JPH02184072A - Solid-state image sensing device - Google Patents

Solid-state image sensing device

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JPH02184072A
JPH02184072A JP1003931A JP393189A JPH02184072A JP H02184072 A JPH02184072 A JP H02184072A JP 1003931 A JP1003931 A JP 1003931A JP 393189 A JP393189 A JP 393189A JP H02184072 A JPH02184072 A JP H02184072A
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JP
Japan
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light
light receiving
region
photodiode
transistor
Prior art date
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Application number
JP1003931A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Kawaguchi
川口 俊彦
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
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Abstract

PURPOSE:To obtain a MOS type solid-state image sensing device which can read the received light signal of the same picture element twice excellently by providing first and second light receiving regions which can store electric charges independently for the same incident light in a charge storing region, and providing fist and second transistors which discharge the electric charges to the first and second light receiving regions independently. CONSTITUTION:An N-type second light receiving region 30 is formed at the lower side of a light receiving region 14 forming a photodiode D with a P-type layer in-between. A second photodiode E is formed with a P-N junction between the light receiving region 30 and an isolating substrate region 12. The charging and discharging of the photodiode are performed with a first MOS transistor (q). The charging and discharging of the photodiode E are performed with a second MOS transistor (r). Therefore, the incident light is received with the two light receiving regions.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、固体撮像装置にかかるものであり。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a solid-state imaging device.

特に、光ニューラルネットワーク(神経回路網)などの
二次元光学信号処理に好適な固体撮像装置に関するもの
である。
In particular, the present invention relates to a solid-state imaging device suitable for two-dimensional optical signal processing such as an optical neural network.

[従来の技術] 従来の固体撮像装置としては、第8図に示すようなMO
S型の受光素子を多数二次元配列して、第9図に示すよ
うな回路構成としたものがある。
[Prior art] As a conventional solid-state imaging device, an MO as shown in FIG.
There is one in which a large number of S-type light receiving elements are two-dimensionally arranged to form a circuit configuration as shown in FIG.

まず、第8図を参照しながら、受光素子の構成について
説明する。同図において1例えばN型のシリコン基板1
0の主面側には、P型のエピタキシャル層による分離基
板領域12が形成されており、この表面側には、N型の
受光領域(ソース領域)14.N型のドレイン領域16
が各々形成されている。
First, the configuration of the light receiving element will be explained with reference to FIG. In the figure, 1, for example, an N-type silicon substrate 1
A separated substrate region 12 made of a P-type epitaxial layer is formed on the main surface side of the substrate, and an N-type light-receiving region (source region) 14. N-type drain region 16
are formed respectively.

これらの受光領域14及びドレイン領域16の間には、
シリコン酸化膜による絶縁膜18を介して読み出し用ゲ
ート電極20が設けられている。
Between these light receiving region 14 and drain region 16,
A reading gate electrode 20 is provided with an insulating film 18 made of a silicon oxide film interposed therebetween.

また、トレイン領域16上には、ドレイン電極22が設
けられている。なお1分離基板領域12は、基板lOを
介してアースされている。
Further, a drain electrode 22 is provided on the train region 16. Note that one isolated substrate region 12 is grounded via the substrate IO.

以上の各部のうち、P型の分離基板領域12とN型の受
光領域14との境界部分には、PN接合によるフォトダ
イオードDが形成されており、MOSトランジスタはス
イッチング素子として動作する。
Among the above-mentioned parts, a photodiode D by a PN junction is formed at the boundary between the P-type separated substrate region 12 and the N-type light receiving region 14, and the MOS transistor operates as a switching element.

このような受光素子の動作を説明すると、まず、フォト
ダイオードDを適宜の電圧Eに充電する。この状態で光
信号が矢印FAで示すようにフォトダイオードDに入射
すると、その強度に応じて電荷が発生し、充電電圧の一
部が放電する。
To explain the operation of such a light receiving element, first, the photodiode D is charged to an appropriate voltage E. When an optical signal enters the photodiode D in this state as indicated by an arrow FA, a charge is generated depending on its intensity, and a portion of the charging voltage is discharged.

この状態で、ゲート電極20にパルスを入力すると、M
OSトランジスタがオンとなって、フォトダイオードD
が再び電圧Eまで充電される。すなわち、入射光強度に
対応するドレイン電流が流れることとなる。このドレイ
ン電流の値が、負荷抵抗(図示せず)により電圧信号に
変換されて出力される。
In this state, when a pulse is input to the gate electrode 20, M
The OS transistor turns on and the photodiode D
is charged again to voltage E. That is, a drain current corresponding to the intensity of the incident light flows. The value of this drain current is converted into a voltage signal by a load resistor (not shown) and output.

次に、第9図を参照しながら、以上のような素子を二次
元配列した撮像装置について説明する。
Next, referring to FIG. 9, an imaging device in which the above-described elements are two-dimensionally arranged will be described.

同図において、二次元状に配列されたMOSトランジス
タqijは、各行ごとにゲートが共通の選択線kiに接
続されており、各列ごとにドレインが共通の選択線ej
に接続されている6例えば、MO3I−ランジスタct
23のゲートは選択線に2に接続されており、そのドレ
インは選択線β3に接続されている。また、各MO5I
−ランジスタq1jのソースには、上述したフォトダイ
オードDljが各々接続されている。
In the figure, MOS transistors qij arranged in a two-dimensional manner have gates connected to a common selection line ki in each row, and drains connected to a common selection line ej in each column.
For example, MO3I-transistor ct
The gate of 23 is connected to the selection line 2, and its drain is connected to the selection line β3. In addition, each MO5I
- The above-mentioned photodiodes Dlj are connected to the sources of the transistors q1j.

選択線kiは、垂直シフトレジスフ24に各々接続され
ており1選択線[jは、水平読み出しゲート列ajの主
電極側を介して水平読み出し出力端子28に各々接続さ
れている。また、水平読み出しゲート列ajのゲートに
は、水平シフトレジスタ26が各々接続されており、シ
フトパルスが各々入力されるようになっている。
The selection lines ki are connected to the vertical shift registers 24, and the 1 selection lines [j are connected to the horizontal readout output terminals 28 via the main electrode side of the horizontal readout gate array aj. Further, a horizontal shift register 26 is connected to each gate of the horizontal readout gate array aj, and a shift pulse is inputted to each gate.

次に1以上のような構成の撮像装置の動作について説明
する。上述したように、各MOSトランジスタqijの
フォトダイオードDijは、所定の電圧に充電される。
Next, the operation of the imaging device having one or more configurations will be explained. As described above, the photodiode Dij of each MOS transistor qij is charged to a predetermined voltage.

この状態で、フォトダイオードDijに光が入射すると
、各入射光強度に応じてフォトダイオードDijの放電
が行なわれる。
In this state, when light is incident on the photodiode Dij, the photodiode Dij is discharged according to the intensity of each incident light.

他方、垂直シフトレジスタ24では、選択線kiに順に
選択パルスが出力されており、水平シフトレジスタ26
では、水平読み出しゲート列ajのゲートに順に選択パ
ルスが出力されている。これによって、MOSトランジ
スタqijが順に選択されており、選択されたMOSト
ランジスタqijのゲートに垂直シフトレジスタ24か
らの選択パルスが人力され、ドレインは出力端子28に
接続されることとなる。
On the other hand, in the vertical shift register 24, selection pulses are sequentially output to the selection lines ki, and the horizontal shift register 26
Here, selection pulses are sequentially output to the gates of the horizontal readout gate array aj. As a result, the MOS transistors qij are selected in order, and the selection pulse from the vertical shift register 24 is applied to the gate of the selected MOS transistor qij, and the drain is connected to the output terminal 28.

従って、出力端子28からは、MOSトランジスタql
jのフォトトランジスタDijの充電電流が順に流れる
こととなり、これは負荷抵抗(図示せず)によって電圧
信号に変換される。
Therefore, from the output terminal 28, the MOS transistor ql
The charging current of the phototransistor Dij of phototransistor Dij will flow in order, and this will be converted into a voltage signal by a load resistor (not shown).

[発明が解決しようとする課題] 以上のように、MOS型の固体撮像装置では、蓄積電荷
の充放電によって信号の読み出しが行なわれている。こ
のため、−度受光信号の読み出しが行なわれると、かか
る受光信号を再びそのフォトダイオードから読み出すこ
とはできない。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, in a MOS type solid-state imaging device, signals are read out by charging and discharging accumulated charges. Therefore, once a -degree light reception signal is read out, the light reception signal cannot be read out from the photodiode again.

従って、例えば二次元の画像処理において同一画素信号
を2度読み出したいような場合、X。
Therefore, for example, if you want to read out the same pixel signal twice in two-dimensional image processing, use X.

Yの2方向に分離して信号を読み出したいような場合に
は、かかるMOS型の固体撮像装置を利用することがで
きない。
Such a MOS type solid-state imaging device cannot be used when it is desired to read signals separately in two directions in the Y direction.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので。The present invention has been made in view of this point.

同一画素の受光信号を2度に渡って良好に読み出すこと
ができるMOS型の固体搬像装置を提供することを、そ
の目的とするものである。
It is an object of the present invention to provide a MOS type solid-state image carrier that can satisfactorily read out the light reception signal of the same pixel twice.

[課題を解決するための手段] 本発明の一つは、トランジスタの一方の主電極領域に外
部からの入射光による電荷蓄積領域が形成されている受
光素子において:前記電荷蓄積領域に、同一の入射光に
対して各々独立して電荷蓄積可能な第1及び第2の受光
領域を設け:これら第1及び第2の受光領域に対し、各
々独立して電荷の放出を行なう第1及び第2のトランジ
スタを設けたことを特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] One of the present invention provides a light-receiving element in which a charge accumulation region formed by incident light from the outside is formed in one main electrode region of a transistor: First and second light-receiving regions each capable of independently accumulating charges with respect to incident light are provided; The device is characterized in that it is provided with a transistor.

他の発明は、以上のような受光素子を、一次元又は二次
元状に多数配列したものである。
Another invention is one in which a large number of light-receiving elements as described above are arranged one-dimensionally or two-dimensionally.

[作用] 本発明によれば、外部からの光入射によって。[Effect] According to the invention, by external light incidence.

第1及び第2の受光領域で電荷の蓄積が独立して行なわ
れる。これらの蓄積電荷は、第1及び第2のトランジス
タで独立して各々読み出される。
Charge accumulation is performed independently in the first and second light receiving regions. These accumulated charges are read out independently by the first and second transistors.

すなわち、同一の入射光に対する情報は、2度に渡って
読み出される。
That is, information regarding the same incident light is read out twice.

[実施例] 以下1本発明の実施例について、添付図面を参照しなが
ら説明する。なお、上述した従来例と同様の構成部分に
ついては、同一の符号を用いることとする。
[Example] An example of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that the same reference numerals are used for the same components as in the conventional example described above.

第1図には、本発明の一実施例にかかる固体撮像装置に
おける1画素を構成する受光素子の構成例が示されてい
る。同図において、上述したフォトダイオードDを形成
する受光領域14の下層側には、P型の層を挟んでN型
の第2の受光領域30が形成されている。そして、この
受光領域30と分離基板領域12とのPN接合によって
、第2のフォトダイオードEが形成されている。
FIG. 1 shows an example of the configuration of a light receiving element constituting one pixel in a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention. In the figure, an N-type second light-receiving region 30 is formed on the lower layer side of the light-receiving region 14 forming the photodiode D described above, with a P-type layer interposed therebetween. A second photodiode E is formed by the PN junction between the light receiving region 30 and the separated substrate region 12.

次に、分離基板領域12の主面側には、受光領域30に
近接してN型のドレイン領域32が形成されており、両
者の間には、絶縁膜18を介してゲート電極34が形成
されている。また、トレイン領域32には、ドレイン電
極36が設けられている。
Next, on the main surface side of the separation substrate region 12, an N-type drain region 32 is formed close to the light receiving region 30, and a gate electrode 34 is formed between the two with an insulating film 18 interposed therebetween. has been done. Further, a drain electrode 36 is provided in the train region 32 .

すなわち、分離基板領域12と受光領域14との接合に
よって形成されたフォトダイオードDの充放電は、トレ
イン領域16.ゲート電極20゜下レイン電極22を有
する第1のMOS)ランジスタqによって行なわれるよ
うになっている。これに対し、分離基板領域12と受光
領域30との接合によって形成されたフォトダイオード
Eの充放電は、ドレイン領域32.ゲート電極34.ド
レイン電極36を有する第2のMO5I−ランジスタr
によって行なわれるようになっている。
That is, charging and discharging of the photodiode D formed by joining the separated substrate region 12 and the light receiving region 14 is performed by the train region 16. This is done by a first MOS transistor q having a gate electrode 20° and a rain electrode 22 below it. On the other hand, charging and discharging of the photodiode E formed by joining the separated substrate region 12 and the light-receiving region 30 is performed in the drain region 32. Gate electrode 34. Second MO5I-transistor r with drain electrode 36
It is now carried out by

このように、本実施例では、入射光が二つの受光領域で
受光されるようになっている66例えば、800nm付
近の波長の光(赤外m)は、シリコン素材に対して表面
から約30μm程度の深部まで侵入する。600〜70
0nmの波長でも、表面から数μm−10μm程度の深
さまで侵入する。従って、何れの受光領域においても、
信号検出が可能である。
In this way, in this embodiment, the incident light is received by two light-receiving regions. Penetrates to a certain depth. 600-70
Even at a wavelength of 0 nm, it penetrates from the surface to a depth of about several μm to 10 μm. Therefore, in any light receiving area,
Signal detection is possible.

次に、第2図を参照しながら、前記受光素子の主要な製
造工程について説明する。N初に、基板lO上のP型の
エピタキシャル層である分離基板領域12の主面側に、
N層40が形成される(同図TAI参照)1次に、この
N層40に、その一部が残るように、2層42が形成さ
れる(同図T8)参照)、これによって、第2の受光領
域30が形成される。
Next, the main manufacturing steps of the light receiving element will be explained with reference to FIG. First, on the main surface side of the isolated substrate region 12, which is a P-type epitaxial layer on the substrate IO,
An N layer 40 is formed (see TAI in the same figure).Next, a second layer 42 is formed on this N layer 40 so that a portion thereof remains (see T8 in the same figure). Two light receiving areas 30 are formed.

次に、分離基板領域12及びP領域42の主面側に、N
型の第1の受光領域14.  ドレイン領域16.32
が各々形成される(同図(C1参照)。
Next, on the main surface side of the separation substrate region 12 and P region 42,
First light-receiving area 14 of the mold. Drain region 16.32
are formed respectively (see the same figure (C1)).

次に、ゲート絶縁用の絶縁層44が、受光領域14.3
0とトレイン領域16.32との間に各々形成され(同
図(ロ)参照)、更にその上にゲート電1420.34
が各々形成される(同図(El 参照)、そして、ドレ
イン領域16.32の部分を除いて主面側に絶縁膜18
が形成され(同図(Fl参照)、更に、トレイン領域1
6.32上には、ドレイン電極22.36が各々形成さ
れる(同図(Gl参照)。
Next, an insulating layer 44 for gate insulation is applied to the light receiving area 14.3.
0 and the train region 16.32 (see figure (b)), and a gate electrode 1420.34 is formed thereon.
are formed respectively (see figure (see El)), and an insulating film 18 is formed on the main surface side except for the drain region 16.32.
is formed (see the same figure (Fl)), and furthermore, train region 1
Drain electrodes 22, 36 are formed on each of the electrodes 6, 32 (see Gl in the same figure).

以上のような受光素子が複数−次元状ないし二次元状に
配列されて、固体撮像装置が構成される。第3図には、
二次元の固体撮像装置の一部分が示されている。各MO
Sトランジスタ間には、素子分離層46が形成されてお
り、ドレイン電極22.36は、信号読み出し用の選択
線48゜50に各々接続されている。これらの選択線4
8.50は1図示しない絶縁層によって絶縁されている
。また、ゲート電極20.34も、図示しない選択線に
各々接続されている。
A solid-state imaging device is constructed by arranging the light receiving elements as described above in a multi-dimensional or two-dimensional manner. In Figure 3,
A portion of a two-dimensional solid-state imaging device is shown. Each MO
An element isolation layer 46 is formed between the S transistors, and drain electrodes 22 and 36 are respectively connected to selection lines 48 and 50 for signal readout. These selection lines 4
8.50 is insulated by an insulating layer (not shown). Further, the gate electrodes 20.34 are also connected to selection lines (not shown).

次に、第4図を参照しながら、本実施例にかかる二次元
の損保装置について説明する。同図において、単一の画
素に相当する受光素子は、第1図に示したように、二つ
のMOS)ランジスタqij、rijと、二つのフォト
ダイオードDij、Eijを各々有している(i=l〜
x。
Next, with reference to FIG. 4, a two-dimensional non-life insurance apparatus according to this embodiment will be explained. In the figure, the light receiving element corresponding to a single pixel has two MOS transistors qij and rij and two photodiodes Dij and Eij, respectively (i= l~
x.

j=l=y)。j=l=y).

これらのうち、MOS)−ランジスタqij。Among these, MOS) - transistors qij.

フォトダイオードDijの接続は、上述した従来技術と
同様である。
The connection of the photodiode Dij is the same as in the prior art described above.

次に、同様に二次元状に配列された第2の受光領域30
に対応するMO3I−ランジスクrijは、各列ごとに
ゲートが共通の選択線mjに接続されており、各行ごと
にドレインが共通の選択線niに接続されている6例え
ば。
Next, second light receiving areas 30 are arranged two-dimensionally in the same manner.
For example, the MO3I-range disk rij corresponding to 6 has a gate connected to a common selection line mj for each column, and a drain connected to a common selection line ni for each row.

MOSトランジスタr21のゲートは選択線mlに接続
されており、そのトレインは選択線n2に接続されてい
る。また、各MOSl−ランジスタrijのソースには
、上述したフォトダイオードEijが各々接続されてい
る。
The gate of MOS transistor r21 is connected to selection line ml, and its train is connected to selection line n2. Further, the above-mentioned photodiode Eij is connected to the source of each MOS1-transistor rij.

選択線mjは、水モシフトレジスタ52に各々接続され
ており、選択線niは、垂直読み出しゲート列biの主
電極側を介して垂直読み出し出力端子54に各々接続さ
れている。また、垂直読み出しゲート列biのゲートに
は、垂直シフトレジスフ56が各々接続されており、シ
フトパルスが各々入力されるようになっている。
The selection lines mj are each connected to the water shift register 52, and the selection lines ni are each connected to the vertical readout output terminal 54 via the main electrode side of the vertical readout gate array bi. Further, vertical shift registers 56 are connected to the gates of the vertical readout gate array bi, respectively, and shift pulses are input to the gates of the vertical readout gate rows bi.

次に、上記実施例の全体的動作について説明する。まず
、垂直シフトレジスフ24及び水平シフトレジスフ26
によってMO5I−ランジスタqijをスイッチングし
、これによってフォトダイオードDijから信号を読み
出す動作ば、上述した従来例と同様である。すなわち、
水平読み出し出力端子28からは、各フォトダイオード
Dijからの受光信号が水平方向に順に出力される。
Next, the overall operation of the above embodiment will be explained. First, the vertical shift register 24 and the horizontal shift register 26
The operation of switching the MO5I-transistor qij and thereby reading out a signal from the photodiode Dij is similar to the conventional example described above. That is,
From the horizontal readout output terminal 28, the light reception signals from each photodiode Dij are sequentially outputted in the horizontal direction.

次に、第2のフォトダイオードEijにおける信号読み
出しについて説明する。この場合も、上述したように、
各MO5)ランジスタrljのフォトダイオードEij
は、所定の電圧に充電される。この状態で、フォトダイ
オードEijに光が入射すると、各入射光強度に応じて
フォトダイオードEijの放電が行なわれる。
Next, signal readout in the second photodiode Eij will be explained. In this case, as mentioned above,
Each MO5) Photodiode Eij of transistor rlj
is charged to a predetermined voltage. In this state, when light is incident on the photodiode Eij, the photodiode Eij is discharged according to the intensity of each incident light.

他方、水平シフトレジスタ52では、選択線mjに順に
選択パルスが出力されており、垂直シフトレジスタ56
では、垂直読み出しゲート列biのゲートに順に選択パ
ルスが出力されている。これによって、MOSトランジ
スタrijが順に選択されており、選択されたMOSト
ランジスタrijのゲートに水平シフトレジスタ52か
らの選択パルスが人力され、ドレインは出力端子54に
接続されることとなる。
On the other hand, in the horizontal shift register 52, selection pulses are sequentially output to the selection line mj, and the vertical shift register 56
Here, selection pulses are sequentially output to the gates of the vertical readout gate array bi. As a result, the MOS transistors rij are selected in order, and the selection pulse from the horizontal shift register 52 is applied to the gate of the selected MOS transistor rij, and the drain is connected to the output terminal 54.

従って、出力端子54からは、MOS)−ランジスタr
ijのフォトトランジスタEijの充i!電流が順に流
れることとなり、これは負荷抵抗(図示せず)によって
電圧信号に変換される。すなわち、垂直読み出し出力端
子54からは、各フォトダイオードEijからの受光信
号が垂直方向に順に出力される。
Therefore, from the output terminal 54, MOS) - transistor r
ij's phototransistor Eij's charging! A current will in turn flow, which is converted into a voltage signal by a load resistor (not shown). That is, the light reception signals from each photodiode Eij are sequentially output from the vertical readout output terminal 54 in the vertical direction.

このように、本実施例によれば、受光信号は、出力端子
28.54から、水平、垂直両方向独立に出力されるこ
ととなる。
In this way, according to this embodiment, the light reception signal is output from the output terminal 28.54 independently in both the horizontal and vertical directions.

次に、第5図〜第7図を参照しながら、本発明の他の実
施例について説明する。これらの実施例は、ニューロコ
ンピュータを光学的ハードウェアとして実現した場合の
応用例である。N個のニューロンのネットワークにおけ
る各ニューロンの出力状態は、行列−ベクトル積で近似
的に表わされる(例えば、テレビジョン学会誌 Vol
、42゜No、9(19881,P931〜P936参
照)。
Next, other embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 7. These embodiments are application examples in which a neurocomputer is realized as optical hardware. The output state of each neuron in a network of N neurons is approximately represented by a matrix-vector product (e.g., Journal of the Television Society Vol.
, 42° No. 9 (see 19881, P931-P936).

このような行列−ベクトル積を演算する光学系は、同文
献によれば、第5図に示すような基本構成となる。同図
において、ベクトル情報Vjは、発光素子アレイ60か
ら出力される。これらの光は、レンズ系(図示せず)に
よって扇状ビームとなるように波面変換され、光学マス
クTijのj列線分のみを一様に照射する。ここで、光
学マスフTijの各大きさを光透過率として与えておく
と、その出力強度は、Tij−Vjに比例する。
According to this document, an optical system for calculating such a matrix-vector product has a basic configuration as shown in FIG. 5. In the figure, vector information Vj is output from a light emitting element array 60. These lights are wavefront-converted by a lens system (not shown) into a fan-shaped beam, and uniformly illuminate only the j-column line segment of the optical mask Tij. Here, if each size of the optical mass scale Tij is given as a light transmittance, its output intensity is proportional to Tij-Vj.

次に、このような光学マスクTijからの出力光は、レ
ンズ系(図示せず)によって、すべてのi成分が受光素
子アレイ62の一つに集光される。従って、i番目の受
光素子出力tJiは、Ui=Ti1.VI+Ti2.V
2+ ・・・・・・+Tij、Vj となり、受光素子出力に行列−ベクトル積が得られる。
Next, all i components of the output light from the optical mask Tij are focused onto one of the light receiving element arrays 62 by a lens system (not shown). Therefore, the i-th light receiving element output tJi is Ui=Ti1. VI+Ti2. V
2+...+Tij, Vj, and a matrix-vector product is obtained at the output of the light receiving element.

このような行列−ベクトル演算器の光学マスクTijの
代りに、第6図に示すような撮像装置64と発光ダイオ
ードアレイ66とを組み合わせたものを使用すれば、光
学722115前後のレンズ系が不要となる。同図(A
)に示すものは、撮像装置64と発光ダイオードアレイ
66とを対向させたものであり、同図i8)に示すもの
は、m像装置64と発光ダイオードアレイ66との間に
レンズ68を設けたものである。
If a combination of an imaging device 64 and a light emitting diode array 66 as shown in FIG. 6 is used instead of the optical mask Tij of such a matrix-vector calculator, the lens system before and after the optical 722115 can be eliminated. Become. The same figure (A
) shows an image pickup device 64 and a light emitting diode array 66 facing each other, and the device shown in FIG. It is something.

以上の場合において、撮像装置64としては、第7図に
示すものが使用される。同図に示すものは、上述した第
4図のものにおいて1選択線kiにコードデータ入力用
ゲー)gaiが各々接続されており、選択線mjにコー
ドデータ人力用ゲートgbjが各々接続された構成とな
っている。
In the above case, the imaging device 64 shown in FIG. 7 is used. The figure shows a configuration in which the code data input gate (gai) is connected to one selection line ki and the code data manual input gate gbj is connected to the selection line mj in the configuration shown in FIG. 4 above. It becomes.

これらのゲートgai、gbjは、いずれも主電極の一
方がアースに接続されており、ゲートにパルスが入力さ
れると、接続されている選択線がアースされることとな
る。すなわち、その選択線に接続されているフォトダイ
オードからの信号は読み出されないこととなる。これら
のゲートgai、gbjのゲートに、入力されるパルス
処理により、行列の信号を自由に使い分け1種々の演算
が可能となる。
Each of these gates gai and gbj has one of its main electrodes connected to ground, and when a pulse is input to the gate, the connected selection line is grounded. That is, the signal from the photodiode connected to that selection line will not be read out. By processing the pulses input to these gates gai and gbj, it is possible to freely use the matrix signals to perform various calculations.

このように、第6図の実施例によれば、光学マスクTi
jのパターン変更を容易かつ迅速に行なうことができる
とともに、XないしY方向の演算処理を自由に行なって
二次元画像処理を簡単に行なうことができる。
Thus, according to the embodiment of FIG. 6, the optical mask Ti
The pattern of j can be easily and quickly changed, and arithmetic processing in the X to Y directions can be freely performed to easily perform two-dimensional image processing.

なお、本発明は、何ら上記実施例に限定されるものでは
なく、例えば、各部の導電型をPN逆にしても本発明は
成り立つものである。また、形状寸法なども、必要に応
じて適宜設定してよい。
Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments; for example, the present invention can be realized even if the conductivity type of each part is reversed to PN. In addition, the shape and dimensions may be set as appropriate.

また、上記実施例では、二次元状に受光素子を配列した
撮像装置としたが、−元払に配列してもよい。
Further, in the above embodiment, the image pickup device has the light receiving elements arranged in a two-dimensional manner, but the light receiving elements may be arranged in a prepaid manner.

[発明の効果J 以上説明したように1本発明によれば、受光領域を重ね
て形成することとしたので、同一画素の受光信号を2度
に渡って良好に読み出すことができるという効果がある
[Effects of the Invention J As explained above, according to the present invention, since the light receiving areas are formed in an overlapping manner, there is an effect that the light receiving signal of the same pixel can be read out twice in good condition. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例における受光素子の一例を示
す構成図、第2図は第1図の受光素子の主要な製造工程
を示す説明図、第3図は第1図の受光素子によって構成
された本発明の一実施例を示す主要部の斜視図、第4図
は本発明の一実施例の回路図、第5図はニューロコンピ
ュータにおける行列−ベクトル演算器の例を示す説明図
、第6図は第5図の演算器に対して本発明を適用した他
の実施例を示す説明図、第7図は第6図の実施例におけ
る撮像装置の回路図、第8図は従来の受光素子の例を示
す説明図、第9図は従来の搬像装置の例を示す回路図で
ある。 12・・・ソース領域、14.30・・・受光領域、1
6.32・・・ドレイン領域、l 8−・・絶縁膜。 20.34・・・ゲートi!極、22.36・・・トレ
イン電極、24.56・・・垂直シフトレジスフ、26
゜52・・・水平シフトレジスタ、aj、bi・・−ゲ
ート列、ki、(lj、mj、ni−選択線、Dij。 Eij・・・フォトダイオード、rij、qij=・M
OSトランジスタ。 特許出願人  日本ビクター株式会社 代表者 垣木邦夫 第 〃n 溶 閃 第 図 第 図
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a light receiving element according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the main manufacturing process of the light receiving element of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing the light receiving element of FIG. 1. FIG. 4 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a matrix-vector arithmetic unit in a neurocomputer. , FIG. 6 is an explanatory diagram showing another embodiment in which the present invention is applied to the arithmetic unit in FIG. 5, FIG. 7 is a circuit diagram of an imaging device in the embodiment of FIG. 6, and FIG. 8 is a conventional FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of a conventional image carrying device. 12... Source region, 14.30... Light receiving region, 1
6.32...Drain region, l8-...Insulating film. 20.34...Gate i! Pole, 22.36... Train electrode, 24.56... Vertical shift register, 26
゜52...Horizontal shift register, aj, bi...-gate column, ki, (lj, mj, ni-selection line, Dij. Eij...photodiode, rij, qij=-M
OS transistor. Patent applicant: Japan Victor Co., Ltd. Representative: Kunio Kakiki

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)トランジスタの一方の主電極領域に外部からの入
射光による電荷蓄積領域が形成されている受光素子にお
いて、 前記電荷蓄積領域に、同一の入射光に対して各々独立し
て電荷蓄積可能な第1及び第2の受光領域を設け、これ
ら第1及び第2の受光領域に対し、各々独立して電荷の
放出を行なう第1及び第2のトランジスタを設けたこと
を特徴とする受光素子。
(1) In a light-receiving element in which a charge accumulation region formed by incident light from the outside is formed in one main electrode region of a transistor, the charge accumulation region is capable of independently accumulating charges in response to the same incident light. 1. A light-receiving element, comprising first and second light-receiving regions, and first and second transistors each independently emitting charges to the first and second light-receiving regions.
(2)トランジスタの一方の主電極領域に外部からの入
射光による電荷蓄積領域が形成されている受光素子が、
一次元又は二次元状に多数配列された固体撮像装置にお
いて、 前記各受光素子の電荷蓄積領域に、同一の入射光に対し
て各々独立して電荷蓄積可能な第1及び第2の受光領域
を設け、これら第1及び第2の受光領域に対し、各々独
立して電荷の放出を行なう第1及び第2のトランジスタ
を設けたことを特徴とする固体撮像装置。
(2) A light-receiving element in which a charge accumulation region formed by incident light from the outside is formed in one main electrode region of the transistor.
In a solid-state imaging device having a large number of one-dimensional or two-dimensional arrays, each of the light-receiving elements has first and second light-receiving regions capable of independently storing charge in response to the same incident light. What is claimed is: 1. A solid-state imaging device, comprising: a first transistor and a second transistor, each of which discharges charge independently from the first and second light-receiving regions.
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