JP2009022041A - Linear image sensor - Google Patents

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Takashi Murayama
任 村山
Makoto Shizukuishi
誠 雫石
Tetsuo Yamada
哲生 山田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear image sensor capable of performing photography with high optical resolution and high sensitivity, without requiring a high-precision mechanical mechanism. <P>SOLUTION: The linear image sensor includes a red/blue diode array 211a constituted of photodiodes R1a, R3a, ..., for red light detection and photodiodes B2a, B4a, ..., for blue light detection, disposed alternately in array, similar red/blue diode arrays 221b and 211c, and green diode arrays 212a and 212b comprising photodiodes G1a, G2a, ..., and G1b, G2b, ..., for green light detection disposed in array. The green diode arrays 212a and 212b are disposed between the red/blue diode arrays 211a and 211b, and red/blue diode arrays 211b and 211c. Charge transfer channels 221a, 221b and 221c, and 222a and 222b constituting charge transmitting section for transmitting the signal charges detected are disposed close to the red/blue diode arrays 211a, 211b and 211c, and to the green diode arrays 212a and 212b, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体基板に光電変換素子を線状に配設した光電変換素子列を含むリニアイメージセンサに関し、特に光電変換素子列を複数列含むカラー撮影に好適なリニアイメージセンサに関する。   The present invention relates to a linear image sensor including a photoelectric conversion element array in which photoelectric conversion elements are linearly arranged on a semiconductor substrate, and more particularly to a linear image sensor suitable for color photography including a plurality of photoelectric conversion element arrays.

ファクシミリ、電子複写機、イメージスキャナ、バーコードリーダー等の種々の機器において利用されるリニアイメージセンサは、半導体基板に形成された撮像部を有する。撮像部は、フォトダイオード等の光電変換素子を略線状に配置した光電変換素子列と、光電変換素子列に近接して形成された電荷転送部とを含む。電荷転送部は、光電変換素子によって検出した信号電荷を転送する電荷転送チャネルと、信号電荷転送を制御する複数本の電荷転送電極を含む。電荷転送部によって転送された信号電荷は、フローティングディフュージョンアンプ等の出力部に送られ、電圧信号として出力される。   A linear image sensor used in various devices such as a facsimile, an electronic copying machine, an image scanner, and a barcode reader has an imaging unit formed on a semiconductor substrate. The imaging unit includes a photoelectric conversion element array in which photoelectric conversion elements such as photodiodes are arranged substantially linearly, and a charge transfer unit formed in the vicinity of the photoelectric conversion element array. The charge transfer unit includes a charge transfer channel for transferring a signal charge detected by the photoelectric conversion element, and a plurality of charge transfer electrodes for controlling the signal charge transfer. The signal charge transferred by the charge transfer unit is sent to an output unit such as a floating diffusion amplifier and output as a voltage signal.

カラー画像撮像用のリニアイメージセンサは、各光電変換素子の上に赤、緑、青のカラーフィルタが形成され、各光電変換素子は、それぞれ赤色光、緑色光、青色光に対応した信号電荷を検出する。   A linear image sensor for color image capturing has red, green, and blue color filters formed on each photoelectric conversion element, and each photoelectric conversion element has signal charges corresponding to red light, green light, and blue light, respectively. To detect.

図21に、従来のカラー画像撮像用のリニアイメージセンサの撮像部の一例の概略構成を示す。図21のリニアイメージセンサは、略矩形のフォトダイオード500を直線状に配列した3列のフォトダイオード列511、512、513を有し、フォトダイオード列511、512、513には、電荷転送部521、522、523がそれぞれ並設される。電荷転送部521、522、523の一端には、フローティングディフュージョンアンプ等を含む出力部531、532、533が形成され、各出力端子541、542、543からフォトダイオード500で検出した信号電荷に対応する電圧を出力する。   FIG. 21 shows a schematic configuration of an example of an imaging unit of a conventional linear image sensor for color image imaging. The linear image sensor of FIG. 21 has three rows of photodiode rows 511, 512, and 513 in which substantially rectangular photodiodes 500 are arranged in a straight line. The photodiode rows 511, 512, and 513 include a charge transfer unit 521. 522 and 523 are juxtaposed. Output portions 531, 532, and 533 including floating diffusion amplifiers are formed at one ends of the charge transfer portions 521, 522, and 523, and correspond to signal charges detected by the photodiode 500 from the output terminals 541, 542, and 543. Output voltage.

フォトダイオード列511、512、513は、それぞれ赤色光、緑色光、青色光に対応する信号を出力する。すなわち、フォトダイオード列511を形成する各フォトダイオードには赤色フィルタ(図示せず)が形成され、フォトダイオード列512を形成する各フォトダイオードには緑色フィルタ(図示せず)が形成され、フォトダイオード列513を形成する各フォトダイオードには青色フィルタ(図示せず)が形成される。   The photodiode rows 511, 512, and 513 output signals corresponding to red light, green light, and blue light, respectively. That is, a red filter (not shown) is formed for each photodiode forming the photodiode array 511, and a green filter (not shown) is formed for each photodiode forming the photodiode array 512, and the photodiode. A blue filter (not shown) is formed on each photodiode forming the column 513.

したがって、各出力端子541、542、543からは、図22(a)に示すような信号が出力されるので、AD変換その他の処理を行った後、図22(b)に示すようなカラー撮像信号として利用することができる。なお、図22における符号R1、R2、…、Rn、G1、G2、…、Gn、B1、B2、…、Bnは、図21において、符号R1、R2、…、Rn、G1、G2、…、Gn、B1、B2、…、Bnを付与したフォトダイオードによって検出した信号を示すものであり、以降の説明においても同様である。   Accordingly, since the signals as shown in FIG. 22A are output from the output terminals 541, 542, and 543, after performing AD conversion and other processing, color imaging as shown in FIG. 22B is performed. It can be used as a signal. 22, Rn, G1, G2,..., Gn, B1, B2,..., Bn are the same as R1, R2,..., Rn, G1, G2,. This shows a signal detected by a photodiode provided with Gn, B1, B2,..., Bn, and the same applies to the following description.

しかし、図21のリニアイメージセンサは、フォトダイオード列511と512の間、及び512と513の間に、電荷転送部521、及び522を設ける必要があるため、フォトダイオード列511、512、513間の間隔を狭くすることができない。そのため、高解像度の撮像を行うためには、フォトダイオード列511、512、513の配置方向(以下、単に主走査方向と記述する場合もある。)と交差する方向(以下、単に副走査方向と記述する場合もある。)の位置精度が要求される。副走査方向の精度は、副走査機構の機械的精度に依存し、高精度の機構を安価に得るのは、一般に困難である。   However, in the linear image sensor of FIG. 21, since it is necessary to provide the charge transfer units 521 and 522 between the photodiode rows 511 and 512 and between the 512 and 513, between the photodiode rows 511, 512, and 513. The interval cannot be reduced. Therefore, in order to perform high-resolution imaging, the direction (hereinafter simply referred to as the sub-scanning direction) intersecting the arrangement direction of the photodiode rows 511, 512, and 513 (hereinafter sometimes simply referred to as the main scanning direction). Position accuracy is required). The accuracy in the sub-scanning direction depends on the mechanical accuracy of the sub-scanning mechanism, and it is generally difficult to obtain a highly accurate mechanism at low cost.

図23は、従来のカラー画像撮像用のリニアイメージセンサの撮像部の他の例の概略構成を示す図である。図23のリニアイメージセンサは、略矩形のフォトダイオード600を直線状に配列した2列のフォトダイオード列611、612を有する。フォトダイオード列611、612は、近接して設けられ、電荷転送部621、622は、フォトダイオード列611、612の外側に設けられる。また、電荷転送部621、622の一端には、フローティングディフュージョンアンプ等を含む出力部631、632が形成され、各出力端子641、642からフォトダイオード600で検出した信号電荷に対応する電圧を出力する。   FIG. 23 is a diagram illustrating a schematic configuration of another example of an imaging unit of a conventional linear image sensor for imaging a color image. The linear image sensor of FIG. 23 has two rows of photodiode rows 611 and 612 in which substantially rectangular photodiodes 600 are arranged in a straight line. The photodiode rows 611 and 612 are provided close to each other, and the charge transfer units 621 and 622 are provided outside the photodiode rows 611 and 612. In addition, output units 631 and 632 including floating diffusion amplifiers and the like are formed at one ends of the charge transfer units 621 and 622, and voltages corresponding to the signal charges detected by the photodiode 600 are output from the output terminals 641 and 642, respectively. .

フォトダイオード列611を形成する各フォトダイオードには赤色フィルタと青色フィルタ(図示せず)が交互に形成され、フォトダイオード列612を形成する各フォトダイオードには緑色フィルタ(図示せず)が形成される。   A red filter and a blue filter (not shown) are alternately formed on each photodiode forming the photodiode row 611, and a green filter (not shown) is formed on each photodiode forming the photodiode row 612. The

したがって、各出力端子641、642からは、図24(a)に示すような信号が出力されるので、AD変換その他の処理を行った後、色信号の演算を行って図24(b)に示すようなカラー撮像信号として利用することができる。   Therefore, since the signals as shown in FIG. 24A are output from the output terminals 641 and 642, after performing AD conversion and other processing, the calculation of the color signal is performed and the signals shown in FIG. It can be used as a color imaging signal as shown.

図23のリニアイメージセンサは、フォトダイオード列611と612が近接して設けられるため、副走査機構の機械的精度が必ずしも要求されない。しかし、フォトダイオード列を2列より多くすることができないため、検出感度の向上が困難である。すなわち、検出感度を上げるためフォトダイオード列を増やすと、電荷転送部をフォトダイオード列に配置する構成となって、解像度が悪化することになる。   In the linear image sensor of FIG. 23, since the photodiode arrays 611 and 612 are provided close to each other, the mechanical accuracy of the sub-scanning mechanism is not necessarily required. However, it is difficult to improve the detection sensitivity because the number of photodiode rows cannot be more than two. That is, if the number of photodiode rows is increased to increase detection sensitivity, the charge transfer unit is arranged in the photodiode row, and the resolution deteriorates.

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、高精度の機械的機構を必要とせずに、光解像度、高感度の撮影が可能なリニアイメージセンサを提供するものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a linear image sensor capable of photographing with high optical resolution and high sensitivity without requiring a high-precision mechanical mechanism.

本発明のリニアイメージセンサは、半導体基板に複数の光電変換素子を線状に配設した光電変換素子列を複数列含むものであって、前記光電変換素子からの電荷を転送する電荷転送部と、前記電荷転送部によって転送される電荷に応じた信号を出力する出力部とを有し、隣接する前記光電変換素子列に含まれる前記光電変換素子は、互いに、前記光電変換素子列内での光電変換素子同士のピッチの約1/2、列方向にずれて配設されており、前記電荷転送部は、前記光電変換素子列の各列に対応して前記半導体基板に形成された電荷転送チャネルと、前記電荷転送チャネルの各々を平面視上交差するように形成された複数本の電荷転送電極とを含み、前記電荷転送チャネルは、全体として前記光電変換素子列方向に延在する蛇行形状を呈するように、前記光電変換素子に近接して形成されており、前記光電変換素子列は、一の単色光に対応する電荷を検出する光電変換素子からなる単色光光電変換素子列と、他の複数の単色光それぞれに対応する電荷を検出する光電変換素子からなる複数色光光電変換素子列とを含み、前記単色光光電変換素子列と、前記複数色光光電変換素子列が交互に配列され、前記複数色光光電変換素子列の数が前記単色光光電変換素子列の数より多いものである。このように構成すると、光電変換素子列間ギャップを小さくすることができ、全体としての列方向と略直交する副走査方向の検出精度を向上させることができる。したがって、機械的な副走査精度の許容範囲を広げても、高精度の撮像が可能となる。   The linear image sensor of the present invention includes a plurality of photoelectric conversion element arrays in which a plurality of photoelectric conversion elements are linearly arranged on a semiconductor substrate, and includes a charge transfer unit that transfers charges from the photoelectric conversion elements; And an output unit that outputs a signal corresponding to the charge transferred by the charge transfer unit, and the photoelectric conversion elements included in the adjacent photoelectric conversion element arrays are mutually connected within the photoelectric conversion element array. The photoelectric transfer elements are arranged approximately ½ of the pitch between the photoelectric conversion elements and shifted in the column direction, and the charge transfer unit is configured to transfer charges formed on the semiconductor substrate corresponding to each column of the photoelectric conversion element columns. A channel and a plurality of charge transfer electrodes formed so as to intersect each of the charge transfer channels in plan view, and the charge transfer channel as a whole extends in the direction of the photoelectric conversion element array Present As described above, the photoelectric conversion element array is formed close to the photoelectric conversion element, and the photoelectric conversion element array includes a single-color photoelectric conversion element array including a photoelectric conversion element that detects a charge corresponding to one single-color light; A plurality of color photoelectric conversion element arrays comprising photoelectric conversion elements that detect charges corresponding to each of the single color light, wherein the single color light photoelectric conversion element arrays and the plurality of color light photoelectric conversion element arrays are alternately arranged, and the plurality of color light The number of photoelectric conversion element arrays is larger than the number of the monochromatic photoelectric conversion element arrays. If comprised in this way, the gap between photoelectric conversion element rows can be made small, and the detection accuracy in the sub-scanning direction substantially orthogonal to the row direction as a whole can be improved. Therefore, even if the allowable range of mechanical sub-scanning accuracy is widened, high-accuracy imaging can be performed.

本発明のリニアイメージセンサにおける前記電荷転送電極は、全体として前記光電変換素子列方向と交差する方向に延在する蛇行形状を呈するように、前記光電変換素子の間に形成されているものである。こうすると、複数の光電変換素子列の光電変換素子に対応する転送電極を、一体のものとして形成することができ、転送電極に対する転送パルス供給用配線が簡単に形成できる。   In the linear image sensor of the present invention, the charge transfer electrodes are formed between the photoelectric conversion elements so as to exhibit a meandering shape extending in a direction intersecting with the photoelectric conversion element array direction as a whole. . Thus, the transfer electrodes corresponding to the photoelectric conversion elements of the plurality of photoelectric conversion element arrays can be formed as a single body, and the transfer pulse supply wiring for the transfer electrodes can be easily formed.

本発明のリニアイメージセンサにおける前記電荷転送電極は、前記光電変換素子に対応してそれぞれ4本設けられるものである。   In the linear image sensor of the present invention, four charge transfer electrodes are provided corresponding to the photoelectric conversion elements.

また、本発明のリニアイメージセンサにおける前記一の単色光は、緑色光であり、前記他の複数の単色光は、赤色光と青色光であり、かつ赤色光用の光電変換素子と青色光用の光電変換素子は、列方向に交互に配列されるものである。   In the linear image sensor of the present invention, the one single-color light is green light, and the other plurality of single-color lights are red light and blue light, and a photoelectric conversion element for red light and blue light are used. The photoelectric conversion elements are alternately arranged in the column direction.

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、高精度の機械的機構を必要とせずに、光解像度、高感度の撮影が可能なリニアイメージセンサを提供することができる。   As apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to provide a linear image sensor capable of photographing with high resolution and high sensitivity without requiring a high-precision mechanical mechanism.

本発明の実施の形態を、図1から図20を用いて説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

(第1の実施の形態)
図1に、第1の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部の概略構成を示す。図1のリニアイメージセンサは、それぞれ1列に配置された赤色光検出用のフォトダイオードR1、R2、…、Rn−1、Rn(赤色ダイオード列11)、緑色光検出用のフォトダイオードG1、G2、…、Gn−1、Gn(緑色ダイオード列12)、青色光検出用のフォトダイオードB1、B2、…、Bn−1、Bn(青色ダイオード列13)を含んで構成される。赤色ダイオード列11と青色ダイオード列13の間に位置する緑色ダイオード列12は、図示のように、フォトダイオード列方向のピッチの約1/2だけ列方向にずれて配設されている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a part of an imaging unit of the linear image sensor according to the first embodiment. The linear image sensor shown in FIG. 1 includes red light detection photodiodes R1, R2,..., Rn−1, Rn (red diode line 11), and green light detection photodiodes G1, G2, respectively. ,..., Gn-1, Gn (green diode row 12), blue light detection photodiodes B1, B2,..., Bn-1, Bn (blue diode row 13). As shown in the drawing, the green diode row 12 positioned between the red diode row 11 and the blue diode row 13 is disposed so as to be shifted in the column direction by about ½ of the pitch in the photodiode row direction.

フォトダイオードR1〜Rn、G1〜Gn、B1〜Bnによって検出された信号電荷を転送するための電荷転送部を構成する電荷転送チャネル21、22、23は、それぞれ赤色ダイオード列11、緑色ダイオード列12、青色ダイオード列13に近接して形成され、主走査方向に延在する蛇行形状を呈する。所定のタイミングで、フォトダイオードR1〜Rn、G1〜Gn、B1〜Bnから電荷転送チャネル21、22、23に読み出された信号電荷は、図1では図示していない電荷転送電極に所定のシフトパルスを供給することによって主走査方向に転送され、出力端OUT31、OUT32、OUT33から出力される。   The charge transfer channels 21, 22, and 23 constituting the charge transfer unit for transferring the signal charges detected by the photodiodes R1 to Rn, G1 to Gn, and B1 to Bn are a red diode row 11 and a green diode row 12 respectively. , Formed in the vicinity of the blue diode row 13 and has a meandering shape extending in the main scanning direction. Signal charges read from the photodiodes R1 to Rn, G1 to Gn, and B1 to Bn to the charge transfer channels 21, 22, and 23 at a predetermined timing are shifted to a charge transfer electrode (not shown in FIG. 1) by a predetermined shift. By supplying a pulse, the signal is transferred in the main scanning direction and output from the output terminals OUT31, OUT32, and OUT33.

出力端OUT31、OUT32、OUT33から出力される撮像信号の処理について説明する前に、電荷転送部のさらに詳細な構成、及び電荷転送チャネルへの信号電荷の読み出し、及び出力端への電荷転送の仕組みについて説明する。図4は、図1のリニアイメージセンサの撮像部をさらに詳細に示したもので、電荷転送チャネル21、22、23上の電荷転送電極が図示されている。1つのフォトダイオードに対応して4つの電荷転送電極H1、H2、H3、H4が設けられ、それぞれ、1/4周期ずれたタイミングで駆動される。   Before describing the processing of imaging signals output from the output terminals OUT31, OUT32, and OUT33, a more detailed configuration of the charge transfer unit, readout of signal charges to the charge transfer channel, and mechanism of charge transfer to the output terminal Will be described. FIG. 4 shows the imaging unit of the linear image sensor of FIG. 1 in more detail, and shows charge transfer electrodes on the charge transfer channels 21, 22, and 23. Four charge transfer electrodes H1, H2, H3, and H4 are provided corresponding to one photodiode, and each is driven at a timing shifted by a quarter cycle.

図4においては、電荷転送電極H1〜H4を電荷転送チャネル21、22、23毎それぞれのフォトダイオードに対応させて、模式的に単独のものとして示しているが、具体的には、図5に示すように、共通の導電体によって構成する。図5において、フォトダイオードが形成される半導体基板には、各色のダイオード列11、12、13を分離するチャネルストップ領域51、52、53、54が形成され、チャネルストップ領域51と52の間に電荷転送チャネル21が、チャネルストップ領域52と53の間に電荷転送チャネル22が、チャネルストップ領域53と54の間に電荷転送チャネル23が、それぞれ形成される。電荷転送電極H1〜H4は、全体として主走査方向と交差する方向に延在する蛇行形状を呈するように、フォトダイオードの間に形成される。   In FIG. 4, the charge transfer electrodes H1 to H4 are schematically shown as single elements corresponding to the respective photodiodes of the charge transfer channels 21, 22, and 23. Specifically, FIG. As shown, the common conductor is used. In FIG. 5, channel stop regions 51, 52, 53, and 54 that separate the diode arrays 11, 12, and 13 of the respective colors are formed on the semiconductor substrate on which the photodiodes are formed, and between the channel stop regions 51 and 52. In the charge transfer channel 21, the charge transfer channel 22 is formed between the channel stop regions 52 and 53, and the charge transfer channel 23 is formed between the channel stop regions 53 and 54, respectively. The charge transfer electrodes H1 to H4 are formed between the photodiodes so as to exhibit a meandering shape extending in a direction crossing the main scanning direction as a whole.

フォトダイオードから電荷転送チャネルは信号電荷を読み出す読み出しゲート部は、図4及び図5において、模式的に矢印によって示すように、赤色ダイオード列11及び青色ダイオード列13においては、電荷転送電極H4下部の電荷転送チャネル21、23との間に形成され、緑色ダイオード列12においては、電荷転送電極H2下部の電荷転送チャネル22との間に形成される。読み出しゲート電極は、電荷転送電極H4及びH2と兼用され、電荷転送電極H4及びH2に、シフトパルスより高電位の読み出しパルスを供給することによってフォトダイオードに蓄積された信号電荷が電荷転送チャネル21、22、23に読み出される。   As shown schematically by arrows in FIG. 4 and FIG. 5, the readout gate portion that reads the signal charges from the photodiode to the charge transfer channel is the bottom of the charge transfer electrode H4 in the red diode row 11 and the blue diode row 13. It is formed between the charge transfer channels 21 and 23, and in the green diode row 12, it is formed between the charge transfer channels 22 below the charge transfer electrode H2. The readout gate electrode is also used as the charge transfer electrodes H4 and H2, and by supplying a readout pulse having a higher potential than the shift pulse to the charge transfer electrodes H4 and H2, the signal charge accumulated in the photodiode is transferred to the charge transfer channel 21, 22 and 23 are read out.

次に、フォトダイオードからの信号電荷の読み出し動作及び電荷転送動作を、図6のタイムチャートを用いて説明する。図6に示されるように、電荷転送電極H1〜H4には、1/4周期づつずれた4相のシフトパルスが加えられ、各電極下部の電荷転送チャネルに保持された信号電荷が順次主走査方向に転送される。   Next, a signal charge reading operation and a charge transfer operation from the photodiode will be described with reference to a time chart of FIG. As shown in FIG. 6, a four-phase shift pulse shifted by a quarter cycle is applied to the charge transfer electrodes H1 to H4, and the signal charges held in the charge transfer channel below each electrode are sequentially subjected to main scanning. Forwarded in the direction.

今、時刻t1において、シフトパルスH4に読み出しパルスが重畳されると、読み出しゲートを介してフォトダイオードR1〜Rn、B1〜Bnの信号電荷が、それぞれ電荷転送チャネル21、23に読み出される。また、時刻t2において、シフトパルスH2に読み出しパルスが重畳されると、読み出しゲートを介してフォトダイオードG1〜Gnの信号電荷が、電荷転送チャネル22に読み出される。   At time t1, when the read pulse is superimposed on the shift pulse H4, the signal charges of the photodiodes R1 to Rn and B1 to Bn are read to the charge transfer channels 21 and 23, respectively, via the read gate. At time t2, when the readout pulse is superimposed on the shift pulse H2, the signal charges of the photodiodes G1 to Gn are read out to the charge transfer channel 22 via the readout gate.

電荷転送チャネル21、22、23に読み出された信号電荷は、シフトパルスにしたがって順次転送され、出力端OUT31からは、時刻t3においてフォトダイオードR1の信号電荷が出力され、時刻t4においてフォトダイオードR2の信号電荷というように、シフトパルスに同期して順次出力される。出力端OUT33からも同様に、時刻t3においてフォトダイオードB1の信号電荷が出力され、順次出力される。また、出力端OUT32からは、時刻t4においてフォトダイオードG1の信号電荷が出力され、時刻t5においてフォトダイオードG2の信号電荷というように、出力端OUT31及び出力端OUT33に対して1周期遅れて、順次出力される。   The signal charges read to the charge transfer channels 21, 22, and 23 are sequentially transferred according to the shift pulse, and the signal charge of the photodiode R1 is output from the output terminal OUT31 at time t3, and the photodiode R2 at time t4. The signal charges are sequentially output in synchronization with the shift pulse. Similarly, the signal charge of the photodiode B1 is output from the output terminal OUT33 at time t3 and sequentially output. Further, the signal charge of the photodiode G1 is output from the output terminal OUT32 at time t4, and the signal charge of the photodiode G2 at time t5 is sequentially delayed by one cycle with respect to the output terminal OUT31 and the output terminal OUT33. Is output.

したがって、出力端OUT31〜OUT33から出力される信号電荷は、図2に示すような検出位置の各色信号に対応することになる。これらの信号電荷は、図示しない出力部において電圧信号に変換され、各フォトダイオード毎の色信号として出力される。   Therefore, the signal charges output from the output terminals OUT31 to OUT33 correspond to the color signals at the detection positions as shown in FIG. These signal charges are converted into voltage signals at an output section (not shown) and output as color signals for each photodiode.

カラー画像信号として利用する場合は、図2から明らかなように、緑(G)信号が約1/2ピッチずれているので、補正処理を行って図3に示すような赤(R)信号、緑(G)信号、青(B)信号とする。図3(a)は、緑色ダイオード列12の位置を基準に補正したものであり、R信号とB信号が、隣接する2つのダイオードの出力の平均値となっている。また、図3(b)は、赤色ダイオード列11及び青色ダイオード列13の位置を基準に補正したものであり、G信号が、隣接する2つのダイオードの出力の平均値となっている。ここでの補正処理はリニアイメージセンサの外部で行うが、ここで述べた方法にとどまらず、他の方法でもよい。   When it is used as a color image signal, as is clear from FIG. 2, the green (G) signal is shifted by about ½ pitch, so that correction processing is performed to obtain a red (R) signal as shown in FIG. A green (G) signal and a blue (B) signal are assumed. FIG. 3A shows a correction based on the position of the green diode row 12, and the R signal and the B signal are average values of the outputs of two adjacent diodes. FIG. 3 (b) is a correction based on the positions of the red diode row 11 and the blue diode row 13, and the G signal is the average value of the outputs of two adjacent diodes. Although the correction processing here is performed outside the linear image sensor, the method is not limited to the method described here, and other methods may be used.

以上、説明したように、第1の実施の形態のリニアイメージセンサは、隣接する複数のダイオード列を互にフォトダイオード間隔の約1/2ピッチだけずらして配置するとともに、電荷転送チャネルを、全体としてフォトダイオード列方向に延在する蛇行形状を呈するように配置しているので、RGBそれぞれの色信号を検出するフォトダイオード列を設けても列間の間隔は広くならない。   As described above, in the linear image sensor according to the first embodiment, a plurality of adjacent diode rows are arranged so as to be shifted from each other by about 1/2 pitch of the photodiode interval, and the charge transfer channel is arranged as a whole. Since the arrangement is such that the meandering shape extends in the photodiode column direction, the interval between columns is not widened even if a photodiode column for detecting RGB color signals is provided.

(第2の実施の形態)
図7に、第2の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部の概略構成を示す。図7のリニアイメージセンサは、赤色検出用のフォトダイオード、緑色光検出用のフォトダイオード、青色光検出用のフォトダイオードをそれぞれ2列に配列している。
(Second Embodiment)
FIG. 7 shows a schematic configuration of a part of the imaging unit of the linear image sensor according to the second embodiment. In the linear image sensor of FIG. 7, photodiodes for detecting red light, photodiodes for detecting green light, and photodiodes for detecting blue light are arranged in two rows.

赤色光検出用のフォトダイオードR1a、R2a、…、Rn−1a、Rnaを一列に配列した赤色ダイオード列11aと、赤色光検出用のフォトダイオードR1b、R2b、…、Rn−1b、Rnbを一列に配列した赤色ダイオード列11bは、隣接してフォトダイオード列方向のピッチの約1/2だけ列方向にずらして配設している。同様に、緑色光検出用のフォトダイオードG1a、G2a、…、Gn−1a、Gnaを一列に配列した緑色ダイオード列12aと、緑色光検出用のフォトダイオードG1b、G2b、…、Gn−1b、Gnbを一列に配列した緑色ダイオード列12b、及び青色光検出用のフォトダイオードB1a、B2a、…、Bn−1a、Bnaを一列に配列した青色ダイオード列13aと、青色光検出用のフォトダイオードB1b、B2b、…、Bn−1b、Bnbを一列に配列した青色ダイオード列13bも、隣接してフォトダイオード列方向のピッチの約1/2だけ列方向にずらして配設している。また、赤色ダイオード列11bと緑色ダイオード列12a、及び緑色ダイオード列12bと青色ダイオード列13aも、フォトダイオード列方向のピッチの約1/2だけ列方向にずらして配設している。   Red light detection photodiodes R1a, R2a,..., Rn-1a, Rna arranged in a row and red light detection photodiodes R1b, R2b,..., Rn-1b, Rnb in a row. The arranged red diode rows 11b are arranged adjacent to each other and shifted in the row direction by about ½ of the pitch in the photodiode row direction. Similarly, green light detection photodiodes G1a, G2a,..., Gn-1a, Gna arranged in a row, and green light detection photodiodes G1b, G2b,..., Gn-1b, Gnb , Bn-1a, Bna are arranged in a row, and blue light detection photodiodes B1b, B2b are arranged in a row. ,..., Bn-1b and Bnb are arranged in a row, and the blue diode row 13b is also arranged adjacently and shifted in the row direction by about ½ of the pitch in the photodiode row direction. Further, the red diode row 11b and the green diode row 12a, and the green diode row 12b and the blue diode row 13a are also arranged so as to be shifted in the column direction by about ½ of the pitch in the photodiode column direction.

フォトダイオードR1a〜Rna、R1b〜Rnb、G1a〜Gna、G1b〜Gnb、B1a〜Bna、B1b〜Bnbによって検出された信号電荷を転送するための電荷転送部を構成する電荷転送チャネル21a、21b、22a、22b、23a、23bは、それぞれ赤色ダイオード列11a、11b、緑色ダイオード列12a、12b、青色ダイオード列13a、13bに近接して形成され、主走査方向に延在する蛇行形状を呈する。所定のタイミングで、フォトダイオードR1a〜Rna、R1b〜Rnb、G1a〜Gna、G1b〜Gnb、B1a〜Bna、B1b〜Bnbから電荷転送チャネル21a、21b、22a、22b、23a、23bに読み出された信号電荷は、図7では図示していない電荷転送電極に所定のシフトパルスを供給することによって主走査方向に転送され、出力端OUT31a、OUT31b、OUT32a、OUT32b、OUT33a、OUT33bから出力される。   Charge transfer channels 21a, 21b, 22a constituting charge transfer units for transferring signal charges detected by the photodiodes R1a to Rna, R1b to Rnb, G1a to Gna, G1b to Gnb, B1a to Bna, B1b to Bnb , 22b, 23a, and 23b are formed close to the red diode rows 11a and 11b, the green diode rows 12a and 12b, and the blue diode rows 13a and 13b, respectively, and have meandering shapes extending in the main scanning direction. At predetermined timing, the data are read from the photodiodes R1a to Rna, R1b to Rnb, G1a to Gna, G1b to Gnb, B1a to Bna, B1b to Bnb to the charge transfer channels 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, and 23b. The signal charge is transferred in the main scanning direction by supplying a predetermined shift pulse to a charge transfer electrode (not shown in FIG. 7), and is output from the output terminals OUT31a, OUT31b, OUT32a, OUT32b, OUT33a, and OUT33b.

電荷転送チャネル21a、21b、22a、22b、23a、23b上の電荷転送電極(図示せず)は、図4及び図5に示す第1の実施の形態のリニアイメージセンサと同様、1つのフォトダイオードに対応して4つの電荷転送電極H1、H2、H3、H4が設けられ、それぞれ、1/4周期ずれたタイミングで駆動される。また、電荷転送電極H1〜H4は、全体として主走査方向と交差する方向に延在する蛇行形状を呈するように、フォトダイオードの間に形成される。さらに、フォトダイオードから電荷転送チャネルは信号電荷を読み出す読み出しゲート部も、第1の実施の形態のリニアイメージセンサと同様の位置に形成される。   The charge transfer electrodes (not shown) on the charge transfer channels 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, and 23b are provided with a single photodiode as in the linear image sensor of the first embodiment shown in FIGS. Corresponding to the four charge transfer electrodes H1, H2, H3, and H4, which are driven at a timing shifted by a quarter cycle. Further, the charge transfer electrodes H1 to H4 are formed between the photodiodes so as to exhibit a meandering shape extending in a direction crossing the main scanning direction as a whole. Further, the readout gate portion for reading the signal charges from the photodiode to the charge transfer channel is also formed at the same position as the linear image sensor of the first embodiment.

したがって、第1の実施の形態のリニアイメージセンサと同様のシフトパルス及び読み出しパルスを、電荷転送電極H1〜H4に加えると、出力端OUT31a〜OUT33bから出力される信号電荷は、図8に示すような検出位置の各色信号に対応することになる。これらの信号電荷は、図示しない出力部において電圧信号に変換され、各フォトダイオード毎の色信号として出力される。   Therefore, when the same shift pulse and readout pulse as those of the linear image sensor of the first embodiment are applied to the charge transfer electrodes H1 to H4, the signal charges output from the output terminals OUT31a to OUT33b are as shown in FIG. It corresponds to each color signal of the correct detection position. These signal charges are converted into voltage signals at an output section (not shown) and output as color signals for each photodiode.

図8から明らかなように、出力端OUT31b、OUT32b、OUT33bからのR信号、G信号、B信号は、出力端OUT31a、OUT32a、OUT33aからのR信号、G信号、B信号に対して約1/2ピッチずれているので、図9に示すように、(R1a、G1a、B1a)、(R1b、G1b、B1b)、(R2a、G2a、B2a)、…をカラー画像信号として利用すると、主走査方向の解像度をフォトダイオードの配設ピッチの2倍にすることができる。   As is apparent from FIG. 8, the R, G, and B signals from the output terminals OUT31b, OUT32b, and OUT33b are about 1 / R with respect to the R, G, and B signals from the output terminals OUT31a, OUT32a, and OUT33a. As shown in FIG. 9, when (R1a, G1a, B1a), (R1b, G1b, B1b), (R2a, G2a, B2a),... Are used as color image signals, as shown in FIG. The resolution can be made twice the arrangement pitch of the photodiodes.

また、リニアイメージセンサの外部において、図10に示すように、出力端OUT31aとOUT31bからのR信号、出力端OUT32aとOUT32bからのG信号、出力端OUT33aとOUT33bからのB信号を、それぞれ加算してカラー画像信号として利用することもできる。このように利用すると、主走査方向の解像度は、フォトダイオードの配設ピッチと同じであるが、感度を2倍にすることができる。   Further, outside the linear image sensor, as shown in FIG. 10, the R signal from the output terminals OUT31a and OUT31b, the G signal from the output terminals OUT32a and OUT32b, and the B signal from the output terminals OUT33a and OUT33b are added. It can also be used as a color image signal. When used in this way, the resolution in the main scanning direction is the same as the arrangement pitch of the photodiodes, but the sensitivity can be doubled.

図7のリニアイメージセンサは、赤色ダイオード列11a、11bに近接する電荷転送チャネル21a、21b、緑色ダイオード列12a、12bに近接する電荷転送チャネル22a、22b、青色ダイオード列13a、13bに近接する電荷転送チャネル23a、23bを、それぞれ別の出力端OUT31a、OUT31b、OUT32a、OUT32b、OUT33a、OUT33bに接続したが、電荷転送チャネル21aと21b、電荷転送チャネル22aと22b、電荷転送チャネル23aと23bを接続してそれぞれ1つの出力端としてもよい。その場合、赤色ダイオード列11b、緑色ダイオード列12b、青色ダイオード列13bからのシフト段数を、出力端の手前で1/2周期分省略する。   The linear image sensor of FIG. 7 has charge transfer channels 21a and 21b adjacent to the red diode rows 11a and 11b, charge transfer channels 22a and 22b close to the green diode rows 12a and 12b, and charges close to the blue diode rows 13a and 13b. The transfer channels 23a and 23b are connected to different output terminals OUT31a, OUT31b, OUT32a, OUT32b, OUT33a and OUT33b, respectively, but the charge transfer channels 21a and 21b, the charge transfer channels 22a and 22b, and the charge transfer channels 23a and 23b are connected. Each of them may be one output terminal. In this case, the number of shift stages from the red diode row 11b, the green diode row 12b, and the blue diode row 13b is omitted for ½ period before the output end.

このような構成にすると、それぞれの出力端からは、図9に示すような色信号が出力されるので、解像度がフォトダイオードの配設ピッチの2倍のカラー画像信号として利用することができる。   With such a configuration, the color signals as shown in FIG. 9 are output from the respective output terminals, so that the resolution can be used as a color image signal having twice the arrangement pitch of the photodiodes.

(第3の実施の形態)
図11に、第3の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部の概略構成を示す。図11のリニアイメージセンサは、2列の赤色ダイオード列11a、11b、2列の緑色ダイオード列12a、12b、2列の青色ダイオード列13a、13bを含んで構成され、それらの位置関係は、第2の実施の形態と同様である。
(Third embodiment)
FIG. 11 shows a schematic configuration of a part of the imaging unit of the linear image sensor according to the third embodiment. The linear image sensor shown in FIG. 11 includes two red diode rows 11a and 11b, two green diode rows 12a and 12b, and two blue diode rows 13a and 13b. This is the same as the second embodiment.

第2の実施の形態と異なる点は、電荷転送チャネルの構成であり、図11のリニアイメージセンサにおいては、2列の赤色ダイオード列11a、11bの信号電荷を転送する電荷転送チャンネル21c、2列の緑色ダイオード列12a、12bの信号電荷を転送する電荷転送チャンネル22c、2列の青色ダイオード列13a、13bの信号電荷を転送する信号電荷を転送する電荷転送チャンネル23cを、それぞれ、赤色ダイオード列11aの11bの間、緑色ダイオード列12aと12b、青色ダイオード列13aと13bに設けている。   The difference from the second embodiment is the configuration of the charge transfer channel. In the linear image sensor of FIG. 11, the charge transfer channel 21c for transferring the signal charges of the two red diode rows 11a and 11b, and the two rows The charge transfer channel 22c for transferring the signal charges of the green diode rows 12a and 12b, and the charge transfer channel 23c for transferring the signal charges of the two blue diode rows 13a and 13b are respectively connected to the red diode row 11a. 11b are provided in the green diode rows 12a and 12b and the blue diode rows 13a and 13b.

また、電荷読み出しゲートの位置も異なっている。図11のリニアイメージセンサは、図13において矢印で示すように、赤色ダイオード列11a、緑色ダイオード列12a、青色ダイオード列13aについては、電荷転送電極H4下部の電荷転送チャネル21c、22c、23cとの間に形成され、赤色ダイオード列11b、緑色ダイオード列12b、青色ダイオード列13bについては、電荷転送電極H1下部の電荷転送チャネル21c、22c、23cとの間に形成される。   The position of the charge readout gate is also different. In the linear image sensor of FIG. 11, as indicated by arrows in FIG. 13, the red diode row 11a, the green diode row 12a, and the blue diode row 13a are connected to the charge transfer channels 21c, 22c, and 23c below the charge transfer electrode H4. The red diode row 11b, the green diode row 12b, and the blue diode row 13b are formed between the charge transfer channels 21c, 22c, and 23c below the charge transfer electrode H1.

図13に示すように、フォトダイオードが形成される半導体基板に形成されたチャネルストップ領域55と56の間に電荷転送チャネル21cが形成され、フォトダイオードR1a、R2a,R3aの電荷読み出しチャネルは、電荷転送電極H4との間に、フォトダイオードR1b、R2b,R3bの電荷読み出しチャネルは、電荷転送電極H1との間に形成される。電荷転送電極H1〜H4は、第1の実施の形態(図5参照)と同様、全体として主走査方向と交差する方向に延在する蛇行形状を呈するように、フォトダイオードの間に形成される。   As shown in FIG. 13, a charge transfer channel 21c is formed between channel stop regions 55 and 56 formed in the semiconductor substrate on which the photodiode is formed, and the charge readout channels of the photodiodes R1a, R2a, and R3a are charged. The charge readout channels of the photodiodes R1b, R2b, and R3b are formed between the charge transfer electrode H1 and the transfer electrode H4. Similarly to the first embodiment (see FIG. 5), the charge transfer electrodes H1 to H4 are formed between the photodiodes so as to exhibit a meandering shape extending in a direction crossing the main scanning direction as a whole. .

電荷読み出しチャネルが、電荷転送電極H4とH1に対応する位置に設けられるので、シフトパルスより高電位の読み出しパルスは、図14に示すように、時刻t11と時刻t12においてそれぞれシフトパルスH1とH4に重畳される。このような駆動を行うと、出力端OUT31cからは、フォトダイオードR1aの信号電荷とR1bの信号電荷を加算した電荷が出力され、続いてフォトダイオードR2aの信号電荷とR2bの信号電荷を加算した電荷というように、順次出力される。   Since the charge readout channel is provided at a position corresponding to the charge transfer electrodes H4 and H1, the readout pulse having a higher potential than the shift pulse is shifted to the shift pulses H1 and H4 at time t11 and time t12, respectively, as shown in FIG. Superimposed. When such driving is performed, a charge obtained by adding the signal charge of the photodiode R1a and the signal charge of R1b is output from the output terminal OUT31c, and subsequently, a charge obtained by adding the signal charge of the photodiode R2a and the signal charge of R2b. In this way, it is output sequentially.

したがって、出力端OUT31c〜OUT33cから出力される信号電荷は、図12に示すような検出位置の各色信号に対応することになる。これらの信号電荷は、図示しない出力部において電圧信号に変換され、各フォトダイオード毎の色信号として出力される。図12から明らかなように、図11のリニアイメージセンサは、図10に示したカラー画像信号と同様の信号を出力することができ、主走査方向に高速に走査して撮像する場合でも、高感度の撮像ができる。しかも、信号の加算を信号電荷によって行っているため、出力部の数を減らすことができ、かつ信号処理量も大幅に減らすことができる。   Therefore, the signal charges output from the output terminals OUT31c to OUT33c correspond to the color signals at the detection positions as shown in FIG. These signal charges are converted into voltage signals at an output section (not shown) and output as color signals for each photodiode. As can be seen from FIG. 12, the linear image sensor of FIG. 11 can output a signal similar to the color image signal shown in FIG. Sensitivity can be imaged. In addition, since the addition of signals is performed using signal charges, the number of output units can be reduced, and the amount of signal processing can be greatly reduced.

(第4の実施の形態)
以上の実施の形態では、同一色光を検出するフォトダイオードを1列に配設したが、第4の実施の形態のリニアイメージセンサは、異なる色の光を検出するフォトダイオードを同一列に含んで構成される。図15に、第4の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部の概略構成を示す。図15のリニアイメージセンサは、赤色光検出用のフォトダイオードR1、R2、…、Rnと青色光検出用のフォトダイオードB1、B2、…、Bnを交互に1列に配置した赤/青色ダイオード列211と、緑色光検出用のフォトダイオードG1、G2、…、G2n−1、G2nを一列に配列した緑色ダイオード列212を含んで構成される。緑色ダイオード列212は、図示のように、赤/青色ダイオード列211に対してフォトダイオード列方向のピッチの約1/2だけ列方向にずれて配設される。
(Fourth embodiment)
In the above embodiment, photodiodes for detecting the same color light are arranged in one row. However, the linear image sensor of the fourth embodiment includes photodiodes for detecting light of different colors in the same column. Composed. FIG. 15 shows a schematic configuration of a part of the imaging unit of the linear image sensor according to the fourth embodiment. The linear image sensor of FIG. 15 is a red / blue diode array in which red light detection photodiodes R1, R2,..., Rn and blue light detection photodiodes B1, B2,. 211 and a green diode row 212 in which photodiodes G1, G2,..., G2n-1 and G2n for detecting green light are arranged in a row. As shown in the figure, the green diode row 212 is arranged so as to be shifted in the row direction by about ½ of the pitch in the photodiode row direction with respect to the red / blue diode row 211.

フォトダイオードR1〜Rn、B1〜Bnによって検出された信号電荷を転送するための電荷転送部を構成する電荷転送チャネル221は、赤/青色ダイオード列211に近接して形成され、フォトダイオードG1〜G2nによって検出された信号電荷を転送するための電荷転送部を構成する電荷転送チャネル222は、緑色ダイオード列212に近接して形成される。電荷転送チャネル221、222は、他の実施の形態と同様、主走査方向に延在する蛇行形状を呈する。   The charge transfer channel 221 constituting the charge transfer unit for transferring the signal charges detected by the photodiodes R1 to Rn and B1 to Bn is formed close to the red / blue diode row 211, and the photodiodes G1 to G2n The charge transfer channel 222 that constitutes a charge transfer unit for transferring the signal charge detected by the above is formed close to the green diode row 212. As in the other embodiments, the charge transfer channels 221 and 222 have a meandering shape extending in the main scanning direction.

フォトダイオードR1〜Rn、B1〜Bn、G1〜G2nから電荷転送チャネル221、222に読み出された信号電荷は、図15では図示していない電荷転送電極に所定のシフトパルスを供給することによって主走査方向に転送され、出力端OUT231、OUT232から出力される。   The signal charges read from the photodiodes R1 to Rn, B1 to Bn, and G1 to G2n to the charge transfer channels 221 and 222 are mainly supplied by supplying a predetermined shift pulse to charge transfer electrodes not shown in FIG. It is transferred in the scanning direction and output from the output terminals OUT231 and OUT232.

電荷転送チャネル221、222上の電荷転送電極(図示せず)は、図4及び図5に示す第1の実施の形態のリニアイメージセンサと同様、1つのフォトダイオードに対応して4つの電荷転送電極H1、H2、H3、H4が設けられ、それぞれ、1/4周期ずれたタイミングで駆動される。また、電荷転送電極H1〜H4は、全体として主走査方向と交差する方向に延在する蛇行形状を呈するように、フォトダイオードの間に形成される。さらに、フォトダイオードから電荷転送チャネルは信号電荷を読み出す読み出しゲート部も、第1の実施の形態のリニアイメージセンサと同様の位置に形成される。   The charge transfer electrodes (not shown) on the charge transfer channels 221 and 222 have four charge transfers corresponding to one photodiode as in the linear image sensor of the first embodiment shown in FIGS. Electrodes H1, H2, H3, and H4 are provided, and are driven at a timing shifted by a quarter cycle. Further, the charge transfer electrodes H1 to H4 are formed between the photodiodes so as to exhibit a meandering shape extending in a direction crossing the main scanning direction as a whole. Further, the readout gate portion for reading the signal charges from the photodiode to the charge transfer channel is also formed at the same position as the linear image sensor of the first embodiment.

したがって、第1の実施の形態のリニアイメージセンサと同様のシフトパルス及び読み出しパルスを、電荷転送電極H1〜H4に加えると、出力端OUT231、232から出力される信号電荷は、図16に示すような検出位置の各色信号に対応することになる。これらの信号電荷は、図示しない出力部において電圧信号に変換され、各フォトダイオード毎の色信号として出力される。   Therefore, when the same shift pulse and readout pulse as those of the linear image sensor of the first embodiment are applied to the charge transfer electrodes H1 to H4, the signal charges output from the output terminals OUT231 and 232 are as shown in FIG. It corresponds to each color signal of the correct detection position. These signal charges are converted into voltage signals at an output section (not shown) and output as color signals for each photodiode.

カラー画像信号として利用する場合は、RGB3色の信号が必要であるので、図17に示すように検出していない部分の色信号を補間によって求める。また、図17から明らかなように、G信号がR信号とB信号に対して約1/2ピッチずれているので、さらに補正処理を行って図3に示すようなRGB信号とする。このような画像信号処理は、リニアイメージセンサの外部で行う。また、処理手法はこの方式に限ることはない。   When used as a color image signal, RGB three-color signals are required, so the color signal of the undetected portion is obtained by interpolation as shown in FIG. Further, as is clear from FIG. 17, since the G signal is shifted by about ½ pitch with respect to the R signal and the B signal, correction processing is further performed to obtain an RGB signal as shown in FIG. Such image signal processing is performed outside the linear image sensor. Further, the processing method is not limited to this method.

(第5の実施の形態)
図18に、第5の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部の概略構成を示す。図18のリニアイメージセンサは、第4の実施の形態のリニアイメージセンサと同様、赤/青色ダイオード列と緑色ダイオード列を含むが、それぞれ複数列設けられる点で第4の実施の形態と異なる。
(Fifth embodiment)
FIG. 18 illustrates a schematic configuration of a part of the imaging unit of the linear image sensor according to the fifth embodiment. The linear image sensor of FIG. 18 includes a red / blue diode row and a green diode row as in the linear image sensor of the fourth embodiment, but differs from the fourth embodiment in that a plurality of rows are provided.

赤/青色ダイオード列は、赤色光検出用のフォトダイオードR1a、R3a、…、Rn−1aと青色光検出用のフォトダイオードB2a、B4a、…、Bnaを交互に1列に配置した赤/青色ダイオード列211a、青色光検出用のフォトダイオードB1b、B3b、…、Bn−1bと赤色光検出用のフォトダイオードR2b、R4b、…、Rnbを交互に1列に配置した赤/青色ダイオード列211b、赤色光検出用のフォトダイオードR1c、R3c、…、Rn−1cと青色光検出用のフォトダイオードB2c、B4c、…、Bncを交互に1列に配置した赤/青色ダイオード列211cを含み、赤/青色ダイオード列211bは、赤/青色ダイオード列211a、211cとダイオードの配置順序が異なる。   The red / blue diode array is a red / blue diode in which red light detection photodiodes R1a, R3a,..., Rn-1a and blue light detection photodiodes B2a, B4a,. .., Bn-1b and red light detection photodiodes R2b, R4b,..., Rnb alternately arranged in one row, red / blue diode row 211b, red , Rn-1c and blue light detection photodiodes B2c, B4c,..., Bnc are alternately arranged in one row, and the red / blue diode row 211c is included. The diode array 211b differs from the red / blue diode arrays 211a and 211c in the arrangement order of the diodes.

緑色ダイオード列は、緑色光検出用のフォトダイオードG1a、G2a、…、G2n−1a、G2naを一列に配列した緑色ダイオード列212aと、緑色光検出用のフォトダイオードG1b、G2b、…、G2n−1b、G2nbを一列に配列した緑色ダイオード列212bを含む。緑色ダイオード列212aは、赤/青色ダイオード列211aと211bの間に配設され、緑色ダイオード列212bは、赤/青色ダイオード列211bと211cの間に配設される。また、緑色ダイオード列212a、212bは、赤/青色ダイオード列211a、211b、211cに対してフォトダイオード列方向のピッチの約1/2だけ列方向にずらして配設している。   The green diode array includes green light detection photodiodes G1a, G2a,..., G2n-1a, G2na arranged in a line, and green light detection photodiodes G1b, G2b,. , G2nb are arranged in a row, and a green diode row 212b is included. The green diode row 212a is disposed between the red / blue diode rows 211a and 211b, and the green diode row 212b is disposed between the red / blue diode rows 211b and 211c. Further, the green diode rows 212a and 212b are arranged so as to be shifted in the column direction by about ½ of the pitch in the photodiode row direction with respect to the red / blue diode rows 211a, 211b, and 211c.

フォトダイオードR1a〜RnaとB1a〜Bna、フォトダイオードR1b〜RnbとB1b〜Bnb、フォトダイオードR1c〜RncとB1a〜Bnc、フォトダイオードG1a〜Gna、フォトダイオードG1b〜Gnbによって検出された信号電荷を転送するための電荷転送部を構成する電荷転送チャネル221a、221b、221c、222a、222bは、それぞれ赤/青色ダイオード列211a、211b、211c、緑色ダイオード列212a、212bに近接して形成され、主走査方向に延在する蛇行形状を呈する。所定のタイミングで、フォトダイオードR1a〜RnaとB1a〜Bna、フォトダイオードR1b〜RnbとB1b〜Bnb、フォトダイオードR1c〜RncとB1a〜Bnc、フォトダイオードG1a〜Gna、フォトダイオードG1b〜Gnbから電荷転送チャネル221a、221b、221c、222a、222bに読み出された信号電荷は、図18では図示していない電荷転送電極に所定のシフトパルスを供給することによって主走査方向に転送され、出力端OUT231a、OUT231b、OUT231c、OUT232a、OUT232bから出力される。   Transfers signal charges detected by the photodiodes R1a to Rna and B1a to Bna, the photodiodes R1b to Rnb and B1b to Bnb, the photodiodes R1c to Rnc and B1a to Bnc, the photodiodes G1a to Gna, and the photodiodes G1b to Gnb Charge transfer channels 221a, 221b, 221c, 222a, and 222b that constitute a charge transfer unit for forming the red and blue diode rows 211a, 211b, and 211c and the green diode rows 212a and 212b, respectively, in the main scanning direction It has a meandering shape extending to At predetermined timing, photodiodes R1a to Rna and B1a to Bna, photodiodes R1b to Rnb and B1b to Bnb, photodiodes R1c to Rnc and B1a to Bnc, photodiodes G1a to Gna, photodiodes G1b to Gnb, and charge transfer channels The signal charges read to 221a, 221b, 221c, 222a, 222b are transferred in the main scanning direction by supplying a predetermined shift pulse to a charge transfer electrode (not shown in FIG. 18), and output terminals OUT231a, OUT231b. , OUT231c, OUT232a, and OUT232b.

電荷転送チャネル221a、221b、221c、222a、222b上の電荷転送電極(図示せず)は、図4及び図5に示す第1の実施の形態のリニアイメージセンサと同様、1つのフォトダイオードに対応して4つの電荷転送電極H1、H2、H3、H4が設けられ、それぞれ、1/4周期ずれたタイミングで駆動される。また、電荷転送電極H1〜H4は、全体として主走査方向と交差する方向に延在する蛇行形状を呈するように、フォトダイオードの間に形成される。さらに、フォトダイオードから電荷転送チャネルは信号電荷を読み出す読み出しゲート部も、第1の実施の形態のリニアイメージセンサと同様の位置に形成される。   Charge transfer electrodes (not shown) on the charge transfer channels 221a, 221b, 221c, 222a, and 222b correspond to one photodiode as in the linear image sensor of the first embodiment shown in FIGS. Thus, four charge transfer electrodes H1, H2, H3, and H4 are provided, and driven at a timing shifted by a quarter cycle. Further, the charge transfer electrodes H1 to H4 are formed between the photodiodes so as to exhibit a meandering shape extending in a direction crossing the main scanning direction as a whole. Further, the readout gate portion for reading the signal charges from the photodiode to the charge transfer channel is also formed at the same position as the linear image sensor of the first embodiment.

したがって、第1の実施の形態のリニアイメージセンサと同様のシフトパルス及び読み出しパルスを、電荷転送電極H1〜H4に加えると、出力端OUT231a、OUT231b、OUT231c、OUT232a、OUT232bから出力される信号電荷は、図19に示すような検出位置の各色信号に対応することになる。これらの信号電荷は、図示しない出力部において電圧信号に変換され、各フォトダイオード毎の色信号として出力される。   Therefore, when the same shift pulse and readout pulse as those of the linear image sensor of the first embodiment are applied to the charge transfer electrodes H1 to H4, the signal charges output from the output terminals OUT231a, OUT231b, OUT231c, OUT232a, and OUT232b are This corresponds to each color signal at the detection position as shown in FIG. These signal charges are converted into voltage signals at an output section (not shown) and output as color signals for each photodiode.

カラー画像信号として利用する場合は、図20に示すように加算演算を施した信号を検出色信号とする。また、図20から明らかなように、G信号がR信号とB信号に対して約1/2ピッチずれているので、さらに補正処理を行って図3に示すようなRGB信号とする。このような画像信号処理は、リニアイメージセンサの外部で行う。また、処理手法は、この方式に限ることはない。   When used as a color image signal, a signal subjected to addition calculation as shown in FIG. 20 is used as a detected color signal. As apparent from FIG. 20, since the G signal is shifted by about ½ pitch with respect to the R signal and the B signal, correction processing is further performed to obtain an RGB signal as shown in FIG. Such image signal processing is performed outside the linear image sensor. Further, the processing method is not limited to this method.

第5の実施の形態のリニアイメージセンサは、複数のフォトダイオードの信号電荷を加算したものを検出色信号としているので、検出感度の増加することができる。第3の実施の形態及び第4の実施の形態に比べた場合、列数を少なくして感度を増加できる。また、加算するフォトダイオードの位置が分散しているので、信号加算によって生じる色信号の不自然さが避けられる。   Since the linear image sensor of the fifth embodiment uses a signal obtained by adding signal charges of a plurality of photodiodes as a detection color signal, the detection sensitivity can be increased. When compared with the third and fourth embodiments, the sensitivity can be increased by reducing the number of columns. In addition, since the positions of the photodiodes to be added are dispersed, unnatural color signals caused by signal addition can be avoided.

第1の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of a part of imaging part of the linear image sensor of 1st Embodiment. 第1の実施の形態のリニアイメージセンサによる出力色信号を示す図The figure which shows the output color signal by the linear image sensor of 1st Embodiment 第1の実施の形態のリニアイメージセンサによる出力色信号から演算したカラー画像信号を示す図The figure which shows the color image signal calculated from the output color signal by the linear image sensor of 1st Embodiment 第1の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部をさらに詳細に示す図The figure which shows a part of imaging part of the linear image sensor of 1st Embodiment further in detail. 第1の実施の形態のリニアイメージセンサの電荷転送電極の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the charge transfer electrode of the linear image sensor of 1st Embodiment. 第1の実施の形態のリニアイメージセンサの読み出し動作及び電荷転送動作を示すタイムチャートA time chart showing a read operation and a charge transfer operation of the linear image sensor of the first embodiment 第2の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of a part of imaging part of the linear image sensor of 2nd Embodiment. 第2の実施の形態のリニアイメージセンサによる出力色信号を示す図The figure which shows the output color signal by the linear image sensor of 2nd Embodiment 第2の実施の形態のリニアイメージセンサによる出力色信号から演算したカラー画像信号の一例を示す図The figure which shows an example of the color image signal calculated from the output color signal by the linear image sensor of 2nd Embodiment 第2の実施の形態のリニアイメージセンサによる出力色信号から演算したカラー画像信号の他の例を示す図The figure which shows the other example of the color image signal calculated from the output color signal by the linear image sensor of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of a part of imaging part of the linear image sensor of 3rd Embodiment. 第3の実施の形態のリニアイメージセンサによる出力色信号を示す図The figure which shows the output color signal by the linear image sensor of 3rd Embodiment 第3の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部を詳細に示す図The figure which shows a part of imaging part of the linear image sensor of 3rd Embodiment in detail 第3の実施の形態のリニアイメージセンサの読み出し動作及び電荷転送動作を示すタイムチャートTime chart showing read operation and charge transfer operation of linear image sensor of third embodiment 第4の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部を詳細に示す図The figure which shows a part of imaging part of the linear image sensor of 4th Embodiment in detail 第4の実施の形態のリニアイメージセンサによる出力色信号を示す図The figure which shows the output color signal by the linear image sensor of 4th Embodiment 第4の実施の形態のリニアイメージセンサによる出力色信号から演算したカラー画像信号の一例を示す図The figure which shows an example of the color image signal calculated from the output color signal by the linear image sensor of 4th Embodiment 第5の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部を詳細に示す図The figure which shows a part of imaging part of the linear image sensor of 5th Embodiment in detail 第5の実施の形態のリニアイメージセンサによる出力色信号を示す図The figure which shows the output color signal by the linear image sensor of 5th Embodiment 第5の実施の形態のリニアイメージセンサによる出力色信号から演算したカラー画像信号の一例を示す図The figure which shows an example of the color image signal calculated from the output color signal by the linear image sensor of 5th Embodiment 従来のリニアイメージセンサの一例の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of an example of the conventional linear image sensor. 図21のリニアイメージセンサの出力信号を示す図The figure which shows the output signal of the linear image sensor of FIG. 従来のリニアイメージセンサの他の例の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the other example of the conventional linear image sensor. 図23のリニアイメージセンサの出力信号を示す図The figure which shows the output signal of the linear image sensor of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

11、11a、11b・・・赤色ダイオード列
12、12a、12b・・・緑色ダイオード列
13、13a、13b・・・青色ダイオード列
21〜23、21a〜23c・・・電荷転送チャネル
OUT31〜OUT33、OUT31a〜OUT33c・・・出力端
51〜56・・・チャネルストップ領域
H1〜H4・・・電荷転送電極
211、211a〜211c・・・赤/青色ダイオード列
212、212a〜212c・・・緑色ダイオード列
221、222、221a〜222b・・・電荷転送チャネル
OUT231、OUT232、OUT231a〜OUT232b・・・出力端
500、600・・・フォトダイオード
511〜513、611、612・・・フォトダイオード列
521〜523、621、622・・・電荷転送部
531〜533、631、632・・・出力部
541〜543、641、642・・・出力端子
11, 11a, 11b ... red diode row 12, 12a, 12b ... green diode row 13, 13a, 13b ... blue diode row 21-23, 21a-23c ... charge transfer channel OUT31-OUT33, OUT31a to OUT33c ... output ends 51 to 56 ... channel stop regions H1 to H4 ... charge transfer electrodes 211, 211a to 211c ... red / blue diode rows 212, 212a to 212c ... green diode rows 221, 222, 221 a to 222 b, charge transfer channels OUT 231, OUT 232, OUT 231 a to OUT 232 b, output terminals 500, 600, photodiodes 511 to 513, 611, 612, photodiode arrays 521 to 523, 621, 622 ... charge transfer Sending units 531 to 533, 631, 632... Output units 541 to 543, 641, 642.

Claims (4)

半導体基板に、複数の光電変換素子を線状に配設した光電変換素子列を、複数列含むリニアイメージセンサであって、
前記光電変換素子からの電荷を転送する電荷転送部と、
前記電荷転送部によって転送される電荷に応じた信号を出力する出力部とを有し、
隣接する前記光電変換素子列に含まれる前記光電変換素子は、互いに、前記光電変換素子列内での光電変換素子同士のピッチの約1/2、列方向にずれて配設されており、
前記電荷転送部は、前記光電変換素子列の各列に対応して前記半導体基板に形成された電荷転送チャネルと、前記電荷転送チャネルの各々を平面視上交差するように形成された複数本の電荷転送電極とを含み、
前記電荷転送チャネルは、全体として前記光電変換素子列方向に延在する蛇行形状を呈するように、前記光電変換素子に近接して形成されており、
前記光電変換素子列は、一の単色光に対応する電荷を検出する光電変換素子からなる単色光光電変換素子列と、他の複数の単色光それぞれに対応する電荷を検出する光電変換素子からなる複数色光光電変換素子列とを含み、
前記単色光光電変換素子列と、前記複数色光光電変換素子列が交互に配列され、
前記複数色光光電変換素子列の数が前記単色光光電変換素子列の数より多いリニアイメージセンサ。
A linear image sensor including a plurality of photoelectric conversion element arrays in which a plurality of photoelectric conversion elements are linearly arranged on a semiconductor substrate,
A charge transfer unit that transfers charges from the photoelectric conversion element;
An output unit that outputs a signal corresponding to the charge transferred by the charge transfer unit;
The photoelectric conversion elements included in the adjacent photoelectric conversion element rows are arranged so as to be shifted from each other in the column direction by about ½ of the pitch between the photoelectric conversion elements in the photoelectric conversion element row,
The charge transfer section includes a plurality of charge transfer channels formed on the semiconductor substrate corresponding to the columns of the photoelectric conversion element columns and a plurality of the charge transfer channels formed to intersect each of the charge transfer channels in plan view. A charge transfer electrode,
The charge transfer channel is formed close to the photoelectric conversion element so as to exhibit a meandering shape extending in the photoelectric conversion element column direction as a whole,
The photoelectric conversion element array includes a single-color photoelectric conversion element array that includes a photoelectric conversion element that detects a charge corresponding to one monochromatic light, and a photoelectric conversion element that detects a charge corresponding to each of a plurality of other single-color lights. A multi-color photoelectric conversion element array,
The single-color photoelectric conversion element array and the multiple-color photoelectric conversion element array are alternately arranged,
A linear image sensor in which the number of the multi-color photoelectric conversion element arrays is larger than the number of the single-color photoelectric conversion element arrays.
請求項1記載のリニアイメージセンサであって、
前記電荷転送電極は、全体として前記光電変換素子列方向と交差する方向に延在する蛇行形状を呈するように、前記光電変換素子の間に形成されているリニアイメージセンサ。
The linear image sensor according to claim 1,
The linear image sensor formed between the photoelectric conversion elements so that the charge transfer electrodes have a meandering shape extending in a direction crossing the photoelectric conversion element array direction as a whole.
請求項1又は2記載のリニアイメージセンサであって、
前記電荷転送電極は、前記光電変換素子に対応してそれぞれ4本設けられるリニアイメージセンサ。
The linear image sensor according to claim 1 or 2,
The charge transfer electrode is a linear image sensor provided with four each corresponding to the photoelectric conversion element.
請求項1ないし3のいずれか1項記載のリニアイメージセンサであって、
前記一の単色光は、緑色光であり、
前記他の複数の単色光は、赤色光と青色光であり、かつ赤色光用の光電変換素子と青色光用の光電変換素子は、列方向に交互に配列されるリニアイメージセンサ。
The linear image sensor according to any one of claims 1 to 3,
The one monochromatic light is green light,
The other plurality of monochromatic lights are red light and blue light, and the photoelectric conversion elements for red light and the photoelectric conversion elements for blue light are alternately arranged in the column direction.
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