JP2002208687A - 固体撮像素子 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多チャネル化した水平転送レジスタ部で転送
クロックを高速化せずに、１つの電荷検出部による出力
信号を用いて多画素化を行なう。 【解決手段】 リセットゲート部によるリセット後、一
方の水平転送チャネル１４２による信号電荷によって出
力信号は出力レベル１６２に変動する。次に、水平転送
クロックの半周期後、他方の水平転送チャネル１４４に
よる信号電荷により出力信号は出力レベル１６４に変動
する。この出力レベル１６４と出力レベル１６２の差分
は、水平転送チャネル１４４の信号電荷による出力信号
を示すものとなる。したがって、電荷検出部１５１の出
力信号を水平転送クロックの２分の１周期を有するサン
プリング周波数によってサンプリングし、各サンプリン
グ値によって差分演算を行なうことにより、各水平転送
チャネル１４２、１４４によって転送される信号電荷を
分離する。
クロックを高速化せずに、１つの電荷検出部による出力
信号を用いて多画素化を行なう。 【解決手段】 リセットゲート部によるリセット後、一
方の水平転送チャネル１４２による信号電荷によって出
力信号は出力レベル１６２に変動する。次に、水平転送
クロックの半周期後、他方の水平転送チャネル１４４に
よる信号電荷により出力信号は出力レベル１６４に変動
する。この出力レベル１６４と出力レベル１６２の差分
は、水平転送チャネル１４４の信号電荷による出力信号
を示すものとなる。したがって、電荷検出部１５１の出
力信号を水平転送クロックの２分の１周期を有するサン
プリング周波数によってサンプリングし、各サンプリン
グ値によって差分演算を行なうことにより、各水平転送
チャネル１４２、１４４によって転送される信号電荷を
分離する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画素センサ部の信
号電荷を垂直転送レジスタ部及び水平転送レジスタ部に
よって転送し、撮像信号として出力する固体撮像素子に
関する。
号電荷を垂直転送レジスタ部及び水平転送レジスタ部に
よって転送し、撮像信号として出力する固体撮像素子に
関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、ＣＣＤ固体撮像素子のセンサ部
と転送レジスタの配置を説明するための概略平面図であ
る。このＣＣＤ固体撮像素子は、半導体基板１０上に、
それぞれ撮像画素を構成する複数のセンサ部２０をマト
リクス状に配列するとともに、各センサ部２０の垂直方
向の配列に沿って複数の垂直（Ｖ）転送レジスタ部３０
を設け、さらに、各垂直レジスタ部３０の一方の端部の
外側に水平（Ｈ）転送レジスタ部４０を設けたものであ
る。
と転送レジスタの配置を説明するための概略平面図であ
る。このＣＣＤ固体撮像素子は、半導体基板１０上に、
それぞれ撮像画素を構成する複数のセンサ部２０をマト
リクス状に配列するとともに、各センサ部２０の垂直方
向の配列に沿って複数の垂直（Ｖ）転送レジスタ部３０
を設け、さらに、各垂直レジスタ部３０の一方の端部の
外側に水平（Ｈ）転送レジスタ部４０を設けたものであ
る。
【０００３】各センサ部２０は、例えばフォトダイオー
ドの構成を有しており、受光面から入射した光をその光
量に応じた信号電荷に変換する。垂直転送レジスタ部３
０では、このセンサ部２０に蓄積された信号電荷を後述
する読出しゲート部を通して取り込んで垂直方向に転送
し、水平転送レジスタ部４０では、垂直転送レジスタ部
３０からの信号電荷を水平方向に転送し、画像信号とし
て出力部５０より出力する。出力部５０は、水平転送レ
ジスタ部４０からの信号電荷を検出して電圧信号に変換
し、撮像信号として出力するものであり、水平転送レジ
スタ部４０の終端部に生じた信号電荷を検出するための
電荷検出部と、この電荷検出部における検出電荷を水平
転送クロックに応じてリセットし、クロックに同期した
撮像信号を生成するためのリセットゲート部等を有す
る。
ドの構成を有しており、受光面から入射した光をその光
量に応じた信号電荷に変換する。垂直転送レジスタ部３
０では、このセンサ部２０に蓄積された信号電荷を後述
する読出しゲート部を通して取り込んで垂直方向に転送
し、水平転送レジスタ部４０では、垂直転送レジスタ部
３０からの信号電荷を水平方向に転送し、画像信号とし
て出力部５０より出力する。出力部５０は、水平転送レ
ジスタ部４０からの信号電荷を検出して電圧信号に変換
し、撮像信号として出力するものであり、水平転送レジ
スタ部４０の終端部に生じた信号電荷を検出するための
電荷検出部と、この電荷検出部における検出電荷を水平
転送クロックに応じてリセットし、クロックに同期した
撮像信号を生成するためのリセットゲート部等を有す
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なＣＣＤ固体撮像素子において、多画素化を行なう方法
として、従来より、例えば駆動周波数を高速化したり、
信号電荷を転送する転送チャネルを複数配置して多チャ
ネル化したりする方法が用いられている。しかし、駆動
周波数を高速化する方法では、消費電力が高くなるとい
う問題がある。一方、転送チャネルを複数設ける方法と
しては、電荷検出部を複数設け、各電荷出力部からの複
数の出力信号を用いる方法や、電荷検出部の前段で転送
チャネルを単チャネル化し、各転送チャネルで信号電荷
を高速で転送し、高周波の出力信号を得る方法が用いら
れている。しかし、前者の電荷検出部を複数設ける方法
では、複数の電荷検出部を用いるため、異なる電荷検出
部間の変換効率差等が生じ易く、製造上のばらつきによ
る影響に弱いという問題がある。また、後者の転送チャ
ネルを電荷検出部の前段で単チャネル化する方法では、
転送チャネルを多チャネル化しているにもかかわらず、
転送クロックを高速化しなければならないという問題が
ある。
なＣＣＤ固体撮像素子において、多画素化を行なう方法
として、従来より、例えば駆動周波数を高速化したり、
信号電荷を転送する転送チャネルを複数配置して多チャ
ネル化したりする方法が用いられている。しかし、駆動
周波数を高速化する方法では、消費電力が高くなるとい
う問題がある。一方、転送チャネルを複数設ける方法と
しては、電荷検出部を複数設け、各電荷出力部からの複
数の出力信号を用いる方法や、電荷検出部の前段で転送
チャネルを単チャネル化し、各転送チャネルで信号電荷
を高速で転送し、高周波の出力信号を得る方法が用いら
れている。しかし、前者の電荷検出部を複数設ける方法
では、複数の電荷検出部を用いるため、異なる電荷検出
部間の変換効率差等が生じ易く、製造上のばらつきによ
る影響に弱いという問題がある。また、後者の転送チャ
ネルを電荷検出部の前段で単チャネル化する方法では、
転送チャネルを多チャネル化しているにもかかわらず、
転送クロックを高速化しなければならないという問題が
ある。
【０００５】そこで本発明の目的は、多チャネル化した
水平転送レジスタ部において、転送クロックを高速化す
ることなく、かつ、１つの電荷検出部による出力信号を
用いて多画素化を行なうことができる固体撮像素子を提
供することにある。
水平転送レジスタ部において、転送クロックを高速化す
ることなく、かつ、１つの電荷検出部による出力信号を
用いて多画素化を行なうことができる固体撮像素子を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、マトリクス状に配置された複数の画素センサ
部の信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送レジ
スタ部と、各垂直転送レジスタ部によって転送された信
号電荷を水平方向に転送し、撮像信号として出力する水
平転送レジスタ部と 前記水平転送レジスタ部によって
転送された信号電荷を検出し、撮像信号に変換して出力
する出力部とを有する固体撮像素子において、前記水平
転送レジスタ部は、水平方向に１画素列おきの垂直転送
レジスタ部から信号電荷を受け取り、各信号電荷を前記
出力部に転送する並列な複数の水平転送チャネルを有
し、前記出力部は前記水平転送レジスタ部の複数の水平
転送チャネルからの信号電荷を検出し、各信号電荷を水
平転送クロックの半周期の時間差をもって混合する電荷
検出部と、前記電荷検出部で信号電荷を混合した後、そ
の信号電荷をリセットドレインに掃き捨てるリセットゲ
ート部とを有し、さらに前記電荷検出部において水平転
送クロックの半周期毎に得られる出力信号の変化量に基
づいて、各水平転送チャネル毎の出力信号を分離する分
離回路を有することを特徴とする。
するため、マトリクス状に配置された複数の画素センサ
部の信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送レジ
スタ部と、各垂直転送レジスタ部によって転送された信
号電荷を水平方向に転送し、撮像信号として出力する水
平転送レジスタ部と 前記水平転送レジスタ部によって
転送された信号電荷を検出し、撮像信号に変換して出力
する出力部とを有する固体撮像素子において、前記水平
転送レジスタ部は、水平方向に１画素列おきの垂直転送
レジスタ部から信号電荷を受け取り、各信号電荷を前記
出力部に転送する並列な複数の水平転送チャネルを有
し、前記出力部は前記水平転送レジスタ部の複数の水平
転送チャネルからの信号電荷を検出し、各信号電荷を水
平転送クロックの半周期の時間差をもって混合する電荷
検出部と、前記電荷検出部で信号電荷を混合した後、そ
の信号電荷をリセットドレインに掃き捨てるリセットゲ
ート部とを有し、さらに前記電荷検出部において水平転
送クロックの半周期毎に得られる出力信号の変化量に基
づいて、各水平転送チャネル毎の出力信号を分離する分
離回路を有することを特徴とする。
【０００７】本発明の固体撮像素子において、水平転送
レジスタ部の複数の水平転送チャネルは、水平方向に１
画素列おきの垂直転送レジスタ部から信号電荷を受け取
り、各信号電荷を１つの出力部に転送する。出力部の電
荷検出部では、複数の水平転送チャネルから転送される
信号電荷が水平転送クロックの半周期の時間差をもって
混合され、この信号電荷を出力信号に変換する。また、
出力部のリセットゲート部では、電荷検出部における信
号電荷を水平転送クロックに同期してリセットドレイン
に掃き捨て、電荷検出部の信号電荷をリセットする。
レジスタ部の複数の水平転送チャネルは、水平方向に１
画素列おきの垂直転送レジスタ部から信号電荷を受け取
り、各信号電荷を１つの出力部に転送する。出力部の電
荷検出部では、複数の水平転送チャネルから転送される
信号電荷が水平転送クロックの半周期の時間差をもって
混合され、この信号電荷を出力信号に変換する。また、
出力部のリセットゲート部では、電荷検出部における信
号電荷を水平転送クロックに同期してリセットドレイン
に掃き捨て、電荷検出部の信号電荷をリセットする。
【０００８】そして、このような出力部において、電荷
検出部から出力される出力信号に対し、分離回路では、
水平転送クロックの半周期毎に得られる出力信号の変化
量に基づいて、各水平転送チャネル毎の出力信号を分離
する。例えば、電荷検出部からの出力信号を水平転送ク
ロックの半周期毎にサンプリングし、連続する２つのサ
ンプリングタイミングにおける出力信号の第１サンプリ
ング値と第２サンプリング値との差分値を算出する。こ
こで、第１サンプリング値は、複数の水平転送チャネル
のうちの一方の水平転送チャネルの信号電荷の値を反映
したものであり、第２サンプリング値は、一方の水平転
送チャネルの信号電荷に他方の水平転送チャネルの信号
電荷を加算した値を反映したものとなる。したがって、
第１サンプリング値を一方の水平転送チャネルの出力信
号として扱い、また、第１サンプリング値と第２サンプ
リング値との差分値を他方の水平転送チャネルの出力信
号として扱うことが可能である。
検出部から出力される出力信号に対し、分離回路では、
水平転送クロックの半周期毎に得られる出力信号の変化
量に基づいて、各水平転送チャネル毎の出力信号を分離
する。例えば、電荷検出部からの出力信号を水平転送ク
ロックの半周期毎にサンプリングし、連続する２つのサ
ンプリングタイミングにおける出力信号の第１サンプリ
ング値と第２サンプリング値との差分値を算出する。こ
こで、第１サンプリング値は、複数の水平転送チャネル
のうちの一方の水平転送チャネルの信号電荷の値を反映
したものであり、第２サンプリング値は、一方の水平転
送チャネルの信号電荷に他方の水平転送チャネルの信号
電荷を加算した値を反映したものとなる。したがって、
第１サンプリング値を一方の水平転送チャネルの出力信
号として扱い、また、第１サンプリング値と第２サンプ
リング値との差分値を他方の水平転送チャネルの出力信
号として扱うことが可能である。
【０００９】このように、１つの電荷検出部から出力さ
れる出力信号を水平転送クロックの半周期毎にサンプリ
ングし、２つのサンプリング値の差分値を用いて、２つ
の水平転送チャネルの信号を分離することができるた
め、水平転送レジスタ部を多チャネル化した場合でも、
水平転送レジスタ部の転送クロックは高速化することな
く、かつ、１つの電荷検出部によってばらつきのない出
力信号を得ることができる。この結果、固体撮像素子の
多画素化を容易に実現でき、消費電力を抑制を計りつ
つ、画質の向上を図ることが可能となる。
れる出力信号を水平転送クロックの半周期毎にサンプリ
ングし、２つのサンプリング値の差分値を用いて、２つ
の水平転送チャネルの信号を分離することができるた
め、水平転送レジスタ部を多チャネル化した場合でも、
水平転送レジスタ部の転送クロックは高速化することな
く、かつ、１つの電荷検出部によってばらつきのない出
力信号を得ることができる。この結果、固体撮像素子の
多画素化を容易に実現でき、消費電力を抑制を計りつ
つ、画質の向上を図ることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明による固体撮像素子
の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施
の形態による固体撮像素子の各レジスタ部の構成を示す
部分平面図である。このＣＣＤ固体撮像素子は、半導体
基板上に、それぞれ撮像画素を構成する複数のセンサ部
１２０をマトリクス状に配列するとともに、各センサ部
１２０の垂直方向の配列に沿って複数の垂直転送レジス
タ部１３２、１３４を設け、さらに、各垂直レジスタ部
１３２、１３４の一方の端部の外側に水平転送レジスタ
部１４０を設けたものである。
の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施
の形態による固体撮像素子の各レジスタ部の構成を示す
部分平面図である。このＣＣＤ固体撮像素子は、半導体
基板上に、それぞれ撮像画素を構成する複数のセンサ部
１２０をマトリクス状に配列するとともに、各センサ部
１２０の垂直方向の配列に沿って複数の垂直転送レジス
タ部１３２、１３４を設け、さらに、各垂直レジスタ部
１３２、１３４の一方の端部の外側に水平転送レジスタ
部１４０を設けたものである。
【００１１】そして、本例の水平転送レジスタ部１４０
は、水平方向に１画素列おきの垂直転送レジスタ部１３
２、１３４から信号電荷を受け取り、各信号電荷を出力
部１５０の信号検出部１５２に転送する並列な２つの水
平転送チャネル１４２、１４４を有している。すなわ
ち、一方の水平転送チャネル１４２は、奇数列の垂直転
送レジスタ部１３２から信号電荷を受け取って水平方向
に転送するものであり、他方の水平転送チャネル１４４
は、偶数列の垂直転送レジスタ部１３４から信号電荷を
受け取って水平方向に転送するものである。
は、水平方向に１画素列おきの垂直転送レジスタ部１３
２、１３４から信号電荷を受け取り、各信号電荷を出力
部１５０の信号検出部１５２に転送する並列な２つの水
平転送チャネル１４２、１４４を有している。すなわ
ち、一方の水平転送チャネル１４２は、奇数列の垂直転
送レジスタ部１３２から信号電荷を受け取って水平方向
に転送するものであり、他方の水平転送チャネル１４４
は、偶数列の垂直転送レジスタ部１３４から信号電荷を
受け取って水平方向に転送するものである。
【００１２】また、各水平転送チャネル１４２、１４４
は、それぞれ転送方向にポテンシャルの異なる転送部１
４２Ａ、１４４Ａと蓄積部１４２Ｂ、１４４Ｂを交互に
配列したものである。１組みの転送部１４２Ａ、１４４
Ａと蓄積部１４２Ｂ、１４４Ｂで１つの画素に対応して
いる。そして、各水平転送チャネル１４２、１４４に対
し、１組みの転送部１４２Ａ、１４４Ａと蓄積部１４２
Ｂ、１４４Ｂを１単位として、互いに逆位相の水平転送
クロックΦＨ１、ΦＨ２が印加され、信号電荷の転送を
行なう。また、各水平転送チャネル１４２、１４４との
間には、水平転送方向に１画素列おきに転送チャネル間
転送ゲート１４６が設けられている。この転送チャネル
間転送ゲート１４６は、偶数列の垂直転送レジスタ部１
３４から信号電荷を水平転送チャネル１４４に供給する
ものである。
は、それぞれ転送方向にポテンシャルの異なる転送部１
４２Ａ、１４４Ａと蓄積部１４２Ｂ、１４４Ｂを交互に
配列したものである。１組みの転送部１４２Ａ、１４４
Ａと蓄積部１４２Ｂ、１４４Ｂで１つの画素に対応して
いる。そして、各水平転送チャネル１４２、１４４に対
し、１組みの転送部１４２Ａ、１４４Ａと蓄積部１４２
Ｂ、１４４Ｂを１単位として、互いに逆位相の水平転送
クロックΦＨ１、ΦＨ２が印加され、信号電荷の転送を
行なう。また、各水平転送チャネル１４２、１４４との
間には、水平転送方向に１画素列おきに転送チャネル間
転送ゲート１４６が設けられている。この転送チャネル
間転送ゲート１４６は、偶数列の垂直転送レジスタ部１
３４から信号電荷を水平転送チャネル１４４に供給する
ものである。
【００１３】また、出力部１５０は、水平転送レジスタ
部１４０からの信号電荷を検出して電圧信号に変換する
電荷検出部１５２と、この電荷検出部１５２の信号電荷
を水平転送クロック（リセットクロック）に応じてリセ
ットし、不要となった信号電荷をリセットドレインより
順次掃き捨てるリセットゲート（図示せず）が設けられ
ている。また、電荷検出部１５２からの出力信号は、信
号処理回路（図示せず）に出力され、この信号処理回路
において必要な信号処理を施され、撮像信号として出力
される。そして、本例の信号処理回路には、電荷検出部
１５２からの出力信号に基づいて、上述した各水平転送
チャネル１４２、１４４毎の信号を分離する分離回路
（図示せず）が設けられている。
部１４０からの信号電荷を検出して電圧信号に変換する
電荷検出部１５２と、この電荷検出部１５２の信号電荷
を水平転送クロック（リセットクロック）に応じてリセ
ットし、不要となった信号電荷をリセットドレインより
順次掃き捨てるリセットゲート（図示せず）が設けられ
ている。また、電荷検出部１５２からの出力信号は、信
号処理回路（図示せず）に出力され、この信号処理回路
において必要な信号処理を施され、撮像信号として出力
される。そして、本例の信号処理回路には、電荷検出部
１５２からの出力信号に基づいて、上述した各水平転送
チャネル１４２、１４４毎の信号を分離する分離回路
（図示せず）が設けられている。
【００１４】そして、この分離回路では、電荷検出部１
５２からの出力信号を水平転送クロック（リセットクロ
ック）の半周期毎にサンプリングし、連続する２つのサ
ンプリングタイミングにおける出力信号の第１サンプリ
ング値と第２サンプリング値との差分値を算出する。こ
こで、第１サンプリング値は、複数の水平転送チャネル
のうちの一方の水平転送チャネルの信号電荷の値を反映
したものであり、第２サンプリング値は、一方の水平転
送チャネルの信号電荷に他方の水平転送チャネルの信号
電荷を加算した値を反映したものとなる。
５２からの出力信号を水平転送クロック（リセットクロ
ック）の半周期毎にサンプリングし、連続する２つのサ
ンプリングタイミングにおける出力信号の第１サンプリ
ング値と第２サンプリング値との差分値を算出する。こ
こで、第１サンプリング値は、複数の水平転送チャネル
のうちの一方の水平転送チャネルの信号電荷の値を反映
したものであり、第２サンプリング値は、一方の水平転
送チャネルの信号電荷に他方の水平転送チャネルの信号
電荷を加算した値を反映したものとなる。
【００１５】したがって、第１サンプリング値を一方の
水平転送チャネル１４２の出力信号として扱い、また、
第１サンプリング値と第２サンプリング値との差分値を
他方の水平転送チャネル１４４の出力信号として扱うこ
とが可能である。そこで、この分離回路では、上述のよ
うな処理の結果、第１サンプリング値を一方の水平転送
チャネル１４２の出力信号として出力し、差分値を他方
の水平転送チャネル１４４の出力信号として出力するよ
うな信号処理を行なうことにより、電荷検出部１５２で
混合された各水平転送チャネル１４２、１４４の出力信
号を分離する。
水平転送チャネル１４２の出力信号として扱い、また、
第１サンプリング値と第２サンプリング値との差分値を
他方の水平転送チャネル１４４の出力信号として扱うこ
とが可能である。そこで、この分離回路では、上述のよ
うな処理の結果、第１サンプリング値を一方の水平転送
チャネル１４２の出力信号として出力し、差分値を他方
の水平転送チャネル１４４の出力信号として出力するよ
うな信号処理を行なうことにより、電荷検出部１５２で
混合された各水平転送チャネル１４２、１４４の出力信
号を分離する。
【００１６】以下、上述のような構成を有する固体撮像
素子の動作について説明する。まず、水平転送チャネル
１４２、１４４は、転送部１４２Ａ、１４４Ａと蓄積部
１４２Ｂ、１４４Ｂで水平方向に１画素分の幅を有する
構造となっており、２つの水平転送チャネル１４２、１
４４により、水平転送クロックの１周期当りの時間で、
水平方向に２画素分の信号電荷を転送することが可能で
ある。垂直転送レジスタ部１３２、１３４から転送され
てきた信号電荷は、一方の水平転送チャネル１４２に転
送された後、垂直転送レジスタ部１３４の信号電荷につ
いては転送チャネル間転送ゲート１４６によって他方の
水平転送チャネル１４４に転送される。
素子の動作について説明する。まず、水平転送チャネル
１４２、１４４は、転送部１４２Ａ、１４４Ａと蓄積部
１４２Ｂ、１４４Ｂで水平方向に１画素分の幅を有する
構造となっており、２つの水平転送チャネル１４２、１
４４により、水平転送クロックの１周期当りの時間で、
水平方向に２画素分の信号電荷を転送することが可能で
ある。垂直転送レジスタ部１３２、１３４から転送され
てきた信号電荷は、一方の水平転送チャネル１４２に転
送された後、垂直転送レジスタ部１３４の信号電荷につ
いては転送チャネル間転送ゲート１４６によって他方の
水平転送チャネル１４４に転送される。
【００１７】各水平転送チャネル１４２、１４４の水平
転送は、従来と同様の水平転送クロックによって行なう
が、２つの水平転送チャネル１４２、１４４の同列の１
画素要素（転送部と蓄積部）に対し、異なる転送クロッ
クΦＨ１、ΦＨ２を印加し、電荷検出部１５２に信号電
荷を転送するまで、チャネル間での画素の混合は行なわ
ない。電荷検出部１５２には、水平転送チャネル１４
２、水平転送チャネル１４４の順番で、水平転送クロッ
クの半周期の時間差をもって信号電荷が転送されるた
め、各水平転送チャネル１４２、１４４が合流する最終
ゲート部１４０Ａを介して２つのチャネルを混合した信
号電荷が印加される。
転送は、従来と同様の水平転送クロックによって行なう
が、２つの水平転送チャネル１４２、１４４の同列の１
画素要素（転送部と蓄積部）に対し、異なる転送クロッ
クΦＨ１、ΦＨ２を印加し、電荷検出部１５２に信号電
荷を転送するまで、チャネル間での画素の混合は行なわ
ない。電荷検出部１５２には、水平転送チャネル１４
２、水平転送チャネル１４４の順番で、水平転送クロッ
クの半周期の時間差をもって信号電荷が転送されるた
め、各水平転送チャネル１４２、１４４が合流する最終
ゲート部１４０Ａを介して２つのチャネルを混合した信
号電荷が印加される。
【００１８】したがって、この電荷検出部１５２に現れ
る信号電荷は、水平転送クロックの半周期で変動するも
のである。そして、このような電荷検出部１５２に転送
された信号電荷は、水平転送クロック毎にリセットゲー
トによってリセットされ、リセットドレインに掃き捨て
られる。
る信号電荷は、水平転送クロックの半周期で変動するも
のである。そして、このような電荷検出部１５２に転送
された信号電荷は、水平転送クロック毎にリセットゲー
トによってリセットされ、リセットドレインに掃き捨て
られる。
【００１９】図２は、このような電荷検出部１５２から
の出力信号の波形例を示す説明図である。なお、この図
２において、縦軸は電位、横軸は時間経過を示してい
る。この図２において、まず、リセットゲート部による
リセット動作によって出力信号はリセットゲートレベル
１６０に修正される。その後、一方の水平転送チャネル
１４２によって転送された信号電荷によって出力信号は
出力レベル１６２に変動する。次に、水平転送クロック
の半周期後になると、他方の水平転送チャネル１４４に
よって転送された信号電荷により出力信号は出力レベル
１６４に変動する。この出力レベル１６４は、水平転送
チャネル１４２の信号電荷と水平転送チャネル１４４の
信号電荷とを混合した結果のレベルであり、この出力レ
ベル１６４と出力レベル１６２の差分は、水平転送チャ
ネル１４４の信号電荷による出力信号を示すものとな
る。
の出力信号の波形例を示す説明図である。なお、この図
２において、縦軸は電位、横軸は時間経過を示してい
る。この図２において、まず、リセットゲート部による
リセット動作によって出力信号はリセットゲートレベル
１６０に修正される。その後、一方の水平転送チャネル
１４２によって転送された信号電荷によって出力信号は
出力レベル１６２に変動する。次に、水平転送クロック
の半周期後になると、他方の水平転送チャネル１４４に
よって転送された信号電荷により出力信号は出力レベル
１６４に変動する。この出力レベル１６４は、水平転送
チャネル１４２の信号電荷と水平転送チャネル１４４の
信号電荷とを混合した結果のレベルであり、この出力レ
ベル１６４と出力レベル１６２の差分は、水平転送チャ
ネル１４４の信号電荷による出力信号を示すものとな
る。
【００２０】したがって、最初の出力レベル１６２が一
方の水平転送チャネル１４２による信号電荷に対応し、
次の出力レベル１６４が他方の水平転送チャネル１４４
による信号電荷に対応するものとなる。そこで、上述の
ような電荷検出部１５１の出力信号を水平転送クロック
の２分の１周期を有するサンプリング周波数によってサ
ンプリングし、各サンプリング値によって上述した差分
演算を行なうことにより、各水平転送チャネル１４２、
１４４によって転送される信号電荷を分離することが可
能となる。
方の水平転送チャネル１４２による信号電荷に対応し、
次の出力レベル１６４が他方の水平転送チャネル１４４
による信号電荷に対応するものとなる。そこで、上述の
ような電荷検出部１５１の出力信号を水平転送クロック
の２分の１周期を有するサンプリング周波数によってサ
ンプリングし、各サンプリング値によって上述した差分
演算を行なうことにより、各水平転送チャネル１４２、
１４４によって転送される信号電荷を分離することが可
能となる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明の固体撮像素
子では、水平転送レジスタ部に水平方向に１画素列おき
の垂直転送レジスタ部から信号電荷を受け取り、各信号
電荷を前記出力部に転送する並列な複数の水平転送チャ
ネルと設けるとともに、出力部に水平転送レジスタ部の
複数の水平転送チャネルからの信号電荷を検出し、各信
号電荷を水平転送クロックの半周期の時間差をもって混
合する電荷検出部を設け、さらに電荷検出部において水
平転送クロックの半周期毎に得られる出力信号の変化量
に基づいて、各水平転送チャネル毎の出力信号を分離す
る分離回路を設けたことを特徴とする。
子では、水平転送レジスタ部に水平方向に１画素列おき
の垂直転送レジスタ部から信号電荷を受け取り、各信号
電荷を前記出力部に転送する並列な複数の水平転送チャ
ネルと設けるとともに、出力部に水平転送レジスタ部の
複数の水平転送チャネルからの信号電荷を検出し、各信
号電荷を水平転送クロックの半周期の時間差をもって混
合する電荷検出部を設け、さらに電荷検出部において水
平転送クロックの半周期毎に得られる出力信号の変化量
に基づいて、各水平転送チャネル毎の出力信号を分離す
る分離回路を設けたことを特徴とする。
【００２２】したがって、電荷検出部から出力される出
力信号に対し、水平転送クロックの半周期毎に得られる
出力信号の変化量に基づいて、各水平転送チャネル毎の
出力信号を分離することができるため、水平転送レジス
タ部を多チャネル化した場合でも、水平転送レジスタ部
の転送クロックは高速化することなく、かつ、１つの電
荷検出部によってばらつきのない出力信号を得ることが
できる。この結果、固体撮像素子の多画素化を容易に実
現でき、消費電力を抑制を計りつつ、画質の向上を図る
ことが可能となる。
力信号に対し、水平転送クロックの半周期毎に得られる
出力信号の変化量に基づいて、各水平転送チャネル毎の
出力信号を分離することができるため、水平転送レジス
タ部を多チャネル化した場合でも、水平転送レジスタ部
の転送クロックは高速化することなく、かつ、１つの電
荷検出部によってばらつきのない出力信号を得ることが
できる。この結果、固体撮像素子の多画素化を容易に実
現でき、消費電力を抑制を計りつつ、画質の向上を図る
ことが可能となる。
【図１】本発明の実施の形態による固体撮像素子の各レ
ジスタ部の構成を示す部分平面図である。
ジスタ部の構成を示す部分平面図である。
【図２】図１に示す固体撮像素子における電荷検出部か
らの出力信号の波形例を示す説明図である。
らの出力信号の波形例を示す説明図である。
【図３】従来のＣＣＤ固体撮像素子のセンサ部と転送レ
ジスタの配置を説明するための概略平面図である。
ジスタの配置を説明するための概略平面図である。
１２０……センサ部、１３２、１３４……垂直転送レジ
スタ部、１４０……水平転送レジスタ部、１４２、１４
４……水平転送チャネル、１４２Ａ、１４４Ａ……転送
部、１４２Ｂ、１４４Ｂ……蓄積部、１４６……転送チ
ャネル間転送ゲート、１５０……出力部、１５２……信
号検出部。
スタ部、１４０……水平転送レジスタ部、１４２、１４
４……水平転送チャネル、１４２Ａ、１４４Ａ……転送
部、１４２Ｂ、１４４Ｂ……蓄積部、１４６……転送チ
ャネル間転送ゲート、１５０……出力部、１５２……信
号検出部。
Claims (5)
- 【請求項１】 マトリクス状に配置された複数の画素セ
ンサ部の信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送
レジスタ部と、各垂直転送レジスタ部によって転送され
た信号電荷を水平方向に転送し、撮像信号として出力す
る水平転送レジスタ部と 前記水平転送レジスタ部によ
って転送された信号電荷を検出し、撮像信号に変換して
出力する出力部とを有する固体撮像素子において、 前記水平転送レジスタ部は、水平方向に１画素列おきの
垂直転送レジスタ部から信号電荷を受け取り、各信号電
荷を前記出力部に転送する並列な複数の水平転送チャネ
ルを有し、 前記出力部は前記水平転送レジスタ部の複数の水平転送
チャネルからの信号電荷を検出し、各信号電荷を水平転
送クロックの半周期の時間差をもって混合する電荷検出
部と、前記電荷検出部で信号電荷を混合した後、その信
号電荷をリセットドレインに掃き捨てるリセットゲート
部とを有し、 さらに前記電荷検出部において水平転送クロックの半周
期毎に得られる出力信号の変化量に基づいて、各水平転
送チャネル毎の出力信号を分離する分離回路を有する、 ことを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項２】 前記分離回路は、前記電荷検出部からの
出力信号を水平転送クロックの半周期毎にサンプリング
し、連続する２つのサンプリングタイミングにおける出
力信号の第１サンプリング値と第２サンプリング値との
差分値を算出し、前記第１サンプリング値をいずれか一
方の水平転送チャネルの出力信号として出力し、前記差
分値をいずれか他方の水平転送チャネルの出力信号とし
て出力することを特徴とする請求項１記載の固体撮像素
子。 - 【請求項３】 前記水平転送レジスタ部は、水平転送方
向に１画素列おきに２つの水平転送チャネルを接続する
転送チャネル間転送ゲートを有することを特徴とする請
求項１記載の固体撮像素子。 - 【請求項４】 前記各水平転送チャネルは、水平転送方
向に信号電荷の転送部と蓄積部を１画素毎に１組みずつ
設けて構成されていることを特徴とする請求項１記載の
固体撮像素子。 - 【請求項５】 互いに逆位相の水平転送クロックによっ
て前記２つの水平転送チャネルを駆動することを特徴と
する請求項３記載の固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001004479A JP2002208687A (ja) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001004479A JP2002208687A (ja) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002208687A true JP2002208687A (ja) | 2002-07-26 |
Family
ID=18872664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001004479A Pending JP2002208687A (ja) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002208687A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60189966A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-27 | Matsushita Electronics Corp | 電荷転送装置およびその駆動方法 |
| JPH0766381A (ja) * | 1993-06-30 | 1995-03-10 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその駆動方法 |
-
2001
- 2001-01-12 JP JP2001004479A patent/JP2002208687A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60189966A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-27 | Matsushita Electronics Corp | 電荷転送装置およびその駆動方法 |
| JPH0766381A (ja) * | 1993-06-30 | 1995-03-10 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその駆動方法 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20090817 |
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|
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