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SOLID STATE IMAGING DEVICE AND PIXEL

Patent code P130008542
File No. S2011-0991-N0
Posted date Feb 14, 2013
Application number P2011-167420
Publication number P2013-031116A
Patent number P5846554
Date of filing Jul 29, 2011
Date of publication of application Feb 7, 2013
Date of registration Dec 4, 2015
Inventor
  • (In Japanese)川人 祥二
  • (In Japanese)高井 勇
Applicant
  • Shizuoka University
  • Toyota Central R&D Labs.,Inc.
Title SOLID STATE IMAGING DEVICE AND PIXEL
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pixel capable of acquiring an image signal and a communication signal without deteriorating sensitivity.
SOLUTION: A pixel 10 includes: a photodiode PD disposed between a first barrier region 21 forming a first potential barrier B1 and a second barrier region 27 forming a second potential barrier B2; a first floating diffusion region F1 which is juxtaposed with the first barrier region 21 and to which a first electric charge generated in the photodiode PD is transferred; and a second floating diffusion region F2 which is juxtaposed with the second barrier region 27 and to which a second electric charge generated in a photoelectric conversion region PD flows so as to store a portion of the inflow second charge. The second potential barrier B2 is lower than the first potential barrier B1.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

自動車のヘッドライト又はテールライト等の光源としてLEDの採用が進んでいる。LEDは高速に点滅させることができるので、LEDの点滅に所望の信号情報を重畳して通信を行うシステムが研究されている。例えば、車車間通信及び路車間通信にLEDを使用するシステムが検討されている。

このようなシステムに関して、特許文献1には光通信装置が記載されている。光通信装置は信号が重畳された光を用いて通信を行う。この光通信装置は、画像信号を取得する画素と、通信信号を取得する画素とを含む固体撮像装置を備えている。また、非特許文献1、2には、固体撮像装置が記載されている。これらの固体撮像装置は、通信信号及び画像信号を検出可能に構成されている。さらに、非特許文献3には、CMOS固体撮像装置が記載されている。この固体撮像装置では信号が重畳された光に対する応答特性が改善されている。この固体撮像装置は、フォトダイオードを不完全蓄積動作させる構造、及び極めて微小な静電容量を有する電荷の検出構造を備える。これらの構造を備える固体撮像装置によれば、屋外環境において10Mbpsの伝送速度が実現される。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、固体撮像装置、及び固体撮像装置のための画素に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
第1電位障壁を形成する第1障壁領域、及び第2電位障壁を形成する第2障壁領域の間に設けられた光電変換領域と、
前記第1障壁領域に並設され、前記光電変換領域において生成された第1電荷が転送される第1浮遊拡散領域と、
前記第2障壁領域に並設され、前記光電変換領域において生成された第2電荷が流入し、流入した前記第2電荷の一部を蓄積する第2浮遊拡散領域と、
を備え、
前記第2電位障壁は、前記第1電位障壁より低いことを特徴とする画素。

【請求項2】
 
前記第1浮遊拡散領域に接続され、前記第1浮遊拡散領域の電位に応じた画像信号を提供する第1出力回路と、
前記第2浮遊拡散領域に接続され、前記第2浮遊拡散領域の電位に応じた通信信号を提供する第2出力回路と、を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の画素。

【請求項3】
 
前記第2浮遊拡散領域に並設され、第3電位障壁を形成する第3障壁領域と、
前記第3障壁領域に並設され、前記第3電位障壁を越えて前記第2浮遊拡散領域から溢れ出た前記第2電荷が排出される電荷排出領域と、を更に備えることを特徴とする請求項2に記載の画素。

【請求項4】
 
前記第3電位障壁は、前記第2電位障壁より低いことを特徴とする請求項3に記載の画素。

【請求項5】
 
一端が前記電荷排出領域に接続され、他端が前記第1出力回路に接続された第3出力回路、を更に備えることを特徴とする請求項3又は4に記載の画素。

【請求項6】
 
前記第3出力回路の前記一端と前記他端との間には、スイッチが設けられていることを特徴とする請求項5に記載の画素。

【請求項7】
 
前記第1電位障壁は、前記第1電荷の転送時に前記第1障壁領域に印加される転送信号により制御され、
前記第2電位障壁は、所望の固定値に設定されており、
前記第1浮遊拡散領域に転送された前記第1電荷に対応し、前記第1浮遊拡散領域の電位に応じた画像信号が出力され、
前記第2浮遊拡散領域に流入した前記第2電荷に対応し、前記第2浮遊拡散領域の電位に応じた通信信号が出力されることを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載の画素。

【請求項8】
 
二次元状に配置された複数の画素を有する画素アレイと、
前記画素アレイからの画像信号を読み出す読出回路と、
前記画素アレイからの通信信号を受信する受信回路と、
各画素を制御するための制御信号を生成する制御回路と、
を備え、
前記画素は、
第1電位障壁を形成する第1障壁領域、及び第2電位障壁を形成する第2障壁領域の間に設けられた光電変換領域と、
前記第1障壁領域に並設され前記光電変換領域において生成された第1電荷が転送される第1浮遊拡散領域と、
前記第2障壁領域に並設され前記光電変換領域において生成された第2電荷が流入し、流入した前記第2電荷の一部を蓄積する第2浮遊拡散領域と、
前記第1浮遊拡散領域に接続され前記第1浮遊拡散領域の電位に応じた前記画像信号を提供する第1出力回路と、
前記第2浮遊拡散領域に接続され前記第2浮遊拡散領域の電位に応じた前記通信信号を提供する第2出力回路と、
を含み、
前記第2電位障壁は、前記第1電位障壁より低くなるように設定され、
前記画像信号は、前記第1浮遊拡散領域に転送された前記第1電荷に対応し、
前記通信信号は、前記第2浮遊拡散領域に転送された前記第2電荷に対応する、
ことを特徴とする固体撮像装置。

【請求項9】
 
前記画素アレイからの判別信号を読み出し、前記判別信号に基づいて信号が重畳された光が入射された前記画素を探索する探索回路を更に備え、
前記画素は、第3電位障壁を形成する第3障壁領域と、前記第3障壁領域に並設され前記第3電位障壁を越えて前記第2浮遊拡散領域から溢れ出た前記第2電荷が排出される電荷排出領域と、一端が前記電荷排出領域に接続され、他端が前記第1出力回路に接続された第3出力回路を含み、
前記探索回路は、前記第3出力回路及び前記第1出力回路を経由して、前記電荷排出領域に排出された前記第2電荷に対応する前記判別信号を読み出す、
ことを特徴とする請求項8に記載の固体撮像装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2011167420thum.jpg
State of application right Registered
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