JPH04367274A - イメージセンサ及びそれを用いた情報処理装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はイメージセンサ及びそれ
を用いた情報処理装置に関し、特にイメージセンサの感
度調整に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数のセンサチップからなるマル
チチップ型イメージセンサが知られている。図２は、従
来の６チップのラインセンサからなるマルチチップ型イ
メージセンサの平面図を示す。図２において、１はセン
サチップをのせるための基板、２〜７はセンサチップで
ある。

【０００３】また図４は、マルチチップ型イメージセン
サのチップ間のつなぎ目部分を示す平面図である。以下
、ここではセンサはバイポーラトランジスタのベース領
域に光電荷を蓄積するタイプの増幅型素子を例に説明す
る。

【０００４】図４において、２、３はセンサチップ、８
〜１３は各画素の開口、１４，１５，１８〜２１は、各
画素のベース領域である。また画素ピッチをａ、チップ
のダイシングによるマージンをｄ２　、チップ貼り合せ
のマージンをｄ１　とすると、図に示されるようにチッ
プ間のつなぎ目部分では、つなぎ目マージｄ１　＋２ｄ
２　があるため、画素ピッチａをつなぎ目部分でも維持
するため、端部画素の開口１０、１１だけ中央画素（こ
こでは、センサチップの端部画素以外の他の画素を中央
画素と呼ぶことにする。）の開口より小さく形成されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、前
記従来例では、画素ピッチａを一定にしようとすると、
つなぎ目マージンのためチップ端部画素の開口面積が小
さくなってしまうため、イメージセンサ全体の全ての画
素で同一の感度を得るためには、端部画素の信号のみを
増幅するか、中央画素の開口面積も端部画素に合わせて
小さくするなどの感度調整が必要になるという解決すべ
き課題があった。

【０００６】

【発明の目的】本発明の目的は、信号増幅手段を特に設
けることなく、また画素開口面積の変更手段によらずに
、各画素の感度を調整することのできるイメージセンサ
及び、それを用いた情報処理装置を提供することにある
。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、複数の画素を有するイメージ
センサにおいて、一部の前記画素の感度分布を、他の前
記画素の感度分布と異なるようにしたことを特徴とする
イメージセンサを提供するものである。

【０００８】また、マルチチップ型イメージセンサにお
いて、各センサチップの端部画素の開口中央部の感度が
、他の画素の開口中央部の感度より高くなるように前記
感度分布を変えたことを特徴とするイメージセンサによ
り、前記課題を解決しようとするものである。

【０００９】

【作用】本発明では、開口面積が小さいことなどにより
感度の低い画素の感度分布を、他の画素の感度分布と異
なるようにすることにより、相対的に感度を高くするこ
とができ、これにより全体的に画素の感度調整を行なう
ことができ、全画素の感度を一定に調整することも出来
る。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の特徴を表わす一実施例のマル
チチップ型イメージセンサのセンサチップつなぎ目部分
の平面図である。ここではセンサ部がバイポーラトラン
ジスタで、ベース領域に光電荷を蓄積し、エミッタに信
号を出力するタイプのイメージセンサで説明する。図１
に於いて、２、３はセンサチップであり、８〜１３はセ
ンサチップ２、３の有する画素の開口、１４〜１９は各
画素のベース領域である。

【００１１】また、図１０はセンサチップの一画素を示
す平面図（ａ）と断面図（ｂ）であり、図示されるよう
な拡散の深さで、表１に示すような不純物濃度で形成さ
れている。

【００１２】図１０において、Ｐ基板上には、画素部上
にＮ＋　が埋め込まれ、また画素部周囲をＮ＋　で囲っ
ており、センサバイポーラのコレクタとなっている。エ
ピ上にはＰ−　拡散層が作られベースとなっており、更
にベース上にＮ＋　拡散層が設けられエミッタとなって
いる。入射光に対応した電荷はベース空乏層に発生し、
これをエミッタからｐｏｌｙ−ｓｉｌｉｃｏｎ，Ａｌな
どの配線により取り出している。また開口部以外はＬＯ
ＣＯＳ酸化されている。

【００１３】本実施例では、端部画素の開口部１０、１
１のベース領域１６、１７を、その他の画素のベース領
域１４、１５、１８、１９よりも開口の中央部に形成し
てある。

【００１４】ところで、ベース領域からの距離による感
度分布は、図３に示すように、ベース領域から離れるに
従って感度が低くなっている。そのため、図１の実施例
の中央画素の開口部９の感度分布は図６のようになって
いる。また、端部画素の開口部１０の感度分布は図５の
ようになっている。

【００１５】図５に示されるように、ベース領域を開口
の中央部にもってきた方が、同一開口面積では感度が高
くなり、端部画素の開口面積の減少による感度低下を相
殺することができる。

【００１６】よって、従来のように中央画素の開口面積
を小さくして感度を下げたり、また端部画素の信号を特
に増幅する手段なしでも、イメージセンサ全体で全画素
の感度を同一に調整することができる。

【００１７】（他の実施例）図７は本発明の他の実施例
を示す図であり、６画素のカラーラインセンサに本発明
を実施したものの平面図である。図７において、３０は
６画素のカラーラインセンサのセンサチップ、３１，３
４はグリーン（Ｇ）・フィルターを画素上に置いたＧ信
号用画素の開口（画素Ｇとする）、３２，３５はブルー
（Ｂ）・フィルターを画素上に置いたＢ信号用画素の開
口（画素Ｂとする）、３３，３６はレッド（Ｒ）・フィ
ルターを画素上に置いたＲ信号用画素の開口（画素Ｒと
する）、３７〜４２はそれぞれ画素３１〜３６のベース
領域である。

【００１８】従来、画素Ｒ，Ｇ、Ｂの各画素から信号を
取り出そうとする場合、Ｒ，Ｇ，Ｂのフィルターがつい
ているために、同一光量の光が入射しても、各画素への
入射光量はＲ，Ｇ，Ｂフィルターの透過率の違い、及び
センサの分光感度特性の違いから、同一光量で各画素の
出力信号レベルを等しくすることが難しいという問題が
ある。そのため、それぞれの出力信号レベルに応じた増
幅回路等により補正して感度調整を行なっていた。

【００１９】そこで、本実施例では、図７に示すように
画素Ｂのベース領域３８、４１は開口の中央部に形成し
、画素Ｒのベース領域３９、４２は、開口の上端部から
より中央部に近い位置に形成し、画素Ｇのベース領域３
７、４２は開口の上端部に形成することにより、各画素
の感度分布を変更した。これにより、出力信号レベルの
低い画素のレベルを上げ、同一の感度とすることができ
る。

【００２０】このようにＲ，Ｇ，Ｂの信号出力レベルの
違いを画素内の感度分布を変えて、同一にすることによ
り、Ｒ、Ｇ、ＢのＳ／Ｎをそろえることができ、またＲ
，Ｇ，Ｂ信号の増幅回路等の信号処理回路も同一にでき
る。このため画像の色再現性の向上がはかれることにな
った。

【００２１】次に図８の回路図を参照しながら、本実施
例のイメージセンサの一画素分の光電変換動作について
説明する。

【００２２】図８は一画素分の回路構成の一例を示す図
であり、同図において、ＰＳは画素を形成するバイポー
ラトランジスタ。ＳＷ１　はＰＳのエミッタを基準電圧
源ＶＥＳに接続しリセットを行う為のスイッチ手段とし
てのＮＭＯＳトランジスタ。またＳＷ２　はＰＳのベー
スを基準電圧源ＶＢＢに接続し、リセットを行う為のス
イッチ手段としてのＰＭＯＳトランジスタ。ＳＷ３　は
信号電荷転送用のスイッチ手段としてのＮＭＯＳトラン
ジスタ。ＣＴ　は信号電圧の生成される容量負荷である
。これらの構成要素の動作を、以下に簡単に説明する。 〈リセット動作〉まず、ＰＭＯＳトランジスタＳＷ２　
のゲートに負のパルス電圧が印加されて、バイポーラト
ランジスタＰＳのベースが電圧ＶＢＢにクランプされる
。

【００２３】次にＮＭＯＳトランジスタＳＷ１　のゲー
トに正のパルス電圧が印加されてＰＳのエミッタが電圧
源ＶＥＳに接続され、ベース・エミッタ間に電流が流れ
て、ベースに残留する光生成キャリアが消減する。 〈蓄積動作〉ＮＭＯＳトランジスタＳＷ１　，ＳＷ３　
ともオフ状態となり、ＰＳのエミッタ、ベースともに浮
遊状態とされ、蓄積動作が開始される。 〈読出動作〉次いでＮＭＯＳトランジスタＳＷ３　のゲ
ートに正のパルス電圧が印加されてオンし、ＰＳのエミ
ッタと容量ＣＴ　とが接続されて信号電圧が容量ＣＴ　
に読み出される。

【００２４】このようなイメージセンサの基本的構成は
、発明者大見、及び田中に付与された米国特許第４，６
８６，５５４　号明細書に、容量負荷を含む出力回路に
バイポーラトランジスタのエミッタが接続された電荷蓄
積型の高感度、低ノイズの光電変換装置として記載され
ている。

【００２５】また図９は、本実施例に係るイメージセン
サをＬＥＤアレイ及び結像光学系と共に一体化したセン
サユニットを用いて構成した画像情報処理装置として通
信機能を有するファクシミリの一例を示す概略的断面図
である。

【００２６】ここで、１０２　は原稿６を読み取り位置
に向けて給送するための給送手段としての給送ローラ、
１０４　は原稿６を一枚ずつ確実に分離給送するための
分離片である。１０６　はセンサユニット１００　に対
して読み取り位置に設けられて原稿６の被読み取り面を
規制するとともに原稿６を搬送する搬送手段としてのプ
ラテンローラである。

【００２７】Ｐは図示の例ではロール紙形態をした記録
媒体であり、センサユニット１００　により読み取られ
た画像情報、あるいはファクシミリ装置等の場合には外
部から送信された画像情報がここに再生される。１１０
　は当該画像形成をおこなうための記録手段としての記
録ヘッドで、サーマルヘッド、インクジェット記録ヘッ
ド等種々のものを用いることができる。また、この記録
ヘッドは、シリアルタイプのものでも、ラインタイプの
ものでもよい。１１２　は記録ヘッド１１０　による記
録位置に対して記録媒体Ｐを搬送するとともにその被記
録面を規制する搬送手段としてのプラテンローラである
。

【００２８】１２０　は、入力／出力手段としての操作
入力を受容するスイッチやメッセージその他、装置の状
態を報知するための表示部等を配したオペレーションパ
ネルである。

【００２９】１３０　は制御手段としてのシステムコン
トロール基板であり、各部の制御を行なう制御部（コン
トローラー）や、光電変換素子の駆動回路（ドライバー
）、画像情報の処理部（プロセッサー）、送受信部等が
設けられる。１４０　は装置の電源である。

【００３０】本発明の情報処理装置に用いられる記録手
段としては、例えば米国特許第４７２３１２９　号明細
書、同第４７４０７９６　号明細書にその代表的な構成
や原理が開示されているものが好ましい。この方式は液
体（インク）が保持されているシートや液路に対応して
配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応してい
て核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも一
つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に
熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜
沸騰させて、結果的にこの駆動信号に一対一に対応し、
液体（インク）内の気泡を形成出来るので有効である。 この気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（
インク）を吐出させて、少なくとも一つの滴を形成する
。

【００３１】更に、記録装置が記録できる最大記録媒体
の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘ
ッドとしては、上述した明細書に開示されているような
複数記録ヘッドの組み合わせによって、その長さを満た
す構成や一体的に形成された一個の記録ヘッドとしての
構成のいずれでも良い。

【００３２】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体にインクタンクを一体的に設けら
れたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも
本発明は有効である。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればイ
メージセンサの画素の感度分布を、例えばベース領域の
形成位置によって変えることによって、各画素の感度を
調整することができる。

【００３５】これにより、従来のように各画素の開口面
積を調整する手段や、特別な信号増幅手段によらずに、
複数の画素の感度を同一に調整することができるという
効果が得られる。

【００３６】これは例えばマルチチップ型イメージセン
サのセンサチップの端部画素においては、端部画素の信
号を特に増幅する手段を不要とし、また端部画素の開口
面積に合わせて他の画素の開口を小さくし、全体の出力
信号レベルを低下させることもなくなるという効果が得
られる。

【００３７】またカラーイメージセンサにおいては、Ｒ
，Ｇ，Ｂの信号出力レベルの違いを、画素内の感度分布
を変えて感度を調整することで同一にすることができる
。これによって、Ｒ、Ｇ、ＢのＳ／Ｎをそろえることが
でき、またＲ，Ｇ，Ｂ信号の増幅回路等の信号処理回路
も同一にでき、画像の色再現性の向上がはかれるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施したマルチチップ型イメージセン
サのセンサチップのつなぎ目部分の構造を示す平面図。

【図２】マルチチップ型イメージセンサのセンサチップ
配置の一例を示した図。

【図３】画素上の位置のベース領域からの距離と画素感
度との関係を示した図。

【図４】従来例のマルチチップ型イメージセンサのセン
サチップのつなぎ目部分の構造を示す平面図。

【図５】実施例の端部画素における、開口上端部からベ
ース領域までの距離と画素感度との関連。

【図６】実施例の中央画素における、開口上端部からベ
ース領域までの距離と画素感度との関連。

【図７】他の実施例として、カラーイメージセンサを示
す平面図。

【図８】実施例の一画素の動作を説明するための回路図
。

【図９】本発明のイメージセンサを用いた情報処理装置
としてのファクシミリの概略構成断面図。

【図１０】センサチップの一画素を示す図。

【符号の説明】

１　　基板 ２〜７，３０　　センサチップ ８〜１３，３１〜３６　　画素の開口（画素）１４〜２
１，３７〜４２　　ベース領域ａ　　画素ピッチ ｄ１　　　センサチップ貼り合せのマージンｄ２　　　
ダイシングによるマージン

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数の画素を有するイメージセンサに
   おいて、一部の前記画素の感度分布を、他の前記画素の
   感度分布と異なるようにしたことを特徴とするイメージ
   センサ。
2. 【請求項２】　　複数の画素を有するセンサチップを複
   数含んで構成されるマルチチップ型イメージセンサにお
   いて、前記センサチップの一部の画素の感度分布を、他
   の前記画素の感度分布と異なるようにしたことを特徴と
   するイメージセンサ。
3. 【請求項３】　　前記各センサチップの端部画素の開口
   中央部の感度が、他の画素の開口中央部の感度より高く
   なるように前記感度分布を変えたことを特徴とする請求
   項２に記載のイメージセンサ。
4. 【請求項４】　　前記画素を構成する半導体装置のセン
   サ部であるｎまたはｐ型の半導体領域の位置を変えるこ
   とにより、前記一部の画素の感度分布を変えたことを特
   徴とする請求項１又は２に記載のイメージセンサ。
5. 【請求項５】　　前記画素を構成する半導体装置がバイ
   ポーラトランジスタであり、該トランジスタのベース領
   域の位置を変えることにより、前記一部の画素の感度分
   布を変えたことを特徴とする請求項４に記載のイメージ
   センサ。
6. 【請求項６】　　前記画素はバイポーラトランジスタを
   含んで構成され、該バイポーラトランジスタのエミッタ
   に容量負荷を含む出力回路が設けられており、光電変換
   された信号が前記容量負荷における電圧として読み出さ
   れることを特徴とする請求項１又は２に記載のイメージ
   センサ。
7. 【請求項７】　　請求項１又は２に記載のイメージセン
   サと、該イメージセンサによる読取り位置に原稿を保持
   する為の原稿保持手段と、を有する情報処理装置。