JP2005217629A - 固体撮像装置、撮像回路および撮像データ出力方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 固体撮像装置は、熱電変換および光電変換を行う半導体基板上の二次元方向に配置された複数の検出画素1と、検出画素1を半導体基板から離間して支持する支持体2,3と、検出画素1を行単位で選択する垂直シフトレジスタ4およびバッファ回路5と、検出画素1を列単位で選択する水平シフトレジスタ6、列選択トランジスタ7およびゲート変調増幅回路8と、検出画素1に熱電変換を行わせるか光電変換を行わせるかを選択する機能選択部11とを備えている。同一の変換部20の配線を切り替えることで、変換部20に対するバイアスのかけ方を変えて、赤外線画像と可視光画像のいずれかを取得できるため、画素ごとに赤外線用センサと可視光センサを別個に設けなくて済む。
【選択図】 図1
Description
図1は本発明の第1の実施形態による固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図1の固体撮像装置は、熱電変換および光電変換を行う半導体基板上の二次元方向に配置された複数の検出画素1と、対応する検出画素1を半導体基板から離間して支持し、かつ対応する検出画素1の入出力配線を有する支持体2,3と、検出画素1を行単位で選択する垂直シフトレジスタ4およびバッファ回路5と、検出画素1を列単位で選択する水平シフトレジスタ6、列選択トランジスタ7およびゲート変調増幅回路8と、検出画素1での検出信号を出力するソースフォロワ回路9と、定電流源10と、検出画素1に熱電変換を行わせるか光電変換を行わせるかを選択する機能選択部11とを備えている。
第2の実施形態は、垂直シフトレジスタ4に供給されるクロックに同期して、機能選択部11の機能選択を切り替えるものである。
第3の実施形態は、第2の実施形態とは逆に、水平シフトレジスタ6に供給されるクロックに同期して、機能選択部11の機能選択を切り替えるものである。
第4の実施形態は、変換部20の構造が第1の実施形態とは異なっている。
2,3 支持体
4 垂直シフトレジスタ
5 バッファ回路
6 水平シフトレジスタ
7 列選択トランジスタ
8 ゲート変調増幅回路
9 ソースフォロワ回路
10 定電流源
11 機能選択部
21,22 変換素子
23 配線切替部
Claims (12)
- 半導体基板上の二次元方向に配置され熱電変換および光電変換を選択的に行う複数の検出画素を備えた固体撮像装置において、
前記複数の検出画素はそれぞれ、
入射赤外線を吸収して熱に変換するとともに、可視光を透過させる赤外線吸収・可視光透過層と、
前記赤外線吸収・可視光透過層で発生した熱による温度変化を電気信号に変換する熱電変換と、前記赤外線吸収・可視光透過層を透過した可視光を電気信号に変換する光電変換とを選択的に行う変換部と、
前記変換部に熱電変換を行わせるか、光電変換を行わせるかを選択する機能選択部と、
前記機能選択部の選択結果に応じて、前記変換部の配線を切り替える配線切替部と、を備えることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記機能選択部は、前記変換部に熱電変換を行わせるか、光電変換を行わせるかを、前記複数の検出画素すべてを対象とするフレームごとに選択することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記機能選択部は、前記変換部に熱電変換を行わせるか、光電変換を行わせるかを、前記複数の検出画素の行または列ごとに選択することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記機能選択部は、前記変換部に熱電変換を行わせるか、光電変換を行わせるかを検出画素ごとに選択することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記変換部は、pn接合部を有し、
前記配線切替部は、前記機能選択部が前記変換部に熱電変換を行わせる場合には、前記pn接合部を順バイアスし、前記機能選択部が前記変換部に光電変換を行わせる場合には、前記pn接合部を逆バイアスすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の固体撮像装置。 - 前記変換部は、複数のpn接合部を有し、
前記配線切替部は、前記機能選択部が前記変換部に熱電変換を行わせる場合には、前記複数のpn接合部を直列接続し、前記機能選択部が前記変換部に光電変換を行わせる場合には、前記複数のpn接合部を並列接続することを特徴とする請求項5に記載の固体撮像装置。 - 前記変換部は、交互に密着配置されたp型層およびn型層を総計3つ以上有することを特徴とする請求項5または6に記載の固体撮像装置。
- 前記半導体基板は、SOI(Silicon On Insulator)であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 対応する前記検出画素を前記半導体基板から離間して支持し、かつ対応する前記検出が素の入出力配線を有する支持体を備えることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 半導体基板上の二次元方向に配置され熱電変換および光電変換を選択的に行う複数の検出画素と、
前記複数の検出画素を行単位で選択する行選択回路と、
前記複数の検出画素を列単位で選択する列選択回路と、
前記行選択回路および前記列選択回路で選択された検出画素を外部出力する出力回路と、を備え、
前記複数の検出画素はそれぞれ、
入射赤外線を吸収して熱に変換するとともに、可視光を透過させる赤外線吸収・可視光透過層と、
前記赤外線吸収・可視光透過層で発生した熱による温度変化を電気信号に変換する熱電変換と、前記赤外線吸収・可視光透過層を透過した可視光を電気信号に変換する光電変換とを行うことが可能な変換部と、
前記変換部に熱電変換を行わせるか、光電変換を行わせるかを選択する機能選択部と、
前記機能選択部の選択結果に応じて、前記変換部の配線を切り替える配線切替部と、を備えることを特徴とする撮像回路。 - 対応する前記検出画素を前記半導体基板から離間して支持し、かつ対応する前記検出画素の入出力配線を有する支持体を備えることを特徴とする請求項10に記載の撮像回路。
- 1フレーム単位で画像を取得する撮像データ出力方法において、
光電変換および熱電変換の一方により読み出された信号を出力するステップと、
光電変換および熱電変換の他方により読み出された信号を出力するステップと
を有することを特徴とする撮像データ出力方法。
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