JPH065728B2 - Light detection method - Google Patents
Light detection methodInfo
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- JPH065728B2 JPH065728B2 JP57167130A JP16713082A JPH065728B2 JP H065728 B2 JPH065728 B2 JP H065728B2 JP 57167130 A JP57167130 A JP 57167130A JP 16713082 A JP16713082 A JP 16713082A JP H065728 B2 JPH065728 B2 JP H065728B2
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- charge transfer
- diode array
- photodetector
- gate
- charge
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
- H10F39/157—CCD or CID infrared image sensors
- H10F39/1575—CCD or CID infrared image sensors of the hybrid type
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (a)発明の技術分野 本発明は赤外線、紫外線、Ｘ線等の光検知方式に係り、
特に複数の素子からなる光検知素子と並列入力直列出力
形電荷転送素子を組み合わせたハイブリッド型光検知器
の改善された光検知方式に関するものである。Description: (a) Technical Field of the Invention The present invention relates to a light detection system for infrared rays, ultraviolet rays, X-rays and the like,
In particular, the present invention relates to an improved photodetection method of a hybrid photodetector in which a photodetector consisting of a plurality of elements and a parallel input / serial output type charge transfer element are combined.
(b)従来技術と問題点 近年、赤外線・紫外線・Ｘ線等を利用する光検知器が盛
んに用いられるようになり、光検知素子と電荷転送素子
とを組み合わせたハイブリッド型光検知器は物体の検出
などの広い分野で使用されるようになっている。(b) Conventional technology and problems In recent years, photodetectors that use infrared rays, ultraviolet rays, X-rays, etc. have become popular, and hybrid photodetectors that combine photodetection elements and charge transfer elements are objects. It has come to be used in a wide range of fields such as detection of.
第１図はこのようなハイブリッド型光検知器の構成図で
あり、複数の光検知素子11からなる赤外線検知ダイオー
ドアレイ１は多元半導体からなる光検知素子基板10上に
形成されており、電荷転送素子２はシリコンからなる電
荷転送素子基板20上に設けられている。FIG. 1 is a block diagram of such a hybrid type photodetector, in which an infrared detection diode array 1 including a plurality of photodetection elements 11 is formed on a photodetection element substrate 10 formed of a multi-element semiconductor, and charge transfer is performed. The element 2 is provided on the charge transfer element substrate 20 made of silicon.
赤外線検知ダイオードアレイ１を形成する個々の光検知
素子11の導出端子12と、電荷転送素子２の入力端子21と
は導電ワイヤ３により接続されている。The lead-out terminals 12 of the individual photodetecting elements 11 forming the infrared detecting diode array 1 and the input terminals 21 of the charge transfer elements 2 are connected by the conductive wires 3.
第２図は従来の光検知方式を説明するハイブリッド型光
検知器の構成断面図で、図において赤外線検知ダイオー
ドアレイ１はダイオード記号で示している。FIG. 2 is a cross-sectional view of the structure of a hybrid type photodetector for explaining the conventional photodetection method. In the figure, the infrared detection diode array 1 is indicated by a diode symbol.
従来の光検知方式を第２図により詳細に説明する。The conventional light detection method will be described in detail with reference to FIG.
赤外線検知ダイオードアレイ１に光線ｈνが入射する
と、この赤外線検知ダイオードアレイ１に発生した電荷
が導電ワイヤ３を経由して電荷転送素子２の入力端子21
に送られる。When the light ray hν is incident on the infrared detection diode array 1, the electric charge generated in the infrared detection diode array 1 passes through the conductive wire 3 and enters the input terminal 21 of the charge transfer element 2.
Sent to.
電荷転送素子２においては、シリコンからなる電荷転送
素子基板20上に絶縁膜を介して設けられた入力ゲート22
にパルス発振器30により制御パルスＩＧが加えられるよ
うになっており、この制御パルスＩＧが加えられると、
電荷が入力ゲート22の下の基板を通過し、蓄積パルスＳ
Ｇが印加されている蓄積ゲート23の下に蓄積され、つい
で一定の周期で転送ゲート24に加えられる移送パルスＴ
Ｇにより電荷が転送ゲート24の下の基板を通過してシフ
トレジスタ25直下の基板内に転送され、このシフトレジ
スタ25に転送された電荷は転送パルスφｎにより直列に
順次シフトして出力される。In the charge transfer device 2, the input gate 22 provided on the charge transfer device substrate 20 made of silicon via an insulating film.
The control pulse IG is added by the pulse oscillator 30 to, and when this control pulse IG is added,
The charge passes through the substrate under the input gate 22 and the accumulated pulse S
The transfer pulse T is accumulated below the accumulation gate 23 to which G is applied, and is then applied to the transfer gate 24 at a constant cycle.
The electric charge is transferred by G to the substrate directly below the shift register 25 through the substrate below the transfer gate 24, and the electric charge transferred to the shift register 25 is sequentially shifted in series by the transfer pulse φn and output.
このように、電荷は複数の各光検知素子11から導出端子
12、導電ワイヤ３、入力端子21を経由して入力ゲート22
に並列に入力されるが、シフトレジスタ25内ではこれら
の電荷は転送パルスφｎにより直列に変換されて転送さ
れる。In this way, the charge is derived from each of the plurality of photodetector elements 11 through the terminal.
Input gate 22 via 12, conductive wire 3 and input terminal 21
In parallel with each other, but in the shift register 25, these charges are serially converted by the transfer pulse φn and transferred.
上記の入力端子21、入力ゲート22、蓄積ゲート23、転送
ゲート24、シフトレジスタ25を含む素子を本明細書では
電荷転送素子２と称している。A device including the input terminal 21, the input gate 22, the storage gate 23, the transfer gate 24, and the shift register 25 is referred to as a charge transfer device 2 in this specification.
電荷転送素子２の入力ゲート22に制御パルスＩＧを加え
ている理由は、蓄積ゲート23の電荷蓄積許容量は一定で
あり、入力ゲート22の作動状態を継続させると、蓄積ゲ
ート下の電荷があふれて誤動作が起きるので、従来はこ
の誤動作が起きるのを防止するために入力ゲート22にパ
ルス発振器30により制御パルスＩＧを加えて蓄積ゲート
に蓄積される電荷量を適正な量にするためである。The reason why the control pulse IG is applied to the input gate 22 of the charge transfer element 2 is that the charge storage allowable amount of the storage gate 23 is constant, and if the operation state of the input gate 22 is continued, the charge under the storage gate overflows. This is because, conventionally, in order to prevent this malfunction, a control pulse IG is applied to the input gate 22 by the pulse oscillator 30 so that the charge amount accumulated in the accumulation gate is made appropriate.
しかし、このような方式においては、電荷転送素子基板
20内の入力ゲート22にパルス発振器30により制御パルス
ＩＧを印加することになるため、電荷転送素子の出力信
号と制御パルスＩＧが容量的に結合していわゆるカップ
リングが生じる欠点がある。However, in such a system, the charge transfer device substrate
Since the control pulse IG is applied to the input gate 22 in 20 by the pulse oscillator 30, there is a drawback that the output signal of the charge transfer element and the control pulse IG are capacitively coupled to each other to cause so-called coupling.
カップリングとは、例えば制御パルスが高レベル（電荷
が流入するレベル）の時、画像面のこの制御パルスに対
応する部分に帯状のノイズが現れる等の障害が発生し、
画像の品質に悪影響を及ぼしているものである。Coupling means, for example, when a control pulse is at a high level (a level at which electric charge flows in), a trouble such as a band-shaped noise appears in a portion of the image surface corresponding to the control pulse,
It has a bad influence on the image quality.
(c)発明の目的 本発明は、このようなカップリングを消滅させる光検知
方式の提供を目的とするものである。(c) Object of the Invention The present invention has an object to provide a light detection method for eliminating such coupling.
(d)発明の構成 その目的は、光検知素子基板に形成した複数の光検知素
子からなる光検知ダイオードアレイの導出端子と、電荷
転送素子基板に形成した電荷転送素子の入力端子とが導
電ワイヤにより電気的に接続されており、入力ゲート、
蓄積ゲート、転送ゲート、シフトレジスタからなる並列
入力直列出力形電荷転送素子であるこの電荷転送素子
と、この光検知素子からなる光検知ダイオードアレイと
から構成されているハイブリッド型光検知器において、
この電荷転送素子基板を直接に接地し、この光検知素子
基板をパルス発振器を介して接地し、この光検知ダイオ
ードアレイのこの導出端子からこの電荷転送素子のこの
入力端子に電荷を流入させる場合には、この光検知ダイ
オードアレイが形成されているこの光検知素子基板の電
位を低くし、この光検知ダイオードアレイのこの導出端
子からこの電荷転送素子のこの入力端子に電荷を流入さ
せない場合には、この光検知ダイオードアレイが形成さ
れているこの光検知素子基板の電位を高くするように、
このパルス発振器によりこの光検知素子基板に制御パル
スを印加することにより、この電荷転送素子のこの入力
ゲートを経由してこの蓄積ゲートへ流入する電荷量を制
御することを特徴とする光検知方式によって達成するこ
とができる。(d) Structure of the invention It is an object of the invention that the lead-out terminal of the photo-detecting diode array formed of a plurality of photo-detecting elements formed on the photo-detecting element substrate and the input terminal of the charge-transfer element formed on the charge-transfer element substrate are conductive wires. Electrically connected by the input gate,
In a hybrid type photodetector composed of this charge transfer element, which is a parallel input series output type charge transfer element consisting of a storage gate, a transfer gate, and a shift register, and a photodetection diode array consisting of this photodetection element,
When the charge transfer device substrate is directly grounded, the photodetector device substrate is grounded via a pulse oscillator, and the charge flows from the lead-out terminal of the photodetector diode array to the input terminal of the charge transfer device. Is to lower the potential of the photo-sensing element substrate on which the photo-sensing diode array is formed, and to prevent charges from flowing from the lead-out terminal of the photo-sensing diode array to the input terminal of the charge-transfer element, To increase the potential of this photodetector element substrate on which this photodetector diode array is formed,
By applying a control pulse to this photodetector substrate by this pulse oscillator, the amount of charge flowing into this storage gate via this input gate of this charge transfer device is controlled. Can be achieved.
(e)発明の実施例 以下、本発明による一実施例の光検知方式を第３図によ
り詳細に説明する。(e) Embodiment of the Invention Hereinafter, a light detection system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
第３図は本発明による一実施例の光検知方式を説明する
ハイブリッド型光検知器の構成断面図で、従来の光検知
方式を示す第２図に対応するものである。FIG. 3 is a cross-sectional view of a hybrid type photodetector for explaining the photodetection method according to one embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 2 showing the conventional photodetection method.
本実施例においては、第３図に示すように電荷転送素子
２を形成した、Ｐ型の電荷転送素子基板20を従来と同様
に直接に接地し、入力ゲート22に直流電源31により正の
直流電圧を常時印加する。In this embodiment, the P-type charge transfer element substrate 20 having the charge transfer element 2 formed as shown in FIG. 3 is directly grounded as in the conventional case, and a positive direct current is applied to the input gate 22 by the direct current power source 31. Always apply voltage.
複数の光検知素子11からなる赤外線検知ダイオードアレ
イ１が形成されている光検知素子基板10（第１図参照）
をパルス発振器30を介して接地し、光線ｈνが入射する
赤外線検知ダイオードアレイ１の導出端子12から電荷転
送素子２の入力端子21に電荷を流入させる場合には、赤
外線検知ダイオードアレイ１が形成されている光検知素
子基板10の電位を低くし、赤外線検知ダイオードアレイ
１の導出端子12から電荷転送素子２の入力端子21に電荷
を流入させない場合には、赤外線検知ダイオードアレイ
１が形成されている光検知素子基板10の電位を高くする
ように、パルス発振器30により制御パルスを印加する。Photodetection element substrate 10 (see FIG. 1) on which an infrared detection diode array 1 including a plurality of photodetection elements 11 is formed
Is grounded via the pulse oscillator 30 and electric charge is caused to flow from the lead-out terminal 12 of the infrared detection diode array 1 on which the light ray hν is incident to the input terminal 21 of the charge transfer element 2, the infrared detection diode array 1 is formed. When the electric potential of the photodetection element substrate 10 is lowered so that the electric charge does not flow from the lead-out terminal 12 of the infrared detection diode array 1 to the input terminal 21 of the charge transfer element 2, the infrared detection diode array 1 is formed. A control pulse is applied by the pulse oscillator 30 so as to increase the potential of the photodetection element substrate 10.
転送ゲート24に移送パルスＴＧを印加すると、蓄積ゲー
ト23の下に蓄積されていた電荷は一斉にシフトレジスタ
25に入力され、転送パルスφｎの印加によりシフトレジ
スタ25内を電荷が逐次転送されて出力される。When the transfer pulse TG is applied to the transfer gate 24, the charges accumulated under the accumulation gate 23 are simultaneously transferred to the shift register.
The charges are sequentially input to the shift register 25 by the application of the transfer pulse φn and output.
このように入力ゲート22に常時正の直流電圧を印加して
おき、光検知素子基板10の電位をパルス発振器30により
発生させた制御パルスにより変化させて、電荷転送素子
２の蓄積ゲート23へ流入する電荷を制御すると、従来の
ような電荷転送素子２の出力信号と入力ゲート22にパル
ス発振器30により加えられる制御パルスＩＧとのカップ
リングの発生を回避することが可能となる。In this way, a positive DC voltage is always applied to the input gate 22, the potential of the photodetecting element substrate 10 is changed by the control pulse generated by the pulse oscillator 30, and the potential flows into the storage gate 23 of the charge transfer element 2. By controlling the electric charge to be applied, it is possible to avoid the conventional generation of coupling between the output signal of the charge transfer element 2 and the control pulse IG applied to the input gate 22 by the pulse oscillator 30.
尚、このような光検知方式は励起電荷量の小さい赤外線
・紫外線検知器に特に有効であるが、可視光にも適用す
ることが可能である。Incidentally, such a photodetection method is particularly effective for an infrared / ultraviolet detector having a small amount of excitation charge, but it can also be applied to visible light.
(f)発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明の光検知方式に
よれば出力信号への制御パルスのカップリングを防止す
ることができ、高品位の画像を得ることが可能となり、
固体撮像装置の改善に有効である。(f) Effects of the invention As is apparent from the above description, the photodetection method of the present invention can prevent the coupling of the control pulse to the output signal, and it is possible to obtain a high-quality image. ,
This is effective for improving the solid-state imaging device.
第１図はハイブリッド型光検知器の構成図、 第２図は従来の光検知方式を説明するハイブリッド型光
検知器の構成断面図、 第３図は本発明による一実施例の光検知方式を説明する
ハイブリッド型光検知器の構成断面図、である。 図において、 １は赤外線検知ダイオードアレイ、 ２は電荷転送素子、 ３は導電ワイヤ、 10は光検知素子基板、 11は光検知素子、 12は導出端子、 20は電荷転送素子基板、 21は入力端子、 22は入力ゲート、 23は蓄積ゲート、 24は転送ゲート、 25はシフトレジスタ、 30はパルス発振器、 31は直流電源、 を示す。FIG. 1 is a block diagram of a hybrid photodetector, FIG. 2 is a sectional view of a hybrid photodetector for explaining a conventional photodetection system, and FIG. 3 is a photodetection system of an embodiment according to the present invention. It is a structure sectional view of a hybrid type photodetector explained. In the figure, 1 is an infrared detection diode array, 2 is a charge transfer element, 3 is a conductive wire, 10 is a photo detection element substrate, 11 is a photo detection element, 12 is a lead terminal, 20 is a charge transfer element substrate, and 21 is an input terminal. , 22 is an input gate, 23 is a storage gate, 24 is a transfer gate, 25 is a shift register, 30 is a pulse oscillator, and 31 is a DC power supply.
Claims (1)
知素子(11)からなる光検知ダイオードアレイ(1)の導出
端子(12)と、電荷転送素子基板(20)に形成した電荷転送
素子(2)の入力端子(21)とが電気的に接続されており、
入力ゲート(22)、蓄積ゲート(23)、転送ゲート(24)、シ
フトレジスタ(25)からなる並列入力直列出力形電荷転送
素子である前記電荷転送素子(2)と、前記光検知素子(1
1)からなる光検知ダイオードアレイ(1)とから構成され
ているハイブリッド型光検知器において、 前記電荷転送素子基板(20)を直接に接地し、前記光検知
素子基板(10)をパルス発振器(30)を介して接地し、前記
入力ゲート(22)には常時一定バイアスが印加されてお
り、前記光検知ダイオードアレイ(1)の前記導出端子(1
2)から前記電荷転送素子(2)の前記入力端子(21)に電荷
を流入させる場合には、前記光検知ダイオードアレイ
(1)が形成されている前記光検知素子基板(10)の電位を
低くし、前記光検知ダイオードアレイ(1)の前記導出端
子(12)から前記電荷転送素子(2)の前記入力端子(21)に
電荷を流入させない場合には、前記光検知ダイオードア
レイ(1)が形成されている前記光検知素子基板(10)の電
位を高くするように、前記パルス発振器(30)により前記
光検知素子基板(10)に制御パルスを印加することによ
り、前記電荷転送素子(2)の前記入力ゲート(22)を経由
して前記蓄積ゲート(23)へ流入する電荷量を制御するこ
とを特徴とする光検知方式。1. A lead-out terminal (12) of a photo-sensing diode array (1) comprising a plurality of photo-sensing elements (11) formed on a photo-sensing element substrate (10) and a charge transfer element substrate (20). The input terminal (21) of the charge transfer device (2) is electrically connected,
The charge transfer element (2), which is a parallel input serial output type charge transfer element including an input gate (22), a storage gate (23), a transfer gate (24), and a shift register (25), and the photodetector (1
In a hybrid type photodetector composed of a photodetection diode array (1) consisting of 1), the charge transfer element substrate (20) is directly grounded, and the photodetection element substrate (10) is a pulse oscillator ( Grounded via (30), a constant bias is always applied to the input gate (22), and the lead-out terminal (1) of the photodetector diode array (1).
In the case of injecting electric charges from 2) into the input terminal (21) of the charge transfer device (2), the photodetector diode array
The potential of the photodetection element substrate (10) on which (1) is formed is lowered, and the input terminal of the charge transfer element (2) from the lead-out terminal (12) of the photodetection diode array (1) ( 21), when the electric charge is not flown into the photodetector diode array (1), the photodetector substrate (10) on which the photodetector diode array (1) is formed is increased in potential by the pulse oscillator (30). By applying a control pulse to the element substrate (10), the charge amount flowing into the storage gate (23) via the input gate (22) of the charge transfer element (2) is controlled. Light detection method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57167130A JPH065728B2 (en) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | Light detection method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57167130A JPH065728B2 (en) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | Light detection method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5956767A JPS5956767A (en) | 1984-04-02 |
| JPH065728B2 true JPH065728B2 (en) | 1994-01-19 |
Family
ID=15843983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57167130A Expired - Lifetime JPH065728B2 (en) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | Light detection method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065728B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100868832B1 (en) * | 2004-10-07 | 2008-11-14 | 가부시키가이샤 시마즈세이사쿠쇼 | Image pickup device, imaging apparatus using the same, and method for making image pickup device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL7705924A (en) * | 1977-05-31 | 1978-12-04 | Philips Nv | LOAD TRANSFER DEVICE. |
-
1982
- 1982-09-24 JP JP57167130A patent/JPH065728B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5956767A (en) | 1984-04-02 |
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