JP2009284236A - 固体撮像装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】解像度を低下することなく、また、信号電荷を外部で加算することなく高感度化を実現することができるＣＣＤ固体撮像装置を提供する。
【解決手段】第１のセンサ列４、第１の読み出しゲート５、第１のメモリレジスタ６、第１の電荷転送レジスタ７、第２のセンサ列９、第２の読み出しゲート１０、第２のメモリレジスタ１１及び第２の電荷転送レジスタ１２を備えるＣＣＤ型固体撮像装置であって、第１のセンサ列と第２のセンサ列の幅を、第１のセンサ列及び第２のセンサ列の単位蓄積時間における副走査距離と等しく構成すると共に、第１の電荷転送レジスタと第２の電荷転送レジスタを信号電荷の転送方向の下流側で一体化する。
【選択図】図１

Description

本発明は固体撮像装置に関する。詳しくは、複数のセンサ列を有する固体撮像装置及びその駆動方法に係るものである。

入力光に応じた量の信号電荷を蓄積するフォトダイオードから成る画素が一次元的に配列され、これら画素からの信号電荷をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）の電荷転送方式によって出力部側に転送する電荷転送部を有するＣＣＤリニアセンサは、コピー，ファクシミリ、ＯＣＲ，パターン認識など、多くの分野で使用されている（例えば、特許文献１参照。）。
以下、図面を用いて従来の固体撮像装置について説明する。

図７は従来のＣＣＤ固体撮像装置（１）を説明するための模式的な構成図を示しており、ここで示すＣＣＤ固体撮像装置１０１におけるＣＣＤリニアセンサ１０２は、フォトダイオードから成る光電変換部（画素）１０３が直線的に多数配列されて成るセンサ列１０４を有し、このセンサ列の一方側には各光電変換部で光電変換された信号電荷を読み出す読み出しゲート１０５及びこの読み出しゲートにより読み出された信号電荷を出力部側に転送する電荷転送レジスタ１０６が設けられている。

上記の様に構成されたＣＣＤリニアセンサでは、入力光に応じてセンサ列の各光電変換部に蓄積された信号電荷は、読み出しゲートを介して電荷転送レジスタに読み出され、読み出された信号電荷は電荷転送レジスタにより順次転送された後、電荷電圧変換部１０７において信号電圧に変換され、更にアンプ等から成る出力回路１０８を経て信号出力ＯＵＴとなる。

以下、上記した従来のＣＣＤ固体撮像装置（１）によって図８（Ａ）中符合Ａで示す撮像領域を図８（Ａ）中符合Ｂで示す方向に副走査することによって撮像を行なう場合について図８（Ｂ）を参照して説明を行なう。なお、図８（Ｂ）中符合（１）〜（８）は、撮像領域を距離ｄ毎に区切った領域を表しており、センサ列１０４の幅は距離ｄと等しく構成されている。

上記した従来のＣＣＤ固体撮像装置（１）を用いて撮像する場合には、先ず、時刻ｔ１において、図８（Ｂ）中（ａ）で示す様に、センサ列１０４により図８（Ｂ）中符合（１）で示す領域の撮像を行なう。

次に、従来のＣＣＤ固体撮像装置（１）を距離ｄの副走査を行い、時刻ｔ２において、図８（Ｂ）中（ｂ）で示す様に、センサ列１０４により図８（Ｂ）中符合（２）で示す領域の撮像を行なう。

続いて、従来のＣＣＤ固体撮像装置（１）を距離ｄの副走査を行い、時刻ｔ３において、図８（Ｂ）中（ｃ）で示す様に、センサ列１０４により図８（Ｂ）中符合（３）で示す領域の撮像を行なう。

上記の様な副走査を繰り返し行なうことにより、全ての撮像領域の撮像を行なうことができる。

また、図９は従来のＣＣＤ固体撮像装置（２）を説明するための模式的な構成図を示しており、ここで示すＣＣＤ固体撮像装置１０９における第１のＣＣＤリニアセンサ１１０は、フォトダイオードから成る光電変換部（画素）１１１が直線的に多数配列されて成る第１のセンサ列１１２を有し、この第１のセンサ列の一方側には各光電変換部で光電変換された信号電荷を読み出す第１の読み出しゲート１１３及びこの第１の読み出しゲートにより読み出された信号電荷を出力部側に転送する第１の電荷転送レジスタ１１４が設けられている。

また、従来のＣＣＤ固体撮像装置１０９における第２のＣＣＤリニアセンサ１１５は、上記した第１のＣＣＤリニアセンサと同様に、フォトダイオードから成る光電変換部（画素）が直線的に多数配列されて成る第２のセンサ列１１６を有し、この第２のセンサ列の一方側には各光電変換部で光電変換された信号電荷を読み出す第２の読み出しゲート１１７及びこの第２の読み出しゲートより読み出された信号電荷を出力部側に転送する第２の電荷転送レジスタ１１８が設けられている。

上記の様に構成された第１のＣＣＤリニアセンサでは、入力光に応じて第１のセンサ列の各光電変換部に蓄積された信号電荷は、第１の読み出しゲートを介して第１の電荷転送レジスタに読み出され、読み出された信号電荷は第１の電荷転送レジスタにより順次転送された後、第１の電荷電圧変換部１１９において信号電圧に変換され、更にはアンプ等から成る第１の出力回路１２０を経て信号出力ＯＵＴ１となる。

また、上記の様に構成された第２のＣＣＤリニアセンサでは、上記した第１のＣＣＤリニアセンサと同様に、入力光に応じて第２のセンサ列の各光電変換部に蓄積された信号電荷は、第２の読み出しゲートを介して第２の電荷転送レジスタに読み出され、読み出された信号電荷は第２の電荷転送レジスタにより順次転送された後、第２の電荷電圧変換部１２１において信号電圧に変換され、更にはアンプ等から成る第２の出力回路１２２を経て信号出力ＯＵＴ２となる。

以下、上記した従来のＣＣＤ固体撮像装置（２）によって図８（Ａ）中符合Ａで示す撮像領域を図８（Ａ）中符号Ｂで示す方向に副走査することによって撮像を行なう場合について図８（Ｃ）を参照して説明を行なう。なお、図８（Ｃ）中符合（１）〜（８）は、撮像領域を距離ｄ毎に区切った領域を表しており、第１のセンサ列１１２及び第２のセンサ列１１６の幅は距離ｄと等しく構成されている。

上記した従来のＣＣＤ固体撮像装置（２）を用いて撮像する場合には、先ず、時刻ｔ１において、図８（Ｃ）中（ａ）で示す様に、第１のセンサ列１１２により図８（Ｃ）中符合（２）で示す領域、第２のセンサ列１１６により図８（Ｃ）中符合（１）で示す領域の撮像を行なう。

次に、従来のＣＣＤ固体撮像装置（２）を距離２ｄだけ副走査を行い、時刻ｔ２において、図８（Ｃ）中（ｂ）で示す様に、第１のセンサ列１１２により図８（Ｃ）中符合（４）で示す領域、第２のセンサ列１１６により図８（Ｃ）中符合（３）で示す領域の撮像を行なう。

続いて、従来のＣＣＤ固体撮像装置（２）を距離２ｄだけ副走査を行い、時刻ｔ３において、図８（Ｃ）中（ｃ）で示す様に、第１のセンサ列１１２により図８（Ｃ）中符合（６）で示す領域、第２のセンサ列１１６により図８（Ｃ）中符合（５）で示す領域の撮像を行なう。

上記の様な副走査を繰り返し行なうことにより、全ての撮像領域の撮像を行なうことができる。

なお、従来のＣＣＤ固体撮像装置（１）及び従来のＣＣＤ固体撮像装置（２）はいずれもスキャン対象のドキュメントを読み込む際には、１ラインの情報を１つのセンサ列から得られる信号電荷で構成している。具体的には、ＣＣＤ固体撮像装置（１）の場合には、１ラインの情報をセンサ列１０４から得られる信号電荷で構成し、ＣＣＤ固体撮像装置（２）の場合には、１ラインの情報を第１のセンサ列１１２若しくは第２のセンサ列１１６から得られる信号電荷で構成している。

特開２００１−２４５１１９号公報

ところで、現在のスキャナセットの要望の１つとして、読み取り対象であるドキュメントのスキャニング期間の短縮が挙げられており、スキャニング期間を短くするために、ＣＣＤリニアセンサ自身の高速動作が求められている。そして、ＣＣＤリニアセンサ自身が高速で動作することが求められているということは、短い信号電荷蓄積期間において充分に光電変換を行なえる高感度のＣＣＤ固体撮像装置を実現することが必要となる。

ここで、上記した従来のＣＣＤ固体撮像装置（１）及び（２）の様に、１ラインの情報を１つのセンサ列から得られる信号電荷で構成した場合には、短い信号電荷蓄積期間において充分に光電変換を行なうことができず、結果として、ＣＣＤリニアセンサ自身の高速化に対応することが困難である。なお、高感度化という観点のみを考慮した場合には、光電変換部のサイズを拡大するという方法も考えられるが、光電変換部のサイズを拡大した場合には、副走査及び主走査共に解像度の低下を招くために、こうした方法は必ずしも妥当であるとは言い難い。

一方、上記した従来のＣＣＤ固体撮像装置（２）の様に、第１のセンサ列及び第２のセンサ列を有して構成された場合には、第１のセンサ列と第２のセンサ列から得られる信号電荷を外部で加算することによって、高感度化を実現することが理論上は可能となる。しかし、外部での演算処理が必要となってしまうために、セット側でのアプリケーションが複雑化すると共に、出力される信号電荷をＣＣＤリニアセンサ毎に保持することが必要となるために、消費電力も増加してしまう。

本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、解像度を低下することなく、また、信号電荷を外部で加算することなく高感度化を実現することができる固体撮像装置及びその駆動方法を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、第１のセンサ列と、該第１のセンサ列で光電変換された信号電荷を読み出す第１の読み出しゲートと、該第１の読み出しゲートを介して読み出された信号電荷を蓄積する第１の電荷蓄積部と、該第１の電荷蓄積部から読み出された信号電荷を転送する第１の電荷転送レジスタと、前記第１のセンサ列との間隔が小または零である第２のセンサ列と、該第２のセンサ列で光電変換された信号電荷を読み出す第２の読み出しゲートと、該第２の読み出しゲートを介して読み出された信号電荷を転送する第２の電荷転送レジスタとを備える固体撮像装置であって、前記第１のセンサ列及び前記第２のセンサ列の幅は、前記第１のセンサ列及び前記第２のセンサ列の単位蓄積時間における副走査距離と略等しいと共に、前記第１の電荷転送レジスタと前記第２の電荷転送レジスタは、信号電荷の転送方向の下流側で一体化されている。

ここで、第１のセンサ列及び第２のセンサ列の幅が、第１のセンサ列及び第２のセンサ列の単位蓄積時間における副走査距離と略等しく構成されたことによって、１ラインの情報を第１のセンサ列と第２のセンサ列の双方で得ることができる。

また、第１の電荷転送レジスタと第２の電荷転送レジスタが、信号電荷の転送方向の下流側で一体化されたことによって、第１のセンサ列で得られた信号電荷と第２のセンサ列で得られた信号電荷の信号加算を行なうことができる。

また、上記の目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置の駆動方法は、第１のセンサ列と、該第１のセンサ列で光電変換された信号電荷を読み出す第１の読み出しゲートと、該第１の読み出しゲートを介して読み出された信号電荷を蓄積する第１の電荷蓄積部と、該第１の電荷蓄積部から読み出された信号電荷を転送する第１の電荷転送レジスタと、前記第１のセンサ列と間隔が小または零である第２のセンサ列と、該第２のセンサ列で光電変換された信号電荷を読み出す第２の読み出しゲートと、該第２の読み出しゲートを介して読み出された信号電荷を転送する第２の電荷転送レジスタとを備え、前記第１の電荷転送レジスタと前記第２の電荷転送レジスタは、信号電荷の転送方向の下流側で一体化されている固体撮像装置の駆動方法であって、前記第１のセンサ列及び前記第２のセンサ列の単位蓄積時間に、前記第１のセンサ列及び前記第２のセンサ列の幅と略等しい距離を副走査する。

ここで、第１のセンサ列及び第２のセンサ列の単位蓄積時間に、第１のセンサ列及び第２のセンサ列の幅と略等しい距離を副走査することによって、１ラインの情報を第１のセンサ列と第２のセンサ列の双方で得ることができる。

本発明を適用した固体撮像装置及びその駆動方法では、解像度を低下することなく、また、信号電荷を外部で加算することなく高感度化を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明を適用した固体撮像装置の一例を説明するための模式的な構成図であり、ここで示すＣＣＤ固体撮像装置１における第１のＣＣＤリニアセンサ２は、上記した従来のＣＣＤ固体撮像装置（１）におけるＣＣＤリニアセンサや、上記した従来のＣＣＤ固体撮像装置（２）における第１のＣＣＤリニアセンサ及び第２のＣＣＤリニアセンサと同様に、フォトダイオードから成る光電変換部（画素）３が直線的に多数配列されて成る第１のセンサ列４を有し、この第１のセンサ列の一方側には各光電変換部で光電変換された信号電荷を読み出す第１の読み出しゲート５と、第１の読み出しゲートより読み出された信号電荷を蓄積する第１のメモリレジスタ６と、第１のメモリレジスタから読み出された信号電荷を出力部側に転送する第１の電荷転送レジスタ７が設けられている。

また、本発明を適用したＣＣＤ固体撮像装置における第２のＣＣＤリニアセンサ８は、上記した第１のＣＣＤリニアセンサと同様に、フォトダイオードから成る光電変換部（画素）３が直線的に多数配列されて成る第２のセンサ列９を有し、この第２のセンサ列の一方側には各光電変換部で光電変換された信号電荷を読み出す第２の読み出しゲート１０と、第２の読み出しゲートより読み出された信号電荷を蓄積する第２のメモリレジスタ１１と、第２のメモリレジスタから読み出された信号電荷を出力部側に転送する第２の電荷転送レジスタ１２が設けられている。

なお、第１のＣＣＤリニアセンサ２の第１のセンサ列４と、第２のＣＣＤリニアセンサ８の第２のセンサ列９とは、その間隔が小または零となる状態で並列配置されている。また、第１のセンサ列４及び第２のセンサ列９の幅（図中符合Ｄで示す距離）は、第１のセンサ列４及び第２のセンサ列９の単位蓄積時間における副走査距離と略等しく構成されている。

更に、第１の電荷転送レジスタ７と、第２の電荷転送レジスタ１２は、信号電荷の転送方向の下流側（出力部側）で一体化されており、第１の電荷転送レジスタにより出力部側に転送された信号電荷と、第２の電荷転送レジスタにより出力部側に転送された信号電荷とは、信号加算が可能に構成されている。

また、本発明を適用したＣＣＤ固体撮像装置には、図２で示す様に、電荷転送レジスタ（第１の電荷転送レジスタ及び第２の電荷転送レジスタ）により出力部側に転送された信号電荷を電荷転送レジスタの途中で掃き捨てるためのドレイン領域１３が設けられており、このドレイン領域に信号電荷を導くためのドレインスイッチ領域が電荷転送レジスタに隣接して設けられている。具体的には、第１の電荷転送レジスタに隣接して第１のドレインスイッチ領域１４が設けられ、第２の電荷転送レジスタに隣接して第２のドレインスイッチ領域１５が設けられている。

ここで、本実施例では、第１のＣＣＤリニアセンサに第１のメモリレジスタが設けられると共に、第２のＣＣＤリニアセンサに第２のメモリレジスタが設けられた場合を例に挙げて説明を行なっているが、先行するＣＣＤリニアセンサ（即ち、副走査方向の前側に位置するＣＣＤリニアセンサ）にのみメモリレジスタが設けられていれば充分であり、必ずしも双方のＣＣＤリニアセンサにメモリレジスタが設けられている必要は無い。但し、往復動作を行なう場合には、第１のＣＣＤリニアセンサ及び第２のＣＣＤリニアセンサの双方が先行するＣＣＤリニアセンサとなり得るために、第１のＣＣＤリニアセンサ及び第２のＣＣＤリニアセンサの双方にメモリレジスタを設ける必要がある。

また、本実施例では、第１の電荷転送レジスタにより転送される信号電荷と第２の電荷転送レジスタにより転送される信号電荷の双方を同一のドレイン領域１３に掃き捨て可能に構成された場合を例に挙げて説明を行なっているが、必ずしもドレイン領域は共通化する必要は無く、第１の電荷転送レジスタにより転送される信号電荷を掃き捨てるためのドレイン領域と第２の電荷転送レジスタにより転送される信号電荷を掃き捨てるためのドレイン領域とを別個に構成しても良い。

更に、本実施例では、第１の電荷転送レジスタにより転送される信号電荷と第２の電荷転送レジスタにより転送される信号電荷の双方がドレイン領域１３に掃き捨て可能に構成された場合を例に挙げて説明を行なっているが、一方のＣＣＤリニアセンサ（例えば、第１のＣＣＤリニアセンサ）により転送される信号電荷のみを出力信号として採用する場合において他方のＣＣＤリニアセンサ（例えば、第２のＣＣＤリニアセンサ）により転送される信号電荷を掃き捨て可能に構成されていれば充分であり、必ずしも双方のＣＣＤリニアセンサにより転送される信号電荷を掃き捨て可能に構成される必要はない。但し、いずれのＣＣＤリニアセンサも、単独での出力が可能な構成とするためには、双方のＣＣＤリニアセンサにより転送される信号電荷を掃き捨て可能に構成された方が好ましい。

以下、上記した本発明を適用したＣＣＤ固体撮像装置によって、図８（Ａ）中符合Ａで示す撮像領域を図８（Ａ）中符号Ｂで示す方向に副走査することによって撮像を行なう場合について図３を参照して説明を行なう。なお、図３中符合（１）〜（８）は、撮像領域を距離ｄ毎に区切った領域を表しており、第１のセンサ列４及び第２のセンサ列９の幅は距離ｄと等しく構成されている。

［第１のＣＣＤリニアセンサが先行して撮像する場合］
上記した本発明を適用したＣＣＤ固体撮像装置を用いて撮像する場合（第１のＣＣＤリニアセンサが先行して撮像する場合）には、先ず、時刻ｔ１において、図３（Ａ）中（ａ）で示す様に、第１のセンサ列４により図３（Ａ）中符合（１）で示す領域の撮像を行なう。なお、時刻ｔ１においては、第２のセンサ列９は図８（Ａ）中符合Ａで示す撮像領域の撮像を行なわない。

次に、時刻ｔ１において第１のセンサ列４で得られた信号電荷を第１のメモリレジスタに蓄積すると共にＣＣＤ固体撮像装置を距離ｄだけ副走査を行なう。

続いて、時刻ｔ２において、図３（Ａ）中（ｂ）で示す様に、第１のセンサ列４により図３（Ａ）中符合（２）で示す領域、第２のセンサ列９により図３（Ａ）中符合（１）で示す領域の撮像を行なう（図４（ａ）参照。）。

次に、第１のメモリレジスタに蓄積された信号電荷を第１の電荷転送レジスタに転送すると共に（図４（ｂ）参照。）、時刻ｔ２において第１のセンサ列４で得られた信号電荷を第１のメモリレジスタに蓄積し、時刻ｔ２において第２のセンサ列９で得られた信号電荷を第２のメモリレジスタを介して第２の電荷転送レジスタに転送した後に、第１の電荷転送レジスタ及び第２の電荷転送レジスタにより順次転送を行なう（図４（ｃ）参照。）。なお、第１の電荷転送レジスタと第２の電荷転送レジスタは、信号電荷の転送方向の下流側で一体化されているために、時刻ｔ１において第１のセンサ列４で得られた信号電荷（図３（Ａ）中符合（１）で示す領域の撮像データ）と、時刻ｔ２において第２のセンサ列９で得られた信号電荷（図３（Ａ）中符合（１）で示す領域の撮像データ）は加算されて出力されることとなる（図４（ｄ）参照。）。また、同時に、ＣＣＤ固体撮像装置を距離ｄだけ副走査を行なう。

続いて、時刻ｔ３において、図３（Ａ）中（ｃ）で示す様に、第１のセンサ列４により図３（Ａ）中符合（３）で示す領域、第２のセンサ列９により図３（Ａ）中符合（２）で示す領域の撮像を行なう。

次に、第１のメモリレジスタに蓄積された信号電荷を第１の電荷転送レジスタに転送すると共に、時刻ｔ３において第１のセンサ列４で得られた信号電荷を第１のメモリレジスタに蓄積し、時刻ｔ３において第２のセンサ列９で得られた信号電荷を第２のメモリレジスタを介して第２の電荷転送レジスタに転送した後に、第１の電荷転送レジスタ及び第２の電荷転送レジスタにより順次転送を行なう。なお、第１の電荷転送レジスタと第２の電荷転送レジスタは、信号電荷の転送方向の下流側で一体化されているために、時刻ｔ２において第１のセンサ列４で得られた信号電荷（図３（Ａ）中符合（２）で示す領域の撮像データ）と、時刻ｔ３において第２のセンサ列９で得られた信号電荷（図３（Ａ）中符合（２）で示す領域の撮像データ）は加算されて出力されることとなる。また、同時に、ＣＣＤ固体撮像装置を距離ｄだけ副走査を行なう。

以後、同様にして、時刻ｔ４において第１のセンサ列４により図３（Ａ）中符号（４）で示す領域、第２のセンサ列９により図３（Ａ）中符合（３）で示す領域の撮像を行い、時刻ｔ５において第１のセンサ列４により図３（Ａ）中符合（５）で示す領域、第２のセンサ列９により図３（Ａ）中符合（４）で示す領域の撮像を行い、時刻ｔ６において第１のセンサ列４により図３（Ａ）中符号（６）で示す領域、第２のセンサ列９により図３（Ａ）中符合（５）で示す領域の撮像を行い、時刻ｔ７において第１のセンサ列４により図３（Ａ）中符合（７）で示す領域、第２のセンサ列９により図３（Ａ）中符合（６）で示す領域の撮像を行い、時刻ｔ８において第１のセンサ列４により図３（Ａ）中符号（８）で示す領域、第２のセンサ列９により図３（Ａ）中符合（７）で示す領域の撮像を行い、時刻ｔ９において第２のセンサ列９により図３（Ａ）中符合（８）で示す領域の撮像を行なう。なお、時刻９においては、第１のセンサ列４は図８（Ａ）中符合Ａで示す撮像領域の撮像を行なわない。

ここで、図５（Ａ）は第１のＣＣＤリニアセンサが先行して撮像する場合の各パルスのタイミングチャートを示している。なお、図５（Ａ）中符合φＲＯＧは、第１の読み出しゲート及び第２の読み出しゲートに印加されるパルスを示し、図５（Ａ）中符号φＳＦＴＡは第１のメモリレジスタに印加されるパルスを示し、図５（Ａ）中符号φＳＦＴＢは第２のメモリレジスタに印加されるパルスを示し、図５（Ａ）中符号φＨ１及びφＨ２は第１の電荷転送レジスタ及び第２の電荷転送レジスタに印加されるパルスを示し、図５（Ａ）中符号ＤＳＷＡは第１のドレインスイッチ領域に印加されるパルスを示し、図５（Ａ）中符号ＤＳＷＢは第２のドレインスイッチ領域に印加されるパルスを示している。

［第２のＣＣＤリニアセンサが先行して撮像する場合］
上記した本発明を適用したＣＣＤ固体撮像装置を用いて撮像する場合（第２のＣＣＤリニアセンサが先行して撮像する場合）には、先ず、時刻ｔ１において、図３（Ｂ）中（ａ）で示す様に、第２のセンサ列９により図３（Ｂ）中符合（１）で示す領域の撮像を行なう。なお、時刻ｔ１においては、第１のセンサ列４は図８（Ａ）中符合Ａで示す撮像領域の撮像を行なわない。

次に、時刻ｔ１において第２のセンサ列９で得られた信号電荷を第２のメモリレジスタに蓄積すると共にＣＣＤ固体撮像装置を距離ｄだけ副走査を行なう。

続いて、時刻ｔ２において、図３（Ｂ）中（ｂ）で示す様に、第２のセンサ列９により図３（Ｂ）中符合（２）で示す領域、第１のセンサ列４により図３（Ｂ）中符合（１）で示す領域の撮像を行なう。

次に、第２のメモリレジスタに蓄積された信号電荷を第２の電荷転送レジスタに転送すると共に、時刻ｔ２において第２のセンサ列９で得られた信号電荷を第２のメモリレジスタに蓄積し、時刻ｔ２において第１のセンサ列４で得られた信号電荷を第１のメモリレジスタを介して第１の電荷転送レジスタに転送した後に、第１の電荷転送レジスタと第２の電荷転送レジスタにより順次転送を行なう。なお、第１の電荷転送レジスタと第２の電荷転送レジスタは、信号電荷の転送方向の下流側で一体化されているために、時刻ｔ１において第２のセンサ列９で得られた信号電荷（図３（Ｂ）中符合（１）で示す領域の撮像データ）と、時刻ｔ２において第１のセンサ列４で得られた信号電荷（図３（Ｂ）中符合（１）で示す領域の撮像データ）は加算されて出力されることとなる。また、同時に、ＣＣＤ固体撮像装置を距離ｄだけ副走査を行なう。

続いて、時刻ｔ３において、図３（Ｂ）中（ｃ）で示す様に、第２のセンサ列９により図３（Ｂ）中符合（３）で示す領域、第１のセンサ列４により図３（Ｂ）中符合（２）で示す領域の撮像を行なう。

次に、第２のメモリレジスタに蓄積された信号電荷を第２の電荷転送レジスタに転送すると共に、時刻ｔ３において第２のセンサ列９で得られた信号電荷を第２のメモリレジスタに蓄積し、時刻ｔ３において第１のセンサ列４で得られた信号電荷を第１のメモリレジスタを介して第１の電荷転送レジスタに転送した後に、第１の電荷転送レジスタ及び第２の電荷転送レジスタにより順次転送を行なう。なお、第１の電荷転送レジスタと第２の電荷転送レジスタは、信号電荷の転送方向の下流側で一体化されているために、時刻ｔ２において第２のセンサ列９で得られた信号電荷（図３（Ｂ）中符合（２）で示す領域の撮像データ）と、時刻ｔ３において第１のセンサ列４で得られた信号電荷（図３（Ｂ）中符合（２）で示す領域の撮像データ）は加算されて出力されることとなる。また、同時に、ＣＣＤ固体撮像装置を距離ｄだけ副走査を行なう。

以後、同様にして、時刻ｔ４において第２のセンサ列９により図３（Ｂ）中符号（４）で示す領域、第１のセンサ列４により図３（Ｂ）中符合（３）で示す領域の撮像を行い、時刻ｔ５において第２のセンサ列９により図３（Ｂ）中符合（５）で示す領域、第１のセンサ列４により図３（Ｂ）中符合（４）で示す領域の撮像を行い、時刻ｔ６において第２のセンサ列９により図３（Ｂ）中符号（６）で示す領域、第１のセンサ列４により図３（Ｂ）中符合（５）で示す領域の撮像を行い、時刻ｔ７において第２のセンサ列９により図３（Ｂ）中符合（７）で示す領域、第１のセンサ列４により図３（Ｂ）中符合（６）で示す領域の撮像を行い、時刻ｔ８において第２のセンサ列９により図３（Ｂ）中符号（８）で示す領域、第１のセンサ列４により図３（Ｂ）中符合（７）で示す領域の撮像を行い、時刻ｔ９において第１のセンサ列４により図３（Ｂ）中符合（８）で示す領域の撮像を行なう。なお、時刻９においては、第２のセンサ列９は図８（Ａ）中符合Ａで示す撮像領域の撮像を行なわない。

ここで、第２のＣＣＤリニアセンサが先行して撮像する場合の各パルスのタイミングチャートは、図５（Ａ）で示すタイミングチャートのうち、φＳＦＴＡ、φＳＦＴＢ、ＤＳＷＡ及びＤＳＷＢで示すパルスを反転させたものとなる。

［第１のＣＣＤリニアセンサでのみ撮像する場合］
上記した本発明を適用したＣＣＤ固体撮像装置を用いて撮像する場合（第１のＣＣＤリニアセンサでのみ撮像する場合）には、第１のセンサ列４で得られた信号電荷は第１の読み出しゲートを介して第１のメモリレジスタに読み出され、第１のメモリレジスタから第１の電荷転送レジスタに転送された後に、第１の電荷転送レジスタにより順次転送を行なう。
一方、未使用の第２のＣＣＤリニアセンサについては、第２のメモリレジスタを常にハイレベル電位（Ｈレベル電位）に固定することによって、第２の読み出しゲートによって読み出された信号電荷が第２のメモリレジスタに蓄積されることとなる。なお、第２のメモリレジスタに蓄積された信号電荷量が、同レジスタの電荷許容量を超えた場合には信号電荷が第２の電荷転送レジスタへと漏れこんでくることとなるが、こうした信号電荷は第２のドレインスイッチ領域によってドレイン領域に導かれることとなる（図６（Ａ）参照。）。

ここで、図５（Ｂ）は第１のＣＣＤリニアセンサのみ撮像する場合の各パルスのタイミングチャートを示している。なお、図５（Ｂ）中符合φＲＯＧは、第１の読み出しゲート及び第２の読み出しゲートに印加されるパルスを示し、図５（Ｂ）中符号φＳＦＴＡは第１のメモリレジスタに印加されるパルスを示し、図５（Ｂ）中符号φＳＦＴＢは第２のメモリレジスタに印加されるパルスを示し、図５（Ｂ）中符号φＨ１及びφＨ２は第１の電荷転送レジスタ及び第２の電荷転送レジスタに印加されるパルスを示し、図５（Ｂ）中符号ＤＳＷＡは第１のドレインスイッチ領域に印加されるパルスを示し、図５（Ｂ）中符号ＤＳＷＢは第２のドレインスイッチ領域に印加されるパルスを示している。

［第２のＣＣＤリニアセンサでのみ撮像する場合］
上記した本発明を適用したＣＣＤ固体撮像装置を用いて撮像する場合（第２のＣＣＤリニアセンサでのみ撮像する場合）には、第２のセンサ列９で得られた信号電荷は第２の読み出しゲートを介して第２のメモリレジスタに読み出され、第２のメモリレジスタから第２の電荷転送レジスタに転送された後に、第２の電荷転送レジスタにより順次転送を行なう。
一方、未使用の第１のＣＣＤリニアセンサについては、第１のメモリレジスタを常にＨレベルに固定することによって、第１の読み出しゲートによって読み出された信号電荷が第１のメモリレジスタに蓄積されることとなる。なお、第１のメモリレジスタに蓄積された信号電荷量が、同レジスタの電荷許容量を超えた場合には信号電荷が第１の電荷転送レジスタへ漏れこんでくることとなるが、こうした信号電荷は第１のドレインスイッチ領域によってドレイン領域に導かれることとなる（図６（Ｂ）参照。）。

ここで、第２のＣＣＤリニアセンサのみ撮像する場合の各パルスのタイミングチャートは、図５（Ｂ）で示すタイミングチャートのうち、φＳＦＴＡ、φＳＦＴＢ、ＤＳＷＡ及びＤＳＷＢで示すパルスを反転させたものとなる。

上記した本発明を適用したＣＣＤ固体撮像装置では、１ラインの情報を第１のセンサ列及び第２のセンサ列の双方で読み取ることができるために、高感度化が実現することとなる。また、第１のセンサ列で読み取った信号電荷と第２のセンサ列で読み取った信号電荷を電荷転送レジスタによる転送途中で加算するために、信号電荷の外部加算を行なうことなく高感度化が実現することとなる。

更に、第１のＣＣＤリニアセンサと第２のＣＣＤリニアセンサの双方にメモリレジスタが設けられているために、いずれのＣＣＤリニアセンサが先行して撮像を行なったとしても、高感度化の実現が可能であるために、スキャナユニットの読み取り方向の自由度が制限されることはない。

また、本発明を適用したＣＣＤ固体撮像装置では、従来のＣＣＤ固体撮像装置（１）と同様の用途としての動作、即ち、１ラインを単一のセンサ列で読み取るといった駆動方法も可能であり、使用用途に応じて柔軟に使い分けを行なうことができる。
なお、第１のＣＣＤリニアセンサと第２のＣＣＤリニアセンサの双方にドレインスイッチ領域が設けられているために、単一のセンサ列で読み取りを行なう場合において、第１のセンサ列若しくは第２のセンサ列のいずれも使用可能であるために、スキャナユニットの読み取り方向の自由度が制限されることはない。

本発明を適用した固体撮像装置の一例を説明するための模式的な構成図（１）である。 本発明を適用した固体撮像装置の一例を説明するための模式的な構成図（２）である。 本発明を適用したＣＣＤ固体撮像装置を用いた撮像を説明するための模式図（１）である。 本発明を適用したＣＣＤ固体撮像装置を用いた撮像を説明するための模式図（２）である。 本発明を適用したＣＣＤ固体撮像装置を用いた撮像時における信号電荷の状態を説明するための模式図（１）である。 本発明を適用したＣＣＤ固体撮像装置を用いた撮像時における信号電荷の状態を説明するための模式図（２）である。 本発明を適用したＣＣＤ固体撮像装置を用いた撮像時における信号電荷の状態を説明するための模式図（３）である。 本発明を適用したＣＣＤ固体撮像装置を用いた撮像時における信号電荷の状態を説明するための模式図（４）である。 各パルスのタイミングチャート（１）である。 各パルスのタイミングチャート（２）である。 信号電荷の掃き捨てを説明するための模式図（１）である。 信号電荷の掃き捨てを説明するための模式図（２）である。 従来のＣＣＤ固体撮像装置（１）を説明するための模式的な構成図である。 従来のＣＣＤ固体撮像装置による撮像を説明するための模式図（１）である。 従来のＣＣＤ固体撮像装置による撮像を説明するための模式図（２）である。 従来のＣＣＤ固体撮像装置による撮像を説明するための模式図（３）である。 従来のＣＣＤ固体撮像装置（２）を説明するための模式的な構成図である。

符号の説明

１ ＣＣＤ固体撮像装置
２ 第１のＣＣＤリニアセンサ
３ 光電変換部
４ 第１のセンサ列
５ 第１の読み出しゲート
６ 第１のメモリレジスタ
７ 第１の電荷転送レジスタ
８ 第２のＣＣＤリニアセンサ
９ 第２のセンサ列
１０ 第２の読み出しゲート
１１ 第２のメモリレジスタ
１２ 第２の電荷転送レジスタ
１３ ドレイン領域
１４ 第１のドレインスイッチ領域
１５ 第２のドレインスイッチ領域

Claims (5)

1. 第１のセンサ列と、
   該第１のセンサ列で光電変換された信号電荷を読み出す第１の読み出しゲートと、
   該第１の読み出しゲートを介して読み出された信号電荷を蓄積する第１の電荷蓄積部と、
   該第１の電荷蓄積部から読み出された信号電荷を転送する第１の電荷転送レジスタと、
   前記第１のセンサ列との間隔が小または零である第２のセンサ列と、
   該第２のセンサ列で光電変換された信号電荷を読み出す第２の読み出しゲートと、
   該第２の読み出しゲートを介して読み出された信号電荷を転送する第２の電荷転送レジスタとを備える固体撮像装置であって、
   前記第１のセンサ列及び前記第２のセンサ列の幅は、前記第１のセンサ列及び前記第２のセンサ列の単位蓄積時間における副走査距離と略等しいと共に、
   前記第１の電荷転送レジスタと前記第２の電荷転送レジスタは、信号電荷の転送方向の下流側で一体化されている
   固体撮像装置。
2. 前記第２の読み出しゲートを介して読み出された信号電荷を蓄積する第２の電荷蓄積部を備え、
   前記第２の電荷転送レジスタは、前記第２の電荷蓄積部から読み出された信号電荷を転送する
   請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記第１の電荷転送レジスタで転送された信号電荷を掃き捨てる第１のドレイン領域、若しくは、前記第２の電荷転送レジスタで転送された信号電荷を掃き捨てる第２のドレイン領域のうちの少なくとも一方が設けられた
   請求項１に記載の固体撮像装置。
4. 第１のセンサ列と、
   該第１のセンサ列で光電変換された信号電荷を読み出す第１の読み出しゲートと、
   該第１の読み出しゲートを介して読み出された信号電荷を蓄積する第１の電荷蓄積部と、
   該第１の電荷蓄積部から読み出された信号電荷を転送する第１の電荷転送レジスタと、
   前記第１のセンサ列と間隔が小または零である第２のセンサ列と、
   該第２のセンサ列で光電変換された信号電荷を読み出す第２の読み出しゲートと、
   該第２の読み出しゲートを介して読み出された信号電荷を転送する第２の電荷転送レジスタとを備え、
   前記第１の電荷転送レジスタと前記第２の電荷転送レジスタは、信号電荷の転送方向の下流側で一体化されている固体撮像装置の駆動方法であって、
   前記第１のセンサ列及び前記第２のセンサ列の単位蓄積時間に、前記第１のセンサ列及び前記第２のセンサ列の幅と略等しい距離を副走査する
   固体撮像装置の駆動方法。
5. 前記第１の電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を、前記第１のセンサ列及び前記第２のセンサ列の単位蓄積時間経過後に、前記第１の電荷転送レジスタに読み出す
   請求項４に記載の固体撮像装置の駆動方法。

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