(57)【要約】【課題】制御回路を外部に設けることなく解像度の異なる信号を出力することができる固体撮像素子を提供する。【解決手段】常時出力部側に蓄積した電荷を転送する第１のセンサ列２と、出力する解像度に応じて出力部側に蓄積した電荷を転送する第２のセンサ列３とを有し、各センサ列は並列に配置された固体撮像素子１において、第２のセンサ列で蓄積された電荷を転送するクロックパルスを制御する制御回路と、第２のセンサ列の出力をオーバフロードレインへ流すことを決定付ける信号を制御回路に入力する端子とを備える。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
常時出力部側に蓄積した電荷を転送する第１のセンサ列と、出力する解像度に応じて出力部側に蓄積した電荷を転送する第２のセンサ列とを有し、各センサ列は並列に配置された固体撮像素子において、
前記第２のセンサ列で蓄積された電荷を転送するクロックパルスを制御する制御回路と、
前記第２のセンサ列の出力をオーバフロードレインへ流すことを決定付ける信号を制御回路に入力する端子とを備える
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
常時出力部側に蓄積した電荷を転送する第１のセンサ列と、出力する解像度に応じて出力部側に蓄積した電荷を転送する第２のセンサ列とを有し、各センサ列は相対的に所定ピッチずれて並列に配置された固体撮像素子において、
前記第２のセンサ列で蓄積された電荷を転送するクロックパルスを制御する制御回路と、
前記第２のセンサ列の出力をオーバフロードレインへ流すことを決定付ける信号を制御回路に入力する端子とを備える
ことを特徴とする固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子に関する。詳しくは、常時出力部側に蓄積した電荷を転送する第１のセンサ列と、出力する解像度に応じて出力部側に蓄積した電荷を転送する第２のセンサ列とを有し、各センサ列は並列に配置された固体撮像素子に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
入力光に応じた量の電荷を蓄積するフォトダイオードからなる画素が一次元的に配列され、これら画素からの電荷をＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅｖｉｃｅ）の電荷転送方式によって出力部側に転送する水平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，パターン認識及び各種計測など、多くの分野で使用されており、近年必要に応じて異なる解像度が得られるものも開発されている。
以下、図面を用いて従来のＣＣＤリニアセンサについて説明する。
【０００３】
図５は従来のＣＣＤリニアセンサを説明するための模式図を示す。ここで示すＣＣＤリニアセンサ１０１は２４００ｄｐｉ及び１２００ｄｐｉの解像度の信号を出力することができ、Ｍａｉｎ　ｌｉｎｅセンサ列１０２、Ｍａｉｎ　ｌｉｎｅセンサ列から半ピッチずらして配置されたＳｕｂ　ｌｉｎｅセンサ列１０３、Ｍａｉｎ　ｌｉｎｅセンサ列に隣接して設けられＭａｉｎ　ｌｉｎｅセンサ列で取り込んだ電荷を読み出す第１読み出しゲート１０４、Ｓｕｂ　ｌｉｎｅセンサ列に隣接して設けられＳｕｂ　ｌｉｎｅセンサ列で取り込んだ電荷を読み出す第２読み出しゲート１０５、第１読み出しゲートに隣接して設けられ第１読み出しゲートによって読み出された電荷を出力部側に転送する第１水平電荷転送部１０６、第２読み出しゲートに隣接して設けられ第２読み出しゲートによって読み出された電荷を出力部側に転送する第２水平電荷転送部１０７、第１水平電荷転送部及び第２水平電荷転送部によって転送された電荷を加算して出力部側に転送する第３水平電荷転送部１０８及び１２００ｄｐｉの解像度の信号を出力する際にＳｕｂ　ｌｉｎｅセンサ列で取り込んだ電荷の転送先であるＳｕｂ　ｌｉｎｅ　Ｏｖｅｒｆｌｏｗ　Ｄｒａｉｎ１０９を備える。
【０００４】
上記の様に構成されたＣＣＤリニアセンサにおいて、２４００ｄｐｉの解像度の出力信号を得る場合には、図５中符号Ａで示す電極（１）（以下、Ｈφ１と言う）に図６中符号Ｆで示すタイミングで駆動パルスを与え、図５中符号Ｂで示す電極（２）（以下、Ｈφ２と言う）に図６中符号Ｇで示すタイミングで駆動パルスを与え、図５中符号Ｃで示す電極（３）（以下、Ｈφ３と言う）に図６中符号Ｈで示すタイミングで駆動パルスを与え、図５中符号Ｄで示す電極（４）（以下、Ｈφ４と言う）に図６中符号Ｉで示すタイミングで駆動パルスを与えると共に、図５中符号Ｅで示す電極（５）（以下、Ｈφ５と言う）に図６中符号Ｆで示すタイミングで駆動パルスを与える。
即ち、第１水平電荷転送部のＨφ１及びＨφ２に図６中符号Ｆ及び符号Ｇで示すタイミングで駆動パルスを与えることによりＭａｉｎ　ｌｉｎｅセンサ列で取り込み、第１読み出しゲートによって第１水平電荷転送部に読み出された電荷を出力部方向に５ＭＨｚで転送を行い、第２水平電荷転送部のＨφ１及びＨφ２に図６中符号Ｆ及び符号Ｇで示すタイミングで駆動パルスを与えると共にＨφ５に図６中符号Ｆで示すタイミングで駆動パルスを与えることによりＳｕｂ　ｌｉｎｅセンサ列で取り込み、第２読み出しゲートによって第２水平電荷転送部に読み出された電荷を出力部方向に５ＭＨｚで転送を行い、第３水平電荷転送部のＨφ３及びＨφ４に図６中符号Ｈ及び符号Ｉで示すタイミングで駆動パルスを与えることにより第１水平電荷転送部及び第２水平電荷転送部により転送された電荷を加算して１０ＭＨｚで出力部方向に転送し、出力部から２４００ｄｐｉの解像度の信号を出力する。
なお、２４００ｄｐｉの解像度の信号を出力する場合には、Ｈφ５に図６中符号Ｆで示すタイミングで駆動パルスを与えることにより第２水平電荷転送部に読み出された電荷は第３水平電荷転送部に転送される。
【０００５】
また、１２００ｄｐｉの解像度の出力信号を得る場合には、Ｈφ１に図６中符号Ｆで示すタイミングで駆動パルスを与え、Ｈφ２に図６中符号Ｇで示すタイミングで駆動パルスを与え、Ｈφ３に図６中符号Ｈで示すタイミングで駆動パルスを与え、Ｈφ４に図６中符号Ｉで示すタイミングで駆動パルスを与えると共に、Ｈφ５に図６中符号Ｊで示すタイミングで駆動パルスを与える。
即ち、第１水平電荷転送部のＨφ１及びＨφ２に図６中符号Ｆ及び符号Ｇで示すタイミングで駆動パルスを与えることにより２４００ｄｐｉの解像度の出力信号を得る場合と同様にＭａｉｎ　ｌｉｎｅセンサ列で取り込み、第１読み出しゲートによって第１水平電荷転送部に読み出された電荷を出力部方向に５ＭＨｚで転送を行い、第２水平電荷転送部のＨφ１及びＨφ２に図６中符号Ｆ及び符号Ｇで示すタイミングで駆動パルスを与えると共にＨφ５に図６中符号Ｊで示すタイミングで駆動パルスを与えることによりＳｕｂ　ｌｉｎｅセンサ列で取り込み、第２読み出しゲートによって第２水平電荷転送部に読み出された電荷をＨφ５まで転送し、Ｈφ５から電荷をＳｕｂ　ｌｉｎｅ　Ｏｖｅｒｆｌｏｗ　Ｄｒａｉｎに転送を行い、第３水平電荷転送部のＨφ３及びＨφ４に図６中符号Ｈ及び符号Ｉで示すタイミングで駆動パルスを与えることにより第１水平電荷転送部により転送された電荷を１０ＭＨｚで出力部方向に転送し、出力部から１２００ｄｐｉの解像度の信号を出力する。
なお、１２００ｄｐｉの解像度の信号を出力する場合には、Ｈφ５に図６中符号Ｊで示すタイミングで駆動パルスを与えることにより第２水平電荷転送部に読み出された電荷はＳｕｂ　ｌｉｎｅ　Ｏｖｅｒｆｌｏｗ　Ｄｒａｉｎに転送され、第３水平電荷転送部には転送されない。
【０００６】
ここで、従来のＣＣＤリニアセンサではＨφ５に与える駆動パルスが図６中符号Ｆで示すタイミングであるか、図６中符号Ｊで示すタイミングであるかによって出力する信号の解像度を変化させているのであるが、図７で示す様に外部制御回路１１０によってＨφ５に与える駆動パルスのタイミングを制御することによってＣＣＤリニアセンサから出力する信号の解像度を変化させている。
即ち、外部制御回路に図６中符号Ｆで示すタイミングの駆動パルスを入力し、ＣＣＤリニアセンサから２４００ｄｐｉの解像度の信号を出力する場合には外部制御回路での制御は行わずに入力信号をそのまま出力してＨφ５に図６中符号Ｆで示すタイミングの駆動パルスを与え、ＣＣＤリニアセンサから１２００ｄｐｉの解像度の信号を出力する場合には外部制御回路で入力された信号をグランドレベルに制御し出力してＨφ５に図６中符号Ｊで示すタイミングの駆動パルスを与えることによってＣＣＤリニアセンサから出力する信号の解像度を変化させている。
なお、図７中符号Ｆは図６中符号Ｆで示すタイミングでＣＣＤリニアセンサに与える駆動パルス、図７中符号Ｇは図６中符号Ｇで示すタイミングでＣＣＤリニアセンサに与える駆動パルス、図７中符号Ｈは図６中符号Ｈで示すタイミングでＣＣＤリニアセンサに与える駆動パルス、図７中符号Ｉは図６中符号Ｉで示すタイミングでＣＣＤリニアセンサに与える駆動パルスを示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
さて、従来のＣＣＤリニアセンサは上記の様に出力する信号の解像度を変化させるために制御回路を外部に設けなければならなかった。
即ち、ＣＣＤリニアセンサから異なる解像度の信号を出力する場合には、異なるタイミングの駆動パルスをＨφ５に与えなければならず、ＣＣＤリニアセンサの外部においてＨφ５に与える駆動パルスのタイミングを制御するチップを他に設ける必要があり、ＣＣＤリニアセンサを組み込んだ機器において製造コスト、設置スペースの点で不都合があった。
【０００８】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであって、制御回路を外部に設けることなく解像度の異なる信号を出力することができる固体撮像素子を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る固体撮像素子は、常時出力部側に蓄積した電荷を転送する第１のセンサ列と、出力する解像度に応じて出力部側に蓄積した電荷を転送する第２のセンサ列とを有し、各センサ列は並列に配置された固体撮像素子において、前記第２のセンサ列で蓄積された電荷を転送するクロックパルスを制御する制御回路と、前記第２のセンサ列の出力をオーバフロードレインへ流すことを決定付ける信号を制御回路に入力する端子とを備える。
【００１０】
ここで、制御回路用の端子によってクロックパルスをどのように制御を行うかを決定付ける信号を制御回路に入力することができる。
また、制御回路によって第２のセンサ列で蓄積された電荷の転送先を決定付ける第２のセンサ列に与えられるクロックパルスの制御を行う。
【００１１】
また、本発明に係る固体撮像素子は、常時出力部側に蓄積した電荷を転送する第１のセンサ列と、出力する解像度に応じて出力部側に蓄積した電荷を転送する第２のセンサ列とを有し、各センサ列は相対的に所定ピッチずれて並列に配置された固体撮像素子において、前記第２のセンサ列で蓄積された電荷を転送するクロックパルスを制御する制御回路と、前記第２のセンサ列の出力をオーバフロードレインへ流すことを決定付ける信号を制御回路に入力する端子とを備える。
【００１２】
ここで、各センサ列が相対的に所定ピッチずれて並列に配置されたことによって、各センサ列でより鮮明に画像を認識することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施の形態では２４００ｄｐｉ及び１２００ｄｐｉの解像度でＭａｉｎ　ｌｉｎｅセンサ列とＳｕｂ　ｌｉｎｅセンサ列は半ピッチずらして配置されているが、あらゆる解像度で実施可能なこと、又複数のセンサ列が第３水平電荷転送部を共有している形態であれば実施可能であることは明らかである。
【００１４】
図１は本発明を適用した固体撮像素子の一例であるＣＣＤリニアセンサを説明するための模式図である。ここで示すＣＣＤリニアセンサ１は上記した従来のＣＣＤリニアセンサと同様に２４００ｄｐｉ及び１２００ｄｐｉの解像度の信号を出力でき、Ｍａｉｎ　ｌｉｎｅセンサ列２、Ｍａｉｎ　ｌｉｎｅセンサ列から半ピッチずらして配置されたＳｕｂ　ｌｉｎｅセンサ列３、Ｍａｉｎ　ｌｉｎｅセンサ列に隣接して設けられＭａｉｎ　ｌｉｎｅセンサ列で取り込んだ電荷を読み出す第１読み出しゲート４、Ｓｕｂ　ｌｉｎｅセンサ列に隣接して設けられＳｕｂ　ｌｉｎｅセンサ列で取り込んだ電荷を読み出す第２読み出しゲート５、第１読み出しゲートに隣接して設けられ第１読み出しゲートによって読み出された電荷を出力部側に転送する第１水平電荷転送部６、第２読み出しゲートに隣接して設けられ第２読み出しゲートによって読み出された電荷を出力部側に転送する第２水平電荷転送部７、第１水平電荷転送部及び第２水平電荷転送部によって転送された電荷を加算して出力部側に転送する第３水平電荷転送部８及び１２００ｄｐｉの解像度の信号を出力する際にＳｕｂ　ｌｉｎｅセンサ列で取り込んだ電荷の転送先であるＳｕｂ　ｌｉｎｅ　Ｏｖｅｒｆｌｏｗ　Ｄｒａｉｎ９を備える。
【００１５】
図２はＣＣＤリニアセンサに内蔵されたスイッチ回路の一例を説明するための模式図である。ここで示すスイッチ回路はスイッチ（１）１０とスイッチ（２）１１を有し、スイッチ（１）はオンの状態でスイッチ回路への入力信号をスイッチ回路から出力できる位置に配置され、スイッチ（２）はオンの状態でスイッチ回路への入力信号とは無関係に一定電圧、例えばグランドレベルの信号をスイッチ回路から出力できる位置に配置されている。
ここで、スイッチ回路に与えられるスイッチ回路制御パルスがローレベル（以下、Ｌレベルと言う）の時には、スイッチ（１）はオン、スイッチ（２）はオフの状態となり、スイッチ回路に入力された信号をそのままスイッチ回路から出力できるように構成されている。また、スイッチ回路に与えられるスイッチ回路制御パルスがハイレベル（以下、Ｈレベルと言う）の時には、スイッチ（１）はオフ、スイッチ（２）はオンの状態となり、例えばＬレベルの電圧としてグランドレベルの信号がスイッチ回路から出力できるように構成されている。
なお、図２中符号ｘはスイッチ回路に入力される信号を示し、図２中符号ｙはスイッチ回路から出力される信号を示している。また、スイッチ回路から出力された信号は、図１中符号ｅで示すＨφ５に与えられる。
【００１６】
上記の様に構成されたＣＣＤリニアセンサにおいて、２４００ｄｐｉの解像度の出力信号を得る場合には上記した従来のＣＣＤリニアセンサと同様に、図１中符号ａで示すＨφ１に図３中符号ｆで示すタイミングで駆動パルスを与え、図１中符号ｂで示すＨφ２に図３中符号ｇで示すタイミングで駆動パルスを与え、図１中符号ｃで示すＨφ３に図３中符号ｈで示すタイミングで駆動パルスを与え、図１中符号ｄで示すＨφ４に図３中符号ｉで示すタイミングで駆動パルスを与えると共に、スイッチ回路に図３中符号ｆで示すタイミングの駆動パルスを入力ｘとして入力し、スイッチ回路にＬレベルのスイッチ回路制御パルスを与える。
即ち、スイッチ回路にＬレベルのスイッチ回路制御パルスを与えることにより、スイッチ回路に入力した図３中符号ｆで示すタイミングの駆動パルスをスイッチ回路から出力し、Ｈφ５に図３中符号ｆで示すタイミングの駆動パルスを与えることによって、ＣＣＤリニアセンサから２４００ｄｐｉの解像度を有する信号を出力する。
【００１７】
また、１２００ｄｐｉの解像度の出力信号を得る場合にも上記した従来のＣＣＤリニアセンサと同様に、Ｈφ１に図３中符号ｆで示すタイミングで駆動パルスを与え、Ｈφ２に図３中符号ｇで示すタイミングで駆動パルスを与え、Ｈφ３に図３中符号ｈで示すタイミングで駆動パルスを与え、Ｈφ４に図３中符号ｉで示すタイミングで駆動パルスを与えると共に、スイッチ回路に図３中符号ｆで示すタイミングの駆動パルスを入力し、スイッチ回路にＨレベルのスイッチ回路制御パルスを与える。
即ち、スイッチ回路にＨレベルのスイッチ回路制御パルスを与えることにより、グランドレベルである図３中符号ｊで示すタイミングの駆動パルスの信号をスイッチ回路から出力し、Ｈφ５に図３中符号ｊで示すタイミングの駆動パルスを与えることによって、ＣＣＤリニアセンサから１２００ｄｐｉの解像度を有する信号を出力する。
【００１８】
ここで、本発明を適用した固体撮像素子の一例であるＣＣＤリニアセンサでは、第１水平電荷転送部及び第２水平電荷転送部が５ＭＨｚで電荷の転送を行うのに対して、第３水平電荷転送部は１０ＭＨｚで電荷の転送を行うように構成されており、２４００ｄｐｉの解像度の信号を出力する際には、第１水平電荷転送部及び第２水平電荷転送部により転送された電荷を第３水平電荷転送部で加算して転送するために、第１水平電荷転送部及び第２水平電荷転送部が５ＭＨｚで電荷を転送するのであれば第３水平電荷転送部は１０ＭＨｚで電荷を転送する必要があるが、１２００ｄｐｉの解像度の信号を出力する際には、第１水平電荷転送部により転送された電荷のみを第３水平電荷転送部で転送するために、第３水平電荷転送部は必ずしも電荷を１０ＭＨｚで転送を行う必要は無く、第１水平電荷転送部と同様に電荷を５ＭＨｚで転送しても構わない。
【００１９】
上記した本発明を適用した固体撮像素子の一例であるＣＣＤリニアセンサでは、図４で示す様に２４００ｄｐｉの解像度の信号を出力する場合も１２００ｄｐｉの解像度の信号を出力する場合も、ＣＣＤリニアセンサには図３中符号ｆで示すタイミングで駆動パルスを与え、スイッチ回路にスイッチ回路制御パルスを与えることによってＣＣＤリニアセンサから出力する解像度を変化させることができる。
なお、図４中符号ｆは図３中符号ｆで示すタイミングでＣＣＤリニアセンサのＨφ１に与える駆動パルス、図４中符号ｆ’は図３中符号ｆで示すタイミングでＣＣＤリニアセンサに内蔵されたスイッチ回路に入力する駆動パルス、図４中符号ｇは図３中符号ｇで示すタイミングでＣＣＤリニアセンサに与えられる駆動パルス、図４中符号ｈは図３中符号ｈで示すタイミングでＣＣＤリニアセンサに与えられる駆動パルス、図４中符号ｉは図３中符号ｉで示すタイミングでＣＣＤリニアセンサに与えられる駆動パルスを示している。また、図４中符号ｋはスイッチ回路に与えられるスイッチ回路制御パルスを示しており、２４００ｄｐｉの解像度の信号を出力する場合には図３中符号ｋで示すタイミングでスイッチ回路制御パルスを与え、１２００ｄｐｉの解像度の信号を出力する場合には図３中符号ｋ’で示すタイミングでスイッチ回路制御パルスを与える。
【００２０】
また、上記した本発明を適用した固体撮像素子の一例であるＣＣＤリニアセンサでは、Ｈφ５に与える駆動パルスのタイミングを制御するスイッチ回路を内蔵するために、スイッチ回路のチップを設ける必要、或いは外部より入力される駆動パルスを生成するタイミングジェネレータ（以下ＴＧと言う）にスイッチ回路を設ける必要が無く、汎用のＴＧを用いることが出来るため、ＣＣＤリニアセンサを組み込んだ機器においてコストダウンが図れると共に使いやすさの向上を図ることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べてきた如く、本発明の固体撮像素子によれば、制御回路を外部に設けることなく解像度の異なる信号を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した固体撮像素子の一例であるＣＣＤリニアセンサを説明するための模式図である。
【図２】本発明を適用した固体撮像素子の一例であるＣＣＤリニアセンサに内蔵されたスイッチ回路の一例を説明するための模式図である。
【図３】本発明を適用した固体撮像素子の一例であるＣＣＤリニアセンサに与える各駆動パルスの動作タイミングを説明するための図である。
【図４】本発明を適用した固体撮像素子の一例であるＣＣＤリニアセンサに与える駆動パルスを説明するための模式図である。
【図５】従来のＣＣＤリニアセンサを説明するための模式図である。
【図６】従来のＣＣＤリニアセンサに与える各駆動パルスの動作タイミングを説明するための図である。
【図７】従来のＣＣＤリニアセンサに与える駆動パルスを説明するための模式図である。
【符号の説明】
１　　ＣＣＤリニアセンサ
２　　Ｍａｉｎ　ｌｉｎｅセンサ列
３　　Ｓｕｂ　ｌｉｎｅセンサ列
４　　第１読み出しゲート
５　　第２読み出しゲート
６　　第１水平電荷転送部
７　　第２水平電荷転送部
８　　第３水平電荷転送部
９　　Ｓｕｂ　ｌｉｎｅ　Ｏｖｅｒｆｌｏｗ　Ｄｒａｉｎ
１０　　スイッチ（１）
１１　　スイッチ（２）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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