JPH02151544A - 画像センサ - Google Patents
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- JPH02151544A JPH02151544A JP1220497A JP22049789A JPH02151544A JP H02151544 A JPH02151544 A JP H02151544A JP 1220497 A JP1220497 A JP 1220497A JP 22049789 A JP22049789 A JP 22049789A JP H02151544 A JPH02151544 A JP H02151544A
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- H01L31/08—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/50—Control of the SSIS exposure
- H04N25/53—Control of the integration time
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- 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
- H04N25/73—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using interline transfer [IT]
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (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〕
この発明は、線状ないし面状(二次元)アレーと並列な
いし順次読取部を有する特にCCD構造体中の半導体基
材上の画像センサに関する。
いし順次読取部を有する特にCCD構造体中の半導体基
材上の画像センサに関する。
半導体センサは公知である。その利用は、例えば雑誌“
Elektronik−Praxis”1978.9月
第9巻、第12頁の評論文に記載されている。
Elektronik−Praxis”1978.9月
第9巻、第12頁の評論文に記載されている。
克服すべき問題点は、高集積性と利用する技術にある。
この発明の課題は、公知の半導体素子とその技術を利用
して強い有効信号を有する制御可能なセンサであるため
、新しい応用を可能にする画像センサを提供することに
ある。
して強い有効信号を有する制御可能なセンサであるため
、新しい応用を可能にする画像センサを提供することに
ある。
上記の課題は、外部から光が入射した場合発生する光電
流を増幅するアバランシェ・ダイオードが半導体の一方
の面に配設してあり、接続している半導体領域に空間電
荷を発生させ、CCD構造体へのキャリヤーの転送が制
御可能な電極によって行われ、半導体の他方の側に配設
した読取電極を有するCCD読取構造体で、コントラス
ト画像ないし距離画像が出力され、画像センサは光の入
射側のp添加層と接続する高抵抗のn添加層の間に電圧
を印加して電気制御できる、線状ないし面状(二次元)
アレーと並列又は順次読取部を有する特にCCD構造体
中の半導体基材上の画像センサによって解決されている
。
流を増幅するアバランシェ・ダイオードが半導体の一方
の面に配設してあり、接続している半導体領域に空間電
荷を発生させ、CCD構造体へのキャリヤーの転送が制
御可能な電極によって行われ、半導体の他方の側に配設
した読取電極を有するCCD読取構造体で、コントラス
ト画像ないし距離画像が出力され、画像センサは光の入
射側のp添加層と接続する高抵抗のn添加層の間に電圧
を印加して電気制御できる、線状ないし面状(二次元)
アレーと並列又は順次読取部を有する特にCCD構造体
中の半導体基材上の画像センサによって解決されている
。
〔作用・効果)
上記の構成によって、公知のCCD装置に比べて有効信
号が約100倍向上し、制御可能なアバランシェ電圧の
助けで増幅率を調節できる受光素子の電気シャッターが
提供される。
号が約100倍向上し、制御可能なアバランシェ電圧の
助けで増幅率を調節できる受光素子の電気シャッターが
提供される。
この発明の特別な利点は、10 ns及びそれ以下(1
と10 nsの間)の程度走査できるCCDセンサが提
供される。この発明は自動車両誘導、操縦、管理あるい
は、特に有利に自動車のレーザー間隔維持系に対して画
像センサを利用できる。前記自動車のレーザー間隔維持
系では、静止しているか又は移動している障害物(車両
)までのレーザー距離測定に利用されている。
と10 nsの間)の程度走査できるCCDセンサが提
供される。この発明は自動車両誘導、操縦、管理あるい
は、特に有利に自動車のレーザー間隔維持系に対して画
像センサを利用できる。前記自動車のレーザー間隔維持
系では、静止しているか又は移動している障害物(車両
)までのレーザー距離測定に利用されている。
この発明を以下に図面に示す実施例に基づきより詳しく
説明する。
説明する。
第1図には、送信器と受信器を備えた全体の装置あるい
は全系の構造が示しである。新しい画像センサで得られ
たような画像がCCDアレーの下部に縮小して示しであ
る。
は全系の構造が示しである。新しい画像センサで得られ
たような画像がCCDアレーの下部に縮小して示しであ
る。
第2図には、機能ブッロクと共にブロック回路図が示し
である。パルスレーザ−のレーザー装置はアバランシェ
電圧を制御可能な画像センサに出力するゲート発生器に
連結していることが判る。
である。パルスレーザ−のレーザー装置はアバランシェ
電圧を制御可能な画像センサに出力するゲート発生器に
連結していることが判る。
この画像センサは光学系2を備えた受信器として使用さ
れる。この送信器には、光学系lがある。
れる。この送信器には、光学系lがある。
画像センサと前記発生器は、遠隔画像信号を発生させる
CCDCD読取フィツト結している。
CCDCD読取フィツト結している。
第3図には、個々の受光セルの構造を断面にして示しで
ある。この場合、入射ビーム、例えば光が第3図の下か
ら来る。実際には、半導体基材の上の画像センサの素子
はpnp構造を有する。下端では、p型シリコンとn型
シリコンの間の境界領域にその上に更にp型シリコン被
膜とその上に二酸化シリコン層が続いているが、増幅部
10を有するアバランシェ・ダイオードを形成している
。
ある。この場合、入射ビーム、例えば光が第3図の下か
ら来る。実際には、半導体基材の上の画像センサの素子
はpnp構造を有する。下端では、p型シリコンとn型
シリコンの間の境界領域にその上に更にp型シリコン被
膜とその上に二酸化シリコン層が続いているが、増幅部
10を有するアバランシェ・ダイオードを形成している
。
この画像センサの電気制御は、CCD転送用の空間電荷
を領域11で発生させて行われる。この領域は、第3図
に示すように、高抵抗n型シリコン層の上のp型シリコ
ンのほぼ中心領域にあると有利である。p型シリコンの
上には、透明な層、例えば二酸化シリコンが配設してあ
り、なだらかな窪みにCCD読取構造体、例えば多結晶
シリコン又は類似な適当な物質の領域が配設しである。
を領域11で発生させて行われる。この領域は、第3図
に示すように、高抵抗n型シリコン層の上のp型シリコ
ンのほぼ中心領域にあると有利である。p型シリコンの
上には、透明な層、例えば二酸化シリコンが配設してあ
り、なだらかな窪みにCCD読取構造体、例えば多結晶
シリコン又は類似な適当な物質の領域が配設しである。
この物質は読取構造体を作製するため部分的に被覆する
公知技術で作製される。読取と評価はそれ自体公知であ
るので、詳しく説明も図示もしない(西独特許筒381
7153号公報又は“Thw Radi。
公知技術で作製される。読取と評価はそれ自体公知であ
るので、詳しく説明も図示もしない(西独特許筒381
7153号公報又は“Thw Radi。
and Electronic Engineer”
Vol、 50+ No、 5+ pp。
Vol、 50+ No、 5+ pp。
205、206を参照)。
画像センサの詳細は第4図に図示しである。この第4図
の上部には、更に重要な層構造が中間領域に高抵抗n型
層を有するpnp構造(サンドイッチ構造状)であるこ
とが認識できる。第4図の上側には、CCD構造体を読
取ためにアルミ電極のSingの薄膜が部分的に被覆さ
れている。測定したいビーム(波長λlを有する)の光
が第4図の下から入射する。アバランシェ効果、特に増
幅効果を100倍までの増幅率は、その下に模式的に示
してあり、約5 nsの範囲の走査によっる負の制御電
圧の印加は、同様に第4図の右下に被膜構造のよこに断
面にして示しである。
の上部には、更に重要な層構造が中間領域に高抵抗n型
層を有するpnp構造(サンドイッチ構造状)であるこ
とが認識できる。第4図の上側には、CCD構造体を読
取ためにアルミ電極のSingの薄膜が部分的に被覆さ
れている。測定したいビーム(波長λlを有する)の光
が第4図の下から入射する。アバランシェ効果、特に増
幅効果を100倍までの増幅率は、その下に模式的に示
してあり、約5 nsの範囲の走査によっる負の制御電
圧の印加は、同様に第4図の右下に被膜構造のよこに断
面にして示しである。
面状CCDセンサの構造の重要なことは、半導体の一方
の側に面状のCCD構造体が、またCCDセンサの反対
側(背面)にはアバランシェ・ダイオードが、特にこの
ために知られている添加物質を注入ないし添加して形成
しである。ここに説明した構造の場合、高抵抗のn型層
と最後のp型層の間に高い電圧が印加されていると、光
が入射した場合、アバランシェ効果によって対応する箇
所に強い電場が生じる。この電場はキャリヤーを適当な
電極構造の助けて読取できるCCD構造体の下のp型層
中で発生させる(第3図参照)。アバランシェ・ダイオ
ードは全面にわたって効果があるが、キャリヤーの転送
は個々に半導体の体積中でCCD構造体に向けて行われ
、走査ないし伝送の時点で面状の画像コントラストを発
生する。
の側に面状のCCD構造体が、またCCDセンサの反対
側(背面)にはアバランシェ・ダイオードが、特にこの
ために知られている添加物質を注入ないし添加して形成
しである。ここに説明した構造の場合、高抵抗のn型層
と最後のp型層の間に高い電圧が印加されていると、光
が入射した場合、アバランシェ効果によって対応する箇
所に強い電場が生じる。この電場はキャリヤーを適当な
電極構造の助けて読取できるCCD構造体の下のp型層
中で発生させる(第3図参照)。アバランシェ・ダイオ
ードは全面にわたって効果があるが、キャリヤーの転送
は個々に半導体の体積中でCCD構造体に向けて行われ
、走査ないし伝送の時点で面状の画像コントラストを発
生する。
従って、走査時点(スタート)、走査期間(ns)及び
走査パルスと送信パルスの間の相関を適切に選択すると
遠隔画像を表示できる。
走査パルスと送信パルスの間の相関を適切に選択すると
遠隔画像を表示できる。
この発明を用いると、高い増幅率や約係数100倍の感
度上昇の外に、10 ns以下の走査時間の程度の非常
に短時間で走査できる、特にCCDカメラの画像センサ
のような受光素子の電気シャッターが特に提供される。
度上昇の外に、10 ns以下の走査時間の程度の非常
に短時間で走査できる、特にCCDカメラの画像センサ
のような受光素子の電気シャッターが特に提供される。
前記走査時間は、従来どんな場合でも比較的経費をかけ
なくては達成できなかった。
なくては達成できなかった。
この発明の応用は、西独特許箱3640449号公報に
よるレーザーを用いた距離監視系又は距離系の場合に有
利である。
よるレーザーを用いた距離監視系又は距離系の場合に有
利である。
自動案内系「プロメティユス」“Prometheus
(Bild der Wissenschaft 10
−1988.3.134を参照)の場合に利用すると特
に有利である。
(Bild der Wissenschaft 10
−1988.3.134を参照)の場合に利用すると特
に有利である。
第1図、この発明によるCCDアレーの画像センサを保
有する送信器と受信器を装備した全系の模式図。 第2図、この発明による画像センサの全系の機能ブロッ
ク回路図。 第3図、この発明による画像センサの受光セルの断面図
。 第4図、画像センサの断面と付随する走査パルスの波形
と増幅率の模式グラフ。 図中引用記号: 1・・・送信光学系、 2・・・受信光学系、 10・・・増幅部、 11・・・空間電荷発生領域。
有する送信器と受信器を装備した全系の模式図。 第2図、この発明による画像センサの全系の機能ブロッ
ク回路図。 第3図、この発明による画像センサの受光セルの断面図
。 第4図、画像センサの断面と付随する走査パルスの波形
と増幅率の模式グラフ。 図中引用記号: 1・・・送信光学系、 2・・・受信光学系、 10・・・増幅部、 11・・・空間電荷発生領域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、線状ないし面状(二次元)アレーと並列又は順次読
取部を有する特にCCD構造体中の半導体基材上の画像
センサにおいて、 外部から光が入射した場合発生する光電流を増幅するア
バランシェ・ダイオードが半導体の一方の面に配設して
あり、 接続している半導体領域に空間電荷を発生させ、CCD
構造体へのキャリヤーの転送が制御可能な電極によって
行われ、 半導体の他方の側に配設した読取電極を有するCCD読
取構造体で、コントラスト画像ないし距離画像が出力さ
れ、 画像センサは光の入射側のp添加層と接続する高抵抗の
n添加層の間に電圧を印加して電気制御できる、 ことを特徴とする画像センサ。 2、前記画像センサは、同時にシャッターとして使用さ
れることを特徴とする請求項1記載の画像センサ。 3、前記画像センサは、レーザー送信器とレーザー受信
器を装備した自動車の距離監視系に(受信器として)使
用されることを特徴とする請求項1又は2記載の画像セ
ンサ。 4、前記画像センサは、自動的に(相互)間隔維持部を
有する(集積サビースデータ回路案内トラックを有する
)自動車両案内系に(受信器として)使用されることを
特徴とする請求項3記載の画像センサ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3839513.4 | 1988-11-23 | ||
DE3839513A DE3839513A1 (de) | 1988-11-23 | 1988-11-23 | Bildsensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02151544A true JPH02151544A (ja) | 1990-06-11 |
JPH0687583B2 JPH0687583B2 (ja) | 1994-11-02 |
Family
ID=6367706
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1220497A Expired - Fee Related JPH0687583B2 (ja) | 1988-11-23 | 1989-08-29 | 画像センサ |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5086342A (ja) |
EP (1) | EP0377078B1 (ja) |
JP (1) | JPH0687583B2 (ja) |
CA (1) | CA2003684A1 (ja) |
DE (2) | DE3839513A1 (ja) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4107850B4 (de) * | 1990-03-10 | 2006-06-29 | Daimlerchrysler Ag | Anordnung zur Verbesserung der Sicht, insbesondere in Fahrzeugen |
JP2646146B2 (ja) * | 1990-03-28 | 1997-08-25 | 三菱電機株式会社 | 車間距離制御装置 |
DE4222642A1 (de) * | 1992-07-10 | 1994-01-13 | Bodenseewerk Geraetetech | Bilderfassende Sensoreinheit |
EP0583844B1 (en) * | 1992-08-18 | 1999-07-28 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | X-ray examination apparatus with light concentration means and plural image sensors |
US5877897A (en) | 1993-02-26 | 1999-03-02 | Donnelly Corporation | Automatic rearview mirror, vehicle lighting control and vehicle interior monitoring system using a photosensor array |
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