JPS61201577A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPS61201577A JPS61201577A JP60042353A JP4235385A JPS61201577A JP S61201577 A JPS61201577 A JP S61201577A JP 60042353 A JP60042353 A JP 60042353A JP 4235385 A JP4235385 A JP 4235385A JP S61201577 A JPS61201577 A JP S61201577A
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- Japan
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明はＣＯＤ （電荷結合素子）などを用いる固体撮
像装置に関する。
像装置に関する。
一般にカメラの自動焦点制御装置に用いられる固体ライ
ンセジサでは、入射光強度によらず出力信号レベルを適
正だ保つように、ＡＧＣ（自動利得制御）機能が要求さ
れている。ＡＧＣ機能を有する固体ラインセンサの従来
例は第８図ないし第１１図に示される。第８図は平面的
構成図、第９図は蓄積部の平面配置図、第１’ ０９は
第９図のＡ−Ａ線に沿う断面図、第１１図は第１０図の
電位分布図である。
ンセジサでは、入射光強度によらず出力信号レベルを適
正だ保つように、ＡＧＣ（自動利得制御）機能が要求さ
れている。ＡＧＣ機能を有する固体ラインセンサの従来
例は第８図ないし第１１図に示される。第８図は平面的
構成図、第９図は蓄積部の平面配置図、第１’ ０９は
第９図のＡ−Ａ線に沿う断面図、第１１図は第１０図の
電位分布図である。
第８図においてＱは例えばＰ型シリコン基板、１は感光
画素、イーは感光画素１で発生した信号電荷を蓄積する
蓄積部、３は蓄積部２に蓄積された信号電荷ｉ ＣＣＤ
レジスタ６へ転送させるだめのシフトゲート、４は蓄積
部２に蓄積された信号電荷量に対応する出力を検出する
検出部、５は検出部４の出力より出力信号レベルを適正
に保つために蓄積時間を制御する・やルスを発生するＡ
ＧＣ部、７はＣＣＤレジスタ６によって転送さ？してき
た信号電荷を出力信号に変換する出力部である。
画素、イーは感光画素１で発生した信号電荷を蓄積する
蓄積部、３は蓄積部２に蓄積された信号電荷ｉ ＣＣＤ
レジスタ６へ転送させるだめのシフトゲート、４は蓄積
部２に蓄積された信号電荷量に対応する出力を検出する
検出部、５は検出部４の出力より出力信号レベルを適正
に保つために蓄積時間を制御する・やルスを発生するＡ
ＧＣ部、７はＣＣＤレジスタ６によって転送さ？してき
た信号電荷を出力信号に変換する出力部である。
第９図において８は感光画素１で発生した信号電荷全フ
ローティングヶ°−ト９へ出力する出力ｒ−）である。
ローティングヶ°−ト９へ出力する出力ｒ−）である。
フロー子イングダート９は信号電荷に蓄積すると同時に
、信号電荷量に比例してケ゛−ト電極電位が変動する。
、信号電荷量に比例してケ゛−ト電極電位が変動する。
１０けフローティノ／ｆ）ｒ’、−ト９に蓄積された信
号電荷を排出するｒｃｃ＋”−ト、１ノはＩＣＣ／ｆｋ
−ト１ｏから排出された電荷を捨てるために正電圧全印
加した不純物領域、１２はフローティングｒ−ト９ｆ一
定電圧にリセットするリセッ）ｆ−ト、１３はフローテ
ィングｆ−ト９のリセット用の一定電圧が印加される端
子、１４はフローティングｆ −） ９の電位変化を検
出部４に伝える信号線である。
号電荷を排出するｒｃｃ＋”−ト、１ノはＩＣＣ／ｆｋ
−ト１ｏから排出された電荷を捨てるために正電圧全印
加した不純物領域、１２はフローティングｒ−ト９ｆ一
定電圧にリセットするリセッ）ｆ−ト、１３はフローテ
ィングｆ−ト９のリセット用の一定電圧が印加される端
子、１４はフローティングｆ −） ９の電位変化を検
出部４に伝える信号線である。
第１０図において１は前記感光画素のＮ型領域、１６は
ＣＣＤレジスタ電極、１７は埋め込みチャネル用Ｎ型領
域、１８はバリア用Ｐ型領域である。
ＣＣＤレジスタ電極、１７は埋め込みチャネル用Ｎ型領
域、１８はバリア用Ｐ型領域である。
第１２図はデバイスに印加されるノ２ルスのタイミング
図テ、ＦＧＲ８はリセットゲート１２に印加されるパル
ス、ＩＣＧばＩＣＣゲート１ｏに印加される・２ルス、
ＳＨはシフｌ／−”−１，７に印加される・臂ルス、Ｆ
Ｇはフローティングゲート９の電位変化である。
図テ、ＦＧＲ８はリセットゲート１２に印加されるパル
ス、ＩＣＧばＩＣＣゲート１ｏに印加される・２ルス、
ＳＨはシフｌ／−”−１，７に印加される・臂ルス、Ｆ
Ｇはフローティングゲート９の電位変化である。
このような従来装置にあっては、感光画素１で発生した
信号電荷は、出力ｒ−）８を通してフワ〜ティング？−
ト９に蓄積される。フローティングデート９は予めノ！
ルスＦＧＲ８によって、一定電圧にリセットされている
。信号電荷がフローティングゲート９に蓄積されると、
７０−テイングｆ −ト９の電位は信号電荷量に比例し
て減少する。蓄積期間は、ノクルヌＩＣＧを低レベルに
したことによシ開始し、フローティングダート電位ＦＧ
が２定しペルＶｔｈに達したとき。
信号電荷は、出力ｒ−）８を通してフワ〜ティング？−
ト９に蓄積される。フローティングデート９は予めノ！
ルスＦＧＲ８によって、一定電圧にリセットされている
。信号電荷がフローティングゲート９に蓄積されると、
７０−テイングｆ −ト９の電位は信号電荷量に比例し
て減少する。蓄積期間は、ノクルヌＩＣＧを低レベルに
したことによシ開始し、フローティングダート電位ＦＧ
が２定しペルＶｔｈに達したとき。
ＡＧＣ部５からノ母ルスＳＨが発生し、信号電荷をＣＣ
Ｄレジスタ６に転送し、蓄積を終了する。
Ｄレジスタ６に転送し、蓄積を終了する。
このような動作をすることにより、蓄積期間を入射光量
に応じて調節し、出力信号レベルとするものである。
に応じて調節し、出力信号レベルとするものである。
しかしながら上述したような構造では、蓄積部２に蓄積
された信号電荷量に対応した出方のゲインが、一般に一
定値（直線性）であるため、特に光が強い場合は、７０
−チイングｒ−ト９の電位ＦＣが急激にしきい値レベル
ｖｔｈに達し、ノ“ルスＳ）Ｉがすぐに応答できない等
で、 ＡＧＣ機能のダイナミックレンジが小さくなると
いう問題点があった。
された信号電荷量に対応した出方のゲインが、一般に一
定値（直線性）であるため、特に光が強い場合は、７０
−チイングｒ−ト９の電位ＦＣが急激にしきい値レベル
ｖｔｈに達し、ノ“ルスＳ）Ｉがすぐに応答できない等
で、 ＡＧＣ機能のダイナミックレンジが小さくなると
いう問題点があった。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので。
ＡＧＣ機能のダイナミックレンジを大きくできる固体撮
像装置を提供しようとするものである。
像装置を提供しようとするものである。
〔発明の概要〕 、
本発明は上記目的を達成するため、半導体基板と、この
基板上に分離配置され入射光強度に応じて信号電荷を発
生する感光画素と、前記信号電荷を一時蓄えておく蓄積
部と、この蓄積電荷量に対応する出力全蓄積期間中に検
出する検出部と、この検出部の出力に応じて信号電荷の
蓄積時間を制御するための信号を発生する自動利得制御
部とを具備し、前記蓄積部に蓄えられた信号電荷量に対
応した出方のゲインが２種以上の値をとり得る構成とし
たものである。
基板上に分離配置され入射光強度に応じて信号電荷を発
生する感光画素と、前記信号電荷を一時蓄えておく蓄積
部と、この蓄積電荷量に対応する出力全蓄積期間中に検
出する検出部と、この検出部の出力に応じて信号電荷の
蓄積時間を制御するための信号を発生する自動利得制御
部とを具備し、前記蓄積部に蓄えられた信号電荷量に対
応した出方のゲインが２種以上の値をとり得る構成とし
たものである。
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第１
図は蓄積部の平面的構成図、第２図は第１図のＢ−Ｂ線
に沿う断面図、第３図は筑２図の構成の電位分布図であ
るが、これらは前記従来例のものと対応させた場合の例
であるから、対応する個所には同−符号全村して説明を
省略し、特徴とする点の説明を行なう。本実施例の特徴
は、蓄積部２に蓄積電極１９を設けた点である。即ち感
光画素１で発生した信号電荷は、蓄積電極１９と７０−
テイングｆ −ト９に蓄積される。蓄積電荷１９には一
定電圧が印加されており、蓄積電極１９下の電位はフロ
ーティングゲート９の電位より浅くなっている。フロー
ティングダート９には、従来例と同様にＩＣＣゲート１
ｏが隣接し、更にフローティングダート９の電位をリセ
ットするだめのゲート１２及びリセット用電圧端子１３
が付加されている。
図は蓄積部の平面的構成図、第２図は第１図のＢ−Ｂ線
に沿う断面図、第３図は筑２図の構成の電位分布図であ
るが、これらは前記従来例のものと対応させた場合の例
であるから、対応する個所には同−符号全村して説明を
省略し、特徴とする点の説明を行なう。本実施例の特徴
は、蓄積部２に蓄積電極１９を設けた点である。即ち感
光画素１で発生した信号電荷は、蓄積電極１９と７０−
テイングｆ −ト９に蓄積される。蓄積電荷１９には一
定電圧が印加されており、蓄積電極１９下の電位はフロ
ーティングゲート９の電位より浅くなっている。フロー
ティングダート９には、従来例と同様にＩＣＣゲート１
ｏが隣接し、更にフローティングダート９の電位をリセ
ットするだめのゲート１２及びリセット用電圧端子１３
が付加されている。
次に上記構成の動作を説明する。第４図はこの構成で印
加されるパルス、及び一定入射光量時のフローティング
ゲート９の電位変化を示す図である。感光画素１で発生
した信号電荷は、出力ｒ−ト８ｆ通って蓄積電極１９に
流入する。
加されるパルス、及び一定入射光量時のフローティング
ゲート９の電位変化を示す図である。感光画素１で発生
した信号電荷は、出力ｒ−ト８ｆ通って蓄積電極１９に
流入する。
信号電荷の蓄積期間は、パルスＦＧＲ８によってフロー
ティングダート９の電位をリセットした後、・やルスＩ
ＣＧ ｉ印加して開始される。蓄積開始直後は、信号電
荷はフローティングダート９の電位井戸に蓄積され、そ
の後７０−テインググート９及び蓄積電極１９０両方の
領域に蓄積される。フローティングｆ−）９及び蓄積電
極１９の形状を適当に設計することにより、フローティ
ングダート９の電位変化ＦＧは、フローティングダート
９のみに蓄積されている期間２ｏでは高いゲインを、ま
た蓄積電極１９と７０−テインググート９の両方に蓄積
されている期間２１では、比較的低いゲインをもつよう
にできる。
ティングダート９の電位をリセットした後、・やルスＩ
ＣＧ ｉ印加して開始される。蓄積開始直後は、信号電
荷はフローティングダート９の電位井戸に蓄積され、そ
の後７０−テインググート９及び蓄積電極１９０両方の
領域に蓄積される。フローティングｆ−）９及び蓄積電
極１９の形状を適当に設計することにより、フローティ
ングダート９の電位変化ＦＧは、フローティングダート
９のみに蓄積されている期間２ｏでは高いゲインを、ま
た蓄積電極１９と７０−テインググート９の両方に蓄積
されている期間２１では、比較的低いゲインをもつよう
にできる。
このような特性をもつとき、蓄積期間全終了させるため
の信号を発生させるしきい値レベルを、入射光量が弱く
て信号電荷の小さい時は、高ゲインの期間のしきい値ｖ
ｔｈ１に設定し、入射光量が強い時には、低ダインの期
間のしきい値Ｖｔｈ２に設定する。この時フローティン
グゲート電位ＦＣがＶｔｈｌをも通過するが、この場合
Ｖｔｈ１に達するまでの期間は短かいので、／？ルスＳ
Ｈが出力されないようにＡＧＣ回路を設定しておけば問
題はない。上記のようにしきい値レベルを設定すること
により、蓄積期間のとり得る範囲が同じであるとすると
、従来の単一のゲインをもつ構造に比較して、より広範
囲の入射光量に対してＡＧＣ機能金働らかせることか可
能となる。
の信号を発生させるしきい値レベルを、入射光量が弱く
て信号電荷の小さい時は、高ゲインの期間のしきい値ｖ
ｔｈ１に設定し、入射光量が強い時には、低ダインの期
間のしきい値Ｖｔｈ２に設定する。この時フローティン
グゲート電位ＦＣがＶｔｈｌをも通過するが、この場合
Ｖｔｈ１に達するまでの期間は短かいので、／？ルスＳ
Ｈが出力されないようにＡＧＣ回路を設定しておけば問
題はない。上記のようにしきい値レベルを設定すること
により、蓄積期間のとり得る範囲が同じであるとすると
、従来の単一のゲインをもつ構造に比較して、より広範
囲の入射光量に対してＡＧＣ機能金働らかせることか可
能となる。
更にまた信号電荷の出力部７０ゲインも、蓄積部と同様
に、信号電荷量に応じて切り換えられるような構成であ
れば、信号出力レベルを適正レベルに保つのは容易であ
る。
に、信号電荷量に応じて切り換えられるような構成であ
れば、信号出力レベルを適正レベルに保つのは容易であ
る。
第５図は本発明の他の実施例の平面構成図、第６図は同
モニタ用感光部とモニタ用出力部の平面的構成図、第７
図は蓄積部の平面的構成図である。この実施例では、入
射光量の大きさはモニタ用感光部（モニタ用感光画素）
２２の出力によって検出する。２３はモニタ用出力部、
２４は一定電圧を印加されたモニタ用出力ダート、２５
はモニタ用感光部２２で発生した信号電荷を蓄積する浮
遊拡散領域、２６は拡散領域２５の電位リセットを行な
うｒ−）、２７はリセット電位が印加された不純物領域
、２９はモニタ用出力部のゲインを切り換えるダート、
３０はゲイン切り換え用容量、３１は拡散領域２５の電
位を検出するソースフォロワ回路、２８はモニタ用出力
、３３は一定電圧が印加され、信号電荷全蓄積する蓄積
電極である。
モニタ用感光部とモニタ用出力部の平面的構成図、第７
図は蓄積部の平面的構成図である。この実施例では、入
射光量の大きさはモニタ用感光部（モニタ用感光画素）
２２の出力によって検出する。２３はモニタ用出力部、
２４は一定電圧を印加されたモニタ用出力ダート、２５
はモニタ用感光部２２で発生した信号電荷を蓄積する浮
遊拡散領域、２６は拡散領域２５の電位リセットを行な
うｒ−）、２７はリセット電位が印加された不純物領域
、２９はモニタ用出力部のゲインを切り換えるダート、
３０はゲイン切り換え用容量、３１は拡散領域２５の電
位を検出するソースフォロワ回路、２８はモニタ用出力
、３３は一定電圧が印加され、信号電荷全蓄積する蓄積
電極である。
この実施例では、拡散領域２５と容量３０により蓄積部
ｔ２′Ｍｉとし、スイッチ２９によって上記蓄積部に対
応するモニタ用出力部２３のゲインを切り換えることに
より、広いダイナミックレンジを得ることができるもの
である。
ｔ２′Ｍｉとし、スイッチ２９によって上記蓄積部に対
応するモニタ用出力部２３のゲインを切り換えることに
より、広いダイナミックレンジを得ることができるもの
である。
なお本発明は実施例に限られず、種々の応用が可能であ
る。例えば実施例では、蓄積部に蓄えられた信号電荷量
に対応した出力のゲインが２種となる場合を説明したが
、ゲインが２種以上の値をとり得るようにしてもよい。
る。例えば実施例では、蓄積部に蓄えられた信号電荷量
に対応した出力のゲインが２種となる場合を説明したが
、ゲインが２種以上の値をとり得るようにしてもよい。
以上説明した如く本発明によれば、感光部で発生した信
号電荷の蓄積量に対応した出力のゲインが２種以上の値
をとり得るので、従来の単一のゲインをもつ構成に比較
して、より広いダイナミックレンジをもつＡＧＣ機能を
有する固体撮像装置が提供できるものである。
号電荷の蓄積量に対応した出力のゲインが２種以上の値
をとり得るので、従来の単一のゲインをもつ構成に比較
して、より広いダイナミックレンジをもつＡＧＣ機能を
有する固体撮像装置が提供できるものである。
第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は同実施例
の断面図、第３図は同実施例の電位分布図、第４図は同
実施例の信号波形図、第５図ないし第７図は本発明の他
の実施例の構成図、第８図、第９図は従来例を示す構成
図、第１０図は従来例の断面図、第１１図は従来例の電
位分布図、第１２図は従来例の信号波形図である。 １・・感光画素、２・・・蓄積部、３・・・シフトｒ−
ト、４・・・検出部、５・・・ＡＧＣ部、６・・・ＣＣ
Ｄレノスタ、７・・・出力部、８・・・出力ダート、９
・・・フローティングｒ−ト、１０・・・ＩＣＧＩ’−
ト−１５・・・半導体基板、１９・・・蓄積電極、２２
・・・モニタ用感光部、２３・・・モニタ用出力部、２
５・・・浮遊拡散領域、２９・・・切り換えｙ−ト、３
０・・・ゲイン切り換え用容量。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第３図 第４図 第６図 第８図 第１２図
の断面図、第３図は同実施例の電位分布図、第４図は同
実施例の信号波形図、第５図ないし第７図は本発明の他
の実施例の構成図、第８図、第９図は従来例を示す構成
図、第１０図は従来例の断面図、第１１図は従来例の電
位分布図、第１２図は従来例の信号波形図である。 １・・感光画素、２・・・蓄積部、３・・・シフトｒ−
ト、４・・・検出部、５・・・ＡＧＣ部、６・・・ＣＣ
Ｄレノスタ、７・・・出力部、８・・・出力ダート、９
・・・フローティングｒ−ト、１０・・・ＩＣＧＩ’−
ト−１５・・・半導体基板、１９・・・蓄積電極、２２
・・・モニタ用感光部、２３・・・モニタ用出力部、２
５・・・浮遊拡散領域、２９・・・切り換えｙ−ト、３
０・・・ゲイン切り換え用容量。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第３図 第４図 第６図 第８図 第１２図
Claims (2)
- （１）半導体基板と、この基板上に分離配置され入射光
強度に応じて信号電荷を発生する感光画素と、前記信号
電荷を一時蓄えておく蓄積部と、この蓄積部に蓄えられ
た電荷量に対応する出力を蓄積期間中に検出する検出部
と、この検出部の出力に応じて信号電荷の蓄積時間を制
御するための信号を発生する自動利得制御部とを具備し
、前記蓄積部に蓄えられた信号電荷量に対応した出力の
ゲインが２種以上の値を取り得るものであることを特徴
とする固体撮像装置。 - （２）前記蓄積部はモニタ用画素の蓄積領域であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の固体撮像装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60042353A JPS61201577A (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60042353A JPS61201577A (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61201577A true JPS61201577A (ja) | 1986-09-06 |
Family
ID=12633663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60042353A Pending JPS61201577A (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61201577A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6367976A (ja) * | 1986-09-10 | 1988-03-26 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JPS63152370U (ja) * | 1987-03-26 | 1988-10-06 | ||
| US5043571A (en) * | 1988-08-01 | 1991-08-27 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | CCD photosensor and its application to a spectrophotometer |
| JP2011171448A (ja) * | 2010-02-17 | 2011-09-01 | Renesas Electronics Corp | 固体撮像装置 |
-
1985
- 1985-03-04 JP JP60042353A patent/JPS61201577A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6367976A (ja) * | 1986-09-10 | 1988-03-26 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JPS63152370U (ja) * | 1987-03-26 | 1988-10-06 | ||
| JPH055731Y2 (ja) * | 1987-03-26 | 1993-02-15 | ||
| US5043571A (en) * | 1988-08-01 | 1991-08-27 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | CCD photosensor and its application to a spectrophotometer |
| JP2011171448A (ja) * | 2010-02-17 | 2011-09-01 | Renesas Electronics Corp | 固体撮像装置 |
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