JPS62287787A - カラ−用固体撮像素子 - 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】 ６、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＣＣＤ形固体撮像素子およびその上に画素に
対応して配置されたマイクロカラーフィルタから成るカ
ラー用固体撮像素子に関し、特に水平解像力が向上され
てＮＴＳＣ方式のムービ用に好適な固体撮像素子に関す
る。

〔従来技術〕

フィールドトランスファ方式（以下ＦＴ方式と称する）
のＣＯＤは、光電変換素子自体が電荷転送機能を有して
おり、構造が簡単マ多画素化、特に水平方向の画素数を
充分に取れるが、他方において次のような欠点を有する
。すなわち光電変換素子の表面に、電荷の転送を行うポ
リシリコン製透明電極が配置されるので、ここｆの光の
吸収が生じて感度を低下させている。特にＦＴ方式のＣ
ＣＤをカラー用に使用した場合、波長の短い光、すなわ
ち色Ｂにおける吸収が著しい。この場合、色）ｉ、Ｇ、
Ｈにおいてカラーバランスをとる必要上、色ＲおよびＧ
の光電変換素子の感度も、色Ｂの光電変換素子に合わせ
て低下させなければならず全体の感度を低下させている
。

このＦＴ方式の欠点を改善するためインタライン方式（
以下ＩＴ方式と称する）のＣＣＤが開発されたが、ＩＴ
方式のＣＣＤは垂直方向の光電変換素子に沿って、該光
電変換素子列と交互に独立の電荷転送部を有したため、
同一のデザインルール下ではＦＴ方式に較べて水平解像
力を相対的に低くした。云々換えれば、ＦＴ方式と同等
の水平解像力を得ようとすると、一層細いデザインルー
ルにしなければならず、製作上極めて不利であった。

本発明者は、既に、ＩＴ方式のＣＣＤ並の感度を有しか
つＦＴ方式のＣＣＤ並の水平解像力が得られる固体撮像
装置（％願昭６１−８９５０５号、出願日：昭和６１年
４月１８日）を提案した。

この固体撮像装置は、第２図に図示するとおり、ＩＴ方
式により設けられた受光部１と、ＦＴ方式により設げら
才しろ電荷蓄積部２と、水平シフトレノスタ６とを王な
構ｆＪｙ、要素とし、前記受光部２を形成する電荷転送
部２ａをも感光領域として用いたものである。従って、
電荷転送部２ａは？、［変換機能と電荷転送機能を併せ
有しており、これによりこの固体撮像装置ｌ￥は、ＦＴ
方式のＣＣＤ並の水平解像力が得られた。

〔発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような固体撮像装置は、電荷転送部
が電荷転送機能として作用している間、受光部が露光さ
れないように構成されている必要があり、従って、その
用途は、例えば露光期間がシャッタにより制約↑きろス
チル・カメラ用に限られた。

本発明の目的は、ＩＴ方式のＣＣＤ並の感度と、従来素
子と同一デザインルールの基ｒ２倍の水平解像力が得ら
れ、かつムービ用としても適用〒きるカラー用固体撮像
素子を提供することにある〇〔問題点を解決するための
手段〕 上記目的を達成するため、本発明による固体撮像素子は
次のように構成されている。すなわちマイクロカラーフ
ィルタの色配列は、垂直方向に６原色または補色の第１
の色を並べた列と、垂直方向に３原色または補色の第２
の色および第３の色を２つずつ交互に並べた列と、が水
平方向に交互に配置されている。また、固体撮像素子の
第１の色に対応する画素は、ＦＴ方式の光電変換素子か
ら成り、従って第１の色に対しては１つの電荷蓄積部と
１つの水平ＣＣＤが設けられている。一方第２の色およ
び第３の色に対応する画素は、ＩＴ方式の光電変換素子
から成り、従って第２σ）色お裏び第３の色の画素と第
１の色の画素との間にそれぞれ転送ゲートが設けられ、
かつ第２の色および第３の色に対しては他の電荷蓄積部
と他の水平ＣＯＤが設けられている。第１の色の画素、
すなわち第２の色および第３の色の画素に転送ゲートを
介して結合された方の画素の出力側端部の画素の出力は
、前記２つの電荷蓄積部のいずれか一方に択一的に蓄積
される。

〔作用〕

本発明によるＣＣＤ形固体撮像素子は、第１の色例えば
色Ｇに関してはＦＴ方式で動作し、第２および第３の色
例えば色Ｒと色Ｂに関してはＩＴ方式マ動作する。従っ
ていわばＦＴ−ＩＴ混成方式のＣＣＤと称することがで
きる。色Ｇの光電変換素子に形成された信号電荷は、信
号転送周期の間に、色Ｇ用の蓄積部に転送される。この
期間中、色Ｒおよび色Ｂの信号電荷は光電変換素子に留
まっている。色Ｇの信号電荷がイベて蓄積部に転送され
ると、次に、色Ｒおよび色Ｂの信号電荷は、転送ゲート
を介して色Ｇの光電変換素子へ一蒼に転送されろ。すな
わち色Ｇの光電変換素子は、この後垂直電荷転送部とし
て動作する。色Ｇの光電変換素子内に移された色Ｒおよ
び色Ｂの信号電荷は、信号転送周期の間、色Ｂ用または
色Ｂ用の蓄積部に転送される。色■（および色Ｂの信号
電荷がすべて色Ｒまたは色Ｂ用の蓄褌部へ転送され次第
、これらａ号電荷は既に色Ｇ用の蓄積部内に準備ざれて
いる色Ｇの信号電荷と共に、それぞれの水平電荷転送部
すなわち水平〇ＣＤを介して同時に読出される。

なお上記色Ｇの光電変換素子が垂直電荷転送部として動
作している間、この垂Ｍ？Ｊｔ荷転送部はまた光電変換
素子として色Ｇの信号電荷も発生する。

しかし、信号電荷の蓄積部への垂直転送は非常な高速で
行われろため、色Ｇとの混色による影響は無視出来る程
度である。従って、従来素子と異って受光部を遮光する
必要がなく、そのためムービ用として使用することが可
能となる。

以上のように本発明によるカラー用固体撮像素子ｆは、
例えば色Ｇに関してはＦＴ方式ｆ動作させ、色ＲとＢに
関してはＩＴ方式で動作させている。その際ＩＴ方式に
基づき、色Ｇの光電変換素子を垂直転送部として用い、
かつこの垂直転送部の出力仙１端子に色Ｇおよび色Ｒま
たは色Ｂ用の２つの蓄積部をそれぞれ設けて出力信号を
いずれか一方に蓄積するようになっている。

〔実施例〕

本発明の実施例を以下図面により説明する。

第１図に示す１実施例は、本発明による固体撮像素子の
構成を示す略図である。受光部１０は、マトリクス状に
配列された光電変換素子を有し、受光部１０上にはマイ
クロカラーフィルタが配置されている。マイクロカラー
フィルタは、七れぞれの光ｘｉ換累子に対応して６つの
色Ｉｔ、　Ｇ、　Ｂを有する。本発明による構成のマイ
クロカラーフィルタは、垂直方向に同一の色てなわち色
Ｇを並べた列と、垂直方向に色ｌ（およびＢを２つずつ
父互に配置し、かつ行方向に同色が配色され６エうに並
べた列と、が水平方向に交互に配置された所謂Ｇストラ
イプ１（／Ｂ線順次配列から成っている。

図中記号Ｒ，Ｇ、ＢＫｊりこの配列が概略的に示されて
いる。

フィルタＧの下に配置された″／ｆＳ電変換素子は、そ
れ自体電荷転送素子の役割も果たすのマ、これら光電変
換素子の表面には、４相駆動される転送制御用のポリシ
リコン製透明電極１１が設けられている。一方フィルタ
ＲおよびＢの下の光電変換素子の表面は開口されてポリ
シリコン電極が設けられていない。その代り色Ｒおよび
Ｂ用の光電変換素子と色Ｇ用の光電変換素子との間には
、累子毎に転送ゲート１２が設けられている。従って本
実施例において、色Ｇ用の光電変換素子は、色Ｇの光電
変換、色Ｃの置局転送および色ＲまたはＢの電荷転送の
６つの機能を果たす。なお図において、点線〒囲まれた
部分はシリコン基板に形成されたチャンネルストッパ！
あり、チャンネルストッパで囲まれた部分に光電変換素
子及び電荷転送素子すなわち自己走査形ＣＣＤシフトｌ
／ｌ／ジス形成されている。

図中受光部１０の下には２つの電荷蓄ｎｍ　１５゜１４
を設けている。第１の蓄積部１３は受光ｓ１０と隣接し
て配置され、その出力端に第１の水平ＣＣＤ１５を備え
ている。

また、第２の蓄積部１４は前記第１の蓄積部１６と隣接
し、かつ第１の水平ＣＣＤ１５を挾む位置に配置されて
おり、その出力端には同様に第２の水平ＣＣＤ１６を備
えている。

なお図には示されていないが、第１の蓄積部１３と第１
の水平ＣＣＤｊ５および第１の水平ＣＣＤ１５と第２の
蓄積部１４との間にはそれぞれ転送ゲートが設けられ、
後述する信号電荷の転送先を制御している。

色Ｇの光電変換素子で発生された信号電荷は、この光電
変換素子自身を介して第１の蓄積部１６に送られる。こ
の転送過程が終了すると直ちに、色ＲおよびＢの光電変
換素子で発生された信号電荷は、転送ゲート１２を介し
て窒になった色Ｇ用の光電変換素子ｔζ−斉に転送され
る。

次い〕、既に第１の蓄積部１６に蓄積された色Ｇの信号
電荷は第２の蓄積部１４へ、また色Ｇ用の光電変換素子
に移された色ＲおよびＢの信号電荷は第１の蓄積部１３
へそれぞれ転送されて読出し準備が完了する。なお、こ
の信号電荷の転送制御は、上述の・す―ンに限定される
ものでなく、例えば色Ｇの信号電荷を第２蓄ａ部へ転送
後、初めて色ＲおよびＢの信号電荷の転送を開始するよ
うにも出来る。

信号電荷読出し準備が完了した状態において第１の蓄積
部に蓄えられた色ＲとＢの信号電荷、および第２の蓄積
部に蓄えられた色Ｇの信号電荷は、順次当該色の水平Ｃ
ＣＤ１５，１６に転送される。水平ＣＣＤ１５．ｉ６か
らの信号電荷の読出しは、従来周知のように行われ、信
号電荷はそれぞれバッファアンプ１７．１８を介してＮ
ＴＳＣ方式のンイールド信号が取り出される。なお色Ｒ
とＢの信号電荷は、バッファアンプ１７の後段に設けた
図示しな（・切換回路により分際される。

前記実施例では、カラーフィルタが６原色から成る場合
について述べたが、補色であってもよいことは容易に推
察でき谷　また、本発明の固体撮像素子はスチルカメラ
用として適用しても好適に作用することは明白マある。

〔発明の効果〕

本発明による固体撮像素子は、２つの電荷蓄積部を有し
、受光部に発生したすべての信号電荷をそれぞれの蓄積
部に損り分けた後、各水平ＣＣＤで読出すように設り゛
だの１、受光部を遮光する必要が無くムービ用として用
いることが出来る。また、受光部をＦＴ−ＩＴ混成方式
のＣＣＤとして設け、ＩＴ方式の垂直転送部にもフィル
タを配置して受光領域として用いることにより、従来の
ＩＴ方式の２倍の水平解俄力を有する。しかも色Ｂ用の
受光素子は透明電極を持たないので、ＦＴ方式の欠点が
排除されて従来のＩＴ方式のものと同等の感度を有する
。従ってカラーバランスをとるため、その他の色の感度
を低下させる必要がな（、全体として極めて高い感度が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるカラー用固体撮像累子の構成と
動作を説明するための略図、第２図は本発明者によって
既に提案した固体撮像装置を説明１　するための略図で
ある。 １０・・・受光部、　　１１・・・ポリシリコン與透明
ｉ１Ｌ極、１２・・・転送ゲート、　　１３．ｊ４・・
・笥、荷蓄積部、１５・・・第１の水平ＣＣＤ、　　１
６・・・第２の水平ＣＣＤ、＋７１８・・・バッファア
ンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＣＣＤ形固体撮像素子およびその上に画素に対応して配
   置されたマイクロカラーフィルタから成るカラー用固体
   撮像素子において、マイクロカラーフィルタの色配列が
   、垂直方向に３原色または補色の第１の色を並べた列と
   、垂直方向に３原色または補色の第２の色および第３の
   色を２つずつ交互に並べた列と、が水平方向に交互に配
   置されており、固体撮像素子の第１の色に対応する画素
   は、フィールドトランスファ方式の光電変換素子から成
   り、かつ第１の色に対しては１つの電荷蓄積部と１つの
   水平ＣＣＤが設けられており、一方第２および第３の色
   に対応する画素は、インタライン方式の光電変換素子か
   ら成り、第２および第３の色の画素と第１の色の画素と
   の間には転送ゲートが設けられ、かつ第２および第３の
   色に対しては他の電荷蓄積部と他の水平ＣＣＤが設けら
   れており、第１の色に対応する画素の出力側端部の画素
   の出力は、前記２つの電荷蓄積部のいずれか一方に択一
   的に蓄えられて同時に読出されることを特徴とするカラ
   ー用固体撮像素子。