JPS5844699Y2

JPS5844699Y2 - 固体カラ−撮像装置

Info

Publication number: JPS5844699Y2
Application number: JP1976172950U
Authority: JP
Inventors: 康雄中田
Original assignee: ソニー株式会社
Priority date: 1976-12-23
Filing date: 1976-12-23
Publication date: 1983-10-11
Also published as: JPS5389229U

Description

【考案の詳細な説明】撮像素子として電荷転送素子、例えばＣＣＤを使用する
と共に、これに被写体の色分解像を投影すれば、固体カ
ラー撮像装置を構成することができる。

しかし、その場合には、被写体の色分解像を形成する縞
状の色分解フィルタを、ＣＣＤの撮像部に対して極めて
正確な位置に取り付けなければならず、歩留りが悪くな
ると共に、コストアップとなってしまう。

また色分解フィルタ自身もコストアップを招いてしまう
。

本考案は、このような点を改善した固体カラー撮像装置
を提供しようとするものである。

今、第１図に示すように、シリコン基体１上に、３１０
２層２、多結晶シリコン層３．３１０２層４が順次形成
されているとする。

そして、これら各層２〜４の厚さをそれぞれｔ２〜ｔ４
とするとき、これら厚さｔ２〜ｔ４を第２図に示すよう
なパラメータとして入射光りに対する基体１の分光感度
特性を測定すると、第３図に示すような特性となる。

すなわち、Ａ曲線ＩＩ、ＩＩＩでは、層２〜４の
干渉の影響が顕著になり、大きなリップルを生じている
が、曲線■。

ＩＶでは、比較的素直である。

Ｂ多結晶シリコン層３は、入射光りに対する内部吸収
係数が大きいので、層３の厚さｔ３を厚くすると、短波
長での感度が低くなり、ｔ３〉４０００Ａでは、青色光
に対して感度がほとんどなくなる。

Ｃ３ｉＯ２層２，４は、内部吸収係数が小さいので長波
長での感度はもちろんのこと、短波長での感度も充分に
ある。

本考案は、以上の点を利用して固体カラー撮像装置を構
成するものである。

以下その一例について説明しよう。

第４図において、１０は被写体、２０は輝度信号用のＣ
ＣＤを示し、これらの間の光路上に、撮像レンズ１１．
近赤外カットフィルタ１２、ハーフミラ−１３及び視感
度フィルタまたは輝度フィルタ１６が順次数けられ、Ｃ
ＣＤ２１の撮像部２０Ｉには被写体１０の像が投影さ
れる。

またハーフミラ−１３の反射光が、フルミラー１４で反
射されてからマゼンタ色光を透過光とする光学的色フィ
ルタ１５を通じて色信号用のＣＣＤ３０の撮像部３０
Ｉに供給され、ここに、被写体１０のマゼンタ色光の
像が投影される。

そして、ＣＣＤ２０，３０は、例えばフレームトランフ
ァー型とされているもので、投影された像を電荷像に変
換する撮像部２０Ｉ、３０Ｉと、その電荷像を一
度蓄積しておく蓄積部２Ｏ３，３０５と、その蓄積され
ている電荷を順次読み出して出力信号とする読み出し部
２０Ｒ，３０Ｒとを有する。

そしてこの場合、輝度信号用のＣＣＤ２０については
、一般のものと同様に構成されているが、色信号用のＣ
ＣＤ３０は、例えば次のように構成されている。

すなわち、第５図は、ＣＣＤ３０の撮像部３０Ｉにつ
いて示すもので、この例では２相のクロック型とされ、
３１は１の導電型を有する半導体基体を示す。

この基体３１には、その入射光側の表面に臨んで帯状の
チャンネルストッパ領域３６が、垂直方向に沿って形成
されている。

この場合、この領域３６は、基体３１と同導電型で、か
つ、基体３１に比べて十分に高い不純物濃度を有する。

そして領域３６の水平方向における間隔は、水平方向に
おける絵素のピッチとされているもので、交互に２対１
の割り合いとされている。

なお、この領域３６で挾まれた区間のうち、水平方向の
幅が広い区間３１Ｗは、最終的に赤色信号に対応する区
間であり、狭い区間３１Ｎは、青色信号に対応する区間
である。

そしてこの基体３１上には、領域３６上を含んで、３１
０２層３２が絶縁層として一様な厚さ、例えば１０００
〜１５００久程度の厚さに形成され、さらにこの３１０
２層３２の表面上に、帯状のストレージゲート電極３３
、すなわち、リンあるいはボロンなどがドープされた多
結晶シリコン層３３が、水平方向に沿って、かつ、垂直
方向における１絵素につき２本の割り合いで互いに並行
に形成されている。

ただしこの場合、多結晶シリコン層３３には、区間３１
Ｗに対応する部分のうち、水平方向におけるほぼ士の部
分に、透孔３７、すなわち、受光窓３７が形成されてい
る。

また多結晶シリコン層３３の厚さは、例えば４０００〜
５０００Ａ、またはこれ以上である。

さらに、３１０２層３２及び゛多結晶シリコン層３３上
には、受光窓３７の部分を除いて、３１０２層３４が全
面的に、かつ、一様な厚さ、例えば１０００人の厚さに
形成され、この３１０２層３４上、特に多結晶シリコン
層３３にまたがるように、水平方向に沿って例えばアル
ミニウムよりなる帯状のトランスファーゲート電極３５
が形成されている。

ただし、この電極３５は、受光窓３７の部分及び区間３
１Ｎの部分（鎖線図示の部分）３８では、幅が狭くさ
れている。

なおこの部分３８も受光窓となるものである。

そして多結晶シリコン層（ストレージゲ−ト電極）３３
と、垂直方向に関してこの層３３に隣り合うトランスフ
ァーゲート電極３５とが、電気的に互いに接続されてゲ
ート電極３９とされている。

このようにＣＣＤ３０の撮像部３０Ｉが構成され、ま
た蓄積部３０Ｓ及び読み出し部３０Ｒは、一般のも
のと同様に構成されている。

従って受光窓３７においては、基体３１に対して３１０
２層３２のみが形成されているので、この受光窓３７に
おける分光感度特性は、第３図の曲線■で示される。

また部分３８、すなわち、受光窓３８においては、基体
３１に対して３１０２層３２、多結晶シリコン層３３．
３１０２層３４か゛形成されているので、この受光窓３
８における分光感度特性は、第３図の曲線ＩＶで示され
る。

そして近赤外カットフィルタ１２は、第６図Ａの曲線Ｖ
Ｉのような分光透過特性を有し、またマゼンタフィルタ
１５は、第６図Ａの曲線Ｖｌｌのような分光透過特性を
有している。

従ってフィルタ１２．１３．１５と受光窓３７との合成
の分光感度特性は、曲線Ｉ、ＶＩ、Ｖｌｌを合成した
特性となるので、第６図Ｂに曲線３７Ｓとして示すよ
うに、青色光及び赤色光に対して感度を有する特性とな
り、第７図に示すように、受光窓３７からは青色信号Ｅ
ｂ及び赤色信号Ｅｒとの加算信号（マゼンタ信号）（Ｅ
ｂ＋Ｅｒ）が得られることになる。

またフィルタ１２．１４と受光窓３８との合成の分光感
度特性は、曲線ＩＶ、ＶＩ、Ｖｌｌを合成した特
性となるので、第６図Ｂに曲線３８Ｓとして示すよう
に、赤色光に対してのみ感度を有する特性となり、第７
図に示すように、受光窓３８からは赤色信号Ｅｒが得ら
れることになる。

一方、第５図Ｂに示すように、１つおきのゲートを極３
９に、２相のクロックパルス（転送パルス）φ１．φ２
が供給されれば、基体３１には、ストレージ領域と、ト
ランスファ領域とが形成され、受光窓３７．３８（７）
電荷〔信号（Ｅｂ＋Ｅｒ）、Ｅｒ）は、垂直方向
に順次転送される。

そこで、マスク発振回路２５の発振信号が分周回路２６
に供給されてクロックパルスφ１．φ２及び転送パルス
が形成され、これらパルスがＣＣＤ３０に供給されて
色信号（Ｅｂ＋Ｅｒ）、Ｅｒが取り出される。

この場合、第７図に示すように、受光窓３７．３８は、
水平方向に交互に形成されているので、ＣＣＤ３０か
らは、信号（Ｅｂ＋Ｅｒ）とＥｒとが点順次に得られる
。

また分周回路２６からクロックパルス及び転送パルスが
ＣＣＤ２０に供給され、ＣＣＤ２０からは輝度信号
ＥＶが取り出される。

そしてこの信号Ｅｙがアンプ４１に供給されて必要な信
号処理が行われてからＮＴＳＯエンコーダ回路４２に供
給される。

さらにＣＣＤ３０からの信号（Ｅｂ＋Ｅｒ）、
Ｅｒｔ７）点順次信号が、アンプ５１を通じて減算回路
５２に供給されると共（こ、１ビツトの遅延回路５３に
供給されて信号Ｅｒ、（Ｅｂ＋Ｅｒ）の点順次信号
とされ、この信号が減算回路５２に供給され、減算回路
５２からは青色信号Ｅｂ、−Ｅｂの点順次信号が取り出
される。

そしてこの信号が、サンプリングホールド回路５４に供
給されると共に、分周回路２６からサンプリングパルス
も供給されて青色信号Ｅｂが取り出され、この信号Ｅｂ
がエンコーダ回路４２に供給される。

またアンプ５１からの信号（Ｅｂ＋Ｅｒ）、Ｅｒの点順
次信号が、サンプリングホールド回路５５に供給される
と共に、分周回路２６からサンプリングパルスも供給さ
れて赤色信号Ｅｒが取り出され、この信号Ｅｒがエンコ
ーダ回路４２に供給される。

さらに、分周回路２６から色副搬送波信号及びバースト
信号がエンコーダ回路４２に供給される。

こうしてエンコーダ回路４２において、信号ＥＶ。

Ｅｂ、ＥｒがＮＴＳＣカラー映像信号に変換され、こ
の信号が端子４３に取り出される。

そしてこの場合、本考案によれば、ＳｉＯ２層３２、
３４及び多結晶シリコン層３３によって必要な分光特性
を得ているので、色分解フィルタが不要であり、従って
ＣＣＤ３０に対する色分解フィルタの位置合わせが不要
なので、歩留りがよく、またコストダウンができる。

さらに色分解フィルタ自身が不要なことによってもコス
トダウンができる。

また青色光及び赤色光に対する合成の分光特性（第５図
Ｂ）は、主としてフィルタ１５の特性により決まるので
、ＣＣＤ３０に分光特性のばらつきがあっても、これ
はあまり問題にならず、この点からもコストダウンがで
きる。

さらに、ストレージゲート電極３３、すなわち、多結晶
シリコン層３３を厚くできるので、その抵抗を小さくす
ることができ、従って基体３１は、全面がクロックパル
スφ１．φ２によって均一に駆動され、シエーテ゛イン
グなどが改善される。

また受光窓３８が形成される区間３１Ｎは、水平方向
の幅を狭くできるので、水平方向の絵素数を増やして解
像度を改善でき、あるいは、同じ解像度のときには、受
光窓３７．３８を大きくして高感度化で゛きる。

さらに色分解フィルタが不要なので、リレーレンズやグ
ラスファイバプレートが不要となり、小型化できると共
に、光の損失を小さくできる。

また製造も容易である。

なおＣＣＤ３０をインターライントランスファー型とす
ることもできる。

また上述においては、受光窓３７．３８が水平方向に交
互に形成されているが、垂直方向に交互に形成されてい
るときには、ＣＣＤ３０からは、信号（Ｅｂ＋Ｅｒ
）、Ｅｒの線順次信号となるので、遅延回路５３の遅
延時間は１水平期間とされる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図、第６図及び第７図は本考案を説明する
ための図、第４図は本考案の一例の系統図、第５図Ａは
その要部の一例の正面図、第５図Ｂ、Ｃは同図Ａｃｒ）
Ｂ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線における断面図である。２０．３０はＣＣＤ、３１は半導体基体、３２．３４は
ＳｉＯ２層、３３は多結晶シリコン層、５４．５５はサ
ンプリングホールド回路で゛ある。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

固体撮像素子と、この固体撮像素子に被写体のマゼンタ
色光成分だけを供給する光学的フィルタ手段とを有し、
上記固体撮像素子は、半導体基体と、この半導体基体の
表面に第１のＳｉＯ２層を介して形成された多結晶シリ
コン層よりなる第１の電極と、この第１の電極上に第２
のＳｉｎ、、層を介して形成された第２の電極とを有す
ると共に、はぼ全色光に対して感度を有するように上記
第２の電極、上記第２のＳｉＯ２層及び上記第１の電極
が除去されている第１の受光窓と、はぼ赤色光に対して
のみ感度を有するように上記第２の電極だけが除去され
ている第２の受光窓とが周期的に形成され、上記固体撮
像素子から上記被与体に対するマゼンタ色信号と、赤色
信号とが、上記第１及び第２の受光窓の配列周期で順次
信号として取り出される固体カラー撮像装置。