御素子を透過状態に制御して前記第２の画素を露光し、
    前記第２の画素の露光後、前記第１および第２の画素の両方の前記透過率制御素子を反射状態に制御しつつ、前記第２の画素に電荷を蓄積し、
    前記第２の画素に蓄積された電荷を前記出力信号として読み出す際に、前記第１の画素における前記透過率制御素子を透過状態に制御して前記第１の画素を露光する
    ことにより第１の撮像動作を行う
    請求項１４に記載の固体撮像装置の駆動方法。
  16. 前記透過率制御素子は、少なくとも一の前記画素対に含まれる前記第１および第２の画素のそれぞれにおいて、前記光電変換素子の受光面の一部に対向して設けられており、
    合焦動作時には、
    前記画素対において、前記第１および第２の画素の両方の前記透過率制御素子を反射状態に制御しつつ、前記第１および第２の画素から前記出力信号を読み出し、
    読み出された出力信号に基づいて、前記第１および第２の画素間の位相差を検出し、
    検出された位相差を、予め保持された基準位相差と比較することにより、焦点内か否かを判定し、
    第２の撮像動作時には、
    前記画素対において、前記第１および第２の画素の両方の前記透過率制御素子を透過状態に制御しつつ、前記第１および第２の画素から前記出力信号を読み出す
    請求項１４に記載の固体撮像装置の駆動方法。
  17. 前記合焦動作時において、
    焦点内と判定された場合には、前記第２の撮像動作に移行し、
    焦点外と判定された場合には、レンズ位置をシフトして、前記出力信号の読み出し、前記位相差の検出および前記基準位相差との比較の動作を順次行い、再度前記判定を行う
    請求項１６に記載の固体撮像装置の駆動方法。
  18. 前記透過率制御素子の光入射側に、前記画素対の前記第１および第２の画素に跨って１つのオンチップレンズが配置されると共に、互いに同一波長を検出する２つの画素対が隣接して配置され、
    前記画素対毎に前記第１の撮像動作を行い、
    合焦動作時には、
    前記２つの画素対のそれぞれにおいて、前記第１および第２の画素のうちの一方の前記透過率制御素子を反射状態に、他方の前記透過率制御素子を透過状態にそれぞれ制御しつつ、各画素対から前記出力信号を読み出し、
    読み出された出力信号に基づいて、前記２つの画素対間の位相差を検出し、
    検出された位相差を、予め保持された基準位相差と比較することにより、焦点内か否かを判定する
    請求項１４に記載の固体撮像装置の駆動方法。
  19. 前記第１および第２の画素から、時間的に連続して取得された出力信号に基づいて、立体視用の左右の視差画像を生成する
    請求項１４に記載の固体撮像装置の駆動方法。
  20. 各々が光電変換素子を含む複数の画素と、
    前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素の前記光電変換素子の光入射側に設けられ、外部入力により入射光の透過率を変更可能な透過率制御素子と
    を有する固体撮像装置を備えた電子機器。
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