JPH01314064A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学的画像情報を検知し電気信号に変換して
出力するリニア・イメージセンサから成る固体撮像装置
に関する。

〔従来の技術〕

リニア・イメージセンサから成る固体撮像装置は、すで
にファクシミリ、０ＣＲＳｌ写器、非接触型計測器等の
分野において実用化されている。

従来の固体撮像装置の構造を第４図に基づいて説明する
と、入射光のパターンを電気信号に変換するフォトダイ
オード−次元アレイ１と、夫々のフォトダイオードに蓄
積した電荷を時系列的に読み出す走査回路２を具備した
リニア・イメージセンサから成っている。更に詳述すれ
ば、カラー・イメージセンサの場合、３個ずつを一組と
するフォトダイオードの表面に赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑
（Ｇ）のカラー・フィルタが順次に設けられ、走査回路
２は夫々のフォトダイオードに対応する電荷転送エレメ
ントを有する電荷転送デバイス（ＣＣＤ）から成り、−
次元アレイ１の夫々のフォトダイオードに蓄積された電
荷を転送ゲート３を介して夫々所定の電荷転送エレメン
トに並列転送した後、所謂４相駆動方式等に基づくクロ
ック信号に同期して順次に電荷を長平方向に転送し、ソ
ースフォロワ・アンプ４にて低インピーダンスの信号に
変換し時系列のビデオ信号を出力する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の固体撮像装置にあって
は、第４図に示すように、１個の画素の色を再現するの
にＲ，Ｇ、　　Ｂの３個のフォトダイオードを一組とし
て列方向に配列するので、高解像度化の為に画素数を増
やそうとするとフォトダイオードー次元アレイｌの長手
方向の長さが極めて長くなり、装置の大型化、及び全信
号を読出すために長時間を要する等の問題を招来する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、このような課題に鑑みて成されたものであり
、装置を小型化し且つ信号読出し時間を短縮化すること
ができる構造を有する固体撮像装置を提供することを目
的とする。

この目的を達成するため本発明は、個々の画素の色を再
現するのに必要な原色又はその補色を検知する光電変換
素子アレイを該原色又は補色の各色毎に対応して平行に
配置し、各光電変換素子アレイ毎に信号読出し用の電荷
転送デバイスを併設することで、所謂リニア・イメージ
センサを各色相毎に平行に配列した。

〔作用〕

このような構成を有する本発明の固体撮像装置にあって
は、各画素の色再現に必要な原色または補色の色信号を
検出する光電変換素子アレイを各色毎に平行に配置した
ので、従来の様に列方向に長くならない。その結果、装
置の大型化を防止し、信号読出しのための転送効率を向
上させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明による固体撮像装置の一実施例を図面と共
に説明する。第１図は第１の実施例を示すブロック図で
あり、同図において、５は色を再現する為の３原色又は
その補色の内の１色例えば赤（Ｒ）を検出するためのカ
ラーフィルタが設けられたフォト・ダイオード群から成
る光電変換素子アレイ、６は他の色例えば青（Ｂ）を検
出するためのカラーフィルタが設けられたフォト・ダイ
オード群から成る光電変換素子アレイ、７は残りの色例
えば緑（Ｇ）を検出するためのカラーフィルタが設けら
れたフォト・ダイオード群から成る光電変換素子アレイ
であり、各アレイ５．６．７の各フォト・ダイオードは
同一ピッチで一致して列方向に配列されている。

８は第１の光電変換素子アレイ５の各フォト・ダイオー
ドに対応する電荷転送エレメントを有する電荷転送デバ
イスであり、第１の光電変換素子アレイ５に併設された
電荷転送ゲート９を介して平行に設けられている。１０
は第２の光電変換素子アレイ６の各フォト・ダイオード
に対応する電荷転送エレントを有する電荷転送デバイス
であり、第２の光電変換素子アレイ６に併設された電荷
転送ゲート１１を介して平行に設けられている。１２は
第３の光電変換素子アレイ７の各フォト・ダイオードに
対応する電荷転送エレメント乏有する電荷転送デバイス
であり、第３の光電変換素子アレイ７に併設された電荷
転送ゲート１３を介して平行に設けられている。第１．
第２．第３の各電荷転送デバイス８．１０．１１の終端
の電荷転送エレメントにインピーダンス変換用アンプ１
４．１５．１６が形成されている。尚、このセンサは同
一の半導体チップに一体に形成される。

次に、かかる固体撮像装置の作動を説明する。

該固体撮像装置はファクシミリや複写器等に適用する場
合、複写原稿等に対して矢印Ｘの方向に相対移動させる
。そして、所定ピッチで移動させる毎に後述する信号読
取り動作を行う。即ち、信号読取り動作は、複写原稿等
からの光学的な画像情報を第１〜第３の光電変換素子ア
レイ５．　６．　７の各フォト・ダイオードで光電変換
し、所定の期間において信号電荷を蓄積した後に電荷転
送ゲー）９．１１．１３を導通にしてフォト・ダイオー
ドの信号電荷を電荷転送デバイス８，１０．１２の対応
する電荷転送エレメントに移動させる。次に、同一タイ
ミングの例えば４相駆動信号を電荷転送デバイス８，１
０．１２の転送ゲート電極（図示せず）に印加すること
により、第１図の行方向に並んだ電荷転送エレメント毎
にインピーダンス変換用アンプ１４．１５．１６から時
系列的な画像信号を出力する。

この実施例によれば、原色又はその補色の色相毎に光電
変換素子アレイを平行に配列すると共にそれらアレイに
電荷転送デバイスを併設して信号電荷を読出す様に構成
したので、従来のように長く大きなイメージセンサとは
成らず、コンパクト化することができる。又、各色相毎
の信号電荷を上記複数の電荷転送デバイスを介して並列
に読出すので読出し速度を上げることができる。又、各
色相の画像信号を電荷転送用の駆動信号に同期して並列
出力することができるので、画像再生等の信号処理に適
している。

次に第２図に基づいて第２の実施例を説明する。

同図において、１７は原色又はその補色の何れか１つの
色相例えば赤（Ｒ）を検知するカラーフィルタが設けら
れたフォト・ダイオード群を有する第１の光電変換素子
アレイ、１８は他の何れか１つの色相例えば青（Ｂ）を
検知するカラーフィルタが設けられたフォト・ダイオー
ド群を有する第２の光電変換素子アレイ、１９は残る色
相例えば緑（Ｂ）を検知するカラーフィルタが設けられ
たフォト・ダイオード群を有する第３の光電変換素子ア
レイである。２０は第１の光電変換素子アレイ１７に併
設された電荷転送ゲート２１を介して平行に形成された
電荷転送デバイスであり、各フォト・ダイオードに対応
する電荷転送エレメントを有する。更に、最終端の電荷
転送エレメントにインピーダンス変換用アンプ２２が形
成されると共に、電荷転送ゲート２１が導通すると第１
の光電変換素子アレイ１７の奇数番目に位置するフォト
・ダイオードに発生した信号電荷のみをそれに対応する
電荷転送エレメントに転送するように成っている。

２３は電荷転送ゲート２１０反対側に設けられた電荷転
送ゲート２４を介して平行に形成された電荷転送デバイ
スであり、各フォト・ダイオードに対応する電荷転送エ
レメントを有する。更に、最終端の電荷転送エレメント
にインピーダンス変換用アンプ２５が形成されると共に
、電荷転送ゲート２４が導通すると第１の光電変換素子
アレイ１７の偶数番目に位置するフォト・ダイオードに
発生した信号電荷のみをそれに対応する電荷転送エレメ
ントに転送するように成っている。尚、電荷転送ゲート
２１、２４は一端で共通に接続されており、同一タイミ
ングのゲート開放用制御信号にて導通・非導通の制御を
行う。

第２の光電変換素子アレイ１８の両側には第１の光電変
換素子アレイ１７と同様の電荷転送ゲート２６゜２７、
電荷転送デバイス２８．２９及びインピーダンス変換用
アンプ３０．３１が形成されている。即ち、第２の光電
変換素子アレイ１８に併設された電荷転送ゲート２６を
介して電荷転送デバイス２８が平行に形成され、各フォ
ト・ダイオードに対応する電荷転送エレメントを有し、
最終端の電荷転送エレメントにインピーダンス変換用ア
ンプ３０が形成され、電荷転送ゲート２６が導通すると
第２の光電変換素子アレイ１８の奇数番目に位置するフ
ォト・ダイオードに発生した信号電荷のみをそれに対応
する電荷転送エレメントに転送するように成っている。

更に、電荷転送ゲート２６０反対側に電荷転送ゲート２
７を介して電荷転送デバイス２９．が平行に形成され、
各フォト・ダイオードに対応する電荷転送エレメントを
有し、最終端の電荷転送エレメントにインピーダンス変
換用アンプ３１が形成され、電荷転送ゲート２７が導通
すると第２の光電変換素子アレイ１８の偶数番目に位置
するフォト・ダイオードに発生した信号電荷のみをそれ
に対応する電荷転送エレメントに転送するように成って
いる。尚、電荷転送ゲー）　２６．２７は一端で共通に
接続されており、同一タイミングのゲート開放用制御信
号にて導通・非導通の制御を行う。

更に、第３の光電変換素子アレイ１９の両側に第１の光
電変換素子アレイ１７と同様の電荷転送ゲー）３２．３
３、電荷転送デバイス３４．３５及びインピーダンス変
換用アンプ３６．３７が形成されている。即ち、第３の
光電変換素子アレイ１９に併設された電荷転送ゲート３
２を介して電荷転送デバイス３４が平行に形成され、各
フォト・ダイオードに対応する電荷転送エレメントを有
し、最終端の電荷転送エレメントにインピーダンス変換
用アンプ３６が形成され、電荷転送ゲート３２が導通す
ると第３の光電変換素子アレイ１９の奇数番目に位置す
るフォト・ダイオードに発生した信号電荷のみをそれに
対応する電荷転送エレメントに転送するように成ってい
る。更に、電荷転送ゲート３２の反対側に電荷転送ゲー
ト３３を介して電荷転送デバイス３５が平行に形成され
、各フォト・ダイオードに対応する電荷転送エレメント
を有し、最＃端の電荷転送エレメントにインピーダンス
変換用アンプ３７が形成され、電荷転送ゲート３３が導
通すると第３の光電変換素子アレイ１９の偶数番目に位
置するフォト・ダイオードに発生した信号電荷のみをそ
れに対応する電荷転送エレメントに転送するように成っ
ている。

尚、電荷転送ゲー）　３２．３３は一端で共通に接続さ
れており、同一タイミングのゲート開放用制御信号にて
導通・非導通の制御を行う。

次に第２実施例の作動を説明する。この固体撮像装置は
ファクシミリや複写器等に適用する場合、複写原稿等に
対して矢印Ｘの方向に相対移動させる。そして、所定ピ
ッチで移動させる毎に後述する信号読取り動作を行う。

即ち、信号読取り動作は、複写原稿等からの光学的な画
像情報を第１〜第３の光電変換素子アレイ１７．１８．
１９の各フォト・ダイオードで光電変換し、所定の期間
において信号電荷を蓄積した後に電荷転送ゲート２１．
２４゜２６、２７．３２．３３を導通にしてフォト・ダ
イオードの信号電荷を電荷転送デバイス２０．２３．２
８．２９．３４．３５の対応する電荷転送エレメントに
移動させる。尚電荷転送デバイス２０．２３．２８．２
９．３４．３５は同一の制御信号にて同時に導通させる
。次に、同一タイミングの例えば４相駆動信号を電荷転
送デバイス２０、２３．２Ｂ、　２９．３４．３５の転
送ゲート電極（図示せず）に印加することにより、第１
図の行方向に並んだ電荷転送エレメント毎にインピーダ
ンス変換用アンプ２２．２５．３０．３１．３６．３７
から時系列的な画像信号を出力する。ここで、インピー
ダンス変換用アンプ２２．３０．３６からは奇数番目の
フォト・ダイオードからの信号を出力し、インピーダン
ス変換用アンプ２５．３１．３’７からは偶数番目のフ
ォト・ダイオードからの信号を出力し、夫々の出力は上
記駆動信号に同期して交互に出力される。そして、この
出力タイミングに同期して出力信号を時系列的に組み合
わせることで全てのフォト・ダイオードからの信号を再
生することができる。

この実施例によれば、第１の実施例に較べて更に信号読
出しにおける電荷転送効率を向上することができる。

次に第３図に基づいて第３の実施例を説明する。

この実施例は第２図に示す固体撮像装置を変形したもの
であり、第２図と同−又は相当する部分は同一符号で示
す。第２図との相違点を説明すると、第１の光電変換素
子アレイ１７に対応して設けられた電荷転送デバイス２
０．２３の終端の電荷転送エレメントを共通の電荷転送
エレメント３８に接続するための電荷転送エレメントが
形成され、更に、該電荷転送エレメント３８にインピー
ダンス変換用アンプ３９が接続されている。又、第２の
光電変換素子アレイ１８に対応して設けられた電荷転送
デバイス２８．２９の終端の電荷転送エレメントを共通
の電荷転送エレメント４０に接続するための電荷転送エ
レメントが形成され、更に、該電荷転送エレメント４０
にインピーダンス変換用アンプ４１が接続されている。

更に、第３の光電変換素子アレイ１９に対応して設けら
れた電荷転送デバイス３４．３５の終端の電荷転送エレ
メントを共通の電荷転送エレメント４２に接続するため
の電荷転送エレメントが形成され、更に、該電荷転送エ
レメント４２にインピーダンス変換用アンプ４３が接続
されている。

このような構成にして第２図に示す第２実施例と同様の
制御を行うと、各色相の関する信号が夫々のインピーダ
ンス変換用アンプ３９．４１．４３を介して出力される
。この実施例によれば、各光電変換素子アレイ１７．１
８．１９の奇数及び偶数番目のフォトダイオードよりの
信号が自動的に交互に時系列的に出力されるので、信号
処理を容易にすることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の固体撮像装置によれば、色
再現に必要な原色又は補色の色相を検知する各リニア・
イメージセンサを各色相毎に平行に配列したので、装置
全体の構造を小型化することができ、光学レジストレー
ション合わせが容易となり、各色相の信号を同期して読
出すことができ、更に、信号読出しのための信号転送効
率を向上することができる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成をシンボリックに示し
たブロック図、第２図は他の実施例の構成をシンボリッ
クに示したブロック図、第３図は更に他の実施例の構成
をシンボリックに示したブロック図、第４図は従来の固
体撮像措置の構成を示すブロック図である。 ５、　６．　７．１？、１８．１９　　；光電変換素子
アレイ９、．１１．１３．２１，２４．２６，２７．３
２．３３　　；電荷転送ゲート８、１０．１２．２０．
２３，２８，２９，３４，３５　　；電荷転送デバイス
１４．１５，１６，２２，２５，３０．３１，３６，３
７，３９，４１．４’３　　；インピーダンス変換用ア
ンプ ３８、４０．４２　；電荷転送エレメント代理人（８１
０７）弁理士　佐々木　清隆（ほか３名） 第　　１　　区

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 色再現に必要な原色又は補色の色相を検知する各リニア
   ・イメージセンサを各色相毎に平行に配列したことを特
   徴とする固体撮像装置。