JPS6170869A - 固体撮像装置および固体光センサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は固体撮像装置および固体光センサ装置１特に固
体撮像素子や一次元光センサを走査する走査部に特徴を
有する固体撮像装置および固体光センナ装置に関する。

背景技術 近年、増々、ｔｌｔｌ　（１’ｉ小型化の観点からビデ
−＞ｊｌｌカメラ等に用いられている撮像管に代わって
固体撮像素子を用いた固体撮像装置が利用されるように
なってきた。中でも、他の固体撮像素子に比較し、製造
が容易であると共に被写体の光学像の読み出しが簡単な
ＭＯ８型固体撮像素子を利用した固体撮像装置が一般的
に用いられてきている。この固体撮像素子の解像力は、
最近の高品位テレビの出現や、表示画面の大型化にとも
ない、画素数不足で劣シがちである。したがって、表示
画面のきめの細かさを出すためには、どうしても固体撮
像素子の画素数を多くすることが要求されている。

たとえば、単板式の固体に像素子で被写体の光学像を撮
像する固体撮像装置を用いる場合、光学系の条件を変え
ないためにチップサイズを変えず、１画素当シの面積を
小さくして画素数を増すことが考えられる。しかし、こ
の場合、１１ｉ！Ｉｉ素当シの受光面積が小さくなるた
め撮像素子の画素当シの受光量が小さくな夛、それから
映像信号をとシだすとＳ／Ｎが凡常に悪くなりてしまい
、撮像した画像の品質低下にっながシ易い。

また、１画素当シの面積を変えず、固体撮像素子のチッ
プサイズを大きくして、その増した面積外だけその画素
数を増すことが考えられる。

しかし、これとて、チップサイズの大きさに応じて被写
体の光学像を固体撮像素子上に大きく結像しなければな
らない。このことは、それだけ光学像の被写体に対する
倍率を大きくしなければならないことで、そのためには
光学系に用いているレンズの焦点距離を長くしなければ
ならないことでおる。

しかし、レンズの明るさを変えずに焦点距離を長くする
ことは、レンズの口径を大きくすることにつながってし
まい、光学系の大型化と重量化を招く。それは、その固
体撮像素子とレンズを用いた装置全体の大型化と重量化
を招くことであシ、好ましいものではない。

一方ミ′単板式の固体撮像素子を用いた固体撮像装置に
かえて２板式の固体撮像素子を用いた固体撮像装置が一
般的に知られている。この固体撮像素子を全体的に見た
場合、単板式の固体撮像素子と比較すると、同一の被写
体像を２光路に分割して２つの固体撮像素子上ＫＭ像し
ているので、画素数は２倍ある。しかもチップサイズを
大きくして画像数を増しても、２板式の固体撮像素子の
１つの固体撮像素子の面積を大きくする分は単板型の固
体撮像素子の面積を大きくした分の捧倍で済み、光学系
の大型化及び重量化にさほど影響しない。

２板式の固体撮像素子を用いる撮像システムでは、光学
系としてレンズの他にミラーやプリズム等の余分な光学
系を用いるため、システム全体としては多少大型化、重
量化する傾向があるものの、撮像した画像の解像力とい
う点では申し分なく、最近の技術的傾向に見合っている
と言える。

ところで、この２板式の固体撮像素子を用いる撮像シス
テムでは、ミラーを介して結像するミラータイプの固体
撮豫装ｒｆ゛を用いることが問題となっている。たとえ
ば、このミラータイプの固体撮像装置における問題とは
、グイクロイックミラーをそのｔま透過して固体撮像素
子上に結像した光学像と、ダイクロイックミ２−により
１回反射をうけて固体撮像素子上に結像した光学像とは
一方向に逆像となることであシ、そのため、読み出し走
査方向を所定方向に対して互いに逆方向から読み出し走
査しなければ撮像のマツチングがとれないことである。

従来、ＭＯ８型固体撮像素子の読み出し方向を変えるた
めに１画素の方向を変えた固体撮像素子を製造するかも
しくは互いに逆方向に読みだせるように固体撮像素子の
両側に読み出し走査用のシフトレジスタを設吋た固体撮
像装置を製造するか等の提案がなされている。

しかし、前者の製造方法では２種類の固体撮像素子を製
造するためＫどうしても歩留りの悪い方にあわせた形で
固体撮像素子対を裂遺しなければならず、固体撮像素子
、即ち固体撮像装置の高価格化を招く。

また、後者の製造方法では両側のシフトレジスタの内、
不良上ならないシフトレジスタの方を用いるために１ど
ちらか一方のシフトレジスタＫかたよυがちで、これと
て、歩留勺の悪い方の固体撮像装置を基準にして用いな
ければならず、固体撮像装置の高価格化を招く。

目　　　的 本発明はこのような従来技術の欠点を触消し、製造上有
利な、低価格で、高品質の固体撮像装置および固体光セ
ンサ装置を提供することを目的とする。

発明の開示 本発明によれば、行列状に配列された撮像画素と、該撮
像画素の行を選択するための導体で形成された行転送路
と、該行転送路により選択された上記撮像画素からの画
素信号を転送する列転送路と、上記行転送路を選択走査
する行選択走査手段と、上記列転送路を選択走査して上
記画素信号を得るための列選択走査手段とを備えた固体
撮像）ＩＨｉ？・において、上記行選択走査手段は、そ
の走査方向に駆動パルスによ多走査される、たとえばＣ
ＣＤ型の電荷転送素子（ＣＴＤ）のような電荷転送手段
と、該電荷転送手段にょシ転送された電荷による電位を
伝達する信号伝達手段と、該信号伝達手段により伝達さ
れた電位にもとづいて上記行転送路を選択する行選択ゲ
ート手段とを有し、上記電荷転送手段の走査による電荷
転送により上記行選択ゲート手段は次々と上記行転送路
を順次に選択走査する固体撮像装置である。

もう１つ本発明によれば、また、上記撮像画素と、上記
行転送路と、上記列転送路と、上記行転送路を選択走査
する行選択走査手段と、上記列転送路を選択走査して画
素信号を得るための列選択走査手段とを備えた固体撮像
装置において、上記列選択走査手段は、その走査方向に
駆動パルスによ多走査される電荷転送手段と、該電荷転
送手段により転送された電荷による電位を伝達する信号
伝達手段と、該信号伝達手段ｒＣよシ伝達された電位に
もとづいて上記列１１広送路を選択する列選択ｙ−ト手
段とを有し、上記電荷転送手段の走査による電荷転送に
より上記列選択？−）手段は次々と上記列転送路を順次
に選択走査して上記画素信号を得る固体撮像装置である
。

さらにもう１つ本発明によれば、少なくとも２つの砲−
吻→光センサ素子を一列に配列して形成した光センサ素
子列と、該光セ／す素子列を走査して上記光セ／す素子
から、逐次、画素信号を得るための走査手段とを備えた
固体光センサ装置において、上記走査手段は、その走査
方向に駆動パルスによ多走査される電荷転送手段と、該
電荷転送手段により転送された電荷による電位を伝達す
る信号伝達手段と、該信号伝達手段により伝達された電
位にもとづいて上記光セン？素子列の光センサ素子を選
択し、該光センサ素子から画素信号を取り出すためのゲ
ート手段とを有する固体光センサ装置である。

実施例の説明 次に添付図面を参照して本発明による固体撮像装置及び
固体光センサ装置の実施例を詳細に説明する。本実施例
では２次元固体撮像素子３０は撮像セル、すなわちフォ
トダイオードが行列形式に配列されたＭＯ８構造の撮像
セルアレイ、すなわち撮像面３１を有し、いわゆるＸＹ
（行列）アドレス方式によって選択しだ撮像セル２０に
対する充電電流を読み出すＭＯ３型撮像デバイスを構成
している。

各撮像セル２０は列転送ゲート２１のソース・ドレーン
路を介して列転送電極導体、すなわち列転送ライン１ｔ
、２１．・・・、ｍｔのそれぞれに接続され、各列転送
ゲート２１のゲートは行転送ラインｌｋ、２に、・・・
、２Ｎｋのそれぞれに接続されている。各列転送ゲート
２１は、対応する撮像セル２０に蓄積された光電荷をこ
れから列転送ラインｌｔ、２１．・・・、ｍｌの内の対
応する列転送ラインに転送するための転送ゲートである
。

列転送ラインｉｔ、２ｔ、・・・、ｍｌのそれぞれは列
選択ゲート２２のソース・ドレーン路を介して映像信号
出力端子２７Ｋｍ続され、行転送電極導体すなわち映像
信号出力ライン２６を構成している。映像信号出力ライ
ン２６には電流制限用の抵抗２４と直流電源２５とが接
地間で直列接続されている。

各列選択ゲート２２のゲートすなわち行走査アドレス指
定線２８は行走査シフトレジスタ２３の各段に接続され
ている。行走査シフトレジスタ２３は本実施例では駆動
回路５からの制御線２９０行走査クロックφＩＩに応動
していずれか１つの行アドレス指定線２８を選択的に順
次付勢する行走査信号発生回路である。

列選択ゲート２２は、列転送ライン１ｔ。

２１、・・・、ｍｌのそれぞれから、画素信号を出力端
子２７に順次に転送するものである。この転送動作は駆
動回路５により制御線２９から供給される行転送りロッ
クφ１１に応動して行走査ソフトレジスタ２３によって
行なわれる。

ＣＣＤ型の電荷転送素子（ＣＴＤ）のポリシリコン電体
は４つの電極を１組として行転送ラインｌｋ、２に、・
・・、２Ｎｋのそれぞれに対応して配置されている。た
とえば、行転送ラインＮｋに対応して配置されているＮ
組目のＣＴＤの転送用電極は電極Ｎ、、Ｎ、、Ｎ、、Ｎ
、からなシ、それらは互いにその順序で電荷転送可能な
ように隣シあって列転送ラインの方向に配列されている
。Ｎ組目の第３番目のＣＴＤの転送用電極Ｎ、下に形成
されるボテン７ヤル井戸に連通するｎ＋型拡散層Ｎ、が
電極Ｎ、下の一部分から外部に露出する形で形成されて
いる。

インバータを構成している２つのインバータ用デートＮ
？＋Ｎ８のドレインとソースとが接続されて出力線Ｎ、
を導出し、インバータ用ゲートＮ、のゲートはドレイン
と共にライン１４に接続され、インバータ用ゲートＮ３
のゲートはラインＮ６を介してｎ＋型拡散層Ｎ、に接続
されている。そのインバータの出力線Ｎ、は行選択ゲー
トを構成している２つの行選択用ゲートＮ、ｏ、Ｎ、、
の内の行選択用ゲートＮＩｏのケ°−トに接続されて行
選択ゲートのＯＮ　、　ＯＦＦを行なう。

行選択用ゲートＮ１゜のソースと行選択用ケ゛−）　Ｎ
ｌｌのドレインとが接続されて、これから行転送ライン
Ｎｋを導出し、行選択用グー）ＮＩＧのドレインはライ
ン１６に接続され、行選択用ゲートＮ１１のゲートはラ
イン１５に接続され、そのソースは接地されている。

Ｎ組目のＣＴＤの転送用電極を除く他の１粗目〜第２Ｎ
組目迄のＣＴＤの転送用電極１１〜１４゜・・・、２Ｎ
、〜２Ｎ４のそれぞれと行転送ラインＮｋを除く行転送
ラインｌｋ、２に、・・・、　２Ｎｋのそれぞれとの関
係も第Ｎ綴目のＣＴＤの転送用電極と行転送ラインＮｋ
との関係と同様で、上記説明中のＮの代りに１，２．・
・・、２Ｎを順次入れ代えて小文字の数字やｋをつけれ
ば説明がつき明らかであるので、その説明を省略する。

なお、第１綴目のＣＴＤ電極から第２Ｎ組目のＣＴＤ電
極迄電荷を転送するように列転送ライン方向に配列され
ている。

駆動回路５からは４相駆動用のライン１〜４が導出され
、第１相目〜第２Ｎ組目ΩＣＴＤ電極の第１番目の転送
用電極ｔ、　　＋”＋　　＋・・・。

（ＮＩ）＋　ｙＮｓ　ｒ　（Ｎ＋１）ｔ　＋・・・、２
Ｎ、のそれぞれは第１相目の駆動ラインｌに接続され、
同じく第２番目の転送用電極１．＋・・・、２Ｎ２のそ
れぞれは第２相目の駆動ライン２に接続されている。ま
た、第１相目〜第２Ｎ組目のＣＴＤ−電極の第３番目の
転送用電極１３＋２３＋・・・。

（Ｎ−１）ｊｔ　Ｎｓ　　、　（Ｎ＋１　）ｓ　　ｐ・
・・、２Ｎ、のそれぞれは第３相目の駆動ライン３に接
続され、同じく第４番目の転送用電極１２．・・・、２
Ｎ、のそれぞれは第４相目の駆動２イン４に接続されて
いる。

第１相目の第１番目の電極１．と第２Ｎ組目の第４番目
の電極２Ｎ４のそれぞれの隣シには電荷転送可能なよう
にポテンシャル井戸を形成するための電極７，８がそれ
ぞれ設けられている。電４ｉｉ７　、８がそれぞれ形成
したポテンシャル井戸と連通するｎ＋型型数散層６９が
電極７゜８下の一部から外部に露出するようにそれぞれ
連通して設けられている。電極７，８からライン７ａ　
、８ａがそれぞれ導出され、ｎ＋型型数散層６９からラ
イン６ａ、９ａがそれぞれ導出さＪしている。

タイミングパルス発生回路１７は駆動回路５七同期をと
り、ライン１４に、駆動ライン１〜４の内で駆動ライン
３のみが高レベルの時、高レベルを出力し、ライン１５
にライン３の反転信号を出力し、ライン１６に駆動ライ
ン３に与えられる信号に同期した同じ信号を与えている
。

電荷転送をＣＴＤの転送用電極１．側からＣＴＤの転送
用電極２Ｎ、側に向かって行なう時にはライン６ａ、７
ａ、９ａは駆動回路５に接続され、ライン９ａｔＩｉ！
２図（、）に示したように抵抗３２と直流電源３３とが
接地間で直列接続されている。

まだ、それとは逆に電荷転送を転送用電極２Ｎ、側から
転送用電極１１側に向かって行なう時には、ライン７ａ
　、８ａ　、９ａは駆動回路５に−ｔｆｉ糺され、ライ
ン６　ｔｌは、第２図（ｂ）に示したように抵抗３２と
直流電源３３とが接地間で直列接続されている。

ｎ＋型型数散層６９の内駆動回路５側に接続されたｎ＋
型型数散層電荷注入用として用いられ、もう一方の一型
拡散層は電荷排出用として用いられる。

第１図に示した上記構成において、駆動回路５、タイミ
ングパルス発生回路１７、抵抗２４、電源２５を除く部
分からなる固体撮像装置は同一ウェハ上に半導体技術を
もって１連のプロセスで製造されている。たとえば、こ
のウェノ・とじてはｐ＋型ンリコン基板があげられる。

まず、行転送ラインｌｋ　、　２ｋ　、・・・、Ｎｋ。

・・・、２Ｎｋの順に順次選択して行走査を行ない出力
端子２７に映像信号を出力する場合について説明する。

この場合、前述したようにライン９ａは第２図（ａ）の
ように結線され、ライン６ａ。

７ａ　、８ａは駆動回路５に接続されているものとし、
ＣＴＤは転送用電極１、から同２Ｎ、に向けて＋１Ｌ、
：行転送を行なうものとする。な↓、第３図にはその際
のタイミングチャートを示しである。

１ず、不図示の光学系により固体撮像素子３゜の撮像面
３１上に光学像が形成されたとする。

駆動回路５はライン７ａを介して電極７にパルスを出力
し、そのパルス持続時間中、電極Ｔ下にポテンシャル井
戸が形成される。その間に駆動回路５はライン６ａに負
電位を与え、電子を２イン６ａ、ｒｌ＋型拡散拡散層６
してそのポテン７ヤル井戸に注入する（第３図（ａ）　
、　（ｂ）　）。電極７に加えられたパルスの持続期間
の後期に４相駆動用のラインｌに駆動回路５から駆動用
パルスが与えられ、その後、電極７やライン６ａＫ与え
られていたパルスは消滅するので、電極７下のポテン７
ヤル井戸に蓄積されていた電子は転送用電極１．下に形
成されたポテンシャル井戸に転送される。

駆動ライン１の次には駆動ライン２に、次に駆動ライン
３に、次に駆動ライン４にという具合いにサイクル的に
パルスが次々と与えられる（第３図（ｃ）〜（ｆ））。

そして、転送用電極ＩＩ下のポテンシャル井戸に蓄積さ
れていた電子は転送用電極＋２　＋１３　　＋’４　　
＋２１　　＋・・・、Ｎ、。

Ｎ、ｌ　Ｎ３　　＋　Ｎ４　　ｓ・・・ｒ　２Ｎ＋　　
＋　２Ｎ！　　ｅ　２ＮＳ　＋２Ｎ４下にこの順で次々
と形成されるポテンシャル井戸を介して通常のＣＣＤの
ように電荷転送される。

ここで、たとえば、Ｎ組目の第３番目の転送用電極Ｎ、
にライン３を介して駆動回路５から時刻ｔｉからパルス
が与えられたとする。すると、転送用電極Ｎ、下にポテ
ンシャル井戸が形成され、電極Ｎ２下のポテンシャル井
戸に蓄積されていた電子がそのボテン７ヤル井戸に移る
。

ライン２に与えられていたパルスは時刻１．で消滅し、
時刻ｔ１からライン４に駆動回路５からパルスが与えら
れる。したがって、時刻ｔ。

とｔ、との間ではＣＴＤ用電極電極Ｎ２Ｎ、下にはボテ
ン／ヤル井戸は形成されておらず、転送用電極Ｎ、のみ
の下にポテンシャル井戸が形成され、そこに転送されて
きた電子が蓄積される。

その間、その期間のパルスがタイミングパルス発生回路
１７からライン１４．１５に与えられ、また、ライン３
に与えられるパルスと同期したパルスがライン１６に与
えられる。また、時刻ｔ４ではライン３に与えられたパ
ルスが消滅するので、転送用電極Ｎ、下のポテンシャル
井戸に蓄積されていた電子はすべて転送用電極Ｎ４下の
ポテンシャル井戸に転送される。

したがって、実際に電極Ｎ、下に形成されていたポテン
シャル井戸に電荷転送により転送されてきた電子が存在
する間はライン３に時刻１、〜ｔ４に与えたパルスの期
間に等しい。

その間、その電子による負の電位はｎ＋型型数散層Ｎ５
ラインＮ６を介してインバータ用ゲートＮ、のゲートに
与えられる。これにより、通常はＯＮ　しているインバ
ータ用グー）Ｎａのドレインーノース間はＯＦＦとなシ
、ライン１４に与えた信号が高レベルの時刻ｔ２〜ｔ、
の間、そのインバータの出力ラインＮ、は高レベルとな
る。一方、行選択用ゲートＮｉ１は、ライン１５によっ
てライン３に与えた信号の反転信号をゲートに与えられ
ているので、時刻ｔ、〜ｔ４間はＯＦＦとなる。したが
って、出力ラインＮゆが高レベルになっている間、行選
択用グー）Ｎ、。

はＯＮしておシ、ライン１６はライン１〜４の内でライ
ン３のみが高レベルとなっている時刻ｔ２〜ｔ、の期間
高レベルとなっている。

したがって、時刻ｔ２〜ｔ１間のみ行転送ラインＮｋの
み選択されて高レベルとなり、ケ」転送ゲート２１の内
、この行転送ラインＮｋにそのデートを接続している列
転送グー１２１のみＯＮとなる。その時刻ｔ２とｔ、の
期間内に、駆動回路５は制御線２９を介して行走査クロ
ックφ□を行走査シフトレジスタｚ３に出力する。

これによって、列選択ｒ　−）　２２が順次にＯＮして
、列転送ラインｘｔ、ｚｔ、・・・、ｍＡを順次に選択
する。

たとえば、列転送ラインＩｔが選択されると、その列転
送ライン１ｔと行転送ラインＮｋとに接続されている列
転送ゲート２１のチャネルが選択され、電源２５、抵抗
２４、映像信号出力ライン２６、対応する列選択ゲート
２２、列転送ライン１ｔ、対応する列転送ゲート２１の
チャネルと撮像セル２０により閉回路が形成され、１つ
の映像信号が出力端子２７に出力される。

このようにして、次に、順次に列転送ライン２ｔ、３１
．・・・、ｍｌが選択され、上記と同様に閉回路が形成
されて映像信号が次々と出力端子２７に出力される。

このようにして、行転送ラインＮｋばか９でなく、電荷
転送により、ＣＴＤ用電極組の内の第３番目の電極、す
なわちライン３に接続されたＣＴＤ用電極電極１３＋２
３＋・、２Ｎ、の内、電荷転送によりミ極下に形成され
たポテンシャル井戸に電荷転送された電子が蓄積された
ＣＴＤ用電極に対応する行転送ラインのみ、前述の行転
送ラインＮｋが選択されたと同じようＫＪＥ択されて高
レベルとなる。その期間、行転送ラインｌｋ　、　２ｋ
　、・・・、２Ｎｋの内選択された行転送ラインに松Ｕ
、、された列転送ゲート２１のソースに接続されている
撮像セル２０の受光量に応じた映像信号が、前述のよう
に行走査クロックφ８により列転送ラインＩｔ、２１．
・・・、ｍｌが順次に選択されることにより出力端子２
７に出力される。

このようにして、順次電荷転送を行なうことにより転送
用電極２Ｎ４下のボテンンヤル井戸迄転送された電子は
電極８下に形成されるポテンシャル井戸に転送される。

これは、駆動回路５がライン８ａを介して電極８に高レ
ベルを与えることにより転送されるが、この転送された
電子はｎ＋型型数散層９介して、直流電源３３側に排出
される。

次に、上記とは逆の方向、すなわち行転送ライン２Ｎｋ
から同１ｋＫ向けて行転送ラインを順次選択して出力端
子２７に映像信号を生成する場合について説明する。こ
の場合、前述したようにライン６ａは第２図（ｂ）のよ
うに結線され、ライン７ａ、８ａ、９ａは駆動回路５に
接続されているものとし、ＣＴＤは転送用型４Ｊ２Ｎ、
から同１．に向けて電荷転送を行なうものとする。

なお、第４図にその際のタイミングチャートを示しであ
る。

駆動回路５はライン８ａを介して電極８にパルスを出力
し、そのパルス持続期間中、電極７下にポテンシャル井
戸が形成される。その間に駆動回路５はライン９ａに負
電位を与え、電子をライン９ａ、ｎ＋型型数散層９介し
てそのポテン７ヤル井戸に注入する（第４図（Ａ）　、
　（Ｂ）　）。電極８に加えられたパルスの持続時間の
後期に４相駆動用ライン４に駆動回路５から駆動用パル
スが与えられ、その後、電極８やライン９ａに与えられ
ていたパルスは消滅するので、電極８下のポテンシャル
井戸に蓄積されていた電子は転送用電極２Ｎ、下に形成
されたポテンシャル井戸に転送される。

駆動ライン４の次には駆動ライン３に、次に駆動ライン
２に、次に駆動ライン１にという具合いにサイクル的に
４相駆動用のパルスが次々と！うえられる（第４図（Ｃ
）〜（Ｅ））。そして転送用電極２Ｎ４下のポテン７ヤ
ル井戸に蓄積されていた電子は転送用電極２Ｎ、、２Ｎ
、、２Ｎ、。

・・・、Ｎ４　、Ｎ、、Ｎ２　、Ｎ、、・・・＋１４＋
ｉ＋１２＋１１　下にこの順で次々と形成されるポテン
シャル井戸を介して通常のＣＯＤのように電荷転送され
る。その際、前述と同様にして電極組の第３番目の転送
用電極２Ｎ１．・・・、Ｎ、。

・・・＋”３　に駆動回路５によりライン３を介してパ
ルスが与えられる。これＫよシ、電子を蓄積するポテン
シャル井戸を形成した転送用電極に対応する行転送ライ
ンが選択される。

たとえばその電極をＮ、だとすると対応する行転送ライ
ンは行転送ラインＮｋである。そのように選択された行
転送ラインに接続された列転送ｆ−ト２１のソースに接
続された撮像セル２０の受光量に応じた映像信号が出力
端子２７に出力される。これは、前述と同様に、ある行
転送ラインが選択されている間、行走査クロックφ□に
より列転送ライン１ｔ、２ｔ、・・・、ｍｔが順次に選
択されることにより、直流電源２５、抵抗２４、映像信
号出力ライン２６、選択されてＯＮ　した列選択ゲート
２２、選択された列転送ライン、その列転送ラインと選
択されている行転送ラインとに接続されている列転送ゲ
ート２１、その列転送ゲート２１のソースに接続されて
いる撮像セル２０とにより閉回路が順次形成されること
により行なわれる。

第５図は第１因に示した固体撮像装置を用い２板式の固
体撮像装置に適用した場合のそれらの走査方向を示して
いる。

第５図（、）には固体撮像素子の撮像面３１にＡ字型の
光学像が形成されている。第５図（ｂ）には固体撮像素
子の撮像面３１に行転送ラインの配列方向に対して第５
図（、）とは１８００反転したＡ字型の光学像が形成さ
れている。

丁度、第５図（、）に示したように、撮像面３１に投影
された光学像を撮像面３１の列方向の中心、ここでは点
線で示されている線を中心にして１８０°反転した光学
像が第５図（ｂ）の撮像面３１上に形成されている。し
たがって、第５図（＆）に示したような固体撮像装置の
場合、第１図を用いて最初に説明したように、ＣＴＤ行
選択回路３４は図示矢印Ｙ、の方向（下方）に選択走査
して行転送ラインを順次に選択し、その選択の毎にシフ
トレジスタ２３と行転送ゲート２２は図示矢印Ｘ、の方
向（右方向）に選択走査して列転送ラインを順次に選択
走査すればよい。

また、第５図（ｂ）　Ｋ示したような固体撮像装置の場
合、第１図を用いて２番目に説明したように、ＣＴＤ行
選択回路３４は図示矢印Ｙ、の方向（上方）Ｋ選択走査
して行転送ラインを順次選択し、その選択の毎に７ント
レジスタ２３と行転送ゲート２２は図示矢印Ｘ１の方向
（右方向）に選択走査して列転送ラインを順次に選択走
査すればよい。そうすれば、第５図（、）及び（ｂ）か
ら出力される映像信号のマツチングをとることができる
。

なお、この場合、第５図（ｂ）のＱＴＤ行選択回路３４
の行転送ラインの選択は第５図（、）のＣＴＤ行選択回
路３４の行転送ラインの選択に比較して４相駆動用パル
スの１クロ、り分早く選択するので、その分だけ早く映
像信号が早く出力される。

メモリ等を用いずリアルタイムで映像信号のマツチング
をとシたい場合は、第５図（ｂ）に示したＣＴＤ行選択
回路３４にはその分だけ遅く４相駆動用パルスを出力す
るかもしくは出力端子２７に遅延回路を設けてマツチン
グをとるのが好ましい。

勿論、第５図（、）及び（ｂ）に示した熾像面３１上に
は、適当な色のストライプ色フィルタもしくはモザイク
状色フィルタが設けられている。このフィルタについて
詳細な説明は周知の事実なので説明を省略する。

第６図は第１図において行転送ラインを選択するのに用
いたＣＴＤ駆動回路を列転送ラインを選択して走査し映
像信号を出力するように用いた他の一実施例である。

ＣＴＤ駆動用電極１１　　ｒ　　２　　、ｔ、　　＋’
４　　＋２１　、・・、２Ｎ、、２Ｎ、は前述のように
４相駆動用ライン１，２，３．４にそれぞれ接続されて
いる。第３番目の駆動用電極１３＋２３１・・・、Ｎ３
　、・・・、２Ｎ、が形成するボテンンヤル井戸に連通
するｎ＋型型数散層１．２．、・・・。

Ｎ６．・・・、２Ｎ、がそれぞれ対応して外部に露出す
るように設けられている。

インバータを栴成しているインバータ用ゲート対１．と
１３．・・・＋Ｎ？　とＮ８＋・・・、２Ｎ。

と２Ｎ、の内のソースが接地されているデートｔ、ｌ　
・・’　＋　Ｎ８　　ｒ　・・’　＋　２Ｎ＆のゲート
はｎ＋型型数散層１５、・・・、Ｎ３．・・・、２Ｎ、
のそれぞれに対応して接続されている。インバータ用デ
ート対１７と１８　、・・・、Ｎ７とＮ８ｒ・・・、２
Ｎ７と２Ｎ、からなる各インバータの出力は列選択ゲー
ト２２のそれぞれのゲートに与えられる。

インバータ用ｒＬ１ａ＋・・・、Ｎ６．・・・、２Ｎ。

のノースはライン１２により接地され、インバータ用デ
ート１□　、・・・、Ｎ７　、・・・、２Ｎ、のそれぞ
れのゲートとドレインとは接続され、さらにそれらはラ
イン１４に接続き：ｈ−Ｃいる。

実際には、第１図と同じく、駆動用ライン１〜４は駆動
回路に、ライン１４はタイミングパルス発生回路に接続
されている。また、転送用電極ｌｉ側に隣シありて電極
７が、その電雨７下に形成されるポテンンヤル井戸に連
通するｎ＋型型数散層６設けられている。

さらに、転送用電極２Ｎ、側に隣シありて電極８が、そ
の電極ｓ下に形成されるポテンンヤル井戸に連通するｎ
＋型型数散層９設けられている。ライン７ａ　、８ａ　
、６ａ　、９ａは、電極７゜８及びｔ型拡散層６，９の
それぞれの引出し線である。列選択ゲート２２のドレイ
／は共通に映像信号出力ライン２６に接続され、列選択
ゲート２２のそれぞれのソースは列転送ラインｌｔ。

・・・、Ｎｔ、・・・、２Ｎｔに接続されている。

行転送ラインｌｋ、・・・、ｍｋのそれぞれは列走査／
フトレジスタ４０の出力側に接続されている。列走査シ
フトレジスタ４０は列走査クロックφ７を入力し、行転
送ラインｌｋ、・・・、ｍｋをこのｌｉＩ序で順次に広
沢し、選択した行転送ラインに高レベルを与えるもので
ある。

行転送ラインｌｋ、・・・、ｍｋと列転送ラインｌｔ、
・・・、２Ｎｔと撮像セル２０と列転送グー）２１との
関係は前述した通シであシ、ここでは説明を省略する。

なお、転送用電極１３＋２３＋・・・、Ｎ１．・・・。

２Ｎ、はこの順序で列転送ラインｘｔ、ｚｔ。

・・・、ＮＬ、・・・、２Ｎ、ｔのそれぞれに対応して
いる。ライン６ａ、７ａ、８ａ、９ａの他の要素との接
続関係を除く他の構成要素については第１図と同様なの
で説明を省略する。

また、第６図に示した部分で′ｉｃＬ諒の部分を除く構
成要素は同一ウェハ上で半導体製造プロセスによ）製造
されているものとする。

転送用電極１．から同２Ｎ４に向けて電荷転送して列転
送ライン１ｔから同２Ｎｔに向けて順次選択走査する例
について説明する。この場合、第２図（、）で前述した
ように２イン９ａのみ直流電源３３側に接続する。

まず初めに、庵像ｉ３１こ光像が形成さ九、列走査クロ
ックφ７を入力した列走査シフトレジスタ４０は行転送
ラインｌｋ、・・・、ｍｋをこの順序で順次選択する。

選択された行転送ラインは高レベルとなるので、それに
ゲートを接続されている列転送ゲート２１はＯＮとなる
。

このようにして、たとえば行転送ラインｌｋ。

・・・、ｍｋの内、１つの行転送ラインが選択されてい
る間、ＣＴＤの電荷転送によって列転送ラインｌｔ、・
・・、　Ｎ、　ｔ　、・・・、２Ｎｔが順次に選択され
て、出力端子２フに１つの行転送ライン分の映像信号が
出力される。

これは以下に述べるようにして行なわれる。

電極７に２イン７＆を介してパルスが印加され、その下
にポテンシャル井戸が形成される。それと共にライン６
ａとｎ＋型型数散層６介して電子がそのポテンシャル井
戸に注入される。

電極７に加えられたパルスの持続期間の後期に４相駆動
用ライン１に駆動用パルスが与えられ、その後電極７や
ライン６ａに与えられていたパルスは消滅するので、電
極７下のポテンシャル井戸て蓄積されていた電子は転送
用電極ＩＩ下に形成さ九たポテンシャル井戸に転送され
る。

駆動ライン１の次には駆動ライン２に、次に駆動ライン
３に、次に駆動ライン４にという具合いにサイクル的に
パルスが次々と与えられる。

そして転送用電極１．下のポテンシャル井戸に蓄積され
ていた電子は転送用電極’２　　＋　’３　　＋１４＋
２１＋・・・、Ｎ、、Ｎ２　、Ｎ、、Ｎ４　、・・・。

２Ｎ、、２Ｎ２．２Ｎ、、２Ｎ、下にコノ順で次々と形
成されるポテンシャル井戸を介して通算のＣＣＤのよう
に電荷転送される。

ここで、たとえばＮ組目の第３番目の転送用電極Ｎ、に
ライン３を介してパルスが与えられたとする。すると、
転送用電極Ｎ、下にポテンシャル井戸が形成され、電極
Ｎ２下のポテンシャル井戸に転送されていた電子はその
ポテンシャル井戸に移る。その後入転送用電極Ｎ４にラ
イン４を介してパルスが与えられ、転送用電極Ｎ、下の
ポテンシャル井戸に蓄積されていた電子がすべて転送用
電極Ｎ４下に形成されたポテンシャル井戸に移る迄の間
、即ち、転送用電極Ｎ、にパルスが与えられ電荷転送さ
れている間、負電位が？型拡散層Ｎ、を介してラインＮ
６に与えられる。これＫよシ、通常ＯＮ　しているイン
バータ用ゲートＮ、はＯＦＦとなる。

したがって、その間、ライン１４に高レベルのパルスが
印加されている間、インバータ用グー　トＮ、はＯＮと
なシ、インバータ用ゲートＮｆ＋Ｎｓで構成されている
インバータの出力は高レベルとなる。この高レベルの出
力はラインＮ、を介して当該列選択ゲート２２のゲート
に出力され、その列選択ゲート２２はＯＮ　して、列転
送ラインＮＬが選択される。これにょシ、電源２５、抵
抗２４、映像信号出力ライン２６、ＯＮ　した列選択ゲ
ート２２、選択された列転送ラインＮｔ、選択された行
転送ライン、たとえば行転送ラインＩｋ、と選択された
列転送ラインＮｔとに接続されている列転送ゲート２１
、その列転ノムゲート２１に接ＫｊＬされている撮像セ
ル２０との間に閉回路が形成される。その閉回路にはそ
の撮像セル２０が受光した量に応じた大きさの電流が流
れ、出力端子２７に１つの映像信号が出力される。

このようにして、列転送ラインＮｔばかシでなく列転送
ライン１４，２ｔ、・・・、２Ｎｔが順次に選択され、
列転送ラインＮｔと同様にして、そのＳ度、閉回路が形
成され、映像信号が出力端子２７に次々と出力される。

転送用電極２Ｎ、下のポテンシャル井戸迄転送された電
子は前述と同様にして電極ｓ下に形成されるポテンシャ
ル井戸、ｎ＋型型数散層９ライン９ａを介して直流電源
３３側に排出される。

なお、ライン１４にはライ／３のみ高レベルの信号が与
えられている期間のみ高レベルとなっているので、その
間に上記プロセス、即ち、列転送ライン１ｔ、・・・、
Ｎｔ、・・・、２Ｎｔが次次と選択されて映像信号が出
力端子ｚ７に出力される。このように上記したような映
像信号をうるプロセスが行シフトレジスタにより行転送
ラインｌｋ、・・・、ｍｋが順次に選択される毎にサイ
クル的に繰返えされて出力端子２フに映像信号が出力さ
れる。

次に、転送用電極２Ｎ、から同ＩＩに向けて電荷転送し
て列転送ライン２Ｎｔから１４に向けて順次選択走査す
る例について説明する。この場合、第２図（ｂ）で前述
したようにライン６ａのみ直流電源３３側に接続する。

まず、撮像面３１に光像が形成され、列走査クロックφ
９を入力した列走査シフトレジスタ４０は行転送ライン
ｌｋ、・・・、ｍｋをこの順序で順次に選択する。

このようにして、たとえば行転送ラインｌｋ。

・・・、ｍｋの内の１つの行転送ラインが選択されてい
る間、ＣＴＤの電荷転送によって列転送ライン１ｔ、・
・・、Ｎｔ、・・・、２Ｎｔが順次に選択されて、出力
端子２７に１つの行転送ライン分の映像信号が出力され
る。

これは以下に述べるようにして行なわれる。

ｎ＋型型数散層９介して、電極８下形成されているポテ
ンシャル井戸に電子が注入される。この電子は、４相駆
動用のライン４，３，２．１にこの順序で与えられるパ
ルスによって次々と転送される。たとえば、このパルス
によりミ極Ｎ、下に形成されたボテン／ヤル井戸に電子
が転送された場合、前述と同様の動作により列転送ライ
／ＮＬが選択される。これにより、前述と同様に閉回路
か形成され出力端子２７に１つの映像信号が出力される
。このようにして、転送用電極２Ｎ３．・・・、Ｎ３．
・・・、１．下に形成されたボテンンヤル井戸に次々と
電子がその順序で転送される毎に列転送ライン２Ｎｔ　
、・・・。

Ｎｔ、・・・、１ｔがこの順序で選択されて前述のよう
な閉回路が形成され、映像４３号が出力端子２７に出力
される。

上記１サイクルのプロセスが行転送ラインｌｋ、・・・
、ｍｋの１つの行転送ラインが選択される毎に行なわれ
、映像４８号が出力端子２７に出力される。

なお、転送用電極ｌ、下に形成されたポテンシャル井戸
に達した電子はその都度、電極７下に形成されるポテン
シャル井戸とｎ＋型型数散層６ライン６ａを介して直流
を源３３側に排出されるＯ 第７図は第６因忙示した固体撮像装置を用いて２板式の
固体撮像装置に適用した場合のそれらの走査方向を示し
ている。第５図（ａ）と（ｂ）の撮像ｍ１３１上には、
左右反対の光学像が形成されている。第５図（、）と（
ｂ）の場合、熾像面３１に対して行シフトレジスタ４０
の走査方向は同方向にし、また、ＣＴＤ列選択回路３４
の走査方向は左右逆方向とする。そうすれば、第５図Ｆ
、）に示した固体撮像装置からの映像信号と第５図（ｂ
）に示した固体撮像装置のマツチングかとれる。

なお、上記実施例では電荷転送手段としてＣＣＤ型のＣ
ＴＤを用いたがＢＢＤ型等のように電荷転送できるもの
ならばどのようなものでもよい。

また、上記各実施例において、タイミングパルス発生回
路として、４相脇動用のパルスのグ−トをとりパルスを
発生させることができる。

上記実施例において受光面は行列状にしであるが、本実
施例は光センサ素子を一列に配列して形成した光センサ
素子列にも適用可能である。

たとえば第６図において行転送ラインを１つのみ、たと
えば行転送ライン１にのみとし、その行転送ライン１に
のみに接続している光センサのみを一列に配列してＣＴ
Ｄにより走査して使用すれば画像を直線的に読み取るこ
とができる。

たとえば、２板式の固体撮像装置に適用する場合には、
その固体光センサ装置を走査方向と直角な方向に機械的
に移動走査すればよい。

効果 本発明によれば、行もしくは列転送ラインを順次に選択
するために、ＣＴＤを用いたただ１つの選択回路で互い
に逆方向の走査が可能な固体撮像装置が実現でき−る。

したがって、この種の固体撮像素子を２板式の固体撮像
方式に適用した場合、検査に合格した固体撮像装置を対
にしてすべて利用できるので、それだけ安価に固体撮像
装置を提供することができる。また、２板式の固体撮像
装置に適しているので光学系の性能を向上させなくても
固体撮像素子の画素数を容易に多くすることができ、高
解像度の固体撮像装置を提供し、しかも光学系の性能を
あげる必要は余りないので高解像力、軽量、小型化の撮
像システムを実現することが可能となりた。

また、本発明による固体撮像装置は構成が簡単なのでそ
れだけ製造し易い利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の固体撮像装置の一実施例を示す回路図
、 第２図は走査方向を異ならしめるための部分結線の一例
の回路図、 第３図及び第４図は第１図に示した装置のタイミングチ
ャート、 第５図は第１図に示した固体撮像装置を２板式の固体撮
像方式に適用したときの各走査方向を示す図、 第６図は本発明の固体撮像装置の他の一実施１り１ｊを
示す回路図、 第７図は第６図に示した固体撮像装置を２板式の固体＃
＆像方弐に適用したときの各走査方向を示す図である。 １〜４・・・ふ動用ライン １１　警Ｉｔ、Ｉ３．１４　　ラ°°　、Ｎ１　、Ｎ、
、Ｎ、。 Ｎ４＋・・・、２Ｎ、／ＣＣＤ転送用電極ａ　　、９　
ｒ　　Ｉ！　　、−＋・、Ｎｓ　　１　＋＋＋　ｌ　２
Ｎｓ／　ｎ＋型拡散層ｉ、＋１８１・・・、Ｎ７．Ｎ、
、・・・、２Ｎ？　１２Ｎａ／インバータ用ケ９−ト ’１０　＋　　’ＩＩ　＋　’・・ｒ　Ｎ１Ｇ　＋　Ｎ
ＩＩ　＋・・・＋２ＮＩＯ＋２Ｎ＋＋／行選択用ゲート １に、・・・、Ｎｋ、・・・、ｚＮｋ１行転送ラインう
Ｌ、・・・、ｍ１７列転送ライン ２０・・・撮像セル（フォトダイオード）２１・・・列
転送用ゲート ２２・・・列選択ゲート ２３・・・行走査ンフトレンスタ ２５・・・直流電源 ２７・・・出力端子　′ ３０・・・２次元固体撮像素子 ３１・・・撮像面 特許出願人　　富士写真フィルム株式会社　。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、行列状に配列された撮像画素と、該撮像画素の行を
   選択するための、導体で形成された行転送路と、該行転
   送路により選択された上記撮像画素からの画素信号を転
   送する列転送路と、上記行転送路を選択走査する行選択
   走査手段と、上記列転送路を選択走査して上記画素信号
   をうるための列選択走査手段とを備えた固体撮像装置に
   おいて、 上記行選択走査手段は、その走査方向に駆動パルスによ
   り走査される電荷転送手段と、該電荷転送手段により転
   送された電荷による電位を伝達する信号伝達手段と、該
   信号伝達手段により伝達された電位にもとづいて上記行
   転送路を選択する行選択ゲート手段とを有し、 上記電荷転送手段の走査による電荷転送により上記行選
   択ゲート手段は次々と上記行転送路を順次に選択走査す
   ることを特徴とする固体撮像装置。 ２、行列状に配列された撮像画素と、該撮像画素の行を
   選択するための、導体で形成された行転送路と、該行転
   送路により選択された上記撮像画素からの画素信号を転
   送する列転送路と、上記行転送路を選択走査する行選択
   走査手段と、上記列転送路を選択走査して上記画素信号
   をうるための列選択走査手段とを備えた固体撮像装置に
   おいて、 上記列選択走査手段は、その走査方向に駆動パルスによ
   り走査される電荷転送手段と、該電荷転送手段により転
   送された電荷による電位を伝達する信号伝達手段と、該
   信号伝達手段により伝達された電位にもとづいて上記列
   転送路を選択する列選択ゲート手段とを有し、 上記電荷転送手段の走査による電荷転送により上記列選
   択ゲート手段は次々と上記列転送路を順次に選択走査し
   て上記画素信号を得ることを特徴とする固体撮像装置。 ３、少なくとも２つの光センサ素子を一列に配列して形
   成した光センサ素子列と、該光センサ素子列を走査して
   上記光センサ素子から逐次画素信号を得るための走査手
   段とを備えた固体光センサ装置において、 上記走査手段は、その走査方向に駆動パルスにより走査
   される電荷転送手段と、該電荷転送手段により転送され
   た電荷による電位を伝達する信号伝達手段と、該信号伝
   達手段により伝達された電位にもとづいて上記光センサ
   素子列の光センサ素子を選択し、該光センサ素子から画
   素信号を取り出すためのゲート手段とを有することを特
   徴とする固体光センサ装置。