JPS59210775A - 固体撮像デバイス - Google Patents
固体撮像デバイスInfo
- Publication number
- JPS59210775A JPS59210775A JP58084041A JP8404183A JPS59210775A JP S59210775 A JPS59210775 A JP S59210775A JP 58084041 A JP58084041 A JP 58084041A JP 8404183 A JP8404183 A JP 8404183A JP S59210775 A JPS59210775 A JP S59210775A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- region
- potential
- solid
- image pickup
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
り凹
本発明は固体撮像デバイスに関するものである。
洋上」Ｌ猜
撮像デバイスは〜・般に、広範囲の輝度分布を有する被
写体でも、また露光量の設定を誤っても適！、１１な撮
影が行なわれるように、ダイナミックレンジが広い方が
望ま［２い。つまり、撮像デバイスの入出力特性におけ
る可能な動作点を広範囲にわたって変えることかできる
ことが好ましい。
写体でも、また露光量の設定を誤っても適！、１１な撮
影が行なわれるように、ダイナミックレンジが広い方が
望ま［２い。つまり、撮像デバイスの入出力特性におけ
る可能な動作点を広範囲にわたって変えることかできる
ことが好ましい。
たとえば生前転送デバイス（ＣＣＤ）は通常、ダイナミ
ックレンジか他の撮像デバイスと比べて比較的低く、高
々 ３００程度である。広いダイナミックレンジを〕（
１見するには素子の出力型１光の範囲を広くすればよい
か、そのためには撮像セルの蓄積可能１１２６：ｊ古都
を大きくしなければならない。しかしこれは、撮像セル
の面積、構造および印加電圧なとの制限から限界がある
。
ックレンジか他の撮像デバイスと比べて比較的低く、高
々 ３００程度である。広いダイナミックレンジを〕（
１見するには素子の出力型１光の範囲を広くすればよい
か、そのためには撮像セルの蓄積可能１１２６：ｊ古都
を大きくしなければならない。しかしこれは、撮像セル
の面積、構造および印加電圧なとの制限から限界がある
。
そこで一般には、固体撮像デバイスの入出力特＋１にい
わゆるニー（ｋｎｅｅ）特性をもたせることによってダ
イナミックレンジの拡大が行なわれている。すなわち、
露光量に対する出力電流の関係を示す曲線の勾配（すな
わちγ）を高入力領域において低人力領域より小さくす
る高輝度圧縮を行なっている。
わゆるニー（ｋｎｅｅ）特性をもたせることによってダ
イナミックレンジの拡大が行なわれている。すなわち、
露光量に対する出力電流の関係を示す曲線の勾配（すな
わちγ）を高入力領域において低人力領域より小さくす
る高輝度圧縮を行なっている。
たとえば、遠藤幸雄他によるｒ ｃａｎイメージセンサ
のＫ ｎ ｅ ｅ ９性制御Ｊ １９７８年テレビジョ
ン学会全国大会論文２−１２、または竹内映−他による
［縦形オーバフロー構造ＣＣＤイメージセンサの駆動法
−その１−」テレヒジョン学会１９８２年全国大会論ｔ
２−６などでは、撮像セルの光感度を経時的に変化ざゼ
、露光時間の前半では高く、後半では低くなるように制
御する電荷転送撮像デバイスか提案されている。これし
こよって高輝度の入射光に対して゛重荷蓄積か飽和する
までの時間をｄらせ、ニー！１１１性を実現することが
できる。
のＫ ｎ ｅ ｅ ９性制御Ｊ １９７８年テレビジョ
ン学会全国大会論文２−１２、または竹内映−他による
［縦形オーバフロー構造ＣＣＤイメージセンサの駆動法
−その１−」テレヒジョン学会１９８２年全国大会論ｔ
２−６などでは、撮像セルの光感度を経時的に変化ざゼ
、露光時間の前半では高く、後半では低くなるように制
御する電荷転送撮像デバイスか提案されている。これし
こよって高輝度の入射光に対して゛重荷蓄積か飽和する
までの時間をｄらせ、ニー！１１１性を実現することが
できる。
１−！−順
本発明はダイナミックレンジの広い固体撮像デバイスを
提供することを目的とする。
提供することを目的とする。
本発明は、撮像セルの光感度を経時的に変化させるので
はなく、実効的に光感度の異なる複数の撮像セルで１つ
の画素を構成するという新規な技術的思想によってこの
目的を達成するものである。
はなく、実効的に光感度の異なる複数の撮像セルで１つ
の画素を構成するという新規な技術的思想によってこの
目的を達成するものである。
魚」ＬΩ」Ｌ示
本発明によれば、入射光に応じてキャリアを発生し、て
蓄積する感光領域によって撮像セルが形成された固体撮
像デバイスにおいて、少なくとも第［および第２の撮像
セルによって１つの画素か構成され、第２の撮像セルに
は第１の撮像セルより実効的に低い光感度が与えられ、
第１および第２の撮像セルにおける蓄積キャリアを混合
して１画素の映像信シ）か形成される。
蓄積する感光領域によって撮像セルが形成された固体撮
像デバイスにおいて、少なくとも第［および第２の撮像
セルによって１つの画素か構成され、第２の撮像セルに
は第１の撮像セルより実効的に低い光感度が与えられ、
第１および第２の撮像セルにおける蓄積キャリアを混合
して１画素の映像信シ）か形成される。
【Ｋ努Ｌ１」
次に添伺図面を参！！にして本発明による固体撮像デバ
イスの実施例を詳細に説明する。
イスの実施例を詳細に説明する。
第１図は本発明による固体撮像デバイスの１つの実施例
における１画素１０の構造を断面端面図にて、Ｒす。同
図かられかるように、たとえばｐ型シリコン（Ｓｌ）基
板１２の主表面伺近に２つのｎ＋＋域１４および１６が
感光領域として設けられ、これらは１画素分の撮像セル
を形成している。
における１画素１０の構造を断面端面図にて、Ｒす。同
図かられかるように、たとえばｐ型シリコン（Ｓｌ）基
板１２の主表面伺近に２つのｎ＋＋域１４および１６が
感光領域として設けられ、これらは１画素分の撮像セル
を形成している。
同図において感光領域１６の左側にはｎ−領域１８が形
成され、これは同図の紙面に垂直な方向に多数配列され
て画素信号の垂直（ｖ）転送路すなわちＶＣＣＤをなし
ている。また感光領域１４の右側にはｎ−領域２０を介
してｎ＋十領領域２２形成され、これはｎ＋＋域１４か
ら溢れた電荷を排出するためのオーバフロードレーンと
して機能する。
成され、これは同図の紙面に垂直な方向に多数配列され
て画素信号の垂直（ｖ）転送路すなわちＶＣＣＤをなし
ている。また感光領域１４の右側にはｎ−領域２０を介
してｎ＋十領領域２２形成され、これはｎ＋＋域１４か
ら溢れた電荷を排出するためのオーバフロードレーンと
して機能する。
これらの領域か形成されている主表面の上番こは、たと
えば酸化シリコン（Ｓｉ２０）などからなる絶縁層２４
が形成され、ＭＯＳまたはＭＩＳ構造の一部をなしてい
る。なおこの１画素分の領域１０１よ、ｐ十領域のチャ
ネルバリアすなわちチャネルスレンツク３６？ご他の隣
接画素と素子分離されて撮像セルアレイを構成している
。つまり、このような画素１０力（１次元または２次元
に配列され、２次元配列であればたとえばインクライン
転送型ＣＣＤ撮像デ／久イスを構成している・ ２つのｎ＋’ｌｆ域１４と１６の間には、図示のよう＆
こ、ｔ−とえば多結晶シリコンなどからなる電極２６カ
＼、さらにｎ十領域ｉ６とｖｃｃｎのｎ−領域１８との
間には同様番ご多結晶シリコンなどからなる電極２８か
それぞれ形成されている。゛電極２６は、後述するよう
番こｎ十領１、Ａ１．１４から同１６へ電荷を移送する
ためのゲー） ’ｉｔｉ：極として機能し、電極２８は
、ｎ十領域１６からｎ−領域１８へ電荷を移送するだめ
のゲート電極として機能する。ＶＣＣＤのＩＩ−領域１
８の上には、たとえＬｆやｌより多結晶シリコンなどか
らなる電極３０が形成され、これに印加されるクロック
に応動して電荷を■方向に転送する転送電極をなしてい
る。勿論、ｎ中領域１４と１６の間、およびｎ十領域１
６とｎ−領域１８の間には、その電位レベルを調整する
ための不純物層を設けてもよく、この例ではｎ÷領域１
４と１６の間にｎ−領域６０が設けられたものが示され
ている。
えば酸化シリコン（Ｓｉ２０）などからなる絶縁層２４
が形成され、ＭＯＳまたはＭＩＳ構造の一部をなしてい
る。なおこの１画素分の領域１０１よ、ｐ十領域のチャ
ネルバリアすなわちチャネルスレンツク３６？ご他の隣
接画素と素子分離されて撮像セルアレイを構成している
。つまり、このような画素１０力（１次元または２次元
に配列され、２次元配列であればたとえばインクライン
転送型ＣＣＤ撮像デ／久イスを構成している・ ２つのｎ＋’ｌｆ域１４と１６の間には、図示のよう＆
こ、ｔ−とえば多結晶シリコンなどからなる電極２６カ
＼、さらにｎ十領域ｉ６とｖｃｃｎのｎ−領域１８との
間には同様番ご多結晶シリコンなどからなる電極２８か
それぞれ形成されている。゛電極２６は、後述するよう
番こｎ十領１、Ａ１．１４から同１６へ電荷を移送する
ためのゲー） ’ｉｔｉ：極として機能し、電極２８は
、ｎ十領域１６からｎ−領域１８へ電荷を移送するだめ
のゲート電極として機能する。ＶＣＣＤのＩＩ−領域１
８の上には、たとえＬｆやｌより多結晶シリコンなどか
らなる電極３０が形成され、これに印加されるクロック
に応動して電荷を■方向に転送する転送電極をなしてい
る。勿論、ｎ中領域１４と１６の間、およびｎ十領域１
６とｎ−領域１８の間には、その電位レベルを調整する
ための不純物層を設けてもよく、この例ではｎ÷領域１
４と１６の間にｎ−領域６０が設けられたものが示され
ている。
このような構体の主面は、たとえばアルミニラ１、なと
の遮光層３４で被覆されているが、図示のように、ｎ中
領域１４の受光面４０の実質的に全部と、ｎ＋領域１６
の受光面のほぼ中央付近は部分的に開口し、これらの領
域１４および１６が入射光３２に対する感光領域として
機能するように構成されている。
の遮光層３４で被覆されているが、図示のように、ｎ中
領域１４の受光面４０の実質的に全部と、ｎ＋領域１６
の受光面のほぼ中央付近は部分的に開口し、これらの領
域１４および１６が入射光３２に対する感光領域として
機能するように構成されている。
つまり本実施例では、遮光層３４は領域１４の上は受光
面４０が全部間「１するような光学的開口４２を有して
いる。これに対し、領域１６の上は領域１４の場合に比
較してたとえばほぼ１／ｌＯ程度の開口面積の光学酌量
「Ｊ３８が設けられている。このように２つ撮像セルに
よって１つの画素１０が形成されている。
面４０が全部間「１するような光学的開口４２を有して
いる。これに対し、領域１６の上は領域１４の場合に比
較してたとえばほぼ１／ｌＯ程度の開口面積の光学酌量
「Ｊ３８が設けられている。このように２つ撮像セルに
よって１つの画素１０が形成されている。
第２図を参照すると、本発明の他の実施例か示されてい
る。第１図の実施例と相違するところは、ｎ十領域１６
の受光面上には遮光層３４カ（存在せず、その代りにＮ
Ｄフィルタ層５０が設けられてし）る。なお、同図にお
いて第１図に示すのと同様のλン素は同じ参照符りで示
されている。ＮＯフイルり５０は、ｎ中領域１４におけ
る入射光量のたとえば約１／１０の光ｉがｎ十領域１６
に入射するような減光率のものが使用される。
る。第１図の実施例と相違するところは、ｎ十領域１６
の受光面上には遮光層３４カ（存在せず、その代りにＮ
Ｄフィルタ層５０が設けられてし）る。なお、同図にお
いて第１図に示すのと同様のλン素は同じ参照符りで示
されている。ＮＯフイルり５０は、ｎ中領域１４におけ
る入射光量のたとえば約１／１０の光ｉがｎ十領域１６
に入射するような減光率のものが使用される。
第３図は、第１図または第２図の撮像セル構造船Ｓ一対
応して熱・Ｐ−衡状態における導電帯の底のボテー／シ
ャル分布を示すが、エネルギーレベルは対応する領域ま
たは電極の参照符号に１００を加算した７１５号で示さ
れている。これかられかるよう番こ、２つのｎ中領域１
４および１６には同じようなレベＪしの電位の井戸＋１
４および１１Ｂが形成され、両者の間の電位障壁１２６
は電極２６の印加電圧によって制御することができる。
応して熱・Ｐ−衡状態における導電帯の底のボテー／シ
ャル分布を示すが、エネルギーレベルは対応する領域ま
たは電極の参照符号に１００を加算した７１５号で示さ
れている。これかられかるよう番こ、２つのｎ中領域１
４および１６には同じようなレベＪしの電位の井戸＋１
４および１１Ｂが形成され、両者の間の電位障壁１２６
は電極２６の印加電圧によって制御することができる。
ｎ−転送領域１８には図示のようなレベルの電位の井戸
１１８が形成され、その間の障４＜ｊ；１２８は電極２
８の電位によって制御することができる。また、オーバ
フロートレーン２２とｎ中領域１４との間、及、ひｎ中
領域１４とｎ十領域１６との間にはそれぞれｎ−領域２
０及びｎ−領域６０によってそれぞれ異なるポテンシャ
ルとなるように電位障壁１２０及び１２６か形成されて
いる。これらの電位障壁１２８゜１２６及び１２０の大
きさはこの順に小さく設計されており、即ち＋２８ ＞
１２１３ ＞ １２０の関係となっている。電位障壁
１２６と１２０との間のポテンシャルの相違は各ｎ−領
域の拡散濃度を変化させることによって行なってもよい
が、同一拡散濃度としてｎ中領域１４と１６との間を狭
チヤンネル化することによってポテンシャルを下げるよ
うにしてもよい。
１１８が形成され、その間の障４＜ｊ；１２８は電極２
８の電位によって制御することができる。また、オーバ
フロートレーン２２とｎ中領域１４との間、及、ひｎ中
領域１４とｎ十領域１６との間にはそれぞれｎ−領域２
０及びｎ−領域６０によってそれぞれ異なるポテンシャ
ルとなるように電位障壁１２０及び１２６か形成されて
いる。これらの電位障壁１２８゜１２６及び１２０の大
きさはこの順に小さく設計されており、即ち＋２８ ＞
１２１３ ＞ １２０の関係となっている。電位障壁
１２６と１２０との間のポテンシャルの相違は各ｎ−領
域の拡散濃度を変化させることによって行なってもよい
が、同一拡散濃度としてｎ中領域１４と１６との間を狭
チヤンネル化することによってポテンシャルを下げるよ
うにしてもよい。
ところでこれらの実施例において、映像信号の処理１，
１つの画素を形成する２つのｎ中領域１４および１６に
同し光りの入射光が照射されると、領域１６には領域１
４に比へてこれらの実施例では１／ｌＯの速度で光キャ
リアか蓄積される。この様子は第３図かられかるように
、ｎ中領域１４には同１６の１０倍の速度で光キャリア
が蓄積され、これから溢れるとｎ−領域２０の電位障壁
１２０を越えてキャリアがオー／へフロートレーア２２
に流出する。したがって、それ以」−光が照射されて発
生した光キャリアはｎ十領域１ＢにＩＩ＋ＩＩ１４の場
合のｌ／１０の速度で蓄積されることになる。
１つの画素を形成する２つのｎ中領域１４および１６に
同し光りの入射光が照射されると、領域１６には領域１
４に比へてこれらの実施例では１／ｌＯの速度で光キャ
リアか蓄積される。この様子は第３図かられかるように
、ｎ中領域１４には同１６の１０倍の速度で光キャリア
が蓄積され、これから溢れるとｎ−領域２０の電位障壁
１２０を越えてキャリアがオー／へフロートレーア２２
に流出する。したがって、それ以」−光が照射されて発
生した光キャリアはｎ十領域１ＢにＩＩ＋ＩＩ１４の場
合のｌ／１０の速度で蓄積されることになる。
たとえば光学シャッタなどの露光手段（図示せ４゛）に
よって所望の露出時間だけ撮像セル１０に光な入射させ
ると、２つのｎ中領域１４およびＩ６には第３図に示す
ような状７ｇに光キャリアか蓄積される。次にシャッタ
を閉成して入射光３２を遮断し、？、’ｒ ４Ｊ−キャ
リアの読出し動作に移る。
よって所望の露出時間だけ撮像セル１０に光な入射させ
ると、２つのｎ中領域１４およびＩ６には第３図に示す
ような状７ｇに光キャリアか蓄積される。次にシャッタ
を閉成して入射光３２を遮断し、？、’ｒ ４Ｊ−キャ
リアの読出し動作に移る。
第４Ａ図を参照すると、まず、ｎ中領域１４および１６
の間のゲート電極２６にクロックパルスを印加してイニ
の電位を」、げ、電位の井戸１１４および１１６とほぼ
同電位にする。これによって２つの電位の井戸の蓄積キ
ャリアは程合される。次に第４Ｂ図に示すように、ｎ
” ｆｆｌ域１ＢとＩＩ−領域１８の間のゲート電極２
８番、−クロツクパルスを印加してその電位を１−げ、
かつ転送電極３０にクロックパルスを印加して転送領％
ｉ１８の電位を電位の井戸１１４．１２ｆ（および１１
８やケート領域２８のそのときの電位１２８よりも上昇
させる。これによって、それらに蓄積されている光キャ
リアは転送領域１８に転送される。なお、これら２つの
ステップ、すなわち第４Ａ図および第４Ｂ図のステップ
は実質的に同時に行なってもよい。
の間のゲート電極２６にクロックパルスを印加してイニ
の電位を」、げ、電位の井戸１１４および１１６とほぼ
同電位にする。これによって２つの電位の井戸の蓄積キ
ャリアは程合される。次に第４Ｂ図に示すように、ｎ
” ｆｆｌ域１ＢとＩＩ−領域１８の間のゲート電極２
８番、−クロツクパルスを印加してその電位を１−げ、
かつ転送電極３０にクロックパルスを印加して転送領％
ｉ１８の電位を電位の井戸１１４．１２ｆ（および１１
８やケート領域２８のそのときの電位１２８よりも上昇
させる。これによって、それらに蓄積されている光キャ
リアは転送領域１８に転送される。なお、これら２つの
ステップ、すなわち第４Ａ図および第４Ｂ図のステップ
は実質的に同時に行なってもよい。
電位の井戸＋１４および１１Ｅｉの蓄積キャリアが転送
領域１８に転送された後、ゲート電極２６および２８の
電位を元の状態に復旧させると、第４ｃ図に示すように
これらの光キャリアは転送領域１８に移送されたことに
なる。そこで、■方向に配列されている複数の転送電極
３ｏを多相クロックで順次駆動することにより、電位の
井戸１１Ｂに保持されている電荷を画素信号として順次
Ｖ方向に転送する。これが木撮像デバイスの出力映像信
号として出方される。なお、オーバフロードレーン２２
に流れ出た余剰キャリアは遂時排出される。
領域１８に転送された後、ゲート電極２６および２８の
電位を元の状態に復旧させると、第４ｃ図に示すように
これらの光キャリアは転送領域１８に移送されたことに
なる。そこで、■方向に配列されている複数の転送電極
３ｏを多相クロックで順次駆動することにより、電位の
井戸１１Ｂに保持されている電荷を画素信号として順次
Ｖ方向に転送する。これが木撮像デバイスの出力映像信
号として出方される。なお、オーバフロードレーン２２
に流れ出た余剰キャリアは遂時排出される。
第５図を参照すると、撮像セル１ｏの入出力特性、すな
わちセル１ｏの露光量Ｅに対する出方電流Ｉが両対数目
盛で示されている。たとえば、ｎ中領域１４が実線２＋
４で示すような入山力曲線を有するとする。つまり、出
力電流がノイズレベル電流ＩＯからある露光量Ｅｌで電
流値１１に達して飽和する。
わちセル１ｏの露光量Ｅに対する出方電流Ｉが両対数目
盛で示されている。たとえば、ｎ中領域１４が実線２＋
４で示すような入山力曲線を有するとする。つまり、出
力電流がノイズレベル電流ＩＯからある露光量Ｅｌで電
流値１１に達して飽和する。
この露光量Ｅｌは前述の実施例において、ｎ÷領域１４
に蓄積された光キャリアがｎ−領域２０の電位障壁１２
０を越えてオーバフロードレーン２２に流出し始める露
光量に相当する。一方、ｎ中領域１６は、ｎ中領域１４
と実質的に同じ特性を有し、開口３８またはフィルタ５
０によってｎ中領域１６の受光する光祉が１／１０に制
限されているので、ｎ中領域１６の人出力持セ１は、ｎ
÷領域１４と同じ勾配を有し、入射光３２の光ｊ１１が
イ〆ｉＥ２になると同じ飽和値１１に達して飽和するよ
うな曲線２１６をたどる。この露光量Ｅ２は前述の実施
例において、ｎ中領域１６に蓄積された光キャリアが電
位障壁１２Ｂを越えてｎ中領域１４及び電位障壁１２０
１経てオーバフロードレーン２２に流出し始める露光量
に相当する。この場合、値Ｅ２は、値Ｅｌの１０倍であ
るので、同図においてｌデケードだけ右にシフトしてい
る。
に蓄積された光キャリアがｎ−領域２０の電位障壁１２
０を越えてオーバフロードレーン２２に流出し始める露
光量に相当する。一方、ｎ中領域１６は、ｎ中領域１４
と実質的に同じ特性を有し、開口３８またはフィルタ５
０によってｎ中領域１６の受光する光祉が１／１０に制
限されているので、ｎ中領域１６の人出力持セ１は、ｎ
÷領域１４と同じ勾配を有し、入射光３２の光ｊ１１が
イ〆ｉＥ２になると同じ飽和値１１に達して飽和するよ
うな曲線２１６をたどる。この露光量Ｅ２は前述の実施
例において、ｎ中領域１６に蓄積された光キャリアが電
位障壁１２Ｂを越えてｎ中領域１４及び電位障壁１２０
１経てオーバフロードレーン２２に流出し始める露光量
に相当する。この場合、値Ｅ２は、値Ｅｌの１０倍であ
るので、同図においてｌデケードだけ右にシフトしてい
る。
第４Ａ図について前述したようにｎ中領域１４と同１６
の蓄積電荷を混合して転送することは、映像信号の扱い
」−１弔−画素に含まれる撮像セルとして円領域１４お
よび１６を見た場合、第５図のグラフにおいて曲線２１
４ と２１６を加算して一点鎖線２００で示す人出力特
性を形成することに相当する。曲線２００は、露光す１
（Ｅ１以下では曲線２１４または２１６と同じ勾配（γ
）をとり、露光量Ｅｌから同Ｅ２までは同Ｅ１以下の部
分より小さい勾配を有し、露光量Ｅ２以１−で飽和値■
２をとる。この場合、電流値Ｉ２は値ＩＩの２倍である
。
の蓄積電荷を混合して転送することは、映像信号の扱い
」−１弔−画素に含まれる撮像セルとして円領域１４お
よび１６を見た場合、第５図のグラフにおいて曲線２１
４ と２１６を加算して一点鎖線２００で示す人出力特
性を形成することに相当する。曲線２００は、露光す１
（Ｅ１以下では曲線２１４または２１６と同じ勾配（γ
）をとり、露光量Ｅｌから同Ｅ２までは同Ｅ１以下の部
分より小さい勾配を有し、露光量Ｅ２以１−で飽和値■
２をとる。この場合、電流値Ｉ２は値ＩＩの２倍である
。
同図かられかるように、撮像セル１０全体としてニー特
性が実現され、そのダイナミックレンジは、中−セルの
みの場合はＳ／Ｎ比が１となる出力電流■０に対応する
露光量ＥＯから飽和電流Ｉｔに相当する露光ＩＥｔまで
であったのが、２つのセルを合成した場合には露光量Ｅ
Ｏから飽和型！Ｉ２に相当する露光！ｉＥ２まで拡大し
ている。
性が実現され、そのダイナミックレンジは、中−セルの
みの場合はＳ／Ｎ比が１となる出力電流■０に対応する
露光量ＥＯから飽和電流Ｉｔに相当する露光ＩＥｔまで
であったのが、２つのセルを合成した場合には露光量Ｅ
Ｏから飽和型！Ｉ２に相当する露光！ｉＥ２まで拡大し
ている。
仇−課
このように本発明によれば、１つの画素セルに光感度の
異なる感光領域を複数設け、それらに蓄積された光キャ
リアを合成することにより、ダイードミックレンジの広
い固体撮像デバイスが４４４られる。
異なる感光領域を複数設け、それらに蓄積された光キャ
リアを合成することにより、ダイードミックレンジの広
い固体撮像デバイスが４４４られる。
なお、前述の実施例では、実効的に粋、光度の異なる２
つの感光領域が１つの画素セルに配置されているが、こ
れに限定されることなく、実効的に感光度の異なる３つ
以上のセルを配置してさらに細かく段階的に変化するニ
ー特性を人出力特性にノＪえてもよい。また、撮像セル
への入射光量を制限する光学開口やフィルタを用いる代
りに、感光＜（１域の不純物濃度に差を設けるなどして
、感光領域自体の光感度を異ならせるようにしてもよい
。
つの感光領域が１つの画素セルに配置されているが、こ
れに限定されることなく、実効的に感光度の異なる３つ
以上のセルを配置してさらに細かく段階的に変化するニ
ー特性を人出力特性にノＪえてもよい。また、撮像セル
への入射光量を制限する光学開口やフィルタを用いる代
りに、感光＜（１域の不純物濃度に差を設けるなどして
、感光領域自体の光感度を異ならせるようにしてもよい
。
要は回−の被写体照度に対して第１及び第２の撮像セル
が実効的に異なる光感度を有していればよい。また、こ
れまでＣＣＤ構造の撮像デバイスについて説明したが、
本発明はこれのみに限定されるものではなく、たとえば
、撮像セルアレイをＸＹアＩ・レス指定によって読み出
す他の方式の固体撮像デバイスにも適用ｉｉ）能なこと
はいうまでもない。
が実効的に異なる光感度を有していればよい。また、こ
れまでＣＣＤ構造の撮像デバイスについて説明したが、
本発明はこれのみに限定されるものではなく、たとえば
、撮像セルアレイをＸＹアＩ・レス指定によって読み出
す他の方式の固体撮像デバイスにも適用ｉｉ）能なこと
はいうまでもない。
本発明はこのように、撮像セルの光感度を経時的に変化
させるのではなく、１画素に実効的に光感１負の異なる
複数の感光セルを配置するという新規な技術的思゛想に
よってニー特性を実現するものである。
させるのではなく、１画素に実効的に光感１負の異なる
複数の感光セルを配置するという新規な技術的思゛想に
よってニー特性を実現するものである。
第１図は本発明による固体撮像デバイスの実施例におけ
る１画素の構造を示す断面端面図、第２図は本発明によ
る固体撮像デバイスの他の実施例における１画素の構造
を示す第１図と同様の断面端面図、 第３図は、第１図または第２図の撮像セル構造に対応し
て熱平衡状態における導電帯の底のポテンシャル分布を
示す図、 第４八図ないし第４Ｃ図は、第１図または第２４図の撮
像セル構造における蓄積キャリアの転送を説明するため
の＠３図と同様の図、 第５図は、撮像セルの人出力特性、すなわちセルの露光
ｈＹＥに対する出力電流■の関係を両対数１．１盛で示
すグラフである。 一τ′１０ノ）の １ｖ １０、、、画 素 １４．１Ｂ、 、感光領域 ２２、、、オーバフロードレーン ３４、、、遮光層 ３８．４２．光学間［１ ５０、、、ＮＤフィルタ ４、’ＦＡ’ｌ出願人 富に写真フィルム株式会社第！
図 第２図 第３図 第４Ａ図
る１画素の構造を示す断面端面図、第２図は本発明によ
る固体撮像デバイスの他の実施例における１画素の構造
を示す第１図と同様の断面端面図、 第３図は、第１図または第２図の撮像セル構造に対応し
て熱平衡状態における導電帯の底のポテンシャル分布を
示す図、 第４八図ないし第４Ｃ図は、第１図または第２４図の撮
像セル構造における蓄積キャリアの転送を説明するため
の＠３図と同様の図、 第５図は、撮像セルの人出力特性、すなわちセルの露光
ｈＹＥに対する出力電流■の関係を両対数１．１盛で示
すグラフである。 一τ′１０ノ）の １ｖ １０、、、画 素 １４．１Ｂ、 、感光領域 ２２、、、オーバフロードレーン ３４、、、遮光層 ３８．４２．光学間［１ ５０、、、ＮＤフィルタ ４、’ＦＡ’ｌ出願人 富に写真フィルム株式会社第！
図 第２図 第３図 第４Ａ図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 入射光に応じてキャリアを発生して蓄積する感光領
域によって撮像セルが形成された固体撮像デバイスにお
いて、 少なくとも第１および第２の撮像セルによって１つの画
素が構成され、 第２の撮像セルには第１の撮像セルより実効的に低い光
感度が与えられ、 ｆＪｒＪｌおよび第２の撮像セルにおける蓄積キャリア
を混合して１画素の映像信号が形成されることを特徴と
する固体撮像デバイス。 ２、特許請求の範囲第１項記載の固体撮像デバイスにお
いて、 ｔ５１およびｆｉＳ２の撮像セルは、同じ光感度特性を
有する第１および第２の感光領域をそれぞれ含み、 第２の感光領域には、その受光面への入射光を制限する
制限手段が該受光面上に配設されていることを特徴とす
る固体撮像デバイス。 ３ 、 ！ｌｌＦ許請求の範囲ｆｌＳ２項記載の固体撮
像デバイスにおいて、前記制限手段は、前記受光面の一
部にのみ入射光を導く光学的開口を有する遮光層を含む
ことを特徴とする電荷転送撮像デバイス。 ４．０許請求の範囲第２ＪＪｌ記載の固体撮像デバイス
において、前記制限手段は、前記受光面への入用光を減
光する光学フィルタを含むことを特徴とする国体撮像デ
バイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58084041A JPH0831988B2 (ja) | 1983-05-16 | 1983-05-16 | 固体撮像デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58084041A JPH0831988B2 (ja) | 1983-05-16 | 1983-05-16 | 固体撮像デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59210775A true JPS59210775A (ja) | 1984-11-29 |
| JPH0831988B2 JPH0831988B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=13819428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58084041A Expired - Lifetime JPH0831988B2 (ja) | 1983-05-16 | 1983-05-16 | 固体撮像デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831988B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03117281A (ja) * | 1989-09-29 | 1991-05-20 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
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| JP2017212351A (ja) * | 2016-05-26 | 2017-11-30 | キヤノン株式会社 | 撮像装置 |
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| JPS57190470A (en) * | 1981-05-19 | 1982-11-24 | Victor Co Of Japan Ltd | Solid state image pickup plate |
-
1983
- 1983-05-16 JP JP58084041A patent/JPH0831988B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US8488029B2 (en) | 2007-04-18 | 2013-07-16 | Panasonic Corporation | Imaging apparatus, imaging method, integrated circuit, and storage medium |
| US8711255B2 (en) | 2007-04-18 | 2014-04-29 | Panasonic Corporation | Visual processing apparatus and visual processing method |
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| WO2017138370A1 (ja) * | 2016-02-09 | 2017-08-17 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器 |
| JPWO2017138370A1 (ja) * | 2016-02-09 | 2018-11-29 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器 |
| US10942304B2 (en) | 2016-02-09 | 2021-03-09 | Sony Corporation | Solid-state imaging element, manufacturing method of the same, and electronic device |
| JP2017212351A (ja) * | 2016-05-26 | 2017-11-30 | キヤノン株式会社 | 撮像装置 |
| JP2021528838A (ja) * | 2018-06-11 | 2021-10-21 | フェイスブック・テクノロジーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーＦａｃｅｂｏｏｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｌｌｃ | マルチフォトダイオードピクセルセル |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0831988B2 (ja) | 1996-03-27 |
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