JPH04261258A - カラー画像読取り装置 - Google Patents

カラー画像読取り装置

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JPH04261258A
JPH04261258A JP3002196A JP219691A JPH04261258A JP H04261258 A JPH04261258 A JP H04261258A JP 3002196 A JP3002196 A JP 3002196A JP 219691 A JP219691 A JP 219691A JP H04261258 A JPH04261258 A JP H04261258A
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JP
Japan
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light receiving
color
color filter
latch
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP3002196A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsuneo Sato
恒夫 佐藤
Masatoshi Kato
雅敏 加藤
Sotohisa Asai
浅井 外壽
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はカラー画像を電気信号
に変換するカラー画像読取り装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図8は一般的なカラー画像読取り装置を
示す構成図である。図において、1はセンサ基板、2は
結像手段としてのレンズ、3は原稿4を照明する照明手
段としての蛍光灯、5は原稿台である。
【0003】この構成において、原稿台5の上に置かれ
た原稿4は蛍光灯3により照明され、原稿4上の画像は
レンズ2によりセンサ基板1上に結像される。センサ基
板1、レンズ2および蛍光灯3は一体となって矢印Aの
方向に、原稿4、原稿台5に対して相対的に移動し、原
稿4上の画像情報は走査線毎に順次電気信号に変換され
る。
【0004】図9および図10は、例えば、特願昭61
−184402号に示されたセンサ基板1の平面図およ
びセンサ基板1上の受光部周辺を模式的に描いた平面図
である。図9において、11は絶縁基板、12は絶縁基
板11上に一直線に配置されたCCDイメージセンサで
ある。図10において、13は一つの画素、131〜1
34はCCDイメージセンサ12上に配置された受光部
である。受光部131はカラーフィルタのない受光部、
受光部132、133、134はそれぞれ黄色、緑色お
よびシアンのカラーフィルタを表面に形成した受光部で
あり、4個の受光部131〜134は一つの画素に対応
している。
【0005】また、141および142は、受光部13
1、132および受光部133、134において入射光
より生成された電荷をCCDチャネル151および15
2に転送するためのトランスファゲートである。
【0006】また、図11は、このようなCCDイメー
ジセンサ12の一般的な動作を示すタイムチャートであ
る。
【0007】次に、CCDイメージセンサ12の動作に
ついて説明する。上記トランスファゲート141がオフ
状態の時、受光部131、132に入射した光は電荷に
変換され、この受光部131、132に蓄積される。次
に、トランスファゲート141がオン状態になると、蓄
積された電荷はCCDチャネル151に転送される。C
CDチャネル151には受光部131、132の一つ一
つに対応したポテンシャルの井戸(図示せず)が存在し
、二相クロックΦ1、Φ2を印加することにより、受光
部より転送された電荷は順次、隣のポテンシャルの井戸
に転送され、最終段にあるフローティングディフュージ
ョンアンプ(図示せず)により、CCDイメージセンサ
の外部にアナログ信号として取り出される。ここで、C
CDチャネル151に存在する井戸の総数を、CCDイ
メージセンサの段数と定義する。実際には、二相クロッ
クΦ1、Φ2を連続的に印加しながら、トランスファゲ
ートパルスΦTを時間TSの周期で入力する(図11)
。この場合、第二のトランスファゲートパルスΦTによ
ってCCDチャネル151に転送された電荷は、時間T
Sの間に受光部131、132に蓄積された電荷に等し
い。従って、CCDチャネルの最終段のフローティング
ディフュージョンアンプからは、カラーフィルタがない
受光部131および黄色のカラーフィルタが形成された
受光部132に入射した光量に比例した信号を交互に時
系列信号として取り出すことができる。もう一方の受光
部133、134、トランスファゲート142、CCD
チャネル152の動作も上述した動作と同様である。
【0008】図10に示したように、画素13は各々異
なるカラーフィルタが配設された複数(n≧3)の受光
部で構成されている。よって、画素の受光面積は単位受
光部の面積のn倍となる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このようなカラー画像
読取り装置において、細かい線の読取り精度の基準であ
る解像度を向上させることは画素の面積を小さくするこ
とになるため、個々の受光部の面積は更に小さくなる。 そのため、高解像度のCCDイメージセンサは、微小工
作技術を必要とする。また、受光部の面積が小さくなる
ために高感度のCCDイメージセンサが必要になる。そ
の結果、コストが高いという問題があった。また、CC
Dイメージセンサを用いたカラー画像読取り装置も割高
であるという問題があった。また、受光部の面積を小さ
くすることは、CCDチャネルの段数が増え、その結果
、CCDイメージセンサ全体の転送効率が低下するとい
う問題があった。また、縮小型のCCDイメージセンサ
にしても、チップ長が長くなりコストが高いという問題
があった。
【0010】すなわち、高解像度の読取り精度を有する
従来のカラー画像読取り装置は、生産コストが高く、C
CDイメージセンサ全体の転送効率が低いという問題が
あった。
【0011】この発明は上記した問題を解消するために
なされたもので、高解像度、高転送効率で、しかも安価
であるカラー画像読取り装置を提供することを目的とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するためになされたもので、光電変換を行なう複数の
受光素子と、該受光素子上に形成された互いに分光特性
の異なる複数種類のカラーフィルタと、原稿を照明する
照明手段と、上記原稿の像を上記受光素子に結像する結
像手段と、上記受光素子からの電気信号を、三原色カラ
ー信号に変換する信号変換手段とを備え、上記原稿の一
走査線を複数の画素に分解し、画素単位にカラー信号を
出力するカラー画像読取り装置において、第一のカラー
フィルタが上記画素数と同数の受光素子上に形成され、
上記第一のカラーフィルタ以外のカラーフィルタが上記
画素数より少数より少数の上記受光素子上にそれぞれ形
成され、上記信号変換手段は、上記第一のカラーフィル
タ以外のカラーフィルタに対応する電気信号から、補間
演算を行なう手段である構成とした。
【0013】請求項2では、第一のカラーフィルタ緑色
であり該カラーフィルタが形成された第一の受光素子列
と、赤色と青色のカラーフィルタを形成された受光素子
が交互に並ぶ第二の受光素子列とを有する構成とした。 像読取り装置。
【0014】請求項3では、信号変換手段が、第一のカ
ラーフィルタ以外のカラーフィルタが形成された受光素
子からの電気信号を順次入力される第一のラッチと、該
第一のラッチに接続された第二のラッチと、上記電気信
号と上記第二のラッチの出力を入力される加除算器と、
上記第一のラッチの出力を外部に取り出す第一の出力端
子と、上記加除算器の出力を外部に取り出す第二の出力
端子とを有する構成とした。
【0015】
【作用】この発明では、画素の面積と受光部の面積が一
致するので、従来例における受光部のn倍の面積の受光
部で、従来例と同一の解像度を有することがで、解像度
を向上させても受光素子の段数は画素の総数に等しいこ
とになる。
【0016】
【実施例】以下、この発明の実施例を図を参照して説明
する。図1において、13は一つの画素で、135〜1
37はCCDイメージセンサ12上に配設された受光部
である。受光部135、136、137はそれぞれ赤色
、緑色、青色のカラーフィルタを表面に形成した受光部
である。受光部135、136の一組、受光部136、
137の一組は一つの画素に対応している。また、14
1および142は受光部135、137および受光部1
36において入射により生成された電荷をCCDチャネ
ル151、152に転送するためのトランスファーゲー
トである。
【0017】図2は、図1に示すように二列の受光部列
に対し、各列の蓄積時間の設定を示すタイムチャートで
ある。図3は原稿4と各受光部列の位置関係を示すグラ
フである。
【0018】図4は、図1のように異なるカラーフィル
タが交互に形成されている受光部列に対し、各受光部の
信号処理を行なうブロックである。この信号処理部は、
複数個例えば2組のラッチ611、612、1個の加除
算器62、1個の入力端子63、2個の出力端子641
、642で構成されている。1個の入力端子63はラッ
チ611の入力端子に直接接続されるとともに、加除算
器62の入力端子に接続される。ラッチ611の出力端
子は出力端子641および加除算器62の入力端子に接
続される。加除算器62の出力端子は出力端子642に
接続される。
【0019】次に、本実施例の動作について説明する。 図2の(a)、(b)のφ1、φ1は図1のCCDチャ
ネル151、152に印加される二相クロックであり、
常時、連続的に印加される。図2の(c)、(d)のφ
TGA、φTGBはそれぞれトランスファーゲート14
1、142に印加されるトランスファーゲートパルスで
あり、このトランスファーゲートパルスφTGA、φT
GBの周期TSA、TSBが蓄積時間となる。
【0020】図1において、中央線Lより下部をAチャ
ネル、上部をBチャネルとすると、Aチャネルの蓄積時
間はTSAであり、Bチャネルの蓄積時間はTSBであ
るということができる。本実施例における周期TSA、
TSBは等しくなっているが、各チャネルの開始時刻は
TDだけ異なっている。したがって、各チャネルからの
出力信号DA、DBは、トランスファーゲートパルスφ
TGA、φTGBが印加された直後から、DAについて
はA1g 、A2g 、A3g ・・・・の順序で、ま
た、DBについてはA1r 、A2b 、A3r 、A
4b ・・・・の順序で、図2の(e)、(f)に示す
ように出力される。
【0021】次に、本実施例におけるイメージセンサの
各受光列の読み取り位置の関係について説明する。図3
はカラー画像読取り装置におけるAチャネルおよびBチ
ャネル受光部が時刻とともに原稿のどの位置(副走査方
向)に存在するかを示したものであり、Pは副走査ピッ
チである。図3に示す時刻t0 において、Aチャネル
の受光部136が位置y0 にあり、Bチャネルの受光
部135、137が位置y0 −(P/2)にあったと
する。 カラー画像読取り装置においては、各受光部135〜1
37は原稿4に対して相対的に移動する。図3のS1は
Aチャネルの受光部136の移動状態、S2はBチャネ
ルの受光部135、137の移動状態を示している。時
刻t0 から蓄積を開始したとすると、蓄積時間TSA
の間にAチャネルの受光部136に入射される光は原稿
4面上のy0 からy0 +Pの部分の画像の反射光で
ある。 このとき、Aチャネルの蓄積開始時刻とBチャネルの蓄
積開始時刻のずれTDを(TSA/2)とすると、図3
から明らかなように、BチャネルもAチャネルと同じ原
稿4面上のy0 からy0 +Pの部分の画像の反射光
を光電変換することになる。このようにして、各受光部
列の蓄積時間の開始時刻が互いに異なるようにすること
で、複数列の受光部は副走査方向に対して同一の位置の
画像を読み取ることができる。
【0022】次に、本実施例の信号処理部の動作につい
て図5のタイムチャートを参照して説明する。信号処理
部6の入力端子63には、Bチャネルの交互に異なるカ
ラーフィルタが形成された受光部135、137の信号
が入力されるので、入力信号DINのタイムチャートは
・・・Ri−2、Bi−1、Ri 、 Bi+1 ・・
・という順序になる(Ri はi番目の画素の赤色フィ
ルタが形成された受光部の信号値の意味を持つものとす
る。他も同様である)。出力端子641の出力信号DO
UT1はラッチ611の出力信号であるから、入力信号
DINに対して1クロック遅れた信号となる。加除算器
62にはラッチ611、612を通過した信号、即ち入
力信号DINに対して2クロック遅れた信号と入力信号
DINが共に入力される。よって、加除算器62の出力
信号である出力端子642の出力信号DOUT2は図5
に示したようなタイムチャートになる。
【0023】次に、図5の物理的な意味について図6を
参照して説明する。図5の時刻t0 における出力信号
DOUT1、 DOUT2はそれぞれRi 、 (Bi
−1 +Bi+1 )/2である。Bi−1 、Bi+
1 は図6の(a)に示したように受光部135の両隣
の受光部137の信号値である。このBi−1、Bi+
1 を加えて、2で除算するということは、中央の受光
部135の位置のB信号に相当する値を求めたことにな
る(図6の(b))。
【0024】次に、本実施例における受光部面積と解像
度との関係について図7を参照して説明する。本実施例
におけるカラー画像読取り装置の画素13は図7の(a
)に示すように画素の面積と受光部の面積が一致する。 このことは、一つの受光部の面積だけで解像度が決定さ
れることを意味しており、従来例における受光部のn倍
の面積の受光部で、従来例と同一の解像度を有すること
ができる。
【0025】また、CCDイメージセンサのAチャネル
が同一の緑色カラーフィルタが表面に形成された受光部
で構成されているので、各画素には輝度信号に相当する
G信号が生のデータの形で含まれている。
【0026】次に、本実施例における受光部面積と転送
効率の関係について述べる。画素13は図7(b)に示
すように、画素の面積と受光部の面積が一致する。この
ことは、解像度を向上させてもCCDイメージセンサの
段数は画素の総数に等しいことを示している。これは従
来例におけるCCDイメージセンサの1/nの段数で同
一の解像度を実現できることを意味する。
【0027】なお、上記実施例では、受光部形状が矩形
である場合を示したが、平行四辺形の形状であってもよ
い。また、各チャネルの蓄積時間TSA、TSBが等し
い場合わ示したが、これらは異なる時間であってもよい
。また、カラーフィルタの配列は交互に並ぶ例を示した
が、この例に限られるものではない。また、受光部列が
二列のCCDイメージセンサの例を示したが、一列であ
ってもよい。
【0028】
【発明の効果】この発明は以上説明した通り、1画素の
面積が1受光部面積と等しくなるようにしたので、従来
と同一解像度を得るのに従来の受光部のn倍の面積を有
するCCDイメージセンサを使用でき、従来に比し安価
なカラー画像読み取り装置を得るこができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例のCCDイメージセンサの受
光部周辺を示す平面図である。
【図2】上記CCDイメージセンサの駆動方法を示すタ
イムチャートてある。
【図3】上記実施例における各チャネルと原稿との一関
係を示す図である。
【図4】上記実施例における信号処理部のブロック図で
ある。
【図5】上記信号処理部のタイムチャートである。
【図6】上記信号処理部の物理的意味を説明するための
図である。
【図7】上記実施例における画素の説明図である。
【図8】一般的なカラー画像読み取り装置の主要部を示
す図である。
【図9】センサ基板を示す図である。
【図10】従来例におけるCCDイメージセンサの受光
部周辺を示す平面図である。
【図11】従来のカラー画像読み取り装置におけるCC
Dイメージセンサの駆動方法を示すタイムチャートであ
る。
【符号の説明】
1        センサ基板 2        レンズ 3        蛍光灯 4        原稿 5        原稿台 6        信号処理部 13      画素 62      加除算器 135〜137  受光部 611、612  ラッチ 641、642  出力端子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  光電変換を行なう複数の受光素子と、
    該受光素子上に形成された互いに分光特性の異なる複数
    種類のカラーフィルタと、原稿を照明する照明手段と、
    上記原稿の像を上記受光素子に結像する結像手段と、上
    記受光素子からの電気信号を、三原色カラー信号に変換
    する信号変換手段とを備え、上記原稿の一走査線を複数
    の画素に分解し、画素単位にカラー信号を出力するカラ
    ー画像読取り装置において、第一のカラーフィルタが上
    記画素数と同数の受光素子上に形成され、上記第一のカ
    ラーフィルタ以外のカラーフィルタが上記画素数より少
    数の上記受光素子上にそれぞれ形成され、上記信号変換
    手段は、上記第一のカラーフィルタ以外のカラーフィル
    タに対応する電気信号から、補間演算を行なう回路を有
    する手段であることを特徴とするカラー画像読取り装置
  2. 【請求項2】  第一のカラーフィルタ緑色であり該カ
    ラーフィルタが形成された第一の受光素子列と、赤色と
    青色のカラーフィルタを形成された受光素子が交互に並
    ぶ第二の受光素子列とを有することを特徴とする請求項
    1記載のカラー画像読取り装置。
  3. 【請求項3】  信号変換手段が、第一のカラーフィル
    タ以外のカラーフィルタが形成された受光素子からの電
    気信号を順次入力される第一のラッチと、該第一のラッ
    チに接続された第二のラッチと、上記電気信号と上記第
    二のラッチの出力を入力される加除算器と、上記第一の
    ラッチの出力を外部に取り出す第一の出力端子と、上記
    加除算器の出力を外部に取り出す第二の出力端子とを有
    することを特徴とする請求項1または2記載のカラー画
    像読取り装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6407418B1 (en) 1998-09-16 2002-06-18 Nec Corporation Semiconductor device, method of manufacturing the same, image sensor apparatus having the same and image reader having the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6407418B1 (en) 1998-09-16 2002-06-18 Nec Corporation Semiconductor device, method of manufacturing the same, image sensor apparatus having the same and image reader having the same
US6583456B2 (en) 1998-09-16 2003-06-24 Nec Corporation Image sensor with light receiving elements of differing areas and image reader both having semiconductor device

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