JP3169403B2 - イメージセンサ - Google Patents
イメージセンサInfo
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- JP3169403B2 JP3169403B2 JP27006791A JP27006791A JP3169403B2 JP 3169403 B2 JP3169403 B2 JP 3169403B2 JP 27006791 A JP27006791 A JP 27006791A JP 27006791 A JP27006791 A JP 27006791A JP 3169403 B2 JP3169403 B2 JP 3169403B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は光学的な情報を電気的
な信号に変換するイメージセンサに関し、特に３本のフ
ォトダイオードのアレイを副走査方向に隣接して同一チ
ップ上に配置してなるリニアイメージセンサにおけるチ
ップサイズの小型化に関するものである。
な信号に変換するイメージセンサに関し、特に３本のフ
ォトダイオードのアレイを副走査方向に隣接して同一チ
ップ上に配置してなるリニアイメージセンサにおけるチ
ップサイズの小型化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般にリニアイメージセンサは、フォト
ダイオード等の光感知素子の単一列から構成され、横方
向のみの走査を行い、縦方向の走査は機械的または光学
的に行うもので、従来からファクシミリやＯＣＲの読み
取り等に多く使用されている。
ダイオード等の光感知素子の単一列から構成され、横方
向のみの走査を行い、縦方向の走査は機械的または光学
的に行うもので、従来からファクシミリやＯＣＲの読み
取り等に多く使用されている。
【０００３】図１３は、特公昭６４−６１１６３号公報
に示された従来のリニアイメージセンサである。図にお
いて、Ｒ，Ｇ，Ｂはそれぞれ赤色信号光，緑色信号光，
及び青色信号光を受光し得るフォトダイオードを示し、
４は主走査方向１０ｂに一列に配列された赤色（Ｒ）受
光用フォトダイオードのアレイ、５は同じく緑色（Ｇ）
受光用フォトダイオードのアレイ、６は同じく青色
（Ｂ）受光用フォトダイオードのアレイを示し、３はＢ
受光用フォトダイオードアレイ６で得られる電荷を順次
読み出すためのＢ転送部、２はＧ受光用フォトダイオー
ドアレイ５で得られる電荷を順次読み出すためのＧ転送
部、１はＲ受光用フォトダイオードアレイ４で得られる
電荷を順次読み出すためのＲ転送部であり、これらＲ転
送部１，Ｒフォトダイオードアレイ４，Ｇ転送部２，Ｇ
フォトダイオードアレイ５，Ｂフォトダイオードアレイ
６，Ｂ転送部３は、副走査方向１０ａに対して互いに平
行配置されている。そしてフォトダイオードアレイとこ
れに隣接した転送部が１組となって、Ｒ，Ｇ，Ｂで３組
ある。ここで、Ｂのフォトダイオードアレイ６とＧのフ
ォトダイオードアレイ５は対向した配置になっている。
４０ａ，４０ｂ，４０ｃはそれぞれＢ転送部３，Ｇ転送
部２，Ｒ転送部１により順次転送されてきた信号を出力
する出力端子である。
に示された従来のリニアイメージセンサである。図にお
いて、Ｒ，Ｇ，Ｂはそれぞれ赤色信号光，緑色信号光，
及び青色信号光を受光し得るフォトダイオードを示し、
４は主走査方向１０ｂに一列に配列された赤色（Ｒ）受
光用フォトダイオードのアレイ、５は同じく緑色（Ｇ）
受光用フォトダイオードのアレイ、６は同じく青色
（Ｂ）受光用フォトダイオードのアレイを示し、３はＢ
受光用フォトダイオードアレイ６で得られる電荷を順次
読み出すためのＢ転送部、２はＧ受光用フォトダイオー
ドアレイ５で得られる電荷を順次読み出すためのＧ転送
部、１はＲ受光用フォトダイオードアレイ４で得られる
電荷を順次読み出すためのＲ転送部であり、これらＲ転
送部１，Ｒフォトダイオードアレイ４，Ｇ転送部２，Ｇ
フォトダイオードアレイ５，Ｂフォトダイオードアレイ
６，Ｂ転送部３は、副走査方向１０ａに対して互いに平
行配置されている。そしてフォトダイオードアレイとこ
れに隣接した転送部が１組となって、Ｒ，Ｇ，Ｂで３組
ある。ここで、Ｂのフォトダイオードアレイ６とＧのフ
ォトダイオードアレイ５は対向した配置になっている。
４０ａ，４０ｂ，４０ｃはそれぞれＢ転送部３，Ｇ転送
部２，Ｒ転送部１により順次転送されてきた信号を出力
する出力端子である。
【０００４】図１４はＧ転送部２近傍を拡大して示した
図である。Ｇ転送部２は５段のラインメモリ（ＭＥ１〜
ＭＥ５）７を有し、ラインメモリ７の最後に水平転送部
８が設けられ、該水平転送部８の出力端子４０ｂは出力
アンプ９に接続されている。
図である。Ｇ転送部２は５段のラインメモリ（ＭＥ１〜
ＭＥ５）７を有し、ラインメモリ７の最後に水平転送部
８が設けられ、該水平転送部８の出力端子４０ｂは出力
アンプ９に接続されている。
【０００５】次に動作を緑色光（Ｇ）を例にとって説明
する。Ｇフォトダイオードアレイ５の各フォトダイオー
ドで光電変換され、蓄積された信号電荷は、Ｇ転送部２
へ送られる。次いでＧ転送部２を構成しているラインメ
モリ７を経て水平転送部８へ電荷が送られる。そして水
平転送部８からは、電荷は直列に読出されて、出力端子
４０ｂを介して後段の出力アンプ９へ送られる。
する。Ｇフォトダイオードアレイ５の各フォトダイオー
ドで光電変換され、蓄積された信号電荷は、Ｇ転送部２
へ送られる。次いでＧ転送部２を構成しているラインメ
モリ７を経て水平転送部８へ電荷が送られる。そして水
平転送部８からは、電荷は直列に読出されて、出力端子
４０ｂを介して後段の出力アンプ９へ送られる。
【０００６】従来例では、副走査方向１０ａにイメージ
センサが移動し、原稿を読み取っていくため、Ｒ、Ｇ、
Ｂ間の読み取り位置の差（図中、Ｌ1 ，Ｌ2 ）を時間で
補正する必要がある。このためにラインメモリ７が必要
となり、副走査方向１０ａの離間距離Ｌ1 ，Ｌ2 に対応
する段数のラインメモリ７を設けている。これにより出
力アンプ９からは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各センサが原稿の同一
部分を読み取った信号出力として取り出すことができ
る。
センサが移動し、原稿を読み取っていくため、Ｒ、Ｇ、
Ｂ間の読み取り位置の差（図中、Ｌ1 ，Ｌ2 ）を時間で
補正する必要がある。このためにラインメモリ７が必要
となり、副走査方向１０ａの離間距離Ｌ1 ，Ｌ2 に対応
する段数のラインメモリ７を設けている。これにより出
力アンプ９からは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各センサが原稿の同一
部分を読み取った信号出力として取り出すことができ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来のイメージセンサ
は以上のように構成されており、フォトダイオードアレ
イ間の離間距離を補正するためにメモリを必要とし、チ
ップ内部にラインメモリ７を内蔵する場合は、所要段数
のラインメモリ７を配置するためのスペースを必要とし
ていた。このためチップ幅が大きくなり、１枚のウエハ
当りに作られるチップ数が少なくなり、製造コストが上
がるという問題があった。また、ラインメモリ７を駆動
するための余分なクロックを必要とするという問題もあ
った。
は以上のように構成されており、フォトダイオードアレ
イ間の離間距離を補正するためにメモリを必要とし、チ
ップ内部にラインメモリ７を内蔵する場合は、所要段数
のラインメモリ７を配置するためのスペースを必要とし
ていた。このためチップ幅が大きくなり、１枚のウエハ
当りに作られるチップ数が少なくなり、製造コストが上
がるという問題があった。また、ラインメモリ７を駆動
するための余分なクロックを必要とするという問題もあ
った。
【０００８】この発明は上述のような問題点を解消する
ためになされたもので、フォトダイオードアレイの離間
距離補正用のメモリを不要あるいは可能な限り少なくで
き、チップサイズの小型化を図ることができるイメージ
センサを得ることを目的とする。
ためになされたもので、フォトダイオードアレイの離間
距離補正用のメモリを不要あるいは可能な限り少なくで
き、チップサイズの小型化を図ることができるイメージ
センサを得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明に係るイメージ
センサは、主走査方向に一列に配置されたフォトダイオ
ードのアレイを副走査方向に複数本平行配置するととも
に、これらアレイ群の両外側に各々少なくとも１つ以上
の電荷転送手段を上記フォトダイオードのアレイと平行
に配置し、上記複数のフォトダイオードのアレイのう
ち、隣接する２本のフォトダイオードのアレイの一方の
フォトダイオードのポテンシャルレベルを制御するため
の透明電極を設けたものである。
センサは、主走査方向に一列に配置されたフォトダイオ
ードのアレイを副走査方向に複数本平行配置するととも
に、これらアレイ群の両外側に各々少なくとも１つ以上
の電荷転送手段を上記フォトダイオードのアレイと平行
に配置し、上記複数のフォトダイオードのアレイのう
ち、隣接する２本のフォトダイオードのアレイの一方の
フォトダイオードのポテンシャルレベルを制御するため
の透明電極を設けたものである。
【００１０】また、前記複数本のフォトダイオード全体
の副走査方向における寸法が1画素の副走査方向におけ
る寸法内に収まるように、各フォトダイオードアレイを
配置するようにしたものである。
の副走査方向における寸法が1画素の副走査方向におけ
る寸法内に収まるように、各フォトダイオードアレイを
配置するようにしたものである。
【００１１】また、３本のフォトダイオードのアレイを
有し、それぞれのフォトダイオードのアレイが原色系あ
るいは補色系の３色の光を別々に受けるように構成し、
前記３色のうち、最も長い波長の光色を受けるフォトダ
イオードのアレイを中央列に配置し、該アレイのフォト
ダイオードの光の入射面上に該フォトダイオードのポテ
ンシャルを制御する電極を設けたものである。
有し、それぞれのフォトダイオードのアレイが原色系あ
るいは補色系の３色の光を別々に受けるように構成し、
前記３色のうち、最も長い波長の光色を受けるフォトダ
イオードのアレイを中央列に配置し、該アレイのフォト
ダイオードの光の入射面上に該フォトダイオードのポテ
ンシャルを制御する電極を設けたものである。
【００１２】また、前記電荷転送手段を前記２本のアレ
イからの電荷をそれぞれ直列に転送して出力する２本の
水平転送部から構成し、上述の２本のフォトダイオード
の電荷を互いに独立に、前記２本の水平転送部へ転送
し、出力するようにしたものである。
イからの電荷をそれぞれ直列に転送して出力する２本の
水平転送部から構成し、上述の２本のフォトダイオード
の電荷を互いに独立に、前記２本の水平転送部へ転送
し、出力するようにしたものである。
【００１３】またさらに、複数個のフォトダイオードが
主走査方向に一列に配置されたフォトダイオードの第１
ないし第３のアレイを副走査方向に互いに平行配置する
とともに、これらのアレイが原色系または補色系の３色
の光をそれぞれ別々に受けるよう構成し、第１ないし第
３のアレイのうち、平均受光量の最も大きい第２のアレ
イを、第１のフォトダイオードアレイと隣接し、かつ第
３のフォトダイオードアレイとトランスファゲートを介
して隣接するよう中央列に配置し、上記第２，第３のフ
ォトダイオードアレイからの電荷を直列に転送して出力
する第１の転送手段を第３のフォトダイオードアレイに
平行にこれと隣接して配置し、第１のアレイからの電荷
を直列に転送して出力する第２の転送手段を第１のアレ
イに平行にこれと隣接して配置するようにしたものであ
る。
主走査方向に一列に配置されたフォトダイオードの第１
ないし第３のアレイを副走査方向に互いに平行配置する
とともに、これらのアレイが原色系または補色系の３色
の光をそれぞれ別々に受けるよう構成し、第１ないし第
３のアレイのうち、平均受光量の最も大きい第２のアレ
イを、第１のフォトダイオードアレイと隣接し、かつ第
３のフォトダイオードアレイとトランスファゲートを介
して隣接するよう中央列に配置し、上記第２，第３のフ
ォトダイオードアレイからの電荷を直列に転送して出力
する第１の転送手段を第３のフォトダイオードアレイに
平行にこれと隣接して配置し、第１のアレイからの電荷
を直列に転送して出力する第２の転送手段を第１のアレ
イに平行にこれと隣接して配置するようにしたものであ
る。
【００１４】
【作用】この発明においては、複数のフォトダイオード
のアレイを近接して配置しているのでアレイ間の離間距
離は小さくなる。また、第２のフォトダイオードの電荷
を読み出す時に、第２のフォトダイオード上の電極によ
りポテンシャルを浅くすることによって、２つのフォト
ダイオードにポテンシャルの差を付与して電荷を高速に
完全転送することができる。
のアレイを近接して配置しているのでアレイ間の離間距
離は小さくなる。また、第２のフォトダイオードの電荷
を読み出す時に、第２のフォトダイオード上の電極によ
りポテンシャルを浅くすることによって、２つのフォト
ダイオードにポテンシャルの差を付与して電荷を高速に
完全転送することができる。
【００１５】また、１画素の副走査方向における寸法内
に前記複数のフォトダイオードアレイ全体の副走査方向
における寸法が収まるように、各フォトダイオードを配
置するようにしたので、複数のフォトダイオードが原稿
の同一部分を読み取った信号電荷を同時出力するに際
し、各フォトダイオードの離間距離補正のための外部メ
モリ等の信号処理系は不要となる。
に前記複数のフォトダイオードアレイ全体の副走査方向
における寸法が収まるように、各フォトダイオードを配
置するようにしたので、複数のフォトダイオードが原稿
の同一部分を読み取った信号電荷を同時出力するに際
し、各フォトダイオードの離間距離補正のための外部メ
モリ等の信号処理系は不要となる。
【００１６】また、３色のうち、波長の長い光色（赤あ
るいは黄色）を受けるフォトダイオードの光の入射面上
に電極を設け、当該フォトダイオードの感度を下げるよ
うにしたから、３色の感度バランスが改善される。
るいは黄色）を受けるフォトダイオードの光の入射面上
に電極を設け、当該フォトダイオードの感度を下げるよ
うにしたから、３色の感度バランスが改善される。
【００１７】また、２本のフォトダイオードアレイから
の電荷をそれぞれ直列に転送して出力する２本の水平転
送部をアレイ群の外側に設け、２本のアレイの電荷を、
互いに独立に上記２本の水平転送部へ並列転送動作によ
り転送するようにしたので、隣接する２本のフォトダイ
オードの電荷は同時に別々に出力される。
の電荷をそれぞれ直列に転送して出力する２本の水平転
送部をアレイ群の外側に設け、２本のアレイの電荷を、
互いに独立に上記２本の水平転送部へ並列転送動作によ
り転送するようにしたので、隣接する２本のフォトダイ
オードの電荷は同時に別々に出力される。
【００１８】
【実施例】図１は本発明の一実施例によるイメージセン
サの構成を示しており、図において、４は赤色信号光を
受光し得るフォトダイオードが主走査方向１０ｂに複数
個配列された赤色用フォトダイオードのアレイ（Ｒフォ
トダイオードアレイ）、５は緑色信号光を受光し得るフ
ォトダイオードが主走査方向１０ｂに複数個配列された
緑色用フォトダイオードのアレイ（Ｇフォトダイオード
アレイ）、６は同様に青色光を受光し得るフォトダイオ
ードが主走査方向１０ｂに複数個配列された青色用フォ
トダイオードのアレイ（Ｂフォトダイオードアレイ）を
示しており、これらは副走査方向１０ａに対して互いに
平行配置されている。また、３はＢフォトダイオードア
レイ６にトランスファゲート１６ｂを介して対向配置さ
れた、Ｂフォトダイオードアレイ６からの信号電荷を主
走査方向１０ｂに順次転送するための青色信号転送部
（Ｂ転送部）で、例えばＣＣＤで構成されている。１は
Ｇフォトダイオードアレイ５にトランスファゲート１６
ａを介して対向配置された、Ｒフォトダイオードからの
信号電荷を転送する赤色信号転送部（Ｒ転送部）、２は
Ｒ転送部１にパラレルトランスファゲート１８を介して
隣接して配置した、Ｇフォトダイオードからの信号電荷
を転送する緑色信号転送部（Ｇ転送部）である。また９
ａ，９ｂ，９ｃはそれぞＧ転送部２，Ｂ転送部３，Ｒ転
送部１により順次転送され出力された信号を増幅するた
めの出力アンプである。このように、Ｒ，Ｇ，Ｂ３列の
フォトダイオードアレイ４，５，６からのＲ，Ｇ，Ｂ信
号電荷を各転送部１，２，３によりそれぞれの出力アン
プ９ｃ，９ａ，９ｂへ送る構成になっている。
サの構成を示しており、図において、４は赤色信号光を
受光し得るフォトダイオードが主走査方向１０ｂに複数
個配列された赤色用フォトダイオードのアレイ（Ｒフォ
トダイオードアレイ）、５は緑色信号光を受光し得るフ
ォトダイオードが主走査方向１０ｂに複数個配列された
緑色用フォトダイオードのアレイ（Ｇフォトダイオード
アレイ）、６は同様に青色光を受光し得るフォトダイオ
ードが主走査方向１０ｂに複数個配列された青色用フォ
トダイオードのアレイ（Ｂフォトダイオードアレイ）を
示しており、これらは副走査方向１０ａに対して互いに
平行配置されている。また、３はＢフォトダイオードア
レイ６にトランスファゲート１６ｂを介して対向配置さ
れた、Ｂフォトダイオードアレイ６からの信号電荷を主
走査方向１０ｂに順次転送するための青色信号転送部
（Ｂ転送部）で、例えばＣＣＤで構成されている。１は
Ｇフォトダイオードアレイ５にトランスファゲート１６
ａを介して対向配置された、Ｒフォトダイオードからの
信号電荷を転送する赤色信号転送部（Ｒ転送部）、２は
Ｒ転送部１にパラレルトランスファゲート１８を介して
隣接して配置した、Ｇフォトダイオードからの信号電荷
を転送する緑色信号転送部（Ｇ転送部）である。また９
ａ，９ｂ，９ｃはそれぞＧ転送部２，Ｂ転送部３，Ｒ転
送部１により順次転送され出力された信号を増幅するた
めの出力アンプである。このように、Ｒ，Ｇ，Ｂ３列の
フォトダイオードアレイ４，５，６からのＲ，Ｇ，Ｂ信
号電荷を各転送部１，２，３によりそれぞれの出力アン
プ９ｃ，９ａ，９ｂへ送る構成になっている。
【００１９】また、本実施例のイメージセンサの１画素
に相当する部分を図１０に示す。図において、ａ×ａは
１画素分の面積を示しており、Ｇフォトダイオードアレ
イ５，Ｂフォトダイオードアレイ６，Ｒフォトダイオー
ドアレイ４におけるそれぞれ隣接する１つのＧフォトダ
イオード１２，Ｂフォトダイオード１１，Ｒフォトダイ
オード３２をともに１画素の領域（ａ×ａ）内に配置し
ている。つまり、本実施例のイメージセンサの構成で
は、Ｒ，Ｇ，Ｂフォトダイオード間の離間距離を補正す
るためのラインメモリ等の信号処理系を必要とせずと
も、Ｒ，Ｇ，Ｂフォトダイオードが原稿の同一部分を読
み取った際の信号出力を同時に得ることができる。従っ
て、本実施例ではチップサイズを従来のものに比して大
幅に小型化することができ、１ウエハ内に形成できるチ
ップの数を多くでき、製造コストの低減が実現できる。
に相当する部分を図１０に示す。図において、ａ×ａは
１画素分の面積を示しており、Ｇフォトダイオードアレ
イ５，Ｂフォトダイオードアレイ６，Ｒフォトダイオー
ドアレイ４におけるそれぞれ隣接する１つのＧフォトダ
イオード１２，Ｂフォトダイオード１１，Ｒフォトダイ
オード３２をともに１画素の領域（ａ×ａ）内に配置し
ている。つまり、本実施例のイメージセンサの構成で
は、Ｒ，Ｇ，Ｂフォトダイオード間の離間距離を補正す
るためのラインメモリ等の信号処理系を必要とせずと
も、Ｒ，Ｇ，Ｂフォトダイオードが原稿の同一部分を読
み取った際の信号出力を同時に得ることができる。従っ
て、本実施例ではチップサイズを従来のものに比して大
幅に小型化することができ、１ウエハ内に形成できるチ
ップの数を多くでき、製造コストの低減が実現できる。
【００２０】以下、本実施例のイメージセンサの信号読
み出し動作について詳細に説明する。なお、赤色信号用
をＲ、緑色信号用をＧ、青色信号用をＢと省略して説明
する。まず、Ｇ，Ｒ側の動作について説明する。図１に
示すように、それぞれ近接してＲ，Ｇフォトダイオード
アレイ４，５とＲ，Ｇ転送部１，２があり、それらの間
にはこれらを仕切るための障壁を形成するトランスファ
ゲート１５，１６ａ，１８がある。そして、Ｇ転送部
２，Ｒ転送部１の出力端子にはそれぞれ出力アンプ９
ａ，９ｃが電気的に接続されている。
み出し動作について詳細に説明する。なお、赤色信号用
をＲ、緑色信号用をＧ、青色信号用をＢと省略して説明
する。まず、Ｇ，Ｒ側の動作について説明する。図１に
示すように、それぞれ近接してＲ，Ｇフォトダイオード
アレイ４，５とＲ，Ｇ転送部１，２があり、それらの間
にはこれらを仕切るための障壁を形成するトランスファ
ゲート１５，１６ａ，１８がある。そして、Ｇ転送部
２，Ｒ転送部１の出力端子にはそれぞれ出力アンプ９
ａ，９ｃが電気的に接続されている。
【００２１】図２にその拡大図を示す。図において、図
１と同一符号は同一部分を示し、３１はＲ用ＣＣＤチャ
ネル、１４はＧ用ＣＣＤチャネルであり、図に示すよう
に、水平転送ＣＣＤのＨ１ゲート、Ｈ２ゲート１７が
Ｒ，Ｇ用ＣＣＤチャネル３１，１４のそれぞれの上に形
成されている。
１と同一符号は同一部分を示し、３１はＲ用ＣＣＤチャ
ネル、１４はＧ用ＣＣＤチャネルであり、図に示すよう
に、水平転送ＣＣＤのＨ１ゲート、Ｈ２ゲート１７が
Ｒ，Ｇ用ＣＣＤチャネル３１，１４のそれぞれの上に形
成されている。
【００２２】図３は図２においてＲフォトダイオードア
レイ４及びＧフォトダイオードアレイ５からのＢ信号電
荷，Ｇ信号電荷の転送経路を説明するためのものであ
り、２１はパラレルトランスファゲート１８，トランス
ファゲート１６ａ内に形成された分離帯を示している。
レイ４及びＧフォトダイオードアレイ５からのＢ信号電
荷，Ｇ信号電荷の転送経路を説明するためのものであ
り、２１はパラレルトランスファゲート１８，トランス
ファゲート１６ａ内に形成された分離帯を示している。
【００２３】また、図３の断面Ａ−Ｂ，及び断面Ｃ−Ｄ
で見たときのポテンシャルの様子をそれぞれ図４ないし
図６及び図７に示す。図４ないし図６において、３２は
Ｒフォトダイオードアレイ４を構成するＲフォトダイオ
ード、１２は同様にＧフォトダイオードアレイ５を構成
するＧフォトダイオードである。１７ａはＲ用ＣＣＤチ
ャネル３１上に形成された水平転送ＣＣＤのＨ２ゲー
ト、１７ｂはＧ用ＣＣＤチャネル１４上に形成された水
平転送ＣＣＤのＨ１ゲートである。また、２０は本実施
例のイメージセンサが形成されている基板で、２２は基
板のポテンシャルレベルを示している。また、１９ａは
Ｒフォトダイオード３２で検出された信号電荷、１９ｂ
はＧフォトダイオード１２で検出された信号電荷であ
る。
で見たときのポテンシャルの様子をそれぞれ図４ないし
図６及び図７に示す。図４ないし図６において、３２は
Ｒフォトダイオードアレイ４を構成するＲフォトダイオ
ード、１２は同様にＧフォトダイオードアレイ５を構成
するＧフォトダイオードである。１７ａはＲ用ＣＣＤチ
ャネル３１上に形成された水平転送ＣＣＤのＨ２ゲー
ト、１７ｂはＧ用ＣＣＤチャネル１４上に形成された水
平転送ＣＣＤのＨ１ゲートである。また、２０は本実施
例のイメージセンサが形成されている基板で、２２は基
板のポテンシャルレベルを示している。また、１９ａは
Ｒフォトダイオード３２で検出された信号電荷、１９ｂ
はＧフォトダイオード１２で検出された信号電荷であ
る。
【００２４】またＲフォトダイオードアレイ４の上には
Ｒゲート５０がある。これによりＲフォトダイオード３
２のポテンシャルを変えることができる。
Ｒゲート５０がある。これによりＲフォトダイオード３
２のポテンシャルを変えることができる。
【００２５】以下、図８に示すクロックタイミング図に
従って、時刻ｔ0 からｔ5 まで時間を追ってＲ，Ｇの信
号電荷の転送の様子を説明する。
従って、時刻ｔ0 からｔ5 まで時間を追ってＲ，Ｇの信
号電荷の転送の様子を説明する。
【００２６】時刻ｔ0 ：バリアトランスファゲート（Ｂ
ＴＧ）１５，トランスファゲート（ＴＧ）１６ａ，パラ
レルトランスファゲート（ＰＴＧ）１８，Ｒ用ＣＣＤチ
ャネル３１のＨ２ゲート１７ａ，Ｇ用ＣＣＤチャネル１
４のＨ１ゲート１７ｂはＬｏレベルの状態にあり、信号
電荷１９ａ，１９ｂがＲフォトダイオード３２，Ｇフォ
トダイオード１２にそれぞれ蓄積された状態となってい
る（図４(a))。
ＴＧ）１５，トランスファゲート（ＴＧ）１６ａ，パラ
レルトランスファゲート（ＰＴＧ）１８，Ｒ用ＣＣＤチ
ャネル３１のＨ２ゲート１７ａ，Ｇ用ＣＣＤチャネル１
４のＨ１ゲート１７ｂはＬｏレベルの状態にあり、信号
電荷１９ａ，１９ｂがＲフォトダイオード３２，Ｇフォ
トダイオード１２にそれぞれ蓄積された状態となってい
る（図４(a))。
【００２７】時刻ｔ1 ：トランスファゲート１６ａがＨ
ｉレベルとなり、Ｇの信号電荷１９ｂがＲ用ＣＣＤチャ
ネル内３１に移動する。このとき、Ｒ用ＣＣＤチャネル
３１は、その水平転送ＣＣＤのＨ２ゲート１７ａがＨｉ
レベルになっており、これにより電荷を溜めやすくなっ
ている（図４(b))。
ｉレベルとなり、Ｇの信号電荷１９ｂがＲ用ＣＣＤチャ
ネル内３１に移動する。このとき、Ｒ用ＣＣＤチャネル
３１は、その水平転送ＣＣＤのＨ２ゲート１７ａがＨｉ
レベルになっており、これにより電荷を溜めやすくなっ
ている（図４(b))。
【００２８】時刻ｔ2 ：パラレルトランスファゲート１
８がＨｉレベルになり、Ｇの信号電荷１９ｂはパラレル
トランスファゲート１８下のポテンシャル井戸内に溜め
られる（図５(a))。
８がＨｉレベルになり、Ｇの信号電荷１９ｂはパラレル
トランスファゲート１８下のポテンシャル井戸内に溜め
られる（図５(a))。
【００２９】時刻ｔ3 ：パラレルトランスファゲート１
８がＬｏレベルになり、同時にＧ用ＣＣＤチャネル１４
の水平転送ＣＣＤのＨ１ゲート１７ｂがＨｉレベルにな
り、Ｇの信号電荷１９ｂは、Ｇ用ＣＣＤチャネル１４内
へ移動する（図５(b))。
８がＬｏレベルになり、同時にＧ用ＣＣＤチャネル１４
の水平転送ＣＣＤのＨ１ゲート１７ｂがＨｉレベルにな
り、Ｇの信号電荷１９ｂは、Ｇ用ＣＣＤチャネル１４内
へ移動する（図５(b))。
【００３０】時刻ｔ4 ：パラレルトランスファゲート１
８がＬｏになり、バリアゲート１５，トランスファゲー
ト１６ａがＨｉレベルになる。バリアゲート１５よりも
わずかに遅れてＲゲート５０にＬｏが加わる。Ｒの信号
電荷１９ａはポテンシャルの階段を下るようにしてＲ用
ＣＣＤチャネル３１内に溜まる。この時、Ｈ２ゲート１
７ａがＨｉレベルになることにより、Ｒ用ＣＣＤチャネ
ル３１は電荷を溜めやすくなっている（図６(a) ，図７
(a) ）。また、Ｒゲート５０のＬｏを加えることによ
り、Ｒ用ＣＣＤチャネル３１とのポテンシャルの傾斜を
強くすることができ、Ｒの信号電荷１９ａの転送を早く
完全に行える。
８がＬｏになり、バリアゲート１５，トランスファゲー
ト１６ａがＨｉレベルになる。バリアゲート１５よりも
わずかに遅れてＲゲート５０にＬｏが加わる。Ｒの信号
電荷１９ａはポテンシャルの階段を下るようにしてＲ用
ＣＣＤチャネル３１内に溜まる。この時、Ｈ２ゲート１
７ａがＨｉレベルになることにより、Ｒ用ＣＣＤチャネ
ル３１は電荷を溜めやすくなっている（図６(a) ，図７
(a) ）。また、Ｒゲート５０のＬｏを加えることによ
り、Ｒ用ＣＣＤチャネル３１とのポテンシャルの傾斜を
強くすることができ、Ｒの信号電荷１９ａの転送を早く
完全に行える。
【００３１】時刻ｔ5 ：Ｇ用ＣＣＤチャネル１４のＨ１
ゲート１７ｂがＨｉレベル、Ｒ用ＣＣＤチャネル３１の
Ｈ２ゲート１７ａがＬｏレベルとなり、Ｒ用ＣＣＤチャ
ネル３１のＨ２ゲート側に溜まっている信号電荷１９ａ
はＨ１ゲート側へ移動する（図６(b),図７(b))。この状
態でＲ信号電荷１９ａ及びＧ信号電荷１９ｂはそれぞれ
Ｒ用水平転送ＣＣＤチャネル３１，Ｇ用水平転送ＣＣＤ
チャネルの水平転送ＣＣＤのＨ１ゲート側に蓄積された
ことになる。
ゲート１７ｂがＨｉレベル、Ｒ用ＣＣＤチャネル３１の
Ｈ２ゲート１７ａがＬｏレベルとなり、Ｒ用ＣＣＤチャ
ネル３１のＨ２ゲート側に溜まっている信号電荷１９ａ
はＨ１ゲート側へ移動する（図６(b),図７(b))。この状
態でＲ信号電荷１９ａ及びＧ信号電荷１９ｂはそれぞれ
Ｒ用水平転送ＣＣＤチャネル３１，Ｇ用水平転送ＣＣＤ
チャネルの水平転送ＣＣＤのＨ１ゲート側に蓄積された
ことになる。
【００３２】以後、水平転送ＣＣＤのＨ１ゲート，Ｈ２
ゲートがＨｉ，Ｌｏを交互に繰り返すことにより、Ｒ信
号電荷１９ａは順次水平転送され（図７(b),図７(c) の
状態を繰り返す）、これと同時にＧ信号電荷も順次水平
転送され、互いに独立して同じタイミングでもって出力
アンプ９ｃ，９ａに向かって水平転送される。
ゲートがＨｉ，Ｌｏを交互に繰り返すことにより、Ｒ信
号電荷１９ａは順次水平転送され（図７(b),図７(c) の
状態を繰り返す）、これと同時にＧ信号電荷も順次水平
転送され、互いに独立して同じタイミングでもって出力
アンプ９ｃ，９ａに向かって水平転送される。
【００３３】ここで、さらにＢの信号電荷の動きも含め
て、上記図８に示したクロックタイミングでこのセンサ
を駆動したときの全ての信号電荷の動きを図９を用いて
説明する。
て、上記図８に示したクロックタイミングでこのセンサ
を駆動したときの全ての信号電荷の動きを図９を用いて
説明する。
【００３４】図９(a) 〜(f) に示すＧ，Ｒの信号電荷の
動きは上述の図４ないし図６に示したのと全く同様であ
るのでその説明を省略し、以下、Ｂの信号電荷の動きを
中心に説明する。Ｂ信号電荷は時刻ｔ0 でＧ，Ｒ信号電
荷と同様、Ｂフォトダイオードに蓄積され、以降、この
Ｂの信号電荷は時刻ｔ4 まではＢフォトダイオードに蓄
積され続ける。そして、時刻ｔ4 にてトランスファゲー
ト１６ｂがＨｉレベルとなり、Ｂ信号電荷はＢ用ＣＣＤ
チャネル１３の水平転送ＣＣＤのＨ２ゲート下に移動す
る（図９(e))。そして時刻ｔ5 にＨ１ゲート１７ｂがＨ
ｉレベル，Ｈ２ゲート１７ａがＬｏレベルとなり、Ｒ信
号電荷は水平転送ＣＣＤのＨ１ゲート下に転送される
（図９(f))。
動きは上述の図４ないし図６に示したのと全く同様であ
るのでその説明を省略し、以下、Ｂの信号電荷の動きを
中心に説明する。Ｂ信号電荷は時刻ｔ0 でＧ，Ｒ信号電
荷と同様、Ｂフォトダイオードに蓄積され、以降、この
Ｂの信号電荷は時刻ｔ4 まではＢフォトダイオードに蓄
積され続ける。そして、時刻ｔ4 にてトランスファゲー
ト１６ｂがＨｉレベルとなり、Ｂ信号電荷はＢ用ＣＣＤ
チャネル１３の水平転送ＣＣＤのＨ２ゲート下に移動す
る（図９(e))。そして時刻ｔ5 にＨ１ゲート１７ｂがＨ
ｉレベル，Ｈ２ゲート１７ａがＬｏレベルとなり、Ｒ信
号電荷は水平転送ＣＣＤのＨ１ゲート下に転送される
（図９(f))。
【００３５】従って、時刻ｔ5 においてはＲフォトダイ
オード４からのＲ信号電荷はＲ用ＣＣＤチャネル３１の
Ｈ１ゲート下に、Ｂフォトダイオード６からのＢ信号電
荷はＢ用ＣＣＤチャネル１３のＨ１ゲート下に、Ｇフォ
トダイオード５からのＧ信号電荷はＧ用ＣＣＤチャネル
１４のＨ１ゲート下にそれぞれ蓄積されていることにな
る。
オード４からのＲ信号電荷はＲ用ＣＣＤチャネル３１の
Ｈ１ゲート下に、Ｂフォトダイオード６からのＢ信号電
荷はＢ用ＣＣＤチャネル１３のＨ１ゲート下に、Ｇフォ
トダイオード５からのＧ信号電荷はＧ用ＣＣＤチャネル
１４のＨ１ゲート下にそれぞれ蓄積されていることにな
る。
【００３６】よって、それ以降、Ｈ１ゲート，Ｈ２ゲー
トがＨｉ，Ｌｏ，Ｈｉ，Ｌｏ…を繰り返すことにより、
各信号電荷はそれぞれ独立に並行して水平転送され、出
力アンプ９ａ，９ｂ，９ｃにはそれぞれＧ，Ｂ，Ｒ信号
が同時に出力される。
トがＨｉ，Ｌｏ，Ｈｉ，Ｌｏ…を繰り返すことにより、
各信号電荷はそれぞれ独立に並行して水平転送され、出
力アンプ９ａ，９ｂ，９ｃにはそれぞれＧ，Ｂ，Ｒ信号
が同時に出力される。
【００３７】なお上記実施例では、バリアトランスファ
ゲート１５を介してＲフォトダイオードの信号電荷１９
ａを読み出したが、図４(a) の代わりに図１１に示すよ
うに、バリアトランスファゲートを設けずに、予めバリ
アトランスファゲート下のポテンシャルを低くしておき
（５１）、図６(a) の代わりに図１２に示すようにＲゲ
ート５０の下のポテンシャルをＲＧ間ポテンシャル５１
より高くすれば、信号電荷１９ａが完全転送でき、上記
実施例と同様の効果がある。
ゲート１５を介してＲフォトダイオードの信号電荷１９
ａを読み出したが、図４(a) の代わりに図１１に示すよ
うに、バリアトランスファゲートを設けずに、予めバリ
アトランスファゲート下のポテンシャルを低くしておき
（５１）、図６(a) の代わりに図１２に示すようにＲゲ
ート５０の下のポテンシャルをＲＧ間ポテンシャル５１
より高くすれば、信号電荷１９ａが完全転送でき、上記
実施例と同様の効果がある。
【００３８】また上記実施例では、Ｒゲート５０にポリ
シリコンを使用しているが、ポリシリコンにアルミ配線
を結合させることで、電位の立上りを早くすることもで
あきる。
シリコンを使用しているが、ポリシリコンにアルミ配線
を結合させることで、電位の立上りを早くすることもで
あきる。
【００３９】
【発明の効果】以上のように、この発明に係るイメージ
センサによれば、Ｇ，Ｒ，Ｂフォトダイオードアレイを
それぞれ近接して置くことができ、フォトダイオードア
レイの離間距離補正用のメモリを不要あるいは可能な限
り少なくでき、チップサイズの小型化を図ることがで
き、ひいては製造コストの低減を図ることができるとい
う効果がある。
センサによれば、Ｇ，Ｒ，Ｂフォトダイオードアレイを
それぞれ近接して置くことができ、フォトダイオードア
レイの離間距離補正用のメモリを不要あるいは可能な限
り少なくでき、チップサイズの小型化を図ることがで
き、ひいては製造コストの低減を図ることができるとい
う効果がある。
【００４０】また中央のＲフォトダイオードの電荷を読
み出す時に、Ｒフォトダイオード上の電極によりポテン
シャルを浅くすることによって、２つのフォトダイオー
ドにポテンシャルの差を付与して電荷を高速に完全転送
することができる。
み出す時に、Ｒフォトダイオード上の電極によりポテン
シャルを浅くすることによって、２つのフォトダイオー
ドにポテンシャルの差を付与して電荷を高速に完全転送
することができる。
【００４１】さらに、感度の高いＲフォトダイオードの
光の入射面上に電極を付けた（請求項３）ので、Ｒの感
度が下がり、他のＢ及びＧフォトダイオードとの感度バ
ランスを向上させることができるという効果がある。
光の入射面上に電極を付けた（請求項３）ので、Ｒの感
度が下がり、他のＢ及びＧフォトダイオードとの感度バ
ランスを向上させることができるという効果がある。
【図１】この発明の一実施例によるイメージセンサを示
す平面構成図である。
す平面構成図である。
【図２】図１のイメージセンサの拡大図である。
【図３】本発明の一実施例によるイメージセンサの信号
電荷の転送経路を説明するための図である。
電荷の転送経路を説明するための図である。
【図４】図３のイメージセンサのＡ−Ｂ断面の時刻
ｔ0 ，ｔ1 での基板中のポテンシャルを説明するための
図である。
ｔ0 ，ｔ1 での基板中のポテンシャルを説明するための
図である。
【図５】図３のイメージセンサのＡ−Ｂ断面の時刻
ｔ2 ，ｔ3 での基板中のポテンシャルを説明するための
図である。
ｔ2 ，ｔ3 での基板中のポテンシャルを説明するための
図である。
【図６】図３のイメージセンサのＡ−Ｂ断面の時刻
ｔ4 ，ｔ5 での基板中のポテンシャルを説明するための
図である。
ｔ4 ，ｔ5 での基板中のポテンシャルを説明するための
図である。
【図７】図３のイメージセンサのＣ−Ｄ断面でのＨ１，
Ｈ２の下のポテンシャルを説明するための図である。
Ｈ２の下のポテンシャルを説明するための図である。
【図８】この発明の一実施例によるイメージセンサを駆
動するためのクロック図である。
動するためのクロック図である。
【図９】図８で示されるクロックで駆動したときの電荷
の移動の様子を示す図である。
の移動の様子を示す図である。
【図１０】本発明の一実施例によるイメージセンサの１
画素に相当する部分で、正方形の領域に入っている様子
を示す図である。
画素に相当する部分で、正方形の領域に入っている様子
を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施例によるイメージセンサの
時刻ｔ0 ，ｔ1 での基板中のポテンシャルを説明するた
めの図である。
時刻ｔ0 ，ｔ1 での基板中のポテンシャルを説明するた
めの図である。
【図１２】本発明の他の実施例によるイメージセンサの
時刻ｔ4 ，ｔ5 での基板中のポテンシャルを説明するた
めの図である。
時刻ｔ4 ，ｔ5 での基板中のポテンシャルを説明するた
めの図である。
【図１３】従来例によるイメージセンサの平面構成図で
ある。
ある。
【図１４】図１４の転送部を拡大して示した図である。
１ Ｒ転送部 ２ Ｇ転送部 ３ Ｂ転送部 ４ Ｒフォトダイオードアレイ ５ Ｇフォトダイオードアレイ ６ Ｂフォトダイオードアレイ ９ａ 出力アンプ ９ｂ 出力アンプ ９ｃ 出力アンプ １０ａ 副走査方向 １０ｂ 主走査方向 １３ Ｂ用ＣＣＤチャネル １４ Ｇ用ＣＣＤチャネル １５ バリアトランスファゲート １６ａ トランスファゲート １６ｂ トランスファゲート １７ 水平転送ＣＣＤのゲート １８ パラレルトランスファゲート １９ａ 信号電荷 １９ｂ 信号電荷 ２０ 基板 ２１ 分離帯 ２２ ポテンシャルレベル ３１ Ｒ用ＣＣＤチャネル ３２ Ｒフォトダイオード ５０ Ｒゲート
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−90664（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−314063（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−87764（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−147766（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−76960（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−294962（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−89863（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−120976（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 1/024 - 1/036
Claims (6)
- 【請求項１】 主走査方向に一列に配置されたフォトダ
イオードァレイを副走査方向に複数本、隣接して平行配
置するとともに、これらアレイ群の両外側に各々少なく
とも１つ以上の電荷転送手段を上記フォトダイオードの
アレイに平行に配置し、上記複数本のフォトダイオード
アレイのうち、隣接する２本のフォトダイオードアレイ
の一方にポテンシャル制御用の電極を付けたことを特徴
とするイメージセンサ。 - 【請求項２】 前記複数本のフォトダイオードアレイ
は、該複数本のフォトダイオード全体の副走査方向にお
ける寸法が1画素の副走査方向の寸法内に収まるように
配置されたことを特徴とする請求項1記載のイメージセ
ンサ。 - 【請求項３】 前記フォトダイオードアレイは３本か
らなり、それぞれのフォトダイオードアレイが原色系あ
るいは補色系の３色の光を別々に受けるように構成さ
れ、前記３色のうち最も長い波長の光色を受けるフォト
ダイオードアレイが中央列に配置され、前記最も長い波
長の光色を受けるフォトダイオードアレイの光の入射面
上に前記ポテンシャル制御用の電極を付けたことを特徴
とする請求項１記載のイメージセンサ。 - 【請求項４】 前記電荷転送手段は前記２本のアレイか
らの電荷をそれぞれ直列に転送して出力する２本の水平
転送部を備え、前記２本のうちフォトダイオード上に電
極のある方とない方の電荷は互いに独立に上記水平転送
部へ並列転送動作により転送され、出力されることを特
徴とする請求項１記載のイメージセンサ。 - 【請求項５】 前記隣接する２本のフォトダイオードア
レイの間に、トランスファゲートを配置し、前記ポテン
シャル制御用電極の付いたフォトダイオードに溜まって
いる信号電荷を他方のフォトダイオードに転送できるよ
うにしたことを特徴とする請求項１のイメージセンサ。 - 【請求項６】 前記２本のフォトダイオードアレイの間
のポテンシャルを隣接しない側のポテンシャルより低く
し、この低い部分を前記ポテンシャル制御用電極の付い
たフォトダイオードアレイの信号電荷を他方のフォトダ
イオードに転送できるようにしたことを特徴とする請求
項１記載のイメージセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27006791A JP3169403B2 (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | イメージセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27006791A JP3169403B2 (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | イメージセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0583466A JPH0583466A (ja) | 1993-04-02 |
| JP3169403B2 true JP3169403B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=17481063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27006791A Expired - Fee Related JP3169403B2 (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | イメージセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3169403B2 (ja) |
-
1991
- 1991-09-19 JP JP27006791A patent/JP3169403B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0583466A (ja) | 1993-04-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |