JPS6181086A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS6181086A JPS6181086A JP59203119A JP20311984A JPS6181086A JP S6181086 A JPS6181086 A JP S6181086A JP 59203119 A JP59203119 A JP 59203119A JP 20311984 A JP20311984 A JP 20311984A JP S6181086 A JPS6181086 A JP S6181086A
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は固体撮像装置の改善に関する。
光学的画像を電気信号に変換する撮像装置は、テレビジ
ョン等の一般的情報から各種の専門的分野まで広く利用
されている。
ョン等の一般的情報から各種の専門的分野まで広く利用
されている。
またその対象とする光の波長も可視光に止まらず赤外領
域等に及んでいるが、赤外線撮像の場合にはその画像信
号に対する背景光の影響が特に著しく、その改善が要望
されている。
域等に及んでいるが、赤外線撮像の場合にはその画像信
号に対する背景光の影響が特に著しく、その改善が要望
されている。
（従来の技術〕
光学的信号を電気信号に変換する半導体光検知素子には
、ｐｎ接合を備えてこれに光が入射すると起電力を発生
する光起電（Ｐｈｏ ｔｏｖｏ ｌ ｔａ ｉｃ）形、
及び半導体基体にポテンシャル井戸を形成してこれに光
が入射するとキアリアが蓄積される旧Ｓ形などがある。
、ｐｎ接合を備えてこれに光が入射すると起電力を発生
する光起電（Ｐｈｏ ｔｏｖｏ ｌ ｔａ ｉｃ）形、
及び半導体基体にポテンシャル井戸を形成してこれに光
が入射するとキアリアが蓄積される旧Ｓ形などがある。
固体を最像装置ではこのような光検知素子で得られた各
画素の電気信号を時系列多重化して画像信号が構成され
る。このために光検知素子が単−又は１次元アレイ配列
である場合には画像の走査が必要であり、また光検知素
子が２次元プレイ配列である場合をも含めて、信号の蓄
積、読出しくサンプリング）、転送などの処理が必要と
なる。
画素の電気信号を時系列多重化して画像信号が構成され
る。このために光検知素子が単−又は１次元アレイ配列
である場合には画像の走査が必要であり、また光検知素
子が２次元プレイ配列である場合をも含めて、信号の蓄
積、読出しくサンプリング）、転送などの処理が必要と
なる。
固体撮像装置においては、この信号処理には電荷転送装
置（ＣＴＤ）が通常用いられる。ＣＴＤには電界による
電荷結合によってポテンシャル井戸に蓄積した電荷を転
送する電荷結合装置（ＣＣＤ）及びトランジスタのスイ
ッチングによって接合容量又は浮遊容量に蓄積した電荷
を転送するバケソトブリゲード装置（ＢＢＤ）がある。
置（ＣＴＤ）が通常用いられる。ＣＴＤには電界による
電荷結合によってポテンシャル井戸に蓄積した電荷を転
送する電荷結合装置（ＣＣＤ）及びトランジスタのスイ
ッチングによって接合容量又は浮遊容量に蓄積した電荷
を転送するバケソトブリゲード装置（ＢＢＤ）がある。
なお↑最像装置の固体化に際して、前記の光検知素子と
ＣＴＤとを同一半導体基板上に形成するモノリシック構
造と、異なる半導体基板上にそれぞれ； を
形成して両者を接続するパ９ブリ゛・ド構造とが１、、
ある。
ＣＴＤとを同一半導体基板上に形成するモノリシック構
造と、異なる半導体基板上にそれぞれ； を
形成して両者を接続するパ９ブリ゛・ド構造とが１、、
ある。
従来の固体撮像装置は以上説明した如き構成で、光検知
素子から得られた電流又は電位をそのまま画像信号とし
て処理している。従って、この画像信号には撮像対象物
からの有効な成分の他に、背景光成分が含まれている。
素子から得られた電流又は電位をそのまま画像信号とし
て処理している。従って、この画像信号には撮像対象物
からの有効な成分の他に、背景光成分が含まれている。
しかしながら熱放射エネルギーの分布を撮像する赤外線
撮像等に際しては、エネルギーの相対的に僅少な強度差
を検知することが要求されて、撮像対象物から得られる
有効な信号成分に対して、背景光成分の比率が極めて大
きく、グイナミソクレンジが狭くなり、信号対雑音比も
甚だ小さくなる。
撮像等に際しては、エネルギーの相対的に僅少な強度差
を検知することが要求されて、撮像対象物から得られる
有効な信号成分に対して、背景光成分の比率が極めて大
きく、グイナミソクレンジが狭くなり、信号対雑音比も
甚だ小さくなる。
前記問題点は、撮像対象物から入射する光を受光する第
１の光検知素子と、擬似背景光を受光する第２の光検知
素子とを備えて、該第１の光検知素子の出力信゛号中の
背景光成分を該第２の光検知〕 素子の出力信号を用いて除去する本発明による固 を
体操像装置により解決される。
）前記本発明による固体撮像装置の実施態様として特
に、 前記第１の光検知素子と前記第２の光検知素子とを各画
素領域に備えてなる固体撮像装置。
１の光検知素子と、擬似背景光を受光する第２の光検知
素子とを備えて、該第１の光検知素子の出力信゛号中の
背景光成分を該第２の光検知〕 素子の出力信号を用いて除去する本発明による固 を
体操像装置により解決される。
）前記本発明による固体撮像装置の実施態様として特
に、 前記第１の光検知素子と前記第２の光検知素子とを各画
素領域に備えてなる固体撮像装置。
前記第１及び第２の光検知素子がｐｎ接合を有するホト
ダイオード素子であり、該第１と第２の光検知素子を相
互に逆方向に接続して、該第１と第２の光検知素子の出
力信号の差を求める固体撮像装置。
ダイオード素子であり、該第１と第２の光検知素子を相
互に逆方向に接続して、該第１と第２の光検知素子の出
力信号の差を求める固体撮像装置。
前記撮像対象物からの光と前記擬似背景光とを、相互に
反対の方向から入射させる固体↑最像装置。
反対の方向から入射させる固体↑最像装置。
をあげることが出来る。
（作 用〕
先に述べた如く、撮像対象物から入射する光を受光する
第１の光検知素子から得られる出力信号■、は、撮像対
象物の有効な信号成分Ｉ ｓｉｇの他に、背景光成分Ｉ
ｂｋｙａを含んでいて、 Ｌ ＝ ｌ５＝９＋ Ｉｂ＋＋ｑａ
（１）と表すことが出来る。
第１の光検知素子から得られる出力信号■、は、撮像対
象物の有効な信号成分Ｉ ｓｉｇの他に、背景光成分Ｉ
ｂｋｙａを含んでいて、 Ｌ ＝ ｌ５＝９＋ Ｉｂ＋＋ｑａ
（１）と表すことが出来る。
本発明の固体撮像装置は第２の光検知素子を備えて、そ
の出力信号Ｉ２が、 Ｉｚ＃■ｂ＋ｃｇｄ（２） となるように、これに擬似背景光を入射する。
の出力信号Ｉ２が、 Ｉｚ＃■ｂ＋ｃｇｄ（２） となるように、これに擬似背景光を入射する。
この第１及び第２の光検知素子の出力信号の差Ｉ０を求
めれば、 ■。＝Ｉｔ Ｉｚ −Ｌｉｅ ＋ Ｉｂｉ＋ｓａ Ｉｂｍ□＃１．、、
（３）となって撮像対象
物の有効な信号成分子ｓｉ９のみを得ることが出来る。
めれば、 ■。＝Ｉｔ Ｉｚ −Ｌｉｅ ＋ Ｉｂｉ＋ｓａ Ｉｂｍ□＃１．、、
（３）となって撮像対象
物の有効な信号成分子ｓｉ９のみを得ることが出来る。
特にこの撮像対象物の有効な信号成分子ｉｎｇの抽出を
、前記信号の転送、蓄積などの処理に先立って実施する
ことによって、最も大きい効果が得られる。
、前記信号の転送、蓄積などの処理に先立って実施する
ことによって、最も大きい効果が得られる。
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
添付図面は、光検知素子と前記ＣＣＤとをそれぞれ異な
る半導体′基板に形成したハイブリッド構造の固体を最
像装置にかかる、本発明の実施例の模式側断面図を示す
。
る半導体′基板に形成したハイブリッド構造の固体を最
像装置にかかる、本発明の実施例の模式側断面図を示す
。
図において、１は光検知素子が設けられた第１の半導体
基板、２はＣＣＤが設けられた第２の半導体基板である
。本実施例は赤外撮像装置であって、半導体基＋７ｉ
１には目的とする波長帯域に対して透明な、例えば、ガ
リウム・アンチモン（ＧａＳｂ）、カドミウム・テルル
（ＣｄＴｅ）等の化合物半導体が用いられる。
基板、２はＣＣＤが設けられた第２の半導体基板である
。本実施例は赤外撮像装置であって、半導体基＋７ｉ
１には目的とする波長帯域に対して透明な、例えば、ガ
リウム・アンチモン（ＧａＳｂ）、カドミウム・テルル
（ＣｄＴｅ）等の化合物半導体が用いられる。
この第１の半導体基板１上に、目的とする波長帯域に適
合する半導体層３を、例えばＧａＳｂ基板に対してイン
ジウム・砒素・アンチモン（ＩｎＡｓＳｂ）、ＣｄＴｅ
基板に対して水銀・カドミウム・テルル（ＨｇＣｄＴｅ
）等によってエピタキシャル成長する。
合する半導体層３を、例えばＧａＳｂ基板に対してイン
ジウム・砒素・アンチモン（ＩｎＡｓＳｂ）、ＣｄＴｅ
基板に対して水銀・カドミウム・テルル（ＨｇＣｄＴｅ
）等によってエピタキシャル成長する。
本実施例では、この半導体層３をｐ型とし、これにｎ型
領域４を設け、素子間分離を行って、２次元マトリクス
状に配列された各画素領域にそれぞれ２個のホトダイオ
ード素子５及び６を形成している。このホトダイオード
素子５は撮像対象物から入射する光を受光する第１の光
検知素子、ホトダイオード素子６は擬似背景光を受光す
る第２の光検知素子である。
領域４を設け、素子間分離を行って、２次元マトリクス
状に配列された各画素領域にそれぞれ２個のホトダイオ
ード素子５及び６を形成している。このホトダイオード
素子５は撮像対象物から入射する光を受光する第１の光
検知素子、ホトダイオード素子６は擬似背景光を受光す
る第２の光検知素子である。
更に半導体基板１のホトダイオード素子の反対面上には
、ホトダイオード素子５上を除いてこの素子が感度をも
つ波長帯域に対して不透明な皮膜７が設けられている。
、ホトダイオード素子５上を除いてこの素子が感度をも
つ波長帯域に対して不透明な皮膜７が設けられている。
他方、ＣＣＤが設けられた第２の半導体基板２にはｐ型
シリコン（Ｓｉ）が用いられているが、このＳｉも赤外
光に対して透明である。この第２の半導体基板２上に、
ｐ゛型の基板端子８、ｎ゛型の入力拡散層９、入力ゲー
ト１０、電荷転送電極１１．１２等が設けられている。
シリコン（Ｓｉ）が用いられているが、このＳｉも赤外
光に対して透明である。この第２の半導体基板２上に、
ｐ゛型の基板端子８、ｎ゛型の入力拡散層９、入力ゲー
ト１０、電荷転送電極１１．１２等が設けられている。
前記ホトダイオード素子５のｐ型半導体層３とホトダイ
オード素子６のｎ型領域４とはＣＣＤ基板２のｐ゛型基
板端子８に接続され、他方ホトダイオード素子５のｎ型
領域４とホトダイオード素子６のｐ型半導体Ｎ３とはＣ
ＣＤ基板２のｎ゛型人力拡散層９に接続される。すなわ
ち２個のホトダイオード素子は相互に逆方向に、金属配
線等によって接続される。
オード素子６のｎ型領域４とはＣＣＤ基板２のｐ゛型基
板端子８に接続され、他方ホトダイオード素子５のｎ型
領域４とホトダイオード素子６のｐ型半導体Ｎ３とはＣ
ＣＤ基板２のｎ゛型人力拡散層９に接続される。すなわ
ち２個のホトダイオード素子は相互に逆方向に、金属配
線等によって接続される。
撮像対象物から入射する光１３は、前記不透明皮膜７の
開口から半導体基板１を透過して、ホトダイオード素子
５に入射し光電流！、を生ずる。他方ＣＣＤ基板２側か
ら擬似背景光１４を入射させて、ホトダイオード素子６
から光電流Ｉ２を取り出す。この際に、ホトダイオード
素子５については擬似背景光１４は金属配線等によって
遮蔽され、ホトダイオード素子６については撮像対象物
からの光１３は不透明皮膜７によって遮蔽される。。
開口から半導体基板１を透過して、ホトダイオード素子
５に入射し光電流！、を生ずる。他方ＣＣＤ基板２側か
ら擬似背景光１４を入射させて、ホトダイオード素子６
から光電流Ｉ２を取り出す。この際に、ホトダイオード
素子５については擬似背景光１４は金属配線等によって
遮蔽され、ホトダイオード素子６については撮像対象物
からの光１３は不透明皮膜７によって遮蔽される。。
上述の接続により光電ｍＬと光電流Ｉ２との差Ｉ０が得
られ、 Ｉｏ＝■＋ Ｉｚ＃Ｉ−ｉ＊ であることから、ＣＣＤ基板２のｎ＋型大入力拡散層９
は撮像対象物の有効な信号成分Ｉ ｓｉｇのみが入力さ
れる。
られ、 Ｉｏ＝■＋ Ｉｚ＃Ｉ−ｉ＊ であることから、ＣＣＤ基板２のｎ＋型大入力拡散層９
は撮像対象物の有効な信号成分Ｉ ｓｉｇのみが入力さ
れる。
なお前記擬似背景光は、例えば熱源にジュール熱を用い
て制御性良く容易に照射することができる。
て制御性良く容易に照射することができる。
以上説明した本実施例においては、ＣＣＤに撮像対象物
の有効な信号成分１ ｓａｇのみが入力され、例えば常
温の物体を対象として背景光が極めて多い１０μｍ帯域
の撮像等においても、電荷蓄積容量が小さいＣＣＤを効
率良く使用することができる。
の有効な信号成分１ ｓａｇのみが入力され、例えば常
温の物体を対象として背景光が極めて多い１０μｍ帯域
の撮像等においても、電荷蓄積容量が小さいＣＣＤを効
率良く使用することができる。
しかしながら、本発明による撮像対象物の有効な信号成
分ｌ１ｉ９の抽出は、画像信号処理の任意の段階で実施
することが可能であり、擬似背景光を受光する光検知素
子の位置は、撮像装置の画像信号処理を考慮して選択す
ることができる。
分ｌ１ｉ９の抽出は、画像信号処理の任意の段階で実施
することが可能であり、擬似背景光を受光する光検知素
子の位置は、撮像装置の画像信号処理を考慮して選択す
ることができる。
また光検知素子の構造も本実施例の構造に限られず、任
意の構造を用いることができる。
意の構造を用いることができる。
以上説明した如く本発明によれば、固体撮像装置の画像
信号から背景光成分を除去し、撮像対象物の有効な成分
のみを信号として処理することが可能となり、ダイナミ
ックレンジを拡大し、信号対雑音比を改善するなど、画
像の品位を大きく向上することができる。
信号から背景光成分を除去し、撮像対象物の有効な成分
のみを信号として処理することが可能となり、ダイナミ
ックレンジを拡大し、信号対雑音比を改善するなど、画
像の品位を大きく向上することができる。
更に本発明により、信号処理系の従来無駄であった容量
を削減することが可能となり、固体Ｉ最像装置の集積度
の向上環を推進することができる。
を削減することが可能となり、固体Ｉ最像装置の集積度
の向上環を推進することができる。
図面は本発明の実施例を示す模式側断面図である。
図において、
１は光検知素子の半導体基板、
２はＣＣＤの半導体基板、
３はｐ型半導体層、
４はｎ型領域、
５は撮像対象物から入射する光を受光するホトダイオー
ド素子、 ６は擬似背景光を受光するホトダイオード素子、７は不
透明皮膜、 ８はｐ°型基板端子、 ９はｎ゛型大入力拡散層９ １０は入力ゲート、 １１及び１２は電荷転送電極、 １３は撮像対象物から入射する光、 １４は擬似背景光、を示す。
ド素子、 ６は擬似背景光を受光するホトダイオード素子、７は不
透明皮膜、 ８はｐ°型基板端子、 ９はｎ゛型大入力拡散層９ １０は入力ゲート、 １１及び１２は電荷転送電極、 １３は撮像対象物から入射する光、 １４は擬似背景光、を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、撮像対象物から入射する光を受光する第１の光検知
素子と、擬似背景光を受光する第２の光検知素子とを備
えて、該第１の光検知素子の出力信号中の背景光成分を
該第２の光検知素子の出力信号を用いて除去することを
特徴とする固体撮像装置。 ２、前記第１の光検知素子と前記第２の光検知素子とを
各画素領域に備えてなることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の固体撮像装置。 ３、前記第１及び第２の光検知素子がｐｎ接合を有する
ホトダイオード素子であり、該第１と第２の光検知素子
を相互に逆方向に接続して、該第１と第２の光検知素子
の出力信号の差を求めることを特徴とする特許請求の範
囲第１項又は第２項記載の固体撮像装置。 ４、前記撮像対象物からの光と前記擬似背景光とを、相
互に反対の方向から入射させることを特徴とする特許請
求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の固体撮像装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59203119A JPS6181086A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59203119A JPS6181086A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6181086A true JPS6181086A (ja) | 1986-04-24 |
Family
ID=16468712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59203119A Pending JPS6181086A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6181086A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2594544A1 (fr) * | 1986-02-17 | 1987-08-21 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Dispositif a capteurs photoelectriques a compensation du courant d'obscurite |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5451317A (en) * | 1977-09-29 | 1979-04-23 | Fujitsu Ltd | Infrared-ray video equipment |
| JPS5792983A (en) * | 1980-11-28 | 1982-06-09 | Fujitsu Ltd | Solid-state image pickup device |
-
1984
- 1984-09-28 JP JP59203119A patent/JPS6181086A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5451317A (en) * | 1977-09-29 | 1979-04-23 | Fujitsu Ltd | Infrared-ray video equipment |
| JPS5792983A (en) * | 1980-11-28 | 1982-06-09 | Fujitsu Ltd | Solid-state image pickup device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2594544A1 (fr) * | 1986-02-17 | 1987-08-21 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Dispositif a capteurs photoelectriques a compensation du courant d'obscurite |
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