(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像の投影領域に設置される少なくとも１つのラインセンサと、
前記ラインセンサの側に配置され、前記ラインセンサの受光量をモニタリングする少なくとも１つのモニタセンサと、
前記ラインセンサに蓄積された電荷に基づいて被写体像の画像信号を出力する画像信号出力手段とを備え、
前記ラインセンサが、ラインセンサ光電変換部と、前記ラインセンサ光電変換部と接し、前記ラインセンサ光電変換部に蓄積された電荷を取り出すために開閉するラインセンサゲートとを備え、
前記モニタセンサが、モニタ光電変換部と、前記モニタセンサ光電変換部と接し、前記モニタセンサ光電変換部に蓄積された電荷を取り出すために開閉するモニタセンサゲートとを備え、
前記モニタセンサゲートと前記ラインセンサゲートの配列方向が、同一方向であり、
前記モニタセンサは、それぞれ所定数のラインセンサ光電変換部と対向するように、ラインセンサ長手方向に沿って複数の微小センサ部を並列させたものであることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記ラインセンサゲートが、前記ラインセンサ光電変換部に蓄積された電荷を保存するラインセンサ電荷蓄積部と接する電荷転送ゲートを含むことを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
前記モニタセンサゲートが、前記モニタセンサ光電変換部に蓄積された電荷を保存するモニタセンサ電荷蓄積部と接する電荷転送ゲートを含むことを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
被写体像の投影領域に設置される少なくとも１つのラインセンサと、
前記ラインセンサの側に配置され、前記ラインセンサの受光量をモニタリングする少なくとも１つのモニタセンサと、
前記ラインセンサに蓄積された電荷に基づいて被写体像の画像信号を出力する画像信号出力手段とを備え、
前記ラインセンサが、ラインセンサ光電変換部と、前記ラインセンサ光電変換部と接し、前記ラインセンサ光電変換部に蓄積された電荷を取り出すために開閉するラインセンサゲートとを備え、
前記モニタセンサが、モニタ光電変換部と、前記モニタセンサ光電変換部と接し、前記モニタセンサ光電変換部に蓄積された電荷を取り出すために開閉するモニタセンサゲートとを備え、
前記モニタセンサゲートと前記ラインセンサゲートの配列方向が、同一方向であり、
前記ラインセンサゲートが、前記ラインセンサ光電変換部に生じる過剰電荷を掃き出すためのアンチブルーミングゲートを含むことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項５】
被写体像の投影領域に設置される少なくとも１つのラインセンサと、
前記ラインセンサの側に配置され、前記ラインセンサの受光量をモニタリングする少なくとも１つのモニタセンサと、
前記ラインセンサに蓄積された電荷に基づいて被写体像の画像信号を出力する画像信号出力手段とを備え、
前記ラインセンサが、ラインセンサ光電変換部と、前記ラインセンサ光電変換部と接し、前記ラインセンサ光電変換部に蓄積された電荷を取り出すために開閉するラインセンサゲートとを備え、
前記モニタセンサが、モニタ光電変換部と、前記モニタセンサ光電変換部と接し、前記モニタセンサ光電変換部に蓄積された電荷を取り出すために開閉するモニタセンサゲートとを備え、
前記モニタセンサゲートと前記ラインセンサゲートの配列方向が、同一方向であり、
前記モニタセンサゲートが、前記モニタセンサ光電変換部に生じる過剰電荷を掃き出すためのアンチブルーミングゲートを含むことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】
前記被写体像の投影領域の縦方向に沿った上下方向に互いに対向するように設置される２つのラインセンサ群と、
前記被写体像の投影領域の横方向に沿った左右方向に互いに対向するように設置される２つのラインセンサ群とを備え、
前記上下方向に設置される２つのラインセンサ群各々が、左右方向に沿って所定間隔で並列する複数のラインセンサから構成され、
前記左右方向に設置される２つのラインセンサ群各々が、上下方向に沿って所定間隔で並列する複数のラインセンサから構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の焦点検出装置。
【請求項７】
前記モニタセンサ光電変換部のラインセンサ対向面と反対側の面である背面側の一部が切欠状に形成され、切欠部分に前記モニタセンサゲートを備えた画素信号読み出し回路が収まることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項８】
請求項１に記載された焦点検出装置を備えた撮影装置。
【請求項９】
モニタセンサ、ラインセンサを搭載した焦点検出基板の製造方法であって、
モニタセンサ光電変換部と接し、前記モニタセンサ光電変換部に蓄積された電荷を取り出すために開閉するモニタセンサゲートと、ラインセンサ光電変換部と接し、前記ラインセンサ光電変換部に蓄積された電荷を取り出すために開閉するラインセンサゲートとを、同一方向に沿ってレイアウトし、
第１の打ち込み方向に応じてパターン形成された第１マスクによって前記焦点検出基板をカバーし、第１のイオン斜め打ち込みを行い、
前記第１の打ち込み方向とは異なる第２の打ち込み方向に応じてパターン形成された第２マスクによって前記焦点検出基板をカバーし、第２のイオン斜め打ち込みを行うことを特徴とする焦点検出基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一眼レフ型カメラなどの撮影装置に搭載される焦点検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一眼レフ型カメラでは、自動焦点調節（ＡＦ）機構として位相差方式の焦点検出装置が搭載されている。焦点検出装置は、コンデンサーレンズ、セパレータレンズを含む結像光学系を備え、結像光学系によって被写体像が投影されるエリアには、ラインセンサをそれぞれ並列させた複数のラインセンサ群が２つ１組となって２次元的に配置されている（例えば、特許文献１参照）。各ラインセンサは、複数のフォトダイオードを対にして並列させた構成であり（例えば特許文献２参照）、各フォトダイオードに生じる信号電荷は画素信号として読み出される。
【０００３】
通常、ラインセンサは電荷蓄積型センサであり、ラインセンサの傍に配置されるモニタセンサによって電荷蓄積時間が調整される（特許文献３参照）。また、ラインセンサの各フォトダイオードの受ける光量は被写体の明るさ分布によって異なるため、ラインセンサの電荷蓄積時間はフォトダイオード毎に独立制御されている。
【０００４】
光電変換素子（フォトダイオードなど）を備えたモニタセンサは、ラインセンサのフォトダイオードがダイナミックレンジを超える光を受光してオーバフローするのを防ぐため、モニタ対象となっているフォトダイオードの光強度（光量）をリアルタイムで検出し、画素信号読み出し回路によってモニタ信号を出力する。
【０００５】
モニタ信号が所定の閾値を超えると、対応するラインセンサの電荷蓄積（積分）が終了し、蓄積電荷が一時的にメモリ等に格納される。すべてのラインセンサの電荷蓄積が終了すると、一連の画素信号が被写体像の画像信号として出力され、デフォーカス量を求める演算処理が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２０５６９４号公報
【特許文献２】特開２００５−３００８４４号公報
【特許文献３】特開２００６−１４５７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＣＭＯＳ、ＣＣＤなどのフォトダイオードを搭載したイメージセンサの場合、フォトダイオードの暗電流を抑制するため、イオン打ち込みなどによって埋め込み型フォトダイオードを基板に形成する。イオン打ち込み工程では、イオン化した不純物を半導体領域に加速注入し、これによってn型層の基板表面にp＋型の不純物層が形成される。
【０００８】
さらに暗電流を効果的に抑制する方法として、イオン化不純物を斜め方向から打ち込む（イオン斜め打ち込み）方法が知られている。そこでは、フォトダイオードの両端部に異なる角度から不純物を別々に打ち込む。このとき、電荷転送ゲートなどに不純物が注入するのを防ぐため、保護マスクを用意し、マスクに形成されたパターン（スリット）を通して不純物を２方向から基板に注入する。これにより、フォトダイオードに隣接する電荷転送ゲートの下部領域にまで不純物が入り込む。
【０００９】
電荷転送ゲートは、電荷転送方向に垂直な方向に沿って設置されていて、イオン化不純物の打ち込み方向は、この電荷転送ゲートの配列方向に従って定まる。フォトダイオードの暗電流特性は、イオン打ち込み方向、打ち込み角度によって変化し、イオン斜め打ち込みの仕方が異なると、画素信号の出力特性も相違する。
【００１０】
ところで、モニタセンサは、ラインセンサと同等の画素信号出力特性を備えなければならず、モニタセンサのフォトダイオードの暗電流特性は、ラインセンサのフォトダイオードの暗電流特性と同等になる必要がある。
【００１１】
しかしながら、電荷転送ゲートの配置方向がラインセンサ、モニタセンサの間で統一されていないと、それぞれ独自のパターンを形成した保護マスクを用意し、イオン斜め打ち込み工程を別々に行わなければならない。その場合、暗電流特性、すなわち画素信号出力特性が一致せず、モニタセンサはラインセンサの受光量を精度よくモニタリングすることができない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、カメラなどの撮影装置に搭載可能であって、精度よくラインセンサの受光量をモニタリングすることが可能な焦点検出装置であり、被写体像の投影領域に設置される少なくとも１つのラインセンサと、ラインセンサの側に配置され、ラインセンサの受光量をモニタリングする少なくとも１つのモニタセンサと、ラインセンサに蓄積された電荷に基づいて被写体像の画像信号を出力する画像信号出力手段とを備える。例えばラインセンサ、モニタセンサは、複数の光電変換素子（フォトダイオードなど）を設けたＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサなどによって構成される。
【００１３】
ラインセンサは、ラインセンサ光電変換部と、ラインセンサ光電変換部と接し、ラインセンサ光電変換部に蓄積された電荷を取り出すために開閉するラインセンサゲートとを備える。また、モニタセンサは、モニタ光電変換部と、モニタセンサ光電変換部と接し、モニタセンサ光電変換部に蓄積された電荷を取り出すために開閉するモニタセンサゲートとを備える。
【００１４】
本発明では、モニタセンサゲートとラインセンサゲートの配列方向が、同一方向に定められている。ここでのゲート配列方向は、ゲートの設置方向、光電変換部からの電荷転送経路に垂直な方向を示し、イオン斜め打ち込み工程での不純物注入方向は、ゲート配列方向によって決まる。
【００１５】
モニタセンサゲートとラインセンサゲートの配列方向が同じであるため、同一マスクによってモニタセンサ、ラインセンサ両方のフォトダイオード端部に不純物が注入される。そして、別のマスクによってフォトダイオードの残りの端部に向けて反対方向から不純物が注入される。これにより、モニタセンサ、ラインセンサの暗電流特性が同じになる。
【００１６】
ラインセンサ光電変換部を密に隣接させながら並列させて各ラインセンサを構成する場合、蓄積電荷の転送方向、すなわち画素信号の読み出し方向はラインセンサ光電変換部の長手方向に沿った方向となり、ラインセンサ配列方向に垂直な方向となる。
【００１７】
一方、被写体の明るさ分布を細かく検出するため、ラインセンサの光電変換部を所定数ずつまとめてモニタリングするのがよく、各モニタセンサは、それぞれ所定数のラインセンサ光電変換部と対向するようにラインセンサ長手方向に沿って複数の微小センサ部を並列させモニタセンサを備えるのがよい。この場合、各微小センサ部が、モニタ光電変換部とラインセンサゲートなどを備えた画素信号読み出し回路を備える。
【００１８】
モニタセンサの画素信号読み出し方向、ライセンサの画素信号読み出し方向と一致させるためには、モニタセンサ光電変換部の背面側、すなわちラインセンサの対向面と反対側から画素信号を、ラインセンサ光電変換部の長手方向に沿って読み出すようにすればよい。また、レイアウトスペースをできる限り抑えるには、ラインセンサ光電変換部の背面側一部を切欠状に形成し、切欠部分に画素信号読み出し回路が収めるのがよい。例えば、モニタセンサ光電変換部の端部を切欠状にする。
【００１９】
イオン斜め打ち込み工程は、フォトダイオードなどの光電変換部だけでなく、基板内部に形成される電荷蓄積容量に対しても要求される。したがって、ラインセンサ光電変換部に蓄積された電荷を保存するラインセンサ電荷蓄積部と接する電荷転送ゲートと、モニタセンサ光電変換部に蓄積された電荷を保存するモニタセンサ電荷蓄積部と接する電荷転送ゲートを同一方向に配列するのが望ましい。
【００２０】
ＭＯＳ型センサ等の場合、フォトダイオード傍にアンチブルーミングゲートを備えている。そのため、ラインセンサ光電変換部に生じる過剰電荷を掃き出すためのアンチブルーミングゲートと、モニタセンサ光電変換部に生じる過剰電荷を掃き出すためのアンチブルーミングゲートを同一方向に配列するのがよい。
【００２１】
本発明の他の局面における焦点検出基板の製造方法は、モニタセンサ、ラインセンサを搭載した焦点検出基板の製造方法であって、モニタセンサ光電変換部と接し、モニタセンサ光電変換部に蓄積された電荷を取り出すために開閉するモニタセンサゲートと、ラインセンサ光電変換部と接し、ラインセンサ光電変換部に蓄積された電荷を取り出すために開閉するラインセンサゲートとを、同一方向に沿ってレイアウトし、第１の打ち込み方向に応じてパターン形成された第１マスクによって焦点検出基板をカバーし、第１のイオン斜め打ち込みを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
このように本発明によれば、被写体像の任意のエリアを精度よく焦点検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態である一眼レフ型デジタルカメラの模式的内部構成図である。
【図２】焦点検出部のブロック図である。
【図３】１つのラインセンサおよびそれに応じたモニタセンサの拡大配置図である。
【図４】ラインセンサ用画素信号読み出し回路の電気回路図である。
【図５】モニタセンサ用画素信号読み出し回路の電気回路図である。
【図６】ラインセンサ用画素信号読み出し回路の配線図である。
【図７】ラインセンサ用画素信号読み出し回路およびモニタセンサ用画素信号読み出し回路の配線パターンを示した図である。
【図８】ラインセンサ群内のラインセンサにおける画素信号読み出し回路の配線パターンを示した図である。
【図９】焦点検出部の製造工程の一部であるイオン打ち込みを示した図である。ここでは、ラインセンサ用画素信号読み出し回路の基板を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下では、図面を参照して本実施形態であるデジタルカメラについて説明する。
【００２５】
図１は、第１の実施形態である一眼レフ型デジタルカメラの模式的内部構成図である。
【００２６】
一眼レフ型デジタルカメラ１０は、本体１２と、本体１２に着脱自在な交換レンズ１４とを備え、本体１２内部には、ペンタゴナルダハプリズム（以下、ペンタプリズムという）１６、クイックリターンミラー１８、フォーカルプレーンシャッタ２０、ＣＣＤなどの撮像素子２２が設けられている。
【００２７】
ペンタプリズム１６の傍に配置される測光ＩＣ２３は、ＴＴＬ測光方式に従い、クイックリターンミラー１８上方に配置されるピント板１７によって形成される被写体像の明るさを検出する。また、クイックリターンミラー１８の下方に配置されるＡＦモジュール２４は、位相差方式に従って合焦状態を検出する。
【００２８】
ＲＯＭ３６、ＲＡＭ３７、ＣＰＵ３８を含むシステムコントロール回路３０はカメラ動作を制御し、周辺制御回路３２、表示部３３、ＡＦモジュール２４、測光ＩＣ２３、ＥＥＰＲＯＭ３９等に制御信号を出力する。周辺制御回路３２は、フォーカルプレーンシャッタ２０、絞り（図示せず）、撮像素子２２など露光機構を制御し、また、レンズメモリ１３からレンズ情報を取得する。
【００２９】
カメラ１０がＯＮ状態になると、撮影可能な撮影モードに設定される。撮影光学系１５を通った光は、クイックリターンミラー１８によってペンタプリズム１６へ導かれ、ユーザーはファインダ（図示せず）を通して被写体を視認する。撮影のためレリーズボタン（図示せず）が半押しされると、測光ＩＣ２３は被写体の明るさを検出し、ＡＦモジュール２４は合焦状態を検出する。
【００３０】
撮影光学系１５を通った光の一部は、クイックリターンミラー１８を透過し、サブミラー１９によってＡＦモジュール２４に導かれる。ＡＦモジュール２４は、コンデンサーレンズ２６、セパレータマスク２９、セパレータレンズ２７、焦点検出部４０を備え、撮像面（撮像素子２２の受光面）と等価な位置（共役面）に配置されたセパレータマスク２９によって分割された被写体像は、セパレータレンズ２７によって焦点検出部４０に再結像される。焦点検出部４０は、対になって投影された被写体像の画像信号を出力する。
【００３１】
システムコントロール回路３０は、ＡＦモジュール２４から送られてくる画像信号に基づき、デフォーカス量および焦点調節を行う。すなわち、ＡＦモジュール２４によって検出されるデフォーカス量およびピントずれの方向に従い、ＡＦモータドライバ３４へ制御信号を出力する。ＡＦモータ３５は、ＡＦモータドライバ３４からの駆動信号に基づき、撮影光学系１５内のフォーカシングレンズをシフトさせる。合焦状態に達するまで一連の焦点検出、レンズ駆動が行われる。
【００３２】
レリーズボタン半押し状態において焦点調節が行われ、被写体の明るさが検出されると、システムコントロール回路３０は、露出値、すなわちシャッタースピードおよび絞り値を演算、決定する。レリーズボタンが全押しされると、一連の記録動作処理が実行される。すなわち、クイックリターンミラー１８、絞り、およびシャッタ２０の動作によって被写体像が撮像素子２２に形成され、１フレーム分の画像信号が撮像素子２２から信号処理回路２５へ出力される。信号処理回路２５ではデジタル画像データが生成され、画像データが図示しないメモリーカード等の記録媒体へ格納される。
【００３３】
図２は、焦点検出部のブロック図である。
【００３４】
焦点検出部４０は、ＣＭＯＳ型ラインセンサを複数配設させた一体型基板によって構成される。焦点検出デバイス４０の表面には、被写体像の縦方向に沿った基板上下方向にラインセンサ群ＥＡ１、ＥＡ２が設置され、被写体像の横方向に沿った基板左右方向にラインセンサ群ＥＢ１、ＥＢ２が設置されている。ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＡ２、およびＥＢ１、ＥＢ２はそれぞれ基板中心部を挟んで互いに対向する。
【００３５】
コンデンサーレンズ２６、セパレータマスク２９、セパレータレンズ２７を含む結像光学系は、瞳分割によって被写体像を２組の被写体像対を形成し、ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＡ２の配置された投影領域、およびラインセンサ群ＥＢ１、ＥＢ２の配置された投影領域に対し、一対の被写体像をそれぞれ結像させる。
【００３６】
各ラインセンサ群は、所定間隔で左右もしくは上下方向に並ぶ複数のラインセンサによって構成され、ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＡ２のラインセンサは左右方向に沿って並列し、ラインセンサ群ＥＢ１、ＥＢ２のラインセンサは上下方向に沿って並列している。各ラインセンサは、１次元配列させた複数の光電変換素子（ここではフォトダイオード）によって構成されている。
【００３７】
ラインセンサ群ＥＡ１は、９つのラインセンサＬＳＡ１〜ＬＳＡ９によって構成されており、基準ラインセンサとして機能する。一方、ラインセンサ群ＥＡ２を構成するラインセンサＬＳＡ１１〜ＬＳＡ１９は、参照ラインセンサとして機能する。同様に、ラインセンサ群ＥＢ１を構成するラインセンサＬＳＢ１〜ＬＳＢ５は基準センサ、ラインセンサ群ＥＢ２を構成するラインセンサＬＳＢ６〜ＬＳＢ１０が参照ラインセンサとして機能する。
【００３８】
ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＢ１には、それぞれ一連のモニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ９、ＬＭＢ１〜ＬＭＢ５が対応するラインセンサの側に配置されている。モニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ９、ＬＭＢ１〜ＬＭＢ５は、複数のセンサ部をラインセンサに沿って並列させた構成であり、対応するラインセンサの領域を複数のエリアに分割してモニタリングする。
【００３９】
モニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ９は、それぞれラインセンサＬＳＡ１〜ＬＳＡ９の側面、長手方向に沿ってライン状に配置され、受光量（光強度）をモニタ信号として出力する。モニタセンサＬＭＢ１〜ＬＭＢ５も、ラインセンサＬＳＢ１〜ＬＳＢ５の受光量をモニタリングするためにモニタ信号を出力する。
【００４０】
また、ラインセンサ群ＥＡ１のＬＳＡ１〜ＬＳＡ９、ラインセンサ群ＥＢ１のラインセンサＬＳＢ１〜ＬＳＢ５の側には、画素信号読出し用の垂直シフトレジスタＶＳＲ１〜ＶＳＲ９、ＶＳＳ１〜ＶＳＳ５が設置されており、ラインセンサ群ＥＡ２、ＥＢ２の各ラインセンサに対しても、垂直シフトレジスタＶＳＲ１１〜ＶＳＲ１９、ＶＳＳ６〜ＶＳＳ１０が同様に配置されている。さらに、ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＢ１の各モニタセンサの傍には、黒レベルを検知するためのモニタセンサ（図示せず）が配置される。
【００４１】
ＡＧＣ回路４２Ａ〜４２Ｃは、各モニタセンサから逐次出力されるモニタ信号値を閾値と比較する。閾値は、焦点検出に必要な光量が対象となるラインセンサに入射しているか否かを判断する指標値であり、ラインセンサのダイナミックレンジオーバーを防止するように設定されている。
【００４２】
モニタ信号値が閾値を超えると、焦点検出に必要な光量がラインセンサに入射しているため、対応するラインセンサ、すなわちモニタリング対象となっているラインセンサの電荷蓄積（積分）を終了させる制御信号を出力する。ラインセンサに制御信号が送信されると、電荷蓄積が終了するとともに、一時的に電荷がラインセンサ内で格納される。
【００４３】
ラインセンサの電荷蓄積時間は、ライセンサのモニタリング対象エリア毎に独立制御され、被写体の光強度分布に応じて各ラインセンサの電荷蓄積時間が調整される。すべてのラインセンサの電荷蓄積が終了すると、各ラインセンサの画素信号読み出し回路（ここでは図示せず）において蓄積電荷が電圧変換、増幅処理され、画素信号が生成される。
【００４４】
焦点検出部４０では、各ラインセンサに生成される一連の画素信号が出力される。すなわち、各ラインセンサの傍に配置された垂直シフトレジスタＶＳＲ１〜ＶＳＲ９、ＶＳＲ１１〜ＶＳＲ１９、ＶＳＳ１〜ＶＳＳ５、ＶＳＳ６〜ＶＳＳ１０および水平シフトレジスタ４５、４６により、生成される一連の画素信号が出力回路４０Ａに転送される。
【００４５】
出力回路に送られた一連の画素信号は、被写体像の画像信号としてシステムコントロール回路３０へ送られる。システムコントロール回路３０では、対のラインセンサ群の画像信号に基づいて位相差が検出され、デフォーカス量が求められる。
【００４６】
論理回路４４は、ＡＧＣ回路４２Ａ〜４２Ｃ、垂直シフトレジスタＶＳＲ１〜ＶＳＲ９、ＶＳＲ１１〜ＶＳＲ１９、ＶＳＳ１〜ＶＳＳ５、ＶＳＳ６〜ＶＳＳ１０および水平シフトレジスタ４５、４６を制御し、モニタ信号に対する閾値を設定するとともに、モニタセンサの黒レベルに基づいたオフセット値を設定する。
【００４７】
図３は、１つのラインセンサおよびそれに応じたモニタセンサの拡大配置図である。図３を用いて、ラインセンサ、およびモニタセンサの構成について説明する。
【００４８】
図３には、図２に示したラインセンサＬＳＢ３およびモニタセンサＬＭＢ３の一部構成を詳細に示している。ラインセンサＬＳＢ３は、複数のフォトダイオードを対にして並列させたセンサであり、一対のフォトダイオード１２０Ａｊ（ｊ＝１、２、・・・）、１２０ＢｊがラインセンサＬＳＢ３の長手方向に沿って千鳥格子状に並んでいる。
【００４９】
モニタセンサＬＭＢ３は、ラインセンサＬＳＢ３の上段側において所定間隔離れた場所に配設されており、モニタセンサＬＭＢ３の両側には配線部１７０、１８０が設けられている。一方、ラインセンサＬＳＢ３の下段側には、配線部１８５を挟んで垂直シフトレジスタ１９０が設けられている。
【００５０】
対になって並列するフォトダイオード１２０Ａｊ、１２０Ｂｊは、その長手方向をラインセンサ群ＥＢ１のラインセンサ配列方向ＪＫに向けて配置されており、上段側のフォトダイオード１２０Ａｊ、下段側のフォトダイオード１２０Ｂｊは、信号出力線、制御線などを含む配線回路部１５０を間に挟んで対向している。
【００５１】
配線回路部１５０には、フォトダイオード対１２０Ａｊ、１２０Ｂｊからそれぞれ信号電荷を読み出し、画素信号を出力するラインセンサ用画素信号出力回路１３０ｊが設けられている。ラインセンサ用画素信号出力回路１３０ｊは、ラインセンサ長手方向に沿って配設され、ラインセンサ全体の画素信号が配線回路部１５０を介して出力される。
【００５２】
モニタセンサＬＭＢ３は複数のセンサ部分１４０ｍ（ｍ＝１、２、・・）に分割されており（以下では、各分割部分を微小センサ部という）、その長手方向をラインセンサＬＳＢ３の長手方向に平行させて並んでいる。各微小センサ部１４０ｍは、それぞれ所定数のフォトダイオード対をモニタリングするように構成されている。ここでは、８対のフォトダイオードをモニタリング対象エリアとしている。
【００５３】
微小センサ部１４０ｍは、フォトダイオードなどによって構成される光電変換部１４２と、光電変換部１４２において生じる信号電荷を画素信号として出力するモニタセンサ用画素信号読み出し回路１４４とを備える。光電変換部１４２は、その端部１４２Ｓが切欠状に形成されており、切欠部分１４２Ｓに画素信号読み出し回路１４４が収められる。
【００５４】
ここでは、微小センサ部１４０ｍが矩形状に形成されるように、モニタセンサ用画素信号読み出し回路１４４のサイズに合わせて切欠部分１４２Ｓの形状が定められている。これにより、微小センサ部１４０ｍの幅１４０Ｚに合わせて規定されるバー状のモニタセンサ配置エリアＭＤに微小センサ部１４０ｍが並列する。
【００５５】
各微小センサ部１４０ｍの光電変換部１４２は、モニタリング対象であるエリア、すなわち８対のフォトダイオード全体をカバーする側部１４２Ｔを有し、側部１４２Ｔは、８対のフォトダイオードに対向する長さＷを有する。すなわち、切欠部分１４２Ｓに配設されるモニタセンサ用画素信号読み出し回路１４４とラインセンサＬＳＢ３との間には、光電変換部１４２の幅広部分が形成され、モニタセンサ用画素信号読み出し回路１４４はラインセンサＬＳＢ３の反対側に位置する。
【００５６】
このため、微小センサ部１４０ｍは、対象となる８対のフォトダイオードのエリアに入射する光とほぼ同等の光を受光し、そのエリアの光量分布は、微小センサ部１４０ｍの光電変換部１４２が受ける光量分布とほぼ等しくなる。
【００５７】
上述したように焦点検出部４０は一体型ＩＣ基板であり、ＭＯＳ型ラインセンサの両側にモニタセンサ、垂直シフトレジスタをそれぞれ配設しながら回路基板が構成されている。垂直シフトレジスタが配置されるロジック部ＬＳと、フォトダイオード、微小センサ部が配設される画素部ＰＳが交互に形成され、ロジック部ＬＳと画素部ＰＳとの間に、配線が設けられる分離部ＤＳが介在する。
【００５８】
図４は、ラインセンサ用画素信号読み出し回路の電気回路図である。図５は、モニタセンサ用画素信号読み出し回路の電気回路図である。図６は、ラインセンサ用画素信号読み出し回路の配線図である。図４〜図６を用いてラインセンサ、モニタセンサの画素信号読み出し回路構成についてそれぞれ説明する。
【００５９】
図４では、ラインセンサＬＳＢ３の一組のフォトダイオード対１２０Ａｊ、１２０Ｂｊおよびそれに接続されるラインセンサ用画素信号読み出し回路１３０ｊに関する回路構成を示している。フォトダイオード対１２０Ａｊ、１２０Ｂｊは、ともにラインセンサ用画素信号読み出し回路１３０ｊと接続されている。
【００６０】
ラインセンサ用画素信号読み出し回路１３０ｊは、トランジスタで構成されるアンチブルーミングゲート（ＡＢＧ）１２１Ａ、１２１Ｂ、転送ゲート（ＴＧ）１２２Ａ、１２２Ｂ、フローティングディフュージョンゲート（ＦＤ）１２３Ａ、１２３Ｂを備える。
【００６１】
さらに、ラインセンサ用画素信号読み出し回路１３０ｊは、一時的な電荷保存用キャパシタ（ＭＥＭ）１２４Ａ、１２４Ｂ、電荷−電圧変換を行うフローティングディフュージョンキャパシタ（ＣＦＤ）１２５、リセットゲート（ＲＧ）２６、ソースフォロアアンプ１２７、選択ゲート１２８を設けた共有回路部分１３３を備える。
【００６２】
共有回路部分１３３は、フォトダイオード１２０Ａｊ、１２０Ｂｊの画素信号出力において共有化された回路であり、フォトダイオード１２０Ａｊ、１２０Ｂｊに生じる信号電荷は、それぞれ第１回路部分１３１、第２回路部分１３２を経て共有回路部分１３３に送られる。図６には、画素信号読み出し回路１３０の配線パターンが模式的に図示されている。
【００６３】
一方、図５に示すモニタセンサの微小センサ部１４０ｍでは、フォトダイオードである光電変換部１４２がモニタセンサ用画素信号読み出し回路１４４に接続されている。画素信号読み出し回路１４４は、アンチブルーミングゲート（ＡＢＧ）１５１、転送ゲート（ＴＧ）１５２、リセットゲート（ＲＧ）１５４を備え、さらに、キャパシタ（ＭＥＭ）１５３、ソースフォロアアンプ１５５を備える。
【００６４】
被写体からの光がラインセンサに到達すると、フォトダイオード１２０Ａｊ、１２０Ｂｊの光電変換によって信号電荷（画素信号）が生じ、光量に応じて電荷が蓄積されていく。一方、モニタセンサ１４０ｍの光電変換部１４２に生じる信号電荷は、キャパシタ１５３で電荷電圧変換され、ソースフォロアアンプ１５５を介して図２に示したＡＧＣ回路へ随時出力される。
【００６５】
モニタリング対象である８対のフォトダイオードにダイナミックレンジを超える光が入射するのを防ぐため、ＡＧＣ回路は微小センサ部１４０ｍの画素信号（モニタ信号）と閾値とを比較する。モニタ信号が閾値を超えるまで信号電荷は蓄積される。
【００６６】
画素信号（モニタ信号）が閾値を超えると、モニタリング対象であった８対のフォトダイオードにおける電荷蓄積が終了し、蓄積電荷は転送ゲート１２２Ａ、１２２Ｂを通ってキャパシタ１２４Ａ、１２４Ｂに転送される。他のフォトダイオード対の電荷蓄積がすべて終了するまで蓄積電荷はキャパシタ１２４Ａ、１２４Ｂにそれぞれ一時的に保存される。
【００６７】
すべてのフォトダイオード対の電荷蓄積が終了すると、フォトダイオード１２０Ａｊ、１２０Ｂｊにおいて生じ、別々に保存された蓄積電荷は、キャパシタ１２５、すなわちフローティングディフュージョンに別々にまたは同時に転送される。これにより、信号電荷が電圧信号に変換される。そして、ソースフォロアアンプ１２７によって増幅処理された後、画素信号（電圧信号）が出力される。
【００６８】
図７は、ラインセンサ用画素信号読み出し回路およびモニタセンサ用画素信号読み出し回路の配線パターンを示した図である。図２と同様、ラインセンサＬＳＢ１〜ＬＳＢ５を上下方向（縦方向）に配列したラインセンサ群ＥＢ１のラインセンサについて説明する。
【００６９】
図７の矢印Ｍで示すように、ラインセンサ用の電荷転送ゲート１２２Ａ、１２２Ｂと、モニタセンサ用の転送ゲート１５２は同一方向、すなわち、ラインセンサの長手方向（微小センサ部の配列方向）に沿ってレイアウトされている。
【００７０】
ラインセンサのキャパシタ（蓄積電荷容量）１２４Ａ（ＭＥＭ−Ａ）、１２４Ｂ（ＭＥＭ−Ｂ）、モニタセンサのキャパシタ１５３等の半導体回路は、この転送ゲートの設置方向Ｍに基づいてパターニングされている。特にモニタセンサの微小センサ部１４０ｍ（図５参照）では、モニタ光電変換部１４２の突出部分１４２Ｎと配線が接続されており、これによって転送ゲートが方向Ｍに沿って設置される。同様に、ラインセンサのアンチブルーミングゲート（ＡＢＧ）１２１Ａ、１２１Ｂとモニタセンサのアンチブルーミングゲート（ＡＢＧ）１５１も、同一方向に沿って形成されている。
【００７１】
ラインセンサ群ＥＢ１の他のラインセンサにおいても、図７に示すような画素信号読み出し回路が各ラインセンサ、モニタセンサにおいて配設されている。また、ラインセンサが上下方向に並列するライにセンサ群ＥＢ２においても、ラインセンサの画素信号読み出し回路は図７のように配設されている。
【００７２】
図８は、ラインセンサ群ＥＡ１（図２参照）内のラインセンサにおける画素信号読み出し回路の配線パターンを示した図である。
【００７３】
左右方向（横方向）にラインセンサを並列させたラインセンサ群ＥＡ１では、フォトダイオード対２２０Ａｊ、２２０Ｂｊが縦方向（上下方向）に並んでラインセンサを構成し、フォトダイオード対２２０Ａｊ、２２０Ｂｊの間にラインセンサ用画素信号読み出し回路２３０ｊが配設されている。モニタセンサは、微小センサ部２４０ｍを縦方向に沿ってラインセンサの側に並列させることによって構成される。
【００７４】
ラインセンサ用画素信号読み出し回路２３０ｊは、ＡＢＧ２２１Ａ、２２１Ｂ、転送ゲート２２２Ａ、２２２Ｂ、ＦＤゲート２２３Ａ、２２３Ｂ、キャパシタ２２４Ａ、２２４Ｂ、ＣＦＤ２２５、ＲＧ２２７、ＡＭＰ２２７を備える。そして、ＡＢＧ２２１Ａ、２２１Ｂ、転送ゲート２２２Ａ、２２２Ｂは、横方向に沿って配設されている。すなわち、図７で示した矢印Ｍと同一方向に沿って設置されている。
【００７５】
一方、微小センサ部２４０ｍのモニタ光電変換部２４２は、その端部２４２Ｓが切欠状に形成されている。そして、モニタセンサ用画素信号読み出し回路２４４は、モニタ光電変換部２４２の端部２４２Ｓと接続し、これによってモニタセンサ用画素信号読み出し回路２４４内の転送ゲート、ＡＢＧ（いずれも図示せず）が方向Ｍに沿って配置される。
【００７６】
ラインセンサ群ＥＡ１の他のラインセンサおよびモニタセンサについても同様の構成であり、また、ラインセンサ群ＥＡ２（図２）においても、ラインセンサの転送ゲート、ＡＢＧゲートは同じ方向Ｍを向いている。
【００７７】
図９は、焦点検出部の製造工程の一部であるイオン打ち込みを示した図である。ここでは、ラインセンサ用画素信号読み出し回路の基板を示している。
【００７８】
埋め込み型フォトダイオードを形成するため、基板表面に対して垂直方向からイオン化した不純物を基板（焦点検出部）４０に打ち込む。これにより、ｎ層が基板内に形成される。ここではゲート自身がマスクとして機能する。
【００７９】
さらに、イオン斜め打ち込みを実行するため、第１の方向Ｔ１から不純物を基板に当てる。マスクＱ１は、キャパシタ１２４Ａ、１２４Ｂ（ＭＥＭ−Ａ、ＭＥＭ−Ｂ）への不純物注入を防ぐとともに、転送ゲート１２２Ａの下部領域までフォトダイオード端部にｐ＋層が食い込んで形成されるように、スリットパターンがあらかじめ形成されている。
【００８０】
第１の方向Ｔ１からのイオン斜め打ち込みが終了すると、今度は、キャパシタ１２４Ａ、１２４Ｂの端部にもｐ＋層を形成するため、第１の方向Ｔ１とは反対である第２の方向Ｔ２からイオン斜め打ち込み工程が行われる。ここで使用されるマスクＱ２には、第２の方向Ｔ２に合わせてスリットパターンが形成されている。
【００８１】
ラインセンサ、モニタセンサの転送ゲート、アンチブルーミングゲート（ＡＢＧ）がすべて同一方向を向いているため、２つのマスクＱ１、Ｑ２を使った２回のイオン斜め打ち込み工程によって同じ出力特性をもつｐ＋層が形成される。
【００８２】
このように本実施形態によれば、ラインセンサのフォトダイオード対１２０Ａｊ、１２０Ｂｊに接続されるラインセンサ用画素信号読み出し回路１３０ｊに設けられた転送ゲート１２２Ａ、１２２Ｂ、アンチブルーミングゲート（ＡＢＧ）１２１Ａ、１２１Ｂの配列方向と、対応する微小センサ部１４０ｍのモニタセンサ用画素信号読み出し回路１４４に設けられた転送ゲート１５２、アンチブルーミングゲート（ＡＢＧ）１５１の配列方向を、同じ方向Ｍに沿っている。
【００８３】
そして、ラインセンサ、モニタセンサに埋め込み型フォトダイオード、キャパシタを形成するとき、マスクＱ１、Ｑ２を用いた２回のイオン斜め打ち込み工程を行う。これによって、ｐ＋層が基板表面に対して広い範囲に形成される。
【００８４】
さらに、ラインセンサを横方向に沿って並べたラインセンサ群ＥＢ１、ＥＢ２における画素信号読み出し回路１３０ｊの転送ゲート１２２Ａ、１２２Ｂ、アンチブルーミングゲート１２１Ａ、１２１Ｂの配列方向と、ラインセンサを縦方向に沿って並べたラインセンサ群ＥＡ１、ＥＡ２における画素信号読み出し回路２３０ｊの転送ゲート２２２Ａ、２２２Ｂ、アンチブルーミングゲート２２１Ａ、２２１Ｂの配列方向も、同じ方向Ｍに沿っている。
【００８５】
このようにフォトダイオードに隣り合い、蓄積電荷を取り出すために開閉するゲートの設置方向が同一方向であるため、２方向Ｔ１、Ｔ２からのイオン斜め打ち込み工程だけで済む。これは、縦方向に並ぶラインセンサ群ＥＡ１、ＥＡ２、横方向に並ぶラインセンサ群ＥＢ１、ＥＢ２に関して別々の方向からイオン斜め打ち込みを行う場合に比べて製造工程、用意するマスクの数が半分になる。
【００８６】
また、１回のイオン斜め打ち込みによってモニタセンサ、ラインセンサのフォトダイオード、キャパシタ端部にｐ＋層が形成されるため、モニタセンサ、ラインセンサの暗電流特性が同じになり、画素信号の出力特性が一致する。これにより、ラインセンサの受光量を精度よくモニタリングすることが可能となる。
【００８７】
なお、縦方向に並ぶラインセンサ群、横方向に並ぶラインセンサ群の間だけゲート配列方向のみ統一してもよい。また、１つのラインセンサ群の中だけでラインセンサ、モニタセンサのゲート配列方向を統一してもよい。
【００８８】
測距については、多点測距、あるいは画面中心部のみ測距するように構成してもよく、ラインセンサ数、ラインセンサ群の数、および、ラインセンサの配列方向は任意である。また、一眼レフ型カメラ以外のカメラに適用してもよく、携帯電話などカメラ機能を備えた撮影装置、あるいは複数のラインセンサを搭載したイメージングセンサに適用してもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１０  一眼レフ型デジタルカメラ
２４  ＡＦモジュール（焦点検出装置）
４０  焦点検出部（画像信号出力手段）
１２０Ａｊ、１２０Ｂｊ  フォトダイオード対（ラインセンサ光電変換部）
２２０Ａｊ、２２０Ｂｊ  フォトダイオード対（ラインセンサ光電変換部）
１３０ｊ、２３０ｊ  ラインセンサ用画素信号読み出し回路
１４０ｍ、２４０ｍ  微小センサ部（モニタセンサ）
１４２、２４２  光電変換部（モニタセンサ光電変換部）
１４４、２４４  モニタセンサ用画素信号読み出し回路
１２１Ａ、１２１Ｂ  ＡＢＧゲート（アンチブルーミングゲート）
１２２Ａ、１２２Ｂ  転送ゲート（電荷転送ゲート）
１２４Ａ、１２４Ｂ  キャパシタ（蓄積電荷容量）
１５１  ＡＢＧゲート（アンチブルーミングゲート）
１５２  転送ゲート（電荷転送ゲート）
１５３  キャパシタ（蓄積電荷容量）
ＬＳＡ１〜ＬＳＡ９  ラインセンサ（第１ラインセンサ群）
ＬＳＡ１１〜ＬＳＡ１９  ラインセンサ（第１ラインセンサ群）
ＬＳＢ１〜ＬＳＢ５  ラインセンサ（第２ラインセンサ群）
ＬＳＢ６〜ＬＳＢ１０  ラインセンサ（第２ラインセンサ群）
ＬＭＡ１〜ＬＭＡ９  モニタセンサ
ＬＭＢ１〜ＬＭＢ５  モニタセンサ
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図９】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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