JPH0137910B2 - - Google Patents
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- JPH0137910B2 JPH0137910B2 JP58047497A JP4749783A JPH0137910B2 JP H0137910 B2 JPH0137910 B2 JP H0137910B2 JP 58047497 A JP58047497 A JP 58047497A JP 4749783 A JP4749783 A JP 4749783A JP H0137910 B2 JPH0137910 B2 JP H0137910B2
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
- H04N25/46—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by combining or binning pixels
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/73—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using interline transfer [IT]
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は電荷結合装置（CCD）を用いた二次
元用の固体撮像装置（エリアセンサ）に係り、特
に多画素を必要とするビデオテープレコーダ用カ
メラとか工業テレビ用カメラなどに用いられる高
解像度用エリアセンサに関する。
元用の固体撮像装置（エリアセンサ）に係り、特
に多画素を必要とするビデオテープレコーダ用カ
メラとか工業テレビ用カメラなどに用いられる高
解像度用エリアセンサに関する。
この種のエリアセンサの高解像度化を図るため
に、既に本発明の発明者によつて提案され、本出
願と同一出願人によつて出願（特願昭57ー92907
号）されている。この既提案のエリアセンサにお
いては、第１図に示すように、一導電形半導体基
板上に市松模様状の配置で感光画素２群が設けら
れている。これらの画素２は光が照射されること
によつて光電変換により信号電荷を発生して蓄積
するもので、前記半導体基板とは反対導電形の不
純物領域からなり、通常フオトダイオードと呼ば
れる。上記画素２群のうち、第１の画素21群は第
１の二次元正方格子状の配置を有し、第２の画素
22群は上記第１の二次元正方格子状に比べて垂直
方向（列方向）に垂直方向画素ピツチPvの約半
分ずれた第２の二次元正方格子状の配置を有して
いる。そして、上記画素２群における垂直方向に
配列された複数本の垂直画素にそれぞれ沿つて蛇
行するように、つまり垂直画素列相互間を縫うよ
うな配置でCCDよりなる垂直転送レジスタ３群
が設けられている。そして、上記垂直転送レジス
タ３それぞれは、垂直画素列の全ての画素の信号
電荷を読み出すのに必要な段数であり、それぞれ
たとえば２相のクロツクにより駆動される。ここ
で、第１相の転送電極をφ1、第２相の転送電極
をφ2で表わす。これらの転送電極φ1，φ2下には、
前記二次元正方格子状配置における斜め方向に最
隣接する画素相互の水平方向間隙部に狭チヤンネ
ル幅の転送部φ1 T，φ2 T、およびこの転送部φ1 T，
φ2 Tの垂直方向側に位置する部分から垂直画素列
の垂直方向に隣接する画素相互の間隙部まで延び
る広チヤンネル幅の電荷蓄積部φ1 S，φ2 Sを有し、
転送チヤンネルの狭チヤンネル部（転送部φ1 T，
φ2 T）と広チヤンネル部（電荷蓄積部φ1 S，φ2 S）
との間に電位井戸の差が設けられている。さら
に、上記垂直転送レジスタ３群から順次転送され
る１水平走査線分づつの信号電荷をそれぞれ時系
列に読み出すためのCCDよりなる水平転送レジ
スタ（図示せず）が設けられている。
に、既に本発明の発明者によつて提案され、本出
願と同一出願人によつて出願（特願昭57ー92907
号）されている。この既提案のエリアセンサにお
いては、第１図に示すように、一導電形半導体基
板上に市松模様状の配置で感光画素２群が設けら
れている。これらの画素２は光が照射されること
によつて光電変換により信号電荷を発生して蓄積
するもので、前記半導体基板とは反対導電形の不
純物領域からなり、通常フオトダイオードと呼ば
れる。上記画素２群のうち、第１の画素21群は第
１の二次元正方格子状の配置を有し、第２の画素
22群は上記第１の二次元正方格子状に比べて垂直
方向（列方向）に垂直方向画素ピツチPvの約半
分ずれた第２の二次元正方格子状の配置を有して
いる。そして、上記画素２群における垂直方向に
配列された複数本の垂直画素にそれぞれ沿つて蛇
行するように、つまり垂直画素列相互間を縫うよ
うな配置でCCDよりなる垂直転送レジスタ３群
が設けられている。そして、上記垂直転送レジス
タ３それぞれは、垂直画素列の全ての画素の信号
電荷を読み出すのに必要な段数であり、それぞれ
たとえば２相のクロツクにより駆動される。ここ
で、第１相の転送電極をφ1、第２相の転送電極
をφ2で表わす。これらの転送電極φ1，φ2下には、
前記二次元正方格子状配置における斜め方向に最
隣接する画素相互の水平方向間隙部に狭チヤンネ
ル幅の転送部φ1 T，φ2 T、およびこの転送部φ1 T，
φ2 Tの垂直方向側に位置する部分から垂直画素列
の垂直方向に隣接する画素相互の間隙部まで延び
る広チヤンネル幅の電荷蓄積部φ1 S，φ2 Sを有し、
転送チヤンネルの狭チヤンネル部（転送部φ1 T，
φ2 T）と広チヤンネル部（電荷蓄積部φ1 S，φ2 S）
との間に電位井戸の差が設けられている。さら
に、上記垂直転送レジスタ３群から順次転送され
る１水平走査線分づつの信号電荷をそれぞれ時系
列に読み出すためのCCDよりなる水平転送レジ
スタ（図示せず）が設けられている。
そして、上記エリアセンサを擬似的なインター
レース方式により読み出すための転送制御手段が
設けられている。この転送制御手段は、第１フイ
ールドにおける１水平走査として前記第１の画素
21群の垂直画素列における垂直方向のｉ（＝１、
２、…ｎ）番目の画素からの信号電荷、および前
記第２の画素22群の垂直画素列における垂直方向
のｉ（＝１、２、…ｎ）番目の画素からの信号電
荷を読み出し、この動作をｉの番号順にｉ＝１〜
ｎまで繰り返し、次に第２フイールドにおける１
水平走査として上記第１の画素21群の垂直画素列
における垂直方向の（ｉ＋１）（＝２、３、…ｎ）
番目の画素からの信号電荷と第２の画素22群の垂
直画素列における垂直方向のｉ（１、２、…ｎ−
１）番目画素からの信号電荷を読み出し、この動
作をｉの番号順にｉ＝１〜（ｎ−１）まで繰り返
すように制御する。即ち、第１フイールドおける
１水平走査に際しては、先ず第１の画素21群の垂
直画素列のｉ番目の画素から隣接する水平走査方
向側に位置する転送電極φ1下の蓄積部φ1 Sへ信号
電荷が転送されるもので、この動作をフイールド
シフトφ1と称する。次に、上記転送電極φ1下の
蓄積部φ1 Sの信号電荷が上記転送電極φ1の属する
垂直転送レジスタ３の垂直転送方向側に位置する
転送電極φ2下の転送部φ2 Tを経て蓄積部φ2 Sへ転送
されるもので、この動作をレジスタ転送φ2と称
する。これと同時に、第２の画素22群の垂直画素
列のｉ番目の画素から隣接する水平走査方向側に
位置する転送電極φ2下の蓄積部φ2 Sへ信号電荷が
転送されるもので、この動作をフイールドシフト
φ2と称する。したがつて、上記レジスタ転送φ2
およびフイールドシフトφ2の各動作が完了した
際には、同一水平線上に並んだ転送電極φ2群下
には、１水平走査線分の信号電荷が蓄積されてい
る。次に、転送電極φ1，φ2にクロツクパルスが
順次印加され、各垂直転送レジスタ３内を信号電
荷が転送され、水平転送レジスタへ１水平走査線
分の信号電荷が一斉に転送され、この水平転送レ
ジスタから各信号電荷が順次読み出される。この
ような１水平走査線の読み出し動作が前記ｉ＝１
〜ｎに対応するｎ本分について繰り返される。
レース方式により読み出すための転送制御手段が
設けられている。この転送制御手段は、第１フイ
ールドにおける１水平走査として前記第１の画素
21群の垂直画素列における垂直方向のｉ（＝１、
２、…ｎ）番目の画素からの信号電荷、および前
記第２の画素22群の垂直画素列における垂直方向
のｉ（＝１、２、…ｎ）番目の画素からの信号電
荷を読み出し、この動作をｉの番号順にｉ＝１〜
ｎまで繰り返し、次に第２フイールドにおける１
水平走査として上記第１の画素21群の垂直画素列
における垂直方向の（ｉ＋１）（＝２、３、…ｎ）
番目の画素からの信号電荷と第２の画素22群の垂
直画素列における垂直方向のｉ（１、２、…ｎ−
１）番目画素からの信号電荷を読み出し、この動
作をｉの番号順にｉ＝１〜（ｎ−１）まで繰り返
すように制御する。即ち、第１フイールドおける
１水平走査に際しては、先ず第１の画素21群の垂
直画素列のｉ番目の画素から隣接する水平走査方
向側に位置する転送電極φ1下の蓄積部φ1 Sへ信号
電荷が転送されるもので、この動作をフイールド
シフトφ1と称する。次に、上記転送電極φ1下の
蓄積部φ1 Sの信号電荷が上記転送電極φ1の属する
垂直転送レジスタ３の垂直転送方向側に位置する
転送電極φ2下の転送部φ2 Tを経て蓄積部φ2 Sへ転送
されるもので、この動作をレジスタ転送φ2と称
する。これと同時に、第２の画素22群の垂直画素
列のｉ番目の画素から隣接する水平走査方向側に
位置する転送電極φ2下の蓄積部φ2 Sへ信号電荷が
転送されるもので、この動作をフイールドシフト
φ2と称する。したがつて、上記レジスタ転送φ2
およびフイールドシフトφ2の各動作が完了した
際には、同一水平線上に並んだ転送電極φ2群下
には、１水平走査線分の信号電荷が蓄積されてい
る。次に、転送電極φ1，φ2にクロツクパルスが
順次印加され、各垂直転送レジスタ３内を信号電
荷が転送され、水平転送レジスタへ１水平走査線
分の信号電荷が一斉に転送され、この水平転送レ
ジスタから各信号電荷が順次読み出される。この
ような１水平走査線の読み出し動作が前記ｉ＝１
〜ｎに対応するｎ本分について繰り返される。
これに対して、第２フイールドにおける１水平
走査に際しては、上記とは逆に、先ず第２の画素
22群の垂直画素列のｉ番目の画素から前述したフ
イールドシフトφ2動作により信号電荷が転送さ
れる。次に、上記転送電極φ2下の蓄積部φ2 Sの信
号電荷が上記転送電極φ2の属する垂直転送レジ
スタの垂直転送方向側に位置する転送電極φ1下
の転送部φ1 Tを経て蓄積部φ1 Sへ転送されるもの
で、この動作をレジスタ転送φ1と称する。これ
と同時に、第１の画素21群の垂直画素列の（ｉ＋
１）番目の画素から前述したフイールドシフト
φ1動作により信号電荷が転送される。したがつ
て、上記レジスタ転送φ1およびフイールドシフ
トφ1の各動作が完了した際には、同一水平線上
に並んだ転送電極φ1群下には、１水平走査線分
の信号電荷が蓄積されている。次に、前述した第
１フイールドにおけると同様の読み出し動作によ
り、前記ｉの番号順に対応する（ｎ−１）本の水
平走査線の信号電荷が順次読み出される。そし
て、第１フイールドの画像と第２フイールドの画
像とにより１フレームの画像が得られる。
走査に際しては、上記とは逆に、先ず第２の画素
22群の垂直画素列のｉ番目の画素から前述したフ
イールドシフトφ2動作により信号電荷が転送さ
れる。次に、上記転送電極φ2下の蓄積部φ2 Sの信
号電荷が上記転送電極φ2の属する垂直転送レジ
スタの垂直転送方向側に位置する転送電極φ1下
の転送部φ1 Tを経て蓄積部φ1 Sへ転送されるもの
で、この動作をレジスタ転送φ1と称する。これ
と同時に、第１の画素21群の垂直画素列の（ｉ＋
１）番目の画素から前述したフイールドシフト
φ1動作により信号電荷が転送される。したがつ
て、上記レジスタ転送φ1およびフイールドシフ
トφ1の各動作が完了した際には、同一水平線上
に並んだ転送電極φ1群下には、１水平走査線分
の信号電荷が蓄積されている。次に、前述した第
１フイールドにおけると同様の読み出し動作によ
り、前記ｉの番号順に対応する（ｎ−１）本の水
平走査線の信号電荷が順次読み出される。そし
て、第１フイールドの画像と第２フイールドの画
像とにより１フレームの画像が得られる。
上述したようなCCDエリアセンサによれば、
転送部φ1 T，φ2 Tは信号電荷が通過するだけであつ
て信号電荷を蓄積しないので、最大信号電荷量に
よりその面積が制約される蓄積部φ1 S，φ2 Sと異な
り、転送動作上可能な限り面積を小さくしてもよ
い。また、蓄積部φ1 S，φ2 Sは、その一部が垂直画
素列の垂直方向に隣接する画素相互の間隙部に延
びるような形状に構成可能であり、エリアセンサ
の水平方向の画素ピツチPHは、画素の水平方向
寸法と転送部φ1 Tあるいはφ2 Tの幅とで決まる。ま
た、水平走査線相互のピツチは、隣接する２列の
垂直画素列の最近接画素間の垂直方向間隔で決ま
り、この間隔はたとえば画素の垂直方向寸法より
も小さくすることが可能である。
転送部φ1 T，φ2 Tは信号電荷が通過するだけであつ
て信号電荷を蓄積しないので、最大信号電荷量に
よりその面積が制約される蓄積部φ1 S，φ2 Sと異な
り、転送動作上可能な限り面積を小さくしてもよ
い。また、蓄積部φ1 S，φ2 Sは、その一部が垂直画
素列の垂直方向に隣接する画素相互の間隙部に延
びるような形状に構成可能であり、エリアセンサ
の水平方向の画素ピツチPHは、画素の水平方向
寸法と転送部φ1 Tあるいはφ2 Tの幅とで決まる。ま
た、水平走査線相互のピツチは、隣接する２列の
垂直画素列の最近接画素間の垂直方向間隔で決ま
り、この間隔はたとえば画素の垂直方向寸法より
も小さくすることが可能である。
なお、前記第１図のエリアセンサにおいて、イ
ンターレース方式でなく１フイールド走査で全画
素の読み出しを行なう場合には、１水平走査とし
て各垂直画素列における垂直方向のｉ番目の画素
からの信号電荷を読み出し、この動作をｉの番号
順に始めから終りまで繰り返すように制御すれば
よい。また、特開昭55−163951号公報に開示され
ているCCDエリアセンサは、第１フイールド走
査で半分の画素の読み出しを行ない、第２フイー
ルド走査で残りの半分の画素の読み出しを行なう
ものであつて、垂直転送レジスタの構成が第１図
のエリアセンサとは異なるが、画素群を第１図と
同様の市松模様状に配置している。
ンターレース方式でなく１フイールド走査で全画
素の読み出しを行なう場合には、１水平走査とし
て各垂直画素列における垂直方向のｉ番目の画素
からの信号電荷を読み出し、この動作をｉの番号
順に始めから終りまで繰り返すように制御すれば
よい。また、特開昭55−163951号公報に開示され
ているCCDエリアセンサは、第１フイールド走
査で半分の画素の読み出しを行ない、第２フイー
ルド走査で残りの半分の画素の読み出しを行なう
ものであつて、垂直転送レジスタの構成が第１図
のエリアセンサとは異なるが、画素群を第１図と
同様の市松模様状に配置している。
ところで、第１図のエリアセンサにおいては、
前述したように水平方向の画素ピツチPHは、画
素の水平方向寸法に垂直転送レジスタの狭チヤン
ネル部（転送部φ1 T，φ2 T）の幅を加えた寸法にな
つている。たとえば1/2インチの光学系を用いる
テレビジヨンカメラに用いられるエリアセンサの
ように、チツプサイズが小さく且つ多画素、たと
えば400画素とか570画素のエリアセンサでは、水
平方向の画素ピツチがそれぞれ17μm、11.5μm程
度である。これに対して、前記狭チヤンネル部の
幅は通常２〜3μmであるので、この狭チヤンネル
部の存在はエリアセンサの水平方向を高集積化し
て水平方向の画素数を増加させて高解像度を実現
する場合の大きな制約となつている。
前述したように水平方向の画素ピツチPHは、画
素の水平方向寸法に垂直転送レジスタの狭チヤン
ネル部（転送部φ1 T，φ2 T）の幅を加えた寸法にな
つている。たとえば1/2インチの光学系を用いる
テレビジヨンカメラに用いられるエリアセンサの
ように、チツプサイズが小さく且つ多画素、たと
えば400画素とか570画素のエリアセンサでは、水
平方向の画素ピツチがそれぞれ17μm、11.5μm程
度である。これに対して、前記狭チヤンネル部の
幅は通常２〜3μmであるので、この狭チヤンネル
部の存在はエリアセンサの水平方向を高集積化し
て水平方向の画素数を増加させて高解像度を実現
する場合の大きな制約となつている。
また、第１図のエリアセンサにおいては、垂直
転送レジスタを２相駆動するものであるが、この
２相駆動方式は同一転送電極下の異なる２領域
（前記転送部と蓄積部）の電位井戸の差に対応し
た電荷しか転送できず、他の３相駆動方式、４相
駆動方式に比べて転送電荷量が減少する。したが
つて、２相駆動方式を採用するエリアセンサは、
その画素の高集積化に伴つて垂直転送レジスタの
転送段数が増加すると、転送電荷量の減少がエリ
アセンサの飽和出力特性の劣化をもたらすことに
なる。
転送レジスタを２相駆動するものであるが、この
２相駆動方式は同一転送電極下の異なる２領域
（前記転送部と蓄積部）の電位井戸の差に対応し
た電荷しか転送できず、他の３相駆動方式、４相
駆動方式に比べて転送電荷量が減少する。したが
つて、２相駆動方式を採用するエリアセンサは、
その画素の高集積化に伴つて垂直転送レジスタの
転送段数が増加すると、転送電荷量の減少がエリ
アセンサの飽和出力特性の劣化をもたらすことに
なる。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、
水平方向の画素ピツチがほぼ画素の水平方向の寸
法により決まり、水平方向の高集積化が可能とな
り、垂直転送レジスタの駆動方式として２相駆動
に限らず３相駆動、４相駆動方式を選択的に採用
可能となり、垂直転送レジスタの転送電荷量を増
大させることが可能となる固体撮像装置を提供す
るものである。
水平方向の画素ピツチがほぼ画素の水平方向の寸
法により決まり、水平方向の高集積化が可能とな
り、垂直転送レジスタの駆動方式として２相駆動
に限らず３相駆動、４相駆動方式を選択的に採用
可能となり、垂直転送レジスタの転送電荷量を増
大させることが可能となる固体撮像装置を提供す
るものである。
即ち、本発明は、一導電形半導体基板上に設け
られ、第１の正方格子状の配置を有する第１の感
光画素群と、この感光画素群に対して垂直方向画
素ピツチの約半分だけ垂直方向にずれた第２の正
方格子状の配置を有する第２の感光画素群と、こ
れらの感光画素群における垂直方向に配置された
各垂直画素列にそれぞれ沿うように蛇行して設け
られた電荷結合素子よりなる垂直転送レジスタ
と、これらの垂直転送レジスタからそれぞれ転送
される１水平走査線分の信号電荷を順次読み出す
水平転送レジスタとを具備する固体撮像装置にお
いて、前記第１の感光画素群と第２の感光画素群
とは水平方向に画素のほぼ水平方向寸法だけずれ
て配置され、正方格子状配置内で斜め方向に最隣
接する各２つの画素は両画素が最隣接する部分に
おいて各画素の中心同士を結んだ直線に対してほ
ぼ垂直となる直線部分を有すると共に、それら直
線部分の相互間には間〓部が設けられ、前記垂直
転送レジスタは上記斜め方向の間〓部および前記
垂直画素列の垂直方向に隣接する画素相互の間〓
部を通過するように配置されてなることを特徴と
するものである。
られ、第１の正方格子状の配置を有する第１の感
光画素群と、この感光画素群に対して垂直方向画
素ピツチの約半分だけ垂直方向にずれた第２の正
方格子状の配置を有する第２の感光画素群と、こ
れらの感光画素群における垂直方向に配置された
各垂直画素列にそれぞれ沿うように蛇行して設け
られた電荷結合素子よりなる垂直転送レジスタ
と、これらの垂直転送レジスタからそれぞれ転送
される１水平走査線分の信号電荷を順次読み出す
水平転送レジスタとを具備する固体撮像装置にお
いて、前記第１の感光画素群と第２の感光画素群
とは水平方向に画素のほぼ水平方向寸法だけずれ
て配置され、正方格子状配置内で斜め方向に最隣
接する各２つの画素は両画素が最隣接する部分に
おいて各画素の中心同士を結んだ直線に対してほ
ぼ垂直となる直線部分を有すると共に、それら直
線部分の相互間には間〓部が設けられ、前記垂直
転送レジスタは上記斜め方向の間〓部および前記
垂直画素列の垂直方向に隣接する画素相互の間〓
部を通過するように配置されてなることを特徴と
するものである。
したがつて、水平方向の画素ピツチは、垂直転
送レジスタの幅を加えることなくほぼ水平方向画
素寸法により決まるので、水平方向の集積度を向
上でき、水平方向の画素数を増加させることによ
り高解像度化が実現可能になる。
送レジスタの幅を加えることなくほぼ水平方向画
素寸法により決まるので、水平方向の集積度を向
上でき、水平方向の画素数を増加させることによ
り高解像度化が実現可能になる。
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細
に説明する。第２図に示すエリアセンサにおい
て、感光画素20群は一導電形半導体基板上に市松
模様状の配置で形成されている。即ち、複数本配
設された垂直画素列のうち水平方向における奇数
番目の垂直画素列群を形成する画素201群は第１
の二次元正方格子状に配置されており、残りの偶
数番目の垂直画素列群を形成する画像202群は上
記奇数番目の垂直画素列群に対して垂直方向には
垂直方向画素ピツチの約半分だけずれているが水
平方向では水平方向画素寸法だけずれた第２の正
方格子状の配置で形成されている。この場合、各
画素２０の配置平面内で斜め方向に隣り合う画素
相互間に斜め方向の間隙部が存するように各画素
の平面形状が形成されている。そして、各垂直画
素列に沿つてそれぞれ蛇行するように配置された
CCDよりなる２相駆動形の垂直転送レジスタ２
１が設けられており、各段の転送電極（第１相用
をφ1、第２相用をφ2で示している）は前記斜め
方向の間隙部から垂直画素列における垂直方向に
隣り合う画素相互の間隙部まで延長している。こ
の場合、転送電極φ1，φ2下の転送チヤンネルは、
上記斜め方向の間隙部の下が狭チヤンネルの転送
部となつており、上記垂直方向の間隙部の下が広
チヤンネルの電荷蓄積部となつている。
に説明する。第２図に示すエリアセンサにおい
て、感光画素20群は一導電形半導体基板上に市松
模様状の配置で形成されている。即ち、複数本配
設された垂直画素列のうち水平方向における奇数
番目の垂直画素列群を形成する画素201群は第１
の二次元正方格子状に配置されており、残りの偶
数番目の垂直画素列群を形成する画像202群は上
記奇数番目の垂直画素列群に対して垂直方向には
垂直方向画素ピツチの約半分だけずれているが水
平方向では水平方向画素寸法だけずれた第２の正
方格子状の配置で形成されている。この場合、各
画素２０の配置平面内で斜め方向に隣り合う画素
相互間に斜め方向の間隙部が存するように各画素
の平面形状が形成されている。そして、各垂直画
素列に沿つてそれぞれ蛇行するように配置された
CCDよりなる２相駆動形の垂直転送レジスタ２
１が設けられており、各段の転送電極（第１相用
をφ1、第２相用をφ2で示している）は前記斜め
方向の間隙部から垂直画素列における垂直方向に
隣り合う画素相互の間隙部まで延長している。こ
の場合、転送電極φ1，φ2下の転送チヤンネルは、
上記斜め方向の間隙部の下が狭チヤンネルの転送
部となつており、上記垂直方向の間隙部の下が広
チヤンネルの電荷蓄積部となつている。
さらに、前記画素20群から所望の走査方式（第
１図を参照して前述したような擬似インターレー
ス方式あるいは１フイールド走査で全画素を読み
出す方式あるいは普通のインターレース方式）に
より読み出しを行なうための走査制御手段が設け
られており、この手段および垂直転送レジスタ21
群の一端側に隣接して設けられるCCDよりなる
水平転送レジスタおよびこれらのレジスタへ転送
クロツクを供給するための転送クロツク供給系統
等については図示を省略している。
１図を参照して前述したような擬似インターレー
ス方式あるいは１フイールド走査で全画素を読み
出す方式あるいは普通のインターレース方式）に
より読み出しを行なうための走査制御手段が設け
られており、この手段および垂直転送レジスタ21
群の一端側に隣接して設けられるCCDよりなる
水平転送レジスタおよびこれらのレジスタへ転送
クロツクを供給するための転送クロツク供給系統
等については図示を省略している。
而して、上記CCDエリアセンサにおいては、
第１図に示したエリアセンサに比べて狭チヤンネ
ル部の転送方向が斜め方向である点を除けばほぼ
同じ構成であり、走査制御手段によつて所望の読
み出し方式による読み出し動作が可能であること
は容易に理解されるので、その詳述は省略する。
第１図に示したエリアセンサに比べて狭チヤンネ
ル部の転送方向が斜め方向である点を除けばほぼ
同じ構成であり、走査制御手段によつて所望の読
み出し方式による読み出し動作が可能であること
は容易に理解されるので、その詳述は省略する。
そして、上記CCDエリアセンサによれば、水
平方向の画素ピツチPHは垂直転送レジスタ２１
の幅を加えることなくほぼ水平方向画素寸法によ
り決まる。したがつて、前述したような水平方向
に400画素とか570画素を有し、水平方向の画素ピ
ツチPHが17μmとか11.5μm程度の多画素のエリア
センサにおいては、狭チヤンネル部の幅（２〜
3μm）に相当する分だけ水平方向の画素ピツチを
詰めることが可能となり、このピツチ縮少の効果
は大きい。つまり、水平方向の集積度を向上で
き、水平方向の画素数を増加させることにより高
解像度化を実現できる。
平方向の画素ピツチPHは垂直転送レジスタ２１
の幅を加えることなくほぼ水平方向画素寸法によ
り決まる。したがつて、前述したような水平方向
に400画素とか570画素を有し、水平方向の画素ピ
ツチPHが17μmとか11.5μm程度の多画素のエリア
センサにおいては、狭チヤンネル部の幅（２〜
3μm）に相当する分だけ水平方向の画素ピツチを
詰めることが可能となり、このピツチ縮少の効果
は大きい。つまり、水平方向の集積度を向上で
き、水平方向の画素数を増加させることにより高
解像度化を実現できる。
なお、上記実施例の転送電極φ1，φ2を各対応
して第３図に示すようにそれぞれ２分割して転送
電極（φ1′，φ2′）、（φ3′，φ4′）とすることに
より、
４相駆動が可能になる。
して第３図に示すようにそれぞれ２分割して転送
電極（φ1′，φ2′）、（φ3′，φ4′）とすることに
より、
４相駆動が可能になる。
第４図は本発明の他の実施例に係るCCDエリ
アセンサを示しており、このエリアセンサが第２
図に示したエリアセンサと異なる点は、各画素２
０の平面形状を第２図のエリアセンサにおける画
素を平面内でほぼ45度向きを変えた菱形にして各
画素２０からの垂直転送レジスタへの信号電荷転
送方向（フイールドシフト方向）として斜め方向
とし、しかも垂直転送レジスタ２１を４相駆動方
式とするように第１相〜第４相の各段転送電極
φ1〜φ4の長さおよび位置を決めると共にこの転
送電極の幅をほぼ一定にし、転送チヤンネル幅を
ほぼ一定にしていることである。さらに、上記エ
リアセンサにおいては、フイールドシフト制御領
域２２（これは画素２０と垂直転送レジスタ２１
との間の領域）が斜め方向になつていて水平方向
の画素ピツチPHに直接に影響しない構成になつ
ている。
アセンサを示しており、このエリアセンサが第２
図に示したエリアセンサと異なる点は、各画素２
０の平面形状を第２図のエリアセンサにおける画
素を平面内でほぼ45度向きを変えた菱形にして各
画素２０からの垂直転送レジスタへの信号電荷転
送方向（フイールドシフト方向）として斜め方向
とし、しかも垂直転送レジスタ２１を４相駆動方
式とするように第１相〜第４相の各段転送電極
φ1〜φ4の長さおよび位置を決めると共にこの転
送電極の幅をほぼ一定にし、転送チヤンネル幅を
ほぼ一定にしていることである。さらに、上記エ
リアセンサにおいては、フイールドシフト制御領
域２２（これは画素２０と垂直転送レジスタ２１
との間の領域）が斜め方向になつていて水平方向
の画素ピツチPHに直接に影響しない構成になつ
ている。
上記エリアセンサにおける読み出し動作は、第
２図のエリアセンサにおける読み出し動作に比べ
て、垂直転送レジスタ２１が４相駆動される点が
異なるだけでその他はほぼ同じである。即ち、一
方の画素群の電荷をフイールドシフト方向の転送
電極下へ転送し、この転送電極下の電荷を垂直転
送レジスタ内を転送電極２段分転送し、次に他方
の画素群の電荷をフイールドシフト方向の転送電
極下へ転送する。これによつて、ある水平方向に
一列の転送電極下に１水平走査線分の電荷が得ら
れる。したがつて、上記エリアセンサによれば、
第２図のエリアセンサと同様に水平方向の集積度
を向上できると共に４相駆動される垂直転送レジ
スタの転送電荷量が２相駆動よりも増大する利点
がある。なお、第４図のエリアセンサにおいて、
垂直転送レジスタを３相駆動するように転送電極
の長さ、配置を変えても上記実施例とほぼ同様の
効果が得られる。
２図のエリアセンサにおける読み出し動作に比べ
て、垂直転送レジスタ２１が４相駆動される点が
異なるだけでその他はほぼ同じである。即ち、一
方の画素群の電荷をフイールドシフト方向の転送
電極下へ転送し、この転送電極下の電荷を垂直転
送レジスタ内を転送電極２段分転送し、次に他方
の画素群の電荷をフイールドシフト方向の転送電
極下へ転送する。これによつて、ある水平方向に
一列の転送電極下に１水平走査線分の電荷が得ら
れる。したがつて、上記エリアセンサによれば、
第２図のエリアセンサと同様に水平方向の集積度
を向上できると共に４相駆動される垂直転送レジ
スタの転送電荷量が２相駆動よりも増大する利点
がある。なお、第４図のエリアセンサにおいて、
垂直転送レジスタを３相駆動するように転送電極
の長さ、配置を変えても上記実施例とほぼ同様の
効果が得られる。
上述したように本発明の固体撮像装置によれ
ば、水平方向の画素ピツチがほぼ画素の水平方向
の寸法により決まり、水平方向の高集積化が可能
となり、垂直転送レジスタの駆動方式として２相
駆動に限らず３相駆動、４相駆動方式を選択的に
採用可能となり、垂直転送レジスタの転送電荷量
を増大させることが可能となり、多画素のテレビ
ジヨンカメラ等の実現上極めて好適である。
ば、水平方向の画素ピツチがほぼ画素の水平方向
の寸法により決まり、水平方向の高集積化が可能
となり、垂直転送レジスタの駆動方式として２相
駆動に限らず３相駆動、４相駆動方式を選択的に
採用可能となり、垂直転送レジスタの転送電荷量
を増大させることが可能となり、多画素のテレビ
ジヨンカメラ等の実現上極めて好適である。
第１図は従来の固体撮像装置を示す構成説明
図、第２図は本発明に係る固体撮像装置の一実施
例を示す構成説明図、第３図は第２図における垂
直転送レジスタの転送電極の変形例を示す平面
図、第４図は本発明の他の実施例を示す構成説明
図である。 ２０，２０1，２０2……感光画素、２１……垂
直転送レジスタ、φ1〜φ4，φ1′〜φ4′……転送電
極。
図、第２図は本発明に係る固体撮像装置の一実施
例を示す構成説明図、第３図は第２図における垂
直転送レジスタの転送電極の変形例を示す平面
図、第４図は本発明の他の実施例を示す構成説明
図である。 ２０，２０1，２０2……感光画素、２１……垂
直転送レジスタ、φ1〜φ4，φ1′〜φ4′……転送電
極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一導電形半導体基板上に設けられ、第１の正
方格子状の配置を有する第１の感光画素群と、こ
の感光画素群に対して垂直方向画素ピツチの約半
分だけ垂直方向にずれた第２の正方格子状の配置
を有する第２の感光画素群と、これらの感光画素
群における垂直方向に配置された各垂直画素列に
それぞれ沿うように蛇行して設けられた電荷結合
素子よりなる垂直転送レジスタと、これらの垂直
転送レジスタからそれぞれ転送される１水平走査
線分の信号電荷を順次読み出す水平転送レジスタ
とを具備する固体撮像装置において、 前記第１の感光画素群と第２の感光画素群とは
水平方向に画素のほぼ水平方向寸法だけずれて配
置され、正方格子状配置内で斜め方向に最隣接す
る各２つの画素は両画素が最隣接する部分におい
て各画素の中心同士を結んだ直線に対してほぼ垂
直となる直線部分を有すると共に、それら直線部
分の相互間には間〓部が設けられ、前記垂直転送
レジスタは上記斜め方向の間〓部および前記垂直
画素列の垂直方向に隣接する画素相互の間〓部を
通過するように配置されてなることを特徴とする
固体撮像装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58047497A JPS59172888A (ja) | 1983-03-22 | 1983-03-22 | 固体撮像装置 |
| US06/497,130 US4602289A (en) | 1982-05-31 | 1983-05-23 | Solid state image pick-up device |
| DE8383105189T DE3372827D1 (en) | 1982-05-31 | 1983-05-25 | Area sensor |
| EP83105189A EP0095725B1 (en) | 1982-05-31 | 1983-05-25 | Area sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58047497A JPS59172888A (ja) | 1983-03-22 | 1983-03-22 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59172888A JPS59172888A (ja) | 1984-09-29 |
| JPH0137910B2 true JPH0137910B2 (ja) | 1989-08-10 |
Family
ID=12776743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58047497A Granted JPS59172888A (ja) | 1982-05-31 | 1983-03-22 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59172888A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61127279A (ja) * | 1984-11-26 | 1986-06-14 | Toshiba Corp | 固体イメ−ジセンサ |
| JPS61194980A (ja) * | 1985-02-22 | 1986-08-29 | Canon Inc | 撮像素子及び撮像装置 |
| JPS62168473A (ja) * | 1986-01-20 | 1987-07-24 | Canon Inc | 撮像装置 |
| JP4497688B2 (ja) * | 1999-09-27 | 2010-07-07 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5187913A (ja) * | 1975-01-30 | 1976-07-31 | Sony Corp |
-
1983
- 1983-03-22 JP JP58047497A patent/JPS59172888A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5187913A (ja) * | 1975-01-30 | 1976-07-31 | Sony Corp |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59172888A (ja) | 1984-09-29 |
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