JPS6141478B2

JPS6141478B2 -

Info

Publication number: JPS6141478B2
Application number: JP52038737A
Authority: JP
Inventors: Naryuki Ochi; Eiji Hayashi; Yasuo Nakada
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1977-04-05
Filing date: 1977-04-05
Publication date: 1986-09-16
Also published as: JPS53124028A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電荷転送素子構成による固体撮像装
置特にカラー固体撮像装置に適用して好適な固体
撮像装置に係わる。

カラー固体撮像装置において、各色信号、及び
輝度信号を１つの撮像素子によつて撮像するいわ
ゆる１チツプ方式による固体撮像装置がある。こ
のような１チツプ方式による固体撮像装置は、そ
の１つのチツプ内、即ち、１つの撮像素子内の絵
素、即ち、受光部を、２種以上の色の信号或いは
これらの輝度信号を得るための絵素として分担す
るので、各色の信号或いはこれらと輝度信号の絵
素数は必然的に小となつて解像度が低下する。

そこで、その解像度を上げるために、２チツプ
方式、或いは３チツプ方式がとられる。ところが
このような２チツプ方式、或いは３チツプ方式に
よる場合、被撮像光学像を２種以上の光学像に分
解する色分解光学系を必要とする。

第１図は、２チツプ方式のカラー固体撮像装置
の原理的構成を示すもので、この場合、被撮像光
学像１を例えばテーキングレンズ２を通じて１つ
の反射面（ミラー３ａ）を有するダイクロイツク
ミラー又は、ハーフミラーのような分解光学系３
によつて、２つの光学像４Ａ及び４Ｂに分解す
る。例えば、ミラー３ａとして緑の波長の光を透
過し、赤及び青の波長の光を反射するダイクロイ
ツクミラーを用いて、光学像４Ａが緑の光学像、
光学像４Ｂが赤及び青の波長の光からなる光学像
となるようにする。そして、これら光学像４Ａ及
び４Ｂを、夫々別体の固体撮像素子５Ａ及び５Ｂ
によつて撮像する。ここに、一方の撮像素子５Ａ
は、単色即ち緑の光学像を各受光部において受光
してこの光学パターンに応じた電気信号を得るよ
うにし、他方の撮像素子５Ｂは、例えば１つ置き
の受光部に青及び赤のフイルタを介して各色に関
する受光をなし、同一素子５Ｂ即ち１チツプで順
次青及び赤の光学パターンに応じた電気信号を得
るようになされる。

ところがこの場合、一方の光学像４Ａは、分解
光学系３のミラー３ａを透過した像（本明細書で
は、これを正像という）であるに比し、他方の光
学像４Ａはミラー３ａによつて１回、即ち奇数回
反射して得られた鏡像となる。即ち、今像４Ａに
対し像４Ｂを垂直方向（例えば上下方向）に関し
て一致させれば、像４Ｂは像４Ａに対し水平方向
（左右方向）に関して互に逆関係となる。或い
は、像４Ａに対し像４Ｂを水平方向に対し一致さ
せれば、垂直方向に関して互に逆関係となつてし
まう。そこで、これら各像４Ａ及び４Ｂが互に一
致する像となすには、一方の像４Ａ又は４Ｂをミ
ラーでもう一度反転させるか、或いは、これら像
４Ａ及び４Ｂを撮像する各撮像素子５Ａ又は５Ｂ
の何れかを光学パターンを上下又は左右反転して
電気信号に変換してとり出す構造のものを用いる
必要がある。ところがこのように、一方の光学像
を更に光学的に反転させることは、装置の光学系
が増加し、装置の大型化と重量の増大化を招き、
更に光量の損失を招く。また、撮像体５Ａ又は５
Ｂの何れかによつてその反転を行うようにする場
合は従来、一般の撮像素子では、その像の反転機
能を有していないので２種の撮像素子を製造する
必要が生じ、煩雑な撮像素子の製造工程が更に倍
加することになり、コスト高を招く。

第２図は３チツプ方式のカラー固体撮像装置の
原理的構成を示すもので、この場合においても、
被撮像光学像１を、例えばテーキングレンズ２を
通じて分解光学系３に導くが、この場合、この分
解光学系３は、２つのダイクロツクミラー或いは
ハーフミラーより成る反射面（ミラー）３ａ及び
３ｂを有し、これらミラー３ａ及び３ｂによつて
３つの光学像、例えば赤、緑及び青の各光学像４
Ａ，４Ｂ及び４Ｃに分解して、各光学像４Ａ，４
Ｂ及び４Ｃを夫々別体の撮像素子５Ａ，５Ｂ及び
５Ｃによつて撮像する。即ち各光学像４Ａ，４Ｂ
及び４Ｃの光学パターンを電気信号に変換する。
このような３つの撮像素子５Ａ，５Ｂ及び５Ｃを
用いる３チツプ方式のカラー固体撮像装置におい
ても、その３つの光学像４Ａ，４Ｂ及び４Ｃの何
れか２つが正像と鏡像の関係を有することになる
ので、前述した２チツプ方式による固体撮像装置
におけると同様の欠点を招来する。

更にその理解を容易にするため従来の固体撮像
素子の基本構成について説明する。この固体撮像
素子には、一般にインターライントランスフア方
式によるものとフレームトランスフア方式による
ものがある。

インターライントランスフア方式による固体撮
像装置は、第３図に示すように、共通の半導体基
体例えばシリコン基体上に夫々絵素となる複数の
受光部１１が水平（行）方向及び垂直（列）方向
に配列され、各列の受光部１１の１側には、電荷
転送素子、例えばCCD（チヤージカプルドデバ
イス：電荷結合素子）構成を有する垂直シフトレ
ジスタ１２が配置され、各シフトレジスタ１２の
一端には同様にCCD構成を有する共通の水平シ
フトレジスタ１３が設けられて成る。垂直シフト
レジスタ１２は、これに隣り合う各受光部１１に
対応して設けられた転送部を有し、各受光部１１
にその受光量に応じて生じた少数キヤリアを、
夫々各垂直ライン毎に、対応する垂直シフトレジ
スタ１２の対応する転送部に転送し、そしてこれ
ら各シフトレジスタ１２において各転送部の電荷
を順次隣り合う他の転送部へと転送することによ
つて順次水平シフトレジスタ１３へと転送（シフ
ト）し、この水平シフトレジスタの出力端子ｔよ
り１水平ライン毎に順次その信号をとり出すよう
になされている。尚、この場合、夫々CCD構成
を有するシフトレジスタ１２及び１３において、
その表面準位やトラツプによる転送効率の低下を
防止するために夫々これらに対して少数キヤリア
を供給するキヤリア供給源１４及び１５を設け、
これらによりバツクグランドとしての電荷を供給
し、いわゆるフアツトゼロ（fat zero）モードを
得ている。１６はシフトレジスタ１３の信号電荷
の検出回路即ち出力回路である。

一方、フレームトランスフア方式による固体撮
像装置は第４図に示すように、撮像パターンに応
じた即ち受光量に応じた電荷パターンを得るイメ
ージ部２１と、このイメージ部２１よりの電荷パ
ターンを一旦蓄積する蓄積部２２と、この蓄積部
２２よりの信号を順次出力端子ｔに転送する
CCD構成によるシフトレジスタ２３とより成
る。イメージ部２１は、比処において受光をなす
と共に、この受光量に応じて生じた電荷（キヤリ
ア）を垂直方向にシフトし、蓄積部２２へと転送
するCCD構成を有する垂直シフトレジスタ２４
が配列されて成る。蓄積部２２は、夫々CCD構
成を有し、イメージ部２１のシフトレジスタ２４
に対応して設けられた垂直シフトレジスタ２５を
有し、イメージ部２１と、蓄積部２２とは、殆ん
ど同一の構成となされるが、蓄積部２２は、その
表面を遮光体によつて覆われる。そして、この場
合においても、イメージ部２１の各シフトレジス
タ２４に少数キヤリアを供給するフアツトゼロ用
のキヤリア供給源２６が設けられ、水平シフトレ
ジスタ２３の一端には同様にフアツトゼロ用の少
数キヤリア供給源２７が設けられる。２８はシフ
トレジスタ２３の出力側に設けられた信号電荷に
よる出力の検出回路である。

尚、フアツトゼロ用の少数キヤリア供給源１５
又は２７としては、種々の構成のものが提案され
ている。第５図、第６図及び第７図は夫々３相ク
ロツク型のCCDより成る水平シフトレジスタ１
３又は２３に対して設けられたフアツトゼロ用の
少数キヤリア供給源の各例を示す。図示の例では
Ｐ型の半導体基体３０上にSiO₂等より成る絶縁
層３１を介して３相のクロツクφ_１，φ_２，φ_３
が印加される３組の転送電極３２Ａ，３２Ｂ，３
２Ｃが順次配列されて成る構成を有する。第５図
に示す例においては、シフトレジスタ１３又は２
３の第１の電極３２Ａと所要の間隔を保持して基
体３０の表面に臨んでＮ型の高濃度の少数キヤリ
アの注入源となる領域３３が例えば選択的拡散に
よつて形成され、これの上に電極３４がオーミツ
クに被着されている。そしてこの領域３３と電極
３２Ａ間に絶縁層３１を介してゲート電極３５が
被着されている。この構成において、注入領域３
３より少数キヤリアをシフトレジスタ１３又は２
３に送に込むには、電極３４に所要の電圧Vinを
与え、一方第１の電極３２Ａに正の電圧例えば＋
15Vを与える。このようにすると電極３２Ａ下に
は少数キヤリア（電子）に対してのポテンシヤル
の井戸が形成される。この状態で、ゲート電極３
５に対して所要の電圧φ_Iを与える例えば今これ
に＋15Vを与えるときを考えると、第５図中鎖線
３６に示すように、そのポテンシヤルを下げると
領域３３よりこのゲート電極３５からの領域を通
じて電極３２Ａ下のポテンシヤルの井戸に少数キ
ヤリアが注入される。その後、電極３５に対する
電圧を例えば零Ｖにすると同図中実線３７に示す
ように電極３５下のポテンシヤルが上り領域３３
より注入された少数キヤリアは電極３２Ａ下のポ
テンシヤルの井戸に蓄えられてここに保持され
る。この状態で電極３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃに３
相のクロツク電圧を与えれば、シフトレジスタ１
３又は２３の各転送領域に順次この少数キヤリア
を送り込むことができる。このようにしてシフト
レジスタ１３又は２３に送り込まれる少数キヤリ
アの量は、領域３３の電極３４に対する印加電圧
Vin、即ち入力電圧によつて規定される。

これに比し、第６図に示す例においては、ゲー
ト電極３５とシフトレジスタ１３又は２３の第１
の電極３２Ａとの間に少数キヤリアの注入量を規
定する入力電圧Vinを与えるようになし、注入領
域３３上の電極３４に所定の電圧Ｖ_SL，Ｖ_SHを与
えることによつてシフトレジスタ１３又は２３へ
と少数キヤリアを送り込むようにした場合であ
る。又、第７図に示す例においては、ゲート電極
３５に少数キヤリアの注入量を規定する電圧Vin
を与え、電極３４に所要の固定電圧を与えて領域
３３と第１の電極３２Ａ下における部分との間の
電位勾配即ちゲート電極３５下の電位勾配によつ
てシフトレジスタ１３又は２３に送り込む電荷
（少数キヤリア）の量を規定するようにした場合
である。

又検出回路１６又は２８として種々のものが提
案されている。第８図ないし第１１図は夫々この
検出回路１６又は２８の各例を示すもので、これ
ら第８図ないし第１１図において第５図及び第７
図に説明した部分と対応する部分には同一符号を
付して重複説明を省略する。第８図に例において
シフトレジスタ１３又は２３の後端に、Ｎ型のド
レイン領域３６が基体３０の表面に臨んで例えば
選択的拡散等によつて形成される。３７は領域３
６上にオーミツクに被着された電極で、これに抵
抗３８を介して所定の正の電圧源Ｖ_Rが接続され
る。このようにして、シフトレジスタ１３又は２
３よりドレイン領域３６に送り込まれる信号電荷
に応じた電流量を抵抗３８の両端電圧として出力
端子ｔより読み出すものである。

第９図の例においては、シフトレジスタ１３又
は２３の後端とドレイン領域３６との間に、ドレ
イン領域３６と所要の間隔を保持してＮ型の領域
３９が設けられ、領域３９に他の増幅用MOS―
FET４０のゲート電極が接続され、領域３９に
送り込まれる信号電荷量をこのFET４０によつ
て増幅して出力検出を行なうようにした場合であ
る。４１は領域３９及び３６間に絶縁層３１を介
して被着されたゲート電極で不要の電荷がドレイ
ン領域３６に取り去られるようになされる。

第１０図の例においては、シフトレジスタ１３
又は２３の後端とドレイン領域３６との間に絶縁
層３１を介してフローテイングゲート電極４２が
設けられ、これの上に絶縁層を介して固定電圧Ｖ
_DCが印加される電極４２が被着されフローテイン
グゲート電極４１とドレイン領域３６間上には同
様に絶縁層を介して、クロツク電圧φ_２とφ_３
（即ちシフトレジスタ１３又は２３の第２及び第
３の電極３２Ｂ及び３２Ｃに印加されるクロツク
電圧φ_２，φ_３）が印加されるゲート電極４３及
び４４が被着され、フローテイングゲート電極４
１には増幅用MOS―FET４５が接続され信号電
荷に応じて生ずるフローテイングゲート電極４１
の電圧をMOS―FET４５によつて増幅して端子
ｔより出力を導出するようにしたいわゆるフロー
テイングゲート・アンプリフアイヤ（以下FGA
と略称する）方式によるものである。

第１１図の例は、いわゆるデイストリビユーテ
ツド・フローテイングゲート・アンプリフアイヤ
（以下DFGAと略称する）方式による出力回路
で、この場合第１０図に説明したFGA４７を、
シフトレジスタ１３又は２３のシフト方向に沿つ
て複数段順次配列し、順次シフトされる同一の信
号を各FGAによつてとり出すようになし、更に
各FGAよりの出力を、CCD構成を有する出力シ
フトレジスタ４６の各段に導入し、このシフトレ
ジスタ４６において順次この電荷をシフトしつゝ
累積して大なる信号電荷を得、これを出力端子ｔ
よりとり出すようにした場合である。

上述したように従来のインターライントランス
フア方式に、或いはフレームトランスフア方式に
よる固体撮像素子のフアツトゼロ用少数キヤリア
供給源及び検出回路は種々のものが提案されてい
るが、何れの方式による固体撮像素子において
も、例えば垂直シフトレジスタの、特定された一
方に水平シフトレジスタの１３及び２３が設けら
れ、更にこれら水平シフトレジスタ１３及び２３
の特定された一端側にのみ検出回路１６及び２８
が設けられ、各レジスタ１２，１３，２４，２
５，２３においては、第３図及び第４図において
示された矢印の方向にのみ電荷のシフトが行なわ
れるようになされている。言い換えれば、通常の
この種撮像装置は、垂直及び水平方向に関し非対
称に構成されている。従つて、通常第１図及び第
２図に説明したような固体撮像装置を構成する場
合、鏡像関係分解光学像を前述したように光学系
によつて再び反射させて正像となしてその撮像を
行なうようにするとか、或いは互いに左右逆転し
た分解光学像を夫々撮像するに、一方の光学像、
例えば正像に対しては第３図及び第４図に示した
撮像素子を用い、他方の光学像、例えば鏡像に対
しては第３図及び４図に示した撮像素子とはその
水平シフトレジスタ１３及び２３が各図の矢印と
は逆方向に電荷転送するもので、且つそのフアツ
トゼロ用キヤリア供給源１５及び１７と検出回路
１６及び２８との配置関係が図示とは逆に配置さ
れた撮像素子を製造し、これを用いる必要が生ず
るのでその製造工程は倍加される。

本発明は前述したような２チツプ方式、３チツ
プ方式のような複チツプ方式による固体撮像装置
において、その製造工程数を倍加することなく、
しかも全体として小型に構成できるようにしたカ
ラー固体撮像装置を提供せんとするものである。

即ち本発明においては、第１図或いは第２図に
説明したように、被撮像光学像を複数の光学像に
分解する色分解光学系３、この色分解光学系３に
よつて分解された互いに正像と鏡像の関係にある
光学像４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃとを夫々撮像する複
数の撮像素子５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃを設けて成る
が、特に各撮像素子を互いにほぼ同一構造とな
し、上記分解光学像を正又は逆の光学像による電
気信号として可逆的にとり出し得るように水平又
は垂直方向に対称性を有する構造とする。

第１２図及び第１３図は夫々本発明装置を構成
する撮像素子のインターライントランスフア方式
によるものと、フレームトランスフア方式による
ものとの各一例の概略的構成を示すもので、これ
ら第１２図及び第１３図に於いて第３図及び第４
図と対応する部分には同一符号を付して重複説明
を省略するが、これらの例においては、水平シフ
トレジスタ１３及び２３として実線矢印ａと破線
矢印ｂとに示すように水平方向に関して右又は左
の何れの方向にも選択的にその電荷転送方向を選
択できるようにすると共に、この水平シフトレジ
スタ１３及び２３の両端にフアツトゼロ用少数キ
ヤリアの供給源と出力検出回路との双方の機能を
具備させた入力兼出力回路５０Ｌ及び５０Ｒを設
け、これら回路５０Ｌ及び５０Ｒの何れの出力端
子ｔよりも選択的にその出力をとり出し得るよう
にする。

例えば、第１４図に示すように、シフトレジス
タ１３又は２３として、半導体基体３０上に絶縁
層３１を介して複数組の第１、第２、及び第３の
電極３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃを順次配列し、各電
極３２Ａ，３２Ｂ及び３２Ｃに夫々３相のクロツ
クφ_１，φ_２，φ_３を与えるようにした３相クロ
ツク型構成となし、その両端に設ける回路５０Ｌ
及び５０Ｒとして第５図に説明した入力回路と、
第９図に説明した出力検出回路との組合せ構造と
なすことができる。即ちこの場合においては、シ
フトレジスタ１３又は２３の両端に絶縁層３１を
介してゲート電極５１Ｌ及び５１Ｒを設ける。そ
して、その外側に所要の間隔を保持して、基体３
０の導電型とは異なる導電型例えばＮ型の、例え
ば選択的拡散によつて形成した対の領域５２L₁
及び５２L₂と、５２R₁及び５２R₂とを配置し、
一方の対の領域５２L₁及び５２L₂間上に絶縁層
３１を介してゲート電極５３Ｌを被着し、他方の
対の領域５２R₁及び５２R₂間上に絶縁層３１を
介してゲート電極５３Ｒを被着し、夫々MOS―
FETを形成する。そして各領域５２L₂及び５２
R₂と、第９図に説明したMOS―FET４０Ｌ及び
４０Ｒを接続して夫々出力端子ｔ_L及びｔ_Rを導出
するようになす。

このような構成において、今、電荷を矢印ａに
示すように左側から右側に転送させて右側の出力
端子ｔ_Rより出力を導出するようになす場合に
は、左側の回路５０Ｌのゲート電極５３Ｌに両領
域５２L₁及び５２L₂間を導通する所定の電圧Ｖ_D
_Ｄを印加し、領域５２L₁上にオーミツクに被着さ
れた電極５４Ｌに入力電圧Vinを与えゲート電極
５１Ｌに電圧φ_Iを与えれば所要のフアツトゼロ
用の少数キヤリアの注入を行うことができる。一
方右側の回路５０Ｒに関しては、電極５１Ｒにシ
フトレジスタ１３又は２３の最右側の転送電極３
２Ｃ下と、領域R₂間を導通状態とする所要の電
圧Ｖ_DGを与え、電極５３Ｒに第９図に説明した電
極４１としての機能を持たしめる。このようにし
て端子ｔ_Rより出力の導出を行う。

次に、この第１４図の構造において、破線矢印
ｂに示すように、シフトレジスタ１３又は２３に
おける電荷シフト方向を図において右側から左側
に行い、左側の出力端子ｔ_Lよりその出力導出を
行う場合、即ち前述したとは左右を反転させた撮
像信号を得るには、第１４図中に、各端子に対応
する位置に括弧を付して各電圧関係を記したよう
に、第３ないし第１の電極３２Ｃ，３２Ｂ及び３
２Ａに、３相のクロツクφ_１，φ_２及びφ_３を与
えると共に、回路５０Ｒを先に説明した回路５０
Ｌのおけるように、また回路５０Ｌを先に説明し
た回路５０Ｒにおけるように動作させることによ
つて右側の回路５０Ｒによつてフアツトゼロ用の
少数キヤリアの注入を行い、左側の回路５０Ｌの
端子ｔ_Lより出力の導出がなされる。

第１５図は、シフトレジスタ１３，２３が、４
相クロツク型構成となされ、その両端に、第６図
に示した入力回路と、第９図に説明した出力回路
との組合せによる入力兼出力回路５０Ｒ及び５０
Ｌを設けた場合で、この場合絶縁層３１上に、例
えば不純物がドープされた低比抵抗の多結晶シリ
コン層より成る電極７０を所要の間隔をもつて被
着し、例えばその表面を、熱酸化することによつ
て形成したSiO₂より成る絶縁層３１′によつて覆
い、各電極６０間上に他の電極７１を配置した構
造となし、順次隣合う電極７１及び７０を、シフ
トレジスタ１３又は２３の第１、第２、第３及び
第４の各転送電極３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ及び３
２Ｄとするが、特に左右両側に第４の電極３２Ｄ
が位置するようになす。

尚、この例において、回路５０Ｌ及び５０Ｒの
構造は第１４図に説明したと殆んど同様の構成を
とるので、第１５図において第１４図と対応する
部分には同一符号を付して重複説明を省略する。

この第１５図の構成において、矢印ａに示す方
向にその電荷を転送させるには、第１ないし第４
の電極３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄに４相の
クロツクφ_１，φ_２，φ_３，φ_４を与えるが、特
に最左端の第４の電極３２Ｄに入力電圧Vinを与
える。また、電極５４Ｌには、固定電圧Ｖ_sを与
える。そして、他の電圧関係は、第１４図につい
て説明したと同様とする。かくすると、左側の回
路５０Ｌにおいて、第６図で説明したと同様の動
作がなされ、右側の回路５０Ｒにおいては、第１
４図で説明したと同様、即ち第９図の構成と同様
の動作がなされ、右側の出力端子ｔ_Rから出力の
導出がなされる。

次に、この構成において、第１５図中破線矢印
ｂの方向に電荷のシフトを行い、左側より出力の
導出を行わんとする場合には、第３、第２、第
１、第４の転送電極３２Ｃ，３２Ｂ，３２Ａ，３
２Ｄにクロツクφ_１，φ_２，φ_３，φ_４を与える
と共に、各回路５０Ｌ及び５０Ｒの動作を前述と
は逆に行わせる。かくすれば、矢印ｂの方向に電
荷の転送を行い左側の端子ｔ_Lより出力をとり出
すことができる。

尚、第１５図と同様の構造をとつて、そのシフ
トレジスタ１３又は２３を２相クロツク型のシフ
トレジスタとして動作させることもできる。この
場合においては、矢印ａ方向への転送を行うに際
しては、隣合う第１及び第２の転送電極３２Ａ及
び３２Ｂを相互に接続し、同様に隣合う第３及び
第４の電極３２Ｃ及び３２Ｄを相互に接続し、相
互に接続された２組の電極に２相のクロツクφ
_１，φ_２を印加する。しかしながら矢印ｂ方向へ
の転送を行うに当つては、その接続態様を変え、
隣合う電極３２Ｃと３２Ｂとを、３２Ａと３２Ｄ
とを接続して、２相のクロツクを与える。

また第１６図は本発明の他の例を示し、この例
ではシフトレジスタ１３又は２３が３相クロツク
型構成を有し、第１４図について説明したと同様
に、基体３０上の絶縁層３１上に、例えば図にお
いて左側かな第１、第２及び第３の転送電極３２
Ａ，３２Ｂ及び３２Ｃを配置形成し、その左右両
側の基体３０の表面に臨んで基体３０と異る導電
型、この例ではＮ型の高不純物濃度領域５５Ｌ及
び５５Ｒを、選択的拡散等によつて形成する。５
６Ｌ及び５６Ｒは、各領域５５Ｌ及び５５Ｒ上に
オーミツクに被着された電極である。そしてこれ
ら領域５５Ｌ及び５５Ｒ上と、シフトレジスタ１
３又は２３の左右両端の転送電極３２Ａ及び３２
Ｃとの間に、順次３つのゲート電極５７Ｌ，５７
Ｒ，５８Ｌ，５８Ｒ，５９Ｌ，５９Ｒと、フロー
テイングゲート電極６０Ｌ，６０Ｒを被着形成す
る。フローテイングゲート電極６０Ｌ及び６０Ｒ
上には絶縁層３１′を介して、これら電極６０Ｌ
及び６０Ｒと隣合う両側の電極間上、即ち電極５
９Ｌ及び３２Ａ間上と、電極５９Ｒ及び３２Ｃ間
上に電極６１Ｌ及び６１Ｒを被着する。各フロー
テイングゲート電極６０Ｌ及び６０Ｒは、MOS
―FET４５Ｌ及び４５Ｒのゲートに接続され
る。

この構成において電荷のシフト方向を矢印ａで
示す方向に選定するときは、転送電極３２Ａ，３
２Ｂ，３２Ｃに３相のクロツクφ_１，φ_２，φ_３
を印加すると共に、左側の回路５０Ｌをフアツト
ゼロ用のキヤリア注入源（入力回路）とするよう
に、右側の回路５０Ｒを出力回路として用いるに
は、領域５５Ｌが第５図に説明した領域３３に、
また電極５７Ｌが第５図の電極３５に対応するよ
うに、領域５５Ｌの電極５６Ｌに入力電圧Vinを
与える。この時、電極５７Ｌには第５図に説明し
た電圧φ_Iを与える。そして、電極５８Ｌには、
第１の転送電極３２Ａと同じクロツクφ_１を、電
極５９Ｌには、第２の転送電極３２Ｂと同じクロ
ツクφ_２を、電極６１Ｌには、第３の転送電極３
２Ｃと同じクロツクφ_３を与える。一方、右側の
回路５０Ｒを第１０図に説明した出力回路として
動作させるように、電極６１Ｒに所要の固定電圧
Ｖ_DCを与え、シフトレジスタ１３又は２３から到
来する信号電荷に応じたフローテイングゲート電
極６０Ｒの電圧を、FET４５Ｒによつて増巾
し、その出力端子ｔ_Rより、出力として導出す
る。この場合、領域５５Ｒは電荷を捨て去るため
のドレイン領域、即ち第１０図の領域３６として
の動作を行わしめるものとする。

そして、この構成において第１６図中破線矢印
ｂの方向に電荷のシフトを行い、左側より出力の
導出を行わんとする場合には、同中の各端子に括
弧を付してその電圧関係を記したように第３、第
２、第１の電極３２Ｃ，３２Ｂ，３２Ａに、クロ
ツクφ_１，φ_２，φ_３を与え、回路５０Ｌ及び５
０Ｒに前述したとは逆の動作をなさしめる。

また、第１７図は、シフトレジスタ１３又は２
３の両端に設ける回路５０Ｌ及び５０Ｒを、第５
図に示した入力回路と第１１図に示した出力回路
との組合せによつて形成した場合の例を模式的に
示したものである。この場合においても、シフト
レジスタ１３又は２３の両側の回路５０Ｒ及び５
０Ｌに、例えば選択的拡散によつて、基体３０と
は異る導電型の高濃度領域、即ち或る場合はこれ
に入力電圧Vinを与えることによつて少数キヤリ
アの注入源となり、或る場合は所定の電圧Ｖ_Oを
与えることによつてドレイン領域となる領域６２
Ｒ及び６２Ｌを設けると共に、第１１図と対応す
る部分に同一符号にＲ及びＬを付して示すよう
に、夫々FGA、DFGAを設けて構成する。

そしてこの構成においてそのシフト方向を矢印
ａに示すように、第１７図において左側から右側
へと選び右側の出力端子ｔ_Rより出力の導出を行
う場合には、領域６２Ｌをキヤリア注入源とし、
FGA４７Ｌ、DFGAは、これを動作させないよ
うにし、回路５０Ｒにおいて第１１図に説明した
と同様の動作を行わしめる。そして、そのシフト
方向を矢印ｂの方向となさんとする場合には、領
域６２Ｒをキヤリア注入源となし、回路５０Ｒに
代えて回路５０Ｌにおいて第１１図に説明した動
作を行わしめる。

上述した構成による水平シフトレジスタ１３及
び２３を有する固体撮像素子は、先に説明した、
例えば第１図或いは第２図に説明した撮像装置に
おいて、分解光学像４Ａ及び４Ｂ、又は４Ａ，４
Ｂ，４Ｃを撮像素子５Ａ，５Ｂ又は５Ａ，５Ｂ，
５Ｃとして用いるものであり、この構成によれ
ば、その像４Ｂ、又は４Ｂ及び４Ｃに対する撮像
素子５Ｂ、又は５Ｂ及び５Ｃにおいて、夫々素子
５Ａとは左右逆の出力導出を行なうようにすれ
ば、左右反転した像の信号として出力をとり出す
ことができるので、同一構造を有する撮像素子を
用いて左右反転した像即ち例えば鏡像を正像とし
てとり出すことができる。

尚、上述した例においては左右が反転し得る撮
像素子を構成する場合について説明したが、上下
即ち垂直方向に関して反転し得る構成となすこと
もできる。第１８図は、この場合の、インターラ
イントランスフア方式による撮像素子の１例の構
成図である。

第１８図に示すインターライントランスフア方
式による場合、第３図に説明した従来のものと同
様に、受光部１１と、垂直シフトレジスタ１２と
が配列されて成るが、特に、本発明においては、
その垂直シフトレジスタ１２として垂直方向に関
して、そのシフト方向を上下可逆に選定できる構
成とする。即ち、各垂直シフトレジスタ１２は、
第１４図ないし第１６図において、その水平シフ
トレジスタ１３又は２３として説明したように、
例えば、３相クロツク型、或いは４相クロツク型
CCD構造とすることによつて、第１８図におい
て、下から上、或いは上から下へとそのシフト方
向を選択できるようにする。

そして、各垂直シフトレジスタ１２の上下に
夫々対称的にCCD構成の水平シフトレジスタ１
３１及び１３２を配置する。これら水平シフトレ
ジスタ１３１及び１３２は、夫々同一の一方向、
例えば第１８図において左から右へと電荷をシフ
トするようにし、各右端に設けられた通常の出力
回路、即ち例えば第８図ないし第１１図に説明し
た出力回路と同様の構成を採り得る出力回路１６
１及び１６２を有する。また、各水平シフトレジ
スタ１３１及び１３２の他端には例えば第５図な
いし第７図に説明した回路と同様の回路構成を有
する入力回路即ち、フアツトゼロ用のキヤリアの
注入源を設ける。

７１及び７２は、夫々各垂直シフトレジスタ１
２の上下両端と、上下水平シフトレジスタ１３１
及び１３２の各転送部との間に設けられたゲート
部で、各CCD構成を有するシフトレジスタの転
送電極と同様に半導体基体上に絶縁層を介してゲ
ート電極が被着されて成る。

このような撮像素子において、例えば正像を撮
像する場合には、通常のように、各受光部１１に
おいて受光量に応じて生じた電荷を、これと隣合
う垂直シフトレジスタ１２に転送し、各シフトレ
ジスタ１２において、図において下から上へと転
送すると同時にゲート７１をオンにして上方の水
平シフトレジスタ１３１へと各水平ライン毎に転
送し、この水平シフトレジスタ１３１において各
垂直ライン毎の信号電荷を図において右方へとシ
フトし、出力回路１６１の出力端子t₁より信号を
読み出す。この場合、水平レジスタ１３１におい
て、フアツトゼロモードを得るには、入力回路１
５１即ち、フアツトゼロ用キヤリア供給源よりレ
ジスタ１３１にキヤリアを注入する。また各垂直
シフトレジスタ１２に関し、フアツトゼロモード
とするには、下方の水平シフトレジスタ１３２を
フアツトゼロ用の水平レジスタとし、これにその
入力回路１５２よりフアツトゼロ用のキヤリアを
注入して順次垂直ラインに対応する転送部へと持
ち来すようにシフトし、これを、ゲート部７２を
オンにして各垂直シフトレジスタへと導入するこ
とによつて行う。

このようにして端子t₁より正像の撮像信号をと
り出すことができるが、この構成による撮像素子
によつて例えば、正像に対して上下反転した鏡像
による光学像を、正像の撮像信号としてとり出す
ことができる。即ち、この場合には、受光部１１
において光学像に応じた、即ち受光量に応じて生
じた電荷を前述したと同様に垂直シフトレジスタ
１２へと転送するが、この場合、各垂直シフトレ
ジスタ１２において、前述したとは逆に上方から
下方へとその電荷を転送すると同時にゲート部７
２をオンにして下方の水平シフトレジスタ１３２
へと転送し、この水平シフトレジスタ１３２にお
いて左から右へと転送をなし、出力端子t₂より信
号をとり出す。このようにすれば、読み出された
信号は実際の撮像光学像とは上下反転した電気信
号として読み出される。即ち撮像光学像が正像に
対し上下反転の鏡像であつても電気的には正像に
変換されてとり出されることになる。

そして、この場合においても、水平シフトレジ
スタ１３２及び垂直シフトレジスタ１２をフアツ
トゼロモードとすることができる。即ち、この場
合水平シフトレジスタ１３２に関しては、その入
力回路１５２よりフアツトゼロ用のキヤリアを送
り込み、垂直シフトレジスタ１２に関しては、水
平シフトレジスタ１３１とその入力回路を用い
る。

第１９図の例は、フレームトランスフア方式を
採る場合の例で、この場合においても各垂直シフ
トレジスタ２４及び２５は、下から上、上から下
へとその転送を行うことができるように、前述の
第１８図の例の垂直レジスタ１２におけると同様
に例えば３相クロツク型、４相クロツク型構成と
なす。そして、この場合、垂直シフトレジスタ２
４より成る部分をイメージ部２１とし、垂直レジ
スタ２５より成る部分を蓄積部２２とする第１の
態様と、これとは逆に垂直シフトレジスタ２４よ
り成る部分を蓄積部２２とし、垂直シフトレジス
タ２５より成る部分をイメージ部２１とする第２
の態様との２態様を採り得るようにする。尚、こ
の場合、各態様において、イメージ部２１となる
部分は、外光を遮断することがないように光学的
に露呈し、蓄積部２２となる部分は遮光体を被覆
して外光を遮断する。

そして、各垂直シフトレジスタ２４及び２５の
各外端即ち、第１９図において夫々同一の方向、
例えば図において左から右へと電荷をシフトする
CCD構成の水平シフトレジスタ２３１及び２３
２を配置する。これら水平シフトレジスタにおい
ても、一端（右端）に、前述したと同様に例えば
第８図ないし第１１図に説明した出力回路と同様
の構成を採り得る出力回路２８１及び２８２が設
けられ、他端（左端）には、例えば第５図ないし
第７図に説明した回路と同様の回路構成を有する
入力回路２７１及び２７２が設けられる。８１及
び８２は例えば第１８図に説明したゲート部７１
及び７２と同様の構成を採るゲート部である。

このような撮像素子において、例えば正像を撮
像する場合には、通常のように垂直シフトレジス
タ２４を有する部分をイメージ部２１とする前述
の第１の態様をとる。即ち、垂直シフトレジスタ
２４を有する部分をイメージ部２１として垂直シ
フトレジスタ２５を有する部分を遮光体によつて
覆う。そして、イメージ部２１の各部において撮
像光学に応じて生じた電荷パターンを下方から上
方へと転送し一旦上方の蓄積部２２にて蓄積す
る。そして、この蓄積部２２における各水平ライ
ン毎の信号電荷をゲート部８１との共働により上
方の水平シフトレジスタ２３１へと転送し、この
レジスタ２３１において右方へとシフトしその出
力端子t₂より出力を読み出す。この場合上方のシ
フトレジスタ２３２は第１８図の例で説明したと
同様に垂直レジスタに対するフアセツトゼロ用の
シフトレジスタとして必要に応じて用いる。

そして、例えば正像に対して上下反転した鏡像
による光学像を撮像する撮像素子として用いる場
合、第２の態様を採る即ち垂直シフトレジスタ２
５を有する部分をイメージ部２１として用い垂直
シフトレジスタ２４を有する部分を遮光体によつ
て覆う。そして、イメージ部２１の各部において
撮像光学像に応じて生じた電荷パターンを上方か
ら下方へと転送し一旦下方の蓄積部２２にて蓄積
する。そして、この蓄積部２２における各水平ラ
イン毎の信号電荷をゲート８２との共働により下
方の水平シフトレジスタ２３２へと転送し、この
レジスタ２３２において右方へとシフトしその出
力端子t₂より出力を読み出す。この場合上方のシ
フトレジスタ２３１はフアツトゼロ用のシフトレ
ジスタとして必要に応じて用いる。このようにす
れば、端子t₂から正像に対して上下反転した光学
像を更に上下反転した信号として、したがつて正
像の信号としてとり出すことになる。

そして、これら第１８図又は第１９図の撮像素
子を、第１図或いは第２図に説明した撮像装置に
おいて、分解光学像４Ａ，４Ｂ或いは４Ａ，４
Ｂ，４Ｃとして用いる。そして、その像４Ｂ、又
は４Ｂ及び４Ｃに対する撮像素子５Ｂ、又は５Ｂ
及び５Ｃにおいて夫々素子５Ａとは左右逆の出力
導出を行うようにすれば、左右反転した像の信号
として出力をとり出すことができるので同一構造
を有する撮像素子（第１９図の例では、遮光体の
被覆位置は変更する）を用いて左右反転した像即
ち例えば鏡像を正像としてとり出すことができ
る。

尚、上述の各例において各水平シフトレジスタ
を、輪廓補正などの１水平遅延ラインとして用い
る場合のように水平絵素数（垂直ライン数）より
そのビツト数を多く必要とする場合は、入力回路
側に不足分のビツト数を付加し置く。

上述した各例においては、CCD構成を有する
固体撮像素子を用いた場合であるが、CID（チヤ
ージ・インジエクシヨン・デバイス）による固体
撮像素子を用いて撮像装置を構成することもでき
る。

第２０図は、CID構成による固体撮像素子の構
成を示すもので、この場合、各絵素９３に関して
第２１図に示すように一の導電型半導体基体、例
えばＰ型の半導体基体９０上に、他の導電型、例
えばＮ型の受光領域９６が設けられると共に第１
及び第２の電極９１及び９２が設けられて成り、
両電極９１及び９２に同様に零電圧が与えられた
ときにのみ、基体９０の出力端子toutから出力が
受光量に応じた電気量としてとり出されるように
なされている。９４及び９５は各絵素９３の電極
９１及び９２に順次所要の電位を与える水平及び
垂直走査用レジスタで、このレジスタ９４及び９
５は例えば遅延フリツプフロツプ回路構成を採
る。本発明においては、これら水平又は垂直レジ
スタ９４又は９５の走査方向を左右又は上下に可
逆的に動作できるようにする。第２２図はその構
成の一例を示すもので同図において矢印ａにその
走査方向を得んとする場合は制御端子ｔ〓_Bにオ
フの電圧（OV）を、矢印ｂに走査方向を得んと
する場合は制御端子ｔ〓_Aにオフの電圧（OV）を
与える。

上述したように、本発明による撮像装置によれ
ば、同一撮像素子によつて、正像と鏡像とを撮像
して、例えば鏡像を正像に変換した信号としてと
り出すようにしたので、冒頭に述べたように、正
像又は鏡像の何れかを光学的に反転させるための
光学系を付加する場合のように装置が大型大重量
化されるを回避できる。また撮像素子として同一
構成のものを用いるので、製造が容易となり、同
一構成のものを量産することになるので、更にコ
ストの低廉化をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々本発明を適用する撮像
装置の構成図、第３図及び第４図は夫々従来の撮
像素子の構成図、第５図ないし第７図は夫々従来
の入力回路の各例を示す略線的断面図、第８図な
いし第１０図は従来の出力回路の各例を示す略線
的断面図、第１１図は同様の出力回路の他の例の
構成図、第１２図及び第１３図は夫々本発明装置
の撮像素子の各例を示す構成図、第１４図ないし
第１７図は夫々その水平シフトレジスタの例を示
す略線的断面図、第１８図及び第１９図は夫々本
発明装置に適用する撮像素子の他の例の構成図、
第２０図は撮像素子の他の例を示す構成図、第２
１図はその１絵素部の断面図、第２２図は第２０
図の要部の構成図である。１は被撮像光学像、２はテーキングレンズ、３
は分解光学系、４Ａ，４Ｂ，４Ｃは分解光学像、
５Ａ，５Ｂ，５Ｃは撮像素子である。

Claims

【特許請求の範囲】

１被撮像光学像を複数の光学像に分解する分解
光学系と、該分解光学系によつて分解された互に
正像と鏡像の関係にある光学像を夫々撮像する複
数の撮像素子とを具備し、該各撮像素子は、ほぼ
同一構造となされ、上記分解光学像を正又は逆の
光学像による電気信号として可逆的にとり出し得
るように水平又は垂直方向に対称性を有する構造
となされたカラー固体撮像装置。