JPH06284341A - 赤外線撮像素子 - Google Patents
赤外線撮像素子Info
- Publication number
- JPH06284341A JPH06284341A JP5068448A JP6844893A JPH06284341A JP H06284341 A JPH06284341 A JP H06284341A JP 5068448 A JP5068448 A JP 5068448A JP 6844893 A JP6844893 A JP 6844893A JP H06284341 A JPH06284341 A JP H06284341A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- infrared
- dark time
- time output
- image pickup
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 暗時出力を自動的に除去して、コントラスト
が高くダイナミックレンジの広い鮮明な画像を取得でき
る赤外線撮像装置に不可欠な赤外線撮像素子を得る。 【構成】 暗時出力の値のみを出力できるように、撮像
素子の光入射面（画素形成面の裏面）に遮光膜１１を設
けることにより形成された暗時出力補償画素６により、
暗時出力を自動的に測定する。その値を暗時出力記憶回
路８で記憶し、暗時出力減算回路９によって、被写体か
らの赤外光による出力と暗時出力を併せ持つ通常画素の
出力７から差し引く事により、暗時出力を含まない出力
を得る事が出来る。
が高くダイナミックレンジの広い鮮明な画像を取得でき
る赤外線撮像装置に不可欠な赤外線撮像素子を得る。 【構成】 暗時出力の値のみを出力できるように、撮像
素子の光入射面（画素形成面の裏面）に遮光膜１１を設
けることにより形成された暗時出力補償画素６により、
暗時出力を自動的に測定する。その値を暗時出力記憶回
路８で記憶し、暗時出力減算回路９によって、被写体か
らの赤外光による出力と暗時出力を併せ持つ通常画素の
出力７から差し引く事により、暗時出力を含まない出力
を得る事が出来る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、暗時出力を補償する
赤外線撮像素子に関するものである。
赤外線撮像素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に赤外線により撮像を行なう際は、
赤外線撮像素子の出力信号は次に述べる２種類の信号か
ら構成されている。第１は、被写体から届く赤外線によ
り赤外線撮像素子に発生する信号であり、以後は画像信
号と呼ぶ。第２は、赤外線撮像素子自身が温度を持つ事
により発生する信号であり、以後は暗時出力と呼ぶ。す
なわち、被写体から全く赤外線が届いていない場合で
も、赤外線撮像素子は暗時出力を出力している。この暗
時出力は、画像信号に対して無視出来ない量となること
が多い。したがって、暗時出力が重畳したままの信号を
処理して画像にしようとすると、途中の信号処理回路の
ダイナミックレンジを有効に活用できないだけでなく、
最終的に得られる画像のコントラストも低くなり、画質
が劣化する。
赤外線撮像素子の出力信号は次に述べる２種類の信号か
ら構成されている。第１は、被写体から届く赤外線によ
り赤外線撮像素子に発生する信号であり、以後は画像信
号と呼ぶ。第２は、赤外線撮像素子自身が温度を持つ事
により発生する信号であり、以後は暗時出力と呼ぶ。す
なわち、被写体から全く赤外線が届いていない場合で
も、赤外線撮像素子は暗時出力を出力している。この暗
時出力は、画像信号に対して無視出来ない量となること
が多い。したがって、暗時出力が重畳したままの信号を
処理して画像にしようとすると、途中の信号処理回路の
ダイナミックレンジを有効に活用できないだけでなく、
最終的に得られる画像のコントラストも低くなり、画質
が劣化する。
【０００３】このため、質の良い赤外線映像を得るため
には、赤外線撮像素子の暗時出力を除去する必要があ
る。
には、赤外線撮像素子の暗時出力を除去する必要があ
る。
【０００４】従来、この様な要求に対しては、図４およ
び図５に示す様な赤外線撮像素子、および信号処理回路
が提案されている。
び図５に示す様な赤外線撮像素子、および信号処理回路
が提案されている。
【０００５】図において、１ａは撮像装置筺体、２は被
写体、３ａは被写体から放射される赤外光、４ａは集光
レンズ、５ａは赤外線撮像素子、１２は切り換え回路、
８ａは暗時出力記憶回路、９ａは暗時出力減算回路、１
０ａはクロック発生回路、１３は遮光板、７ａは赤外線
撮像素子の中の画素である。
写体、３ａは被写体から放射される赤外光、４ａは集光
レンズ、５ａは赤外線撮像素子、１２は切り換え回路、
８ａは暗時出力記憶回路、９ａは暗時出力減算回路、１
０ａはクロック発生回路、１３は遮光板、７ａは赤外線
撮像素子の中の画素である。
【０００６】上記の赤外線撮像素子５ａの画素７ａはす
べて被写体２から放射される赤外光３ａを、感度向上の
ために画素形成面の裏面から受光するように構成されて
いる。
べて被写体２から放射される赤外光３ａを、感度向上の
ために画素形成面の裏面から受光するように構成されて
いる。
【０００７】従来の赤外線撮像装置は上記の様に構成さ
れている。そのため、撮像を行なうに当たり、先ず遮光
板１３を撮像装置１ａの前にかざすと共に、切り換え回
路１２を記憶回路８ａ側に切り換えて、赤外線撮像素子
５ａから暗時出力のみを出力させ、その暗時出力の値を
記憶回路８ａに記憶して置く。その後で、遮光板１３を
取り除くと共に切り換え回路１２を減算回路側に切り換
えてから撮像を開始し、暗時出力の重畳した赤外線撮像
素子出力信号から、記憶回路８ａに記憶して置いた暗時
出力の値を、減算回路９ａにより差し引くことにより、
画像信号のみを分離していた。
れている。そのため、撮像を行なうに当たり、先ず遮光
板１３を撮像装置１ａの前にかざすと共に、切り換え回
路１２を記憶回路８ａ側に切り換えて、赤外線撮像素子
５ａから暗時出力のみを出力させ、その暗時出力の値を
記憶回路８ａに記憶して置く。その後で、遮光板１３を
取り除くと共に切り換え回路１２を減算回路側に切り換
えてから撮像を開始し、暗時出力の重畳した赤外線撮像
素子出力信号から、記憶回路８ａに記憶して置いた暗時
出力の値を、減算回路９ａにより差し引くことにより、
画像信号のみを分離していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の赤外線撮像装置
は、上記のように撮像前に遮光板を撮像装置の前にかざ
さねばならず、煩わしさがあった。また、何らかの原因
で撮像中に赤外線撮像素子の温度が変化して、その結果
として暗時出力に変動があっても、差し引く暗時出力の
値を変えられないという問題点があった。
は、上記のように撮像前に遮光板を撮像装置の前にかざ
さねばならず、煩わしさがあった。また、何らかの原因
で撮像中に赤外線撮像素子の温度が変化して、その結果
として暗時出力に変動があっても、差し引く暗時出力の
値を変えられないという問題点があった。
【０００９】この発明は、この様な問題点を解決するた
めになされたものであり、必要となる暗時出力補償用信
号を自ら出力する赤外線撮像素子を得ることを目的とす
る。
めになされたものであり、必要となる暗時出力補償用信
号を自ら出力する赤外線撮像素子を得ることを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係る赤外線撮
像素子は、通常画素の一部を、赤外光が入射する赤外線
撮像素子の画素形成面の裏面上で例えばアルミ遮光膜に
より遮光することにより暗時出力補償画素を構成する。
像素子は、通常画素の一部を、赤外光が入射する赤外線
撮像素子の画素形成面の裏面上で例えばアルミ遮光膜に
より遮光することにより暗時出力補償画素を構成する。
【００１１】
【作用】この発明においては、暗時出力補償画素は、通
常画素の一部を赤外線撮像素子の製造過程において遮光
する事により、赤外線の入射が無い暗時出力のみを出力
する画素とすることにより得ている。撮像素子だけでな
く一般に半導体製造工程では、形成工程での多数のマイ
クの位置合わせを簡略化するために、配線パターン等は
ウエハの一面からのみ形成していた。しかしながら、最
近では両面マスクアライナ等を用いて、ウエハの両面の
マスクの位置合わせを行ない、両面にパターンを形成す
ることが可能となった。本発明に係る赤外線撮像素子
も、両面マスクアライナ等を用い、画素形成面の裏面
に、画素位置に対応したアルミ等による遮光膜を形成す
る。
常画素の一部を赤外線撮像素子の製造過程において遮光
する事により、赤外線の入射が無い暗時出力のみを出力
する画素とすることにより得ている。撮像素子だけでな
く一般に半導体製造工程では、形成工程での多数のマイ
クの位置合わせを簡略化するために、配線パターン等は
ウエハの一面からのみ形成していた。しかしながら、最
近では両面マスクアライナ等を用いて、ウエハの両面の
マスクの位置合わせを行ない、両面にパターンを形成す
ることが可能となった。本発明に係る赤外線撮像素子
も、両面マスクアライナ等を用い、画素形成面の裏面
に、画素位置に対応したアルミ等による遮光膜を形成す
る。
【００１２】
【実施例】実施例１．図１はこの発明による赤外線撮像
装置の一実施例の全体構成図である。図１において、１
は撮像装置筺体、２は被写体、３は被写体２から放射さ
れる赤外光、４は赤外光３を集める集光レンズ、５は集
光レンズ４の焦点に置かれた赤外線撮像素子、６は赤外
線撮像素子５に設けられた暗時出力補償画素、７も同じ
く赤外線撮像素子５に設けられた通常画素、８は暗時出
力補償画素６の出力信号を一時記憶する暗時出力記憶回
路、９は通常画素７の出力信号から、暗時出力記憶回路
８により一時記憶されている暗時出力補償画素６の出力
信号を差し引く暗時出力減算回路、１０は赤外線撮像素
子５と暗時出力記憶回路８との駆動に必要なクロックを
供給するクロック発生回路である。
装置の一実施例の全体構成図である。図１において、１
は撮像装置筺体、２は被写体、３は被写体２から放射さ
れる赤外光、４は赤外光３を集める集光レンズ、５は集
光レンズ４の焦点に置かれた赤外線撮像素子、６は赤外
線撮像素子５に設けられた暗時出力補償画素、７も同じ
く赤外線撮像素子５に設けられた通常画素、８は暗時出
力補償画素６の出力信号を一時記憶する暗時出力記憶回
路、９は通常画素７の出力信号から、暗時出力記憶回路
８により一時記憶されている暗時出力補償画素６の出力
信号を差し引く暗時出力減算回路、１０は赤外線撮像素
子５と暗時出力記憶回路８との駆動に必要なクロックを
供給するクロック発生回路である。
【００１３】図２はこの発明による赤外線撮像素子５の
断面図である。１１は赤外線撮像素子５上の画素形成面
の裏面に設けられた遮光膜である。被写体２からの赤外
光３は、遮光膜１１により一部が遮られ、赤外光３が当
たらない部分が暗時出力補償画素６となり、赤外光３が
到達する画素が通常画素７となる。暗時出力補償画素６
には、赤外光が全く当たらないため、赤外線撮像素子５
自身の温度によって励起される暗時出力のみを出力す
る。
断面図である。１１は赤外線撮像素子５上の画素形成面
の裏面に設けられた遮光膜である。被写体２からの赤外
光３は、遮光膜１１により一部が遮られ、赤外光３が当
たらない部分が暗時出力補償画素６となり、赤外光３が
到達する画素が通常画素７となる。暗時出力補償画素６
には、赤外光が全く当たらないため、赤外線撮像素子５
自身の温度によって励起される暗時出力のみを出力す
る。
【００１４】次に上記実施例の動作を図３を参照しなが
ら説明する。図３は、図１の赤外線撮像装置の撮像動作
１周期分の赤外線撮像素子出力信号とクロック信号のタ
イミングダイアグラムである。図３（ａ）はクロック発
生回路１０から出力されて赤外線撮像素子５に供給され
る読み出しクロックであり、パルスを１つ与えると画素
１つに対応した信号が赤外線撮像素子５から出力され
る。図３（ｂ）に赤外線撮像素子５の出力信号を示す。
図３（ｃ）は、クロック発生回路１０から出力されて記
憶回路９に供給される記憶クロックであり、赤外線撮像
素子５の中の暗時出力補償画素６に対応した信号が出力
されるタイミングに合わせて、パルスが出力される。こ
のパルスにより記憶回路９は暗時出力補償画素の出力値
を記憶し、図３（ｄ）に示すようにその値を撮像１周期
分に亘って保持し、出力し続ける。図３（ｅ）は減算回
路１０によって赤外線撮像素子５の出力信号から記憶回
路９の出力信号を差し引くことによって得られた画像信
号である。
ら説明する。図３は、図１の赤外線撮像装置の撮像動作
１周期分の赤外線撮像素子出力信号とクロック信号のタ
イミングダイアグラムである。図３（ａ）はクロック発
生回路１０から出力されて赤外線撮像素子５に供給され
る読み出しクロックであり、パルスを１つ与えると画素
１つに対応した信号が赤外線撮像素子５から出力され
る。図３（ｂ）に赤外線撮像素子５の出力信号を示す。
図３（ｃ）は、クロック発生回路１０から出力されて記
憶回路９に供給される記憶クロックであり、赤外線撮像
素子５の中の暗時出力補償画素６に対応した信号が出力
されるタイミングに合わせて、パルスが出力される。こ
のパルスにより記憶回路９は暗時出力補償画素の出力値
を記憶し、図３（ｄ）に示すようにその値を撮像１周期
分に亘って保持し、出力し続ける。図３（ｅ）は減算回
路１０によって赤外線撮像素子５の出力信号から記憶回
路９の出力信号を差し引くことによって得られた画像信
号である。
【００１５】実施例２．なお、上記実施例１では、赤外
線撮像素子として画素が１列しかない１次元ラインセン
サを例として取り上げたが、画素が平面上に並んでいる
２次元エリアセンサに適用する事も可能である。
線撮像素子として画素が１列しかない１次元ラインセン
サを例として取り上げたが、画素が平面上に並んでいる
２次元エリアセンサに適用する事も可能である。
【００１６】実施例３．また、上記実施例１、２、３で
は、記憶回路８も減算回路９も赤外線撮像素子５のアナ
ログ出力をそのまま扱うアナログ回路を想定したが、赤
外線撮像素子５の出力を一旦Ａ／Ｄ変換して、記憶も減
算もデジタルで行なう事も可能である。
は、記憶回路８も減算回路９も赤外線撮像素子５のアナ
ログ出力をそのまま扱うアナログ回路を想定したが、赤
外線撮像素子５の出力を一旦Ａ／Ｄ変換して、記憶も減
算もデジタルで行なう事も可能である。
【００１７】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、赤外
線撮像素子の暗時出力を自動的に測定する手段を設け、
その結果に基づいて暗時出力を自動的に除去する様に構
成したので、操作を煩雑化すること無く、コントラスト
の高い鮮明な赤外線画像を常に取得する事ができる。
線撮像素子の暗時出力を自動的に測定する手段を設け、
その結果に基づいて暗時出力を自動的に除去する様に構
成したので、操作を煩雑化すること無く、コントラスト
の高い鮮明な赤外線画像を常に取得する事ができる。
【図１】この発明による赤外線撮像装置の１実施例の全
体構成図である。
体構成図である。
【図２】この発明による赤外線撮像素子の断面図であ
る。
る。
【図３】この発明の動作を説明するタイミングダイアグ
ラムである。
ラムである。
【図４】従来の赤外線撮像装置を示す全体構成図であ
る。
る。
【図５】従来の赤外線撮像素子を示す断面図である。
１ 撮像装置筺体 ２ 被写体 ３ 赤外光 ４ 集光レンズ ５ 赤外線撮像素子 ６ 暗時出力補償画素 ７ 通常画素 ８ 記憶回路 ９ 減算回路 １０ クロック発生回路 １１ 遮光膜 １ａ 撮像装置筺体 ３ａ 赤外光 ４ａ 集光レンズ ５ａ 赤外線撮像素子 ７ａ 通常画素 ８ａ 記憶回路 ９ａ 減算回路 １０ａ クロック発生回路 １２ 切り換え回路 １３ 遮光板
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０１Ｌ 31/10
Claims (1)
- 【請求項１】 複数の画素を備えた赤外線撮像素子にお
いて、画素形成面の裏面に一部の画素を遮光する膜を設
けたことを特徴とする赤外線撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5068448A JPH06284341A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 赤外線撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5068448A JPH06284341A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 赤外線撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06284341A true JPH06284341A (ja) | 1994-10-07 |
Family
ID=13374006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5068448A Pending JPH06284341A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 赤外線撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06284341A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009042164A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Hitachi Maxell Ltd | 赤外線カメラ |
-
1993
- 1993-03-26 JP JP5068448A patent/JPH06284341A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009042164A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Hitachi Maxell Ltd | 赤外線カメラ |
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