JP2002076321A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JP2002076321A JP2002076321A JP2000260221A JP2000260221A JP2002076321A JP 2002076321 A JP2002076321 A JP 2002076321A JP 2000260221 A JP2000260221 A JP 2000260221A JP 2000260221 A JP2000260221 A JP 2000260221A JP 2002076321 A JP2002076321 A JP 2002076321A
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】一の画像の中で顕著に明るい部分と顕著に暗い
部分とが発生した場合に、暗部のコントラストを失うこ
となく、明部のコントラストを保証することができ、ダ
イナミックレンジの拡大された固体撮像装置を提供す
る。 【解決手段】 所定の電荷蓄積能力をもつ受光部２，
６，１０と、受光部２，６，１０と並列された補助受光
部４，８，１２と、受光部２，６，１０と補助受光部
４，８，１２との出力信号を合成する信号合成回路３
１，３２，３３とを有する。
部分とが発生した場合に、暗部のコントラストを失うこ
となく、明部のコントラストを保証することができ、ダ
イナミックレンジの拡大された固体撮像装置を提供す
る。 【解決手段】 所定の電荷蓄積能力をもつ受光部２，
６，１０と、受光部２，６，１０と並列された補助受光
部４，８，１２と、受光部２，６，１０と補助受光部
４，８，１２との出力信号を合成する信号合成回路３
１，３２，３３とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＣＤ(Charge Coupled Device: 電荷結
合素子) は、ＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor) キャ
パシタからなる単位素子が規則正しく並んだ構造の半導
体デバイスであり、半導体基板表面にある電荷の一かた
まりをＭＯＳキャパシタの電極の並びに沿って移動させ
る機能を有する。このＣＣＤを用いたＣＣＤ固体撮像装
置（ＣＣＤイメージャ）は、光電変換、電荷の蓄積、電
荷の転送および電荷の検出からなる４つの原理により動
作している。光電変換は、半導体に光が吸収されると、
そのフォトンのエネルギーにより、電子・正孔対が発生
する現象であり、たとえば、フォトダイオードを用いて
行われる。電荷蓄積は、ＭＯＳ構造の素子（ＭＯＳキャ
パシタ）にある電圧を印加すると、その電圧を印加した
電極の近くに電位の井戸が形成されることを利用して、
この電位の井戸に光電変換によって得られた電荷を蓄積
する。電荷の転送は、ＭＯＳキャパシタを基板上に配列
し、それぞれの電極に違う電圧を印加できるようにして
おき、各電極に規則正しい駆動パルスを印加することに
より、実現することができる。電荷の検出は、信号電荷
を電気信号に変換する事であるが、転送された信号電荷
を、たとえば、フローティングディフュージョンアンプ
を用いて信号電荷を信号電圧に変換する。
合素子) は、ＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor) キャ
パシタからなる単位素子が規則正しく並んだ構造の半導
体デバイスであり、半導体基板表面にある電荷の一かた
まりをＭＯＳキャパシタの電極の並びに沿って移動させ
る機能を有する。このＣＣＤを用いたＣＣＤ固体撮像装
置（ＣＣＤイメージャ）は、光電変換、電荷の蓄積、電
荷の転送および電荷の検出からなる４つの原理により動
作している。光電変換は、半導体に光が吸収されると、
そのフォトンのエネルギーにより、電子・正孔対が発生
する現象であり、たとえば、フォトダイオードを用いて
行われる。電荷蓄積は、ＭＯＳ構造の素子（ＭＯＳキャ
パシタ）にある電圧を印加すると、その電圧を印加した
電極の近くに電位の井戸が形成されることを利用して、
この電位の井戸に光電変換によって得られた電荷を蓄積
する。電荷の転送は、ＭＯＳキャパシタを基板上に配列
し、それぞれの電極に違う電圧を印加できるようにして
おき、各電極に規則正しい駆動パルスを印加することに
より、実現することができる。電荷の検出は、信号電荷
を電気信号に変換する事であるが、転送された信号電荷
を、たとえば、フローティングディフュージョンアンプ
を用いて信号電荷を信号電圧に変換する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＣＣＤ固体
撮像素子の受光部に強い光が入射すると、光電変換によ
よって大量の電荷が発生する。ＭＯＳキャパシタの電荷
蓄積能力は限られており、発生した電荷量がＭＯＳキャ
パシタの電荷蓄積能力を越えると、飽和が発生する。固
体撮像装置の撮像領域の飽和が発生している部分では、
画像のコントラストが失われ、鮮明な画像を得ることが
できなくなる。一方、電子シャッタによってＭＯＳキャ
パシタの蓄積時間を短縮することにより、ＭＯＳキャパ
シタの飽和を抑制することは可能であるが、画面の暗部
で取り扱う電荷量が小さくなるため、暗部での画像の鮮
明さが失われる。
撮像素子の受光部に強い光が入射すると、光電変換によ
よって大量の電荷が発生する。ＭＯＳキャパシタの電荷
蓄積能力は限られており、発生した電荷量がＭＯＳキャ
パシタの電荷蓄積能力を越えると、飽和が発生する。固
体撮像装置の撮像領域の飽和が発生している部分では、
画像のコントラストが失われ、鮮明な画像を得ることが
できなくなる。一方、電子シャッタによってＭＯＳキャ
パシタの蓄積時間を短縮することにより、ＭＯＳキャパ
シタの飽和を抑制することは可能であるが、画面の暗部
で取り扱う電荷量が小さくなるため、暗部での画像の鮮
明さが失われる。
【０００４】本発明は、上述の問題に鑑みて成されたも
のであって、一の画像の中で顕著に明るい部分と顕著に
暗い部分とが発生した場合に、暗部のコントラストを失
うことなく、明部のコントラストを保証することがで
き、ダイナミックレンジの拡大された固体撮像装置を提
供することを目的とする。
のであって、一の画像の中で顕著に明るい部分と顕著に
暗い部分とが発生した場合に、暗部のコントラストを失
うことなく、明部のコントラストを保証することがで
き、ダイナミックレンジの拡大された固体撮像装置を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、所定の電荷蓄積能力をもつ受光部と、前記受光部と
並列された補助受光部と、前記受光部と前記補助受光部
との出力信号を合成する信号合成回路とを有する。
は、所定の電荷蓄積能力をもつ受光部と、前記受光部と
並列された補助受光部と、前記受光部と前記補助受光部
との出力信号を合成する信号合成回路とを有する。
【０００６】前記補助受光部は、前記受光部と同じ電荷
蓄積能力をもち、入射光に対する開口面積が前記受光部
と異なる。
蓄積能力をもち、入射光に対する開口面積が前記受光部
と異なる。
【０００７】前記補助受光部の開口面積は、前記受光部
の開口面積よりも小さい。
の開口面積よりも小さい。
【０００８】前記補助受光部は、前記補助受光部の電荷
蓄積量を変更する電子シャッタを備える。
蓄積量を変更する電子シャッタを備える。
【０００９】本発明では、受光部に並列させた補助受光
部を備える構成としたことにより、得られる信号電荷
は、受光部と補助受光部とに蓄積された電荷を合成した
ものとなるので、受光部に強い光が入射して電荷蓄積の
飽和が発生しても、電荷蓄積能力以上の光におけるコン
トラストを保証することができる。
部を備える構成としたことにより、得られる信号電荷
は、受光部と補助受光部とに蓄積された電荷を合成した
ものとなるので、受光部に強い光が入射して電荷蓄積の
飽和が発生しても、電荷蓄積能力以上の光におけるコン
トラストを保証することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形
態に係る固体撮像装置としてのカラーリニアセンサの構
成図である。図１に示すカラーリニアセンサ１は、第１
受光部２、第２受光部６および第３受光部１０と、第１
受光部２、第２受光部６および第３受光部１０にそれぞ
れ並列された第１補助受光部４、第２補助受光部８およ
び第３補助受光部１２とを備える。また、第１〜第３受
光部２，６，１０および第１〜第３補助受光部４，８，
１２に沿って電荷転送部３，５，７，９，１１，１３が
設けられている。電荷転送部３，５，７，９，１１，１
３の転送方向終端には、それぞれフローティングディフ
ュージョン増幅器２１，２２，２３，２４，２５および
２６が設けられている。さらに、フローティングディフ
ュージョン増幅器２１および２２の間と、２３および２
４の間と、２５および２６の間とには、信号合成回路３
１，３２および３３がそれぞれ設けられている。
て図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形
態に係る固体撮像装置としてのカラーリニアセンサの構
成図である。図１に示すカラーリニアセンサ１は、第１
受光部２、第２受光部６および第３受光部１０と、第１
受光部２、第２受光部６および第３受光部１０にそれぞ
れ並列された第１補助受光部４、第２補助受光部８およ
び第３補助受光部１２とを備える。また、第１〜第３受
光部２，６，１０および第１〜第３補助受光部４，８，
１２に沿って電荷転送部３，５，７，９，１１，１３が
設けられている。電荷転送部３，５，７，９，１１，１
３の転送方向終端には、それぞれフローティングディフ
ュージョン増幅器２１，２２，２３，２４，２５および
２６が設けられている。さらに、フローティングディフ
ュージョン増幅器２１および２２の間と、２３および２
４の間と、２５および２６の間とには、信号合成回路３
１，３２および３３がそれぞれ設けられている。
【００１１】第１受光部２、第２受光部６および第３受
光部１０は、それぞれ、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ
（青）に対応して設けられている。これら第１受光部
２、第２受光部６および第３受光部１０は、フォトダイ
オードを備える画素セルが所定数配列されている。これ
らの画素セルは、入射光を光電変換して電荷を生成しこ
れを蓄積する。また、図示しないが、各画素内にリード
アウトゲートを有する。
光部１０は、それぞれ、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ
（青）に対応して設けられている。これら第１受光部
２、第２受光部６および第３受光部１０は、フォトダイ
オードを備える画素セルが所定数配列されている。これ
らの画素セルは、入射光を光電変換して電荷を生成しこ
れを蓄積する。また、図示しないが、各画素内にリード
アウトゲートを有する。
【００１２】第１補助受光部４、第２補助受光部８およ
び第３補助受光部１２は、第１受光部２、第２受光部６
および第３受光部１０と同一の構成となっている。な
お、第１受光部２、第２受光部６および第３受光部１０
と、第１補助受光部４、第２補助受光部８および第３補
助受光部１２とは、それぞれ、電荷蓄積時間を変更可能
な電子シャッタを備えている。この電子シャッタは、第
１受光部２、第２受光部６および第３受光部１０と、第
１補助受光部４、第２補助受光部８および第３補助受光
部１２とに印加されるパルス信号をタイミングを調整す
ることにより、連続的に電荷蓄積時間を変更可能となっ
ている。
び第３補助受光部１２は、第１受光部２、第２受光部６
および第３受光部１０と同一の構成となっている。な
お、第１受光部２、第２受光部６および第３受光部１０
と、第１補助受光部４、第２補助受光部８および第３補
助受光部１２とは、それぞれ、電荷蓄積時間を変更可能
な電子シャッタを備えている。この電子シャッタは、第
１受光部２、第２受光部６および第３受光部１０と、第
１補助受光部４、第２補助受光部８および第３補助受光
部１２とに印加されるパルス信号をタイミングを調整す
ることにより、連続的に電荷蓄積時間を変更可能となっ
ている。
【００１３】各電荷転送部３，５，７，９，１１および
１３では、半導体層内にポテンシャル井戸を形成するた
めの各種不純物領域と、その不純物領域の電位制御を行
う２種類の転送電極とが繰り返し形成され、２種類の転
送電極に位相の異なる２相クロック信号が印加されるよ
うになっている。上記リードアウトゲートがオンする
と、対応する受光部または補助受光部から一斉に信号電
荷が移送され、２相クロック信号に応じて変化するポテ
ンシャル井戸内を次々に一方方向（図の矢印の方向）に
転送される。
１３では、半導体層内にポテンシャル井戸を形成するた
めの各種不純物領域と、その不純物領域の電位制御を行
う２種類の転送電極とが繰り返し形成され、２種類の転
送電極に位相の異なる２相クロック信号が印加されるよ
うになっている。上記リードアウトゲートがオンする
と、対応する受光部または補助受光部から一斉に信号電
荷が移送され、２相クロック信号に応じて変化するポテ
ンシャル井戸内を次々に一方方向（図の矢印の方向）に
転送される。
【００１４】各フローティングディフュージョン増幅器
２１，２２，２３，２４，２５および２６は、特に、図
示しないが、リセットゲートを有するリセット用ＭＯＳ
トランジスタと、当該リセット用ＭＯＳトランジスタの
ドレイン不純物領域に送られてくる信号電荷の量に応じ
て電位変化するフローティングディフュージョンと、こ
のフローティングディフュージョンに入力が接続された
検出用ＭＯＳトランジスタとを有する。検出用ＭＯＳト
ランジスタの出力は、対応する信号合成回路３１，３２
および３３に接続されている。
２１，２２，２３，２４，２５および２６は、特に、図
示しないが、リセットゲートを有するリセット用ＭＯＳ
トランジスタと、当該リセット用ＭＯＳトランジスタの
ドレイン不純物領域に送られてくる信号電荷の量に応じ
て電位変化するフローティングディフュージョンと、こ
のフローティングディフュージョンに入力が接続された
検出用ＭＯＳトランジスタとを有する。検出用ＭＯＳト
ランジスタの出力は、対応する信号合成回路３１，３２
および３３に接続されている。
【００１５】信号合成回路３１は、フローティングディ
フュージョン増幅器２１および２２と電気的に接続さ
れ、これらから出力される電圧信号を合成して画像信号
Ｓ１として出力する。すなわち、信号合成回路３１は、
第１受光部２および第１補助受光部３から送出される信
号電荷の量に応じた電圧信号を加算して出力する。信号
合成回路３２は、フローティングディフュージョン増幅
器２３および２４と電気的に接続され、これらから出力
される電圧信号を合成して画像信号Ｓ２として出力す
る。すなわち、信号合成回路３２は、第２受光部６およ
び第２補助受光部８から送出される信号電荷の量に応じ
た電圧信号を加算して出力する。信号合成回路３３は、
フローティングディフュージョン増幅器２５および２６
と電気的に接続され、これらから出力される電圧信号を
合成して画像信号Ｓ３として出力する。すなわち、信号
合成回路３３は、第３受光部１０および第２補助受光部
１２から送出される信号電荷の量に応じた電圧信号を加
算して出力する。
フュージョン増幅器２１および２２と電気的に接続さ
れ、これらから出力される電圧信号を合成して画像信号
Ｓ１として出力する。すなわち、信号合成回路３１は、
第１受光部２および第１補助受光部３から送出される信
号電荷の量に応じた電圧信号を加算して出力する。信号
合成回路３２は、フローティングディフュージョン増幅
器２３および２４と電気的に接続され、これらから出力
される電圧信号を合成して画像信号Ｓ２として出力す
る。すなわち、信号合成回路３２は、第２受光部６およ
び第２補助受光部８から送出される信号電荷の量に応じ
た電圧信号を加算して出力する。信号合成回路３３は、
フローティングディフュージョン増幅器２５および２６
と電気的に接続され、これらから出力される電圧信号を
合成して画像信号Ｓ３として出力する。すなわち、信号
合成回路３３は、第３受光部１０および第２補助受光部
１２から送出される信号電荷の量に応じた電圧信号を加
算して出力する。
【００１６】図２は、上記の各受光部２，６，１０とこ
れらに対応する各補助受光部４，８，１２との関係を示
す図である。図２に示すように並列された各受光部２，
６，１０の開口部２ａ，６ａ，１０ａと各補助受光部
４，８，１２の開口部４ａ，８ａ，１２ａとは、それぞ
れ所定の開口面積となるように、遮光部Ｍによって遮光
されている。各受光部２，６，１０の開口部２ａ，６
ａ，１０ａの長手方向に直交する方向の幅Ｌ0 と、各補
助受光部４，８，１２の開口部４ａ，８ａ，１２ａの長
手方向に直交する方向の幅Ｌ1 とは異なっており、幅Ｌ
1 のほうが小さくなっている。具体的には、幅Ｌ1 は幅
Ｌ0 の約半分である。すなわち、各受光部の開口部２
ａ，６ａ，１０ａの開口面積は、各補助受光部の開口部
４ａ，８ａ，１２ａの開口面積の約２倍となっている。
れらに対応する各補助受光部４，８，１２との関係を示
す図である。図２に示すように並列された各受光部２，
６，１０の開口部２ａ，６ａ，１０ａと各補助受光部
４，８，１２の開口部４ａ，８ａ，１２ａとは、それぞ
れ所定の開口面積となるように、遮光部Ｍによって遮光
されている。各受光部２，６，１０の開口部２ａ，６
ａ，１０ａの長手方向に直交する方向の幅Ｌ0 と、各補
助受光部４，８，１２の開口部４ａ，８ａ，１２ａの長
手方向に直交する方向の幅Ｌ1 とは異なっており、幅Ｌ
1 のほうが小さくなっている。具体的には、幅Ｌ1 は幅
Ｌ0 の約半分である。すなわち、各受光部の開口部２
ａ，６ａ，１０ａの開口面積は、各補助受光部の開口部
４ａ，８ａ，１２ａの開口面積の約２倍となっている。
【００１７】図３は、開口面積の比が２：１である受光
部２，６，１０と補助受光部４，８，１２とにおける受
光量と電荷蓄積量との関係を示すグラフである。なお、
図３において（１）は受光部２，６，１０における受光
量と電荷蓄積量との関係を示す線図であり、（２）は補
助受光部４，８，１２における受光量と電荷蓄積量との
関係を示す線図である。受光部２，６，１０および補助
受光部４，８，１２の電荷飽和量をＹとし、受光部２，
６，１０がこの電荷飽和量Ｙに達するときの光量をＸと
すると、補助受光部４，８，１２は光量が２倍の２Ｘと
なったときに飽和する。すなわち、受光部２，６，１０
と補助受光部４，８，１２とは、同じ電荷蓄積能力を備
えているが、開口面積が異なることから、受光部２，
６，１０に飽和が発生する光量では補助受光部４，８，
１２は飽和が発生しない。
部２，６，１０と補助受光部４，８，１２とにおける受
光量と電荷蓄積量との関係を示すグラフである。なお、
図３において（１）は受光部２，６，１０における受光
量と電荷蓄積量との関係を示す線図であり、（２）は補
助受光部４，８，１２における受光量と電荷蓄積量との
関係を示す線図である。受光部２，６，１０および補助
受光部４，８，１２の電荷飽和量をＹとし、受光部２，
６，１０がこの電荷飽和量Ｙに達するときの光量をＸと
すると、補助受光部４，８，１２は光量が２倍の２Ｘと
なったときに飽和する。すなわち、受光部２，６，１０
と補助受光部４，８，１２とは、同じ電荷蓄積能力を備
えているが、開口面積が異なることから、受光部２，
６，１０に飽和が発生する光量では補助受光部４，８，
１２は飽和が発生しない。
【００１８】次に、上記構成のカラーリニアセンサ１の
動作について図４〜図６を参照して説明する。たとえ
ば、図４に示すように、仮想的に、光量の異なる光線Ｌ
ａ〜Ｌｅをカラーリニアセンサ１の受光面の長手方向の
異なる位置に照射した場合を想定する。リニアセンサ１
の各受光部２，６，１０からの出力信号量は、各受光部
２，６，１０が一番大きな光量の光線Ｌｃを受光しても
飽和しない場合には、たとえば、図５に示すように、各
光線Ｌａ〜Ｌｅの光量に応じた値となる。なお、図５に
おいて、受光部２，６，１０に光量が１Ｌｘの光線が照
射されると、対応するフローティングディフュージョン
増幅器２１、２３および２５からは１ｍＶの電圧信号が
出力されるものとする。
動作について図４〜図６を参照して説明する。たとえ
ば、図４に示すように、仮想的に、光量の異なる光線Ｌ
ａ〜Ｌｅをカラーリニアセンサ１の受光面の長手方向の
異なる位置に照射した場合を想定する。リニアセンサ１
の各受光部２，６，１０からの出力信号量は、各受光部
２，６，１０が一番大きな光量の光線Ｌｃを受光しても
飽和しない場合には、たとえば、図５に示すように、各
光線Ｌａ〜Ｌｅの光量に応じた値となる。なお、図５に
おいて、受光部２，６，１０に光量が１Ｌｘの光線が照
射されると、対応するフローティングディフュージョン
増幅器２１、２３および２５からは１ｍＶの電圧信号が
出力されるものとする。
【００１９】たとえば、受光部２，６，１０が１００Ｌ
ｘの光量で飽和すると仮定すると、各受光部２，６，１
０からの出力信号量は、たとえば、図６に示すように、
１００Ｌｘを越える光線ＬｂおよびＬｃについては飽和
する。
ｘの光量で飽和すると仮定すると、各受光部２，６，１
０からの出力信号量は、たとえば、図６に示すように、
１００Ｌｘを越える光線ＬｂおよびＬｃについては飽和
する。
【００２０】一方、補助受光部４，８，１２は、受光部
２，６，１０と同じ電荷蓄積能力をもち、受光部２，
６，１０の受光したと同じ各光線Ｌａ〜Ｌｅを受光す
る。補助受光部４，８，１２からの出力信号量は、図７
に示すような値となる。図７からわかるように、補助受
光部４，８，１２からの出力信号量は、図５に示した出
力信号量の約半分となり、１００Ｌｘを越える光線を受
光しても飽和しない。
２，６，１０と同じ電荷蓄積能力をもち、受光部２，
６，１０の受光したと同じ各光線Ｌａ〜Ｌｅを受光す
る。補助受光部４，８，１２からの出力信号量は、図７
に示すような値となる。図７からわかるように、補助受
光部４，８，１２からの出力信号量は、図５に示した出
力信号量の約半分となり、１００Ｌｘを越える光線を受
光しても飽和しない。
【００２１】図６および図７に示した出力信号量がそれ
ぞれ信号合成回路３１、３２および３３に入力され、信
号合成回路３１、３２および３３において加算される。
図８は、各信号合成回路３１、３２、３３からの出力信
号量を示すグラフである。図８において、ハッチング部
分が補助受光部４，８，１２からの出力信号量であり、
その他の部分が受光部２，６，１０からの出力信号量で
ある。図８からわかるように、受光部２，６，１０は、
１００Ｌｘを越える光線に対して応答することができな
いが、補助受光部４，８，１２は１００Ｌｘを越える光
線に対して応答することができるため、結果として、各
信号合成回路３１、３２、３３から出力される信号は１
００Ｌｘを越える光線に応答することができる。このた
め、本実施形態に係るカラーリニアセンサ１では、受光
部２，６，１０の能力を越えた光線に対しても応答が可
能となる。
ぞれ信号合成回路３１、３２および３３に入力され、信
号合成回路３１、３２および３３において加算される。
図８は、各信号合成回路３１、３２、３３からの出力信
号量を示すグラフである。図８において、ハッチング部
分が補助受光部４，８，１２からの出力信号量であり、
その他の部分が受光部２，６，１０からの出力信号量で
ある。図８からわかるように、受光部２，６，１０は、
１００Ｌｘを越える光線に対して応答することができな
いが、補助受光部４，８，１２は１００Ｌｘを越える光
線に対して応答することができるため、結果として、各
信号合成回路３１、３２、３３から出力される信号は１
００Ｌｘを越える光線に応答することができる。このた
め、本実施形態に係るカラーリニアセンサ１では、受光
部２，６，１０の能力を越えた光線に対しても応答が可
能となる。
【００２２】すなわち、本実施形態によれば、受光部
２，６，１０に補助受光部４，８，１２を並列させ、飽
和が発生した受光部２，６，１０の出力信号に飽和して
いない補助受光部４，８，１２の出力信号を加えること
により、受光部２，６，１０の能力を越えた光線に対し
ても応答が可能となり、コントラストを保証することが
でき、光線に対するカラーリニアセンサ１のダイナミッ
クレンジを拡大することができる。
２，６，１０に補助受光部４，８，１２を並列させ、飽
和が発生した受光部２，６，１０の出力信号に飽和して
いない補助受光部４，８，１２の出力信号を加えること
により、受光部２，６，１０の能力を越えた光線に対し
ても応答が可能となり、コントラストを保証することが
でき、光線に対するカラーリニアセンサ１のダイナミッ
クレンジを拡大することができる。
【００２３】また、本実施形態によれば、上記の光線Ｌ
ａ〜Ｌｅのように、一つの画像の中で顕著に明るい部分
と顕著に暗い部分が存在した場合、暗い部分のコントラ
ストを失うことなく、明るい部分のコントラストを保証
することができる。図９は、図８に示した光線Ｌａ〜Ｌ
ｅをカラーリニアセンサ１に与えた場合のカラーリニア
センサ１の出力信号量と、電子シャッタによって受光部
２，６，１０の電荷蓄積時間を短縮して電荷蓄積量を減
少させて飽和を防いだ場合の受光部２，６，１０からの
出力信号量との比較図である。なお、図９においてハッ
チング部分が電荷蓄積量を減少させて飽和を防いだ場合
の出力信号量を示している。図９からわかるように、電
子シャッタによって電荷蓄積量を減少させると、光量の
小さい光線Ｌｄ短縮して電荷蓄積量を減少させると、飽
和は防ぐことができるが、光量の比較的小さい光線Ｌｄ
等に対する出力信号量が小さくなり、画像の暗い部分で
の検出精度が低下し、暗い部分でのコントラストが低下
する。一方、本実施形態に係るカラーリニアセンサ１で
は、光量の比較小さい光線Ｌｄ等に対する出力信号量が
小さくなることがないため、暗い部分でのコントラスト
の低下を防ぐことができる。
ａ〜Ｌｅのように、一つの画像の中で顕著に明るい部分
と顕著に暗い部分が存在した場合、暗い部分のコントラ
ストを失うことなく、明るい部分のコントラストを保証
することができる。図９は、図８に示した光線Ｌａ〜Ｌ
ｅをカラーリニアセンサ１に与えた場合のカラーリニア
センサ１の出力信号量と、電子シャッタによって受光部
２，６，１０の電荷蓄積時間を短縮して電荷蓄積量を減
少させて飽和を防いだ場合の受光部２，６，１０からの
出力信号量との比較図である。なお、図９においてハッ
チング部分が電荷蓄積量を減少させて飽和を防いだ場合
の出力信号量を示している。図９からわかるように、電
子シャッタによって電荷蓄積量を減少させると、光量の
小さい光線Ｌｄ短縮して電荷蓄積量を減少させると、飽
和は防ぐことができるが、光量の比較的小さい光線Ｌｄ
等に対する出力信号量が小さくなり、画像の暗い部分で
の検出精度が低下し、暗い部分でのコントラストが低下
する。一方、本実施形態に係るカラーリニアセンサ１で
は、光量の比較小さい光線Ｌｄ等に対する出力信号量が
小さくなることがないため、暗い部分でのコントラスト
の低下を防ぐことができる。
【００２４】本発明は上述した実施形態に限定されな
い。上述した実施形態では、補助受光部４，８，１２の
開口部４ａ，８ａ，１２ａの面積と受光部２，６，１０
の開口部２ａ，６ａ，１０ａの面積との比によって、補
助受光部４，８，１２に蓄積される電荷量が決定される
構成とした。しかしながら、たとえば、上述した電子シ
ャッタにより、補助受光部４，８，１２の蓄積時間を調
整することにより、受光部２，６，１０の出力信号に加
える補助受光部４，８，１２からの出力信号の大きさを
変更することが可能である。
い。上述した実施形態では、補助受光部４，８，１２の
開口部４ａ，８ａ，１２ａの面積と受光部２，６，１０
の開口部２ａ，６ａ，１０ａの面積との比によって、補
助受光部４，８，１２に蓄積される電荷量が決定される
構成とした。しかしながら、たとえば、上述した電子シ
ャッタにより、補助受光部４，８，１２の蓄積時間を調
整することにより、受光部２，６，１０の出力信号に加
える補助受光部４，８，１２からの出力信号の大きさを
変更することが可能である。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、一の画像の中で顕著に
明るい部分と顕著に暗い部分とが発生した場合に、暗部
のコントラストを失うことなく、明部のコントラストを
保証することができ、ダイナミックレンジの拡大された
固体撮像装置が得られる。
明るい部分と顕著に暗い部分とが発生した場合に、暗部
のコントラストを失うことなく、明部のコントラストを
保証することができ、ダイナミックレンジの拡大された
固体撮像装置が得られる。
【図１】本発明の一実施形態に係る固体撮像装置として
のカラーリニアセンサの構成図である。
のカラーリニアセンサの構成図である。
【図２】各受光部２，６，１０とこれらに対応する各補
助受光部４，８，１２との関係を示す図である。
助受光部４，８，１２との関係を示す図である。
【図３】開口面積の比が２：１である受光部２，６，１
０と補助受光部４，８，１２とにおける受光量と電荷蓄
積量との関係を示すグラフである。
０と補助受光部４，８，１２とにおける受光量と電荷蓄
積量との関係を示すグラフである。
【図４】仮想的に、光量の異なる光線Ｌａ〜Ｌｅをカラ
ーリニアセンサ１の受光面の長手方向の異なる位置に照
射した状態を示す図である。
ーリニアセンサ１の受光面の長手方向の異なる位置に照
射した状態を示す図である。
【図５】リニアセンサ１の各受光部２，６，１０からの
出力信号量の一例を示すグラフである。
出力信号量の一例を示すグラフである。
【図６】受光部２，６，１０が１００Ｌｘの光量で飽和
すると仮定した場合の各受光部２，６，１０からの出力
信号量の一例を示すグラフである。
すると仮定した場合の各受光部２，６，１０からの出力
信号量の一例を示すグラフである。
【図７】補助受光部４，８，１２からの出力信号量の一
例を示すグラフである。
例を示すグラフである。
【図８】信号合成回路３１、３２、３３からの出力信号
量を示すグラフである。
量を示すグラフである。
【図９】図８に示した光線Ｌａ〜Ｌｅをカラーリニアセ
ンサ１に与えた場合のカラーリニアセンサ１の出力信号
量と、電子シャッタによって受光部２，６，１０の電荷
蓄積時間を短縮して電荷蓄積量を減少させて飽和を防い
だ場合の受光部２，６，１０からの出力信号量との比較
図である。
ンサ１に与えた場合のカラーリニアセンサ１の出力信号
量と、電子シャッタによって受光部２，６，１０の電荷
蓄積時間を短縮して電荷蓄積量を減少させて飽和を防い
だ場合の受光部２，６，１０からの出力信号量との比較
図である。
１…カラーリニアセンサ、２，６，１０…受光部、４，
８，１２…補助受光部、３１，３２，３３…信号合成回
路３１，３２，３３、２１，２２，２３，２４，２５，
２６…フローティングディフュージョン増幅器、３，
５，７，９，１１，１３…電荷転送部。
８，１２…補助受光部、３１，３２，３３…信号合成回
路３１，３２，３３、２１，２２，２３，２４，２５，
２６…フローティングディフュージョン増幅器、３，
５，７，９，１１，１３…電荷転送部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 9/07 Ｈ０１Ｌ 31/10 Ａ Ｆターム(参考） 4M118 AA02 AB01 BA10 CA17 CA22 DB06 DD04 DD09 DD12 FA08 GA10 GC08 5C024 CX47 CX54 DX01 GX03 GY01 JX23 5C065 BB48 CC01 DD02 DD17 5F049 MA02 NA03 NA04 NA20 NB05 QA01 RA06
Claims (4)
- 【請求項１】所定の電荷蓄積能力をもつ受光部と、 前記受光部と並列された補助受光部と、 前記受光部と前記補助受光部との出力信号を合成する信
号合成回路とを有する固体撮像装置。 - 【請求項２】前記補助受光部は、前記受光部と同じ電荷
蓄積能力をもち、入射光に対する開口面積が前記受光部
と異なる請求項１に記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】前記補助受光部の開口面積は、前記受光部
の開口面積よりも小さい請求項２に記載の固体撮像装
置。 - 【請求項４】前記補助受光部は、前記補助受光部の電荷
蓄積量を変更する電子シャッタを備える請求項１に記載
の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000260221A JP2002076321A (ja) | 2000-08-30 | 2000-08-30 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000260221A JP2002076321A (ja) | 2000-08-30 | 2000-08-30 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002076321A true JP2002076321A (ja) | 2002-03-15 |
Family
ID=18748263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000260221A Pending JP2002076321A (ja) | 2000-08-30 | 2000-08-30 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002076321A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007086352A1 (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-02 | Kyocera Corporation | 撮像素子及びカメラモジュール |
-
2000
- 2000-08-30 JP JP2000260221A patent/JP2002076321A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007086352A1 (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-02 | Kyocera Corporation | 撮像素子及びカメラモジュール |
| US8119965B2 (en) | 2006-01-25 | 2012-02-21 | Kyocera Corporation | Image sensor having two light receiving elements and camera module having the image sensor |
| JP4907557B2 (ja) * | 2006-01-25 | 2012-03-28 | 京セラ株式会社 | 撮像素子及びカメラモジュール |
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