JPS6161589B2 - - Google Patents

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JPS6161589B2
JPS6161589B2 JP55057503A JP5750380A JPS6161589B2 JP S6161589 B2 JPS6161589 B2 JP S6161589B2 JP 55057503 A JP55057503 A JP 55057503A JP 5750380 A JP5750380 A JP 5750380A JP S6161589 B2 JPS6161589 B2 JP S6161589B2
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JP
Japan
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storage electrode
image sensor
solid
photosensitive
state image
Prior art date
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JP55057503A
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English (en)
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JPS56154880A (en
Inventor
Nobuo Suzuki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPS6161589B2 publication Critical patent/JPS6161589B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14887Blooming suppression
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/71Circuitry for evaluating the brightness variation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/73Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the exposure time

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は固体イメージセンサに係り、特に感
度調整機能を有する固体イメージセンサに関す
る。
近年、電荷転送形イメージセンサで代表される
固体イメージセンサが広く使用されるようになつ
ている。この固体イメージセンサをテレビカメラ
やフアクシミリなどのように一定の周波数で走査
する応用分野に適用した場合において、被写体の
光強度に応じて感度を調整するには、レンズのF
値を変えることで対処するようになつている。こ
のF値は、各走査毎に読出される信号の出力レベ
ルをモニタして設定する。すなわち、出力信号が
小さいときにはF値を小さくし、出力信号が大き
いときにはF値を大きくするものである。従つ
て、F値の設定は一走査前の出力信号で行うこと
になる。そのため、F値の設定には遅れを生ずる
が、実用上問題とならない。
しかしながら、上記固体イメージセンサを光学
カメラの距離検出に適用する場合には、この遅れ
時間が問題となる。以下、この応用に関する従来
例について説明する。すなわち、従来は、予め設
定された第1の感光時間の出力信号が所望のレベ
ルにない場合には、その大小に応じて第2の感光
時間を設定し、その出力信号が再び所望のレベル
にあるか否かを判定する。そして、出力信号が信
号処理に必要な一定の幅をもつ所望のレベルに入
るまで繰返すものであるが、この場合、次のよう
な欠点がある。第1に、所望の信号出力レベルと
なる感光時間を設定するまでに時間がかかる。従
つて、距離検出に時間がかかり、被写体の変化に
ついていけない。また、消費電力が大きくなり、
電池の消耗が大きくなる。第2には、感光時間を
設定するまでの回路が複雑になり、高価な距離検
出システムとなる。
この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、
その目的は、簡単な構成で、所望の信号出力レベ
ルとなる感光時間の設定を遅れ時間なしに行う新
規な感度調整機能を有する固体イメージセンサを
提供することにある。
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説
明する。第1図は固体イメージセンサの構成を示
す概略平面図、第2図は第1図のA―A′矢視断
面図である。すなわち、この固体イメージセンサ
は、一導電形例えばP形のシリコン半導体基板1
の表面内に設けられた該基板1と反対導電形の島
状半導体領域2a,2b,2c,2d,2f,2
gの感光画素の配列から成る感光部2と、この感
光部2に近接して絶縁膜3を介して設けられた蓄
積電極4と、上記感光部2に蓄積した信号電荷を
読出すための電荷転送形シフトレジスタ5(第2
図においては転送電極5aで示す)と、上記感光
部2における信号電荷のシフトレジスタ5への転
送を制御するための制御ゲート6と、上記蓄積電
極4を所定の電圧V0に充電するためのスイツチ
素子例えばMOS形トランジスタ7と、上記蓄積
電極4の電圧信号を検出するためのMOS形トラ
ンジスタ8及び抵抗9で構成されるソースホロア
回路10と、このソースホロア回路10の出力電
圧と基準の電圧V2との比較を行う比較回路11
と、この比較回路11の出力信号に応じて上記ト
ランジスタ7を導通あるいは遮断するためのパル
スφRSを発生するパルス発生回路12と、上記比
較回路11の出力信号に応じて制御ゲート6を開
閉するためのパルスφTを発生するパルス発生回
路13とより構成されている。さらに、前記感光
画素の信号電荷を電気的に分離するため、島状半
導体領域2a〜2gの境界及び制御ゲート6下に
は、基板1と同一導電形の不純物を高濃度に含む
チヤネルストツプ領域14が設けられている。ま
た、感光部2以外の基板1表面には、入射光を遮
断するための光シールド膜15が設けられてい
る。なお、16はシフトレジスタ5の出力信号端
子である。
次に、上記イメージセンサの動作を第3図a,
b,c,dを参照して説明する。まず、時刻t1
は第3図aに示すようにパルスφTが“H”レベ
ルであるため、制御ゲート6が開き、感光部2の
信号電荷が読出される。そして、時刻t2になると
感光期間が開始され、入射光に応じて信号電荷が
感光画素に蓄積される。時刻t3では蓄積電極4は
電圧V0に充電された後、第3図bに示すように
パルスφRSが“L”レベルとなるため、トランジ
スタ7のソース端子17に接続されている電圧源
と絶縁される。そして、電圧V0により蓄積電極
4下に形成される電位の井戸に光電変換された信
号電荷が時間とともに蓄積される。しかして、信
号電荷が蓄積電極4下に蓄積されると、該蓄積電
極4が電気的に絶縁されているため電位変化が生
じる。この電位変化は、各感光画素に蓄積する信
号電荷の全電荷量に比例したものとなる。そし
て、この電位変化は、ソースホロア回路10の出
力電圧VSTとして現われる。この出力電圧VST
は、第3図cに示すように、時刻t3では電圧V0
対応したソースホロア出力電圧V1であるが、光
電変換が時間とともに進行するにしたがつて低下
する。時刻t4では上記出力電圧VSTが比較回路1
1の端子17に印加されている基準電圧V2以下
になると、比較回路11の出力電圧VCが変化す
る。そして、この比較回路11の出力電圧VC
変化に応じて、パルス発生回路12からはリセツ
トパルスφRSが発生される。このため、時刻t5
トランジスタ7が導通状態となり、蓄積電極4は
電圧V0に充電される。このとき、蓄積電極4の
電位は高くなり、信号電荷が蓄積可能な電位の井
戸が大きくなるため信号電荷に悪影響はない。一
方、比較回路11の出力電圧VCの変化に応じ
て、パルス発生回路13からはパルスφTが発生
される。このため、時刻t6で感光部2の信号電荷
が読出される。以下同様の動作を繰返す。尚、比
較回路11の基準電圧V2は、感光部2において
飽和状態の信号電荷が全画素に蓄積した場合の蓄
積電極4の電位変化によりソースホロア回路10
に出力され電圧V3と電圧V1の間に設定されてい
る。この電圧V2の値は、出力信号の平均値を設
定する値であるから、V3にあまり近く設定する
と、飽和している感光画素数が増加し望ましくな
い。従つて、平均値が飽和出力の20〜50%に設定
することが望ましい。
すなわち、上記固体イメージセンサにおいて
は、光電変換された信号電荷の平均値がある設定
値となるとき読出すようになつているので、感度
調整に一走査期間の遅れもない。また、感度調整
に必要な回路は、比較回路11と簡単なパルス発
生回路12,13でよい。従つて、従来のように
出力信号レベルの判定回路や、感光時間設定用の
カウンタやメモリなどは不要となり、回路が非常
に簡単になる。
また、上記実施例においては、光電変換を行う
領域すなわち感光部2をホトダイオード構成とし
たが、第4図に示すように蓄積電極19a,19
b,19c,19d,19e,19f,19gに
より感光部19を構成してもよい。ただし、この
場合蓄積電極19a〜19gは透明な導体電極で
形成する。ここで、以下上記実施例と同一構成部
分は同一符号を付してその説明は省略する。
さらに第5図に示すように、感光画素の配列を
2次元的にしてもよい。すなわち、複数列の感光
部20,20,20を設け、この感光部2
,20,20それぞれに対応して制御ゲ
ート21,21,21及び電荷転送形シフ
トレジスタ22,22,22を設けると共
に、上記シフトレジスタ22,22,22
それぞれから並列的に転送される信号電荷を直列
的に転送するシフトレジスタ23を設けるもので
ある。
尚、上記実施例においては、半導体基板1の導
電形をP形としたが、これはN形としてもよいこ
とは勿論である。また、読出し部を電荷転送形シ
フトレジスタで構成したが、これに限定するもの
でなく、例えば抵抗電極形レジスタ、チヤージ・
インジエクシヨン・デバイス、MOS形スイツチ
回路で電流を検出する方式でもよい。
以上のようにこの発明によれば、光電変換され
た信号電荷の平均値がある設定値になつたとき読
出す構成としたので、簡単な構成で、感光時間の
設定を遅れ時間なしに行うことのできる固体イメ
ージセンサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係る固体イメー
ジセンサの構成を示す図、第2図は第1図のA―
A′矢視断面図、第3図a〜dは上記実施例の動
作を説明するためのタイミングチヤート、第4図
及び第5図はそれぞれこの発明の他の実施例を示
す図である。 1……半導体基板、2……感光部、2a〜2d
……島状半導体領域、3……絶縁膜、4……蓄積
電極、5……電荷転送形シフトレジスタ、6……
制御ゲート、7,8……MOS形トランジスタ、
9……負荷抵抗、10……ソースホロア回路、1
1……比較回路、12,13……パルス発生回
路、14……チヤネルストツプ領域、15……光
シールド膜、16……出力信号端子、17,18
……端子、19……感光部、19a〜19g……
蓄積電極、20,20,20……感光部、
21,21,21……制御ゲート、22
,22,22,24……電荷転送形シフト
レジスタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一導電形半導体基板上に設けられ、入力光に
    応じて信号電荷を発生し蓄積する感光画素の配列
    と、この感光画素の配列に蓄積した信号電荷を読
    出す読出し部と、信号電荷を前記感光画素の配列
    より読出し部へ転送させる制御ゲートから成る固
    体イメージセンサにおいて、前記感光画素は光電
    変換された信号電荷の一部または全部を蓄積する
    ために絶縁膜を介して設けられた蓄積電極を含
    み、かつ該蓄積電極に所定の電圧を印加する電圧
    供給手段と、この電圧供給手段と前記蓄積電極と
    を電気的に導通または遮断させるスイツチ素子
    と、前記蓄積電極下に蓄積する信号電荷に応じた
    電位変化を検出する電位検出手段と、光電変換の
    開始時点において前記スイツチ素子を導通状態に
    して前記蓄積電極を所定の電位に設定した後、前
    記スイツチ素子を遮断状態とし、前記蓄積電極の
    電位検出手段の出力が基準レベルに達したとき前
    記感光画素の信号電荷を読出す制御手段とを具備
    したことを特徴とする固体イメージセンサ。 2 前記感光画素の配列に蓄積する信号電荷を前
    記読出し部に転送するとき、前記スイツチ素子を
    導通状態とすることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の固体イメージセンサ。 3 前記感光画素を、ホトダイオードで構成した
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固
    体イメージセンサ。 4 前記感光画素を、透明導体電極で構成したこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固体
    イメージセンサ。 5 前記蓄積電極の所定の電位変化の値は、前記
    感光画素の配列に蓄積できる最大の信号電荷が蓄
    積した場合に生じる蓄積電極の電位変化より小さ
    い値に設定したことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の固体イメージセンサ。
JP5750380A 1980-04-30 1980-04-30 Solid-state image sensor Granted JPS56154880A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5750380A JPS56154880A (en) 1980-04-30 1980-04-30 Solid-state image sensor
DE19813116785 DE3116785A1 (de) 1980-04-30 1981-04-28 Festkoerper-bildabtastervorrichtung

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JP5750380A JPS56154880A (en) 1980-04-30 1980-04-30 Solid-state image sensor

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JPS56154880A JPS56154880A (en) 1981-11-30
JPS6161589B2 true JPS6161589B2 (ja) 1986-12-26

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ID=13057521

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Publication number Publication date
DE3116785C2 (ja) 1987-08-20
JPS56154880A (en) 1981-11-30
DE3116785A1 (de) 1982-01-28

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