JPS59214257A - イメ−ジセンサ - Google Patents
イメ−ジセンサInfo
- Publication number
- JPS59214257A JPS59214257A JP58089398A JP8939883A JPS59214257A JP S59214257 A JPS59214257 A JP S59214257A JP 58089398 A JP58089398 A JP 58089398A JP 8939883 A JP8939883 A JP 8939883A JP S59214257 A JPS59214257 A JP S59214257A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image sensor
- output
- light
- receiving section
- variation
- 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
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
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】
本発明は半導体素子を用いたイメージセンサさらに詳し
くいえば駆動方式に改良を施こした００Ｄイメージセン
サに＋ｌｉｌする。
くいえば駆動方式に改良を施こした００Ｄイメージセン
サに＋ｌｉｌする。
イメージセンサは受光部にホトダイオードアレイを配列
しその内部に蓄積された電荷を転送りロックパルスによ
シ、１屓次出力へと読み出す機能を有する固体撮像デバ
イスである。ここで００ＤとはＣｈａｒｇｅ Ｏｏ’ｕ
ｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅといわれるもので印加電圧によ
って半導体の基板内に生じる空乏層を利用して熱的不平
衡状態の電荷を蓄積し、それをクロックパルスにより順
序移動させていく１種のアナログシフトレジスタである
。
しその内部に蓄積された電荷を転送りロックパルスによ
シ、１屓次出力へと読み出す機能を有する固体撮像デバ
イスである。ここで００ＤとはＣｈａｒｇｅ Ｏｏ’ｕ
ｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅといわれるもので印加電圧によ
って半導体の基板内に生じる空乏層を利用して熱的不平
衡状態の電荷を蓄積し、それをクロックパルスにより順
序移動させていく１種のアナログシフトレジスタである
。
第１図はｎ画素のＣＯＤイメージセンサの、構造を示す
図である。第１図において、１はホトダイオードアレイ
、２はトランスファパルス入力端子、３はトランスファ
ゲート、４はＯＯＤシフトレジスタ、５はクロックパル
ス入力端子、６は出力端子である。
図である。第１図において、１はホトダイオードアレイ
、２はトランスファパルス入力端子、３はトランスファ
ゲート、４はＯＯＤシフトレジスタ、５はクロックパル
ス入力端子、６は出力端子である。
００Ｄイメージセ／すの受光部のホトダイオードアレイ
１には入射する光によシ光醒子が生成され、露光強度と
露光時間の積で与えられる露光量に比例した量の電荷が
蓄積される。電荷の出力への読み出しは、端子２ヘトラ
ンスファパルスを印加することにより、トランスファゲ
ート３を開きホトダイオードアレイ１からＣＯＤシフト
レジスタ４へとパラレルに転送され、ソノ後、クロック
パルスで出力端子６へとシＩＪアルに転送すふことによ
シ、光から電気信号へのアナログ量による変換が行なわ
れる。第２図はこのときのトランスファパルス、クロッ
クパルスおよび出力のタイミングチャートを示したもの
である。
１には入射する光によシ光醒子が生成され、露光強度と
露光時間の積で与えられる露光量に比例した量の電荷が
蓄積される。電荷の出力への読み出しは、端子２ヘトラ
ンスファパルスを印加することにより、トランスファゲ
ート３を開きホトダイオードアレイ１からＣＯＤシフト
レジスタ４へとパラレルに転送され、ソノ後、クロック
パルスで出力端子６へとシＩＪアルに転送すふことによ
シ、光から電気信号へのアナログ量による変換が行なわ
れる。第２図はこのときのトランスファパルス、クロッ
クパルスおよび出力のタイミングチャートを示したもの
である。
ＣＯＤイメージセンサではホトダイオードのアレイ数だ
けのクロックパルスを印加することにより、ＣＯＤに転
送された電荷の読み出しは終了するが、露光時間は次の
トランスファパルスが印加されＣＯＤシフトレジスタに
新たに電荷が転送されるまでの時間で与えられる。ＣＯ
Ｄイメージセンサは小形軽量、低電圧で駆動可能、長寿
命、高信頼性などの多くの特長を有しているため、最近
では位置検出、寸法計測、欠陥検出などの計測機器分野
やファクシミリやＯＯＲカどの図形や文字の読み取りの
分野などにおいても実用化されてきている。
けのクロックパルスを印加することにより、ＣＯＤに転
送された電荷の読み出しは終了するが、露光時間は次の
トランスファパルスが印加されＣＯＤシフトレジスタに
新たに電荷が転送されるまでの時間で与えられる。ＣＯ
Ｄイメージセンサは小形軽量、低電圧で駆動可能、長寿
命、高信頼性などの多くの特長を有しているため、最近
では位置検出、寸法計測、欠陥検出などの計測機器分野
やファクシミリやＯＯＲカどの図形や文字の読み取りの
分野などにおいても実用化されてきている。
しかしながら、ＣＯＤイメージセンサな画自検出用セン
サとして使用する場合、ホトダイオードに蓄積される電
荷量が有限であるため、ある露光量以上では出力が増加
しない飽和現象が生じること、ダイナミックレンジが５
００程度と小さ−こと、周囲温度の増加につれて暗電流
が増加し、その結果、暗出力が増加するため、さらにダ
イナミツ、クレンジの低下をきたすこと、また光強度の
変化につれて出力のレベル変動を生じる場合があること
、例えば、一般の照明器具を光源として画像を得ようと
すると露光時間が商用電源の周期に比べて短かい場合、
イメージセンサ出力が商用電源の周期で変動する。その
ためこれを防ぐためには光源として直流点燈のランプや
螢光灯の高周波点燈などの特別な光源を必要とするなど
の欠点がある。
サとして使用する場合、ホトダイオードに蓄積される電
荷量が有限であるため、ある露光量以上では出力が増加
しない飽和現象が生じること、ダイナミックレンジが５
００程度と小さ−こと、周囲温度の増加につれて暗電流
が増加し、その結果、暗出力が増加するため、さらにダ
イナミツ、クレンジの低下をきたすこと、また光強度の
変化につれて出力のレベル変動を生じる場合があること
、例えば、一般の照明器具を光源として画像を得ようと
すると露光時間が商用電源の周期に比べて短かい場合、
イメージセンサ出力が商用電源の周期で変動する。その
ためこれを防ぐためには光源として直流点燈のランプや
螢光灯の高周波点燈などの特別な光源を必要とするなど
の欠点がある。
本発明の目的は以上の考案に基き、光強度の変動に対し
、イメージセンサ出力の飽和やレベル変動を抑制し、ダ
イナミックレンジの有効利用を可能としたＣＯＤイメー
ジセンサを提供することにある。
、イメージセンサ出力の飽和やレベル変動を抑制し、ダ
イナミックレンジの有効利用を可能としたＣＯＤイメー
ジセンサを提供することにある。
前記目的を達成するために本発明によるイメージセンサ
は半導体素子を用いたイメージセンサにおいて、イメー
ジセンサ受光部へ入射する光量の一部を分離して、これ
を検出し、その検出信号を積分し、その積分値がイメー
ジセンサの持つ露光量飽和値に対応する電圧も含み、そ
れよシ小さいところに設定された基準値に達つしたとき
イメージセンサのトランスファゲートを開き、イメージ
センナ受光部に蓄積された電荷を出力′部へ転送するよ
うに構成しである。
は半導体素子を用いたイメージセンサにおいて、イメー
ジセンサ受光部へ入射する光量の一部を分離して、これ
を検出し、その検出信号を積分し、その積分値がイメー
ジセンサの持つ露光量飽和値に対応する電圧も含み、そ
れよシ小さいところに設定された基準値に達つしたとき
イメージセンサのトランスファゲートを開き、イメージ
センナ受光部に蓄積された電荷を出力′部へ転送するよ
うに構成しである。
前記構成によればイメージセンサの飽和および光量変化
による出力レベルの変動を回避でき、これによってダイ
ナミックレンジも有効に用いることができ本発明の目的
を完全に達成することができる。
による出力レベルの変動を回避でき、これによってダイ
ナミックレンジも有効に用いることができ本発明の目的
を完全に達成することができる。
以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。
第３図は本発明によるＱＯＤイメージセンナの一実施例
を示す図である。図において７は結像レンズ、８はビー
ムスグリツタ、９は光景モニタ用の光検出器、１０は積
分器、１１は基準レベル設定回路、１２は２値比較回路
、１３は単一パルス発生回路である。
を示す図である。図において７は結像レンズ、８はビー
ムスグリツタ、９は光景モニタ用の光検出器、１０は積
分器、１１は基準レベル設定回路、１２は２値比較回路
、１３は単一パルス発生回路である。
結像レンズ２により集光された光はビームスブリット８
に入射し、そこで光の一部が反射することにより、２方
向に分岐される。分岐された光のうちビームスブリット
８を通過した光はイメージセンサの受光部１を照射し、
反射した光はモニタ用検出器９を照射する。ビームスブ
リット８で反射され分岐させられる光は全入射光に対し
、一定の割合しである。光検出器９は光強度ＩＬに比例
する電流を出力するので積分器１０からは光強度の時間
積分値である入射露光量に比例した信号Ｖｏｕｔが出力
される。２値比較回路１２は積分器出力Ｖｏｕｔと基準
レベル設定口−′路１１の出力Ｖｒｅｆ とを比較し、
両者が一致したとき一致信号を出力し、その一致信号に
より単一パルス発生回路１３はトランスファパルスφＴ
Ｇを発生する。基準レベル設定回路１１の設定レベルは
イメージセンサの持つ露光量飽和値に対応する電圧も含
み４、゛その電圧以下の値の中から選択される。
に入射し、そこで光の一部が反射することにより、２方
向に分岐される。分岐された光のうちビームスブリット
８を通過した光はイメージセンサの受光部１を照射し、
反射した光はモニタ用検出器９を照射する。ビームスブ
リット８で反射され分岐させられる光は全入射光に対し
、一定の割合しである。光検出器９は光強度ＩＬに比例
する電流を出力するので積分器１０からは光強度の時間
積分値である入射露光量に比例した信号Ｖｏｕｔが出力
される。２値比較回路１２は積分器出力Ｖｏｕｔと基準
レベル設定口−′路１１の出力Ｖｒｅｆ とを比較し、
両者が一致したとき一致信号を出力し、その一致信号に
より単一パルス発生回路１３はトランスファパルスφＴ
Ｇを発生する。基準レベル設定回路１１の設定レベルは
イメージセンサの持つ露光量飽和値に対応する電圧も含
み４、゛その電圧以下の値の中から選択される。
単一パルス発生回路１３より出力されたトランスファパ
ルスφＴＧはトランスファゲート３を開き、イメージホ
トダイオードアレイ１に蓄積された電荷をＣＯＤシフト
レジスタ３に転送するとともに積分器１０の出力をリセ
ットする。このようにイメージセンサに入射した光が一
定の露光量に達つしたときホトダイオードアレイ１よシ
ミ荷をＣＯＤシフトレジスタ３に転送することにより一
定レベルのイメージセンサの出力波形Ｖｓを得ることが
できる。
ルスφＴＧはトランスファゲート３を開き、イメージホ
トダイオードアレイ１に蓄積された電荷をＣＯＤシフト
レジスタ３に転送するとともに積分器１０の出力をリセ
ットする。このようにイメージセンサに入射した光が一
定の露光量に達つしたときホトダイオードアレイ１よシ
ミ荷をＣＯＤシフトレジスタ３に転送することにより一
定レベルのイメージセンサの出力波形Ｖｓを得ることが
できる。
第４図は入射光強度が一定な場合の各部の出力波形図で
ある。入射光強度が一定の場合（ａ）、積分器の出力Ｖ
Ｏｕｔは一定の傾きで直線的に増加するため（ｂ）トラ
ンスファパルスは一定の周期で発生する（Ｃ）。よって
一定レベルの信号ｖｓを得ることができるｆｄｌ。
ある。入射光強度が一定の場合（ａ）、積分器の出力Ｖ
Ｏｕｔは一定の傾きで直線的に増加するため（ｂ）トラ
ンスファパルスは一定の周期で発生する（Ｃ）。よって
一定レベルの信号ｖｓを得ることができるｆｄｌ。
第５図は光強度が時間的に変動する場合（ａｌで、積分
器出力Ｖ ｏ ｕ ｔはＩｒ、の時間積分波形として増
加するが光強度が時間的に変動するため基準値Ｖｒｅｆ
に達りする時間が一定ではない（ｂｌ。したがって各ト
ランスファパルス間隔も一定ではない（ｃｌ。しかしイ
メージセンサのホトダイオードへの露光量は常に一定で
あるので、時間的にはバラバラであるが、一定のレベル
の信号Ｖｓを得ることができる（ｄ）。
器出力Ｖ ｏ ｕ ｔはＩｒ、の時間積分波形として増
加するが光強度が時間的に変動するため基準値Ｖｒｅｆ
に達りする時間が一定ではない（ｂｌ。したがって各ト
ランスファパルス間隔も一定ではない（ｃｌ。しかしイ
メージセンサのホトダイオードへの露光量は常に一定で
あるので、時間的にはバラバラであるが、一定のレベル
の信号Ｖｓを得ることができる（ｄ）。
以上、詳しく説明したように本発明によるイメージセン
サはその受光部に入射する光の積分値をモニタし、それ
が設定基暴値と等しくなる毎にトランスファパルスを発
生し、受光部に蓄積された電荷をＯＯ−Ｄシフト−レジ
スタに転送し順序読み出しを行なう構成であるので光強
度の変動に対してイメージセンサ出力波形の飽和やレベ
ル変動の抑制を図ることができ、対象物に対する照明光
の変動等に対し安定な波形を出力できる。
サはその受光部に入射する光の積分値をモニタし、それ
が設定基暴値と等しくなる毎にトランスファパルスを発
生し、受光部に蓄積された電荷をＯＯ−Ｄシフト−レジ
スタに転送し順序読み出しを行なう構成であるので光強
度の変動に対してイメージセンサ出力波形の飽和やレベ
ル変動の抑制を図ることができ、対象物に対する照明光
の変動等に対し安定な波形を出力できる。
第１図はＣＯＤイメージセンサの構造図、第２図はＯＣ
Ｄイメージセンサの駆動パルスおよび出力波形を示す波
形図、第３図は本発明によるイメージセンサの一実施例
を示す図、第４図は入射光強・度が一定の場合のイメー
ジセンサの各部の出力波形図、第５図は入射光強度が時
間的に変動する場合のイメージセンサの各部出力波形図
である。 １・・・ホトダイオードアレイ ２・・・トランスファパルス入力端子 ３・・・トランスファゲート ４・・・ＣＯＤレフトレジスタ ５・・・クロックパルス入力端子 ６・・・出力端子 ７・・・結像レンズ８・・・ビー
ムスプリッタ ９・・・光検出器１０・・・積分器
１１・・・基準レベル設定回路１２・・・２値比較回
路 １３・・・単一パルス発生回路特許出願人 日本
磁気株式会社 代理人 弁理士 井 ノ ロ 壽
Ｄイメージセンサの駆動パルスおよび出力波形を示す波
形図、第３図は本発明によるイメージセンサの一実施例
を示す図、第４図は入射光強・度が一定の場合のイメー
ジセンサの各部の出力波形図、第５図は入射光強度が時
間的に変動する場合のイメージセンサの各部出力波形図
である。 １・・・ホトダイオードアレイ ２・・・トランスファパルス入力端子 ３・・・トランスファゲート ４・・・ＣＯＤレフトレジスタ ５・・・クロックパルス入力端子 ６・・・出力端子 ７・・・結像レンズ８・・・ビー
ムスプリッタ ９・・・光検出器１０・・・積分器
１１・・・基準レベル設定回路１２・・・２値比較回
路 １３・・・単一パルス発生回路特許出願人 日本
磁気株式会社 代理人 弁理士 井 ノ ロ 壽
Claims (1)
- 半導体素子を用すたイメージセ／すにおいて、イメージ
センサ受光部へ入射する光量の一部を分離して、これを
検出し、その検出信号を積分し、その積分直がイメージ
センサの持つ露光量飽和値に対応した電圧も含み、それ
よシ小さいところに設定された基準値に達つしたときイ
メージセンサのトランスファゲートを開き、イメージセ
ンサ受光部に蓄積された電荷を出力部へ転送するように
構成したことを特徴とするイメージセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58089398A JPS59214257A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | イメ−ジセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58089398A JPS59214257A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | イメ−ジセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59214257A true JPS59214257A (ja) | 1984-12-04 |
Family
ID=13969537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58089398A Pending JPS59214257A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | イメ−ジセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59214257A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0675345A2 (en) * | 1994-03-30 | 1995-10-04 | Nec Corporation | Device and method for receiving light used in ccd image sensor or the like |
-
1983
- 1983-05-20 JP JP58089398A patent/JPS59214257A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0675345A2 (en) * | 1994-03-30 | 1995-10-04 | Nec Corporation | Device and method for receiving light used in ccd image sensor or the like |
| EP0675345A3 (en) * | 1994-03-30 | 1997-01-02 | Nec Corp | Device and method for receiving light, used in a CCD image sensor or the like. |
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