JPS62241467A - カラ−イメ−ジセンサ− - Google Patents

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、カラー画像を読み取るためのカラーイメージ
センサ−に関し、特にカラープリンタのスキャナーとし
て用いるのに通したカラーイメージセンサ−に関するも
のである。

〔従来の技術〕 最近のカラープリンタでは、カラー原画（カラーネガ、
カラーポジ等）をスキャニングするためのスキャナー１
く設けられており、濃度とカラーバランスとが良好なプ
リント写真を作成するために、カラー原画の各点の三色
濃度を測定し、この各点の三色濃度を用いて、プリント
時にカラーペーパーを露光するための赤色露光量、緑色
露光量、青色露光量をそれぞれ制御している。前記スキ
ャナーには、固体撮像装置であるカラーイメージセンサ
−が使用される。このスキャナーには、測定する色光毎
に、例えば赤色用カラーイメージセンサ−１緑色用カラ
ーイメージセンサー２青色用カラーイメージセンサ−を
設置した三級タイプと、赤色透過エリヤと緑色透過エリ
ヤと青色透過エリヤとを交互に形成したモザイクフィル
タ又はストライプフィルタを１枚のイメージセンサ−の
受光面に配置した単板式とがある。

前者の三板式は、３個のカラーイメージセンサ−の他に
、ドライバや光学系が３個必要になるため、構造が複雑
になり、コストがかかる。したがって、コスト面や設置
スペース等の点からして、単板タイプが有利である。こ
の単板タイプは、１個の垂直走査シフトレジスタと、１
個の水平走査シフトレジスタにより、各光電変換部が順
次走査されるため、各色の信号がミックスした形で取り
出される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述した単板式カラーイメージセンサ−で、カラー原画
の三色濃度を測定する場合は、各光電変換部が異なった
点を測定するため、本質的に色レジストレーションが発
生し、そのため画素の三色濃度を正しく測定することが
できない。これは、画素の色味を考慮して、カラープリ
ント時の三色露光量を制御する場合に問題となる。

一般的に、アマチュアが撮影したカラーネガには、露光
が適正なフレームの他に、露光が極端にオーバー又はア
ンダーなフレームが含まれているから、カラーネガに記
録された画像の濃度を測定するには、ｔｏｏｏｏステッ
プ程度のダイナミックレンジが必要となる。しかし、カ
ラーイメージセンサ−のダイナミックレンジは狭いため
、１００００ステツプをカバーしようとなると、入射光
量の変化に対する信号レベルの変化を小さくしなければ
ならないため、高精度の測定を行なうことができなくな
る。ところで、カラーネガに記録された１フレームにつ
いてだけ見れば、色によって信号レベルは違うが、各色
とも約１００ステツプあれば充分である。したがって、
色毎に電荷蓄積時間を変えて測定すれば、ダイナミック
レンジが広がるから、ノイズの少ない信号を得ることが
できる。しかし、従来のカラーイメージセンサ−では、
電荷Ｗ［時間を色毎に設定することができなかった。

本発明は、高精度の測定を行なうために、色毎に電荷蓄
積時間を設定するとともに、色レジストレーションの発
生を少なくしたカラーイメージセンサ−を提供すること
を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

前述した目的を達成するために、本発明のカラーイメー
ジセンサ−は、各第１光電変換部例えば青色用光電変換
部と直列にそれぞれ接続された複数の青色用垂直ＭＯＳ
スイッチと、各第２光電変換部例えば緑色用光電変換部
と直列にそれぞれ接続された複数の緑色用垂直ＭＯＳス
イッチと、各第３光電変換部例えば赤色用光電変換部と
直列にそれぞれ接続された複数の第３垂直ＭＯＳスイッ
チと、Ｎ（３以上の整数）列毎に設けられており、Ｎ列
内にある複数の青色用垂直ＭＯＳスイッチと直列に接続
された青色用水平ＭＯＳスイッチと、Ｎ列毎に設けられ
ており、Ｎ列内にある複数の緑色用垂直ＭＯＳスイッチ
と直列に接続された緑色用水平ＭＯＳスイッチと、Ｎ列
毎に設けられており、Ｎ列内にある複数の赤色用垂直Ｍ
ＯＳスイッチと直列に接続された赤色用水平ＭＯＳスイ
ッチと、青色用垂直ＭＯＳスイッチをＭ行（Ｍは３以上
の整数）ずつ順番にＯＮにする青色用垂直走査シフトレ
ジスタと、緑色用垂直ＭＯＳスイッチをＭ行ずつ順番に
ＯＮにする緑色用垂直走査シフトレジスタと、赤色用垂
直ＭＯＳスイッチをＭ行ずつ順番にＯＮにする赤色用垂
直走査シフトレジスタと、同じ列にある三色の水平ＭＯ
Ｓスイッチを同時にＯＮ状態にする１個の水平走査シフ
トレジスタとから構成したものである。

色レジストレーションをなくすために、マトリックスに
配置された各光電変換部がＭＸＮ個（Ｍ。

Ｎは３以上の整数）ずつにグループ化され、このグルー
プで１画素測定部が構成される。この１画素測定部内に
は、各色毎にｎ個（ＭＸＮの最小公約数であって３以上
の整数）の光電変換部を含み、このｎ個の光電変換部に
Ｍ積された信号電荷が加算されて読み出される。この１
画素測定部での信号電荷の加算を行なうために、ｎ個の
光電変換部に接続された各垂直ＭＯＳスイッチは同時に
ＯＮされ、これとともにｎ個の垂直ＭＯＳスイッチが接
続された１個の水平ＭＯＳスイッチがＯＮされ、この水
平ＭＯＳスイッチのドレインに接続された出力線から色
信号が取り出される。この水平ＭＯＳスイッチは、各色
ともＮ列毎に設けられており、１　（［１ｉ１の水平走
査シフトレジスタで、同じ列にある各色の水平ＭＯＳス
イッチが同時にＯＮされる。

また、各色毎に設けられた垂直走査シフトレジスタは、
重複しない範囲で独立に作動させることにより、色毎に
電荷蓄積時間（光電変換時間）を設定する。すなわち、
これらの垂直走査シフトレジスタは、色毎に異なったタ
イミングで垂直ＭＯＳスイッチをＯＮにし、色毎に信号
電荷の読出しを行なう。

前記色光としては、青色、緑色、赤色の組合せと、シア
ン、マゼンタ、イエローとの組合せ等があり、本発明は
このいずれの組合せに対しても利用することができるも
のであり、更にこれらに特色例えば肌色等を加えてもよ
い。

以下、図面を参照して本発明の実施例について詳細に説
明する。

〔実施例〕

カラーイメージセンサ−の光電変換部の配列の一例を示
す第２図において、カラーイメージセンサ−２は、赤色
光を光電変換し、得られた信号電荷を蓄積する赤色用光
電変換部３．緑色光を光電変換して得られた信号電荷を
蓄積する緑色用光電変換部４．青色光を光電変換して得
られた信号電荷を蓄積する青色用光電変換部５が交互に
規則正しく配列されている。前記赤色用光電変換部３゜
緑色用光電変換部４．青色用光電変換部５は、この分野
で広く知られているように、等価的に表したフォトダイ
オードと、特定の色光を選択透過させるための色フィル
タとで構成されている。この実施例では、色フィルタと
して、赤色フィルタ。

緑色フィルタ、青色フィルタとが用いられる。赤色用光
電変換部３は、赤色フィルタとフォトダイオードとで構
成され、緑色用光電変換部４は緑色フィルタとフォトダ
イオードとで構成される。また、青色用光電変換部５は
青色フィルタとフォトダイオードとで構成される。

１画素測定部を各色毎に１　（ｌｌｉＪの光電変換部で
構成した場合は、各色の光電変換部はカラー原画上の異
なった点を測定するため、色レジストレーションの影響
が大きくなる。この色レジストレーションを無くすため
に、光電変換部をＭ行Ｎ列（Ｍ。

Ｎは３以上の整数）にグループ化し、ＭＸＮ個の光電変
換部で１画素測定部を構成し、この１画素測定部内では
同じ色の光電変換部の信号電荷を加算して読み出せば、
カラープリンタの露光制御には実質的に支障がない三色
分解測光を行なうことが可能となる。この実施例では、
３行３列毎にグループ化し、３個の赤色用光電変換部３
と、３個の緑色用光電変換部４と、３個の青色用光電変
換部５で１画素測定部２ａが構成されている。図面では
、１個の光電変換部３〜５が点線で囲んであり、そして
１画素測定部２ａが実線で囲んである。

第１図は本発明のカラーイメージセンサ−の回路を示す
ものである。実際のカラーイメージセンサ−では、半導
体チップに各電子エレメントが集積化されているもので
あるが、図面では等価的に表しである。前述した色フィ
ルタを透過した光を光電変換するためのフォトダイオー
ド１１〜１５゜２１〜２５．３１〜３５．４１〜４４が
マトリックスに配置されており、この光電変換で得られ
た信号電荷をフローティングキャパシタに蓄積する。

ここでフォトダイオード１１．１４．２３．３２゜３５
．４１．４４は赤色用であり、フォトダイオード１２，
１５，２１，２４，３３．４２は緑色用であり、そじて
フォトダイオード１３，２２゜２５．３１．３４．４３
は青色用である。これらのフォトダイオードに蓄積され
た信号電荷をそれぞれ読み出すために、垂直ＭＯＳスイ
ッチ５１〜５５．６１〜６５．７１〜７５．８１〜８４
が各フォトダイオードにそれぞれ直列に接続されている
。

電荷蓄積時間を色毎に設定するために、青色用垂直走査
シフトレジスタ９１ａ、緑色用垂直走査シフトレジス゛
り９１ｂ、赤色用垂直走査シフトレジスタ９１ｃが設け
られている。また、色信号の読出しが色毎に重複しない
ように電荷蓄積時間を設定すれば、１個の水平走査シフ
トレジスタ９２を共通して使用することができ、これは
構造を部用にする上で有利である。前記各シフトレジス
タ９１ａ　〜９１ｃ、９２は、コントローラ９３で制御
される。なお、符合９４は、コントローラ９３にパルス
を供給するためのパルス発生器である。

第１行目の垂直ＭＯＳスイッチ５１〜５５を色毎にＯＮ
させるために、青色用水平線１０１　ａ。

緑色用１０　ｌ　ｂ、赤色用１０１ｃが設けられている
。この青色用水平線１０１ａには、青色用垂直ＭＯＳス
イッチ５３のゲートが接続されており、緑色用水平線１
０１ｂには、緑色用垂直ＭＯＳスイッチ５２．５５のゲ
ートがそれぞれ接続されている。また、赤色用水平線１
０１ｃには、赤色用垂直ＭＯＳスイッチ５１．５４のゲ
ートが接続されている。

また、第２行目の垂直ＭＯＳスイッチ６１〜６５を色毎
にＯＮさせるために、３本の水平線１０２ａ〜１０２Ｃ
が配線されている。第３行目以降もこれと同様であるた
め、符合のみを付してその説明を省略する。

色信号を色毎に分離した形態で取り出すために、フォト
ダイオードマトリックスの各列に対して３本の垂直線が
設けられている。すなわち、第１列目には、青色用垂直
線ｉ　ｉ　ｉ　ａ、緑色用垂直線１１１ｂ、赤色用垂直
線１ｌｌＣが配線されている。

この青色用垂直線１１１ａには、青色用垂直ＭＯＳスイ
ッチ７１のドレインが接続され、また緑色用垂直線１１
１ｂには、緑色用垂直ＭＯＳスイッ千６１のドレインが
接続されている。赤色用垂直線１１１ｃには、赤色用垂
直ＭＯＳスイッチ５１゜８１のドレインが接続されてい
る。なお、第２列以降の垂直線については、符合のみを
付してその説明を省略する。

１画素測定部２ａは、３行３列で構成されているために
、第１行から第３行にある３本の青色用水平線１０１ａ
、１０２ａ、１０３ａが結線されて、青色用垂直走査シ
フトレジスタ９１ａの第１段目の出力端子ＤＩに接続さ
れている。なお、図示してないが、第４行目以降も、上
から３本ずつ結線されて、青色用垂直走査シフトレジス
タ９１ａの対応する出力端子に接続されている。同様に
、緑色用水平線１０１ｂ、１０２ｂ、１０３ｂが結線さ
れて、緑色用垂直走査シフトレジスタ９１ｂの第１段目
の出力端子Ｄ１に接続されている。また、赤色用水平線
１０１　ｃ、　　１０２　ｃ、　　１０３　Ｃが結線さ
れて、赤色用垂直走査シフトレジスタ９１Ｃの第１段目
の出力端子Ｄ１に接続されている。

１画素測定部２ａは、３列から構成される装置ため、青
色用垂直線１１１ａ、１１２ａ、１１３ａは結線され、
これに青色用水平ＭＯＳスイッチ１２１ａが直列に接続
されている。同様に、緑色用垂直線１１１ｂ、１１２ｂ
、１１３ｂは結線され、これに緑色用水平ＭＯＳスイッ
チ１２１ｂが直列に接続されている。赤色用垂直線１１
１　ｃ。

１１２ｃ、１１３ｃは結線され、これに赤色用水平ＭＯ
Ｓスイッチ１２１ｃが直列に接続されている。これらの
水平ＭＯＳスイッチ１２１ａ　Ｎ１２１ｃのゲートは、
水平走査シフトレジス、り９２の第１番目の出力端子Ｆ
ｌに接続されている。

同様に、第２列目の１画素測定部についても、同じ１画
素測定部内で色毎に信号電荷を加算して取り出すために
、青色用水平ＭＯＳスイッチ１２２ａ、緑色用水平ＭＯ
Ｓスイッチ１２２ｂ、赤色用水平ＭＯＳスイッチ１２２
ｃが設けられている。

これらの水平ＭＯＳスイッチ１２２ａ〜１２２ｃのゲー
トは、水平走査シフトレジスタ９２の第２番目の出力端
子Ｆ２に接続されている。

前記青色用水平ＭＯＳスイッチ１２１　ａ、　１２２ａ
のドレインは、青色用出力線１２５ａにそれぞれ接続さ
れている。同様に、緑色用水平ＭＯＳスイッチ１２１ｂ
、１２２ｂのドレインは、緑色用出力線１２５ｂにそれ
ぞれ接続されている。赤色用水平ＭＯＳスイッチ１２１
ｃ、１２２ｃのドレインは、赤色用出力線１２５ｃにそ
れぞれ接続されている。

次に、第３図を参照して上記実施例の作用について説明
する。まず、コントローラ９３に、赤色電荷ＭＭｉ時間
、緑色電荷蓄積時間、青色電荷蓄積時間をそれぞれ指定
する。これらの電荷蓄積時間は、プレスキャン等によっ
て各色光を測定し、その最大値が光電変換部の出力値の
飽和値に近くなるように、電荷蓄積時間（光電変換時間
）を決定するものである。コントローラ９３に、本スキ
ャンのための読取りスタート信号が入力されると、色毎
に設けた垂直走査シフトレジスタ９１ａ〜９１ｃが同時
に作動され、これとともに１個の水平走査シフトレジス
タ９２が作動するから、蓄積されていた各色の信号電荷
が同時に読み出され、時間ｔｏでリセットされる。この
信号は、不要なものであるから、コンピュータに取り込
むことなく、そのままドレインさせる。

時間ＬＯ後から、各フォトダイオードは、入射光を光電
変換して、発生した信号電荷を蓄積する。

そして時間ｔ１に達すると、赤色の電荷蓄積が終了する
から、コントローラ９３は、赤色用垂直走査シフトレジ
スタ９１ｃと、水平走査シフトレジスタ９２にクロック
パルスを送り、赤色信号の読出しを開始する。この赤色
用垂直走査シフトレジスタ９１ｃは、水平走査シフトレ
ジスタ９２が１回走査を完了する毎に、垂直走査パルス
を１段ずつシフトする。

前記赤色用垂直走査シフトレジスタ９１ｃは、まず第１
段目の出力端子Ｄ１をｒＨＪにする。これとともに、水
平走査シフトレジスタ９２の第１番目の出力端子Ｆｌが
ｒＨＪとなるから、赤色用水平線１０１ａ、１０２ａ、
１０３ａに接続された赤色用垂直ＭＯＳスイッチ５１．
６３，７２゜及び水平ＭＯＳスイッチ１２１ｃがＯＮす
る。これにより、第１行第１列の１画素測定部に屈して
いる赤色用フォトダイオード１１．２３．３２に蓄積さ
れている信号電荷が水平ＭＯＳスイッチ１２１ｃのドレ
インに流れるため、各信号電荷が加算されて赤色用出力
線１２５ｃから取り出される。

前記赤色用出力線１２５ｃから取り出された赤色信号は
、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）に送られてデジタル信号に
変換される。このデジタル信号は、対数変換テーブル（
図示せず）に送られ、ここで対数変換される。この対数
変換時に、電荷蓄積時間に応じたページが選択され、電
荷蓄積時間を考慮して正しい濃度値に変換され、得られ
た濃度値がコンピュータに取り込まれる。

第１行第１列目の１画素測定部から赤色信号が読み出さ
れると、次に水平走査シフトレジスタ９２は第２番目の
出力端子Ｆ２をｒＨＪにするため、第１行第２列目の１
画素測定部から赤色信号が読み出される。以下、同様に
して第１行目に属しているの１画素測定部、から赤色信
号が順次読み出される。

第１〜第３行目の赤色用フォトダイオードの読出しが終
了すると、赤色用垂直走査シフトレジスタ９１ｃは、第
２番目の出力端子Ｄ２から垂直走査パルスを出力する。

この状態で、水平走査シフトレジスタ９２が前述したよ
うに１回走査して、第４〜第６行目にある各フォトダイ
オードに蓄積されている信号電荷を画素内で加算した状
態で読み出す。以下、同様にして第３行以降の１画素測
定部から赤色信号を順番に読み出す。この赤色信号の読
出しは、時間ｔ１〜ｔ２の間に行われる。

時間ｔ３に達すると、緑色の電荷蓄積が終了するから、
コントローラ９３は緑色用垂直走査シフトレジスタ９１
ｂ及び水平走査シフトレジスタ９２にクロックパルスを
送り、緑色用フォトダイオードに蓄積されていた信号電
荷を１画素測定部内で加算した状態で読み出す。この緑
色信号は、緑色用出力線１２５ｂを通り、前述した信号
処理回路に送られる。この緑色信号の取出しは、時間ｔ
３からｔ４との間で行われる。

−時間ｔ５に達すると、青色の電荷蓄積が終了するから
、青色用垂直走査シフトレジスタ９１ａ及び水平走査シ
フトレジスタ９２によって、１画素測定部毎に順次走査
され、各青色用フォトダイオードに蓄積されている信号
電荷が画素内で加算された状態で青色用出力線１２５ａ
から順次取り出される。この青色信号の読出しは、時間
ｔ５〜ｔ６の間で行われる。

前記実施例では、水平線に接続されているものを垂直走
査シフトレジスタといい、垂直線に接続されているもの
を水平走査シフトレジスタと称しているが、この垂直と
水平は両者の相対的関係を指すものである。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明では、各光電変換部
をＭＸＮ個ずつにグループ化し、このグループ内では信
号電荷を加算して取り出すようにしたから、色レジスト
レーションの発生をなくすことができる。また、本発明
は、垂直ＭＯＳスイッチを色毎にＯＮにするために、各
色毎に垂直走査シフトレジスタを設けたから、色毎に電
荷蓄積時間を設定することができ、それによりダイナミ
ックレンジを広げて、高精度の測定を行なうことができ
る。更に、本発明は、１個の水平走査シフトレジスタを
設け、各色に対して共通に用いるから構造を簡単にする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラーイメージセンサ−の実施例を示
す回路図である。 第２図は本発明のカラーイメージセンサ−の光電変換部
の配置例を示すものであり、１画素測定部が３Ｘ３の光
電変換部で構成されている。 第３図は第２図に示す実施例の電荷蓄積と信号読出しの
タイミングを示すチャートである。 ２・・・カラーイメージセンサ− ２ａ・・１画素測定部 ３・・・赤色用光電変換部 ４・・・緑色用光電変換部 ５・・・青色用光電変換部 １１〜１５．２１〜２５．３１〜３５．４１〜４４・・
・フォトダイオード ５１〜５５．６１〜６５．７１〜７５．８１〜８４・・
・垂直走査ＭＯＳスイッチ １０１ａ、１０２ａ、１０３ａ、１０４ａ・・−・青色
用水平線 １０１ｂ、１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂ・・・・緑色
用水平線 １０１ｃ、１０２ｃ、１０３ｃ、１０４ｃ・−・・赤色
用水平線 １１１ａ、１１２ａ、１１３ａ、１１４ａ・・・・青色
用垂直線 １１１ｂ、１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂ・・・・緑色
用垂直線 １１１Ｃ，１１２Ｃ，１１３Ｃ，１１４ｃ・・・・赤色
用垂直線 １２１ａ、１２２ａ・−・青色用水平ＭＯＳスイッチ １２１ｂ、１２２ｂ・・・緑色用水平ＭＯＳスイッチ １２１ｃ、１２２ｃ・−−赤色用水平ＭＯＳスイッチ・ ｔＺ　　ｔ４　　　　　　　１６ 手続補正書 昭和６１年　５月１４日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の波長域の光を光電変換して得られた信号電
   荷を蓄積する第１の光電変換部と、第２の波長域の光を
   光電変換して得られた信号電荷を蓄積する第２の光電変
   換部と、第３の波長域の光を光電変換して得られた信号
   電荷を蓄積する第３の光電変換部とをマトリックスに配
   置したカラーイメージセンサーにおいて、 前記各第１光電変換部と直列にそれぞれ接続された複数
   の第１垂直ＭＯＳスイッチと、 前記各第２光電変換部と直列にそれぞれ接続された複数
   の第２垂直ＭＯＳスイッチと、 前記各第３光電変換部と直列にそれぞれ接続された複数
   の第３垂直ＭＯＳスイッチと、 Ｎ（３以上の整数）列毎に設けられており、Ｎ列内にあ
   る複数の第１垂直ＭＯＳスイッチと直列に接続された第
   １水平ＭＯＳスイッチと、 前記Ｎ列毎に設けられており、Ｎ列内にある複数の第２
   垂直ＭＯＳスイッチと直列に接続された第２水平ＭＯＳ
   スイッチと、 前記Ｎ列毎に設けられており、Ｎ列内にある複数の第３
   垂直ＭＯＳスイッチと直列に接続された第３水平ＭＯＳ
   スイッチと、 前記第１垂直ＭＯＳスイッチをＭ行（Ｍは３以上の整数
   ）ずつ順番にＯＮにする第１垂直走査シフトレジスタと
   、 前記第２垂直ＭＯＳスイッチをＭ行ずつ順番にＯＮにす
   る第２垂直走査シフトレジスタと、前記第３垂直ＭＯＳ
   スイッチをＭ行ずつ順番にＯＮにする第３垂直走査シフ
   トレジスタと、同じ列にある第１ないし第３水平ＭＯＳ
   スイッチを同時にＯＮ状態にする１個の水平走査シフト
   レジスタとからなることを特徴とするカラーイメージセ
   ンサー。
2. （２）前記第１波長域の光は青色光であり、第２波長域
   の光は緑色光であり、第３波長域の光は赤色光である特
   許請求の範囲第１項記載のカラーイメージセンサー。
3. （３）前記各光電変換部は、特定波長域の光を選択的に
   透過するフィルタと、このフィルタを透過した色光を光
   電変換して得られた信号電荷を蓄積するフォトダイオー
   ドとからなることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
   載のカラーイメージセンサー。
4. （４）前記整数Ｍ、Ｎはそれぞれ３であることを特徴と
   する特許請求の範囲第３項記載のカラーイメージセンサ
   ー。