JP5439975B2

JP5439975B2 - イメージセンサおよび画像読取装置

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Publication number: JP5439975B2
Application number: JP2009148597A
Authority: JP
Inventors: 二朗松田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2009-06-23
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2029-06-23
Also published as: US20100321552A1; US8514312B2; JP2011009274A

Description

本発明は、イメージセンサおよび画像読取装置に関する。

ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサを使用した画像読取装置において、電荷を画素から転送路に対して効率よく転送する技術が提案されている。特許文献１では、従来１画素の一辺に対して、転送電極を１つ配置していたところを、当該電極を対向する二辺に配置することで、１度に転送する信号電荷の移動距離を短くして、転送効率を向上させる技術について述べられている。また、特許文献２では、水平ＣＣＤ転送部に、片側が鋸状になるようにイオン注入し形成されたポテンシャルバリアによって、水平ＣＣＤ転送部内全体を強転送電界部にして、電荷の転送効率を上げる技術について述べられている。

特開平５−１３７４６号公報特開平５−１９８６０２号公報

本発明の目的は、イメージセンサの電荷の転送効率を改善することにある。

本発明の請求項１に係るイメージセンサは、半導体基板に設けられ、照射される光に応じて電荷を発生させるとともに、当該電荷を蓄積するポテンシャルウェルを有する電荷発生部と、前記電荷発生部に対して特定の方向に隣接して前記半導体基板に設けられ、前記電荷発生部から転送される電荷を蓄積する前記電荷発生部より深いポテンシャルウェルを有する第１の電荷蓄積部と、前記電荷発生部に対して前記特定の方向とは反対の方向に隣接して前記半導体基板に設けられ、前記電荷発生部から転送される電荷を蓄積する前記電荷発生部より深いポテンシャルウェルを有する第２の電荷蓄積部と、前記電荷発生部における前記特定の方向に対応する端部の領域を覆う第１の電極であって、前記電荷発生部に蓄積された電荷を前記第１の電荷蓄積部に転送させるように、前記電荷発生部と前記第１の電荷蓄積部とに挟まれる領域のポテンシャルに勾配を形成する第１の電圧が印加される第１の電極と、前記電荷発生部の一部の領域を覆うとともに、前記第１の電荷蓄積部に対して前記第１の電極よりも離れた位置に設けられる第２の電極であって、当該一部の領域に対応する電荷発生部のポテンシャルウェルを浅くする第２の電圧が印加される第２の電極と、前記電荷発生部における前記特定の方向とは反対の方向に対応する端部の領域を覆う第３の電極であって、前記電荷発生部に蓄積された電荷を前記第２の電荷蓄積部に転送させるように、前記電荷発生部と前記第２の電荷蓄積部とに挟まれる領域のポテンシャルに勾配を形成する第３の電圧が印加される第３の電極とを具備し、前記第１、第２及び第３の電圧は同時に印加されることを特徴とする。

本発明の請求項２に係るイメージセンサは、請求項１に係る構成において、前記第１の電極または前記第２の電極は、前記電荷発生部を覆う領域における境界線の少なくとも一部の向きと前記特定の方向との関係が、０度より大きく９０度より小さくなるように形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項３に係るイメージセンサは、請求項１または請求項２の構成において、前記第２の電極は、前記第１の電極において前記電荷発生部を覆う部分と、前記第３の電極において前記電荷発生部を覆う部分とを覆うように形成されることを特徴とする。
本発明の請求項４に係るイメージセンサは、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の構成において、前記第２の電極と前記電荷発生部との間には、開口部を有する絶縁膜が形成されることを特徴とする。

本発明の請求項５に係る画像読取装置は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のイメージセンサと、前記第１、第２及び第３の電極に電圧を印加する電圧印加手段と、前記第１及び第２の電荷蓄積部に蓄積された電荷に応じた画像を示す画像情報を生成する生成手段と、前記電圧印加手段を制御して、前記第１の電極に対する前記第１の電圧と、前記第２の電極に対する前記第２の電圧と、前記第３の電極に対する前記第３の電圧とを同時に印加する電圧制御手段とを具備することを特徴とする。

請求項１に係るイメージセンサによれば、画素のポテンシャルウェルを浅くする電圧が印加される第２の電極を具備しない場合と比較して、電荷の転送効率を改善できる。
請求項２に係るイメージセンサによれば、第１の電極および第２の電極の、画素を覆う領域における境界線の少なくとも一部の向きと前記特定の方向との関係が、０度より大きく９０度より小さくなるように形成されていない場合と比較して、電荷の転送効率を改善できる。
請求項３に係るイメージセンサによれば、画素のポテンシャルウェルを浅くする電圧が印加される第２の電極を具備しない場合と比較して、電荷の転送効率を改善できる。
請求項４に係るイメージセンサによれば、画素のポテンシャルウェルを浅くする電圧が印加される第２の電極を具備しない場合と比較して、電荷の転送効率を改善できる。
請求項５に係る画像読取装置によれば、画素のポテンシャルウェルを浅くする電圧を第２の電極に印加しない場合と比較して、イメージセンサにおける電荷の転送効率を改善できる。

第１実施形態に係る画像読取装置１０の構成を示すブロック図である。第１実施形態に係るラインセンサ部３０の概観図である。図２のＡ−Ａ´矢視断面の断面構造図である。図２の画素部および電極部、転送部周辺のポテンシャル図の一例である。第１実施形態に係る読出電極３２３を、読出電極３２３Ｕとしたラインセンサ部３０Ｕの概観図である。第２実施形態に係るラインセンサ部３０Ａの概観図である。図６の画素部および電極部、転送部周辺のポテンシャル図の一例である。第３実施形態に係るラインセンサ部３０Ｂの概観図である。第３実施形態に係る電極部３２Ｂへ印加される電圧の時間変化を示す図である。変形例１に係るラインセンサ部３０Ｃの概観図である。変形例２に係るラインセンサ部３０Ｄの概観図である。画素群がハニカム型に配置される場合の、イメージセンサ部３０Ｅの構成の一例を示す概観図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
[構成]
図１は、本実施形態に係るスキャナなどの画像読取装置１０の構成を示すブロック図である。読取部２０は、光源部２１と、結像部２２を有する。光源部２１は、図示しない原稿台に設置される原稿に光を照射する。結像部２２は、原稿に反射された反射光を光学レンズ、反射鏡などを用いてラインセンサ部３０に結像させる。ラインセンサ部３０は、結像した反射光により光電変換を行い、アンプ部４０に電荷を転送する。ラインセンサ部３０の詳細構成は後述する。アンプ部４０は、ラインセンサ部３０から転送された電荷を増幅し、画像信号に変換して制御部８０に出力する。画像情報格納部５０は、制御部８０によって画像信号から生成される画像を示す画像情報を格納する。

読取位置移動部６０は、ラインセンサ部３０を移動させて原稿との相対位置を変化させる機能を有する。なお、原稿を移動させて相対位置を変化させてもよい。電圧印加部７０は、ラインセンサ部３０の電極部３２に電圧を印加する機能を有する。また、電圧印加部７０は、ラインセンサ部３０の転送部３３についても制御部８０の制御に従って電圧を印加することにより、転送部３３からアンプ部４０に電荷を転送させる。制御部８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置やメモリなどの記憶手段を備え、上述した各部の動作を制御する。操作部９０は、タッチパネルまたはボタン等のインターフェースを持ち、画像読取装置１０の動作方式の選択や設定情報の入力等を受け付ける。

図２は、ラインセンサ部３０の構成の一部を示す概観図である。この図では、実施形態の動作に関係する構成を示している。画素部３１は、画素群を構成する複数の光電変換素子（以下、画素３１０という）を有する。画素３１０は、光が照射されると、その光に応じて電荷を発生させて蓄積する電荷発生部であり、複数で列を構成するように設けられている。電極部３２は、光を透過する読出電極３２１、３２２、３２３を有する。これらの読出電極３２１、３２２、３２３のそれぞれに、あらかじめ決められた電圧が印加されると、後述するようにポテンシャルが変化し、各画素３１０に蓄積された電荷が以下に示すＣＣＤ素子３３１、３３２に転送される。

転送部３３は、各々が電荷を蓄積するＣＣＤ素子群を構成する複数のＣＣＤ素子３３１、３３２を有している。ＣＣＤ素子３３１、３３２は、それぞれにより画素３１０を挟むように、画素３１０に隣接して配置されている。各画素３１０に対応してＣＣＤ素子３３１、３３２が複数で列を構成するように設けられることにより、電荷の転送路を形成し、図示しない電極に電圧印加部７０から予め決められた態様で電圧が印加されることにより、各画素３１０から転送された電荷を順次アンプ部４０に転送する。

図３は、図２に示すＡ−Ａ’矢視断面の断面構造である。基板３００は、Ｓｉなどの半導体基板であり、画素３１０およびＣＣＤ素子３３１、３３２が形成されている。絶縁膜３０１は、基板３００表面に形成される絶縁膜である。読出電極３２１、３２２、３２３は絶縁膜３０１上に形成されている。

[動作]
次に、上述の構成で画素３１０からＣＣＤ素子３３１、３３２に電荷が転送される動作を説明するため、まず、読出電極３２１による影響について述べる。

図４は、画素３１０およびＣＣＤ素子３３１、３３２周辺の基板３００を基準としたポテンシャル図である。このポテンシャル図においては、図の下方に位置するほどポテンシャルが低くなる。電極部３２へ電圧を印加する前の状態では、画素３１０およびＣＣＤ素子３３１、３３２の領域にポテンシャルウェルが形成（以下、「画素ポテンシャルウェル」および「ＣＣＤポテンシャルウェル」という）されており、ＣＣＤポテンシャルウェルは、画素ポテンシャルウェルよりも深い状態である。これは、ＣＣＤポテンシャルウェルの底のポテンシャルが、画素ポテンシャルウェルの底のポテンシャルより低いことを表す。そして画素３１０に光が照射されると、光電変換により生成した電荷が画素ポテンシャルウェルに蓄積され、図４（ａ）の状態となる。

次に、制御部８０は、電圧印加部７０が読出電極３２１に電圧を印加するように制御すると、読出電極３２１の影響を受ける領域のポテンシャル（以下、「読み出しポテンシャル」という）が変化する。ここで、読出電極３２１に印加されることにより、読み出しポテンシャルを画素ポテンシャルウェルの底のポテンシャルより低く、かつＣＣＤポテンシャルウェルのポテンシャルの底のポテンシャルより高くする電圧値をもつ電圧を、電圧ＶＨ（基板３００に対する電圧、以下同じ。）とする。

読出電極３２１に電圧ＶＨが印加されると、画素３１０からＣＣＤ素子３３１に向かってポテンシャルが勾配が形成される（以下、この状態を「ポテンシャル勾配」という）ため、図４（ｂ）に示すように、画素３１０に蓄積された電荷は、ＣＣＤ素子３３１に向かって移動する。この電荷の移動する方向は、図２において、画素３１０からＣＣＤ素子３３１に向かう矢印である電荷移動方向ＤＲ１で示されている。このようにして、読出電極３２１に電圧ＶＨが印加されることで、電荷がＣＣＤ素子３３１に転送される。

図２に戻って説明する。読出電極３２２に電圧ＶＨを印加すると、ＣＣＤ素子３３２に向かってポテンシャル勾配が形成されて、画素３１０に蓄積された電荷のうち、読出電極３２２側に蓄積された電荷は、電荷移動方向ＤＲ２の向きに移動する（図４（ｃ）参照）。さらに、読出電極３２３に対しては、前記画素ポテンシャルウェルの底のポテンシャルより高く読み出しポテンシャルを変化させる電圧値を持った電圧ＶＬを印加する。すると、画素３１０の領域においては、読出電極３２３の読み出しポテンシャルと、画素ポテンシャルウェルの底のポテンシャルと、読出電極３２１および３３２の読み出しポテンシャルが、順番に並んでポテンシャル勾配を形成する。これにより、図４（ｄ）に示すように、前述の読出電極３２１によって得られるポテンシャル勾配よりも、高低差があり、移動距離も短いポテンシャル勾配が形成される。

本実施形態においては、図３に示すように読出電極３２３は、読出電極３２１および３２２と同じ層に形成する構成としたが、図５に示すように、読出電極３２１および３２２と絶縁膜３０２で絶縁される読出電極３２３Ｕを用いた構成としてもよい。

図５（ａ）は、読出電極３２３Ｕを有するラインセンサ部３０Ｕの概観図である。電極部３２Ｕは読出電極３２１、３２２、３２３Ｕを有する。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＢ−Ｂ´矢視断面図である。絶縁膜３０２は、絶縁膜３０１および読出電極３２１、３２２の表面に形成されている。読出電極３２３Ｕは、絶縁膜３０２上に形成されている。さらに読出電極３２３Ｕは、読出電極３２１、３２２の間の領域および読出電極３２１、３２２の画素側の端部を覆う位置に形成されている。

図５（ｃ）は、図５（ａ）に示すＣ−Ｃ´矢視断面図である。図５（ａ）（ｃ）に示すように、画素３１０に対応する一部領域の絶縁膜３０２に開口部３２４が設けられている。そして、読出電極３２３Ｕは、開口部３２４における領域において、他の領域と比べて画素ポテンシャルウェルに与える影響が強くなる。

＜第２実施形態＞
[構成]
第１実施形態では、各読出電極３２１、３２２が画素３１０を覆う領域の境界線が、電荷移動方向（ＤＲ１、ＤＲ２）に対して概ね９０度の角度になるように、読出電極３２１、３２２が構成されていた。この場合、形成されるポテンシャル勾配の急な部分は、各読出電極３２１、３２２が覆う領域の境界に対応する範囲に限られる。そこで、本実施形態では、図６に示すように、画素３１０を覆う領域の読出電極３２１、３２２の境界線が、電荷が移動する方向（ＤＲ５、ＤＲ６）に対して概ね４５度の角度になるように、読出電極３２１Ａ、３２２Ａを形成する。

図６（ａ）は、本実施形態に係るラインセンサ部３０Ａの概観図である。説明のため、画素３１０の、ＣＣＤ素子３３１側の角部をＣ１、Ｃ２と言い、中央部をＣＴＲという（図６（ｂ））。第１実施形態の説明と重複する部分については、その説明を省略する。

読出電極３２１Ａは、画素３１０のＣＣＤ素子３３１側の一辺を覆っている。読出電極３２１Ａの画素３１０を覆う領域の境界線が、画素３１０の角部Ｃ１、Ｃ２のそれぞれから中央ＣＴＲに向かう線、およびそれぞれの線を中央部ＣＴＲに至る前に接続する線で構成されるように、読出電極３２１Ａは形成されている。これを画素３１０ごとに繰り返し、画素部３１の内側に向けた鋸型の境界線が構成される。読出電極３２２Ａは、読出電極３２１Ａと各画素３１０の中央部ＣＴＲを結んだ線に対して対称となるように形成される。読出電極３２３Ａは、読出電極３２１Ａ、３２２Ａに挟まれた領域に、読出電極３２１Ａ、３２２Ａと絶縁するとともに、読出電極３２１Ａ、３２２Ａの境界線に沿って鋸型の境界線を構成するようにして形成される。

[動作]
読出電極３２１Ａ、３２２Ａに、前述した電圧ＶＨを印加し、読出電極３２３には、前述した電圧ＶＬを印加すると、読出電極３２１Ａ、３２２Ａにおける画素３１０を覆う領域の境界線が、電荷の移動方向に対して９０度ではなく、斜めになるように読出電極３２１Ａ、３２２Ａが形成されていることで、画素３１０の中央部ＣＴＲからＣＣＤ素子３３１、３３２に向けて、第１実施形態で形成したポテンシャル勾配に比べて、連続した傾斜を持ったポテンシャル勾配を形成する。

図７は、図６の画素部および電極部、転送部周辺のポテンシャル図の一例である。図７（ｂ）は、前述した、連続した傾斜を持ったポテンシャル勾配が形成された様子を示している。これにより、画素３１０に蓄積した電荷は、第１実施形態における場合に比べてＣＣＤ素子３３１、３３２へ移動しやすくなる。

本実施形態においては、各読出電極３２１Ａ、３２２Ａの画素３１０を覆う領域の境界線のうち角部Ｃ１、Ｃ２のそれぞれから中央ＣＴＲに向かう線の部分が電荷移動方向ＤＲ５、ＤＲ６に対して概ね４５度となるように構成したが、電荷移動方向ＤＲ５、ＤＲ６に対して９０度または同じ方向（０度）とならなければ、すなわち、この境界線の向きと電荷移動方向ＤＲ５、ＤＲ６との関係が０度より大きく９０度より小さい関係であり、かつポテンシャル勾配が連続した傾斜をもつようになっていれば、どんな角度であってもよい。以下、このように構成される境界線の向きについては、単に電荷移動方向に対して斜めであるという。

また、本実施形態においては、各読出電極３２１Ａ、３２２Ａにおける画素３１０を覆う領域の境界線の大部分が電荷移動方向に対して斜めになるように構成したが、各読出電極３２１Ａ、３２２Ａにおける画素３１０を覆う領域の境界線の少なくとも一部が電荷移動方向に対して斜めになるように構成すればよく、境界線の全てが斜めになっていなくてもよい。

＜第３実施形態＞
［構成］
第１、２実施形態では、電圧ＶＨが印加される読出電極３２１（３２１Ａ）と読出電極３２２（３２２Ａ）に挟まれるようにして、電圧ＶＬが印加される読出電極３２３（３２３Ｂ）が設けられていたが、電圧ＶＬが印加される読出電極と電圧ＶＨが印加される読出電極を共通化し、例えば、図８に示す構成としてもよい。

図８（ａ）は、第３実施形態に係るラインセンサ部３０Ｂの概観図である。説明のため、画素３１０の角部Ｃ１の対角にある角部をＣ３と言い、Ｃ３に隣接する画素の角部をＣ４、Ｃ４の対角の角部をＣ５という（図８（ｂ））。この例においては、読出電極３２１Ｂが画素３１０のＣＣＤ素子３３１側の端部を覆い、読出電極３２２Ｂが画素３１０のＣＣＤ素子３３２側の端部を覆い、かつ、読出電極３２１Ｂと読出電極３２２Ｂとが、角部Ｃ１、Ｃ３を結ぶ対角線および角部Ｃ４、Ｃ５を結ぶ対角線に概ね沿った境界線を有し、互いに絶縁されるようにして、読出電極３２１Ｂ、３２２Ｂが形成されている。これにより、読出電極３２１Ｂ、３２２Ｂの画素３１０を覆う領域の境界線については、電荷の移動方向に対して斜めとなる。なお、第１実施形態においてこの構成を適用する場合には、この境界線は電荷の移動方向に対して斜めとはならない。

［動作］
図９は、制御部８０に制御された電圧印加部７０が、読出電極３２１Ｂ、３２２Ｂに印加する電圧の時間変化を示す。まず、読出電極３２１Ｂに電圧ＶＨを、読出電極３２３Ｂに電圧ＶＬを印加することで、電荷移動方向ＤＲ７の方向に向けて連続した傾斜をもつポテンシャル勾配が形成される。次に、読出電極３２１Ｂに電圧ＶＬを、読出電極３２３Ｂに電圧ＶＨを印加することで、電荷移動方向ＤＲ８の方向に向けて連続した傾斜をもつポテンシャル勾配が形成される。このように電圧を切替えることで、ポテンシャル勾配の向きを変え、画素３１０の各端部側に位置する電荷を、ＣＣＤ素子３３１、３３２のいずれか近い方に移動（電荷移動方向ＤＲ７またはＤＲ８）させる。なお、読出電極３２１Ｂ、３２２Ｂに印加される電圧の関係が切替わるときには、読出電極３２１Ｂ、３２２Ｂが同じ電圧とならないように時間αを空けている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな形態で実施可能である。

＜変形例１＞
上述した実施形態では、画素３１０の両側にＣＣＤ素子３３１、３３２を配置したが、片側に配置させてもよい。例えば、図１０に示すように、第３実施形態（図８）におけるＣＣＤ素子３３２を除いた構成としてもよい。

図１０は、変形例１に係るラインセンサ部３０Ｃの概観図である。この場合、読出電極３２１Ｃには電圧ＶＨを、読出電極３２２Ｃには電圧ＶＬを印加することで、画素３１０からＣＣＤ素子３３１に向かって連続した傾斜をもつポテンシャル勾配が形成され、画素３１０における電荷を電荷移動方向ＤＲ９に移動させる。

＜変形例２＞
変形例１では、読出電極３２１Ｃ、３２２Ｃを２つで構成したが、片方の読出電極だけで構成してもよい。例えば、図１１に示すように、変形例１（図１０）における構成から読出電極３２２Ｃを除いた構成としてもよい。

図１１は、変形例２に係るラインセンサ部３０Ｄの概観図である。この場合、読出電極３２１Ｄに電圧ＶＨを印加することで、画素３１０からＣＣＤ素子３３１に向かって連続した傾斜をもつポテンシャル勾配が形成され、画素３１０における電荷を電荷移動方向ＤＲ１０に移動させる。

＜変形例３＞
上述した実施形態においては、画素３１０の形状は四角形であったが、画素３１０の形状は他の多角形、もしくは円形であってもよい。画素３１０のＣＣＤ素子側の端部の領域を覆うように、電圧ＶＨを印加する読出電極を形成し、電圧ＶＬを印加する読出電極は、画素３１０の一部の領域を覆うとともに、ＣＣＤ素子に対して、電圧ＶＨが印加される読出電極より離れた位置に、形成されるようにすればよい。さらに、画素３１０を覆う領域に形成される読出電極の境界線が、電荷移動方向に対して斜めに形成されてもよい。例えば、８角形の画素がハニカム型に配置されたイメージセンサにおける読出電極の配置を図１２を用いて説明する。

図１２は、画素群がハニカム型に配置される場合の、イメージセンサ部３０Ｅの構成の一例を示す概観図である。図１２（ａ）は８角形の画素３１２を示す。画素３１２の周辺には４つのＣＣＤ素子３３３、３３４、３３５、３３６が隣接する。この場合、電荷は電荷移動方向ＤＲ１１、ＤＲ１２、ＤＲ１３、ＤＲ１４となる。図１２（ｂ）は画素３１２を含む８角形の画素がハニカム型に配置されたイメージセンサを示す。光を透過する読出電極３２６および４つの読出電極３２７が、画素３１２を覆って形成されている。各読出電極３２７は、画素３１２の各電荷移動方向ＤＲ１１、ＤＲ１２、ＤＲ１３、ＤＲ１４側の各端部を覆い、画素３１２を覆う領域における境界線は、各電荷移動方向ＤＲ１１、ＤＲ１２、ＤＲ１３、ＤＲ１４に対して斜めになるように、それぞれ形成される。読出電極３２６は、各読出電極３２７に挟まれるように、十字型に形成される。

まず、画素３１２に光が当たると、光電変換により発生した電荷が画素ポテンシャルウェルに蓄積される。次に、読出電極３２６に電圧ＶＬが印加されると、読出電極３２６の読み出しポテンシャルが、画素ポテンシャルウェルの底のポテンシャルよりも高くなる。さらに読出電極３２７に電圧ＶＨが印加されると、読出電極３２７の読み出しポテンシャルが、画素ポテンシャルウェルの底のポテンシャルよりも低くなる。こうして、読出電極３２６の読み出しポテンシャルを頂点として、電荷の移動する方向ＤＲ１１、ＤＲ１２、ＤＲ１３、ＤＲ１４の方向に向けて連続した傾斜をもつポテンシャル勾配が形成される。

＜変形例４＞
上述した実施形態においては、画素３１０が一列に並ぶラインセンサ部３０として説明したが、この構成は、画素３１０が複数列に並んで面状に配置されたイメージセンサにも適用可能である。すなわち、画素３１０に蓄積された電荷をＣＣＤ素子３３１、３３２に移動させる構成を有するイメージセンサであれば、ラインセンサに限らず適用可能である。

＜変形例５＞
上述した実施形態において、例えば、第２実施形態においては、画素３１０のＣＣＤ素子３３１、３３２側の端部の一辺全てが、それぞれ読出電極３２１Ａ、３２２Ａに覆われていたが、一辺の一部が覆われているだけでもよい。

＜変形例６＞
上述した実施形態において、例えば、第２実施形態においては、読出電極３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａはともに、画素３１０を覆う領域における境界線が、電荷移動方向ＤＲ５、ＤＲ６に対して斜めに構成されていたが、読出電極３２１Ａ、３２２Ａ、または読出電極３２３Ａが第１実施形態で示すように、電荷移動方向ＤＲ５、ＤＲ６に対して９０度となる直線状の形状としてもよい。

１０…画像読取装置、２０…読取部、２１…光源部、２２…結像部、３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｕ…ラインセンサ部、３１…画素部、３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｕ…電極部、３３…転送部、４０…アンプ部、５０…画像情報格納部、６０…読取位置移動部、７０…電圧印加部、８０…制御部、９０…操作部、３００…基板、３０１…絶縁膜、３１０、３１２…画素、３２１、３２１Ａ、３２１Ｂ、３２１Ｃ、３２１Ｄ、３２２、３２２Ａ、３２２Ｂ、３２２Ｃ、３２３、３２３Ａ、３２３Ｕ、３２６、３２７…読出電極、３３１、３３２、３３３、３３４、３３５、３３６…ＣＣＤ素子

Claims

半導体基板に設けられ、照射される光に応じて電荷を発生させるとともに、当該電荷を蓄積するポテンシャルウェルを有する電荷発生部と、
前記電荷発生部に対して特定の方向に隣接して前記半導体基板に設けられ、前記電荷発生部から転送される電荷を蓄積する前記電荷発生部より深いポテンシャルウェルを有する第１の電荷蓄積部と、
前記電荷発生部に対して前記特定の方向とは反対の方向に隣接して前記半導体基板に設けられ、前記電荷発生部から転送される電荷を蓄積する前記電荷発生部より深いポテンシャルウェルを有する第２の電荷蓄積部と、
前記電荷発生部における前記特定の方向に対応する端部の領域を覆う第１の電極であって、前記電荷発生部に蓄積された電荷を前記第１の電荷蓄積部に転送させるように、前記電荷発生部と前記第１の電荷蓄積部とに挟まれる領域のポテンシャルに勾配を形成する第１の電圧が印加される第１の電極と、
前記電荷発生部の一部の領域を覆うとともに、前記第１の電荷蓄積部に対して前記第１の電極よりも離れた位置に設けられる第２の電極であって、当該一部の領域に対応する電荷発生部のポテンシャルウェルを浅くする第２の電圧が印加される第２の電極と、
前記電荷発生部における前記特定の方向とは反対の方向に対応する端部の領域を覆う第３の電極であって、前記電荷発生部に蓄積された電荷を前記第２の電荷蓄積部に転送させるように、前記電荷発生部と前記第２の電荷蓄積部とに挟まれる領域のポテンシャルに勾配を形成する第３の電圧が印加される第３の電極と
を具備し、
前記第１、第２及び第３の電圧は同時に印加される
ことを特徴とするイメージセンサ。
前記第１の電極または前記第２の電極は、前記電荷発生部を覆う領域における境界線の少なくとも一部の向きと前記特定の方向との関係が、０度より大きく９０度より小さくなるように形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
前記第２の電極は、前記第１の電極において前記電荷発生部を覆う部分と、前記第３の電極において前記電荷発生部を覆う部分とを覆うように形成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。
前記第２の電極と前記電荷発生部との間には、開口部を有する絶縁膜が形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のイメージセンサ。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のイメージセンサと、
前記第１、第２及び第３の電極に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記第１及び第２の電荷蓄積部に蓄積された電荷に応じた画像を示す画像情報を生成する生成手段と、
前記電圧印加手段を制御して、前記第１の電極に対する前記第１の電圧と、前記第２の電極に対する前記第２の電圧と、前記第３の電極に対する前記第３の電圧とを同時に印加する電圧制御手段と
を具備することを特徴とする画像読取装置。