JPS61242181A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS61242181A JPS61242181A JP60083142A JP8314285A JPS61242181A JP S61242181 A JPS61242181 A JP S61242181A JP 60083142 A JP60083142 A JP 60083142A JP 8314285 A JP8314285 A JP 8314285A JP S61242181 A JPS61242181 A JP S61242181A
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 13
- 101100115215 Caenorhabditis elegans cul-2 gene Proteins 0.000 abstract description 3
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Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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】
〔概要〕
この発明は固体撮像装置において、
光電変換部から信号処理系へ伝送する信号をパルス幅変
調信号とすることにより、 光電変換部の消費電力を低減して、その性能を改善でき
るようにしたものである。
調信号とすることにより、 光電変換部の消費電力を低減して、その性能を改善でき
るようにしたものである。
本発明は固体撮像装置に係り、特にその光電変換素子等
を収容する容器内の消費電力を低減して発熱を抑制し、
特性、操作性を向上する信号処理方式の改善に関する。
を収容する容器内の消費電力を低減して発熱を抑制し、
特性、操作性を向上する信号処理方式の改善に関する。
光信号を時系列多重化電気信号として処理する固体撮像
装置が光応用システムに広く用いられているが、その信
号対雑音比、安定性等の性能、及び操作性などについて
一層の改善が要望されている。
装置が光応用システムに広く用いられているが、その信
号対雑音比、安定性等の性能、及び操作性などについて
一層の改善が要望されている。
固体撮像装置の光電変換素子には、ｐ１接合を備えて入
射光に応じて起電力を発生する光起電形、電気抵抗が入
射光に応じて変化する光伝導形、半導体基体に形成され
たポテンシャル井戸に入射光に応じたキャリアが蓄積さ
れるＭＩＳ形などがあり、通常この光電変換素子が２次
元もしくは１次元のアレイを構成する。
射光に応じて起電力を発生する光起電形、電気抵抗が入
射光に応じて変化する光伝導形、半導体基体に形成され
たポテンシャル井戸に入射光に応じたキャリアが蓄積さ
れるＭＩＳ形などがあり、通常この光電変換素子が２次
元もしくは１次元のアレイを構成する。
複数の光電変換素子で得られた電気信号は、電荷結合装
置（ＣＯＤ）等のマルチプレクサにより時系列多重化し
、サンプリングして取り出され、所要のデジタル信号処
理を経て通常は一旦記憶され、再びアナログ信号として
ディスプレイ装置に表示される。
置（ＣＯＤ）等のマルチプレクサにより時系列多重化し
、サンプリングして取り出され、所要のデジタル信号処
理を経て通常は一旦記憶され、再びアナログ信号として
ディスプレイ装置に表示される。
対象とする光の波長が長くなるに伴って、光電変換素子
の活性領域のエネルギーバンドギャップが狭くなり漏れ
電流などが顕著となるために、例えば赤外領域を対象と
する場合等には、光電変換素子を収容する容器を強制冷
却型の構造とし、例えば７７にで動作させることが多い
、第４図は固体撮像装置のこの冷却型容器の模式側断面
図である。
の活性領域のエネルギーバンドギャップが狭くなり漏れ
電流などが顕著となるために、例えば赤外領域を対象と
する場合等には、光電変換素子を収容する容器を強制冷
却型の構造とし、例えば７７にで動作させることが多い
、第４図は固体撮像装置のこの冷却型容器の模式側断面
図である。
光電変換素子及びＣＣＯ等の半導体素子２１は支持台２
２を介して内筒２３の頂部に接着され、内筒２３の外側
に光学窓２５を備える外筒２４が設けられる。例えば内
筒２３の側面上に配線２６が形成されており、結線２７
等により半導体素子２１と端子２８との間が接続される
。
２を介して内筒２３の頂部に接着され、内筒２３の外側
に光学窓２５を備える外筒２４が設けられる。例えば内
筒２３の側面上に配線２６が形成されており、結線２７
等により半導体素子２１と端子２８との間が接続される
。
前記内筒２３もしくは外筒２４と、支持台２２、光学窓
２５もしくは端子２８の保持部との間は気密に封止され
、これらの部材によって区画される容器内部の空間を真
空として伝熱を阻止し、内筒２３の内部には例えば液体
窒素２９等の冷却手段を収容して半導体素子２１を冷却
する。
２５もしくは端子２８の保持部との間は気密に封止され
、これらの部材によって区画される容器内部の空間を真
空として伝熱を阻止し、内筒２３の内部には例えば液体
窒素２９等の冷却手段を収容して半導体素子２１を冷却
する。
固体撮像装置の冷却型容器内に収容される従来の回路の
一例を第３図に示す。
一例を第３図に示す。
同図において、ｌは光電変換素子、２はトランスファー
ゲート、３はＣＣ口、４は出力ダイオード、５はリセッ
トトランジスタ、１６は前置増幅器、１７はサンプルホ
ールド回路、１８はバッファ増幅器であり、これらは同
一シリコン（Ｓｉ）基板上に搭載されている。
ゲート、３はＣＣ口、４は出力ダイオード、５はリセッ
トトランジスタ、１６は前置増幅器、１７はサンプルホ
ールド回路、１８はバッファ増幅器であり、これらは同
一シリコン（Ｓｉ）基板上に搭載されている。
各光電変換素子ｌで得られた信号は、トランスファーゲ
ート２からＣＣＤ ３に入力されて順次転送され、出力
ダイオード４から時系列多重化信号として出力される。
ート２からＣＣＤ ３に入力されて順次転送され、出力
ダイオード４から時系列多重化信号として出力される。
この信号はサンプルホールド回路１７で波形整形されバ
ッファ増幅器１８で増幅されて、振幅変調されたパルス
列として容器外に取り出され、信号処理系に伝送される
。
ッファ増幅器１８で増幅されて、振幅変調されたパルス
列として容器外に取り出され、信号処理系に伝送される
。
上述の従来の信号処理方式では、バッファ増幅器１８の
負荷従って消費電力が大きく、光電変換素子の温度が上
昇して暗電流が増大する。その結果暗電流による雑音の
増大や、出力ダイオード４で得られる出力信号のオフセ
ット成分の増大、すなわちダイナミックレンジの減少を
招いている。
負荷従って消費電力が大きく、光電変換素子の温度が上
昇して暗電流が増大する。その結果暗電流による雑音の
増大や、出力ダイオード４で得られる出力信号のオフセ
ット成分の増大、すなわちダイナミックレンジの減少を
招いている。
なお信号処理系への入力信号の信号対雑音比を確保する
ために、冷却型容器〜信号処理系間の伝送線路を外来雑
音を拾わないシールド構造としており、そのキャパシタ
ンスが大きくことがバッファ増幅器１８の負荷増大の一
因となっている。
ために、冷却型容器〜信号処理系間の伝送線路を外来雑
音を拾わないシールド構造としており、そのキャパシタ
ンスが大きくことがバッファ増幅器１８の負荷増大の一
因となっている。
この様な現状に対して、消費電力を低減することが可能
で伝送が容易であり、優れた特性が得られる信号処理方
式が要望されている。
で伝送が容易であり、優れた特性が得られる信号処理方
式が要望されている。
前記問題点は、
光電変換素子で光電変換された信号を、該光電変換素子
を収容する容器内で時系列多重化パルス幅変調信号とし
て、 該容器外の信号処理系に伝送する本発明による固体撮像
装置により解決される。
を収容する容器内で時系列多重化パルス幅変調信号とし
て、 該容器外の信号処理系に伝送する本発明による固体撮像
装置により解決される。
光電変換素子を収容する冷却型等の容器から信号処理系
への伝送に、従来の方式ではパルス振幅変調を用いるの
に対して、本発明ではパルス幅変調を用いる。
への伝送に、従来の方式ではパルス振幅変調を用いるの
に対して、本発明ではパルス幅変調を用いる。
パルス幅変調波はその振幅（パルス高）を抑圧しても外
来雑音による信号対雑音比の劣化が少なく、送出側の出
力、従って消費電力を大幅に低減することが可能となる
。
来雑音による信号対雑音比の劣化が少なく、送出側の出
力、従って消費電力を大幅に低減することが可能となる
。
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は本
発明の特徴とする部分の電圧波形を示す図である。
発明の特徴とする部分の電圧波形を示す図である。
第１図において、１は光電変換素子（ショットキダイオ
ード）、２はトランスファーゲート、３はＣＣＤ、 ４
は出力ダイオード、５はリセットトランジスタ、６はＣ
−ＭＯＳ ＰＥＴを用いた利得が大きい差動増幅器、７
ばレベルダウン回路であり、これらは同一シリコン（Ｓ
ｉ）基板上に搭載されている。
ード）、２はトランスファーゲート、３はＣＣＤ、 ４
は出力ダイオード、５はリセットトランジスタ、６はＣ
−ＭＯＳ ＰＥＴを用いた利得が大きい差動増幅器、７
ばレベルダウン回路であり、これらは同一シリコン（Ｓ
ｉ）基板上に搭載されている。
各光電変換素子１で得られた信号は、トランスファーゲ
ート２からＣＣＤ ３に入力されて順次転送され、出力
ダイオード４から時系列多重化信号として前記従来例と
同様に出力される。この出力信号を差動増幅器６の負入
力とする。〔点Ａ〕この負入力信号は、第２図（ａ）に
実線で例示する如く、その振幅（波高値）が各光電変換
素子ｌで得られた信号の大きさにより定まる。
ート２からＣＣＤ ３に入力されて順次転送され、出力
ダイオード４から時系列多重化信号として前記従来例と
同様に出力される。この出力信号を差動増幅器６の負入
力とする。〔点Ａ〕この負入力信号は、第２図（ａ）に
実線で例示する如く、その振幅（波高値）が各光電変換
素子ｌで得られた信号の大きさにより定まる。
他方差動増幅器６の正入力には標準パルスを第２図（ａ
）に破線で例示する如く印加する。〔点Ｂ〕差動増幅器
６の利得が例えば数百倍と大きいために、その出力は、
第２図（ｂ）に示す如（、パルス幅が負入力信号の大き
さに対応したパルスとなる〔点Ｃ〕。
）に破線で例示する如く印加する。〔点Ｂ〕差動増幅器
６の利得が例えば数百倍と大きいために、その出力は、
第２図（ｂ）に示す如（、パルス幅が負入力信号の大き
さに対応したパルスとなる〔点Ｃ〕。
この差動増幅器６の出力信号をレベルダウン回路７によ
り、第２図（ｂ）に示す如く例えば振幅０．２Ｖ程度に
圧縮して、容器外の信号処理系へ送出する。〔点Ｄ〕 信号処理系において従来技術によりこのパルス幅変調信
号を復調する。
り、第２図（ｂ）に示す如く例えば振幅０．２Ｖ程度に
圧縮して、容器外の信号処理系へ送出する。〔点Ｄ〕 信号処理系において従来技術によりこのパルス幅変調信
号を復調する。
本方式によれば信号対雑音比を良好な値に保って、前記
例の如く伝送する信号パルスの振幅を従来の方式より減
少し、光電変換素子を収容する容器内の消費電力を低減
することが可能である。またキャパシタンスの少ない伝
送線路を用いることも可能で、この点からも消費電力低
減の効果が得られ、信号対雑音比、安定性等の特性の向
上、操作性などの改善が実現されている。
例の如く伝送する信号パルスの振幅を従来の方式より減
少し、光電変換素子を収容する容器内の消費電力を低減
することが可能である。またキャパシタンスの少ない伝
送線路を用いることも可能で、この点からも消費電力低
減の効果が得られ、信号対雑音比、安定性等の特性の向
上、操作性などの改善が実現されている。
以上説明した実施例は光電変換素子としてＣＯＤと同一
基板のシヲットキダイオードを用いているが、例えばイ
ンジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）、水銀カドミウムテル
ル（ＨｇＣｄＴｅ）等の化合物半導体を用いたｐｎ接合
ダイオードを光電変換素子とし、リード線又はバンブで
ＣＯＤの入力ダイオードに接続する構造の固体撮像装置
などについても、本発明により同様の効果が得られる。
基板のシヲットキダイオードを用いているが、例えばイ
ンジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）、水銀カドミウムテル
ル（ＨｇＣｄＴｅ）等の化合物半導体を用いたｐｎ接合
ダイオードを光電変換素子とし、リード線又はバンブで
ＣＯＤの入力ダイオードに接続する構造の固体撮像装置
などについても、本発明により同様の効果が得られる。
また以上の説明では冷却型容器を用いているが、光電変
換素子等を収容する容器の冷却を必要としない場合にお
いても、本発明により消費電力を低減することの効果は
大きい。
換素子等を収容する容器の冷却を必要としない場合にお
いても、本発明により消費電力を低減することの効果は
大きい。
以上説明した如く本発明により、固体撮像装置の光電変
換素子を収容する容器内の消費電力を低減することによ
り、該容器内の熱発生が大幅に抑制され、固体撮像装置
の信号対雑音比、安定性等の特性の向上、操作性などの
改善効果が得られる。
換素子を収容する容器内の消費電力を低減することによ
り、該容器内の熱発生が大幅に抑制され、固体撮像装置
の信号対雑音比、安定性等の特性の向上、操作性などの
改善効果が得られる。
第１図は本発明による固体撮像装置の実施例を示すブロ
ック図、 第２図は該実施例の電圧波形を示す図、第３図は従来例
を示すブロック図、 第４・図は固体撮像装置の冷却型容器の模式側断面図で
ある。 図において、 ｌは光電変換素子、 ２はトランスファーゲート、 ３はＣＣ０１ ４は出力ダイオード、 ５ばリセットトランジスタ、 ６は差動増幅器、 ７はレベルダウン回路を示す。 本発明の業施伊Ｊのブロック囚 集 １ 因 ０＝Ｊ Ｌ−Ｊ Ｌ−Ｊ ＩＪ Ｌ−Ｊ Ｌ
＝ ｆ３（Ｃ＞ 革 ２ 図
ック図、 第２図は該実施例の電圧波形を示す図、第３図は従来例
を示すブロック図、 第４・図は固体撮像装置の冷却型容器の模式側断面図で
ある。 図において、 ｌは光電変換素子、 ２はトランスファーゲート、 ３はＣＣ０１ ４は出力ダイオード、 ５ばリセットトランジスタ、 ６は差動増幅器、 ７はレベルダウン回路を示す。 本発明の業施伊Ｊのブロック囚 集 １ 因 ０＝Ｊ Ｌ−Ｊ Ｌ−Ｊ ＩＪ Ｌ−Ｊ Ｌ
＝ ｆ３（Ｃ＞ 革 ２ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 光電変換素子で光電変換された信号を、該光電変換素子
を収容する容器内で時系列多重化パルス幅変調信号とし
て、 該容器外の信号処理系に伝送することを特徴とする固体
撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60083142A JPH0720218B2 (ja) | 1985-04-18 | 1985-04-18 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60083142A JPH0720218B2 (ja) | 1985-04-18 | 1985-04-18 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61242181A true JPS61242181A (ja) | 1986-10-28 |
| JPH0720218B2 JPH0720218B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=13793958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60083142A Expired - Lifetime JPH0720218B2 (ja) | 1985-04-18 | 1985-04-18 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0720218B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03289779A (ja) * | 1989-12-04 | 1991-12-19 | Texas Instr Japan Ltd | 低消費電力撮像装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50110221A (ja) * | 1974-01-30 | 1975-08-30 |
-
1985
- 1985-04-18 JP JP60083142A patent/JPH0720218B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50110221A (ja) * | 1974-01-30 | 1975-08-30 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03289779A (ja) * | 1989-12-04 | 1991-12-19 | Texas Instr Japan Ltd | 低消費電力撮像装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0720218B2 (ja) | 1995-03-06 |
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