(57)【要約】【課題】部品点数を削減してコンパクト化を図ることができ、しかも最適の露光条件で撮影を行うことができる撮像装置及びこの撮像装置を用いたカメラを提供する。【解決手段】固体撮像素子２０の受光面側に空間Ｓを介して露出モニタ用センサ３０を配置し、この露出モニタ用センサ３０から出力される入射光Ｌの光強度に応じた信号に基いて露出を制御するようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像手段と、
この固体撮像手段の受光面側に配置され、前記受光面へ入射する入射光を透過するとともに、前記入射光に応じた電気信号を出力する受光手段と
を備えていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記受光手段は半導体デバイスであり、このデバイスの一部を構成する半導体基板に入射する光が透過する部分はそれ以外の部分よりも薄いことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記受光手段は半導体デバイスであり、このデバイスの一部を構成する半導体基板に入射する光が透過する部分の透過率はそれ以外の部分の透過率よりも高いことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記受光手段から出力される電気信号に基いて露出条件を設定する露出制御手段と
を備えていることを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は撮像装置及びこの撮像装置を用いたカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の電子カメラのブロック図である。
【０００３】
電子カメラ１００は、結像光学系１０１と、ミラー１０２と、露出制御系１０３と、撮像装置１１０と、露出モニタ用センサ１０４と、制御系１０５とを備えている。
【０００４】
結像光学系１０１は入射光Ｌを撮像装置１１０に結像させるための光学系である。この結像光学系１０１は図示しない撮影レンズ及び絞りを有している。
【０００５】
ミラー１０２は結像光学系１０１と撮像装置１１０との間に配置され、結像光学系１０１を透過した入射光Ｌを分岐させる。
【０００６】
撮影時、ミラー１０２は実線で示す位置から点線で示す位置へ移動する。
【０００７】
一方、撮影時以外では入射光Ｌはミラー１０２で反射されて露出モニタ用センサ１０４の受光面に入射し、露出モニタ用センサ１０４で入射光Ｌの光強度が検出される。
【０００８】
露出制御系１０３は露出持続時間を制御する機械的シャッタを有する。
【０００９】
制御系１０５には結像光学系１０１、露出モニタ用センサ１０４及び撮像装置１１０から、絞り量、入射光Ｌの光強度分布及び光学像に応じた信号１０１ａ，１０４ａ，１１０ａが出力される。
【００１０】
また、制御系１０５は、信号１０４ａに基いて露光量を決定し、決定した露光量に応じて結像光学系１０１、露出制御系１０３及び撮像装置１１０へ、絞り量を制御する制御信号１０５ａ、シャッタ速度を制御する制御信号１０５ｂ及び電子シャッタ機能による電荷蓄積時間を制御する制御信号１０５ｃを出力する。
【００１１】
撮影時、ミラー１０２が上がり（点線で示す位置へ移動する）、露出制御系１０３を透過した入射光Ｌが撮像装置１１０の受光面に結像する。
【００１２】
露出モニタ用センサ１０４から出力されたミラー１０２が上がる直前の信号１０４ａに基いて決定された露光量に応じて制御系１０５から結像光学系１０１へ制御信号１０５ａが出力され、絞り量が決まる。
【００１３】
また、信号１０４ａに基いて決定した露光量に応じて制御系１０５から露出制御系１０３へ制御信号１０５ｂが出力され、シャッタ速度が決まるか、または制御系１０５から撮像装置１１０へ制御信号１０５ｃが出力され、電子シャッタ機能による電荷蓄積時間が決まる。このようにして露出制御が実行される。
【００１４】
【特許文献】
特開２００１−３０９２１４号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記電子カメラ１００は独立部品としての露出モニタ用センサ１０４を備えているので、入射光Ｌを分岐させるためのミラー１０２が必要であり、その分部品点数が増加する。
【００１６】
また、ミラー１０２や露出モニタ用センサ１０４を配置するための空間が必要になり、電子カメラ１００のコンパクト化を妨げる一因となっていた。
【００１７】
更に、撮影時にはミラー１０２が上がり、露出モニタ用センサ１０４の受光面には入射光Ｌが入射しないので、入射光Ｌの光強度の分布をモニタすることができず、最適な露光条件で撮影を行うことができない。
【００１８】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は部品点数を削減してコンパクト化を図ることができ、しかも最適の露光条件で撮影を行うことができる撮像装置及びこの撮像装置を用いたカメラを提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明の撮像装置は、固体撮像手段と、この固体撮像手段の受光面側に配置され、前記受光面へ入射する入射光を透過するとともに、前記入射光に応じた電気信号を出力する受光手段とを備えていることを特徴とする。
【００２０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の撮像装置において、前記受光手段は半導体デバイスであり、このデバイスの一部を構成する半導体基板に入射する光が透過する部分はそれ以外の部分よりも薄いことを特徴とする。
【００２１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の撮像装置において、前記受光手段は半導体デバイスであり、このデバイスの一部を構成する半導体基板に入射する光が透過する部分の透過率はそれ以外の部分の透過率よりも高いことを特徴とする。
【００２２】
請求項４記載の発明のカメラは、請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置と、前記受光手段から出力される電気信号に基いて露出条件を設定する露出制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１はこの発明の第１実施形態に係る撮像装置の断面図である。
【００２５】
撮像装置１０は固体撮像素子（固体撮像手段）２０と露出モニタ用センサ（受光手段）３０とを備えている。
【００２６】
固体撮像素子２０上には空間Ｓを介して露出モニタ用センサ３０が積層されている。露出モニタ用センサ３０と固体撮像素子２０とはパッケージ１１内に収容され、カバーガラス１２でパッケージ１１の開口部１３が封止されている。
【００２７】
固体撮像素子２０の受光面の上方に位置する露出モニタ用センサ３０の一部の領域３５はエッチングによって薄膜化されている。
【００２８】
図２は撮像装置の部分拡大断面図である。
【００２９】
固体撮像素子２０は入射した入射光Ｌ（図４参照）の光学像をその強弱に応じた信号電荷に変換し、この信号電荷を信号電圧（以下単に信号という）１０ａに変換して出力する。固体撮像素子２０は半導体基板２１とホトダイオード２２と層間膜２３とカラーフィルタ２４とマイクロレンズ２５とを備えている。
【００３０】
ホトダイオード２２の上方には層間膜２３を介してカラーフィルタ２４とマイクロレンズ２５とが配置されている。なお、撮影する波長帯が近赤外光の場合にはカラーフィルタ２４とマイクロレンズ２５とは不要である。
【００３１】
露出モニタ用センサ３０は半導体基板３１とホトダイオード３２ａ，３２ｂ，３２ｃと透明膜３３，３４とを備えている半導体デバイスである。
【００３２】
ホトダイオード３２ａ，３２ｂ，３２ｃは半導体基板３１の下面側に形成され、後述する入射光Ｌの光強度に応じた信号４ａを出力する。
【００３３】
半導体基板３１は透明膜３３と透明膜３４とで挟まれている。
【００３４】
図３は露出モニタ用センサの平面を示す模式図である。
【００３５】
領域３５には５分割されたホトダイオード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅが分割領域４５を介して配置されている。
【００３６】
図４はこの発明の第１実施形態に係る撮像装置を用いた電子カメラのブロック図である。
【００３７】
電子カメラＣは、結像光学系１と、露出制御系３と、撮像装置１０と、制御系（露出制御手段）５とを備えている。
【００３８】
結像光学系１は入射光Ｌを撮像装置１０に結像させるための光学系である。この結像光学系１は図示しない撮影レンズ及び絞りを有している。結像光学系１は絞り量に応じた信号１ａを出力する。
【００３９】
露出制御系３は露出持続時間を制御する機械的シャッタを有する。
【００４０】
制御系５としてはタイマや各種インタフェース等から構成するマイクロコンピュータを用いる。
【００４１】
制御系５には結像光学系１及び撮像装置１０から信号１ａ，１０ａが出力される。制御系５は撮像装置１０からの信号１０ａを、例えばＡ／Ｄ変換、デジタル信号処理、Ｄ／Ａ変換、エンコーダ等を経てアナログ信号に変換し、モニタ（図示せず）へ出力する。
【００４２】
また、制御系５は、前述した信号４ａに基いて最適の露光量を決定し、決定した露光量に応じて結像光学系１、露出制御系３及び撮像装置１０へ、絞り量を制御する制御信号５ａ、シャッタ速度を制御する制御信号５ｂ及び電子シャッタ機能による電荷蓄積時間を制御する制御信号５ｃを出力する。
【００４３】
撮影時、露出制御系３を透過した入射光Ｌは撮像装置１０の前面に配置された露出モニタ用センサ３０を透過して固体撮像素子２０に入射し、その受光面に結像する。
【００４４】
このとき、入射光Ｌの一部は露出モニタ用センサ３０で吸収され、ホトダイオード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅから入射光Ｌの光強度に相当する信号４ａが制御系５へ出力される。
【００４５】
露出モニタ用センサ３０から出力された信号４ａに基いて決定された露光量に応じて制御系５から結像光学系１へ制御信号５ａが出力され、絞り量が決まる。
【００４６】
また、制御系５から露出制御系３へ制御信号５ｂが出力され、シャッタ速度が決まるか、または制御系５から撮像装置１０へ制御信号５ｃが出力され、電子シャッタ機能による電荷蓄積時間が決まる。このようにして露出制御が実行される。
【００４７】
この第１実施形態によれば、従来の電子カメラ１００のように独立部品としての露出モニタ用センサ１０４を用いていないため、露出モニタ用センサ１０４への入射光Ｌを分岐させるためのミラー１０２が不要となり、部品点数を低減することができる。
【００４８】
また、ミラー１０２や露出モニタ用センサ１０４を配置するための空間を必要としないため、電子カメラＣのコンパクト化を図ることができる。
【００４９】
更に、撮影時においても露出モニタ用センサ３０には薄膜化された半導体基板３１の領域３５を介して入射光Ｌが入射するので、入射光Ｌを常時モニタすることができ、最適な露光条件で撮影を行うことができる。
【００５０】
図５はこの発明の第２実施形態に係る撮像装置の断面図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
撮像装置５０は固体撮像素子２０と露出モニタ用センサ（受光手段）４０とを備えている。
【００５２】
露出モニタ用センサ４０は半導体基板４１とホトダイオード４２ａ，４２ｂとＬＯＣＯＳ酸化膜４３と透明膜４４とを備えている半導体デバイスである。
【００５３】
ＬＯＣＯＳ酸化膜４３は、半導体基板４１の下面であって、アレイ状に配置されたホトダイオード２２の上方に位置する領域４５ａに形成されている。
【００５４】
ホトダイオード４２ａ，４２ｂは、半導体基板４１の下面であって、アレイ状に配置されたホトダイオード２２の間の上方に位置する領域４５ｂに形成されている。
【００５５】
半導体基板４１は透明膜４４とＬＯＣＯＳ酸化膜４３とで挟まれている。
【００５６】
領域４５ａの半導体基板４１の厚さをｔ１とし、領域４５ｂの半導体基板４１の厚さをｔ２としたとき、ｔ１＜ｔ２である。
【００５７】
図６は図５のＢ矢視方向から見た露出モニタ用センサの平面図である。
【００５８】
図６は図３のＡに示した領域を見た場合に相当する。
【００５９】
露出モニタ用センサ４０にはホトダイオード４２ａ，４２ｂが格子状に形成されている。
【００６０】
ホトダイオード４２ａ，４２ｂを用いて入射光Ｌの光強度を常時モニタすることによりリアルタイムで電子カメラＣの露出制御を行うことができる。
【００６１】
この第２実施形態によれば第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６２】
また、露出モニタ用センサ４０では領域４５ａの半導体基板４１の厚さｔ１は領域４５ｂの半導体基板４１の厚さｔ２より薄くなっているため、領域４５ａは領域４５ｂに比して入射光Ｌに対して高い透過率を得ることができ、第１実施形態よりＳ／Ｎの高い画像を得ることができる。一般的に、短波長になるにしたがって吸収係数が大きくなり、透過率が減少するので、この入射光Ｌに対して高い透過率を有する露出モニタ用センサ４０を用いることは短波長の領域の撮影に有効である。
【００６３】
なお、上記実施形態ではＬＯＣＯＳ酸化により領域４５ａの半導体基板４１を薄くしているが、薄膜方法としてはＬＯＣＯＳ酸化に限るものではなく、例えばエッチングによって薄膜化してもよい。
【００６４】
また、領域４５ａの半導体基板４１を全てＬＯＣＯＳ酸化膜４３として入射光Ｌの可視光領域の透過率を領域４５ｂの透過率より高めるようにしてもよい。
【００６５】
更に、薄膜化された露出モニタ用センサ４０の機械的強度を高めるために、ガラス板（図示せず）等の透明な材質の板材を半導体基板４１に積層してもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上に説明したようにこの発明の撮像装置及びこの撮像装置を用いたカメラによれば、部品点数を削減してコンパクト化を図ることができ、しかも最適の露光条件で撮影を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態に係る撮像装置の断面図である。
【図２】図２は撮像装置の部分拡大断面図である。
【図３】図３は露出モニタ用センサの平面を示す模式図である。
【図４】図４はこの発明の第１実施形態に係る撮像装置を用いた電子カメラのブロック図である。
【図５】図５はこの発明の第２実施形態に係る撮像装置の断面図である。
【図６】図６は図５のＡ矢視方向から見た露出モニタ用センサの平面図である。
【図７】図７は従来の電子カメラのブロック図である。
【符号の説明】
５  制御系（露出制御手段）
１０，５０  撮像装置
２０  固体撮像素子（固体撮像手段）
３０，４０  露出モニタ用センサ（受光手段）
３１，４１  半導体基板
Ｃ  電子カメラ
Ｌ  入射光
【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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