JP3143053B2 - リニアイメージセンサ - Google Patents
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Description
いるリニアイメージセンサの技術分野に属するものであ
る。
メージセンサを用いることは良く知られており、代表的
なものにCCDリニアイメージセンサがある。
示した説明図であり、図16(a)において、201−
a,b,c,d……は1次元的に等ピッチで配置された
光電変換画素列であり、202−a,b,c,d……は
光電変換画素列201−a,b,c,d……で光電変換
された電荷を移送する移送ゲート、203は移送された
電荷を順次転送する転送部、204は転送された電荷を
ライン状に出力信号として読み出す出力回路である。図
16(b)は、図16(a)の光電変換画素201−
a,b部を拡大して示した説明図である。
スキャナやデジタル複写機などの画像形成装置に用いた
場合の動作を説明する。
イン上に照明され、光学レンズ等を通して光電変換画素
列201−a,b,c,d……上に結像した光学像が図
16(b)に示す副走査方向(以下、y方向と記す)に
所定速度で移動する。結像画像が図16(b)に示す位
置Aから位置Bに移動する所定期間に光電変換画素列2
01−a,b,c,d……で光電変換されて蓄積された
電荷が転送部203に移送され、次に結像画像が位置B
から位置Cに移動する所定期間に出力回路204から読
み出される。
AB(および距離BC)は主走査方向(以下、x方向と
記す)の光電変換画素ピッチPに等しく設定され、x,
y両方向とも等しい解像度となるようにしてある。
は、解像度を例えば2倍に高めようとしたら、光電変換
画素ピッチPを1/2とする必要があり、そのために光
電変換画素列201−a,b,c,d……の画素サイズ
をx,y両方向とも1/2として、前記した読み出しの
ための期間も1/2としなければならなかった。
り、なおかつ光電変換される時間が1/2となるため、
感度が1/8となってしまい、画質を非常に劣化させる
という問題があった。また、転送速度が2倍となること
で、電荷の転送性能が劣化したり、転送部における発熱
量や電力の増大も問題となってくる。これらが画像形成
装置の画質を劣化させることは言うまでもない。
電変換画素のサイズを大きくして、レンズの結像倍率を
小さくする方法が考えられる。例えば、光電変換画素の
サイズをx,y両方向とも約2.8倍とすれば、感度は
従来と同等となるが、転送部のサイズも大きくなってし
まうため、転送性能の劣化や発熱はさらに増大してしま
い、画質の劣化がさらに大きくなる。また、x方向のチ
ップサイズも約2.8倍となってしまい、リニアイメー
ジセンサやレンズのコストを大幅にアップさせてしまう
という問題がある。
能の劣化や発熱を増大することなく、チップサイズもほ
ぼ従来と同等に保ったまま、高解像度と感度の維持を両
立させた性能を有するリニアイメージセンサの提供を目
的とするものである。
リニアイメージセンサは、 (1)1次元的に等しい画素ピッチで配列した複数の画
素を有する光電変換画素列を列方向に垂直な方向にN
(Nは整数)列配置し、前記N列の光電変換画素列から
出力されるNラインの画像信号を1ラインの画像信号と
して処理するリニアイメージセンサにおいて、前記画素
の中心から前記列方向および前記列方向に垂直な方向に
向かって単位長さあたりの面積が減少するように前記画
素を形成し、前記列方向に垂直な方向に隣接する前記光
電変換画素列が互いに前記列方向に画素ピッチの1/N
づつずれるように配置するとともに、前記列方向に垂直
な方向における隣接する光電変換画素列の中心間距離が
前記画素ピッチのK/2(Kは整数)倍となるように配
置したことを特徴とするリニアイメージセンサ。
状の画像信号として1列当たり所定の期間に読み出し、
該Nラインの画像信号を前記中心間距離に対応して、前
記所定期間のK倍に相当する分だけ遅延し、かつ、前記
Nラインの画像信号をそれぞれ前記画素ピッチの1/N
づつずらした画素配置に相当する2π/N期間づつ位相
遅延し、前記遅延したNラインの画像信号を、前記画素
ピッチの1/Nづつずらした画素配置に相当する2π/
N期間について、スイッチング手段により順次抜き取っ
て合成することにより、点順次化した画像信号を得るこ
とを特徴とする上記(1)記載のリニアイメージセン
サ。
状の画像信号として1列当たり所定の期間に読み出し、
該Nラインの画像信号を前記中心間距離に対応して、前
記所定期間のK倍に相当する分だけ遅延し、かつ、前記
Nラインの画像信号をそれぞれ前記画素ピッチの1/N
づつずらした画素配置に相当する2π/N期間づつ位相
遅延し、前記遅延したNラインの画像信号をA/D変換
するA/D変換手段を有し、該A/D変換手段のそれぞ
れNライン分のデジタル信号出力を、前記画素ピッチの
1/Nづつずらした画素配置に相当する2π/N期間に
ついて、デジタルデータを順次ラッチし、時系列化した
画像信号を得ることを特徴とする上記(1)記載のリニ
アイメージセンサ。
ことを特徴とする上記(1)ないし(3)のいずれかに
記載のリニアイメージセンサ。
を特徴とする上記(1)ないし(3)のいずれかに記載
のリニアイメージセンサ。によって、前記目的を達成す
るものである。
置に用いるリニアイメージセンサであり、その構成とし
て、上記目的を達成するため、1次元的に等ピッチで配
列した複数の画素を有する光電変換画素列を、該光電変
換画素列の列方向(x方向)の垂直方向(y方向)にN
(Nは整数)列配置し、それぞれの画素を画素ピッチの
1/Nづつずらすように配置し、かつ、画素の形状を画
素の中心からx方向およびy方向に向かって、単位長さ
当たりの面積が減少するようにしたことを特徴とする。
上記構成において、前記y方向のN列の光電変換画素列
と第N列の光電変換画素列を基準にした列間隔とを、前
記画素ピッチのK/2(Kは整数)倍となるように配置
し、前記N列の光電変換画素列をライン状の画像信号と
して1列当たり所定の期間に読み出し、該Nラインの画
像信号を前記それぞれの列間隔に対応して、前記所定期
間のK倍に相当する分だけ遅延し、かつ、前記Nライン
の画像信号をそれぞれ前記画素ピッチの1/Nづつずら
した画素配置に相当する2π/N期間づつ位相遅延す
る。
おいて、前記画素ピッチの1/Nづつずらした画素配置
に相当する2π/Nライン期間について、順次スイッチ
ング手段により抜き取って合成することにより、点順次
化した画像信号を得るように動作する。
号をA/D変換するA/D変換手段を設け、該A/D変
換手段のそれぞれNライン分のデジタル信号出力におい
て、前記画素ピッチの1/Nづつずらした画素配置に相
当する2π/N位相だけずらしてデジタルデータを順次
ラッチし、時系列化した画像信号を得るように動作す
る。
れ画像を読み取り信号出力するリニアイメージセンサを
図面を参照して説明する。
(b)は、本発明の特徴を最もよく表わすリニアイメー
ジセンサの構成図である。
…、2−a,b……はそれぞれx方向に1次元的に等ピ
ッチで配置された菱型形状の光電変換画素列であり、3
−a,b,c……、4−a,b……はそれぞれ光電変換
画素列1−a,b,c……、2−a,b……で光電変換
された電荷を移送する移送ゲート、5,6はそれぞれ移
送された電荷を順次転送する転送部、7,8はそれぞれ
転送された電荷をライン状に出力信号S1,S2として
読み出す出力回路である。
1−a,bおよび2−a,b部を拡大して示したもので
あり、光電変換画素列1−a,b,c……および光電変
換画素列2−a,b……のx方向の画素ピッチはそれぞ
れ2Pに設定され、かつ、それぞれの光電変換画素列間
のy方向の距離は上記画素ピッチの1/2のPに設定さ
れている。また、光電変換画素列1−a,b,c……と
光電変換画素列2−a,b,c……とは互いに2画素間
のちょうど中間位置になるように補間配置されている。
タイミング図である。
a,b,c……、4−a,b……を制御する移送ゲート
パルスφTであり、“H”の時に光電変換画素列1−
a,b,c……、2−a,b……の電荷がそれぞれ転送
部5,6に移送する。(b),(c)は転送部5,6に
共に供給される転送クロックパルスφA,φBであり、
通常φAとφBの1周期におけるパルス数は光電変換画
素列1−a,b,c……(または2−a,b……)の画
素数とほぼ等しく設定され、またφAとφBは共にデュ
ーティ50%で、かつ互いに逆位相で供給されている。
(d),(e)はそれぞれ出力回路7,8の出力信号S
1,S2である。
1(b)に示す位置Aに結像した光学像がy方向に所定
速度で移動し、時刻t2にて位置Bに移動する。同時に
位置A´に結像した光学像は位置B´に移動する。この
とき、移送ゲートパルスφTが“H”となり、時刻t1
から時刻t2の期間に光電変換画素列1−a,b,c…
…、2−a,b……に蓄積された電荷がそれぞれ転送部
5,6に移送される。
(同時に位置B´から位置C´に移動)する時刻t2か
らt5の期間中の時刻t3からt4の期間に、転送部
5,6に移送された電荷が順次転送され、出力回路7,
8から出力信号S1−a,S2−aが出力される。そし
て、時刻t5にて再び移送ゲートパルスφTが“H”と
なり、時刻t2からt5の期間に光電変換画素列1−
a,b,c……、2−a,b……に蓄積された電荷がそ
れぞれ転送部5,6に移送され、時刻t6からt7の期
間に順次転送され、出力信号S1−b、S2−bが出力
される。
に示すように、y方向に所定期間に移動する距離AB
(またはA´B´)、BC(またはB´C´)は、光電
変換画素列1−a,b,c……、2−a,b……の列間
距離Pに設定されているため、例えば時刻t1からt2
に光電変換画素列1−a,b,c……上を移動するライ
ン状の光学像は、ちょうど時刻t2からt5に光電変換
画素列2−a,b,c……上を移動することになる。従
って、出力回路7から得られる出力信号S1−aに対し
て、1周期分だけ遅延して出力回路8から得られる出力
信号S2−bは、同一のライン状の光学像から得られた
信号ということになる。
−a,b……と光電変換画素列2−a,b,c……とは
お互いに2画素間のちょうど中間位置になるように配置
されているため、出力信号S1−aとS2−bはお互い
の画素間の光学像を補間した形で得られることになる。
画像処理するための回路ブロック図である。
イメージセンサ、32はCCDリニアイメージセンサ3
1を駆動するためのクロックパルスを生成するクロック
発生回路、33は図1(a)に示す出力回路7の出力信
号S1を1周期分遅延させるための1ライン遅延線、3
4は図1(a)に示す出力回路8の出力信号S2を1/
2画素に相当する期間、つまり180°だけ位相遅延さ
せるための遅延回路、35,36はアナログスイッチ回
路、37はアナログスイッチ回路35をON/OFF制
御するパルスを反転するインバータである。
るための信号波形図であり、それぞれ1画素ごとにサン
プリングされた信号の状態を示してある。
力信号、S2は出力回路8の出力信号、S4は180°
位相遅延回路34の出力信号、S5はアナログスイッチ
回路35,36の出力信号である。P1はアナログスイ
ッチ回路36をON/OFF制御するパルスであり、
“H”のときにアナログスイッチ回路36はONとな
り、“L”のときにアナログスイッチ回路37がONと
なる。
号S1を1ライン分遅延したものであるから、S3とS
2とは同一のライン状の光学像から得られた信号で、か
つ一方の画素間の光学像を他方が補間するように空間サ
ンプリングされている。また、S4はS2を180°位
相遅延したものであるから、S3とは逆相になってい
る。アナログスイッチ回路は制御パルスが“H”のとき
にONとなるので、アナログスイッチ回路35,36は
それぞれ交互にONとなり、従ってS5はS3,S4の
信号部を順次抜き取った形で合成され、空間サンプリン
グ数を倍増した高解像度な点順次信号を得ることができ
る。
菱型形状の場合の振幅変調度(MTF:Modulation Tra
nsfer Function)について説明する。
合について説明する。従来例の図16(b)に示す様な
光電変換画素配置において、光学像がy方向にPだけ移
動する代わりに、光電変換画素201−aがy方向とは
逆方向にPだけ移動したと考えて、その場合の感度分布
を立体的に示したものを図5に示す。
FGHとし、これがy方向とは逆方向にPだけ移動した
正方形E´F´G´H´との間の長方形EHG´F´を
最大感度として、x方向には均等な感度分布を形成し、
またy方向にはEHからFGおよびF´G´からE´H
´に向かって感度が徐々に減少するような勾配を持ち、
かつEF´の中点とGH´の中点を結んだ線を中心に線
対称な感度分布を形成している。
きの感度分布は、図6に示す様に正方形FEGHを底面
とし、感度(これを“1”とする)を高さとする正方形
柱となる。それに対し、図5の場合の最大感度値はL/
Pということになる。
振幅変調度MTFを求める。図5において、x方向の断
面の面積をSx1とすると Sx1 =(1/2){(P+L)+(P−L)} ×L/P =L ……(式1) 上記にて明らかなように、x方向には光学像の移動はな
いので、正方形EFGHが移動しないときの感度分布で
ある正方形柱のx方向の断面の面積に等しい。
入射する光の強度が、x方向に1次元的に正弦波状に変
化するものとしたときに、画素の中心に最大光強度を持
つ場合と最小光強度の場合との、画素から得られる信号
電荷量の差分(ΔX11とする)を、画素に入射する光
強度が一様なときに、最大光強度の場合と最小光強度の
場合との信号電荷量の差分(ΔXo1とする)に対する
比率で表わされる。
て、EF´の中点とGH´の中点を結んだ線からy方向
に空間距離yの位置(y ≧(1/2)(P-L))における断面の
面積をSy1とすると Sy1=L・{(1/2L)(P+L)−(y/L) } ……(式6)
光強度の場合と最小光強度の場合との信号電荷量の差分
は、前記ΔX01と同じであるから、y方向のMTFをM
TFy1とすると MTFy1 =ΔY11/ΔX01 =(2/ ω2L2){cos(ω/2)(P −L)−cos(ω/2)(P −L)}……(式8) ここで、画素1辺の長さLと画素間のピッチPが等しい
としたとき、x方向、y方向それぞれのMTFは MTFx1 =(2/ ωP)sin(ωP/2)=(fs/πf)sin(πf/fs) ……(式9) MTFy1 =(2/ ω2P2){1 −cos(ω/2)(P +L)} =(2/ ωP)2sin2(ωP/2)=(fs/πf)2sin2(πf/fs) ……(式10) f :空間周波数、fs:空間サンプリング周波数(画素間
ピッチPの逆数) 空間周波数fが空間サンプリング周波数fsの1/2
倍、すなわちナイキスト周波数(fnとする)であると
したとき f =1/2fs=fn ……(式11) x方向、y方向それぞれのナイキスト周波数fnにおけ
るMTFをMTFx1(N)、MTFy1(N)とする
と MTFx1(N)=2/π≒0.64 ……(式12) MTFy1(N)=(2/π)2 ≒0.41 ……(式13) 従って、y方向のMTFは光学像が移動してしまうこと
により、x方向のMTFに対して2/3程度に劣化する
ことになる。
型の場合の振幅変調度MTFを求める説明をする。
において、光学像がy方向に2画素間距離Pだけ移動す
る代わりに、光電変換画素1−aがy方向とは逆方向に
Pだけ移動したと考え、その場合の感度分布を立体的に
示したものを図7に示す。ここでは計算を簡単にするた
めに、菱型IJKMのx方向、y方向の対角間の長さL
をPの丁度2倍となるように設定している。
は逆方向にPだけ移動した菱型I´J´K´M´との交
点NQと、頂点MJ´とが形成する菱型MNJ´Qを最
大感度(“1”とする)として,x方向には頂点JM´
を結んだ線を中心に線対象に徐々に感度が減少する感度
勾配を形成し、y方向には頂点NQを結んだ線を中心に
線対象に徐々に感度が減少する感度勾配を形成したもの
となる。
MTFを求める。前述したように、x方向には菱型IJ
KMの移動はないので、図7に示す立体のx方向の断面
の面積は菱型IJKMが移動しないときの感度分布、す
なわち図8に示す様な菱型IJKMを底面とし、高さを
感度“1”とする菱型柱のx方向の断面の面積(Sx2
とする)に等しい。従って、 Sx2=(L/2−χ)・1=L/2−χ ……(式14)
積を部分的に分解して求める。図7に示す立体は次のそ
れぞれ分解した立体にて構成される。
感度“1”を高さとする菱形柱 (2)同じ大きさの2つの三角錐(例えば三角形INI
´を底面として、頂点Nから感度軸方向に垂線を下ろし
て底面IJKK´M´I´と交わる交点を頂点とする三
角錐) (3)同じ大きさの4つの四角錐(例えば頂点NJ´と
頂点NJ´感度軸方向に垂線を下ろして底面IJKK´
M´I´と交わる2つの交点とにより形成される四角形
を底面として、頂点Nから感度軸方向に垂線を下ろして
底面IJKK´M´I´と交わる交点と頂点Iとを結ぶ
線分を高さとする四角錐) (4)同じ大きさの4つの三角錐(例えば三角形IJJ
´を底面として、頂点J´から感度軸方向に垂線を下ろ
して底面IJKK´M´I´と交わる交点を頂点とする
三角錐) 上記4つの立体のy方向の中心線(MNを結んだ線)か
らy方向に空間距離yの位置における断面積を、それぞ
れSy21,Sy22,Sy23,Sy24とすると Sy21=(L/2−2y)・1 =L/2 −2y ……(式20) Sy22=(1/2)(L/4-y )(1−4y/L) ……(式21) Sy23=(1/2) {1 +(1−4y/L) }2y=(2−4y/L)y ……(式22) Sy24=(1/2)(3L/4−y)(3/2−2y/L) ……(式23)
7)をグラフにて表したものを図9のそれぞれ(a),
(b),(c)の実線にて示す。
からの折り返し歪特性であり、比較のため、周波数帯域
0〜fnまでのMTF特性を画像信号処理により1.0
まで補正したと考え、そのときのそれぞれの折り返し歪
特性を比較したものを図9(d)にそれぞれ(a),
(b),(c)に対応させて示す。
画素形状の特性に比べて菱型の画素形状のものが、MT
F特性そのものは劣化するが、x方向y方向ともに折り
返し歪の少ない良好な特性を有することがわかる。ナイ
キスト周波数fn近辺以上の帯域については、従来より
一般的に行われているように、高域カットフィルタを用
いて遮断すればよい。
な異なる構成の回路ブロック図であり、図3と同じ回路
ブロックには同じ符号を付けてある。図10において1
01、102はCCDリニアセンサの出力信号S1、S
2をA/D変換するA/D変換器、103は1ラインメ
モリ、104はデータラッチ回路である。
明するための信号波形図であり、それぞれ1画素毎にA
/D変換された信号の状態を示してある。S7はA/D
変換器102のデジタル出力信号、S8は1ラインメモ
リ103の出力信号、P2はデータラッチ回路に供給す
るラッチコマンドパルスである。S8はパルスP2の立
ち上がりにおいてラッチされ、S7はパルスP2の立ち
下がりにおいてラッチされる。S9はデータラッチ回路
104の出力信号である。
号S1をA/D変換した信号を1ライン分遅延したもの
であるから、S8とS7は同一のライン状の光学像から
得られた信号で、かつ一方の画素間の光学像を他方が補
間するようにサンプリングされている。従って、パルス
P2によって同一時間にある隣接画素の信号を半位相だ
けずらして順次ラッチすることで、サンプリング数を倍
増した高解像度な時系列信号S9を得ることができる。
ジタル信号で時系列化の処理ができるので、1ラインメ
モリによる遅延や半位相ずらしの時間誤差のない、また
周波数特性の劣化のない高品位な画像信号を得ることが
できる。
実施例であるリニアイメージセンサの構成図である。
122−a,b,c……、123−a,b,c……、1
24−a,b,c……はそれぞれx方向に1次元的に等
ピッチで配置された菱型形状の光電変換画素列であり、
125−a,b,c,d,e,f……、126−a,
b,c,d,e,f……はそれぞれ光電変換画素列12
1−a,b,c……、122−a,b,c……、123
−a,b,c……、124−a,b,c……で光電変換
された電荷を移送する移送ゲート、127、128はそ
れぞれ移送された電荷を順次転送する転送部、129、
130はそれぞれ転送された電荷をライン状に出力信号
S9、S10として読み出す出力回路である。
素列のx方向の画素ピッチはそれぞれ2Pに設定され、
かつ、それぞれの光電変換画素列間のy方向の距離は上
記画素ピッチの1/2のPに設定されている。また、こ
の4列の光電変換画素列の画素は互いにx方向の画素ピ
ッチ2Pの1/4づつずらした補間配置となっている。
2を用いて簡単に説明する。移送ゲート125−a,
b,c,d,e,f……、126−a,b,c,d,
e,f……は(a)に示す移送ゲートパルスφTにより
制御され、“H”のときに光電変換画素列121−a,
b,c……、122−a,b,c……の電荷を転送部1
27に移送し、光電変換画素列123−a,b,c…
…、124−a,b,c……の電荷を転送部128に移
送する。以下、第1の実施例と同様に、(b),(c)
に示す転送クロックパルスφA、φBにより転送部12
7、128の電荷は順次転送され、出力回路129、1
30から出力信号S9、S10が得られる。このとき転
送クロックパルスφAとφBの1周期におけるパルス数
は2列の光電変換画素列の総画素数とほぼ等しく設定さ
れる。従って、出力回路129から得られる出力信号S
9は、光電変換画素列121−a,b,c……に蓄積さ
れた電荷と、同一期間に光電変換画素列122−a,
b,c……に蓄積された電荷が、1画素毎交互に繰り返
す点順次信号となる。同様に出力回路130から得られ
る出力信号S10は、光電変換画素列123−a,b,
c……に蓄積された電荷と、同一期間に光電変換画素列
124−a,b,c……に蓄積された電荷が、1画素毎
交互に繰り返す点順次信号となる。
に所定速度で移動し、移送ゲートパルスφTの1周期に
てy方向の光電変換画素列間距離Pだけ移動する。従っ
て、光電変換画素列121−a,b,c……に電荷とし
て蓄積されるライン状の光学像を基準にすると、同一の
ライン状の光学像による電荷が光電変換画素列122−
a,b,c……からは移送ゲートパルスφTの1周期分
遅延して得られ、光電変換画素列123−a,b,c…
…からは2周期分、光電変換画素列124−a,b,c
……からは3周期分遅延して得られることになる。
を画像処理するための回路ブロック図である。
た構成のCCDリニアセンサ、132はCCDリニアセ
ンサ131を駆動するためのクロックパルスを生成する
クロック発生回路、133、134はCCDリニアセン
サ131の出力信号S9、S10をA/D変換するA/
D変換器、135、136はA/D変換器133、13
4のデジタル出力信号S11、S12を奇数画素データ
と偶数画素データとに分離するセレクタ回路、137、
138、139はそれぞれ3ライン、2ライン、1ライ
ン分のラインメモリ、140はデータラッチ回路であ
る。
説明するためのタイミング図であり、それぞれ1画素毎
にA/D変換された信号の状態を示している。
34のデジタル出力信号である。P3はデータセレクタ
回路135に供給するラッチコマンドパルスであり、S
11、S12の奇数画素信号はパルスP3の立ち上がり
においてラッチされて、S13、S15として出力され
る。また、偶数画素信号はパルスP3の立ち下がりにお
いてラッチされて、S14、S16として出力される。
P4、P5はデータラッチ回路140に供給するラッチ
コマンドパルスであり、S13の3ラインメモリの出力
S17はP4の立ち上がりにおいてラッチされ、S14
の2ラインメモリの出力S18はP4の立ち下がりにお
いてラッチされる。また、S15の1ラインメモリの出
力P19はP5の立ち上がりにおいてラッチされ、S1
6はP5の立ち下がりにおいてラッチされる。S20は
データラッチ回路140の出力信号である。
21−a,b,c……から得られた信号を3ライン分遅
延したものであり、S18は光電変換画素列122−
a,b,cから得られた信号を2ライン分遅延したもの
であり、S19は光電変換画素列123−a,b,c…
…から得られた信号を1ライン分遅延したものである。
従って、S16、S17、S18、S19は同一のライ
ン状の光学像から得られた信号となる。また、これらの
信号はそれぞれのx方向の画素配置に対応するように、
お互いに1/4周期づつ異なる位相で順次ラッチされる
ため、データラッチ回路140の出力信号S20は、x
方向の空間サンプリング数を4倍に増した高解像度な時
系列信号となる。
上のポイントである画素形状を正六角形とした構成図で
ある。
び152−a,152−bは光電変換画素列であり、2
列の光電変換画素列のx方向の画素ピッチおよびy方向
の画素列間距離は共に2Pに設定され、かつ、それぞれ
の画素列の画素配置は互いに2画素間の中間位置となる
ように補間配置となっている。この場合、光電変換画素
列151−a,151−b,151−cから得られた信
号は、前記説明した図3に示す1ライン遅延線33を2
ライン遅延線とすることで、光電変換画素列152−
a,152−bから得られた信号に対応する光学像と同
一の光学像の信号とすることができ、図3に示す出力信
号S5からは、第1の実施例と同様にx方向のサンプリ
ング数を倍増した高解像度な点順次信号を得ることがで
きる。
角形、八角形、円形なども適用することが可能である。
即ち画素の中心からx方向およびy方向に向かって、単
位長さあたりの面積が減少するように形成したものであ
ればどのような形状でも構わない。
によれば、解像度を高めるために画素数を増加しても、
1画素の面積を従来に比べて大きくできるため、感度の
低下を最小限に抑えることができる。また、転送部を分
割して構成することにより、転送速度を従来と同等にす
ることができるため、転送性能が劣化したり、転送部に
おける発熱量や電力の増大が問題となることはない。ま
た、x方向のチップサイズも従来とほぼ同等なため、リ
ニアイメージセンサやレンズのコストが上昇することは
ない。
メージセンサの構成図である。
ミング図である。
路ブロック図である。
る。
す立体図である。
である。
立体図である。
ある。
し歪特性を示すグラフである。
像処理回路ブロック図である。
である。
イメージセンサの構成図である。
回路ブロック図である。
である。
イメージセンサの画素部の構成図である。
成図である。
ート 4−a,4−b,4−c 光電変換された電荷の移送ゲ
ート 5,6 移送された電荷を順次転送する転送部 7,8 転送された電荷を読み出す出力回路 S1,S2 出力信号
Claims (5)
- 【請求項1】 1次元的に等しい画素ピッチで配列した
複数の画素を有する光電変換画素列を列方向に垂直な方
向にN(Nは整数)列配置し、前記N列の光電変換画素
列から出力されるNラインの画像信号を1ラインの画像
信号として処理するリニアイメージセンサにおいて、前
記画素の中心から前記列方向および前記列方向に垂直な
方向に向かって単位長さあたりの面積が減少するように
前記画素を形成し、前記列方向に垂直な方向に隣接する
前記光電変換画素列が互いに前記列方向に画素ピッチの
1/Nづつずれるように配置するとともに、前記列方向
に垂直な方向における隣接する光電変換画素列の中心間
距離が前記画素ピッチのK/2(Kは整数)倍となるよ
うに配置したことを特徴とするリニアイメージセンサ。 - 【請求項2】 前記N列の光電変換画素列をライン状の
画像信号として1列当たり所定の期間に読み出し、該N
ラインの画像信号を前記中心間距離に対応して、前記所
定期間のK倍に相当する分だけ遅延し、かつ、前記Nラ
インの画像信号をそれぞれ前記画素ピッチの1/Nづつ
ずらした画素配置に相当する2π/N期間づつ位相遅延
し、前記遅延したNラインの画像信号を、前記画素ピッ
チの1/Nづつずらした画素配置に相当する2π/N期
間について、スイッチング手段により順次抜き取って合
成することにより、点順次化した画像信号を得ることを
特徴とする請求項1記載のリニアイメージセンサ。 - 【請求項3】 前記N列の光電変換画素列をライン状の
画像信号として1列当たり所定の期間に読み出し、該N
ラインの画像信号を前記中心間距離に対応して、前記所
定期間のK倍に相当する分だけ遅延し、かつ、前記Nラ
インの画像信号をそれぞれ前記画素ピッチの1/Nづつ
ずらした画素配置に相当する2π/N期間づつ位相遅延
し、前記遅延したNラインの画像信号をA/D変換する
A/D変換手段を有し、該A/D変換手段のそれぞれN
ライン分のデジタル信号出力を、前記画素ピッチの1/
Nづつずらした画素配置に相当する2π/N期間につい
て、デジタルデータを順次ラッチし、時系列化した画像
信号を得ることを特徴とする請求項1記載のリニアイメ
ージセンサ。 - 【請求項4】 前記画素の形状は、正多角形であること
を特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のリニ
アイメージセンサ。 - 【請求項5】 前記画素の形状は、円形であることを特
徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のリニアイ
メージセンサ。
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