KR100246599B1 - Color linear sensor and method for transmitting signal charge - Google Patents
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Abstract
본원 발명은 간단한 구성으로 센서부의 혼색의 정도를 정확하게 측정할 수 있는 컬러리니어센서에 관한 것이다. 점순차 센서열(1)을 가진 컬러리니어센서에 있어서, 기준화소영역(3)에 있어서의 소정색(R)의 1화소만을 수광 가능하게 하고, 이 화소의 신호출력과, 이 화소와 동일색의 유효화소영역(2)의 화소의 신호출력과의 레벨차를 취함으로써, 혼색의 정도를 평가한다. 또한, 본원 발명은 센서간의 위치 어긋남이 없고, 외부회로의 간략화를 도모하는 동시에, 전송레지스터에서의 전송열화에 의한 혼색을 방지한 컬러리니어센서에 관한 것이다. 점순차 센서열(1)을 가진 컬러리니어센서에 있어서, 점순차 센서열(1)의 각 센서(1R),(1G),(1B)로부터의 신호전하를 화소단위로 차례로 CCD 레지스터(23)에 독출하는 독출 게이트(22),(24)를 2단 구성으로 하여 각 색마다 신호전하를 1라인분씩 차례로 선순차 출력한다.The present invention relates to a color linear sensor that can accurately measure the degree of mixing of the sensor unit with a simple configuration. In a color linear sensor having a point-sequential sensor array 1, only one pixel of a predetermined color R in the reference pixel region 3 can be received, and the signal output of this pixel and the same color as this pixel are obtained. The degree of mixed color is evaluated by taking the level difference from the signal output of the pixel in the effective pixel region of. Further, the present invention relates to a color linear sensor which does not have a positional shift between sensors, simplifies an external circuit, and prevents color mixing due to transmission deterioration in a transmission register. In a color linear sensor having a point-sequential sensor string 1, the signal charges from the sensors 1R, 1G, and 1B of the point-sequential sensor string 1 are sequentially arranged in units of pixels in the CCD register 23. The read gates 22 and 24 to be read out are configured in two stages, and signal charges are sequentially output one line for each color.
Description
제1도는 점순차 센서열 3개에 의한 선순차 출력타입의 컬러리니어 센서의 종래예를 도시한 구성도.1 is a block diagram showing a conventional example of a color linear sensor of a line sequential output type by three point sequential sensor lines.
제2도는 점순차 센서열 1개에 의한 점순차 출력타입의 컬러리니어 센서의 다른 종래예를 도시한 구성도.2 is a configuration diagram showing another conventional example of the color linear sensor of the point sequential output type by one point sequential sensor string.
제3도는 본원 발명의 실시예 1에 따른 컬러리니어센서의 구성도.3 is a configuration diagram of a color linear sensor according to Embodiment 1 of the present invention.
제4도는 R(적)성분에 착안했을 때의 화상신호의 출력파형도.4 is an output waveform diagram of an image signal when focusing on the R (red) component.
제5도는 혼색의 발생원인의 일 예를 도시한 센서부의 단면도.5 is a sectional view of a sensor unit showing an example of a cause of color mixing.
제6도는 혼색의 발생원인의 다른 예를 도시한 센서부의 단면도.6 is a sectional view of a sensor unit showing another example of the cause of color mixing.
제7도는 본원 발명의 실시예 2에 따른 컬러리니어센서의 구성도.7 is a block diagram of a color linear sensor according to a second embodiment of the present invention.
제8도는 본원 발명의 실시예 2에 따른 컬러리니어센서의 동작설명을 위한 타이밍차트.8 is a timing chart for explaining the operation of the color linear sensor according to the second embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 점순차 센서열 2 : 유효화소영역1: Sequential sensor sequence 2: Effective pixel area
3 : 기준화소영역 4 : 독출게이트3: reference pixel area 4: readout gate
5 : CCD 레지스터 8,9 : 샘플홀드회로5: CCD register 8,9: sample hold circuit
10 : 타이밍제너레이터 11 : 차동앰프10: Timing Generator 11: Differential Amplifier
13 : 전압계 22 : 제1독출게이트13 voltmeter 22: first read gate
23 : CCD 레지스터 24 : 제2독출게이트23: CCD register 24: second read gate
25 : 전하검출부 27 : 타이밍제너레이터25: charge detector 27: timing generator
28 : CCD 드라이버 29 : 게이트드라이버28: CCD driver 29: gate driver
본원 발명은 컬러리니어센서에 관한 것이며, 특히 R(적), G(녹), B(청) 등의 3색의 포토센서가 화소단위로 차례로 1차원 배열된 이른바 점순차(点順次) 센서열을 가진 컬러리니어센서 및 그 신호전하 전송방법에 관한 것이다.The present invention relates to a color linear sensor, and in particular, a so-called point-sequence sensor array in which three-color photoelectric sensors such as R (red), G (green), and B (blue) are arranged one-dimensionally in pixel units. It relates to a color linear sensor having a and a signal charge transmission method thereof.
리니어 이미지센서(이하, 단지 “리니어센서”라 함)는 소형, 저소비전력 등의 점에서 우수하며, 카피(copy), 팩시밀리송상, OCR(opti-cal character recognition), 패턴인식, 각종 계측 등 많은 분야에서 사용되고 있으며, 근년 카피등의 컬러화에 수반하여 컬러리니어센서가 많이 이용되기에 이르고 있다.The linear image sensor (hereinafter referred to simply as the "linear sensor") is excellent in terms of small size and low power consumption, and has many advantages such as copy, facsimile image, optical-cal character recognition (OCR), pattern recognition, and various measurements. It is used in the field, and in recent years, color linear sensors have been widely used with the coloration of copies.
제1도는 센서열 3개에 의한 R, G, B 선순차 출력타입의 컬러리니어센서의 종래예의 구성을 나타낸다.1 shows the configuration of a conventional example of a color linear sensor of R, G, B line sequential output type by three sensor strings.
제1도에 도시한 바와 같이, 컬러리니어센서는 각 색마다 3개의 센서열 31R, 31G, 31B을 갖는 동시에, 각 센서열마다 전송레지스터 32R, 32G, 32B를 각각 배설하고, 각 색마다 1라인분씩 선순차 출력하는 구성이다.As shown in FIG. 1, the color linear sensor has three sensor lines 31R, 31G, and 31B for each color, and the transfer registers 32R, 32G, and 32B are disposed for each sensor column, and one line for each color. It is the structure to output line by minute.
제2도는 컬러리니어센서의 다른 종래예의 구성을 나타낸다.2 shows the configuration of another conventional example of the color linear sensor.
제2도에 도시한 바와같이, 컬러리니어센서는 센서열 1개에 의한 R, G, B 점순차 출력타입의 것, 즉 R, G, B의 각 센서가 화소단위로 차례로 1차원 배열된 1개의 센서열(41)에 대해 1개의 전송레지스터(42)를 배설하고, 각 화소의 신호 전하를 동시에 1라인분만 점순차 출력하는 구성이 알려져 있다.As shown in Fig. 2, the color linear sensor is of R, G, B point sequential output type by one sensor string, that is, one sensor in which each of the R, G, and B sensors is arranged one-dimensionally in pixel units. A configuration is known in which one transfer register 42 is arranged for each of the four sensor strings 41, and the signal charge of each pixel is outputted only one line at a time.
그러나, 센서열(31R),(32G),(31B) 3개에 의한 선순차 출력타입의 컬러리니어센서에서는 센서열이 3개 있으므로, 카피 등에 있어서 스캔될 경우 센서간의 위치 어긋남이 생기기 때문에, 보정용 메모리가 대량으로 필요하게 되며, 또한 출력핀(단자)이 R, G, B의 각 색에 대응하여 3핀 필요하기 때문에, 외부에서의 신호처리용 A/D 콘버터 등의 회로가 여분으로 필요해지고, 외부회로가 복잡화되는 문제가 있었다.However, since there are three sensor trains in the linear sequential output type by three sensor trains 31R, 32G, and 31B, there are three sensor trains. Since a large amount of memory is required, and an output pin (terminal) requires three pins corresponding to each color of R, G, and B, an external circuit such as an A / D converter for signal processing is required. However, there is a problem that the external circuit is complicated.
한편, 센서열 1개에 의한 점순차출력타입의 컬러리니어센서에서는 출력핀은 1핀뿐이며, 이에 따라 신호처리계도 1계통으로 되지만, 점순차 출력이므로 R의 출력 후에 G, G의 출력 후에 B, B의 출력 후에 다음의 비트의 R이 차례로 출력되기 때문에, 인접하는 센서부의 신호성분이 혼입하는 이른바 “혼색”이 발생하기 쉽다. 즉, 신호 전하가 전송레지스터(42)에서 전송열화된 후 혼합된 신호성분이 화상에 혼색으로 나타난다. 이 센서부의 혼색은 될 수 있는 한 적은 편이 바람직하며, 이를 위해서는 컬러리니어센서의 제조단계에 있어서 센서부의 혼색의 정도를 측정하고, 그 정도에 따라 컬러리니어센서의 각 부의 조정 등을 행하는 것이 필요하게 된다.On the other hand, in the color linear sensor of the point-sequential output type by one sensor string, only one pin is used. As a result, the signal processing system is also one system.Because it is a point-sequential output, after the output of R, after the output of G, G, B, Since R of the next bit is output one after another after the output of B, so-called "mixing" in which the signal components of adjacent sensor parts mix is likely to occur. That is, after the signal charge is transferred and degraded in the transfer register 42, the mixed signal components appear in the image in mixed colors. It is desirable that the color of the sensor unit be as small as possible. To this end, it is necessary to measure the degree of color mixing of the sensor unit in the manufacturing step of the color linear sensor, and to adjust each part of the color linear sensor according to the degree. do.
따라서, 본원 발명의 목적은 종래 기술의 단점 및 불리한 점을 해소할 수 있는 개선된 컬러리니어센서 및 그 신호전하 전송방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an improved color linear sensor and a signal charge transmission method thereof that can solve the disadvantages and disadvantages of the prior art.
특히, 본원 발명의 목적은 혼색의 정도를 정확하게 측정할 수 있는 단순한 구성의 컬러리니어센서를 제공하는 것이다.In particular, it is an object of the present invention to provide a color linear sensor with a simple configuration capable of accurately measuring the degree of color mixing.
본원 발명의 다른 목적은 센서부간의 위치 어긋남이 방지될 수 있는 컬러리니어센서를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a color linear sensor that can be prevented the position shift between the sensor unit.
본원 발명의 또 다른 목적은 외부회로의 구성이 간략화될 수 있는 컬러리니어센서를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a color linear sensor in which the configuration of an external circuit can be simplified.
본원 발명의 또 다른 목적은 신호전하의 전송레지스터에서의 전송열화에 의한 혼색을 방지할 수 있는 컬러리니어센서를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a color linear sensor capable of preventing color mixing due to transmission deterioration in a transmission register of signal charges.
본원 발명의 제1특징에 따르면, 여러 가지의 색필터를 통해 수광된 광을 신호전하로 변환시키도록 채용되는 제1컬러센서, 제2컬러센서 및 제3컬러센서로 이루어지는 복수의 포토센서 유니트를 포함하는 센서열(列)과, 복수의 전송펄스신호에 대응하여 상기 센서에서 발생된 상기 신호전하를 전송하는 수평 시프트레지스터와, 복수의 독출 게이트펄스신호에 대응하여 상기 센서에서 발생된 상기 신호전하를 상기 수평 시프트레지스터에 전송하고, 상기 센서열과 상기 수평 시프트레지스터 사이에 배치되고, 상기 각 포토센서 유니트에 대응하는 복수의 세그먼트로 이루어지는 복수의 제1게이트와, 상기 제1게이트와 상기 수평 시프트레지스터 사이에 배치되고, 상기 제1게이트의 복수의 세그멘트 중 각각에 대응하는 복수의 게이트부를 가지는 복수의 제2게이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고상컬러리니어센서를 제공한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a plurality of photosensor units comprising a first color sensor, a second color sensor, and a third color sensor which are adapted to convert light received through various color filters into signal charges. A sensor string, a horizontal shift register for transmitting the signal charges generated by the sensor in response to a plurality of transmission pulse signals, and the signal charges generated in the sensor in response to a plurality of read gate pulse signals; Is transmitted to the horizontal shift register, and is disposed between the sensor string and the horizontal shift register, the plurality of first gates comprising a plurality of segments corresponding to each of the photosensor units, the first gate and the horizontal shift register. A plurality of second portions disposed between and having a plurality of gate portions corresponding to each of the plurality of segments of the first gate; Provided is a solid color linear sensor comprising a gate.
본원 발명의 제2특징에 따르면, 여러 가지의 색필터를 통해 수광된 광을 신호전하로 변환시키도록 채용되는 제1컬러센서, 제2컬러센서 및 제3컬러센서의 리니어열로 구성되는 센서열과, 복수의 전송펄스신호에 대응하여 상기 센서에서 발생된 상기 신호전하를 전송하는 수평 시프트레지스터와, 복수의 독출 게이트펄스신호에 대응하여 상기 센서에서 발생된 상기 신호전하를 상기 수평 시프트레지스터에 전송하고, 상기 센서열과 상기 수평 시프트레지스터 사이에 배치되는 복수의 게이트와, 상기 수평 시프트레지스터의 후속으로 배치되는 전하 검출부로 이루어지는 고상컬러리니어센서에 있어서의 신호전하 전송방법에 있어서, 상기 제1컬러센서에서 발생된 제1신호전하를 상기 복수의 게이트를 통해 상기 수평 시프트레지스터에 전송한 후, 상기 제1신호전하를 제1시간동안 상기 수평 시프트레지스터를 통해 상기 전하 검출부호 전송하고, 상기 제2컬러센서에서 발생된 제2신호전하를 상기 복수의 게이트를 통해 상기 수평 시프트레지스터에 전송한 후, 상기 제2신호전하를 상기 제1시간에 후속하는 제2시간동안 상기 수평 시프트레지스터를 통해 상기 전하 검출부로 전송하고, 상기 제3컬러센서에서 발생된 제3신호전하를 상기 복수의 게이트를 통해 상기 수평 시프트레지스터에 전송한 후, 상기 제3신호전하를 상기 제1시간에 후속하는 제3시간동안 상기 수평 시프트레지스터를 통해 상기 전하 검출부로 전송하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고상컬러리니어센서에 있어서의 수평전하 전송방법을 제공한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a sensor array including linear columns of a first color sensor, a second color sensor, and a third color sensor which are employed to convert light received through various color filters into signal charges. A horizontal shift register for transmitting the signal charges generated by the sensor in response to a plurality of transmission pulse signals, and transmitting the signal charges generated in the sensor to the horizontal shift register in response to a plurality of read gate pulse signals; And a plurality of gates disposed between the sensor string and the horizontal shift register, and a charge detector arranged subsequent to the horizontal shift register, wherein the signal charge transfer method of the solid state color linear sensor comprises: The first signal charge is transferred to the horizontal shift register through the plurality of gates; The first signal charge is transmitted through the horizontal shift register for the first time, and the second signal charge generated by the second color sensor is transferred to the horizontal shift register through the plurality of gates. The second signal charge is transferred to the charge detector through the horizontal shift register for a second time subsequent to the first time, and the third signal charge generated by the third color sensor is horizontally transmitted through the plurality of gates. And transmitting the third signal charge to the charge detection unit through the horizontal shift register for a third time subsequent to the first time after transferring to the shift register. Provides a horizontal charge transfer method.
본원 발명의 제3특징에 따르면, 여러 가지의 색필터를 통해 수광된 광을 신호전하로 변환시키도록 채용되는 제1컬러센서, 제2컬러센서 및 제3컬러센서의 리니어열로 구성되는 센서열과, 복수의 차광센서를 포함하는 옵티컬 블랙영역과, 상기 옵티컬 블랙영역에 형성되고, 상기 여러 가지의 색중에서 선택된 특정한 색을 가지는 색필터를 통해 수광된 광을 다른 색이 혼색되지 않은 표준신호전하로 변환시키는 표준센서와, 상기 제1, 제2 및 제3컬러센서에서 발생된 상시 신호전하와 상기 표준센서에서 발생된 상기 표준신호전하를 전송하는 수평 시프트레지스터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고상컬러리니어센서를 제공한다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a sensor array including linear columns of a first color sensor, a second color sensor, and a third color sensor which are employed to convert light received through various color filters into signal charges. And light received through an optical black region including a plurality of light blocking sensors and a color filter formed in the optical black region and having a specific color selected from the various colors as standard signal charges in which other colors are not mixed. A solid state linear sensor comprising a standard sensor for converting and a horizontal shift register for transmitting the constant signal charges generated by the first, second and third color sensors and the standard signal charges generated by the standard sensor. To provide.
본원 발명의 상기 및 기타의 목적, 특징 및 이점은 첨부도면을 참조하여 다음의 예시적인 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.These and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.
다음에, 본원 발명의 실시예에 대하여 도면에 따라 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Next, the Example of this invention is described in detail according to drawing.
제3도는 본원 발명의 실시예 1에 따른 컬러리니어센서의 구성도이다.3 is a configuration diagram of a color linear sensor according to Embodiment 1 of the present invention.
제3도에 있어서, 예를 들면 R, G, B의 3색의 포토센서(1R),(1G),(1B)는 각각 대응한 색필터(도시하지 않음)가 배설되어 화소단위로 차례로 반복하여 1차원 배열되어서 점순차 센서열(1)을 구성하고 있다.In FIG. 3, for example, three color photosensors 1R, 1G, and 1B of R, G, and B are provided with corresponding color filters (not shown), respectively, and are sequentially repeated pixel by pixel. In order to form a point-sequential sensor array (1).
이 점순차 센서열(1)은 외부로부터의 입사광을 각 포토센서(1R),(1G),(1B)에서 광전 변환하여 화상정보를 얻는 유효화소영역(2)과, 화상정보의 기준레벨 예를 들면 흑레벨(0 레벨)을 검출하는 옵티컬 블랙(OPB) 영역이라고 칭하는 기준화소영역(3)으로 분할되어 있다. 그리고, 기준화소영역(3)에 있어서 예를 들면 적화소(R)의 1화소만이 수광 가능하게 구성되어 있다.This point sequential sensor array 1 includes an effective pixel region 2 for photoelectric conversion of incident light from the outside by photoelectric sensors 1R, 1G, and 1B to obtain image information, and an example of reference levels of image information. For example, it is divided into a reference pixel area 3 called an optical black (OPB) area for detecting the black level (zero level). In the reference pixel region 3, for example, only one pixel of the red pixel R is configured to receive light.
이 점순차 센서열(1)의 각 포토센서에 축적된 신호전하는 각 센서마다 배설된 게이트군으로 이루어지는 독출 게이트(ROG)(4)에 의해 1라인분의 정보로서 동시에 CCD(charge coupled device)레지스터(5)에 독출된다. 이 CCD 레지스터(5)는 독출게이트(4)에 의해 점순차 센서열(1)로부터 독출된 신호전하를 2상 구동에 의해 출력단(제3도의 좌단)에 차례로 전송한다. 이 CCD 레지스터(5)의 출력단에는 전송되어 온 신호전하를 검출하여 전기신호로 변환하는 전하 검출부(6)가 배설되어 있다. 이 전기신호는 화상신호로서 출력단자(7)로부터 도출된다.The signal charges accumulated in the photosensors of the point-sequential sensor array 1 are simultaneously charged by a read coupled gate (ROG) 4 consisting of a gate group disposed for each sensor as information for one line and a CCD (charge coupled device) register. It is read out in (5). The CCD register 5 sequentially transfers signal charges read out from the point sequence sensor string 1 by the read gate 4 to the output terminal (left end in FIG. 3) by two-phase driving. At the output terminal of the CCD register 5, a charge detector 6 for detecting the signal charges transferred and converting the signal charges into an electric signal is disposed. This electrical signal is derived from the output terminal 7 as an image signal.
출력단자(7)로부터 도출된 화상신호는 샘플홀드(S/H)회로(8),(9)에 공급된다. 이 샘플홀드회로(8),(9)는 타이밍제너레이터(10)로부터 상이한 타이밍으로 발생되는 샘플링펄스 SP1, SP2에 동기하여 화상신호의 신호레벨을 홀드한다. 샘플홀드회로(8),(9)의 각 홀드출력은 차동앰프(11)로 공급되고, 여기에서 그 레벨차가 취해진다. 차동앰프(11)의 출력단자(12)와 접지 사이에는 예를 들면 전압계(13)가 접속되어 있다.The image signal derived from the output terminal 7 is supplied to the sample hold (S / H) circuits 8 and 9. The sample holding circuits 8 and 9 hold the signal level of the image signal in synchronization with the sampling pulses SP1 and SP2 generated from the timing generator 10 at different timings. The hold outputs of the sample hold circuits 8 and 9 are supplied to the differential amplifier 11, where the level difference is taken. A voltmeter 13 is connected between the output terminal 12 of the differential amplifier 11 and ground, for example.
타이밍제너레이터(10)는 센서열(1)의 유효화소영역(2)에 있어서의 어느 하나의 R의 센서 ①의 신호전하가 출력되는 타이밍에서 샘플링펄스 SP1 를, 기준화소영역(3)에 있어서의 수광가능한 R의 센서 ②의 신호전하가 출력되는 타이밍에서 샘플링펄스 SP2를 각각 발생하는 동시에, 독출 게이트(4)를 개폐구동하기 위한 게이트펄스 θGP나 2상의 전송클록 θ1, θ2 등의 각종 타이밍신호를 발생한다.The timing generator 10 receives the sampling pulse SP1 in the reference pixel region 3 at the timing at which the signal charge of the sensor 1 of any R in the effective pixel region 2 of the sensor string 1 is output. Sampling pulses SP2 are generated at the timing when the signal charge of the light receiving sensor R of R is output, and various timing signals such as gate pulses θGP and two-phase transfer clocks θ1 and θ2 for opening and closing the read gate 4 are generated. Occurs.
다음에, 본원 발명의 실시예 1에 따른 컬러리니어센서의 동작에 대하여 설명한다.Next, the operation of the color linear sensor according to Embodiment 1 of the present invention will be described.
먼저, 독출게이트(4)에 의해 센서열(1)의 각 센서의 신호전하가 CCD 레지스터(5)에 독출되고, 이 CCD 레지스터(5)에 의해 출력단측에 차례로 전송됨으로써, 1라인분의 화상신호가 신호출력으로서 도출된다. 여기서 R(적)성분에 대해서만 주목하면 그 출력 파형은 제4도에 도시한 바와 같은 파형으로 된다. 이 파형도에 있어서, 파형 ①과 파형 ②은 제3도의 유효화소영역(2)에 있어서의 R의 센서 ①와, 기준화소영역(3)에 있어서의 수광가능한 R의 센서 ②에 각각 대응하고 있다.First, the signal charges of the sensors of the sensor array 1 are read out by the read gate 4 into the CCD register 5, and are sequentially transmitted to the output end side by the CCD register 5, so that an image for one line is obtained. The signal is derived as the signal output. If only the R (red) component is paid attention to, the output waveform is a waveform as shown in FIG. In the waveform diagram, waveforms 1 and 2 correspond to the sensor 1 of R in the effective pixel region 2 of FIG. 3 and the sensor 2 of light receiving R in the reference pixel region 3, respectively. .
이 파형 ①과 파형 ②의 의 타이밍에서 타이밍제너레이터(10)로부터 샘플링펄스 SP1, SP2가 발생되고, 이것에 의해 샘플홀드회로(8),(9)에서는 파형 ①과 파형 ②의 전압레벨이 샘플 홀드된다. 그리고, 차동앰프(11)에 있어서 파형 ①과 파형 ②의 레벨차 ΔV가 얻어지고, 전압계(13)에 표시된다.Sampling pulses SP1 and SP2 are generated from the timing generator 10 at the timings of the waveforms 1 and 2, whereby the voltage levels of the waveforms 1 and 2 are sample-held in the sample hold circuits 8 and 9. do. In the differential amplifier 11, the level difference ΔV between the waveforms 1 and 2 is obtained and displayed on the voltmeter 13.
여기서, 기준화소영역(3)에 있어서의 수광 가능한 R의 센서 ②에서는 인접하는 B(청), G(녹)의 센서가 차광되어 있으므로, 혼색이 발생하는 일이 없기 때문에, 파형 ②의 전압레벨에 대한 파형 ①의 전압레벨의 차 ΔV가 유효화소영역(2)에 있어서의 R의 센서 ①, 나아가서는 각 센서의 혼색의 정도를 나타내게 된다.Here, since the adjacent B (blue) and G (green) sensors are shielded from the light sensor R of the light receiving R in the reference pixel region 3, since the mixed color does not occur, the voltage level of the waveform ② The difference ΔV between the voltage levels of the waveforms 1 and 2 represents the sensor 1 of R in the effective pixel region 2, and thus the degree of mixing of the respective sensors.
혼색의 발생의 원인으로서는 일반적으로 하기의 두가지 경우 (1), (2)를 생각할 수 있다. 단, 어느 경우에나 전술한 바와 같이 기준화소영역(3)에 있어서의 수광 가능한 R의 센서 ②에서는 혼색은 생기지 않고, 유효화소영역(2)에 있어서의 R의 센서 ①에서만 생길 수 있다.Generally, the following two cases (1) and (2) can be considered as a cause of mixing. In any case, however, mixed color does not occur in the sensor 2 of the light receiving R in the reference pixel region 3 as described above, but only in the sensor 1 of R in the effective pixel region 2.
(1)의 경우에는, 제5도에 도시한 바와 같이 인접하는 B, G의 센서상의 색필터(B 필터와 G 필터)를 통과하여, 본래 R의 센서 ①에 입사해서는 안될 광이 혼입함으로써 혼색이 발생한다.In the case of (1), as shown in FIG. 5, light is mixed by passing through the color filters (B filter and G filter) on the adjacent B and G sensors and not incident on the sensor 1 of R. This happens.
(2)의 경우에는, 제6도에 도시한 바와 같이 인접하는 B, G의 센서로부터 들어온 광에 의해 센서의 Si 계면 부근에서 광전 변환된 전자가 R의 센서 ①에 혼입함으로써 혼색이 발생한다.In the case of (2), as shown in Fig. 6, mixed color occurs when electrons photoelectrically converted in the vicinity of the Si interface of the sensor are mixed with the sensor 1 of R by light from adjacent B and G sensors.
이와 같은 원인에 의해 발생한 혼색의 정도를 본 실시예의 컬러리니어센서에 의해 레벨차 ΔV로서 측정할 수 있게 된다. 따라서, 이 측정결과에 의거하여 컬러리니어센서의 제조단계에 있어서 레벨차 ΔV가 최소가 되도록 즉 혼색이 가장 적어지도록 색필터의 위치조정이나 센서부의 패턴의 최적화등을 행함으로써, 혼색이 적은 컬러리니어센서를 제공할 수 있게 된다.The degree of mixed color caused by such a cause can be measured by the color linear sensor of this embodiment as the level difference ΔV. Therefore, based on the measurement result, color linearity with less mixed color is performed by adjusting the position of the color filter or optimizing the pattern of the sensor part such that the level difference ΔV is minimized at the manufacturing stage of the color linear sensor, that is, the color mixture is minimized. It is possible to provide a sensor.
그리고, 상기 실시예에서는 기준화소영역(3)에 있어서의 R의 센서를 수광 가능하게 구성하였으나, R에 한정되는 것은 아니고 다른색 G, B라도 되며, 한마디로 말하면 기준화소영역(3)에 있어서 수광 가능하게 구성된 센서의 신호출력과, 이 센서와 동일한 색의 유효화소영역(2)의 센서의 신호출력과의 레벨차를 측정할 수 있으면 되는 것이다.Incidentally, in the above embodiment, the sensor of R in the reference pixel region 3 is configured to be light-receivable, but it is not limited to R but may be different colors G and B. In other words, in the reference pixel region 3 The level difference between the signal output of the sensor configured to receive light and the signal output of the sensor in the effective pixel region 2 of the same color as that of the sensor may be measured.
또, 상기 실시예에 있어서는 샘플홀드회로(8),(9) 및 차동앰프(11)로 이루어지는 회로구성에서, 파형 ②의 전압레벨에 대한 파형 ①의 전압레벨의 레벨차 ΔV를 검출하도록 하였으나, 이 회로구성에 한정되지 않으며, 레벨차 ΔV를 검출할 수 있는 구성의 것이라면 된다.In the above embodiment, in the circuit structure consisting of the sample hold circuits 8, 9 and the differential amplifier 11, the level difference ΔV of the voltage level of the waveform 1 to the voltage level of the waveform 2 is detected. It is not limited to this circuit structure, It should just be a structure which can detect a level difference (DELTA) V.
이상 설명한 바와 같이, 본원 발명에 의하면 점순차 센서열을 가진 컬러리니어센서에 있어서, 기준화소영역에 있어서의 소정의 색의 1화소만을 수광 가능하게 하고, 이 화소의 신호출력과, 이 화소와 동일색의 유효화소영역이 화소의 신호출력과의 레벨차를 취하는 구성으로 함으로써, 기준화소영역에 있어서의 수광 가능한 화소에서는 혼색이 발생하지 않으므로, 유효화소영역에 있어서의 센서부의 혼색의 정도를 간단한 구성으로 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, in a color linear sensor having a point-sequential sensor array, only one pixel of a predetermined color in the reference pixel region can be received, and the signal output of this pixel is the same as this pixel. When the effective pixel area of the color has a level difference from the signal output of the pixel, no mixed color occurs in the light-receivable pixel in the reference pixel area, so that the degree of blending of the sensor portion in the effective pixel area is simplified. There is an effect that can be measured accurately.
제7도는 본원 발명의 실시예 2에 따른 컬러리니어센서의 구성도이다.7 is a configuration diagram of a color linear sensor according to Embodiment 2 of the present invention.
제7도에 있어서, 예를 들면 R, G, B에 각각 대응한 색필터가 배설된 3색의 포토센서(1R),(1G),(1B)는 화소단위로 차례로 1차원 배열되어 센서열(1)을 구성하고 있다. 이 센서열(1)의 각 포토센서에 축적된 신호전하는 각 센서마다 배설된 게이트군(ROG1, ROG2, ROG3)으로 이루어지는 제1독출게이트(22)에 의해 화소단위로 독출된다.In Fig. 7, for example, three-color photosensors 1R, 1G, and 1B in which color filters corresponding to R, G, and B are disposed are arranged one-dimensionally in pixel units, so that the sensor array (1) is comprised. The signal charges accumulated in the photosensors of the sensor array 1 are read out pixel by pixel by the first read gates 22 formed of the gate groups ROG1, ROG2, and ROG3 disposed for each sensor.
한편, 센서열(1)로부터 독출된 신호전하를 전송하는 전송레지스터로서 단일의 CCD 레지스터(23)가 설치되어 있으며, 이 CCD 레지스터(23)는 센서열(1)의 화소수의 1/3의 비트수를 가지고 있다. 또한, 제1독출 게이트(22)와 CCD 레지스터(23)의 사이에는 센서열(1)의 인접한 3색의 포토센서(1R),(1G),(1B)마다 제2독출 게이트(24)의 ROG4가 배설되어 있다. 이 제2독출 게이트(24)는 제1독출 게이트(22)에 의해 3화소분이 차례로 독출된 신호전하를 CCD 레지스터(23)의 1비트에 공급한다.On the other hand, a single CCD register 23 is provided as a transfer register for transferring the signal charges read out from the sensor string 1, and this CCD register 23 is one third of the number of pixels of the sensor string 1. Has the number of bits In addition, between the first read gate 22 and the CCD register 23, each of the three adjacent color photosensors 1R, 1G, and 1B of the sensor string 1 is connected to the second read gate 24. ROG4 is excreted. The second read gate 24 supplies signal charges read in sequence of three pixels by the first read gate 22 to one bit of the CCD register 23.
CCD 레지스터(23)는 제1, 제2독출 게이트(22),(24)에 의해 센서열(1)로부터 화소단위로 차례로 독출된 신호전하를 2상 구동에 의해 출력단(제7도의 좌단)으로 차례로 전송한다. 이 CCD 레지스터(23)의 출력단에는 전송되어 온 신호전하를 검출하여 전기신호로 변환하는 전하 검출부(25)가 설치되어 있다. 이 전기신호는 단일의 출력단자(핀)(26)로부터 도출되어 외부회로(도시하지 않음)에 공급된다.The CCD register 23 transfers signal charges sequentially read out from the sensor string 1 in pixel units by the first and second read gates 22 and 24 to the output terminal (left end of FIG. 7) by two-phase driving. Send in turn. At the output end of the CCD register 23, a charge detector 25 for detecting the transferred signal charge and converting it into an electrical signal is provided. This electrical signal is derived from a single output terminal (pin) 26 and supplied to an external circuit (not shown).
타이밍제너레이터(27)는 CCD 레지스터(23)를 2상 구동하기 위한 전송 클록 θ1, θ2과, 제1, 제2독출 게이트(22),(24)를 개폐구동하기 위한 게이트클록 θROG1∼θROG4을 적당한 타이밍에서 발생한다. 2상의 전송클록 θ1, θ2은 CCD 드라이버(28)를 통해 CCD 레지스터(23)에 인가되고, 또한 게이트클록 θROG1∼θROG4은 게이트드라이버(29)를 통해 제1, 제2독출 게이트(22),(24)에 인가된다The timing generator 27 suitably transfers the clocks θ1 and θ2 for driving the two-phase CCD register 23 and the gate clocks θROG1 to θROG4 for opening and closing the first and second read gates 22 and 24. Occurs in timing. The transfer clocks θ1 and θ2 of the two phases are applied to the CCD register 23 through the CCD driver 28, and the gate clocks θROG1 to θROG4 are connected to the first and second read gates 22 and (through the gate driver 29). Is applied to
다음에, 이러한 구성의 컬러리니어센서의 동작에 대하여 제8도의 타이밍차트에 따라 설명한다.Next, the operation of the color linear sensor having such a configuration will be described according to the timing chart of FIG.
먼저, 시각 t=t0일 때, 게이트클록 θROG1 및 θROG4이 고레벨(이하, “H”레벨이라 함)로 됨으로써, 제1독출 게이트(22)의 ROG 1 및 제2독출 게이트(24)의 ROG4가 온(개상태), 게이트클록 θROG2, ROG3이 저레벨(이하, “L”레벨이라 함)로 됨으로써, 제1독출 게이트(22)의 ROG2, ROG3가 오프(폐상태)로 되며, 이것에 의해 R(적)의 포토센서(1R)에 축적된 신호전하만이 CCD 레지스터(23)에 독출되어 CCD 레지스터(23)에 의해 전송된다. 이 시점에서 R의 1라인분의 신호전하가 독출되게 된다.First, when time t = t0, the gate clocks θROG1 and θROG4 are at a high level (hereinafter referred to as “H” level), whereby ROG1 of the first read gate 22 and ROG4 of the second read gate 24 become On (open state), gate clocks θROG2 and ROG3 are at a low level (hereinafter referred to as “L” level), whereby ROG2 and ROG3 of the first read gate 22 are turned off (closed), whereby R Only signal charges accumulated in the photo sensor 1R (red) are read into the CCD register 23 and transferred by the CCD register 23. At this point, signal charges for one line of R are read out.
이어서, 시각 t=t1일 때, 게이트클록 θROG2, θROG4만이 “H”레벨로 됨으로써, 제1독출 게이트(22)의 ROG2, ROG4)가 온, 게이트클록 θROG1, θROG3이 “L”레벨이 됨으로써, 제1독출 게이트(22)의 ROG1, ROG3이 오프로 되며, 이로써 G(녹)의 포토센서(1G)에 축적된 신호전하만이 CCD 레지스터(23)에 독출되어 CCD 레지스터(23)에 의해 전송된다. 이 시점에서, R(적)에 이어 G(녹)의 1라인분의 신호전하가 독출되게 된다.Subsequently, when the time t = t1, only the gate clocks θROG2 and θROG4 are at the “H” level, so that the ROG2 and ROG4 of the first read gate 22 are turned on, and the gate clocks θROG1 and θROG3 are at the “L” level. ROG1 and ROG3 of the first read gate 22 are turned off, whereby only the signal charges accumulated in the photo sensor 1G of G (green) are read into the CCD register 23 and transferred by the CCD register 23. do. At this point, signal charges for one line of G (green) are read out following R (red).
이어서, 시각 t=t2일 때, 게이트클록 θROG3, θROG4이 “H”레벨이 됨으로써, 제1독출 게이트(22)의 ROG3, ROG4가 온, 게이트클록 θROG1, θROG2이 “L”레벨로 됨으로써, 제1독출 게이트(22)의 ROG1, ROG2가 오프로 되며, 이로써 B(청)의 포토센서(1B)에 축적된 신호전하만이 CCD 레지스터(23)에 독출되어 CCD 레지스터(23)에 의해 전송된다. 이 시점에서, R, G, B 각 1라인분의 신호전하가 독출되게 된다.Subsequently, when time t = t2, the gate clocks θROG3 and θROG4 are at the “H” level, so that the ROG3 and ROG4 of the first read gate 22 are turned on, and the gate clocks θROG1 and θROG2 are at the “L” level. ROG1 and ROG2 of the one read gate 22 are turned off, so that only the signal charges accumulated in the photosensor 1B of B (blue) are read into the CCD register 23 and transferred by the CCD register 23. . At this point, signal charges for one line of R, G, and B are read out.
전술한 바와 같이, 점순차 센서열을 채용함으로써, 센서열 3개에 의한 선순차 출력타이밍의 경우와 같은 센서간의 위치 어긋남이 없고, 더욱이 출력핀(단자)이 1개로도 되므로, 외부회로의 간략화를 도모할 수 있게 된다. 또한, 신호전하의 출력형식이 선순차이므로, CCD 레지스터(23)에서의 전송열화가 혼색으로서 화상에 나타나는 일도 없다.As described above, by adopting the point-sequential sensor string, there is no positional shift between the sensors as in the case of the line-sequential output timing by three sensor strings, and furthermore, the output pin (terminal) may be one, thereby simplifying the external circuit. It can be planned. In addition, since the output form of the signal charge is linearly ordered, transfer deterioration in the CCD register 23 does not appear in the image as mixed color.
또한, 센서열(1)로부터 신호전하를 독출하는 독출 게이트를 제1, 제2의 독출 게이트(22),(24)에 의한 2단구성으로 함으로써, CCD 레지스터(23)의 비트수가 센서열(1)의 화소수의 1/3로도 되므로, CCD 레지스터(23)의 전송주파수를 1/3로 할 수 있기 때문에, 소비전력의 저감도 도모할 수 있게 된다.In addition, the read gate for reading out signal charges from the sensor string 1 has a two-stage structure formed by the first and second read gates 22 and 24, so that the number of bits in the CCD register 23 is increased. Since the number of pixels in (1) may be 1/3, the transmission frequency of the CCD register 23 can be 1/3, so that the power consumption can be reduced.
또한, 상기 실시예에서는 독출 게이트를 2단구성으로 함으로써, 선순차로 출력을 도출한다고 하였으나, 제2독출 게이트(24)를 생략해도 제1독출 게이트(22)의 구동타이밍을 적당하게 제어함으로써, 점순차 센서열에서 선순차 출력이 가능하다. 단, 이 경우에 CCD 레지스터(23)의 비트수는 센서열(1)의 화소수와 동수로 되기 때문에, CCD 레지스터(23)의 전송주파수로서는 상기 실시예의 경우의 3배의 주파수가 필요하게 된다.In addition, in the above embodiment, the readout gate has a two-stage configuration, whereby the output is derived in a linear order. However, when the second read gate 24 is omitted, the drive timing of the first read gate 22 is appropriately controlled. Line sequential output is possible in the point sequence sensor array. In this case, however, since the number of bits of the CCD register 23 is equal to the number of pixels of the sensor string 1, the frequency of the CCD register 23 needs to be three times as high as that of the above embodiment. .
이상 설명한 바와 같이, 본원 발명에 의하면 점순차 센서열을 가진 컬러리니어센서에 있어서, 각 색마다 신호전하를 1라인분씩 차례로 선순차 출력하는 구성으로 하였으므로, 점순차 센서열이지만, 센서열 3개에 의한 선순차 출력타입의 경우와 같은 센서간의 위치 어긋남이 없고, 더욱이 출력핀(단자)이 1개로도 되므로, 외부회로의 간략화가 도모되는 동시에, 선순차 출력이지만, 전송레지스터에서의 전송열화에 의한 혼색을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, in the color linear sensor having the point sequence sensor sequence, the signal charges are sequentially output one line by one line for each color. There is no positional shift between the sensors as in the case of the linear sequential output type, and the output pin (terminal) can be further used. Therefore, the external circuit can be simplified, and the linear sequential output is caused by transmission degradation in the transfer register. It is effective to prevent color mixing.
그리고, 독출게이트를 2단구성으로 함으로써 전송레지스터의 비트수가 센서열의 화소수의 1/3로 만족하기 때문에, 전송레지스터의 전송주파수를 1/3로 할 수 있으므로, 소비전력의 저감이 도모되는 효과도 있다.In addition, since the number of bits of the transfer register satisfies 1/3 of the number of pixels in the sensor string by using the readout gate in two stages, the transfer frequency of the transfer register can be 1/3, so that the power consumption can be reduced. There is also.
첨부도면을 참조하여 본원 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본원 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구의 범위에 정의된 바와 같은 본원 발명의 기술적 사상이나 범위를 일탈하지 않고, 이 기술분야에 숙련된 사람은 여러 가지 변형 및 변경을 가할 수 있다는 것을 알 수 있다.Although preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, without departing from the spirit or scope of the present invention as defined in the following claims, Those skilled in the art will appreciate that many modifications and variations can be made.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (2)
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