JPH08237425A - リニアイメージセンサ - Google Patents
リニアイメージセンサInfo
- Publication number
- JPH08237425A JPH08237425A JP7034939A JP3493995A JPH08237425A JP H08237425 A JPH08237425 A JP H08237425A JP 7034939 A JP7034939 A JP 7034939A JP 3493995 A JP3493995 A JP 3493995A JP H08237425 A JPH08237425 A JP H08237425A
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- JP
- Japan
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- pixel
- image sensor
- linear image
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 転送周波数を上げることなく、解像度の向上
を可能としたリニアイメージセンサを提供する。 【構成】 基準画素の面積に対して、例えば1/16の
面積を持つ画素からなる画素列11〜14を4本並べて
配置するとともに、これら画素列11〜14の各々に対
応して垂直シフトレジスタ15〜18を設けることによ
ってセンサ部10を構成し、画素列11〜14の各画素
から垂直シフトレジスタ15〜18に読み出された信号
電荷を各列毎に水平シフトレジスタ19を介して共通の
出力部20に転送する構成とする。
を可能としたリニアイメージセンサを提供する。 【構成】 基準画素の面積に対して、例えば1/16の
面積を持つ画素からなる画素列11〜14を4本並べて
配置するとともに、これら画素列11〜14の各々に対
応して垂直シフトレジスタ15〜18を設けることによ
ってセンサ部10を構成し、画素列11〜14の各画素
から垂直シフトレジスタ15〜18に読み出された信号
電荷を各列毎に水平シフトレジスタ19を介して共通の
出力部20に転送する構成とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リニアイメージセンサ
に関し、特に画素配列と垂直な方向にて走査しつつ一次
元的な画像情報をアナログ電気信号に変換するCCDリ
ニアイメージセンサに関する。
に関し、特に画素配列と垂直な方向にて走査しつつ一次
元的な画像情報をアナログ電気信号に変換するCCDリ
ニアイメージセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】CCDリニアイメージセンサの基本的な
構成を図3に示す。このCCDリニアイメージセンサに
おいて、チップ上に集積化して形成された画素列31は
分離・形成されたpnフォトダイオードによって構成さ
れている。そして、このフォトダイオードの各々にはそ
こに入射した光の強度と時間の積、即ち露光量に応じた
信号電荷が蓄積される。このフォトダイオードの各々に
蓄積された信号電荷は、シフトゲート32を介して一斉
にCCDシフトレジスタ33に移され、かつ画素配列方
向に転送されて出力部34に供給される。出力部34
は、例えばフローティング・ディフュージョン構成とな
っており、供給された信号電荷を検出してアナログ電気
信号に変換する。
構成を図3に示す。このCCDリニアイメージセンサに
おいて、チップ上に集積化して形成された画素列31は
分離・形成されたpnフォトダイオードによって構成さ
れている。そして、このフォトダイオードの各々にはそ
こに入射した光の強度と時間の積、即ち露光量に応じた
信号電荷が蓄積される。このフォトダイオードの各々に
蓄積された信号電荷は、シフトゲート32を介して一斉
にCCDシフトレジスタ33に移され、かつ画素配列方
向に転送されて出力部34に供給される。出力部34
は、例えばフローティング・ディフュージョン構成とな
っており、供給された信号電荷を検出してアナログ電気
信号に変換する。
【0003】ところで、従来、CCDリニアイメージセ
ンサの解像度を高くするには、画素の数を増加させるこ
とによって達成できた。例えば、図4のCCDリニアイ
メージセンサ(A)を基準に考えると、X,Y方向それ
ぞれ2倍の解像度に設定したものがCCDリニアイメー
ジセンサ(B)、4倍の解像度に設定したものがCCD
リニアイメージセンサ(C)ということになる。この場
合、CCDリニアイメージセンサ(A)に対する画素の
面積が、CCDリニアイメージセンサ(B)では1/
4、CCDリニアイメージセンサ(C)では1/16と
なる。
ンサの解像度を高くするには、画素の数を増加させるこ
とによって達成できた。例えば、図4のCCDリニアイ
メージセンサ(A)を基準に考えると、X,Y方向それ
ぞれ2倍の解像度に設定したものがCCDリニアイメー
ジセンサ(B)、4倍の解像度に設定したものがCCD
リニアイメージセンサ(C)ということになる。この場
合、CCDリニアイメージセンサ(A)に対する画素の
面積が、CCDリニアイメージセンサ(B)では1/
4、CCDリニアイメージセンサ(C)では1/16と
なる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
CCDリニアイメージセンサでは、同一条件で解像度を
上げようとすると、解像度の上昇とともに動作周期が短
くなるため、転送周波数が上昇する。例えば、CCDリ
ニアイメージセンサ(A)の蓄積時間を200μsec 、
動作周期を200μsec 、転送周波数を500kHzと
すると、CCDリニアイメージセンサ(B)の場合は、
蓄積時間が100μsec 、動作周期が100μsec 、転
送周波数が2MHzとなり、CCDリニアイメージセン
サ(C)の場合は、蓄積時間が50μsec 、動作周期が
50μsec 、転送周波数が8MHzとなる。このよう
に、転送周波数が上昇すると、基本となる(A)のデバ
イス構造のままでは転送効率など信号電荷の転送上でト
ラブルが発生することになる。
CCDリニアイメージセンサでは、同一条件で解像度を
上げようとすると、解像度の上昇とともに動作周期が短
くなるため、転送周波数が上昇する。例えば、CCDリ
ニアイメージセンサ(A)の蓄積時間を200μsec 、
動作周期を200μsec 、転送周波数を500kHzと
すると、CCDリニアイメージセンサ(B)の場合は、
蓄積時間が100μsec 、動作周期が100μsec 、転
送周波数が2MHzとなり、CCDリニアイメージセン
サ(C)の場合は、蓄積時間が50μsec 、動作周期が
50μsec 、転送周波数が8MHzとなる。このよう
に、転送周波数が上昇すると、基本となる(A)のデバ
イス構造のままでは転送効率など信号電荷の転送上でト
ラブルが発生することになる。
【0005】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、基本となるデバイス
構造をそのまま使用することを前提とし、転送周波数を
上げることなく、解像度の向上を可能としたリニアイメ
ージセンサを提供することにある。
であり、その目的とするところは、基本となるデバイス
構造をそのまま使用することを前提とし、転送周波数を
上げることなく、解像度の向上を可能としたリニアイメ
ージセンサを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によるリニアイメ
ージセンサは、基準画素の面積に対して1/22n(nは
自然数)の面積の画素が一次元的に配列されてなる画素
列が2n本並べて配置され、その配置方向にて走査しつ
つ各画素の信号電荷を各画素列毎に画素配列方向に転送
するセンサ部と、各画素列の転送先側端部に設けられて
各画素列毎に転送された信号電荷を画素列の配置方向に
転送する電荷転送部と、この電荷転送部によって転送さ
れた信号電荷を検出しアナログ電気信号に変換して出力
する出力部とを備えた構成となっている。
ージセンサは、基準画素の面積に対して1/22n(nは
自然数)の面積の画素が一次元的に配列されてなる画素
列が2n本並べて配置され、その配置方向にて走査しつ
つ各画素の信号電荷を各画素列毎に画素配列方向に転送
するセンサ部と、各画素列の転送先側端部に設けられて
各画素列毎に転送された信号電荷を画素列の配置方向に
転送する電荷転送部と、この電荷転送部によって転送さ
れた信号電荷を検出しアナログ電気信号に変換して出力
する出力部とを備えた構成となっている。
【0007】
【作用】上記構成のリニアイメージセンサにおいて、基
準画素の面積に対して1/22nの面積を持つ画素からな
る画素列を2n本配置することで、基準画素のものに比
較して、蓄積時間は1/2nとなるが、動作周期は同じ
であり、よって転送周波数は22n倍ではなく、2n倍で
よい。したがって、転送周波数を上げることなく、解像
度を向上できる。また、各画素列の信号電荷は、各列毎
に順に電荷転送部を介して共通の出力部に転送される。
これにより、各列毎の出力として、各列間で相対的なレ
ベル差のない信号を導出できる。
準画素の面積に対して1/22nの面積を持つ画素からな
る画素列を2n本配置することで、基準画素のものに比
較して、蓄積時間は1/2nとなるが、動作周期は同じ
であり、よって転送周波数は22n倍ではなく、2n倍で
よい。したがって、転送周波数を上げることなく、解像
度を向上できる。また、各画素列の信号電荷は、各列毎
に順に電荷転送部を介して共通の出力部に転送される。
これにより、各列毎の出力として、各列間で相対的なレ
ベル差のない信号を導出できる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。
つつ詳細に説明する。
【0009】図1は、本発明の一実施例を示す概略構成
図である。図1において、例えば4本の画素列11〜1
4が並べられて配置されている。この4本の画素列11
〜14の各画素を構成する基本のユニットセルは、pn
フォトダイオードからなる受光部PD及びその周辺のチ
ャネルストップ部CSによって構成され、図4に示すC
CDリニアイメージセンサ(A)の画素を基準としたと
き、この基準画素の面積に対して1/16(=24 )の
面積を有している。これにより、4本の画素列11〜1
4の4個ずつの画素の集合が基準画素の1つの大きさに
対応することになる。各画素には、入射光の強度と時間
の積、即ち露光量に応じた信号電荷が蓄積される。この
4本の画素列11〜14の各々に対応して4本の垂直C
CDシフトレジスタ(以下、単に垂直シフトレジスタと
称する)15〜18が設けられている。
図である。図1において、例えば4本の画素列11〜1
4が並べられて配置されている。この4本の画素列11
〜14の各画素を構成する基本のユニットセルは、pn
フォトダイオードからなる受光部PD及びその周辺のチ
ャネルストップ部CSによって構成され、図4に示すC
CDリニアイメージセンサ(A)の画素を基準としたと
き、この基準画素の面積に対して1/16(=24 )の
面積を有している。これにより、4本の画素列11〜1
4の4個ずつの画素の集合が基準画素の1つの大きさに
対応することになる。各画素には、入射光の強度と時間
の積、即ち露光量に応じた信号電荷が蓄積される。この
4本の画素列11〜14の各々に対応して4本の垂直C
CDシフトレジスタ(以下、単に垂直シフトレジスタと
称する)15〜18が設けられている。
【0010】これら垂直シフトレジスタ15〜18に
は、4本の画素列11〜14の各画素に蓄積された信号
電荷が、図示せぬシフトゲートを介して一斉に読み出さ
れる。垂直シフトレジスタ15〜18は、左側から順番
に転送駆動されることにより、垂直シフトレジスタ15
〜18から読み出された信号電荷を1列分ずつ垂直方向
(画素配列方向)に転送する。これにより、先ず一番左
側の画素列11の1列分の信号電荷が、次に左から2番
目の画素列12の1列分の信号電荷が、次に3番目の画
素列13の信号電荷、4番目の画素列14の信号電荷と
順に垂直転送される。この画素列11〜14及び垂直シ
フトレジスタ15〜18によってセンサ部10が構成さ
れている。
は、4本の画素列11〜14の各画素に蓄積された信号
電荷が、図示せぬシフトゲートを介して一斉に読み出さ
れる。垂直シフトレジスタ15〜18は、左側から順番
に転送駆動されることにより、垂直シフトレジスタ15
〜18から読み出された信号電荷を1列分ずつ垂直方向
(画素配列方向)に転送する。これにより、先ず一番左
側の画素列11の1列分の信号電荷が、次に左から2番
目の画素列12の1列分の信号電荷が、次に3番目の画
素列13の信号電荷、4番目の画素列14の信号電荷と
順に垂直転送される。この画素列11〜14及び垂直シ
フトレジスタ15〜18によってセンサ部10が構成さ
れている。
【0011】4本の垂直シフトレジスタ15〜18の転
送先側の端部には、水平CCDシフトレジスタ(以下、
単に水平シフトレジスタと称する)19が設けられてい
る。この水平シフトレジスタ19は、垂直シフトレジス
タ15〜18から1列分ずつ順番に移された信号電荷を
水平方向(画素列の配置方向)に転送する。水平シフト
レジスタ19の転送先の端部には、例えばフローティン
グ・ディフュージョン(FD)構成の出力部20が設け
られている。この出力部20は、信号電荷がFD領域に
流入したときその電荷量に応じてFD領域の電位が変化
することで、信号電荷を電圧信号に変換する。このFD
領域の電位は、図示せぬソースフォロワによるインピー
ダンス変換を経て外部に導出される。
送先側の端部には、水平CCDシフトレジスタ(以下、
単に水平シフトレジスタと称する)19が設けられてい
る。この水平シフトレジスタ19は、垂直シフトレジス
タ15〜18から1列分ずつ順番に移された信号電荷を
水平方向(画素列の配置方向)に転送する。水平シフト
レジスタ19の転送先の端部には、例えばフローティン
グ・ディフュージョン(FD)構成の出力部20が設け
られている。この出力部20は、信号電荷がFD領域に
流入したときその電荷量に応じてFD領域の電位が変化
することで、信号電荷を電圧信号に変換する。このFD
領域の電位は、図示せぬソースフォロワによるインピー
ダンス変換を経て外部に導出される。
【0012】次に、上記構成のCCDリニアイメージセ
ンサの動作について、図2を参照しつつ同一の画素面積
を持つ図4に示す従来のCCDリニアイメージセンサ
(C)と対比して説明する。先ず、従来のCCDリニア
イメージセンサ(C)の場合には、図2(A)に示すよ
うに、スキャンする情報A,B,C,D,……はすべて
1アレイ(1列)で取り扱わざるを得ない。したがっ
て、先述したように、動作周期=蓄積時間(50μsec
)であれば、垂直転送周波数は8MHzと高いものに
なる。
ンサの動作について、図2を参照しつつ同一の画素面積
を持つ図4に示す従来のCCDリニアイメージセンサ
(C)と対比して説明する。先ず、従来のCCDリニア
イメージセンサ(C)の場合には、図2(A)に示すよ
うに、スキャンする情報A,B,C,D,……はすべて
1アレイ(1列)で取り扱わざるを得ない。したがっ
て、先述したように、動作周期=蓄積時間(50μsec
)であれば、垂直転送周波数は8MHzと高いものに
なる。
【0013】これに対し、本実施例のように、スキャン
する情報A,B,C,D,……を4アレイ(4列)で取
り扱う構成とすると、図2(B)に示すように、1stア
レイ(画素列11)は情報A,E,I,……を、2ndア
レイ(画素列12)は情報B,F,J,……を、3rdア
レイ(画素列13)は情報C,G,K,……を、4thア
レイ(画素列14)は情報D,H,L,……をそれぞれ
取り扱えば良い。4本の画素列11〜14の各画素に蓄
積された信号電荷は、各列毎に順に水平シフトレジスタ
19を介して出力部20へ転送されて結合され、情報
A,B,C,D,……の順に出力される。
する情報A,B,C,D,……を4アレイ(4列)で取
り扱う構成とすると、図2(B)に示すように、1stア
レイ(画素列11)は情報A,E,I,……を、2ndア
レイ(画素列12)は情報B,F,J,……を、3rdア
レイ(画素列13)は情報C,G,K,……を、4thア
レイ(画素列14)は情報D,H,L,……をそれぞれ
取り扱えば良い。4本の画素列11〜14の各画素に蓄
積された信号電荷は、各列毎に順に水平シフトレジスタ
19を介して出力部20へ転送されて結合され、情報
A,B,C,D,……の順に出力される。
【0014】これにより、1アレイにとれば、蓄積時間
は図4のCCDリニアイメージセンサ(A)の場合の1
/4の50μsec となるが、動作周期は当該センサ
(A)の場合と同等の200μsec となり、垂直転送周
波数も本来8MHZ であるところが2MHZ でよい。そ
の結果、転送周波数を上げることなく、解像度を向上で
きることになる。
は図4のCCDリニアイメージセンサ(A)の場合の1
/4の50μsec となるが、動作周期は当該センサ
(A)の場合と同等の200μsec となり、垂直転送周
波数も本来8MHZ であるところが2MHZ でよい。そ
の結果、転送周波数を上げることなく、解像度を向上で
きることになる。
【0015】なお、1つのアレイにとっての蓄積時間は
50μsec であるが、例えば1stアレイ(画素列11)
に着目すると、動作周期200μsec の期間に情報Aの
他に情報B,C,Dについても蓄積されることになる。
そのため、情報Aの次に1stアレイが取り扱うべき情報
Eの蓄積の前に、画素列11に蓄積された信号電荷を排
出する処理を実行することになる。この信号電荷の排出
処理は、例えば50μsec 蓄積モードの電子シャッター
動作によって実現できる。
50μsec であるが、例えば1stアレイ(画素列11)
に着目すると、動作周期200μsec の期間に情報Aの
他に情報B,C,Dについても蓄積されることになる。
そのため、情報Aの次に1stアレイが取り扱うべき情報
Eの蓄積の前に、画素列11に蓄積された信号電荷を排
出する処理を実行することになる。この信号電荷の排出
処理は、例えば50μsec 蓄積モードの電子シャッター
動作によって実現できる。
【0016】ところで、例えば4本の画素列11〜14
を用いた場合、各シフトレジスタ15〜18の転送先側
の端部に4つの出力部をそれぞれ配置し、各アレイ毎に
読取情報を取り出す構成を採ることも考えられる。しか
しながら、各アレイ毎に出力部を設けた場合、各出力部
間にゲインのバラツキなどがあると、各アレイ毎の出力
間に相対的なレベルが発生することになる。ところが、
本発明においては、各アレイに共通に1つの出力部20
を設け、各アレイの信号電荷を水平シフトレジスタ19
を介して出力部20に順に転送する構成を採ったので、
各アレイ毎の出力を均一なレベルで導出できることにな
る。
を用いた場合、各シフトレジスタ15〜18の転送先側
の端部に4つの出力部をそれぞれ配置し、各アレイ毎に
読取情報を取り出す構成を採ることも考えられる。しか
しながら、各アレイ毎に出力部を設けた場合、各出力部
間にゲインのバラツキなどがあると、各アレイ毎の出力
間に相対的なレベルが発生することになる。ところが、
本発明においては、各アレイに共通に1つの出力部20
を設け、各アレイの信号電荷を水平シフトレジスタ19
を介して出力部20に順に転送する構成を採ったので、
各アレイ毎の出力を均一なレベルで導出できることにな
る。
【0017】なお、上記実施例では、図4に示すCCD
リニアイメージセンサ(A)の画素を基準としたとき、
この基準画素の面積に対して1/16(=24 )の面積
を有する画素からなる4本の画素列11〜14を用いて
CCDリニアイメージセンサを構成した場合について説
明したが、これに限定されるものではなく、基準画素の
面積に対して1/22n(nは自然数)の面積を有する画
素からなる画素列を2n本並べて配置した構成であれば
良い。
リニアイメージセンサ(A)の画素を基準としたとき、
この基準画素の面積に対して1/16(=24 )の面積
を有する画素からなる4本の画素列11〜14を用いて
CCDリニアイメージセンサを構成した場合について説
明したが、これに限定されるものではなく、基準画素の
面積に対して1/22n(nは自然数)の面積を有する画
素からなる画素列を2n本並べて配置した構成であれば
良い。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基準画素の面積に対して1/22nの面積の画素からなる
画素列が2n本並べて配置し、各画素列の信号電荷を各
列毎に順に電荷転送部を介して共通の出力部に転送する
構成としたことにより、基準画素のものに比して蓄積時
間は1/2nとなるが、動作周期は同じであり、転送周
波数も2n倍で良いため、転送周波数を上げることな
く、解像度を向上できるとともに、各列毎の出力として
各列間で相対的なレベル差のない信号を導出できること
になる。
基準画素の面積に対して1/22nの面積の画素からなる
画素列が2n本並べて配置し、各画素列の信号電荷を各
列毎に順に電荷転送部を介して共通の出力部に転送する
構成としたことにより、基準画素のものに比して蓄積時
間は1/2nとなるが、動作周期は同じであり、転送周
波数も2n倍で良いため、転送周波数を上げることな
く、解像度を向上できるとともに、各列毎の出力として
各列間で相対的なレベル差のない信号を導出できること
になる。
【図1】本発明の一実施例を示す概略構成図である。
【図2】動作説明のための模式図である。
【図3】CCDリニアイメージセンサの基本的な構成図
である。
である。
【図4】従来例を示す概略構成図である。
【符号の説明】 10 センサ部 11〜1
4 画素列 15〜18 垂直CCDシフトレジスタ 19 水平CCDシフトレジスタ 20 出
力部
4 画素列 15〜18 垂直CCDシフトレジスタ 19 水平CCDシフトレジスタ 20 出
力部
Claims (1)
- 【請求項1】 基準画素の面積に対して1/22n(nは
自然数)の面積の画素が一次元的に配列されてなる画素
列が2n本並べて配置され、その配置方向にて走査しつ
つ各画素の信号電荷を各画素列毎に画素配列方向に転送
するセンサ部と、 各画素列の転送先側端部に設けられて各画素列毎に転送
された信号電荷を画素列の配置方向に転送する電荷転送
部と、 前記電荷転送部によって転送された信号電荷を検出しア
ナログ電気信号に変換して出力する出力部とを備えたこ
とを特徴とするリニアイメージセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7034939A JPH08237425A (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | リニアイメージセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7034939A JPH08237425A (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | リニアイメージセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08237425A true JPH08237425A (ja) | 1996-09-13 |
Family
ID=12428159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7034939A Pending JPH08237425A (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | リニアイメージセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08237425A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59178080A (ja) * | 1983-03-29 | 1984-10-09 | Sony Corp | 黒レベルの自動設定回路 |
| JPS63290454A (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-28 | Matsushita Graphic Commun Syst Inc | 走査装置 |
| JPH03159485A (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-09 | Ricoh Co Ltd | イメージセンサ |
| JPH03274960A (ja) * | 1990-03-26 | 1991-12-05 | Olympus Optical Co Ltd | 固体撮像素子 |
-
1995
- 1995-02-23 JP JP7034939A patent/JPH08237425A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59178080A (ja) * | 1983-03-29 | 1984-10-09 | Sony Corp | 黒レベルの自動設定回路 |
| JPS63290454A (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-28 | Matsushita Graphic Commun Syst Inc | 走査装置 |
| JPH03159485A (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-09 | Ricoh Co Ltd | イメージセンサ |
| JPH03274960A (ja) * | 1990-03-26 | 1991-12-05 | Olympus Optical Co Ltd | 固体撮像素子 |
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