JPH0399574A - Color image sensor - Google Patents
Color image sensorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、カラーイメージセンサに関わり特に画像を
モノトーンで読み取ることの出来るカラーイメージセン
サに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a color image sensor, and particularly relates to a color image sensor that can read images in monotone.
[従来の技術]
従来、二次元のカラー原稿読み取り装置に使用されるカ
ラー固体イメージセンサとして、1つのラインセンサ上
に3種類の色分解カラーフィルタ(以下、カラーフィル
タ)を点順次に配列した点順次配列センサと呼ばれるも
のが知られている。[Prior Art] Conventionally, as a color solid-state image sensor used in a two-dimensional color document reading device, three types of color separation color filters (hereinafter referred to as color filters) are arranged dot-sequentially on one line sensor. What is known as a sequential array sensor is known.
これはカラー画像を読み込むときは隣合う3つの受光素
子を1組とする方法で、画像をモノトーンのデータとし
て読み取るモノクロ画像を読み込むときは1つの受光素
子を1組と見なし、カラー画像読取時の3倍の解像度で
読取が出来る。This is a method in which three adjacent light-receiving elements are treated as one set when reading a color image, and when reading a monochrome image in which the image is read as monotone data, one light-receiving element is regarded as one set. It can be read at 3 times the resolution.
また、上述した1つのラインセンサのカラー読取時の解
像度を上げるために3つのラインセンサを主走査方向に
垂直な副走査方向に所定の間隔を開けて平行に配置して
これら3つのラインセンサで各色を分解することもなさ
れている。この方法によれば、主走査方向の任意の位置
の像を必ず3つのカラーフィルタで分解できる。また3
つのラインセンサの中の1を使用することによってモノ
クロ画像読取を行うことが出来る。In addition, in order to increase the color reading resolution of the single line sensor mentioned above, three line sensors are arranged in parallel at a predetermined interval in the sub-scanning direction perpendicular to the main-scanning direction. Separation of each color has also been done. According to this method, an image at any position in the main scanning direction can always be separated by three color filters. Also 3
Monochrome image reading can be performed by using one of the two line sensors.
[問題点コ
しかしながら、上述したカラーイメージセンサは3つの
ラインセンサで受光素子数を3倍に増やしカラー読取時
の解像度を3倍にしたにもかかわらず、モノクロ画像読
取時の解像度は増加しないという問題点があった。[Problem] However, although the color image sensor mentioned above triples the number of light-receiving elements with three line sensors and triples the resolution when reading color images, the resolution when reading monochrome images does not increase. There was a problem.
[問題点を解決するための手段]
本発明はかかる問題点を解決するために各ラインセンサ
の対応する光電変換素子が主走査方向に互いに1/3素
子ピッチだけずれるように配置されていることによって
、モノクロ画像読取時の解像力をカラー画像読取時の3
倍に改善する。[Means for solving the problem] In order to solve the problem, the present invention provides that the corresponding photoelectric conversion elements of each line sensor are arranged so as to be shifted from each other by 1/3 element pitch in the main scanning direction. The resolution when reading a monochrome image is compared to 3 when reading a color image.
Improve twice as much.
[実施例]
第1図に本発明の一実施例を示す。第2図はRGBフィ
ルタの分光透過特性を示す図である。[Example] FIG. 1 shows an example of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the spectral transmission characteristics of the RGB filter.
図において半導体基板1上には、第1の単位ラインセン
サ2aと第2の単位ラインセンサ2bと第3の単位ライ
ンセンサ2cが主走査方向に垂直な副走査方向(Y方向
)にDの距離だけずつ隔てて平行に配置されている。こ
れらの3つの単位ラインセンサ2a、2b+2cは、例
えばPN接合フォトダイオードからなる光電変換素子を
n個、所定の素子とッチdで主走査方向(X方向)に直
線上に配置してなるものである。第1の単位ラインセン
サの各光電変換素子上には第1のカラーフィルタである
R(レッド)フィルタRIR2,R,,・・・、Rnが
連続的に配置されている。また、第2のカラーフィルタ
であるG(グリーン)フィルタG、、G2.G、。In the figure, on the semiconductor substrate 1, a first unit line sensor 2a, a second unit line sensor 2b, and a third unit line sensor 2c are arranged at a distance of D in the sub-scanning direction (Y direction) perpendicular to the main scanning direction. They are arranged parallel to each other, separated by These three unit line sensors 2a, 2b+2c are formed by arranging n photoelectric conversion elements made of, for example, PN junction photodiodes, in a straight line in the main scanning direction (X direction) with predetermined elements and gaps d. It is. R (red) filters RIR2, R, . . . , Rn, which are first color filters, are successively arranged on each photoelectric conversion element of the first unit line sensor. Further, G (green) filters G, , G2 . G.
Gnが、また第3のカラーフィルタであるB(ブルー)
フィルタBll B2.Bs、 ・・・、Bnが連
続的に配置されている。また各単位ラインセンサの対応
する光電変換素子の主走査方向の相互位置関係は、第1
の単位ラインセンサを基準とすると第2の単位ラインセ
ンサはd/3、第3の単位ラインセンサは2d/3だけ
同一方向にずれた構成となっている。Gn is also the third color filter B (blue)
Filter Bll B2. Bs, . . . , Bn are consecutively arranged. In addition, the mutual positional relationship in the main scanning direction of the photoelectric conversion elements corresponding to each unit line sensor is
With reference to the unit line sensor, the second unit line sensor is shifted by d/3, and the third unit line sensor is shifted by 2d/3 in the same direction.
ここで、半導体基板1上には本来CCDの場合には、各
単位ラインセンサ2..2b、2.、に添設するように
、各光電変換素子3に生じた電荷を転送する垂直電荷転
送部やパラレルに転送された各画素の電荷をシリアルに
出力する電荷転送型シフトレジスタに出力する電荷転送
型シフトレジスタが配置されている。しかし本発明の主
旨とけ関係が無いので図は省略する。Here, on the semiconductor substrate 1, in the case of a CCD, each unit line sensor 2. .. 2b, 2. , a vertical charge transfer unit that transfers the charge generated in each photoelectric conversion element 3 and a charge transfer type shift register that outputs the charge of each pixel transferred in parallel to a charge transfer type shift register that serially outputs the charge generated in each photoelectric conversion element 3. A shift register is located. However, since it has no bearing on the gist of the present invention, the illustration is omitted.
ところで、各単位ラインセンサ2a、2b2c相互間の
距離は一般に副走査方向(Y方向)の読取ピッチの整数
倍が望ましい。この距離が少ないほど、補正用のライン
メモリの容量が少なくて済むことになる。Incidentally, it is generally desirable that the distance between each unit line sensor 2a, 2b2c be an integral multiple of the reading pitch in the sub-scanning direction (Y direction). The smaller this distance is, the smaller the capacity of the line memory for correction is required.
次にこのように構成された本実施例に係わるカラーイメ
ージセンナの作用について説明する。図示していない読
取原稿からの光学像はY方向の走査にともなって3つの
単位ラインセンサに読み取られる。今、仮に単位ライン
センサ間の隔たりが3ラインピッチ分(D=3d)であ
るとすれば、副走査方向に7ライン分読み取って初めて
最初に読み取りた第1の単位ラインセンサの分のデータ
がRGB3色分揃うわけである。Next, the operation of the color image sensor according to this embodiment configured as described above will be explained. An optical image from a read document (not shown) is read by three unit line sensors as it is scanned in the Y direction. Now, if the distance between the unit line sensors is 3 line pitches (D=3d), the data for the first unit line sensor read first is obtained after reading 7 lines in the sub-scanning direction. This means that there are three colors, RGB.
モノクロ原稿をモノトーンデータとして読み取るときは
、各センサの出力をそれぞれのセンサが図示しない白基
準を読み込んだレベルをもとに正規化を行う。これによ
って各単位ラインセンサの出力は白黒画像の輝度データ
として同等に扱うことができる。3つの単位ラインセン
サの対応する光電変換素子は主走査方向に1/3素子ピ
ッチずつずれているから各単位ラインセンサの出力を、
R1・ Gt 、B+ 、R2・G2・ B2・ °・
RN 、GN 、BNと合成すればカラー読取時の3倍
の解像度で白黒画像で読み取ることが出来る。When reading a monochrome original as monotone data, the output of each sensor is normalized based on the level at which each sensor reads a white reference (not shown). Thereby, the output of each unit line sensor can be treated equally as luminance data of a monochrome image. The corresponding photoelectric conversion elements of the three unit line sensors are shifted by 1/3 element pitch in the main scanning direction, so the output of each unit line sensor is
R1・Gt, B+, R2・G2・B2・°・
By combining RN, GN, and BN, it is possible to read a monochrome image with three times the resolution of color reading.
また、他のカラーフィルタの組合せとしては、第3図に
示すように、第4図の分光感度特性で示す補色系のカラ
ーフィルタの組合せが考えられる。第1のカラーフィル
タにシアン(C)フィルタを、第2のカラーフィルタに
グリーン(G)フィルタを第3のカラーフィルタにイエ
ロー(Y)フィルタを配することによりRGB系より広
い領域で同様な効果が実現できる。この補色系のカラー
フィルタを用いるときは、読取後(シアン−グリーン)
、(イ・エロー−クリーン)の演算でRとBとを導く必
要があるが、各カラーフィルタがより広い波長域の光を
透過可能なので読取速度をより早くすることが出来る。Further, as another combination of color filters, as shown in FIG. 3, a combination of complementary color filters shown in the spectral sensitivity characteristics of FIG. 4 can be considered. By arranging a cyan (C) filter as the first color filter, a green (G) filter as the second color filter, and a yellow (Y) filter as the third color filter, the same effect can be achieved in a wider area than the RGB system. can be realized. When using this complementary color filter, after reading (cyan-green)
, (Yellow-Clean) calculation is required to derive R and B, but since each color filter can transmit light in a wider wavelength range, the reading speed can be made faster.
この補色系カラーフィルタの組合せでモノクロ読み込み
を行うとき、イエローとシアンの信号に比べてグリーン
の信号レベルは低すぎ、このまま各信号を各信号の白レ
ベルで正規化すると階調は落ちてしまう。そこでモノト
ーンで読み込みを行うときは、センサに照射される光の
分光分布とグリーンフィルタの分光透過率分布とを近い
形状にすることによって、各ラインセンサに照射される
光の分光分布の各ラインセンサの出力レベルをほぼ等し
くすることが非常に有用となる。その方法としては、原
稿をモノトーンで読み取るときのみ光学系にグリーンの
フィルタが挿入される機構にするか、または分光分布の
異なる光源を予め複数用意しておき原稿をモノトーンで
読むときのみ、点灯させる光源をグリーン系のものに切
り替える等の方法がある。When performing monochrome reading using this combination of complementary color filters, the green signal level is too low compared to the yellow and cyan signals, and if each signal is normalized by its white level, the gradation will drop. Therefore, when reading in monotone, by making the spectral distribution of the light irradiated on the sensor and the spectral transmittance distribution of the green filter similar to each other, it is necessary to make the spectral distribution of the light irradiated on each line sensor It is very useful to have approximately equal output levels. One way to do this is to use a mechanism in which a green filter is inserted into the optical system only when reading the original in monotone, or to prepare multiple light sources with different spectral distributions and turn them on only when reading the original in monotone. There are methods such as switching the light source to a green one.
ところで、第1図及び第3図の例では3つの単位ライン
センサの各光電変換素子は読取領域の2/3は主走査方
向(X方向)に相互に重なっているので、モノクロ読取
の時に画素数分の分解能は得られない。そこで第5図に
示すように各光電変換素子の読取領域を主走査方向(X
方向)に短くして分解能を上げる方法を提案する。この
主走査方向の重複部分の減らし方は光電変換素子の読取
面積が減ることによる感度の低下と主走査方向の分解能
の向上とのかねあいで決められる。By the way, in the examples shown in FIGS. 1 and 3, 2/3 of the reading area of each photoelectric conversion element of the three unit line sensors overlaps each other in the main scanning direction (X direction), so the pixel Resolution of several minutes cannot be obtained. Therefore, as shown in Fig. 5, the reading area of each photoelectric conversion element is
We propose a method to increase the resolution by shortening the length in the direction (direction). How to reduce the overlapping portion in the main scanning direction is determined by balancing the reduction in sensitivity due to a reduction in the reading area of the photoelectric conversion element and the improvement in resolution in the main scanning direction.
また、各単位ラインセンサの光電変換素子は、その受光
領域の主走査方向の開口率が、33%〜90%の範囲で
あることがモノクロ読み取りを行う上で好ましい。Further, it is preferable for the photoelectric conversion element of each unit line sensor that the aperture ratio of the light receiving area in the main scanning direction is in the range of 33% to 90% for monochrome reading.
この発明は単位ラインセンサとしてCCDラインセンサ
、BBDラインセンサ、フォトダイオードなど種々のも
のに適応可能である。The present invention can be applied to various unit line sensors such as CCD line sensors, BBD line sensors, and photodiodes.
[発明の効果1
以上述べたように本発明によれば、カラー読取用のRG
Ba色、またはCGYB色のフィルタを配した3本の単
位ラインセンサの対応する光電変換素子を、主走査方向
に1/3素子ピッチずつずらして配置することによって
カラー読取に比べて、3倍の読取密度でモノクロ読取が
可能″になる。[Effect of the invention 1 As described above, according to the present invention, the RG for color reading
By arranging the corresponding photoelectric conversion elements of the three unit line sensors equipped with Ba or CGYB color filters by shifting them by 1/3 element pitch in the main scanning direction, the reading speed is three times that of color reading. The reading density enables monochrome reading.
第1図は本発明の実施例のカラーイメージセンサの構成
を示す平面図である。
第2図は上記実施例で使用されるRGBフィルタの分光
透過特性を示す図である。
第3図は本発明の他の実施例であるカラーイメージセン
サの構成を示す平面図である。
第4図は前記実施例で使用さ・れるCGYフィルタの分
光透過特性を示す図である。
第5図は各光電変換素子の主走査方向に重なる読取領域
を少なくする方法を説明するめの平面図である。
l・・・半導体基板
2a・・・第1の単位ラインセンサ
2b・・・第2の単位ラインセンサ
2C・・・第3の単位ラインセンサ
3・・・光電変換素子
142
Pi授
(fiffi)FIG. 1 is a plan view showing the configuration of a color image sensor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the spectral transmission characteristics of the RGB filter used in the above embodiment. FIG. 3 is a plan view showing the configuration of a color image sensor according to another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the spectral transmission characteristics of the CGY filter used in the above embodiment. FIG. 5 is a plan view for explaining a method of reducing the overlapping reading areas of each photoelectric conversion element in the main scanning direction. l...Semiconductor substrate 2a...First unit line sensor 2b...Second unit line sensor 2C...Third unit line sensor 3...Photoelectric conversion element 142 Pi fiffi
Claims (4)
主走査方向に直線上に複数配置してなる単位ラインセン
サを3本平行に並べ、それぞれのラインセンサの光電変
換素子上に分光透過率分布の異なる3種類のフィルタを
配置させたカラーイメージセンサにおいて、各ラインセ
ンサの対応する光電変換素子が主走査方向に互いに1/
3素子ピッチだけずれるように配置されていることを特
徴とするカラーイメージセンサ。(1) Three unit line sensors, each consisting of a plurality of photoelectric conversion elements that generate electrical signals in response to light, arranged in a straight line in the main scanning direction, are arranged in parallel, and the light is split onto the photoelectric conversion element of each line sensor. In a color image sensor in which three types of filters with different transmittance distributions are arranged, the corresponding photoelectric conversion elements of each line sensor are separated by 1/1 from each other in the main scanning direction.
A color image sensor characterized in that three elements are arranged so as to be shifted by a pitch.
ッドフィルタ、第2のカラーフィルタはグリーンフィル
タ、第3のカラーフィルタはブルーフィルタであること
を特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載のカラーイ
メージセンサ。(2) Claim (1) characterized in that the first color filter on the photoelectric conversion element is a red filter, the second color filter is a green filter, and the third color filter is a blue filter. Color image sensor described in section.
アンフィルタ、第2のカラーフィルタはグリーンフィル
タ、第3のカラーフィルタはイエローフィルタであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載のカラー
イメージセンサ。(3) Claim (1) characterized in that the first color filter on the photoelectric conversion element is a cyan filter, the second color filter is a green filter, and the third color filter is a yellow filter. Color image sensor described in section.
受光領域の主走査方向の開口率が、33%〜90%の範
囲であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記
載のカラーイメージセンサ。(4) The photoelectric conversion element of each unit line sensor is characterized in that the aperture ratio of the light receiving area in the main scanning direction is in the range of 33% to 90%. color image sensor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1238038A JPH0399574A (en) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | Color image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1238038A JPH0399574A (en) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | Color image sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0399574A true JPH0399574A (en) | 1991-04-24 |
Family
ID=17024250
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1238038A Pending JPH0399574A (en) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | Color image sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0399574A (en) |
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- 1989-09-12 JP JP1238038A patent/JPH0399574A/en active Pending
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