(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれがモニタセンサ受光部と、該モニタセンサ受光部の電圧をピックアップする電極部と、前記モニタセンサ受光部に蓄積した不要電荷を掃き捨てるリセットドレインと、前記電極部に接続されたバッファとを有し、前記モニタセンサ受光部に蓄積した電荷の掃き出しタイミングを決定する信号がそれぞれ独立して入力されることによって、それぞれが独立して前記モニタセンサ受光部に蓄積した電荷の掃き出しと、前記モニタセンサ受光部への電荷の蓄積と、前記バッファからの出力とを行う複数のモニタセンサと、
前記複数のモニタセンサそれぞれの蓄積電荷に応じたデータ出力を共有する出力端子と、
前記各データ出力の伝達経路と前記出力端子との間に設けられる出力切換えスイッチと、
前記出力切換えスイッチを制御する選択制御回路とを備える
モニタセンサ出力回路。
【請求項２】
それぞれがモニタセンサ受光部と、該モニタセンサ受光部の電圧をピックアップする電極部と、前記モニタセンサ受光部に蓄積した不要電荷を掃き捨てるリセットドレインと、前記電極部に接続されたバッファとを有し、前記モニタセンサ受光部に蓄積した電荷の掃き出しタイミングを決定する信号がそれぞれ独立して入力されることによって、それぞれが独立して前記モニタセンサ受光部に蓄積した電荷の掃き出しと、前記モニタセンサ受光部への電荷の蓄積と、前記バッファからの出力とを行う複数のモニタセンサのデータ出力をリアルタイムにモニタリングするモニタセンサ出力回路の出力制御方法であって、
前記複数のモニタセンサそれぞれの蓄積電荷に応じたデータ出力を共有する出力端子と、前記各データ出力の伝達経路と前記出力端子との間に設けられる出力切換えスイッチと、前記出力切換えスイッチを制御する選択制御回路と、を具備し、
前記選択制御回路により、前記複数のモニタセンサそれぞれのデータ出力をモニタセンサの電荷蓄積中に切換えて前記出力端子に伝達するよう前記出力切換えスイッチを制御する
モニタセンサ出力回路の出力制御方法。
【請求項３】
前記複数のモニタセンサの電荷蓄積を同時に開始するよう制御する
請求項２記載のモニタセンサ出力回路の出力制御方法。
【請求項４】
それぞれがモニタセンサ受光部と、該モニタセンサ受光部の電圧をピックアップする電極部と、前記モニタセンサ受光部に蓄積した不要電荷を掃き捨てるリセットドレインと、前記電極部に接続されたバッファとを有し、前記モニタセンサ受光部に蓄積した電荷の掃き出しタイミングを決定する信号がそれぞれ独立して入力されることによって、それぞれが独立して前記モニタセンサ受光部に蓄積した電荷の掃き出しと、前記モニタセンサ受光部への電荷の蓄積と、前記バッファからの出力とを行う複数のモニタセンサを含むＣＣＤ撮像素子であって、
前記複数のモニタセンサそれぞれの蓄積電荷に応じたデータ出力を共有する出力端子と、
前記各データ出力の伝達経路と前記出力端子との間に設けられる出力切換えスイッチと、
前記出力切換えスイッチを制御する選択制御回路とを備える
ＣＣＤ撮像素子。
【請求項５】
前記選択制御回路は、前記複数のモニタセンサそれぞれのデータ出力をモニタセンサの電荷蓄積中に切換えて前記出力端子に伝達するよう前記出力切換えスイッチを制御する
請求項４記載のＣＣＤ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、光量を蓄積電荷に対応させるモニタセンサ出力に係り、特にモニタセンサが複数設けられ、それに応じた各出力に対する端子数削減の改良を伴うモニタセンサ出力回路及び出力制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ（Charge Coupled Device）固体撮像装置におけるＣＣＤ撮像素子（エリアセンサ、リニアセンサ）において、モニタセンサを複数有する場合には、複数分それぞれのセンサに対応する出力端子を設けることになる。
【０００３】
例えば複数のモニタセンサがある場合のＣＣＤリニアセンサについて考える。センサ列１つに対し、モニタセンサ受光部、センサの電圧をピックアップする電極部、センサの電荷をドレインに掃き出したりセンサに蓄積するリセットゲート、不要電荷を捨てるリセットドレイン、及び、バッファ等が構成される。
【０００４】
出力端子は、上記複数のセンサ部各々に対応して一つずつ必要である。仮に、単純に出力切換えスイッチ等を設け、出力を切換えることで端子を一つにすることを考える。この場合、所定のセンサの蓄積完了を待って次のセンサの蓄積にかかる制御形態が一般に考えられる。このような形態では、全センサの出力が完了するまで時間がかかってしまう。センサの電荷蓄積時間が短縮可能な制御形態とならないと、出力端子削減ができてもモニタリングに有利な製品とはならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来では、モニタセンサが複数個ある場合、センサの電荷蓄積状態は各々の端子から出力することになるため、その分だけ端子数が必要となる。これにより、チップ面積が増大する問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その課題は、モニタセンサが複数設けられ、それに応じた各出力に対してその端子数を削減するモニタセンサ出力回路及び出力制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のモニタセンサ出力回路は、複数のモニタセンサと、前記複数のモニタセンサそれぞれの蓄積電荷に応じたデータ出力を共有する出力端子と、前記各データ出力の伝達経路と前記出力端子との間に設けられる出力切換えスイッチと、前記出力切換えスイッチを制御する選択制御回路とを具備したことを特徴とする。
【０００８】
本発明は、複数のモニタセンサのデータ出力をリアルタイムにモニタリングするモニタセンサ出力回路の出力制御方法であって、前記複数のモニタセンサそれぞれの蓄積電荷に応じたデータ出力を共有する出力端子と、前記各データ出力の伝達経路と前記出力端子との間に設けられる出力切換えスイッチと、前記出力切換えスイッチを制御する選択制御回路とを具備し、前記選択制御回路により、前記複数のモニタセンサそれぞれのデータ出力をモニタセンサの電荷蓄積中に切換えて前記出力端子に伝達するよう前記出力切換えスイッチを制御することを特徴とする。
【０００９】
本発明は、複数のモニタセンサを含むＣＣＤ撮像素子であって、前記複数のモニタセンサそれぞれの蓄積電荷に応じたデータ出力を共有する出力端子と、前記各データ出力の伝達経路と前記出力端子との間に設けられる出力切換えスイッチと、前記出力切換えスイッチを制御する選択制御回路とを具備したことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、出力をどのセンサにするか選択する選択制御回路はセンサ自体の動作を制御する系とは別系統なので、特定のセンサの蓄積完了を待たずに任意のセンサの蓄積が可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の前提となる技術として、３つのモニタセンサを有するＣＣＤリニアセンサを図４、図５を参照して説明する。図４は、３つのモニタセンサを有するＣＣＤリニアセンサ（ＣＣＤセンサは省略）を示す回路ブロック図であり、図５は、図４の構成の動作に関する出力波形図である。
【００１２】
図４において、センサ列１つに対し、モニタセンサ受光部（モニタセンサ）、これら各センサの電圧をピックアップする電極部（ピックアップコンタクト）、センサの電荷をドレインに掃き出したりセンサに蓄積するリセットゲート、不要電荷を捨てるリセットドレイン、及び、バッファが構成されている。出力端子はＭｏｕｔ−Ａ，Ｍｏｕｔ−Ｂ，Ｍｏｕｔ−Ｃというように、センサそれぞれに対応するバッファからの信号を受けるため３つ設けられている。電源電圧Ｖｄｄは、リセットゲートへの信号から出力端子までの信号伝達に関する信号レベルの電圧源を示している。
【００１３】
上記構成の回路動作について図５（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。電荷蓄積していない場合、リセットゲートはオンであり、センサ部の電荷はリセットドレインに掃き出されている状態である。電荷蓄積を開始する場合は、リセットゲートはオフ状態とする。これにより、電荷蓄積が始まり、センサで光電変換された電荷によりセンサ部の電位が変動し、その変動はピックアップコンタクト及び各バッファを介してリアルタイムで出力される。
【００１４】
上記構成に対して、本発明の構成はさらに、センサ選択のスイッチ、及び、このスイッチを制御するセンサ選択制御回路を配備し、出力するセンサを選択できるようになっている。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る複数（３つ）のモニタセンサを有するＣＣＤリニアセンサ（ＣＣＤセンサは省略）を示す回路ブロック図であり、図２は、図１の構成の回路動作に関する各部の出力波形図である。
【００１６】
この実施形態は、上記図４の構成の回路ブロックにおいて、Ｍｏｕｔの出力端子を一つにするにあたって、センサ選択の出力切換えスイッチＳＷ、及び、このスイッチＳＷを制御するセンサ選択制御回路ＳＳＣを配備している。
【００１７】
図１の構成は、例えば上記図４の構成の回路ブロックと同様に、モニタセンサ受光部（モニタセンサ）Ａ，Ｂ，Ｃ、これら各センサの電圧をピックアップする電極部（ピックアップコンタクト）ＰＵＣ、センサの電荷をドレインに掃き出したりセンサに蓄積するリセットゲートＲＧ、不要電荷を捨てるリセットドレインＲＤ、及び、バッファＢＦ−Ａ，ＢＦ−Ｂ，ＢＦ−Ｃが構成されている。
【００１８】
さらに、一つの出力端子Ｍｏｕｔに繋がる最終段のバッファＢＦＯと上記バッファＢＦ−Ａ，ＢＦ−Ｂ，ＢＦ−Ｃの各伝達経路との間に上記センサ選択の出力切換えスイッチＳＷが設けられている。このスイッチＳＷはセンサ選択制御回路ＳＳＣの制御により各センサのうちの一つを選択し、その出力データはバッファＢＦＯを介して出力端子Ｍｏｕｔで得られるようになっている。電源電圧Ｖｄｄは、リセットゲートへの信号から出力端子までの信号伝達に関する信号レベルの電圧源を示している。
【００１９】
上記構成の回路動作について図２を参照して説明する。センサ選択制御回路ＳＳＣにおいて、出力切換えスイッチＳＷの制御信号φＳＥＬ−Ａ，φＳＥＬ−Ｂ，φＳＥＬ−Ｃが生成される。信号φＳＥＬ−Ａは、ハイレベルでバッファからのセンサＡの出力を選択する。信号φＳＥＬ−Ｂは、ハイレベルでバッファからのセンサＢの出力を選択する。信号φＳＥＬ−Ｃは、ハイレベルでバッファからのセンサＣの出力を選択する。
【００２０】
信号φＲＳ−ＡはセンサＡのリセットゲートへ入力される信号、信号φＲＳ−ＢはセンサＢのリセットゲートへ入力される信号、信号φＲＳ−ＣはセンサＣのリセットゲートへ入力される信号である。これらの信号φＲＳ−Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ、ハイレベルで対応するセンサの電荷掃き出し、ローレベルで対応するセンサの電荷蓄積を行う。
【００２１】
ｔ１の期間では、センサＡが選択され、出力端子ＭｏｕｔにはセンサＡからの例えば光量の大きい出力データが得られる。ｔ２の期間では、センサＢが選択され、出力端子ＭｏｕｔにはセンサＢからの例えば光量が中程度の出力データが得られる。ｔ３の期間では、センサＣが選択され、出力端子ＭｏｕｔにはセンサＣからの例えば光量の小さい出力データが得られる。
【００２２】
上記構成によれば、一つの出力端子Ｍｏｕｔから複数のセンサの信号を出力することができる。これにより、端子数の削減が実現される。しかも、出力をどのセンサにするか選択する信号（φＳＥＬ−Ａ，Ｂ，Ｃ）を供給するセンサ選択制御回路ＳＳＣと、センサ自体の動作を制御するリセットゲートＲＧへの信号（φＲＳ−Ａ，Ｂ，Ｃ）が別系統なので、特定のセンサの蓄積完了を待たずに任意のセンサの蓄積が可能となる。
【００２３】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る複数（３つ）のモニタセンサを有するＣＣＤリニアセンサの出力制御方法を示す各部の出力波形図である。使用されるＣＣＤリニアセンサ（ＣＣＤセンサは省略）は前記図１の構成とする。
【００２４】
この実施形態では、各センサの電荷蓄積は同時に行い、出力を切り換える方式となっている。すなわち、図示のように、出力切換えスイッチＳＷの制御信号φＳＥＬ−Ａ，Ｂ，Ｃにより、出力の切換えをセンサＡ→センサＢ→センサＣの順で選択する。
【００２５】
これにより、まず、期間ｔ１１において、センサＡは例えば光量が小さく、レベルＬＶ１まで電位低下する。次に期間ｔ１２において、例えばセンサＢは光量が中程度であるので、同じ蓄積時間でもセンサＢが選択された時点でレベルＬＶ２まで電位低下する。そのままセンサＢの選択は続き、センサＢにおける電位低下の傾きのままレベルＬＶ３まで低下する。次に期間ｔ１３において、例えばセンサＣは光量が大きく、同じ蓄積時間でもセンサＣが選択された時点でレベルＬＶ４まで電位低下する。そのままセンサＣの選択は続き、センサＣにおける電位低下の傾きのまま、出力電位はセンサＣへの電荷蓄積状態を保つ信号φＲＳ−Ｃがハイレベルになるまでさらに低下する。
【００２６】
上記実施形態による電荷蓄積を同時に行う方法によれば、センサ選択制御回路ＳＳＣ及び出力切換えスイッチＳＷによるセンサ選択の切換えによって、それぞれのセンサの信号をモニタリングすることができる。これにより、どのセンサが一番光量が大きいかなどを判断する場合などに有効である。また、生産出荷時における各センサの出力検査に関し、それぞれ別々に蓄積して検査するよりも、一度に蓄積する方が検査時間を短縮することができる。従って、コストメリットが十分に期待できる。
【００２７】
なお、上記各実施形態では、ＣＣＤリニアセンサを例にあげて本発明のモニタセンサ出力回路及び出力制御方法を説明したが、エリアセンサを含めて全てのＣＣＤ撮像素子に適用できる。また、ＣＣＤに限らず、他のセンサにも適用可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、モニタセンサが複数設けられ、それに応じた各出力に対して、出力切換えスイッチを設けて任意に選択できるように構成した。これにより、第１に、出力端子数の削減が達成でき、チップ面積の縮小に寄与する。第２に、各センサの出力をリアルタイムでモニタリングできる。また、センサをまとめて同時に電荷蓄積を開始するなどの方法を適用し、センサ蓄積時間を短縮でき、検査時間が容易に短縮できる。このような利点により、チップコストが抑えられ、高信頼性のモニタセンサ出力回路及び出力制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る複数のモニタセンサを有するＣＣＤリニアセンサを示す回路ブロック図である。
【図２】図１の構成の回路動作に関する各部の出力波形図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る複数のモニタセンサを有するＣＣＤリニアセンサの出力制御方法を示す各部の出力波形図である。
【図４】本発明の前提となる技術に関する複数のモニタセンサを有するＣＣＤリニアセンサを示す回路ブロック図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図４の構成の動作に関する出力波形図である。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ，Ｃ…モニタセンサ、ＰＵＣ…電極部（ピックアップコンタクト）、ＲＧ…リセットゲート、ＲＤ…リセットドレイン、ＢＦ−Ａ，ＢＦ−Ｂ，ＢＦ−Ｃ，ＢＦＯ…バッファ、ＳＷ…出力切換えスイッチ、ＳＳＣ…センサ選択制御回路。
【図１】
0004617519.tif 000002
【図２】
0004617519.tif 000003
【図３】
0004617519.tif 000004
【図４】
0004617519.tif 000005
【図５】
0004617519.tif 000006