JPH08512434A

JPH08512434A - 分光検出用電荷結合素子配列

Info

Publication number: JPH08512434A
Application number: JP52022795A
Authority: JP
Inventors: ウェスト・ジョン・エス; シンプソン・レイモンド・ダブリュー; コー・サミュエル・シー; タルミ・ヤイル; ナードルニー・レイモンド・エイ; ブラウク・モーリ・エム
Original assignee: サイエンティフィクイメージングテクノロジーズインコーポレイテッド; プリンストンインストルメンツインコーポレイテッド
Priority date: 1994-01-31
Filing date: 1995-01-30
Publication date: 1996-12-24
Also published as: EP0692146A1; WO1995020825A1; EP0692146B1; US5483091A; EP0692146A4

Abstract

(57)【要約】ＣＣＤは、検知配列と、この検知配列の端部に隣接して延びる読み出しレジスタとを具えている。この読み出しレジスタは、移動セルの第１及び第２行を有する。移動セルの第１行は、検知配列及び第２行の間にある。第１行の移動セルは、第２行の移動セルよりも容量が小さく、電位障壁により第２行の移動セルから分離している。

Description

【発明の詳細な説明】分光検出用電荷結合素子配列発明の背景本発明は、分光検出用の電荷結合素子に関する。本願に開示された要旨のいくつかは、アメリカ合衆国特許出願第０８／１８９５７９号にも開示されており、この開示内容を参考として本願に添付する。発光分光において、試験体を白熱まで加熱し、この試験体が発した光を平行にし（コリメートし）、波長に応じて分散させ、画面（像平面）に焦点を結ばせる。画面における光の輝度は、波長軸に沿って変化する。図１は、この波長軸に沿った位置を有する画面における輝度の変化を示す。吸収分光学において、光のビームは、吸収性試験体に入射し、伝搬された光は、波長に応じて分散し、画面内に焦点を結ぶ。各場合において、波長の関数としての光輝度の分布は、試験体の組成に応じて決まる。電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いて、発光又は吸収分光における波長の関数として光輝度の分布を測定することが知られている。図２は、ＣＣＤ１０の既知の形式を概略的に示している。図２に示すＣＣＤは、従来の集積回路製造技術を用いて種々の不純物が注入されたモノクリスタル（単結晶の）シリコンで構成されている。不純物の形式及び濃度のパターンにより、矩形の検知領域１４が決まり、この検知領域１４は、この領域の長手方向と直角に伸びる複数の列（コラム）で構成される。便宜上、以下の説明において、波長は水平軸に沿って変化し、列は図２に示す如く垂直である。３相フレーム電極構体１６（図３）は、検知領域の列を横切る。このフレーム電極構体を３相クロック・ドライバ（図示せず）に接続する。この３相クロック・ドライバは、選択した電圧レベルを電極に供給するので、鎖線１９で示すように、電位特性図（プロフィール）を確立するが、各列は、複数のピクセル１８に分割されている。図２に示す検知領域１４はわずか１００ピクセルで構成されているが、分光検出用の実際のＣＣＤは、１００，０００以上のピクセルを具えているかもしれない。また、図２に示すように、ピクセルは矩形であるが、これは必要ではない。分光計が与えるスペクトラムの波長軸と平行に矩形検知領域の長手方向が配列されるように、ＣＣＤを分光計の画面内に配置する。したがって、ピクセルの各列が波長範囲内における間隔（インターバル）に関連する。検知領域の特定のピクセルに光子が入射した結果、このピクセルに入射した光の輝度に応じた比率で、半導体ダイ内に光電子が発生し、ホール（正孔）と再結合しない光電子が、ピクセルに境を接した電位障壁により、そのピクセル内に保持される。よって、露光インターバル期間内にピクセルの所定列内に累積された電荷パケットの大きさは、その列に関連した波長範囲内の光の輝度を表し、波長軸に沿った電荷パケットの大きさの分布は、サンプルが与えた光ビームの波長の関数に応じた光の輝度の分布を表す。矩形検知領域の１つの水平縁（エッジ）に沿って、読み出しレジスタ２２が存在し、それは、ダイに注入された不純物形式及び濃度のパターンにより決まる。図２に示す如く、読み出しレジスタは、波長軸と平行に延びる。図３を参照すれば、電位障壁２８により検知領域１４から離れたその縁に沿って、読み出しレジスタが境を接している。読み出しレジスタは、ＣＣＤの検知領域内におけるピクセルの各列に対し、１個の電荷移動セル２６を具えている。また、読み出しレジスタは、１端部に、いわゆるフローティング拡散部３０も有する。このフローティング拡散部は、読み出し増幅器３４に結合する。クロック・ドライバは、フレーム電極構体に供給すべき電圧を順次付勢（イネーブル）して、露光期間中にピクセルの各列内に累積された電荷パケットが、読み出しレジスタ２２の対応移動セル２６に移動できるようにする。さらに、読み出し電極構体３８は、読み出しレジスタの移動セルに重なる。また、読み出し電極構体の電極を所定順序でクロックすることにより、読み出しレジスタ内の電荷パケットがフローティング拡散部に移動する。最終ゲート又は移動ゲート電極４０で制御されるいわゆる最終セルは、検知領域内のピクセルの各列と、読み出しレジスタの関連した移動セル２６との間にある。しかし、これは、従来例であり、本発明ではない。したがって、これ以上は説明しない。電荷パケットは、読み出しレジスタからフローティング拡散部３０にシフトされるので、増幅器３４の入力端子の電位は、電荷パケットの大きさに応じて変化する。この場合、電荷パケットの大きさにおける波長軸に沿った変動が、時間により変化する電圧信号に変換される。増幅器３４の出力信号を処理回路（図示せず）に供給して、この信号から情報を抽出する。一般に、読み出し増幅器３４をＣＣＤ１０と同じダイ上に製作するが、処理回路はそうではない。図４に示すように、読み出しレジスタは、波長軸に直角方向に拡張でき、ピクセルの各列を順次読み出しレジスタ内にクロックして、読み出しレジスタの端部におけるフローティング拡散部内に累積する。これは、読み出し期間中に、配列が照明されるのを防止するためにシャッターを用いなければ、欠点を被りやすい。それは、読み出し動作期間中に累積された電荷が、この読み出し期間中の前に累積された電荷に、波長を基本にして加算されないからである。ＣＣＤを形成するように処理された典型的なシリコン・ダイの厚さは、約０．１ｍｍであり、検知領域は、ＣＣＤを形成するのにダイを処理した表面の下で、約５〜１０μｍの深さまで延びる。フレーム電極構体は、この表面上に広がり、これは、ダイの正面サイドとして一般に知られている。ダイの正面サイドを経由して、光学信号が検知領域に入射すると、フレーム電極構体により、この光学信号が部分的に阻止される。非常にぼんやりした光学信号を表すようにするＣＣＤのアプリケーション、例えば、天文学のアプリケーションにおいて、ダイを背面サイドから約１０μｍの厚さまで薄くし、ダイの背面サイドからＣＣＤを照明して、この問題を避けることが知られている。光学信号の最小ノイズ・レベルは、この光学信号内の光子の平均数の平方根である。同様に、ＣＣＤを用いて、光学信号を電気信号に変換した際、ノイズ・レベルは、少なくとも、その信号内の光電子の平均数の平方根である。よって、１０００分の１の精度で、ＣＣＤの電気出力信号を測定するには、この信号が少なくとも１００万個の光電子で構成されている必要がある。これは、１００万個の電子信号の最小ノイズが、１０００電子、即ち、信号の１０００分の１であるためである。ＣＣＤの出力信号内の他のノイズ源は、読み出し処理自体において発生するノイズである。読み出し処理にて発生するノイズのレベルは、主に読み出し増幅器により決まる。小さな電荷パケットに適用するように設計された読み出し増幅器によるノイズは、大きな電荷パケットに適用するように設計された読み出し増幅器よりも少ない。もちろん、読み出し増幅器の大きさは、使用において予想される電荷パケットの大きさにより決まる。読み出しレジスタの移動セルの電荷容量は、予想される電荷パケットのサイズを表す。現在の技術状況において、読み出しレジスタの電荷容量が表す如く、読み出しレジスタに供給する電荷パケットの大きさと、読み出し増幅器の読み出しノイズとの間で妥協しているので、出力信号のダイナミック・レンジが約２００，０００：１を超えることができない。分光検出に現在利用しているＣＣＤにおいて、読み出しレジスタの電荷容量は、検知領域の電荷容量よりも大幅には大きくない。これは、読み出しレジスタが供給する信号内の電子の数を制限するので、読み出し前に、多数回の露光を行い、移動セル内に電荷パケットを累積するのでは、信号対ノイズ比を増加できない。一般的には集積回路を、特にＣＣＤを製造する際に生じる問題は、歩留まりの問題である。多くの素子が、公称的に同一の条件で、公称的に同一の設計で製作された場合、製作した素子の大部分が規格に合わないであろう。一般的に、複雑になる程、許容誤差が通常減るので、不良素子の数は、設計の複雑さに応じて決まる。特開昭５９−３３８６４号公報は、多くの読み出しレジスタが、検知配列に隣接して互いに平行に延びている行間（インターライン）移動ＣＣＤを開示している。発明の概要本発明によれば、ＣＣＤは、検知配列と、この検知配列の縁に隣接して延びた読み出しレジスタ手段とを具えている。この読み出しレジスタは、少なくとも１個の電荷累積セルを有し、この電荷累積セルは、ＣＣＤのソース・セルからシフトされた電荷を受け、累積する。電荷累積セルは、第１サブセルと、この第１サブセルよりも容量の大きい第２サブセルとを有する。第１サブセルは、ソース・セルと第２サブセルとの間にあり、電位障壁により第２サブセルから分離している。図面の簡単な説明本発明を一層良く理解し、本発明がどのように作用するかを示すために、例として、以下の添付図を参照する。図１は、発光分光計の画面内の波長軸に沿った位置の関数としての光輝度を表すグラフである。図２は、分光検出用のＣＣＤの正面の概略平面図である。図３は、図２に示すＣＣＤの部分的断面図であり、ピクセルの１つの列のセグメントにおける電位の変動、及び読み出しレジスタの関連した移動セルを表す。図４は、分光検出用の第２ＣＣＤの平面図である。図５は、本発明を用いた第１ＣＣＤの概略平面図である。図６は、図５に示すＣＣＤの部分的な断面図であり、ピクセルの１列のセグメントにおける電位の変動と、読み出しレジスタの関連した移動セルとを示す。図７Ａ〜図７Ｄは、図５に示したＣＣＤの読み出しレジスタの種々の信号レベルにおける動作を示すグラフである。図８は、図５に示すＣＣＤの動作の特徴を示すグラフである。図９は、図５に示すＣＣＤの動作の他の特徴を示すグラフである。図１０は、本発明を用いた第２ＣＣＤの部分的平面図である。図１１は、本発明を用いた第３ＣＣＤの部分的平面図である。図１２は、本発明を用いた第４ＣＣＤの部分的平面図である。詳細な説明図５は、検知領域１０４を有するＣＣＤ１００を示す。この検知領域は、光子検知ピクセル１０８の矩形配列と、検知領域の長手方向の縁の１つに沿った読み出しレジスタ１１２とを具えている。このＣＣＤは、背面サイドから照明される薄いＣＣＤであることが好ましい。読み出しレジスタは、移動セル１１６の行（ロウ）を具えており、各行は、２個の井戸、即ち、電位障壁１２８（図６も参照のこと）により分離されたサブセル１２０及び1２４を有している。この電位障壁１２８は、ダイに注入された不純物の形式及び濃度のパターンにより決まる。よって、読み出しレジスタは、井戸１２０の行１３２と、井戸１２４の行１３６とを具えている。読み出しレジスタは、その縁に沿って境を接しており、この縁は、電位障壁１３４により検知領域１０４から離れている。この電位障壁は、井戸１２０及び１２４の間の電位障壁１２８よりも実質的に高い。この状態は、２個の井戸１２０、１２４を示すことにより、図６に概略的に示す。なお、これらの井戸は、電位深さが実質的に等しく、井戸１２０は、井戸１２４よりも実質的に狭い。しかし、井戸の容量を確立する変数間の関係を用いて、夫々の井戸の容量間の関係を所望のものとする。セル１１６の電荷容量は、ピクセル１０８の関連した列の総合電荷容量の少なくとも２倍であり、好ましくは、ピクセル１０８の列の容量の少なくとも６倍である。よって、読み出しレジスタの全体の容量は、検知領域のピクセルの容量の少なくとも２倍であり、好ましくは、少なくとも６倍である。これにより、読み出しレジスタは、以前の従来例のものよりも実質的に多くの電荷信号を扱えるので、信号対ノイズ比が増加する。３相のフレーム電極構体１４０は、検知領域の正面サイドに重なり、３相電極ドライバ１３８（図６）に接続される。フレーム電極構体に適切な電位を与えるために、電極ドライバ１３８を用いることにより、ピクセル電荷が読み出しレジスタの関連した井戸１２０に累進的にシフトされる。検知領域の対応列から井戸１２０にシフトされた電荷パケットが充分に大きければ、この電荷パケットが井戸１２０を一杯にし、余分な電荷がその井戸から井戸１２４に溢れる。この方法において、大きな電荷パケットが、井戸１２０及び１２４内で２つのサブ電荷パケットに夫々分割されるだろう。図５を参照する。フローティング拡散部１４４及び１４８が、行１３２及び１３６の出力端部に夫々設けられる。読み出し電極１５０の構体は、読み出しレジスタに重なり、読み出し電極ドライバ１５１により駆動されて、波長軸に平行に読み出しレジスタの出力端部の方に電荷パケットをシフトする。この出力端部では、電荷パケットがフローティング拡散部１４４及び１４８に入る。２個の読み出し増幅器１５２及び１５６は、フローティング拡散部１４４及び１４８内の夫々の電荷のレベルを表す電圧信号を発生する。井戸１２０は非常に小さいので、読み出しレジスタの列１３２は、比較的に高感度である。ここで、（第１井戸が第２行の関連した井戸に溢れる前に）第１行の井戸にシフトした付加的な電子の各々は、増幅器１５２が検知する電荷に影響する。２重検知読み出しレジスタの動作には、４つの明瞭な範囲がある。低信号レベル（図７Ａ及び図８の範囲Ａ）において、検知領域の関連列のピクセル電荷を移動セルにシフトすることにより、移動セル１１６に累積された電荷パケットは、井戸１２０内に完全に収容される。セル１１６に入った付加的な電子の各々は、井戸１２０内に残る。また、電荷パケットがフローティング拡散部１４４に達すると、付加的な電子の存在が、読み出し増幅器１５２の入力における電圧に影響する。よって、図８の点線を参照すると、範囲Ａにわたって、増幅器１５２の入力端にて検出された電圧をパケットの大きさに関連させる曲線の傾きは、かなり大きい。幾分高い信号レベル（図７Ｂ及び図８の範囲Ｂ）において、電荷パケットは、井戸１２０を充分に満たし、セル１１６に移動された余分な電荷は、井戸１２４に溢れる。増幅器1５２の入力端における電圧は、一定値を維持し、井戸１１６に入る付加的な電子の各々は、井戸１２４内の電位レベルのみに影響する。フローティング拡散部１４８は、フローティング拡散部１４４よりも大きいので、増幅器１５６入力端における電圧を範囲Ｂ内のパケットの大きさ（図８の鎖線）に関連させる曲線の傾きは、範囲Ａの点線の傾きよりも小さい。井戸１２４が障壁１２８のレベルにまで一杯になると、付加的な電荷がセル１１６に入るので、各井戸の電位が同じ量だけ増加する（図７Ｃ及び図８の範囲Ｃ）。範囲Ｃにわたって、パケットの大きさ対電圧の曲線の傾き（２点鎖線）は、領域Ｂの鎖線の傾きよりも小さい。最後に、セル１１６が一杯になると（図７Ｄ及び図８の範囲Ｄ）、付加的な電荷の導入は、何れの井戸における電位にも影響しない。増幅器１５２及び１５６の特性を選択して、行１３２の感度が低レベル信号に対して最大となり、行１３６の感度が中間レベル信号に対して最大になるという利点を得る。よって、行１３２内の電荷を検出する増幅器１５２を、高利得及び低ノイズとなるようにして、実質的なノイズを導くことなく、小さな電荷信号を増幅するように設計する。行１３６に関係した増幅器１５６は低利得なので、歪むことなく大きな電荷信号を検出できる。増幅器１５６は大きな信号電荷を受けるので、そのノイズ・レベルは、増幅器１５２よりも必然的に大きい。図９は、図８に示す異なる信号範囲用の増幅器の出力信号レベルにおける増幅器１５２及び１５６に対する利得係数の選択の影響を示す。範囲Ａ及びＢにわたる図９内の点線及び鎖線の相対形状は、これら範囲にわたる図８内の２つの曲線の相対形状とほぼ同じである。しかし、範囲Ｃ及びＤにわたって、これら２個の増幅器の利得の差により、図８の相対形状から異なり始める。図５に示す如く、分割読み出しレジスタと共に、この読み出しレジスタの２個の部分の容量に一致した読み出し増幅器を用いることにより、図５に示すＣＣＤは、増幅器感度及び電荷パケットの大きさの間の妥協から開放される。よって、図５に示すＣＣＤは、２００，０００：１よりもかなり大きく、１，０００，０００：１程度の大きさまでのダイナミック・レンジで、信号を発生できる。図１０は、各端部にフローティング拡散部１４４Ａ，１４８Ａ及び１４４Ｂ、１４８Ｂを有する読み出しレジスタ１１２’を除いて、図５に示すＣＣＤ１００に類似したＣＣＤ１００’を示す。また、３相読み出し電極構体１５０’に接続された読み出し電極ドライバ１５１’は、読み出し電極構体を選択的にクロックして、図１０に示す如く、読み出しレジスタの左端部における出力拡散部１４４Ａ及び１４８Ａ、又は読み出しレジスタの右端部におけるフローティング拡散部１４４Ｂ及び１４８Ｂのいずれかの方に電荷パケットをシフトする。図５と同様に、２個のフローティング拡散部１４４Ａ及び１４８Ａを読み出し増幅器１５２Ａ及び１５６Ｂに夫々接続し、増幅器１５２Ａの利得を増幅器１５６Ｂの利得よりも高くする。残りの２個のフローティング拡散部１４４Ｂ及び１４８Ｂを共通読み出し増幅器１５８に接続して、その利得を増幅器１５２Ａ及び１５６Ｂの利得の中間にする。これにより以下のことを確実にする。すなわち、ＣＣＤの製造に欠陥が生じて、読み出しレジスタを形成する井戸の２つの行の感度の差による利点を利用できなくなった場合や、読み出し増幅器１５２Ａ又は１５６Ｂに欠陥が現れた場合、それにもかかわらず、増幅器１５８を用いる機能的素子を確実に利用可能とする。代わりに、素子内の欠陥の原因が、読み出しレジスタの製造におけるものではなく、読み出しレジスタ内であると判断した場合、フローティング拡散部１４４Ｂ及び１４８Ｂに夫々接続された２重読み出し増幅器を用いることが可能である。よって、機能的な２重感度読み出しレジスタを有するＣＣＤを実現化する可能性が高くなる。図１１は、読み出しレジスタ１１２’から検知領域の反対縁にて第２読み出しレジスタ２１２を具える点を除いて、図１０に示したＣＣＤに類似したＣＣＤ２００を示す。この場合、フレーム電極ドライバ（図示せず）は、選択的に動作して、読み出しレジスタ１１２’又は読み出しレジスタ２１２のいずれかの方に電荷パケットをシフトする。有用な素子の生産を最大にするために、読み出しレジスタ２１２が、各端部にフローティング拡散部を有する移動セルの単一行を具えるのが好ましく、各フローティング拡散部は、従来形式の検出回路に信号を供給する。例えば、製造の困難さのために、分割読み出しレジスタ１１２’が機能しない場合、単一行の読み出しレジスタ２１２を代わりに用いることができる。しかし、条件に応じて、読み出しレジスタ２１２が井戸の２行を有し、２対のフローティング拡散部と共に設けるように設計できる。この場合、各端部に１対のフローティング拡散部があり、フローティング拡散部の各対は、２重増幅器（増幅器１５２Ａ及び１５６Ｂに類似している）か、又は共通増幅器（増幅器１５８に類似している）の一方に信号を供給する。後者の構成では、読み出しレジスタが適切に機能する限り、２重感度読み出しレジスタを利用可能であるという利点がある。図１２は、２重感度読み出しレジスタの概念を２重ビーム分光計に適用できるＣＣＤ２２０を示す。図１２に示す如く、ＣＣＤ２２０の検知領域には、夫々線２２６の上と下である２つの部分２２２及び２２４がある。部分２２２は、基準ビームを受け、部分２２４は、サンプル・ビームを受ける。フレーム電極構体（図示せず）を駆動して、上側検知部分２２２内のピクセル電荷を読み出しレジスタ２２８にクロックすると共に、検知部分２２４内のピクセル電荷を読み出しレジスタ２３０にクロックする。読み出し電極構体（図示せず）を駆動して、電荷パケットを、フローティング拡散部２３４Ａ、２３６Ａ、又はフローティング拡散部２３４Ｂ、２３６Ｂのいずれかにシフトする。本発明は、上述し図示した特定の実施例に限定されるものではなく、添付した請求項及びその均等物により定義される本発明の範囲から逸脱することなく、変更が可能である。例えば、読み出しレジスタは、分光計の波長軸に平行に延びる必要がなく、代わりに、図４に示す配置に類似するように、波長軸と直角に延びてもよい。さらに、本発明は、わずか２行のサブセルを具えた読み出しレジスタに限定されず、読み出しレジスタが電位障壁により互いに分離した３行以上のサブセルを有するＣＣＤにも適用できる。この拡張において、検出回路は、フローティング拡散部に夫々結合された複数の読み出し増幅器、及び／又は複数のフローティング拡散部に接続された少なくとも１個の読み出し増幅器を具えてもよい。３相電極構体及び３相電極ドライバの状況において、本発明を実現することを説明したが、本発明は、３相技術に限定されるものではない。別の展開において、読み出しレジスタが１個以上のフローティング拡散部を各端部に有する場合、読み出し電極構体をクロックして、レジスタの一端に近い電荷パケットを、レジスタのこの端部のフローティング拡散部にシフトしたり、レジスタの反対端部に近い電荷パケットを、その端部のフローティング拡散部にシフトしたりしてもよい。さらに、図８において、範囲Ｂの鎖線の傾きが範囲Ａの点線の傾きよりも小さいことは、本発明の総ての実現において本質的なことではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ウェスト・ジョン・エスアメリカ合衆国ペンシルベニア州 19067 ヤードリー，グレンオーク 1076 (72)発明者シンプソン・レイモンド・ダブリューアメリカ合衆国ニュージャージー州 08690 ハミルトンスクウェア，ウェスリアンドライブ 62 (72)発明者コー・サミュエル・シーアメリカ合衆国ニュージャージー州 08648 ローレンスビル，バリーフォージアヴェニュー 746 (72)発明者タルミ・ヤイルアメリカ合衆国ニュージャージー州 08540 プリンストン，エルムリッジロード 30 (72)発明者ナードルニー・レイモンド・エイアメリカ合衆国ニュージャージー州 08619 トレントン，グレイソンアヴェニュー 135 (72)発明者ブラウク・モーリ・エムアメリカ合衆国オレゴン州 97229 ポートランド，ローンロックドライブ 17974

Claims

【特許請求の範囲】１．検知配列と、該検知配列の縁に隣接して延びる読み出しレジスタ手段とを具え、該読み出しレジスタ手段は、少なくとも１個の電荷累積セルを有し、該電荷累積セルは、ＣＣＤのソース・セルから上記累積セルにシフトされた電荷を受けて累積し、上記電荷累積セルは、第１サブセルと、該第１サブセルよりも容量の大きい第２サブセルとを有し、上記第１サブセルは、上記ソース・セル及び上記第２サブセルの間にあり、電位障壁により上記第２サブセルから上記第１サブセルが分離していることを特徴とするＣＣＤ。２．上記第１サブセル内に累積された電荷を検出する第１増幅器と、上記第２サブセル内に累積された電荷を検出する第２増幅器とを具えた請求項１のＣＣＤ。３．上記読み出しレジスタ手段は、移動セルの第１行及び第２行を有し、上記第１行は、上記検知配列及び上記第２行の間にあり、上記第１行の上記移動セルは、上記第２行の上記移動セルよりも容量が小さく、電位障壁により上記第２行の上記移動セルから分離しており、上記第１サブセルは、上記第１行のセルであり、上記第２サブセルは、上記第２行のセルであることを特徴とする請求項１のＣＣＤ。４．上記第１及び第２行の電荷容量は、上記検知配列の電荷容量の２倍よりも大きいことを特徴とする請求項３のＣＣＤ。５．上記第１及び第２行の電荷容量は、上記検知配列の電荷容量の少なくとも６倍であることを特徴とする請求項４のＣＣＤ。６．上記移動セルの第１行が累積した電荷を検出するように接続された第１増幅器と、上記移動セルの第２行が累積した電荷を検出するように接続された第２増幅器とを具えた請求項３のＣＣＤ。７．上記第１増幅器は、上記第２増幅器よりも感度が高いことを特徴とする請求項６のＣＣＤ。８．上記読み出しレジスタ手段は、第１及び第２反対端部を有し、上記ＣＣＤは、上記読み出しレジスタ手段内の電荷を上記読み出しレジスタ手段の上記第１端部又は上記読み出しレジスタ手段の第２端部のいずれかに選択的に移動させるように動作する読み出し電極手段と、上記読み出しレジスタ手段の第１端部に移動された電荷を検出する第１増幅器手段と、上記読み出しレジスタ手段の第２端部に移動された電荷を検出する第２増幅器手段とを具えることを特徴とする請求項３のＣＣＤ。９．上記第１増幅器手段は、上記移動セルの第１行内に移動された電荷を検出する第１増幅器と、上記移動セルの第２行に移動された電荷を検出する第２増幅器とを有することを特徴とする請求項８のＣＣＤ。１０．上記第２増幅器手段は、上記移動セルの第１及び第２行に移動された電荷を検出する加算増幅器を有することを特徴とする請求項８のＣＣＤ。１１．上記第１増幅器の感度は、上記第２増幅器よりも高く、上記加算増幅器の感度は、上記第１増幅器の感度及び上記第２増幅器の感度の中間であることを特徴とする請求項１０のＣＣＤ。１３．上記検知配列は第１及び第２検知領域を有すると共に、上記第１及び第２検知領域に境界が接する第１及び第２縁を有し、上記読み出しレジスタ手段は上記検知配列の上記第１縁に隣接して延び、上記ＣＣＤは、上記検知配列の上記第２縁に隣接した第２読み出しレジスタ手段と、上記検知配列からの電荷を最初に記載した上記読み出しレジスタ手段又は上記第２読み出しレジスタ手段のいずれか一方に選択的にシフトするように動作する電極手段とを更に具えたことを特徴とする請求項３のＣＣＤ。１４．上記電極手段は、上記検知配列の上記第１領域から最初に記載した上記読み出しレジスタ手段に電荷をシフトする第１電極手段と、上記検知配列の第２領域から上記第２読み出しレジスタ手段に電荷をシフトする第２電極手段とを具えることを特徴とする請求項１３のＣＣＤ。１５．最初に記載した上記読み出しレジスタ手段は、第１及び第２反対端部を有し、上記ＣＣＤは、最初に記載した上記読み出しレジスタ手段内の電荷を最初に記載した上記読み出しレジスタ手段の上記第１端部又は最初に記載した上記読み出しレジスタ手段の第２端部のいずれかに選択的に移動させるように動作する読み出し電極手段と、最初に記載した上記読み出しレジスタ手段の第１端部に移動された電荷を検出する第１増幅器手段と、最初に記載した上記読み出しレジスタ手段の第２端部に移動された電荷を検出する第２増幅器手段とを具えたことを特徴とする請求項１３のＣＣＤ。１６．上記第１増幅器手段は、上記第１行により上記第１読み出しレジスタ手段の上記第１端部に移動された電荷を検出するように接続された第１増幅器と、上記第２行により上記第１読み出しレジスタ手段の上記第１端部に移動された電荷を検出するように接続された第２増幅器とを具えることを特徴とする請求項１５のＣＣＤ。１７．上記第２読み出しレジスタ手段は、第１及び第２反対端部を有し、上記ＣＣＤは、上記第２読み出しレジスタ手段内の電荷を上記第２読み出しレジスタ手段の上記第１端部又は上記第２読み出しレジスタ手段の第２端部のいずれかに選択的に移動させるように動作する読み出し電極手段と、上記第２読み出しレジスタ手段の第１端部に移動された電荷を検出する第１増幅器手段と、上記第２読み出しレジスタ手段の第２端部に移動された電荷を検出する第２増幅器手段とを具えたことを特徴とする請求項１３のＣＣＤ。１８．上記第２読み出しレジスタ手段は、移動セルの第１及び第２行を有し、上記第１及び第２増幅器手段の各々は、上記第２読み出しレジスタ手段の第１行により移動された電荷を検出するように接続された第１増幅器と、上記第２読み出しレジスタ手段の第２行により移動された電荷を検出するように接続された第２増幅器とを具えたことを特徴とする請求項１７のＣＣＤ。１９．上記検知配列は、第１及び第２縁を有し、上記読み出しレジスタ手段は、上記検知配列の上記第１縁に隣接して延び、上記ＣＣＤは、上記検知配列の上記第２縁に隣接して延びる第２読み出しレジスタ手段を更に具えることを特徴とする請求項３のＣＣＤ。２０．上記第２読み出しレジスタ手段は、移動セルの第１及び第２行を有し、上記第１行は、上記検知配列及び上記第２行の間であり、上記第１行の上記移動セルは、上記第２行の上記移動セルよりも容量が小さく、電位障壁により上記第２行の上記移動セルから分離されていることを特徴とする請求項１９のＣＣＤ。