JPS61107882A - 市松配置固体撮像素子 - Google Patents
市松配置固体撮像素子Info
- Publication number
- JPS61107882A JPS61107882A JP59227831A JP22783184A JPS61107882A JP S61107882 A JPS61107882 A JP S61107882A JP 59227831 A JP59227831 A JP 59227831A JP 22783184 A JP22783184 A JP 22783184A JP S61107882 A JPS61107882 A JP S61107882A
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- JP
- Japan
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- solid
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- state image
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- Pending
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- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明は市松配置固体撮像素子に関する。特に本発明は
いわゆる２階建て固体撮１象素子などの光電変換部と固
定走査部とからなる複合型９市松配置固体撮１確素子に
関する。
いわゆる２階建て固体撮１象素子などの光電変換部と固
定走査部とからなる複合型９市松配置固体撮１確素子に
関する。
固体撮１象素子は撮像管よりも小型、軽量や信頼性など
の面において優れているが、反面特性的に解１象度が不
足している事が欠点となっている。これは画素数の不足
に起因するもので現体の標準である垂直５００．水平４
００の画素は特に水平方向の画素数が細かい画像を見る
には粗すぎる。撮１象管と同じような特性となるために
は水平画素数の２倍化が必要と言われる。
の面において優れているが、反面特性的に解１象度が不
足している事が欠点となっている。これは画素数の不足
に起因するもので現体の標準である垂直５００．水平４
００の画素は特に水平方向の画素数が細かい画像を見る
には粗すぎる。撮１象管と同じような特性となるために
は水平画素数の２倍化が必要と言われる。
画素数の物理的増加は技術的には可能であり、すでに５
７０Ｈや７８０Ｈの学術発表もなされているが、最新の
研究段階のＶＬ８Ｌ技術を用いるため、製品となるまで
は今後かなしの長期間の開発が必要である。また、固体
撮［象素子の特性を生かしてチップをフィールド時間ご
とに半画素ピッチ往復運動させ各フィールドごとく異な
った場所の情報を得てこれをモニター上に合成表示して
擬似的に２倍の水平画素数とする撮ｆ象方式を本発明者
等は提案し、開発した（テレビジ璽ン学会誌第３７巻第
１０号第８２６頁から８３２頁）。このためには振動機
構が新規に必要となる。
７０Ｈや７８０Ｈの学術発表もなされているが、最新の
研究段階のＶＬ８Ｌ技術を用いるため、製品となるまで
は今後かなしの長期間の開発が必要である。また、固体
撮［象素子の特性を生かしてチップをフィールド時間ご
とに半画素ピッチ往復運動させ各フィールドごとく異な
った場所の情報を得てこれをモニター上に合成表示して
擬似的に２倍の水平画素数とする撮ｆ象方式を本発明者
等は提案し、開発した（テレビジ璽ン学会誌第３７巻第
１０号第８２６頁から８３２頁）。このためには振動機
構が新規に必要となる。
一方、固体撮１象素子の画素配置を通常の正方格子配列
から斜方格子配列と呼ばれるジグザグ配置または市松配
置とする事により水平の画素数を擬似的に増加する方法
が知られている。すなわち第５図の実線の四角い枠で示
す有効感光部（２）、垂直方向の鎖線の帯は垂直ＣＯＤ
＠と点線の四角は蓄積ダイオードのコンタクトに）で
示すように、画素が１行ごとに半画素ピッチずれて構成
されており、この素子で水平方向の限界解像度であるナ
イキスト限界が増加する事をすでに本発明者は他の研究
者と解析を行ない発表した。（１９８４年テレビジョン
学会全国大会講演予稿集第６６頁から第６７頁）第５図
の構成は特に第６図のようないわゆる２階建て固体撮１
象素子で実現した例であるわ第６図の２階建て固体撮像
素子の構造を以下に簡単に述べる。
から斜方格子配列と呼ばれるジグザグ配置または市松配
置とする事により水平の画素数を擬似的に増加する方法
が知られている。すなわち第５図の実線の四角い枠で示
す有効感光部（２）、垂直方向の鎖線の帯は垂直ＣＯＤ
＠と点線の四角は蓄積ダイオードのコンタクトに）で
示すように、画素が１行ごとに半画素ピッチずれて構成
されており、この素子で水平方向の限界解像度であるナ
イキスト限界が増加する事をすでに本発明者は他の研究
者と解析を行ない発表した。（１９８４年テレビジョン
学会全国大会講演予稿集第６６頁から第６７頁）第５図
の構成は特に第６図のようないわゆる２階建て固体撮１
象素子で実現した例であるわ第６図の２階建て固体撮像
素子の構造を以下に簡単に述べる。
第６図は光導電体膜と電荷転送素子を組み合わせたイン
タライン転送形の固体撮像素子の一画素の断面図である
。Ｐ形８ｉ基板１１に埋め込みチャネル垂直ＣＣＤを構
成する一層１２、と蓄積ダイオードを構成するｎ＋Ｎｉ
１２ｔが形成される。ｎ″Ｍ１２１の上には、転送用ゲ
ート電極となる２層のポＩＪＳｉ電極１３１ ｅ １３
２がある。蓄積ダイオードの部分では熱酸化膜を含む第
一酸化膜１４にエツチングを行ない蓄積ダイオードの計
層１２７部が露出するように形成した後、例えばＭなど
の第一電極１５を所定の形状に形成する。この後に、第
二酸化膜１６を形成し、さらにこの膜にエツチングを行
ない、第一電極１５の一部を露出させ、これにＭなどの
第二電極１７を所定の形状に形成する。この上部にａ
−Ｓ ｉなどの光導電体膜１８をスバッタリ／グやグロ
ー放電で形成し、さらに透明導電膜１９を形成して走査
部と光電変換部を有する固体撮［象素子を得る。
タライン転送形の固体撮像素子の一画素の断面図である
。Ｐ形８ｉ基板１１に埋め込みチャネル垂直ＣＣＤを構
成する一層１２、と蓄積ダイオードを構成するｎ＋Ｎｉ
１２ｔが形成される。ｎ″Ｍ１２１の上には、転送用ゲ
ート電極となる２層のポＩＪＳｉ電極１３１ ｅ １３
２がある。蓄積ダイオードの部分では熱酸化膜を含む第
一酸化膜１４にエツチングを行ない蓄積ダイオードの計
層１２７部が露出するように形成した後、例えばＭなど
の第一電極１５を所定の形状に形成する。この後に、第
二酸化膜１６を形成し、さらにこの膜にエツチングを行
ない、第一電極１５の一部を露出させ、これにＭなどの
第二電極１７を所定の形状に形成する。この上部にａ
−Ｓ ｉなどの光導電体膜１８をスバッタリ／グやグロ
ー放電で形成し、さらに透明導電膜１９を形成して走査
部と光電変換部を有する固体撮［象素子を得る。
なお、第一、第二電極の材料をそれぞれポリＳｉモリブ
デンとした他、はぼ同様の構成とした例が特開昭５７−
３２１８３号公報に記載されている。
デンとした他、はぼ同様の構成とした例が特開昭５７−
３２１８３号公報に記載されている。
このような固体撮像素子においては、従来ならば蓄積ダ
イオードの部分のみが一画素として有効に動くだけであ
ったのに対して、少くとも第二電極１７の部分が一画素
として有効な光電変換を行なうので感度が増加する利点
が生じる。
イオードの部分のみが一画素として有効に動くだけであ
ったのに対して、少くとも第二電極１７の部分が一画素
として有効な光電変換を行なうので感度が増加する利点
が生じる。
第二電極の引き出し方向を１行ごとに反対方向とする事
で市松配置画素となる。第１図から第５図では第６図の
画素新語で機能的に有用な垂直ＣＣＤＩ、！３、蓄積ダ
イオードのコンタクト部分のと画素を規定する第二電極
の有効感光部のについてその位置関係を示した。
で市松配置画素となる。第１図から第５図では第６図の
画素新語で機能的に有用な垂直ＣＣＤＩ、！３、蓄積ダ
イオードのコンタクト部分のと画素を規定する第二電極
の有効感光部のについてその位置関係を示した。
この２階建て固体撮ｒ象素子の感光部として有効な開口
形状は第２ＡＪ電極α力で規定され従来四角の矩形が用
いられている。この素子では水平画素の擬似的な増加は
出来るが、−見してわかるように水平方向で画素が半画
素ずれているのに対して垂直方向では画素は整然と分離
して形成されており蓄積された信号電荷の読み出し方法
や表示方法によりでは水平方向と垂直方向に解像度の様
子が異なってくる。通常のテレビ画障では気にならない
が、例えば計測図やＸ線写真ｒ象などのどの方向にも画
１象情報が一様な性質である等方性の被写体を撮１象す
ると画質に方向性依存が出る欠点がある。
形状は第２ＡＪ電極α力で規定され従来四角の矩形が用
いられている。この素子では水平画素の擬似的な増加は
出来るが、−見してわかるように水平方向で画素が半画
素ずれているのに対して垂直方向では画素は整然と分離
して形成されており蓄積された信号電荷の読み出し方法
や表示方法によりでは水平方向と垂直方向に解像度の様
子が異なってくる。通常のテレビ画障では気にならない
が、例えば計測図やＸ線写真ｒ象などのどの方向にも画
１象情報が一様な性質である等方性の被写体を撮１象す
ると画質に方向性依存が出る欠点がある。
今後の高精細画像時代には等方性の良好な撮像ができる
固体撮１象素子が要求されよう。
固体撮１象素子が要求されよう。
本発明は解像度特性に方向性依存が少ない固体撮像素子
を提供する事を目的とする。
を提供する事を目的とする。
本発明は２階建て固体撮像素子などの開口形状に従来の
矩形にかえて菱形あるいは六角形などの水平：垂直の両
方向に画素の重なりを生ずる開口形状と用いる事により
解津度の方向性依存を改善し等方向な撮像を可能にする
ものである。
矩形にかえて菱形あるいは六角形などの水平：垂直の両
方向に画素の重なりを生ずる開口形状と用いる事により
解津度の方向性依存を改善し等方向な撮像を可能にする
ものである。
本発明により従来水平方向にのみ画素の重なりがありた
のに対して、垂直方向にも画素の重なりが可能となり水
平と垂直の両方向に対して同等の解１度特性を得る事が
出来て等方向な撮像に近づく。
のに対して、垂直方向にも画素の重なりが可能となり水
平と垂直の両方向に対して同等の解１度特性を得る事が
出来て等方向な撮像に近づく。
第１図は本発明に係わる固体撮［象素子の一実施例であ
る。すなわち従来の矩形の開口形状に変えて菱形の開口
形状を採用した固体撮ｆ象素子である。
る。すなわち従来の矩形の開口形状に変えて菱形の開口
形状を採用した固体撮ｆ象素子である。
第６図の第２ＡＩ電極の形状を変えたのみであり他の構
造や駆動方法には差が無い。第２図に解像度特性を既に
発表した解析方法（デ、ンビジョン学会誌第３７巻第１
０号第８１９頁〜第８２５頁）と応用して計算した結果
を示す。横軸は画素の中心での回転角による方向を示し
０°と１８０′ が水平方向９ｏｏが垂直方向を示す。
造や駆動方法には差が無い。第２図に解像度特性を既に
発表した解析方法（デ、ンビジョン学会誌第３７巻第１
０号第８１９頁〜第８２５頁）と応用して計算した結果
を示す。横軸は画素の中心での回転角による方向を示し
０°と１８０′ が水平方向９ｏｏが垂直方向を示す。
縦軸は固体撮１象素子が画ｒ象として再現可能なナイキ
スト限界とそこにおける解ｒ象度（ＭＴＦ）値を示す。
スト限界とそこにおける解ｒ象度（ＭＴＦ）値を示す。
固体撮滓素子として現状の垂直５００画素、水平４００
画素に近い水平画素ピッチ（ｐｈ）が垂直画素ピッチ（
Ｐｖ）の２倍（Ｐｈ＝２Ｐｖ）の例であり、Ｆｎで示す
ナイキスト限界は１／２ Ｐｈに相補する。市松配置の
効果により水平、垂直軸共にナイキスト限界は通常の水
平のナイキスト限界Ｆｎの２倍となっている。
画素に近い水平画素ピッチ（ｐｈ）が垂直画素ピッチ（
Ｐｖ）の２倍（Ｐｈ＝２Ｐｖ）の例であり、Ｆｎで示す
ナイキスト限界は１／２ Ｐｈに相補する。市松配置の
効果により水平、垂直軸共にナイキスト限界は通常の水
平のナイキスト限界Ｆｎの２倍となっている。
この状態で、矩形の解津度値は点線に示すように水平方
向ではＯとなり、垂直方向では６４優のＭｒＦ値となり
水平方向では殆んど解［象できず垂直方向では極めて解
像度が良好という不均等な特性となる。これに対して菱
形開口とすると実線のように水平垂直共に４０チと一致
し全方向についても矩形の特性より方向性依存が少ない
事がわかる。これは、図かられかるように従来、垂直方
向には開口が重なり合う部分が無かったのに対して菱形
では水平方向での画素の重なりを残したま＼垂直方向で
も画素の重なりが可能となるからである。
向ではＯとなり、垂直方向では６４優のＭｒＦ値となり
水平方向では殆んど解［象できず垂直方向では極めて解
像度が良好という不均等な特性となる。これに対して菱
形開口とすると実線のように水平垂直共に４０チと一致
し全方向についても矩形の特性より方向性依存が少ない
事がわかる。これは、図かられかるように従来、垂直方
向には開口が重なり合う部分が無かったのに対して菱形
では水平方向での画素の重なりを残したま＼垂直方向で
も画素の重なりが可能となるからである。
菱形開口は図示の如く画素分離の間隔を除いて隙間なく
有効に全面積を覆う事が出来るので、感度は矩形開口と
同じに出来る利点がある。
有効に全面積を覆う事が出来るので、感度は矩形開口と
同じに出来る利点がある。
第３図は六角形の開口形状による本発明の他の実施例を
示す垂直方向に平行な部分が残っている例であす、後で
述べる別の六角形と区別するため縦平行六角形の開口形
状と名付けておく。この形状は矩形と前述の菱形の中間
の形状であるが、垂直方向の画素の重なりは有るので、
矩形に比べて解像度特性の方向性依存が少ない。
示す垂直方向に平行な部分が残っている例であす、後で
述べる別の六角形と区別するため縦平行六角形の開口形
状と名付けておく。この形状は矩形と前述の菱形の中間
の形状であるが、垂直方向の画素の重なりは有るので、
矩形に比べて解像度特性の方向性依存が少ない。
第４図は同じく六角形であるが、算盤玉のように水平方
向に平行な部分があるので横平行六角形と名付けた。こ
の開口は前述の菱形開口より垂直方向での画素の重なり
が大きい。
向に平行な部分があるので横平行六角形と名付けた。こ
の開口は前述の菱形開口より垂直方向での画素の重なり
が大きい。
これらの六角形は菱形と同じく全面積を有効に覆う事が
出来て、感度の損失をまねかない利点がある。感度の面
から見た制約をはずすと、さらに本発明の実施例として
円の開口形状の固体撮皐素子となる。市松配置にて円開
口とする事により水平垂直の重なり状態が等しくなり解
像度の等方性が増す。さらにまた菱形や六角形に限らず
、へ角形や多角形の開口の素子を提供できる。開口とし
ては画素の中心に対称な形状が望ましい。
出来て、感度の損失をまねかない利点がある。感度の面
から見た制約をはずすと、さらに本発明の実施例として
円の開口形状の固体撮皐素子となる。市松配置にて円開
口とする事により水平垂直の重なり状態が等しくなり解
像度の等方性が増す。さらにまた菱形や六角形に限らず
、へ角形や多角形の開口の素子を提供できる。開口とし
ては画素の中心に対称な形状が望ましい。
なお、横平行六角形の開口゛をざらに押し進めると、縦
長の矩形となるが、この形状は形の違いはあっても従来
の矩形を９０’回転した構造であり解像度の等方性は失
なわれてしまう。
長の矩形となるが、この形状は形の違いはあっても従来
の矩形を９０’回転した構造であり解像度の等方性は失
なわれてしまう。
上記の固体撮［象素子では主として光電変換部と固体走
査部からなる２階建て固体撮像素子について述べたが、
これに限らず、光電変換部と固体走査部を個別に製作し
て合体する素子にも応用できる事は勿論である。すなわ
ち光電変換部の有効な開口を本発明の形状とすれば良い
。
査部からなる２階建て固体撮像素子について述べたが、
これに限らず、光電変換部と固体走査部を個別に製作し
て合体する素子にも応用できる事は勿論である。すなわ
ち光電変換部の有効な開口を本発明の形状とすれば良い
。
特に本発明は等方性を要求する画像計測やＸ線写真など
の写真鐵の解析に用いる素子として最適となる。
の写真鐵の解析に用いる素子として最適となる。
なお、固体走査部としてＣＣＤの例を述べたが、２階建
て可能なＭＯＳやＣＰＤなどの固体走査部が使用できる
事は明らかである。
て可能なＭＯＳやＣＰＤなどの固体走査部が使用できる
事は明らかである。
なお、蓄積ダイオード部から電極を取り出す方式につい
ては、上記の２層Ｍの方法ばかりでなく単層に引き出し
ても良く、第一電極を垂直に引き出した後Ｋ、第２層電
極を水平に広げても良い。
ては、上記の２層Ｍの方法ばかりでなく単層に引き出し
ても良く、第一電極を垂直に引き出した後Ｋ、第２層電
極を水平に広げても良い。
いずれにしろ画素の有効感光部を規定する電極形状が本
発明の目的に合致すれば良い。
発明の目的に合致すれば良い。
第１図は本発明による固体撮［象素子の一実施例の構成
要素の配置図、第２図は本発明の固体撮［象素子の解ｒ
象度の方向依存性を示す図、第３図と第４図は本発明の
他の実施例の構成要素の配置図、第５図は従来の固体撮
（象素子の構成要素の配置図、第６図は固体撮像素子の
断面図である。 １１・ｐ ｆｉｓｉ基板１２＋ −垂ｉ１ｉ ＣＣＤ
Ｏｎ＋４１２２・・・蓄積ダイオードの計層 １３ｔ、 ｉ３．・・・２層のポリＳｉ電極１４・・・
第一酸化膜 １５・・・第一電極１６・・・第二酸
化膜 １７・・・第二電極１８・・・光導電体膜
１９・・・透明導電膜２１・・・有効感光部
２２・・・垂直ＣＣＤ２３・・・蓄積ダイオードのコン
タクト代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （他１名） 第 １ 図 第 ３ 図 第４図 第５図
要素の配置図、第２図は本発明の固体撮［象素子の解ｒ
象度の方向依存性を示す図、第３図と第４図は本発明の
他の実施例の構成要素の配置図、第５図は従来の固体撮
（象素子の構成要素の配置図、第６図は固体撮像素子の
断面図である。 １１・ｐ ｆｉｓｉ基板１２＋ −垂ｉ１ｉ ＣＣＤ
Ｏｎ＋４１２２・・・蓄積ダイオードの計層 １３ｔ、 ｉ３．・・・２層のポリＳｉ電極１４・・・
第一酸化膜 １５・・・第一電極１６・・・第二酸
化膜 １７・・・第二電極１８・・・光導電体膜
１９・・・透明導電膜２１・・・有効感光部
２２・・・垂直ＣＣＤ２３・・・蓄積ダイオードのコン
タクト代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （他１名） 第 １ 図 第 ３ 図 第４図 第５図
Claims (1)
- 光電変換部と固体走査部とからなる複合型固体撮像素
子において、市松配置された光電変換部の画素の有効感
光部を規定する電極の形状が水平方向のみならず垂直方
向にも交互に重なりが生じる形状となる事を特徴とする
市松配置固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59227831A JPS61107882A (ja) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | 市松配置固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59227831A JPS61107882A (ja) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | 市松配置固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61107882A true JPS61107882A (ja) | 1986-05-26 |
Family
ID=16867052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59227831A Pending JPS61107882A (ja) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | 市松配置固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61107882A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2651401A1 (fr) * | 1989-08-25 | 1991-03-01 | Thomson Consumer Electronics | Camera et dispositif de visualisation. |
-
1984
- 1984-10-31 JP JP59227831A patent/JPS61107882A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2651401A1 (fr) * | 1989-08-25 | 1991-03-01 | Thomson Consumer Electronics | Camera et dispositif de visualisation. |
| WO1991003125A1 (fr) * | 1989-08-25 | 1991-03-07 | Thomson Consumer Electronics S.A. | Camera et dispositif de visualisation |
| US5181102A (en) * | 1989-08-25 | 1993-01-19 | Thomson Consumer Electronics | Television camera and display employing quincuncial scanning |
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