JP2003009010A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、『モニタ測光部を受光面に備えた
固体撮像装置』において、光電変換部の受光損失を軽減
することを目的とする。 【解決手段】 受光面に２次元配列されて、受光面に投
影される被写体像を画素単位に光電変換して信号電荷を
蓄積することにより画像データを生成する光電変換部Ｐ
Ｄ１と、受光面上に受光開口を有して、光電変換部の信
号電荷の蓄積期間中にこの受光開口の受光量に基づいて
受光面の入射光量をモニタするモニタ測光部ＰＤ２とを
備えて固体撮像装置を構成する。このモニタ測光部ＰＤ
２の受光開口を、光電変換部ＰＤ１の２次元配列の縦ギ
ャップＶと横ギャップＨとの交差箇所ＣＲに配置するこ
とで、光電変換部の受光損失を軽減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受光面の入射光に
応じて信号電荷を生成・蓄積して、画像データを生成す
る固体撮像装置に関し、特に、信号電荷の蓄積中に、受
光面の入射光量をモニタすることが可能な固体撮像装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子カメラなどにおいては、被写体像を
電気信号に変換する固体撮像装置が搭載される。この種
の固体撮像装置としては、ＣＣＤ転送方式の固体撮像装
置や、ＸＹアドレス転送方式の固体撮像装置などが知ら
れている。また、このＸＹアドレス転送方式の固体撮像
装置としては、光電変換部ごとに増幅素子を備えた固体
撮像装置（例えば特開平８−２９３５９１号公報）が知
られている。

【０００３】ところで、この種の固体撮像装置は、受光
面の入射光量の強弱に応じて、光電変換部の電荷蓄積量
が適正な範囲に収まるよう、光電蓄積時間（シャッタ時
間）を調整する必要がある。このような光電蓄積時間を
適正に決定するためには、受光面の入射光量の把握が不
可欠である。しかしながら、電荷蓄積型の一般的な固体
撮像装置では、光電蓄積を完了するまで、各光電変換部
の電荷を読み出すことができない。そのため、電荷蓄積
中に受光面の入射光量をモニタすることができない。

【０００４】そのため、従来の電子カメラでは、固体撮
像装置とは別に、測光機構を設けることが多かった。特
に、ストロボ撮影のＴＴＬ調光では、発光波形による照
明量の動的変化を正確に把握するため、ストロボ発光中
（≒電荷蓄積中）における受光面の入射光量をほぼリア
ルタイムにモニタする必要がある。通常、銀塩カメラで
は、このようなＴＴＬ調光において、銀塩フィルムの散
乱反射光を測光する。しかしながら、固体撮像装置の受
光面は、散乱反射光の方向性や強さに癖がある。そのた
め、銀塩フィルム用のＴＴＬ調光方式は、固体撮像装置
にはあまり適さない。

【０００５】そこで、本出願人は、特開平１１−２０４
７６９号公報や特開平１１−２７５４６６号公報におい
て、受光面の入射光量をモニタする測光部（以下『モニ
タ測光部』という）を受光面に備えた固体撮像装置を開
示している。この固体撮像装置では、受光面上の入射光
量をほぼリアルタイムにモニタすることが可能になる。
したがって、この固体撮像装置を電子カメラ等に使用す
ることにより、固体撮像装置とは別に設けられていた測
光機構を省くことが可能になる。その結果、電子カメラ
等の装置全体を小型化することが可能になる。また、こ
の固体撮像装置を用いて電荷蓄積中の入射光量をほぼリ
アルタイムにモニタすることにより、入射光量（ストロ
ボ光の光量変化、蛍光照明などの周期変化、被写体の急
な発光など）に適切に対応して、光電蓄積時間やストロ
ボ発光時間を適宜に決定することが可能になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、『モニタ測
光部を受光面に備えた固体撮像装置』において、モニタ
測光部の受光開口を適正配置することによって、光電変
換部の受光損失を改善する（あるいはモニタ測光部の受
光効率を改善する）ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明は下記のように構成される。

【０００８】《請求項１》請求項１の固体撮像装置は、
受光面に２次元配列されて、受光面に投影される被写体
像を画素単位に光電変換して信号電荷を蓄積することに
より画像データを生成する光電変換部と、受光面上に受
光開口を有して、光電変換部の信号電荷の蓄積期間中に
この受光開口の受光量に基づいて受光面の入射光量をモ
ニタするモニタ測光部とを備えて構成される。特に、本
発明では、このモニタ測光部の受光開口を、光電変換部
の２次元配列の縦ギャップと横ギャップとの交差箇所に
配置する。

【０００９】《請求項２》請求項２の発明は、請求項１
に記載の固体撮像装置において、受光面上に、光電変換
部ごとに集光レンズを２次元配列してなるオンチップマ
イクロレンズを設ける。モニタ測光部の受光開口に位置
を合わせて、この集光レンズの２次元配列に隙間を設け
たことを特徴とする。

【００１０】《請求項３》請求項３の発明は、請求項１
ないし請求項２のいずれか１項に記載の固体撮像装置に
おいて、受光面上に、光電変換部ごとに色フィルタを２
次元配列してなるカラーフィルタアレイを設ける。モニ
タ測光部の受光開口に位置を合わせて、色フィルタの２
次元配列に隙間を設けたことを特徴とする。

【００１１】《請求項４》請求項４の発明は、請求項１
ないし請求項３のいずれか１項に記載の固体撮像装置に
おいて、モニタ測光部の受光開口が、光電変換部の２次
元配列の向きから見て、略菱形の形状を成すことを特徴
とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる実施形態を
説明する。

【００１３】《第１の実施形態》第１の実施形態は、請
求項１に対応した固体撮像装置の実施形態である。

【００１４】［固体撮像装置の構成説明］図１は、この
固体撮像装置１１の受光面の配置関係を示す図である。
図２は、固体撮像装置１１の等価回路を示す図である。
以下、主に図２を用いて固体撮像装置１１の全体的な構
成を説明し、受光面の構造について図１を随時参照す
る。まず、図２に示すように、固体撮像装置１１の受光
面には、画素セル１が２次元配列される。この画素セル
１は、下記〜の構造を備えて構成される。 例えばホトダイオードからなる光電変換部ＰＤ１。 例えばＪＦＥＴからなる増幅素子Ｑ１。 光電変換部ＰＤ１から増幅素子Ｑ１に電荷転送するた
めのＭＯＳスイッチＱ２。 増幅素子Ｑ１のゲート領域から電荷を排出（リセッ
ト）するためのＭＯＳスイッチＱ３。 例えば「ＭＯＳスイッチＱ３の電荷排出先の半導体領
域」と「半導体基体」とのＰＮ接合（ホトダイオード）
からなるモニタ測光部ＰＤ２。このモニタ測光部ＰＤ２
の中心は、図１に示すように、光電変換部ＰＤ１の２次
元配列の縦ギャップＶおよび横ギャップＨが交差する箇
所ＣＲに位置する。 図１に示す色フィルタ１５の２次元配列からなるカラ
ーフィルタアレイ。各色フィルタ１５は、光電変換部Ｐ
Ｄ１にそれぞれ位置を合わせて配置される。 図１に示す集光レンズ１６の２次元配列からなるオン
チップマイクロレンズ。各集光レンズ１６は、光電変換
部ＰＤ１にそれぞれ位置を合わせて配置される。

【００１５】このような画素セル１の配列構造におい
て、増幅素子Ｑ１のソース領域を列単位に接続すること
により、複数本の垂直読み出し線２が形成される。これ
らの垂直読み出し線２には、定電流回路２ａが接続され
る。定電流回路２ａは、増幅素子Ｑ１に対して、ソース
ホロワ回路として動作するためのバイアス電流を供給す
る。

【００１６】さらに、これらの垂直読み出し線２は、相
関二重サンプリング回路６にそれぞれ接続される。これ
ら相関二重サンプリング回路６の各出力は、ＭＯＳスイ
ッチＱＨを介して、水平読み出し線８に接続される。こ
れらのＭＯＳスイッチＱＨは、水平走査回路７によって
オンオフ制御される。

【００１７】また、図１に示すように、画素セル１の行
単位に、増幅素子Ｑ１などの回路素子を遮光するための
遮光膜４が設けられる。この遮光膜４には、モニタ測光
部ＰＤ２に位置を合わせて、受光開口４ａが設けられ
る。この受光開口４ａを選択的に開口することにより、
マルチパターン測光用の複数の測光エリアが設定され
る。なお、この遮光膜４は、アルミニウムなどの導電体
で形成され、ＭＯＳスイッチＱ３の電荷排出先を行単位
に接続する電気配線も兼ねる。

【００１８】このような電気配線としての遮光膜４に
は、垂直走査回路３の制御パルスＳＳによって相補的に
オンオフ制御されるＭＯＳスイッチＱＡ，ＱＢの一端が
それぞれ接続される。このＭＯＳスイッチＱＡの他端側
には、垂直走査回路３から出力される行選択用のリセッ
ト電位ＲＳＤ（ｉ）などが供給される。一方、ＭＯＳス
イッチＱＢの他端側は、測光エリア単位に配線をまとめ
た上で、電流積分回路５の低インピーダンス入力に接続
される。このような電流積分回路５は、測光エリアの数
だけ設けられ、測光エリア単位の測光結果を外部に出力
する。さらに、この垂直走査回路３は、例えばｉ行目に
位置するＭＯＳスイッチＱ２，Ｑ３のゲート領域に対し
て、制御パルスＴＧ（ｉ），ＲＳＧ（ｉ）を供給する。

【００１９】［発明との対応関係］次に、発明と本実施
形態との対応関係について説明する。なお、ここでの対
応関係は、参考のために一解釈を例示するものであり、
発明を徒らに限定するものではない。請求項記載の光電
変換部は、光電変換部ＰＤ１に対応する。請求項記載の
モニタ測光部は、モニタ測光部ＰＤ２に対応する。請求
項記載の受光開口は、受光開口４ａに対応する。

【００２０】［モニタ測光の動作説明］次に、モニタ測
光の動作について概略説明する。まず、固体撮像装置１
１の露光開始にタイミングを合わせて、垂直走査回路３
は、電流積分回路５の出力（積分電圧）をリセットす
る。この状態で、垂直走査回路３は、ＭＯＳスイッチＱ
Ａをオフし、ＭＯＳスイッチＱＢをオンにする。その結
果、逆バイアス状態のモニタ測光部ＰＤ２からは、受光
開口４ａの入射光量に比例した光電流が随時出力され
る。電流積分回路５は、この光電流を測光エリア単位に
集めて加算し、その加算電流を積分する。電流積分回路
５からは、この加算電流を積分した電圧（ここでは反転
値）が、測光エリアの入射光量として、外部にリアルタ
イムにモニタ出力される。

【００２１】［画像データの読み出し動作の説明］続い
て、画像データの読み出し動作について概略説明する。
先に述べた固体撮像装置１１の露光開始によって、画素
単位に設けられた光電変換部ＰＤ１は光電変換を開始
し、信号電荷を蓄積する。このような信号電荷の蓄積期
間中、上述したように電流積分回路５からは、測光エリ
アの入射光量に該当する電圧がモニタ出力される。

【００２２】不図示の制御装置（電子カメラの露出制御
回路など）は、この測光エリア単位のモニタ出力をリア
ルタイムに監視することにより、光電蓄積時間やストロ
ボ発光停止のタイミングを決定する。垂直走査回路３
は、この制御装置から光電蓄積の終了を指示されると、
ＭＯＳスイッチＱＢをオフし、ＭＯＳスイッチＱＡをオ
ンにする。

【００２３】続いて、垂直走査回路３は、読み出し行
（ここではｉ行目として説明する）のリセット電圧ＲＳ
Ｄ（ｉ）を、行選択時の基準電圧ＶＧＨに引き上げる。
この状態で、垂直走査回路３は、ｉ行目のＭＯＳスイッ
チＱ３をオンし、ｉ行目の増幅素子Ｑ１のゲート領域を
基準電圧ＶＧＨに設定する。その後、垂直走査回路３は
ｉ行目のＭＯＳスイッチＱ３をオフする。その結果、ｉ
行目の増幅素子Ｑ１のゲート領域はフローティング状態
に戻り、基準電圧ＶＧＨを維持する。

【００２４】一方、ｉ行目以外の各行では、増幅素子Ｑ
１のゲート電圧が、基準電圧ＶＧＨよりも低目に設定さ
れる。このような電圧関係により、複数行の増幅素子Ｑ
１の内、ｉ行目の増幅素子Ｑ１のみが選択的にオンす
る。その結果、ｉ行目の増幅素子Ｑ１からは、基準電圧
ＶＧＨに対応した暗出力（スイッチングノイズや固定パ
ターンノイズを含む）が出力される。これら１行分の暗
出力は、垂直読み出し線２を介して、相関二重サンプリ
ング回路６に保持される。

【００２５】続いて、垂直走査回路３は、ｉ行目のＭＯ
ＳスイッチＱ２を一時的にオンし、光電変換部ＰＤ１に
蓄積された信号電荷を、増幅素子Ｑ１のゲート領域に移
送する。このような移送動作により、ｉ行目の増幅素子
Ｑ１は、信号電荷に対応した画像出力を垂直読み出し線
２に出力する。相関二重サンプリング回路６は、画像出
力から暗出力を減算することにより、真の画像出力を出
力する。水平走査回路７は、この状態でＭＯＳスイッチ
ＱＨを水平順にオンし、ｉ行目の真の画像信号を外部に
順次出力する。垂直走査回路３は、上述した１行分の読
み出し処理を、行位置をずらしながら順次繰り返す。そ
の結果、１画面分の画像データが外部に読み出される。

【００２６】［第１の実施形態の効果など］以上説明し
たように、第１の実施形態では、光電変換部ＰＤ１の縦
ギャップＶと横ギャップＨとの交差箇所ＣＲに、モニタ
測光部ＰＤ２の受光開口４ａを配置する。

【００２７】図３は、モニタ測光部ＰＤ２を交差箇所に
配置した場合の開口率の変化をシミュレーションした図
である。なお、図３の横軸には、電子カメラ側の撮影レ
ンズのＦ値を示す。一方、図３の縦軸には、モニタ測光
部ＰＤ２の開口率を示す。この開口率の値が大きくなる
従って、モニタ測光部ＰＤ２の受光効率が高くなる。図
３では、集光レンズ１６間のギャップ長ｇが、２．０μ
ｍ、１．５μｍ、および０．７μｍの３つの場合につい
て示している。

【００２８】この図３に示されるように、従来（ここで
はモニタ測光部ＰＤ２を、光電変換部ＰＤ１の縦間に配
置した場合）に比べて、モニタ測光部ＰＤ２の開口率が
改善される。特に、集光レンズ１６のギャップｇが密に
なるほど、高い改善効果が得られる。このように、モニ
タ測光部ＰＤ２の受光開口４ａを交差箇所ＣＲに配置す
ることにより、モニタ測光部ＰＤ２の受光効率を改善す
ることが可能になる。次に、別の実施形態について説明
する。

【００２９】《第２の実施形態》第２の実施形態は、請
求項１、２に対応した実施形態である。図４は、第２の
実施形態における固体撮像装置２１の受光面構造を示す
図である。第２の実施形態における構成上の特徴は、第
１の実施形態における集光レンズ１６に代えて、集光レ
ンズ１６ａを配置した点である。なお、その他の構成に
ついては、第１の実施形態と同一であるため、ここでの
説明を省略する。

【００３０】第２の実施形態の特徴である集光レンズ１
６ａは、コーナーを切り取られた形状（ここでは八角
形）をしている。集光レンズ１６ａから省かれたコーナ
ーは、もともと光電変換部ＰＤ１の中心から遠く、集光
効果に対する寄与が殆ど無い。したがって、このコーナ
ーを省いても、集光レンズ１６ａの集光効果はさほど変
わらず、光電変換部ＰＤ１の受光効率（すなわち撮像感
度）は殆ど低下しない。

【００３１】一方、このコーナーを省くことにより、モ
ニタ測光部ＰＤ２の受光開口４ａに位置を合わせて、集
光レンズ１６ａの２次元配列に隙間を設けることができ
る。その結果、光は、この集光レンズ１６ａの隙間を通
過して、モニタ測光部ＰＤ２の受光開口４ａに効率的に
入射する。その結果、モニタ測光部ＰＤ２の受光効率を
高めることが可能になる。

【００３２】なお、本発明では、光電変換部用の集光レ
ンズ１６ａの隙間に、モニタ測光部ＰＤ２用の集光レン
ズを設けても勿論かまわない。この場合、モニタ測光部
ＰＤ２の受光効率を更に高めることが可能になる。次
に、別の実施形態について説明する。

【００３３】《第３の実施形態》第３の実施形態は、請
求項１、２に対応した実施形態である。図５は、第３の
実施形態における固体撮像装置３１の受光面構造を示す
図である。第３の実施形態における構成上の特徴は、第
２の実施形態における集光レンズ１６ａに代えて、集光
レンズ１６ｂを配置した点である。なお、その他の構成
については、第２の実施形態と同一であるため、ここで
の説明を省略する。

【００３４】第３の実施形態の特徴である集光レンズ１
６ｂは、コーナーを切り取られた形状（ここでは円形）
をしている。この集光レンズ１６ｂの中心は、光電変換
部ＰＤ１の中心に位置合わせされる。このような第３の
実施形態においても、第２の実施形態とほぼ同様の作用
効果を得ることができる。次に、別の実施形態について
説明する。

【００３５】《第４の実施形態》第４の実施形態は、請
求項１〜３に対応した実施形態である。図６は、第４の
実施形態における固体撮像装置４１の受光面構造を示す
図である。第４の実施形態における構成上の特徴は、第
２の実施形態における色フィルタ１５に代えて、色フィ
ルタ１５ａを配置した点である。なお、その他の構成に
ついては、第２の実施形態と同一であるため、ここでの
説明を省略する。

【００３６】第４の実施形態の特徴である色フィルタ１
５ａは、受光開口４ａの位置を避けて形成される。この
ような色フィルタ１５ａの形成方法は、画素サイズとカ
ラーフィルタアレイのデザインルールに依存する。例え
ば、半導体製造時の露光現像工程において、色フィルタ
１５ａのフィルタパターンをフォトリソグラフ法で直接
形成してもよい。

【００３７】また例えば、画素サイズが比較的小さく、
色フィルタ１５ａの剥離が考えられるケースは、全面を
覆うように色フィルタを一旦形成した後、ドライエッチ
ング（またはウェットエッチング）で余分な色フィルタ
を除去することが好ましい。この場合、除去部分の埋め
込みについては、色フィルタ１５ａの膜厚が通常１μｍ
程度であることから、平坦化膜（または反射防止膜）を
塗布（あるいは蒸着）することが好ましい。

【００３８】このような構成では、受光開口４ａの入射
光が、色フィルタ１５ａの顔料に吸収されない。したが
って、モニタ測光部ＰＤ２の受光効率を更に高めること
が可能になる。また、モニタ測光部ＰＤ２の入射光が、
色フィルタ１５ａの波長選択性の影響を受けないため、
モニタ測光部ＰＤ２の測光精度を高めることも可能にな
る。

【００３９】なお、本発明では、光電変換部ＰＤ１用の
色フィルタ１５ａの隙間に、モニタ測光部ＰＤ２用の色
フィルタを別途設けても勿論かまわない。この場合は、
モニタ測光部ＰＤ２において、色別の測光（いわゆるＲ
ＧＢ測光など）を実施することが可能になる。次に、別
の実施形態について説明する。

【００４０】《第５の実施形態》第５の実施形態は、請
求項１、２、４に対応した実施形態である。図７は、第
５の実施形態における固体撮像装置５１の受光面構造を
示す図である。第５の実施形態における構成上の特徴
は、光電変換部ＰＤ１の２次元配列の向きから見て略菱
形を成すモニタ測光部ＰＤ３と、同様に略菱形を成す受
光開口４ｂとを設けた点である。なお、その他の構成に
ついては、第２の実施形態と同一であるため、ここでの
説明を省略する。

【００４１】このような構成により、集光レンズ１６ａ
の集光範囲と、受光開口４ｂとの間に、無駄なスペース
が殆どなくなり、モニタ測光部ＰＤ３および光電変換部
ＰＤ１の両方の受光効率を一段と高めることが可能にな
る。

【００４２】なお、本発明では、光電変換部用の集光レ
ンズ１６ａの隙間に、モニタ測光部ＰＤ３用の集光レン
ズを設けても勿論かまわない。この場合、モニタ測光部
ＰＤ３の受光効率を更に高めることが可能になる。次
に、別の実施形態について説明する。

【００４３】《第６の実施形態》第６の実施形態は、請
求項１〜４に対応した実施形態である。図８は、第６の
実施形態における固体撮像装置６１の受光面構造を示す
図である。第６の実施形態における構成上の特徴は、第
５の実施形態における色フィルタ１５に代えて、色フィ
ルタ１５ｂを配置した点である。なお、その他の構成に
ついては、第５の実施形態と同一であるため、ここでの
説明を省略する。

【００４４】第６の実施形態の特徴である色フィルタ１
５ｂは、受光開口４ｂの位置を避けて形成される。した
がって、受光開口４ｂの入射光が、色フィルタ１５ｂの
顔料に吸収されず、モニタ測光部ＰＤ３の受光効率を更
に高めることが可能になる。また、モニタ測光部ＰＤ３
の入射光が、色フィルタ１５ｂの波長選択性の影響を受
けないため、モニタ測光部ＰＤ３の測光精度を高めるこ
とも可能になる。

【００４５】なお、本発明では、光電変換部ＰＤ１用の
色フィルタ１５ｂの隙間に、モニタ測光部ＰＤ３用の色
フィルタを別途設けても勿論かまわない。この場合は、
モニタ測光部ＰＤ３において、色別の測光（いわゆるＲ
ＧＢ測光など）を実施することが可能になる。

【００４６】《実施形態の補足事項》なお、上述した実
施形態に示した、光電変換部とモニタ測光部との位置関
係をそのまま斜めに傾けることにより、斜め画素配列
（いわゆるハニカム配列）の固体撮像装置に本発明を適
用することも可能である。

【００４７】また、上述した実施形態のように、モニタ
測光部の受光開口については、光電変換部の受光効率を
妨げないように、交差箇所の範囲内に収まるように設け
ることが好ましい。しかしながら、本発明はこれに限定
されるものではない。本発明の作用効果を大きく逸脱し
ない範囲において、モニタ測光部の受光開口を交差箇所
から部分的にはみだして設けても勿論かまわない。

【００４８】さらに、モニタ測光部の受光開口が、光電
変換部用の集光レンズや色フィルタに一切重ならないよ
うに配置することが好ましい。しかしながら、本発明は
これに限定されるものではない。本発明の作用効果を大
きく逸脱しない範囲において、モニタ測光部の受光開口
に、光電変換部用の集光レンズや色フィルタを部分的に
重ねても勿論かまわない。

【００４９】なお、上述した実施形態における『隙間』
は、当然ながら空隙や真空だけとは限らない。例えば、
光電変換部用の集光レンズの２次元配列の隙間とは、光
電変換部用の集光レンズが存在しないという意味であ
り、この隙間に充填材やモニタ測光部用の集光レンズな
どを設けても勿論かまわない。また例えば、光電変換部
用の色フィルタの２次元配列の隙間とは、光電変換部用
の色フィルタが存在しないという意味であり、この隙間
に充填材やモニタ測光部用の色フィルタなどを設けても
勿論かまわない。

【００５０】

【発明の効果】《請求項１》請求項１の発明では、モニ
タ測光部の受光開口を、光電変換部の２次元配列の縦ギ
ャップと横ギャップとの交差箇所に配置する。この交差
箇所は、光電変換部の中心から遠いため、光電変換部が
有効に光を受光することが困難な箇所である。そのた
め、この交差箇所にモニタ測光部の受光開口を配置して
も、光電変換部の受光効率を妨げるおそれが少ない。し
たがって、この交差箇所に、受光開口を位置させること
により、光電変換部の受光損失を改善することが可能に
なる。（あるいは、光電変換部の受光効率をなるべく妨
げないように、モニタ測光部の受光効率を改善すること
ができる。）

【００５１】《請求項２》請求項２に記載の発明では、
光電変換部ごとに集光レンズを２次元配列して、オンチ
ップマイクロレンズとする。この集光レンズの２次元配
列には、モニタ測光部の受光開口に位置を合わせて隙間
が設けられる。したがって、光は、この集光レンズの隙
間を通過して、モニタ測光部の受光開口に入射する。こ
の場合、モニタ測光部のほぼ中心に向かう光は、光電変
換部用の集光レンズの屈折作用を受けず、受光開口から
殆ど逸らされることがない。したがって、モニタ測光部
の受光効率を高めることが可能になる。

【００５２】《請求項３》請求項３の発明では、光電変
換部ごとに色フィルタが２次元配列される。この色フィ
ルタの２次元配列には、モニタ測光部の受光開口に位置
を合わせて隙間が設けられる。したがって、光は、この
隙間を通過して、モニタ測光部の受光開口に入射する。
この場合、モニタ測光部のほぼ中心に向かう光は光電変
換部用の色フィルタに吸収されず、モニタ測光部の受光
効率を高めることが可能になる。

【００５３】《請求項４》請求項４の発明では、モニタ
測光部の受光開口が、光電変換部の２次元配列の向きか
ら見て、略菱形の形状を成す。受光開口の周囲に位置す
る複数の光電変換部からいずれも遠い領域を集めると、
この略菱形の領域ができる。この略菱形の領域を受光開
口とすることにより、光電変換部の受光効率をさほど妨
げることなく、モニタ測光部の受光効率を高めることが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】固体撮像装置１１の受光面の配置関係を示す図
である。

【図２】固体撮像装置１１の等価回路を示す図である。

【図３】モニタ測光部ＰＤ２を交差箇所に配置した場合
の改善効果をシミュレーションした図である。

【図４】第２の実施形態における固体撮像装置２１の受
光面構造を示す図である。

【図５】第３の実施形態における固体撮像装置３１の受
光面構造を示す図である。

【図６】第４の実施形態における固体撮像装置４１の受
光面構造を示す図である。

【図７】第５の実施形態における固体撮像装置５１の受
光面構造を示す図である。

【図８】第６の実施形態における固体撮像装置６１の受
光面構造を示す図である。

【符号の説明】

１ 画素セル ２ 垂直読み出し線 ２ａ 定電流回路 ３ 垂直走査回路 ４ 遮光膜 ４ａ，４ｂ 受光開口 ５ 電流積分回路 ６ 相関二重サンプリング回路 ７ 水平走査回路 １１，２１，３１，４１，５１，６１ 固体撮像装置 １５，１５ａ，１５ｂ 色フィルタ １６，１６ａ，１６ｂ 集光レンズ ＰＤ１ 光電変換部 ＰＤ２，ＰＤ３ モニタ測光部 Ｑ１ 増幅素子 Ｑ２ ＭＯＳスイッチ Ｑ３ ＭＯＳスイッチ Ｖ 縦ギャプ Ｈ 横ギャップ ＣＲ 交差箇所

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB01 BA10 BA14 CA02 CA22 DD09 DD12 EA06 FA06 GB11 GB15 GC08 GD04 GD06 5C024 AX01 CX41 EX13 EX43 EX52 GX02 GY01 GY31 5C065 AA01 AA03 CC01 DD02 DD17 EE05 EE11 5F049 MA01 NA20 NB05 RA02 RA08 TA12 TA13 UA20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受光面に２次元配列され、前記受光面に
   投影される被写体像を画素単位に光電変換して信号電荷
   を蓄積し、画像データを生成する光電変換部と、 前記受光面上に受光開口を有し、前記光電変換部の信号
   電荷の蓄積期間中に、前記受光開口の受光量に基づい
   て、前記受光面の入射光量をモニタするモニタ測光部と
   を備え、 前記モニタ測光部の前記受光開口を、前記光電変換部の
   ２次元配列の縦ギャップと横ギャップとの交差箇所に配
   置したことを特徴とする固体撮像装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の固体撮像装置におい
   て、 前記受光面上には、前記光電変換部ごとに集光レンズを
   ２次元配列してなるオンチップマイクロレンズが設けら
   れ、 前記モニタ測光部の前記受光開口に位置を合わせて、前
   記集光レンズの２次元配列に隙間を設けたことを特徴と
   する固体撮像装置。
3. 【請求項３】 請求項１ないし請求項２のいずれか１項
   に記載の固体撮像装置において、 前記受光面上には、前記光電変換部ごとに色フィルタを
   ２次元配列してなるカラーフィルタアレイが設けられ、 前記モニタ測光部の前記受光開口に位置を合わせて、前
   記色フィルタの２次元配列に隙間を設けたことを特徴と
   する固体撮像装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか１項
   に記載の固体撮像装置において、 前記モニタ測光部の受光開口を、前記光電変換部の２次
   元配列の向きから見て略菱形の形状にしたことを特徴と
   する固体撮像装置。