KR20070116862A - 광 센서, 고체 촬상 장치, 및 고체 촬상 장치의 동작 방법 - Google Patents
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Abstract
광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드 및 광전하를 전송하는 전송 트랜지스터 (또는, 오버플로우 게이트) 를 구비한 광 센서, 고체 촬상 장치 등의 광 디바이스에 있어서, 상기 전송 트랜지스터 또는 오버플로우 게이트를 통하여 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 복수의 축적 용량 소자에 축적하는 구성을 갖고, 이로써, 고감도, 고 S/N 비를 유지함과 함께, 다이나믹 레인지가 넓은 광 디바이스가 얻어진다.
포토다이오드, 광 센서, 광전하, 다이나믹 레인지
Description
본 발명은, 광 센서, 고체 촬상 장치 등의 광 디바이스, 및, 그 동작 방법에 관한 것으로, 특히, CMOS 형 혹은 CCD 형의 2차원 내지는 1차원 고체 촬상 장치와 당해 고체 촬상 장치의 동작 방법에 관한 것이다.
CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 이미지 센서 혹은 CCD (Charge Coupled Device) 이미지 센서 등의 이미지 센서는, 그 특성 향상과 함께, 디지털 카메라, 카메라 부착 휴대 전화, 스캐너 등의 용도에 폭넓게 사용되어 오고 있다.
상기 이미지 센서는 더 나은 특성 향상이 요망되고 있고, 그 하나가 다이나믹 레인지를 넓게 하는 것이다. 종래 사용되고 있는 이미지 센서의 다이나믹 레인지는, 예를 들어 3 ∼ 4 자리수 (60 ∼ 80dB) 정도에 머물러 있어, 육안이나 은염 필름에 필적하는 5 ∼ 6 자리수 (100 ∼ 120dB) 이상의 다이나믹 레인지를 갖는 고화질 이미지 센서의 실현이 요망되고 있다.
상기 이미지 센서의 화질 특성을 향상시키는 기술로서, 예를 들어 비특허문 헌 1 등에, 고감도 및 고 S/N 비화하기 위하여, 각 화소의 포토다이오드에 인접한 플로팅 디퓨전에서 발생하는 노이즈 신호와 당해 노이즈 신호에 광신호가 가산된 신호를 각각 판독하고, 양자의 차분을 취함으로써 노이즈를 억압하는 기술이 개발되어 있다.
그러나 이 방법에서도 다이나믹 레인지는 80dB 정도 이하이고, 이것보다 넓은 다이나믹 레인지화를 하는 것이 요망되고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1 에는, 도 19 에 나타내는 바와 같이, 포토다이오드 (PD) 에 고감도 저조도측의 소용량 (C1) 의 플로팅 디퓨전과 저감도 고조도측의 대용량 (C2) 의 플로팅 디퓨전을 접속하여, 저조도측의 출력 (OUT1) 과 고조도측 출력 (OUT2) 을 각각 출력함으로써 넓은 다이나믹 레인지화하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 2 에는, 도 20에 나타내는 바와 같이, 플로팅 디퓨전 (FD) 의 용량 (CS) 을 가변으로 한 넓은 다이나믹 레인지화 기술이 개시되어 있다. 그 밖에는, 짧은 노광 시간에 의한 고조도측에 대응한 촬상과 긴 노광 시간에 의해 저조도에 대응한 촬상을 실시하고, 서로 상이한 2 회 이상의 노광 시간으로 분할함으로써 넓은 다이나믹 레인지를 실현하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 3 및 비특허문헌 2 에는, 도 21 에 나타내는 바와 같이, 포토다이오드 (PD) 와 용량 (C) 사이에 트랜지스터 스위치 (T) 를 형성하고, 1 회째의 노광 기간에 스위치 (T) 를 온시켜 광신호 전하를 포토다이오드 (PD) 와 용량 (C) 의 양방에 축적하고, 2 번째의 노광 시간에 스위치 (T) 를 오프시켜 전자의 축 적 전하에 추가하여 포토다이오드 (PD) 에서 광전하를 축적함으로써 넓은 다이나믹 레인지화하는 기술이 개시되어 있다. 이 예에서는, 포화를 상회하는 광조사가 있었을 경우, 과잉 전하는 리셋 트랜지스터 (R) 를 통하여 배출되고 있다.
또한, 특허문헌 4 에는, 도 22 에 나타내는 바와 같이, 포토다이오드 (PD) 로서 용량 (C) 을 종래보다 큰 것을 사용함으로써 고조도 촬상에 대응할 수 있도록 하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 비특허문헌 3 에는, 도 23 에 나타내는 바와 같이, 포토다이오드 (PD) 로부터의 광전류 신호를, M0S 트랜지스터를 조합하여 구성되어 있는 로그 변환 회로에 의해 로그 변환하면서 축적 및 출력함으로써, 넓은 다이나믹 레인지화하는 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 2003-134396호
특허문헌 2 : 일본 공개특허공보 2000-165754호
특허문헌 3 : 일본 공개특허공보 2002-77737호
특허문헌 4 : 일본 공개특허공보 평5-90556호
비특허문헌 1 : S. Inoue et al., IEEE Workshop on CCDs and Advanced Image Sensor 2001, pp.16-19.
비특허문헌 2 : Y. Muramatsu et al., IEEE Journal of Sold-state Circuits, Vol.38, No.1, 2003.
비특허문헌 3 : 영상 정보 미디어 학회지, Vol.57, 2003.
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 상기의 특허문헌 1, 2, 3 및 비특허문헌 2 에 기재된 방법 혹은 상이한 2 회 이상의 노광 시간에 촬상하는 방법에서는, 저조도의 촬상과 고조도측의 촬상을 상이한 시각에서 실시하고 있기 때문에, 촬상 시간에 편차가 발생하여 동영상 촬상의 화질을 손상시킨다는 문제가 있다.
또한, 상기의 특허문헌 4 및 특허문헌 3 에 기재된 방법에서는, 고조도측의 촬상에 대응하도록 하여 넓은 다이나믹 레인지를 달성할 수 있지만, 저조도측의 촬상에 관해서는 저감도, 저 S/N 비로 되어 버려, 화질을 손상시킨다는 문제가 있다.
상기와 같이, CMOS 이미지 센서 등의 이미지 센서에 있어서, 고감도, 고 S/N 비를 유지한 채로 넓은 다이나믹 레인지화를 달성하는 것이 곤란해졌다. 또한, 상기한 것은 2차원 어레이로 화소를 배치한 이미지 센서에 한정된 것이 아니라, 화소를 1차원으로 배치한 리니어 센서나 복수의 화소를 갖지 않는 광 센서에서도 동일하였다.
본 발명은, 상기의 상황을 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 고감도, 고 S/N 비를 유지한 채로 넓은 다이나믹 레인지화할 수 있는 고체 촬상 소자와 그 동작 방법을 제공하는 것에 있다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명의 양태에 관련된 광 센서는, 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드에 접속되고 상기 광전하를 전송하는 전송 트랜지스터와, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 축적하는 복수의 축적 용량 소자를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 양태에 관련된 고체 촬상 장치는, 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드에 접속되고 상기 광전하를 전송하는 전송 트랜지스터와, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 축적하는 복수의 축적 용량 소자를 갖는 화소가 1차원 또는 2차원의 어레이 형상으로 복수 개 집적되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 양태에 관련된 고체 촬상 장치는, 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드에 접속되고 상기 광전하를 전송하는 전송 트랜지스터와, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 순차로 축적하는 제 1 및 제 2 축적 용량 소자를 적어도 포함하는 복수의 축적 용량 소자로 이루어지는 축적 용량 소자군을 갖는 화소가 1차원 또는 2차원의 어레이 형상으로 복수 개 집적되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 양태에 관련된 고체 촬상 장치는, 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드에 접속되고 상기 광전하를 전송하는 전송 게이트와, 상기 전송 게이트에 접속된 제 1 축적 게이트와, 상기 전송 게이트 및 상기 제 1 축적 게이트를 통하여 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 축적하는 제 1 축적 용량 소자와, 상기 제 1 축적 용량 소자에 제 2 축적 게이트를 통하여 접속되는 제 2 축적 용량 소자를 갖는 화소가 1차원 또는 2차원의 어레이 형상으로 복수 개 집적되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치는, 바람직하게는, 상기 복수의 축적 용량 소자가 서로 축적 게이트 수단을 통하여 접속되어 있다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치는, 바람직하게는, 상기 화소가, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 상기 광전하가 전송되는 플로팅 영역을 추가로 갖는다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치는, 바람직하게는, 상기 화소가, 상기 전송 게이트를 통하여 상기 광전하가 전송되는 플로팅 영역을 추가로 갖는다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치는, 바람직하게는, 상기 제 2 축적 용량 소자가, 상기 제 1 축적 용량 소자보다 큰 용량을 갖는다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치는, 상기 복수의 축적 용량 소자가 모두 동일한 용량을 갖고 있어도 된다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치는, 바람직하게는, 상기 플로팅 영역 또는 상기 제 1 및 제 2 축적 용량 소자의 적어도 하나에 접속되고 상기 제 1 및 제 2 축적 용량 소자 및 상기 플로팅 영역내의 신호 전하를 배출하기 위한 리셋 트랜지스터와, 상기 플로팅 영역의 신호 전하, 또는 상기 플로팅 영역과 상기 제 1 및 제 2 축적 용량 소자의 적어도 일방의 신호 전하를 전압으로서 판독하기 위한 증폭 트랜지스터와, 상기 증폭 트랜지스터에 접속되고 상기 화소를 선택하기 위한 선택 트랜지스터를 추가로 갖는다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치는, 바람직하게는, 상기 플로팅 영역, 상기 제 1 축적 용량 소자, 및 상기 제 2 축적 용량 소자의 하나 또는 복수로부터 얻어진 전압 신호와, 상기 플로팅 영역에 상기 포토다이오드로부터의 상기 광전하를 전송함과 함께 상기 제 1 축적 게이트 및 상기 제 2 축적 게이트 중 적어도 하나를 온으로 하여, 상기 플로팅 영역, 상기 제 1 축적 용량 소자, 및 상기 제 2 축적 용량 소자의 하나 또는 복수에 전송된 광전하로부터 얻어진 전압 신호와의 차분을 취하는 노이즈 소거 수단을 추가로 갖는다.
또한, 본 발명의 다른 양태에 관련된 고체 촬상 장치는, 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드에 접속되고 상기 광전하를 전송하는 전송 트랜지스터와, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 상기 광전하가 전송되는 플로팅 영역와, 상기 전송 트랜지스터에 접속되는 제 1 축적 트랜지스터와, 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 상기 전송 트랜지스터 및 상기 제 1 축적 트랜지스터를 통하여 축적하는 제 1 축적 용량 소자와, 상기 제 1 축적 용량 소자로부터 넘치는 광전하를 전송하는 제 2 축적 트랜지스터와, 상기 제 1 축적 용량 소자로부터 넘치는 광전하를 상기 제 2 축적 트랜지스터를 통하여 축적하는 제 2 축적 용량 소자를 적어도 갖는 화소가 1차원 또는 2차원의 어레이 형상으로 복수 개 집적되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 양태에 관련된 고체 촬상 장치의 동작 방법은, 상기한 고체 촬상 장치의 동작 방법으로서, 전하 축적전에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 축적 트랜지스터를 온으로 하여, 상기 플로팅 영역 및 상기 제 1 및 제 2 축적 용량 소자내의 광전하를 배출하는 공정과, 상기 포토다이오드에서 발생하는 광전하 중 포화전 전하를 상기 포토다이오드에 축적하고, 상기 포토다이오드로부터 넘치는 과포화 전하를 상기 플로팅 영역 및 상기 제 1 축적 용량 소자에서 축적하는 공정과, 상기 제 1 축적 트랜지스터를 오프로 하여, 상기 플로팅 영역내의 광전하를 배출하는 공정과, 상기 전송 트랜지스터를 온으로 하여, 상기 포화전 전하를 상기 플로팅 영역에 전송하고, 상기 포화전 전하의 전압 신호를 나타내는 포화전 신호를 판독하는 공정과, 상기 제 1 축적 트랜지스터를 온으로 하여 상기 포화전 전하와 상기 포토다이오드로부터 넘치는 상기 과포화 전하의 합의 전압 신호를 나타내는 제 1 과포화 신호를 판독하는 공정과, 상기 제 2 축적 트랜지스터를 온으로 하여, 상기 포화전 전하와 상기 포토다이오드로부터 넘치는 상기 과포화 전하와 상기 제 1 축적 용량 소자로부터 넘치는 과포화 전하의 합의 전압 신호를 나타내는 제 2 과포화 신호를 판독하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치의 동작 방법은, 바람직하게는, 상기 포화전 신호와, 상기 제 1 과포화 신호와, 상기 제 2 과포화 신호 중 적어도 어느 하나를 소정의 기준 전압과의 비교에 의해 선택하는 출력 신호 선택 공정을 추가로 갖는다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치의 동작 방법은, 바람직하게는, 상기 출력 신호 선택 공정이, 상기 포화전 신호가 제 1 기준 전압보다 큰 경우에 출력 신호로서 상기 제 1 과포화 신호를 선택하고, 상기 제 1 과포화 신호가 제 2 기준 전압보다 큰 경우에 출력 신호로서 상기 제 2 과포화 신호를 선택한다.
또한, 본 발명의 다른 양태에 관련된 광 센서는, 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드에 접속되고 상기 광전하를 전송하는 전송 트랜지스터와, 상기 포토다이오드에 접속되는 오버플로우 게이트와, 상기 오버플로우 게이트를 통하여 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 축적하는 복수의 축적 용량 소자를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 양태에 관련된 고체 촬상 장치는, 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드에 접속되고 상기 광전하를 전송하는 전송 트랜지스터와, 상기 포토다이오드에 접속되는 오버플로우 게이트와, 상기 오버플로우 게이트를 통하여 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 축적하는 복수의 축적 용량 소자를 갖는 화소가 1차원 또는 2차원의 어레이 형상으로 복수 개 집적된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양태에 관련된 고체 촬상 장치는, 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드에 접속되고 상기 광전하를 전송하는 전송 트랜지스터와, 상기 포토다이오드에 접속되는 오버플로우 게이트와, 상기 오버플로우 게이트를 통하여 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 순차로 축적하는 제 1 및 제 2 축적 용량 소자를 적어도 포함하는 복수의 축적 용량 소자로 이루어지는 축적 용량 소자군을 갖는 화소가 1차원 또는 2차원의 어레이 형상으로 복수 개 집적된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 양태에 관련된 고체 촬상 장치는, 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드에 접속되고 상기 광전하를 전송하는 전송 게이트와, 상기 포토다이오드에 접속되고 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 전송하는 오버플로우 게이트와, 상기 오버플로우 게이트에 접속된 제 1 축적 게이트와, 상기 오버플로우 게이트를 통하여 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 축적하는 제 1 축적 용량 소자와, 상기 제 1 축적 용량 소자에 접속되는 제 2 축적 게이트와, 상기 제 1 축적 용량 소자에 상기 제 2 축적 게이트를 통하여 접속되는 제 2 축적 용량 소자를 갖는 화소가 1차원 또는 2차원의 어레이 형상으로 복수 개 집적되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치는, 바람직하게는, 상기 오버플로우 게이트가 MOS 형 트랜지스터 또는 접합형 트랜지스터로 이루어진다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치는, 바람직하게는, 상기 복수의 축적 용량 소자가 서로 축적 트랜지스터를 통하여 접속되어 있다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치는, 바람직하게는, 상기 화소가, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 상기 광전하가 전송되는 플로팅 영역을 추가로 갖는다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치는, 바람직하게는, 상기 화소가, 상기 전송 게이트를 통하여 상기 광전하가 전송되는 플로팅 영역을 추가로 갖는다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치는, 바람직하게는, 상기 제 2 축적 용량 소자가, 상기 제 1 축적 용량 소자보다 큰 용량을 갖는다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치는, 바람직하게는, 상기 복수의 축적 용량 소자가 모두 동일한 용량을 갖는다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치는, 바람직하게는, 상기 플로팅 영역 또는 상기 제 1 및 제 2 축적 용량 소자 중 적어도 하나에 접속되고 상기 제 1 및 제 2 축적 용량 소자 및 상기 플로팅 영역내의 신호 전하를 배출하기 위한 리셋 트랜지스터와, 상기 플로팅 영역의 신호 전하, 또는 상기 플로팅 영역과 상기 제 1 및 제 2 축적 용량 소자의 적어도 일방의 신호 전하를 전압으로서 판독하기 위한 증폭 트랜지스터와, 상기 증폭 트랜지스터에 접속되고 상기 화소를 선택하기 위한 선택 트랜지스터를 추가로 갖는다.
본 발명의 다른 양태에 관련된 고체 촬상 장치는, 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드에 접속되고 상기 광전하를 전송하는 전송 트랜지스터와, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 상기 광전하가 전송되는 플로팅 영역과, 상기 포토다이오드에 접속되는 오버플로우 게이트와, 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 상기 오버플로우 게이트를 통하여 축적하는 제 1 축적 용량 소자와, 상기 제 1 축적 용량 소자로부터 넘치는 광전하를 전송하는 제 1 축적 트랜지스터와, 상기 제 1 축적 용량 소자로부터 넘치는 광전하를 상기 제 1 축적 트랜지스터를 통하여 축적하는 제 2 축적 용량 소자와, 상기 플로팅 영역과 상기 제 1 축적 용량 소자 사이에 접속된 제 2 축적 트랜지스터를 적어도 갖는 화소가 1차원 또는 2차원의 어레이 형상으로 복수 개 집적되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 양태에 관련된 고체 촬상 장치의 동작 방법은, 상기한 고체 촬상 장치의 동작 방법으로서, 전하 축적전에 있어서, 상기 제 1 축적 트랜지스터 및 상기 제 2 축적 트랜지스터를 온으로 하여, 상기 플로팅 영역 및 상기 제 1 및 제 2 축적 용량 소자내의 광전하를 배출하는 공정과, 상기 포토다이오드에서 발생하는 광전하 중 포화전 전하를 상기 포토다이오드에 축적하고, 상기 포토다이오드로부터 넘치는 과포화 전하를 상기 오버플로우 게이트를 통하여 상기 제 1 축적 용량 소자에서 축적하는 공정과, 상기 전송 트랜지스터를 온으로 하여 상기 포화전 전하를 상기 플로팅 영역에 전송하고, 상기 포화전 전하의 전압 신호를 나타내는 포화전 신호를 판독하는 공정과, 상기 제 2 축적 트랜지스터를 온으로 하여, 상기 포화전 전하와 상기 포토다이오드로부터 넘친 상기 과포화 전하의 합의 전압 신호를 나타내는 제 1 과포화 신호를 판독하는 공정과, 상기 제 1 축적 트랜지스터를 온으로 하여, 상기 포화전 전하와 상기 포토다이오드로부터 넘친 상기 과포화 전하와 상기 제 1 축적 용량 소자로부터 넘친 과포화 전하의 합의 전압 신호를 나타내는 제 2 과포화 신호를 판독하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치의 동작 방법은, 바람직하게는, 상기 포화전 신호와, 상기 제 1 과포화 신호와, 상기 제 2 과포화 신호 중 적어도 어느 하나를 소정의 기준 전압과의 비교에 의해 선택하는 출력 신호 선택 공정을 추가로 갖는다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치의 동작 방법은, 바람직하게는, 상기 출력 신호 선택 공정은, 상기 포화전 신호가 제 1 기준 전압보다 큰 경우에 출력 신호로서 상기 제 1 과포화 신호를 선택하고, 상기 제 1 과포화 신호가 제 2 기준 전압보다 큰 경우에 출력 신호로서 상기 제 2 과포화 신호를 선택한다.
발명의 효과
본 발명의 고체 촬상 장치에 따르면, 광을 수광하여 광전하를 생성 및 축적하는 포토다이오드에 의한 저조도 촬상에 있어서 고감도, 고 S/N 비를 유지하고, 또한 복수의 축적 용량에 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 축적함으로써 고조도에서의 촬상을 실시하여 넓은 다이나믹 레인지화할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치의 1 화소의 등가 회로도이다.
도 2 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치의 개략 단면도이다.
도 3 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치의 1 화소의 개략 평면도이다.
도 4 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치의 블록도이다.
도 5 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치의 주요한 구동 타이밍도이다.
도 6 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치의 개략 포텐셜도이다.
도 7 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치의 광전 변환 특성의 개략도이다.
도 8 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치의 구동 타이밍도이다.
도 9 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치의 개략 포텐셜도이다.
도 10 은, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치의 1 화소의 등가 회로도이다.
도 11 은, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치의 개략 단면도이다.
도 12 는, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치의 구동 타이밍도이다.
도 13 은, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치의 개략 포텐셜도이다.
도 14 는, 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치의 1 화소의 등가 회로도이다.
도 15a 는, 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치의 개략 단면도이다.
도 15b 는, 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치의 다른 개략 단면도이다.
도 16 은, 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치의 1 화소의 개략 평면도이다.
도 17 은, 본 발명의 제 5 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치의 블록도이다.
도 18 은, 본 발명의 실시예 1 에 관련된 고체 촬상 장치의 광전 변환 특성을 나타내는 도면이다.
도 19 는, 본 발명의 특허문헌 1 에 관련된 고체 촬상 장치의 1 화소의 등가 회로도이다.
도 20 은, 본 발명의 특허문헌 2 에 관련된 고체 촬상 장치의 1 화소의 등가 회로도이다.
도 21 은, 본 발명의 특허문헌 3 에 관련된 고체 촬상 장치의 1 화소의 등가 회로도이다.
도 22 는, 본 발명의 특허문헌 4 에 관련된 고체 촬상 장치의 1 화소의 등가 회로도이다.
도 23 은, 본 발명의 비특허문헌 3 에 관련된 고체 촬상 장치의 1 화소의 등가 회로도이다.
발명을 실시하기
위한 최선의 형태
이하에 본 발명의 고체 촬상 장치의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
제 1 실시형태
본 실시예에 관련된 고체 촬상 장치의 1 화소의 등가 회로도를 도 1 에, 개략 단면도를 도 2 에, 개략 평면도를 도 3 에 나타낸다.
각 화소는, 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드 (PD1) 와, 포토다이오드 (PD1) 에 인접하여 형성된 광전하를 전송하는 전송 트랜지스터 (T2) 와, 전송 트랜지스터 (T2) 를 통하여 포토다이오드 (PD1) 에 접속하여 형성된 플로팅 디퓨전 (FD3) 과, 노광 축적 동작시에 상기 포토다이오드 (PD1) 로부터 넘치는 광전하를, 전송 트랜지스터 (T2) 를 통하여 축적하는 제 1 축적 용량 (CSa4) 및 제 2 축적 용량 (CSb5) 과, 제 1 축적 용량 (CSa4) 에 접속하여 형성되고, 제 1 축적 용량 (CSa4), 제 2 축적 용량 (CSb5) 및 플로팅 디퓨전 (FD3) 내의 신호 전하를 배출하기 위한 리셋 트랜지스터 (R6) 와, 플로팅 디퓨전 (FD3) 과 제 1 축적 용량 (CSa4) 사이에 형성된 제 1 축적 트랜지스터 (Ca7) 와, 제 1 축적 용량 (CSa4) 과 제 2 축적 용량 (CSb5) 사이에 형성된 제 2 축적 트랜지스터 (Cb8) 와, 플로팅 디퓨전 (FD3) 의 신호 전하 또는 플로팅 디퓨전 (FD3) 과 제 1 축적 용량 (CSa4) 의 신호 전하 또는 플로팅 디퓨전 (FD3) 과 제 1 축적 용량 (CSa4) 과 제 2 축적 용량 (CSb5) 의 신호 전하를 전압으로서 판독하기 위한 증폭 트랜지스터 (SF9) 와, 증폭 트랜지스터에 접속하여 형성되고 상기 화소 내지는 화소 블록을 선택하기 위한 선택 트랜지스터 (X10) 로 구성되어 있다.
본 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치는, 상기 구성의 화소가 2차원 또는 1차원의 어레이 형상으로 복수 개 집적되어 있고, 각 화소에 있어서, 전송 트랜지스터 (T2), 제 1 축적 트랜지스터 (Ca7), 제 2 축적 트랜지스터 (Cb8), 리셋 트랜지스터 (R6) 의 게이트 전극에, φT11, φCa12, φCb13, φR14 의 각 구동 라인이 접속되고, 또한, 선택 트랜지스터 (X10) 의 게이트 전극에는 행 시프트 레지스터로부터 구동되는 화소 선택 라인 (φX15) 이 접속되고, 또한, 선택 트랜지스터 (X10) 의 출력측 소스에 출력 라인 (OUT16) 이 접속되고, 열 시프트 레지스터에 의해 제어되어 출력된다.
도 2 에 있어서, 예를 들어, n 형 실리콘 반도체 기판 (n-sub) (20) 에 p 형 웰 (p-well) (21) 이 형성되어 있고, 또한, p 형 웰 (21) 내에 n 형 반도체 영역 (22) 이 형성되고, 그 표층에 p+ 형 반도체 영역 (23) 이 형성되고, 이 pn 접합에 의해 전하 전송 매립형의 포토다이오드 (PD) 가 구성되어 있다. pn 접합에 적당한 바이어스를 인가하여 발생시킨 공핍층 내에 광 (LT) 이 입사되면, 광전 효과에 의해 광전하가 발생한다.
n 형 반도체 영역 (22) 의 단부에 있어서 p+ 형 반도체 영역 (23) 으로부터 돌출되어 형성된 영역이 있고, 이 영역으로부터 소정의 거리를 이간시켜 p 형 웰 (21) 의 표층에 플로팅 디퓨전 (FD) 이 되는 n+ 형 반도체 영역 (24) 이 형성되고, 이 영역으로부터 소정의 거리를 이간시켜 n+ 형 반도체 영역 (25) 과 그리고 n+ 형 반도체 영역 (26) 이 형성되어 있다.
여기서, n 형 반도체 영역 (22) 과 n+ 형 반도체 영역 (24) 에 관련된 영역에 있어서, p 형 웰 (21) 상면에 산화실리콘 등으로 이루어지는 게이트 절연막을 통하여 폴리실리콘 등으로 이루어지는 게이트 전극이 형성되고, n 형 반도체 영역 (22) 과 n+ 형 반도체 영역 (24) 을 소스·드레인으로 하고, p 형 웰 (21) 의 표층에 채널 형성 영역을 갖는 전송 트랜지스터 (T2) 가 구성되어 있다.
또한, n+ 형 반도체 영역 (24) 과 n+ 형 반도체 영역 (25) 에 관련된 영역에 있어서, p 형 웰 (21) 상면에 산화실리콘 등으로 이루어지는 게이트 절연막을 통하여 폴리실리콘 등으로 이루어지는 게이트 전극이 형성되고, n+ 형 반도체 영역 (24) 과 n+ 형 반도체 영역 (25) 을 소스·드레인으로 하고, p 형 웰 (21) 의 표층에 채널 형성 영역을 갖는 축적 트랜지스터 (Ca) 가 구성되어 있다.
또한, n+ 형 반도체 영역 (25) 과 n+ 형 반도체 영역 (26) 에 관련된 영역에 있어서, p 형 웰 (21) 상면에 산화실리콘 등으로 이루어지는 게이트 절연막을 통하여 폴리실리콘 등으로 이루어지는 게이트 전극이 형성되고, n+ 형 반도체 영역 (25) 과 n+ 형 반도체 영역 (26) 을 소스·드레인으로 하고, p 형 웰 (21) 의 표층에 채널 형성 영역을 갖는 축적 트랜지스터 (Cb) 가 구성되어 있다. 여기서 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 의 임계치 전압은 전송 트랜지스터 (T) 의 임계치 전압보다 낮게 해 둔다.
도 3 에 있어서, 포토다이오드 (PD1) 의 주위에, 전송 트랜지스터 (T2) 와, 제 1 축적 용량 (CSa4), 제 2 축적 용량 (CSb5) 과, 리셋 트랜지스터 (R6) 와, 제 1 축적 트랜지스터 (Ca7) 와, 제 2 축적 트랜지스터 (Cb8) 와, 증폭 트랜지스터 (SF9) 와, 선택 트랜지스터 (X10) 가 형성되는 영역이 나타나 있다. 플로팅 디퓨전 (FD3) 은 도시를 생략하지만 전송 트랜지스터 (T2) 와 제 1 축적 용량 (CSa4) 의 근방에 형성되어 있다.
도 4 에 본 실시형태의 고체 촬상 장치의 블록도를 나타낸다. 2차원으로 배치된 화소 어레이 (30, 31, 32, 33) 의 주변부에 행 시프트 레지스터 (34), 열 시프트 레지스터 (35), 신호 및 노이즈 홀드부 (36), 출력 회로 (37) 를 형성하고 있다. 여기에서는 편의상 2 화소 × 2 화소의 화소 어레이를 나타내고 있는데, 화소의 수는 이것에 한정되지 않는다.
각 화소로부터 순차로 판독되는 신호는, 잡음 신호 N1, 및 FD 에서 전하 전압 변환된 포화전의 광신호 + 잡음 신호 (S1 + N1), 잡음 신호 N2, FD + CSa 에서 전하 전압 변환된 포화전과 포화후의 가산된 광신호 + 잡음 신호 (S1 + S2 + N2), 잡음 신호 N3, FD + CSa + CSb 에서 전하 전압 변환된 포화전과 포화후의 가산된 광신호 + 잡음 신호 (S1 + S2 + S3 + N3) 이 된다. 감산 회로에 의해 노이즈 제거 (S1 + N1) - N1, (S1 + S2 + N2) - N2, (S1 + S2 + S3 + N3) - N3 의 동작을 실시하고, 랜덤 노이즈 성분 및 고정 패턴 노이즈 성분의 양방을 제거한다. 후술하는 바와 같이 축적 개시 직후 노이즈 신호 N1, N2, N3 중 하나 내지는 복수가 판독되는 경우에 대응하여, 노이즈 신호를 프레임 메모리에 일단 보존한 후, 감산 회로에 의해 노이즈 제거를 실시한다. 이와 같이 하여, 노이즈 제거된 포화전측 신호 S1 및 과포화측 신호 S1 + S2, S1 + S2 + S3 이 얻어진다.
감산 회로, 프레임 메모리는, 이미지 센서칩 상에 형성해도, 또한 별도 칩으로서 형성해도 어느 쪽이어도 상관없다.
도 1 내지 도 4 에서 설명되는 본 실시형태의 고체 촬상 장치의 동작 방법에 대하여 설명한다. 도 5 는 본 실시형태의 고체 촬상 장치의 주요한 구동 타이밍도, 도 6 은 화소의 포토다이오드로부터 플로팅 디퓨전 (FD), 제 1 축적 용량을 거쳐 제 2 축적 용량에 이르는 부분의 개략 포텐셜도이다.
도 5 및 도 6 을 참조하면, 먼저, 노광 축적전에, 제 1 축적 트랜지스터 (Ca) 및 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 를 온, 전송 트랜지스터 (T), 리셋 트랜지스터 (R) 를 오프로 세트한다. 다음으로, 리셋 트랜지스터 (R), 전송 트랜지스터 (T) 를 온시켜 플로팅 디퓨전 (FD) 과 제 1 축적 용량 (CSa), 제 2 축적 용량 (CSb) 의 리셋을 실시한다 (시각 t0). 이 때, 포토다이오드 (PD) 는 완전 공핍 화되어 있다. 다음으로, 리셋 트랜지스터 (R) 를 오프시킨 직후에 입력되는 FD + CSa + CSb 의 리셋 노이즈를 N3 으로서 판독한다 (시각 t1). 이 때 노이즈 신호 N3 에는 증폭 트랜지스터 (SF) 의 임계치 전압 편차가 고정 패턴 노이즈 성분으로서 포함된다.
다음으로, 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 를 오프시키면, FD + CSa + CSb 에 축적되어 있던 신호 전하는 FD + CSa 와 CSb 에 그 용량비에 따라 분배된다. 이 중, FD + CSa 에 분배된 신호를 N2 로서 판독한다 (시각 t2). 이 때, N2 에도 증폭 트랜지스터 (SF) 의 임계치 전압 편차가 고정 패턴 노이즈 성분으로서 포함된다. 축적 기간 중 (시각 t3) 에 있어서는, 제 1 축적 트랜지스터 (Ca) 를 온, 제 2 축적 트랜지스터 (Cb), 리셋 트랜지스터 (R), 선택 트랜지스터 (X) 를 오프시킨 상태에서, 포토다이오드 (PD) 가 포화전의 광전하는 포토다이오드 (PD) 에서 축적하고, 또한 포화를 초과하였을 때의 과잉 광전하는, 전송 트랜지스터 (T) 및 제 1 축적 트랜지스터 (Ca) 를 통하여, N2 에 중첩되어, 플로팅 디퓨전 (FD) 및 제 1 축적 용량 (CSa) 에 축적된다. 또한, 강한 광의 조사가 있어 포토다이오드 (PD) 및 제 1 축적 용량 (CSa) 의 포화를 초과하였을 때의 과잉 광전하는 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 를 통하여 제 2 축적 용량 (CSb) 에도 축적된다. 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 의 임계치 전압이 전송 트랜지스터 (T) 의 임계치 전압보다 낮게 설정되어 있기 때문에, 플로팅 디퓨전 (FD) 및 제 1 축적 용량 (CSa) 이 포화되었을 때에는 포토다이오드 (PD) 측에 과잉 전하가 복귀되지 않고, 제 2 축적 용량 (CSb) 에 효율적으로 전송된다. 이 동작에 의해, 과포화 상태에서 포토다이오드 (PD) 로부터 넘친 전하를 버리지 않고 유효하게 활용한다. 이와 같이 하여, 포화전 및 과포화후 모두 화소마다 동일한 포토다이오드 (PD) 에서 동일 기간내에 수광함으로써 축적 동작을 실시한다.
축적 종료후 (시각 t4) 에 선택 트랜지스터 (X) 를 온시킨 후, 제 1 축적 트랜지스터 (Ca) 를 오프시키면, FD + CSa 에 축적되어 있던 신호 전하는 플로팅 디퓨전 (FD) 과 축적 용량 (CSa) 에 그 용량비에 따라 분배된다. 이 중 플로팅 디퓨전 (FD) 에 분배된 신호를 N1 로서 판독한다. 이 때 N1 에도 증폭 트랜지스터 (SF) 의 임계치 전압 편차가 고정 패턴 노이즈 성분으로서 포함된다. 다음으로, 전송 트랜지스터 (T) 를 온시켜 포토다이오드 (PD) 에 축적된 광신호 전하를 플로팅 디퓨전 (FD) 으로 완전 전송하고 신호 N1 에 중첩시켜 S1 + N1 로서 신호를 판독한다 (시각 t5). 다음으로 제 1 축적 트랜지스터 (Ca) 도 온시켜 (시각 t6), FD 의 전하와 CSa 에 축적된 전하를 혼합하여, S1 + S2 + N2 로서 신호를 판독한다. 다음으로 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 도 온시켜 (시각 t7), FD + CSa 의 전하와 CSb 에 축적된 전하를 혼합하여, S1 + S2 + S3 + N3 으로서 신호를 판독한다.
다음으로, 리셋 트랜지스터 (R) 를 온시켜 플로팅 디퓨전 (FD) 과 제 1 축적 용량 (CSa), 제 2 축적 용량 (CSb) 의 리셋을 실시한다 (시각 t8). 이상의 동작 을 반복함으로써 본 실시형태의 고체 촬상 소자는 동작한다.
다이나믹 레인지의 확대율은, FD 의 용량을 CFD, 제 1 축적 용량 (CSa) 의 용량을 CCSa, 제 2 축적 용량 (CSb) 의 용량을 CCSb 로 하면, 간단하게는 (CFD + CCSa + CCSb)/CFD 라고 표시할 수 있다. 실제로는, 리셋 트랜지스터 (R) 의 클록 피드스루의 영향은 FD, FD + CSa, FD + CSa + CSb 를 리셋하는 순서로 받기 어려워지고, 포화전측 신호 S1 의 포화 전압보다 과포화측 신호 S1 + S2 의 포화 전압이 높아지고, 또한 과포화측 신호 S1 + S2 + S3 의 포화 신호가 높아지기 때문에, 다이나믹 레인지는 그 이상의 비율로 확대된다. 높은 포토다이오드 개구율을 유지한 후 화소 사이즈를 확대하지 않고 다이나믹 레인지를 효과적으로 확대하기 위해서는, 면적 효율이 좋은 큰 축적 용량을 형성할 수 있는 것이 요구된다.
넓은 다이나믹 레인지 신호의 합성은, 노이즈 제거된 포화전측 신호 S1, 제 1 과포화측 신호 (S1 + S2), 제 2 과포화측 신호 (S1 + S2 + S3) 중 어느 하나의 신호를 선택함으로써 실현된다. 도 7 은 S1, S1 + S2, S1 + S2 + S3 의 신호 선택의 모습을 나타낸 개략적 광전 변환 특성도이다. S1, S1 + S2, S1 + S2 + S3 의 선택은, 미리 설정한 S1 과 (S1 + S2) 의 전환 기준 전압과 S1 의 신호 출력 전압을 비교하는 것, 및, (S1 + S2) 와 (S1 + S2 + S3) 의 전환 기준 전압과 (S1 + S2) 의 신호 출력 전압을 비교함으로써, S1 또는 S1 + S2 또는 S1 + S2 + S3 중 어느 하나의 신호를 선택함으로써 실현된다.
여기서 S1 과 (S1 + S2) 의 전환 기준 전압과, (S1 + S2) 와 (S1 + S2 + S3) 의 전환 기준 전압은 동일한 전압이어도 상관없다. 도 7 에서는 S1 과 (S1 + S2) 의 전환 기준 전압과, (S1 + S2) 와 (S1 + S2 + S3) 의 전환 기준 전압이 동일한 것으로서 표시되어 있다. 이 전환 기준 전압은, S1 및 S1 + S2 의 포화 전압 편차의 영향을 받지 않도록 S1 포화 전압 및 S1 + S2 포화 전압보다 낮게 하고, 또한, 전환점에서의 과포화측 신호 S1 + S2 (도 7 중 A 점) 및 S1 + S2 + S3 (도 7 중 B 점) 과 노이즈 제거후에 잔류하는 노이즈 신호 (도 7 중 C 점) 의 S/N 비를 높게 유지하는 전압으로 설정하면 된다. 이 S/N 비는, 고체 촬상 장치에서 얻어지는 화상을 인간의 눈으로 감상하는 용도로 사용하는 경우에는, 휘도의 편차가 관측되지 않도록, 바람직하게는 40dB 이상, 보다 바람직하게는 43dB 이상, 더욱 바람직하게는 46dB 이상이 되도록 설정한다.
여기서, 제 1 과포화측 신호 S1 + S2 는 그 게인에 (CFD + CCSa)/CFD 비를 곱함으로써 포화전측 신호 S1 의 게인에 맞출 수 있고, 또한, 제 2 과포화측 신호 S1 + S2 + S3 은 그 게인에 (CFD + CCSa + CCSb)/CFD 비를 곱함으로써 포화전측 신호 S1 의 게인에 맞출 수 있다. 이와 같이 하여 저조도에서 고조도까지 리니어한 신호로 선택 합성된 넓은 다이나믹 레인지 확대된 영상 신호를 얻을 수 있다.
상기 서술한 동작으로부터도 알 수 있듯이, 본 고체 촬상 장치에서는 포화전측과 제 1 과포화측의 신호 전하를 혼합하여 제 1 과포화측의 신호 S1 + S2 로 하고 있기 때문에, S1 + S2 에는, 최저라도 포화전측 광신호 S1 의 포화에 가까운 신호 전하가 존재하고, 제 1 과포화측에서의 리셋 노이즈, 암전류 등의 노이즈 성분 에 대한 허용도가 높아진다. 마찬가지로, 제 2 과포화측의 신호 S1 + S2 + S3 에는, 최저라도 제 1 과포화측의 신호 S1 + S2 의 포화에 가까운 신호 전하가 존재하고, 제 2 과포화측에서의 리셋 노이즈, 암전류 등의 노이즈 성분에 대한 허용도가 높아진다. 제 1 과포화측의 신호 S1 + S2 및 제 2 과포화측의 신호 S1 + S2 + S3 에 대한 노이즈 허용도가 높아지는 것을 이용하여, 도 5 에 나타내는 다음 필드의 신호 N3' 나 N2' 를 이용하여, S1 + S2 + S3 + N3 과 N3' 의 차분 ((S1 + S2 + S3 + N3) -N3') 이나 S1 + S2 + N2 와 N2' 의 차분 ((S1 + S2 + N2) -N2') 을 취하여 고정 패턴 잡음 성분을 제거함으로써도, 포화전측과 과포화측 신호의 선택 전환점 부근에 있어서도 충분한 S/N 비를 확보할 수 있게 된다. 따라서, 반드시 프레임 메모리가 필요하지는 않다.
이와 같이, 포토다이오드 (PD) 가 포화되어 있지 않은 저조도 촬상에 있어서는 노이즈를 소거하여 얻은 포화전 전하 신호 (S1) 에 의해 고감도, 고 S/N 비를 유지할 수 있고, 또한 포토다이오드 (PD) 가 포화된 고조도 촬상에 있어서는, 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 제 1 및 제 2 축적 용량에 의해 축적하여 이것을 취입하고, 상기와 동일하게 노이즈를 소거하여 얻은 신호 (S1 + S2) 및 (S1 + S2 + S3) 에 의해, 고 S/N 비를 유지하여, 고조도측에 충분히 넓은 다이나믹 레인지 확대를 실현할 수 있다.
본 실시형태의 고체 촬상 장치는, 상기와 같이 저조도측의 감도를 낮추지 않고 고조도측의 감도를 높여 넓은 다이나믹 레인지화를 도모하는 것 외에, 전원 전압을 통상 사용되고 있는 범위에서 높이지 않기 때문에 장래의 이미지 센서의 미세 화에 대응할 수 있다. 소자의 추가는 극소로 억제되고 있어, 화소 사이즈의 확대를 초래하는 일은 없다.
또한, 종래의 넓은 다이나믹 레인지화를 실현하는 이미지 센서와 같이 고조도측과 저조도측에서 축적 시간을 분할하지 않는, 즉, 프레임을 거치지 않고 동일한 축적 시간에 축적되어 있기 때문에, 동영상의 촬상에 있어서도 화질을 열화시키는 일이 없다.
또한, 플로팅 디퓨전 (FD) 의 리크 전류에 대해서도, 본 실시형태의 이미지 센서에서는 CFD + CCSa 의 최소 신호가 과포화 전하 + 포토다이오드 (PD) 로부터의 포화 전하가 되고, 또한, CFD + CCSa + CCSb 의 최소 신호가 과포화 전하 + 포토다이오드 (PD) 로부터의 포화 전하 + 플로팅 디퓨전 (FD) 과 제 1 축적 용량 (CSa) 의 포화 전하가 되어 FD 리크의 전하보다 큰 전하량을 취급하게 되기 때문에, FD 리크의 영향을 받기 어렵다는 이점이 있다.
상기의 실시형태에서는, 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 의 임계치 전압을 전송 트랜지스터 (T) 의 임계치 전압보다 낮게 하고 있지만, 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 의 임계치 전압을 전송 트랜지스터 (T) 의 임계치 전압과 동일한 정도로 하고, 축적 기간 중에 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 의 게이트 전위를 양으로 하여, 플로팅 디퓨전 (FD) 및 제 1 축적 용량 (CSa) 이 포화되었을 때에 포토다이오드 (PD) 측에 과잉 전하가 복귀되지 않고, 제 2 축적 용량 (CSb) 에 효율적으로 전송해도 된다.
상기의 실시형태는 2 개의 축적 용량을 사용한 것이지만, 3 개 이상의 축적 용량을 사용해도 동일하게 구성하여 동작시킬 수 있다. 3 개 이상의 축적 용량을 사용할 때에도, 전환 기준 전압을, 포화 전압 편차의 영향을 받지 않도록 포화 전압보다 낮게 하고, 또한 전환점에서의 신호와 노이즈의 S/N 비를 높게 유지하는 전압을 설정해 주면 된다. 3 개 이상의 축적 용량을 사용함으로써 고 S/N 비를 유지하여, 고조도측에 또한 충분히 넓은 다이나믹 레인지 확대를 실현할 수 있다. 또한, 복수의 축적 용량은 모두 동일한 용량치를 가져도 되고 상이해도 된다. 바람직하게는, 플로팅 디퓨전 (FD) 에서 떨어진 위치에 있는 축적 용량만큼 큰 용량치를 갖고 있는 것이 좋다.
제 2 실시형태
본 실시형태는, 제 1 실시형태에 관련된 본 실시예에 관련된 고체 촬상 장치의 다른 동작 방법에 기초한 실시형태이다. 본 실시형태의 고체 촬상 장치의 구성은 도 1 내지 도 4 에서 설명되는 제 1 실시형태의 고체 촬상 장치와 동일하다. 단 제 1 축적 트랜지스터 (Ca) 및 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 의 임계치 전압은 전송 트랜지스터 (T) 의 임계치 전압보다 낮게 해 둔다.
도 8 은 본 실시형태의 고체 촬상 장치의 주요한 구동 타이밍도, 도 9 는 화소의 포토다이오드로부터 플로팅 디퓨전 (FD), 제 1 축적 용량을 거쳐 제 2 축적 용량에 이르는 부분의 개략 포텐셜도이다.
먼저, 노광 축적전에, 제 1 축적 트랜지스터 (Ca) 및 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 를 온, 전송 트랜지스터 (T), 리셋 트랜지스터 (R) 를 오프로 세트한다. 다음으로, 리셋 트랜지스터 (R), 전송 트랜지스터 (T) 를 온시켜 플로팅 디퓨전 (FD) 과 제 1 축적 용량 (CSa), 제 2 축적 용량 (CSb) 의 리셋을 실시한다 (시각 t0'). 이 때, 포토다이오드 (PD) 는 완전 공핍화되어 있다.
다음으로 리셋 트랜지스터 (R) 를 오프시킨 직후에 입력되는 FD + CSa + CSb 의 리셋 노이즈를 N3 으로서 판독한다 (시각 t1'). 이 때 노이즈 신호 N3 에는 증폭 트랜지스터 (SF) 의 임계치 전압 편차가 고정 패턴 노이즈 성분으로서 포함된다. 다음으로, 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 를 오프시키면, FD + CSa + CSb 에 축적되어 있던 신호 전하는 FD + CSa 와 CSb 에 그 용량비에 따라 분배된다. 이 중 FD + CSa 에 분배된 신호를 N2 로서 판독한다 (시각 t2'). 이 때 N2 에도 증폭 트랜지스터 (SF) 의 임계치 전압 편차가 고정 패턴 노이즈 성분으로서 포함된다.
다음으로, 제 1 축적 트랜지스터 (Ca) 를 오프시키면, FD + CSa 에 축적되어 있던 신호 전하는 FD 와 CSa 에 그 용량비에 따라 분배된다. 이 중, FD 에 분배된 신호를 N1 로서 판독한다 (시각 t3'). 이 때 N1 에도 증폭 트랜지스터 (SF) 의 임계치 전압 편차가 고정 패턴 노이즈 성분으로서 포함된다. 축적 기간 중 (시각 t4') 에 있어서는, 제 1 축적 트랜지스터 (Ca), 제 2 축적 트랜지스터 (Cb), 리셋 트랜지스터 (R), 선택 트랜지스터 (X) 를 오프시킨 상태에서, 포토다이오드 (PD) 가 포화되기 전의 광전하는 포토다이오드 (PD) 에서 축적되고, 또한 포화를 초과하였을 때의 과잉 광전하는, 전송 트랜지스터 (T) 를 통하여 N1 에 중첩 되어, 플로팅 디퓨전 (FD) 에 축적된다. 보다 강한 광의 조사가 있고, 포토다이오드 (PD) 및 플로팅 디퓨전 (FD) 의 포화를 초과하였을 때의 과잉 전하는 제 1 축적 트랜지스터 (Ca) 를 통하여 N2 에 중첩되어, 제 1 축적 용량 (CSa) 에 축적된다. 또한, 강한 광의 조사가 있어 포토다이오드 (PD) 및 플로팅 디퓨전 (FD) 및 제 1 축적 용량 (CSa) 의 포화를 초과하였을 때의 과잉 광전하는 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 를 통하여 제 2 축적 용량 (CSb) 에도 축적된다. 제 1 축적 트랜지스터 (Ca) 및 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 의 임계치 전압이 전송 트랜지스터 (T) 의 임계치 전압보다 낮게 설정되어 있기 때문에, 플로팅 디퓨전 (FD) 이 포화되었을 때에는 PD 측에 과잉 전하가 복귀되지 않고 제 1 축적 용량 (CSa) 에 효율적으로 전송되고, 플로팅 디퓨전 (FD) 및 제 1 축적 용량 (CSa) 이 포화되었을 때에는 포토다이오드 (PD) 측에 과잉 전하가 복귀되지 않고, 제 2 축적 용량 (CSb) 에 효율적으로 전송된다. 이 동작에 의해, 과포화 상태에서 포토다이오드 (PD) 로부터 넘친 전하를 버리지 않고 유효하게 활용한다. 이와 같이 하여, 포화전 및 과포화후 모두 화소마다 동일한 포토다이오드 (PD) 에서 동일 기간내에 수광함으로써 축적 동작을 실시한다.
축적 종료후에, 선택 트랜지스터 (X), 전송 트랜지스터 (T) 를 온시켜 포토다이오드 (PD) 에 축적된 광신호 전하를 플로팅 디퓨전 (FD) 으로 완전히 전송하고 신호 N1 에 중첩시켜 S1 + N1 로서 신호를 판독한다 (시각 t5'). 다음으로 제 1 축적 트랜지스터 (Ca) 도 온시켜 (시각 t6'), FD 의 전하와 CSa 에 축적된 전하를 혼합하여, S1 + S2 + N2 로서 신호를 판독한다. 다음으로 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 도 온시켜 (시각 t7'), FD + CSa 의 전하와 CSb 에 축적된 전하를 혼합하여, S1 + S2 + S3 + N3 으로서 신호를 판독한다. 다음으로 리셋 트랜지스터 (R) 를 온시켜 플로팅 디퓨전 (FD) 과 제 1 축적 용량 (CSa), 제 2 축적 용량 (CSb) 의 리셋을 실시한다 (시각 t8'). 이상의 동작을 반복함으로써 본 실시형태의 고체 촬상 소자는 동작한다.
상기의 실시형태에서는, 제 1 축적 트랜지스터 (Ca) 및 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 의 임계치 전압을 전송 트랜지스터 (T) 의 임계치 전압보다 낮게 하고 있지만, 제 1 축적 트랜지스터 (Ca) 및 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 의 임계치 전압을 전송 트랜지스터 (T) 의 임계치 전압과 동일한 정도로 하고, 축적 기간 중에 제 1 축적 트랜지스터 (Ca) 및 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 의 게이트 전위를 양으로 하여, 플로팅 디퓨전 (FD) 및 제 1 축적 용량 (CSa) 이 포화되었을 때에 포토다이오드 (PD) 측에 과잉 전하가 복귀되지 않고, 제 2 축적 용량 (CSb) 에 효율적으로 전송해도 된다.
본 실시형태에서도, 제 1 실시형태에 나타낸 것과 동일한 효과가 얻어지고, 고 S/N 비를 유지하여, 고조도측에 충분히 넓은 다이나믹 레인지 확대를 실현할 수 있다.
제 3 실시형태
본 실시예에 관련된 고체 촬상 장치의 1 화소의 등가 회로도를 도 10 에, 개 략 단면도를 도 11 에 나타낸다. 개략 평면도는 제 1 실시형태의 도 3 과 동일하다.
각 화소는, 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드 (PD1) 와, 포토다이오드 (PD1) 에 인접하여 형성된 광전하를 전송하는 전송 트랜지스터 (T2) 와, 전송 트랜지스터 (T2) 를 통하여 포토다이오드 (PD1) 에 접속하여 형성된 플로팅 디퓨전 (FD3) 과, 노광 축적 동작시에 상기 포토다이오드 (PD1) 로부터 넘치는 광전하를 전송 트랜지스터 (T2) 를 통하여 축적하는 제 1 축적 용량 (CSa4) 및 제 2 축적 용량 (CSb5) 과, 플로팅 디퓨전 (FD3) 에 접속하여 형성되고, 플로팅 디퓨전 (FD3), 제 1 축적 용량 (CSa4) 및 제 2 축적 용량 (CSb5) 내의 신호 전하를 배출하기 위한 리셋 트랜지스터 (R6) 와, 플로팅 디퓨전 (FD3) 과 제 1 축적 용량 (CSa4) 사이에 형성된 제 1 축적 트랜지스터 (Ca7) 와, 제 1 축적 용량 (CSa4) 과 제 2 축적 용량 (CSb5) 사이에 형성된 제 2 축적 트랜지스터 (Cb8) 와, 플로팅 디퓨전 (FD3) 의 신호 전하 또는 플로팅 디퓨전 (FD3) 과 제 1 축적 용량 (CSa4) 의 신호 전하 또는 플로팅 디퓨전 (FD3) 과 제 1 축적 용량 (CSa4) 과 제 2 축적 용량 (CSb5) 의 신호 전하를 전압으로서 판독하기 위한 증폭 트랜지스터 (SF9) 와, 증폭 트랜지스터에 접속하여 형성되고 상기 화소 내지는 화소 블록을 선택하기 위한 선택 트랜지스터 (X10) 로 구성되어 있다.
본 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치는, 상기 구성의 화소가 2차원 또는 1차원의 어레이 형상으로 복수 개 집적되어 있고, 각 화소에 있어서, 전송 트랜지스터 (T2), 제 1 축적 트랜지스터 (Ca7), 제 2 축적 트랜지스터 (Cb8), 리셋 트랜지 스터 (R6) 의 게이트 전극에, φT11, φCa12, φCb13, φR14 의 각 구동 라인이 접속되고, 또한, 선택 트랜지스터 (X10) 의 게이트 전극에는 행 시프트 레지스터로부터 구동되는 화소 선택 라인 (φX15) 이 접속되고, 또한, 선택 트랜지스터 (X10) 의 출력측 소스에 출력 라인 (OUT16) 이 접속되고, 열 시프트 레지스터에 의해 제어되어 출력된다.
도 11 에 있어서, 리셋 트랜지스터 (R6) 가 제 1 축적 용량 (CSa4) 대신에 플로팅 디퓨전이 되는 n+ 반도체 영역에 접속되어 있는 것 외에는 제 1 실시형태의 도 2 와 동일하다. 또한, 제 1 실시형태와 마찬가지로 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 의 임계치 전압이 전송 트랜지스터 (T) 의 임계치 전압보다 낮게 설정되어 있다. 또한, 본 실시형태의 고체 촬상 장치의 블록도도 제 1 실시형태의 도 4 와 동일하다.
도 10 내지 도 11 에서 설명되는 본 실시형태의 고체 촬상 장치의 동작 방법에 대하여 설명한다. 도 12 는 본 실시형태의 고체 촬상 장치의 주요한 구동 타이밍도, 도 13 은 화소의 포토다이오드로부터 플로팅 디퓨전 (FD), 제 1 축적 용량을 거쳐 제 2 축적 용량에 이르는 부분의 개략 포텐셜도이다.
먼저, 노광 축적전에, 제 1 축적 트랜지스터 (Ca) 및 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 를 온, 전송 트랜지스터 (T), 리셋 트랜지스터 (R) 를 오프로 세트한다. 다음으로, 리셋 트랜지스터 (R), 전송 트랜지스터 (T) 를 온시켜 플로팅 디퓨전 (FD) 과 제 1 축적 용량 (CSa), 제 2 축적 용량 (CSb) 의 리셋을 실시한다 (시각 t0"). 이 때, 포토다이오드 (PD) 는 완전 공핍화되어 있다. 다음으로 리셋 트랜지스터 (R) 를 오프시킨 직후에 입력되는 FD + CSa + CSb 의 리셋 노이즈를 N3 으로서 판독한다 (시각 t1"). 이 때 노이즈 신호 N3 에는 증폭 트랜지스터 (SF) 의 임계치 전압 편차가 고정 패턴 노이즈 성분으로서 포함된다.
다음으로, 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 를 오프시키면, FD + CSa + CSb 에 축적되어 있던 신호 전하는 FD + CSa 와 CSb 에 그 용량비에 따라 분배된다. 이 중 FD + CSa 에 분배된 신호를 N2 로서 판독한다 (시각 t2"). 이 때 N2 에도 증폭 트랜지스터 (SF) 의 임계치 전압 편차가 고정 패턴 노이즈 성분으로서 포함된다. 축적 기간 중 (시각 t3") 에는, 제 1 축적 트랜지스터 (Ca) 를 온, 제 2 축적 트랜지스터 (Cb), 리셋 트랜지스터 (R), 선택 트랜지스터 (X) 를 오프시킨 상태에서, 포토다이오드 (PD) 가 포화되기 전의 광전하는 포토다이오드 (PD) 에서 축적되고, 또한 포화를 초과하였을 때의 과잉 광전하는, 전송 트랜지스터 (T) 및 제 1 축적 트랜지스터 (Ca) 를 통하여, N2 에 중첩되어, 플로팅 디퓨전 (FD) 및 제 1 축적 용량 (CSa) 에 축적된다. 또한, 강한 광의 조사가 있어 포토다이오드 (PD) 및 제 1 축적 용량 (CSa) 의 포화를 초과하였을 때의 과잉 광전하는 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 를 통하여 제 2 축적 용량 (CSb) 에도 축적된다. 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 의 임계치 전압이 전송 트랜지스터 (T) 의 임계치 전압보다 낮게 설정되어 있기 때문에, 플로팅 디퓨전 (FD) 및 제 1 축적 용량 (CSa) 이 포화되었을 때에는 포토다이오드 (PD) 측에 과잉 전하가 복귀되지 않고, 제 2 축적 용량 (CSb) 에 효율적으로 전송된다. 이 동작에 의해, 과포화 상태에서 포토다이오드 (PD) 로부터 넘친 전하를 버리지 않고 유효하게 활용한다. 이와 같이 하여, 포화전 및 과포화후 모두 화소마다 동일한 포토다이오드 (PD) 에서 동일 기간내에 수광함으로써 축적 동작을 실시한다.
축적 종료후 (시각 t4") 에 선택 트랜지스터 (X) 를 온시킨 후, 리셋 트랜지스터 (R) 를 온시키고 (시각 t5"), FD 를 리셋한 후, 리셋 트랜지스터 (R) 를 오프시키고 나서 FD 에 존재하는 신호를 N1 로서 판독한다 (시각 t6"). 이 때 N1 에도 증폭 트랜지스터 (SF) 의 임계치 전압 편차가 고정 패턴 노이즈 성분으로서 포함된다. 다음으로, 전송 트랜지스터 (T) 를 온시켜 포토다이오드 (PD) 에 축적된 광신호 전하를 플로팅 디퓨전 (FD) 으로 완전히 전송하고 신호 N1 에 중첩시켜 (시각 t7"), S1 + N1 로서 신호를 판독한다.
다음으로 제 1 축적 트랜지스터 (Ca) 도 온시켜 (시각 t8"), FD 의 전하와 CSa 에 축적된 전하를 혼합하여, S1 + S2 + N2 로서 신호를 판독한다. 다음으로 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 도 온시켜 (시각 t9"), FD + CSa 의 전하와 CSb 에 축적된 전하를 혼합하여, S1 + S2 + S3 + N3 으로서 신호를 판독한다. 다음으로, 리셋 트랜지스터 (R) 를 온시켜 플로팅 디퓨전 (FD) 과 제 1 축적 용량 (CSa), 제 2 축적 용량 (CSb) 의 리셋을 실시한다 (시각 t10"). 이상의 동작을 반복함으로써 본 실시형태의 고체 촬상 소자는 동작한다. 다이나믹 레인지의 확대율, 넓은 다이나믹 레인지 신호의 합성 방법 등은 제 1 실시형태와 동일하다.
본 실시형태에서도, 제 1 실시형태에 나타낸 것과 동일한 효과가 얻어지고, 고S/N 비를 유지하여, 고조도측에 충분히 넓은 다이나믹 레인지 확대를 실현할 수 있다.
제 4 실시형태
본 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치의 1 화소의 등가 회로도를 도 14 에, 개략 단면도를 도 15a, 도 15b 에, 개략 평면도를 도 16 에 나타낸다.
각 화소는, 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드 (PD1) 와, 포토다이오드 (PD1) 에 인접하여 형성된 광전하를 전송하는 전송 트랜지스터 (T2) 와, 전송 트랜지스터 (T2) 를 통하여 포토다이오드 (PD1) 에 접속하여 형성된 플로팅 디퓨전 (FD3) 과, 포토다이오드 (PD1) 와 제 1 축적 용량 (CSa4) 사이에 형성된 오버플로우 게이트 (LO17) 와, 노광 축적 동작시에 상기 포토다이오드 (PD1) 로부터 넘치는 광전하를 오버플로우 게이트 (LO17) 를 통하여 축적하는 제 1 축적 용량 (CSa4) 및 제 2 축적 용량 (CSb5) 과, 플로팅 디퓨전 (FD3) 에 접속하여 형성되고, 플로팅 디퓨전 (FD3), 제 1 축적 용량 (CSa4) 및 제 2 축적 용량 (CSb5) 내의 신호 전하를 배출하기 위한 리셋 트랜지스터 (R6) 와, 플로팅 디퓨전 (FD3) 과 제 1 축적 용량 (CSa4) 사이에 형성된 제 1 축적 트랜지스터 (Ca7) 와, 제 1 축적 용량 (CSa4) 과 제 2 축적 용량 (CSb5) 사이에 형성된 제 2 축적 트랜지스터 (Cb8) 와, 플로팅 디퓨전 (FD3) 의 신호 전하 또는 플로팅 디퓨전 (FD3) 과 제 1 축적 용량 (CSa4) 의 신호 전하 또는 플로팅 디퓨전 (FD3) 과 제 1 축적 용량 (CSa4) 과 제 2 축적 용량 (CSb5) 의 신호 전하를 전압으로서 판독하기 위한 증폭 트랜지스터 (SF9) 와, 증폭 트랜지스터에 접속하여 형성되고 상기 화소 내지는 화소 블록을 선택하기 위한 선택 트랜지스터 (X10) 로 구성되어 있다.
도 15a 및 도 15b 에 있어서, n 형 반도체 영역 (22) 과 n+ 형 반도체 영역 (25) 에 관련된 영역에서, p 형 웰 (21) 상면에 p+ 반도체 영역 (18) 이 형성되고, n 형 반도체 영역 (22) 과 n+ 형 반도체 영역 (25) 을 소스·드레인으로 하고, p+ 형 반도체 영역 (18) 을 게이트로 하는 접합 트랜지스터형 오버플로우 게이트 (LO) 가 구성되어 있다. 다른 구조는 상기 제 3 실시형태와 동일하다. p+ 반도체 영역 (18) 은 p+ 형 반도체 영역 (23) 및 p 형 웰 영역 (21) 에 전기적으로 접속되어 있다.
본 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치는, 상기 구성의 화소가 2차원 또는 1차원의 어레이 형상으로 복수 개 집적되어 있고, 각 화소에 있어서, 전송 트랜지스터 (T2), 제 1 축적 트랜지스터 (Ca7), 제 2 축적 트랜지스터 (Cb8), 리셋 트랜지스터 (R6) 의 게이트 전극에, φT11, φCa12, φCb13, φR14 의 각 구동 라인이 접속되고, 또한, 선택 트랜지스터 (X10) 의 게이트 전극에는 행 시프트 레지스터로부터 구동되는 화소 선택 라인 (φX15) 이 접속되고, 또한, 선택 트랜지스터 (X10) 의 출력측 소스에 출력 라인 (OUT16) 이 접속되고, 열 시프트 레지스터에 의해 제어되어 출력된다.
본 실시형태에서, 제 1 실시형태와 마찬가지로 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 의 임계치 전압이 전송 트랜지스터 (T) 의 임계치 전압보다 낮게 설정되어 있음과 동시에, 오버플로우 게이트 (LO) 의 임계치 전압이 전송 트랜지스터 (T) 의 임계치 전압보다 낮게 설정되어 있다. 또한, 본 실시형태의 고체 촬상 장치의 블록도도 제 1 실시형태의 도 4 와 동일하다.
도 14 내지 도 16 에서 설명되는 본 실시형태의 고체 촬상 장치의 동작 방법은 제 3 실시형태의 도 12 와 동일하지만, 축적 기간 중 (시각 t3") 에 있어서는, 제 1 축적 트랜지스터 (Ca) 를 오프, 제 2 축적 트랜지스터 (Cb), 리셋 트랜지스터 (R), 선택 트랜지스터 (X) 를 오프시킨 상태에서, 포토다이오드 (PD) 가 포화전의 광전하는 포토다이오드 (PD) 에서 축적되고, 또한 포화를 초과하였을 때의 과잉 광전하는, 오버플로우 게이트 (LO) 를 통하여, 제 1 축적 용량 (CSa) 에 축적된다. 또한, 강한 광의 조사가 있어 포토다이오드 (PD) 및 제 1 축적 용량 (CSa) 의 포화를 초과하였을 때의 과잉 광전하는 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 를 통하여 제 2 축적 용량 (CSb) 에도 축적된다. 오버플로우 게이트 (LO) 및 제 2 축적 트랜지스터 (Cb) 의 임계치 전압이 전송 트랜지스터 (T) 의 임계치 전압보다 낮게 설정되어 있기 때문에, 제 1 축적 용량 (CSa) 이 포화되었을 때에는 포토다이오드 (PD) 측에 과잉 전하가 복귀되지 않고, 제 2 축적 용량 (CSb) 에 효율적으로 전송된다. 이 동작에 의해, 과포화 상태에서 포토다이오드 (PD) 로부터 넘친 전하를 버리지 않고 유효하게 활용한다. 이와 같이 하여, 포화전 및 과포화후 모두 화소마다 동일한 포토다이오드 (PD) 에서 동일 기간내에 수광함으로써 축적 동작을 실시 한다. 다이나믹 레인지의 확대율, 넓은 다이나믹 레인지 신호의 합성 방법 등은 제 1 실시형태와 동일하다.
본 실시형태에서도, 제 1 실시형태에 나타낸 것과 동일한 효과가 얻어지고, 고 S/N 비를 유지하여, 고조도측에 충분히 넓은 다이나믹 레인지 확대를 실현할 수 있다.
제 5 실시형태
본 실시형태는, 제 1 내지 제 4 실시형태에 관련된 고체 촬상 장치의 다른 블록도와 동작 방법에 기초한 실시형태이다. 본 실시형태의 고체 촬상 장치의 화소의 구성은 제 1 내지 제 4 실시형태에서 설명되는 고체 촬상 장치와 동일하다.
도 17 에 본 실시형태의 고체 촬상 장치의 블록도를 나타낸다. 2차원으로 배치된 화소 어레이 (30, 31, 32, 33) 의 주변부에 행 시프트 레지스터 (34), 열 시프트 레지스터 (35), 수직 신호선 (38, 38'), 수평 신호선 (39), 출력 회로 (37) 를 형성하고 있다. 여기에서는 편의상 2 화소 × 2 화소의 화소 어레이를 나타내고 있는데, 화소의 수는 이것에 한정되지 않는다.
각 화소로부터 순차로 판독되는 신호는, 잡음 신호 N1, 및 FD 에서 전하 전압 변환된 포화전의 광신호 + 잡음 신호 S1 + N1, 잡음 신호 N2, FD + CSa 에서 전하 전압 변환된 포화전과 포화후의 가산된 광신호 + 잡음 신호 S1 + S2 + N2, 잡음 신호 N3, FD + CSa + CSb 에서 전하 전압 변환된 포화전과 포화후의 가산된 광신호 + 잡음 신호 S1 + S2 + S3 + N3 이 된다. 이들 출력 신호는, 행 시프트 레지스터 (34) 및 열 시프트 레지스터 (35) 에 의해, 각 화소로부터 수직 신호선 (38, 38'), 수평 신호선 (39) 및 출력 회로 (37) 가 점순차로 선택되어 판독된다. 감산 회로에 의해 노이즈 제거 (S1 + N1) - N1, (S1 + S2 + N2) - N2, (S1 + S2 + S3 + N3) - N3 의 동작을 실시하고, 랜덤 노이즈 성분 및 고정 패턴 노이즈 성분의 양방을 제거한다. 후술하는 바와 같이 축적 개시 직후 노이즈 신호 N1, N2, N3 의 하나 내지는 복수가 판독되는 경우에 대응하여, 노이즈 신호를 프레임 메모리에 일단 보존한 후, 감산 회로에 노이즈 제거를 실시한다. 이와 같이 하여, 노이즈 제거된 포화전측 신호 S1 및 과포화측 신호 S1 + S2, S1 + S2 + S3 이 얻어진다. 감산 회로, 프레임 메모리는, 이미지 센서칩 상에 형성해도, 또한 별도 칩으로서 형성해도 어느 쪽이어도 상관없다. 본 실시형태의 고체 촬상 소자는 판독하고 회로계가 간단해진다.
(실시예 1)
본 발명의 고체 촬상 장치에 있어서, 화소 사이즈 가로 세로 20um, 플로팅 디퓨전 용량 (CFD) = 3.4fF, 제 1 축적 용량 (CSa) = 73fF, 제 2 축적 용량 (CSb) = 3700fF 를 갖는 고체 촬상 소자를 제조하고, 그 광전 변환 특성과 다이나믹 레인지 특성을 구하였다. 각 축적 용량은 M0S 용량과 폴리실리콘-폴리실리콘 용량의 병렬 용량으로 구성하였다.
도 18 은 본 실시예의 광전 변환 특성이다. 신호 S1, S1 + S2, S1 + S2 + S3 의 포화 신호 전압은 각각 500mV, 1000mV, 1200mV 이다. 또한, 노이즈 제 거후에 S1, S1 + S2, S1 + S2 + S3 에 잔류하는 잔류 노이즈 전압은 모두 동일하게 0.09mV 이다.
S1 에서 S1 + S2 로의 전환 전압, S1 + S2 에서 S1 + S2 + S3 으로의 전환 전압은 각각의 포화 전압보다 낮게 설정하여 400mV, 900mV 로 하였다.
각 전환점에서의 S1 + S2 신호, S1 + S2 + S3 신호와 잔류 노이즈의 S/N 비는 모두 46dB 가 얻어져 있고, 고화질의 성능을 갖는 고체 촬상 소자를 실현할 수 있다.
또한, S1, S1 + S2, S1 + S2 + S3 의 다이나믹 레인지는 각각, 75dB, 108dB, 143dB 를 실현할 수 있다.
본 실시예에서, 고 S/N 비를 유지하여, 고조도측에 충분히 넓은 다이나믹 레인지 확대를 실현할 수 있다.
(실시예 2)
본 발명의 고체 촬상 장치에 있어서, 트랜치형 축적 용량 소자를 적용하여, 화소 사이즈 가로 세로 10um, 플로팅 디퓨전 용량 (CFD) = 3.4fF, 제 1 축적 용량 (CSa) = 148fF, 제 2 축적 용량 (CSb) = 15pF 를 갖는 고체 촬상 소자를 제조하고, 그 광전 변환 특성과 다이나믹 레인지 특성을 구하였다.
신호 S1, S1 + S2, S1 + S2 + S3 의 포화 신호 전압은 각각 500mV, 1000mV, 1200mV 이다. 또한 노이즈 제거후에 S1, S1 + S2, S1 + S2 + S3 에 잔류하는 잔류 노이즈 전압은 모두 동일하게 0.09mV 이다. 또한, S1 에서 S1 + S2 로의 전환 전압, S1 + S2 에서 S1 + S2 + S3 으로의 전환 전압은 각각의 포화 전압보다 낮게 설정하여 400mV, 900mV 로 하였다.
각 전환점에서의 S1 + S2 신호, S1 + S2 + S3 신호와 잔류 노이즈와의 S/N 비는 모두 40dB 가 얻어져 있고, 고화질의 성능을 갖는 고체 촬상 소자를 실현할 수 있다. 또한, S1, S1 + S2, S1 + S2 + S3 의 다이나믹 레인지는 각각, 75dB, 114dB , 175dB 를 실현할 수 있다.
본 실시예에서, 고 S/N 비를 유지하여, 고조도측에 충분히 넓은 다이나믹 레인지 확대를 실현할 수 있다.
본 발명은 상기의 설명에 한정되지 않는다. 예를 들어, 실시형태에서는, 고체 촬상 장치에 대하여 설명하고 있지만, 이것에 한정하지 않고, 각 고체 촬상 장치의 화소를 직선형으로 배치한 라인 센서나, 각 고체 촬상 장치의 화소를 그대로 단독으로 구성함으로써 얻어지는 광 센서에 대해서도, 종래에는 얻지 못한 넓은 다이나믹 레인지화와 고감도, 고 S/N 비를 달성할 수 있다.
또한, 축적 용량의 형상 등은 특별히 한정은 없고, MOS 용량, 폴리실리콘-폴리실리콘 사이 용량, DRAM 의 메모리 축적 용량 등에서 용량을 높이기 위하여 지금까지 개발된 트랜치 용량이나 스택 용량 등 여러 방법을 채용할 수 있다. 고체 촬상 장치로는, CMOS 이미지 센서 외에, CCD 에도 적용할 수 있다. 그 외에, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다. 예를 들어, 실시예에서는, 제 1 및 제 2 축적 용량에 신호 전하를 축적하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은, 또한, 다단의 축적 용량에 신호 전하를 축적하는 구 성에도 적용할 수 있다.
본 발명의 고체 촬상 장치는, 디지털 카메라, 카메라 부착 휴대 전화, 감시 카메라, 차 탑재 카메라 등의 넓은 다이나믹 레인지가 요망되고 있는 이미지 센서에 적응할 수 있다.
본 발명의 고체 촬상 장치의 동작 방법은 넓은 다이나믹 레인지가 요망되고 있는 이미지 센서의 동작 방법에 적응할 수 있다.
Claims (27)
- 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드와,상기 포토다이오드에 접속되고 상기 광전하를 전송하는 전송 트랜지스터와,상기 전송 트랜지스터를 통하여 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 축적하는 복수의 축적 용량 소자를 구비한, 광 센서.
- 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드와,상기 포토다이오드에 접속되고 상기 광전하를 전송하는 전송 트랜지스터와,상기 전송 트랜지스터를 통하여 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 축적하는 복수의 축적 용량 소자를 갖는 화소가 1차원 또는 2차원의 어레이 형상으로 복수 개 집적된, 고체 촬상 장치.
- 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드와,상기 포토다이오드에 접속되고 상기 광전하를 전송하는 전송 트랜지스터와,상기 전송 트랜지스터를 통하여 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 순차로 축적하는 제 1 및 제 2 축적 용량 소자를 적어도 포함하는 복수의 축적 용량 소자로 이루어지는 축적 용량 소자군을 갖는 화소가 1차원 또는 2차원의 어레이 형상으로 복수 개 집적된, 고체 촬상 장치.
- 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드와,상기 포토다이오드에 접속되고 상기 광전하를 전송하는 전송 게이트와,상기 전송 게이트에 접속된 제 1 축적 게이트와,상기 전송 게이트 및 상기 제 1 축적 게이트를 통하여 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 축적하는 제 1 축적 용량 소자와,상기 제 1 축적 용량 소자에 제 2 축적 게이트를 통하여 접속되는 제 2 축적 용량 소자를 갖는 화소가 1차원 또는 2차원의 어레이 형상으로 복수 개 집적된, 고체 촬상 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 복수의 축적 용량 소자는 서로 축적 게이트 수단를 통하여 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 화소는, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 상기 광전하가 전송되는 플로팅 영역을 추가로 갖는, 고체 촬상 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 화소는, 상기 전송 게이트를 통하여 상기 광전하가 전송되는 플로팅 영역을 추가로 갖는, 고체 촬상 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 플로팅 영역 또는 상기 제 1 및 제 2 축적 용량 소자 중 하나 이상에 접속되고 상기 제 1 및 제 2 축적 용량 소자 및 상기 플로팅 영역내의 신호 전하를 배출하기 위한 리셋 트랜지스터와,상기 플로팅 영역의 신호 전하, 또는 상기 플로팅 영역과 상기 제 1 및 제 2 축적 용량 소자의 적어도 일방의 신호 전하를 전압으로서 판독하기 위한 증폭 트랜지스터와,상기 증폭 트랜지스터에 접속되고 상기 화소를 선택하기 위한 선택 트랜지스터를 추가로 갖는, 고체 촬상 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 플로팅 영역, 상기 제 1 축적 용량 소자 및 상기 제 2 축적 용량 소자 중 하나 또는 복수로부터 얻어진 전압 신호와,상기 플로팅 영역에 상기 포토다이오드로부터의 상기 광전하를 전송함과 함께 상기 제 1 축적 게이트 및 상기 제 2 축적 게이트 중 하나 이상을 온으로 하여, 상기 플로팅 영역, 상기 제 1 축적 용량 소자, 및 상기 제 2 축적 용량 소자의 하나 또는 복수에 전송된 광전하로부터 얻어진 전압 신호와의 차분을 취하는 노이즈 소거 수단을 추가로 갖는, 고체 촬상 장치.
- 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드에 접속되고 상기 광전하를 전송하는 전송 트랜지스터와, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 상기 광전하가 전송되는 플로팅 영역와, 상기 전송 트랜지스터에 접속되는 제 1 축적 트랜지스터와, 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 상기 전송 트랜지스터 및 상기 제 1 축적 트랜지스터를 통하여 축적하는 제 1 축적 용량 소자와, 상기 제 1 축적 용량 소자로부터 넘치는 전하를 전송하는 제 2 축적 트랜지스터와, 상기 제 1 축적 용량 소자로부터 넘치는 광전하를 상기 제 2 축적 트랜지스터를 통하여 축적하는 제 2 축적 용량 소자를 적어도 갖는 화소가 1차원 또는 2차원의 어레이 형상으로 복수 개 집적된, 고체 촬상 장치.
- 제 10 항에 기재된 고체 촬상 장치의 동작 방법으로서,전하 축적전에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 축적 트랜지스터를 온으로 하여, 상기 플로팅 영역 및 상기 제 1 및 제 2 축적 용량 소자내의 광전하를 배출하는 공정과,상기 포토다이오드에서 발생하는 광전하 중 포화전 전하를 상기 포토다이오드에 축적하고, 상기 포토다이오드로부터 넘치는 과포화 전하를 상기 플로팅 영역 및 상기 제 1 축적 용량 소자에서 축적하는 공정과,상기 제 1 축적 트랜지스터를 오프로 하여, 상기 플로팅 영역내의 광전하를 배출하는 공정과,상기 전송 트랜지스터를 온으로 하여 상기 포화전 전하를 상기 플로팅 영역 에 전송하고, 상기 포화전 전하의 전압 신호를 나타내는 포화전 신호를 판독하는 공정과,상기 제 1 축적 트랜지스터를 온으로 하여, 상기 포화전 전하와 상기 포토다이오드로부터 넘치는 상기 과포화 전하의 합의 전압 신호를 나타내는 제 1 과포화 신호를 판독하는 공정과,상기 제 2 축적 트랜지스터를 온으로 하여, 상기 포화전 전하와 상기 포토다이오드로부터 넘치는 상기 과포화 전하와 상기 제 1 축적 용량 소자로부터 넘치는 과포화 전하의 합의 전압 신호를 나타내는 제 2 과포화 신호를 판독하는 공정을 갖는, 고체 촬상 장치의 동작 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 포화전 신호와, 상기 제 1 과포화 신호와, 상기 제 2 과포화 신호 중 어느 하나 이상을 소정의 기준 전압과의 비교에 의해 선택하는 출력 신호 선택 공정을 추가로 갖는, 고체 촬상 장치의 동작 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 출력 신호 선택 공정은, 상기 포화전 신호가 제 1 기준 전압보다 큰 경우에 출력 신호로서 상기 제 1 과포화 신호를 선택하고, 상기 제 1 과포화 신호가 제 2 기준 전압보다 큰 경우에 출력 신호로서 상기 제 2 과포화 신호를 선택하는, 고체 촬상 장치의 동작 방법.
- 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드와,상기 포토다이오드에 접속되고 상기 광전하를 전송하는 전송 트랜지스터와,상기 포토다이오드에 접속되는 오버플로우 게이트와,상기 오버플로우 게이트를 통하여 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 축적하는 복수의 축적 용량 소자를 구비한, 광 센서.
- 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드와,상기 포토다이오드에 접속되고 상기 광전하를 전송하는 전송 트랜지스터와,상기 포토다이오드에 접속되는 오버플로우 게이트와,상기 오버플로우 게이트를 통하여 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 축적하는 복수의 축적 용량 소자를 갖는 화소가 1차원 또는 2차원의 어레이 형상으로 복수 개 집적된, 고체 촬상 장치.
- 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드와,상기 포토다이오드에 접속되고 상기 광전하를 전송하는 전송 트랜지스터와,상기 포토다이오드에 접속되는 오버플로우 게이트와,상기 오버플로우 게이트를 통하여 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 순차로 축적하는 제 1 및 제 2 축적 용량 소자를 적어도 포함하는 복수의 축적 용량 소자로 이루어지는 축적 용량 소자군을 갖는 화소가 1차원 또는 2차원의 어레이 형상으로 복수 개 집적된, 고체 촬상 장치.
- 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드와,상기 포토다이오드에 접속되고 상기 광전하를 전송하는 전송 게이트와,상기 포토다이오드에 접속되고 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 전송하는 오버플로우 게이트와,상기 오버플로우 게이트에 접속된 제 1 축적 게이트와,상기 오버플로우 게이트를 통하여 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 축적하는 제 1 축적 용량 소자와,상기 제 1 축적 용량 소자에 접속되는 제 2 축적 게이트와,상기 제 1 축적 용량 소자에 상기 제 2 축적 게이트를 통하여 접속되는 제 2 축적 용량 소자를 갖는 화소가 1차원 또는 2차원의 어레이 형상으로 복수 개 집적된, 고체 촬상 장치.
- 제 15 항에 있어서,상기 오버플로우 게이트는 MOS 형 트랜지스터 또는 접합형 트랜지스터로 이루어지는, 고체 촬상 장치.
- 제 15 항에 있어서,상기 복수의 축적 용량 소자는 서로 축적 트랜지스터를 통하여 접속되어 있 는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제 15 항에 있어서,상기 화소는, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 상기 광전하가 전송되는 플로팅 영역을 추가로 갖는, 고체 촬상 장치.
- 제 17 항에 있어서,상기 화소는, 상기 전송 게이트를 통하여 상기 광전하가 전송되는 플로팅 영역을 추가로 갖는, 고체 촬상 장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 제 2 축적 용량 소자는, 상기 제 1 축적 용량 소자보다 큰 용량을 갖는, 고체 촬상 장치.
- 제 19 항에 있어서,상기 플로팅 영역 또는 상기 제 1 및 제 2 축적 용량 소자 중 하나 이상에 접속되고 상기 제 1 및 제 2 축적 용량 소자 및 상기 플로팅 영역내의 신호 전하를 배출하기 위한 리셋 트랜지스터와,상기 플로팅 영역의 신호 전하, 또는 상기 플로팅 영역과 상기 제 1 및 제 2 축적 용량 소자의 적어도 일방의 신호 전하를 전압으로서 판독하기 위한 증폭 트랜 지스터와,상기 증폭 트랜지스터에 접속되고 상기 화소를 선택하기 위한 선택 트랜지스터를 추가로 갖는, 고체 촬상 장치.
- 광을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드에 접속되고 상기 광전하를 전송하는 전송 트랜지스터와, 상기 전송 트랜지스터를 통하여 상기 광전하가 전송되는 플로팅 영역과, 상기 포토다이오드에 접속되는 오버플로우 게이트와, 축적 동작시에 상기 포토다이오드로부터 넘치는 광전하를 상기 오버플로우 게이트를 통하여 축적하는 제 1 축적 용량 소자와, 상기 제 1 축적 용량 소자로부터 넘치는 광전하를 전송하는 제 1 축적 트랜지스터와, 상기 제 1 축적 용량 소자로부터 넘치는 광전하를 상기 제 1 축적 트랜지스터를 통하여 축적하는 제 2 축적 용량 소자와, 상기 플로팅 영역과 상기 제 1 축적 용량 소자 사이에 접속된 제 2 축적 트랜지스터를 적어도 갖는 화소가 1차원 또는 2차원의 어레이 형상으로 복수 개 집적된, 고체 촬상 장치.
- 제 24 항에 기재된 고체 촬상 장치의 동작 방법으로서,전하 축적전에 있어서, 상기 제 1 축적 트랜지스터 및 상기 제 2 축적 트랜지스터를 온으로 하여, 상기 플로팅 영역 및 상기 제 1 및 제 2 축적 용량 소자내의 광전하를 배출하는 공정과,상기 포토다이오드에서 발생하는 광전하 중 포화전 전하를 상기 포토다이오 드에 축적하고, 상기 포토다이오드로부터 넘치는 과포화 전하를 상기 오버플로우 게이트를 통하여 상기 제 1 축적 용량 소자에서 축적하는 공정과,상기 전송 트랜지스터를 온으로 하여 상기 포화전 전하를 상기 플로팅 영역에 전송하고, 상기 포화전 전하의 전압 신호를 나타내는 포화전 신호를 판독하는 공정과,상기 제 2 축적 트랜지스터를 온으로 하여, 상기 포화전 전하와 상기 포토다이오드로부터 넘친 상기 과포화 전하의 합의 전압 신호를 나타내는 제 1 과포화 신호를 판독하는 공정과,상기 제 1 축적 트랜지스터를 온으로 하여, 상기 포화전 전하와 상기 포토다이오드로부터 넘친 상기 과포화 전하와 상기 제 1 축적 용량 소자로부터 넘친 과포화 전하의 합의 전압 신호를 나타내는 제 2 과포화 신호를 판독하는 공정을 갖는, 고체 촬상 장치의 동작 방법.
- 제 25 항에 있어서,상기 포화전 신호와, 상기 제 1 과포화 신호와, 상기 제 2 과포화 신호 중 어느 하나 이상을 소정의 기준 전압과의 비교에 의해 선택하는 출력 신호 선택 공정을 추가로 갖는, 고체 촬상 장치의 동작 방법.
- 제 26 항에 있어서,상기 출력 신호 선택 공정은, 상기 포화전 신호가 제 1 기준 전압보다 큰 경 우에 출력 신호로서 상기 제 1 과포화 신호를 선택하고, 상기 제 1 과포화 신호가 제 2 기준 전압보다 큰 경우에 출력 신호로서 상기 제 2 과포화 신호를 선택하는, 고체 촬상 장치의 동작 방법.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100984698B1 (ko) * | 2008-08-04 | 2010-10-01 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지 센서 및 그 구동 방법 |
| KR20110025125A (ko) * | 2009-09-01 | 2011-03-09 | 후지필름 가부시키가이샤 | 이미지 촬상 디바이스 및 이미지 촬상 장치 |
| KR101064495B1 (ko) * | 2009-04-03 | 2011-09-16 | 마루엘에스아이 주식회사 | 광다이나믹 레인지 이미지 센서 및 그 동작방법 |
| KR101465667B1 (ko) * | 2008-03-25 | 2014-11-26 | 삼성전자주식회사 | Ｃｍｏｓ 영상 센서 및 그 동작 방법 |
| KR20200073212A (ko) * | 2017-10-27 | 2020-06-23 | 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 | 촬상 장치 및 촬상 방법 |
Families Citing this family (67)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100744118B1 (ko) * | 2005-12-13 | 2007-08-01 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서의 포화 레벨 검출 회로, 이미지 센서의 포화레벨 검출 방법 및 포화 레벨 검출 회로를 구비하는 이미지센서 |
| EP2942813B1 (en) * | 2006-08-09 | 2020-09-30 | Tohoku University | Optical sensor and solid-state imaging device |
| US8184191B2 (en) | 2006-08-09 | 2012-05-22 | Tohoku University | Optical sensor and solid-state imaging device |
| US20080106625A1 (en) * | 2006-11-07 | 2008-05-08 | Border John N | Multi image storage on sensor |
| US7427790B2 (en) * | 2007-01-19 | 2008-09-23 | Eastman Kodak Company | Image sensor with gain control |
| KR101404074B1 (ko) * | 2007-07-31 | 2014-06-05 | 삼성전기주식회사 | Ｃｍｏｓ 영상 센서 |
| EP2192615A4 (en) * | 2007-09-05 | 2011-07-27 | Univ Tohoku | SOLID-BODY IMAGING ELEMENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| EP2192764B1 (en) * | 2007-09-05 | 2015-05-20 | Tohoku University | Solid state imaging element and imaging device |
| CN101904165A (zh) * | 2007-12-21 | 2010-12-01 | 福通尼斯荷兰公司 | 图像传感器阵列，增强的图像传感器阵列，电子轰击图像传感器阵列装置以及用于这些图像传感器阵列的像素传感器元件 |
| JP5358136B2 (ja) * | 2008-07-29 | 2013-12-04 | パナソニック株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP2010124418A (ja) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JP5267867B2 (ja) | 2009-03-06 | 2013-08-21 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 撮像装置 |
| JP2011015219A (ja) * | 2009-07-02 | 2011-01-20 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| US20110074996A1 (en) * | 2009-09-29 | 2011-03-31 | Shen Wang | Ccd image sensors with variable output gains in an output circuit |
| EP2496964A2 (en) * | 2009-11-03 | 2012-09-12 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Detector unit for detecting electromagnetic radiation |
| JP5521682B2 (ja) * | 2010-02-26 | 2014-06-18 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、及び、電子機器 |
| TWI419111B (zh) * | 2010-09-06 | 2013-12-11 | Himax Imagimg Inc | 感測裝置 |
| KR101251744B1 (ko) * | 2011-04-13 | 2013-04-05 | 엘지이노텍 주식회사 | Ｗｄｒ 픽셀 어레이, 이를 포함하는 ｗｄｒ 이미징 장치 및 그 구동방법 |
| TWI505453B (zh) * | 2011-07-12 | 2015-10-21 | Sony Corp | 固態成像裝置，用於驅動其之方法，用於製造其之方法，及電子裝置 |
| JP2013162148A (ja) * | 2012-02-01 | 2013-08-19 | Sony Corp | 個体撮像装置および駆動方法、並びに電子機器 |
| CN102945659A (zh) * | 2012-12-05 | 2013-02-27 | 东南大学 | 一种硅基液晶微显示器像素点电路 |
| GB2510372B (en) * | 2013-01-31 | 2018-10-03 | Res & Innovation Uk | Imaging sensor |
| US11322533B2 (en) * | 2013-03-14 | 2022-05-03 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Solid state image sensor tolerant to misalignment and having a high photoelectric conversion efficiency |
| CN103259985B (zh) * | 2013-05-17 | 2016-08-17 | 昆山锐芯微电子有限公司 | Cmos图像传感器、像素单元及其控制方法 |
| US10497737B2 (en) | 2013-05-30 | 2019-12-03 | Caeleste Cvba | Enhanced dynamic range imaging |
| JP6376785B2 (ja) * | 2014-03-14 | 2018-08-22 | キヤノン株式会社 | 撮像装置、および、撮像システム |
| CN103873787B (zh) * | 2014-04-02 | 2017-02-15 | 长春长光辰芯光电技术有限公司 | 高动态范围图像传感器像素 |
| US9967501B2 (en) | 2014-10-08 | 2018-05-08 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Imaging device |
| JP6452381B2 (ja) * | 2014-10-23 | 2019-01-16 | キヤノン株式会社 | 撮像装置 |
| US9774802B2 (en) * | 2014-11-10 | 2017-09-26 | Raytheon Company | Method and apparatus for increasing pixel sensitivity and dynamic range |
| US10154222B2 (en) | 2014-11-17 | 2018-12-11 | Tohoku University | Optical sensor, signal reading method therefor, solid-state imaging device, and signal reading method therefor |
| CN108183103B (zh) * | 2014-11-17 | 2021-10-26 | 国立大学法人东北大学 | 光传感器的信号读出方法和摄像装置的信号读出方法 |
| JP2016111425A (ja) * | 2014-12-03 | 2016-06-20 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 撮像装置 |
| CN104469195B (zh) * | 2014-12-18 | 2017-11-21 | 北京思比科微电子技术股份有限公司 | 高动态范围图像传感器像素结构及其操作方法 |
| JP2016139660A (ja) * | 2015-01-26 | 2016-08-04 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
| CN113380839A (zh) * | 2015-01-29 | 2021-09-10 | 索尼半导体解决方案公司 | 固态成像器件和电子设备 |
| US9699398B2 (en) | 2015-04-16 | 2017-07-04 | Caeleste Cvba | Pixel with increased charge storage |
| US9819882B2 (en) * | 2015-06-05 | 2017-11-14 | Caeleste Cvba | Global shutter high dynamic range sensor |
| US10341592B2 (en) | 2015-06-09 | 2019-07-02 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Imaging element, driving method, and electronic device |
| TWI701819B (zh) * | 2015-06-09 | 2020-08-11 | 日商索尼半導體解決方案公司 | 攝像元件、驅動方法及電子機器 |
| FR3037440B1 (fr) * | 2015-06-12 | 2019-11-08 | Teledyne E2V Semiconductors Sas | Capteur d'image a haute dynamique, a nœud de stockage en trois parties |
| US9900481B2 (en) * | 2015-11-25 | 2018-02-20 | Semiconductor Components Industries, Llc | Imaging pixels having coupled gate structure |
| JP2017135693A (ja) * | 2016-01-21 | 2017-08-03 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 撮像装置 |
| JP6782431B2 (ja) | 2016-01-22 | 2020-11-11 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 撮像装置 |
| CN112788224B (zh) | 2016-01-29 | 2023-04-04 | 松下知识产权经营株式会社 | 摄像装置 |
| US10072974B2 (en) * | 2016-06-06 | 2018-09-11 | Semiconductor Components Industries, Llc | Image sensors with LED flicker mitigaton global shutter pixles |
| CN106791463B (zh) * | 2016-11-30 | 2019-08-20 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种全局快门cmos像素单元及图像采集方法 |
| US10063797B2 (en) * | 2016-12-22 | 2018-08-28 | Raytheon Company | Extended high dynamic range direct injection circuit for imaging applications |
| WO2018140012A1 (en) * | 2017-01-25 | 2018-08-02 | BAE Systems Imaging Solutions Inc. | Imaging array with extended dynamic range |
| US10536652B2 (en) | 2018-01-08 | 2020-01-14 | Semiconductor Components Industries, Llc | Image sensors with split photodiodes |
| US10559614B2 (en) | 2018-03-09 | 2020-02-11 | Semiconductor Components Industries, Llc | Dual conversion gain circuitry with buried channels |
| JP2020047734A (ja) * | 2018-09-18 | 2020-03-26 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像装置及び電子機器 |
| US11431926B2 (en) * | 2018-11-09 | 2022-08-30 | Semiconductor Components Industries, Llc | Image sensors having high dynamic range imaging pixels |
| JP7341659B2 (ja) * | 2018-12-25 | 2023-09-11 | ブリルニクス シンガポール プライベート リミテッド | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、および電子機器 |
| US11201188B2 (en) | 2019-03-07 | 2021-12-14 | Semiconductor Components Industries, Llc | Image sensors with high dynamic range and flicker mitigation |
| US11050956B2 (en) * | 2019-03-29 | 2021-06-29 | Pixart Imaging Inc. | Image sensor and method for increasing signal-noise-ratio thereof |
| CN113906732A (zh) * | 2019-05-31 | 2022-01-07 | 新唐科技日本株式会社 | 固体摄像装置及使用该固体摄像装置的摄像装置 |
| JP2021010075A (ja) | 2019-06-28 | 2021-01-28 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置、光電変換システム、および移動体 |
| CN110534534B (zh) * | 2019-07-19 | 2021-08-10 | 思特威(上海)电子科技股份有限公司 | 具有不规则设计结构双转换增益晶体管的图像传感器 |
| US11064141B2 (en) | 2019-07-24 | 2021-07-13 | Semiconductor Components Industries, Llc | Imaging systems and methods for reducing dark signal non-uniformity across pixels |
| EP4042671A4 (en) * | 2019-11-21 | 2022-10-19 | Huawei Technologies Co., Ltd. | IMAGING ELEMENT, IMAGING SENSOR, CAMERA SYSTEM AND DEVICE COMPRISING THE CAMERA SYSTEM |
| WO2021153370A1 (ja) * | 2020-01-29 | 2021-08-05 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法及び電子機器 |
| KR20220082566A (ko) | 2020-12-10 | 2022-06-17 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 |
| KR20220142737A (ko) * | 2021-04-15 | 2022-10-24 | 삼성전자주식회사 | Dram 커패시터를 포함하는 이미지 센서 및 이미지 센서의 동작 방법 |
| US11627274B2 (en) * | 2021-04-16 | 2023-04-11 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Image sensing pixels with lateral overflow storage |
| CN113206119B (zh) * | 2021-04-29 | 2023-04-18 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 有源像素电路、图像传感器和电子设备 |
| CN114740522A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-07-12 | 上海品臻影像科技有限公司 | 一种直接式x射线平板探测器及曝光同步方法 |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4682236A (en) * | 1985-12-20 | 1987-07-21 | General Electric Company | Read and clear readout circuit and method of operation of an IR sensing charge injection device |
| JPH03270579A (ja) * | 1990-03-20 | 1991-12-02 | Fujitsu Ltd | 赤外線撮像装置 |
| JPH0590556A (ja) | 1990-05-11 | 1993-04-09 | Olympus Optical Co Ltd | 固体撮像素子 |
| JP3244557B2 (ja) * | 1993-02-15 | 2002-01-07 | 富士通株式会社 | 固体撮像素子の入力回路 |
| JP3270579B2 (ja) | 1993-07-14 | 2002-04-02 | 株式会社ネオス | 含フッ素ペリレン誘導体 |
| US6246436B1 (en) * | 1997-11-03 | 2001-06-12 | Agilent Technologies, Inc | Adjustable gain active pixel sensor |
| WO2000005874A1 (en) * | 1998-07-22 | 2000-02-03 | Foveon, Inc. | Multiple storage node active pixel sensors |
| JP3592106B2 (ja) | 1998-11-27 | 2004-11-24 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置およびカメラ |
| JP3558589B2 (ja) * | 2000-06-14 | 2004-08-25 | Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 | Ｍｏｓ型イメージセンサ及びその駆動方法 |
| US6504141B1 (en) * | 2000-09-29 | 2003-01-07 | Rockwell Science Center, Llc | Adaptive amplifier circuit with enhanced dynamic range |
| EP1231641A1 (en) * | 2001-02-09 | 2002-08-14 | C.S.E.M. Centre Suisse D'electronique Et De Microtechnique Sa | Active pixel with analog storage for an opto-electronic image sensor |
| JP3827145B2 (ja) * | 2001-07-03 | 2006-09-27 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP2003101881A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-04-04 | Sony Corp | 固体撮像装置および固体撮像装置の駆動方法 |
| JP3984814B2 (ja) | 2001-10-29 | 2007-10-03 | キヤノン株式会社 | 撮像素子、その撮像素子を用いた放射線撮像装置及びそれを用いた放射線撮像システム |
| JP2003209242A (ja) * | 2002-01-15 | 2003-07-25 | Sony Corp | Ｃｃｄ固体撮像素子 |
| US6888122B2 (en) * | 2002-08-29 | 2005-05-03 | Micron Technology, Inc. | High dynamic range cascaded integration pixel cell and method of operation |
| JP4484449B2 (ja) * | 2003-05-08 | 2010-06-16 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像装置 |
| US6780666B1 (en) * | 2003-08-07 | 2004-08-24 | Micron Technology, Inc. | Imager photo diode capacitor structure with reduced process variation sensitivity |
-
2006
- 2006-04-06 CN CN2006800087691A patent/CN101164334B/zh not_active Expired - Fee Related
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- 2006-04-07 TW TW095112432A patent/TWI431764B/zh active
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101465667B1 (ko) * | 2008-03-25 | 2014-11-26 | 삼성전자주식회사 | Ｃｍｏｓ 영상 센서 및 그 동작 방법 |
| KR100984698B1 (ko) * | 2008-08-04 | 2010-10-01 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지 센서 및 그 구동 방법 |
| KR101064495B1 (ko) * | 2009-04-03 | 2011-09-16 | 마루엘에스아이 주식회사 | 광다이나믹 레인지 이미지 센서 및 그 동작방법 |
| KR20110025125A (ko) * | 2009-09-01 | 2011-03-09 | 후지필름 가부시키가이샤 | 이미지 촬상 디바이스 및 이미지 촬상 장치 |
| KR20200073212A (ko) * | 2017-10-27 | 2020-06-23 | 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 | 촬상 장치 및 촬상 방법 |
| KR20220165836A (ko) * | 2017-10-27 | 2022-12-15 | 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 | 촬상 장치 및 촬상 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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