DE69923159T2

DE69923159T2 - Festkörperbildmatrix

Info

Publication number: DE69923159T2
Application number: DE69923159T
Authority: DE
Inventors: Seiichiro Hamamatsu-shi Mizuno; Hiroo Hamamatsu-shi YAMAMOTO; Harumichi Hamamatsu-shi MORI
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2019-07-17
Also published as: EP1049171A4; WO2000026966A1; EP1049171B1; AU4653599A; US6384396B1; EP1049171A1; DE69923159D1; JP4812940B2

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Festkörperbildsensorbauelementanordnung und insbesondere gekachelte Festkörperbildsensorelemente vom X-Y-Adresstyp zum sequenziellen Auslesen von Signalen aus entsprechenden fotoelektrischen Konvertern auf der Grundlage von vertikalen und horizontalen Abtastsignalen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Da sich die Bildverarbeitungsgeschwindigkeit durch die derzeitigen Fortschritte bei Informationsverarbeitungsvorrichtungen erhöht, entsteht die Notwendigkeit eines größeren Licht aufnehmenden Bereichs bei einem Bildsensor. Um diesem Bedürfnis gerecht zu werden, kann ein Licht aufnehmendes Element selbst durch Kombinieren von amorphem Si und TFTs vergrößert werden. Unter Berücksichtigung der Bildverzögerung wird jedoch der Licht aufnehmende Bereich praktisch dadurch vergrößert, dass mehrere Festkörperbildsensorbauelemente vom X-Y-Adresstyp, wie MOS-Bildsensoren, angeordnet werden.
Das Festkörperbildsensorbauelement vom X-Y-Adresstyp besitzt einen Licht aufnehmenden Teil, der durch das Ausbilden einer MxN-Anordnung (M und N sind natürliche Zahlen) aus mehreren fotoelektrischen Konvertern entsteht. Ein vertikales Schieberegister, das eine Zeile mit einem fotoelektrischen Konverter kennzeichnet, aus dem Ladungen ausgelesen werden sollen, ist auf einer Seite des Licht aufnehmenden Teils ausgebildet. Ein horizontales Schieberegister, das eine Spalte mit einem fotoelektrischen Konverter kennzeichnet, aus dem Ladungen ausgelesen werden sollen, ist auf einer Seite neben der Seite ausgebildet, auf der das vertikale Schieberegister ausgebildet ist. Wenn der Licht aufnehmende Bereich durch Anordnen mehrerer Festkörperbildsensorbauelemente vergrößert wird, können diese mit bis zu 2 × 2 = 4 ohne tote Zone angeordnet werden (d.h. sie können vom vertikalen und vom horizontalen Schieberegister umgeben sein). Beim Anordnen einer größeren Anzahl von Bauelementen fungieren das vertikale und das horizontale Schieberegister als tote Zone.
Ein Beispiel für Festkörperbildsensorbauelemente, die eine solche tote Zone eliminieren und mehrere Festkörperbildsensorbauelemente anordnen können, um den Licht aufnehmenden Bereich zu vergrößern, ist ein in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. JP-A-9326479 offengelegtes Festkörperbildsensorbauelement. Bei diesem Festkörperbildsensorbauelement werden ein vertikales und ein horizontales Schieberegister auf einer anderen Oberfläche ausgebildet als der Oberfläche, auf der ein Licht aufnehmender Teil ausgebildet ist (insbesondere einer Oberfläche, die senkrecht zu der Oberfläche verläuft, auf der der Licht aufnehmende Teil ausgebildet ist). Selbst wenn mehrere Festkörperbildsensorbauelemente angeordnet werden, lässt sich die Erzeugung einer toten Zone durch das vertikale und das horizontale Schieberegister verhindern.
US-A-4 660 089 beschreibt einen Bildsensor, bei dem die Kapazitäten auf dem Chip, die von den lichtempfindlichen Sensorelementen beim Auslesen des Sensors angesteuert werden, durch Abstimmen von Länge und Breite der die Ausgangssignale befördernden Leiter angeglichen werden, so dass jeder Signalleiter die gleiche Fläche auf dem Sensorsubstrat bedeckt. Zusätzlich dazu wird die Herstellung einzelner integrierter Schaltungstrennverstärker auf dem Chip gelehrt, die die normierten Kapazitäten von auf extern angeschlossene Schaltungen zurückzuführenden Ladungseffekten isolieren.
EP-A-0 836 231 zeigt die Anordnung von Licht empfangenden Bauelementen mit rückseitigem Strahlungseintritt, die zur Minimierung der toten Zone aneinander gefügt werden. JP-A- 03 027 684 beschreibt einen Halbleiterbildsensor, bei dem die Elektronik auf einer vorbestimmten Seite des Licht aufnehmenden Bereichs untergebracht ist. Sie legt jedoch weder die Verwendung von 3-spaltigen Verstärkern offen noch ihre Anwendung bei Anordnungsstrukturen mit großer Fläche.
OFFENLEGUNG DER ERFINDUNG
Wenn man dieses Festkörperbildsensorbauelement verwendet, lassen sich mehrere Festkörperbildsensorbauelemente ohne tote Zonen anordnen. Bei diesem Festkörperbildsensorbauelement sind jedoch das vertikale und das horizontale Schieberegister auf einer anderen Oberfläche ausgebildet als der Oberfläche, auf der der Licht aufnehmende Teil ausgebildet ist. Festkörperbildsensorbauelemente sind somit schwierig herzustellen und anzuordnen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Festkörperbildsensoranordnung nach Anspruch 1 bereitzustellen.
Um die obige Aufgabe zu erfüllen, umfasst eine Festkörperbildsensorbauelementanordnung nach Anspruch 1 Folgendes: einen Licht aufnehmenden Teil mit mehreren fotoelektrischen Konvertern, die in M Zeilen und N Spalten auf einem Substrat angeordnet sind, erste Verdrahtungsleitungen, die in Spalteneinheiten ausgebildet sind, eine erste Schaltergruppe mit mehreren Schaltern für das Verbinden der fotoelektrischen Konverter mit den ersten Verdrahtungsleitungen in Spalteneinheiten, ein vertikales Schieberegister für das Ausgeben eines vertikalen Abtastsignals zum Öffnen/Schließen der Schalter, die die erste Schaltergruppe in Zeileneinheiten bilden, zweite Verdrahtungsleitungen für das Verbinden von Steuerterminals der Schalter, die die erste Schaltergruppe bilden, mit dem vertikalen Schieberegister in Zeileneinheiten, wobei die zweiten Verdrahtungsleitungen Kompensationsteile besitzen, mit denen Kapazitäten der zweiten Verdrahtungsleitungen in Zeileneinheiten fast gleich gemacht werden, eine zweite Schaltergruppe mit mehreren Schaltern für das Verbinden der ersten Verdrahtungsleitungen mit einer Signalausgangsleitung und ein horizontales Schieberegister für das Ausgeben eines horizontalen Abtastsignals zum Öffnen/Schließen der Schalter, die die zweite Schaltergruppe in Spalteneinheiten bilden, wobei das vertikale und das horizontale Schieberegister auf einer vorbestimmten Seite des Licht aufnehmenden Teils angeordnet sind, wobei Ladungsverstärkerteile auf der vorbestimmten Seite des Licht aufnehmenden Teils angeordnet sind, auf der das vertikale und das horizontale Schieberegister auf dem Substrat angeordnet sind, um aus den ersten Verdrahtungsleitungen ausgelesene Ladungsbeträge zu verstärken.
Da das vertikale und das horizontale Schieberegister auf einer vorbestimmten Seite des Licht aufnehmenden Teils ausgebildet werden, lässt sich das Festkörperbildsensorbauelement leicht ausbilden, und es können im Vergleich zu dem Fall, in dem das vertikale und das horizontale Schieberegister auf einer anderen Oberfläche ausgebildet sind als der Oberfläche, auf der der Licht aufnehmende Teil ausgebildet ist, problemlos mehrere Bauelemente angeordnet werden.
Wenn sowohl das vertikale als auch das horizontale Schieberegister auf einer vorbestimmten Seite des Licht aufnehmenden Teils angeordnet ist, kann eine beliebige Anzahl Festkörperbildsensorbauelemente ohne tote Zonen auf zwei Seiten neben der Seite, auf der das vertikale und das horizontale Schieberegister ausgebildet sind, angeordnet werden. Außerdem können Festkörperbildsensorbauelemente auf einer Seite, die der Seite zugewandt ist, auf der das vertikale und das horizontale Schieberegister ausgebildet sind, ohne tote Zonen angeordnet werden.
Aus diesen Festkörperbildsensorbauelementen lässt sich eine Festkörperbildsensorbauelementanordnung bilden, bei der die Bauelemente ohne tote Zonen auf den oben angegebenen Seiten angeordnet sind.
Weiterhin weisen die zweiten Verdrahtungsleitungen die Kompensationsteile auf, die die Kapazitäten der zweiten Verdrahtungsleitungen in Zeileneinheiten fast gleich machen. Die Kompensationsteile können die Differenz zwischen den Kapazitäten, die durch die Differenz zwischen den Längen der zweiten Verdrahtungsleitungen in Zeileneinheiten verursacht wird, ausgleichen und die Kapazitäten der zweiten Verdrahtungsleitungen in Zeileneinheiten fast gleich machen. Bei den Kompensationsteilen kann es sich um Kondensatoren oder Kompensationsleitungen handeln, die mit den zweiten Verdrahtungsleitungen in Zeileneinheiten verbunden sind, oder um auf den zweiten Verdrahtungsleitungen in Zeileneinheiten ausgebildete leitende Pads.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Festkörperbildsensorbauelementanordnung bereitgestellt, die durch das Anordnen mehrerer Festkörperbildsensorbauelemente gebildet wird, wobei, was zwei nebeneinander liegende Festkörperbildsensorbauelemente betrifft, die beiden Festkörperbildsensorbauelemente nebeneinander angeordnet sind, so dass von vier Seiten des Licht aufnehmenden Teils der ersten Festkörperbildsensorbauelemente eine andere Seite als die Seite, an der das vertikale und das horizontale Schieberegister ausgebildet werden, von vier Seiten des Licht aufnehmenden Teils des zweiten Festkörperbildsensorbauelements eine andere Seite als die Seite, an der das vertikale und das horizontale Schieberegister ausgebildet werden, berührt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung, die die Anordnung eines Festkörperbildsensorbauelements gemäß der ersten Ausführungsform zeigt,
2 ist eine schematische Darstellung, die die Anordnung von Kompensationsteilen gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Die Anordnung des horizontalen und des vertikalen Schieberegisters in dieser Figur gehört jedoch nicht zur beanspruchten Erfindung.
3 ist eine schematische Darstellung, die die Anordnung von Kompensationsteilen gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Die Anordnung des horizontalen und des vertikalen Schieberegisters gehört jedoch nicht zur beanspruchten Erfindung.
4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine unter Verwendung des in 1 gezeigten Festkörperbildsensorbauelements gebildete Festkörperbildsensorbauelementanordnung zeigt, und
5 ist eine Ansicht, die ein weiteres Beispiel für eine unter Verwendung des in 1 gezeigten Festkörperbildsensorbauelements gebildete Festkörperbildsensorbauelementanordnung zeigt.
BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Festkörperbildsensorbauelementanordnung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zunächst wird die Anordnung des Festkörperbildsensorbauelements gemäß dieser Ausführungsform erläutert. 1 ist eine schematische Darstellung, die die Anordnung des Festkörperbildsensorbauelements gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird die Richtung von rechts nach links in 1 als Richtung der x-Achse (nach rechts positiv) und die Richtung von oben nach unten als Richtung der y-Achse (nach oben positiv) bezeichnet.
Bei einem Festkörperbildsensorbauelement 60 gemäß der ersten Ausführungsform wie in 1 gezeigt sind ein Licht aufnehmender Teil 14, ein vertikales Schieberegister 16, ein horizontales Schieberegister 18 und Ladungsverstärker (Verstärkerteile) 20 auf einem Substrat 12 ausgebildet. Sie werden noch ausführlich beschrieben.
Der Licht aufnehmende Teil 14 entsteht durch Anordnen mehrerer Fotodioden (fotoelektrischer Konverter) 22 zum Akkumulieren eines Ladungsbetrags, der der einfallenden Lichtintensität entspricht, auf dem Substrat 12. Der Licht aufnehmende Teil 14 besteht insbesondere aus MxN Fotodioden 22, die in M Zeilen in Richtung der y-Achse und N Spalten in Richtung der x-Achse angeordnet sind (M und N sind natürliche Zahlen).
Jede Fotodiode 22, aus der der Licht aufnehmende Teil 14 besteht, besitzt einen Gate-Schalter (Schalter, der die erste Schaltergruppe bildet) 24, bei dem der eine Anschluss mit der Fotodiode 22 und der andere Anschluss mit einer Signalleseleitung (die später noch beschrieben wird) verbunden ist. Wenn der Gate-Schalter 24 offen ist, werden Ladungen durch optische Absorption in der Fotodiode 22 akkumuliert. Ist der Gate-Schalter 24 geschlossen, werden in der Fotodiode 22 akkumulierte Ladungen zur Signalleseleitung (die später noch beschrieben wird) ausgelesen.
Das vertikale Schieberegister 16 wird auf der unteren Seite des Licht aufnehmenden Teils 14 in Richtung der y-Achse auf dem Substrat 12 ausgebildet. Das vertikale Schieberegister 16 gibt ein vertikales Abtastsignal für das Öffnen/Schließen des Gate-Schalters 24 aus.
Der Steuerterminal jedes Gate-Schalters 24 und das vertikale Schieberegister 16 sind mithilfe einer entsprechenden Gate-Leitung (zweite Verdrahtungsleitung) 26 verbunden. Dies ermöglicht das Öffnen/Schließen des Gate-Schalters 24 durch ein vom vertikalen Schieberegister 16 ausgegebenes vertikales Abtastsignal. Zu den Gate-Leitungen 26 gehören insbesondere N vertikale Leitungen 26a, die sich vom vertikalen Schieberegister 16 in Richtung der y-Achse zwischen den Spalten der Fotodioden 22 erstrecken, die auf dem Licht aufnehmenden Teil 14 angeordnet sind, und M horizontale Leitungen 26b, die jeweils mit den vertikalen Leitungen 26a verbunden sind und sich in Richtung der x-Achse zwischen den Zeilen der Fotodioden 22 erstrecken, die auf dem Licht aufnehmenden Teil 14 angeordnet sind. Jede horizontale Leitung 26b ist mit den Steuerterminals der Gate-Schalter 24 verbunden, die sich in der gleichen Zeile befinden. Das vertikale Schieberegister 16 und die Steuerterminals der Gate-Schalter 24 sind daher in Zeileneinheiten verbunden. Die vertikalen Leitungen 26a der Gate-Leitungen 26 besitzen weiterhin Kompensationsleitungen (Kompensationsverdrahtungsleitungen) 26c, so dass die Kapazitäten der in Zeileneinheiten verbundenen Gate-Leitungen 26 fast gleich, genauer gesagt die Längen der vertikalen Leitungen 26a der Gate-Leitungen 26 gleich gemacht werden. Das heißt, die Längen der horizontalen Leitungen 26b gleichen sich, während sich die Längen der vertikalen Leitungen 26a einschließlich der Kompensationsleitungen 26c ebenso gleichen.
N Signalleseleitungen (erste Verdrahtungsleitungen) 28, die jeweils mit den anderen Anschlüssen der Gate-Schalter 24 in Spalteneinheiten verbunden sind, sind zwischen den Spalten der auf dem Licht aufnehmenden Teil 14 angeordneten Fotodioden 22 ausgebildet. Die N Signalleseleitungen 28 sind über die Ladungsverstärker (Verstärkerteile) 20, die jeweils auf einer entsprechenden Signalleseleitung 28 ausgebildet sind, um zur Signalleseleitung 28 ausgelesene Ladungsbeträge zu verstärken, und über Ausgabeschalter (Schalter, die die zweite Schaltergruppe bilden) 32, die jeweils auf einer entsprechenden Signalleseleitung 28 ausgebildet sind, um aus der Fotodiode 22 ausgelesene Ladungen zur Signalausgangsleitung 30 auszugeben, mit einer Signalausgangsleitung 30 verbunden. Jeder Ladungsverstärker 20 ist auf der unteren Seite des Licht aufnehmenden Teils 14 in Richtung der y-Achse ausgebildet.
Das horizontale Schieberegister 18 wird auf der unteren Seite des Licht aufnehmenden Teils 14 in Richtung der y-Achse auf dem Substrat 12 ausgebildet. Somit werden das vertikale und das horizontale Schieberegister 16 und 18 jeweils auf der gleichen Seite des Licht aufnehmenden Teils ausgebildet. Da sowohl die Ladungsverstärker 20 als auch das horizontale Schieberegister 18 in Richtung der y-Achse auf der unteren Seite des Licht aufnehmenden Teils 14 ausgebildet sind, werden die Ladungsverstärker 20 auf der Seite von den Seiten des Licht aufnehmenden Teils 14 ausgebildet, auf der das vertikale und das horizontale Schieberegister ausgebildet sind. Das horizontale Schieberegister 18 gibt ein horizontales Abtastsignal für das Öffnen/Schließen des Ausgabeschalters 32 aus.
Die Funktion des Festkörperbildsensorbauelements gemäß der ersten Ausführungsform wird beschrieben. Bei dem Festkörperbildsensorbauelement 60 gemäß dieser Ausführungsform sind das vertikale und das horizontale Schieberegister 16 und 18 auf dem Substrat 12 mit dem Licht aufnehmenden Teil 14 ausgebildet. Aus diesem Grund lässt sich das Festkörperbildsensorbauelement an sich im Vergleich zu dem Fall, in dem das vertikale und das horizontale Schieberegister auf einer anderen Oberfläche ausgebildet sind als der Oberfläche, auf der der Licht aufnehmende Teil ausgebildet ist, einfach herstellen. Da das vertikale und das horizontale Schieberegister 16 und 18 sowie der Licht aufnehmende Teil 14 auf dem einzelnen Substrat 12 ausgebildet sind, lassen sich ohne besondere Ansprüche an die Aufmerksamkeit mehrere Festkörperbildsensorbauelemente einfach anordnen.
Bei dem Festkörperbildsensorbauelement 60 gemäß dieser Ausführungsform sind das vertikale und das horizontale Schieberegister 16 und 18 auf der gleichen Seite des Licht aufnehmenden Teils 14 ausgebildet. Auf den beiden übrigen Seiten des Licht aufnehmenden Teils 14 wird kein Element oder dergleichen ausgebildet. Auf den beiden übrigen Seiten (Richtung der x-Achse) kann daher eine beliebige Anzahl von Festkörperbildsensorbauelementen 60 ohne tote Zonen angeordnet werden.
Das Festkörperbildsensorbauelement 60 gemäß dieser Ausführungsform wendet weiterhin die Kompensationsleitungen 26c an, um die Längen der vertikalen Leitungen 26a der Gate-Leitungen 26 fast gleich zu machen, so dass die Kapazitäten der in Zeileneinheiten verbundenen Gate-Leitungen 26 fast gleich gemacht werden. Die Kapazitäten der in Zeileneinheiten verbundenen Gate-Leitungen 26 und auch die Widerstände der in Zeileneinheiten verbundenen Gate-Leitungen 26 können fast gleich gemacht werden.
Das Festkörperbildsensorbauelement 60 gemäß dieser Ausführungsform umfasst den Ladungsverstärker 20, der einen zur Signalleseleitung 28 ausgelesenen Ladungsbetrag effektiv verstärkt. Die Ladungsverstärker 20 sind auf der Seite von den Seiten des Licht aufnehmenden Teils 14 ausgebildet, auf der das horizontale Schieberegister 18 ausgebildet ist. Dadurch kann unabhängig von der Anwesenheit des Ladungsverstärkers eine beliebige Anzahl von Festkörperbildsensorbauelementen 60 ohne tote Zonen in Richtung der x-Achse angeordnet werden.
Die Wirkungen des Festkörperbildsensorbauelements gemäß der ersten Ausführungsform werden beschrieben. Das Festkörperbildsensorbauelement 60 gemäß dieser Ausführungsform lässt sich einfach herstellen und anordnen, da das vertikale und das horizontale Schieberegister 16 und 18 sowie der Licht aufnehmende Teil 14 auf dem einzelnen Substrat 12 ausgebildet sind. Infolgedessen lässt sich der Licht aufnehmende Bereich leicht vergrößern.
Bei dem Festkörperbildsensorbauelement 60 gemäß dieser Ausführungsform ist sowohl das vertikale als auch das horizontale Schieberegister 16 und 18 auf einer vorbestimmten Seite (untere Seite in Richtung der y-Achse) eines Licht aufnehmenden Teils 14 ausgebildet.
Bei dem Festkörperbildsensorbauelement 60 gemäß dieser Ausführungsform lässt sich der Licht aufnehmende Bereich ohne tote Zonen leicht vergrößern. Wenn das Festkörperbildsensorbauelement 60 gemäß dieser Ausführungsform verwendet wird, können weiterhin Festkörperbildsensorbauelemente 60 ohne tote Zonen auf einer Seite (obere Seite in Richtung der y-Achse) angeordnet werden, die der Seite zugewandt ist, auf der das vertikale und das horizontale Schieberegister 16 und 18 ausgebildet sind. Somit lässt sich der Licht aufnehmende Bereich weiter vergrößern.
Bei dem Festkörperbildsensorbauelement 60 gemäß dieser Ausführungsform können das vertikale und auch das horizontale Schieberegister 16 und 18, die auf einer Seite des Licht aufnehmenden Teils 14 ausgebildet sind, ein CMOS-Element bilden. Dementsprechend lassen sich das vertikale und das horizontale Schieberegister 16 und 18 leicht ausbilden.
Durch das Verwenden eines Festkörperbildsensorbauelements gemäß jeder Ausführungsform kann eine von toten Zonen freie Festkörperbildsensorbauelementanordnung durch Anordnen solcher Festkörperbildsensorbauelemente auf einer vorbestimmten Seite wie oben beschrieben ausgebildet werden.
Bei dem Festkörperbildsensorbauelement 60 gemäß den Ausführungsformen ist sowohl das vertikale als auch das horizontale Schieberegister 16 und 18 auf einer Seite (untere Seite in Richtung der y-Achse) des Licht aufnehmenden Teils 14 ausgebildet. Aus solchen Festkörperbildsensorbauelementen, die entlang einer beliebigen von zwei Seiten in Richtung der x-Achse und einer oberen Seite in Richtung der y-Achse nebeneinander liegen, lässt sich eine Festkörperbildsensorbauelementanordnung bilden, die zwischen den Bauelementen keine toten Zonen aufweist.
Das Festkörperbildsensorbauelement 60 gemäß dieser Ausführungsform kann darüber hinaus die Kompensationsleitungen 26c dazu verwenden, die Kapazitäten der in Zeileneinheiten verbundenen Gate-Leitungen 26 und die Widerstände der in Zeileneinheiten verbundenen Gate-Leitungen 26 fast gleich zu machen. Variieren die Längen von Gate-Leitungen, die in Zeileneinheiten mit den Fotodioden 22 verbunden sind, aus denen der Licht aufnehmende Teil 14 besteht, dann variieren auch die Kapazitäten oder Widerstände der Gate-Leitungen. Die Differenz zwischen den Kapazitäten oder Widerständen der Gate-Leitungen (insbesondere die Differenz zwischen den Kapazitäten) beeinflusst die Durchlasscharakteristik des vertikalen Abtastsignals, so dass Ausgangssignale aus den Fotodioden 22 variieren, was zu einem ungleichmäßigen Bild führt. Das Festkörperbildsensorbauelement 60 gemäß dieser Ausführungsform kann jedoch die Kapazitäten und die Widerstände der in Zeileneinheiten verbundenen Gate-Leitungen 26 fast gleich machen und somit die Erzeugung eines ungleichmäßigen Bildes verhindern. Wenn man die Längen der vertikalen Leitungen 26a der Gate-Leitungen 26 aneinander angleicht, lässt sich das gleichzeitige Vorhandensein eines Teils, bei dem die vertikale Leitung 26a ausgebildet ist, und eines Teils, bei dem keine vertikale Leitung 26a zwischen den Spalten der Fotodioden 22 ausgebildet ist, die auf dem Licht aufnehmenden Teil 14 angeordnet sind, verhindern. Infolgedessen können die Öffnungsbereiche der Fotodioden 22 gleich gemacht werden, und die Erzeugung eines ungleichmäßigen Bildes durch die Differenz des Öffnungsbereiches lässt sich ebenfalls verhindern.
Unter Bezugnahme auf 2 wird eine Festkörperbildsensorbauelementanordnung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 2 ist eine schematische Darstellung, die die Anordnung von Kompensationsteilen gemäß dieser Ausführungsform zeigt. Ein Festkörperbildsensorbauelement 40 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Festkörperbildsensorbauelement 60 gemäß der ersten Ausführungsform in dem folgenden Punkt. Der besteht darin, dass bei dem Festkörperbildsensorbauelement 60 gemäß der ersten Ausführungsform die Kompensationsleitungen 26c, die die Längen der vertikalen Leitungen 26a der Gate-Leitungen 26 gleich machen, so ausgebildet sind, dass sie die Kapazitäten der in Zeileneinheiten verbundenen Gate-Leitungen 26 fast gleich machen. Im Gegensatz dazu sind bei dem Festkörperbildsensorbauelement 40 gemäß der zweiten Ausführungsform Kondensatoren 42 mit jeweiligen vertikalen Leitungen 26a der Gate-Leitungen 26 verbunden, so dass die Kapazitäten der in Zeileneinheiten verbundenen Gate-Leitungen 26 fast gleich gemacht werden. Die Länge der vertikalen Leitung 26a jeder Gate-Leitung 26 verringert sich, während sich die Kapazität des mit der vertikalen Leitung 26a verbundenen Kondensators 42 vergrößert.
Eine vor Licht schützende Leitung 44 aus Polysilizium oder Aluminium mit fast der gleichen Breite wie die vertikale Leitung 26a ist an einem Teil ausgebildet, bei dem keine vertikale Leitung 26a in der Richtung der Erstreckung der vertikalen Leitung 26a zwischen den Spalten der Fotodioden 22 ausgebildet ist, die auf dem Licht aufnehmenden Teil 14 angeordnet sind. Da die vor Licht schützende Leitung 44 mit fast der gleichen Breite wie die vertikale Leitung 26a an einem Teil ausgebildet ist, bei dem keine vertikale Leitung 26a ausgebildet ist, können die Öffnungsbereiche der Fotodioden 22 gleich gemacht werden, selbst wenn sowohl ein Teil, bei dem die vertikale Leitung 26a ausgebildet ist, als auch ein Teil, bei dem keine vertikale Leitung 26a ausgebildet ist, zwischen den Spalten der Fotodioden 22 vorhanden ist, die auf dem Licht aufnehmenden Teil 14 angeordnet sind. Somit lässt sich auch die Erzeugung eines ungleichmäßigen Bildes durch die Differenz des Öffnungsbereiches verhindern.
Bei dem Festkörperbildsensorbauelement 40 gemäß dieser Ausführungsform lässt sich wie bei dem Festkörperbildsensorbauelement 60 gemäß der ersten Ausführungsform der Licht aufnehmende Bereich ohne tote Zonen leicht vergrößern.
Das Festkörperbildsensorbauelement 40 gemäß dieser Ausführungsform verwendet die Kondensatoren 42 dazu, die Kapazitäten der in Zeileneinheiten verbundenen Gate-Leitungen 26 fast gleich zu machen. Die Kapazitäten der in Zeileneinheiten verbundenen Gate-Leitungen 26 können daher im Vergleich zu einem Fall, in dem die Kompensationsleitungen 26c ausgebildet sind, leicht fast gleich gemacht werden. Die Widerstände der Gate-Leitungen 26 können im Vergleich zu einem Fall, in dem die Kompensationsleitungen 26c ausgebildet sind, nicht genau gleich gemacht werden. Es ist jedoch hauptsächlich die Differenz zwischen den Kapazitäten der Gate-Leitungen, die die Durchlasscharakteristik des vertikalen Abtastsignals beeinflusst, so dass ein ungleichmäßiges Bild erzeugt wird. Wenn man dies berücksichtigt, lässt sich durch die Verwendung der Kondensatoren 42 auf einfache und effektive Weise die Erzeugung eines ungleichmäßigen Bildes verhindern.
Unter Bezugnahme auf 3 wird eine Festkörperbildsensorbauelementanordnung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 3 ist eine schematische Darstellung, die die Anordnung von Kompen sationsteilen gemäß dieser Ausführungsform zeigt. Ein Festkörperbildsensorbauelement 50 gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Festkörperbildsensorbauelement 60 gemäß der ersten Ausführungsform in dem folgenden Punkt. Der besteht darin, dass bei dem Festkörperbildsensorbauelement 60 gemäß der ersten Ausführungsform die Kompensationsleitungen 26c, die die Längen der vertikalen Leitungen 26a der Gate-Leitungen 26 gleich machen, so ausgebildet sind, dass sie die Kapazitäten der in Zeileneinheiten verbundenen Gate-Leitungen 26 fast gleich machen. Im Gegensatz dazu sind bei dem Festkörperbildsensorbauelement 50 gemäß der dritten Ausführungsform leitende Pads 52 auf vertikalen Leitungen 26a der Gate-Leitungen 26 ausgebildet, so dass die Kapazitäten der in Zeileneinheiten verbundenen Gate-Leitungen 26 fast gleich gemacht werden. Die Länge der vertikalen Leitung 26a jeder Gate-Leitung 26 verringert sich, während sich die Fläche des auf der vertikalen Leitung 26a ausgebildeten leitenden Pad 52 vergrößert. Das leitende Pad 52 fungiert zusammen mit einem Substrat 12 und einem weiteren leitenden Teil als Kondensator. Bei einer größeren Fläche erhöht sich die Kapazität.
Weiterhin ist ähnlich wie bei dem Festkörperbildsensorbauelement 40 gemäß der zweiten Ausführungsform eine vor Licht schützende Leitung 44 an einem Teil ausgebildet, bei dem keine vertikale Leitung 26a in der Richtung der Erstreckung der vertikalen Leitung 26a zwischen den Spalten der Fotodioden 22 ausgebildet ist, die auf einem Licht aufnehmenden Teil 14 angeordnet sind. Die vor Licht schützende Leitung 44 verhindert die Erzeugung eines ungleichmäßigen Bildes aufgrund der Differenz bei der Öffnungsfläche.
Bei dem Festkörperbildsensorbauelement 50 gemäß dieser Ausführungsform lässt sich wie bei dem Festkörperbildsensorbauelement 60 gemäß der ersten Ausführungsform der Licht aufnehmende Bereich ohne tote Zonen leicht vergrößern.
Bei dem Festkörperbildsensorbauelement 50 gemäß dieser Ausführungsform können die Widerstände der Gate-Leitungen 26 wie bei dem Festkörperbildsensorbauelement 40 gemäß der zweiten Ausführungsform nicht genau gleich gemacht werden. Es ist jedoch hauptsächlich die Differenz zwischen den Kapazitäten der Gate-Leitungen, die die Durchlasscharakteristik des vertikalen Abtastsignals beeinflusst, so dass ein ungleichmäßiges Bild erzeugt wird. Wenn man dies berücksichtigt, lässt sich durch die Verwendung der leitenden Pads 52 auf einfache und effektive Weise die Erzeugung eines ungleichmäßigen Bildes verhindern.
4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine unter Verwendung des in 1 gezeigten Festkörperbildsensorbauelements 60 gebildete Festkörperbildsensorbauelementanordnung zeigt. Eine Festkörperbildsensorbauelementanordnung 600 verwendet sechs Festkörperbildsensorbauelemente 60₁ bis 60₆ , bei denen jeweils auf einer Seite eines Licht aufnehmenden Teils 14 ein Schieberegisterteil 19 mit einem vertikalen und einem horizontalen Schieberegister 16 und 18 ausgebildet ist.
Der Schieberegisterteil 19 ist in 4 als obere Seite eingerichtet, und eine obere Anordnung 601 wird durch aufeinander folgendes Anordnen der Festkörperbildsensorbauelemente 60₁ bis 60₃ von links nach rechts an Seiten entlang ausgebildet, die senkrecht zur oberen Seite verlaufen und als Seiten zwischen nebeneinander liegenden Festkörperbildsensorbauelementen dienen. Andererseits ist der Schieberegisterteil 19 in 4 als untere Seite eingerichtet, und eine untere Anordnung 602 wird durch aufeinander folgendes Anordnen der Festkörperbildsensorbauelemente 60₄ bis 60₆ von links nach rechts an Seiten entlang ausgebildet, die senkrecht zur unteren Seite ver laufen und als Seiten zwischen nebeneinander liegenden Festkörperbildsensorbauelementen dienen. Dann werden die untere Seite der oberen Anordnung 601 gegenüber dem Schieberegisterteil 19 und die obere Seite der unteren Anordnung 602 gegenüber dem Schieberegisterteil 19 so angeordnet, dass sie sich berühren. Hierdurch wird eine Festkörperbildsensorbauelementanordnung 600 realisiert, bei der die in zwei quer verlaufenden Linien angeordneten Festkörperbildsensorbauelemente 60₁ bis 60₆ keine toten Zonen aufweisen.
Die Anzahl der in Querrichtung (Richtung der x-Achse) angeordneten Bauelemente ist bei der Festkörperbildsensorbauelementanordnung nicht begrenzt. Es kann eine beliebige Anzahl von Bauelementen ohne tote Zonen angeordnet werden.
Das Festkörperbildsensorbauelement 60 mit dem vertikalen und dem horizontalen Schieberegister, die auf der gleichen Seite ausgebildet sind, kann verschiedene Formen der Anordnung verwenden. So kann beispielsweise ein Licht aufnehmendes Gebiet mit einer besonderen Form im medizinischen Bereich oder dergleichen benötigt werden. Das Festkörperbildsensorbauelement kann bei einer solchen Form zum Einsatz kommen.
5 ist eine Ansicht, die ein weiteres Beispiel für eine unter Verwendung des in 1 gezeigten Festkörperbildsensorbauelements 60 gebildete Festkörperbildsensorbauelementanordnung zeigt. Eine Festkörperbildsensorbauelementanordnung 700 verwendet neun Festkörperbildsensorbauelemente 60₁ bis 60₉ . Ähnlich wie die in 4 gezeigten Anordnungen 601 und 602 der Festkörperbildsensorbauelementanordnung 600 wird eine erste Anordnung 701 aus den Festkörperbildsensorbauelementen 60₁ bis 60₃ gebildet, eine zweite Anordnung 702 aus den Festkörperbildsensorbauelementen 60₄ bis 60₆ und eine dritte Anordnung 703 aus den Festkörperbildsensorbauelementen 60₇ bis 60₉ .
Der Schieberegisterteil 19 der ersten Anordnung 701 ist in 5 als obere Seite eingerichtet und der Schieberegisterteil 19 der zweiten Anordnung 702 als untere Seite. Die unteren Seiten der Festkörperbildsensorbauelemente 60₂ und 60₃ gegenüber dem Schieberegisterteil 19 werden so angeordnet, dass sie die oberen Seiten der Festkörperbildsensorbauelemente 60₄ und 60₅ gegenüber dem Schieberegisterteil 19 berühren. Außerdem wird der Schieberegisterteil 19 der dritten Anordnung 703 in 5 als linke Seite eingerichtet. Die obere und die rechte Seite des oberen Festkörperbildsensorbauelements 60, senkrecht zu und gegenüber dem Schieberegisterteil 19 werden so angeordnet, dass sie die untere Seite des Festkörperbildsensorbauelements 60₁ bzw. die linke Seite des Festkörperbildsensorbauelements 60₄ berühren. Hierdurch kann auch eine Festkörperbildsensorbauelementanordnung 700 realisiert werden, die zwischen den Festkörperbildsensorbauelementen 60₁ bis 60₉ keine toten Zonen aufweist.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann als Festkörperbildsensorbauelement angewendet werden, das einen großen Licht aufnehmenden Bereich ohne tote Zonen als unempfindliche Gebiete erzielen kann. Da das vertikale und das horizontale Schieberegister auf einer vorbestimmten Seite eines Licht aufnehmenden Teils ausgebildet sind, lässt sich das Festkörperbildsensorbauelement leicht herstellen und anordnen. Infolgedessen lässt sich der Licht aufnehmende Bereich leicht vergrößern, und eine beliebige Anzahl an Festkörperbildsensorbauelementen kann ohne tote Zonen angeordnet werden.
Bei dem Festkörperbildsensorbauelement der vorliegenden Erfindung weisen die zweiten Verdrahtungsleitungen die Kompensationsteile auf, die die Kapazitäten der zweiten Verdrahtungsleitungen in Zeileneinheiten fast gleich machen. Die Kompensationsteile können die Differenz zwischen den Kapazitäten durch die Differenz zwischen den Längen der zweiten Verdrahtungsleitungen in Zeileneinheiten ausgleichen. Infolgedessen lässt sich die Erzeugung eines ungleichmäßigen Bildes durch die Kapazitätsdifferenz verhindern.

Claims

Festkörperbildsensorbauelementanordnung (600), die mehrere ähnliche Festkörperbildsensorbauelemente (60) umfasst, wobei jedes Bauelement (60) Folgendes umfasst: einen Licht aufnehmenden Teil (14) mit mehreren fotoelektrischen Konvertern (22), die in M Zeilen und N Spalten auf einem Substrat (12) angeordnet sind, wobei der Licht aufnehmende Teil (14) vier Seiten davon definiert, erste Verdrahtungsleitungen (28), die in Spalteneinheiten ausgebildet sind, eine erste Schaltergruppe mit mehreren Schaltern (24) für das Verbinden der fotoelektrischen Konverter (22) mit den ersten Verdrahtungsleitungen (28) in Spalteneinheiten, ein vertikales Schieberegister (16) für das Ausgeben eines vertikalen Abtastsignals zum Öffnen/Schließen der Schalter (24), die die erste Schaltergruppe in Zeileneinheiten bilden, zweite Verdrahtungsleitungen (26) für das Verbinden von Steuerterminals der Schalter (24), die die erste Schaltergruppe bilden, mit dem vertikalen Schieberegister (16) in Zeileneinheiten, wobei die zweiten Verdrahtungsleitungen (26) Kompensationsteile besitzen, mit denen Kapazitäten der zweiten Verdrahtungsleitungen (26) in Zeileneinheiten fast gleich gemacht werden, eine zweite Schaltergruppe mit mehreren Schaltern (32) für das Verbinden der ersten Verdrahtungsleitungen (28) mit einer Signalausgangsleitung (30) und ein horizontales Schieberegister (18) für das Ausgeben eines horizontalen Abtastsignals zum Öffnen/Schließen der Schalter (32), die die zweite Schaltergruppe in Spalteneinheiten bilden, und eine Anordnung aus Ladungsverstärkerteilen (20), wobei jeder Ladungsverstärkerteil (20) jeder der N Spalten entspricht, und bei dem jeder Ladungsverstärkerteil (20) einen mit dem Rückkopplungsteil davon gekoppelten Kondensator besitzt und zum Verstärken von aus den ersten Verdrahtungsleitungen (28) ausgelesenen Ladungsbeträgen ist; und die Anordnung aus Ladungsverstärkerteilen (20) und die horizontalen und die vertikalen Schieberegister (16 und 18) alle auf der gleichen ersten, vorbestimmten Seite des Licht aufnehmenden Teils (14) auf dem Substrat (12) ausgebildet sind, wobei die besagten mehreren Bauelemente Folgendes umfassen: ein erstes besagtes Bauelement (60₅ ), das jeweils an seiner zweiten, dritten und vierten Seite ein besagtes zweites, drittes bzw. viertes Bauelement (60₄ , 60₆ , 60₂ ) aufweist, wobei die Anordnung (600) ein kombiniertes, Licht aufnehmendes Gebiet ohne tote Zone erzeugt, die einen unempfindlichen Bereich umfasst, zwischen den besagten sich berührenden Bauelementen.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Kompensationsteilen um Kondensatoren (42) handelt, die mit den zweiten Verdrahtungsleitungen (26) in Zeileneinheiten verbunden sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Kompensationsteilen um leitende Pads (52) handelt, die an den zweiten Verdrahtungsleitungen (26) in Zeileneinheiten ausgebildet sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Kompensationsteilen um Kompensationsleitungen (26c) handelt, die mit den zweiten Verdrahtungsleitungen (26) in Zeileneinheiten verbunden sind, um Längen der zweiten Verdrahtungsleitungen (26) in Zeileneinheiten gleich zu machen.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, was zwei nebeneinander liegende Festkörperbildsensorbauelemente betrifft, die beiden Festkörperbildsensorbauelemente nebeneinander angeordnet sind, so dass von vier Seiten des Licht aufnehmenden Teils (14) eines Festkörperbildsensorbauelements eine beliebige von zwei senkrecht zu der Seite verlaufenden Seiten, an der das vertikale und das horizontale Schieberegister (16 und 18) ausgebildet werden, von vier Seiten des Licht aufnehmenden Teils (14) des anderen Festkörperbildsensorbauelements eine beliebige von zwei senkrecht zu der Seite verlaufenden Seiten, an der das vertikale und das horizontale Schieberegister (16 und 18) ausgebildet werden, berührt.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, was zwei nebeneinander liegende Festkörperbildsensorbauelemente betrifft, die beiden Festkörperbildsensorbauelemente nebeneinander angeordnet sind, so dass von vier Seiten des Licht aufnehmenden Teils (14) eines Festkörperbildsensorbauelements eine beliebige von zwei senkrecht zu der Seite verlaufenden Seiten, an der das vertikale und das horizontale Schieberegister (16 und 18) ausgebildet werden, von vier Seiten des Licht aufnehmenden Teils (14) des anderen Festkörperbildsensorbauelements die Seite berührt, die der Seite zugewandt ist, an der das vertikale und das horizontale Schieberegister (16 und 18) ausgebildet sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, was zwei nebeneinander liegende Festkörperbildsensorbauelemente betrifft, die beiden Festkörperbildsensorbauelemente nebeneinander angeordnet sind, so dass von vier Seiten des Licht aufnehmenden Teils (14) eines Festkörperbildsensorbauelements die Seite, die der Seite zugewandt ist, an der das vertikale und das horizontale Schieberegister (16 und 18) ausgebildet sind, von vier Seiten des Licht aufnehmenden Teils (14) des anderen Festkörperbildsensorbauelements die Seite berührt, die der Seite zugewandt ist, an der das vertikale und das horizontale Schieberegister (16 und 18) ausgebildet sind.