(57)【要約】【課題】  中間色の色再現性を向上することができる固体撮像装置及びそれを用いた画像読取システムを提供すること。【解決手段】  本発明にかかるイメージセンサ１００は、受光光量に応じた信号を発生する複数のフォトセンサ１１１と、フォトセンサ１１１が１次元に配列された複数のフォトセンサアレイ１１０と、フォトセンサアレイ１１０上にそれぞれ形成された複数のカラーフィルタ１２０とを有するものであって、複数のカラーフィルタ１２０は、Ｒ色フィルタ１２１と、Ｇ色フィルタ１２２と、Ｂ色フィルタ１２３と、赤、緑、青以外の色の光を主に透過する非原色フィルタとを有するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光光量に応じた信号を発生する複数の受光素子と、前記受光素子が１次元に配列された複数の受光素子列と、前記受光素子列上にそれぞれ形成された複数の色フィルタとを有する固体撮像装置であって、
前記複数の色フィルタは、
赤の光を主に透過する赤色フィルタと、
緑の光を主に透過する緑色フィルタと、
青の光を主に透過する青色フィルタと、
赤、緑、青以外の色の光を主に透過する非原色フィルタとを有する固体撮像装置。
【請求項２】
前記非原色フィルタは、
シアンの光を主に透過するシアン色フィルタ又は黄の光を主に透過する黄色フィルタのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記非原色フィルタを複数有し、
前記複数の非原色フィルタは、
シアンの光を主に透過するシアン色フィルタと、
黄の光を主に透過する黄色フィルタとを有することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
読み取り原稿へ光を照射する光源と、
前記照射光により前記読み取り原稿から透過あるいは反射した光を受光し、前記受光した光に応じて色信号を生成し出力する請求項１乃至３いずれかに記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置からの前記色信号に基づいて画像を生成する画像生成手段とを有する画像読取システム。
【請求項５】
前記画像形成手段は、
前記固体撮像装置が、前記原稿から透過した光を受光して前記色信号を出力する場合には、前記赤色フィルタ、前記緑色フィルタ、前記青色フィルタ及び前記非原色フィルタが形成されている受光素子によって生成した信号に基づいて画像を生成し、
前記固体撮像装置が、前記原稿から反射した光を受光して前記色信号を出力する場合には、前記赤色フィルタ、前記緑色フィルタ、前記青色フィルタが形成されている受光素子によって生成した信号に基づいて画像を生成することを特徴とする請求項４に記載の画像読取システム。
【請求項６】
受光光量に応じた信号を発生する受光素子と、
前記受光素子が１次元に配列された第１乃至第５の受光素子列と、
前記第１の受光素子列上に形成され、赤の光を主に透過する赤色フィルタと、
前記第２の受光素子列上に形成され、緑の光を主に透過する緑色フィルタと、
前記第３の受光素子列上に形成され、青の光を主に透過する青色フィルタと、
前記第４の受光素子列上に形成され、シアンの光を主に透過するシアン色フィルタと、
前記第５の受光素子列上に形成され、黄の光を主に透過する黄色フィルタとを有する固体撮像装置。
【請求項７】
受光光量に応じた信号を発生する受光素子と、
前記受光素子が１次元に配列された第１乃至第４の受光素子列と、
前記第１の受光素子列上に形成され、赤の光を主に透過する赤色フィルタと、
前記第２の受光素子列上に形成され、緑の光を主に透過する緑色フィルタと、
前記第３の受光素子列上に形成され、青の光を主に透過する青色フィルタと、
前記第４の受光素子列上に形成され、シアンの光を主に透過するシアン色フィルタ又は黄の光を主に透過する黄色フィルタのいずれかを有する固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置及びそれを用いた画像読取システムに関し、特に、カラーフィルタを有する固体撮像装置及びそれを用いた画像読取システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、イメージスキャナ等の画像読み取り装置では、高解像度化が進んでおり、それと伴い、読み取り原稿の種類も紙などの反射型の他に、銀塩写真に使われているフィルム等の透過型（ネガ型、ポジ型）の原稿についても、画像を高画質に読み取ることが可能となってきている。
【０００３】
例えば、イメージスキャナでは、リニアイメージセンサ等の固体撮像装置を用いて画像の読み取りが行われている。まず、読み取りたい原稿から反射または透過された光を、色分離用のカラーフィルタが形成されているフォトセンサに入射し、当該フォトセンサにおいて、入射した光強度に対応した信号電荷を光電変換により生成し、その信号電荷を電気信号に変換して出力し、その出力信号をＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の元画像再現手段において、信号処理することにより元画像の色情報を再現している。
【０００４】
リニアイメージセンサでは、画像を読み取るときに、位置情報を得るため、主走査方向にフォトセンサを一次元的に並べてフォトセンサアレイを構成し、副走査方向に関してはフォトセンサアレイを一定間隔で移動させている。また、フォトセンサアレイ毎に色分離用のカラーフィルタが形成されており、このカラーフィルタには、主に、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）原色型の３色のフィルタを採用し、これら３本のフォトセンサアレイで１つのリニアイメージセンサを構成している。
【０００５】
図４に、従来の一般的なリニアイメージセンサであるイメージセンサ４００の平面図を示す。このイメージセンサ４００は、図に示されるように、フォトセンサ４１１を一次元方向に並べたフォトセンサアレイ４１０を３列構成し、フォトセンサアレイ４１０上にそれぞれ色分離用のカラーフィルタ４２０を形成している。この従来例では、カラーフィルタ４２０として、一般的に採用されているＲＧＢ色のカラーフィルタであるＲ（赤）色フィルタ４２１、Ｇ（緑）色フィルタ４２２及びＢ（青）色フィルタ４２３をそれぞれ異なるフォトセンサアレイ４１０上に形成し、これらの３色で一つのイメージセンサ４００を構成している。
【０００６】
図５に、イメージセンサ４００で一般的に使われているＲＧＢ色のカラーフィルタ４２０の分光特性を示す。図５において、横軸は入射する光の波長、縦軸は透過率を示している。図中の曲線５１はＢ色フィルタ４２３、曲線５２はＧ色フィルタ４２２、曲線５３はＲ色フィルタ４２１の分光特性を示している。
【０００７】
Ｂ色フィルタ４２３、Ｇ色フィルタ４２２及びＲ色フィルタ４２１は、ＲＧＢ色のそれぞれに対応した波長の光を透過するような透過率ピークを持っている。例えば、Ｂ色フィルタ４２３の場合は、曲線５１に示されるように約４８０ｎｍ、Ｇ色フィルタ４２２の場合は、曲線５２に示されるように約５４０ｎｍ、Ｒ色フィルタ４２１の場合は、曲線５３に示されるように約６２０ｎｍの波長の光を主に透過する分光特性をもっている。このピークとなる波長から離れるに従い透過率は減衰し、例えば、Ｂ色フィルタ４２３では、緑や赤の波長領域の光は透過し難い分光特性となっている。
【０００８】
透過率の減衰の仕方は緩やか過ぎると、主に透過したい光以外の波長の光を透過させてしまうため、偽信号の原因となり良好に色再現することができない。また、透過率の減衰を急にすると、光の波長は連続に変わることから、青と緑、緑と赤の中間の波長の光が透過しにくくなるため、この場合も良好に色再現することができない。したがって、Ｒ色フィルタ４２１、Ｇ色フィルタ４２２及びＢ色フィルタ４２３の分光特性はある程度の重なりを持っており、元画像再現手段等における色再現処理の簡単化及びＲＧＢ色の色再現性を良好にするため、この重なりは少なくなるようにしている。
【０００９】
しかしながら、この様な分光特性を持ったカラーフィルタ４２０を採用しているイメージセンサ４００では、ＲＧＢのそれぞれのピーク波長に近い色の色再現は非常に良いが、青と緑の中間色であるシアンや、緑と赤の中間色である黄等のように中間色にピークを持つ色の色再現については、光の入射に対する、カラーフィルタ４２０の透過率が低いためイメージセンサ４００からの信号出力が小さく、ＲＧＢのそれぞれのピーク波長に近い色の色再現と比較して中間色の色再現性は悪くなるという問題がある。
【００１０】
近年、銀塩写真では、色再現性をよくするため中間色に強く反応する色層を持った銀塩フィルムが使われるようになっているが、前述した様なＲＧＢ原色型のカラーフィルタ４２０のみを使ったイメージセンサ４００を使って画像を読み取った場合、銀塩フィルムの持つ中間色の画像情報を忠実に色再現することは前述したように困難である。
【００１１】
尚、原色のカラーフィルタに替えてマゼンタ、黄、シアンのカラーフィルタを用いるリニアイメージセンサが知られている（特許文献１参照）。また、緑、シアン、マゼンタ、黄のカラーフィルタ及び赤と青を積層したカラーフィルタを用いるエリアイメージセンサが知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−１８８４１７号公報
【特許文献２】特開平１０−６５１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このように、従来のイメージセンサ等の固体撮像装置では、ＲＧＢ原色型のカラーフィルタを用いているため、中間色を忠実に色再現することができないという問題点があった。
【００１３】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、中間色の色再現性を向上することができる固体撮像装置及びそれを用いた画像読取システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明にかかる固体撮像装置は、受光光量に応じた信号を発生する複数の受光素子と、前記受光素子が１次元に配列された複数の受光素子列と、前記受光素子列上にそれぞれ形成された複数の色フィルタとを有する固体撮像装置であって、前記複数の色フィルタは、赤の光を主に透過する赤色フィルタと、緑の光を主に透過する緑色フィルタと、青の光を主に透過する青色フィルタと、赤、緑、青以外の色の光を主に透過する非原色フィルタとを有するものである。これにより、ＲＧＢ原色以外の色の色再現性を向上することができる。
【００１５】
上述の固体撮像装置において、前記非原色フィルタは、シアンの光を主に透過するシアン色フィルタ又は黄の光を主に透過する黄色フィルタのいずれかであってもよい。これにより、中間色のシアン又は黄の色再現性を向上することができる。
【００１６】
上述の固体撮像装置において、前記非原色フィルタを複数有し、前記複数の非原色フィルタは、シアンの光を主に透過するシアン色フィルタと、黄の光を主に透過する黄色フィルタとを有していてもよい。これにより、中間色のシアン及び黄の色再現性を向上することができる。
【００１７】
本発明にかかる画像読取システムは、読み取り原稿へ光を照射する光源と、前記照射光により前記読み取り原稿から透過あるいは反射した光を受光し、前記受光した光に応じて色信号を生成し出力する、上述の固体撮像装置と、前記固体撮像装置からの前記色信号に基づいて画像を生成する画像生成手段とを有するものである。これにより、ＲＧＢ原色以外の色の色再現性が向上した画像を生成することができる。
【００１８】
上述の画像読取システムにおいて、前記画像形成手段は、前記固体撮像装置が、前記原稿から透過した光を受光して前記色信号を出力する場合には、前記赤色フィルタ、前記緑色フィルタ、前記青色フィルタ及び前記非原色フィルタが形成されている受光素子によって生成した信号に基づいて画像を生成し、前記固体撮像装置が、前記原稿から反射した光を受光して前記色信号を出力する場合には、前記赤色フィルタ、前記緑色フィルタ、前記青色フィルタが形成されている受光素子によって生成した信号に基づいて画像を生成してもよい。これにより、透過型の原稿について、ＲＧＢ原色以外の色の色再現性を向上することができる。
【００１９】
本発明にかかる固体撮像装置は、受光光量に応じた信号を発生する受光素子と、前記受光素子が１次元に配列された第１乃至第５の受光素子列と、前記第１の受光素子列上に形成され、赤の光を主に透過する赤色フィルタと、前記第２の受光素子列上に形成され、緑の光を主に透過する緑色フィルタと、前記第３の受光素子列上に形成され、青の光を主に透過する青色フィルタと、前記第４の受光素子列上に形成され、シアンの光を主に透過するシアン色フィルタと、前記第５の受光素子列上に形成され、黄の光を主に透過する黄色フィルタとを有するものである。これにより、シアン及び黄の色の色再現性を向上することができる。
【００２０】
本発明にかかる固体撮像装置は、受光光量に応じた信号を発生する受光素子と、前記受光素子が１次元に配列された第１乃至第４の受光素子列と、前記第１の受光素子列上に形成され、赤の光を主に透過する赤色フィルタと、前記第２の受光素子列上に形成され、緑の光を主に透過する緑色フィルタと、前記第３の受光素子列上に形成され、青の光を主に透過する青色フィルタと、前記第４の受光素子列上に形成され、シアンの光を主に透過するシアン色フィルタ又は黄の光を主に透過する黄色フィルタのいずれかを有するものである。これにより、シアン又は黄の色の色再現性を向上することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、中間色の色再現性を向上することができる固体撮像装置及びそれを用いた画像読取システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
発明の実施の形態１．
図１に、本発明の実施の形態１にかかるイメージセンサ１００の平面図を示す。このイメージセンサ１００は、図に示されるように、フォトセンサ１１１を一次元方向に並べたフォトセンサアレイ１１０を５列備えている。これらのフォトセンサアレイ１１０上には、それぞれ色分離用のカラーフィルタ１２０が形成されており、このカラーフィルタ１２０を介して、フォトセンサ１１１へ光が入射される構造となっている。
【００２３】
イメージセンサ１００では、カラーフィルタ１２０として、Ｒ色フィルタ１２１、Ｇ色フィルタ１２２及びＢ色フィルタ１２３の原色型カラーフィルタの他に、透過率が青と緑のピーク波長の中間にピークを持つＣｙ（シアン）色フィルタ１２４及び緑と赤のピーク波長の中間にピークを持つＹｅ（黄）色フィルタ１２５を有している。尚、フォトセンサアレイ１１０及びカラーフィルタ１２０の列の配列順に関しては、この限りではない。
【００２４】
また、イメージセンサ１００では、これらのフォトセンサアレイ１１０やカラーフィルタ等が、例えば、１チップに形成されている。イメージセンサ１００は、この他、フォトセンサ１１１の信号電荷を転送する転送素子や、この信号電荷を増幅し出力する増幅回路等を有していてもよい。
【００２５】
フォトセンサ１１１は、入射光量に応じて光電変換によって信号電荷を生成するセンサであり、例えばフォトダイオード等である。Ｒ色フィルタ１２１、Ｇ色フィルタ１２２及びＢ色フィルタ１２３は、例えば、図５で示した分光特性と同様の特性を有しているフィルタである。Ｃｙ色フィルタ１２４は、例えば、図５中の曲線５１と曲線５２のピークの中間を透過率のピークとする特性を有するフィルタであり、Ｙｅ色フィルタ１２５は、図５中の曲線５２と曲線５３のピークの中間を透過率のピークとする特性を有するフィルタである。
【００２６】
例えば、フォトセンサ１１１がフォトセンサアレイ１１０に並ぶ方向を主走査方向とし、主走査方向に直角となる方向を副走査方向として、副走査方向に、読み取る原稿とイメージセンサ１００を相対的に移動して読み取りが行われる。画像読み取りの際、イメージセンサ１００に入射された光は、カラーフィルタ１２０によって各色に分離され、フォトセンサ１１１へ伝搬される。そして、フォトセンサ１１１によって光電変換し生成された信号電荷は、転送素子や増幅回路を介して、色信号として元画像再現手段等へ出力される。イメージセンサ１００では、Ｃｙ色フィルタ１２４及びＹｅ色フィルタ１２５を設けることにより、原色の色信号に加えて、シアン及び黄の色信号を出力することができる。
【００２７】
この様に、シアンや黄等の中間色に対して敏感に反応するフォトセンサアレイを形成することにより、中間色の色再現性が向上し、特に、中間色に敏感に反応する色相を持った透過型原稿の読み取りと色再現性が向上する。
【００２８】
また、この様に、ＲＧＢ原色型カラーフィルタと中間色型カラーフィルタを１チップに形成することにより、新たに追加するフォトセンサアレイ上に形成するカラーフィルタの分光特性は、中間色に透過率のピークを持っていることから、ＲＧＢ色のカラーフィルタの透過率の減衰の仕方を急にすることができるため、ＲＧＢ色の色再現についても向上させることが可能である。
【００２９】
発明の実施の形態２．
図２に、本発明の実施の形態２にかかるイメージセンサ１００の平面図を示す。このイメージセンサ１００は、図１と同様のフォトセンサアレイ１１０を４列備えている。フォトセンサアレイ１１０上のカラーフィルタ１２０は、ここでは、Ｒ色フィルタ１２１、Ｇ色フィルタ１２２及びＢ色フィルタ１２３の原色型カラーフィルタの他に、Ｃｙ色フィルタ１２４またはＹｅ色フィルタ１２５のいずれかを有している。尚、フォトセンサアレイ１１０及びカラーフィルタ１２０の列の配列順に関しては、この限りではない。
【００３０】
この様に、シアン又は黄のいずれかの中間色に対して敏感に反応するフォトセンサアレイを形成した場合でも、中間色の色再現性を向上することができる。
【００３１】
発明の実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３にかかる画像読取システムについて説明する。図３は、透過型の原稿を読み取る画像読取システムの概略構成図である。この画像読取システムは、ＬＥＤや蛍光ランプ等の光源３１、銀塩フィルム等の透過原稿である原稿３２、図１又は図２に示したイメージセンサ１００、ＰＣや専用ＬＳＩ等の元画像再現手段３３から構成されている。例えば、元画像再現手段３３が専用ＬＳＩであれば、これら全ての構成要素を一つの画像読取装置に含むこともできるし、元画像再現手段３３がＰＣであれば、元画像再現手段３３を画像読取装置とは別の装置とすることもできる。
【００３２】
まず、光源３１の発する光が、原稿３２を透過してイメージセンサ１００に入射される。尚、原稿３２を紙などの反射型の原稿として、光源３１の発する光を原稿３２で反射し、イメージセンサ１００に入射してもよい。イメージセンサ１００に入射された光は、カラーフィルタ１２０を通してフォトセンサ１１１に伝搬される。このとき、入射光は、それぞれのカラーフィルタ１２０の分光特性に従って分離される。ここでは、上述のＲ色フィルタ１２１、Ｇ色フィルタ１２２、Ｂ色フィルタ１２３、Ｃｙ色フィルタ１２４及びＹｅ色フィルタ１２５によって、赤、緑、青、シアン及び黄に分離される。
【００３３】
そして、フォトセンサ１１１において、入射光の強度に依存した信号電荷を光電変換によって生成し、発生した電子をフォトセンサ１１１に蓄積する。フォトセンサ１１１に蓄積された信号電荷は、一定時間おきに、転送素子によって読み出される。この転送素子は、読み出した信号電荷を、増幅回路へ順次転送する。さらに、増幅回路は、例えば、浮遊拡散層領域によって信号電荷を信号電圧に変換し、アナログ回路を通して、この信号電圧を色情報として、外部へ出力する。
【００３４】
例えば、Ｒ色フィルタ１２１が設けられているフォトセンサ１１１の信号は赤の色信号であり、Ｃｙ色フィルタ１２４が設けられているフォトセンサ１１１の信号はシアンの色信号である。また、赤、緑、青、シアン及び黄の色信号が１画素の色信号となる。
【００３５】
このとき、転送素子によって、各々のフォトセンサ１１１の信号電荷をフォトセンサアレイ１１０から順次転送することにより、主走査方向の位置情報を認識し、また、イメージセンサ１００を副走査方向へ順次移動させることにより、副走査方向の位置情報を認識し、これら主走査方向及び副走査方向の位置情報を、色情報とともに出力する。
【００３６】
その後、元画像再現手段３３において、この出力信号を信号処理し、赤、緑、青、シアン及び黄の色信号と、位置情報に基づき２次元の元画像が生成される。
【００３７】
この様に、画像読取システムにおいて、上述のイメージセンサ１００によって画像を読み取ることにより、原色以外にもシアンや黄等の中間色の色信号も用いて元画像を生成することが可能となり、生成される元画像の色再現性を向上することができる。
【００３８】
また、ＲＧＢ色のカラーフィルタの分光特性を現行と同じにして、透過型の原稿を読み取る場合には、元画像再現手段３３において、ＲＧＢ色の色信号とともに追加した中間色の信号を処理して色再現し、反射型の原稿を読み取る場合には、元画像再現手段３３において、ＲＧＢ色の色信号のみを処理して色再現することにより、反射型の原稿の色再現は従来と同じであるが、透過型の原稿読み取りでは色再現性を向上させることも可能である。
【００３９】
その他の発明の実施の形態．
尚、上述のイメージセンサでは、中間色のカラーフィルタとして、シアンや黄のカラーフィルタを用いたが、この色に限らず、その他のＲＧＢ原色以外の色を分光特性のピークとするカラーフィルタでもよい。さらに、このようなカラーフィルタを複数の列のフォトセンサアレイに設けてもよい。
【００４０】
また、上述のイメージセンサでは、１列のフォトセンサアレイに１色のカラーフィルタを設けたが、これに限らず、１列のフォトセンサアレイに複数の色のカラーフィルタを設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明にかかるイメージセンサの概略平面図である。
【図２】本発明にかかるイメージセンサの概略平面図である。
【図３】本発明にかかるイメージセンサを用いた画像読取システムの概略構成図である。
【図４】従来のイメージセンサの概略平面図である。
【図５】従来のＲＧＢ原色型カラーフィルタの分光特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１００  イメージセンサ  １１０  フォトセンサアレイ
１１１  フォトセンサ  １２０  カラーフィルタ
１２１  Ｒ色フィルタ  １２２  Ｇ色フィルタ
１２３  Ｂ色フィルタ  １２４  Ｃｙ色フィルタ
１２５  Ｙｅ色フィルタ
【図１】
2005184293.tif 000003
【図２】
2005184293.tif 000004
【図３】
2005184293.tif 000005
【図４】
2005184293.tif 000006
【図５】
2005184293.tif 000007