JP6464327B2 - 撮像素子及び撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、撮像素子及び撮像装置に関する。
ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の撮像素子の高解像度化に伴い、電子内視鏡、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、又は、スマートフォンを含む携帯電話機等の撮像機能を有する電子機器の需要が急増している。なお、以上のような撮像機能を有する電子機器を撮像装置と称する。
これら撮像装置では、主要な被写体に焦点を合わせる合焦制御方法として、位相差ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｒｃｕｓ）方式が採用されている。
位相差ＡＦ方式により合焦制御を行う撮像装置に搭載される撮像素子には、例えば、光電変換部の受光領域が互いに逆方向に偏心した位相差検出用画素のペアを受光面に離散的に設けたものが使用される（特許文献１参照）。
特許文献１に記載された撮像素子の位相差検出用画素は、光電変換部と、この光電変換部に蓄積された電荷を保持する電荷保持部とが、位相差検出用画素のペアによる位相差の検出方向に並んだ構成となっている。
日本国特開２０１２−１５１７７４号公報
位相差検出用画素は、光電変換部の受光領域の位相差検出方向の幅が、その他の通常の画素（撮像用画素）と比較すると小さくなる。このため、特許文献１のように、光電変換部に対して位相差検出方向の隣に電荷保持部が存在する構成では、光電変換部の受光領域の位相差検出方向の幅を大きくとることが難しい。
位相差検出用画素において、光電変換部の受光領域の位相差検出方向の幅が光の波長に近づくと、この受光領域には光が入射しづらくなる。この結果、位相差検出用画素の感度及び斜入射特性等の画素性能を十分に確保することが難しくなる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光電変換部と電荷保持部を含む位相差を検出可能な画素を備えた撮像素子であって、この画素の画素性能を十分に確保することのできる撮像素子とこれを備える撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の撮像素子は、撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子であって、半導体基板内に形成され、上記撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた電荷を蓄積する光電変換部と、上記半導体基板内に形成され、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた電荷を蓄積する光電変換部と、のペアを複数有し、上記ペアを構成する上記光電変換部を含む画素は、上記画素内の上記光電変換部から転送された電荷を保持し、上記電荷に応じた信号が読み出し回路によって読み出される電荷保持部を含み、上記半導体基板に垂直な方向から見た状態において、上記画素に含まれる上記電荷保持部は、その画素のうちのその画素に含まれる上記光電変換部を上記一方向に移動させた場合の軌跡で示される領域を除く領域に配置されているものである。
本発明の撮像装置は、上記撮像素子を備えるものである。
本発明によれば、光電変換部と電荷保持部を含む位相差を検出可能な画素を備えた撮像素子であって、この画素の画素性能を十分に確保することのできる撮像素子とこれを備える撮像装置を提供することができる。
本発明の一実施形態である撮像装置の一例としてのデジタルカメラの概略構成を示す図である。 図１に示す撮像素子５の概略構成を示す平面模式図である。 図２に示す受光面５０に形成された撮像用画素５１Ａの概略構成を示す平面模式図である。 図３に示すＡ−Ａ線の断面模式図である。 図２に示す受光面５０に形成された位相差検出用画素としての第一画素５１Ｒの概略構成を示す平面模式図である。 図５に示すＢ−Ｂ線の断面模式図である。 図５に示すＣ−Ｃ線の断面模式図である。 図２に示す受光面５０に形成された位相差検出用画素としての第二画素５１Ｌの概略構成を示す平面模式図である。 図８に示すＤ−Ｄ線の断面模式図である。 図８に示すＥ−Ｅ線の断面模式図である。 図２に示す受光面５０に形成された撮像用画素５１Ａの変形例を示す平面模式図である。 図２に示す受光面５０に形成された第一画素５１Ｒの変形例を示す平面模式図である。 図２に示す受光面５０に形成された第二画素５１Ｌの変形例を示す平面模式図である。 図３に示す撮像用画素５１Ａに搭載されるレンズの形状の一例を示す図である。 図５に示す第一画素５１Ｒに搭載されるレンズの形状の一例を示す図である。 図８に示す第二画素５１Ｌに搭載されるレンズの形状の一例を示す図である。 図１２に示す第一画素５１Ｒに搭載されるレンズの形状の一例を示す図である。 図１３に示す第二画素５１Ｌに搭載されるレンズの形状の一例を示す図である。 図２に示す受光面５０に形成された位相差検出用画素の変形例を示す平面模式図である。 本発明の撮影装置の一実施形態であるスマートフォン２００の外観を示すものである。 図２０に示すスマートフォン２００の構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である撮像装置の一例としてのデジタルカメラの概略構成を示す図である。
図１に示すデジタルカメラは、撮像レンズ１と、絞り２と、レンズ制御部４と、レンズ駆動部８と、絞り駆動部９と、を有するレンズ装置４０を備える。
本実施形態において、レンズ装置４０はデジタルカメラ本体に着脱可能なものとして説明するが、デジタルカメラ本体に固定されるものであってもよい。撮像レンズ１と絞り２は撮像光学系を構成する。
レンズ装置４０のレンズ制御部４は、デジタルカメラ本体のシステム制御部１１と有線又は無線によって通信可能に構成される。
レンズ制御部４は、システム制御部１１からの指令にしたがい、レンズ駆動部８を介して撮像レンズ１に含まれるフォーカスレンズを駆動したり、絞り駆動部９を介して絞り２を駆動したりする。
デジタルカメラ本体は、レンズ装置４０の撮像光学系を通して被写体を撮像するＣＭＯＳイメージセンサ等のＭＯＳ型の撮像素子５と、撮像素子５を駆動する撮像素子駆動部１０と、デジタルカメラの電気制御系全体を統括制御するシステム制御部１１と、操作部１４と、デジタル信号処理部１７と、着脱自在の記憶媒体２１が接続される外部メモリ制御部２０と、カメラ背面等に搭載された有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ又はＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の表示部２３を駆動する表示ドライバ２２と、を備える。
システム制御部１１は、プロセッサとＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を含んで構成され、デジタルカメラ全体を統括制御する。システム制御部１１は、撮像素子５から出力される信号に基づいて、位相差ＡＦ方式による合焦制御を行う。
デジタル信号処理部１７は、プロセッサとＲＡＭとＲＯＭを含み、このＲＯＭに格納されたプログラムをこのプロセッサが実行することで各種処理を行う。
デジタル信号処理部１７は、撮像素子５の各画素から出力される信号で構成される撮像画像信号に対し、補間演算、ガンマ補正演算、及び、ＲＧＢ／ＹＣ変換処理等の処理を行うことで、表示部２３への表示用のライブビュー画像データと、記憶媒体２１への記憶用の撮像画像データとを生成する。
デジタル信号処理部１７、外部メモリ制御部２０、及び、表示ドライバ２２は、制御バス２４及びデータバス２５によって相互に接続され、システム制御部１１からの指令に基づいて動作する。
図２は、図１に示す撮像素子５の概略構成を示す平面模式図である。
撮像素子５は、一方向である行方向Ｘに配列された複数の画素５１からなる画素行５２が、行方向Ｘと直交する列方向Ｙに複数配列された受光面５０と、受光面５０に配列された画素５１を駆動する駆動回路５３と、受光面５０に配列された画素行５２の各画素５１から信号線に読み出される信号を処理する信号処理回路５４と、を備える。受光面５０に形成された各画素５１はシリコン等の半導体基板に形成されている。
受光面５０に形成された複数の画素５１には、レンズ装置４０の撮像光学系の瞳領域の行方向Ｘに並ぶ異なる２つの部分を通過した一対の光束に基づく２つの像の位相差を検出するための位相差検出用画素と、この一対の光束の両方を受光する撮像用画素５１Ａとが含まれる。
受光面５０に形成された位相差検出用画素には、上記の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた電荷を蓄積する光電変換部を含む第一画素５１Ｒと、上記の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた電荷を蓄積する光電変換部を含む第二画素５１Ｌとが含まれる。
受光面５０には、第一画素５１Ｒと第二画素５１Ｌのペアが複数配置されている。システム制御部１１は、この複数のペアから読み出される信号に基づいて位相差を算出し、算出した位相差に基づいてフォーカスレンズを制御して合焦制御を行う。
図３は、図２に示す受光面５０に形成された撮像用画素５１Ａの概略構成を示す平面模式図である。図４は、図３に示すＡ−Ａ線の断面模式図である。図３は、各画素５１が形成された半導体基板６０の表面に対して垂直な方向から見た状態を示している。
撮像用画素５１Ａは、光電変換部６１と、電荷転送部６２と、電荷保持部６３と、フローティングディフュージョン６９と、読み出し回路６４と、光電変換部６１の一部、電荷転送部６２、電荷保持部６３、フローティングディフュージョン６９、及び、読み出し回路６４を遮光する遮光膜６６（図４参照）と、を備える。
光電変換部６１は、レンズ装置４０の撮像光学系を通った光を受光し受光量に応じた電荷を発生して蓄積する。光電変換部６１は、半導体基板６０内に形成されたフォトダイオード等で構成される。
電荷保持部６３は、光電変換部６１に蓄積された電荷を保持する。電荷保持部６３は、半導体基板６０内の不純物領域により構成される。
光電変換部６１と電荷保持部６３は、半導体基板６０内で列方向Ｙに離間して配列されている。
電荷転送部６２は、光電変換部６１に蓄積された電荷を電荷保持部６３に転送する。
電荷転送部６２は、図３及び図４に示すように、半導体基板６０内の光電変換部６１と電荷保持部６３との間の領域に形成された転送チャネル６２ｂと、転送チャネル６２ｂ及び電荷保持部６３の上方に酸化膜６８を介して形成された転送電極６２ａとで構成される。図３及び図４の例では、転送電極６２ａが電荷保持部６３の上方にまで形成されているが、転送電極６２ａが転送チャネル６２ｂの上方にのみ形成された構成であってもよい。
転送電極６２ａに印加される電圧が駆動回路５３によって制御されることで、光電変換部６１に蓄積された電荷が転送チャネル６２ｂを経由して、電荷保持部６３に転送される。
フローティングディフュージョン６９は、電荷を電圧に変換するためのものであり、電荷保持部６３に保持された電荷が転送されてくる。電荷保持部６３とフローティングディフュージョン６９との間の半導体基板の上方には、図示省略の読み出し電極が形成されている。この読み出し電極に印加される電圧が駆動回路５３によって制御されることで、電荷保持部６３に保持された電荷がフローティングディフュージョン６９に転送される。
遮光膜６６は、図４に示すように、光電変換部６１、電荷転送部６２、電荷保持部６３、フローティングディフュージョン６９、及び、読み出し回路６４の上方に形成されている。
遮光膜６６のうち、光電変換部６１の上方には開口６５が形成されている。遮光膜６６の開口６５の中心は、光電変換部６１の中心と一致している。
光電変換部６１は、この開口６５を通して、撮像光学系を通った光を受光する。図３において、光電変換部６１における遮光膜６６の開口６５と重なる部分が、光電変換部６１の受光領域を構成する。
図３に示す読み出し回路６４は、電荷保持部６３に保持された電荷を信号に変換して信号線ＳＧに読み出す回路であり、周知の構成を採用可能である。読み出し回路６４は、駆動回路５３によって駆動される。
読み出し回路６４は、例えば、フローティングディフュージョン６９の電位をリセットするためのリセットトランジスタと、フローティングディフュージョン６９の電位を信号に変換して出力する出力トランジスタと、出力トランジスタから出力される信号を選択的に信号線ＳＧに読み出すための選択トランジスタと、を含む。
なお、読み出し回路６４は、隣接する他の画素５１と共用される場合もある。
図５は、図２に示す受光面５０に形成された位相差検出用画素としての第一画素５１Ｒの概略構成を示す平面模式図である。図６は、図５に示すＢ−Ｂ線の断面模式図である。図７は、図５に示すＣ−Ｃ線の断面模式図である。なお、図５は、半導体基板６０の表面に対して垂直な方向から見た状態を示している。
第一画素５１Ｒは、光電変換部６１と、電荷転送部６２Ｒと、電荷保持部６３と、読み出し回路６４と、フローティングディフュージョン６９と、光電変換部６１の一部、電荷転送部６２Ｒ、電荷保持部６３、フローティングディフュージョン６９、及び、読み出し回路６４を遮光する遮光膜６６（図６及び図７参照）と、を備える。
第一画素５１Ｒに含まれる光電変換部６１、電荷保持部６３、フローティングディフュージョン６９、及び、読み出し回路６４の構成は、撮像用画素５１Ａと同じである。
第一画素５１Ｒの遮光膜６６は、光電変換部６１の上方に開口６５Ｒを有する。開口６５Ｒの中心は、光電変換部６１の中心に対して行方向Ｘの右方向に偏心している。第一画素５１Ｒの光電変換部６１は、この開口６５Ｒを通して、撮像光学系の瞳領域の行方向Ｘの右半分を通った光を受光する。
図５において、光電変換部６１における遮光膜６６の開口６５Ｒと重なる部分が、第一画素５１Ｒの光電変換部６１の受光領域６１Ｒを構成する。
電荷転送部６２Ｒは、光電変換部６１に蓄積された電荷を電荷保持部６３に転送する。
図５及び図６に示すように、電荷転送部６２Ｒは、光電変換部６１のうちの受光領域６１Ｒを列方向Ｙに移動させた場合の軌跡で示される領域を除く領域と電荷保持部６３との間に形成された転送チャネル６２ｂｒと、転送チャネル６２ｂｒ及び電荷保持部６３の上方に酸化膜６８を介して形成された転送電極６２ａｒとで構成される。
図５及び図６の例では、転送電極６２ａｒが電荷保持部６３の上方にも形成されているが、転送電極６２ａｒが転送チャネル６２ｂｒ上方にのみ形成される構成であってもよい。
転送電極６２ａｒに印加される電圧が駆動回路５３によって制御されることで、光電変換部６１に蓄積された電荷が転送チャネル６２ｂｒを経由して、電荷保持部６３に転送される。
図８は、図２に示す受光面５０に形成された位相差検出用画素としての第二画素５１Ｌの概略構成を示す平面模式図である。図９は、図８に示すＤ−Ｄ線の断面模式図である。図１０は、図８に示すＥ−Ｅ線の断面模式図である。なお、図８は、半導体基板６０の表面に対して垂直な方向から見た状態を示している。
第二画素５１Ｌは、光電変換部６１と、電荷転送部６２Ｌと、電荷保持部６３と、読み出し回路６４と、フローティングディフュージョン６９と、光電変換部６１の一部、電荷転送部６２Ｌ、電荷保持部６３、フローティングディフュージョン６９、及び、読み出し回路６４を遮光する遮光膜６６（図９及び図１０参照）と、を備える。
第二画素５１Ｌに含まれる光電変換部６１、電荷保持部６３、フローティングディフュージョン６９、及び、読み出し回路６４の構成は、撮像用画素５１Ａと同じである。
第二画素５１Ｌの遮光膜６６は、光電変換部６１の上方に開口６５Ｌを有する。開口６５Ｌの中心は、光電変換部６１の中心に対して行方向Ｘの左方向に偏心している。光電変換部６１は、この開口６５Ｌを通して、撮像光学系の瞳領域の行方向Ｘの左半分を通った光を受光する。
図８において、光電変換部６１における遮光膜６６の開口６５Ｌと重なる部分が、第二画素５１Ｌの光電変換部６１の受光領域６１Ｌを構成する。
電荷転送部６２Ｌは、光電変換部６１に蓄積された電荷を電荷保持部６３に転送する。
図８及び図１０に示すように、電荷転送部６２Ｌは、光電変換部６１のうちの受光領域６１Ｌを列方向Ｙに移動させた場合の軌跡で示される領域を除く領域と電荷保持部６３との間に形成された転送チャネル６２ｂｌと、転送チャネル６２ｂｌ及び電荷保持部６３の上方に酸化膜６８を介して形成された転送電極６２ａｌとで構成される。
図８及び図１０の例では、転送電極６２ａｌが電荷保持部６３の上方にも形成されているが、転送電極６２ａｌが転送チャネル６２ｂｌ上方にのみ形成された構成であってもよい。
転送電極６２ａｌに印加される電圧が駆動回路５３によって制御されることで、光電変換部６１に蓄積された電荷が転送チャネル６２ｂｌを経由して、電荷保持部６３に転送される。
以上の構成により、第一画素５１Ｒの受光領域６１Ｒでは、レンズ装置４０の撮像光学系の瞳領域を行方向Ｘに２分割した場合の一方の分割領域を通過した光が受光される。また、第二画素５１Ｌの受光領域６１Ｌでは、レンズ装置４０の撮像光学系の瞳領域の他方の分割領域を通過した光が受光される。
したがって、第一画素５１Ｒから信号線ＳＧに読み出される信号と、第二画素５１Ｌから信号線ＳＧに読み出される信号との相関演算を行うことで、行方向Ｘの位相差を算出することができる。
撮像素子５の第一画素５１Ｒは、図５の平面視において、光電変換部６１を行方向Ｘに移動させた場合の軌跡で示される領域を除く領域に電荷保持部６３が配置される構成である。また、撮像素子５の第二画素５１Ｌは、図８の平面視において、光電変換部６１を行方向Ｘに移動させた場合の軌跡で示される領域を除く領域に電荷保持部６３が配置される構成である。
この構成によれば、第一画素５１Ｒ及び第二画素５１Ｌの各々において、光電変換部６１の行方向Ｘの隣には、画素内での占有面積の大きい電荷保持部６３が配置されないことになる。このため、第一画素５１Ｒ及び第二画素５１Ｌの各々において、行方向Ｘの幅に占める光電変換部６１の幅の割合を高めることができ、光電変換部６１の行方向Ｘの幅を大きくすることが可能となる。
光電変換部６１の行方向Ｘの幅が大きくできることで、第一画素５１Ｒの受光領域６１Ｒの行方向Ｘの幅と、第二画素５１Ｌの受光領域６１Ｌの行方向Ｘの幅をそれぞれ大きくすることができる。したがって、電荷保持部６３を有する位相差検出用画素であっても、画素性能を向上させることができる。
また、撮像素子５の第一画素５１Ｒの電荷転送部６２Ｒの転送チャネル６２ｂｒは、図５の平面視において、受光領域６１Ｒを列方向Ｙに移動させた場合の軌跡で示される領域を除く領域に配置される構成である。また、撮像素子５の第二画素５１Ｌの電荷転送部６２Ｌの転送チャネル６２ｂｌは、図８の平面視において、受光領域６１Ｌを列方向Ｙに移動させた場合の軌跡で示される領域を除く領域に配置される構成である。
この構成によれば、受光領域６１Ｒ（受光領域６１Ｌ）と、その列方向Ｙの隣にある転送電極６２ａｒ（転送電極６２ａｌ）との距離を大きくすることができる。このため、例えば開口６５Ｒ（開口６５Ｌ）を電荷保持部６３側に向かって伸ばしても、電荷転送部６２Ｒ（電荷転送部６２Ｌ）の遮光性能を十分に確保することができる。
このように、第一画素５１Ｒ及び第二画素５１Ｌの構成によれば、開口６５Ｒ（開口６５Ｌ）の列方向Ｙの幅を大きくすることができるため、位相差検出用画素の感度を向上させることができる。
なお、図５の例では、第一画素５１Ｒにおいて、光電変換部６１と電荷保持部６３が列方向Ｙに並ぶものとした。しかし、第一画素５１Ｒにおいて、光電変換部６１を行方向Ｘに移動させた場合の軌跡で示される領域を除く領域に電荷保持部６３が配置される構成となっていれば、光電変換部６１と電荷保持部６３の並ぶ方向は、列方向Ｙでなくてもよい。
例えば、図５において、電荷保持部６３が行方向Ｘにずれている構成であってもよい。図５の構成によれば、第一画素５１Ｒの行方向Ｘの幅を最小にすることができるため、画素サイズの縮小に有利である。
同様に、図８において、電荷保持部６３が行方向Ｘにずれている構成であってもよい。図８の構成によれば、第二画素５１Ｌの行方向Ｘの幅を最小にすることができるため、画素サイズの縮小に有利である。
また、図５において電荷転送部６２Ｒを図３の電荷転送部６２に置き換えた構成としてもよい。同様に、図８において電荷転送部６２Ｌを図３の電荷転送部６２に置き換えた構成としてもよい。このような構成であっても、受光領域６１Ｒと受光領域６１Ｌの各々の行方向Ｘの幅の拡大は可能であり、位相差検出用画素の画素性能を向上させることができる。
ここまでは、撮像素子５の受光面５０に形成された位相差検出用画素が行方向Ｘの位相差を検出するためのものとして説明したが、位相差検出用画素は列方向Ｙの位相差を検出するためのものであってもよい。
図１１は、図２に示す受光面５０に形成された撮像用画素５１Ａの変形例を示す平面模式図である。
図１１に示す撮像用画素５１Ａは、図３に示す撮像用画素５１Ａを左に９０度回転し、フローティングディフュージョン６９と読み出し回路６４の位置を電荷保持部６３の右隣に変更した構成である。なお、図１１において転送チャネル６２ｂの図示は省略されている。
図１２は、図２に示す受光面５０に形成された第一画素５１Ｒの変形例を示す平面模式図である。
図１２に示す第一画素５１Ｒは、図５に示す第一画素５１Ｒを左に９０度回転し、フローティングディフュージョン６９と読み出し回路６４の位置を電荷保持部６３の右隣に変更した構成である。なお、図１２において転送チャネル６２ｂｒの図示は省略されている。
図１３は、図２に示す受光面５０に形成された第二画素５１Ｌの変形例を示す平面模式図である。
図１３に示す第二画素５１Ｌは、図８に示す第二画素５１Ｌを左に９０度回転し、フローティングディフュージョン６９と読み出し回路６４の位置を電荷保持部６３の右隣に変更した構成である。なお、図１３において転送チャネル６２ｂｌの図示は省略されている。
図１１〜図１３に示す構成の画素５１が受光面５０に形成された撮像素子５によれば、第一画素５１Ｒから出力される信号と、第二画素５１Ｌから出力される信号との相関演算によって列方向Ｙの位相差を算出することができる。
この変形例の撮像素子５であっても、受光領域６１Ｒと受光領域６１Ｌの各々の列方向Ｙの幅と、受光領域６１Ｒと受光領域６１Ｌの各々の行方向Ｘの幅をそれぞれ大きくすることができ、位相差検出用画素の画素性能を向上させることができる。
なお、撮像素子５の受光面５０には、例えば、図３又は図１１に示す複数の撮像用画素５１Ａと、図５に示す第一画素５１Ｒと図８に示す第二画素５１Ｌの複数のペアと、図１２に示す第一画素５１Ｒと図１３に示す第二画素５１Ｌの複数のペアとが配置されていてもよい。
この構成によれば、行方向Ｘの位相差と列方向Ｙの位相差を算出することができ、高精度の合焦制御が可能となる。
撮像素子５の各画素５１の光電変換部６１の受光領域の上方には、この受光領域に光を集光するためのレンズが設けられていることが好ましい。以下、このレンズの構成例について説明する。
図１４は、図３に示す撮像用画素５１Ａに搭載されるレンズの形状の一例を示す図である。なお、図１４において転送チャネル６２ｂの図示は省略されている。
図１４に示すように、撮像用画素５１Ａの遮光膜６６の開口６５の上方にはレンズ６７が設けられている。レンズ６７は、図１４の例では楕円形状となっており、第一画素５１Ｒと第二画素５１Ｌによる位相差の検出方向である行方向Ｘの幅が列方向Ｙの幅よりも大きくなっている。
図１５は、図５に示す第一画素５１Ｒに搭載されるレンズの形状の一例を示す図である。なお、図１４において転送チャネル６２ｂｒの図示は省略されている。
図１５に示すように、第一画素５１Ｒの遮光膜６６の開口６５Ｒの上方にはレンズ６７が設けられている。レンズ６７は、図１５の例では楕円形状となっており、第一画素５１Ｒと第二画素５１Ｌによる位相差の検出方向である行方向Ｘの幅が列方向Ｙの幅よりも大きくなっている。
図１６は、図８に示す第二画素５１Ｌに搭載されるレンズの形状の一例を示す図である。なお、図１６において転送チャネル６２ｂｌの図示は省略されている。
図１６に示すように、第二画素５１Ｌの遮光膜６６の開口６５Ｌの上方にはレンズ６７が設けられている。レンズ６７は、図１６の例では楕円形状となっており、第一画素５１Ｒと第二画素５１Ｌによる位相差の検出方向である行方向Ｘの幅が列方向Ｙの幅よりも大きくなっている。
図１４〜図１６に示す構成の画素５１が受光面５０に形成された撮像素子５によれば、レンズ６７の端部と電荷保持部６３との距離を大きくすることができるため、レンズ６７で集光された光が電荷保持部６３に漏れこむのを防ぐことができ、撮像品質を向上させることができる。
図１７は、図１２に示す第一画素５１Ｒに搭載されるレンズの形状の一例を示す図である。なお、図１７において転送チャネル６２ｂｒの図示は省略されている。
図１７に示すように、第一画素５１Ｒの遮光膜６６の開口６５Ｒの上方にはレンズ６７が設けられている。レンズ６７は、図１７の例では楕円形状となっており、第一画素５１Ｒと第二画素５１Ｌによる位相差の検出方向である列方向Ｙの幅が行方向Ｘの幅よりも大きくなっている。
図１８は、図１３に示す第二画素５１Ｌに搭載されるレンズの形状の一例を示す図である。なお、図１８において転送チャネル６２ｂｌの図示は省略されている。
図１８に示すように、第二画素５１Ｌの遮光膜６６の開口６５Ｌの上方にはレンズ６７が設けられている。レンズ６７は、図１８の例では楕円形状となっており、第一画素５１Ｒと第二画素５１Ｌによる位相差の検出方向である列方向Ｙの幅が行方向Ｘの幅よりも大きくなっている。
図１７及び図１８に示す構成の画素５１が受光面５０に形成された撮像素子５によれば、レンズ６７の端部と電荷保持部６３との距離を大きくすることができるため、レンズ６７で集光された光が電荷保持部６３に漏れこむのを防ぐことができ、撮像品質を向上させることができる。
撮像素子５の受光面５０に形成される位相差検出用画素は、レンズ装置４０の撮像光学系の瞳領域の行方向Ｘに並ぶ異なる２つの部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた電荷を蓄積する光電変換部と、上記の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた電荷を蓄積する光電変換部との両方を含む画素であってもよい。
図１９は、図２に示す受光面５０に形成される位相差検出用画素の変形例を示す平面模式図である。
図１９に示す位相差検出用画素５１Ｂは、光電変換部７１Ｒと、光電変換部７１Ｌと、電荷転送部７２Ｒと、電荷転送部７２Ｌと、電荷保持部７３Ｒと、電荷保持部７３Ｌと、読み出し回路７４Ｒと、読み出し回路７４Ｌと、フローティングディフュージョン７６Ｒと、フローティングディフュージョン７６Ｌと、これらを遮光する図示省略の遮光膜と、を備える。
光電変換部７１Ｒと光電変換部７１Ｌは、それぞれ、半導体基板７０内に形成されたフォトダイオード等によって構成される。光電変換部７１Ｒと光電変換部７１Ｌは行方向Ｘに離間して配列されている。
位相差検出用画素５１Ｂにおける光電変換部７１Ｒの中心は、図３に示す撮像用画素５１Ａの光電変換部６１の中心に対し行方向Ｘの右方向に偏心している。
位相差検出用画素５１Ｂにおける光電変換部７１Ｌの中心は、図３に示す撮像用画素５１Ａの光電変換部６１の中心に対し行方向Ｘの左方向に偏心している。
電荷保持部７３Ｒは、光電変換部７１Ｒに蓄積された電荷を保持する。電荷保持部７３Ｌは、光電変換部７１Ｌに蓄積された電荷を保持する。電荷保持部７３Ｒと電荷保持部７３Ｌは、それぞれ、半導体基板７０内に形成された不純物領域で構成される。
電荷保持部７３Ｒ及び電荷保持部７３Ｌは、位相差検出用画素５１Ｂの平面領域のうち、光電変換部７１Ｒを行方向Ｘに移動させた場合の軌跡で示される領域と、光電変換部７１Ｌを行方向Ｘに移動させた場合の軌跡で示される領域とを除く領域に配置されている。
図１９の例では、電荷保持部７３Ｒは、光電変換部７１Ｒに対して列方向Ｙに離間して配置されている。また、電荷保持部７３Ｌは、光電変換部７１Ｌに対して列方向Ｙに離間して配置されている。
電荷転送部７２Ｒは、光電変換部７１Ｒと電荷保持部７３Ｒとの間に配置されており、光電変換部７１Ｒに蓄積された電荷を電荷保持部７３Ｒに転送する。電荷転送部７２Ｒの構成は、電荷転送部６２と同様であり、転送チャネルと転送電極とにより構成される。
電荷転送部７２Ｌは、光電変換部７１Ｌと電荷保持部７３Ｌとの間に配置されており、光電変換部７１Ｌに蓄積された電荷を電荷保持部７３Ｌに転送する。電荷転送部７２Ｌの構成は、電荷転送部６２と同様であり、転送チャネルと転送電極とにより構成される。
フローティングディフュージョン７６Ｒは、電荷保持部７３Ｒに保持された電荷が転送され、転送された電荷を電圧に変換する。
フローティングディフュージョン７６Ｌは、電荷保持部７３Ｌに保持された電荷が転送され、転送された電荷を電圧に変換する。
読み出し回路７４Ｒは、電荷保持部７３Ｒに保持された電荷を信号に変換して信号線ＳＧに読み出す回路であり、例えば上述した構成が採用される。
読み出し回路７４Ｌは、電荷保持部７３Ｌに保持された電荷を信号に変換して信号線ＳＧに読み出す回路であり、例えば上述した構成が採用される。
光電変換部７１Ｒ、光電変換部７１Ｌ、電荷転送部７２Ｒ、電荷転送部７２Ｌ、電荷保持部７３Ｒ、電荷保持部７３Ｌ、読み出し回路７４Ｒ、読み出し回路７４Ｌ、フローティングディフュージョン７６Ｒ、及び、フローティングディフュージョン７６Ｌの上方には、図示省略の遮光膜が形成されている。
この遮光膜は、光電変換部７１Ｒの上方に開口７５Ｒを有し、光電変換部７１Ｌの上方に開口７５Ｌを有する。
開口７５Ｒの中心は、光電変換部７１Ｒの中心と一致している。開口７５Ｌの中心は、光電変換部７１Ｌの中心と一致している。
以上の構成の位相差検出用画素５１Ｂでは、光電変換部７１Ｒが、レンズ装置４０の撮像光学系の瞳領域の行方向Ｘに並ぶ異なる２つの部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた電荷を蓄積する光電変換部として機能する。また、光電変換部７１Ｌが、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた電荷を蓄積する光電変換部として機能する。
したがって、光電変換部７１Ｒ、電荷転送部７２Ｒ、電荷保持部７３Ｒ、読み出し回路７４Ｒ、及び、フローティングディフュージョン７６Ｒからなるユニットが、図５に示した第一画素５１Ｒと同様に機能する。
また、光電変換部７１Ｌ、電荷転送部７２Ｌ、電荷保持部７３Ｌ、読み出し回路７４Ｌ、及び、フローティングディフュージョン７６Ｌからなるユニットが、図８に示した第二画素５１Ｌと同様に機能する。
図１９に示す位相差検出用画素５１Ｂによれば、光電変換部７１Ｒ及び光電変換部７１Ｌの各々の行方向の隣には、画素内での占有面積の大きい電荷保持部７３Ｒ及び電荷保持部７３Ｌが配置されないことになる。
このため、行方向Ｘの幅に占める光電変換部７１Ｒ及び光電変換部７１Ｌの各々の幅の割合を高めることができ、光電変換部７１Ｒ及び光電変換部７１Ｌの各々の行方向Ｘの幅を大きくすることが可能となる。したがって、位相差検出用画素５１Ｂの画素性能を向上させることができる。
位相差を検出するための光電変換部のペアが１つの画素５１内に配置される構成では、画素内のスペースに余裕がなくなる。このため、図１９に示す構成が特に有効となる。
なお、図２に示す受光面５０に形成された位相差検出用画素の構成として、図１９に示す位相差検出用画素５１Ｂを左に９０度回転した構成とすることもできる。この構成によれば、列方向Ｙの位相差を高精度に検出することが可能となる。
図１９に示す位相差検出用画素５１Ｂにおいても、開口７５Ｒ及び開口７５Ｌの上方に、行方向Ｘの幅が列方向Ｙの幅よりも大きい１つのレンズを搭載して、光電変換部７１Ｒ及び光電変換部７１Ｌに光を集光することで、電荷保持部７３Ｒ及び電荷保持部７３Ｌへの電荷の漏れこみを防ぐことができ、撮像品質を向上させることができる。
なお、図１９に示す位相差検出用画素５１Ｂでは、電荷保持部７３Ｒに保持された電荷と電荷保持部７３Ｌに保持された電荷を、例えば読み出し回路７４Ｒのフローティングディフュージョン７６Ｌに同時に転送し、このフローティングディフュージョン７６Ｌの電位を信号に変換して信号線ＳＧに読み出すこともできる。
この構成とすることで、位相差検出用画素５１Ｂを図３に示した撮像用画素５１Ａとして機能させることができる。このように、位相差検出用画素５１Ｂを撮像用画素と兼用する場合、受光面５０には、この位相差検出用画素５１Ｂのみが二次元状に配置されていてもよい。
ここまでは撮像装置としてデジタルカメラを例にしたが、以下では、撮像装置としてカメラ付のスマートフォンの実施形態について説明する。
図２０は、本発明の撮影装置の一実施形態であるスマートフォン２００の外観を示すものである。
図２０に示すスマートフォン２００は、平板状の筐体２０１を有し、筐体２０１の一方の面に表示部としての表示パネル２０２と、入力部としての操作パネル２０３とが一体となった表示入力部２０４を備えている。
また、この様な筐体２０１は、スピーカ２０５と、マイクロホン２０６と、操作部２０７と、カメラ部２０８とを備えている。
なお、筐体２０１の構成はこれに限定されず、例えば、表示部と入力部とが独立した構成を採用したり、折り畳み構造又はスライド機構を有する構成を採用したりすることもできる。
図２１は、図２０に示すスマートフォン２００の構成を示すブロック図である。
図２１に示すように、スマートフォンの主たる構成要素として、無線通信部２１０と、表示入力部２０４と、通話部２１１と、操作部２０７と、カメラ部２０８と、記憶部２１２と、外部入出力部２１３と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信部２１４と、モーションセンサ部２１５と、電源部２１６と、主制御部２２０とを備える。
また、スマートフォン２００の主たる機能として、図示省略の基地局装置ＢＳと図示省略の移動通信網ＮＷとを介した移動無線通信を行う無線通信機能を備える。
無線通信部２１０は、主制御部２２０の指示にしたがって、移動通信網ＮＷに収容された基地局装置ＢＳに対し無線通信を行うものである。この無線通信を使用して、音声データ、画像データ等の各種ファイルデータ、電子メールデータ等の送受信、又は、Ｗｅｂデータ又はストリーミングデータ等の受信を行う。
表示入力部２０４は、主制御部２２０の制御により、画像（静止画像および動画像）又は文字情報等を表示して視覚的にユーザに情報を伝達するとともに、表示した情報に対するユーザ操作を検出する、いわゆるタッチパネルであって、表示パネル２０２と、操作パネル２０３とを備える。
表示パネル２０２は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＯＥＬＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）等を表示デバイスとして用いたものである。
操作パネル２０３は、表示パネル２０２の表示面上に表示される画像を視認可能に載置され、ユーザの指又は尖筆によって操作される一又は複数の座標を検出するデバイスである。このデバイスをユーザの指又は尖筆によって操作すると、操作に起因して発生する検出信号を主制御部２２０に出力する。次いで、主制御部２２０は、受信した検出信号に基づいて、表示パネル２０２上の操作位置（座標）を検出する。
図２０に示すように、本発明の撮影装置の一実施形態として例示しているスマートフォン２００の表示パネル２０２と操作パネル２０３とは一体となって表示入力部２０４を構成しているが、操作パネル２０３が表示パネル２０２を完全に覆うような配置となっている。
係る配置を採用した場合、操作パネル２０３は、表示パネル２０２外の領域についても、ユーザ操作を検出する機能を備えてもよい。換言すると、操作パネル２０３は、表示パネル２０２に重なる重畳部分についての検出領域（以下、表示領域と称する）と、それ以外の表示パネル２０２に重ならない外縁部分についての検出領域（以下、非表示領域と称する）とを備えていてもよい。
なお、表示領域の大きさと表示パネル２０２の大きさとを完全に一致させても良いが、両者を必ずしも一致させる必要は無い。また、操作パネル２０３が、外縁部分と、それ以外の内側部分の２つの感応領域を備えていてもよい。更に、外縁部分の幅は、筐体２０１の大きさ等に応じて適宜設計されるものである。
更にまた、操作パネル２０３で採用される位置検出方式としては、マトリクススイッチ方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、又は、静電容量方式等が挙げられ、いずれの方式を採用することもできる。
通話部２１１は、スピーカ２０５又はマイクロホン２０６を備え、マイクロホン２０６を通じて入力されたユーザの音声を主制御部２２０にて処理可能な音声データに変換して主制御部２２０に出力したり、無線通信部２１０あるいは外部入出力部２１３により受信された音声データを復号してスピーカ２０５から出力させたりするものである。
また、図２０に示すように、例えば、スピーカ２０５を表示入力部２０４が設けられた面と同じ面に搭載し、マイクロホン２０６を筐体２０１の側面に搭載することができる。
操作部２０７は、キースイッチ等を用いたハードウェアキーであって、ユーザからの指示を受け付けるものである。例えば、図２０に示すように、操作部２０７は、スマートフォン２００の筐体２０１の側面に搭載され、指等で押下されるとオンとなり、指を離すとバネ等の復元力によってオフ状態となる押しボタン式のスイッチである。
記憶部２１２は、主制御部２２０の制御プログラム又は制御データ、アプリケーションソフトウェア、通信相手の名称又は電話番号等を対応づけたアドレスデータ、送受信した電子メールのデータ、ＷｅｂブラウジングによりダウンロードしたＷｅｂデータ又は、ダウンロードしたコンテンツデータを記憶し、またストリーミングデータ等を一時的に記憶するものである。また、記憶部２１２は、スマートフォン内蔵の内部記憶部２１７と着脱自在な外部メモリスロットを有する外部記憶部２１８により構成される。
なお、記憶部２１２を構成するそれぞれの内部記憶部２１７と外部記憶部２１８は、フラッシュメモリタイプ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ ｔｙｐｅ）、ハードディスクタイプ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ）、マルチメディアカードマイクロタイプ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃａｒｄ ｍｉｃｒｏ ｔｙｐｅ）、カードタイプのメモリ（例えば、ＭｉｃｒｏＳＤ（登録商標）メモリ等）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の格納媒体を用いて実現される。
外部入出力部２１３は、スマートフォン２００に連結される全ての外部機器とのインタフェースの役割を果たすものであり、他の外部機器に通信等（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＩＥＥＥ１３９４等）又はネットワーク（例えば、インターネット、無線ＬＡＮ、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）（登録商標）、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、赤外線通信（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ：ＩｒＤＡ）（登録商標）、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅｂａｎｄ）（登録商標）、ジグビー（ＺｉｇＢｅｅ）（登録商標）等）により直接的又は間接的に接続するためのものである。
スマートフォン２００に連結される外部機器としては、例えば、有／無線ヘッドセット、有／無線外部充電器、有／無線データポート、カードソケットを介して接続されるメモリカード（Ｍｅｍｏｒｙ ｃａｒｄ）又はＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ Ｃａｒｄ）／ＵＩＭ（Ｕｓｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ
Ｃａｒｄ）カード、オーディオ・ビデオＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）端子を介して接続される外部オーディオ・ビデオ機器、無線接続される外部オーディオ・ビデオ機器、有／無線接続されるスマートフォン、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、有／無線接続されるＰＤＡ、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、イヤホン等がある。
外部入出力部２１３は、このような外部機器から伝送を受けたデータをスマートフォン２００の内部の各構成要素に伝達したり、スマートフォン２００の内部のデータを外部機器に伝送したりする。
ＧＰＳ受信部２１４は、主制御部２２０の指示にしたがって、ＧＰＳ衛星ＳＴ１〜ＳＴｎから送信されるＧＰＳ信号を受信し、受信した複数のＧＰＳ信号に基づく測位演算処理を実行し、スマートフォン２００の緯度、経度、高度からなる位置を検出する。
ＧＰＳ受信部２１４は、無線通信部２１０又は外部入出力部２１３（例えば、無線ＬＡＮ）から位置情報を取得できる時には、その位置情報を用いて位置を検出することもできる。
モーションセンサ部２１５は、例えば、３軸の加速度センサ等を備え、主制御部２２０の指示にしたがって、スマートフォン２００の物理的な動きを検出する。スマートフォン２００の物理的な動きを検出することにより、スマートフォン２００の動く方向又は加速度が検出される。係る検出結果は、主制御部２２０に出力されるものである。
電源部２１６は、主制御部２２０の指示にしたがって、スマートフォン２００の各部に、バッテリ（図示しない）に蓄えられる電力を供給するものである。
主制御部２２０は、マイクロプロセッサを備え、記憶部２１２が記憶する制御プログラム又は制御データにしたがって動作し、スマートフォン２００の各部を統括して制御するものである。
また、主制御部２２０は、無線通信部２１０を通じて、音声通信又はデータ通信を行うために、通信系の各部を制御する移動通信制御機能と、アプリケーション処理機能を備える。
アプリケーション処理機能は、記憶部２１２が記憶するアプリケーションソフトウェアにしたがって主制御部２２０が動作することにより実現するものである。
アプリケーション処理機能としては、例えば、外部入出力部２１３を制御して対向機器とデータ通信を行う赤外線通信機能、電子メールの送受信を行う電子メール機能、又は、ウェブページを閲覧するウェブブラウジング機能等がある。
また、主制御部２２０は、受信データ又はダウンロードしたストリーミングデータ等の画像データ（静止画像又は動画像のデータ）に基づいて、映像を表示入力部２０４に表示する等の画像処理機能を備える。
画像処理機能とは、主制御部２２０が、上記画像データを復号し、この復号結果に画像処理を施して、画像を表示入力部２０４に表示する機能のことをいう。
更に、主制御部２２０は、表示パネル２０２に対する表示制御と、操作部２０７、操作パネル２０３を通じたユーザ操作を検出する操作検出制御を実行する。表示制御の実行により、主制御部２２０は、アプリケーションソフトウェアを起動するためのアイコン又はスクロールバー等のソフトウェアキーを表示したり、あるいは電子メールを作成したりするためのウィンドウを表示する。
なお、スクロールバーとは、表示パネル２０２の表示領域に収まりきれない大きな画像等について、画像の表示部分を移動する指示を受け付けるためのソフトウェアキーのことをいう。
また、操作検出制御の実行により、主制御部２２０は、操作部２０７を通じたユーザ操作を検出したり、操作パネル２０３を通じて、上記アイコンに対する操作又は、上記ウィンドウの入力欄に対する文字列の入力を受け付けたり、あるいは、スクロールバーを通じた表示画像のスクロール要求を受け付ける。
更に、操作検出制御の実行により主制御部２２０は、操作パネル２０３に対する操作位置が、表示パネル２０２に重なる重畳部分（表示領域）か、それ以外の表示パネル２０２に重ならない外縁部分（非表示領域）かを判定し、操作パネル２０３の感応領域又はソフトウェアキーの表示位置を制御するタッチパネル制御機能を備える。
また、主制御部２２０は、操作パネル２０３に対するジェスチャ操作を検出し、検出したジェスチャ操作に応じて、予め設定された機能を実行することもできる。ジェスチャ操作とは、従来の単純なタッチ操作ではなく、指等によって軌跡を描いたり、複数の位置を同時に指定したり、あるいはこれらを組み合わせて、複数の位置から少なくとも１つについて軌跡を描く操作を意味する。
カメラ部２０８は、図１に示したデジタルカメラにおける外部メモリ制御部２０、記憶媒体２１、表示部２３、表示ドライバ２２、及び、操作部１４以外の構成を含む。
カメラ部２０８によって生成された撮像画像データは、記憶部２１２に記憶したり、外部入出力部２１３又は無線通信部２１０を通じて出力したりすることができる。
図２０に示すスマートフォン２００において、カメラ部２０８は表示入力部２０４と同じ面に搭載されているが、カメラ部２０８の搭載位置はこれに限らず、表示入力部２０４の背面に搭載されてもよい。
また、カメラ部２０８はスマートフォン２００の各種機能に利用することができる。例えば、表示パネル２０２にカメラ部２０８で取得した画像を表示することができる。操作パネル２０３の操作入力のひとつとして、カメラ部２０８の画像を利用することができる。
また、ＧＰＳ受信部２１４が位置を検出する際に、カメラ部２０８からの画像を参照して位置を検出することもできる。更には、カメラ部２０８からの画像を参照して、３軸の加速度センサを用いずに、或いは、３軸の加速度センサと併用して、スマートフォン２００のカメラ部２０８の光軸方向を判断したり現在の使用環境を判断したりすることもできる。勿論、カメラ部２０８からの画像をアプリケーションソフトウェア内で利用することもできる。
その他、静止画又は動画の画像データにＧＰＳ受信部２１４により取得した位置情報、マイクロホン２０６により取得した音声情報（主制御部等により、音声テキスト変換を行ってテキスト情報となっていてもよい）、モーションセンサ部２１５により取得した姿勢情報等を付加して記憶部２１２に記憶したり、外部入出力部２１３又は無線通信部２１０を通じて出力したりすることもできる。
以上のように、本明細書には以下の事項が開示されている。
（１） 撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子であって、半導体基板内に形成され、上記撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた電荷を蓄積する光電変換部と、上記半導体基板内に形成され、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた電荷を蓄積する光電変換部と、のペアを複数有し、上記ペアを構成する上記光電変換部を含む画素は、上記画素内の上記光電変換部から転送された電荷を保持し、上記電荷に応じた信号が読み出し回路によって読み出される電荷保持部を含み、上記半導体基板に垂直な方向から見た状態において、上記画素に含まれる上記電荷保持部は、その画素のうちのその画素に含まれる上記光電変換部を上記一方向に移動させた場合の軌跡で示される領域を除く領域に配置されている撮像素子。
（２） （１）記載の撮像素子であって、上記画素の上記光電変換部及び上記電荷保持部は、上記一方向に直交する方向に並んでいる撮像素子。
（３） （１）又は（２）記載の撮像素子であって、全ての上記画素は、上記一対の光束の一方を受光し受光量に応じた電荷を蓄積する上記光電変換部を含む第一画素と、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた電荷を蓄積する上記光電変換部を含む第二画素とを含み、上記第一画素と上記第二画素の各々は、上記光電変換部に蓄積された電荷を上記電荷保持部に転送するための上記半導体基板内に形成されたチャネル及び上記転送チャネル上方に形成された転送電極と、上記光電変換部の受光領域を除く領域、上記電荷保持部、及び、上記転送電極を遮光する遮光膜と、を含み、上記転送チャネルは、上記半導体基板に垂直な方向から見た状態において、上記画素のうちの上記光電変換部の上記受光領域を上記一方向に直交する方向に移動させた場合の軌跡で示される領域を除く領域に形成されている撮像素子。
（４） （３）記載の撮像素子であって、上記第一画素と上記第二画素の各々は、上記光電変換部の上方に上記光電変換部の受光領域に光を集光するためのレンズを有し、上記レンズは、上記一方向の幅が上記一方向に直交する方向の幅よりも大きくなっている撮像素子。
（５） （１）記載の撮像素子であって、全ての上記画素は、上記一対の光束の一方を受光し受光量に応じた電荷を蓄積する上記光電変換部を含む第一画素と、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた電荷を蓄積する上記光電変換部を含む第二画素とを含み、上記第一画素と上記第二画素の各々は、上記光電変換部の上方に上記光電変換部の受光領域に光を集光するためのレンズを有し、上記レンズは、上記一方向の幅が上記一方向に直交する方向の幅よりも大きくなっている撮像素子。
（６） （１）〜（５）のいずれか１つに記載の撮像素子を備える撮像装置。
本発明によれば、高精度の合焦制御が可能な撮像装置を提供することができる。
以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、開示された発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
本出願は、２０１６年９月２７日出願の日本特許出願（特願２０１６−１８８７０５）に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。
１ 撮像レンズ
２ 絞り
４ レンズ制御部
５ 撮像素子
４０ レンズ装置
５０ 受光面
５１ 画素
５１Ａ 撮像用画素
５１Ｒ 第一画素
５１Ｌ 第二画素
５１Ｂ 位相差検出用画素
５２ 画素行
５３ 駆動回路
５４ 信号処理回路
Ｘ 行方向
Ｙ 列方向
８ レンズ駆動部
９ 絞り駆動部
１０ 撮像素子駆動部
１１ システム制御部
１４ 操作部
１７ デジタル信号処理部
２０ 外部メモリ制御部
２１ 記憶媒体
２２ 表示ドライバ
２３ 表示部
２４ 制御バス
２５ データバス
６０，７０ 半導体基板
６１，７１Ｒ，７１Ｌ 光電変換部
６２，６２Ｒ，６２Ｌ，７２Ｒ，７２Ｌ 電荷転送部
６２ａ，６２ａｒ，６２ａｌ 転送電極
６２ｂ，６２ｂｒ，６２ｂｌ 転送チャネル
６３，７３Ｒ，７３Ｌ 電荷保持部
６４，７４Ｒ，７４Ｌ 読み出し回路
６５，６５Ｒ，６５Ｌ，７５Ｒ，７５Ｌ 開口
６９，７６Ｒ，７６Ｌ フローティングディフュージョン
６６ 遮光膜
６７ レンズ
６８ 酸化膜
ＳＧ 信号線
２００ スマートフォン
２０１ 筐体
２０２ 表示パネル
２０３ 操作パネル
２０４ 表示入力部
２０５ スピーカ
２０６ マイクロホン
２０７ 操作部
２０８ カメラ部
２１０ 無線通信部
２１１ 通話部
２１２ 記憶部
２１３ 外部入出力部
２１４ ＧＰＳ受信部
２１５ モーションセンサ部
２１６ 電源部
２１７ 内部記憶部
２１８ 外部記憶部
２２０ 主制御部
ＳＴ１〜ＳＴｎ ＧＰＳ衛星

Claims (3)

  1. 撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子であって、
    半導体基板内に形成された画素の中に、前記撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた電荷を蓄積する光電変換部を含む第一画素と、前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた電荷を蓄積する光電変換部を含む第二画素と、のペアが複数含まれており、
    前記ペアを構成する前記第一画素及び第二画素の各々は、
    前記画素内の前記光電変換部から転送された電荷を保持し、前記電荷に応じた信号が読み出し回路によって読み出される電荷保持部と、
    前記光電変換部に蓄積された電荷を前記電荷保持部に転送するための前記半導体基板内に形成された転送チャネル及び前記転送チャネル上方に形成された転送電極と、
    前記光電変換部の受光領域を除く領域、前記電荷保持部、及び、前記転送電極を遮光する遮光膜と、を含み、
    前記第一画素及び第二画素の各々に含まれる前記光電変換部及び電荷保持部は、前記半導体基板に垂直な方向から見た状態において、前記一方向に直交する方向に並んでおり、
    前記転送チャネルは、前記半導体基板に垂直な方向から見た状態において、前記第一画素及び第二画素のうちの前記光電変換部の前記受光領域を前記一方向に直交する方向に移動させた場合の軌跡で示される領域を除く領域に形成されている撮像素子。
  2. 請求項１記載の撮像素子であって、
    前記第一画素と前記第二画素の各々は、前記光電変換部の上方に前記光電変換部の受光領域に光を集光するためのレンズを有し、
    前記レンズは、前記一方向の幅が前記一方向に直交する方向の幅よりも大きくなっている撮像素子。
  3. 請求項１又は２記載の撮像素子を備える撮像装置。
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