(57)【要約】  固体撮像装置１０において、フローティングディフュージョンＦＤは、第１のフォトダイオードＰＤ１と第２のフォトダイオードＰＤ２との間の分離部（境界部）であって、画素中央部ＰＸＣＴに配置され、第１のフォトダイオードＰＤ１および第２のフォトダイオードＰＤ２に光を入射するレンズ部ＬＮＳは、光学中心ＯＣＴが、少なくとも画素の中央部を避けた位置に存するように配置されている。この構成により、フローティングディフュージョンにおけるクロストークおよびフローティングディフュージョンへの電荷転送ラグを抑止でき、精度の高い位相差情報を取得することが可能となり、ひいては画質を向上させることが可能となる。
2019035380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素が配置された画素部を有し、
前記画素は、
入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第１の光電変換部と、
入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第２の光電変換部と、
前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部に光を入射するレンズ部と、
前記第１の光電変換部に蓄積された電荷を指定される転送期間に転送可能な第１の転送素子と、
前記第２の光電変換部に蓄積された電荷を指定される転送期間に転送可能な第２の転送素子と、
前記第１の転送素子および前記第２の転送素子のうちの少なくとも一方の転送素子を通じて前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部のうちの少なくとも一方の光電変換部で蓄積された電荷が転送されるフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンの電荷を電荷量に応じた利得をもって電圧信号に変換するソースフォロワ素子と、を含み、
前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部は、第１方向に並列に配置され、
前記レンズ部は、
光学中心が、少なくとも前記画素の中央部からずれた位置に存するように配置されている
固体撮像装置。
【請求項２】
前記フローティングディフュージョンは、画素の中央部に配置され、
前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部は、第１方向に前記フローティングディフュージョンを挟んで並列に配置されている
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１の光電変換部は、前記第１方向に直交する第２方向に少なくとも第１の光電変換領域および第２の光電変換領域を含み、
前記第２の光電変換部は、前記第１方向に直交する第２方向に少なくとも第３の光電変換領域および第４の光電変換領域を含み、
前記レンズ部は、
少なくとも、前記第１の光電変換領域、前記第２の光電変換領域、前記第３の光電変換領域、および前記第４の光電変換領域に光を入射するように形成されている
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記レンズ部は、
光を前記第１の光電変換部の前記第１の光電変換領域および前記第２の光電変換部の前記第３の光電変換領域に入射する第１のマイクロレンズと、
光を前記第１の光電変換部の前記第２の光電変換領域および前記第２の光電変換部の前記第４の光電変換領域に入射する第２のマイクロレンズと、を含む
請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１のマイクロレンズは、
第１の光学中心が、前記第１の光電変換部の前記第１の光電変換領域と前記第２の光電変換部の前記第３の光電変換領域の第１の境界中央部に位置するように配置され、
前記第２のマイクロレンズは、
第２の光学中心が、前記第１の光電変換部の前記第２の光電変換領域と前記第２の光電変換部の前記第４の光電変換領域の第２の境界中央部に位置するように配置されている
請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第１のマイクロレンズは、
第１の光学中心が、前記第１の光電変換部の前記第１の光電変換領域と前記第２の光電変換部の前記第３の光電変換領域の第１の境界中央部から前記第１方向の順方向または逆方向にシフトした位置に存するように配置され、
前記第２のマイクロレンズは、
第２の光学中心が、前記第１の光電変換部の前記第２の光電変換領域と前記第２の光電変換部の前記第４の光電変換領域の第２の境界中央部から前記第１方向の逆方向または順方向にシフトした位置に存するように配置されている
請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１のマイクロレンズは、
第１の光学中心が、前記第１の光電変換部の前記第１の光電変換領域と前記第２の光電変換部の前記第３の光電変換領域の第１の境界中央部から前記第２方向の順方向または逆方向にシフトした位置に存するように配置され、
前記第２のマイクロレンズは、
第２の光学中心が、前記第１の光電変換部の前記第２の光電変換領域と前記第２の光電変換部の前記第４の光電変換領域の第２の境界中央部から前記第２方向の逆方向または順方向にシフトした位置に存するように配置されている
請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記レンズ部は、
光を前記第１の光電変換部の前記第１の光電変換領域および前記第１の光電変換部の第２の光電変換領域に入射する第１のマイクロレンズと、
光を前記第２の光電変換部の前記第３の光電変換領域および前記第２の光電変換部の第４の光電変換領域に入射する第２のマイクロレンズと、を含む
請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記第１のマイクロレンズは、
第１の光学中心が、前記第１の光電変換部の前記第１の光電変換領域と前記第１の光電変換部の前記第２の光電変換領域の第１の境界中央部に位置するように配置され、
前記第２のマイクロレンズは、
第２の光学中心が、前記第２の光電変換部の前記第３の光電変換領域と前記第２の光電変換部の前記第４の光電変換領域の第２の境界中央部に位置するように配置されている
請求項８記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記第１のマイクロレンズは、
第１の光学中心が、前記第１の光電変換部の前記第１の光電変換領域と前記第１の光電変換部の前記第２の光電変換領域の第１の境界中央部から前記第１方向の順方向または逆方向にシフトした位置に存するように配置され、
前記第２のマイクロレンズは、
第２の光学中心が、前記第２の光電変換部の前記第３の光電変換領域と前記第２の光電変換部の前記第４の光電変換領域の第２の境界中央部から前記第１方向の逆方向または順方向にシフトした位置に存するように配置されている
請求項８記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記第１のマイクロレンズは、
第１の光学中心が、前記第１の光電変換部の前記第１の光電変換領域と前記第１の光電変換部の前記第２の光電変換領域の第１の境界中央部から前記第２方向の順方向または逆方向にシフトした位置に存するように配置され、
前記第２のマイクロレンズは、
第２の光学中心が、前記第２の光電変換部の前記第３の光電変換領域と前記第２の光電変換部の前記第４の光電変換領域の第２の境界中央部から前記第２方向の逆方向または順方向にシフトした位置に存するように配置されている
請求項８記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記レンズ部は、
光を前記第１の光電変換部の前記第１の光電変換領域に入射する第１のマイクロレンズと、
光を前記第１の光電変換部の前記第２の光電変換領域に入射する第２のマイクロレンズと、
光を前記第２の光電変換部の前記第３の光電変換領域に入射する第３のマイクロレンズと、
光を前記第２の光電変換部の前記第４の光電変換領域に入射する第４のマイクロレンズと、を含む
請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記第１のマイクロレンズは、
第１の光学中心が、前記第１の光電変換部の前記第１の光電変換領域の第１の領域中央部に位置するように配置され、
前記第２のマイクロレンズは、
第２の光学中心が、前記第１の光電変換部の前記第２の光電変換領域の第２の領域中央部に位置するように配置され、
前記第３のマイクロレンズは、
第３の光学中心が、前記第２の光電変換部の前記第３の光電変換領域の第３の領域中央部に位置するように配置され、
前記第４のマイクロレンズは、
第４の光学中心が、前記第２の光電変換部の前記第４の光電変換領域の第４の領域中央部に位置するように配置されている
請求項１２記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記第１のマイクロレンズは、
第１の光学中心が、前記第１の光電変換部の前記第１の光電変換領域の第１の領域中央部から前記第１方向の順方向または逆方向にシフトした位置に存するように配置され、
前記第２のマイクロレンズは、
第２の光学中心が、前記第１の光電変換部の前記第２の光電変換領域の第２の領域中央部から前記第１方向の順方向または逆方向にシフトした位置に存するように配置され、
前記第３のマイクロレンズは、
第３の光学中心が、前記第２の光電変換部の前記第３の光電変換領域の第３の領域中央部から前記第１方向の逆方向または順方向にシフトした位置に存するように配置され、
前記第４のマイクロレンズは、
第４の光学中心が、前記第２の光電変換部の前記第４の光電変換領域の第４の領域中央部から前記第１方向の逆方向または順方向にシフトした位置に存するように配置されている
請求項１２記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記第１のマイクロレンズは、
第１の光学中心が、前記第１の光電変換部の前記第１の光電変換領域の第１の領域中央部から前記第２方向の順方向または逆方向にシフトした位置に存するように配置され、
前記第２のマイクロレンズは、
第２の光学中心が、前記第１の光電変換部の前記第２の光電変換領域の第２の領域中央部から前記第２方向の順方向または逆方向にシフトした位置に存するように配置され、
前記第３のマイクロレンズは、
第３の光学中心が、前記第２の光電変換部の前記第３の光電変換領域の第３の領域中央部から前記第２方向の逆方向または順方向にシフトした位置に存するように配置され、
前記第４のマイクロレンズは、
第４の光学中心が、前記第２の光電変換部の前記第４の光電変換領域の第４の領域中央部から前記第２方向の逆方向または順方向にシフトした位置に存するように配置されている
請求項１２記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
前記画素部に行列状に配列される複数の画素には、
前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部が列方向に並列になるように配置されている水平画素と、
前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部が行方向に並列になるように配置されている垂直画素と、
前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部が列方向および行方向に対して所定角度を持つ斜め方向に並列になるように配置されている斜め画素と、を含む
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項１７】
前記斜め画素は、
前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部が列方向および行方向の間で列方向から時計回りに所定角度を持つ第１の斜め方向に直交する方向に並列になるように配置されている第１の斜め画素と、
前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部が行方向および列方向の間で行方向から時計回りに所定角度を持つ第２の斜め方向に直交する方向に並列になるように配置されている第２の斜め画素と、のうちの少なくともいずれかを含む
請求項１６記載の固体撮像装置。
【請求項１８】
前記固体撮像装置は、裏面照射型である
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項１９】
画素が配置された画素部を有し、
前記画素は、
入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第１の光電変換部と、
入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第２の光電変換部と、
前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部に光を入射するレンズ部と、
前記第１の光電変換部に蓄積された電荷を指定される転送期間に転送可能な第１の転送素子と、
前記第２の光電変換部に蓄積された電荷を指定される転送期間に転送可能な第２の転送素子と、
前記第１の転送素子および前記第２の転送素子のうちの少なくとも一方の転送素子を通じて前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部のうちの少なくとも一方の光電変換部で蓄積された電荷が転送されるフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンの電荷を電荷量に応じた利得をもって電圧信号に変換するソースフォロワ素子と、を含む固体撮像装置の製造方法であって、
前記フローティングディフュージョンを画素の所定の位置に形成するとともに、
前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部を、第１方向に並列に形成し、
前記レンズ部を、
光学中心が、少なくとも前記画素の中央部からずれた位置に存するように配置する
固体撮像装置の製造方法。
【請求項２０】
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置に被写体像を結像する光学系と、を有し、
前記固体撮像装置は、
画素が配置された画素部を有し、
前記画素は、
入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第１の光電変換部と、
入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第２の光電変換部と、
前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部に光を入射するレンズ部と、
前記第１の光電変換部に蓄積された電荷を指定される転送期間に転送可能な第１の転送素子と、
前記第２の光電変換部に蓄積された電荷を指定される転送期間に転送可能な第２の転送素子と、
前記第１の転送素子および前記第２の転送素子のうちの少なくとも一方の転送素子を通じて前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部のうちの少なくとも一方の光電変換部で蓄積された電荷が転送されるフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンの電荷を電荷量に応じた利得をもって電圧信号に変換するソースフォロワ素子と、を含み、
前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部は、第１方向に並列に配置され、
前記レンズ部は、
光学中心が、少なくとも前記画素の中央部からずれた位置に存するように配置されている
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光を検出して電荷を発生させる光電変換素子を用いた固体撮像装置（イメージセンサ）として、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが実用に供されている。
ＣＭＯＳイメージセンサは、デジタルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、医療用内視鏡、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯電話等の携帯端末装置(モバイル機器)等の各種電子機器の一部として広く適用されている。【０００３】
ＣＭＯＳイメージセンサは、画素毎にフォトダイオード（光電変換素子）および浮遊拡散層（ＦＤ：Floating Diffusion、フローティングディフュージョン)を有するＦＤアンプを持ち合わせており、その読み出しは、画素アレイの中のある一行を選択し、それらを同時に列（カラム）方向へと読み出すような列並列出力型が主流である。【０００４】
ところで、デジタルカメラ等の撮像装置においては、自動焦点調節（オートフォーカス（ＡＦ））を実現するための方式として、たとえば画素アレイ部の画素の一部にオートフォーカス（ＡＦ）の位相差情報を得るための位相差検出画素を配置してオートフォーカスを行う、像面位相差法等の位相差検出方式が知られている。【０００５】
像面位相差法においては、たとえば画素の受光領域の半分が遮光膜により遮光さており、右半分で受光する位相差検出画素と左半分で受光する位相差検出画素で像面上の位相差を検出する（たとえば特許文献１参照）。【０００６】
この遮光膜を用いる像面位相差法では、開口率低下による感度劣化が大きいことから、通常の画像を生成するための画素としては欠陥画素となり、この欠陥画素は画像の解像度劣化等の要因となる。【０００７】
これらの課題を解消する方法として、遮光膜を用いずに、画素内の光電変換部（フォトダイオード（ＰＤ））を２分割して（２つ設けて）、一対の光電変換部（フォトダイオード）によって得られる信号の位相のずれ量に基づいて位相差を検出する方法が知られている（たとえば特許文献２，３参照）。
この位相差検出方式は、瞳分割方式とも呼ばれ、撮像レンズの通過光束を瞳分割して一対の分割像を形成し、そのパターンズレ（位相シフト量）を検出することで、撮像レンズのデフォーカス量を検出する。
この場合、位相差検出が欠陥画素とはなりにくく、分割した光電変換部（ＰＤ）の信号を加算することで、良好な画像信号としても利用することができる。【０００８】
特許文献２に開示された固体撮像装置においては、２つの光電変換部を有する複数の画素が配置されている。２つの光電変換部の一方部分と他方部分との間の画素中央部にはフローティングディフュージョンＦＤが配置され、このフローティングディフュージョンＦＤを挟んで２つの光電変換部が並列に配置されている。
このような光電変換部上に、マイクロレンズが画素に対して１対１に設けられている。マイクロレンズは、光学中心が画素中央部に位置するように配置されている。【０００９】
特許文献３に開示された固体撮像装置においても、２つの光電変換部を有する複数の画素が配置されている。ただし、フローティングディフュージョンＦＤは、２つの光電変換部の一方部分と他方部分との間の画素中央部ではなく、画素の周縁部に配置されている。
この場合も、マイクロレンズが画素に対して１対１に設けられており、マイクロレンズは、光学中心が画素中央部に位置するように配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第５１５７４３６号
【特許文献２】特許第４０２７１１３号
【特許文献３】特許第５０７６５２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、特許文献２に開示された固体撮像装置では、前述したように、２つの光電変換部の一方部分と他方部分との間の画素中央部にはフローティングディフュージョンＦＤが配置され、このフローティングディフュージョンＦＤを挟んで２つの光電変換部が並列に配置されている。そして、マイクロレンズは、光学中心がフローティングディフュージョンＦＤが配置された画素中央部に位置するように配置されている。
このため、特許文献２に開示された固体撮像装置では、受光感度がない画素中央部のフローティングディフュージョンＦＤの配置領域に入射光量が集中し、光、特に赤色光がフローティングディフュージョンＦＤに直接入射することから、フローティングディフュージョンＦＤにおいてクロストークが生じるおそれがある。【００１２】
また、特許文献３に開示された固体撮像装置では、クロストークの問題は解消されるが、光電変換部の各領域からフローティングディフュージョンＦＤへの電荷転送にラグ（Ｌａｇ）が生じるおそれがある。【００１３】
本発明は、フローティングディフュージョンにおけるクロストークおよびフローティングディフュージョンへの電荷転送ラグを抑止でき、精度の高い位相差情報を取得することが可能となり、ひいては画質を向上させることが可能な固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の観点の固体撮像装置は、画素が配置された画素部を有し、前記画素は、入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第１の光電変換部と、入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第２の光電変換部と、前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部に光を入射するレンズ部と、前記第１の光電変換部に蓄積された電荷を指定される転送期間に転送可能な第１の転送素子と、前記第２の光電変換部に蓄積された電荷を指定される転送期間に転送可能な第２の転送素子と、前記第１の転送素子および前記第２の転送素子のうちの少なくとも一方の転送素子を通じて前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部のうちの少なくとも一方の光電変換部で蓄積された電荷が転送されるフローティングディフュージョンと、前記フローティングディフュージョンの電荷を電荷量に応じた利得をもって電圧信号に変換するソースフォロワ素子と、を含み、前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部は、第１方向に並列に配置され、前記レンズ部は、光学中心が、少なくとも前記画素の中央部からずれた位置に存する。【００１５】
本発明の第２の観点は、画素が配置された画素部を有し、前記画素は、入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第１の光電変換部と、入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第２の光電変換部と、前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部に光を入射するレンズ部と、前記第１の光電変換部に蓄積された電荷を指定される転送期間に転送可能な第１の転送素子と、前記第２の光電変換部に蓄積された電荷を指定される転送期間に転送可能な第２の転送素子と、前記第１の転送素子および前記第２の転送素子のうちの少なくとも一方の転送素子を通じて前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部のうちの少なくとも一方の光電変換部で蓄積された電荷が転送されるフローティングディフュージョンと、前記フローティングディフュージョンの電荷を電荷量に応じた利得をもって電圧信号に変換するソースフォロワ素子と、を含む固体撮像装置の製造方法であって、前記フローティングディフュージョンを画素の所定の位置に形成するとともに、前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部を、第１方向に並列に形成し、前記レンズ部を、光学中心が、少なくとも前記画素の中央部からずれた位置に存するように配置する。【００１６】
本発明の第３の観点の電子機器は、固体撮像装置と、前記固体撮像装置に被写体像を結像する光学系と、を有し、前記固体撮像装置は、画素が配置された画素部を有し、前記画素は、入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第１の光電変換部と、入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第２の光電変換部と、前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部に光を入射するレンズ部と、前記第１の光電変換部に蓄積された電荷を指定される転送期間に転送可能な第１の転送素子と、前記第２の光電変換部に蓄積された電荷を指定される転送期間に転送可能な第２の転送素子と、前記第１の転送素子および前記第２の転送素子のうちの少なくとも一方の転送素子を通じて前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部のうちの少なくとも一方の光電変換部で蓄積された電荷が転送されるフローティングディフュージョンと、前記フローティングディフュージョンの電荷を電荷量に応じた利得をもって電圧信号に変換するソースフォロワ素子と、を含み、前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部は、第１方向に並列に配置され、前記レンズ部は、光学中心が、少なくとも前記画素の中央部からずれた位置に存するように配置されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、フローティングディフュージョンにおけるクロストークおよびフローティングディフュージョンへの電荷転送ラグを抑止でき、精度の高い位相差情報を取得することが可能となり、ひいては画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る位相差検出機能を有する画素の一例を示す回路図である。
【図３】図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、本実施形態における通常の画素読み出し動作時のシャッタースキャンおよび読み出しスキャンの動作タイミングを示す図である。
【図４】図４（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施形態に係る固体撮像装置の画素部の列出力の読み出し系の構成例を説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置における位相差検出機能を有する画素の主要部の構成例を示す簡略平面図である。
【図６】図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置における位相差検出機能を有する画素の主要部の構成例を示す簡略断面図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置における位相差検出機能を有する画素の主要部の構成例を示す簡略平面図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置における位相差検出機能を有する画素の主要部の構成例を示す簡略平面図である。
【図９】図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置における位相差検出機能を有する画素の主要部の構成例を示す簡略平面図である。
【図１０】図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は、本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置における位相差検出機能を有する画素の主要部の構成例を示す簡略平面図である。
【図１１】図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、本発明の第６の実施形態に係る固体撮像装置における位相差検出機能を有する画素の主要部の構成例を示す簡略平面図である。
【図１２】図１２（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の第７の実施形態に係る固撮像装置における位相差検出機能を有する画素が配列される画素部の構成例を説明するための簡略平面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態に係る固体撮像装置が適用される電子機器の構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０，１０Ａ〜１０Ｈ・・・固体撮像装置、２０，２０Ａ〜２０Ｈ・・・画素部、ＰＣＸＬ，ＰＸＬＡ〜ＰＸＬＨ・・・画素、ＰＤ１・・・第１のフォトダイオード（第１の光電変換部）、ＰＤ２・・・第２のフォトダイオード（第２の光電変換部）、ＴＧ１−Ｔｒ・・・第１の転送トランジスタ（第１の転送素子）、ＴＧ２−Ｔｒ・・・第２の転送トランジスタ（第２の転送素子）、ＭＣＬ１・・・第１のマイクロレンズ、ＭＣＬ２・・・第２のマイクロレンズ、ＭＣＬ３・・・第３のマイクロレンズ、ＭＣＬ４・・・第４のマイクロレンズ、２１０・・・半導体基板、２２０・・・第１のフォトダイオード、２４０・・・第２のフォトダイオード、３０・・・垂直走査回路、４０・・・読み出し回路、５０・・・水平走査回路、６０・・・タイミング制御回路、７０・・・読み出し部、１００・・・電子機器、１１０・・・ＣＭＯＳイメージセンサ、１２０・・・光学系、１３０・・・信号処理回路（ＰＲＣ）。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。
本実施形態において、固体撮像装置１０は、たとえばＣＭＯＳイメージセンサにより構成される。このＣＭＯＳイメージセンサは、一例として裏面照射型イメージセンサ（ＢＳＩ）に適用される。
【００２２】
この固体撮像装置１０は、図１に示すように、撮像部としての画素部２０、垂直走査回路（行走査回路）３０、読み出し回路（カラム読み出し回路）４０、水平走査回路（列走査回路）５０、およびタイミング制御回路６０を主構成要素として有している。
これらの構成要素のうち、たとえば垂直走査回路３０、読み出し回路４０、水平走査回路５０、およびタイミング制御回路６０により画素信号の読み出し部７０が構成される。
【００２３】
本第１の実施形態において、固体撮像装置１０は、後で詳述するように、画素部２０に行列状に配列される画素は、位相差情報を得るために、入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第１の光電変換部（第１のフォトダイオード）および第２の光電変換部（第２のフォトダイオード）、第１の光電変換部および第２の光電変換部に光を入射するレンズ部（たとえばマイクロレンズ）、第１の光電変換部に蓄積された電荷をフローティングディフュージョンＦＤに指定される転送期間に転送可能な第１の転送素子（第１の転送トランジスタ）、および第２の光電変換部に蓄積された電荷をフローティングディフュージョンＦＤに指定される転送期間に転送可能な第２の転送素子（第２の転送トランジスタ）を含んで構成されている。
これにより、固体撮像装置１０は、たとえばオートフォーカス（ＡＦ）の位相差情報を得るための位相差検出系として採用でき、水平（左右）、垂直（上下）方向、または／および、斜め方向の位相差情報が取得可能となっている。
【００２４】
そして、固体撮像装置１０は、フローティングディフュージョンＦＤにおけるクロストークおよびフローティングディフュージョンＦＤへの電荷転送ラグを抑止できるように、第１の光電変換部および第２の光電変換部は、第１方向（たとえば複数の画素が行列状に配列される画素部の列方向または行方向または斜め方向）にフローティングディフュージョンを挟んで並列に配置され、レンズ部は、光学中心が、少なくとも画素の中央部を避けた位置に存するように配置されている。
たとえば、レンズ部は、２つの光電変換部に対応して配置される２つ、あるいは、４つのマイクロレンズを含んで構成される。
【００２５】
なお、本実施形態において、第１方向は、たとえば複数の画素が行列状に配列される画素部２０の列方向（水平方向、Ｘ方向）または行方向（垂直方向、Ｙ方向）または斜め方向である、
以下の説明では、一例として、第１方向は列方向（水平方向、Ｘ方向）とする。これに伴い第２方向は行方向（垂直方向、Ｙ方向）とする。
【００２６】
以下、固体撮像装置１０の各部の構成および機能の概要を説明した後、位相差検出機能をもつ画素の具体的な構成等について説明する。
【００２７】
（画素部２０および画素ＰＸＬの構成）
画素部２０は、フォトダイオード（光電変換素子）と画素内アンプとを含む複数の画素がＮ行×Ｍ列の２次元の行列状（マトリクス状）に配列されている。
画素部２０において、複数の画素のうちの少なくとも一部の画素は、光電変換部（フォトダイオード）を２つ設けることにより位相差検出機能を有する画素として構成される。
固体撮像装置１０においては、位相差検出が欠陥画素とはなりにくく、たとえば２つの光電変換部（ＰＤ）の信号を加算することで、良好な画像信号としても利用することができるように構成される。
【００２８】
図２は、本実施形態に係る位相差検出機能を有する画素の一例を示す回路図である。
【００２９】
この画素ＰＸＬは、入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第１の光電変換部としての第１のフォトダイオードＰＤ１、および入射光に対する光電変換により生成した電荷を蓄積する第２の光電変換部としての第２のフォトダイオードＰＤ２を含んで構成されている。
【００３０】
第１のフォトダイオードＰＤ１に対して、第１の転送素子としての第１の転送トランジスタＴＧ１−Ｔｒが接続され、第２のフォトダイオードＰＤ２に対して、第２の転送素子としての第２の転送トランジスタＴＧ２−Ｔｒが接続されている。
そして、画素ＰＸＬは、リセット素子としてのリセットトランジスタＲＳＴ−Ｔｒ、ソースフォロワ素子としてのソースフォロワトランジスタＳＦ−Ｔｒ、および選択素子としての選択トランジスタＳＥＬ−Ｔｒをそれぞれ一つずつ有する。
また、画素ＰＸＬは、たとえば読み出し信号を一時的に保持するためのメモリ部ＭＲＹ（図２には不図示）に接続される。
【００３１】
フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２は、入射光量に応じた量の信号電荷（ここでは電子）を発生し、蓄積する。
以下、信号電荷は電子であり、各トランジスタがｎ型トランジスタである場合について説明するが、信号電荷がホールであったり、各トランジスタがｐ型トランジスタであっても構わない。
また、本実施形態は、複数のフォトダイオード間で、各トランジスタを共有している場合や、選択トランジスタを有していない画素を採用している場合にも有効である。
【００３２】
各画素ＰＸＬにおいて、フォトダイオード（ＰＤ）としては、埋め込み型フォトダイオード（ＰＰＤ）が用いられる。
フォトダイオード（ＰＤ）を形成する基板表面にはダングリングボンドなどの欠陥による表面準位が存在するため、熱エネルギーによって多くの電荷（暗電流）が発生し、正しい信号が読み出せなくなってしまう。
埋め込み型フォトダイオード（ＰＰＤ）では、フォトダイオード（ＰＤ）の電荷蓄積部を基板内に埋め込むことで、暗電流の信号への混入を低減することが可能となる。
【００３３】
第１の転送トランジスタＴＧ１−Ｔｒは、第１のフォトダイオードＰＤ１とフローティングディフュージョンＦＤの間に接続され、制御線を通じてゲートに印加される制御信号ＴＧ１により制御される。
第１の転送トランジスタＴＧ１−Ｔｒは、制御信号ＴＧ１がハイ（Ｈ）レベルの転送期間に選択されて導通状態となり、第１のフォトダイオードＰＤ１で光電変換され蓄積された電荷（電子）をフローティングディフュージョンＦＤに転送する。
【００３４】
第２の転送トランジスタＴＧ２−Ｔｒは、第２のフォトダイオードＰＤ２とフローティングディフュージョンＦＤの間に接続され、制御線を通じてゲートに印加される制御信号ＴＧ２により制御される。
第２の転送トランジスタＴＧ２−Ｔｒは、制御信号ＴＧ２がハイ（Ｈ）レベルの転送期間に選択されて導通状態となり、第２のフォトダイオードＰＤ２で光電変換され蓄積された電荷（電子）をフローティングディフュージョンＦＤに転送する。
【００３５】
リセットトランジスタＲＳＴ−Ｔｒは、たとえば電源線ＶＲｓｔとフローティングディフュージョンＦＤの間に接続され、制御信号ＲＳＴを通じて制御される。
なお、リセットトランジスタＲＳＴ−Ｔｒは、電源線ＶＤＤとフローティングディフュージョンＦＤの間に接続され、制御信号ＲＳＴを通じて制御されるように構成してもよい。
リセットトランジスタＲＳＴ−Ｔｒは、制御信号ＲＳＴがＨレベルの期間に選択されて導通状態となり、フローティングディフュージョンＦＤを電源線ＶＲｓｔ（またはＶＤＤ）の電位にリセットする。
【００３６】
ソースフォロワトランジスタＳＦ−Ｔｒと選択トランジスタＳＥＬ−Ｔｒは、電源線ＶＤＤと垂直信号線ＬＳＧＮの間に直列に接続されている。
ソースフォロワトランジスタＳＦ−ＴｒのゲートにはフローティングディフュージョンＦＤが接続され、選択トランジスタＳＥＬ−Ｔｒは制御信号ＳＥＬを通じて制御される。
選択トランジスタＳＥＬ−Ｔｒは、制御信号ＳＥＬがＨレベルの期間に選択されて導通状態となる。これにより、ソースフォロワトランジスタＳＦ−ＴｒはフローティングディフュージョンＦＤの電荷を電荷量（電位）に応じた利得をもって電圧信号に変換した列出力の読み出し信号ＶＳＬを垂直信号線ＬＳＧＮに出力する。
これらの動作は、たとえば転送トランジスタＴＧ１−ＴｒまたはＴＧ２−Ｔr、リセットトランジスタＲＳＴ−Ｔｒ、および選択トランジスタＳＥＬ−Ｔｒの各ゲートが行単位で接続されていることから、１行分の各画素について同時並列的に行われる。
【００３７】
画素部２０には、画素ＰＸＬがＮ行×Ｍ列配置されているので、各制御信号ＳＥＬ、ＲＳＴ、ＴＧ１、ＴＧ２の制御線はそれぞれＮ本、垂直信号線ＬＳＧＮはＭ本ある。
図１においては、各制御線を１本の行走査制御線として表している。
【００３８】
垂直走査回路３０は、タイミング制御回路６０の制御に応じてシャッター行および読み出し行において行走査制御線を通して画素の駆動を行う。
また、垂直走査回路３０は、アドレス信号に従い、信号の読み出しを行うリード行と、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷をリセットするシャッター行の行アドレスの行選択信号を出力する。
【００３９】
本実施形態では、通常の画素読み出し動作においては、読み出し部７０の垂直走査回路３０による駆動により、シャッタースキャンが行われ、その後、読み出しスキャンが行われる。
【００４０】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、本実施形態における通常の画素読み出し動作時のシャッタースキャンおよび読み出しスキャンの動作タイミングを示す図である。
【００４１】
選択トランジスタＳＥＬ−Ｔｒのオン（導通）、オフ（非導通）を制御する制御信号ＳＥＬは、シャッタースキャン期間ＰＳＨＴにはＬレベルに設定されて選択トランジスタＳＥＬ−Ｔｒが非導通状態に保持され、読み出しスキャン期間ＰＲＤＯにはＨレベルに設定されて選択トランジスタＳＥＬ−Ｔｒが導通状態に保持される。
そして、シャッタースキャン期間ＰＳＨＴには、制御信号ＲＳＴがＨレベルの期間に所定期間制御信号ＴＧ１またはＴＧ２がＨレベルに設定されて、リセットトランジスタＲＳＴ−Ｔｒおよび転送トランジスタＴＧ１−ＴｒまたはＴＧ２−Ｔｒを通じてフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２、およびフローティングディフュージョンＦＤがリセットされる。
【００４２】
読み出しスキャン期間ＰＲＤＯには、制御信号ＲＳＴがＨレベルに設定されてリセットトランジスタＲＳＴ−Ｔｒを通じてフローティングディフュージョンＦＤがリセットされ、このリセット期間ＰＲ後の読み出し期間ＰＲＤ１にリセット状態の信号が読み出される。
読み出し期間ＰＲＤ１後に、所定期間、制御信号ＴＧ１またはＴＧ２がＨレベルに設定されて転送トランジスタＴＧ１−ＴｒまたはＴＧ２−Ｔｒを通じてフローティングディフュージョンＦＤにフォトダイオーＰＤ１またはＰＤ２の蓄積電荷が転送され、この転送期間ＰＴ後の読み出し期間ＰＲＤ２に蓄積された電子（電荷）に応じた信号が読み出される。
【００４３】
なお、本第１の実施形態の通常の画素読み出し動作において、蓄積期間（露光期間）ＥＸＰは、一例として図３に示すように、シャッタースキャン期間ＰＳＨＴでフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２およびフローティングディフュージョンＦＤをリセットして制御信号ＴＧ１またはＴＧ２をＬレベルに切り替えてから、読み出しスキャン期間ＰＲＤＯの転送期間ＰＴを終了するために制御信号ＴＧ１またはＴＧ２をＬレベルに切り替えるまでの期間である。
【００４４】
読み出し回路４０は、画素部２０の各列出力に対応して配置された複数の列信号処理回路（図示せず）を含み、複数の列信号処理回路で列並列処理が可能に構成されてもよい。
【００４５】
読み出し回路４０は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ：Correlated Double Sampling）回路やＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ；ＡＤ変換器）、アンプ（ＡＭＰ，増幅器）、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路等を含んで構成可能である。
【００４６】
このように、読み出し回路４０は、たとえば図４（Ａ）に示すように、画素部２０の各列出力の読み出し信号ＶＳＬをデジタル信号に変換するＡＤＣ４１を含んで構成されてもよい。
あるいは、読み出し回路４０は、たとえば図４（Ｂ）に示すように、画素部２０の各列出力の読み出し信号ＶＳＬを増幅するアンプ（ＡＭＰ）４２が配置されてもよい。
また、読み出し回路４０は、たとえば図４（Ｃ）に示すように、画素部２０の各列出力の読み出し信号ＶＳＬをサンプル、ホールドするサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路４３が配置されてもよい。
【００４７】
水平走査回路５０は、読み出し回路４０のＡＤＣ等の複数の列信号処理回路で処理された信号を走査して水平方向に転送し、図示しない信号処理回路に出力する。
【００４８】
タイミング制御回路６０は、画素部２０、垂直走査回路３０、読み出し回路４０、水平走査回路５０等の信号処理に必要なタイミング信号を生成する。
【００４９】
読み出し部７０は、垂直走査回路３０、読み出し回路４０、水平走査回路５０、およびタイミング制御回路６０による画素信号の読み出し処理を制御する。
【００５０】
以上、固体撮像装置１０の各部の構成および機能の概要について説明した。
次に、本第１の実施形態に係る位相差検出機能を有する画素のより具体的な構造（構成）等について詳述する。
【００５１】
図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置における位相差検出機能を有する画素の主要部の構成例を示す簡略平面図である。図５（Ａ）は画素の前面側から見た簡略平面図であり、図５（Ｂ）は画素の裏面側（光が入射する側）の簡略平面図である。
【００５２】
固体撮像装置１０における画素ＰＸＬは、フローティングディフュージョンにおけるクロストークおよびフローティングディフュージョンへの電荷転送ラグを抑止できるように、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、第１の光電変換部として第１のフォトダイオードＰＤ１および第２の光電変換部としての第２のフォトダイオードＰＤ２は、第１方向（ここでは一例として画素部の列方向（水平方向、Ｘ方向））にフローティングディフュージョンを挟んで並列に配置されている。
【００５３】
本第１の実施形態において、第１の光電変換部としての第１のフォトダイオードＰＤ１は、第１方向であるＸ方向に直交する第２方向であるＹ方向に第１の光電変換領域ＯＣＶ１および第２の光電変換領域ＯＣＶ２を含んで形成されている。
第２の光電変換部としての第２のフォトダイオードＰＤ２は、第１方向であるＸ方向に直交する第２方向であるＹ方向に第３の光電変換領域ＯＣＶ３および第４の光電変換領域ＯＣＶ４を含んで形成されている。
そして、レンズ部ＬＮＳは、少なくとも、第１の光電変換領域ＯＣＶ１、第２の光電変換領域ＯＣＶ２、第３の光電変換領域ＯＣＶ３、および第４の光電変換領域ＯＣＶ４に光を入射するように形成されている。
【００５４】
本第１の実施形態の固体撮像装置１０は、一例として裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサとして構成され、裏面側に受光領域を大きくとる必要があることから、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、第１のフォトダイオードＰＤ１と第２のフォトダイオードＰＤ２の分離部（境界部）ＳＥＰのＸ方向における幅ＳＷＦ，ＳＷＢは、裏面側の幅ＳＷＢの方が表面側の幅ＳＷＦより狭く（小さく）なるように形成されている。
第１のフォトダイオードＰＤ１と第２のフォトダイオードＰＤ２の分離部（境界部）ＳＥＰは、たとえばＤＴＩ(Deep Trench Isolation)により形成することが可能である。
あるいは、第１のフォトダイオードＰＤ１と第２のフォトダイオードＰＤ２の分離部（境界部）ＳＥＰは、たとえばｐｎ接合分離部により形成することが可能である。
【００５５】
本第１の実施形態の固体撮像装置１０において、フローティングディフュージョンＦＤは、第１のフォトダイオードＰＤ１と第２のフォトダイオードＰＤ２との間の分離部（境界部）であって、画素中央部ＰＸＣＴに配置されている。
そして、本第１の実施形態において、第１のフォトダイオードＰＤ１および第２のフォトダイオードＰＤ２に光を入射するレンズ部ＬＮＳは、光学中心ＯＣＴが、少なくとも画素の中央部を避けた位置に存するように配置されている。
【００５６】
本第１の実施形態において、レンズ部ＬＮＳは、光を第１のフォトダイオードＰＤ１の第１の光電変換領域ＯＣＶ１および第２のフォトダイオードＰＤ２の第３の光電変換領域ＯＣＶ３に入射する第１のマイクロレンズＭＣＬ１、並びに、光を第１のフォトダイオードＰＤ１の第２の光電変換領域ＯＣＶ２および第２のフォトダイオードＰＤ２の第４の光電変換領域ＯＣＶ４に入射する第２のマイクロレンズＭＣＬ２を含んで構成されている。
【００５７】
第１のマイクロレンズＭＣＬ１は、その第１の光学中心ＯＣＴ１が、第１のフォトダイオードＰＤ１の第１の光電変換領域ＯＣＶ１と第２のフォトダイオードＰＤ２の第３の光電変換領域ＯＣＶ３の第１の境界中央部ＢＣＴ１に位置するように配置されている。
第２のマイクロレンズＭＣＬ２は、その第２の光学中心ＯＣＴ２が、第１のフォトダイオードＰＤ１の第２の光電変換領域ＯＣＶ２と第２のフォトダイオードＰＤ２の第４の光電変換領域ＯＣＶ４の第２の境界中央部ＢＣＴ２に位置するように配置されている。
【００５８】
（埋め込み型のフォトダイオードＰＤ、ＰＤ２の具体的な構成例）
ここで、埋め込み型の第１のフォトダイオードＰＤ１および第２のフォトダイオードＰＤ２の構成例について図６（Ａ）および図６（Ｂ）に関連付けて説明する。
【００５９】
図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置における位相差検出機能を有する画素の主要部の構成例を示す簡略断面図である。図６（Ａ）は図６（Ｂ）に示すように、図６（Ｂ）におけるＸ１−Ｘ２線の簡略断面図である。
なお、ここでは、埋め込み型フォトダイオード（ＰＰＤ）部分を符号２００で表す。
【００６０】
図６（Ａ）の埋め込み型フォトダイオード（ＰＰＤ）部分２００は、光Ｌが照射される第１基板面２１１側（たとえば裏面側）と第１基板面２１１側と対向する側の第２基板面２１２側（前面側）とを有する半導体基板（以下、単に基板という）２１０を有する。
埋め込み型フォトダイオード部分２００は、基板２１０に対して埋め込むように形成された第１導電型（本実施形態ではｎ型）半導体層（本実施形態ではｎ層）２２１ｎを含み、受光した光の光電変換機能および電荷蓄積機能を有する第１のフォトダイオード２２０（ＰＤ１）を有する。
埋め込み型フォトダイオード部分２００は、第２導電型（ｐ型）分離層２３０を挟んで、第１のフォトダイオード２２０（ＰＤ１）と並列となるように、基板２１０に対して埋め込むように形成されたｎ層（第１導電型半導体層）２４１ｎを含み、受光した光の光電変換機能および電荷蓄積機能を有する第２のフォトダイオード２４０（ＰＤ２）を有する。
【００６１】
埋め込み型フォトダイオード部分２００は、第１のフォトダイオード２２０（ＰＤ１）および第２のフォトダイオード２４０（ＰＤ２）の基板２１０の法線に直交する方向における側部（ｎ層の境界部）には第２の導電型（ｐ型）分離層２３１，２３２，２３３が形成されている。そして、分離層２３１，２３２，２３３に裏面側に連続するように、裏面側ＢＤＴＩが形成されている。
図６（Ａ）の例では、第１のフォトダイオード２２０（ＰＤ１）は基板２１０の法線に直交する方向（たとえばＸ方向）における側部（ｎ層の境界部）に形成された第２の導電型（ｐ型）分離層２３１とｐ型分離層２３２の間に形成されている。
第２のフォトダイオード２４０（ＰＤ２）は基板２１０の法線に直交する方向における側部（ｎ層の境界部）に形成されたｐ型分離層２３２とｐ型分離層２３３の間に形成されている。
【００６２】
基板２１０の裏面側２１１には、第１のフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２に光を入射するマイクロレンズＭＣＬ１（ＭＣＬ２）が配置され、基板２１０の裏面側とマイクロレンズＭＣＬ１（ＭＣＬ２）との間にカラーフィルタ（ＧまたはＲまたはＢ）ＦＬＴが配置されている。
【００６３】
上記したように、隣接して２つ設けられた光電変換部としての第１のフォトダイオードＰＤ１および第２のフォトダイオードＰＤ２は、第１のマイクロレンズＭＣＬ１および第２のマイクロレンズＭＣＬ２によって、図示しない撮影レンズの射出瞳と略結像関係（すなわち、略共役）となる位置に配置されている。
したがって、撮影レンズの射出瞳と第１のマイクロレンズＭＣＬ１および第２のマイクロレンズＭＣＬ２との間の距離はマイクロレンズの大きさに対して十分に長いことから、２つの光電変換部としての第１のフォトダイオードＰＤ１および第２のフォトダイオードＰＤ２は、第１のマイクロレンズＭＣＬ１および第２のマイクロレンズＭＣＬ２の略焦点面に配置されていることになる。
【００６４】
以上述べた関係から、各画素ＰＸＬにおいて、２つのうち一方の光電変換部としての第１のフォトダイオードＰＤ１は、撮影レンズの射出瞳の一部の領域であって射出瞳の中心から所定方向へ偏心した領域からの光束を選択的に受光して光電変換することになる。
また、各画素ＰＸＬにおいて、２つのうち他方の光電変換部としての第２のフォトダイオードＰＤ２は、撮影レンズの射出瞳の一部の領域であって射出瞳の中心から反対方向へ偏心した領域からの光束を選択的に受光して光電変換することになる。
【００６５】
固体撮像装置１０では、焦点検出時には、各画素ＰＸＬの第１のフォトダイオードＰＤ１で光電変換された信号電荷および第２のフォトダイオードＰＤ２で光電変換された信号電荷が、異なるタイミングでフローティングディフュージョンＦＤに転送されて、それぞれ個別に読み出される。
【００６６】
（第１のフォトダイオードＰＤ１の個別読み出し動作）
焦点検出時、以下のように、第１のフォトダイオードＰＤ１の個別読み出し動作が行われる。
読み出しスキャン期間ＰＲＤＯにおいては、画素アレイの中のある一行を選択するために、その選択された行の各画素ＰＸＬに接続された制御信号ＳＥＬがＨレベルに設定されて画素ＰＸＬの選択トランジスタＳＥＬ−Ｔｒが導通状態となる。
この選択状態において、リセット期間ＰＲにリセットトランジスタＲＳＴ−Ｔｒが、制御信号ＲＳＴがＨレベルの期間に選択されて導通状態となり、フローティングディフュージョンＦＤが電源線ＶＤＤの電位にリセットされる。
フローティングディフュージョンＦＤをリセット後、制御信号ＲＳＴがＬレベルに切り替えられてリセットトランジスタＲＳＴ−Ｔｒが非導通状態となり、リセット期間ＰＲが終了する。
このリセット期間ＰＲが経過した後、リセットトランジスタＲＳＴ−Ｔｒが非導通状態となり、転送期間ＰＴが開始されるまでの期間が、リセット状態時の画素信号を読み出す第１読み出し期間ＰＲＤ１１となる。
【００６７】
第１読み出し期間ＰＲＤ１１が開始された後の所定の時刻に、読み出し部７０により、フローティングディフュージョンＦＤの容量（電荷量）に応じた変換利得で画素信号の読み出しを行う第１の読み出しＰＤＣＧ１１が行われる。
このとき、各画素ＰＸＬにおいては、ソースフォロワトランジスタＳＦ−Ｔｒにより、フローティングディフュージョンＦＤの電荷が電荷量（電位）に応じた利得をもって電圧信号に変換され、列出力の読み出し信号ＶＳＬ（ＰＤＣＧ１１）として垂直信号線ＬＳＧＮに出力され、読み出し回路４０に供給されて、たとえば保持される。
【００６８】
ここで、第１読み出し期間ＰＲＤ１１が終了し、転送期間ＰＴ１１となる。
転送期間ＰＴ１１に転送トランジスタＴＧ１−Ｔｒが、制御信号ＴＧ１がＨレベルの期間に選択されて導通状態となり、所定の期間に、第１のフォトダイオードＰＤ１で光電変換され蓄積された電荷（電子）がフローティングディフュージョンＦＤに転送される。
この転送期間ＰＴ１１が経過した後（転送トランジスタＴＧ１−Ｔｒが非導通状態）、第１のフォトダイオードＰＤ１が光電変換して蓄積した電荷に応じた画素信号を読み出す第２読み出し期間ＰＲＤ１２となる。
【００６９】
第２読み出し期間ＰＲＤ１２が開始された後の所定に、読み出し部７０により、フローティングディフュージョンＦＤの容量（電荷量）に応じた変換利得で画素信号の読み出しを行う第２の読み出しＰＤＣＧ１２が行われる。
このとき、各画素ＰＸＬにおいては、ソースフォロワトランジスタＳＦ−Ｔｒにより、フローティングディフュージョンＦＤの電荷が電荷量（電位）に応じた利得をもって電圧信号に変換され、列出力の読み出し信号ＶＳＬ（ＰＤＣＧ１２）として垂直信号線ＬＳＧＮに出力され、読み出し回路４０に供給されて、たとえば保持される。
【００７０】
そして、たとえば読み出し部７０の一部を構成する読み出し回路４０において、第２の読み出しＰＤＣＧ１２の読み出し信号ＶＳＬ（ＰＤＣＧ１２）と第１の読み出しＰＤＣＧ１１の読み出し信号ＶＳＬ（ＰＤＣＧ１１）との差分｛ＶＳＬ（ＰＤＣＧ１２）−ＶＳＬ（ＰＤＣＧ１１）｝がとられてＣＤＳ処理が行われる。
【００７１】
（第２のフォトダイオードＰＤ２の個別読み出し動作）
同様に、焦点検出時、以下のように、第２のフォトダイオードＰＤ２の個別読み出し動作が行われる。
読み出しスキャン期間ＰＲＤＯにおいては、画素アレイの中のある一行を選択するために、その選択された行の各画素ＰＸＬに接続された制御信号ＳＥＬがＨレベルに設定されて画素ＰＸＬの選択トランジスタＳＥＬ−Ｔｒが導通状態となる。
この選択状態において、リセット期間ＰＲにリセットトランジスタＲＳＴ−Ｔｒが、制御信号ＲＳＴがＨレベルの期間に選択されて導通状態となり、フローティングディフュージョンＦＤが電源線ＶＤＤの電位にリセットされる。
フローティングディフュージョンＦＤをリセット後、制御信号ＲＳＴがＬレベルに切り替えられてリセットトランジスタＲＳＴ−Ｔｒが非導通状態となり、リセット期間ＰＲが終了する。
このリセット期間ＰＲが経過した後、リセットトランジスタＲＳＴ−Ｔｒが非導通状態となり、転送期間ＰＴが開始されるまでの期間が、リセット状態時の画素信号を読み出す第１読み出し期間ＰＲＤ２１となる。
【００７２】
第１読み出し期間ＰＲＤ２１が開始された後の所定の時刻に、読み出し部７０により、フローティングディフュージョンＦＤの容量（電荷量）に応じた変換利得で画素信号の読み出しを行う第１の読み出しＰＤＣＧ２１が行われる。
このとき、各画素ＰＸＬにおいては、ソースフォロワトランジスタＳＦ−Ｔｒにより、フローティングディフュージョンＦＤの電荷が電荷量（電位）に応じた利得をもって電圧信号に変換され、列出力の読み出し信号ＶＳＬ（ＰＤＣＧ２１）として垂直信号線ＬＳＧＮに出力され、読み出し回路４０に供給されて、たとえば保持される。
【００７３】
ここで、第１読み出し期間ＰＲＤ２１が終了し、転送期間ＰＴ２１となる。
転送期間ＰＴ２１に転送トランジスタＴＧ２−Ｔｒが、制御信号ＴＧ２がＨレベルの期間に選択されて導通状態となり、所定の期間に、第２のフォトダイオードＰＤ２で光電変換され蓄積された電荷（電子）がフローティングディフュージョンＦＤに転送される。
この転送期間ＰＴ２１が経過した後（転送トランジスタＴＧ２−Ｔｒが非導通状態）、第２のフォトダイオードＰＤ２が光電変換して蓄積した電荷に応じた画素信号を読み出す第２読み出し期間ＰＲＤ２２となる。
【００７４】
第２読み出し期間ＰＲＤ２２が開始された後の所定に、読み出し部７０により、フローティングディフュージョンＦＤの容量（電荷量）に応じた変換利得で画素信号の読み出しを行う第２の読み出しＰＤＣＧ２２が行われる。
このとき、各画素ＰＸＬにおいては、ソースフォロワトランジスタＳＦ−Ｔｒにより、フローティングディフュージョンＦＤの電荷が電荷量（電位）に応じた利得をもって電圧信号に変換され、列出力の読み出し信号ＶＳＬ（ＰＤＣＧ２２）として垂直信号線ＬＳＧＮに出力され、読み出し回路４０に供給されて、たとえば保持される。
【００７５】
そして、たとえば読み出し部７０の一部を構成する読み出し回路４０において、第２の読み出しＰＤＣＧ２２の読み出し信号ＶＳＬ（ＰＤＣＧ２２）と第１の読み出しＰＤＣＧ２１の読み出し信号ＶＳＬ（ＰＤＣＧ２１）との差分｛ＶＳＬ（ＰＤＣＧ２２）−ＶＳＬ（ＰＤＣＧ２１）｝がとられてＣＤＳ処理が行われる。
【００７６】
そして、瞳分割位相差方式の原理に従って、それらの信号に基づいて、撮影レンズの焦点調節状態が検出される。
【００７７】
また、撮影レンズの合焦後等において画像を撮像する場合は、各画素ＰＸＬの第１のフォトダイオードＰＤ１および第２のフォトダイオードＰＤ２の両部分からの信号電荷が同じタイミング（転送トランジスタＴＧ１−Ｔｒ，ＴＧ２−Ｔｒが同時並列的に導通状態）で同じフローティングディフュージョンＦＤに転送されて、両信号が画素内で加算されて読み出される。
したがって、撮像時に、２分割された光電変換部を有する画素が、画素欠陥と同様の状態を引き起こしてしまうことがないため、画質向上を図ることができる。
【００７８】
以上説明したように、本第１の実施形態によれば、固体撮像装置１０における画素ＰＸＬは、第１の光電変換部として第１のフォトダイオードＰＤ１および第２の光電変換部としての第２のフォトダイオードＰＤ２が、第１方向（ここでは一例として画素部の列方向（水平方向、Ｘ方向））にフローティングディフュージョンＦＤを挟んで並列に配置されている。
本第１の実施形態の固体撮像装置１０において、フローティングディフュージョンＦＤは、第１のフォトダイオードＰＤ１と第２のフォトダイオードＰＤ２との間の分離部（境界部）であって、画素中央部ＰＸＣＴに配置され、第１のフォトダイオードＰＤ１および第２のフォトダイオードＰＤ２に光を入射するレンズ部ＬＮＳは、光学中心ＯＣＴが、少なくとも画素の中央部を避けた位置に存するように配置されている。
【００７９】
さらに、本第１の実施形態において、レンズ部ＬＮＳは、光を第１のフォトダイオードＰＤ１の第１の光電変換領域ＯＣＶ１および第２のフォトダイオードＰＤ２の第３の光電変換領域ＯＣＶ３に入射する第１のマイクロレンズＭＣＬ１、並びに、光を第１のフォトダイオードＰＤ１の第２の光電変換領域ＯＣＶ２および第２のフォトダイオードＰＤ２の第４の光電変換領域ＯＣＶ４に入射する第２のマイクロレンズＭＣＬ２を含んで構成されている。
そして、第１のマイクロレンズＭＣＬ１は、その第１の光学中心ＯＣＴ１が、第１のフォトダイオードＰＤ１の第１の光電変換領域ＯＣＶ１と第２のフォトダイオードＰＤ２の第３の光電変換領域ＯＣＶ３の第１の境界中央部ＢＣＴ１に位置するように配置されている。
第２のマイクロレンズＭＣＬ２は、その第２の光学中心ＯＣＴ２が、第１のフォトダイオードＰＤ１の記第２の光電変換領域ＯＣＶ２と第２のフォトダイオードＰＤ２の第４の光電変換領域ＯＣＶ４の第２の境界中央部ＢＣＴ２に位置するように配置されている。
【００８０】
これにより、本第１の実施形態によれば、受光感度がない画素中央部のフローティングディフュージョンＦＤの配置領域に入射光量が集中することを防止でき、光、特に赤色光がフローティングディフュージョンＦＤに直接入射することを抑止することができ、フローティングディフュージョンＦＤにおいてクロストークが生じることを防止することが可能となる。
また、本第１の実施形態によれば、クロストークの問題は解消されるとともに、光電変換部の各領域からフローティングディフュージョンＦＤへの電荷転送にラグ（Ｌａｇ）が生じることを防止することが可能となる。
【００８１】
すなわち、本第１の実施形態によれば、フローティングディフュージョンにおけるクロストークおよびフローティングディフュージョンへの電荷転送ラグを抑止することができる。その結果、精度の高い位相差情報を取得することが可能となり、ひいては画質を向上させることができる。
【００８２】
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置における位相差検出機能を有する画素の主要部の構成例を示す簡略平面図である。図７は画素の裏面側（光が入射する側）の簡略平面図である。
【００８３】
本第２の実施形態の画素ＰＸＬＡが、第１の実施形態の画素ＰＸＬと異なる点は次の通りである。
【００８４】
第１の実施形態の画素ＰＸＬでは、第１のマイクロレンズＭＣＬ１および第２のマイクロレンズＭＣＬ２は、第１のフォトダイオードＰＤ１および第２のフォトダイオードＰＤ２上に跨るように配置されている。
すなわち、第１のマイクロレンズＭＣＬ１は、光を第１のフォトダイオードＰＤ１の第１の光電変換領域ＯＣＶ１および第２のフォトダイオードＰＤ２の第３の光電変換領域ＯＣＶ３に入射し、第２のマイクロレンズＭＣＬ２は、光を第１のフォトダイオードＰＤ１の第２の光電変換領域ＯＣＶ２および第２のフォトダイオードＰＤ２の第４の光電変換領域ＯＣＶ４に入射するように配置されている。
【００８５】
これに対して、第２の実施形態の画素ＰＸＬＡでは、第１のマイクロレンズＭＣＬ１Ａは第１のフォトダイオードＰＤ１上に配置され、第２のマイクロレンズＭＣＬ２Ａは第２のフォトダイオードＰＤ２上に配置されている。
第１のマイクロレンズＭＣＬ１Ａは、光を第１のフォトダイオードＰＤ１の第１の光電変換領域ＯＣＶ１および第１のフォトダイオードＰＤ１の第２の光電変換領域ＯＣＶ２に入射するように配置されている。
第２のマイクロレンズＭＣＬ２Ａは、光を第２のフォトダイオードＰＤ２の第３の光電変換領域ＯＣＶ３および第２のフォトダイオードＰＤ２の第４の光電変換領域ＯＣＶ４に入射するように配置されている。
そして、第１のマイクロレンズＭＣＬ１Ａは、第１の光学中心ＯＣＴ１Ａが、第１のフォトダイオードＰＤ１の第１の光電変換領域ＯＣＶ１および第１のフォトダイオードＰＤ１の第２の光電変換領域ＯＣＶ２の第１の境界中央部ＢＣＴ１Ａに位置するように配置されている。
第２のマイクロレンズＭＣＬ２Ａは、第２の光学中心ＯＣＴ２Ａが、第２のフォトダイオードＰＤ２の第３の光電変換領域ＯＣＶ３および第２のフォトダイオードＰＤ２の第４の光電変換領域ＯＣＶ４の第２の境界中央部ＢＣＴ２Ａに位置するように配置されている。
【００８６】
その他の構成は上述した第１の実施形態と同様であり、本第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８７】
（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置における位相差検出機能を有する画素の主要部の構成例を示す簡略平面図である。図８は画素の裏面側（光が入射する側）の簡略平面図である。
【００８８】
本第３の実施形態の画素ＰＸＬＢが、第１および第２の実施形態の画素ＰＸＬ，ＰＸＬＡと異なる点は次の通りである。
【００８９】
本第３の実施形態においては、画素毎に２つのマイクロレンズを用いる代わりに、４つのマイクロレンズＭＣＬ１Ｂ、ＭＣＬ２Ｂ、ＭＣＬ３Ｂ、ＭＣＬ４Ｂを用いていることにある。
【００９０】
本第３の実施形態において、第１のマイクロレンズＭＣＬ１Ｂは、光を第１のフォトダイオードＰＤ１の第１の光電変換領域ＯＣＶ１に入射する。
第２のマイクロレンズＭＣＬ２Ｂは、光を第１のフォトダイオードＰＤ１の第２の光電変換領域ＯＣＶ２に入射する。
第３のマイクロレンズＭＣＬ３Ｂは、光を第２のフォトダイオードＰＤ２の第３の光電変換領域ＯＣＶ３に入射する。
第４のマイクロレンズＭＣＬ４Ｂは、光を第２のフォトダイオードＰＤ２の第４の光電変換領域ＯＣＶ４に入射する。
【００９１】
そして、本第３の実施形態において、第１のマイクロレンズＭＣＬ１Ｂは、第１の光学中心ＯＣＴ１Ｂが、第１のフォトダイオードＰＤ１の第１の光電変換領域ＯＣＶ１の第１の領域中央部ＲＣＴ１に位置するように配置されている。
第２のマイクロレンズＭＣＬ２Ｂは、第２の光学中心ＯＣＴ２Ｂが、第１のフォトダイオードＰＤ１の第２の光電変換領域ＯＣＶ２の第２の領域中央部ＲＣＴ２に位置するように配置されている。
第３のマイクロレンズＭＣＬ３Ｂは、第３の光学中心ＯＣＴ３Ｂが、第２のフォトダイオードＰＤ２の第３の光電変換領域ＯＣＶ３の第３の領域中央部ＲＣＴ３に位置するように配置されている。
第４のマイクロレンズＭＣＬ４Ｂは、第４の光学中心ＯＣＴ４Ｂが、第２のフォトダイオードＰＤ２の第４の光電変換領域ＯＣＶ４の第４の領域中央部ＲＣＴ４に位置するように配置されている。
【００９２】
その他の構成は上述した第１および第２の実施形態と同様であり、本第３の実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができることはもとより、フローティングディフュージョンＦＤにおいてクロストークが生じることをさらに確実に防止することが可能となる。
【００９３】
（第４の実施形態）
図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置における位相差検出機能を有する画素の主要部の構成例を示す簡略平面図である。図９（Ａ）および図９（Ｂ）は画素の裏面側（光が入射する側）の簡略平面図である。
【００９４】
本第４の実施形態の画素ＰＸＬＣ，ＰＸＬＤが、第１の実施形態の画素ＰＸＬと異なる点は次の通りである。
【００９５】
本第４の実施形態の画素ＰＸＬＣ，ＰＸＬＤにおいては、第１のマイクロレンズＭＣＬ１Ｃ，ＭＣＬ１Ｄの光学中心と第２のマイクロレンズＭＣＬ２Ｃ，ＭＣＬ２Ｄの光学中心が所定方向にシフトされている。
【００９６】
図９（Ａ）の例において、第１のマイクロレンズＭＣＬ１Ｃは、第１の光学中心ＯＣＴ１Ｃが、第１のフォトダイオードＰＤ１の第１の光電変換領域ＯＣＶ１と第２のフォトダイオードＰＤ２の第３の光電変換領域ＯＣＶ３の第１の境界中央部ＢＣＴ１から第１方向であるＸ方向の順方向Ｘ１（または逆方向Ｘ２）にシフトした位置に存するように配置されている。
そして、第２のマイクロレンズＭＣＬ２Ｃは、第２の光学中心ＯＣＴ２Ｃが、第１のフォトダイオードＰＤ１の第２の光電変換領域ＯＣＶ２と第２のフォトダイオードＰＤ２の第４の光電変換領域ＯＣＶ４の第２の境界中央部ＢＣＴ２から第１方向であるＸ方向の逆方向Ｘ２（または順方向Ｘ１）にシフトした位置に存するように配置されている。
【００９７】
図９（Ｂ）の例において、第１のマイクロレンズＭＣＬ１Ｄは、第１の光学中心ＯＣＴ１Ｄが、第１のフォトダイオードＰＤ１の第１の光電変換領域ＯＣＶ１と第２のフォトダイオードＰＤ２の第３の光電変換領域ＯＣＶ３の第１の境界中央部ＢＣＴ１から第２方向であるＹ方向の順方向Ｙ１（または逆方向Ｙ２）にシフトした位置に存するように配置されている。
そして、第２のマイクロレンズＭＣＬ２Ｄは、第２の光学中心ＯＣＴ２Ｄが、第１のフォトダイオードＰＤ１の第２の光電変換領域ＯＣＶ２と第２のフォトダイオードＰＤ２の第４の光電変換領域ＯＣＶ４の第２の境界中央部ＢＣＴ２から第２方向であるＹ方向の逆方向Ｙ２（または順方向Ｙ１）にシフトした位置に存するように配置されている。
【００９８】
以上述べた関係から、各画素ＰＸＬＣ，ＰＸＬＤにおいて、２つのうち一方の光電変換部としての第１のフォトダイオードＰＤ１は、撮影レンズの射出瞳の一部の領域であって射出瞳の中心から所定方向へ偏心した領域からの光束を選択的に、かつ、効率良く受光して光電変換することになる。
また、各画素ＰＸＬＣ，ＰＸＬＤにおいて、２つのうち他方の光電変換部としての第２のフォトダイオードＰＤ２は、撮影レンズの射出瞳の一部の領域であって射出瞳の中心から反対方向へ偏心した領域からの光束を選択的に、かつ、効率良く受光して光電変換することになる。
【００９９】
その他の構成は上述した第１の実施形態と同様であり、本第４の実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができることはもとより、フローティングディフュージョンＦＤにおけるクロストークおよびフローティングディフュージョンへの電荷転送ラグが生じることをさらに確実に防止することが可能となり、精度の高い位相差情報を取得することが可能となり、ひいては画質を向上させることができる。
【０１００】
（第５の実施形態）
図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は、本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置における位相差検出機能を有する画素の主要部の構成例を示す簡略平面図である。図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は画素の裏面側（光が入射する側）の簡略平面図である。
【０１０１】
本第５の実施形態の画素ＰＸＬＥ，ＰＸＬＦが、第２の実施形態の画素ＰＸＬＡと異なる点は次の通りである。
【０１０２】
本第５の実施形態の画素ＰＸＬＥ，ＰＸＬＦにおいては、第１のマイクロレンズＭＣＬ１Ｅ，ＭＣＬ１Ｆの光学中心と第２のマイクロレンズＭＣＬ２Ｅ，ＭＣＬ２Ｆの光学中心が所定方向にシフトされている。
【０１０３】
図１０（Ａ）の例において、第１のマイクロレンズＭＣＬ１Ｅは、第１の光学中心ＯＣＴ１Ｅが、第１のフォトダイオードＰＤ１の第１の光電変換領域ＯＣＶ１と第１のフォトダイオードＰＤ１の第２の光電変換領域ＯＣＶ２の第１の境界中央部ＲＣＴ１から第１方向であるＸ方向の順方向Ｘ１（または逆方向Ｘ２）にシフトした位置に存するように配置されている。
そして、第２のマイクロレンズＭＣＬ２Ｅは、第２の光学中心ＯＣＴ２Ｅが、第２のフォトダイオードＰＤ２の第３の光電変換領域ＯＣＶ３と第２のフォトダイオードＰＤ２の第４の光電変換領域ＯＣＶ４の第２の境界中央部ＲＣＴ２から第１方向であるＸ方向の逆方向Ｘ２（または順方向Ｘ１）にシフトした位置に存するように配置されている。
【０１０４】
図１０（Ｂ）の例においては、第１のマイクロレンズＭＣＬ１Ｆは、第１の光学中心ＯＣＴ１Ｆが、第１のフォトダイオードＰＤ１の第１の光電変換領域ＯＣＶ１と第１のフォトダイオードＰＤ１の第２の光電変換領域ＯＣＶ２の第１の境界中央部ＲＣＴ１から第２方向であるＹ方向の順方向Ｙ１（または逆方向Ｙ２）にシフトした位置に存するように配置されている。
そして、第２のマイクロレンズＭＣＬ２Ｆは、第２の光学中心ＯＣＴ２Ｆが、第２のフォトダイオードＰＤ２の第３の光電変換領域ＯＣＶ３と第２のフォトダイオードＰＤ２の第４の光電変換領域ＯＣＶ４の第２の境界中央部ＲＣＴ２から第２方向であるＹ方向の逆方向Ｙ２（または順方向Ｙ１）にシフトした位置に存するように配置されている。
【０１０５】
以上述べた関係から、各画素ＰＸＬＥ，ＰＸＬＦにおいて、２つのうち一方の光電変換部としての第１のフォトダイオードＰＤ１は、撮影レンズの射出瞳の一部の領域であって射出瞳の中心から所定方向へ偏心した領域からの光束を選択的に、かつ、効率良く受光して光電変換することになる。
また、各画素ＰＸＬＥ，ＰＸＬＦにおいて、２つのうち他方の光電変換部としての第２のフォトダイオードＰＤ２は、撮影レンズの射出瞳の一部の領域であって射出瞳の中心から反対方向へ偏心した領域からの光束を選択的に、かつ、効率良く受光して光電変換することになる。
【０１０６】
その他の構成は上述した第２の実施形態と同様であり、本第５の実施形態によれば、上述した第２の実施形態と同様の効果を得ることができることはもとより、フローティングディフュージョンＦＤにおけるクロストークおよびフローティングディフュージョンへの電荷転送ラグが生じることをさらに確実に防止することが可能となり、精度の高い位相差情報を取得することが可能となり、ひいては画質を向上させることができる。
【０１０７】
（第６の実施形態）
図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、本発明の第６の実施形態に係る固体撮像装置における位相差検出機能を有する画素の主要部の構成例を示す簡略平面図である。図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は画素の裏面側（光が入射する側）の簡略平面図である。
【０１０８】
本第６の実施形態の画素ＰＸＬＧ，ＰＸＬＨが、第３の実施形態の画素ＰＸＬＢと異なる点は次の通りである。
【０１０９】
本第６の実施形態の画素ＰＸＬＧ，ＰＸＬＨにおいては、第１のマイクロレンズＭＣＬ１Ｇ，ＭＣＬ１Ｈの光学中心、第２のマイクロレンズＭＣＬ２Ｇ，ＭＣＬ２Ｈの光学中心、第３のマイクロレンズＭＣＬ３Ｇ，ＭＣＬ３Ｈの光学中心、および第４のマイクロレンズＭＣＬ４Ｇ，ＭＣＬ４Ｈの光学中心が所定方向にシフトされている。
【０１１０】
図１１（Ａ）の例において、第１のマイクロレンズＭＣＬ１Ｇは、第１の光学中心ＯＣＴ１Ｇが、第１のフォトダイオードＰＤ１の第１の光電変換領域ＯＣＶ１の第１の領域中央部ＲＣＴ１から第１方向であるＸ方向の順方向Ｘ１（または逆方向Ｘ２）にシフトした位置に存するように配置されている。
第２のマイクロレンズＭＣＬ２Ｇは、第２の光学中ＯＣＴ２Ｇが、第１のフォトダイオードＰＤ１の第２の光電変換領域ＯＣＶ２の第２の領域中央部ＲＣＴ２から第１方向であるＸ方向の順方向Ｘ１（または逆方向Ｘ２）にシフトした位置に存するように配置されている。
第３のマイクロレンズＭＣＬ３Ｇは、第３の光学中心ＯＣＴ３Ｇが、第２のフォトダイオードＰＤ２の第３の光電変換領域ＯＣＶ３の第３の領域中央部ＲＣＴ３から第１方向であるＸ方向の逆方向Ｘ２（または順方向にＸ１）シフトした位置に存するように配置されている。
第４のマイクロレンズＭＣＬ４Ｇは、第４の光学中心ＯＣＴ４Ｇが、第２のフォトダイオードＰＤ２の第４の光電変換領域ＯＣＶ４の第４の領域中央部ＲＣＴ４から第１方向であるＸ方向の逆方向Ｘ２（または順方向Ｘ１）にシフトした位置に存するように配置されている。
【０１１１】
図１１（Ａ）の例において、第１のマイクロレンズＭＣＬ１Ｈは、第１の光学中心ＯＣＴ１Ｈが、第１のフォトダイオードＰＤ１の第１の光電変換領域ＯＣＶ１の第１の領域中央部ＲＣＴ１から第２方向のであるＹ方向の順方向Ｙ１（または逆方向Ｙ２）にシフトした位置に存するように配置されている。
第２のマイクロレンズＭＣＬ２Ｈは、第２の光学中心ＯＣＴ１Ｈが、第１のフォトダイオードＰＤ１の第２の光電変換領域ＯＣＶ２の第２の領域中央部ＲＣＴ２から第２方向であるＹ方向の順方向Ｙ１（または逆方向Ｙ２）にシフトした位置に存するように配置されている。
第３のマイクロレンズＭＣＬ３Ｈは、第３の光学中心ＯＣＴ３Ｈが、第２のフォトダイオードＰＤ２の第３の光電変換領域ＯＣＶ３の第３の領域中央部ＲＣＴ３から第２方向であるＹ方向の逆方向Ｙ２（または順方向Ｙ１）にシフトした位置に存するように配置されている。
第４のマイクロレンズＭＣＬ４Ｈは、第４の光学中心ＯＣＴ４Ｈが、第２のフォトダイオードＰＤ２の第４の光電変換領域ＯＣＶ４の第４の領域中央部ＲＣＴ４から第２方向であるＹ方向の逆方向Ｙ２（または順方向Ｙ１）にシフトした位置に存するように配置されている。
【０１１２】
以上述べた関係から、各画素ＰＸＬＧ，ＰＸＬＨにおいて、２つのうち一方の光電変換部としての第１のフォトダイオードＰＤ１は、撮影レンズの射出瞳の一部の領域であって射出瞳の中心から所定方向へ偏心した領域からの光束を選択的に、かつ、効率良く受光して光電変換することになる。
また、各画素ＰＸＬＧ，ＰＸＬＨにおいて、２つのうち他方の光電変換部としての第２のフォトダイオードＰＤ２は、撮影レンズの射出瞳の一部の領域であって射出瞳の中心から反対方向へ偏心した領域からの光束を選択的に、かつ、効率良く受光して光電変換することになる。
【０１１３】
その他の構成は上述した第３の実施形態と同様であり、本第６の実施形態によれば、上述した第３の実施形態と同様の効果を得ることができることはもとより、フローティングディフュージョンＦＤにおけるクロストークおよびフローティングディフュージョンへの電荷転送ラグが生じることをさらに確実に防止することが可能となり、精度の高い位相差情報を取得することが可能となり、ひいては画質を向上させることができる。
【０１１４】
（第７の実施形態）
図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）は、本発明の第７の実施形態に係る固撮像装置における位相差検出機能を有する画素が配列される画素部の構成例を説明するための簡略平面図である。図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）は画素の表面側（光が入射しない側）の簡略平面図である。
【０１１５】
本第７の実施形態においては、画素部２０に行列状に配列される複数の画素ＰＸＬに図１２（Ａ）に示す水平画素Ｈ−ＰＸＬ、図１２（Ｂ）に示す垂直画素Ｖ−ＰＸＬ、図１２（Ｃ）、（Ｄ）に示す第１の斜め画素Ｄ１−ＰＸＬ、第２の斜め画素Ｄ２−ＰＸＬを含ませること（混在させること）が可能に構成される。
【０１１６】
水平画素Ｈ−ＰＸＬは、第１のフォトダイオードＰＤ１と第２のフォトダイオードＰＤ２が列方向であるＸ方向に並列になるように配置されている。
垂直画素Ｖ−ＰＸＬは、第１のフォトダイオードＰＤ１と第２のフォトダイオードＰＤ２が行方向であるＹ方向に並列になるように配置されている。
第１の斜め画素Ｄ１−ＰＸＬ、第２の斜め画素Ｄ２−ＰＸＬは、第１のフォトダイオードＰＤ１と第２のフォトダイオードＰＤ２が列方向（Ｘ方向）および行方向（Ｙ方向）に対して所定角度を持つ斜め方向に並列になるように配置されている。
【０１１７】
より具体的には、第１の斜め画素Ｄ１−ＰＸＬは、図１２（Ｃ）に示すように、第１のフォトダイオードＰＤ１と第２のフォトダイオードＰＤ２が列方向および行方向の間で列方向から時計回りＣＷに所定角度、たとえば４５度を持つ第１の斜め方向Ｄ１に直交する方向に並列になるように配置されている。
第２の斜め画素Ｄ２−ＰＸＬは、第１のフォトダイオードＰＤ１と第２のフォトダイオードＰＤ２が行方向および列方向の間で行方向から時計回りＣＷに所定角度、たとえば４５度を持つ第２の斜め方向Ｄ２に直交する方向に並列になるように配置されている。
第１の斜め画素Ｄ１−ＰＸＬおよび第２の斜め画素Ｄ２−ＰＸＬは、いずれか一方、または両方が配置可能である。
【０１１８】
本第７の実施形態によれば、たとえばオートフォーカス（ＡＦ）の位相差情報を得るための位相差検出系として採用でき、水平（左右）、垂直（上下）方向および斜め方向の位相差情報が取得可能となり、被写体の形状等に依存することなく位相差情報を取得可能な撮像装置を提供することが可能となる。
【０１１９】
以上説明した固体撮像装置１０，１０Ａ〜１０Ｈは、デジタルカメラやビデオカメラ、携帯端末、あるいは監視用カメラ、医療用内視鏡用カメラなどの電子機器に、撮像デバイスとして適用することができる。
【０１２０】
図１３は、本発明の実施形態に係る固体撮像装置が適用されるカメラシステムを搭載した電子機器の構成の一例を示す図である。
【０１２１】
本電子機器１００は、図１３に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置１０が適用可能なＣＭＯＳイメージセンサ１１０を有する。
さらに、電子機器１００は、このＣＭＯＳイメージセンサ１１０の画素領域に入射光を導く（被写体像を結像する）光学系（レンズ等）１２０を有する。
電子機器１００は、ＣＭＯＳイメージセンサ１１０の出力信号を処理する信号処理回路(ＰＲＣ)１３０を有する。
【０１２２】
信号処理回路１３０は、ＣＭＯＳイメージセンサ１１０の出力信号に対して所定の信号処理を施す。
信号処理回路１３０で処理された画像信号は、液晶ディスプレイ等からなるモニタに動画として映し出し、あるいはプリンタに出力することも可能であり、またメモリカード等の記録媒体に直接記録する等、種々の態様が可能である。
【０１２３】
上述したように、ＣＭＯＳイメージセンサ１１０として、前述した固体撮像装置１０，１０Ａ〜１０Ｈを搭載することで、高性能、小型、低コストのカメラシステムを提供することが可能となる。
そして、カメラの設置の要件に実装サイズ、接続可能ケーブル本数、ケーブル長さ、設置高さなどの制約がある用途に使われる、たとえば、監視用カメラ、医療用内視鏡用カメラなどの電子機器を実現することができる。
【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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【国際調査報告】
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