JPH03270579A - 赤外線撮像装置 - Google Patents
赤外線撮像装置Info
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- JPH03270579A JPH03270579A JP2071008A JP7100890A JPH03270579A JP H03270579 A JPH03270579 A JP H03270579A JP 2071008 A JP2071008 A JP 2071008A JP 7100890 A JP7100890 A JP 7100890A JP H03270579 A JPH03270579 A JP H03270579A
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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】
〔概要〕
赤外線固体撮像素子を用いて赤外線画像を得る赤外線撮
像装置に関し、 強い赤外線が入射しても飽和することなく、撮像温度範
囲を広くすることを目的とし、赤外線を受光して光電変
換する光電変換部と、該光電変換部で発生した電荷を蓄
積した後、多重化して転送する第１の転送チャネルと、
該第１の転送チャネルで蓄積時に溢れた電荷を蓄積した
後、多重化して転送する第２の転送チャネルと、該第１
の転送チャネルから溢れる電荷の一部を分割して該第２
の転送チャネルに蓄積するか、又は該第２の転送チャネ
ルを転送された電荷の一部を分割して検出する電荷分割
部と、該第１．第２の転送チャネルを転送されて取り出
された電荷を加算して画像信号として出力する加算部と
を有し構成する。
像装置に関し、 強い赤外線が入射しても飽和することなく、撮像温度範
囲を広くすることを目的とし、赤外線を受光して光電変
換する光電変換部と、該光電変換部で発生した電荷を蓄
積した後、多重化して転送する第１の転送チャネルと、
該第１の転送チャネルで蓄積時に溢れた電荷を蓄積した
後、多重化して転送する第２の転送チャネルと、該第１
の転送チャネルから溢れる電荷の一部を分割して該第２
の転送チャネルに蓄積するか、又は該第２の転送チャネ
ルを転送された電荷の一部を分割して検出する電荷分割
部と、該第１．第２の転送チャネルを転送されて取り出
された電荷を加算して画像信号として出力する加算部と
を有し構成する。
本発明は赤外線撮像装置に関し、赤外線固体撮像素子を
用いて赤外線画像を得る赤外線撮像装置に関する。
用いて赤外線画像を得る赤外線撮像装置に関する。
近年、赤外線センサ技術の高性能化の要求に伴い、高品
質な赤外線画像が要求されており、赤外線固体撮像素子
であるＩＲＣＣＤ （ｉ ｎ ｆ ｒ ａ−ｒｅｄ
ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅ−ｖ ｉ ｃ
ｅ）の開発が進んでいるが、ＩＲＣＣＤの撮像可能な
温度範囲が比較的狭く、これを拡大することが要求され
ている。
質な赤外線画像が要求されており、赤外線固体撮像素子
であるＩＲＣＣＤ （ｉ ｎ ｆ ｒ ａ−ｒｅｄ
ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅ−ｖ ｉ ｃ
ｅ）の開発が進んでいるが、ＩＲＣＣＤの撮像可能な
温度範囲が比較的狭く、これを拡大することが要求され
ている。
従来のＩＲＣＣＤを用いた赤外線撮像装置では入射赤外
線光に対しＩＲＣＣＤの出力電圧は比例しており、入射
光量が少ないときと多いときとで感度が同一とされてい
る。
線光に対しＩＲＣＣＤの出力電圧は比例しており、入射
光量が少ないときと多いときとで感度が同一とされてい
る。
従来装置では、強い赤外線か入射すると光電変換ダイオ
ードで発生する電荷量が電荷結合素子（ＣＣＤ）で転送
処理できる電荷量を上回ってしまい、ＣＣＤの出力信号
はあるレベルで飽和してしまい、どのような強度パター
ンの赤外線が入射しているのかという情報が失われる。
ードで発生する電荷量が電荷結合素子（ＣＣＤ）で転送
処理できる電荷量を上回ってしまい、ＣＣＤの出力信号
はあるレベルで飽和してしまい、どのような強度パター
ンの赤外線が入射しているのかという情報が失われる。
更にこの傾向は大気による赤外線の吸収が小さい波長３
〜５μｍで強くあられれ、撮像温度範囲を狭くしてしま
うという問題があった。
〜５μｍで強くあられれ、撮像温度範囲を狭くしてしま
うという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、強い赤外線が
入射しても飽和することなく、撮像温度範囲の広い赤外
線撮像装置を提供することを目的とする。
入射しても飽和することなく、撮像温度範囲の広い赤外
線撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の赤外線撮像装置は、
赤外線を受光して光電変換する光電変換部と、光電変換
部で発生した電荷を蓄積した後、多重化して転送する第
１の転送チャネルと、第１の転送チャネルで蓄積時に溢
れた電荷を蓄積した後、多重化して転送する第２の転送
チャネルと、 第１の転送チャネルから溢れる電荷の一部を分割して第
２の伝送チャネルに蓄積するか、又は第２の転送チャネ
ルを転送された電荷の一部を分割して検出する電荷分割
部と、 第１、第２の転送チャネルを転送されて取り出された電
荷を加算して画像信号として出力する加算部とを有する
。
部で発生した電荷を蓄積した後、多重化して転送する第
１の転送チャネルと、第１の転送チャネルで蓄積時に溢
れた電荷を蓄積した後、多重化して転送する第２の転送
チャネルと、 第１の転送チャネルから溢れる電荷の一部を分割して第
２の伝送チャネルに蓄積するか、又は第２の転送チャネ
ルを転送された電荷の一部を分割して検出する電荷分割
部と、 第１、第２の転送チャネルを転送されて取り出された電
荷を加算して画像信号として出力する加算部とを有する
。
本発明においては、第１の転送チャネルから溢れた電荷
を第２の転送チャネルで転送し、第１の転送チャネルを
転送された電荷と、第２の転送チャネルを転送された上
記溢れ電荷の一部とを加算するため、第１の転送チャネ
ルから電荷が溢れない入射光電が少ない場合の感度が高
くなり、第１の転送チャネルから電荷か溢れる入射光量
が多い場合の感度は低くなる。これによって強い赤外線
か入射しても出力信号か飽和することがなくなり撮像温
度範囲を広くすることかできる。
を第２の転送チャネルで転送し、第１の転送チャネルを
転送された電荷と、第２の転送チャネルを転送された上
記溢れ電荷の一部とを加算するため、第１の転送チャネ
ルから電荷が溢れない入射光電が少ない場合の感度が高
くなり、第１の転送チャネルから電荷か溢れる入射光量
が多い場合の感度は低くなる。これによって強い赤外線
か入射しても出力信号か飽和することがなくなり撮像温
度範囲を広くすることかできる。
第１図は本発明装置の第１実施例の構造図を示す。
同図中、光電変換ダイオードＩＯで入射赤外線の光電変
換により発生した電荷は一定の直流バイアス（ＩＧ）を
印加された入カグー）１１を通し、更に蓄積モード時に
移送ゲート１２を通して、第１の転送チャネル１４の転
送りロックφ１供給段１４ａに蓄積される。移送ゲート
には第２図（Ａ）に示す移送りロックφＴのＨｉｇｈレ
ベル（以下Ｈレベル）期間即ち蓄積モード時に導通し、
Ｌｏｗレベル（以下Ｌレベル）期間即ち読み出しモード
時に遮断する。また排出グーＨ５は第２図（Ｂ）の反転
移送りロックφＴを供給され読み出しモード時にのみ導
電して入力ゲート１２よりの電荷を直流電流１６に排出
し吸収させる。なお転送りロックφ１は第２図（Ｃ）に
示す如く蓄積モード時はＨレベルで一定とされている。
換により発生した電荷は一定の直流バイアス（ＩＧ）を
印加された入カグー）１１を通し、更に蓄積モード時に
移送ゲート１２を通して、第１の転送チャネル１４の転
送りロックφ１供給段１４ａに蓄積される。移送ゲート
には第２図（Ａ）に示す移送りロックφＴのＨｉｇｈレ
ベル（以下Ｈレベル）期間即ち蓄積モード時に導通し、
Ｌｏｗレベル（以下Ｌレベル）期間即ち読み出しモード
時に遮断する。また排出グーＨ５は第２図（Ｂ）の反転
移送りロックφＴを供給され読み出しモード時にのみ導
電して入力ゲート１２よりの電荷を直流電流１６に排出
し吸収させる。なお転送りロックφ１は第２図（Ｃ）に
示す如く蓄積モード時はＨレベルで一定とされている。
入射光量が多い場合に一定電圧ＯＦＧで決まるレベルを
越えた電荷はオーバーフローゲート１７を通し、更に移
送ゲート１８が第２図（Ｇ）に示す移送りロックφ９の
Ｈレベル時に導通したとき第２転送チヤネル１９の転送
りロックφ１供給段１９ａに蓄積される。また排出ゲー
ト２０は蓄積モード内でクロックφ９を反転した波形の
第２図（Ｈ）に示す移送りロックφ、−１のＨレベル時
に導通してオーバーフローゲート１７を通した電荷を直
流電源（ＯＦＤ）２１に排出し吸収させる。
越えた電荷はオーバーフローゲート１７を通し、更に移
送ゲート１８が第２図（Ｇ）に示す移送りロックφ９の
Ｈレベル時に導通したとき第２転送チヤネル１９の転送
りロックφ１供給段１９ａに蓄積される。また排出ゲー
ト２０は蓄積モード内でクロックφ９を反転した波形の
第２図（Ｈ）に示す移送りロックφ、−１のＨレベル時
に導通してオーバーフローゲート１７を通した電荷を直
流電源（ＯＦＤ）２１に排出し吸収させる。
第１１第２転送チャネル１４．１９夫々は第２図（Ｃ）
〜（Ｆ）に示す４相の転送りロックφ１〜φ４によって
各画素の蓄積電荷を多重化して転送し、加算器２３で第
１、第２チヤネルを転送された信号を電荷のかたちで加
算して端子２４より画像信号として出力する。
〜（Ｆ）に示す４相の転送りロックφ１〜φ４によって
各画素の蓄積電荷を多重化して転送し、加算器２３で第
１、第２チヤネルを転送された信号を電荷のかたちで加
算して端子２４より画像信号として出力する。
ここで蓄積モード時における移送りロックφ、のＨレベ
ル期間と移送りロックφＮ−のＨレベル期間との比を１
：Ｎ−１とすると第２転送チヤネルへ転送される電荷は
１／Ｈに分割されることになる。このため、入射光量と
端子２４よりの出力電圧との関係は第３図に示す如く非
線形となり、強い赤外線が入射しても飽和することが防
止され、撮像対象からの情報が失われることがなく撮像
温度範囲が広くなる。
ル期間と移送りロックφＮ−のＨレベル期間との比を１
：Ｎ−１とすると第２転送チヤネルへ転送される電荷は
１／Ｈに分割されることになる。このため、入射光量と
端子２４よりの出力電圧との関係は第３図に示す如く非
線形となり、強い赤外線が入射しても飽和することが防
止され、撮像対象からの情報が失われることがなく撮像
温度範囲が広くなる。
第４図は本発明装置の第２実施例の構造図を示す。
同図中、光電変換ダイオード３０で発生した電荷は一定
の直流バイアス（ＩＧ）を印加された入カグー）３１を
通し、第５図（Ａ）に示す移送りロックのＨレベル時に
導通する移送ゲートを通して第１転送チヤネル３３の転
送りロックφ、（第５図（Ｂ））供給段３３ａに蓄積さ
れる。
の直流バイアス（ＩＧ）を印加された入カグー）３１を
通し、第５図（Ａ）に示す移送りロックのＨレベル時に
導通する移送ゲートを通して第１転送チヤネル３３の転
送りロックφ、（第５図（Ｂ））供給段３３ａに蓄積さ
れる。
入射光量が多い場合に一定電圧０ＦＧ１で決まるレベル
を越えた電荷はオーバーフローゲート３４を通して第２
転送チヤネル３５の転送りロック−Ｎ１供給段３５ａに
蓄積される。更に一定電圧０ＦＧ１ （ＯＦＣＩ＜○Ｆ
Ｇ２）で決まるレベルを越えた電荷はオーバーフローゲ
ート３６を通して電圧ＯＦＤの端子３７から排出される
。
を越えた電荷はオーバーフローゲート３４を通して第２
転送チヤネル３５の転送りロック−Ｎ１供給段３５ａに
蓄積される。更に一定電圧０ＦＧ１ （ＯＦＣＩ＜○Ｆ
Ｇ２）で決まるレベルを越えた電荷はオーバーフローゲ
ート３６を通して電圧ＯＦＤの端子３７から排出される
。
第１、第２転送チャネル３３．３５夫々は第５図（Ｂ）
〜（Ｄ）に示す４相のクロックφ９．〜φＮ４によって
各画像の蓄積電荷を多重化して転送する。転送チャネル
３３の検出段にはチャネル幅と同一幅のゲート電極３３
ｂか設けられ、転送チャネル３５の検出段にはチャネル
幅を分割する２つのゲート電極３５ｂ、３５ｃか設けら
れ、これらのゲート電極３３ｂ、３５ｂ、３５ｃ夫々は
電荷の転送を行うために転送りロックの ＨレベルとＬ
レベルとの中間の一定しベルＶ、とされている。ゲート
電極３３ｂと３３ｂとは共通接続されてフローティング
ゲートアンプを構成する演算増幅器４０の反転入力端子
に接続されている。ゲート電極３３ｂ、３５ｂで検出さ
れた各転送チャネルの電荷はフローティングゲートアン
プのコンデンサ４１が第５図（Ｅ）に示すリセットクロ
ックφＲのＨレベル時（クロックφ。と同期がとられて
いる）に放電された後に積分され、端子４２より画像信
号として出力される。
〜（Ｄ）に示す４相のクロックφ９．〜φＮ４によって
各画像の蓄積電荷を多重化して転送する。転送チャネル
３３の検出段にはチャネル幅と同一幅のゲート電極３３
ｂか設けられ、転送チャネル３５の検出段にはチャネル
幅を分割する２つのゲート電極３５ｂ、３５ｃか設けら
れ、これらのゲート電極３３ｂ、３５ｂ、３５ｃ夫々は
電荷の転送を行うために転送りロックの ＨレベルとＬ
レベルとの中間の一定しベルＶ、とされている。ゲート
電極３３ｂと３３ｂとは共通接続されてフローティング
ゲートアンプを構成する演算増幅器４０の反転入力端子
に接続されている。ゲート電極３３ｂ、３５ｂで検出さ
れた各転送チャネルの電荷はフローティングゲートアン
プのコンデンサ４１が第５図（Ｅ）に示すリセットクロ
ックφＲのＨレベル時（クロックφ。と同期がとられて
いる）に放電された後に積分され、端子４２より画像信
号として出力される。
ここで、ゲート電極３３ｂの面積とゲート電極３５ｂの
面積の比をＮ：１とすると第１の転送チャネルが飽和す
るまでの感度と飽和後の感度とはＮ：１となる。出力電
圧との関係は第３図に示す如く非線形となり、強い赤外
線が入射しても飽和することが防止され、撮像対象から
の情報が失われることかなく撮像温度範囲か広くなる。
面積の比をＮ：１とすると第１の転送チャネルが飽和す
るまでの感度と飽和後の感度とはＮ：１となる。出力電
圧との関係は第３図に示す如く非線形となり、強い赤外
線が入射しても飽和することが防止され、撮像対象から
の情報が失われることかなく撮像温度範囲か広くなる。
上述の如く、本発明の赤外線撮像装置によれば、装置の
出力信号と入射赤外線の関係か非線形となり、強い赤外
線が入射しても出力信号が飽和することなく、撮像温度
範囲が広くなり、実用上きわめて有用である。
出力信号と入射赤外線の関係か非線形となり、強い赤外
線が入射しても出力信号が飽和することなく、撮像温度
範囲が広くなり、実用上きわめて有用である。
第１図は本発明装置の第１実施例の構造図、第２図は第
１図の装置の信号タイムチャート、第３図は本発明装置
の特性図、 第４図は本発明装置の第２実施例の構造図、第５図は第
４図の装置の信号タイムチャートである。 図において、 １０．３０は光電変換ダイオード、 １２．１８．３２は移送ゲート、 １４．１９，３３．３５は転送チャネル、１６．２１は
排出ゲート、 １７．３４．３６はオーバーフローゲート、３３ｂ、３
５ｂ、３５ｃはゲート電極を示す。 第１図の装置の信号タイムチャート 第２図 入射光量 入射光量対出力電圧特性 第 図 本発明装置の第２実施例の構造図
１図の装置の信号タイムチャート、第３図は本発明装置
の特性図、 第４図は本発明装置の第２実施例の構造図、第５図は第
４図の装置の信号タイムチャートである。 図において、 １０．３０は光電変換ダイオード、 １２．１８．３２は移送ゲート、 １４．１９，３３．３５は転送チャネル、１６．２１は
排出ゲート、 １７．３４．３６はオーバーフローゲート、３３ｂ、３
５ｂ、３５ｃはゲート電極を示す。 第１図の装置の信号タイムチャート 第２図 入射光量 入射光量対出力電圧特性 第 図 本発明装置の第２実施例の構造図
Claims (1)
- 赤外線を受光して光電変換する光電変換部（１０、３
０）と、該光電変換部（１０、３０）で発生した電荷を
蓄積した後、多重化して転送する第１の転送チャネル（
１４、３３）と、該第１の転送チャネル（１４、３３）
で蓄積時に溢れた電荷を蓄積した後、多重化して転送す
る第２の転送チャネル（１９、３５）と、該第１の転送
チャネル（１４）から溢れる電荷の一部を分割して該第
２の転送チャネル（１９）に蓄積するか、又は該第２の
転送チャネル（３５）を転送された電荷の一部を分割し
て検出する電荷分割部（３５ｂ、３５ｃ）と、該第１、
第２の転送チャネルを転送されて取り出された電荷を加
算して画像信号として出力する加算部（２３、４０、４
１）とを有することを特徴とする赤外線撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2071008A JPH03270579A (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | 赤外線撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2071008A JPH03270579A (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | 赤外線撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03270579A true JPH03270579A (ja) | 1991-12-02 |
Family
ID=13448048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2071008A Pending JPH03270579A (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | 赤外線撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03270579A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1265292A3 (en) * | 2001-06-04 | 2005-08-03 | Isetex, Inc. | Charge multiplier with logarithmic dynamic range compression implemented in charge domain |
| EP1152469A3 (en) * | 2000-04-28 | 2005-08-24 | Isetex, Inc. | High dynamic range charge readout system |
| JP2006245522A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-09-14 | Tohoku Univ | 光センサ、固体撮像装置、および固体撮像装置の動作方法 |
| WO2006109683A1 (ja) * | 2005-04-07 | 2006-10-19 | Tohoku University | 光センサ、固体撮像装置、および固体撮像装置の動作方法 |
| EP1732134A4 (en) * | 2004-02-27 | 2010-09-22 | Nat University Corp Tohoku Unv | TUBE-FREE PICTURE DEVICE, PIPE SENSOR, OPTICAL SENSOR AND METHOD FOR OPERATING A TUBE-FREE PICTURE DEVICE |
| US8312278B2 (en) | 2007-10-30 | 2012-11-13 | China Iwncomm Co., Ltd. | Access authentication method applying to IBSS network |
-
1990
- 1990-03-20 JP JP2071008A patent/JPH03270579A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP1732134A4 (en) * | 2004-02-27 | 2010-09-22 | Nat University Corp Tohoku Unv | TUBE-FREE PICTURE DEVICE, PIPE SENSOR, OPTICAL SENSOR AND METHOD FOR OPERATING A TUBE-FREE PICTURE DEVICE |
| US7820467B2 (en) | 2004-02-27 | 2010-10-26 | National University Corporation Tohoku University | Imaging device and method that cancels voltage signal noise based on pre-saturated charges and supersaturated charges |
| US8120016B2 (en) | 2004-02-27 | 2012-02-21 | National University Corporation Tohoku University | Imaging device |
| EP2533289A1 (en) * | 2004-02-27 | 2012-12-12 | National University Corporation Tohoku Unversity | Solid-state imaging device, line sensor, optical sensor and method of operating solid-state imaging device |
| JP2006245522A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-09-14 | Tohoku Univ | 光センサ、固体撮像装置、および固体撮像装置の動作方法 |
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