JPS581381A - 固体撮像装置 - 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】 本発明は、たとえばファクシｉリあるいは光学的文字読
堆装置等に利用される固体撮儂装置に関する。

一次元園体撮儂装置は、ファクシイリあるいは光学的文
字Ｓｔ権装置（ＯＣＲ）等の分舒で広く使用されている
。このような−次元固体撮像装置の従来例を第１ｆｆｉ
Ｋ示す０図において、１１〜ノ鳳は半導体基板上に形成
され、光を信号電荷に変換する感光画素、ｌ、３はこれ
ら。感光画素で帰られた信号電荷を転送する電荷転送部
、４はこれら電荷転送Ｉ１１．Ｊから搬送されてきた信
号電荷を所定処理して出方する出方回路である。このよ
うＫＩ！来装置では、必要画素数を一列に配列し、奇数
画素１１〜１ｇと偶数−素１ｈ〜１ｍで撮像され友１号
を各々異なる転送＄Ｉ　Ｊ　ｅ　ｘ　Ｋて出力回路４へ
転送し、各々の信号列をこの出力回踏４にて補間合成す
るようにしている。このように信号を２つの転送部２．
Ｊで別＆に転送する層内は電荷転送部ｊ、Ｊが製造上小
さくできない丸めと、信号の転送回数を手分に減らして
転送損失を抑える丸めである。

ところで、このような−次元固体撮像装置において、多
画素化を行なう九めには画素列の最さを延長するか又は
画素の寸法を小さくする必要がある。しかし、前者の場
合にはデバイスのテ、！サイズが画素配列方向く増大す
ることになり、製造上好ましくない。また、後書の場合
には画素間隔が縮小することによる画素間クロストーク
が増大すると共に、電荷転送部の転送方向ピッチの縮小
に寸法的制約からの限界がある等の不都合がある。％Ｋ
、このような多画素化はファクタ（’Ｊ、ＯＣＲ等の一
定方向へ定速度で移動する映像の撮像には寸法中解儂度
等の問題があｐ１簡単に解決で歯なかつ丸。

本発明は上記の事情に鑑みてなされ友もので、寸法を縮
小し九多数の感光画素を半導体基板上にそれぞれ離間し
て２次元的配列で配設し、これら複数の画素列間の信号
を所定処理して一次元的撮儂機能を持たせることによっ
て、寸法上の制約を克服し、チ、ｆサイズの増大なしに
多画素化をコン・ダクトに実現でき、画素間り１ストー
クを大幅に減少させ、解像度を向上して鮮明な画儂を得
られるようにし九固黛撮儂装置を提供することを目的と
する。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。１
１１１２！ａにおいて、１１；〜Ｊ１ｇは第１感光画素
列を形成するように等間隔に設けられ九各画素、１２１
〜ｌ１ｇは同じく等間隔に設けられ九第２感光画素列の
各画素で、これら第１４び！ＩＩ２感光−票列の各画素
１１ａ〜Ｉ１ｇｒＪｊａγ１．１　ｇは半導体基板上に
画素列方向に配設されており、映倫入力光を相当する信
号電荷に光電変換する感光部を構成する。まえ、１３は
上記第１感光画素列の奇数番画素１１ｈ〜１１４で得た
信号電荷を搬送する第１の信号電荷転送！１．１４はキ
紀第１感光画素列の偶数番画一１１０〜１１ｇで優良信
号電荷を搬送する第♀の信号電荷転送部、１ｉは上記第
２感光画素列の奇数番−嵩ＪＪａ−１：Ｉａで得た信号
電荷を搬送する第３の信号電荷転送部、１６は上記第２
感光画素列の偶数番画素１２・〜１ｚｇで得た信号電荷
を搬送する第４ｃ！信号電荷転送部である。

さらに、１７は上記第１及び第２の信号電荷転送部ＩＪ
１．１４から送られてくる第１感光画素列の各画素１１
１〜ｉ１ｇの信号電荷を補間合成する１１１出力回路、
１８は上記第３及び第４の信号電荷転送部１５．１４か
ら送られてくる第２感光画票列の各画素ＪＪ、ａ〜１２
ｇの信号電荷を補間合成する第２出方回路、１１は上記
第１出力回路１１からの出方信号を所定時間遍嬌させる
丸めの遅延回路、１０はこの遅延回＃ａ１９からの＃！
ｌ感光画素列の各画＠　Ｊ　Ｊ　ａ〜Ｉ１ｇの信号と第
２出力回路ＩＩからの第２感光画素列の各画素１２１〜
Ｉ１ｇの信号とを画素位置に対応したフン！リング位相
に応じて補間合成して映倫信号を得る合成回路である。

次に、各ｌ１ｉｉｌＡの配置構成を第３図を参照して詳
述する。前記第１感光画素列の各画素１１ｈ〜１．１．
　ｇとｌｓ２感光画素列の各画ｇ　Ｉ　Ｊ　ａ〜１１ｇ
との配置は両岸列方向に対して相対的に１／２　ヒ、チ
だけずれている。こ、こで、ｌｌ１ｉ素サイズとして画
素列方向およびこれ１（直交する方向の開口長をそれぞ
れムとすれば、第１．第２ＯＡ 画素列の中心間距離は４遭で１り９、同一画素列の各画
素中心間距１１１（１ピツチ）は２ムとなるように配設
されている。

このような固体撮儂装置において、いま撮儂の丸めの原
稿用紙１１が画素列方向と直交する図示矢印ａ方向に一
定速度で進んで！九とする。

したがって、ｆｓｌ感光画素列の各−素１１１〜１１ｇ
は、上記用紙１１０所定幅の一纏状映像部分Ｏ映侭光の
強弱に応じた信号電荷を発生する。この＃Ｉｌ感光−素
列で発生し九償号電−１ち奇数番画素１１ａ〜１１４の
信号電荷は第１の信号電荷転送ｓＩＪを通じて、また偶
数費画素１１・〜Ｊｉｇの信号電荷はｔＩ／４２の信号
電荷転送＠１４を通じてそれぞれ第１出力回Ｎ１ＩＴＫ
転送される。次いで、上記用紙２１の前記−線状映倫部
分が第２の感光画素列上に達すると、上記同様にこれら
１１２の感光画素列の各画素１１８〜ｉｘＨは入力映像
光に対応する信号電荷を発生し、奇数番画素１２ａ〜１
２４の信号電荷は第３の信号電荷転送部１５を通じて、
また偶数誉画素１１・〜Ｊ　”ｊ　ｇの信号電荷は第４
の信号電荷転送部１−を通じてそれぞれ第２出力回路１
１に転送される。前記第１出力回路１１からの出力は遅
延回路１１にて後述する所定時間遅延され丸後合成回ｊ
＠ｊ　ＯＫ加えられる。

合成回路２０は、この遅延回＄ＩＩからの第１感光画素
列信号と出力回路ＩＪからの第２感光画素列信号とを合
成して映倫信号として出力する。

一般にファクシミリ等では、−走査期間の映像警動距離
は画素長に等しく設定されているので、第ｆｉｌ索列１
１ｈ〜１１ｇで撮＊−ｇれ丸線状映像と同一線上で１／
２画素ビ、チ■ずれ九空関位置映儂が、４走査（原稿用
紙１１の４ム移動）期間後に第２感光画素列Ｊｊａ〜Ｉ
１ｇで撮儂される。従りて、前記週ｍ回＠ＩＩは、第１
感光画素列の画素１１１〜Ｉ１ｇ償号を４＊査期間遅延
して合成回路２０に送出し、ここで第２感光画素列の画
素ＩＩｓ〜ｌ１ｇの信号と補間合成すれば、実効的に２
倍の画素数の一次元固体悸儂装置とすることができる。

つまり本装置では、各画素ナイノを小さくして２列の画
素列を構成し、これら両画素列で得られ良信号を所定合
成して映倫信号を得るようにしているので、寸法的な制
約を解消で自為。まえ、画素間を離間して配設している
ので画素間クロストークを減少し、特性の改善および鱗
像度を向上を図ることができる。なお、前記出力回路１
１゜１１は必ずしも信号電荷を電圧に変換する必要はな
く、単なる補間合成する機能だけを有すものでも夷い。

第４図は本発明の第２の実施例に係る固体撮侭装置を示
している。この装置では、前記第２゜１ｓ３の信号電荷
転送部１４．１５をまとめて新たな信号電荷転送部２Ｉ
としており、これに伴って第１感光画素列と第２感光画
素列との間隔は（２＋１／２）ムに設定している。本実
施例では、画素列間に形成され良信号電荷転送部１１が
第１感光−素列の偶数番画素１１・〜Ｉ１ｇ信号と第２
感光画素列の奇数番画素１２ａ〜１１４信号との搬送を
兼ねるところに％黴がある。この場合、第５図に示すよ
うＫｌ走査期間（ｌ信号積分時間）のＩＡ以下の時間内
に信号を搬出すればよい、すなわち、１走査期間Ｔ１の
約半分を第１感光画素列の信号搬送期間ｔ１とし、残り
の半分を第２感光ｍ索列の信号搬送期間１．とする。を
九、２つの画素列の各走査は（２＋ＩＡ）走査期間ずれ
ゐ九め、遅延回路１９は第１感光画素列信号を（２＋１
／２）Ｘ走査期間（丁ｔ）Ｋ相当する時間だけ遅延する
。この遅延され九第２感光画票列信号は合成回路、ｔｏ
６ｃて第２感光画素列信号と補間合成され、映倫信号と
して順次出力される。

なお、第５図において、１／２走査期間に搬送畜れ良信
号を約１走査期間にわたり時間伸長して示しているが、
これは電荷転送形の遅延回路を用いて容具に達成で龜る
。すなわち、ｌ／２走査時間に感光画素列信号を運ｌＩ
Ｉ＆回路（図示せず）に入力し、この遅延回路から１走
査期間かけて出力すればよい。これは、信号電荷転送ｓ
１３゜１σ、２２の出力転送り口、り周波数を入力転送
ｊｉ！［数の１／２とすれば実現できる。

上述したように第４図の実施例の特徴は、画素列間に存
在する信号電荷転送部が１個であるため、ＩｊＸ列間距
離を短かくすることができる点にある。

第６図は本発明の第３の実施例に係る固体撮像装置を示
している０図において、１３Ｉｈ〜ＩＪ櫨Ｆｉｌｌ感光
画素列、１４＊　〜１４−は第２感光−素列、Ｊｊａ　
〜ｌｉｍは第３感光ｔｉｉ素列、Ｉ　＃　ａ　〜Ｉ　ｇ
−は第４感光１ｉｉｌＡ列、１７〜１１はそれぞれ各画
素列から対応する画素信号を搬送する第ト１５の電荷転
送形の信号電荷転送部である。第１の転送ｓ２７は第１
感光画素列Ｏ奇数費画素１１ｍ、１１＊信号を、第２の
転送部１１Ｆｉ第１感光禰素列の偶数番画素１ｊ＠、ｊ
１４信号と第２感光画素列の奇数番画素１４ｍ、１４＊
信号とを、第３の転送部２＃は第２感光１ｉｉｌＡ列の
偶数番画素１４ｏ、ｊＨ４ｄｘｔｉｂ信号とを、第４の
転送部１ｏは第３感光画素列の偶数番画素２５ｍ、１６
−信号と第４感光画素列の奇数番画素２σ鳳、ｌ１ｉｋ
信号とを、第６の転送部３１は第４感光画素列の偶数番
画素ｊ　＃　＠＊　Ｊ　ｇ　４信号をそれぞれ搬送する
。

また、２２〜３６はそれぞれ第１〜第４感光画素列信号
の各々を補間合成する第１〜第４の出力回路、１σ〜１
８はそれぞれ第１〜第３出力回路１２〜Ｊ４からの第１
〜第３感光画票列信号の各々を所定時間遅延させる第１
〜第３の週ｇ回路で、この遅延回路は電荷転送装置を用
い、そＯｊｌ延段数段運気時間に応じて形成すれば容易
に実現で龜る。さらに１１＃はこれら遅延され九第１〜
第３感光画素列信号を第４感光画素列信号にテンプリン
グ順序に沿って補間合成して映倫信号を得る、例えば公
知のマルチブレックス回路を用い九合成出力回路で参る
。

ここで、説明を簡単にする丸めに第７図の部分的拡大図
に示すように各ｉＩ＊の大きさを全てムＸムとじ、列方
向の画素ピッチを４ム、画素列の中心間距離を（２＋１
／２）ムとし、さらに各−素列の画素相互間の画素列方
向の空間位相が１／７４−嵩ビッテに）だけ相対的にず
れるように配設している− 仁のように構成され九固体撮儂装置の各信号電荷転送ｓ
２１〜１１が搬送する信号の時間関係をｔｓ８図に示す
０図の走査期間Ｔ１は第１及び第３感光画素列の走査期
間（信号積分時間）であり、走査期間テ１は＃！２及び
第４感光画素列の走査期間（信号積分間）でＴｏシ、搬
送期間ｔｉは第１電荷転送１１７７が第１感光画素列の
奇数番画素１１ｓ、ｊｌｌｂｌｌ上、またｔａ２電荷転
送部２１が第１感光画素列の偶数番画素Ｉ　Ｊ　＠、　
、Ｉ　Ｊ−信号を、ま九第３電荷転送部１＃が第３感光
禰嵩列Ｏ奇数番画索１５１゜ｌｌｂ信号を、また第４電
荷転送＠７０が第３感光画素列の偶歇香画ｊＩｌｊ　ｊ
　電＊　ｊ　Ｊ　ｄ信号をそれぞれ搬送する丸めの期間
で６９、搬送期間を婁は＃Ｉ２．第２．電荷転送部ｘａ
、ｚｐが第３感光画素列の信号を、ま九第４．第５電荷
転送部１０．３１が＃！４感光ｉｊｉ票列の信号を搬送
するための期間である。なお、２つの感光画素列の搬送
を兼ねるｆｓ２〜第２〜号電荷転送部２１〜３０は、そ
れぞれ終端の転送路をスイ。

テンプで切換えることにより、各々第１あるいは第２、
第２するいは第３、第３あるいは第４の出力回路Ｊ２〜
１５への入力路管選択できるようになっている。

このように構成され九固体撮像装置の動作を第９図のタ
イムチャートを参照して説明する。

本実施例装置においては、１走査期間にムだけ矢印方向
（第６図ａ）Ｋ移動する用紙１１の映倫を撮像するに際
し、搬送期間ｔ１の間に第１信号電荷転送部２１は＃１
１感光画素列の奇数番画素１１ｓ、Ｉｌｂ信号を搬送し
、第２信号電荷転送部２＃は第１感光画素列の偶数１１
ｉｉ素１３・、２１ｄ信号を搬送する。前記第１出力′
　回路１２は、これら第１及び＠２転送部ＩＦ。

２１の信号を補間合成して第１４光画素列信号を得る。

同様に１第２〜第４出力回路３ｓ〜３５はそれぞれ対応
して搬送期間＊ｚ　＋　ｔ１＃　＊ｚの関に第２〜第４
感光画素列信号を得る。そして、第１遷延＠路１６は第
１出方回路１２で合成出力される第１感光画素列信号を
３Ｘ（２＋１／２）Ｘ走査期間だけ遅延させ、第２遅嬌
回路ｓｒは第２出力回ＭＩＪＪで得られた第２感光画素
列信号を２Ｘ（２＋１／２）Ｘ走査期間だけ遷延させ、
第３遅嬌回踏１１は第３出力回＠ｘｉで得られた第３感
光画素列の信号を（２＋１／２）Ｘ走査期間だけ遷延さ
せる。その後、合成出力回路１１にてこれら第１〜第３
遍嬌回路３ｄ〜ｓ１で所定遷延され良路１〜第３感光画
素列信号を第４出方回路１５からの第４感光画票列信号
に１その空間位相のｌ［Ｋ補完合成して第８図に示すよ
うな用紙１１の同−線状映倫に対応する合成映倫出力を
得る。

このようＫすれば、本装置は等制約に列方向に対して４
倍の画素数を有し丸１次元固体撮儂装置となる。さらに
、通常の製造グロセス技術で、列方向Ｏチ、！サイズを
大きくすることなく、信号電荷転送部の走査方向の寸法
を減少させることなく、画素数を増大可能な一次元固体
撮俸装置を実現できる。また、性能的にも各画素を離間
して近接させないような配置構成としているので、画素
間クロストークを減少させ、画一劣化を防止することが
できる。

同様に、前記感光画素列をＮ列に拡張した固体撮像装置
は容易Ｋ１１ｍできる。この場合、前記感光画素列の列
方向と直交する方向く一定速度で移送する用紙の映倫を
撮像するに際し、第１感光画素列の第１走査期間ＴＫ撮
儂された所定＠Ｃ）線状映倫は第２感光画素列で？（ｎ
−１／２）又は丁、ｎ（ｎは整数）時間後に撮像され、
さらに第３感光画素列で２　Ｔ　（ｎ　−１／２　）又
は２　Ｔ、＋ａｎ時間後撮像され、同様に第Ｎ感光画素
列で（Ｎ−１）Ｔ（ｎ−１／２）又は（Ｎ−１）Ｔ−ｎ
時間後に撮像される。従りて、（Ｎ−１）個の遅延回路
で対応する第１−航（Ｎ−１）感光画素列信号ｔｍ記撮
像遅延時間とは逆に遅延して、合成出力−８にて第Ｎ感
光画素列信号と画素列方向の配列順序と一部する様に補
間合成して所定幅用紙の映像信号を得るようにすれば、
本装置は実質的に各感光画素列の画素数ＩｏＮ俵の画素
を有する一次元園体撮儂装置と等価な特性を有すること
Ｋなる。

なお、本発明にあっては、画素形状は必ずしも矩形であ
る必要はなく、その他の形状でもよく、１Ｎ丸画素列中
心間距繍も上記実施例に限定さ面上でマ。とすれば、列
間距離をマ。・輸の整数倍あるいは前記第２．第３の実
施例の場合にはマ。・ｔ、（ＩＩ数数十＋１／２又は（
整数倍／２）とすればよい。

以上説明し丸ように本実１ｉ１によれば、寸法を縮小し
九多数の感光画素を半導体基碩上にそれぞれ離間してｚ
ｅＬ元的配列に配設し、これら複数の画素列間の信号を
所定処理して１次元的撮像機能を持九せることによって
、寸法上の制約を克服してチ、！サイズの増大なしに多
画素化をコンΔクトに実現でき、−嵩量クロストークを
大幅に減少させ、解儂度を向上して鮮明な画偉を得られ
るようにした、特にファクシミリあるいはＯＣＲ等の一
定方向へ定速度で移動する峡侭の撮１１に有効な固体撮
像装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】 落１図は従来Ｏ固体撮像装置の構成図、第２図は本実Ｉ
！ｊ！ｏ第１実施ｆｌＫ係る固体撮像装置の構成図、第
３図は第２図の装置の部分的拡大図、第４図は本発明の
第２実施ｆｉＫ係る固体撮像装置の構成図、第５図は第
４図の装置の動作を説明するための出力信号関係図、ｔ
ｓ６図は本実−の第３実施例に係る固体撮像装置の構成
図、第７図は第６図の装置の一部拡大図、第８図は第６
図の装置の各画素信号の時間関係を説明するための図、
第９図は第６図の装置の動作を説明するためのタイムチ
ャートである。 □　１１１〜ｌ１ｇ、ＩＩａ〜１２ｇ、２１ａ〜１１ｄ
、１４ｈ　〜１４４．１５ｍ　〜ｊｊｓｌ。 １１　ａ　〜１！　６　ｄ　・＝感光画素、Ｊ　Ｊ　〜
Ｊ　Ｉｆ　、　２２゜１７〜１１・・・信号電荷転送部
、Ｉ　Ｆ　、　１ｇ、：１１〜１ｊ・・・出力回路、１
９．８６〜１１・・・遅延回路、ｔｏ、ｘｅ・・・合成
回路。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　光を信号電荷に光電変換する複数個の感光画
   素を二次元的な複数列に配置すると共に１各線光画素列
   の一嵩椙互間の列方向の空間的位相を感光画素列＊ＭＫ
   応じてＩＡの画素ピ、テだけ相対的にずらせて半導体基
   板上に配役し、入力される映倫位置に応じて順次各感光
   画素列から信号を得る感光部と、この感光部の傷感光画
   嵩列＊に１ないし２個設けられると共にそのうち少なく
   とも一方は上記各感光画素列の列間に形成され、上記舎
   感光画票列からの信号を転送する複数の信号搬送手段と
   、これら複数の信号搬送手段からの各感光−素列信号を
   それぞれ各感光画素列位置に応じて順次所定時間遅延す
   る遷延手段と、こＯ遅延手段により所定遅延され九各感
   光画素列信号を補間合成して外部に映倫信号として取り
   出す出力回路手段を具備し、同一チ、ｆｔイ、＜Ｋ多画
   素化してなることを特徴とする固体撮像装置。
2. （２）　　前記各感光画素の形状を矩形とし、各感光画
   素列の列間距離は前記列方向に直交する画素開口長の整
   数倍又はｌ／２整数倍に和尚する長さに設定してなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲＃１１項記載の固体撮像
   装置。
3. （３）　　曽配信号搬送手段のうち各感光画素列間に配
   設する信号搬送手段を各感光画素列間に各各１つだけ設
   け、この１つの信号搬送手段を２列の感光画素列で兼用
   するようにし九ことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   及び第２項のいずれかく記載の固体撮像装置。
4. （４）　　前記信号搬送手段及び遅延手段を電荷転送装
   置で構晟することを特徴とする特許請求Ｏ範囲第１項乃
   至第３項のいずれかに記載の固体撮像装置。