(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光をその光強度に比例した数の電荷に変換するためのフォトダイオードを有し、
二次元的に配置された複数の受光部と、
該受光部で生成された電荷を出力部へ転送するために、
該受光部にとなりあって設けられた転送部とを有する固体撮像素子において、
光軸に沿って入射した光を前記光軸以外の方向に反射して、
該反射による反射光を、露光量検出用の受光素子に導くために、
前記フォトダイオードの受光面に対して傾斜した傾斜部が、前記転送部にまたがって形成され、
前記受光部以外の部分を遮光する蒸着膜
を有することを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
入射した光をその光強度に比例した数の電荷に変換するためのフォトダイオードを有し、
二次元的に配置された複数の受光部と、
該受光部で生成された電荷を出力部へ転送するために、
該受光部にとなりあって設けられた転送部とを有する固体撮像素子において、
光軸に沿って入射した光を前記光軸以外の方向に反射して、
該反射による反射光を、露光量検出用の受光素子に導くために、
前記転送部を覆うように曲面状に形成され、
前記受光部以外の部分を遮光する蒸着膜
を有することを特徴とする固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影レンズを透過し結像した光学像を電気信号に変換し、取り出すための固体撮像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、入射した光をその光強度に比例した数の電荷に変換するためのフォトダイオードを二次元に配置した受光部１１と、受光部１１で生成された電荷を出力部１４へ転送するための垂直転送路１２と水平転送路１３とから構成されるインターライン型固体撮像素子を構成する半導体素子１０の平面図である。
【０００３】
図２は、従来の半導体素子１０の断面図である。半導体素子１０の受光部１１は、入射してきた光をフォトダイオード２１で、その光の強度に比例した数の電荷に変換する。所定時間蓄積された電荷は、転送部２３に読み出される。各転送路１２および１３と出力部１４上には、Ａｌ蒸着膜２０が遮光のために蒸着されている。Ａｌ蒸着膜２０の表面は平滑に構成されている。
【０００４】
図３は、従来の固体撮像素子１１０の断面図である。半導体素子１０はパッケージ３１内に固定され、端子３２に不図示のワイヤーで接続されており、平板ガラス３０で保護、封止された構造をしている。
【０００５】
図４は、従来の固体撮像素子１１０を用いた場合の電子カメラの露光量検出装置の一例である。従来の固体撮像素子１１０は上述したように、遮光用Ａｌ蒸着膜２０は平滑であり、保護ガラスは透明なガラスなので、入射した光をほとんど乱反射しない。
【０００６】
露光量を測定するためには、被写体１００から撮影レンズ５５、絞り５６、シャッター５７を通過してきた光を、ビームスプリッター５１で反射光と透過光に分離する。反射光は、ビームスプリッター５１を挟んで受光素子５０と対向する位置に置いてあるミラー５２で再度反射され、ビームスプリッター５１で一部は反射されるが透過光は受光素子５０へ向かう。透過光は、固体撮像素子１１０上で結像し、受光部１１（図２）で電気信号に変換されるが、一部は反射されてビームスプリッター５１で受光素子５０の方向へ反射される。これらの受光素子５０へ向かってきた光は集光レンズ５９で集められ、受光素子５０で露光量検出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
露光量を精度良く検出（特にストロボ光のＴＴＬ調光用の露光量検出）するためには、固体撮像素子１１０に入射してくる光の一部を測定する必要があるが、上述のようにビームスプリッター５１やミラ−５２を設置しなければならず、機器の大型化、重量化になってしまう点で改善余地があった。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、機器の小型化および軽量化を図ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１の発明による固体撮像素子は、入射した光をその光強度に比例した数の電荷に変換するためのフォトダイオードを有し、二次元的に配置された複数の受光部と、受光部で生成された電荷を出力部へ転送するために、受光部にとなりあって設けられた転送部とを有する固体撮像素子において、光軸に沿って入射した光を光軸以外の方向に反射して、反射による反射光を、露光量検出用の受光素子に導くために、フォトダイオードの受光面に対して傾斜した傾斜部が、転送部にまたがって形成され、受光部以外の部分を遮光する蒸着膜を有することを特徴とする。
請求項２の発明による固体撮像素子は、入射した光をその光強度に比例した数の電荷に変換するためのフォトダイオードを有し、二次元的に配置された複数の受光部と、受光部で生成された電荷を出力部へ転送するために、受光部にとなりあって設けられた転送部とを有する固体撮像素子において、光軸に沿って入射した光を光軸以外の方向に反射して、反射による反射光を、露光量検出用の受光素子に導くために、転送部を覆うように曲面状に形成され、受光部以外の部分を遮光する蒸着膜を有することを特徴とする。
【００１０】
第２発明は、入射した光をその光強度に比例した数の電荷に変換するためのフォトダイオードを二次元に配置した受光部と、受光部で生成された電荷を出力部へ転送するための垂直転送部と水平転送部とから構成される半導体素子（１０）と、半導体素子部を保護するガラス部材（７０）とを具備し、ガラス部材として、光軸に対して任意の方向に光線の一部を反射するビームスプリッターを用いた。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図５〜図１１は、本発明による固体撮像素子の実施例を示す断面図である。実施例における固体撮像素子では、図１の半導体素子１０の受光部１１以外の部分を遮光しているＡｌ蒸着膜６０ａを任意の角度で傾斜させることにより反射光に指向性を持たせたり（図５）、Ａｌ蒸着膜６０ｂの表面を荒らすことによりランダムに光を反射し得るようにした（図６）。また、図７では、半導体素子１０を固定し不図示のワイヤーで端子３２に結線してあるパッケージ３１の光線が入射する開口部を覆い、内部の半導体素子を保護するためのガラス部材に、光の一部を光軸に対し任意の方向に反射するビームスプリッター７０を用いて、固体撮像素子とビームスプリッターを一体化した。
【００１３】
第１実施例の半導体素子１０の断面形状を図５に示す。受光部１１、垂直転送部１２、水平転送部１３、出力部１４の断面構造は、従来の物と同一である。受光部１１以外のＳｉＯ２層２５の表面に傾きが付くように、ＳｉＯ２層２５を積層して遮光用Ａｌ蒸着膜６０ａを蒸着する。このＡｌ蒸着膜６０ａにより電気信号に変換されない反射光に方向性を持たせている。
【００１４】
第２実施例の半導体素子１０の断面形状を図６に示す。受光部１１、垂直転送部１２、水平転送部１３、出力部１４の断面構造は、従来の物と同一である。受光部１１以外のＳｉＯ２層２５の表面の粗度を大きくし、遮光用Ａｌ蒸着膜６０ｂを蒸着する。このＡｌ蒸着膜６０ｂにより電気信号に変換されない光はランダムに反射される。なお、第２実施例の変形例として図１０および図１１に、断面を角溝状にしたＡｌ蒸着膜６０ｃと、三角溝状にしたＡｌ蒸着膜６０ｄとを示す。この図１０および図１１に示す変形例でも、ランダムに光を反射する効果が得られる。
【００１５】
第３実施例の固体撮像素子の構造を示す断面図を図７に示す。半導体素子１０、パッケージ３１、端子３２、半導体素子１０と端子３２を結線するための不図示のワイヤーと保護ガラス７０から構成される。保護ガラス７０としてビームスプリッターを用いることにより、半導体素子１０へ入射する光線の一部を取り出している。
【００１６】
図５または図６の固体撮像素子を用いた場合の電子カメラの露光量検出装置を図８に示す。また、図９の固体撮像素子を用いた場合の電子カメラの露光量検出装置を図９に示す。
【００１７】
図５の固体撮像素子では、半導体素子１０上の遮光用Ａｌ蒸着膜６０ａで反射される光束は任意の方向性を持っている。従って、その光束の向かう所に集光レンズ５９と受光素子５０を設置すれば、露光量検出をすることが可能となる。即ち、露光量を測定するために、被写体１００から撮影レンズ５５、絞り５６、シャッター５７を通過してきた光は、固体撮像素子１２０上で結像するが、一部は図５の遮光用Ａｌ蒸着膜６０ａで反射される。反射光は指向性を有しているので、その位置に集光レンズ５９および受光素子５０を配置しておけば、リアルタイムに露光量を測定でき、ストロボ光のような瞬間的な光に対してもフィードバックを行うことが可能であり、ＴＴＬ調光が可能となる。
【００１８】
図６の固体撮像素子を用いた場合も半導体素子の表面で乱反射された光束を検出すればよい。即ち、露光量を測定するために、被写体１００から撮影レンズ５５、絞り５６、シャッター５７を通過してきた光は、固体撮像素子１２０上で結像するが、一部は図６の遮光用Ａｌ蒸着膜６０ｂで反射される。前者の反射光は指向性を有している。後者の反射光は乱反射をする。従って適切な位置に集光レンズ５９および受光素子５０を配置しておけば、リアルタイムに露光量を測定でき、ストロボ光のような瞬間的な光に対してもフィードバックを行うことが可能であり、ＴＴＬ調光が可能となる。
【００１９】
図９の固体撮像素子は、素子の保護ガラス７０がビームスプリッターで構成されているので、光束を分離した先に集光レンズと受光素子を配置すれば露光量検出をすることが可能となる。即ち、露光量を測定するために、被写体１００から撮影レンズ５５、絞り５６、シャッター５７を通過してきた光は、固体撮像素子１３０に入射する前に、保護ガラスとしてパッケージ３１の前面に取り付けてあるビームスプリッター７０で透過光と反射光に分離される。透過光は固体撮像素子１３０内の半導体素子１０で電気信号に変換される。反射光の向かう先に集光レンズ５９および受光素子５０を配置しておけば、リアルタイムに露光量を測定でき、ストロボ光のような瞬間的な光に対してもフィードバックを行うことが可能であり、ＴＴＬ調光が可能となる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の固体撮像素子によれば、光軸以外の任意の一または複数の方向に反射するように蒸着膜（６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ）を形成するか、または、半導体素子部を保護するガラス部材（７０）として、光軸に対して任意の方向に光線の一部を反射するビームスプリッターを用いたので、従来より用いられていたビームスプリッター５１やミラ−５２が不要となる。これにより、機器本体の構造が簡単になり、小型軽量化および部品点数の削減を図ることが可能となる。
【００２１】
また、ストロボ光のような瞬間的な光に対しても検出が可能であり、ＴＴＬ調光が可能となる。更に、露出制御用受光素子と合せてホワイトバランス用受光素子を備えることにより、ＴＴＬでホワイトバランス制御も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】固体撮像素子の一例を示す平面図である。
【図２】従来の固体撮像素子の一例を示す断面図である。
【図３】従来の固体撮像素子の一例を示す断面図である。
【図４】従来の固体撮像素子を用いた露光量検出装置の断面図である。
【図５】本発明による固体撮像素子の第１実施例を示す断面図である。
【図６】本発明による固体撮像素子の第２実施例を示す断面図である。
【図７】本発明による固体撮像素子の第３実施例を示す断面図である。
【図８】本発明による固体撮像素子を用いた露光量検出装置の断面図である。
【図９】本発明による固体撮像素子を用いた露光量検出装置の断面図である。
【図１０】本発明による固体撮像素子の第２実施例の変形例を示す断面図である。
【図１１】本発明による固体撮像素子の第２実施例の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０      半導体素子                １１      受光部
１２      垂直転送部                １３      水平転送部
１４      出力部
２１      フォトダイオード          ２２      読み出し電極
２３      垂直転送部                ２４      素子分離層
２５      ＳｉＯ２層（絶縁層）        ３０      保護ガラス
３１      パッケージ                ３２      端子
７０      保護ガラス（ビームスプリッター）
５９      集光レンズ                ５０      受光素子
６０ａ    遮光用Ａｌ蒸着膜          ６０ｂ    遮光用Ａｌ蒸着膜
６０ｃ    遮光用Ａｌ蒸着膜          ６０ｄ    遮光用Ａｌ蒸着膜
【図１】
0003591138.tif 000002
【図２】
0003591138.tif 000003
【図３】
0003591138.tif 000004
【図４】
0003591138.tif 000005
【図５】
0003591138.tif 000006
【図６】
0003591138.tif 000007
【図７】
0003591138.tif 000008
【図８】
0003591138.tif 000009
【図９】
0003591138.tif 000010
【図１０】
0003591138.tif 000011
【図１１】
0003591138.tif 000012