JP2010040594A - 高速電荷転送フォトダイオード、ロックインピクセル及び固体撮像装置 - Google Patents
高速電荷転送フォトダイオード、ロックインピクセル及び固体撮像装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 前記電荷生成領域として機能する第1導電型半導体層20と、この半導体層20の上部の一部に選択的に埋め込まれ、電荷生成領域で生成された電荷の電荷転送領域として機能する第2導電型表面埋込領域21aとを備え、半導体層20の表面に平行な面内において定義された表面埋込領域21aの特定方向を電荷の電荷転送方向とし、この電荷転送方向に対し垂直方向に測った表面埋込領域21aの幅の変化、及び電荷転送方向に沿った表面埋込領域21aの不純物密度分布の少なくとも一方が、電荷転送方向の電界分布を一定にするように設定されている。
【選択図】 図3
Description
本発明の第1の実施の形態に係る固体撮像装置(2次元ロックインイメージセンサ)は、図1に示すように、画素アレイ部(X11〜X1m;X21〜X2m;・・・・・;Xn1〜Xnm)と周辺回路部(94,95,96,NC1〜NCm)とを同一の半導体チップ上に集積化している。画素アレイ部には、2次元マトリクス状に多数の高速電荷転送フォトダイオードを備えた単位画素(ロックインピクセル)Xij(i=1〜m;j=1〜n:m,nはそれぞれ整数である。)が配列されており、例えば、おおよそ方形状の撮像領域を構成している。そして、この画素アレイ部の上辺部にはタイミング制御回路94が、下辺部には水平シフトレジスタ96が。それぞれ画素行X11〜X1m;X21〜X2m;・・・・・;Xn1〜Xnm方向に沿って設けられ、画素アレイ部の左辺部には画素列X11〜Xn1;X12〜Xn2;・・・・・;X1j〜Xnj;・・・・・;X1m〜Xnm方向に沿って垂直シフトレジスタ及び垂直走査回路95が設けられている。
Vp=f(W) ……(1)
とおく。転送方向(X方向)への電界を一定にしたい場合、
X=kVp ……(2)
の関係が成り立つようにすれば良い。ここでkは定数である。又、電界Eは、
E=−(dVp/dX) ……(3)
であるので、もし、(2)式が成り立っていれば、
E=−1/k ……(4)
となる。つまり、図3(b)に示すように空乏化電位VpをX方向(電荷の転送方向)に沿って変化させるには、n型表面埋込領域(第2導電型表面埋込領域)21aの平面形状を、Y方向(電荷の転送方向と直交する方向)に測った幅W=W(X)が図2の平面図に示したようにX方向に沿って徐々に広くなるX方向に依存する形状とすれば良い。
Q1=Ip(To−Td) ……(5)
Q2=IpTd ……(6)
となる。ここで、Ipはフォトダイオードで発生する光電流、Tdは受信光の遅れ時間、Toは光のパルスの幅である。これより、光パルスの遅れ時間が、
Td=T0(Q2/(Q1+Q2)) ……(7)
により求められる。図1に示した対象物92までの距離Lは、cを光速として、
L=(c/2)Td=(cT0/2)(Q2/(Q1+Q2)) ……(8)
により求められる。実際には、光パルスを繰り返し投影し、十分な量の蓄積電子を得て、SNRを高くし、距離分解能を向上させることが好ましい。
図11のタイミング図を用いて、図1に概略構成を示した本発明の第1の実施の形態に係る固体撮像装置(2次元ロックインイメージセンサ)の動作を説明する:
(a)図1に示したすべての画素X11〜X1m;X21〜X2m;・・・・・;Xn1〜Xnmの、それぞれの第1リセットゲート電極及び第2リセットゲート電極に対し、制御信号Rをすべてハイ(H)レベルにして、第1浮遊拡散領域23a及び第2浮遊拡散領域23bに蓄積された電荷を第1リセットソース領域及び第2リセットソース領域にそれぞれ吐き出し、第1浮遊拡散領域23a及び第2浮遊拡散領域23bをリセットする。
図2に示したように、第1の実施の形態に係るロックインピクセルにおいては、平面パターン上、第1転送ゲート電極11aと第2転送ゲート電極11bがそれぞれ右斜め下方向及び左斜め下方向に配置された2つの転送ゲート電極を有する構造を例示的に示しているが、ロックインピクセルの構造は、図2に示すような平面構造に限定されるものではない。
QA=IpTd ……(9)
となり、遅れ時間に依存しない電荷QBは、
QB=IpTo ……(10)
となるので、これらより、
Td=T0(QA/QB) ……(11)
となり、両者の電荷の比により、光パルスの遅れ時間が求められ、距離Lの計測が行える。
本発明の第2の実施の形態に係る固体撮像装置(2次元ロックインイメージセンサ)の全体構成は、図1にしたブロック図と同一であるため、重複した説明を省略するが、第2の実施の形態に係る固体撮像装置のそれぞれの画素(ロックインピクセル)X11〜X1m;X21〜X2m;・・・・・;Xn1〜Xnm内のTOF画素回路81として機能するロックインピクセルの構造は、図16及び図17(a)に示すように、第1の実施の形態に係るロックインピクセルの構造とは高速電荷転送フォトダイオード2の構造が異なる。
Vp=f(Nd) ……(12)
とすれば、(2)式と同様に、
X=kVp=kf(Nd) ……(13)
の関係が成り立つようにn型表面埋込領域(第2導電型表面埋込領域)の不純物密度Nd=Nd(X)をコントロールすれば、電荷収集領域27に向かう転送方向(X方向)への電界を一定にできる。ここでkは(2)式と同様に定数である。
上記のように、本発明は第1及び第2の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
2…高速電荷転送フォトダイオード
11a…第1転送ゲート電極
11b…第2転送ゲート電極
11c,11d…転送ゲート電極
12,12b,12c…排出ゲート電極
13…電荷蓄積ゲート
20…第1導電型半導体層
21a…n型表面埋込領域
22…p型ピニング層(第1導電型ピニング層)
23a…第1浮遊拡散領域
23b…第2浮遊拡散領域
23c,23d…浮遊拡散領域
24,24b,24c…排出ドレイン領域
25…pウェル
27…電荷収集領域
31…フィールド絶縁膜
32…ゲート絶縁膜
41…遮光膜
81…TOF画素回路
82…電圧読み出し用バッファアンプ
83…ノイズキャンセル回路
84…ノイズキャンセル回路
91…光源
92…対象物
94…タイミング制御回路
95…垂直走査回路
96…水平シフトレジスタ
211…第1のn型表面埋込領域
212…第2のn型表面埋込領域
213…第3のn型表面埋込領域
Claims (13)
- 電荷生成領域として機能する第1導電型半導体層と、
該半導体層の上部の一部に選択的に埋め込まれ、前記電荷生成領域で生成された電荷の電荷転送領域として機能する第2導電型表面埋込領域とを備え、
前記半導体層の表面に平行な面内において定義された前記表面埋込領域の特定方向を前記電荷の電荷転送方向とし、該電荷転送方向に対し垂直方向に測った前記表面埋込領域の幅の変化、及び前記電荷転送方向に沿った前記表面埋込領域の不純物密度分布の少なくとも一方が、前記電荷転送方向の電界分布を一定にするように設定されていることを特徴とする高速電荷転送フォトダイオード。 - 前記表面埋込領域の幅の変化の関数として表される前記表面埋込領域中の空乏化電位が、該関数の前記転送方向への距離による1次微分係数が一定となるように、前記表面埋込領域の幅の変化が設定されていることを特徴とする請求項1に記載の高速電荷転送フォトダイオード。
- 前記表面埋込領域の不純物密度の関数として表される前記表面埋込領域中の空乏化電位が、該関数の前記転送方向への距離による1次微分係数が一定となるように、前記表面埋込領域の不純物密度が設定されていることを特徴とする請求項1に記載の高速電荷転送フォトダイオード。
- 対象物が反射したパルス光を光信号として受光し、電荷生成領域で信号電荷に変換し、該信号電荷を電荷転送領域に注入する高速電荷転送フォトダイオードと、前記電荷転送領域に接続し、前記電荷転送領域と同一の半導体領域からなる電荷収集領域と、前記電荷収集領域と同一の半導体領域からなる第1及び第2転送チャネルの電位を該第1及び第2転送チャネルの上部にそれぞれ形成された絶縁膜を介して静電的に制御し、前記電荷生成領域において生成した信号電荷を前記電荷収集領域に収集後、前記第1及び第2転送チャネルを介して交互に転送する第1及び第2転送ゲート電極と、前記第1及び第2転送ゲート電極により転送された前記信号電荷を、順次それぞれ蓄積する第1及び第2浮遊拡散領域とを備えるロックインピクセルであって、前記高速電荷転送フォトダイオードが、
前記電荷生成領域として機能する第1導電型半導体層と、
該半導体層の上部の一部に選択的に埋め込まれ、前記信号電荷を転送する前記電荷転送領域として機能する第2導電型表面埋込領域とを備え、
前記半導体層の表面に平行な面内において定義された前記表面埋込領域の特定方向を前記電荷の電荷転送方向とし、該電荷転送方向に対し垂直方向に測った前記表面埋込領域の幅の変化、及び前記電荷転送方向に沿った前記表面埋込領域の不純物密度分布の少なくとも一方が、前記電荷転送方向の電界分布を一定にするように設定されており、前記第1及び第2転送ゲート電極に、前記パルス光と同期して、順次制御パルス信号を与えて動作させることにより、前記第1及び第2浮遊拡散領域に蓄積された電荷の配分比から前記対象物までの距離を測定することを特徴とするロックインピクセル。 - 前記電荷収集領域と同一の半導体領域からなる排出チャネルの電位を該排出チャネルの上部に形成された絶縁膜を介して静電的に制御し、背景光を受光して前記電荷生成領域が生成した背景光電荷を前記電荷収集領域に収集後、排出する排出ゲート電極と、
前記排出ゲート電極により排出された前記背景光電荷を受け入れる排出ドレイン領域とを更に備え、前記第1、第2転送ゲート電極及び前記排出ゲート電極に、前記パルス光と同期して、順次制御パルス信号を与えて動作させることにより、前記第1及び第2浮遊拡散領域に蓄積された電荷の配分比から前記対象物までの距離を測定することを特徴とする請求項4に記載のロックインピクセル。 - 前記排出ゲート電極に加える制御パルス信号の時間幅が、前記第1及び第2転送ゲート電極に加える制御パルス信号の時間幅よりも長いことを特徴とする請求項5に記載のロックインピクセル。
- 対象物が反射したパルス光を光信号として受光し、電荷生成領域で信号電荷に変換し、該信号電荷を電荷転送領域に注入する高速電荷転送フォトダイオードと、前記電荷転送領域に接続し、前記電荷転送領域と同一の半導体領域からなる電荷収集領域と、前記電荷収集領域と同一の半導体領域からなる第1及び第2転送チャネルの電位を該第1及び第2転送チャネルの上部にそれぞれ形成された絶縁膜を介して静電的に制御し、前記電荷生成領域において生成した信号電荷を前記電荷収集領域に収集後、前記第1及び第2転送チャネルを介して交互に転送する第1及び第2転送ゲート電極と、前記第1及び第2転送ゲート電極により転送された前記信号電荷を、順次それぞれ蓄積する第1及び第2浮遊拡散領域とを備えるロックインピクセルを1次元方向に配列した固体撮像装置であって、前記高速電荷転送フォトダイオードが、
前記電荷生成領域として機能する第1導電型半導体層と、
該半導体層の上部の一部に選択的に埋め込まれ、前記信号電荷を転送する前記電荷転送領域として機能する第2導電型表面埋込領域とを備え、
前記半導体層の表面に平行な面内において定義された前記表面埋込領域の特定方向を前記電荷の電荷転送方向とし、該電荷転送方向に対し垂直方向に測った前記表面埋込領域の幅の変化、及び前記電荷転送方向に沿った前記表面埋込領域の不純物密度分布の少なくとも一方が、前記電荷転送方向の電界分布を一定にするように設定され、前記パルス光と同期して、すべてのロックインピクセルの前記第1及び第2転送ゲート電極に順次制御パルス信号を与え、それぞれのロックインピクセルにおいて、前記第1及び第2浮遊拡散領域に蓄積された電荷の配分比から前記対象物までの距離を測定することを特徴とする固体撮像装置。 - 前記ロックインピクセルのそれぞれが、
前記電荷収集領域と同一の半導体領域からなる排出チャネルの電位を該排出チャネルの上部に形成された絶縁膜を介して静電的に制御し、背景光を受光して前記電荷生成領域が生成した背景光電荷を前記電荷収集領域に収集後排出する排出ゲート電極と、
前記排出ゲート電極により排出された前記背景光電荷を受け入れる排出ドレイン領域とを更に備え、前記第1、第2転送ゲート電極及び前記排出ゲート電極に、前記パルス光と同期して、順次制御パルス信号を与えて動作させることにより、前記第1及び第2浮遊拡散領域に蓄積された電荷の配分比から前記対象物までの距離を測定することを特徴とする請求項7に記載の固体撮像装置。 - 対象物が反射したパルス光を光信号として受光し、電荷生成領域で信号電荷に変換し、該信号電荷を電荷転送領域に注入する高速電荷転送フォトダイオードと、前記電荷転送領域に接続し、前記電荷転送領域と同一の半導体領域からなる電荷収集領域と、前記電荷収集領域と同一の半導体領域からなる第1及び第2転送チャネルの電位を該第1及び第2転送チャネルの上部にそれぞれ形成された絶縁膜を介して静電的に制御し、前記電荷生成領域において生成した信号電荷を前記電荷収集領域に収集後、前記第1及び第2転送チャネルを介して交互に転送する第1及び第2転送ゲート電極と、前記第1及び第2転送ゲート電極により転送された前記信号電荷を、順次それぞれ蓄積する第1及び第2浮遊拡散領域とを備えるロックインピクセルを2次元マトリクス状に配列した固体撮像装置であって、前記高速電荷転送フォトダイオードが、
前記電荷生成領域として機能する第1導電型半導体層と、
該半導体層の上部の一部に選択的に埋め込まれ、前記信号電荷を転送する前記電荷転送領域として機能する第2導電型表面埋込領域とを備え、
前記半導体層の表面に平行な面内において定義された前記表面埋込領域の特定方向を前記電荷の電荷転送方向とし、該電荷転送方向に対し垂直方向に測った前記表面埋込領域の幅の変化、及び前記電荷転送方向に沿った前記表面埋込領域の不純物密度分布の少なくとも一方が、前記電荷転送方向の電界分布を一定にするように設定され、前記パルス光と同期して、すべてのロックインピクセルの前記第1及び第2転送ゲート電極に順次制御パルス信号を与え、それぞれのロックインピクセルにおいて、前記第1及び第2浮遊拡散領域に蓄積された電荷の配分比から前記対象物までの距離を測定し、全ロックインピクセルを2次元アクセスし、前記測定された距離に対応する2次元画像を得ることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記ロックインピクセルのそれぞれが、
前記電荷収集領域と同一の半導体領域からなる排出チャネルの電位を該排出チャネルの上部に形成された絶縁膜を介して静電的に制御し、背景光を受光して前記電荷生成領域が生成した背景光電荷を前記電荷収集領域に収集後排出する排出ゲート電極と、前記排出ゲート電極により排出された前記背景光電荷を受け入れる排出ドレイン領域とを更に備え、前記パルス光と同期して、すべてのロックインピクセルの前記第1、第2転送ゲート電極及び前記排出ゲート電極に、順次制御パルス信号を与え、それぞれのロックインピクセルにおいて、前記第1及び第2浮遊拡散領域に蓄積された電荷の配分比から前記対象物までの距離を測定し、全ロックインピクセルを2次元アクセスし、前記測定された距離に対応する2次元画像を得ることを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置。 - 前記排出ゲート電極に加える制御パルス信号の時間幅が、前記第1及び第2転送ゲート電極に加える制御パルス信号の時間幅よりも長いことを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記光信号は対象物で反射した励起光パルスと、該励起光パルスを受けて前記対象物から発生した蛍光とを含み、前記励起光パルスの立ち下がり後の一定期間において前記信号電荷を選択的に前記表面埋込領域から前記第1及び第2浮遊拡散領域へ転送し、
前記励起光照射時においては前記表面埋込領域から電荷を前記排出ドレイン領域に排出することを特徴とする請求項8又は10に記載の固体撮像装置。 - 前記光信号は対象物で反射した励起光パルスと、該励起光パルスを受けて前記対象物から発生した蛍光とを含み、前記励起光パルスの立ち下がり後の第1の期間内において前記信号電荷の一部を前記表面埋込領域から前記第1及び第2浮遊拡散領域へ転送し、前記第1及び第2浮遊拡散領域に蓄積した前記信号電荷を第1の蓄積電荷量として読み出し、
前記第1の期間後の第2の期間において前記信号電荷の他の一部を前記表面埋込領域から前記第1及び第2浮遊拡散領域へ転送し、前記第1及び第2浮遊拡散領域に蓄積した前記信号電荷を第2の蓄積電荷量として読み出し、
前記第1及び第2の蓄積電荷量の比から、前記蛍光の寿命を測定することを特徴とする請求項8又は10に記載の固体撮像装置。
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US13/056,816 US8587709B2 (en) | 2008-07-31 | 2009-07-31 | High-speed charge-transfer photodiode, a lock-in pixel, and a solid-state imaging device |
PCT/JP2009/063676 WO2010013811A1 (ja) | 2008-07-31 | 2009-07-31 | 高速電荷転送フォトダイオード、ロックインピクセル及び固体撮像装置 |
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---|---|---|---|
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---|---|
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Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013125631A1 (ja) * | 2012-02-23 | 2013-08-29 | シャープ株式会社 | 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法 |
KR20150079545A (ko) | 2012-10-26 | 2015-07-08 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 거리 센서 및 거리 화상 센서 |
TWI497701B (zh) * | 2010-03-31 | 2015-08-21 | Sony Corp | Solid-state imaging devices and electronic machines |
JP2017017583A (ja) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 撮像素子 |
KR20170134550A (ko) * | 2015-03-31 | 2017-12-06 | 고쿠리츠 다이가꾸 호우진 시즈오까 다이가꾸 | 측장 소자 및 고체 촬상 장치 |
JP2018046253A (ja) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | 株式会社東芝 | 半導体装置およびその製造方法 |
US10026768B2 (en) | 2014-03-31 | 2018-07-17 | Nikon Corporation | Detector, detector with lock-in amplifier, substrate, and method for manufacturing a detector |
JPWO2017086442A1 (ja) * | 2015-11-18 | 2018-10-04 | 株式会社ニコン | 撮像素子、計測装置および計測方法 |
JP2019506815A (ja) * | 2016-03-11 | 2019-03-07 | インヴィサージ テクノロジーズ インコーポレイテッド | 電子シャッタ付き画像センサ |
JP2019046995A (ja) * | 2017-09-04 | 2019-03-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
JP2019220761A (ja) * | 2018-06-15 | 2019-12-26 | 国立大学法人静岡大学 | 撮像装置 |
JP2020074445A (ja) * | 2020-01-22 | 2020-05-14 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置 |
WO2021251006A1 (ja) * | 2020-06-07 | 2021-12-16 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | センサ装置 |
US11688748B2 (en) | 2014-12-16 | 2023-06-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging apparatus |
Families Citing this family (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4798254B2 (ja) * | 2009-05-13 | 2011-10-19 | 株式会社デンソー | 受光デバイス及びその制御方法 |
EP2487897B1 (en) * | 2009-10-05 | 2016-09-14 | National University Corporation Shizuoka University | Semiconductor element and solid-state imaging device |
JP5558999B2 (ja) * | 2009-11-24 | 2014-07-23 | 浜松ホトニクス株式会社 | 距離センサ及び距離画像センサ |
JP5244076B2 (ja) * | 2009-11-24 | 2013-07-24 | 浜松ホトニクス株式会社 | 距離センサ及び距離画像センサ |
EP2533287B1 (en) * | 2010-02-05 | 2018-04-18 | National University Corporation Shizuoka University | Optical information acquiring element, optical information acquiring element array, and hybrid solid-state image pickup device |
KR20110093212A (ko) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서의 픽셀 및 픽셀 동작 방법 |
US9052497B2 (en) | 2011-03-10 | 2015-06-09 | King Abdulaziz City For Science And Technology | Computing imaging data using intensity correlation interferometry |
US9099214B2 (en) | 2011-04-19 | 2015-08-04 | King Abdulaziz City For Science And Technology | Controlling microparticles through a light field having controllable intensity and periodicity of maxima thereof |
JP5846554B2 (ja) * | 2011-07-29 | 2016-01-20 | 国立大学法人静岡大学 | 固体撮像装置、及び画素 |
MX2017001806A (es) * | 2014-08-08 | 2018-01-30 | Quantum Si Inc | Dispositivo integrado para el depósito temporal de fotones recibidos. |
JP2016051896A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置及びその製造方法ならびにカメラ |
US9729810B2 (en) * | 2015-03-23 | 2017-08-08 | Tower Semiconductor Ltd. | Image sensor pixel with memory node having buried channel and diode portions |
US9865632B2 (en) | 2015-03-23 | 2018-01-09 | Tower Semiconductor Ltd. | Image sensor pixel with memory node having buried channel and diode portions formed on N-type substrate |
US9876047B2 (en) * | 2015-12-15 | 2018-01-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion apparatus and information processing apparatus |
WO2018029372A1 (en) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | Softkinetic Sensors N.V. | A demodulator with a carrier generating pinned photodiode |
JP6900598B2 (ja) * | 2016-09-21 | 2021-07-07 | 国立大学法人静岡大学 | 光電変換素子及び固体撮像装置 |
CA3047826A1 (en) | 2016-12-22 | 2018-06-28 | Quantum-Si Incorporated | Integrated photodetector with direct binning pixel |
JP6925206B2 (ja) * | 2017-09-04 | 2021-08-25 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
JP7126271B2 (ja) * | 2017-12-09 | 2022-08-26 | 国立大学法人静岡大学 | 電荷変調素子及び固体撮像装置 |
US10598936B1 (en) * | 2018-04-23 | 2020-03-24 | Facebook Technologies, Llc | Multi-mode active pixel sensor |
EP3598498B1 (en) * | 2018-07-16 | 2023-08-30 | IMEC vzw | A pixel architecture and an image sensor |
BE1027026B1 (nl) | 2019-02-04 | 2020-09-02 | Caeleste Cvba | Gradiënt fotodiode |
CN114008475A (zh) * | 2019-06-18 | 2022-02-01 | ams国际有限公司 | 带有导光元件的飞行时间传感器 |
US10972684B1 (en) * | 2019-08-15 | 2021-04-06 | Facebook Technologies, Llc | Sparse lock-in pixels for high ambient controller tracking |
IL294731A (en) * | 2020-01-14 | 2022-09-01 | Quantum Si Inc | Integrated sensor for life time characterization |
WO2023137051A2 (en) * | 2022-01-12 | 2023-07-20 | Quantum-Si Incorporated | Integrated sensor |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61248554A (ja) * | 1985-04-26 | 1986-11-05 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像素子 |
JPH05283670A (ja) * | 1992-04-03 | 1993-10-29 | Sony Corp | 固体撮像素子及び固体撮像素子の電荷読出し方法 |
JPH05283666A (ja) * | 1992-03-30 | 1993-10-29 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
JPH05347401A (ja) * | 1992-06-15 | 1993-12-27 | Matsushita Electron Corp | 固体撮像素子 |
JP2000236081A (ja) * | 1999-02-15 | 2000-08-29 | Nikon Corp | 光電変換素子及び光電変換装置 |
JP2002231926A (ja) * | 2001-02-01 | 2002-08-16 | Fuji Photo Film Co Ltd | ラインセンサおよびそれを用いた放射線画像情報読取装置 |
JP2009021316A (ja) * | 2007-07-11 | 2009-01-29 | Brainvision Inc | 固体撮像素子の画素構造 |
Family Cites Families (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4481522A (en) * | 1982-03-24 | 1984-11-06 | Rca Corporation | CCD Imagers with substrates having drift field |
JPH06164826A (ja) * | 1992-11-24 | 1994-06-10 | Toshiba Corp | 固体撮像装置とその駆動方法 |
US5283426A (en) * | 1993-05-17 | 1994-02-01 | X-Ray Scanner Corporation | Methods and apparatus for obtaining nonlinear responses from photodetector arrays |
DE4440613C1 (de) | 1994-11-14 | 1996-07-25 | Leica Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Detektion und Demodulation eines intensitätsmodulierten Strahlungsfeldes |
JPH09289301A (ja) * | 1996-04-22 | 1997-11-04 | Nikon Corp | 固体撮像装置 |
JP3431408B2 (ja) * | 1996-07-31 | 2003-07-28 | シャープ株式会社 | 固体撮像素子 |
US5903021A (en) * | 1997-01-17 | 1999-05-11 | Eastman Kodak Company | Partially pinned photodiode for solid state image sensors |
TW421962B (en) * | 1997-09-29 | 2001-02-11 | Canon Kk | Image sensing device using mos type image sensing elements |
JP3758884B2 (ja) * | 1998-03-30 | 2006-03-22 | Necエレクトロニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
CN1143396C (zh) * | 1998-03-30 | 2004-03-24 | 恩益禧电子股份有限公司 | 固态图象传感器 |
US6323942B1 (en) | 1999-04-30 | 2001-11-27 | Canesta, Inc. | CMOS-compatible three-dimensional image sensor IC |
KR100332949B1 (ko) * | 2000-05-23 | 2002-04-20 | 윤종용 | 전자 줌 기능에 적합한 고체 촬상 소자 |
US6906793B2 (en) * | 2000-12-11 | 2005-06-14 | Canesta, Inc. | Methods and devices for charge management for three-dimensional sensing |
US7352454B2 (en) * | 2000-11-09 | 2008-04-01 | Canesta, Inc. | Methods and devices for improved charge management for three-dimensional and color sensing |
JP2004104676A (ja) * | 2002-09-12 | 2004-04-02 | Olympus Corp | 固体撮像装置及び距離情報入力装置 |
JP4502278B2 (ja) * | 2004-02-27 | 2010-07-14 | 国立大学法人東北大学 | 固体撮像装置、ラインセンサ、光センサおよび固体撮像装置の動作方法 |
JP4751576B2 (ja) * | 2004-03-18 | 2011-08-17 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換膜積層型固体撮像装置 |
EP1624490B1 (en) * | 2004-08-04 | 2018-10-03 | Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. | Large-area pixel for use in an image sensor |
KR20060058573A (ko) * | 2004-11-25 | 2006-05-30 | 한국전자통신연구원 | 시모스 이미지센서 |
WO2007026777A1 (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-08 | National University Corporation Shizuoka University | 半導体測距素子及び固体撮像装置 |
JP4212623B2 (ja) * | 2006-01-31 | 2009-01-21 | 三洋電機株式会社 | 撮像装置 |
US8184191B2 (en) * | 2006-08-09 | 2012-05-22 | Tohoku University | Optical sensor and solid-state imaging device |
JP5395323B2 (ja) * | 2006-09-29 | 2014-01-22 | ブレインビジョン株式会社 | 固体撮像素子 |
JP4710017B2 (ja) | 2006-10-20 | 2011-06-29 | 国立大学法人静岡大学 | Cmosイメージセンサ |
JP5522980B2 (ja) * | 2009-06-18 | 2014-06-18 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置、固体撮像装置を用いた撮像システム、および固体撮像装置の製造方法 |
-
2008
- 2008-07-31 JP JP2008198872A patent/JP5283216B2/ja active Active
-
2009
- 2009-07-31 US US13/056,816 patent/US8587709B2/en active Active
- 2009-07-31 WO PCT/JP2009/063676 patent/WO2010013811A1/ja active Application Filing
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61248554A (ja) * | 1985-04-26 | 1986-11-05 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像素子 |
JPH05283666A (ja) * | 1992-03-30 | 1993-10-29 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
JPH05283670A (ja) * | 1992-04-03 | 1993-10-29 | Sony Corp | 固体撮像素子及び固体撮像素子の電荷読出し方法 |
JPH05347401A (ja) * | 1992-06-15 | 1993-12-27 | Matsushita Electron Corp | 固体撮像素子 |
JP2000236081A (ja) * | 1999-02-15 | 2000-08-29 | Nikon Corp | 光電変換素子及び光電変換装置 |
JP2002231926A (ja) * | 2001-02-01 | 2002-08-16 | Fuji Photo Film Co Ltd | ラインセンサおよびそれを用いた放射線画像情報読取装置 |
JP2009021316A (ja) * | 2007-07-11 | 2009-01-29 | Brainvision Inc | 固体撮像素子の画素構造 |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI497701B (zh) * | 2010-03-31 | 2015-08-21 | Sony Corp | Solid-state imaging devices and electronic machines |
JP2013172136A (ja) * | 2012-02-23 | 2013-09-02 | Sharp Corp | 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法 |
WO2013125631A1 (ja) * | 2012-02-23 | 2013-08-29 | シャープ株式会社 | 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法 |
KR20150079545A (ko) | 2012-10-26 | 2015-07-08 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 거리 센서 및 거리 화상 센서 |
US9664780B2 (en) | 2012-10-26 | 2017-05-30 | Hamamatsu Photonics K.K. | Distance sensor and distance image sensor |
US10026768B2 (en) | 2014-03-31 | 2018-07-17 | Nikon Corporation | Detector, detector with lock-in amplifier, substrate, and method for manufacturing a detector |
US11688748B2 (en) | 2014-12-16 | 2023-06-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging apparatus |
KR102042328B1 (ko) * | 2015-03-31 | 2019-11-07 | 고쿠리츠 다이가꾸 호우진 시즈오까 다이가꾸 | 측장 소자 및 고체 촬상 장치 |
KR20170134550A (ko) * | 2015-03-31 | 2017-12-06 | 고쿠리츠 다이가꾸 호우진 시즈오까 다이가꾸 | 측장 소자 및 고체 촬상 장치 |
JP2017017583A (ja) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 撮像素子 |
JPWO2017086442A1 (ja) * | 2015-11-18 | 2018-10-04 | 株式会社ニコン | 撮像素子、計測装置および計測方法 |
JP2019506815A (ja) * | 2016-03-11 | 2019-03-07 | インヴィサージ テクノロジーズ インコーポレイテッド | 電子シャッタ付き画像センサ |
JP2018046253A (ja) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | 株式会社東芝 | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2019046995A (ja) * | 2017-09-04 | 2019-03-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
US11942506B2 (en) | 2017-09-04 | 2024-03-26 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid state imaging device |
JP7504559B2 (ja) | 2017-09-04 | 2024-06-24 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
JP7522274B2 (ja) | 2017-09-04 | 2024-07-24 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
JP2019220761A (ja) * | 2018-06-15 | 2019-12-26 | 国立大学法人静岡大学 | 撮像装置 |
JP7182244B2 (ja) | 2018-06-15 | 2022-12-02 | 国立大学法人静岡大学 | 撮像装置 |
JP2020074445A (ja) * | 2020-01-22 | 2020-05-14 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置 |
WO2021251006A1 (ja) * | 2020-06-07 | 2021-12-16 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | センサ装置 |
US11885912B2 (en) | 2020-06-07 | 2024-01-30 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Sensor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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US8587709B2 (en) | 2013-11-19 |
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