CN101981698A - 固体摄像装置 - Google Patents

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Abstract

固体摄像装置(1)具备多个光电转换部(3)、多个第1传输部(5)、多个电荷存储部(7)、多个第2传输部(9)以及移位寄存器(11)。各光电转换部(3)具有：平面形状为由两条长边和两条短边形成的大致矩形的光感应区域(13)、和形成沿着从形成光感应区域(13)的平面形状的一个短边侧朝向另一个短边侧的第1方向变高的电位梯度的电位梯度形成区域(15)。各第1传输部(5)配置于形成对应的光感应区域(13)的平面形状的另一个短边侧，将从对应的光感应区域(13)取得的电荷在第1方向上传输。各电荷存储部(7)存储从对应的第1传输部(5)传输的电荷。由此，实现了图像处理不烦杂并且可以高速地读出光感应区域中产生的电荷的固体摄像装置。

Description

固体摄像装置
技术领域
本发明涉及固体摄像装置。
背景技术
作为固体摄像装置，分别具有光感应区域的多个光电转换部在一维方向(沿着光感应区域的短边方向的方向)上配置为阵列状的装置已为人熟知(例如，参照专利文献1)，该光感应区域对应于光入射而产生电荷且平面形状为由两条长边和两条短边形成的大致矩形。像这样的固体摄像装置，较以往来说，可用于各种各样的用途，特别地，作为分光器的光检测单元而被广泛使用。
专利文献1：日本特开2005-164363号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，专利文献1所记载的固体摄像装置具有以下的问题点。专利文献1所记载的固体摄像装置中，在光感应区域产生的电荷从光感应区域的短边侧被读出。因此，产生的电荷必须沿着光感应区域的长边方向移动，该移动距离较长。其结果，难以高速地读出所产生的电荷。
专利文献1所记载的固体摄像装置中，配置有分别与光感应区域的一对短边邻接、存储电荷的扩散区域和将该扩散区域中生成的电压信号放大并输出的放大区域。即专利文献1所记载的固体摄像装置中，分别从与光感应区域的各短边邻接配置的一对放大区域输出信号，所以有必要进行用于得到一维图像的信号处理。其结果，恐怕会使图像处理变得烦杂。
本发明的目的在于，提供一种图像处理不烦杂且能够将在光感应区域中产生的电荷高速地读出的固体摄像装置。
解决问题的方法
本发明所涉及的固体摄像装置具备：多个光电转换部，分别具有光感应区域和电位梯度形成区域，该光感应区域对应于光入射而产生电荷且平面形状为由两条长边和两条短边形成的大致矩形，该电位梯度形成区域相对于光感应区域而形成沿着从形成光感应区域的平面形状的一个短边侧朝向另一个短边侧的第1方向变高的电位梯度，并且沿着与第1方向交叉的第2方向并列设置；多个第1传输部，分别与光电转换部对应且配置于形成光感应区域的平面形状的另一个短边侧，将从对应的光电转换部取得的电荷在第1方向上传输；多个电荷存储部，分别与第1传输部相对应地配置，将从对应的第1传输部传输的电荷存储；多个第2传输部，分别与电荷存储部相对应地配置，将存储于对应的电荷存储部的电荷在第1方向上传输；电荷输出部，相对于多个第2传输部而配置，将分别从该第2传输部传输的电荷在第2方向上传输并输出。
本发明所涉及的固体摄像装置中，在各光电转换部中，由电位梯度形成区域形成沿着上述第1方向变高的电位梯度，因而光感应区域中所产生的电荷沿着由所形成的电位梯度而形成的电势倾斜，向另一个短边侧移动。向另一个短边侧移动的电荷被第1传输部取得，并在第1方向上被传输。由此，电荷的移动速度由电位梯度(电势的倾斜)来支配，使电荷的读出速度高速化。
另外，本发明中，从第1传输部传输的电荷被存储于电荷存储部，之后，由第2传输部在第1方向上传输。然后，从各第2传输部传输的电荷通过电荷输出部而在第2方向上传输并被输出。其结果，根据本发明，无须预先执行用于得到一维图像的信号处理，并且能够防止图像处理的烦杂化。
本发明中，光感应区域的平面形状为由两条长边和两条短边形成的大致矩形。因此，光感应区域中的饱和电荷量较大。
本发明中，优选，将整个第1期间内在光电转换部中产生的电荷与比第1期间短的整个第2期间内在光电转换部中产生的电荷，连续且交替地输出。
如果存储整个第1期间内在光电转换部中产生的电荷，那么由于曝光时间比较长，因而强的入射光由于信号饱和而难以确切地检测，但是，弱的入射光作为足够大的信号而被检测。另一方面，如果存储整个第2期间内在光电转换部中产生的电荷，那么由于曝光时间比较短，因而弱的入射光由于信号微弱而难以作为信号充分地检测，但是，强的入射光没有饱和，并且作为信号而被确切地检测。这样，无论入射光的强度，入射光均可以作为信号而被确切地检测，实效的动态范围变大。
而且，本发明中，具备电荷存储部。由此，能够将整个第1期间内在光电转换部中产生的电荷存储，并经由第2传输部而传输至电荷输出部，使其不成为传输整个第2期间内在光电转换部中产生的电荷时的障碍。
发明的效果
根据本发明，能够提供图像处理不烦杂并且可高速地读出光感应区域中产生的电荷的固体摄像装置。
附图说明
图1为显示本实施方式所涉及的固体摄像装置的结构的图。
图2为用于说明沿着图1中的II-II线的截面结构的图。
图3为本实施方式所涉及的固体摄像装置中的输入的各信号的时序图。
图4为用于说明图3中的各时刻的电荷的存储以及排出动作的电势图。
图5为用于说明图3中的各时刻的电荷的存储以及排出动作的电势图。
图6为用于说明光电转换部中的电荷的移动的模式图。
符号的说明
1…固体摄像装置、3…光电转换部、5…第1传输部、7…电荷存储部、9…第2传输部、11…移位寄存器、13…光感应区域、15…电位梯度形成区域。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的优选的实施方式进行详细的说明。此外，在说明中，对相同要素或者具有相同功能的要素标以相同符号，省略重复的说明。
图1为显示本实施方式所涉及的固体摄像装置的结构的图。图2为用于说明沿着图1中的II-II线的截面结构的图。
固体摄像装置1具备多个光电转换部3、多个第1传输部5、多个电荷存储部7、多个第2传输部9、以及作为电荷输出部的移位寄存器11。固体摄像装置1能够作为分光器的光检测单元而使用。
各光电转换部3具有光感应区域13和电位梯度形成区域15。光感应区域13感应光的入射，对应于入射光强度而产生电荷。电位梯度形成区域15相对于光感应区域13而形成沿着从形成光感应区域13的平面形状的一个短边侧朝向另一个短边侧的第1方向(沿着光感应区域13的长边方向的方向)变高的电位梯度。通过电位梯度形成区域15，光感应区域13中产生的电荷从光感应区域13的另一个短边侧被排出。
光感应区域13的平面形状成为由两条长边和两条短边形成的大致矩形。多个光电转换部3沿着与上述第1方向交叉的第2方向并列设置，在一维方向上配置成阵列状。多个光电转换部3在沿着光感应区域13的短边方向的方向上并列设置。本实施方式中，光感应区域13的长边方向上的长度例如设定为1mm左右。光感应区域13的短边方向上的长度例如设定为24μm左右。
相对于各光感应区域13，以在沿着光感应区域13的短边方向的方向上夹持该光感应区域13的方式，配置有隔离区域17和溢出漏极(OFD)区域19。隔离区域17与光感应区域13的一个长边邻接，在沿着光感应区域13的长边方向的方向上延伸。隔离区域17使夹持隔离区域17且相邻的一对光感应区域13电气分离。
溢出漏极区域19与光感应区域13的另一个长边邻接，在沿着光感应区域13的长边方向的方向上延伸。溢出漏极区域19包括由栅极晶体管构成的溢出栅极(OFG)，在光感应区域13中产生超过该光感应区域13的存储容量的电荷时，排出超过存储容量的量的电荷。由此，防止了从超过存储容量的光感应区域13溢出的电荷向其他光感应区域13漏出的高光溢出(blooming)等的不良情况。
各第1传输部5分别对应于光电转换部3且配置于形成光感应区域13的平面形状的另一个短边侧。即多个第1传输部5在形成光感应区域13的平面形状的另一个短边侧，在上述第2方向(沿着光感应区域13的短边方向的方向)上并列设置。第1传输部5通过电位梯度形成区域15而取得从光感应区域13排出的电荷，将取得的电荷在第1方向上传输。相邻的第1传输部5之间，配置有隔离区域(图中没有表示)，该隔离区域实现第1传输部5之间的电气分离。
各电荷存储部7分别对应于第1传输部5且在第1方向上与第1传输部5邻接地配置。即多个电荷存储部7在形成光感应区域13的平面形状的另一个短边侧，在上述第2方向上并列设置。电荷存储部7将从对应的第1传输部5传输的电荷依次存储。相邻的电荷存储部7之间，配置有隔离区域(图中没有表示)，该隔离区域实现电荷存储部7之间的电气分离。
各第2传输部9分别对应于电荷存储部7且在第1方向上与电荷存储部7邻接地配置。即多个第2传输部9在形成光感应区域13的平面形状的另一个短边侧，在上述第2方向上并列设置。第2传输部9取得对应的电荷存储部7中存储的电荷，将取得的电荷在第1方向上传输。相邻的第2传输部9之间，配置有隔离区域(图中没有表示)，该隔离区域实现第2传输部9之间的电气分离。
移位寄存器11相对于多个第2传输部9而言，在第1方向上与各第2传输部9邻接地配置。移位寄存器11接收分别从第2传输部9传输的电荷，在上述第2方向上传输，并依次输出至放大部21。从移位寄存器11输出的电荷，由放大部21进行电压转换，作为在第2方向上配置的每个光电转换部3(光感应区域13)的电压而输出至固体摄像装置1的外部。
如图2所示，多个光电转换部3、多个第1传输部5、多个电荷存储部7、多个第2传输部9以及移位寄存器11形成于半导体基板30上。半导体基板30包括：成为半导体基板30的基体的p型半导体层31、以及形成于p型半导体层31的一个面侧的n型半导体层32、34、36、38、40、42、n-型半导体层33、35、37、39、41和p+型半导体层43。本实施方式中，使用Si作为半导体，所谓“高杂质浓度”，例如是指杂质浓度为1×1017cm-3左右以上，对导电型标以“+”来表示，所谓“低杂质浓度”，例如是指杂质浓度为1×1015cm-3左右以下，对导电型标以“-”来表示。作为n型杂质，为砷等，作为p型杂质，为硼等。
p型半导体层31和n型半导体层32形成pn结，由n型半导体层32构成通过光的入射而产生电荷的光感应区域13。n型半导体层32在平面视图中为由两条长边和两条短边形成的大致矩形。n型半导体层32沿着与上述第1方向(即从形成n型半导体层32的平面形状的一个短边侧朝向另一个短边侧的、沿着n型半导体层32的长边方向的方向)交叉的第2方向并列设置，在一维方向上配置成阵列状。各n型半导体层32在沿着n型半导体层32的短边方向的方向上并列配置。上述隔离区域17能够由p+型半导体层构成。
对于n型半导体层32，配置有一对电极51、52。一对电极51、52由透过光的材料，例如多晶硅膜构成，经由绝缘层(图中没有表示)而形成于n型半导体层32上。通过一对电极51、52，构成电位梯度形成区域15。电极51、52可以以横跨沿着第2方向并列配置的多个n型半导体层32的方式，在第2方向上连续延伸而形成。电极51、52也可以形成于各个n型半导体层32上。
电极51构成所谓的电阻性栅极，在从形成n型半导体层32的平面形状的一个短边侧朝向另一个短边侧的方向(上述第1方向)上延伸而形成。电极51通过对两端赋予定电位差，从而形成对应于该电极51的第1方向上的电阻成分的电位梯度，即沿着上述第1方向变高的电位梯度。从控制电路(图中没有表示)对电极51的一端赋予信号MGL，从控制电路(图中没有表示)对电极51的另一端和电极52赋予信号MGH。信号MGL、MGH为H电平时，在n型半导体层32上形成沿着上述第1方向变高的电位梯度。
配置有与电极52在第1方向上相邻接的一对传输电极53、54。传输电极53、54经由绝缘层(图中没有表示)而分别形成在n-型半导体层33和n型半导体层34上。n-型半导体层33和n型半导体层34配置于形成n型半导体层32的平面形状的另一个短边侧。传输电极53、54例如由多晶硅膜构成。从控制电路(图中没有表示)对传输电极53、54赋予信号TG1。由传输电极53、54、传输电极53、54下的n-型半导体层33以及n型半导体层34，构成第1传输部5。
配置有与传输电极54在第1方向上邻接的、多对(本实施方式中为5对)电极55～58。电极55～58在上述第1方向上依次配置，经由绝缘层(图中没有表示)而分别形成于n-型半导体层35、n型半导体层36、n-型半导体层37、以及n型半导体层38上。电极55～58例如由多晶硅膜构成。从控制电路(图中没有表示)对电极55、56赋予信号P1V，从控制电路(图中没有表示)对电极57、58赋予信号P2V。由电极55～58、电极55～58下的n-型半导体层35、37以及n型半导体层36、38，构成电荷存储部7。
配置有与电极56在第1方向上邻接的、一对传输电极59、60。传输电极59、60经由绝缘层(图中没有表示)而分别形成在n-型半导体层39和n型半导体层40上。n-型半导体层39和n型半导体层40被配置为，与电极55～58中的位于第1方向上的最后段的n型半导体层36在第1方向上邻接。传输电极59、60例如由多晶硅膜构成。从控制电路(图中没有表示)对传输电极59、60赋予信号TG2。由传输电极59、60、传输电极59、60下的n-型半导体层39以及n型半导体层40，构成第2传输部9。
配置有与传输电极60在第1方向上相邻接的一对传输电极61、62。传输电极61、62经由绝缘层(图中没有表示)而分别形成在n-型半导体层41和n型半导体层42上。n-型半导体层41和n型半导体层42与n型半导体层40在第1方向上邻接地配置。传输电极61、62例如由多晶硅膜构成。从控制电路(图中没有表示)对传输电极61、62赋予信号P1H。由传输电极61、62、传输电极61、62下的n-型半导体层41以及n型半导体层42，构成移位寄存器11。
p+型半导体层43使n型半导体层32、34、36、38、40、42和n-型半导体层33、35、37、39、41与半导体基板30的其他部分电气分离。上述的各绝缘层由透过光的材料，例如硅氧化膜构成。优选，为了防止产生不需要的电荷，除了n型半导体层32之外的、n型半导体层34、36、38、40、42和n-型半导体层33、35、37、39、41(第1传输部5、电荷存储部7、第2传输部9、以及移位寄存器11)配置遮光部件等而被遮光。
接着，基于图3～图6，说明固体摄像装置1的动作。图3为本实施方式所涉及的固体摄像装置1中的输入至电极51～62的各信号MGL、MGH、TG1、P1V、P2V、TG2、P1H的时序图。图4(a)～(h)以及图5(a)～(h)为用于说明图3中的各时刻t1～t16的电荷的存储以及排出动作的电势图。图6为用于说明光电转换部中的电荷的移动的模式图。
然而，n型的半导体中存在正离子化的施主，p型的半导体中存在负离子化的受主。半导体中的电势，n型比p型高。换而言之，由于能带图中的电势向下为电势的正方向，因而n型的半导体中的电势在能带图中比p型的半导体的电势深(高)，能级变低。此外，如果向各电极施加正电位，那么电极正下方的半导体区域的电势变深(向正方向变大)。如果减小向各电极施加的正电位的大小，那么对应的电极正下方的半导体区域的电势变浅(向正方向变小)。
如图3所示，在时刻t1，信号MGL、MGH、TG1、P1V、P2V、TG2、P1H为L电平时，n型半导体层32的电势φ32比n-型半导体层33的电势φ33深，形成电势φ32的势阱(参照图4(a))。在该状态下，如果光入射至n型半导体层32而产生电荷，那么所产生的电荷被存储于电势φ32的势阱内。在电势φ32中存储有电荷量QL1。
在时刻t2，信号MGL、MGH为H电平时，在n型半导体层32中形成沿着上述第1方向变高的电位梯度，电势φ32以朝向n-型半导体层33侧变深的方式倾斜，形成电势φ32的梯度(参照图4(b))。相同地，在时刻t2，信号TG1、P2V、TG2为H电平时，n-型半导体层33和n型半导体层34的各电势φ33、φ34、n-型半导体层37和n型半导体层38的各电势φ37-1、φ37-2、φ38-1、φ38-2、以及n-型半导体层39和n型半导体层40的各电势φ39、φ40变深，形成电势φ34、φ38-1、φ38-2、φ40的各势阱。电势φ32的势阱中所存储的电荷C如图5所示那样沿着电势φ32的梯度移动，被传输至电势φ34的势阱内。电势φ34中存储有电荷量QL1。
在时刻t3，信号MGL、MGH、TG1为L电平时，电势φ32的梯度消失，并且电势φ33、φ34变浅(参照图4(c))。由此，与时刻t1相同地，所产生的电荷存储在电势φ32的势阱内。电势φ32中存储有电荷量QL2。另外，在时刻t3，信号P2V、TG2为L电平并且信号P1V为H电平时，电势φ37-1、φ37-2、φ38-1、φ38-2、φ39、φ40变浅，n-型半导体层35和n型半导体层36的各电势φ35-1、φ35-2、φ35-3、φ36-1、φ36-2、φ36-3较深，因而形成电势φ36-1、φ36-2、φ36-3的各势阱。电势φ34的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ36-1的势阱内。电势φ36-1中存储有电荷量QL1。
在时刻t4，信号MGL、MGH、TG1、P2V、TG2为H电平并且信号P1V为L电平时，与时刻t2相同地，形成电势φ32的梯度，并且形成电势φ34、φ38-1、φ38-2、φ40的各势阱(参照图4(d))。电势φ32的势阱内所存储的电荷沿着电势φ32的梯度被传输至电势φ34的势阱内。电势φ34中存储有电荷量QL2。电势φ36-1的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ38-1的势阱内。电势φ38-1内存储有电荷量QL1。
在时刻t5，信号MGL、MGH、TG1、P2V、TG2为L电平并且信号P1V为H电平时，与时刻t3相同地，电势φ32的梯度消失，并且形成电势φ36-1、φ36-2、φ36-3的各势阱(参照图4(e))。由此，与时刻t1、t3相同地，所产生的电荷被存储在电势φ32的势阱内。电势φ32中存储有电荷量QL3。电势φ34的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ36-1的势阱内。电势φ36-1中存储有电荷量QL2。电势φ38-1的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ36-2的势阱内。电势φ36-2中存储有电荷量QL1。
在时刻t6，信号MGL、MGH、TG1、P2V、TG2为H电平并且信号P1V为L电平时，与时刻t2、t4相同地，电势φ32的梯度被形成，并且电势φ34、φ38-1、φ38-2、φ40的各势阱被形成(参照图4(f))。电势φ32的势阱内所存储的电荷沿着电势φ32的梯度被传输至电势φ34的势阱内。电势φ34中存储有电荷量QL3。电势φ36-1的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ38-1的势阱内。电势φ38-1中存储有电荷量QL2。电势φ36-2的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ38-2的势阱内。电势φ38-2中存储有电荷量QL1。
在时刻t7，在信号MGL、MGH为H电平的状态下，信号TG1、P2V、TG2为L电平并且信号P1V为H电平时，维持形成电势φ32的梯度的状态，但是，由于电势φ33较浅，因而所产生的电荷被存储在电势φ32的势阱内。电势φ32中存储有电荷量QL4(参照图4(g))。在时刻t7，电势φ36-1、φ36-2、φ36-3的各势阱被形成。电势φ34的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ36-1的势阱内。电势φ36-1中存储有电荷量QL3。电势φ38-1的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ36-2的势阱内。电势φ36-2中存储有电荷量QL2。电势φ38-2的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ36-3的势阱内。电势φ36-3中存储有电荷量QL1。
在时刻t8，信号MGL、MGH、TG1、P2V、TG2、P1H为H电平并且信号P1V为L电平时，电势φ34、φ38-1、φ38-2、φ40的各势阱被形成(参照图4(h))。电势φ32的势阱内所存储的电荷沿着电势φ32的梯度被传输至电势φ34的势阱内。电势φ34中存储有电荷量QL4。电势φ36-1的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ38-1的势阱内。电势φ38-1中存储有电荷量QL3。电势φ36-2的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ38-2的势阱内。电势φ38-2中存储有电荷量QL2。电势φ36-3的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ40的势阱内。电势φ40中存储有电荷量QL1。在时刻t8，由于信号P1H为H电平，因而n-型半导体层41和n型半导体层42的各电势φ41、φ42较深，形成电势φ42的势阱。
在时刻t9，在信号MGL、MGH、P1H为H电平的状态下，信号TG1、P2V、TG2为L电平并且信号P1V为H电平时，与时刻t7相同地，在形成电势φ32的梯度的状态下，所产生的电荷被存储在电势φ32的势阱内。电势φ32中存储有电荷量QL5(参照图5(a))。在时刻t9，与时刻t7相同地，电势φ36-1、φ36-2、φ36-3的各势阱被形成。电势φ34的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ36-1的势阱内。电势φ36-1中存储有电荷量QL4。电势φ38-1的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ36-2的势阱内。电势φ36-2中存储有电荷量QL3。电势φ38-2的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ36-3的势阱内。电势φ36-3中存储有电荷量QL2。在时刻t9，由于电势φ39、φ40较浅，因而电势φ40的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ42的势阱内。电势φ42中存储有电荷量QL1。
在时刻t10，信号MGL、MGH、TG1、P2V、TG2、P1H为H电平并且信号P1V为L电平时，与时刻t8相同地，电势φ34、φ38-1、φ38-2、φ40的各势阱被形成(参照图5(b))。电势φ32的势阱内所存储的电荷沿着电势φ32的梯度被传输至电势φ34的势阱内。电势φ34中存储有电荷量QL5。电势φ36-1的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ38-1的势阱内。电势φ38-1中存储有电荷量QL4。电势φ36-2的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ38-2的势阱内。电势φ38-2中存储有电荷量QL3。电势φ36-3的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ40的势阱内。电势φ40中存储有电荷量QL2。
在时刻t11，在信号MGL、MGH、P1H为H电平的状态下，信号TG1、P2V、TG2为L电平并且信号P1V为H电平时，与时刻t9相同地，在形成电势φ32的梯度的状态下，所产生的电荷被存储在电势φ32的势阱内。电势φ32中存储有电荷量QL6(参照图5(c))。在时刻t11，与时刻t9相同地，电势φ36-1、φ36-2、φ36-3的各势阱被形成。电势φ34的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ36-1的势阱内。电势φ36-1中存储有电荷量QL5。电势φ38-1的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ36-2的势阱内。电势φ36-2中存储有电荷量QL4。电势φ38-2的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ36-3的势阱内。电势φ36-3中存储有电荷量QL3。电势φ40的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ42的势阱内。加上电荷量QL1，电势φ42中还存储有电荷量QL2。
在时刻t12，信号MGL、MGH、TG1、P2V、TG2、P1H为H电平并且信号P1V为L电平时，与时刻t8相同地，电势φ34、φ38-1、φ38-2、φ40的各势阱被形成(参照图5(d))。电势φ32的势阱内所存储的电荷沿着电势φ32的梯度被传输至电势φ34的势阱内。电势φ34中存储有电荷量QL6。电势φ36-1的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ38-1的势阱内。电势φ38-1中存储有电荷量QL5。电势φ36-2的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ38-2的势阱内。电势φ38-2中存储有电荷量QL4。电势φ36-3的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ40的势阱内。电势φ40中存储有电荷量QL3。
在时刻t13，在信号P1H为H电平的状态下，信号MGL、MGH、TG1、P2V、TG2为L电平并且信号P1V为H电平时，电势φ32的梯度消失，电势φ32的势阱内存储新产生的电荷(参照图5(e))。在时刻t13，与时刻t9相同地，电势φ36-1、φ36-2、φ36-3的各势阱被形成。电势φ34的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ36-1的势阱内。电势φ36-1中存储有电荷量QL6。电势φ38-1的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ36-2的势阱内。电势φ36-2中存储有电荷量QL5。电势φ38-2的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ36-3的势阱内。电势φ36-3中存储有电荷量QL4。电势φ40的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ42的势阱内。
在时刻t13，包含从电势φ40传输的电荷，电势φ42中还以累计的状态存储有各电荷量QL1、QL2、QL3。其后，所累计的电荷量QL1、QL2、QL3的电荷在电荷传输期间TP1的期间内，在第2方向上被依次传输，被输出至放大部21。图3中的图示被省略，但是，在电荷传输期间TP1内，用于使累计的电荷量QL1、QL2、QL3在第2方向上传输的信号作为信号P1H而被赋予。
接着，在时刻t14，在信号P1H为H电平且信号MGL、MGH、TG1为L电平的状态下，信号P1V为L电平并且信号P2V、TG2为H电平时，电势φ38-1、φ38-2、φ40的各势阱被形成(参照图5(f))。电势φ36-1的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ38-1的势阱内。电势φ38-1中存储有电荷量QL6。电势φ36-2的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ38-2的势阱内。电势φ38-2中存储有电荷量QL5。电势φ36-3的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ40的势阱内。电势φ40中存储有电荷量QL4。
在时刻t15，在信号P1H为H电平且信号MGL、MGH、TG1为L电平的状态下，信号P2V、TG2为L电平并且信号P1V为H电平时，电势φ36-1、φ36-2、φ36-3的各势阱被形成(参照图5(g))。电势φ38-1的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ36-2的势阱内。电势φ36-2中存储有电荷量QL6。电势φ38-2的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ36-3的势阱内。电势φ36-3中存储有电荷量QL5。电势φ40的势阱内所存储的电荷被传输至电势φ42的势阱内。电势φ42中存储有电荷量QL4。
之后，重复对应于时刻t14、t15的动作，到达时刻t16时，电势φ36-2、φ36-3中所存储的各电荷被传输至电势φ42的势阱内(参照图5(h))。在时刻t16，电势φ42中以累计的状态存储有各电荷量QL4、QL5、QL6。之后，所累计的电荷量QL4、QL5、QL6的电荷在电荷传输期间TP2期间内，在第2方向上被依次传输，被输出至放大部21。图3中的图示被省略，但是，在电荷传输期间TP2内，用于使累计的电荷量QL4、QL5、QL6在第2方向上传输的信号作为信号P1H而被赋予。
如以上所述，本实施方式中，光感应区域13的平面形状为由两条长边和两条短边形成的大致矩形。在此情况下，可以增加光感应区域13的长边方向上的长度，并能够增大各光感应区域13中的饱和电荷量从而实现SN比的提高。
多个光电转换部3沿着与上述第1方向交叉的第2方向并列设置，在一维方向上配置成阵列状。本实施方式中，多个光电转换部3在沿着光感应区域13的短边方向的方向上并列设置。各光电转换部3中，由电极51形成沿着上述第1方向变高的电位梯度，因而光感应区域13中产生的电荷沿着由所形成的电位梯度而形成的电势的倾斜而移动至另一个短边侧。移动至另一个短边侧的电荷由第1传输部5取得，在第1方向上被传输。由此，电荷的移动速度由电位梯度(电势的倾斜)来支配，使电荷的读出速度高速化。
本实施方式中，从第1传输部5传输的电荷被存储于电荷存储部7，之后，由第2传输部9在第1方向上传输。然后，从各第2传输部9传输的电荷通过移位寄存器11而在第2方向上传输并被输出。其结果，在固体摄像装置1中，无须预先执行用于得到一维图像的信号处理，并且能够防止图像处理的烦杂化。
本实施方式中，光感应区域13的平面形状为由两条长边和两条短边形成的大致矩形。其结果，光感应区域13中的饱和电荷量较大。
本实施方式中，将整个第1期间(图3中的期间T1)内在光电转换部3(光感应区域13)中产生的电荷(电荷量QL1、QL2、QL3的和)、与比第1期间短的整个第2期间(图3中的期间T2)内在光电转换部3(光感应区域13)中产生的电荷(电荷量QL4、QL5、QL6的和)，连续且交替地输出。即本实施方式中，将第1期间T1和第2期间T2的和作为一个读出周期，在光电转换部3中产生的电荷被存储且被输出。本实施方式中，整个第1期间内在光电转换部3中产生的电荷在电荷传输期间TP1内被读出，整个第2期间内在光电转换部3中产生的电荷在电荷传输期间TP2内被读出。本实施形态中，第1期间T1被设定为例如9.99ms左右，第2期间T2被设定为例如10μs左右，第1期间T1为第2期间T2的约1000倍。
在第1期间T1被设定为9.99ms、第2期间T2被设定为10μs的情况下，整个第1期间T1内在光电转换部3中产生的电荷量饱和时，可以将基于整个第2期间T2内在光电转换部3中产生的电荷量的输出扩大1000倍并作为固体摄像装置1的输出。此外，整个第1期间T1内在光电转换部3中产生的电荷量未饱和时，也可以将基于整个第1期间T1内在光电转换部3中产生的电荷量与整个第2期间T2内在光电转换部3中产生的电荷量的和的输出作为固体摄像装置1的输出。
如果存储整个第1期间T1内在光电转换部3中产生的电荷，那么由于曝光时间比较长，因而强的入射光由于信号饱和而难以确切地检测。与此相对，弱的入射光作为足够大的信号而被检测。另一方面，如果存储整个第2期间T2内在光电转换部3中产生的电荷，那么由于曝光时间比较短，因而弱的入射光由于信号微弱而难以作为信号充分地检测。与此相对，强的入射光不饱和，并且作为信号而被确切地检测。这样，固体摄像装置1中，无论入射光的强度，入射光均可以作为信号而被确切地检测，实效的动态范围变大。
本实施方式中，具备电荷存储部7。由此，以不成为传输整个第2期间T2内在光电转换部3中产生的电荷时的障碍的方式，将整个第1期间T1内在光电转换部3中产生的电荷存储，并经由第2传输部9而传输至移位寄存器11。
以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但是，本发明并不限于上述的实施方式，在不超出本发明的宗旨的范围内可以进行的各种变更。
本实施方式中，在电荷存储部7中，配置有5对电极55～58，但是，并不限于此，也可以配置5对以上的电极。
产业上的利用可能性
本发明可以用作分光器的光检测单元。

Claims (2)

1.一种固体摄像装置，其特征在于，
具备：
多个光电转换部，分别具有光感应区域和电位梯度形成区域并且沿着与第1方向交叉的第2方向并列设置，其中，所述光感应区域对应于光入射而产生电荷且平面形状为由两条长边和两条短边形成的大致矩形，所述电位梯度形成区域相对于所述光感应区域而形成沿着所述第1方向变高的电位梯度，所述第1方向是从形成所述光感应区域的平面形状的一个短边侧朝向另一个短边侧的方向；
多个第1传输部，分别与所述光电转换部对应且配置于形成所述光感应区域的平面形状的另一个短边侧，将从对应的光电转换部的光感应区域取得的电荷在所述第1方向上传输；
多个电荷存储部，分别与所述第1传输部相对应地配置，将从对应的第1传输部传输的电荷存储；
多个第2传输部，分别与所述电荷存储部相对应地配置，将存储于对应的电荷存储部的电荷在所述第1方向上传输；以及
电荷输出部，相对于所述多个第2传输部而配置，将分别从该第2传输部传输的电荷在所述第2方向上传输并输出。
2.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于，
将整个第1期间内在所述光电转换部中产生的电荷与比所述第1期间短的整个第2期间内在所述光电转换部中产生的电荷，连续且交替地输出。
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