JP2777192B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JP2777192B2 JP2777192B2 JP1131869A JP13186989A JP2777192B2 JP 2777192 B2 JP2777192 B2 JP 2777192B2 JP 1131869 A JP1131869 A JP 1131869A JP 13186989 A JP13186989 A JP 13186989A JP 2777192 B2 JP2777192 B2 JP 2777192B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- detection circuit
- output
- signal detection
- noise
- 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 - Lifetime
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 21
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 65
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 108010075750 P-Type Calcium Channels Proteins 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910008065 Si-SiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006405 Si—SiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000005527 interface trap Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
-
- 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
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/745—Circuitry for generating timing or clock signals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、CCDを用いた固体撮像装置に係わり、特にC
CD型撮像素子から最終的に信号電荷を取出す信号検出部
の改良をはかった固体撮像装置に関する。
CD型撮像素子から最終的に信号電荷を取出す信号検出部
の改良をはかった固体撮像装置に関する。
（従来の技術） 従来、固体撮像装置において、CCD型撮像素子の信号
電荷検出には、フローティングディフュージョン型アン
プを用いた方式（FDA方式）や、フローティングウェル
型アンプを用いた方式（FWD方式）が採用されている。F
DA方式は、第３図に示す如く、撮像素子の信号取出し端
にE/Dタイプのソースホロア型のアンプ20を接続したも
のである。なお、第３図中10は半導体基板、11,12,13,1
4はCCDの転送電極、15はリセットゲート、16はn+領域、
17はn+領域（リセットドレイン）を示している。
電荷検出には、フローティングディフュージョン型アン
プを用いた方式（FDA方式）や、フローティングウェル
型アンプを用いた方式（FWD方式）が採用されている。F
DA方式は、第３図に示す如く、撮像素子の信号取出し端
にE/Dタイプのソースホロア型のアンプ20を接続したも
のである。なお、第３図中10は半導体基板、11,12,13,1
4はCCDの転送電極、15はリセットゲート、16はn+領域、
17はn+領域（リセットドレイン）を示している。
またFWD方式は、第４図に示す如く、CCDの電荷転送方
向と直交する方向にトランジスタ30を形成したものであ
る（1988年テレビジョン学会全国大会予稿集２−12）。
この方式では、検出トランジスタ30のｐ型チャネル34は
CCDのｎ型埋込みチャネル35の直下に形成され、チャネ
ル35上には厚いゲート酸化膜36を介してゲート電極37が
形成され、さらにチャネル34,35の両側にはp+領域（ソ
ース・ドレイン）32,33が形成されている。また、CCDの
信号電荷はｐウェル31上のｎ型埋込みチャネル35内を紙
面と垂直方向に転送される。
向と直交する方向にトランジスタ30を形成したものであ
る（1988年テレビジョン学会全国大会予稿集２−12）。
この方式では、検出トランジスタ30のｐ型チャネル34は
CCDのｎ型埋込みチャネル35の直下に形成され、チャネ
ル35上には厚いゲート酸化膜36を介してゲート電極37が
形成され、さらにチャネル34,35の両側にはp+領域（ソ
ース・ドレイン）32,33が形成されている。また、CCDの
信号電荷はｐウェル31上のｎ型埋込みチャネル35内を紙
面と垂直方向に転送される。
この構成により、ｐ型チャネル34内を流れる電流は、
ｎ型埋込みチャネル35内を転送される信号電荷（電子）
によって変調される。この正孔電流は、Si−SiO2界面を
流れないため、界面トラップにより発生するノイズを含
まない。また、ゲート酸化膜36を１μｍと厚くすること
により検出容量を小さくし、高感度を実現している。な
お、第４図中38はゲート電極37から遠く離れたチャネル
35の電位を均一にするためのフローティングポテンシャ
ルプレート、41は負荷トランジスタ、42はE/Dタイプの
ソースホロア型のアンプを示している。
ｎ型埋込みチャネル35内を転送される信号電荷（電子）
によって変調される。この正孔電流は、Si−SiO2界面を
流れないため、界面トラップにより発生するノイズを含
まない。また、ゲート酸化膜36を１μｍと厚くすること
により検出容量を小さくし、高感度を実現している。な
お、第４図中38はゲート電極37から遠く離れたチャネル
35の電位を均一にするためのフローティングポテンシャ
ルプレート、41は負荷トランジスタ、42はE/Dタイプの
ソースホロア型のアンプを示している。
しかしながら、この種の方式にあっては次のような問
題があった。即ち、前記第３図に示すFDA方式では、飽
和信号量は十分大きいが、雑音が１クロック当りの電子
数に換算して20〜40電子に相当する程度と比較的大きい
（テレビジョン学会誌Vol.39,No.12（1985）,p1176−11
81）。また、前記第４図に示すFWD方式では、雑音電子
数は１電子程度に低いものの、飽和信号電子数が2000電
子程度と少ないという欠点があった。
題があった。即ち、前記第３図に示すFDA方式では、飽
和信号量は十分大きいが、雑音が１クロック当りの電子
数に換算して20〜40電子に相当する程度と比較的大きい
（テレビジョン学会誌Vol.39,No.12（1985）,p1176−11
81）。また、前記第４図に示すFWD方式では、雑音電子
数は１電子程度に低いものの、飽和信号電子数が2000電
子程度と少ないという欠点があった。
（発明が解決しようとする課題） このように従来、雑音の少ない信号検出器は飽和信号
量が小さく、逆に飽和信号量の大きい信号検出器は雑音
が多い等の、所謂トレードオフの関係があった。
量が小さく、逆に飽和信号量の大きい信号検出器は雑音
が多い等の、所謂トレードオフの関係があった。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その
目的とするところは、信号電荷の検出を低雑音に行うこ
とができ、且つ飽和信号量を十分大きくすることがで
き、高感度・低ノイズの固体撮像装置を提供することに
ある。
目的とするところは、信号電荷の検出を低雑音に行うこ
とができ、且つ飽和信号量を十分大きくすることがで
き、高感度・低ノイズの固体撮像装置を提供することに
ある。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の骨子は、雑音特性及び飽和信号量の異なる２
つの信号検出回路を用い、これら２つの回路より得られ
た信号を合成することにより、低雑音且つ飽和信号量の
高い信号検出部を実現することにある。
つの信号検出回路を用い、これら２つの回路より得られ
た信号を合成することにより、低雑音且つ飽和信号量の
高い信号検出部を実現することにある。
即ち本発明は、CCD型撮像素子及び信号電荷検出部を
備えた固体撮像装置において、撮像素子の信号取出し端
に接続され、一方（第１の信号検出回路）は他方（第２
の信号検出回路）よりも雑音が少なく、且つ他方は一方
よりも飽和信号量が大きい２つの信号検出回路と、前記
２つの信号検出回路の出力を合成して出力すると共に、
雑音が少ない方の信号検出回路（第１の信号検出回路）
の出力に応じて合成比を可変する合成回路とを設けるよ
うにしたものである。
備えた固体撮像装置において、撮像素子の信号取出し端
に接続され、一方（第１の信号検出回路）は他方（第２
の信号検出回路）よりも雑音が少なく、且つ他方は一方
よりも飽和信号量が大きい２つの信号検出回路と、前記
２つの信号検出回路の出力を合成して出力すると共に、
雑音が少ない方の信号検出回路（第１の信号検出回路）
の出力に応じて合成比を可変する合成回路とを設けるよ
うにしたものである。
（作用） 本発明によれば、撮像素子における撮像信号の小さい
場合は主として第１の信号検出回路の出力信号が取出さ
れ、撮像信号の大きい場合は主として第２の信号検出回
路の出力信号が取出される。従って、撮像素子における
撮像信号の小さい場合は低雑音で信号電荷の検出を行う
ことができ、また撮像信号の大きい場合には高い飽和信
号量まで信号電荷の検出を行うことができる。つまり、
２つの信号検出回路の長所を合せ持った高感度・低ノイ
ズの信号電荷検出を行うことが可能となる。
場合は主として第１の信号検出回路の出力信号が取出さ
れ、撮像信号の大きい場合は主として第２の信号検出回
路の出力信号が取出される。従って、撮像素子における
撮像信号の小さい場合は低雑音で信号電荷の検出を行う
ことができ、また撮像信号の大きい場合には高い飽和信
号量まで信号電荷の検出を行うことができる。つまり、
２つの信号検出回路の長所を合せ持った高感度・低ノイ
ズの信号電荷検出を行うことが可能となる。
（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例に係わる固体撮像装置の信
号電荷検出部を示す概略構成図である。この装置では、
信号電荷検出部として、FWD方式とFDA方式との２つの検
出回路を実現するためのトランジスタ（アンプ）20,30
を設け、且つこれらの出力を合成する合成回路50を設け
ている。また、FWD型検出回路は電荷の転送路途中に設
置することができるため、FDA型検出回路の前段に設置
している。
号電荷検出部を示す概略構成図である。この装置では、
信号電荷検出部として、FWD方式とFDA方式との２つの検
出回路を実現するためのトランジスタ（アンプ）20,30
を設け、且つこれらの出力を合成する合成回路50を設け
ている。また、FWD型検出回路は電荷の転送路途中に設
置することができるため、FDA型検出回路の前段に設置
している。
即ち、転送電極13の下に前記第４図に示す如きFWD型
検出回路のトランジスタ30を構成するためのｐ型チャネ
ル（図示せず）が形成され、このチャネルの両側にソー
ス・ドレイン32,33が形成されている。そして、トラン
ジスタ30のゲート電極37は転送電極13を兼ねるものとな
っている。そして、アンプ42の出力は、バッファアンプ
43を介して合成回路50に供給されると共に、バッファア
ンプ43,44を介して合成回路50に供給されている。
検出回路のトランジスタ30を構成するためのｐ型チャネ
ル（図示せず）が形成され、このチャネルの両側にソー
ス・ドレイン32,33が形成されている。そして、トラン
ジスタ30のゲート電極37は転送電極13を兼ねるものとな
っている。そして、アンプ42の出力は、バッファアンプ
43を介して合成回路50に供給されると共に、バッファア
ンプ43,44を介して合成回路50に供給されている。
一方、基板10上のn+領域16にはFDA型検出回路を構成
するE/Dタイプのソースホロア型アンプ20が接続されて
おり、このアンプ20の出力はバッファアンプ21を介して
合成回路50に供給されている。
するE/Dタイプのソースホロア型アンプ20が接続されて
おり、このアンプ20の出力はバッファアンプ21を介して
合成回路50に供給されている。
合成回路50は、減算器51,加算器52及び掛算器53等か
らなるものである。減算器51にはアンプ21,43の出力が
供給され、掛算器53には減算器51の減算出力とアンプ44
の出力が供給され、加算器52には掛算器53の掛算出力と
アンプ21の出力が供給される。そして、加算器52の加算
出力が合成回路50の合成出力として得られるものとなっ
ている。
らなるものである。減算器51にはアンプ21,43の出力が
供給され、掛算器53には減算器51の減算出力とアンプ44
の出力が供給され、加算器52には掛算器53の掛算出力と
アンプ21の出力が供給される。そして、加算器52の加算
出力が合成回路50の合成出力として得られるものとなっ
ている。
このような構成であれば、低雑音であるが飽和信号量
の小さい信号（FWD出力）と、雑音はやや多いが飽和信
号量の大きい信号（FDA出力）を同時に得ることができ
る。これらの信号を合成回路50へ導入し、その合成比信
号を低雑音のFWD出力から作る。この場合、例えば、FWD
出力を電子数に換算して１電子の時若しくはそれ以下の
時の合成比はFWD出力が100％となるようにし、FWD出力
が飽和しないレベル、例えば1000電子若しくはそれ以上
の時はFDA出力が、100％となるようにし、その間は連続
的に合成比が変化するようにFWD出力から合成比信号を
作ったとする。この場合の信号及び雑音は、次式とな
る。
の小さい信号（FWD出力）と、雑音はやや多いが飽和信
号量の大きい信号（FDA出力）を同時に得ることができ
る。これらの信号を合成回路50へ導入し、その合成比信
号を低雑音のFWD出力から作る。この場合、例えば、FWD
出力を電子数に換算して１電子の時若しくはそれ以下の
時の合成比はFWD出力が100％となるようにし、FWD出力
が飽和しないレベル、例えば1000電子若しくはそれ以上
の時はFDA出力が、100％となるようにし、その間は連続
的に合成比が変化するようにFWD出力から合成比信号を
作ったとする。この場合の信号及び雑音は、次式とな
る。
Ｓ＝（Ａ＋ΔＡ）（１−ａ）＋（Ｂ＋ΔＢ）ａ…… ここで、Ｓは合成信号、ＡはFDAの出力信号、ΔＡはF
DA出力の雑音量、ＢはFWDの出力信号、ΔＢはFWD出力の
雑音量、ａは合成比信号を示している。
DA出力の雑音量、ＢはFWDの出力信号、ΔＢはFWD出力の
雑音量、ａは合成比信号を示している。
このとき、合成比信号ａもFWDの出力より得られるた
め雑音があり、合成比が０〜100％の間では、 ａ＝α（Ｂ＋ΔＢ−Ｃ） …… となる。ここで、Ｃはａを０にする時のFWDの信号出
力、αはFWDの出力が飽和しないレベルでａを１にする
ための正規化定数である。式を式に代入すれば、 Ｓ＝（Ａ＋ΔＡ）｛１−α（Ｂ＋ΔＢ−Ｃ）｝ ＋（Ｂ＋ΔＢ）α（Ｂ＋ΔＢ−Ｃ） ＝Ａ＋ΔＡ＋α（Ｂ＋ΔＢ−Ｃ）（ΔＢ−ΔＡ−Ａ
＋Ｂ） …… となる。この場合、合成信号が電荷に比例するため、Ａ
＝Ｂとなるようにゲインが調整されること、雑音の積と
なる項は非常に小さいため無視できることを考慮すれ
ば、式は Ｓ≒Ｂ＋（１−ａ′）ΔＡ＋ａ′ΔＢ …… となる。このとき、ａ′＝α（Ｂ−Ｃ）、即ち雑音が無
い場合の合成信号と仮定した。即ち、ΔＡとΔＢには相
関がないため、雑音成分Ｎは となる。式をグラフにすれば、第２図となり、どのよ
うな合成比においても、信号の平方根だけの量の信号そ
のもののショットノイズより小さくすることができる。
め雑音があり、合成比が０〜100％の間では、 ａ＝α（Ｂ＋ΔＢ−Ｃ） …… となる。ここで、Ｃはａを０にする時のFWDの信号出
力、αはFWDの出力が飽和しないレベルでａを１にする
ための正規化定数である。式を式に代入すれば、 Ｓ＝（Ａ＋ΔＡ）｛１−α（Ｂ＋ΔＢ−Ｃ）｝ ＋（Ｂ＋ΔＢ）α（Ｂ＋ΔＢ−Ｃ） ＝Ａ＋ΔＡ＋α（Ｂ＋ΔＢ−Ｃ）（ΔＢ−ΔＡ−Ａ
＋Ｂ） …… となる。この場合、合成信号が電荷に比例するため、Ａ
＝Ｂとなるようにゲインが調整されること、雑音の積と
なる項は非常に小さいため無視できることを考慮すれ
ば、式は Ｓ≒Ｂ＋（１−ａ′）ΔＡ＋ａ′ΔＢ …… となる。このとき、ａ′＝α（Ｂ−Ｃ）、即ち雑音が無
い場合の合成信号と仮定した。即ち、ΔＡとΔＢには相
関がないため、雑音成分Ｎは となる。式をグラフにすれば、第２図となり、どのよ
うな合成比においても、信号の平方根だけの量の信号そ
のもののショットノイズより小さくすることができる。
このように、FWDの雑音域を大きな信号域では全域に
渡ってショットノイズより小さく、なおかつFDAが飽和
するまで略全域に渡ってリニアな信号検出を行うことが
できる、信号検出法を構成することができた。このこと
は、雑音の視覚的な特性が信号が小さいほど感度が高い
ことを加えて考慮すれば、全域に渡ってFWDの雑音と等
しい検出器が得られたことに略等しい効果を持つ（テレ
ビジョン学会技術報告ED−898,昭和60年11月14日）。
渡ってショットノイズより小さく、なおかつFDAが飽和
するまで略全域に渡ってリニアな信号検出を行うことが
できる、信号検出法を構成することができた。このこと
は、雑音の視覚的な特性が信号が小さいほど感度が高い
ことを加えて考慮すれば、全域に渡ってFWDの雑音と等
しい検出器が得られたことに略等しい効果を持つ（テレ
ビジョン学会技術報告ED−898,昭和60年11月14日）。
かくして本実施例によれば、低雑音であるが飽和信号
量の低いFWD型検出回路（第１の信号検出回路）と、雑
音はやや多いが飽和信号量の高いFDA型検出回路（第２
の信号検出回路）との２つの信号検出回路を用い、これ
ら２つの回路より得られた信号を合成し、撮像素子にお
ける撮像信号が小さいときは合成信号における第１の検
出回路の出力信号の比を大きくし、撮像信号が大きいと
きは合成信号における第２の検出回路の出力信号の比を
大きくしているので、低雑音且つ飽和信号量の高い信号
検出回路を実現することができる。このため、固体撮像
装置の高感度・低ノイズ化をはかることができ、その有
用性は絶大である。
量の低いFWD型検出回路（第１の信号検出回路）と、雑
音はやや多いが飽和信号量の高いFDA型検出回路（第２
の信号検出回路）との２つの信号検出回路を用い、これ
ら２つの回路より得られた信号を合成し、撮像素子にお
ける撮像信号が小さいときは合成信号における第１の検
出回路の出力信号の比を大きくし、撮像信号が大きいと
きは合成信号における第２の検出回路の出力信号の比を
大きくしているので、低雑音且つ飽和信号量の高い信号
検出回路を実現することができる。このため、固体撮像
装置の高感度・低ノイズ化をはかることができ、その有
用性は絶大である。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。例えば、第１の信号検出回路はFWD、第２の信号
検出回路はFDAに限るものではなく、第１の信号検出回
路としては飽和信号量が小さくてよいが雑音の少ないも
の、第２の信号検出回路としては雑音は多くてもよいが
飽和信号量が大きいものであればよい。具体的には、第
１の信号検出回路として分布フローティングゲートアン
プを用いることができる。さらに、第２の信号検出回路
としては望ましくは低雑音の方がよく、相関２重サンプ
リング回路等を用いるのがよく、相関２重サンプリング
回路の変形又は改良した積分形相関２重サンプリング回
路等も用いることができる。また、合成回路は第１図に
示す構成に限るものではなく、第１及び第２の信号検出
回路の出力を合成して出力すると共に、第１の信号検出
回路の出力に応じて合成比を可変（第１の信号検出回路
の出力が大きくなる程合成出力における第２の検出回路
の出力の比を大きく）するものであればよい。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。
ない。例えば、第１の信号検出回路はFWD、第２の信号
検出回路はFDAに限るものではなく、第１の信号検出回
路としては飽和信号量が小さくてよいが雑音の少ないも
の、第２の信号検出回路としては雑音は多くてもよいが
飽和信号量が大きいものであればよい。具体的には、第
１の信号検出回路として分布フローティングゲートアン
プを用いることができる。さらに、第２の信号検出回路
としては望ましくは低雑音の方がよく、相関２重サンプ
リング回路等を用いるのがよく、相関２重サンプリング
回路の変形又は改良した積分形相関２重サンプリング回
路等も用いることができる。また、合成回路は第１図に
示す構成に限るものではなく、第１及び第２の信号検出
回路の出力を合成して出力すると共に、第１の信号検出
回路の出力に応じて合成比を可変（第１の信号検出回路
の出力が大きくなる程合成出力における第２の検出回路
の出力の比を大きく）するものであればよい。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、ノイズ及び飽和
信号特性の異なる２つの信号検出回路を設け、固体撮像
素子の検出信号量の大きさによりそれぞれの検出回路の
出力の合成比を可変し、それぞれの長所を合せ持った信
号電荷検出を行うことができる。従って、飽和信号量が
十分大きく、且つ信号電荷の検出を低雑音に行うことが
でき、高感度・低ノイズの固体撮像装置を実現すること
が可能となる。
信号特性の異なる２つの信号検出回路を設け、固体撮像
素子の検出信号量の大きさによりそれぞれの検出回路の
出力の合成比を可変し、それぞれの長所を合せ持った信
号電荷検出を行うことができる。従って、飽和信号量が
十分大きく、且つ信号電荷の検出を低雑音に行うことが
でき、高感度・低ノイズの固体撮像装置を実現すること
が可能となる。
第１図は本発明の一実施例に係わる固体撮像装置の信号
電荷検出部を示す概略構成図、第２図は同実施例におけ
る雑音特性の計算例を示す図、第３図は従来のFDA方式
による信号検出回路を示す概略構成図、第４図は従来の
FWD方式による信号検出回路を示す概略構成図である。 10……半導体基板、 11,〜,14……転送電極、 15……リセットゲート、 16,17……n+領域、 20……アンプ（第２の信号検出回路）、 30……トランジスタ（第１の信号検出回路）、 31……ｐ型ウェル、 32,33……p+領域（ソース・ドレイン）、 34……ｐ型チャネル、 35……CCD埋込みチャネル、 37……ゲート電極、 50……合成回路。
電荷検出部を示す概略構成図、第２図は同実施例におけ
る雑音特性の計算例を示す図、第３図は従来のFDA方式
による信号検出回路を示す概略構成図、第４図は従来の
FWD方式による信号検出回路を示す概略構成図である。 10……半導体基板、 11,〜,14……転送電極、 15……リセットゲート、 16,17……n+領域、 20……アンプ（第２の信号検出回路）、 30……トランジスタ（第１の信号検出回路）、 31……ｐ型ウェル、 32,33……p+領域（ソース・ドレイン）、 34……ｐ型チャネル、 35……CCD埋込みチャネル、 37……ゲート電極、 50……合成回路。
フロントページの続き (72)発明者 真鍋 宗平 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 遠藤 幸雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 原田 望 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−166821（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04N 5/30 - 5/335 H01L 27/14
Claims (3)
- 【請求項１】CCD型撮像素子と、この撮像素子の信号取
出し端に接続された第１及び第２の信号検出回路とを具
備し、第１の信号検出回路は第２の信号検出回路よりも
雑音が少なく、且つ第２の信号検出回路は第１の信号検
出回路よりも飽和信号量が大きいものであり、さらに前
記第１及び第２の信号検出回路の出力を合成して出力す
ると共に、第１の信号検出回路の出力に応じて合成比を
可変する合成回路とを具備してなることを特徴とする固
体撮像装置。 - 【請求項２】前記合成回路は、第１の信号検出回路の出
力が小さいときは合成出力における第１の信号検出回路
の出力の比を大きくし、第１の信号検出回路の出力が大
きいときは合成出力における第２の信号検出回路の出力
の比を大きくするものであることを特徴とする請求項１
記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】前記第１の信号検出回路はフローティング
ウェル型検出器であり、前記第２の信号検出回路はフロ
ーティングディフュージョン型検出器であることを特徴
とする請求項１記載の固体撮像装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1131869A JP2777192B2 (ja) | 1989-05-25 | 1989-05-25 | 固体撮像装置 |
| US07/527,444 US5060070A (en) | 1989-05-25 | 1990-05-23 | Solid state image sensor having low and high level signal component detectors |
| DE69023952T DE69023952T2 (de) | 1989-05-25 | 1990-05-24 | Festkörper-Bildsensor. |
| EP90305683A EP0399832B1 (en) | 1989-05-25 | 1990-05-24 | Solid state image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1131869A JP2777192B2 (ja) | 1989-05-25 | 1989-05-25 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02309878A JPH02309878A (ja) | 1990-12-25 |
| JP2777192B2 true JP2777192B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=15068038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1131869A Expired - Lifetime JP2777192B2 (ja) | 1989-05-25 | 1989-05-25 | 固体撮像装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5060070A (ja) |
| EP (1) | EP0399832B1 (ja) |
| JP (1) | JP2777192B2 (ja) |
| DE (1) | DE69023952T2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0883901A (ja) * | 1994-08-29 | 1996-03-26 | Texas Instr Inc <Ti> | Ｃｃｄの電荷検出装置 |
| JP5521441B2 (ja) * | 2008-09-29 | 2014-06-11 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置とその駆動方法、並びに電子機器 |
| US9167182B2 (en) | 2011-09-26 | 2015-10-20 | Semiconductor Components Industries, Llc | Charge sensing in image sensors with output channel having multiple-gain output paths |
| DE102012206089B4 (de) | 2012-03-15 | 2017-02-02 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Halbleiterstruktur, verfahren zum betreiben derselben und herstellungsverfahren |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4398301A (en) * | 1980-09-11 | 1983-08-09 | Fairchild Camera & Instrument Corporation | Multiple preamplifiers with intervening overflow cell for charge coupled imaging devices |
| DE3138240A1 (de) * | 1981-09-25 | 1983-04-07 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Zweidimensionaler halbleiter-bildsensor mit steuerung oder regelung der integrationszeit |
| JPS58125951A (ja) * | 1982-01-22 | 1983-07-27 | Fuji Xerox Co Ltd | 原稿読取装置の信号処理回路 |
| US4435730A (en) * | 1982-03-08 | 1984-03-06 | Rca Corporation | Low noise CCD output |
| JPS5945779A (ja) * | 1982-09-09 | 1984-03-14 | Olympus Optical Co Ltd | 固体撮像装置 |
| JPS63296478A (ja) * | 1987-05-28 | 1988-12-02 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 固体撮像装置 |
| US4974093A (en) * | 1987-12-22 | 1990-11-27 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Solid state image-pickup device with expanded dynamic range |
| US4902886A (en) * | 1989-01-23 | 1990-02-20 | Hewlett-Packard Company | Noise reduction for photodiode arrays |
-
1989
- 1989-05-25 JP JP1131869A patent/JP2777192B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-05-23 US US07/527,444 patent/US5060070A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-05-24 EP EP90305683A patent/EP0399832B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-05-24 DE DE69023952T patent/DE69023952T2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0399832B1 (en) | 1995-12-06 |
| DE69023952T2 (de) | 1996-04-25 |
| EP0399832A3 (en) | 1991-11-27 |
| DE69023952D1 (de) | 1996-01-18 |
| US5060070A (en) | 1991-10-22 |
| JPH02309878A (ja) | 1990-12-25 |
| EP0399832A2 (en) | 1990-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7075575B2 (en) | Gated vertical punch through device used as a high performance charge detection amplifier | |
| US7910874B2 (en) | Method of amplifying charge in an imager | |
| US7746383B2 (en) | Photodiode CMOS imager with column-feedback soft-reset for imaging under ultra-low illumination and with high dynamic range | |
| US20060081957A1 (en) | Solid-state imaging device | |
| EP1265292A2 (en) | Charge multiplier with logarithmic dynamic range compression implemented in charge domain | |
| JP3359258B2 (ja) | 光電変換装置及びそれを用いたイメージセンサ、画像読取装置 | |
| JP2777192B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP2009272333A (ja) | 固体撮像装置 | |
| Turchetta et al. | Monolithic active pixel sensors (MAPS) in a VLSI CMOS technology | |
| De Geronimo et al. | Front-end ASIC for a silicon compton telescope | |
| JP2001352489A (ja) | 対数変換型画素構造およびそれを用いた固体撮像装置 | |
| US20020117617A1 (en) | Direct detection of low-energy charged particles using metal oxide semiconductor circuitry | |
| JPH06252374A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP5350659B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| Mutoh et al. | New low-noise output amplifier for high-definition CCD image sensor | |
| Zarnowski et al. | Performance of a large-format charge-injection device | |
| KR970013390A (ko) | 씨씨디(ccd) 고체촬상소자 및 그의 신호처리방법 | |
| Takayanagi et al. | A low dark current stacked cmos-aps for charged particle imaging | |
| JPS5965470A (ja) | 電荷結合素子の出力構造 | |
| JPH06326286A (ja) | 裏面入射型固体撮像装置 | |
| JPH0418737A (ja) | Ｃｃｄ固体撮像素子 | |
| JPS63224256A (ja) | Ｍｏｓトランジスタ | |
| JP2898005B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
| JPS63154A (ja) | 固体撮像素子 | |
| JPS5955067A (ja) | 電荷転送装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090501 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090501 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100501 Year of fee payment: 12 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100501 Year of fee payment: 12 |