(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ（ｎは２以上の整数）色の点滅光源と、
第１の方向に配置され、前記点滅光源から光を照射されて光電変換を行い信号電荷を発生する複数の画素と、
前記画素において発生した前記信号電荷を与えられて蓄積する蓄積ゲートであって、前記画素毎に第２の方向にｎ個配置された前記蓄積ゲートと、
前記蓄積ゲートに蓄積されていた前記信号電荷を与えられ、前記第１の方向に順次転送する転送レジスタと、
前記蓄積ゲートと前記転送レジスタとの間に配置され、前記蓄積ゲートに蓄積されていたそれぞれの前記信号電荷を前記転送レジスタに転送するシフトゲートと、
を備え、
前記転送レジスタは、ｍ（ｍは２以上の整数）相の転送クロックを与えられる場合、１画素当たりｎ＊ｍ個の転送電極を有し、
前記画素において発生した信号電荷が前記蓄積ゲートによって前記第２の方向に転送され、前記シフトゲートを介して前記転送レジスタに与えられた後前記第１の方向に転送されることを特徴とする固体撮像装置。
【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係わり、特に原稿を密着して読み取る固体撮像装置に好適なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体撮像装置には、カラーフィルタを用いてカラー画像を読み取るタイプの他に、複数色の点滅光源を用いてカラー画像を実現するタイプが存在する。また、原稿から画像を読み取る際に、レンズを用いて縮小した画像を読み取るタイプや、原稿を密着してほぼ原寸大で読み取るタイプがある。
【０００３】
図３（ａ）に、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色の点滅光源を用いた密着型の従来の固体撮像装置の構成を示し、図３（ｂ）に転送電極に印加される転送クロックの波形を示し、図４に点滅光源の点灯タイミングと駆動パルスの波形に関するタイムチャートを示す。
【０００４】
画素ＰＥ１、ＰＥ２、…が図中左右方向（水平方向）に配列されている。図４に示されたように、３色の点滅光源ＬＥＤ（Ｂ）、ＬＥＤ（Ｇ）、ＬＥＤ（Ｒ）が順にパルス状に電源を供給されて発光する。画素ＰＥ１、ＰＥ２、…において、各々の点滅光源ＬＥＤ（Ｂ）、ＬＥＤ（Ｇ）、ＬＥＤ（Ｒ）が点灯することによって、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色に対応した信号電荷が発生し一旦保持される。
【０００５】
画素ＰＥ１、ＰＥ２、…と水平転送レジスタＨＴＲとの間に、シフトゲートＳＨが設けられている。シフトゲートＳＨに、図４のように転送パルスＳＨが供給される。この転送パルスＳＨは、点滅光源ＬＥＤ（Ｂ）、ＬＥＤ（Ｇ）、ＬＥＤ（Ｒ）がそれぞれ点灯した後に与えられる。これにより、画素ＰＥ１、ＰＥ２、…において発生した信号電荷が、矢印Ｂの方向にシフトゲートＳＨを介してそれぞれ水平転送レジスタＨＴＲにおける転送電極ＨＴＲ１２、ＨＴＲ２２、…下の不純物層に蓄積される。そして、２相転送クロックΦ１、Φ２のタイミングに従い、信号電荷が矢印Ａの方向に転送されていく。そして、図示されていない出力部において各々の信号電荷量に対応した電圧信号ＯＳに変換されて、読み出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の固体撮像装置には次のような問題があった。原稿密着型の固体撮像装置では、原稿をほぼ原寸大で読み取るため、レンズを用いて縮小して読み取るタイプよりも画素ピッチが長い。このような装置では、各々の画素ＰＥ１、ＰＥ２、…毎の転送長さが長くなる。よって、水平転送レジスタＨＴＲを２相パルスで駆動すると、１段当たりの電荷転送距離が長いために、転送時間が長くなる。
【０００７】
そこで、図３（ｂ）に示されたように、各々の転送電極ＨＴＲ１１、ＨＴＲ１２、…毎に、その下方の不純物領域における不純物注入の回数を変えることにより、３段以上の多段バリア段差を形成している。これにより、１段当たりの転送の実行長が短縮され、結果的に転送速度が向上する。
【０００８】
ところが、近年の電源電圧及びパルス電圧の低電圧化により、レジスタに多段バリア段差を形成すると、図３（ｂ）に示された転送電極ＨＴＲ１１とＨＴＲ１２、ＨＴＲ１２とＦＴＲ２１、…の間の転送段差Ｐを確保することが困難となる。よって、多段バリア段差による高速転送を実現することができない場合があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電源電圧やパルス電圧の低電圧化と信号電荷の高速転送とを同時に実現することが可能な固体撮像装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像装置は、
ｎ（ｎは２以上の整数）色の点滅光源と、
第１の方向に配置され、前記点滅光源から光を照射されて光電変換を行い信号電荷を発生する複数の画素と、
前記画素において発生した前記信号電荷を与えられて蓄積する蓄積ゲートであって、前記画素毎に第２の方向にｎ個配置された前記蓄積ゲートと、
前記蓄積ゲートに蓄積されていた前記信号電荷を与えられ、前記第１の方向に順次転送する転送レジスタと、
前記蓄積ゲートと前記転送レジスタとの間に配置され、前記蓄積ゲートに蓄積されていたそれぞれの前記信号電荷を前記転送レジスタに転送するシフトゲートと、
を備え、
前記転送レジスタは、ｍ（ｍは２以上の整数）相の転送クロックを与えられる場合、１画素当たりｎ＊ｍ個の転送電極を有し、
前記画素において発生した信号電荷が前記蓄積ゲートによって前記第２の方向に転送され、前記シフトゲートを介して前記転送レジスタに与えられた後前記第１の方向に転送される
ことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１（ａ）に、本実施の形態による固体撮像装置の構成を示し、図１（ｂ）にこの装置における転送電極に印加される２相転送パルスΦ１、Φ２の波形を示す。
【００１５】
複数の画素ＰＥ１、ＰＥ２、…が、図中左右方向（水平方向）に配列されている。画素ＰＥ１、ＰＥ２、…と水平転送レジスタＨＴＲとの間に、画素毎に対応して複数の蓄積ゲートＳＧ１１〜ＳＧ１３及びシフトゲートＳＨ１１、蓄積ゲートＳＧ２１〜ＳＧ２３及びシフトゲートＳＨ２１、…が図中縦方向（垂直方向）に配列されている。ここで、画素ＰＥ１、ＰＥ２、…毎に設けられた蓄積ゲートＳＧ１１〜ＳＧ１３、ＳＧ２１〜ＳＧ２３の数は、それぞれ点滅光源の色数と同一である。
【００１６】
水平転送レジスタＨＴＲは、各画素ＰＥ１、ＰＥ２、…毎に６つの画素電極ＨＴＲ１１〜ＨＴＲ１６、ＨＴＲ２１〜ＨＴＲ２６が配置されている。
【００１７】
このような構成を備えた本実施の形態による固体撮像装置の動作について、点滅光源の点灯タイミングと、蓄積ゲートＳＧ２１〜ＳＧ２３のゲートパルス、シフトゲートＳＨのゲートパルス、転送クロックΦ１のタイムチャートを示す図２を用いて説明する。
【００１８】
図２に示されたように、３色の点滅光源ＬＥＤ（Ｂ）、ＬＥＤ（Ｇ）、ＬＥＤ（Ｒ）のうち、点滅光源ＬＥＤ（Ｂ）が時点ｔ１からｔ２の間、パルス状に電源を供給されて発光する。画素ＰＥ１、ＰＥ２、…において、点滅光源ＬＥＤ（Ｂ）が点灯することによって、Ｂ色に対応した信号電荷が発生し一旦保持される。
【００１９】
Ｒ色用の蓄積ゲートＳＧ１１、ＳＧ２１、…に、時点ｔ２からｔ３の間、ゲートパルスＳＧ（Ｒ）が与えられ、ＬＥＤ（Ｂ）の発光で発生した信号電荷（Ｂ）が画素ＰＥ１、ＰＥ２、…からそれぞれ蓄積ゲートＳＧ１１、ＳＧ２１、…に転送される。
【００２０】
Ｇ色用の蓄積ゲートＳＧ１２、ＳＧ２２、…に、時点ｔ３からｔ４の間、ゲートパルスＳＧ（Ｇ）が与えられ、ＬＥＤ（Ｂ）の発光で発生した信号電荷（Ｂ）が蓄積ゲート画素ＳＧ１１、ＳＧ２１、…からそれぞれ蓄積ゲートＳＧ１２、ＳＧ２２、…に転送される。
【００２１】
Ｂ色用の蓄積ゲートＳＧ１３、ＳＧ２３、…に、時点ｔ４からｔ５の間、ゲートパルスＳＧ（Ｂ）が与えられ、ＬＥＤ（Ｂ）の発光で発生した信号電荷（Ｂ）が蓄積ゲート画素ＳＧ１２、ＳＧ２２、…からそれぞれ蓄積ゲートＳＧ１３、ＳＧ２３、…に転送される。
【００２２】
次に、点滅光源ＬＥＤ（Ｇ）が時点ｔ５からｔ６の間、パルス状に電源を供給されて発光する。画素ＰＥ１、ＰＥ２、…において、Ｇ色に対応した信号電荷（Ｇ）が発生し一旦保持される。
【００２３】
Ｒ色用の蓄積ゲートＳＧ１１、ＳＧ２１、…に、時点ｔ６からｔ７の間、ゲートパルスＳＧ（Ｒ）が与えられ、信号電荷（Ｇ）が画素ＰＥ１、ＰＥ２、…からそれぞれ蓄積ゲートＳＧ１１、ＳＧ２１、…に転送される。
【００２４】
Ｇ色用の蓄積ゲートＳＧ１２、ＳＧ２２、…に、時点ｔ７からｔ８の間、ゲートパルスＳＧ（Ｇ）が与えられ、信号電荷（Ｇ）が蓄積ゲートＳＧ１１、ＳＧ２１、…からそれぞれ蓄積ゲートＳＧ１２、ＳＧ２２、…に転送される。
【００２５】
さらに、点滅光源ＬＥＤ（Ｒ）が時点ｔ８からｔ９の間、パルス状に電源を供給されて発光する。画素ＰＥ１、ＰＥ２、…において、Ｒ色に対応した信号電荷（Ｒ）が発生し一旦保持される。
【００２６】
Ｒ色用の蓄積ゲートＳＧ１１、ＳＧ２１、…に、時点ｔ９からｔ１０の間、ゲートパルスＳＧ（Ｒ）が与えられ、信号電荷（Ｒ）が画素ＰＥ１、ＰＥ２、…からそれぞれ蓄積ゲートＳＧ１１、ＳＧ２１、…に転送される。
【００２７】
次に、時点ｔ１０からｔ１１の間、シフトゲートＳＨ１１、ＳＨ２１、…にゲートパルスＳＨが与えられ、蓄積ゲートＳＧ１３、ＳＧ２３、…に蓄積されている信号電荷（Ｂ）が矢印Ｂのように水平転送レジスタＨＴＲの転送電極ＨＴＲ１６、ＨＴＲ２６、…下の不純物層に転送される。水平転送レジスタＨＴＲの各転送電極には２相転送クロックΦ１、Φ２が印加され、矢印Ａの方向に転送される。
【００２８】
時点ｔ１１からｔ１２の間、蓄積ゲートＳＧ１３、ＳＧ２３、…にゲートパルスＳＧ（Ｂ）が与えられ、蓄積ゲートＳＧ１２、ＳＧ２２、…に蓄積されていた信号電荷（Ｇ）が蓄積ゲートＳＧ１３、ＳＧ２３、…に転送される。さらに、時点ｔ１２からｔ１３の間、蓄積ゲートＳＧ１２、ＳＧ２２、…にゲートパルスＳＧ（Ｇ）が与えられ、蓄積ゲートＳＧ１１、ＳＧ２１、…に蓄積されていた信号電荷（Ｒ）が蓄積ゲートＳＧ１２、ＳＧ２２、…に転送される。
【００２９】
時点ｔ１３からｔ１４の間、シフトゲートＳＨ１１、ＳＨ２１、…にゲートパルスＳＨが与えられ、蓄積ゲートＳＧ１３、ＳＧ２３、…に蓄積されていた信号電荷（Ｇ）が矢印Ｂのように水平転送レジスタＨＴＲの転送電極ＨＴＲ１６、ＨＴＲ２６、…下の不純物層に転送され、矢印Ａの方向に転送されていく。
【００３０】
時点ｔ１５からｔ１６の間、蓄積ゲートＳＧ１３、ＳＧ２３、…にゲートパルスＳＧ（Ｂ）が与えられ、蓄積ゲートＳＧ１２、ＳＧ２２、…に蓄積されていた信号電荷（４）が蓄積ゲートＳＧ１３、ＳＧ２３、…に転送される。
【００３１】
時点ｔ１７からｔ１８の間、シフトゲートＳＨ１１、ＳＨ２１、…にゲートパルスＳＨが与えられ、蓄積ゲートＳＧ１３、ＳＧ２３、…に蓄積されていた信号電荷（Ｒ）が矢印Ｂのように水平転送レジスタＨＴＲの転送電極ＨＴＲ１６、ＨＴＲ２６、…下の不純物層に転送され、矢印Ａの方向に転送されていく。
【００３２】
このようにして、各々の画素ＰＥ１、ＰＥ２、…において発生した信号電荷（Ｂ）が一旦蓄積ゲートＳＧ１１、ＳＧ２１、…に蓄積され、信号電荷（Ｇ）が蓄積ゲートＳＧ１２、ＳＧ２２、…に蓄積され、信号電荷（Ｒ）が蓄積ゲートＳＧ１３、ＳＧ２３、…に蓄積される。信号電荷（Ｂ）がシフトゲートＳＨ１１、ＳＨ２１、…を介して水平転送レジスタＨＴＲに与えられ、信号電荷（Ｇ）が蓄積ゲートＳＧ１３、ＳＧ２３、…に与えられて蓄積され、信号電荷（Ｒ）が蓄積ゲートＳＧ１２、ＳＧ２２、…に与えられて蓄積される。信号電荷（Ｇ）がシフトゲートＳＨ１１、ＳＨ２１、…を介して水平転送レジスタＨＴＲに与えられ、信号電荷（Ｒ）が蓄積ゲートＳＧ１３、ＳＧ２３、…に与えられて蓄積される。そして、信号電荷（Ｒ）がシフトゲートＳＨ１１、ＳＨ２１、…を介して水平転送レジスタＨＴＲに与えられる。水平転送レジスタＨＴＲに与えられた信号電荷は、転送クロックΦ１、Φ２のタイミングで順次転送されていき、図示されていない出力部において電圧信号に変換されて出力される。
【００３３】
本実施の形態によれば、１画素当たりの転送電極の数が６段となり、１段の転送電極下における信号電荷の転送長さが短縮される。この結果、信号電荷の転送速度を高速化することができる。また、従来の装置では１段の転送電極下において、図３（ｂ）に示されたように多段バリア段差を形成すると、電源電圧及びパルス電圧の低電圧化によってレジスタ間の転送段差Ｐを確保することが難しいという問題があった。これに対し、本実施の形態では多段バリア段差を設けることなく各々の転送電極下における転送長さが短縮されるので、低電圧化においても転送速度を高速化することができる。
【００３４】
上述した実施の形態は一例であって、本発明を限定するものではない。例えば、上記実施の形態ではＲ、Ｇ、Ｂ３色の点滅光源を用いているが、２色又は４色以上の点滅光源を備える装置に対しても本発明を適用することができる。この場合は、蓄積ゲートは点滅光源の色数と同数配置されることになる。また、転送レジスタに上記実施の形態では２相クロックが与えられるが、３相以上の転送クロックが与えられる装置に対しても本発明を適用することができる。この場合は、１画素当たり、転送クロックの相数に点滅光源の色数を乗算した数の転送電極が配置される。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画素において発生した信号電荷を転送レジスタに転送する際に、その間に配置された複数の蓄積ゲートを経るように構成したことで、一画素当たりの転送電極数を増やすことによって転送長を短縮し、その結果転送速度を高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による固体撮像装置の構成及び転送クロックの波形を示した平面図及びタイムチャート。
【図２】同固体撮像装置において用いられる駆動信号の波形を示したタイムチャート。
【図３】従来の固体撮像装置の構成及び転送クロックの波形を示した平面図及びタイムチャート。
【図４】同固体撮像装置において用いられる駆動信号の波形を示したタイムチャート。
【符号の説明】
ＰＥ１、ＰＥ２  画素
ＳＧ１１、ＳＧ１２、ＳＧ１３、ＳＧ２１、ＳＧ２２、ＳＧ２３  蓄積ゲート
ＳＨ１１、ＳＨ２１  シフトゲート
ＨＴＲ  水平転送レジスタ
ＨＴＲ１１〜ＨＴＲ１６、ＨＴＲ２１〜ＨＴＲ２６  水平電極
Φ１、Φ２  転送クロック
【図１】
0003670543.tif 000002
【図２】
0003670543.tif 000003
【図３】
0003670543.tif 000004
【図４】
0003670543.tif 000005