TWI474477B - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device Download PDF

Info

Publication number
TWI474477B
TWI474477B TW99102300A TW99102300A TWI474477B TW I474477 B TWI474477 B TW I474477B TW 99102300 A TW99102300 A TW 99102300A TW 99102300 A TW99102300 A TW 99102300A TW I474477 B TWI474477 B TW I474477B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
multiplier
register
solid
imaging device
state imaging
Prior art date
Application number
TW99102300A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201103138A (en
Inventor
Hisanori Suzuki
Yasuhito Yoneta
Shinichiro Takagi
Kentaro Maeta
Masaharu Muramatsu
Original Assignee
Hamamatsu Photonics Kk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics Kk filed Critical Hamamatsu Photonics Kk
Publication of TW201103138A publication Critical patent/TW201103138A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI474477B publication Critical patent/TWI474477B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/148—Charge coupled imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/148—Charge coupled imagers
    • H01L27/14806—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14812—Special geometry or disposition of pixel-elements, address lines or gate-electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof

Landscapes

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

Description

固體攝像裝置
本發明係關於一種EM-CCD等之電荷增倍型固體攝像裝置。
CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合元件)作為用於攝像入射光之像之固體攝像裝置已廣為人知，而CCD之中，已知有可攝像微弱光之像之EM-CCD(Electron Multiplying-CCD，電子倍增電荷耦合元件)。該種固體攝像裝置，除具備複數之光電二極體等生成對應於入射光量之電荷之攝像區域、讀取攝像區域之電荷之輸出暫存器部外，更具備增倍所讀取之電荷之增倍暫存器部，藉由使用增倍暫存器部之電荷增倍作用，使微弱光之像之攝像成為可能。該種固體攝像裝置係揭示於專利文獻1~3。
專利文獻1及2所記載之固體攝像裝置，係基於增倍暫存器部之輸出進行該增倍暫存器部之增倍率(增益)之控制。
又，專利文獻3所記載之固體攝像裝置，更具備附加暫存器部，藉由對增倍暫存器部之過剩電荷使用附加暫存器部，可擴大動態範圍。
先前技術文獻 特許文獻
[專利文獻1]日本特開2007-124675號公報
[專利文獻2]日本特許第3862850號公報
[專利文獻3]日本特開2004-523112號公報
但，將該種固體攝像裝置適用於分光光譜測定等所使用之分光器等之情形下，入射於攝像區域之光中存在著強度分布，而有入射光之強度分布大幅超出固體攝像裝置之動態範圍之情事。因此，為使固體攝像裝置之動態範圍適應入射光之強度分布，已被考慮的是如專利文獻1及2所記載之固體攝像裝置般之控制增倍暫存器部之增倍率。
但，專利文獻1及2所記載之固體攝像裝置中，因控制增倍暫存器部之增倍率相對於攝像區域整體係均等，故依攝像區域之位置造成入射光之強度很大的不同之情形下，無法完全控制增倍暫存器部之增倍率，難以使固體攝像裝置之動態範圍適當地適應於入射光之強度分布。
又，專利文獻3所記載之固體攝像裝置，雖係於入射光量大時使用附加暫存器部以補增倍暫存器部之電荷容量之不足，但該固體攝像裝置也是，因相對於攝像區域只分別設置一個增倍暫存器部與附加暫存器部，故依攝像區域之位置造成入射光之強度大幅不同之情形下，無法完全控制增倍暫存器部之增倍率，難以使固體攝像裝置之動態範圍適切地適應於入射光之強度分布。
因此，本發明之目的在於提供一種固體攝像裝置，其即使於攝像區域之位置造成入射光之強度大幅不同時，亦可適當地進行增倍暫存器部之增倍率之控制。
本發明之固體攝像裝置，係電荷增倍型固體攝像裝置，具備：生成對應於入射光量之電荷之攝像區域、接收來自攝像區域之電荷之複數之輸出暫存器部、及將來自複數之輸出暫存器部之電荷分別增倍之複數之增倍暫存器部；複數之增倍暫存器部之增倍段數各不相同。
根據該固體攝像裝置，其係相對於攝像區域具備複數之增倍暫存器部之多埠型固體攝像裝置，藉由使於每個埠之增倍暫存器部之增倍段數不同，可使於每個埠之增倍暫存器部之增倍率不同。因此，即使攝像區域之位置造成入射光之強度大幅改變之情形，亦可適當地進行增倍暫存器部之增倍率之控制，使固體攝像裝置之動態範圍可適切地適應於入射光之強度分布。
前述固體攝像裝置，宜更具備作為不具有電荷增倍作用之虛設暫存器部，用於填補複數之增倍暫存器部之增倍段數之差之複數個虛設暫存器部。根據該構成，可減少複數之埠之延遲時間之差。
前述複數之增倍暫存器部分別包含特定段數之增倍暫存器，特定段數之增倍暫存器中之增倍段數以外之增倍暫存器宜作為不具有電荷增倍作用之虛設暫存器發揮功能。據此，例如，於積體電路中，將可對應於最小入射光量之段數之增倍暫存器搭載於所有增倍暫存器部，藉由驅動電壓等外部控制，可容易地變更各增倍暫存器部之增倍段數。
前述固體攝像裝置，較好地為更具備對應於從複數之增倍暫存器部輸出之電荷量，分別控制複數之增倍暫存器部之增倍段數之控制部。根據該構成，例如，於積體電路中，將可對應於最小入射光量之段數之增倍暫存器搭載於所有增倍暫存器部，可自發地變更各增倍暫存器部之增倍段數。
前述控制部，亦可對於作為虛設暫存器發揮功能之增倍暫存器，供給與增倍段數之增倍暫存器不同之驅動電壓。
根據本發明，於電荷增倍型固體攝像裝置中，即使依攝像區域之位置造成入射光之強度大幅不同之情形下，亦可適當地進行增倍暫存器部之增倍率之控制。其結果，可使固體攝像裝置之虛設暫存器適切地適應於入射光之強度分布。
以下，參照圖式對本發明之較佳之實施形態進行詳細說明。又，於各圖式對相同或相當之部分標以相同符號。
[第1實施形態]
圖1係表示本發明之第1實施形態之固體攝像裝置之構成之圖。圖1所示之固體攝像裝置1係電荷增倍型固體攝像裝置，其具備：攝像區域(IA)10、4個水平暫存器部(HR)21~24、4個增倍暫存器部(EMR)31~34、4個放大器41~44、4個輸出埠51~54之多埠型固體攝像裝置。
攝像區域10係用於攝像入射光之像者，具有複數之像素部。各像素部具有產生對應於入射光量之量之電荷之光電二極體，及蓄積該電荷之電荷蓄積部。各像素部根據具有週期性脈衝電壓之時脈，進行從光電二極體向電荷蓄積部之電荷之像素內傳送，或從電荷蓄積部向各水平暫存器部21~24之電荷之傳送等。
水平暫存器部21~24分別具備對應於攝像區域10之部分攝像區域11~14之各垂直線而於水平方向排列之複數之水平暫存器，根據具有向控制電極P1HA、P2HA、P3HA輸入週期性脈衝電壓之時脈，將各水平暫存器之電荷依次分別傳送至增倍暫存器部31~34。
增倍暫存器部31~34分別具備複數之增倍暫存器，將從水平暫存器部21~24分別依次傳送之電荷增倍，分別輸出至放大器41~44。圖2顯示增倍暫存器部之剖面構造及增倍作用時之勢能。如圖2(a)所示，各增倍暫存器係於P型基板101上依次積層P型磊晶層102、N型通道層103及氧化膜104之積層體上，依次排列4個控制電極P1HB、DCB、P2HB、P3HB而成，該等增倍暫存器係複數排列而分別構成增倍暫存器部31~34。對於控制電極P1HB、P2HB、P3HB，依次施加具有週期性脈衝電壓之時脈。又，對於控制電極DCB施加直流電壓。又，圖2(a)中之箭頭表示電荷傳送方向。
首先，對於電極P1HB施加比電極DCB之直流電壓值大之值之脈衝電壓(時脈)時，電極P1HB下之通道層部分之勢能會變得比電極DCB下之通道層部分之勢能高(圖2(b)中朝下)，於電極P1HB下之通道層部分產生勢阱，而從與電極P1HB之電荷傳送方向相反側之電極P3HB下之通道層部分傳送、保持電荷。
然後，伴隨電極P1HB之脈衝電壓降低，對電極P2HB施加高電壓值之脈衝電壓(時脈)後，如圖2(b)所示，電極P1HB下之通道層部分之勢能比電極DCB下之通道層部分之勢能低(朝上)，電極P2HB下之通道層部分之勢能比電極DCB下之通道層部分之勢能高出甚多(朝下)，即，比用於通常之傳送之勢能(圖2(b)之虛線)高。於是，電荷向電極DCB下之通道層部分傳送，之後，電荷向電極P2HB下之通道層部分傳送。此時，藉由衝擊游離效果進行電荷增倍。
然後，伴隨著電極P2HB之脈衝電壓降低，對電極P3HB施加脈衝電壓(時脈)後，電極P2HB下之通道層部分之勢能比電極P3HB下之通道層部分之勢能低(朝上)，電荷向電極P3HB下之通道層部分傳送。
如此，在各增倍暫存器，於電荷之傳送過程進行電荷增倍。因增倍暫存器每1段之導因於衝擊游離效果之電荷增倍效果小，故例如增倍暫存器部31~34具有數百段左右之增倍暫存器。
放大器41~44分別將從各增倍暫存器部31~34傳送之電荷轉換成電壓信號且增幅，分別輸出至輸出埠51~54。
另，將固體攝像裝置適用於分光光譜測定等所使用之分光器等之情形，入射於攝像區域之光存在強度分布，而有入射光之強度分布大幅超出固體攝像裝置之動態範圍之情事。但，該種測定中，入射光之強度分布大多為大致一定。
因此，本實施形態中假定預先已知入射於攝像區域10之部分攝像區域11、13之光之強度弱，入射於部分攝像區域12、14之光之強度強。
基於該假定，本實施形態中，增倍暫存器部31~34之中，對應於部分攝像區域11、13之增倍暫存器部31、33之增倍段數預先增大，對應於部分攝像區域12、14之增倍暫存器部32、34之增倍段數預先減小。藉此，增倍暫存器部31、33之增倍率增大，增倍暫存器部32、34之增倍率減小。
以下，使用圖3~5，說明第1實施形態之固體攝像裝置1之作用效果。
圖3係表示先前例1之多埠型固體攝像裝置之測定手法之圖。先前例1之多埠型固體攝像裝置，係於固體攝像裝置1中，增倍暫存器部31~34之增倍段數及增倍率相同且一定此點，與第1實施形態之固體攝像裝置1不同。該先前例1之多埠型固體攝像裝置，係藉由改變曝光時間，進行具有超出動態範圍之強度分布之入射光之測定者。
例如，如圖3(a)所示，對讀取電荷量較增倍暫存器部之雜訊位準Nt小之入射光進行測定時，如圖3(b)所示，藉由長時間TL 曝光測定入射光，如圖3(d)所示，進行曝光時間TL 之倒數倍換算。另一方面，如圖3(a)所示，對讀取電荷量超過增倍暫存器部之飽和電荷量FW之入射光進行測定時，如圖3(c)所示，藉由短時間Ts 曝光測定入射光，如圖3(d)所示，進行曝光時間Ts 之倒數倍換算。如此，先前例1之多埠型固體攝像裝置之測定手法中，有必要變更曝光時間進行複數次測定，測定煩雜。
然後，於圖4顯示先前例2之多埠型固體攝像裝置之測定手法。先前例2之多埠型固體攝像裝置，於固體攝像裝置1中，增倍暫存器部31~34之增倍段數相同此點，與第1實施形態之固體攝像裝置1不同。該先前例2之多埠型固體攝像裝置，係藉由變更增倍暫存器部之增倍率，進行具有超過動態範圍之強度分布之入射光之測定者，相當於專利文獻1及2所記載之固體攝像裝置。
例如，如圖4(a)所示，針對攝像區域之位置造成入射光之強度不到動態範圍之下限，讀取電荷量比增倍暫存器部之雜訊位準Nt小之情形進行考慮，如圖4(b)所示，為可測定該不到下限之入射光A而增大增倍暫存器部之增倍率後，將相對於攝像區域整體增大增倍暫存器部之增倍率，故增倍率控制以前可測定之入射光B將超出動態範圍之上限，該入射光B之讀取電荷量將超過增倍暫存器部之飽和電荷量FW。另一方面，如圖4(c)所示，對入射光B調整增倍暫存器部之增倍率後，將無法測定入射光A。即便如此還有必要進行時，進行2次圖4(b)之測定與圖4(c)之測定後，雖以各測定之像倍率扣回換算而可如圖4(d)所示測定兩方，但有必要變更像倍率進行複數次測定，測定煩雜。
但，根據第1實施形態之多埠型固體攝像裝置1，可測定前述入射光A及入射光B這兩方。圖5係顯示第1實施形態之多埠型固體攝像裝置1之測定手法之圖。第1實施形態之多埠型固體攝像裝置1，係如前所述，藉由使每個埠之增倍暫存器部31~34之增倍段數不同，進行具有超出動態範圍之強度分布之入射光之測定者。
第1實施形態之固體攝像裝置1中，如圖5(a)所示，預知部分攝像區域11、13之入射光A之強度不到動態範圍之下限，讀取電荷量不到增倍暫存器部之雜訊位準Nt之情形下，較大地設定增倍暫存器部31、33之增倍段數，增倍率增高。其結果，如圖5(b)所示，可測定該入射光A。另一方面，如圖5(a)所示，預知部分攝像區域12、14之入射光B之強度於動態範圍內，讀取電荷量於增倍暫存器部之雜訊位準Nt以上飽和電荷量FW以下之情形下，較小地設定增倍暫存器部32、34之增倍段數，增倍率變低。其結果，如圖5(b)所示，該入射光B亦可測定。以圖5(b)測定之入射光A、B各自之像倍率，扣回各自之測定值之結果，如圖5(c)所示得到實際之測定值。
如此，根據第1實施形態之固體攝像裝置1，藉由其係相對於攝像區域10具備複數之增倍暫存器部31~34之多埠型固體攝像裝置，使每個埠之增倍暫存器部31~34之增倍段數不同，可使每個埠之增倍暫存器31~34之增倍率不同。因此，即使攝像區域10之位置造成入射光之強度大幅不同之情形，亦可適切地進行增倍暫存器部31~34之增倍率之控制，可使固體攝像裝置1之動態範圍適當地適應於入射光之強度分布。
又，因根據第1實施形態之固體攝像裝置1，藉由增倍段數改變增倍率，故可使增倍暫存器部31~34之時脈電壓共通化。
[第2實施形態]
圖6係顯示本發明之第2實施形態之固體攝像裝置之構成之圖。圖6所示之固體攝像裝置1A，係於固體攝像裝置1中更具備虛設暫存器部35、36之構成，此點與第1實施形態不同。圖1A之其他構成，與固體攝像裝置1相同。
虛設暫存器部35配置於增倍段數小之增倍暫存器部32與水平暫存器部22之間。虛設暫存器部35具備複數之暫存器，各暫存器係與例如水平暫存器部21~24之水平暫存器具有相同之構成。即，虛設暫存器部35與水平暫存器部21~24同樣不具有電荷增倍作用。虛設暫存器部35之暫存器段數，係設定為增倍暫存器部31(33)之段數與增倍暫存器部32之段數之差分。藉此，增倍暫存器部32及虛設暫存器部35之總段數，與增倍暫存器部31(33)之段數相等，且增倍暫存器部32及虛設暫存器部35之總全長，係與增倍暫存器部31(33)之全長大致相等。
同樣，虛設暫存器部36係配置於增倍段數小之增倍暫存器部34與水平暫存器部24之間。虛設暫存器部36具備複數之暫存器，各暫存器係與例如水平暫存器部21~24之水平暫存器具有相同之構成。即，虛設暫存器部36與水平暫存器部21~24同樣不具有電荷增倍作用。虛設暫存器部36之暫存器段數，係設定為增倍暫存器部31(33)之段數與增倍暫存器部34之段數之差分。藉此，增倍暫存器部34及虛設暫存器部36之總段數，與增倍暫存器部31(33)之段數相等，且增倍暫存器部34及虛設暫存器部36之總全長與增倍暫存器部31(33)之全長大致相等。
即使該第2實施形態之固體攝像裝置1A，亦可獲得與第1實施形態之固體攝像裝置1相同之優點。
此外，因根據第2實施形態之固體攝像裝置1A，各埠之暫存器之總段數相等，總全長大致相等，故可減少複數之埠之延遲時間之差。
[第3實施形態]
圖7係顯示本發明之第3實施形態之固體攝像裝置之構成之圖。圖7所示之固體攝像裝置1B，係於固體攝像裝置1中，取代增倍暫存器部31~34而具備增倍暫存器部31A~34A之構成，此點與第1實施形態不同。固體攝像裝置1B之其他構成，與固體攝像裝置1相同。
增倍暫存器部31A~34A中，雖然施加於電極之控制電壓不同，但因具有相同構成，故以下以增倍暫存器部31A~34A為代表對增倍暫存器部31A之構成進行詳細說明。
增倍暫存器部31A(32A、33A、34A)具備被供給相同控制電壓之3個增倍暫存器部311~313(321~323、331~333、341~343)，增倍暫存器部311~313(321~323、331~333、341~343)分別具備複數個前述增倍暫存器。增倍暫存器部311(321、331、341)，係藉由對增倍暫存器中4個控制電極之中之電極P2HB11(P2HB21、P2HB31、P2HB41)施加之脈衝電壓值及對電極DCB11(DCB21、DCB31、DCB41)施加之直流電壓值進行控制，可控制電荷增倍作用之有無。同樣地，增倍暫存器部312(322、332、342)也是，係藉由對增倍暫存器中4個控制電極之中之電極P2HB12(P2HB22、P2HB32、P2HB42)施加之脈衝電壓值及對電極DCB12(DCB22、DCB32、DCB42)施加之直流電壓值進行控制，藉而可控制電荷增倍作用之有無。同樣，增倍暫存器部313(323、333、343)也是，係藉由對增倍暫存器中4個控制電極之中之電極P2HB13(P2HB23、P2HB33、P2HB43)施加之脈衝電壓值及對電極DCB13(DCB23、DCB33、DCB43)施加之直流電壓值進行控制，藉而可控制電荷增倍作用之有無。
該增倍暫存器部31A係藉由外部控制對增倍暫存器部311~313之控制電壓進行控制，藉由對所有增倍暫存器部311~313賦予電荷增倍作用，可獲得與前述增倍暫存器部31相同之增倍段數。同樣，增倍暫存器部33A亦藉由外部控制對增倍暫存器部331~333之控制電壓進行控制，對所有增倍暫存器部331~333賦予電荷增倍作用，而可獲得與前述增倍暫存器部33相同之增倍段數。
另一方面，增倍暫存器部32A係藉由外部控制對增倍暫存器部323之控制電壓進行控制，對增倍暫存器部323賦予電荷增倍作用，可獲得與前述增倍暫存器部32相同之增倍段數。又，藉由外部控制對增倍暫存器部321、322之控制電壓進行控制，不對所有增倍暫存器部321、322賦予電荷增倍作用，可獲得與前述虛設暫存器部35相同之段數。同樣，增倍暫存器部34A係藉由外部控制對增倍暫存器部343之控制電壓進行控制，對增倍暫存器部343賦予電荷增倍作用，可獲得與前述增倍暫存器部34相同之增倍段數。又，藉由外部控制對增倍暫存器部341、342之控制電壓進行控制，不對所有增倍暫存器部341、342賦予電荷增倍作用，可獲得與前述虛設暫存器部36相同之段數。
該第3實施形態之固體攝像裝置1B，亦可獲得與第1實施形態之固體攝像裝置1相同之優點。
此外，根據第3實施形態之固體攝像裝置1B，例如於積體電路中，將可因應最小入射光量之段數之增倍暫存器搭載於所有增倍暫存器部31A、32A、33A、34A，藉由驅動電壓等外部控制，可容易地變更各增倍暫存器部31A、32A、33A、34A之增倍段數。
[第4實施形態]
圖8係顯示本發明第4實施形態之固體攝像裝置之構成之圖。圖8所示之固體攝像裝置1C，係於固體攝像裝置1B中更具備複數之控制部61~64之構成，此點與第3實施形態不同。固體攝像裝置1C之其他構成，與固體攝像裝置1B相同。
因控制部61~64具有相同構成，以下，代表控制部61~64就控制部61之構成進行詳細說明。
控制部61(62、63、64)係基於放大器41(42、43、44)之輸出電壓，進行增倍暫存器部31A(32A、33A、34A)之增倍暫存器部311~313(321~323、331~333、341~343)之控制電極P2HB11~P2HB13及DCB11~DCB13(P2HB21~P2HB23及DCB21~DCB23、P2HB31~P2HB33及DCB31~DCB33、P2HB41~P2HB43及DCB41~DCB43)之電壓之控制。
圖9係顯示各控制部之構成之圖。如圖9所示，控制部61(62、63、64)具有類比/數位轉換器(以下稱為ADC)71、信號處理部72、驅動部73。
ADC71將從放大器41(42、43、44)依次供給至輸出電壓值，依次轉換成數位值。
信號處理部72係基於從ADC71依次供給之數位值，決定供給至增倍暫存器部31A(32A、33A、34A)之增倍暫存器部311~313(321~323、331~333、341~343)之時脈及直流電壓之電壓值。例如，信號處理部72求得對應於水平1線程度之電荷量之數位值之最大值、最小值及平均值中之任一項。又，信號處理部72係以於數位值大之情形下減小增倍暫存器部311~313(321~323、331~333、341~343)之增倍段數之方式，於數位值小之情形下增大增倍暫存器部311~313(321~323、331~333、341~343)之增倍段數之方式，決定對增倍暫存器部311~313(321~323、331~333、341~343)之控制電極P2HB11~P2HB13(P2HB21~P2HB23、P2HB31~P2HB33、P2HB41~P2HB43)施加之時脈之脈衝電壓值及對控制電極DCB11~DCB13(DCB21~DCB23、DCB31~DCB33、DCB41~DCB43)施加之直流電壓值。
驅動部73生成具有對應於信號處理部72之決定值的脈衝電壓之控制電極P2HB11~P2HB13(P2HB21~P2HB23、P2HB31~P2HB33、P2HB41~P2HB43)用時脈，及具有對應於信號處理部72之決定值之電壓之控制電極DCB11~DCB13(DCB21~DCB23、DCB31~DCB33、DCB41~DCB43)用直流電壓，並供給於增倍暫存器部311~313(321~323、331~333、341~343)。
如此，控制部61(63)係藉由對所有增倍暫存器部311~313(331~333)賦予電荷增倍作用，可對增倍暫存器部31A(33A)賦予與前述之增倍暫存器部31(33)相同之增倍段數。另一方面，控制部62(64)係藉由對增倍暫存器部323(343)賦予電荷增倍作用，可於增倍暫存器部32A(34A)獲得與前述增倍暫存器部32(34)相同之增倍段數，藉由不對增倍暫存器部321、322(341、342)賦予電荷增倍作用，可獲得與前述虛設暫存器部35(36)相同之段數。
該第4實施形態之固體攝像裝置1C亦可獲得與第1實施形態之固體攝像裝置1相同之優點。
此外，根據第4實施形態之固體攝像裝置1C，於例如積體電路中，將可對應於最小入射光量之段數之增倍暫存器搭載於所有增倍暫存器部31A、32A、33A、34A，可自發地變更各增倍暫存器部31A、32A、33A、34A之增倍段數。
又，本發明可不受本實施形態之限制而進行各種各樣之變形。
本實施形態雖以具備4個輸出埠之多埠型固體攝像裝置為例示，但本發明之思想可適用於具備2個以上輸出埠之多埠型固體攝像裝置。
又，本發明之思想可適用於各種各樣之形態，例如線型、隔行(掃描)型、全傳型、全景型等固體攝像裝置。
產業上之利用可能性
即使因攝像區域之位置造成入射光之強度大幅不同之情形下，亦可適用於適切地進行增倍暫存器部之增倍率之控制的用途。
1、1A、1B、1C．．．固體攝像裝置
10．．．攝像區域
11~14．．．部分攝像區域
21~24．．．水平暫存器部(輸出暫存器部)
31~34、31A~34A．．．增倍暫存器部
35、36．．．虛設暫存器部
41~44．．．放大器
51~54．．．輸出埠
61~64．．．控制部
71．．．模擬/數字轉換器(ADC)
72．．．信號處理部
73．．．驅動部
圖1係顯示本發明之第1實施形態之固體攝像裝置之構成之圖。
圖2(a)、(b)係顯示圖1所示之增倍暫存器部之剖面構造及增倍作用時之勢能之圖。
圖3(a)~(d)係顯示先前例1之多埠型固體攝像裝置之測定手法之圖。
圖4(a)~(d)係顯示先前例2之多埠型固體攝像裝置之測定手法之圖。
圖5(a)~(c)係顯示第1實施形態之多埠型固體攝像裝置1之測定手法之圖。
圖6係顯示本發明之第2實施形態之固體攝像裝置之構成之圖。
圖7係顯示本發明之第3實施形態之固體攝像裝置之構成之圖。
圖8係顯示本發明之第4實施形態之固體攝像裝置之構成之圖。
圖9係顯示圖8所示之各控制部之構成之圖。
1．．．固體攝像裝置
10．．．攝像區域
11~14．．．部分攝像區域
21~24．．．水平暫存器部(輸出暫存器部)
31~34．．．增倍暫存器部
41~44．．．放大器
51~54．．．輸出埠

Claims (5)

  1. 一種固體攝像裝置，其係電荷增倍型固體攝像裝置，具備：生成對應於入射光量的電荷之攝像區域，接收來自前述攝像區域之電荷之複數之輸出暫存器部，及將來自前述複數之輸出暫存器部之電荷分別增倍之複數之增倍暫存器部；前述複數之增倍暫存器部之增倍段數各不相同。
  2. 如請求項1之固體攝像裝置，其中更具備作為不具有電荷增倍作用之虛設暫存器部，用於補足前述複數之增倍暫存器部之增倍段數之差的複數之虛設暫存器部。
  3. 如請求項1之固體攝像裝置，其中前述複數之增倍暫存器部分別包含特定段數之增倍暫存器，前述特定段數之增倍暫存器中之前述增倍段數以外之前述增倍暫存器，係作為不具有電荷增倍作用之虛設暫存器發揮功能。
  4. 如請求項3之固體攝像裝置，其中更具備對應於從前述複數之增倍暫存器部輸出之電荷量，分別控制前述複數之增倍暫存器部之增倍段數之控制部。
  5. 如請求項4之固體攝像裝置，其中前述控制部係對於作為前述虛設暫存器發揮功能之增倍暫存器，供給與前述增倍段數之增倍暫存器不同之驅動電壓。
TW99102300A 2009-01-30 2010-01-27 Solid-state imaging device TWI474477B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009020511A JP5438331B2 (ja) 2009-01-30 2009-01-30 固体撮像装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201103138A TW201103138A (en) 2011-01-16
TWI474477B true TWI474477B (zh) 2015-02-21

Family

ID=42395549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW99102300A TWI474477B (zh) 2009-01-30 2010-01-27 Solid-state imaging device

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8754355B2 (zh)
EP (1) EP2385555B1 (zh)
JP (1) JP5438331B2 (zh)
KR (1) KR101657725B1 (zh)
CN (1) CN102301478B (zh)
TW (1) TWI474477B (zh)
WO (1) WO2010087287A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5237844B2 (ja) 2009-01-30 2013-07-17 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置
CN103698018B (zh) * 2013-12-20 2016-06-29 北京理工大学 一种带电子倍增的铂硅红外焦平面探测器
CN104767945B (zh) * 2015-04-14 2018-02-06 中国电子科技集团公司第四十四研究所 能提高emccd转移效率的驱动电路
CN106506998A (zh) * 2016-11-07 2017-03-15 中国电子科技集团公司第四十四研究所 一种高动态响应范围ccd图像传感器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006201044A (ja) * 2005-01-21 2006-08-03 Hitachi High-Technologies Corp 欠陥検査方法及びその装置
JP2006528444A (ja) * 2003-07-21 2006-12-14 イー２ヴイ テクノロジーズ （ユーケイ） リミテッド Ｃｃｄ撮像装置のスミア低減

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2323471B (en) * 1997-03-22 2002-04-17 Eev Ltd CCd imagers
GB9828166D0 (en) * 1998-12-22 1999-02-17 Eev Ltd Imaging apparatus
GB2371403B (en) 2001-01-18 2005-07-27 Marconi Applied Techn Ltd Solid state imager arrangements
JP2003018467A (ja) * 2001-07-04 2003-01-17 Fuji Photo Film Co Ltd 電荷増倍型固体電子撮像装置およびその制御方法
JP2003037846A (ja) * 2001-07-23 2003-02-07 Fuji Photo Film Co Ltd カラー撮像装置およびその制御方法
JP4464253B2 (ja) * 2003-12-09 2010-05-19 株式会社リコー 画像読み取り装置、画像形成装置、画像読み取り方法及び画像形成方法
JP4878123B2 (ja) * 2005-02-07 2012-02-15 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置
GB2429521A (en) * 2005-08-18 2007-02-28 E2V Tech CCD device for time resolved spectroscopy
GB2431538B (en) 2005-10-24 2010-12-22 E2V Tech CCD device
JP5237844B2 (ja) * 2009-01-30 2013-07-17 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006528444A (ja) * 2003-07-21 2006-12-14 イー２ヴイ テクノロジーズ （ユーケイ） リミテッド Ｃｃｄ撮像装置のスミア低減
JP2006201044A (ja) * 2005-01-21 2006-08-03 Hitachi High-Technologies Corp 欠陥検査方法及びその装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP5438331B2 (ja) 2014-03-12
CN102301478B (zh) 2014-01-15
EP2385555A4 (en) 2012-09-05
US8754355B2 (en) 2014-06-17
KR20110107318A (ko) 2011-09-30
WO2010087287A1 (ja) 2010-08-05
JP2010177567A (ja) 2010-08-12
EP2385555B1 (en) 2014-12-03
US20110272557A1 (en) 2011-11-10
CN102301478A (zh) 2011-12-28
TW201103138A (en) 2011-01-16
KR101657725B1 (ko) 2016-09-19
EP2385555A1 (en) 2011-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI425830B (zh) A solid-state imaging element and a driving method thereof, and a camera system
US7786921B2 (en) Data processing method, data processing apparatus, semiconductor device, and electronic apparatus
US9609247B2 (en) Solid-state imaging device performing feed-forward control of multiplication factor of multiplication register to match dynamic range of the device with the intensity distribution of incident light
JP4847202B2 (ja) 撮像装置及び放射線撮像システム
US7671912B2 (en) Solid-state imaging apparatus
EP2037674B1 (en) Solid-state imaging device
US8687099B2 (en) Imaging device, imaging method, and electronic device
US20150049226A1 (en) Solid-state image sensing device and camera system with divided pixels
US20060012698A1 (en) Data processing method, semiconductor device for detecting physical quantity distribution, and electronic apparatus
TW202127650A (zh) 光偵測裝置
JP2008034949A (ja) 固体撮像装置の駆動方法、及び固体撮像装置
US8553126B2 (en) Image sensor with charge multiplication
TWI474477B (zh) Solid-state imaging device
US8493492B2 (en) Method of producing an image with pixel signals produced by an image sensor that includes multiple output channels
US9136305B2 (en) Method of producing an image sensor having multiple output channels
US20120147236A1 (en) Image sensor with charge multiplication
US20190020832A1 (en) Solid-state imaging device, method for driving solid-state imaging device, and electronic apparatus
JP7116620B2 (ja) 撮像素子及び撮像装置
US8817145B2 (en) Hybrid CCD—CMOS camera adapted for forming images of moving scenes
US20110261240A1 (en) Solid-state imaging device
Willems et al. High-speed VGA resolution CMOS image sensor with global shutter
JP2005167451A (ja) 保持回路及びそれを有する固体撮像装置
JP2007036460A (ja) フローティングディフュージョンアンプの電荷電圧変換効率算出方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees