JPH0793417B2 - Solid-state imaging device - Google Patents
Solid-state imaging deviceInfo
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- JPH0793417B2 JPH0793417B2 JP61109400A JP10940086A JPH0793417B2 JP H0793417 B2 JPH0793417 B2 JP H0793417B2 JP 61109400 A JP61109400 A JP 61109400A JP 10940086 A JP10940086 A JP 10940086A JP H0793417 B2 JPH0793417 B2 JP H0793417B2
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- Japan
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- electrode
- channel stop
- solid
- potential
- charge
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、CCD形撮像素子を備えた固体撮像装置に係
り、特に、少ないフィールド内サンプリングポイント数
で高解像度、低偽信号を得るよう構成し、しかも高感
度、低雑音、低残像のCCD形固体撮像装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solid-state image pickup device having a CCD image pickup element, and particularly to a configuration for obtaining high resolution and low spurious signals with a small number of sampling points in a field. The present invention also relates to a CCD solid-state image pickup device having high sensitivity, low noise, and low afterimage.
[従来の技術] 従来、ナイキスト限界以上の空間周波数をもつ画像によ
る偽信号を減少させるため、例えば、 (1)光導電膜を積層して画素開口を等価的に大きくす
る (2)レンチキュラーレンズを用いて画素開口を等価的
に大きくする (3)撮像素子を振動させて画素開口を等価的に画素ピ
ッチより大きくする などの方法があった。[Prior Art] Conventionally, in order to reduce a false signal due to an image having a spatial frequency higher than the Nyquist limit, for example, (1) a photoconductive film is laminated to enlarge a pixel aperture equivalently (2) a lenticular lens There is a method in which the pixel opening is equivalently increased by using (3) the image sensor is vibrated to equivalently make the pixel opening larger than the pixel pitch.
しかし、(1),(2)の方法では画素ピッチより大き
な開口を得ることはできず、限界があった。また(3)
の方法では機械的に複雑なものとなってしまい、固体撮
像装置の大きなメリットである安定性を失なうことにつ
ながるという欠点があった。However, with the methods (1) and (2), it is not possible to obtain an aperture larger than the pixel pitch, and there is a limit. Also (3)
However, the method described above has a drawback in that it becomes mechanically complicated and leads to loss of stability, which is a great advantage of the solid-state imaging device.
さらに、CCD形撮像素子の駆動法の一つに、フィールド
毎に縦方向の2画素の組み合せを変え、その和信号を出
力しインターレース走査を行うフィールド蓄積モードが
あるが、主としてフレーム蓄積モードによる残像を低減
する目的で用いられているものであり、縦方向の偽信号
は減少できるものの、横方向については従来と変わらな
い。In addition, one of the driving methods for CCD image sensors is a field accumulation mode in which the combination of vertical two pixels is changed for each field and the sum signal is output to perform interlaced scanning. It is used for the purpose of reducing the vertical direction, and although the false signal in the vertical direction can be reduced, the horizontal direction is the same as the conventional one.
また、偽信号を後処理で帯域制限し低減化するために
は、現状で得られるフィルターの特性を考慮すると、相
当多くの画素数が必要となり、加工精度や歩留りが低下
する問題だけでなく、画素面積の減少により飽和信号量
および感度が低下するのと同時に、クロック周波数の増
大(広帯域化)に伴ない雑音も増加するため、ダイナミ
ックレンジが大幅に低下するといった問題が生じる。Further, in order to limit and reduce the band of the false signal by post-processing, considering the characteristics of the filter obtained at present, a considerably large number of pixels are required, and not only the problem that the processing accuracy and the yield decrease, At the same time as the saturation signal amount and the sensitivity decrease due to the reduction of the pixel area, the noise also increases with the increase of the clock frequency (widening of the band), which causes a problem that the dynamic range significantly decreases.
以上の問題の一部、少なくとも偽信号についての問題を
解決するものとして、本願人はすでに特願昭59−254219
号「固体撮像装置」を出願した。これによれば、CCD形
撮像素子の安定性やダイナミックレンジを損うことな
く、偽信号を低減することができる。しかしこの固体撮
像装置においては受光および信号電荷蓄積部と、転送の
ための転送電極とを別々に設けていたため、感度にかか
わる開口率を小さくするか、もしくは製造プロセスの複
雑な積層形などの構成を用いる必要が生じていた。As a solution to some of the above problems, at least the problem of false signals, the present applicant has already filed Japanese Patent Application No. 59-254219.
No. "Solid-state imaging device" was filed. According to this, it is possible to reduce the false signal without impairing the stability and the dynamic range of the CCD image pickup device. However, in this solid-state imaging device, since the light receiving and signal charge accumulating portion and the transfer electrode for transferring are separately provided, the aperture ratio related to the sensitivity is reduced, or the manufacturing process has a complicated laminated structure or the like. Had to be used.
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は上述した従来の欠点を解決し、実効的に画素開
口を大きくし、縦,横方向共に偽信号をなくし、簡単な
素子構成で高い解像度と感度を有するとともに、雑音を
低減し、残像の少ない高画質の映像を得ることのできる
固体撮像装置を提供することを目的とする。[Problems to be Solved by the Invention] The present invention solves the above-mentioned drawbacks of the related art, effectively enlarges the pixel aperture, eliminates false signals in the vertical and horizontal directions, and has a high resolution and sensitivity with a simple device configuration. It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device that has the above-described characteristics and that can reduce noise and obtain high-quality images with little afterimage.
[問題点を解決するための手段] このような目的を達成するために本発明の固体撮像装置
は、複数のフィールドのそれぞれに電極群を備えたフレ
ーム転送方式の固体撮像素子において、各フィールドに
属する電極群の個々の電極はそれぞれ同じフィールドの
画素に対応して配置され、かつ各電極がそれぞれ他のフ
ィールドに属する電極に囲まれるように配置されている
ことを特徴とする。[Means for Solving Problems] In order to achieve such an object, a solid-state image pickup device of the present invention has a frame transfer type solid-state image pickup device including an electrode group in each of a plurality of fields. The individual electrodes of the belonging electrode group are arranged corresponding to the pixels in the same field, and each electrode is arranged so as to be surrounded by the electrodes belonging to other fields.
また本発明の固体撮像装置は、複数組の電極群を備えた
固体撮像装置において、複数組の電極群は各受光素子の
位置に対応してそれぞれ配置され、かつこの際互いに隣
接して配置される電極群はともに共通接続された状態に
ならないようにし、信号電荷蓄積時には、隣接受光素子
で囲まれる特定の受光素子の部分がそれら隣接受光素子
からの電荷を集める電荷蓄積部となるように特定の受光
素子の位置に対応する特定の電極群の電位を隣接受光素
子の位置に対応する電極群の電位より高くまたは低く設
定するようにしたことを特徴とする。Further, the solid-state imaging device of the present invention is a solid-state imaging device including a plurality of sets of electrodes, wherein the plurality of sets of electrodes are arranged corresponding to the positions of the respective light receiving elements, and at this time, are arranged adjacent to each other. Make sure that the electrode groups that are not connected together are not commonly connected, and that when the signal charge is stored, the part of the specific light receiving element surrounded by the adjacent light receiving elements becomes the charge storage part that collects the charges from the adjacent light receiving elements. The electric potential of the specific electrode group corresponding to the position of the light receiving element is set to be higher or lower than the electric potential of the electrode group corresponding to the position of the adjacent light receiving element.
さらにまた本発明の固体撮像装置は、信号電荷蓄積およ
びその蓄積された電荷の転送の双方、または信号電荷蓄
積のみを行うための互いに共通接続された複数組の電極
群と、電荷の混濁を防止するための隔離手段とを備えた
固体撮像装置において、複数組の電極群は各受光素子の
位置に対応してそれぞれ配置され、かつこの際互いに隣
接して配置される電極群はともに共通接続された状態に
ならないようにし、信号電荷蓄積時には、隣接受光素子
で囲まれる特定の受光素子の部分がそれら隣接受光素子
からの電荷を集める電荷蓄積部となるように特定の受光
素子の位置に対応する特定の電極群の電位を隣接受光素
子の位置に対応する電極群の電位より高くまたは低く設
定するとともに、隔離手段を不動作状態にし、電荷転送
時には、隔離手段を動作させて、共通接続された複数組
の電極群のそれぞれについて異なる位置で集められた蓄
積電荷が相互に混濁を起さないようにしたことを特徴と
する。Furthermore, the solid-state imaging device of the present invention prevents a charge turbidity from being formed by a plurality of electrode groups commonly connected to each other for performing both signal charge storage and transfer of the stored charge or only signal charge storage. In the solid-state imaging device including the isolation means for performing the above-mentioned operation, a plurality of sets of electrode groups are arranged corresponding to the positions of the respective light receiving elements, and at this time, the electrode groups arranged adjacent to each other are commonly connected. When the signal charge is accumulated, the position of the specific light receiving element surrounded by the adjacent light receiving elements corresponds to the position of the specific light receiving element so that it becomes a charge accumulation part that collects the charges from the adjacent light receiving elements. The potential of the specific electrode group is set to be higher or lower than the potential of the electrode group corresponding to the position of the adjacent light receiving element, the isolation means is inactivated, and the isolation means is set at the time of charge transfer. It is operated, wherein the accumulated charge collected at different positions for each of the plurality of sets of electrode groups which are commonly connected is to not cause turbidity in the other.
[作 用] 本発明によれば、画素開口を画素ピッチより大きくする
ことにより、ナイキスト限界以上の空間周波数をもつ画
像による偽信号を、画素数を増加せずに低減することが
できると同時に、画素配置を市松状の補間配置とするこ
とにより、画素数が少ない場合でも、解像度の低下を、
視覚上あまり目立たないとされている斜方向に留め、縦
・横方向については充分な解像度を実現できる。また、
画素数の減少に伴い、飽和信号量を増加することができ
ると同時に転送クロック周波数を低減することができる
ため、低雑音化を図ることができ、ダイナミックレンジ
を拡大することができる。さらに、フィールド毎に全電
荷を読み出すことにより、情報量を無駄にすることなく
高感度であり、しかも、信号電荷の読み残しによる残像
をなくすことができる。[Operation] According to the present invention, by making the pixel aperture larger than the pixel pitch, it is possible to reduce a false signal due to an image having a spatial frequency equal to or higher than the Nyquist limit without increasing the number of pixels. Even if the number of pixels is small, the resolution is reduced by using a checkerboard-like interpolation arrangement.
It is possible to achieve a sufficient resolution in the vertical and horizontal directions while keeping it in the diagonal direction, which is not so noticeable visually. Also,
As the number of pixels decreases, the saturation signal amount can be increased, and at the same time, the transfer clock frequency can be reduced. Therefore, noise can be reduced and the dynamic range can be expanded. Furthermore, by reading out all charges for each field, it is possible to achieve high sensitivity without wasting the amount of information, and it is possible to eliminate afterimages due to unread signals.
[実施例] 第1図に本発明の固体撮像装置の構成を説明するための
第1の実施例として、フレーム転送形CCD撮像素子の画
素の配置パターンを示す。図において、1,2,3は、それ
ぞれのフィールドにおけるサンプル点(画素)を示して
おり、少ない画素数でも高解像度を実現するため、各サ
ンプル点が他のフィールドに属するサンプル点で囲まれ
た市松状の補間配置としている。各サンプル点は、フォ
トダイオードやMOSセンサなどを用いたフォトセンサに
より形成されている。従来の方法では、フォトセンサの
開口率を100%としても実線で区切られた範囲の開口を
越えることはできないが、本発明では、後に詳述するよ
うに画素開口を点線5で示す範囲まで拡大することを可
能ならしめるものである。[Embodiment] FIG. 1 shows a pixel arrangement pattern of a frame transfer CCD image pickup device as a first embodiment for explaining the configuration of the solid-state image pickup device of the present invention. In the figure, 1, 2, and 3 indicate sample points (pixels) in each field, and each sample point is surrounded by sample points belonging to other fields in order to realize high resolution with a small number of pixels. It has a checkerboard-like interpolation arrangement. Each sample point is formed by a photo sensor using a photodiode or a MOS sensor. In the conventional method, even if the aperture ratio of the photo sensor is set to 100%, it is not possible to exceed the aperture in the range delimited by the solid line, but in the present invention, the pixel aperture is expanded to the range shown by the dotted line 5 as will be described later. It is what makes it possible to do.
第2図に、第1図の構成および動作を実現するための転
送電極パターンを示す。11,12,13はフォトセンサ1,2,3
にそれぞれ対応する転送電極であり、11は第1相、12,1
3はそれぞれ第2,第3相の3相電極構成をとっている。
なお、第2図は構成を簡略化して示したもので、光を電
極部側から入射する表面入射形の場合、多結晶シリコ
ン、金属酸化膜などを用いた透光性の導電物質あるいは
穴あき構造、またはそれらを組み合せたものを電極とし
て用いる。また、基板を薄片化し、基板側から光を入射
する背面入射形とした場合は、透光性の電極は不要とな
る。FIG. 2 shows a transfer electrode pattern for realizing the configuration and operation of FIG. 11,12,13 are photosensors 1,2,3
11 are the first phase, and 12, 1 are the transfer electrodes respectively corresponding to
Reference numeral 3 has a three-phase electrode configuration of the second and third phases, respectively.
Note that FIG. 2 shows a simplified structure, and in the case of a front-illuminated type in which light is incident from the electrode side, a translucent conductive material or a perforated material using polycrystalline silicon, a metal oxide film, or the like is used. The structure or a combination thereof is used as an electrode. Further, when the substrate is made into a thin piece and a back-incidence type in which light is incident from the substrate side is used, a translucent electrode becomes unnecessary.
第3図に一例として裏面入射形のフレーム転送形CCDの
構造の概要を示す。第3図は第2図のA−A線に沿う断
面の一部を示したものである。図において21は例えばp
−Si、22はSiO2、11,12,13はそれぞれ多結晶シリコンか
らなる転送電極である。配線は簡略化して示してある。
このような構造のCCDは通常のLSI製造方法によって作る
ことができる。Figure 3 shows an example of the structure of a back-thinned frame transfer CCD as an example. FIG. 3 shows a part of a cross section taken along the line AA of FIG. In the figure, 21 is, for example, p
-Si, 22 are transfer electrodes made of SiO 2 , and 11, 12, 13 are transfer electrodes made of polycrystalline silicon, respectively. The wiring is shown in a simplified manner.
A CCD having such a structure can be manufactured by a usual LSI manufacturing method.
第4図に、第2図の電極群に印加する駆動パルスのタイ
ミングの例を示し、本発明の第1の実施例の動作につい
て詳細に説明を加える。なお、説明を加える便宜上、印
加する電位が高い方が信号電荷に対するポテンシャルは
低いものとした。FIG. 4 shows an example of the timing of the drive pulse applied to the electrode group of FIG. 2, and the operation of the first embodiment of the present invention will be described in detail. For the sake of convenience of explanation, it is assumed that the higher the applied potential, the lower the potential for the signal charge.
第1フィールド撮像時は、まず第1相を高電位に保ち、
電極11下部の領域を蓄積状態とする。この時、他の電極
群は低電位に保たれているので、光電変化された信号電
荷は第1図の矢印に示すように、高電位の第1相の電極
下に集められる。この結果、撮像面上の信号電荷が全て
電極11の下部に蓄積され、実効的に第1図の点線5の領
域の画素開口を得ることができる。第1図においては、
1個の画素1についてのみ電荷の動きを示したが、撮像
面全体にわたってこのような動きが生じる。When capturing the first field, first keep the first phase at a high potential,
The region under the electrode 11 is set in the accumulation state. At this time, since the other electrodes are kept at a low potential, the photoelectrically converted signal charges are collected under the high-potential first-phase electrode as shown by the arrow in FIG. As a result, all the signal charges on the image pickup surface are accumulated under the electrode 11, and the pixel aperture in the area indicated by the dotted line 5 in FIG. 1 can be effectively obtained. In FIG. 1,
Although the movement of the charge is shown only for one pixel 1, such movement occurs over the entire image pickup surface.
次の転送期間中は、まず第2相を高電位にし、順次3相
の転送クロックにより第2図の点線矢印に示した動き
で、撮像部に隣接して構成された蓄積部(図示せず)に
信号電荷が転送される。信号電荷が全て蓄積部に転送さ
れた後、撮像部では第2フィールドの撮像を開始する。
この場合、光電変換された信号電荷は、蓄積期間中に高
電位が印加されている第2相の電極12の下部に第1フィ
ールドとは異なる方向に移動し蓄積された後、蓄積部に
転送される。第3フィールドも同様にして撮像を行うこ
とにより、各フィールド毎に全ての光電変換された信号
電荷を読み出すことができ、全てのサンプリング点で画
素開口を実効的に拡大することが可能となる。During the next transfer period, first, the second phase is set to a high potential, and sequentially by the transfer clocks of the three phases, the storage unit (not shown) configured adjacent to the image pickup unit is operated by the movement shown by the dotted arrow in FIG. ) Is transferred to the signal charge). After all the signal charges have been transferred to the storage section, the imaging section starts imaging the second field.
In this case, the photoelectrically converted signal charges are moved to a lower portion of the second-phase electrode 12 to which a high potential is applied during the accumulation period in a direction different from that in the first field and accumulated, and then transferred to the accumulation unit. To be done. By similarly performing imaging in the third field, it is possible to read out all the photoelectrically converted signal charges in each field, and it is possible to effectively enlarge the pixel aperture at all sampling points.
なお、転送期間中、転送方向に沿い隣接した転送電極間
での信号電荷の混入を防ぐため、第5図のチャンネルス
トップ15の領域に、深い埋込みチャネルとなるよう不純
物を拡散するか、もしくは厚い酸化膜を用いるなどし
て、その信号電荷に対するポテンシャルを、蓄積期間中
の蓄積電極以外の電極群の下部より低く、転送パルス印
加時は全ての電極下より高くなるような適切な条件に設
定する。これにより、蓄積中には周囲の電極下から蓄積
電極下への電荷の移動を妨げることなく、転送中には横
方向への電荷の拡散を防ぎ、垂直方向への電荷の転送を
可能とする。During the transfer period, in order to prevent mixing of signal charges between transfer electrodes adjacent to each other along the transfer direction, impurities are diffused or thickened in the region of the channel stop 15 in FIG. 5 so as to form a deep buried channel. By using an oxide film, etc., the potential for the signal charge is set to an appropriate condition such that it is lower than the lower part of the electrode group other than the storage electrodes during the storage period and higher than all the electrodes when the transfer pulse is applied. . As a result, the diffusion of charges in the lateral direction is prevented and the charges can be transferred in the vertical direction during transfer without hindering the transfer of charges from under the surrounding electrodes to under the storage electrodes. .
また、多結晶シリコンなどをチャネルストップ15の領域
の酸化膜中に埋込んでチャネルストップ電極とし、これ
らの全電極に共通に上述の適切なポテンシャルとなるよ
うなバイアス電圧を付与すれば、転送期間中のみチャネ
ルストップ効果を持たせることが容易に達成できる。Further, if polycrystalline silicon or the like is buried in the oxide film in the region of the channel stop 15 to serve as a channel stop electrode, and a bias voltage having the above-mentioned appropriate potential is applied in common to all of these electrodes, the transfer period is increased. It is easy to achieve the channel stop effect only in the inside.
さらにまた、上述のチャネルストップ領域を設ける代わ
りに、転送電極下の一部に不純物を拡散するか、または
厚い酸化膜を施すなどして形成した電荷の転送方向を制
限する方向性転送電極を用いて、電荷転送時に転送方向
以外の方向の信号電荷が交じり合うことのないようにす
ることもできる。Furthermore, instead of providing the above-mentioned channel stop region, a directional transfer electrode for limiting the transfer direction of charges formed by diffusing impurities in a part under the transfer electrode or applying a thick oxide film is used. Thus, it is possible to prevent signal charges in directions other than the transfer direction from being mixed with each other during charge transfer.
以上、フレーム転送形CCD撮像素子の実施例について詳
細に説明したが、例えば第5図15の領域に、光遮蔽した
転送チャネルを設け、この転送チャネルと各画素との隣
接部にトランスファゲートを設けた、インタライン転送
形の構成としたCCD撮像素子を用いても本発明の効果を
達成することができる。この場合、第2図の電極11〜13
は第1図のフォトセンサ1〜3にそれぞれ対応する蓄積
電極として動作する。第4図に示した蓄積期間にそれぞ
れ所定の電圧を蓄積電極に印加することにより、光電変
換された信号電荷は第1図の矢印に示すように集めら
れ、実効的に第1図の点線5の領域の画素開口を得るこ
とができる。蓄積された信号電荷は、水平帰線期間内に
トランスファゲートを介して転送チャネルに送られた
後、転送チャネルに沿って移動し読み出される。信号電
荷が転送チャネルに送られてから読み出されるまでの期
間中に次のフィールドの蓄積を行う。このようにして順
次各フィールドの撮像を行うことにより高解像度、低偽
信号でしかも高感度、低雑音、低残像の固体撮像装置を
実現することができる。The embodiment of the frame transfer CCD image pickup device has been described above in detail. For example, a light-shielded transfer channel is provided in the region of FIG. 5 and a transfer gate is provided in the adjacent portion between this transfer channel and each pixel. Further, the effects of the present invention can be achieved even by using a CCD image pickup device having an interline transfer type configuration. In this case, the electrodes 11 to 13 of FIG.
Operates as storage electrodes corresponding to the photosensors 1 to 3 of FIG. 1, respectively. By applying a predetermined voltage to the storage electrodes during the storage period shown in FIG. 4, the photoelectrically converted signal charges are collected as shown by the arrow in FIG. 1, and effectively the dotted line 5 in FIG. It is possible to obtain a pixel aperture in the area of. The accumulated signal charge is sent to the transfer channel via the transfer gate within the horizontal blanking period, and then moved along the transfer channel to be read out. The next field is accumulated during the period from when the signal charge is sent to the transfer channel until it is read. In this way, by sequentially imaging each field, it is possible to realize a solid-state imaging device having high resolution, low false signal, high sensitivity, low noise, and low afterimage.
第6図に本発明の第2の実施例として、フレーム転送形
CCD撮像素子の画素の配置パターンを示す。101〜104
は、それぞれのフィールドにおけるサンプル点を示して
おり、第1の実施例と同様にフォトセンサにより形成さ
れている。サンプル点101がその周囲をサンプル点102,1
03,104で囲まれているように、各フィールドにおけるサ
ンプル点は、それぞれ、他のフィールドにおけるサンプ
ル点に囲まれた市松模様になっている。本実施例では実
効的な画素開口を105に示す範囲まで拡大することがで
きる。FIG. 6 shows a frame transfer type as a second embodiment of the present invention.
The arrangement pattern of the pixels of the CCD image sensor is shown. 101 ~ 104
Indicate sample points in each field, which are formed by photosensors as in the first embodiment. A sample point 101 is surrounded by sample points 102,1
As surrounded by 03 and 104, the sample points in each field are in a checkered pattern surrounded by the sample points in the other fields. In this embodiment, the effective pixel aperture can be expanded to the range shown by 105.
第7図に本実施例の転送電極パターンを示す。111〜114
はフォトセンサ101〜104にそれぞれ対応する転送電極で
あり、111は第1相、112〜114はそれぞれ第2〜4相の
4相電極構成をとっている。電極の材質および構造、ま
た光の入射形式については第1の実施例と同様とする。FIG. 7 shows the transfer electrode pattern of this embodiment. 111 ~ 114
Is a transfer electrode corresponding to each of the photosensors 101 to 104, 111 is a first phase, and 112 to 114 are second to fourth phase four-phase electrode configurations. The material and structure of the electrode and the light incident type are the same as those in the first embodiment.
第8図に、第7図の電極群に印加する駆動パルスのタイ
ミングの例を示し、第2の実施例の動作について説明を
加える。FIG. 8 shows an example of the timing of the drive pulse applied to the electrode group of FIG. 7, and the operation of the second embodiment will be described.
第1フィールド撮像時は、まず第1相を高電位にし、電
極111下部の領域を蓄積状態とする。この時、他の電極
は低電位なので、光電変換された信号電荷は第6図の矢
印に示すように高電位が印加されている電極101の下に
集められる。次の転送動作では、まず第2相を高電位に
し、順次4相の転送クロックにより、信号電荷は第7図
の点線矢印で示した動きで撮像部に隣接して構成された
蓄積部に転送される。信号電荷が全て蓄積部に転送され
た後、撮像部では第2フィールドの撮像を開始する。第
3フィールド以降も同様にして撮像および転送を行うこ
とにより、各フィールド毎に全ての信号電荷を読み出す
ことができ、全てのサンプリング点で、第6図の点線10
5に示すように画素開口を実効的に拡大することが可能
となる。At the time of the first field imaging, first, the first phase is set to a high potential, and the region under the electrode 111 is set in the accumulation state. At this time, since the other electrodes have a low electric potential, the photoelectrically converted signal charges are collected under the electrode 101 to which a high electric potential is applied as shown by the arrow in FIG. In the next transfer operation, first, the second phase is set to a high potential, and the signal charges are sequentially transferred to the accumulating section formed adjacent to the image pickup section by the movements shown by the dotted arrows in FIG. To be done. After all the signal charges have been transferred to the storage section, the imaging section starts imaging the second field. By performing imaging and transfer in the same manner for the third and subsequent fields, it is possible to read out all the signal charges for each field, and the dotted line 10 in FIG.
As shown in Fig. 5, the pixel aperture can be effectively enlarged.
なお、転送方向に沿い隣接した転送電極間での電荷の混
入を防ぐため、第9図の115の部分をチャンネルストッ
プとするか、またはこれに代えて方向性転送電極を用い
ることにより、第1の実施例と同様な構成で同じ効果を
得ることができる。In order to prevent the mixing of charges between the transfer electrodes adjacent to each other along the transfer direction, the portion 115 in FIG. 9 is used as a channel stop, or instead of this, a directional transfer electrode is used. The same effect can be obtained with the same configuration as that of the embodiment.
以上、フレーム転送形CCD撮像素子の実施例について詳
細に説明したが、例えば第9図115の領域に、第1の実
施例と同様に光遮蔽した転送チャネルを設けるなどし
て、インタライン転送形の構成とし、第1の実施例と同
様な動作を行うことにより、本発明の効果を得ることが
できる。The embodiment of the frame transfer CCD image pickup device has been described above in detail. For example, by providing a light-shielded transfer channel in the region of FIG. With the above-mentioned configuration and the same operation as that of the first embodiment, the effect of the present invention can be obtained.
[発明の効果] 以上、実施例にもとづいて説明したように、本発明によ
れば、画素開口を画素ピッチより大きくすることによ
り、ナイキスト限界以上の空間周波数をもつ画像による
偽信号を、画素数を増加せずに低減することができると
同時に、画素配置を市松状の補間配置とすることによ
り、画素数が少ない場合でも、解像度の低下を、視覚上
あまり目立たないとされている斜方向に留め、縦・横方
向については充分な解像度を実現できる。また、画素数
の減少に供ない、飽和信号量を増加することができると
同時に転送クロック周波数を低減することができるた
め、低雑音化を図ることができ、ダイナミックレンジを
拡大することができる。さらに、フィールド毎に全電荷
を読み出すことにより、情報量を無駄にすることなく高
感度であり、しかも、信号電荷の読み残しによる残像を
なくすことができる。加えて、構成が簡略であり、デザ
インルール上の制約を少なくすることができるため、加
工精度および歩留りを大幅に向上することができる。[Effects of the Invention] As described above based on the embodiments, according to the present invention, by making the pixel aperture larger than the pixel pitch, a false signal due to an image having a spatial frequency equal to or higher than the Nyquist limit can be generated. Can be reduced without increasing the number of pixels. At the same time, the checkerboard-like interpolation arrangement is used for the pixel arrangement. It is possible to realize sufficient resolution in vertical and horizontal directions. Further, since the saturation signal amount can be increased without decreasing the number of pixels and the transfer clock frequency can be reduced at the same time, noise can be reduced and the dynamic range can be expanded. Furthermore, by reading out all charges for each field, it is possible to achieve high sensitivity without wasting the amount of information, and it is possible to eliminate afterimages due to unread signals. In addition, since the structure is simple and restrictions on design rules can be reduced, processing accuracy and yield can be significantly improved.
第1図は本発明の一実施例における画素の配置および開
口を説明するための模式図、 第2図は第1図の実施例に用いられる電極のパターンを
示す図、 第3図は本発明の撮像装置の構造を示すための概略断面
図、 第4図は電極に印加する駆動パルスのタイミングを示す
図、 第5図はチャネルストップを含めた電極のパターンを示
す図、 第6図は本発明の他の実施例における画素の配置および
開口を説明するための模式図、 第7図は第6図の実施例に用いられる電極のパターンを
示す図、 第8図は電極に印加する駆動パルスのタイミングを示す
図、 第9図はチャネルストップを含めた電極のパターンを示
す図である。 1,2,3……画素、 11,12,13……電極、 15……チャネルストップ、 101,102,103,104……画素、 111,112,113,114……電極、 115……チャネルストップ。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the arrangement of pixels and openings in one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an electrode pattern used in the embodiment of FIG. 1, and FIG. 3 is the present invention. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the image pickup device of FIG. 4, FIG. 4 is a view showing timings of drive pulses applied to the electrodes, FIG. 5 is a view showing an electrode pattern including a channel stop, and FIG. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the arrangement of pixels and apertures in another embodiment of the invention, FIG. 7 is a diagram showing a pattern of electrodes used in the embodiment of FIG. 6, and FIG. 8 is a drive pulse applied to the electrodes. FIG. 9 is a diagram showing the timing of FIG. 9, and FIG. 9 is a diagram showing an electrode pattern including channel stops. 1,2,3 …… Pixel, 11,12,13 …… Electrode, 15 …… Channel stop, 101,102,103,104 …… Pixel, 111,112,113,114 …… Electrode, 115 …… Channel stop.
Claims (6)
えたフレーム転送方式の固体撮像素子において、 各フィールドに属する電極群の個々の電極はそれぞれ同
じフィールドの画素に対応して配置され、かつ各電極が
それぞれ他のフィールドに属する電極に囲まれるように
配置されていることを特徴とする固体撮像装置。1. In a frame transfer type solid-state imaging device having an electrode group in each of a plurality of fields, each electrode of the electrode group belonging to each field is arranged corresponding to a pixel in the same field, and A solid-state imaging device, wherein the electrodes are arranged so as to be surrounded by electrodes belonging to other fields.
いて、 前記複数組の電極群は各受光素子の位置に対応してそれ
ぞれ配置され、かつこの際互いに配置される電極群はと
もに共通接続された状態にならないようにし、 信号電荷蓄積時には、 隣接受光素子で囲まれる特定の受光素子の部分がそれら
隣接受光素子からの電荷を集める電荷蓄積部となるよう
に前記特定の受光素子の位置に対応する特定の電極群の
電位を前記隣接受光素子の位置に対応する電極群の電位
より高くまたは低く設定するようにしたことを特徴とす
る固体撮像装置。2. A solid-state image pickup device comprising a plurality of sets of electrode groups, wherein the plurality of sets of electrode groups are respectively arranged corresponding to the positions of the respective light receiving elements, and at this time, the electrode groups arranged mutually are common. When the signal charge is accumulated, the position of the specific photodetector surrounded by the adjacent photodetectors becomes a charge accumulating part that collects the charges from the adjacent photodetectors. The solid-state imaging device is characterized in that the potential of the specific electrode group corresponding to is set to be higher or lower than the potential of the electrode group corresponding to the position of the adjacent light receiving element.
転送の双方、または信号電荷蓄積のみを行うための互い
に共通接続された複数組の電極群と、電荷の混濁を防止
するための隔離手段とを備えた固体撮像装置において、 前記複数組の電極群は各受光素子の位置に対応してそれ
ぞれ配置され、かつこの際互いに隣接して配置されてな
る電極群はともに共通接続された状態にならないように
し、 信号電荷蓄積時には、 隣接受光素子で囲まれる特定の受光素子の部分がそれら
隣接受光素子からの電荷を集める電荷蓄積部となるよう
に前記特定の受光素子の位置に対応する特定の電極群の
電位を前記隣接受光素子の位置に対応する電極群の電位
より高くまたは低く設定するとともに、前記隔離手段を
不動作状態にし、 電荷転送時には、 前記隔離手段を動作させて、前記共通接続された複数組
の電極群のそれぞれについて異なる位置で集められた蓄
積電荷が相互に混濁を起こさないようにしたことを特徴
とする固体撮像装置。3. A plurality of sets of electrode groups connected in common for performing both signal charge storage and transfer of the stored charge, or only signal charge storage, and isolation means for preventing charge turbidity. In the solid-state imaging device including, the plurality of sets of electrode groups are respectively arranged corresponding to the positions of the respective light receiving elements, and at this time, the electrode groups arranged adjacent to each other are connected together in common. When the signal charge is accumulated, the specific light receiving element surrounded by the adjacent light receiving elements becomes a charge accumulating portion that collects the charges from the adjacent light receiving elements. The potential of the electrode group is set to be higher or lower than the potential of the electrode group corresponding to the position of the adjacent light receiving element, the isolation means is set in the inoperative state, and at the time of charge transfer, the isolation By operating the unit, the solid-state imaging device, wherein said commonly connected plurality of sets of accumulated charge collected at different positions for each of the electrode group was prevented causing turbidity from each other.
に隣接する電極群の境界部にチャネルストップ領域とし
て構成し、そのチャネルストップ領域の不純物濃度を、
信号電荷蓄積時には、 前記チャネルストップ領域の信号電荷に対するポテンシ
ャルが前記電荷蓄積部以外の受光素子のポテンシャルに
等しいかまたはそれより低くなり、前記チャネルストッ
プ領域のチャネルストップ機能が不動作になるように、 電荷転送時には、 前記チャネルストップ領域の信号電荷に対するポテンシ
ャルが前記複数組の電極群のうち転送パルスを印加した
電極群に対応して位置する受光素子のポテンシャルより
高くなり、前記チャネルストップ領域のチャネルストッ
プ機能が動作状態になるように設定したことを特徴とす
る特許請求の範囲第3項記載の固体撮像装置。4. The isolation means is configured as a channel stop region at the boundary between electrode groups adjacent to each other along the charge transfer direction, and the impurity concentration of the channel stop region is
During signal charge storage, the potential for signal charge in the channel stop region becomes equal to or lower than the potential of the light receiving element other than the charge storage unit, so that the channel stop function of the channel stop region becomes inoperative. At the time of charge transfer, the potential for the signal charge in the channel stop region becomes higher than the potential of the light receiving element located corresponding to the electrode group to which the transfer pulse is applied among the plurality of electrode groups, and the channel stop in the channel stop region The solid-state imaging device according to claim 3, wherein the function is set so as to be in an operating state.
に隣接する電極群の境界部にチャネルストップ電極を用
いたチャネルストップ領域として構成し そのチャネルストップ領域の信号電荷に対するポテンシ
ャルをチャネルストップ電極に所定の電圧を印加するこ
とによりチャネルストップ機能を制御するようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の固体撮像装
置。5. The isolation means is configured as a channel stop region using a channel stop electrode at a boundary between electrode groups adjacent to each other along a charge transfer direction, and a potential for signal charge in the channel stop region is applied to the channel stop electrode. The solid-state imaging device according to claim 3, wherein the channel stop function is controlled by applying a predetermined voltage.
たことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の固体撮
像装置。6. The solid-state image pickup device according to claim 3, wherein a directional transfer electrode is used as the isolation means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61109400A JPH0793417B2 (en) | 1986-05-15 | 1986-05-15 | Solid-state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61109400A JPH0793417B2 (en) | 1986-05-15 | 1986-05-15 | Solid-state imaging device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62266869A JPS62266869A (en) | 1987-11-19 |
| JPH0793417B2 true JPH0793417B2 (en) | 1995-10-09 |
Family
ID=14509285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61109400A Expired - Lifetime JPH0793417B2 (en) | 1986-05-15 | 1986-05-15 | Solid-state imaging device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0793417B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4736173B2 (en) * | 2000-10-27 | 2011-07-27 | 株式会社ニコン | Imaging device |
| JP4986172B2 (en) * | 2008-07-31 | 2012-07-25 | 富士フイルム株式会社 | Solid-state imaging device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60187187A (en) * | 1984-03-06 | 1985-09-24 | Matsushita Electronics Corp | Solid-state image pickup device and its driving method |
-
1986
- 1986-05-15 JP JP61109400A patent/JPH0793417B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62266869A (en) | 1987-11-19 |
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