(57)【要約】【課題】  被写体に対して相対的に所定の方向に走査させることで画像の読み取りを行う光電変換装置において、感度の低下を抑制しつつ分解能を向上させることを目的とする。【解決手段】  被写体に対して相対的に第１の方向に走査することで前記被写体の読み取りを行う光電変換装置であって、前記第１の方向に沿って複数配される光電変換アレイと、前記第２の方向に沿って複数配され、前記光電変換アレイを構成する光電変換部と、前記各光電変換部に対応して設けられたマイクロレンズと、前記各マイクロレンズと前記各光電変換部との間に受光窓を有する遮光部と、を備え、前記マイクロレンズの前記第１の方向における幅は前記第２の方向における幅よりも大きく、前記受光窓の前記第１の方向における幅は、前記第２の方向における幅よりも大きいことを特徴とする。【選択図】  図３
2014239183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に対して相対的に第１の方向に走査することで前記被写体の読み取りを行う光電変換装置であって、
前記第１の方向に沿って複数配される光電変換アレイと、
前記第２の方向に沿って複数配され、前記光電変換アレイを構成する光電変換部と、
前記各光電変換部上に設けられたマイクロレンズと、
前記各マイクロレンズと前記各光電変換部との間に受光窓を有する遮光部と、を備え、
前記マイクロレンズの前記第１の方向における幅は前記第２の方向における幅よりも大きく、前記受光窓の前記第１の方向における幅は、前記第２の方向における幅よりも大きい
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
光電変換装置は、
フローティングディフュージョンと、
前記光電変換部の電荷を前記フローティングディフュージョンに転送する転送ゲート電極と、
ゲートが前記フローティングディフュージョンと電気的に接続された増幅トランジスタと、
前記増幅トランジスタのソースがドレインに接続され、そのゲートに選択パルスが入力される選択トランジスタと、
そのゲートにリセットパルスが入力されることで、前記フローティングディフュージョンに所定の電圧を供給するリセットトランジスタと、を備える読み出し回路をさらに備え、
前記第１の方向および前記第２の方向に直交する第３の方向から見た場合に、前記フローティングディフュージョンが配される活性領域と前記マイクロレンズとが重なっていることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記第３の方向から見た場合に、前記転送ゲート電極と前記マイクロレンズとが重なっていることを特徴とする
ことを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記選択トランジスタのゲート電極は、前記第３の方向から見た場合に、前記第１の方向において隣接する光電変換部に対応して設けられたマイクロレンズと重なることを特徴とする請求項２または３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記増幅トランジスタのゲート電極は、前記第３の方向から見た場合に、前記第１の方向において隣接する光電変換部に対応して設けられたマイクロレンズと重なることを特徴とする請求項４に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記第１の方向において隣接する２つの受光窓の間隔は、前記第１の方向における前記受光窓の幅以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記第１の方向における前記受光窓の幅と、前記第１の方向において隣接する２つの受光窓の間隔とは等しいことを特徴とする請求項６に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記マイクロレンズは、前記第３の方向から見た場合に、前記第１の方向に平行な直線領域を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記第３の方向において、前記光電変換部に最も近い位置に配される第１の配線層を有し、前記第１の配線層に配される配線によって、前記受光窓の第２の方向における幅が画定されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記第３の方向において、前記第１の配線層よりも離れた位置に配される第２の配線層を有し、
前記第２の配線層は、前記第３の方向から見た場合に、前記第２の方向における前記マイクロレンズの間に配された導電パターンを有し、
前記導電パターンには、前記第２の配線層よりも前記光電変換部よりも遠い位置に配された第３の配線層に配された配線から所定の電圧が供給されることを特徴とする請求項９に記載の光電変換装置。
【請求項１１】
前記第３の方向において、前記第１の配線層および前記第２の配線層よりも離れた位置に配される第３の配線層を有し、前記第３の配線層に配される配線によって、前記受光窓の第１の方向における幅が画定されている
ことを特徴とする請求項９または１０のいずれかに記載の光電変換装置。
【請求項１２】
前記第２の配線層には、
前記転送ゲートに転送パルスを供給する第１の配線と、
前記リセットトランジスタのゲートにリセットパルスを供給する第２の配線と、
前記選択トランジスタのゲートに選択パルスを供給する第３の配線と、を備え、
前記第１の配線、前記第２の配線および前記第３の配線は互いに平行となる領域を有することを特徴とする請求項１０または１１に記載の光電変換装置。
【請求項１３】
更に光電変換装置は、
各光電変換部に対応して設けられた読み出し回路を有し、
前記読み出し回路は、
フローティングディフュージョンと、
前記光電変換部の電荷を前記フローティングディフュージョンに転送する転送ゲート電極と、
ゲートが前記フローティングディフュージョンと電気的に接続された増幅トランジスタと、
前記増幅トランジスタのソースがドレインに接続され、そのゲートに選択パルスが入力される選択トランジスタと、
そのゲートにリセットパルスが入力されることで、前記フローティングディフュージョンに所定の電圧を供給するリセットトランジスタと、を備え、
前記第１の方向および前記第２の方向の双方に直交する第３の方向において、前記光電変換部に最も近い位置に配される第１の配線層と、
前記第３の方向において、前記第１の配線層よりも離れた位置に配される第２の配線層と、
前記第３の方向において、前記第１の配線層および前記第２の配線層よりも離れた位置に配される第３の配線層と、を有し、
前記第１の配線層に配される配線によって、前記受光窓の第２の方向における幅が画定されており、
前記第３の配線層に配される配線によって、前記受光窓の第１の方向における幅が画定されており、
更に光電変換装置はオプティカルブラック領域を有し、
前記オプティカルブラック領域は、前記光電変換アレイの前記光電変換部および前記読み出し回路と同一の回路構成を有し、
前記オプティカルブラック領域における、前記光電変換アレイの前記光電変換部に対応する領域は、前記第３の方向から見た場合に、第３の配線層により覆われていることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項１４】
前記オプティカルブラック領域における、前記光電変換アレイの前記光電変換部に対応する領域に対応して設けられた前記マイクロレンズを備える
ことを特徴とする請求項１３に記載の光電変換装置。
【請求項１５】
前記被写体を載置するための載置台と、
前記被写体に光を照射する光源と、
前記被写体からの反射光を読み取る請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光電変換装置と、を備える画像読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複写機やスキャナーなどに用いられる光電変換装置に関する
【背景技術】
【０００２】
光電変換装置として、画素中の受光素子の垂直列に対応して垂直レジスタを設け、該各垂直レジスタの転送先側に水平レジスタを設けた撮像素子が広く用いられている。このような撮像素子において、フォトダイオードへの光の入射量を増加させて感度を向上させるために、各フォトダイオード上にマイクロレンズを形成して画素に光を集める技術が知られている。また、フォトダイオードの受光面に垂直な方向から見た場合に、各画素上の受光窓を長方形に形成する技術が知られている（例えば特許文献１）。特許文献１に開示される長方形の形状を有する画素が用いられるのは以下の理由からである。
【０００３】
テレビジョン標準方式である、ＮＴＳＣ方式の場合、有効表示画面内での水平方向の解像度（サンプル数）と垂直方向のライン数との有効な組み合わせとして、水平７２０画素×垂直４８０ラインとされることが多い。これを標準のテレビジョン受像機の水平：垂直の比が４：３のスクリーンに表示することから、ＣＣＤイメージセンサの１画素の形としては、水平：垂直の比が約８：９の縦長の長方形となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７４２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし特許文献１には、複写機やスキャナーなどに用いられるような、光電変換装置を走査させて画像を取得するような構成において、どのようにマイクロレンズおよび各フォトダイオード上の受光窓を設けるかは一切開示されていない。
【０００６】
複写機やスキャナーにおいては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）などの各色を検出するための複数の光電変換アレイを有する光電変換装置が用いられる。各光電変換アレイは、光電変換部が配列された方向と直角方向に所定間隔で配置される。そして、光電変換装置を原稿などの被写体に対して相対的に所定の方向に走査させることで画像の読み取りが行われる。
【０００７】
この光電変換装置において、光電変換アレイ中の光電変換部のサイズを縮小することで画像読み取りの際の分解能を向上させることができる。その一方で、光電変換部サイズの縮小化に伴い、各光電変換部に入射する光量が減少し、感度が低下する。
【０００８】
本発明は上述した課題を解決するために成されたものであり、被写体に対して相対的に所定の方向に走査させることで画像の読み取りを行う光電変換装置において、感度の低下を抑制しつつ解像度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明は被写体に対して相対的に第１の方向に走査することで前記被写体の読み取りを行う光電変換装置であって、前記第１の方向に沿って複数配され、各々が前記第１の方向と垂直な第２の方向に沿って配される光電変換アレイと、前記第２の方向に沿って複数配され、前記光電変換アレイを構成する光電変換部と、前記各光電変換部に対応して設けられたマイクロレンズと、前記各マイクロレンズと前記各光電変換部との間に受光窓を有する遮光部と、を備え、前記マイクロレンズの前記第１の方向における幅は前記第２の方向における幅よりも大きく、前記受光窓の前記第１の方向における幅は、前記第２の方向における幅よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る光電変換装置によれば、画像を読み取る際の感度の低下を抑制しつつ解像度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る光電変換装置を説明するための図である。
【図２】第１の実施形態に係る光電変換装置を説明するための図である。
【図３】第１の実施形態に係る光電変換装置を説明するための図である。
【図４】第１の実施形態に係る光電変換アレイを説明するための図である。
【図５】第１の実施形態に係る光電変換装置を説明するための図である。
【図６】第１の実施形態に係る光電変換装置の動作を説明するための図である。
【図７】第２の実施形態に係る光電変換装置を説明するための図である。
【図８】第２の実施形態に係る光電変換装置を説明するための図である。
【図９】第２の実施形態に係る光電変換装置のを説明するための図である。
【図１０】第２の実施形態に係る光電変換装置を説明するための図である。
【図１１】第２の実施形態に係る光電変換装置を説明するための図である。
【図１２】第２の実施形態に係る光電変換装置を説明するための図である。
【図１３】第２の実施形態に係る光電変換装置を説明するための図である。
【図１４】マイクロレンズの製造方法を説明するための図である。
【図１５】マイクロレンズの製造方法を説明するための図である。
【図１６】本発明に係る光電変換装置を用いた画像読み取り装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る光電変換装置の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書で特に図示または記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知または公知技術を適用する。以下に説明する実施形態は、発明の一つの実施形態であって、これらに限定されるものではない。
【００１３】
本発明に係る光電変換装置を用いた画像読み取り装置について、図１６を用いて説明する。図１６に画像読み取り装置としてのカラースキャナーの構成例を示す。
【００１４】
スキャナーは読み取り部４０１、無色透明の載置台４０２、光源４０４、レンズ４０５および光電変換装置４０６を備える。載置台４０２に原稿４０３が載置された状態において光源４０４から原稿４０３に白色光を照射することで、レンズ４０５を介して原稿４０３からの反射光を光電変換装置４０６上に結像させる。このとき読み取り部４０１を矢印方向である第１の方向に移動することで光電変換装置４０６によって原稿４０３の読み取りが行われる。光電変換装置４０６に入射した反射光は光学フィルタにより色分解され、例えば、Ｒ、ＧおよびＢの各々の画像信号が出力される。
【００１５】
次に図６を用いて光電変換アレイを備えた光電変換装置の動作について説明する。
【００１６】
まず光電変換装置を用いて相対的に原稿を走査することで、原稿の画像の情報を読み取る。原稿は光電変換アレイが並ぶ方向に走査される。このときそれぞれの光電変換アレイで取得したＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号が光電変換装置１からアナログデジタル変換器（以下ＡＤＣともいう）２に出力される。各信号はＡＤＣ２によってアナログからデジタルに変換される。その後、ＡＤＣ２から信号処理プロセッサ３へデジタル信号が出力される。信号処理プロセッサ３はデジタルの信号に対してシェーディング補正等の所定の処理を行い、Ｒ信号、Ｇ信号及びＢ信号を出力端子Ｒｏｕｔ，Ｇｏｕｔ，Ｂｏｕｔに出力する。以上の動作により光電変換装置で読み取られた原稿の情報を得ることができる。
【００１７】
次に、図８に光電変換装置の光電変換部及び光電変換部から信号を読み出す部分の等価回路図の一例を示す。
【００１８】
図８に示すように、光電変換装置は、光電変換部として機能するフォトダイオード５０２（以下「ＰＤ」ともいう）を有する。そして、読み出し回路として機能する、転送部５０３、フローティングディフュージョン部（以下「ＦＤ」ともいう）５０４、リセット部５０７、増幅部５０５および選択部５０６を有する。リセット部５０７、増幅部５０５、選択部５０６はそれぞれトランジスタで構成することができる。
【００１９】
ＰＤ５０２のアノードは接地ラインに接続され、カソードは転送部５０３に接続される。転送部５０３は、そのゲート端子に入力される転送パルスφＴＸによって駆動され、ＰＤ５０２で発生した電荷をＦＤ５０４に転送する。ＦＤ５０４は、転送された電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部として機能する。増幅部５０５は、例えばソースフォロアで構成され、ソースフォロワを構成するトランジスタ（以下、増幅トランジスタともいう）のゲートはＦＤ５０４と電気的に接続される。また、増幅トランジスタは、そのドレインが第１電位を供給する第１電源線ＶＤＤ１に接続され、そのソースが選択スイッチ５０６に接続されている。選択スイッチ５０６は、そのゲートに入力される垂直選択パルスφＳＥＬによって駆動され、そのドレインが増幅トランジスタのソースに接続され、そのソースが垂直信号線５０８に接続されている。垂直選択パルスφＳＥＬがアクティブレベル（ハイレベル）になると、画素アレイの該当する行に属する画素の選択スイッチ５０６が導通状態になり、増幅部トランジスタのソースの電位に対応する信号が垂直信号線５０８に出力される。リセット部５０７はＦＤに所定の電圧を供給する。リセット部５０７を構成するトランジスタ（以下、リセットトランジスタともいう）は、そのドレインが第２電位（リセット電位）を供給する第２電源線ＶＤＤ２に接続され、そのソースがＦＤ５０４に接続されている。
【００２０】
以下の実施形態で説明する光電変換装置は、上述の画像読み取り装置に好適に用いられるものである。つまり、相対的に所定の方向に被写体を走査することで被写体の読み取りを行うための光電変換装置である。更に、以下の実施形態で説明する光電変換装置は図８の構成を有して構成することができる。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１を用いて本発明の第１の実施形態に係る光電変換装置１を説明する。
【００２２】
光電変換装置は複数の光電変換アレイ１１０、１２０および１３０を備える。各光電変換アレイは複数の光電変換部および該光電変換部からの信号を読み出す読み出し領域から構成される。光電変換アレイ１１０は、赤色の波長領域の光を透過する光学フィルタを上面に配したＲ光電変換アレイである。光電変換アレイ１２０は、緑色の波長領域の光を透過する光学フィルタを上面に配したＧ光電変換アレイである。光電変換アレイ１３０は、青色の波長領域の光を透過する光学フィルタを上面に配したＢ光電変換アレイである。光電変換アレイ１１０と光電変換アレイ１２０と光電変換アレイ１３０は、図１に示されるように、所定の間隔を置いて配置される。各光電変換アレイは、光電変換部と、対応する光電変換部の信号を読み出す回路が配される読み出し領域との組が繰り返し配置されて構成される。図において四角で区切られている箇所は上述の組が繰り返し配置されている様子を示している。
【００２３】
光電変換アレイ１１０〜１３０を備える光電変換装置１を原稿に対して相対的に光電変換アレイが並列配置されている方向に走査（移動）させることで、画像読み取りが行われる。画像読み取りの際は光電変換装置１を移動させてもよいし、原稿を移動させてもよい。光電変換装置が備える光電変換アレイの数および各光電変換装置で取得する波長領域は適宜変更可能である。なお、以降では、本発明に係る光電変換装置の説明において、光電変換アレイが複数配されている方向（相対的に原稿の走査が行われる方向）を第１の方向とし、該第１の方向と直角な方向（各光電変換アレイが延びる方向）を第２の方向とする。また、第１の方向および第２の方向の双方に垂直な方向を第３の方向とする。
【００２４】
次に図２および図３を用いて本発明に係る光電変換装置の詳細な構造について説明する。なお、図１と同様の機能を有する部分には同様の符号を付し詳細な説明は省略する。後述する他の実施形態においても同様である。
【００２５】
図２および図３には２つの光電変換アレイと、光電変換アレイの一部分の詳細な構造が示されている。
【００２６】
図２に示されるように、光電変換装置は、配線１０３と、光電変換部として機能するフォトダイオード（以下ＰＤともいう）１０２を複数備える。配線１０３と直交する方向には配線３０１、３０２および３０３が配される。配線３０１および３０３は最も基板側に位置する第１の配線層に配され、配線３０２は第１の配線層よりも基板から離れて配される第２の配線層に配される。配線１０３は、第２の配線層よりも基板から離れて配される第３の配線層に配される。配線３０１〜３０３、配線１０３は基板に入射する光の一部を遮る遮光部として機能し、この遮光部によって光電変換部ごとに受光窓１０４が形成される。本例では複数の配線層で遮光部を形成しているが、１つの配線層のみで遮光部を形成してもよい。例示した配線層のうち最も上層である第３の配線層で各光電変換アレイ間の境界部分を覆うように遮光し、これよりも下層の配線層である第２の配線層で同一光電変換アレイ内のＰＤ１０２の境界部分を覆うように遮光するのがよい。
【００２７】
光電変換装置に入った光は受光窓１０４を通してＰＤ１０２に入射する。配線１０３を基板に正射影した領域はＰＤ１０２で発生した信号電荷を読み出すための読み出し回路が配される読み出し領域となる。本実施形態ではＰＤ１０２の面積は受光窓１０４の基板の正射影よりも大きいため、ＰＤ１０２の受光領域は受光窓１０４によって画定されている。配線３０１〜３０３および配線１０３から構成される遮光部は、第３の方向から見た場合に各ＰＤ１０２の間に設けられている。遮光部はＰＤ１０２への光の入射を過度に妨げない範囲で各ＰＤ１０２と重なって配されてもよい。なお、本実施形態では配線によって遮光部を形成しているが、これ以外にも遮光用の膜を各ＰＤ１０２間に設けることで遮光部としてもよい。
【００２８】
次に図３を用いて各ＰＤ１０２に対応して配されるマイクロレンズについて説明する。なお、図３においては図２で説明した配線３０１〜３０３は省略して記載する。つまり、マイクロレンズ、第３の配線層で形成されるパターン及びＰＤの平面的位置関係が図示されている。またＰＤ１０２については、第３の方向から見た場合に受光窓１０４を通して見えるＰＤ１０２の領域のみを図示している。光電変換装置はＰＤ１０２上であって、各々のＰＤ１０２に対応する位置にマイクロレンズ（以下ＭＬともいう）１０１を備えている。ＭＬ１０１とＰＤ１０２との間には、特定の波長領域の光を透過させるように不図示の光学フィルタが設けられている。ＭＬ１０１を通過した光は光学フィルタを透過し、上述した受光窓１０４を通してＰＤ１０２に入射する。ＭＬ１０１は第３の方向から見た場合に楕円形状であり、好ましくは、長軸が第２の方向と平行に、短軸が第１の方向と平行になるように形成される。また、集光効率を向上させるために、ＭＬ１０１の短径は受光窓１０４の第２の方向の幅よりも大きくなるように形成され、ＭＬ１０１の長径は受光窓１０４の第１の方向の幅よりも大きくなるように形成される。
【００２９】
ＭＬ１０１の長軸方向の端部は第３の方向から見た場合に配線１０３と重なるように構成される。ＭＬ１０１と配線１０３の平面的な重なりについては、ＭＬ１０１の長軸方向の端部に入射して屈曲した光が、配線１０３に遮られることなくＰＤ１０２に入射するように構成される。このような構成によれば、第１の方向における配線１０３同士の間に入射する光よりも広い範囲から光を集光させてＰＤ１０２に入射させることが可能となり、画像読み取りの際の感度を向上させることができる。加えて光電変換部で発生した信号を読み出すための読み出し回路が配された領域への光の入射を低減させることが可能となる。
【００３０】
また、第１の方向における隣接する２つの受光窓１０４の間隔（第１の方向における配線１０３の幅）Ｄ１は、第１の方向における受光窓１０４の幅（第１の方向における隣接する２つの配線１０３の間隔）Ｄ２以下となるように構成されることが好ましい。また受光窓１０４の第２の方向における幅Ｄ３がＤ１と等しくなるように構成し、Ｄ１とＤ２の和がＤ３の整数倍となるように構成することが好ましい。このような構成によれば、各光電変換アレイ１１０〜１３０で原稿の信号を読み取る際の、第２の方向における色ズレを抑制することが可能となる。
【００３１】
図３に示される光電変換アレイの一部のＡ−Ａ´断面図を図４に示す。
【００３２】
各ＰＤ１０２同士は分離領域３０４によって分離されている。分離領域３０４は、ＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）法で形成される絶縁体分離や、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）構造を用いて構成することができる。ＭＬ１０１と、基板との間には、光学フィルタ３１１、配線３０１および配線３０２が設けられる。光学フィルタは所定の透過分光特性を有し、特定の波長の光のみを透過するように構成される。
【００３３】
図３に示される光電変換装置の一部のＢ−Ｂ´断面図を図５に示す。
【００３４】
ＭＬ１０１と、基板との間には、光学フィルタ３１１、光学フィルタ３１２、配線２０２、配線２０３および配線１０３が設けられる。配線２０２は最も基板側に位置する第１の配線層に配され、配線２０３は第１の配線層よりも基板から離れて配される第２の配線層に配される。光学フィルタ３１１および３１２は異なる透過分光特性を有し、それぞれが異なる波長の光を透過するように構成される。配線１０３の下方であってＰＤ１０２に隣接する領域には、ＰＤ１０２で発生した信号を読み出すための読み出し回路２０１が設けられる。配線１０３によって読み出し回路２０１には入射する光を低減している。
【００３５】
相対的に原稿を第１の方向に走査することで原稿の画像の情報を読み取る光電変換装置においては、原稿の走査方向と直交する方向（第２の方向）における、画像読み取りに寄与する光電変換アレイの幅が原稿の幅により規定される。従って原稿を読み取る際の解像度を向上させるためには、第２の方向の所定の幅に設けられるＰＤ１０２の数を増加させる必要がある。しかし、画素数の増加に伴い各ＰＤ１０２の面積が小さくなり、ＰＤ１０２に入射する光量は減少する。しかしながら本発明では、各ＰＤ１０２上に設けられるＭＬ１０１は、第１の方向における幅が第２の方向における幅よりも大きくなるように形成されている。また、ＰＤ１０２とＭＬ１０１との間に設けられ、ＰＤ１０２の受光面を画定している受光窓１０４は、第１の方向における幅が第２の方向における幅よりも大きくなるように形成されている。従って、第１の方向においてより広い領域から光を集めてＰＤ１０２に入射させることができるため、解像度を向上させた場合においても感度の低下を抑制することができる。
【００３６】
さらに、本発明では、第３の方向から見た場合に、各ＰＤ１０２の間には遮光部として機能する配線が設けられる。このためＰＤ１０２上のＭＬ１０１、もしくはＭＬ１０１間の間隙を通過した光が隣接するＰＤ１０２に入射してしまう、所謂混色を低減し、感度を高めることが可能となっている。また、ＭＬ１０１からＰＤ１０２に効率的に光を集めるためにはＭＬ１０１とＰＤ１０２の距離が近い方が好ましい。本発明では、遮蔽部により形成される受光窓について、受光窓１０４の第１の方向における幅が、第２の方向における幅よりも大きくなるように、遮光部として機能する配線１０３および配線３０１または配線３０３を配する。これにより、ＭＬ１０１とＰＤ１０２の距離を近づけて集光効率を高めた場合においても、第１の方向において広い範囲から集光した光を、配線によって遮られることなくＰＤ１０２に入射させることが可能となる。加えて遮光部の第２の方向の幅が小さいことにより、解像度を向上させることが可能となる。第１の方向は各々が異なる色を検出するための光電変換部で構成される複数の光電変換アレイが配されており、この方向の幅は、実質的に解像度には影響を及ぼさない。本発明はこの点に着目して、ＭＬ１０１および受光窓１０４の第１の方向における幅を、第２の方向における幅よりも大きくなるようにすることで、感度の低下を抑制しつつ、解像度を向上させることを可能にしたのである。
【００３７】
（第２の実施形態）
図７を用いて本発明の第２の実施形態に係る光電変換装置を説明する。
【００３８】
本実施形態の第１の実施形態との違いは、第３の方向から見たときのＭＬ１０５の形状である。第１の実施形態においてＭＬ１０１は、第３の方向から見た場合に楕円形状を有していた。これに対して本実施形態に係るＭＬ１０５は、第３の方向から見た場合に、ＭＬ１０５の外縁が第１の方向と平行な直線領域を有する。このようなマイクロレンズの構成によれば、より多くの光を集光させることができるため、感度をさらに向上させることができる。
【００３９】
図９を用いて本発明の第３の実施形態に係る光電変換装置を説明する。本実施形態の第１、第２の実施形態との違いは、マイクロレンズと読み出し回路を構成する部材との平面的な位置関係である。第１及び第２の実施形態に本実施形態の構成を適用することもできる。
【００４０】
図９は、ＰＤおよびＰＤからの信号を読み出すための読み出し回路について、第３の方向から見たときのレイアウトを示す図である。なお図９における符号において、各ＰＤと読み出し回路との対応を明確にするために、対応する構成要素の符号の末尾に共通のアルファベットを付している。以下において末尾のアルファベットは省略して説明する。本図では増幅部、リセット部、選択部がＭＯＳトランジスタで構成される場合を例に説明する。他の素子で構成することもでき、例えば接合型電界効果トランジスタで構成してもよい。
【００４１】
ＰＤ１０２に隣接して転送部の一部として機能する転送ゲート電極６０１が配され、この転送ゲート電極６０１に隣接してＦＤ６０２が配される。ＦＤ６０２は不図示の配線によって増幅トランジスタのゲート電極６０６に電気的に接続される。ゲート電極６０６を挟んでドレイン領域６０５およびソース領域６０７が配され、不図示の配線により増幅トランジスタのドレイン領域に第１電位が供給される。増幅トランジスタのソース領域６０７は選択スイッチを構成するトランジスタ（以下、選択トランジスタともいう）のドレイン領域と同一の活性領域に配され、選択トランジスタのゲート電極６０４には不図示の配線によって垂直選択パルスが印加される。ＦＤ６０２はリセットトランジスタのゲート電極６０３に隣接して配され、ゲート電極６０３のもう一方の端部には不図示の配線によって第２電位が供給されるドレイン領域６０９が配される。つまりリセットトランジスタのソースとＦＤとが同一の活性領域に配されている。
【００４２】
図９に示されるように、本実施形態に係る光電変換装置はＦＤ６０２を構成する活性領域の少なくとも一部がＭＬ１０１と重ならないように構成される。このような構成によれば、ＦＤ６０２とＭＬ１０１との間に生じる寄生容量を低減することができる。また、増幅トランジスタのゲート電極６０６および選択トランジスタのゲート電極６０４は、第１の方向において隣接するＭＬ１０５と重なるように構成される。リセットトランジスタのゲート電極６０３はＭＬ１０５と重ならないように構成される。さらに増幅トランジスタのドレイン領域６０５、ソース領域６０７および選択トランジスタのソース領域６０８を構成する活性領域は、隣接するＰＤ１０２上のＭＬ１０５と重ならないように構成される。
【００４３】
図１０は、図９に示したレイアウトに配線の一部を加えて示したものである。なお、図１０においては、図９に示した各ＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン領域は省略して記載している。図９と同様に、各読み出し回路と配線との対応を明確にするために、対応する構成要素の符号の末尾に共通のアルファベットを付している。以下において末尾のアルファベットは省略して説明する。
【００４４】
配線６１０、６１１および６１２は全て第２の配線層に配されている。配線６１０は転送部の転送ゲート６０１に転送パルスφＴＸを与える。配線６１１はリセットトランジスタのゲート電極６０３にリセットパルスφＲＥＳを与える。配線６１２は選択トランジスタのゲート電極６０４に垂直選択パルスφＳＥＬを与える。配線３０２は第３の方向から見た場合に、第２の方向における各ＭＬ１０５の間に位置するように設けられ、ＭＬ１０５の間隙から入る光を遮っている。また、配線３０２の電位はフローティングとすることができる。もしくは異なる配線層から所定の電圧が与えられていてもよい。
【００４５】
図１０に示されるように、第３の方向から見た場合に、配線６１０〜６１２は各光電変換アレイの間に配され、各光電変換アレイの間において互いに平行な部分をもって配される。また配線６１０、６１１および６１２はＭＬ１０５に重ならないように配される。
【００４６】
図１１は、光電変換装置において、第１の方向に並んだ光電変換アレイの端部を拡大して示した図である。
【００４７】
配線６１５は配線６１０〜６１２と同じく、第２の配線層に配されている。配線６１５は上述した読み出し回路と水平選択回路等を含む周辺回路を接続するための配線である。配線６１５は、第１の方向に沿って配された複数の導電パターン（図では４本。以下、引出パターンともいう）とこれらを接続する、第２の方向に沿って配され、第１の方向に沿って配された複数の導電パターンよりも幅の広いパターンにより形成される。本実施形態に係る光電変換装置では、原稿を読み出すための受光窓や光電変換部およびその読み出し回路が配される領域のみならず、その他の領域（即ち原稿を読み出すための光電変換が行われない領域）にもダミーとなるＭＬ６２０が配されている。上述の引出パターンはダミーＭＬ６２０で重なるように配置するのがよい。ダミーＭＬ６２０どうしの間には、光電変換部からの読み出し回路部を介して周辺回路領域へ信号を伝達するための配線を配するためである。なお、図１１においては光電変換アレイの外周の一部しか示していないが、光電変換アレイの第１の方向、第２の方向におけるすべての外周においてダミーＭＬ６２０が配される。
【００４８】
図１２は、図９に示したレイアウトに加え、第１の配線層および第２の配線層よりも基板から遠い位置に在る第３の配線層の配線を加えて示したものである。なお、図１２においては、図９に示した各構成要素との位置関係を明確にするために、第３の配線層の配線を透過させて示している。また、図９と同様に、各読み出し回路と配線との対応を明確にするために、対応する構成要素の符号の末尾に共通のアルファベットを付している。以下において末尾のアルファベットは省略して説明する。
【００４９】
図１２に示されるように、第３の方向から見た場合に、配線１０３は、増幅トランジスタのゲート電極６０７、選択トランジスタのゲート電極６０４およびリセットトランジスタのゲート電極６０３と重なるように配される。また、第１の方向において隣接するＰＤ１０２上のＭＬ１０５とも重なるように配され、隣接するＰＤ１０２の受光窓を形成している。
【００５０】
図１３は、光電変換アレイ１１０〜１３０以外の領域に配されるオプティカルブラック領域（以下、ＯＢ領域ともいう）を示す図である。ＯＢ領域では図９に示す各構成要素が、図９と同様のレイアウトで配され、同様の回路構成を有する。光電変換アレイの領域との相違点は、第３の配線層に配される配線６３０がＰＤ１０２を覆い、ＰＤ１０２に光が入らない点にある。
【００５１】
このような構成により、光がＰＤ１０２に入らない状態における信号（即ちノイズ成分）を読み出し、原稿からの反射光が入射する光電変換部からの信号に減算することで、ノイズ成分を低減した信号読み出しが可能となる。また配線層の中で基板からの距離が最も遠い配線層（以下、最上配線層ともいう）により、ＰＤを覆うことで、遮光性能の優れたＯＢ領域を提供することが可能となる。
【００５２】
（マイクロレンズの製造方法）
図１４を用いて本発明に係るＭＬの製造方法について説明する。図１４はリフロー法によってＭＬを製造する際の工程図である。
【００５３】
まずＰＤ１０２等が形成された基板上に透明平坦化層８０１を形成し、その上に光学フィルタ８０２を形成する。その後、光学フィルタ８０２上に透明平坦化層８０３および熱変形樹脂層８０４を形成する（図１４（ａ））。次にフォトリソグラフィー工程によって熱変形樹脂層８０４をパターニングし、熱変形樹脂層８０４ａを得る（図１４（ｂ））。その後に熱処理を施すことで熱変形樹脂層８０４ａを流動させ、レンズ形状に変化させることでマイクロレンズ１０１を得る（図１４（ｃ））。
【００５４】
他のＭＬの製造方法について図１５を用いて説明する。図１５は面積諧調法によってＭＬを製造する際の工程図である。
【００５５】
まずリフロー法と同様に、ＰＤ１０２等が形成された基板上に透明平坦化層８０１、光学フィルタ８０２、透明平坦化層８０３を形成し、透明平坦化層８０３上に感光性樹脂層８０５を形成する（図１５（ａ））。その後、面積諧調マイクロレンズ用のマスクを用いて、リソグラフィー工程によってＭＬ１を形成する（図１５（ｂ））。尚、この状態でＭＬの形成を終えても良いが、更なるマイクロレンズの特性向上のため、マイクロレンズが形成された基板に、光照射を行うことも有効である。
【符号の説明】
【００５６】
１  光電変換装置
１１０、１２０、１３０  光電変換アレイ
１０１、１０５  マイクロレンズ
１０２  フォトダイオード
１０３  配線
１０４  受光窓
３０１、３０２、３０３  配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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