JPH06268917A - 赤外線固体撮像装置 - Google Patents

赤外線固体撮像装置

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JPH06268917A
JPH06268917A JP5072826A JP7282693A JPH06268917A JP H06268917 A JPH06268917 A JP H06268917A JP 5072826 A JP5072826 A JP 5072826A JP 7282693 A JP7282693 A JP 7282693A JP H06268917 A JPH06268917 A JP H06268917A
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JP
Japan
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transfer section
output
pixels
infrared
image pickup
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JP5072826A
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English (en)
Inventor
Keiichi Akagawa
圭一 赤川
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 撮像時における周囲の気温変化などの経時変
化に伴う画像信号処理用電子回路の特性変動による出力
の変動分を補正することが可能な赤外線固体撮像装置を
得る。 【構成】 赤外線を光電変換する光電変換部を有する複
数の受光部が同一基板上に形成され、各受光部から赤外
線の受光量に応じて電気信号が発生し、これを転送手段
によって転送して読み出す赤外線固体撮像装置に、受光
量によらない一定の電気信号を2種類以上出力する出力
手段を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば温度計測等に用
いられる赤外線固体撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から知られている赤外線固体撮像装
置は、2次元に配列されたPtSiなどからなる光電変
換部と、この光電変換部で光電変換された信号電荷を読
み出すための電荷転送部とを有し、電荷転送部の電極に
トランスファーパルスを印加することによって信号電荷
が順次読み出される。即ち、全ての画素(電荷転送部を
含まない個々の光電変換部に相当する)が各々の画素に
入射した赤外線の光量に応じた信号を出力する構成とな
っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の赤外線固体撮像装置を温度計測等に用いる場
合、予め基準となる黒体を撮像してその時の出力信号を
基準としておくという操作が必要であった。従って、温
度計測の度に基準温度の黒体炉を準備しなければならな
かったが、実際に黒体炉で極低温を作ることは困難であ
り、温度の絶対基準である零KやPtSiを用いた赤外
線撮像装置の冷却温度である77K等での基準出力を得
ることはできなく、非常に不便であった。
【0004】さらに、従来の赤外線固体撮像装置では、
撮像時における周囲の気温変化や経時変化などに起因す
る画像信号処理用電子回路の特性変動による画素出力の
変動を補正することができないという問題があった。
【0005】本発明は、上記問題点を解消し、簡便に基
準出力が得られると共に、撮像時における周囲の気温変
化などの経時変化に伴う画像信号処理用電子回路の特性
変動による出力の変動分を補正することが可能な赤外線
固体撮像装置を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明に係る赤外線固体撮像装置で
は、同一基板上に形成され、赤外線を光電変換する光電
変換部を有する複数の受光部と、各受光部から赤外線の
受光量に応じて発生した電気信号を転送して読み出すた
めの転送手段とを有する赤外線固体撮像装置において、
受光量によらない一定の電気信号を2種類以上出力する
出力手段を備えたものである。
【0007】また、請求項2に記載の発明の係る赤外線
固体撮像装置では、請求項1に記載の赤外線固体撮像装
置において、前記出力手段が、前記基板上に形成された
電荷転送部とそれに接続された電荷注入端子とを少なく
とも一組有するものとした。
【0008】また、請求項3に記載の発明に係る赤外線
固体撮像装置では、請求項1に記載の赤外線固体撮像装
置において、前記出力手段が、第1の出力手段として前
記基板上に形成された電荷転送部とそれに接続された電
荷注入端子との少なくとも一組を備えると共に、第2の
出力手段として受光量が零の場合に相当するブラックレ
ベルの基準信号を出力する手段を備えたものとした。
【0009】
【作用】本発明においては、赤外線を光電変換する光電
変換部を有する複数の受光部が同一基板上に形成され、
各受光部から赤外線の受光量に応じて電気信号が発生
し、これを転送手段によって転送して読み出す赤外線固
体撮像装置において、受光量によらない一定の電気信号
を2種類以上出力する出力手段を備えたものである。従
って、撮像時における周囲の気温変化等の経時変化に起
因して生じる画像信号処理用電子回路の特性変動による
画素出力の変動を補正することができる。
【0010】ここで、本発明の作用を、2種類の受光量
によらない一定の電気信号を出力する場合を例に説明す
る。例えば、まず2つの基準信号y1,y2が得られたとす
る。この時の赤外線固体撮像装置の出力は各々Y1 ,Y
2 となる。これらの出力が、撮像時の経時変化のために
生じた画像信号処理用電子回路の特性変動のうちオフセ
ットBおよびゲインAの変動によって以下に示す如くそ
れぞれ変動したとする。 Y1'=A・Y1 +B …(1) Y2'=A・Y2 +B …(2)
【0011】上記(1) 式および(2) 式から以下の計算で
A、Bが求められる。 A=(Y1'−Y2')/(Y1 −Y2 ) …(3) B=(Y12'−Y21')/(Y1 −Y2 ) …(4) 従って、赤外線固体撮像装置の作製時に予め出力Y1
よび出力Y2 を計測しておけば、後に実際の撮像時に
(1) 式および(2) 式と同様に(5) 式のような変動が生じ
た場合であっても、変動後の計測値と(3) 式および(4)
式からAとBを算出し、(5) 式の逆演算(6) 式から変動
前の出力値Yが求められる。 Y' =A・Y+B …(5) Y=(Y' −B)/A …(6)
【0012】さらに、以上のような1次関数だけでな
く、例えば(7) 式で示される2次関数の場合でも3種類
の基準信号があれば同様に補正を行なうことができる。 Y' =AY2 +BY+C …(7) また、より高次の場合でも、N次関数で表される変動は
N+1種類の基準信号があれば補正できる。
【0013】また本発明においては、2種類以上の、受
光量によらない一定の電気信号を出力する出力手段が、
電荷転送部とそれに接続された電荷注入端子とを少なく
とも一組有するものとしたものであり、この電荷注入端
子に適当な電荷を注入することによって対応するホワイ
トレベルの受光量によらない一定の電気信号が得られ
る。この電荷転送部とそれに接続された電荷注入端子と
を複数組備えれば、その数だけ受光量によらない一定の
電気信号が得られ、これらを特性変動の補正に用いるこ
とができる。
【0014】さらに本発明は、2種類以上の、受光量に
よらない一定の電気信号を出力する出力手段が、第1の
出力手段として電荷転送部とそれに接続された電荷注入
端子との少なくとも一組を備えると共に、第2の出力手
段として受光量が零の場合に相当するブラックレベルの
基準信号を出力する手段を備えたものであるため、特性
変動の補正用の電気信号の1つとしてブラックレベルの
基準信号を用いることができると共に、温度計測を行な
う場合の基準出力として用いることができ、黒体炉を必
要としないで簡便に正確な温度測定が可能となる。
【0015】
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。図1
は、CCDを転送手段とする赤外線撮像装置の模式的な
平面図である。図において、赤外線を光電変換する通常
の画素Pが2次元に配列されている。その周囲に赤外線
の光量によらない一定の出力、例えばブッラクレベルを
出力する基準画素Bが配置されている。
【0016】各画素列の間には、CCDで構成された垂
直転送部2が設けられており、各垂直転送部2は、同じ
くCCDで構成された水平転送部4が接続されている。
通常画素Pおよび基準画素Bからの電気信号は、垂直転
送部2、水平転送部4から出力回路5を通って端子6か
ら出力される。
【0017】本実施例においては、さらにCCDで構成
された垂直転送部3を設け、その垂直転送部3の端に電
荷注入端子1を接続した。この電荷注入端子1は、図2
(a)に示すように、基板内のN+ 拡散層に接続されて
いる。制御電極11は、注入電荷量を制御するためのも
のであり、電極12、電極13、電極14および電極1
5は、電荷を転送するためのCCDのポテンシャル井戸
を形成するよう電圧を印加する転送電極である。
【0018】注入された電荷の転送を以下に説明する。
図2(b)〜(e)は、電荷注入部分のポテンシャル図
であり、図2(a)で示した各電極の位置と対応してい
る。まず、転送電極12及び電極13の電圧を上げてポ
テンシャル井戸を作り、電荷注入端子1の電圧を下げ、
図中斜線で示す電荷をこのポテンシャル井戸に注入する
(図2(b))。次に電荷注入端子1の電圧を上げた後
(図2(c))、転送電極14の電圧を上げ(図2
(d))、さらに転送電極12の電圧を下げる(図2
(e))。
【0019】以上の転送手順は、通常の4相駆動CCD
における転送手段と同じであり、通常画素Pからの出力
の垂直転送部2による転送と同時にこの転送が行なわれ
る。このような構成においては、図1中左端の基準画素
B列の左隣りにさらにもう1列ホワイトレベルの電気信
号を出力する画素列がある場合と同じ画像信号が出力端
子6から得られる。
【0020】このホワイトレベルの信号の大きさは、図
2中斜線で示した電荷注入端子1によって注入される電
荷の量に比例する。この電荷の量は、電極11の電圧値
で決定するポテンシャル20と電極12の電圧値で決定
するポテンシャル21との差に比例する。即ち、電極1
1の電圧を調節することによってホワイトレベル信号の
大きさを制御することができる。
【0021】以上の構成からなる赤外線撮像装置におい
ては、図1のような通常画素Pと基準画素Bの配置か
ら、端子6から出力される画像信号は1水平走査線の最
初と最後にブラックレベル、それに加えてホワイトレベ
ルの2種類の基準信号が得られる。従って前述したよう
に(3) 式(4) 式によってこれらの基準信号からオフセッ
トBおよびゲインAによる変動分が算出でき、画素Pの
真の出力値を逆算することができ、正確な温度測定がで
きる。
【0022】また、さらにもう1組のCCD垂直転送部
と電荷注入端子と制御電極を、図1の垂直転送部3の左
に設け、制御電極の電圧を電極11の電圧値と異なるも
のとすれば、第3番目のホワイトレベルの基準信号を得
ることができる。これによって前記(7) 式で示したよう
な変動の場合に対しても補正を行なうことができる。同
様に、N組のCCD垂直転送部と電荷注入端子と制御電
極を設けることによってN次関数で表される変動も補正
することができ、より正確な画素Pの出力が得られる。
【0023】なお、基準画素Bからブラックレベルの基
準信号を得るには種々の方法があるが、例えば基準画素
Bを光電変換部のない画素で構成すれば良い。この場
合、基準画素Bからは光電変換以外の主にリーク電流に
よる電気信号のみが出力されるので、これを基準信号と
することができる。
【0024】あるいは、銅やアルミニウムなどの遮光部
材を用いて外部から入射する赤外線を反射する構成とし
たり、また、遮光部材として炭素等の放射率が1に近い
物質を用いて入射した赤外線をほぼ全て吸収するよう構
成することによっても基準画素Bからブラックレベルの
基準信号を得ることができる。即ち、このような遮光部
材を光電変換部に接するように配置し、ある温度Tに制
御すれば画素Bからは温度Tの黒体を撮像しているに相
当する出力が得られる。
【0025】もし、撮像時に周囲の気温変化等の経時変
化に伴うゲインなどの変動が見られない場合は、通常画
素Pの出力からブラックレベルを差し引けば良い。ま
た、本発明によれば、電荷注入端子によって注入する電
荷を制御すれば所望の基準信号を得ることができるの
で、通常画素Pの出力からこの基準信号を差し引くこと
によって背景光を除去することもでき、コントラストの
高い画像が得られる。
【0026】なお、本発明は、画素Bおよびホワイトレ
ベルを出力するための電荷注入端子1が接続された垂直
転送部3の配置を上記実施例に示されたものに限定する
ものではない。
【0027】
【発明の効果】本発明は以上説明したとおり、受光量に
よらない一定の電気信号を2種類以上出力する手段を備
えているため、これらの電気信号を用いて、撮像時にお
ける周囲の気温変化等の経時変化に起因して生じる画像
信号処理用電子回路の特性変動による画素出力の変動う
ち、オフセットおよびゲインの変動によるものだけでな
くより高次の変動分を補正することができ、通常画素の
真の出力が求められ、より正確な温度測定が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による赤外線固体撮像装置の
模式的な平面図である。
【図2】図1の赤外線固体撮像装置における電荷注入端
子からの注入電荷の転送手順を説明するポテンシャル図
である。
【符号の説明】
1:電荷注入端子 2,3:垂直転送部(CCD) 4:水平転送部(CCD) 5:出力回路 6:端子 11:制御電極 12,13,14,15:転送電極 20:制御電極下のポテンシャル 21:転送電極12下のポテンシャル B:基準画素 P:通常画素

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同一基板上に形成され、赤外線を光電変
    換する光電変換部を有する複数の受光部と、各受光部か
    ら赤外線の受光量に応じて発生した電気信号を転送して
    読み出すための転送手段とを有する赤外線固体撮像装置
    において、 受光量によらない一定の電気信号を2種類以上出力する
    出力手段を備えたことを特徴とする赤外線固体撮像装
    置。
  2. 【請求項2】 前記出力手段は、前記基板上に形成され
    た電荷転送部とそれに接続された電荷注入端子とを少な
    くとも一組有することを特徴とする請求項1に記載の赤
    外線固体撮像装置。
  3. 【請求項3】 前記出力手段は、第1の出力手段として
    前記基板上に形成された電荷転送部とそれに接続された
    電荷注入端子との少なくとも一組を備えると共に、第2
    の出力手段として受光量が零の場合に相当するブラック
    レベルの基準信号を出力する手段を備えたことを特徴と
    する請求項1に記載の赤外線固体撮像装置。
JP5072826A 1993-03-09 1993-03-09 赤外線固体撮像装置 Pending JPH06268917A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000040009A2 (en) * 1998-12-30 2000-07-06 Intel Corporation Dark-current compensation circuit

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