JPH09107507A - 活性ピクセルイメージセンサ装置 - Google Patents

活性ピクセルイメージセンサ装置

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JPH09107507A
JPH09107507A JP8201537A JP20153796A JPH09107507A JP H09107507 A JPH09107507 A JP H09107507A JP 8201537 A JP8201537 A JP 8201537A JP 20153796 A JP20153796 A JP 20153796A JP H09107507 A JPH09107507 A JP H09107507A
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sensing element
photogate
pixels
sensing
sensing elements
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JP8201537A
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Bryan David Ackland
デヴィッド アックランド ブライアン
Alexander George Dickinson
ジョージ ディキンソン アレキサンダー
David Andrew Inglis
アンドリュー イングリス デヴィッド
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AT&T Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォトゲート製の検知要素とフォトダイオー
ド製の検知要素の両方を組み合わせた活性ピクセルを提
供する。 【解決手段】 本発明の一実施例によれば、活性ピクセ
ルイメージセンサは、第１グループと第２グループに配
置されたアレイ（列）状のピクセルを有する。この第１
グループは行を構成し、第２グループは列を構成する。
第１の共通導体が第１グループのピクセルに接続されて
制御信号を導通する。第２の共通導体が第２グループの
ピクセルに接続されて、変換中のイメージの一部に対応
する電子データ信号を出力ノードに選択的に転送する。
各ピクセルは、複数の検知要素を有し、この検知要素が
イメージ処理されるべき対象物から光エネルギの一部を
捕獲するよう構成される。この検知要素の少なくとも１
つは、他の検知要素とは別の種類のものである。例え
ば、検知要素の１つはフォトゲートであり、他の１つは
フォトダイオードである。増幅装置が複数の検知要素か
らの信号を選択的に受信するために具備され、かつ第２
の共通導体に出力信号を選択的に提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＭＯＳ活性ピク
セルに関し、特に複数の検知要素を用いた活性ピクセル
に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体イメージセンサは、現在の所様々
な形態で実現されている。ＣＣＤとＭＯＳダイオードア
レイとは両方とも二次元のピクセル列に基づいている。
各ピクセルは、検知要素を有し、この検知要素が光学イ
メージの一部を電気信号に変換している。ＣＣＤにおい
ては、各検知要素により生成されたフォトチャージは、
電子シフトレジスタによりアレイ（列）の周辺の出力ノ
ードに転送される。そしてこのアレイの周辺には増幅器
が配置されている。ＭＯＳダイオードアレイにおいて
は、電子シフトレジスタは、それぞれ行と列に配置され
たピクセルを相互接続する共通導体で置換している。ピ
クセルの列を相互接続する各共通導体は、チャージをア
レイの周辺に配置されている個別の増幅器に転送する。
【０００３】別の種類の半導体イメージセンサは、ＣＭ
ＯＳ活性ピクセルアレイである。ＣＭＯＳとＭＯＳダイ
オードアレイとは対象的に、アレイ内の個別の活性ピク
セルは、検知要素からの電気信号を共通導体に転送する
前にその信号を増幅する増幅器を有している。そしてそ
の後この信号は、出力ノードに転送される。
【０００４】通常活性ピクセルアレイは、フォトダイオ
ードとフォトゲートとして知られている２種類の検知要
素の１つを用いている。カラーイメージを変換する活性
ピクセルは、スペクトルの赤色，緑色，青色を捕獲する
少なくとも３個の検知要素が必要である。公知の活性ピ
クセルにおいては、この３個の検知要素は、全てフォト
ダイオードかあるいはフォトゲートかのいずれかであ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、フォ
トゲート製の検知要素とフォトダイオード製の検知要素
の両方を組み合わせた活性ピクセルを提供することであ
る。通常このフォトダイオード要素は、フォトゲート要
素よりもより大きな光感受性を有し、特に可視スペクト
ルの赤色部分に対して高い光感受性を有する。一方、フ
ォトゲート要素は、読みだしノイズ性能が通常優れてい
る。したがって、活性ピクセルの全体性能は、複数の検
知要素を組み合わせることにより各検知要素の最適の特
性を利用することによって向上させることができる。例
えば、それぞれ赤，緑，青のスペクトルを捕獲する３個
の検知要素を用いる活性ピクセルにおいては、フォトダ
イオード要素は、青のスペクトルを捕獲するために用
い、一方フォトゲート要素は、赤と緑のスペクトルを捕
獲するのに用いることができる。この様に検知要素を組
み合わせることにより青のスペクトルにおいては、活性
要素の光感受性を高め、かつ読みだしノイズを減少させ
ることができる。他の検知要素の組み合わせを用いてど
のような画像応用においても高い光感受性とノイズを減
少させることができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施例によれ
ば、活性ピクセルイメージセンサは、第１グループと第
２グループに配置されたアレイ（列）状のピクセルを有
する。この第１グループは行を構成し、第２グループは
列を構成する。第１の共通導体が第１グループのピクセ
ルに接続されて制御信号を導通する。第２の共通導体が
第２グループのピクセルに接続されて、変換中のイメー
ジの一部に対応する電子データ信号を出力ノードに選択
的に転送する。各ピクセルは、複数の検知要素を有し、
この検知要素がイメージ処理されるべき対象物から光エ
ネルギの一部を捕獲するよう構成される。この検知要素
の少なくとも１つは、他の検知要素とは別の種類のもの
である。例えば、検知要素の１つはフォトゲートであ
り、他の１つはフォトダイオードである。増幅装置が複
数の検知要素からの信号を選択的に受信するために具備
され、かつ第２の共通導体に出力信号を選択的に提供す
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１において、本発明の活性ピク
セルセンサイメージシステム１は、アレイ状の活性ピク
セル５と行デコーダ１０と複数の出力増幅器１８とを有
する。この活性ピクセル５は、近接して配置された活性
ピクセル３５の列３０と行２５とからなる。個々の活性
ピクセル３５は、外側ピクセル１５あるいは内側ピクセ
ル１６のいずれかに特徴づけることができる。図１にお
いては、活性ピクセル５は１０×１０個のセンサのアレ
イとして示されているが、これに限定されるものではな
い。本発明の活性ピクセルアレイは、複数の行の活性ピ
クセルセンサと複数の列の活性ピクセルセンサからな
り、多くの応用例においては、多数のピクセルのアレイ
から形成される。さらにこのピクセルは、行あるいは列
以外にグループ分けすることもできる。
【０００８】各活性ピクセル３５は、検知要素を有し、
この検知要素は検出した光をピクセル出力５０の対応す
る電気信号に変換する。各行のピクセルは共通導体５５
に接続され、この共通導体５５はリセット制御ライン１
８４とセレクト制御ライン１８６とを含む制御ラインと
して機能し、そして検知要素にフォトゲートが用いられ
る場合には、フォトゲート制御ライン１８０も含む制御
ラインとして機能する。このリセット制御ライン１８４
とセレクト制御ライン１８６とフォトゲート制御ライン
１８０とは、図２に示されている。出力信号を生成する
ピクセル出力５０は、セレクトトランジスタ１３０と負
荷トランジスタ１３５との間の接続点にある。このピク
セル出力５０は、共通出力ライン６５に接続される。
【０００９】図１に戻って、対応する列３０内の各ピク
セル出力５０は、出力増幅器１８に対し共通出力ライン
６５として機能する共通導体により接続される。行デコ
ーダ１０と出力増幅器１８の詳細な回路は、当業者には
公知である。
【００１０】次に動作について説明する。タイミングコ
ントローラ（図示せず）が、タイミング信号を行デコー
ダ１０に提供し、この行デコーダ１０が制御ライン５５
を介して活性ピクセル３５の各行２５を順次活性化し
て、光強度を検出し各フレームインターバルの間、対応
する出力電圧信号を生成する。ここで本明細書におい
て、フレームとは所定のフレーム時間の間、単一の時間
のアレイの間活性ピクセル３５を活性化し、活性ピクセ
ル３５からの出力を検出する１個の完全なサイクルを意
味する。このイメージシステムのタイミングを制御し
て、例えば１秒当たり３０フレームのような所望のフレ
ームレートを達成する。
【００１１】特定のフレームを検出すると、各行２５は
活性化されてフレーム期間の大部分の間に亘って光強度
を検出する。行２５がフレームの光強度を検出した後、
残りの時間各それぞれのピクセルは、同時に活性ピクセ
ル３５により選択された光の量に対応する出力電圧信号
を生成する。例えば、従来のカメラレンズにより５上に
イメージが集光された場合には、各活性ピクセル３５
は、活性ピクセル３５上に集光されたイメージの一部に
対し、光強度に対応する出力電圧信号を生成する。この
行２５により生成された出力電圧信号は、共通出力ライ
ン６５を介して対応する出力増幅器１８に同時に与えら
れる。
【００１２】活性ピクセル３５の電子伝送図を図２に示
す。この活性ピクセル３５はフォトゲート検知要素１０
２を有し、このフォトゲート検知要素１０２はフォトダ
イオードかあるいはフォトゲートのいずれかである。図
２においては、検知要素はフォトゲートである。さらに
活性ピクセル３５は、リセットトランジスタ１２０と電
圧フォロワトランジスタ１２５により形成された増幅器
とセレクトトランジスタ１３０とを有する。適宜バイア
スされた負荷トランジスタ１３５のような負荷はピクセ
ルの一部として含めることができる。この負荷トランジ
スタ１３５は、例えば活性ピクセル３７，３８のような
同一の列内の他の活性ピクセルに共通のものである。こ
こに２個の活性ピクセル３７と３８が図示されている
が、より多くのピクセルも図１に含むことができる。
【００１３】図２のフォトゲート検知要素１０２は半導
体基板１０３を有し、この半導体基板１０３上にフォト
ゲート１０１とこのフォトゲート１０１にチャージ結合
されたトランスファゲート１０８とを有する。半導体基
板１０３は、拡散領域１１０とフォトゲート１０１とト
ランスファゲート１０８との間に配置された結合拡散領
域１１２とを有する。この結合拡散領域１１２と１１８
とトランスファゲート１０８とは、一体となって転送ト
ランジスタ１１３として機能する。この結合拡散領域１
１２は転送トランジスタ１１３のソースとして機能し、
拡散領域１１０はドレインとして機能する。本発明に用
いられるフォトゲート検知要素の一例は、Ｕ．Ｓ．特許
出願第０８／３４４，７８５に開示されている。図示し
たものとは異なる構成のフォトゲート検知要素も用いる
ことができる。
【００１４】フローティング拡散ノード１１５は、フォ
トゲート検知要素１０２の拡散領域１１０をリセットト
ランジスタ１２０と電圧フォロワトランジスタ１２５に
接続する。このリセットトランジスタ１２０と電圧フォ
ロワトランジスタ１２５とは、さらに一定電圧ＶＤＤ
（例、５ボルト）に接続される。リセットトランジスタ
１２０はまたリセット制御ライン１８４にも接続され
る。このリセット制御ライン１８４は、図１の制御ライ
ン５５の一部を構成する。この電圧フォロワトランジス
タ１２５は、セレクトトランジスタ１３０に接続され、
このセレクトトランジスタ１３０は負荷トランジスタ１
３５に接続される。
【００１５】負荷トランジスタ１３５は、また一定負荷
電圧ＶＬＯＡＤと一定電圧ＶＳＳ（０ボルト）に接続さ
れる。セレクトトランジスタ１３０は、さらに行デコー
ダ１０（図１）からのセレクト制御ライン１８６に接続
される。このセレクト制御ライン１８６は、制御ライン
５５（図１）の一部を構成する。負荷電圧ＶＬＯＡＤ
は、所望の抵抗がピクセル出力５０と一定電圧ＶＳＳと
の間の負荷トランジスタ１３５に掛かるように調整され
る。したがって、負荷トランジスタ１３５の変形例とし
ては、ピクセル出力５０と一定電圧ＶＳＳとの間に配置
された時に所望の抵抗を提供するような他の受動的ある
いは活性素子のいずれでもよい。
【００１６】この活性ピクセルは、電子が光生成チャー
ジキャリアとして機能するｎチャネル素子あるいはホー
ルが光生成チャージキャリアとして機能するｐチャネル
素子のいずれでもよい。以下の説明においては、この活
性ピクセルはｎチャネル素子として説明する。
【００１７】行デコーダ１０は、制御ライン１８４，１
８６，１８０上にリセット制御信号と選択制御信号と光
ゲート制御信号とを生成し、これにより活性ピクセルを
２つの状態即ち書き込みと読み出しの２つの状態で動作
させる。書き込み状態においては、生成されたチャージ
キャリアは、所定の期間（書き込み期間）フォトゲート
１０１下に集められる。最大の読み込み時間は、活性ピ
クセルが用いられるこれらのイメージアプリケーション
においては、フレームレート即ち言い換えるとイメージ
が更新される１秒当たりの回数により支配される。例え
ば、市販のビデオにおいては、このフレームレートは、
１秒当たり３０フレームである。かくして最大の読み込
み時間は、１／３０秒である。このチャージキャリア
は、フォトゲート１０１を高電圧レベル（ＶＤＤ）にク
ロックすることにより収集される。トランスファゲート
１０８は、書き込みと読み出しの両方に亘って一定電圧
にバイアスされている。
【００１８】次に読み出し状態においては、リセットト
ランジスタ１２０はパルスをオンオフすることによりリ
セットされる。このパルス動作によりフローティング拡
散ノード１１５の電位をしきい値電圧以下のＶＤＤに等
しいレベルにフロートさせる。次にフォトゲート１０１
のバイアスを約ＶＳＳに変化させチャージをフローティ
ング拡散ノード１１５に転送する。このチャージ転送に
よりフローティング拡散ノード１１５の電位をＶＤＤ即
ちリセットレベルから光により生成されたチャージによ
り支配される他の値に変化させる。この他の値とは信号
レベルである。このリセットレベルと信号レベルとの間
の差は、入射光強度に比例し、ビデオ信号を構成する。
この電圧フォロワトランジスタ１２５は、共通出力ライ
ン６５により与えられる大きな負荷を打ち勝つのに充分
な量だけビデオ信号を増幅する。この増幅量は、出力増
幅器１８の電圧が後続の処理に適切なものとなるような
ものである。負荷トランジスタ１３５と電圧フォロワト
ランジスタ１２５とは活性ピクセル３５のピクセル出力
５０からのフローティング拡散ノード１１５を拡散させ
るよう機能する。
【００１９】セレクトトランジスタ１３０は読み出しよ
うピクセルを選択するスイッチとして用いられる。図２
において、セレクトトランジスタ１３０が電圧フォロワ
トランジスタ１２５から増幅された信号を受信し、この
信号を共通出力ライン６５に選択的に提供しているが他
の構成も勿論用いることができる。例えば、上述したの
とは逆の順序で切り換えと増幅機能を起こさせるような
構成も用いることができる。即ちスイッチが、拡散ノー
ドからの信号を増幅器に選択的に転送し、そしてこの増
幅器が共通出力ライン６５に増幅信号を提供するといっ
た構成である。
【００２０】活性ピクセル３５の上記の動作により、相
関二重サンプリング（correlated double sampling（Ｃ
ＤＳ））技術を用いることができる。この技術によれば
フローティング拡散ノード１１５は読み込み時間の終了
時で、読み出し用にチャージキャリアをフローティング
拡散ノード１１５に転送する直前にリセットされるので
リセット電圧レベル（ＶＤＤ−Ｖｔｈ）の熱ノイズと信
号電圧レベル（ＶＤＤチャージ転送）が関係づけられ
る。リセット電圧レベルと信号電圧レベルとの間の差に
より表されるビデオ信号は、リセットあるいはＫＴＣノ
イズとして知られる熱ノイズが存在しない。またこのビ
デオ信号は、ピクセルトランジスタのオフセットに起因
する固定パターンノイズ（fixed pattern noise（ＦＰ
Ｎ））も存在しない。
【００２１】図３は、検知要素がフォトダイオード検知
要素１０９である活性ピクセル３６を表す図である。こ
のフォトダイオード製の活性ピクセル３６は、フォトゲ
ートではないので図２に示すようなフォトゲート制御ラ
イン１８０は必要ない。バイアスライン１０７が適宜の
電圧をフォトダイオード検知要素１０９に提供するよう
具備されている。トランスファゲートとして機能するト
ランジスタ１３２は、フローティング拡散ノード１１５
をフォトダイオード検知要素１０９に接続する。
【００２２】このフォトダイオード製の活性ピクセル３
６は、フォトゲート製の活性ピクセル３５について記載
したのと同様に書き込み状態と読み出し状態の両方で動
作する。フォトダイオード製の活性ピクセル３６に対す
る書き込み状態は、リセットトランジスタ１２０をオン
オフにパルス動作させてフォトダイオード検知要素１０
９をリセットさせることにより開始する。このリセット
動作によりフローティング拡散ノード１１５の電位は、
しきい電圧以下のＶＤＤに等しいリセットレベルにフロ
ートする。フォトダイオード検知要素１０９は、対象物
から反射した光強度に比例するチャージ量をストアする
キャパシタンスを有する。この光により生成されたチャ
ージキャリアにより、フローティング拡散ノード１１５
の電位はＶＤＤから光生成チャージにより支配される信
号電圧に減少する。リセットレベルと信号レベルとの差
は、入射光に比例しビデオ信号を構成する。図２の光ゲ
ート製の活性ピクセル３５と同様に、フローティング拡
散ノード１１５は、ピクセル出力５０から増幅器として
機能する電圧フォロワトランジスタ１２５と負荷トラン
ジスタ１３５を含むソースフォロワによりバッファされ
る。このセレクトトランジスタ１３０を用いて読み出し
用のピクセルを選択する。
【００２３】フォトゲート製の活性ピクセル３５の動作
とフォトダイオード製の活性ピクセル３６の動作との違
いは、フォトゲート製の活性ピクセル３５についてはフ
ローティング拡散ノード１１５は読み込み状態の終点
で、且つ読み出し状態の直前でリセットされ、その結果
リセット電圧レベルと信号電圧レベルが相関関係にある
点である。一方、フォトダイオード製の活性ピクセル３
６に関しては、フローティング拡散ノード１１５は読み
込み期間の開始時にリセットされるので、このリセット
電圧レベルと信号電圧レベルとは、完全な読み込み期間
（ビデオイメージでは約３０ｍｓ）だけ時間的に分離し
ており、その結果リセット電圧レベルと信号電圧レベル
とは相関関係がない。したがって、相関状態の二重サン
プリング技術は、フォトダイオード製の活性ピクセル３
６には適応できず、その結果フォトダイオード製の活性
ピクセル３６のノイズ性能は、フォトゲート製の活性ピ
クセル３５のノイズ性能よりも劣ることになる。
【００２４】フォトダイオード製の活性ピクセル３６の
ノイズ性能は、フォトゲート製の活性ピクセル３５のノ
イズ性能よりも劣るので、フォトダイオード製の活性ピ
クセル３６の光感受性は、フォトゲート製の活性ピクセ
ル３５のそれよりも優れており、可視スペクトルの青色
領域において特に優れている。この様な光感受性の違い
は、フォトゲート製の検知要素のフォトサイトは図２の
フォトゲート１０１のようなポリシリコン製のゲートに
よりカバーされており、その結果ピクセルに入射する光
子の一部は、半導体材料内のフォトサイトに到達する前
にポリシリコンにより吸収されてしまうからである。短
い波長の光子は、長い波長の光子よりも吸収され易く、
特に青い光は吸収され易い。これに対し、フォトダイオ
ード製のフォトダイオード検知要素１０９は、フォトゲ
ートを有さないので、そのフォトサイトはポリシリコン
でカバーされてはおらず、その結果チャージキャリアが
生成される前に吸収を最小にする。
【００２５】カラーカメラ用の活性ピクセルは、赤，
緑，青のカラースペクトルを捕獲するために少なくとも
３個の検知要素を必要とする。この各検知要素は、カラ
ーフィルタ層、例えば赤，緑，青のフィルタによりカバ
ーされ、検知要素はフィルタにより透過したスペクトル
のみを受光する。従来の活性ピクセルにおいては、３個
の検知要素は、全てフォトゲート要素あるいは全てフォ
トダイオード要素のいずれかである。この３個の検知要
素は、図２，３に示されるようなゲートトランジスタの
共通の組を全て共有している、そしてこのゲートトラン
ジスタの組が素子を活性化し、出力を増幅するためにリ
セット信号と出力信号とを規定する。
【００２６】本発明によれば、各活性ピクセルにはフォ
トゲート検知要素とフォトダイオード検知要素の両方の
組み合わせを具備している。この検知要素の組み合わせ
は、活性ピクセルの全体性能を向上するよう選択され
る。例えば、フォトダイオード製の要素の青色感受性
は、フォトゲート要素の青色感受性よりも優れているの
で各活性要素は、フォトダイオード製の検知要素を用い
てスペクトルの青色部分を捕獲する。一方、フォトゲー
ト検知要素の読み出しノイズ性能は、フォトダイオード
製の検知要素の読み出し耐ノイズ性能よりも優れている
ので、フォトゲート製の検知要素を用いてスペクトルの
赤色と緑色部分を捕獲する。
【００２７】図４は、本発明による代表的な活性ピクセ
ル３８を示し、この活性ピクセル３８は、２個のフォト
ゲート検知要素１０２ａと１０２ｂと１個のフォトダイ
オード検知要素１０９とを有する。この活性ピクセル３
８の動作は、上記の活性ピクセル３５，３６の動作と類
似する。ある動作モードにおいては、フォトゲート検知
要素１０２ａ，１０２ｂ，フォトダイオード検知要素１
０９は、フォトダイオード１０２ｃから開始して順次読
み出す。書き込み状態は、リセットトランジスタ１２０
をオンオフにパルスを加え、一定電圧ＶＳＳをフォトダ
イオード検知要素１０９にバイアスライン１０７を介し
て印加することにより開始する。書き込み動作の間、フ
ォトダイオード検知要素１０９内の光生成チャージキャ
リアによりフローティング拡散ノード１１５の電位は、
そのリセット電位から信号電位に減少する。このリセッ
ト電位と信号電位との差が、フォトダイオード検知要素
１０９からのビデオ信号を生成する。フォトダイオード
検知要素１０９の読み出しは、図２，３に説明したよう
に行われる。チャージキャリアは、読み込み動作の間、
フォトゲート１０２ａと１０２ｂ内で生成される。フォ
トダイオード１０９を読み出した後、リセットトランジ
スタ１２０は、再びオンオフのパルスが掛けられ、フロ
ーティング拡散ノード１１５はそのリセット電位に戻
る。フォトゲート１０２ａとトランスファゲート１０８
ａとは、高電圧にバイアスされ、フォトゲート１０２ａ
からのチャージ転移を開始する。このチャージ転移とフ
ォトゲート１０２ａからの読み出しは、図２，３に説明
したのと同様に行われる。フォトゲート１０２ａが読み
出された後、フローティング拡散ノード１１５はそのリ
セット電位に復帰し、その結果フォトゲート検知要素１
０２ｂが読み出される。次にフォトゲート１０２ｂが読
み出される。フォトゲート１０２ａと１０２ｂの読み出
し順序は、上記とは逆でもよい。
【００２８】
【発明の効果】本発明の活性ピクセルは、赤，緑，青の
フィルタを用いた装置以外の装置にも拡張できる。一般
的に光強度が問題の時には、フォトダイオード製の検知
要素が用いられる。そして、読み出し耐ノイズ性能が問
題の時には、フォトゲート検知要素が用いられる。本発
明は、画像処理されるべき対象物からの光エネルギを捕
獲するのに、複数の検知要素を用いるどのような活性要
素にも適応できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による活性ピクセルイメージ
センサを表す図
【図２】公知のフォトゲート活性ピクセルセンサを表す
図
【図３】公知のフォトダイオード活性ピクセルセンサを
表す図
【図４】本発明によるフォトダイオードとフォトゲート
の両方を用いた活性ピクセルセンサを表す図
【符号の説明】
１ 活性ピクセルセンサイメージシステム ５ 活性ピクセル １０，２０ 行デコーダ １５ 外側ピクセル １６ 内側ピクセル １８ 出力増幅器 ２５ 行 ３０ 列 ３１，３５，３６，３７，３８ 活性ピクセル ５０ ピクセル出力 ５５ 共通導体 制御ライン ６５ 共通出力ライン １０１ フォトゲート １０２ フォトゲート検知要素 １０３ 半導体基板 １０７ バイアスライン １０８ トランスファゲート １０９ フォトダイオード検知要素 １１０ 拡散領域 １１２ 結合拡散領域 １１３ 転送トランジスタ １１５ フローティング拡散ノード １２０ リセットトランジスタ １２５ 電圧フォロワトランジスタ １３０ セレクトトランジスタ １３２ トランジスタ １３５ 負荷トランジスタ １８０ フォトゲート制御ライン １８４ リセット制御ライン １８６ セレクト制御ライン １９０ 信号タイミングコントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アレキサンダー ジョージ ディキンソン アメリカ合衆国，07753 ニュージャージ ー，ネプチューン，サード アヴェニュー 17 (72)発明者 デヴィッド アンドリュー イングリス アメリカ合衆国，07733 ニュージャージ ー，ホルムデル，カーディナル ロード 12

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （Ａ）第１グループと第２グループに配
    置されたピクセルのアレイ（列）と、 （Ｂ）前記第１グループのピクセルに接続され、制御信
    号を導通する第１共通導体と、 （Ｃ）前記第２グループのピクセルに接続され、制御信
    号を処理用電子回路に選択的に送信する第２共通導体
    と、 からなり、前記（Ａ）ピクセルは、 （Ａ１）複数の検知要素と、 前記各検知要素は、画像処理されるべき対象物からの光
    エネルギの一部を捕獲し、前記検知要素の少なくとも１
    つは、他のものとは別の種類のものであり、 （Ａ２）複数の検知要素からの信号を選択的に受信し、
    出力信号を第２共通導体に選択的に与える増幅装置とか
    らなることを特徴とする活性ピクセルイメージセンサ装
    置。
  2. 【請求項２】 前記検知要素の少なくとも１つは、フォ
    トダイオード製検知要素で、他の１つはフォトゲート製
    検知要素であることを特徴とする請求項１の装置。
  3. 【請求項３】 前記フォトダイオード製検知要素は、光
    エネルギの第１部分を捕獲するよう構成され、 前記フォトゲート製検知要素は、前記第１部分とは別の
    第２部分を捕獲するよう構成されることを特徴とする請
    求項２の装置。
  4. 【請求項４】 前記第１部分は、青色光に対応すること
    を特徴とする請求項３の装置。
  5. 【請求項５】 前記第２フォトゲート製検知要素をさら
    に含むことを特徴とする請求項３の装置。
  6. 【請求項６】 第２フォトゲート製検知要素をさらに含
    むことを特徴とする請求項４の装置。
  7. 【請求項７】 前記複数の検知要素は、第１と第２と第
    ３の検知要素を有し、 前記第１の検知要素は赤色光を、第２の検知要素は緑色
    光を、第３の検知要素は青色光に対応する光エネルギの
    一部を捕獲し、 前記第３の検知要素は、フォトダイオード製検知要素で
    あることを特徴とする請求項１の装置。
  8. 【請求項８】 前記活性ピクセルは、Ｎチャネル素子で
    あることを特徴とする請求項１の装置。
  9. 【請求項９】 前記増幅装置は、セレクトトランジスタ
    に接続された電圧フォロワトランジスタを有し、 前記電圧フォロワトランジスタは、複数の検知要素に接
    続されることを特徴とする請求項１の装置。
  10. 【請求項１０】 前記複数の検知要素と前記第１共通導
    体に接続されるリセットトランジスタをさらに有するこ
    とを特徴とする請求項９の装置。
  11. 【請求項１１】 前記電圧フォロワトランジスタにソー
    スフォロワ構成で接続される負荷トランジスタをさらに
    有することを特徴とする請求項１０の装置。
  12. 【請求項１２】 前記増幅装置は、ＣＭＯＳであること
    を特徴とする請求項１の装置。
  13. 【請求項１３】 前記増幅装置は、ＣＭＯＳであること
    を特徴とする請求項９の装置。
  14. 【請求項１４】 前記第１グループは行を構成し、前記
    第２グループは列を構成することを特徴とする請求項１
    の装置。
  15. 【請求項１５】 前記第１グループは行を構成し、前記
    第２グループは列を構成することを特徴とする請求項３
    の装置。
  16. 【請求項１６】 複数のピクセルを有する複数の行と複
    数の列をさらに含むことを特徴とする請求項１４の装
    置。
  17. 【請求項１７】 複数のピクセルを有する複数の行と複
    数の列をさらに含むことを特徴とする請求項１５の装
    置。
  18. 【請求項１８】 前記増幅装置は、増幅器とこの増幅器
    からの出力を第２共通導体に選択的に転送するスイッチ
    とを含むことを特徴とする請求項１の装置。
  19. 【請求項１９】 前記増幅装置は、増幅器とこの増幅器
    からの出力を第２共通導体に選択的に転送するスイッチ
    とを含むことを特徴とする請求項１５の装置。
  20. 【請求項２０】 活性ピクセルイメージセンサ装置にお
    いて、 イメージの一部を電気信号に変換する複数のピクセルを
    有し、 前記複数のピクセルは、外側ピクセルと内側ピクセルと
    からなり、 前記ピクセルは、 複数の検知要素と、 前記各検知要素は、画像処理されるべき対象物からの光
    エネルギの一部を捕獲し、前記検知要素の少なくとも１
    つは、他のものとは別の種類のものであり、 複数の検知要素からの信号を選択的に受信し、出力信号
    を提供する増幅装置とからなることを特徴とする活性ピ
    クセルイメージセンサ装置。
  21. 【請求項２１】 前記検知要素の少なくとも１つは、フ
    ォトダイオード製検知要素で、他の１つはフォトゲート
    製検知要素であることを特徴とする請求項２０の装置。
  22. 【請求項２２】 前記フォトダイオード製検知要素は、
    光エネルギの第１部分を捕獲するよう構成され、 前記フォトゲート製検知要素は、前記第１部分とは別の
    第２部分を捕獲するよう構成されることを特徴とする請
    求項２１の装置。
  23. 【請求項２３】 前記第１部分は、青色光に対応するこ
    とを特徴とする請求項２２の装置。
  24. 【請求項２４】 前記第２フォトゲート製検知要素をさ
    らに含むことを特徴とする請求項２２の装置。
  25. 【請求項２５】 第２フォトゲート製検知要素をさらに
    含むことを特徴とする請求項２３の装置。
  26. 【請求項２６】 前記複数の検知要素は、第１と第２と
    第３の検知要素を有し、 前記第１の検知要素は赤色光を、第２の検知要素は緑色
    光を、第３の検知要素は青色光に対応する光エネルギの
    一部を捕獲し、 前記第３の検知要素は、フォトダイオード製検知要素で
    あることを特徴とする請求項２０の装置。
  27. 【請求項２７】 前記活性ピクセルは、Ｎチャネル素子
    であることを特徴とする請求項２０の装置。
  28. 【請求項２８】 前記増幅装置は、セレクトトランジス
    タに接続された電圧フォロワトランジスタを有し、 前記電圧フォロワトランジスタは、複数の検知要素に接
    続されることを特徴とする請求項２０の装置。
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