JPH04239174A - イメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【０００３】図１４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１５はＧ転送部２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〜ＭＥ
５）７を有し、ラインメモリ７の最後に水平転送部８が
あり、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、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。次に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。水平転送部８か
らは、電荷は直列に読出しされ出力アンプ９へ送られる
。

【０００６】従来例では、副走査方向１０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１０の離間距離Ｌ１　，Ｌ２　に
対応する段数のメモリ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を取り出すことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来のイ
メージセンサは、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ており、従来例の様
に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。

【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に平行
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他方のそれと異
ならしめたものである。

【００１０】また、この発明に係るイメージセンサは、
前記それぞれのフォトダイオードのアレイを構成する１
単位のフォトダイオード全てを１画素内に配置するよう
にしたものである。

【００１１】また、この発明に係るイメージセンサは、
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色の内、平均
受光量の最も小さな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ポ
テンシャルを隣接するいずれか一方のアレイのフォトダ
イオードのポテンシャルレベルよりも浅くしたものであ
る。

【００１２】また、この発明に係るイメージセンサは、
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、２本のアレイのうちポテンシャルの深い方のフォト
ダイオードのアレイの電荷と、ポテンシャルの浅い方の
フォトダイオードのアレイの電荷を、互いに独立に上記
２本の水平転送部へ転送し、出力するようにしたもので
ある。

【００１３】また、さらにこの発明に係るイメージセン
サは、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、
平均受光量の最も小さい第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、第２のアレイのフォトダイオードのポテ
ンシャルを前記第３のアレイのフォトダイオードのポテ
ンシャルよりも浅くなるように設定し、第２，第３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】この発明によるイメージセンサは、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各ア
レイ間の離間距離は小さくなる。また、２つのフォトダ
イオードのポテンシャルに差があるために、浅い方の信
号電荷は読み残されることなく、高速で信号電荷の読み
出しがなされる。

【００１５】また、１画素内に各フォトダイオードのア
レイの一単位のフォトダイオードを形成するようにした
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、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、３色のうち平均受光量の最も小さな色を受
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ポテンシャルは隣接するいず
れか一方のアレイのフォトダイオードのポテンシャルレ
ベルよりも浅くしたので、平均受光量の最も小さな色を
受けるフォトダイオードの信号電荷の完全読み出しが可
能となる上、平均受光量が大きく飽和出力の大きいフォ
トダイオードの容量を大きくとれる。また、３つのフォ
トダイオードのアレイを近接して配置しているので、各
アレイ間の離間距離は小さくなる。

【００１７】また、この発明によれば、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
転送部をアレイ群の外側に設け、２本のアレイのうちポ
テンシャルの深い方のフォトダイオードのアレイの電荷
と、ポテンシャルの浅い方のフォトダイオードのアレイ
の電荷を、互いに独立に上記２本の水平転送部へ並行転
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】また、この発明によれば、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、平均受光量の最も小さ
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、第２の
アレイのフォトダイオードのポテンシャルを前記第３の
アレイのフォトダイオードのポテンシャルよりも浅くな
るように設定し、第２，第３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ので、隣接す
る各フォトダイオードアレイの離間距離は小さくなり、
チップ上で第１ないし第３のフォトダイオードが占める
面積も小さくなる。また、第２のフォトダイオードの信
号電荷は読み残されることなく第１の転送手段により完
全に読み出しされる。そして第１，第２の転送手段によ
り第１ないし第３のフォトダイオードの信号電荷は水平
転送により同時に読み出しされる。

【００１９】

【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に互いに平行配
置されている。また、１はＲフォトダイオードアレイ４
にトランスファゲート１６ａを介して対向配置された、
Ｒフォトダイオードアレイ１からの信号電荷を主走査方
向１０ｂに順次転送するための赤色信号転送部（Ｒ転送
部）で、例えばＣＣＤで構成されている。３はＧフォト
ダイオードアレイ５にトランスファゲート１６ａを介し
て対向配置された、Ｂフォトダイオードからの信号電荷
を転送する青色信号転送部（Ｂ転送部）、２はＢ転送部
３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９ａ，９ｂ
，９ｃはそれぞれ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。

【００２０】ここで、本実施例では、フォトダイオード
に発生する信号電荷量は、青色，赤色，緑色のうち、青
色のものが最小であると仮定し、これを中央列に配置し
ている。

【００２１】また、本実施例のイメージセンサの一画素
に相当する部分を図１０に示す。図において、ａ×ａは
一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をともに一画素の領域（ａ×ａ）内に配置し
ている。

【００２２】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。

【００２３】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。以下、赤色信号用
をＲ、緑色信号用をＧ、青色信号用をＢと省略する。ま
ず、Ｇ，Ｂ側の動作について説明する。

【００２４】図１に示すように、それぞれ近接してＢ，
Ｇフォトダイオードアレイ６，５とＢ，Ｇ転送部３，２
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，Ｂ転送部３の出力端子にはそれぞ
れ出力アンプ９ａ，９ｂが電気的に接続されている。

【００２５】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、１３はＢ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Ｂ
，Ｇ用ＣＣＤチャネル１３，１４のそれぞれの上に形成
されている。

【００２６】図３は、図２においてＢフォトダイオード
アレイ６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。

【００２７】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、１１は
Ｂフォトダイオードアレイ６を構成するＢ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、Ｂフォトダイオード１１の
ポテンシャルレベルは、Ｇフォトダイオード１２のポテ
ンシャルレベルよりも浅く設定されている。１７ａはＢ
用ＣＣＤチャネル１３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Ｂフォトダイオード１１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。

【００２８】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Ｂ，Ｇ
の信号電荷の転送の様子を説明する。

【００２９】時刻ｔ０　：バリアトランスファゲート（
ＢＴＧ）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，Ｂ用ＣＣＤ
チャネル１３のＨ２ゲート１７ａ，Ｇ用ＣＣＤチャネル
１４のＨ１ゲート１７ｂはＬｏレベルの状態にあり、信
号電荷１９ａ，１９ｂがＢフォトダイオード１１，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）　）。

【００３０】時刻ｔ１　：トランスファゲート１６ａが
Ｈｉレベルとなり、Ｇの信号電荷１９ｂがＢ用ＣＣＤチ
ャネル内１３に移動する。このとき、Ｂ用ＣＣＤチャネ
ル１３は、その水平転送ＣＣＤのＨ２ゲート１７ａがＨ
ｉ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）　）。

【００３１】時刻ｔ２　：パラレルトランスファゲート
１８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）　）。

【００３２】時刻ｔ３　：パラレルトランスファゲート
１８がＬｏレベルになり、同時にＧ用ＣＣＤチャネル１
４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）　）。

【００３３】時刻ｔ４　：パラレルトランスファゲート
１８がＬｏレベルになるとともに、バリアゲート１５、
トランスファゲート１６ａがＨｉレベルとなり、Ｂの信
号電荷１９ａはＢ用ＣＣＤチャネル１３内に溜まる。こ
の時、Ｈ２ゲート１７ａがＨｉレベルになることにより
、Ｂ用ＣＣＤチャネルは、電荷を溜めやすくなっている
（図６（ａ）　，図７（ａ）　）。

【００３４】時刻ｔ５　：Ｇ用ＣＣＤチャネル１４のＨ
１ゲート１７ｂがＨｉレベル、Ｂ用ＣＣＤチャネル１３
のＨ２ゲート１７ａがＬｏレベルとなり、Ｂ用ＣＣＤチ
ャネル１３のＨ２ゲート側に溜まっている信号電荷１９
ａは、Ｈ１ゲート側へ移動する（図６（ｂ）　，図７（
ｂ）　）。 この状態でＢ信号電荷１９ａ及びＧ信号電荷１９ｂはそ
れぞれＢ用水平転送ＣＣＤチャネル１３，Ｇ用水平転送
ＣＣＤの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。

【００３５】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、Ｂ信
号電荷１９ａは順次水平転送され（図７（ｂ），図７（
ｃ）　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９ａ，９ｂに向かって水平転送される。

【００３６】このような、本実施例のＧ，Ｂ信号電荷の
転送方法によれば、Ｂフォトダイオード１１をトランス
ファゲート１５を介してＧフォトダイオード１２と隣接
させ、そのポテンシャルレベルをＧフォトダイオード１
２のポテンシャルレベルよりも浅くすることにより、Ｂ
フォトダイオード１１の信号電荷１９ａをＧフォトダイ
オード１２に隣接して配置したＢ用ＣＣＤに読み出すよ
うにしたので、Ｂフォトダイオード１の信号電荷は読み
残すことなく完全に読み出しされる。

【００３７】また、Ｇフォトダイオード１２のポテンシ
ャルレベルは充分に深くとることができるので、飽和出
力の大きさに応じたＧフォトダイオード１２の容量を得
ることができる。

【００３８】ここで、さらにＲ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。

【００３９】図９（ａ）　〜（ｆ）　に示すＧ，Ｂ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、Ｒの信号電荷
の動きを中心に説明する。Ｒ信号電荷は時刻ｔ０　でＧ
，Ｂ信号電荷と同様、Ｒフォトダイオードに蓄積され、
以降、このＲの信号電荷は時刻ｔ４　まではＲ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、Ｒ信号電
荷はＲ用ＣＣＤチャネルの水平転送ＣＣＤのＨ２ゲート
下に移動する（図９（ｅ）　）。そして時刻ｔ５　にＨ
１ゲート１７ｂがＨｉ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Ｈ２ゲー
ト下に転送される（図９（ｆ）　）。

【００４０】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Ｇ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。

【００４１】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Ｒ，Ｇ，Ｂ信号
が同時に出力される。

【００４２】以上のようにこのような本実施例のイメー
ジセンサによれば、１画素内にＲ，Ｇ，Ｂフォトダイオ
ードアレイ４，５，６を互いに近接させて設け、その外
側にＲ転送部１，Ｇ転送部２，Ｂ転送部３を設け、Ｂフ
ォトダイオードのポテンシャルレベルをＧフォトダイオ
ードのポテンシャルより浅くし、Ｒ，Ｇ，Ｂの信号電荷
をＲ，Ｇ，Ｂ転送部により、同時に出力するようにした
ので、外部メモリ等の信号処理系を必要とすることなく
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。よってイ
メージセンサを組み込む装置系を安価に形成することが
できる。また、さらにイメージセンサを搭載するチップ
の幅を小さくできるので、１ウエハ当たりのイメージセ
ンサの収量が多くなり、イメージセンサ自身のコストを
大幅に低減できる。

【００４３】なお、上記実施例においては、Ｒ，Ｇ，Ｂ
フォトダイオードを１画素内に形成するようにしたが、
光電変換能力を低下させずにさらに解像度を高くする目
的で１画素の占有面積を小さく形成した場合、１画素内
にＲ，Ｇ，Ｂフォトダイオードの全てを形成することが
出来ない場合が出てくる。この場合には、従来例に示し
たようにＲ，Ｇ，Ｂ間の読み取り位置の差を時間で補正
する必要があり、上記実施例の場合ではＢ転送部３、Ｇ
転送部２の前段にそれぞれＲ，Ｂフォトダイオードアレ
イ間、Ｒ，Ｇフォトダイオードアレイ間距離に応じた数
段のメモリが必要となる。しかしながら、上記実施例の
構成においては、Ｒ，Ｇ，Ｂフォトダイオードアレイ４
，５，６を近接して配置しているので、各アレイ間の距
離は極めて小さく、この離間距離補正のためのメモリは
ごく数段で足り、従って、従来のものに比してチップサ
イズを大幅に小さくできる。よって、１ウエハ内に形成
できるチップの数も多くとれ、製造コストの低減が実現
できる。

【００４４】なお、上記実施例では、Ｇ，Ｂの信号電荷
をそれぞれ水平転送ＣＣＤからなるＧ転送部、Ｂ転送部
を用いて並列転送するようにした例について示したが、
このＧ，Ｂの信号電荷は、１本の水平転送ＣＣＤを用い
て交互に読み出すようにしてもよく、以下にその場合の
構成例を簡単に説明する。

【００４５】即ち、図１１は本発明の第２の実施例によ
るイメージセンサの構成を示すものであり、上記実施例
の図１に相当する平面構成を示している。図において、
図１と同一符号は同一部分を示し、２３はＧＢ転送部を
示している。上記実施例と同様に、フォトダイオードで
発生する電荷量が少ないＢフォトダイオードのアレイ６
を中央列に配置し、そのポテンシャルレベルをＧフォト
ダイオードのポテンシャルレベルよりも浅く形成してい
る。

【００４６】本実施例において、まず、ＧＢ転送部２３
により、Ｇ信号電荷，Ｂ信号電荷を交互にＧ，Ｂ，Ｇ，
Ｂ…と読み出す場合について説明する。図１２（ａ）　
はその時のＧＢ転送部２３を中心とした拡大図、同図（
ｂ）　はセンサを駆動するためのクロックタイミング、
また、同図（ｃ）　はＧＢ転送部２３からの出力信号を
示している。 これらの図において、２４は分離帯であり、Ｇｔ　はＧ
信号電荷の時刻ｔの位置を、Ｂｔ　はＢ信号電荷の時刻
ｔの位置を示している。図に示すように、時刻ｔ１　で
は、ＧＢ転送部を構成するＣＣＤチャネルの水平転送ゲ
ートであるＨ１ゲート１７ｂ，Ｈ２ゲート１７ａ、及び
トランスファゲート１６ａ，バリアトランスファゲート
１５はＬｏレベルにあり，Ｇ，Ｂ信号電荷はそれぞれの
フォトダイオード内に蓄積されている。

【００４７】次に、時刻ｔ２　になると、トランスファ
ゲート１６ａ，Ｈ２ゲート１７ａがＨｉレベルとなり、
Ｇ信号電荷は、Ｈ２ゲート１７ａ下のＣＣＤチャネル内
に移動する。時刻ｔ３　では、Ｈ１ゲート１７ｂがＨｉ
レベル，Ｈ２ゲート１７ａがＬｏレベルとなり、Ｇ信号
電荷はその隣のＨ１ゲート下に転送される。そして、時
刻ｔ　　でさらにＨ１ゲート１７ｂがＬｏレベル，Ｈ２
ゲート１７ａがＨｉレベルとなり、Ｇ信号電荷はさらに
隣のＨ２ゲート下に転送される。また、時刻ｔ５　では
、Ｈ１，Ｈ２ゲートのそのままで、トランスファゲート
１６ａ，パラレルトランスファゲート１５がＨｉレベル
に変化することにより、Ｂフォトダイオード内に蓄積さ
れていたＢ信号電荷はＧＢ転送部２３のＨ２ゲート下に
転送される。そして時刻ｔ６　にて、Ｈ１ゲートをＨｉ
、Ｈ２ゲートをＬｏとし、Ｂ信号電荷、Ｇ信号電荷をさ
らに隣のＨ１ゲート下に転送する。以降、Ｈｉ，Ｌｏを
繰返し、Ｇ、Ｂ信号電荷を順次転送し、同図（ｃ）　に
示すようなＧ，Ｂ，Ｇ，Ｂ…の信号出力を得る。

【００４８】また、図１３はＧＢ転送部２３’により、
Ｇ信号電荷，Ｂ信号電荷をＧ，Ｇ，Ｂ，Ｂと読み出す場
合を示しており、同図（ａ）　はＧＢ転送部を中心に示
した図、同図（ｂ）　はセンサを駆動するためのクロッ
クタイミング、同図（ｃ）　はＧＢ転送部２３からの出
力信号を示している。

【００４９】これらの図に示すように、Ｇフォトダイオ
ード５で蓄積されているＧ信号電荷は、時刻ｔ２　でＧ
Ｂ転送部２３’のＨ２ゲート下に転送され、時刻ｔ３　
でその隣のＨＩゲート下に転送され、読み出される。一
方、Ｂフォトダイオード６で蓄積されているＢ信号電荷
はこのＧ信号電荷の読み出し後、時刻ｔ１　’，ｔ２　
’でＧＢ転送部２３’に転送され、順次読み出され、結
果的に同図（ｃ）　に示すような出力信号となる。

【００５０】このような実施例は、上記実施例とはＧ，
Ｂの信号電荷の読み出し方式が異なるのみで、他の構成
は全く同様であり、上記実施例と同様にＲ，Ｇ，Ｂフォ
トダイオード間の距離を小さくでき、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ためのラインメモ
リなどのメモリを簡略化でき、上記実施例と同様の効果
を得ることができる。

【００５１】なお、以上の実施例では、原色系の色相の
Ｒ，Ｇ，Ｂを検知するカラーイメージセンサについて示
したが、本発明のイメージセンサは補色系の色相、即ち
、シアン（Ｃ），イエロー（Ｙ），グリーン（Ｇ）を検
知するものであってもよく、この場合にも、最も感度の
低い色を検知するフォトダイオードのアレイを中央列に
配置すればよく、上記実施例と同様の効果を奏する。 また、フォトダイオードのアレイの数は３本に限定され
るものではなく、４種類の色相を検知するようにフォト
ダイオードのアレイの本数を４本としてもよく、この場
合においても本実施例の転送方法を適用することができ
、本実施例と同様の効果が期待できる。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、複数
のフォトダイオードアレイを互いに近接させ、対向する
２本の内の一方のフォトダイオードのアレイのポテンシ
ャルを深くし、この２本の受ける光色の内で少ない光量
の方の光色を受けるフォトダイオードをポテンシャルの
浅い方とし、浅い方のフォトダイオードは、トランスフ
ァーゲートを介して深い方のフォトダイオードと接し、
深い方は更に並列転送用の転送手段に接するように構成
したので、フォトダイオードアレイ間の離間距離を微小
とできる上、信号出力の小さいフォトダイオードの完全
読出しが可能となり、飽和出力の大きなフォトダイオー
ドの容量を大きくできる効果がある。さらに各フォトダ
イオード間の離間距離を小さくできるので、全てのフォ
トダイオードを一画素内に容易に構成でき、この場合に
は原稿の同一部分を読み取った際の信号出力を外部メモ
リ等を必要とせずとも同時に得ることができる効果があ
る。また、フォトダイオードの離間距離補正のためのメ
モリを要する場合でもこのメモリはごく数段のメモリで
足り、外部メモリなどの信号処理系が大幅に簡略化でき
る効果がある。

【００５３】以上のような効果により、イメージセンサ
を組込む装置系を安価に構成でき、また、イメージセン
サチップの幅も小さくできるので１ウエハ当りの収量を
多くでき、イメージセンサ自身の製造コストを低減でき
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図１１】本発明の他の実施例によるイメージセンサの
平面構成図である。

【図１２】図１１のイメージセンサの動作の一部を説明
するための図である。

【図１３】図１１のイメージセンサの動作の一部を説明
するための図である。

【図１４】従来例によるイメージセンサの平面構成図で
ある。

【図１５】図１４の転送部を拡大して示した図である。

【符号の説明】

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，９ｂ，９ｃ，９ｄ　　　　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，１６ｂ
　　　　トランスファゲート１７　　　　水平転送ＣＣ
Ｄのゲート １８　　　　パラレルトランスファゲート１９ａ，１９
ｂ　　　　信号電荷 ２０　　　　基板 ２１，２４　　　　分離帯 ２２　　　　ポテンシャルレベル ２３，２３’　　　　ＧＢ転送部 ３１　　　　Ｒ用ＣＣＤチャネル ３２　　　　Ｒフォトダイオード

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　主走査方向に一列に配置されたフォト
   ダイオードのア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
   ルを他方のそれと異ならしめたことを特徴とするイメー
   ジセンサ。
2. 【請求項２】　　前記各々のフォトダイオードのアレイ
   を構成するフォトダイオードの一単位全てを、１画素の
   領域内に配置したことを特徴とする請求項１記載のイメ
   ージセンサ。
3. 【請求項３】　　前記フォトダイオードのアレイは３本
   のアレイからなり、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
   うに構成され、前記３色の内、平均受光量の最も小さな
   色を受けるフォトダイオードのアレイが中央列に配置さ
   れ、該アレイのフォトダイオードのポテンシャルは隣接
   するいずれか一方のアレイのフォトダイオードのポテン
   シャルレベルよりも浅いことを特徴とする請求項１記載
   のイメージセンサ。
4. 【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本のアレイのうちポテンシャル
   の深い方のフォトダイオードのアレイの電荷と、ポテン
   シャルの浅い方のフォトダイオードのアレイの電荷は、
   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。
5. 【請求項５】　　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
   、該第１ないし第３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、平均受光量の最も小さい第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、該第２のアレイの
   フォトダイオードのポテンシャルは前記第３のアレイの
   フォトダイオードのポテンシャルよりも浅くなるように
   設定し、前記第２，第３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のアレイに平行にこ
   れと隣接して配置するとともに、前記第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したことを特徴と
   するイメージセンサ。