JP2020109997A - ラインセンサ、画像読取装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 １列の受光素子列に周期的にカラーフィルタが配置されるラインセンサにおいて、受光素子に対応したカラーフィルタとは異なるカラーフィルタを通過した光が受光素子に入射されてしまう「混色」という問題が発生する。【解決手段】 複数のフォトダイオード１２０４を主走査方向に並べて配置した受光素子列と、複数のフォトダイオード１２０４に対応して配置された複数のカラーフィルタ１２０２と、を備えるＣＯＭＳセンサ１０７において、カラーフィルタ１２０２の中心は、当該カラーフィルタに対応するフォトダイオード１２０４の中心に対して受光素子列の中央の方向にずれている。【選択図】 図８

Description

本発明は、第１の方向に配置された複数の受光素子を備える受光素子列と、複数の受光素子に対応して配置された複数の透過部とを備えるラインセンサ、及び当該ラインセンサを適用した画像読取装置、画像形成装置に関する。

複写機やマルチファンクションプリンタの原稿読み取り装置のカラー原稿読み取り手段として、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタが受光素子上に塗布されたイメージセンサを用いるもの知られている。このイメージセンサとしてはＣＣＤ（Ｃｈａｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサがある。

原稿を読み取る際は、原稿読み取り用の光源を用いて原稿に光を照射し、原稿からの反射光をイメージセンサ内の受光素子により受光する。

イメージセンサ内の受光素子は、主走査方向に所望の画素数分だけ一列に配置されており、さらにこの受光素子列が副走査方向に所望の間隔をあけて３列配置されている。主走査方向とは、受光素子が一列に並べられる方向であり、副走査方向とは、主走査方向と直交する方向である。

Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタは、各色に対応する波長の光のみを透過する。Ｒ、Ｇ，Ｂのフィルタにより、原稿からの反射光は各色に対応した光に分解される。各色に対応した光を受光素子が受光することで、カラー画像を読み取ることができる（特許文献１）。

また、主走査方向のカラーフィルタの配置について、受光素子列の主走査方向にＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタを周期的に配置する構成も知られている。（特許文献２）。

特開平１１−６９０８３号公報 特開平８−１１６４０２号公報

図２５は、特許文献２のように主走査方向に周期的にＲ，Ｇ、Ｂのカラーフィルタが配置されたイメージセンサの課題を説明する図である。受光素子であるフォトダイオード２０、及びカラーフィルタ３０の数字の後のＲ、Ｇ、Ｂは、各フォトダイオード及びカラーフィルタが対応する色を示す。なお、各色に関係しない一般的な説明をする場合は、Ｒ、Ｇ、Ｂの符号は省略する（以下、同様に記載をする）。

読取ユニットの構成によっては、フォトダイオード２０に入射される光の入射角が受光素子面に対して傾く場合がある。入射光が傾いてしまうと、受光素子に対応したカラーフィルタ２０とは異なるカラーフィルタ３０を通過した光が受光素子に入射されてしまう「混色」という問題が発生する。図２５に示すように、緑の光を受光するためのフォトダイオード２０Ｇは、緑のカラーフィルタ３０Ｇを通過した光Ｌ１だけでなく、隣接する青のカラーフィルタ３０Ｂを通過した光Ｌ２も受光してしまっている。そのため、フォトダイオード２０Ｇは、緑と青の色の光を受光してしまう。結果、本来の画像の色味と異なる色味の画像が読み取られてしまう。このような現象を「混色」と呼ぶ。
本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、混色を抑制することができるラインセンサ、及び当該ラインセンサを用いた画像読取装置、画像形成装置の提供を目的とする。

課題を解決するための本発明のラインセンサは、第１の方向に配置された複数の受光素子を備える受光素子列と、前記複数の受光素子に対応して配置された複数の透過部と、を備えるラインセンサであって、複数の前記透過部は、第１の波長の光を透過する第１の透過部と、前記第１の波長とは異なる波長の光を透過する第２の透過部を含み、前記第１の方向に配置された複数の前記受光素子は、前記第１の透過部に対応する第１の受光素子と、前記受光素子列の中央側に前記第１の受光素子と隣接して設けられた前記第２の透過部に対応する第２の受光素子を含み、前記第１の透過部の中心は、前記第１の受光素子の中心に対して前記受光素子列の中央の方向にずれていることを特徴とする。

本発明によれば、混色を抑制することができるラインセンサ、及び当該ラインセンサを用いた画像読取装置、画像形成装置を提供することができる。

実施形態１における原稿読み取り装置１００の内部構成を示す断面図である。 図２（ａ）は、各受光素子列のカラーフィルタの配列を示す図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のライン３の左端部のＧＢＲの３つの画素の平面図である。図２（ｃ）は、図２（ｂ）のＸの位置の断面図である。 実施形態１におけるＣＭＯＳセンサの等価回路図である。 実施形態１における原稿読み取り装置の制御部の構成を示すブロック図である。 実施形態１におけるＣＰＵの制御フローチャートである。 縮小光学系において、原稿から反射する光がＣＭＯＳセンサに入射される際の、光路を模式的に表した図である。 カラーフィルタ、マイクロレンズのずらし量について説明する図である。 受光素子列の中央部、左端部、右端部における、カラーフィルタとフォトダイオードとの位置関係を説明する図である。 図９（ａ）は、ゲート電極を主走査方向に配置した場合の説明図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＸの位置の断面図である。 図１０（ａ）は、比較例としてのカラーフィルタとマイクロレンズの位置関係を示した図である（左端）。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＸの位置の断面図である。図１０（ｃ）は、比較例としてのカラーフィルタとマイクロレンズの位置関係を示した図である（中央付近）。図１０（ｄ）は、図１０（ａ）のＸの位置の断面図である。 隣接するマイクロレンズとの配置関係を説明する図である。 隣接するマイクロレンズとの配置関係を説明する図である。 図１３（ａ）は、実施形態２における楕円形状のマイクロレンズを示す図である。図１３（ｂ）は、真円形状のマイクロレンズを示す図である。 入射光の多重干渉を説明するための図である。 マイクロレンズの中心をフォトダイオードの中心とずらし、カラーフィルタの中心とフォトダイオードの中心とはずらしていない場合の説明図である。 実施形態３におけるカラーフィルタ、マイクロレンズ、フォトダイオードとの位置関係を説明する図である。 実施形態３における複数ラインの受光素子列に対応するカラーフィルタとの位置関係を説明する図である。 実施形態３の変形例を説明する図である。 図１９（ａ）は、実施形態４におけるカラーフィルタ、マイクロレンズ、配線との位置関係を説明する平面図である。図１９（ｂ）は、図１９（ａ）におけるＸの位置の断面図である。図１９（ｃ）は、図１９（ａ）におけるＹの位置の断面図である。 図２０（ａ）は、実施形態４の変形例におけるカラーフィルタ、マイクロレンズ、縦配線、横配線との位置関係を説明する平面図である。図２０（ｂ）は、図２０（ａ）におけるＸの位置の断面図である。図２０（ｃ）は、図２０（ａ）におけるＹの位置の断面図である。 図２１（ａ）は、実施形態４の変形例におけるカラーフィルタ、楕円マイクロレンズ、縦配線、横配線との位置関係を説明する平面図である。図２１（ｂ）は、図２１（ａ）におけるＸの位置の断面図である。図２１（ｃ）は、図２１（ａ）におけるＹの位置の断面図である 図２２（ａ）は、実施形態４の変形例における、楕円マイクロレンズを用いた場合の入射光の説明をするための平面図である。図２２（ｂ）は、図２２（ａ）におけるＹ’の位置の断面図であり、横配線の開口幅Ｗ１とフォトダイオードの幅Ｗ２が、Ｗ１＞Ｗ２となっている例の説明図である。図２２（ｃ）は、図２１（ａ）におけるＹ’の位置の断面図であり、横配線の開口幅Ｗ１とフォトダイオードの幅Ｗ２が、Ｗ１＜Ｗ２となっている例の説明図である。 実施形態５における各受光素子列のカラーフィルタの配列を示す図である。 湾曲した金属の対象物を読取る場合の説明図である。 混色を説明する図である。

以下添付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。

（実施形態１）
図１は画像読取装置である原稿読み取り装置の内部構成を示す断面図である。原稿読取装置１００の下には、公知の画像形成部１１０が設けられ、原稿読み取り装置１００と画像形成部１１０とで画像形成装置を構成している。公知の画像形成部１１０の一例として電子写真方式の画像形成部がある。電子写真方式の画像形成部は、感光ドラムに形成された静電潜像をトナー像に現像し、紙などの記録媒体にトナー像を転写することで画像形成を行う。本実施形態における画像形成装置は、原稿読み取り装置１００により読み取られた画像を、画像形成部１１０により記録媒体に形成することができる。

原稿台ガラス１０１上には、読み取られる対象物として画像が形成されたシート（以下、原稿）１０２が載置される。ユーザーによって読取開始ボタン（不図示）が押されると、読取部１０３は図中矢印の方向に移動し、原稿１０２を読み取る。

読取部１０３は、矢印の方向に移動する際に、読取部１０３の上部に配置された発光部としての白色のＬＥＤ１０４ａ、１０４ｂを発光させ、原稿１０２に光を照射する。

読取部１０３は、ＬＥＤ１０４ａ、１０４ｂ、複数の折り返しミラー１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅ、集光レンズ１０６、ＣＭＯＳセンサ１０７を備えた縮小光学系の読取ユニットとなっている。ＬＥＤ１０４ａ及び１０４ｂによって原稿１０２に照射された光は原稿１０２により反射される。原稿１０２から反射された光は、折り返しミラー１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅによって反射された後、集光レンズ１０６によってラインセンサであるＣＭＯＳセンサ１０７に集光される。ＣＭＯＳセンサ１０７は受光素子を備えており、受光素子は入射された光を光電変換し、入射された光量に応じた電気信号を出力する。

図２は、ＣＭＯＳセンサ１０７の構成を説明する図である。図２（ａ）は、各画素のカラーフィルタの配列を示す図である。図２（ｂ）は、ライン３の左端部のＧＢＲの３つの画素の詳細図である。図２（ｃ）は、図２（ｂ）のＸの位置の断面図である。図２（ｃ）における矢印は、入射する光を表している。本実施形態において、１画素は１つのフォトダイオード１２０４に対応する。

ＣＭＯＳセンサ１０７は、主走査方向にフォトダイオード１２０４（受光素子）を配置した受光素子列と、当該受光素子列に対応して配置される複数のカラーフィルタ１２０２（透過部）を備えている。１画素分のフォトダイオード１２０４は、当該フォトダイオード１２０４に対応する１画素分のカラーフィルタ１２０２よりも小さく構成されている。ＣＭＯＳセンサ１０７は、ライン１、ライン２、ライン３の複数の受光素子列を有している。カラーフィルタ１２０２とフォトダイオード１２０４の間は層間膜と言われるＳｉＯ等の絶縁材料（不図示）が存在する。図２（ｃ）に示すように、カラーフィルタ１２０２に対しフォトダイオード１２０４とは逆側に、マイクロレンズ１２０３（集光部）が配置されている。マイクロレンズ１２０３は、フォトダイオード１２０４に対応して配置されており、フォトダイオード１２０４に入射される光を集光する機能を有している。マイクロレンズ１２０３の上部にはカバーガラス（不図示）が存在する。１２０５は画素転送トランジスタのゲート電極（電荷転送部）である。ゲート電極１２０５は、フォトダイオード１２０４に蓄積された光電荷を読み出し回路に転送する役割を果たす。ゲート電極１２０５は、ポリシリコンで構成されている。

受光素子が一列に並べられる方向を主走査方向（第１の方向）とし、主走査方向と直交する方向を副走査方向（第２の方向）とする。

図３は単位画素の等価回路図である。画素転送トランジスタのゲート電極１２０５は、フォトダイオード１２０４に蓄積された光電荷を読み出し回路に転送する役割を果たす。回路は、さらにフォトダイオード１２０４、画素転送トランジスタのゲート電極１２０５、画素信号をリセットするリセット用トランジスタ１３０３、画素信号を増幅するソースフォロワ用トランジスタ１３０４、増幅信号を読み出す選択用トランジスタ１３０５を備えている。
受光素子列であるライン１、２、３の各々は、主走査方向に７５００画素分、副走査方向に３列分のフォトダイオード１２０４が配置されている。本実施形態では主走査方向の解像度は６００ｄｐｉである。

各受光素子列は副走査方向に１画素分だけ隙間を開けて配置される。ライン２はライン１に対して２画素分、ライン３はライン１に対して４画素分だけ副走査方向に離れた位置の画像を取得することになる。

カラーフィルタ１２０２は、入射する光に対して透過する波長領域が異なる３種類のカラーフィルタを備えている。それぞれ、赤い光を透過するフィルタ（１２０２Ｒ）、緑の光を透過するフィルタ（１２０２Ｇ）、青い光を透過するフィルタ（１２０２Ｂ）、の３種類のカラーフィルタである。

ライン１、２、３のカラーフィルタ１２０２は図２に示すように、主走査方向にＲ→Ｇ→Ｂ→Ｒ→Ｇ→Ｂ→・・・の周期的な規則を有して配置されている。いわゆる千鳥状にＲＧＢのカラーフィルタが配列されている。

また、ライン２はライン１に対して前記Ｒ→Ｇ→Ｂ→・・・の規則性を１画素分主走査方向にずらして配列されており、ライン３はライン１に対してＲ→Ｇ→Ｂ→・・・の規則性を主走査方向に２画素分ずらして配列されている。そのため、カラーフィルタ１２０２の配列を副走査方向に見た時に、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタがそれぞれ存在するようになっている（図２のα参照）。

１２０１破線は、単位画素を表す範囲である。単位画素のピッチはＣＭＯＳセンサの仕様により決まり、通常は等間隔である。

図４は本実施形態における原稿読み取り装置１００のブロック図である。

ＣＰＵ４０１は、不揮発性メモリ４０２に格納された制御プログラムを読出し、原稿読み取り装置１００全体の制御を行う。操作部４０３は、ユーザーがカラーコピーやモノクロコピー、両面コピーといったコピーモードの設定や、コピー開始の指示を入力するユーザーインターフェースである。モーター４０４は読取部１０３を副走査方向に移動させる。モータードライバ４０５は、ＣＰＵ４０１からのタイミング信号を受け、モーター４０４を回転制御させるための励磁電流を供給する。

ＬＥＤドライバ４０６は、ＣＰＵ４０１からのタイミング信号を受け、白色ＬＥＤ１０４ａ及び１０４ｂを発光させるための電流を供給する。

ＩＣ４０７は、ＣＭＯＳセンサ１０７から出力されるアナログ電圧信号に対し、サンプルホールド処理、オフセット処理、ゲイン処理といったアナログ処理を行い、アナログ処理された電圧信号をデジタルデータ（以下、輝度データ）に変換する。ＩＣ４０７は、一般的にＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）と呼ばれる。なお、本実施形態ではこのデジタルデータは８ｂｉｔ（０〜２５５）のデータである。

画像処理部４０８の動作を説明する。ＡＦＥ４０７から出力される読取データは、ラインメモリ４０９に格納される。ラインメモリ４０９は、ＣＭＯＳセンサ１０７内の受光素子列ライン１、ライン２、ライン３各々のラインで読み取った読取データを５ライン分ずつ保持する。

データソート部４１０は、ＲＧＢの読取データを並び替える。前述したように、本実施形態のＣＭＯＳセンサ１０７はＲＧＢのカラーフィルタが千鳥状に配列されている。そのため、ＲＧＢの読取データが１ライン内に混在した状態でラインメモリ４０９に格納されることになる。

また、図２（ａ）に示したように、ライン１とライン２は副走査方向に２画素、ライン１とライン３は４画素離れて配置されている。そのため、あるタイミングで取得したライン２の読取データはライン１に対して２画素、ライン３の読取データはライン１に対して４画素分だけ副走査にずれた位置の読取データであるということになる。

そこで、データソート部４１０は、ライン１、ライン２、ライン３から得られる読取データを並べ替えて、ＲＧＢの各色の画像データを生成する。例えば、Ｒの処理について説明する。データソート部４１０は、ラインメモリ４０９に記憶されたライン１、ライン２、ライン３のそれぞれの画像データからＲのデータ部分をピックアップする。あるタイミングで取得したライン１、ライン２、ライン３の読取データは副走査方向にずれているため、このずれをなくすような処理をする。即ち、あるタイミングで取得したデータについて、ライン２の読取データは副走査方向に２画素、ライン３の読取データは副走査方向に４画素ずらすように処理をする。このような処理をすることで、副走査方向のずれがなくなる。この処理を各色で行うことにより、ＣＭＯＳセンサ１０７で読み取られた読取データは副走査方向のずれがなくなり、原稿１０２の画像に対応した読取データとなる。

画像処理回路４１１は、データソート部４１０にて並び替えられた読取データに対して、シェーディング補正処理やフィルタ処理などの画像処理を施す。なお、画像処理を行うために必要となるフィルタの設定等は電源投入時にＣＰＵ４０１によって画像処理回路４１１内のレジスタに設定される。

パラレル／シリアル変換回路４１２は、画像処理回路４１１からパラレルのデータとして出力される各種画像処理後の読取データをシリアルデータに変換する。シリアルデータに変換された読取データは、画像出力コントローラ４１３に送信される。

図５は本実施形態におけるＣＰＵ４０１の制御フローチャートである。

ユーザーが原稿読取装置１００の電源を入れると、ＣＰＵ４０１は、原稿読み取り装置制御プログラムの起動処理、ＬＥＤ光源の光量調整などの初期動作を行う（原稿読み取り装置１００の起動：Ｓ５００）。

次に、ＣＰＵ４０１は、画像処理の設定に対応するデータを画像処理回路４１１内のレジスタに設定する（Ｓ５０１）。

そして、ＣＰＵ４０１は、操作部４０３からの読み取りジョブ開始指令を待つ（Ｓ５０２）。

ユーザーにより読み取りジョブ開始指令が入力されると（Ｓ５０２のＹ）、ＣＰＵ４０１は、光源である白色ＬＥＤ１０４ａ、１０４ｂを発光させる（Ｓ５０３）。ＣＰＵ４０１は、ＬＥＤドライバ４０６に制御信号を出力し、ＬＥＤドライバ４０６は、ＬＥＤ１０４ａ、１０４ｂに電流を供給して発光させる。

そして、ＣＰＵ４０１は、モータードライバ４０５に制御信号を出力し、モータードライバ４０５は、モーター４０４を駆動して読取部１０３を副走査方向に移動させる（Ｓ５０４）。

読み取りが完了すると（Ｓ５０５のＹ）、ＣＰＵ４０１は、ＬＥＤ１０４ａ、１０４ｂを消灯し、原稿読み取り装置をジョブ待ち状態にする制御を行う。

（カラーフィルタ、マイクロレンズ、ゲート電極の構成）
図６は、縮小光学系において、原稿１０２から反射する光がＣＭＯＳセンサ１０７に入射される際の、光路を模式的に表した図である。説明を簡単にするためミラーは省略している。

縮小光学系では、読み取られる原稿１０２の主走査方向の長さに対して、ＣＭＯＳセンサ１０７の主走査方向の長さは短くなっている。図６に示されるようにＣＭＯＳセンサ１０７の受光素子列の中央部においては、原稿からの光はＣＭＯＳセンサ１０７に対しほぼ垂直に入射するが、端部においては原稿からの光はＣＭＯＳセンサ１０７に対し傾いて入射されることになる。先に説明したように受光素子列に異なるカラーフィルタを配置したラインセンサでは、入射光が傾いてしまうと混色という問題が発生する（図２５参照）。

本実施形態では、ＣＭＯＳセンサ１０７への入射光が傾いてしまうのに対応するために、カラーフィルタ１２０２の中心と、当該カラーフィルタに対応するフォトダイオード１２０４の中心とがずれている。

図７を用いて説明をする。カラーフィルタ１２０２の中心は、当該カラーフィルタに対応するフォトダイオード１２０４の中心に対して受光素子列の主走査方向の中央に向けてにずれて配置されている。また、マイクロレンズ１２０３の中心は、当該マイクロレンズ１２０３に対応するフォトダイオード１２０４の中心に対して受光素子列の主走査方向の中央に向けてずれて配置されている。

受光素子列は、フォトダイオード１２０４Ｇ（第１の受光素子）と、フォトダイオード１２０４Ｂ（第２の受光素子）と、フォトダイオード１２０４Ｒ（第３の受光素子）と、を含む。

フォトダイオード１２０４Ｇは、カラーフィルタ１２０２Ｇ（第１の透過部）に対応するフォトダイオードである。フォトダイオード１２０４Ｂは、受光素子列の中央側にフォトダイオード１２０４Ｇに隣接して設けられカラーフィルタ１２０２Ｂ（第２の透過部）に対応するフォトダイオードである。フォトダイオード１２０４Ｒは、受光素子列の中央側にフォトダイオード１２０４Ｂに隣接して設けられカラーフィルタ１２０２Ｒ（第３の透過部）に対応するフォトダイオードである。

カラーフィルタ１２０２Ｇの中心は、フォトダイオード１２０４Ｇの中心に対して受光素子列の主走査方向の中央に向けてずれて配置されている。カラーフィルタ１２０２Ｂの中心は、フォトダイオード１２０４Ｂの中心に対して受光素子列の主走査方向の中央に向けてずれて配置されている。カラーフィルタ１２０２Ｒの中心は、フォトダイオード１２０４Ｒの中心に対して受光素子列の主走査方向の中央に向けてずれて配置されている。

複数のマイクロレンズは、マイクロレンズ１２０３Ｇ（第１の集光部）と、マイクロレンズ１２０３Ｂ（第２の集光部）と、マイクロレンズ１２０３Ｒ（第３の集光部）と、を含む。
マイクロレンズ１２０３Ｇは、フォトダイオード１２０４Ｇに対応するマイクロレンズである。マイクロレンズ１２０３Ｂは、フォトダイオード１２０４Ｂに対応するマイクロレンズである。マイクロレンズ１２０３Ｒは、フォトダイオード１２０４Ｒに対応するマイクロレンズである。マイクロレンズ１２０３Ｇの中心は、フォトダイオード１２０４Ｇの中心に対して受光素子列の主走査方向の中央に向けてずれて配置されている。マイクロレンズ１２０３Ｂの中心は、フォトダイオード１２０４Ｂの中心に対して受光素子列の主走査方向の中央に向けてずれて配置されている。マイクロレンズ１２０３Ｒの中心は、フォトダイオード１２０４Ｒの中心に対して受光素子列の主走査方向の中央に向けてずれて配置されている。なお、本実施形態では、カラーフィルタ１２０２の中心とマイクロレンズ１２０３の中心とは一致している。

本実施形態では、縮小光学系の読取ユニットとなっており、ＣＭＯＳセンサ１０７の左端部に入射される光は、図２（ｃ）のように受光素子列の主走査方向の中央側に傾いて入射されている。本実施形態では、カラーフィルタ１２０２の中心、マイクロレンズ１２０３の中心が、フォトダイオード１２０４の中心に対して受光素子列の主走査方向の中央に向けてずれて配置されている。そのため、フォトダイオード１２０４は、フォトダイオード１２０４に対応するカラーフィルタ１２０２、マイクロレンズ１２０３を通過した光を受光することができる。したがって、混色の問題を抑制することができる。

カラーフィルタ１２０２、マイクロレンズ１２０３のずらし量について図７を用いて説明をする。図７の１２０の位置を第１の位置、第１の位置よりも受光素子列の中央側の位置である１２１を第２の位置とする。ＣＭＯＳセンサ１０７に入射される光は、受光素子列の端部に近くなればなるほど傾きが大きくなり、中央部に近づくほど傾きは少なくなり垂直に近くなる。そのため、カラーフィルタ１２０２の中心（及びマイクロレンズ１２０３の中心）が、フォトダイオード１２０４の中心に対して受光素子列の中央方向にずれている量は、受光素子列の端部側の方が大きく、受光素子列の中央側の方が小さくしている。

ｄ１Ｇ、ｄ１Ｂ、ｄ１Ｒは、第１の位置において、カラーフィルタ１２０２Ｇ、Ｂ、Ｒの中心が、対応するフォトダイオード１２０４Ｇ、Ｂ、Ｒの中心とずれている量を示している。
ｄ２Ｇ、ｄ２Ｂ、ｄ２Ｒは、第２の位置において、カラーフィルタ１２０２Ｇ’、Ｂ’、Ｒ’の中心が、対応するフォトダイオード１２０４Ｇ’、Ｂ’、Ｒ’の中心とずれている量を示している。

各ずれ量は、ｄ１Ｇ＞ｄ１Ｂ＞ｄ１Ｒ＞ｄ２Ｇ＞ｄ２Ｂ＞ｄ２Ｒ、となっている。

即ち、第１の位置おける、カラーフィルタ１２０２Ｇの中心とフォトダイオード１２０４Ｇの中心とがずれている量は、第２の位置におけるカラーフィルタ１２０２Ｇ’の中心とフォトダイオード１２０４Ｇ’の中心よりも大きい。同様に、第１の位置おける、マイクロレンズ１２０３Ｇの中心とフォトダイオード１２０４Ｇの中心とがずれている量は、第２の位置におけるマイクロレンズ１２０３Ｇ’の中心とフォトダイオード１２０４Ｇ’の中心よりも大きい。また同じ第１の位置で見てみれば、カラーフィルタ１２０２Ｇの中心とフォトダイオード１２０４Ｇの中心とがずれている量は、カラーフィルタ１２０２Ｂの中心とフォトダイオード１２０４Ｂの中心とがずれている量よりも大きい。そして、カラーフィルタ１２０２Ｂの中心とフォトダイオード１２０４Ｂの中心とがずれている量は、カラーフィルタ１２０２Ｒの中心とフォトダイオード１２０４Ｒの中心とがずれている量よりも大きい。

このようにすることで、受光素子列に対する光の照射角度に応じて、混色に対して最適な
カラーフィルタ１２０２（マイクロレンズ１２０３）のずらし量とすることができる。

本実施形態では、図８に示すように、フォトダイオードのピッチ間隔Ｚ１に対し、カラーフィルタのピッチ間隔Ｚ２を所定の割合で小さくしている（例えば０．９９×Ｚ１＝Ｚ２）。受光素子列の主走査方向の中央で、カラーフィルタ１２０２Ｂの中心とフォトダイオード１２０４Ｂは一致している。画素のピッチ間隔Ｚ１に対し、カラーフィルタのピッチ間隔Ｚ２が小さいため、受光素子列の主走査方向の端部へ向かうほど、カラーフィルタ１２０２とマイクロレンズ１２０３のずれ量が大きくなるようになる。即ち、受光素子列の主走査方向において中央から左端側では、ｄ１Ｇ＞ｄ１Ｂ＞ｄ１Ｒ＞ｄ３Ｇ＞ｄ３Ｂ＞ｄ３Ｒ＞ｄ４Ｇである。また、受光素子列の主走査方向において中央から右端側では、ｄ５Ｒ＞ｄ５Ｂ＞ｄ５Ｇ＞ｄ４Ｒである。カラーフィルタ１２０２とマイクロレンズ１２０３のずれ量は中央部から当該位置までの距離に比例する。受光素子列の左端部と中央部の中間に位置する画素のずれ量は、左端部の約半分のずれ量となっている。即ち、０．５×ｄ１Ｇ≒ｄ３Ｇ、０．５×ｄ１Ｂ≒ｄ３Ｂ、０．５×ｄ１Ｒ≒ｄ３Ｒである。なお、受光素子列の左端で説明を行ったが、受光素子列の中央より右側でも同様にカラーフィルタ１２０２は、フォトダイオード１２０４に対して受光素子列の主走査方向の中央に向けてずれて配置されている。

次に、フォトダイオード１２０４とゲート電極１２０５との接続について説明をする。フォトダイオード１２０４とゲート電極１２０５は、副走査方向において接続され、画素を示す１２０１の範囲内に配置される（図２（ｂ）参照）。

本実施形態では、ゲート電極１２０５の材料に高屈折材料のポリシリコンが使われている。よって、主走査方向にはゲート電極１２０５を配置していない。仮に、ゲート電極１２０５を主走査方向に配置した場合の説明図を図９（ａ）に示す。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＸの位置での断面図である。説明のために、入射される光は一つだけ示している。図９（ｂ）に示されるように、ポリシリコンと層間膜の屈折率の差により、画素転送トランジスタのゲート電極１２０５に入射した光は進路を変え、異なる色の単位画素に入射してしまうことがある。その結果、混色という課題を生じさせる。

本実施形態では、画素転送トランジスタのゲート電極１２０５を主走査方向の単位画素間に配置せず、副走査方向に配置することで、混色を抑制することが可能である。特に、ＲＧＢが隣接したカラーフィルタ配列となっているＣＭＯＳセンサにおいて、混色抑制の効果が大きい。

また、本実施形態ではカラーフィルタ１２０２Ｇ、１２０２Ｂ、１２０２Ｒと共にマイクロレンズ１２０３Ｇ、１２０３Ｂ、１２０３ＲをＣＭＯＳセンサ中央側にずらしている。この構成によって混色、感度ばらつきが低減される。図２（ｂ）、（ｃ）と図１０（ａ）、〜（ｄ）を用いて説明をする。図２（ｂ）、（ｃ）は、本実施形態でのカラーフィルタとマイクロレンズ１２０３の位置関係（平面図）を示している。図１０（ａ）〜（ｄ）は比較例としてのカラーフィルタ１２０２とマイクロレンズ１２０３の位置関係を示している。図１０（ａ）〜（ｄ）のカラーフィルタ１２０２は、フォトダイオード１２０４と同じ位置に配置されており、マイクロレンズ１２０３はフォトダイオード１２０４に対してずらして配置されている。マイクロレンズ１２０３は、受光素子列の端部の方がずれ量が多く、中央部に近づくほどずれ量が小さい。図１０（ａ）と図１０（ｂ）は受光素子列の左端部、図１０（ｃ）と図１０（ｄ）は、受光素子列の中央部近傍を表す図である。受光素子列の左端を表す図として、図１０（ａ）は図２（ｂ）と対応し、図１０（ｂ）は図２（ｃ）と対応している。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＸの位置での断面図である。図１０（ｄ）は、図１０（ｃ）のＸの位置での断面図である。図２（ｂ）と図１０（ａ）において、領域Ａ、Ａ’を通過する入射する光を考える。領域Ａ、Ａ’は面積が等しく、マイクロレンズ１２０３Ｇの位置に対して、同一の位置関係にある。図２（ｃ）に示すように、本実施形態のようにカラーフィルタ１２０２とマイクロレンズ１２０３をフォトダイオード１２０４に対してずらして配置した場合は、領域Ａを通過する光は単一のカラーフィルタ１２０２Ｇを通過する。一方、図１０（ｂ）に示すように、領域Ａ’を通過する光は１２０２Ｇと１２０２Ｂの両方を通過する。したがって、比較例のように、カラーフィルタ１２０２、マイクロレンズ１２０３、フォトダイオード１２０４を配置した場合、マイクロレンズを通過したにも関わらず、混色が発生してしまうという問題がある。一方、本実施形態ではその様な問題の発生を抑制することができる。

さらに、図１０（ａ）（ｂ）と図１０（ｃ）（ｄ）とを比較する。マイクロレンズ１２０３と、カラーフィルタ１２０２（及びフォトダイオード１２０４）とのずれ量は、受光素子列の左端部よりも中央部近傍の方が小さくなっている。そのため、領域Ａ’を占める、ＧとＢの割合も異なってくる。そのため、端部と中央付近により混色の割合が異なる。さらに、領域Ａ’のゲート電極１２０５の近傍に光が入射した場合、当該光がゲート電極１２０５に入射することがある。本実施形態では、ゲート電極１２０５に高屈折材料のポリシリコンを用いており、ポリシリコンは波長依存性が大きい。そのため、光が通過するＧのカラーフィルタ１２０２とＢのカラーフィルタ１２０２との割合が異なると、ゲート電極１２０５で吸収、屈折される割合も異なり、左端と中央近傍での画素の感度ばらつきが大きくなる。一方、本実施形態ではその様な問題の発生を抑制することができる。

なお、本実施形態では、カラーフィルタ１２０２Ｇを第１の透過部、カラーフィルタ１２０２Ｂを第２の透過部、カラーフィルタ１２０２Ｒを第３の透過部として説明したが、各色とカラーフィルタとの関係は相対的な関係であり、これに限られるものではない。カラーフィルタ１２０２Ｂを第１の透過部、あるいはカラーフィルタ１２０２Ｒを第１の透過部としてもよい。第１の受光素子、第１の集光部も同様にカラーフィルタの各色とは相対的な関係である。

（マイクロレンズ同士の配置の説明）
図１１、図１２を用いて、隣接するマイクロレンズ１２０３が間隔をあけて配置されていることによる効果を説明する。

図１１は、マイクロレンズ１２０３の配置による効果を説明するために図２（ｃ）の図を簡略化した図である。図１２は、隣接するマイクロレンズ１２０３が接するように配置されている。

本実施形態のようにカラーフィルタ１２０２が同一ラインにＲＧＢ３色が配置される場合、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれのカラーフィルタ１２０２の形成を行うことになるため、製造過程において、各色のカラーフィルタのサイズのずれが発生しやすい。主走査方向にＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタを製造する場合、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタはそれぞれ異なる材料であるため、形成させるプロセス工程が異なる。例えば、Ｒのカラーフィルタを形成する工程、Ｇのカラーフィルタを形成する工程、Ｂのカラーフィルタを形成する工程を順々に行っていくこととなる。そのため、各色のフィルタの製造時のアライメント誤差や、フォトリソグラフィによるパターンサイズの誤差が製造上生じ、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタの大きさが微小ながら異なってしまう場合がある。一方、マイクロレンズ１２０３は同じ材料で同じプロセス工程で形成されるため、アライメント誤差やパターンサイズ誤差は生じにくい。そのため、マイクロレンズ１２０３は、安定して同じサイズで製造でき、カラーフィルタに配置する際に同じ間隔で配置することができる。その結果、図１１のようにマイクロレンズ１２０３に対してカラーフィルタ１２０２のサイズが異なる場合が生じる。

そのため、マイクロレンズ１２０３に対する隣接するカラーフィルタの境界の位置が変動しやすい。なお、同一ラインに一つの色しか存在しないような場合は、各色のカラーフィルタの大きさが異なるという問題は発生しない。また、同一ラインに２色が配置されるベイヤー配列は、本実施形態のように同一ラインに３色のカラーフィルタが存在する場合と比較して、色の数が少ないため上記問題は生じにくい。

図１２のように、マイクロレンズ１２０３端部の入射光１２０９はカラーフィルタ１２０２の端部を通過する。前述のように、マイクロレンズ１２０３に対してカラーフィルタ１２０２の境界部の位置がばらつくと、マイクロレンズ１２０３の端部を通過した入射光が通過するカラーフィルタの色もばらついてしまう。図１２を用いて、マイクロレンズ１２０３Ｂの端部を通過する入射光について説明する。入射光１２０８は青のカラーフィルタ１２０２Ｂを通過し、入射光１２０９は赤のカラーフィルタ１２０２Ｒを通過している。一方、入射光１２０８’、入射光１２０９’はどちらも青のカラーフィルタ１２０２Ｂ’を通過している。このように、カラーフィルタ１２０２Ｂ（１２０２Ｂ’）を通過する光の量がばらつくことで、混色の問題が発生する。

本実施形態では、マイクロレンズ１２０３間にギャップを設けて、マイクロレンズ１２０３により集光された光線が隣接するカラーフィルタ１２０２を通過しないようにしている。図１１に示すように、入射光１２０８、１２０８’は青のカラーフィルタ１２０２Ｂを通過している。なお、マイクロレンズ１２０３を通過しない光（図１１の入射光１２０９、１２０９’）はマイクロレンズの間に設けられる配線等により遮光されてフォトダイオード１２０４まで到達しないため、混色の問題の影響は少ない。

本実施形態では、マイクロレンズ１２０３の間に間隔を設けることにより、１ラインに異なる色のカラーフィルタ１２０２が配置される構成における、混色の問題を抑制している。特にこれらの問題は、１ライン上に設けられるカラーフィルタ１２０２の色の種類が多いほど、製造上のばらつきが生じやすい。したがって、本実施形態のように同一ラインに３色のカラーフィルタが存在する場合に、効果が大きい。また、マイクロレンズ１２０３とカラーフィルタ１２０２の両者をずらすことにより、入射光１２０９近傍での異色のカラーフィルタ１２０２からの光の量を抑制することが出来、効果的に混色の問題を抑えることが出来る。

（実施形態２）
図１３（ａ）、図１３（ｂ）を参照しながら本発明に係る実施形態２を説明する。実施形態２は、マイクロレンズ１２０３の形状を変更した点以外は実施形態１と同様である。したがって、同様の構成については説明を省略する。

図１３（ａ）は、本実施形態の平面図である。なお、フォトダイオード１２０４、ゲート電極１２０５は記載を省略している。実施形態２におけるマイクロレンズ１２０３は、楕円形状をしており、主走査方向及び副走査方向と直交する方向から視た時に、主走査方向の曲率半径に対して、副走査方向の曲率半径が大きくなるようになっている。

図１３（ｂ）は、主走査方向、副走査方向の曲率半径が等しい真円のマイクロレンズ１２０３を配置した例である。図１３（ａ）のような構成にすることによって、図１３（ｂ）に対して、マイクロレンズ１２０３で覆われる領域を大きくしている。

効果について説明をする。図１４は、入射光の多重干渉を説明するための図でカラーフィルタ１２０２とカラーフィルタ１２０２の上部に設けられたカーバーガラス１２０６のみを図示している。球面マイクロレンズ１２０３に覆われない、カラーフィルタ１２０２の平坦な領域に入射された光は、一部はカラーフィルタ１２０２の表面で反射される。この反射した光は、カラーフィルタ１２０２とカーバーガラス１２０６との間で反射をしてゴーストを引き起こす。ゴーストが発生すると、本来の原稿の画像とは異なる画像が読取像として読みこまれてしまう。

したがって、なるべくカラーフィルタ１２０２に対するマイクロレンズ１２０３の面積を大きくした方が良い。主走査方向のマイクロレンズの大きさは、マイクロレンズが隣接して設けられている関係上、大きくするには限界がある。一方、副走査方向に関してはその制約がないため大きくすることができる。したがって、主走査方向を短径、副走査方向を長径とした楕円形状にすることにより、カラーフィルタ１２０２に対するマイクロレンズ１２０３の面積を大きくすることができる。

また、本実施形態のようにマイクロレンズ１２０３とカラーフィルタ１２０２の両者をずらすことにより、より効果的にゴーストを抑えることが出来る。図１５はマイクロレンズ１２０３の中心をフォトダイオード１２０４の中心とずらし、カラーフィルタ１２０２の中心とフォトダイオード１２０４の中心とはずらしていない場合の例を示す。図１５に示されるように、入射光の多重干渉の原因となるマイクロレンズ１２０３Ｇとマイクロレンズ１２０３Ｂとの間の領域Ｂ’は、カラーフィルタ１２０２Ｂのみとなっている。同じ色のカラーフィルタ１２０２で反射した光は干渉を起こしやすいため図１５のような構成の場合、多重干渉を引き起こしやすい。一方、図１３（ａ）のような本実施形態の場合、対応する領域Ｂでは、カラーフィルタ１２０２Ｇと１２０２Ｂの２色が存在するため多重干渉の影響を小さくすることができる。

（実施形態３）
図１６、図１７、図１８を参照しながら本発明に係る実施形態３を説明する。実施形態３は、カラーフィルタ１２０２の形状を変更した点以外は実施形態１と同様である。したがって、同様の構成については説明を省略する。

図１６は、実施形態３に係るＣＭＯＳセンサのＧＢＲの３つの画素の平面図である。図１７は、複数ラインの受光素子列に対応するカラーフィルタ１２０２の位置関係を説明する図である。

図１６、図１７に示すように、カラーフィルタ１２０２を副走査方向に大きくし、副走査方向における受光素子列と受光素子列との間の領域もカラーフィルタ１２０２で覆うようにしていることが実施形態３の特徴である。一方、実施形態１ではカラーフィルタ１２０２は副走査方向に大きくないため、図２（ａ）に示されるように、受光素子列と受光素子列との間の領域にはカラーフィルタ１２０２は存在しない。

実施形態３において、カラーフィルタ１２０２は、画素転送トランジスタのゲート電極１２０５を覆っている。カラーフィルタ１２０２の主走査方向の幅をＬ１、副走査方向の幅をＬ２とした場合、Ｌ１＜Ｌ２となる。受光素子列と受光素子列との間隔がＬ１×２であれば、Ｌ２＝Ｌ１×２が望ましい。

上記のような構成により、隣接する受光素子列の間からの不要な反射光によるゴースト光を抑制することが出来る。受光素子列と受光素子列との間の領域には電源線や信号線などの配線が配置されており、これらの配線に反射した光によりゴーストが発生することがある。

実施形態３では、受光素子列と受光素子列との間の領域にもカラーフィルタ１２０２が存在しているため、当該領域においてもカラーフィルタを光が通過することにより光の強度を低下させることができる。そのため、配線からカラーフィルタ１２０２の方向へ反射する光の強度が弱くなるためゴーストを低減することができる。

図１８は、実施形態３における変形例を説明する図であり、マイクロレンズ１２０３が楕円形状となっている。カラーフィルタ１２０２は、マイクロレンズ１２０３より大きい。

（実施形態４）
図１９、図２０、図２１、図２２を参照しながら本発明に係る実施形態４を説明する。実施形態４は、実施形態１に対して配線部である配線１２０７（又は、縦配線１４０６、横配線１４０７）の構成を明確にした点以外は実施形態１と同様である。したがって、同様の構成については説明を省略する。

図１９は、実施形態４に係るＣＭＯＳセンサのＧＢＲの３つの画素の構成を示す図である。図１９（ａ）は平面図、図１９（ｂ）は図１９（ａ）におけるＸの位置の断面図、図１９（ｃ）は図１９（ａ）におけるＹの位置の断面図である。

図１９（ａ）に示すように、配線１２０７は、フォトダイオード１２０４を囲むように設けられる。カラーフィルタ１２０２を通過した光は、配線１２０７により形成される開口を通過しフォトダイオード１２０４に入射される。実施形態４は、配線１２０７で形成される開口が副走査方向でフォトダイオード１２０４より大きいことが特徴である。つまり、図１９（ｃ）に示すように、副走査方向において、配線１２０７の開口幅Ｗ１は、フォトダイオード１２０４の幅Ｗ２より大きくなっている（Ｗ１＞Ｗ２）。一方、図１９（ｂ）に示すように、主走査方向において、配線１２０７の開口幅Ｗ３は、フォトダイオード１２０４の幅Ｗ４より狭くなっている（Ｗ３＜Ｗ４）。これは、隣接画素間の画素ピッチが狭いこと、及び混色抑制の観点からである。

図２０は、実施形態４に係るＣＭＯＳセンサのＧＢＲの３つの画素の構成のその他の例を示す図である。図２０（ａ）は平面図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）におけるＸの位置の断面図、図２０（ｃ）は図２０（ａ）におけるＹの位置の断面図である。図１９と異なる点は、開口を副走査方向に延びる縦配線１４０６と主走査方向に延びる横配線１４０７で形成している点である。図２０（ｃ）に示すように、本例では、横配線１４０７は縦配線１４０６よりＺ方向（第１の方向及び第２の方向と直交する第３の方向）においてカラーフィルタ１２０２にＨ１だけ近い側に配置される。また、副走査方向において、横配線１４０７の開口幅Ｗ１は、フォトダイオード１２０４の幅Ｗ２より大きくなっている。

図２１は、実施形態４に係るＣＭＯＳセンサのＧＢＲの３つの画素の構成のその他の例を説明する図である。本例では、マイクロレンズ１２０３が副走査方向に長い楕円形状となっている。また、マイクロレンズ１２０３の形状に合わせてカラーフィルタ１２０２も副走査方向に長くなっている。図２１（ｃ）に示すように、本例では、横配線１４０７は縦配線１４０６よりＺ方向においてマイクロレンズ１２０３にＨ１だけ近く構成されている。また、副走査方向において、横配線１４０７の開口幅Ｗ１は、フォトダイオード１２０４の幅Ｗ２より大きくなっている。

上記のように、副走査方向において、配線１２０７（又は、横配線１４０７）の開口幅Ｗ１は、フォトダイオード１２０４の幅Ｗ２より大きくなっている。そのため、カラーフィルタ１２０２を通過した光が、配線１２０７（又は、横配線１４０７）により遮光されにくくなり、フォトダイオード１２０４の感度低下が抑制される。また、製造時に配線１２０７（又は、横配線１４０７）とフォトダイオード１２０４とのアライメントのずれが発生したとしても、各センサの感度のばらつきを抑えることができる。Ｗ１とＷ２の関係は、１．０１×Ｗ２≦Ｗ１≦１．５×Ｗ２が好ましい。１．０１×Ｗ２＞Ｗ１であると製造時に発生するアライメントのずれの発生を抑制する効果が小さくなる。Ｗ１＞１．５×Ｗ２であると迷光がフォトダイオード１２０４に入射しやすくなり、読取り画質の低下が発生する。

図２２を用いて楕円のマイクロレンズを用いた場合における実施形態４の効果を説明する。図２２に、図２１に示した楕円のマイクロレンズを用いた場合の入射光（矢印）の模式図を示す。図２２（ａ）は平面図である。図２２では説明を簡単にするため、カラーフィルタ１２０２Ｇとフォトダイオード１２０４ＧがＸ方向でシフトしていない例で説明をする。図２２（ｂ）は横配線１５０７の開口Ｗ１は、Ｗ１＞Ｗ２の関係になっている。図２２（ｃ）は、横配線１５０７の開口Ｗ１は、Ｗ１＜Ｗ２の関係になっている。

楕円のマイクロレンズと正円のマイクロレンズのパワーを比較した場合、楕円のマイクロレンズの短径（主走査方向の径）と正円のマイクロレンズ径とが同じ場合、副走査方向におけるパワーは、楕円のマイクロレンズの方が正円のマイクロレンズよりも小さくなる。

そのため、Ｗ１＜Ｗ２の場合、正円のマイクロレンズに比較して、楕円のマイクロレンズ１２０３Ｇからフォトダイオード１２０４Ｇに入射する光が横配線１５０７に遮られてしまいやすくなり、結果として感度の低下が発生しやすい。したがって、楕円のマイクロレンズを用いる場合はＷ１＞Ｗ２とすることにより、横配線１４０７によって入射光が遮光されることを低減し、感度低下を抑制するという効果が正円のマイクロレンズを用いた場合よりも大きくなる。また、楕円のマイクロレンズを用いた場合でも、正円のマイクロレンズを用いた場合と同様に、製造時の各センサの感度のばらつきを抑えることができる。

（実施形態５）
図２３を参照しながら本発明に係る実施形態５を説明する。実施形態１において、ＣＭＯＳセンサ１０７は、ライン１、ライン２、ライン３の３つの受光素子列を有しているのに対し、実施形態５においては、さらにライン４の受光素子列を設けた点が実施形態１と異なる。実施形態１と異なる点について説明を行い、実施形態１と同様の構成については説明を省略する。

図２３は、実施形態５にかかるＣＭＯＳセンサ１０７のカラーフィルタの配列を説明する図である。ライン１、ライン２、ライン３は、実施形態１と同様に、主走査方向にカラーフィルタはＲ→Ｇ→Ｂ→Ｒ→Ｇ→Ｂ→・・・の周期的な規則を有して配置されている。一方、ライン４は主走査方向にＧのカラーフィルタ１２０２Ｇ（第４の透過部）を周期的な規則なく連続して並べられている。

実施形態５では、モノクロ画像を読取る場合に、ライン１、ライン２、ライン３を用いて読み取りを行う第１のモードと、ライン４を用いて読み取りを行う第２のモードを切り替える切替え部を備えている。モノクロ画像を読取る場合にライン１、ライン２、ライン３を用いて読み取りを行う場合は、ライン１、ライン２、ライン３の緑のカラーフィルタ（カラーフィルタ１２０２Ｇ）に対応するフォトダイオード１２０４Ｇに入射される光に基づいて読取りが行われる。

カラーフィルタ１２０２がＲ→Ｇ→Ｂの周期的な規則で配置されたライン１、ライン２、ライン３を用いて読み取りを行う場合のメリットとして、湾曲した金属の対象物（例えばスプレー缶）を読取る時の不適切な色づきを抑制することができるというメリットがある。

このメリットについて図２４を用いて説明する。図２４は湾曲した金属の対象物を読み取る様子を示した断面図である。図２４は、図１の折り返しミラー１０５ａ等を簡略して光学系としている。

金属の光の反射率は高いため、白色ＬＥＤ１０４ａ、１０４ｂから照射された光は金属の対象物の表面で正反射し、ＣＭＯＳセンサ１０７のフォトダイオード１２０４で得られる輝度情報は非常に高くなる。

（Ｉ）の位置は、金属の対象物が平らな位置である。そのため、仮に正反射光がＣＭＯＳセンサ１０７に入射されたとしても、ＣＭＯＳセンサ１０７のライン１、２、３に均一に反射光が入射される。

一方（II）の位置は、金属の対象物が湾曲している位置である。読取りユニットの光学系は、平らな対象物を想定して設計されているため、湾曲した対象物を読取る場合、ＣＭＯＳセンサ１０７のライン１、２，３に均一に反射光が入射されない場合がある。そのため金属の対象物を読取った場合に、ライン１のみに正反射光が入射され、それ以外のラインには正反射光が入射されないということがありえる。

例えば、従前のＣＭＯＳセンサ（ライン１にはＲのみのカラーフィルタ、ライン２はＧのみのカラーフィルタ、ライン３はＢのみのカラーフィルタ）を用いて、正反射光がライン１にのみ入射され、ライン２、ライン３には入射されなかった場合を考えてみる。この場合、（II）の領域はＧとＢに対してＲの輝度が高い読取画像となる。つまりは赤色に色付いた読取画像になってしまい、原稿と大きく異なる色の画像になってしまう。

一方、カラーフィルタ１２０２がＲ→Ｇ→Ｂの周期的な規則で配置されたライン１、ライン２、ライン３を用いて読み取りを行う場合、正反射光が入射されるライン１で読み取った画像の輝度データは、主走査方向に「Ｒ＝２５５ → Ｇ＝２５５ → Ｂ→２５５→ Ｒ＝２５５ →・・・」となる（輝度情報のＭＡＸは２５５とする）。この場合もライン２、ライン３に比較してライン１で得られる輝度情報は高くなる。しかしながら、Ｒ→Ｇ→Ｂの細かい周期的な変化となるため、従前のＣＭＯＳセンサを用いた場合のような１色だけの色づき画像となるのを抑制することができる。

しかしながら、前述したように入射光が傾いてしまった場合、隣接するカラーフィルタ１２０２Ｂ、１２０２Ｒを通過した光がフォトダイオード１２０４Ｇに入射してしまう混色が発生する。カラー画像を読取る場合は、ライン１、ライン２、ライン３のＲＧＢに対応するすべてのフォトダイオード１２０４から得られる情報に基づいて混色の補正の制御を行うことができる。しかしながら、モノクロ画像を読取る場合は、読取り速度を上げるためにライン１、ライン２、ライン３のうちのＧに対応するフォトダイオード１２０４からしか情報を取得しない。そのため、混色の補正の制御を行うことができない。したがって、モノクロ画像を読取る場合、画像情報を適切に取得できなくなるおそれがある。一方、ライン４のみを用いてモノクロ画像を読取った場合には、主走査方向にカラーフィルタ１２０２Ｇが並んでいるため混色の問題は発生しない。

ライン１、ライン２、ライン３を用いてモノクロ画像を読取った時に混色の影響が大きく出るか否かは、製造時のカラーフィルタ１２０２、フォトダイオード１２０４等の位置精度に影響される。したがって、ある製造ロットのＣＭＯＳセンサでは混色が発生しやすいが、別の製造ロットのＣＭＯＳセンサ１０７では混色が発生しにくいという場合がある。

そこで、モノクロ画像を読取る場合に、ＣＰＵ４０１は、ライン１、ライン２、ライン３を用いて読み取りを行う（第１のモードでの読み取り）か、又は、ライン４を用いて読み取りを行う（第２のモードでの読み取り）を選択して制御可能なように設けられている。例えば、ＣＰＵ４０１の制御プログラムを格納する不揮発性メモリ４０２に、第１のモードでの読み取りを行うか、第２のモードでの読み取りを行うかを判断するためのプログラムを製品の工場出荷前に格納しておく。このようにすることで、ＣＭＯＳセンサの個体差に応じて、最適なモノクロ画像の読取りを設定することができる。また、不揮発性メモリ４０２に、第１のモード及び第２のモードでの読み取りを行うためのプログラムの双方を格納しておいてもよい。そして、不揮発性メモリ４０２にどちらのプログラムを実行するかの判別フラグを別に設ける方法や、基板に設けられた機械的なスイッチによりどちらのプログラムを実行するかを選択させる方法をとることも可能である。

なお、工場出荷前にあらかじめ第１のモードと第２のモードを設定しておく例を説明したがこれに限られるものではない。ユーザーインターフェースである操作部４０３を操作することでユーザーが第１のモードでの読み取りと第２のモードでの読み取りを切り替えるようにしてもよい。

また、ＣＭＯＳセンサの個体差に関わらず、カラー画像を読取る場合には、ライン１、ライン２、ライン３を用いて読み取りを行い、モノクロ画像を読取る場合には、ライン４を用いて読み取りを行うように設定をしても良い。

なお、カラー画像を読取る際の混色の補正の制御が十分であるならば、必ずしもカラーフィルタ１２０２の中心とフォトダイオード１２０４の中心とをずらさなくても良い。つまり、カラー画像を読取る場合には、湾曲した金属の対象物の読み取りを考慮しライン１、ライン２、ライン３を用いて読み取りを行う。そして、モノクロ画像を読取る場合は、混色補正ができないためライン４を用いて読み取りを行う。

なお上記の説明では、ライン４のカラーフィルタ１２０２は、ライン１、ライン２、ライン３に設けられたカラーフィルタ１２０２Ｇと同じもの（ライン４のカラーフィルタ１２０２が透過する光の波長と、ライン１、２、３のカラーフィルタ１２０２Ｇが透過する光の波長が同じ）で説明をしたがこれに限られるものではない。モノクロ画像を読取る場合は色味が影響しない。そのため、フォトダイオード１２０４に入射される光の強度を強くするために、カラーフィルタ１２０２をライン１等に設けられるカラーフィルタ１２０２Ｇよりも薄い色の緑色にしたり、透明のカラーフィルタを用いるようにしたりしてもよい。

（その他）
上述した実施形態では、３色のカラーフィルタを用いた例で説明をしているが、これに限られるものではない。例えば、２色のカラーフィルタを用いるような構成でもよい。また、３色すべてのカラーフィルタの中心をフォトダイオードの中心からずらすような構成としているが、３色のカラーフィルタのうち混色の問題が発生しやすい２色だけずらすようにしてもよい。また、混色が発生しやすい受光素子列の端部領域のみカラーフィルタの中心をフォトダイオードの中心からずらし、受光素子列の中央領域や中間領域（中央領域と端部領域の間の領域）はずらさないようにしてもよい。

ラインセンサとして、ＣＭＯＳセンサの例で説明したが、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）センサなど別の形式のセンサでも良い。本実施形態に係るラインセンサが適用される画像形成装置として、電子写真方式の画像形成装置の例を示したがこれに限られるものではない。インクを吐出して用紙に画像を形成するインクジェット方式のプリンタ等に本実施形態に係るラインセンサを適用してもよい。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。

本願は、２０１４年１２月２５日提出の国際出願 国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２０１４／０８４４３３を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。

１００ 原稿読取装置
１０４ ＬＥＤ
１２０２ カラーフィルタ
１２０３ マイクロレンズ
１２０４ フォトダイオード
１２０５ ゲート電極
１２０７ 配線
１４０６ 縦配線
１４０７ 横配線

課題を解決するための本発明のラインセンサは、
第１方向に配列された第１の複数の受光素子を備える第１受光素子列、前記第１方向に配列された第２の複数の受光素子を備える第２受光素子列、及び、前記第１方向に配列された第３の複数の受光素子を備える第３受光素子列が前記第１方向に直交する第２方向に所定の間隔で並べられたラインセンサにおいて、
前記第１受光素子列は第１の複数の透過部を備え、前記第１の複数の透過部に含まれるそれぞれの透過部は、前記第１の複数の受光素子のうち互いに異なる受光素子に対応して配置され、
前記第２受光素子列は第２の複数の透過部を備え、前記第２の複数の透過部に含まれるそれぞれの透過部は、前記第２の複数の受光素子のうち互いに異なる受光素子に対応して配置され、
前記第３受光素子列は第３の複数の透過部を備え、前記第３の複数の透過部に含まれるそれぞれの透過部は、前記第３の複数の受光素子のうち互いに異なる受光素子に対応して配置され、
前記第１の複数の透過部、前記第２の複数の透過部及び前記第３の複数の透過部のそれぞれは、第１色の光を透過する第１透過部、前記第１色とは異なる第２色の光を透過する第２透過部、及び、前記第１色及び前記第２色とは異なる第３色の光を透過する第３透過部を含み、
前記第１受光素子列、第２受光素子列及び第３受光素子列のそれぞれは、前記第１透過部に対応する受光素子と、前記第１方向において当該第１透過部の一方側に隣接して設けられた前記第２透過部に対応する受光素子と、前記第１方向において当該第１透過部の他方側に隣接して設けられた前記第３透過部に対応する受光素子と、を含み、
前記第１受光素子列は、前記第１方向における第１の位置に設けられた第１受光素子と、前記第１受光素子に隣接する第２受光素子と、を含み、記第１受光素子列の前記第１方向における中心の位置である列中心位置と前記第１の位置との間の前記第１方向における距離は、前記列中心位置と前記第２受光素子が設けられる第２の位置との間の前記第１方向における距離よりも長く、
前記列中心位置と前記第１受光素子の前記第１方向における中心位置との間の前記第１方向における距離は、前記列中心位置と前記第１受光素子に対応する透過部の前記第１方向における中心位置との間の前記第１方向における距離よりも長く、
前記列中心位置と前記第２受光素子の前記第１方向における中心位置との間の前記第１方向における距離は、前記列中心位置と前記第２受光素子に対応する透過部の前記第１方向における中心位置との間の前記第１方向における距離よりも長く、
前記第１受光素子の前記第１方向における中心位置と前記第１受光素子に対応する透過部の前記第１方向における中心位置との間の前記第１方向における距離は、前記第２受光素子の前記第１方向における中心位置と前記第２受光素子に対応する透過部の前記第１方向における中心位置との間の前記第１方向における距離よりも長く、
前記第１受光素子に対応する透過部の前記第２方向における中心位置は、前記第２受光素子に対応する透過部の前記第２方向における中心位置と同じ位置であり、
前記第１受光素子列は第１の複数の集光部を備え、前記第１の複数の集光部に含まれるそれぞれの集光部は、前記第１の複数の受光素子のうち互いに異なる受光素子に対応して配置され、
前記第２受光素子列は第２の複数の集光部を備え、前記第２の複数の集光部に含まれるそれぞれの集光部は、前記第２の複数の受光素子のうち互いに異なる受光素子に対応して配置され、
前記第３受光素子列は第３の複数の集光部を備え、前記第３の複数の集光部に含まれるそれぞれの集光部は、前記第３の複数の受光素子のうち互いに異なる受光素子に対応して配置され、
前記第１受光素子に対応する集光部は、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向において、前記第１受光素子に対応する透過部に対して前記第１受光素子とは反対側に設けられ、
前記第２受光素子に対応する集光部は、前記第３方向において、前記第２受光素子に対応する透過部に対して前記第２受光素子とは反対側に設けられ、
前記列中心位置と前記第１受光素子の前記第１方向における中心位置との間の前記第１方向における距離は、前記列中心位置と前記第１受光素子に対応する集光部の前記第１方向における中心位置との間の前記第１方向における距離よりも長く、
前記列中心位置と前記第２受光素子の前記第１方向における中心位置との間の前記第１方向における距離は、前記列中心位置と前記第２受光素子に対応する集光部の前記第１方向における中心位置との間の前記第１方向における距離よりも長く、
前記第１受光素子の前記第１方向における中心位置と前記第１受光素子に対応する集光部の前記第１方向における中心位置との間の前記第１方向における距離は、前記第２受光素子の前記第１方向における中心位置と前記第２受光素子に対応する集光部の前記第１方向における中心位置との間の前記第１方向における距離よりも長く、
前記第１受光素子に対応する集光部の前記第２方向における中心位置は、前記第２受光素子に対応する集光部の前記第２方向における中心位置と同じ位置であり、
前記列中心位置と前記第１受光素子の前記第１方向における端部のうち前記第１受光素子列の中央側とは反対側の端部の位置との間の前記第１方向における距離は、前記列中心位置と前記第１受光素子に対応する透過部の前記第１方向における端部のうち前記第１受光素子列の中央側とは反対側の端部の位置との間の前記第１方向における距離よりも長く、
前記列中心位置と前記第２受光素子の前記第１方向における端部のうち前記第１受光素子列の中央側とは反対側の端部の位置との間の前記第１方向における距離は、前記列中心位置と前記第２受光素子に対応する透過部の前記第１方向における端部のうち前記第１受光素子列の中央側とは反対側の端部の位置との間の前記第１方向における距離よりも長く、
前記第１受光素子列において前記第１方向における第３の位置に設けられた受光素子に対応する透過部、前記第２受光素子列において前記第３の位置に設けられた受光素子に対応する透過部、及び、前記第３受光素子列において前記第３の位置に設けられた受光素子に対応する透過部は、互いに異なる色の光を透過する透過部である
ことを特徴とする。

Claims (24)

1. 第１の方向に配置された複数の受光素子を備える受光素子列と、
   前記複数の受光素子に対応して配置された複数の透過部と、
   を備えるラインセンサであって、
   複数の前記透過部は、第１の波長の光を透過する第１の透過部と、前記第１の波長とは異なる波長の光を透過する第２の透過部と、前記第１の波長及び前記第２の波長と異なる第３の波長の光を透過する第３の透過部と、を含み、
   第１の方向に配置された複数の前記受光素子は、前記第１の透過部に対応する第１の受光素子と、前記受光素子列の中央側に前記第１の受光素子と隣接して設けられ前記第２の透過部に対応する第２の受光素子と、前記受光素子列の中央側に前記第２の受光素子と隣接して設けられ前記第３の透過部に対応する第３の受光素子と、を含み、
   前記受光素子列は、前記第１の方向と直交する第２の方向に第１の受光素子列、第２の受光素子列、第３の受光素子列として３列並べて配置され、
   前記第１の受光素子列、前記第２の受光素子列及び前記第３の受光素子列の前記第２の方向に並ぶ受光素子に対応する透過部は、前記第１の透過部、前記第２の透過部、前記第３の透過部のそれぞれが存在し、
   前記第１の透過部の中心は、前記第１の受光素子の中心に対して前記受光素子列の中央の方向にずれており、
   前記第２の透過部の中心は、前記第２の受光素子の中心に対して前記受光素子列の中央の方向にずれており、
   前記第３の透過部の中心は、前記第３の受光素子の中心に対して前記受光素子列の中央の方向にずれていることを特徴とするラインセンサ。
2. 前記第１の透過部、前記第２の透過部、前記第３の透過部は、それぞれ赤、緑、青のカラーフィルタであることを特徴とする請求項１に記載のラインセンサ。
3. 前記第１の透過部、前記第２の透過部、前記第３の透過部は、前記第１の方向に周期的に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のラインセンサ。
4. 前記第１の透過部の中心と前記第１の受光素子の中心とがずれている量は、
   前記第２の透過部の中心と前記第２の受光素子の中心とがずれている量よりも大きく、
   前記第２の透過部の中心と前記第２の受光素子の中心とがずれている量は、
   前記第３の透過部の中心と前記第３の受光素子の中心とがずれている量よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のラインセンサ。
5. 前記第１の受光素子は、第１の位置に配置された前記第１の受光素子と、前記第１の位置よりも前記受光素子列の中央側の第２の位置に配置された前記第１の受光素子とを含み、
   前記第１の位置おける前記第１の透過部の中心と当該第１の透過部に対応する前記第１の受光素子の中心とがずれている量は、
   前記第２の位置における前記第１の透過部の中心と当該第１の透過部に対応する前記第１の受光素子の中心とがずれている量よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のラインセンサ。
6. 前記受光素子に蓄積された電荷を転送する電荷転送部を備え、
   前記電荷転送部と前記受光素子は、前記第１の方向と直交する第２の方向で接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のラインセンサ。
7. 前記透過部に対し前記受光素子とは逆側に配置され、前記複数の受光素子に対応して配置された複数の集光部を備え、
   複数の前記集光部は、前記第１の受光素子に対応して設けられる第１の集光部を含み、
   前記第１の集光部の中心は、前記第１の受光素子の中心に対して前記受光素子列の中央の方向にずれていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のラインセンサ。
8. 前記第１の集光部は、第１の位置に配置された前記第１の集光部と、前記第１の位置よりも前記受光素子列の中央側の第２の位置に配置された前記第１の集光部とを含み、
   前記第１の位置おける前記第１の集光部の中心と当該第１の集光部に対応する前記第１の受光素子の中心とがずれている量は、
   前記第２の位置における前記第１の集光部の中心と当該第１の集光部に対応する前記第１の受光素子の中心とがずれている量よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載のラインセンサ。
9. 複数の前記集光部は、第１の方向において隣接する集光部と間隔をあけて配置されていることを特徴とする請求項７又は８に記載のラインセンサ。
10. 前記集光部は楕円形状のマイクロレンズであり、前記第１の方向の曲率半径に対して、前記第１の方向と直交する第２の方向の曲率半径の方が大きいことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載のラインセンサ。
11. 前記第１の透過部の第２の方向における幅は、第１の透過部の第１の方向における幅よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のラインセンサ。
12. 前記第１の透過部、前記第２の透過部及び前記第３の透過部は、前記第２の方向に並んで配置された受光素子列の間の領域を覆うように設けられていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のラインセンサ。
13. 前記第１の透過部と前記第１の受光素子との間に設けられた配線部を備え、前記配線部は、前記第１の透過部を通過した光が前記第１の受光素子に入射するように開口がもうけられていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のラインセンサ。
14. 前記配線部は、第１の方向に延びる横配線と、第２の方向に延びる縦配線とを備えることを特徴とする請求項１３に記載のラインセンサ。
15. 第１の方向及び第２の方向と直交する第３の方向において、前記横配線は、前記縦配線よりも前記第１の透過部に近い側に配置されることを特徴とする請求項１４に記載のラインセンサ。
16. 第２の方向における前記開口の幅をＷ１、前記第１の受光素子の幅をＷ２として、Ｗ１＞Ｗ２であることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載のラインセンサ。
17. 第１の方向における前記開口の幅をＷ３、前記第１の受光素子の幅をＷ４として、Ｗ３＜Ｗ４であることを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載のラインセンサ。
18. 前記第２の方向に複数の受光素子を備える第４の受光素子列をさらに設け、
    前記第４の受光素子列は前記複数の受光素子に対応して配置された所定の波長の光を透過する第４の透過部を備え、
    前記第４の透過部は第１の方向に連続して配置されることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載のラインセンサ。
19. 前記第４の透過部は、前記第１の透過部と同じ波長の光を透過することを特徴とする請求項１８に記載のラインセンサ。
20. 対象物の画像を読み取る画像読取装置であって、
    請求項１８乃至１９のいずれか１項に記載のラインセンサと、
    モノクロ画像の読取りを行う場合に、前記第１の受光素子列、前記第２の受光素子列、前記第３の受光素子列を用いて画像を読取る第１のモードでの読み取り又は、前記第４の受光素子列を用いて画像を読取る第２のモードでの読み取りを実行する制御部を備えることを特徴とする画像読取装置。
21. ユーザーが操作を行う操作部を備え、前記操作部により前記第１のモードでの読み取りを実行するか、前記第２のモードでの読み取りを実行するかを切り替えることが可能であることを特徴とする請求項２０に記載の画像読取装置。
22. 前記制御部は、カラー画像を読取る場合は第１のモードで読取りを行い、モノクロ画像を読取る場合は第２のモードで読取りを行うことを特徴とする請求項２０又は２１に記載の画像読取装置。
23. 対象物の画像を読み取る画像読取装置であって、
    前記対象物に光を照射する発光部と、
    請求項１乃至２２のいずれか１項に記載のラインセンサと、
    シートから反射した光を前記ラインセンサに導く縮小光学系と、
    を備えることを特徴とする画像読取装置。
24. 請求項２２又は２３に記載の画像読取装置と、
    前記画像読取装置により読み取られた画像を形成する画像形成部と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
    

Images