JP7065054B2 - Photoelectric conversion element, image reader and image forming device - Google Patents

Photoelectric conversion element, image reader and image forming device Download PDF

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Description

本発明は、光電変換素子、画像読取装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion element, an image reading device, and an image forming device.

スキャナに使用される光電変換素子は、従来CCDが使われていたが、近年の高速化の要求により、CMOSリニアイメージセンサ(CMOSセンサ)が注目されている。CMOSセンサは、入射光をフォトダイオード(PD)によって光電変換する点はCCDと同じである。しかし、CMOSセンサは、画素付近で電荷-電圧変換を行って後段に出力する点がCCDとは異なる。また、CMOSセンサは、CMOSプロセスが使用されることからADC(Analog Digital Converter)等の回路を内蔵することが可能であり、高速性の面でCCDより有利となる。 Conventionally, a CCD has been used as a photoelectric conversion element used in a scanner, but due to the recent demand for higher speed, a CMOS linear image sensor (CMOS sensor) is attracting attention. The CMOS sensor is the same as the CCD in that the incident light is photoelectrically converted by a photodiode (PD). However, the CMOS sensor differs from the CCD in that it performs charge-voltage conversion in the vicinity of the pixel and outputs it to the subsequent stage. Further, since a CMOS sensor uses a CMOS process, it is possible to incorporate a circuit such as an ADC (Analog Digital Converter), which is more advantageous than a CCD in terms of high speed.

しかし、CMOSリニアイメージセンサでは、PDの電荷をFD(Floating Diffusion)に転送する転送トランジスタ、FDをリセットするリセットトランジスタ、及び後段に信号を出力する増幅トランジスタ(ソースフォロワ)などの複数の回路を例えば画素内に構成する必要がある。 However, in a CMOS linear image sensor, for example, a plurality of circuits such as a transfer transistor that transfers a PD charge to an FD (Floating Diffusion), a reset transistor that resets the FD, and an amplification transistor (source follower) that outputs a signal to a subsequent stage are used. It needs to be configured in the pixel.

そのため、CMOSリニアイメージセンサは、画素内に各回路の駆動信号、及び電源・GNDなどの複数の配線が多層に配置されており、これら多層配線によって画素の開口(光を入射可能な領域)が制限されてしまう。特に、CMOSリニアイメージセンサの画素の開口は、光の入射角に影響を与えるため、画素位置毎に光の入射角が異なるスキャナでは、光量のムラ(シェーディング)の原因となり、主走査方向にS/Nのムラを発生させることがあるという問題があった。 Therefore, in the CMOS linear image sensor, the drive signal of each circuit and a plurality of wirings such as power supply and GND are arranged in multiple layers in the pixel, and the aperture of the pixel (the area where light can be incident) is opened by these multi-layer wiring. It will be limited. In particular, since the pixel aperture of the CMOS linear image sensor affects the incident angle of light, a scanner having a different incident angle of light for each pixel position causes unevenness (shading) in the amount of light, and S in the main scanning direction. There was a problem that unevenness of / N may occur.

上記の問題に対して、例えば特許文献1には、各撮像エリアの周辺部において、マイクロレンズと開口部の位置が、対応する光電変換領域よりも各撮像エリアの中心方向にずれた配置となっている固体撮像装置が開示されている。 In response to the above problem, for example, in Patent Document 1, in the peripheral portion of each imaging area, the positions of the microlens and the aperture are arranged so as to be offset from the corresponding photoelectric conversion region toward the center of each imaging area. The solid-state image sensor is disclosed.

しかしながら、画素毎に開口位置を変える構成では、光の入射角に応じて開口位置が固定化されるため、光の入射に使用される光学系が限定されてしまうという問題があった。 However, in the configuration in which the aperture position is changed for each pixel, the aperture position is fixed according to the incident angle of the light, so that there is a problem that the optical system used for the incident of the light is limited.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光の入射に使用される光学系を限定することなく、各画素が受光する光量のムラを低減することができる光電変換素子、画像読取装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and is a photoelectric conversion element capable of reducing unevenness in the amount of light received by each pixel without limiting the optical system used for incident light, and image reading. It is an object of the present invention to provide an apparatus and an image forming apparatus.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、画素毎に光電変換してアナログ画像信号を出力し、受光する光の色ごとに直線上に配列された複数の受光素子と、配線層に形成され、前記受光素子、又は前記受光素子の周辺回路に用いる信号線、電源及びグランドの少なくともいずれかとして使用可能にされた配線と、を備え、前記受光素子は、受光面を有し、光電変換素子に垂直に入射された光は、入射角を変更することなく前記直線上に位置する前記配線に挟まれて開口する開口部を通って前記受光面に入射され、前記光が前記開口部を挟んで前記直線上に位置する前記配線それぞれにより遮光されることによって形成される第1遮光領域及び第2遮光領域を前記受光面上に有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention comprises a plurality of light receiving elements arranged in a straight line for each color of light received by outputting an analog image signal by photoelectric conversion for each pixel. The light receiving element comprises a wiring formed in a wiring layer and enabled as at least one of a signal line, a power supply, and a ground used for the light receiving element or a peripheral circuit of the light receiving element, and the light receiving element has a light receiving surface. The light that is vertically incident on the photoelectric conversion element is incident on the light receiving surface through the opening that is sandwiched between the wirings located on the straight line and opens without changing the incident angle. Is characterized in that it has a first light-shielding region and a second light-shielding region formed by light-shielding by each of the wirings located on the straight line across the opening on the light-receiving surface.

本発明によれば、光の入射に使用される光学系を限定することなく、各画素が受光する光量のムラを低減することができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that unevenness in the amount of light received by each pixel can be reduced without limiting the optical system used for incident light.

図1は、画像読取装置の縮小光学系の概要を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an outline of a reduction optical system of an image reader. 図2は、光電変換素子の画素構成の概要を例示する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an outline of the pixel configuration of the photoelectric conversion element. 図3は、光の入射角による感度の低下を示す光電変換素子の第1の主走査方向の概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the photoelectric conversion element showing a decrease in sensitivity due to the incident angle of light in the first main scanning direction. 図4は、主走査方向に配列された画素の位置、及び画素に対する光の入射角に応じて変化する光の実効感度を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the effective sensitivity of light that changes depending on the positions of the pixels arranged in the main scanning direction and the angle of incidence of the light on the pixels. 図5は、配線に挟まれて開口する開口部の構成例を対比させて示す光電変換素子の主走査方向の概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view in the main scanning direction of the photoelectric conversion element showing a configuration example of an opening sandwiched between wirings and opened. 図6は、図5(b)に示した構成における主走査方向の画素の位置に対する光の実効感度を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the effective sensitivity of light to the positions of pixels in the main scanning direction in the configuration shown in FIG. 5 (b). 図7は、図5(b)に示した構成におけるPDに対する開口部及びPDの受光範囲を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an opening with respect to the PD and a light receiving range of the PD in the configuration shown in FIG. 5 (b). 図8は、主走査方向に配列された画素の位置、及び画素に対する光の入射角に応じて変化する光の実効感度をレンズの種類に応じて示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the positions of pixels arranged in the main scanning direction and the effective sensitivity of light that changes according to the incident angle of light with respect to the pixels according to the type of lens. 図9は、実施形態にかかる光電変換素子の主走査方向の概略断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the photoelectric conversion element according to the embodiment in the main scanning direction. 図10は、主走査方向に配列された画素の位置、及び画素に対する光の入射角に応じて変化する光の実効感度をレンズの種類に応じて示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the positions of pixels arranged in the main scanning direction and the effective sensitivity of light that changes according to the incident angle of light with respect to the pixels according to the type of lens. 図11は、実施形態にかかる光電変換素子の変形例の主走査方向の概略断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view in the main scanning direction of a modified example of the photoelectric conversion element according to the embodiment. 図12は、主走査方向に配列された画素の位置、及び画素に対する光の入射角に対応する光の実効感度を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the effective sensitivity of light corresponding to the positions of the pixels arranged in the main scanning direction and the incident angle of the light with respect to the pixels. 図13は、受光する光の色毎にシェーディングに差が生じることを防止した光電変換素子の構成の概要を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an outline of the configuration of a photoelectric conversion element that prevents a difference in shading for each color of received light. 図14は、画素からの読出配線と、読出配線におけるクロストークを抑制する第1の構成例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a read wiring from a pixel and a first configuration example for suppressing crosstalk in the read wiring. 図15は、画素からの読出配線と、読出配線におけるクロストークを抑制する第2の構成例を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a second configuration example of suppressing crosstalk in the read wiring from the pixel and the read wiring. 図16は、画素からの読出配線と、読出配線におけるクロストークを抑制する第3の構成例を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a reading wiring from a pixel and a third configuration example for suppressing crosstalk in the reading wiring. 図17は、光電変換素子の全体構成を例示する図である。FIG. 17 is a diagram illustrating the overall configuration of the photoelectric conversion element. 図18は、光電変換素子を有する画像読取装置を備えた画像形成装置の概要を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing an outline of an image forming apparatus including an image reading apparatus having a photoelectric conversion element.

まず、本発明をするに至った背景について説明する。図1は、画像読取装置の縮小光学系の概要を示す図である。画像読取装置の縮小光学系は、原稿からの反射光を集光レンズ10によってCMOSリニアイメージセンサ(光電変換素子)11上に縮小して結像する。 First, the background leading to the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing an outline of a reduction optical system of an image reader. The reduction optical system of the image reader reduces the reflected light from the document onto the CMOS linear image sensor (photoelectric conversion element) 11 by the condenser lens 10 to form an image.

図1に示した縮小光学系では、原稿の主走査方向中央部からと、原稿の端部からの反射光が光電変換素子11に入射される様子が示されている。ここで、実線は主光線を示し、点線は左・右光線である。 In the reduced optical system shown in FIG. 1, it is shown that the reflected light from the central portion in the main scanning direction of the document and from the edge portion of the document are incident on the photoelectric conversion element 11. Here, the solid line indicates the main ray, and the dotted line is the left / right ray.

原稿主走査方向中央部からの反射光(主光線)は、レンズ10を介し、光電変換素子11の受光面に対して略垂直に入射される。原稿端部からの反射光は、予め定められた角度θをもって光電変換素子11の受光面に対して入射される。レンズ10の焦点距離等によって決められる画角が大きいほど、入射角θは大きくなる。また、入射角θは、原稿主走査方向中央部付近では小さいが、中央部から離れていくに従って大きくなる。 The reflected light (main light ray) from the central portion in the main scanning direction of the document is incident on the light receiving surface of the photoelectric conversion element 11 substantially perpendicularly to the light receiving surface via the lens 10. The reflected light from the edge of the document is incident on the light receiving surface of the photoelectric conversion element 11 at a predetermined angle θ. The larger the angle of view determined by the focal length of the lens 10 and the like, the larger the incident angle θ. Further, the incident angle θ is small near the central portion in the main scanning direction of the document, but increases as the distance from the central portion increases.

これを光電変換素子11側から見ると、主走査方向中央部付近からの反射光が入射される画素では光の入射角θが略0である。入射角θは、光電変換素子11の中央から離れるにしたがって徐々に大きくなり、光電変換素子11の端部の画素で最も大きくなる。 When this is viewed from the photoelectric conversion element 11 side, the incident angle θ of the light is substantially 0 in the pixel to which the reflected light from the vicinity of the central portion in the main scanning direction is incident. The incident angle θ gradually increases as the distance from the center of the photoelectric conversion element 11 increases, and becomes maximum at the pixel at the end of the photoelectric conversion element 11.

このように、縮小光学系に用いられる光電変換素子11は、予め定められた角度がついた光が入射される。ただし、光電変換素子11は、縮小光学系の構成が変われば、同じ画素に対する光の入射角θも変わってくる。なお、図1においては、原稿からの反射光を集光するためにレンズ10を用いているが、必ずしもレンズである必要はなく曲面ミラーが用いられてもよい。 As described above, the photoelectric conversion element 11 used in the reduction optical system is incident with light having a predetermined angle. However, in the photoelectric conversion element 11, if the configuration of the reduction optical system is changed, the incident angle θ of light with respect to the same pixel also changes. In FIG. 1, the lens 10 is used to collect the reflected light from the document, but it does not necessarily have to be a lens, and a curved mirror may be used.

図2は、CMOSリニアイメージセンサ(光電変換素子)の画素構成の概要を例示する図である。画像読取装置に用いられるCMOSリニアイメージセンサは、入射光をフォトダイオード(PD)によって光電変換する点がCCDと同じであるが、画素付近で電荷-電圧変換を行って後段に出力する点がCCDとは異なる。 FIG. 2 is a diagram illustrating an outline of a pixel configuration of a CMOS linear image sensor (photoelectric conversion element). The CMOS linear image sensor used in the image reader is the same as the CCD in that the incident light is photoelectrically converted by a photodiode (PD), but the charge-voltage conversion is performed near the pixel and output to the subsequent stage. Is different.

CMOSリニアイメージセンサの画素は、入射光を光電変換する受光素子(フォトダイオード:PD)と、PDで蓄積された電荷(アナログ画像信号)を電圧信号に変換する画素回路(PIX_BLK)とを有する。PIX_BLKには、電荷-電圧変換を行うフローティングディフュージョン(FD)、FDをリセットするリセットトランジスタ、及びPDの電荷をFDに転送する転送トランジスタ等が含まれるが、図2では図示していない。 The pixel of the CMOS linear image sensor has a light receiving element (photodiode: PD) that photoelectrically converts incident light, and a pixel circuit (PIX_BLK) that converts the charge (analog image signal) accumulated in the PD into a voltage signal. PIX_BLK includes a floating diffusion (FD) that performs charge-voltage conversion, a reset transistor that resets the FD, a transfer transistor that transfers the charge of the PD to the FD, and the like, but is not shown in FIG.

また、各画素はRGBの色毎に一方向に配列され、PIX_BLKによって電圧に変換された画像信号は、読出線(R、G、B)を介して後段に読み出される。読出線の後段には、図示しないPGA(Programable Gain Amplifier)や、ADC(Analog Digital Converter)等が接続される。 Further, each pixel is arranged in one direction for each color of RGB, and the image signal converted into a voltage by PIX_BLK is read out to a subsequent stage via a read line (R, G, B). A PGA (Programable Gain Amplifier), an ADC (Analog Digital Converter), or the like (not shown) is connected to the subsequent stage of the reading line.

CMOSリニアイメージセンサは、画素毎に画素回路を持つ点がCCDとは異なっている。これにより、CMOSリニアイメージセンサは、PIX_BLKから画像信号を読み出すための読出配線や、図2には図示していないPIX_BLKの制御信号(リセット信号、転送信号)や電源、GNDといった多数の配線が画素の周りに配置されることになる。 The CMOS linear image sensor differs from the CCD in that it has a pixel circuit for each pixel. As a result, the CMOS linear image sensor has a large number of pixels such as a read wiring for reading an image signal from PIX_BLK, a control signal (reset signal, transfer signal) of PIX_BLK (reset signal, transfer signal), a power supply, and a GND, which are not shown in FIG. Will be placed around.

特に、PDの周りに配線が多い場合、配線領域を確保するためにPDの面積を縮小する必要があるため感度が低下する。よって、CMOSリニアイメージセンサでは、配線層を多層構造にして複数の配線層を用いて配線を配置することが一般的である。 In particular, when there are many wires around the PD, the sensitivity is lowered because the area of the PD needs to be reduced in order to secure the wiring area. Therefore, in a CMOS linear image sensor, it is common to make the wiring layer a multi-layer structure and arrange the wiring using a plurality of wiring layers.

図3は、光の入射角による感度の低下を示す光電変換素子(CMOSリニアイメージセンサ)の第1の主走査方向の概略断面図である。図3に示すように、光電変換素子は、画素毎にPDを有し、各画素を分離するための画素分離領域(STI:Shallow-Trench-Isolation)12が形成されている。また、光電変換素子は、画素からの信号を読み出す読出配線、電源、GND(グランド)などに使用される配線が例えば2つの配線層(M1、M2)に跨って構成されており、配線層の上にはカラーフィルタ(CF)が配置されている。各層の間は絶縁膜層である。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a photoelectric conversion element (CMOS linear image sensor) showing a decrease in sensitivity due to an incident angle of light in a first main scanning direction. As shown in FIG. 3, the photoelectric conversion element has a PD for each pixel, and a pixel separation region (STI: Shallow-Trench-Isolation) 12 for separating each pixel is formed. Further, in the photoelectric conversion element, the wiring used for the read wiring for reading the signal from the pixel, the power supply, the GND (ground), etc. is configured so as to straddle, for example, two wiring layers (M1 and M2). A color filter (CF) is arranged on the top. Between each layer is an insulating film layer.

また、配線は、例えばSTIの上方に形成される。そして、光電変換素子は、配線が存在していない領域(PDを開口させる開口部)を介して光が通ることになる。つまり、画素の開口幅(光をPDの受光面に照射可能な幅)は、光の入射方向に対して、配線が存在しない領域と、PDが存在する領域とが重なる領域の幅で決まる。なお、図3においては、配線が存在しない幅と、PDの幅とを同じとしている。 Also, the wiring is formed, for example, above the STI. Then, the photoelectric conversion element allows light to pass through a region (opening for opening the PD) in which wiring does not exist. That is, the aperture width of the pixel (the width at which the light receiving surface of the PD can be irradiated) is determined by the width of the region where the region where the wiring does not exist and the region where the PD exists overlap with respect to the incident direction of the light. In FIG. 3, the width in which the wiring does not exist and the width of the PD are the same.

図1に示したように、光電変換素子の中央部の画素に入射される光は、PDの受光面に対して略垂直に入射され、開口幅(Wc)はPD全域となる(図3(a))。一方、光電変換素子の端部の画素へ入射される光は、予め定められた角度がついて入射されることになるため、開口幅(We)は中央部での開口幅(Wc)に対してWdほど減少する(Wc>We:図3(b))。 As shown in FIG. 1, the light incident on the pixel at the center of the photoelectric conversion element is incident substantially perpendicular to the light receiving surface of the PD, and the aperture width (Wc) covers the entire PD (FIG. 3 (FIG. 3). a)). On the other hand, since the light incident on the pixels at the end of the photoelectric conversion element is incident at a predetermined angle, the aperture width (We) is relative to the aperture width (Wc) at the center. It decreases as Wd (Wc> We: FIG. 3 (b)).

PDの受光面に対して角度が付いた光が入射される場合、図3(b)に示すように、M1の配線によって入射される光が蹴られてしまう。つまり、配線がPD上に影を作っている。この配線による影響は、配線数(配線層)が多いほど生じやすくなるため、CMOSリニアイメージセンサでは特に不利である。 When light having an angle with respect to the light receiving surface of the PD is incident, the light incident by the wiring of M1 is kicked as shown in FIG. 3 (b). That is, the wiring casts a shadow on the PD. The influence of this wiring is more likely to occur as the number of wirings (wiring layers) increases, which is particularly disadvantageous for CMOS linear image sensors.

図3に示したように、PDの幅と、PDの上方に設けられた配線が存在しない幅とが同じである場合、光電変換素子の中央部の画素に比べて端部の画素になるほど感度が低減するシェーディング(受光量のばらつき)の問題が発生する。このシェーディングは、S/Nのムラとなって画質劣化を引き起こし、特に画素間の配線数が多いCMOSリニアイメージセンサでは影響が顕著となる。 As shown in FIG. 3, when the width of the PD and the width in which the wiring provided above the PD does not exist are the same, the sensitivity is such that the pixels at the ends are compared with the pixels at the center of the photoelectric conversion element. There is a problem of shading (variation in the amount of received light) that reduces the amount of light received. This shading causes unevenness in S / N and causes deterioration of image quality, and the influence is particularly remarkable in a CMOS linear image sensor having a large number of wirings between pixels.

なお、CCDは、一般に画素と画素との間に配線はない(又は少ない)ことから、上述した光の入射角による感度低下の影響がほとんどない。また、CIS(Contact Image Sensor)のような等倍光学系では、原稿から角度がついた光が入射されること自体がそもそもないために問題にはならない。すなわち、上述したシェーディングは、縮小光学系でのCMOSリニアイメージセンサにおいて特に影響が大きい課題である。具体的には、図2に示したように、CMOSリニアイメージセンサではPDから出力された信号がPIX_BLKから画素毎に配置された読出配線から出力されることに対し、エリアセンサでは1列に1本読出配線が設けられることが一般的であるためである。つまり、CMOSリニアイメージセンサの方がエリアセンサよりもPD間に配置される配線数が多いために影響が大きくなっている。 Since the CCD generally has no (or few) wires between the pixels, there is almost no influence of the sensitivity decrease due to the incident angle of the light described above. Further, in a 1x optical system such as CIS (Contact Image Sensor), there is no problem because the light having an angle from the original is not incident in the first place. That is, the above-mentioned shading is a problem that has a particularly large influence on the CMOS linear image sensor in the reduced optical system. Specifically, as shown in FIG. 2, in the CMOS linear image sensor, the signal output from the PD is output from the read wiring arranged for each pixel from PIX_BLK, whereas in the area sensor, one in one row. This is because it is common that the main read wiring is provided. That is, the CMOS linear image sensor has a larger influence because the number of wires arranged between the PDs is larger than that of the area sensor.

図4は、主走査方向に配列された画素の位置、及び画素に対する光の入射角に応じて変化する光の実効感度を示すグラフである。図4(a)は、主走査方向に配列された画素の位置ごとに、配線によるシェーディングへの影響を示している。図3に示したように、縮小光学系におけるCMOSリニアイメージセンサでは、画素への光の入射角に応じて、配線によって光が蹴られてしまうため、主走査方向中央部の画素から離れた位置に配置された画素ほど感度が低下する(図4(a))。また、任意の主走査方向端部の画素に着目すると、光の入射角に依存して感度低下が大きくなる(図4(b))。 FIG. 4 is a graph showing the effective sensitivity of light that changes depending on the positions of the pixels arranged in the main scanning direction and the angle of incidence of the light on the pixels. FIG. 4A shows the influence of wiring on shading for each position of the pixels arranged in the main scanning direction. As shown in FIG. 3, in the CMOS linear image sensor in the reduced optical system, the light is kicked by the wiring according to the incident angle of the light on the pixel, so that the position away from the pixel in the center of the main scanning direction. The sensitivity decreases as the pixels are arranged in (FIG. 4A). Further, when focusing on the pixel at the end of an arbitrary main scanning direction, the sensitivity decrease becomes large depending on the incident angle of light (FIG. 4 (b)).

なお、図4は、各画素から見た実効的な感度の分布を表したものであり、配線による光の蹴られがない場合は点線で示すような平坦な理想特性となる。実際には、レンズのcos4乗則等による入射光量の減衰があるが、図4は、説明を簡略化するために、配線による光の蹴られ以外の減衰分は除外して記載されている。 Note that FIG. 4 shows the distribution of the effective sensitivity seen from each pixel, and when the light is not kicked by the wiring, the ideal characteristic is flat as shown by the dotted line. Actually, there is attenuation of the amount of incident light due to the cos4 power rule of the lens, etc., but in FIG. 4, for the sake of simplification of the explanation, the attenuation other than the kicking of light by the wiring is excluded.

図5は、配線に挟まれて開口する開口部の構成例を対比させて示す光電変換素子(CMOSリニアイメージセンサ)の主走査方向の概略断面図である。図5(a)は、図3(a)と同じである。図5(b)は、図3(b)と同様に光電変換素子の端部の画素に対する入射光の様子を示しているが、PDやSTIの位置に対して、M1、M2層の配線の位置がそれぞれΔ1、Δ2分シフトしている点が図3(b)と異なる。 FIG. 5 is a schematic cross-sectional view in the main scanning direction of a photoelectric conversion element (CMOS linear image sensor) showing a configuration example of an opening sandwiched between wirings and opened. FIG. 5A is the same as FIG. 3A. FIG. 5B shows the state of incident light on the pixels at the end of the photoelectric conversion element as in FIG. 3B, but the wiring of the M1 and M2 layers is connected to the positions of PD and STI. It differs from FIG. 3 (b) in that the positions are shifted by Δ1 and Δ2, respectively.

図3(b)では、配線によって入射光の蹴られが発生していたが、図5(b)に示した構成では配線によって光が蹴られないように画素毎に開口部の位置がシフトされているためシェーディングが低減されている。なお、図5(b)に示した例では、光電変換素子の端部の画素について示したが、端部以外の画素においても同様であり、配線のシフト量(Δ1、Δ2)が主走査方向の画素位置に応じて画素毎に少しずつ異なるように配置される。 In FIG. 3 (b), the incident light was kicked by the wiring, but in the configuration shown in FIG. 5 (b), the position of the opening is shifted for each pixel so that the light is not kicked by the wiring. Therefore, shading is reduced. In the example shown in FIG. 5B, the pixels at the end of the photoelectric conversion element are shown, but the same applies to the pixels other than the ends, and the shift amount (Δ1, Δ2) of the wiring is the main scanning direction. It is arranged so as to be slightly different for each pixel according to the pixel position of.

図6は、図5(b)に示した構成における主走査方向の画素の位置に対する光の実効感度を示すグラフである。図5(b)に示した構成では、画素毎に光の蹴られを最小限となるように配線の位置がシフトされているために、シェーディングの影響が低減されている。 FIG. 6 is a graph showing the effective sensitivity of light to the positions of pixels in the main scanning direction in the configuration shown in FIG. 5 (b). In the configuration shown in FIG. 5B, the influence of shading is reduced because the position of the wiring is shifted for each pixel so as to minimize the kicking of light.

図7は、図5(b)に示した構成におけるPDに対する開口部及びPDの受光範囲を示す図である。図5(b)に示した構成では、光の入射角に予め対応させるように画素毎に配線の位置(すなわち開口部)を最適化するように定めることによってシェーディングを低減している。図7に示すように、例えば図5(b)で用いられていた集光レンズよりも画角が狭い、つまり光の入射角が小さい場合には、配線による蹴られが発生してシェーディングが悪化してしまう。 FIG. 7 is a diagram showing an opening with respect to the PD and a light receiving range of the PD in the configuration shown in FIG. 5 (b). In the configuration shown in FIG. 5B, shading is reduced by optimizing the position (that is, the opening) of the wiring for each pixel so as to correspond to the incident angle of the light in advance. As shown in FIG. 7, for example, when the angle of view is narrower than that of the condenser lens used in FIG. 5 (b), that is, when the incident angle of light is small, kicking by wiring occurs and shading deteriorates. Resulting in.

このように、図5(b)に示した構成では、画素毎にそれぞれ予め定められた入射角に最適化された位置に配線が配置される構成となっているものの、異なる入射角で光が照射された場合には最適な条件とならず、光の蹴られが発生してしまう。したがって、画素毎に開口位置をシフトさせてシェーディングを低減する技術では、CMOSリニアイメージセンサによって画角、すなわち使用できる集光レンズが限定されてしまい、汎用性がなくなってしまう。 As described above, in the configuration shown in FIG. 5B, the wiring is arranged at the position optimized for the incident angle predetermined for each pixel, but the light is emitted at different incident angles. When irradiated, the conditions are not optimal and light is kicked. Therefore, in the technique of shifting the aperture position for each pixel to reduce shading, the angle of view, that is, the condensing lens that can be used is limited by the CMOS linear image sensor, and the versatility is lost.

また、マイクロレンズ(オンチップレンズ)が組み合わされたイメージセンサが図5(b)に示した構成である場合、光の入射角が変えられてしまうと、光の蹴られの影響が大きくなってしまう。すなわち、マイクロレンズによって集光された光が配線によって蹴られると、画素に入射されるべき略全ての光が蹴られることになるので、その影響はシェーディング補正によって補正できる程度にとどまらず、画素抜けと呼ばれる画像を読めない画素を作ることになってしまう。 Further, when the image sensor combined with the microlens (on-chip lens) has the configuration shown in FIG. 5B, if the incident angle of the light is changed, the influence of the kicking of the light becomes large. It ends up. That is, when the light collected by the microlens is kicked by the wiring, almost all the light that should be incident on the pixel is kicked, so that the effect is not limited to the extent that can be corrected by the shading correction, and the pixel is missing. You end up creating pixels that can't read the image called.

図8は、主走査方向に配列された画素の位置、及び画素に対する光の入射角に応じて変化する光の実効感度をレンズの種類に応じて示すグラフである。画素毎に変えられた開口位置に最適な画角をもつ集光レンズが図5(b)に示した構成に対して用いられた場合には、シェーディングの影響は低減されるが、最適でない狭い画角を持つ集光レンズ(光入射角は小さくなる)が図5(b)に示した構成に対して用いられた場合には、元来入射角が小さくシェーディングの影響も小さかったはずが、逆にシェーディングを悪化させてしまうことになる(図8(a))。 FIG. 8 is a graph showing the positions of pixels arranged in the main scanning direction and the effective sensitivity of light that changes according to the incident angle of light with respect to the pixels according to the type of lens. When a condenser lens having an optimum angle of view for the aperture position changed for each pixel is used for the configuration shown in FIG. 5 (b), the influence of shading is reduced, but it is not optimal. When a condenser lens with an angle of view (light incident angle is small) is used for the configuration shown in FIG. 5 (b), the incident angle should have been small and the effect of shading should have been small. On the contrary, the shading is deteriorated (FIG. 8 (a)).

つまり、図8(b)に示された任意の端部の画素における光入射角に対する感度の特性からも分かるように、画素毎に任意の入射角(θ)で最適化されて配線のシフト量が決められている場合、入射角θの所では感度低下が抑えられるものの、それ以外の入射角(θ’)では最適な条件から外れるためにシェーディングを低減するどころか逆に悪化させてしまう。つまり、入射角がθとなる集光レンズ以外は使用できないことになる。このように、配線のシフト量を画素毎に変えられた光電変換素子では、最適化されていない入射角で光が入射されるとシェーディングが悪化してしまうので、使用可能なレンズの範囲が制限されてしまう。 That is, as can be seen from the characteristics of the sensitivity to the light incident angle at the pixel at an arbitrary end shown in FIG. 8 (b), the shift amount of the wiring is optimized for each pixel at an arbitrary incident angle (θ). When is determined, the decrease in sensitivity is suppressed at the incident angle θ, but at other incident angles (θ'), the shading is deviated from the optimum conditions, and the shading is worsened rather than reduced. That is, only a condenser lens having an incident angle of θ can be used. In this way, with a photoelectric conversion element in which the shift amount of the wiring is changed for each pixel, shading deteriorates when light is incident at an incident angle that is not optimized, so the range of lenses that can be used is limited. Will be done.

なお、エリアイメージセンサは、カメラ用途が主であり、エリアイメージセンサと集光レンズ間の距離(共役長)は一般に数cmと範囲が狭い。したがって、共役長によって決まる画角は、どの集光レンズが選択されてもその差は小さく、シェーディングへの影響は小さい。しかし、リニアイメージセンサは、スキャナ用途が主であり、様々な光学方式に対応する必要があるため、共役長は十~数十cmと範囲が広い。したがって、集光レンズによる画角の差が大きく、上述したように集光レンズによってシェーディングが悪化してしまうことはリニアイメージセンサ特有の課題とも言える。 The area image sensor is mainly used for cameras, and the distance (conjugated length) between the area image sensor and the condenser lens is generally as narrow as several cm. Therefore, the angle of view determined by the conjugate length has a small difference regardless of which condenser lens is selected, and has a small effect on shading. However, the linear image sensor is mainly used for scanners and needs to be compatible with various optical methods, so that the conjugate length is wide, ranging from tens to several tens of centimeters. Therefore, it can be said that it is a problem peculiar to the linear image sensor that the difference in the angle of view due to the condenser lens is large and the shading is deteriorated by the condenser lens as described above.

図9は、実施形態にかかる光電変換素子(CMOSリニアイメージセンサ)の主走査方向の概略断面図である。上述した図3(b)に示した光電変換素子の構成では、光が蹴られていない側の配線には光路が接していなかった。このことは、配線の端部とPDの端部が揃うように形成されていたことによるが、逆に言えば、PDに受光されず配線によって蹴られない光がまだ存在していることを意味する。図9に示した実施形態にかかる光電変換素子は、光電変換素子を上方から見た場合に、配線の下にPDの領域が存在するように構成されている。また、PDは、例えば主走査方向の直線上に色毎に配列されている。 FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the photoelectric conversion element (CMOS linear image sensor) according to the embodiment in the main scanning direction. In the configuration of the photoelectric conversion element shown in FIG. 3B described above, the optical path was not in contact with the wiring on the side where the light was not kicked. This is because the end of the wiring and the end of the PD were formed so as to be aligned, but conversely, it means that there is still light that is not received by the PD and is not kicked by the wiring. do. The photoelectric conversion element according to the embodiment shown in FIG. 9 is configured such that a PD region exists under the wiring when the photoelectric conversion element is viewed from above. Further, the PDs are arranged for each color on a straight line in the main scanning direction, for example.

図9(a)は、光電変換素子の主走査方向の中央部の画素に対する光入射の様子を示している。図9(a)に示した構成は、図3(a)に示した構成に対して、PDの領域が主走査方向に延びる直線上の両外側にそれぞれ△だけ広くなるように形成され、開口部を形成するM1層の配線それぞれの下にPDが存在している点が異なる。ここで、M1層による開口と、M2層による開口とは変わらないため、図9(a)に示した構成の中央部の画素における最終的な開口幅は、図3(a)と同じWcである。以下、図9(a)に示したPDの両側に形成された主走査方向の幅が△である2つの遮光領域(及び相当する遮光領域)を、それぞれ第1遮光領域及び第2遮光領域と記すことがある。 FIG. 9A shows the state of light incident on the pixel at the center of the photoelectric conversion element in the main scanning direction. The configuration shown in FIG. 9 (a) is formed so that the PD region is wider on both outer sides of the straight line extending in the main scanning direction by Δ than the configuration shown in FIG. 3 (a). The difference is that PD exists under each of the wirings of the M1 layer forming the portion. Here, since the opening by the M1 layer and the opening by the M2 layer are the same, the final opening width in the pixel in the central portion of the configuration shown in FIG. 9A is the same Wc as in FIG. 3A. be. Hereinafter, the two light-shielding regions (and the corresponding light-shielding regions) formed on both sides of the PD shown in FIG. 9A and having a width in the main scanning direction of Δ are referred to as a first light-shielding region and a second light-shielding region, respectively. I have something to note.

図9(b)は、光電変換素子の主走査方向の端部の画素に対する光入射の様子を示している。図9(b)に示した構成では、まず、配線による光の蹴られがM2層で発生しており、実質的な開口幅がWdだけ減少している点は図3(b)に示した構成と同じである。しかし、図9(b)に示した構成は、図3(b)に示した構成とは異なり、光の蹴られが発生していない側では配線下にPDの領域が形成されているため、光の入射に角度がつけられたことによって配線下に進入する光がPDに照射されることになる。すなわち、光が蹴られたことによって減少する開口幅(Wd)がある一方で、図3(b)に示した構成ではPDに照射されていなかった光がPDに照射されるために増加する開口幅(Wu)が存在することになる。つまり、最終的な開口幅(We)は、下式1によって示される。 FIG. 9B shows the state of light incident on the pixel at the end of the photoelectric conversion element in the main scanning direction. In the configuration shown in FIG. 9 (b), first, the light kicking by the wiring occurs in the M2 layer, and the point that the substantial opening width is reduced by Wd is shown in FIG. 3 (b). Same as the configuration. However, unlike the configuration shown in FIG. 3B, the configuration shown in FIG. 9B is different from the configuration shown in FIG. 3B because the PD region is formed under the wiring on the side where the light is not kicked. Due to the angled light incident, the light entering under the wiring is applied to the PD. That is, while there is an aperture width (Wd) that decreases due to the kicking of light, the aperture that increases because the light that was not illuminated on the PD in the configuration shown in FIG. 3 (b) is irradiated on the PD. There will be a width (Wu). That is, the final opening width (We) is expressed by the following equation 1.

We = Wc - Wd + Wu ・・・(1)
We : 端部画素での開口幅
Wc : 中央部画素での開口幅
Wd : 配線での蹴られによって減少する端部画素の開口幅
Wu : PD幅が広げられたことによって増加する端部画素の開口幅
We = Wc-Wd + Wu ... (1)
We: Aperture width at the edge pixel
Wc: Aperture width at the central pixel
Wd: Aperture width of the end pixel reduced by kicking in the wiring
Wu: Aperture width of end pixels increased by widening PD width

このように、図9(b)に示した構成は、蹴られによる光の減少分をPDが広げられて形成されることによる増加分によって改善されるようになり、図3(b)に示した構成での開口幅(=Wc-Wd)よりもWu分だけ受光する光量が増加する。 As described above, the configuration shown in FIG. 9 (b) is improved by the increase due to the spread and formation of the PD, and the decrease in light due to kicking is improved, and is shown in FIG. 3 (b). The amount of light received increases by the amount of Wu more than the aperture width (= Wc—Wd) in the above configuration.

また、図9(c)には、光の入射角が図9(b)よりも小さい場合が示されているが、この場合の開口幅も同様に上式1によって決められ、蹴られによる光の減少分をPDが広げられたことによる増加分で改善される。 Further, FIG. 9 (c) shows a case where the incident angle of light is smaller than that of FIG. 9 (b). In this case, the aperture width is also determined by the above equation 1 and the light is kicked. The decrease in PD is improved by the increase due to the expansion of PD.

ここで、図9(b)に示した構成は、光の蹴られ量と、PDが広げられたことによる増加量は入射角に応じて変化し、入射角が小さくなるにつれて開口幅が増加するような単調傾向をもつ。このことは、図5(b)に示した構成のように、画素毎にある固定の開口方向を持つ構成ではないことによる。すなわち、図7に示したような、光の入射角によって特異的にシェーディングが悪化するようなことがないため、画像読取装置に使用される集光レンズ(画角)の限定が少なくなる。 Here, in the configuration shown in FIG. 9B, the amount of light kicked and the amount of increase due to the expansion of the PD change according to the incident angle, and the aperture width increases as the incident angle decreases. It has a monotonous tendency like this. This is because the configuration does not have a fixed opening direction for each pixel as in the configuration shown in FIG. 5 (b). That is, since the shading does not specifically deteriorate depending on the incident angle of light as shown in FIG. 7, the limitation of the condenser lens (angle of view) used in the image reading device is reduced.

図10は、図9に示した光電変換素子の構成において、主走査方向に配列された画素の位置、及び画素に対する光の入射角に応じて変化する光の実効感度をレンズの種類に応じて示すグラフである。図9に示した構成では、集光レンズの画角(光入射角)によらずシェーディングの影響が低減される(図10(a))。これは、図5(b)に示した構成のように、光電変換素子がある固定の開口方向を持つ構成ではないため、任意の端部画素においてある入射角(θ)での感度低下が抑えられている場合、入射角(θ)よりも小さい入射角(θ’)では感度低下がさらに抑えられるためである(図10(b))。したがって、図9に示した光電変換素子の構成では、図8に示したような使用可能なレンズの範囲が制限されてしまうことが改善されている。 In FIG. 10, in the configuration of the photoelectric conversion element shown in FIG. 9, the effective sensitivity of light that changes according to the positions of the pixels arranged in the main scanning direction and the incident angle of light with respect to the pixels is determined according to the type of lens. It is a graph which shows. In the configuration shown in FIG. 9, the influence of shading is reduced regardless of the angle of view (light incident angle) of the condenser lens (FIG. 10A). Since this is not a configuration in which the photoelectric conversion element has a fixed aperture direction as in the configuration shown in FIG. 5 (b), the decrease in sensitivity at a certain incident angle (θ) in an arbitrary end pixel is suppressed. This is because the decrease in sensitivity is further suppressed at an incident angle (θ') smaller than the incident angle (θ) (FIG. 10 (b)). Therefore, in the configuration of the photoelectric conversion element shown in FIG. 9, it is improved that the range of usable lenses as shown in FIG. 8 is limited.

このように、光電変換素子は、直線上に位置する配線に挟まれて開口する開口部を通った光が受光面に対して垂直に入射された場合に、開口部を挟んで直線上に位置する配線それぞれによって遮光される2つの領域(第1遮光領域及び第2遮光領域)を備えるように形成されることにより、受光素子に対する配線による光の蹴られ分を補うことができ、集光レンズ(画角)の違いによるシェーディングを低減することが可能となる。また、図9(b)に示した構成は、全画素一律に同じ構成とされることができるため、図5に示した構成よりも開発コストが抑えられる。 In this way, the photoelectric conversion element is positioned on a straight line across the opening when the light passing through the opening sandwiched between the wirings located on the straight line is incident perpendicular to the light receiving surface. By being formed so as to have two regions (first light-shielding region and second light-shielding region) that are shielded by each of the wirings to be light-shielded, it is possible to compensate for the amount of light kicked by the wiring to the light receiving element, and the condenser lens. It is possible to reduce shading due to the difference in (angle of view). Further, since the configuration shown in FIG. 9B can be uniformly the same for all pixels, the development cost can be suppressed as compared with the configuration shown in FIG.

図11は、実施形態にかかる光電変換素子(CMOSリニアイメージセンサ)の変形例の主走査方向の概略断面図である。図9に示した構成では、光の入射角によらずにシェーディング低減の効果が得られるが、シェーディング自体は発生するために必ずしも十分とは言えない。また、図9(b)にも示されたように、シェーディングの原因となる光の蹴られは、より上位の(PDから遠い位置にある)配線ほど寄与が大きい。例えば図9(b)に示された場合では、M1とM2層の配線は主走査方向の位置が同じであるが、光に入射角度がつけられた場合、PDから遠いM2層の配線によって光が蹴られ、M1層の配線は蹴られに全く寄与していない。これは、PDから遠い上位の配線ほど蹴られに大きく影響し、この上位の層での蹴られを低減することがシェーディング低減に重要であることを意味している。 FIG. 11 is a schematic cross-sectional view in the main scanning direction of a modified example of the photoelectric conversion element (CMOS linear image sensor) according to the embodiment. In the configuration shown in FIG. 9, the effect of reducing shading can be obtained regardless of the incident angle of light, but shading itself is not always sufficient because it occurs. Further, as shown in FIG. 9B, the light kicking that causes shading contributes more to the higher wiring (at a position farther from the PD). For example, in the case shown in FIG. 9B, the wiring of the M1 and M2 layers has the same position in the main scanning direction, but when the incident angle is attached to the light, the wiring of the M2 layer far from the PD makes the light light. Was kicked, and the wiring of the M1 layer did not contribute to the kick at all. This means that the higher the wiring farther from the PD, the greater the influence on kicking, and it is important to reduce the kicking in this higher layer for shading reduction.

そこで、実施形態にかかる光電変換素子の変形例では、PDからの距離が遠い配線層ほど開口(光を通過させることができる領域)が大きくなるように配線が配置されることによってさらにシェーディングが低減される構成となっている。具体的には、図11に示した光電変換素子の変形例は、図9に示した光電変換素子と比較すると、M1、M2層に2本ずつ配置されていた配線が、M1に3本、M2に1本配置されるように変えられている。 Therefore, in the modification of the photoelectric conversion element according to the embodiment, the shading is further reduced by arranging the wiring so that the wiring layer is farther from the PD and the opening (the region through which light can pass) becomes larger. It is configured to be. Specifically, in the modification of the photoelectric conversion element shown in FIG. 11, as compared with the photoelectric conversion element shown in FIG. 9, two wires are arranged in each of the M1 and M2 layers, but three wires are arranged in M1. It is changed so that one is arranged in M2.

図11に示した光電変換素子は、M1による開口幅(Wm1)に対してM2による開口幅(Wm2)が大きくされている。図11(a)では、図9(a)に示された場合と同様に、光電変換素子の中央部の画素に対する光の入射の様子を示しているが、PDの受光面に対して垂直に光が入射される場合には受光量は変わらない。 In the photoelectric conversion element shown in FIG. 11, the aperture width (Wm2) due to M2 is larger than the aperture width (Wm1) due to M1. FIG. 11A shows the state of light incident on the pixel in the center of the photoelectric conversion element as in the case shown in FIG. 9A, but is perpendicular to the light receiving surface of the PD. When light is incident, the amount of light received does not change.

一方、図11(b)に示された光電変換素子の端部画素に対する光の入射では、図9(b)に示された場合に比べて光の蹴られが低減されている。これはM2層での開口が大きくされたことにより、M2層の配線による光の蹴られがなくなったためであり、図5(b)に示された配線位置のシフトと同等の効果が得られていると考えられる。ただし、図11に示した光電変換素子は、開口する方向を光が入射される方向に応じて固定せず、開口する方向が広げられている構成であるため、図7に示したような光の入射角が小さい場合であっても光の蹴られが悪化することはない。 On the other hand, in the incident of light on the end pixels of the photoelectric conversion element shown in FIG. 11 (b), the kicking of light is reduced as compared with the case shown in FIG. 9 (b). This is because the opening in the M2 layer is enlarged so that the light is not kicked by the wiring in the M2 layer, and the same effect as the shift of the wiring position shown in FIG. 5B can be obtained. It is thought that there is. However, since the photoelectric conversion element shown in FIG. 11 has a configuration in which the opening direction is not fixed according to the direction in which the light is incident and the opening direction is widened, the light as shown in FIG. 7 is used. Even if the incident angle of the light is small, the kicking of light does not worsen.

また、図11に示した構成では、M2層の配線による光の蹴られがなくなり、M1層の配線によって光が蹴られることになる。このとき、光の入射角がつけられた場合の開口幅(We’)は下式2によって示される。 Further, in the configuration shown in FIG. 11, the light is not kicked by the wiring of the M2 layer, and the light is kicked by the wiring of the M1 layer. At this time, the aperture width (We') when the incident angle of light is attached is expressed by the following equation 2.

We’ = Wc’ - Wd’ + Wu’ ・・・(2)
We’ : 端部画素での開口幅
Wc’ : 中央部画素での開口幅
Wd’ : 配線での蹴られによって減少する端部画素の開口幅
Wu’ : PDが広げられたことによって増加する端部画素の開口幅
We'= Wc'-Wd' + Wu'... (2)
We': Aperture width at the edge pixel
Wc': Aperture width at the central pixel
Wd': Aperture width of the end pixel reduced by kicking in the wiring
Wu': Aperture width of end pixels increased by expanding PD

また、配線の厚み(図中の高さ方向)が幅に対して小さいことから、Wd’≒Wu’となり、下式3の関係が成り立つ。 Further, since the thickness of the wiring (in the height direction in the figure) is small with respect to the width, Wd'≈Wu', and the relationship of the following equation 3 holds.

We’ ≒ Wc’ ・・・(3) We'≒ Wc' ・ ・ ・ (3)

つまり、図11に示した光電変換素子の構成では、受光される光の減少分と増加分が相殺され、中央部画素の感度と端部画素の感度が略同じになる。このように、実施形態にかかる光電変換素子は、PDからの距離が遠い配線ほど開口が大きく取られることにより、配線による光の蹴られが相殺され、シェーディングを抑制することができる。 That is, in the configuration of the photoelectric conversion element shown in FIG. 11, the decrease and the increase of the received light are canceled out, and the sensitivity of the central pixel and the sensitivity of the edge pixel are substantially the same. As described above, in the photoelectric conversion element according to the embodiment, the farther the wiring is from the PD, the larger the opening is taken, so that the kicking of light by the wiring is offset and shading can be suppressed.

なお、図11に示した構成では、画素間の配線が4本である場合の例を示しているが、必ずしも4本でなくても同様の効果が得られる。また、図11に示した構成では、各配線層に配置する配線の数を変えて開口幅が変えられているが、光電変換素子は、例えば配線の数が各配線層で同じであっても、配線の幅等が変えられることによって同様の効果が得られるように構成されてもよい。また、図11では主走査方向に配列された画素間についての例が示されているが、光電変換素子は、副走査方向の画素間においても同様の構成とされることにより、同様の効果が生じるように構成されてもよい。 Although the configuration shown in FIG. 11 shows an example in which the number of wirings between pixels is four, the same effect can be obtained even if the number of wirings is not four. Further, in the configuration shown in FIG. 11, the opening width is changed by changing the number of wirings arranged in each wiring layer, but the photoelectric conversion element may have the same number of wirings in each wiring layer, for example. , The same effect may be obtained by changing the width of the wiring and the like. Further, although FIG. 11 shows an example of the pixels arranged in the main scanning direction, the photoelectric conversion element has the same configuration between the pixels in the sub-scanning direction, so that the same effect can be obtained. It may be configured to occur.

なお、図11に示された構成では、M2の開口が大きくされている反面、M1の開口は小さくなっている。そのため、中央部画素の感度が低下することになるが、一般にCMOSリニアイメージセンサでは、PDの幅に対して配線の幅が1/20程度であり、中央部画素での感度低下の影響は小さく無視できる。 In the configuration shown in FIG. 11, while the opening of M2 is large, the opening of M1 is small. Therefore, the sensitivity of the central pixel is reduced, but in general, in a CMOS linear image sensor, the width of the wiring is about 1/20 of the width of the PD, and the effect of the sensitivity reduction in the central pixel is small. It can be ignored.

図12は、図11に示した光電変換素子の構成において、主走査方向に配列された画素の位置、及び画素に対する光の入射角に対応する光の実効感度を示すグラフである。図12に示すように、図11に示した光電変換素子の構成では、光の入射角によらず感度低下が相殺されるため、シェーディングが発生しない。 FIG. 12 is a graph showing the effective sensitivity of light corresponding to the positions of the pixels arranged in the main scanning direction and the incident angle of light with respect to the pixels in the configuration of the photoelectric conversion element shown in FIG. As shown in FIG. 12, in the configuration of the photoelectric conversion element shown in FIG. 11, since the decrease in sensitivity is offset regardless of the incident angle of light, shading does not occur.

次に、受光する光の色毎にシェーディングに差が生じることを防止する光電変換素子の構成について説明する。図9に示した配線には、図2に示したPIX_BLKからの読出配線が含まれる。このとき、図2に示した各色毎のPD-PD間に配置された読出配線に注目すると、Redでは読出配線が存在せず、GreenではRedの読出配線が配置され、BlueではRed・Greenの読出し配線がそれぞれ配置されている。つまり、色毎に画素間に配置される読出配線が異なっている。これは任意の一方向に信号を読み出す(図2では下側の後段に読み出している例である)ために生じている。このとき、PD周辺に配置される配線の違いによって、色毎のシェーディングに差が生じてしまう。 Next, the configuration of the photoelectric conversion element that prevents the shading from being different for each color of the received light will be described. The wiring shown in FIG. 9 includes the reading wiring from PIX_BLK shown in FIG. At this time, paying attention to the read wiring arranged between PDs for each color shown in FIG. 2, there is no read wiring in Red, Red read wiring is arranged in Green, and Red / Green in Blue. Read wiring is arranged respectively. That is, the read wiring arranged between the pixels is different for each color. This is caused by reading the signal in any one direction (in FIG. 2, it is an example of reading in the lower rear stage). At this time, the shading for each color will be different due to the difference in the wiring arranged around the PD.

図13は、受光する光の色毎にシェーディングに差が生じることを防止した光電変換素子の構成の概要を示す図である。図13に示すように、光電変換素子は、破線で示したダミーの読出配線をRedの画素間などにも形成することにより、各色毎のPD-PD間に配置された読出配線がいずれも同じにされている。 FIG. 13 is a diagram showing an outline of the configuration of a photoelectric conversion element that prevents a difference in shading for each color of received light. As shown in FIG. 13, in the photoelectric conversion element, the dummy read wiring shown by the broken line is also formed between the pixels of Red, so that the read wiring arranged between PDs for each color is the same. Has been made.

例えば、図13に示した構成では、Redの読出配線は図の下方に位置する図示しない後段へ信号を読み出すために、本来PIX_BLKよりも下側の配線部分しか必要がないが、図2に示した構成に対して破線で示す部分の配線が延長されている。Greenの画素についても同様である。よって、色毎のPD-PD間にはRとGの読出配線が配置されることになり、色毎の構成の差異がなくなる。このように、光電変換素子は、色毎の画素間に配置される配線がいずれの色においても同じように形成されることにより、色毎のシェーディング差が抑制されている。なお、図13においては、説明に必要な読出配線(R、G、B)以外の配線は図示していないが、実際には電源、GND、各種制御線が配置されている。 For example, in the configuration shown in FIG. 13, the Red read wiring originally requires only the wiring portion below PIX_BLK in order to read the signal to the subsequent stage (not shown) located at the lower part of the figure, but is shown in FIG. The wiring shown by the broken line is extended with respect to the configuration. The same applies to Green pixels. Therefore, the read wiring of R and G is arranged between PD and PD for each color, and there is no difference in the configuration for each color. As described above, in the photoelectric conversion element, the wiring arranged between the pixels for each color is formed in the same manner for each color, so that the shading difference for each color is suppressed. Although wiring other than the read wiring (R, G, B) necessary for explanation is not shown in FIG. 13, the power supply, GND, and various control lines are actually arranged.

次に、信号線間のクロストークを抑制する構成について説明する。図11に示した構成では、上位のM2層での開口を大きくするために下位のM1層に多く配線を配置する構成となっている。このとき、M1層では複数の配線が配置されているので、配線間のクロストークが問題となる場合がある。特に、図13に示したように、PD-PD間にはPIX_BLKからの信号読出線が配置されるが、配線と配線の間の距離は開口幅を犠牲にしないよう最小幅とするのが一般的である。よって、出力画像に対してクロストークの影響が無視できなくなる。 Next, a configuration for suppressing crosstalk between signal lines will be described. In the configuration shown in FIG. 11, many wirings are arranged in the lower M1 layer in order to increase the opening in the upper M2 layer. At this time, since a plurality of wirings are arranged in the M1 layer, crosstalk between the wirings may become a problem. In particular, as shown in FIG. 13, a signal reading line from PIX_BLK is arranged between PD and PD, but the distance between wirings is generally set to the minimum width so as not to sacrifice the opening width. It is a target. Therefore, the influence of crosstalk on the output image cannot be ignored.

図14は、画素からの読出配線と、読出配線におけるクロストークを抑制する第1の構成例を示す図である。図14(a)に示すように、PDが出力する画像信号は、信号読出線に対してバッファリングされて出力される。つまり、光電変換素子は、バッファリングされた画像信号を読み出す構成となっている。具体的には、図14(a)に示すように、光電変換素子は、PIX_BLK内にソースフォロワ(SF)が構成されており、このSFの出力を読出線(R、G)に信号を読み出す構成とされている。 FIG. 14 is a diagram showing a read wiring from a pixel and a first configuration example for suppressing crosstalk in the read wiring. As shown in FIG. 14A, the image signal output by the PD is buffered with respect to the signal read line and output. That is, the photoelectric conversion element is configured to read the buffered image signal. Specifically, as shown in FIG. 14A, the photoelectric conversion element has a source follower (SF) configured in PIX_BLK, and reads a signal from the output of this SF to a read line (R, G). It is said to be composed.

図14(b)は、図14(a)に示した構成における信号の変化の様子を示している。図14(b)に示すように、読出線(ここではG)に対して周辺の配線(ここではR)の信号レベルが変化すると、配線間の寄生容量を介してGにもその変化が重畳される(クロストーク)。しかし、読出配線Gに接続されているSFによって信号が元に戻され、やがて元のG本来のレベルに戻される。これは、SFの低インピーダンス性により、読出線での信号の(元に戻る)応答が早くなっていると解釈される。なお、図14(b)では、点線はSFがない場合の信号変化の様子を示しており、SFがある場合に比べて信号が本来のレベルにまで戻りきっていない。この場合、R-G間の色間クロストークの原因となり、画像上に混色や偽色となって現れてしまう。 FIG. 14 (b) shows how the signal changes in the configuration shown in FIG. 14 (a). As shown in FIG. 14 (b), when the signal level of the peripheral wiring (here R) changes with respect to the read line (here G), the change is superimposed on G via the parasitic capacitance between the wirings. Be done (crosstalk). However, the signal is returned to the original level by the SF connected to the read wiring G, and is eventually returned to the original level of G. This is interpreted as a faster (returning) response of the signal on the read line due to the low impedance of the SF. In FIG. 14B, the dotted line shows the state of the signal change when there is no SF, and the signal has not returned to the original level as compared with the case where there is SF. In this case, it causes intercolor crosstalk between RG and appears as mixed colors or false colors on the image.

以上のように、光電変換素子は、バッファリングされた信号を画素間の読出配線に出力する構成にされているので、クロストークの影響が低減される。なお、CMOSリニアイメージセンサである光電変換素子は、RGB(全画素)をそれぞれ色毎に独立に読み出すので、読出配線がRGB(画素)毎に構成されている。そのため、画素間に配置される配線が複数となり、隣接する配線が存在するため、クロストークが問題となり得る。一方、エリアセンサでは列並列処理(カラム処理)が一般的であり、行毎に画素の信号を読み出すので、画素間に配置される配線は単一である。つまり、上記のようなクロストーク(特に色間のクロストーク)はリニアセンサ固有の問題である。 As described above, since the photoelectric conversion element is configured to output the buffered signal to the read wiring between the pixels, the influence of crosstalk is reduced. Since the photoelectric conversion element, which is a CMOS linear image sensor, reads RGB (all pixels) independently for each color, the read wiring is configured for each RGB (pixel). Therefore, there are a plurality of wirings arranged between the pixels, and there are adjacent wirings, so that crosstalk can be a problem. On the other hand, in the area sensor, column parallel processing (column processing) is common, and since the signal of the pixel is read out for each row, the wiring arranged between the pixels is single. That is, the above-mentioned crosstalk (particularly crosstalk between colors) is a problem peculiar to the linear sensor.

また、図14に示した構成であっても、SFの応答性が有限なものと考えると、PIX_BLKを高速動作させる場合には、読出線を低インピーダンス化するだけでは、クロストークの低減が必ずしも十分とはいえない場合がある。図15は、画素からの読出配線と、読出配線におけるクロストークを抑制する第2の構成例を示す図である。図15に示すように光電変換素子のクロストークを抑制する第2の構成例では、任意の読出線と他の信号線との間にGNDが挟まれる構成となっている(図15(a),(b))。 Further, even with the configuration shown in FIG. 14, considering that the responsiveness of SF is finite, in the case of operating PIX_BLK at high speed, simply reducing the impedance of the read line does not necessarily reduce crosstalk. It may not be enough. FIG. 15 is a diagram showing a second configuration example of suppressing crosstalk in the read wiring from the pixel and the read wiring. As shown in FIG. 15, in the second configuration example for suppressing crosstalk of the photoelectric conversion element, the GND is sandwiched between an arbitrary read line and another signal line (FIG. 15 (a)). , (B)).

図15(a),(b)に示した構成においていは、読出線から見るとGNDはシールドとして機能する。このとき、図15(c)に示すように、読出線(ここではG)に対して周辺の配線(ここではR)の信号レベルが変化すると、配線間の寄生容量を介してGNDにその変化が重畳することになるが、GNDは低インピーダンスラインになっているのでその変化分は抑圧され、GNDではその変化が見えない(交流的に接地されている)。したがって、仮に読出線GとGNDの間に寄生容量が存在しても読出線Rの変化がGに伝わることがない。つまり、クロストークの影響がそもそも伝わることがなくなる。なお、図15(c)の点線は、図14(b)において説明した状態と同じ状態を示している。 In the configuration shown in FIGS. 15A and 15B, the GND functions as a shield when viewed from the reading line. At this time, as shown in FIG. 15 (c), when the signal level of the peripheral wiring (here R) changes with respect to the read line (here G), the change to GND via the parasitic capacitance between the wirings. However, since GND is a low impedance line, the change is suppressed, and the change cannot be seen in GND (it is AC grounded). Therefore, even if a parasitic capacitance exists between the read line G and the GND, the change in the read line R is not transmitted to G. In other words, the influence of crosstalk will not be transmitted in the first place. The dotted line in FIG. 15 (c) shows the same state as described in FIG. 14 (b).

なお、図15に示した構成では、GNDを信号線の間に挟む例を示しているが、電源を信号線の間に挟む構成としても同様の効果を得ることができる。また、図15(a)に図示していない図15(b)のM2層に配置している配線は、任意信号を割り当てることが可能である。 Although the configuration shown in FIG. 15 shows an example in which the GND is sandwiched between the signal lines, the same effect can be obtained by sandwiching the power supply between the signal lines. Further, the wiring arranged in the M2 layer of FIG. 15B, which is not shown in FIG. 15A, can be assigned an arbitrary signal.

図16は、画素からの読出配線と、読出配線におけるクロストークを抑制する第3の構成例を示す図である。図16に示した構成では、クロストークを抑制するための専用の配線が設けられることなく、クロストークを抑制する。CMOSリニアイメージセンサでは、動作を高速化するために複数画素を1つの処理回路で処理するカラム構成となっている場合がある。この場合、画素及び画素回路(PIX_BLK)の信号は、カラム回路にRGBの信号が同時に読み出されるが、それ以降は時系列的に1画素ずつ信号が処理される(図16(a))。このとき、カラム回路(COL)にはソースフォロワ(SF2)が構成され、SF2によって後段に信号が出力されるが、PGAやADCといった後段回路(図17参照)が画素を挟んだ向こう側に配置されている回路レイアウトの場合、SF2の出力信号線は画素を跨なければならない。 FIG. 16 is a diagram showing a reading wiring from a pixel and a third configuration example for suppressing crosstalk in the reading wiring. In the configuration shown in FIG. 16, crosstalk is suppressed without providing a dedicated wiring for suppressing crosstalk. The CMOS linear image sensor may have a column configuration in which a plurality of pixels are processed by one processing circuit in order to speed up the operation. In this case, as for the signal of the pixel and the pixel circuit (PIX_BLK), the RGB signal is simultaneously read out to the column circuit, but after that, the signal is processed one pixel at a time in chronological order (FIG. 16A). At this time, a source follower (SF2) is configured in the column circuit (COL), and a signal is output to the subsequent stage by SF2, but a latter stage circuit (see FIG. 17) such as PGA or ADC is arranged on the other side of the pixel. In the case of the circuit layout, the output signal line of SF2 must straddle the pixels.

図16(a),(b)に示した構成では、図15(a)に示したクロストークを抑制するGNDの代わりに上述したSF2の信号線が配置されている。SF2の出力は、バッファリングされた信号であるため、図15に示したGNDと同様に低インピーダンスの信号線となる。すなわち、図16に示した構成は、図15に示した構成と同様に、読出配線R-G間のクロストークを抑制することが可能である。 In the configuration shown in FIGS. 16A and 16B, the signal line of SF2 described above is arranged instead of the GND that suppresses the crosstalk shown in FIG. 15A. Since the output of SF2 is a buffered signal, it becomes a low impedance signal line like the GND shown in FIG. That is, the configuration shown in FIG. 16 can suppress crosstalk between the read wirings RG in the same manner as the configuration shown in FIG.

ここで、SF2の信号線は、低インピーダンスではあるものの電源・GNDとは異なり信号線であるため、SF2での信号変化は読出配線RやGに重畳されることになる(クロストークの原因となり得る)。しかし、読出配線(R、G)が有効となる期間と、SF2信号線が有効となる期間は、重なることなく異なっている。仮に、SF2の信号線のクロストークが読出配線R、G側に重畳されても、画素の信号が有効な期間が終了しているため、有効な画素の信号には何の影響も及ぼさない。逆に、読出配線R、GのクロストークがSF2の信号線側に重畳されても、SF2の出力信号が有効な期間が終了しているため、同様に何の影響も及ぼさない。つまり、読出配線とSF2での動作の有効タイミングが異なることにより、それぞれでクロストークがあってもその影響は問題にならない。これにより、SF2の信号線によっても、図15(a)に示したGNDと同等にクロストークが抑制される。 Here, although the signal line of SF2 has a low impedance, it is a signal line unlike the power supply / GND, so that the signal change in SF2 is superimposed on the read wiring R and G (causing crosstalk). obtain). However, the period during which the read wiring (R, G) is valid and the period during which the SF2 signal line is valid are different without overlapping. Even if the crosstalk of the signal line of SF2 is superimposed on the read wiring R and G sides, the valid period of the pixel signal has expired, so that the valid pixel signal is not affected at all. On the contrary, even if the crosstalk of the read wirings R and G is superimposed on the signal line side of the SF2, the effective period of the output signal of the SF2 has expired, so that it has no effect in the same manner. That is, since the effective timings of the read wiring and the operation in SF2 are different, the influence thereof does not matter even if there is crosstalk in each. As a result, crosstalk is suppressed by the signal line of SF2 as well as the GND shown in FIG. 15 (a).

このように、例えばカラム構成のCMOSリニアイメージセンサでは、専用の電源・GNDが設けられなくても、SF2の出力等の元々存在する低インピーダンスの信号線が読出線の間に配置されることにより、クロストークを抑制することが可能となっている。 In this way, for example, in a CMOS linear image sensor with a column configuration, even if a dedicated power supply / GND is not provided, the originally existing low impedance signal lines such as the output of SF2 are arranged between the read lines. , It is possible to suppress crosstalk.

図17は、上述した構成が適用されたCMOSリニアイメージセンサ(光電変換素子)40の全体構成を例示する図である。PIX(R)20、PIX(G)22、及びPIX(B)24は、それぞれ約7000個のPDを有し、RGBの色毎に構成されている。また、PIX_BLK(R)21、PIX_BLK(G)23、及びPIX_BLK(B)25は、それぞれ約7000個の画素回路(PIX_BLK)を有し、RGBの色毎に構成されている。つまり、各PDには画素回路(PIX_BLK)がそれぞれ設けられている。 FIG. 17 is a diagram illustrating the overall configuration of the CMOS linear image sensor (photoelectric conversion element) 40 to which the above configuration is applied. Each of PIX (R) 20, PIX (G) 22, and PIX (B) 24 has about 7,000 PDs and is configured for each RGB color. Further, PIX_BLK (R) 21, PIX_BLK (G) 23, and PIX_BLK (B) 25 each have about 7,000 pixel circuits (PIX_BLK) and are configured for each RGB color. That is, each PD is provided with a pixel circuit (PIX_BLK).

各画素回路(PIX_BLK)は、PDが蓄積した電荷をそれぞれ電圧信号に変換し、読出線を通してアナログメモリに信号を出力する。PIX_BLKには、PDの電荷をFDに転送する転送トランジスタ、FDをリセットするリセットトランジスタ、及びFD電圧をバッファリングして読出線に出力するソースフォロワトランジスタが構成されている。リニアセンサは、エリアセンサとは異なり、RGB各画素から独立に信号が読み出されるため、読出し線が画素毎に独立に存在する。 Each pixel circuit (PIX_BLK) converts the charge accumulated by the PD into a voltage signal, and outputs the signal to the analog memory through the read line. The PIX_BLK includes a transfer transistor that transfers the charge of the PD to the FD, a reset transistor that resets the FD, and a source follower transistor that buffers the FD voltage and outputs it to the read line. Unlike the area sensor, the linear sensor reads the signal independently from each pixel of RGB, so that the read line exists independently for each pixel.

AMEM26は、例えばRGBの色毎にそれぞれ約7000個のアナログメモリを有し、画素毎に信号を保持して、カラム単位で画像信号を順次に出力する。このAMEM26が信号を保持することにより、PIX及びPIX_BLKの動作タイミング、つまり露光タイミングがRGBで同時となるグローバルシャッタ方式が実現される。なお、図16を用いて上述したSF2は、例えばAMEM26の出力側に構成される。 The AMEM 26 has, for example, about 7,000 analog memories for each RGB color, holds a signal for each pixel, and sequentially outputs an image signal in column units. By holding the signal by the AMEM 26, a global shutter system is realized in which the operation timings of PIX and PIX_BLK, that is, the exposure timings are simultaneous in RGB. The SF2 described above with reference to FIG. 16 is configured on the output side of, for example, AMEM26.

ADC27は、カラム数と同じ数のAD変換器を有し、カラム単位で画像信号を順次にAD変換する。ADC27は、カラム数と同じ数のAD変換器を有して並列処理を行うことにより、AD変換器の動作速度を抑えつつ、光電変換素子としての高速化を実現している。 The ADC 27 has the same number of AD converters as the number of columns, and sequentially AD-converts image signals in column units. The ADC 27 has the same number of AD converters as the number of columns and performs parallel processing, thereby realizing high speed as a photoelectric conversion element while suppressing the operating speed of the AD converter.

ADC27がAD変換した信号は、パラレル-シリアル変換部(P/S)28によって画素毎に保持され、保持された信号がLVDS29に順次出力される。光電変換素子40は、P/S28よりも上流側では、主走査方向の各画素に対して並列処理したパラレルデータを処理するが、P/S28から下流側ではRGB色毎のシリアルデータを処理する。P/S28が出力した信号は、LVDS29が低電圧差動シリアル信号に変換し、後段に対して出力する。タイミング制御部(TG)30は、光電変換素子40を構成する各部を制御する。 The signal AD-converted by the ADC 27 is held for each pixel by the parallel-serial converter (P / S) 28, and the held signal is sequentially output to the LVDS 29. The photoelectric conversion element 40 processes parallel data processed in parallel for each pixel in the main scanning direction on the upstream side of the P / S 28, but processes serial data for each RGB color on the downstream side from the P / S 28. .. The signal output by the P / S 28 is converted by the LVDS 29 into a low voltage differential serial signal and output to the subsequent stage. The timing control unit (TG) 30 controls each unit constituting the photoelectric conversion element 40.

次に、実施形態にかかる光電変換素子を有する画像読取装置を備えた画像形成装置について説明する。図18は、例えば光電変換素子40を有する画像読取装置60を備えた画像形成装置50の概要を示す図である。画像形成装置50は、画像読取装置60と画像形成部70とを有する例えば複写機やMFP(Multifunction Peripheral)などである。 Next, an image forming apparatus including an image reading apparatus having a photoelectric conversion element according to the embodiment will be described. FIG. 18 is a diagram showing an outline of an image forming apparatus 50 including an image reading apparatus 60 having, for example, a photoelectric conversion element 40. The image forming apparatus 50 is, for example, a copying machine or an MFP (Multifunction Peripheral) having an image reading device 60 and an image forming unit 70.

画像読取装置60は、例えば光電変換素子40、LEDドライバ(LED_DRV)600及びLED602を有する。LEDドライバ600は、タイミング制御部(TG)30が出力するライン同期信号などに同期して、LED602を駆動する。LED602は、原稿に対して光を照射する。光電変換素子40は、ライン同期信号などに同期して、原稿からの反射光を受光して図示しない複数のPDが電荷を発生させて蓄積を開始する。そして、光電変換素子40は、AD変換及びパラレルシリアル変換等を行った後に、画像データを画像形成部70に対して出力する。 The image reader 60 includes, for example, a photoelectric conversion element 40, an LED driver (LED_DRV) 600, and an LED 602. The LED driver 600 drives the LED 602 in synchronization with a line synchronization signal or the like output by the timing control unit (TG) 30. The LED 602 irradiates the original with light. The photoelectric conversion element 40 receives the reflected light from the document in synchronization with the line synchronization signal or the like, and a plurality of PDs (not shown) generate electric charges and start storage. Then, the photoelectric conversion element 40 outputs the image data to the image forming unit 70 after performing AD conversion, parallel serial conversion, and the like.

画像形成部70は、処理部80とプリンタエンジン82とを有し、処理部80とプリンタエンジン82とがインターフェイス(I/F)84を介して接続されている。 The image forming unit 70 has a processing unit 80 and a printer engine 82, and the processing unit 80 and the printer engine 82 are connected to each other via an interface (I / F) 84.

処理部80は、LVDS800、画像処理部802及びCPU804を有する。CPU804は、光電変換素子40などの画像形成装置50を構成する各部を制御する。また、CPU804(又はタイミング制御部30)は、各PDが受光量に応じて電荷を発生させることを略同時に開始するよう制御する。 The processing unit 80 includes an LVDS800, an image processing unit 802, and a CPU 804. The CPU 804 controls each part constituting the image forming apparatus 50 such as the photoelectric conversion element 40. Further, the CPU 804 (or the timing control unit 30) controls each PD to start generating electric charges according to the amount of light received substantially at the same time.

光電変換素子40は、LVDS800に対して例えば画像読取装置60が読取った画像の画像データ、ライン同期信号及び伝送クロックなどを出力する。LVDS800は、受入れた画像データ、ライン同期信号及び伝送クロックなどをパラレル10ビットデータに変換する。画像処理部802は、変換された10ビットデータを用いて画像処理を行い、画像データなどをプリンタエンジン82に対して出力する。プリンタエンジン82は、受入れた画像データを用いて印刷を行う。 The photoelectric conversion element 40 outputs, for example, image data of an image read by the image reading device 60, a line synchronization signal, a transmission clock, and the like to the LVDS 800. The LVDS800 converts the received image data, the line synchronization signal, the transmission clock, and the like into parallel 10-bit data. The image processing unit 802 performs image processing using the converted 10-bit data, and outputs the image data or the like to the printer engine 82. The printer engine 82 prints using the received image data.

このように、実施形態にかかる光電変換素子は、受光素子が、直線上に位置する配線に挟まれて開口する開口部を通った光が受光面に対して垂直に入射された場合に、開口部を挟んで直線上に位置する配線それぞれによって遮光される第1遮光領域及び第2遮光領域を備えるように形成されているので、光の入射に使用される光学系を限定することなく、各画素が受光する光量のムラを低減することができる。 As described above, the photoelectric conversion element according to the embodiment opens when the light passing through the opening of the light receiving element sandwiched between the wirings located on a straight line is vertically incident on the light receiving surface. Since it is formed so as to have a first light-shielding region and a second light-shielding region that are shielded by wirings located on a straight line across the portion, the optical system used for light incident is not limited. It is possible to reduce unevenness in the amount of light received by the pixels.

10 レンズ
11,40 光電変換素子
20 PIX(R)
21 PIX_BLK(R)
22 PIX(G)
23 PIX_BLK(G)
24 PIX(B)
25 PIX_BLK(B)
26 AMEM
27 ADC
28 P/S
29 LVDS
30 TG
50 画像形成装置
60 画像読取装置
70 画像形成部
PD 受光素子(フォトダイオード)
M1,M2 配線
PIX_BLK 画素回路
10 Lens 11,40 Photoelectric conversion element 20 PIX (R)
21 PIX_BLK (R)
22 PIX (G)
23 PIX_BLK (G)
24 PIX (B)
25 PIX_BLK (B)
26 AMEM
27 ADC
28 P / S
29 LVDS
30 TG
50 Image forming device 60 Image reading device 70 Image forming unit PD Light receiving element (photodiode)
M1, M2 wiring PIX_BLK pixel circuit

特開2002-170944号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-170944

Claims (9)

画素毎に光電変換してアナログ画像信号を出力し、受光する光の色ごとに直線上に配列された複数の受光素子と、
配線層に形成され、前記受光素子、又は前記受光素子の周辺回路に用いる信号線、電源及びグランドの少なくともいずれかとして使用可能にされた配線と、
を備え、
前記受光素子は、
受光面を有し、
光電変換素子に垂直に入射された光は、入射角を変更することなく前記直線上に位置する前記配線に挟まれて開口する開口部を通って前記受光面に入射され、
前記光が前記開口部を挟んで前記直線上に位置する前記配線それぞれにより遮光されることによって形成される第1遮光領域及び第2遮光領域を前記受光面上に有すること
を特徴とする光電変換素子。
Multiple light receiving elements arranged in a straight line for each color of light received by outputting an analog image signal by photoelectric conversion for each pixel, and
Wiring formed in the wiring layer and enabled to be used as at least one of the signal line, the power supply, and the ground used for the light receiving element or the peripheral circuit of the light receiving element.
Equipped with
The light receiving element is
Has a light receiving surface
The light vertically incident on the photoelectric conversion element is incident on the light receiving surface through the opening sandwiched between the wirings located on the straight line and opened without changing the incident angle.
Photoelectric conversion characterized by having a first light-shielding region and a second light-shielding region formed by the light being shielded by the wirings located on the straight line across the opening on the light-receiving surface. element.
前記受光素子は、
前記開口部を通った光が前記受光面に対して斜めに入射された場合、前記いずれか一方の遮光領域が、入射された光の入射角に応じて増加すると共に、他方の遮光領域が減少すること
を特徴とする請求項1に記載の光電変換素子。
The light receiving element is
When the light passing through the opening is obliquely incident on the light receiving surface, one of the light-shielding regions is increased according to the incident angle of the incident light, and the other light-shielding region is decreased. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the photoelectric conversion element is to be used.
前記配線は、
複数の配線層に形成されて、配線層毎に前記開口部を構成し、前記受光素子からの距離が遠い前記開口部ほど開口幅が広くされていること
を特徴とする請求項1又は2に記載の光電変換素子。
The wiring is
The first or second claim is characterized in that the opening is formed in a plurality of wiring layers, the opening is formed for each wiring layer, and the opening is wider as the distance from the light receiving element is longer. The photoelectric conversion element described.
前記周辺回路は、
前記受光素子が出力する信号をバッファリングして出力する画素回路を有し、
前記配線の少なくともいずれかは、
前記画素回路が出力する信号を伝達する信号線であること
を特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光電変換素子。
The peripheral circuit
It has a pixel circuit that buffers and outputs the signal output by the light receiving element.
At least one of the wires
The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 3, wherein the signal line transmits a signal output by the pixel circuit.
前記画素回路が出力する信号を伝達する信号線には、電源又はグランドとして使用可能にされた前記配線が隣接するように形成されていること
を特徴とする請求項4に記載の光電変換素子。
The photoelectric conversion element according to claim 4, wherein the wiring enabled as a power supply or ground is formed adjacent to the signal line for transmitting the signal output by the pixel circuit.
複数の前記画素回路が出力する信号をそれぞれ伝達する複数の信号線が隣接するように形成されていること
を特徴とする請求項4に記載の光電変換素子。
The photoelectric conversion element according to claim 4, wherein a plurality of signal lines for transmitting signals output by the plurality of pixel circuits are formed so as to be adjacent to each other.
前記画素間に形成される前記配線は、各画素に対していずれも一律に同じ構成をとること
を特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光電変換素子。
The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 6, wherein the wiring formed between the pixels uniformly has the same configuration for each pixel.
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の光電変換素子を有すること
を特徴とする画像読取装置。
An image reading device comprising the photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 7.
請求項8に記載の画像読取装置と、
前記画像読取装置が読取った画像を形成する画像形成部と
を有することを特徴とする画像形成装置。
The image reader according to claim 8 and
An image forming apparatus comprising an image forming portion for forming an image read by the image reading apparatus.
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