JPH1118009A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH1118009A JPH1118009A JP9167462A JP16746297A JPH1118009A JP H1118009 A JPH1118009 A JP H1118009A JP 9167462 A JP9167462 A JP 9167462A JP 16746297 A JP16746297 A JP 16746297A JP H1118009 A JPH1118009 A JP H1118009A
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Classifications
-
- 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
- H10F39/1534—Interline transfer
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 テレビジョン用ＣＣＤイメージセンサで用い
られるインターレース方式に適した画素構成を基本とし
て、全画素同時読み出しも可能な正方画素を提供し、マ
ルチメディア用ＣＣＤイメージセンサを短期間で開発す
ることの可能な固体撮像装置を提供する。 【解決手段】 単位画素は、フォトダイオード１０１
と、垂直ＣＣＤレジスタ１０２と、それらを分離するた
めの素子分離領域１と、フォトダイオード１０１から垂
直ＣＣＤレジスタ１０２に信号電荷を読み出すための読
み出しゲート領域２とから構成されている。垂直ＣＣＤ
レジスタ１０２には、垂直転送電極３，４が設けられて
いる。垂直転送電極４は、読み出しゲート電極としても
機能している。ここで、画素のアスペクト比が１：２で
あることが特徴であり、それ以外の構成は従来の画素と
同様である。また、その駆動方法も従来と同様である。
られるインターレース方式に適した画素構成を基本とし
て、全画素同時読み出しも可能な正方画素を提供し、マ
ルチメディア用ＣＣＤイメージセンサを短期間で開発す
ることの可能な固体撮像装置を提供する。 【解決手段】 単位画素は、フォトダイオード１０１
と、垂直ＣＣＤレジスタ１０２と、それらを分離するた
めの素子分離領域１と、フォトダイオード１０１から垂
直ＣＣＤレジスタ１０２に信号電荷を読み出すための読
み出しゲート領域２とから構成されている。垂直ＣＣＤ
レジスタ１０２には、垂直転送電極３，４が設けられて
いる。垂直転送電極４は、読み出しゲート電極としても
機能している。ここで、画素のアスペクト比が１：２で
あることが特徴であり、それ以外の構成は従来の画素と
同様である。また、その駆動方法も従来と同様である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤ型２次元の
固体撮像装置に関し、特にテレビジョン用及びマルチメ
ディア用の両方を短期間で開発するための画素構成を有
する固体撮像装置に関するものである。
固体撮像装置に関し、特にテレビジョン用及びマルチメ
ディア用の両方を短期間で開発するための画素構成を有
する固体撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】以下、図５乃至図１５に基づき従来技術
を説明する。
を説明する。
【０００３】図５は、一般的なインターライン転送型の
固体撮像装置である。
固体撮像装置である。
【０００４】この固体撮像装置は、光電変換するための
複数のフォトダイオード１０１と、フォトダイオード１
０１からの電荷を受け取って転送する垂直ＣＣＤレジス
タ１０２と、垂直ＣＣＤレジスタ１０２からの電荷を受
け取って転送する水平ＣＣＤレジスタ１０３と、水平Ｃ
ＣＤレジスタ１０３により転送されてきた電荷を検出す
る電荷検出部１０４と、電荷検出部１０４で検出された
電荷に応じた電気信号を出力する出力増幅器１０５とか
ら構成される。ここで、二点鎖線で囲まれた部分が単位
画素１０６である。
複数のフォトダイオード１０１と、フォトダイオード１
０１からの電荷を受け取って転送する垂直ＣＣＤレジス
タ１０２と、垂直ＣＣＤレジスタ１０２からの電荷を受
け取って転送する水平ＣＣＤレジスタ１０３と、水平Ｃ
ＣＤレジスタ１０３により転送されてきた電荷を検出す
る電荷検出部１０４と、電荷検出部１０４で検出された
電荷に応じた電気信号を出力する出力増幅器１０５とか
ら構成される。ここで、二点鎖線で囲まれた部分が単位
画素１０６である。
【０００５】図６は、インターレース方式を説明するた
めの模式図である。
めの模式図である。
【０００６】これまでに開発された固体撮像装置の多く
は、テレビジョン用途に適応させるためにインターレー
ス方式（飛び越し走査方式とも呼ばれる）に対応してい
た。ここでは、各水平ラインは、フォトダイオードの各
行に対応しているものとする。１フレーム（画面）は２
フィールドからなり、第１フィールドは奇数行の水平ラ
インからなり、第２フィールドは偶数行の水平ラインか
らなる。このように１行おきに飛び越し走査することで
疑似的に画面数を２倍にして、フリッカと呼ばれる画面
のちらつきを抑制する技術が、テレビジョンでは一般的
に用いられている。
は、テレビジョン用途に適応させるためにインターレー
ス方式（飛び越し走査方式とも呼ばれる）に対応してい
た。ここでは、各水平ラインは、フォトダイオードの各
行に対応しているものとする。１フレーム（画面）は２
フィールドからなり、第１フィールドは奇数行の水平ラ
インからなり、第２フィールドは偶数行の水平ラインか
らなる。このように１行おきに飛び越し走査することで
疑似的に画面数を２倍にして、フリッカと呼ばれる画面
のちらつきを抑制する技術が、テレビジョンでは一般的
に用いられている。
【０００７】図７は、ＨＤＴＶフォーマットに適合した
固体撮像装置の画素配列図である。
固体撮像装置の画素配列図である。
【０００８】有効撮像領域１１１のアスペクト比（縦横
比）は９：１６である。ＨＤＴＶ方式に対応した２／３
インチ１３０万画素ＣＣＤイメージセンサの場合、有効
画素数は１２５８（Ｈ）×１０３５（Ｖ）、単位画素寸
法は７．６μｍ（Ｈ）×５．２μｍ（Ｖ）である。この
ように、テレビジョンフォーマットに適合した固体撮像
装置の単位画素は正方画素ではないのが一般的であり、
そのアスペクト比は光学フォーマットや画素数に応じて
異なる。
比）は９：１６である。ＨＤＴＶ方式に対応した２／３
インチ１３０万画素ＣＣＤイメージセンサの場合、有効
画素数は１２５８（Ｈ）×１０３５（Ｖ）、単位画素寸
法は７．６μｍ（Ｈ）×５．２μｍ（Ｖ）である。この
ように、テレビジョンフォーマットに適合した固体撮像
装置の単位画素は正方画素ではないのが一般的であり、
そのアスペクト比は光学フォーマットや画素数に応じて
異なる。
【０００９】図８は、インターレース方式に適した従来
の固体撮像装置の単位画素の構成を説明するための模式
平面図である。
の固体撮像装置の単位画素の構成を説明するための模式
平面図である。
【００１０】単位画素は、フォトダイオード１０１と、
垂直ＣＣＤレジスタ１０２と、それらを分離するための
素子分離領域１２１と、フォトダイオード１０１から垂
直ＣＣＤレジスタ１０２に信号電荷を読み出すための読
み出しゲート領域１２２とから構成されている。垂直Ｃ
ＣＤレジスタ１０２には、垂直転送電極１２３，１２４
が設けられている。垂直転送電極１２４は、読み出しゲ
ート電極としても機能している。また、垂直転送電極１
２３，１２４は、垂直ＣＣＤレジスタ１０２上のみに形
成されているように描写しているが、実際には上下に隣
接するフォトダイオード１０１間にも延在しており、同
一水平行の画素同士では共通になっている。なお、垂直
転送電極１２３，１２４の上部には、絶縁膜を介して垂
直ＣＣＤレジスタ１０２を遮光するための遮光膜（図示
しない）が設けられている。
垂直ＣＣＤレジスタ１０２と、それらを分離するための
素子分離領域１２１と、フォトダイオード１０１から垂
直ＣＣＤレジスタ１０２に信号電荷を読み出すための読
み出しゲート領域１２２とから構成されている。垂直Ｃ
ＣＤレジスタ１０２には、垂直転送電極１２３，１２４
が設けられている。垂直転送電極１２４は、読み出しゲ
ート電極としても機能している。また、垂直転送電極１
２３，１２４は、垂直ＣＣＤレジスタ１０２上のみに形
成されているように描写しているが、実際には上下に隣
接するフォトダイオード１０１間にも延在しており、同
一水平行の画素同士では共通になっている。なお、垂直
転送電極１２３，１２４の上部には、絶縁膜を介して垂
直ＣＣＤレジスタ１０２を遮光するための遮光膜（図示
しない）が設けられている。
【００１１】図９は、図８に示した単位画素を有する固
体撮像装置における、垂直ＣＣＤレジスタの電極と駆動
パルスとの対応を示す断面図である。
体撮像装置における、垂直ＣＣＤレジスタの電極と駆動
パルスとの対応を示す断面図である。
【００１２】ここでは、垂直ＣＣＤレジスタが４相パル
ス（φＶ１〜φＶ４）で駆動される場合を示している。
半導体基板１３１表面に、絶縁膜１３２を介して垂直転
送電極１２３，１２４が設けられている。図８で示した
ように、１画素には２つの垂直転送電極１２３，１２４
が含まれているので、２画素分に対応する４つの垂直転
送電極で１転送段が構成される。
ス（φＶ１〜φＶ４）で駆動される場合を示している。
半導体基板１３１表面に、絶縁膜１３２を介して垂直転
送電極１２３，１２４が設けられている。図８で示した
ように、１画素には２つの垂直転送電極１２３，１２４
が含まれているので、２画素分に対応する４つの垂直転
送電極で１転送段が構成される。
【００１３】図１０は、４相駆動の垂直ＣＣＤレジスタ
における電荷転送動作を説明するための図であり、図
（ａ）は、各垂直転送電極に印加される転送パルスのタ
イミングチャート、図（ｂ）は、図（ａ）における各時
刻ｔ１〜ｔ９に対応する、各垂直転送電極下部のチャネ
ル電位図である。ここで、チャネル電位は図面下側を正
としている。なお、説明を簡略化するため、１パケット
の信号電荷のみの転送の様子について説明する。
における電荷転送動作を説明するための図であり、図
（ａ）は、各垂直転送電極に印加される転送パルスのタ
イミングチャート、図（ｂ）は、図（ａ）における各時
刻ｔ１〜ｔ９に対応する、各垂直転送電極下部のチャネ
ル電位図である。ここで、チャネル電位は図面下側を正
としている。なお、説明を簡略化するため、１パケット
の信号電荷のみの転送の様子について説明する。
【００１４】時刻ｔ１では、転送パルスがハイレベルと
なっているφＶ３及びφＶ４の印加された垂直転送電極
下部のチャネルに信号電荷が蓄積されている。時刻ｔ２
では、さらにφＶ１がハイレベルとなり、信号電荷は３
電極の下部のチャネルに蓄積されている。時刻ｔ３で
は、φＶ３がロウレベルとなり、信号電荷はφＶ４及び
φＶ１の印加された２電極の下部のチャネルに蓄積され
ている。すなわち、時刻ｔ１〜ｔ３への推移で、信号電
荷の位置が１電極分移動したことになる。以下、同様に
して、時刻ｔ１〜ｔ９までで４電極分（１転送段に相
当）移動する。この繰り返し動作により、信号電荷が垂
直ＣＣＤレジスタ１０２を転送される。
なっているφＶ３及びφＶ４の印加された垂直転送電極
下部のチャネルに信号電荷が蓄積されている。時刻ｔ２
では、さらにφＶ１がハイレベルとなり、信号電荷は３
電極の下部のチャネルに蓄積されている。時刻ｔ３で
は、φＶ３がロウレベルとなり、信号電荷はφＶ４及び
φＶ１の印加された２電極の下部のチャネルに蓄積され
ている。すなわち、時刻ｔ１〜ｔ３への推移で、信号電
荷の位置が１電極分移動したことになる。以下、同様に
して、時刻ｔ１〜ｔ９までで４電極分（１転送段に相
当）移動する。この繰り返し動作により、信号電荷が垂
直ＣＣＤレジスタ１０２を転送される。
【００１５】図１０の転送形態からわかるように、図８
に示したタイプの画素では、全画素の信号を同時に独立
に読み出して転送することはできない。通常は、垂直方
向に隣接する２画素の信号電荷を垂直ＣＣＤレジスタ１
０２で加算して出力する。これにより、垂直方向の解像
度は全画素独立に読み出す場合に比べて劣化するもの
の、信号量が２倍になるのでＳ／Ｎの良い画像が得られ
る。なお、各フィールド毎に垂直方向２画素の組み合わ
せを１画素ずらして加算することで、インターレース方
式に対応している。
に示したタイプの画素では、全画素の信号を同時に独立
に読み出して転送することはできない。通常は、垂直方
向に隣接する２画素の信号電荷を垂直ＣＣＤレジスタ１
０２で加算して出力する。これにより、垂直方向の解像
度は全画素独立に読み出す場合に比べて劣化するもの
の、信号量が２倍になるのでＳ／Ｎの良い画像が得られ
る。なお、各フィールド毎に垂直方向２画素の組み合わ
せを１画素ずらして加算することで、インターレース方
式に対応している。
【００１６】一方、近年盛んに開発されているマルチメ
ディア機器への画像入力装置に適応させるためには、ノ
ンインターレース方式（順次走査方式、プログレッシブ
スキャン方式とも呼ばれる）の固体撮像装置が好まし
い。これは、マルチメディア用途では静止画を取り扱う
ことが多いため、より高い解像度が要求されるからであ
る。
ディア機器への画像入力装置に適応させるためには、ノ
ンインターレース方式（順次走査方式、プログレッシブ
スキャン方式とも呼ばれる）の固体撮像装置が好まし
い。これは、マルチメディア用途では静止画を取り扱う
ことが多いため、より高い解像度が要求されるからであ
る。
【００１７】図１１は、ノンインターレース方式を説明
するための模式図である。
するための模式図である。
【００１８】ここで、各水平ラインは、フォトダイオー
ドの各行に対応している。１フレーム（画面）は、順次
走査されたすべての水平ラインからなるため、解像度の
高い画質が得られる。さらに、回転処理などの画像の加
工をする上では、画素のアスペクト比の補正回路を省略
できる正方画素が好ましい。
ドの各行に対応している。１フレーム（画面）は、順次
走査されたすべての水平ラインからなるため、解像度の
高い画質が得られる。さらに、回転処理などの画像の加
工をする上では、画素のアスペクト比の補正回路を省略
できる正方画素が好ましい。
【００１９】図１２は、ＳＸＧＡフォーマットに適合し
た固体撮像装置の画素配列図である。
た固体撮像装置の画素配列図である。
【００２０】有効撮像領域１４１のアスペクト比は４：
５である。ＳＸＧＡ対応の２／３インチ１３０万画素Ｃ
ＣＤイメージセンサの場合、有効画素数は１２８０
（Ｈ）×１０２４（Ｖ）、単位画素寸法は６．７μｍ
（Ｈ）×６．７μｍ（Ｖ）である。このように、マルチ
メディア用途に適合した固体撮像装置の単位画素は、正
方画素が主流である。
５である。ＳＸＧＡ対応の２／３インチ１３０万画素Ｃ
ＣＤイメージセンサの場合、有効画素数は１２８０
（Ｈ）×１０２４（Ｖ）、単位画素寸法は６．７μｍ
（Ｈ）×６．７μｍ（Ｖ）である。このように、マルチ
メディア用途に適合した固体撮像装置の単位画素は、正
方画素が主流である。
【００２１】図１３は、ノンインターレース方式に適し
た固体撮像装置の単位画素の構成を説明するための模式
平面図である。
た固体撮像装置の単位画素の構成を説明するための模式
平面図である。
【００２２】単位画素は、フォトダイオード１０１と、
垂直ＣＣＤレジスタ１０２と、それらを分離するための
素子分離領域１５１と、フォトダイオード１０１から垂
直ＣＣＤレジスタ１０２に信号電荷を読み出すための読
み出しゲート領域１５２とから構成される。垂直ＣＣＤ
レジスタ１０２には、垂直転送電極１５３〜１５６が設
けられている。垂直転送電極１５５は、読み出しゲート
電極としても機能している。また、垂直転送電極１５３
〜１５６は、垂直ＣＣＤレジスタ１０２上のみに形成さ
れているように描写しているが、実際には上下に隣接す
るフォトダイオード１０１間にも延在しており、同一水
平行の画素同士では共通になっている。なお、垂直転送
電極１５３〜１５６の上部には、絶縁膜を介して垂直Ｃ
ＣＤレジスタ１０２を遮光するための遮光膜（図示しな
い）が設けられている。
垂直ＣＣＤレジスタ１０２と、それらを分離するための
素子分離領域１５１と、フォトダイオード１０１から垂
直ＣＣＤレジスタ１０２に信号電荷を読み出すための読
み出しゲート領域１５２とから構成される。垂直ＣＣＤ
レジスタ１０２には、垂直転送電極１５３〜１５６が設
けられている。垂直転送電極１５５は、読み出しゲート
電極としても機能している。また、垂直転送電極１５３
〜１５６は、垂直ＣＣＤレジスタ１０２上のみに形成さ
れているように描写しているが、実際には上下に隣接す
るフォトダイオード１０１間にも延在しており、同一水
平行の画素同士では共通になっている。なお、垂直転送
電極１５３〜１５６の上部には、絶縁膜を介して垂直Ｃ
ＣＤレジスタ１０２を遮光するための遮光膜（図示しな
い）が設けられている。
【００２３】図１４は、図１３に示した単位画素を有す
る固体撮像装置における垂直ＣＣＤレジスタの電極と駆
動パルスとの対応を示す図である。
る固体撮像装置における垂直ＣＣＤレジスタの電極と駆
動パルスとの対応を示す図である。
【００２４】ここでは、垂直ＣＣＤレジスタが４相パル
ス（φＶ１〜φＶ４）で駆動される場合を示している。
半導体基板１６１表面に、絶縁膜１６２を介して垂直転
送電極１５３〜１５６が設けられている。図１３で示し
たように、１画素には４つの垂直転送電極１５３〜１５
６が含まれており、これで１転送段が構成される。この
ように、１画素にｌ転送段を対応させることで、全画素
の信号を同時に独立に読み出して転送できる。全画素同
時読み出しは、ノンインターレース方式に適合させる上
で必要な機能である。
ス（φＶ１〜φＶ４）で駆動される場合を示している。
半導体基板１６１表面に、絶縁膜１６２を介して垂直転
送電極１５３〜１５６が設けられている。図１３で示し
たように、１画素には４つの垂直転送電極１５３〜１５
６が含まれており、これで１転送段が構成される。この
ように、１画素にｌ転送段を対応させることで、全画素
の信号を同時に独立に読み出して転送できる。全画素同
時読み出しは、ノンインターレース方式に適合させる上
で必要な機能である。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、テレ
ビジョン方式に適した画素とマルチメディア用途に適し
た画素とでは、その構成が互いに異なる。ＣＣＤイメー
ジセンサの開発においては、画素の特性を適切化するこ
とに費やされる時間が大半を占めると言っても過言では
ない。したがって、上記２種類のＣＣＤイメージセンサ
の両方を開発するには、単純に約２倍の時間がかかると
いう問題がある。
ビジョン方式に適した画素とマルチメディア用途に適し
た画素とでは、その構成が互いに異なる。ＣＣＤイメー
ジセンサの開発においては、画素の特性を適切化するこ
とに費やされる時間が大半を占めると言っても過言では
ない。したがって、上記２種類のＣＣＤイメージセンサ
の両方を開発するには、単純に約２倍の時間がかかると
いう問題がある。
【００２６】この問題を解決する１つの方法として、特
開平７−１４３４１０号公報に開示されている方法があ
る。この方法は、マルチメディア用途に適した画素を、
テレビジョンフォーマット（例えば、ＨＤＴＶの場合は
アスペクト比９：１６、ＮＴＳＣ方式の場合はアスペク
ト比３：４）に並べることで２種類のＣＣＤイージセン
サの開発期間を短縮するというものである。
開平７−１４３４１０号公報に開示されている方法があ
る。この方法は、マルチメディア用途に適した画素を、
テレビジョンフォーマット（例えば、ＨＤＴＶの場合は
アスペクト比９：１６、ＮＴＳＣ方式の場合はアスペク
ト比３：４）に並べることで２種類のＣＣＤイージセン
サの開発期間を短縮するというものである。
【００２７】しかし、この方法では全画素同時読み出し
のできる正方画素を基本にしているため、単純にインタ
ーレース駆動をした場合、各信号電荷は１つのフォトダ
イオード分であり、十分なＳ／Ｎがとれないという問題
がある。４相駆動の垂直ＣＣＤレジスタにおいては、垂
直ＣＣＤレジスタ内で垂直方向に隣接する２つのフォト
ダイオードの信号電荷を加算するには、駆動パルスの種
類を少なくとも５種類以上に増加する必要があり、パッ
ド数や駆動回路の増加を招くため好ましくない。
のできる正方画素を基本にしているため、単純にインタ
ーレース駆動をした場合、各信号電荷は１つのフォトダ
イオード分であり、十分なＳ／Ｎがとれないという問題
がある。４相駆動の垂直ＣＣＤレジスタにおいては、垂
直ＣＣＤレジスタ内で垂直方向に隣接する２つのフォト
ダイオードの信号電荷を加算するには、駆動パルスの種
類を少なくとも５種類以上に増加する必要があり、パッ
ド数や駆動回路の増加を招くため好ましくない。
【００２８】駆動パルスの種類を増加することなく垂直
方向に隣接する２つのフォトダイオードの信号電荷を加
算する方法として、水平ＣＣＤレジスタで加算する方法
がある。以下に、この方法について説明する。
方向に隣接する２つのフォトダイオードの信号電荷を加
算する方法として、水平ＣＣＤレジスタで加算する方法
がある。以下に、この方法について説明する。
【００２９】図１５は、垂直ＣＣＤレジスタから水平Ｃ
ＣＤレジスタヘの電荷転送動作を説明するための図であ
る。図１５（ａ）は、各転送電極に印加される転送パル
スの水平ブランキング期間内のタイミングチャートであ
る。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）における各時刻ｔ１
〜ｔ９に対応する、各電極下部のチャネル電位図であ
る。ここで、チャネル電位は図面下側を正としている。
なお、説明を簡略化するため、垂直方向に隣接する２つ
のフォトダイオードの信号電荷Ａ及びＢのみの転送の様
子について説明する。
ＣＤレジスタヘの電荷転送動作を説明するための図であ
る。図１５（ａ）は、各転送電極に印加される転送パル
スの水平ブランキング期間内のタイミングチャートであ
る。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）における各時刻ｔ１
〜ｔ９に対応する、各電極下部のチャネル電位図であ
る。ここで、チャネル電位は図面下側を正としている。
なお、説明を簡略化するため、垂直方向に隣接する２つ
のフォトダイオードの信号電荷Ａ及びＢのみの転送の様
子について説明する。
【００３０】時刻ｔ１では、転送パルスがハイレベルと
なっているφＶ３及びφＶ４の印加された垂直転送電極
下部のチャネルに信号電荷Ａ及びＢがそれぞれ蓄積され
ている。時刻ｔ２では、さらにφＶ１がハイレベルとな
り、信号電荷ＡはハイレベルとなっているφＶ１の印加
されている水平転送電極下部に向かって転送される。な
お、信号電荷Ｂの転送は、図１０で説明した通常の垂直
転送と同様であるので説明を省略する。その後、時刻ｔ
５では、φＶ１がロウレベルとなり、信号電荷Ａはほぼ
完全に水平転送電極下部に転送される。同様にして、水
平ブランキング期間内の２周期目の垂直転送パルス群に
よって、信号電荷Ｂが水平転送電極下部に転送される。
この時、信号電荷Ａは水平転送電極下部に留まっている
ので、時刻ｔ９に示すように、結果的に信号電荷Ａと信
号電荷Ｂが加算されることになる。
なっているφＶ３及びφＶ４の印加された垂直転送電極
下部のチャネルに信号電荷Ａ及びＢがそれぞれ蓄積され
ている。時刻ｔ２では、さらにφＶ１がハイレベルとな
り、信号電荷ＡはハイレベルとなっているφＶ１の印加
されている水平転送電極下部に向かって転送される。な
お、信号電荷Ｂの転送は、図１０で説明した通常の垂直
転送と同様であるので説明を省略する。その後、時刻ｔ
５では、φＶ１がロウレベルとなり、信号電荷Ａはほぼ
完全に水平転送電極下部に転送される。同様にして、水
平ブランキング期間内の２周期目の垂直転送パルス群に
よって、信号電荷Ｂが水平転送電極下部に転送される。
この時、信号電荷Ａは水平転送電極下部に留まっている
ので、時刻ｔ９に示すように、結果的に信号電荷Ａと信
号電荷Ｂが加算されることになる。
【００３１】しかし、このような水平ＣＣＤ１０３レジ
スタにおける信号電荷の加算には問題がある。すなわ
ち、テレビジョン規格により制限された水平ブランキン
グ期間内に、約２周期の垂直転送パルス群を挿入しなけ
ればならない点である。垂直ＣＣＤレジスタ１０２から
水平ＣＣＤレジスタ１０３への局所的な転送不良が生じ
ると、再生画像上では垂直方向に黒線が発生し画質を著
しく劣化させる。局所的な転送不良を抑制するには、垂
直最終電極に印加される転送パルスがロウレベルになっ
てから水平転送が開始するまでの期間Ｐをできるだけ長
く確保する必要がある。ところが、２周期分の垂直転送
パルス群を挿入した場合にはこの期間Ｐが大幅に減少す
ることは明白であり、したがって黒線不良が極めて発生
し易いという問題がある。
スタにおける信号電荷の加算には問題がある。すなわ
ち、テレビジョン規格により制限された水平ブランキン
グ期間内に、約２周期の垂直転送パルス群を挿入しなけ
ればならない点である。垂直ＣＣＤレジスタ１０２から
水平ＣＣＤレジスタ１０３への局所的な転送不良が生じ
ると、再生画像上では垂直方向に黒線が発生し画質を著
しく劣化させる。局所的な転送不良を抑制するには、垂
直最終電極に印加される転送パルスがロウレベルになっ
てから水平転送が開始するまでの期間Ｐをできるだけ長
く確保する必要がある。ところが、２周期分の垂直転送
パルス群を挿入した場合にはこの期間Ｐが大幅に減少す
ることは明白であり、したがって黒線不良が極めて発生
し易いという問題がある。
【００３２】
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、テレビジョン
用ＣＣＤイメージセンサで用いられるインターレース方
式に適した画素構成を基本として、全画素同時読み出し
も可能な正方画素を提供し、マルチメディア用ＣＣＤイ
メージセンサを短期間で開発することの可能な固体撮像
装置を提供することにある。
用ＣＣＤイメージセンサで用いられるインターレース方
式に適した画素構成を基本として、全画素同時読み出し
も可能な正方画素を提供し、マルチメディア用ＣＣＤイ
メージセンサを短期間で開発することの可能な固体撮像
装置を提供することにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の固体
撮像装置は、光電変換する複数のフォトダイオード及び
これらのフォトダイオードからの電荷を受け取って転送
する垂直ＣＣＤレジスタを含む単位画素が２次元状に配
列された撮像領域と、前記垂直ＣＣＤレジスタからの電
荷を受け取って転送する水平ＣＣＤレジスタと、この水
平ＣＣＤレジスタからの電荷を検出する電荷検出部と、
この電荷検出部で検出された電荷に応じた電気信号を出
力する出力増幅器とを備えたものである。そして、前記
単位画素の寸法の縦横比が１：２であることを特徴とし
ている。このとき、前記垂直ＣＣＤレジスタの１転送段
が前記単位画素の２画素分の垂直転送電極で構成される
ものとしてもよい。
撮像装置は、光電変換する複数のフォトダイオード及び
これらのフォトダイオードからの電荷を受け取って転送
する垂直ＣＣＤレジスタを含む単位画素が２次元状に配
列された撮像領域と、前記垂直ＣＣＤレジスタからの電
荷を受け取って転送する水平ＣＣＤレジスタと、この水
平ＣＣＤレジスタからの電荷を検出する電荷検出部と、
この電荷検出部で検出された電荷に応じた電気信号を出
力する出力増幅器とを備えたものである。そして、前記
単位画素の寸法の縦横比が１：２であることを特徴とし
ている。このとき、前記垂直ＣＣＤレジスタの１転送段
が前記単位画素の２画素分の垂直転送電極で構成される
ものとしてもよい。
【００３４】また、本発明の固体撮像装置は、光電変換
する複数のフォトダイオード及びこれらのフォトダイオ
ードからの電荷を受け取って転送する垂直ＣＣＤレジス
タを含む単位画素が２次元状に配列された撮像領域と、
前記垂直ＣＣＤレジスタからの電荷を受け取って転送す
る水平ＣＣＤレジスタと、この水平ＣＣＤレジスタから
の電荷を検出する電荷検出部と、この電荷検出部で検出
された電荷に応じた電気信号を出力する出力増幅器とを
備えたものである。そして、前記単位画素は、前記垂直
ＣＣＤレジスタの１／２転送段に相当する垂直転送電極
を含む縦横比がｌ：２である画素を縦方向に２個配列し
た正方画素であることを特徴としている。
する複数のフォトダイオード及びこれらのフォトダイオ
ードからの電荷を受け取って転送する垂直ＣＣＤレジス
タを含む単位画素が２次元状に配列された撮像領域と、
前記垂直ＣＣＤレジスタからの電荷を受け取って転送す
る水平ＣＣＤレジスタと、この水平ＣＣＤレジスタから
の電荷を検出する電荷検出部と、この電荷検出部で検出
された電荷に応じた電気信号を出力する出力増幅器とを
備えたものである。そして、前記単位画素は、前記垂直
ＣＣＤレジスタの１／２転送段に相当する垂直転送電極
を含む縦横比がｌ：２である画素を縦方向に２個配列し
た正方画素であることを特徴としている。
【００３５】本発明によれば、アスペクト比が１：２で
あることを除いては、インターレース方式に適した従来
と同様の画素構成のため、垂直方向に隣接した２画素の
信号電荷を垂直ＣＣＤレジスタで容易に加算できる。し
たがって、黒線不良の問題は生じない。また、そのアス
ペクト比が１：２の画素を垂直方向に２個配列したもの
を単位画素とみなすことで正方画素となり、かつ、その
正方画素内には垂直ＣＣＤレジスタの１転送段に相当す
る垂直転送電極が含まれるため、全画素同時読み出しが
できノンインターレース方式に対応できる。
あることを除いては、インターレース方式に適した従来
と同様の画素構成のため、垂直方向に隣接した２画素の
信号電荷を垂直ＣＣＤレジスタで容易に加算できる。し
たがって、黒線不良の問題は生じない。また、そのアス
ペクト比が１：２の画素を垂直方向に２個配列したもの
を単位画素とみなすことで正方画素となり、かつ、その
正方画素内には垂直ＣＣＤレジスタの１転送段に相当す
る垂直転送電極が含まれるため、全画素同時読み出しが
できノンインターレース方式に対応できる。
【００３６】すなわち、画素の基本構成を、インターレ
ース方式及びノンインターレース方式の２種類のＣＣＤ
イメージセンサで共通化できるため、実質的には１種類
のデバイスを開発するのとほぼ等価な期間でテレビジョ
ン用及びマルチメディア用の２種類のデバイスを開発で
きる。
ース方式及びノンインターレース方式の２種類のＣＣＤ
イメージセンサで共通化できるため、実質的には１種類
のデバイスを開発するのとほぼ等価な期間でテレビジョ
ン用及びマルチメディア用の２種類のデバイスを開発で
きる。
【００３７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施形態の
インターレース方式に適した固体撮像装置における単位
画素の構成を説明するための模式平面図である。
インターレース方式に適した固体撮像装置における単位
画素の構成を説明するための模式平面図である。
【００３８】単位画素は、フォトダイオード１０１と、
垂直ＣＣＤレジスタ１０２と、それらを分離するための
素子分離領域１と、フォトダイオード１０１から垂直Ｃ
ＣＤレジスタ１０２に信号電荷を読み出すための読み出
しゲート領域２とから構成されている。垂直ＣＣＤレジ
スタ１０２には、垂直転送電極３，４が設けられてい
る。垂直転送電極４は、読み出しゲート電極としても機
能している。また、垂直転送電極３，４は、垂直ＣＣＤ
レジスタ１０２上のみに形成されているように描写して
いるが、実際には上下に隣接するフォトダイオード１０
１間にも延在しており、同一水平行の画素同士では共通
になっている。なお、垂直転送電極３，４の上部には、
絶縁膜を介して垂直ＣＣＤレジスタ１０２を遮光するた
めの遮光膜（図示しない）が設けられている。ここで、
画素のアスペクト比が１：２であることが特徴であり、
それ以外の構成は図８に示した従来の画素と同様であ
る。また、その駆動方法も従来と同様である。
垂直ＣＣＤレジスタ１０２と、それらを分離するための
素子分離領域１と、フォトダイオード１０１から垂直Ｃ
ＣＤレジスタ１０２に信号電荷を読み出すための読み出
しゲート領域２とから構成されている。垂直ＣＣＤレジ
スタ１０２には、垂直転送電極３，４が設けられてい
る。垂直転送電極４は、読み出しゲート電極としても機
能している。また、垂直転送電極３，４は、垂直ＣＣＤ
レジスタ１０２上のみに形成されているように描写して
いるが、実際には上下に隣接するフォトダイオード１０
１間にも延在しており、同一水平行の画素同士では共通
になっている。なお、垂直転送電極３，４の上部には、
絶縁膜を介して垂直ＣＣＤレジスタ１０２を遮光するた
めの遮光膜（図示しない）が設けられている。ここで、
画素のアスペクト比が１：２であることが特徴であり、
それ以外の構成は図８に示した従来の画素と同様であ
る。また、その駆動方法も従来と同様である。
【００３９】図２は、本発明の第１実施形態の画素をＨ
ＤＴＶフォーマットに適合させた固体撮像装置の画素配
列図である。
ＤＴＶフォーマットに適合させた固体撮像装置の画素配
列図である。
【００４０】有効撮像領域１１のアスペクト比（縦横
比）は９：１６である。例えば、単位画素寸法を１０．
４μｍ（Ｈ）×５．２μｍ（Ｖ）として、有効画素数を
９２３（Ｈ）×１０３５（Ｖ）とすることで、ＨＤＴＶ
方式に対応した２／３インチ１００万画素ＣＣＤイメー
ジセンサを構成できる。
比）は９：１６である。例えば、単位画素寸法を１０．
４μｍ（Ｈ）×５．２μｍ（Ｖ）として、有効画素数を
９２３（Ｈ）×１０３５（Ｖ）とすることで、ＨＤＴＶ
方式に対応した２／３インチ１００万画素ＣＣＤイメー
ジセンサを構成できる。
【００４１】図３は、本発明の第２実施形態のノンイン
ターレース方式に適した固体撮像装置における単位画素
の構成を説明するための模式平面図である。
ターレース方式に適した固体撮像装置における単位画素
の構成を説明するための模式平面図である。
【００４２】ここで、単位画素は、図１に示したインタ
ーレース方式に対応した画素を縦方向に２個配列したも
のであり、アスペクト比が１：１の正方画素となってい
る点に特徴がある。図１と同一の構成要素には同一符号
を添付し、説明は省略する。正方画素の中には垂直転送
電極が４つ含まれているため１画素が１転送段に対応
し、全画素の信号を同時に独立に読み出して転送でき
る。したがって、ノンインターレース方式に適応でき
る。なお、正方画素の１画素あたりの信号量は、２つの
フォトダイオード１０１の信号が垂直ＣＣＤレジスタ１
０２で加算されたものに相当する。２つのフォトダイオ
ード１０１の信号の加算が従来のインターレース方式で
行われている垂直方向の２画素加算と同様にできること
は説明するまでもない。
ーレース方式に対応した画素を縦方向に２個配列したも
のであり、アスペクト比が１：１の正方画素となってい
る点に特徴がある。図１と同一の構成要素には同一符号
を添付し、説明は省略する。正方画素の中には垂直転送
電極が４つ含まれているため１画素が１転送段に対応
し、全画素の信号を同時に独立に読み出して転送でき
る。したがって、ノンインターレース方式に適応でき
る。なお、正方画素の１画素あたりの信号量は、２つの
フォトダイオード１０１の信号が垂直ＣＣＤレジスタ１
０２で加算されたものに相当する。２つのフォトダイオ
ード１０１の信号の加算が従来のインターレース方式で
行われている垂直方向の２画素加算と同様にできること
は説明するまでもない。
【００４３】図４は、本発明の第２実施形態の正方画素
をＶＧＡフォーマットに適合させた固体撮像装置の画素
配列図である。
をＶＧＡフォーマットに適合させた固体撮像装置の画素
配列図である。
【００４４】有効撮像領域２１のアスペクト比（縦横
比）は３：４である。例えば、単位画素寸法を１０．４
μｍ（Ｈ）×１０．４μｍ（Ｖ）として、有効画素数を
６４０（Ｈ）×４８０（Ｖ）とすることで、ＶＧＡフォ
ーマットに適合した約１／２インチ系の３０万画素ＣＣ
Ｄイメージセンサを構成できる。すなわち、図１に示し
たインターレース方式に適した単位画素を利用して図３
に示した正方画素が構成されているため、図２及び図４
に示すテレビジョン用、及びマルチメディア用の２種類
のＣＣＤイメージセンサを短期間で開発することが可能
になる。
比）は３：４である。例えば、単位画素寸法を１０．４
μｍ（Ｈ）×１０．４μｍ（Ｖ）として、有効画素数を
６４０（Ｈ）×４８０（Ｖ）とすることで、ＶＧＡフォ
ーマットに適合した約１／２インチ系の３０万画素ＣＣ
Ｄイメージセンサを構成できる。すなわち、図１に示し
たインターレース方式に適した単位画素を利用して図３
に示した正方画素が構成されているため、図２及び図４
に示すテレビジョン用、及びマルチメディア用の２種類
のＣＣＤイメージセンサを短期間で開発することが可能
になる。
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば次の効果を奏する。垂直
ＣＣＤレジスタの１／２転送段に相当する垂直転送電極
を含むインターレース方式に対応する画素のアスペクト
比を１：２で構成する。一方、インターレース方式に対
応する画素を垂直方向に２個配列したもので単位画素を
構成することにより正方画素となり、かつ、その正方画
素内には垂直ＣＣＤレジスタの１転送段に相当する垂直
転送電極が含まれるので、全画素同時読み出しができノ
ンインターレース方式に対応できる。すなわち、画素の
基本構成を、インターレース方式及びノンインターレー
ス方式の２種類のＣＣＤイメージセンサで共通化できる
ため、実質的には１種類のデバイスを開発するのとほぼ
等価な期間でテレビジョン用及びマルチメディア用の２
種類のデバイスを開発できる。
ＣＣＤレジスタの１／２転送段に相当する垂直転送電極
を含むインターレース方式に対応する画素のアスペクト
比を１：２で構成する。一方、インターレース方式に対
応する画素を垂直方向に２個配列したもので単位画素を
構成することにより正方画素となり、かつ、その正方画
素内には垂直ＣＣＤレジスタの１転送段に相当する垂直
転送電極が含まれるので、全画素同時読み出しができノ
ンインターレース方式に対応できる。すなわち、画素の
基本構成を、インターレース方式及びノンインターレー
ス方式の２種類のＣＣＤイメージセンサで共通化できる
ため、実質的には１種類のデバイスを開発するのとほぼ
等価な期間でテレビジョン用及びマルチメディア用の２
種類のデバイスを開発できる。
【図１】本発明の第１実施形態のインターレース方式に
適した固体撮像装置における単位画素の構成を説明する
ための模式平面図である。
適した固体撮像装置における単位画素の構成を説明する
ための模式平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の画素をＨＤＴＶフォー
マットに適合させた固体撮像装置の画素配列図である。
マットに適合させた固体撮像装置の画素配列図である。
【図３】本発明の第２実施形態のノンインターレース方
式に適した固体撮像装置における単位画素の構成を説明
するための模式平面図である。
式に適した固体撮像装置における単位画素の構成を説明
するための模式平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態の正方画素をＶＧＡフォ
ーマットに適合させた固体撮像装置の画素配列図であ
る。
ーマットに適合させた固体撮像装置の画素配列図であ
る。
【図５】一般的なインターラインＣＣＤ型固体撮像装置
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図６】インターレース方式を説明するための模式図で
ある。
ある。
【図７】ＨＤＴＶフォーマットに適合した固体撮像装置
の画素配列図である。
の画素配列図である。
【図８】インターレース方式に適した従来の固体撮像装
置の単位画素の構成を説明するための模式平面図であ
る。
置の単位画素の構成を説明するための模式平面図であ
る。
【図９】図８に示した単位画素を有する固体撮像装置に
おける垂直ＣＣＤレジスタの電極と駆動パルスとの対応
を示す断面図である。
おける垂直ＣＣＤレジスタの電極と駆動パルスとの対応
を示す断面図である。
【図１０】４相駆動の垂直ＣＣＤレジスタにおける電荷
転送動作を説明するための図であり、図１０（ａ）は各
垂直転送電極に印加される転送パルスのタイミングチャ
ート、図１０（ｂ）は図１０（ａ）における各時刻ｔ１
〜ｔ９に対応する各垂直転送電極下部のチャネル電位図
である。
転送動作を説明するための図であり、図１０（ａ）は各
垂直転送電極に印加される転送パルスのタイミングチャ
ート、図１０（ｂ）は図１０（ａ）における各時刻ｔ１
〜ｔ９に対応する各垂直転送電極下部のチャネル電位図
である。
【図１１】ノンインターレース方式を説明するための模
式図である。
式図である。
【図１２】ＶＧＡフォーマットに適合した固体撮像装置
の画素配列図である。
の画素配列図である。
【図１３】ノンインターレース方式に適した固体撮像装
置の単位画素の構成を説明するための模式平面図であ
る。
置の単位画素の構成を説明するための模式平面図であ
る。
【図１４】図１３に示した単位画素を有する固体撮像装
置における垂直ＣＣＤレジスタの電極と駆動パルスとの
対応を示す断面図である。
置における垂直ＣＣＤレジスタの電極と駆動パルスとの
対応を示す断面図である。
【図１５】垂直ＣＣＤレジスタから水平ＣＣＤレジスタ
ヘの電荷転送動作を説明するための図であり、図１５
（ａ）は各転送電極に印加される転送パルスの水平ブラ
ンキング期間内のタイミングチャート、図１５（ｂ）は
図１５（ａ）における各時刻ｔ１〜ｔ９に対応する各電
極下部のチャネル電位図である。
ヘの電荷転送動作を説明するための図であり、図１５
（ａ）は各転送電極に印加される転送パルスの水平ブラ
ンキング期間内のタイミングチャート、図１５（ｂ）は
図１５（ａ）における各時刻ｔ１〜ｔ９に対応する各電
極下部のチャネル電位図である。
１、１２１、１５１ 素子分離領域 ２、１２２、１５２ 読み出しゲート領域 ３、４、１２３、１２４、１５３〜１５６ 垂直転送電
極 １０１ フォトダイオード １０２ 垂直ＣＣＤレジスタ １０３ 水平ＣＣＤレジスタ １０４ 電荷検出部 １０５ 出力増幅器 １０６ 単位画素 １１１、１４１ 有効撮像領域 １３１、１６１ 半導体基板 １３２ 絶縁膜
極 １０１ フォトダイオード １０２ 垂直ＣＣＤレジスタ １０３ 水平ＣＣＤレジスタ １０４ 電荷検出部 １０５ 出力増幅器 １０６ 単位画素 １１１、１４１ 有効撮像領域 １３１、１６１ 半導体基板 １３２ 絶縁膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年９月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 固体撮像装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤ型２次元の
固体撮像装置に関し、特にテレビジョン用及びマルチメ
ディア用の両方を短期間で開発するための画素構成を有
する固体撮像装置に関するものである。
固体撮像装置に関し、特にテレビジョン用及びマルチメ
ディア用の両方を短期間で開発するための画素構成を有
する固体撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】以下、図５乃至図１５に基づき従来技術
を説明する。
を説明する。
【０００３】図５は、一般的なインターライン転送型の
固体撮像装置である。
固体撮像装置である。
【０００４】この固体撮像装置は、光電変換するための
複数のフォトダイオード１０１と、フォトダイオード１
０１からの電荷を受け取って転送する垂直ＣＣＤレジス
タ１０２と、垂直ＣＣＤレジスタ１０２からの電荷を受
け取って転送する水平ＣＣＤレジスタ１０３と、水平Ｃ
ＣＤレジスタ１０３により転送されてきた電荷を検出す
る電荷検出部１０４と、電荷検出部１０４で検出された
電荷に応じた電気信号を出力する出力増幅器１０５とか
ら構成される。ここで、二点鎖線で囲まれた部分が単位
画素１０６である。
複数のフォトダイオード１０１と、フォトダイオード１
０１からの電荷を受け取って転送する垂直ＣＣＤレジス
タ１０２と、垂直ＣＣＤレジスタ１０２からの電荷を受
け取って転送する水平ＣＣＤレジスタ１０３と、水平Ｃ
ＣＤレジスタ１０３により転送されてきた電荷を検出す
る電荷検出部１０４と、電荷検出部１０４で検出された
電荷に応じた電気信号を出力する出力増幅器１０５とか
ら構成される。ここで、二点鎖線で囲まれた部分が単位
画素１０６である。
【０００５】図６は、インターレース方式を説明するた
めの模式図である。
めの模式図である。
【０００６】これまでに開発された固体撮像装置の多く
は、テレビジョン用途に適応させるためにインターレー
ス方式（飛び越し走査方式とも呼ばれる）に対応してい
た。ここでは、各水平ラインは、フォトダイオードの各
行に対応しているものとする。１フレーム（画面）は２
フィールドからなり、第１フィールドは奇数行の水平ラ
インからなり、第２フィールドは偶数行の水平ラインか
らなる。このように１行おきに飛び越し走査することで
疑似的に画面数を２倍にして、フリッカと呼ばれる画面
のちらつきを抑制する技術が、テレビジョンでは一般的
に用いられている。
は、テレビジョン用途に適応させるためにインターレー
ス方式（飛び越し走査方式とも呼ばれる）に対応してい
た。ここでは、各水平ラインは、フォトダイオードの各
行に対応しているものとする。１フレーム（画面）は２
フィールドからなり、第１フィールドは奇数行の水平ラ
インからなり、第２フィールドは偶数行の水平ラインか
らなる。このように１行おきに飛び越し走査することで
疑似的に画面数を２倍にして、フリッカと呼ばれる画面
のちらつきを抑制する技術が、テレビジョンでは一般的
に用いられている。
【０００７】図７は、ＨＤＴＶフォーマットに適合した
固体撮像装置の画素配列図である。
固体撮像装置の画素配列図である。
【０００８】有効撮像領域１１１のアスペクト比（縦横
比）は９：１６である。ＨＤＴＶ方式に対応した２／３
インチ１３０万画素ＣＣＤイメージセンサの場合、有効
画素数は１２５８（Ｈ）×１０３５（Ｖ）、単位画素寸
法は７．６μｍ（Ｈ）×５．２μｍ（Ｖ）である。この
ように、テレビジョンフォーマットに適合した固体撮像
装置の単位画素は正方画素ではないのが一般的であり、
そのアスペクト比は光学フォーマットや画素数に応じて
異なる。
比）は９：１６である。ＨＤＴＶ方式に対応した２／３
インチ１３０万画素ＣＣＤイメージセンサの場合、有効
画素数は１２５８（Ｈ）×１０３５（Ｖ）、単位画素寸
法は７．６μｍ（Ｈ）×５．２μｍ（Ｖ）である。この
ように、テレビジョンフォーマットに適合した固体撮像
装置の単位画素は正方画素ではないのが一般的であり、
そのアスペクト比は光学フォーマットや画素数に応じて
異なる。
【０００９】図８は、インターレース方式に適した従来
の固体撮像装置の単位画素の構成を説明するための模式
平面図である。
の固体撮像装置の単位画素の構成を説明するための模式
平面図である。
【００１０】単位画素は、フォトダイオード１０１と、
垂直ＣＣＤレジスタ１０２と、フォトダイオード１０１
と垂直ＣＣＤレジスタ１０２とを分離するための素子分
離領域１２１と、フォトダイオード１０１から垂直ＣＣ
Ｄレジスタ１０２に信号電荷を読み出すための読み出し
ゲート領域１２２とから構成されている。垂直ＣＣＤレ
ジスタ１０２には、垂直転送電極１２３，１２４が設け
られている。垂直転送電極１２４は、読み出しゲート電
極としても機能している。また、垂直転送電極１２３，
１２４は、垂直ＣＣＤレジスタ１０２上のみに形成され
ているように描写しているが、実際には図面上下に隣接
するフォトダイオード１０１間にも延在しており、同一
水平行の画素同士では共通になっている。なお、垂直転
送電極１２３，１２４の上部には、絶縁膜を介して垂直
ＣＣＤレジスタ１０２を遮光するための遮光膜（図示し
ない）が設けられている。
垂直ＣＣＤレジスタ１０２と、フォトダイオード１０１
と垂直ＣＣＤレジスタ１０２とを分離するための素子分
離領域１２１と、フォトダイオード１０１から垂直ＣＣ
Ｄレジスタ１０２に信号電荷を読み出すための読み出し
ゲート領域１２２とから構成されている。垂直ＣＣＤレ
ジスタ１０２には、垂直転送電極１２３，１２４が設け
られている。垂直転送電極１２４は、読み出しゲート電
極としても機能している。また、垂直転送電極１２３，
１２４は、垂直ＣＣＤレジスタ１０２上のみに形成され
ているように描写しているが、実際には図面上下に隣接
するフォトダイオード１０１間にも延在しており、同一
水平行の画素同士では共通になっている。なお、垂直転
送電極１２３，１２４の上部には、絶縁膜を介して垂直
ＣＣＤレジスタ１０２を遮光するための遮光膜（図示し
ない）が設けられている。
【００１１】図９は、図８に示した単位画素を有する固
体撮像装置における、垂直ＣＣＤレジスタの電極と駆動
パルスとの対応を示す断面図である。
体撮像装置における、垂直ＣＣＤレジスタの電極と駆動
パルスとの対応を示す断面図である。
【００１２】ここでは、垂直ＣＣＤレジスタが４相パル
ス（φＶ１〜φＶ４）で駆動される場合を示している。
半導体基板１３１表面に、絶縁膜１３２を介して垂直転
送電極１２３，１２４が設けられている。図８で示した
ように、１画素には２つの垂直転送電極１２３，１２４
が含まれているので、２画素分に対応する４つの垂直転
送電極で１転送段が構成される。なぜなら、４相パルス
で駆動されるからである。
ス（φＶ１〜φＶ４）で駆動される場合を示している。
半導体基板１３１表面に、絶縁膜１３２を介して垂直転
送電極１２３，１２４が設けられている。図８で示した
ように、１画素には２つの垂直転送電極１２３，１２４
が含まれているので、２画素分に対応する４つの垂直転
送電極で１転送段が構成される。なぜなら、４相パルス
で駆動されるからである。
【００１３】図１０は、４相駆動の垂直ＣＣＤレジスタ
における電荷転送動作を説明するための図であり、図
（ａ）は、各垂直転送電極に印加される転送パルスのタ
イミングチャート、図（ｂ）は、図（ａ）における各時
刻ｔ１〜ｔ９に対応する、各垂直転送電極下部のチャネ
ル電位図である。ここで、チャネル電位は図面下側を正
としている。なお、説明を簡略化するため、１パケット
の信号電荷のみの転送の様子について説明する。
における電荷転送動作を説明するための図であり、図
（ａ）は、各垂直転送電極に印加される転送パルスのタ
イミングチャート、図（ｂ）は、図（ａ）における各時
刻ｔ１〜ｔ９に対応する、各垂直転送電極下部のチャネ
ル電位図である。ここで、チャネル電位は図面下側を正
としている。なお、説明を簡略化するため、１パケット
の信号電荷のみの転送の様子について説明する。
【００１４】時刻ｔ１では、転送パルスがハイレベルと
なっているφＶ３及びφＶ４の印加された垂直転送電極
下部のチャネルに信号電荷が蓄積されている。時刻ｔ２
では、さらにφＶ１がハイレベルとなり、信号電荷は３
電極の下部のチャネルに蓄積されている。時刻ｔ３で
は、φＶ３がロウレベルとなり、信号電荷はφＶ４及び
φＶ１の印加された２電極の下部のチャネルに蓄積され
ている。すなわち、時刻ｔ１〜ｔ３の推移で、信号電荷
の位置が１電極分移動したことになる。以下、同様にし
て、信号電荷が時刻ｔ１〜ｔ９までで４電極分（１転送
段に相当）移動する。この繰り返し動作により、信号電
荷が垂直ＣＣＤレジスタ１０２内を転送される。
なっているφＶ３及びφＶ４の印加された垂直転送電極
下部のチャネルに信号電荷が蓄積されている。時刻ｔ２
では、さらにφＶ１がハイレベルとなり、信号電荷は３
電極の下部のチャネルに蓄積されている。時刻ｔ３で
は、φＶ３がロウレベルとなり、信号電荷はφＶ４及び
φＶ１の印加された２電極の下部のチャネルに蓄積され
ている。すなわち、時刻ｔ１〜ｔ３の推移で、信号電荷
の位置が１電極分移動したことになる。以下、同様にし
て、信号電荷が時刻ｔ１〜ｔ９までで４電極分（１転送
段に相当）移動する。この繰り返し動作により、信号電
荷が垂直ＣＣＤレジスタ１０２内を転送される。
【００１５】図１０の転送形態からわかるように、図８
に示したタイプの画素では、全画素の信号を同時に独立
に読み出して転送することはできない。通常は、垂直方
向に隣接する２画素の信号電荷を垂直ＣＣＤレジスタ１
０２で加算して出力する。これにより、垂直方向の解像
度は全画素独立に読み出す場合に比べて劣化するもの
の、信号量が２倍になるのでＳ／Ｎの良い画像が得られ
る。なお、各フィールド毎に垂直方向２画素の組み合わ
せを１画素ずらして加算することで、インターレース方
式に対応している。
に示したタイプの画素では、全画素の信号を同時に独立
に読み出して転送することはできない。通常は、垂直方
向に隣接する２画素の信号電荷を垂直ＣＣＤレジスタ１
０２で加算して出力する。これにより、垂直方向の解像
度は全画素独立に読み出す場合に比べて劣化するもの
の、信号量が２倍になるのでＳ／Ｎの良い画像が得られ
る。なお、各フィールド毎に垂直方向２画素の組み合わ
せを１画素ずらして加算することで、インターレース方
式に対応している。
【００１６】一方、近年盛んに開発されているマルチメ
ディア機器での画像入力装置に適応させるためには、ノ
ンインターレース方式（順次走査方式、プログレッシブ
スキャン方式とも呼ばれる）の固体撮像装置が好まし
い。これは、マルチメディア用途では静止画を取り扱う
ことが多いため、より高い解像度が要求されるからであ
る。
ディア機器での画像入力装置に適応させるためには、ノ
ンインターレース方式（順次走査方式、プログレッシブ
スキャン方式とも呼ばれる）の固体撮像装置が好まし
い。これは、マルチメディア用途では静止画を取り扱う
ことが多いため、より高い解像度が要求されるからであ
る。
【００１７】図１１は、ノンインターレース方式を説明
するための模式図である。
するための模式図である。
【００１８】ここで、各水平ラインは、フォトダイオー
ドの各行に対応している。１フレーム（画面）は、順次
走査されたすべての水平ラインからなるため、解像度の
高い画質が得られる。さらに、回転処理などの画像の加
工をする上では、画素のアスペクト比の補正回路を省略
できる正方画素が好ましい。
ドの各行に対応している。１フレーム（画面）は、順次
走査されたすべての水平ラインからなるため、解像度の
高い画質が得られる。さらに、回転処理などの画像の加
工をする上では、画素のアスペクト比の補正回路を省略
できる正方画素が好ましい。
【００１９】図１２は、ＳＸＧＡフォーマットに適合し
た固体撮像装置の画素配列図である。
た固体撮像装置の画素配列図である。
【００２０】有効撮像領域１４１のアスペクト比は４：
５である。ＳＸＧＡ対応の２／３インチ１３０万画素Ｃ
ＣＤイメージセンサの場合、有効画素数は１２８０
（Ｈ）×１０２４（Ｖ）、単位画素寸法は６．７μｍ
（Ｈ）×６．７μｍ（Ｖ）である。このように、マルチ
メディア用途に適合した固体撮像装置の単位画素は、正
方画素が主流である。
５である。ＳＸＧＡ対応の２／３インチ１３０万画素Ｃ
ＣＤイメージセンサの場合、有効画素数は１２８０
（Ｈ）×１０２４（Ｖ）、単位画素寸法は６．７μｍ
（Ｈ）×６．７μｍ（Ｖ）である。このように、マルチ
メディア用途に適合した固体撮像装置の単位画素は、正
方画素が主流である。
【００２１】図１３は、ノンインターレース方式に適し
た固体撮像装置の単位画素の構成を説明するための模式
平面図である。
た固体撮像装置の単位画素の構成を説明するための模式
平面図である。
【００２２】単位画素は、フォトダイオード１０１と、
垂直ＣＣＤレジスタ１０２と、フォトダイオード１０１
と垂直ＣＣＤレジスタ１０２とを分離するための素子分
離領域１５１と、フォトダイオード１０１から垂直ＣＣ
Ｄレジスタ１０２に信号電荷を読み出すための読み出し
ゲート領域１５２とから構成される。垂直ＣＣＤレジス
タ１０２には、垂直転送電極１５３〜１５６が設けられ
ている。垂直転送電極１５５は、読み出しゲート電極と
しても機能している。また、垂直転送電極１５３〜１５
６は、垂直ＣＣＤレジスタ１０２上のみに形成されてい
るように描写しているが、実際には図面上下に隣接する
フォトダイオード１０１間にも延在しており、同一水平
行の画素同士では共通になっている。なお、垂直転送電
極１５３〜１５６の上部には、絶縁膜を介して垂直ＣＣ
Ｄレジスタ１０２を遮光するための遮光膜（図示しな
い）が設けられている。
垂直ＣＣＤレジスタ１０２と、フォトダイオード１０１
と垂直ＣＣＤレジスタ１０２とを分離するための素子分
離領域１５１と、フォトダイオード１０１から垂直ＣＣ
Ｄレジスタ１０２に信号電荷を読み出すための読み出し
ゲート領域１５２とから構成される。垂直ＣＣＤレジス
タ１０２には、垂直転送電極１５３〜１５６が設けられ
ている。垂直転送電極１５５は、読み出しゲート電極と
しても機能している。また、垂直転送電極１５３〜１５
６は、垂直ＣＣＤレジスタ１０２上のみに形成されてい
るように描写しているが、実際には図面上下に隣接する
フォトダイオード１０１間にも延在しており、同一水平
行の画素同士では共通になっている。なお、垂直転送電
極１５３〜１５６の上部には、絶縁膜を介して垂直ＣＣ
Ｄレジスタ１０２を遮光するための遮光膜（図示しな
い）が設けられている。
【００２３】図１４は、図１３に示した単位画素を有す
る固体撮像装置における垂直ＣＣＤレジスタの電極と駆
動パルスとの対応を示す断面図である。
る固体撮像装置における垂直ＣＣＤレジスタの電極と駆
動パルスとの対応を示す断面図である。
【００２４】ここでは、垂直ＣＣＤレジスタが４相パル
ス（φＶ１〜φＶ４）で駆動される場合を示している。
半導体基板１６１表面に、絶縁膜１６２を介して垂直転
送電極１５３〜１５６が設けられている。図１３で示し
たように、１画素には４つの垂直転送電極１５３〜１５
６が含まれており、これで１転送段が構成される。この
ように、１画素にｌ転送段を対応させることで、全画素
の信号を同時に独立に読み出して転送できる。全画素同
時読み出しは、ノンインターレース方式に適合させる上
で必要な機能である。
ス（φＶ１〜φＶ４）で駆動される場合を示している。
半導体基板１６１表面に、絶縁膜１６２を介して垂直転
送電極１５３〜１５６が設けられている。図１３で示し
たように、１画素には４つの垂直転送電極１５３〜１５
６が含まれており、これで１転送段が構成される。この
ように、１画素にｌ転送段を対応させることで、全画素
の信号を同時に独立に読み出して転送できる。全画素同
時読み出しは、ノンインターレース方式に適合させる上
で必要な機能である。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、テレ
ビジョン方式に適した画素とマルチメディア用途に適し
た画素とでは、その構成が互いに異なる。ＣＣＤイメー
ジセンサの開発においては、画素の特性を適切化するこ
とに費やされる時間が大半を占めると言っても過言では
ない。したがって、上記２種類のＣＣＤイメージセンサ
の両方を開発するには、単純に計算すると約２倍の時間
がかかるという問題がある。
ビジョン方式に適した画素とマルチメディア用途に適し
た画素とでは、その構成が互いに異なる。ＣＣＤイメー
ジセンサの開発においては、画素の特性を適切化するこ
とに費やされる時間が大半を占めると言っても過言では
ない。したがって、上記２種類のＣＣＤイメージセンサ
の両方を開発するには、単純に計算すると約２倍の時間
がかかるという問題がある。
【００２６】この問題を解決する１つの方法として、特
開平７−１４３４１０号公報に開示されている方法があ
る。この方法は、マルチメディア用途に適した画素を、
テレビジョンフォーマット（例えば、ＨＤＴＶの場合は
アスペクト比９：１６、ＮＴＳＣ方式の場合はアスペク
ト比３：４）に並べることで２種類のＣＣＤイージセン
サの開発期間を短縮するというものである。
開平７−１４３４１０号公報に開示されている方法があ
る。この方法は、マルチメディア用途に適した画素を、
テレビジョンフォーマット（例えば、ＨＤＴＶの場合は
アスペクト比９：１６、ＮＴＳＣ方式の場合はアスペク
ト比３：４）に並べることで２種類のＣＣＤイージセン
サの開発期間を短縮するというものである。
【００２７】しかし、この方法では全画素同時読み出し
のできる正方画素を基本にしているため、単純にインタ
ーレース駆動をした場合、各信号電荷は１つのフォトダ
イオード分であり、十分なＳ／Ｎがとれないという問題
がある。４相駆動の垂直ＣＣＤレジスタにおいては、垂
直ＣＣＤレジスタ内で垂直方向に隣接する２つのフォト
ダイオードの信号電荷を加算するには、駆動パルスの種
類を少なくとも５種類以上に増加する必要があり、パッ
ド数や駆動回路の増加を招くため好ましくない。
のできる正方画素を基本にしているため、単純にインタ
ーレース駆動をした場合、各信号電荷は１つのフォトダ
イオード分であり、十分なＳ／Ｎがとれないという問題
がある。４相駆動の垂直ＣＣＤレジスタにおいては、垂
直ＣＣＤレジスタ内で垂直方向に隣接する２つのフォト
ダイオードの信号電荷を加算するには、駆動パルスの種
類を少なくとも５種類以上に増加する必要があり、パッ
ド数や駆動回路の増加を招くため好ましくない。
【００２８】駆動パルスの種類を増加することなく垂直
方向に隣接する２つのフォトダイオードの信号電荷を加
算する方法として、水平ＣＣＤレジスタで加算する方法
がある。以下に、この方法について説明する。
方向に隣接する２つのフォトダイオードの信号電荷を加
算する方法として、水平ＣＣＤレジスタで加算する方法
がある。以下に、この方法について説明する。
【００２９】図１５は、垂直ＣＣＤレジスタから水平Ｃ
ＣＤレジスタヘの電荷転送動作を説明するための図であ
る。図１５（ａ）は、各転送電極に印加される転送パル
スの水平ブランキング期間内のタイミングチャートであ
る。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）における各時刻ｔ１
〜ｔ９に対応する、各電極下部のチャネル電位図であ
る。ここで、チャネル電位は図面下側を正としている。
なお、説明を簡略化するため、垂直方向に隣接する２つ
のフォトダイオードの信号電荷Ａ及びＢのみの転送の様
子について説明する。
ＣＤレジスタヘの電荷転送動作を説明するための図であ
る。図１５（ａ）は、各転送電極に印加される転送パル
スの水平ブランキング期間内のタイミングチャートであ
る。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）における各時刻ｔ１
〜ｔ９に対応する、各電極下部のチャネル電位図であ
る。ここで、チャネル電位は図面下側を正としている。
なお、説明を簡略化するため、垂直方向に隣接する２つ
のフォトダイオードの信号電荷Ａ及びＢのみの転送の様
子について説明する。
【００３０】時刻ｔ１では、転送パルスがハイレベルと
なっているφＶ３及びφＶ４の印加された垂直転送電極
下部のチャネルに、信号電荷Ａ及びＢがそれぞれ蓄積さ
れている。時刻ｔ２では、さらにφＶ１がハイレベルと
なり、信号電荷ＡはハイレベルとなっているφＶ１の印
加されている水平転送電極下部に向かって転送される。
なお、信号電荷Ｂの転送は、図１０で説明した通常の垂
直転送と同様であるので説明を省略する。その後、時刻
ｔ５では、φＶ１がロウレベルとなり、信号電荷Ａはほ
ぼ完全に水平転送電極下部に転送される。同様にして、
水平ブランキング期間内の２周期目の垂直転送パルス群
によって、信号電荷Ｂが水平転送電極下部に転送され
る。この時、信号電荷Ａは水平転送電極下部に留まって
いるので、時刻ｔ９に示すように、結果的に信号電荷Ａ
と信号電荷Ｂが加算されることになる。
なっているφＶ３及びφＶ４の印加された垂直転送電極
下部のチャネルに、信号電荷Ａ及びＢがそれぞれ蓄積さ
れている。時刻ｔ２では、さらにφＶ１がハイレベルと
なり、信号電荷ＡはハイレベルとなっているφＶ１の印
加されている水平転送電極下部に向かって転送される。
なお、信号電荷Ｂの転送は、図１０で説明した通常の垂
直転送と同様であるので説明を省略する。その後、時刻
ｔ５では、φＶ１がロウレベルとなり、信号電荷Ａはほ
ぼ完全に水平転送電極下部に転送される。同様にして、
水平ブランキング期間内の２周期目の垂直転送パルス群
によって、信号電荷Ｂが水平転送電極下部に転送され
る。この時、信号電荷Ａは水平転送電極下部に留まって
いるので、時刻ｔ９に示すように、結果的に信号電荷Ａ
と信号電荷Ｂが加算されることになる。
【００３１】しかし、このような水平ＣＣＤレジスタ１
０３における信号電荷の加算には問題がある。すなわ
ち、テレビジョン規格により制限された水平ブランキン
グ期間内に、約２周期の垂直転送パルス群を挿入しなけ
ればならない点である。垂直ＣＣＤレジスタ１０２から
水平ＣＣＤレジスタ１０３への局所的な転送不良が生じ
ると、再生画像上では垂直方向に黒線が発生し画質を著
しく劣化させる。局所的な転送不良を抑制するには、垂
直最終電極に印加される転送パルスがロウレベルになっ
てから水平転送が開始するまでの期間Ｐを、できるだけ
長く確保する必要がある。ところが、２周期分の垂直転
送パルス群を挿入した場合にはこの期間Ｐが大幅に減少
することは明白であり、したがって黒線不良が極めて発
生し易いという問題がある。
０３における信号電荷の加算には問題がある。すなわ
ち、テレビジョン規格により制限された水平ブランキン
グ期間内に、約２周期の垂直転送パルス群を挿入しなけ
ればならない点である。垂直ＣＣＤレジスタ１０２から
水平ＣＣＤレジスタ１０３への局所的な転送不良が生じ
ると、再生画像上では垂直方向に黒線が発生し画質を著
しく劣化させる。局所的な転送不良を抑制するには、垂
直最終電極に印加される転送パルスがロウレベルになっ
てから水平転送が開始するまでの期間Ｐを、できるだけ
長く確保する必要がある。ところが、２周期分の垂直転
送パルス群を挿入した場合にはこの期間Ｐが大幅に減少
することは明白であり、したがって黒線不良が極めて発
生し易いという問題がある。
【００３２】
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、テレビジョン
用ＣＣＤイメージセンサで用いられるインターレース方
式に適した画素構成を基本として、全画素同時読み出し
も可能な正方画素を提供し、マルチメディア用ＣＣＤイ
メージセンサを短期間で開発することの可能な固体撮像
装置を提供することにある。
用ＣＣＤイメージセンサで用いられるインターレース方
式に適した画素構成を基本として、全画素同時読み出し
も可能な正方画素を提供し、マルチメディア用ＣＣＤイ
メージセンサを短期間で開発することの可能な固体撮像
装置を提供することにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の固体
撮像装置は、光電変換するフォトダイオード及びこのフ
ォトダイオードからの電荷を受け取って転送する垂直Ｃ
ＣＤレジスタを含む単位画素が２次元状に配列された撮
像領域と、前記垂直ＣＣＤレジスタからの電荷を受け取
って転送する水平ＣＣＤレジスタと、この水平ＣＣＤレ
ジスタからの電荷を検出する電荷検出部と、この電荷検
出部で検出された電荷に応じた電気信号を出力する出力
増幅器とを備えたものである。そして、前記単位画素の
縦横比が１：２であり、この単位画素の１個を１画素と
してインターレース方式に対応するとともに、この単位
画素の縦方向の２個を１画素としてノンインターレース
方式に対応する、ことを特徴としている。このとき、前
記垂直ＣＣＤレジスタの１転送段が前記単位画素の２画
素分の垂直転送電極で構成されるものとしてもよい。
撮像装置は、光電変換するフォトダイオード及びこのフ
ォトダイオードからの電荷を受け取って転送する垂直Ｃ
ＣＤレジスタを含む単位画素が２次元状に配列された撮
像領域と、前記垂直ＣＣＤレジスタからの電荷を受け取
って転送する水平ＣＣＤレジスタと、この水平ＣＣＤレ
ジスタからの電荷を検出する電荷検出部と、この電荷検
出部で検出された電荷に応じた電気信号を出力する出力
増幅器とを備えたものである。そして、前記単位画素の
縦横比が１：２であり、この単位画素の１個を１画素と
してインターレース方式に対応するとともに、この単位
画素の縦方向の２個を１画素としてノンインターレース
方式に対応する、ことを特徴としている。このとき、前
記垂直ＣＣＤレジスタの１転送段が前記単位画素の２画
素分の垂直転送電極で構成されるものとしてもよい。
【００３４】また、本発明の固体撮像装置は、光電変換
するフォトダイオード及びこのフォトダイオードからの
電荷を受け取って転送する垂直ＣＣＤレジスタを含む単
位画素が２次元状に配列された撮像領域と、前記垂直Ｃ
ＣＤレジスタからの電荷を受け取って転送する水平ＣＣ
Ｄレジスタと、この水平ＣＣＤレジスタからの電荷を検
出する電荷検出部と、この電荷検出部で検出された電荷
に応じた電気信号を出力する出力増幅器とを備えたもの
である。そして、前記単位画素は、前記垂直ＣＣＤレジ
スタの１／２転送段に相当する垂直転送電極を含む縦横
比がｌ：２である画素を、縦方向に２個配列した正方画
素であり、この画素の１個を１画素としてインターレー
ス方式に対応するとともに、この画素の縦方向の２個を
１画素としてノンインターレース方式に対応する、こと
を特徴としている。
するフォトダイオード及びこのフォトダイオードからの
電荷を受け取って転送する垂直ＣＣＤレジスタを含む単
位画素が２次元状に配列された撮像領域と、前記垂直Ｃ
ＣＤレジスタからの電荷を受け取って転送する水平ＣＣ
Ｄレジスタと、この水平ＣＣＤレジスタからの電荷を検
出する電荷検出部と、この電荷検出部で検出された電荷
に応じた電気信号を出力する出力増幅器とを備えたもの
である。そして、前記単位画素は、前記垂直ＣＣＤレジ
スタの１／２転送段に相当する垂直転送電極を含む縦横
比がｌ：２である画素を、縦方向に２個配列した正方画
素であり、この画素の１個を１画素としてインターレー
ス方式に対応するとともに、この画素の縦方向の２個を
１画素としてノンインターレース方式に対応する、こと
を特徴としている。
【００３５】本発明によれば、アスペクト比が１：２で
あることを除いては、インターレース方式に適した従来
と同様の画素構成のため、垂直方向に隣接した２画素の
信号電荷を垂直ＣＣＤレジスタで容易に加算できる。し
たがって、黒線不良の問題は生じない。また、そのアス
ペクト比が１：２の画素を垂直方向に２個配列したもの
を単位画素とみなすことで正方画素となり、かつ、その
正方画素内には垂直ＣＣＤレジスタの１転送段に相当す
る垂直転送電極が含まれるため、全画素同時読み出しが
できノンインターレース方式に対応できる。
あることを除いては、インターレース方式に適した従来
と同様の画素構成のため、垂直方向に隣接した２画素の
信号電荷を垂直ＣＣＤレジスタで容易に加算できる。し
たがって、黒線不良の問題は生じない。また、そのアス
ペクト比が１：２の画素を垂直方向に２個配列したもの
を単位画素とみなすことで正方画素となり、かつ、その
正方画素内には垂直ＣＣＤレジスタの１転送段に相当す
る垂直転送電極が含まれるため、全画素同時読み出しが
できノンインターレース方式に対応できる。
【００３６】すなわち、画素の基本構成を、インターレ
ース方式及びノンインターレース方式の２種類のＣＣＤ
イメージセンサで共通化できるため、実質的には１種類
のデバイスを開発するのとほぼ等価な期間でテレビジョ
ン用及びマルチメディア用の２種類のデバイスを開発で
きる。
ース方式及びノンインターレース方式の２種類のＣＣＤ
イメージセンサで共通化できるため、実質的には１種類
のデバイスを開発するのとほぼ等価な期間でテレビジョ
ン用及びマルチメディア用の２種類のデバイスを開発で
きる。
【００３７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施形態の
インターレース方式に適した固体撮像装置における単位
画素の構成を説明するための模式平面図である。
インターレース方式に適した固体撮像装置における単位
画素の構成を説明するための模式平面図である。
【００３８】単位画素は、フォトダイオード１０１と、
垂直ＣＣＤレジスタ１０２と、フォトダイオード１０１
と垂直ＣＣＤレジスタ１０２とを分離するための素子分
離領域１と、フォトダイオード１０１から垂直ＣＣＤレ
ジスタ１０２に信号電荷を読み出すための読み出しゲー
ト領域２とから構成されている。垂直ＣＣＤレジスタ１
０２には、垂直転送電極３，４が設けられている。垂直
転送電極４は、読み出しゲート電極としても機能してい
る。また、垂直転送電極３，４は、垂直ＣＣＤレジスタ
１０２上のみに形成されているように描写しているが、
実際には図面上下に隣接するフォトダイオード１０１間
にも延在しており、同一水平行の画素同士では共通にな
っている。なお、垂直転送電極３，４の上部には、絶縁
膜を介して垂直ＣＣＤレジスタ１０２を遮光するための
遮光膜（図示しない）が設けられている。ここで、画素
のアスペクト比が１：２であることが特徴であり、それ
以外の構成は図８に示した従来の画素と同様である。ま
た、その駆動方法も従来と同様である。
垂直ＣＣＤレジスタ１０２と、フォトダイオード１０１
と垂直ＣＣＤレジスタ１０２とを分離するための素子分
離領域１と、フォトダイオード１０１から垂直ＣＣＤレ
ジスタ１０２に信号電荷を読み出すための読み出しゲー
ト領域２とから構成されている。垂直ＣＣＤレジスタ１
０２には、垂直転送電極３，４が設けられている。垂直
転送電極４は、読み出しゲート電極としても機能してい
る。また、垂直転送電極３，４は、垂直ＣＣＤレジスタ
１０２上のみに形成されているように描写しているが、
実際には図面上下に隣接するフォトダイオード１０１間
にも延在しており、同一水平行の画素同士では共通にな
っている。なお、垂直転送電極３，４の上部には、絶縁
膜を介して垂直ＣＣＤレジスタ１０２を遮光するための
遮光膜（図示しない）が設けられている。ここで、画素
のアスペクト比が１：２であることが特徴であり、それ
以外の構成は図８に示した従来の画素と同様である。ま
た、その駆動方法も従来と同様である。
【００３９】図２は、本発明の第１実施形態の画素をＨ
ＤＴＶフォーマットに適合させた固体撮像装置の画素配
列図である。
ＤＴＶフォーマットに適合させた固体撮像装置の画素配
列図である。
【００４０】有効撮像領域１１のアスペクト比（縦横
比）は９：１６である。例えば、単位画素寸法を１０．
４μｍ（Ｈ）×５．２μｍ（Ｖ）として、有効画素数を
９２３（Ｈ）×１０３５（Ｖ）とすることで、ＨＤＴＶ
方式に対応した２／３インチ１００万画素ＣＣＤイメー
ジセンサを構成できる。
比）は９：１６である。例えば、単位画素寸法を１０．
４μｍ（Ｈ）×５．２μｍ（Ｖ）として、有効画素数を
９２３（Ｈ）×１０３５（Ｖ）とすることで、ＨＤＴＶ
方式に対応した２／３インチ１００万画素ＣＣＤイメー
ジセンサを構成できる。
【００４１】図３は、本発明の第２実施形態のノンイン
ターレース方式に適した固体撮像装置における単位画素
の構成を説明するための模式平面図である。
ターレース方式に適した固体撮像装置における単位画素
の構成を説明するための模式平面図である。
【００４２】ここで、単位画素は、図１に示したインタ
ーレース方式に対応した画素を縦方向に２個配列したも
のであり、アスペクト比が１：１の正方画素となってい
る点に特徴がある。図１と同一の構成要素には同一符号
を添付し、説明は省略する。正方画素の中には垂直転送
電極が４つ含まれているため１画素が１転送段に対応
し、全画素の信号を同時に独立に読み出して転送でき
る。したがって、ノンインターレース方式に適応でき
る。なお、正方画素の１画素あたりの信号量は、２つの
フォトダイオード１０１の信号が垂直ＣＣＤレジスタ１
０２で加算されたものに相当する。２つのフォトダイオ
ード１０１の信号の加算が従来のインターレース方式で
行われている垂直方向の２画素加算と同様にできること
は説明するまでもない。
ーレース方式に対応した画素を縦方向に２個配列したも
のであり、アスペクト比が１：１の正方画素となってい
る点に特徴がある。図１と同一の構成要素には同一符号
を添付し、説明は省略する。正方画素の中には垂直転送
電極が４つ含まれているため１画素が１転送段に対応
し、全画素の信号を同時に独立に読み出して転送でき
る。したがって、ノンインターレース方式に適応でき
る。なお、正方画素の１画素あたりの信号量は、２つの
フォトダイオード１０１の信号が垂直ＣＣＤレジスタ１
０２で加算されたものに相当する。２つのフォトダイオ
ード１０１の信号の加算が従来のインターレース方式で
行われている垂直方向の２画素加算と同様にできること
は説明するまでもない。
【００４３】図４は、本発明の第２実施形態の正方画素
をＶＧＡフォーマットに適合させた固体撮像装置の画素
配列図である。
をＶＧＡフォーマットに適合させた固体撮像装置の画素
配列図である。
【００４４】有効撮像領域２１のアスペクト比（縦横
比）は３：４である。例えば、単位画素寸法を１０．４
μｍ（Ｈ）×１０．４μｍ（Ｖ）として、有効画素数を
６４０（Ｈ）×４８０（Ｖ）とすることで、ＶＧＡフォ
ーマットに適合した約１／２インチ系の３０万画素ＣＣ
Ｄイメージセンサを構成できる。すなわち、図１に示し
たインターレース方式に適した単位画素を利用して図３
に示した正方画素が構成されているため、図２及び図４
に示すテレビジョン用、及びマルチメディア用の２種類
のＣＣＤイメージセンサを短期間で開発することが可能
になる。
比）は３：４である。例えば、単位画素寸法を１０．４
μｍ（Ｈ）×１０．４μｍ（Ｖ）として、有効画素数を
６４０（Ｈ）×４８０（Ｖ）とすることで、ＶＧＡフォ
ーマットに適合した約１／２インチ系の３０万画素ＣＣ
Ｄイメージセンサを構成できる。すなわち、図１に示し
たインターレース方式に適した単位画素を利用して図３
に示した正方画素が構成されているため、図２及び図４
に示すテレビジョン用、及びマルチメディア用の２種類
のＣＣＤイメージセンサを短期間で開発することが可能
になる。
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば次の効果を奏する。垂直
ＣＣＤレジスタの１／２転送段に相当する垂直転送電極
を含むインターレース方式に対応する画素のアスペクト
比を１：２で構成する。一方、インターレース方式に対
応する画素を垂直方向に２個配列したもので単位画素を
構成することにより正方画素となり、かつ、その正方画
素内には垂直ＣＣＤレジスタの１転送段に相当する垂直
転送電極が含まれるので、全画素同時読み出しができノ
ンインターレース方式に対応できる。すなわち、画素の
基本構成を、インターレース方式及びノンインターレー
ス方式の２種類のＣＣＤイメージセンサで共通化できる
ため、実質的には１種類のデバイスを開発するのとほぼ
等価な期間でテレビジョン用及びマルチメディア用の２
種類のデバイスを開発できる。
ＣＣＤレジスタの１／２転送段に相当する垂直転送電極
を含むインターレース方式に対応する画素のアスペクト
比を１：２で構成する。一方、インターレース方式に対
応する画素を垂直方向に２個配列したもので単位画素を
構成することにより正方画素となり、かつ、その正方画
素内には垂直ＣＣＤレジスタの１転送段に相当する垂直
転送電極が含まれるので、全画素同時読み出しができノ
ンインターレース方式に対応できる。すなわち、画素の
基本構成を、インターレース方式及びノンインターレー
ス方式の２種類のＣＣＤイメージセンサで共通化できる
ため、実質的には１種類のデバイスを開発するのとほぼ
等価な期間でテレビジョン用及びマルチメディア用の２
種類のデバイスを開発できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のインターレース方式に
適した固体撮像装置における単位画素の構成を説明する
ための模式平面図である。
適した固体撮像装置における単位画素の構成を説明する
ための模式平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の画素をＨＤＴＶフォー
マットに適合させた固体撮像装置の画素配列図である。
マットに適合させた固体撮像装置の画素配列図である。
【図３】本発明の第２実施形態のノンインターレース方
式に適した固体撮像装置における単位画素の構成を説明
するための模式平面図である。
式に適した固体撮像装置における単位画素の構成を説明
するための模式平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態の正方画素をＶＧＡフォ
ーマットに適合させた固体撮像装置の画素配列図であ
る。
ーマットに適合させた固体撮像装置の画素配列図であ
る。
【図５】一般的なインターラインＣＣＤ型固体撮像装置
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図６】インターレース方式を説明するための模式図で
ある。
ある。
【図７】ＨＤＴＶフォーマットに適合した固体撮像装置
の画素配列図である。
の画素配列図である。
【図８】インターレース方式に適した従来の固体撮像装
置の単位画素の構成を説明するための模式平面図であ
る。
置の単位画素の構成を説明するための模式平面図であ
る。
【図９】図８に示した単位画素を有する固体撮像装置に
おける垂直ＣＣＤレジスタの電極と駆動パルスとの対応
を示す断面図である。
おける垂直ＣＣＤレジスタの電極と駆動パルスとの対応
を示す断面図である。
【図１０】４相駆動の垂直ＣＣＤレジスタにおける電荷
転送動作を説明するための図であり、図１０（ａ）は各
垂直転送電極に印加される転送パルスのタイミングチャ
ート、図１０（ｂ）は図１０（ａ）における各時刻ｔ１
〜ｔ９に対応する各垂直転送電極下部のチャネル電位図
である。
転送動作を説明するための図であり、図１０（ａ）は各
垂直転送電極に印加される転送パルスのタイミングチャ
ート、図１０（ｂ）は図１０（ａ）における各時刻ｔ１
〜ｔ９に対応する各垂直転送電極下部のチャネル電位図
である。
【図１１】ノンインターレース方式を説明するための模
式図である。
式図である。
【図１２】ＶＧＡフォーマットに適合した固体撮像装置
の画素配列図である。
の画素配列図である。
【図１３】ノンインターレース方式に適した固体撮像装
置の単位画素の構成を説明するための模式平面図であ
る。
置の単位画素の構成を説明するための模式平面図であ
る。
【図１４】図１３に示した単位画素を有する固体撮像装
置における垂直ＣＣＤレジスタの電極と駆動パルスとの
対応を示す断面図である。
置における垂直ＣＣＤレジスタの電極と駆動パルスとの
対応を示す断面図である。
【図１５】垂直ＣＣＤレジスタから水平ＣＣＤレジスタ
ヘの電荷転送動作を説明するための図であり、図１５
（ａ）は各転送電極に印加される転送パルスの水平ブラ
ンキング期間内のタイミングチャート、図１５（ｂ）は
図１５（ａ）における各時刻ｔ１〜ｔ９に対応する各電
極下部のチャネル電位図である。
ヘの電荷転送動作を説明するための図であり、図１５
（ａ）は各転送電極に印加される転送パルスの水平ブラ
ンキング期間内のタイミングチャート、図１５（ｂ）は
図１５（ａ）における各時刻ｔ１〜ｔ９に対応する各電
極下部のチャネル電位図である。
【符号の説明】 １、１２１、１５１ 素子分離領域 ２、１２２、１５２ 読み出しゲート領域 ３、４、１２３、１２４、１５３〜１５６ 垂直転送電
極 １０１ フォトダイオード １０２ 垂直ＣＣＤレジスタ １０３ 水平ＣＣＤレジスタ １０４ 電荷検出部 １０５ 出力増幅器 １０６ 単位画素 １１１、１４１ 有効撮像領域 １３１、１６１ 半導体基板 １３２ 絶縁膜
極 １０１ フォトダイオード １０２ 垂直ＣＣＤレジスタ １０３ 水平ＣＣＤレジスタ １０４ 電荷検出部 １０５ 出力増幅器 １０６ 単位画素 １１１、１４１ 有効撮像領域 １３１、１６１ 半導体基板 １３２ 絶縁膜
Claims (3)
- 【請求項１】 光電変換する複数のフォトダイオード及
びこれらのフォトダイオードからの電荷を受け取って転
送する垂直ＣＣＤレジスタを含む単位画素が２次元状に
配列された撮像領域と、前記垂直ＣＣＤレジスタからの
電荷を受け取って転送する水平ＣＣＤレジスタと、この
水平ＣＣＤレジスタからの電荷を検出する電荷検出部
と、この電荷検出部で検出された電荷に応じた電気信号
を出力する出力増幅器とを備えた固体撮像装置におい
て、 前記単位画素の寸法の縦横比が１：２であることを特徴
とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 光電変換する複数のフォトダイオード及
びこれらのフォトダイオードからの電荷を受け取って転
送する垂直ＣＣＤレジスタを含む単位画素が２次元状に
配列された撮像領域と、前記垂直ＣＣＤレジスタからの
電荷を受け取って転送する水平ＣＣＤレジスタと、この
水平ＣＣＤレジスタからの電荷を検出する電荷検出部
と、この電荷検出部で検出された電荷に応じた電気信号
を出力する出力増幅器とを備えた固体撮像装置におい
て、 前記垂直ＣＣＤレジスタの１転送段が前記単位画素の２
画素分の垂直転送電極で構成され、かつ前記単位画素の
寸法の縦横比が１：２であることを特徴とする固体撮像
装置。 - 【請求項３】 光電変換する複数のフォトダイオード及
びこれらのフォトダイオードからの電荷を受け取って転
送する垂直ＣＣＤレジスタを含む単位画素が２次元状に
配列された撮像領域と、前記垂直ＣＣＤレジスタからの
電荷を受け取って転送する水平ＣＣＤレジスタと、この
水平ＣＣＤレジスタからの電荷を検出する電荷検出部
と、この電荷検出部で検出された電荷に応じた電気信号
を出力する出力増幅器とを備えた固体撮像装置におい
て、 前記単位画素は、前記垂直ＣＣＤレジスタの１／２転送
段に相当する垂直転送電極を含む縦横比が１：２である
画素を縦方向に２個配列した正方画素であることを特徴
とする固体撮像装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9167462A JPH1118009A (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | 固体撮像装置 |
| KR1019980023746A KR100293774B1 (ko) | 1997-06-24 | 1998-06-23 | 고체촬상센서 |
| CN98102523A CN1203458A (zh) | 1997-06-24 | 1998-06-23 | 固体图象传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9167462A JPH1118009A (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1118009A true JPH1118009A (ja) | 1999-01-22 |
Family
ID=15850135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9167462A Pending JPH1118009A (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | 固体撮像装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1118009A (ja) |
| KR (1) | KR100293774B1 (ja) |
| CN (1) | CN1203458A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4249525A4 (en) * | 2020-11-19 | 2024-10-16 | Daikin Industries, Ltd. | METHOD FOR PREPARING AN AQUEOUS PERFLUOROLASTOMER DISPERSION, COMPOSITION, CROSS-LINKABLE COMPOSITION AND CROSS-LINKED PRODUCT |
| EP4249517A4 (en) * | 2020-11-19 | 2024-10-16 | Daikin Industries, Ltd. | PROCESS FOR PRODUCING AN AQUEOUS DISPERSION OF FLUORINE-CONTAINING ELASTOMER, AND COMPOSITION |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4305516B2 (ja) * | 2007-01-30 | 2009-07-29 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子及び固体撮像装置 |
| CN108063151B (zh) * | 2017-12-27 | 2020-05-05 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 雪崩倍增型双向扫描tdiccd |
-
1997
- 1997-06-24 JP JP9167462A patent/JPH1118009A/ja active Pending
-
1998
- 1998-06-23 CN CN98102523A patent/CN1203458A/zh active Pending
- 1998-06-23 KR KR1019980023746A patent/KR100293774B1/ko not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4249525A4 (en) * | 2020-11-19 | 2024-10-16 | Daikin Industries, Ltd. | METHOD FOR PREPARING AN AQUEOUS PERFLUOROLASTOMER DISPERSION, COMPOSITION, CROSS-LINKABLE COMPOSITION AND CROSS-LINKED PRODUCT |
| EP4249517A4 (en) * | 2020-11-19 | 2024-10-16 | Daikin Industries, Ltd. | PROCESS FOR PRODUCING AN AQUEOUS DISPERSION OF FLUORINE-CONTAINING ELASTOMER, AND COMPOSITION |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100293774B1 (ko) | 2001-07-12 |
| KR19990007254A (ko) | 1999-01-25 |
| CN1203458A (zh) | 1998-12-30 |
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