(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向が第１の方向であるフォトダイオードが複数、前記長手方向が、互いに平行になるように、第２の方向に配列された第１のラインセンサ部と、長手方向が前記第２の方向であるフォトダイオードが複数、前記長手方向が、互いに平行になるように、前記第１の方向に配列された第２のラインセンサ部と、長手方向が第３の方向であるフォトダイオードが複数、前記長手方向が、互いに平行になるように、第４の方向に配列された第３のラインセンサ部と、を有する光電変換装置であって、
前記第２の方向は前記第１の方向に直交し、前記第３の方向は前記第１の方向および前記第２の方向に対して斜めであり、前記第４の方向は前記第３の方向に直交し、
前記第１のラインセンサ部、前記第２のラインセンサ部、及び前記第３のラインセンサ部が有する全てのトランジスタのそれぞれにおいて、ソースとドレインが、前記第１の方向または第２の方向に沿って並ぶことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記第１のラインセンサ部が有するトランジスタのソースとドレインが並ぶ方向は、前記第２のラインセンサ部が有するトランジスタのソースとドレインが並ぶ方向と異な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１のラインセンサ部が有するトランジスタのソースとドレインと、前記第２のラインセンサ部が有するトランジスタのソースとドレインと、の少なくとも一方は、前記第１の方向に並ぶことを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記第３のラインセンサ部は、
前記フォトダイオードで生成した電荷に基づく信号を出力する出力部と、
出力線への出力を選択するための選択部と、
前記フォトダイオードと容量部とを接続するスイッチ部と、の少なくともいずれかを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項５】
長手方向が前記第１の方向であるフォトダイオードが複数、前記長手方向が互いに平行になるように、前記第２の方向に配列され、前記第１のラインセンサ部と前記第１の方向に離間して設けられた第４のラインセンサ部と、
長手方向が前記第２の方向であるフォトダイオードが複数、前記長手方向が互いに平行になるように、前記第１の方向に配列され、前記第２のラインセンサ部と前記第２の方向に離間して設けられた第５のラインセンサ部と、
長手方向が前記第３の方向であるフォトダイオードが複数、前記長手方向が互いに平行になるように、前記第４の方向に配列され、前記第３のラインセンサ部と前記第３の方向に離間して設けられた第６のラインセンサ部と、を有すること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
長手方向が前記第４の方向であるフォトダイオードが複数、前記長手方向が互いに平行になるように、前記第３の方向に配列された第７のラインセンサ部と、長手方向が前記第４の方向であるフォトダイオードが複数、前記長手方向が互いに平行になるように、前記第３の方向に配列され、前記第７のラインセンサ部と前記第４の方向に離間して設けられた第８のラインセンサ部と、を有すること
を特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記第１のラインセンサ部および前記第４のラインセンサ部で対をなし、前記第２のラインセンサ部および前記第５のラインセンサ部で対をなし、前記第３のラインセンサ部および前記第６のラインセンサ部で対をなし、前記第７のラインセンサ部および前記第８のラインセンサ部で対をなし、前記対の少なくとも１つを用いて焦点を検出する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】
請求項１〜７のいずれかに記載の光電変換装置と、
行列状に配列された複数の画素を有する撮像素子と、
被写体からの光を前記撮像素子と前記光電変換装置へ選択的に導く光学系と、を備えることを特徴とする撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置、焦点検出装置、および撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置において、焦点検出装置を備えることが知られている。
特許文献１には、撮像用センサの撮像面に対して縦方向、横方向、そして斜め方向に焦点検出領域を備えた、光電変換装置を含む焦点検出装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１０００７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１には、光電変換装置の詳細な構造について十分な検討が為されておらず、精度よく焦点検出を行えないおそれがあった。
本発明は、光電変換装置の、好適な構成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】
【０００５】
本発明に係る一様態は、長手方向が第１の方向であるフォトダイオードが複数、前記長手方向が、互いに平行になるように、第２の方向に配列された第１のラインセンサ部と、長手方向が第２の方向であるフォトダイオードが複数、前記長手方向が互いに平行になるように、前記第１の方向に配列された第２のラインセンサ部と、長手方向が第３の方向であるフォトダイオードが複数、前記長手方向が、互いに平行になるように、第４の方向に配列された第３のラインセンサ部と、を有する光電変換装置であって、前記第２の方向は前記第１の方向に直交し、前記第３の方向は前記第１の方向および前記第２の方向に対して斜めであり、前記第４の方向は前記第３の方向に直交し、前記第１のラインセンサ部、前記第２のラインセンサ部、及び前記第３のラインセンサ部が有する全てのトランジスタのそれぞれにおいて、ソースとドレインが、前記第１の方向または第２の方向に沿って並ぶ光電変換措置に関する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、焦点検出の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１に係る撮像装置の概略構成図である。
【図２】実施例１に係る焦点検出装置の構成を示す概略斜視図である。
【図３】実施例１に係る焦点検出装置の多孔絞りを示す概略平面図である。
【図４】実施例１に係る焦点検出センサを示す概略平面図である。
【図５】実施例１に係る焦点検出センサにおける画素の構成を示す図である。
【図６】実施例２に係る焦点検出センサにおける画素の等価回路図である。
【図７】実施例２に係る焦点検出センサにおける最大値最小値検出部の構成を示す図である。
【図８】実施例２に係る焦点検出センサにおけるＰＢ比較器の構成を示す図である。
【図９】実施例２に係る焦点検出センサにおけるセンサセル部を示す概略平面図である。
【図１０】実施例２に係る焦点検出センサにおけるセンサセル部を示す概略平面および断面図である。
【図１１】実施例２に係る焦点検出センサにおけるセンサセル部を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（実施例１）
本発明に係る実施例を、図面を参照して説明する。
【０００９】
撮像装置１は、図１に示すように、撮像レンズ１０及びカメラ本体を備える。カメラ本体は、図示しないマウント部を介して、撮像レンズ１０が着脱可能なように構成されている。撮像装置１は、例えば、一眼レフカメラである。
【００１０】
撮像レンズ１０は、被写体の像を後述の撮像素子に結ぶための交換型の撮像レンズであり、図示しない焦点調整レンズを含む撮像光学系を備えている。撮像レンズ１０は、後述する制御部８０によって、後述する焦点検出装置１００による焦点検出処理の結果に応じて、焦点調整レンズを介して焦点（状態）が調整される。撮像レンズ１０は、レンズ鏡筒ＬＢによって、光軸ＯＡ方向に移動可能に保持される。なお、撮像レンズ１０は、カメラ本体から外された状態において撮像装置１の構成要素となるわけではないが、焦点検出装置１００による焦点検出を行う際にカメラ本体に装着することが必須となるので、撮像装置１の構成要素として扱う。
【００１１】
カメラ本体は、主ミラー２０、ファインダー光学系３０、サブミラー４０、撮像素子５０、焦点検出装置１００、及び制御部８０を有する。
【００１２】
主ミラー２０は、半透過性を有するハーフミラー又は一部にハーフミラー面を有する可動ミラーで構成される。主ミラー２０は、撮像レンズ１０を通過した光の一部を反射してその反射光を光軸ＯＡ”に沿って後述するファインダー光学系３０に導くと共に、撮像レンズ１０を通過した光の一部を透過してその透過光を光軸ＯＡに沿って後述するサブミラー４０に導く。
【００１３】
ファインダー光学系３０は、撮像する被写体を観察するための光学系である。換言すれば、ファインダー光学系３０は、撮像される被写体の画像と等価な観察用の画像を擬似的にユーザーに提供する。ファインダー光学系３０は、図１に示すように、焦点板３２と、ペンタプリズム３４と、接眼レンズ３６とを有する。
【００１４】
主ミラー２０で反射された撮像レンズ１０からの光は焦点板３２近傍に集光する。焦点板３２は、被写体光を拡散してペンタプリズム３４に射出する。ペンタプリズム３４は、光路変換素子で、焦点板３２で拡散された光を複数面で反射し、接眼レンズ３６に導く。接眼レンズ３６は、焦点板３２上に形成されたファインダー視野を、接眼レンズ３６を通してユーザーが観察可能なように構成されている。
【００１５】
サブミラー４０は、主ミラー２０に対して光軸ＯＡの下流に配置され、主ミラー２０を透過した光（透過光）を反射し、その反射光を光軸ＯＡ’に沿って焦点検出装置１００に導く。光軸ＯＡ’は、サブミラー４０によって光軸ＯＡから偏向された光軸である。サブミラー４０は、撮像光路（光軸ＯＡ）上への挿脱が可能なように構成される。サブミラー４０は、ファインダー観察時に撮像光路（光軸ＯＡ）上の所定の位置に配置され、撮像時に撮像光路（光軸ＯＡ）外に退避する。
【００１６】
撮像素子５０は、複数の画素が規則的に配列された画素配列を有している。典型的には、画素が行列状に配列されている。撮像素子５０は、撮像レンズ１０によって撮像面（画素配列）に形成された被写体の像を画像信号に変換する。撮像素子５０は、例えば、受光した光を画素毎に光電変換し、その受光量に応じた電荷をそれぞれ蓄積して、かかる電荷を読み出すタイプのエリア（２次元）センサで構成される。また、撮像素子５０は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサで構成してもよい。なお、撮像素子５０からの出力信号は、図示しない画像処理回路にて所定の処理が施されて画像データとなり記録用の画像データへ変換される。その後、その記録用の画像データが図示しない半導体メモリ、光ディスク及び磁気テープ等の記録媒体に記録される。
【００１７】
焦点検出装置１００は、位相差方式を利用して、撮像レンズ１０の焦点状態を検出する。換言すれば、焦点検出装置１００は、撮像レンズ１０を通過し、サブミラー４０で反射された光を分割し、分割された光束により形成される複数の像の相対的な位置関係に応じて、撮像レンズ１０の焦点状態を検出する。すなわち、焦点検出装置１００は、複数対の像を形成し、各対の像を光電変換して得られる信号に基づいて、撮像レンズ１０の焦点状態を検出する。
【００１８】
焦点検出装置１００を、さらに詳細に説明する。図２に示すように、焦点検出装置１００は、光軸ＯＡ’に沿って、視野マスク１１０、フィールドレンズ１１１、フィルター１１３、多孔絞り１１４、再結像レンズユニット（２次光学系）１１５、及び焦点検出センサ１１６を順に含む。
【００１９】
視野マスク１１０は、撮像レンズ１０を通過した光束を制限するための矩形の開口１１０ａを中央部に有する。視野マスク１１０は、撮像レンズ１０の予定結像面の近傍に配置される。
【００２０】
フィールドレンズ１１１は、視野マスク１１０に対して光軸ＯＡ’の下流に配置される。フィールドレンズ１１１は、光学作用を持つレンズ部１１１ａを含む。レンズ部１１１ａは、フィールドレンズ１１１における視野マスク１１０の開口１１０ａに対応した部分である。
【００２１】
フィルター１１３は、近赤外光よりも長い波長を有する光を遮断する。フィルター１１３は、可視光に対して収差補正された撮像レンズ１０の焦点を検出する場合に適応し、焦点検出センサ１１６に不要な赤外光が入射することを防止する。
【００２２】
多孔絞り１１４は、薄板で構成され、フィルター１１３に対して光軸ＯＡ’の下流側に隣接して配置される。多孔絞り１１４は開口１１４ａを含み、開口１１４ａは、開口１１４ａｖ１、１１４ａｖ２、１１４ａｈ１、１１４ａｈ２、１１４ａｓ１、１１４ａｓ２、１１４ａｄ１、及び１１４ａｄ２を含む。多孔絞り１１４は、図３に示すように、中央部に、開口１１０ａの長手方向（Ｙ方向）に配列された１対の開口１１４ａｖ１及び１１４ａｖ２と、開口１１０ａの短手方向（Ｘ方向）に配列された１対の開口１１４ａｈ１及び１１４ａｈ２とを有する。更に、多孔絞り１１４は、中央部に、左斜め４５度方向に配列された１対の開口１１４ａｓ１及び１１４ａｓ２と、右斜め４５度方向に配列された１対の開口１１４ａｄ１及び１１４ａｄ２とを有する。
【００２３】
再結像レンズユニット１１５は、第１の焦点検出光学系ＦＤ１及び第２の焦点検出光学系ＦＤ２を含む。第１の焦点検出光学系ＦＤ１は、視野マスク１１０の開口１１０ａにより制限された光束を、開口１１０ａの長手方向（Ｙ方向）及び開口１１０ａの短手方向（Ｘ方向）の少なくとも一方に分割する。第２の焦点検出光学系ＦＤ２は、視野マスク１１０の開口１１０ａにより制限された光束を、光束の光軸に垂直な面内における開口１１０ａの長手方向に対して鋭角（例えば、４５°）をなすように交差する斜め方向に分割する。そして、再結像レンズユニット１１５は、撮像レンズ１０によって結像された予定結像面上の被写体像の再結像（２次像）を、光軸ＯＡ’の下流に配置された焦点検出センサ１１６の複数対の素子配列における各素子配列の上に形成する。各対の素子配列における各素子配列では、後述のように、複数の焦点検出素子が所定の方向に配列されている。再結像レンズユニット１１５は、多孔絞り１１４が有する４対の開口に対応するプリズム部及びレンズ部を有する。
【００２４】
次に、焦点検出装置１００の焦点検出動作を説明する。但し、図３における参照番号の添え字１、及び２は、位相差方式の焦点検出装置において対となる２つの物体像を形成するための各要素を表す。
【００２５】
多孔絞り１１４の開口１１４ａｖ１、１１４ａｖ２、１１４ａｈ１、１１４ａｈ１は、略同一円に内接するように配されている。また、多孔絞り１１４の開口１１４ａｓ１、１１４ａｓ２、１１４ａｄ１、１１４ａｄ２は、前述の内接円と同一中心であって径のより大きな略同一円に内接するように配されている。このように配することにより、開口１１４ａｓ１、１１４ａｓ２、１１４ａｄ１、１１４ａｄ２には、他の開口１１４ａｖ１、１１４ａｖ２、１１４ａｈ１、１１４ａｈ１と比べ、より明るい（Ｆナンバーの小さい）撮像レンズ１０の光束が、到達する。
【００２６】
次に、多孔絞り１１４に対して光軸ＯＡ’の下流に位置する再結像レンズユニット１１５が有するプリズム部及びレンズ部に、視野マスク１１０の開口１１０ａを通過した光束（開口１１０ａにより制限された光束）が導かれる。視野マスク１１０の開口１１０ａは、フィールドレンズ１１１のレンズ部１１１ａ、多孔絞り１１４の開口１１４ａ、再結像レンズユニット１１５のプリズム部１１５１ａ及びレンズ部１１５２ａを有する焦点検出光学系に対して設けられている。
【００２７】
再結像レンズユニット１１５から射出した光束は、光軸ＯＡ’の下流に位置する焦点検出センサ１１６に入射する。焦点検出センサ１１６には、視野マスク１１０の開口１１０ａをそれぞれ物体像（光学像）とした対の２次像が４組（即ち、８個）形成される。
【００２８】
図４（ａ）は、物体像が形成された状態の焦点検出センサ１１６を示す概略平面図である。図４（ａ）において、１１７ａｖ１〜１１７ａｄ２は、撮像レンズ１０の合焦時に視野マスク１１０の開口１１０ａによって形成される光学像である。多孔絞り１１４の対の開口（図３の添え字１、２の各々）と再結像レンズユニット１１５の対のプリズム部及びレンズ部との作用によって、視野マスク１１０の１つの開口に対応する光学像は、それぞれ２個ずつ形成される。
【００２９】
第１の焦点検出光学系ＦＤ１により開口１１ａの長手方向（Ｙ方向）に分割された１対の光束は、１対の光学像１１７ａｖ１及び１１７ａｖ２を形成する。第１の焦点検出光学系ＦＤ１により開口１１ａの短手方向（Ｘ方向）に分割された１対の光束は、１対の光学像１１７ａｈ１及び１１７ａｈ２を形成する。第２の焦点検出光学系ＦＤ２により左斜め４５度方向に分割された１対の光束は、１対の光学像１１６ａｓ１及び１１６ａｓ２を形成する。第２の焦点検出光学系ＦＤ２により右斜め４５度方向に分割された１対の光束は、１対の光学像１１６ａｄ１及び１１６ａｄ２を形成する。
【００３０】
１対の光学像１１７ａｖ１及び１１７ａｖ２の内側に、１対の素子配列１１６ａｖ１及び１１６ａｖ２が配される。１対の素子配列１１６ａｖ１及び１１６ａｖ２では、開口１１０ａの長手方向（Ｙ方向）にそれぞれ延びた６対の焦点検出素子１１６ａｖ１−１〜１１６ａｖ１−６及び１１６ａｖ２−１〜１１６ａｖ２−６が配されている。ここで、ハイフンの後の数字が同じものが互いに対になっている。１対の素子配列１１６ａｖ１及び１１６ａｖ２における各素子配列では、焦点検出素子が開口１１０ａの短手方向（Ｘ方向）に複数配列されている。これにより、撮像レンズ１０の予定結像面上の画面内で開口１１０ａの短手方向に配列されているとともに開口１１０ａの長手方向にそれぞれ延びている複数の第３の焦点検出エリア１１５ａｖ−１〜１１５ａｖ−６を規定することができる。
【００３１】
同様に、１対の光学像１１７ａｈ１及び１１７ａｈ２の内側には、１対の素子配列１１６ａｈ１及び１１６ａｈ２が配される。１対の素子配列１１６ａｈ１及び１１６ａｈ２では、開口１１０ａの短手方向にそれぞれ延びた１０対の焦点検出素子１１６ａｈ１−１〜１１６ａｈ１−１０及び１１６ａｈ２−１〜１１６ａｈ２−１０が配されている。ここで、ハイフンの後の数字が同じものが互いに対になっている。１対の素子配列１１６ａｈ１及び１１６ａｈ２における各素子配列では、焦点検出素子が開口１１０ａの長手方向に複数配列されている。これにより、撮像レンズ１０の予定結像面上の画面内で開口１１０ａの長手方向に配列されているとともに開口１１０ａの短手方向にそれぞれ延びている複数の第４の焦点検出エリア１１５ａｈ−１〜１１５ａｈ−１０を規定することができる。
【００３２】
すなわち、焦点検出センサ１１６は、図４（ｂ）、（ｃ）に示す複数の第１の焦点検出素子１１６ａｖ１−１〜１１６ａｖ１−６、１１６ａｖ２−１〜１１６ａｖ２−６、１１６ａｈ１−１〜１１６ａｈ１−１０、１１６ａｈ２−１〜１１６ａｈ２−１０を含む。複数の第１の焦点検出素子は、第１の焦点検出光学系ＦＤ１により分割された光束を受光する。各第１の焦点検出素子は、受光した光を光電変換することにより、焦点検出を行うための信号（電荷）を発生させる。各第１の焦点検出素子は、例えば、フォトダイオードである。また、複数の第１の焦点検出素子は、撮像レンズの予定結像面上の画面内における第１の焦点検出光学系ＦＤ１による分割の方向にそれぞれ延びて所定の配置間隔で配置された複数の第１の焦点検出領域を規定する。複数の第１の焦点検出領域は、複数の第３の焦点検出エリア１１５ａｖ−１〜１１５ａｖ−６と、複数の第４の焦点検出エリア１１５ａｈ−１〜１１５ａｈ−１０とを含む。これにより、撮像レンズ１０の予定結像面上において、略格子形状に延びた複数の焦点検出領域（焦点検出エリア）を規定することができる。従って、焦点検出の処理精度を被写体の空間パターン（の方向）に依存せずに向上することが容易になる。
【００３３】
同様にして、１対の光学像１１７ａｓ１及び１１７ａｓ２の内側に、１対の素子配列１１６ａｓ１及び１１６ａｓ２が配される。１対の素子配列１１６ａｓ１及び１１６ａｓ２では、左斜め４５度方向にそれぞれ延びた１０対の素子配列１１６ａｓ１−１〜１１６ａｓ１−１０及び１１６ａｓ２−１〜１１６ａｓ２−１０が配されている。ここで、ハイフンの後の数字が同じものが互いに対になっている。１対の素子配列１１６ａｓ１及び１１６ａｓ２における各素子配列では、焦点検出素子が開口１１０ａの長手方向に複数配列されている。これにより、撮像レンズ１０の予定結像面上の画面内で開口１１０ａの長手方向に配列されているとともに左斜め４５度方向にそれぞれ延びている複数の第１の焦点検出エリア１１５ａｓ−１〜１１５ａｓ−１０を規定することができる。
【００３４】
また、同様にして、１対の光学像１１７ａｄ１及び１１７ａｄ２の内側に、１対の素子配列１１６ａｄ１及び１１６ａｄ２が配される。１対の素子配列１１６ａｄ１及び１１６ａｄ２では、右斜め４５度方向にそれぞれ延びた１０対の素子配列１１６ａｄ１−１〜１１６ａｄ１−１０及び１１６ａｄ２−１〜１１６ａｄ２−１０が配されている。ここで、ハイフンの後の数字が同じものが互いに対になっている。１対の素子配列１１６ａｄ１及び１１６ａｄ２における各素子配列では、焦点検出素子が開口１１０ａの長手方向に複数配列されている。これにより、撮像レンズ１０の予定結像面上の画面内で開口１１０ａの長手方向に配列されているとともに右斜め４５度方向にそれぞれ延びている複数の第２の焦点検出エリア１１５ａｄ−１〜１１５ａｄ−１０を規定することができる。
【００３５】
すなわち、焦点検出センサ１１６は、図４（ｄ）、（ｅ）に示す複数の第２の焦点検出素子１１６ａｓ１−１〜１１６ａｓ１−１０、１１６ａｓ２−１〜１１６ａｓ２−１０、１１６ａｄ１−１〜１１６ａｄ１−１０、１１６ａｄ２−１〜１１６ａｄ２−１０を含む。複数の第２の焦点検出素子は、第２の焦点検出光学系ＦＤ２により分割された光束を受光する。各第２の焦点検出素子は、受光した光を光電変換することにより、焦点検出を行うための信号（電荷）を発生させる。各第２の焦点検出素子は、例えば、フォトダイオードである。また、複数の第２の焦点検出素子は、撮像レンズの予定結像面上の画面内における第２の焦点検出光学系ＦＤ２による分割の方向にそれぞれ延びた複数の第２の焦点検出領域を規定する。複数の第２の焦点検出領域は、複数の第１の焦点検出エリア１１５ａｓ−１〜１１５ａｓ−１０と、複数の第２の焦点検出エリア１１５ａｄ−１〜１１５ａｄ−１０とを含む。これにより、互いに交差するように左斜め４５度方向及び右斜め４５度方向に延びながら開口１１０ａの長手方向に配列された複数の焦点検出領域（焦点検出エリア）を規定することができる。従って、上述した略格子形状に延びた複数の焦点検出領域と合わせて使用することにより、焦点検出の処理精度を被写体の空間パターン（の方向）に依存せずに向上することがさらに容易になる。
【００３６】
撮像素子５０が、行列状に配列された複数の画素を有する場合、行列を成す行と列を、第１および第２の方向に平行にすると、１１６ａｓ１−１〜１１６ａｓ１−１０、１１６ａｓ２−１〜１１６ａｓ２−１０、１１６ａｄ１−１〜１１６ａｄ１−１０、１１６ａｄ２−１〜１１６ａｄ２−１０は、撮像素子の行列に対して斜め方向になる。
【００３７】
次に、本実施例にかかる焦点検出センサの詳細な構成を説明する。焦点検出センサとしての光電変換装置は、複数の焦点検出素子が半導体基板上に形成されたものとする。
【００３８】
図５（ａ）は、第１の焦点検出素子１１６ａｖ１−１〜１１６ａｖ１−６、１１６ａｖ２−１〜１１６ａｖ２−６のうちの１つを代表例として抜き出して示したものである。ここでは、第１のラインセンサ部として、焦点検出素子１１６ａｖと総称する。
【００３９】
焦点検出素子１１６ａｖは、５個の画素ｐａｖ１〜ｐａｖ５を含む。画素ｐａｖ１〜ｐａｖ５は、フォトダイオード１１６０ａｖ−１〜１１６０ａｖ−５とＭＯＳトランジスタ２０１〜２１０とを含んでなる。ＭＯＳトランジスタ２０１〜２１０は、フォトダイオード１１６０ａｖ−１〜１１６０ａｖ−５で発生した電荷に基づく信号の増幅や、電荷転送構造を有する場合には、電荷を転送するために設けられたものであり、例示的に示している。図において、２０１１はＭＯＳトランジスタ２０１のゲートであり、２０１２は、ＭＯＳトランジスタ２０１の主電極領域を示す。焦点検出素子１１６ａｖ１は、第４のラインセンサ部としての焦点検出素子１１６ａｖ２と離間して配置され、焦点検出素子１１６ａｖ２と対をなす。焦点検出素子１１６ａｖ２が持つ画素は、第１の方向に沿って配列される。
【００４０】
焦点検出素子１１６ａｖについて、画素ｐａｖ１〜ｐａｖ５は、Ｙ方向に画素の単位が繰り返される。また、ＭＯＳトランジスタ２０１〜２０５のチャンネルは、図中Ｘ方向に設けられている。ここで、トランジスタのチャネルがＸ方向に設けられているとは、トランジスタがオンした状態でゲート下部に形成されるチャネル領域が、Ｘ方向にあるソース領域とドレイン領域とを導通させる構成を意味する。一方、ＭＯＳトランジスタ２０６〜２１０のチャンネルは、Ｙ方向に設けられている。つまり、Ｙ方向を第１の方向、Ｘ方向を第２の方向としたとき、画素ｐａｖ１〜ｐａｖ５は第１の方向に配列され、画素ｐａｖ１〜ｐａｖ５が有するトランジスタのチャネルは第１または第２の方向に設けられている。
【００４１】
ここで、トランジスタのチャネルが設けられた方向とは、そのトランジスタが導通したときに、ソースとドレインの間を流れる電流の方向と言い換えることができる。さらに別の言い方をすると、トランジスタを上方から見た状態で、トランジスタの一部をそれぞれ成すソースおよびドレインの間の導通を制御するゲート電極が、ソースおよびドレインと接する辺と直交する方向と言える。
【００４２】
次に、図５（ｂ）は、焦点検出素子１１６ａｈ１−１〜１１６ａｈ１−１０、１１６ａｈ２−１〜１１６ａｈ２−１０のうちの１つを代表例として抜き出したものである。ここでは、第２のラインセンサ部として、焦点検出素子１１６ａｈと総称する。
【００４３】
焦点検出素子１１６ａｈは、５個の画素ｐａｈ１〜ｐａｈ５を含む。画素ｐａｈ１〜ｐａｈ５は、フォトダイオード１１６０ａｈ−１〜１１６０ａｈ−５と、ＭＯＳトランジスタ２１１〜２２０を含んでなる。ＭＯＳトランジスタ２１１〜２２０は、フォトダイオード１１６０ａｈ−１〜１１６０ａｈ−５で発生した電荷に基づく信号の増幅や、電荷転送構造を有する場合には、電荷を転送するために設けられたものであり、例示的に示している。図において、２０１３はＭＯＳトランジスタ２１１のゲートであり、２０１４は、ＭＯＳトランジスタ２１１の主電極領域を示す。焦点検出素子１１６ａｈ１は、第５のラインセンサ部としての焦点検出素子１１６ａｈ２と離間して配置され、焦点検出素子１１６ａｈ２と対をなす。焦点検出素子１１６ａｈ２が持つ画素は、第２の方向に沿って配列される。
【００４４】
焦点検出素子１１６０ａｈについて、画素ｐａｈ１〜ｐａｈ５は、Ｘ方向に画素の単位が繰り返される。また、ＭＯＳトランジスタ２１１〜２１５のチャンネルは、図中Ｙ方向に設けられている。ここで、トランジスタのチャネルがＹ方向に設けられているとは、トランジスタがオンした状態でゲート下部に形成されるチャネル領域が、Ｙ方向にあるソース領域とドレイン領域とを導通させる構成を意味する。一方、ＭＯＳトランジスタ２１６〜２２０のチャンネルは、Ｘ方向に設けられている。つまり、Ｙ方向を第１の方向、Ｘ方向を第２の方向としたとき、画素ｐａｈ１〜ｐａｈ５は第２の方向に配列され、画素ｐａｈ１〜ｐａｈ５が有するトランジスタのチャネルは第１または第２の方向に設けられている。
【００４５】
次に、図５（ｃ）は、焦点検出素子１１６ａｓ１−１〜１１６ａｓ１−１０、１１６ａｓ２−１〜１１６ａｓ２−１０のうちの１つを代表例として抜き出したものである。ここでは、第３のラインセンサ部として、焦点検出素子１１６ａｓと総称する。
【００４６】
焦点検出素子１１６ａｓは、５個の画素ｐａｓ１〜ｐａｓ５を含む。画素ｐａｓ１〜ｐａｓ５は、フォトダイオード１１６０ａｓ−１〜１１６０ａｓ−５と、ＭＯＳトランジスタ２２１〜２３０を含んでなる。ＭＯＳトランジスタ２２１〜２３０は、フォトダイオード１１６０ａｓ−１〜１１６０ａｓ−５で発生した電荷に基づく信号の増幅や、電荷転送構造を有する場合には、電荷を転送するために設けられたものであり、例示的に示している。図において、２０１５はＭＯＳトランジスタ２２１のゲートであり、２０１６は、ＭＯＳトランジスタ２２１の主電極領域を示す。焦点検出素子１１６ａｓ１は、第６のラインセンサ部としての焦点検出素子１１６ａｓ２と離間して配置され、焦点検出素子１１６ａｓ２と対をなす。焦点検出素子１１６ａｓ２が持つ画素は、第３の方向に沿って配列される。
【００４７】
焦点検出素子１１６０ａｓについて、画素ｐａｓ１〜ｐａｓ５は、Ｓ方向に画素の単位が繰り返される。また、ＭＯＳトランジスタ２２１〜２２５のチャンネルは、図中Ｙ方向に設けられている。ここで、トランジスタのチャネルがＹ方向に設けられているとは、トランジスタがオンした状態でゲート下部に形成されるチャネル領域が、Ｙ方向にあるソース領域とドレイン領域とを導通させる構成を意味する。一方、ＭＯＳトランジスタ２２６〜２３０のチャンネルは、Ｘ方向に設けられている。つまり、Ｙ方向を第１の方向、Ｘ方向を第２の方向、Ｓ方向を第３の方向としたとき、画素ｐａｓ１〜ｐａｓ５は第３の方向に配列され、画素ｐａｓ１〜ｐａｓ５が有するトランジスタのチャネルは第１または第２の方向に設けられている。
【００４８】
次に、図５（ｄ）は、焦点検出素子１１６ａｄ１−１〜１１６ａｄ１−１０、１１６ａｄ２−１〜１１６ａｄ２−１０のうちの１つを代表例として抜き出したものである。ここでは、第７のラインセンサ部として、焦点検出素子１１６ａｄと総称する。
【００４９】
焦点検出素子１１６ａｄは、５個の画素ｐａｄ１〜ｐａｄ５を含む。画素ｐａｄ１〜ｐａｄ５は、フォトダイオード１１６０ａｄ−１〜１１６０ａｄ−５と、ＭＯＳトランジスタ２３１〜２４０を含んでなる。ＭＯＳトランジスタ２３１〜２４０は、フォトダイオード１１６０ａｄ−１〜１１６０ａｄ−５で発生した電荷に基づく信号の増幅や、電荷転送構造を有する場合には、電荷を転送するために設けられたものであり、例示的に示している。図において、２０１７はＭＯＳトランジスタ２３１のゲートであり、２０１８は、ＭＯＳトランジスタ２３１の主電極領域を示す。焦点検出素子１１６ａｄ１は、第８のラインセンサ部としての焦点検出素子１１６ａｄ２と離間して配置され、焦点検出素子１１６ａｄ２と対をなす。焦点検出素子１１６ａｄ２が持つ画素は、第１の方向に沿って配列される。
【００５０】
焦点検出素子１１６０ａｄについて、画素ｐａｄ１〜ｐａｄ５は、Ｄ方向に画素の単位が繰り返される。また、ＭＯＳトランジスタ２２１〜２２５のチャンネルは、図中Ｙ方向に設けられている。ここで、トランジスタのチャネルがＹ方向に設けられているとは、トランジスタがオンした状態でゲート下部に形成されるチャネル領域が、Ｙ方向にあるソース領域とドレイン領域とを導通させる構成を意味する。一方、ＭＯＳトランジスタ２３６〜２４０のチャンネルは、Ｘ方向に設けられている。つまり、Ｙ方向を第１の方向、Ｘ方向を第２の方向、Ｄ方向を第４の方向としたとき、画素ｐａｄ１〜ｐａｄ５は第４の方向に配列され、画素ｐａｄ１〜ｐａｄ５が有するトランジスタのチャネルは第１または第２の方向に設けられている。
【００５１】
以上を一般化して説明すると、光電変換装置は、第１の方向に沿って複数の画素が配列された第１のラインセンサと、第２の方向に沿って複数の画素が配列された第２のラインセンサと、第３の方向に沿って複数の画素が配列された第３のラインセンサとを含む。第１の方向と第２の方向とは、互いに直交し、第３の方向は、第１および第２の方向とは異なる方向である。第１〜第３のラインセンサが有するトランジスタは、そのチャネルが、第１または第２の方向に設けられている。さらに、別のラインセンサを有する場合に、このラインセンサが有する画素は、第１〜第３の方向とは異なる第４の方向に配列される。このラインセンサが有するトランジスタもまた、そのチャネルが、第１または第２の方向に設けられている。
【００５２】
なお、２個のトランジスタのチャネルの方向が直交するとは、言い換えると２個のトランジスタが、形成される半導体基板に対して、同じ面方位ではないが、面方位として等価な方向にあることである。別の言い方をすると、２個のトランジスタを上方から見た状態で、それぞれのトランジスタのゲート電極がソースおよびドレインと接する辺の接線の方向が、直交するとも表現できる。例えば図５（ａ）において、トランジスタ２０１のゲート電極２０１１が、ソースとドレインと接する辺はＹ方向にあり、トランジスタ２０６のゲート電極が、ソースとドレインと接する辺はＸ方向にあるので、トランジスタ２０１と２０６のチャネルの方向は直交していることになる。
【００５３】
上述したように、光電変換装置を構成することの利点を説明する。一般に、半導体基板に形成されるＭＯＳトランジスタは、そのチャネルの方向によって特性が異なる。これは、半導体基板には面方位が存在し、キャリアの移動度は面方位依存性を有するためである。この結果、同一基板に形成された、チャネルの方向が異なるＭＯＳトランジスタは、素子の特性が異なる。一般に、直交する方向にチャネルを設けられた２つのトランジスタの特性は揃えやすい。これは、チャネルの方向が直交するように形成されたトランジスタは、それらのチャネルの方向は、互いに等価な面方位に形成されることになるためである。
【００５４】
一方、この直交する２方向に対して斜めの方向にチャネルを設けられたトランジスタの特性は、キャリア移動度の面方位依存性のために、直交する方向にチャネルを設けられたトランジスタと特性を揃えることが困難である。そこで、本実施例においては、画素が配列される方向に関わらず、各画素が有するトランジスタのチャネルを、第１または第２の方向になるように設けることで、特性を合わせることができるので、得られる信号の精度が向上する。画素が有するトランジスタは、全てのトランジスタのチャネルが第１の方向に設けられている必要はなく、図５に示したように、第１の方向に設けられたものと第２の方向に設けられたものの双方を有してよい。
【００５５】
また、ここではＸ方向とＹ方向とが直交することを説明したが、例えば製造時の誤差による、±５度のずれは許容されうる。
【００５６】
焦点検出素子間でトランジスタの特性が一致していることが特に望ましいものは、増幅トランジスタや、画素の選択トランジスタなど、信号出力経路を構成するトランジスタである。少なくとも、増幅トランジスタのチャネルの方向は、対をなす焦点検出素子とで一致させることが望ましい。
【００５７】
（実施例２）
実施例１との相違点を中心に、本発明に係る別の実施例を説明する。
【００５８】
図６は、単位画素ｐｉｘと、これに接続された転送部を示している。単位画素ｐｉｘは、実施例１に示した画素に対応し、センサセル部１０１０および第１メモリセル部３０１を含む。図６において、ＭＯＳトランジスタの制御電極並びにスイッチに付された「φＸ」は、不図示の制御部から供給される信号を意味している。
【００５９】
単位画素ｐｉｘに着目すると、センサセル部１０１０は光電変換部であるフォトダイオード（ＰＤ）１１６０、ＭＯＳトランジスタ１１１０〜１１５０及び容量部である容量素子（ＣＰ）１１７０を備える。ＭＯＳトランジスタ１１１０は、画素選択部であるＭＯＳトランジスタ１１２０が導通すると負荷ＭＯＳトランジスタ１１３０とともにゲインが−１の反転アンプとして動作する。ＭＯＳトランジスタ１１１０は、光電変換部で生成した電荷に基づく信号を出力する画素出力部である。ＭＯＳトランジスタ１１１０の制御電極は先述の反転アンプの入力端子として機能し、ＰＤ１１６０のアノードと感度切り換えスイッチであるＭＯＳトランジスタ１１５０の一方の主電極と接続される。これにより、センサセル部１０１０は低感度モードと高感度モードとで動作可能となる。つまり、低感度モードにおいてはＰＤ１１６０とＣＰ１１７０とが電気的に接続され、高感度モードにおいてはＰＤ１１６０とＣＰ１１７０とが電気的に絶縁される。ＭＯＳトランジスタ１１５０の他方の端子はＣＰ１１７０の一方の端子及びＭＯＳトランジスタ１１４０の一方の主電極と接続される。ＭＯＳトランジスタ１１４０の他方の主電極は負荷ＭＯＳトランジスタ１１３０の一方の主電極及びＭＯＳトランジスタ１１２の一方の端子と接続される。ＭＯＳトランジスタ１１２０の他方の主電極はＭＯＳトランジスタ１１１０の一方の主電極と接続される。このような構成において、高感度モードではＭＯＳトランジスタ１１５０は非導通状態にあり、ＰＤ１１６０の寄生容量Ｃｐｄがセンサセル部の感度を決定する。一方低感度モードでは、信号φＳＷによって、スイッチ部であるＭＯＳトランジスタ１１５０が導通することでフォトダイオード１１６０と容量素子１１７０とが電源電圧ＶＤＤからＧＮＤへのパスに対して並列に接続される。このため、ＰＤ１１６０の寄生容量Ｃｐｄに加えて容量素子１１７０の容量値ＣＰが加わって、（Ｃｐｄ＋ＣＰ）がセンサセル部の感度を決定する。
【００６０】
また、ＭＯＳトランジスタ１１４０及び１１５０は信号φＰＳ１とφＳＷとによってＰＤ１１６０の残留電荷をリセットした際の画素部リセットノイズを書き込むための書き込みスイッチとして機能する。
【００６１】
第１メモリセル部３０１はメモリ容量３３５及びＭＯＳトランジスタ３３１〜３３４を含む。センサセル部１０１０におけるフォトダイオード１１６０、容量素子１１７０、ＭＯＳトランジスタ１１５０がメモリ容量３３５に置き換わった構成となっており、各ＭＯＳトランジスタの機能はセンサセル部１０１０と同等である。
【００６２】
転送部２０１は、ＭＯＳトランジスタ２２１〜２２４、定電流源２２５、トランスファースイッチ２２６、フィードバックスイッチ２２７、及び転送容量２２８を備える。各メモリセル部に保持された信号はそれぞれの反転アンプから出力され、トランスファースイッチ２２６が導通した状態で不図示のシフトレジスタから入力された信号φＨによってＭＯＳトランジスタ２２４が導通することでバッファアンプ２０２へと転送される。
【００６３】
共通出力線１０２０は、トランスファースイッチ２２６の一方の端子及びフィードバックスイッチ２２７の一方の端子と接続される。このノードＮ４は転送部の入力端子と第１の出力端子とを兼ねる。トランスファースイッチ２２６の他方の端子はＭＯＳトランジスタ２２２の一方の主電極とＭＯＳトランジスタ２２４の一方の主電極と、転送容量２２８の一方の端子とに接続される。ＭＯＳトランジスタ２２２の他方の主電極は電源電圧ＶＲＳに接続される。また、ＭＯＳトランジスタ２２４の他方の主電極は転送部の第２の出力端子Ｎ５を介してバッファアンプ２０２に接続される。転送容量２２８の他方の端子は、ＭＯＳトランジスタ２２３の一方の主電極とＭＯＳトランジスタ２２１の制御電極とに接続される。ＭＯＳトランジスタ２２３の他方の主電極は電源電圧ＶＧＲに接続される。電源電圧ＶＧＲは、ＭＯＳトランジスタ２２１の閾値電圧をＶｔｈとしてＶＧＲ＝ＶＲＳ＋Ｖｔｈの関係を満たす。ＭＯＳトランジスタ２２１は定電流源２２５とともにソースフォロワ回路を構成し、その出力はフィードバックスイッチ２２７の他方の端子と接続される。このソースフォロワ回路の出力端子は転送部２０１の第３の出力端子Ｎ６とも接続されており、後段のモニタ部に接続される。
【００６４】
モニタ部はオートゲインコントロール動作時に、転送部から出力される信号をリアルタイムでモニタリングするもので、可変ゲイン増幅部や最大値最小値検出部（Ｐｅａｋ−Ｂｏｔｔｏｍ検出部；ＰＢ検出部）、ＰＫ比較器などを含む。
【００６５】
図７に示すＰＢ検出部は、最大値検出回路３１と最小値検出回路３２とを含み、入力端子３１１、３１２、・・・は、各モニタ部の出力と接続されている。ここでは、最大値検出回路３１、最小値検出回路３２ともに３単位画素に対応する構成を抜き出している。入力端子３１１に入力された信号は、増幅器３１４および３２４の非反転入力端子に接続される。増幅器３１４の出力を制御電極に受けるＮＭＯＳトランジスタ３４１は、そのソース電極が増幅器３１４の反転入力端子に接続されている。最大値検出回路３１において、複数のＮＭＯＳトランジスタ３４１、３４２、・・・は、信号３１７によってスイッチが導通すると、共通の定電流源負荷３１９とともにソースフォロワを構成する。この構成により、最大値検出回路３１に対する複数の入力のうちの最大値がＰＥＡＫ出力３１８として、最大値最小値比較器（ＰＥＡＫ−ＢＯＴＴＯＭ比較器；ＰＢ比較器）に伝達される。
【００６６】
一方、最小値検出回路３２は、最大値検出回路３１と同様の構成であるが、ソースフォロワを構成するのがＰＭＯＳトランジスタ３５１、３５２、・・・と定電流源負荷３２９である点で異なる。この構成により、最小値検出回路３２に対する複数の入力のうちの最小値がＢＯＴＴＯＭ出力３２８として、ＰＢ比較器に伝達される。
【００６７】
図８は、ＰＢ比較器の構成例を示す図である。ＰＢ比較器には、図７に示したＰＢ検出部のＰＥＡＫ出力３１８およびＢＯＴＴＯＭ出力３２８との差信号を得るものである。図８において、入力端子４１３はＰＥＡＫ出力３１８と、入力端子４１４はＢＯＴＴＯＭ出力３２８と接続される。両入力信号は、差動増幅器４１１に供給され、その差信号が差動増幅器４１１の出力端子からコンパレータ４１２の反転入力端子に与えられる。コンパレータの非反転入力端子には、不図示のデジタル・アナログ（ＤＡ）変換器で設定された低電圧ＶＤＡＣ４１５と比較される。その比較結果、すなわちコントラストが閾値以上であれば、不図示の制御部が、センサセル部１０１０の蓄積動作を終了させる。ＶＤＡＣ４１５の値は、例えばモニタ部の可変ゲイン増幅部のゲイン値×５、×１０、×２０、×４０に対応して、１．６Ｖ、０．８Ｖ、０．４Ｖ、０．２Ｖのように変化させる。
【００６８】
図９は、本実施例にかかるセンサセル部のレイアウトを示している。ここでは、図５（ｄ）に示した焦点検出素子と同様に、複数の画素がＤ方向に配列された状態を示している。図６に示した構成に対応する部分は、点線の枠で囲い、図６と同じ符号を付している。ただし、ＭＯＳトランジスタ１１３０は、図示していない。
【００６９】
光電変換部１１６０は、Ｄ方向とは直交する方向に延在し、その右下に、センサセル部の一部をなすＭＯＳトランジスタが配置されている。
【００７０】
図９に示したように、ＭＯＳトランジスタ１１１０、１１２０、１１４０、および１１５０は、そのゲート電極が図中Ｘ方向に延在し、チャネルはＹ方向に設けられている。
【００７１】
図１０（ａ）は、図９に示した構成のうち、１つのセンサセル部に係るトランジスタの部分を特に拡大した図である。図において、光電変換部１１６は、配線を介して、ＭＯＳトランジスタ１１１０のゲート電極と接続される。また、光電変換部１１６０は、ゲート電極１１５０Ｇとともに、ＭＯＳトランジスタ１１５０を構成する。
【００７２】
ＭＯＳトランジスタ１１５０のドレイン端子はＭＯＳトランジスタ１１４０のソース端子とで、不純物拡散領域を共有する。ＭＯＳトランジスタ１１４０のドレイン端子を構成する不純物拡散領域は、共通出力線１０２０に接続される。また、ＭＯＳトランジスタ１１４０と１１５０とで共有する不純物拡散領域には、配線を介して容量１１７０と接続される。
【００７３】
ＭＯＳトランジスタ１１１０は、ソース端子を構成する不純物拡散領域が配線を介して電源ＶＤＤに接続され、ドレイン端子を構成する不純物拡散領域が、ＭＯＳトランジスタ１１２０と接続される。ＭＯＳトランジスタ１１１０のドレイン端子は、ＭＯＳトランジスタ１１２０のソース端子と不純物拡散領域を共有する。
【００７４】
ＭＯＳトランジスタ１１２０のソース端子を構成する不純物拡散領域は、共通出力線１０２０に接続される。
【００７５】
図１０（ａ）中の線Ａ−Ａ’に沿った断面図を、図１０（ｂ）に示す。
【００７６】
Ｎ型（第１の導電型）の半導体基板Ｎ−Ｓｕｂは、その上にＮ型の領域ＮＢＬを有し、さらに、Ｎ型の領域ＮＢＬの上に、エピタキシャル成長させた層Ｅｐｉを有する。
【００７７】
エピタキシャル層Ｅｐｉには、Ｐ型（第２の導電型）の半導体領域ＰＳＲが設けられる。半導体領域ＰＳＲは、エピタキシャル層Ｅｐｉとともに光電変換部１１６を構成する。光の入射を受けて、光電変換部１１６０で発生した正電荷は、半導体領域ＰＳＲに蓄積される。半導体領域ＰＳＲの上には、Ｎ型の半導体領域ＮＳＲ１、ＮＳＲ２およびＰ型の半導体領域ＰＳＲ２が、半導体領域ＰＳＲを覆うように形成されている。半導体領域ＮＳＲ１およびＮＳＲ２は、通常の動作において、固定の電位に設定される。半導体領域ＰＳＲ２は、半導体領域ＰＳＲよりも不純物濃度が高く、その中に、さらに不純物濃度が高いＰ型の半導体領域ＰＳＲ２’を有する。半導体領域ＰＳＲ２’は、プラグＰ１を含む配線を介して、トランジスタ１１１のゲート電極に接続される。
【００７８】
エピタキシャル層Ｅｐｉには、さらに、Ｎ型のウェル領域ＮＷＬが形成される。ウェル領域ＮＷＬには、トランジスタ１１５および１１４が形成される。ウェル領域ＮＷＬ中に、Ｐ型の半導体領域ＰＳＲ３と、Ｐ型の半導体領域ＰＳＤとが形成される。ＳｉＯ２は、素子間を分離するためのシリコン酸化膜である。
【００７９】
ゲート電極１１５０Ｇは、半導体領域ＰＳＲ２およびＰＳＲ３と近接して設けられ、ウェル領域ＮＷＬ上に絶縁層を挟んで設けられる。
【００８０】
半導体領域ＰＳＲ３は、半導体領域ＰＳＲ３よりも不純物濃度が高いＰＳＲ３’と配線とを介して容量素子１１７０と接続される。
【００８１】
ゲート電極１１４０Ｇは、半導体領域ＰＳＲ３およびＰＳＤと近接して設けられ、ウェル領域ＮＷＬ上に絶縁層を挟んで設けられる。
【００８２】
半導体領域ＰＳＤは、半導体領域ＰＳＤよりも不純物濃度が高いＰＳＤ’と配線とを介して共通出力線１０２０と接続される。
【００８３】
図１０（ｂ）において、光電変換部１１６０と、ＭＯＳトランジスタ１１５０とが、同一の活性領域に形成された例を示しているが、これらは、互いに異なる活性領域に形成してもよい。
【００８４】
図１０（ａ）中の線Ｂ−Ｂ’に沿った断面図を、図１０（ｃ）に示す。図１０（ｃ）は、隣接する３個のセンサセル部に係る光電変換部１１６０を示す。ずから理解されるように、エピタキシャル層Ｅｐｉ中に形成された半導体領域ＰＳＲは、線Ｂ−Ｂ’の断面のうちの一部のみに存在し、エピタキシャル層Ｅｐｉに囲まれる。隣接する画素の光電変換部１１６０間は、ウェル領域ＮＷＬおよびシリコン酸化膜ＳｉＯ２によって分離される。
【００８５】
酸化膜ＳｉＯ２の上方には、絶縁層ＩＮＳを介して、共通出力線１０２０を構成する金属配線層が設けられる。
【００８６】
次に、図５（ｃ）に示した焦点検出素子と同様に、複数の画素がＳ方向に配列された場合の、センサセル部のレイアウトを説明する。図１１は、１つのセンサセル部の一部を示す平面図である。
【００８７】
図１０（ａ）の平面図と同様に、図６に示した構成に対応する部分は、点線の枠で囲い、図６と同じ符号を付している。
【００８８】
図１１に示した構成は、図１０（ａ）で示した構成を範時計回りに９０度回転させた形になっている。つまり、図１０（ａ）においては複数のセンサセル部がＳ方向（第３の方向）に配列されているのに対して、図１１においては、Ｄ方向（第４の方向）である。また、図１０（ａ）においてはトランジスタ１１１０、１１２０、１１４０、１１５０のチャネルの方向はＹ方向（第１の方向）であるのに対して、図１１においては、トランジスタ１１１０、１１２０、１１４０、１１５０のチャネルの方向はＸ方向（第２の方向）である。
【００８９】
図示はしないが、図５（ａ）や図５（ｂ）に示した焦点検出素子も、図１１や図１０（ａ）に示した構成と類似の構成を取る。具体的には、図５（ａ）に示した焦点検出装置は、図１１に示した構成のうち、エピタキシャル層ＥｐｉとＰ型半導体領域ＰＳＲとを含んで構成される光電変換部が、Ｄ方向ではなく、Ｘ方向に延在する。また、図５（ｂ）に示した焦点検出装置は、図１０（ａ）に示した構成のうち、エピタキシャル層ＥｐｉとＰ型半導体領域ＰＳＲとを含んで構成される光電変換部が、Ｓ方向ではなく、Ｙ方向に延在する。
【００９０】
上述のように、第１の方向に配列された複数の画素と、第２の方向に配列された複数の画素と、第３の方向に配列された複数の画素と、を有する光電変換装置において、第２の方向は第１の方向と直交し、第３の方向は、第１の方向および第２の方向とは直交しない。そして、第１の方向に配列された複数の画素、第２の方向に配列された複数の画素、および第３の方向に配列された複数の画素が有するトランジスタは、そのチャネルが第１もしくは第２の方向に設けられている。この構成により、トランジスタどうしの特性を合わせることができるので、得られる信号の精度が向上する。画素が有するトランジスタは、全てのトランジスタのチャネルが第１の方向に設けられている必要はなく、図５に示したように、第１の方向に設けられたものと第２の方向に設けられたものの双方を有してよい。
【００９１】
焦点検出素子間でトランジスタの特性が一致していることが特に望ましいものは、増幅トランジスタや、画素の選択トランジスタなど、信号出力経路を構成するトランジスタである。少なくとも、増幅トランジスタのチャネルの方向は、対をなす焦点検出素子とで一致させることが望ましい。
【００９２】
また、上記の各実施例は、本発明を説明するための例示的なものに過ぎず、本発明の思想を逸脱しない範囲で構成を変えたり、他の実施例と組み合わせたりすることができる。
【符号の説明】
【００９３】
１０１０  センサセル部
１０２０  共通出力線
１１１０  ＭＯＳトランジスタ
１１２０  ＭＯＳトランジスタ
１１３０  ＭＯＳトランジスタ
１１４０  ＭＯＳトランジスタ
１１５０  ＭＯＳトランジスタ
１１６０  フォトダイオード
１１７０  容量素子
【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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