JP2007312047A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一次元画素列間の画素列ピッチが小さく、且つ色ずれの発生を抑えた高解像度スキャンが可能なシンプルな固体撮像装置を得る。
【解決手段】スキャン方向に第１のピッチで配置される複数の一次元画素列を備えた第１の解像度での撮像を行うための第１の一次元画素列群と、第１の一次元画素列群のうちの少なくとも１本の一次元画素列を共有し且つスキャン方向に第１のピッチより幅の広い第２のピッチで配置される複数の一次元画素列を備えた第２の解像度での撮像を行うための第２の一次元画素列群とを備える撮像手段と、原稿画像の撮像により得られた画像データを撮像手段から水平読み出しするための第１及び第２の一次元画素列群における各一次元画素列に共通の画像読出し手段と、第１の一次元画素列群による第１の解像度での撮像と第２の一次元画素列群による第２の解像度での撮像とを切り替える切替え手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像装置に係り、特に、カラーリニアイメージセンサに関するものである。

従来、スキャナ、ファクシミリ、複写機等の原稿読取装置においては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型のリニアイメージセンサが使用されており、最近ではカラー対応のものが普及しつつある。これに関し、例えば特許文献１に開示されるような、Ｒ、Ｇ、Ｂ色の複数の画素列、すなわち複数の一次元画素列を配置したカラーリニアイメージセンサ（固体撮像装置）が知られている。このＣＣＤカラーリニアイメージセンサを原稿読取装置等において使用する場合、該固体撮像装置若しくは結像光学系若しくは原稿を、原稿読取装置内において機械的に移動させることでスキャン動作が行われる。その際、複数の一次元画素列間のピッチが大きい場合、本来、各画素列は原稿画像の同一位置を順次読み取るべきところを、機械的なスキャン動作の動作誤差（センサスキャンむらや原稿送りむら）が大きく影響し、それぞれズレた位置の画像を読み取ってしまう。その結果、このように固体撮像装置がカラー撮像装置であるような場合、再生した画像において顕著な色ずれが発生してしまう。従って、各一次元画素列間のピッチは小さいことが望ましい。
特開２００２−１４２０７８号公報

ところが、上記従来のＣＣＤリニアイメージセンサにおける各一次元画素列の間には構成上必ず転送ゲートとＣＣＤシフトレジスタが必要となるため、例えば上記特許文献１における３列以上の一次元画素列から構成される固体撮像装置の場合には、結果として、各一次元画素列間のピッチ（以降、画素列ピッチという）が各一次元画素列のスキャン方向における画素幅（画素列寸法）の約４倍もの大きさとなってしまい、精度的にも上記色ずれの抑制は難しいものとなる。

この問題に対し、例えばＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型のカラーリニアイメージにおいては、各画素からの画像データの読み出しに際して所謂ローリング読出し駆動を行うことで、画素列ピッチを小さくすることができ、上記センサスキャンむらや原稿送りむらの発生防止に対する有効な手段となっている。しかしながら、このように狭い画素列ピッチであり、ローリング読出し駆動を行う場合、高速スキャンができないという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、画素列ピッチが小さく、センサスキャンむらや原稿送りむら等の影響による再生画像における色ずれの発生を抑えた高解像度スキャンが可能であるとともに、高速スキャンも可能である、シンプルな構成の固体撮像装置を提供することを目的とする。

本発明に係る固体撮像装置は、一次元画素列により原稿画像をスキャン方向に相対移動させて撮像する固体撮像装置であって、前記スキャン方向に第１のピッチで配置される複数の一次元画素列を備える第１の解像度での撮像を行うための第１の一次元画素列群と、該第１の一次元画素列群のうちの少なくとも１本の一次元画素列を共有し、且つ前記スキャン方向に前記第１のピッチより幅の広い第２のピッチで配置される複数の一次元画素列を備える第２の解像度での撮像を行うための第２の一次元画素列群とを備える撮像手段と、前記原稿画像の撮像により得られた画像データを前記撮像手段から水平読み出しするための前記第１及び第２の一次元画素列群における各一次元画素列に共通の画像読出し手段と、前記第１の一次元画素列群による第１の解像度での撮像と、前記第２の一次元画素列群による第２の解像度での撮像とを切り替える切替え手段とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、撮像手段に、スキャン方向に第１のピッチで配置される複数の一次元画素列を備える第１の解像度での撮像を行うための第１の一次元画素列群と、該第１の一次元画素列群のうちの少なくとも１本の一次元画素列を共有し、且つスキャン方向に第１のピッチより幅の広い第２のピッチで配置される複数の一次元画素列を備える第２の解像度での撮像を行うための第２の一次元画素列群とが備えられ、第１及び第２の一次元画素列群における各一次元画素列に共通の画像読出し手段によって、原稿画像の撮像により得られた画像データが撮像手段から水平読み出しされ、切替え手段によって、第１の一次元画素列群による第１の解像度での撮像と、第２の一次元画素列群による第２の解像度での撮像とが切り替えられる。

また、上記構成において、前記第１及び第２の一次元画素列群における各一次元画素列は、カラー画像を構成する各色に対応する一次元画素列であり、前記第２の一次元画素列群における、前記第１の一次元画素列群と共有の共有一次元画素列以外の一次元画素列は、前記カラー画像を構成する各色のうちの前記共有一次元画素列の色以外の色に対応する一次元画素列であるようにしてもよい。（請求項２）

これによれば、第１及び第２の一次元画素列群における各一次元画素列が、カラー画像を構成する各色に対応する一次元画素列とされ、第２の一次元画素列群における、第１の一次元画素列群と共有の共有一次元画素列以外の一次元画素列が、上記カラー画像を構成する各色のうちの共有一次元画素列の色以外の色に対応する一次元画素列とされる。

また、上記構成において、前記第１の解像度は、低速高解像度スキャンを行う場合の解像度であり、前記第２の解像度は、低解像度高速スキャンを行う場合の解像度であり、前記切替え手段は、前記低速高解像度スキャンを行う場合、前記第１のピッチで配置された３種類の色に対応する３本の一次元画素列からなる前記第１の一次元画素列群を用い、前記低解像度高速スキャンを行う場合、前記第２のピッチで配置された、前記３色のうちの１色に対応する１本の前記共有一次元画素列と該３色のうちの該共有一次元画素列の色以外の２色に対応する２本の一次元画素列とからなる前記第２の一次元画素列群を用いるように切り替えを行うようにしてもよい。（請求項３）

これによれば、第１の解像度が、低速高解像度スキャンを行う場合の解像度とされ、第２の解像度が、低解像度高速スキャンを行う場合の解像度とされ、切替え手段によって、低速高解像度スキャンを行う場合、第１のピッチで配置された３種類の色に対応する３本の一次元画素列からなる第１の一次元画素列群を用い、低解像度高速スキャンを行う場合、第２のピッチで配置された、３色のうちの１色に対応する１本の共有一次元画素列と該３色のうちの該共有一次元画素列の色以外の２色に対応する２本の一次元画素列とからなる第２の一次元画素列群を用いるように切り替えられる。

また、上記構成において、前記第１の解像度は、低速高解像度スキャンを行う場合の解像度であり、前記第２の解像度は、低解像度高速スキャンを行う場合の解像度であり、前記切替え手段は、前記低速高解像度スキャンを行う場合、前記第１のピッチで配置された３種類の色に対応する３本の一次元画素列からなる前記第１の一次元画素列群を用い、前記低解像度高速スキャンを行う場合、前記３本の一次元画素列における中央位置に配置された中央一次元画素列の色以外の２色に対応する前記共有一次元画素列である２本の外側一次元画素列と、該２本の外側一次元画素列間のピッチと同じ前記第２のピッチで配置されて、且つ前記中央一次元画素列の色と同じ色に対応する１本の一次元画素列とからなる前記第２の一次元画素列群を用いるように切り替えを行うようにしてもよい。（請求項４）

これによれば、第１の解像度が、低速高解像度スキャンを行う場合の解像度とされ、第２の解像度が、低解像度高速スキャンを行う場合の解像度とされ、切替え手段によって、低速高解像度スキャンを行う場合、第１のピッチで配置された３種類の色に対応する３本の一次元画素列からなる第１の一次元画素列群を用い、低解像度高速スキャンを行う場合、３本の一次元画素列における中央位置に配置された中央一次元画素列の色以外の２色に対応する共有一次元画素列である２本の外側一次元画素列と、該２本の外側一次元画素列間のピッチと同じ第２のピッチで配置されて、且つ中央一次元画素列の色と同じ色に対応する１本の一次元画素列とからなる第２の一次元画素列群を用いるように切り替えられる。

また、上記構成において、前記低解像度高速スキャンにおけるスキャン速度の上限値は、前記低速高解像度スキャンにおけるスキャン速度の上限値の（前記第２のピッチ／前記第１のピッチ）倍となるようにしてもよい。但し、記号「／」は除算を示す。（請求項５）

これによれば、低解像度高速スキャンにおけるスキャン速度の上限値が、低速高解像度スキャンにおけるスキャン速度の上限値の（前記第２のピッチ／前記第１のピッチ）倍とされる。

また、上記構成において、前記第１の一次元画素列群は、ｎ本の一次元画素列であって、該ｎ本の一次元画素列における前記第１のピッチが、各一次元画素列を構成する画素の前記スキャン方向の幅である画素幅の少なくとも（ｎ＋１）／ｎ倍であり、前記画像読出し手段による画像読み出し動作を制御する制御手段をさらに備え、前記制御手段は、前記ｎ本の一次元画素列における一の一次元画素列が前記原稿画像における前記スキャン方向の解像度ピッチに相当する距離を移動する時間の間に、該ｎ本の一次元画素列全ての画像読み出し動作が完了するよう前記画像読出し手段に画像読み出し動作を実行させるようにしてもよい。但し、記号「ｎ」は２以上の自然数を示す。（請求項６）

これによれば、第１の一次元画素列群が、ｎ本の一次元画素列であって、該ｎ本の一次元画素列における第１のピッチが、各一次元画素列を構成する画素のスキャン方向の幅である画素幅の少なくとも（ｎ＋１）／ｎ倍とされ、画像読出し手段による画像読み出し動作を制御する制御手段によって、ｎ本の一次元画素列における一の一次元画素列が原稿画像におけるスキャン方向の解像度ピッチに相当する距離を移動する時間の間に、該ｎ本の一次元画素列全ての画像読み出し動作が完了するよう画像読出し手段に画像読み出し動作を実行させるように制御される。

請求項１に係る固体撮像装置によれば、第１及び第２の一次元画素列群における各一次元画素列から水平読み出しを行うための画像読出し回路が該各一次元画素列に共通のものとして備えられる構成であるため、それぞれ一次元画素列毎に画像読出し回路（水平読出し回路）を備えずともよく、すなわち第１及び第２の一次元画素列群の複数本の一次元画素列を纏めて配列し、これに対して共通の例えば１つの画像読出し回路を設置する構成とすることが可能となるため、各一次元画素列の画素列間隔（画素列ピッチ）を小さくすることができ、センサスキャンむらや原稿送りむら（スキャン動作の送りムラ）等の影響による再生画像における色ずれの発生を抑えた高解像度スキャンを行うことが可能となるとともに、装置をシンプルな構成とすることができる。また、切替え手段によって、第１のピッチで配置された第１の一次元画素列群による第１の解像度での撮像と、第１のピッチより幅の広い第２のピッチで配置された第２の一次元画素列群による第２の解像度での撮像とが切り替えられる構成であるため、第１の一次元画素列群を用いて高解像度スキャンを行い、ピッチの広い第２の一次元画素列群を用いて高速スキャンを行うというようにして、高解像度スキャンだけでなく高速スキャンも行うことが可能な装置を実現することができる。

請求項２に係る固体撮像装置によれば、第２の一次元画素列群における共有一次元画素列以外の一次元画素列が、カラー画像を構成する各色のうちの該共有一次元画素列の色以外の色に対応する一次元画素列とされるため、高解像度スキャン及び高速スキャンの切り替えによるカラー画像のスキャンが容易に行える構成を実現することができる。

請求項３に係る固体撮像装置によれば、低速高解像度スキャンを行う場合、第１のピッチで配置された３色に対応する第１の一次元画素列群を用い、低解像度高速スキャンを行う場合、第２のピッチで配置された、３色のうちの１色に対応する共有一次元画素列と該３色のうちの該共有一次元画素列の色以外の２色に対応する一次元画素列とからなる第２の一次元画素列群が用いられる構成であるので、例えばこの３色をＲ、Ｇ、Ｂ色として、カラー画像のスキャンにおいて、高解像度スキャンと高速スキャンとの切り替えを行う構成を容易に実現することができる。

請求項４に係る固体撮像装置によれば、低速高解像度スキャンを行う場合、第１のピッチで配置された３色に対応する一次元画素列からなる第１の一次元画素列群を用い、低解像度高速スキャンを行う場合、３色（３本）の一次元画素列における中央位置に配置された中央一次元画素列の色以外の２色に対応する共有一次元画素列である外側一次元画素列と、該外側一次元画素列間のピッチと同じ第２のピッチで配置されて、且つ中央一次元画素列の色と同じ色に対応する一次元画素列とからなる第２の一次元画素列群が用いられる構成であるので、例えばこの３色をＲ、Ｇ、Ｂ色として、カラー画像のスキャンにおいて、高解像度スキャンと高速スキャンとの切り替えを行う構成を容易に実現することができる。

請求項５に係る固体撮像装置によれば、低速高解像度スキャンにおけるスキャン速度の上限値と低解像度高速スキャンにおけるスキャン速度の上限値との比、すなわち低速高解像度スキャン及び低解像度高速スキャンにおける各スキャン速度の設定を、第１及び第２のピッチの情報を利用して容易に行うことができる。

請求項６に係る固体撮像装置によれば、第１の一次元画素列群におけるｎ本の一次元画素列の画素列ピッチがスキャン方向の画素幅の少なくとも（ｎ＋１）／ｎ倍とされ、すなわち当該画素列ピッチにおける画素が存在しない非画素部分（画素幅の１／ｎ倍（＝（ｎ＋１）／ｎ倍−ｎ／ｎ倍）の幅の非露光部分；画素間スペース）が原稿画像の撮像ピッチ間を移動するタイミングを利用して画像読み出しが行われ、ｎ本の一次元画素列のうちの或る１つの一次元画素列が原稿画像におけるスキャン方向の解像度ピッチに相当する距離を移動する時間の間に、該ｎ本の一次元画素列全ての画像読み出し動作が完了するよう画像読出し手段によって画像読み出しが行われるので、センサスキャンむらや原稿送りむら（スキャン動作の送りムラ）等の影響による再生画像における色ずれの発生を抑えた高解像度スキャンが可能となる。

図１は、本実施形態に係る固体撮像装置の一例であるリニアセンサの概略構成図である。図１に示すようにリニアセンサ１は、センサ部２、垂直走査回路３、水平走査回路４及び読出し回路５を備えている。センサ部２は、第１センサ部２０ａ及び第２センサ部２０ｂからなり、これら第１及び第２センサ部２０ａ、２０ｂが備える複数の画素２１（ピクセル）により、被写体光像の光量に応じて画像信号に光電変換して出力するものである。第１及び第２センサ部２０ａ、２０ｂは、それぞれ複数の画素２１が一列に直線状に配置されてなるＲ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）色の複数本のセンサアレイ（画素列；一次元画素列）、すなわちＲセンサアレイ２２、Ｇ１センサアレイ２３、Ｂ１センサアレイ２４、Ｇ２センサアレイ２５及びＢ２センサアレイ２６を備えている。ただし、Ｇ１及びＧ２はいずれも同じＧ色であるが、説明上区別するためにＧ１、Ｇ２としている。Ｂ１及びＢ２センサアレイについても同様である。これらＲ、Ｇ、Ｂの各センサアレイには、それぞれ画素２１の受光面上に各色の光を透過させるＲ、Ｇ、Ｂ色の原色カラーフィルタ（図示省略）が設けられている。

第２センサ部２０ｂのＧ２及びＢ２センサアレイ２５、２６は、第１センサ部２０ａにおける各センサアレイ２２〜２４間の距離、すなわち各センサアレイ２２〜２４のスキャン方向（各センサアレイ２２〜２４の画素並び方向（長手方向）と垂直な方向；垂直走査方向）の画素列ピッチよりも広い幅の画素列ピッチで配置されている。具体的には、Ｇ２センサアレイ２５は、Ｇ２センサアレイ２５とＢ１センサアレイ２４との間隔が、Ｂ１センサアレイ２４とＲセンサアレイ２２との間隔と等しくなるよう配置されている。また、Ｂ２センサアレイ２６は、Ｂ２センサアレイ２６とＧ２センサアレイ２５との間隔が、Ｇ２センサアレイ２５とＲセンサアレイ２２との間隔と等しくなるよう配置されている（後述の図５参照）。換言すれば、Ｒセンサアレイ２２とＢ２センサアレイ２６との間隔は、Ｒセンサアレイ２２とＧ２センサアレイ２５との間隔の２倍となっており、また、Ｒセンサアレイ２２とＧ２センサアレイ２５との間隔は、Ｒセンサアレイ２２とＢ１センサアレイ２４との間隔の２倍となっている。なお、第１センサ部２０ａのＲ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２〜２４は同じ画素列ピッチ（等間隔）となるよう配置されている。

垂直走査回路３は、センサ部２に対する垂直走査を行う所謂垂直シフトレジスタであり、Ｒ、Ｇ１、Ｂ１、Ｇ２及びＢ２センサアレイ２２〜２６それぞれに対応する行選択信号線２７を順次走査する。水平走査回路４は、センサ部２に対する水平走査を行う所謂水平シフトレジスタであり、上記センサアレイ２２〜２６の各画素２１に対応する垂直信号線２８（列選択信号線；出力信号線）を順次走査する。

読出し回路５は、Ｒ、Ｇ１、Ｂ１、Ｇ２及びＢ２センサアレイ２２〜２６の各画素２１から垂直信号線２８に導出された画像信号（光電変換信号）を、水平走査回路４による水平走査に従って画素毎に順次読み出すための回路であって、所謂水平読み出しを行う水平読出し回路である。この読出し回路５は、センサ部２に対して例えば１つ設けられており、第１センサ部２０ａの各センサアレイ２２〜２４に対して、第２センサ部２０ｂの各センサアレイ２５、２６に対して、或いは全てのセンサアレイ２２〜２６に対して共通の読出し回路となっている。読出し回路５は、各垂直信号線２８に対して配設された定電流負荷５１、シグナルサンプルホールド回路５２及びノイズサンプルホールド回路５３と、アンプ５４とを備えている。定電流負荷５１は、ゲートに負荷電圧（信号ＶＤ）が印加されて所謂電子負荷として機能する負荷トランジスタＱａからなるものでもある。また、信号ＶＰＳは、負荷トランジスタＱａのソースに印加される電圧を示している。

シグナルサンプルホールド回路５２は、入力されたアナログ信号としてのシグナル（画像信号）をサンプリング（標本化）し、この値を一時的に保持するものである。シグナルサンプルホールド回路５２は、シグナルサンプルホールド用スイッチＳ１、シグナルサンプルホールド容量Ｃ１（キャパシタＣ１）等からなり、シグナルサンプルホールド用スイッチＳ１のオン、オフに応じて、シグナルサンプルホールド容量Ｃ１の充電、充電電位の保持、放電を行うことで当該シグナルサンプルホールド機能を実現する。ノイズサンプルホールド回路５３は、入力されたノイズ（ノイズ信号）をサンプリングし、この値を一時的に保持するものである。ノイズサンプルホールド回路５３は、ノイズサンプルホールド用スイッチＳ２、ノイズサンプルホールド容量Ｃ２（キャパシタＣ２）等からなり、ノイズサンプルホールド用スイッチＳ２のオン、オフに応じて、ノイズサンプルホールド容量Ｃ２の充電、充電電位の保持、放電を行うことで当該ノイズサンプルホールド機能を実現する。

アンプ５４は、上記サンプルホールドにより得られた画像信号とノイズ信号との差分をとる（例えばシグナル信号からノイズ信号を減算する）ことで、センサ部２の各画素２１におけるリセットゲート（トランジスタＴ１１）によりリセットされたＦＤ電位のばらつきが除去された画像信号を得るものである。

図２は、センサ部２における各画素２１の回路構成の一例を示すものである。画素２１は、フォトダイオードＰＤ１、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）としてのトランジスタＴ１０〜Ｔ１３、及びＦＤ（Floating Diffusion）から構成されている。トランジスタＴ１０〜Ｔ１３は、ここではＮチャンネルＭＯＳＦＥＴが採用されている。ＶＤＤ、φＲＳＢ、φＲＳＴ、φＴＸ及びφＶは、各トランジスタに対する信号（電圧）を示し、ＧＮＤは接地を示している。

フォトダイオードＰＤ１は、光電変換部（感光部）であり、被写体からの入射光量に応じた電気信号、すなわち光電流ＩＰＤ１を発生させる。トランジスタＴ１２は、上記定電流負荷５１と対になってソースフォロワ増幅用のソースフォロワアンプ（増幅回路）を構成するものであり、後述する電圧Ｖ１ＯＵＴに対する増幅を行う。トランジスタＴ１３は、ゲートに印加する電圧（信号φＶ）に応じてオン、オフされるスイッチとして動作する信号読み出し用のトランジスタである。トランジスタＴ１３のソースは上記垂直信号線２８に接続されており、トランジスタＴ１３がオンされると、トランジスタＴ１２で増幅された電流が出力電流としてこの垂直信号線２８へ導出される。トランジスタＴ１０は、同トランジスタのゲートに印加される電圧に応じてオン、オフされるスイッチとして動作するものであって、当該ゲート電位の高低によるオン、オフ切り替えに応じて、フォトダイオードＰＤ１で発生した光電流ＩＰＤ１（電荷）のＦＤに対する転送、非転送の切り替えを行う所謂転送ゲートとなるものである。

フォトダイオードＰＤ１で発生した光電流ＩＰＤ１はフォトダイオードＰＤ１の寄生容量に流れてその電荷が蓄積され、蓄積電荷量に応じた電圧が発生する。このときトランジスタＴ１０がオン状態であれば、この寄生容量に蓄積された電荷（負電荷）がＦＤへ向けて移動する。ＦＤは、この電荷を一旦保持しておく電荷保持部であり、この保持した電荷を電圧に変える所謂キャパシタの役割を担うものである。トランジスタＴ１１（リセットゲートトランジスタ）は、同トランジスタのゲート電圧の高低によるオン、オフ切り替えに応じてＦＤに対するリセットバイアスの印加、非印加の切り替えを行うものである。

図３は、上記画素２１の撮像動作に関するタイミングチャートの一例であり、特に、水平ブランク期間中（又は水平走査回路４による列選択期間内）における、電荷蓄積終了後の垂直走査によるＲ、Ｇ１、Ｂ１、Ｇ２及びＢ２センサアレイ２２〜２６の各画素の信号読出し（電荷掃き出し）動作に関するタイミングチャートを示している。ここではＮチャンネルＭＯＳＦＥＴの極性上、Ｈｉ（ハイ）でオン、Ｌｏ（ロー）でオフとなる。同図に示すように、信号φＲＳＴを符号２０１で示すタイミングでＨｉにした後、ノイズサンプルホールド用スイッチＳ２に対するサンプルホールド制御信号φＳ２を符号２０２で示すタイミングでＨｉにすることで、ノイズ信号を垂直信号線２８に読み出し、ノイズサンプルホールド回路５３によってこのノイズ信号（ノイズレベル）をサンプルホールドする。次に、信号φＴＸを符号２０３で示すタイミングでＨｉにした後、シグナルサンプルホールド用スイッチＳ１に対するサンプルホールド制御信号φＳ１を符号２０４で示すタイミングでＨｉにすることで、画像信号を垂直信号線２８に読み出し、シグナルサンプルホールド回路５２によってこの画像信号（信号レベル）をサンプルホールドする。

なお、上記構成のように、各センサアレイ２２〜２６の各画素２１が、光電変換部（フォトダイオードＰＤ１）とフローティングディフュージョン（ＦＤ）とリセットトランジスタ（トランジスタＴ１１）と転送トランジスタ（トランジスタＴ１０）と増幅トランジスタ（トランジスタＴ１２）と読出しトランジスタ（トランジスタＴ１３；行選択トランジスタ）とを備えるＭＯＳ型の撮像素子とされるので、センサアレイ２２〜２６から水平読み出しを行うための、例えば画素がＣＣＤ撮像素子である場合の転送ゲートやＣＣＤシフトレジスタが不要となり、つまりＸ−Ｙアドレス方式による、各センサアレイ２２〜２６に共通の読出し回路５を用いた水平読み出しが可能となり、センサアレイ２２〜２６（特にセンサアレイ２２〜２４）の画素列ピッチを小さくすることができ、リニアセンサ１をシンプルな構成とすることができる。

ところで、リニアセンサ１は、該リニアセンサ１全体の動作を司る主制御部を備えている。具体的には、主制御部は、各種制御プログラム等を記憶するＲＯＭ、一時的に各種データを格納するＲＡＭ、及び制御プログラム等を上記ＲＯＭから読み出して実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）等からなり、リニアセンサ１における上記センサ部２や垂直、水平走査回路３、４或いは読出し回路５といった各機能部の動作を制御する。図４は、この主制御部（主制御部１００とする）におけるスキャン動作に関するブロック構成図である。主制御部１００は、センサ制御部１０１、スキャン駆動制御部１０２、垂直走査制御部１０３、水平走査制御部１０４、読出し制御部１０５及びモード切替部１０６を備えている。

センサ制御部１０１は、センサ部２における各Ｒ、Ｇ１、Ｂ１、Ｇ２及びＢ２センサアレイ２２〜２６の撮像動作を制御するものであり、各画素に対する上記ＶＤＤ、φＲＳＢ、φＲＳＴ、φＴＸ及びφＶ等の各種信号を出力する。スキャン駆動制御部１０２は、センサ部２による原稿画像の画像読み取りを行うべく、原稿に対してリニアセンサ１或いは結像光学系をスキャン移動させる、或いはリニアセンサ１や結像光学系に対して原稿を移動させるための駆動（スキャン駆動）を行うものである。なお、結像光学系とは、原稿からの被写体光像を各Ｒ、Ｇ１、Ｂ１、Ｇ２及びＢ２センサアレイ２２〜２６の受光面上に結像させるための光学系（レンズやミラー等）であり、リニアセンサ１はこの結像光学系を備えていてもよい。

垂直走査制御部１０３は、垂直走査回路３によるＲ、Ｇ１、Ｂ１、Ｇ２及びＢ２センサアレイ２２〜２６に対する垂直走査動作を制御するものである。水平走査制御部１０４は、水平走査回路４によるＲ、Ｇ１、Ｂ１、Ｇ２及びＢ２センサアレイ２２〜２６に対する水平走査動作を制御するものである。読出し制御部１０５は、読出し回路５によるＲ、Ｇ１、Ｂ１、Ｇ２及びＢ２センサアレイ２２〜２６からの画像読み出し動作を制御するものである。読出し制御部１０５によるこの画像読み出し動作の詳細については後述する。

モード切替部１０６は、低速ではあるが高解像度である低速高解像度スキャンを行う場合の低速高解像度スキャンモードと、低解像度ではあるが高速である低解像度高速スキャンを行う場合の低解像度高速スキャンモードとのモード切り替えを行うものである。モード切替部１０６は、リニアセンサ１が備える指示入力部（操作部）等からの例えばユーザによる指示入力に応じて当該モード切り替えを行う。モード切替部１０６は、このモード切り替えによって、センサ部２の各センサアレイ２２〜２６から、当該各モードに対応して使用するセンサアレイ群（後述の第１センサアレイ群又は第２センサアレイ群）を選択する。なお、垂直走査制御部１０３、水平走査制御部１０４及び読出し制御部１０５は、このモード切替部１０６によるモード切り替え動作に応じて、各センサアレイ２２〜２６に対する垂直、水平走査及び画像読み出し動作の制御を行う。

以上の構成において、リニアセンサ１では、垂直走査回路３によって、モード切替部１０６により切り替えられた各モードにおいて使用されるセンサアレイ群における各センサアレイが順次選択され、共通の読出し回路５と水平走査回路４とによって線順次で画像信号が取り出される。ただし、リニアセンサ１は、所謂ＭＯＳ型（例えばＣＭＯＳ型）の固体撮像装置であって、垂直走査回路３及び水平走査回路４によって各画素をＸ−Ｙアドレス方式（Ｘ−Ｙ走査方式）で選択し、各画素の画像信号を取り出すことができるものであるとも言える。

ところで、本実施形態においては、センサ部２のＲ、Ｇ１、Ｂ１、Ｇ２及びＢ２センサアレイ２２〜２６を、低速高解像度スキャンモードと低解像度高速スキャンモードとで切り替えて使用することについて主な特徴点を有している。図５は、図１に示すセンサ部２の各センサアレイ２２〜２６の概略図である。ただし、各センサアレイ２２〜２６間の間隔（画素列ピッチ）は実際の比となるように記している。

同図に示すように、リニアセンサ１では、低速高解像度スキャンを行う場合すなわち高解像度スキャンを行う場合には、第１センサ部２０ａの３本のＲ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２〜２４が使用され、低解像度高速スキャンを行う場合すなわち高速スキャンを行う場合には、第２センサ部２０ｂの２本のＧ２及びＢ２センサアレイ２５、２６と、第１センサ部２０ａのうちのいずれかのセンサアレイ、ここではＲセンサアレイ２２とが使用される。いずれの場合もカラー画像を構成するＲＧＢの３色全ての色に対応する３本のセンサアレイが使用される構成となっている。この低速高解像度スキャンを行う場合に使用されるセンサアレイ群（Ｒ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２〜２４）を第１センサアレイ群と表現し、低解像度高速スキャンを行う場合に使用されるセンサアレイ群（Ｒセンサアレイ２２、Ｇ２及びＢ２センサアレイ２５、２６）を第２センサアレイ群と表現するものとすると、上記第１センサ部２０ａにおけるＲセンサアレイ２２は、低速高解像度スキャンを行う場合と低解像度高速スキャンを行う場合とで共用されるものであって、第１センサアレイ群と第２センサアレイ群とが共有するセンサアレイ（共有センサアレイという）であると言える。

上記を換言すれば、Ｒ及びＧ１センサアレイ２２、２３間、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２３、２４間の画素列ピッチを符号Ａで示し（画素列ピッチＡ）、Ｒ及びＧ２センサアレイ２２、２５間、Ｇ２及びＢ２センサアレイ２５、２６間の画素列ピッチを符号Ｂで示す（画素列ピッチＢ）とすると、モード切替部１０６によって、低速高解像度スキャンを行う場合には、画素列ピッチＡで配置された３種類の色（３色；Ｒ、Ｇ１、Ｂ１）に対応する３本のセンサアレイからなる第１センサアレイ群を用い、低解像度高速スキャンを行う場合、画素列ピッチＢで配置された、上記３色のうちの１色（Ｒ）に対応する１本の共有センサアレイと該３色のうちの該共有センサアレイの色以外の２色（Ｇ１、Ｂ１）に対応する色（Ｇ２、Ｂ２）の２本のセンサアレイとからなる第２センサアレイ群を用いるようにモード切り替えが行われる。このような構成により、低速高解像度スキャンと低解像度高速スキャンとを効率良く切り替えることができる。

上記高解像度スキャンを行う場合、Ｒ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２〜２４によって原稿画像がスキャンされ、該スキャンによって得られた各センサアレイ２２〜２４の各画素データが、センサアレイ２２〜２４に共通の読出し回路５による所謂ローリング読出し駆動によって順次読み出される。この場合、モード切替部１０６及びセンサ制御部１０１によってＧ２及びＢ２センサアレイ２５、２６による撮像動作が行われないよう制御される。一方、上記高速スキャンを行う場合、Ｒ、Ｇ２及びＢ２センサアレイ２２、２５、２６によって原稿画像がスキャンされ、該スキャンによって得られた各センサアレイ２２、２５、２６の各画素データが、センサアレイ２２、２５、２６に共通の読出し回路５による同じくローリング読出し駆動によって順次読み出される。この場合、モード切替部１０６及びセンサ制御部１０１によってＧ１及びＢ１センサアレイ２３、２４による撮像動作が行われないよう制御される。

ところで、高解像度スキャン時において、上記共通の読出し回路５を用い、且つ上記ローリング読出し駆動を行う場合には、スキャン速度が一定であるとすると、各センサアレイ２２〜２４間の距離（画素列ピッチ）を、原稿若しくはラインセンサ１がスキャン移動する期間内に当該各色のセンサアレイ２２〜２４の信号読出しを行う必要があり、すなわち、スキャン速度は画像読み出しに要する時間によって上限が決られてしまう。この状態で、スキャン速度をこの上限を超えて設定すると、Ｒ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２〜２４で露光位置が異なることになり、解像度の低下や色ずれ、或いは偽色の発生を招くことになる。そこで、高速スキャンを行う場合には、ピッチの広いＲ、Ｇ２及びＢ２センサアレイ２２、２５、２６を用いるようにする。

上述したように、Ｒセンサアレイ２２及びＧ２センサアレイ２５間の画素列ピッチと、Ｇ２センサアレイ２５及びＢ２センサアレイ２６間の画素列ピッチとは同値であり、Ｒセンサアレイ２２及びＧ１センサアレイ２３間と、Ｇ１センサアレイ２３及びＢ１センサアレイ２４間との画素列ピッチより広いものである。この第２センサアレイ群のＲセンサアレイ２２、Ｇ２及びＢ２センサアレイ２５、２６による画像読み出しを行う場合、第１センサアレイ群のＲ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２〜２４を用いた場合と同じ読出しレートで画像読み出しを行うとすれば、第１センサアレイ群を用いる場合に比べて（上記画素列ピッチＡ、Ｂを用いて表すと）Ｂ／Ａ倍にスキャン速度を高めることができる。この場合には、副走査方向の解像度は低下するものの、露光位置は色間で揃えることができるので、少なくとも色ずれ、偽色の発生は抑制することができる。

なお、上記図５においては、高解像度スキャン及び高速スキャンを行う場合に共有する第１センサアレイ群のセンサアレイをＲセンサアレイ２２としているが、すなわち共通使用する色を“Ｒ”としているが、これに限らず、Ｇ１センサアレイ２３或いはＢ１センサアレイ２４を共有する構成としてもよい、すなわちＲ以外の色（Ｇ、Ｂ）を共通使用する色としてもよい。この場合、例えば、Ｇ色（Ｇ１センサアレイ２３）を共有させるとすると（共有Ｇ色センサアレイとする）、第２センサ部２０ｂには、Ｒ色及びＢ色のセンサアレイが配置されることになる。ただし、これらＲ色及びＢ色センサアレイは、共有Ｇ色センサアレイ及びＲ色センサアレイ間、Ｒ色センサアレイ及びＢ色センサアレイ間のピッチが例えば上記画素列ピッチＢとなるように配置される。Ｂ色を共有させる場合も同様、該Ｂ色センサアレイに対するＲ色及びＧ色センサアレイの配置となる。

ところで、高解像度スキャン及び高速スキャンを行う場合の使用センサアレイの切り替え方法は、上記図５に示す場合に限定されない。図６は、図１に示すセンサ部２のセンサアレイ配置の一変形例を示す図である。ただし、同図の各センサアレイの画素列ピッチは実際の比となるように記している。この場合、第１センサ部２０ａとして３本のＲ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２’〜２４’を備え、また第２センサ部２０ｂとして１本のＧ２センサアレイ２５’を備え、Ｒ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２’〜２４’間の画素列ピッチが例えば上記画素列ピッチＡとなり、Ｒ、Ｂ１及びＧ２センサアレイ２２’、２４’、２５’間の画素列ピッチが画素列ピッチＣとなるよう配置されている（画素列ピッチＣはＲ及びＢ１センサアレイ２２’、２４間の距離となっている）。

この構成において、低速高解像度スキャンを行う場合には、第１センサアレイ群として第１センサ部２０ａの３本のＲ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２’〜２４’が使用され、低解像度高速スキャンを行う場合には、第２センサアレイ群として、第２センサ部２０ｂのＧ２センサアレイ２５’と、第１センサ部２０ａのうちのＲセンサアレイ２２’及びＢ１センサアレイ２４’とが使用される。この場合、第１センサアレイ群におけるＲセンサアレイ２２’とＢ１センサアレイ２４’とが共有センサアレイとなっている。

上記を換言すれば、モード切替部１０６によって、低速高解像度スキャンを行う場合には、画素列ピッチＡで配置された３種類の色（３色；Ｒ、Ｇ１、Ｂ１）に対応する３本のセンサアレイからなる第１センサアレイ群を用い、低解像度高速スキャンを行う場合、上記３本のセンサアレイにおける中央位置に配置された中央センサアレイ（Ｇ１センサアレイ２３’）の色以外の２色（Ｒ、Ｂ１）に対応する共有センサアレイである２本の外側センサアレイ（Ｒ及びＢ１センサアレイ２２’、２４’）と、該２本の外側センサアレイ間のピッチと同じ画素列ピッチＣで配置されて、且つ中央センサアレイの色（Ｇ）と同じ色に対応する１本のセンサアレイ（Ｇ２センサアレイ２５’）とからなる第２センサアレイ群を用いるようにモード切り替えが行われる。このように図６に示す場合であっても、高解像度スキャンと高速スキャンとを効率良く切り替えることが可能な構成を実現することができる。

なお、ここでは各センサアレイの色について、Ｒ、Ｇ、Ｂ色（ＲＧＢ原色フィルタによるＲＧＢ色）を例に挙げて説明したが、これに限らず例えばＣＭＹ補色系であってもよい。また、上記リニアセンサ１の構成では、読出し回路５が、Ｒ、Ｇ１、Ｂ１、Ｇ２及びＢ２センサアレイ２２〜２６（図６ではＲ、Ｇ１、Ｂ１及びＧ２センサアレイ２２’〜２５’）で共通とする構成としているが、Ｒ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２〜２４用、Ｇ２センサアレイ２５用、Ｂ２センサアレイ２６用それぞれに対する３つ、或いはＲ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２〜２４用とＧ２及びＢ２センサアレイ２５、２６用との２つを設けてもよい（図６ではＲ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２’〜２４’用とＧ２センサアレイ２５’用との２つを設けてもよい）。

また、上記実施形態では、各Ｒ、Ｇ１、Ｂ１、Ｇ２及びＢ２センサアレイ２２〜２６（図６ではＲ、Ｇ１、Ｂ１及びＧ２センサアレイ２２’〜２５’）に共通の読出し回路として、図１に示すように１つの読出し回路５を備える構成としているが、これに限定されず、複数の読出し回路を備える構成としてもよい。例えば図１０に示すように、Ｒ、Ｇ１、Ｂ１、Ｇ２及びＢ２センサアレイ２２〜２６から垂直信号線２８’を画素毎に交互にＲセンサアレイ２２側とＢ２センサアレイ２６側とに分けて引き出し（Ｒセンサアレイ２２側或いはＢ２センサアレイ２６側の何れか一方側に引き出してもよい）、この引き出した垂直信号線２８’に対応させて例えば２つの読出し回路４０１、４０２を備えるようにしてもよい。この場合も、２つの読出し回路４０１、４０２がそれぞれ各Ｒ、Ｇ１、Ｂ１、Ｇ２及びＢ２センサアレイ２２〜２６に共通の読出し回路（水平読出し回路）となっている。

ここで、低速高解像度スキャンにおいて使用する第１センサ部２０ａの構成及び該第１センサ部２０ａによるスキャン動作について説明しておく。図７は、図１に示す第１センサ部２０ａの一構成例を概念的に示す模式図である。同図に示すように、スキャン方向ＳＤにおけるＲ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２〜２４の画素列ピッチ（画素列ピッチＰとする）が、Ｒ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２〜２４における各画素２１１のスキャン方向ＳＤの幅（これを画素幅Ｗと表現する）の４／３倍の大きさとなっている。換言すれば、画素幅Ｗを３等分した長さ（画素幅Ｗを「１」としたときの「１／３」の長さ）の４倍の長さを画素列ピッチＰとしている。

これを一般的に表現すると、画素列ピッチＰは、画素幅Ｗの（ｎ＋１）／ｎ倍（ｎ：２以上の自然数）の大きさとなっている。この「ｎ」は、センサアレイの列数（ここでは列数が色の種類数（ＲＧＢの３種類）と同じになっている）対応している。ここではＲ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２〜２４の３列であるため、ｎ＝３となる。ただし、ｎを２以上とするのは、本実施形態によるスキャン動作方法が、センサアレイが複数列つまり２列以上である場合に適用されることによる。なお、画素２１１は上記画素２１に相当し、Ｒ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２〜２４の画素２１１間には符号２１２で示す空間的な隙間（スペース２１２という）が存在している。このスペース２１２のスキャン方向ＳＤの幅と画素幅Ｗとを合わせた長さが画素列ピッチＰである。なお、この構成は図６に示すＲ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２’〜２４’についても同様である（以降の動作についても同様である）。

このような構成を備えた第１センサ部２０ａによる原稿画像のスキャン動作について、図８、９を用いて説明する。図８は、当該スキャン動作の１フレーム（１フレーム時間）における、各Ｒ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２〜２４（ＲＧＢ各画素）での蓄積時間（露光時間）と読み出し時間との関係の一例を示すタイミングチャートである。図９は、Ｒ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２〜２４によるスキャン動作を概念的に説明する模式図である。図９は、具体的にはＲ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２〜２４のスキャン方向ＳＤにおける或る１列分の画素、例えば図１又は図７中に示す第１センサ部２０ａの左端画素（Ｒ、Ｇ１及びＢ１の３つの画素２１１及びスペース２１２からなる画素列；これを画素列ＳＥと表現する）が時間の経過に伴って例えば状態（１）から状態（４）までスキャン方向に移動する様子を示している。ここでは、画素列ピッチＰが画素幅Ｗの４／３倍である場合について示している。

図８において、先ず時刻ｔ１に、Ｒセンサアレイ２２（ここではＲ画素列と表現する）における時刻ｔ０１から継続されていた蓄積（電荷蓄積）動作が終了し、該Ｒ画素列の蓄積情報（画像情報）の読み出しが開始される。この時刻ｔ１における画素列ＳＥの移動位置は図９の状態（１）に示される。ここで、第１センサ部２０ａにより原稿画像を読み取るピッチを読取りピッチＰＲとすると、状態（１）では、画素列ＳＥの例えばＲ画素が、符号３０１で示すように、上記読取りピッチＰＲに示す幅の部分の原稿画像位置（これを撮像ピッチ位置と表現する）と同じ位置つまり重なる位置にきている。この時刻ｔ１から開始されたＲ画素列における読み出し動作は時刻ｔ２で終了する。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間は、上述したように読出し回路５は１つであることから他の画素列の信号を同時に読み出すことはできない。なお、上記Ｒ画素列の蓄積情報の読み出し動作は、必ずしも上記時刻ｔ１〜ｔ２の期間中、継続して行われなくともよく、要は当該期間内に読み出し動作が実行されればよい。

時刻ｔ２になると、Ｇ１センサアレイ２３（Ｇ１画素列と表現する）における時刻ｔ０２から継続されていた蓄積動作が終了し、該Ｇ１画素列の蓄積情報の読み出し動作が開始される（このＧ１画素列の読み出し動作は後述の時刻ｔ３まで継続される）。この時刻ｔ２における画素列ＳＥの移動位置は状態（２）に示される。この状態（２）では、符号３０２で示すように、画素列ＳＥにおけるＧ１画素が、上記時刻ｔ１における撮像ピッチ位置に対する相対的なＲ画素（Ｒ画素列）の位置と同じ位置となるまで、すなわち、状態（１）の位置から符号３１１で示す画素幅Ｗの１／３の距離（画素列ピッチＰの１／４の距離）だけリニアセンサ１全体がスキャン移動している。

次に、時刻ｔ３になると、Ｂ１センサアレイ２４（Ｂ１画素列と表現する）における時刻ｔ０３から継続されていた蓄積動作が終了し、該Ｂ１画素列の蓄積情報の読み出し動作が開始される（このＢ１画素列の読み出し動作は後述の時刻ｔ４まで継続される）。この時刻ｔ３における画素列ＳＥの移動位置は状態（３）に示される。この状態（３）では、符号３０３で示すように、画素列ＳＥにおけるＢ１画素が、上記時刻ｔ１における撮像ピッチ位置に対する相対的なＲ画素（Ｒ画素列）の位置と同じ位置となるまで、すなわち、状態（２）の位置から符号３１２で示す画素幅Ｗの１／３の距離だけリニアセンサ１全体がスキャン移動している。

さらに時刻ｔ４になると、再びＲ画素列における時刻ｔ１から継続されていた蓄積動作が終了し、該Ｒ画素列の蓄積情報の読み出し動作が開始される。この時刻ｔ３における画素列ＳＥの移動位置は状態（４）に示される。この状態（４）では、符号３０４で示すように、Ｒ画素が、状態（３）の位置から符号３１３で示す画素幅Ｗの１／３の距離分だけ、すなわちＲ画素が上記状態（１）において撮像していた撮像ピッチ位置３２１の次の撮像ピッチ位置３２２までリニアセンサ１全体がスキャン移動している。以降同様に、リニアセンサ１全体が状態（５）、（６）、（７）・・・と画素幅Ｗの１／３の距離ずつスキャン移動していき、Ｇ１→Ｂ１→Ｒ→Ｇ１→Ｂ１・・・と順に各色の画素（色画素という）が撮像ピッチ位置と一致するタイミングで該色毎の読み出し動作が行われる。そしてさらにＲ画素が撮像ピッチ位置３２２から次の撮像ピッチ位置に進み、同様にＲ、Ｇ１、Ｂ１の読み出し動作が順次行われる。このようにして当該一連のスキャン動作が原稿画像全体に亘って実行される。なお、時刻ｔ０１から時刻ｔ１までの時間すなわち或る色画素の蓄積時間は、画素列ＳＥの色画素例えばＲ画素が或る撮像ピッチ位置から次の撮像ピッチ位置まで移動する時間となる。従って、時刻ｔ０１、ｔ０２、ｔ０３及びｔ１の時間間隔は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３及びｔ４の時間間隔と同じとなる。

このように、Ｒ画素列が時刻ｔ１において撮像していた撮像ピッチ位置から時刻ｔ４において撮像する撮像ピッチ位置まで移動する時間（時刻ｔ１から時刻ｔ４までの時間）、すなわちスキャン方向の解像度ピッチ（分解能）に相当する距離を移動する時間の間に、Ｒ、Ｇ１及びＢ１各色の画素列全ての読み出し動作が完了する構成となっている。換言すれば、１つの画素列の蓄積時間（ｔ４−ｔ１の時間に相当）の１／３に相当する時間を、Ｒ、Ｇ１及びＢ１各画素列の読み出し時間に割り当てていることになる。これは上記第１センサ部２０ａの構成で説明したように、第１センサ部２０ａの撮像面上に各色の画素列が画素幅Ｗ（スキャン方向画素列寸法）の１／３だけ空間を空けて並べられている、すなわち画素列ピッチＰが画素幅Ｗの４／３倍となるよう配列されていることにより、このスキャン動作が可能になることによる。なお、画素列ピッチＰを画素幅Ｗの４／３倍の長さよりも短くするすると、すなわち画素列ＳＥにおける画素２１１間のスペース２１２におけるスキャン方向の幅を画素幅Ｗの１／ｎ倍の幅より狭くすると、各Ｒ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２〜２４（各画素列）が撮像する位置にズレを生じてしまい、すなわち上述のように各色画素が順に撮像ピッチ位置に合致しなくなり、色ずれが発生するなどして再生した画像データの品質が低下することになる。

以上のように本実施形態に係るリニアセンサ１（固体撮像装置）によれば、第１及び第２センサアレイ群における各一次元画素列から水平読み出しを行うための読出し回路５が各センサアレイに共通のものとして備えられる構成であるため、それぞれセンサアレイ毎に読出し回路（水平読出し回路）を備えずともよく、すなわち第１及び第２センサアレイ群の複数本のセンサアレイを（読出し回路５とは別に）纏めて配列し、これに対して共通の例えば１つの読出し回路５を設置する構成とすることが可能となるため、各センサアレイの画素列ピッチを小さくすることができ、センサスキャンむらや原稿送りむら（スキャン動作の送りムラ）等の影響による再生画像における色ずれの発生を抑えた高解像度スキャンを行うことが可能となるとともに、リニアセンサ１をシンプルな構成とすることができる。また、モード切替部１０６（切替え手段）によって、画素列ピッチＡ（第１のピッチ）で配置された第１センサアレイ群による低速高解像度（第１の解像度）での撮像と、画素列ピッチＡより幅の広い画素列ピッチＢで配置された第２センサアレイ群による低解像度高速（第２の解像度）での撮像とが切り替えられる構成であるため、第１センサアレイ群を用いて高解像度スキャンを行い、ピッチの広い第２センサアレイ群を用いて高速スキャンを行うというようにして、高解像度スキャンだけでなく高速スキャンも行うことが可能なリニアセンサ１を実現することができる。

また、第２センサアレイ群における共有センサアレイ以外のセンサアレイが、カラー画像を構成する各色のうちの該共有センサアレイの色以外の色に対応するセンサアレイとされるため、高解像度スキャン及び高速スキャンの切り替えによるカラー画像のスキャンが容易に行える構成を実現することができる。

また、図５に示すように、低速高解像度スキャンを行う場合、画素列ピッチＡで配置された３色に対応する第１センサアレイ群を用い、低解像度高速スキャンを行う場合、画素列ピッチＢで配置された、３色のうちの１色に対応する共有センサアレイと該３色のうちの該共有センサアレイの色以外の２色に対応するセンサアレイとからなる第２センサアレイ群が用いられる構成であるので、例えばこの３色をＲ、Ｇ、Ｂ色として、カラー画像のスキャンにおいて、高解像度スキャンと高速スキャンとの切り替えを行う構成を容易に実現することができる。

また、図６に示すように、低速高解像度スキャンを行う場合、画素列ピッチＡで配置された３色に対応するセンサアレイからなる第１センサアレイ群を用い、低解像度高速スキャンを行う場合、３色（３本）のセンサアレイにおける中央位置に配置された中央センサアレイの色以外の２色に対応する共有センサアレイである外側センサアレイと、該外側センサアレイ間の距離（ピッチ）と同じ画素列ピッチＣで配置されて、且つ中央センサアレイの色と同じ色に対応するセンサアレイとからなる第２センサアレイ群が用いられる構成であるので、例えばこの３色をＲ、Ｇ、Ｂ色として、カラー画像のスキャンにおいて、高解像度スキャンと高速スキャンとの切り替えを行う構成を容易に実現することができる。

また、低解像度高速スキャンにおけるスキャン速度の上限値が、低速高解像度スキャンにおけるスキャン速度の上限値の（画素列ピッチＢ／画素列ピッチＡ）倍とされるので、低速高解像度スキャンにおけるスキャン速度の上限値と低解像度高速スキャンにおけるスキャン速度の上限値との比、すなわち低速高解像度スキャン及び低解像度高速スキャンにおける各スキャン速度の設定を、第１及び第２センサアレイ群それぞれの各センサアレイ間の距離つまり画素列ピッチＡ、Ｂの情報を利用して容易に行うことができる。

さらに、第１センサアレイ群におけるｎ本のセンサアレイ２２〜２４の画素列ピッチＰ（画素列ピッチＡに相当）がスキャン方向の画素幅Ｗの少なくとも（ｎ＋１）／ｎ倍とされ、すなわち当該画素列ピッチＰにおける画素２１１が存在しない非画素部分（画素幅の１／ｎ倍（＝（ｎ＋１）／ｎ倍−ｎ／ｎ倍）の幅の非露光部分；スペース２１２）が原稿画像の撮像ピッチ間を移動するタイミングを利用して画像読み出しが行われ、ｎ本のセンサアレイ２２〜２４のうちの１つのセンサアレイが原稿画像におけるスキャン方向の解像度ピッチに相当する距離を移動する時間の間に、該ｎ本のセンサアレイ２２〜２４全ての画像読み出し動作が完了するよう読出し回路５によって画像読み出しが行われるので、センサスキャンむらや原稿送りむら（スキャン動作の送りムラ）等の影響による再生画像における色ずれの発生を抑えた高解像度スキャンが可能となる。

なお、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各種構成の追加、変更を伴うことが可能であり、例えば以下の変形態様をとることができる。

（Ａ）上記図６において、図５に示す場合の一変形例を示したが、この図６に示す場合の高解像度スキャン及び高速スキャンのモード切り替えを、図５に示す場合においても実現可能な構成としてもよい。すなわち、図５において、Ｒ及びＢ１センサアレイ２２、２４間の距離（画素列ピッチＣに相当）と、Ｂ１及びＧ２センサアレイ２４、２５間の距離とを等しくし、且つ、Ｒ及びＧ２センサアレイ２２、２５間の距離と、Ｇ２及びＢ２センサアレイ２５、２６間の距離とを等しくするように、第１センサ部２０ａに対する第２センサ部２０ｂの各センサアレイを配置する。そして、高解像度スキャンを行う場合には、第１センサアレイ群として第１センサ部２０ａのＲ、Ｇ１及びＢ１センサアレイ２２〜２４を使用し、一方、高速スキャンを行う場合には、第２センサアレイ群として、第２センサ部２０ｂのＧ２センサアレイ２５と第１センサ部２０ａのうちのＲセンサアレイ２２及びＢ１センサアレイ２４とを使用する、或いは、第２センサ部２０ｂのＧ２及びＢ２センサアレイ２５、２６と第１センサ部２０ａのうちのＲセンサアレイ２２とを使用する構成としてもよい。この構成により、高速スキャンを行う場合、第１センサアレイ群におけるＲ及びＢ１センサアレイ２２、２４を共有する画素列ピッチＣの場合と、Ｒセンサアレイ２２を共有する（画素列ピッチＣより幅の広い）画素列ピッチＢの場合との２つのパターンを選択することが可能となる。この２パターンにおける前者を例えば第１高速スキャンモード、後者を第１高速スキャンモードよりも高速スキャンが可能な第２高速スキャンモードなどとし、上記高解像度スキャンモードと併せて、必要に応じて各モードを選択する構成としてもよい。

（Ｂ）上記実施形態では、画素列ピッチＰが画素幅Ｗの（ｎ＋１）／ｎ倍の大きさとなる構成としているが、（ｎ＋１）／ｎ倍に限定せずともよく、（ｎ＋１）／ｎ倍以上の大きさであってもよい。この場合、上限値として画素列ピッチＰが画素幅Ｗの例えば４倍未満となることが好ましい（（ｎ＋１）／ｎ≦画素列ピッチＰの画素幅Ｗに対する倍率＜４）。具体的には、上記実施形態における画素列ピッチＰが画素幅Ｗの４／３倍である場合では、当該４／３倍以上の大きさの画素列ピッチＰでＲ、Ｇ、Ｂセンサアレイ２２〜２４を配置したとしても、各色のセンサアレイが、上記図９において符号３０１、符号３０２、符号３０３と順に撮像ピッチ位置と一致させたのと同様に、順に各撮像ピッチ位置と一致させるスキャン動作を行うことは可能である。この場合、原稿画像における各読取りピッチＰＲは図９の場合と異なり画素幅Ｗよりも大きなものとなり、この画素幅Ｗよりも大きな読取りピッチを例えばＲセンサアレイ２２のＲ画素がスキャン移動する時間の間に、Ｒ、Ｇ、Ｂセンサアレイ２２〜２４全てに対する画像読み出し動作が完了する構成となる（ただし、読取りピッチが大きいということは、解像度ピッチが大きいことを示している）。

（Ｃ）上記実施形態では、センサ部２の各画素において、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴを採用しているが、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴを採用してもよい。

本実施形態に係る固体撮像装置の一例であるリニアセンサの概略構成図である。 上記リニアセンサのセンサ部における各画素の回路構成の一例を示す図である。 上記画素の撮像動作に関するタイミングチャートの一例を示す図である。 主制御部のスキャン動作に関するブロック構成図である。 上記センサ部における各センサアレイの概略図である。 上記センサ部のセンサアレイ配置の一変形例を説明する図である。 上記センサ部における第１センサ部の一構成例を概念的に示す模式図である。 第１センサ部によるスキャン動作の１フレームにおける、各Ｒ、Ｇ１、Ｂ１センサアレイでの蓄積時間（露光時間）と読み出し時間との関係の一例を示すタイミングチャートである。 第１センサ部のＲ、Ｇ１、Ｂ１センサアレイによるスキャン動作を概念的に説明する模式図である。 リニアセンサの一変形例を説明するための模式図である。

符号の説明

１ リニアセンサ（固体撮像装置）
２ センサ部（撮像手段）
２０ａ 第１センサ部
２０ｂ 第２センサ部
２２、２２’ Ｒセンサアレイ（一次元画素列）
２３、２３’ Ｇ１センサアレイ（一次元画素列）
２４、２４’ Ｂ１センサアレイ（一次元画素列）
２５、２５’ Ｇ２センサアレイ（一次元画素列）
２６ Ｂ２センサアレイ（一次元画素列）
２１、２１１ 画素
２１２ スペース
２７ 行選択信号線
２８ 垂直信号線
３ 垂直走査回路
４ 水平走査回路
５ 読出し回路（画像読出し手段）
５１ 定電流負荷
５２ シグナルサンプルホールド回路
５３ ノイズサンプルホールド回路
５４ アンプ
１００ 主制御部
１０５ 読出し制御部（制御手段）
１０６ モード切替部（切替え手段）
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｐ 画素列ピッチ
Ｗ 画素幅
ＰＲ 読取りピッチ（解像度ピッチに相当する距離）
ＳＥ 画素列
ＳＤ スキャン方向

Claims (6)

1. 一次元画素列により原稿画像をスキャン方向に相対移動させて撮像する固体撮像装置であって、
   前記スキャン方向に第１のピッチで配置される複数の一次元画素列を備える第１の解像度での撮像を行うための第１の一次元画素列群と、該第１の一次元画素列群のうちの少なくとも１本の一次元画素列を共有し、且つ前記スキャン方向に前記第１のピッチより幅の広い第２のピッチで配置される複数の一次元画素列を備える第２の解像度での撮像を行うための第２の一次元画素列群とを備える撮像手段と、
   前記原稿画像の撮像により得られた画像データを前記撮像手段から水平読み出しするための前記第１及び第２の一次元画素列群における各一次元画素列に共通の画像読出し手段と、
   前記第１の一次元画素列群による第１の解像度での撮像と、前記第２の一次元画素列群による第２の解像度での撮像とを切り替える切替え手段とを備えることを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記第１及び第２の一次元画素列群における各一次元画素列は、カラー画像を構成する各色に対応する一次元画素列であり、
   前記第２の一次元画素列群における、前記第１の一次元画素列群と共有の共有一次元画素列以外の一次元画素列は、前記カラー画像を構成する各色のうちの前記共有一次元画素列の色以外の色に対応する一次元画素列であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記第１の解像度は、低速高解像度スキャンを行う場合の解像度であり、
   前記第２の解像度は、低解像度高速スキャンを行う場合の解像度であり、
   前記切替え手段は、
   前記低速高解像度スキャンを行う場合、前記第１のピッチで配置された３種類の色に対応する３本の一次元画素列からなる前記第１の一次元画素列群を用い、
   前記低解像度高速スキャンを行う場合、前記第２のピッチで配置された、前記３色のうちの１色に対応する１本の前記共有一次元画素列と該３色のうちの該共有一次元画素列の色以外の２色に対応する２本の一次元画素列とからなる前記第２の一次元画素列群を用いるように切り替えを行うことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
4. 前記第１の解像度は、低速高解像度スキャンを行う場合の解像度であり、
   前記第２の解像度は、低解像度高速スキャンを行う場合の解像度であり、
   前記切替え手段は、
   前記低速高解像度スキャンを行う場合、前記第１のピッチで配置された３種類の色に対応する３本の一次元画素列からなる前記第１の一次元画素列群を用い、
   前記低解像度高速スキャンを行う場合、前記３本の一次元画素列における中央位置に配置された中央一次元画素列の色以外の２色に対応する前記共有一次元画素列である２本の外側一次元画素列と、該２本の外側一次元画素列間のピッチと同じ前記第２のピッチで配置されて、且つ前記中央一次元画素列の色と同じ色に対応する１本の一次元画素列とからなる前記第２の一次元画素列群を用いるように切り替えを行うことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
5. 前記低解像度高速スキャンにおけるスキャン速度の上限値は、前記低速高解像度スキャンにおけるスキャン速度の上限値の（前記第２のピッチ／前記第１のピッチ）倍となることを特徴とする請求項３又は４に記載の固体撮像装置。
   但し、記号「／」は除算を示す。
6. 前記第１の一次元画素列群は、ｎ本の一次元画素列であって、該ｎ本の一次元画素列における前記第１のピッチが、各一次元画素列を構成する画素の前記スキャン方向の幅である画素幅の少なくとも（ｎ＋１）／ｎ倍であり、
   前記画像読出し手段による画像読み出し動作を制御する制御手段をさらに備え、
   前記制御手段は、
   前記ｎ本の一次元画素列における一の一次元画素列が前記原稿画像における前記スキャン方向の解像度ピッチに相当する距離を移動する時間の間に、該ｎ本の一次元画素列全ての画像読み出し動作が完了するよう前記画像読出し手段に画像読み出し動作を実行させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の固体撮像装置。
   但し、記号「ｎ」は２以上の自然数を示す。

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