JP2002135660A - 固体撮像素子及びその電荷蓄積時間制御方法 - Google Patents
固体撮像素子及びその電荷蓄積時間制御方法Info
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- JP2002135660A JP2002135660A JP2000325706A JP2000325706A JP2002135660A JP 2002135660 A JP2002135660 A JP 2002135660A JP 2000325706 A JP2000325706 A JP 2000325706A JP 2000325706 A JP2000325706 A JP 2000325706A JP 2002135660 A JP2002135660 A JP 2002135660A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 リニアセンサのより小型化、集積化を可能に
した固体撮像素子及びその電荷蓄積時間の制御方法を提
供する。 【解決手段】 センサ列と、該センサ列からの電荷を掃
き捨てる手段と、前記センサ列からの電荷を一方向に転
送する転送レジスタを有し、前記センサ列からの電荷を
前記転送レジスタへ読み出すための読出しゲート部を制
御して、電荷蓄積時間を制御する。
した固体撮像素子及びその電荷蓄積時間の制御方法を提
供する。 【解決手段】 センサ列と、該センサ列からの電荷を掃
き捨てる手段と、前記センサ列からの電荷を一方向に転
送する転送レジスタを有し、前記センサ列からの電荷を
前記転送レジスタへ読み出すための読出しゲート部を制
御して、電荷蓄積時間を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子、特
にリニアセンサ及びその電荷蓄積時間の制御方法に関す
る。
にリニアセンサ及びその電荷蓄積時間の制御方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来のリニアセンサの概略構成
を示す。このリニアセンサ１は、複数の受光センサ部２
を一方向に配列してなるセンサ列３と、センサ列３の一
側に配され、センサ列の信号電荷を読出しゲート部４を
介して読み出し、一方向へ転送する転送レジスタ（例え
ば水平転送レジスタ）５と、センサ列３の他側に配さ
れ、電荷掃き捨てゲート部６を介してセンサ列３におけ
る不要電荷を掃き捨てるドレイン領域７とを有して成
る。電荷掃き捨てゲート部６とドレイン領域７により、
いわゆる電荷掃き捨て手段８が形成される。
を示す。このリニアセンサ１は、複数の受光センサ部２
を一方向に配列してなるセンサ列３と、センサ列３の一
側に配され、センサ列の信号電荷を読出しゲート部４を
介して読み出し、一方向へ転送する転送レジスタ（例え
ば水平転送レジスタ）５と、センサ列３の他側に配さ
れ、電荷掃き捨てゲート部６を介してセンサ列３におけ
る不要電荷を掃き捨てるドレイン領域７とを有して成
る。電荷掃き捨てゲート部６とドレイン領域７により、
いわゆる電荷掃き捨て手段８が形成される。
【０００３】このリニアセンサ１では、センサ列３の各
受光センサ部２に受光蓄積された信号電荷が図８に示す
読み出しパルスφＰA の印加により読出しゲート部４を
介して転送レジスタ５に読みだされ、転送レジスタ５内
を順次転送され、電荷電圧変換されて出力部９から出力
される。このリニアセンサ１における電荷蓄積時間の制
御は、図８（例えば第１リニアセンサの電荷掃き捨てパ
ルスφＳA1，読み出しパルスφＰA 参照）に示すよう
に、電荷掃き捨てゲート部６に印加する電荷掃き捨てパ
ルスφＳA により行われている。即ち、読み出しパルス
φＰA 例えば、一の読み出しパルスｐ1 から次の読み出
しパルスｐ2 までの電荷蓄積期間内の任意の時点で、電
荷掃き捨てパルスφＳA1、即ちパルスｓ1 を印加し、一
の読み出しパルスｐ1 がオフした時点から電荷掃き捨て
パルスｓ1 が印加されるまでに蓄積された電荷をドレイ
ン領域７へ掃き捨て、電荷掃き捨てパルスｓ1 がオフし
た時点から次の読み出しパルスｐ2 がオフする時点まで
の期間を電荷蓄積時間τ1 としている。
受光センサ部２に受光蓄積された信号電荷が図８に示す
読み出しパルスφＰA の印加により読出しゲート部４を
介して転送レジスタ５に読みだされ、転送レジスタ５内
を順次転送され、電荷電圧変換されて出力部９から出力
される。このリニアセンサ１における電荷蓄積時間の制
御は、図８（例えば第１リニアセンサの電荷掃き捨てパ
ルスφＳA1，読み出しパルスφＰA 参照）に示すよう
に、電荷掃き捨てゲート部６に印加する電荷掃き捨てパ
ルスφＳA により行われている。即ち、読み出しパルス
φＰA 例えば、一の読み出しパルスｐ1 から次の読み出
しパルスｐ2 までの電荷蓄積期間内の任意の時点で、電
荷掃き捨てパルスφＳA1、即ちパルスｓ1 を印加し、一
の読み出しパルスｐ1 がオフした時点から電荷掃き捨て
パルスｓ1 が印加されるまでに蓄積された電荷をドレイ
ン領域７へ掃き捨て、電荷掃き捨てパルスｓ1 がオフし
た時点から次の読み出しパルスｐ2 がオフする時点まで
の期間を電荷蓄積時間τ1 としている。
【０００４】一方、図７に示すように、例えばカラーリ
ニアセンサ、或いはその他等、複数のセンサ列、本例で
は２つのセンサ列３〔３1 、３2 〕を有するリニアセン
サ１１も知られている。このリニアセンサ１１では、図
６の構成のリニアセンサ１が複数、即ち２つ配置されて
成る。各リニアセンサ１〔１1 、１2 〕は、そのセンサ
列３1 、３2 が複数の受光センサ部２を配列して形成さ
れ、読出しゲート部４、転送レジスタ５、電荷掃き捨て
ゲート部６及びドレイン領域７からなる電荷掃き捨て手
段８、出力部９等を有して構成される。本例において
は、リニアセンサ１1 、１2 に対して夫々独立に読出し
ゲート部４へ読み出しパルスφＰA1、ＰA2、が、また電
荷掃き捨てゲート部６へ電荷掃き捨てパルスＳA1、ＳA2
が印加される。
ニアセンサ、或いはその他等、複数のセンサ列、本例で
は２つのセンサ列３〔３1 、３2 〕を有するリニアセン
サ１１も知られている。このリニアセンサ１１では、図
６の構成のリニアセンサ１が複数、即ち２つ配置されて
成る。各リニアセンサ１〔１1 、１2 〕は、そのセンサ
列３1 、３2 が複数の受光センサ部２を配列して形成さ
れ、読出しゲート部４、転送レジスタ５、電荷掃き捨て
ゲート部６及びドレイン領域７からなる電荷掃き捨て手
段８、出力部９等を有して構成される。本例において
は、リニアセンサ１1 、１2 に対して夫々独立に読出し
ゲート部４へ読み出しパルスφＰA1、ＰA2、が、また電
荷掃き捨てゲート部６へ電荷掃き捨てパルスＳA1、ＳA2
が印加される。
【０００５】リニアセンサ１１における各センサ列
３1 、３2 の出力信号の大きさを制御する方法として
は、電荷掃き捨て機能を夫々のセンサ列３1 、３2 で別
々に制御する方法がある。即ち、前述と同様に、図８に
示すように、各読出しゲート部４に対して同時に読み出
しパルスφＰA1、φＰA2を印加し、各センサ列の信号電
荷を転送レジスタへ読み出した後の電荷蓄積期間に、電
荷掃き捨てパルスφＳA1、φＳA2、従ってパルスｓ1 、
ｓ2 を夫々任意に印加して、夫々のセンサ列３1 、３ 2
に対して別々に電荷蓄積時間を制御するようにしてい
る。
３1 、３2 の出力信号の大きさを制御する方法として
は、電荷掃き捨て機能を夫々のセンサ列３1 、３2 で別
々に制御する方法がある。即ち、前述と同様に、図８に
示すように、各読出しゲート部４に対して同時に読み出
しパルスφＰA1、φＰA2を印加し、各センサ列の信号電
荷を転送レジスタへ読み出した後の電荷蓄積期間に、電
荷掃き捨てパルスφＳA1、φＳA2、従ってパルスｓ1 、
ｓ2 を夫々任意に印加して、夫々のセンサ列３1 、３ 2
に対して別々に電荷蓄積時間を制御するようにしてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
複数のセンサ列を有するリニアセンサ１１では、リニア
センサ１1 、１2 のサイズや各リニアセンサ１1 、１2
のライン間隔が小さくなるに従って、各リニアセンサ１
1 、１2 の駆動回路の占有領域、その他等の構成パター
ンの関係からライン間隔の縮小に限界が生じ、また、ラ
イン間隔を小さくしたときには、駆動回路等の占有面積
が増して撮像素子チップが大きくなる等、より小型化、
集積化が難しくなってきている。
複数のセンサ列を有するリニアセンサ１１では、リニア
センサ１1 、１2 のサイズや各リニアセンサ１1 、１2
のライン間隔が小さくなるに従って、各リニアセンサ１
1 、１2 の駆動回路の占有領域、その他等の構成パター
ンの関係からライン間隔の縮小に限界が生じ、また、ラ
イン間隔を小さくしたときには、駆動回路等の占有面積
が増して撮像素子チップが大きくなる等、より小型化、
集積化が難しくなってきている。
【０００７】本発明は、上述の点に鑑み、リニアセンサ
を含めた構成パターンの制約を受けることなく、電荷蓄
積時間の制御を可能にし、併せて撮像素子のより小型
化、集積化を可能にした固体撮像素子及びその電荷蓄積
時間の制御方法を提供するものである。
を含めた構成パターンの制約を受けることなく、電荷蓄
積時間の制御を可能にし、併せて撮像素子のより小型
化、集積化を可能にした固体撮像素子及びその電荷蓄積
時間の制御方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る固体撮像素
子は、センサ列と、このセンサ列からの電荷を掃き捨て
る手段と、センサ列からの電荷を一方向に転送する転送
レジスタを有し、センサ列から転送レジスタへ電荷を読
み出すための読出しゲート部を制御して、電荷蓄積時間
を制御するように構成する。
子は、センサ列と、このセンサ列からの電荷を掃き捨て
る手段と、センサ列からの電荷を一方向に転送する転送
レジスタを有し、センサ列から転送レジスタへ電荷を読
み出すための読出しゲート部を制御して、電荷蓄積時間
を制御するように構成する。
【０００９】本発明に係る固体撮像素子の電荷蓄積時間
制御方法は、センサ列からの電荷を転送レジスタへ読み
出すための読出しゲート部を制御して、センサ列の電荷
蓄積時間を制御するようになす。
制御方法は、センサ列からの電荷を転送レジスタへ読み
出すための読出しゲート部を制御して、センサ列の電荷
蓄積時間を制御するようになす。
【００１０】本発明では、読出しゲート部を制御、即ち
読み出しパルスのタイミングを制御することによって、
電荷蓄積時間が制御される。これにより、電荷掃き捨て
手段に供給されえる電荷掃き捨てパルスは一定周期のパ
ルスでよい。複数のセンサ列を有する固体撮像素子に適
用したときには、各センサ列での電荷掃き捨て手段を共
通に駆動することが可能になる。また、構成パターンの
制約上、電荷掃き捨て手段をセンサ列毎に制御できない
構成の固体撮像素子でも、センサ列毎に出力の大きさを
制御できる。
読み出しパルスのタイミングを制御することによって、
電荷蓄積時間が制御される。これにより、電荷掃き捨て
手段に供給されえる電荷掃き捨てパルスは一定周期のパ
ルスでよい。複数のセンサ列を有する固体撮像素子に適
用したときには、各センサ列での電荷掃き捨て手段を共
通に駆動することが可能になる。また、構成パターンの
制約上、電荷掃き捨て手段をセンサ列毎に制御できない
構成の固体撮像素子でも、センサ列毎に出力の大きさを
制御できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。
施の形態を説明する。
【００１２】図１は、本発明の固体撮像素子を単一のリ
ニアセンサに適用した場合の一実施の形態を示す。本実
施の形態に係るリニアセンサ２１は、複数の受光センサ
部２２を一方向に配列してなるセンサ列２３と、センサ
列２３の一側に配されセンサ列２３からの信号電荷を受
けて一方向へ転送する転送レジスタ２５と、センサ列２
３と転送レジスタ２５間にあってセンサ列２３からの信
号電荷を転送レジスタ２５へ読み出すための読出しゲー
ト部２４と、センサ列２３の他側に配され電荷掃き捨て
ゲート部２６を介してセンサ列２３の不要電荷を掃き捨
てるドレイン領域２７とを有して成る。電荷掃き捨てゲ
ート部２６とドレイン領域２７により、電荷掃き捨て手
段２８が形成される。電荷掃き捨て手段２８は、オーバ
ーフロードレイン機構を兼ねる。転送レジスタ２５の終
段には、電荷電圧変換手段を介して出力する出力部２９
が接続される。読出しゲート部２４には、図２に示す読
み出しパルスφＰB が印加され、電荷掃き捨てゲート部
２６には、図２に示す電荷掃き捨てパルスφＳBが印加
される。
ニアセンサに適用した場合の一実施の形態を示す。本実
施の形態に係るリニアセンサ２１は、複数の受光センサ
部２２を一方向に配列してなるセンサ列２３と、センサ
列２３の一側に配されセンサ列２３からの信号電荷を受
けて一方向へ転送する転送レジスタ２５と、センサ列２
３と転送レジスタ２５間にあってセンサ列２３からの信
号電荷を転送レジスタ２５へ読み出すための読出しゲー
ト部２４と、センサ列２３の他側に配され電荷掃き捨て
ゲート部２６を介してセンサ列２３の不要電荷を掃き捨
てるドレイン領域２７とを有して成る。電荷掃き捨てゲ
ート部２６とドレイン領域２７により、電荷掃き捨て手
段２８が形成される。電荷掃き捨て手段２８は、オーバ
ーフロードレイン機構を兼ねる。転送レジスタ２５の終
段には、電荷電圧変換手段を介して出力する出力部２９
が接続される。読出しゲート部２４には、図２に示す読
み出しパルスφＰB が印加され、電荷掃き捨てゲート部
２６には、図２に示す電荷掃き捨てパルスφＳBが印加
される。
【００１３】このリニアセンサ２１では、センサ列２３
の各受光センサ部２２に受光蓄積された信号電荷が、読
み出しパルスφＰB の読出しゲート部２４への印加によ
り、読出しゲート部２４を通して転送レジスタ２５へ読
み出され、転送レジスタ２５内を順次一方向へ転送さ
れ、電荷電圧変換されて出力部２９から出力される。
の各受光センサ部２２に受光蓄積された信号電荷が、読
み出しパルスφＰB の読出しゲート部２４への印加によ
り、読出しゲート部２４を通して転送レジスタ２５へ読
み出され、転送レジスタ２５内を順次一方向へ転送さ
れ、電荷電圧変換されて出力部２９から出力される。
【００１４】このリニアセンサ２１における電荷蓄積時
間の制御は、次のようにして行われる。電荷掃き捨てゲ
ート部２６には、一定周期の電荷掃き捨てパルスφＳB
が印加される。読出しゲート部２４には、読み出しパル
スφＰB が印加され、この読み出しパルスφＰB は電荷
掃き捨てパルスφＳB に同期した電荷蓄積開始用のパル
スｑ1 と電荷蓄積時間を設定するためのパルスｑ2 を有
する。電荷蓄積開始用パルスｑ1 は、電荷掃き捨てパル
スφＳB と重なり合うが、電荷掃き捨てパルスφＳB が
オフした直後に、オフするようにタイミング設定され
る。電荷蓄積時間設定用パルスｑ2 は、パルスｑ1 と次
のパルスｑ1 との間の期間内の任意のタイミングで印加
される。
間の制御は、次のようにして行われる。電荷掃き捨てゲ
ート部２６には、一定周期の電荷掃き捨てパルスφＳB
が印加される。読出しゲート部２４には、読み出しパル
スφＰB が印加され、この読み出しパルスφＰB は電荷
掃き捨てパルスφＳB に同期した電荷蓄積開始用のパル
スｑ1 と電荷蓄積時間を設定するためのパルスｑ2 を有
する。電荷蓄積開始用パルスｑ1 は、電荷掃き捨てパル
スφＳB と重なり合うが、電荷掃き捨てパルスφＳB が
オフした直後に、オフするようにタイミング設定され
る。電荷蓄積時間設定用パルスｑ2 は、パルスｑ1 と次
のパルスｑ1 との間の期間内の任意のタイミングで印加
される。
【００１５】そして、先ず、電荷掃き捨てパルスφＳB
が電荷掃き捨てゲート部２６に印加されて、それまでセ
ンサ列２３に蓄積されていた電荷が電荷掃き捨てゲート
部２６を通してドレイン領域２７に掃き捨てられる。こ
の電荷掃き捨てパルスφＳB に同期するように読出しゲ
ート部２４に読み出しパルスφＰB における電荷蓄積開
始用パルスｑ1 が印加され、電荷掃き捨てパルスφＳB
のオフ直後に電荷蓄積開始用パルスｑ1 がオフされて、
このパルスｑ 1 オフの時点ｔ1 からセンサ列での電荷蓄
積が開始される。電荷掃き捨てパルスφＳB のオフ時点
ｔ0 と電荷蓄積開始用パルスｑ1 のオフ時点ｔ1 間の期
間ａは、極めて短く無視できる期間である。
が電荷掃き捨てゲート部２６に印加されて、それまでセ
ンサ列２３に蓄積されていた電荷が電荷掃き捨てゲート
部２６を通してドレイン領域２７に掃き捨てられる。こ
の電荷掃き捨てパルスφＳB に同期するように読出しゲ
ート部２４に読み出しパルスφＰB における電荷蓄積開
始用パルスｑ1 が印加され、電荷掃き捨てパルスφＳB
のオフ直後に電荷蓄積開始用パルスｑ1 がオフされて、
このパルスｑ 1 オフの時点ｔ1 からセンサ列での電荷蓄
積が開始される。電荷掃き捨てパルスφＳB のオフ時点
ｔ0 と電荷蓄積開始用パルスｑ1 のオフ時点ｔ1 間の期
間ａは、極めて短く無視できる期間である。
【００１６】次いで、時点ｔ1 から所要の期間後、読み
出しパルスφＰB における電荷蓄積時間設定用パルスｑ
2 が読出しゲート部２４に印加され、時点ｔ1 から時点
ｔ2（電荷蓄積時間設定用パルスｑ2 のオフ時点）まで
蓄積された信号電荷が読出しゲート部２４を通して転送
レジスタ２５へ読み出される。電荷蓄積時間設定用パル
スｑ2 のオフ後から次の電荷蓄積開始用パルスｑ1 まで
に蓄積された電荷は、次の電荷掃き捨てパルスφＳB に
よってドレイン領域２７へ掃き捨てられる。電荷蓄積開
始用パルスｑ1 のオフ時点ｔ1 から電荷蓄積時間設定用
パルスｑ2 のオフ時点ｔ2 までの期間Ｔ1 が電荷蓄積時
間となる。このようにして、読み出しパルスφＰB によ
り電荷蓄積時間の制御が行われる。
出しパルスφＰB における電荷蓄積時間設定用パルスｑ
2 が読出しゲート部２４に印加され、時点ｔ1 から時点
ｔ2（電荷蓄積時間設定用パルスｑ2 のオフ時点）まで
蓄積された信号電荷が読出しゲート部２４を通して転送
レジスタ２５へ読み出される。電荷蓄積時間設定用パル
スｑ2 のオフ後から次の電荷蓄積開始用パルスｑ1 まで
に蓄積された電荷は、次の電荷掃き捨てパルスφＳB に
よってドレイン領域２７へ掃き捨てられる。電荷蓄積開
始用パルスｑ1 のオフ時点ｔ1 から電荷蓄積時間設定用
パルスｑ2 のオフ時点ｔ2 までの期間Ｔ1 が電荷蓄積時
間となる。このようにして、読み出しパルスφＰB によ
り電荷蓄積時間の制御が行われる。
【００１７】本実施の形態によれば、電荷掃き捨て手段
２８を制御することなく、リニアセンサ２１における電
荷蓄積時間を読み出しパルスφＰB によって制御するこ
とができる。従って、駆動回路等を含んでリニアセンサ
を構成するパターンに制約されずに容易に電荷蓄積時間
の設定が可能になり、リニアセンサのより小型化、集積
化を可能にする。電荷蓄積時間設定用パルスｑ2 のオフ
後から次の電荷蓄積開始用パルスｑ1 までに蓄積された
電荷は、次の電荷掃き捨てパルスφＳB によってドレイ
ン領域２７へ掃き捨てられるので、この期間の不要電荷
を転送レジスタで読み出す必要がなく、必要な信号を出
力した後、次のラインの信号を連続して出力することが
できる。
２８を制御することなく、リニアセンサ２１における電
荷蓄積時間を読み出しパルスφＰB によって制御するこ
とができる。従って、駆動回路等を含んでリニアセンサ
を構成するパターンに制約されずに容易に電荷蓄積時間
の設定が可能になり、リニアセンサのより小型化、集積
化を可能にする。電荷蓄積時間設定用パルスｑ2 のオフ
後から次の電荷蓄積開始用パルスｑ1 までに蓄積された
電荷は、次の電荷掃き捨てパルスφＳB によってドレイ
ン領域２７へ掃き捨てられるので、この期間の不要電荷
を転送レジスタで読み出す必要がなく、必要な信号を出
力した後、次のラインの信号を連続して出力することが
できる。
【００１８】本発明は、特に、例えばカラーリニアセン
サ、その他等の、複数のセンサ列を有するリニアセンサ
に適用して好適である。図３は、複数のセンサ列を有す
るリニアセンサに適用した場合の本発明の他の実施の形
態を示す。本実施の形態に係るリニアセンサ３１は、前
述の図１に示すと同様の構成を採る単体リニアセンサ２
１を複数、本例では３つ備えて成る。即ち、各リニアセ
ンサ２１〔２１１、２１２、２１３〕は、そのセンサ列
２３〔２３１、２３２、２３３〕が複数の受光センサ部
２２を配列して形成され、夫々読出しゲート部２４、転
送レジスタ２５、電荷掃き捨てゲート部２６及びドレイ
ン領域２７からなる電荷掃き捨て手段２８、さらに出力
部２９〔２９１、２９２、２９３〕等を有して構成され
る。このリニアセンサ３１では、各リニアセンサ２１
１、２１２、２１３の電荷掃き捨て手段１８、従ってそ
の電荷掃き捨てゲート部２６が共通接続されて、各電荷
掃き捨てゲート部２６に図４に示す共通した電荷掃き捨
てパルスφＳB が印加されるようになされ、一方、各リ
ニアセンサ２１１、２１２、２１３の読出しゲート部２
４の夫々に図４に示す独立した読み出しパルスφＰB1、
φＰB2、φＰB3が印加されるようになされる。
サ、その他等の、複数のセンサ列を有するリニアセンサ
に適用して好適である。図３は、複数のセンサ列を有す
るリニアセンサに適用した場合の本発明の他の実施の形
態を示す。本実施の形態に係るリニアセンサ３１は、前
述の図１に示すと同様の構成を採る単体リニアセンサ２
１を複数、本例では３つ備えて成る。即ち、各リニアセ
ンサ２１〔２１１、２１２、２１３〕は、そのセンサ列
２３〔２３１、２３２、２３３〕が複数の受光センサ部
２２を配列して形成され、夫々読出しゲート部２４、転
送レジスタ２５、電荷掃き捨てゲート部２６及びドレイ
ン領域２７からなる電荷掃き捨て手段２８、さらに出力
部２９〔２９１、２９２、２９３〕等を有して構成され
る。このリニアセンサ３１では、各リニアセンサ２１
１、２１２、２１３の電荷掃き捨て手段１８、従ってそ
の電荷掃き捨てゲート部２６が共通接続されて、各電荷
掃き捨てゲート部２６に図４に示す共通した電荷掃き捨
てパルスφＳB が印加されるようになされ、一方、各リ
ニアセンサ２１１、２１２、２１３の読出しゲート部２
４の夫々に図４に示す独立した読み出しパルスφＰB1、
φＰB2、φＰB3が印加されるようになされる。
【００１９】このリニアセンサ３１では、各センサ列２
３１、２３２、２３３の各受光センサ部２２に受光蓄積
された信号電荷が、夫々読み出しパルスφＰB1、φ
ＰB2、φＰB3の読出しゲート部２４への印加により、読
出しゲート部２４を通して転送レジスタ２５へ読み出さ
れ、転送レジスタ２５内を順次一方向へ転送され、電荷
電圧変換されて夫々の出力部２９１、２９２、２９３か
ら出力される。
３１、２３２、２３３の各受光センサ部２２に受光蓄積
された信号電荷が、夫々読み出しパルスφＰB1、φ
ＰB2、φＰB3の読出しゲート部２４への印加により、読
出しゲート部２４を通して転送レジスタ２５へ読み出さ
れ、転送レジスタ２５内を順次一方向へ転送され、電荷
電圧変換されて夫々の出力部２９１、２９２、２９３か
ら出力される。
【００２０】このリニアセンサ３１における電荷蓄積時
間の制御は、次のようにして行われる。図４に示すよう
に、各リニアセンサ２１１、２１２、２１３の電荷掃き
捨てゲート部２６には、共通した一定周期の電荷掃き捨
てパルスφＳB が印加される。各読出しゲート部２４に
は、独立の読み出しパルスφＰB1、φＰB2、φＰB3が印
加され、この各読み出しパルスφＰB1、φＰB2、φＰB3
は電荷掃き捨てパルスφＳB に同期した電荷蓄積開始用
パルスｑ1 と電荷蓄積時間設定用パルスｑ2 を有する。
前述と同様に、電荷蓄積開始用パルスｑ1 は、電荷掃き
捨てパルスφＳB と重なり合うが、電荷掃き捨てパルス
φＳB がオフした直後に、オフするようにタイミング設
定される。電荷蓄積時間設定用パルスｑ2 は、パルスｑ
1 と次のパルスｑ1 との間の期間内の任意のタイミング
で印加される。
間の制御は、次のようにして行われる。図４に示すよう
に、各リニアセンサ２１１、２１２、２１３の電荷掃き
捨てゲート部２６には、共通した一定周期の電荷掃き捨
てパルスφＳB が印加される。各読出しゲート部２４に
は、独立の読み出しパルスφＰB1、φＰB2、φＰB3が印
加され、この各読み出しパルスφＰB1、φＰB2、φＰB3
は電荷掃き捨てパルスφＳB に同期した電荷蓄積開始用
パルスｑ1 と電荷蓄積時間設定用パルスｑ2 を有する。
前述と同様に、電荷蓄積開始用パルスｑ1 は、電荷掃き
捨てパルスφＳB と重なり合うが、電荷掃き捨てパルス
φＳB がオフした直後に、オフするようにタイミング設
定される。電荷蓄積時間設定用パルスｑ2 は、パルスｑ
1 と次のパルスｑ1 との間の期間内の任意のタイミング
で印加される。
【００２１】先ず、電荷掃き捨てパルスφＳB が各リニ
アセンサ２１１、２１２、２１３の電荷掃き捨てゲート
部２６に共通に印加されて、それまで各センサ列２３
１、２３２、２３３に蓄積されていた電荷が電荷掃き捨
てゲート部２６を通してドレイン領域２７に掃き捨てら
れる。この電荷掃き捨てパルスφＳB に同期するよう
に、各読出しゲート部２４に読み出しパルスφＰB1、φ
ＰB2、φＰB3における電荷蓄積開始用パルスｑ1 が印加
され、電荷掃き捨てパルスφＳB のオフ直後に電荷蓄積
開始用パルスｑ1 がオフされて、このパルスｑ1 オフの
時点ｔ11から各センサ列２３１、２３２、２３３での電
荷蓄積が開始される。電荷掃き捨てパルスφＳB のオフ
時点ｔ01と電荷蓄積開始用パルスｑ1 のオフ時点ｔ11間
の期間ａは、極めて短く無視できる期間である。
アセンサ２１１、２１２、２１３の電荷掃き捨てゲート
部２６に共通に印加されて、それまで各センサ列２３
１、２３２、２３３に蓄積されていた電荷が電荷掃き捨
てゲート部２６を通してドレイン領域２７に掃き捨てら
れる。この電荷掃き捨てパルスφＳB に同期するよう
に、各読出しゲート部２４に読み出しパルスφＰB1、φ
ＰB2、φＰB3における電荷蓄積開始用パルスｑ1 が印加
され、電荷掃き捨てパルスφＳB のオフ直後に電荷蓄積
開始用パルスｑ1 がオフされて、このパルスｑ1 オフの
時点ｔ11から各センサ列２３１、２３２、２３３での電
荷蓄積が開始される。電荷掃き捨てパルスφＳB のオフ
時点ｔ01と電荷蓄積開始用パルスｑ1 のオフ時点ｔ11間
の期間ａは、極めて短く無視できる期間である。
【００２２】次いで、時点ｔ11から夫々所要の期間
Ｔ2 、Ｔ3 、Ｔ4 後、各読み出しパルスφＰB1、φ
ＰB2、φＰB3における電荷蓄積時間設定用パルスｑ2 が
各読出しゲート部２４に印加され、リニアセンサ２１１
では時点ｔ11から時点ｔ14（電荷蓄積時間設定用パルス
ｑ2 のオフ時点）まで蓄積された信号電荷が読出しゲー
ト部２４を通して転送レジスタ２５へ読み出され、リニ
アセンサ２１２では時点ｔ11から時点ｔ13（電荷蓄積時
間設定用パルスｑ2 のオフ時点）まで蓄積された信号電
荷が読出しゲート部２４を通して転送レジスタ２５へ読
み出され、リニアセンサ２１３では時点ｔ11から時点ｔ
12（電荷蓄積時間設定用パルスｑ2 のオフ時点）まで蓄
積された信号電荷が読出しゲート部２４を通して転送レ
ジスタ２５へ読み出される。
Ｔ2 、Ｔ3 、Ｔ4 後、各読み出しパルスφＰB1、φ
ＰB2、φＰB3における電荷蓄積時間設定用パルスｑ2 が
各読出しゲート部２４に印加され、リニアセンサ２１１
では時点ｔ11から時点ｔ14（電荷蓄積時間設定用パルス
ｑ2 のオフ時点）まで蓄積された信号電荷が読出しゲー
ト部２４を通して転送レジスタ２５へ読み出され、リニ
アセンサ２１２では時点ｔ11から時点ｔ13（電荷蓄積時
間設定用パルスｑ2 のオフ時点）まで蓄積された信号電
荷が読出しゲート部２４を通して転送レジスタ２５へ読
み出され、リニアセンサ２１３では時点ｔ11から時点ｔ
12（電荷蓄積時間設定用パルスｑ2 のオフ時点）まで蓄
積された信号電荷が読出しゲート部２４を通して転送レ
ジスタ２５へ読み出される。
【００２３】電荷蓄積時間設定用パルスｑ2 のオフ後か
ら次の電荷蓄積開始用パルスｑ1 までに蓄積されえた電
荷は、次の電荷掃き捨てパルスφＳB によてど２７へ掃
き捨てられる。リニアセンサ２１１では期間Ｔ11が電荷
蓄積時間となり、リニアセンサ２１２では期間Ｔ12が電
荷蓄積時間となり、リニアセンサ２１３では期間Ｔ13が
電荷蓄積時間となる。このようにして、読み出しパルス
φＰB 〔φＰB1、φＰB2、φＰB3〕により各リニアセン
サ２１〔２１１、２１２、２１３〕の電荷蓄積時間の制
御が行われる。
ら次の電荷蓄積開始用パルスｑ1 までに蓄積されえた電
荷は、次の電荷掃き捨てパルスφＳB によてど２７へ掃
き捨てられる。リニアセンサ２１１では期間Ｔ11が電荷
蓄積時間となり、リニアセンサ２１２では期間Ｔ12が電
荷蓄積時間となり、リニアセンサ２１３では期間Ｔ13が
電荷蓄積時間となる。このようにして、読み出しパルス
φＰB 〔φＰB1、φＰB2、φＰB3〕により各リニアセン
サ２１〔２１１、２１２、２１３〕の電荷蓄積時間の制
御が行われる。
【００２４】図３〜図４の本実施の形態によれば、電荷
掃き捨て手段２８を制御することなく、各リニアセンサ
２１１、２１２、２１３における電荷蓄積時間を読み出
しパルスφＰB1、φＰB2、φＰB3によって制御すること
ができる。駆動回路等を含んでリニアセンサを構成する
パターンの制約上、電荷掃き捨て機能を各リニアセンサ
毎に制御できない構成の複数センサ列を有するリニアセ
ンサ２１でも、リニアセンサ２１１、２１２、２１３毎
に出力の大きさを効率よく制御することができる。複数
センサ列を有するリニアセンサのより小型化、集積化を
可能にする。
掃き捨て手段２８を制御することなく、各リニアセンサ
２１１、２１２、２１３における電荷蓄積時間を読み出
しパルスφＰB1、φＰB2、φＰB3によって制御すること
ができる。駆動回路等を含んでリニアセンサを構成する
パターンの制約上、電荷掃き捨て機能を各リニアセンサ
毎に制御できない構成の複数センサ列を有するリニアセ
ンサ２１でも、リニアセンサ２１１、２１２、２１３毎
に出力の大きさを効率よく制御することができる。複数
センサ列を有するリニアセンサのより小型化、集積化を
可能にする。
【００２５】図３の本実施の形態において、電荷掃き捨
て手段２８は、センサ列２３〔２３１、２３２、２３
３〕の転送レジスタ２５とは反対側に配置したが、その
他、転送レジスタ２５の読出しゲート部２４とは反対側
に配置することもできる等、種々の形態を採り得る。ま
た、電荷掃き捨て手段として、電荷を基板側に掃き捨て
る、いわゆる縦型オーバーフロードレイン機構を採用す
ることもでき、このときは更にリニアセンサ相互間の間
隔を小さくでき、より小型化、高集積化ができる。
て手段２８は、センサ列２３〔２３１、２３２、２３
３〕の転送レジスタ２５とは反対側に配置したが、その
他、転送レジスタ２５の読出しゲート部２４とは反対側
に配置することもできる等、種々の形態を採り得る。ま
た、電荷掃き捨て手段として、電荷を基板側に掃き捨て
る、いわゆる縦型オーバーフロードレイン機構を採用す
ることもでき、このときは更にリニアセンサ相互間の間
隔を小さくでき、より小型化、高集積化ができる。
【００２６】図５は、複数のセンサ列を有するリニアセ
ンサにおいて、電荷掃き捨て機構がない場合の電荷蓄積
時間の制御の例を示す。本例は、２つのセンサ列を有す
るリニアセンサに適用した場合であり、電荷蓄積時間の
制御を読出しゲート部に印加する読み出しパルスφＰB1
1、φＰB12 によって行う。即ち、読み出しパルスφＰB1
1、φＰB12 は、図４に示したと同様に一定周期の電荷蓄
積開始用パルスｑ11と電荷蓄積時間設定用パルスｑ12と
を有し、電荷蓄積時間設定用パルスｑ12を任意のタイミ
ングで供給することによって、パルスｑ11のオフ時点ｔ
21からパルスｑ12のオフ時点ｔ23、ｔ22までの期間
Ｔ21、Ｔ22が電荷蓄積時間となる。但し、第１リニアセ
ンサと第２リニアセンサで電荷蓄積開始時点を合わせる
ためには、夫々のパルスｑ12のオフ時点ｔ22及びｔ23か
ら次のパルスｑ11のオフ時点ｔ24までに蓄積された電荷
をパルスｑ11で読み出し、転送レジスタを介して掃き捨
てる必要がある。従って、必要な信号を出力した後の１
ライン分は使用できない。
ンサにおいて、電荷掃き捨て機構がない場合の電荷蓄積
時間の制御の例を示す。本例は、２つのセンサ列を有す
るリニアセンサに適用した場合であり、電荷蓄積時間の
制御を読出しゲート部に印加する読み出しパルスφＰB1
1、φＰB12 によって行う。即ち、読み出しパルスφＰB1
1、φＰB12 は、図４に示したと同様に一定周期の電荷蓄
積開始用パルスｑ11と電荷蓄積時間設定用パルスｑ12と
を有し、電荷蓄積時間設定用パルスｑ12を任意のタイミ
ングで供給することによって、パルスｑ11のオフ時点ｔ
21からパルスｑ12のオフ時点ｔ23、ｔ22までの期間
Ｔ21、Ｔ22が電荷蓄積時間となる。但し、第１リニアセ
ンサと第２リニアセンサで電荷蓄積開始時点を合わせる
ためには、夫々のパルスｑ12のオフ時点ｔ22及びｔ23か
ら次のパルスｑ11のオフ時点ｔ24までに蓄積された電荷
をパルスｑ11で読み出し、転送レジスタを介して掃き捨
てる必要がある。従って、必要な信号を出力した後の１
ライン分は使用できない。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、リニアセンサにおける
電荷蓄積時間の制御を、読出しゲート部に供給する読み
出しパルスのタイミングを制御することにより行うこと
ができる。これにより、リニアセンサを構成するパター
ンに制約されずに容易に電荷蓄積時間の設定が可能にな
り、リニアセンサのより小型化、集積化を可能にする。
複数のセンサ列を有するリニアセンサに適用して好適で
ある。パターンの制約上、電荷掃き捨て機構をリニアセ
ンサ毎に制御出来ない構成でも、各リニアセンサ毎に出
力の大きさを効率よく制御できる。
電荷蓄積時間の制御を、読出しゲート部に供給する読み
出しパルスのタイミングを制御することにより行うこと
ができる。これにより、リニアセンサを構成するパター
ンに制約されずに容易に電荷蓄積時間の設定が可能にな
り、リニアセンサのより小型化、集積化を可能にする。
複数のセンサ列を有するリニアセンサに適用して好適で
ある。パターンの制約上、電荷掃き捨て機構をリニアセ
ンサ毎に制御出来ない構成でも、各リニアセンサ毎に出
力の大きさを効率よく制御できる。
【００２８】センサ列の不要な電荷を電荷掃き捨て手段
に掃き捨てた直後に読出しゲート部をオフし、このオフ
時点を蓄積開始時点とすることにより、精度よく電荷蓄
積時間の制御ができる。
に掃き捨てた直後に読出しゲート部をオフし、このオフ
時点を蓄積開始時点とすることにより、精度よく電荷蓄
積時間の制御ができる。
【図１】本発明に係る固体撮像素子の一実施の形態を示
す構成図である。
す構成図である。
【図２】図１の固体撮像素子の駆動タイミングチャート
である。
である。
【図３】本発明に係る固体撮像素子の他の実施の形態を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図４】図３の固体撮像素子の駆動タイミングチャート
である。
である。
【図５】参考例に係る駆動タイミングチャートである。
【図６】従来例に係る固体撮像素子の構成図である。
【図７】従来例に係る複数センサ列を有する固体撮像素
子の構成図である。
子の構成図である。
【図８】従来例に係る固体撮像素子の駆動タイミングチ
ャートである。
ャートである。
２１、３１・・・リニアセンサ、２２・・・受光センサ
部、２３・・・センサ列、２４・・・読出しゲート部、
２５・・・転送レジスタ、２６・・・電荷掃き捨てゲー
ト部、２７・・・ドレイン領域、２８・・・電荷掃き捨
て手段、２９・・・出力部、φＳB ・・・電荷掃き捨て
パルス、φＰB 、φＰB1、φＰB2、φＰ B3・・・読み出
しパルス
部、２３・・・センサ列、２４・・・読出しゲート部、
２５・・・転送レジスタ、２６・・・電荷掃き捨てゲー
ト部、２７・・・ドレイン領域、２８・・・電荷掃き捨
て手段、２９・・・出力部、φＳB ・・・電荷掃き捨て
パルス、φＰB 、φＰB1、φＰB2、φＰ B3・・・読み出
しパルス
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB01 BA13 FA08 FA13 FA33 FA50 5C024 AX01 CX54 CX61 CY47 DX04 EX01 GX02 GY01 GZ02
Claims (8)
- 【請求項１】 センサ列と、該センサ列からの電荷を掃
き捨てる電荷掃き捨て手段と、前記センサ列からの電荷
を一方向に転送する転送レジスタを有し、 前記センサ列から前記転送レジスタへ電荷を読み出すた
めの読出しゲート部を制御して、電荷蓄積時間を制御し
て成ることを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項２】 複数のセンサ列と、各センサ列からの電
荷を同時に掃き捨てる電荷掃き捨て手段と、各センサ列
に対応する複数の転送レジスタを有し、 前記センサ列から前記転送レジスタへ電荷を読み出すた
めの読出しゲート部を制御して、前記各センサ列の電荷
蓄積時間を制御して成ることを特徴とする固体撮像素
子。 - 【請求項３】 前記センサ列の電荷が前記電荷掃き捨て
手段に掃き捨てた直後に前記読出しゲート部がオフさ
れ、該オフ時点が蓄積開始時点となることを特徴とする
請求項１に記載の固体撮像素子。 - 【請求項４】 前記全センサ列の電荷が前記電荷掃き捨
て手段に掃き捨てた直後に前記読出しゲート部がオフさ
れ、該オフ時点が蓄積開始時点となることを特徴とする
請求項２に記載の固体撮像素子。 - 【請求項５】 センサ列からの電荷を転送レジスタへ読
み出す読出しゲート部を制御して、前記センサ列の電荷
蓄積時間を制御することを特徴とする固体撮像素子の電
荷蓄積時間制御方法。 - 【請求項６】 複数のセンサ列毎に、センサ列からの電
荷を転送レジスタへ読み出す各読出しゲート部を制御し
て、前記各センサ列の電荷蓄積時間を制御することを特
徴とする固体撮像素子の電荷蓄積時間制御方法。 - 【請求項７】 前記センサ列の電荷を掃き捨てた直後に
前記読出しゲート部をオフし、該オフ時点から前記セン
サ列の電荷蓄積を開始することを特徴とする請求項５に
記載の固体撮像素子の電荷蓄積時間制御方法。 - 【請求項８】 前記各センサ列の電荷を同時に掃き捨て
た直後に前記各読出しゲート部をオフし、該オフ時点か
ら前記各センサ列の電荷蓄積を開始することを特徴とす
る請求項６に記載の固体撮像素子の電荷蓄積時間制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000325706A JP2002135660A (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 固体撮像素子及びその電荷蓄積時間制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000325706A JP2002135660A (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 固体撮像素子及びその電荷蓄積時間制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002135660A true JP2002135660A (ja) | 2002-05-10 |
Family
ID=18803025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000325706A Pending JP2002135660A (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 固体撮像素子及びその電荷蓄積時間制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002135660A (ja) |
Cited By (1)
| 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 |
-
2000
- 2000-10-25 JP JP2000325706A patent/JP2002135660A/ja active Pending
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 |
| US8334918B2 (en) | 2006-11-28 | 2012-12-18 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid-state imaging element |
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