(57)【要約】【課題】  本発明は、解像度の低下を抑制し、迅速な合焦を可能とするための位相差信号を生成するための信号を出力するオートフォーカス用センサ、及び、オートフォーカス装置を提供することを課題とする。【解決手段】  オートフォーカス用センサは、複数の画素にそれぞれ配設される複数の光電変換部に対応して設けられ、所定の波長の光を吸収する複数のカラーフィルタと、前記複数のカラーフィルタのうちの第１カラーフィルタに取り付けられ、前記第１カラーフィルタで吸収される第１の光の光量を検出する第１光量センサと、前記複数のカラーフィルタのうち、基準点に対して前記第１カラーフィルタとは対称に配置される第２カラーフィルタに取り付けられ、前記第２カラーフィルタで吸収される第２の光の光量を検出する第２光量センサとを含む。【選択図】図１
2014203070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素にそれぞれ配設される複数の光電変換部に対応して設けられ、所定の波長の光を吸収する複数のカラーフィルタと、
前記複数のカラーフィルタのうちの第１カラーフィルタに取り付けられ、前記第１カラーフィルタで吸収される第１の光の光量を検出する第１光量センサと、
前記複数のカラーフィルタのうち、基準点に対して前記第１カラーフィルタとは対称に配置される第２カラーフィルタに取り付けられ、前記第２カラーフィルタで吸収される第２の光の光量を検出する第２光量センサと
を含む、オートフォーカス用センサ。
【請求項２】
前記第１カラーフィルタが検出する前記第１の光の波長と、前記第２カラーフィルタが検出する前記第２の光の波長とは等しい、請求項１記載のオートフォーカス用センサ。
【請求項３】
前記第１光量センサは、前記第１カラーフィルタに接続される第１電極と、前記第１電極に主経路が接続される第１トランジスタとを有し、前記第２光量センサは、前記第２カラーフィルタに接続される第２電極と、前記第２電極に主経路が接続される第２トランジスタとを有する、請求項１又は２記載のオートフォーカス用センサ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項記載のオートフォーカス用センサと、
前記第１光量センサで光量が検出される第１の光と、前記第２光量センサで光量が検出される第２の光との位相差を検出し、当該位相差に基づき、被写体に合焦する処理部と
を含む、オートフォーカス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オートフォーカス用センサ、及び、オートフォーカス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等で所望の被写体にフォーカスが合焦しているか否かを判定する方法として、被写体のコントラストを検出するコントラスト方式（例えば、非特許文献１、及び、特許文献１参照）と、被写体像の位相差を利用する方法（例えば、特許文献２参照）が実用化されている。
【０００３】
コントラスト方式は、イメージセンサ以外の機構が不要なため、カメラの小型化、低コスト化に有利であり、また、イメージセンサ全面でフォーカスの判定ができる。しかしながら、コントラストを画像処理で求めながらその最大値をレンズを駆動させながら探索するため、合焦に時間が掛かる。
【０００４】
一方、位相差を利用する方式では、レンズで結像された像を、ミラーやハーフミラーを使用して、別途設けた位相差用センサに導く。この方式は、コントラスト方式に比べて素早く合焦できるが、カメラの小型化、低コスト化の点でコントラスト方式に及ばない。
【０００５】
そこで、近年、イメージセンサ内に位相差検出用画素を設ける方法が検討され、実用化されてきた（例えば、特許文献３、４参照）。
【０００６】
この方法では、イメージセンサ以外の機構が不要であり、カメラの小型化・低コスト化に有利であることに加え、位相差検出用画素以外の画素は撮像信号を得るための普通の画素であるため、コントラスト方式と位相差方式の両方式を併用できるという利点がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ＮＨＫ技術報告（昭和４０年  第１７巻、第１号通巻８６号２６頁）「山登りサーボ方式によるテレビカメラの自動焦点調節」
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２０９０１９８号
【特許文献２】特開平４−２５３０１５号公報
【特許文献３】特開２０００−１５６８２３号公報
【特許文献４】特開２０１１−２５０３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、イメージセンサ内に位相差検出用画素を設ける方法では、原理的に、被写体像を検出できない画素（位相差検出用画素）が存在する。
【００１０】
そのため、位相差検出用画素を多数設けると、撮像信号を得るための普通の画素の数が低下し、解像度が低下するという課題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、解像度の低下を抑制し、迅速な合焦を可能とするための位相差信号を生成するための信号を出力するオートフォーカス用センサ、及び、オートフォーカス装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一局面のオートフォーカス用センサは、複数の画素にそれぞれ配設される複数の光電変換部に対応して設けられ、所定の波長の光を吸収する複数のカラーフィルタと、前記複数のカラーフィルタのうちの第１カラーフィルタに取り付けられ、前記第１カラーフィルタで吸収される第１の光の光量を検出する第１光量センサと、前記複数のカラーフィルタのうち、基準点に対して前記第１カラーフィルタとは対称に配置される第２カラーフィルタに取り付けられ、前記第２カラーフィルタで吸収される第２の光の光量を検出する第２光量センサとを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、解像度の低下を抑制し、迅速な合焦を可能とするための位相差信号を生成するための信号を出力するオートフォーカス用センサ、及び、オートフォーカス装置を提供できるという特有の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１のオートフォーカス用センサ１００を示す図である。
【図２】実施の形態のオートフォーカス用センサ１００を含む撮像装置２００の１画素分の断面構造を示す図である。
【図３】実施の形態のオートフォーカス用センサ１００を含む撮像装置２００の１画素分の部分の斜視分解図である。
【図４】実施の形態のオートフォーカス用センサ１００の薄膜トランジスタ１０２及びその周囲の断面構造を示す図である。
【図５】比較例のオートフォーカス用センサ１０の断面構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明のオートフォーカス用センサ、及び、オートフォーカス装置を適用した実施の形態について説明する。
【００１６】
＜実施の形態＞
図１は、実施の形態１のオートフォーカス用センサ１００を示す図である。
【００１７】
オートフォーカス用センサ１００は、薄膜トランジスタアレイ１０１、薄膜トランジスタ１０２、行選択線１０３、列選択・信号線１０４、水平スイッチトランジスタ１０５、増幅器１０６、垂直走査器１０７、及び水平走査器１０８を含む。また、オートフォーカス用センサ１００に、位相差検出部１０９及び焦点調節部１１０を付加したものは、オートフォーカス装置である。
【００１８】
薄膜トランジスタアレイ１０１は、位相差センサ用の薄膜トランジスタアレイである。図１には薄膜トランジスタアレイ１０１の表側（光の入射方向における手前側（入射側））を示すが、薄膜トランジスタアレイ１０１の表側には、カラーフィルタ（図１では図示せず）が配設される。
【００１９】
また、薄膜トランジスタアレイ１０１の裏側（光の入射方向における奥側）には、マトリクス状に配列される複数の画素のそれぞれに１つずつフォトダイオード（ＰＤ）を配列したＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサが配設される。
【００２０】
薄膜トランジスタアレイ１０１は、フォトダイオードアレイのマトリクス状の画素に対応して、薄膜トランジスタ１０２をマトリクス状に配列したものである。図１には、説明簿便宜上、マトリクス状に配列される複数の画素のうちの１つの画素に配設される薄膜トランジスタ１０２を拡大して示す。
【００２１】
薄膜トランジスタ１０２は、薄膜トランジスタアレイ１０１に含まれ、マトリクス状に配列される複数の画素のそれぞれに対応して１つずつ配設される。薄膜トランジスタ１０２は、ドレインにカラーフィルタが接続され、ソースに列選択・信号線１０４が接続され、ゲートに行選択線１０３が接続される。
【００２２】
薄膜トランジスタ１０２は、光の入射方向においてカラーフィルタよりも奥側に配設されるため、カラーフィルタと同じ色、又は、透明な材料で形成すればよい。
【００２３】
なお、図１では、薄膜トランジスタ１０２に接続されるカラーフィルタをダイオードの記号で示す。このダイオードの記号には、カラーフィルタに加えて、後述する対向導電電極も含まれるものと考えることができる。
【００２４】
行選択線１０３は、薄膜トランジスタ１０２のゲートと、垂直走査器１０７とを接続しており、垂直方向の走査に用いられる。行選択線１０３は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜で形成することができる。なお、行選択線１０３は、ＩＴＯ膜以外の金属膜で形成されていてもよいが、カラーフィルタと同じ色、又は、透明な材料で形成することが望ましい。
【００２５】
列選択・信号線１０４は、薄膜トランジスタ１０２のソースと、水平スイッチトランジスタ１０５のドレインとを接続している。列選択・信号線１０４は、行選択線１０３と同様に、例えば、ＩＴＯ膜で形成することができる。なお、列選択・信号線１０４は、ＩＴＯ膜以外の金属膜で形成されていてもよいが、カラーフィルタと同じ色、又は、透明な材料で形成することが望ましい。
【００２６】
水平スイッチトランジスタ１０５は、ドレインが列選択・信号線１０４に接続され、ソースが増幅器１０６の入力端子に接続され、ゲートが水平走査器１０８に接続される。水平スイッチトランジスタ１０５は、列選択と信号の読み出しを行う際にオンにされる。
【００２７】
増幅器１０６は、入力端子が水平スイッチトランジスタ１０５のソースに接続され、出力端子が位相差検出部１０９に接続される。増幅器１０６には、列選択・信号線１０４及び水平スイッチトランジスタ１０５を介して薄膜トランジスタ１０２から読み出した光量を表す信号が入力される。
【００２８】
垂直走査器１０７は、薄膜トランジスタ１０２をオンにしてストライプ電極１１１から電荷を読み出す際に、複数の行選択線１０３に対して、順番に行選択を行うための行選択信号を出力することにより、行選択線１０３を垂直方向に順番に選択する。
【００２９】
水平走査器１０８は、薄膜トランジスタ１０２をオンにしてストライプ電極１１１から電荷を読み出す際に、複数の水平スイッチトランジスタ１０５を水平方向に順番に選択してオンにすることにより、列選択・信号線１０４を水平方向に順番に選択する。
【００３０】
また、水平走査器１０８は、薄膜トランジスタ１０２で読み出された光量を表す信号を増幅器１０６に入力するために、複数の水平スイッチトランジスタ１０５のうちのいずれかを選択してオンにする。
【００３１】
位相差検出部１０９は、薄膜トランジスタ１０２から読み出した光量を表す信号が増幅器１０６から入力される。位相差検出部１０９は、基準点に対して対称な位置に配設された一対の薄膜トランジスタ１０２から読み出した光量を表す一対の信号の位相差に基づき、
焦点調節部１１０は、位相差検出部１０９から出力される位相差を表す信号に基づき、実施の形態１のオートフォーカス用センサ１００を含む撮像装置のオートフォーカスを行うために、焦点の調節を行う。また、焦点調節部１１０は、撮像装置２００の焦点を調節するために、レンズの調節等を行う。
【００３２】
位相差検出部１０９から出力される位相差を表す信号に基づく焦点の調節は、焦点調節部１１０が基準点に対して対象に配置される一対の薄膜トランジスタ１０２から得られる光量を表す信号の位相差を検出し、位相差が零であれば合焦しており、位相差が零でなければ合焦していないと判定することによって行われる。
【００３３】
なお、基準点とは、例えば、薄膜トランジスタ１０２がマトリクス状に配列される矩形領域に含まれる所定の点であり、当該矩形領域を規定する二軸のうちのいずれか一方に含まれる点であってもよい。この基準点については、図２を用いて後述する。
【００３４】
図２は、実施の形態のオートフォーカス用センサ１００を含む撮像装置２００の１画素分の断面構造を示す図である。図３は、実施の形態のオートフォーカス用センサ１００を含む撮像装置２００の１画素分の部分の斜視分解図である。
【００３５】
撮像装置２００は、シリコン基板２０１、ＰＤ（Photo Diode：フォトダイオード）２０１Ａ、メタル配線２０２Ａ、２０２Ｂ、遮光膜２０３、平坦化膜２０４、薄膜トランジスタ１０２、行選択線１０３、列選択・信号線１０４、ストライプ電極１１１、カラーフィルタ２０５、対向透明電極２０６、平坦化膜２０７、及びマイクロレンズ２０８を含む。
【００３６】
なお、説明の便宜上、図２には、メタル配線２０２Ａ、２０２Ｂと平坦化膜２０４及び２０７を示すが、図３では省略する。また、図３には、行選択線１０３と列選択・信号線１０４を示すが、図２では省略する。
【００３７】
これらの構成要素のうち、薄膜トランジスタ１０２、行選択線１０３、列選択・信号線１０４、及びストライプ電極１１１は、実施の形態のオートフォーカス用センサ１００に含まれる構成要素である。
【００３８】
図２及び図３には図示しないが、図１に示すオートフォーカス用センサ１００の薄膜トランジスタアレイ１０１、水平スイッチトランジスタ１０５、増幅器１０６、垂直走査器１０７、及び水平走査器１０８は、撮像装置２００にオートフォーカス用センサ１００の一部として含まれる。
【００３９】
また、図１に示すオートフォーカス用センサ１００の薄膜トランジスタアレイ１０１、水平スイッチトランジスタ１０５、増幅器１０６、垂直走査器１０７、水平走査器１０８、位相差検出部１０９、及び焦点調節部１１０は、撮像装置２００にオートフォーカス装置の一部として含まれる。
【００４０】
シリコン基板２０１には、撮像装置２００の各画素に対応してＰＤ２０１Ａが形成されている。図２には、１つのＰＤ２０１Ａを示す。
【００４１】
メタル配線２０２Ａ、２０２Ｂは、それぞれ、シリコン基板２０１の表面に形成され、ＰＤ２０１Ａのアノードとカソードに接続される配線である。メタル配線２０２Ａ、２０２Ｂを介して、ＰＤ２０１Ａで光電変換によって得られる撮像信号が取り出される。
【００４２】
遮光膜２０３は、シリコン基板のうちでＰＤ２０１Ａを除いた領域を遮光するための膜であり、遮光性のある材料，例えば，金属によって形成される。
【００４３】
平坦化膜２０４は、シリコン基板２０１の表面において、メタル配線２０２Ａ、２０２Ｂ、遮光膜２０３、薄膜トランジスタ１０２、行選択線１０３、列選択・信号線１０４、ストライプ電極１１１、及びカラーフィルタ２０５を覆うために配設される。
【００４４】
平坦化膜２０４としては、例えば、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜（SiOx膜））、又は、窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）等を用いることができる。
【００４５】
薄膜トランジスタ１０２は、図２に示すように平坦化膜２０４の表面に形成され、ドレインにストライプ電極１１１を介して、カラーフィルタ２０５が接続される。また、図３に示す行選択線１０３は、薄膜トランジスタ１０２のゲートに接続され、列選択・信号線１０４は、薄膜トランジスタ１０２のソースに接続される。
【００４６】
ここで、薄膜トランジスタ１０２を構成する導電膜、半導体膜、絶縁膜の材料としては、可視光の光を透過する材料が望ましい。例えば、導電膜では、インジウム-錫酸化物(Indium-Tin-Oxide:ITO)やインジウム-ガリウム酸化物、インジウム-亜鉛酸化物、アルミニウム-亜鉛酸化物、亜鉛酸化物等の金属酸化膜を用いることができるほか、金薄膜や銀薄膜、マグネシウム薄膜など金属薄膜を用いてもよい。
【００４７】
半導体膜としては、インジウム-ガリウム-亜鉛酸化物(Indium-Gallium-Zinc-Oxide: IGZO)やインジウム-亜鉛-酸化物等を用いることができる。絶縁膜としては、アルミニウム酸化膜(Aluminum Oxide: AlOx)やシリコン酸化膜(Silicon Oxide: SiOx)、シリコン窒化膜等を用いることができる。
【００４８】
薄膜トランジスタ１０２の構造としては、ボトムゲート型、トップゲート型、スタガ型、逆スタガ型のいずれを用いてもよい(図2，3ではボトムゲート型，逆スタガ型の薄膜トランジスタの場合を想定して記載した)。撮像装置２００の任意の画素上に位置する薄膜トランジスタ１０２を選択して、その信号出力を読み出すことができる。
【００４９】
行選択線１０３は、図３に示すように画素領域に沿って形成されており、薄膜トランジスタ１０２の下側に渡される。行選択線１０３は、薄膜トランジスタ１０２のゲートに接続される。
【００５０】
列選択・信号線１０４は、図３に示すように画素領域に沿って行選択線１０３と直交する方向に形成されており、薄膜トランジスタ１０２の上側に渡される。列選択・信号線１０４は、薄膜トランジスタ１０２のソースに接続される。
【００５１】
ストライプ電極１１１は、図３に示すようにストライプ状の電極であり、図２に示すように、薄膜トランジスタ１０２のドレインとカラーフィルタ２０６との間を接続するように形成される。なお、ストライプ電極１１１は、例えば、列選択・信号線１０４と同一方向に伸延するように形成することができる。
【００５２】
ストライプ電極１１１には、薄膜トランジスタ１０２がオフの間に、カラーフィルタ２０５で読み取られて光電変換されることによって生じた電荷が蓄積される。蓄積された電荷は、薄膜トランジスタ１０２がオンにされると増幅器１０６から読み出される。
【００５３】
カラーフィルタ２０５は、撮像装置２００のカラーフィルタである。カラーフィルタ２０５を構成する材料としては、ある特定の色の光を吸収し他の色の光を透過するカラーフィルタとしての機能を有し、かつ、吸収した光を光電変換する材料、例えば、フタロシアニン類、キナクリドン類、ペリレン類、ポロフィリン類、クマリン類等を用いることができる。
【００５４】
カラーフィルタ２０５は、撮像装置２００に入射する光の内の所定の割合の光を吸収し、吸収した光による光電変換作用によって電荷対（正電荷と負電荷の対）を生成する。生成された電荷対のうちの電子は、対向透明電極２０６によって印加される正電圧によってストライプ電極１１１の側に移動し、ストライプ電極１１１を介して薄膜トランジスタ１０２によって読み出される。
【００５５】
なお、図２では、薄膜トランジスタ１０２が配設された画素のカラーフィルタ２０５を濃いグレーで示し、その両側のカラーフィルタ２０５を薄いグレーで示す。グレーの濃淡の違いは、カラーフィルタ２０５としての色の違いを表す。
【００５６】
対向透明電極２０６は、カラーフィルタ２０５の上に、シリコン基板２０１に対向して形成される。対向透明電極２０６は、カラーフィルタ２０５に電圧を印加するために設けられている。
【００５７】
対向透明電極２０６からカラーフィルタ２０５に正電圧を印加すると、カラーフィルタ２０５で生成された電荷対のうちの正孔がストライプ電極１１１側に移動し、ストライプ電極１１１を介して薄膜トランジスタ１０２によって読み出される。なお、対向透明電極２０６からカラーフィルタ２０５に負電圧を印加して、薄膜トランジスタ１０２で電子を読み出すように構成してもよい。
【００５８】
薄膜トランジスタ１０２で読み出される信号は、カラーフィルタ２０５で吸収された光の光量を表す。
【００５９】
平坦化膜２０７は、対向透明電極２０６の上で平坦な上面を有するように形成され、平坦な上面にマイクロレンズ２０８を配設するために形成される。図２では、平坦化膜２０７を平坦化膜２０４とは別の膜として示すが、平坦化膜２０７と平坦化膜２０４は、一体的に形成されていてもよい。
【００６０】
平坦化膜２０７としては、例えば、平坦化膜２０４と同様に、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）、又は、窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）等を用いることができる。
【００６１】
マイクロレンズ２０８は、平坦化膜２０７の上に、画素毎に形成される。マイクロレンズ２０８は、集光レンズとして機能するレンズであり、光入射側が凸形状になった平面視で円形の凸レンズである。
【００６２】
このように、薄膜トランジスタ１０２では、カラーフィルタ２０５で吸収された光の光量を表す信号を読み出すことができる。
【００６３】
ここで、マトリクス状に配列される画素の各々に対応して薄膜トランジスタ１０２がマトリクス状に配列される矩形領域において、矩形領域を規定する二軸（Ｘ軸、Ｙ軸）のうちの第１軸（例えば、Ｘ軸）に平行な軸を図２に示す軸ｌとする。
【００６４】
軸ｌに対して軸対称に配置される一対の画素に含まれるカラーフィルタ２０５に接続される一対の薄膜トランジスタ１０２からカラーフィルタ２０５で吸収された光の光量を表す２つ信号を読み出し、２つの信号の位相差を検出すれば、合焦しているか否かを判定することができる。
【００６５】
これは、軸ｌが第２軸（例えば、Ｙ軸）に平行であって、Ｙ軸に平行な軸ｌに対して軸対称に配置される一対の画素に含まれるカラーフィルタ２０５に薄膜トランジスタ１０２を接続した場合も同様である。
【００６６】
また、軸は、必ずしもＸ軸、Ｙ軸に沿っている必要はなく、画素がマトリクス状に配列される矩形状の領域内に、任意の角度で配置される軸であってもよい。
【００６７】
従って、実施の形態のオートフォーカス用センサ１００を用いれば、対称軸ｌに対して軸対称な任意の一対の画素から２つの信号の位相差を得ることにより、位相差が零であれば、合焦していることが分かり、位相差が零でなければ合焦していないことが分かる。
【００６８】
なお、このような場合に、薄膜トランジスタ１０２がマトリクス状に配設される矩形領域のＸ軸に平行な中心軸であってもよく、当該矩形領域のＹ軸に平行な中心軸であってもよい。
【００６９】
軸ｌに対して軸対称に配置される一対の画素に含まれるカラーフィルタ２０５に接続される一対の薄膜トランジスタ１０２は、一対の薄膜トランジスタ１０２が配設される画素の中点を基準点として、互いに対象に配置されることになる。
【００７０】
なお、ここでは、軸ｌに対して対称に配置される薄膜トランジスタ１０２を用いる形態について説明するが、ある基準点に対して、点対称に配置される一対の薄膜トランジスタ１０２を用いてもよい。
【００７１】
ここで、カラーフィルタ２０６で吸収され、光電変換される光は、撮像信号を得る画素であれば、どの画素においてもＰＤ２０１Ａに入射しない光である。
【００７２】
このため、実施の形態１のオートフォーカス用センサ１００では、薄膜トランジスタ１０２で位相検出用の信号を抽出しても、薄膜トランジスタ１０２を配設した画素のＰＤ２０１Ａにおける撮像信号の読み取りには影響を与えないことになる。
【００７３】
従って、実施の形態１のオートフォーカス用センサ１００によれば、すべての画素に薄膜トランジスタ１０２を設けて位相検出用の信号を抽出しても、いずれの画素のＰＤ２０１Ａにおける撮像信号の読み取りには影響を与えない。
【００７４】
換言すれば、実施の形態１のオートフォーカス用センサ１００では、すべての画素に薄膜トランジスタ１０２を設けて位相検出用の信号を抽出しても、いずれの画素においても解像度の低下は生じない。
【００７５】
従って、実施の形態１によれば、解像度の低下を抑制し、迅速な合焦を可能とするための位相差信号を生成するための信号を出力するオートフォーカス用センサ１００を提供することができる。
【００７６】
なお、薄膜トランジスタ１０２は、すべての画素に配設してもよいが、必ずしもすべての画素に配設する必要はなく、位相差を検出するために必要な光量を表す信号を取得する画素にのみ配設してもよい。
【００７７】
図４は、実施の形態のオートフォーカス用センサ１００の薄膜トランジスタ１０２及びその周囲の断面構造を示す図である。図４に示す構造は、実施例として実際に作製した、ボトムゲート構造の逆スタガ型の薄膜トランジスタ１０２の断面構造である。
【００７８】
図４では、平坦化膜２０４のうち、薄膜トランジスタ１０２よりも下側にある部分を平坦化膜２０４Ａと称し、薄膜トランジスタ１０２よりも上側にある部分を平坦化膜２０４Ｂと称す。
【００７９】
薄膜トランジスタ１０２は、平坦膜２０４Ａの上に形成されるゲート電極１２１、ゲート絶縁膜１２２、半導体膜１２３、絶縁膜１２４、ソース電極１２５、及びドレイン電極１２６を含む。
【００８０】
ゲート電極１２１は、膜厚50nmのＩＴＯ膜で構成され、スパッタ成膜でＩＴＯ膜を形成したのちに、しゅう酸によるウェットエッチングを行うことによって作製した。
【００８１】
ゲート絶縁膜１２２は、膜厚 50nmのAlOx膜であり、原子層堆積法による成膜で作製した。
【００８２】
半導体膜１２３は、膜厚45 nmのIGZO膜であり、対向ターゲット式スパッタ成膜法によって成膜した後に、しゅう酸によるウェットエッチングを行うことによって作製した。
【００８３】
絶縁膜１２４は、膜厚 50nmのSiOx膜であり、原子層堆積法によって成膜した後に、フルオロカーボン(CF4)によるドライエッチングを行った。
【００８４】
ソース電極１２５とドレイン電極１２６は、膜厚50nmのITO膜をスパッタ法によって成膜し、しゅう酸によるウェットエッチングを行うことによって作製した。ソース電極１２５とドレイン電極１２６の作製は、それぞれ、フォトリソグラフィープロセスによって加工を行った。
【００８５】
次に、層間絶縁膜としてSiOxを50nmの厚さに形成した後に、ストライプ電極１１１のパターン（凹み）をドライエッチング法により形成し、さらに、75nmのITO膜をスパッタ法により成膜した。そして、CMP（Chemical Mechanical Polishing）法によって層間絶縁膜のSiOxが露出するまで表面を削ることにより、ストライプ電極１１１を作製した。
【００８６】
なお、ここで説明する層間絶縁膜は、平坦化膜２０４Ｂである。また、この状態で、ストライプ電極１１１は、ドレイン電極１２６に接続されている。
【００８７】
その後、カラーフィルタ２０５としてフタロシアニンを300nmの厚さになるように真空加熱蒸着した後に、対向透明電極２０６として50nmのITO膜を対向ターゲット式スパッタ法によって作製した。この状態で、カラーフィルタ２０５は、ストライプ電極１１１を介して、ドレイン電極１２６に接続されている。
【００８８】
ここで、図５を用いて、比較例のオートフォーカス用センサ１０について説明する。
【００８９】
図５は、比較例のオートフォーカス用センサ１０の断面構造を示す図である。
【００９０】
比較例のオートフォーカス用センサ１０は、ＰＤ１１Ａが形成されたシリコン基板１１、メタル配線１２Ａ、１２Ｂ、遮光膜１３Ａ、１３Ｂ、カラーフィルタ１４Ａ、１４Ｂ、平坦化膜１５、及びマイクロレンズ１６を含む。
【００９１】
比較例のオートフォーカス用センサ１０は、位相検出用の光量を得るための素子として、シリコン基板１１に形成されたＰＤ１１Ａを用いる。
【００９２】
ＰＤ１１Ａが存在する画素は、位相検出専用の画素であり、撮像信号を得ることはできない。ＰＤ１１Ａでは、位相検出に必要な光だけを検出するために、遮光膜１３Ａ、１３Ｂの隙間は、ＰＤ１１Ａの幅よりも狭くなっており、遮光膜１３Ｂは、ＰＤ１１Ａの幅方向の中心よりも遮光膜１３Ａの側にオフセットするように形成されている。
【００９３】
また、ＰＤ１１Ａが存在する画素は、位相検出専用の画素であるため、ＰＤ１１Ａを含む画素には、カラーフィルタは配設されない。カラーフィルタ１４Ａ、１４Ｂは、ＰＤ１１Ａを含む画素に隣接する画素に含まれるものである。
【００９４】
メタル配線１２Ａ、１２Ｂ、遮光膜１３Ａ、１３Ｂ、及びカラーフィルタ１４Ａ、１４Ｂは、シリコン基板１１の上で、平坦化膜１５によって覆われている。平坦化膜１５は、実施の形態の平坦化膜２０４、２０７と同様の平坦化膜である。
【００９５】
マイクロレンズ１６は、実施の形態のマイクロレンズ２０８と同様のマイクロレンズである。マイクロレンズ１６は、ＰＤ１１Ａが存在する位相検出専用の画素にも配設される。
【００９６】
このような比較例のオートフォーカス用センサ１０は、対称軸ｌに対して軸対称なもう一つのオートフォーカス用センサ１０を用いて、２つのオートフォーカス用センサ１０のＰＤ１１Ａから得られる２つの信号を出力する。
【００９７】
オートフォーカス用センサ１０から出力される２つの信号の位相差を検出することにより、位相差が零になれば合焦していることが分かり、位相差が零でなければ合焦していないことが分かる。
【００９８】
しかしながら、比較例のオートフォーカス用センサ１０は、位相検出専用の画素が存在することから、信号の読み取りに寄与する有効画素数が少なくなり、解像度が低下するという課題がある。
【００９９】
これに対して、実施の形態のオートフォーカス用センサ１００（図１〜図４参照）は、カラーフィルタ２０６で吸収され、光電変換されることによって得られる電荷を、ストライプ電極１１１を介して薄膜トランジスタ１０２で読み出し、増幅器１０６（図１参照）からオートフォーカス用センサ１００の外部に出力する。
【０１００】
増幅器１０６（図１参照）から出力される信号は、カラーフィルタ２０６で吸収された光の光量を表すため、対称軸ｌ（図２参照）に対して軸対称な位置にある、一対の画素にある薄膜トランジスタ１０２で得られる２つの信号を用いれば、２つの信号の位相差から、合焦の有無を検出することができる。
【０１０１】
ここで、カラーフィルタ２０６で吸収され、光電変換される光は、撮像信号を得る画素であれば、どの画素においてもＰＤ２０１Ａに入射しない光である。
【０１０２】
このため、実施の形態１のオートフォーカス用センサ１００によれば、どの画素に薄膜トランジスタ１０２を設けて位相検出用の信号を抽出しても、その画素のＰＤ２０１Ａにおける撮像信号の読み取りには影響を与えない。
【０１０３】
このため、実施の形態のオートフォーカス用センサ１００では、撮像信号を得る画素のカラーフィルタ２０６にストライプ電極１１１を介して薄膜トランジスタ１０２を接続すれば、対称軸ｌに対して軸対称な任意の一対の画素から、２つの信号の位相差を得ることができる。
【０１０４】
すなわち、実施の形態１のオートフォーカス用センサ１００は、すべての画素に薄膜トランジスタ１０２を設けて位相検出用の信号を抽出しても、いずれの画素のＰＤ２０１Ａにおける撮像信号の読み取りには影響を与えないことになる。
【０１０５】
換言すれば、実施の形態１のオートフォーカス用センサ１００では、すべての画素に薄膜トランジスタ１０２を設けて位相検出用の信号を抽出しても、いずれの画素においても解像度の低下は生じない。
【０１０６】
従って、実施の形態１によれば、解像度の低下を抑制し、迅速な合焦を可能とするための位相差信号を生成するための信号を出力するオートフォーカス用センサ１００を提供することができる。
【０１０７】
以上、本発明の例示的な実施の形態のオートフォーカス用センサ、及び、オートフォーカス装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１００  オートフォーカス用センサ
１０１  薄膜トランジスタアレイ
１０２  薄膜トランジスタ
１０３  行選択線
１０４  列選択・信号線
１０５  水平スイッチトランジスタ
１０６  増幅器
１０７  垂直走査器
１０８  水平走査器
１０９  位相差検出部
１１０  焦点調節部
１１１  ストライプ電極
２００  撮像装置
２０１  シリコン基板
２０１Ａ  ＰＤ
２０２Ａ、２０２Ｂ  メタル配線
２０３  遮光膜
２０４  平坦化膜
２０５  カラーフィルタ
２０６  対向透明電極
２０７  平坦化膜
２０８  マイクロレンズ
【図１】
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【図２】
2014203070.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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