JPH01129454A

JPH01129454A - Image-sensor

Info

Publication number: JPH01129454A
Application number: JP62287518A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Tabei; 田部井　雅利
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1987-11-16
Filing date: 1987-11-16
Publication date: 1989-05-22

Abstract

PURPOSE:To set a potential-level for a depth corresponding to the sensibility of each hue to each photodiode, and to spread a dynamic range by forming conductive layers connected through switching elements at one end of each photodiode and applying fixed voltage corresponding to respective hue to the conductive layers. CONSTITUTION:Each photodiode PD11, PD12, PD13, PD14... and RD21, PD22, PD23, PD24... are connected to specific conductive layers E1, E2, E3... through transfer-gates FG12, EG13, FG14... and FG22, FG23, FG24... shaped to respective photodiode. Voltage VPR, VPG, VPB is applied respectively to the conductive layers E1, E2, E3 adjacent to photodiode groups PD12, PD22...PD13, PD23, PD24... to which red, green and blue filters are mounted separately, and set in VPR>VPG >VPB. Since a constant potential-level corresponding to sensibility is set, the same dynamic-range DR can be set, and a wide dynamic-range can be acquired.

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・センサに関し、特にダイナミック・
レンジを改善したイメージ・センサに関する。[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an image sensor, and particularly to a dynamic image sensor.
This invention relates to an image sensor with improved range.

（従来技術）従来のイメージ・センサは、例えば第９図に示す構造の
ものがある。同図はインターライン転送方式の電荷転送
デバイスの受光部を部分的に示す。(Prior Art) A conventional image sensor has a structure shown in FIG. 9, for example. The figure partially shows a light receiving section of an interline transfer type charge transfer device.

即ち、チャンネル・ストップ（同図中の実線で囲まれた
斜線部分）に囲まれた複数個のフォト・ダイオードＰＤ
１１．　　ＦＤ＋２．　　ＰＤ１３．　　ＰＤ１４．　
　・・・・、ＰＤ２１１ＰＤ、□、　ＰＤ２３．　ＰＤ
２４．・・・・・・が設けられ、これらのフォト・ダイ
オード群の間に電荷転送チャンネルＣＨＩ、　ＣＨ２，
ＣＨ３，・・・・・・が形成され、更に、図中の１点鎖
線及び２点鎖線で示すポリシリコンから成る転送電極群
Ｇ　１ｗ　Ｇ　２．　Ｇ　ｓ、　Ｇ　４．・・−・・・
が電荷転送チャンネル上を覆うように積層されている。That is, a plurality of photodiodes PD surrounded by channel stops (shaded areas surrounded by solid lines in the figure)
11. FD+2. PD13. PD14.
..., PD211PD, □, PD23. P.D.
24. ...... are provided between these photodiode groups, and charge transfer channels CHI, CH2,
CH3, . . . are formed, and furthermore, a transfer electrode group G 1w G 2 . made of polysilicon is shown by a dashed line and a dashed double dot line in the figure. G s, G 4.・・・－・・・
are stacked to cover the charge transfer channel.

各転送電極群Ｇｌ、　Ｇ２．　Ｇ３．　Ｇ４．・・・・
・・には所謂４相駆動方式の駆動信号φ１．φ２．φ３
．φ、が印加され、これらの駆動信号の周期的な電圧変
化に従って電荷転送チャンネル内の信号電荷を転送する
。又、フォト・ダイオード群と電荷転送チャンネル群と
の間に所謂トランスファ・ゲートＴＧ、、、　ＴＧ、□
＋　ＴＧ１３＋ＴＧ１４・・・、ＴＧ２１．　ＴＧ２□
、　ＴＧ２＋、　ＴＧ２４・・・・　が設けられ、所定
の高電圧信号を偶数番目の転送電極Ｇ２゜Ｇ４．・・・
・・・に印加することにより各フォト・ダイオードに発
生した信号電荷を電荷転送チャンネルへ転送する。Each transfer electrode group Gl, G2. G3. G4.・・・・・・
... is a so-called four-phase drive system drive signal φ1. φ2. φ3
．． φ, is applied to transfer the signal charge in the charge transfer channel according to the periodic voltage changes of these drive signals. Also, so-called transfer gates TG,..., TG,□ are provided between the photodiode group and the charge transfer channel group.
+ TG13+TG14..., TG21. TG2□
, TG2+, TG24... are provided to transmit a predetermined high voltage signal to even-numbered transfer electrodes G2, G4, . ...
The signal charge generated in each photodiode is transferred to the charge transfer channel by applying ... to the charge transfer channel.

各フォト・ダイオードＰＤＩＩ、　　ＰＤＩ２．　　Ｐ
Ｄ１３．　　ＰＤ１４・・・・、ＰＤ２．、　ＰＤ、□
、　ＰＤ２３．　ＰＤ２４．　””の上面には、特定配
列の微細な光学フィルタ群やストライプ状の光学フィル
タ群より成る所謂カラー・フィルタが積層されており、
原色あるいはその補色の色相を示す信号電荷を発生する
ようになっている。Each photodiode PDII, PDI2. P
D13. PD14..., PD2. , PD, □
, PD23. PD24. A so-called color filter consisting of a group of fine optical filters in a specific arrangement or a group of striped optical filters is laminated on the top surface of the ``''.
It is designed to generate signal charges indicating the hue of the primary color or its complementary color.

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来のイメージ・センサにあ
っては、各フォト・ダイオードのダイナミック・レンジ
が色相毎に異なり、その結果、イメージ・センサのダイ
ナミック・レンジは最も低い色相におけるダイナミック
・レンジに制限される欠点があった。(Problem to be Solved by the Invention) However, in such conventional image sensors, the dynamic range of each photodiode is different for each hue, and as a result, the dynamic range of the image sensor is The disadvantage was that the dynamic range at the lowest hue was limited.

更に、これを第１０図の特性曲線図に基づいて説明すれ
ば、ある色温度における入射光について同図に示すよう
に、赤の感度が最も高く、次に緑、そして青の順に感度
が低下する場合、最も感度の良い赤を受光するフォト・
ダイオードが最も早く最大の電荷量を発生しく同図はこ
の電荷量を出力電圧ＶＰ１１に換算して示す）、次に緑
、そして青の順となる。即ち、青色に関する信号電荷の
発生量が最大に達する前に、赤及び緑色の信号電荷を発
生するフォト・ダイオードが逸ち早く飽和してしまい、
その結果このイメージ・センサのダイナミック・レンジ
は赤色を検出するためのフォト・ダイオードのそれに限
定されることとなる。Furthermore, to explain this based on the characteristic curve diagram in Figure 10, for incident light at a certain color temperature, as shown in the figure, the sensitivity is highest for red, followed by green, and then blue, and the sensitivity decreases in that order. When using a photo sensor that receives the most sensitive red light,
The diode generates the largest amount of charge first (the figure shows this amount of charge converted into an output voltage VP11), followed by green and then blue. In other words, the photodiodes that generate red and green signal charges are quickly saturated before the amount of blue signal charge generation reaches its maximum.
As a result, the dynamic range of this image sensor is limited to that of a photodiode for detecting red color.

又、色温度が異なれば上記の赤、緑、青の順とならない
場合があるが、いづれにしても最も感度の良いフォト・
ダイオードのダイナミック・レンジに制限されることと
なる。Also, if the color temperature is different, the order of red, green, and blue may not be the same as above, but in any case, the most sensitive photo
It will be limited by the dynamic range of the diode.

（問題点を解決するための手段）本発明はこのような問題点に鑑みて成されたものであり
、あるの特定の色相についてのダイナミック・レンジに
制限されることなく、広いダイナミック・レンジを得る
ことのできるイメージ・センサを提供することを目的と
する。(Means for Solving the Problems) The present invention has been made in view of the above problems, and is capable of achieving a wide dynamic range without being limited to the dynamic range of a specific hue. The purpose is to provide an image sensor that can be obtained.

この目的を達成するため本発明は、各フォト・ダイオー
ドの一端に設けられたスイッチング素子を介して接する
導電層を設け、各色相に応じた所定の電圧を該導電層に
印加しつつそれぞれのスイッチング素子を導通にするこ
とにより、色相毎の感度に応じて各フォト・ダイオード
の初期ポテンシャル・レベルを設定するようにしたこと
を技術的要点とする。これにより、感度の高いフォト・
ダイオードの初期ポテンシャル・レベルを深くし、低い
フォト・ダイオードはど初期ポテンシャル・レベルを浅
くすることで、蓄積可能な信号電荷量を調整して、全て
の色相に関する飽和点を一律とすると共に、ダイナミッ
ク・レンジを広げることが出来るようにしたものである
。In order to achieve this object, the present invention provides a conductive layer that contacts each photodiode through a switching element provided at one end, and applies a predetermined voltage corresponding to each hue to the conductive layer while switching each photodiode. The technical point is that the initial potential level of each photodiode is set according to the sensitivity of each hue by making the element conductive. This allows for highly sensitive photo
By deepening the initial potential level of the diode and shallowing the initial potential level of the low photodiode, we can adjust the amount of signal charge that can be stored, making the saturation point uniform for all hues, and making the dynamic・It is designed to expand the range.

（実施例）以下、本発明によるイメージ・センサの一実施例を図面
と共に説明する。(Embodiment) An embodiment of the image sensor according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

第１図はインターライン転送方式の電荷転送デバイスの
受光部を部分的に示す。尚、同図において第９図と同−
又は相当する部分は同一符号で示す。FIG. 1 partially shows a light receiving section of an interline transfer type charge transfer device. In addition, in the same figure, the same as Fig. 9.
Or corresponding parts are indicated by the same reference numerals.

まず、第１図に基づいて構造を述べると、チャンネル・
ストップ（同図中の実線で囲まれた斜線部分）に囲まれ
た複数のフォト・ダイオードＰＤ、、。First, to describe the structure based on Figure 1, the channel
A plurality of photodiodes PD are surrounded by stops (shaded areas surrounded by solid lines in the figure).

ＰＤ、□、　ＦＤ＋３．　ＰＤ１４．・・・・・・、Ｐ
Ｄ２＋、　ＰＤ２□、　ＰＤ２３゜ＰＤ２．、・・・・
が設けられ、これらのフォト・ダイオード群の間に電荷
転送チャンネルＣＨ＋、　ＣＨ２，ＣＨ３，ＣＨ４・・
・・が形成されている。PD, □, FD+3. PD14.・・・・・・P
D2+, PD2□, PD23°PD2. ,...
are provided, and charge transfer channels CH+, CH2, CH3, CH4, etc. are provided between these photodiode groups.
... is formed.

電荷転送チャンネルＣＨ，，ＣＨ，、ＣＨ３，ＣＨ，・
・・・・・に隣接して拡散層（以下、導電層と言う）Ｅ
ｌ、Ｅ２゜Ｅ３−・・・が設けられ、各フォト・ダイオ
ードＰＤｚ。Charge transfer channels CH,,CH,,CH3,CH,・
A diffusion layer (hereinafter referred to as a conductive layer) E is adjacent to...
1, E2°E3-... are provided, and each photodiode PDz.

ＰＤ、□、　ＰＤ１３．　ＰＤ１４．・・・・・・、Ｐ
Ｄ２１．　ｐｎ２□、　Ｐ［］。３゜ＰＤ２．、・・・
・はそれぞれに設けられたトランスファ・ゲー）Ｆｅ１
２．　　Ｆｅ１３．　　　Ｆｅ１４　　・・・・　、Ｆ
ｅ２゜、　　Ｆｅ２３゜Ｆｅ１２・・・・　を介して特
定の導電層Ｅｌ、Ｅ２．Ｅ３・・・・・・に接続してい
る。PD, □, PD13. PD14.・・・・・・P
D21. pn2□, P[]. 3゜PD2. ,...
・ is a transfer game provided for each) Fe1
2. Fe13. Fe14...,F
e2°, Fe23°Fe12... through specific conductive layers El, E2. Connected to E3...

フォト・ダイオード群と電荷転送チャンネル群との間は
所謂トランスファ・ゲートＴＧ＋＋、　ＴＧ＋□。Between the photodiode group and the charge transfer channel group are so-called transfer gates TG++, TG+□.

ＴＧ　＋　ｓ、　ＴＧ　、　４・・・、ＴＧ２．、　Ｔ
Ｇ２□、　ＴＧ２３．　ＴＧ２４・・−が設けられてい
る。TG + s, TG, 4..., TG2. , T
G2□, TG23. TG24...- are provided.

更に、図中の１点鎖線及び２点鎖線で示すポリシリコン
から成る転送電極群Ｇ　ｒ、　Ｇ　２．　Ｇ　３．　Ｇ
　ａ、・・・・・・が電荷転送チャンネル上を覆うよう
に積層されている。各転送電極群Ｇ、、Ｇ２．Ｇｌ、Ｇ
、、・・・・には所謂４相駆動方式の駆動信号φ６．φ
２．φ３．φ４が印加され、これらの駆動信号の周期的
な電圧変化に従って電荷転送チャンネル内を信号電荷が
転送される。Further, transfer electrode groups G r, G 2 . made of polysilicon are shown by the dashed line and the dashed double dot line in the figure. G 3. G
a, . . . are laminated to cover the charge transfer channel. Each transfer electrode group G,, G2. Gl, G
, . . ., a so-called four-phase drive system drive signal φ6. φ
2. φ3. φ4 is applied, and signal charges are transferred within the charge transfer channel according to periodic voltage changes of these drive signals.

これらの転送電極のうち、奇数番目の転送電極ＧＩ、Ｇ
３．・・・・・・に上記駆動信号とは別の所定の高電圧
信号を印加すると、トランスファ・ゲートＦＧＩ２．　
ＦＣｌ２．　ＦＣｌ２・・・、Ｆｅ２２．　Ｆｅ１２．
　Ｆｅ２４・・・が導通となり、各フォト・ダイオード
群が特定の導電層に接続する。一方、偶数番目の転送電
極Ｇ２゜Ｇ４．・・・・・・に同様の他の高電圧信号を
印加すると、トランスファ・ゲートＴＧ＋　＋、　ＴＧ
Ｉ２．　Ｔｅ１３．　Ｔｅ１４・・・・・・　、ＴＧ２
□、　ＴＧ２□、　Ｔｅ２３．　Ｔｅ２４・・・が導通
となり各フォト・ダイオードに発生した信号電荷を電荷
転送チャンネルへ転送する。Among these transfer electrodes, odd-numbered transfer electrodes GI, G
3. When a predetermined high voltage signal different from the above drive signal is applied to transfer gate FGI2.
FCl2. FCl2..., Fe22. Fe12.
Fe24... becomes conductive, and each photodiode group is connected to a specific conductive layer. On the other hand, even-numbered transfer electrodes G2°G4. When applying other similar high voltage signals to . . . , the transfer gates TG+ +, TG
I2. Te13. Te14..., TG2
□, TG2□, Te23. Te24... becomes conductive and transfers the signal charge generated in each photodiode to the charge transfer channel.

尚、各フォト・ダイオードＰＤ、、、　ＰＤ、□、　Ｐ
Ｄ、３゜ＰＤ、、・・・・、ＰＤ２１．　ＰＤ２□、　
ＰＤ２３．　ＰＤ２４．・・・・の上面には、電荷転送
チャンネルの延設される方向ｙに同一色のフィルタを有
する所謂ストライプ・カラー・フィルタが積層されてお
り、原色あるいはその補色の色相を示す信号電荷を発生
するようになっている。In addition, each photo diode PD, , PD, □, P
D, 3°PD,..., PD21. PD2□,
PD23. PD24. A so-called stripe color filter having filters of the same color is stacked on the upper surface of the filter in the direction y in which the charge transfer channel extends, and generates signal charges indicating the hue of the primary color or its complementary color. It is supposed to be done.

第２図は、第１図中の各フォト・ダイオード近傍の構成
をフォト・ダイオードＰＤ、□を代表して示すため、点
線Ｘに沿って切った場合の縦断面を示す。半導体基板の
Ｐウェル領域（Ｐ−ｗｅｌｌ）内にフォト・ダイオード
ＦＤ、２を形成する為のｎ゛層が設けられ、トランスフ
ァ・ゲー）ＴＧ、、を介して電荷転送チャンネルＣＨ２
を形成するためのｎ゛層が設けられ、トランスファ・ゲ
ートＦＧ、□を介して導電層Ｅ１を形成するためのｎ＋
層が設けられている。FIG. 2 shows a vertical cross section taken along the dotted line X to represent the structure of the photodiode PD, □ in the vicinity of each photodiode in FIG. An n layer for forming a photodiode FD,2 is provided in a P-well region (P-well) of the semiconductor substrate, and a charge transfer channel CH2 is provided through a transfer gate (TG).
An n' layer is provided to form a conductive layer E1 through a transfer gate FG, □.
There are layers.

次に、かかる構造のイメージ・センサの作動を第３図の
タイミング・チャートに基づいて説明する。Next, the operation of the image sensor having such a structure will be explained based on the timing chart of FIG.

尚、４相駆動刃式の駆動信号φ１．φ３を印加し、偶数
番目の転送電極Ｇ、、Ｇ、、・・・・・−に４相駆動刃
式の駆動信号φ２．φ４を印加するものとする。In addition, the drive signal φ1 of the 4-phase drive blade type. φ3 is applied, and a four-phase drive blade type drive signal φ2. Assume that φ4 is applied.

まず、本来の撮像動作を開始する前（例えば、電子カメ
ラ等に応用する場合は、ブランキング期間ＴＢ内）にお
いて、リセット動作を行う。First, before starting the original imaging operation (for example, within the blanking period TB when applied to an electronic camera or the like), a reset operation is performed.

即ち、時刻ｔ、において、偶数番目の転送電極Ｇ２．Ｇ
４．・・・・・・に通常の駆動信号φ２．φ４のレベル
Ｖ。より高電位ＶＷの信号を印加することによりトラン
スファ・ゲートＴＧ＋＋、　ＴＧ＋□、　ＴＧ　１３．
　ＴＧ　１４・・・・　、ＴＧ２＋、　ＴＧ２□、　Ｔ
ｅ２３．　Ｔｅ２４・・・を導通にして全てのフォト・
ダイオードに残存する不要な電荷を電荷転送チャンネル
へ転送し、再びトランスファ・ゲートＴＧＩＩ、　Ｔｅ
１２．　Ｔｅ１３．　Ｔｅ１４・・・・・・・、Ｔｅ２
１．　Ｔ’Ｇ、□、　Ｔｅ２３．　Ｔｅ２４・−・を非
導通にする。That is, at time t, even-numbered transfer electrodes G2. G
4. . . . is a normal drive signal φ2. Level V of φ4. By applying a signal with a higher potential VW, the transfer gates TG++, TG+□, TG 13.
TG 14..., TG2+, TG2□, T
e23. Make all the photos conductive through Te24...
The unnecessary charge remaining in the diode is transferred to the charge transfer channel and transferred again to the transfer gate TGII, Te.
12. Te13. Te14..., Te2
1. T'G, □, Te23. Make Te24 non-conductive.

次に、時刻ｔ２において、導電層Ｅ　＋、　Ｅ　２．　
Ｅ　ｓ・・・・・・にそれぞれ所定の電圧を印加すると
同時に、奇数番目の転送電極Ｇ＋、Ｇｔ、・・・・・・
に高電圧信号Ｖ４を印加してトランスファ・ゲートＦＧ
１２．　ＦＣｌ３゜Ｆｅ１２・・・・・、ＦＧｚｚ、　
Ｆｅ１２．　Ｆｅ２４・・・・　を導通とすることによ
り、全フォト・ダイオードのポテンシャル・レベルの深
さを初期化する。そして、リセットが完了すると周知の
撮像動作及び電荷転送動作を行う（時点ｔ３以後）。Next, at time t2, conductive layers E +, E 2 .
At the same time, a predetermined voltage is applied to each of the odd-numbered transfer electrodes G+, Gt,...
Transfer gate FG is applied with high voltage signal V4 to transfer gate FG.
12. FCl3゜Fe12..., FGzz,
Fe12. By making Fe24 conductive, the depth of the potential level of all photodiodes is initialized. Then, when the reset is completed, well-known imaging operation and charge transfer operation are performed (after time t3).

ここで、赤（Ｒ）のフィルタが設けられるフォト・ダイ
オードｐＰＤ＋２．　ＰＤ２□・・・・・に隣接する導
電層Ｅ１に電圧Ｖ、Ｒ，緑（Ｇ）のフィルタが設けられ
るフォト・ダイオード群ＰＤ、３．　ＰＤ２３・・・・
・・−に隣接する導電層Ｅ２に電圧ＶＰＧ、青（Ｂ）の
フィルタが設けられるフォト・ダイオード群ＰＤ＋ａ。Here, a photodiode pPD+2. is provided with a red (R) filter. A photodiode group PD in which voltages V, R, and green (G) filters are provided on the conductive layer E1 adjacent to PD2□, 3. PD23...
. . . A photodiode group PD+a in which a voltage VPG and a blue (B) filter are provided on the conductive layer E2 adjacent to -.

ＰＤ２４・・・・・に隣接する導電層Ｅ３に電圧ｖｐＢ
を印加し、これらの電圧は、ＶＦＲ＞　Ｖｐｃ　＞　Ｖ
ｐａに設定されている。これにより、青の信号電荷を発
生するフォト・ダイオード群のポテンシャル・レベルＬ
Ｂ、緑の信号電荷を発生するフォト・ダイオード群のポ
テンシャル・レベルＬＧ及び赤の信号電荷を発生するフ
ォト・ダイオード群のポテンシャル・レベルＬＲは第４
図（ａ）に示すように相互に異なり、第１０図において
最も早く飽和した赤のフォトダイオードのポテンシャル
・レベルが最モ深く設定される。したがって、赤色用の
フォト・ダイオードには多量の信号電荷を保持すること
が可能となり、緑、青用のフォト・ダイオードについて
も同様に感度に応じた所定のポテンシャル・レベルが設
定される。この結果、第５図に示すように、同一のダイ
ナミック・レンジＤＲを設定することができ、従来のよ
うな最も感度の良いフォト・ダイオードのダイナミック
・レンジに制限されることなく、所望の広いダイナミッ
ク・レンジを得ることができる。A voltage vpB is applied to the conductive layer E3 adjacent to PD24...
and these voltages are VFR > Vpc > V
It is set to pa. This increases the potential level L of the photodiode group that generates the blue signal charge.
B. The potential level LG of the photodiode group that generates green signal charges and the potential level LR of the photodiode group that generates red signal charges are the fourth.
As shown in FIG. 10(a), the potential level of the red photodiode which is saturated earliest in FIG. 10 is set to be the deepest. Therefore, it is possible to hold a large amount of signal charge in the red photodiode, and a predetermined potential level corresponding to the sensitivity is similarly set for the green and blue photodiodes. As a result, as shown in Figure 5, the same dynamic range DR can be set, and the desired wide dynamic range can be achieved without being limited to the conventional dynamic range of the most sensitive photodiode.・You can get a range.

上記実施例はストライプ・フィルタを用いた場合を示す
が、ベイヤ配列等のモザイク状のカラー・フィルタを用
いた場合にも本発明を適用することができる。この場合
は、例えば第１図における奇数列・奇数行目のフォト・
ダイオードＰＤ、、。Although the above embodiment shows a case where a striped filter is used, the present invention can also be applied to a case where a mosaic color filter such as a Bayer arrangement is used. In this case, for example, the odd-numbered columns and odd-numbered rows of photos in Fig.
Diode PD,.

ＰＤＩ３．　ＰＤ１５．・・・・・及び偶数列・偶数行
目のフォト・ダイオードＦＤ、□、　ＰＤ２４．　ＰＤ
２Ｓ、・・・・が緑色に関する信号電荷を発生し、奇数
列・偶数行目のフォト・ダイオードＰＤ１２．　ＰＤ１
４・・・・・・・　が赤色に関する信号電荷を発生し、
偶数列・奇数行目のフォト・ダイオードＰＤ２１．　Ｐ
Ｄ２３・・・・・　が青色に関する信号電荷を発生する
ようなベイヤ配列のカラー・フィルタが設けられること
となり、第６図に示すタイミングに従ってリセット動作
が行われる。尚、第６図は第１図に示す導電層Ｅ１．　
Ｅ２．　Ｅ３．　Ｅ４とそれに隣接するフォト・ダイオ
ードＰＤＩ２．　ＰＤ１３゜ＦＤ＋４及びＰＤ２゜、　
ＰＤ２３．　ＰＤ２４を代表して示す。PDI3. PD15. ...and even-numbered columns and even-numbered rows photodiodes FD, □, PD24. P.D.
2S, . . . generate signal charges related to green color, and photodiodes PD12 . PD1
4... generates a signal charge related to red color,
Even-numbered columns and odd-numbered rows photodiodes PD21. P
A Bayer array color filter is provided in which D23... generates signal charges related to blue, and a reset operation is performed according to the timing shown in FIG. Note that FIG. 6 shows the conductive layer E1. shown in FIG.
E2. E3. E4 and the adjacent photodiode PDI2. PD13°FD+4 and PD2°,
PD23. PD24 is shown as a representative.

第６図の時刻ｔ１において、偶数番目の転送電極Ｇ２．
Ｇ４．・・・・・・に通常の駆動信号φ２．φ、のレベ
ルＶＷより高電位Ｖ）Ｉの信号を印加することによりト
ランスファ・ゲー）ＴＧ、□、　ＴＧＩ３．　ＴＧＩ４
・・・、ＴＧ２□、　Ｔｅ２３．　Ｔｅ２４・・・を導
通にして全てのフォト・ダイオードに残存する不要な電
荷を電荷転送チャンネルへ転送し、再びトランスファ・
ゲートＴＧＩ２．　Ｔｅ１３．　Ｔｅ１４・・・・・・
・、Ｔｅ２２．　Ｔｅ２３．　Ｔｅ２４・・・を非導通
にする。At time t1 in FIG. 6, even-numbered transfer electrodes G2.
G4. . . . is a normal drive signal φ2. By applying a signal with a potential V)I higher than the level VW of φ, the transfer gates TG, □, TGI3. TGI4
..., TG2□, Te23. Te24... is made conductive to transfer unnecessary charges remaining in all photodiodes to the charge transfer channel, and transfer again.
Gate TGI2. Te13. Te14...
・, Te22. Te23. Te24... is made non-conductive.

次に、時刻ｔ２において、奇数番目の導電層Ｅ＋。Next, at time t2, the odd-numbered conductive layer E+.

Ｅ３・・・・・・に所定の電圧Ｖ、□を印加すると共に
偶数番目の導電層Ｅ２＋・・・・・・　に所定の電圧Ｖ
、。を印加し、同時に奇数番目の転送電極Ｇ＋、Ｇｓ、
・・・・・・に高電圧信号ＶＨを印加してトランスファ
・ゲー１−ＦＧ、。、　　ＦＧ１３．ＦＧ１４　・・・
・・、ＦＧ、。、　　ＦＧ３３．　　ＦＧ３゜・・・・
　を導通とすることにより、奇数列目のフォト　・ダイ
オードＰＤＩ２．　　ＰＤ１３．　　ＰＤＩ４　・・・
・・、ＰＤ、２゜ＰＤ３３．　ＰＤ３．−−−−　　の
ポテンシャル・レベルの深さを初期化し、再びトランス
ファ・ゲー）ＦＧ、□、　ＦＧ、３、　ＦＧ１４・・・
・・、ＦＧ３゜、　ＦＧ３３．　ＦＧ３４・・・・　を
非導通にする。A predetermined voltage V, □ is applied to E3... and a predetermined voltage V is applied to the even-numbered conductive layer E2+...
,. is applied to the odd-numbered transfer electrodes G+, Gs,
A high voltage signal VH is applied to the transfer gate 1-FG. , FG13. FG14...
..., FG,. , FG33. FG3゜・・・・
By making conductive, the odd-numbered column photodiodes PDI2. PD13. PDI4...
..., PD, 2゜PD33. PD3. --- Initialize the depth of the potential level and transfer again) FG, □, FG, 3, FG14...
..., FG3゜, FG33. Make FG34... non-conductive.

次に、時刻ｔ、において、奇数番目の導電層Ｅ、。Next, at time t, the odd-numbered conductive layer E,.

Ｅ３・・・・・・に所定の電圧ｖｐｃを印加すると共に
偶数番目の導電層Ｅ２．・・・・・・　に所定の電圧Ｖ
ＰＢを印加しくＶＦＲ＞　Ｖｐ５　＞　ＶｐＨの関係に
ある）、同時に奇数番目の転送電極Ｇ３．Ｇ７．・・・
・・・に高電圧信号ＶＨを印加してトランスファ・ゲー
トＦＧ２２．　ＦＧ２３、　ＦＧ２４・・・・−１ＦＧ
４゜、　ＦＧ４３．　ＦＧ４４・・・・　を導通とする
ことにより、偶数列目のフォト・ダイオードＰＤｚｚ、
　ＰＤ２３．　ＰＤ２４・・・・・、ＰＤ４２．　ＰＤ
４３．　ＰＤ４４・・・のポテンシャル・レベルを初期
化し、再びトランスファ・ゲートＦＧ２２．　ＦＧ２３
．　ＦＧ２４・・・・・、ＦＧ４２．　ＦＧ４３、　Ｆ
Ｇ４４　””　　を非導通にする。そして、リセットが
完了すると周知の撮像動作及び電荷転送動作を行う（時
点ｔ４以後）。A predetermined voltage vpc is applied to the even-numbered conductive layers E2.・・・・・・ A predetermined voltage V
PB), and at the same time, the odd-numbered transfer electrodes G3. G7. ...
. . by applying high voltage signal VH to transfer gate FG22. FG23, FG24...-1FG
4°, FG43. By making FG44 conductive, the even-numbered column photodiodes PDzz,
PD23. PD24..., PD42. P.D.
43. The potential levels of PD44... are initialized, and the transfer gates FG22. FG23
．． FG24..., FG42. FG43, F
Make G44 ``'' non-conductive. Then, when the reset is completed, well-known imaging operations and charge transfer operations are performed (after time t4).

このリセット動作により、第４図と同様に各色に対応す
るポテンシャル・レベルが各フォト・ダイオードに初期
設定され、広いダイナミック・レンジを得ることができ
る。By this reset operation, potential levels corresponding to each color are initially set in each photodiode as in FIG. 4, and a wide dynamic range can be obtained.

更に、第７図は第３の実施例を示し、上記第２の実施例
と同様に、奇数列・奇数行目のフォト・ダイオードＰＤ
＋＋、　Ｐ貼。、　ＰＤ、５．・・・・・及び偶数列・
偶数行目のフォト・ダイオードＰＤ２２．　ＰＤ２４．
　ＰＤ２６゜・・・・が緑色に関する信号電荷を発生し
、奇数列・偶数行目のフメト・ダイオードＰＤ１２．　
ＰＤ１４・・・・・・が赤色に関する信号電荷を発生し
、偶数列・奇数行目のフォト・ダイオードＰＤ２０．　
ＰＤ２３・・・・・　が青色に関する信号電荷を発生す
るようなベイヤ配列のカラー・フィルタを設け、青色に
関する信号電荷を発生するフォト・ダイオードＰＤ２１
．　ＰＤ２３・・・・のダイナミック・レンジを基準と
して他の赤と緑の信号電荷を発生するフォト・ダイオー
ド群の初期ポテンシャル・レベルだけを制御する様にし
たものである。即ち、第７図に示したように青色に関す
る感度が最も低い場合はそれを基準として他の色に関す
るダイナミック・レンジを拡大するだけでも全体のダイ
ナミック・レンジを拡大することとなる点に着目したも
のであり、青色に関するフォト・ダイオードＰＤ２１．
　ＰＤ２３・・・・には導電層に接続するトランスファ
・ゲートが設けられていない。第８図はこの場合のリセ
ット動作を示すタイミング・チャートであり、第６図に
対応しているので説明を省略する。Furthermore, FIG. 7 shows a third embodiment, in which, similarly to the second embodiment, the photodiodes PD in odd-numbered columns and odd-numbered rows
++, P pasted. , PD, 5.・・・・・・and even number columns・
Even-numbered row photodiode PD22. PD24.
PD26°... generates a signal charge related to green color, and the fumeto diodes PD12.
PD14 . . . generates signal charges related to red color, and photodiodes PD20 .
PD23... is provided with a Bayer array color filter that generates a signal charge related to blue, and a photodiode PD21 that generates a signal charge related to blue.
．． Based on the dynamic range of PD23..., only the initial potential level of the photodiode group that generates other red and green signal charges is controlled. In other words, as shown in Figure 7, this method focuses on the fact that when the sensitivity for blue is the lowest, simply expanding the dynamic range for other colors using that as a reference will expand the overall dynamic range. and the photodiode PD21. for blue color.
PD23... is not provided with a transfer gate connected to the conductive layer. FIG. 8 is a timing chart showing the reset operation in this case, and since it corresponds to FIG. 6, the explanation will be omitted.

これらの実施例は第７図に示す従来の欠点を改善するた
めのものであるが、その他に光の色温度の違いに応じて
各色に関する感度が異なる場合は、感度の高いフォト・
ダイオードのポテンシャル・レベルを深くするように適
宜に設定する。These embodiments are intended to improve the conventional drawbacks shown in FIG.
Set the diode potential level appropriately to deepen it.

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、各フォト・ダイオ
ードの一端に設けられたスイッチング素子を介して接続
する導電層を設け、各色相に応じた所定電圧を該導電層
に印加し、上記スイッチング素子を導通にすることによ
り、各色相の感度に応じた深さのポテンシャル・レベル
を各フォト・ダイオードの設定するようにしたので、ダ
イナミック・レンジを適宜に設定することができると共
に、広いダイナミック・レンジを設定することが可能と
なる。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, a conductive layer is provided which is connected via a switching element provided at one end of each photodiode, and a predetermined voltage corresponding to each hue is applied to the conductive layer. By applying this voltage and making the switching element conductive, the depth potential level of each photodiode is set according to the sensitivity of each hue, so the dynamic range can be set appropriately. At the same time, it becomes possible to set a wide dynamic range.

[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明によるイメージ・センサの第１の実施例
の構造を説明するために受光部の要部を示す部分平面図
、第２図は第１図中の点線Ｘで切ったときの縦断面図、
第３図は第１の実施例の作動を説明するためのタイミン
グ・チャート、第４図はリセットにより設定される各フ
ォト・ダイオードのポテンシャル・レベルを示すポテン
シャル・プロフィール、第５図は第１の実施例における
色相毎の受光特性を示す特性曲線図、第６図は第２の実
施例の作動を説明するためのタイミング・チャート、第
７図は第３の実施例の構造を説明するために受光部の要
部を示す部分平面図、第８図は第３の実施例の作動を説
明するためのタイミング・チャート、第９図は従来のイ
メージ・センサの構造を説明する部分平面図、第１０図
は従来のイメージ・センサの各色相についての受光特性
を示す特性曲線図である。ＰＤ＋ｔ、　ＦＤ＋□、　ＰＤ１３．　ＰＤ１４・・・
・、ＰＤ２＋、　ＦＤ２□、　ＰＤ２３．　ＰＤ２４・
・：フオト・ダイオードＦＧＩ□、　Ｆｅ１２．　Ｆｅ
１４・・・・、ＦＧ２□、　Ｆｅ２３．　Ｆｅ２４・・
　：トランスファ・ゲートＴＧＩ□、　ＴＧ　Ｉ　２．
　ＴＧ　＋　ｓ　、　Ｔｅ　ｌ　４・・・・、ＴＧ、、
、　ＴＧ２□、　ＴＧ２３．　ＴＧ２４・・；トランス
ファ・ゲートＣＨＩ、　ＣＨ２，ＣＨ３，ＣＨ４・・・
・：電荷転送チャンネルＥ、、　Ｅ２．　Ｅ３・・・・
・−・・：導電層Ｇ　＋、　Ｇ　２．　Ｇ　３．　Ｇ　
４・・・・：転送電極代理人　弁理士（８１０７）　　
佐々木　滑降（ほか３名）、。 ′　・ゴー・層第３図第４図第　　５　　図第　　６　　図第　　８　　図１　　　　１　　　　　′ ’Ｉ　　ｔ２ｔ３　　　ｔ４第１０図光強／Ｌ（ｆｘ）FIG. 1 is a partial plan view showing the main parts of the light receiving section for explaining the structure of the first embodiment of the image sensor according to the present invention, and FIG. 2 is a partial plan view taken along the dotted line X in FIG. longitudinal section,
Fig. 3 is a timing chart for explaining the operation of the first embodiment, Fig. 4 is a potential profile showing the potential level of each photodiode set by reset, and Fig. 5 is a timing chart for explaining the operation of the first embodiment. A characteristic curve diagram showing light receiving characteristics for each hue in the embodiment, FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of the second embodiment, and FIG. 7 is a diagram for explaining the structure of the third embodiment. FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of the third embodiment; FIG. 9 is a partial plan view for explaining the structure of a conventional image sensor; FIG. FIG. 10 is a characteristic curve diagram showing light receiving characteristics for each hue of a conventional image sensor. PD+t, FD+□, PD13. PD14...
・, PD2+, FD2□, PD23. PD24・
・：Photo diode FGI□, Fe12. Fe
14..., FG2□, Fe23. Fe24...
: Transfer gate TGI□, TG I 2.
TG + s, Tel 4..., TG,...
, TG2□, TG23. TG24...; Transfer gate CHI, CH2, CH3, CH4...
・: Charge transfer channel E,, E2. E3...
・−・・: Conductive layer G +, G 2. G 3. G
4...: Transfer electrode agent patent attorney (8107)
Sasaki downhill (and 3 others). ' ・Go layer Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 8 Figure 1 1 ''I t2t3 t4 Figure 10 Light intensity/L (fx)

Claims

[Claims] A plurality of photodiodes arranged in a matrix, a color filter stacked on these photodiodes, and a group of charge transfer channels provided between these photodiodes. In the image sensor, a conductive layer is provided which is connected to one end of each photodiode through a switching element, and a predetermined voltage corresponding to each hue is applied through the conductive layer group and each switching element. An image sensor characterized by having a structure for applying an electric current.