JPH03143175A - 固体撮像装置およびその駆動方法 - Google Patents
固体撮像装置およびその駆動方法Info
- Publication number
- JPH03143175A JPH03143175A JP1282105A JP28210589A JPH03143175A JP H03143175 A JPH03143175 A JP H03143175A JP 1282105 A JP1282105 A JP 1282105A JP 28210589 A JP28210589 A JP 28210589A JP H03143175 A JPH03143175 A JP H03143175A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- signal
- section
- solid
- state imaging
- Prior art date
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- Granted
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
- H10F39/153—Two-dimensional or three-dimensional array CCD image sensors
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、テレビジョンなどに用いることができる固体
撮影装置に関するものである。さらに詳しくは、ＣＣＤ
（ｅｈａｔｇｅｄ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）
型の固体撮像装置に関する。
撮影装置に関するものである。さらに詳しくは、ＣＣＤ
（ｅｈａｔｇｅｄ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）
型の固体撮像装置に関する。
［従来の技術］
固体撮像装置は、光電変換素子として固体素子を用いる
方式であり、たとえばＣＣＤを用いた光電変換素子によ
り、光が当たると光電流が流れる原理を応用して、画像
信号処理などに用いられる。
方式であり、たとえばＣＣＤを用いた光電変換素子によ
り、光が当たると光電流が流れる原理を応用して、画像
信号処理などに用いられる。
固体撮像装置特にＣＣＤ型の固体撮像装置は、シリコン
超ＬＳＩプロセス技術の発展に支えられて、高画素化が
行われ、現行のテレビジョン方式としてはほぼ十分とい
える４０万画素程度のものが実用化時期に入り、民生用
、業務用テレビカメラに使用されている。
超ＬＳＩプロセス技術の発展に支えられて、高画素化が
行われ、現行のテレビジョン方式としてはほぼ十分とい
える４０万画素程度のものが実用化時期に入り、民生用
、業務用テレビカメラに使用されている。
しかし、次世代のテレビジョン方式として期待されてい
るハイビジョン用の固体撮像装置としては、約２００万
画素必要とされており、現行の技術の延長線上で、固体
撮像装置を実現することは困難である。
るハイビジョン用の固体撮像装置としては、約２００万
画素必要とされており、現行の技術の延長線上で、固体
撮像装置を実現することは困難である。
第３図に従来使用されてきたインクライン転送型ＣＣＤ
の画素部の平面図を示す。第３図の１は素子分離領域、
２は光電変換部、３はポリシリコンゲート、７は読出し
部、８はＣＣＤチャネルである。
の画素部の平面図を示す。第３図の１は素子分離領域、
２は光電変換部、３はポリシリコンゲート、７は読出し
部、８はＣＣＤチャネルである。
第３図に従ってその動作を説明する。格子状に配置され
た光電変換部２に蓄積された信号電荷は垂直ブランキン
グ期間中にポリシリコンゲート３に電圧を印加すること
によって、読出し部７を介してＣＣＤチャネル８に転送
される。その後水平ブランキング期間に前記ポリシリコ
ンゲート３に適当なパルスを印加することにより出力さ
れる。
た光電変換部２に蓄積された信号電荷は垂直ブランキン
グ期間中にポリシリコンゲート３に電圧を印加すること
によって、読出し部７を介してＣＣＤチャネル８に転送
される。その後水平ブランキング期間に前記ポリシリコ
ンゲート３に適当なパルスを印加することにより出力さ
れる。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、従来技術のＣＣＤ方式の光電変換部は正
方格子状に配列されており、水平解像度を向上させるた
めには、水平方向の画素数を増加させなければならなか
った。
方格子状に配列されており、水平解像度を向上させるた
めには、水平方向の画素数を増加させなければならなか
った。
これは、画素面積を縮小することを意味し、これに伴う
タイナミックレンジ、感度等の固体撮像素子の特性劣化
につながり、深刻な問題となる。
タイナミックレンジ、感度等の固体撮像素子の特性劣化
につながり、深刻な問題となる。
上記課題を解決するために本発明の固体撮像装置は、光
電変換部を碁盤目状（または市松状）に配置し、さらに
光電変換部からの信号電荷の読出し部を２つ設けること
により、各フィールド毎に全電荷を読出し、４画素部合
して出力することにより、画素数が少なくても水平解像
度を向上させることを目的とする。
電変換部を碁盤目状（または市松状）に配置し、さらに
光電変換部からの信号電荷の読出し部を２つ設けること
により、各フィールド毎に全電荷を読出し、４画素部合
して出力することにより、画素数が少なくても水平解像
度を向上させることを目的とする。
［課題を解決するための手段］
前記目的を達成するため、本発明は下記の構成からなる
。
。
「（１）素子分離領域内にポリシリコンゲートと信号読
出し部と光変換部を含み、信号読出し部から垂直ＣＣＤ
チャネルへ信号電荷を転送するＣＣＤ型の固体撮像装置
であって、光を信号電荷に変換する光電変換部を碁盤目
状（または市松状）に配置し、前記光電変換部から垂直
ＣＣＤチャネルへ前記信号電荷を転送する信号読出し部
を前記光電変換部に隣接して２つ設け、前記２つの信号
読出し部は異なった前記垂直ＣＣＤチャネルと隣接して
いることを特徴とする固体撮像装置。
出し部と光変換部を含み、信号読出し部から垂直ＣＣＤ
チャネルへ信号電荷を転送するＣＣＤ型の固体撮像装置
であって、光を信号電荷に変換する光電変換部を碁盤目
状（または市松状）に配置し、前記光電変換部から垂直
ＣＣＤチャネルへ前記信号電荷を転送する信号読出し部
を前記光電変換部に隣接して２つ設け、前記２つの信号
読出し部は異なった前記垂直ＣＣＤチャネルと隣接して
いることを特徴とする固体撮像装置。
（２）２つの信号読出し部は異なった２つの電極により
制御され、２つの前記電極のうちの１つは、斜め方向の
ある１つの前記光電変換部の前記信号読出し部の電極も
兼ね、前記２つの電極のうちの残りの■つの電極が、前
記電極とは反対方向の光電変換部の左右いずれかの光電
変換部の前記信号読出し部と接続されてなる前記１記載
の固体撮像装置。
制御され、２つの前記電極のうちの１つは、斜め方向の
ある１つの前記光電変換部の前記信号読出し部の電極も
兼ね、前記２つの電極のうちの残りの■つの電極が、前
記電極とは反対方向の光電変換部の左右いずれかの光電
変換部の前記信号読出し部と接続されてなる前記１記載
の固体撮像装置。
（３）４つの異なる電極群を用いて、前記信号電荷を前
記垂直ＣＣＤチャネルに転送する際に、各フィールドに
おいて、前記４つの電極群のうちの１つの電極の電位を
低い状態にしておき、残りの３つの電極の電位を順番に
高い電位に設定することにより、前記光電気変換部の中
心を頂点とする多角形で囲まれた領域を設けてなる前記
１記載の固体撮像装置。」 ［作用］ 上記本発明の構成によれば、光を信号電荷に変換する光
電変換部を碁盤目状（または市松状）に配置し、前記光
電変換部から垂直ＣＣＤチャネルへ前記信号電荷を転送
する信号読出し部を前記光電変換部に隣接して２つ設け
、前記２つの信号読出し部は異なった前記垂直ＣＣＤチ
ャネルと隣接して設けたことにより、各フィールド毎に
全電荷を読み出し、４画素部合して出力することにより
、画素数が少なくても水平解像度を向上させることがで
きる。
記垂直ＣＣＤチャネルに転送する際に、各フィールドに
おいて、前記４つの電極群のうちの１つの電極の電位を
低い状態にしておき、残りの３つの電極の電位を順番に
高い電位に設定することにより、前記光電気変換部の中
心を頂点とする多角形で囲まれた領域を設けてなる前記
１記載の固体撮像装置。」 ［作用］ 上記本発明の構成によれば、光を信号電荷に変換する光
電変換部を碁盤目状（または市松状）に配置し、前記光
電変換部から垂直ＣＣＤチャネルへ前記信号電荷を転送
する信号読出し部を前記光電変換部に隣接して２つ設け
、前記２つの信号読出し部は異なった前記垂直ＣＣＤチ
ャネルと隣接して設けたことにより、各フィールド毎に
全電荷を読み出し、４画素部合して出力することにより
、画素数が少なくても水平解像度を向上させることがで
きる。
また、本発明によれば、画素数が少なくても解像度の低
下を視覚上あまり目立たない斜め方向に留めることがで
きその実用的効果は大きい。
下を視覚上あまり目立たない斜め方向に留めることがで
きその実用的効果は大きい。
［実施例」
以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
なお本発明は下記の実施例によって限定されるものでは
ない。
ない。
第１図に本発明の固体撮像装置の構成を示す。
１は信号電荷が混合するのを防ぐための素子分離領域、
２は光電変換し、信号電荷を蓄積する光電変換部、３は
信号電荷を光電変換部２から出力部へ転送するためのポ
リシリコンゲート、５．６はポリシリコンゲート３ヘパ
ルスを供給するためのＡｌ配線であり、このＡｌ配線５
．６はスメア防止のためにじゃ光も兼ねている。７は光
電変換部で発生した信号電荷をＣＣＤチャネル８へ転送
する際の読出し部である。光電変換部５は図に示すよう
に碁盤目状（または市松状）に配置され２つの異なった
ポリシリコンゲート３よりＣＣＤチャネル８へ転送する
ことができる。
２は光電変換し、信号電荷を蓄積する光電変換部、３は
信号電荷を光電変換部２から出力部へ転送するためのポ
リシリコンゲート、５．６はポリシリコンゲート３ヘパ
ルスを供給するためのＡｌ配線であり、このＡｌ配線５
．６はスメア防止のためにじゃ光も兼ねている。７は光
電変換部で発生した信号電荷をＣＣＤチャネル８へ転送
する際の読出し部である。光電変換部５は図に示すよう
に碁盤目状（または市松状）に配置され２つの異なった
ポリシリコンゲート３よりＣＣＤチャネル８へ転送する
ことができる。
以下、図面に従ってその動作を説明する。
ある一定の蓄積時間中に光電変換部２に蓄積された信号
電荷は、垂直ブランキング期間に入ると、読出し部７か
らＣＣＤ転送チャネル８へ信号電荷を転送する。その転
送の仕方を第２図に示す。
電荷は、垂直ブランキング期間に入ると、読出し部７か
らＣＣＤ転送チャネル８へ信号電荷を転送する。その転
送の仕方を第２図に示す。
まず、最初の垂直ブランキング期間において信号電荷を
読出す場合にはφＶ２→、φＶ１→、φＶ４の順番にポ
リシリコンゲート３に読出し用パルスを印加する。この
ようにすることにより、第１図の中の■の回りの４つの
光電変換部２から信号電荷が読出され混合される。その
後、有効走査期間に、ＣＣＤ転送チャネル８を通って出
力される。
読出す場合にはφＶ２→、φＶ１→、φＶ４の順番にポ
リシリコンゲート３に読出し用パルスを印加する。この
ようにすることにより、第１図の中の■の回りの４つの
光電変換部２から信号電荷が読出され混合される。その
後、有効走査期間に、ＣＣＤ転送チャネル８を通って出
力される。
次の垂直ブランキング期間には、今度は、φＶ４→、φ
Ｖ１→、φＶ３の順に読出しパルスを印加することによ
り、■の回りの４つの光電変換部の信号を混合し出力す
る。
Ｖ１→、φＶ３の順に読出しパルスを印加することによ
り、■の回りの４つの光電変換部の信号を混合し出力す
る。
さらに次のフィールドではφＶ４→ φＶ３→φｖ２の
順番で読出し用パルスを印加してＯの回りの４つの信号
電荷を混合し出力する。そして次の垂直ブランキング期
間には、φＶ２→ φＶ３→、φＶ１の順に読出しパル
スを印加することにより、０の回りの４つの光電変換部
２の信号電荷を混合し出力する。
順番で読出し用パルスを印加してＯの回りの４つの信号
電荷を混合し出力する。そして次の垂直ブランキング期
間には、φＶ２→ φＶ３→、φＶ１の順に読出しパル
スを印加することにより、０の回りの４つの光電変換部
２の信号電荷を混合し出力する。
以上４つの動作を繰り返すことにより碁盤目状（市松状
）に配置されたの、■、０１０の４つのサンプリング点
を得ることができ、従来の正方格子状に配置された固体
撮像装置に比べて水平ナイキスト周波数（水平解像度）
を２倍に向上させることができる。
）に配置されたの、■、０１０の４つのサンプリング点
を得ることができ、従来の正方格子状に配置された固体
撮像装置に比べて水平ナイキスト周波数（水平解像度）
を２倍に向上させることができる。
［発明の効果］
本発明は、光を信号電荷に変換する光電変換部を碁盤目
状（市松状）に配置し、前記光電変換部から垂直ＣＣＤ
チャネルへ前記信号電荷を転送する信号読出し部を前記
光電変換部に隣接して２つ設け、前記２つの信号読出し
部は異なった前記垂直ＣＣＤチャネルと隣接して設けた
ことにより、各フィールド毎に全電荷を読み出し、４画
素混合して出力することにより、画素数が少なくても水
平解像度を向上させることができるという顕著な効果を
達成できる。
状（市松状）に配置し、前記光電変換部から垂直ＣＣＤ
チャネルへ前記信号電荷を転送する信号読出し部を前記
光電変換部に隣接して２つ設け、前記２つの信号読出し
部は異なった前記垂直ＣＣＤチャネルと隣接して設けた
ことにより、各フィールド毎に全電荷を読み出し、４画
素混合して出力することにより、画素数が少なくても水
平解像度を向上させることができるという顕著な効果を
達成できる。
また、本発明によれば、画素数が少なくても解像度の低
下を視覚上あまり目立たない斜め方向に留めることがで
きその実用的効果は大きい。
下を視覚上あまり目立たない斜め方向に留めることがで
きその実用的効果は大きい。
第１図は、本発明の実施例を示すもので、第２図は、本
発明の実施例の固体撮像装置において、光電変換部から
垂直ＣＣＤへ信号を読出す際のパルスの１例である。第
３図は従来例を説明するための図である。 １：素子分離領域 ２：光電変換部３：ポリシリ
コンゲート ４：コンタクト窓５．６：Ａｌ配線
７：読出し部８ ： ＣＣＤ転送チャネル 同 代理人 弁理士 池内 寛幸 じニゴ」 ト信号読み出し期間−束一信号転送期間Ｂフィールド ←信号読み出し期間−来一信号転送期間ψＶｌ−−ゝ１
−］凡几 ト信号読み出し期間 ←−−信号転送期間 第２図 第３図
発明の実施例の固体撮像装置において、光電変換部から
垂直ＣＣＤへ信号を読出す際のパルスの１例である。第
３図は従来例を説明するための図である。 １：素子分離領域 ２：光電変換部３：ポリシリ
コンゲート ４：コンタクト窓５．６：Ａｌ配線
７：読出し部８ ： ＣＣＤ転送チャネル 同 代理人 弁理士 池内 寛幸 じニゴ」 ト信号読み出し期間−束一信号転送期間Ｂフィールド ←信号読み出し期間−来一信号転送期間ψＶｌ−−ゝ１
−］凡几 ト信号読み出し期間 ←−−信号転送期間 第２図 第３図
Claims (3)
- （１）素子分離領域内にポリシリコンゲートと信号読出
し部と光変換部を含み、信号読出し部から垂直ＣＣＤチ
ャネルへ信号電荷を転送するＣＣＤ型の固体撮像装置で
あって、光を信号電荷に変換する光電変換部を碁盤目状
に配置し、前記光電変換部から垂直ＣＣＤチャネルへ前
記信号電荷を転送する信号読出し部を前記光電変換部に
隣接して２つ設け、前記２つの信号読出し部は異なった
前記垂直ＣＣＤチャネルと隣接していることを特徴とす
る固体撮像装置。 - （２）２つの信号読出し部は異なった２つの電極により
制御され、２つの前記電極のうちの１つは、斜め方向の
ある１つの前記光電変換部の前記信号読出し部の電極も
兼ね、前記２つの電極のうちの残りの１つの電極が、前
記電極とは反対方向の光電変換部の左右いずれかの光電
変換部の前記信号読出し部と接続されてなる請求項１記
載の固体撮像装置。 - （３）４つの異なる電極群を用いて、前記信号電荷を前
記垂直ＣＣＤチャネルに転送する際に、各フィールドに
おいて、前記４つの電極群のうちの１つの電極の電位を
低い状態にしておき、残りの３つの電極の電位を順番に
高い電位に設定することにより、前記光電気変換部の中
心を頂点とする多角形で囲まれた領域を設けてなる請求
項１記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1282105A JP2662444B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1282105A JP2662444B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03143175A true JPH03143175A (ja) | 1991-06-18 |
| JP2662444B2 JP2662444B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=17648194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1282105A Expired - Lifetime JP2662444B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2662444B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5306906A (en) * | 1992-05-20 | 1994-04-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging device having a plurality of charge transfer electrodes formed in a serpentine pattern |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61133782A (ja) * | 1984-12-03 | 1986-06-21 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 固体撮像装置 |
| JPS62247683A (ja) * | 1986-04-18 | 1987-10-28 | Victor Co Of Japan Ltd | 倍速度撮像装置 |
-
1989
- 1989-10-30 JP JP1282105A patent/JP2662444B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61133782A (ja) * | 1984-12-03 | 1986-06-21 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 固体撮像装置 |
| JPS62247683A (ja) * | 1986-04-18 | 1987-10-28 | Victor Co Of Japan Ltd | 倍速度撮像装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5306906A (en) * | 1992-05-20 | 1994-04-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging device having a plurality of charge transfer electrodes formed in a serpentine pattern |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2662444B2 (ja) | 1997-10-15 |
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