JPH01132287A - 撮像素子 - Google Patents

撮像素子

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JPH01132287A
JPH01132287A JP62291593A JP29159387A JPH01132287A JP H01132287 A JPH01132287 A JP H01132287A JP 62291593 A JP62291593 A JP 62291593A JP 29159387 A JP29159387 A JP 29159387A JP H01132287 A JPH01132287 A JP H01132287A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カラー画像の読み取りを行うカラー撮像素子
に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、画像読み取りに使用されているイメージセンサは
COD、バイポーラタイプ等のシリコン結晶型と、Cd
s、アモルファスシリコン等の薄膜型が有り、又、光学
構成は縮小型と等倍型が有る。−方、カラー画像読取装
置の構成は色分解方式として、単一イメージセンサを用
いて光源、あるいは色フィルタを切り換える方式と切り
換えをしない同時読み取り色分解方式が有る。
同時読み取り色分解方式としては、lラインのイメージ
センサにストライプフィルタを構成して色分解信号を時
分割で点順次に読み出す方式と、分解色ごとにイメージ
センサを並列で複数本持ち、線順次に読み出す方式が有
る。画像読取装置の要求性能から、高速タイプとしては
読み出し速度の速い薄膜型、また高感度タイプとしては
、同じ読み取り分解能の場合受光面積を広く取れる等倍
型が適している。
ここでカラー画像読取装置の場合、特に色分解フィルタ
による入射光量の低下、又イメージセンサ自身の分光感
度特性から高感度タイプが必要となり、実用範囲に有る
光源を用いて高速読み取りを実現するためには、等倍型
のシリコン結晶型にストライプフィルタを構成したもの
が適している。
しかし、シリコン結晶型の場合、製造上の制約からA4
長手幅の297mmをカバーするような長いタイプを1
チツプで作ることは難しく、複数本を物理的な配置の工
夫で1ラインセンサとして構成したものが高速読み取り
用として近年出現した。
〔発明が解決しようとしている問題点〕また、分解色ご
とにイメージセンサを並列で複数本持ち、線順次に読み
出す方式もシリコン結晶型にストライプフィルタを構成
し、色分解信号を時分割で点順次に読み出す方式におい
ても、■色分解フィルタによる入射光量の低下、特に色
分解フィルタごとの光透過率のアンバランス、 ■必要、波長域において平坦な分光エネルギー分布を持
つ光源がない。
などの理由により、■、■の組み合せ、例えば第4図の
分光感度分布を持つカラーCODに第5図に示す分光分
布特性のハロゲンランプの組み合わせの場合、カラー読
取部としての第6図に示す総合分光感度特性から分る様
に各フィルタの出力比が極端に違っており、この出力値
を用いて第7図に示す様な信号処理を行うと、色ごとに
S/N比が大きく異なるようになり、最終的にマスキン
グ等の色補正の処理を行うことにより画質の劣化をまね
(大きな要因となる。
第7図において、100は青(B)フィルタを有したB
−CODIOI、緑(G)フィルタを有したG−CCD
102.赤(R)フィルタを有したR−CCD103を
同一ウェハ上に形成した3ラインフルカラーラインセン
サであり、701,702,703は各CODからの出
力信号をA/D変換器704.705.706の基準レ
ベルに相当する電圧レベルまで増幅するための信号処理
部である。尚、信号処理部702.703は信号処理部
701と同一構成なので詳しい図示は省略しである。
そこで、これを補うために特殊な光源、例えば短波長側
で出力が太き(、長波長側で出力が小さい青白色(BW
)蛍光管を用いることにより第9図に示すように1:1
:1の相対出力比が得られる様にする方式等が提案され
ているが、センサに合わせて光源の分光分布特性を新た
に設計する必要があり、設計の煩雑化を招くとともにコ
ストアップにつながる。第10図に上記の青白色(BW
)蛍光管の分光分布特性を示す。
第7図において、701aは第1の増幅器で、701b
は第2の増幅器であり、701Cは第8図に示されるC
ODからの出力信号の内受光部にアルミ遮光し、受光部
の暗電流成分が出力される暗出力信号部の出力レベルを
サンプルホールドするためのS/H回路、701dはS
/Hされた暗出力信号レベルと基準レベルを比較するた
めのコンパレータ回路であり、701b、 701c、
 701dにより増幅された各COD出力信号の基準レ
ベルを一定に保つためのフィードバックランプ回路を構
成しており、第1.第2の増幅器701a、 701b
でA/D変換器のタイナミツクレンジまで各COD出力
信号を増幅する。
ところでB、 G、 R,各CCDl0I、 102.
103の出力信号比は各々異なっており、例えば各出力
値を200mV、 400mV、 600mVとし、A
/D変換器704.705.706のタイナミツクレン
ジを2vとすると各色の信号処理部での総合増幅率はB
 : 2V/200mV=10.G :2V/400m
V=5’、R:2V/600mV”q3.3となり、各
CODから出力されるノイズレベルが一定であるのでR
信号に対してB及びGのノイズレベルはB:10/3.
3 = 3.  G : 1015=2倍となり相対的
にS/N比が劣化してしまう。
C問題点を解決するための手段〕 本発明によれば、互いに異なる色フィルタを有した複数
本のラインセンサを有し、前記複数本のラインセンサか
ら分解色毎に出力信号を出力するカラー撮像素子におい
て、各ラインセンサの出力部に設けられた出力増幅手段
の増幅度を分解色毎に異ならせたので、常に良好なカラ
ー出力を得ることが可能となる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明にかかわる互いに異なる色フィルタを有
した複数本のラインセンサからなる画像読取素子の概略
内部構成の一例である。
101.102,103は各々シリコンSiのホトダイ
オード(PD)上にブルー(B)、グリーン(G)。
レッド(R)の有機染料によるストライプフィルタを直
接形成した受光部であり、104a、 104b、 1
05a。
105b、  106a、  106bは各々B受光部
101. G受光部102. R受光部103で蓄えら
れた電荷を出力部に転送するためのCODシフトレジス
タであり、受光部101,102,103からの画素ご
との電荷を1画素ごとに左右に分離して転送するために
a、 b2本のCODレジスタから構成されている。さ
らに107a、107b、108a、108b、109
a、109bは左右に分離されて転送されてくる受光部
101゜102.103からの電荷を検出し、電圧に変
換するフローティング・デイフュージョン(FD)と呼
ばれる出力容量部と、それを受けて出力するアンプとか
ら構成されたフローティングφデイフュージョン・アン
プ(FDA)である。
また、受光部101とCCDシフトレジスタ104a。
104b、 FDA107a、 107bからなるB−
CCDセンサと受光部102とCCDシフトレジスタ1
05a。
105b、 FDA108a、  108bからなるG
−CCDセンサ、受光部103とCCDシフトレジスタ
106a。
106b、 FDA109a、 109bからなるR−
CCDセンサは同一シリコンSiウェハ上に形成された
ものであり、各CCDセンサは別々に駆動することが可
能である。
さて、第2図は第1図の内B−CCDについて詳細に記
述した図であり、動作に従って述べることにする。
受光部101は光電変換部101aと蓄積部201a。
201bとから成り立っており、受光部101で蓄えら
れた電荷は、シフトゲート202a、202bに加えら
れるシフトゲートパルスφ沁により、CCDシフトレジ
スタ104a、104bに転送される。
この際、偶数の画素に蓄積されている電荷は偶数のCC
Dシフトレジスタ104b、また奇数の画素に蓄積され
ている電荷は奇数のCCDシフトレジスタ104aに転
送される。
このシフトゲートパルスφ父の周期が蓄積時間に相当す
るCCDシフトレジスタ104a、104bは受光部1
01から送り込まれてきた電荷を2相クロックφl、φ
2に従って出力部FDA107a、 107bに転送す
る。
FDA107a、107bは出力ゲート(OD)203
a。
203bと出力容量部204a、204b及びアンプ部
205a、205bとから構成されており、CCDシフ
トレジスタ104a、104bによって送られてくる電
荷を容量部204a、204bに送り込むゲートの役目
をしており、出力ゲート203a、 203bを越えて
転送されてきた電荷は出力容量部204a、 204b
で電荷量に対応した電圧に変換され、アンプ部205a
205bの2段のソースフオロアンプでインピーダンス
変換されて出力される。
ここでFDA107a、107bについて第3図を用い
てさらに詳しく述べる。ここではアンプ部205は簡略
化のため1段のソースフオロウアンプで代用することに
する。
301、302の各々φ1及びφ2のクロック電極であ
り、302は出力ゲート203の電極であり、動作は上
述のとおりである。又、303はリセット電極であり、
周期的にリセット電極303にパルスを加えることによ
り、゛リセットドレイン304の電圧vDDに出力容量
部(FD)204をリセットする。出力容量部(FD)
204の中に信号電荷の魂りが注入されるまでは出力容
量部(FD)204はリセット303によってリセット
ドレインRDから分離されている。
さて、出力容量部(FD)204に送りこまれた信号電
荷量をQ s + 出力容量部(FD)204の容量を
CFD 、ソースフオロウアンプの電圧利得をAr、増
幅M’5FETの伝達コンダクタンスをgmとすると信
号出力△Vは となり信号電荷Qsに比例する。さらに出力容量部(F
D)204の容量が小さい程、出力電圧は大きくとれる
ことがわかる。
よって、この出力容量部(FD)204の容量Cr。
をB−CCD、G−CCD、R−CCDの受光部101
゜102)103の感度に逆比例させてB−CCD、G
−CCD。
R−CCDの順に大きくすることによって出力部の増幅
率を低下させ、総合的にB−CCD、G−CCD。
R=CODの出力電圧比をほぼ1:1:1になる様にす
るものである。
ここで、この比率を決定するための光源としては例えば
一般的な測光用光源であるA光源とCODの長波長側の
感度の影響を防止するために赤外カットフィルタを用い
たものを使用し、上述の出力電圧比を決める。
また、出力容量部(FD)204の容量CFDの制御に
関しては出力容量部(FD)204のパターン面積を可
変することによって可能である。すなわちパターン面積
を小さくすれば出力容量CFDは減少し、逆に太き(す
れば増大する。
よって本実施例においては、B−CCD、G−CCD。
R−CCDの順に出力容量部(FD)204のパターン
面積を感度に逆比例して増加させることにより上述の出
力比を達成する。
第11図に他の実施例を記す。前述の実施例ではFDA
部の出力容量部(FD)の容量Croを受光部101.
102,103の感度に逆比例して調節し、各色CCD
出力値としてB−CCD、 G−CCD、 R−CCD
の出力比が1:1:1になる様にしていた。そのために
FDA部の出力容量部(FD)のパターン面積をR−C
CD、G−CCD、B−CCDの順に小さくすることに
よって行つていたが、第11図の実施例においては出力
容量部(FD)、の容量Croの値は各色CCD、B−
CCD、G−CCD、R−CCDとも同一にした上で各
CODのFDA部107a、  107b。
108a、108b、109a、109bの出力側にア
ッテネータ部1101a、 1101b、  1102
a、  1102b。
1103a、1104bを構成することにより各色CC
Dの出力比をほぼl:1:1にするものである。
例えば前述の実施例と同様にB−CCD、 G−CCD
R−CCDの出力値が各々200 m V 、 400
 m V 、 600 m Vの時、各アッテネータ部
1101a、 1101b、 1102a。
1102b、1103a、1103bのアッテネータ比
はアッテネータ部1101a、  1101bはl(ア
ッテネートなし)とし、アッテネータ部1102a、1
102bは0,5、アッテネータ部1103a、110
3bでは0.33となる様なアッテネータを構成する。
この様にすることにより前述の実施例と同様の効果が得
られる。
以上説明した様に分解色ごとに並列に複数本のCODを
持ち、線順次に読み出す方式のカラー撮像素子において
各色CCDの出力部の出力増幅部の増幅度を分解色ごと
に独立に可変し、各分解色ごとのCODの出力信号レベ
ルが等しくなる様にすることにより、従来の場合に生じ
る分解色ごとの出力信号レベルのアンバランスを防ぐこ
とができ、分解色ごとの信号状態を均一化することが可
能である。また、各分解色ごとの出力信号レベルが等し
いために出力信号の処理回路を金色とも同一化できコス
トアップを防止できる。
〔効 果〕 以上説明した様に、本発明によると各色のラインセンサ
の出力レベルを最適レベルとすることができ、例えば白
に対する各ラインセンサ出力を均一にでき良好なカラー
画像の読み取りが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による画像読取素子の構成図、第2図は
画像読取素子の内部構成図、第3図は出力部の構成図、
第4図は従来のカラーCODの分光感度分布を示す図、
第5図はハロゲンランプの分光分布特性を示す図、第6
図及び第9図は総合分布感度特性を示す図、第7図は信
号処理回路の構成図、第8図は各信号の出力タイミング
を示す図、第10図は蛍光管の分光分布特性を示す図、
第11図は他の実施例構成を示す図であり、100は3
ラインフルカラーラインセンサ、101,102,10
3は受光部、107a、  107b、  108a、
  108b、  109a、  109bはフローテ
ィング・デイフュージョン・アンプである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)互いに異なる色フィルタを有した複数本のライン
    センサを有し、前記複数本のラインセンサから分解色毎
    に出力信号を出力するカラー撮像素子において、各ライ
    ンセンサの出力部に設けられた出力増幅手段の増幅度を
    分解色毎に異ならせたことを特徴とするカラー撮像素子
  2. (2)特許請求の範囲第(1)項記載のカラー撮像素子
    において、各ラインセンサの出力部に設けられた出力増
    幅手段の増幅度を上記複数本のラインセンサの出力信号
    レベルが等しくなるように設定したことを特徴とするカ
    ラー撮像素子。
JP62291593A 1987-10-09 1987-11-17 撮像素子 Expired - Lifetime JP2763292B2 (ja)

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US07/253,671 US4985760A (en) 1987-10-09 1988-10-05 Color imager having varying filter aperture sizes to compensate for luminance differences between colors
US08/290,112 US5475508A (en) 1987-10-09 1994-08-15 Solid state color imager with on-chip color balance
US08/291,831 US5438364A (en) 1987-10-09 1994-08-17 Solid state color imager with on-chip color balance

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5821969A (ja) * 1981-08-03 1983-02-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> カラ−原稿読取り装置
JPS6249653A (ja) * 1985-08-29 1987-03-04 Toshiba Corp 電荷転送装置
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