JPH03217057A - 固体撮像素子 - 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】 〔概要〕 ファクシミリ、ディジタルＰ　Ｐ　Ｃ　（Ｐｌａｉｎ　
ＰａｐｅｒＣｏｐｙ）等において利用される固体撮像素
子に関し、特に一次元状に画素が配置されて形成される
固体撮像素子に関し、 各種原稿の画像データ読み取り時間を短縮化することが
できる固体撮像素子を提供することを目的とし、 複数の受光部を一次元状に配置して形成され、被写体か
らの反射光を上記複数の受光部で受光して光電変換する
光電変換部と、該光電変換部で光電変換された各受光部
に対応する各々の電荷を順次シリアル転送する電荷転送
部と、該電荷転送部の転送方向中間位置に接続され、電
荷転送部で転送する電荷の一部を分岐して順次シリアル
転送する分岐電荷転送部とを備えるものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ファクシミリ、デイジタルＰＰＣ（Ｐｌａｉ
ｎ　Ｐａｐｅｒ　Ｃｏｐｙ）等において利用される固体
撮像素子に関し、特に一次元状に画素が配置されて形成
される固体撮像素子に関する。

近年、ラインセンサとしての固体撮像素子は、一次元の
画像情報として情報入力を行なうことから、二次元状の
被写体の画像情報を入力する場合には被写体の原稿を移
動させるか、又はラインセンサ自体を移動させることに
より画像情報の入力を行なう。

このようなラインセンサは、大きさの異なる被写体、例
えばＡ−３版、Ａ−４版、Ａ−５版等の二次元画像情報
を入力するとき、最も大きな被写体に適合する大きさで
形成される。この大きなサイズに適合する数の固体撮像
素子で形成されるラインセンサは、各種サイズの被写体
の画像情報を入力すると共に、入力された画像情報を迅
速に処理することが必要となる。

〔従来の技術〕

従来、この種の固体撮像素子として第８図及び第９図に
示すものがあった。この第８図は従来の固体撮像素子の
概略構成図、第９図は従来の固体撮像素子の出力波形図
を示す。

上記各図において従来の固体撮像素子は、撮像画像の各
画素に対応して複数の受光素子１１〜１ｎを一次元状に
配列して形成され、各受光素子１１〜１ｎにより原稿６
からの反射光を受光して光電変換する光電変換部１と、
該光電変換部１の光電変換により生じた画像情報として
の電荷の転送を制御する転送ゲート部２と、該転送ゲー
ト部２の制御に基づいて転送される各画像情報の電荷を
シリアル転送出力する電荷転送部３と、該各画像情報の
電荷を増幅する増幅器５を備える構成である。

次に、上記構成に基づく従来の固体撮像素子の動作につ
いて説明する。まず、上記転送ゲート部２を一定期間Ｏ
ＦＦ状態にすると共に、光電変換部１におけるすべての
受光素子１１〜１ｎの素子電極に所定電圧を印加し、上
記すべての受光素子１１〜１ｎに電位井戸を形成する。

この状態において、各種の大きさの原稿６が光電変換部
１上を第８図矢印方向に移動し、該原稿６からの反射光
を光電変換部１の各受光素子１１〜１ｎで受光する。こ
の受光した反射光により発生した正孔は上記各受光素子
１１〜１ｎの電位井戸に集められる。

次に、上記転送ゲート部２をＯＮ状態とすると共に、電
荷転送部３に電位井戸を形成することにより、光電変換
部１の各受光素子１１〜１ｎに各々集められた電荷を電
荷転送部３へ移動させる。

該電荷転送部３は各々集められた電荷をシリアル転送し
て増幅器５へ出力する。この増幅器５は所定の増幅率で
上記シリアル転送出力される電荷を増幅し、出力端子Ｄ
　　から原稿６の画像情報とｏ＋Ｎ して出力する。

この画像情報は、第９図に示すように受光５ 素子１１〜１６までの電荷が時間ｔ１からｔ２までの間
に出力され、受光素子１７〜１ｎまでの電荷（実際には
光電変換出力は零）が時間ｔ２からｔ３までの間にデー
タ「無」として出力される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の固体撮像素子は以上のように構成されていたこと
から、単一の出力端から画像情報のすべてをシリアル転
送することとなり、大型サイズの原稿の画像データを読
み取る場合にその画像データの読み取り動作時間に長時
間要するという課題を有していた。

また、従来の固体撮像素子は被写体原稿の最大サイズよ
り小形の原稿を読み取る場合に、小形の原稿部分から外
れた画像データが無い部分についても画像データ「無」
のデータをシリアル転送することとなり、原稿サイズの
大小に拘わらず最大の原稿サイズに要する読み取り時間
を要するという課題を有していた。

本発明は上記課題を解決するためになされたも６ ので、各種原稿の画像データ読み取り時間を短縮化する
ことができる固体撮像素子を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明図を示す。

同図において本発明は、複数の受光部を一次元状に配置
して形成され、被写体からの反射光を上記複数の受光部
で受光して光電変換する光電変換部と、該光電変換部で
光電変換された各受光部に対応する各々の電荷を順次シ
リアル転送する電荷転送部と、該電荷転送部の転送方向
中間位置に接続され、電荷転送部で転送する電荷の一部
を分岐して順次シリアル転送する分岐電荷転送部とを備
えるものである。

〔作用〕

本発明においては、分岐電荷転送部を電荷転送部の所定
位置に接続することにより、被写体となる原稿の画像デ
ータを分岐して並列転送できることとなり、読み取り時
間を短縮する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第２図ないし第４図に基づい
て説明する。この第２図は本実施例固体撮像素子の要部
構成平面図、第３図は第２図におけるＡ−Ａ線断面図、
第４図は第２図におけるＢＢ線断面図を示す。

上記各図において本実施例に係る固体撮像素子は、前記
従来技術と同様に、一次元状に配列された受光素子１１
〜１ｎを有する光電変換部１、転送ゲート部２及び電荷
転送部３を共通して備え、被写体となる各種原稿６の端
部に隣接する受光部１６に対応する電荷転送部３の中間
位置に設けられ、上記電荷転送部３で転送する電荷の一
部を分岐して順次シリアル転送する分岐電荷転送部４と
、上記電荷転送部３及び分岐電荷転送部４の各出力を増
幅する第１及び第２の各増幅器５ａ，５ｂとを追加して
備える構成である。

上記分岐電荷転送部４は、電荷転送部３の接続？分に電
荷の分岐移動を制御するコントロールゲート４１を備え
、該コントロールゲート４１を分岐コントロール信号φ
　に基づきＯＮ−ＯＦＦ制Ｃ 御し、電荷転送部３にて転送される各電荷の一部を分岐
転送する構成である。

次に、上記構成に基づく本実施例の動作を第３図ないし
第７図を参照して説明する。

まず、転送ゲート部２にゲートクロック信号φＴＧ（“
Ｌ”レベル）を印加し、前記従来技術と同様に光電変換
部１の各受光素子１１〜１ｎに電位井戸を形成する。該
各受光素子１１〜１ｎ上に原稿６を移動（第２図の矢印
方向へ移動）させ、該原稿６からの反射光を各受光素子
１１〜１ｎで受光する。該各受光素子１１〜１ｎは受光
した原稿６からの反射光により発生した電荷を電位井戸
に集め、原稿６の画像に対応する電気信号に変換する。

上記ゲートクロック信号φ■６（“Ｈ”レベル）により
転送ゲート部２をＯＮ状態とすると共に、リセットクロ
ツク信号φ　、φ２により電荷転送■ 部３及び分岐電荷転送部４に電位井戸を形成し、上記各
受光素子１１〜１ｎに各々集められた電荷を対応する電
荷転送部３へ移動させる。

上記電荷転送部３へ移動した電荷が分岐されることなく
第１増幅器５ａに出力される場合の各制御信号波形及び
出力信号状態を第６図（Ａ）、（Ｂ）に示す。同図にお
いて、第１リセットクロック信号φ１　（又は補助リセ
ットクロツク信号φ　）と第２リセットクロック信号φ
２とは、相３ 補的に“Ｈ”レベル・　“Ｌ”レベルとなる信号波形で
形成され、上記電荷転送部３及び分岐電荷転送部４に入
力される。上記電荷転送部３から分岐電荷転送部４に電
荷の分岐を制御する分岐コントロール信号φ　は、継続
して“Ｌ”レベルを維持Ｃ する信号波形で形成され、上記分岐電荷転送部４のコン
トロールゲート４１に入力される。上記人力される各制
御信号の各信号レベルをｔ１１時からｔ１３時等へと順
次変化させて、電荷転送部３内の各転送電極３２１ａ〜
３１ｎｂへ順次各電荷を第３図に示す矢印Ｃ方向に移動
させることにより、１０ 第１増幅器５ａを介して出力端子Ｄ　　から出力ｏｕｔ 信号８１〜Ｓ，（第６図（Ｂ）を参照）を出力する。

一方、上記電荷転送部３の移動電荷が分岐電荷転送部４
へ分岐されて出力される場合の各制御信号波形及び出力
信号状態を第７図（Ａ）、（Ｂ）に示す。同図において
、分岐コントロール信号φ　は、第２リセットクロック
信号φ２の立上りＣ と同時に１　　，１　　，１　　時で“Ｈ”レベルとな
２３　　　２６　　　２９ り、第２リセットクロツク信号φ２の立下り後も“Ｈ”
レベル状態を維持して１　　Ｓ１　　，１　　時２２　
　　２５　　　２ｇ に“Ｌ”レベルとなる。また、補助リセットクロック信
号φ３は第１リセットクロツク信号φｌの立上る１　　
，１　　，１　　時の後所定時間経過後に２１　　　２
４　　　２７ “Ｈ”レベルとなり、第１リセットクロック信号φ１が
立下るｔ２３、ｔ２６、ｔ２９時に同時に“Ｌ”レベル
となる。

上記分岐コントロール信号φ　がコントロールＣ ゲート４１に入力され、また補助リセットクロツク信号
φ３が電荷転送Ｎ３の転送電極３２６ａ，１１ ３２６ｂに入力されることにより、電荷転送部３の転送
電極３２１ａ〜２１７ｂにおける電荷を第３図に示す矢
印Ｄ方向へコントロールゲート４Ｃを介して分岐電荷転
送部４に分岐し、第２増幅部５ｂを介して出力信号８１
６〜Ｓｏを出力する。また、上記電荷転送部３の転送電
極３２６ａ〜３１Ｉｌｂにおける電荷を第１増幅部５ａ
を介して出力信号８１〜Ｓ１５を出力する（第７図（Ｂ
）を参照）。

このように、原稿６から外れた画像データを分岐して分
岐電荷転送部４で転送することにより不用な画像データ
を分岐できることとなり、画像データの読み取り動作を
原稿サイズに応じて最適化できる。

なお、上記実施例においては電荷転送部３の途中に単一
の分岐電荷転送部４を接続し、電荷転送部３で転送され
る電荷の一部を分岐電荷転送部４に分岐する構成とした
が、複数の分岐電荷転送部を接続する構成とすることも
できる。上記複数の分岐電荷転送部は、被写体の原稿例
えば、Ａ−３、１２ Ａ−４、Ａ−５、Ｂ−４、Ｂ−５等の各種サイズ端部に
おける受光部に対応する電荷転送部に接続されることと
なる。

また、上記各実施例においては分岐電荷転送部を被写体
の各種サイズ端部に該当する受光部に対応する電荷転送
部の中間所定位置に接続する構成としたが、上記位置に
限定されることなく電荷転送部の任意の中間位置に分岐
電荷転送部を設ける構成とすることもできる。この場合
に単一の原稿の画像情報が複数に分岐して出力信号とし
て出力されることとなるが、別途設けられる画像処理手
段で分岐した出力信号が合成されることとなる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明においては、電荷転送部の所
定中間位置に分岐電荷転送部を接続することにより、被
写体となる原稿の画像データを分岐して並列転送できる
こととなり、読み取り時間を短縮化できる効果を有する
。

１３

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の一実施例構成図、 第３図は第２図記載の実施例の要部構成平面図、第４図
は第３図におけるＡ−Ａ線断面図、第５図は第３図にお
けるＢ−Ｂ線断面図、第６図（Ａ）、（Ｂ）は第３図記
載の実施例における非分岐出力の各制御信号波形図及び
出力信号態様図、 第７図（Ａ）、（Ｂ）は第３図記載の実施例における分
岐出力の各制御信号波形図及び出力信号態様図、 第８図は従来の固体撮像素子の構成図、第９図は従来の
固体撮像素子の出力波形図を示す。 １・・・光電変換部 ２・・・転送ゲート部 ３・・・電荷転送部 ４・・・分岐電荷転送部 ５、５ａ，５ｂ−（第１・第２の）増幅器１４ ６・・・原稿 １　１　〜　１ ｎ・・・受光素子 ３ １ ｎｂ　〜　３ ２ １− ａ・・・転送電極

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の受光部を一次元状に配置して形成され、被写
   体からの反射光を上記複数の受光部で受光して光電変換
   する光電変換部と、 該光電変換部で光電変換された各受光部に対応する各々
   の電荷を順次シリアル転送する電荷転送部と、 該電荷転送部の転送方向中間位置に接続され、電荷転送
   部で転送する電荷の一部を分岐して順次シリアル転送す
   る分岐電荷転送部とを備えることを 特徴とする固体撮像素子。 ２、上記分岐電荷転送部は、上記被写体の端部近傍に位
   置する受光部から電荷が出力される転送方向中間位置に
   おける電荷転送部に接続されることを 特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。