JPH09252107A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】固体撮像装置に関し、例えばＣＣＤ固体撮像素
子に適用して、簡易な構成でダイナミックレンジを向上
する。 【解決手段】高感度の光電変換部Ａと低感度の光電変換
部Ｂとを隣接して配置し、これら高感度の光電変換部Ａ
より出力される蓄積電荷Ａを水平転送部４の最終段にお
いて一定レベルに制限した後、電荷検出部５において低
感度の光電変換部Ｂより出力される蓄積電荷Ｂと加算す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置に関
し、例えばＣＣＤ固体撮像素子に適用して、高感度の光
電変換部と低感度の光電変換部とを隣接して配置し、水
平転送部の最終段において、これら高感度の光電変換部
より出力される蓄積電荷を一定レベルに制限した後、フ
ローティングディフュージョン部において低感度の光電
変換部より出力される蓄積電荷と加算することにより、
簡易な構成でダイナミックレンジを向上する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＣＤ固体撮像素子においては、
マトリックス状に配置した光電変換部より出力される蓄
積電荷を、ラスタスキャンの順序で順次出力して撮像結
果を出力するようになされている。

【０００３】すなわち図１１は、この種のＣＣＤ固体撮
像素子を示す平面図である。ＣＣＤ固体撮像素子１は、
光電変換部２がマトリックス状に配置されると共に、水
平方向に連続するこれら光電変換部２間に、垂直転送部
３が配置され、この垂直転送部３の下端に、水平転送部
４が配置される。ここで光電変換部２は、入射光を光電
変換して蓄積電荷を生成する。各垂直転送部３は、例え
ば４相の駆動パルスにより駆動されて、各光電変換部２
の蓄積電荷を一定周期で読み出し、読み出した蓄積電荷
を水平転送部４に順次転送する。

【０００４】水平転送部４は、例えば２相の駆動パルス
により駆動されて、垂直転送部３より転送される蓄積電
荷を電荷検出部５に向かって順次転送し、最終水平転送
電極ＬＨより電荷検出部５に出力する。電荷検出部５
は、この蓄積電荷を出力ゲートＨＯＧを介してフローテ
ィングディフュージョン部ＦＤに蓄積し、増幅回路６を
介して電気信号として出力する。また電荷検出部５は、
このフローティングディフュージョン部ＦＤに隣接して
リセットゲートＲＧ及びリセットドレインＲＤが順次形
成され、必要に応じてフローティングディフュージョン
部ＦＤの蓄積電荷を放電する。これによりＣＣＤ固体撮
像素子１では、各光電変換部２により生成された蓄積電
荷を電気信号に変換して出力するようになされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところでこの種のＣＣ
Ｄ固体撮像素子においては、ダイナミックレンジを拡大
することが望まれている。

【０００６】この１つの方法として、高感度の光電変換
部と低感度の光電変換部とを隣接して配置し、ＣＣＤ固
体撮像素子１より出力される撮像信号を外部回路により
処理する方法が考えられる。すなわちＣＣＤ固体撮像素
子１の隣接する光電変換部２において、電荷蓄積時間を
異なる時間に設定することにより、高感度の光電変換部
と低感度の光電変換部とを形成する。さらに隣接する高
感度の光電変換部と低感度の光電変換部とで１対の画素
を形成するように、外部回路において、この高感度の光
電変換部と低感度の光電変換部とから得られる撮像信号
を加算する。このとき高感度の光電変換部より出力され
る撮像信号においては、一定のスライスレベルでスライ
スして加算する。

【０００７】ところがこの方法の場合、高感度の撮像信
号と低感度の撮像信号とをそれぞれＣＣＤ固体撮像素子
より出力する必要があり、その分ＣＣＤ固体撮像素子の
構成が煩雑になる問題がある。またＣＣＤ固体撮像素子
から１系統により撮像信号を出力して別途分離処理する
方法も考えられるが、この場合同一解像度の撮像結果を
得ようとすると、その分増幅回路６の帯域を２倍に拡大
する必要があり、また外部回路の構成も、複雑になる問
題がある。

【０００８】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、高感度の光電変換部と低感度の光電変換部とで１対
の画素を形成するようにしてダイナミックレンジを向上
する場合に、全体構成を簡略化することができる固体撮
像装置を提案しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、水平転送部の最終段において蓄積
電荷量を一定電荷量に制限して、感度の高い光電変換部
より出力された蓄積電荷と、感度の低い光電変換部より
出力された蓄積電荷とを交互に電荷検出部に出力し、続
く電荷検出部において、加算して出力する。

【００１０】感度の高い光電変換部より出力された蓄積
電荷と、感度の低い光電変換部より出力された蓄積電荷
とを加算すれば、その分ダイナミックレンジを拡大する
ことができる。このとき水平転送部の最終段において蓄
積電荷量を一定電荷量に制限することにより、感度の高
い光電変換部より出力された蓄積電荷を制限して、各光
電変換部のばらつきに起因する飽和ムラが除去される。

【００１１】これらの処理において、水平転送部の最終
段は、続く電荷検出部の出力ゲートにおける内部ポテン
シャルの設定により蓄積可能な電荷量を設定でき、この
蓄積可能な電荷量を越える余分な蓄積電荷は、電荷検出
部のリセットゲートを介して排出することができ、これ
により簡易な構成で蓄積電荷量を一定電荷量に制限する
ことができる。また電荷検出部においては、蓄積電荷を
放電するタイミングを２周期毎に設定するだけで、フロ
ーティングディフュージョン部にて、感度の高い光電変
換部より出力された蓄積電荷と、感度の低い光電変換部
より出力された蓄積電荷とを加算することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。

【００１３】（１）第１の実施の形態 図１は、本発明の第１の実施の形態に係るＣＣＤ固体撮
像素子を、図１１との対比により示す平面図である。な
おこの図１に示す構成において、図１１と共通する構成
は対応する符号を付して示し、重複した説明は省略す
る。

【００１４】このＣＣＤ固体撮像素子１０は、縦ストラ
イプの減光フィルタを撮像面に配置し、これにより水平
方向に、高感度の光電変換部Ａと低感度の光電変換部Ｂ
とを交互に形成する。すなわちこの減光フィルタは、入
射光をほぼ透過する透過率の高い領域と、入射光量を１
／Ｎに減ずる透過率の低い領域とが、光電変換部２の形
成ピッチで繰り返されて形成され、これら過率の高い領
域と透過率の低い領域とが各光電変換部２にそれぞれ対
応するようにＣＣＤ固体撮像素子１０の撮像面に保持さ
れるようになされている。

【００１５】これにより水平転送部４は、対応する符号
Ａ及びＢにより示すように、高感度の光電変換部Ａより
出力される蓄積電荷Ａ（以下高感度の蓄積電荷と呼ぶ）
と、低感度の光電変換部Ｂより出力される蓄積電荷Ｂ
（以下低感度の蓄積電荷と呼ぶ）とが、連続して水平転
送部４より出力されるようになされ、ＣＣＤ固体撮像素
子１０では、この連続する高感度の蓄積電荷Ａ及び低感
度の蓄積電荷Ｂを加算して１画素分の撮像結果を生成す
るようになされている。

【００１６】すなわち図２に示すように、ＣＣＤ固体撮
像素子において、このように高感度の蓄積電荷Ａは、入
射光量に応じて直線的に電荷量が変化した後、所定値を
境に飽和する。ＣＣＤ固体撮像素子においては、各光電
変換部によってこの飽和レベルが相違し、この飽和レベ
ルの相違が画面のザラツキ（すなわち飽和ムラでなる）
として観察される。

【００１７】これに対して図３に示すように、低感度の
蓄積電荷Ｂは、減光フィルタの透過率１／Ｎに対応し
て、飽和レベルに対応する入射光量がＮ倍に拡大するこ
とになる。これによりＣＣＤ固体撮像素子１０は、高感
度の蓄積電荷Ａを所定の電荷量ＱＬＨによりスライスし
た後、低感度の蓄積電荷Ｂと加算し、図４に示すように
ダイナミックレンジを拡大した入出力特性を確保する。

【００１８】具体的にＣＣＤ固体撮像素子１０におい
て、出力ゲートＨＯＧの内部ポテンシャルΦを所定値に
設定することにより、水平転送部４の最終段でなる最終
水平転送電極ＬＨの蓄積可能な電荷量ＱＬＨを制限し、
これにより光電変換部Ａより出力される蓄積電荷をこの
電荷量ＱＬＨによりスライスする。このとき最終水平転
送電極ＬＨの蓄積可能な電荷量ＱＬＨが、水平転送部４
の他の電極が転送可能な電荷量ＱＨより小さくなり、さ
らに光電変換部２の飽和信号電荷量ＱＳより小さくなる
ように設定し、これにより飽和ムラを有効に回避する。
すなわちＱＬＨ＜ＱＨとＱＬＨ＜ＱＳの関係が成立する
ように出力ゲートＨＯＧの内部ポテンシャルΦを設定す
る。

【００１９】さらにＣＣＤ固体撮像素子１０では、この
ように蓄積可能な電荷量ＱＬＨを設定して余る余剰の蓄
積電荷については、リセットゲートＲＧを介してリセッ
トドレインＲＤより排出する。

【００２０】すなわち図５（Ａ）に断面を取って示すよ
うに、この実施の形態において、電荷検出部５と、この
電荷検出部５に隣接する水平転送部４は、Ｎ形半導体基
板（Ｎ−ＳＵＢ）にＰ−ウエル、Ｎ形の領域が順次形成
され、このＮ形の領域によりチャンネルが形成される。

【００２１】水平転送部４は、垂直転送部３に対応した
ピッチにより第１層電極１ＰＳが形成された後、Ｐ形不
純物をイオン注入することにより第１層電極１ＰＳ間に
内部ポテンシャルの浅い領域が形成される。続いて水平
転送部４は、第１層電極１ＰＳ間に、一部積層して第２
層電極２ＰＳが形成され、隣接する第１層電極及び第２
層電極を接続して形成される。

【００２２】これに対して電荷検出部５は、水平転送部
４の第１層電極１ＰＳ又は第２層電極２ＰＳを形成する
際に、同時にリセットゲートＲＧの電極が形成され、ま
た水平転送部４の第２層電極２ＰＳを形成する際に、同
時に出力ゲートＨＯＧの電極が形成される。電荷検出部
５は、リセットゲートＲＧ及び出力ゲートＨＯＧ間の領
域に、別途Ｎ形不純物がイオン注入され、リセットゲー
トＲＧの両側のポテンシャルが深く設定される。これに
より電荷検出部５は、リセットゲートＲＧ及び出力ゲー
トＨＯＧ間の領域がフローティングディフュージョン部
ＦＤに、リセットゲートＲＧの外側の領域がリセットド
レインＲＤに割り当てられる。

【００２３】この実施の形態では、この水平転送部４に
おいてＰ形不純物をイオン注入する際に、併せて出力ゲ
ートＨＯＧの形成領域にもイオン注入し、この出力ゲー
トＨＯＧ下の内部ポテンシャルΦを浅くする（図５
（Ｂ））。さらに外部電源ＶＣＣを出力ゲートＨＯＧに
印加し、これらのことからこの出力ゲートＨＯＧで取扱
可能な蓄積電荷量（すなわち最終水平転送電極ＬＨに保
持可能な蓄積電荷量）を上述した電荷量ＱＬＨに設定す
る。

【００２４】さらにこの実施の形態では、この出力ゲー
トＨＯＧに印加する外部電源ＶＣＣの電圧を、水平転送
部４に印加する駆動パルスＨ１（＝ＬＨ）及びＨ２のハ
イレベルＶＣＣと一致するように設定し、これによりこ
の電圧変動により最終水平転送電極ＬＨの蓄積可能な電
荷量ＱＬＨが変化しないように設定する。

【００２５】さらにこのようにして出力ゲートＨＯＧに
て取扱可能な蓄積電荷量を制限したことにより、出力ゲ
ートＨＯＧよりフローティングディフュージョン部ＦＤ
に蓄積電荷を転送する際に、一定期間リセットゲートＲ
Ｇをオン状態に設定し、これにより取扱可能な蓄積電荷
量を越える余剰の蓄積電荷をリセットドレインＲＤで放
電する。すなわちリセットゲートＲＧをオン状態に設定
する期間を通常のＣＣＤ固体撮像素子より長く設定し、
これにより直前の蓄積電荷を放電させた後、続いてフロ
ーティングディフュージョン部ＦＤより流入する余剰な
蓄積電荷を放電させる。これにより高感度の光電変換部
２より得られる蓄積電荷Ａを電荷量ＱＬＨによりスライ
スする。

【００２６】さらに各光電変換部に対応した撮像信号を
順次出力する通常のＣＣＤ固体撮像素子と異なり、リセ
ットゲートＲＧをオン状態に設定するタイミングを水平
転送パルスの２周期単位に設定し、これによりフローテ
ィングディフュージョン部ＦＤにおいて、高感度及び低
感度の蓄積電荷Ａ及びＢを加算する。

【００２７】すなわち図６に示すように、水平転送部４
は、相補的に信号レベルが変化する２相の駆動パルスＨ
１及びＨ２（図６（Ａ）及び（Ｂ））により駆動されて
蓄積電荷を順次転送する。電荷検出部５は、駆動パルス
Ｈ１及びＨ２の２周期毎に信号レベルが立ち上がるよう
に、かつこの駆動パルスＨ１及びＨ２の信号レベルが切
り換わるタイミングを間に挟んで信号レベルが立ち上が
るように、リセットパルスが生成され（図６（Ｃ））、
このリセットパルスによりリセットゲートＲＧが駆動さ
れる。

【００２８】これにより各電極との対比により図７に示
すように、リセットパルスが立ち上がった直後の時点Ｔ
１において（図７（Ａ）及び（Ｂ））、水平転送部４及
び電荷検出部５は、矢印Ｃで示すように、それまでフロ
ーティングディフュージョン部ＦＤに保持していた１画
素前の蓄積電荷をリセットドレインＲＤより放電する。
続いて駆動パルスＨ１及びＨ２の信号レベルが切り換わ
ると、直後の時点Ｔ２により図７（Ｃ）に示すように、
水平転送部４及び電荷検出部５は、高感度の蓄積電荷Ａ
を水平転送部４の最終水平転送電極ＬＨに転送し、この
状態で矢印Ｄで示すように、出力ゲートＨＯＧのポテン
シャルを越える余剰の蓄積電荷をリセットドレインＲＤ
より放電する。

【００２９】続いて駆動パルスＨ１及びＨ２の信号レベ
ルが切り換わる直前の時点Ｔ３において（図７
（Ｄ））、水平転送部４及び電荷検出部５は、スライス
レベルでなる電荷量ＱＬＨの蓄積電荷を最終水平転送電
極ＬＨに保持し、高感度の蓄積電荷Ａに対するスライス
の処理を完了している。またこの時点Ｔ３において、フ
ローティングディフュージョン部ＦＤは、リセットパル
スが立ち下がっていることにより、リセットゲートＲＧ
は遮断され、蓄積電荷を保持可能な状態に切り換えられ
て保持される。

【００３０】これにより続いて駆動パルスＨ１及びＨ２
の信号レベルが切り換わると、時点Ｔ４により図７
（Ｅ）に示すように、水平転送部４及び電荷検出部５
は、出力ゲートＨＯＧを介して高感度の蓄積電荷Ａをフ
ローティングディフュージョン部ＦＤに転送保持し、続
く駆動パルスＨ１及びＨ２の信号レベルの切り換わりに
応動して（図７（Ｆ）及び（Ｇ）、時点Ｔ５及びＴ
６）、このフローティングディフュージョン部ＦＤに低
感度の蓄積電荷Ｂを転送する。

【００３１】従って、この実施の形態において、増幅回
路６より出力される撮像信号Ｓ１（図６（Ｄ））は、リ
セットゲートＲＧの信号レベルが立ち上げられている期
間の間（時点Ｔ１に対応する）、リセットレベルに保持
されるのに対し、フローティングディフュージョン部Ｆ
Ｄに高感度の蓄積電荷Ａ及び低感度の蓄積電荷Ｂが保持
されている期間の間（時点Ｔ６に対応する）、スライス
された高感度の蓄積電荷Ａと低感度の蓄積電荷Ｂとを加
算してなる信号レベルに保持されることになる。

【００３２】これによりこの実施の形態では、ＣＣＤ固
体撮像素子１０の出力信号を処理する相関二重サンプリ
ング回路において、この時点Ｔ３及びＴ６に対応するサ
ンプルホールドパルスＳＨ１及びＳＨ２（図６（Ｅ−
１）及び（Ｅ−２））により撮像信号Ｓ１をそれぞれサ
ンプルホールドした後、これらのサンプルホールド結果
を減算することにより、蓄積電荷Ａ及びＢを加算してな
るダイナミックレンジの大きな撮像結果を得ることがで
きる。

【００３３】かくするにつきこのようにして高感度及び
低感度の蓄積電荷を水平転送部の最終段において一定レ
ベルに制限した後、フローティングィフュージョン部に
おいて加算して出力すれば、減光フィルタを配置してい
ない通常のＣＣＤ固体撮像素子に比して、リセットゲー
トＲＧ、相関二重サンプリング回路の駆動信号を異なる
タイミングに設定するだけで、ダイナミックレンジの大
きな撮像信号を得ることができ、その分簡易な構成でダ
イナミックレンジを向上することができる。

【００３４】以上の構成において、ＣＣＤ固体撮像素子
１０の入射光は（図１）、縦ストライプの減光フィルタ
により、水平方向に連続する光電変換部２に対して、交
互に入射光量が低減されて入射し、ここで光電変換され
て蓄積電荷が生成される。これにより減光フィルタによ
り入射光量が減じられない高感度の光電変換部と、減光
フィルタにより入射光量が減じらる低感度の光電変換部
とが水平方向に順次形成される。

【００３５】これら高感度及び低感度の光電変換部で生
成された高感度及び低感度の蓄積電荷Ａ及びＢは、所定
周期で垂直転送部３に読み出された後、この垂直転送部
３を水平転送部４に向かって１ライン毎に転送される。
これによりＣＣＤ固体撮像素子１０では、水平方向に隣
接する高感度及び低感度の蓄積電荷Ａ及びＢが、交互に
電荷検出部５に出力される。

【００３６】このとき、不純物の注入及び電圧印加ＶＣ
Ｃにより出力ゲートＨＯＧのポテンシャルが所定値に設
定されて（図５）、隣接する最終水平転送電極ＬＨの蓄
積可能な電荷量が所定の電荷量ＱＬＨ（図２）に設定さ
れていることにより、各蓄積電荷Ａ及びＢを最終水平転
送電極ＬＨに保持した状態で（図７（Ａ）〜（Ｃ））、
この電荷量ＱＬＨを越える余剰の蓄積電荷が最終水平転
送電極ＬＨよりフローティングディフュージョン部ＦＤ
に溢れ出し、１画素前の蓄積電荷の放電に続いて、リセ
ットゲートＲＧより放電される。これにより高感度及び
低感度の蓄積電荷Ａ及びＢは、水平転送部４の最終段に
おいて電荷量ＱＬＨに制限されて電荷検出部５に転送さ
れる。

【００３７】さらにこの電荷検出部５において、リセッ
トドレインＲＤに印加されるリセットパルス（図６）が
駆動パルスＨ１、Ｈ２の２周期毎に立ち上げられ、フロ
ーティングディフュージョン部ＦＤの蓄積電荷が２周期
毎に放電されることにより、高感度の蓄積電荷Ａがフロ
ーティングディフュージョン部ＦＤに保持されたままの
状態で、続く低感度の蓄積電荷Ｂがフローティングディ
フュージョン部ＦＤに転送される（図７（Ｅ）〜
（Ｇ））。これにより連続して電荷検出部５に転送され
る高感度及び低感度の蓄積電荷Ａ及びＢは、フローティ
ングディフュージョン部ＦＤにおいて加算され、ＣＣＤ
固体撮像素子１０では、水平方向に連続する２つの光電
変換部２を１つの画素に設定してダイナミックレンジが
拡大される。

【００３８】このようにしてフローティングディフュー
ジョン部ＦＤにおける蓄積電荷の変化は、増幅回路６を
介して撮像信号Ｓ１として出力される（図６（Ｄ））。
これにより続く相関二重サンプリング回路において、フ
ローティングディフュージョン部ＦＤの蓄積電荷を放電
したタイミング（図６（Ｅ−１））によるサンプルホー
ルド結果と、フローティングディフュージョン部ＦＤに
高感度及び低感度の蓄積電荷Ａ及びＢを蓄積したタイミ
ング（図６（Ｅ−２））によるサンプルホールド結果と
を減算して、ダイナミックレンジを拡大してなる撮像結
果を得ることができる（図２〜図４）。

【００３９】以上の構成によれば、高感度の蓄積電荷Ａ
及び低感度の蓄積電荷Ｂとが連続して電荷検出部５に入
力するようにし、また出力ゲートＨＯＧのポテンシャル
により最終水平転送電極ＬＨに保持可能な電荷量を設定
して蓄積電荷量を制限し、さらにフローティングディフ
ュージョン部ＦＤにおける蓄積電荷の放電を２周期毎に
実行して高感度の蓄積電荷Ａ及び低感度の蓄積電荷Ｂを
加算することにより、簡易な構成で、水平方向に隣接す
る高感度の光電変換部Ａ及び低感度の光電変換部Ｂとを
１画素に設定してなる撮像結果を出力することができ、
これによりダイナミックレンジを拡大することができ
る。

【００４０】（２）第２の実施の形態 図８は、本発明の第２の実施の形態に係るＣＣＤ固体撮
像素子を示す断面図である。図８においては図５との対
比により共通する構成に同一の符号を付して示し重複し
た説明は省略する。このＣＣＤ固体撮像素子では、出力
ゲートＨＯＧの印加電圧ＶＣＣを調整することにより、
第１の実施の形態と同様に、出力ゲートＨＯＧのポテン
シャルを設定し、これにより最終水平転送電極ＬＨに保
持可能な蓄積電荷量を制限する（図８（Ａ）及び
（Ｂ）。

【００４１】このためこのＣＣＤ固体撮像素子では、各
水平転送電極に対して、コンデンサＣ１及びＣ２を介し
て駆動パルスＨ１及びＨ２を供給すると共に、ダイオー
ドＤ１及びＤ２を介してバイアス電源ＶＣＣを供給し、
このバイアス電源ＶＣＣを出力ゲートＨＯＧの印加電圧
ＶＣＣに対応する電圧に設定する。

【００４２】図８に示すように出力ゲートＨＯＧの印加
電圧ＶＣＣを調整することにより、最終水平転送電極Ｌ
Ｈに保持可能な蓄積電荷量を制限しても、第１の実施の
形態と同様の効果を得ることができる。

【００４３】（３）第３の実施の形態 図９は、本発明の第３の実施の形態に係るＣＣＤ固体撮
像素子を示す平面図である。この図９においても、図１
との対比により共通する構成に同一の符号を付して示
し、重複した説明は省略する。このＣＣＤ固体撮像素子
２０においては、第１の実施の形態に係る減光フィルタ
の配列を水平方向に代えて垂直方向に形成し、これによ
り垂直方向に連続して高感度の光電変換部Ａ及び低感度
の光電変換部Ｂを形成する。

【００４４】また水平転送部２１は、垂直転送部３の形
成ピッチに比して１／２のピッチにより転送電極が形成
され、駆動パルスにより、垂直転送部３から１ライン
分、高感度の蓄積電荷Ａを入力すると、この高感度の蓄
積電荷Ａを電荷検出部５に向かって１転送周期分転送し
た後、続いて垂直転送部３から１ライン分、低感度の蓄
積電荷Ｂを入力する。これによりこのＣＣＤ固体撮像素
子２０では、水平転送部４に蓄積電荷を入力する際に、
垂直方向に連続する２ラインの蓄積電荷Ａ及びＢが交互
に連続するように蓄積電荷Ａ及びＢを配列し、これら蓄
積電荷Ａ及びＢを電荷検出部５において第１の実施の形
態と同様に処理する。

【００４５】これによりこの実施の形態では、垂直方向
に連続する２つの光電変換部２により１画素を形成し、
ダイナミックレンジを拡大した撮像結果を出力する。

【００４６】図９に示す構成によれば、垂直方向に高感
度の光電変換部Ａ及び低感度の光電変換部Ｂを形成して
も、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。

【００４７】（４）第４の実施の形態 図１０は、本発明の第４の実施の形態に係るＣＣＤ固体
撮像素子を示す平面図であり、図９との対比により共通
する構成に同一の符号を付して示す。このＣＣＤ固体撮
像素子３０においては、光電変換部２の電荷蓄積時間を
可変し、垂直方向に高感度の光電変換部Ａ及び低感度の
光電変換部Ｂを形成する。

【００４８】このように減光フィルタに代えて、光電変
換部２の電荷蓄積時間を可変して高感度及び低感度の光
電変換部を形成しても、上述の実施の形態と同様の効果
を得ることができる。

【００４９】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、高感度の
光電変換部と低感度の光電変換部とを隣接して配置し、
水平転送部の最終段においてこれら高感度の光電変換部
より出力される蓄積電荷を一定レベルに制限した後、フ
ローティングディフュージョン部において低感度の蓄積
電荷と加算することにより、簡易な構成でダイナミック
レンジを拡大した撮像結果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の実施の形態に係るＣＣＤ固体撮
像素子を示す正面図である。

【図２】図１のＣＣＤ固体撮像素子における高感度の光
電変換部の特性を示す特性曲線である。

【図３】図１のＣＣＤ固体撮像素子における低感度の光
電変換部の特性を示す特性曲線である。

【図４】図２及び図３の特性より得られる図１のＣＣＤ
固体撮像素子の総合特性を示す特性曲線である。

【図５】図１のＣＣＤ固体撮像素子における水平転送部
及び電荷検出部を示す断面図である。

【図６】図１のＣＣＤ固体撮像素子の駆動信号を示す信
号波形図である。

【図７】図１のＣＣＤ固体撮像素子の動作の説明に供す
る略線図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態に係るＣＣＤ固体撮
像素子の水平転送部及び電荷検出部を示す断面図であ
る。

【図９】本発明の第３の実施の形態に係るＣＣＤ固体撮
像素子を示す正面図である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態に係るＣＣＤ固体
撮像素子を示す正面図である。

【図１１】従来のＣＣＤ固体撮像素子を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１、２０、３０……ＣＣＤ固体撮像素子、２……光電変
換部、３……垂直転送部、４、２１……水平転送部、５
……電荷検出部、ＦＤ……フローティングディフュージ
ョン部、ＨＯＧ……出力ゲート、ＬＨ……最終水平転送
電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光量に対して感度の高い光電変換部
   と感度の低い光電変換部とを交互に配置し、前記光電変
   換部の蓄積電荷を、垂直転送部より水平転送部に転送
   し、前記水平転送部より電荷検出部を介して出力する固
   体撮像装置であって、 前記光電変換部は、光学的手段又は電荷蓄積時間により
   所望の感度に設定され、 前記水平転送部は、 前記光電変換部により生成された蓄積電荷を最終段で一
   定電荷量に制限し、前記感度の高い光電変換部より出力
   された蓄積電荷と、前記感度の低い光電変換部より出力
   された蓄積電荷とを交互に前記電荷検出部に出力し、 前記電荷検出部は、 前記感度の高い光電変換部より出力された蓄積電荷と、
   前記感度の低い光電変換部より出力された蓄積電荷とを
   加算して出力することを特徴とする固体撮像装置。