JPH0645573A - 赤外線固体撮像装置 - Google Patents

赤外線固体撮像装置

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JPH0645573A
JPH0645573A JP4216573A JP21657392A JPH0645573A JP H0645573 A JPH0645573 A JP H0645573A JP 4216573 A JP4216573 A JP 4216573A JP 21657392 A JP21657392 A JP 21657392A JP H0645573 A JPH0645573 A JP H0645573A
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JP
Japan
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pixel
reference pixel
infrared
state imaging
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JP4216573A
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Inventor
Keiichi Akagawa
圭一 赤川
Masahiro Shoda
昌宏 正田
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 黒体炉を必要とせずに、ダークレベルやグレ
ーレベルの基準出力を得ることができ、正確な温度測定
やコントラストの高い画像を得ることが可能な赤外線固
体撮像装置を提供する。 【構成】 基準画素Bは少なくとも1つ、好ましくは1
水平走査線の1つ以上設けられ、基準画素Bの信号は通
常の画素Pと同じ経路で読み出される。基準画素Bは、
光電変換部のない画素、外部から電圧を制御する手段を
備えた画素、外部からの赤外線を遮光し、一定の光量の
赤外線を放射する遮光部材を備えた画素等で構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外線光量が零の場合
や所定の赤外線光量に対応する基準値を簡便に得ること
ができ、温度計測等に好適に用いられる赤外線固体撮像
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から知られている赤外線固体撮像装
置は、2次元に配列されたPtSiなどからなる光電変
換部と、この光電変換部で光電変換された信号電荷を読
み出すための電荷転送部とを有し、電荷転送部の電極に
トランスファーパルスを印加することによって信号電荷
が順次読み出される。即ち、従来の赤外線固体撮像装置
では、すべての画素がそれぞれの画素に入射した赤外線
の光量に応じた信号を出力する構成となっていた。尚、
本明細書では、説明の便宜上、電荷転送部を含まない個
々の光電変換部に相当する領域を「画素」として表現す
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の赤
外線固体撮像装置においては、以下のような問題点があ
った。即ち、従来の赤外線固体撮像装置を温度計測等に
用いる場合、予め基準となる黒体を撮像し、そのときの
出力信号を基準として温度計測を行っている。このた
め、温度計測の度に基準温度の黒体炉などを準備しなけ
ればならず、非常に不便であった。又、黒体炉では極低
温を作ることは難しく、温度の絶対基準である零KやP
tSiを用いた赤外線固体撮像装置の冷却温度である7
7K等での基準出力を得ることはできなかった。
【0004】本発明は係る点に鑑みてなされたものであ
り、黒体炉などを必要とせずに、基準出力を得ることが
でき、正確な温度測定やコントラストの高い画像を得る
ことが容易にできる赤外線固体撮像装置を提供すること
を目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の赤外線固体撮
像装置は、赤外線を光電変換する光電変換部を有する複
数の画素と、該画素から電気信号を読み出すための出力
手段とを備えた赤外線固体撮像装置において、上記の目
的を達成するために、前記赤外線の光量によらず一定の
電気信号を出力する少なくとも一つの基準画素を備えた
ものである。
【0006】請求項2の赤外線固体撮像装置における前
記基準画素は、前記光電変換部がない画素である。請求
項3の赤外線固体撮像装置における前記基準画素は、該
基準画素の電圧を制御する手段を備えるものである。請
求項4の赤外線撮像装置における前記基準画素は、外部
から前記基準画素に入射する前記赤外線を遮光するとと
もに、前記基準画素に対して一定の光量の赤外線を放射
する遮光部材を備えたものである。
【0007】
【作用】請求項2による赤外線固体撮像装置では、基準
画素の光電変換部がないので、基準画素からは光電変換
以外の主としてリーク電流による電気信号が出力され
る。従って、この基準画素からの出力をダークレベル
(赤外線の光量が零)の基準値とすることができる。
【0008】請求項3の赤外線固体撮像装置において、
基準画素以外の通常の画素における光電流をi、露光時
間をt、プリチャージ電圧をVP 、画素の容量をCとす
ると、発生電荷Qは Q=it …(1) となり、画素の電圧Vは V=VP −(Q/C) …(2) となる。
【0009】よって、画素の出力を読み出すタイミング
に合わせて基準画素の電圧をVに下げれば、基準画素か
ら光電流iと対応する出力が得られる。即ち、電気的な
制御によって、赤外線の入射光量がある所定量のときの
グレーレベルの基準値が得られる。
【0010】基準画素の電圧をVに下げる方法として
は、基準画素の電荷を読み出すための転送電極に電圧源
を接続して電圧を制御する方法と、転送電極に電流源を
接続して光電流と等しい電流iを流す方法とがある。
【0011】請求項4の赤外線固体撮像装置において、
遮光部材として銅やアルミニウムなどを用いた場合、入
射する赤外線はほぼすべて反射され、かつ遮光部材の赤
外線の放射はほとんどないため、基準画素からはダーク
レベル(赤外線光量が零)の基準値が出力される。
【0012】又、遮光部材として炭素等の放射率が1に
近い物質を用いれば入射した赤外線はほぼすべて吸収さ
れ透過しない。そして、この遮光部材を光電変換部に接
するように配置してある温度Tに制御すれば、基準画素
からは温度Tの黒体を撮像しているに相当する出力が得
られる。
【0013】又、遮光部材を半導体基板の裏面に設けた
場合には、基準画素からは基板(固体撮像装置)の温度
に対応する出力が得られる。例えば、光電変換部にPt
Siを用いる場合には、暗電流を低減するために固体撮
像装置自体を77K程度に冷却するので、77Kの出
力、即ちダークレベルに近い基準出力が得られる。
【0014】
【実施例】第1図は本発明実施例による赤外線固体撮像
装置の模式的な平面図である。尚、この第1図は以下に
述べる第1〜3実施例に共通である。図において、基準
画素Bは、2次元に配列された通常の画素Pを囲むよう
に配置されている。又、各画素列の間にはCCDで構成
された垂直転送部3が設けられており、各垂直転送部3
は同じくCCDで構成された水平転送部4に接続されて
いる。上記の各画素からの電気信号は、通常の画素Pも
基準画素Bも垂直転送部3、水平転送部4、出力回路5
を通って、端子6から出力される。
【0015】次に、図2は本発明第1実施例による赤外
線固体撮像装置の断面図である。図において、P- 半導
体基板17表面の通常の画素Pの部分にはガードリング
12に囲まれた光電変換部11が形成され、この光電変
換部11の隣には垂直転送部3を構成するN- 拡散層1
4、転送電極15が設けれている。そして、対をなす光
電変換部11と電荷転送部(N- 拡散層14)とを囲む
ように素子分離領域16が設けられており、素子分離領
域16下にはP+ 拡散層13が設けられてる。ここまで
の構成は、従来のものと同様であるが、本実施例の赤外
線固体撮像装置は、基準画素として光電変換部11がな
い基準画素Bを設けている点で従来のものと異なる。
【0016】上記の通常の画素Pでは、基板17の裏面
から入射した赤外線は光電変換部11で光電変換され、
発生した電荷は転送電極15にトランスファーパルスを
印加することにより、垂直転送部(CCD拡散層14)
に転送される。このとき、ガードリング12と光電変換
部11で構成されるダイオードはプリチャージ電圧VP
になる。
【0017】一方、基準画素Bには前述のごとく光電変
換部11がないので、ガードリング12の電圧はプリチ
ャージ電圧VP のままとなる。よって、垂直電荷転送部
(CCD拡散層14)にはほとんど電荷が転送されな
い。従って基準画素Bからはダークレベルに対応する出
力が得られる。
【0018】次に、第3図は本発明の第2実施例による
赤外線固体撮像装置の断面図である。尚、図3の撮像装
置は基準画素Bの構成以外は図2の撮像装置と同様であ
るので、重複する説明は避ける。図において、基準画素
Bはガードリング12と同時に形成されたN+ 拡散層1
12aと、この拡散層12a上に設けられた電極19と
を備える。この電極19には外部端子が設けられてお
り、通常は電圧VP に設定されている。
【0019】このような構成において、転送電極15に
トランスファーパルスが印加されて垂直転送部に電荷が
転送されるときに、電極19の電圧をVに下げれば、基
準画素Bの出力としてグレーレベルの基準出力が得られ
る。又、電極19を定電流源に接続して、一定電流iを
流せば、式(1)で示す電荷Qが基準出力として得られ
る。
【0020】次に、第4図は本発明の第3実施例による
赤外線固体撮像装置の断面図である。尚、この図4の撮
像装置も基準画素の構成以外は図2のものと同様である
ので重複する説明は避ける。本実施例における基準画素
Bは、通常の画素Pと同様に光電変換部11が形成され
ているが、基準画素B及び隣接する電荷転送部の領域に
は半導体基板17裏面に遮光部材20が設けられてい
る。この遮光部材20をアルミニウム、銅、あるいは金
等の金属で形成すれば、裏面から入射してくる赤外線1
8は遮光部材20でほぼ完全に反射され、かつ、金属は
放射率が小さいため基準画素Bには赤外線がほとんど入
射しない。従って、基準画素Bからは主として暗電流に
よる信号のみが出力されることになり、ダークレベルの
基準出力が得られる。
【0021】又、遮光部材20を炭素等の放射率が1に
近い物質で形成すれば、外部から入射する赤外線は遮光
部材20でほとんど吸収される。従って、焦電型の光電
変換部をもつ撮像装置のように室温で使用するものの場
合には、遮光部材20から基準画素Bに対して室温に対
応する赤外線が放射されるので、基準画素Bからは室温
に対応するグレーレベルの基準出力が得られる。
【0022】又、PtSiを光電変換部に用いた撮像装
置のように77K程度の低温に冷却して使用する場合に
は、遮光部材20が77Kとなり、遮光部材20からは
ほとんど赤外線が放射されない。従って、基準画素Bか
らはダークレベルの出力が得られる。
【0023】さてここで、図1に戻って、端子6から出
力される画像信号について説明する。図1のように基準
画素Bが配置されている場合、1水平走査線の最初と最
後で基準出力が得られることになる。この基準出力が例
えばダークレベルを示すものである時、その水平走査線
の通常の画素の出力から基準出力を差し引けば、通常の
画素の真の出力を求めることができ、正確な温度計測が
可能となる。又、基準画素Bから所望のグレーレベルの
基準出力が出力される場合には、通常の画素Pの出力か
ら基準画素Bの出力を差し引くことで背景光を除去する
ことができ、コントラストの高い画像が得られる。
【0024】尚、基準画素Bの配置は図1に示されもの
に限定されるものではなく、少なくとも1箇所に配置さ
れていれば良いものであるが、基準画素Bからの出力に
よって通常の画素Pの出力を補正する場合、少なくとも
1水平走査線に1つの基準画素Bが配置されていること
が好ましい。又、各画素からの信号電荷を読み出す方式
は特に限定されるものではないが、正確な補正がを行う
ためには、基準画素Bと通常の画素Pは図1のところで
述べたように同じ経路で信号を読み出すことが望まし
い。
【0025】
【発明の効果】以上にように、本発明では赤外線の光量
によらず一定の信号を出力する基準画素を設けているの
で、黒体炉を用いなくともダークレベルの基準出力を得
ることができる。従って、通常の画素の出力からダーク
レベルを差し引くことでその画素の真の出力を得ること
ができ、正確な温度測定が可能である。又、所望のグレ
ーレベルの基準値を得ることができるので、通常の画素
の出力からグレーレベルを差し引くことによって背景光
を除去することができ、コントラストの高い画像が得ら
れる。しかも、基準画素は通所の画素と共に配置されて
おり、通常の画素の信号と同様に読み出されるので、撮
像対象物や周囲の環境によらず、正確に通常の画素の出
力を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例による赤外線固体撮像装置の模式
的な平面図である。
【図2】本発明第1実施例による赤外線固体撮像装置の
断面図である。
【図3】本発明第2実施例による赤外線固体撮像装置の
断面図である。
【図4】本発明第3実施例による赤外線固体撮像装置の
断面図である。
【符号の説明】
P…通常画素、B…基準画素、3…垂直転送部、4…水
平転送部、5…出力回路、6…端子、11…光電変換
部、12…ガードリング、12a…N+ 拡散層、14…
N- 拡散層、15,19…電極、17…半導体基板、1
8…赤外線。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 赤外線を光電変換する光電変換部を有す
    る複数の画素と、該画素から電気信号を読み出すための
    出力手段とを備えた赤外線固体撮像装置において、 前記赤外線の光量によらず一定の電気信号を出力する少
    なくとも一つの基準画素を備えたことを特徴とする赤外
    線固体撮像装置。
  2. 【請求項2】 前記基準画素は、前記光電変換部のない
    画素であることを特徴とする請求項1の赤外線固体撮像
    装置。
  3. 【請求項3】 前記基準画素は、該基準画素の電圧を制
    御する手段を備えたことを特徴とする請求項1の赤外線
    固体撮像装置。
  4. 【請求項4】 前記基準画素は、外部から前記基準画素
    に入射する前記赤外線を遮光するとともに、前記基準画
    素に対して一定の光量の赤外線を放射する遮光部材を備
    えたことを特徴とする請求項1の赤外線固体撮像装置。
JP4216573A 1992-07-23 1992-07-23 赤外線固体撮像装置 Pending JPH0645573A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004031452A (ja) * 2002-06-21 2004-01-29 Mitsubishi Electric Corp 裏面入射型固体撮像素子
KR100440775B1 (ko) * 2001-06-28 2004-07-21 주식회사 하이닉스반도체 이미지센서 제조 방법
KR100470821B1 (ko) * 2001-12-29 2005-03-08 매그나칩 반도체 유한회사 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법
JP2007049224A (ja) * 2005-08-05 2007-02-22 Toppan Printing Co Ltd 撮像素子
US10538487B2 (en) 2015-02-16 2020-01-21 The University Of Queensland Sulfonylureas and related compounds and use of same

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A02 Decision of refusal

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Effective date: 19991207