JPH08321915A - 固体撮像装置およびその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受光部から電荷転送部へ信号電荷を読み出す
際の転送残しの問題を外部に別電源を用意することなく
解消し、駆動電圧の低電圧化を可能とした固体撮像装置
およびその駆動方法を提供する。 【構成】 センサ列１２の各受光部１１に蓄積された信
号電荷を、読み出しゲート部１３を介してＣＣＤ電荷転
送部１４に読み出し、このＣＣＤ電荷転送部１４にて信
号電荷を順次転送するＣＣＤリニアセンサ１０におい
て、受光部１１の電荷蓄積期間内に昇圧動作を行って駆
動電圧Ｖｄｄを昇圧するチャージポンプ式昇圧回路２２
を同一の基板上に実装（オンチップ化）し、この昇圧回
路２２で昇圧した電圧を読み出しゲート部１３の読み出
しゲート電極１５に読み出しゲートパルスφＲＯＧ２と
して印加する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置およびそ
の駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像装置、例えばＣＣＤリニアセン
サの従来例を図７に示す。同図から明らかなように、Ｃ
ＣＤリニアセンサ１００は、入射光をその光量に応じた
電荷量の信号電荷に変換して蓄積する複数個の受光部１
０１が一列に配列されてなるセンサ列１０２と、このセ
ンサ列１０２の各受光部１０１から信号電荷を読み出す
読み出しゲート部１０３と、この読み出しゲート部１０
３によって読み出された信号電荷を受け、これを転送す
るＣＣＤ電荷転送部１０４と、このＣＣＤ電荷転送部１
０４の転送先の端部に設けられて信号電荷を検出し、信
号電圧に変換する電荷検出部１０５と、この電荷検出部
１０５からの信号電圧を出力する出力回路１０６とを有
する構成となっている。

【０００３】このＣＣＤリニアセンサ１００には、読み
出しパルス入力端子１０７を介して読み出しゲートパル
スφＲＯＧが、転送パルス入力端子１０８ａ，１０８ｂ
を介して２相の転送パルスφＨ１，φＨ２がそれぞれ外
部から入力される。読み出しゲートパルスφＲＯＧは読
み出しゲート部１０３のゲート電極（図示せず）に印加
され、２相の転送パルスφＨ１，φＨ２はＣＣＤ電荷転
送部１０４の転送電極（図示せず）に印加される。ま
た、出力回路１０６からの出力信号Ｖｏｕｔは、出力端
子１０９を介して外部へ出力される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この種のＣＣＤリニア
センサは、バーコードリーダなどに組み込んで用いられ
る。ところで、ＣＣＤリニアセンサが組み込まれるバー
コードリーダなどでは、その駆動電源として電池が多用
される傾向にあることから、低消費電力化が望まれる。
これに伴い、ＣＣＤリニアセンサの低電圧駆動化が進め
られている。このように、ＣＣＤリニアセンサを低電圧
で駆動した場合、図８において、受光部１０１から信号
電荷を読み出す際に読み出しゲート部１０３のゲート電
極１１１に印加される読み出しゲートパルスφＲＯＧの
振幅を十分に確保できないため、ゲート電極１１１の下
のポテンシャルが十分に深くなりきれず、受光部１０１
と電荷転送部１０４との間にポテンシャルの山１１２が
できてしまう。

【０００５】このため、受光部１０１に蓄積されている
信号電荷は、電荷転送部１０４に完全に転送されず、そ
の一部が図８に実線で示すポテンシャルの山１１２で阻
止されることによって受光部１０１内に残ってしまう。
この残存した信号電荷は、残像として次の信号期間に影
響を与える。すなわち、ＣＣＤリニアセンサの駆動電圧
をただ単に一律に低電圧化した場合には、受光部１０１
からＣＣＤ電荷転送部１０４への信号電荷の読み出し能
力が損なわれることになるため、残像特性に悪影響を及
ぼすことになる。

【０００６】このような問題を解決する対策として、Ｃ
ＣＤリニアセンサの駆動電圧の低電圧化の下で、読み出
しゲート部１０３のゲート電極１１１にのみ高電圧の読
み出しゲートパルスφＲＯＧを与える方法がある。これ
によれば、読み出しゲートパルスφＲＯＧの振幅を十分
に確保できることにより、図８に点線で示すように、ゲ
ート電極１１１の下のポテンシャルが十分に深くなるの
で、受光部１０１から電荷転送部１０４への信号電荷の
転送残しの問題を解消できる。しかしながら、これを外
部回路にて実現した場合、高電圧の読み出しゲートパル
スφＲＯＧを発生するための電源を別に用意する必要が
あるなどのデメリットが生じる。

【０００７】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、受光部から電荷転送
部へ信号電荷を読み出す際の転送残しの問題を外部に別
電源を用意することなく解消し、駆動電圧の低電圧化を
可能とした固体撮像装置およびその駆動方法を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、センサ部の各受光部に蓄積された信号
電荷を、読み出しゲート部を介して電荷転送部に読み出
し、この電荷転送部にて信号電荷を順次転送する固体撮
像装置において、駆動電圧を昇圧する昇圧回路を同一の
基板上に実装し、この昇圧回路で昇圧した電圧を読み出
しゲート部のゲート電極に印加する構成とする。

【０００９】また、読み出しゲート部がセンサ部側に配
された読み出しゲート電極と電荷転送部側に配された転
送ゲート電極とを有する固体撮像装置において、センサ
部の電荷蓄積期間内に駆動電圧を昇圧しつつ読み出しゲ
ート部の読み出しゲート電極に印加することによって受
光部で光電変換された信号電荷を読み出してその下のバ
ッファ段に蓄積し、電荷蓄積期間経過後の所定のタイミ
ングで読み出しゲートパルスを読み出しゲート部の転送
ゲート電極に印加することによってバッファ段に蓄積さ
れた信号電荷を電荷転送部に転送するようにする。

【００１０】

【作用】上記構成の固体撮像装置において、同一の基板
上に実装（いわゆる、オンチップ化）された昇圧回路
は、固体撮像装置の駆動電圧を昇圧することによって高
電圧を内部で生成する。この高電圧の昇圧電圧を読み出
しゲート部のゲート電極に印加することで、駆動電圧を
低電圧化した場合でも、読み出しゲートパルスの振幅を
十分に確保できる。したがって、外部に別電源を用意し
て高電圧を取り込まなくても、受光部に蓄積された信号
電荷を転送残しすることなく電荷転送部へ読み出すこと
ができる。

【００１１】また、昇圧は瞬時に行うことはできないこ
とから、昇圧動作をセンサ部の電荷蓄積期間内に行うこ
とで、この電荷蓄積期間内で読み出しゲート電極に印加
される電圧が徐々に上昇する。すると、受光部で光電変
換された信号電荷が徐々に読み出しゲート電極下のバッ
ファ段に読み出され、電荷蓄積期間内にその読み出しが
完了する。このように、一旦バッファ段に信号電荷を蓄
積することで、電荷蓄積期間に転送動作を行う電荷転送
部からの電荷の飛び込みなどを回避できる。そして、電
荷蓄積期間経過後の所定のタイミングで転送ゲート電極
に読み出しゲートパルスを印加することで、バッファ段
に一旦蓄積された信号電荷を電荷転送部に転送する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。図１は、例えばＣＣＤリニアセン
サに適用された本発明の一実施例を示す構成図である。
図１において、入射光をその光量に応じた電荷量の信号
電荷に変換する複数個の受光部１１が、直線状に一列に
配列されてセンサ列１２を構成している。このセンサ列
１２の各受光部１１で光電変換された信号電荷は、読み
出しゲート部１３を介してＣＣＤ電荷転送部１４に読み
出される。読み出しゲート部１３には、センサ列１２側
に各受光部１１ごとに配された読み出しゲート電極１５
とＣＣＤ電荷転送部１４側に各受光部１１ごとに配され
た転送ゲート電極１６とが設けられている。図２に、そ
の１画素分の具体的な構成を示す。

【００１３】ＣＣＤ電荷転送部１４は、読み出しゲート
部１３によってセンサ列１２から各受光部１１毎に読み
出された信号電荷を受け、これを図の右から左方向へ順
次転送する。このＣＣＤ電荷転送部１４の転送先の端部
には、ＣＣＤ電荷転送部１４によって転送されてきた信
号電荷を検出し、これを信号電圧に変換する例えばＦＤ
Ａ(Floating Diffusion Amplifier)構成の電荷検出部１
７が設けられている。この電荷検出部１７で検出された
信号電圧は、ソースフォロワ回路などからなる出力回路
１８に供給される。

【００１４】上記構成のＣＣＤリニアセンサ１０には、
読み出しパルス入力端子１９を介して読み出しゲートパ
ルスφＲＯＧ１が、転送パルス入力端子２０ａ，２０ｂ
を介して２相の転送パルスφＨ１，φＨ２がそれぞれ外
部から入力される。読み出しゲートパルスφＲＯＧ１は
１信号期間（１ライン分の信号電荷を電荷転送部１４が
転送完了させる時間）に１回読み出しゲート部１３の転
送ゲート電極１６に印加され、２相の転送パルスφＨ
１，φＨ２は受光部１１の電荷蓄積期間において電荷転
送部１４の転送電極（図示せず）に印加される。出力回
路１８からの出力信号Ｖｏｕｔは、出力端子２１を介し
て外部へ出力される。

【００１５】また、センサ列１２、読み出しゲート部１
３、電荷転送部１４などと同一の基板上に、例えば、互
いに逆相である２相の転送パルスφＨ１，φＨ２に基づ
いて昇圧動作を行い、その昇圧電圧を読み出しゲート部
１３の読み出しゲート電極１５に読み出しゲートパルス
φＲＯＧ２として印加するチャージポンプ式昇圧回路２
２が設けられている。ここで、２相の転送パルスφＨ
１，φＨ２は、受光部１１の電荷蓄積期間においてのみ
入力されるものである。その結果、チャージポンプ式昇
圧回路２２では、受光部１１の電荷蓄積期間内に昇圧動
作が行われることになる。

【００１６】図３に、チャージポンプ式昇圧回路２２の
構成の一例を示す。本例では、３段構成のものを示す
が、これに限定されるものではなく、２段もしくは４段
以上の多段構成のものであっても良い。図３において、
電源Ｖｄｄと回路出力端３１との間には、ゲートおよび
ドレインが共通接続されたダイオード接続の３個の昇圧
用ＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３が、電源Ｖｄｄ
側から回路出力端３１側に向けて順方向に直列接続され
ている。

【００１７】そして、２段目のＭＯＳトランジスタＱ２
のソースと３段目のＭＯＳトランジスタＱ３のドレイン
（ゲート）との共通接続点には、インバータ３２および
コンデンサＣ１を介して転送パルスφＨ１が印加され、
１段目のＭＯＳトランジスタＱ１のソースと２段目のＭ
ＯＳトランジスタＱ２のドレイン（ゲート）との共通接
続点には、インバータ３３およびコンデンサＣ２を介し
て転送パルスφＨ２が印加される。

【００１８】また、回路出力端３１とグランドの間には
負荷コンデンサＣＬが接続され、さらにこの負荷コンデ
ンサＣＬにはリセット用ＭＯＳトランジスタＱ４が並列
に接続されている。このリセット用ＭＯＳトランジスタ
Ｑ４のゲートには、読み出しゲートパルスφＲＯＧ１が
２段縦続接続されたインバータ３４，３５を介して印加
される。これにより、負荷コンデンサＣＬの充電電荷が
リセットされる。そして、駆動電圧（電源Ｖｄｄの電
圧）を３倍に昇圧したパルス電圧が読み出しゲートパル
スφＲＯＧ２として回路出力端３１に得られ、この読み
出しゲートパルスφＲＯＧ２が読み出しゲート部１３の
読み出しゲート電極１５に印加される。

【００１９】次に、上記構成のチャージポンプ式昇圧回
路２２の昇圧動作について、図４のタイミングチャート
に基づいて説明する。なお、以下の動作説明では、簡単
のため、昇圧用ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ３の閾値Ｖ
ｔｈを無視して説明するものとする。先ず、受光部１１
の電荷蓄積期間に入る直前のタイミングで、“Ｈ”レベ
ルの読み出しゲートパルスφＲＯＧ１がインバータ３
４，３５を介してリセット用ＭＯＳトランジスタＱ４の
ゲートに印加され、当該ＭＯＳトランジスタＱ４がオン
することで、負荷コンデンサＣＬの充電電荷がリセット
され、読み出しゲートパルスφＲＯＧ２の電圧は０とな
っている。この状態から、電荷蓄積期間に移行すると、
それまで“Ｈ”レベル（Ｖｄｄレベル）に固定となって
いた転送パルスφＨ１および“Ｌ”レベル（０レベル）
に固定となっていた転送パルスφＨ２が一定周期での反
転動作を開始する。

【００２０】この電荷蓄積期間において、先ず、転送パ
ルスφＨ１が“Ｌ”レベルに反転すると、これがインバ
ータ３２で反転されて波高値Ｖｄｄのパルスとなり、コ
ンデンサＣ１および昇圧用ＭＯＳトランジスタＱ３を介
して負荷コンデンサＣＬを充電する。そして、転送パル
スφＨ１が反転して“Ｈ”レベルになっても、逆相の転
送パルスφＨ２が“Ｌ”レベルとなるため、これがイン
バータ３３で反転されて波高値Ｖｄｄのパルスとなり、
コンデンサＣ２および昇圧用ＭＯＳトランジスタＱ２，
Ｑ３を介して負荷コンデンサＣＬの充電を継続する。し
たがって、最初の１周期目では、読み出しゲートパルス
φＲＯＧ２の波高値はＶｄｄとなる。

【００２１】次の周期で転送パルスφＨ１が再び“Ｌ”
レベルに反転すると、これがインバータ３２で反転され
て昇圧用ＭＯＳトランジスタＱ２のソース電圧Ｖｄｄに
重畳されることで、２Ｖｄｄの電圧にて負荷コンデンサ
ＣＬを充電する。そして、転送パルスφＨ１が反転して
“Ｈ”レベルになっても、転送パルスφＨ２が“Ｌ”レ
ベルとなるため、これがインバータ３３で反転されて波
高値Ｖｄｄのパルスとなり、コンデンサＣ２を介して昇
圧用ＭＯＳトランジスタＱ２のソース電圧Ｖｄｄに重畳
され、昇圧用ＭＯＳトランジスタＱ３を介して負荷コン
デンサＣＬの充電を継続する。したがって、２周期目で
は、読み出しゲートパルスφＲＯＧ２の波高値は２Ｖｄ
ｄとなる。

【００２２】さらに次の周期で転送パルスφＨ１が再度
“Ｌ”レベルに反転すると、これがインバータ３２で反
転されて昇圧用ＭＯＳトランジスタＱ２のソース電圧２
Ｖｄｄに重畳されることで、３Ｖｄｄの電圧にて負荷コ
ンデンサＣＬを充電する。そして、転送パルスφＨ１が
反転して“Ｈ”レベルになっても、転送パルスφＨ２が
“Ｌ”レベルとなるため、これがインバータ３３て反転
されて波高値Ｖｄｄのパルスとなり、コンデンサＣ２を
介して昇圧用ＭＯＳトランジスタＱ２のソース電圧２Ｖ
ｄｄに重畳され、昇圧用ＭＯＳトランジスタＱ３を介し
て負荷コンデンサＣＬの充電を継続する。したがって、
３周期目では、読み出しゲートパルスφＲＯＧ２の波高
値は３Ｖｄｄとなる。

【００２３】以上説明したの昇圧動作により、電荷蓄積
期間中にＣＣＤリニアセンサ１０の駆動電圧Ｖｄｄを徐
々に昇圧し、最終的に約３倍の電圧まで昇圧できる。こ
うして得られた３Ｖｄｄの読み出しゲートパルスφＲＯ
Ｇ２は、読み出しゲート部１３の読み出しゲート電極１
５に印加される。このように、チャージポンプ式昇圧回
路２２を用いてＣＣＤリニアセンサ１０の駆動電圧Ｖｄ
ｄを昇圧することによって高電圧の読み出しゲートパル
スφＲＯＧ２を内部で生成し、この読み出しゲートパル
スφＲＯＧ２を用いて受光部１１の信号電荷をＣＣＤ電
荷転送部１４へ読み出す際の動作について、図５のポテ
ンシャル図を参照しつつ説明する。

【００２４】図５において、動作モード（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ）の各ポテンシャルは、図４のＡ，Ｂ，Ｃ
の各タイミングにおける図２のＡ‐Ａ′線断面でのポテ
ンシャル分布をそれぞれ示している。先ず、動作モード
（Ａ）では、チャージポンプ式昇圧回路２２において電
荷蓄積期間内に徐々に昇圧して得られる読み出しゲート
パルスφＲＯＧ２が読み出しゲート電極１５に印加され
ることで、読み出しゲート電極１５の下のバッファ段の
ポテンシャルが徐々に深くなる。

【００２５】これに伴い、受光部１１での光電変換によ
って得られる信号電荷が読み出しゲート電極１５の下の
バッファ段に読み出される。このとき、読み出しゲート
部１３の転送ゲート電極１６に印加される読み出しゲー
トパルスφＲＯＧ１は“Ｌ”レベルにあるので、転送ゲ
ート電極１６の下のポテンシャルは浅くなっている。し
たがって、受光部１１から読み出しゲート電極１５の下
のバッファ段に読み出された信号電荷は、当該バッファ
段に蓄積される。

【００２６】次に、動作モード（Ｂ）では、“Ｈ”レベ
ルの読み出しゲートパルスφＲＯＧ１が読み出しゲート
部１５の転送ゲート電極１６に印加されることで、転送
ゲート電極１６の下のポテンシャルが深くなると同時
に、読み出しゲートパルスφＲＯＧ２が０Ｖとなること
で、読み出しゲート電極１５の下のバッファ段のポテン
シャルが浅くなる。これにより、バッファ段に蓄積され
た信号電荷が転送ゲート電極１６の下に転送される。次
に、動作モード（Ｃ）では、読み出しゲートパルスφＲ
ＯＧ１が“Ｌ”レベルに反転することで、転送ゲート電
極１６の下のポテンシャルが浅くなり、転送ゲート電極
１６の下の信号電荷が最終的に電荷転送部１４に転送さ
れる。

【００２７】上述したように、ＣＣＤリニアセンサ１０
において、同一の基板上に昇圧回路２２を実装し、この
昇圧回路２２によって駆動電圧Ｖｄｄを昇圧することに
よって高電圧（本例では、３Ｖｄｄ）の読み出しゲート
パルスφＲＯＧ２を生成し、これを読み出しゲート部１
３の読み出しゲート電極１５に印加するようにしたこと
により、外部から高電圧を取り込んで高電圧の読み出し
ゲートパルスφＲＯＧ２を生成しなくても、受光部１１
から電荷転送部１４へ信号電荷を完全に読み出すことが
できる。これにより、外部に別電源を用意し、特別な電
圧を与えたり、特別な入力端子を用意したりしなくて
も、低電圧にてＣＣＤリニアセンサ１０を駆動すること
が可能となる。

【００２８】また、昇圧回路の昇圧動作、特にチャージ
ポンプ式の昇圧回路２２の昇圧動作には時間を要するこ
とになるが、読み出しゲートパルスφＲＯＧ２の昇圧動
作を受光部１１の電荷蓄積期間内で行うようにしたこと
により、受光部１１で光電変化された信号電荷が読み出
しゲートパルスφＲＯＧ２の昇圧に連れて読み出しゲー
ト電極１５の下のバッファ段に読み出され、電荷蓄積期
間の終了と同時に読み出し動作も完了するので、受光部
１１からの信号電荷の読み出しのための時間を特別に設
けなくて済むことになる。

【００２９】なお、読み出しゲートパルスφＲＯＧ２の
昇圧動作を受光部１１の電荷蓄積期間内で行うために、
本実施例では、チャージポンプ式昇圧回路２２を駆動す
るための互いに逆相の２相の駆動パルスとして電荷転送
部１４を駆動するための２相の転送パルスφＨ１，φＨ
２を用いた。これによれば、転送パルスφＨ１，φＨ２
は電荷蓄積期間においてのみ反転動作を行うパルスであ
ることから、転送パルスφＨ１，φＨ２に対してタイミ
ング制御などの信号処理を施すことが全く必要なく、そ
のまま使用できる利点がある。

【００３０】ただし、チャージポンプ式昇圧回路２２の
２相の駆動パルスとしては、ＣＣＤ電荷転送部１４の転
送パルスφＨ１，φＨ２に限られるものではない。例え
ば、各種のタイミング信号を発生する内部タイミング発
生回路（図示せず）のためのマスタクロックや、当該内
部タイミング発生回路で生成されたパルスを用いること
も可能である。この場合には、マスタクロックなどに基
づいて互いに逆相の２相のパルスを生成するための回路
を追加する必要があることから、転送パルスφＨ１，φ
Ｈ２を用いる場合よりも回路構成が若干複雑になる。

【００３１】また、読み出しゲート部１３に読み出しゲ
ート電極１５と転送ゲート電極１６とを設け、読み出し
ゲート部１３を２段ゲート構造としたことにより、転送
ゲート電極１６の下のポテンシャルが、電荷蓄積期間中
に電荷転送部１４の信号電荷が読み出しゲート電極１５
の下のバッファ段の蓄積された信号電荷に混入するのを
阻止するバリアとして機能する。すなわち、電荷蓄積期
間中、電荷転送部１４では転送動作が行われることにな
るが、その転送中の信号電荷が読み出しゲート電極１５
の下のバッファ段に飛び込むのを未然に防止できる。こ
れにより、電荷蓄積期間内に受光部１１から信号電荷を
読み出すようにしても、混色などの不具合が発生する心
配はない。

【００３２】ところで、上記実施例では、昇圧回路とし
て、２相の駆動パルスを用いた多段のチャージポンプ式
昇圧回路を使用した場合について説明したが、これに限
定されるものではなく、図６に示す如き単相の駆動パル
スを用いた１段のチャージポンプ式昇圧回路を用いるこ
とも可能である。以下、この１段のチャージポンプ式昇
圧回路の具体的な回路構成について説明する。

【００３３】図６において、読み出しゲートパルスφＲ
ＯＧ１は、縦続接続された５個のインバータ６１〜６５
を経てＮＡＮＤゲート６６の一方の入力となり、さらに
縦続接続された３個のインバータ６７〜６９を経てＭＯ
ＳトランジスタＱ６１のドレインに印加されるととも
に、ＮＡＮＤゲート７０の一入力となる。読み出しゲー
トパルスφＲＯＧ１はさらに、直接ＮＡＮＤゲート６
６，７０の各他方の入力となるとともに、インバータ７
１で反転されてＭＯＳトランジスタ６２のゲート入力と
なる。

【００３４】ＮＡＮＤゲート６６の出力は、インバータ
７２で反転されてＭＯＳトランジスタＱ６１のゲート入
力となる。ＭＯＳトランジスタＱ６１のソースは、ＭＯ
ＳトランジスタＱ６２のドレインに接続され、ＭＯＳト
ランジスタＱ６２のソースは接地されている。ＭＯＳト
ランジスタＱ６１，Ｑ６２のソース・ドレイン共通接続
点は回路出力端７３に接続されている。回路出力端７３
には、負荷コンデンサＣＬの一端が接続されている。こ
の負荷コンデンサＣＬの他端には、ＮＡＮＤゲート７０
の出力がインバータ７４で反転されて印加される。

【００３５】上記構成のチャージポンプ式昇圧回路を用
いることで、駆動電圧Ｖｄｄをほぼ２倍の電圧まで昇圧
することができる。ただし、ＣＣＤリニアセンサの駆動
電圧Ｖｄｄをさらに低電圧化した場合に、図６のチャー
ジポンプ式昇圧回路を用いたのでは、２倍の電圧までの
昇圧が限度であるため、読み出しゲートパルスφＲＯＧ
２の振幅を十分確保できないことになってしまう。この
観点からすれば、図３の多段式のチャージポンプ式昇圧
回路の方が、その段数を自由に増やすことができること
から、ＣＣＤリニアセンサの駆動電圧Ｖｄｄをさらに低
電圧化した場合にも十分に対応できる利点がある。

【００３６】なお、上記実施例では、リニアセンサに適
用した場合について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、受光部が２次元配列されたエリアセンサにも
同様に適用し得るものである。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
センサ部の各受光部に蓄積された信号電荷を、読み出し
ゲート部を介して電荷転送部に読み出し、この電荷転送
部にて信号電荷を順次転送する固体撮像装置において、
駆動電圧を昇圧する昇圧回路を同一の基板上に実装し、
この昇圧回路で昇圧した電圧を読み出しゲート部のゲー
ト電極に印加する構成としたことにより、外部から高電
圧を取り込まなくても、内部生成の読み出しゲートパル
スにて受光部から電荷転送部へ信号電荷を完全に読み出
すことができるので、外部に別電源を用意し、特別な電
圧を与えたり、特別な入力端子を用意したりしなくて
も、低電圧でデバイスを駆動することが可能となる。

【００３８】また、読み出しゲート部がセンサ部側に配
された読み出しゲート電極と電荷転送部側に配された転
送ゲート電極とを有する固体撮像装置において、センサ
部の電荷蓄積期間内に駆動電圧を昇圧しつつ読み出しゲ
ート部の読み出しゲート電極に印加することによって受
光部で光電変換された信号電荷を読み出してその下のバ
ッファ段に蓄積し、電荷蓄積期間経過後の所定のタイミ
ングで読み出しパルスを読み出しゲート部の転送ゲート
電極に印加することによってバッファ段に蓄積された信
号電荷を電荷転送部に転送するようにしたことにより、
昇圧に時間を要しても電荷蓄積期間内に受光部からの信
号電荷の読み出しを完了でき、しかも読み出した信号電
荷中に電荷転送部からの信号電荷が混入することも防止
できるので、信号電荷の混入による混色などを防止しつ
つ短時間にかつ確実に信号電荷を読み出すことが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】読み出しゲート部周辺の１画素分の具体例を示
す構成図である。

【図３】チャージポンプ式昇圧回路の一例を示す回路図
である。

【図４】昇圧動作の説明に供するタイミングチャートで
ある。

【図５】信号電荷の読み出し動作の説明に供するポテン
シャル図である。

【図６】チャージポンプ式昇圧回路の他の例を示す回路
図である。

【図７】ＣＣＤリニアセンサの従来例を示す構成図であ
る。

【図８】従来の問題点の説明に供するポテンシャル図で
ある。

【符号の説明】

１０ ＣＣＤリニアセンサ １１ 受光部 １２ センサ列 １３ 読み出しゲート部 １４ ＣＣＤ電荷転送部 １５ 読み出しゲート電極 １６ 転送ゲート電極 １７ 電荷検出部 ２２ チャージポンプ式昇圧回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光をその光量に応じた電荷量の信号
   電荷に変換して蓄積する受光部が複数個配列されてなる
   センサ部と、 前記センサ部の各受光部から信号電荷を読み出す読み出
   しゲート部と、 前記読み出しゲート部によって前記センサ部の各受光部
   から読み出された信号電荷を転送する電荷転送部と、 前記センサ部、前記読み出しゲート部および前記電荷転
   送部と同一の基板上に実装されかつ駆動電圧を昇圧して
   前記読み出しゲート部のゲート電極に印加する昇圧回路
   とを具備することを特徴とする固体撮像装置。
2. 【請求項２】 前記昇圧回路は、前記センサ部の電荷蓄
   積期間内に昇圧動作を行うことを特徴とする請求項１記
   載の固体撮像装置。
3. 【請求項３】 前記昇圧回路は、前記電荷転送部を転送
   駆動する転送パルスに基づいて昇圧動作を行うチャージ
   ポンプ式昇圧回路であることを特徴とする請求項２記載
   の固体撮像装置。
4. 【請求項４】 前記昇圧回路は、内部タイミング発生回
   路用のマスタクロックもしくは前記内部タイミング発生
   回路で生成されたパルスに基づいて昇圧動作を行うチャ
   ージポンプ式昇圧回路であることを特徴とする請求項２
   記載の固体撮像装置。
5. 【請求項５】 前記読み出しゲート部のゲート電極は、
   前記昇圧回路による昇圧電圧が印加されることによって
   前記センサ部の各受光部で光電変換された信号電荷を読
   み出してその下のバッファ段に蓄積する読み出しゲート
   電極と、前記電荷蓄積期間経過後の所定のタイミングで
   読み出しパルスが印加されることによって前記バッファ
   段に蓄積された信号電荷を前記電荷転送部に転送する転
   送ゲート電極とからなることを特徴とする請求項２記載
   の固体撮像装置。
6. 【請求項６】 入射光をその光量に応じた電荷量の信号
   電荷に変換して蓄積する受光部が複数個配列されてなる
   センサ部と、前記センサ部の各受光部から信号電荷を読
   み出す読み出しゲート部と、前記読み出しゲート部によ
   って前記センサ部の各受光部から読み出された信号電荷
   を転送する電荷転送部とを具備し、前記読み出しゲート
   部が前記センサ部側に配された読み出しゲート電極と前
   記電荷転送部側に配された転送ゲート電極とを有する固
   体撮像装置において、 前記センサ部の電荷蓄積期間内に駆動電圧を昇圧しつつ
   前記読み出しゲート部の読み出しゲート電極に印加する
   ことによって前記センサ部の各受光部で光電変換された
   信号電荷を読み出してその下のバッファ段に蓄積し、 前記電荷蓄積期間経過後の所定のタイミングで読み出し
   ゲートパルスを前記読み出しゲート部の転送ゲート電極
   に印加することによって前記バッファ段に蓄積された信
   号電荷を前記電荷転送部に転送することを特徴とする駆
   動方法。