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公開番号2023167634
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-11-24
出願番号2022078955
出願日2022-05-12
発明の名称撮像素子及び撮像装置
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人大塚国際特許事務所
主分類H01L 27/146 20060101AFI20231116BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】画素が行列状に配列された撮像素子から出力される位相差信号を利用した像面位相差方式による焦点検出において、主走査方向と副走査方向とで焦点検出の性能を近づけること。
【解決手段】第1の方向と第2の方向に行列状に配置された複数のマイクロレンズと、複数のマイクロレンズの少なくとも一部の各マイクロレンズに対して、各マイクロレンズを介して入射した光を光電変換するように構成された複数の光電変換部と、第1の方向を主走査方向、第2の方向を副走査方向として、複数の光電変換部から順次、信号を読み出す読み出し手段と、を有し、複数の光電変換部は、複数の光電変換部ごとに第1および第2の方向の少なくともいずれかの方向に配置され、複数の光電変換部の間の第1の方向の電荷クロストーク率が、第2の方向の電荷クロストーク率よりも高いことを特徴とする。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項１】
第１の方向と前記第１の方向に直交する第２の方向に行列状に配置された複数のマイクロレンズと、
前記複数のマイクロレンズの少なくとも一部の各マイクロレンズに対して、前記各マイクロレンズを介して入射した光を光電変換するように構成された複数の光電変換部と、
前記第１の方向を主走査方向、前記第２の方向を副走査方向として、前記複数の光電変換部から順次、信号を読み出す読み出し手段と、を有し、
前記複数の光電変換部は、前記複数の光電変換部ごとに前記第１の方向および前記第２の方向の少なくともいずれかの方向に配置され、
前記複数の光電変換部の間の前記第１の方向の電荷クロストーク率が、前記第２の方向の電荷クロストーク率よりも高いことを特徴とする撮像素子。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記複数の光電変換部は、前記複数の光電変換部ごとに前記第１の方向または前記第２の方向に配置された２つの光電変換部であることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記複数の光電変換部は、前記第１の方向及び前記第２の方向に配置された４つの光電変換部であることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記第１の方向に配置された前記複数の光電変換部の間を分離する分離領域の不純物濃度を、前記第２の方向に配置された前記複数の光電変換部の間を分離する分離領域の不純物濃度よりも低くしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記第１の方向に配置された前記複数の光電変換部の間を分離する分離領域の幅を、前記第２の方向に配置された前記複数の光電変換部の間を分離する分離領域の幅よりも短くしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項６】
前記第１の方向に配置された前記複数の光電変換部において、光が入射する側から、光電変換して得られた電荷を蓄積する領域までの電位勾配を、前記第２の方向に配置された前記複数の光電変換部における電位勾配よりも緩やかにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項７】
前記複数の光電変換部の間を分離する分離領域の電位を制御する電極を更に有し、
前記第１の方向に配置された前記複数の光電変換部の間を分離する分離領域の電位を、前記第２の方向に配置された前記複数の光電変換部の間を分離する分離領域の電位よりも低くしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項８】
前記複数の光電変換部の間の前記第１の方向の電荷クロストーク率を１０％前後、前記第２の方向の電荷クロストーク率を８％前後としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項９】
前記複数の光電変換部により光電変換された電荷を信号に変換して出力する出力手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項１０】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子から出力された信号を処理する処理手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光電変換部を有する画素部が２次元配列された撮像素子及び当該撮像素子を搭載した撮像装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、撮像装置で行われる焦点検出方法の１つとして、撮像素子に形成された焦点検出用画素を用いて一対の瞳分割信号を取得し、位相差方式の焦点検出を行う、いわゆる撮像面位相差方式が知られている。
【０００３】
このような撮像面位相差方式の例として、１つの画素に対して、１つのマイクロレンズと複数に分割された光電変換部が形成された２次元撮像素子を用いた撮像装置が、特許文献１に開示されている。複数の光電変換部は、１つのマイクロレンズを介して撮像レンズの射出瞳の異なる領域を透過した光を受光するように構成され、瞳分割を行う。そして、個々の光電変換部の信号である位相差信号から像ずれ量を算出することで、位相差方式の焦点検出を行うことができる。また、画素毎に個々の光電変換部の信号を足し合わせることで、通常の画像信号を取得することができる。また、特許文献１には、画素における光電変換部間の分離障壁の高さが異なる複数種類の画素を配列することで、画素の飽和耐性を高めた構成が開示されている。
【０００４】
このようなイメージセンサでは、複数の光電変換部が画素内で横方向に並び、瞳分割方向が横方向である構成では、例えば、被写体が横方向のストライプ模様等の場合、視差が表れにくく、焦点検出精度が低下することがある。
【０００５】
これに対し、特許文献２には、各マイクロレンズに対する光電変換部の配置方向を２種類にし、瞳分割方向を２種類とすることで、焦点検出精度を向上させる技術が開示されている。また、特許文献２には、縦方向に隣接する光電変換部間を分離する構造と、横方向に隣接する光電変換部間を分離する構造とで、電荷を隣接する光電変換部に漏出させる強度を異ならせることが開示されている。この構造により、１つの光電変換部が蓄積できる電荷量を超えて受光した過飽和電荷を予め決められた方向に配置された異なる光電変換部へ漏出させて蓄積することで、１つの光電変換部が飽和した場合にも、横方向、もしくは縦方向の位相差方式の焦点検出が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１７－２１２３５１号公報
特開２０１４－１０７８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の多くの撮像素子は、行方向または列方向のどちらか一方の信号の読み出しを優先して行い、次の行または次の列の読み出しへと移行する。例えば、行単位で読み出しを行い、順次読み出しを行う行をシフトしていく場合、各行の画素の読み出しは同じタイミングで行われるが、異なる行の読み出しタイミングは、行が離れれば離れるほど、差が大きくなる。
【０００８】
このため、１つのマイクロレンズに対する複数の光電変換部が行方向に配列された画素と、列方向に配列された画素が混在する場合、次のような課題があった。すなわち、時間的に近いタイミングで複数の光電変換部から信号を読み出すことのできる行方向（主走査方向）と、信号を読み出すタイミングが時間的に離れる列方向（副走査方向）とでは、列方向の方が焦点検出精度が低下してしまう。
【０００９】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２には、光電変換部が飽和している場合の対処の方法については記載されているが、上述した読み出しタイミングの違いにより焦点検出精度が低下するという課題を解決することはできない。
【００１０】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、画素が行列状に配列された撮像素子から出力される位相差信号を利用した像面位相差方式による焦点検出において、主走査方向と副走査方向とで焦点検出の性能を近づけることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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