JPH01314066A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPH01314066A JPH01314066A JP63144575A JP14457588A JPH01314066A JP H01314066 A JPH01314066 A JP H01314066A JP 63144575 A JP63144575 A JP 63144575A JP 14457588 A JP14457588 A JP 14457588A JP H01314066 A JPH01314066 A JP H01314066A
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- JP
- Japan
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- element array
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Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 65
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 13
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000005375 photometry Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Facsimile Heads (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光学的画像情報を検知し電気信号に変換して
出力するリニア・イメージセンサから成る固体撮像装置
に関する。
出力するリニア・イメージセンサから成る固体撮像装置
に関する。
リニア・イメージセンサから成る固体撮像装置は、すで
にファクシミリ、ＯＣＲ，複写器、非接触型計測器等の
分野において実用化されている。
にファクシミリ、ＯＣＲ，複写器、非接触型計測器等の
分野において実用化されている。
従来のかかる固体撮像装置の構造を第４図に基づいて説
明すると、入射光のパターンを電気信号に変換するフォ
トダイオード−次元アレイ１と、夫々のフォト・ダイオ
ードに蓄積した信号電荷を時系列的に読み出す走査回路
２を具備したリニア・イメージセンサから成っている。
明すると、入射光のパターンを電気信号に変換するフォ
トダイオード−次元アレイ１と、夫々のフォト・ダイオ
ードに蓄積した信号電荷を時系列的に読み出す走査回路
２を具備したリニア・イメージセンサから成っている。
更に詳述すれば、カラー・イメージセンサの場合、３個
ずつを一組とするフォト・ダイオードの表面に赤（Ｒ）
、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラー・フィルタが順次に設け
られ、走査回路２は夫々のフォト・ダイオードに対応す
る電荷転送エレメントを有する電荷転送デバイス（ＣＣ
Ｄ）から成り、−次元アレイ１の夫々のフォト・ダイオ
ードに蓄積された信号電荷を転送ゲート３を介して夫々
所定の電荷転送エレメントに並列転送した後、所謂４相
駆動方式等に基づくクロック信号に同期して順次に電荷
を長手方向に転送し、ソースフォロワ・アンプ４にて低
インピーダンスの信号に変換し時系列のビデオ信号を出
力する。
ずつを一組とするフォト・ダイオードの表面に赤（Ｒ）
、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラー・フィルタが順次に設け
られ、走査回路２は夫々のフォト・ダイオードに対応す
る電荷転送エレメントを有する電荷転送デバイス（ＣＣ
Ｄ）から成り、−次元アレイ１の夫々のフォト・ダイオ
ードに蓄積された信号電荷を転送ゲート３を介して夫々
所定の電荷転送エレメントに並列転送した後、所謂４相
駆動方式等に基づくクロック信号に同期して順次に電荷
を長手方向に転送し、ソースフォロワ・アンプ４にて低
インピーダンスの信号に変換し時系列のビデオ信号を出
力する。
しかしながら、このような従来の固体撮像装置にあって
は、各フォト・ダイオードの受光面積は製造の時点でも
はや決まっているので、光電変換し得るダイナミック・
レンジを変更することができず、微弱な入射光から強い
入射光までの広い範囲に渡る光電変換を行いたい場合に
対応できない場合があった。
は、各フォト・ダイオードの受光面積は製造の時点でも
はや決まっているので、光電変換し得るダイナミック・
レンジを変更することができず、微弱な入射光から強い
入射光までの広い範囲に渡る光電変換を行いたい場合に
対応できない場合があった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はこのような課題に鑑みて成されたものであり、
ダイナミックレンジの広いリニア・イメージセンサ型の
固体撮像装置を提供することを目的とする。
ダイナミックレンジの広いリニア・イメージセンサ型の
固体撮像装置を提供することを目的とする。
この目的を達成するために本発明は、複数の光電変換素
子を一次元配列して成る光電変換素子アレイと、該光電
変換素子アレイの各光電変換素子に発生する信号を時系
列的に転送して出力する電荷転送デバイスを該光電変換
素子アレイに対して平行に形成して成るリニア・イメー
ジセンサから成る固体撮像装置において、原色又はその
補色の色を検出するように上記複数のリニア・イメージ
センサを相互に平行に配列し、且つ上記夫々のリニア・
イメージセンサは最大受光量の少ない小受光面積の光電
変換素子群から成る第１の光電変換素子アレイと該第１
の光電変換素子アレイより受光面積の大きい光電変換素
子群から成る第２の光電変換素子アレイ及び夫々の光電
変換素子アレイに発生する信号を時系列的に読出す電荷
転送デバイスとで形成した。
子を一次元配列して成る光電変換素子アレイと、該光電
変換素子アレイの各光電変換素子に発生する信号を時系
列的に転送して出力する電荷転送デバイスを該光電変換
素子アレイに対して平行に形成して成るリニア・イメー
ジセンサから成る固体撮像装置において、原色又はその
補色の色を検出するように上記複数のリニア・イメージ
センサを相互に平行に配列し、且つ上記夫々のリニア・
イメージセンサは最大受光量の少ない小受光面積の光電
変換素子群から成る第１の光電変換素子アレイと該第１
の光電変換素子アレイより受光面積の大きい光電変換素
子群から成る第２の光電変換素子アレイ及び夫々の光電
変換素子アレイに発生する信号を時系列的に読出す電荷
転送デバイスとで形成した。
このような構成を有する本発明にあっては、受光量が少
ない場合には小受光面積の光電変換素子にて得られる信
号を読み出し、受光量が多い場合には大受光面積の光電
変換素子にて得られる信号を読み出すことで、実質的に
ダイナミックレンジを拡大することができる。
ない場合には小受光面積の光電変換素子にて得られる信
号を読み出し、受光量が多い場合には大受光面積の光電
変換素子にて得られる信号を読み出すことで、実質的に
ダイナミックレンジを拡大することができる。
以下、本発明による固体撮像装置の一実施例を図面と共
に説明する。第１図はこの実施例を示すブロック図であ
り、同図において、５は色を再現する為の３原色又はそ
の補色の内の一色例えば緑（Ｇ）を検出する光電変換素
子アレイと該光電変換素子アレイに発生した信号を時系
列的に読出す電荷転送デバイスを有する第１のリニア・
イメージセンサ、６は他の色相例えば青（Ｂ）を検出す
る光電変換素子アレイと該光電変換素子アレイに発生し
た信号を時系列的に読出す電荷転送デバイスを有する第
２のリニア・イメージセンサ、７は他の色相例えば赤（
Ｒ）を検出する光電変換素子アレイと該光電変換素子ア
レイに発生した信号を時系列的に読出す電荷転送デバイ
スを有する第３のリニア・イメージセンサであり、これ
ら第１〜第３のリニア・イメージセンサ５．６．７は同
一の半導体チップに一体形成されている。尚、これらの
リニア・イメージセンサ５，６．７は共に同様の構造で
あり、第１図において第１のリニア・イメージセンサ５
の構造を代表して説明するものとする。
に説明する。第１図はこの実施例を示すブロック図であ
り、同図において、５は色を再現する為の３原色又はそ
の補色の内の一色例えば緑（Ｇ）を検出する光電変換素
子アレイと該光電変換素子アレイに発生した信号を時系
列的に読出す電荷転送デバイスを有する第１のリニア・
イメージセンサ、６は他の色相例えば青（Ｂ）を検出す
る光電変換素子アレイと該光電変換素子アレイに発生し
た信号を時系列的に読出す電荷転送デバイスを有する第
２のリニア・イメージセンサ、７は他の色相例えば赤（
Ｒ）を検出する光電変換素子アレイと該光電変換素子ア
レイに発生した信号を時系列的に読出す電荷転送デバイ
スを有する第３のリニア・イメージセンサであり、これ
ら第１〜第３のリニア・イメージセンサ５．６．７は同
一の半導体チップに一体形成されている。尚、これらの
リニア・イメージセンサ５，６．７は共に同様の構造で
あり、第１図において第１のリニア・イメージセンサ５
の構造を代表して説明するものとする。
同図において、８は緑（Ｇ）を検知する複数のフォト・
ダイオードを一定のピッチ間隔で一次元配列して成る第
１の光電変換素子アレイ、９は第１の光電変換素子アレ
イ８のフォト・ダイオードと同一ピッチ間隔で一次元配
列されて成る第２の光電変換素子アレイであり、第１の
光電変換素子アレイ８のフォト・ダイオードの横幅β、
を第２の光電変換素子アレイ９のフォト・ダイオードの
横幅１２より大きく設計してあり、両光電変換素子アレ
イ８，９の間をアイソレーション１０によって電気的に
隔絶している。１１は第１の光電変換素子アレイ８に平
行に設けられた電荷転送ゲート、１２は電荷転送ゲート
１１を介して第１の光電変換素子アレイ８に平行に設け
られた電荷転送デバイスであり、電荷転送デバイス１２
は第１の光電変換素子アレイ８の各フォト・ダイオード
のピッチに対応した電荷転送エレメントが形成されるよ
うに成っている。そして、最終端の電荷転送エレメント
に転送されてきた信号電荷を電圧信号に変換して出力す
るインピーダンス変換アンプ１３が形成されている。一
方、第２の光電変換素子アレイ９について、１４は第２
の光電変換素子アレイ９に平行に設けられた電荷転送ゲ
ート、１５は電荷転送ゲート１４を介して第２の光電変
換素子アレイ９に平行に設けられた電荷転送デバイスで
あり、電荷転送デバイス１５は第２の光電変換素子アレ
イ９の各フォト・ダイオードのピッチに対応した電荷転
送エレメントが形成されるように成っており、更に最終
端の電荷転送エレメントに転送されてきた信号電荷を電
圧信号に変換して出力するインピーダンス変換アンプ１
６が形成されている。
ダイオードを一定のピッチ間隔で一次元配列して成る第
１の光電変換素子アレイ、９は第１の光電変換素子アレ
イ８のフォト・ダイオードと同一ピッチ間隔で一次元配
列されて成る第２の光電変換素子アレイであり、第１の
光電変換素子アレイ８のフォト・ダイオードの横幅β、
を第２の光電変換素子アレイ９のフォト・ダイオードの
横幅１２より大きく設計してあり、両光電変換素子アレ
イ８，９の間をアイソレーション１０によって電気的に
隔絶している。１１は第１の光電変換素子アレイ８に平
行に設けられた電荷転送ゲート、１２は電荷転送ゲート
１１を介して第１の光電変換素子アレイ８に平行に設け
られた電荷転送デバイスであり、電荷転送デバイス１２
は第１の光電変換素子アレイ８の各フォト・ダイオード
のピッチに対応した電荷転送エレメントが形成されるよ
うに成っている。そして、最終端の電荷転送エレメント
に転送されてきた信号電荷を電圧信号に変換して出力す
るインピーダンス変換アンプ１３が形成されている。一
方、第２の光電変換素子アレイ９について、１４は第２
の光電変換素子アレイ９に平行に設けられた電荷転送ゲ
ート、１５は電荷転送ゲート１４を介して第２の光電変
換素子アレイ９に平行に設けられた電荷転送デバイスで
あり、電荷転送デバイス１５は第２の光電変換素子アレ
イ９の各フォト・ダイオードのピッチに対応した電荷転
送エレメントが形成されるように成っており、更に最終
端の電荷転送エレメントに転送されてきた信号電荷を電
圧信号に変換して出力するインピーダンス変換アンプ１
６が形成されている。
第２図はインピーダンス変換アンプ１３と１６から出力
される出力信号Ａ、 Ｂを更に選択して出力する選択回
路を示し、該選択回路は、一方の出力信号Ａを増幅する
所定利得のアンプ１７と他方の出力信号Ｂを増幅する所
定利得のアンプ１８、及び該アンプＡ、 Ｂの出力信
号の何れかを選択して伝送する半導体スイッチング素子
１９とアンプ２０から成るミキシング回路２１で構成さ
れている。即ち、スイッチング素子１９が図示するよう
にアンプ１７の出力側接点に接続する場合は、信号Ａが
選択回路を介して出力端子２２に出力され、反対にスイ
ッチング素子１９がアンプ１８の出力側接点に接続する
場合、は、信号Ｂが選択回路を介して出力端子２２に出
力される。尚、第２図に示す選択回路と同様の他の選択
回路が第１図における青（８）を検出するための第２の
リニア・イメージセンサ６と赤（Ｒ）を検出するための
第３のリニア・イメージセンサ７についても夫々接続さ
れている。
される出力信号Ａ、 Ｂを更に選択して出力する選択回
路を示し、該選択回路は、一方の出力信号Ａを増幅する
所定利得のアンプ１７と他方の出力信号Ｂを増幅する所
定利得のアンプ１８、及び該アンプＡ、 Ｂの出力信
号の何れかを選択して伝送する半導体スイッチング素子
１９とアンプ２０から成るミキシング回路２１で構成さ
れている。即ち、スイッチング素子１９が図示するよう
にアンプ１７の出力側接点に接続する場合は、信号Ａが
選択回路を介して出力端子２２に出力され、反対にスイ
ッチング素子１９がアンプ１８の出力側接点に接続する
場合、は、信号Ｂが選択回路を介して出力端子２２に出
力される。尚、第２図に示す選択回路と同様の他の選択
回路が第１図における青（８）を検出するための第２の
リニア・イメージセンサ６と赤（Ｒ）を検出するための
第３のリニア・イメージセンサ７についても夫々接続さ
れている。
次にかかる固体撮像装置の作動を第１図に示す第１のリ
ニア・イメージセンサ５を代表して説明する。
ニア・イメージセンサ５を代表して説明する。
該固体撮像装置はファクシミリや複写器等に適用する場
合、第１図に示すように、複写原稿等に対して矢印Ｘの
方向に相対移動させる。そして、所定ピッチで移動させ
る毎に後述する信号読取り動作を行う。即ち、信号読取
り動作は、複写原稿等からの光学的な画像情報を第１〜
第２の光電変換素子アレイ８，９の各フォト・ダイオー
ドで光電変換し、所定の期間において信号電荷を蓄積し
た後に電荷転送ゲー）１１．１４を導通にしてフォト・
ダイオードの信号電荷を電荷転送デバイス１２゜１５の
対応する電荷転送エレメントに移動させる。
合、第１図に示すように、複写原稿等に対して矢印Ｘの
方向に相対移動させる。そして、所定ピッチで移動させ
る毎に後述する信号読取り動作を行う。即ち、信号読取
り動作は、複写原稿等からの光学的な画像情報を第１〜
第２の光電変換素子アレイ８，９の各フォト・ダイオー
ドで光電変換し、所定の期間において信号電荷を蓄積し
た後に電荷転送ゲー）１１．１４を導通にしてフォト・
ダイオードの信号電荷を電荷転送デバイス１２゜１５の
対応する電荷転送エレメントに移動させる。
次に、同一タイミングの例えば４相駆動信号を電荷転送
デバイス１２．１５の所謂転送ゲート電極（図示せず）
に印加することにより、第１図の横方向に並んだ電荷転
送エレメント毎にインピーダンス変換用アンプ１３．１
６から時系列的な画像信号を出力する。
デバイス１２．１５の所謂転送ゲート電極（図示せず）
に印加することにより、第１図の横方向に並んだ電荷転
送エレメント毎にインピーダンス変換用アンプ１３．１
６から時系列的な画像信号を出力する。
ここで、受光量が第３図に示すように少ない範囲０〜Ｘ
２の場合は、第２図の選択回路中のスイッチング素子１
９をアンプ１８の出力接点側に切換え接続して、第２の
光電変換素子アレイ９に発生した信号Ｂを出力端子２２
に出力させ、反対に受光量が第３図に示すように多い範
囲ｘ１〜Ｘ３の場合は、第２図の選択回路中のスイッチ
ング素子１９をアンプ１７の出力接点側に切換え接続し
て、第２の光電変換素子アレイ８に発生した信号Ａを出
力端子２２に出力させる。尚、この受光量の多少に応じ
た切換え制御は複写器等において実際に原稿を複写する
前に測光を行い、この測光結果に基づいて第３図に示す
受光量Ｘ、〜ｘ２の範囲の適宜の時点で切り換えを行う
。
２の場合は、第２図の選択回路中のスイッチング素子１
９をアンプ１８の出力接点側に切換え接続して、第２の
光電変換素子アレイ９に発生した信号Ｂを出力端子２２
に出力させ、反対に受光量が第３図に示すように多い範
囲ｘ１〜Ｘ３の場合は、第２図の選択回路中のスイッチ
ング素子１９をアンプ１７の出力接点側に切換え接続し
て、第２の光電変換素子アレイ８に発生した信号Ａを出
力端子２２に出力させる。尚、この受光量の多少に応じ
た切換え制御は複写器等において実際に原稿を複写する
前に測光を行い、この測光結果に基づいて第３図に示す
受光量Ｘ、〜ｘ２の範囲の適宜の時点で切り換えを行う
。
このようにこの実施例によれば、第４図に示すような従
来の単一のリニア・イメージセンサでは第４図の受光量
０〜ｘ２あるいはＸ１〜ｘ３の何れかの狭い範囲しか検
知することができないのに対し、０〜Ｘ、の広い範囲で
の受光が可能となるので、実質的にダイナミック・レシ
ジを拡大することができる。
来の単一のリニア・イメージセンサでは第４図の受光量
０〜ｘ２あるいはＸ１〜ｘ３の何れかの狭い範囲しか検
知することができないのに対し、０〜Ｘ、の広い範囲で
の受光が可能となるので、実質的にダイナミック・レシ
ジを拡大することができる。
尚、この実施例では第２図に示す選択回路の入力接点ま
では双方の電荷転送デバイスからの出力信号を供給する
ようにしているが、各光電変換素子アレイに発生する信
号を電荷転送デバイスに転送する際に一方の電荷転送ゲ
ートを非導通にして一方の信号のみを出力するようにし
てもよい。
では双方の電荷転送デバイスからの出力信号を供給する
ようにしているが、各光電変換素子アレイに発生する信
号を電荷転送デバイスに転送する際に一方の電荷転送ゲ
ートを非導通にして一方の信号のみを出力するようにし
てもよい。
以上説明したように本発明の固体撮像装置にあっては、
原色又はその補色の色を検出するように複数のリニア・
イメージセンサを相互に平行に配列し、且つ夫々のリニ
ア・イメージセンサは最大受光量の少ない小受光面積の
光電変換素子群から成る第１の光電変換素子アレイと該
第１の光電変換素子アレイより受光面積の大きい光電変
換素子群から成る第２の光電変換素子アレイ及び夫々の
光電変換素子アレイに発生する信号を時系列的に読出す
電荷転送デバイスとで形成したので、受光量が少ない場
合には小受光面積の光電変換素子にて得られる信号を読
み出し、受光量が多い場合には大受光面積の光電変換素
子にて得られる信号を読み出すことで、実質的にダイナ
ミックレンジを拡大することができる。
原色又はその補色の色を検出するように複数のリニア・
イメージセンサを相互に平行に配列し、且つ夫々のリニ
ア・イメージセンサは最大受光量の少ない小受光面積の
光電変換素子群から成る第１の光電変換素子アレイと該
第１の光電変換素子アレイより受光面積の大きい光電変
換素子群から成る第２の光電変換素子アレイ及び夫々の
光電変換素子アレイに発生する信号を時系列的に読出す
電荷転送デバイスとで形成したので、受光量が少ない場
合には小受光面積の光電変換素子にて得られる信号を読
み出し、受光量が多い場合には大受光面積の光電変換素
子にて得られる信号を読み出すことで、実質的にダイナ
ミックレンジを拡大することができる。
第１図は本発明の実施例の構成をシンボリックに示した
ブロック図、第２図は選択回路の構成を示すブロック図
、第３図は実施例の作動を説明するために受光量対出力
電圧の特性を示した特性曲線図、第４図は従来の固体撮
像装置の構成を示すブロック図である。 ５．６，７；リニア・イメージセンサ ８．９；光電変換素子アレイ １１．１４ ；電荷転送ゲート １２．１５ ；電荷転送デバイス
ブロック図、第２図は選択回路の構成を示すブロック図
、第３図は実施例の作動を説明するために受光量対出力
電圧の特性を示した特性曲線図、第４図は従来の固体撮
像装置の構成を示すブロック図である。 ５．６，７；リニア・イメージセンサ ８．９；光電変換素子アレイ １１．１４ ；電荷転送ゲート １２．１５ ；電荷転送デバイス
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 複数の光電変換素子を一次元配列して成る光電変換素
子アレイと、該光電変換素子アレイの各光電変換素子に
発生する信号を時系列的に転送して出力する電荷転送デ
バイスを該光電変換素子アレイに対して平行に形成して
成るリニア・イメージセンサから成る固体撮像装置にお
いて、 原色又はその補色の色を検出するように前記複数のリニ
ア・イメージセンサを相互に平行に配列し、且つ上記夫
々のリニア・イメージセンサは最大受光量の少ない小受
光面積の光電変換素子群から成る第１の光電変換素子ア
レイと、該第１の光電変換素子アレイより受光面積の大
きい光電変換素子群から成る第２の光電変換素子アレイ
及び夫々の光電変換素子アレイに発生する信号を時系列
的に読出す電荷転送デバイスから成ることを特徴とする
固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63144575A JPH01314066A (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63144575A JPH01314066A (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01314066A true JPH01314066A (ja) | 1989-12-19 |
Family
ID=15365367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63144575A Pending JPH01314066A (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01314066A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0630151A2 (en) * | 1993-06-17 | 1994-12-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Solid state image pickup device and its driving method |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61247176A (ja) * | 1985-04-25 | 1986-11-04 | Toshiba Corp | エリアイメ−ジセンサ |
-
1988
- 1988-06-14 JP JP63144575A patent/JPH01314066A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS61247176A (ja) * | 1985-04-25 | 1986-11-04 | Toshiba Corp | エリアイメ−ジセンサ |
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