JP2007074601A - カラーラインセンサ、半導体装置、及び画像読取方法 - Google Patents

Abstract

【課題】解像度及び感度を維持したまま製造コストを下げることができるカラーラインセンサを提供する。
【解決手段】本発明に係るカラーラインセンサは、緑色の光強度を測定する第１画素１１と、第１画素１１の横に位置しており、赤色の光強度を測定する第２画素１２と、平面的な位置関係において第１画素１１の下に位置しており、青色の光強度を測定する第３画素２１と、平面的な位置関係において第２画素１２の下に位置しており、緑色の光強度を測定する第４画素とを有する半導体装置１と、第1画素１１〜第４画素２２それぞれの測定結果を演算処理することにより、第1画素１１〜第４画素２２に囲まれた場所に設定された第１の仮想画素における赤、緑、青それぞれの光強度を算出する演算処理部２とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カラーラインセンサ、半導体装置、及び画像読取方法に関する。特に本発明は、従来と比較して、解像度及び感度を維持したまま製造コストを下げることができるカラーラインセンサ、半導体装置、及び画像読取方法に関する。

図９は、従来のカラーラインセンサの構成を説明する為の概略図である。本図に示すカラーラインセンサは、例えばカラーコピー又はカラースキャナーに用いられるセンサであり、半導体チップに形成された３つの画素ライン１０１，１０２，１０３を有している。画素ライン１０１は、赤色の光強度を読み取る画素１０１ａを複数並べることにより形成されている。画素ライン１０２は、緑色の強度を読み取る画素１０２ａを複数並べることにより形成されている。画素ライン１０３は、青色の強度を読み取る画素１０３ａを複数並べることにより形成されている。画素ライン１０１，１０２，１０３は、画素１０１ａ，１０２ａ，１０３ａが上下に並んで縦列を形成するように、互いに平行に配置されている。なお、画素１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃは、それぞれ光電変換素子を有している。
（例えば特許文献１参照）。
特許第２７２３８９０号公報（図１）

被読取画像を読み取るとき、図９のカラーラインセンサは、被読取画像上を、画素ライン１０１，１０２，１０３に対して略垂直な方向（図中矢印Ｘ方向）に走査される。これにより、同一の縦列を構成している画素１０１ａ，１０２ａ，１０３ａそれぞれが、被読取画像の同一地点の上方を通過し、この地点における赤色、緑色、及び青色それぞれの光強度を測定する。

上記した従来例では、カラーラインセンサの半導体チップは、赤色、青色、及び緑色それぞれの光強度を読み取るために、３列の画素ラインを有していた。このため、半導体チップが大型化し、コスト高になっていた。なお、各画素が有する光電変換素子を小型化すると半導体チップは小型化するが、この場合は各画素の感度が低下してしまう。

本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、解像度及び感度を維持したまま製造コストを下げることができるカラーラインセンサ、半導体装置、及び画像読取方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係るカラーラインセンサは、２列×２行に配置された第１乃至第４画素と、演算処理部とを有するカラーラインセンサであって、
前記第１画素は、赤、緑、青のうちの第１の色の光強度を測定し、
前記第２画素は、前記第１画素の下に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１の色とは異なる第２の色の光強度を測定し、
前記第３画素は、前記第１画素の横に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色の光強度を測定し
前記第４画素は、前記第３画素の下に位置し、かつ、前記第１の色の光強度を測定し、
前記演算処理部は、前記第1乃至第４画素それぞれの測定結果を演算処理することにより、前記第1乃至第４画素によって設定された仮想画素の赤、緑、青それぞれの光強度を算出する。

このカラーラインセンサによれば、前記第１乃至第４画素の測定値を演算処理することにより、前記仮想画素における赤、緑、青それぞれの光強度を算出することができる。このため、半導体装置が有する画素ラインを、前記第１及び第３画素からなる第１のラインと、前記第２及び第４画素からなる第２のラインの２列にすることができる。
従って、従来と比べて画素ラインを一列少なくすることができる。このため、感度及び解像度を維持したまま、前記半導体装置の製造コストを低くすることができる。

本発明に係る他のカラーラインセンサは、後端部に第１及び第２画素を有する第１の半導体チップと、
前記第１の半導体チップの後端部近傍に、該第１の半導体チップに対して直列に配置され、先端部に第３及び第４画素を有する第２の半導体チップと、
演算処理部とを具備し、
前記第１画素は、赤、緑、青のうちの第１の色の光強度を測定し、
前記第２画素は、平面的な位置関係において前記第１画素の下に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１の色とは異なる第２の色の光強度を測定し、
前記第３画素は、前記第１画素の横に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色の光強度を測定し
前記第４画素は、平面的な位置関係において前記第３画素の下に位置し、かつ、前記第１の色の光強度を測定し、
前記演算処理部は、前記第1乃至第４画素それぞれの測定結果を演算処理することにより、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップの間に設定された仮想画素の赤、緑、青それぞれの光強度を算出する。

前記演算処理部は、例えば、前記第１画素の測定結果と前記第４画素の測定結果の平均値を、前記第１の仮想画素における前記第１の色の光強度として算出する。また、前記第２画素の測定結果を、前記第１の仮想画素における前記第２の色の光強度とし、第３画素の測定結果を、前記第１の仮想画素における前記第３の色の光強度とする。
人間の目は緑に最も高感度であるため、前記第１の色は緑であるのが好ましい。

前記第１画素は、第１光電変換素子を具備し、前記第２画素は、第２光電変換素子を具備し、前記第３画素は、第３光電変換素子を具備し、前記第４画素は、第４光電変換素子を具備し、平面配置において前記第１画素の上に位置し、前記第１光電変換素子の出力を増幅する第１増幅回路と、平面配置において前記第２画素の下に位置し、前記第２光電変換素子の出力を増幅する第２増幅回路と、平面配置において前記第３画素の上に位置し、前記第３光電変換素子の出力を増幅する第３増幅回路と、平面配置において前記第４画素の下に位置し、前記第４光電変換素子の出力を増幅する第４増幅回路とを具備してもよい。一般的に、カラーラインセンサには、光を取り込むための開口部が設けられているが、上記した構造にすると、増幅回路を、平面的な位置関係において開口部の外に配置することができる。従って、開口部に対する前記光電変換素子の面積比率を高くして、カラーラインセンサの感度を高くすることができる。

本発明に係る他のカラーラインセンサは、２列×３行に配置された第１乃至第６画素と、演算処理部とを有するカラーラインセンサであって、
前記第１画素は、赤、緑、青のうちの第１の色の光強度を測定し、
前記第２画素は、前記第１画素の下に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１の色とは異なる第２の色の光強度を測定し、
前記第３画素は、前記第１画素の横に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色の光強度を測定し
前記第４画素は、前記第３画素の下に位置し、かつ、前記第１の色の光強度を測定し、
前記第５画素は、前記第３画素の横に位置し、かつ、前記第１の色の光強度を測定し、
前記第６画素は、前記第５画素の下に位置し、かつ、前記第２の色の光強度を測定し、
前記演算処理部は、前記第1乃至第４画素それぞれの測定結果を演算処理することにより、前記第1乃至第４画素によって設定された第１の仮想画素の赤、緑、青それぞれの光強度を算出し、かつ、前記第３乃至第６画素それぞれの測定結果を演算処理することにより、前記第３乃至第６画素によって設定された第２の仮想画素の赤、緑、青それぞれの光強度を算出する。

本発明に係る他のカラーラインセンサは、第１画素及び第２画素を交互に並べた第１の画素ラインと、第３画素及び第４画素を交互に並べた第２の画素ラインと、演算処理部とを有するカラーラインセンサであって、
前記第１画素は、赤、緑、青のうちの第１の色の光強度を測定し、
前記第２画素は、赤、緑、青のうちの、前記第１の色とは異なる第２の色の光強度を測定し、
前記第３画素は、平面的な位置関係において前記第１画素の下に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色の光強度を測定し
前記第４画素は、平面的な位置関係において前記第２画素の下に位置し、かつ前記第１の色の光強度を測定し、
前記演算処理部は、前記第１の画素ラインの測定結果と前記第２の画素ラインの測定結果を演算処理することにより、前記第１の画素ラインと前記第２の画素ラインとによって設定される仮想画素の赤、緑、青それぞれの光強度を算出する演算処理部と、
を具備する。

本発明に係る他のカラーラインセンサは、２列×２行に配置された第１乃至第４画素と、演算処理部とを有するカラーラインセンサであって、
前記第１画素は、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの第１の色の光強度を測定し、
前記第２画素は、前記第１画素の下に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１の色とは異なる第２の色の光強度を測定し、
前記第３画素は、前記第１画素の横に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色の光強度を測定し
前記第４画素は、前記第３画素の下に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１乃至第３の色のいずれとも異なる第４の色の光強度を測定し、
前記演算処理部は、前記第1乃至第４画素それぞれの測定結果を演算処理することにより、前記第1乃至第４画素によって設定された仮想画素の赤、緑、青それぞれの光強度を算出する。

このカラーラインセンサにおいて、前記演算処理部は、マゼンダ色の光強度の測定結果と、黄色の光強度の測定結果の和から、シアン色の光強度の測定結果を引いた値の半値を、前記仮想画素における赤色の光強度として算出し、マゼンダ色の光強度の測定結果と、シアン色の光強度の測定結果の和から、黄色の光強度の測定結果を引いた値の半値を、前記仮想画素における青色の光強度として算出し、緑色の光強度の測定結果と、シアン色の光強度の測定結果と、黄色の光強度の測定結果の和から、マゼンダ色の光強度の測定結果を引いた値の１／３値を、緑色の強度とする。

本発明に係る他のカラーラインセンサは、２列×３行に配置された第１乃至第６画素と、演算処理部とを有するカラーラインセンサであって、
前記第１画素は、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの第１の色の光強度を測定し、
前記第２画素は、前記第１画素の下に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１の色とは異なる第２の色の光強度を測定し、
前記第３画素は、前記第１画素の横に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色の光強度を測定し
前記第４画素は、前記第３画素の下に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１乃至第３の色のいずれとも異なる第４の色の光強度を測定し、
前記第５画素は、前記第３画素の横に位置し、かつ、前記第１の色の光強度を測定し、
前記第６画素は、前記第５画素の下に位置し、かつ、前記第２の色の光強度を測定し、
前記演算処理部は、前記第1乃至第４画素それぞれの測定結果を演算処理することにより、前記第1乃至第４画素によって設定された第１の仮想画素の赤、緑、青それぞれの光強度を算出し、かつ、前記第３乃至第６画素それぞれの測定結果を演算処理することにより、前記第３乃至第６画素によって設定された第２の仮想画素の赤、緑、青それぞれの光強度を算出する。

本発明に係る半導体装置は、２列×２行に配置された第１乃至第４画素を具備し、
前記第１画素は、赤、緑、青のうちの第１の色の光強度を測定し、
前記第２画素は、前記第１画素の下に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１の色とは異なる第２の色の光強度を測定し、
前記第３画素は、前記第１画素の横に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色の光強度を測定し
前記第４画素は、前記第３画素の下に位置し、かつ、前記第１の色の光強度を測定する。

本発明に係る他の半導体装置は、２列×２行に配置された第１乃至第４画素を具備し、
前記第１画素は、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの第１の色の光強度を測定し、
前記第２画素は、前記第１画素の下に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１の色とは異なる第２の色の光強度を測定し、
前記第３画素は、前記第１画素の横に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色の光強度を測定し
前記第４画素は、前記第３画素の下に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１乃至第３の色のいずれとも異なる第４の色の光強度を測定する。

本発明に係る画像読取方法は、
２列×２行に配置された第１乃至第４画素を具備し、
前記第１画素は、赤、緑、青のうちの第１の色の光強度を測定し、
前記第２画素は、前記第１画素の下に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１の色とは異なる第２の色の光強度を測定し、
前記第３画素は、前記第１画素の横に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色の光強度を測定し
前記第４画素は、前記第３画素の下に位置し、かつ、前記第１の色の光強度を測定する半導体装置を準備し、
前記半導体装置を被読取画像の上方に配置し、該被読取画像上を走査させ、
該走査時における前記前記第1乃至第４画素それぞれの測定結果を演算処理することにより、前記第1乃至第４画素によって設定された仮想画素の赤、緑、青のデータを算出するものである。

本発明に係る他の画像読取方法は、
２列×２行に配置された第１乃至第４画素を具備し、
前記第１画素は、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの第１の色の光強度を測定し、
前記第２画素は、前記第１画素の下に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１の色とは異なる第２の色の光強度を測定し、
前記第３画素は、前記第１画素の横に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色の光強度を測定し
前記第４画素は、前記第３画素の下に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１乃至第３の色のいずれとも異なる第４の色の光強度を測定する半導体装置を準備し、
前記半導体装置を被読取画像の上方に配置し、該被読取画像上を走査させ、
該走査時における前記前記第1乃至第４画素それぞれの測定結果を演算処理することにより、前記第1乃至第４画素によって設定された仮想画素の赤、緑、青のデータを算出するものである。

発明を実施するための形態

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るカラーラインセンサの構成を説明する為の概略図である。このカラーラインセンサは原色系のセンサであり、画像からの反射光の強度を測定する半導体チップ１と、半導体チップ１による測定値を演算処理する演算処理部２とを有する。

半導体チップ１は、画素が並べられた２列の画素ライン１０，２０、及びドライバー３０，４０を有する。画素ライン１０は、緑色光の強度を測定するための緑用画素１１と、赤色光の強度を測定するための赤用画素１２とを交互に並べた構造である。画素ライン２０は、青色光の強度を測定するための青用画素２１と、緑色光の強度を測定するための緑用画素２２とを交互に並べた構造である。各画素は、互いに同数設けられている。

平面的な位置関係において、画素ライン２０は画素ライン１０の下に位置している。詳細には、青用画素２１が、図中緑用画素１１の下に位置しており、緑用画素２２が、図中赤用画素１２の上に位置している。各画素は、例えばフォトダイオード及びこのフォトダイオードの出力を増幅する回路によって構成されてもよいが、ＣＣＤであってもよい。

画像を読み取るとき、画像には白色光が照射される。カラーラインセンサの半導体チップ１は、画像の上方を、画素ライン１０，２０に略直角な方向（例えば図中矢印Ｘ方向）に走査される。この走査時に、画像からの反射光が、所定の開口部（図示せず）から取り込まれ、取り込んだ反射光の強度を、各画素が測定する。そして、ドライバー３０，４０が動作することにより、各画素の測定値が演算処理部２に出力される。

図２は、半導体チップ１が有する各画素の回路構成を示す図である。緑用画素１１はフォトダイオード１１０及び増幅回路１１１を有しており、赤用画素１２はフォトダイオード１２０及び増幅回路１２１を有している。また、青用画素２１はフォトダイオード２１０及び増幅回路２１１を有しており、緑用画素２２はフォトダイオード２２０及び増幅回路２２１を有している。各画素の回路構成は同一であるため、青用画素２１についてのみ詳細を説明する。

増幅回路２１１は、トランジスタ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄを有している。トランジスタ２１１ａは、ソースがフォトダイオード２１０の出力端子に接続されており、ドレインが、トランジスタ２１１ｂのソース及びトランジスタ２１１ｃのゲートそれぞれに接続されている。トランジスタ２１１ｂは、ゲートがリセットライン５２に接続されており、ドレインが電源ライン５１に接続されている。トランジスタ２１１ｃは、ドレインが電源ライン５１に接続されており、ソースがトランジスタ２１１ｄのドレインに接続されている。トランジスタ２１１ｄのソースは、出力ライン５５を介して演算処理部２に接続されている。

また、ドライバー３０からの制御ラインである行読み出しライン５３は、トランジスタ２１１ａのゲートに接続されており、ドライバー４０からの制御ラインである行選択ライン５４は、トランジスタ２１１ｄのゲートに接続されている。

トランジスタ２１１ａのドレインとなる拡散層、及びトランジスタ２１１ｂのソースとなる拡散層それぞれは、トランジスタ２１１ｃのゲートに接続されているが、これら拡散層は、トランジスタ２１１ａ, ２１１ｂがオフの状態においてフローティング状態にある。

青用画素２１の測定値を得る場合、まず、行選択ライン５４にハイ信号が入力され、トランジスタ２１１ｄがオンする。この状態は、後述する出力信号が演算処理部２に出力されるまで維持される。

また、行選択ライン５４にハイ信号が入力されると同時に、リセットライン５２にハイ信号が入力され、トランジスタ２１１ｂがオンする。すると、トランジスタ２１１ａのドレインとなる拡散層、及びトランジスタ２１１ｂのソースとなる拡散層それぞれは、電源電圧（例えば３．３Ｖ）が印加されて電位が上がり、リセットされた状態になる。その後、リセットライン５２にロー信号が入力され、上記した２つの拡散層はフローティング状態になる。このとき、トランジスタ２１１ｃのゲートにもフローティングの電位が与えられ、この電圧に応じた信号（以下、リセット信号と記載）が、出力ライン５５に出力される。

次に、行読み出しライン５３にハイ信号が入力され、トランジスタ２１１ａがオンする。トランジスタ２１１ａがオンすると、フォトダイオード２１０で生成されたキャリアは、上記した拡散層に転送され、これら拡散層の電位を下げる。このとき、トランジスタ２１１ｃのゲートに上記した拡散層の電位が与えられ、この電圧に応じた信号（以下、出力信号と記載）が出力ライン５５に出力される。

そして、演算処理部２が、上記した出力信号とリセット信号との差分を算出する。これにより、青用画素２１の測定値（厳密には、フォトダイオード２１０の出力が増幅された値）が得られる。

図３（Ａ）は、演算処理部２による測定値の処理方法を説明する為の概略図である。演算処理部２は、緑用画素１１、赤用画素１２、青用画素２１、及び緑用画素２２それぞれの測定値から、仮想画素Ａにおける赤色光、緑色光、及び青色光それぞれの強度を算出する。仮想画素Ａは、緑用画素１１、赤用画素１２、青用画素２１、及び緑用画素２２に囲まれた部分それぞれに位置している。

図３（Ｂ）は、演算処理部２が行う演算処理を式で示している。演算処理部２は、赤用画素１２の測定値を、仮想画素Ａにおける赤色光の強度し、青用画素２１の測定値を、仮想画素Ａにおける青色光の強度とする。また、演算処理部２は、緑用画素１１，２２の測定値の平均値を、仮想画素Ａにおける緑色光の強度とする。

以上、本実施形態によれば、カラーラインセンサの半導体チップ１は、２列の画素ライン１０，２０を有している。画素ライン１０は、緑用画素１１及び赤用画素１２を交互に並べた構造であり、画素ライン２０は、青用画素２１及び緑用画素２２を交互に並べた構造である。そして、緑用画素１１、赤用画素１２、青用画素２１、及び緑用画素２２それぞれの測定値を、演算処理部２で演算処理することにより、仮想画素Ａにおける赤色、緑色、及び青色それぞれの光の強度を算出する。

これに対し、従来の半導体チップは画素ラインが３列である。従って、半導体チップ１の画素ラインの数を、従来と比べて一列少なくすることができる。このため、各画素の大きさを変化させない場合、解像度及び感度を維持したまま、半導体チップ１の製造コストを低くすることができる。また、半導体チップ１の大きさを従来と同じにする場合、各画素を大きくすることができるため、カラーラインセンサの感度を向上させることができる。

また、半導体チップ１において、緑用画素１１，２２の数の和は、赤用画素１２及び青用画素２１それぞれの数の倍である。従って、赤、緑、及び青のうち、最も人間の目の感度が高い緑色光の強度を、高精度で算出することができる。

図４（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るカラーラインセンサの構成を説明する為の概略図である。本実施形態におけるカラーラインセンサにおいて、複数の半導体チップ１が直列に配置されており、それぞれの半導体チップ１が一つの演算処理部２に接続されている。それぞれの半導体チップ１の構成及び動作は、第１の実施形態と同一である。 以下、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示したカラーラインセンサの演算処理部２の演算処理を説明する為の概略図である。演算処理部２は、第１の実施形態と同一の演算処理を行うことにより、仮想画素Ａにおける光の強度を算出する。また、演算処理部２は、半導体チップ１相互間の隙間に位置する仮想画素Ｂの光の強度を算出する。詳細には、一方の半導体チップ１の末端に位置する赤用画素１２の測定値を、仮想画素Ｂにおける赤色光の強度とし、他方の半導体チップ１の先頭に位置する青用画素２１の測定値を、仮想画素Ｂにおける青色光の強度とする。また、一方の半導体チップ１の末端に位置する緑用画素２２、及び、他方の半導体チップ１の先頭に位置する緑用画素１１それぞれの測定値の平均値を、仮想画素Ｂにおける緑色光の強度とする。
本実施形態によっても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。

図５は、本発明の第３の実施形態に係るカラーラインセンサを説明する為の概略図である。本実施形態に係るカラーラインセンサは、演算処理部２の動作を除いて、第１の実施形態と同一である。以下、演算処理部２の動作を除いて、説明を省略する。

本実施形態において、演算処理部２は、半導体チップ１の端部に位置する仮想画素Ａ１及びその隣の仮想画素Ａ２における各色光の強度を、第１の実施形態と同一の方法で算出する。それ以外の仮想画素Ａ３においては、仮想画素Ａ３を囲む４つの画素の測定値に加えて、更にそれら画素の周囲に位置する画素の測定値を用いて、各色光の強度を算出する。

具体的に説明する。画素ライン１０において、緑用画素１１ａ、赤用画素１２ａ、緑用画素１１ｂ、赤用画素１２ｂ、緑用画素１１ｃ、及び赤用画素１２ｃが、この順に並んでいる。また、画素ライン２０において、青用画素２１ａ、緑用画素２２ａ、青用画素２１ｂ、緑用画素２２ｂ、青用画素２１ｃ、及び、緑用画素２２ｃが、この順に並んでいる。

仮想画素Ａ３が、緑用画素１１ｂ、赤用画素１２ｂ、青用画素２１ｂ、及び緑用画素２２ｂに囲まれた位置に配置されている場合、演算処理部２は、赤用画素１２ａ，１２ｂ，１２ｃそれぞれの測定値の加重平均値を、仮想画素Ａ３における赤色光の強度とし、青用画素２１ａ，２１ｂ，２１ｃそれぞれの測定値の加重平均値を、仮想画素Ａ３における青色光の強度とする。赤用画素１２ａ，１２ｂ，１２ｃそれぞれの加重値は、仮想画素Ａ３から離れるにつれて小さくなり、例えば３，９，３である。青用画素２１ａ，２１ｂ，２１ｃそれぞれの加重値も同じである。

また、演算処理部２は、緑用画素１１ｂ，２２ｂの平均値を、仮想画素Ａ３における緑色光の強度とする。
本実施形態によっても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。

図６は、本発明の第４の実施形態に係るカラーラインセンサの構成を説明する為の概略図である。本実施形態は、半導体チップ１が、画素ライン１０，２０を構成する各画素の回路構成が異なる点、及び、画素ライン１０，２０の周辺部に変調部６１，６２を有する点で、第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。

図７は、図６に示したカラーラインセンサの半導体チップ１の回路構成を説明する為の図である。本実施形態において、緑用画素１１，２２、赤用画素１２、及び青用画素２１は、それぞれフォトダイオード１１０，２２０，１２０，２１０のみで構成されている。増幅回路１１１，１２１は変調部６１に配置されており、増幅回路２１１，２２１は変調部６２に配置されている。このように、増幅回路１１１，１２１，２１１，２２１を、画像からの反射光を取り込むための開口部の外部に配置しているため、第１の実施形態と比較して、前記した開口部に対する、フォトダイオードの面積比率を大きくすることができる。

本実施形態においても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。また、第１の実施形態と比較して、反射光を取り込むための開口部に対するフォトダイオードの面積比率を大きくすることができる。このため、カラーラインセンサの感度を上げることができる。

図８（Ａ）は、本発明の第５の実施形態に係るカラーラインセンサの構成を説明する為の概略図である。このカラーラインセンサは補色系のセンサであり、各画素が測定する色、及び演算処理部２が行う演算処理を除いて、第１の実施形態と同一である。以下、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。

本実施形態において、画素ライン１０は、シアン色光の強度を測定するシアン用画素１３と、マゼンダ色光の強度を測定するマゼンダ用画素１４とを交互に配置した構成である。画素ライン２０は、黄色光の強度を測定する黄用画素２３と、緑色光の強度を測定する緑用画素２４とを交互に配置した構成である。

また、各画素は、互いに同数設けられている。平面的な配置において、シアン用画素１３が、図中黄用画素２３の上に位置しており、マゼンタ用画素１４が、図中緑用画素２４の上に位置している。

仮想画素Ａは、シアン用画素１３、マゼンダ用画素１４、黄用画素２３、及び緑用画素２４に囲まれた領域に位置している。演算処理部２は、シアン用画素１３、マゼンダ用画素１４、黄用画素２３、及び緑用画素２４それぞれの測定値を演算処理することにより、仮想画素Ａにおける赤色、緑色、及び青色それぞれの光の強度を算出する。

図８（Ｂ）は、演算処理部２が行う演算処理を式で示している。演算処理部２は、マゼンダ用画素１４の測定値と黄用画素２３の測定値の和から、シアン用画素１３の測定値を引き、その結果得られた値を２で除することにより、仮想画素Ａにおける赤色光の強度を算出する。また、演算処理部２は、シアン用画素１３、黄用画素２３、及び緑用画素２４それぞれの測定値の和から、マゼンダ用画素１４の測定値を引いた値を３で除することにより、仮想画素Ａにおける緑色光の強度を算出する。また、演算処理部２は、シアン用画素１３の測定値とマゼンダ用画素１４の測定値の和から、黄用画素２３の測定値を引き、その結果得られた値を２で除することにより、仮想画素Ａにおける青色光の強度を算出する。
本実施形態においても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば上記した各実施形態において、各画素の大きさは互いに等しくてもよいが、異なってもよい。また、画素は等間隔に配置されてもよいし、等間隔でなくてもよい。
また、第５の実施形態に係るカラーラインセンサにおいて、回路構成を第４の実施形態と同様にしてもよい。

第１の実施形態に係るカラーラインセンサの構成を説明する為の概略図。 半導体チップ１が有する各画素の回路構成を示す図。 （Ａ）は演算処理部２による測定値の処理方法を説明する為の概略図、（Ｂ）は演算処理部２が行う演算処理を示す図。 （Ａ）は第２の実施形態に係るカラーラインセンサの構成を説明する為の概略図、（Ｂ）は（Ａ）に示した演算処理部２の演算処理を説明する為の概略図 第３の実施形態に係るカラーラインセンサを説明する為の概略図。 第４の実施形態に係るカラーラインセンサの構成を説明する為の概略図。 図６に示した半導体チップ１の回路構成を説明する為の図。 （Ａ）は第５の実施形態に係るカラーラインセンサの構成を説明する為の概略図、（Ｂ）は、演算処理部２が行う演算処理を示す図。 従来のカラーラインセンサの構成を説明する為の概略図。

符号の説明

１…半導体チップ、２…演算処理部、１０，２０，１０１，１０２，１０３…画素ライン、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４…緑用画素、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…赤用画素、１３…シアン用画素、１４…マゼンダ用画素、２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…青用画素、２３…黄用画素、３０，４０…ドライバー、５１…電源ライン、５２…リセットライン、５３…行読み出しライン、５４…行選択ライン、５５…出力ライン、６１，６２…変調部、１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ…画素、１１０，１２０，２１０，２２０…フォトダイオード、１１１，１２１，２１１，２２１…増幅回路、２１１ａ，２２１ｂ，２２１ｃ，２２１ｄ…トランジスタ

Claims (14)

1. ２列×２行に配置された第１乃至第４画素と、演算処理部とを有するカラーラインセンサであって、
   前記第１画素は、赤、緑、青のうちの第１の色の光強度を測定し、
   前記第２画素は、前記第１画素の下に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１の色とは異なる第２の色の光強度を測定し、
   前記第３画素は、前記第１画素の横に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色の光強度を測定し
   前記第４画素は、前記第３画素の下に位置し、かつ、前記第１の色の光強度を測定し、
   前記演算処理部は、前記第1乃至第４画素それぞれの測定結果を演算処理することにより、前記第1乃至第４画素によって設定された仮想画素の赤、緑、青それぞれの光強度を算出するカラーラインセンサ。
2. 後端部に第１及び第２画素を有する第１の半導体チップと、
   前記第１の半導体チップの後端部近傍に、該第１の半導体チップに対して直列に配置され、先端部に第３及び第４画素を有する第２の半導体チップと、
   演算処理部とを具備し、
   前記第１画素は、赤、緑、青のうちの第１の色の光強度を測定し、
   前記第２画素は、平面的な位置関係において前記第１画素の下に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１の色とは異なる第２の色の光強度を測定し、
   前記第３画素は、前記第１画素の横に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色の光強度を測定し
   前記第４画素は、平面的な位置関係において前記第３画素の下に位置し、かつ、前記第１の色の光強度を測定し、
   前記演算処理部は、前記第1乃至第４画素それぞれの測定結果を演算処理することにより、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップの間に設定された仮想画素の赤、緑、青それぞれの光強度を算出するカラーラインセンサ。
3. 前記演算処理部は、
   前記第１画素の測定結果と前記第４画素の測定結果の平均値を、前記仮想画素における前記第１の色の光強度として算出し、
   前記第２画素の測定結果を、前記仮想画素における前記第２の色の光強度とし、
   第３画素の測定結果を、前記仮想画素における前記第３の色の光強度とする請求項１又は２に記載のカラーラインセンサ。
4. 前記第１の色は緑である請求項１〜３のいずれか一項に記載のカラーラインセンサ。
5. 前記第１画素は、第１光電変換素子を具備し、
   前記第２画素は、第２光電変換素子を具備し、
   前記第３画素は、第３光電変換素子を具備し、
   前記第４画素は、第４光電変換素子を具備し、
   平面配置において前記第１画素の上に位置し、前記第１光電変換素子の出力を増幅する第１増幅回路と、
   平面配置において前記第２画素の下に位置し、前記第２光電変換素子の出力を増幅する第２増幅回路と、
   平面配置において前記第３画素の上に位置し、前記第３光電変換素子の出力を増幅する第３増幅回路と、
   平面配置において前記第４画素の下に位置し、前記第４光電変換素子の出力を増幅する第４増幅回路と、
   を具備する請求項１〜４のいずれか一項に記載のカラーラインセンサ。
6. ２列×３行に配置された第１乃至第６画素と、演算処理部とを有するカラーラインセンサであって、
   前記第１画素は、赤、緑、青のうちの第１の色の光強度を測定し、
   前記第２画素は、前記第１画素の下に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１の色とは異なる第２の色の光強度を測定し、
   前記第３画素は、前記第１画素の横に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色の光強度を測定し
   前記第４画素は、前記第３画素の下に位置し、かつ、前記第１の色の光強度を測定し、
   前記第５画素は、前記第３画素の横に位置し、かつ、前記第１の色の光強度を測定し、
   前記第６画素は、前記第５画素の下に位置し、かつ、前記第２の色の光強度を測定し、
   前記演算処理部は、前記第1乃至第４画素それぞれの測定結果を演算処理することにより、前記第1乃至第４画素によって設定された第１の仮想画素の赤、緑、青それぞれの光強度を算出し、かつ、前記第３乃至第６画素それぞれの測定結果を演算処理することにより、前記第３乃至第６画素によって設定された第２の仮想画素の赤、緑、青それぞれの光強度を算出するカラーラインセンサ。
7. 第１画素及び第２画素を交互に並べた第１の画素ラインと、第３画素及び第４画素を交互に並べた第２の画素ラインと、演算処理部とを有するカラーラインセンサであって、
   前記第１画素は、赤、緑、青のうちの第１の色の光強度を測定し、
   前記第２画素は、赤、緑、青のうちの、前記第１の色とは異なる第２の色の光強度を測定し、
   前記第３画素は、平面的な位置関係において前記第１画素の下に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色の光強度を測定し
   前記第４画素は、平面的な位置関係において前記第２画素の下に位置し、かつ前記第１の色の光強度を測定し、
   前記演算処理部は、前記第１の画素ラインの測定結果と前記第２の画素ラインの測定結果を演算処理することにより、前記第１の画素ラインと前記第２の画素ラインとによって設定される仮想画素の赤、緑、青それぞれの光強度を算出する演算処理部と、
   を具備するカラーラインセンサ。
8. ２列×２行に配置された第１乃至第４画素と、演算処理部とを有するカラーラインセンサであって、
   前記第１画素は、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの第１の色の光強度を測定し、
   前記第２画素は、前記第１画素の下に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１の色とは異なる第２の色の光強度を測定し、
   前記第３画素は、前記第１画素の横に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色の光強度を測定し
   前記第４画素は、前記第３画素の下に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１乃至第３の色のいずれとも異なる第４の色の光強度を測定し、
   前記演算処理部は、前記第1乃至第４画素それぞれの測定結果を演算処理することにより、前記第1乃至第４画素によって設定された仮想画素の赤、緑、青それぞれの光強度を算出するカラーラインセンサ。
9. 前記演算処理部は、
   マゼンダ色の光強度の測定結果と、黄色の光強度の測定結果の和から、シアン色の光強度の測定結果を引いた値の半値を、前記仮想画素における赤色の光強度として算出し、
   マゼンダ色の光強度の測定結果と、シアン色の光強度の測定結果の和から、黄色の光強度の測定結果を引いた値の半値を、前記仮想画素における青色の光強度として算出し、
   緑色の光強度の測定結果と、シアン色の光強度の測定結果と、黄色の光強度の測定結果の和から、マゼンダ色の光強度の測定結果を引いた値の１／３値を、緑色の強度とする請求項８に記載のカラーラインセンサ。
10. ２列×３行に配置された第１乃至第６画素と、演算処理部とを有するカラーラインセンサであって、
    前記第１画素は、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの第１の色の光強度を測定し、
    前記第２画素は、前記第１画素の下に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１の色とは異なる第２の色の光強度を測定し、
    前記第３画素は、前記第１画素の横に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色の光強度を測定し
    前記第４画素は、前記第３画素の下に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１乃至第３の色のいずれとも異なる第４の色の光強度を測定し、
    前記第５画素は、前記第３画素の横に位置し、かつ、前記第１の色の光強度を測定し、
    前記第６画素は、前記第５画素の下に位置し、かつ、前記第２の色の光強度を測定し、
    前記演算処理部は、前記第1乃至第４画素それぞれの測定結果を演算処理することにより、前記第1乃至第４画素によって設定された第１の仮想画素の赤、緑、青それぞれの光強度を算出し、かつ、前記第３乃至第６画素それぞれの測定結果を演算処理することにより、前記第３乃至第６画素によって設定された第２の仮想画素の赤、緑、青それぞれの光強度を算出するカラーラインセンサ。
11. ２列×２行に配置された第１乃至第４画素を具備し、
    前記第１画素は、赤、緑、青のうちの第１の色の光強度を測定し、
    前記第２画素は、前記第１画素の下に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１の色とは異なる第２の色の光強度を測定し、
    前記第３画素は、前記第１画素の横に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色の光強度を測定し
    前記第４画素は、前記第３画素の下に位置し、かつ、前記第１の色の光強度を測定する半導体装置。
12. ２列×２行に配置された第１乃至第４画素を具備し、
    前記第１画素は、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの第１の色の光強度を測定し、
    前記第２画素は、前記第１画素の下に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１の色とは異なる第２の色の光強度を測定し、
    前記第３画素は、前記第１画素の横に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色の光強度を測定し
    前記第４画素は、前記第３画素の下に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１乃至第３の色のいずれとも異なる第４の色の光強度を測定する半導体装置。
13. ２列×２行に配置された第１乃至第４画素を具備し、
    前記第１画素は、赤、緑、青のうちの第１の色の光強度を測定し、
    前記第２画素は、前記第１画素の下に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１の色とは異なる第２の色の光強度を測定し、
    前記第３画素は、前記第１画素の横に位置し、かつ、赤、緑、青のうちの、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色の光強度を測定し
    前記第４画素は、前記第３画素の下に位置し、かつ、前記第１の色の光強度を測定する半導体装置を準備し、
    前記半導体装置を被読取画像の上方に配置し、該被読取画像上を走査させ、
    該走査時における前記前記第1乃至第４画素それぞれの測定結果を演算処理することにより、前記第1乃至第４画素によって設定された仮想画素の赤、緑、青のデータを算出する、画像読取方法。
14. ２列×２行に配置された第１乃至第４画素を具備し、
    前記第１画素は、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの第１の色の光強度を測定し、
    前記第２画素は、前記第１画素の下に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１の色とは異なる第２の色の光強度を測定し、
    前記第３画素は、前記第１画素の横に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色の光強度を測定し
    前記第４画素は、前記第３画素の下に位置し、かつ、シアン、マゼンダ、黄、及び緑のうちの、前記第１乃至第３の色のいずれとも異なる第４の色の光強度を測定する半導体装置を準備し、
    前記半導体装置を被読取画像の上方に配置し、該被読取画像上を走査させ、
    該走査時における前記前記第1乃至第４画素それぞれの測定結果を演算処理することにより、前記第1乃至第４画素によって設定された仮想画素の赤、緑、青のデータを算出する、画像読取方法。

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