KR102538712B1 - 고체 촬상 장치, 및 전자 기기 - Google Patents

고체 촬상 장치, 및 전자 기기 Download PDF

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Abstract

본 기술은, 화소의 특성을 향상시킬 수 있도록 하는 고체 촬상 장치, 및 전자 기기에 관한 것이다. 반도체층상에 형성되는 제1의 전극과, 제1의 전극상에 형성되는 광전변환층과, 광전변환층상에 형성되는 제2의 전극과, 인접하는 제1의 전극의 사이에 마련되고, 전기적으로 절연된 제3의 전극을 구비하고, 제3의 전극의 전압을, 전하의 배출 또는 전하의 전송 보조의 제어에 기여할 수 있는 검지 결과에 응한 전압으로 제어하는 고체 촬상 장치가 제공된다. 본 기술은, 예를 들면, CMOS 이미지 센서에 적용할 수 있다.

Description

고체 촬상 장치, 및 전자 기기
본 기술은, 고체 촬상 장치, 및 전자 기기에 관한 것으로, 특히, 화소의 특성을 향상시킬 수 있도록 한 고체 촬상 장치, 및 전자 기기에 관한 것이다.
CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등의 고체 촬상 장치에서, 화소의 하부 전극 사이의 분리(分離)에 실드 전극을 배치하는 기술이 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
고체 촬상 장치에서는, 실드 전극을 배치함으로써, 화소 사이의 커플링의 방지나, 횡방향의 전계를 붙임으로써의 전하의 판독 속도의 향상, 전부 판독되지 않은 불필요한 전하의 배출을 행할 수가 있다.
국제 공개 제2013/001809호
그런데, 하부 전극과 실드 전극과의 전압차가 적절하지 않으면, 화소의 특성이 열화되는 경우가 있고, 그와 같은 화소 특성의 열화를 억제하기 위한 기술이 요구되고 있다.
본 기술은 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 화소의 특성을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.
본 기술의 제1의 측면의 고체 촬상 장치는, 반도체층상에 형성되는 제1의 전극과, 상기 제1의 전극상에 형성되는 광전변환층과, 상기 광전변환층상에 형성되는 제2의 전극과, 인접하는 상기 제1의 전극의 사이에 마련되고, 전기적으로 절연된 제3의 전극을 구비하고, 상기 제3의 전극의 전압을, 전하의 배출 또는 전하의 전송 보조의 제어에 기여할 수 있는 검지 결과에 응한 전압으로 제어하는 고체 촬상 장치이다.
본 기술의 제1의 측면의 고체 촬상 장치에서는, 반도체층상에 형성되는 제1의 전극으로서, 인접하는 제1의 전극의 사이에 마련되고, 전기적으로 절연된 제3의 전극의 전압이, 전하의 배출 또는 전하의 전송 보조의 제어에 기여할 수 있는 검지 결과에 응한 전압으로 제어된다.
본 기술의 제2의 측면의 전자 기기는, 반도체층상에 형성되는 제1의 전극과, 상기 제1의 전극상에 형성되는 광전변환층과, 상기 광전변환층상에 형성되는 제2의 전극과, 인접하는 상기 제1의 전극의 사이에 마련되고, 전기적으로 절연된 제3의 전극을 구비하고, 상기 제3의 전극의 전압을, 전하의 배출 또는 전하의 전송 보조의 제어에 기여할 수 있는 검지 결과에 응한 전압으로 제어하는 고체 촬상 장치가 탑재된 전자 기기이다.
본 기술의 제2의 측면의 전자 기기에서는, 반도체층상에 형성되는 제1의 전극으로서, 인접하는 제1의 전극의 사이에 마련되고, 전기적으로 절연된 제3의 전극의 전압이, 전하의 배출 또는 전하의 전송 보조의 제어에 기여할 수 있는 검지 결과에 응한 전압으로 제어된다.
본 기술의 제1의 측면의 고체 촬상 장치, 또는 본 기술의 제2의 측면의 전자 기기는, 독립한 장치라도 좋고, 하나의 장치를 구성하고 있는 내부 블록이라도 좋다.
본 기술의 제1의 측면, 및 제2의 측면에 의하면, 화소의 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 개시 중에 기재된 어느 하나의 효과라도 좋다.
도 1은 본 기술을 적용한 고체 촬상 장치의 한 실시의 형태의 구성례를 도시하는 도면.
도 2는 일반적인 화소의 구조를 도시하는 단면도.
도 3은 일반적인 화소의 구조를 도시하는 단면도.
도 4는 일반적인 화소의 구조를 도시하는 단면도.
도 5는 본 기술의 화소의 구조를 도시하는 단면도.
도 6은 본 기술의 화소의 구조를 도시하는 평면도.
도 7은 제1의 실시의 형태의 화소의 구조를 도시하는 단면도.
도 8은 제1의 실시의 형태의 화소의 구조를 도시하는 단면도.
도 9는 제1의 실시의 형태의 화소의 구조를 도시하는 단면도.
도 10은 제1의 실시의 형태의 제1의 제어 방식을 설명하는 도면.
도 11은 제1의 실시의 형태의 제1의 제어 방식을 설명하는 도면.
도 12는 제1의 실시의 형태의 제1의 제어 방식을 설명하는 도면.
도 13은 제1의 실시의 형태의 제2의 제어 방식을 설명하는 도면.
도 14는 제1의 실시의 형태의 제3의 제어 방식을 설명하는 도면.
도 15는 제1의 실시의 형태의 제4의 제어 방식을 설명하는 도면.
도 16은 제1의 실시의 형태의 제5의 제어 방식을 설명하는 도면.
도 17은 제2의 실시의 형태의 화소의 구조를 도시하는 단면도.
도 18은 제2의 실시의 형태의 화소의 구조를 도시하는 평면도.
도 19는 제3의 실시의 형태의 화소의 구조를 도시하는 평면도.
도 20은 제3의 실시의 형태의 화소의 구조를 도시하는 평면도.
도 21은 제3의 실시의 형태의 화소의 구조를 도시하는 평면도.
도 22는 제4의 실시의 형태의 화소의 구조를 도시하는 평면도.
도 23은 실드 전극의 전압 설정의 예를 도시하는 도면.
도 24는 본 기술을 적용한 고체 촬상 장치를 갖는 전자 기기의 구성례를 도시하는 블록도.
도 25는 본 기술을 적용한 고체 촬상 장치의 사용례를 도시하는 도면.
도 26은 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 27은 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 한 예를 도시하는 설명도.
이하, 도면을 참조하면서 본 기술의 실시의 형태에 관해 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행하는 것으로 한다.
1. 고체 촬상 장치의 구성
2. 본 기술의 개요
3. 제1의 실시의 형태 : 실드 전극에 최적의 전압으로 설정하는 제어
4. 제2의 실시의 형태 : 하부 전극을 분할한 구조
5. 제3의 실시의 형태 : 실드 전극의 배치의 베리에이션
6. 제4의 실시의 형태 : 실드 전극의 배치의 다른 베리에이션
7. 변형례
8. 전자 기기의 구성
9. 고체 촬상 장치의 사용례
10. 이동체에의 응용례
<1. 고체 촬상 장치의 구성>
(고체 촬상 장치의 구성례)
도 1은, 본 기술을 적용한 고체 촬상 장치의 한 실시의 형태의 구성례를 도시하는 도면이다.
도 1의 CMOS 이미지 센서(10)는, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)를 이용한 고체 촬상 장치의 한 예이다. CMOS 이미지 센서(10)는, 광학 렌즈계(부도시)를 통하여 피사체로부터의 입사광(상광)을 취입하여, 촬상면상에 결상된 입사광의 광량을 화소 단위로 전기 신호로 변환하여 화소 신호로서 출력한다.
도 1에서, CMOS 이미지 센서(10)는, 화소 어레이부(11), 수직 구동 회로(12), 칼럼 신호 처리 회로(13), 수평 구동 회로(14), 출력 회로(15), 제어 회로(16), 및 입출력 단자(17)를 포함하여 구성된다.
화소 어레이부(11)에는, 복수의 화소(100)가 2차원형상(행렬형상)으로 배치된다. 화소(100)는, 광전변환부로서의 포토 다이오드(PD : Photodiode)와, 복수의 화소 트랜지스터를 갖고서 구성된다. 예를 들면, 화소 트랜지스터는, 전송 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 증폭 트랜지스터, 및 선택 트랜지스터로 구성된다.
수직 구동 회로(12)는, 예를 들면 시프트 레지스터에 의해 구성되고, 소정의 화소 구동선(21)을 선택하여, 선택된 화소 구동선(21)에 화소(100)를 구동하기 위한 펄스를 공급하고, 행 단위로 화소(100)를 구동한다. 즉, 수직 구동 회로(12)는, 화소 어레이부(11)의 각 화소(100)를 행 단위로 순차적으로 수직 방향으로 선택 주사하고, 각 화소(100)의 포토 다이오드에서 수광량에 응하여 생성된 신호 전하(전하)에 의거한 화소 신호를, 수직 신호선(22)을 통하여 칼럼 신호 처리 회로(13)에 공급한다.
칼럼 신호 처리 회로(13)는, 화소(100)의 열마다 배치되어 있고, 1행분의 화소(100)로부터 출력되는 신호를 화소열마다 노이즈 제거 등의 신호 처리를 행한다. 예를 들면, 칼럼 신호 처리 회로(13)는, 화소 고유의 고정 패턴 노이즈를 제거하기 위한 상관 이중 샘플링(CDS : Correlated Double Sampling) 및 AD(Analog Digital)변환 등의 신호 처리를 행한다.
수평 구동 회로(14)는, 예를 들면 시프트 레지스터에 의해 구성되고, 수평 주사 펄스를 순차적으로 출력함에 의해, 칼럼 신호 처리 회로(13)의 각각을 순번대로 선택하여, 칼럼 신호 처리 회로(13)의 각각으로부터 화소 신호를 수평 신호선(23)에 출력시킨다.
출력 회로(15)는, 칼럼 신호 처리 회로(13)의 각각으로부터 수평 신호선(23)을 통하여 순차적으로 공급된 신호에 대해, 신호 처리를 행하여 출력한다. 또한, 출력 회로(15)는, 예를 들면, 버퍼링만 하는 경우도 있고, 흑레벨 조정, 열 편차 보정, 각종 디지털 신호 처리 등이 행하여지는 경우도 있다.
제어 회로(16)는, CMOS 이미지 센서(10)의 각 부분의 동작을 제어한다.
또한, 제어 회로(16)는, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 및 마스터 클록 신호에 의거하여, 수직 구동 회로(12), 칼럼 신호 처리 회로(13), 및 수평 구동 회로(14) 등의 동작의 기준이 되는 클록 신호나 제어 신호를 생성한다. 제어 회로(16)는, 생성한 클록 신호나 제어 신호를, 수직 구동 회로(12), 칼럼 신호 처리 회로(13), 및 수평 구동 회로(14) 등에 출력한다.
입출력 단자(17)는, 외부와 신호의 교환을 행한다.
이상과 같이 구성되는, 도 1의 CMOS 이미지 센서(10)는, CDS 처리 및 AD 변환 처리를 행하는 칼럼 신호 처리 회로(13)가 화소열마다 배치된 칼럼 AD 방식이라고 불리는 CMOS 이미지 센서가 된다. 또한, 도 1의 CMOS 이미지 센서(10)는, 예를 들면, 이면 조사형의 CMOS 이미지 센서로 할 수가 있다.
<2. 본 기술의 개요>
(일반적인 화소의 구조)
우선, 도 2 내지 도 4의 단면도를 참조하여, 일반적인 화소(900)의 구조를 설명한다.
도 2에서, 일반적인 화소(900)에서는, 반도체층(911)의 상층에, 층간 절연층(912)과 광전변환층(915)이 적층되어 있다. 광전변환층(915)의 상면과 하면에는, 광전변환층(915)에서 광전변환된 전하(신호 전하)를 판독하기 위한 상부 전극(916)과 하부 전극(913)이 형성되어 있다.
상부 전극(916)과 하부 전극(913)에 의해 판독된 전하는, 반도체층(911)에 형성된 부유 확산 영역(FD : Floating Diffusion)(921)에 축적되고, 전압 신호로 변환된다.
또한, 도 2에서, 각 화소(900)에 형성되는 하부 전극(913)의 사이, 즉, 이웃하는 하부 전극(913)의 사이에는, 하부 전극(913)과 전기적으로 절연된 실드 전극(914)이 형성된다. 이 실드 전극(914)은, 화소(900)마다 형성된 하부 전극(913)을 둘러싸도록 하여 형성되고, 전위(전압)가 고정되어 있다.
그런데, 실드 전극(914)과 하부 전극(913)과의 전압차가 너무 크면, 실드 전극(914)부터 전하가 주입되어 버리는 문제가 있다. 도 2에는, 도면 중의 「e-」로 표시된 전하가, 실드 전극(914)측부터, 하부 전극(913)측의 판독 영역에 주입되는 양상이 모식적으로 도시되어 있다.
또한, 실드 전극(914)과 하부 전극(913)과의 전압차를, 필요 이상으로 크게 하면, 실드 전극(914)부터 배출되는 전하가 커져서, 센서의 감도가 저하되어 버린다. 도 3에는, 도면 중의 「e-」로 표시된 전하가, 실드 전극(914)부터 필요 이상으로 배출되고 있는 양상이 모식적으로 도시되어 있다. 이때, 하부 전극(913)측의 판독 영역(A)(도면 중의 점선으로 둘러싸여진 영역)이 좁아져서, 판독되는 전하가 적어져 버린다.
한편으로, 실드 전극(914)과 하부 전극(913)과의 전압차가 너무 작으면, 전부 판독되지 않는 전하가 발생하여, 잔상(殘像)이 되는 문제가 발생한다. 도 4에는, 도면 중의 「e-」로 표시된 전하로서, 실드 전극(914)부터 배출되는 전하는 적지만, 하부 전극(913)측의 판독 영역(A)(도면 중의 점선으로 둘러싸여진 영역)이 너무 넓기 때문에, 전부 판독되지 않는 전하가 발생하고 있는 양상이 모식적으로 도시되어 있다. 이때, 배출되지 않은 전하가 전부 판독되지 않고 남아 버려, 잔상이 된다.
이와 같이, 일반적인 화소(900)에서는, 실드 전극(914)의 전압이, 최적의 전압(가변 전압)으로 설정되어 있지 않기 때문에, 실드 전극(914)과 하부 전극(913)과의 전압차가, 너무 큰 경우(실드 전극(914)의 전압이 너무 높은 경우)나, 너무 작은 경우(실드 전극(914)의 전압이 너무 낮은 경우)가 발생하여 버린다.
그래서, 본 기술에서는, 실드 전극(914)의 전압을 최적의 전압(가변 전압)으로 설정할 수 있도록 하여, 실드 전극(914)과 하부 전극(913)과의 전압차를 조정함으로써, 센서의 감도의 저하나, 잔상의 발생을 억제하고, 나아가서는, 화소의 특성을 향상시킬 수 있도록 한다.
(본 기술의 화소의 구조)
도 5는, 본 기술의 화소의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 5에서는, 도 1의 CMOS 이미지 센서(10)의 화소 어레이부(11)에 2차원형상으로 배치된 복수의 화소 중, 임의의 위치에 배치된 화소(100)가 예시되어 있다.
화소(100)에서, 실리콘 기판 등의 반도체층(111)의 상층에는, 층간 절연층(112)과 광전변환층(115)이 적층되어 있다. 광전변환층(115)의 상면과 하면에는, 상부 전극(116)과 하부 전극(113)이 형성되고, 광전변환층(115)에서 광전변환된 전하(신호 전하)를 판독할 수 있다.
즉, 광전변환층(115)의 광 입사측과 실리콘 기판측에는, 광 입사측의 전극인 상부 전극(116)과, 실리콘 기판측의 전극인 하부 전극(113)이 형성되고, 쌍방의 전극이 광전변환층(115)을 끼워 넣어, 광전변환층(115)에 전압을 인가할 수 있는 구조가 되어 있다.
단, 상부 전극(116)은, 투명한 전극이고, 광전변환층(115)의 전면에 형성되고, 화소 어레이부(11)에 배치된 모든 화소에서 공통이 된다. 한편으로, 하부 전극(113)은, 투명한 전극이고, 화소 피치에 응하여, 1화소마다 형성된다.
광전변환층(115)에서 광전변환된 전하(신호 전하)는, 상부 전극(116)과 하부 전극(113)에 의해 판독되어, 반도체층(111)에 형성된 부유 확산 영역(FD : Floating Diffusion)(121)에 축적되어, 전압 신호로 변환된다.
또한, 도 5에서, 각 화소(100)에 형성된 하부 전극(113)의 사이, 즉, 이웃하는 하부 전극(113)의 사이에는, 하부 전극(113)과 전기적으로 절연된 실드 전극(114)이 형성된다.
도 6에는, 하부 전극(113)에 대해 형성된 실드 전극(114)을, 광 입사측에서 본 경우의 평면도를 도시하고 있다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 실드 전극(114)은, 화소(100)마다 형성된 하부 전극(113)을 둘러싸도록 하여 형성된다.
여기서, 본 기술에서는, 화소(100)에서, 이웃하는 하부 전극(113)의 사이에 형성되는 실드 전극(114)의 전압을, 최적의 전압(가변 전압)으로 설정하는 제어를 행하여, 실드 전극(114)과 하부 전극(113)과의 전압차를 조정함으로써, 화소(100)의 특성이 향상되도록 한다.
이하, 본 기술의 구체적인 내용에 관해, 제1의 실시의 형태 내지 제4의 실시의 형태에 의해 설명한다.
<3. 제1의 실시의 형태>
(제1의 화소의 구조)
우선, 도 7 내지 도 9의 단면도를 참조하여, 제1의 실시의 형태의 화소(100)의 구조를 설명한다.
화소(100)에서는, 이웃하는 하부 전극(113)의 사이에 형성되는 실드 전극(114)의 전압으로서, 전부 판독되지 않은 전하를 실드 전극(114)부터 배출하는 전압이나, 하부 전극(113)측의 판독 영역을 감도가 저하되지 않는 범위로 하는 전압을 설정할 수 있다.
도 7에는, 도면 중의 「e-」로 표시된 전하로서, 전부 판독되지 않은 전하를 실드 전극(114)부터 배출하는 양상이 모식적으로 도시되어 있다. 또한, 도 7에는, 하부 전극(113)측의 판독 영역(A)(도면 중의 점선으로 둘러싸여진 영역)이, 센서의 감도가 저하되지 않는 범위로 되어 있기 때문에, 도면 중의 「e-」로 표시된 전하로서, 판독되는 전하가 적어지는 일은 없다.
또한, 화소(100)에서는, 실드 전극(114)과 하부 전극(113)과의 사이에, 전류가 흐르지 않는 범위로, 실드 전극(114)의 전압을 제한할 수 있다. 도 8에는, 실드 전극(114)의 전압을 제한하여, 실드 전극(114)과 하부 전극(113)과의 사이에서, 도면 중의 화살표 방향으로 전류(리크 전류)가 흐르지 않도록 하고 있는 양상이 모식적으로 도시되어 있다.
그리고, 제1의 실시의 형태의 화소(100)에서는, 전부 판독되지 않은 전하를 실드 전극(114)부터 배출할 수 있는 전압이나, 하부 전극(113)측의 판독 영역(A)을 감도가 저하되지 않는 범위로 하는 전압이, 최적의 전압으로서, 실드 전극(114)에 설정되게 된다.
또한, 여기서의 최적의 전압이란, 실드 전극(114)부터 하부 전극(113)으로의 리크 전류가 발생하지 않는 범위로서, 또한, 전부 판독되지 않는 전하가 발생하지 않는 범위에서, 센서의 감도가 최대가 되는, 실드 전극(114)의 전압을 말한다.
도 9에는, 도면 중의 영역(B)으로 도시되는 실드 전극(114)의 전압이, 최적의 전압으로 설정되는 제어가 행하여짐으로써, 도면 중의 「e-」로 표시된 전하로서, 전부 판독되지 않은 전하를 실드 전극(114)부터 배출하는 양상이 모식적으로 도시되어 있다. 이 경우, 불필요한 전하가 배출되어, 전부 판독되지 않는 전하의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 잔상을 억제할 수 있다.
또한, 도 9에서, 하부 전극(113)측의 판독 영역(A)은, 실드 전극(114)의 전압이 최적의 전압으로 설정되는 제어가 행하여짐으로써, 센서의 감도가 저하되지 않는 범위로 되어 있기 때문에, 도면 중의 「e-」로 표시된 전하로서, 판독되는 전하가 적어지는 일은 없다. 이 경우, 전하의 판독이 보조(補助)되어, 보다 많은 전하가 받아들여지기 때문에, 센서의 감도의 저하를 억제할 수 있다.
이와 같이, 제1의 실시의 형태의 화소(100)에서는, 이웃하는 하부 전극(113)의 사이에 형성되는 실드 전극(114)에 대한 최적의 전압을 검지하여, 그 최적의 전압을, 실드 전극(114)의 전압으로서 설정하는 제어가 행하여지도록 한다. 이하, 이와 같은 최적의 전압의 제어의 방식으로서, 제1의 제어 방식 내지 제5의 제어 방식에 관해 설명한다.
(1) 제1의 제어 방식
우선, 도 10 내지 도 12를 참조하여, 제1의 제어 방식에 관해 설명한다. 이 제1의 제어 방식은, 노광 전에 얻어진 프레임(이하, 전(前) 프레임 화상이라고 한다)의 출력에 응하여, 노광시의 실드 전극(114)의 전압을 최적의 전압으로 설정하는 방식이다.
도 10은, 전 프레임 화상으로서 밝은 화상이 얻어진 경우의 제어의 예를 도시하고 있다. 도 10에서는, 도 10의 A로 도시하는 바와 같은 밝은 화상이, 전 프레임 화상(F1)으로서 얻어진 경우에, 노광시에는, 도 10의 B에 도시한 상태가 되는 제어가 행하여지는 것을 도시하고 있다.
즉, 전 프레임 화상(F1)에 응한 레벨(예를 들면 콘트라스트나 휘도의 레벨 등)이, 소정의 임계치보다도 높고, 전 프레임 화상(F1)이 밝은 화상이라고 판정된 경우, 노광시의 실드 전극(114)에 설정되는 전압을 낮게 하여, 불필요한 전하가 배출되도록 한다.
도 10의 B에는, 낮은 전압이 설정된 실드 전극(114)부터, 필요한 전하가 배출되는 양상이 모식적으로 도시되어 있다. 이와 같이 불필요한 전하를 배출함으로써, 전부 판독되지 않는 전하의 발생을 억제하고, 촬상 화상(전 프레임 화상보다도 후에 얻어지는 프레임 화상)에서 잔상이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
한편으로, 도 11은, 전 프레임 화상으로서 어두운 화상이 얻어진 경우의 제어의 예를 도시하고 있다. 도 11에서는, 도 11의 A에 도시하는 바와 같은 어두운 화상이, 전 프레임 화상(F2)으로서 얻어진 경우에, 노광시에는, 도 11의 B에 도시한 상태가 되는 제어가 행하여지는 것을 도시하고 있다.
즉, 전 프레임 화상(F2)에 응한 레벨(예를 들면 콘트라스트나 휘도의 레벨 등)이, 소정의 임계치보다도 낮고, 전 프레임 화상(F2)이 어두운 화상이라고 판정된 경우, 노광시의 실드 전극(114)에 설정되는 전압을 높게 하여, 보다 많은 전하가 받아들여지도록 한다.
도 11의 B에는, 실드 전극(114)에 높은 전압이 설정된 경우에, 하부 전극(113)측의 판독 영역(A)에서, 보다 많은 전하가 받아들여지고 있는 양상이 모식적으로 도시되어 있다. 이와 같이 실드 전극(114)이 전하의 전송을 보조하여, 보다 많은 전하가 받아들여지도록 함으로써, 센서의 감도의 저하를 억제할 수 있다.
여기서, 도 12에는, 전 프레임 화상의 출력에 응한 실드 전극(114)의 전압의 설정을, 외부의 제어 회로(50)가 행하는 경우의 구성을 도시하고 있다.
도 12에서, 제어 회로(50)는, CMOS 이미지 센서(10)로부터 출력되는 전 화상 프레임의 해석 결과에 의거하여, 노광시의 실드 전극(114)에 설정되는 전압이, 최적의 전압이 되도록 제어(피드백 제어)한다.
구체적으로는, 제어 회로(50)는, 전 프레임 화상이 밝은 화상이라고 판정한 경우에는, 실드 전극(114)의 전압을 낮게 설정하고, 전 프레임 화상이 어두운 화상이라고 판정한 경우에는, 실드 전극(114)의 전압을 높게 설정한다.
또한, 이 피드백 제어에서, 제어 회로(50)에 의해, 실드 전극(114)에 설정되는 전압의 고저(高低)인데, 하부 전극(113)의 전압과의 전압차에 의해 정해지는 것으로서, 하부 전극(113)의 전압이 낮은 경우에, 실드 전극(114)의 전압을 높게 하면, 전하의 전송을 보조할 수 있다. 한편으로, 하부 전극(113)의 전압이 높은 경우에, 실드 전극(114)의 전압을 낮게 하면, 불필요한 전하를 배출할 수 있다. 또한, 실드 전극(114)에 설정되는 전압의 고저의 레벨은, 예를 들면, 전송을 보조하고 싶은 전하나 배출하고 싶은 불필요한 전하의 양 등에 응하여 결정할 수 있다.
또한, 상술한 판정 처리에서 이용되는 임계치로서는, 예를 들면, 전 프레임 화상이 밝은 화상인지, 또는 어두운 화상인지의 판단 기준 등에 응하여 임의의 값을 설정할 수 있다.
또한, 도 12에는, 제어 회로(50)가, CMOS 이미지 센서(10)의 외부에 마련된 구성을 도시하였지만, 제어 회로(50)는, CMOS 이미지 센서(10)의 내부에 마련되도록 하여도 좋다. 이 경우에는, CMOS 이미지 센서(10)의 내부의 제어 회로(50)에 의해, 제1의 제어 방식에 응한 피드백 제어가 행하여진다.
(2) 제2의 제어 방식
다음에, 도 13을 참조하여, 제2의 제어 방식에 관해 설명한다. 이 제2의 제어 방식은, 화소(100)의 리셋 레벨의 출력에 응하여, 신호 레벨의 출력시의 실드 전극(114)의 전압을 최적의 전압으로 설정하는 방식이다.
상관 이중 샘플링(CDS)은, 리셋 후에 얻어지는 리셋 레벨과, 노광시에 얻어지는 신호 레벨과의 차분을 취함으로써, 노이즈 성분이 제거된 신호 성분을 얻는 것이다. 제2의 제어 방식에서는, 이 상관 이중 샘플링(CDS)의 원리를 이용하여, 실드 전극(114)의 전압을 최적의 전압으로 설정할 수 있도록 하고 있다.
도 13은, 상관 이중 샘플링(CDS)의 원리를 이용한 제2의 제어 방식에 의한 제어의 일련의 흐름을 도시하고 있다.
도 13에서, 센서부(30)는, CMOS 이미지 센서(10)(도 1)의 화소 어레이부(11)의 전부 또는 일부에 대응하는 것으로서, 2차원형상으로 배치된 화소(100)를 포함하고 있다. 또한, 도 13에서, CDS 회로(40)는, CMOS 이미지 센서(10)(도 1)의 칼럼 신호 처리 회로(13)의 전부 또는 일부에 대응하는 것이고, 상관 이중 샘플링(CDS)을 행한다.
우선, 도 13의 A에 도시하는 바와 같이, 센서부(30)에서는, 노광 기간보다도 시간적으로 전의 리셋 기간에, 화소(100)의 부유 확산 영역(121)의 리셋이 행하여지고, 그 결과 얻어지는 리셋 레벨이, CDS 회로(40)에 출력된다.
다음에, 도 13의 B에 도시하는 바와 같이, CDS 회로(40)에서는, 센서부(30)로부터 출력되는 리셋 레벨에 응하여, 신호 레벨의 출력시(노광시)의 실드 전극(114)의 전압을 제어(피드백 제어)한다.
즉, 리셋 레벨에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 높은 경우, 신호 레벨의 출력시의 실드 전극(114)에 설정되는 전압을 낮게 하여, 불필요한 전하가 배출되도록 한다. 한편으로, 리셋 레벨에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 낮은 경우, 신호 레벨의 출력시의 실드 전극(114)에 설정되는 전압을 높게 하여, 전하의 전송이 보조되도록 한다.
다음에, 도 13의 C에 도시하는 바와 같이, 센서부(30)에서는, 노광시에, 화소(100)의 부유 확산 영역(121)에 전하가 축적되고, 그 전하에 응한 신호 레벨이 판독되고, CDS 회로(40)에 출력된다.
이때, 화소(100)에서는, 실드 전극(114)의 전압이, CDS 회로(40)로부터 피드백 제어되어 있기 때문에, 리셋 레벨이 높은 경우에는, 실드 전극(114)의 전압이 낮게 설정되고, 불필요한 전하가 배출되기 때문에, 촬상 화상에서 잔상이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 리셋 레벨이 낮은 경우에는, 실드 전극(114)의 전압이 높게 설정되어, 보다 많은 전하가 받아들여지기 때문에, 센서의 감도의 저하를 억제할 수 있다.
최후로, 도 13의 D에 도시하는 바와 같이, CDS 회로(40)에서는, 센서부(30)로부터 출력되는 리셋 레벨과, 신호 레벨의 차분을 취함으로써, 상관 이중 샘플링(CDS)이 행하여지고, 노이즈 성분이 제거된 신호 성분으로부터 얻어지는 CDS 후의 촬상 화상이 출력된다.
또한, 상술한 판정 처리에서 이용되는 임계치로서는, 예를 들면, 리셋 레벨 출력의 고저의 판단 기준 등에 응하여 임의의 값을 설정할 수 있다.
또한, 도 13에는, CDS 회로(40)가, 칼럼 신호 처리 회로(13)(도 1)로서, CMOS 이미지 센서(10)의 내부에 마련된 구성을 도시하였지만, CDS 회로(40)는, CMOS 이미지 센서(10)의 외부에 마련되도록 하여도 좋다. 이 경우에는, CMOS 이미지 센서(10)의 외부에 마련된 CDS 회로(40)에 의해, 제2의 제어 방식에 응한 피드백 제어가 행하여진다.
(3) 제3의 제어 방식
다음에, 도 14를 참조하여, 제3의 제어 방식에 관해 설명한다. 이 제3의 제어 방식은, 온도 센서로부터 얻어지는 온도의 검출 결과에 응하여, 촬상시의 실드 전극(114)의 전압을 최적의 전압으로 설정하는 방식이다.
도 14에는, 외부의 제어 회로(50)가, 온도 센서(35)로부터의 온도의 검출 결과에 응하여, 실드 전극(114)의 전압의 설정을 행하는 경우의 구성을 도시하고 있다.
도 14에서, 온도 센서(35)는, 센서부(30)와 함께, CMOS 이미지 센서(10)의 내부에 마련된다. 센서부(30)는, 화소 어레이부(11)(도 1)의 전부 또는 일부에 대응하는 것이고, 2차원형상으로 배치된 화소(100)를 포함하고 있다. 즉, 도 14에서, 온도 센서(35)는, 센서부(30)에 배치된 화소(100)의 근방에 마련되어 있다.
또한, 도 14의 구성에서는, 온도 센서(35)가, CMOS 이미지 센서(10)의 내부에 마련된 경우를 예시하고 있지만, 온도 센서(35)는, CMOS 이미지 센서(10)의 외부에 마련되도록 하여도 좋다.
온도 센서(35)는, 항상, CMOS 이미지 센서(10)의 내부의 온도를 검출하고, 그 온도의 검출 결과를 제어 회로(50)에 출력한다.
제어 회로(50)는, 온도 센서(35)로부터 출력되는 온도의 검출 결과에 응하여, 촬상시의 실드 전극(114)의 전압을 제어(피드백 제어)한다.
즉, 온도 센서(35)의 검출 온도에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 높은 경우, 촬상시의 실드 전극(114)에 설정되는 전압을 낮게 하여, 불필요한 전하가 배출되도록 한다. 그 결과로서, 촬상 화상에서 잔상이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
한편으로, 온도 센서(35)의 검출 온도에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 낮은 경우, 촬상시의 실드 전극(114)에 설정되는 전압을 높게 하여, 전하의 전송이 보조되도록 한다. 그 결과로서, 센서의 감도의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 상술한 판정 처리에서 이용되는 임계치로서는, 예를 들면, 검출 온도의 고저의 판단 기준 등에 응하여 임의의 값을 설정할 수 있다.
또한, 도 14에는, 제어 회로(50)가, CMOS 이미지 센서(10)의 외부에 마련된 구성을 도시하였지만, 제어 회로(50)는, CMOS 이미지 센서(10)의 내부에 마련되도록 하여도 좋다. 이 경우에는, CMOS 이미지 센서(10)의 내부의 제어 회로(50)에 의해, 제3의 제어 방식에 응한 피드백 제어가 행하여진다.
(4) 제4의 제어 방식
다음에, 도 15를 참조하여, 제4의 제어 방식에 관해 설명한다. 이 제4의 제어 방식은, 차광 화소의 출력에 응하여, 촬상시의 실드 전극(114)의 전압을 최적의 전압으로 설정하는 방식이다.
도 15에는, 외부의 제어 회로(50)가, 차광 화소(32)의 출력에 응하여, 유효 화소(31)에 대해 마련된 실드 전극(114)의 전압의 설정을 행하는 경우의 구성을 도시하고 있다.
도 15에서, 센서부(30)는, 화소 어레이부(11)(도 1)의 전부 또는 일부에 대응하는 것이고, 2차원형상으로 배치된 화소(100)를 포함하고 있다. 즉, 유효 화소(31)와 차광 화소(32)는, 센서부(30)에 2차원 배열된 복수의 화소(100) 중, 임의의 화소이고, 차광 화소(32) 이외의 화소가, 유효 화소(31)가 된다.
여기서, 차광 화소(32)는, OPB(Optical Black) 화소라고도 칭하여지고, 그 구조는, 유효 화소(31)와 마찬가지로 형성되지만, 차광막에 의해 차광되어 있고, 입사광이 도달하지 않는 구조로 되어 있다. 이 차광 화소(32)로부터 출력되는 신호에 의해, 흑 기준을 결정할 수 있다. 예를 들면, 차광 화소(32)는, 유효 화소(31)가 배치된 영역의 주위의 영역(부근의 영역)에 배치된다.
제어 회로(50)는, 차광 화소(32)로부터 출력되는 신호에 응하여, 촬상시의 유효 화소(31)의 실드 전극(114)의 전압을 제어(피드백 제어)한다.
즉, 차광 화소(32)로부터의 출력에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 높은 경우, 촬상시의 유효 화소(31)에 대해 마련되는 실드 전극(114)에 설정되는 전압을 낮게 하여, 불필요한 전하가 배출되도록 한다. 그 결과로서, 촬상 화상에서 잔상이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
한편으로, 차광 화소(32)로부터의 출력에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 낮은 경우, 촬상시의 유효 화소(31)에 대해 마련된 실드 전극(114)에 설정되는 전압을 높게 하여, 전하의 전송이 보조되도록 한다. 그 결과로서, 센서의 감도의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 상술한 판정 처리에서 이용되는 임계치로서는, 예를 들면, 차광 화소(32)의 출력 레벨의 고저의 판단 기준 등에 응하여 임의의 값을 설정할 수 있다.
또한, 도 15에는, 제어 회로(50)가, CMOS 이미지 센서(10)의 외부에 마련된 구성을 도시하였지만, 제어 회로(50)는, CMOS 이미지 센서(10)의 내부에 마련되도록 하여도 좋다. 이 경우에는, CMOS 이미지 센서(10)의 내부의 제어 회로(50)에 의해, 제4의 제어 방식에 응한 피드백 제어가 행하여진다.
(5) 제5의 제어 방식
최후로, 도 16을 참조하여, 제5의 제어 방식에 관해 설명한다. 이 제5의 제어 방식은, CMOS 이미지 센서(10)에 설정된 게인에 응하여, 촬상시의 실드 전극(114)의 전압을 최적의 전압으로 설정하는 방식이다.
도 16에는, 외부의 제어 회로(50)가, 설정된 게인에 응하여, 실드 전극(114)의 전압의 설정을 행하는 경우의 구성을 도시하고 있다.
제어 회로(50)는, CMOS 이미지 센서(10)에 대해 게인을 설정한다. 또한, 제어 회로(50)는, 미리 설정된 게인에 응하여, 촬상시의 실드 전극(114)의 전압을 제어(피드백 제어)한다.
즉, 미리 설정된 게인에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 낮은 경우, 실드 전극(114)에 설정되는 전압을 낮게 하여, 불필요한 전하가 배출되도록 한다. 그 결과로서, 촬상 화상에서 잔상이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
한편으로, 미리 설정된 게인에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 높은 경우, 실드 전극(114)에 설정되는 전압을 높게 하여, 전하의 전송이 보조되도록 한다. 그 결과로서, 센서의 감도의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 상술한 판정 처리에서 이용되는 임계치로서는, 예를 들면, 설정된 게인의 고저의 판단 기준 등에 응하여 임의의 값을 설정할 수 있다.
또한, 도 16에는, 제어 회로(50)가, CMOS 이미지 센서(10)의 외부에 마련된 구성을 도시하였지만, 제어 회로(50)는, CMOS 이미지 센서(10)의 내부에 마련되도록 하여도 좋다. 이 경우에는, CMOS 이미지 센서(10)의 내부의 제어 회로(50)에 의해, 제5의 제어 방식에 응한 피드백 제어가 행하여진다.
이상, 제1의 실시의 형태의 제어 방식으로서, 제1의 제어 방식 내지 제5의 제어 방식을 설명하였지만, 이들의 제어 방식은 한 예이고, 다른 제어 방식이 사용되도록 하여도 좋다.
<4. 제2의 실시의 형태>
(제2의 화소의 구조)
다음에, 도 17 및 도 18을 참조하여, 제2의 실시의 형태의 화소의 구조를 설명한다.
도 17은, 제2의 실시의 형태의 화소의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 17의 화소(100)에서는, 상술한 하부 전극(113)(도 5 등)이, 축적 전극(131), 전송 전극(132), 및 판독 전극(133)으로 분할되어 있다. 또한, 광전변환층(115)의 하면으로서, 판독 전극(133)의 상면의 일부를 제외한 영역에는, 절연막(141)이 형성되어 있다.
축적 전극(131)은, 전하를 축적하기 위한 전극이다. 전송 전극(132)은, 축적 전극(131)에 축적된 전하를 전송하기 위한 전극이다. 판독 전극(133)은, 전송 전극(132)부터 전송된 전하를 판독하기 위한 전극이다.
광전변환층(115)에서 광전변환된 전하는, 상부 전극(116)과 판독 전극(133)에 의해 판독되고, 반도체층(111)에 형성된 부유 확산 영역(FD)에 축적되어, 전압 신호로 변환된다.
도 18에는, 축적 전극(131), 전송 전극(132), 및 판독 전극(133)에 대해 형성된 실드 전극(114)을, 광 입사측에서 본 경우의 평면도를 도시하고 있다. 도 18에 도시하는 바와 같이, 실드 전극(114)은, 화소(100)마다 형성되는, 축적 전극(131), 전송 전극(132), 및 판독 전극(133)을 둘러싸도록 하여 형성되어 있다.
여기서, 제2의 실시의 형태에서는, 이웃하는 화소(100)의 축적 전극(131), 전송 전극(132), 및 판독 전극(133)의 사이에 형성되는 실드 전극(114)의 전압을 최적의 전압으로 제어함으로써, 화소(100)의 특성을 향상시킬 수 있다.
제2의 실시의 형태에서, 이 실드 전극(114)의 전압을 최적의 전압으로 제어하는 방식으로서는, 상술한 제1의 실시의 형태에서 설명한 제1의 제어 방식 내지 제5의 제어 방식 중, 어느 한 제어 방식을 이용할 수 있다.
<5. 제3의 실시의 형태>
(제3의 화소의 구조)
다음에, 도 19 내지 도 21을 참조하여, 제3의 실시의 형태의 화소의 구조를 설명한다.
또한, 제3의 실시의 형태의 화소(100)의 단면 구조는, 도 5에 도시한 화소(100)의 단면 구조와 같기 때문에, 여기서는, 그 설명은 생략한다.
도 19 내지 도 21에는, 하부 전극(113)에 대해 형성된 실드 전극(114)을, 광 입사측에서 본 경우의 평면도를 도시하고 있다. 도 19 내지 도 21에 도시하는 바와 같이, 실드 전극(114)은, 화소(100)마다 형성된 하부 전극(113)을 둘러싸도록 하여 형성된다.
도 19는, 전 화소에 대해, 하나의 실드 전극(114)을 마련한 경우의 구성을 도시하고 있다.
도 19에서는, 화소 어레이부(11)(도 1)에 2차원형상으로 배치된 모든 화소(100)에 대해, 하나의 실드 전극(114)이 격자형상으로 형성되고, 각 화소(100)에 형성된 하부 전극(113)이, 공통의 실드 전극(114)에 의해 둘러싸여 있다.
이 경우, 실드 전극(114)의 전압은, 전 화소 공통으로 제어된다. 그 때문에, 1화소 단위나 복수 화소 단위로 제어하는 경우에 비하여, 실드 전극(114)의 전압을, 최적의 전압에 하기 위한 제어가 용이해진다.
도 20은, 1화소에 대해, 하나의 실드 전극(114)을 마련한 경우의 구성을 도시하고 있다.
도 20에서는, 화소 어레이부(11)(도 1)에 2차원형상으로 배치된 각 화소(100)에 대해, 하나의 실드 전극(114)이 입구자형(口字型)으로 형성되고, 각 화소(100)에 형성되는 하부 전극(113)이, 각각 다른 실드 전극(114)에 의해 둘러싸여 있다.
이 경우, 실드 전극(114)의 전압은, 1화소마다 제어할 수 있다. 그 때문에, 전 화소 단위나 복수 화소 단위로 제어하는 경우에 비하여, 실드 전극(114)의 전압을, 최적의 전압으로 하기 때문에 보다 섬세한 제어를 행할 수가 있다. 단, 도 20에서는, 1화소마다의 제어로 한하지 않고, 전 화소 공통이나 복수 화소 단위로 제어하여도 좋다.
도 21은, 복수 화소에 대해, 하나의 실드 전극(114)을 마련한 경우의 구성을 도시하고 있다.
도 21에서는, 화소 어레이부(11)(도 1)에 2차원형상으로 배치된 복수의 화소를 그룹화한 단위마다, 하나의 실드 전극(114)이 형성되고, 각 화소(100)에 형성된 하부 전극(113)이, 그룹마다 공통의 실드 전극(114)에 의해 둘러싸여 있다. 예를 들면, 도 21의 예에서는, 4화소마다 그룹화되고, 4화소에 대해, 하나의 실드 전극(114)이 밭전자형(田字型)으로 형성되어 있다.
이 경우, 실드 전극(114)의 전압은, 복수 화소 단위로 제어할 수 있다. 그때문에, 전 화소 공통으로 제어하는 경우에 비하여, 실드 전극(114)의 전압을, 최적의 전압으로 하기 때문에 보다 섬세한 제어를 행할 수가 있다. 또한, 1화소 단위로 제어하는 경우에 비하여, 실드 전극(114)의 전압을, 최적의 전압으로 하기 위한 제어가 용이해진다. 단, 도 21에서는, 복수 화소마다의 제어로 한하지 않고, 전 화소 공통으로 제어하여도 좋다.
여기서, 제3의 실시의 형태에서는, 이웃하는 화소(100)의 하부 전극(113)의 사이에 형성되는 실드 전극(114)의 전압을 최적의 전압으로 제어함으로써, 화소(100)의 특성을 향상시킬 수 있다.
제3의 실시의 형태에서, 이 실드 전극(114)의 전압을 최적의 전압으로 제어하는 방식으로서는, 상술한 제1의 실시의 형태에서 설명한 제1의 제어 방식 내지 제5의 제어 방식 중, 어느 한 제어 방식을 이용할 수 있다.
또한, 상술한 설명에서는, 화소(100)마다 형성된 하부 전극(113)은, 실드 전극(114)에 의해 둘러싸여진다고 하여 설명하였지만, 하부 전극(113)의 4변 중, 적어도 1변측에, 실드 전극(114)이 형성되어 있으면 좋다.
예를 들면, 도 21에 도시한 4화소에 대해, 하나의 실드 전극(114)이 밭전자형으로 형성된 경우에 있어서, 십자(十字)의 부분의 실드 전극(114)을 생략하여도 좋다. 단, 하부 전극(113)의 주위를, 실드 전극(114)에 의해 둘러싼 쪽이, 화소(100)의 특성을 보다 향상시킬 수 있다.
<6. 제4의 실시의 형태>
(제4의 화소의 구조)
다음에, 도 22를 참조하여, 제4의 실시의 형태의 화소의 구조를 설명한다.
또한, 제4의 실시의 형태의 화소(100)의 단면 구조는, 도 5에 도시한 화소(100)의 단면 구조와 기본적으로 같기 때문에, 여기서는, 그 설명은 생략한다.
도 22에는, 하부 전극(113)에 대해 형성된 실드 전극(114)을, 광 입사측에서 본 경우의 평면도를 도시하고 있다. 도 22에 도시하는 바와 같이, 실드 전극(114-1)과 실드 전극(114-2)은, 화소(100)마다 형성된 하부 전극(113)을, 이중으로 둘러싸도록 형성된다.
도 22에서는, 화소 어레이부(11)(도 1)에 2차원형상으로 배치된 각 화소(100)에 대해, 2개의 실드 전극(114-1, 114-2)이, 입구자형으로, 다른 크기로 형성되고, 각 화소(100)에 형성된 하부 전극(113)이, 각각 다른 실드 전극(114-1, 114-2)에 의해 이중으로 둘러싸여 있다.
이 경우, 2개의 실드 전극(114-1, 114-2)의 전압은, 1화소마다 제어할 수 있다. 그때에, 실드 전극(114-1)과 실드 전극(114-2)은, 공통으로 제어하여도 좋고, 개별적으로 제어하여도 좋다. 그 때문에, 전 화소 공통이나 복수 화소 단위로 제어하는 경우에 비하여, 실드 전극(114)의 전압을, 최적의 전압으로 하기 때문에 보다 섬세한 제어를 행할 수가 있다. 단, 1화소마다의 제어로 한하지 않고, 전 화소 공통이나 복수 화소 단위로 제어하여도 좋다.
여기서, 제4의 실시의 형태에서는, 이웃하는 화소(100)의 하부 전극(113)의 사이에 형성되는 실드 전극(114-1, 114-2)의 전압을 최적의 전압으로 제어함으로써, 화소(100)의 특성을 향상시킬 수 있다.
제4의 실시의 형태에서, 이 실드 전극(114)의 전압을 최적의 전압으로 제어하는 방식으로서는, 상술한 제1의 실시의 형태에서 설명한 제1의 제어 방식 내지 제5의 제어 방식 중, 어느 한 제어 방식을 이용할 수 있다.
또한, 상술한 설명에서는, 화소(100)마다 형성된 하부 전극(113)에 대해, 실드 전극(114-1)과 실드 전극(114-2)을 마련하여 이중으로 둘러싸는 경우를 설명하였지만, 더욱 많은 실드 전극(114)으로 둘러쌈으로써, 하부 전극(113)이, 3중 이상으로 둘러싸이도록 하여도 좋다. 예를 들면, 이 경우에, 중첩적으로 형성된 각 실드 전극(114)을 개별적으로 제어함으로써, 보다 섬세한 전압 제어를 행하는 것이 가능해진다.
(정리)
이상과 같이, 본 기술에서는, 제1의 실시의 형태에 나타낸 실드 전극(114)의 전압을 최적의 전압으로 제어하는 것을 전제(前提)로, 제2의 실시의 형태 내지 제4의 실시의 형태에 나타낸 구조를 채용할 수 있다.
도 23에는, 제1의 실시의 형태에 나타낸 제어 방법으로, 게인, 온도, 및 광량이 인자(因子)가 되는 경우에 설정되는 실드 전극(114)의 전압의 예를 도시하고 있다.
게인이 높은 경우에는, 하부 전극(113)의 전압은 낮기 때문에, 전하의 전송 보조를 목적으로, 실드 전극(114)의 전압은 높아지도록 설정된다. 한편으로, 게인이 낮은 경우에는, 하부 전극(113)의 전압은 높기 때문에, 전하의 배출을 목적으로, 실드 전극(114)의 전압은, 낮아지도록 설정된다.
온도가 높은 경우에는, 전하가 판독하기 쉽기 때문에, 전하의 배출을 목적으로, 실드 전극(114)의 전압은, 낮아지도록 설정된다. 한편으로, 온도가 낮은 경우에는, 전하가 판독하기 어렵기 때문에, 전하의 전송 보조를 목적으로, 실드 전극(114)의 전압은 높아지도록 설정된다.
광량이 많은 경우에는, 하부 전극(113)의 전압은 높기 때문에, 전하의 배출을 목적으로, 실드 전극(114)의 전압은, 낮아지도록 설정된다. 한편으로, 광량이 적은 경우에는, 하부 전극(113)의 전압은 낮기 때문에, 전하의 전송 보조를 목적으로, 실드 전극(114)의 전압은 높아지도록 설정된다.
이와 같이, 제1의 실시의 형태에 나타낸 제어 방법에서는, 전하의 배출 또는 전하의 전송의 제어에 기여할 수 있는 검지 결과에 응하여, 실드 전극(114)의 전압을, 최적의 전압으로 설정하기 위한 제어를 행한다. 그리고, 이 검지 결과로서는, 광량(게인을 포함한다) 및 온도에 관한 검지 결과 중, 적어도 일방의 검지 결과를 포함할 수 있다.
<7. 변형례>
또한, 상술한 설명에서는, CMOS 이미지 센서(10)(도 1)는, 이면 조사형인 것으로 하여 설명하였지만, 예를 들면, 표면 조사형 등의 다른 구조를 채용하여도 좋다. 또한, 상술한 설명에서는, 고체 촬상 장치로서, CMOS 이미지 센서(10)를 설명하였지만, 본 기술은, 예를 들면 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서 등의 다른 이미지 센서에도 적용할 수 있다.
또한, 상술한 설명에서는, 제어 회로(50)가, CMOS 이미지 센서(10)의 외부 또는 내부에 마련된다고 하여 설명하였는데, 외부에 마련된 경우에는, 예를 들면, 제어 회로(50)가 CPU(Central Processing Unit)로서 구성됨으로써, 소프트웨어 처리로 제어를 행할 수가 있다. 또한, CMOS 이미지 센서(10)의 내부에 마련된 경우에는, 제어 회로(50)는, 제어 회로(16)(도 1)와 공통의 회로로 하여도, 다른 별도 회로로 하여도 좋다.
<8. 전자 기기의 구성>
도 24는, 본 기술을 적용한 고체 촬상 장치를 갖는 전자 기기의 구성례를 도시하는 블록도이다.
전자 기기(1000)는, 예를 들면, 디지털 스틸 카메라나 비디오 카메라 등의 촬상 장치나, 스마트 폰이나 태블릿형 단말 등의 휴대 단말 장치 등의 전자 기기이다.
전자 기기(1000)는, 고체 촬상 장치(1001), DSP 회로(1002), 프레임 메모리(1003), 표시부(1004), 기록부(1005), 조작부(1006), 및, 전원부(1007)로 구성된다. 또한, 전자 기기(1000)에서, DSP 회로(1002), 프레임 메모리(1003), 표시부(1004), 기록부(1005), 조작부(1006), 및 전원부(1007)는, 버스 라인(1008)을 통하여 상호 접속되어 있다.
고체 촬상 장치(1001)는, 상술한 CMOS 이미지 센서(10)(도 1)에 대응하여 있고, 화소 어레이부(11)(도 1)에 2차원형상으로 배치된 화소(100)에서는, 이웃하는 하부 전극(113)의 사이에 형성되는 실드 전극(114)의 전압으로서, 최적의 전압을 설정하는 제어가 행하여진다.
DSP 회로(1002)는, 고체 촬상 장치(1001)로부터 공급되는 신호를 처리하는 카메라 신호 처리 회로이다. DSP 회로(1002)는, 고체 촬상 장치(1001)로부터의 신호를 처리하여 얻어지는 화상 데이터를 출력한다. 프레임 메모리(1003)는, DSP 회로(1002)에 의해 처리된 화상 데이터를, 프레임 단위로 일시적으로 유지한다.
표시부(1004)는, 예를 들면, 액정 패널이나 유기 EL(Electro Luminescence) 패널 등의 패널형 표시 장치로 이루어지고, 고체 촬상 장치(1001)에서 촬상된 동화 또는 정지화를 표시한다. 기록부(1005)는, 고체 촬상 장치(1001)에서 촬상된 동화 또는 정지화의 화상 데이터를, 반도체 메모리나 하드 디스크 등의 기록 매체에 기록한다.
조작부(1006)는, 유저에 의한 조작에 따라, 전자 기기(1000)가 갖는 각종의 기능에 관한 조작 지령을 출력한다. 전원부(1007)는, DSP 회로(1002), 프레임 메모리(1003), 표시부(1004), 기록부(1005), 및, 조작부(1006)의 동작 전원이 되는 각종의 전원을, 이들 공급 대상에 대해 적절히 공급한다.
전자 기기(1000)는, 이상과 같이 구성된다. 본 기술은, 이상 설명한 바와 같이, 고체 촬상 장치(1001)에 적용된다. 구체적으로는, CMOS 이미지 센서(10)(도 1)는, 고체 촬상 장치(1001)에 적용할 수 있다. 고체 촬상 장치(1001)에 본 기술을 적용함으로써, 각 화소(100)에서는, 이웃하는 하부 전극(113)의 사이에 형성되는 실드 전극(114)의 전압으로서, 최적의 전압이 설정되어 있기 때문에, 화소의 특성이 향상하고, 잔상의 발생이나, 센서의 감도의 저하를 억제할 수 있다.
<9. 고체 촬상 장치의 사용례>
도 25는, 본 기술을 적용한 고체 촬상 장치의 사용례를 도시하는 도면이다.
CMOS 이미지 센서(10)(도 1)는, 예를 들면, 이하와 같이, 가시광이나, 적외광, 자외광, X선 등의 광을 센싱하는 다양한 케이스에 사용할 수 있다. 즉, 도 25에 도시하는 바와 같이, 감상용으로 제공되는 화상을 촬영하는 감상의 분야뿐만 아니라, 예를 들면, 교통의 분야, 가전의 분야, 의료·헬스케어의 분야, 시큐리티의 분야, 미용의 분야, 스포츠의 분야, 또는, 농업의 분야 등에서 사용되는 장치에서도, CMOS 이미지 센서(10)를 사용할 수 있다.
구체적으로는, 감상의 분야에서, 예를 들면, 디지털 스틸 카메라나 스마트 폰, 카메라 기능 부착의 휴대 전화기 등의, 감상용으로 제공되는 화상을 촬영하기 위한 장치(예를 들면, 도 24의 전자 기기(1000))에서, CMOS 이미지 센서(10)를 사용할 수 있다.
교통의 분야에서, 예를 들면, 자동 정지 등의 안전운전이나, 운전자의 상태의 인식 등을 위해, 자동차의 전방이나 후방, 주위, 차내 등을 촬영하는 차량탑재용 센서, 주행 차량이나 도로를 감시하는 감시 카메라, 차량 사이 등의 거리측정을 행하는 거리측정 센서 등의, 교통용으로 제공되는 장치에서, CMOS 이미지 센서(10)를 사용할 수 있다.
가전의 분야에서, 예를 들면, 유저의 제스처를 촬영하고, 그 제스처에 따른 기기 조작을 행하기 위해, 텔레비전 수상기나 냉장고, 에어 컨디셔너 등의 가전에 제공되는 장치에서, CMOS 이미지 센서(10)를 사용할 수 있다. 또한, 의료·헬스케어의 분야에서, 예를 들면, 내시경이나, 적외광의 수광에 의한 혈관 촬영을 행하는 장치 등의, 의료나 헬스케어용으로 제공되는 장치에서, CMOS 이미지 센서(10)를 사용할 수 있다.
시큐리티의 분야에서, 예를 들면, 방범 용도의 감시 카메라나, 인물 인증 용도의 카메라 등의, 시큐리티용으로 제공되는 장치에서, CMOS 이미지 센서(10)를 사용할 수 있다. 또한, 미용의 분야에서, 예를 들면, 피부를 촬영하는 피부 측정기나, 두피를 촬영하는 마이크로스코프 등의, 미용용으로 제공되는 장치에서, CMOS 이미지 센서(10)를 사용할 수 있다.
스포츠의 분야에서, 예를 들면, 스포츠 용도 등 용의 액션 카메라나 웨어러블 카메라 등의, 스포츠용으로 제공되는 장치에서, CMOS 이미지 센서(10)를 사용할 수 있다. 또한, 농업의 분야에서, 예를 들면, 밭이나 작물의 상태를 감시하기 위한 카메라 등의, 농업용으로 제공되는 장치에서, CMOS 이미지 센서(10)를 사용할 수 있다.
<10. 이동체에의 응용례>
본 개시에 관한 기술(본 기술)은, 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 자동 이륜차, 자전거, 퍼스널모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇 등의 어느 한 종류의 이동체에 탑재되는 장치로서 실현되어도 좋다.
도 26은, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 한 예인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성례를 도시하는 블록도이다.
차량 제어 시스템(12000)은, 통신 네트워크(12001)을 통하여 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 26에 도시한 예에서는, 차량 제어 시스템(12000)은, 구동계 제어 유닛(12010), 바디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040), 및 통합 제어 유닛(12050)을 구비한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서고, 마이크로 컴퓨터(12051), 음성 화상 출력부(12052), 및 차량탑재 네트워크 I/F(Interface)(12053)가 도시되어 있다.
구동계 제어 유닛(12010)은, 각종 프로그램에 따라 차량의 구동계에 관련되는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 구동계 제어 유닛(12010)은, 내연 기관 또는 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구, 및, 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다.
바디계 제어 유닛(12020)은, 각종 프로그램에 따라 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 바디계 제어 유닛(12020)은, 키레스 엔트리 시스템, 스마트키 시스템, 파워 윈도우 장치, 또는, 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 윙커 또는 포그램프 등의 각종 램프의 제어 장치로서 기능한다. 이 경우, 바디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신되는 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있는다. 바디계 제어 유닛(12020)은, 이들의 전파 또는 신호의 입력을 접수하여, 차량의 도어 로크 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
차외 정보 검출 유닛(12030)은, 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들면, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는, 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 촬상부(12031)에 차외의 화상을 촬상시킴과 함께, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 수신한 화상에 의거하여, 사람, 차, 장애물, 표지 또는 노면상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행하여도 좋다.
촬상부(12031)는, 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 응한 전기 신호를 출력하는 광센서이다. 촬상부(12031)는, 전기 신호를 화상으로서 출력할 수도 있고, 거리측정의 정보로서 출력할 수도 있다. 또한, 촬상부(12031)가 수광하는 광은, 가시광이라도 좋고, 적외선 등의 비가시광이라도 좋다.
차내 정보 검출 유닛(12040)은, 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)에는, 예를 들면, 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는, 예를 들면 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(12040)은, 운전자 상태 검출부(12041)로부터 입력되는 검출 정보에 의거하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출하여도 좋고, 운전자가 앉아서 졸고 있지 않은지를 판별하여도 좋다.
마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차내외의 정보에 의거하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표치를 연산하고, 구동계 제어 유닛(12010)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량의 충돌 회피 또는 충격 완화, 차간 거리에 의거한 추종 주행, 차속 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 레인 일탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득된 차량의 주위의 정보에 의거하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함에 의해, 운전자의 조작에 근거하지 않고서 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 취득된 차외의 정보에 의거하여, 바디계 제어 유닛(12020)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 응하여 헤드 램프를 제어하여, 하이 빔을 로우 빔으로 전환하는 등의 눈부심 방지를 도모하는 것을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
음성 화상 출력부(12052)는, 차량의 탑승자 또는 차외에 대해, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치에 음성 및 화상 중의 적어도 일방의 출력 신호를 송신한다. 도 26의 예에서는, 출력 장치로서, 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스트루먼트 패널(12063)이 예시되어 있다. 표시부(12062)는, 예를 들면, 온 보드 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이의 적어도 하나를 포함하고 있어도 좋다.
도 27은, 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 도시하는 도면이다.
도 27에서는, 촬상부(12031)로서, 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 갖는다.
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는, 예를 들면, 차량(12100)의 프런트 노우즈, 사이드 미러, 리어 범퍼, 백 도어 및 차실 내의 프론트 유리의 상부 등의 위치에 마련된다. 프런트 노우즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차실 내의 프론트 유리의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 차량(12100)의 전방의 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비되는 촬상부(12102, 12103)는, 주로 차량(12100)의 측방의 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(12104)는, 주로 차량(12100)의 후방의 화상을 취득한다. 차실 내의 프론트 유리의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 선행 차량 또는, 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 사용된다.
또한, 도 27에는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬영 범위의 한 예가 도시되어 있다. 촬상 범위(12111)는, 프런트 노우즈에 마련된 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12112, 12113)는, 각각 사이드 미러에 마련된 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12114)는, 리어 범퍼 또는 백 도어에 마련된 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)에서 촬상된 화상 데이터가 맞겹쳐짐에 의해, 차량(12100)을 상방에서 본 부감(俯瞰) 화상을 얻을 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 거리 정보를 취득하는 기능을 갖고 있어도 좋다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 복수의 촬상 소자로 이루어지는 스테레오 카메라라도 좋고, 위상차 검출용의 화소를 갖는 촬상 소자라도 좋다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대 속도)를 구함에 의해, 특히 차량(12100)의 진행로상에 있는 가장 가까운 입체물로, 차량(12100)과 개략 같은 방향으로 소정의 속도(예를 들면, 0㎞/h 이상)로 주행하는 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 선행차와 내차와의 사이에 미리 확보해야 할 차간 거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함한다)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함한다) 등을 행할 수가 있다. 이와 같이 운전자의 조작에 근거하지 않고서 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 입체물에 관한 입체물 데이터를, 2륜차, 보통 차량, 대형 차량, 보행자, 전신주 등 그 밖의 입체물로 분류하여 추출하고, 장애물의 자동 회피에 이용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량(12100)의 주변의 장애물을, 차량(12100)의 드라이버가 시인 가능한 장애물과 시인 곤란한 장애물로 식별한다. 그리고, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 각 장애물과의 충돌의 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단하고, 충돌 리스크가 설정치 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황인 때에는, 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 통하여 드라이버에게 경보를 출력하는 것이나, 구동계 제어 유닛(12010)을 통하여 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수가 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 적외선을 검출하는 적외선 카메라라도 좋다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지의 여부를 판정함으로써 보행자를 인식할 수 있다. 이러한 보행자의 인식은, 예를 들면 적외선 카메라로서의 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상에서의 특징점을 추출하는 순서와, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행하여 보행자인지의 여부를 판별하는 순서에 의해 행하여진다. 마이크로 컴퓨터(12051)가, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하고, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는, 해당 인식된 보행자에게 강조를 위한 사각형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는, 보행자를 나타내는 아이콘 등을 소망하는 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어하여도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 차량 제어 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 촬상부(12101)에 적용될 수 있는다. 구체적으로는, 도 1의 CMOS 이미지 센서(10)는, 촬상부(12031)에 적용할 수 있다. 촬상부(12031)에 본 개시에 관한 기술을 적용함에 의해, 예를 들면, 화소의 특성이 향상하고, 잔상의 발생이나, 센서의 감도의 저하를 억제하고, 보다 고품질의 촬상 화상을 얻을 수 있기 때문에, 보다 정확하게 보행자 등의 장애물을 인식하는 것이 가능해진다.
또한, 본 기술의 실시의 형태는, 상술한 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다.
또한, 본 기술은, 이하와 같은 구성을 취할 수 있다.
(1)
반도체층상에 형성되는 제1의 전극과,
상기 제1의 전극상에 형성되는 광전변환층과,
상기 광전변환층상에 형성되는 제2의 전극과,
인접하는 상기 제1의 전극의 사이에 마련되고, 전기적으로 절연된 제3의 전극을 구비하고,
상기 제3의 전극의 전압을, 전하의 배출 또는 전하의 전송 보조의 제어에 기여할 수 있는 검지 결과에 응한 전압으로 제어하는 고체 촬상 장치.
(2)
상기 검지 결과는, 광량 및 온도에 관한 검지 결과 중, 적어도 일방의 검지 결과를 포함하는 상기 (1)에 기재된 고체 촬상 장치.
(3)
노광 전에 얻어진 프레임 화상의 출력에 응하여, 노광시의 상기 제3의 전극의 전압을 피드백 제어하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 고체 촬상 장치.
(4)
상기 프레임 화상의 출력에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 높은 경우, 상기 제3의 전극의 전압을 낮게 하여, 불필요한 전하를 배출하고,
상기 프레임 화상의 출력에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 낮은 경우, 상기 제3의 전극의 전압을 높게 하여, 전하의 전송을 보조하는 상기 (3)에 기재된 고체 촬상 장치.
(5)
상기 제1의 전극 및 상기 광전변환층을 포함하는 화소의 리셋 레벨의 출력에 응하여, 신호 레벨의 출력시의 상기 제3의 전극의 전압을 피드백 제어하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 고체 촬상 장치.
(6)
상기 리셋 레벨의 출력에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 높은 경우, 상기 신호 레벨의 출력시의 상기 제3의 전극의 전압을 낮게 하여, 불필요한 전하를 배출하고,
상기 리셋 레벨의 출력에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 낮은 경우, 상기 신호 레벨의 출력시의 상기 제3의 전극의 전압을 높게 하여, 전하의 전송을 보조하는 상기 (5)에 기재된 고체 촬상 장치.
(7)
온도 센서를 또한 구비하고,
상기 온도 센서로부터의 온도 검출 결과에 응하여, 촬상시의 상기 제3의 전극의 전압을 피드백 제어하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 고체 촬상 장치.
(8)
상기 온도 검출 결과에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 높은 경우, 상기 제3의 전극의 전압을 낮게 하여, 불필요한 전하를 배출하고,
상기 온도 검출 온도에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 낮은 경우, 상기 제3의 전극의 전압을 높게 하여, 전하의 전송을 보조하는 상기 (7)에 기재된 고체 촬상 장치.
(9)
상기 제1의 전극 및 상기 광전변환층을 포함하는 유효 화소의 근방에 마련된 차광 화소의 출력에 응하여, 촬상시의 상기 유효 화소에 대해 마련된 상기 제3의 전극의 전압을 피드백 제어하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 고체 촬상 장치.
(10)
상기 차광 화소의 출력에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 높은 경우, 상기 유효 화소의 상기 제3의 전극의 전압을 낮게 하여, 불필요한 전하를 배출하고,
상기 차광 화소의 출력에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 낮은 경우, 상기 유효 화소의 상기 제3의 전극의 전압을 높게 하여, 전하의 전송을 보조하는 상기 (9)에 기재된 고체 촬상 장치.
(11)
미리 설정된 게인에 응하여, 촬상시의 상기 제3의 전극의 전압을 피드백 제어하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 고체 촬상 장치.
(12)
상기 게인에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 낮은 경우, 상기 제3의 전극의 전압을 낮게 하여, 불필요한 전하를 배출하고,
상기 게인에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 높은 경우, 상기 제3의 전극의 전압을 높게 하여, 전하의 전송을 보조하는 상기 (11)에 기재된 고체 촬상 장치.
(13)
상기 제1의 전극은, 전하 축적용의 축적 전극, 전하 전송용의 전송 전극, 및 전하 판독용의 판독 전극으로 분할되어 있는 상기 (1) 내지 (12)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(14)
상기 제1의 전극 및 상기 광전변환층을 포함하는 화소가 2차원형상으로 배치된 화소 어레이부를 또한 구비하고,
상기 제3의 전극은, 광의 입사측에서 본 경우에, 상기 화소의 상기 제1의 전극을 둘러싸도록 형성되는 상기 (1) 내지 (13)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(15)
상기 제3의 전극은, 하나의 화소에 대해, 하나 또는 복수 마련되는 상기 (14)에 기재된 고체 촬상 장치.
(16)
상기 제3의 전극은, 모든 화소 또는 복수의 화소에 대해, 하나 마련되는 상기 (14)에 기재된 고체 촬상 장치.
(17)
상기 제3의 전극의 전압은, 1화소 단위, 복수 화소 단위, 또는 전(全) 화소 단위로, 제어되는 상기 (14)에 기재된 고체 촬상 장치.
(18)
상기 제3의 전극의 전압을 제어하는 제어 회로를 또한 구비하는 상기 (1) 내지 (17)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(19)
상기 제3의 전극의 전압은, 외부의 제어 회로에 의해 제어되는 상기 (1) 내지 (17)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(20)
반도체층상에 형성되는 제1의 전극과,
상기 제1의 전극상에 형성되는 광전변환층과,
상기 광전변환층상에 형성되는 제2의 전극과,
인접하는 상기 제1의 전극의 사이에 마련되고, 전기적으로 절연된 제3의 전극을 구비하고,
상기 제3의 전극의 전압을, 전하의 배출 또는 전하의 전송 보조의 제어에 기여할 수 있는 검지 결과에 응한 전압으로 제어하는 고체 촬상 장치 가 탑재된 전자 기기.
10 : CMOS 이미지 센서
11 : 화소 어레이부
12 : 수직 구동 회로
13 : 칼럼 신호 처리 회로
14 : 수평 구동 회로
15 : 출력 회로
16 : 제어 회로
17 : 입출력 단자
21 : 화소 구동선
22 : 수직 신호선
23 : 수평 신호선
30 : 센서부
31 : 유효 화소
32 : 차광 화소
35 : 온도 센서
40 : CDS 회로
50 : 제어 회로
100 : 화소
111 : 반도체층
112 : 층간 절연층
113 : 하부 전극
114, 114-1, 114-2 : 실드 전극
115 : 광전변환층
116 : 상부 전극
121 : 부유 확산 영역
141 : 절연막
1000 : 전자 기기
1001 : 고체 촬상 장치
12031 : 촬상부

Claims (20)

  1. 반도체층상에 형성되는 제1의 전극과,
    상기 제1의 전극상에 형성되는 광전변환층과,
    상기 광전변환층상에 형성되는 제2의 전극과,
    인접하는 상기 제1의 전극의 사이에 마련되고, 전기적으로 절연된 제3의 전극을 구비하고,
    상기 제3의 전극의 전압을 전하의 배출 또는 전하의 전송 보조의 제어에 기여할 수 있는 검지 결과에 응한 전압으로 제어하고,
    상기 검지 결과는 광량 및 온도에 관한 검지 결과 중, 적어도 일방의 검지 결과를 포함하고,
    상기 제1의 전극은 전하 축적용의 축적 전극, 전하 전송용의 전송 전극 및 전하 판독용의 판독 전극으로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    노광 전에 얻어진 프레임 화상의 출력에 응하여, 노광시의 상기 제3의 전극의 전압을 피드백 제어하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프레임 화상의 출력에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 높은 경우, 상기 제3의 전극의 전압을 낮게 하여, 불필요한 전하를 배출하고,
    상기 프레임 화상의 출력에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 낮은 경우, 상기 제3의 전극의 전압을 높게 하여, 전하의 전송을 보조하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 전극 및 상기 광전변환층을 포함하는 화소의 리셋 레벨의 출력에 응하여, 신호 레벨의 출력시의 상기 제3의 전극의 전압을 피드백 제어하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 리셋 레벨의 출력에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 높은 경우, 상기 신호 레벨의 출력시의 상기 제3의 전극의 전압을 낮게 하여, 불필요한 전하를 배출하고,
    상기 리셋 레벨의 출력에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 낮은 경우, 상기 신호 레벨의 출력시의 상기 제3의 전극의 전압을 높게 하여, 전하의 전송을 보조하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    온도 센서를 또한 구비하고,
    상기 온도 센서로부터의 온도 검출 결과에 응하여, 촬상시의 상기 제3의 전극의 전압을 피드백 제어하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 온도 검출 결과에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 높은 경우, 상기 제3의 전극의 전압을 낮게 하여, 불필요한 전하를 배출하고,
    상기 온도 검출 온도에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 낮은 경우, 상기 제3의 전극의 전압을 높게 하여, 전하의 전송을 보조하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 전극 및 상기 광전변환층을 포함하는 유효 화소의 근방에 마련된 차광 화소의 출력에 응하여, 촬상시의 상기 유효 화소에 대해 마련된 상기 제3의 전극의 전압을 피드백 제어하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 차광 화소의 출력에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 높은 경우, 상기 유효 화소의 상기 제3의 전극의 전압을 낮게 하여, 불필요한 전하를 배출하고,
    상기 차광 화소의 출력에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 낮은 경우, 상기 유효 화소의 상기 제3의 전극의 전압을 높게 하여, 전하의 전송을 보조하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    미리 설정된 게인에 응하여, 촬상시의 상기 제3의 전극의 전압을 피드백 제어하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 게인에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 낮은 경우, 상기 제3의 전극의 전압을 낮게 하여, 불필요한 전하를 배출하고,
    상기 게인에 응한 레벨이, 소정의 임계치보다도 높은 경우, 상기 제3의 전극의 전압을 높게 하여, 전하의 전송을 보조하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 전극 및 상기 광전변환층을 포함하는 화소가 2차원형상으로 배치된 화소 어레이부를 또한 구비하고,
    상기 제3의 전극은, 광의 입사측에서 본 경우에, 상기 화소의 상기 제1의 전극을 둘러싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제3의 전극은, 하나의 화소에 대해, 하나 또는 복수 마련되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제3의 전극은, 모든 화소 또는 복수의 화소에 대해, 하나 마련되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제3의 전극의 전압은, 1화소 단위, 복수 화소 단위, 또는 전 화소 단위로, 제어되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제3의 전극의 전압을 제어하는 제어 회로를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제3의 전극의 전압은, 외부의 제어 회로에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  20. 반도체층상에 형성되는 제1의 전극과,
    상기 제1의 전극상에 형성되는 광전변환층과,
    상기 광전변환층상에 형성되는 제2의 전극과,
    인접하는 상기 제1의 전극의 사이에 마련되고, 전기적으로 절연된 제3의 전극을 구비하고,
    상기 제3의 전극의 전압을 전하의 배출 또는 전하의 전송 보조의 제어에 기여할 수 있는 검지 결과에 응한 전압으로 제어하고,
    상기 검지 결과는 광량 및 온도에 관한 검지 결과 중, 적어도 일방의 검지 결과를 포함하고,
    상기 제1의 전극은 전하 축적용의 축적 전극, 전하 전송용의 전송 전극 및 전하 판독용의 판독 전극으로 분할되어 있는 고체 촬상 장치가 탑재된 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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