(57)【要約】【課題】高精度の機械的機構を必要とせずに、光解像度、高感度の撮影が可能なリニアイメージセンサを提供する。【解決手段】リニアイメージセンサは、赤色ダイオード列１１ａ、１１ｂ、緑色ダイオード列１２ａ、１２ｂ、青色ダイオード列１３ａ、１３ｂを含んで構成され、ダイオード列１１ｂ、１２ｂ、１３ｂは、ダイオード列１１ａ、１２ａ、１３ａに対してフォトダイオード列方向のピッチの約１／２だけ列方向にずれて配設されている。フォトダイオードで検出した信号電荷を転送する電荷転送チャネル２１ｃ、２２ｃ、２３ｃは、それぞれ赤色ダイオード列１１ａと１１ｂの間、緑色ダイオード列１２ａと１２ｂの間、青色ダイオード列１３ａと１３ｂの間に形成され、主走査方向に延在する蛇行形状を呈する。電荷転送チャネル２１ｃ、２２ｃ、２３ｃに読み出された信号電荷は、主走査方向に転送され、出力端ＯＵＴ３１ｃ、ＯＵＴ３２ｃ、ＯＵＴ３３ｃから出力される。【選択図】図１１
2009022040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に、複数の光電変換素子を線状に配設した光電変換素子列を、複数列含むリニアイメージセンサであって、
前記光電変換素子からの電荷を転送する電荷転送部と、
前記電荷転送部によって転送される電荷に応じた信号を出力する出力部とを有し、
隣接する前記光電変換素子列に含まれる前記光電変換素子は、互いに、前記光電変換素子列内での光電変換素子同士のピッチの約１／２、列方向にずれて配設されており、
前記電荷転送部は、前記光電変換素子列の各列に対応して前記半導体基板に形成された電荷転送チャネルと、前記電荷転送チャネルの各々を平面視上交差するように形成された複数本の電荷転送電極とを含み、
前記電荷転送チャネルは、全体として前記光電変換素子列方向に延在する蛇行形状を呈するように、前記光電変換素子に近接して形成されており、
前記光電変換素子列は、それぞれ特定の単色光に対応する電荷を検出する光電変換素子からなり、かつ、同一の単色光に対応して偶数列隣接して設けられており、
前記電荷転送部は、前記同一の単色光に対応する光電変換素子列の隣接する２列に兼用されるものとして、該隣接する２列の間に設けられるリニアイメージセンサ。
【請求項２】
請求項１記載のリニアイメージセンサであって、
前記電荷転送電極は、全体として前記光電変換素子列方向と交差する方向に延在する蛇行形状を呈するように、前記光電変換素子の間に形成されているリニアイメージセンサ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のリニアイメージセンサであって、
前記電荷転送電極は、前記光電変換素子に対応してそれぞれ４本設けられるリニアイメージセンサ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載のリニアイメージセンサであって、
前記単色光は、赤色光、緑色光、青色光の３種類であるリニアイメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板に光電変換素子を線状に配設した光電変換素子列を含むリニアイメージセンサに関し、特に光電変換素子列を複数列含むカラー撮影に好適なリニアイメージセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ファクシミリ、電子複写機、イメージスキャナ、バーコードリーダー等の種々の機器において利用されるリニアイメージセンサは、半導体基板に形成された撮像部を有する。撮像部は、フォトダイオード等の光電変換素子を略線状に配置した光電変換素子列と、光電変換素子列に近接して形成された電荷転送部とを含む。電荷転送部は、光電変換素子によって検出した信号電荷を転送する電荷転送チャネルと、信号電荷転送を制御する複数本の電荷転送電極を含む。電荷転送部によって転送された信号電荷は、フローティングディフュージョンアンプ等の出力部に送られ、電圧信号として出力される。
【０００３】
カラー画像撮像用のリニアイメージセンサは、各光電変換素子の上に赤、緑、青のカラーフィルタが形成され、各光電変換素子は、それぞれ赤色光、緑色光、青色光に対応した信号電荷を検出する。
【０００４】
図２１に、従来のカラー画像撮像用のリニアイメージセンサの撮像部の一例の概略構成を示す。図２１のリニアイメージセンサは、略矩形のフォトダイオード５００を直線状に配列した３列のフォトダイオード列５１１、５１２、５１３を有し、フォトダイオード列５１１、５１２、５１３には、電荷転送部５２１、５２２、５２３がそれぞれ並設される。電荷転送部５２１、５２２、５２３の一端には、フローティングディフュージョンアンプ等を含む出力部５３１、５３２、５３３が形成され、各出力端子５４１、５４２、５４３からフォトダイオード５００で検出した信号電荷に対応する電圧を出力する。
【０００５】
フォトダイオード列５１１、５１２、５１３は、それぞれ赤色光、緑色光、青色光に対応する信号を出力する。すなわち、フォトダイオード列５１１を形成する各フォトダイオードには赤色フィルタ（図示せず）が形成され、フォトダイオード列５１２を形成する各フォトダイオードには緑色フィルタ（図示せず）が形成され、フォトダイオード列５１３を形成する各フォトダイオードには青色フィルタ（図示せず）が形成される。
【０００６】
したがって、各出力端子５４１、５４２、５４３からは、図２２（ａ）に示すような信号が出力されるので、ＡＤ変換その他の処理を行った後、図２２（ｂ）に示すようなカラー撮像信号として利用することができる。なお、図２２における符号Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎ、Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎ、Ｂ１、Ｂ２、…、Ｂｎは、図２１において、符号Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎ、Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎ、Ｂ１、Ｂ２、…、Ｂｎを付与したフォトダイオードによって検出した信号を示すものであり、以降の説明においても同様である。
【０００７】
しかし、図２１のリニアイメージセンサは、フォトダイオード列５１１と５１２の間、及び５１２と５１３の間に、電荷転送部５２１、及び５２２を設ける必要があるため、フォトダイオード列５１１、５１２、５１３間の間隔を狭くすることができない。そのため、高解像度の撮像を行うためには、フォトダイオード列５１１、５１２、５１３の配置方向（以下、単に主走査方向と記述する場合もある。）と交差する方向（以下、単に副走査方向と記述する場合もある。）の位置精度が要求される。副走査方向の精度は、副走査機構の機械的精度に依存し、高精度の機構を安価に得るのは、一般に困難である。
【０００８】
図２３は、従来のカラー画像撮像用のリニアイメージセンサの撮像部の他の例の概略構成を示す図である。図２３のリニアイメージセンサは、略矩形のフォトダイオード６００を直線状に配列した２列のフォトダイオード列６１１、６１２を有する。フォトダイオード列６１１、６１２は、近接して設けられ、電荷転送部６２１、６２２は、フォトダイオード列６１１、６１２の外側に設けられる。また、電荷転送部６２１、６２２の一端には、フローティングディフュージョンアンプ等を含む出力部６３１、６３２が形成され、各出力端子６４１、６４２からフォトダイオード６００で検出した信号電荷に対応する電圧を出力する。
【０００９】
フォトダイオード列６１１を形成する各フォトダイオードには赤色フィルタと青色フィルタ（図示せず）が交互に形成され、フォトダイオード列６１２を形成する各フォトダイオードには緑色フィルタ（図示せず）が形成される。
【００１０】
したがって、各出力端子６４１、６４２からは、図２４（ａ）に示すような信号が出力されるので、ＡＤ変換その他の処理を行った後、色信号の演算を行って図２４（ｂ）に示すようなカラー撮像信号として利用することができる。
【００１１】
図２３のリニアイメージセンサは、フォトダイオード列６１１と６１２が近接して設けられるため、副走査機構の機械的精度が必ずしも要求されない。しかし、フォトダイオード列を２列より多くすることができないため、検出感度の向上が困難である。すなわち、検出感度を上げるためフォトダイオード列を増やすと、電荷転送部をフォトダイオード列に配置する構成となって、解像度が悪化することになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、高精度の機械的機構を必要とせずに、光解像度、高感度の撮影が可能なリニアイメージセンサを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のリニアイメージセンサは、半導体基板に複数の光電変換素子を線状に配設した光電変換素子列を複数列含むものであって、前記光電変換素子からの電荷を転送する電荷転送部と、前記電荷転送部によって転送される電荷に応じた信号を出力する出力部とを有し、隣接する前記光電変換素子列に含まれる前記光電変換素子は、互いに、前記光電変換素子列内での光電変換素子同士のピッチの約１／２、列方向にずれて配設されており、前記電荷転送部は、前記光電変換素子列の各列に対応して前記半導体基板に形成された電荷転送チャネルと、前記電荷転送チャネルの各々を平面視上交差するように形成された複数本の電荷転送電極とを含み、前記電荷転送チャネルは、全体として前記光電変換素子列方向に延在する蛇行形状を呈するように、前記光電変換素子に近接して形成されており、前記光電変換素子列は、それぞれ特定の単色光に対応する電荷を検出する光電変換素子からなり、かつ、同一の単色光に対応して偶数列隣接して設けられており、前記電荷転送部は、前記同一の単色光に対応する光電変換素子列の隣接する２列に兼用されるものとして、該隣接する２列の間に設けられるものである。このように構成すると、光電変換素子列間ギャップを小さくすることができ、全体としての列方向と略直交する副走査方向の検出精度を向上させることができる。したがって、機械的な副走査精度の許容範囲を広げても、高精度の撮像が可能となる。また、主走査方向の解像度の向上及び検出感度の増加を図ることができるとともに、加算した信号電荷を読み出すことができ、より簡単な構成で検出感度の増加を図ることができる。
【００１４】
本発明のリニアイメージセンサにおける前記電荷転送電極は、全体として前記光電変換素子列方向と交差する方向に延在する蛇行形状を呈するように、前記光電変換素子の間に形成されているものである。こうすると、複数の光電変換素子列の光電変換素子に対応する転送電極を、一体のものとして形成することができ、転送電極に対する転送パルス供給用配線が簡単に形成できる。
【００１５】
本発明のリニアイメージセンサにおける前記電荷転送電極は、前記光電変換素子に対応してそれぞれ４本設けられるものである。
【００１６】
また、本発明のリニアイメージセンサにおける前記単色光は、赤色光、緑色光、青色光の３種類である。
【発明の効果】
【００１７】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、高精度の機械的機構を必要とせずに、光解像度、高感度の撮影が可能なリニアイメージセンサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態を、図１から図２０を用いて説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１に、第１の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部の概略構成を示す。図１のリニアイメージセンサは、それぞれ１列に配置された赤色光検出用のフォトダイオードＲ１、Ｒ２、…、Ｒｎ−１、Ｒｎ（赤色ダイオード列１１）、緑色光検出用のフォトダイオードＧ１、Ｇ２、…、Ｇｎ−１、Ｇｎ（緑色ダイオード列１２）、青色光検出用のフォトダイオードＢ１、Ｂ２、…、Ｂｎ−１、Ｂｎ（青色ダイオード列１３）を含んで構成される。赤色ダイオード列１１と青色ダイオード列１３の間に位置する緑色ダイオード列１２は、図示のように、フォトダイオード列方向のピッチの約１／２だけ列方向にずれて配設されている。
【００２０】
フォトダイオードＲ１〜Ｒｎ、Ｇ１〜Ｇｎ、Ｂ１〜Ｂｎによって検出された信号電荷を転送するための電荷転送部を構成する電荷転送チャネル２１、２２、２３は、それぞれ赤色ダイオード列１１、緑色ダイオード列１２、青色ダイオード列１３に近接して形成され、主走査方向に延在する蛇行形状を呈する。所定のタイミングで、フォトダイオードＲ１〜Ｒｎ、Ｇ１〜Ｇｎ、Ｂ１〜Ｂｎから電荷転送チャネル２１、２２、２３に読み出された信号電荷は、図１では図示していない電荷転送電極に所定のシフトパルスを供給することによって主走査方向に転送され、出力端ＯＵＴ３１、ＯＵＴ３２、ＯＵＴ３３から出力される。
【００２１】
出力端ＯＵＴ３１、ＯＵＴ３２、ＯＵＴ３３から出力される撮像信号の処理について説明する前に、電荷転送部のさらに詳細な構成、及び電荷転送チャネルへの信号電荷の読み出し、及び出力端への電荷転送の仕組みについて説明する。図４は、図１のリニアイメージセンサの撮像部をさらに詳細に示したもので、電荷転送チャネル２１、２２、２３上の電荷転送電極が図示されている。１つのフォトダイオードに対応して４つの電荷転送電極Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４が設けられ、それぞれ、１／４周期ずれたタイミングで駆動される。
【００２２】
図４においては、電荷転送電極Ｈ１〜Ｈ４を電荷転送チャネル２１、２２、２３毎それぞれのフォトダイオードに対応させて、模式的に単独のものとして示しているが、具体的には、図５に示すように、共通の導電体によって構成する。図５において、フォトダイオードが形成される半導体基板には、各色のダイオード列１１、１２、１３を分離するチャネルストップ領域５１、５２、５３、５４が形成され、チャネルストップ領域５１と５２の間に電荷転送チャネル２１が、チャネルストップ領域５２と５３の間に電荷転送チャネル２２が、チャネルストップ領域５３と５４の間に電荷転送チャネル２３が、それぞれ形成される。電荷転送電極Ｈ１〜Ｈ４は、全体として主走査方向と交差する方向に延在する蛇行形状を呈するように、フォトダイオードの間に形成される。
【００２３】
フォトダイオードから電荷転送チャネルは信号電荷を読み出す読み出しゲート部は、図４及び図５において、模式的に矢印によって示すように、赤色ダイオード列１１及び青色ダイオード列１３においては、電荷転送電極Ｈ４下部の電荷転送チャネル２１、２３との間に形成され、緑色ダイオード列１２においては、電荷転送電極Ｈ２下部の電荷転送チャネル２２との間に形成される。読み出しゲート電極は、電荷転送電極Ｈ４及びＨ２と兼用され、電荷転送電極Ｈ４及びＨ２に、シフトパルスより高電位の読み出しパルスを供給することによってフォトダイオードに蓄積された信号電荷が電荷転送チャネル２１、２２、２３に読み出される。
【００２４】
次に、フォトダイオードからの信号電荷の読み出し動作及び電荷転送動作を、図６のタイムチャートを用いて説明する。図６に示されるように、電荷転送電極Ｈ１〜Ｈ４には、１／４周期づつずれた４相のシフトパルスが加えられ、各電極下部の電荷転送チャネルに保持された信号電荷が順次主走査方向に転送される。
【００２５】
今、時刻ｔ１において、シフトパルスＨ４に読み出しパルスが重畳されると、読み出しゲートを介してフォトダイオードＲ１〜Ｒｎ、Ｂ１〜Ｂｎの信号電荷が、それぞれ電荷転送チャネル２１、２３に読み出される。また、時刻ｔ２において、シフトパルスＨ２に読み出しパルスが重畳されると、読み出しゲートを介してフォトダイオードＧ１〜Ｇｎの信号電荷が、電荷転送チャネル２２に読み出される。
【００２６】
電荷転送チャネル２１、２２、２３に読み出された信号電荷は、シフトパルスにしたがって順次転送され、出力端ＯＵＴ３１からは、時刻ｔ３においてフォトダイオードＲ１の信号電荷が出力され、時刻ｔ４においてフォトダイオードＲ２の信号電荷というように、シフトパルスに同期して順次出力される。出力端ＯＵＴ３３からも同様に、時刻ｔ３においてフォトダイオードＢ１の信号電荷が出力され、順次出力される。また、出力端ＯＵＴ３２からは、時刻ｔ４においてフォトダイオードＧ１の信号電荷が出力され、時刻ｔ５においてフォトダイオードＧ２の信号電荷というように、出力端ＯＵＴ３１及び出力端ＯＵＴ３３に対して１周期遅れて、順次出力される。
【００２７】
したがって、出力端ＯＵＴ３１〜ＯＵＴ３３から出力される信号電荷は、図２に示すような検出位置の各色信号に対応することになる。これらの信号電荷は、図示しない出力部において電圧信号に変換され、各フォトダイオード毎の色信号として出力される。
【００２８】
カラー画像信号として利用する場合は、図２から明らかなように、緑（Ｇ）信号が約１／２ピッチずれているので、補正処理を行って図３に示すような赤（Ｒ）信号、緑（Ｇ）信号、青（Ｂ）信号とする。図３（ａ）は、緑色ダイオード列１２の位置を基準に補正したものであり、Ｒ信号とＢ信号が、隣接する２つのダイオードの出力の平均値となっている。また、図３（ｂ）は、赤色ダイオード列１１及び青色ダイオード列１３の位置を基準に補正したものであり、Ｇ信号が、隣接する２つのダイオードの出力の平均値となっている。ここでの補正処理はリニアイメージセンサの外部で行うが、ここで述べた方法にとどまらず、他の方法でもよい。
【００２９】
以上、説明したように、第１の実施の形態のリニアイメージセンサは、隣接する複数のダイオード列を互にフォトダイオード間隔の約１／２ピッチだけずらして配置するとともに、電荷転送チャネルを、全体としてフォトダイオード列方向に延在する蛇行形状を呈するように配置しているので、ＲＧＢそれぞれの色信号を検出するフォトダイオード列を設けても列間の間隔は広くならない。
【００３０】
（第２の実施の形態）
図７に、第２の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部の概略構成を示す。図７のリニアイメージセンサは、赤色検出用のフォトダイオード、緑色光検出用のフォトダイオード、青色光検出用のフォトダイオードをそれぞれ２列に配列している。
【００３１】
赤色光検出用のフォトダイオードＲ１ａ、Ｒ２ａ、…、Ｒｎ−１ａ、Ｒｎａを一列に配列した赤色ダイオード列１１ａと、赤色光検出用のフォトダイオードＲ１ｂ、Ｒ２ｂ、…、Ｒｎ−１ｂ、Ｒｎｂを一列に配列した赤色ダイオード列１１ｂは、隣接してフォトダイオード列方向のピッチの約１／２だけ列方向にずらして配設している。同様に、緑色光検出用のフォトダイオードＧ１ａ、Ｇ２ａ、…、Ｇｎ−１ａ、Ｇｎａを一列に配列した緑色ダイオード列１２ａと、緑色光検出用のフォトダイオードＧ１ｂ、Ｇ２ｂ、…、Ｇｎ−１ｂ、Ｇｎｂを一列に配列した緑色ダイオード列１２ｂ、及び青色光検出用のフォトダイオードＢ１ａ、Ｂ２ａ、…、Ｂｎ−１ａ、Ｂｎａを一列に配列した青色ダイオード列１３ａと、青色光検出用のフォトダイオードＢ１ｂ、Ｂ２ｂ、…、Ｂｎ−１ｂ、Ｂｎｂを一列に配列した青色ダイオード列１３ｂも、隣接してフォトダイオード列方向のピッチの約１／２だけ列方向にずらして配設している。また、赤色ダイオード列１１ｂと緑色ダイオード列１２ａ、及び緑色ダイオード列１２ｂと青色ダイオード列１３ａも、フォトダイオード列方向のピッチの約１／２だけ列方向にずらして配設している。
【００３２】
フォトダイオードＲ１ａ〜Ｒｎａ、Ｒ１ｂ〜Ｒｎｂ、Ｇ１ａ〜Ｇｎａ、Ｇ１ｂ〜Ｇｎｂ、Ｂ１ａ〜Ｂｎａ、Ｂ１ｂ〜Ｂｎｂによって検出された信号電荷を転送するための電荷転送部を構成する電荷転送チャネル２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂは、それぞれ赤色ダイオード列１１ａ、１１ｂ、緑色ダイオード列１２ａ、１２ｂ、青色ダイオード列１３ａ、１３ｂに近接して形成され、主走査方向に延在する蛇行形状を呈する。所定のタイミングで、フォトダイオードＲ１ａ〜Ｒｎａ、Ｒ１ｂ〜Ｒｎｂ、Ｇ１ａ〜Ｇｎａ、Ｇ１ｂ〜Ｇｎｂ、Ｂ１ａ〜Ｂｎａ、Ｂ１ｂ〜Ｂｎｂから電荷転送チャネル２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂに読み出された信号電荷は、図７では図示していない電荷転送電極に所定のシフトパルスを供給することによって主走査方向に転送され、出力端ＯＵＴ３１ａ、ＯＵＴ３１ｂ、ＯＵＴ３２ａ、ＯＵＴ３２ｂ、ＯＵＴ３３ａ、ＯＵＴ３３ｂから出力される。
【００３３】
電荷転送チャネル２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ上の電荷転送電極（図示せず）は、図４及び図５に示す第１の実施の形態のリニアイメージセンサと同様、１つのフォトダイオードに対応して４つの電荷転送電極Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４が設けられ、それぞれ、１／４周期ずれたタイミングで駆動される。また、電荷転送電極Ｈ１〜Ｈ４は、全体として主走査方向と交差する方向に延在する蛇行形状を呈するように、フォトダイオードの間に形成される。さらに、フォトダイオードから電荷転送チャネルは信号電荷を読み出す読み出しゲート部も、第１の実施の形態のリニアイメージセンサと同様の位置に形成される。
【００３４】
したがって、第１の実施の形態のリニアイメージセンサと同様のシフトパルス及び読み出しパルスを、電荷転送電極Ｈ１〜Ｈ４に加えると、出力端ＯＵＴ３１ａ〜ＯＵＴ３３ｂから出力される信号電荷は、図８に示すような検出位置の各色信号に対応することになる。これらの信号電荷は、図示しない出力部において電圧信号に変換され、各フォトダイオード毎の色信号として出力される。
【００３５】
図８から明らかなように、出力端ＯＵＴ３１ｂ、ＯＵＴ３２ｂ、ＯＵＴ３３ｂからのＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号は、出力端ＯＵＴ３１ａ、ＯＵＴ３２ａ、ＯＵＴ３３ａからのＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に対して約１／２ピッチずれているので、図９に示すように、（Ｒ１ａ、Ｇ１ａ、Ｂ１ａ）、（Ｒ１ｂ、Ｇ１ｂ、Ｂ１ｂ）、（Ｒ２ａ、Ｇ２ａ、Ｂ２ａ）、…をカラー画像信号として利用すると、主走査方向の解像度をフォトダイオードの配設ピッチの２倍にすることができる。
【００３６】
また、リニアイメージセンサの外部において、図１０に示すように、出力端ＯＵＴ３１ａとＯＵＴ３１ｂからのＲ信号、出力端ＯＵＴ３２ａとＯＵＴ３２ｂからのＧ信号、出力端ＯＵＴ３３ａとＯＵＴ３３ｂからのＢ信号を、それぞれ加算してカラー画像信号として利用することもできる。このように利用すると、主走査方向の解像度は、フォトダイオードの配設ピッチと同じであるが、感度を２倍にすることができる。
【００３７】
図７のリニアイメージセンサは、赤色ダイオード列１１ａ、１１ｂに近接する電荷転送チャネル２１ａ、２１ｂ、緑色ダイオード列１２ａ、１２ｂに近接する電荷転送チャネル２２ａ、２２ｂ、青色ダイオード列１３ａ、１３ｂに近接する電荷転送チャネル２３ａ、２３ｂを、それぞれ別の出力端ＯＵＴ３１ａ、ＯＵＴ３１ｂ、ＯＵＴ３２ａ、ＯＵＴ３２ｂ、ＯＵＴ３３ａ、ＯＵＴ３３ｂに接続したが、電荷転送チャネル２１ａと２１ｂ、電荷転送チャネル２２ａと２２ｂ、電荷転送チャネル２３ａと２３ｂを接続してそれぞれ１つの出力端としてもよい。その場合、赤色ダイオード列１１ｂ、緑色ダイオード列１２ｂ、青色ダイオード列１３ｂからのシフト段数を、出力端の手前で１／２周期分省略する。
【００３８】
このような構成にすると、それぞれの出力端からは、図９に示すような色信号が出力されるので、解像度がフォトダイオードの配設ピッチの２倍のカラー画像信号として利用することができる。
【００３９】
（第３の実施の形態）
図１１に、第３の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部の概略構成を示す。図１１のリニアイメージセンサは、２列の赤色ダイオード列１１ａ、１１ｂ、２列の緑色ダイオード列１２ａ、１２ｂ、２列の青色ダイオード列１３ａ、１３ｂを含んで構成され、それらの位置関係は、第２の実施の形態と同様である。
【００４０】
第２の実施の形態と異なる点は、電荷転送チャネルの構成であり、図１１のリニアイメージセンサにおいては、２列の赤色ダイオード列１１ａ、１１ｂの信号電荷を転送する電荷転送チャンネル２１ｃ、２列の緑色ダイオード列１２ａ、１２ｂの信号電荷を転送する電荷転送チャンネル２２ｃ、２列の青色ダイオード列１３ａ、１３ｂの信号電荷を転送する電荷転送チャンネル２３ｃを、それぞれ、赤色ダイオード列１１ａの１１ｂの間、緑色ダイオード列１２ａと１２ｂ、青色ダイオード列１３ａと１３ｂに設けている。
【００４１】
また、電荷読み出しゲートの位置も異なっている。図１１のリニアイメージセンサは、図１３において矢印で示すように、赤色ダイオード列１１ａ、緑色ダイオード列１２ａ、青色ダイオード列１３ａについては、電荷転送電極Ｈ４下部の電荷転送チャネル２１ｃ、２２ｃ、２３ｃとの間に形成され、赤色ダイオード列１１ｂ、緑色ダイオード列１２ｂ、青色ダイオード列１３ｂについては、電荷転送電極Ｈ１下部の電荷転送チャネル２１ｃ、２２ｃ、２３ｃとの間に形成される。
【００４２】
図１３に示すように、フォトダイオードが形成される半導体基板に形成されたチャネルストップ領域５５と５６の間に電荷転送チャネル２１ｃが形成され、フォトダイオードＲ１ａ、Ｒ２ａ，Ｒ３ａの電荷読み出しチャネルは、電荷転送電極Ｈ４との間に、フォトダイオードＲ１ｂ、Ｒ２ｂ，Ｒ３ｂの電荷読み出しチャネルは、電荷転送電極Ｈ１との間に形成される。電荷転送電極Ｈ１〜Ｈ４は、第１の実施の形態（図５参照）と同様、全体として主走査方向と交差する方向に延在する蛇行形状を呈するように、フォトダイオードの間に形成される。
【００４３】
電荷読み出しチャネルが、電荷転送電極Ｈ４とＨ１に対応する位置に設けられるので、シフトパルスより高電位の読み出しパルスは、図１４に示すように、時刻ｔ１１と時刻ｔ１２においてそれぞれシフトパルスＨ１とＨ４に重畳される。このような駆動を行うと、出力端ＯＵＴ３１ｃからは、フォトダイオードＲ１ａの信号電荷とＲ１ｂの信号電荷を加算した電荷が出力され、続いてフォトダイオードＲ２ａの信号電荷とＲ２ｂの信号電荷を加算した電荷というように、順次出力される。
【００４４】
したがって、出力端ＯＵＴ３１ｃ〜ＯＵＴ３３ｃから出力される信号電荷は、図１２に示すような検出位置の各色信号に対応することになる。これらの信号電荷は、図示しない出力部において電圧信号に変換され、各フォトダイオード毎の色信号として出力される。図１２から明らかなように、図１１のリニアイメージセンサは、図１０に示したカラー画像信号と同様の信号を出力することができ、主走査方向に高速に走査して撮像する場合でも、高感度の撮像ができる。しかも、信号の加算を信号電荷によって行っているため、出力部の数を減らすことができ、かつ信号処理量も大幅に減らすことができる。
【００４５】
（第４の実施の形態）
以上の実施の形態では、同一色光を検出するフォトダイオードを１列に配設したが、第４の実施の形態のリニアイメージセンサは、異なる色の光を検出するフォトダイオードを同一列に含んで構成される。図１５に、第４の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部の概略構成を示す。図１５のリニアイメージセンサは、赤色光検出用のフォトダイオードＲ１、Ｒ２、…、Ｒｎと青色光検出用のフォトダイオードＢ１、Ｂ２、…、Ｂｎを交互に１列に配置した赤／青色ダイオード列２１１と、緑色光検出用のフォトダイオードＧ１、Ｇ２、…、Ｇ２ｎ−１、Ｇ２ｎを一列に配列した緑色ダイオード列２１２を含んで構成される。緑色ダイオード列２１２は、図示のように、赤／青色ダイオード列２１１に対してフォトダイオード列方向のピッチの約１／２だけ列方向にずれて配設される。
【００４６】
フォトダイオードＲ１〜Ｒｎ、Ｂ１〜Ｂｎによって検出された信号電荷を転送するための電荷転送部を構成する電荷転送チャネル２２１は、赤／青色ダイオード列２１１に近接して形成され、フォトダイオードＧ１〜Ｇ２ｎによって検出された信号電荷を転送するための電荷転送部を構成する電荷転送チャネル２２２は、緑色ダイオード列２１２に近接して形成される。電荷転送チャネル２２１、２２２は、他の実施の形態と同様、主走査方向に延在する蛇行形状を呈する。
【００４７】
フォトダイオードＲ１〜Ｒｎ、Ｂ１〜Ｂｎ、Ｇ１〜Ｇ２ｎから電荷転送チャネル２２１、２２２に読み出された信号電荷は、図１５では図示していない電荷転送電極に所定のシフトパルスを供給することによって主走査方向に転送され、出力端ＯＵＴ２３１、ＯＵＴ２３２から出力される。
【００４８】
電荷転送チャネル２２１、２２２上の電荷転送電極（図示せず）は、図４及び図５に示す第１の実施の形態のリニアイメージセンサと同様、１つのフォトダイオードに対応して４つの電荷転送電極Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４が設けられ、それぞれ、１／４周期ずれたタイミングで駆動される。また、電荷転送電極Ｈ１〜Ｈ４は、全体として主走査方向と交差する方向に延在する蛇行形状を呈するように、フォトダイオードの間に形成される。さらに、フォトダイオードから電荷転送チャネルは信号電荷を読み出す読み出しゲート部も、第１の実施の形態のリニアイメージセンサと同様の位置に形成される。
【００４９】
したがって、第１の実施の形態のリニアイメージセンサと同様のシフトパルス及び読み出しパルスを、電荷転送電極Ｈ１〜Ｈ４に加えると、出力端ＯＵＴ２３１、２３２から出力される信号電荷は、図１６に示すような検出位置の各色信号に対応することになる。これらの信号電荷は、図示しない出力部において電圧信号に変換され、各フォトダイオード毎の色信号として出力される。
【００５０】
カラー画像信号として利用する場合は、ＲＧＢ３色の信号が必要であるので、図１７に示すように検出していない部分の色信号を補間によって求める。また、図１７から明らかなように、Ｇ信号がＲ信号とＢ信号に対して約１／２ピッチずれているので、さらに補正処理を行って図３に示すようなＲＧＢ信号とする。このような画像信号処理は、リニアイメージセンサの外部で行う。また、処理手法はこの方式に限ることはない。
【００５１】
（第５の実施の形態）
図１８に、第５の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部の概略構成を示す。図１８のリニアイメージセンサは、第４の実施の形態のリニアイメージセンサと同様、赤／青色ダイオード列と緑色ダイオード列を含むが、それぞれ複数列設けられる点で第４の実施の形態と異なる。
【００５２】
赤／青色ダイオード列は、赤色光検出用のフォトダイオードＲ１ａ、Ｒ３ａ、…、Ｒｎ−１ａと青色光検出用のフォトダイオードＢ２ａ、Ｂ４ａ、…、Ｂｎａを交互に１列に配置した赤／青色ダイオード列２１１ａ、青色光検出用のフォトダイオードＢ１ｂ、Ｂ３ｂ、…、Ｂｎ−１ｂと赤色光検出用のフォトダイオードＲ２ｂ、Ｒ４ｂ、…、Ｒｎｂを交互に１列に配置した赤／青色ダイオード列２１１ｂ、赤色光検出用のフォトダイオードＲ１ｃ、Ｒ３ｃ、…、Ｒｎ−１ｃと青色光検出用のフォトダイオードＢ２ｃ、Ｂ４ｃ、…、Ｂｎｃを交互に１列に配置した赤／青色ダイオード列２１１ｃを含み、赤／青色ダイオード列２１１ｂは、赤／青色ダイオード列２１１ａ、２１１ｃとダイオードの配置順序が異なる。
【００５３】
緑色ダイオード列は、緑色光検出用のフォトダイオードＧ１ａ、Ｇ２ａ、…、Ｇ２ｎ−１ａ、Ｇ２ｎａを一列に配列した緑色ダイオード列２１２ａと、緑色光検出用のフォトダイオードＧ１ｂ、Ｇ２ｂ、…、Ｇ２ｎ−１ｂ、Ｇ２ｎｂを一列に配列した緑色ダイオード列２１２ｂを含む。緑色ダイオード列２１２ａは、赤／青色ダイオード列２１１ａと２１１ｂの間に配設され、緑色ダイオード列２１２ｂは、赤／青色ダイオード列２１１ｂと２１１ｃの間に配設される。また、緑色ダイオード列２１２ａ、２１２ｂは、赤／青色ダイオード列２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃに対してフォトダイオード列方向のピッチの約１／２だけ列方向にずらして配設している。
【００５４】
フォトダイオードＲ１ａ〜ＲｎａとＢ１ａ〜Ｂｎａ、フォトダイオードＲ１ｂ〜ＲｎｂとＢ１ｂ〜Ｂｎｂ、フォトダイオードＲ１ｃ〜ＲｎｃとＢ１ａ〜Ｂｎｃ、フォトダイオードＧ１ａ〜Ｇｎａ、フォトダイオードＧ１ｂ〜Ｇｎｂによって検出された信号電荷を転送するための電荷転送部を構成する電荷転送チャネル２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、２２２ａ、２２２ｂは、それぞれ赤／青色ダイオード列２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、緑色ダイオード列２１２ａ、２１２ｂに近接して形成され、主走査方向に延在する蛇行形状を呈する。所定のタイミングで、フォトダイオードＲ１ａ〜ＲｎａとＢ１ａ〜Ｂｎａ、フォトダイオードＲ１ｂ〜ＲｎｂとＢ１ｂ〜Ｂｎｂ、フォトダイオードＲ１ｃ〜ＲｎｃとＢ１ａ〜Ｂｎｃ、フォトダイオードＧ１ａ〜Ｇｎａ、フォトダイオードＧ１ｂ〜Ｇｎｂから電荷転送チャネル２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、２２２ａ、２２２ｂに読み出された信号電荷は、図１８では図示していない電荷転送電極に所定のシフトパルスを供給することによって主走査方向に転送され、出力端ＯＵＴ２３１ａ、ＯＵＴ２３１ｂ、ＯＵＴ２３１ｃ、ＯＵＴ２３２ａ、ＯＵＴ２３２ｂから出力される。
【００５５】
電荷転送チャネル２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、２２２ａ、２２２ｂ上の電荷転送電極（図示せず）は、図４及び図５に示す第１の実施の形態のリニアイメージセンサと同様、１つのフォトダイオードに対応して４つの電荷転送電極Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４が設けられ、それぞれ、１／４周期ずれたタイミングで駆動される。また、電荷転送電極Ｈ１〜Ｈ４は、全体として主走査方向と交差する方向に延在する蛇行形状を呈するように、フォトダイオードの間に形成される。さらに、フォトダイオードから電荷転送チャネルは信号電荷を読み出す読み出しゲート部も、第１の実施の形態のリニアイメージセンサと同様の位置に形成される。
【００５６】
したがって、第１の実施の形態のリニアイメージセンサと同様のシフトパルス及び読み出しパルスを、電荷転送電極Ｈ１〜Ｈ４に加えると、出力端ＯＵＴ２３１ａ、ＯＵＴ２３１ｂ、ＯＵＴ２３１ｃ、ＯＵＴ２３２ａ、ＯＵＴ２３２ｂから出力される信号電荷は、図１９に示すような検出位置の各色信号に対応することになる。これらの信号電荷は、図示しない出力部において電圧信号に変換され、各フォトダイオード毎の色信号として出力される。
【００５７】
カラー画像信号として利用する場合は、図２０に示すように加算演算を施した信号を検出色信号とする。また、図２０から明らかなように、Ｇ信号がＲ信号とＢ信号に対して約１／２ピッチずれているので、さらに補正処理を行って図３に示すようなＲＧＢ信号とする。このような画像信号処理は、リニアイメージセンサの外部で行う。また、処理手法は、この方式に限ることはない。
【００５８】
第５の実施の形態のリニアイメージセンサは、複数のフォトダイオードの信号電荷を加算したものを検出色信号としているので、検出感度の増加することができる。第３の実施の形態及び第４の実施の形態に比べた場合、列数を少なくして感度を増加できる。また、加算するフォトダイオードの位置が分散しているので、信号加算によって生じる色信号の不自然さが避けられる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部の概略構成を示す図
【図２】第１の実施の形態のリニアイメージセンサによる出力色信号を示す図
【図３】第１の実施の形態のリニアイメージセンサによる出力色信号から演算したカラー画像信号を示す図
【図４】第１の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部をさらに詳細に示す図
【図５】第１の実施の形態のリニアイメージセンサの電荷転送電極の構成例を示す図
【図６】第１の実施の形態のリニアイメージセンサの読み出し動作及び電荷転送動作を示すタイムチャート
【図７】第２の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部の概略構成を示す図
【図８】第２の実施の形態のリニアイメージセンサによる出力色信号を示す図
【図９】第２の実施の形態のリニアイメージセンサによる出力色信号から演算したカラー画像信号の一例を示す図
【図１０】第２の実施の形態のリニアイメージセンサによる出力色信号から演算したカラー画像信号の他の例を示す図
【図１１】第３の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部の概略構成を示す図
【図１２】第３の実施の形態のリニアイメージセンサによる出力色信号を示す図
【図１３】第３の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部を詳細に示す図
【図１４】第３の実施の形態のリニアイメージセンサの読み出し動作及び電荷転送動作を示すタイムチャート
【図１５】第４の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部を詳細に示す図
【図１６】第４の実施の形態のリニアイメージセンサによる出力色信号を示す図
【図１７】第４の実施の形態のリニアイメージセンサによる出力色信号から演算したカラー画像信号の一例を示す図
【図１８】第５の実施の形態のリニアイメージセンサの撮像部の一部を詳細に示す図
【図１９】第５の実施の形態のリニアイメージセンサによる出力色信号を示す図
【図２０】第５の実施の形態のリニアイメージセンサによる出力色信号から演算したカラー画像信号の一例を示す図
【図２１】従来のリニアイメージセンサの一例の概略構成を示す図
【図２２】図２１のリニアイメージセンサの出力信号を示す図
【図２３】従来のリニアイメージセンサの他の例の概略構成を示す図
【図２４】図２３のリニアイメージセンサの出力信号を示す図
【符号の説明】
【００６０】
１１、１１ａ、１１ｂ・・・赤色ダイオード列
１２、１２ａ、１２ｂ・・・緑色ダイオード列
１３、１３ａ、１３ｂ・・・青色ダイオード列
２１〜２３、２１ａ〜２３ｃ・・・電荷転送チャネル
ＯＵＴ３１〜ＯＵＴ３３、ＯＵＴ３１ａ〜ＯＵＴ３３ｃ・・・出力端
５１〜５６・・・チャネルストップ領域
Ｈ１〜Ｈ４・・・電荷転送電極
２１１、２１１ａ〜２１１ｃ・・・赤／青色ダイオード列
２１２、２１２ａ〜２１２ｃ・・・緑色ダイオード列
２２１、２２２、２２１ａ〜２２２ｂ・・・電荷転送チャネル
ＯＵＴ２３１、ＯＵＴ２３２、ＯＵＴ２３１ａ〜ＯＵＴ２３２ｂ・・・出力端
５００、６００・・・フォトダイオード
５１１〜５１３、６１１、６１２・・・フォトダイオード列
５２１〜５２３、６２１、６２２・・・電荷転送部
５３１〜５３３、６３１、６３２・・・出力部
５４１〜５４３、６４１、６４２・・・出力端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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