JPH0851508A

JPH0851508A - 撮像素子及び該素子を用いた画像読取り装置

Info

Publication number: JPH0851508A
Application number: JP6187157A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sato; 浩佐藤; Kazuhito Ohashi; 一仁大橋; Takashi Kawai; 川井　　隆
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1994-08-09
Publication date: 1996-02-20
Anticipated expiration: 2016-01-09
Also published as: JP3122582B2

Abstract

(57)【要約】【目的】受光部同士を近接して配置し、転送部同士も
同様に近接して配置することにより、各色の位置ずれを
補正するためのメモリ量を少なくできる撮像素子及び該
素子を用いた画像読取り装置を提供することにある。【構成】各色に対応する光信号を受光し、受光した光
信号の強度に応じて電荷を発生する、互いに近接して配
置された複数の光受光部１０１〜１０３と、これら複数
の光受光部のそれぞれよりの電荷を受け取って転送する
複数の転送部１０４〜１０９と、所定の色の光に対応す
る光受光部より、該光受光部に対応する転送部に電荷を
搬送するとともに、光受光部Ｒ１０２と光受光部Ｒ１０
２に対応する転送部１０６，１０７との間に、他の色
（Ｂ）に対応する光受光部Ｂ１０３を配置し、この色
（Ｂ）に対応する光受光部Ｂ１０３は、他の光受光部に
比べて短波長の色に対応する光信号を受光する光受光部
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばＣＣＤセンサ等
を用いた撮像素子と、該撮像素子を用いた画像読取り装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来のカラー画像読取り装置に
使用されるＣＣＤリニアイメージセンサ２０１の構成例
を示す図である。

【０００３】図３において、３０１，３０２，３０３は
それぞれＲ，Ｇ，Ｂの各カラーフィルタを有する受光部
である。この受光部には、光子を電荷（エレクトロン）
に変換するためのダイオードが、各画素ごとに構成され
ている。所定時間の受光により電荷がそれぞれ奇数(OD
D)画素用のＣＣＤ転送部および偶数(EVEN)画素用のＣＣ
Ｄ転送部に転送（シフト）される。ＣＣＤ転送部３０４
〜３０９へ転送（シフト）された電荷は、受光部が次の
ラインの受光、蓄積を行っている間に、ＣＣＤ転送部内
で順次一定方向に向かって転送され、アンプ３１０〜３
１６のそれぞれにより順次、電圧信号に変換されて出力
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図３に示したように、
従来使用されているカラーリニアイメージセンサは、
Ｒ，Ｇ，Ｂ各受光部の間に、受光部よりの電荷を一定方
向に転送するためのＣＣＤ転送部を設ける必要があり、
このため、図３に示すＲ−Ｇ間隔及びＧ−Ｂ間隔を大き
く設定する必要があった。

【０００５】従って、このようなＣＣＤセンサにより読
取ったＲ，Ｇ，Ｂ信号に対しマスキング演算等の信号処
理を行う場合、これらＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの読取り位置
のずれを補正するメモリ等が必要となるが、Ｒ，Ｇ，Ｂ
の間隔が大きくなる程、必要なメモリ容量も増えてしま
う問題がある。

【０００６】このような点に鑑み、最近、ＣＣＤ転送部
を受光部に隣接させるのではなく、異なる色に対応する
受光部を挟んで配置する構造が提案されている。この場
合、各色の受光部の間にＣＣＤ転送部を配置させる必要
がないため、従来のセンサに比べ大幅にＲ，Ｇ，Ｂの各
間隔を小さくすることが可能になり、前述の位置ずれを
補正するためのメモリ容量を少なくできる。

【０００７】しかし、その反面、ＣＣＤ転送部は受光、
蓄積した電荷を転送（シフト）させるために、そのＣＣ
Ｄ転送部が転送する電荷の色とは異なる色の受光部（画
素）を経由する必要がある。これは画素内転送と呼ばれ
る。この場合、異なる色の受光部を通過する際にも、そ
の受光部に光が照射されているため、ＣＣＤ転送部にお
ける転送（シフト）時に、わずかではあるが混色を引き
起こすという問題が発生する。

【０００８】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、各色に対応する受光部同士を近接して配置した撮像
素子を提供することを目的とする。

【０００９】また本発明の他の目的は、受光部同士を近
接して配置し、転送部同士も同様に近接して配置するこ
とにより、各色の位置ずれを補正するためのメモリ量を
少なくできる撮像素子及び該素子を用いた画像読取り装
置を提供することにある。

【００１０】また本発明の他の目的は、複数の転送部を
各色の受光部を挟んで設けることにより、受光部で蓄積
された電荷を他の色の受光部を経由して転送する際の混
色量を最小限に抑えることができる撮像素子と該素子を
用いた画像読取り装置を提供することにある。

【００１１】また本発明の目的は、電荷転送時、経由さ
れる側の受光部は、各色の受光部の中で最も電荷発生量
の少ない色の受光部とし、他の受光部を経由して電荷を
転送する側の受光部は、各色の受光部の中で最も電荷発
生量の大きい色の受光部とすることで、混色により発生
する電荷量の割合を少なくした撮像素子及び該素子を用
いた画像読取り装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の撮像装置は以下のような構成を備える。即
ち、各色に対応する光信号を受光し、受光した光信号の
強度に応じて電荷を発生する、互いに近接して配置され
た複数の光受光部と、前記複数の光受光部のそれぞれよ
りの電荷を受け取って転送する複数の転送部と、所定の
色の光に対応する光受光部より、該光受光部に対応する
転送部に電荷を搬送するとともに、前記光受光部と該光
受光部に対応する転送部との間に他の色に対応する光受
光部が存在するとき、当該他の色に対応する光受光部を
経由して電荷を搬送する搬送手段とを有し、前記他の色
に対応する光受光部は、短波長の色に対応する光信号を
受光する光受光部である。

【００１３】上記目的を達成するために本発明の画像読
取り装置は以下のような構成を備える。即ち、原稿画像
を光電的に読取って出力する画像読取り装置であって、
各色に対応する光信号を受光し、受光した光信号の強度
に応じて電荷を発生する、互いに近接して配置された複
数の光受光部と、前記複数の光受光部のそれぞれよりの
電荷を受け取って転送する複数の転送部と、所定の色の
光に対応する光受光部より、該光受光部に対応する転送
部に電荷を搬送するとともに、前記光受光部と該光受光
部に対応する転送部との間に他の色に対応する光受光部
が存在するとき、当該他の色に対応する光受光部を経由
して電荷を搬送する搬送手段とを有し、前記他の色に対
応する光受光部は、短波長の色に対応する光信号を受光
する光受光部である撮像素子と、前記撮像素子を原稿画
像に対して相対的に搬送する搬送手段と、前記撮像素子
の前記複数の受光部により受光され、対応する転送部よ
り出力される画像信号に基づいて原稿画像データを生成
する生成手段とを有する。

【００１４】

【作用】以上の構成において、各色に対応する光信号を
受光し、その受光した光信号の強度に応じて電荷を発生
する複数の光受光部を互いに近接して配置し、複数の転
送部は、それら複数の光受光部のそれぞれよりの電荷を
受け取って転送する。そして、所定の色の光に対応する
光受光部より、その光受光部に対応する転送部に電荷を
搬送するとともに、前記光受光部と該光受光部に対応す
る転送部との間に他の色に対応する光受光部が存在する
とき、当該他の色に対応する光受光部を経由して電荷を
搬送するとともに、その他の色に対応する光受光部は、
短波長の色に対応する光信号を受光する光受光部となっ
ている。

【００１５】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の好適な実
施例を詳細に説明する。

【００１６】本実施例のリニアイメージセンサを説明す
る前に、本実施例のライン型のイメージセンサを用いた
カラー画像読取り装置の構成を図２を参照して説明す
る。

【００１７】このカラー画像読取り装置は、原稿台ガラ
ス２１１上に載置された原稿２１２を、反射笠２０９を
備えた照明用光源２１０で照射し、原稿２１２より反射
された反射光をミラー２０８，２０５，２０６及びレン
ズ２０２によりＣＣＤ（カラーリニアイメージセンサ）
２０１の受光面上に集束させて原稿画像を結像させてい
る。

【００１８】また、図２で破線２０７で囲まれた部分が
図中矢印方向に速度Ｖで移動し、破線２０３内に含まれ
る部分を図中矢印方向に速度Ｖ／２で移動することによ
り、原稿２１２全体の画像を読取ることができるように
構成されている。

【００１９】図１は本実施例のリニアイメージセンサの
構成例を示す図である。

【００２０】図１において、１０１，１０２，１０３
は、それぞれＲ，Ｇ，Ｂ各カラーフィルタを有する受光
部である。この受光部には、受光した光子を電荷（エレ
クトロン）に変換するためのダイオードが、各画素ごと
に設けられている。ここで、例えば図３に示す従来のリ
ニアイメージセンサとは異なり、ＣＣＤ転送部を各色に
対応した受光部の間に配置していないため、受光部同士
の間隔を狭くすることが可能となる。

【００２１】図１において、Ｇ−Ｒ間隔、Ｒ−Ｂ間隔の
それぞれは、受光可能な画素の１辺の大きさを“Ａ”と
したとき、約２倍の“２Ａ”の距離までに短くすること
が可能である。従って、従来のように、各受光部間にＣ
ＣＤ転送部を配置してリニアイメージセンサを構成した
場合に比べ、受光部の間隔をより狭く設定することが可
能となり、受光部の間隔に応じて必要となる読取り位置
補正用のメモリ容量を減少させることが可能となる。

【００２２】さらに、図１に示す本実施例の構成によれ
ば、ＣＣＤ転送部１０４〜１０９は、各色の受光部１０
１〜１０３を挟んで、副走査方向に分割して配置されて
いる。つまり、受光部Ｇ（１０１）用のＣＣＤ転送部１
０４，１０５を図中上方に、受光部Ｒ（１０２），受光
部Ｂ（１０３）用のＣＣＤ転送部１０６〜１０９を図中
下方に分割して配置している。このような配置にするこ
とによって、各受光部で蓄積された電荷を、他の色の受
光部を経由して転送する受光部の数を、最小限に少なく
抑えることが可能となる。

【００２３】この図１の受光部Ｇ１０２，受光部Ｂ１０
３とそれぞれ対応するＣＣＤ転送部１０６〜１０９との
接続を拡大して図５に示す。図では、図１と同じ部分は
同一番号で示し、それらの説明を省略する。

【００２４】従って、電荷を転送する場合に、他の色の
受光部を経由して転送するために発生する、照射される
光による転送時における混色を最小に抑えることが可能
となる。また、他の色の受光部を経由して電荷を転送し
た場合に、混色を含めて最終的に出力される電荷量Ｅ
は、以下の式で表される。

【数１】Ｅ＝ＥM ＋ＥS×（ＴB／ＴA）ここでＥMは、他の色の受光部を経由する前に受光部に
蓄積された電荷量、ＥSは他の色の受光部で蓄積された
電荷量、ＴAは蓄積時間、ＴBは転送時間をそれぞれ示し
ている。

【００２５】この数式１の中で、［（ＴB／ＴA）×Ｅ
S］が、他の色の受光部を経由することにより発生する
（混色）電荷量であるから、最終的に出力される電荷量
Ｅに対する混色により発生する電荷量の割合αは、

【数２】α＝（ＴB／ＴA）×（ＥS／ＥM）で表される。従って、混色により発生する電荷量の割合
をできるだけ小さくするためには、（ＴB／ＴA）はＣＣ
Ｄの特性等で決まる定数であるから、ＥSを小さく、ＥM
を大きく設定する必要がある。

【００２６】本実施例では、電荷転送時、経由される側
の受光部（例えば図１の受光部Ｂ１０３）は、各色の受
光部の中で最も電荷発生量の少ない色の受光部とし、他
の色の受光部を経由して電荷を転送する受光部（例えば
図１の受光部Ｒ１０２）は、各色の受光部の中で最も電
荷発生量の大きい色の受光部とすることで、混色により
発生する電荷量の割合を少なく抑えるようにしている。

【００２７】さらに、リニアイメージセンサの入射光に
対する分光感度特性は、用いる半導体材料、感光領域の
構造、表面処理等によって異なるが、一般的に視感度か
ら長波長側にピーク波長を有する特性のリニアイメージ
センサがほとんどである。

【００２８】図５にシリコン材料を用いたリニアイメー
ジセンサの分光感度特性を示す。

【００２９】この特性から明らかなように、可視光領域
（波長が約３８０ｎｍ〜７００ｎｍ）では、短波長側の
感度が低くなっている。

【００３０】また光源としてハロゲンランプを用いる場
合が多いが、その分光エネルギー分布は、図６に示すよ
うに、同じ前述の可視光領域（波長が約３８０ｎｍ〜７
００ｎｍ）では長波長側の発光エネルギーが高い特性と
なっている。

【００３１】従って、一般的にリニアイメージセンサを
用いて読取り光学系を構成した場合に、可視域の中で特
に短波長側の波長特性を有する色の電荷発生量が小さく
なる場合が多い。よって、各色の受光部の中で、電荷を
経由される側の受光部にこの短波長の色成分を受光する
受光部を使用する。即ち、最も電荷発生量の少ない色の
受光部として、分光特性的にＢ（ブルー）の特性を有す
る受光部とすることが重要である。

【００３２】また、各色の受光部の中で、他の色の受光
部を経由して電荷を転送する側の受光部は、最も電荷発
生量の多い色の受光部として、分光特性的にＧ（グリー
ン）またはＲ（レッド）の色成分を受光する受光部とす
る。

【００３３】［第２実施例］本実施例のイメージセンサ
は前述した図１の構成に限定されるものでなく、例えば
図７のように構成することもできる。

【００３４】図７では、各色に対応する受光部６０１〜
６０３の間にＣＣＤ転送部を配置せず、ＣＣＤ転送部６
０４〜６０９を一方にまとめて配置している。尚、受光
部６０１〜６０３及びＣＣＤ転送部６０４〜６０９のそ
れぞれは、前述した図１の受光部１０１〜１０３、及び
ＣＣＤ転送部１０４〜１０９のそれぞれと同一である。

【００３５】この第２実施例では、各色に対応する受光
部で受光されて蓄積された電荷をＣＣＤ転送部へ転送
（シフト）させるために、他の色の受光部（画素）を経
由して電荷を転送している。ここでは、ＣＣＤ転送部６
０４〜６０９は、３色の受光部に対して副走査方向の一
方にまとまって配置されているため、各色に対応する受
光部の中で、他の色に対応する受光部を経由する度合が
一番大きい受光部（図７の例では受光部Ｒ）を、受光部
の中で電荷発生量の最も大きい受光部Ｒ６０１としてい
る。さらに、ＣＣＤ転送部６０４〜６０９に最も近く、
他の色に対応する受光部よりの電荷が必ず経由しなけれ
ばならない受光部は、前述したように、最も電荷発生量
の少ない色の受光部で、分光特性的にＢ（ブルー）の特
性を有する受光部Ｂ６０３としている。

【００３６】図８は本実施例のリニアイメージセンサを
使用した画像読取り装置の画像データ生成部の構成を示
すブロック図である。

【００３７】図８において、８０１は、前述の受光部Ｂ
１０３とそのＣＣＤ転送部１０８，１０９を含むＢ（ブ
ルー）信号入力部を示し、８０２は受光部Ｒ１０２とそ
のＣＣＤ転送部１０６，１０７を含むＲ（レッド）信号
入力部、同様に８０３は受光部Ｇ１０１とそのＣＣＤ転
送部１０４，１０５を含むＧ（グリーン）信号入力部を
それぞれ示している。８０４〜８１２のそれぞれはライ
ンバッファで、各色に対応した受光部の有する読取り素
子の数に対応する画素データ（２値或は多値データ）を
記憶することができる。８１４〜８１６のそれぞれはＡ
／Ｄ変換器で、それぞれ対応する各色信号入力部よりの
アナログ画像信号を入力してデジタル信号に変換してい
る。

【００３８】図１から明らかなように、各色の受光部同
士の間隔は“２Ａ”であるため、受光部Ｂで読取られた
画像データがラインバッファ８０８に記憶された時に、
その読取った箇所に相当するＲ色の画像がラインバッフ
ァ８１１に格納されており、更にその箇所のＧ色データ
は、ラインバッファ８１２にそれぞれ保持されている。
従って、これらラインバッファより各色成分の画像デー
タを読み出し、色信号生成回路８１３で１ライン分のカ
ラー画像データを作成する。ここでＡ／Ｄ変換器８１４
〜８１６がそれぞれ８ビットのＡ／Ｄ変換器とすると、
この画像読取り装置で読取られた画像データの１画素は
２４ビットで表されることになる。こうして作成された
カラー画像データが、接続されているコンピュータ機器
等に出力される。

【００３９】尚、図８の８０１〜８０３で示された各部
分は、図７の各対応する受光部と、それに対応するＣＣ
Ｄ転送部とで構成されても良い。

【００４０】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても１つの機器から成る装置に適用し
ても良い。また、本発明は、システム或は装置に本発明
を実施するプログラムを供給することによって達成され
る場合にも適用できる。

【００４１】以上説明したように本実施例によれば、Ｃ
ＣＤ転送部を各色の受光部を挟んで副走査方向に分割し
て配置することによって、画素内転送を行うために発生
する他の色に対応する受光部よりの電荷に起因する混色
を最小に抑えることが可能となる。

【００４２】さらに、電荷転送時、経由される側の受光
部は、各色の受光部の中で電荷発生量の最も少ない色に
対応する受光部とし、他の受光部を経由して電荷を転送
する側の受光部は、各色に対応する受光部の中で最も電
荷発生量の大きい色の受光部とすることで、混色により
発生する電荷量の割合を少なく抑えることが可能であ
る。

【００４３】本実施例では、ＲＧＢ３色の受光センサを
用いた場合を示したが本発明はこれに限定されるもので
なく、少なくとも２色の受光センサを用いた場合にも適
用できる。この場合には、例えば２つの受光センサのそ
れぞれが検知する色を、それぞれ赤（Ｒ）と青（Ｂ）と
すると、２つの受光センサに対応する２つのＣＣＤ転送
部は共に青色の受光センサ側に配置され、赤色の受光セ
ンサよりの電荷は青色の受光センサを経由してＣＣＤ転
送部に送られる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、各
色に対応する受光部同士を近接して配置した撮像素子を
提供できる。

【００４５】また本発明によれば、受光部同士を近接し
て配置し、転送部同士も同様に近接して配置することに
より、各色の位置ずれを補正するためのメモリ量を少な
くできる効果がある。

【００４６】また本発明によれば、複数の転送部を各色
の受光部を挟んで設けることにより、受光部で蓄積され
た電荷を他の色の受光部を経由して転送する際の混色量
を最小限に抑えることができる効果がある。

【００４７】また本発明によれば、電荷の転送時、経由
される側の受光部は、各色の受光部の中で最も電荷発生
量の少ない色の受光部とし、他の受光部を経由して電荷
を転送する側の受光部は、各色の受光部の中で最も電荷
発生量の大きい色の受光部とすることで、混色により発
生する電荷量の割合を少なくできる効果がある。

【００４８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のリニアイメージセンサの
構成を示すブロック図である。

【図２】本実施例のリニアイメージセンサを用いたカラ
ー画像読取り装置を説明する図である。

【図３】従来のリニアイメージセンサの構成を示すブロ
ック図である。

【図４】本実施例の受光部Ｒ，Ｂと、それぞれ対応する
ＣＣＤ転送部との接続を示す図である。

【図５】リニアイメージセンサの分光感度特性を示す図
である。

【図６】ハロゲンランプよりの光の分光エネルギー分布
を示す図である。

【図７】本発明の第２実施例のリニアイメージセンサの
構成を示すブロック図である。

【図８】本実施例の画像読取り装置のカラー画像データ
生成部の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０１，６０２受光部Ｇ１０２，６０１受光部Ｒ１０３，６０３受光部Ｂ１０４〜１０９，６０４〜６０９ＣＣＤ転送部１１０〜１１５，６１０〜６１５アンプ８０４〜８１２ラインバッファ８１３色信号生成回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各色に対応する光信号を受光し、受光し
た光信号の強度に応じて電荷を発生する、互いに近接し
て配置された複数の光受光部と、前記複数の光受光部のそれぞれよりの電荷を受け取って
転送する複数の転送部と、所定の色の光に対応する光受光部より、該光受光部に対
応する転送部に電荷を搬送するとともに、前記光受光部
と該光受光部に対応する転送部との間に他の色に対応す
る光受光部が存在するとき、当該他の色に対応する光受
光部を経由して電荷を搬送する搬送手段とを有し、前記他の色に対応する光受光部は、短波長の色に対応す
る光信号を受光する光受光部であることを特徴とする撮
像素子。
【請求項２】前記複数の光受光部は、ライン状に配置
された複数の光電変換素子を有することを特徴とする請
求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】前記光受光部と該光受光部に対応する転
送部との間に他の色に対応する光受光部が存在する場
合、前記光受光部の受光する色は、電荷発生量の多い色
の光信号を受光することを特徴とする請求項１に記載の
撮像素子。
【請求項４】前記複数の転送部は、前記複数の光受光
部を挟むように少なくとも２つの群に分けて配置されて
いることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項５】前記複数の転送部は、前記複数の光受光
部の各光電素子の配列方向にほぼ直交する方向の一方向
に、前記光受光部に近接して配置されることを特徴とす
る請求項１に記載の撮像素子。
【請求項６】前記短波長の色に対応する光信号を受光
する光受光部は、青色の光信号を受光することを特徴と
する請求項１に記載の撮像素子。
【請求項７】前記光受光部の受光する色は、分光特性
的に赤または緑の特性を有する光を受光することを特徴
とする請求項３に記載の撮像素子。
【請求項８】前記転送部は１色当たり奇数番目の電荷
を搬送する転送回路と偶数番目の電荷を搬送する転送回
路とを有することを特徴とする請求項１に記載の撮像素
子。
【請求項９】原稿画像を光電的に読取って出力する画
像読取り装置であって、各色に対応する光信号を受光し、受光した光信号の強度
に応じて電荷を発生する、互いに近接して配置された複
数の光受光部と、前記複数の光受光部のそれぞれよりの
電荷を受け取って転送する複数の転送部と、所定の色の
光に対応する光受光部より、該光受光部に対応する転送
部に電荷を搬送するとともに、前記光受光部と該光受光
部に対応する転送部との間に他の色に対応する光受光部
が存在するとき、当該他の色に対応する光受光部を経由
して電荷を搬送する搬送手段とを有し、前記他の色に対
応する光受光部は、短波長の色に対応する光信号を受光
する光受光部である撮像素子と、前記撮像素子を原稿画像に対して相対的に搬送する搬送
手段と、前記撮像素子の前記複数の受光部により受光され、対応
する転送部より出力される画像信号に基づいて原稿画像
データを生成する生成手段と、を有することを特徴とす
る画像読取り装置。
【請求項１０】前記生成手段は、前記各色に対応した
受光部よりの画像信号の同期を取るためのバッファ手段
を有することを特徴とする請求項９に記載の画像読取り
装置。
【請求項１１】第１及び第２の受光センサと、前記第２の受光センサの近傍に配置され、前記第１及び
第２の受光センサの電荷を読み出すための転送手段とを
有し、前記第１の受光センサの電荷信号を前記第２の受光セン
サを経由して前記転送手段に転送するとともに、前記第
１の受光センサの感度に対して前記第２の受光センサの
感度を低くしたことを特徴とする撮像素子。
【請求項１２】前記第２の受光センサは第１の色の光
を受光し、前記第２の受光センサは第２の色の光を受光
することを特徴とする請求項１１に記載の撮像素子。
【請求項１３】前記第２の色は青系の色であることを
特徴とする請求項１１に記載の撮像素子。