JP3182204B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JP3182204B2 JP3182204B2 JP10802392A JP10802392A JP3182204B2 JP 3182204 B2 JP3182204 B2 JP 3182204B2 JP 10802392 A JP10802392 A JP 10802392A JP 10802392 A JP10802392 A JP 10802392A JP 3182204 B2 JP3182204 B2 JP 3182204B2
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- Japan
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- incident light
- photoelectric conversion
- light
- conversion unit
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＣＣＤ等の固体撮像装
置に関するものである。
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ビデオカメラにおいては、その入
射光量を制御する方法として、レンズに絞りをかける、
あるいは電子シャッタを用いる方法を用いていたため、
入射光の光量調節を１画素単位にて行うことは不可能で
あった（U.S.P.５０４７８４７参照）。そのため、撮像
画面中に局部的な強い光が存在すると全体的に絞り過多
の状態となる、いわゆる逆光時の光量絞りすぎ状態によ
って画面全体が著しく暗くなってしまう問題があった。
そこで、この問題を解決するために、入射光の光量調節
を１画素単位にて行う必要があり、例えば、特開昭６３
−３５０８１において示されている方法がある。
射光量を制御する方法として、レンズに絞りをかける、
あるいは電子シャッタを用いる方法を用いていたため、
入射光の光量調節を１画素単位にて行うことは不可能で
あった（U.S.P.５０４７８４７参照）。そのため、撮像
画面中に局部的な強い光が存在すると全体的に絞り過多
の状態となる、いわゆる逆光時の光量絞りすぎ状態によ
って画面全体が著しく暗くなってしまう問題があった。
そこで、この問題を解決するために、入射光の光量調節
を１画素単位にて行う必要があり、例えば、特開昭６３
−３５０８１において示されている方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この従来技術において
は、２つ以上のフレーム／フィールド間において、フィ
ードバック・ループを形成する方式であるため、フィー
ドバックを行うために外部回路を必要とした上、入射光
量の検出フレーム／フィールドとフィードバック先フレ
ーム／フィールドとの間に最小限１フレームのずれが生
じることは避けることができない。従って、動きの速く
明るい対象物に対しては効果が得られず、また、外部フ
ィードバック回路を用いて補正を行っているため、ビデ
オカメラの小型化に支障が出る。そこで、素子内におい
て入射光量補正が行われ、さらに同一フレーム／フィー
ルド内においてフィードバックループが形成される固体
撮像素子が必要となる。
は、２つ以上のフレーム／フィールド間において、フィ
ードバック・ループを形成する方式であるため、フィー
ドバックを行うために外部回路を必要とした上、入射光
量の検出フレーム／フィールドとフィードバック先フレ
ーム／フィールドとの間に最小限１フレームのずれが生
じることは避けることができない。従って、動きの速く
明るい対象物に対しては効果が得られず、また、外部フ
ィードバック回路を用いて補正を行っているため、ビデ
オカメラの小型化に支障が出る。そこで、素子内におい
て入射光量補正が行われ、さらに同一フレーム／フィー
ルド内においてフィードバックループが形成される固体
撮像素子が必要となる。
【０００４】本発明は、上記従来の固体撮像装置の課題
を鑑みてなされたものであり、画面のいずれの場所にお
ける局部的な強い光の発生に対しても画素単位で同一フ
レーム／フィールド期間中に入射光透過率を調整させる
光量補正機能をもち、また、ＭＴＦ（Modulation Tran
sfer Fanction）を改善させること事を可能とする固体
撮像装置を提供をすることにある。
を鑑みてなされたものであり、画面のいずれの場所にお
ける局部的な強い光の発生に対しても画素単位で同一フ
レーム／フィールド期間中に入射光透過率を調整させる
光量補正機能をもち、また、ＭＴＦ（Modulation Tran
sfer Fanction）を改善させること事を可能とする固体
撮像装置を提供をすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上にマト
リクス状に配置され、入射光を光電変換し、蓄積するた
めの光電変換部と、その光電変換部の入射光側に配置さ
れ、入射光量又は蓄積された信号電荷量に応じて光透過
率が変調される特性を有する入射光制御層とを備え、前
記入射光制御層は、その入射光側に第１の透明電極を、
また、前記光電変換部側に第２の透明電極を有し、前記
光透過率は電圧によって変調され、前記第１透明電極に
はバイアス電圧が印加され、前記第２透明電極は前記光
電変換部の不純物拡散領域に接続されている固体撮像装
置である。
リクス状に配置され、入射光を光電変換し、蓄積するた
めの光電変換部と、その光電変換部の入射光側に配置さ
れ、入射光量又は蓄積された信号電荷量に応じて光透過
率が変調される特性を有する入射光制御層とを備え、前
記入射光制御層は、その入射光側に第１の透明電極を、
また、前記光電変換部側に第２の透明電極を有し、前記
光透過率は電圧によって変調され、前記第１透明電極に
はバイアス電圧が印加され、前記第２透明電極は前記光
電変換部の不純物拡散領域に接続されている固体撮像装
置である。
【０００６】
【作用】本発明では、光電変換部が、入射光を光電変換
し、蓄積する。他方、その光電変換部の入射光側に配置
された入射光制御層の光透過率が、入射光量又は蓄積さ
れた信号電荷量に応じて変調される。従って、画素単位
で、また同一フレーム／フィールド期間中で光量調整で
きる。
し、蓄積する。他方、その光電変換部の入射光側に配置
された入射光制御層の光透過率が、入射光量又は蓄積さ
れた信号電荷量に応じて変調される。従って、画素単位
で、また同一フレーム／フィールド期間中で光量調整で
きる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
【０００８】図１にフローティング電極型の３次元透視
図を示す。入射光は、偏光板１０１、カバーガラス１０
２、透明電極１０３、絶縁膜１０４、液晶１０５、絶縁
膜１０６、偏光板１０７、絶縁膜１０８、透明電極１０
９、を経て、Ｎ層１１４、ｐ−ｗｅｌｌ １１５からな
る光電変換部１１３に照射され、そこで、電子に光電変
換される。その後、信号電荷である電子はＮ層１１４と
ｐ−ｗｅｌｌ １１５の接合部に形成される空乏層容量
に蓄積される。前記光電変換部１１３はチャネルストッ
パー１１６によりＶＣＣＤ１１７と分離されている。バ
イアス１１８、バイアス１１９はそれぞれ基板、液晶１
０５に印加されている。poly-Ｓｉ １１０、１１１は
それぞれ、ＶＣＣＤ１１７を構成する転送電極である。
図を示す。入射光は、偏光板１０１、カバーガラス１０
２、透明電極１０３、絶縁膜１０４、液晶１０５、絶縁
膜１０６、偏光板１０７、絶縁膜１０８、透明電極１０
９、を経て、Ｎ層１１４、ｐ−ｗｅｌｌ １１５からな
る光電変換部１１３に照射され、そこで、電子に光電変
換される。その後、信号電荷である電子はＮ層１１４と
ｐ−ｗｅｌｌ １１５の接合部に形成される空乏層容量
に蓄積される。前記光電変換部１１３はチャネルストッ
パー１１６によりＶＣＣＤ１１７と分離されている。バ
イアス１１８、バイアス１１９はそれぞれ基板、液晶１
０５に印加されている。poly-Ｓｉ １１０、１１１は
それぞれ、ＶＣＣＤ１１７を構成する転送電極である。
【０００９】図２は図１の装置の等価回路であって、こ
の等価回路を用いて、図１で説明したフローティング電
極型１画素の動作を説明する。
の等価回路を用いて、図１で説明したフローティング電
極型１画素の動作を説明する。
【００１０】図１において説明した信号電荷を蓄積する
ためのＮ層１１４とｐ−ｗｅｌｌ１１５の接合部に形成
される空乏層容量は蓄積容量２０４に対応する。入射し
た光により発生した信号電荷ΔＱsigは、信号電荷量２
０３として蓄積容量２０４と絶縁層容量２０２に蓄積さ
れる。その結果、バイアス１１９により液晶１０５に印
加されていた電圧ＶliqはΔＶliqだけ変化する。ここ
で、液晶印加電圧の変化分ΔＶliqは、液晶容量Ｃliq２
０１、絶縁層容量Ｃi２０２、蓄積容量ＣPD２０４を用
い、（数式１）のように表わすことが出来る。
ためのＮ層１１４とｐ−ｗｅｌｌ１１５の接合部に形成
される空乏層容量は蓄積容量２０４に対応する。入射し
た光により発生した信号電荷ΔＱsigは、信号電荷量２
０３として蓄積容量２０４と絶縁層容量２０２に蓄積さ
れる。その結果、バイアス１１９により液晶１０５に印
加されていた電圧ＶliqはΔＶliqだけ変化する。ここ
で、液晶印加電圧の変化分ΔＶliqは、液晶容量Ｃliq２
０１、絶縁層容量Ｃi２０２、蓄積容量ＣPD２０４を用
い、（数式１）のように表わすことが出来る。
【００１１】
【数１】
【００１２】前述したように、入射した光により発生し
た信号電荷により、液晶１０５に印加されていた電圧Ｖ
liqは（Ｖliq−ΔＶliq）２０５に減少する。液晶１０
５の印加電圧−透過率特性を図３（Ａ）に示すようにな
る。すなわち当初、液晶１０５に印加されていた電圧３
０１Ｖliq1により、液晶１０５の透過率は最大値３０２
ＬＣOFFを示す。前述したように、入射光により発生し
た信号電荷Ｑsigにより、液晶１０５に印加される電圧
は（Ｖliq1−ΔＶliq）３０４に変化する。この結果、
液晶１０５の光透過率は減少し、入射光量のより多い場
合、その入射光量の増加とともに液晶１０５への印加電
圧は変化、液晶１０５の光透過率はさらに減少する。こ
の状態はＬＣON３０６に対応する。
た信号電荷により、液晶１０５に印加されていた電圧Ｖ
liqは（Ｖliq−ΔＶliq）２０５に減少する。液晶１０
５の印加電圧−透過率特性を図３（Ａ）に示すようにな
る。すなわち当初、液晶１０５に印加されていた電圧３
０１Ｖliq1により、液晶１０５の透過率は最大値３０２
ＬＣOFFを示す。前述したように、入射光により発生し
た信号電荷Ｑsigにより、液晶１０５に印加される電圧
は（Ｖliq1−ΔＶliq）３０４に変化する。この結果、
液晶１０５の光透過率は減少し、入射光量のより多い場
合、その入射光量の増加とともに液晶１０５への印加電
圧は変化、液晶１０５の光透過率はさらに減少する。こ
の状態はＬＣON３０６に対応する。
【００１３】図３（Ａ）で示した透過率特性をもつ液晶
１０５により変調された光電変換特性を本実施例素子の
光電変換特性として実線３０８で、従来素子の光電変換
特性を鎖線３０７で、図３（Ｂ）に示す。双方とも、光
電変換部における飽和レベル３０９は一定である。しか
しながら、本実施例の素子構成においては、入射光量が
増加し、信号電荷ΔＱsigが増加するにつれ、（数式
１）で示したように、液晶１０５に対して印加される電
圧が降下するため、図３（Ａ）に示すように、光透過率
が減少する。結果、実線３０８で示す本実施例素子の光
電変換特性のように、従来の飽和レベル３１０に対し、
本実施例の飽和レベル３１１は拡張入射光量範囲３１２
だけ高照度側に拡張される。ここで、本実施例の素子
（３０８）の光電変換特性におけるニーポイント（折れ
曲がり点）３１３をより低照度側に移動するには、（数
式１）において、一定の蓄積信号電荷により変調される
電圧ΔＶliqの大きさを大きくすればよいので、液晶容
量Ｃliq２０１及び蓄積容量ＣPD２０４は小さく、逆に
絶縁層容量Ｃi２０２は大きく設定すれば実現可能であ
る。
１０５により変調された光電変換特性を本実施例素子の
光電変換特性として実線３０８で、従来素子の光電変換
特性を鎖線３０７で、図３（Ｂ）に示す。双方とも、光
電変換部における飽和レベル３０９は一定である。しか
しながら、本実施例の素子構成においては、入射光量が
増加し、信号電荷ΔＱsigが増加するにつれ、（数式
１）で示したように、液晶１０５に対して印加される電
圧が降下するため、図３（Ａ）に示すように、光透過率
が減少する。結果、実線３０８で示す本実施例素子の光
電変換特性のように、従来の飽和レベル３１０に対し、
本実施例の飽和レベル３１１は拡張入射光量範囲３１２
だけ高照度側に拡張される。ここで、本実施例の素子
（３０８）の光電変換特性におけるニーポイント（折れ
曲がり点）３１３をより低照度側に移動するには、（数
式１）において、一定の蓄積信号電荷により変調される
電圧ΔＶliqの大きさを大きくすればよいので、液晶容
量Ｃliq２０１及び蓄積容量ＣPD２０４は小さく、逆に
絶縁層容量Ｃi２０２は大きく設定すれば実現可能であ
る。
【００１４】図４は本発明の他の実施例の拡散電極型１
画素の３次元透視図を示したものである。入射光は、偏
光板４０１、カバーガラス４０２、透明電極４０３、絶
縁膜４０４、液晶４０５、絶縁膜４０６、偏光板４０
７、絶縁膜４０８、透明電極４０９、を経てＮ層４１
４、ｐ−ｗｅｌｌ ４１５からなる光電変換部４１３に
照射され光電変換される。その光電変換によって発生し
た電子は、Ｎ層４１４、ｐ−ｗｅｌｌ ４１５の接合部
に形成される空乏層容量に蓄積される。バイアス４１
８、バイアス４１９はそれぞれ基板、液晶４０５への印
加電圧である。電極４１０、４１１はそれぞれ、ＶＣＣ
Ｄ４１７を構成する転送電極である。ここで、透明電極
４０９はＮ層４１４に接続される構造となっている。こ
の接続構造によって、図２の絶縁層容量２０２がなくな
るので、よりダイナミックな電圧変調が実現される。
画素の３次元透視図を示したものである。入射光は、偏
光板４０１、カバーガラス４０２、透明電極４０３、絶
縁膜４０４、液晶４０５、絶縁膜４０６、偏光板４０
７、絶縁膜４０８、透明電極４０９、を経てＮ層４１
４、ｐ−ｗｅｌｌ ４１５からなる光電変換部４１３に
照射され光電変換される。その光電変換によって発生し
た電子は、Ｎ層４１４、ｐ−ｗｅｌｌ ４１５の接合部
に形成される空乏層容量に蓄積される。バイアス４１
８、バイアス４１９はそれぞれ基板、液晶４０５への印
加電圧である。電極４１０、４１１はそれぞれ、ＶＣＣ
Ｄ４１７を構成する転送電極である。ここで、透明電極
４０９はＮ層４１４に接続される構造となっている。こ
の接続構造によって、図２の絶縁層容量２０２がなくな
るので、よりダイナミックな電圧変調が実現される。
【００１５】図５にこの拡散電極型１画素の等価回路図
を示す。図４において説明した信号電荷を蓄積するため
のＮ層４１４とｐ−ｗｅｌｌ ４１５の接合部に形成さ
れる空乏層容量は光電変換部容量５０３に対応する。入
射した光により発生した信号電荷Ｑsigは、信号電荷量
５０２として蓄積容量５０３と液晶容量５０１に蓄積さ
れる。その結果、バイアス４１９により液晶４０５に印
加されていた電圧ＶliqはΔＶliqだけ変化する。
を示す。図４において説明した信号電荷を蓄積するため
のＮ層４１４とｐ−ｗｅｌｌ ４１５の接合部に形成さ
れる空乏層容量は光電変換部容量５０３に対応する。入
射した光により発生した信号電荷Ｑsigは、信号電荷量
５０２として蓄積容量５０３と液晶容量５０１に蓄積さ
れる。その結果、バイアス４１９により液晶４０５に印
加されていた電圧ＶliqはΔＶliqだけ変化する。
【００１６】ここで、液晶印加電圧の変化分ΔＶliqは、
液晶容量Ｃliq５０１、蓄積容量ＣPD５０３を用い、
液晶容量Ｃliq５０１、蓄積容量ＣPD５０３を用い、
【００１７】
【数２】
【００１８】（数式２）のごとく表わすことができる。
本実施例でも、図３の光電変換特性で示したように、従
来のＣＣＤに対して、入射光量範囲の上限はより高照度
側に拡張される効果を得る。この場合、本実施例素子の
光電変換特性３０８におけるニーポイント３１３をより
低照度側に移動するには、（数式２）において、一定の
蓄積信号電荷により変調される電圧ΔＶliqの大きさを
大きくすればよいので、液晶容量Ｃliq５０１および蓄
積容量ＣPD５０４を小さく設定すれば実現可能である。
本実施例でも、図３の光電変換特性で示したように、従
来のＣＣＤに対して、入射光量範囲の上限はより高照度
側に拡張される効果を得る。この場合、本実施例素子の
光電変換特性３０８におけるニーポイント３１３をより
低照度側に移動するには、（数式２）において、一定の
蓄積信号電荷により変調される電圧ΔＶliqの大きさを
大きくすればよいので、液晶容量Ｃliq５０１および蓄
積容量ＣPD５０４を小さく設定すれば実現可能である。
【００１９】図６にはＭＴＦ向上を目的とした、本発明
の他の実施例のフローティングゲート型構造の一部を示
す。ＭＴＦ向上を目的としたフローティングゲート型構
造の積層状態外観は図１と同様であるので、図６には図
１より偏光板１０１、カバーガラス１０２を取り除いた
状態を示す。同図において、液晶６０５の一部であるＸ
ON６０１の領域を貫通してＳｉＯ2もしくは透明樹脂６
２０が形成されている。図面上はそのＳｉＯ2もしくは
透明樹脂６２０の存在する部分の液晶６０５は本来存在
しないので表示していないが、その周囲の、本来は存在
する液晶も便宜上削除して表示している。
の他の実施例のフローティングゲート型構造の一部を示
す。ＭＴＦ向上を目的としたフローティングゲート型構
造の積層状態外観は図１と同様であるので、図６には図
１より偏光板１０１、カバーガラス１０２を取り除いた
状態を示す。同図において、液晶６０５の一部であるＸ
ON６０１の領域を貫通してＳｉＯ2もしくは透明樹脂６
２０が形成されている。図面上はそのＳｉＯ2もしくは
透明樹脂６２０の存在する部分の液晶６０５は本来存在
しないので表示していないが、その周囲の、本来は存在
する液晶も便宜上削除して表示している。
【００２０】そこで、入射光量が多い場合、図３（Ｂ）
に示したように光透過率が減少し、Ｎ層６１４に対する
開口部の１辺はＸOFF６０２からＸON６０１に変化する。
ＸON６０１のところにはＳｉＯ2もしくは透明樹脂６２
０が存在するから光透過率は減少することが無いからで
ある。この素子のＭＴＦは画素ピッチｐと開口部の１辺
Ｘをもって、
に示したように光透過率が減少し、Ｎ層６１４に対する
開口部の１辺はＸOFF６０２からＸON６０１に変化する。
ＸON６０１のところにはＳｉＯ2もしくは透明樹脂６２
０が存在するから光透過率は減少することが無いからで
ある。この素子のＭＴＦは画素ピッチｐと開口部の１辺
Ｘをもって、
【００２１】
【数３】
【００２２】（数式３）で表されるため、（ＭＴＦ（Ｘ
＝ＸON））＞（ＭＴＦ（Ｘ＝ＸOFF））となる。結果、
入射光量の多い場合にはＭＴＦを向上させることが可能
となる。
＝ＸON））＞（ＭＴＦ（Ｘ＝ＸOFF））となる。結果、
入射光量の多い場合にはＭＴＦを向上させることが可能
となる。
【００２３】図７に、ＭＴＦ向上を意図した、本発明の
他の実施例の拡散電極型構造の一部を示す。本構造も積
層状態外観は図４と同様であるので、図７には図４より
偏光板４０１、カバーガラス４０２、透明電極４０３、
絶縁膜４０４、液晶４０５、絶縁膜４０６、偏光板４０
７、絶縁膜４０８を取り除いた状態を示す。本構造と図
６との大きな違いは透明樹脂等を用いなくとも、ＭＴＦ
を向上させることの可能な構造が構成可能な点にある。
下方透明電極６２３の一部に開口部６２４を開け、この
開口部６２４上の液晶１０５には信号電荷ΔＱsigによ
る変調電圧が生じないため、液晶１０５はＬＣOFF３０
２の状態となり、光透過率は入射光量によらず一定とな
る。透明電極６２３と透明電極１０３で挟まれた部分
は、（数式１）で示されるように、信号電荷ΔＱsigに
よる変調電圧が液晶１０５に印加されるため、結果、透
明電極６２３に相当する部分は、実線３０８で示す本実
施例素子の光電変換特性のように、従来の飽和レベル３
１０に対し、本実施例の飽和レベル３１１は拡張入射光
量範囲３１２だけ高照度側に拡張される。
他の実施例の拡散電極型構造の一部を示す。本構造も積
層状態外観は図４と同様であるので、図７には図４より
偏光板４０１、カバーガラス４０２、透明電極４０３、
絶縁膜４０４、液晶４０５、絶縁膜４０６、偏光板４０
７、絶縁膜４０８を取り除いた状態を示す。本構造と図
６との大きな違いは透明樹脂等を用いなくとも、ＭＴＦ
を向上させることの可能な構造が構成可能な点にある。
下方透明電極６２３の一部に開口部６２４を開け、この
開口部６２４上の液晶１０５には信号電荷ΔＱsigによ
る変調電圧が生じないため、液晶１０５はＬＣOFF３０
２の状態となり、光透過率は入射光量によらず一定とな
る。透明電極６２３と透明電極１０３で挟まれた部分
は、（数式１）で示されるように、信号電荷ΔＱsigに
よる変調電圧が液晶１０５に印加されるため、結果、透
明電極６２３に相当する部分は、実線３０８で示す本実
施例素子の光電変換特性のように、従来の飽和レベル３
１０に対し、本実施例の飽和レベル３１１は拡張入射光
量範囲３１２だけ高照度側に拡張される。
【００２４】図８にはＭＴＦ向上を目的とした本発明の
他の実施例のフローティングゲート型構造の一部を示
す。ＭＴＦ向上を目的としたフローティングゲート型構
造の積層状態外観は図１と同様であるので、図８には図
１より偏光板１０１、カバーガラス１０２を取り除いた
状態を示す。上部透明電極１０３の一部に開口部ＸON６
２５を開ける。開口部６２５下の液晶１０５には信号電
荷ΔＱsigによる変調電圧が生じないため、液晶１０５
はＬＣOFF３０２の状態となり、光透過率は入射光量に
よらず一定となる。そこで、入射光量が多い場合、図３
（Ｂ）に示したように光透過率が減少し、Ｎ層６１４に
対する開口部の１辺はＸOFF６２６からＸON６２５に変
化する。素子のＭＴＦは画素ピッチｐと開口部の１辺Ｘ
をもって（数式３）で表されるため、（ＭＴＦ（Ｘ＝Ｘ
ON））＞（ＭＴＦ（Ｘ＝ＸOFF））となる。結果、入射
光量の多い場合にはＭＴＦを向上させることが可能とな
る。
他の実施例のフローティングゲート型構造の一部を示
す。ＭＴＦ向上を目的としたフローティングゲート型構
造の積層状態外観は図１と同様であるので、図８には図
１より偏光板１０１、カバーガラス１０２を取り除いた
状態を示す。上部透明電極１０３の一部に開口部ＸON６
２５を開ける。開口部６２５下の液晶１０５には信号電
荷ΔＱsigによる変調電圧が生じないため、液晶１０５
はＬＣOFF３０２の状態となり、光透過率は入射光量に
よらず一定となる。そこで、入射光量が多い場合、図３
（Ｂ）に示したように光透過率が減少し、Ｎ層６１４に
対する開口部の１辺はＸOFF６２６からＸON６２５に変
化する。素子のＭＴＦは画素ピッチｐと開口部の１辺Ｘ
をもって（数式３）で表されるため、（ＭＴＦ（Ｘ＝Ｘ
ON））＞（ＭＴＦ（Ｘ＝ＸOFF））となる。結果、入射
光量の多い場合にはＭＴＦを向上させることが可能とな
る。
【００２５】図９に、ＭＴＦ向上を意図した、本発明の
他の実施例の拡散電極型構造の一部を示す。本構造も積
層状態外観は図８と同様である。図９には図４より偏光
板４０１、カバーガラス４０２を取り除いた状態を示
す。本構造と図６との大きな違いは透明樹脂等を用いな
くとも、ＭＴＦを向上させることの可能な構造が構成可
能な点にある。上部透明電極４０３の一部に開口部Ｘ
OFF６２７を開け、この開口部６２７下の液晶４０５に
は信号電荷ΔＱsigによる変調電圧が生じないため、液
晶４０５はＬＣOFF３０２の状態となり、光透過率は入
射光量によらず一定となる。透明電極４０３と透明電極
４０９で挟まれた部分は、（数式２）で示されるよう
に、信号電荷ΔＱsigによる変調電圧が液晶４０３に印
加される。素子のＭＴＦは（ＭＴＦ（Ｘ＝ＸON））＞
（ＭＴＦ（Ｘ＝ＸOFF））となる。結果、入射光量の多
い場合にはＭＴＦを向上させることが可能となる。
他の実施例の拡散電極型構造の一部を示す。本構造も積
層状態外観は図８と同様である。図９には図４より偏光
板４０１、カバーガラス４０２を取り除いた状態を示
す。本構造と図６との大きな違いは透明樹脂等を用いな
くとも、ＭＴＦを向上させることの可能な構造が構成可
能な点にある。上部透明電極４０３の一部に開口部Ｘ
OFF６２７を開け、この開口部６２７下の液晶４０５に
は信号電荷ΔＱsigによる変調電圧が生じないため、液
晶４０５はＬＣOFF３０２の状態となり、光透過率は入
射光量によらず一定となる。透明電極４０３と透明電極
４０９で挟まれた部分は、（数式２）で示されるよう
に、信号電荷ΔＱsigによる変調電圧が液晶４０３に印
加される。素子のＭＴＦは（ＭＴＦ（Ｘ＝ＸON））＞
（ＭＴＦ（Ｘ＝ＸOFF））となる。結果、入射光量の多
い場合にはＭＴＦを向上させることが可能となる。
【００２６】図１０に図６〜図９の構造を固体撮像素子
に適用した例を示す。入射光量の少ない画素に対して
は、光透過状態ＬＣOFF７０６、入射光量の多い画素に
関しては、光遮光状態ＬＣON７０５で示すように、液晶
部分の透過率が減少する。これにより、同一蓄積期間中
にフィードバックされ、なおかつ、１画素毎に制御する
ことが可能である。
に適用した例を示す。入射光量の少ない画素に対して
は、光透過状態ＬＣOFF７０６、入射光量の多い画素に
関しては、光遮光状態ＬＣON７０５で示すように、液晶
部分の透過率が減少する。これにより、同一蓄積期間中
にフィードバックされ、なおかつ、１画素毎に制御する
ことが可能である。
【００２７】このように、本実施例では、固体撮像装置
の画素単位において光量補正を行い、ブルーミングある
いはオーバーフローが生じる最大入射光量をより高照度
側に延ばすことにより入射光量範囲を拡張することを可
能とし、さらには入射光量が多い場合に画素ピッチは一
定の状態で、開口面積を機能的に少なくすることが可能
なため、ＭＴＦも改善される特徴を持つ。
の画素単位において光量補正を行い、ブルーミングある
いはオーバーフローが生じる最大入射光量をより高照度
側に延ばすことにより入射光量範囲を拡張することを可
能とし、さらには入射光量が多い場合に画素ピッチは一
定の状態で、開口面積を機能的に少なくすることが可能
なため、ＭＴＦも改善される特徴を持つ。
【００２８】以上、光透過率を制御するための入射光制
御層の材料としては、液晶が一般的であるが、エレクト
ロクロミズム等、その他の電圧-透過率特性を有する材
料を採用することが可能である。
御層の材料としては、液晶が一般的であるが、エレクト
ロクロミズム等、その他の電圧-透過率特性を有する材
料を採用することが可能である。
【００２９】また、ＭＴＦ改善のためには、上記実施例
に限らず、要するに、光電変換部の開口面の上の任意の
一部に入る入射光の透過率を入射光量に対応して変調さ
せない様にすれば足る。
に限らず、要するに、光電変換部の開口面の上の任意の
一部に入る入射光の透過率を入射光量に対応して変調さ
せない様にすれば足る。
【００３０】
【発明の効果】以上のように本発明は、光透過率を制御
する材料を設けることにより、入射光量補正を画素単位
において、同一フレーム／フィールド期間中に行うこと
が可能であり、外部回路を用いることなく小型化でき、
入射光に対し広いダイナミックレンジを有する固体撮像
装置の実現が可能である。
する材料を設けることにより、入射光量補正を画素単位
において、同一フレーム／フィールド期間中に行うこと
が可能であり、外部回路を用いることなく小型化でき、
入射光に対し広いダイナミックレンジを有する固体撮像
装置の実現が可能である。
【００３１】また、入射光量が多い場合ＭＴＦが向上す
る素子の実現が可能である。
る素子の実現が可能である。
【図１】本発明の一実施例におけるフローティング電極
型の１画素３次元透視図である。
型の１画素３次元透視図である。
【図２】同フローティング電極型の１画素等価回路を示
す回路図である。
す回路図である。
【図３】（Ａ）液晶の印加電圧-透過率特性である。 （Ｂ）光電変換特性比較図である。
【図４】本発明の他の実施例の拡散電極型１画素の３次
元透視図である。
元透視図である。
【図５】その拡散電極型１画素の等価回路図である。
【図６】本発明の他の実施例の透明樹脂を用い開口部を
形成した素子の３次元透視図である。
形成した素子の３次元透視図である。
【図７】本発明の他の実施例の下部電極に開口部を設け
た拡散電極型素子の３次元透視図である。
た拡散電極型素子の３次元透視図である。
【図８】本発明の他の実施例の上部電極に開口部を設け
たフローティング電極型素子の３次元透視図である。
たフローティング電極型素子の３次元透視図である。
【図９】本発明の他の実施例の上部電極に開口部を設け
た拡散電極型素子の３次元透視図である。
た拡散電極型素子の３次元透視図である。
【図１０】本発明の一実施例のＣＣＤの３次元透視図で
ある。
ある。
１０１、１０７、４０１、４０７、６０７…偏光板 １０２、４０２…カバーガラス １０３、１０９、４０３、４０９、６０３、６０９、６
２３…透明電極 １０４、１０６、１０８、１１２、４０４、４０６、４
０８、４１２、６０４、６０６、６０８、６１２…絶縁
膜 １０５、４０５、６０５…液晶 １１０、１１１、４１０、４１１、６１０、６１１…po
ly-Ｓｉ １１６、４１６、６１６…チャネルストッパ １１７、４１７、６１７、７０８…ＶＣＣＤ １１３、４１３、６１３、７０７…光電変換部 ２０１、５０１…液晶容量 ２０２…絶縁層容量 ２０３、５０２…信号電荷量 ２０４、５０３…蓄積容量 １１４、４１４、６１４…ｎ層 １１８、１１９、２０６、４１８、４１９、５０５、６
１８、６１９…バイアス １１５、４１５、６１５…ｐ-ｗｅｌｌ ３０１…Ｖliq1 ３０２…ＬＣOFF ３０３…ΔＶliq ３０４、５０４…Ｖliq1−ΔＶliq ３０５…Ｖliq2 ３０６…ＬＣOFF ３０７…従来素子の光電変換特性 ３０８…提案素子の光電変換特性 ３０９…飽和レベル ３１０…従来飽和レベル ３１１…本実施例 ３１２…拡張入射光量範囲 ３１３…ニーポイント ６０１、６２１、６２５、６２６、７１０…ＸON ６０２、６２２、６２６、６２８、７０９…ＸOFF ６２４…開口部 ６２０…透明樹脂 ７０１…ｐ層 ７０２…ｎ層 ７０３…第１ポリシリコン ７０４…第２ポリシリコン ７０５…光遮光状態 ７０６…光透過状態
２３…透明電極 １０４、１０６、１０８、１１２、４０４、４０６、４
０８、４１２、６０４、６０６、６０８、６１２…絶縁
膜 １０５、４０５、６０５…液晶 １１０、１１１、４１０、４１１、６１０、６１１…po
ly-Ｓｉ １１６、４１６、６１６…チャネルストッパ １１７、４１７、６１７、７０８…ＶＣＣＤ １１３、４１３、６１３、７０７…光電変換部 ２０１、５０１…液晶容量 ２０２…絶縁層容量 ２０３、５０２…信号電荷量 ２０４、５０３…蓄積容量 １１４、４１４、６１４…ｎ層 １１８、１１９、２０６、４１８、４１９、５０５、６
１８、６１９…バイアス １１５、４１５、６１５…ｐ-ｗｅｌｌ ３０１…Ｖliq1 ３０２…ＬＣOFF ３０３…ΔＶliq ３０４、５０４…Ｖliq1−ΔＶliq ３０５…Ｖliq2 ３０６…ＬＣOFF ３０７…従来素子の光電変換特性 ３０８…提案素子の光電変換特性 ３０９…飽和レベル ３１０…従来飽和レベル ３１１…本実施例 ３１２…拡張入射光量範囲 ３１３…ニーポイント ６０１、６２１、６２５、６２６、７１０…ＸON ６０２、６２２、６２６、６２８、７０９…ＸOFF ６２４…開口部 ６２０…透明樹脂 ７０１…ｐ層 ７０２…ｎ層 ７０３…第１ポリシリコン ７０４…第２ポリシリコン ７０５…光遮光状態 ７０６…光透過状態
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上にマトリクス状に配置され、入射
光を光電変換し、蓄積するための光電変換部と、その光
電変換部の入射光側に配置され、入射光量又は蓄積され
た信号電荷量に応じて光透過率が変調される特性を有す
る入射光制御層とを備え、 前記入射光制御層は、その入射光側に第１の透明電極
を、また、前記光電変換部側に第２の透明電極を有し、
前記光透過率は電圧によって変調され、前記第１透明電
極にはバイアス電圧が印加され、前記第２透明電極は前
記光電変換部の不純物拡散領域に接続されている ことを
特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 基板上にマトリクス状に配置され、入射
光を光電変換し、蓄積するための光電変換部と、その光
電変換部の入射光側に配置され、入射光量又は蓄積され
た信号電荷量に応じて光透過率が変調される特性を有す
る入射光制御層とを備え、 前記光透過率が変調される部分の面積が、前記光電変換
部の開口面積より小さいことを特徴とする固体撮像装
置。 - 【請求項３】 前記第１の透明電極は、前記光電変換部
の開口部より小さい開口部を有することを請求項１の固
体撮像装置。 - 【請求項４】前記第２の透明電極は、前記光電変換部の
開口部より小さい開口部を有することを請求項１の固体
撮像装置。 - 【請求項５】 基板上にマトリクス状に配置され、入射
光を光電変換し、蓄積するための光電変換部と、その光
電変換部の入射光側に配置され、入射光量又は蓄積され
た信号電荷量に応じて光透過率が変調される特性を有す
る入射光制御層とを備え、 前記入射光制御層は、前記光電変換部の開口部上の一部
分に配置されている固体撮像装置 。 - 【請求項６】 前記光電変換部の開口部上の他の部分に
は、透明材料が配置されている請求項５の固体撮像装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10802392A JP3182204B2 (ja) | 1991-05-01 | 1992-04-27 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-100039 | 1991-05-01 | ||
| JP10003991 | 1991-05-01 | ||
| JP10802392A JP3182204B2 (ja) | 1991-05-01 | 1992-04-27 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05122618A JPH05122618A (ja) | 1993-05-18 |
| JP3182204B2 true JP3182204B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=26441134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10802392A Expired - Fee Related JP3182204B2 (ja) | 1991-05-01 | 1992-04-27 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3182204B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5585208B2 (ja) * | 2010-05-20 | 2014-09-10 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置及び電子機器 |
| JP5585339B2 (ja) * | 2010-07-30 | 2014-09-10 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置及びその駆動方法並びに電子機器 |
-
1992
- 1992-04-27 JP JP10802392A patent/JP3182204B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05122618A (ja) | 1993-05-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |