JP2000058810A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JP2000058810A JP2000058810A JP10227745A JP22774598A JP2000058810A JP 2000058810 A JP2000058810 A JP 2000058810A JP 10227745 A JP10227745 A JP 10227745A JP 22774598 A JP22774598 A JP 22774598A JP 2000058810 A JP2000058810 A JP 2000058810A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＣＤリニアセンサ等の固体撮像装置におい
て、センサ部の開口面積を広くしたりセンサポテンシャ
ルを深くしなくとも、センサ部における最大蓄積電荷量
を従来よりも増加させる。 【解決手段】 排出検知手段４がオーバーフローによる
電荷排出部３への信号電荷の排出を検知すると、センサ
部１１に蓄積された信号電荷を読み出しゲート部２に受
け取らせ、かつ、そのときの前記読み出しゲート部２を
その信号電荷が電荷転送部１４に流れ込まないようなポ
テンシャル構造にする。
て、センサ部の開口面積を広くしたりセンサポテンシャ
ルを深くしなくとも、センサ部における最大蓄積電荷量
を従来よりも増加させる。 【解決手段】 排出検知手段４がオーバーフローによる
電荷排出部３への信号電荷の排出を検知すると、センサ
部１１に蓄積された信号電荷を読み出しゲート部２に受
け取らせ、かつ、そのときの前記読み出しゲート部２を
その信号電荷が電荷転送部１４に流れ込まないようなポ
テンシャル構造にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換素子（セ
ンサ部）が直線状に複数配列されてなるセンサ列を有し
た、いわゆるリニアセンサと呼ばれる固体撮像装置に関
するものである。
ンサ部）が直線状に複数配列されてなるセンサ列を有し
た、いわゆるリニアセンサと呼ばれる固体撮像装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の固体撮像装置の一例とし
ては、図４に示すようなＣＣＤ（Charge Coupled Devic
e)リニアセンサが知られている。このＣＣＤリニアセン
サは、フォトダイオードなどの光電変換素子からなるセ
ンサ部１１が直線状に複数配列されたセンサ列１２を備
えるとともに、その一方側に読み出しゲート部１３を介
して各センサ部１１から読み出された信号電荷をセンサ
列１２の配列方向に転送する電荷転送部１４が設けら
れ、その反対側に電荷排出ゲート部１５を介して各セン
サ部１１から読み出された電荷を排出する電荷排出ドレ
イン部１６が設けられている。そして、電荷転送部１４
によって転送された信号電荷が、その終端に形成された
電荷電圧変換部１７で電圧に変換され、バッファ１８を
介して出力端子１９から図示せぬ信号処理系へ出力され
るように構成されている。図５に、図４のＸ−Ｙ断面の
ポテンシャル分布を示す。
ては、図４に示すようなＣＣＤ（Charge Coupled Devic
e)リニアセンサが知られている。このＣＣＤリニアセン
サは、フォトダイオードなどの光電変換素子からなるセ
ンサ部１１が直線状に複数配列されたセンサ列１２を備
えるとともに、その一方側に読み出しゲート部１３を介
して各センサ部１１から読み出された信号電荷をセンサ
列１２の配列方向に転送する電荷転送部１４が設けら
れ、その反対側に電荷排出ゲート部１５を介して各セン
サ部１１から読み出された電荷を排出する電荷排出ドレ
イン部１６が設けられている。そして、電荷転送部１４
によって転送された信号電荷が、その終端に形成された
電荷電圧変換部１７で電圧に変換され、バッファ１８を
介して出力端子１９から図示せぬ信号処理系へ出力され
るように構成されている。図５に、図４のＸ−Ｙ断面の
ポテンシャル分布を示す。
【０００３】このように構成されたＣＣＤリニアセンサ
では、信号電荷の読み出しに際し、読み出しゲート部１
３の読み出しゲート電極２１に読み出しゲートパルスφ
ＲＯＧを印加し、読み出しゲート電極２１の下のポテン
シャルを浅い状態ＲＨから深い状態ＲＨに変化させるこ
とにより、各センサ部１１に蓄積された信号電荷を読み
出す。そして、電荷転送部１４の転送方向に配列された
転送ゲート電極２２に例えば２相のシフトパルスφ１，
φ２を与えることにより、信号電荷を読み出しゲート電
極２１の下から読み出しかつ転送する。
では、信号電荷の読み出しに際し、読み出しゲート部１
３の読み出しゲート電極２１に読み出しゲートパルスφ
ＲＯＧを印加し、読み出しゲート電極２１の下のポテン
シャルを浅い状態ＲＨから深い状態ＲＨに変化させるこ
とにより、各センサ部１１に蓄積された信号電荷を読み
出す。そして、電荷転送部１４の転送方向に配列された
転送ゲート電極２２に例えば２相のシフトパルスφ１，
φ２を与えることにより、信号電荷を読み出しゲート電
極２１の下から読み出しかつ転送する。
【０００４】ただし、センサ部１１での光電変換によっ
てセンサ部１１に蓄積される電荷量が電荷排出ゲート部
１５のポテンシャル障壁を越えた場合には、その越えた
分の信号電荷が電荷排出ゲート部１５を介して電荷排出
ドレイン部１６に排出される。つまり、このＣＣＤリニ
アセンサは、センサ部１１に蓄積された信号電荷をセン
サ部１１の横方向に配置された電荷排出ドレイン部１６
に掃き出す、いわゆる横型オーバーフロードレイン構造
を有している。
てセンサ部１１に蓄積される電荷量が電荷排出ゲート部
１５のポテンシャル障壁を越えた場合には、その越えた
分の信号電荷が電荷排出ゲート部１５を介して電荷排出
ドレイン部１６に排出される。つまり、このＣＣＤリニ
アセンサは、センサ部１１に蓄積された信号電荷をセン
サ部１１の横方向に配置された電荷排出ドレイン部１６
に掃き出す、いわゆる横型オーバーフロードレイン構造
を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、この
ようなＣＣＤリニアセンサ等の固体撮像装置に対して
は、より一層の高性能化を実現するために、センサ部に
おける最大蓄積電荷量の増大化が求められている。これ
に対し、最大蓄積電荷量を増加させる手段としては、例
えば、センサ部の開口面積を広くする、あるいはセンサ
部におけるセンサポテンシャルを深くする、といったこ
とが考えられる。
ようなＣＣＤリニアセンサ等の固体撮像装置に対して
は、より一層の高性能化を実現するために、センサ部に
おける最大蓄積電荷量の増大化が求められている。これ
に対し、最大蓄積電荷量を増加させる手段としては、例
えば、センサ部の開口面積を広くする、あるいはセンサ
部におけるセンサポテンシャルを深くする、といったこ
とが考えられる。
【０００６】しかしながら、上述した従来の固体撮像装
置では、センサ部に光を入射させる光学系などの制約か
ら、センサ部の開口面積が自ずと制限されてしまう。つ
まり、センサ部の開口面積を広くするのには限界があ
る。また、センサポテンシャルを深くした場合には、そ
のセンサ部に蓄積された信号電荷が読み出し難くなって
しまい、その読み出し結果に残像等の不具合が生じてし
まうおそれがある。
置では、センサ部に光を入射させる光学系などの制約か
ら、センサ部の開口面積が自ずと制限されてしまう。つ
まり、センサ部の開口面積を広くするのには限界があ
る。また、センサポテンシャルを深くした場合には、そ
のセンサ部に蓄積された信号電荷が読み出し難くなって
しまい、その読み出し結果に残像等の不具合が生じてし
まうおそれがある。
【０００７】そこで、本発明は、センサ部の開口面積を
広くしたりセンサポテンシャルを深くしなくとも、セン
サ部における最大蓄積電荷量を従来よりも増加させるこ
とができる固体撮像装置を提供することを目的とする。
広くしたりセンサポテンシャルを深くしなくとも、セン
サ部における最大蓄積電荷量を従来よりも増加させるこ
とができる固体撮像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために案出された固体撮像装置で、複数のセンサ
部が配列されてなるセンサ列と、このセンサ列の配列方
向に信号電荷を転送する電荷転送部と、前記センサ列の
各センサ部に蓄積された信号電荷を前記電荷転送部に転
送する読み出しゲート部と、前記各センサ部での蓄積量
を越える信号電荷を前記各センサ部から排出する電荷排
出部とを備えるものにおいて、前記電荷排出部による信
号電荷の排出を検知する排出検知手段と、この排出検知
手段が信号電荷の排出を検知すると、前記読み出しゲー
ト部に前記各センサ部からの信号電荷を受け取らせ、か
つ、そのときの前記読み出しゲート部をその信号電荷が
前記電荷転送部に流れ込まないポテンシャル構造にする
電荷蓄積手段とが設けられたことを特徴とするものであ
る。
成するために案出された固体撮像装置で、複数のセンサ
部が配列されてなるセンサ列と、このセンサ列の配列方
向に信号電荷を転送する電荷転送部と、前記センサ列の
各センサ部に蓄積された信号電荷を前記電荷転送部に転
送する読み出しゲート部と、前記各センサ部での蓄積量
を越える信号電荷を前記各センサ部から排出する電荷排
出部とを備えるものにおいて、前記電荷排出部による信
号電荷の排出を検知する排出検知手段と、この排出検知
手段が信号電荷の排出を検知すると、前記読み出しゲー
ト部に前記各センサ部からの信号電荷を受け取らせ、か
つ、そのときの前記読み出しゲート部をその信号電荷が
前記電荷転送部に流れ込まないポテンシャル構造にする
電荷蓄積手段とが設けられたことを特徴とするものであ
る。
【０００９】上記構成の固体撮像装置によれば、各セン
サ部での蓄積量を越える信号電荷を電荷排出部が排出す
ると、そのことが排出検知手段によって検知される。そ
して、排出検知手段が信号電荷の排出を検知すると、電
荷蓄積手段は、電荷排出部によって排出されるべき信号
電荷を読み出しゲート部に受け取らせ、しかもそのとき
の読み出しゲート部のポテンシャル構造をその信号電荷
が電荷転送部に流れ込まないようなものとする。したが
って、この固体撮像装置では、各センサ部が信号電荷を
蓄積するのに加えて、読み出しゲート部にも各センサ部
での蓄積量を越える信号電荷を蓄積することとなる。
サ部での蓄積量を越える信号電荷を電荷排出部が排出す
ると、そのことが排出検知手段によって検知される。そ
して、排出検知手段が信号電荷の排出を検知すると、電
荷蓄積手段は、電荷排出部によって排出されるべき信号
電荷を読み出しゲート部に受け取らせ、しかもそのとき
の読み出しゲート部のポテンシャル構造をその信号電荷
が電荷転送部に流れ込まないようなものとする。したが
って、この固体撮像装置では、各センサ部が信号電荷を
蓄積するのに加えて、読み出しゲート部にも各センサ部
での蓄積量を越える信号電荷を蓄積することとなる。
【００１０】また、本発明は、前記電荷排出部によって
排出された信号電荷を前記センサ列の配列方向に転送す
る排出電荷転送手段と、前記電荷転送部に転送された信
号電荷と前記排出電荷転送手段に転送された信号電荷と
を合成して出力する電荷合成手段とが設けられたことを
特徴とするものである。
排出された信号電荷を前記センサ列の配列方向に転送す
る排出電荷転送手段と、前記電荷転送部に転送された信
号電荷と前記排出電荷転送手段に転送された信号電荷と
を合成して出力する電荷合成手段とが設けられたことを
特徴とするものである。
【００１１】上記構成の固体撮像装置によれば、各セン
サ部での蓄積量を越える信号電荷を電荷排出部が排出す
ると、排出電荷転送手段がその排出された信号電荷をセ
ンサ列の配列方向に転送する。そして、電荷合成手段
は、その転送された信号電荷と、これとは別に電荷転送
部によって転送された信号電荷とを、それぞれ合成して
出力する。したがって、この固体撮像装置では、各セン
サ部に蓄積された信号電荷に加えて、それぞれの蓄積量
を越えたために電荷排出部によって排出された信号電荷
をも出力することとなる。
サ部での蓄積量を越える信号電荷を電荷排出部が排出す
ると、排出電荷転送手段がその排出された信号電荷をセ
ンサ列の配列方向に転送する。そして、電荷合成手段
は、その転送された信号電荷と、これとは別に電荷転送
部によって転送された信号電荷とを、それぞれ合成して
出力する。したがって、この固体撮像装置では、各セン
サ部に蓄積された信号電荷に加えて、それぞれの蓄積量
を越えたために電荷排出部によって排出された信号電荷
をも出力することとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明に係わ
る固体撮像装置について説明する。図１は、本発明の実
施の形態の一例を示す平面構造図であり、例えばバーコ
ード読み取り用センサとして用いられるＣＣＤリニアセ
ンサに適用した例を示すものである。ただし、ここで
は、従来のもの（図４，５参照）と同一の構成要素につ
いては同一の符号を付し、その詳細な説明を省略するも
のとする。
る固体撮像装置について説明する。図１は、本発明の実
施の形態の一例を示す平面構造図であり、例えばバーコ
ード読み取り用センサとして用いられるＣＣＤリニアセ
ンサに適用した例を示すものである。ただし、ここで
は、従来のもの（図４，５参照）と同一の構成要素につ
いては同一の符号を付し、その詳細な説明を省略するも
のとする。
【００１３】図例のように、本実施の形態の固体撮像装
置１は、複数のセンサ部１１が直線状に配列されたセン
サ列１２を備えており、各センサ部１１が受光面への入
射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に変換して蓄
積するようになっている。さらに、センサ列１２の一方
側には、読み出しゲート部２を介して電荷転送部１４が
設けられ、その反対側には、電荷排出ゲート部１５を介
して各センサ部１１から読み出された電荷を排出する電
荷排出ドレイン部３が設けられている。そして、電荷転
送部１４によって転送された信号電荷が、その終端に形
成された図示しない電荷電圧変換部で電圧に変換され
て、同じく図示しない出力端子から出力されるように構
成されている。
置１は、複数のセンサ部１１が直線状に配列されたセン
サ列１２を備えており、各センサ部１１が受光面への入
射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に変換して蓄
積するようになっている。さらに、センサ列１２の一方
側には、読み出しゲート部２を介して電荷転送部１４が
設けられ、その反対側には、電荷排出ゲート部１５を介
して各センサ部１１から読み出された電荷を排出する電
荷排出ドレイン部３が設けられている。そして、電荷転
送部１４によって転送された信号電荷が、その終端に形
成された図示しない電荷電圧変換部で電圧に変換され
て、同じく図示しない出力端子から出力されるように構
成されている。
【００１４】ただし、この固体撮像装置１では、従来の
もの（図４，５参照）とは異なり、読み出しゲート部２
が、電荷蓄積手段２ａとしての機能に対応するよう構成
されている。詳しくは、読み出しゲート部２内に信号電
荷の転送方向においてポテンシャル段差が設けられてい
る（図２（ａ），（ｂ）を参照）。
もの（図４，５参照）とは異なり、読み出しゲート部２
が、電荷蓄積手段２ａとしての機能に対応するよう構成
されている。詳しくは、読み出しゲート部２内に信号電
荷の転送方向においてポテンシャル段差が設けられてい
る（図２（ａ），（ｂ）を参照）。
【００１５】また、電荷排出ドレイン部３は、排出電荷
転送手段としての機能を有している。この機能は、セン
サ部１１に蓄積される電荷量が電荷排出ゲート部１５の
ポテンシャル障壁を越え、その越えた分の信号電荷が電
荷排出ドレイン部３に排出された場合に、排出された信
号電荷をセンサ列１２の配列方向に沿って電荷転送部１
４と同方向に転送するためのものである。そのために、
電荷排出ドレイン部３は、電荷転送部１４と同様の構成
を有しているものとする。
転送手段としての機能を有している。この機能は、セン
サ部１１に蓄積される電荷量が電荷排出ゲート部１５の
ポテンシャル障壁を越え、その越えた分の信号電荷が電
荷排出ドレイン部３に排出された場合に、排出された信
号電荷をセンサ列１２の配列方向に沿って電荷転送部１
４と同方向に転送するためのものである。そのために、
電荷排出ドレイン部３は、電荷転送部１４と同様の構成
を有しているものとする。
【００１６】さらに、電荷排出ドレイン部３には、排出
検知回路４が接続されている。 排出検知回路４は、電
荷排出ドレイン部３内に信号電荷が排出されたことを検
知するためのものである。なお、この排出検知回路４
は、所定電圧を発生させる電源（ＶＤＤ）および電荷排
出ドレイン部３との電位差を検出する比較器から構成さ
れているが（図２（ａ）を参照）、電荷排出ドレイン部
３内の信号電荷を検知するものであれば他の構成であっ
ても構わない。
検知回路４が接続されている。 排出検知回路４は、電
荷排出ドレイン部３内に信号電荷が排出されたことを検
知するためのものである。なお、この排出検知回路４
は、所定電圧を発生させる電源（ＶＤＤ）および電荷排
出ドレイン部３との電位差を検出する比較器から構成さ
れているが（図２（ａ）を参照）、電荷排出ドレイン部
３内の信号電荷を検知するものであれば他の構成であっ
ても構わない。
【００１７】ここで、このように構成された固体撮像装
置１において、センサ部１１への入射光による信号電荷
の量が、そのセンサ部１１で蓄積可能な電荷量を越えた
場合の処理動作例について、図２（ａ），（ｂ）のポテ
ンシャル図を参照しながら説明する。
置１において、センサ部１１への入射光による信号電荷
の量が、そのセンサ部１１で蓄積可能な電荷量を越えた
場合の処理動作例について、図２（ａ），（ｂ）のポテ
ンシャル図を参照しながら説明する。
【００１８】図２（ａ）に示すように、センサ部１１へ
の入射光による信号電荷の量が、そのセンサ部１１で蓄
積可能な電荷量をオーバーすると、そのオーバー分の信
号電荷は、電荷排出ゲート部１５（ＯＦＣＧ；Overflow
Control Gate)のポテンシャル障壁を越えて、電荷排出
ドレイン部３に流れ込む。そして、電荷排出ドレイン部
３に信号電荷が流れ込むと、そのことが排出検知回路４
によって検知される。
の入射光による信号電荷の量が、そのセンサ部１１で蓄
積可能な電荷量をオーバーすると、そのオーバー分の信
号電荷は、電荷排出ゲート部１５（ＯＦＣＧ；Overflow
Control Gate)のポテンシャル障壁を越えて、電荷排出
ドレイン部３に流れ込む。そして、電荷排出ドレイン部
３に信号電荷が流れ込むと、そのことが排出検知回路４
によって検知される。
【００１９】排出検知回路４が電荷排出ドレイン部３に
電荷が流れたことを検知すると、続いて、読み出しゲー
ト部２では、タイミング系の回路を用いることにより、
読み出しゲート電極２１に読み出しゲートパルスφＲＯ
Ｇが印加される。これにより、読み出しゲート電極２１
の下のポテンシャルが浅い状態ＲＬから深い状態ＲＨに
変化する。
電荷が流れたことを検知すると、続いて、読み出しゲー
ト部２では、タイミング系の回路を用いることにより、
読み出しゲート電極２１に読み出しゲートパルスφＲＯ
Ｇが印加される。これにより、読み出しゲート電極２１
の下のポテンシャルが浅い状態ＲＬから深い状態ＲＨに
変化する。
【００２０】ただし、読み出しゲート部２は、信号電荷
の転送方向においてポテンシャル段差が設けられてい
る。しかも、そのポテンシャル段差は、信号電荷の転送
方向に向けて下る階段状のポテンシャル勾配となってお
り、さらにはポテンシャルが深い状態ＲＨに変化した場
合に電荷転送部１４側の領域ではそのポテンシャルが電
荷転送部１４よりも深くなる。
の転送方向においてポテンシャル段差が設けられてい
る。しかも、そのポテンシャル段差は、信号電荷の転送
方向に向けて下る階段状のポテンシャル勾配となってお
り、さらにはポテンシャルが深い状態ＲＨに変化した場
合に電荷転送部１４側の領域ではそのポテンシャルが電
荷転送部１４よりも深くなる。
【００２１】したがって、読み出しゲート部２のポテン
シャルが深い状態ＲＨに変化すると、その読み出しゲー
ト部２では、図２（ｂ）に示すように、センサ部１１か
ら信号電荷を受け取るとともに、その信号電荷が電荷転
送部１４に流れ込まないようなポテンシャル構造とな
る。そのため、このときに、電荷転送部１４の転送ゲー
ト電極２２にシフトパルスφ１，φ２が与えられていて
も、電荷転送部１４のポテンシャルは読み出しゲート部
２の電荷転送部側の領域よりも浅い状態であるので、読
み出しゲート部２内の信号電荷が電荷転送部１４によっ
て転送されることはない。つまり、読み出しゲート部２
がセンサ部１１から受け取った信号電荷は、その読み出
しゲート部２内に蓄積されることとなるので、通常のセ
ンサ部１１に蓄積できる電荷量よりも見かけ上のセンサ
蓄積電荷量は多くなる。
シャルが深い状態ＲＨに変化すると、その読み出しゲー
ト部２では、図２（ｂ）に示すように、センサ部１１か
ら信号電荷を受け取るとともに、その信号電荷が電荷転
送部１４に流れ込まないようなポテンシャル構造とな
る。そのため、このときに、電荷転送部１４の転送ゲー
ト電極２２にシフトパルスφ１，φ２が与えられていて
も、電荷転送部１４のポテンシャルは読み出しゲート部
２の電荷転送部側の領域よりも浅い状態であるので、読
み出しゲート部２内の信号電荷が電荷転送部１４によっ
て転送されることはない。つまり、読み出しゲート部２
がセンサ部１１から受け取った信号電荷は、その読み出
しゲート部２内に蓄積されることとなるので、通常のセ
ンサ部１１に蓄積できる電荷量よりも見かけ上のセンサ
蓄積電荷量は多くなる。
【００２２】その後、この固体撮像装置１では、所定タ
イミングで読み出しゲート電極２１の下のポテンシャル
を深い状態ＲＨから浅い状態ＲＬに変化させて、センサ
部１１で蓄積された信号電荷および読み出しゲート部２
内に蓄積された信号電荷を電荷転送部１４に転送し、そ
の電荷転送部１４の転送ゲート電極２２にシフトパルス
φ１，φ２を与えることにより、信号電荷を電荷転送部
１４の終端側に向けて転送させる。
イミングで読み出しゲート電極２１の下のポテンシャル
を深い状態ＲＨから浅い状態ＲＬに変化させて、センサ
部１１で蓄積された信号電荷および読み出しゲート部２
内に蓄積された信号電荷を電荷転送部１４に転送し、そ
の電荷転送部１４の転送ゲート電極２２にシフトパルス
φ１，φ２を与えることにより、信号電荷を電荷転送部
１４の終端側に向けて転送させる。
【００２３】一方、読み出しゲート部２に蓄積されるの
に先立って電荷排出ドレイン部３に流れ込んだ信号電荷
は、電荷排出ドレイン部３が排出電荷転送手段としての
機能を有していることから、先に述べた電荷転送部１４
による信号電荷の転送に合わせて、これと同方向に転送
される。そして、その信号電荷を電圧に変換し、フィー
ドバックをかけて信号量として取り扱うことにより、電
荷転送部１４に転送された信号量に合成されて出力され
ることとなる。
に先立って電荷排出ドレイン部３に流れ込んだ信号電荷
は、電荷排出ドレイン部３が排出電荷転送手段としての
機能を有していることから、先に述べた電荷転送部１４
による信号電荷の転送に合わせて、これと同方向に転送
される。そして、その信号電荷を電圧に変換し、フィー
ドバックをかけて信号量として取り扱うことにより、電
荷転送部１４に転送された信号量に合成されて出力され
ることとなる。
【００２４】詳しくは、図３に示すように、電荷排出ド
レイン部３および電荷転送部１４の終端側に設けられた
出力回路（ただし不図示）には、フィードバック回路と
しての機能が設けられており、電荷転送部１４によって
転送された信号電荷（図中における通常の信号）の信号
量と、電荷排出ドレイン部３によって転送された信号電
荷（図中におけるＯＦＣＧから流れた電荷）の信号量と
を、それぞれ合成することにより、通常の信号量にＯＦ
ＣＧから流れ込んだ電荷量を加え、その結果を出力信号
とする。
レイン部３および電荷転送部１４の終端側に設けられた
出力回路（ただし不図示）には、フィードバック回路と
しての機能が設けられており、電荷転送部１４によって
転送された信号電荷（図中における通常の信号）の信号
量と、電荷排出ドレイン部３によって転送された信号電
荷（図中におけるＯＦＣＧから流れた電荷）の信号量と
を、それぞれ合成することにより、通常の信号量にＯＦ
ＣＧから流れ込んだ電荷量を加え、その結果を出力信号
とする。
【００２５】このとき、出力回路では、ＯＦＣＧから流
れた電荷に対して、ＲＳ（Reset and Set)のカップリン
グのみの入力によるフィードバックを図ることで、ＯＦ
ＣＧによる電荷からＲＳのカップリングを除いた波形を
得ている。これにより、先に述べた合成処理を正確かつ
確実に行えるようになる。
れた電荷に対して、ＲＳ（Reset and Set)のカップリン
グのみの入力によるフィードバックを図ることで、ＯＦ
ＣＧによる電荷からＲＳのカップリングを除いた波形を
得ている。これにより、先に述べた合成処理を正確かつ
確実に行えるようになる。
【００２６】以上のように、本実施の形態の固体撮像装
置１では、排出検知回路４が電荷排出ドレイン部３に電
荷が流れたことを検知すると、読み出しゲート電極２１
に読み出しゲートパルスφＲＯＧを印加することによっ
て、読み出しゲート部２がセンサ部１１から信号電荷を
受け取るとともに、その信号電荷が電荷転送部１４に流
れ込まないようなポテンシャル構造となる。これによ
り、この固体撮像装置１では、センサ部１１でオーバー
フローが発生すると、センサ部１１が信号電荷を蓄積す
るのに加えて、読み出しゲート部２にもそのオーバー分
の信号電荷の一部が蓄積されることとなり、結果として
通常のセンサ部１１に蓄積できる電荷量よりも見かけ上
のセンサ蓄積電荷量が多くなる。
置１では、排出検知回路４が電荷排出ドレイン部３に電
荷が流れたことを検知すると、読み出しゲート電極２１
に読み出しゲートパルスφＲＯＧを印加することによっ
て、読み出しゲート部２がセンサ部１１から信号電荷を
受け取るとともに、その信号電荷が電荷転送部１４に流
れ込まないようなポテンシャル構造となる。これによ
り、この固体撮像装置１では、センサ部１１でオーバー
フローが発生すると、センサ部１１が信号電荷を蓄積す
るのに加えて、読み出しゲート部２にもそのオーバー分
の信号電荷の一部が蓄積されることとなり、結果として
通常のセンサ部１１に蓄積できる電荷量よりも見かけ上
のセンサ蓄積電荷量が多くなる。
【００２７】したがって、この固体撮像装置１を用いれ
ば、最大蓄積電荷量の増加に対応する場合であっても、
センサ部１１の開口面積を広くする必要がなくなるの
で、固体撮像装置１の実装構造やこれに伴う光学系等に
制約を与えてしまうことがない。また、センサ部１１の
センサポテンシャルを深くする必要もないので、信号電
荷が読み出し難くなったり、残像等の不具合が生じてし
まうのを防ぐことができる。
ば、最大蓄積電荷量の増加に対応する場合であっても、
センサ部１１の開口面積を広くする必要がなくなるの
で、固体撮像装置１の実装構造やこれに伴う光学系等に
制約を与えてしまうことがない。また、センサ部１１の
センサポテンシャルを深くする必要もないので、信号電
荷が読み出し難くなったり、残像等の不具合が生じてし
まうのを防ぐことができる。
【００２８】また、本実施の形態の固体撮像装置１で
は、センサ部１１での蓄積量を越える信号電荷が電荷排
出ドレイン部３に流れると、電荷排出ドレイン部３がそ
の信号電荷をセンサ列１２の配列方向に沿って転送する
とともに、その後段の出力回路が転送された信号電荷と
これとは別に電荷転送部１４によって転送された信号電
荷とをそれぞれ合成して出力するようになっている。す
なわち、この固体撮像装置１では、オーバーフローを起
こした信号電荷を通常の信号電荷と同様に転送し、その
後に電圧に変換して出力回路で補正する。
は、センサ部１１での蓄積量を越える信号電荷が電荷排
出ドレイン部３に流れると、電荷排出ドレイン部３がそ
の信号電荷をセンサ列１２の配列方向に沿って転送する
とともに、その後段の出力回路が転送された信号電荷と
これとは別に電荷転送部１４によって転送された信号電
荷とをそれぞれ合成して出力するようになっている。す
なわち、この固体撮像装置１では、オーバーフローを起
こした信号電荷を通常の信号電荷と同様に転送し、その
後に電圧に変換して出力回路で補正する。
【００２９】したがって、この固体撮像装置１を用いれ
ば、オーバーフローにより電荷排出ゲート部１５を越え
た電荷量についても出力信号とすることができる。つま
り、読み出しゲート部２が信号電荷を蓄積するのに加え
て、電荷排出ドレイン部３に排出された信号電荷をも出
力信号とすることができるので、センサ部１１への入射
光による信号電荷のうちの一部がオーバーフローにより
電荷排出ゲート部１５を越えても、出力回路からは、そ
のセンサ部１１が実際に受光した量に相当する信号量を
出力することができる。
ば、オーバーフローにより電荷排出ゲート部１５を越え
た電荷量についても出力信号とすることができる。つま
り、読み出しゲート部２が信号電荷を蓄積するのに加え
て、電荷排出ドレイン部３に排出された信号電荷をも出
力信号とすることができるので、センサ部１１への入射
光による信号電荷のうちの一部がオーバーフローにより
電荷排出ゲート部１５を越えても、出力回路からは、そ
のセンサ部１１が実際に受光した量に相当する信号量を
出力することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の固体撮
像装置は、センサ部でオーバーフローが発生すると、電
荷蓄積手段によって読み出しゲート部にも信号電荷が蓄
積され、結果として従来よりも見かけ上のセンサ蓄積電
荷量が多くなる。したがって、この固体撮像装置を用い
れば、センサ部の開口面積を広くしたりセンサポテンシ
ャルを深くしなくとも、センサ部における最大蓄積電荷
量を従来よりも増加させることができる。
像装置は、センサ部でオーバーフローが発生すると、電
荷蓄積手段によって読み出しゲート部にも信号電荷が蓄
積され、結果として従来よりも見かけ上のセンサ蓄積電
荷量が多くなる。したがって、この固体撮像装置を用い
れば、センサ部の開口面積を広くしたりセンサポテンシ
ャルを深くしなくとも、センサ部における最大蓄積電荷
量を従来よりも増加させることができる。
【００３１】また、本発明の固体撮像装置は、オーバー
フローを起こした信号電荷を排出電荷転送手段が通常の
信号電荷と同様に転送し、転送後の信号電荷を電荷合成
手段が通常の信号電荷に合成して出力するようになって
いる。したがって、この固体撮像装置を用いれば、オー
バーフローにより電荷排出部に排出された電荷量につい
ても出力信号とすることができるようになる。
フローを起こした信号電荷を排出電荷転送手段が通常の
信号電荷と同様に転送し、転送後の信号電荷を電荷合成
手段が通常の信号電荷に合成して出力するようになって
いる。したがって、この固体撮像装置を用いれば、オー
バーフローにより電荷排出部に排出された電荷量につい
ても出力信号とすることができるようになる。
【図１】本発明に係わる固体撮像装置の実施の形態の一
例を示す平面構造図である。
例を示す平面構造図である。
【図２】図１に示す固体撮像装置の断面構造を示すポテ
ンシャル図であり、（ａ）はオーバーフロー発生時の状
態を示す図、（ｂ）は読み出しゲート部による電荷蓄積
時の状態を示す図である。
ンシャル図であり、（ａ）はオーバーフロー発生時の状
態を示す図、（ｂ）は読み出しゲート部による電荷蓄積
時の状態を示す図である。
【図３】図１に示す固体撮像装置におけるフィードバッ
ク回路の概要を示す説明図である。
ク回路の概要を示す説明図である。
【図４】横型オーバーフロードレイン構造を持つＣＣＤ
リニアセンサの従来例を示す概略構成図である。
リニアセンサの従来例を示す概略構成図である。
【図５】図４のＸ−Ｙ線断面のポテンシャル図である。
１…固体撮像装置、２…読み出しゲート部、２ａ…電荷
蓄積手段、３…電荷排出ドレイン部、４…排出検知回
路、１１…センサ部、１２…センサ列、１４…電荷転送
部、１５…電荷排出ゲート部
蓄積手段、３…電荷排出ドレイン部、４…排出検知回
路、１１…センサ部、１２…センサ列、１４…電荷転送
部、１５…電荷排出ゲート部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA02 AA10 AB01 BA10 CA03 DB01 DB06 FA06 FA16 FA20 FA33 FA39 FA50 5C024 AA01 CA15 FA01 FA02 FA11 GA11 GA42 5C051 AA01 BA03 DB01 DB07 DC07 DE02 EA00
Claims (2)
- 【請求項１】 複数のセンサ部が配列されてなるセンサ
列と、 前記センサ列の配列方向に信号電荷を転送する電荷転送
部と、 前記センサ列の各センサ部に蓄積された信号電荷を前記
電荷転送部に転送する読み出しゲート部と、 前記各センサ部での蓄積量を越える信号電荷を前記各セ
ンサ部から排出する電荷排出部とを備える固体撮像装置
において、 前記電荷排出部による信号電荷の排出を検知する排出検
知手段と、 前記排出検知手段が信号電荷の排出を検知すると、前記
読み出しゲート部に前記各センサ部からの信号電荷を受
け取らせ、かつ、そのときの前記読み出しゲート部を当
該信号電荷が前記電荷転送部に流れ込まないポテンシャ
ル構造にする電荷蓄積手段とが設けられたことを特徴と
する固体撮像装置。 - 【請求項２】 複数のセンサ部が配列されてなるセンサ
列と、 前記センサ列の配列方向に信号電荷を転送する電荷転送
部と、 前記センサ列の各センサ部に蓄積された信号電荷を前記
電荷転送部に転送する読み出しゲート部と、 前記各センサ部での蓄積量を越える信号電荷を前記各セ
ンサ部から排出する電荷排出部とを備える固体撮像装置
において、 前記電荷排出部によって排出された信号電荷を前記セン
サ列の配列方向に転送する排出電荷転送手段と、 前記電荷転送部に転送された信号電荷と前記排出電荷転
送手段に転送された信号電荷とを合成して出力する電荷
合成手段とが設けられたことを特徴とする固体撮像装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10227745A JP2000058810A (ja) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10227745A JP2000058810A (ja) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000058810A true JP2000058810A (ja) | 2000-02-25 |
Family
ID=16865717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10227745A Pending JP2000058810A (ja) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000058810A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008066067A1 (fr) * | 2006-11-28 | 2008-06-05 | Hamamatsu Photonics K.K. | Élément d'imagerie à l'état solide |
| WO2012096052A1 (ja) * | 2011-01-14 | 2012-07-19 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
-
1998
- 1998-08-12 JP JP10227745A patent/JP2000058810A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008066067A1 (fr) * | 2006-11-28 | 2008-06-05 | Hamamatsu Photonics K.K. | Élément d'imagerie à l'état solide |
| US20100045841A1 (en) * | 2006-11-28 | 2010-02-25 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid-state imaging element |
| US8334918B2 (en) | 2006-11-28 | 2012-12-18 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid-state imaging element |
| JP5350803B2 (ja) * | 2006-11-28 | 2013-11-27 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体撮像素子 |
| WO2012096052A1 (ja) * | 2011-01-14 | 2012-07-19 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP2012146917A (ja) * | 2011-01-14 | 2012-08-02 | Hamamatsu Photonics Kk | 固体撮像装置 |
| US9299860B2 (en) | 2011-01-14 | 2016-03-29 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid state imaging device including photoelectric conversion portion |
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