JP2002165064A

JP2002165064A - 撮像素子、画像入力装置及び画像データ処理方法

Info

Publication number: JP2002165064A
Application number: JP2000361850A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Tajima; 一久田島
Original assignee: NEC Kyushu Ltd
Current assignee: NEC Kyushu Ltd
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2002-06-07
Anticipated expiration: 2020-11-28
Also published as: JP4360749B2

Abstract

(57)【要約】【課題】単一解像度で画像データを取り込み、演算処
理により得ていた他の解像度の画像の画質を改善できる
リニアセンサを提供する。【解決手段】リニアセンサ１０は、表面にカラーフィ
ルタが設けられたＲ色センサ部１００、Ｇ色センサ部２
００、Ｂ色センサ部３００を含み、各センサ部１００，
２００，３００は、それぞれ異なる解像度に対応した複
数のセンササブブロックを備える。Ｒ色センサ部１００
は、それぞれ異なる第１，第２，第３解像度に対応する
センササブブロック１１０，１２０，１３０を備え、そ
れぞれ、１６個の光電変換素子１１１からなる光電変換
素子列１１２、８個の光電変換素子１２１からなる光電
変換素子列１２２、及び４個の光電変換素子１３１から
なる光電変換素子列１３２を含み構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の長さの直線
状光電変換素子列を複数備えた撮像素子であるリニアセ
ンサに関し、特にその光電変換素子列の構造とそのリニ
アセンサにより取り込んだ画像データの処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のリニアセンサは、例えば特開平５
−２２７３６４号公報（以下、公知例とする）に開示さ
れたカラーリニアセンサのように、センサ部は各色毎に
複数の受光素子を一方向に単列で配列した構成となって
いた。

【０００３】図９は、この公知例に開示されたカラーリ
ニアセンサの模式的な平面図である。このカラーリニア
センサ９００は、青色フィルタを上面に有して複数の受
光素子９０２Ｂを一方向に配列した青色センサ部（即ち
青色センサ列）９０３Ｂと、赤色フィルタを上面に有し
て複数の受光素子９０２Ｒを一方向に配列した赤色セン
サ部（即ち赤色センサ列）９０３Ｒと、緑色フィルタを
上面に有して複数の受光素子９０２Ｇを一方向に配列し
た緑色センサ部（即ち緑色センサ列）９０３Ｇとが互に
平行に配され、各センサ列９０３Ｂ，９０３Ｒ，９０３
Ｇの一側にそれぞれＣＣＤ構造の青色用、赤色用及び緑
色用の電荷転送レジスタ部９０４Ｂ，９０４Ｒ及び９０
４Ｇが配される。更に、各電荷転送レジスタ部９０４
Ｂ，９０４Ｒ及び９０４Ｇの終段にそれぞれ信号電荷を
電圧に変換するためのフローティングディフージョン部
９０５Ｂ，９０５Ｒ，９０５Ｇを介して出力回路９０６
Ｂ，９０６Ｒ，９０６Ｇが接続されている。尚、各色セ
ンサ列９０３Ｂ，９０３Ｒ，９０３Ｇの面積は同一にな
っている。

【０００４】このカラーリニアセンサ１は、各センサ列
９０３Ｂ，９０３Ｒ，９０３Ｇの受光素子９０２Ｂ，９
０２Ｒ，９０２Ｇに受光量に応じた信号電荷が蓄積さ
れ、各受光素子９０２Ｂ，９０２Ｒ，９０２Ｇの信号電
荷がそれぞれ対応する電荷転送レジスタ部９０４Ｂ，９
０４Ｒ，９０４Ｇに転送された後、各電荷転送レジスタ
部９０４Ｂ，９０４Ｒ，９０４Ｇ内を転送され、各フロ
ーティングディフージョン部９０５Ｂ，９０５Ｒ，９０
５Ｇで電荷−電圧変換されてそれぞれの出力回路９０６
Ｂ，９０６Ｒ，９０６Ｇを通して出力される。

【０００５】図９のカラーリニアセンサの例にも示され
る通り、従来のリニアセンサは各色毎に単一の光電変換
素子列を備え、各光電変換素子列を構成する受光素子の
配置ピッチが一定で、少なくともリニアセンサが直接読
み取る主走査方向の解像度は通常一定である。

【０００６】リニアセンサを使った代表的な装置である
走査式撮像装置（通称スキャナ）は、撮像対象である写
真等の原稿や現像済みフィルムの表面を光学的に走査す
ることにより２次元的な画像情報としてパソコン等の電
子装置へ取り込む機能を持つ。従って、センサ部である
所定の長さの直線状光電変換素子列をより小さな光電変
換素子をより多く配列して構成する、即ち単位長当たり
の画素数をより多くして解像度を高くすることにより、
撮像対象により近い精細な画像を得ることができる。し
かし、高解像度化を単位長当たりの画素数の増加のみで
実現しようとすると、画素数の増加はデータ量として直
接反映されるため精細な画像ほどデータ量が巨大となる
と共にリニアセンサも高価なものとなる。そうなると、
その情報をパソコン等で取り込み加工して利用しようと
した場合、逆にそのデータ量の巨大さがそれを取り扱う
上での障害となるため、利用目的に応じて適切な解像度
を選択し、データ量を随時適正化することが行われてい
る。

【０００７】上述した従来のリニアセンサを用いた撮像
装置では、取り込んだ画像情報に所定の演算処理を施し
て解像度変換を行うことで、所望のレベルの解像度の画
像情報を擬似的に作り出している。この解像度変換の方
法としては、例えば特開２００００−１４９００４号公
報に開示されているような、解像度変換後の画素が存在
する位置を、変換前解像度の画素位置を基準として求
め、隣接する変換前解像度の画素との距離に基づいて重
み付け演算を行うことで、解像度変換後の画素値を求め
る方法がある。

【０００８】具体的には、例えば変換前解像度ｄｐｉ値
をｍ、変換後解像度ｄｐｉ値をｎとし（但し、ｍ，ｎ
は、いずれも２以上の整数とする）、変換前解像度のｈ
番目の画素データをＰ（ｈ）（但し、ｈは１≦ｈ≦ｍを
満たす任意の整数）、変換後解像度のｊ番目の画素デー
タをＱ（ｊ）（但し、ｊは２≦ｊ≦ｎ−１を満たす任意
の整数）、（（ｍ−１）／（ｎ−１））＝αとして、α
×ｊを超えない最大の整数をｋ（ｊ）、即ちｋ（ｊ）≦
α×ｊ＜（ｋ（ｊ）＋１）を満たす整数としたとき、解
像度変換後の画素値Ｑ（ｊ）（但し、２≦ｊ≦ｎ−１）
を、次のように算出する。

【０００９】また、ｊ＝１，ｊ＝ｎについては、それぞ
れＱ（１）＝Ｐ（１），Ｑ（ｎ）＝Ｐ（ｍ）とする。

【００１０】或いは、解像度変換後の画素に対応する変
換前解像度の全ての画素の画素値を平均化処理する方法
もある。この場合は、１≦ｊ≦ｎに対して、やはり（ｍ
／ｎ）×ｊを超えない最大の整数をｋ（ｊ）、即ちｋ
（ｊ）≦（ｍ／ｎ）×ｊ＜（ｋ（ｊ）＋１）を満たす整
数とすると、次式のようになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した、従来のリニ
アセンサでは、いずれも一つのリニアセンサ内での画素
ピッチ、即ち光電変換素子列の素子配置ピッチは一定で
（通常、当該センサに求められる最高解像度に対応する
ピッチ）、光電変換素子列で定まる基本解像度以外の解
像度（通常は基本解像度よりも低解像度）データを生成
するには、上述のように基本解像度データの間引き或い
は平均化処理のような演算処理により生成していた。そ
のため、変換後解像度が、光電変換素子列で定まる基本
解像度である変換前解像度の整数分の１倍、即ち（ｍ／
ｎ）が整数となるような変換の場合は、基本解像度デー
タの単純な間引き或いは、（ｍ／ｎ）個の画素値の平均
化処理で変換できるため、（ｍ／ｎ）が整数とならない
場合の変換より、画質の劣化は比較的緩和されるが、
（ｍ／ｎ）が大きいほど演算処理に伴う誤差が大きくな
るという問題がある。

【００１２】また、高解像度化を単にリニアセンサの単
位長当たりの画素数を増やすことのみで対応しようとす
ると、リニアセンサが高価なものになるという問題もあ
る。

【００１３】本発明の主な目的の一つは、リニアセンサ
が有する基本解像度で取り込んだ画像データから、演算
処理により他の解像度の変換画像データを生成する際
に、変換画像の画質の劣化を抑制できるリニアセンサを
提供することにある。

【００１４】また、本発明の他の目的は、このリニアセ
ンサを用いて予め取り込んだ複数の解像度の画像データ
とそれらの明度情報により、部分画像毎に明度に応じた
最適解像度データによる合成解像度画像を生成し、画質
劣化を抑制しながら情報量を低減できる画像処理方法を
提供することにある。

【００１５】また、本発明の他の目的は、リニアセンサ
が有する基本解像度よりも高解像度の画像データを、演
算処理による変換画像の画質劣化を抑制しながら、擬似
的に得ることができる画像入力装置を提供することにあ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明による
撮像素子は、所定の数の光電変換素子を直線状に配列し
た光電変換素子列と、この光電変換素子列に沿って設け
られ前記光電変換素子列の信号電荷を並列に読み出して
直列に転送するＣＣＤシフトレジスタと、このＣＣＤシ
フトレジスタの電荷転送方向の先端部に設けられた電荷
／電圧変換を行う出力回路とを含むセンササブブロック
を複数備えたセンサ部を同一チップ上に有し、このセン
サ部を構成する複数の前記センササブブロックの各々が
有する前記光電変換素子列の長さは全て等しく且つ前記
光電変換素子の数が互いに異なっていることを特徴とし
ている。

【００１７】また、この撮像素子を、所定の色フィルタ
と、この色フィルタに対応して設けられた所定の数の光
電変換素子を直線状に配列した光電変換素子列と、この
光電変換素子列に沿って設けられ前記光電変換素子列の
信号電荷を並列に読み出して直列に転送するＣＣＤシフ
トレジスタと、このＣＣＤシフトレジスタの電荷転送方
向の先端部に設けられた電荷／電圧変換を行う出力回路
とを含むセンササブブロックを複数備え、更に前記セン
ササブブロックの各々が有する前記光電変換素子列の長
さは全て等しく且つ前記光電変換素子の数が互いに異な
っているセンサ部を同一チップ上に複数有し、且つ一つ
の前記センサ部内の前記色フィルタは全て同じ色であ
り、異なる前記センサ部の色フィルタの色は互いに異な
っているように構成することもできる。

【００１８】このとき、複数の前記センサ部は、色フィ
ルタを除く構成要素が全て同一構成となっているのが望
ましい。また、前記所定の色フィルタが、赤色フィルタ
である第１のセンサ部と、緑色フィルタである第２のセ
ンサ部と、青色フィルタである第３のセンサ部を有する
ようにしてもよい。

【００１９】また、上述の撮像素子は、いずれも複数の
前記センササブブロックのそれぞれの前記出力回路から
の全ての出力信号を、互いに独立に外部出力できる出力
端を更に備えることができる。また、複数の前記センサ
サブブロックを、それぞれに含まれる前記光電変換素子
列が互いに並行になるように配置するのが好ましい。ま
た、一つの前記センサ部が備える複数の前記センササブ
ブロックの各々が有する前記光電変換素子の数は、前記
光電変換素子の数が最も少ない第１センササブブロック
の前記光電変換素子の数の整数倍となっているのが望ま
しい。また、一つの前記センサ部が備える複数の前記セ
ンササブブロックの中の前記第１センササブブロック以
外の任意のセンササブブロックを第２センササブブロッ
クとし、前記第１センササブブロックと前記第２センサ
サブブロックの各々が含む前記光電変換素子の数をそれ
ぞれＮ１，Ｎ２、各々が含む前記光電変換素子１個当た
りの面積をそれぞれＳ１，Ｓ２としたとき、（Ｎ２／Ｎ１）² ＝Ｓ１／Ｓ２とすることもできる。

【００２０】また、本発明の画像入力装置は、撮像対象
からの信号光を分岐する光分岐手段と、分岐された各光
路上の所定位置にそれぞれ配置された撮像素子と、少な
くとも一つの前記撮像素子を前記所定位置から移動させ
る移動手段と、この移動手段を制御する画素位置制御手
段とを少なくとも含み構成される。

【００２１】又、本発明の画像データ処理方法は、撮像
対象からｐ種類（但し、ｐは２以上の整数）の解像度の
画像データを取り込むと共に、ｑ番目（但しｑは、１≦
ｑ≦ｐ−１を満たす整数）の解像度のｄｐｉ値をＮ
（ｑ）で表したとき、Ｎ（ｑ）＜Ｎ（ｑ＋１）となるよ
うに各解像度の前記画像データを順序づけておく第１ス
テップと、所望の画質の画像を得るために必要な解像度
を明度に応じて示す明度・解像度相関グラフを準備し、
ｑ番目の解像度で必要な画質の画像を得ることが出来る
明度領域を第１明度領域Ｂ（ｑ）と表したとき、ｐ種類
の解像度の各々の第１明度領域Ｂ（１）〜Ｂ（ｐ）を予
め区分する第２ステップと、ｑ番目の画像データの各第
１画素から第１明度情報を抽出すると共に（ｑ＋１）番
目の画像データの各第２画素から第２明度情報を抽出
し、前記第１明度が前記第１明度領域Ｂ（ｑ）内に含ま
れている第１グループと、前記第１明度領域Ｂ（ｑ）の
外にある第２グループとに前記第１画素を分類するする
第３ステップと、前記第１グループに属する第１画素の
各々について、当該第１画素に対応する前記撮像対象上
の第１画素領域に対応する（ｑ＋１）番目の画像データ
の複数の第２画素の各第２明度が前記第１明度領域Ｂ
（ｑ）内に含まれているか判定し、一つの前記第１画素
領域に対応する全ての前記第２画素の前記第２明度が前
記第１明度領域Ｂ（ｑ）内に含まれているときは、前記
第１画素のデータを当該第１画素領域の画素データとし
て保持し、一つの前記第１画素領域に対応する第２画素
の第２明度が一つでも前記第１明度領域Ｂ（ｑ）外にあ
る場合は、当該第１画素領域の画素データを当該第１画
素領域に対応する第２画素のデータに置換する第４ステ
ップと、前記第２グループに属する第１画素について
は、それぞれの第１画素のデータを当該第１画素領域に
対応する第２画素のデータに置換する第５ステップと、
を含み、前記第３ステップから前記第５ステップまでを
ｑ＝１からｑ＝（ｐ−１）まで順番に実行するようにし
て構成される。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００２３】図１は、本発明のリニアセンサの一実施形
態の要部構成を模式的に示す図で、（ａ）はリニアセン
サの全体平面図であり、（ｂ）は（ａ）の中の一つのセ
ンサ部の詳細平面図である。図２は、本発明のリニアセ
ンサの動作を説明するための図で、撮像対象となる原稿
の模式的な平面図である。図３は、本発明のリニアセン
サを用いた画像入力装置の要部回路構成の概略を示すブ
ロック図である。

【００２４】図１を参照すると、本実施形態のリニアセ
ンサ１０は、少なくとも表面に赤色，緑色，青色（以
下、それぞれＲ色，Ｇ色，Ｂ色とする）の各カラーフィ
ルタが設けられたＲ色センサ部１００、Ｇ色センサ部２
００、Ｂ色センサ部３００を、例えばシリコン基板から
なる同一チップ基板（図示せず）上に含み、各センサ部
１００，２００，３００は、それぞれ異なる解像度に対
応した複数のセンササブブロックを備えている。具体的
にはＲ色センサ部１００を例にとると、それぞれ異なる
第１，第２，第３解像度に対応するセンササブブロック
１１０，１２０，１３０を備えている。第１解像度に対
応するセンササブブロック１１０は、１６個の光電変換
素子１１１からなる光電変換素子列１１２と、光電変換
素子列１１２に沿って並行に設けられたＣＣＤシフトレ
ジスタ１１３と、このＣＣＤシフトレジスタ１１３の電
荷転送方向の先端部に設けられた出力回路１１５と、出
力回路１１５の出力を外部に接続するための出力端１１
７と、を含み構成されている。同様に、第２解像度に対
応するセンササブロック１２０は、８個の光電変換素子
１２１からなる光電変換素子列１２２と、光電変換素子
列１２２に沿って並行に設けられたＣＣＤシフトレジス
タ１２３と、このＣＣＤシフトレジスタ１２３の電荷転
送方向の先端部に設けられた出力回路１２５と、出力回
路１２５の出力を外部に接続するための出力端１２７
と、を含み構成されている。また、第３解像度に対応す
るセンササブロック１３０は、４個の光電変換素子１３
１からなる光電変換素子列１３２と、光電変換素子列１
３２に沿って並行に設けられたＣＣＤシフトレジスタ１
３３と、このＣＣＤシフトレジスタ１３３の電荷転送方
向の先端部に設けられた出力回路１３５と、出力回路１
３５の出力を外部に接続するための出力端１３７と、を
含み構成されている。各ＣＣＤシフトレジスタ１１３，
１２３，１３３は、それぞれ光電変換素子列１１２，１
２２，１３２で生成した信号電荷を並列に読み出して直
列に転送し、電荷転送方向の先端部にそれぞれ設けられ
た出力回路１１５，１２５，１３５で電荷／電圧変換を
行って各出力端１１７，１２７，１３７より外部に出力
する。尚、各光電変換素子列１１２，１２２，１３２の
長さは全て等しくなっている。また、本実施形態では、
光電変換素子１１１，１２１，１３１の受光面形状を正
方形とし、それぞれの１辺の長さをＳ１，Ｓ２，Ｓ３と
すると、Ｓ３＝２×Ｓ２＝４×Ｓ１となるようにしてあ
る。従って、センササブブロック１１０による第１解像
度は、センササブブロック１２０による第２解像度の２
倍であり、センササブブロック１２０による第２解像度
は、センササブブロック１３０による第３解像度の２倍
である。

【００２５】尚、Ｇ色センサ部２００，Ｂ色センサ部３
００も、表面に設けられたカラーフィルタが異なるだけ
で、その他はＲ色センサ部１００と全く同じ構成であ
り、図示、説明は省略する。

【００２６】次に、このリニアセンサ１０を、例えば図
３のような画像入力装置１で用いたときのリニアセンサ
１０の動作について、図２，３も参照しながら説明す
る。尚、以下では、各光電変換素子列１１２，１２２，
１３２の長手方向（図中、Ｘ方向）、即ち光電変換素子
１１１，１２１，１３１の配列方向を主走査方向とし、
主走査方向に直角な方向（図中、Ｙ方向）を副走査方向
として説明する。

【００２７】画像入力装置１は、例えば撮像対象を照射
する図示されていない光源と、撮像対象からの画像情報
を取り込むリニアセンサ１０と、リニアセンサ１０を駆
動する駆動回路１２と、リニアセンサ１０で取り込んだ
画像データを処理する信号処理回路２０と、処理された
画像データをメモリ制御回路２１を介して記憶する記憶
手段２３と、画像メモリブロック２５と、画像表示部３
０と、装置全体の同期信号を生成し制御する同期制御回
路２７を備えている。尚、記憶手段２３としては、半導
体メモリ或いはハードディスク等を用いることができ、
画像表示部３０としては、ディスプレイ或いはプリンタ
等の印画装置を用いることができる。また、画像メモリ
ブロック２５は、信号処理回路２０からの画像データ或
いは記憶手段２３に記憶されている画像データを画像表
示部３０に適したフォーマットに変換して画像表示部３
０に供給する。

【００２８】上記の画像入力装置１のリニアセンサ１０
上を、図２に示すような撮像対象となる例えばカラー写
真等の原稿５００を、所定の光を照射しながら所定のピ
ッチｄ、時間間隔ｔ（通常は、最高解像度に対応するピ
ッチ、時間間隔）で副走査方向に相対的に移動させる。
このとき、センササブブロック１１０では、原稿の移動
に合わせて、このピッチｄ、時間間隔ｔで順次画像デー
タを取り込むとすると、センササブブロック１２０で
は、ピッチ２ｄ、時間間隔２ｔで画像データを取り込
み、センササブブロック１３０では、ピッチ４ｄ、時間
間隔４ｔで画像データを取り込むようにしてある。これ
により、一つの原稿を１回走査するだけで、３段階の解
像度の画像データを取り込むことができる。しかも、そ
れぞれの光電変換素子１１１，１２１，１３１の受光面
を、それぞれの１辺の長さＳ１，Ｓ２，Ｓ３が、Ｓ３＝
２×Ｓ２＝４×Ｓ１となる関係を満足する正方形に形成
している。従って、各センササブブロック１１０，１２
０，１３０により取り込まれる原稿５００上の画素は、
それぞれ画素５１０，５２０，５３０となるので、解像
度が異なっていても原稿５００の情報の欠落は生じな
い。

【００２９】上記のようにして、リニアセンサ１０によ
り取り込まれた各色、各解像度のデータは、例えば信号
処理回路２０で信号処理され、メモリ制御回路２１を介
して記憶手段２３に記憶される。このとき、記憶手段２
３中の画像データを、例えば図４のように、各色単位で
第１，第２，第３解像度の画像データをまとめたファイ
ル構成となるようにしておくのが望ましい。

【００３０】上述の通り、本発明のリニアセンサ１０を
画像入力装置のリニアセンサとして用いることにより、
撮像対象を１回走査するだけで、異なる解像度間での撮
像対象情報の欠落なしに複数の解像度の画像データを取
り込むことができる。従って、複数の解像度を適切に選
択（使用頻度の高い解像度を選択）するようにしておけ
ば、選択された解像度については、従来のように高解像
度データからの演算処理による解像度変換処理が不要と
なり、且つ撮像対象の情報欠落のない画像データが得ら
れるので、画像品質が向上する。また、複数の解像度に
含まれない解像度への変換に際しても、直近の上位解像
度の画像データから変換するようにすることで、画像デ
ータ補間時の誤差が大幅に低減され、変換画像の画質の
劣化が抑制される。

【００３１】次に、本発明の画像入力装置について説明
する。

【００３２】図５は、本発明の画像入力装置の一実施形
態を説明するための模式的なブロック図である。図５を
参照すると、本実施形態の画像入力装置５０は、図示さ
れていない撮像対象からの信号光８０を例えば３路に分
岐する光分岐手段であるダイクロイック・プリズム（以
下、単にプリズムとする）５１と、このプリズム５１が
分岐した信号光の光路上に配置したいずれも同一解像度
の撮像素子であるリニアセンサ５３，５４，５５と、リ
ニアセンサ５４，５５の位置を調整する移動手段である
微動装置５７，５８と、微動装置５７，５８を制御する
画素位置制御手段である画素位置コントロール回路６１
と、リニアセンサ５３〜５５を駆動する駆動回路６２
と、リニアセンサ５３〜５５で取り込んだ画像データを
処理する信号処理回路６４と、処理された画像データを
メモリ制御回路６６を介して記憶する記憶手段６８と、
画像メモリブロック７０と、画像表示部７２と、装置全
体の同期信号を生成し制御する同期制御回路７４を備え
ている。リニアセンサ５３〜５５は、全て同一解像度の
リニアセンサで構成している。記憶手段６８としては、
半導体メモリ或いはハードディスク等を用いることがで
き、画像表示部７２としては、ディスプレイ或いはプリ
ンタ等の印画装置を用いることができる。画像メモリブ
ロック７０は、信号処理回路６４からの画像データ或い
は記憶手段６８に記憶されている画像データを画像表示
部７２に適したフォーマットに変換して画像表示部７２
に供給する。尚、記憶手段６８としては、半導体メモリ
或いはハードディスク等を用いることができ、画像表示
部７２としては、ディスプレイ或いはプリンタ等の印画
装置を用いることができる。また、画像メモリブロック
７０は、信号処理回路６４からの画像データ或いは記憶
手段６８に記憶されている画像データを画像表示部７２
に適したフォーマットに変換して画像表示部７２に供給
する。

【００３３】この画像入力装置５０は、信号光８０をプ
リズム５１で分岐し、リニアセンサ５３〜５５に信号光
８０を分岐した同一の信号光８０ａ，８０ｂ，８０ｃを
それぞれ入力するようにし、リニアセンサ５４，５５を
それぞれ微動装置５７，５８に搭載して、プリズム５１
の当該リニアセンサに対する信号光の出射面と並行に移
動させることができるようにし、取込画像の画素位置を
調整できるようにしてある。リニアセンサ５３の位置
は、可変にしてもよいが、リニアセンサ５３〜５５それ
ぞれが取り込む画像の相対的な画素位置のみが重要であ
るので、ここでは固定位置としてある。図６はこの画像
入力装置５０により擬似的に解像度を向上させる方法を
説明するための図で、同一画像信号に対するリニアセン
サ５３，５４，５５の光電変換素子１５０の位置を模式
的に示す図である。また、図７はリニアセンサで取り込
まれる画像情報の撮像対象６００上での対応位置を模式
的に示す図で，（ａ），（ｂ）及び（ｃ）がそれぞれリ
ニアセンサ５３，５４，５５で取り込む位置を示してい
る。図６及び７を参照すると、例えば画素ピッチをｄと
すると、リニアセンサ５４の取込情報は、リニアセンサ
５３の取込情報に対してｄ／３ずれており、リニアセン
サ５５の取込情報は、リニアセンサ５４の取込情報に対
してｄ／３，リニアセンサ５３の取込情報に対しては２
ｄ／３ずれるように、微動装置５７，５８を画素位置コ
ントロール回路６１で制御して、リニアセンサ５４，５
５の位置を調整してある。即ち、リニアセンサ５３〜５
５が、例えば撮像対象６００から取り込む画像情報は、
それぞれ図７（ａ），（ｂ），（ｃ）の位置の画像情報
を取り込むように調整される。従って、このように構成
された画像入力装置５１で取り込んだ画像情報を、例え
ばリニアセンサ５３〜５５で取り込んでものをそれぞれ
Ｅ１−１，Ｅ１−２，…Ｅ１−ｋ，…、Ｅ２−１，Ｅ２
−２，…Ｅ２−ｋ，…及びＥ３−１，Ｅ３−２，…Ｅ３
−ｋ，…としたとき（但し、図７では“Ｅ”の表記は省
略してある）、これらの画像情報をＥ１−１，Ｅ２−
１，Ｅ３−１，Ｅ１−２，Ｅ２−２，Ｅ３−２，…Ｅ１
−ｋ，Ｅ２−ｋ，Ｅ３−ｋ，…、のように並べて表示す
ることで、演算処理を行うことなく擬似的に各リニアセ
ンサ５３〜５５の解像度のほぼ３倍の解像度の画像にす
ることができる。

【００３４】尚、リニアセンサ５３〜５５に、上述した
本発明のリニアセンサを用いれば、それぞれの基本解像
度のほぼ３倍の解像度の画像データを一度に生成するこ
ともできる。

【００３５】次に、本発明の画像データの処理方法の一
実施形態について説明する。

【００３６】本実施形態の画像データ処理方法は、撮像
対象からｐ種類（但し、ｐは２以上の整数）の解像度の
画像データを取り込むと共に、ｑ番目（但しｑは、１≦
ｑ≦ｐ−１を満たす整数）の解像度のｄｐｉ値をＮ
（ｑ）で表したとき、Ｎ（ｑ）＜Ｎ（ｑ＋１）となるよ
うに各解像度の画像データを順序づけておく第１ステッ
プと、所望の画質の画像を得るために必要な解像度を明
度に応じて示す明度・解像度相関グラフを準備し、ｑ番
目の解像度で必要な画質の画像を得ることが出来る明度
領域を第１明度領域Ｂ（ｑ）と表したとき、ｐ種類の解
像度の各々の第１明度領域Ｂ（１）〜Ｂ（ｐ）を予め区
分する第２ステップと、ｑ番目の画像データの各第１画
素から第１明度情報を抽出すると共に（ｑ＋１）番目の
画像データの各第２画素から第２明度情報を抽出し、第
１明度が第１明度領域Ｂ（ｑ）内に含まれている第１グ
ループと、第１明度領域Ｂ（ｑ）の外にある第２グルー
プとに第１画素を分類するする第３ステップと、第１グ
ループに属する第１画素の各々について、当該第１画素
に対応する撮像対象上の第１画素領域に対応する（ｑ＋
１）番目の画像データの複数の第２画素の各第２明度が
第１明度領域Ｂ（ｑ）内に含まれているか判定し、一つ
の第１画素領域に対応する全ての第２画素の第２明度が
第１明度領域Ｂ（ｑ）内に含まれているときは、第１画
素のデータを当該第１画素領域の画素データとして保持
し、一つの第１画素領域に対応する第２画素の第２明度
が一つでも第１明度領域Ｂ（ｑ）外にある場合は、当該
第１画素領域の画素データを当該第１画素領域に対応す
る第２画素のデータに置換する第４ステップと、第２グ
ループに属する第１画素については、それぞれの第１画
素のデータを当該第１画素領域に対応する第２画素のデ
ータに置換する第５ステップと、を含み、第３ステップ
から第５ステップまでをｑ＝１からｑ＝（ｐ−１）まで
順番に実行するようにして構成される。

【００３７】次に、図８を参照して具体的な動作につい
て説明する。

【００３８】図８は、本実施形態の画像データ処理方法
の動作を説明するための図で、（ａ），（ｂ）はそれぞ
れ、所望の画質の画像を得るために必要な解像度を明度
に応じて示す明度・解像度相関グラフと、本処理方法に
より処理された結果の画像データの撮像対象上に模式的
に並列した例を示す配置図である。尚、ここでは分かり
易くするため高解像度の第１解像度が一段階下の第２解
像度の４倍になっている例で説明する。

【００３９】図８（ａ）から分かるように、画像の明度
が中間の領域ｂが最も高解像度を必要とし、明度の低い
領域ａ或いは高い領域ｃにおいては、必要解像度は例え
ば一段階低い第２解像度以下となっている。従って、ま
ず第１ステップで、撮像対象７００から第１解像度の画
像データＡ１，Ａ２，…と、第２解像度の画像データａ
１，ａ２，…，ｂ１，ｂ２，…，ｃ１，ｃ２，…，ｄ
１，ｄ２，…を取り込み、第２解像度の画像データを１
番目とし、第１解像度の画像データを２番目とする。

【００４０】次に第２ステップで、図８（ａ）のグラフ
から１番目の解像度である第２解像度で必要な画質の画
像を得ることが出来る第１明度領域Ｂ（１）として、領
域Ａ，Ｃが得られる。

【００４１】次に、第３ステップで、１番目の画像デー
タの各画素Ａ１，Ａ２，…から第１明度情報を抽出する
と共に２番目の画像データの各画素ａ１，ａ２，…，ｂ
１，ｂ２，…，ｃ１，ｃ２，…，ｄ１，ｄ２，…から第
２明度情報を抽出し、第１明度が第１明度領域Ｂ（１）
内に含まれている第１グループと、第１明度領域Ｂ
（１）の外にある第２グループとに画素Ａ１，Ａ２，…
を分類する。ここでは、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ６，Ａ７
は第１グループに属し、Ａ４，Ａ５は第２グループに属
しているものとする。

【００４２】次に、第４ステップの処理を行う。まず、
第１グループに属する例えば画素Ａ１に対応する撮像対
象上の第１画素領域Ａ１（以下、画素と対応する画素領
域は同じ参照符号を用いることとする）に対応する２番
目の画像データの図示されていない画素ａ１，ｂ１，ｃ
１，ｄ１の各明度が第１明度領域Ｂ（１）内に含まれて
いるか判定し、ここでは、全て含まれているものとする
と、画素Ａ１のデータを第１画素領域Ａ１の画素データ
として保持する。画素Ａ２についても同様の処理を行
い、第１画素領域Ａ２に対応する２番目の画像データの
図示されていない画素ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２の各明度
がやはり第１明度領域Ｂ（１）内に全て含まれているの
で、第１画素Ａ２のデータを第１画素領域Ａ２の画素デ
ータとして保持する。画素Ａ３については、第１画素領
域Ａ３に対応する２番目の画像データの画素ａ３，ｂ
３，ｃ３，ｄ３の明度の中で、例えば画素ｃ３の明度
が、第１明度領域Ｂ（１）外の図８（ａ）の領域ｂにあ
るとすると、第１画素領域Ａ３の画素データをこの第１
画素領域Ａ３に対応する２番目の画像データの画素ａ
３，ｂ３，ｃ３，ｄ３のデータに置換する。以下、全て
の第１グループに属する画素Ａｘについて同様の処理を
施す。

【００４３】次に第５ステップで、第２グループに属す
る例えば画素Ａ４，Ａ５についてはそれぞれの画素デー
タを第１画素領域Ａ４，Ａ５に対応す２番目の画像デー
タの画素ａ４，ｂ４，ｃ４，ｄ４と、画素ａ５，ｂ５，
ｃ５，ｄ５のデータにそれぞれ置換する。以下、全ての
第１グループに属する画素Ａｙについて同様の処理を施
す。

【００４４】以上説明したとおり本実施形態の画像デー
タ処理方法によれば、明度が領域ｂの範囲にあるとき
は、解像度の高い第１解像度のデータを用いるが、明度
が領域ａ或いは領域ｃの範囲にあるときは、一段階低い
第２解像度のデータを用いるようにして、部分画像毎に
明度に応じた最適解像度データによる合成解像度画像を
生成し、画質劣化を抑制しながら情報量を低減できる。
尚、このときの画像データは、図４に示すように各解像
度のデータと共に合成解像度データもまとめたファイル
構成にしておくのが好ましい。

【００４５】又、上記した本発明のリニアセンサを用い
て画像データを取り込むようにすれば、複数の解像度の
画像データを一度に取り込むことができるので、この画
像データ処理方法に適した画像データを容易に取り込む
ことが出来る。

【００４６】尚、解像度の種類が３種類以上ある場合で
も、低解像度側から上記手順を繰り返していけば、同様
にして明度に応じた最適解像度のデータによる合成解像
度画像を生成し、画質劣化を抑制しながら情報量を低減
できる。

【００４７】尚、本発明は、上記実施形態の説明に限定
されるものでなく、その趣旨の範囲内で種々変更できる
ことは言うまでもない。例えば、リニアセンサに含まれ
る光電変換素子の形状を正方形の例で説明したが、同一
光電変換素子列内では同一形状且つ同一サイズであり、
異なる分解能の光電変換素子列に属する光電変換素子の
形状とは所定の比率の相似形になるようにしておけば、
矩形、円形及び楕円形を含む任意の形状であってよい。

【００４８】また、画像入力装置のリニアセンサの数も
３個の例で説明したが、リニアセンサの解像度と目標と
する解像度の差に応じて必要数を適宜定めればよい。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の撮像素子
は、異なる解像度の画像情報を一度に取り込むことがで
き、撮像素子が備える基本解像度と異なる変換解像度の
画像情報を生成する際に、最も近い基本解像度の画像情
報を用いることができ、変換画像の画質劣化を抑制でき
るという効果が得られる。

【００５０】また、画像の明度情報に基づき、画像の位
置毎に最適解像度の画像情報を組み合わせることで、画
質の劣化を抑制しながら画像情報のデータ量を低減でき
るという効果も得られる。

【００５１】また、本発明の画像入力装置は、取込画像
の位置が所定量だけずれた複数のリニアセンサを備える
ことで、高価な高解像度のリニアセンサを用いなくて
も、擬似的にではあるが当該リニアセンサの解像度より
も高解像度の画像データを演算処理を施すことなく、従
って変換画像の画質の劣化を抑制しながら、得ることが
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリニアセンサの一実施形態の要部構成
を模式的に示す図で、（ａ）はリニアセンサの全体平面
図であり、（ｂ）は（ａ）の中の一つのセンサ部の詳細
平面図である。

【図２】本発明のリニアセンサの動作を説明するための
図で、撮像対象となる原稿の模式的な平面図である。

【図３】本発明のリニアセンサを用いた画像入力装置の
要部回路構成の概略を示すブロック図である。

【図４】本発明のリニアセンサを用い画像入力装置にお
ける画像データのファイル構成例を模式的に示す図であ
る。

【図５】本発明の画像入力装置の一実施形態を説明する
ための模式的なブロック図である。

【図６】図５の画像入力装置により擬似的に解像度を向
上させる方法を説明するための図で、同一画像信号に対
する複数のリニアセンサの光電変換素子の相対的な位置
を模式的に示す図である。

【図７】リニアセンサで取り込まれる画像情報の撮像対
象上での対応位置を模式的に示す図で，（ａ），（ｂ）
及び（ｃ）は、３個のリニアセンサそれぞれが取り込む
撮像対象上の位置を示す。

【図８】本発明の画像データ処理方法の一実施形態の動
作を説明するための図で、（ａ），（ｂ）はそれぞれ、
明度・解像度相関グラフと、本処理方法により処理され
た結果の画像データの撮像対象上に模式的に並列した例
を示す配置図である。

【図９】特開平５−２２７３６４号公報に開示されたカ
ラーリニアセンサの模式的な平面図である。

【符号の説明】

１，５０画像入力装置１０，５３，５４，５５リニアセンサ１２，６２駆動回路２０，６４信号処理回路２１，６６メモリ制御回路２３，６８記憶手段２５，７０画像メモリブロック２７，７４同期制御回路３０，７２画像表示部５１プリズム５７，５８微動装置６１画素位置コントロール回路８０，８０ａ，８０ｂ，８０ｃ信号光１００Ｒ色センサ部１１０，１２０，１３０センササブブロック１１１，１２１，１３１，１５０光電変換素子１１２，１２２，１３２光電変換素子列１１３，１２３，１３３ＣＣＤシフトレジスタ１１５，１２５，１３５出力回路１１７，１２７，１３７出力端２００Ｇ色センサ部３００Ｂ色センサ部５００原稿５１０，５２０，５３０画素６００，７００撮像対象

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 1/387 １０１Ｈ０４Ｎ 9/09 Ａ５Ｃ０７６ 9/07 1/04 Ｄ 9/09 １０２Ｆターム(参考） 5B047 AA01 AB04 BB03 BC01 CB22 DC09 5B057 AA11 BA12 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC01 CD05 CE11 DB02 DB06 DB09 DC22 5C051 AA01 BA03 DA03 DA06 DB01 DB23 DC02 DC07 DE11 EA01 5C065 AA07 BB48 CC07 CC08 DD03 DD16 GG30 GG44 HH02 HH03 5C072 AA01 BA02 DA09 EA05 EA08 FA07 QA10 UA17 5C076 AA21 AA22 BA01 BA06 BB04 BB06 CB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の数の光電変換素子を直線状に配列
した光電変換素子列と、この光電変換素子列に沿って設
けられ前記光電変換素子列の信号電荷を並列に読み出し
て直列に転送するＣＣＤシフトレジスタと、このＣＣＤ
シフトレジスタの電荷転送方向の先端部に設けられた電
荷／電圧変換を行う出力回路とを含むセンササブブロッ
クを複数備えたセンサ部を同一チップ上に有し、このセ
ンサ部を構成する複数の前記センササブブロックの各々
が有する前記光電変換素子列の長さは全て等しく且つ前
記光電変換素子の数が互いに異なっていることを特徴と
する撮像素子。
【請求項２】所定の色フィルタと、この色フィルタに
対応して設けられた所定の数の光電変換素子を直線状に
配列した光電変換素子列と、この光電変換素子列に沿っ
て設けられ前記光電変換素子列の信号電荷を並列に読み
出して直列に転送するＣＣＤシフトレジスタと、このＣ
ＣＤシフトレジスタの電荷転送方向の先端部に設けられ
た電荷／電圧変換を行う出力回路とを含むセンササブブ
ロックを複数備え、更に前記センササブブロックの各々
が有する前記光電変換素子列の長さは全て等しく且つ前
記光電変換素子の数が互いに異なっているセンサ部を同
一チップ上に複数有し、且つ一つの前記センサ部内の前
記色フィルタは全て同じ色であり、異なる前記センサ部
の色フィルタの色は互いに異なっていることを特徴とす
る撮像素子。
【請求項３】複数の前記センサ部は、色フィルタを除
く構成要素が全て同一構成となっている請求項２記載の
撮像素子。
【請求項４】前記所定の色フィルタが、赤色フィルタ
である第１のセンサ部と、緑色フィルタである第２のセ
ンサ部と、青色フィルタである第３のセンサ部を少なく
とも有する請求項２または３に記載の撮像素子。
【請求項５】複数の前記センササブブロックのそれぞ
れの前記出力回路からの全ての出力信号を、互いに独立
に外部出力できる出力端を更に有する請求項１乃至４い
ずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項６】複数の前記センササブブロックを、それ
ぞれに含まれる前記光電変換素子列が互いに並行になる
ように配置した請求項１乃至５いずれか１項に記載の撮
像素子。
【請求項７】一つの前記センサ部が備える複数の前記
センササブブロックの各々が有する前記光電変換素子の
数は、前記光電変換素子の数が最も少ない第１センササ
ブブロックの前記光電変換素子の数の整数倍となってい
る請求項１乃至６いずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項８】一つの前記センサ部が備える複数の前記
センササブブロックの中の前記第１センササブブロック
以外の任意のセンササブブロックを第２センササブブロ
ックとし、前記第１センササブブロックと前記第２セン
ササブブロックの各々が含む前記光電変換素子の数をそ
れぞれＮ１，Ｎ２とし、各々が含む前記光電変換素子１
個当たりの面積をそれぞれＳ１，Ｓ２としたとき、（Ｎ２／Ｎ１）² ＝Ｓ１／Ｓ２である請求項７記載の撮像素子。
【請求項９】撮像対象からの信号光を分岐する光分岐
手段と、分岐された各光路上の所定位置にそれぞれ配置
された撮像素子と、少なくとも一つの前記撮像素子を前
記所定位置から移動させる移動手段と、この移動手段を
制御する画素位置制御手段とを少なくとも含むことを特
徴とする画像入力装置。
【請求項１０】撮像対象からの信号光を分岐する光分
岐手段と、分岐された各光路上の所定位置にそれぞれ配
置された撮像手段と、少なくとも一つの前記撮像手段を
前記所定位置から移動させる移動手段と、この移動手段
を制御する画素位置制御手段とを少なくとも含み、前記
撮像手段が、請求項１乃至８いずれか１項に記載の撮像
素子である画像入力装置。
【請求項１１】撮像対象からｐ種類（但し、ｐは２以
上の整数）の解像度の画像データを取り込むと共に、ｑ
番目（但しｑは、１≦ｑ≦ｐ−１を満たす整数）の解像
度のｄｐｉ値をＮ（ｑ）で表したとき、Ｎ（ｑ）＜Ｎ
（ｑ＋１）となるように各解像度の前記画像データを順
序づけておく第１ステップと、所望の画質の画像を得る
ために必要な解像度を明度に応じて示す明度・解像度相
関グラフを準備し、ｑ番目の解像度で必要な画質の画像
を得ることが出来る明度領域を第１明度領域Ｂ（ｑ）と
表したとき、ｐ種類の解像度の各々の第１明度領域Ｂ
（１）〜Ｂ（ｐ）を予め区分する第２ステップと、ｑ番
目の画像データの各第１画素から第１明度情報を抽出す
ると共に（ｑ＋１）番目の画像データの各第２画素から
第２明度情報を抽出し、前記第１明度が前記第１明度領
域Ｂ（ｑ）内に含まれている第１グループと、前記第１
明度領域Ｂ（ｑ）の外にある第２グループとに前記第１
画素を分類するする第３ステップと、前記第１グループ
に属する第１画素の各々について、当該第１画素に対応
する前記撮像対象上の第１画素領域に対応する（ｑ＋
１）番目の画像データの複数の第２画素の各第２明度が
前記第１明度領域Ｂ（ｑ）内に含まれているか判定し、
一つの前記第１画素領域に対応する全ての前記第２画素
の前記第２明度が前記第１明度領域Ｂ（ｑ）内に含まれ
ているときは、前記第１画素のデータを当該第１画素領
域の画素データとして保持し、一つの前記第１画素領域
に対応する第２画素の第２明度が一つでも前記第１明度
領域Ｂ（ｑ）外にある場合は、当該第１画素領域の画素
データを当該第１画素領域に対応する第２画素のデータ
に置換する第４ステップと、前記第２グループに属する
第１画素については、それぞれの第１画素のデータを当
該第１画素領域に対応する第２画素のデータに置換する
第５ステップと、を含み、前記第３ステップから前記第
５ステップまでをｑ＝１からｑ＝（ｐ−１）まで順番に
実行するようにしたことを特徴とする画像データ処理方
法。