JP2010192683A - カラーccdリニアイメージセンサ - Google Patents
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Abstract
【課題】カラーCCDリニアセンサの出力感度向上を図るとともに、小型化を実現させる。
【解決手段】受光部2の第1列11に第1基本画素7を配置し、第1列11の隣の第2列12に第2基本画素8を配置する。その第1基本画素7は、第1色に対応する第1列第1色画素7−1と、第1列第1色画素7−1の隣に配置され、第2色に対応する第1列第2色画素7−2と、第1列第2色画素7−2の隣に配置され、第3色に対応する第1列第3色画素7−3とを含むものとする。また、第2基本画素8は、第1色に対応する第2列第1色画素8−1と、第2列第1色画素8−1の隣に配置され、第2色に対応する第2列第2色画素8−2と、第2列第2色画素8−2の隣に配置され、第3色に対応する第2列第3色画素8−3とを含むものとする。その第2列第1色画素8−1は、第1列第2色画素7−2の隣に配置される。
【選択図】図6
【解決手段】受光部2の第1列11に第1基本画素7を配置し、第1列11の隣の第2列12に第2基本画素8を配置する。その第1基本画素7は、第1色に対応する第1列第1色画素7−1と、第1列第1色画素7−1の隣に配置され、第2色に対応する第1列第2色画素7−2と、第1列第2色画素7−2の隣に配置され、第3色に対応する第1列第3色画素7−3とを含むものとする。また、第2基本画素8は、第1色に対応する第2列第1色画素8−1と、第2列第1色画素8−1の隣に配置され、第2色に対応する第2列第2色画素8−2と、第2列第2色画素8−2の隣に配置され、第3色に対応する第2列第3色画素8−3とを含むものとする。その第2列第1色画素8−1は、第1列第2色画素7−2の隣に配置される。
【選択図】図6
Description
本発明は、カラーCCDリニアイメージセンサに関する。
近年、パーソナルコンピュータの周辺機器としてのスキャナの普及や、複写機の高性能化の要求にともない、カラー画像を読みとるためのカラーCCDリニアセンサの需要が高まってきている。このようなカラーCCDリニアセンサは、フォトダイオードを備える受光部と、その受光部で生成した信号電荷を、読み出しパルスにて読み出すゲート部と、信号電荷転送部と、外部信号処理回路に接続される出力部とを備えている。その信号電荷転送部は、例えば、2相駆動のCCDシフトレジスタを備えている。
図1は、従来のカラーCCDリニアセンサ101の構成を示すブロック図である。カラーCCDリニアイメージセンサ101は、RGBのカラーフィルタがのった各受光部(第1受光部102a、第2受光部102b、第3受光部102c)を備えている。
第1受光部102aは、フォトダイオード構造を有している。第1受光部102aは、光電変換を実行して生成した信号電荷を、読み出しパルスに応答して信号読み出し部(図示せず)を介して(図面上矢印の方向に)第1信号電荷転送部103aに供給する。同様に、第2受光部102bは、信号電荷を、読み出しパルスに応答して第2信号電荷転送部103bに供給し、第3受光部102cは、信号電荷を、読み出しパルスに応答して第3信号電荷転送部103cに供給する。
カラーCCDリニアイメージセンサ101において、第1信号電荷転送部103a、第2信号電荷転送部103bおよび第3信号電荷転送部103cの各々は、2相駆動CCDシフトレジスタを含んでいる。第1信号電荷転送部103aには、その2相駆動CCDを駆動するためのクロックφ1とクロックφ2が、第1転送電極端子106aを介して供給されている。同様に、第2信号電荷転送部103bには、クロックφ1とクロックφ2が、第2転送電極端子106bより供給され、第3信号電荷転送部103cには、クロックφ1とクロックφ2が、第3転送電極端子106cより供給されている。
第1信号電荷転送部103aによって転送された信号電荷は、第1出力部104aに供給される。第1出力部104aは、浮遊拡散領域によって形成され、信号電荷を信号電圧に変換、増幅する信号電荷検出部とソースホロワ、インバータ等のアナログ回路を備えている。第1出力部104aは、外部の信号処理回路(図示されず)へ接続されている。外部の信号処理回路は、カラーCCDリニアイメージセンサ101から供給される信号電圧に基づいてカラー画像を生成する。
同様に、第2信号電荷転送部103bによって転送された信号電荷は、第2出力部104bに供給され、第3信号電荷転送部103cによって転送された信号電荷は、第3出力部104cに供給される。第2出力部104bと第3出力部104cは、第1出力部104aと同様に、信号電荷を信号電圧に変換、増幅して外部の信号処理回路に供給する。
図2は、従来のカラーCCDリニアセンサの他の構成を例示するブロック図である。図2に示されているカラーCCDリニアイメージセンサ201は、点順次カラー方式を採用している。カラーCCDリニアイメージセンサ201は、点順次配列の1本のみの受光部202(センサ列)とR、G、B各色別のCCDレジスタから成る信号電荷転送部203と、出力部204を各1つで構成されている。受光部202上には、複数のRGBの基本単位207を構成するようなカラーフィルタが形成されている。カラーCCDリニアイメージセンサ201は、1つの出力部204から信号電荷を得る。そのため、上述のカラーCCDリニアイメージセンサ101のような各色の出力(第1出力部104a、第2出力部104b、第3出力部104c)の出力回路の特性差がなく、各色の出力のリニアリティが均一となる。
上述のカラーCCDリニアイメージセンサ101やカラーCCDリニアイメージセンサ201の走査速度、感度、SN(信号対雑音)比の特性を向上させるための技術として、TDI(Time Delay Integration)方式が知られている(例えば、特許文献1参照)。図3Aは、特許文献1に記載された、TDI方式のCCDリニアセンサ380の構成を示す平面図である。そのCCDリニアセンサ380には、画素列381が複数本(n本)平行に配設されている。複数の画素列381の各々には、入射光を受けて光電変換により光を電子に変換するフォトダイオード等からなる画素381aが、複数個(m個)直線状にならべられている。
各画素列は、それぞれ画素列に平行配置された転送電極383を有しており、画素列と転送電極が交互に配設された構造となっている。これらの転送電極は、第k列(1≦k≦n−1)の転送電極に注目すると、図中において当該電極の左側に隣接する第k列の画素列の第i行(1≦i≦m)の画素から右側に隣接する第(k+1)列の画素列の第i行の画素へ、電荷を転送する。
以下、第i行、第j列(1≦j≦n)の画素を、画素(i、j)と表すことにする。このTDI方式のCCDリニアセンサにおいて、画素(1、1)で発生した信号電荷は、第1列の転送電極383を通して画素(1、2)へ移され、順次画素(1、3)、(1、4)、…、(1、n−1)、(1、n)まで転送され、さらに信号電荷転送部384によってCCDレジスタ385に送られる。そして、この信号電荷はCCDレジスタ385から出力部386へ転送され、ここで適当な出力信号に変換されて出力される。
TDI方式で画像を読み取り走査する時、画像はセンサ上を画素列に垂直な方向(A)へ移動する。このとき、画素列間の電荷の転送速度は、センサ上の画像走査速度と同期しており、ある画像に対応する信号電荷には、常に同一の画像が照射される画素にあり、対応する信号電荷を加算する。すなわち、ある特定の画像部分からの入射光によって第1列の画素で発生した信号電荷が第2列の画素に転送された時点においては、この信号電荷を発生させた入射光は第2列の画素に当たっており、ここでこの入射光によって発生した信号電荷は第1列の画素で発生して転送されてきた信号電荷に加算される。ある画像部分からの入射光に対応する信号電荷を発生する画素の総面積は、合計で画素n個分となるので、高感度が得られる。
図3Bは、特許文献1に記載された、TDI方式のCCDリニアセンサの他の構成を示す平面図である。カラーCCDリニアセンサ311は、画素301aを直線状に配列した画素列301−1、301−2、…、301−(n−1)、301−nを複数列平行に配設し、これらの画素列の間隔が、画素列と直交する方向の走査ピッチの2倍となっている。また、任意の隣接する画素列間には、信号電荷を一時蓄積することができる蓄積部302と転送電極303を配設している。
図3BのCCDリニアセンサ311では、画素列間距離を走査ピッチのN倍にし、画素幅を走査ピッチ分確保している。そのため、走査ピッチを縮小した場合でも十分な画素の有効面積を得ることができる。また、画素列間に配設した転送部には、蓄積部を併設している。これによって、特定の画像部分からの入射光によって発生した信号電荷を、転送しながら順次加算していくことができる。このように、カラーCCDリニアセンサ311は、高い感度と十分な飽和電荷量を得ることができる。
図4は、図3Aまたは図3Bに例示された従来のカラーCCDリニアセンサの全体の構成を示す平面図である。カラーCCDリニアセンサ321は、カラー化を実現するために、3つのTDI方式のCCDリニアセンサにて構成されている。カラーCCDリニアセンサ321は、R、G、Bのカラーフィルタが形成された複数の受光部(第1受光部322a、第2受光部322b、第3受光部322c)を備えている。
第1受光部322aには、第1駆動クロック供給端子325aを介して転送クロックφAと転送クロックφBが供給される。同様に、第2受光部322bには、第2駆動クロック供給端子325bを介して転送クロックφAと転送クロックφBが供給され、第3受光部322cには、第3駆動クロック供給端子325cを介して転送クロックφAと転送クロックφBが供給される。
各受光部(第1受光部322a、第2受光部322b、第3受光部322c)は、図4に示されている矢印の方向に、スキャン速度(周期)に同期して1画素分信号電荷を転送し、信号電荷を加算しながら、信号電荷転送部(第1信号電荷転送部323a、第2信号電荷転送部323b、第3信号電荷転送部323c)へ読み出す。各信号電荷転送部(第1信号電荷転送部323a、第2信号電荷転送部323b、第3信号電荷転送部323c)は、クロックφ1とクロックφ2を、各転送電極端子(第1転送電極端子326a、第2転送電極端子326b、第3転送電極端子326c)より受ける。そのクロックφ1とクロックφ2に応答して、各出力部(第1出力部324a、第2出力部324b、第3出力部324c)へ信号電荷を送る。カラーCCDリニアセンサ321は、同じ位置の信号電荷を複数ラインで蓄積(加算)することで、解像度を保ちつつ感度を改善している。
また、上述の特許文献1に記載のCCDリニアセンサと異なる構成のTDI方式のCCDリニアセンサに関する技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2には、TDI方式のCCDリニアセンサが有する紫外線領域の感度が低いという問題を解決するための技術が記載されている。図5Aは、特許文献2に記載のカラーCCDリニアイメージセンサ401の構成を示す平面図である。カラーCCDリニアイメージセンサ401は、UV(紫外線)インスペクター用途として、紫外線領域の感度を高めることができるTDI方式のCCDリニアセンサを開示している。
受光面410においては、単位画素となる受光セル412には、チャネルストップ414により分離された4個を1組として水平方向に2個、垂直方向に2個並べられた構成である。1画素の整数倍毎(図面上は4画素毎)に水平方向に配置され、垂直方向には所定の行数(例えば10行)離間した位置に1画素ずつずらして配置されている。また、カラーCCDリニアイメージセンサ401は、水平転送部420と、得られた信号電荷を増幅するアンプ421とを備えている。受光面410上の受光セル412を除く領域は、垂直転送部413により構成されており、受光面410全体として、受光セル412において生成した信号電荷を図面上矢印OPVの方向に転送する。
図5Bは、図5Aの受光セルおよび垂直転送部の一部を拡大した平面図である。図中の4つの受光セルC1,C2,C3,C4は水平方向に対して同一の位置となり、それぞれが被写体の同一部分を撮像する。垂直転送部413は、第1相413a、第2相413bおよび第3相413cの3相から1つの転送セルが形成されており、この転送セルが矢印OPVと略同一の方向へ繰り返し並べられている。
図1に示したカラーCCDリニアイメージセンサ101では、原稿を走査する方向に、RGBのライン間隔Lが必要で、チップサイズが大きくなる欠点がある。ライン間隔が必要な場合、走査し終わるまで1本目と2本目、2本目と3本目といったラインの色情報を外部で記憶し、3つの色情報をそろえてから信号処理を行う必要がある。このため、かなりの容量の外部メモリが必要となる。
図2に示したカラーCCDリニアイメージセンサ201では、RGBの3画素で一単位を構成するため、水平方向の画素サイズが小さくなり、感度が低くなってしまう。また、感度を上げるためには、水平方向に受光面を増加させなければならないため、チップサイズが大きくなる。
また、そのカラーCCDリニアイメージセンサ201は、ライン間隔Lが不要となり、縦方向のチップサイズが縮小されるが、RGBの3画素で一単位の感度が低い欠点がある。また単色画素が隣接しているため、解像度限界の縦縞模様の原稿を読み取った場合に、偽信号の防止のため、光学ローパスフィルタが必要となる。従って、このカラーCCDリニアイメージセンサ201は、小型化や光学ローパスフィルタを不要とした製造コスト低減と出力感度向上との両立が困難である。
図4に示したカラーCCDリニアセンサ321のようなTDI方式を用いたカラーCCDリニアセンサでは、各RGBの受光部(第1受光部322a、第2受光部322b、第3受光部322c)の走査方向に複数段の画素があり、RGBのライン間隔Lの領域が必要となり、チップサイズが大きくなる欠点がある。さらに、感度向上のため、走査方向の画素を増やすほど、RGBのライン間隔が増加し、小型化が困難となる。
図5A(または図5B)に示したカラーCCDリニアイメージセンサ401では、画素からの水平方向へ信号電荷を読み出しする転送部によって、同一走査方向の画素の信号電荷を加算する。そのため、水平方向、走査方向の領域を増加させなければならないので、装置の小型化が困難となり、製造工程における歩留の低下などの問題がある。
以下に、[発明を実施するための形態]で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明を実施するための形態]との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
上記の課題を解決するために、照射された光に応答して電荷を蓄積する受光部(2)と、前記受光部(2)に蓄積された前記電荷を読み出して出力部に転送する信号電荷転送部(3)とを具備するカラーCCDリニアイメージセンサ(1)を構成する。ここにおいて、前記受光部(2)は、第1列(11)に配置され、第1列画素電荷を蓄積する複数の第1基本画素(7)と、前記第1列(11)の隣の第2列(12)に配置され、前記光に応答して蓄積した電荷と前記第1列画素電荷とを加算して第2列画素電荷として蓄積する複数の第2基本画素(8)とを備えることが好ましい。
そして、前記複数の第1基本画素(7)は、第1色に対応する第1列第1色電荷を生成する第1列第1色画素(7−1)と、前記第1列第1色画素(7−1)の隣に配置され、第2色に対応する第1列第2色電荷を生成する第1列第2色画素(7−2)と、前記第1列第2色画素(7−2)の隣に配置され、第3色に対応する第1列第3色電荷を生成する第1列第3色画素(7−3)とを含むことが好ましい。
また、前記複数の第2基本画素(8)は、前記第1色に対応する第2列第1色電荷を生成する第2列第1色画素(8−1)と、前記第2列第1色画素(8−1)の隣に配置され、前記第2色に対応する第2列第2色電荷を生成する第2列第2色画素(8−2)と、前記第2列第2色画素(8−2)の隣に配置され、前記第3色に対応する第2列第3色電荷を生成する第2列第3色画素(8−3)とを含むことが好ましい。その場合に、前記第2列第1色画素(8−1)は、前記第1列第2色画素(7−2)の隣に配置されることが好ましい。
そして、前記複数の第1基本画素(7)は、第1色に対応する第1列第1色電荷を生成する第1列第1色画素(7−1)と、前記第1列第1色画素(7−1)の隣に配置され、第2色に対応する第1列第2色電荷を生成する第1列第2色画素(7−2)と、前記第1列第2色画素(7−2)の隣に配置され、第3色に対応する第1列第3色電荷を生成する第1列第3色画素(7−3)とを含むことが好ましい。
また、前記複数の第2基本画素(8)は、前記第1色に対応する第2列第1色電荷を生成する第2列第1色画素(8−1)と、前記第2列第1色画素(8−1)の隣に配置され、前記第2色に対応する第2列第2色電荷を生成する第2列第2色画素(8−2)と、前記第2列第2色画素(8−2)の隣に配置され、前記第3色に対応する第2列第3色電荷を生成する第2列第3色画素(8−3)とを含むことが好ましい。その場合に、前記第2列第1色画素(8−1)は、前記第1列第2色画素(7−2)の隣に配置されることが好ましい。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、カラーCCDリニアセンサの出力感度向上を図るとともに、小型化を実現させる効果がある。
[第1実施形態]
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、実施の形態を説明するための図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。図6は、第1実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1の構成を例示する平面図である。カラーCCDリニアイメージセンサ1は、受光部2と、電荷転送部3と、出力部4とを含んでいる。受光部2は、受光部第1クロックφAと受光部第2クロックφBとを供給する駆動クロック供給端子5に接続されている。また電荷転送部3は、CCD第1クロックφ1とCCD第2クロックφ2とを供給する転送クロック供給端子6に接続されている。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、実施の形態を説明するための図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。図6は、第1実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1の構成を例示する平面図である。カラーCCDリニアイメージセンサ1は、受光部2と、電荷転送部3と、出力部4とを含んでいる。受光部2は、受光部第1クロックφAと受光部第2クロックφBとを供給する駆動クロック供給端子5に接続されている。また電荷転送部3は、CCD第1クロックφ1とCCD第2クロックφ2とを供給する転送クロック供給端子6に接続されている。
受光部2は、第1画素列11と、第2画素列12と、第3画素列13とを含んでいる。第1画素列11には、複数の第1列基本画素単位7が配置されている。複数の第1列基本画素単位7の各々は、第1列青色画素7−1と、第1列緑色画素7−2と、第1列赤色画素7−3とを含んでいる。第2画素列12には、複数の第2列基本画素単位8が配置されている。複数の第2列基本画素単位8の各々は、第2列青色画素8−1と、第2列緑色画素8−2と、第2列赤色画素8−3とを含んでいる。第3画素列13には、複数の第3列基本画素単位9が配置されている。複数の第3列基本画素単位9の各々は、第3列青色画素9−1と、第3列緑色画素9−2と、第3列赤色画素9−3とを含んでいる。
電荷転送部3は、CCD第1クロックφ1とCCD第2クロックφ2とに応答して動作する2相駆動CCDで構成されている。電荷転送部3には、その2相駆動CCDを駆動するためのCCD第1クロックφ1とCCD第2クロックφ2が、転送クロック供給端子6を介して供給されている。電荷転送部3によって転送された信号電荷は、出力部4に供給される。出力部4は、浮遊拡散領域によって形成され、信号電荷を信号電圧に変換、増幅する信号電荷検出部とソースホロワ、インバータ等のアナログ回路を備えている。出力部4は、外部の信号処理回路(図示されず)へ接続されている。外部の信号処理回路は、カラーCCDリニアイメージセンサ1から供給される信号電圧に基づいてカラー画像を生成する。
図6を参照すると、受光部2は、単位画素(たとえば、色再現処理するRGB3原色の色フィルタを画素上に形成)を水平方向に繰り返し配列し、それと同一数の画素分を走査方向(垂直方向)に1画素ずつずらして複数段(この場合、水平方向に単位画素と同数の3画素分)を配列した信号電荷を加算して読み出すTDI方式の構成である。
受光部2は、例えばポリシリコンなどで構成された透明電極に、駆動クロック供給端子5を介して、2相の転送クロック(受光部第1クロックφAと受光部第2クロックφB)を供給し、信号電荷を加算しながら、最終のRGB受光部ラインに送っていく。電荷転送部3は、その最終のRGB受光部ラインに対向して構成されている。電荷転送部3は、読み出しパルスに応答して動作する信号読み出し部(図示されず)を介して、その最終のRGB受光部ラインの信号電荷を読み出す。
図7は、本実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1の動作を例示する平面図である。図7は、時刻t1、時刻t2、時刻t3の順に走査方向に原稿14の画像を読み取る場合の動作を例示している。時刻t1では、その時刻t1の蓄積位置にて信号電荷が受光部に蓄積される。次に、走査方向に同期しながら、時刻t2において、その時刻t2の蓄積位置にて、信号電荷が受光部に蓄積される。次に時刻t3において、その時刻t3の蓄積位置にて、信号電荷が受光部に蓄積される。各蓄積位置の信号電荷は、それぞれ走査速度(周期)に同期して、信号電荷移動経路15、信号電荷移動経路16に沿って信号電荷を1画素分、転送・加算する。
従来のCCDリニアセンサの感度向上を図るTDI方式では、複数段の同一色を形成した受光部を設けていたため、ライン間隔が必要となり、チップサイズが大きり、装置の小型化が困難であった。本実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1は、単一基本画素(たとえば、RGB)を水平方向に繰り返した受光部の画素配列を、複数段で走査方向に対して、1画素分斜めにずらして配列したことにより、ライン間隔が削減でき、同一色の画素の信号電荷を加算、転送することにより、感度向上を図ることができる。
また、水平方向の同一色画素分の開口が実効的な開口となり、これが擬似的に光学ローパスフィルタと同様な機能となり、光学ローパスフィルタが不要となる。このため、出力感度向上とチップサイズ縮小化の両立を図ることができ、コスト低減を図ることができる。
図8は、本実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1の実効的な開口(以下、実効開口17と記載する)の構成を例示する平面図である。本実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1では、1画素ずつ横方向にずれた受光部の信号を、3画素加算している。この構成・動作によって、開口は横方向の画素3つ分で実効的な実効開口17ができる。これが擬似的に光学ローパスフィルタの効果と同じようになり、本実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1では、光学ローパスフィルタが不要となる。従って、感度向上とチップサイズ縮小化の両立を図ることができる。
図9A、図9Bおよび図9Cは、水平方向の同一色画素分の開口が擬似的に光学ローパスフィルタと同様な機能となり、光学ローパスフィルタが不要となる原理を説明する図である。図9Aは、MTFの空間周波数依存を例示するグラフである。図9Bは、折り返しひずみの様子を例示するグラフである。図9Cは、空間周波数を使った折り返しひずみの解釈を例示するグラフである。
下記の参考文献に記載されているように、単位距離当たりの波の数を表す空間周波数(縞模様の繰り返し距離の逆数)を“f”、画素ピッチを“p”とするとき、サンプリング周波数fs、および、サンプリング後の信号が再現可能な上限周波数であるナイキスト周波数fN(fsの半分の周波数)は、
fs=1/p
fN=1/2p
で表される。
fs=1/p
fN=1/2p
で表される。
MTFをサンプリング周波数fsと画素の開口幅a、画素ピッチpとすると、MTFが画素の開口率a/pと縞模様のピッチ(相対空間周波数)f/fsに決まる。図9Aは、その様子を示すグラフである。ナイキスト周波数を越える細かい縞模様を撮像したときは、サンプリング周波数fsを中心に(f→fs−f)にした折り返しひずみ(aliasing、モアレや偽信号とも呼ばれる)が発生する。
図9B、図9Cは、ナイキスト周波数より高い空間周波数成分に対して発生する折り返しの様子と空間周波数を用いた説明図である。このような折り返しひずみを防止するため、実際のカメラやスキャナなどの装置には、CCDセンサに入る光は光学ローパスフィルタを設け、ナイキスト周波数以下に制限するようにしている。本実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1では、光学ローパスフィルタが不要となり、チップサイズ縮小化とコストの低減化を図ることができる。
[参考文献]
「CQ出版社 CCD/CMOSイメージ・センサの基礎と応用 米本和也氏著」の247頁「A−5 画素開口のサンプリングによるMTF(Modulation Transfer Function)と折り返し」
「CQ出版社 CCD/CMOSイメージ・センサの基礎と応用 米本和也氏著」の247頁「A−5 画素開口のサンプリングによるMTF(Modulation Transfer Function)と折り返し」
図10は、上述の第1実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1の構成を具体的に例示する平面図である。第1実施形態におけるカラーCCDリニアイメージセンサ1は、具体的には、同一色の画素間に受光部間転送部18を備えている。同じ色の画素間の信号電荷の転送は、受光部間転送部18を介して実行される。受光部間転送部18は、駆動クロック供給端子5を介して供給された転送クロック(受光部第1クロックφAと受光部第2クロックφB)によって信号電荷を転送する。また、カラーCCDリニアイメージセンサ1の受光部2は、上述の構成に限定されること無く、例えば、インターライン方式のように画素の水平方向隣接に転送部を設ける構成にて実現してもよい。
[第2実施形態]
図11は、本発明の第2実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1の構成を例示する平面図である。第2実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1において、受光部2は受光部第1領域2aと受光部第2領域2bとを含んでいる。受光部第1領域2aは、第1画素列11、第2画素列12および第3画素列13に対応している。受光部第2領域2bは、第4画素列21、第5画素列22および第6画素列23に対応している。第2実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1は、第1実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1と同様の実効開口17を有し、受光部2の水平方向のTDI段数が増加している。カラーCCDリニアイメージセンサ1は、この構成によって、増加した段数分さらに感度の向上が実現している。
図11は、本発明の第2実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1の構成を例示する平面図である。第2実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1において、受光部2は受光部第1領域2aと受光部第2領域2bとを含んでいる。受光部第1領域2aは、第1画素列11、第2画素列12および第3画素列13に対応している。受光部第2領域2bは、第4画素列21、第5画素列22および第6画素列23に対応している。第2実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1は、第1実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1と同様の実効開口17を有し、受光部2の水平方向のTDI段数が増加している。カラーCCDリニアイメージセンサ1は、この構成によって、増加した段数分さらに感度の向上が実現している。
図11を参照すると、第2実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1は、同一色の画素を走査方向(垂直方向)に1画素ずつずらして水平方向に単位画素と同数の3画素分とし、走査方向(垂直方向)に、第1画素列11、第2画素列12、第3画素列13、第4画素列21、第5画素列22および第6画素列23を有している。受光部2の画素配列は、受光部第1領域2aにおいて、上段から3段までは、左側に1画素ずつずらして配置されている。受光部第1領域2aと受光部第2領域2bとの間(3段目から4段目)では、走査方向(垂直方向)に同位置にずらさずに、画素が配置されている。受光部第2領域2bにおいて、4段目から6段目は、右側に1画素ずつずらして配置されている。
上述の第1実施形態では、走査方向の画素列には、それぞれ各色の画素の信号電荷は、1画素分が走査、加算されている。第2実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1においては、走査方向の画素列には、それぞれ各色の画素の信号電荷は、同数(ここでは2画素)分が走査、加算される。ここでの横方向の画素3つ分の実効的な開口(実効開口17)は、走査方向に2画素分の信号電荷により、擬似的に光学ローパスフィルタの効果を得ている。
第2実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1は、第1実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1に比べて、受光部2に配置される画素列の段数を増加させている。そのため、受光部2の加算分さらに感度向上を図れる。さらに、構成する段数を、第2実施形態のカラーCCDリニアイメージセンサ1と同じにした場合に、信号電荷を、必要段数分だけ加算することも可能である。これにより、複屈折特性が固定された光学ローパスフィルタの使用に対して、水平方向の画素加算数を可変することにより、実効的な開口8可変することもできる。
以上、本願発明の実施の形態を具体的に説明した。本願発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
1…カラーCCDリニアイメージセンサ
2…受光部
2a…受光部第1領域
2b…受光部第2領域
3…電荷転送部
4…出力部
5…駆動クロック供給端子
6…転送クロック供給端子
7…第1列基本画素単位
7−1…第1列青色画素
7−2…第1列緑色画素
7−3…第1列赤色画素
8…第2列基本画素単位
8−1…第2列青色画素
8−2…第2列緑色画素
8−3…第2列赤色画素
9…第3列基本画素単位
9−1…第3列青色画素
9−2…第3列緑色画素
9−3…第3列赤色画素
11…第1画素列
12…第2画素列
13…第3画素列
14…原稿
15…信号電荷移動経路
16…信号電荷移動経路
17…実効開口
18…受光部間転送部
21…第4画素列
22…第5画素列
23…第6画素列
101…カラーCCDリニアイメージセンサ
102a…第1受光部
102b…第2受光部
102c…第3受光部
103a…第1信号電荷転送部
103b…第2信号電荷転送部
103c…第3信号電荷転送部
104a…第1出力部
104b…第2出力部
104c…第3出力部
106a…第1転送電極端子
106b…第2転送電極端子
106c…第3転送電極端子
201…カラーCCDリニアイメージセンサ
202…受光部
203…信号電荷転送部
204…出力部
207…基本単位
301a…画素
301−1…画素列
301−2…画素列
301−(n−1)…画素列
301−n…画素列
302…蓄積部
303…転送電極
311…カラーCCDリニアセンサ
321…カラーCCDリニアセンサ
322a…第1受光部
322b…第2受光部
322c…第3受光部
323a…第1信号電荷転送部
323b…第2信号電荷転送部
323c…第3信号電荷転送部
324a…第1出力部
324b…第2出力部
324c…第3出力部
326a…第1転送電極端子
326b…第2転送電極端子
326c…第3転送電極端子
325a…第1駆動クロック供給端子
325b…第2駆動クロック供給端子
325c…第3駆動クロック供給端子
380…カラーCCDリニアセンサ
381a…画素
381…画素列
383…転送電極
384…信号電荷転送部
385…CCDレジスタ
386…出力部
401…カラーCCDリニアイメージセンサ
410…受光面
412…受光セル
413…垂直転送部
413a…第1相
413b…第2相
413c…第3相
413a’…第1相
413b’…第2相
413c’…第3相
414…チャネルストップ
420…水平転送部
421…アンプ
φA…受光部第1クロック
φB…受光部第2クロック
φ1…CCD第1クロック
φ2…CCD第2クロック
2…受光部
2a…受光部第1領域
2b…受光部第2領域
3…電荷転送部
4…出力部
5…駆動クロック供給端子
6…転送クロック供給端子
7…第1列基本画素単位
7−1…第1列青色画素
7−2…第1列緑色画素
7−3…第1列赤色画素
8…第2列基本画素単位
8−1…第2列青色画素
8−2…第2列緑色画素
8−3…第2列赤色画素
9…第3列基本画素単位
9−1…第3列青色画素
9−2…第3列緑色画素
9−3…第3列赤色画素
11…第1画素列
12…第2画素列
13…第3画素列
14…原稿
15…信号電荷移動経路
16…信号電荷移動経路
17…実効開口
18…受光部間転送部
21…第4画素列
22…第5画素列
23…第6画素列
101…カラーCCDリニアイメージセンサ
102a…第1受光部
102b…第2受光部
102c…第3受光部
103a…第1信号電荷転送部
103b…第2信号電荷転送部
103c…第3信号電荷転送部
104a…第1出力部
104b…第2出力部
104c…第3出力部
106a…第1転送電極端子
106b…第2転送電極端子
106c…第3転送電極端子
201…カラーCCDリニアイメージセンサ
202…受光部
203…信号電荷転送部
204…出力部
207…基本単位
301a…画素
301−1…画素列
301−2…画素列
301−(n−1)…画素列
301−n…画素列
302…蓄積部
303…転送電極
311…カラーCCDリニアセンサ
321…カラーCCDリニアセンサ
322a…第1受光部
322b…第2受光部
322c…第3受光部
323a…第1信号電荷転送部
323b…第2信号電荷転送部
323c…第3信号電荷転送部
324a…第1出力部
324b…第2出力部
324c…第3出力部
326a…第1転送電極端子
326b…第2転送電極端子
326c…第3転送電極端子
325a…第1駆動クロック供給端子
325b…第2駆動クロック供給端子
325c…第3駆動クロック供給端子
380…カラーCCDリニアセンサ
381a…画素
381…画素列
383…転送電極
384…信号電荷転送部
385…CCDレジスタ
386…出力部
401…カラーCCDリニアイメージセンサ
410…受光面
412…受光セル
413…垂直転送部
413a…第1相
413b…第2相
413c…第3相
413a’…第1相
413b’…第2相
413c’…第3相
414…チャネルストップ
420…水平転送部
421…アンプ
φA…受光部第1クロック
φB…受光部第2クロック
φ1…CCD第1クロック
φ2…CCD第2クロック
Claims (10)
- 照射された光に応答して電荷を蓄積する受光部と、
前記受光部に蓄積された前記電荷を読み出して出力部に転送する信号電荷転送部と
を具備し、
前記受光部は、
第1列に配置され、第1列画素電荷を蓄積する複数の第1基本画素と、
前記第1列の隣の第2列に配置され、前記光に応答して蓄積した電荷と前記第1列画素電荷とを加算して第2列画素電荷として蓄積する複数の第2基本画素と
を備え、
前記複数の第1基本画素は、
第1色に対応する第1列第1色電荷を生成する第1列第1色画素と、
前記第1列第1色画素の隣に配置され、第2色に対応する第1列第2色電荷を生成する第1列第2色画素と、
前記第1列第2色画素の隣に配置され、第3色に対応する第1列第3色電荷を生成する第1列第3色画素と
を含み、
前記複数の第2基本画素は、
前記第1色に対応する第2列第1色電荷を生成する第2列第1色画素と、
前記第2列第1色画素の隣に配置され、前記第2色に対応する第2列第2色電荷を生成する第2列第2色画素と、
前記第2列第2色画素の隣に配置され、前記第3色に対応する第2列第3色電荷を生成する第2列第3色画素と
を含み、
前記第2列第1色画素は、前記第1列第2色画素の隣に配置される
カラーCCDリニアイメージセンサ。 - 請求項1に記載のカラーCCDリニアイメージセンサにおいて、
前記複数の第1基本画素は、
前記第1列第3色画素の隣に配置される他の第1列第1色画素を含み、
前記第2列第2色画素は、
前記第1列第3色画素の隣に配置され、
前記第2列第3色画素は、
前記他の第1列第1色画素の隣に配置され、
前記第1列第1色画素は、
前記第1列第1色電荷を、前記第2列第1色画素に、行方向と異なる第3方向に沿って供給し、
前記第1列第2色画素は、
前記第1列第2色電荷を、前記第2列第2色画素に、前記第3方向に沿って供給し、
前記第1列第3色画素は、
前記第1列第3色電荷を、前記第2列第3色画素に、前記第3方向に沿って供給する
カラーCCDリニアイメージセンサ。 - 請求項1または2に記載のカラーCCDリニアイメージセンサにおいて、
前記受光部は、さらに、
前記第2列の隣の第3列に配置され、前記光に応答して生成した電荷と前記第2列画素電荷とを加算した第3基本画素電荷を蓄積する複数の第3基本画素を具備し、
前記複数の第3基本画素の各々は、
前記第1色に対応する第3列第1色電荷を生成する第3列第1色画素と、
前記列方向に前記第3列第1色画素の隣に配置され、前記第2色に対応する第3列第2色電荷を生成する第3列第2色画素と、
前記列方向に前記第3列第2色画素の隣に配置され、前記第3色に対応する第3列第3色電荷を生成する第3列第3色画素と
を備え、
前記第3列第1色画素は、
前記行方向に前記第2列第2色画素の隣に配置され、
前記第2列第1色画素は、
前記第2列第1色電荷を、前記第3列第1色画素に、前記第3方向に沿って供給し、
前記第2列第2色画素は、
前記第2列第2色電荷を、前記第3列第2色画素に、前記第3方向に沿って供給し、
前記第2列第3色画素は、
前記第2列第3色電荷を、前記第3列第3色画素に、前記第3方向に沿って供給する
カラーCCDリニアイメージセンサ。 - 請求項3に記載のカラーCCDリニアイメージセンサにおいて、
前記第3列第2色画素は、
前記行方向に前記第2列第3色画素の隣に配置され、
前記第3列第3色画素は、
前記行方向に他の第2列第1色画素の隣に配置され、
前記他の第2列第1色画素は、
前記列方向に前記第2列第3色画素の隣に配置される
カラーCCDリニアイメージセンサ。 - 請求項4に記載のカラーCCDリニアイメージセンサにおいて、
前記第1列第1色画素は、
前記第1列第1色電荷を、第1時刻に前記第2列第1色画素に供給し、
前記第1列第2色画素は、
前記第1列第2色電荷を、前記第1時刻に前記第2列第2色画素に供給し、
前記第1列第3色画素は、
前記第1列第3色電荷を、前記第1時刻に前記第2列第3色画素に供給し、
前記第2列第1色画素は、
前記第2列第1色電荷を、第2時刻に前記第3列第1色画素に供給し、
前記第2列第2色画素は、
前記第2列第2色電荷を、前記第2時刻に前記第3列第2色画素に供給し、
前記第2列第3色画素は、
前記第2列第3色電荷を、前記第2時刻に前記第3列第3色画素に供給する
カラーCCDリニアイメージセンサ。 - 請求項5に記載のカラーCCDリニアイメージセンサにおいて、
前記受光部は、
前記第1列第1色画素と前記第2列第1色画素との間に設けられた第1電荷転送領域と、
前記第1列第2色画素と前記第2列第2色画素との間に設けられた第2電荷転送領域と、
前記第1列第3色画素と前記第2列第3色画素との間に設けられた第3電荷転送領域と
を備える
カラーCCDリニアイメージセンサ。 - 請求項6に記載のカラーCCDリニアイメージセンサにおいて、
前記受光部は、
前記第2列第1色画素と前記第3列第1色画素との間に設けられた他の第1電荷転送領域と、
前記第2列第2色画素と前記第3列第2色画素との間に設けられた他の第2電荷転送領域と、
前記第2列第3色画素と前記第3列第3色画素との間に設けられた他の第3電荷転送領域と
を備える
カラーCCDリニアイメージセンサ。 - 請求項3から7のいずれか1項に記載のカラーCCDリニアイメージセンサにおいて、
前記受光部は、
第1受光領域と、
前記第1受光領域に配置される複数の画素に対し、前記列方向の軸に線対称に構成される複数の画素を有する第2受光領域と
を備え、
前記第1受光領域は、
前記複数の第1基本画素と、前記複数の第2基本画素と、前記複数の第3基本画素とを含む
カラーCCDリニアイメージセンサ。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載のカラーCCDリニアイメージセンサにおいて、
前記第1色が、光の三原色を構成する三つの色のうちの何れか1つに対応するとき、
前記第2色は、前記三原色の前記第1色に対応しない残りの色の一方に対応し、
前記第3色は、前記残りの色の他方に対応する
カラーCCDリニアイメージセンサ。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載のカラーCCDリニアイメージセンサにおいて、
前記第1色が、色の三原色を構成する三つの色のうちの何れか1つに対応するとき、
前記第2色は、前記三原色の前記第1色に対応しない残りの色の一方に対応し、
前記第3色は、前記残りの色の他方に対応する
カラーCCDリニアイメージセンサ。
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---|---|---|---|
JP2009035573A JP2010192683A (ja) | 2009-02-18 | 2009-02-18 | カラーccdリニアイメージセンサ |
US12/707,378 US20100208116A1 (en) | 2009-02-18 | 2010-02-17 | Color ccd linear image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009035573A JP2010192683A (ja) | 2009-02-18 | 2009-02-18 | カラーccdリニアイメージセンサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010192683A true JP2010192683A (ja) | 2010-09-02 |
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---|---|---|---|
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---|---|
US (1) | US20100208116A1 (ja) |
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