JP2001244448A - リニアイメージセンサおよびその使用方法 - Google Patents

リニアイメージセンサおよびその使用方法

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JP2001244448A
JP2001244448A JP2000050251A JP2000050251A JP2001244448A JP 2001244448 A JP2001244448 A JP 2001244448A JP 2000050251 A JP2000050251 A JP 2000050251A JP 2000050251 A JP2000050251 A JP 2000050251A JP 2001244448 A JP2001244448 A JP 2001244448A
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image sensor
linear image
pixels
charge transfer
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JP2000050251A
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Takao Tsuzuki
孝夫 都築
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】低解像度で情報を読み込むときの時間を短縮す
ることができ、かつ、ゲートパルス配線数を減少させる
ことにより半導体チップコストの増大を防ぎ実用的に有
効なリニアイメージセンサを得る。 【解決手段】多数の画素を一方向に配列した受光部1
と、受光部1の一方の側に設けられた第1の信号電荷読
み出し部2A及びCCDシフトレジスタによる第1の信
号電荷転送部3Aを有する高解像度モード手段と、受光
部1の他方の側に設けられた第2の信号電荷読み出し部
2B及びCCDシフトレジスタによる第2の信号電荷転
送部3Bを有する低解像度モード手段とを具備するリニ
アイメージセンサ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はリニアイメージセン
サおよびその使用方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体基板上に形成された、電荷転送機
能を持つCCDリニアイメージセンサは、光を光電変換
により信号電荷に変換し順次出力する機能をもち、スキ
ャナやコピー機の光学読みとり部分のキーデバイスとし
て広く用いられている。
【0003】従来のリニアイメージセンサの構成例を図
11に示す全体構成図である。1は受光部列、2は受光
部で光電変換され、蓄積された信号電荷を近接した信号
電荷転送部3に読み出す信号電荷読み出し部である。
【0004】信号電荷転送部3は通常2層駆動のCCD
シフトレジスタからなっており、その2層駆動パルス
(φ1、φ2)を供給するためのパルスラインL1、L
2が信号電荷転送部に近接して配置されている。
【0005】信号電荷転送部3によって順次転送された
信号電荷(Q1,Q2・・・QL)は浮遊拡散領域によ
って形成され、信号電荷を信号電圧に変換する信号電荷
検出部とソースホロワ、インバータ等のアナログ回路か
らなる出力回路4によって外部に出力され信号を得る。
【0006】図12に信号読みだし部2に印可されるパ
ルスφTGと信号出力Voutの関係を示す。受光部1
からの信号電荷はこのパルスがLowレベルの期間に蓄
積され(蓄積時間tTG)、Highレベルの期間に信
号電荷転送部に読み出される。ここでそれぞれの信号出
力は、受光部において第1画素(信号電荷Q1に対応)
から最終画素(信号電荷QLに対応)まですべての画素
からの信号が順番に並んでライン出力となっており、こ
れらの画素において基準レベル(光入力遮断時)からの
平均信号電圧をVsigとする。
【0007】実際のスキャナやコピー機ではリニアイメ
ージセンサを受光部の配列方向(主走査方向)に対して
垂直に(副走査方向)機械的な走査を行い、被写体上の
所定の場所における画像に対する色情報を得ている。す
なわちライン出力1,2,3・・・を用いて被写体全体
のそれぞれの場所における画像に対する色情報を得てい
る。
【0008】例えば、高解像度のスキャナやコピー機に
用いられている10600画素クラスのリニアイメージ
センサでは、1画素を1000ns(1MHz相当)で
転送すると最終画素(10600画素)が出力されるま
でには、10600画素×1000ns=10.6ms
の時間が必要となる。すなわち1ラインの画訴情報を取
り込むのに10.6ms以上の時間が必要となる。
【0009】一方、特開平6−276365号公報に
は、複数の受光素子のそれぞれにスイッチング素子を接
続し、複数のスイッチング素子のそれぞれにゲートパル
ス配線を接続し、スイッチング素子の出力側を共通信号
線に共通に接続し、ゲートパルス配線にそれぞれ印加す
るパルス信号を制御するにより低解像度の画像を得る画
像読み取り装置が開示されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図11お
よび図12に示す従来の技術には次のような問題点を有
する。
【0011】すなわち、実際のスキャナやコピー機で
は、高解像度モードだけではなく、それよりも解像度を
落とした低解像度モードも存在する。
【0012】例えば、10600画素クラスのリニアイ
メージセンサは、1200dpi/A4用に用いられて
いる。600dpi/A4や300dpi/A4で画像
を取り込む場合は、600dpi/A4なら半分の53
00画素、300dpi/A4ならさらに半分の265
0画素程度の画素情報があれば十分である。
【0013】600dpiで画像を取り込もうとしたと
き、600dpi/A4用に作られた5300画素クラ
スのリニアイメージセンサなら上記した例に当てはめて
1画素を1000nsで転送した場合、5300画素×
1000ns=5.3msと半分の時間で1ラインの画
素情報を得ることが出来る。
【0014】また、300dpiで画像を取り込もうと
した場合でも300dpi/A4用に作られた2650
画素クラスのリニアイメージセンサなら2650画素×
1000ns=2.65msと4分の1の時間で1ライ
ンの画素情報を得ることが出来る。
【0015】しかし、1200dpi/A4用の106
00画素クラスのリニアイメージセンサで600dpi
や300dpiで画素情報を得ようとした場合、隣り合
う画素情報を足しあわせたり平均化したり(600dp
i:2画素、300dpi:4画素)必要ない画素情報
を間引いたり(600dpi:1/2、300dpi:
1/4)する必要がある。
【0016】ところが図11に示した全体構成図からわ
かるように全画素の情報を全て取り込んでからでないと
上記の操作は出来ないので、1ラインの読みとり時間
は、1画素の転送時間が変わらないとすると1200d
piで取り込むときと同じ10.6msかかってしま
う。
【0017】全画素の情報を取り込まないでも信号電荷
転送部や電荷検出部で加算をしたり、間引いたりする駆
動方法は知られているが、1画素の転送時間が変わらな
ければ1ラインの取り込み時間を短くすることは出来な
い。
【0018】上記説明したとおり、図11および図12
に示す従来の技術の高解像度のリニアイメージセンサを
低解像度で使用した場合1ラインの読みとり時間が長く
なってしまう。
【0019】一方、上記公開公報に開示された技術には
次のような問題点を有する。
【0020】すなわち、共通信号線を用いて順次各画素
の電荷を読み出しているので画素数分の読み出しゲート
パルス配線を必要としている。
【0021】これは、高解像度のリニアイメージセンサ
を作る上では半導体チップ面積の増大や多数の信号入力
端子を必要としリニアイメージセンサとしてのコストア
ップになる。
【0022】また、読み出しゲートパルス配線を1本も
しくは使う解像度のみの複数本として各画素に対応する
記憶用コンデンサを設ければ、読み出しゲートパルス配
線を減らすことができ、且つ信号入力端子も減らすこと
ができる。
【0023】しかしながら、この場合は、各画素に対応
する記憶用コンデンサの容量のばらつきが問題となる。
基本的には、受光素子で発生した電荷Qは、記憶用コン
デンサのCによりV=Q/Cの関係により出力電圧に変
換される。
【0024】上記公開公報のように共通信号線の配線容
量で電圧に変換する場合は、変換容量Cはどの画素でも
共通なので同じ量の発生電荷は同じ電圧に変換される。
【0025】しかしながら、読み出しゲートパルス配線
を減らし信号入力端子を減らすために各画素ごとに記憶
用コンデンサを設ける構成にするとそれぞれの容量Cの
ばらつきによって同じ量の電荷が同じ電圧Vへ変換され
ないでばらついてしまう。よって、リニアイメージセン
サにおいて画像のむらやばらつきになって現れてしまい
好ましくない。
【0026】したがって本発明の目的は、上記した従来
技術の問題点を解消した有効はリニアイメージセンサを
提供することである。
【0027】本発明の他の目的は、このリニアイメージ
センサの使用方法を提供することである。
【0028】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、多数の
画素を一方向に配列した受光部と、受光部の一方の側に
設けられた第1の信号電荷読み出し部及びCCDシフト
レジスタによる第1の信号電荷転送部を有する高解像度
モード手段と、受光部の他方の側に設けられた第2の信
号電荷読み出し部及びCCDシフトレジスタによる第2
の信号電荷転送部を有する低解像度モード手段とを具備
するリニアイメージセンサにある。
【0029】ここで、第2の信号電荷読み出し部によ
り、隣り合うN(Nは2以上の正の整数)個の画素の電
荷を足し合わせて読み出すことができる。またこの場
合、第2の信号電荷転送部のCCDシフトレジスタの段
数は、第1の信号電荷転送部のCCDシフトレジスタの
段数の1/Nであることができる。例えば、隣り合う2
個の画素の電荷を足し合わせて読み出し、第2の信号電
荷転送部のCCDシフトレジスタの段数を第1の信号電
荷転送部のCCDシフトレジスタの段数の1/2にする
ことが好ましい。
【0030】あるいは、第2の信号電荷読み出し部によ
り、隣接するN個の画素(Nは2以上の正の整数)のう
ち一部の画素の電荷のみを読み出すことができる。この
場合、一部の画素は1個の画素であり、第2の信号電荷
転送部のCCDシフトレジスタの段数は、第1の信号電
荷転送部のCCDシフトレジスタの1/Nであることが
できる。例えば、隣り合う2個の画素のうち1個の画素
の電荷のみを読み出し、第2の信号電荷転送部のCCD
シフトレジスタの段数を第1の信号電荷転送部のCCD
シフトレジスタの段数の1/2にすることが好ましい。
【0031】本発明の他の特徴は、上記したリニアイメ
ージセンサの第2の信号電荷読み出し部をオフ状態に固
定し、第1の信号電荷読み出し部にゲートパルスを印加
することにより高解像度モードにするリニアイメージセ
ンサの使用方法にある。
【0032】あるいは本発明の他の特徴は、第1の信号
電荷読み出し部をオフ状態に固定し、第2の信号電荷読
み出し部にゲートパルスを印加することにより低解像度
モードにするリニアイメージセンサの使用方法にある。
【0033】このような本発明では、CCDシフトレジ
スタを用いることにより使う解像度のみの複数本のみの
読み出しゲートパルス配線だけを使用しチップコストの
増大を防ぎまた、電荷検出容量を各解像度ごと1つ、も
しくはCCDシフトレジスタの合成により全体として1
つにすることも可能なので容量のばらつきによる電圧の
ばらつきを防ぐことができ画像のむらやばらつきを発生
しないリニアイメージセンサを構成することができる。
【0034】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明を説明
する。図1乃至図6は本発明の第1の実施の形態を示す
図である。図1はリニアイメージセンサの全体の構成を
示す平面図であり、図2は図1において点線X1で囲ん
だ箇所を拡大して示した平面図である。図3は図2のA
−A部の断面図である。図4(A)は図2のB−B部の
断面図、図4(B)は図2のC−C部の断面図、図4
(C)は図2のD−D部の断面図である。
【0035】図5(A)は図2のE−E部の断面図、図
5(B)は図2のF−F部の断面図、図5(C)は図2
のG−G部の断面図である。
【0036】また、図6は第1の実施の形態におけるゲ
ートパルスと信号出力との関係を示すタイムチャートで
ある。
【0037】先ず図1を参照して、多数の画素(フォト
ダイオード)5を一方向に配列した受光部1の一方の側
(図で下側)に第1の信号電荷読み出し部2A、2層駆
動CCDシフトレジスタによる第1の信号電荷転送部3
A、第1の出力回路4A、第1の信号電荷転送部3Aの
2層駆動のCCDシフトレジスタに2層駆動パルス(φ
1A、φ2A)を供給するためのパルスラインL1A、
L2Aを具備して高解像度モード用の手段を構成してい
る。
【0038】受光部1のそれぞれの画素5で光電変更さ
れ、蓄積された信号電荷Q1、Q2、Q3、Q4・・・
QLのそれぞれが、第1の信号電荷読み出し部2Aによ
り近接した第1の信号電荷転送部3Aに読み出される。
【0039】第1の信号電荷転送部3Aによって順次転
送された信号電荷(Q1、Q2、Q3、Q4・・・Q
L)は浮遊拡散領域によって形成され、信号電荷を信号
電圧に変換する信号電荷検出部とソースホロワ、インバ
ータ等のアナログ回路からなる第1の出力回路4Aによ
って外部に出力され信号を得る。
【0040】また、受光部1の他方の側(図で上側)に
第2の信号電荷読み出し部2B、2層駆動CCDシフト
レジスタによる第2の信号電荷転送部3B、第2の出力
回路4B、第2の信号電荷転送部3Bの2層駆動のCC
Dシフトレジスタに2層駆動パルス(φ1B、φ2B)
を供給するためのパルスラインL1B、L2Bを具備し
て低解像度モード用の手段を構成している。
【0041】受光部1のそれぞれの画素5で光電変更さ
れ、蓄積された信号電荷Q1、Q2、Q3、Q4・・・
・QLは、隣接する2つの画素からの電荷を足し合わせ
て、すなわち、Q1+Q2、Q3+Q4・・・・Q(L
−1)+QLにして、第2の信号電荷読み出し部2Bに
より近接した第2の信号電荷転送部3Bに読み出され
る。
【0042】第2の信号電荷転送部3Bによって順次転
送された信号電荷(Q1+Q2、Q3+Q4・・・Q
(L−1)+QL)は浮遊拡散領域によって形成され、
信号電荷を信号電圧に変換する信号電荷検出部とソース
ホロワ、インバータ等のアナログ回路からなる第2の出
力回路4Bによって外部に出力され信号を得る。
【0043】図2は図1において点線X1で囲んだ箇所
を拡大して示した平面図であり、この図2において、右
上斜線のハッチングを付してある箇所は全てP+ 型素子
分離領域8が形成されている領域である。
【0044】受光部1は、図3の断面図に示すように、
N型半導体基板31のPウエル32の表面のP+ 型素子
分離領域8により区画された箇所にN型領域6とP型領
域7を形成し、これによるPN接合フォトダイオード5
を画素5として、P+ 型素子分離領域8を間に挟んで一
方向(図で横方向)に配列している。
【0045】そして全体がゲート酸化膜34,35及び
層間酸化膜33により被覆され、画像光はこれらのシリ
コン酸化膜33,35,34を通してフォトダイオード
5に入射して光電変換される。
【0046】第1の信号電荷読み出し部2Aは、図4
(A)に示すように、Pウエル32の表面のP+ 型素子
分離領域8によりチャネル領域が区画され、第1の信号
電荷読み出し部の全体にゲート酸化膜34,35を介し
て二層目の多結晶シリコン膜による多結晶シリコンゲー
ト電極24Aが形成され、ゲートパルスφTGAが印加
されるアルミニウム配線23Aが層間酸化膜33に形成
されたコンタクトホール25Aにおいて多結晶シリコン
ゲート電極24Aに接続している。
【0047】第1の信号電荷転送部3AのCCDシフト
レジスタは、図4(B)に示すように、Pウエル32に
設けられたNウエル30の表面にCCDバリア領域とな
るP型領域9Aが一定の間隔を有して配列され、ゲート
酸化膜34を介して一層目の多結晶シリコン膜の多結晶
シリコン電極11Aおよび13AがP型領域9A間上に
形成され、その間にゲート酸化膜35を介して二層目の
多結晶シリコン膜の多結晶シリコン電極12Aおよび1
4Aが形成されている。
【0048】多結晶シリコン電極11Aおよび12Aに
は駆動パルスφ1Aが印加され、多結晶シリコン電極1
3Aおよび14Aには駆動パルスφ2Aが印加される。
【0049】図2において、P+ 型素子分離領域(右上
斜線のハッチングで示す)8が全面に形成された箇所上
に駆動パルスφ1AのパルスラインL1Aおよび駆動パ
ルスφ2AのパルスラインL2Aが形成されている。
【0050】パルスラインL1Aにおいて、駆動パルス
φ1Aが印加されるアルミニウム配線21Aは層間酸化
膜33およびゲート酸化膜35に形成されたコンタクト
ホール15Aにおいて多結晶シリコン電極11Aに接続
され、多結晶シリコン電極12Aと多結晶シリコン電極
11Aとはゲート酸化膜35に形成されたコンタクトホ
ール16Aにおいて互いに接続している。
【0051】同様に、パルスラインL2Aにおいて、駆
動パルスφ2Aが印加されるアルミニウム配線22Aは
層間酸化膜33およびゲート酸化膜35に形成されたコ
ンタクトホール17Aにおいて多結晶シリコン電極13
Aに接続され、多結晶シリコン電極14Aと多結晶シリ
コン電極13Aとはゲート酸化膜35に形成されたコン
タクトホール18Aにおいて互いに接続している。
【0052】図4(C)は、受光部1から第1の信号電
荷読み出し部2Aを通って第1の信号電荷転送部3Aに
到る部分を示す断面図である。同図に示すように、第1
の信号電荷読み出し部2AはNチャンネル型FET構成
になっているから、アルミニウム配線23Aを通して多
結晶シリコンゲート電極24Aに印加されるゲートパル
スφTGAがHigh(H)レベルの時はオン(導通)
状態となり、Low(L)レベルの時はオフ(遮断)状
態になる。
【0053】第2の信号電荷読み出し部2Bは、図5
(A)に示すように、Pウエル32の表面のP+ 型素子
分離領域8により、図4(A)よりも幅広(チャネル幅
が大きい)のチャネル領域が区画され、第2の信号電荷
読み出し部の全体にゲート酸化膜34,35を介して二
層目の多結晶シリコン膜による多結晶シリコンゲート電
極24Bが形成され、ゲートパルスφTGBが印加され
るアルミニウム配線23Bが層間酸化膜33に形成され
たコンタクトホール25Bにおいて多結晶シリコンゲー
ト電極24Bに接続している。
【0054】第2の信号電荷転送部3BのCCDシフト
レジスタは、図5(B)に示すように、Pウエル32に
設けられたNウエル30の表面にCCDバリア領域とな
るP型領域9Bが一定の間隔を有して配列され、ゲート
酸化膜34を介して一層目の多結晶シリコン膜の多結晶
シリコン電極11Bおよび13BがP型領域9B間上に
形成され、その間にゲート酸化膜35を介して二層目の
多結晶シリコン膜の多結晶シリコン電極12Bおよび1
4Bが形成されている。
【0055】図5(B)に示すCCDシフトレジスタの
段数は、図4(B)に示すCCDシフトレジスタの段数
の段数の半分になっているから、図5(B)に示すCC
Dシフトレジスタの各電極の幅は、図4(B)に示すC
CDシフトレジスタの各電極の幅よりも広くなってい
る。
【0056】多結晶シリコン電極11Bおよび12Bに
は駆動パルスφ1Bが印加され、多結晶シリコン電極1
3Bおよび14Bには駆動パルスφ2Bが印加される。
【0057】図2において、P+ 型素子分離領域(右上
斜線のハッチングで示す)8が全面に形成された箇所上
に駆動パルスφ1BのパルスラインL1Bおよび駆動パ
ルスφ2BのパルスラインL2Bが形成されている。
【0058】パルスラインL1Bにおいて、駆動パルス
φ1Bが印加されるアルミニウム配線21Bは層間酸化
膜33およびゲート酸化膜35に形成されたコンタクト
ホール15Bにおいて多結晶シリコン電極11Bに接続
され、多結晶シリコン電極12Bと多結晶シリコン電極
11Bとはゲート酸化膜35に形成されたコンタクトホ
ール16Bにおいて互いに接続している。
【0059】同様に、パルスラインL2Bにおいて、駆
動パルスφ2Bが印加されるアルミニウム配線22Bは
層間酸化膜33およびゲート酸化膜35に形成されたコ
ンタクトホール17Bにおいて多結晶シリコン電極13
Bに接続され、多結晶シリコン電極14Bと多結晶シリ
コン電極13Bとはゲート酸化膜35に形成されたコン
タクトホール18Bにおいて互いに接続している。
【0060】図5(C)は、受光部1から第1の信号電
荷読み出し部2Aを通って第1の信号電荷転送部3Aに
到る部分と、受光部1から第2の信号電荷読み出し部2
Bを通って第2の信号電荷転送部3Bに到る部分とを示
す断面図である。同図に示すように、第2の信号電荷読
み出し部2Bも、第1の信号電荷読み出し部2Aと同様
に、Nチャンネル型FET構成になっているから、アル
ミニウム配線23Bを通して多結晶シリコンゲート電極
24Bに印加されるゲートパルスφTGBがHigh
(H)レベルの時はオン(導通)状態となり、Low
(L)レベルの時はオフ(遮断)状態になる。
【0061】次に図6を参照して第1の実施の形態の動
作について説明する。図6は第1および第2の信号電荷
読み出し部2A,2Bにそれぞれ印加されるゲートパル
スφTGA、φTGBと信号出力Voutの関係を示す
タイムチャートである。
【0062】高解像度モード時は、図6(A)に示すよ
うに、第2の信号電荷読み出し部2Bに印可されるゲー
トパルスφTGBを連続的にLowに固定する。
【0063】そして、第1の信号電荷読み出し部2Aに
印可されるゲートパルスφTGAがLowの期間(tT
GA)に各受光部1で光電変換され蓄積された電荷(Q
1、Q2・・・QL)が、第1の信号電荷読み出し部2
Aに印加されるパルスφTGAがHighのときに第1
の信号電荷読み出し部2Aを通り第1の信号電荷転送部
3Aへ読み出される。その後、パルスラインL1A、L
2Aに印加されるパルスφ1A、φ2Aにより順次転送
され第1の出力回路4Aによって外部に出力される。
【0064】このときの1ラインの出力回路への読み出
し時間tAは1画素の転送時間をtb、画素数をLとす
ると tA=tb × L [s] となる。
【0065】低解像度モード時は、第1の信号電荷読み
出し部2Aに印加されるパルスφTGAを連続的にLo
wに固定する。
【0066】そして、第2の信号電荷読み出し部2Bに
印加されるゲートパルスφTGBがLowの期間(tT
GB)に各受光部1で光電変換され蓄積された電荷(Q
1、Q2・・・QL)が、第2の信号電荷読み出し部2
Bに印加されるパルスφTGBがHighのときに第2
の信号電荷読み出し部2Bを通り第2の信号電荷転送部
3Bへ読み出される。
【0067】このとき、第2の信号電荷読み出し部2B
では、隣接する2画素の電荷が合成されて、第2の信号
電荷転送部3Bへ読み出される。したがって、第2の信
号電荷転送部3Bに読み出された電荷はL画素分の画素
情報ではなくL/2画素分の情報となっている。
【0068】その後、第1の信号電荷転送部3Aの半分
の段数になっている第2の信号電荷転送部3Bにおい
て、パルスラインL1B、L2Bに印加されるパルスφ
1B、φ2Bにより順次転送され第2の出力回路4Bに
よって外部に出力される。
【0069】このとき、1ラインの出力回路への読み出
しにかかる時間tBは、 tB=tb × L/2 [s] となる。
【0070】以上説明したように第1の実施の形態で
は、高解像度モード時は、通常の1画素ごとに電荷転送
部に読み出し、低解像度モード時は、隣接する2画素を
合成して1箇所の電荷転送部に読み出し電荷転送部の段
数を半分にして1ラインの出力を読み出すのにかかる時
間を半分にしている。
【0071】なお、本実施の形態では、隣接する2画素
を合成した場合を例示したが、隣接する3画素、4画素
・・・N画素を合成し、第2の信号電荷転送部の段数を
第1の信号電荷転送部の段数1/3、1/4・・・1/
N(Nは正の整数)にし、読み出すのにかかる時間を1
/3、1/4・・・1/Nにするような構造にすること
も可能であるのは明らかである。
【0072】図7乃至図10は本発明の第2の実施の形
態を示す図である。図7はリニアイメージセンサの全体
の構成を示す平面図であり、図8は図7において点線X
2で囲んだ箇所を拡大して示した平面図である。
【0073】図9(A)は図8のH−H部の断面図、図
9(B)は図8のI−I部の断面図の断面図である。
【0074】また、図10は第2の実施の形態における
ゲートパルスと信号出力との関係を示すタイムチャート
である。
【0075】尚、図7乃至図10において、図1乃至図
6と同一もしくは類似の箇所は同じ符号を付してあるか
ら重複する説明はなるべく省略する。
【0076】すなわち、この第2の実施の形態における
受光部1並びに第1の信号電荷読み出し部2A、2層駆
動CCDシフトレジスタによる第1の信号電荷転送部3
A、第1の出力回路4A及び第1の信号電荷転送部3A
の2層駆動のCCDシフトレジスタに2層駆動パルス
(φ1A、φ2A)を供給するためのパルスラインL1
A、L2Aを具備した高解像度モード用の手段は、先の
第1の実施の形態と同じである。
【0077】この第2の実施の形態では、低解像度使用
時、第2の信号電荷読み出し部2Bにより1画素おきに
電荷を読み出し、半数の段数の第2の信号電荷転送部3
Bによって第2の出力回路4Bに転送する構成になって
いる。
【0078】すなわち、受光部1のそれぞれの画素5で
光電変更され、蓄積された信号電荷Q1、Q2、Q3、
Q4・・・QLのうち、隣接する画素のうち一方の画素
からの電荷Q2、Q4・・・QL(Lが偶数の場合)の
みが第2の信号電荷読み出し部2Bにより近接した第2
の信号電荷転送部3Bに読み出される。
【0079】そして第2の信号電荷転送部3Bによって
順次転送された信号電荷(Q2、Q4・・・・QLは浮
遊拡散領域によって形成され、信号電荷を信号電圧に変
換する信号電荷検出部とソースホロワ、インバータ等の
アナログ回路からなる第2の出力回路4Bによって外部
に出力され信号を得る。
【0080】図8は図7において点線X2で囲んだ箇所
を拡大して示した平面図であり、この図8において、右
上斜線のハッチングを付してある箇所は、図2と同様
に、全てP+ 型素子分離領域8が形成されている領域で
ある。
【0081】第2の信号電荷読み出し部2Bは、図9
(A)に示すように、Pウエル32の表面のP+ 型素子
分離領域8により、図4(A)と同じ幅(同じチャネル
幅)のチャネル領域が区画され、第2の信号電荷読み出
し部2B全体にゲート酸化膜34,35を介して二層目
の多結晶シリコン膜による多結晶シリコンゲート電極2
4Bが形成され、ゲートパルスφTGBが印加されるア
ルミニウム配線23Bが層間酸化膜33に形成されたコ
ンタクトホール25Bにおいて多結晶シリコンゲート電
極24Bに接続している。
【0082】第2の信号電荷転送部3BのCCDシフト
レジスタは図9(B)に示すように、図5(B)に示す
第1の実施の形態の第2の信号電荷転送部と同様の形状
をしている。
【0083】すなわち、図9(B)に示す第2の実施の
形態の第2の信号電荷転送部3Bも、第1の信号電荷転
送部3の半分の段数であり、各電極の幅は第1の信号電
荷転送部よりも幅広になっている。
【0084】この第2の実施の形態の動作を図10を参
照して説明する。この動作は図6に示した第1の実施の
形態の動作と同様である。
【0085】高解像度モード時は、図10(A)に示す
ように、第2の信号電荷読み出し部2Bに印可されるゲ
ートパルスφTGBを連続的にLowに固定する。
【0086】そして、第1の信号電荷読み出し部2Aに
印可されるゲートパルスφTGAがLowの期間(tT
GA)に各受光部1で光電変換され蓄積された電荷(Q
1、Q2・・・QL)が、第1の信号電荷読み出し部2
Aに印加されるパルスφTGAがHighのときに第1
の信号電荷読み出し部2Aを通り第1の信号電荷転送部
3Aへ読み出される。
【0087】その後、パルスラインL1A、L2Aに印
加されるパルスφ1A、φ2Aにより順次転送され第1
の出力回路4Aによって外部に出力される。
【0088】このときの1ラインの出力回路への読み出
し時間tAは1画素の転送時間をtb、画素数をLとす
ると tA=tb × L [s] となる。
【0089】低解像度モード時は、第1の信号電荷読み
出し部2Aに印加されるパルスφTGAを連続的にLo
wに固定する。
【0090】そして、第2の信号電荷読み出し部2Bに
印加されるゲートパルスφTGBがLowの期間(tT
GB)に各受光部1で光電変換され蓄積された電荷(Q
1、Q2・・・・QL)のうち偶数番目のQ2、Q4・
・・・QLのみが、第2の信号電荷読み出し部2Bに印
加されるパルスφTGBがHighのときに第2の信号
電荷読み出し部2Bを通り第2の信号電荷転送部3Bへ
読み出される。
【0091】したがって、第2の信号電荷転送部3Bに
読み出された電荷はL画素分の画素情報ではなくL/2
画素分の情報となっている。
【0092】その後、第1の信号電荷転送部3Aの半分
の段数になっている第2の信号電荷転送部3Bにおい
て、パルスラインL1B、L2Bに印加されるパルスφ
1B、φ2Bにより順次転送され第2の出力回路4Bに
よって外部に出力される。
【0093】このとき、1ラインの出力回路への読み出
しにかかる時間tBは、 tB=tb × L/2 [s] となる。
【0094】以上説明したように第2の実施の形態で
も、高解像度モード時は、通常の1画素ごとに電荷転送
部に読み出し、低解像度モード時は、隣接する2画素の
うちの1画素のみの電荷を電荷転送部に読み出し電荷転
送部の段数を半分にして1ラインの出力を読み出すのに
かかる時間を半分にしている。
【0095】なお、本実施の形態では、隣接する2画素
のうちの1画素の電荷を読み出す場合を例示したが、隣
接する3画素、4画素・・・N画素のうちの一部の画
素、例えば1画素を読み出し、第2の信号電荷転送部の
段数を第1の信号電荷転送部の段数1/3、1/4・・
・1/N(Nは正の整数)にし、読み出すのにかかる時
間を1/3、1/4・・・1/Nにするような構造にす
ることも可能である。
【0096】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、低
解像度で情報を読み込むときの時間を短縮することがで
き、かつ、CCDシフトレジスタを用いることにより使
う解像度の種類数のみに対応する本数の読み出しゲート
パルス配線だけを使用することができるから、半導体チ
ップのコストの増大を防ぎ実用的に有効なリニアイメー
ジセンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のリニアイメージセ
ンサの全体の構成を示す平面図である。
【図2】図1の点線X1で囲んだ箇所を拡大して示した
平面図である。
【図3】図2のA−A部の断面図である。
【図4】図2のそれぞれの箇所を示した図であり、
(A)は図2のB−B部の断面図、(B)は図2のC−
C部の断面図、(C)は図2のD−D部の断面図であ
る。
【図5】図2のそれぞれの箇所を示した図であり、
(A)は図2のE−E部の断面図、(B)は図2のF−
F部の断面図、(C)は図2のG−G部の断面図であ
る。
【図6】本発明の第1の実施の形態におけるゲートパル
スと信号出力との関係を示すタイムチャートである。
【図7】本発明の第2の実施の形態のリニアイメージセ
ンサの全体の構成を示す平面図である。
【図8】図7の点線X2で囲んだ箇所を拡大して示した
平面図である。
【図9】図8のそれぞれの箇所を示した図であり、
(A)は図8のH−H部の断面図、(B)は図8のI−
I部の断面図である。
【図10】本発明の第2の実施の形態におけるゲートパ
ルスと信号出力との関係を示すタイムチャートである。
【図11】従来技術のリニアイメージセンサの全体の構
成を示す平面図である。
【図12】従来技術のゲートパルスと信号出力との関係
を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
1 受光部 2 信号電荷読み出し部 2A 第1の信号電荷読み出し部 2B 第2の信号電荷読み出し部 3 信号電荷転送部 3A 第1の信号電荷転送部 3B 第2の信号電荷転送部 4 出力回路 4A 第1の出力回路 4B 第2の出力回路 5 フォトダイオード(画素) 6 フォトダイオードのN型領域 7 フォトダイオードのP型領域 8 P+ 型素子分離領域 9A,9B CCDバリア領域となるP型領域 11A、12A φ1Aが印加される多結晶シリコン
電極 11B、12B φ1Bが印加される多結晶シリコン
電極 13A、14A φ2Aが印加される多結晶シリコン
電極 13B、14B φ2Bが印加される多結晶シリコン
電極 15A、17A 多結晶シリコン電極とアルミニウム
配線間のコンタクトホール 15B、17B 多結晶シリコン電極とアルミニウム
配線間のコンタクトホール 16A、18A 多結晶シリコン電極と多結晶シリコ
ン電極間のコンタクトホール 16B、18B 多結晶シリコン電極と多結晶シリコ
ン電極間のコンタクトホール 21A パルスラインL1Aのアルミニウム配線 21B パルスラインL1Bのアルミニウム配線 22A パルスラインL2Aのアルミニウム配線 22B パルスラインL2Bのアルミニウム配線 23A 第1の信号電荷読み出し部でφTGAが印加
されるアルミニウム配線 23B 第2の信号電荷読み出し部でφTGBが印加
されるアルミニウム配線 24A 第1の信号電荷読み出し部の多結晶シリコン
ゲート電極 24B 第2の信号電荷読み出し部の多結晶シリコン
ゲート電極 25A 多結晶シリコンゲート電極とアルミニウム配
線間のコンタクトホール 25B 多結晶シリコンゲート電極とアルミニウム配
線間のコンタクトホール 30 Nウエル 31 N型半導体基板 32 Pウエル 33 層間酸化膜 34 ゲート酸化膜 35 ゲート酸化膜 L1 φ1のパルスライン L2 φ2のパルスライン L1A φ1Aのパルスライン L2A φ2Aのパルスライン L1B φ1Bのパルスライン L2B φ2Bのパルスライン Q1 第1画素の信号電荷 Q2 第2画素の信号電荷 Q3 第3画素の信号電荷 Q4 第4画素の信号電荷 QL 最終画素の信号電荷
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M118 AA10 AB10 BA10 CA04 DA23 DA28 DB01 DB06 FA03 FA08 FA26 FA33 5C024 BX00 CX00 EX01 GY01 GZ24 GZ41 GZ44 JX23 5C051 AA01 BA03 DA03 DB01 DB08 DB12 DB13 DC02 DC03 FA01

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数の画素を一方向に配列した受光部
    と、前記受光部の一方の側に設けられた第1の信号電荷
    読み出し部及びCCDシフトレジスタによる第1の信号
    電荷転送部を有する高解像度モード手段と、前記受光部
    の他方の側に設けられた第2の信号電荷読み出し部及び
    CCDシフトレジスタによる第2の信号電荷転送部を有
    する低解像度モード手段とを具備することを特徴とする
    リニアイメージセンサ。
  2. 【請求項2】 前記第2の信号電荷読み出し部により、
    隣り合うN(Nは2以上の正の整数)個の画素の電荷を
    足し合わせて読み出すことを特徴とする請求項1記載の
    リニアイメージセンサ。
  3. 【請求項3】 前記N個の画素は2個の画素であること
    を特徴とする請求項2記載のリニアイメージセンサ。
  4. 【請求項4】 前記第2の信号電荷転送部のCCDシフ
    トレジスタの段数は、前記第1の信号電荷転送部のCC
    Dシフトレジスタの段数の1/Nであることを特徴とす
    る請求項2記載のリニアイメージセンサ。
  5. 【請求項5】 前記第2の信号電荷読み出し部により、
    隣接するN個の画素(Nは2以上の正の整数)のうち一
    部の画素の電荷のみを読み出すことを特徴とする請求項
    1記載のリニアイメージセンサ。
  6. 【請求項6】 前記N個の画素は2個の画素であり、電
    荷が読み出される一部の画素は1個の画素であることを
    特徴とする請求項5記載のリニアイメージセンサ。
  7. 【請求項7】 前記一部の画素は1個の画素であり、前
    記第2の信号電荷転送部のCCDシフトレジスタの段数
    は、前記第1の信号電荷転送部のCCDシフトレジスタ
    の1/Nであることを特徴とする請求項5記載のリニア
    イメージセンサ。
  8. 【請求項8】 前記第2の信号電荷読み出し部をオフ状
    態に固定し、前記第1の信号電荷読み出し部にゲートパ
    ルスを印加することにより高解像度モードにすることを
    特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のリ
    ニアイメージセンサの使用方法。
  9. 【請求項9】 前記第1の信号電荷読み出し部をオフ状
    態に固定し、前記第2の信号電荷読み出し部にゲートパ
    ルスを印加することにより低解像度モードにすることを
    特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のリ
    ニアイメージセンサの使用方法。
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