JP2734584B2 - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、固体撮像素子に関するものである。
［従来技術］ 従来、固体撮像素子として、チャージカップルドデバ
イス（CCD）が知られている。これは、光電変換素子に
より光電変換された電荷を、半導体の接合により構成さ
れたコンデンサに蓄積する。そして該半導体内のポテン
シャルを操作することにより各コンデンサに蓄積された
電荷を順に出力するようになっている。
イス（CCD）が知られている。これは、光電変換素子に
より光電変換された電荷を、半導体の接合により構成さ
れたコンデンサに蓄積する。そして該半導体内のポテン
シャルを操作することにより各コンデンサに蓄積された
電荷を順に出力するようになっている。
［発明が解決しようととする課題］ しかしながら、CCDは蓄積される表面電荷量が極めて
低く、外部に仕事をできるほどの蓄積機能を保持するこ
とは極めて困難であるといった問題点があった。また同
様の理由により、大光量により容易に飽和してしまいダ
イナミックレンジを広くとれないといった問題点があっ
た。
低く、外部に仕事をできるほどの蓄積機能を保持するこ
とは極めて困難であるといった問題点があった。また同
様の理由により、大光量により容易に飽和してしまいダ
イナミックレンジを広くとれないといった問題点があっ
た。
更にCCDは前述のようにポテンシャルの操作によりシ
リアルに電荷の移動を行うため、移動時における損失が
一定ではない。そのため同一光量を受光した場合におい
ても、受光位置により出力される電荷の量が異なるとい
った問題点があった。
リアルに電荷の移動を行うため、移動時における損失が
一定ではない。そのため同一光量を受光した場合におい
ても、受光位置により出力される電荷の量が異なるとい
った問題点があった。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされた
ものであり、蓄積部の容量を大きくすることにより、上
述した問題点を解消し、蓄電機能が高く、また各受光位
置における蓄積電荷量の損失の差のない固体撮像素子を
提供することを目的とする。
ものであり、蓄積部の容量を大きくすることにより、上
述した問題点を解消し、蓄電機能が高く、また各受光位
置における蓄積電荷量の損失の差のない固体撮像素子を
提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明の固体撮像素子は少
くとも一方向に対して配列された多数の光電変換素子と
各光電変換素子により光電変換された電荷を蓄積する多
数の電荷蓄積部とを有した固体撮像素子であって、前記
電荷蓄積部は、高分子電解質をコンポジット材による陽
極と、少くともリチウムを含む金属による陰極とで挟ん
だものであることを特徴とする。
くとも一方向に対して配列された多数の光電変換素子と
各光電変換素子により光電変換された電荷を蓄積する多
数の電荷蓄積部とを有した固体撮像素子であって、前記
電荷蓄積部は、高分子電解質をコンポジット材による陽
極と、少くともリチウムを含む金属による陰極とで挟ん
だものであることを特徴とする。
［作用］ 固体撮像素子は、受光した光を光電変換素子により電
荷に変換する。この電荷は電荷蓄積部に蓄積される。こ
の電荷蓄積部は上述の構造をとることにより大容量に構
成できるため、飽和等の心配がなく、多くの電荷を蓄積
できる。
荷に変換する。この電荷は電荷蓄積部に蓄積される。こ
の電荷蓄積部は上述の構造をとることにより大容量に構
成できるため、飽和等の心配がなく、多くの電荷を蓄積
できる。
［実施例］ 以下に本発明を具体化した一実施例を図面を参照して
説明する。
説明する。
まず第１図を参照して本実施例の固体撮像素子の一画
素分の素子10の構成について説明する。本素子は、光電
変換部12及び電荷蓄積部11とに大別される。この電荷蓄
積部11は、高分子電界質層111をコンポジット材（V6O13
等）の陽極112及びリチウム（Li）あるいはリチウム・
アルミニウム合金（Li・Al）の陰極113で挾み、更にそ
の陽極112面にニッケル（Ni）の集電体層114を設けたも
ので、次のようにして製造される。まずリチウム・アル
ミニウム合金の蒸着により陰極113を作成する。この上
にCVD法により高分子電解質層111及びコンポジット材11
2を形成する。その後にニッケルを蒸着して集電体層114
を形成する。
素分の素子10の構成について説明する。本素子は、光電
変換部12及び電荷蓄積部11とに大別される。この電荷蓄
積部11は、高分子電界質層111をコンポジット材（V6O13
等）の陽極112及びリチウム（Li）あるいはリチウム・
アルミニウム合金（Li・Al）の陰極113で挾み、更にそ
の陽極112面にニッケル（Ni）の集電体層114を設けたも
ので、次のようにして製造される。まずリチウム・アル
ミニウム合金の蒸着により陰極113を作成する。この上
にCVD法により高分子電解質層111及びコンポジット材11
2を形成する。その後にニッケルを蒸着して集電体層114
を形成する。
この集電体層114上部には、前記光電変換部12が設け
られている。この光電変換部12は、アモルファスＰ型シ
リコン121、アモルファスＩ型シリコン122、アモルファ
スＮ型シリコン123を積層したもので、メッキ法により
形成されている。またその上部には反射防止膜13及び表
面電極14が設けられている。
られている。この光電変換部12は、アモルファスＰ型シ
リコン121、アモルファスＩ型シリコン122、アモルファ
スＮ型シリコン123を積層したもので、メッキ法により
形成されている。またその上部には反射防止膜13及び表
面電極14が設けられている。
更に、図示しない半導体膜及び該半導体膜上にフォト
エッチング法で形成された回路パタンにより前記表面電
極14及び前記電荷蓄積部11の陰極113との間には半導体
スイッチ15が設けられている。また前記電荷蓄積部11の
陽極112からはＸ端子16が、また陰極113からは抵抗17を
介してＹ端子18が取出されている。
エッチング法で形成された回路パタンにより前記表面電
極14及び前記電荷蓄積部11の陰極113との間には半導体
スイッチ15が設けられている。また前記電荷蓄積部11の
陽極112からはＸ端子16が、また陰極113からは抵抗17を
介してＹ端子18が取出されている。
次に以上のように構成された本素子の作用を以下に説
明する。
明する。
まず受光時の作用を説明する。まず半導体スイッチ15
を閉じる。すると光電変換素子12で発生した電荷は電荷
蓄積部11に流れこみ、蓄積される。このとき前記Ｘ端子
16及びＹ端子18間の出力インピーダンスを無限大として
おけば、この電荷は放電されることなく総て蓄積される
ことになる。また前記電荷蓄積部11の容量は従来のもの
と比べ充分に大きいので、電荷が飽和することはない。
そのため、前記電荷蓄積部11に蓄積される電荷は前記光
量の積分値に比例する。
を閉じる。すると光電変換素子12で発生した電荷は電荷
蓄積部11に流れこみ、蓄積される。このとき前記Ｘ端子
16及びＹ端子18間の出力インピーダンスを無限大として
おけば、この電荷は放電されることなく総て蓄積される
ことになる。また前記電荷蓄積部11の容量は従来のもの
と比べ充分に大きいので、電荷が飽和することはない。
そのため、前記電荷蓄積部11に蓄積される電荷は前記光
量の積分値に比例する。
次にこの積分値に関連する信号を出力する作用につい
て説明する。まず前記半導体スイッチ15を開く。そして
前記Ｘ端子16及びＹ端子18間の出力インピーダンスを下
げる。すると両端子間に対応する電流が流れる。
て説明する。まず前記半導体スイッチ15を開く。そして
前記Ｘ端子16及びＹ端子18間の出力インピーダンスを下
げる。すると両端子間に対応する電流が流れる。
以上のような素子を用い、次のようにして本固体撮像
素子を形成する。
素子を形成する。
まず上記素子を、第２図に示すように縦方向及び横方
向に配列する。そして同行のＸ端子16及び同列のＹ端子
18をそれぞれ結線する。これらの結線されたＸ端子16及
びＹ端子18を、それぞれ図中に示すようにX1，X2・・・
及びY1，Y2・・・と表すことにする。
向に配列する。そして同行のＸ端子16及び同列のＹ端子
18をそれぞれ結線する。これらの結線されたＸ端子16及
びＹ端子18を、それぞれ図中に示すようにX1，X2・・・
及びY1，Y2・・・と表すことにする。
このX1，X2・・・はそれぞれスイッチSx1，Sx2・・・
を介してアース電位に接続されている。このスイッチSx
1，Sx2は単一の制御回路21により一個のスイッチのみが
閉じるように制御されている。また前記Y1，Y2・・・は
それぞれスイッチSY1，SY2・・・を介して出力端子22に
接続されている。このスイッチSY1，SY2・・・は単一の
制御回路23により一個のスイッチのみ閉じるように制御
されている。
を介してアース電位に接続されている。このスイッチSx
1，Sx2は単一の制御回路21により一個のスイッチのみが
閉じるように制御されている。また前記Y1，Y2・・・は
それぞれスイッチSY1，SY2・・・を介して出力端子22に
接続されている。このスイッチSY1，SY2・・・は単一の
制御回路23により一個のスイッチのみ閉じるように制御
されている。
次に以上のように構成された本固体撮像素子の作用を
説明する。
説明する。
まず配列された総ての素子10の半導体スイッチ15を閉
じる。そしてその状態において本固体撮像素子に画像を
光学的に結像させる。すると配列された各素子の光電変
換部12で発生した電荷が各電荷蓄積部11に蓄積される。
所定の積分時間が経過した後、前記半導体スイッチ15を
閉じる。次に制御回路23により前記スイッチSY1，SY2・
・・の内、端子Y1に接続されるスイッチSY1のみを閉
じ、残りのスイッチを開く。そして制御回路21により前
記スイッチSx1，Sx2・・・を順に一個づつ閉じていく。
すると、第２図における左上より右方向に並ぶ各素子10
の電荷蓄積部11に蓄積された電荷が順に外部に流れだ
す。この電荷を、低入力インピーダンスのアンプにより
増幅すると共に電流電圧変換し、画像信号とする。上端
の総ての素子10について終了すると、スイッチSY1が開
くとともにスイッチSY2が閉じ、同様の処理を繰返す。
即ち、スイッチSx1，Sx2・・・より一個のスイッチを閉
じることにより主走査を行ない、スイッチSY1，SY2・・
・より一個のスイッチを閉じることにより副走査を行
う。
じる。そしてその状態において本固体撮像素子に画像を
光学的に結像させる。すると配列された各素子の光電変
換部12で発生した電荷が各電荷蓄積部11に蓄積される。
所定の積分時間が経過した後、前記半導体スイッチ15を
閉じる。次に制御回路23により前記スイッチSY1，SY2・
・・の内、端子Y1に接続されるスイッチSY1のみを閉
じ、残りのスイッチを開く。そして制御回路21により前
記スイッチSx1，Sx2・・・を順に一個づつ閉じていく。
すると、第２図における左上より右方向に並ぶ各素子10
の電荷蓄積部11に蓄積された電荷が順に外部に流れだ
す。この電荷を、低入力インピーダンスのアンプにより
増幅すると共に電流電圧変換し、画像信号とする。上端
の総ての素子10について終了すると、スイッチSY1が開
くとともにスイッチSY2が閉じ、同様の処理を繰返す。
即ち、スイッチSx1，Sx2・・・より一個のスイッチを閉
じることにより主走査を行ない、スイッチSY1，SY2・・
・より一個のスイッチを閉じることにより副走査を行
う。
本固体撮像素子は上記の使用法以外にも種々の使用法
が可能である。例えば、制御回路23によりまず奇数行の
各素子10に接続されるスイッチのみを順に閉じさせ次に
偶数行のみを閉じさせることにより、インターレース動
作をさせることができる。このとき例えば奇数行のスイ
ッチSY1，SY3・・・が順に閉じている最中については、
偶数行の各素子10の各半導体スイッチ15を閉じる。また
偶数行のスイッチSY2，SY4が順に閉じている最中につい
ては、奇数行の各素子10の各半導体スイッチ15を閉じる
ようにすれば、積分と走査を同時に行うことができるた
め高速動作が可能であり、動画の撮像にも対応できる。
が可能である。例えば、制御回路23によりまず奇数行の
各素子10に接続されるスイッチのみを順に閉じさせ次に
偶数行のみを閉じさせることにより、インターレース動
作をさせることができる。このとき例えば奇数行のスイ
ッチSY1，SY3・・・が順に閉じている最中については、
偶数行の各素子10の各半導体スイッチ15を閉じる。また
偶数行のスイッチSY2，SY4が順に閉じている最中につい
ては、奇数行の各素子10の各半導体スイッチ15を閉じる
ようにすれば、積分と走査を同時に行うことができるた
め高速動作が可能であり、動画の撮像にも対応できる。
また、静止画の撮像の場合には、積分時間を長くとる
ことにより、外部に対して仕事をすることが可能な程度
の電荷を蓄積することが可能である。この場合では、前
記アンプを用いることなく、例えば帯電トナーを吸着す
る等の処理を行うことが可能である。
ことにより、外部に対して仕事をすることが可能な程度
の電荷を蓄積することが可能である。この場合では、前
記アンプを用いることなく、例えば帯電トナーを吸着す
る等の処理を行うことが可能である。
このように本実施例の固体撮像素子は素子内において
走査処理を行う機能を持たせずに、外部の制御装置（制
御回路21,23）により順に座表を指定して読出しを行
う。そのため、インターレース動作及びノンインターレ
ース動作を同一設計の固体撮像素子により行うことが可
能である。また従来のCCDでは不可能であった任意の位
置からの走査や、任意の領域のみの走査等も可能とな
る。
走査処理を行う機能を持たせずに、外部の制御装置（制
御回路21,23）により順に座表を指定して読出しを行
う。そのため、インターレース動作及びノンインターレ
ース動作を同一設計の固体撮像素子により行うことが可
能である。また従来のCCDでは不可能であった任意の位
置からの走査や、任意の領域のみの走査等も可能とな
る。
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明の固体撮像素子では電荷蓄
積部が大容量であるため、飽和等がおきにくく、また蓄
積された電荷により直接外部に対して仕事をすることも
できる。更にシリアルな電荷の移動を行わないため、受
光位置に依存する電荷の損失がない。
積部が大容量であるため、飽和等がおきにくく、また蓄
積された電荷により直接外部に対して仕事をすることも
できる。更にシリアルな電荷の移動を行わないため、受
光位置に依存する電荷の損失がない。
第１図は本実施例の固体撮像素子の一画素分の素子の構
成を説明する図、第２図は上記固体撮像素子の構成を説
明する図である。 図中、11は電荷蓄積部、12は光電変換部、111は高分子
電解質、112は陽極、113は陰極である。
成を説明する図、第２図は上記固体撮像素子の構成を説
明する図である。 図中、11は電荷蓄積部、12は光電変換部、111は高分子
電解質、112は陽極、113は陰極である。
Claims (1)
- 【請求項１】少くとも一方向に対して配列された多数の
光電変換素子と、 各光電変換素子により光電変換された電荷を蓄積する多
数の電荷蓄積部とを有した固体撮像素子であって、 前記電荷蓄積部は、高分子電解質をコンポジット材によ
る陽極と、少くともリチウムを含む金属による陰極とで
挟んだものであることを特徴とする固体撮像素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63318873A JP2734584B2 (ja) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | 固体撮像素子 |
| US07/450,814 US5157422A (en) | 1988-12-16 | 1989-12-14 | Solid imaging member with matrix of connected photoelectric conversion devices, providing exposure surface, and charge storage devices, providing opposite surface for latent image formation and developed image transfer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63318873A JP2734584B2 (ja) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02163970A JPH02163970A (ja) | 1990-06-25 |
| JP2734584B2 true JP2734584B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=18103919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63318873A Expired - Fee Related JP2734584B2 (ja) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2734584B2 (ja) |
-
1988
- 1988-12-16 JP JP63318873A patent/JP2734584B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02163970A (ja) | 1990-06-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |