发明名称 固态摄影装置
摘要 本发明系提供一种可同时实现宽动态范围与低照度高感度之固态摄影装置。其系于每个像素中,将光电二极体以及第一电晶体串联设置于接地与汲极之间,因应光输入而将产生于上述光电二极体中之电流乃至电荷之对应信号自上述光电二极体与第一电晶体之间的检测节点输出。控制部系交互反覆控制对数型动作期间与线性型动作期间,前述对数型动作期间系将第一电晶体之闸极电位ψR设定为第一位准而获得对数转换之光电转换信号,前述线性型动作期间系将上述第一电晶体之闸极电位ψR设定为第二位准而获得线性型光电转换信号。
申请公布号 TWI240570 申请公布日期 2005.09.21
申请号 TW092136855 申请日期 2003.12.25
申请人 夏普股份有限公司 发明人 渡边恭志
分类号 H04N5/335;H01L27/146 主分类号 H04N5/335
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种固态摄影装置,其系于每个像素中,将光电二 极体以及第一电晶体串联设于接地与汲极之间,因 应光输入而将产生于上述光电二极体中之电流乃 至电荷的对应信号,自上述光电二极体与第一电晶 体之间的检测节点输出;其特征在于: 包含交互反覆控制对数型动作期间与线性型动作 期间之控制部;前述对数型动作期间系将上述第一 电晶体之闸极电位设定为第一位准而获得对数转 换后之光电转换信号,前述线性型动作期间系将上 述第一电晶体之闸极电位设定为第二位准而获得 线性型光电转换信号。 2.如申请专利范围第1项之固态摄影装置,其中上述 光电二极体与检测节点相连接。 3.如申请专利范围第1项之固态摄影装置,其中第二 电晶体连接于上述光电二极体与检测节点之间。 4.如申请专利范围第3项之固态摄影装置,其中上述 光电二极体具有埋入通道构造。 5.如申请专利范围第1项之固态摄影装置,其中上述 控制部系以下列方式进行控制: 于每讯框交互反覆上述对数型动作期间与线性型 动作期间;于即将自上述线性型动作期间迁移至对 数型动作期间前将上述检测节点电位作为线性型 信号读出; 于迁移至上述对数型线性型动作期间后经过固定 期间后的该对数型动作期间内,将上述检测节点电 位作为对数型信号读出。 6.如申请专利范围第5项之固态摄影装置,其中包含 : 于以均一之一定强度对各像素照射光线之条件下, 于上述对数型动作期间内记忆自上述各像素之检 测节点读出之信号的第一讯框记忆体;以及其后, 逐一对应于上述各像素而自于任意讯框读出之信 号中减去记录在上述第一讯框记忆体之信号并输 出之减算部。 7.如申请专利范围第6项之固态摄影装置,其中 上述减算部系逐一对应于上述各像素而自于上述 对数型动作期间读出之信号中减去记录在上述第 一讯框记忆体之信号并输出。 8.如申请专利范围第5项之固态摄影装置,其中包含 : 于被摄体摄影条件下,于即将自上述对数型动作期 间迁移至线性型动作期间前,依次记录自上述检测 节点读出之信号之第二讯框记忆体;以及 于即将自上述线性型动作期间迁移至对数型动作 期间迁移前,逐一对应上述各像素而自于上述检测 节点读出之信号中减去记录在第二讯框记忆体的 信号之减算部。 图式简单说明: 图1A、1B系表示适用本发明之固态摄影装置的一实 施方式之二次元影像感测器所采用的像素之电路 构成图。 图2A、2B系表示图1A、1B所示之像素于对数动作时 之电势分布图。 图3A、3B系表示图1A、1B所示之像素于线性动作时 之电势分布图。 图4A、4B、4C系表示将图1A、1B所示之像素制入半导 体基板时之剖面构造图。 图5系表示适用本发明之固态摄影装置的一实施形 态之二次元影像感测器的电路构成图。 图6系表示图5所示之二次元影像感测器之动作时 序图。 图7A、7B、7C系表示藉由本发明而获得之对数型信 号以及线性型信号与入射光强度之关系图。 图8A、8B系表示于本发明之二次元影像感测器中进 行图像信号处理之系统示意图。 图9A、9B、9C系表示本发明之二次元影像感测器中 动作时间之其他例示意图。 图10A、10B系说明习知之线性转换型固态摄影装置 之像素动作图。 图11A、11B系说明习知之对数转换型固态摄影装置 之像素动作图。 图12A、12B、12C、12D系说明习知之线性转换特性与 对数转换特性相加之固态摄影装置的像素动作图 。
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