JPS6141477B2 - - Google Patents

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JPS6141477B2
JPS6141477B2 JP52015410A JP1541077A JPS6141477B2 JP S6141477 B2 JPS6141477 B2 JP S6141477B2 JP 52015410 A JP52015410 A JP 52015410A JP 1541077 A JP1541077 A JP 1541077A JP S6141477 B2 JPS6141477 B2 JP S6141477B2
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JP
Japan
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section
light receiving
control
color
gate
Prior art date
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Application number
JP52015410A
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Japanese (ja)
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JPS53100725A (en
Inventor
Fumio Nagumo
Yoshiaki Hagiwara
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPS53100725A publication Critical patent/JPS53100725A/en
Publication of JPS6141477B2 publication Critical patent/JPS6141477B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、色フイルターを有したCCD(電荷
結合の素子)によるカラー固体撮像装置に関し、
特にその固体撮像素子の各色に対応する絵素毎に
独立に電荷蓄積量を制御できるようになし、素子
自体に利得調整機能、さらにガンマ補正機能、等
をもたせるようにした新規な固体撮像装置を提供
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a color solid-state imaging device using a CCD (charge-coupled device) having a color filter.
In particular, we are developing a new solid-state imaging device in which the amount of charge accumulation can be controlled independently for each pixel corresponding to each color of the solid-state imaging device, and the element itself has a gain adjustment function, a gamma correction function, etc. This is what we provide.

以下、図面を用いて本発明による固体撮像装置
を説明しよう。
Hereinafter, a solid-state imaging device according to the present invention will be explained using the drawings.

第1図は本発明をインタラインシフト方式のカ
ラー固体撮像装置に適用した場合の一実施例の模
式図である。第1図において、1は本発明による
CCD固体撮像素子、2はこの固体撮像素子の受
光面側に配される色フイルターを示す。色フイル
ター2は、例えばストライプ状の赤(R)、青
(B)、緑(G)の3原色を順次繰返し配列し最終
端において黒(Bl)を配して成る所謂ストライプ
色フイルターである。固体撮像素子1は、絵素と
なる複数の受光部及び垂直シフトレジスタを有す
るセンサー部3と、各垂直シフトレジスタの出力
側に設けられた水平シフトレジスタ4とを有して
構成される。複数の受光部は例えばマトリツクス
状に配列されその受光部の各一側に垂直シフトレ
ジスタが配される。図では垂直方向に配列された
1列の受光部とその一側の垂直シフトレジスタを
有した領域を1絵素例5とし、この絵素列5がス
トライプ色フイルター2の各色(R),(G),
(B),(Bl)に対応する如く多数配列される。そ
して、本発明においては特にセンサー部に於てそ
の色フイルター2の各色に対応する絵素毎に、即
ち図示の例では各絵素列5毎に独立にその受光部
における電荷蓄積量を制御する電荷蓄積制御ゲー
ト部6を設け、その電荷蓄積制御ゲート部6の各
制御電極7R,7B,7Gに夫々独立の電荷蓄積
制御パルスφr,φb,φgを与えるようにな
す。電荷蓄積制御ゲート部6は、受光部に発生し
た余剰の電荷と流すオーバーフロードレイン領域
のゲート部を用いるもので、その制御ゲート部の
制御電極を各色に対応する絵素列毎毎に分離独立
して設け、各独立の制御電極7R,7B,7Gを
色毎に共通接続し、之等を制御パルスφr,φ
b,φgの与えられる端子T1,T2及びT3に接続
する。尚、色フイルター2の黒色(Bl)に対応す
る絵素列の制御電極7Kはいずれの制御パルスφ
r,φb又はφgを与えてもよい。本例では制御
電極7Kを端子T1に接続している。
FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment in which the present invention is applied to an interline shift type color solid-state imaging device. In FIG. 1, 1 is according to the present invention.
A CCD solid-state image sensor, 2 indicates a color filter arranged on the light-receiving surface side of this solid-state image sensor. The color filter 2 is, for example, a so-called striped color filter in which three primary colors of red (R), blue (B), and green (G) are sequentially and repeatedly arranged in a stripe shape, and black (Bl) is arranged at the final end. The solid-state image sensor 1 includes a sensor section 3 having a plurality of light receiving sections serving as picture elements and a vertical shift register, and a horizontal shift register 4 provided on the output side of each vertical shift register. A plurality of light receiving sections are arranged, for example, in a matrix, and a vertical shift register is arranged on each side of the light receiving sections. In the figure, an area having one row of light receiving sections arranged vertically and a vertical shift register on one side is referred to as one pixel example 5, and this pixel row 5 corresponds to each color (R), ( G),
A large number of them are arranged corresponding to (B) and (Bl). In the present invention, in particular, in the sensor section, the amount of charge accumulated in the light receiving section is controlled independently for each pixel corresponding to each color of the color filter 2, that is, for each pixel row 5 in the illustrated example. A charge accumulation control gate section 6 is provided, and independent charge accumulation control pulses φr, φb, φg are applied to each control electrode 7R, 7B, 7G of the charge accumulation control gate section 6, respectively. The charge accumulation control gate section 6 uses a gate section of an overflow drain region to flow excess charge generated in the light receiving section, and the control electrodes of the control gate section are separated and independently for each pixel column corresponding to each color. The independent control electrodes 7R, 7B, 7G are commonly connected for each color, and the control pulses φr, φ
Connect to terminals T 1 , T 2 and T 3 provided with terminals b and φg. Note that the control electrode 7K of the picture element column corresponding to black (Bl) of the color filter 2 receives which control pulse φ
r, φb or φg may be given. In this example, the control electrode 7K is connected to the terminal T1 .

このような構成によれば、端子T1,T2及びT3
を通して夫々の制御電極7R,7B及び7Gに所
要の制御パルスφr,φb及びφgが与えられる
と、それに応じて受光部とオーバーフロードレイ
ン領域間の制御ゲート部6下のポテンシヤルのバ
リアの高さがその制御パルス電圧に応て変化し、
受光部よりオーバーフロードレイン領域に流れる
余剰電荷が制御されることによつて、各色に対応
する絵素列毎の受光部下の蓄積電荷量が、各色独
立に制御される。
According to such a configuration, the terminals T 1 , T 2 and T 3
When required control pulses φr, φb, and φg are applied to the respective control electrodes 7R, 7B, and 7G through Changes according to the control pulse voltage,
By controlling the surplus charge flowing from the light receiving portion to the overflow drain region, the amount of accumulated charge under the light receiving portion of each pixel column corresponding to each color is controlled independently for each color.

このようなことから、例えば各色(R),(B)
及び(G)に対応する夫々の絵素列5に於ける電
荷蓄積制御ゲート部6を同時に制御すれば、自動
利得制御又は自動絞りの機能をもたせることが出
来、又各色(R),(B)及び(G)に対応する
夫々の電荷蓄積制御ゲート部6を別個に制御すれ
ば、所謂ホワイトバランス調整機能をもたせるこ
とができ、さらには電荷蓄積制御ゲート部6に与
える制御信号に非直線性をもたせることでガンマ
補正も可能となり、固体撮像素子1から感度調
整、ホワイトバランス調整、さらにはガンマ補正
されたカラー撮像出力が得られる。
For this reason, for example, each color (R), (B)
By simultaneously controlling the charge accumulation control gate section 6 in each pixel row 5 corresponding to (R) and (G), automatic gain control or automatic aperture function can be provided. ) and (G) respectively, it is possible to provide a so-called white balance adjustment function, and furthermore, the control signal given to the charge accumulation control gate section 6 can be controlled with non-linearity. By providing this, gamma correction is also possible, and sensitivity adjustment, white balance adjustment, and even gamma-corrected color imaging output can be obtained from the solid-state imaging device 1.

従つて、かかるカラー固体撮像装置によれば、
色温度変換フイルタ、或は自動絞り等が不要とな
り、又、位相分離方式における信号処理回路にお
いても自動利得制御回路、ガンマ補正回路等が省
略でき、自動ホワイトバランス調整も容易となり
信号処理回路の簡略化が図れる。又色フイルター
の各色の透過特性のバラツキ許容度が大となる。
さらに、色再現法も向上する。
Therefore, according to this color solid-state imaging device,
Color temperature conversion filters or automatic apertures are no longer required, and automatic gain control circuits, gamma correction circuits, etc. can be omitted in the signal processing circuit of the phase separation method, and automatic white balance adjustment is also easy, simplifying the signal processing circuit. can be achieved. Furthermore, the tolerance for variations in the transmission characteristics of each color of the color filter is increased.
Furthermore, color reproduction is also improved.

第2図乃至第5図は、かかる第1図における固
体撮像装置の具体的構造の一例を示すもので、第
2図は平面図、第3図はそのA―A線上の断面
図、第4図はそのB―B線上の断面図、第5図は
その動作説明の要部の断面図である。第2図にお
いて、斜線の施された領域10はチヤンネルスト
ツパー領域、破線の斜線で示した領域は絵素とな
る受光部11でストライプ色フイルター2の赤
(R)に対応した受光部11R1,11R2の列と、
青(B)に対応した受光部11B1,11B2の列
と、緑(G)に対応した受光部44G1,11G2
の列とが順次水平方向に沿つて繰返し配列され、
之等受光部11の各列の一側に夫々垂直シフトレ
ジスタ12が配列される。受光部11の各列の他
側には之に隣接してオーバーフロードレイン領域
13が設けられると共に、各オーバーフロードレ
イン領域13と受光部11間ゲート領域即ち電荷
蓄積制御ゲート部6が設けられ、各受光部11に
発生した余剰電荷は各制御ゲート部6を通じてオ
ーバーフロードレイン領域13に流される。
2 to 5 show an example of a specific structure of the solid-state imaging device shown in FIG. 1, in which FIG. 2 is a plan view, FIG. The figure is a cross-sectional view taken along the line BB, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part for explaining the operation. In FIG. 2, the shaded area 10 is a channel stopper area, and the area indicated by broken lines is a light receiving part 11 that becomes a picture element, and the light receiving part 11R 1 corresponds to red (R) of the stripe color filter 2. , 11R 2 columns,
A row of light receiving sections 11B 1 and 11B 2 corresponding to blue (B) and light receiving sections 44G 1 and 11G 2 corresponding to green (G)
rows are repeatedly arranged in sequence along the horizontal direction,
A vertical shift register 12 is arranged on one side of each column of light receiving sections 11, respectively. On the other side of each row of light receiving sections 11, an overflow drain region 13 is provided adjacent thereto, and a gate region between each overflow drain region 13 and the light receiving section 11, that is, a charge accumulation control gate section 6 is provided. The surplus charge generated in the portion 11 is flowed into the overflow drain region 13 through each control gate portion 6.

之等のチヤンネルストツパー領域10、受光部
11、垂直シフトレジスター12、オーバーフロ
ードレイン領域13及び電荷蓄積制御ゲート部6
は第3図及び第4図に示す如く、共通の半導体基
体、例えばP形のシリコン半導体基体14上に形
成される。受光部11は基体14上に所定の厚さ
の絶縁層、例えばSiO2層15aを介して透明電
極即ちセンサー電極16を被着して構成される。
ここで各受光部のセンサー電極16は共通接続す
ることも考えられるが、インタレースを行なう場
合、第1フイールドの受光部11B1,11B1
44G1と第2フイールドの受光部11R2,11
B2,11G2との間に於て受光時間に半周期(1/6
0秒)のずれがあるので、センサー電極16を全
面共通にすると感度が半分になる。この為にセン
サー電極16を第1フイールド及び第2フイール
ドに対応する受光部に対して夫々別個に設けるの
が望ましい。
These include a channel stopper region 10, a light receiving section 11, a vertical shift register 12, an overflow drain region 13, and a charge accumulation control gate section 6.
are formed on a common semiconductor substrate, for example, a P-type silicon semiconductor substrate 14, as shown in FIGS. 3 and 4. The light receiving section 11 is constructed by depositing a transparent electrode, that is, a sensor electrode 16, on a base 14 through an insulating layer, for example, a SiO 2 layer 15a, having a predetermined thickness.
Here, it is possible to connect the sensor electrodes 16 of each light receiving section in common, but in the case of interlacing, the light receiving sections 11B 1 , 11B 1 , 11B 1 of the first field,
44G 1 and second field light receiving section 11R 2 , 11
Between B 2 and 11G 2 , the light reception time is half a cycle (1/6
Since there is a difference of 0 seconds), if the sensor electrode 16 is made common across the entire surface, the sensitivity will be halved. For this reason, it is desirable to provide the sensor electrodes 16 separately for the light receiving portions corresponding to the first field and the second field.

一方、垂直シフトレジスタ部12は、各受光部
11に対応する数の転送部を有し例えば2相のク
ロツクパルスφV1及びφV2によつて矢印方向aに
信号電荷が転送されるように構成されるもので、
各転送部は夫々トランスフアゲート領域及びスト
レージゲート領域を有する。すなわち、クロツク
パルスφV1が印加される転送部はトランスフアゲ
ート領域φ1T及びストレージゲート領域φ1Sを
有し、またクロツクパルスφV2が印加される転送
部はトランスフアゲート領域φ2T及びストレー
ジゲート領域φ2Sを有して構成される。
On the other hand, the vertical shift register section 12 has a number of transfer sections corresponding to the respective light receiving sections 11, and is configured such that signal charges are transferred in the direction a of the arrow by, for example, two-phase clock pulses φ V1 and φ V2 . It is something that
Each transfer section has a transfer gate area and a storage gate area. That is, the transfer section to which clock pulse φ V1 is applied has a transfer gate region φ 1 T and storage gate region φ 1 S, and the transfer section to which clock pulse φ V2 is applied has a transfer gate region φ 2 T and a storage gate region. φ 2 S.

ストレージゲート領域φ1S及びφ2Sは夫々その
電極下の絶縁層例えばSiO2層15bが薄く形成
され、トランスフアゲート領域φ2T及びφ2Tは
夫々その電極下の絶縁層例ばSgiO2層15cがス
トレージゲート領域φ2S及びφ2Sより厚く形成さ
れ、共通のクロツクパルスφV1=“1”又はφV2
=“1”を印加したときに符号17で示すよう
に、ストレージゲート領域φ1S又はφ2S下のポテ
ンシヤルの井戸がトランスフアゲート領域φ1T
又はφ2T下のポテンシヤルの井戸より深くなる
ようになされる(第4図参照)。
The storage gate regions φ 1 S and φ 2 S are each formed with a thin insulating layer, e.g., SiO 2 layer 15b, under the electrode, and the transfer gate regions φ 2 T and φ 2 T are each formed with an insulating layer, e.g., SgiO 2 , under the electrode. The layer 15c is formed thicker than the storage gate regions φ 2 S and φ 2 S, and the common clock pulse φ V1 = “1” or φ V2
As shown by reference numeral 17 when ="1" is applied, the potential well under the storage gate region φ 1 S or φ 2 S becomes the transfer gate region φ 1 T.
Or it is made to be deeper than the potential well under φ 2 T (see Figure 4).

各ストレージゲート領域φ1Sと受光部11間に
は受光部11より蓄積電荷をクロツクパルスφV1
又はφV2によつて垂直ソフトレジスタ部12に転
送するためのゲート領域ST1及びST2が設けられ
る。
Between each storage gate region φ 1 S and the light receiving section 11, the accumulated charges are transferred from the light receiving section 11 to the clock pulse φ V1.
Alternatively, gate regions ST 1 and ST 2 for transferring to the vertical soft register section 12 by φ V2 are provided.

なお、ストレージゲート領域φ1Sとトランスフ
アゲート領域φ1Tとゲート領域ST1の電極18
S,18T及び20aは共通接続され、ストレー
ジゲート領域φ2Sとトランスフアゲート領域φ
2Tとゲート領域ST2の電極19S,19T及び2
0bは共通接続される。又ゲート領域ST1とST2
の電極20a,20bは電極18S,18T,1
9S,19Tに接続せず独立に電位を与えるよう
にすることもできる。
Note that the storage gate region φ 1 S, the transfer gate region φ 1 T, and the electrode 18 of the gate region ST 1
S, 18T and 20a are commonly connected, and storage gate region φ 2 S and transfer gate region φ
2 T and electrodes 19S, 19T and 2 of gate region ST 2
0b are commonly connected. Also gate areas ST 1 and ST 2
The electrodes 20a, 20b are the electrodes 18S, 18T, 1
It is also possible to apply a potential independently without connecting to 9S and 19T.

チヤンネルストツパー領域10は基体14と同
導電形の高濃度領域によつて形成される。21は
受光部11を除く他部表面にSiO2等の絶縁層2
2を介して被着した遮光層である。
The channel stopper region 10 is formed by a high concentration region of the same conductivity type as the substrate 14. 21 is an insulating layer 2 such as SiO 2 on the surface of the other parts except for the light receiving part 11.
This is a light-shielding layer deposited through 2.

一方、オーバーフロードレイン領域13は基体
14と反対導電極の半導体領域によつて形成さ
れ、又電荷蓄積制御ゲート部6は基体上に所定の
厚さの絶縁層例えばSiO2層15dを介して制御
電極7〔7R,7B,7G,7K〕を被着形成し
て構成される。この場合各色に対応する制御ゲー
ト部6の各制御電極7R,7B,7G及び7Kは
夫々独立に形成され、各制御電極7R,7B,7
Gが夫々端子T1,T2,T3に接続される。
On the other hand, the overflow drain region 13 is formed by a semiconductor region having a conductivity opposite to that of the base body 14, and the charge storage control gate portion 6 is formed by forming a control electrode on the base body through an insulating layer 15d having a predetermined thickness, such as a SiO 2 layer. 7 [7R, 7B, 7G, 7K] are deposited and formed. In this case, each control electrode 7R, 7B, 7G and 7K of the control gate section 6 corresponding to each color is formed independently, and each control electrode 7R, 7B, 7K is formed independently.
G are connected to terminals T 1 , T 2 and T 3 respectively.

次に、かかる構成の動作を説明する。ここでは
インタレースを行なう場合である。先づ、センサ
ー電極16に端子TSを通して受光期間中に所定
の正の電極φS=“1”が与えられると、センサー
電極16下に深いポンシヤルの井戸23が形成さ
れて受光量に応じた少数キヤリア24が蓄積され
る。次にセンサー電極16にφS=“0”が与えら
れ、且つ垂直シフトレジスタ部12に端子TA
びTBを通して夫々クロツクパルスφV1=“1”及
びφV2=“0”が与えられると、実線17で示す
ポンシヤルの井戸が形成されて第1フイールドの
絵素に対応する各受光部11R1,11B1,11
G1の蓄積電荷24が夫々ゲート領域ST1を通じて
垂直シフトレジスタの各対応するストレージゲー
ト領域φ1Sに転送され、次いで垂直シフトレジス
タ12に端子TA及びTBを通して与えられるクロ
ツクパルスφS1及びφV2によつて水平シフトレジ
スタ部4に向つて転送され、水平シフトレジスタ
部4の出力端子tより順次第1フイールドに対応
する第1水平ライン毎の赤(R)、青(B)、緑
(G)の信号電荷、即ち点順次信号が取出せれ
る。次に、第2フイールドでは、受部11R2
11B2,11G2における蓄積電荷が、そのセン
サー電極16の電圧φS=“0”、垂直シフトレジ
スタのクロツクパルスφV1=“0”、φV2=“1”
によつて夫々ゲート領域ST2を通して垂直シフト
レジスタ部12に転送され、上記と同様にして水
平シフトレジスタ部4の出力端子tより順次第2
フールドに対応する1水平ライン毎の赤(R)、
青(B)、緑(G)の点順次信号が取出される。
ここで、センサー電極16として先に説明したよ
うに第1フイールド及び第2フイールドに対応す
る受部の対して別個に設けた場合には、第1フイ
ールドのセンサー電極と第2フイールドのセンサ
ー電極に対して互いに1フイールド時間毎に交互
にセンサー電極φSを与えるようになす。
Next, the operation of this configuration will be explained. Here, interlacing is performed. First, when a predetermined positive electrode φ S = "1" is applied to the sensor electrode 16 through the terminal T S during the light receiving period, a deep ponsial well 23 is formed under the sensor electrode 16 and the well 23 is adjusted according to the amount of light received. Minority carriers 24 are accumulated. Next, when φ S =“0” is applied to the sensor electrode 16, and clock pulses φ V1 = “1” and φ V2 = “0” are applied to the vertical shift register section 12 through terminals T A and T B , respectively. Each light receiving portion 11R 1 , 11B 1 , 11 is formed with a ponsial well shown by a solid line 17 and corresponds to the picture element of the first field.
The accumulated charge 24 of G 1 is transferred to each corresponding storage gate region φ 1 S of the vertical shift register through the gate region ST 1 , respectively, and then clock pulses φ S1 and φ are applied to the vertical shift register 12 through terminals T A and T B. V2 to the horizontal shift register section 4, and the red (R), blue (B), green ( G) signal charge, that is, a point sequential signal can be extracted. Next, in the second field, the receiving parts 11R 2 ,
The accumulated charges at 11B 2 and 11G 2 are the voltage φ S of the sensor electrode 16 = “0”, the clock pulse of the vertical shift register φ V1 = “0”, and φ V2 = “1”.
are transferred to the vertical shift register section 12 through the gate region ST2 , respectively, and in the same way as above, from the output terminal t of the horizontal shift register section 4
Red (R) for each horizontal line corresponding to the field,
Blue (B) and green (G) dot sequential signals are extracted.
Here, if the sensor electrode 16 is provided separately for the receiving parts corresponding to the first field and the second field as described above, the sensor electrode of the first field and the sensor electrode of the second field On the other hand, the sensor electrodes φ S are applied alternately every one field time.

一方、オーバーフロードレイン領域13に隣接
する各電荷蓄積制御ゲート部6の各制御電極7
〔7R,7B,7G〕に対対して端子T1,T2,T3
を通して夫々独立に所定の電荷蓄積制御パルスφ
r,φb,φgが与えられると、各制御電極7下
に形成されるポテンシヤルのバリア25の高さが
夫々第5図の符号h1及びh2で示すように制御パル
スφr,φb,φgの電圧に応じて変化し、ンサ
ー電極16下のポテンシヤルの井戸23に蓄積さ
れる電荷量が制御される。従つて、例えばAGC
制御信号、ホワイトバランス制御信号、及びガン
マ値に応じた信号に基づく蓄積制御部よりの制御
パルスφr,φb,φgを夫々の制御電極7に与
えれば、それに応じて各受光部の蓄積電荷量が制
御御され、水平シフトレジスタの端子tより夫々
感度調整、ホワイトバランス調整及びガンマ補正
されたカラー映像出力が得られる。
On the other hand, each control electrode 7 of each charge storage control gate section 6 adjacent to the overflow drain region 13
Terminals T 1 , T 2 , T 3 for [7R, 7B, 7G]
A predetermined charge accumulation control pulse φ is applied independently through each
When r, φb, and φg are given, the height of the potential barrier 25 formed under each control electrode 7 becomes equal to the height of the control pulses φr, φb, and φg, as shown by symbols h 1 and h 2 in FIG. 5, respectively. The amount of charge that changes depending on the voltage and is stored in the potential well 23 under the sensor electrode 16 is controlled. Therefore, for example AGC
If control pulses φr, φb, and φg from the storage control unit based on the control signal, white balance control signal, and signal corresponding to the gamma value are applied to each control electrode 7, the amount of accumulated charge in each light receiving unit is adjusted accordingly. Under the control, color video outputs with sensitivity adjustment, white balance adjustment, and gamma correction are obtained from terminal t of the horizontal shift register.

第6図及び第7図は本発明の他の例を示すもの
で、第6図は各色に対応する受光部とその電荷蓄
積制御電極7のパターンを示す平面図、第7図は
電荷蓄積制御電極を除いた受光部、垂直シフトレ
ジスタ、オーバーフロードレイン領域等の配置を
示す平面図である。
6 and 7 show other examples of the present invention, FIG. 6 is a plan view showing the pattern of the light receiving section and its charge accumulation control electrode 7 corresponding to each color, and FIG. 7 is a plan view showing the pattern of the charge accumulation control electrode 7. FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of a light receiving section, a vertical shift register, an overflow drain region, etc., excluding electrodes.

尚、第6図及び第7図において第1図乃至第5
図と対応する部分には同一符号を附して示す。
In addition, in Figures 6 and 7, Figures 1 to 5
Parts corresponding to those in the figure are designated by the same reference numerals.

第7図において、線の施された領域10はチヤ
ンネルストツパー領域、破線の斜線で示した領域
は絵素となる受光部11で之はモザイク状の色フ
イルターの赤、青、及び緑の各色に対応する受光
部11R,11B及び11Gがそのうちの2個を
組として所謂市松模様に配列される。之等受光部
11の各列の一端に夫々垂直シフトレジスタ12
が配され、且つ市松模様の絵素配列によつて生じ
た垂直方向の受光部間の空所に島状にオーバーフ
ロードレイン領域13が形成される。各受光部1
1R,11B,11Gは半導体基体上に所定の厚
さの絶縁層、例えばSiO2層を介して透明電極即
ちセンサー電極を被着して構成され、この場合、
各受光部11R,11B,11Gのセンサー電極
は共通接続され、共通センサー電圧φSが与えら
れるようになされる。
In FIG. 7, the lined area 10 is the channel stopper area, and the diagonally lined area is the light-receiving area 11 that becomes the picture element, and these are the red, blue, and green colors of the mosaic color filter. The light receiving sections 11R, 11B, and 11G corresponding to the above are arranged in a so-called checkered pattern, with two of them forming a set. A vertical shift register 12 is provided at one end of each column of the light receiving section 11, respectively.
An island-shaped overflow drain region 13 is formed in the space between the vertical light-receiving portions created by the checkered pixel arrangement. Each light receiving section 1
1R, 11B, and 11G are constructed by depositing a transparent electrode, that is, a sensor electrode, on a semiconductor substrate through an insulating layer of a predetermined thickness, for example, a SiO 2 layer, and in this case,
The sensor electrodes of each of the light receiving sections 11R, 11B, and 11G are commonly connected so that a common sensor voltage φ S is applied thereto.

垂直シフトレジスタ12は1列毎にその受光部
11R,11B,及び11Gの数に対応するビツ
ト数の転送部を有し、例えば2相クロツクパルス
φV1及びφV2によつて矢印の方向に向つてキヤリ
アが転送されるもで、各転送部は夫々クロツクパ
ルスφV1が与えられる第1転送部とクロツクパル
スφV2が与えられる第2転送部を有し、夫々第1
及び第2転送部はトランスフアゲート領域及びス
トレージゲート領域を有して構成される。すなわ
ち、第1転送部ではトランスフアゲート領域φ
1T及びストレージゲート領域φ1Sを有し、第2
転送部ではトランスフアゲート領域φ2T及びス
トレージゲート領域φ2Sを有して構成される。各
垂直シフトレジスタ12における第1転送部及び
第2転送部は互いに垂直ラインに関してジグザグ
状に配列され、互いに1ビツト離れた各第1転送
部のストレージゲート領域φ1Sと各受光部11
R,11B及び11Gとの間にゲート領域ST1
設けられ、一方の転送用クロツクパルスφV1によ
つて各受光部11R,11B,11Gの蓄積電荷
がゲート領域ST1を通して第1転送部のストレー
ジゲート領域φ1Sに転送するようになされる。第
1転送部の電極18S,18T及び第2転送部の
電極19S,19Tは夫々列毎に電荷の転送方向
aに平行に形成され、第1転送部の電極同志、第
2転送部の電極同志が互いに共通接続され之より
端子TA及びTBが導出される。
The vertical shift register 12 has transfer sections of the number of bits corresponding to the number of light receiving sections 11R, 11B , and 11G for each column. The carrier is transferred, and each transfer section has a first transfer section to which a clock pulse φ V1 is applied, and a second transfer section to which a clock pulse φ V2 is applied.
The second transfer section includes a transfer gate area and a storage gate area. That is, in the first transfer section, the transfer gate region φ
1 T and storage gate region φ 1 S, and the second
The transfer section includes a transfer gate region φ 2 T and a storage gate region φ 2 S. The first transfer section and the second transfer section in each vertical shift register 12 are arranged in a zigzag pattern with respect to a vertical line, and the storage gate region φ 1 S of each first transfer section and each light receiving section 11 are separated by 1 bit from each other.
A gate region ST1 is provided between the light receiving sections 11R, 11B, and 11G, and by one transfer clock pulse φV1 , the accumulated charge in each light receiving section 11R, 11B, and 11G is transferred to the storage of the first transfer section through the gate region ST1. The signal is transferred to the gate region φ 1 S. The electrodes 18S, 18T of the first transfer section and the electrodes 19S, 19T of the second transfer section are formed parallel to the charge transfer direction a for each column, and the electrodes of the first transfer section and the electrodes of the second transfer section are commonly connected to each other, from which terminals T A and T B are led out.

一方、オーバーフロードレイン領域13とその
垂直方向の隣り合う両受光部11との間に蓄積電
荷を制御する制御ゲート部6が設けられ、各色に
対応する各光部11R,11B及び11G同志の
制御ゲート部の制御電極7R,7B及び7Gが第
6図に示す如く水平方向に関して共通接続され、
夫々端子T1,T2,T3に接続される。
On the other hand, a control gate section 6 for controlling accumulated charge is provided between the overflow drain region 13 and both of the light receiving sections 11 adjacent to each other in the vertical direction, and the control gate section 6 of each light section 11R, 11B, and 11G corresponding to each color is provided. The control electrodes 7R, 7B and 7G of the section are connected in common in the horizontal direction as shown in FIG.
They are connected to terminals T 1 , T 2 , and T 3 , respectively.

この素子の動作は、受光期間中にセンサー電極
16にセンサー電圧φS=“1”が与えられことに
よつて各受光部11R,11B,11Gに受光量
に応じた電荷が蓄積され、次にφS=“0”とされ
ると共に端子TA及びTBを通して与えられるクロ
ツクパルスφV1=“1”及びφV2=“0”によつて
ゲート領域ST1を通して全ての受光部11R,1
1B,11Gの蓄積電荷が垂直シフトレジスタ部
12の夫々対応するストレージゲート領域φ1Sに
転送され、次いでクロツクパルスφV1及びφV2
よつて水平シフトレジスタ部に向つて順次転送さ
れる。
The operation of this element is such that a sensor voltage φ S =“1” is applied to the sensor electrode 16 during the light receiving period, so that charges corresponding to the amount of light received are accumulated in each light receiving portion 11R, 11B, and 11G, and then By setting φ S = “0” and clock pulses φ V1 = “1” and φ V2 = “0” applied through the terminals T A and T B , all the light receiving parts 11R , 1 are connected through the gate region ST1.
The accumulated charges of 1B and 11G are transferred to the corresponding storage gate regions φ 1 S of the vertical shift register section 12, and then sequentially transferred to the horizontal shift register section by clock pulses φ V1 and φ V2 .

一方、端子T1,T2,T3を通して各電荷蓄積制
御電極7R,7G,7Bに夫々独立に所定の電荷
蓄積制御パルスφr,φb,φgが与られると、
各受光部11R,11B,11Gに隣接する制御
ゲート部6下のポテンシヤルのバリアの高さが変
化して各色毎に受光部11R,11B,11Gの
蓄積電荷が制御される。従つて、この構成におい
ても各独立の制御電極7R,7B,7Cに対する
制御パルスを制御することによつて感度調整、ホ
ワイトバランス調整、ガンマ補正の機能をもたせ
ることができ、第2図の場合と同様の作用効果を
有するものである。
On the other hand, when predetermined charge accumulation control pulses φr, φb, φg are applied independently to each charge accumulation control electrode 7R, 7G, 7B through terminals T 1 , T 2 , T 3 ,
The height of the potential barrier under the control gate section 6 adjacent to each light receiving section 11R, 11B, 11G is changed to control the accumulated charges in the light receiving section 11R, 11B, 11G for each color. Therefore, even in this configuration, the functions of sensitivity adjustment, white balance adjustment, and gamma correction can be provided by controlling the control pulses for each independent control electrode 7R, 7B, and 7C, and the functions of sensitivity adjustment, white balance adjustment, and gamma correction can be provided. It has similar effects.

上述せる如く、本発明によればオーバーフロー
ドレイン領域に隣接するゲート部の電極を各色に
対応する絵素毎に分割形成し、各電極に独立に電
荷蓄積制御パルスを与えて各色の絵素の蓄積電荷
量を制御することによつて、各色独立の利得調整
が可能となるもので、以後の信号処理の簡素化、
色温度変換フイルタ、ND(ニユートラル・デン
シテイ)フイルターの省略等、実用上大なる利益
を有するものである。
As described above, according to the present invention, the electrode of the gate portion adjacent to the overflow drain region is divided into picture elements corresponding to each color, and a charge accumulation control pulse is applied to each electrode independently to cause the accumulation of picture elements of each color. By controlling the amount of charge, it is possible to adjust the gain independently for each color, simplifying subsequent signal processing,
This has great practical benefits, such as the omission of color temperature conversion filters and ND (neutral density) filters.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による固体撮像装置の一例の模
式図、第2図は本発明の具体的構成を示す平面
図、第3図はそのA―A線上の断面図、第4図は
そのB―B線上の断面図、第5図はその要部の断
面図、第6図は本発明の他の例を示す各受光部と
電荷蓄積制御電極パターンを示す平面図、第7図
はその電荷蓄積制御電極を除いた平面図である。 1は固体撮像装置、2は色フイルター、3はセ
ンサー部、4は水平シフトレジスタ部、6は電荷
蓄積制御ゲート部、7R,7B,7G,7Kは制
御電極、11R,11B,11Gは受光部、13
はオーバーフロードレイン領域である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an example of a solid-state imaging device according to the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a specific configuration of the present invention, FIG. 3 is a sectional view taken along line A-A, and FIG. 5 is a sectional view of the main part thereof, FIG. 6 is a plan view showing each light receiving part and a charge accumulation control electrode pattern showing another example of the present invention, and FIG. 7 is a diagram showing the charge accumulation control electrode pattern. FIG. 3 is a plan view with storage control electrodes removed. 1 is a solid-state imaging device, 2 is a color filter, 3 is a sensor section, 4 is a horizontal shift register section, 6 is a charge accumulation control gate section, 7R, 7B, 7G, 7K are control electrodes, 11R, 11B, 11G are light receiving sections , 13
is the overflow drain region.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 色フイルターを有する固体撮像装置に於て、
各絵素と之に隣接するオーバーフロードレイン領
域との間に制御ゲート部が設けられ、上記色フイ
ルターの各色に対応した絵素の上記制御ゲート部
に夫々独立の制御電位が与えられるようにして成
る固体撮像装置。
1 In a solid-state imaging device with a color filter,
A control gate section is provided between each picture element and an adjacent overflow drain region, and an independent control potential is applied to each of the control gate sections of the picture element corresponding to each color of the color filter. Solid-state imaging device.
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JPS6194466A (en) * 1984-10-15 1986-05-13 Nec Corp Solid-state image pickup element
JPS61288682A (en) * 1985-06-17 1986-12-18 Hitachi Ltd Driving device for solid-state image pick-up element
JP2592272B2 (en) * 1987-12-09 1997-03-19 富士写真フイルム株式会社 Color solid-state imaging device

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