(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＤＩ方式リニアイメージセンサとしてセンサアレイを備えたセンサ基板を複数備えたイメージセンサ装置であって、
前記各センサ基板の各センサアレイは、
前記イメージセンサ装置の水平走査方向及び垂直走査方向に沿って所定の画素ピッチで２次元アレイ状に配置された複数の画素を含む画素アレイであって、前記各画素の光電変換により発生された電荷を時間遅延積分して前記垂直走査方向に転送する画素アレイと、
前記画素アレイにより時間遅延積分された電荷を前記水平走査方向に転送する水平転送回路と、
前記水平転送回路の一端に接続され、前記水平転送回路により転送された電荷から出力信号を生成する出力回路とを備え、
前記複数のセンサ基板は、第１のセンサ基板と、第２のセンサ基板とを含み、
前記第１のセンサ基板は、Ｎが２以上の整数であるとき、前記水平走査方向に沿って延在し、前記垂直走査方向に所定距離を有して互いに平行に配置されたＮ個のセンサアレイを備え、前記垂直走査方向に所定距離を有して互いに平行に配置された前記Ｎ個のセンサアレイの各画素アレイは、前記水平走査方向に前記画素ピッチの１／Ｎずつずらして配置され、
前記第２のセンサ基板は、前記水平走査方向に沿って延在する１つのセンサアレイを備え、
前記第１及び第２のセンサ基板は、前記水平走査方向に沿ってスタガ配置される、
イメージセンサ装置。
【請求項２】
前記第１のセンサ基板は、前記垂直走査方向に関して、少なくとも１つの前記第２のセンサ基板よりも先に露光される位置に設けられる、
請求項１記載のイメージセンサ装置。
【請求項３】
前記各センサ基板の各センサアレイは、互いに等しい前記出力信号の読み出し時間を有する、
請求項１又は２記載のイメージセンサ装置。
【請求項４】
前記各センサ基板の各センサアレイは、ＴＤＩ方式リニアイメージセンサとして構成された単位センサであって、１つの前記画素アレイ、１つの前記水平転送回路、及び１つの前記出力回路を備える単位センサからなり、
前記第１のセンサ基板において、前記第１のセンサ基板の前記Ｎ個のセンサアレイは、前記水平走査方向に沿って配列された、前記第１のセンサ基板において最大の個数の単位センサからなる第１のセンサアレイと、前記水平走査方向に沿って配列された、前記第１のセンサアレイの単位センサの個数よりも少ない個数の単位センサからなる第２のセンサアレイとを含む、
請求項１〜３のうちの１つに記載のイメージセンサ装置。
【請求項５】
前記第１のセンサ基板において、前記各第２のセンサアレイは、前記垂直走査方向に関して、前記第１のセンサアレイよりも先に露光される位置に設けられる、
請求項４記載のイメージセンサ装置。
【請求項６】
前記第１のセンサ基板において、前記第１のセンサアレイの少なくとも１つの単位センサは、前記各第２のセンサアレイの単位センサの水平走査方向における画素数に等しい画素数を有する、
請求項４又は５記載のイメージセンサ装置。
【請求項７】
前記第１のセンサ基板において、前記第１のセンサ基板の前記Ｎ個のセンサアレイは、前記水平走査方向に前記画素ピッチの１／Ｎずつずらして配置されたＮ個の単位センサを含むオーバーサンプリングセルを含み、
前記オーバーサンプリングセルに含まれるＮ個の単位センサの各水平転送回路は、同じ向きに電荷を転送する、
請求項４〜６のうちの１つに記載のイメージセンサ装置。
【請求項８】
前記イメージセンサ装置のすべての単位センサは、互いに等しい前記出力信号の読み出し時間を有する、
請求項４〜７のうちの１つに記載のイメージセンサ装置。
【請求項９】
光学部と、
駆動部と、
信号処理部と、
請求項１〜８のうちの１つに記載のイメージセンサ装置とを備える、
撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リモートセンシング等の分野で用いられるＴＤＩ方式リニアイメージセンサを備えるイメージセンサ装置と、これを用いた撮像装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板上に複数の光検出器をアレイ状に配置し、同じ半導体基板上に電荷信号の読み出し回路及び出力増幅器を備えた多数のイメージセンサ装置が開発されている。例えば、複数の光検出器を１次元アレイ状に配置したリニアイメージセンサがある。リニアイメージセンサの長手方向を水平走査方向（ＣＴ（Cross Track）方向）といい、水平走査方向に直交する方向を垂直走査方向（ＡＴ（Along Track）方向）という。地表のリモートセンシングでは、リニアイメージセンサを人工衛星等に搭載して、リニアイメージセンサの垂直走査方向（ＡＴ（Along Track）方向）を人工衛星の進行方向に一致させることによって、地表の２次元画像を撮影する。画像解像度を向上させるには、画素ピッチをできるだけ小さくすることが望ましいが、光検出器の面積が縮小する分だけ入射光量が減少し、信号対雑音比が劣化するという課題がある。【０００３】
信号対雑音比を改善するための巧妙な手段として、ＴＤＩ方式（Time Delay and Integration）のイメージセンサ装置が開発されている。ＴＤＩ方式は、２次元イメージセンサであるＦＦＴ（フル・フレーム・トランスファ）型ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）を使用し、電荷の転送を被写体像の移動に同期させることで信号対雑音比を改善する、ＣＣＤイメージセンサの読み出し方式である。リモートセンシングの場合、垂直走査方向の電荷転送を人工衛星の移動速度に合わせることでＴＤＩ動作を実現できる。垂直ＣＣＤでＭ段のＴＤＩ動作を行うと、蓄積時間が実効的にＭ倍となるので、感度がＭ倍に向上し、信号対雑音比は√Ｍ倍に改善される。【０００４】
一方、画素ピッチを縮小せずに画像解像度を向上させる方法として、互いに等しい画素ピッチを有する２つのリニアイメージセンサを使用し、これらを互いに画素ピッチの１／２だけずらして配置してオーバーサンプリングを行うイメージセンサ装置が開発されている。２つのリニアイメージセンサから得た出力信号を処理することによって、１つのリニアイメージセンサで得られるものより高い解像度の画像が得られる。光検出器の面積が維持されるので、感度低下が生じないといったメリットがある。特許文献１は、２つのリニアイメージセンサを用いてオーバーサンプリングを行うイメージセンサ装置を備えた画像読み取り装置の例を示す。特許文献１では、高解像度モード及び低解像度モードを切り換えることが可能であり、一方のセンサを他方のセンサよりも短くすることで高解像度モードでの読み取り時間を短縮している。オーバーサンプリングによる画像処理では２つのリニアイメージセンサの相対的な位置関係が重要であるので、別々のチップを並べて実装するといった方法では位置精度が不足する。そのため、２つのリニアイメージセンサを含むレイアウトパターンを単一のチップ上に作り込むといった方法によってオーバーサンプリングを行うイメージセンサ装置が実現される。【０００５】
地表を撮影するときのリニアイメージセンサの観測幅を拡大させるには、１チップあたりの水平走査方向の画素数を多くして光検出器アレイの水平長を長くすることが望ましいが、チップサイズの拡大には製造上の制約がある。一般に半導体素子製造プロセスにおいて、マスクパターンをウェハ上に転写する写真製版工程では、微細パターンを形成するために縮小露光装置（ステッパ）が用いられるが、１度に転写できる転写エリアが２０ｍｍ角程度の範囲に限定される。そのため、ステッパを用いて長尺のイメージセンサ装置を製造する場合には、例えば特許文献２に示されるような、いわゆるステッチ露光が用いられる。特許文献２においては、イメージセンサの画素アレイ及び水平ＣＣＤが周期構造をなすことに着目し、これらの領域をステッパを用いて複数回に分けて転写することで、数十ｍｍ以上の長尺センサチップの製造を可能にしている。【０００６】
リニアイメージセンサの観測幅をさらに拡大させるには、光学系の焦点面に多数のリニアイメージセンサチップを配置するといった方法がある。特許文献３は、複数個のＴＤＩ方式リニアイメージセンサのチップを焦点面上にスタガ配置した撮像装置の例を示す。隣接する画素アレイの左端及び右端をオーバーラップさせることで、切れ目のない画像を得ることができる。【０００７】
ＴＤＩ方式で動作し、かつ、オーバーサンプリングを行うイメージセンサ装置の例として、特許文献４の図８に示すようなパターンレイアウトが示されている。特許文献４の図８の例では、２つのリニアセンサの画素アレイを多数のチャネルに分割して全体で３列に配置し、画素アレイの間にできた空き領域に出力信号線などの配線をレイアウトしている。この配置により、１チップ上に多数のチャネルを並べて観測幅を広くしたイメージセンサ装置を実現している。画素アレイを多数のチャネルに分割して並列に読み出すことで、水平ＣＣＤの駆動周波数及び信号の読み出し周波数を低減し、雑音及び信号劣化が少ない読み出しを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−９３８２０号公報
【特許文献２】特開平６−４５５８１号公報
【特許文献３】特開２０１１−２４１６７号公報（図１）
【特許文献４】特開２０１６−８２２５１号公報（図８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、オーバーサンプリングを行うＴＤＩ方式リニアイメージセンサを備えたイメージセンサ装置、及びこれを用いた撮像装置では、以下のような問題があった。【００１０】
ＴＤＩ方式リニアイメージセンサは画素を２次元に配列するので、単純なリニアイメージセンサに比べて、１つのリニアイメージセンサあたりの垂直走査方向のサイズが大きくなる。そのため、２つのＴＤＩ方式リニアイメージセンサを用いてオーバーサンプリングを行うイメージセンサ装置は、２つの単純なリニアイメージセンサを用いてオーバーサンプリングを行うイメージセンサ装置に比べ、チップの垂直走査方向のサイズが大きくなる。例えば特許文献４の図８に示されたレイアウトを用いると、チップの垂直走査方向のサイズがさらに拡大する。このようなオーバーサンプリングを行うイメージセンサ装置を使用し、特許文献３に示されたスタガ配置によって観測幅の拡大を図ると、リニアイメージセンサの間の間隔が必然的に広くなってしまう。この間隔が広いほど、２つのセンサ間の視差及び／又は衛星擾乱（衛星の姿勢の乱れ）の影響を強く受けることになり、オーバーサンプリングの精度が低下して画質が劣化するという問題があった。【００１１】
また、オーバーサンプリングを行うイメージセンサ装置は２つのイメージセンサを備えるので、単純計算では出力チャネル数及び消費電力が２倍に増加する。また、イメージセンサ装置に必要な駆動回路及び信号処理回路の個数も２倍になり、装置が大型化してしまうといった問題があった。【００１２】
本発明の目的は、オーバーサンプリングを行うＴＤＩ方式リニアイメージセンサを備えたイメージセンサ装置であって、センサの水平走査方向の観測幅を増大させても、垂直走査方向のサイズの増大及び消費電力の増大を生じさせにくいイメージセンサ装置を提供することにある。【００１３】
本発明の目的はまた、そのようなイメージセンサ装置を備えた撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様に係るイメージセンサ装置によれば、
ＴＤＩ方式リニアイメージセンサとしてセンサアレイを備えたセンサ基板を複数備えたイメージセンサ装置であって、
前記各センサ基板の各センサアレイは、
前記イメージセンサ装置の水平走査方向及び垂直走査方向に沿って所定の画素ピッチで２次元アレイ状に配置された複数の画素を含む画素アレイであって、前記各画素の光電変換により発生された電荷を時間遅延積分して前記垂直走査方向に転送する画素アレイと、
前記画素アレイにより時間遅延積分された電荷を前記水平走査方向に転送する水平転送回路と、
前記水平転送回路の一端に接続され、前記水平転送回路により転送された電荷から出力信号を生成する出力回路とを備え、
前記複数のセンサ基板は、第１のセンサ基板と、第２のセンサ基板とを含み、
前記第１のセンサ基板は、Ｎが２以上の整数であるとき、前記水平走査方向に沿って延在し、前記垂直走査方向に所定距離を有して互いに平行に配置されたＮ個のセンサアレイを備え、前記垂直走査方向に所定距離を有して互いに平行に配置された前記Ｎ個のセンサアレイの各画素アレイは、前記水平走査方向に前記画素ピッチの１／Ｎずつずらして配置され、
前記第２のセンサ基板は、前記水平走査方向に沿って延在する１つのセンサアレイを備え、
前記第１及び第２のセンサ基板は、前記水平走査方向に沿ってスタガ配置される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高解像度画像を撮像する範囲を限定することで、出力チャネル数の増加を抑制しながら、オーバーサンプリングによる高解像度画像と、広い観測幅にわたる低解像度画像とを同時に取得することができる。その結果、イメージセンサ装置のサイズ及び消費電力を削減することができる。従って、本発明によれば、センサの水平走査方向の観測幅を増大させても、垂直走査方向のサイズの増大及び消費電力の増大を生じさせにくいイメージセンサ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係るセンサ基板１２のレイアウトを示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係るセンサ基板１２Ａのレイアウトを示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係るセンサ基板１３のレイアウトを示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係るセンサ基板１４のレイアウトを示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態５に係るセンサ基板１５のレイアウトを示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態６に係るイメージセンサ装置のレイアウトを示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態７に係るイメージセンサ装置のレイアウトを示す平面図である。
【図８】本発明の実施の形態８に係るイメージセンサ装置のレイアウトを示す平面図である。
【図９】本発明の実施の形態９に係るイメージセンサ装置のレイアウトを示す平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１０に係るイメージセンサ装置のレイアウトを示す平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１１に係るイメージセンサ装置のレイアウトを示す平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１２に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態１に係る画素アレイ２ａ−ｎ及び２ｂ−ｎの相対位置関係を示す平面図である。
【図１４】オーバーサンプリングにより解像度を増大させる方法を説明するための図である。
【図１５】本発明の実施の形態３に係る画素アレイ２ａ−ｎ、２ｂ−ｎ、及び２ｃ−ｎの相対位置関係を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るセンサ基板１２のレイアウトを示す平面図である。センサ基板１２は、複数の画素を含み、イメージセンサ装置として、又は、イメージセンサ装置の一部として使用される。
【００１８】
図１のレイアウトを参照すると、センサ基板１２は、半導体基板１と、半導体基板１の上面に形成された複数の画素アレイ２ａ−１〜２ａ−４、２ｂ−２、２ｂ−３、複数の水平ＣＣＤ３ａ−１〜３ａ−４、３ｂ−２、３ｂ−３、及び複数の出力回路４ａ−１〜４ａ−４、４ｂ−２、４ｂ−３とを備える。画素アレイ２ａ−１〜２ａ−４、２ｂ−２、及び２ｂ−３のそれぞれは、センサ基板１２の水平走査方向（図１の＋Ｘ方向又は右方向）及び垂直走査方向（図１の＋Ｙ方向又は下方向）に沿って所定の画素ピッチで２次元アレイ状に配置された複数の画素を含み、各画素の光電変換により発生された電荷を時間遅延積分して垂直走査方向に転送する。水平ＣＣＤ３ａ−１〜３ａ−４、３ｂ−２、及び３ｂ−３のそれぞれは、対応する画素アレイ２ａ−１〜２ａ−４、２ｂ−２、及び２ｂ−３により時間遅延積分された電荷を水平走査方向に転送する。本明細書では、水平ＣＣＤを「水平転送回路」ともいう。出力回路４ａ−１〜４ａ−４、４ｂ−２、及び４ｂ−３のそれぞれは、対応する水平ＣＣＤ３ａ−１〜３ａ−４、３ｂ−２、及び３ｂ−３の一端に接続され、水平ＣＣＤ３ａ−１〜３ａ−４、３ｂ−２、及び３ｂ−３により転送された電荷から出力信号を生成する。
【００１９】
チャネル番号ｎ＝１〜４のそれぞれについて、画素アレイ２ａ−ｎ、水平ＣＣＤ３ａ−ｎ、及び出力回路４ａ−ｎは、ＴＤＩ方式リニアイメージセンサとして動作する１つの単位センサ５ａ−ｎを構成している。４つの画素アレイ２ａ−１〜２ａ−４は水平走査方向（＋Ｘ方向）に連続して一続きに形成される。従って、４つの単位センサ５ａ−１〜５ａ−４が水平走査方向に沿って配列され、ＴＤＩ方式リニアイメージセンサとして動作する１つのセンサアレイを構成する。以下、単位センサ５ａ−１〜５ａ−４を含むセンサアレイを、主センサ群と呼ぶ。主センサ群の出力回路４ａ−ｎは、金属配線６によって半導体基板１の下辺側（＋Ｙ側）に設けられた電極７に接続され、この電極７を介して、出力回路４ａ−ｎの出力信号はセンサ基板１２の外部へ出力される。
【００２０】
また、主センサ群よりも先に露光される位置（すなわち、主センサ群に対してＴＤＩ転送の上流側、図１の−Ｙ方向又は上方向）に所定距離を有して画素アレイ２ｂ−ｎ（ｎ＝２〜３）が形成される。チャネル番号ｎ＝２〜３のそれぞれについて、画素アレイ２ｂ−ｎ、水平ＣＣＤ３ｂ−ｎ、及び出力回路４ｂ−ｎは、ＴＤＩ方式リニアイメージセンサとして動作する１つの単位センサ５ｂ−ｎを構成している。２つの画素アレイ２ｂ−２〜２ｂ−３は水平走査方向（＋Ｘ方向）に連続して一続きに形成される。従って、２つの単位センサ５ｂ−２〜５ｂ−３が水平走査方向に沿って配列され、ＴＤＩ方式リニアイメージセンサとして動作する１つのセンサアレイを構成する。以下、単位センサ５ｂ−２〜５ｂ−３を含むセンサアレイを、副センサ群と呼ぶ。副センサ群の出力回路４ｂ−ｎは、金属配線６によって半導体基板１の上辺側（−Ｙ側）に設けられた電極７に接続され、この電極７を介して、出力回路４b−ｎの出力信号はセンサ基板１２の外部へ出力される。
【００２１】
センサ基板１２は、水平走査方向に沿ってそれぞれ延在し、垂直走査方向に所定距離を有して互いに平行に配置された主センサ群のセンサアレイ及び副センサ群のセンサアレイを備える。主センサ群のセンサアレイは、センサ基板１２において最大の個数の単位センサ５ａ−１〜５ａ−４を含む。副センサ群のセンサアレイは、主センサ群の単位センサの個数よりも少ない個数の単位センサ５ｂ−２〜５ｂ−３を含む。
【００２２】
１つの単位センサの出力信号は後段の回路により１チャネルの信号として処理される。すなわち、１つの単位センサは１つのチャネルに対応する。
【００２３】
図１３は、本発明の実施の形態１に係る画素アレイ２ａ−ｎ及び２ｂ−ｎの相対位置関係を示す平面図である。画素アレイ２ａ−ｎは主センサ群に含まれ、画素アレイ２ｂ−ｎは副センサ群に含まれる。主センサ群及び副センサ群の画素ピッチは互いに等しい。また、同一のチャネル番号を有する画素アレイ、すなわち、画素アレイ２ａ−２及び２ｂ−２と、画素アレイ２ａ−３及び２ｂ−３とは、水平走査方向に画素ピッチの１／２ずつ互いにずらして配置され、オーバーサンプリングセルを構成する。
【００２４】
図１４は、オーバーサンプリングにより解像度を増大させる方法を説明するための図である。主センサ群及び副センサ群で得られた２つの画像は、互いに１／２画素ピッチ分だけずれている。図１４に示すように、２つの画像を水平走査方向及び垂直走査方向にずらして合成し、さらに、その格子点（図１４の△印）における画素値を補間等で求めるといった画像処理を行うことにより、水平走査方向及び垂直走査方向にそれぞれ２倍の解像度を有する高解像度画像が得られる。
【００２５】
本発明の実施の形態１に係るセンサ基板１２によれば、高解像度画像を撮像する範囲を限定することで、出力チャネル数の増加を抑制しながら、オーバーサンプリングによる高解像度画像と、広い観測幅にわたる低解像度画像とを同時に取得することができる。その結果、センサ基板１２を用いてイメージセンサ装置を作る場合、イメージセンサ装置のサイズ及び消費電力を削減することができる。従って、本発明によれば、センサの水平走査方向の観測幅を増大させても、垂直走査方向のサイズの増大及び消費電力の増大を生じさせにくいイメージセンサ装置を提供することができる。
【００２６】
図１の構成において、主センサ群の単位センサ及び副センサ群の単位センサのうち、同一のチャネル番号を有する一対の単位センサは、１つの単位センサあたりの水平走査方向の画素数が互いに等しいことが望ましい。この場合、２つの画像が同一サイズとなるので、データ処理が容易になる。また、人工衛星に搭載するイメージセンサ装置では、垂直走査方向の画素ピッチが同じであれば各単位センサの撮像周期は等しいので、１つの単位センサあたりの水平走査方向の画素数を等しくすることで、各単位センサの駆動クロックを共通化できる。
【００２７】
さらに、主センサ群の単位センサ及び副センサ群の単位センサのうち、同一のチャネル番号を有する一対の単位センサは、水平ＣＣＤの転送方向が互いに等しいことが望ましい。暗時出力及び水平ＣＣＤの転送損失等の特性は画質に悪影響を及ぼす可能性がある。これに対して、画素数及び水平ＣＣＤの転送方向といった仕様を共通にしておくことで特性のばらつきを抑制でき、これにより、オーバーサンプリングによる画像処理の際の補正が簡素化され、画質が改善されるといった効果がある。
【００２８】
１つのセンサ基板上に２つのセンサアレイを並列に配置する場合、一方のセンサアレイの水平ＣＣＤ及び出力回路（図１の例では、副センサ群のセンサアレイの水平ＣＣＤ３ｂ−ｎ及び出力回路４ｂ−ｎ（ｎ＝２〜３））は、主センサ群の画素アレイと副センサ群の画素アレイとの間に挟まれる。そのため、副センサ群が水平走査方向にセンサ基板１２の端まで延伸して形成されていると、出力回路４ｂ−ｎから電極７まで金属配線６を引き回す際に画素アレイ２ｂ−ｎを大きく迂回させる必要が生じ、金属配線６の経路長が長くなるので、読み出し速度及びノイズの点で問題となる。しかしながら、図１に示した構成によれば、副センサ群の画素アレイは、水平走査方向に関して、半導体基板１の中央付近だけに形成されているので、金属配線６を半導体基板１の空き領域にレイアウトすることが可能になる。また、金属配線６を大きく迂回して引き回す必要がなくなるので、垂直走査方向に関して、主センサ群及び副センサ群のセンサアレイの間隔を小さくすることが可能になる。２つのセンサアレイの間隔が小さくなると、センサアレイの間の視差及び衛星擾乱の影響が低減され、オーバーサンプリングの精度が向上する。
【００２９】
また、図１に示した構成によれば、主センサ群によって長い観測幅を確保しつつ、視野の中央付近ではオーバーサンプリングによって解像度の向上が図れる。このとき、センサ基板の全体でオーバーサンプリングする場合に比べて合計の単位センサの個数が少なくなるので、センサ基板の消費電力が低減される。また、このセンサ基板１２を備えたイメージセンサ装置では、単位センサの個数が減少した分だけ駆動回路及び信号処理回路の個数が少なくなるので、装置全体が小型化し、消費電力が低減される。また、一般に、光学系の視野の周辺付近では中央付近に比べて像の歪みが生じやすいので、視野の中央付近に限定して解像度を上げることは、システム全体のコストパフォーマンスの点でも有利である。
【００３０】
なお、図１の例では、センサ基板１２の中央に副センサ群を配置する場合について示したが、水平走査方向に関して、センサ基板の左端及び右端に副センサ群を配置してもよい。副センサ群の単位センサの個数が主センサ群の単位センサの個数よりも少なくなるのであれば、その配置を限定しない。
【００３１】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２に係るセンサ基板１２Ａのレイアウトを示す平面図である。図２において、図１と同一符号は同様の構成要素を表す。
【００３２】
図２に示した本発明の実施の形態２に係るセンサ基板１２Ａは、図１に示した本発明の実施の形態１に係るセンサ基板１２に比較して、水平ＣＣＤ３ａ−２、３ａ−４、及び３ｂ−２の転送方向を左右入れ替えたものである。また、これに合わせて、出力回路４ａ−２、４ａ−４、及び４ｂ−２の配置を変更している。このとき、実施の形態１に係るセンサ基板１２と同等の効果がある。さらに、図２のレイアウトでは、副センサ群の出力回路４ｂ−２及び４ｂ−３を画素の空き領域に配置することができ、垂直走査方向に関して主センサ群及び副センサ群のセンサアレイの間隔を小さくすることが可能になる。２つのセンサアレイの間隔が小さくなると、センサアレイの間の視差及び衛星擾乱の影響が低減され、オーバーサンプリングの精度が向上する。
【００３３】
実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３に係るセンサ基板１３のレイアウトを示す平面図である。図３において、図１と同一符号は同様の構成要素を表す。
【００３４】
図３に示した本発明の実施の形態３に係るセンサ基板１３は、図２に示した本発明の実施の形態２に係るセンサ基板１２Ａに、単位センサ５ｃ−２及び５ｃ−３からなるもう１つのセンサアレイ（もう１つの副センサ群）を追加したものである。センサ基板１３は、合計で３つのセンサアレイを用いてオーバーサンプリングを行う。
【００３５】
図１５は、本発明の実施の形態３に係る画素アレイ２ａ−ｎ、２ｂ−ｎ、及び２ｃ−ｎの相対位置関係を示す平面図である。画素アレイ２ａ−ｎは主センサ群に含まれ、画素アレイ２ｂ−ｎ及び２ｃ−ｎは副センサ群に含まれる。主センサ群及び２つの副センサ群の画素ピッチは互いに等しい。また、同一のチャネル番号を有する画素アレイ、すなわち、画素アレイ２ａ−２、２ｂ−２、及び２ｃ−２と、画素アレイ２ａ−３、２ｂ−３、及び２ｃ−３とは、順に、水平走査方向に１／３画素ピッチずつ互いにずらして配置され、オーバーサンプリングセルを構成する。このとき、図１４を参照して説明したものと同様の画像処理を行うことにより、３つの画像を合成して３倍の解像度を有する高解像度画像が得られる。
【００３６】
図３に示した構成によれば、主センサ群によって長い観測幅を確保しつつ、視野の中央付近ではオーバーサンプリングによって解像度の向上が図れる。３つのセンサを用いることで、実施の形態１の場合よりもさらに解像度を向上することができる。また、センサ基板の全体でオーバーサンプリングする場合に比べて合計の単位センサの個数が少なくなるので、センサ基板の消費電力が低減される。さらに、このセンサ基板１３を備えたイメージセンサ装置では、単位センサの個数が減少した分だけ駆動回路及び信号処理回路の個数が少なくなるので、装置全体が小型化し、消費電力が低減される。これらの効果は、３つのセンサを用いることでさらに顕著になる。
【００３７】
なお、図３の例では、３つのセンサアレイを用いてオーバーサンプリングを行う場合を示したが、４つ以上のセンサアレイを用いてオーバーサンプリングを行う場合にも同様に拡張可能である。この場合、センサ基板は、Ｎが２以上の整数であるとき、水平走査方向に沿ってそれぞれ延在し、垂直走査方向に所定距離を有して互いに平行に配置されたＮ個のセンサアレイを備える。垂直走査方向に所定距離を有して互いに平行に配置されたＮ個のセンサアレイの各画素アレイは、水平走査方向に画素ピッチの１／Ｎずつずらして配置される。
【００３８】
実施の形態４．
図４は、本発明の実施の形態４に係るセンサ基板１４のレイアウトを示す平面図である。図４において、図１と同一符号は同様の構成要素を表す。
【００３９】
図４に示した本発明の実施の形態４に係るセンサ基板１４は、特許文献２に示されるようなステッチ露光技術を用いて、図２に示した本発明の実施の形態２に係るセンサ基板１２Ａを、水平走査方向に３ショット分（Ｓｈｏｔ１，Ｓｈｏｔ２，Ｓｈｏｔ３）をつなげて形成したものである。そのため、実施の形態２に係るセンサ基板１２Ａと同等の効果がある。さらに図４の例では、主センサ群を構成する単位センサの個数がステッチ露光により３倍に増加するので、オーバーサンプリングを行わない場合の観測幅が３倍に拡張されるといった効果がある。このとき、副センサ群の単位センサの個数も３倍に増加するが、システム全体の必要性に応じて、例えば中央の２つの単位センサのみを使用してもよい。この場合、センサ基板の長尺化による単位センサの個数増加はあるが、オーバーサンプリングによる単位センサの個数増加は抑制されるので、装置全体の大型化及び消費電力増加が抑制できるといった効果がある。
【００４０】
なお、図４の例では水平走査方向に３ショット分のセンサ基板１２Ａをつなげた場合について示したが、奇数ショット分のセンサ基板をつなげれば、センサ基板の中央に副センサ群の単位センサを形成できる。従って、ショット数は任意に設定できる。
【００４１】
実施の形態５．
図５は、本発明の実施の形態５に係るセンサ基板１５のレイアウトを示す平面図である。図５において、図１と同一符号は同様の構成要素を表す。
【００４２】
図５に示した本発明の実施の形態５に係るセンサ基板１５は、特許文献２に示されるようなステッチ露光技術を用いて、水平走査方向に２ショット分（Ｓｈｏｔ１，Ｓｈｏｔ２）のセンサ基板をつなげて形成したものである。そのため、実施の形態１及び２に係るセンサ基板１２及び１２Ａと同等の効果がある。ここで、図５に示した本発明の実施の形態５では、１ショット分のセンサ基板のレイアウトにおいて、副センサ群の単位センサ５ｂ−１及び５ｂ−４がショットの左端及び右端に配置され、これにより、水平走査方向に関してショットの中央に空き領域が形成されている。副センサ群の出力回路４ｂ−１及び４ｂ−４から電極７までの金属配線６は、中央の空き領域に引き回されている。この場合、ステッチ露光によって偶数ショット分のセンサ基板をつなげると、センサ基板の中央に副センサ群の単位センサが形成される。図５の例では、主センサ群を構成する単位センサの個数がステッチ露光により２倍に増加するので、オーバーサンプリングを行わない場合の観測幅が２倍に拡張されるといった効果がある。このとき、副センサ群の単位センサの個数も２倍に増加するが、システム全体の必要性に応じて、例えば中央の２つの単位センサのみを使用してもよい。この場合、センサ基板の長尺化による単位センサの個数増加はあるが、オーバーサンプリングによる単位センサの個数増加は抑制されるので、装置全体の大型化及び消費電力増加が抑制できるといった効果がある。
【００４３】
なお、図５の例では水平走査方向に２ショット分のセンサ基板をつなげた場合について示したが、偶数ショット分のセンサ基板をつなげれば、センサ基板の中央に副センサ群の単位センサを形成できる。従って、ショット数は任意に設定できる。
【００４４】
実施の形態６．
図６は、本発明の実施の形態６に係るイメージセンサ装置のレイアウトを示す平面図である。図６において、図１と同一符号は同様の構成要素を表す。
【００４５】
図６に示すように、本発明の実施の形態６に係るイメージセンサ装置は、基板８の上に、ＴＤＩ方式リニアイメージセンサとしてそれぞれ構成された１つ又は複数のセンサアレイをそれぞれ備える複数のセンサ基板９及び１０を備える。複数のセンサ基板９及び１０の複数のセンサアレイのそれぞれは、１つの画素アレイ、１つの水平ＣＣＤ、及び１つの出力回路をそれぞれ備え、ＴＤＩ方式リニアイメージセンサとしてそれぞれ構成された１つ以上の単位センサ５ａ−１、５ａ−２、５ｂ−１、５ｂ−２からなる。複数のセンサ基板９及び１０は、複数のセンサアレイを用いてオーバーサンプリングを行う少なくとも１つのセンサ基板１０と、１つのみのセンサアレイをそれぞれ備え、オーバーサンプリングを行わない複数のセンサ基板９とを含む。本明細書では、センサ基板１０を「第１のセンサ基板」又は「オーバーサンプリングセンサ基板」ともいい、センサ基板９を「第２のセンサ基板」又は「非オーバーサンプリングセンサ基板」ともいう。
【００４６】
オーバーサンプリングセンサ基板１０のそれぞれは、水平走査方向に沿ってそれぞれ延在し、垂直走査方向に所定距離を有して互いに平行に配置された２つのセンサアレイを備える。垂直走査方向に所定距離を有して互いに平行に配置された２つのセンサアレイの各画素アレイは、図１３に示すように、水平走査方向に画素ピッチの１／２ずつずらして配置される。図６の例では、２つの単位センサ５ａ−１及び５ａ−２が主センサ群である１つのセンサアレイを構成し、２つの単位センサ５ｂ−１及び５ｂ−２が副センサ群であるもう１つのセンサアレイを構成している。
【００４７】
非オーバーサンプリングセンサ基板９のそれぞれは、水平走査方向に沿って延在する１つのセンサアレイを備える。図６の例では、２つの単位センサ５ａ−１及び５ａ−２が１つのセンサアレイを構成している。
【００４８】
複数のセンサ基板９及び１０は、水平走査方向に沿ってスタガ配置される。
【００４９】
図６に示したレイアウトでは、スタガ配列の中央に２つのオーバーサンプリングセンサ基板１０が配置され、その両側に複数の非オーバーサンプリングセンサ基板９が配置される。このとき、各オーバーサンプリングセンサ基板１０には２つのセンサアレイが形成され、このうち、ＴＤＩ転送の上流側（−Ｙ側）にある単位センサ５ａ−１及び５ａ−２を含むセンサアレイと、非オーバーサンプリングセンサ基板９上のセンサアレイとにより、イメージセンサ装置の主センサ群を構成する。一方、オーバーサンプリングセンサ基板１０上の２つのセンサアレイのうち、ＴＤＩ転送の下流側（＋Ｙ側）にある単位センサ５ｂ−１及び５ｂ−２を含むセンサアレイは、イメージセンサ装置の副センサ群を構成する。
【００５０】
以上の構成により、水平走査方向に６個のセンサ基板のセンサアレイで構成された主センサ群によって、オーバーサンプリングを行わない通常の解像度で観測幅を拡張した画像が得られる。また、イメージセンサ装置の中央に配置した各オーバーサンプリングセンサ基板１０上の２つのセンサアレイから得られる信号に対して画像処理を行うことによって、２倍の解像度の画像が得られる。
【００５１】
図６に示した構成によれば、イメージセンサ装置の全体でオーバーサンプリングする場合に比べて合計の単位センサの個数が少なくなるので、イメージセンサ装置の全体の消費電力が低減される。また、単位センサの個数が減少した分だけ駆動回路及び信号処理回路の個数が少なくなるので、装置全体が小型化される。また、一般に、光学系の視野の周辺付近は中央付近に比べて像の歪みが生じやすいので、視野の中央付近に限定して解像度を上げることは、システム全体のコストパフォーマンスの点でも有利である。
【００５２】
なお、図６の例ではイメージセンサ装置の中央にオーバーサンプリングセンサ基板１０を配置する場合について示したが、イメージセンサ装置の左端及び右端にオーバーサンプリングセンサ基板１０を配置しても、イメージセンサ装置全体を小型化する効果がある。従って、イメージセンサ装置におけるオーバーサンプリングセンサ基板１０の配置は、図６に示すものに限定されない。
【００５３】
実施の形態７．
図７は、本発明の実施の形態７に係るイメージセンサ装置のレイアウトを示す平面図である。図７において、図１と同一符号は同様の構成要素を表す。
【００５４】
図７に示した本発明の実施の形態７に係るイメージセンサ装置は、図６に示した本発明の実施の形態６に係るイメージセンサ装置に比較して、イメージセンサ装置の主センサ群を構成する各単位センサ５ａ−１及び５ａ−２は、センサ基板９及び１０の間で、垂直走査方向の間隔が狭くなるように配置されている。図７の構成において、スタガ配列の中央に２つのオーバーサンプリングセンサ基板１０−１及び１０−２が配置され、その両側に複数の通常の非オーバーサンプリングセンサ基板９が配置される。このとき、オーバーサンプリングセンサ基板１０−１の２つのセンサアレイのうち、ＴＤＩ転送の上流側（−Ｙ側）にあるセンサアレイ（単位センサ５ａ−１及び５ａ−２）を主センサ群として使用し、ＴＤＩ転送の下流側（＋Ｙ側）にあるセンサアレイ（単位センサ５ｂ−１及び５ｂ−２）を副センサ群として使用する。一方、オーバーサンプリングセンサ基板１０−２は、２つのセンサアレイのうち、ＴＤＩ転送の下流側（＋Ｙ側）にあるセンサアレイ（単位センサ５ａ−１及び５ａ−２）を主センサ群として使用し、一方、ＴＤＩ転送の上流側（−Ｙ側）にあるセンサアレイ（単位センサ５ｂ−１及び５ｂ−２）を副センサ群として使用する。オーバーサンプリングセンサ基板１０の両側に配置される通常の非オーバーサンプリングセンサ基板９は、センサ基板９及び１０の間で、垂直走査方向の間隔が狭くなるように配置されて主センサ群を構成する。
【００５５】
以上の構成により、主センサ群によって通常の解像度の画像が得られ、装置の中央に配置したオーバーサンプリングセンサ基板の主センサ群及び副センサ群によって高解像度画像が得られる点は、図６に示した本発明の実施の形態６に係るイメージセンサ装置の場合と同様である。
【００５６】
図７に示した構成によれば、主センサ群を構成する各単位センサに関して、図６に示した構成に比べてセンサ基板９及び１０の間で垂直走査方向の間隔が狭くなる。そのため、主センサ群によって通常の解像度の広範囲画像を得る際に、センサ基板９及び１０の間の画像データをつなぎ合わせる精度が向上するといった効果がある。
【００５７】
実施の形態８．
図８は、本発明の実施の形態８に係るイメージセンサ装置のレイアウトを示す平面図である。図８において、図１と同一符号は同様の構成要素を表す。
【００５８】
図８に示したレイアウトでは、センサ基板９及び１０のスタガ配列において、ＴＤＩ転送の上流側（−Ｙ側）の列の中央に１つのみのオーバーサンプリングセンサ基板１０が配置され、その両側に複数の非オーバーサンプリングセンサ基板９が配置される。このとき、オーバーサンプリングセンサ基板１０上の２つのセンサアレイのうち、ＴＤＩ転送の下流側（＋Ｙ側）にあるセンサアレイ（単位センサ５ａ−１及び５ａ−２）と、非オーバーサンプリングセンサ基板９上のセンサアレイとで、イメージセンサ装置の主センサ群を構成する。一方、オーバーサンプリングセンサ基板１０上の２つのセンサアレイのうち、ＴＤＩ転送の上流側（−Ｙ側）にあるセンサアレイ（単位センサ５ｂ−１及び５ｂ−２）が、イメージセンサ装置の副センサ群を構成する。
【００５９】
以上の構成により、主センサ群によって観測幅を拡張した通常解像度の画像が得られ、装置の中央に配置したオーバーサンプリングセンサ基板の主センサ群及び副センサ群よって高解像度画像が得られる点は、図６に示した本発明の実施の形態６に係るイメージセンサ装置の場合と同様である。
【００６０】
また、図８に示した構成によれば、イメージセンサ装置の全体でオーバーサンプリングする場合に比べて合計の単位センサの個数が少なくなるので、イメージセンサ装置の全体の消費電力が低減される。また、単位センサの個数が減少した分だけ駆動回路及び信号処理回路の個数が少なくなるので、装置全体が小型化される。また、一般に、光学系の視野の周辺付近は中央付近に比べて像の歪みが生じやすいので、視野の中央付近に限定して解像度を上げることは、システム全体のコストパフォーマンスの点でも有利である。以上の点は、図６に示した本発明の実施の形態６に係るイメージセンサ装置の場合と同様である。
【００６１】
図８に示したセンサ基板のスタガ配列において、オーバーサンプリングセンサ基板１０がＴＤＩ転送の上流側（−Ｙ側）に配置されているので、オーバーサンプリングセンサ基板１０上の主センサ群と、これと隣接する非オーバーサンプリングセンサ基板９上の主センサ群との垂直走査方向の間隔を狭くすることができる。また、これらの２つの主センサ群の間の間隔は、非オーバーサンプリングセンサ基板９上の主センサ群どうしの間隔と等しくすることができる。そのため、主センサ群によって通常の解像度の広範囲画像を得る際に、センサ基板９及び１０の画像データをつなぎ合わせる精度が向上するといった効果がある。
【００６２】
なお、図８の例ではイメージセンサ装置の水平走査方向の中央にオーバーサンプリングセンサ基板１０を配置する場合について示したが、イメージセンサ装置の左端及び右端にオーバーサンプリングセンサ基板を配置しても、イメージセンサ装置全体を小型化する効果がある。従って、イメージセンサ装置におけるオーバーサンプリングセンサ基板１０の配置は、図８に示すものに限定されない。
【００６３】
実施の形態９．
図９は、本発明の実施の形態９に係るイメージセンサ装置のレイアウトを示す平面図である。図９において、図１と同一符号は同様の構成要素を表す。
【００６４】
図９に示した本発明の実施の形態９に係るイメージセンサ装置は、図８に示した本発明の実施の形態８に係るイメージセンサ装置に比較して、スタガ配列されるセンサ基板９及び１０のうち、ＴＤＩ転送の上流側（−Ｙ側）の列に配置されるセンサ基板をすべてオーバーサンプリングセンサ基板１０としたものである。図９に示したイメージセンサ装置の場合も、オーバーサンプリングセンサ基板１０はすべてＴＤＩ転送の上流側（−Ｙ側）に配置されているので、オーバーサンプリングセンサ基板１０上の主センサ群と、これと隣接する非オーバーサンプリングセンサ基板９上の主センサ群との垂直走査方向の間隔を狭くできる。また、これらの２つの主センサ群の間の間隔は、非オーバーサンプリングセンサ基板９上の主センサ群どうしの間隔と等しくできる。そのため、主センサ群によって通常の解像度の広範囲画像を得る際に、チップ間の画像データをつなぎ合わせる精度が向上するといった効果がある。
【００６５】
また、図９に示した構成によれば、主センサ群によって長い観測幅を確保できると同時に、図８に比べてオーバーサンプリングによって解像度の向上が図れる領域が広くなるといった効果がある。
【００６６】
実施の形態１０．
図１０は、本発明の実施の形態１０に係るイメージセンサ装置のレイアウトを示す平面図である。図１０において、図１と同一符号は同様の構成要素を表す。
【００６７】
図１０に示した本発明の実施の形態１０に係るイメージセンサ装置は、図８に示した本発明の実施の形態８に係るイメージセンサ装置に配置されるオーバーサンプリングセンサ基板を、本発明の実施の形態２によるセンサ基板１２としたものである。また、オーバーサンプリングセンサ基板１２の両側に配置する非オーバーサンプリングセンサ基板の構成を、これに合わせて変更したセンサ基板１１としたものである。
【００６８】
図１０の構成によれば、オーバーサンプリングによって高解像度画像を得る範囲をより限定する一方で、チャネル数及び消費電力の増加をより抑制できるといった効果がある。
【００６９】
また、図１０の構成において、スタガ配列されるセンサ基板１１及び１２のうち、中央に配置されるオーバーサンプリングセンサ基板１２を、本発明の実施の形態４又は５に示すような長尺のＴＤＩ方式のセンサ基板とし、その両側に配置する非オーバーサンプリングセンサ基板１１も長尺のＴＤＩ方式のセンサ基板で構成することもできる。この場合、極めて長い観測幅で撮像することができ、かつ、高解像度で撮像することができる。
【００７０】
実施の形態１１．
図１１は、本発明の実施の形態１１に係るイメージセンサ装置のレイアウトを示す平面図である。図１１において、図１と同一符号は同様の構成要素を表す。
【００７１】
図１１に示した本発明の実施の形態１１に係るイメージセンサ装置は、図１０に示した本発明の実施の形態１０に係るイメージセンサ装置に比較して、スタガ配列されるセンサ基板のうち中央に配置されるセンサ基板を、本発明の実施の形態３に係る３つのセンサアレイを備えたセンサ基板１３としたものである。また、オーバーサンプリングセンサ基板１３の両側に配置する非オーバーサンプリングセンサ基板の構成を、これに合わせて変更したセンサ基板１１としたものである。
【００７２】
図１１の構成によれば、オーバーサンプリングによる解像度がさらに向上し、かつ高解像度画像を得る範囲をより限定する一方で、チャネル数及び消費電力の増加をより抑制できるといった効果がある。
【００７３】
実施の形態１２．
図１２は、本発明の実施の形態１２に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。撮像装置は、光学部１０１と、駆動部１０２と、イメージセンサ装置１０３と、信号処理部１０４とを備える。イメージセンサ装置１０３は、実施の形態６〜１１のうちの１つに係る装置である。駆動部１０２は、イメージセンサ装置１０３に対して所定のバイアス電圧およびクロック信号を与えることにより、イメージセンサ装置１０３の回路を動作させる。イメージセンサ装置１０３で撮像された画像信号は信号処理部１０４に送られ、必要な画像処理が行われる。
【００７４】
本発明の実施の形態１２に係る撮像装置によれば、実施の形態１〜１１で説明したように、オーバーサンプリングによって高解像度画像を得ることができる。
【００７５】
以下、本発明の各態様に係るイメージセンサ装置及び撮像装置について説明する。
【００７６】
本発明の第１の態様に係るイメージセンサ装置によれば、
ＴＤＩ方式リニアイメージセンサとしてセンサアレイを備えたセンサ基板を複数備えたイメージセンサ装置であって、
前記各センサ基板の各センサアレイは、
前記イメージセンサ装置の水平走査方向及び垂直走査方向に沿って所定の画素ピッチで２次元アレイ状に配置された複数の画素を含む画素アレイであって、前記各画素の光電変換により発生された電荷を時間遅延積分して前記垂直走査方向に転送する画素アレイと、
前記画素アレイにより時間遅延積分された電荷を前記水平走査方向に転送する水平転送回路と、
前記水平転送回路の一端に接続され、前記水平転送回路により転送された電荷から出力信号を生成する出力回路とを備え、
前記複数のセンサ基板は、第１のセンサ基板と、第２のセンサ基板とを含み、
前記第１のセンサ基板は、Ｎが２以上の整数であるとき、前記水平走査方向に沿って延在し、前記垂直走査方向に所定距離を有して互いに平行に配置されたＮ個のセンサアレイを備え、前記垂直走査方向に所定距離を有して互いに平行に配置された前記Ｎ個のセンサアレイの各画素アレイは、前記水平走査方向に前記画素ピッチの１／Ｎずつずらして配置され、
前記第２のセンサ基板は、前記水平走査方向に沿って延在する１つのセンサアレイを備え、
前記第１及び第２のセンサ基板は、前記水平走査方向に沿ってスタガ配置される。
【００７７】
この構成により、高解像度画像を撮像する範囲を限定することで、出力チャネル数の増加を抑制しながら、オーバーサンプリングによる高解像度画像と、観測幅の広い低解像度画像とを同時に取得することができる。その結果、イメージセンサ装置の全体の小型化と低消費電力化が図れる。
【００７８】
本発明の第２の態様に係るイメージセンサ装置によれば、第１の態様に係るイメージセンサ装置において、
前記第１のセンサ基板は、前記垂直走査方向に関して、少なくとも１つの前記第２のセンサ基板よりも先に露光される位置に設けられる。
【００７９】
この構成により、低解像度画像を撮像する複数のセンサアレイは、センサアレイの間の垂直走査方向の間隔を小さくすることができるので、各センサ基板によって撮像された画像をつなぎあわせる精度が向上する。
【００８０】
本発明の第３の態様に係るイメージセンサ装置によれば、第１又は第２の態様に係るイメージセンサ装置において、
前記各センサ基板の各センサアレイは、互いに等しい前記出力信号の読み出し時間を有する。
【００８１】
この構成により、すべてのセンサアレイの撮像周期が等しくなり、リモートセンシングに適した撮像が可能になる。
【００８２】
本発明の第４の態様に係るイメージセンサ装置によれば、第１〜第３のうちの１つの態様に係るイメージセンサ装置において、
前記各センサ基板の各センサアレイは、ＴＤＩ方式リニアイメージセンサとして構成された単位センサであって、１つの前記画素アレイ、１つの前記水平転送回路、及び１つの前記出力回路を備える単位センサからなり、
前記第１のセンサ基板において、前記第１のセンサ基板の前記Ｎ個のセンサアレイは、前記水平走査方向に沿って配列された、前記第１のセンサ基板において最大の個数の単位センサからなる第１のセンサアレイと、前記水平走査方向に沿って配列された、前記第１のセンサアレイの単位センサの個数よりも少ない個数の単位センサからなる第２のセンサアレイとを含む。
【００８３】
この構成により、オーバーサンプリングによる高解像度画像が得られるのに加えて、高解像度画像の範囲を限定することで、出力チャネル数の増加と消費電力の増大を抑制する。また、複数個のセンサアレイの垂直走査方向の間隔を狭くレイアウトすることができるので、オーバーサンプリングの精度が増して画質が向上する。
【００８４】
本発明の第５の態様に係るイメージセンサ装置によれば、第４の態様に係るイメージセンサ装置において、
前記第１のセンサ基板において、前記各第２のセンサアレイは、前記垂直走査方向に関して、前記第１のセンサアレイよりも先に露光される位置に設けられる。
【００８５】
この構成により、第２のセンサアレイの出力回路からの出力信号線を、基板上の空き領域を通して、基板の上辺側の電極へと引き回すことが可能になる。
【００８６】
本発明の第６の態様に係るイメージセンサ装置によれば、第４又は第５の態様に係るイメージセンサ装置において、
前記第１のセンサ基板において、前記第１のセンサアレイの少なくとも１つの単位センサは、前記各第２のセンサアレイの単位センサの水平走査方向における画素数に等しい画素数を有する。
【００８７】
この構成により、オーバーサンプリングにより得られる複数の画像のサイズが等しくなるので、画像処理が容易になる。
【００８８】
本発明の第７の態様に係るイメージセンサ装置によれば、第４〜第６のうちの１つの態様に係るイメージセンサ装置において、
前記第１のセンサ基板において、前記第１のセンサ基板の前記Ｎ個のセンサアレイは、前記水平走査方向に前記画素ピッチの１／Ｎずつずらして配置されたＮ個の単位センサを含むオーバーサンプリングセルを含み、
前記オーバーサンプリングセルに含まれるＮ個の単位センサの各水平転送回路は、同じ向きに電荷を転送する。
【００８９】
この構成により、オーバーサンプリングにより得られる複数の画像信号の読み出し方向が一致するので、画像処理が容易になる。
【００９０】
本発明の第８の態様に係るイメージセンサ装置によれば、第４〜第７のうちの１つの態様に係るイメージセンサ装置において、
前記イメージセンサ装置のすべての単位センサは、互いに等しい前記出力信号の読み出し時間を有する。
【００９１】
この構成により、全チャネルの撮像周期が等しくなり、リモートセンシングに適した撮像が可能になる。
【００９２】
本発明の第９の態様に係る撮像装置によれば、
光学部と、
駆動部と、
信号処理部と、
第１〜第８のうちの１つの態様に係るイメージセンサ装置とを備える。
【００９３】
この構成により、高解像度画像を撮像する範囲を限定することで、出力チャネル数の増加を抑制しながら、オーバーサンプリングによる高解像度画像と、観測幅の広い低解像度画像とを同時に取得することができる。その結果、撮像装置の全体の小型化と低消費電力化が図れる。
【００９４】
本発明の各態様に係るイメージセンサ装置によれば、オーバーサンプリングを行うＴＤＩ方式リニアイメージセンサを備えたイメージセンサ装置であって、センサの水平走査方向の観測幅を増大させても、垂直走査方向のサイズの増大及び消費電力の増大を生じさせにくいイメージセンサ装置を提供することができる。
【００９５】
また、本発明の各態様に係るイメージセンサ装置によれば、各センサ基板の各センサアレイの間の垂直走査方向の間隔が広がることを抑えて、オーバーサンプリングの精度を高めて、高解像度画像を得ることができる。
【００９６】
また、本発明の各態様に係る撮像装置によれば、オーバーサンプリング行うときの単位センサの個数（チャネル数）の増加を抑制できるので、装置を小型化することができ、消費電力増加が抑えられるといった優れた効果がある。
【符号の説明】
【００９７】
１  半導体基板、２  画素アレイ、３  水平ＣＣＤ、４  出力回路、５  単位センサ、６  金属配線、７  電極、８  基板、９〜１５  センサ基板、１０１  光学部、１０２  駆動部、１０３  イメージセンサ装置、１０４  信号処理部。
【要約】
イメージセンサ装置は、ＴＤＩ方式リニアイメージセンサとして構成された１つ又は複数のセンサアレイを備える非オーバーサンプリングセンサ基板（１１）及びオーバーサンプリングセンサ基板（１２）を備える。各オーバーサンプリングセンサ基板（１２）は、Ｎが２以上の整数であるとき、水平走査方向に沿って延在し、垂直走査方向に所定距離を有して互いに平行に配置されたＮ個のセンサアレイを備える。垂直走査方向に所定距離を有して互いに平行に配置されたＮ個のセンサアレイの各画素アレイは、水平走査方向に画素ピッチの１／Ｎずつずらして配置される。各非オーバーサンプリングセンサ基板（１１）は、水平走査方向に沿って延在する１つのセンサアレイを備える。非オーバーサンプリングセンサ基板（１１）及びオーバーサンプリングセンサ基板（１２）は、水平走査方向に沿ってスタガ配置される。【図１】
0006279171.tif 000002
【図２】
0006279171.tif 000003
【図３】
0006279171.tif 000004
【図４】
0006279171.tif 000005
【図５】
0006279171.tif 000006
【図６】
0006279171.tif 000007
【図７】
0006279171.tif 000008
【図８】
0006279171.tif 000009
【図９】
0006279171.tif 000010
【図１０】
0006279171.tif 000011
【図１１】
0006279171.tif 000012
【図１２】
0006279171.tif 000013
【図１３】
0006279171.tif 000014
【図１４】
0006279171.tif 000015
【図１５】
0006279171.tif 000016