JPH11274466A - 固体撮像装置及びこれを備えたカメラ - Google Patents
固体撮像装置及びこれを備えたカメラInfo
- Publication number
- JPH11274466A JPH11274466A JP10090695A JP9069598A JPH11274466A JP H11274466 A JPH11274466 A JP H11274466A JP 10090695 A JP10090695 A JP 10090695A JP 9069598 A JP9069598 A JP 9069598A JP H11274466 A JPH11274466 A JP H11274466A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- semiconductor region
- charge transfer
- signal
- signal charges
- 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
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 64
- 239000007787 solid Substances 0.000 title 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 132
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 19
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 35
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 30
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 22
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- -1 silver halide Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14806—Structural or functional details thereof
- H01L27/14812—Special geometry or disposition of pixel-elements, address lines or gate-electrodes
- H01L27/14818—Optical shielding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
- H01L27/1485—Frame transfer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14887—Blooming suppression
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
- H04N23/71—Circuitry for evaluating the brightness variation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
- H04N23/74—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the scene brightness using illuminating means
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/50—Control of the SSIS exposure
- H04N25/53—Control of the integration time
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/702—SSIS architectures characterised by non-identical, non-equidistant or non-planar pixel layout
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/72—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using frame transfer [FT]
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/703—SSIS architectures incorporating pixels for producing signals other than image signals
- H04N25/706—Pixels for exposure or ambient light measuring
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 入射光量の予測が困難な場合や入射光量が想
定した値から急激に変化した場合にも、受光部に直接入
射する光量の変化をリアルタイムで検出して最適な露光
量で光情報を読み出すことが可能な固体撮像装置及びこ
れを備えたカメラを提供する。 【解決手段】 本発明の固体撮像装置は、入射光に応じ
た信号電荷を生成して蓄積し、その信号電荷を転送する
電荷転送部9と、該電荷転送部9から転送された該信号
電荷を電気信号として出力する出力部と、入射光量に応
じた光電流を生成する半導体領域4と、該半導体領域4
の上に形成された、開口部16を有する遮光膜15と、
該開口部16を通って該半導体領域4に入射した光によ
り生成される光電流を該半導体領域4の外部に読み出す
ための読み出し部と、を具備するものである。
定した値から急激に変化した場合にも、受光部に直接入
射する光量の変化をリアルタイムで検出して最適な露光
量で光情報を読み出すことが可能な固体撮像装置及びこ
れを備えたカメラを提供する。 【解決手段】 本発明の固体撮像装置は、入射光に応じ
た信号電荷を生成して蓄積し、その信号電荷を転送する
電荷転送部9と、該電荷転送部9から転送された該信号
電荷を電気信号として出力する出力部と、入射光量に応
じた光電流を生成する半導体領域4と、該半導体領域4
の上に形成された、開口部16を有する遮光膜15と、
該開口部16を通って該半導体領域4に入射した光によ
り生成される光電流を該半導体領域4の外部に読み出す
ための読み出し部と、を具備するものである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置及び
これを備えたカメラに関し、特に、入射光量をモニタす
ることができる固体撮像装置及びこれを備えたカメラに
関する。
これを備えたカメラに関し、特に、入射光量をモニタす
ることができる固体撮像装置及びこれを備えたカメラに
関する。
【0002】
【従来の技術】図13(a)は、従来の固体撮像装置に
おける単位画素の構造を模式的に示す平面図であり、図
13(b)は、図13(a)に示す13b−13b線に
沿った断面図であり、図13(c)は、図13(a)に
示す13c−13c線に沿った断面図である。
おける単位画素の構造を模式的に示す平面図であり、図
13(b)は、図13(a)に示す13b−13b線に
沿った断面図であり、図13(c)は、図13(a)に
示す13c−13c線に沿った断面図である。
【0003】この固体撮像装置は、ラテラルオーバーフ
ロードレイン構造(以下、「LOD」とも呼ぶ)を備え
たフレームトランスファー型CCDイメージセンサ(以
下、単に「CCD」とも呼ぶ)である。
ロードレイン構造(以下、「LOD」とも呼ぶ)を備え
たフレームトランスファー型CCDイメージセンサ(以
下、単に「CCD」とも呼ぶ)である。
【0004】図13(b)に示すように、P型半導体基
板1の表面上にはN型半導体領域2,3が形成されてい
る。N型半導体領域2と3は、図13(a)に示すよう
に図の縦方向に向けて交互に形成されている。不純物濃
度は、N型半導体領域2よりN型半導体領域3の方が高
い。また、図13(c)に示すように、P型半導体基板
1の表面上にはN型半導体領域(LOD拡散領域)4及
びP型半導体領域5,6が形成されており、N型半導体
領域4はP型半導体領域5と6の間に位置している。
板1の表面上にはN型半導体領域2,3が形成されてい
る。N型半導体領域2と3は、図13(a)に示すよう
に図の縦方向に向けて交互に形成されている。不純物濃
度は、N型半導体領域2よりN型半導体領域3の方が高
い。また、図13(c)に示すように、P型半導体基板
1の表面上にはN型半導体領域(LOD拡散領域)4及
びP型半導体領域5,6が形成されており、N型半導体
領域4はP型半導体領域5と6の間に位置している。
【0005】N型半導体領域2,3,4及びP型半導体
領域5,6の上には酸化膜7が形成されており、この酸
化膜7の上には透明性の例えばポリシリコンからなる垂
直転送ゲート電極8a,8bが形成されている。ゲート
電極8aと8bは、図13(a)に示すように水平方向
に延び、縦方向に向けて交互に配線されている。
領域5,6の上には酸化膜7が形成されており、この酸
化膜7の上には透明性の例えばポリシリコンからなる垂
直転送ゲート電極8a,8bが形成されている。ゲート
電極8aと8bは、図13(a)に示すように水平方向
に延び、縦方向に向けて交互に配線されている。
【0006】垂直転送部9はN型半導体領域2と3によ
り構成される。この垂直転送部9は、受光部としても機
能し、CCDへの入射光により発生した光信号電荷Qs
(この場合は電子)が蓄積・転送される領域となる。ま
た、P型半導体領域5はアンチブルーミングバリアとし
て作用し、垂直転送部9に蓄積しきれない過剰な電荷Q
exがこの領域5を乗り越えてN型半導体領域であるLO
D拡散領域4に排出される。また、P型半導体領域6は
画素分離領域として作用する。単位画素サイズは通常5
乃至20μm 程度である。このような固体撮像装置で
は、画素部には入射光を遮光する遮光膜が形成されてな
いので、画素部全面に光が入射することとなる。
り構成される。この垂直転送部9は、受光部としても機
能し、CCDへの入射光により発生した光信号電荷Qs
(この場合は電子)が蓄積・転送される領域となる。ま
た、P型半導体領域5はアンチブルーミングバリアとし
て作用し、垂直転送部9に蓄積しきれない過剰な電荷Q
exがこの領域5を乗り越えてN型半導体領域であるLO
D拡散領域4に排出される。また、P型半導体領域6は
画素分離領域として作用する。単位画素サイズは通常5
乃至20μm 程度である。このような固体撮像装置で
は、画素部には入射光を遮光する遮光膜が形成されてな
いので、画素部全面に光が入射することとなる。
【0007】図14は、図13に示す固体撮像装置の単
位画素を2次元マトリックスに配列したCCDを示す構
成図である。このCCDは、図13の垂直転送部9によ
って構成される受光部10と水平転送部11を備えてい
る。また、水平転送部11には出力アンプ12が接続さ
れている。
位画素を2次元マトリックスに配列したCCDを示す構
成図である。このCCDは、図13の垂直転送部9によ
って構成される受光部10と水平転送部11を備えてい
る。また、水平転送部11には出力アンプ12が接続さ
れている。
【0008】図15は、図13に示す垂直転送部9の終
端部及びその近傍を模式的に示す平面図である。水平転
送部11と反対側の垂直転送部9の終端部のN型領域9
aにはコンタクト領域9bを介してアルミ配線13が接
続されている。このアルミ配線13には、P型半導体基
板1に対して垂直転送部9が逆バイアスとなる電位Vr
が印加されている。また、アルミ配線13とゲート電極
8bとの間にはゲート電極8cが形成されており、この
ゲート電極8cには一定電位Vc が印加されている。ま
た、LOD拡散領域4の終端部にはコンタクト領域4a
を介してオーバーフロー用配線14が接続されており、
LOD拡散領域4にはこの配線14を介して一定電位V
f が端子18から印加されている。この電位Vf はP型
半導体基板1に対して逆バイアスとなっている。
端部及びその近傍を模式的に示す平面図である。水平転
送部11と反対側の垂直転送部9の終端部のN型領域9
aにはコンタクト領域9bを介してアルミ配線13が接
続されている。このアルミ配線13には、P型半導体基
板1に対して垂直転送部9が逆バイアスとなる電位Vr
が印加されている。また、アルミ配線13とゲート電極
8bとの間にはゲート電極8cが形成されており、この
ゲート電極8cには一定電位Vc が印加されている。ま
た、LOD拡散領域4の終端部にはコンタクト領域4a
を介してオーバーフロー用配線14が接続されており、
LOD拡散領域4にはこの配線14を介して一定電位V
f が端子18から印加されている。この電位Vf はP型
半導体基板1に対して逆バイアスとなっている。
【0009】図14のCCDにおいて、垂直転送部9に
光が入射されることによって垂直転送部9の各画素に光
信号電荷Qs が生成され蓄積される。次に、この光信号
電荷Qs は水平転送部11に転送され、更に、水平転送
部11から出力アンプ12に転送され、その電荷Qs は
出力アンプ12を介して信号Vout として素子外部へ出
力される。ここで、垂直転送部9に入射した光によって
発生した光信号電荷Qs のうち、垂直転送部9に蓄積し
きれない過剰電荷Qexは、LOD拡散領域4にオーバー
フローする。このオーバーフローしたLOD拡散領域4
における過剰電荷Qexは、一定電位Vf が印加されてい
るオーバーフロー用配線14を介して排出される。
光が入射されることによって垂直転送部9の各画素に光
信号電荷Qs が生成され蓄積される。次に、この光信号
電荷Qs は水平転送部11に転送され、更に、水平転送
部11から出力アンプ12に転送され、その電荷Qs は
出力アンプ12を介して信号Vout として素子外部へ出
力される。ここで、垂直転送部9に入射した光によって
発生した光信号電荷Qs のうち、垂直転送部9に蓄積し
きれない過剰電荷Qexは、LOD拡散領域4にオーバー
フローする。このオーバーフローしたLOD拡散領域4
における過剰電荷Qexは、一定電位Vf が印加されてい
るオーバーフロー用配線14を介して排出される。
【0010】次に、図16に示す駆動タイミングチャー
トを使い、上述したCCDとシャッタとを組み合わせて
静止画を撮影する場合の動作について説明する。
トを使い、上述したCCDとシャッタとを組み合わせて
静止画を撮影する場合の動作について説明する。
【0011】まず、期間Tp1において、シャッタが閉
じた状態で露光前の初期化を行う。即ち、図14の水平
転送部11に蓄積していた電荷をリセットするために、
水平転送部11にクロック(図示せず)を印加して順次
水平転送部11の電荷を出力アンプ12に転送する。そ
の後、垂直転送ゲート電極8a,8bにクロックφV
1,φV2を印加して垂直転送部9に蓄積されている電
荷を順次、水平転送部11に転送する。このように水平
転送部11に転送された電荷は水平転送部11内を転送
された後、この電荷が出力アンプ12を介して出力され
リセットされる。この一連の転送動作により垂直転送部
9及び水平転送部11がリセットされる。
じた状態で露光前の初期化を行う。即ち、図14の水平
転送部11に蓄積していた電荷をリセットするために、
水平転送部11にクロック(図示せず)を印加して順次
水平転送部11の電荷を出力アンプ12に転送する。そ
の後、垂直転送ゲート電極8a,8bにクロックφV
1,φV2を印加して垂直転送部9に蓄積されている電
荷を順次、水平転送部11に転送する。このように水平
転送部11に転送された電荷は水平転送部11内を転送
された後、この電荷が出力アンプ12を介して出力され
リセットされる。この一連の転送動作により垂直転送部
9及び水平転送部11がリセットされる。
【0012】この後、期間Tp2において、垂直ゲート
電極8a,8bに印加されるクロックφV1,φV2を
「L(ロー)」レベルに保持した後、シャッタを開いて
CCDを露光状態にする。N型半導体領域3の不純物濃
度はN型半導体領域2のそれより高く設定されているの
で、この期間Tp2ではN型半導体領域3に光信号電荷
Qs が蓄積される。
電極8a,8bに印加されるクロックφV1,φV2を
「L(ロー)」レベルに保持した後、シャッタを開いて
CCDを露光状態にする。N型半導体領域3の不純物濃
度はN型半導体領域2のそれより高く設定されているの
で、この期間Tp2ではN型半導体領域3に光信号電荷
Qs が蓄積される。
【0013】次に、期間Tp3において、シャッタが閉
じられ、垂直転送部9及び水平転送部11にクロックを
印加して光信号電荷Qs が転送され、順次出力アンプ1
2から画像信号を素子外部へ出力される。
じられ、垂直転送部9及び水平転送部11にクロックを
印加して光信号電荷Qs が転送され、順次出力アンプ1
2から画像信号を素子外部へ出力される。
【0014】すなわち、期間Tp2の露光状態で垂直ゲ
ート電極8a,8bの下のN型半導体領域3に蓄積され
た光信号電荷Qs は、φV1が「H(ハイ)」レベルに
なると、クロックφV1が印加されるゲート電極8a下
のN型半導体領域3に集められる。その後、このN型半
導体領域3の光信号電荷Qs は、φV2が「H」レベル
になると、隣の画素のクロックφV2が印加されるゲー
ト電極8b下のN型半導体領域3に転送される。図13
(a)では信号電荷は上の方向に転送される。つまり、
クロックφV2が「H」レベルに立ち上がった時に垂直
転送部9から水平転送部11に光信号電荷Qs が転送さ
れ、その後、クロックφV2が「H」レベルに立ち上が
る前に水平転送部11の光信号電荷Qs は出力アンプ1
2へ転送され、素子外部へ画像信号が出力される。この
ようにして1画面分の光信号電荷Qs が順次読み出され
る。
ート電極8a,8bの下のN型半導体領域3に蓄積され
た光信号電荷Qs は、φV1が「H(ハイ)」レベルに
なると、クロックφV1が印加されるゲート電極8a下
のN型半導体領域3に集められる。その後、このN型半
導体領域3の光信号電荷Qs は、φV2が「H」レベル
になると、隣の画素のクロックφV2が印加されるゲー
ト電極8b下のN型半導体領域3に転送される。図13
(a)では信号電荷は上の方向に転送される。つまり、
クロックφV2が「H」レベルに立ち上がった時に垂直
転送部9から水平転送部11に光信号電荷Qs が転送さ
れ、その後、クロックφV2が「H」レベルに立ち上が
る前に水平転送部11の光信号電荷Qs は出力アンプ1
2へ転送され、素子外部へ画像信号が出力される。この
ようにして1画面分の光信号電荷Qs が順次読み出され
る。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
固体撮像装置では、予め決められた露光時間(図16の
期間Tp2)で撮像するため、この露光時間の間に入射
光量が想定していた値から急激に増加等して変化する
と、最適な露光量で光情報を読み出すことができなくな
る。これを解決するための方式としては次の第1〜第3
の方式が考えられる。
固体撮像装置では、予め決められた露光時間(図16の
期間Tp2)で撮像するため、この露光時間の間に入射
光量が想定していた値から急激に増加等して変化する
と、最適な露光量で光情報を読み出すことができなくな
る。これを解決するための方式としては次の第1〜第3
の方式が考えられる。
【0016】第1の方式としては、固体撮像装置の光学
系(受光部)とは別の位置に露出制御センサを配置し、
被写体からの光強度を該センサによってモニタして、露
出を調整する方式が考えられる。第2の方式としては、
固体撮像装置の光学系の中にハーフミラー等を備えた露
出制御センサを配置し、光学系への入射光(レンズを通
る光)の一部を該ハーフミラー等によって取り出し、こ
の取り出した光を該センサによってモニタして、露出を
調整する方式が考えられる。第3の方式としては、固体
撮像装置の受光部の近傍に露出制御センサを配置し、光
学系に入射された光が受光部で反射し、その反射光を該
センサによってモニタして、露出を調整する方式が考え
られる。
系(受光部)とは別の位置に露出制御センサを配置し、
被写体からの光強度を該センサによってモニタして、露
出を調整する方式が考えられる。第2の方式としては、
固体撮像装置の光学系の中にハーフミラー等を備えた露
出制御センサを配置し、光学系への入射光(レンズを通
る光)の一部を該ハーフミラー等によって取り出し、こ
の取り出した光を該センサによってモニタして、露出を
調整する方式が考えられる。第3の方式としては、固体
撮像装置の受光部の近傍に露出制御センサを配置し、光
学系に入射された光が受光部で反射し、その反射光を該
センサによってモニタして、露出を調整する方式が考え
られる。
【0017】しかしながら、第1の方式には、固体撮像
装置の受光部に直接入射する光の強度をモニタしていな
いので、露出制御の精度が悪いという問題がある。ま
た、第2の方式には、固体撮像装置に入射する光の一部
がハーフミラー等によって取り出されるため、入射光の
一部が損失し感度の点で不利という問題がある。また、
第3の方式には、固体撮像装置に入射した光は銀塩フィ
ルムの場合のように乱反射(散乱)されないため、反射
光の強度が非常に小さく精度良く入射光をモニタできな
いという問題がある。
装置の受光部に直接入射する光の強度をモニタしていな
いので、露出制御の精度が悪いという問題がある。ま
た、第2の方式には、固体撮像装置に入射する光の一部
がハーフミラー等によって取り出されるため、入射光の
一部が損失し感度の点で不利という問題がある。また、
第3の方式には、固体撮像装置に入射した光は銀塩フィ
ルムの場合のように乱反射(散乱)されないため、反射
光の強度が非常に小さく精度良く入射光をモニタできな
いという問題がある。
【0018】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、入射光量の予測が困難な
場合や入射光量が想定した値から急激に変化した場合に
も、受光部に直接入射する光量の変化をリアルタイムで
検出して最適な露光量で光情報を読み出すことが可能な
固体撮像装置及びこれを備えたカメラを提供することに
ある。
れたものであり、その目的は、入射光量の予測が困難な
場合や入射光量が想定した値から急激に変化した場合に
も、受光部に直接入射する光量の変化をリアルタイムで
検出して最適な露光量で光情報を読み出すことが可能な
固体撮像装置及びこれを備えたカメラを提供することに
ある。
【0019】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第1態様に係る固体撮像装置は、入射光に
応じた信号電荷を生成して蓄積し、その信号電荷を転送
する電荷転送部と、 該電荷転送部から転送された該信
号電荷を電気信号として出力する出力部と、 入射光量
に応じた信号電荷を生成する半導体領域と、 該半導体
領域の上に形成された、開口部を有する遮光膜と、 を
具備することを特徴とする。
め、本発明の第1態様に係る固体撮像装置は、入射光に
応じた信号電荷を生成して蓄積し、その信号電荷を転送
する電荷転送部と、 該電荷転送部から転送された該信
号電荷を電気信号として出力する出力部と、 入射光量
に応じた信号電荷を生成する半導体領域と、 該半導体
領域の上に形成された、開口部を有する遮光膜と、 を
具備することを特徴とする。
【0020】第1態様に係る固体撮像装置では、入射光
量に応じた信号電荷を生成する半導体領域を有するた
め、この半導体領域が開口部を通って入射された光量に
応じた信号電荷を電荷転送部とは別個に生成することが
できる。これにより、この固体撮像装置に入射される光
量に応じた電気信号が露光状態中にリアルタイムで該半
導体領域に生ずることとなる。したがって、入射光量の
予測が困難な場合や入射光量が想定した値から急激に変
化した場合にも、受光部に直接入射する光量の変化をリ
アルタイムで検出して最適な露光量で光情報を読み出す
ことができる。
量に応じた信号電荷を生成する半導体領域を有するた
め、この半導体領域が開口部を通って入射された光量に
応じた信号電荷を電荷転送部とは別個に生成することが
できる。これにより、この固体撮像装置に入射される光
量に応じた電気信号が露光状態中にリアルタイムで該半
導体領域に生ずることとなる。したがって、入射光量の
予測が困難な場合や入射光量が想定した値から急激に変
化した場合にも、受光部に直接入射する光量の変化をリ
アルタイムで検出して最適な露光量で光情報を読み出す
ことができる。
【0021】また、本発明の第2態様に係る固体撮像装
置は、入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積し、その
信号電荷を転送する電荷転送部と、 該電荷転送部から
転送された該信号電荷を電気信号として出力する出力部
と、 該電荷転送部に隣接して形成された半導体領域で
あって、該電荷転送部で過剰に生成された信号電荷が流
れ込むと共に入射光量に応じた信号電荷を生成する半導
体領域と、 該半導体領域の上に形成された、開口部を
有する遮光膜と、 を具備することを特徴とする。
置は、入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積し、その
信号電荷を転送する電荷転送部と、 該電荷転送部から
転送された該信号電荷を電気信号として出力する出力部
と、 該電荷転送部に隣接して形成された半導体領域で
あって、該電荷転送部で過剰に生成された信号電荷が流
れ込むと共に入射光量に応じた信号電荷を生成する半導
体領域と、 該半導体領域の上に形成された、開口部を
有する遮光膜と、 を具備することを特徴とする。
【0022】第2態様に係る固体撮像装置では、電荷転
送部で過剰に生成された信号電荷が流れ込むと共に入射
光量に応じた信号電荷を生成する半導体領域を有するた
め、この半導体領域をオーバーフロードレイン領域とし
て機能させることができると共に、開口部を通って入射
された光量に応じた信号電荷を電荷転送部とは別個に生
成することができる。
送部で過剰に生成された信号電荷が流れ込むと共に入射
光量に応じた信号電荷を生成する半導体領域を有するた
め、この半導体領域をオーバーフロードレイン領域とし
て機能させることができると共に、開口部を通って入射
された光量に応じた信号電荷を電荷転送部とは別個に生
成することができる。
【0023】また、上記開口部を通って該半導体領域に
入射した光により生成される信号電荷を該半導体領域の
外部に読み出すための読み出し部をさらに含むことが好
ましい。
入射した光により生成される信号電荷を該半導体領域の
外部に読み出すための読み出し部をさらに含むことが好
ましい。
【0024】また、本発明の第3態様に係る固体撮像装
置は、入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積し、その
信号電荷を転送する電荷転送部と、 該電荷転送部から
転送された該信号電荷を電気信号として出力する出力部
と、 入射光量に応じた信号電荷を生成する複数の半導
体領域と、 該半導体領域それぞれの上に形成された、
開口部を有する遮光膜と、 を具備する固体撮像装置で
あって、 上記開口部のうちの複数の開口部が集まって
形成される開口エリアが複数形成されていることを特徴
とする。
置は、入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積し、その
信号電荷を転送する電荷転送部と、 該電荷転送部から
転送された該信号電荷を電気信号として出力する出力部
と、 入射光量に応じた信号電荷を生成する複数の半導
体領域と、 該半導体領域それぞれの上に形成された、
開口部を有する遮光膜と、 を具備する固体撮像装置で
あって、 上記開口部のうちの複数の開口部が集まって
形成される開口エリアが複数形成されていることを特徴
とする。
【0025】第3態様に係る固体撮像装置では、開口部
のうちの複数の開口部が集まって形成される開口エリア
が複数形成されているため、各開口エリアに入射された
光量に応じた信号電荷を半導体領域が生成することにな
る。つまり、この開口エリアに入射される光量に応じた
電気信号が露出中にリアルタイムで該半導体領域に生ず
ることとなる。
のうちの複数の開口部が集まって形成される開口エリア
が複数形成されているため、各開口エリアに入射された
光量に応じた信号電荷を半導体領域が生成することにな
る。つまり、この開口エリアに入射される光量に応じた
電気信号が露出中にリアルタイムで該半導体領域に生ず
ることとなる。
【0026】また、本発明の第4態様に係る固体撮像装
置は、入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積し、その
信号電荷を転送する複数の電荷転送部と、 該電荷転送
部から転送された該信号電荷を電気信号として出力する
出力部と、 該電荷転送部それぞれに隣接して形成され
た半導体領域であって、該電荷転送部で過剰に生成され
た信号電荷が流れ込むと共に入射光量に応じた信号電荷
を生成する半導体領域と、 該半導体領域それぞれの上
に形成された、開口部を有する遮光膜と、 を具備する
固体撮像装置であって、 上記開口部のうちの複数の開
口部が集まって形成される開口エリアが複数形成されて
いることを特徴とする。
置は、入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積し、その
信号電荷を転送する複数の電荷転送部と、 該電荷転送
部から転送された該信号電荷を電気信号として出力する
出力部と、 該電荷転送部それぞれに隣接して形成され
た半導体領域であって、該電荷転送部で過剰に生成され
た信号電荷が流れ込むと共に入射光量に応じた信号電荷
を生成する半導体領域と、 該半導体領域それぞれの上
に形成された、開口部を有する遮光膜と、 を具備する
固体撮像装置であって、 上記開口部のうちの複数の開
口部が集まって形成される開口エリアが複数形成されて
いることを特徴とする。
【0027】また、上記開口部を通って該半導体領域に
入射した光により生成された信号電荷を該半導体領域の
外部に読み出すための読み出し部が、上記各々の開口エ
リア毎に形成されていることが好ましい。
入射した光により生成された信号電荷を該半導体領域の
外部に読み出すための読み出し部が、上記各々の開口エ
リア毎に形成されていることが好ましい。
【0028】また、本発明の第5態様に係るカメラは、
入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積し、その信号電
荷を転送する電荷転送部と、 該電荷転送部から転送さ
れた該信号電荷を電気信号として出力する出力部と、
入射光量に応じた光電流を生成する半導体領域と、 該
半導体領域の上に形成された、開口部を有する遮光膜
と、 該開口部を通って該半導体領域に入射した光によ
り生成される光電流を該半導体領域の外部に読み出すた
めの読み出し部と、 を具備する固体撮像装置を備え、
該固体撮像装置に入射される光を遮断するシャッタ
と、 該読み出し部から読み出された光電流を電圧に変
換する光電流積分回路と、 該光電流積分回路により変
換された電圧を参照電圧と比較するコンパレータと、
該コンパレータにより比較した結果により該シャッタを
閉じるタイミングを決定するコントローラと、 を具備
することを特徴とする。
入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積し、その信号電
荷を転送する電荷転送部と、 該電荷転送部から転送さ
れた該信号電荷を電気信号として出力する出力部と、
入射光量に応じた光電流を生成する半導体領域と、 該
半導体領域の上に形成された、開口部を有する遮光膜
と、 該開口部を通って該半導体領域に入射した光によ
り生成される光電流を該半導体領域の外部に読み出すた
めの読み出し部と、 を具備する固体撮像装置を備え、
該固体撮像装置に入射される光を遮断するシャッタ
と、 該読み出し部から読み出された光電流を電圧に変
換する光電流積分回路と、 該光電流積分回路により変
換された電圧を参照電圧と比較するコンパレータと、
該コンパレータにより比較した結果により該シャッタを
閉じるタイミングを決定するコントローラと、 を具備
することを特徴とする。
【0029】また、本発明の第6態様に係るカメラは、
入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積し、その信号電
荷を転送する電荷転送部と、 該電荷転送部から転送さ
れた該信号電荷を電気信号として出力する出力部と、
該電荷転送部に隣接して形成された半導体領域であっ
て、該電荷転送部で過剰に生成された信号電荷が流れ込
むと共に入射光量に応じた光電流を生成する半導体領域
と、 該半導体領域の上に形成された、開口部を有する
遮光膜と、 該開口部を通って該半導体領域に入射した
光により生成される光電流を該半導体領域の外部に読み
出すための読み出し部と、 を具備する固体撮像装置を
備え、 該固体撮像装置に入射される光を遮断するシャ
ッタと、 該読み出し部から読み出された光電流を電圧
に変換する光電流積分回路と、 該光電流積分回路によ
り変換された電圧を参照電圧と比較するコンパレータ
と、 該コンパレータにより比較した結果により該シャ
ッタを閉じるタイミングを決定するコントローラと、
を具備することを特徴とする。
入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積し、その信号電
荷を転送する電荷転送部と、 該電荷転送部から転送さ
れた該信号電荷を電気信号として出力する出力部と、
該電荷転送部に隣接して形成された半導体領域であっ
て、該電荷転送部で過剰に生成された信号電荷が流れ込
むと共に入射光量に応じた光電流を生成する半導体領域
と、 該半導体領域の上に形成された、開口部を有する
遮光膜と、 該開口部を通って該半導体領域に入射した
光により生成される光電流を該半導体領域の外部に読み
出すための読み出し部と、 を具備する固体撮像装置を
備え、 該固体撮像装置に入射される光を遮断するシャ
ッタと、 該読み出し部から読み出された光電流を電圧
に変換する光電流積分回路と、 該光電流積分回路によ
り変換された電圧を参照電圧と比較するコンパレータ
と、 該コンパレータにより比較した結果により該シャ
ッタを閉じるタイミングを決定するコントローラと、
を具備することを特徴とする。
【0030】また、上記カメラは被写体に光を照射する
ストロボを有し、上記コントローラは該ストロボの発光
を停止させるタイミングをさらに決定することが好まし
い。
ストロボを有し、上記コントローラは該ストロボの発光
を停止させるタイミングをさらに決定することが好まし
い。
【0031】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1、図3、図5、図7、図9、
図10及び図12は、本発明の第1の実施の形態による
固体撮像装置を説明するための図である。
施の形態を説明する。図1、図3、図5、図7、図9、
図10及び図12は、本発明の第1の実施の形態による
固体撮像装置を説明するための図である。
【0032】図1(a)は、本発明の第1の実施の形態
による固体撮像装置における単位画素の構造を模式的に
示す平面図であり、図1(b)は、図1(a)に示す1
b−1b線に沿った断面図であり、図1(c)は、図1
(a)に示す1c−1c線に沿った断面図である。この
固体撮像装置は、露出センサを備えたフレームトランス
ファー型CCDイメージセンサである。
による固体撮像装置における単位画素の構造を模式的に
示す平面図であり、図1(b)は、図1(a)に示す1
b−1b線に沿った断面図であり、図1(c)は、図1
(a)に示す1c−1c線に沿った断面図である。この
固体撮像装置は、露出センサを備えたフレームトランス
ファー型CCDイメージセンサである。
【0033】図1(b)に示すように、P型半導体基板
1の表面上にはN型半導体領域2,3が形成されてい
る。N型半導体領域2と3は、図1(a)に示すように
図の縦方向に向けて交互に形成されている。不純物濃度
は、N型半導体領域2よりN型半導体領域3の方が高
い。また、図1(c)に示すように、P型半導体基板1
の表面上にはN型半導体領域4及びP型半導体領域6が
形成されている。N型半導体領域4は露出センサとして
作用する。尚、P型半導体領域6は画素分離領域として
作用する。単位画素サイズは通常5乃至20μm 程度で
ある。
1の表面上にはN型半導体領域2,3が形成されてい
る。N型半導体領域2と3は、図1(a)に示すように
図の縦方向に向けて交互に形成されている。不純物濃度
は、N型半導体領域2よりN型半導体領域3の方が高
い。また、図1(c)に示すように、P型半導体基板1
の表面上にはN型半導体領域4及びP型半導体領域6が
形成されている。N型半導体領域4は露出センサとして
作用する。尚、P型半導体領域6は画素分離領域として
作用する。単位画素サイズは通常5乃至20μm 程度で
ある。
【0034】N型半導体領域2,3,4及びP型半導体
領域6の上には酸化膜7が形成されており、この酸化膜
7の上には透明性の例えばポリシリコンからなる垂直転
送ゲート電極8a,8bが形成されている。ゲート電極
8aと8bは、図1(a)に示すように水平方向に延
び、縦方向に向けて交互に配線されている。
領域6の上には酸化膜7が形成されており、この酸化膜
7の上には透明性の例えばポリシリコンからなる垂直転
送ゲート電極8a,8bが形成されている。ゲート電極
8aと8bは、図1(a)に示すように水平方向に延
び、縦方向に向けて交互に配線されている。
【0035】垂直転送部9は、図1(a)に示すように
N型半導体領域2と3により構成される。この垂直転送
部9は、受光部としても機能し、CCDへの入射光によ
り発生した光信号電荷Qs (この場合は電子)が蓄積・
転送される領域となる。ゲート電極8a,8bの上に
は、N型半導体領域4の上方を覆うように遮光膜15が
形成されている。この遮光膜15には開口部16が形成
されている。このような固体撮像装置では、入射光は垂
直転送部9と開口部16に入射され、入射光に応じた光
信号電荷が開口部16の直下に位置するN型半導体領域
4及び垂直転送部9それぞれに集められる。
N型半導体領域2と3により構成される。この垂直転送
部9は、受光部としても機能し、CCDへの入射光によ
り発生した光信号電荷Qs (この場合は電子)が蓄積・
転送される領域となる。ゲート電極8a,8bの上に
は、N型半導体領域4の上方を覆うように遮光膜15が
形成されている。この遮光膜15には開口部16が形成
されている。このような固体撮像装置では、入射光は垂
直転送部9と開口部16に入射され、入射光に応じた光
信号電荷が開口部16の直下に位置するN型半導体領域
4及び垂直転送部9それぞれに集められる。
【0036】図3は、図1に示す固体撮像装置の単位画
素を2次元マトリックスに配列したCCDを示す構成図
である。このCCDは、図1の垂直転送部9が複数配置
された受光部10と水平転送部11を備えている。受光
部10の中央部には一つの四角形の開口エリア17aが
設けられており、この開口エリア17aには図1に示す
N型半導体領域4の上方に位置する開口部16が配置さ
れている。このため、N型半導体領域4から出力される
光電流の大きさは、開口エリア17aに入射した光強度
に対応することとなる。また、水平転送部11には出力
アンプ12が接続されている。よって、垂直転送部9に
集められた光信号電荷Qs は、水平転送部11に転送さ
れ、出力アンプ12から映像信号として素子外部へ出力
される。
素を2次元マトリックスに配列したCCDを示す構成図
である。このCCDは、図1の垂直転送部9が複数配置
された受光部10と水平転送部11を備えている。受光
部10の中央部には一つの四角形の開口エリア17aが
設けられており、この開口エリア17aには図1に示す
N型半導体領域4の上方に位置する開口部16が配置さ
れている。このため、N型半導体領域4から出力される
光電流の大きさは、開口エリア17aに入射した光強度
に対応することとなる。また、水平転送部11には出力
アンプ12が接続されている。よって、垂直転送部9に
集められた光信号電荷Qs は、水平転送部11に転送さ
れ、出力アンプ12から映像信号として素子外部へ出力
される。
【0037】但し、本実施の形態では、開口エリア17
aの下方に位置する全てのN型半導体領域4に開口部1
6を設けているわけではなく、開口部16は間引いて形
成されている。従って、開口部16を間引く割合を変え
たり、画素毎に開口部を設けたりすることにより、開口
エリア17aにおける開口部16の面積密度(開口率)
を任意に設定することが可能となる。尚、図3では、N
型半導体領域4を模式的に破線で示しており、単位画素
構造と遮光膜15の細部については省略してある。
aの下方に位置する全てのN型半導体領域4に開口部1
6を設けているわけではなく、開口部16は間引いて形
成されている。従って、開口部16を間引く割合を変え
たり、画素毎に開口部を設けたりすることにより、開口
エリア17aにおける開口部16の面積密度(開口率)
を任意に設定することが可能となる。尚、図3では、N
型半導体領域4を模式的に破線で示しており、単位画素
構造と遮光膜15の細部については省略してある。
【0038】図5は、図3の水平転送部とは反対側に位
置する垂直転送部の終端部及びその近傍を模式的に示す
平面図である。垂直転送部9の終端部のN型領域9aに
はコンタクト領域9bを介してアルミ配線13が接続さ
れている。このアルミ配線13には、P型半導体基板1
に対して垂直転送部9が逆バイアスとなる電位Vr が印
加されている。また、アルミ配線13とゲート電極8b
との間にはポリシリコンゲート電極8cが形成されてお
り、このゲート電極8cには一定電位Vc が印加されて
いる。
置する垂直転送部の終端部及びその近傍を模式的に示す
平面図である。垂直転送部9の終端部のN型領域9aに
はコンタクト領域9bを介してアルミ配線13が接続さ
れている。このアルミ配線13には、P型半導体基板1
に対して垂直転送部9が逆バイアスとなる電位Vr が印
加されている。また、アルミ配線13とゲート電極8b
との間にはポリシリコンゲート電極8cが形成されてお
り、このゲート電極8cには一定電位Vc が印加されて
いる。
【0039】また、N型半導体領域4の終端部にはコン
タクト領域4aを介して開口エリア17aに対応するア
ルミ配線からなる信号読み出し線14aが接続されてお
り、この信号読み出し線14aはアルミ配線13と平行
に配置されている。従って、開口部16の下方の露出セ
ンサとしてのN型半導体領域4に発生する信号電荷Qm
は、光電流Im として信号読み出し線14aを介して図
3の端子18aから素子外部に出力される。また、アル
ミ配線13と信号読み出し線14aとの間にはアルミ配
線14が形成されている。このアルミ配線14は、図3
の開口部17aの下方に配置されていないN型半導体領
域4に電気的に接続されている。
タクト領域4aを介して開口エリア17aに対応するア
ルミ配線からなる信号読み出し線14aが接続されてお
り、この信号読み出し線14aはアルミ配線13と平行
に配置されている。従って、開口部16の下方の露出セ
ンサとしてのN型半導体領域4に発生する信号電荷Qm
は、光電流Im として信号読み出し線14aを介して図
3の端子18aから素子外部に出力される。また、アル
ミ配線13と信号読み出し線14aとの間にはアルミ配
線14が形成されている。このアルミ配線14は、図3
の開口部17aの下方に配置されていないN型半導体領
域4に電気的に接続されている。
【0040】図7は、図3に示す固体撮像装置を用いた
デジタルカメラの一例を示す構成図である。このカメラ
は固体撮像装置(CCD)21を有し、このCCD21
は暗箱20の中に配置されている。この暗箱20にはシ
ャッタ19が取り付けられており、このシャッタ19及
びCCD21はコントローラ22によって制御されてい
る。光電流Im が出力される端子18aは、光電流処理
回路23aに接続されている。光電流処理回路23aに
は、光電流積分回路24a、コンパレータ24bが含ま
れている。光電流積分回路24aで光電流Im を電圧V
imに変換し、コンパレータ24bで参照電圧Vref と比
較する。ここで、電圧Vimが参照電圧Vref を越えた時
に、制御信号191aがコントローラ22へ出力され
る。コントローラ22ではその制御信号191aを受け
た後、シャッタ19を閉じるタイミングを決定する。
デジタルカメラの一例を示す構成図である。このカメラ
は固体撮像装置(CCD)21を有し、このCCD21
は暗箱20の中に配置されている。この暗箱20にはシ
ャッタ19が取り付けられており、このシャッタ19及
びCCD21はコントローラ22によって制御されてい
る。光電流Im が出力される端子18aは、光電流処理
回路23aに接続されている。光電流処理回路23aに
は、光電流積分回路24a、コンパレータ24bが含ま
れている。光電流積分回路24aで光電流Im を電圧V
imに変換し、コンパレータ24bで参照電圧Vref と比
較する。ここで、電圧Vimが参照電圧Vref を越えた時
に、制御信号191aがコントローラ22へ出力され
る。コントローラ22ではその制御信号191aを受け
た後、シャッタ19を閉じるタイミングを決定する。
【0041】図9は、図7に示すカメラで静止画を撮像
する場合のCCD21とシャッタ19の駆動タイミング
チャートを示す図である。まず、期間T1において、シ
ャッタ19が閉じた状態で露光前のCCD21の初期化
を行う。CCD21の初期化は、従来の場合と同様な動
作で垂直転送部9と水平転送部11に蓄積していた電荷
をリセットすることにより行う。
する場合のCCD21とシャッタ19の駆動タイミング
チャートを示す図である。まず、期間T1において、シ
ャッタ19が閉じた状態で露光前のCCD21の初期化
を行う。CCD21の初期化は、従来の場合と同様な動
作で垂直転送部9と水平転送部11に蓄積していた電荷
をリセットすることにより行う。
【0042】即ち、図3の水平転送部11に蓄積してい
た電荷をリセットするために、水平転送部11にクロッ
ク(図示せず)を印加して水平転送部11に蓄積してい
た電荷を順次出力アンプ12に転送し排出する。その
後、垂直転送ゲート電極8a,8bにクロックφV1,
V2を印加して垂直転送部9に蓄積されている電荷を順
次、水平転送部11に転送する。このように水平転送部
11に転送された電荷は水平転送部11内を転送された
後、この電荷が出力アンプ12を介して出力されリセッ
トされる。この一連の転送動作により垂直転送部9及び
水平転送部11がリセットされる。
た電荷をリセットするために、水平転送部11にクロッ
ク(図示せず)を印加して水平転送部11に蓄積してい
た電荷を順次出力アンプ12に転送し排出する。その
後、垂直転送ゲート電極8a,8bにクロックφV1,
V2を印加して垂直転送部9に蓄積されている電荷を順
次、水平転送部11に転送する。このように水平転送部
11に転送された電荷は水平転送部11内を転送された
後、この電荷が出力アンプ12を介して出力されリセッ
トされる。この一連の転送動作により垂直転送部9及び
水平転送部11がリセットされる。
【0043】次に、期間T2において、垂直ゲート電極
8a,8bに印加されるクロックφV1,V2を「L」
レベルに保持した後、図7のシャッタ19を開いてCC
D21を露光状態にする。この時、図1のN型半導体領
域2に光信号電荷Qs が蓄積される。シャッタ19が開
くとCCD21の受光部に配置された開口エリア17a
で発生した光電流Im が光電流処理回路23aに流れ、
光電流積分回路24aの出力Vimは図9に示すように変
化(上昇)する。出力VimはCCD21への入射光によ
る露光量に比例するので、出力Vimをモニタすることに
より所望の露光量を露光中にリアルタイムで求めること
ができる。即ち、図9で光電流積分回路24aの出力V
imが参照電圧Vref を越えた時点で、光電流処理回路2
3aから制御信号191aをコントローラ22に送り、
コントローラ22によってシャッタ19を閉じる。尚、
参照電圧Vref とは、最適な露光量が得られた場合の出
力電圧である。
8a,8bに印加されるクロックφV1,V2を「L」
レベルに保持した後、図7のシャッタ19を開いてCC
D21を露光状態にする。この時、図1のN型半導体領
域2に光信号電荷Qs が蓄積される。シャッタ19が開
くとCCD21の受光部に配置された開口エリア17a
で発生した光電流Im が光電流処理回路23aに流れ、
光電流積分回路24aの出力Vimは図9に示すように変
化(上昇)する。出力VimはCCD21への入射光によ
る露光量に比例するので、出力Vimをモニタすることに
より所望の露光量を露光中にリアルタイムで求めること
ができる。即ち、図9で光電流積分回路24aの出力V
imが参照電圧Vref を越えた時点で、光電流処理回路2
3aから制御信号191aをコントローラ22に送り、
コントローラ22によってシャッタ19を閉じる。尚、
参照電圧Vref とは、最適な露光量が得られた場合の出
力電圧である。
【0044】この後、期間T3において、垂直転送部9
及び水平転送部11にクロックを印加して光信号電荷Q
s が転送され、順次出力アンプ12から画像信号が素子
外部へ出力される。
及び水平転送部11にクロックを印加して光信号電荷Q
s が転送され、順次出力アンプ12から画像信号が素子
外部へ出力される。
【0045】すなわち、期間Tp2の露光状態で垂直ゲ
ート電極8a,8bの下のN型半導体領域3に蓄積され
た光信号電荷Qs は、φV1が「H」レベルになると、
クロックφV1が印加されるゲート電極8a下のN型半
導体領域3に集められる。その後、このN型半導体領域
3の光信号電荷Qs は、φV2が「H」レベルになる
と、隣の画素のクロックφV2が印加されるゲート電極
8b下のN型半導体領域2に転送される。図1(a)で
は信号電荷は上の方向に転送される。つまり、クロック
φV2が「H」レベルに立ち上がった時に垂直転送部9
から水平転送部11に光信号電荷Qs が転送され、その
後、クロックφV2が「H」レベルに立ち上がる前に水
平転送部11の光信号電荷Qs は出力アンプ12へ転送
され、素子外部へ画像信号が出力される。このようにし
て1画面分の光信号電荷Qs が順次読み出される。
ート電極8a,8bの下のN型半導体領域3に蓄積され
た光信号電荷Qs は、φV1が「H」レベルになると、
クロックφV1が印加されるゲート電極8a下のN型半
導体領域3に集められる。その後、このN型半導体領域
3の光信号電荷Qs は、φV2が「H」レベルになる
と、隣の画素のクロックφV2が印加されるゲート電極
8b下のN型半導体領域2に転送される。図1(a)で
は信号電荷は上の方向に転送される。つまり、クロック
φV2が「H」レベルに立ち上がった時に垂直転送部9
から水平転送部11に光信号電荷Qs が転送され、その
後、クロックφV2が「H」レベルに立ち上がる前に水
平転送部11の光信号電荷Qs は出力アンプ12へ転送
され、素子外部へ画像信号が出力される。このようにし
て1画面分の光信号電荷Qs が順次読み出される。
【0046】上記第1の実施の形態によれば、図9に示
す期間T1〜T3の一連の動作で図7のCCD21を駆
動させることにより、露出中に入射光量をリアルタイム
でモニタすることができる。このため、入射光量が急激
に変化しても常に最適な露出時間で撮像することができ
る。
す期間T1〜T3の一連の動作で図7のCCD21を駆
動させることにより、露出中に入射光量をリアルタイム
でモニタすることができる。このため、入射光量が急激
に変化しても常に最適な露出時間で撮像することができ
る。
【0047】図10は、図3に示す固体撮像装置を用い
たカメラの他の例を示す構成図であり、図7と同一部分
については同一符号を付し、異なる部分についてのみ説
明する。
たカメラの他の例を示す構成図であり、図7と同一部分
については同一符号を付し、異なる部分についてのみ説
明する。
【0048】図10のカメラは、図7のカメラと露出制
御の方法が異なる。暗箱20の外部には補助発光装置
(以下、「ストロボ」という)25が取り付けられてお
り、このストロボ25はコントローラ22aにより制御
されている。このカメラでは、ストロボ25を使って被
写体に光を照射し、CCD21に入射する露光量が最適
になった時点で、ストロボ25の発光を停止して露出制
御する方式を採用している。
御の方法が異なる。暗箱20の外部には補助発光装置
(以下、「ストロボ」という)25が取り付けられてお
り、このストロボ25はコントローラ22aにより制御
されている。このカメラでは、ストロボ25を使って被
写体に光を照射し、CCD21に入射する露光量が最適
になった時点で、ストロボ25の発光を停止して露出制
御する方式を採用している。
【0049】図12は、図10に示すカメラで静止画を
撮像する場合のCCD21とシャッタ19とストロボ2
5を駆動するタイミングチャートを示す図であり、図7
と同一の説明については可能な限り省略する。
撮像する場合のCCD21とシャッタ19とストロボ2
5を駆動するタイミングチャートを示す図であり、図7
と同一の説明については可能な限り省略する。
【0050】まず、期間T1において、シャッタ19が
閉じた状態で露光前のCCD21の初期化を行う。
閉じた状態で露光前のCCD21の初期化を行う。
【0051】次に、期間T2aにおいて、垂直ゲート電
極8a,8bに印加されるクロックφV1,φV2を
「L」レベルに保持した後、図10のシャッタ19を開
き、ストロボ25を発光させてCCD21を露光状態に
する。この時、図1のN型半導体領域3に光信号電荷Q
s が蓄積される。シャッタ19が開きストロボ25を発
光させると、CCD21の受光部に配置された開口エリ
ア17aで発生した光電流Im が光電流処理回路23a
に流れ、光電流積分回路24aの出力Vimは図12に示
すように変化(上昇)する。出力Vimの傾きがCCD2
1への入射光強度に比例するので、出力Vimをモニタす
ることにより所望の露光量を露光中にリアルタイムで求
めることができる。即ち、図10の光電流積分回路24
aの出力Vimが参照電圧Vref を越えた時点(図12参
照)で、光電流処理回路23aから制御信号191aを
コントローラ22aに送り、コントローラ22aによっ
てストロボ25の発光を停止させ、続いてシャッタ19
を閉じる。
極8a,8bに印加されるクロックφV1,φV2を
「L」レベルに保持した後、図10のシャッタ19を開
き、ストロボ25を発光させてCCD21を露光状態に
する。この時、図1のN型半導体領域3に光信号電荷Q
s が蓄積される。シャッタ19が開きストロボ25を発
光させると、CCD21の受光部に配置された開口エリ
ア17aで発生した光電流Im が光電流処理回路23a
に流れ、光電流積分回路24aの出力Vimは図12に示
すように変化(上昇)する。出力Vimの傾きがCCD2
1への入射光強度に比例するので、出力Vimをモニタす
ることにより所望の露光量を露光中にリアルタイムで求
めることができる。即ち、図10の光電流積分回路24
aの出力Vimが参照電圧Vref を越えた時点(図12参
照)で、光電流処理回路23aから制御信号191aを
コントローラ22aに送り、コントローラ22aによっ
てストロボ25の発光を停止させ、続いてシャッタ19
を閉じる。
【0052】上述した図10に示すカメラの場合におい
ても図7に示すカメラの場合と同様の効果を得ることが
できる。また、図10のカメラのようにストロボ25を
使用する場合は、被写体によって反射光量(即ちCCD
21に入射してくる光量)が異なる。このため、露出中
に入射光量をリアルタイムでモニタすることにより、被
写体によらず常に最適な露光量で撮像できることは、非
常に大きなメリットとなる。
ても図7に示すカメラの場合と同様の効果を得ることが
できる。また、図10のカメラのようにストロボ25を
使用する場合は、被写体によって反射光量(即ちCCD
21に入射してくる光量)が異なる。このため、露出中
に入射光量をリアルタイムでモニタすることにより、被
写体によらず常に最適な露光量で撮像できることは、非
常に大きなメリットとなる。
【0053】図2、図4、図6、図8、図9、図11及
び図12は、本発明の第2の実施の形態による固体撮像
装置を説明するための図である。
び図12は、本発明の第2の実施の形態による固体撮像
装置を説明するための図である。
【0054】図2(a)は、本発明の第2の実施の形態
による固体撮像装置における単位画素の構造を模式的に
示す平面図であり、図2(b)は、図2(a)に示す2
b−2b線に沿った断面図であり、図2(c)は、図2
(a)に示す2c−2c線に沿った断面図である。図2
(a)〜(c)は、図1(a)〜(c)と同一部分につ
いては同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明す
る。
による固体撮像装置における単位画素の構造を模式的に
示す平面図であり、図2(b)は、図2(a)に示す2
b−2b線に沿った断面図であり、図2(c)は、図2
(a)に示す2c−2c線に沿った断面図である。図2
(a)〜(c)は、図1(a)〜(c)と同一部分につ
いては同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明す
る。
【0055】図2(c)に示すように、P型半導体基板
1の表面上にはN型半導体領域(LOD拡散領域)4及
びP型半導体領域5,6が形成されており、LOD拡散
領域4はP型半導体領域5と6の間に位置している。不
純物濃度は、P型半導体領域6よりP型半導体領域5の
方が低い。P型半導体領域5はアンチブルーミングバリ
アとして作用し、垂直転送部9に蓄積しきれない過剰な
電荷Qexがこの領域5を乗り越えてN型半導体領域であ
るLOD拡散領域4に排出される。このようにオーバー
フローしてLOD拡散領域4に集められた信号電荷Qex
は、後述するLOD拡散領域4の終端部から光電流とし
て素子外部へ出力される。また、開口部16に入射され
た光に応じた光信号電荷Qm は開口部16の直下に位置
するLOD拡散領域4に集められる。このようにしてL
OD拡散領域4に集められた電荷Qm も、LOD拡散領
域4の終端部から光電流として素子外部へ出力される。
1の表面上にはN型半導体領域(LOD拡散領域)4及
びP型半導体領域5,6が形成されており、LOD拡散
領域4はP型半導体領域5と6の間に位置している。不
純物濃度は、P型半導体領域6よりP型半導体領域5の
方が低い。P型半導体領域5はアンチブルーミングバリ
アとして作用し、垂直転送部9に蓄積しきれない過剰な
電荷Qexがこの領域5を乗り越えてN型半導体領域であ
るLOD拡散領域4に排出される。このようにオーバー
フローしてLOD拡散領域4に集められた信号電荷Qex
は、後述するLOD拡散領域4の終端部から光電流とし
て素子外部へ出力される。また、開口部16に入射され
た光に応じた光信号電荷Qm は開口部16の直下に位置
するLOD拡散領域4に集められる。このようにしてL
OD拡散領域4に集められた電荷Qm も、LOD拡散領
域4の終端部から光電流として素子外部へ出力される。
【0056】図4は、図2に示す固体撮像装置の単位画
素を2次元マトリックスに配列したCCDを示す構成図
であり、図3と同一部分には同一符号を付し、異なる部
分についてのみ説明する。尚、図4においても、N型半
導体領域4を模式的に破線で示しており、単位画素構造
と遮光膜15の細部については省略してある。
素を2次元マトリックスに配列したCCDを示す構成図
であり、図3と同一部分には同一符号を付し、異なる部
分についてのみ説明する。尚、図4においても、N型半
導体領域4を模式的に破線で示しており、単位画素構造
と遮光膜15の細部については省略してある。
【0057】受光部10の中央部には四角形の第1の開
口エリア17aが設けられており、この開口エリア17
aの周囲にはL字形の第2〜第5の開口エリア17b〜
17eが設けられている。第1〜第5の開口エリア17
a〜17eには図2に示すLOD拡散領域4の上方に位
置する開口部16が配置されている。垂直方向に延びた
一つの遮光膜15に形成された開口部16は、開口エリ
ア17a〜17eのどれか一つに属するように配置され
ている。このため、一つのLOD拡散領域4から出力さ
れる光電流の大きさは、そのLOD拡散領域4上に設け
られた開口部16が属する開口エリアに入射した光強度
に対応することとなる。
口エリア17aが設けられており、この開口エリア17
aの周囲にはL字形の第2〜第5の開口エリア17b〜
17eが設けられている。第1〜第5の開口エリア17
a〜17eには図2に示すLOD拡散領域4の上方に位
置する開口部16が配置されている。垂直方向に延びた
一つの遮光膜15に形成された開口部16は、開口エリ
ア17a〜17eのどれか一つに属するように配置され
ている。このため、一つのLOD拡散領域4から出力さ
れる光電流の大きさは、そのLOD拡散領域4上に設け
られた開口部16が属する開口エリアに入射した光強度
に対応することとなる。
【0058】また、矢印で示すように、第1〜第3の開
口エリア17a〜17cが互いにオーバーラップしてい
る場合がある。このような場合は、LOD拡散領域4上
の開口部16を順番に各々の開口エリア17a,17
b,17cに割り当てて形成している。従って、水平方
向に開口エリア17a〜17cがオーバーラップしてい
る領域では、各開口エリアの開口部16は間引いて形成
されることとなる。また、水平方向に開口エリアがオー
バーラップしない場合でも、開口部16を間引いて形成
したり、画素毎に開口部16を設けたりすることによっ
て、開口エリア17a〜17eにおける開口部16の面
積密度(開口率)を任意に設定することが可能となる。
口エリア17a〜17cが互いにオーバーラップしてい
る場合がある。このような場合は、LOD拡散領域4上
の開口部16を順番に各々の開口エリア17a,17
b,17cに割り当てて形成している。従って、水平方
向に開口エリア17a〜17cがオーバーラップしてい
る領域では、各開口エリアの開口部16は間引いて形成
されることとなる。また、水平方向に開口エリアがオー
バーラップしない場合でも、開口部16を間引いて形成
したり、画素毎に開口部16を設けたりすることによっ
て、開口エリア17a〜17eにおける開口部16の面
積密度(開口率)を任意に設定することが可能となる。
【0059】図6は、図4の水平転送部とは反対側に位
置する垂直転送部の終端部及びその近傍を模式的に示す
平面図であり、図5と同一部分については同一符号を付
し、異なる部分についてのみ説明する。
置する垂直転送部の終端部及びその近傍を模式的に示す
平面図であり、図5と同一部分については同一符号を付
し、異なる部分についてのみ説明する。
【0060】LOD拡散領域4の終端部にはコンタクト
領域4aを介して開口エリア17aに対応するアルミ配
線からなる信号読み出し線14aが接続されている。ま
た、他のLOD拡散領域4の終端部にはコンタクト領域
4aを介して開口エリア17bに対応するアルミ配線か
らなる信号読み出し線14bが接続されている。また、
他のLOD拡散領域4の終端部にはコンタクト領域4a
を介して開口エリア17cに対応するアルミ配線からな
る信号読み出し線14cが接続されている。また、他の
LOD拡散領域(図示せず)の終端部にはコンタクト領
域(図示せず)を介して開口エリア17dに対応するア
ルミ配線からなる信号読み出し線(図示せず)が接続さ
れている。また、他のLOD拡散領域(図示せず)の終
端部にはコンタクト領域(図示せず)を介して開口エリ
ア17eに対応するアルミ配線からなる信号読み出し線
(図示せず)が接続されている。また、アルミ配線13
と信号読み出し線14aとの間に位置するアルミ配線1
4は、図4の開口部17a〜17eの下方に配置されて
いない図示せぬN型半導体領域に電気的に接続されてい
る。
領域4aを介して開口エリア17aに対応するアルミ配
線からなる信号読み出し線14aが接続されている。ま
た、他のLOD拡散領域4の終端部にはコンタクト領域
4aを介して開口エリア17bに対応するアルミ配線か
らなる信号読み出し線14bが接続されている。また、
他のLOD拡散領域4の終端部にはコンタクト領域4a
を介して開口エリア17cに対応するアルミ配線からな
る信号読み出し線14cが接続されている。また、他の
LOD拡散領域(図示せず)の終端部にはコンタクト領
域(図示せず)を介して開口エリア17dに対応するア
ルミ配線からなる信号読み出し線(図示せず)が接続さ
れている。また、他のLOD拡散領域(図示せず)の終
端部にはコンタクト領域(図示せず)を介して開口エリ
ア17eに対応するアルミ配線からなる信号読み出し線
(図示せず)が接続されている。また、アルミ配線13
と信号読み出し線14aとの間に位置するアルミ配線1
4は、図4の開口部17a〜17eの下方に配置されて
いない図示せぬN型半導体領域に電気的に接続されてい
る。
【0061】開口部16下のLOD拡散領域4に集めら
れた信号電荷Qm は、光電流Im として信号読み出し線
14a〜14e(14d,14eは図示せず)を介して
図4の端子18a〜18eから素子外部へ出力される。
また、LOD拡散領域4はLODとしても機能する。こ
のため、垂直転送部9に入射した光によって発生した光
信号電荷Qs のうち垂直転送部9に蓄積しきれない過剰
電荷Qexは、LOD拡散領域4にオーバーフローし、信
号読み出し線14、14a〜14eを通り、図4の端子
18、18a〜18eを介して素子外部へ排出される。
れた信号電荷Qm は、光電流Im として信号読み出し線
14a〜14e(14d,14eは図示せず)を介して
図4の端子18a〜18eから素子外部へ出力される。
また、LOD拡散領域4はLODとしても機能する。こ
のため、垂直転送部9に入射した光によって発生した光
信号電荷Qs のうち垂直転送部9に蓄積しきれない過剰
電荷Qexは、LOD拡散領域4にオーバーフローし、信
号読み出し線14、14a〜14eを通り、図4の端子
18、18a〜18eを介して素子外部へ排出される。
【0062】図8は、図4に示す固体撮像装置を用いた
カメラの一例を示す構成図であり、図7と同一部分につ
いては同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明す
る。
カメラの一例を示す構成図であり、図7と同一部分につ
いては同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明す
る。
【0063】光電流Im が出力される端子18a〜18
eは、光電流処理回路23a〜23eに接続されてい
る。但し、図8では、端子18b〜18d及び対応する
光電流処理回路23b〜23dと制御信号191b〜1
91dの図示を省略している。光電流処理回路23b〜
23dそれぞれには、光電流積分回路とコンパレータが
含まれている。
eは、光電流処理回路23a〜23eに接続されてい
る。但し、図8では、端子18b〜18d及び対応する
光電流処理回路23b〜23dと制御信号191b〜1
91dの図示を省略している。光電流処理回路23b〜
23dそれぞれには、光電流積分回路とコンパレータが
含まれている。
【0064】図9は、図8に示すカメラで静止画を撮像
する場合のCCD21とシャッタ19の駆動タイミング
を説明するための図であり、図7に示すカメラで静止画
を撮像する場合と異なる部分についてのみ説明する。
する場合のCCD21とシャッタ19の駆動タイミング
を説明するための図であり、図7に示すカメラで静止画
を撮像する場合と異なる部分についてのみ説明する。
【0065】第1〜第5の開口エリア17a〜17eそ
れぞれからの信号についても、図7に示すカメラで静止
画を撮像する場合に説明した受光部の中央部の開口エリ
ア17aからの信号と同様に扱うものとする。
れぞれからの信号についても、図7に示すカメラで静止
画を撮像する場合に説明した受光部の中央部の開口エリ
ア17aからの信号と同様に扱うものとする。
【0066】上記第2の実施の形態においても第1の実
施の形態と同様の効果を得ることができる。
施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0067】図11は、図4に示す固体撮像装置を用い
たカメラの他の例を示す構成図であり、図8と同一部分
については同一符号を付し、異なる部分についてのみ説
明する。
たカメラの他の例を示す構成図であり、図8と同一部分
については同一符号を付し、異なる部分についてのみ説
明する。
【0068】図11のカメラは、図8のカメラと露出制
御の方法が異なる。暗箱20の外部にはストロボ25が
取り付けられており、このストロボ25はコントローラ
22aにより制御されている。このカメラでは、ストロ
ボ25を使って被写体に光を照射し、CCD21に入射
する露光量が最適になった時点で、ストロボ25の発光
を停止して露出制御する方式を採用している。
御の方法が異なる。暗箱20の外部にはストロボ25が
取り付けられており、このストロボ25はコントローラ
22aにより制御されている。このカメラでは、ストロ
ボ25を使って被写体に光を照射し、CCD21に入射
する露光量が最適になった時点で、ストロボ25の発光
を停止して露出制御する方式を採用している。
【0069】図12は、図11に示すカメラで静止画を
撮像する場合のCCD21とシャッタ19とストロボ2
5を駆動するタイミングチャートを示す図であり、図8
と同一の説明については可能な限り省略する。
撮像する場合のCCD21とシャッタ19とストロボ2
5を駆動するタイミングチャートを示す図であり、図8
と同一の説明については可能な限り省略する。
【0070】まず、期間T1において、シャッタ19が
閉じた状態で露光前のCCD21の初期化を行う。
閉じた状態で露光前のCCD21の初期化を行う。
【0071】次に、期間T2aにおいて、垂直ゲート電
極8a,8bに印加されるクロックφV1,φV2を
「L」レベルに保持した後、図11のシャッタ19を開
き、ストロボ25を発光させてCCD21を露光状態に
する。この時、図2のN型半導体領域2に光信号電荷Q
s が蓄積される。シャッタ19が開きストロボ25を発
光させると、CCD21の受光部に配置された開口エリ
ア17aで発生した光電流Im が光電流処理回路23a
に流れ、光電流積分回路24aの出力Vimは図12に示
すように変化(上昇)する。出力Vimの傾きがCCD2
1への入射光強度に比例するので、出力Vimをモニタす
ることにより所望の露光量を露光中にリアルタイムで求
めることができる。即ち、図11の光電流積分回路24
aの出力Vimが参照電圧Vref を越えた時点(図12参
照)で、光電流処理回路23aから制御信号191aを
コントローラ22aに送り、コントローラ22aによっ
てストロボ25の発光を停止させ、続いてシャッタ19
を閉じる。
極8a,8bに印加されるクロックφV1,φV2を
「L」レベルに保持した後、図11のシャッタ19を開
き、ストロボ25を発光させてCCD21を露光状態に
する。この時、図2のN型半導体領域2に光信号電荷Q
s が蓄積される。シャッタ19が開きストロボ25を発
光させると、CCD21の受光部に配置された開口エリ
ア17aで発生した光電流Im が光電流処理回路23a
に流れ、光電流積分回路24aの出力Vimは図12に示
すように変化(上昇)する。出力Vimの傾きがCCD2
1への入射光強度に比例するので、出力Vimをモニタす
ることにより所望の露光量を露光中にリアルタイムで求
めることができる。即ち、図11の光電流積分回路24
aの出力Vimが参照電圧Vref を越えた時点(図12参
照)で、光電流処理回路23aから制御信号191aを
コントローラ22aに送り、コントローラ22aによっ
てストロボ25の発光を停止させ、続いてシャッタ19
を閉じる。
【0072】上述した図11に示すカメラの場合におい
ても図8に示すカメラの場合と同様の効果を得ることが
できる。また、図11のカメラのようにストロボ25を
使用する場合は、被写体によって反射光量(即ちCCD
21に入射してくる光量)が異なる。このため、露出中
に入射光量をリアルタイムでモニタすることにより、ス
トロボ25のような補助光の光量を制御し、被写体によ
らず常に最適な露光量で撮像できることは、非常に大き
なメリットとなる。
ても図8に示すカメラの場合と同様の効果を得ることが
できる。また、図11のカメラのようにストロボ25を
使用する場合は、被写体によって反射光量(即ちCCD
21に入射してくる光量)が異なる。このため、露出中
に入射光量をリアルタイムでモニタすることにより、ス
トロボ25のような補助光の光量を制御し、被写体によ
らず常に最適な露光量で撮像できることは、非常に大き
なメリットとなる。
【0073】上記第1の実施の形態による固体撮像装置
では、露出センサとしてのN型半導体領域4のみを有
し、LOD拡散領域を全く有しておらず、上記第2の実
施の形態による固体撮像装置では、露出センサ及びLO
Dの両方の機能を備えたN型半導体領域4を有してい
る。しかし、これらに限定されることなく、例えば、開
口エリアに露出センサとしてのN型半導体領域を形成
し、それ以外の領域にLOD拡散領域を形成する等、適
宜変更可能である。このように開口エリア以外の領域に
LOD拡散領域を形成することにより、その領域のみに
強い光が当たった場合に露出センサが働かなくてもその
部分の像がにじんだりすることを抑制できるという利点
がある。
では、露出センサとしてのN型半導体領域4のみを有
し、LOD拡散領域を全く有しておらず、上記第2の実
施の形態による固体撮像装置では、露出センサ及びLO
Dの両方の機能を備えたN型半導体領域4を有してい
る。しかし、これらに限定されることなく、例えば、開
口エリアに露出センサとしてのN型半導体領域を形成
し、それ以外の領域にLOD拡散領域を形成する等、適
宜変更可能である。このように開口エリア以外の領域に
LOD拡散領域を形成することにより、その領域のみに
強い光が当たった場合に露出センサが働かなくてもその
部分の像がにじんだりすることを抑制できるという利点
がある。
【0074】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、入
射光量の予測が困難な場合や入射光量が想定した値から
急激に変化した場合にも、受光部に直接入射する光量の
変化をリアルタイムで検出して最適な露光量で光情報を
読み出すことが可能な固体撮像装置及びこれを備えたカ
メラを提供することできる。
射光量の予測が困難な場合や入射光量が想定した値から
急激に変化した場合にも、受光部に直接入射する光量の
変化をリアルタイムで検出して最適な露光量で光情報を
読み出すことが可能な固体撮像装置及びこれを備えたカ
メラを提供することできる。
【図1】図1(a)は、本発明の第1の実施の形態によ
る固体撮像装置における単位画素の構造を模式的に示す
平面図であり、図1(b)は、図1(a)に示す1b−
1b線に沿った断面図であり、図1(c)は、図1
(a)に示す1c−1c線に沿った断面図である。
る固体撮像装置における単位画素の構造を模式的に示す
平面図であり、図1(b)は、図1(a)に示す1b−
1b線に沿った断面図であり、図1(c)は、図1
(a)に示す1c−1c線に沿った断面図である。
【図2】図2(a)は、本発明の第2の実施の形態によ
る固体撮像装置における単位画素の構造を模式的に示す
平面図であり、図2(b)は、図2(a)に示す2b−
2b線に沿った断面図であり、図2(c)は、図2
(a)に示す2c−2c線に沿った断面図である。
る固体撮像装置における単位画素の構造を模式的に示す
平面図であり、図2(b)は、図2(a)に示す2b−
2b線に沿った断面図であり、図2(c)は、図2
(a)に示す2c−2c線に沿った断面図である。
【図3】図1に示す固体撮像装置の単位画素を2次元マ
トリックスに配列したCCDを示す構成図である。
トリックスに配列したCCDを示す構成図である。
【図4】図2に示す固体撮像装置の単位画素を2次元マ
トリックスに配列したCCDを示す構成図である。
トリックスに配列したCCDを示す構成図である。
【図5】図3の水平転送部とは反対側に位置する垂直転
送部の終端部及びその近傍を模式的に示す平面図であ
る。
送部の終端部及びその近傍を模式的に示す平面図であ
る。
【図6】図4の水平転送部とは反対側に位置する垂直転
送部の終端部及びその近傍を模式的に示す平面図であ
る。
送部の終端部及びその近傍を模式的に示す平面図であ
る。
【図7】図3に示す固体撮像装置を用いたカメラの一例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図8】図4に示す固体撮像装置を用いたカメラの一例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図9】図7に示すカメラで静止画を撮像する場合のC
CDとシャッタの駆動タイミングチャートを示す図であ
る。
CDとシャッタの駆動タイミングチャートを示す図であ
る。
【図10】図3に示す固体撮像装置を用いたカメラの他
の例を示す構成図である。
の例を示す構成図である。
【図11】図4に示す固体撮像装置を用いたカメラの他
の例を示す構成図である。
の例を示す構成図である。
【図12】図10に示すカメラで静止画を撮像する場合
のCCDとシャッタとストロボを駆動するタイミングチ
ャートを示す図である。
のCCDとシャッタとストロボを駆動するタイミングチ
ャートを示す図である。
【図13】図13(a)は、従来の固体撮像装置におけ
る単位画素の構造を模式的に示す平面図であり、図13
(b)は、図13(a)に示す13b−13b線に沿っ
た断面図であり、図13(c)は、図13(a)に示す
13c−13c線に沿った断面図である。
る単位画素の構造を模式的に示す平面図であり、図13
(b)は、図13(a)に示す13b−13b線に沿っ
た断面図であり、図13(c)は、図13(a)に示す
13c−13c線に沿った断面図である。
【図14】図13に示す固体撮像装置の単位画素を2次
元マトリックスに配列したCCDを示す構成図である。
元マトリックスに配列したCCDを示す構成図である。
【図15】図13に示す垂直転送部9の終端部及びその
近傍を模式的に示す平面図である。
近傍を模式的に示す平面図である。
【図16】図14に示すCCDで静止画を撮像する場合
のCCDとシャッタを駆動するタイミングチャートを示
す図である。
のCCDとシャッタを駆動するタイミングチャートを示
す図である。
1…P型半導体基板 2,3…N型半
導体領域 4…N型半導体領域(LOD拡散領域) 5,6…P型半導体領域 7…酸化膜 8a,8b…垂直転送ゲート電極 8c…ゲート電
極 9…垂直転送部 10…受光部 11…水平転送部 12…出力アン
プ 13…アルミ配線 14,14a〜14e…信号読み出し線 15…遮光膜 16…開口部 17a〜17e…開口エリア 18,18a〜
18e…端子、19…シャッタ
20…暗箱 21…CCD 22…コントロ
ーラ 23a,23e…光電流処理回路 24a…光電流
積分回路 24b…コンパレータ 25…補助発光
装置(ストロボ) 191a,191e…制御信号
導体領域 4…N型半導体領域(LOD拡散領域) 5,6…P型半導体領域 7…酸化膜 8a,8b…垂直転送ゲート電極 8c…ゲート電
極 9…垂直転送部 10…受光部 11…水平転送部 12…出力アン
プ 13…アルミ配線 14,14a〜14e…信号読み出し線 15…遮光膜 16…開口部 17a〜17e…開口エリア 18,18a〜
18e…端子、19…シャッタ
20…暗箱 21…CCD 22…コントロ
ーラ 23a,23e…光電流処理回路 24a…光電流
積分回路 24b…コンパレータ 25…補助発光
装置(ストロボ) 191a,191e…制御信号
Claims (9)
- 【請求項1】 入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積
し、その信号電荷を転送する電荷転送部と、 該電荷転送部から転送された該信号電荷を電気信号とし
て出力する出力部と、 入射光量に応じた信号電荷を生成する半導体領域と、 該半導体領域の上に形成された、開口部を有する遮光膜
と、 を具備することを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項2】 入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積
し、その信号電荷を転送する電荷転送部と、 該電荷転送部から転送された該信号電荷を電気信号とし
て出力する出力部と、 該電荷転送部に隣接して形成された半導体領域であっ
て、該電荷転送部で過剰に生成された信号電荷が流れ込
むと共に入射光量に応じた信号電荷を生成する半導体領
域と、 該半導体領域の上に形成された、開口部を有する遮光膜
と、 を具備することを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項3】 上記開口部を通って該半導体領域に入射
した光により生成される信号電荷を該半導体領域の外部
に読み出すための読み出し部をさらに含むことを特徴と
する請求項1又は2記載の固体撮像装置。 - 【請求項4】 入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積
し、その信号電荷を転送する電荷転送部と、 該電荷転送部から転送された該信号電荷を電気信号とし
て出力する出力部と、 入射光量に応じた信号電荷を生成する複数の半導体領域
と、 該半導体領域それぞれの上に形成された、開口部を有す
る遮光膜と、 を具備する固体撮像装置であって、 上記開口部のうちの複数の開口部が集まって形成される
開口エリアが複数形成されていることを特徴とする固体
撮像装置。 - 【請求項5】 入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積
し、その信号電荷を転送する複数の電荷転送部と、 該電荷転送部から転送された該信号電荷を電気信号とし
て出力する出力部と、 該電荷転送部それぞれに隣接して形成された半導体領域
であって、該電荷転送部で過剰に生成された信号電荷が
流れ込むと共に入射光量に応じた信号電荷を生成する半
導体領域と、 該半導体領域それぞれの上に形成された、開口部を有す
る遮光膜と、 を具備する固体撮像装置であって、 上記開口部のうちの複数の開口部が集まって形成される
開口エリアが複数形成されていることを特徴とする固体
撮像装置。 - 【請求項6】 上記開口部を通って該半導体領域に入射
した光により生成された信号電荷を該半導体領域の外部
に読み出すための読み出し部が、上記各々の開口エリア
毎に形成されていることを特徴とする請求項4又は5記
載の固体撮像装置。 - 【請求項7】 入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積
し、その信号電荷を転送する電荷転送部と、 該電荷転送部から転送された該信号電荷を電気信号とし
て出力する出力部と、 入射光量に応じた光電流を生成する半導体領域と、 該半導体領域の上に形成された、開口部を有する遮光膜
と、 該開口部を通って該半導体領域に入射した光により生成
される光電流を該半導体領域の外部に読み出すための読
み出し部と、 を具備する固体撮像装置を備え、 該固体撮像装置に入射される光を遮断するシャッタと、 該読み出し部から読み出された光電流を電圧に変換する
光電流積分回路と、 該光電流積分回路により変換された電圧を参照電圧と比
較するコンパレータと、 該コンパレータにより比較した結果により該シャッタを
閉じるタイミングを決定するコントローラと、 を具備することを特徴とするカメラ。 - 【請求項8】 入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積
し、その信号電荷を転送する電荷転送部と、 該電荷転送部から転送された該信号電荷を電気信号とし
て出力する出力部と、 該電荷転送部に隣接して形成された半導体領域であっ
て、該電荷転送部で過剰に生成された信号電荷が流れ込
むと共に入射光量に応じた光電流を生成する半導体領域
と、 該半導体領域の上に形成された、開口部を有する遮光膜
と、 該開口部を通って該半導体領域に入射した光により生成
される光電流を該半導体領域の外部に読み出すための読
み出し部と、 を具備する固体撮像装置を備え、 該固体撮像装置に入射される光を遮断するシャッタと、 該読み出し部から読み出された光電流を電圧に変換する
光電流積分回路と、 該光電流積分回路により変換された電圧を参照電圧と比
較するコンパレータと、 該コンパレータにより比較した結果により該シャッタを
閉じるタイミングを決定するコントローラと、 を具備することを特徴とするカメラ。 - 【請求項9】 上記カメラは被写体に光を照射するスト
ロボを有し、上記コントローラは該ストロボの発光を停
止させるタイミングをさらに決定することを特徴とする
請求項7又は8記載のカメラ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10090695A JPH11274466A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 固体撮像装置及びこれを備えたカメラ |
US09/273,307 US6603511B1 (en) | 1998-03-20 | 1999-03-19 | Solid-state imaging device and electronic camera for monitoring quantity of incident light |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10090695A JPH11274466A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 固体撮像装置及びこれを備えたカメラ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11274466A true JPH11274466A (ja) | 1999-10-08 |
Family
ID=14005676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10090695A Pending JPH11274466A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 固体撮像装置及びこれを備えたカメラ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6603511B1 (ja) |
JP (1) | JPH11274466A (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4137510B2 (ja) * | 2001-05-17 | 2008-08-20 | セイコーインスツル株式会社 | 差動増幅回路を有する半導体装置 |
US7480532B2 (en) | 2003-10-22 | 2009-01-20 | Cvrx, Inc. | Baroreflex activation for pain control, sedation and sleep |
US7791657B2 (en) * | 2007-03-07 | 2010-09-07 | Teledyne Licensing, Llc | Dynamic range enhancement scheme for imagers |
US7948542B2 (en) * | 2007-07-05 | 2011-05-24 | Teledyne Licensing, Llc | Fast-settling line driver design for high resolution video IR and visible imagers |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3770967A (en) | 1972-02-24 | 1973-11-06 | Ibm | Field effect transistor detector amplifier cell and circuit providing a digital output and/or independent of background |
US4417325A (en) * | 1981-07-13 | 1983-11-22 | Eliyahou Harari | Highly scaleable dynamic ram cell with self-signal amplification |
JPS61120466A (ja) | 1984-11-16 | 1986-06-07 | Fujitsu Ltd | 半導体光検出素子 |
JPS62230269A (ja) * | 1986-03-31 | 1987-10-08 | Toshiba Corp | 電子スチルカメラ |
US5471515A (en) | 1994-01-28 | 1995-11-28 | California Institute Of Technology | Active pixel sensor with intra-pixel charge transfer |
DE19519743A1 (de) * | 1994-05-31 | 1995-12-07 | Dalsa Inc | Photodetektor mit schaltungsgesteuerten CCD-Elektroden |
US5563429A (en) | 1994-06-14 | 1996-10-08 | Nikon Corp. | Solid state imaging device |
JP3697769B2 (ja) | 1995-02-24 | 2005-09-21 | 株式会社ニコン | 光電変換素子及び光電変換装置 |
US6266087B1 (en) * | 1995-03-27 | 2001-07-24 | Texas Instruments Incorporated | Circuit and technique for smear subtraction in CCD image sensors |
US5702971A (en) * | 1995-03-31 | 1997-12-30 | Eastman Kodak Company | Self-aligned LOD antiblooming structure for solid-state imagers |
US5739562A (en) | 1995-08-01 | 1998-04-14 | Lucent Technologies Inc. | Combined photogate and photodiode active pixel image sensor |
US5721425A (en) | 1996-03-01 | 1998-02-24 | National Semiconductor Corporation | Active pixel sensor cell that reduces the effect of 1/f noise, increases the voltage range of the cell, and reduces the size of the cell |
JP3576715B2 (ja) | 1996-09-10 | 2004-10-13 | 本田技研工業株式会社 | 光センサ回路 |
US5869857A (en) | 1997-04-07 | 1999-02-09 | Chen; Pao-Jung | CMOS photodetectors with wide range operating region |
US6046466A (en) * | 1997-09-12 | 2000-04-04 | Nikon Corporation | Solid-state imaging device |
US6051857A (en) * | 1998-01-07 | 2000-04-18 | Innovision, Inc. | Solid-state imaging device and method of detecting optical signals using the same |
US6452633B1 (en) * | 1998-02-26 | 2002-09-17 | Foveon, Inc. | Exposure control in electronic cameras by detecting overflow from active pixels |
US6069376A (en) * | 1998-03-26 | 2000-05-30 | Foveonics, Inc. | Intra-pixel frame storage element, array, and electronic shutter method including speed switch suitable for electronic still camera applications |
-
1998
- 1998-03-20 JP JP10090695A patent/JPH11274466A/ja active Pending
-
1999
- 1999-03-19 US US09/273,307 patent/US6603511B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6603511B1 (en) | 2003-08-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2285098B1 (en) | Solid-state image pickup device and driving method thereof, and electronic apparatus | |
US6046466A (en) | Solid-state imaging device | |
US7538810B2 (en) | Solid-state image pickup device and control method thereof, and camera | |
US6486503B1 (en) | Active pixel sensor array with electronic shuttering | |
US9088726B2 (en) | Solid-state image capturing device, method of driving solid-state image capturing device, and image capturing apparatus | |
US7217983B2 (en) | Photoelectric conversion film-stacked type solid-state imaging device | |
US20040130757A1 (en) | Solid-state imaging device and control method for same | |
US20090261235A1 (en) | CMOS Image Sensor With High Sensitivity Wide Dynamic Range Pixel For High Resolution Applications | |
KR20090086074A (ko) | 이미지 센서 및 카메라 | |
US4338514A (en) | Apparatus for controlling exposure of a solid state image sensor array | |
JP2000504489A (ja) | 電子的シャッタ作用を備えた能動ピクセルセンサアレイ | |
JP3927696B2 (ja) | 撮像装置 | |
US20090219418A1 (en) | Image sensor and method to reduce dark current of cmos image sensor | |
JP2009049525A (ja) | 撮像装置及び信号処理方法 | |
US20220094873A1 (en) | Imaging device | |
JPH0399589A (ja) | 固体カメラ | |
CN110139047B (zh) | 摄像装置及相机系统、以及摄像装置的驱动方法 | |
US20050219392A1 (en) | Photoelectric conversion film-stacked type solid-state imaging device, method for driving the same and digital camera | |
KR100801758B1 (ko) | 이미지 센서 및 그 제어 방법 | |
US10840288B2 (en) | Imaging device, imaging apparatus, and image input device | |
JP2005057189A (ja) | 固体撮像装置及びカメラ | |
JP2004335803A (ja) | Mos型固体撮像装置とその駆動方法 | |
JPH11274466A (ja) | 固体撮像装置及びこれを備えたカメラ | |
US20190246053A1 (en) | Motion tracking using multiple exposures | |
JP2009049524A (ja) | 撮像装置及び信号処理方法 |