JPH0685582B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPH0685582B2
JPH0685582B2 JP61078308A JP7830886A JPH0685582B2 JP H0685582 B2 JPH0685582 B2 JP H0685582B2 JP 61078308 A JP61078308 A JP 61078308A JP 7830886 A JP7830886 A JP 7830886A JP H0685582 B2 JPH0685582 B2 JP H0685582B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、固体撮像装置に関し、特に受光部及び転送部
の構成を改良した固体撮像装置に関する。
(従来例) 従来の固体撮像装置は、フレーム転送方式あるいはイン
ターライン方式のものが知られている。
前者は、第4図に示すように、感光部1と電荷蓄積部2
が分離して形成されている。感光部1は感光蓄積及び転
送動作を行なう自己走査型撮像素子よりなる複数の感光
領域a1〜anが水平方向に配列してなり、各感光領域a1
anの表面上にストライプ状色フイルタ等を設けている。
一方、電荷蓄積部2は各感光領域a1〜anに続いて形成さ
れたCCDシフトレジスタb1〜bnから成り、表面はアルミ
ニウム膜等で遮光されている。また、CCDシフトレジス
タb1〜bnの終端部分に水平CCDシフトレジスタよりなる
読出シフトレジスタ3が接続されている。
感光部1に発生した信号電荷は所定の転送駆動信号によ
り制御されて電荷蓄積部2へ転送され、感光部1よりの
一面像部の信号電荷を一時的に蓄積した後、読出シフト
レジスタ3を介して1行分づつの信号電荷を順次繰返し
出力端子4より出力するようになつている。
後者のインターライン方式の固体撮像装置は、第5図に
示すように、表面に特定の色フイルタを設けたホトダイ
オード等からなる複数の受光エレメント5を相互に分離
して設けられ、各受光エレメント5で発生した信号電荷
を転送ゲート6を通して転送シフトレジスタ7へ移動
し、この移動の後、転送シフトレジスタ7により1行分
づつの信号電荷の転送が順次に行なわれ、該1行分づつ
の信号電荷は更に水平CCDシフトレジスタよりなる読出
シフトレジスタ8を介して順次出力されることで、出力
端子9より1画像分の信号電荷が出力されるようになつ
ている。
ここで、転送シフトレジスタ7の表面はアルミニウム膜
等で遮光され、外部光による雑音成分等が信号電荷に混
合しないようになつている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような固体撮像装置にあつては、フ
レーム転送方式の場合、感光部1は光電変換によつて発
生する信号の集積及びその集積により集められた信号電
荷の塊りを電荷蓄積部2へ転送する2つの機能を有して
いるので、実効的な信号電荷の集積時間を長くすること
ができず、感度の向上を困難にしていた。さらに、感光
部がポリシリコンで覆われているため、特に短波波長が
透過し難く、感度が制限される問題があった。
一方、インターライン転送方式の場合、遮光された転送
シフトレジスタが受光部内に存在することとなるので、
光の集積効率の向上が困難であり、また、遮光部分があ
るために、水平方向の解像力が低下する問題があつた。
(問題点を解決するための手段) 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、感
度及び解像力を向上した固体撮像装置の提供を目的とす
る。
この目的を達成するために本発明は、光電変換機能を有
する受光エレメントを所定方向に複数個形成した感光領
域と、該受光エレメント毎に転送ゲートを介して形成さ
れ個々に光電変換機能を有すると共に、所定の転送駆動
制御により相互間でもつて信号電荷の転送を行なう感光
転送エレメントよりなる感光転送領域を備え、前記感光
領域の受光エレメント及び感光転送領域の感光転送エレ
メントを設けた表面に少なくとも3種類の原色又は補色
の信号電荷を発生させるモザイク状のフィルタを設ける
ことにより、受光可能なエレメントの増加及び受光可能
な領域の拡大を図つたことで、感度及び解像力の向上を
達成したことを技術的要点とする。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例による固体撮像装置の概略構
成図であり、感光部10、電荷蓄積部11、第1、第1図の
水平電荷転送手段12,13は簡略化して個々のブロツクと
して示されている。
感光部10は、同図中、点線の矩形で示すような縦方向に
並べられた光電変換素子で形成される受光エレメント群
からなる感光領域14と、該感光領域14に並設された感光
転送領域15が形成され、複数の感光領域14と感光転送領
域15が水平方向(図中の左右方向)に交互に設けられて
いる。
感光領域14の各受光エレメントの表面には、垂直方向
(上記水平方向に対し直交する方向)に配置される2個
の受光エレメントを1組として、赤フイルタRa,Rbと青
フイルタBa,Bbとが交互に設けられている。
感光転送領域15は、第1図の点線の矩形で示すように、
感光領域14の各受光エレメント毎に対応するように縦方
向にならべられた感光転送エレメントから成り、各感光
転送エレメントは光電効果を有すると共に、相互の転送
動作でもつて信号電荷を電荷蓄積部11側へ転送する機能
を有するCCD(charge coupled device)で形成されてい
る。即ち、感光領域15は感光蓄積及び転送の機能を有す
る自己走査型撮像デイバイスよりなつている。
この感光転送領域15の表面には、ストライプ状の線フイ
ルタGが設けられている。
電荷蓄積部11は、感光転送領域15の本数に等しい数のCC
Dシフトレジスタが水平方向に形成されており、特定の
感光転送領域15からの信号電荷を特定のCCDシフトレジ
スタに蓄積するように配列されている。
感光部10と電荷蓄積部11との間には水平方向に信号電荷
を転送する水平CCDシフトレジスタよりなる第1の水平
電荷転送手段12が設けられ、更に、第1の水平電荷転送
手段12は転送ゲートTg1,Tg2を介して両側を感光部10と
電荷蓄積部11に接続している。
電荷蓄積部11の終端は、転送ゲートTg3を介して第2の
水平電荷転送手段13の側端に接続され、第2の水平電荷
転送手段13は信号電荷を水平方向へ転送する水平CCDシ
フトレジスタより形成されている。
次に、第2図に基づいて感光部10の構成を説明する。点
線で囲まれた領域がシリコン基板に形成されたチヤンネ
ルストツパ16であり、チヤンネルストツパ16に囲まれた
部分に感光領域14の受光エレメントが形成され、該受光
エレメントの表面には赤フイルタRa,Rbと青フイルタBa,
Bbが交互に設けられている。
感光領域14の間には、チヤンネルストツパ16で囲まれ表
面に緑フイルタGが設けられた感光転送領域15が形成さ
れている。即ち、水平方向に延設されたポリシリコン層
によりなる転送電極18,19,20,21が垂直方向に交互に形
成され、転送電極18,19,20,21の下部に当たるチヤンネ
ル部が上記感光転送エレメントに相当する。そして、転
送電極18,19の水平方向に対応する部分をAフイール
ド、転送電極20,21の水平方向に対応する部分をBフイ
ールドとし、後述するテレビジヨン用途等におけるイン
タレース走査ができるようになつている。即ち、感光領
域14の受光エレメントと色フイルタとの関係は、垂直方
向には2個の受光エレメントに対し色フイルタが1ピツ
チ対応し、一方、水平方向には受光エレメント及び感光
転送領域15の感光転送エレメントと共に1エレメントに
対し色フイルタを1ピツチ対応させ、Aフイールドは、
赤フイルタ及び青フイルタの上側のフイルタRa,Baと該
フイルタRa,Baに対応する緑フイルタGの部分が設けら
れたエレメントが担当し、Bフイールドは、赤フイルタ
及び青フイルタの下側のフイルタRa,Rbと該フイルタRa,
Baに対応する緑フイルタGの部分が設けられたエレメン
トが分担している。
感光領域14と感光転送領域15との間を分離するためのチ
ヤンネルストツパ16の一部には、各受光エレメントに発
生する信号電荷の感光転送領域15側へ移動を制御する転
送ゲート22が設けられている。
尚、図示していないが、転送電極18,19,20,21となるポ
リシリコン層は互いに離接する部分が導通しないように
オーバーラツプされており、また、感光領域14の受光エ
レメント上を覆わないように凹部が設けられている。
第3図は電荷蓄積部11の構造の一部分を示す。即ち、同
図中点線及び斜線で示した部分がチヤンネルストツパ16
であり、チヤンネルストツパ16の間の層の表面上に、垂
直方向に並設されたポリシリコン層よりなる転送電極2
3,24,25,26が形成されることでCCDシフトレジスタ27が
形成されている。
各転送電極23,24,25,26で構成されるチヤンネル部の水
平方向の幅W2は1対の感光領域14及び感光転送領域15の
水平方向の幅W1に略等しくしてあり、また、感光部10の
各転送電極18,19,20,21のチヤネル長L1よりも電荷蓄積
部11の各転送電極23,24,25,26のチヤネル長L2を狭くし
てある。そして、各々のCCDシフトレジスタ27が1対の
感光領域14及び感光転送領域15毎に従属的に接続されて
いる。これにより、感光部10の縦方向の幅よりも電荷蓄
積部11の縦方向の幅を狭くすることが可能となつてい
る。
そして、第2図及び第3図に示した感光部10と電荷蓄積
部11との間に第1図に示す第1の水平電荷転送手段12が
形成され、転送ゲートTg1,Tg2に所定のゲート電圧を印
加してオン動作させることにより、感光部10の信号電荷
を第1の水平電荷転送手段12を介して電荷蓄積部11へ転
送するようになつている。尚、第1の水平電荷転送手段
12は、各々の感光転送領域15と同数でそれに対応する電
荷蓄積部11のCCDシフトレジスタ27を接続するチヤンネ
ル部が水平方向に形成されている。したがつて、転送ゲ
ートTg1,Tg2の両方をオン動作することによつて、感光
部10より電荷蓄積部11へ信号電荷を転送することがで
き、一方、転送ゲートTg1,Tg2の両方をオフ動作してお
き第1の水平電荷転送手段12にシフト動作させること
で、出力端子29より信号電荷を出力することができるよ
うになつている。
股、第2の水平電荷転送手段13も同様に、電荷蓄積部11
のCCDシフトレジスタ27と対応する同数のチヤンネル部
が水平方向に形成されており、転送ゲートTg3をオン動
作させることにより電荷蓄積部11よりの信号電荷を受入
れ、水平方向へのシフト動作によつて出力端子30より順
次に信号を出力するようになつている。
次にかかる構成の固体撮像装置の作動を電子カメラに適
用した場合について説明する。
まず、シヤツタ露光により感光部10上に被写体の光学像
を結像させると、感光領域14の受光エレメントに赤と青
の色信号電荷が発生し、感光転送領域15の感光転送エレ
メントには緑の色信号電荷が発生する。尚、このシヤツ
タ露光時には転送ゲート22、及び転送ゲートTg1,Tg2
閉じておく。したがつて各々の受光エレメント及び感光
転送エレメントには特定の色信号電荷が塊りとなつて集
積される。
次に、転送ゲートTg1,Tg2をオン動作させて開き、転送
電極18,19,20,21に4相クロツク駆動のパルス信号
φv1,φv2,φv3,φv4を印加し、感光転送領域15の緑
の色信号電荷を電荷蓄積部11へ転送する。この場合、電
荷蓄積部11の転送電極23,24,25,26にも同期したパルス
信号φv1,φv2,φv3,φv4が印加されるので、感光転
送領域15の緑の色信号電荷はそのままの配列で電荷蓄積
部11へ転送される。
次に、転送ゲートTg1,Tg2,Tg3をオフ動作にして閉
じ、転送ゲート22をオンにして開く。これにより、感光
領域14の受光エレメントの赤と青の色信号電荷を感光転
送領域15の感光転送エレメントへ移す。
次に、転送ゲートTg2,22を閉じておき、転送ゲート
Tg1,Tg3を開き、感光部10及び電荷蓄積部11の転送電極
18〜21,23〜26に4相のパルス信号φv1〜φv4を印加す
ることで、感光転送領域15の水平ほうの一行分の赤又は
青の色信号電荷を第1の水平電荷転送手段12へ転送する
と共に、同時に、CCDシフトレジスタ27の水平方向の一
行分の緑の色信号電荷を第2の水平電荷転送手段13へ転
送する。そして、第1の水平電荷転送手段12及び第2の
水平電荷転送手段13に同期した駆動信号を印加してシフ
ト動作させることにより、出力端子29,30より赤又は青
及び緑の色信号電荷に相当する同期した色信号が出力さ
れる。1行分の色信号電荷の転送が完了すると再び第
1、第2の水平電荷転送手段12,13へ一行分の色信号電
荷を転送し、このような制御動作を繰返すことで感光部
10に発生した一画像分の映像信号が出力され、更に、シ
ヤツタ露光を繰返すことで、次の一画像分の映像信号が
得られる。
尚、以上の駆動信号、転送ゲートの制御は図示していな
い制御手段によつて実現され、前記A,B両フイールドと
もインタライン配列に対応する電気信号を得ることがで
きる。
(発明の効果) 以上説明したように本発明の固体撮像装置によれば、光
電変換機能を有する受光エレメントを所定方向に複数個
形成した感光領域と、該受光エレメント毎に転送ゲート
を介して形成され個々に光電変換機能を有すると共に所
定の転送駆動により相互間でもつて信号電荷の転送を行
なう感光転送エレメントよりなる感光領域を具備したの
で、光電変換が可能なエレメント数が増加して解像力の
向上を図ることができ、更に受光可能な面積が増加する
ので感度を上げることができる。また、特定の色フイル
タエレメントからなる色フイルタを設けることでインタ
ライン配列による色ずれのない画像を得ることができる
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による固体撮像装置の一実施例の構成を
示す概略構成図、第2図は第1図の感光部の構造を表面
より示した要部表面図、第3図は第1図の電荷蓄積部の
構造を表面より示した要部表面図、第4図と第5図は従
来の固体撮像装置の構成を示す概略構成図である。 10:感光部、11:電荷蓄積部 12:第1の水平電荷転送手段 13:第2の水平電荷転送手段 14:感光領域、15:感光転送領域 Tg1,Tg2,Tg3,22:転送ゲート 16:チヤンネルストツパ 18,19,20,21,23,24,25,26:転送電極 27:CCDシフトレジスタ 29,30:出力端子、Ra,Rb:赤フイルタ G:緑フイルタ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光電変換機能を有する受光エレメントを所
    定方向に複数個形成してなる感光領域と、該受光エレメ
    ント毎に転送ゲートを介して形成され個々に光電変換機
    能を有すると共に、所定の転送駆動制御により信号電荷
    の転送を行う感光転送エレメントよりなる感光転送領域
    とを具備し、前記感光領域の受光エレメント及び感光転
    送領域の感光転送エレメントを設けた表面に少なくとも
    3種類の原色又は補色の信号電荷を発生させるモザイク
    状のフィルタを設けたことを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項2】前記感光転送領域の感光転送エレメントに
    3種類の原色又は補色の信号電荷のうち第1の信号電荷
    を発生させる第1の色フィルタを設け、前記感光領域の
    少なくとも連続する2個の受光エレメントを1組とし、
    連続する2組の一方の組の受光エレメントに3種類の原
    色又は補色の信号電荷のうち第2の信号電荷を発生させ
    る第2の色フィルタを、他方の組の受光エレメントに3
    種類の原色又は補色の信号電荷のうち第3の信号電荷を
    発生させる第3の色フィルタを設け、前記2組の受光エ
    レメントを交互に配置したことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の固体撮像装置。
  3. 【請求項3】前記感光転送領域の感光転送エレメントに
    3種類の原色又は補色の信号電荷のうち第1の信号電荷
    を発生させる第1の色フィルタを設け、前記感光領域の
    少なくとも連続する2個の受光エレメントを第1組とし
    表面に3種類の原色又は補色の信号電荷のうち第2の信
    号電荷を発生させる第2の色フィルタを設けると共に、
    該第2の色フィルタが設けられた受光エレメントに続く
    少なくとも連続する2個の受光エレメントを第2組とし
    表面に3種類の原色又は補色の信号電荷のうち第3の信
    号電荷を発生させる第3の色フィルタを設けて前記第
    1、第2組の受光エレメントを交互に配列し、前記第1
    の組の列をAフィールド、前記第2の組の列をBフィー
    ルドとしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の固体撮像装置。
  4. 【請求項4】前記感光転送領域に発生する前記信号電荷
    を該感光転送領域により転送した後一時的に蓄積する電
    荷蓄積部と、前記感光領域に発生する信号電荷を、該感
    光転送領域に発生した信号電荷の該電荷蓄積部への転送
    の後、該感光転送領域へ前記転送ゲートを介して移動さ
    せる制御手段とを具備することを特徴とする特許請求の
    範囲第1項ないし第3項のいずれか1項に記載の固体撮
    像装置。
  5. 【請求項5】前記電荷蓄積部に一時的に蓄積された信号
    電荷を順次読み出す第1の水平電荷転送手段と、該電荷
    蓄積部への転送の後に前記感光転送領域へ移動された信
    号電荷を順次読み出す第2の水平電荷転送手段とを備
    え、前記第1、第2の水平電荷転送手段に蓄えられた信
    号電荷を所定の同期タイミングで出力することを特徴と
    する特許請求の範囲第4項記載の固体撮像装置。
  6. 【請求項6】前記電荷蓄積部の転送方向のチャンネル長
    を前記感光転送部の転送方向のチャンネル長より短く形
    成したことを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の固
    体撮像装置。
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JPH03153195A (ja) * 1989-11-10 1991-07-01 Fuji Photo Film Co Ltd 撮像装置
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