JPH0394585A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH0394585A JPH0394585A JP1230332A JP23033289A JPH0394585A JP H0394585 A JPH0394585 A JP H0394585A JP 1230332 A JP1230332 A JP 1230332A JP 23033289 A JP23033289 A JP 23033289A JP H0394585 A JPH0394585 A JP H0394585A
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Links
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 12
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 6
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 abstract description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (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）
この発明は固体撮像装置に関するものである。
従来，一般に固体撮像装置における固体撮像素子の受光
蓄積部は、ダイオード構造になっている。
蓄積部は、ダイオード構造になっている。
図面第４図は従来例の入射光量と撮像素子の出力の関係
を示す図である。先ず、入射光は、前記受光部で電荷に
変換され、ダイオードのポテンシャル井戸（ｐ−ｗｅｌ
ｌ）構造によるＭ積部に蓄積される． 従って、受光部での蓄積電荷量には上限があり、図面第
４図に示すように，入射光量がある一定値（ＬＩＩＡ？
）を越えると、固体撮像素子の出力は飽和してしまう。
を示す図である。先ず、入射光は、前記受光部で電荷に
変換され、ダイオードのポテンシャル井戸（ｐ−ｗｅｌ
ｌ）構造によるＭ積部に蓄積される． 従って、受光部での蓄積電荷量には上限があり、図面第
４図に示すように，入射光量がある一定値（ＬＩＩＡ？
）を越えると、固体撮像素子の出力は飽和してしまう。
図面第４図において、飽和レベルＳ ＨＡＴに対する入
射光量Ｌ ＭＡＴと、出力の雑音レベルＳＮに対応する
入射光量Ｌ．の比Ｌ ｓＡｒ ／ Ｌ Ｎをダイナミッ
ク・レンジと呼ぶが、従来の固体撮像素子では、このダ
イナミック・レンジが狭く、広い入射光量範囲を有する
画像が得られないという問題点があった。
射光量Ｌ ＭＡＴと、出力の雑音レベルＳＮに対応する
入射光量Ｌ．の比Ｌ ｓＡｒ ／ Ｌ Ｎをダイナミッ
ク・レンジと呼ぶが、従来の固体撮像素子では、このダ
イナミック・レンジが狭く、広い入射光量範囲を有する
画像が得られないという問題点があった。
この発明は上記のような従来例の問題点を解消するため
になされたもので、受光期間中に発生する電荷の一部を
オーバーフロードレイン部へ排出し、かつ、オーバーフ
ロードレインの制御電圧を受光期間中ダイナミックに変
化させ、固体撮像素子の入射光量と出力の関係に非線形
性をもたせることを可能とし、これにより、固体撮像素
子のダイナミック・レンジを従来よりも拡大することを
可能とし、前記非線形特性をγ特性と一致させることで
撮像装置全体の回路も減少することを目的とする。
になされたもので、受光期間中に発生する電荷の一部を
オーバーフロードレイン部へ排出し、かつ、オーバーフ
ロードレインの制御電圧を受光期間中ダイナミックに変
化させ、固体撮像素子の入射光量と出力の関係に非線形
性をもたせることを可能とし、これにより、固体撮像素
子のダイナミック・レンジを従来よりも拡大することを
可能とし、前記非線形特性をγ特性と一致させることで
撮像装置全体の回路も減少することを目的とする。
このため、この発明においては、過剰蓄積電荷を排出す
るためのオーバーフロードレインを設けた固体撮像素子
を有する固体撮像装置において、前記オーバーフロード
レインの逆バイアス電圧を制御する電圧制御手段を有し
、かつ少くとも受光期間中は、前記電圧制御手段の出力
電圧を所定の特性にて制御することにより前記目的を達
成しようとするものである。
るためのオーバーフロードレインを設けた固体撮像素子
を有する固体撮像装置において、前記オーバーフロード
レインの逆バイアス電圧を制御する電圧制御手段を有し
、かつ少くとも受光期間中は、前記電圧制御手段の出力
電圧を所定の特性にて制御することにより前記目的を達
成しようとするものである。
この発明における固体撮像装置は、電圧制御手段により
過剰蓄積電荷を排出するためのオーバーフロードレイン
の逆バイアス電圧を制御し、かつ、少くとも受光期間中
は、電圧制御手段の出力電圧が常に一定でないように制
御する。
過剰蓄積電荷を排出するためのオーバーフロードレイン
の逆バイアス電圧を制御し、かつ、少くとも受光期間中
は、電圧制御手段の出力電圧が常に一定でないように制
御する。
（実施例〕
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図面第１図はこの発明の一実施例である固体撮像装置の
一部側断面図であり、縦型オーバーフロードレイン（後
述）を有するインターラインＣＣＤにこの発明を適用し
た場合の一実施例を示す図である。第２図は第１図の逆
バイアス電圧（ − Ｖ ｅ．．ｔ）の印加状態を示す
図、第３図はこの実施例の入射光量と撮像素子の出力関
係を示す図である。
一部側断面図であり、縦型オーバーフロードレイン（後
述）を有するインターラインＣＣＤにこの発明を適用し
た場合の一実施例を示す図である。第２図は第１図の逆
バイアス電圧（ − Ｖ ｅ．．ｔ）の印加状態を示す
図、第３図はこの実施例の入射光量と撮像素子の出力関
係を示す図である。
図面第１図において、Ａは電圧制御手段であり、受光開
始パルスと受光時間データを入力し、逆バイアス電圧（
−ｖｃｏｎｔ）を出力する電圧制御回路２０で構成され
、過剰蓄積電荷を排出するためのオーバーフロードレイ
ン４の逆バイアス電圧を制御し、少くとも受光期間中は
、その出力電圧が常に一定でないように制御される手段
である。
始パルスと受光時間データを入力し、逆バイアス電圧（
−ｖｃｏｎｔ）を出力する電圧制御回路２０で構成され
、過剰蓄積電荷を排出するためのオーバーフロードレイ
ン４の逆バイアス電圧を制御し、少くとも受光期間中は
、その出力電圧が常に一定でないように制御される手段
である。
また、インターラインＣＣＤ撮像素子１は、ｎ型半導体
基板２の表面部にｐ型拡散層３が形成され，このｐ型拡
散層３中にフォトダイオード部５，転送ゲート領域６，
チャンネル・ストップ７及び垂直転送部Ｖ−ＣＣＤ８お
よびＳｉ０２９とＡｆｉ光シールド１０が周知のように
構成されている。
基板２の表面部にｐ型拡散層３が形成され，このｐ型拡
散層３中にフォトダイオード部５，転送ゲート領域６，
チャンネル・ストップ７及び垂直転送部Ｖ−ＣＣＤ８お
よびＳｉ０２９とＡｆｉ光シールド１０が周知のように
構成されている。
次にこの実施例の動作を第１図を用いて電圧制御手段Ａ
を中心として説明する。
を中心として説明する。
図面第１図において、ｎ型半導体基板２とｐ型拡散層（
Ｐ−ｗｅｌｌ）３との間には、電圧制御手段Ａである電
圧制御回路２０によりーＶ ｃｏｎｔの逆バイアス電圧
が印加されて、ｐ型拡散層３が空乏化されている。フォ
トダイオード部５に光が入射されると、フォトダイオー
ド部５の電位が下がり、電荷蓄積期間中においては、ｎ
＋ ｐ接合が順バイアスされる。従って、フォトダイオ
ード部５からのオーバーフロー電荷は縦方向のＮ” Ｐ
Ｎの通路を通り、ｎ型半導体基板２へ掃き出される。
Ｐ−ｗｅｌｌ）３との間には、電圧制御手段Ａである電
圧制御回路２０によりーＶ ｃｏｎｔの逆バイアス電圧
が印加されて、ｐ型拡散層３が空乏化されている。フォ
トダイオード部５に光が入射されると、フォトダイオー
ド部５の電位が下がり、電荷蓄積期間中においては、ｎ
＋ ｐ接合が順バイアスされる。従って、フォトダイオ
ード部５からのオーバーフロー電荷は縦方向のＮ” Ｐ
Ｎの通路を通り、ｎ型半導体基板２へ掃き出される。
噂印４ａはこのオーバーフロー電荷の流れを示している
。この場合、逆バイアス電圧（ − Ｖ ｅ．ｎｔ＞は
電圧制御回路２０より印加されており、例えば第２図に
示す様に制御される。
。この場合、逆バイアス電圧（ − Ｖ ｅ．ｎｔ＞は
電圧制御回路２０より印加されており、例えば第２図に
示す様に制御される。
次に、上記逆バイアス電圧の制御について電圧制御手段
Ａを中心にして第２図．第３図を用いて説明する。
Ａを中心にして第２図．第３図を用いて説明する。
図面第２図において、第２図（ｂ）の受光開始パルスを
合図に、逆バイアス電圧一ｖｃＯｎｔは、第２図（ａ）
の線Ｃのようにいったん下降し、その後徐々に上昇して
、受光期間（Ｄ）終了時には、元の逆バイアス電圧に戻
るよう制御される。
合図に、逆バイアス電圧一ｖｃＯｎｔは、第２図（ａ）
の線Ｃのようにいったん下降し、その後徐々に上昇して
、受光期間（Ｄ）終了時には、元の逆バイアス電圧に戻
るよう制御される。
この様に、オーバーフロードレイン電圧を制御すること
で、強い入射光量に対しては受光蓄積部（フォトダイオ
ード５）に急速に蓄積された電荷の一部が、通常より深
く逆バイアスされたオーバーフロードレインにより排出
されることになるため、従来よりも飽和受光量は大きく
なる。それに対し、弱い入射光量に対しては、受光蓄積
部には電荷はゆっくり蓄積されるため、受光期間中に排
出される電荷は非常に少なくなり、従来と同一の出力レ
ベルが得られる。
で、強い入射光量に対しては受光蓄積部（フォトダイオ
ード５）に急速に蓄積された電荷の一部が、通常より深
く逆バイアスされたオーバーフロードレインにより排出
されることになるため、従来よりも飽和受光量は大きく
なる。それに対し、弱い入射光量に対しては、受光蓄積
部には電荷はゆっくり蓄積されるため、受光期間中に排
出される電荷は非常に少なくなり、従来と同一の出力レ
ベルが得られる。
この結果を示したのが第３図である。図面第３図におい
て、得られる入射光量と撮像素子の出力の関係は入射光
量が大きい部分では出力が飽和してくるため、ダイナミ
ック・レンジＬ ”ｓＡＴ／ Ｌ Ｎが従来のＬｓＡｒ
／ ＬＮ （第４図）より大きくなる。このため、
高ダイナミック・レンジ化が可能となる。
て、得られる入射光量と撮像素子の出力の関係は入射光
量が大きい部分では出力が飽和してくるため、ダイナミ
ック・レンジＬ ”ｓＡＴ／ Ｌ Ｎが従来のＬｓＡｒ
／ ＬＮ （第４図）より大きくなる。このため、
高ダイナミック・レンジ化が可能となる。
また、この人出力特性は第２図（ａ）に示した曲線Ｃに
より変化可能である。即ち、オーバーフロードレインの
逆バイアス電圧を制御する電圧制御手段Ａは、その出力
電圧が少くとも受光期間中は所定の制御特性にて制御さ
れ、固体撮像素子の入射光量と出力関係に非線形性をも
たせることが可能となる。例えばテレビジョンモニタの
ガンマ（γ）特性に合わせて曲線Ｃを決め動作させるこ
とで、信号処理上においても極めて有利となる。
より変化可能である。即ち、オーバーフロードレインの
逆バイアス電圧を制御する電圧制御手段Ａは、その出力
電圧が少くとも受光期間中は所定の制御特性にて制御さ
れ、固体撮像素子の入射光量と出力関係に非線形性をも
たせることが可能となる。例えばテレビジョンモニタの
ガンマ（γ）特性に合わせて曲線Ｃを決め動作させるこ
とで、信号処理上においても極めて有利となる。
尚、前記実施例は縦型オーバーフロードレインのＣＣＤ
を例示したが、横型オーバーフロードレインのＣＯＤ等
にも適用可能であることは明らかである。
を例示したが、横型オーバーフロードレインのＣＯＤ等
にも適用可能であることは明らかである。
以上説明した様に、この発明によれば、受光期間中に発
生する電荷の一部をオーバーフロードレイン部へ排出し
、かつオーバーフロードレインの制御電圧を受光期間中
ダイナミックに変化させるため、固体撮像素子の入射光
量と出力の関係に非線形性をもたせることが可能となり
、これにより固体撮像素子のダイナミック・レンジを従
来よりも拡大することができる効果がある。
生する電荷の一部をオーバーフロードレイン部へ排出し
、かつオーバーフロードレインの制御電圧を受光期間中
ダイナミックに変化させるため、固体撮像素子の入射光
量と出力の関係に非線形性をもたせることが可能となり
、これにより固体撮像素子のダイナミック・レンジを従
来よりも拡大することができる効果がある。
また、その非線形な特性をγ特性と一致させることで、
撮像装置全体の回路も減少することができる効果がある
。
撮像装置全体の回路も減少することができる効果がある
。
第１図はこの発明の一実施例である固体撮像装置の一部
側断面図、第２図は第ｉ図の逆バイアス電圧（−Ｖｅ０
。ｔ）の印加状態を示す図、第３図はこの実施例の入射
光量と撮像素子の出力の関係を示す図、第４図は従来例
の入射光量と撮像素子の出力の関係を示す図である。 Ａ −−−−−電圧制御手段 １・一一インターラインＣＣＤ撮像素子２・−＝ｎ型半
導体基板 ３−−Ｐ型拡散層 ４・一・一オーバーフロードレイン ５−・−フォトダイオード部 ２０−−−一電圧制御回路 ＬＮ ＬＳＡＴ 入射ｉｔ状濠
例の入射妃量レ粂像素手ハ出力の萄係１示１図第４図
側断面図、第２図は第ｉ図の逆バイアス電圧（−Ｖｅ０
。ｔ）の印加状態を示す図、第３図はこの実施例の入射
光量と撮像素子の出力の関係を示す図、第４図は従来例
の入射光量と撮像素子の出力の関係を示す図である。 Ａ −−−−−電圧制御手段 １・一一インターラインＣＣＤ撮像素子２・−＝ｎ型半
導体基板 ３−−Ｐ型拡散層 ４・一・一オーバーフロードレイン ５−・−フォトダイオード部 ２０−−−一電圧制御回路 ＬＮ ＬＳＡＴ 入射ｉｔ状濠
例の入射妃量レ粂像素手ハ出力の萄係１示１図第４図
Claims (1)
- 過剰蓄積電荷を排出するためのオーバーフロードレイン
を設けた固体撮像素子を有する固体撮像装置において、
前記オーバーフロードレインの逆バイアス電圧を制御す
る電圧制御手段を有し、かつ少くとも受光期間中は、前
記電圧制御手段の出力電圧を所定の特性にて制御するこ
とを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1230332A JPH0394585A (ja) | 1989-09-07 | 1989-09-07 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1230332A JPH0394585A (ja) | 1989-09-07 | 1989-09-07 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0394585A true JPH0394585A (ja) | 1991-04-19 |
Family
ID=16906180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1230332A Pending JPH0394585A (ja) | 1989-09-07 | 1989-09-07 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0394585A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6486460B1 (en) | 1998-09-11 | 2002-11-26 | Nec Corporation | Solid-state image sensing device and method of driving the same |
| JP2007169810A (ja) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Big John Corp | ジーンズ |
-
1989
- 1989-09-07 JP JP1230332A patent/JPH0394585A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6486460B1 (en) | 1998-09-11 | 2002-11-26 | Nec Corporation | Solid-state image sensing device and method of driving the same |
| JP2007169810A (ja) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Big John Corp | ジーンズ |
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