JPS62128676A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は高い解像力を有する固体撮像装置に関する。

発明の従来技術 従来、固体撮像装置においては、ＭＯＳ　）−ランジス
タおよび電荷結合素子（ＣＣＯ）などの半導体素子が固
体撮像体として使用されている。これら素子の単位面積
当りの画素数を増加させて行くことには限界があること
から、一般にこのような素子を使用した固体撮像装置に
おいて、解像力を上げるためには、例えば素子チップの
サイズを大きくすることによって、画素数を増やさなけ
ればならない。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら半導体ウェハからダイシングして得られる
素子チップのサイズを大きくしようとすると、その製品
の歩留が著しく低下してしまう。

したがって、撮像面積の大きな固体撮像装置が得られな
いのが現状であった。

特にＸ線用の固体撮像素子の場合、Ｘ線像にはレンズ系
を使えぬため、大サイズの固体撮像装置が要求される。

一方、固体撮像素子のサイズはウェハ　サイズをこえる
ことができないという限界がある。

一方、スチルカメラ用の固体撮像素子では、カメラに入
る大きさで、かつ、高画質（絵素数の多い）の固体撮像
素子（５０万〜１００万画素）が要求される。１チツプ
で５０〜１００万画素を作り込むことは困難である。

問題点を解決するための手段 そこで本発明は、以上のような問題を解消し、大きな撮
像面積を有し、しかも高い解像力が得られる固体撮像装
置を提供することを目的とし、そのために各々多数の画
素を有する複数個の素子チップからなる固体撮像体と、
固体撮像体から所定時間毎にフィールド画像信号をとり
出す画像信号形成手段と、再生時に固体撮像体における
画素の位置が互いにずれように画像形成手段からの互い
に隣接するフィールド画像信号間の位相をずらせる手段
とを具える。

発明の実施例 第１図は本発明にかかる固体撮像装置の主要部分を示す
配置構成図である。

第１図に示すように固体撮像体１は、２つの素子チップ
１１および１２を互いに近接するように隣り合せて１つ
のパッケージにバッキングしである。

なお、図示しないが、この固体撮像体ｌには、レンズを
透過した被写体像が結像し、これが光電変換されて画像
信号として読み出される。

各素子チップは、半導体ウェハをダインレンズすること
によって得られる。例えば、従来のチップ（ｃｈｉｐ）
サイズは、８．８＋ｎ＋ｎ　Ｘ　６．６ｍｍのものが多
いが、これを６．２ｍｍ　ｘ　４．６５ｎ＋ｍのサイズ
のものを４枚用いて、第６図の構成にすることにより、
ｃｈｉｐの歩留りは２４％程度向上し、かつ、撮像面積
と絵素数は２倍に増加する。隣接する素子チップ間の間
隙は、例えば１５μｍ以下程度であって、これは通常の
１画素のサイズ以下に該当する。

各素子はＭＯＳ型およびＣＣＤ型が適用できるが、本実
施例では、この固体撮像体１を構成する各素子チップ１
１および１２がＭＯＳトランジスタ構造であって、信号
とり出し方式がＸ−Ｙアドレス方式である場合について
説明する。

すなわちその画素の番地指定は、水平方向のシフトレジ
スタ×１および×２と、Ｙ方向のシフトレジスタＹ１お
よびＹ２により行われる。レジスター×２およびＸｌの
隣接端は互いに電気的に接続されており、その接続（八
ｌ、Ａ２．Ａ３および＾４）は、例えば素子チップ上の
パッド（ｐａｄ）部を介して行なったり、パッケージに
固定のリードフレームを介して行ったりすることができ
る。これらシフトレジスタは固体撮像体１から読み出し
た画像を例えばテレビジョン受像機に表示するために１
７６０秒毎に１画面に対応する画像信号が読み出せるよ
うに、適当な制御手段の制御手段の制御下で固体撮像体
１を駆動する。そして、例えば互いに接続されたシフト
レジスタｘ１およびｘ２により第１行目の画素旧・１．
Ｈｌ・２　・・・旧・ｎから読み出しく水平走査）、つ
いで第２行目、第３行目・・・第ｍ行目を読み出す（垂
直走査）。かくして固体撮像体ｌから読み出された信号
は、後述のようにして信号処理される。

以上のような構成の固体撮像体には、ＭＯ５型固体撮像
素子の他に、ＦＴ−ＣＣＤ、ＩＬ−ＣＣＤ、ＢＢＤ、Ｃ
ＩＤなどの素子を用いることができる。従って、固体撮
像体の種類に限定はない。

第２図は固体撮像体１から読み出した画像信号の処理回
路を示す。

例えば固体撮像体１から１／６０秒毎に読み出した１画
面に相当する画像信号を、増幅器２を介して第１スイツ
チ３に供給する。４は遅延回路、５は第２スイツチ、６
は２つのスイッチ３．５を切換える制御回路である。制
御回路６によって、第１スイツチ３に供給された画像信
号を、そのまま第２スイツチ５を介してとり出しくＡフ
ィールド信号）、ついで遅延回路４および第２スイツチ
５を介してとり出す（Ｂフィールド信号）ようにして、
これを交互に１／６０秒毎にくり返す。

このように遅延回路およびスイッチによってＡフィール
ド信号に対してＢフィールド信号の位相を所定値だけ遅
らせる。例えば水平方向に関して、第３図に示すように
両フィールド信号の位相を２π・ｘ／Ｘだけずらすこと
ができる。第３図中、Ｘは水平方向における１画素ピッ
チを示し、Ｘは水平方向にＢフィールドにおける画素が
Ａフィールドにおける画素に対してずれた距離を示す。

この関係を第４図に示す。すなわち、第４図は２つの素
子チップ１１および１２の隣接端部を示し、実線がＡフ
ィールドに対応し、点線がＢフィールドに対応する。Ｆ
は画素を示す。この図から明らかなように、交互に得ら
れる２つの撮像画像によって、素子チップ間の間隙に該
当する部分を補充することができるので、画素欠陥のな
い画像が得られる。しかも撮像面積が大きく、画素数が
従来撮像素子のそれに比べてはるかに多いので、高精細
画像が得られる。

また、第５図に示すように、Ａ、Ｂフィールドの信号処
理によってへフィールドにおける画素（実線）に対して
Ｂフィールドにおける画素（点線）を斜め上方にずらす
ようにすると、例えば現行テレビジョン信号に関しては
、垂直方向の絵素数を半分（５２５／２）にしても十分
な画像が得られることになる。この場合も八、Ｂフィー
ルドに関して、垂直方向には１７２画素だけ、水平方向
に１１２π・−組＃奇敷キだけ画素をずらすことによフ
て解像力を向上させることができる。具体的に、このず
らせる方法については、特願昭６０−８７４７６号を参
考にすることができる。

この方法はムービ（ｍｏｖｉｅ）用よりも、特に、電子
スチルカメラ用に好適である。その理由は、次等でスイ
ング（ｓｗｉｎｇ）させておかねばならず、バイモルフ
がはやくいたむ。スチル（ｓｔｉｌ１）用には、シャッ
ターを押す時のみ振動すればよいだけなので、耐久性が
ある。

また、シャッターを押した時、１回５ｗ１Ｈすればよい
だけなので、バイモルフのような複雑で電気を食う道具
を使わなくても、単純な機械的方法（例えばカメラのフ
ォーカルブレーンシャッターのような形）でいけるとい
うメリットもある。

■　また、高画質が要求されるのは、ｍｏｖｉｅよりも
スチル写真の方であること。

■　せいぜい、１／２絵素分（〜１０μｍ）だけ１回動
くだけなので、素子へのダメージは殆どない。

この方式によれば、高品位ＴＶ対応の電子スチルカメラ
用固体撮像素子の製作が現状のＳｔテクノロジーでも可
能となる。この場合、主にアメリカで進められているＮ
ＴＳＣｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ　ｔｙｐｅの高品位ＴＶ対
応にしておけば、それからのハードコピー化の時は高品
位画像を出力させ、現行のＴＶにｄｉｓｐｌａｙする時
は、現行のＮＴＳＣ方式のＴＶで映像を楽しむことがで
きるため、特に好ましい。

他の実施例 第６図はＸ線撮像用の固体撮像体を構成する素子チップ
の配置態様図である。第６図に示すように固体撮像体７
は、４つの素子チップ７１を合せて１つのパッケージに
バッキングする。

１つの素子デツプのサイズを従来サイズとすると、本実
施例によれば従来の４倍の面積を持つ固体撮像体が得ら
れる。この固体撮像体７からの画像信号の読み出しは前
記実施例と同様に行うことができる。そして、この実施
例では、固体撮像体７から読み出した２つの画像信号（
Ａフィールド信号およびＢフィールド信号）間の関係を
、第６図に示すようにする。すなわち、図中実線で示す
Ａフィールド信号における画像位置に対して、点線で示
すＢフィールド信号における画像位置を斜め上にずらす
。細部的には、第７図に示す通り、Ａフィールドにおけ
る素子チップ７１間の間隙８（図では４つの素子チップ
７１の角部が集中している個所を示す）上に、点線で示
す通り、Ｂフィールドにおける画素７１Ｆを位置させる
。図では両フィールド間で垂直方向および水平方向に、
１７２画素分相対的にずれている。

なお、固体撮像体７から読み出した画像信号は、磁気テ
ープ、磁気ディスク、半導体メモリー等の記録媒体に記
録することができ、このような記録媒体からとり出した
出力を銀塩フィルム上もしくはその他のハードコピー材
料上にディスプレーさせることができる。また、４つの
素子チップ７１からの画像情報は、それぞれ独立に記録
し、１枚のハード材料上に独立に出画させてもよく、各
々を同期させてモニターテレビジョン上やハードコピー
材料上にディスプレーさせることもできる。

Ｘ線撮像用固体撮像体には、けい光体／固体撮像素子、
けい光体／積層型固体撮像素子、積層型固体撮像素子等
があり、走査基板としては、結晶Ｓｉ（ＭＯＳ型、ＣＣ
Ｄ型、ＣＰＤ、ＣＩＤ、ＢＢＤ等）でもよく、ＴＰＴで
もよい。

特に特願昭６０−１７６３９４号のマイクロセル放斜線
変換蛍光体層と固体撮像素子、もしくは積層型固体撮像
素子を組み合わせたものは、放射線の信号への変換効率
が高い。特に特願昭１ｉｏ−１６４１５号の積層型固体
撮像素子とマイクロセル放射線変換蛍光体層を組み合わ
せた場合は、第８図の如く、放射線から変換された光が
、各絵素内に閉じこめられ、外へ逃げることなく有効に
光導電層に吸収されるために、光電変換率が高くなり、
かつ高解像力になり、かつ大面積のＸ線撮影用の固体撮
像素子が得られ、特に好ましい（図中、２０はマイクロ
セル蛍光体層、２１は積層型固体撮像素子、２２はマイ
クロセル基材、２３は光反射層、２４は蛍光体層、２５
は光導電層、２６は下地電極（八Ｘ−５ｔ（１零））　
、　２７はゲート、２８はソース、２９はドレイン、３
０は光反射性絵素量分離層である）。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば高解像力を有する固
体撮像装置を得ることができ、また、大きな撮像面積を
有する固体撮像装置を得ることができ、さらに、本発明
によれば高歩留の固体撮像素子を使用することができ、
したがって、安価に固体撮像装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる固体撮像装置の一実施例の主要
部分を示す配置構成図、 第２図は固体撮像体からの信号の処理回路を示す図、 第３図は固体撮像体からの読み出し信号間の関係を示す
図、 第４図、第５図および第７図は固体撮像体からの画像信
号における画像の相対的位置関係の細部を示す図、 第６図は本発明にかかる固体撮像体の他の実施例におけ
る素子チップの配置態様図、 第８図は本発明にかかる固体撮像装置の断面構成の一例
を示す図である。 手続補正書 昭和６１年３月１１日 特許庁技官　宇　賀　道　部　殿 １、事件の表示 特願昭ＥｉＯ−２Ｂ７４２２号 ２、発明の名称 固体撮像装は ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 富士写真フィルム株式会社 ４、代理人 住所〒１０２ 東京都千代田区平河町２−５−２ メゾン平河３Ｆ　　電話（０３）２３９−５７５０６、
補正の対象 明細書の［３、発明の詳細な説ＩＪ１」の欄７、補正の
内容 明細書第４頁第１９行目の「サイズ以下に該当する。」
の後に「特に、特願昭６Ｏ−２１ｉ３６６９号に記載の
異方性ドライエツチング法を用いてウェハから切断した
固体撮像素子では、この間隔をより小さくすることがで
きる為より好ましい。」を加入する。 以　　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）各々多数の画素を有する複数個の素子チップからな
   る固体撮像体と、 該固体撮像体から所定時間毎にフィールド画像信号をと
   り出す画像信号形成手段と、 再生時に前記固体撮像体における画素の位置が互いにず
   れように前記画像形成手段からの互いに隣接するフィー
   ルド画像信号間の位相をずらせる手段とを具えたことを
   特徴とする固体撮像装置。