JPH02151544A - 画像センサ - Google Patents

画像センサ

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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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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。

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。
〔従来の技術〕
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。
克服すべき問題点は、高集積性と利用する技術にある。
〔発明の課題〕
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。
〔課題の解決〕
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
。
〔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。
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。
〔実施例〕
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒ”　
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (1)

  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。
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