JP4734779B2

JP4734779B2 - Solid-state imaging device

Info

Publication number: JP4734779B2
Application number: JP2001189375A
Authority: JP
Inventors: 直紀大河内
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2021-06-22
Also published as: JP2003009010A

Description

【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１１−２０４７６９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、受光面上にマルチパターン測光用の複数の測光エリアを設定するための受光開口を有して、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、測光エリアごとに設けられるとともに、モニタ測光部から出力される電流を測光エリア単位に加算し、該加算電流を積算した電圧を測光エリアの入射光量として出力する電流積分回路と、を備える。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》
【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▲１▼〜▲７▼の構造を備えて構成される。
▲１▼例えばホトダイオードからなる光電変換部ＰＤ１。
▲２▼例えばＪＦＥＴからなる増幅素子Ｑ１。
▲３▼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。
▲４▼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。
▲５▼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。
▲６▼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ＰＤ１にそれぞれ位置を合わせて配置される。
▲７▼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。
【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１１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ＱＡ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ＲＳＤ（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Ｑ１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Ｑ１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ＭＯＳ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、２．０μｍ、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》
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１６ａ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》
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１６ｂ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》
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１５ａ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ＲＧＢ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》
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》
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１５ｂ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ＲＧＢ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
Ｑ２ＭＯＳスイッチ
Ｑ３ＭＯＳスイッチ
Ｖ縦ギャプ
Ｈ横ギャップ
ＣＲ交差箇所[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid-state imaging device that generates and accumulates signal charges according to incident light on a light receiving surface to generate image data. In particular, the amount of incident light on the light receiving surface can be monitored during signal charge accumulation. The present invention relates to a possible solid-state imaging device.
[0002]
[Prior art]
In an electronic camera or the like, a solid-state imaging device that converts a subject image into an electrical signal is mounted.
As this type of solid-state imaging device, a CCD transfer type solid-state imaging device, an XY address transfer type solid-state imaging device, and the like are known. Further, as this XY address transfer type solid-state image pickup device, a solid-state image pickup device (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-29391) provided with an amplification element for each photoelectric conversion unit is known.
[0003]
By the way, in this type of solid-state imaging device, it is necessary to adjust the photoelectric accumulation time (shutter time) so that the charge accumulation amount of the photoelectric conversion unit is within an appropriate range according to the intensity of incident light on the light receiving surface.
In order to appropriately determine such a photoelectric accumulation time, it is essential to grasp the amount of incident light on the light receiving surface. However, in a general charge-storage-type solid-state imaging device, it is impossible to read out the electric charge of each photoelectric conversion unit until photoelectric accumulation is completed. Therefore, it is impossible to monitor the amount of incident light on the light receiving surface during charge accumulation.
[0004]
Therefore, conventional electronic cameras often have a photometric mechanism separately from the solid-state imaging device.
In particular, in TTL dimming for strobe shooting, it is necessary to monitor the incident light amount on the light receiving surface during strobe light emission (≈charge accumulation) in almost real time in order to accurately grasp the dynamic change of the illumination amount due to the light emission waveform. . Usually, a silver salt camera measures the scattered reflected light of a silver salt film in such TTL light control. However, the light receiving surface of the solid-state imaging device has a difference in the directionality and intensity of scattered reflected light. Therefore, the TTL light control method for silver salt film is not very suitable for a solid-state imaging device.
[0005]
Therefore, the applicant of the present invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-204769 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-275466 has a light measurement surface that includes a light measurement unit (hereinafter referred to as “monitor light measurement unit”) that monitors the amount of incident light on the light reception surface. An imaging device is disclosed.
In this solid-state imaging device, it is possible to monitor the amount of incident light on the light receiving surface almost in real time. Therefore, by using this solid-state imaging device for an electronic camera or the like, it is possible to omit a photometric mechanism provided separately from the solid-state imaging device. As a result, the entire apparatus such as an electronic camera can be reduced in size.
In addition, by using this solid-state imaging device to monitor the amount of incident light during charge accumulation almost in real time, it is appropriate for the amount of incident light (change in the amount of strobe light, periodic changes in fluorescent lighting, sudden light emission from the subject, etc.) Correspondingly, the photoelectric accumulation time and the strobe light emission time can be appropriately determined.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention improves the light receiving loss of the photoelectric conversion unit (or the light receiving efficiency of the monitor photometric unit) by appropriately arranging the light receiving aperture of the monitor photometric unit in the “solid-state imaging device including the monitor photometric unit on the light receiving surface”. The purpose is to improve.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention is configured as follows.
[0008]
<Claim 1>
According to another aspect of the present invention, there is provided a photoelectric conversion unit that generates image data by accumulating signal charges by photoelectrically converting a subject image that is two-dimensionally arranged on a light receiving surface and projected onto the light receiving surface in units of pixels. The light-receiving surface has a light-receiving aperture for setting a plurality of photometric areas for multi-pattern photometry on the light-receiving surface, and the light-receiving surface is incident based on the amount of light received by the light-receiving aperture during the signal charge accumulation period of the photoelectric conversion unit A monitor metering unit that monitors the amount of light, and a current that is provided for each metering area, adds the current output from the monitor metering unit to the unit of the metering area, and outputs the voltage obtained by integrating the added current as the incident light amount of the metering area An integration circuit. In particular, in the present invention, the light receiving opening of the monitor photometry unit is arranged at the intersection of the vertical gap and the horizontal gap of the two-dimensional array of photoelectric conversion units.
[0009]
<Claim 2>
According to a second aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the first aspect, an on-chip microlens in which a condensing lens is two-dimensionally arranged for each photoelectric conversion unit is provided on the light receiving surface. It is characterized in that a gap is provided in the two-dimensional array of the condenser lenses in alignment with the light receiving aperture of the monitor photometry unit.
[0010]
<Claim 3>
According to a third aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to any one of the first to second aspects, a color filter array formed by two-dimensionally arranging color filters for each photoelectric conversion unit on the light receiving surface is provided. Provide. It is characterized in that a gap is provided in the two-dimensional array of color filters in alignment with the light receiving aperture of the monitor photometry unit.
[0011]
<Claim 4>
According to a fourth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to any one of the first to third aspects, the light receiving aperture of the monitor photometric unit is substantially rhombus when viewed from the direction of the two-dimensional array of photoelectric conversion units. It is characterized by forming a shape.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below.
[0013]
<< First Embodiment >>
[0014]
[Description of configuration of solid-state imaging device]
FIG. 1 is a diagram showing the arrangement relationship of the light receiving surfaces of the solid-state imaging device 11. FIG. 2 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the solid-state imaging device 11. Hereinafter, the overall configuration of the solid-state imaging device 11 will be described mainly using FIG. 2, and FIG. 1 will be referred to as needed for the structure of the light receiving surface.
First, as shown in FIG. 2, the pixel cells 1 are two-dimensionally arranged on the light receiving surface of the solid-state imaging device 11. This pixel cell 1 has the following structures (1) to (7).
(1) A photoelectric conversion unit PD1 made of, for example, a photodiode.
(2) Amplifying element Q1 made of, for example, JFET.
(3) A MOS switch Q2 for transferring charges from the photoelectric conversion unit PD1 to the amplification element Q1.
(4) A MOS switch Q3 for discharging (resetting) charges from the gate region of the amplifying element Q1.
(5) For example, the monitor photometer PD2 composed of a PN junction (photodiode) between the “semiconductor region to which the MOS switch Q3 discharges charges” and the “semiconductor substrate”. As shown in FIG. 1, the center of the monitor photometry unit PD2 is located at a location CR where the vertical gap V and the horizontal gap H of the two-dimensional arrangement of the photoelectric conversion unit PD1 intersect.
(6) A color filter array comprising a two-dimensional array of color filters 15 shown in FIG. Each color filter 15 is disposed in alignment with the photoelectric conversion unit PD1.
(7) An on-chip microlens comprising a two-dimensional array of condensing lenses 16 shown in FIG. Each condensing lens 16 is disposed in alignment with the photoelectric conversion unit PD1.
[0015]
In such an array structure of the pixel cells 1, a plurality of vertical readout lines 2 are formed by connecting the source regions of the amplifying elements Q1 in units of columns. A constant current circuit 2 a is connected to these vertical read lines 2. The constant current circuit 2a supplies a bias current for operating as a source follower circuit to the amplification element Q1.
[0016]
Further, these vertical readout lines 2 are connected to a correlated double sampling circuit 6, respectively. Each output of the correlated double sampling circuit 6 is connected to the horizontal readout line 8 via the MOS switch QH. These MOS switches QH are ON / OFF controlled by the horizontal scanning circuit 7.
[0017]
As shown in FIG. 1, a light shielding film 4 for shielding a circuit element such as the amplifying element Q <b> 1 is provided for each row of the pixel cells 1. The light shielding film 4 is provided with a light receiving opening 4a in alignment with the monitor photometry unit PD2. By selectively opening the light receiving opening 4a, a plurality of photometric areas for multi-pattern photometry are set. The light shielding film 4 is formed of a conductor such as aluminum, and also serves as an electric wiring for connecting the charge discharge destination of the MOS switch Q3 in units of rows.
[0018]
One end of MOS switches QA and QB that are complementarily controlled to be turned on and off by a control pulse SS of the vertical scanning circuit 3 is connected to the light shielding film 4 as such an electrical wiring. A row selection reset potential RSD (i) output from the vertical scanning circuit 3 is supplied to the other end of the MOS switch QA. On the other hand, the other end side of the MOS switch QB is connected to a low impedance input of the current integrating circuit 5 after wirings are collected in units of photometric areas. Such current integration circuits 5 are provided as many as the number of photometry areas, and output the photometry results in units of photometry areas.
Further, the vertical scanning circuit 3 supplies control pulses TG (i) and RSG (i) to the gate regions of the MOS switches Q2 and Q3 located in the i-th row, for example.
[0020]
[Operation description of monitor metering]
Next, the operation of monitor photometry will be outlined.
First, in synchronization with the start of exposure of the solid-state imaging device 11, the vertical scanning circuit 3 resets the output (integrated voltage) of the current integration circuit 5. In this state, the vertical scanning circuit 3 turns off the MOS switch QA and turns on the MOS switch QB. As a result, a photocurrent proportional to the amount of light incident on the light receiving opening 4a is output as needed from the monitor photometry unit PD2 in the reverse bias state. The current integration circuit 5 collects and adds the photocurrents in units of photometry areas, and integrates the addition current. From the current integration circuit 5, a voltage (inverted value here) obtained by integrating the added current is output to the outside in real time as the incident light quantity in the photometry area.
[0021]
[Description of image data read operation]
Next, the image data reading operation will be outlined.
When the exposure of the solid-state imaging device 11 described above is started, the photoelectric conversion unit PD1 provided for each pixel starts photoelectric conversion and accumulates signal charges.
During the signal charge accumulation period, the current integration circuit 5 monitors and outputs a voltage corresponding to the amount of incident light in the photometric area as described above.
[0022]
A control device (not shown) (such as an exposure control circuit of an electronic camera) determines the photoelectric accumulation time and the strobe light emission stop timing by monitoring the monitor output for each photometric area in real time.
When instructed by the control device to end photoelectric storage, the vertical scanning circuit 3 turns off the MOS switch QB and turns on the MOS switch QA.
[0023]
Subsequently, the vertical scanning circuit 3 raises the reset voltage RSD (i) of the readout row (described here as the i-th row) to the reference voltage VGH at the time of row selection. In this state, the vertical scanning circuit 3 turns on the i-th row MOS switch Q3, and sets the gate region of the i-th row amplification element Q1 to the reference voltage VGH. Thereafter, the vertical scanning circuit 3 turns off the i-th row MOS switch Q3. As a result, the gate region of the i-th amplification element Q1 returns to the floating state and maintains the reference voltage VGH.
[0024]
On the other hand, in each row other than the i-th row, the gate voltage of the amplifying element Q1 is set to be lower than the reference voltage VGH.
Due to such a voltage relationship, only the i-th amplifying element Q1 among the amplifying elements Q1 in a plurality of rows is selectively turned on. As a result, dark output (including switching noise and fixed pattern noise) corresponding to the reference voltage VGH is output from the i-th amplification element Q1. These dark outputs for one row are held in the correlated double sampling circuit 6 via the vertical readout line 2.
[0025]
Subsequently, the vertical scanning circuit 3 temporarily turns on the i-th row MOS switch Q2, and transfers the signal charge accumulated in the photoelectric conversion unit PD1 to the gate region of the amplifying element Q1. By such a transfer operation, the amplifying element Q1 in the i-th row outputs an image output corresponding to the signal charge to the vertical readout line 2.
The correlated double sampling circuit 6 outputs a true image output by subtracting the dark output from the image output. In this state, the horizontal scanning circuit 7 turns on the MOS switches QH in the horizontal order, and sequentially outputs the true image signals in the i-th row to the outside.
The vertical scanning circuit 3 sequentially repeats the reading process for one row described above while shifting the row position. As a result, image data for one screen is read out.
[0026]
[Effects of First Embodiment]
As described above, in the first embodiment, the light receiving opening 4a of the monitor photometry unit PD2 is arranged at the intersection CR of the vertical gap V and the horizontal gap H of the photoelectric conversion unit PD1.
[0027]
FIG. 3 is a diagram simulating changes in the aperture ratio when the monitor photometry unit PD2 is arranged at an intersection. The horizontal axis in FIG. 3 indicates the F value of the photographing lens on the electronic camera side. On the other hand, the vertical axis of FIG. 3 shows the aperture ratio of the monitor photometry unit PD2. As the value of the aperture ratio increases, the light receiving efficiency of the monitor photometry unit PD2 increases. FIG. 3 shows three cases in which the gap length g between the condenser lenses 16 is 2.0 μm, 1.5 μm, and 0.7 μm.
[0028]
As shown in FIG. 3, the aperture ratio of the monitor photometry unit PD2 is improved as compared with the conventional case (here, the monitor photometry unit PD2 is arranged between the vertical portions of the photoelectric conversion unit PD1). In particular, the closer the gap g of the condenser lens 16 is, the higher the improvement effect is obtained.
As described above, by arranging the light receiving opening 4a of the monitor photometry unit PD2 at the intersection CR, the light reception efficiency of the monitor photometry unit PD2 can be improved.
Next, another embodiment will be described.
[0029]
<< Second Embodiment >>
FIG. 4 is a diagram illustrating a light receiving surface structure of the solid-state imaging device 21 according to the second embodiment.
A structural feature of the second embodiment is that a condenser lens 16a is disposed instead of the condenser lens 16 of the first embodiment. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted here.
[0030]
The condensing lens 16a, which is a feature of the second embodiment, has a shape with a corner cut off (here, an octagon). The corner omitted from the condensing lens 16a is originally far from the center of the photoelectric conversion unit PD1, and hardly contributes to the condensing effect. Therefore, even if this corner is omitted, the light condensing effect of the condensing lens 16a does not change so much, and the light receiving efficiency (that is, imaging sensitivity) of the photoelectric conversion unit PD1 hardly decreases.
[0031]
On the other hand, by omitting this corner, it is possible to provide a gap in the two-dimensional array of the condenser lenses 16a by aligning the position with the light receiving opening 4a of the monitor photometry unit PD2. As a result, the light passes through the gap between the condenser lenses 16a and efficiently enters the light receiving opening 4a of the monitor photometry unit PD2. As a result, the light receiving efficiency of the monitor photometry unit PD2 can be increased.
[0032]
In the present invention, it goes without saying that a condensing lens for the monitor photometry unit PD2 may be provided in the gap between the condensing lens 16a for the photoelectric conversion unit. In this case, the light receiving efficiency of the monitor photometry unit PD2 can be further increased.
Next, another embodiment will be described.
[0033]
<< Third Embodiment >>
FIG. 5 is a diagram illustrating a light receiving surface structure of the solid-state imaging device 31 according to the third embodiment.
A structural feature of the third embodiment is that a condenser lens 16b is disposed instead of the condenser lens 16a of the second embodiment. Since other configurations are the same as those of the second embodiment, description thereof is omitted here.
[0034]
The condensing lens 16b, which is a feature of the third embodiment, has a shape with a rounded corner (here, a circle). The center of the condenser lens 16b is aligned with the center of the photoelectric conversion unit PD1.
In the third embodiment as described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those of the second embodiment.
Next, another embodiment will be described.
[0035]
<< Fourth Embodiment >>
FIG. 6 is a diagram illustrating a light receiving surface structure of the solid-state imaging device 41 according to the fourth embodiment.
A structural feature of the fourth embodiment is that a color filter 15a is arranged in place of the color filter 15 of the second embodiment. Since other configurations are the same as those of the second embodiment, description thereof is omitted here.
[0036]
The color filter 15a, which is a feature of the fourth embodiment, is formed so as to avoid the position of the light receiving opening 4a.
The method of forming such a color filter 15a depends on the pixel size and the design rule of the color filter array. For example, the filter pattern of the color filter 15a may be directly formed by a photolithographic method in the exposure and development process during semiconductor manufacturing.
[0037]
For example, in the case where the pixel size is relatively small and the color filter 15a may be peeled off, the color filter is temporarily formed so as to cover the entire surface, and then the excess color filter is removed by dry etching (or wet etching). Is preferred. In this case, regarding the embedding of the removed portion, since the film thickness of the color filter 15a is usually about 1 μm, it is preferable to apply (or evaporate) a planarizing film (or antireflection film).
[0038]
In such a configuration, the incident light from the light receiving opening 4a is not absorbed by the pigment of the color filter 15a. Therefore, the light receiving efficiency of the monitor photometry unit PD2 can be further increased.
Further, since the incident light of the monitor photometry unit PD2 is not affected by the wavelength selectivity of the color filter 15a, the photometry accuracy of the monitor photometry unit PD2 can be improved.
[0039]
In the present invention, it is of course possible to separately provide a color filter for the monitor photometry unit PD2 in the gap between the color filters 15a for the photoelectric conversion unit PD1. In this case, it is possible to perform color-specific photometry (so-called RGB photometry) in the monitor photometry unit PD2.
Next, another embodiment will be described.
[0040]
<< Fifth Embodiment >>
FIG. 7 is a diagram illustrating a light receiving surface structure of the solid-state imaging device 51 according to the fifth embodiment.
A structural feature of the fifth embodiment is that a monitor photometry unit PD3 having a substantially rhombus shape as viewed from the direction of the two-dimensional arrangement of the photoelectric conversion units PD1 and a light receiving opening 4b having a substantially rhombus shape are provided. is there. Since other configurations are the same as those of the second embodiment, description thereof is omitted here.
[0041]
With such a configuration, there is almost no wasted space between the condensing range of the condensing lens 16a and the light receiving opening 4b, and the light receiving efficiency of both the monitor photometry unit PD3 and the photoelectric conversion unit PD1 can be further increased. It becomes possible.
[0042]
In the present invention, it goes without saying that a condensing lens for the monitor photometry unit PD3 may be provided in the gap between the condensing lens 16a for the photoelectric conversion unit. In this case, the light receiving efficiency of the monitor photometry unit PD3 can be further increased.
Next, another embodiment will be described.
[0043]
<< Sixth Embodiment >>
FIG. 8 is a diagram illustrating a light receiving surface structure of the solid-state imaging device 61 according to the sixth embodiment.
A structural feature of the sixth embodiment is that a color filter 15b is arranged in place of the color filter 15 of the fifth embodiment. Since other configurations are the same as those of the fifth embodiment, description thereof is omitted here.
[0044]
The color filter 15b, which is a feature of the sixth embodiment, is formed avoiding the position of the light receiving opening 4b. Therefore, the incident light of the light receiving opening 4b is not absorbed by the pigment of the color filter 15b, and the light receiving efficiency of the monitor photometry unit PD3 can be further increased.
In addition, since the incident light of the monitor photometer PD3 is not affected by the wavelength selectivity of the color filter 15b, the photometry accuracy of the monitor photometer PD3 can be improved.
[0045]
In the present invention, it is of course possible to separately provide a color filter for the monitor photometry unit PD3 in the gap between the color filters 15b for the photoelectric conversion unit PD1. In this case, the monitor photometry unit PD3 can perform color-specific photometry (so-called RGB photometry).
[0046]
<< Additional items of embodiment >>
The present invention can also be applied to a solid-state imaging device having an oblique pixel arrangement (so-called honeycomb arrangement) by inclining the positional relationship between the photoelectric conversion unit and the monitor photometry unit as shown in the above-described embodiment. It is.
[0047]
Further, as in the above-described embodiment, it is preferable that the light receiving opening of the monitor photometry unit is provided so as to be within the range of the intersection so as not to disturb the light receiving efficiency of the photoelectric conversion unit. However, the present invention is not limited to this. Of course, the light receiving aperture of the monitor photometry unit may be provided partially protruding from the intersection within a range not greatly deviating from the operational effects of the present invention.
[0048]
Furthermore, it is preferable to arrange the light receiving aperture of the monitor photometry unit so that it does not overlap at all with the condenser lens or the color filter for the photoelectric conversion unit. However, the present invention is not limited to this. Of course, a condensing lens or a color filter for the photoelectric conversion unit may be partially overlapped with the light receiving opening of the monitor photometry unit within a range not greatly deviating from the operation and effect of the present invention.
[0049]
It should be noted that the “gap” in the above-described embodiment is not necessarily limited to a gap or a vacuum. For example, the gap in the two-dimensional array of the condensing lenses for the photoelectric conversion unit means that there is no condensing lens for the photoelectric conversion unit, and a filler, a condensing lens for the monitor photometry unit, etc. Of course, it does not matter if it is provided. Further, for example, the gap in the two-dimensional arrangement of the color filters for the photoelectric conversion unit means that there is no color filter for the photoelectric conversion unit, and a filler or a color filter for the monitor photometry unit is provided in the gap. But of course it does n’t matter.
[0050]
【The invention's effect】
<Claim 1>
According to the first aspect of the present invention, the light receiving opening of the monitor photometry unit is arranged at the intersection of the vertical gap and the horizontal gap of the two-dimensional array of photoelectric conversion units. Since this intersection is far from the center of the photoelectric conversion unit, it is difficult for the photoelectric conversion unit to receive light effectively. For this reason, even if the light receiving opening of the monitor photometry unit is arranged at this intersection, there is little risk of hindering the light receiving efficiency of the photoelectric conversion unit. Therefore, it is possible to improve the light receiving loss of the photoelectric conversion unit by positioning the light receiving opening at this intersection. (Alternatively, the light receiving efficiency of the monitor photometry unit can be improved so as not to hinder the light receiving efficiency of the photoelectric conversion unit as much as possible.)
[0051]
<Claim 2>
In the invention according to claim 2, the condensing lenses are two-dimensionally arranged for each photoelectric conversion unit to form an on-chip microlens. In this two-dimensional array of condensing lenses, a gap is provided in alignment with the light receiving aperture of the monitor photometry unit. Accordingly, the light passes through the gap between the condenser lenses and enters the light receiving opening of the monitor photometry unit. In this case, the light heading substantially to the center of the monitor photometry unit is not deflected by the condensing lens for the photoelectric conversion unit and is hardly deflected from the light receiving opening. Therefore, the light receiving efficiency of the monitor photometry unit can be increased.
[0052]
<Claim 3>
In the invention of claim 3, the color filter is two-dimensionally arranged for each photoelectric conversion unit. In this two-dimensional array of color filters, a gap is provided in alignment with the light receiving opening of the monitor photometry unit. Therefore, the light passes through this gap and enters the light receiving opening of the monitor photometry unit. In this case, the light traveling toward the approximate center of the monitor photometry unit is not absorbed by the color filter for the photoelectric conversion unit, and the light receiving efficiency of the monitor photometry unit can be increased.
[0053]
<Claim 4>
In the invention of claim 4, the light receiving aperture of the monitor photometry unit has a substantially rhombus shape when viewed from the direction of the two-dimensional arrangement of the photoelectric conversion units. By collecting regions far from the plurality of photoelectric conversion units located around the light receiving opening, this substantially rhombic region is formed. By making this substantially diamond-shaped region a light receiving opening, it is possible to increase the light receiving efficiency of the monitor photometry unit without much impeding the light receiving efficiency of the photoelectric conversion unit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating the arrangement relationship of light receiving surfaces of a solid-state imaging device.
FIG. 2 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the solid-state imaging device 11;
FIG. 3 is a diagram simulating an improvement effect when a monitor photometry unit PD2 is arranged at an intersection.
FIG. 4 is a diagram illustrating a light receiving surface structure of a solid-state imaging device 21 according to a second embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a light receiving surface structure of a solid-state imaging device 31 according to a third embodiment.
6 is a view showing a light receiving surface structure of a solid-state imaging device 41 in a fourth embodiment. FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a light receiving surface structure of a solid-state imaging device 51 in a fifth embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating a light receiving surface structure of a solid-state imaging device 61 according to a sixth embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pixel cell 2 Vertical read-out line 2a Constant current circuit 3 Vertical scanning circuit 4 Light shielding film 4a, 4b Light-receiving opening 5 Current integration circuit 6 Correlated double sampling circuit 7 Horizontal scanning circuit 11, 21, 31, 41, 51, 61 Solid-state imaging Device 15, 15a, 15b Color filter 16, 16a, 16b Condensing lens PD1 Photoelectric conversion unit PD2, PD3 Monitor photometry unit Q1 Amplifying element Q2 MOS switch Q3 MOS switch V Vertical gap H Horizontal gap CR Crossing point

Claims

A photoelectric conversion unit that is two-dimensionally arranged on the light receiving surface and photoelectrically converts the subject image projected on the light receiving surface in units of pixels, accumulates signal charges, and generates image data;
A light-receiving aperture for setting a plurality of photometric areas for multi-pattern photometry on the light-receiving surface, and the light reception based on the amount of light received by the light-receiving aperture during a signal charge accumulation period of the photoelectric conversion unit A monitor photometer for monitoring the amount of incident light on the surface ;
A current integrating circuit that is provided for each photometric area, adds a current output from the monitor photometric unit to the photometric area unit, and outputs a voltage obtained by integrating the added current as an incident light amount of the photometric area; Prepared,
The solid-state imaging device, wherein the light-receiving aperture of the monitor photometry unit is arranged at an intersection of a vertical gap and a horizontal gap of the two-dimensional array of the photoelectric conversion units.

The solid-state imaging device according to claim 1,
On the light receiving surface, an on-chip microlens formed by two-dimensionally arranging a condensing lens for each photoelectric conversion unit is provided,
A solid-state imaging device characterized in that a gap is provided in a two-dimensional array of the condenser lenses in alignment with the light receiving aperture of the monitor photometry unit.

The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 2,
On the light receiving surface, a color filter array formed by two-dimensionally arranging color filters for each photoelectric conversion unit is provided,
A solid-state imaging device, characterized in that a gap is provided in a two-dimensional array of the color filters in alignment with the light receiving opening of the monitor photometry unit.

The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 3,
The solid-state imaging device, wherein the light-receiving aperture of the monitor photometry unit has a substantially rhombus shape when viewed from the direction of the two-dimensional array of the photoelectric conversion units.