JPH11331488A - カラーイメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 解像度を高めても走査時間を増大させること
なく色ずれのないカラーイメージセンサを提供する。 【解決手段】 カラーイメージセンサは、カラー受光素
子部１が、２列の受光素子列１１，１２からなる受光素
子群を備え、１列目の受光素子列１１をＲ、Ｇ、Ｂの何
れか１色（例えば、Ｇ）のフィルタを貼り付けたＧの受
光素子２とし、このＧの受光素子２間隔内に、２列目の
受光素子列１２を残る２色のうちの１色（例えば、Ｒ）
のフィルタを貼り付けたＲの受光素子３と他の１色（例
えば、Ｂ）のフィルタを貼り付けたＢの受光素子４とを
各２個ずつ交互に配置し、交互に配置した同一色の受光
素子同士を信号線５，６によりそれぞれ結線して、この
結線されたＲＢの受光素子３，４はそれぞれにおいて１
個の受光素子のように動作するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イメージスキャナ
及びフィルムスキャナ等に用いられるカラーイメージセ
ンサに係り、詳細には、受光素子とＲ，Ｇ，Ｂカラーフ
ィルタを備え原稿等のカラー画像を読み取るカラーイメ
ージセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】イメージスキャナやフィルムスキャナを
はじめとするカラー画像読取装置は、原稿等の被記録媒
体上のカラー画像を濃淡情報により読み取るため、以下
のような方式のカラーイメージセンサを備えている。

【０００３】(1)Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光源
を切換え、白黒センサで読み取る光源切換方式や、(2)
白色光源を用い、ＲＧＢフィルタを切換え、白黒センサ
で読み取るフィルタ切換方式や、(3)白色光源を用い、
ＲＧＢフィルタを受光素子上に貼付けたカラーセンサで
読み取るオンチップフィルタ方式のカラーイメージセン
サである。

【０００４】このうちオンチップフィルタ方式のカラー
イメージセンサは、ＲＧＢの光源を切換える必要がな
い、あるいはＲＧＢのフィルタを切換える必要がない等
の点から、装置構成が簡単で速度が速いという特長を有
する反面、受光素子上ＲＧＢフィルタの相対座標が異な
るという問題がある。この問題を解決するため、従来か
ら種々提案されてきた。

【０００５】例えば、この種のオンチップフィルタ方式
カラーイメージセンサの絵素（画素ともいう）構成とし
て、特公平３−３０３５０号公報に記載されたものがあ
る。

【０００６】図７は、上記公報に記載されたカラー読取
装置の絵素構成を示した図である。

【０００７】図７において、受光素子は、主走査方向に
２列配列される。１列にＧの受光素子を連続して配列
し、他の１列にＲとＢの受光素子を交互に配列させる。
上記公報記載の装置では、読取り幅２１６ｍｍ、解像度
１６ｄｏｔｓ／ｍｍとしたときＲＧＢの受光素子数は、
それぞれ３４５６絵素である。したがって、Ｇの受光素
子を１列に配列した一方の列において、サンプリング数
は３４５６、走査時間は３４５６×転送速度となる。ま
た、Ｒ，Ｂ交互に配列された他の１列のサンプリング数
は６９１２（３４５６絵素×２）、走査時間は６９１２
×転送速度となる。走査時間は、多い方の１列のサンプ
リング数で決定されることから、上記公報記載の装置に
おける走査時間は、６９１２×転送速度で決定される。

【０００８】また、この装置の解像度１６ｄｏｔｓ／ｍ
ｍは、主走査６２．５μｍ副走査６２．５μｍのインラ
インエリア（以後、色枠と呼ぶ）を示す。つまり、６
２．５μｍ×６２．５μｍの色枠内にＲＧＢの受光素子
を収納し、このＲＧＢの出力データから１画素のカラー
画像を形成するものである。

【０００９】図８は上記装置の受光素子部において、白
の被写体像と黒の被写体像を受光した例を示す図であ
る。

【００１０】図８に示すように、３画素のカラー画像を
形成する受光素子、つまり色枠３個所からなる受光素子
部において、左右の色枠からなる受光素子部全面に白の
被写体像を受光し、中央の色枠からなる受光素子部全面
（ハッチング部参照）に黒の被写体像を受光したとき、
左右の受光素子からなるカラー画像は白となり、中央の
受光素子からなるカラー画像は黒となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のオンチップフィルタ方式カラー画像読取装置
にあっては、以下のような問題点があった。

【００１２】すなわち、上述した従来の絵素構成は、色
枠内においてＲＧＢ受光素子の相対座標差が大きく、こ
の色枠内に複数の色の被写体像を受光したとき、このカ
ラー画像は別の色表現をしてしまうという問題点があっ
た。このことを図９〜図１２を参照して具体的に説明す
る。

【００１３】図９は、２個の色枠の主走査方向に均等に
またがる６２．５μｍの黒線を被写体像として受光した
ときの関係を示した例である。本来、この２個の色枠に
おけるカラー画像は双方共に灰色であることが望まし
い。しかし、左側の色枠はＲの明レベルとＧの中間レベ
ルとＢの暗レベルからなるカラー画像を出力し、右側の
色枠はＲの暗レベルとＧの中間レベルとＢの明レベルか
らなるカラー画像を出力する。一般に色ずれと呼ばれる
白と黒の境界線部に出現する現象である。

【００１４】図１０は、副走査方向の色枠内に白と黒の
被写体像が受光されたとき、つまりＧの受光素子に黒の
被写体像を受光し、ＲとＢの受光素子に白の被写体像を
受光したときの関係を示した例である。この場合も、前
記図９の場合のようにカラー画像は双方共に灰色である
ことが望ましい。しかし、Ｒ及びＢの明レベルとＧの暗
レベルとからなるカラー画像を出力する。

【００１５】図１１は、相関して複数の受光素子に白と
黒の被写体像を受光したときの関係を示した例であり、
図１２はこの時のＲＧＢそれぞれの出力データをグラフ
にしたものである。図１２中、上段は明レベル、下段は
暗レベルであり、○印はＧデータ、△印はＲデータ、×
印はＢデータをそれぞれ示す。したがって、○、△及び
×印が重なっている位置の受光素子では、色ずれがない
ことを表す。

【００１６】図１１に示すように、相関して複数の受光
素子に白と黒の被写体像を受光した場合、被写体像が白
と黒の像であるにもかかわらず、図１２のＲとＧとＢの
出力レベルが相異なる部分が色ずれ現象を起こしてしま
う。一般に、オンチップフィルタ方式のカラーイメージ
センサは、このような色ずれを緩和するために解像度を
高めるようにする。しかし、走査時間は１ラインの絵素
数×転送速度で決定されることから、解像度を高めるこ
とは走査時間を遅くさせる要因となり、必ずしも満足で
きるものではなかった。

【００１７】本発明は、解像度を高めても走査時間を増
大させることなく色ずれのないカラーイメージセンサを
提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るカラーイメ
ージセンサは、２列の受光素子列からなり、第１の受光
素子列を赤、緑、青の何れか１色のフィルタを配置した
受光素子とし、第２の受光素子列を残る２色のフィルタ
を交互に配置した受光素子とした構造を有するカラーイ
メージセンサにおいて、第２の受光素子列は、第１の受
光素子列の１色のフィルタを配置した受光素子間隔内に
相対して、残る２色のうちの１色のフィルタを配置した
受光素子と他の１色のフィルタを配置した受光素子とを
少なくとも各２個ずつ交互に配置し、該交互に配置した
同一色の受光素子同士を結線して、該結線した受光素子
を１個の受光素子として動作させるように構成する。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明に係るカラーイメージセン
サは、イメージスキャナ等に用いられるカラーイメージ
センサに適用することができる。

【００２０】図１は本発明の実施形態に係るカラーイメ
ージセンサのカラー受光素子部の構成を示す図である。

【００２１】図１において、１はカラー受光素子部、２
はＧの受光素子、３はＲの受光素子、４はＢの受光素子
であり、カラー受光素子部１は、Ｇの受光素子２、Ｒの
受光素子３、Ｂの受光素子４を以下のように配列して構
成する。

【００２２】まず、副走査方向に例えば６２．５μｍ
（解像度４００ｄｐｉ）のピッチで２ラインの受光素子
列１１，１２を配列する。１ライン目の受光素子列１１
（第１の受光素子列）をＧの受光素子列とし、２ライン
目の受光素子列１２（第２の受光素子列）をＲの受光素
子及びＢの受光素子からなる受光素子列とする。すなわ
ち、解像度を１６ｄｏｔｓ／ｍｍとすると、Ｇの受光素
子列１１に対しＲの受光素子及びＢの受光素子からなる
２ライン目の受光素子列１２は副走査方向に１ライン分
ずれた位置となる。

【００２３】Ｇの受光素子２は６２．５μｍ角以下のほ
ぼ正方形となり、Ｇの受光素子２からなる受光素子列１
１は主走査方向に６２．５μｍのピッチで１列に整列す
る。

【００２４】Ｇの受光素子２と相対し、副走査方向に１
ライン分ずれた位置には２ライン目の受光素子列１２が
配列される。この２ライン目の受光素子列１２は、Ｒの
受光素子３が２個、Ｂの受光素子４が２個、ＲとＢが主
走査方向に交互になるように配置され、１ライン目の１
個のＧの受光素子２に相対して、２個のＲの受光素子３
と２個のＢの受光素子４が配置される。各ＲとＢの受光
素子サイズは同じであり、Ｇの受光素子２に対して約１
／４（主走査方向の受光素子幅が約１／４）のサイズと
なる。

【００２５】また、２個のＲの受光素子３うち、一方の
Ｒの受光素子とＢの受光素子４を挟んで配置された他方
のＲの受光素子とは信号線５により予め結線され、同様
に、２個のＢの受光素子４うち、一方のＢの受光素子と
Ｒの受光素子３を挟んで配置された他方のＢの受光素子
とは信号線６により予め結線される。この２個のＲの受
光素子３及び２個のＢの受光素子４は、それぞれ信号線
５，６により互いに結線されているので、電気的には、
あたかも１個の受光素子であるかのように作用する。

【００２６】このように、本カラーイメージセンサのカ
ラー受光素子部１は、２列の受光素子列１１，１２から
なる受光素子群を備え、１列目の受光素子列１１をＲ、
Ｇ、Ｂの何れか１色のフィルタを貼り付けた受光素子
（例えば、Ｇの受光素子２）とし、この１色のフィルタ
を貼り付けた受光素子間隔内に、２列目の受光素子列１
２を残る２色のうちの１色のフィルタを貼り付けた受光
素子（例えば、Ｒの受光素子３）と他の１色のフィルタ
を貼り付けた受光素子（例えば、Ｂの受光素子４）とを
各２個ずつ交互に配置し、交互に配置した同一色の受光
素子同士を信号線５，６によりそれぞれ結線して、この
結線されたＲＢの受光素子３，４はそれぞれにおいて１
個の受光素子のように動作するように構成している。

【００２７】以下、上述のように構成されたカラー受光
素子部１の読取り動作を説明する。

【００２８】１ラインの読取り幅を２１６ｍｍとして説
明すると、Ｇの受光素子の絵素数は３４５６絵素（サン
プリング数３４５６）、Ｒの受光素子の絵素数は６９１
２絵素（サンプリング数３４５６）、Ｂの受光素子の絵
素数は６９１２絵素（サンプリング数３４５６）とな
る。

【００２９】以上のことから、ＲとＢからなる受光素子
列１２におけるサンプリング数は６９１２となり、この
数は従来例（図７）で述べたサンプリング数に一致す
る。つまり、走査時間は６９１２（ＲとＢのサンプリン
グ数の和）×転送速度となる。

【００３０】出力データは、１ライン目のＧの受光素子
列１１及び２ライン目のＲとＢが交互に配列された受光
素子列１２から２系統にてそれぞれ出力される。この時
の出力データはＧの受光素子列１１とＲＢの受光素子列
１２が副走査方向に６２．５μｍずれているが、例えば
原稿用紙をＧの受光素子列１１側から読み取られたもの
であればＧの出力データを１ライン分遅延させることに
より、副走査方向におけるＧの受光素子列１１とＲＢの
受光素子列１２の相対座標差はなくなる。すなわち、１
個のＧの受光素子２上にあたかも２個のＲの受光素子３
と２個のＢの受光素子４が交互に存在するかのように作
用する。換言すれば、１ライン目のＧの受光素子列１１
と２ライン目のＲＢ受光素子列１２の副走査方向の１ラ
インのずれはＧの出力データを１ライン分遅延させるだ
けでよい。

【００３１】上述したように、１個のＧの受光素子２と
２個のＲの受光素子３と２個のＢの受光素子４を備え、
各２個のＲＢの受光素子３，４は交互に配置するととも
に、２個のＲの受光素子３同士と２個のＢの受光素子４
同士とを信号線５，６でそれぞれ結線し、ＧあるいはＲ
Ｂの何れかの受光素子列を副走査方向に１ライン遅延さ
せることによりあたかも副走査方向に同一座標であるか
のように存在するように構成した受光素子群を、本実施
形態に係る色枠１０と呼ぶことにする。

【００３２】図２〜図６は上記色枠１０を備えたカラー
受光素子部１において、白の被写体像と黒の被写体像を
受光した例を示す図である。

【００３３】図２に示すように、３画素のカラー画像を
形成する受光素子、つまり色枠１０が３個所からなる受
光素子部１において、左右の色枠１０からなる受光素子
部全面に白の被写体像を受光し、中央の色枠１０からな
る受光素子部全面（ハッチング部参照）に黒の被写体像
を受光したとき、左右の色枠１０からなるカラー画像は
白となり、中央の色枠１０からなるカラー画像は黒とな
る。

【００３４】図３は、２個の色枠１０の主走査方向に均
等にまたがる６２．５μｍの黒線を被写体像として受光
したときの関係を示したものである。本来、この２個の
色枠１０におけるカラー画像は双方共に灰色であること
が望ましい。図３からわかるように、左右の色枠１０と
もにＲの受光素子、Ｂの受光素子、Ｇの受光素子はそれ
ぞれに白と黒の像を均等に受光し、これらの合成から灰
色のカラー画像を出力することができる。

【００３５】図４は、副走査方向の色枠１０内に白と黒
の被写体像が受光されたときの関係を示したものであ
る。この場合も、前記図３で述べたようにカラー画像は
双方共に灰色であることが望ましい。この双方の色枠１
０はＲの中間調と、Ｇの中間調と、Ｂの中間調を前記図
３と同様に表現する。したがって、これらの合成からな
るカラー画像は双方共に灰色である。

【００３６】図５は、相関して複数の受光素子に白と黒
の被写体像を受光したときの関係を示した例であり、図
６はこの時のＲＧＢそれぞれの出力データをグラフにし
たものである。図６中、上段は明レベル、下段は暗レベ
ルであり、○印はＧデータ、△印はＲデータ、×印はＢ
データをそれぞれ示す。

【００３７】図５に示すように、相関して複数の受光素
子に白と黒の被写体像を受光し、被写体像が白と黒の像
である場合でも、図６に、○、△及び×印が重なって示
されるように、ＲとＧとＢの出力レベルに相異がなく、
白色と灰色と黒色からなるカラー画像を出力することが
できる。

【００３８】以上説明したように、本実施形態に係るカ
ラーイメージセンサは、カラー受光素子部１が、２列の
受光素子列１１，１２からなる受光素子群を備え、１列
目の受光素子列１１をＲ、Ｇ、Ｂの何れか１色（例え
ば、Ｇ）のフィルタを貼り付けたＧの受光素子２とし、
このＧの受光素子２間隔内に、２列目の受光素子列１２
を残る２色のうちの１色（例えば、Ｒ）のフィルタを貼
り付けたＲの受光素子３と他の１色（例えば、Ｂ）のフ
ィルタを貼り付けたＢの受光素子４とを各２個ずつ交互
に配置し、交互に配置した同一色の受光素子同士を信号
線５，６によりそれぞれ結線して、この結線されたＲＢ
の受光素子３，４はそれぞれにおいて１個の受光素子の
ように動作するように構成したので、ＲとＢの受光素子
列のサンプリング数は、ＲとＢの受光素子数の和の１／
２となり、ＲまたはＢの受光素子数が従来例の２倍であ
るにも関らず、走査時間は、サンプリング数×転送速度
の関係から、従来例が示す速度と同じになる。

【００３９】また、図２〜図６で説明したように、色枠
１０の中央付近に、白の被写体像と黒の被写体像の境界
線部が差し掛かっても、この色枠１０から合成されるカ
ラー画像は灰色を表現する。このことは、主走査方向の
境界線画像であっても、副走査方向の境界線画像であっ
ても効果を得ることが可能である。つまり、従来例と同
じ走査時間であっても、例えば白黒画像の境界線部で多
く見られるような色ずれを格段に緩和することができ
る。

【００４０】したがって、解像度を高めても走査時間を
増大させることなく色ずれのないカラーイメージセンサ
を実現することができ、イメージスキャナ及びフィルム
スキャナ等に用いられるカラーイメージセンサに適用す
ることができるという優れた特長を有する。

【００４１】なお、上記実施形態では、１列目の受光素
子列１１をＧの受光素子２とし、２列目の受光素子列１
２をＲの受光素子３とＢの受光素子４としているが、こ
の組み合わせは一例に過ぎず、ＲＧＢの受光素子の組み
合わせは自由である。

【００４２】また、上記実施形態では、１個のＧの受光
素子に対し、ＲまたはＢの受光素子数は２個としている
が、２個に限定することなく複数個の組み合わせであれ
ばよい。但し、ＲとＢの受光素子数は同数であり、互い
に交互に配列し、色枠１０内で設けられるＲまたはＢの
受光素子はすべて結線されるものとする。

【００４３】さらに、上記カラーイメージセンサを構成
するフィルタや信号線の種類、個数、接続状態等は上記
実施形態に限定されない。

【００４４】

【発明の効果】本発明に係るカラーイメージセンサで
は、第２の受光素子列は、第１の受光素子列の１色のフ
ィルタを配置した受光素子間隔内に相対して、残る２色
のうちの１色のフィルタを配置した受光素子と他の１色
のフィルタを配置した受光素子とを少なくとも各２個ず
つ交互に配置し、該交互に配置した同一色の受光素子同
士を結線して、該結線した受光素子を１個の受光素子と
して動作させるように構成したので、解像度を高めても
走査時間を増大させることなく色ずれのないカラーイメ
ージセンサが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した実施形態に係るカラーイメー
ジセンサのカラー受光素子部の構成を示す図である。

【図２】上記カラーイメージセンサのカラー受光素子部
において、白の被写体像と黒の被写体像を受光した例を
示す図である。

【図３】上記カラーイメージセンサのカラー受光素子部
において、白の被写体像と黒の被写体像を受光した例を
示す図である。

【図４】上記カラーイメージセンサのカラー受光素子部
において、白の被写体像と黒の被写体像を受光した例を
示す図である。

【図５】上記カラーイメージセンサのカラー受光素子部
において、白の被写体像と黒の被写体像を受光した例を
示す図である。

【図６】上記カラーイメージセンサのカラー受光素子部
において、白の被写体像と黒の被写体像を受光した時の
ＲＧＢそれぞれの出力データを示す図である。

【図７】従来のカラーイメージセンサのカラー受光素子
部の構成を示す図である。

【図８】従来のカラーイメージセンサのカラー受光素子
部において、白の被写体像と黒の被写体像を受光した例
を示す図である。

【図９】従来のカラーイメージセンサのカラー受光素子
部において、白の被写体像と黒の被写体像を受光した例
を示す図である。

【図１０】従来のカラーイメージセンサのカラー受光素
子部において、白の被写体像と黒の被写体像を受光した
例を示す図である。

【図１１】従来のカラーイメージセンサのカラー受光素
子部において、白の被写体像と黒の被写体像を受光した
例を示す図である。

【図１２】従来のカラーイメージセンサのカラー受光素
子部において、白の被写体像と黒の被写体像を受光した
時のＲＧＢそれぞれの出力データを示す図である。

【符号の説明】

１ カラー受光素子部、２ Ｇの受光素子、３ Ｒの受
光素子、４ Ｂの受光素子、５，６ 信号線、１０ 色
枠、１１ １ライン目の受光素子列（第１の受光素子
列）、１２ ２ライン目の受光素子列（第２の受光素子
列）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２列の受光素子列からなり、第１の受光
   素子列を赤、緑、青の何れか１色のフィルタを配置した
   受光素子とし、第２の受光素子列を残る２色のフィルタ
   を交互に配置した受光素子とした構造を有するカラーイ
   メージセンサにおいて、 前記第２の受光素子列は、 前記第１の受光素子列の１色のフィルタを配置した受光
   素子間隔内に相対して、 残る２色のうちの１色のフィルタを配置した受光素子と
   他の１色のフィルタを配置した受光素子とを少なくとも
   各２個ずつ交互に配置し、 該交互に配置した同一色の受光素子同士を結線して、該
   結線した受光素子を１個の受光素子として動作させるよ
   うにしたことを特徴とするカラーイメージセンサ。