(57)【要約】【課題】  冷却装置が不要で、小型化が可能であり、消費電力の低減とコスト削減を図る。【解決手段】  固体撮像装置は、熱電変換および光電変換を行う半導体基板上の二次元方向に配置された複数の検出画素１と、検出画素１を半導体基板から離間して支持する支持体２，３と、検出画素１を行単位で選択する垂直シフトレジスタ４およびバッファ回路５と、検出画素１を列単位で選択する水平シフトレジスタ６、列選択トランジスタ７およびゲート変調増幅回路８と、検出画素１に熱電変換を行わせるか光電変換を行わせるかを選択する機能選択部１１とを備えている。同一の変換部２０の配線を切り替えることで、変換部２０に対するバイアスのかけ方を変えて、赤外線画像と可視光画像のいずれかを取得できるため、画素ごとに赤外線用センサと可視光センサを別個に設けなくて済む。【選択図】  図１
2005217629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上の二次元方向に配置され熱電変換および光電変換を選択的に行う複数の検出画素を備えた固体撮像装置において、
前記複数の検出画素はそれぞれ、
入射赤外線を吸収して熱に変換するとともに、可視光を透過させる赤外線吸収・可視光透過層と、
前記赤外線吸収・可視光透過層で発生した熱による温度変化を電気信号に変換する熱電変換と、前記赤外線吸収・可視光透過層を透過した可視光を電気信号に変換する光電変換とを選択的に行う変換部と、
前記変換部に熱電変換を行わせるか、光電変換を行わせるかを選択する機能選択部と、
前記機能選択部の選択結果に応じて、前記変換部の配線を切り替える配線切替部と、を備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記機能選択部は、前記変換部に熱電変換を行わせるか、光電変換を行わせるかを、前記複数の検出画素すべてを対象とするフレームごとに選択することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記機能選択部は、前記変換部に熱電変換を行わせるか、光電変換を行わせるかを、前記複数の検出画素の行または列ごとに選択することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記機能選択部は、前記変換部に熱電変換を行わせるか、光電変換を行わせるかを検出画素ごとに選択することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記変換部は、ｐｎ接合部を有し、
前記配線切替部は、前記機能選択部が前記変換部に熱電変換を行わせる場合には、前記ｐｎ接合部を順バイアスし、前記機能選択部が前記変換部に光電変換を行わせる場合には、前記ｐｎ接合部を逆バイアスすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記変換部は、複数のｐｎ接合部を有し、
前記配線切替部は、前記機能選択部が前記変換部に熱電変換を行わせる場合には、前記複数のｐｎ接合部を直列接続し、前記機能選択部が前記変換部に光電変換を行わせる場合には、前記複数のｐｎ接合部を並列接続することを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記変換部は、交互に密着配置されたｐ型層およびｎ型層を総計３つ以上有することを特徴とする請求項５または６に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記半導体基板は、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項９】
対応する前記検出画素を前記半導体基板から離間して支持し、かつ対応する前記検出が素の入出力配線を有する支持体を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
半導体基板上の二次元方向に配置され熱電変換および光電変換を選択的に行う複数の検出画素と、
前記複数の検出画素を行単位で選択する行選択回路と、
前記複数の検出画素を列単位で選択する列選択回路と、
前記行選択回路および前記列選択回路で選択された検出画素を外部出力する出力回路と、を備え、
前記複数の検出画素はそれぞれ、
入射赤外線を吸収して熱に変換するとともに、可視光を透過させる赤外線吸収・可視光透過層と、
前記赤外線吸収・可視光透過層で発生した熱による温度変化を電気信号に変換する熱電変換と、前記赤外線吸収・可視光透過層を透過した可視光を電気信号に変換する光電変換とを行うことが可能な変換部と、
前記変換部に熱電変換を行わせるか、光電変換を行わせるかを選択する機能選択部と、
前記機能選択部の選択結果に応じて、前記変換部の配線を切り替える配線切替部と、を備えることを特徴とする撮像回路。
【請求項１１】
対応する前記検出画素を前記半導体基板から離間して支持し、かつ対応する前記検出画素の入出力配線を有する支持体を備えることを特徴とする請求項１０に記載の撮像回路。
【請求項１２】
１フレーム単位で画像を取得する撮像データ出力方法において、
光電変換および熱電変換の一方により読み出された信号を出力するステップと、
光電変換および熱電変換の他方により読み出された信号を出力するステップと
を有することを特徴とする撮像データ出力方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線画像と可視光画像を選択的に取得可能な固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可視光画像は、対象物で反射された可視光を撮像素子に入射して、二次元イメージとして取得される。可視光画像は、人間の視覚画像と同一であることから、広くカメラとして普及しており、民生用として安価なシリコン基板を用いたＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ等のデバイスが普及している。可視光画像を得るには、明るい場所での撮像、あるいは照明下での撮像が必要となる。
【０００３】
これに対して、赤外線画像は、対象物の温度分布を画像化するものであり、夜間照明の無い場所や、照明の設置できない領域での画像化が可能である。このため、赤外線画像は、夜間監視、発熱異常個所の同定、対象物の二次元温度分布の画像化、指紋照合などへの応用が盛んに行われている。
【０００４】
可視光画像と赤外線画像を一つの撮像素子にて取得し、可視光画像と赤外線画像を合成させて、赤外線画像内の表示位置と観測者が視認する被写体の関連付けを可能とし、観測者の被写体の特定を容易にする技術が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
特許文献１では、ｐ型シリコン基板上に白金シリサイドなどのショットキー電極を形成し、ショットキー障壁型の冷却式赤外線センサを用いている。また同時に、基板裏面にアルミニウムなどにより形成した金属反射膜兼裏面電極と上記ショットキー電極のポテンシャル差により生じたショットキー障壁空乏層中に可視光を入射させ、光電効果にて発生したキャリアを読み出すことで、可視光センサとして機能させている。赤外線信号及び可視光信号は横に配置されたｎ+領域を通して、ＣＣＤ方式により順次読み出されていく。
【０００６】
カメラに入射された可視光及び赤外線は、波長選択性の無い反射光学系、可視光カットフィルタ或いは赤外光カットフィルタを通り、上記ショットキー障壁型固体撮像装置に結像される。カットフィルタをフィルタ制御装置によりフレーム信号に同期して切り替えることで、同一視野の赤外線画像と可視光画像をフレーム毎に交互に得ることができる。ショットキー障壁型固体撮像装置からの信号出力はフレーム毎に交互に２つのフレームメモリに記録され、スキャンコンパレータにて合成された後、モニタ出力される。
【特許文献１】特開平１０−１７３９９８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献１では、赤外線センサとしてショットキー障壁型を用いているために、冷却装置が必要である。また、撮像素子に赤外線検出と可視光検出の選択性が無いために、赤外画像と可視画像との切り分けを行うために、外部に赤外カットフィルタ、可視カットフィルタ及びフィルタ制御装置が必要であり、両画像を重ね合わせる必要性から、１フレーム分のデータを記憶しておく２つのメモリと、スキャンコンパレータが必要となり、カメラ装置の外形サイズが大きくなり、消費電力が増えるとともに、コスト削減も困難になる。
【０００８】
また、特許文献１の場合、赤外画像と可視画像はフレーム毎に１枚ずつ撮像され、その応用として可能なのは、可視画像と赤外線画像をフレーム単位で重ね合わせ、赤外線画像内の表示位置と観測者が視認する被写体の関連付けを可能とする程度であり、画素単位や行／列単位で赤外画像と可視画像を切り替えることはできない。
【０００９】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却装置が不要で、小型化が可能であり、消費電力の低減とコスト削減を図ることができる固体撮像装置および撮像回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は、半導体基板上の二次元方向に配置され熱電変換および光電変換を選択的に行う複数の検出画素と、対応する前記検出画素を前記半導体基板から離間して支持し、かつ対応する前記検出画素の入出力配線を有する支持体と、を備え、前記複数の検出画素はそれぞれ、入射赤外線を吸収して熱に変換するとともに、可視光を透過させる赤外線吸収・可視光透過層と、前記赤外線吸収・可視光透過層で発生した熱による温度変化を電気信号に変換する熱電変換と、前記赤外線吸収・可視光透過層を透過した可視光を電気信号に変換する光電変換とを選択的に行う変換部と、前記変換部に熱電変換を行わせるか、光電変換を行わせるかを選択する機能選択部と、前記機能選択部の選択結果に応じて、前記変換部の配線を切り替える配線切替部と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱電変換および光電変換が可能な検出画素内の変換部の配線を切り替えることにより、熱電変換と光電変換を必要に応じて切り替えて行えるようにしたため、熱電変換用のセンサと光電変換用のセンサを別個に設ける必要がなく、また、冷却装置を設ける必要もなく、さらには、一方のセンサを選択するためのフィルタ装置も不要となるため、装置全体の小型化、低消費電力化および低価格化を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態による固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図１の固体撮像装置は、熱電変換および光電変換を行う半導体基板上の二次元方向に配置された複数の検出画素１と、対応する検出画素１を半導体基板から離間して支持し、かつ対応する検出画素１の入出力配線を有する支持体２，３と、検出画素１を行単位で選択する垂直シフトレジスタ４およびバッファ回路５と、検出画素１を列単位で選択する水平シフトレジスタ６、列選択トランジスタ７およびゲート変調増幅回路８と、検出画素１での検出信号を出力するソースフォロワ回路９と、定電流源１０と、検出画素１に熱電変換を行わせるか光電変換を行わせるかを選択する機能選択部１１とを備えている。
【００１４】
複数の検出画素１はそれぞれ、図１では不図示の赤外線吸収・可視光透過層と、変換部２０と、配線切替部２３とを有する。赤外線吸収・可視光透過層は、入射赤外線を吸収して熱に変換するとともに、可視光を透過させる。変換部２０は、赤外線吸収・可視光透過層で発生した熱による温度変化を電気信号に変換する熱電変換を行う熱電変換部２１と、赤外線吸収・可視光透過層で透過した可視光を電気信号に変換する光電変換を行う光電変換部２２とを選択的に動作させる。機能選択部１１は、変換部２０に熱電変換を行わせるか、光電変換を行わせるかを選択する。配線切替部２３は、機能選択部１１の選択結果に基づいて、変換部２０に熱電変換を行わせるか、変換部２０に光電変換を行わせる。
【００１５】
変換部２０を構成する熱電変換部２１と光電変換部２２は１つの素子で形成してもよいし、別個の素子で形成してもよい。
【００１６】
この他、図１の固体撮像装置は、変換部２０に熱電変換と光電変換のいずれを行わせるかを指定する機能選択情報を記憶するメモリ１５と、垂直シフトレジスタ４および水平シフトレジスタ６にクロックを供給するクロック源１６とを備えている。
【００１７】
メモリ１５に記憶された機能選択情報は、所定のタイミングで読み出されて機能選択部１１に供給される。このメモリ１５は、固体撮像装置と同じ基板上に形成されてもよいし、他の基板上に形成されてもよい。あるいは、メモリ１５を設ける代わりに、図１の固体撮像装置の外部から機能選択情報を入力してもよい。
【００１８】
機能選択部１１は、メモリ１５からの機能選択情報をパルス化して検出画素１に供給するが、パルス化するために用いるクロックの供給元を、垂直シフトレジスタ４や水平シフトレジスタ６が利用するクロック源１６と共用することにより、同期クロック入力パッドの数や回路規模を削減できるとともに、画素単位、行単位、列単位またはフレーム単位で熱電変換と光電変換を切り替えることができる。
【００１９】
検出画素１の出力データ形式は特に問わないが、例えば、検出画素１からシリアル出力し、図１の固体撮像装置の外部で赤外線画像や可視光画像の加減乗除を行ってもよい。あるいは、図２に示すように、固体撮像装置内に赤外線画像メモリ３１と可視光画像メモリ３２を設けて、検出画素１の出力をいずれかのメモリ１５に格納してもよい。
【００２０】
図３は検出画素１の詳細回路図、図４は検出画素１のパターン平面図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図の一例を示す図である。変換部２０内の熱電変換部２１と光電変換部２２はいずれもｐｎ接合ダイオード３９，４０で構成される。配線切替部２３は、これらｐｎ接合ダイオード３９，４０を直列接続する際にオンされるスイッチ４１と、これらｐｎ接合ダイオード３９，４０を並列接続する際にオンされるスイッチ４２とを有する。これらスイッチ４１，４２は、機能選択部１１の選択結果に基づいてオン／オフ制御される。
【００２１】
スイッチ４１がオンすると、変換部２０を構成する各ｐｎ接合ダイオード３９，４０は順バイアスされる。このとき、変換部２０は熱電変換を行う。スイッチ４２がオンすると、変換部２０を構成する各ｐｎ接合ダイオードは逆バイアスされる。このとき、変換部２０は光電変換を行う。
【００２２】
なお、変換部２０内のｐｎ接合ダイオードの数に特に制限はなく、電源電圧と感度のトレードオフから最適な個数を設定するのが望ましい。
【００２３】
図３のスイッチ４１，４２は、例えば図６に示すように、ＭＯＳトランジスタで構成される。図６の例１は、スイッチ４１をPMOSトランジスタで形成してスイッチ４２をNMOSトランジスタで形成する例を示す。例２は、スイッチ４１をNMOSトランジスタで形成してスイッチ４２をPMOSトランジスタで形成する例を示す。例３は、スイッチ４１，４２をいずれも、並列接続されたNMOSトランジスタおよびPMOSトランジスタで形成する例を示す。
【００２４】
スイッチ４１，４２の形態は、図６に示したものに限定されず、センサの仕様に合わせてスイッチ４１，４２の形態を選択すればよい。
【００２５】
検出画素１は、図４および図５に示すように、単結晶シリコン基板からなる支持基板５１と、支持基板５１の中空部５２の上方に形成される検出画素１と、検出画素１を中空部５２上で支持するとともに検出画素１からの検出信号を外部出力する支持体２，３と、水平アドレス線５３と、垂直信号線５４とを有する。
【００２６】
支持体２，３は、図４および図５に示すように、支持配線部５５と、この支持配線部５５を保護する支持絶縁部５６とを有する。検出画素１および支持体２，３は、互いに離間されて中空部５２の上方に配置されるため、支持基板５１と熱分離され、入射赤外線による検出画素１の温度変調を効率よく行うことができる。
【００２７】
検出画素１への赤外線および可視光の集光手段としては、周波数依存性のない反射型光学系が用いられる。
【００２８】
図７は図１の固体撮像素子の動作タイミング図である。以下、図７を参照して、図１の固体撮像素子の動作を説明する。赤外線画像を得る場合も可視光画像を得る場合も、図７に示すように、まずフレームクリア信号が出力され（時刻ｔ１）、その後、垂直シフトレジスタ４がクリアされる（時刻ｔ２）。次に、垂直シフトレジスタ４からシフトクロックが所定の周期ごとに出力される（時刻ｔ３）。垂直シフトレジスタ４からシフトクロックが出力されるたびに、水平シフトレジスタ６がクリアされ（時刻ｔ４）、その後、水平シフトレジスタ６から順次シフトクロックが出力される（時刻ｔ５）。
【００２９】
次に、赤外線画像を取得する場合の動作を詳細に説明する。フレームクリア信号と同期させて、機能選択部１１にＬレベル信号が供給される。この場合、１フレーム分の画像を取得している間、すべての検出画素１について、機能選択部１１のスイッチ４１がオンしてスイッチ４２がオフし、変換部２０内の第１ｐｎ接合ダイオードと第２ｐｎ接合ダイオードは直列接続される。
【００３０】
その後、行選択用のパルス信号によって垂直シフトレジスタ４が駆動され、水平アドレス線が１行ずつ順に選択される。このとき、バッファ回路５により、選択された水平アドレス線には電源電圧Ｖddが印加され、変換部２０は順バイアス状態となるが、非選択行に関してはＧＮＤレベルになり、対応する変換部２０は０Ｖもしくは微小な負バイアスとなり、信号出力はなされない。本実施形態では、電源電圧Ｖddとして1.6Ｖを用いている。
【００３１】
検出画素１に赤外線が入射されると、赤外線吸収層５７により入射赤外線が吸収されて熱に変換される。検出画素１は、真空に保持された中空部５２の上方に熱抵抗の高い支持体２，３により支持されているため、支持基板５１と熱分離されて、入射赤外線による検出画素１の温度上昇は効率よく変換部２０に伝えられる。
【００３２】
変換部２０には定電流源１０により一定の電流が流されるため、ｐｎ接合ダイオードの順方向電流電圧特性の温度依存性に従って、入射赤外線による検出画素１の温度が上昇につれて、検出画素１からの出力電圧が高くなる。この出力電圧は、垂直信号線とカップリングコンデンサに印加され、行選択がなされている間電圧が維持され、ゲート変調増幅回路８により増幅される。
【００３３】
その後、列選択用のパルス信号によって水平シフトレジスタ６が駆動され、列選択トランジスタ７のゲートの開閉により、垂直信号線が１列ずつ順に選択される。これにより、検出画素１の出力信号が増幅されて、ソースフォロワ回路９を介して出力される。
【００３４】
次に、可視光画像を取得する場合の動作を詳細に説明する。フレームクリア信号と同期させて、機能選択部１１にＨレベル信号が供給される。この場合、１フレーム分の画像を取得している間、すべての検出画素１について、機能選択部１１のスイッチ４１がオフしてスイッチ４２がオンし、変換部２０内の第１ｐｎ接合ダイオードと第２ｐｎ接合ダイオードは並列接続される。
【００３５】
その後、行選択用のパルス信号によって垂直シフトレジスタ４が駆動され、水平アドレス線が１行ずつ順に選択される。このとき、バッファ回路５により、選択された水平アドレス線には電源電圧Ｖddが印加され、変換部２０は逆バイアス状態となるが、非選択行では水平アドレス線はGNDレベルになり、対応する変換部２０は０Ｖもしくは微小な順バイアス状態となるため、信号は出力されない。本実施形態では、Ｖddとして、1.6Ｖを用いている。
【００３６】
このとき、検出画素１に入射された可視光は可視光透過層を透過し、逆バイアスされた変換部２０に入力され、光電変換されて逆バイアス電流が増加する。この状態では、定電流源１０はオフしておく。検出画素１の出力は、垂直信号線とカップリングコンデンサに印加され、行選択がなされている間、電圧が維持され、ゲート変調増幅回路８により増幅される。
【００３７】
その後、列選択用のパルス信号によって水平シフトレジスタ６が駆動され、列選択トランジスタ７のゲートの開閉により、垂直信号線が１列ずつ順に選択される。これにより、増幅された出力信号がソースフォロワ回路９から出力される。
【００３８】
このように、第１の実施形態では、赤外線検出を行うか可視光検出を行うかを機能選択部１１により各画素ごとに選択できるようにしたため、外部赤外カットフィルタ、可視カットフィルタおよびフィルタ制御装置などが不要となる他、両画像を重ね合わせるためのメモリ１５とスキャンコンバータも不要となり、装置の小型化、低消費電力化および低価格化が可能となる。
【００３９】
また、本実施形態では、非冷却型の赤外線センサを用いるため、冷却装置が不要となり、よりいっそう小型化、低消費電力化および低価格化が可能となる。特に、シリコンのｐｎ接合を変換部２０として利用するため、既存のＬＳＩ量産ラインを転用でき、低価格化と量産性の向上が図れる。
【００４０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、垂直シフトレジスタ４に供給されるクロックに同期して、機能選択部１１の機能選択を切り替えるものである。
【００４１】
図８は本発明の第２の実施形態による固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図８の固体撮像装置は、クロック源１６からのクロックが垂直シフトレジスタ４と機能選択部１１にのみ供給される点で、図１と異なっている。図８の機能選択部１１は、垂直シフトレジスタ４にクロックを供給するクロック源１６からのクロックを利用して機能選択を行う。より詳細には、機能選択部１１は、垂直シフトレジスタ４のクリア信号に同期させて機能選択信号を出力する。
【００４２】
これにより、二次元状に配置された検出画素１に対して、行ごとに熱電変換と光電変換のいずれを行わせるかを選択することができる。したがって、赤外線画像領域と可視光画像領域を行ごとに任意に配置でき、同一フレーム内に、赤外線画像と可視光画像が任意に混合された画像情報を取得できる。
【００４３】
また、同一フレーム内で、赤外の温度情報と可視の光学情報が行ごとに得られるため、隣り合う行をペアにした差動増幅を行うことにより、温度情報と光学情報を合成した2次元の演算情報として出力することもできる。これにより、例えば人間などの発熱体の認識について、より簡便に精度良く行うことができる。
【００４４】
なお、第２の実施形態においても、カットフィルタや冷却装置などを削減でき、第１の実施形態と同様に、小型化、低消費電力化および低価格化が可能となる。
【００４５】
図８では、赤外線画像または可視光画像をシリアル出力する例を示したが、図２に示すように、赤外線画像と可視光画像を個別に出力して、赤外線画像メモリ３１と可視光画像メモリ３２にそれぞれ格納してもよい。
【００４６】
このように、第２の実施形態では、垂直シフトレジスタ４と機能選択部１１に供給されるクロックを同期化することにより、任意の行ごとに赤外線画像と可視光画像を選択して取得できる。
【００４７】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、第２の実施形態とは逆に、水平シフトレジスタ６に供給されるクロックに同期して、機能選択部１１の機能選択を切り替えるものである。
【００４８】
図９は本発明の第３の実施形態による固体撮像装置の概略構成を示すブロック図、図１０は図９の固体撮像装置の動作タイミング図である。図９の固体撮像装置は、クロック源１６からのクロックが水平シフトレジスタ６と機能選択部１１にのみ供給される点で、図１および図８と異なっている。
【００４９】
行選択信号により水平アドレス線が選択され、選択された水平アドレス線上に電源電圧Ｖddが印加される。次に、列選択信号と同期させて機能選択部１１にLレベル信号を入力する。これにより、選択された列上の検出画素１において、機能選択部１１のPMOSトランジスタがオンし、NMOSトランジスタはオフになり、直列配線側が選択されて、変換部２０は熱電変換を行う。これと同時に、選択された列の定電流源１０もオンする。これにより、行選択信号及び列選択信号により選択された検出画素１の電荷のみが読み出される。
【００５０】
第３の実施形態の機能選択部１１は、水平シフトレジスタ６のクロックに同期させて、機能選択を行う。これにより、固体撮像素子の画素ごとに赤外線検出か可視光検出のいずれかを選択でき、１フレーム内の画素ごとに赤外線画像領域と可視光画像領域を任意に配置できる。したがって、同一フレーム内に、赤外線画像と可視光画像が画素単位で任意に混合された新たな画像情報を取得できる。
【００５１】
また、第２の実施形態と同様に、同一フレーム内で、赤外の温度情報と可視の光学情報が画素ごとに得られるため、温度情報と光学情報を合成した２次元の演算情報として出力することもできる。
【００５２】
なお、第３の実施形態においても、カットフィルタや冷却装置などを削減でき、第１の実施形態と同様に、小型化、低消費電力化および低価格化が可能となる。
【００５３】
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、変換部２０の構造が第１の実施形態とは異なっている。
【００５４】
図１１は本発明の第４の実施形態による固体撮像装置の検出画素１の回路図である。図１１の検出画素１内の変換部２０は、交互に密着配置されたｐ型層およびｎ型層を総計３つ以上有する。スイッチの配置は図１と同様である。図１１の例では、ｐ型層とｎ型層を２つずつ密着配置した例を示している。
【００５５】
図１１の変換部２０は、図１の変換部２０と比較して、逆バイアスとなるｐｎ接合面が新たに設けられている。これにより、変換部２０で可視光画像を取得する際に、接合面積が増えて高感度化が可能となる。
【００５６】
なお、図１１では、pnpnの構造を図示しているが、交互に隣接配置するｐ型層とｎ型層の数には特に制限はない。
【００５７】
このように、第４の実施形態では、変換部２０の隣接するｐ型層とｎ型層を密着させるため、ｐｎ接合面の数が増え、可視光画像を取得する際の感度が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態による固体撮像装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】固体撮像装置内に赤外線画像メモリと可視光画像メモリを設ける例を示す図。
【図３】検出画素１の一例を示す詳細回路図。
【図４】検出画素１の一例を示すパターン平面図。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図の一例を示す図。
【図６】スイッチの形態を示す図。
【図７】図１の固体撮像素子の動作タイミング図。
【図８】本発明の第２の実施形態による固体撮像装置の概略構成を示すブロック図。
【図９】本発明の第３の実施形態による固体撮像装置の概略構成を示すブロック図。
【図１０】図９の固体撮像装置の動作タイミング図。
【図１１】本発明の第４の実施形態による固体撮像装置の検出画素１の回路図。
【符号の説明】
【００５９】
１  検出画素
２，３  支持体
４  垂直シフトレジスタ
５  バッファ回路
６  水平シフトレジスタ
７  列選択トランジスタ
８  ゲート変調増幅回路
９  ソースフォロワ回路
１０  定電流源
１１  機能選択部
２１，２２  変換素子
２３  配線切替部
【図１】
2005217629.tif 000003
【図２】
2005217629.tif 000004
【図３】
2005217629.tif 000005
【図４】
2005217629.tif 000006
【図５】
2005217629.tif 000007
【図６】
2005217629.tif 000008
【図７】
2005217629.tif 000009
【図８】
2005217629.tif 000010
【図９】
2005217629.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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