JP2577598B2 - イメージ・センサ用ピーク検出装置 - Google Patents
イメージ・センサ用ピーク検出装置Info
- Publication number
- JP2577598B2 JP2577598B2 JP63054789A JP5478988A JP2577598B2 JP 2577598 B2 JP2577598 B2 JP 2577598B2 JP 63054789 A JP63054789 A JP 63054789A JP 5478988 A JP5478988 A JP 5478988A JP 2577598 B2 JP2577598 B2 JP 2577598B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- charge
- gate
- drain
- photoelectric conversion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/50—Control of the SSIS exposure
- H04N25/53—Control of the integration time
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/701—Line sensors
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、イメージ・センサのダイナミック・レンジ
を有効に利用して、被写体の最大光量を検出するイメー
ジ・センサ用ピーク検出装置に関する。
を有効に利用して、被写体の最大光量を検出するイメー
ジ・センサ用ピーク検出装置に関する。
（従来の技術） 近年、カメラ等に関する光学技術において光電変換素
子をイメージ・センサとして利用する技術が開発されて
きた。
子をイメージ・センサとして利用する技術が開発されて
きた。
例えば、スチル・カメラの自動焦点検出装置や自動露
出装置にCCD等の電荷転送デバイスを適用するものがあ
る。これは、被写体の入射光軸から互いに異なる距離に
一対の線撮像デバイス（複数のフォトダイオード等の光
電変換素子を一列に配列したもの）を所定方向に向けて
配置し、夫々の光電変換素子に発生する信号電荷をCCD
を介して外部へ出力する。各信号電荷は被写体の光学像
の各部分に対応しており、この一対の線撮像デバイスよ
り得られた信号電荷のパターンについての相関値を求め
ることにより、パターン相互の位相差を検出し、この位
相差に基づいて被写体までの距離を判定する。
出装置にCCD等の電荷転送デバイスを適用するものがあ
る。これは、被写体の入射光軸から互いに異なる距離に
一対の線撮像デバイス（複数のフォトダイオード等の光
電変換素子を一列に配列したもの）を所定方向に向けて
配置し、夫々の光電変換素子に発生する信号電荷をCCD
を介して外部へ出力する。各信号電荷は被写体の光学像
の各部分に対応しており、この一対の線撮像デバイスよ
り得られた信号電荷のパターンについての相関値を求め
ることにより、パターン相互の位相差を検出し、この位
相差に基づいて被写体までの距離を判定する。
精度良く上記の位相差検出を行うためには、まず、線
撮像デバイス及びCCDの作動範囲（ダイナミック・レン
ジ）内にて被写体を撮像する必要がある。即ち、受光量
が多くなり過ぎると、これらのデバイスが飽和するの
で、得られる信号電荷のパターンの一部がクリップして
しまい、実際の被写体像とは異なったパターンについて
の相関値を求めることとなる。その結果、位相差の演算
結果に誤差を生じ、精度の良い測距を行い得なくなる。
撮像デバイス及びCCDの作動範囲（ダイナミック・レン
ジ）内にて被写体を撮像する必要がある。即ち、受光量
が多くなり過ぎると、これらのデバイスが飽和するの
で、得られる信号電荷のパターンの一部がクリップして
しまい、実際の被写体像とは異なったパターンについて
の相関値を求めることとなる。その結果、位相差の演算
結果に誤差を生じ、精度の良い測距を行い得なくなる。
そこで、従来、線撮像デバイスの各光電変換素子に発
生する信号電荷量を検出し、全体の平均値が所定の閾値
に達した時に受像動作を停止してクリップのないパター
ンによる相関値を求め、精度の良い測距を行なおうとす
るものがある。第７図はこの測距を行うための従来の位
相差検出装置の構成を示す。同図に基づいて構成を述べ
ると、撮影レンズ１の後方に位置するフィルム等価面２
の更に後方に、コンデンサレンズ３、セパレータレンズ
４及び位相差検出装置が順に配置されている。
生する信号電荷量を検出し、全体の平均値が所定の閾値
に達した時に受像動作を停止してクリップのないパター
ンによる相関値を求め、精度の良い測距を行なおうとす
るものがある。第７図はこの測距を行うための従来の位
相差検出装置の構成を示す。同図に基づいて構成を述べ
ると、撮影レンズ１の後方に位置するフィルム等価面２
の更に後方に、コンデンサレンズ３、セパレータレンズ
４及び位相差検出装置が順に配置されている。
該位相差検出装置は、セパレータレンズ４によって結
像される１対の被写体像を受光してこれを光電変換する
線撮像デバイス5,6と、該デバイス5,6の各画素に光度分
布に応じて発生する電気信号に基づき合焦状態を判別す
る処理回路７より構成されている。
像される１対の被写体像を受光してこれを光電変換する
線撮像デバイス5,6と、該デバイス5,6の各画素に光度分
布に応じて発生する電気信号に基づき合焦状態を判別す
る処理回路７より構成されている。
線撮像デバイス5,6上の結像は、被写体像がフィルム
等価面２より前方に位置する前ピン状態にあっては光軸
８側に近づき、逆に後ピン状態にあっては光軸８より遠
ざかり、合焦状態では前ピンと後ピンの中間の所定の位
置となる。したがって、処理回路７が夫々の線撮像デバ
イス5,6より発生した電気信号に基づき、結像の光軸８
よりの位置を検出することで合焦状態を識別している。
等価面２より前方に位置する前ピン状態にあっては光軸
８側に近づき、逆に後ピン状態にあっては光軸８より遠
ざかり、合焦状態では前ピンと後ピンの中間の所定の位
置となる。したがって、処理回路７が夫々の線撮像デバ
イス5,6より発生した電気信号に基づき、結像の光軸８
よりの位置を検出することで合焦状態を識別している。
線撮像デバイス5,6上の結像の相対位置を検出するた
めに位相差検出の手法が用いられる。この手法は、次式
（１）に基づく演算により線撮像デバイス5,6上の１対
の結像の相関値を求め、相関値が最小となるまでのこれ
らの結像の相対移動量（位相差）に基づいて合焦状態を
識別する。
めに位相差検出の手法が用いられる。この手法は、次式
（１）に基づく演算により線撮像デバイス5,6上の１対
の結像の相関値を求め、相関値が最小となるまでのこれ
らの結像の相対移動量（位相差）に基づいて合焦状態を
識別する。
ただし、Ｌは例えば１から９までの整変数であり、上
記の相対移動量に相当する。
記の相対移動量に相当する。
例えば、Ｂ（Ｋ）は一方の線撮像デバイス５の各画素
より時系列的に出力された信号、Ｒ（Ｋ−Ｌ−１）は線
撮像デバイス６の各画素より時系列的に出力された信号
であり、Ｌを１ないし９まで変化させる毎に上記式
（１）の演算を行えば、相関値Ｈ（１）,H（２），…
…,H（９）が得られる。例えば、相関値Ｈ（５）が最小
となる場合に合焦状態であると予め設定しておき、これ
よりずれた位置での相関値が最小値となれば、そのずれ
量即ちＬ＝５までの位相差をピントのずれ量として検出
することができる。
より時系列的に出力された信号、Ｒ（Ｋ−Ｌ−１）は線
撮像デバイス６の各画素より時系列的に出力された信号
であり、Ｌを１ないし９まで変化させる毎に上記式
（１）の演算を行えば、相関値Ｈ（１）,H（２），…
…,H（９）が得られる。例えば、相関値Ｈ（５）が最小
となる場合に合焦状態であると予め設定しておき、これ
よりずれた位置での相関値が最小値となれば、そのずれ
量即ちＬ＝５までの位相差をピントのずれ量として検出
することができる。
第８図は第７図の処理回路の構成を示すブロック図で
ある。尚、第８図の回路は第７図の線撮像デバイス5,6
と処理回路７を同一の半導体チップ内に一体形成した場
合を示す。
ある。尚、第８図の回路は第７図の線撮像デバイス5,6
と処理回路７を同一の半導体チップ内に一体形成した場
合を示す。
第８図において、5,6が線撮像デバイスであり、夫々
所定数のフォトダイオードDb1〜Dbm,Dr1〜Drnが光軸８
を介して一列に配列されている。これに続いて、各フォ
トダイオードに発生する信号電荷を個々に出力するため
の転送回路が設けられている。即ち、7,8は各フォトダ
イオードXb1〜Xbm,Xr1〜Xrnに対応した電荷蓄積エレメ
ントTb1〜Tbm,Tr1〜Trnを有するCCDから成る電荷蓄積
部、9,10は各エレメントTb1〜Tbm,Tr1〜Trnに対応した
電荷転送エレメントCb1〜Cbm,Cr1〜Crnを有するCCDから
成る電荷転送部であり、トランスファゲート11,12をゲ
ート制御信号TGにより導通にすると、電荷蓄積部7,8の
各電荷蓄積エレメントTb1〜Tbm,Tr1〜Trnの信号電荷を
電荷転送エレメントCb1〜Cbm,Cr1〜Crnに並列転送する
ようになっている。13,14はフローティングゲートであ
り、フォトダイオードXb1〜Xbm,Xr1〜Xrnの発生する信
号電荷量に相当する電圧を発生する。即ち、線撮像デバ
イス５と電荷蓄積部８及び線撮像デバイス６と電荷蓄積
部８の間の電荷転送路上に電界結合即ち非接触でフロー
ティングゲート13,14が積層されているので、信号電荷
量を非破壊的に読出すことができる。
所定数のフォトダイオードDb1〜Dbm,Dr1〜Drnが光軸８
を介して一列に配列されている。これに続いて、各フォ
トダイオードに発生する信号電荷を個々に出力するため
の転送回路が設けられている。即ち、7,8は各フォトダ
イオードXb1〜Xbm,Xr1〜Xrnに対応した電荷蓄積エレメ
ントTb1〜Tbm,Tr1〜Trnを有するCCDから成る電荷蓄積
部、9,10は各エレメントTb1〜Tbm,Tr1〜Trnに対応した
電荷転送エレメントCb1〜Cbm,Cr1〜Crnを有するCCDから
成る電荷転送部であり、トランスファゲート11,12をゲ
ート制御信号TGにより導通にすると、電荷蓄積部7,8の
各電荷蓄積エレメントTb1〜Tbm,Tr1〜Trnの信号電荷を
電荷転送エレメントCb1〜Cbm,Cr1〜Crnに並列転送する
ようになっている。13,14はフローティングゲートであ
り、フォトダイオードXb1〜Xbm,Xr1〜Xrnの発生する信
号電荷量に相当する電圧を発生する。即ち、線撮像デバ
イス５と電荷蓄積部８及び線撮像デバイス６と電荷蓄積
部８の間の電荷転送路上に電界結合即ち非接触でフロー
ティングゲート13,14が積層されているので、信号電荷
量を非破壊的に読出すことができる。
15,16はマルチプレクサであり、電荷転送エレメントC
b1〜Cbm,Cr1〜Crnより並列的に出力される信号を選択的
に時系列の信号Sb,Srに変換して出力する。17は信号Sb,
Srの相関値を演算するための相関値演算回路であり、送
還演算結果Ｈ（Ｌ）〔上記式（１）参照〕を出力する。
b1〜Cbm,Cr1〜Crnより並列的に出力される信号を選択的
に時系列の信号Sb,Srに変換して出力する。17は信号Sb,
Srの相関値を演算するための相関値演算回路であり、送
還演算結果Ｈ（Ｌ）〔上記式（１）参照〕を出力する。
18は制御信号発生回路であり、電荷蓄積部7,8の所謂
転送ゲートに印加して電荷転送を行わせるゲート電極信
号Ｔφ、トランスファゲート11,12のオン・オフを制御
するゲート制御信号TG、電荷蓄積部9,10の所謂転送ゲー
トに印加して電荷転送を行わせるゲート電極信号Ｃφ及
び、マルチプレクサ15,16のチャンネル切換え信号CHb,C
Hr等の作動上必要な信号を発生する。
転送ゲートに印加して電荷転送を行わせるゲート電極信
号Ｔφ、トランスファゲート11,12のオン・オフを制御
するゲート制御信号TG、電荷蓄積部9,10の所謂転送ゲー
トに印加して電荷転送を行わせるゲート電極信号Ｃφ及
び、マルチプレクサ15,16のチャンネル切換え信号CHb,C
Hr等の作動上必要な信号を発生する。
同図中に点線で示す範囲の電荷検知回路19は、フロー
ティングゲート13に接続されその発生信号Sfを受信する
インピーダンス変換用増幅器20、その入力接点と電源V
DD間に接続されるリセット用トランジスタ21、反転入力
端子に基準電圧Vrefが印加され非反転入力端子に増幅器
20の出力信号Saが印加される比較器22を有し、信号Sfに
相当する信号Saが基準電圧Vrefを超えると、検知信号Df
を出力する。この検知信号Dfが制御信号発生回路18に供
給されると、トランスファゲートTGを遮断させるための
ゲート制御信号Ｔφを出力するなどして測距のための受
光動作を停止させる。つまり、フローティングゲート13
はフォトダイオードXb1〜Xbmの発生する信号電荷量（X
r1〜Xrnの発生電荷量と等しい）の平均値を示す信号Sa
が予め設定された電圧Vrefを超えるとき電荷蓄積部7,8
や電荷転送部9,10の各エレメントの電荷保持許容量に達
したとして受光動作を停止し、信号電荷のオーバーフロ
ーの防止ひいては相関値Ｈ（Ｌ）の精度の維持を図るよ
うにしている。即ち、トランジスタ21を一時的にオンす
ることにより信号Sfを電源VDDにクランプしてから測距
のための受光動作を開始し、受光量に従って変化する信
号Sfを検出し、被写体よりの入射光量に応じて受光時間
を制御することで飽和のない被写体パターンを得るよう
にしている。
ティングゲート13に接続されその発生信号Sfを受信する
インピーダンス変換用増幅器20、その入力接点と電源V
DD間に接続されるリセット用トランジスタ21、反転入力
端子に基準電圧Vrefが印加され非反転入力端子に増幅器
20の出力信号Saが印加される比較器22を有し、信号Sfに
相当する信号Saが基準電圧Vrefを超えると、検知信号Df
を出力する。この検知信号Dfが制御信号発生回路18に供
給されると、トランスファゲートTGを遮断させるための
ゲート制御信号Ｔφを出力するなどして測距のための受
光動作を停止させる。つまり、フローティングゲート13
はフォトダイオードXb1〜Xbmの発生する信号電荷量（X
r1〜Xrnの発生電荷量と等しい）の平均値を示す信号Sa
が予め設定された電圧Vrefを超えるとき電荷蓄積部7,8
や電荷転送部9,10の各エレメントの電荷保持許容量に達
したとして受光動作を停止し、信号電荷のオーバーフロ
ーの防止ひいては相関値Ｈ（Ｌ）の精度の維持を図るよ
うにしている。即ち、トランジスタ21を一時的にオンす
ることにより信号Sfを電源VDDにクランプしてから測距
のための受光動作を開始し、受光量に従って変化する信
号Sfを検出し、被写体よりの入射光量に応じて受光時間
を制御することで飽和のない被写体パターンを得るよう
にしている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のような従来のイメージ・センサ
にあっては、全てのフォトダイオードに発生する信号電
荷の平均値を検出し、この平均値の結果に基づいて受光
量を制御して、ダイナミック・レンジの確保を図るが、
被写体の一部に背景に較べて高輝度の部分が存在するよ
うな場合、この平均値を基準とすると該高輝度の部分に
対応する信号の飽和は避けられない。また、背景が暗く
て一部が高輝度の場合に、一部のフォトダイオードは過
剰の信号電荷を発生して飽和状態に達しているにもかか
わらず第８図に示す信号Sa（平均値）が基準電圧Vrefに
達するまでに長時間を要し、その時間中に、センサの暗
電流増加を招来してS/N比を低下させる等の問題があっ
た。
にあっては、全てのフォトダイオードに発生する信号電
荷の平均値を検出し、この平均値の結果に基づいて受光
量を制御して、ダイナミック・レンジの確保を図るが、
被写体の一部に背景に較べて高輝度の部分が存在するよ
うな場合、この平均値を基準とすると該高輝度の部分に
対応する信号の飽和は避けられない。また、背景が暗く
て一部が高輝度の場合に、一部のフォトダイオードは過
剰の信号電荷を発生して飽和状態に達しているにもかか
わらず第８図に示す信号Sa（平均値）が基準電圧Vrefに
達するまでに長時間を要し、その時間中に、センサの暗
電流増加を招来してS/N比を低下させる等の問題があっ
た。
本発明はこのような従来の課題に鑑みて成されたもの
であり、ダイナミックレンジを改善し且つS/N比を向上
させるようにイメージ・センサの受光時間を制御するた
めに、イメージ・センサのうちの１又は複数のエレメン
トであっても信号電荷量が予め設定されたピーク量に達
した場合これを検出し、この検出信号に基づいて受光時
間を制御することで飽和のない被写体パターンの検出を
実現させるイメージ・センサ用ピーク検出装置を提供す
ることを目的とする。
であり、ダイナミックレンジを改善し且つS/N比を向上
させるようにイメージ・センサの受光時間を制御するた
めに、イメージ・センサのうちの１又は複数のエレメン
トであっても信号電荷量が予め設定されたピーク量に達
した場合これを検出し、この検出信号に基づいて受光時
間を制御することで飽和のない被写体パターンの検出を
実現させるイメージ・センサ用ピーク検出装置を提供す
ることを目的とする。
（課題を解決するための手段） この課題を解決するために本発明は、複数の光電変換
子の最大信号電荷の発生イメージ・センサ用ピーク検出
装置において、複数の光電変換素子と、これらの光電変
換素子に隣接するポテンシャル障壁を設定するゲート
と、該ゲートを介して上記複数の光電変換素子に併設さ
れる不純物層からなり該ポテンシャル障壁を超えて流入
する信号電荷に相当する信号を発生するドレイン部と、
該ドレイン部に生じる信号の電気的変化を受信すること
により上記複数の光電変換素子の少なくとも１個の光電
変換素子に発生する信号電荷が上記ポテンシャル障壁を
超える量に達したことを検出する検出回路とを具備し
た。
子の最大信号電荷の発生イメージ・センサ用ピーク検出
装置において、複数の光電変換素子と、これらの光電変
換素子に隣接するポテンシャル障壁を設定するゲート
と、該ゲートを介して上記複数の光電変換素子に併設さ
れる不純物層からなり該ポテンシャル障壁を超えて流入
する信号電荷に相当する信号を発生するドレイン部と、
該ドレイン部に生じる信号の電気的変化を受信すること
により上記複数の光電変換素子の少なくとも１個の光電
変換素子に発生する信号電荷が上記ポテンシャル障壁を
超える量に達したことを検出する検出回路とを具備し
た。
（作用） このような構成とした本発明にあっては、少なくとも
何れか１個の電荷蓄積エレメントの蓄積電荷が前記ポテ
ンシャル障壁を超える量と、前記ドレイン部に現れる信
号の変化として検出することができ、イメージ・センサ
を飽和させることなくダイナミック・レンジを広く利用
することができる。
何れか１個の電荷蓄積エレメントの蓄積電荷が前記ポテ
ンシャル障壁を超える量と、前記ドレイン部に現れる信
号の変化として検出することができ、イメージ・センサ
を飽和させることなくダイナミック・レンジを広く利用
することができる。
（実施例） 以下、本発明による一実施例を図面と共に説明する。
第１図は当該実施例を自動焦点検出装置の処理回路に適
用した場合を示し、第８図に対応して示している。
第１図は当該実施例を自動焦点検出装置の処理回路に適
用した場合を示し、第８図に対応して示している。
先ず、被写体を受光し光電変換による信号を出力する
受光領域から説明する。第１図において、光軸に対して
右側に基準受光部、左側に参照受光部が形成されてお
り、光軸から夫々所定の間隔をもって形成されている。
又、半導体集積回路技術によって両者とも同一の半導体
チップにセル構造で一体形成されている。
受光領域から説明する。第１図において、光軸に対して
右側に基準受光部、左側に参照受光部が形成されてお
り、光軸から夫々所定の間隔をもって形成されている。
又、半導体集積回路技術によって両者とも同一の半導体
チップにセル構造で一体形成されている。
Pb1〜Pbm,Pr1〜Prnは共に同一形状のフォトダイオー
ドであり、且つ相互間は電気的に分離している。フォト
ダイオードPb1〜Pbm,Pr1〜Prnの夫々の一側には、不要
な電荷を排出ゲートLb1〜Lbm,Lr1〜Lrnを介して排出す
るためのドレーン層DRNが形成され、ドレーン層DRNは所
定電圧VLDが印加されるn+型不純物層で形成されてい
る。排出ゲートLb1〜Lbm,Lr1〜Lrnは制御信号VLの電圧
レベルに応じてオン・オフするように成っている。
ドであり、且つ相互間は電気的に分離している。フォト
ダイオードPb1〜Pbm,Pr1〜Prnの夫々の一側には、不要
な電荷を排出ゲートLb1〜Lbm,Lr1〜Lrnを介して排出す
るためのドレーン層DRNが形成され、ドレーン層DRNは所
定電圧VLDが印加されるn+型不純物層で形成されてい
る。排出ゲートLb1〜Lbm,Lr1〜Lrnは制御信号VLの電圧
レベルに応じてオン・オフするように成っている。
フォトダイオードPb1〜Pbm,Pr1〜Prnの夫々の他方側
には、電極形状がコ字状の電荷蓄積エレメントSb1〜
Sbm,Sr1〜Srmがバリヤー・ゲートAb1〜Abm,Ar1〜Arnを
介して形成されている。バリヤー・ゲートAb1〜Abm,Ar1
〜Arnは表面電極に印加されるバイアス信号V0の電圧レ
ベルに応じたポテンシャル・障壁を基板中に発生させ、
電荷蓄積エレメントSb1〜Sbm,Sr1〜Srnも同様にコ字状
の表面電極に印加されるバイアス信号VSTの電圧レベル
に応じたポテンシャル・プロフィールを形成する。電荷
蓄積エレメントSb1〜Sbm,Sr1〜Srnの夫々の凹部内に
は、一対づつのゲートGb1,Rb1、Gb2,Rb2、……、Gbm,R
bmとGr1,Rr1、Gr2,Rr2、……、Grn,Rrnと、それらを介
して挟まれる様に形成されたn+型不純物層より成るドレ
イン部Db1〜Dbm,Dr1〜Drnが設けられている。一方のク
リヤー・ゲートGb1〜Gbm,Gr1〜Grnは夫々の表面電極に
印加される制御信号CRの電圧レベルに応じたポテンシャ
ル・障壁を基板中に発生し、他方のバリヤー・ゲートR
b1〜Rbm,Rr1〜Rrnは夫々の表面電極に印加される制御信
号AGの電圧レベルに応じたポテンシャル・障壁を基板中
に発生する。尚、クリヤー・ゲートGb1〜Gbm,Gr1〜Grn
は一時的に高電圧を印加することでポテンシャル障壁を
深くして、フォトダイオードPb1〜Pbm,Pr1〜Prnの不要
電荷を電荷蓄積エレメントSb1〜Sbm,Sr1〜Srn側へ排出
させる機能も備えている。更に、電荷蓄積部の各電荷蓄
積エレメントSb1〜Sbm,Sr1〜Srnの出力端に設けられた
転送ゲートZb1〜Zbm,Zr1〜Zrnを介してCCDから成る電荷
転送ラインCCDb,CCDrが設けられ、転送ゲートZb1〜Zbm,
Zr1〜Zrnは表面電極に印加される制御信号Tgによってオ
ン・オフの制御がされ、電荷転送ラインCCDb,CCDrは所
謂４相駆動方式によるクロック信号φb1,〜φb4、φr1
〜φr4により信号電荷の転送を行う。これらの電荷転送
ラインの各転送エレメント（各転送エレメントは４相駆
動で１電荷信号を転送する）にフローティング・ゲート
Fb1〜Fbm,Fr1〜Frnが併設され夫々の電荷転送エレメン
トに保持される信号電荷量に相当する電圧信号を非破壊
的に出力する。但し、基準部側の電荷転送ラインCCDbは
信号電荷を排出する場合を除き、隣接するエレメントの
相互間で信号電荷の転送を行わないように制御され、一
方参照部側の電荷転送ラインCCDrは信号電荷を排出する
場合の他に、隣接するエレメントの相互間で信号電荷を
水平方向に転送するようになっている。夫々のフローテ
ィング・ゲートFb1〜Fbm,Fr1〜Frnに発生した信号は所
定のマルチプレクサ20,21で受信し、夫々のチャンネル
指定信号CHb,CHrで指定された信号を所定のタイミング
で順次に出力することにより、時系列の信号Sb,Srとし
て出力する。以上が受光領域の構成であり、出力された
信号Sb,Srは相関演算回路22に供給されて上記式（１）
に基づく相関値Ｈ（Ｌ）の演算結果を出力する。そし
て、前記各フォトダイオードPb1〜Pbm,Pr1〜Prnの不要
電荷をドレインDRNへ排出した後、被写体像を一定期間
受光し、受光により発生した信号電荷に基づく相関値の
演算結果Ｈ（Ｌ）の出力までの作動を制御信号発生回路
23が出力する各制御信号VL,VO,VL,CR,AG,Tg,VST,φb1〜
φb4,φr1〜φr4,CHb,CHrによって制御する。
には、電極形状がコ字状の電荷蓄積エレメントSb1〜
Sbm,Sr1〜Srmがバリヤー・ゲートAb1〜Abm,Ar1〜Arnを
介して形成されている。バリヤー・ゲートAb1〜Abm,Ar1
〜Arnは表面電極に印加されるバイアス信号V0の電圧レ
ベルに応じたポテンシャル・障壁を基板中に発生させ、
電荷蓄積エレメントSb1〜Sbm,Sr1〜Srnも同様にコ字状
の表面電極に印加されるバイアス信号VSTの電圧レベル
に応じたポテンシャル・プロフィールを形成する。電荷
蓄積エレメントSb1〜Sbm,Sr1〜Srnの夫々の凹部内に
は、一対づつのゲートGb1,Rb1、Gb2,Rb2、……、Gbm,R
bmとGr1,Rr1、Gr2,Rr2、……、Grn,Rrnと、それらを介
して挟まれる様に形成されたn+型不純物層より成るドレ
イン部Db1〜Dbm,Dr1〜Drnが設けられている。一方のク
リヤー・ゲートGb1〜Gbm,Gr1〜Grnは夫々の表面電極に
印加される制御信号CRの電圧レベルに応じたポテンシャ
ル・障壁を基板中に発生し、他方のバリヤー・ゲートR
b1〜Rbm,Rr1〜Rrnは夫々の表面電極に印加される制御信
号AGの電圧レベルに応じたポテンシャル・障壁を基板中
に発生する。尚、クリヤー・ゲートGb1〜Gbm,Gr1〜Grn
は一時的に高電圧を印加することでポテンシャル障壁を
深くして、フォトダイオードPb1〜Pbm,Pr1〜Prnの不要
電荷を電荷蓄積エレメントSb1〜Sbm,Sr1〜Srn側へ排出
させる機能も備えている。更に、電荷蓄積部の各電荷蓄
積エレメントSb1〜Sbm,Sr1〜Srnの出力端に設けられた
転送ゲートZb1〜Zbm,Zr1〜Zrnを介してCCDから成る電荷
転送ラインCCDb,CCDrが設けられ、転送ゲートZb1〜Zbm,
Zr1〜Zrnは表面電極に印加される制御信号Tgによってオ
ン・オフの制御がされ、電荷転送ラインCCDb,CCDrは所
謂４相駆動方式によるクロック信号φb1,〜φb4、φr1
〜φr4により信号電荷の転送を行う。これらの電荷転送
ラインの各転送エレメント（各転送エレメントは４相駆
動で１電荷信号を転送する）にフローティング・ゲート
Fb1〜Fbm,Fr1〜Frnが併設され夫々の電荷転送エレメン
トに保持される信号電荷量に相当する電圧信号を非破壊
的に出力する。但し、基準部側の電荷転送ラインCCDbは
信号電荷を排出する場合を除き、隣接するエレメントの
相互間で信号電荷の転送を行わないように制御され、一
方参照部側の電荷転送ラインCCDrは信号電荷を排出する
場合の他に、隣接するエレメントの相互間で信号電荷を
水平方向に転送するようになっている。夫々のフローテ
ィング・ゲートFb1〜Fbm,Fr1〜Frnに発生した信号は所
定のマルチプレクサ20,21で受信し、夫々のチャンネル
指定信号CHb,CHrで指定された信号を所定のタイミング
で順次に出力することにより、時系列の信号Sb,Srとし
て出力する。以上が受光領域の構成であり、出力された
信号Sb,Srは相関演算回路22に供給されて上記式（１）
に基づく相関値Ｈ（Ｌ）の演算結果を出力する。そし
て、前記各フォトダイオードPb1〜Pbm,Pr1〜Prnの不要
電荷をドレインDRNへ排出した後、被写体像を一定期間
受光し、受光により発生した信号電荷に基づく相関値の
演算結果Ｈ（Ｌ）の出力までの作動を制御信号発生回路
23が出力する各制御信号VL,VO,VL,CR,AG,Tg,VST,φb1〜
φb4,φr1〜φr4,CHb,CHrによって制御する。
尚、この実施例は半導体集積回路の所謂Ｃ−MOS製造
技術で形成され、２層配線の製造技術等を適用すること
により、上記各エレメントやゲートの表面電極を第１ポ
リシリコン層で形成しそれらの接続の為の配線（第１図
中には−・−・−で示す）は上方に積層される第２ポリ
シリコン層やメタル層などで形成される。又、周知の製
造技術を適用することができる。
技術で形成され、２層配線の製造技術等を適用すること
により、上記各エレメントやゲートの表面電極を第１ポ
リシリコン層で形成しそれらの接続の為の配線（第１図
中には−・−・−で示す）は上方に積層される第２ポリ
シリコン層やメタル層などで形成される。又、周知の製
造技術を適用することができる。
更に、受光動作中において蓄積部の電荷蓄積エレメン
トSb1〜Sbm,Sr1〜Srnの内の少なくとも１個が許容電荷
蓄積量に達したことを検出するための検出回路24,25を
備えている。同回路は共に同一の構成であるので検出回
路24を代表して説明すると、26は演算増幅器、27は比較
器であり、演算増幅器26の反転入力端子には全てのドレ
イン部Db1〜Dbmに共通接続するための配線が接続され該
配線に発生する電圧信号ηｂを受信する。一方の非反転
入力端子は所定のバイアス電圧VREF1（例えば、3.5ボル
ト）が印加され、出力端子と反転入力端子との間には相
互に並列な容量素子Ｃとスイッチング素子28が接続され
ている。比較器27の反転入力端子に演算増幅器26の出力
端子が接続し、非反転入力端子には予め設定された基準
電圧VREF2が印加され、出力端子に発生する検出信号Seb
を制御信号発生回路23へ供給するように成っている。参
照部側の検出器25はηｂに相当する電圧信号ηｒを受信
して検出信号Sebに相当する検出信号Serを制御信号発生
回路23へ供給する。そして、これらの信号Seb,Serに後
述する変化があった場合、制御信号発生回路23は受光動
作を停止するために例えばバリヤー・ゲートAb1〜Abm,A
r1〜Arnを非導通にすると同時に排出ゲートLb1〜Lbm,L
r1〜Lrnを導通にして電荷蓄積エレメントSb1〜Sbm,Sr1
〜Srnへの信号電荷の流入を停止するなど制御信号を所
定レベルに設定する。又、スイッチング素子28は受光動
作の開始直前に制御信号発生回路23より供給されるリセ
ット信号RSによって一時的にオンとなり容量素子Ｃの不
要電荷を放電する。更に、容量素子Ｃは比較的小容量も
のを使用して、検出器24,25の感度を向上させてある。
トSb1〜Sbm,Sr1〜Srnの内の少なくとも１個が許容電荷
蓄積量に達したことを検出するための検出回路24,25を
備えている。同回路は共に同一の構成であるので検出回
路24を代表して説明すると、26は演算増幅器、27は比較
器であり、演算増幅器26の反転入力端子には全てのドレ
イン部Db1〜Dbmに共通接続するための配線が接続され該
配線に発生する電圧信号ηｂを受信する。一方の非反転
入力端子は所定のバイアス電圧VREF1（例えば、3.5ボル
ト）が印加され、出力端子と反転入力端子との間には相
互に並列な容量素子Ｃとスイッチング素子28が接続され
ている。比較器27の反転入力端子に演算増幅器26の出力
端子が接続し、非反転入力端子には予め設定された基準
電圧VREF2が印加され、出力端子に発生する検出信号Seb
を制御信号発生回路23へ供給するように成っている。参
照部側の検出器25はηｂに相当する電圧信号ηｒを受信
して検出信号Sebに相当する検出信号Serを制御信号発生
回路23へ供給する。そして、これらの信号Seb,Serに後
述する変化があった場合、制御信号発生回路23は受光動
作を停止するために例えばバリヤー・ゲートAb1〜Abm,A
r1〜Arnを非導通にすると同時に排出ゲートLb1〜Lbm,L
r1〜Lrnを導通にして電荷蓄積エレメントSb1〜Sbm,Sr1
〜Srnへの信号電荷の流入を停止するなど制御信号を所
定レベルに設定する。又、スイッチング素子28は受光動
作の開始直前に制御信号発生回路23より供給されるリセ
ット信号RSによって一時的にオンとなり容量素子Ｃの不
要電荷を放電する。更に、容量素子Ｃは比較的小容量も
のを使用して、検出器24,25の感度を向上させてある。
次にかかる実施例の作動を第２図ないし第４図に基づ
いて説明する。先ず、この信号検出手段に関する部分を
更に詳述する。第２図は第１図中の蓄積部最右側に位置
するフォトダイオードPb1に発生する信号電荷を処理す
るセルを代表して示す。第２図の斜線部分は隣接するセ
ル間を分離するアイソレーション、実線中点々で示す領
域がＰ−ウエル中にドープされたn+型不純物層、実線で
示す部分がポリシリコン層で形成された複数表面電極、
−・−・−で示す部分が各表面電極を接続する配線であ
る。第３図は第２図のＡ−Ａ線に沿った縦断面図及びそ
れに対応するポテンシャル・プロフィールを示す。受光
動作開始直前のポテンシャル・プロフィールを先ず説明
すると、コ字状の電荷蓄積エレメントSb1は所定電圧VST
（この実施例では3.5ボルト）によってβ３のフェルミ
レベルとなり、その表面電極がコ字状であるので、上面
から見てコ字状に発生する。これに囲まれるドレイン部
Db1は第１図中の容量素子Ｃの放電が完了するとβ４の
フェルミレベルとなる。これらの間に介在するゲートG
b1は受光動作前のリセットのとき高電圧の信号CRによっ
てβ４のレベルまで下がることで電荷蓄積エレメントS
b1の不要電荷をドレイン部Db1を介して検出器24へ排出
し、受光時には図示するように低電圧（電圧CRが０ボル
トのとき）の信号CRによってβ０となる。一方のゲート
Rb1は印加電圧AG（1.5〜3.5ボルトの範囲で調節する）
によりβ２のレベルとなる。転送ゲートZb1は電荷転送
ラインCCDbへ電荷の転送を行わない場合は信号Tgにより
β０のレベルに設定され、電荷転送する場合はβ３と電
荷転送ラインCCDbのポテンシャル井戸のレベルβCCDの
中間レベルまで下げられる。ドレイン層DRNは所定電圧V
LD（６ボルト）によって最も深いレベルβ６に設定され
る。ゲートb1は受光動作前のリセット動作のときに高電
圧の信号VLによってβ６近傍のレベルまで下がった後、
信号VLが低電圧（1.2ボルト）となってβ１のレベルに
設定される。バリヤー・ゲートAb1は印加電圧V0によっ
てβ２のレベルに設定される。尚、電荷蓄積エレメント
Sb1とドレイン部Db1の間を直接に信号電荷が移動するこ
とが無いように相互間をアイソレーションなどで絶縁し
ているので、必ずゲートGb1,Rb1を介して電荷が転送さ
れる。
いて説明する。先ず、この信号検出手段に関する部分を
更に詳述する。第２図は第１図中の蓄積部最右側に位置
するフォトダイオードPb1に発生する信号電荷を処理す
るセルを代表して示す。第２図の斜線部分は隣接するセ
ル間を分離するアイソレーション、実線中点々で示す領
域がＰ−ウエル中にドープされたn+型不純物層、実線で
示す部分がポリシリコン層で形成された複数表面電極、
−・−・−で示す部分が各表面電極を接続する配線であ
る。第３図は第２図のＡ−Ａ線に沿った縦断面図及びそ
れに対応するポテンシャル・プロフィールを示す。受光
動作開始直前のポテンシャル・プロフィールを先ず説明
すると、コ字状の電荷蓄積エレメントSb1は所定電圧VST
（この実施例では3.5ボルト）によってβ３のフェルミ
レベルとなり、その表面電極がコ字状であるので、上面
から見てコ字状に発生する。これに囲まれるドレイン部
Db1は第１図中の容量素子Ｃの放電が完了するとβ４の
フェルミレベルとなる。これらの間に介在するゲートG
b1は受光動作前のリセットのとき高電圧の信号CRによっ
てβ４のレベルまで下がることで電荷蓄積エレメントS
b1の不要電荷をドレイン部Db1を介して検出器24へ排出
し、受光時には図示するように低電圧（電圧CRが０ボル
トのとき）の信号CRによってβ０となる。一方のゲート
Rb1は印加電圧AG（1.5〜3.5ボルトの範囲で調節する）
によりβ２のレベルとなる。転送ゲートZb1は電荷転送
ラインCCDbへ電荷の転送を行わない場合は信号Tgにより
β０のレベルに設定され、電荷転送する場合はβ３と電
荷転送ラインCCDbのポテンシャル井戸のレベルβCCDの
中間レベルまで下げられる。ドレイン層DRNは所定電圧V
LD（６ボルト）によって最も深いレベルβ６に設定され
る。ゲートb1は受光動作前のリセット動作のときに高電
圧の信号VLによってβ６近傍のレベルまで下がった後、
信号VLが低電圧（1.2ボルト）となってβ１のレベルに
設定される。バリヤー・ゲートAb1は印加電圧V0によっ
てβ２のレベルに設定される。尚、電荷蓄積エレメント
Sb1とドレイン部Db1の間を直接に信号電荷が移動するこ
とが無いように相互間をアイソレーションなどで絶縁し
ているので、必ずゲートGb1,Rb1を介して電荷が転送さ
れる。
このようなポテシャルプロフィールにおいて受光動作
を開始すると、フォトダイオードPb1の光電変換効果に
より発生する信号電荷−バリヤー・ゲートAb1を介して
電荷蓄積エレメントSb1へ移動し蓄積する。ゲートAGの
レベルβ３に達する間ではこのポテンシャル障壁に阻ま
れて常に電荷蓄積エレメントSb1への蓄積が継続する。
このポテンシャル障壁を超える程の信号電荷が蓄積され
ると第３図に示すように、信号電荷がドレイン部Db1へ
流入し、検出回路24へ印加される信号ηｂの電圧レベル
が変化し、それに応じて検出回路24中の容量素子Ｃが充
電され、演算増幅器26の出力レベルが次第に上昇する。
時点tsにおいて充電電圧がVREF2（4.0ボルト）を超える
と検出信号Sebが“L"レベルに反転する。そして、この
反転を制御信号発生回路23が検知して受光動作の停止を
指示する。この一連の動作により、受光開始時点t0から
停止時点tSまでが受光期間となる。
を開始すると、フォトダイオードPb1の光電変換効果に
より発生する信号電荷−バリヤー・ゲートAb1を介して
電荷蓄積エレメントSb1へ移動し蓄積する。ゲートAGの
レベルβ３に達する間ではこのポテンシャル障壁に阻ま
れて常に電荷蓄積エレメントSb1への蓄積が継続する。
このポテンシャル障壁を超える程の信号電荷が蓄積され
ると第３図に示すように、信号電荷がドレイン部Db1へ
流入し、検出回路24へ印加される信号ηｂの電圧レベル
が変化し、それに応じて検出回路24中の容量素子Ｃが充
電され、演算増幅器26の出力レベルが次第に上昇する。
時点tsにおいて充電電圧がVREF2（4.0ボルト）を超える
と検出信号Sebが“L"レベルに反転する。そして、この
反転を制御信号発生回路23が検知して受光動作の停止を
指示する。この一連の動作により、受光開始時点t0から
停止時点tSまでが受光期間となる。
ここでは電荷蓄積エレメントSb1に関わるセルについ
て代表して説明したが、他のセルにおいても同一のポテ
ンシャルプロフィールに設定された後に作動し、且つ、
全てのドレイン部が共通の配線で検出回路24（参照部は
検出回路25）に接続されているので、何れか１個の電荷
蓄積エレメントにおいて信号電荷がポテンシャル障壁を
超えると信号Sebが“L"レベルに反転する。従って、検
出回路24,25は電荷蓄積エレメントに蓄積される信号電
荷の平均値が所定の閾値値を超える時に受光動作を停止
するのではなく、たとえ１つの電荷蓄積エレメントが飽
和状態に達すれば受光動作を停止する。この結果、全て
の信号電荷は夫々の電荷蓄積エレメントの電荷蓄積許容
範囲内に収まり、相関演算回路22へ供給される信号Sb,S
rに飽和によるクリップを生じないので、被写体像に対
応した実際の相関値を得ることができ、測距処理の精度
向上を図ることはできる。
て代表して説明したが、他のセルにおいても同一のポテ
ンシャルプロフィールに設定された後に作動し、且つ、
全てのドレイン部が共通の配線で検出回路24（参照部は
検出回路25）に接続されているので、何れか１個の電荷
蓄積エレメントにおいて信号電荷がポテンシャル障壁を
超えると信号Sebが“L"レベルに反転する。従って、検
出回路24,25は電荷蓄積エレメントに蓄積される信号電
荷の平均値が所定の閾値値を超える時に受光動作を停止
するのではなく、たとえ１つの電荷蓄積エレメントが飽
和状態に達すれば受光動作を停止する。この結果、全て
の信号電荷は夫々の電荷蓄積エレメントの電荷蓄積許容
範囲内に収まり、相関演算回路22へ供給される信号Sb,S
rに飽和によるクリップを生じないので、被写体像に対
応した実際の相関値を得ることができ、測距処理の精度
向上を図ることはできる。
又、この実施例では、所定のピークレベル検出用のポ
テンシャル障壁を設定するためのバリヤー・ゲートRb1
〜RbmとRr1〜Rrnの他に不要電荷排出専用のゲートGb1〜
GbmとGr1〜Grnを設けているが、これらのゲートGb1〜G
bmとGr1〜Grnを省略し、制御信号AGの電圧レベルを適宜
に調整してバリヤー・ゲートRb1〜RbmとRr1〜Rrnにポテ
ンシャル障壁の設定と不要電荷排出を行わせてもよく、
この場合には構造を簡素化することができる。又、基準
受光部と参照受光部に同一構造の検出回路24,25を設け
ているが各セルは同一の構造であるので何れか一方を省
略して構成の簡素化を図ってもよい。
テンシャル障壁を設定するためのバリヤー・ゲートRb1
〜RbmとRr1〜Rrnの他に不要電荷排出専用のゲートGb1〜
GbmとGr1〜Grnを設けているが、これらのゲートGb1〜G
bmとGr1〜Grnを省略し、制御信号AGの電圧レベルを適宜
に調整してバリヤー・ゲートRb1〜RbmとRr1〜Rrnにポテ
ンシャル障壁の設定と不要電荷排出を行わせてもよく、
この場合には構造を簡素化することができる。又、基準
受光部と参照受光部に同一構造の検出回路24,25を設け
ているが各セルは同一の構造であるので何れか一方を省
略して構成の簡素化を図ってもよい。
次に、第５図に基づいて、他の実施例を説明する。第
１図に示す先の実施例は自動焦点検出装置におけるピー
ク検出の為の態様として半導体チップに一体形成した場
合を開示したが、第５図の構成は本発明による更に基本
的な構成を示し、光学装置全般に使用しえる汎用性を有
するものである。
１図に示す先の実施例は自動焦点検出装置におけるピー
ク検出の為の態様として半導体チップに一体形成した場
合を開示したが、第５図の構成は本発明による更に基本
的な構成を示し、光学装置全般に使用しえる汎用性を有
するものである。
先ず構造を説明すると、この装置はＣ−MOS半導体製
造技術等にて一体に形成され、PD1〜PDnは一列に配列さ
れかつ夫々の間が分離して形成された複数のフォトダイ
オード、THは夫々のフォトダイオードPD1〜PDnに対して
並行に隣接して形成されたポリシリコン層等から成るバ
リヤー・ゲート、DNは更にバリヤー・ゲートTHと並行に
隣接して半導体基板（Ｐ−ウェル）内に形成されたn+型
不純物層から成るドレイン部であり、バリヤー・ゲート
THは、ある電位の信号AGが印加されることにより基板内
に所定レベルのポテンシャル障壁を形成する。尚、フォ
トダイオードPD1〜PDnによる撮像を行なう期間は信号AG
の電位を一定に保持するが、撮像前に一旦高電位にして
ポテンシャル障壁を深くすることにより、フォトダイオ
ードPD1〜PDnの不要電荷をドレイン部DNへ排出する。
造技術等にて一体に形成され、PD1〜PDnは一列に配列さ
れかつ夫々の間が分離して形成された複数のフォトダイ
オード、THは夫々のフォトダイオードPD1〜PDnに対して
並行に隣接して形成されたポリシリコン層等から成るバ
リヤー・ゲート、DNは更にバリヤー・ゲートTHと並行に
隣接して半導体基板（Ｐ−ウェル）内に形成されたn+型
不純物層から成るドレイン部であり、バリヤー・ゲート
THは、ある電位の信号AGが印加されることにより基板内
に所定レベルのポテンシャル障壁を形成する。尚、フォ
トダイオードPD1〜PDnによる撮像を行なう期間は信号AG
の電位を一定に保持するが、撮像前に一旦高電位にして
ポテンシャル障壁を深くすることにより、フォトダイオ
ードPD1〜PDnの不要電荷をドレイン部DNへ排出する。
ドレイン部DNは第１図に示す検出回路24と同様の検出
回路に接続され、露光によりフォトダイオードPD1〜PDn
の少なくとも１個のダイオードに発生する信号電荷量が
ポテンシャル障壁を超えると、ドレイン部DNに生じる電
圧ηに変化を生じ、この電圧ηの変化を検出回路が検出
して出力信号Sebの出力レベルを反転する。尚、第５図
におい第１図の検出回路24と同一又は相当する部分を同
一符号で示している。
回路に接続され、露光によりフォトダイオードPD1〜PDn
の少なくとも１個のダイオードに発生する信号電荷量が
ポテンシャル障壁を超えると、ドレイン部DNに生じる電
圧ηに変化を生じ、この電圧ηの変化を検出回路が検出
して出力信号Sebの出力レベルを反転する。尚、第５図
におい第１図の検出回路24と同一又は相当する部分を同
一符号で示している。
第６図は第５図のＢ−Ｂ線断面及びそれに対応する半
導体基板内のポテンシャル・プロフィールを示す。アイ
ソレーションの領域のフェルミ・レベルが最も高いレベ
ルε０に設定され、信号AGによるポテンシャル障壁をε
１のレベルに、ドレイン部DNのフェルミ・レベルをε２
に設定し、夫々のレベルの関係を電圧制御によってε０
＞ε１＞ε２に設定する。尚、撮影前のリセット時に、
高電圧の信号AGをゲートTHに一時的に印加することで、
障壁をε２のレベルまで深くして、フォトダイオードPD
1〜PDnの不要電荷をドレイン部DN側へ排出させる。
導体基板内のポテンシャル・プロフィールを示す。アイ
ソレーションの領域のフェルミ・レベルが最も高いレベ
ルε０に設定され、信号AGによるポテンシャル障壁をε
１のレベルに、ドレイン部DNのフェルミ・レベルをε２
に設定し、夫々のレベルの関係を電圧制御によってε０
＞ε１＞ε２に設定する。尚、撮影前のリセット時に、
高電圧の信号AGをゲートTHに一時的に印加することで、
障壁をε２のレベルまで深くして、フォトダイオードPD
1〜PDnの不要電荷をドレイン部DN側へ排出させる。
この実施例によれば、ポテンシャル障壁を形成するた
めのバリヤー・ゲートTHと該障壁を超えてくる信号電荷
を検出するドレイン部DNが複数のフォト・ダイオードに
対して、共通に一対だけ形成するので構成が簡素であ
る。
めのバリヤー・ゲートTHと該障壁を超えてくる信号電荷
を検出するドレイン部DNが複数のフォト・ダイオードに
対して、共通に一対だけ形成するので構成が簡素であ
る。
又、具体的な適用例としては、第８図に示す従来の自
動焦点検出装置から電荷検知回路19を取り除き、代わり
に第５図に示すピーク検出回路を受光部とは別個に併設
することができる。この場合、第８図の線撮像デバイス
5,6の各フォト・ダイオードーXr1〜Xrn,Xb1〜Xbmに対応
するように同一形状及び間隔で第５図のフォトダイオー
ドPD1〜PDnを形成しこれを隣接して設ければ、フォト・
ダイオードXr1〜Xrn,Xb1〜Xbmと同一の条件下でのピー
ク検出を行うことができる。又、他の具体的な適用例と
しては、最適露光を行うための露光装置に適用すること
ができる。例えば、第５図に示す複数のフォト・ダイオ
ードPD1〜PDnをカメラの所定の画角内となるように配置
すれば、少なくとも１個のフォト・ダイオードの信号電
荷量がポテンシャル障壁を超える量に達すればこれを検
出することができるので、該画角内の被写体の強い光強
度の部分を基準として測光する所謂スポット測光を行う
ことができる。このように、このピーク検出装置は、光
学装置に関して上記実施例の自動焦点検出装置や自動露
光装置に限らず、広い分野に適用することができる新規
な機能を有する。
動焦点検出装置から電荷検知回路19を取り除き、代わり
に第５図に示すピーク検出回路を受光部とは別個に併設
することができる。この場合、第８図の線撮像デバイス
5,6の各フォト・ダイオードーXr1〜Xrn,Xb1〜Xbmに対応
するように同一形状及び間隔で第５図のフォトダイオー
ドPD1〜PDnを形成しこれを隣接して設ければ、フォト・
ダイオードXr1〜Xrn,Xb1〜Xbmと同一の条件下でのピー
ク検出を行うことができる。又、他の具体的な適用例と
しては、最適露光を行うための露光装置に適用すること
ができる。例えば、第５図に示す複数のフォト・ダイオ
ードPD1〜PDnをカメラの所定の画角内となるように配置
すれば、少なくとも１個のフォト・ダイオードの信号電
荷量がポテンシャル障壁を超える量に達すればこれを検
出することができるので、該画角内の被写体の強い光強
度の部分を基準として測光する所謂スポット測光を行う
ことができる。このように、このピーク検出装置は、光
学装置に関して上記実施例の自動焦点検出装置や自動露
光装置に限らず、広い分野に適用することができる新規
な機能を有する。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、複数の光電変
換素子と、これらの光電変換素子に隣接するポテンシャ
ル障壁を設定するゲートと、該ゲートを介して上記複数
の光電変換素子に併用される不純物層からなり該ポテン
シャル障壁を超えて流入する信号電荷に相当する信号を
発生するドレイン部と、該ドレイン部に生じる信号の電
気的変化を受信することにより上記複数の光電変換素子
の少なくとも１個の光電変換素子に発生する信号電荷が
上記ポテンシャル障壁を超える量に達したことを検出す
る検出回路とを具備したので、ドレイン部に発生する信
号の変化でもって少なくとも何れか１個の電荷蓄積エレ
メントが電荷蓄積許容量に達したことを検出することが
できる。この結果、複数の光電変換素子を有するイメー
ジセンサを用いて何れの素子をも飽和させることなく受
像を行う為の制御を実現することができ、各種画像信号
処理における処理精度の向上を図ることができる。
換素子と、これらの光電変換素子に隣接するポテンシャ
ル障壁を設定するゲートと、該ゲートを介して上記複数
の光電変換素子に併用される不純物層からなり該ポテン
シャル障壁を超えて流入する信号電荷に相当する信号を
発生するドレイン部と、該ドレイン部に生じる信号の電
気的変化を受信することにより上記複数の光電変換素子
の少なくとも１個の光電変換素子に発生する信号電荷が
上記ポテンシャル障壁を超える量に達したことを検出す
る検出回路とを具備したので、ドレイン部に発生する信
号の変化でもって少なくとも何れか１個の電荷蓄積エレ
メントが電荷蓄積許容量に達したことを検出することが
できる。この結果、複数の光電変換素子を有するイメー
ジセンサを用いて何れの素子をも飽和させることなく受
像を行う為の制御を実現することができ、各種画像信号
処理における処理精度の向上を図ることができる。
第１図は本発明を自動焦点検出装置に適用した場合を示
すブロック図、第２図は第１図中おいて本発明に直接関
連する部分を拡大して示すブロック図、第３図は第２図
のＡ−Ａ線断面におけるポテンシャルプロフィールを示
す断面図、第４図は検出回路の作動を示すタイミングチ
ャート、第５図は他の実施例の構造を示すブロック図、
第６図は第５図のＢ−Ｂ線断面におけるポテンシャルプ
ロフィールを示す断面図、第７図は従来の自動焦点検出
装置の概略構成を示す構成説明図、第８図は従来の自動
焦点検出装置の受光部及び信号処理部の構成を示すブロ
ック図である。 Pb1〜Pbm,Pr1〜Prn,RD1〜RDrn;フォトダイオード Sb1〜Sbm,Sr1〜Srn;電荷蓄積エレメント Rb1〜Rbm,Rr1〜Rrn,TH;バリヤー・ゲート Gb1〜Gbm,Gr1〜Grn;クリヤー・ゲート Db1〜Dbm,Dr1〜Drn,DN;ドレイン部 24,25;検出回路 26,27;差動増幅器 G;容量素子
すブロック図、第２図は第１図中おいて本発明に直接関
連する部分を拡大して示すブロック図、第３図は第２図
のＡ−Ａ線断面におけるポテンシャルプロフィールを示
す断面図、第４図は検出回路の作動を示すタイミングチ
ャート、第５図は他の実施例の構造を示すブロック図、
第６図は第５図のＢ−Ｂ線断面におけるポテンシャルプ
ロフィールを示す断面図、第７図は従来の自動焦点検出
装置の概略構成を示す構成説明図、第８図は従来の自動
焦点検出装置の受光部及び信号処理部の構成を示すブロ
ック図である。 Pb1〜Pbm,Pr1〜Prn,RD1〜RDrn;フォトダイオード Sb1〜Sbm,Sr1〜Srn;電荷蓄積エレメント Rb1〜Rbm,Rr1〜Rrn,TH;バリヤー・ゲート Gb1〜Gbm,Gr1〜Grn;クリヤー・ゲート Db1〜Dbm,Dr1〜Drn,DN;ドレイン部 24,25;検出回路 26,27;差動増幅器 G;容量素子
Claims (1)
- 【請求項１】複数の光電変換素子と、これらの光電変換
素子に隣接するポテンシャル障壁を設定するゲートと、
該ゲートを介して上記複数の光電変換素子に併設される
不純物層からなり、該ポテンシャル障壁を超えて流入す
る信号電荷に相当する信号を発生するドレイン部と、該
ドレイン部に生じる信号の電気的変化を受信することに
より上記複数の光電変換素子に発生する信号電荷が上記
ポテンシャル障壁を超える量に達したことを検出する検
出回路とを具備し、該検出回路は、一方の入力端子が所
定バイアスに設定され、他方の入力端子と出力端子間に
容量素子が接続されかつ前記ドレイン部に接続される差
動増幅器から成り、前記ドレイン部の電気的変化を該容
量素子の電荷量の変化として検出することを特徴とする
イメージ・センサ用ピーク検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63054789A JP2577598B2 (ja) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | イメージ・センサ用ピーク検出装置 |
| US07/321,787 US5038214A (en) | 1988-03-10 | 1989-03-10 | Peak level detecting apparatus for image sensors which prevents saturation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63054789A JP2577598B2 (ja) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | イメージ・センサ用ピーク検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01229571A JPH01229571A (ja) | 1989-09-13 |
| JP2577598B2 true JP2577598B2 (ja) | 1997-02-05 |
Family
ID=12980524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63054789A Expired - Fee Related JP2577598B2 (ja) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | イメージ・センサ用ピーク検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5038214A (ja) |
| JP (1) | JP2577598B2 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4985774A (en) * | 1988-01-20 | 1991-01-15 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Image sensing device having direct drainage of unwanted charges |
| US5294990A (en) * | 1989-07-14 | 1994-03-15 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Electronic still camera |
| US5187581A (en) * | 1990-09-11 | 1993-02-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid state image sensing device including nonlinear conversion processing of input light levels |
| JPH04199968A (ja) * | 1990-11-29 | 1992-07-21 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| FR2685846B1 (fr) * | 1991-12-31 | 1995-10-06 | Thomson Csf | Camera a detecteur, munie d'une protection electronique. |
| US5367154A (en) * | 1992-09-29 | 1994-11-22 | Hughes Aircraft Company | Photosensor readout detector having dynamic reset rate |
| US6219097B1 (en) * | 1996-05-08 | 2001-04-17 | Olympus Optical Co., Ltd. | Image pickup with expanded dynamic range where the first exposure is adjustable and second exposure is predetermined |
| US6141243A (en) * | 1996-11-12 | 2000-10-31 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Sensor element |
| US6452633B1 (en) | 1998-02-26 | 2002-09-17 | Foveon, Inc. | Exposure control in electronic cameras by detecting overflow from active pixels |
| US6410899B1 (en) | 1998-06-17 | 2002-06-25 | Foveon, Inc. | Active pixel sensor with bootstrap amplification and reduced leakage during readout |
| WO2000045592A1 (fr) * | 1999-01-29 | 2000-08-03 | Hamamatsu Photonics K.K. | Dispositif photodetecteur |
| US6697114B1 (en) | 1999-08-13 | 2004-02-24 | Foveon, Inc. | Triple slope pixel sensor and arry |
| US6809768B1 (en) | 2000-02-14 | 2004-10-26 | Foveon, Inc. | Double slope pixel sensor and array |
| US6882367B1 (en) | 2000-02-29 | 2005-04-19 | Foveon, Inc. | High-sensitivity storage pixel sensor having auto-exposure detection |
| US20020030151A1 (en) * | 2000-09-11 | 2002-03-14 | Blaszczynski George M. | Method and apparatus for instantaneous exposure control in digital imaging devices |
| WO2002027763A2 (en) | 2000-09-25 | 2002-04-04 | Foveon, Inc. | Active pixel sensor with noise cancellation |
| JP2003179556A (ja) * | 2001-09-21 | 2003-06-27 | Casio Comput Co Ltd | 情報伝送方式、情報伝送システム、撮像装置、および、情報伝送方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4635126A (en) * | 1981-12-18 | 1987-01-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Image pick-up system |
| JPS58127476A (ja) * | 1982-01-22 | 1983-07-29 | Sharp Corp | 固体撮像装置 |
| DE3236073A1 (de) * | 1982-09-29 | 1984-03-29 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Zweidimensionaler halbleiter-bildsensor mit einer anordnung zur reduzierung des ueberstrahlens |
| JPS5980070A (ja) * | 1982-10-29 | 1984-05-09 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JPS6020687A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-01 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 電子スチルカメラ |
| JPH07121087B2 (ja) * | 1986-09-02 | 1995-12-20 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
-
1988
- 1988-03-10 JP JP63054789A patent/JP2577598B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-03-10 US US07/321,787 patent/US5038214A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5038214A (en) | 1991-08-06 |
| JPH01229571A (ja) | 1989-09-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2577598B2 (ja) | イメージ・センサ用ピーク検出装置 | |
| US5485004A (en) | Photosensor device including means for designating a plurality of pixel blocks of any desired size | |
| US4490037A (en) | Image sensor and rangefinder device having background subtraction with bridge network | |
| US5900927A (en) | Variable target autofocusing and range finder for measuring distance to a subject | |
| US5043571A (en) | CCD photosensor and its application to a spectrophotometer | |
| US5469239A (en) | Image sensing system | |
| US5097339A (en) | Single chip solid state image sensing devices | |
| JPH0534604B2 (ja) | ||
| WO2016151982A1 (ja) | 固体撮像素子およびこれを備えた撮像装置 | |
| EP0713254B1 (en) | Photoelectric converter | |
| US5777675A (en) | Automatic light measuring device for image pickup device | |
| US5389971A (en) | Image sensor provided on a chip and having amplifying means | |
| US5471246A (en) | Apparatus for determining charge/voltage conversion ratios in charge coupled devices | |
| KR950008709B1 (ko) | 고체영상장치 | |
| US7236198B2 (en) | Image-capturing device with light detection capability | |
| JP2839107B2 (ja) | 光電変換装置 | |
| US5115321A (en) | Image sensing system | |
| US4926205A (en) | Phase-difference detector | |
| JPH05110952A (ja) | 半導体光電変換装置 | |
| JP2595634B2 (ja) | 合焦検出装置 | |
| JP2555680B2 (ja) | イメージセンシングシステム | |
| JP2652189B2 (ja) | 位相差検出装置 | |
| JPS6281754A (ja) | 撮像用半導体装置 | |
| JP2830427B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPH03114262A (ja) | 固体撮像装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071107 Year of fee payment: 11 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |