JP3939879B2

JP3939879B2 - Color image sensor and image reading apparatus

Info

Publication number: JP3939879B2
Application number: JP16079099A
Authority: JP
Inventors: 典広今村
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1999-06-08
Filing date: 1999-06-08
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2019-06-08
Also published as: JP2000349957A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、読取原稿に対して少なくとも副走査方向に相対移動して読取原稿上の画像を読み取るカラーイメージセンサ、およびそのカラーイメージセンサを備えた画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカラーイメージセンサのうち、シリアル型カラーイメージセンサは、図２７に示すように、配線基板５１、発光ダイオードアレイ５２、プリズム５３、レンズ５４、ミラー５５、レンズ５６、配線基板５７、半導体モノクロセンサ５８、およびフレキシブルケーブル５９，６０を備えていた。そして、図２８に示すように、発光ダイオードアレイ５２は、２個の緑色発光ダイオード５２Ｇと、２個の青色発光ダイオード５２Ｂと、１個の赤色発光ダイオード５２Ｒとを備えていた。
【０００３】
この従来のシリアル型カラーイメージセンサにおいては、発光ダイオードアレイ５２の赤色発光ダイオード５２Ｒ、緑色発光ダイオード５２Ｇ、青色発光ダイオード５２Ｂが順次選択的に点灯し、その光がプリズム５３によって読取面６５に集光され、読取面６５からの反射光がレンズ５４によって縮小され、ミラー５５によって進路を変更され、レンズ５６によってさらに縮小されて半導体モノクロセンサ５８の受光面に入射する。これにより半導体モノクロセンサ５８は、受光量に応じた読取画像信号を、配線基板５７、フレキシブルケーブル６０、および図外のコネクタを介して外部に出力する。なお、発光ダイオードアレイ５２の駆動信号は、外部からコネクタ、フレキシブルケーブル６０、配線基板５７、およびフレキシブルケーブル５９を介して供給される。また、半導体モノクロセンサ５８の電源および各種制御信号は、外部からコネクタ、フレキシブルケーブル６０、および配線基板５７を介して供給される。
【０００４】
しかし、このような従来のシリアル型カラーイメージセンサでは、プリズム５３が設けられてはいるものの、その形状が充分に吟味されていなかったため、発光ダイオードアレイ５２からの光を充分良好に読取面６５に集光させることができなかった。また、赤色発光ダイオード５２Ｒと緑色発光ダイオード５２Ｇと青色発光ダイオード５２Ｂとを順次点灯させることを繰り返して読み取りを行うので、読取速度が遅いという課題があった。また、赤色発光ダイオード５２Ｒの温度特性によりバンディングが発生しやすいという課題があった。さらには、縮小光学系を採用していることからも、レンズ５４，５６の像歪みなどに起因してバンディングが発生しやすく、この問題を軽減するためには高い組立精度が要求されるという課題があった。また、構造が複雑で部品点数が多いので、部品コストや組立コストが高いという課題があった。
【０００５】
一方、従来のカラーイメージセンサのうち、密着型のラインカラーイメージセンサにおいては、透明な長尺の導光体を設け、その導光体の端面に光源からの光を入射させて、その光を読取面に導く構成のものが知られている。
【０００６】
しかし、このような従来の密着型のラインカラーイメージセンサでは、光源からの光を充分に効率良くかつ均一に読取面に導くことが困難であり、集光効率および均一性を高めようとすると、導光体の形状が複雑になり、しかも製造に高い精度を要求されるので、部品コストが上昇してしまう。
【０００７】
【発明の開示】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、光源からの光を効率良くかつ均一に読取面に導くことのできるカラーイメージセンサおよび画像読取装置を提供することを、その課題とする。
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００９】
本発明の第１の側面によれば、読取原稿に対して少なくとも副走査方向に相対移動して前記読取原稿上の画像を読み取るカラーイメージセンサであって、白色光を放射する白色発光ダイオードと、入射面となる短辺側の端面と、出射面となる長辺側の端面と、厚み方向の両端に位置する正面および背面と、前記短辺側の端面の端部と前記長辺側の端面の端部間をつなぎ、前記短辺側から前記長辺側へ向かうほど互いの対向距離が拡大する平面状の両側面と、を備えたほぼ扇形をしており、前記平面状の両側面が前記短辺側の端面から入射した光を反射して前記長辺側の端面に向かわせるようにしているとともに、前記正面および背面が、前記短辺側の端面から入射した白色光を前記読取原稿の読取面に集光させるようにして前記長辺側の端面から出射させるような曲面形状になされているプリズムと、赤色用の受光部と青色用の受光部と緑色用の受光部とをそれぞれ複数個有し、前記読取面で反射した白色光を前記各受光部で受光することにより、赤色の読取画像信号と青色の読取画像信号と緑色の読取画像信号とを同時に出力する半導体カラーセンサと、前記読取面で反射した白色光を、前記半導体カラーセンサの前記各受光部に、正立等倍で結像させるレンズとを備えたことを特徴とする、カラーイメージセンサが提供される。
【００１０】
好ましい実施の形態によれば、白色発光ダイオードとプリズムと半導体カラーセンサとが、各々１個設けられており、読取原稿に対して主走査方向と副走査方向との双方に相対移動して読取原稿上の画像を読み取る。
【００１１】
他の好ましい実施の形態によれば、レンズは、ロッドレンズアレイである。
【００１２】
他の好ましい実施の形態によれば、レンズは、光軸方向に連続して配置された対の凸レンズアレイである。
【００１３】
他の好ましい実施の形態によれば、白色発光ダイオードと半導体カラーセンサとは、同一の配線基板に実装されている。
【００１４】
他の好ましい実施の形態によれば、配線基板とプリズムとレンズとはフレームに組み込まれており、フレームは、配線基板の両端面に対向する１対の第１対向面と、白色発光ダイオードの両端面に対向する１対の第２対向面とを有しており、第２対向面と白色発光ダイオードの両端面との間隙は、第１対向面と配線基板の両端面との間隙よりも小さく設定されており、白色発光ダイオードが第２対向面によって位置規制されることにより、配線基板の位置決めを行う。
【００１５】
他の好ましい実施の形態によれば、プリズムおよびレンズと読取面との間には、透明なカバー体が設けられており、カバー体は、プリズムと一体に形成されている。
【００１６】
本発明の第２の側面によれば、請求項２に記載のカラーイメージセンサを有する画像読取装置であって、半導体カラーセンサは、赤色用の受光部と青色用の受光部と緑色用の受光部とが、相互に副走査方向に所定間隔をあけた状態で、同色の受光部同士が主走査方向に第１の所定ピッチで１列に配置されており、読取原稿とカラーイメージセンサとを副走査方向に第２の所定ピッチで相対的に往復移動させる副走査方向駆動手段と、副走査方向駆動手段による１回の往動終了時および１回の復動終了時毎に、読取原稿とカラーイメージセンサとを主走査方向に第３の所定ピッチで相対的に移動させる主走査方向駆動手段と、半導体カラーセンサから出力される各色の読取画像信号を、読取原稿上における同一画素の赤色の読取画像信号と青色の読取画像信号と緑色の読取画像信号とが１組となるように組み合わせ、３色のうちいずれか１色以上が得られないラインの読取画像信号は無視する画像処理手段とを備えた、画像読取装置が提供される。
【００１７】
本発明によれば、プリズムが、ほぼ扇形で、短辺側の端面が白色発光ダイオードの白色光放射面に対向し、長辺側の端面が読取原稿の読取面に対向して、厚み方向両端に位置する正面および背面が、白色発光ダイオードから放射された白色光を読取原稿の読取面に集光させるような曲面形状になされているので、白色発光ダイオードからの白色光を効率よくかつ均一に読取面に集光させることができる。
【００１８】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係るカラーイメージセンサの一例としてのシリアル型カラーイメージセンサの平面図、図２は、同正面図、図３は、同右側面図、図４は、同左側面図、図５は、同底面図、図６は、同背面図である。図７は、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図であって、シリアル型カラーイメージセンサのフレーム１の下面には、配線基板３が装着されている。フレーム１の上面には、ガラス板５が装着されている。配線基板３には、読取原稿を読み取るための光源としての白色発光ダイオード７と、読取原稿の画像に応じた赤、緑、青各色の読取画像信号を出力する半導体カラーセンサ９とが実装されているともに、クリップコネクタ１１が装着されている。
【００２１】
フレーム１には、配線基板３の上面からガラス板５の下面に至る導光孔１３と、この導光孔１３に隣接してガラス板５の下面から配線基板３の上面に至る貫通孔１５と、フレーム１の各構成要素を組み付けるためのボルト孔１７ａ，１７ｂとが形成されている。導光孔１３と貫通孔１５とは、上半部が連通している。貫通孔１５の上半部には、ロッドレンズアレイ１９が装着されている。ロッドレンズアレイ１９の上端面は、ガラス板５の下面に近接している。導光孔１３には、プリズム２１が設置されている。導光孔１３の下端部には、白色発光ダイオード７が位置しており、貫通孔１５の下端部には、半導体カラーセンサ９が位置している。プリズム２１の下端面は、白色発光ダイオード７の白色光放射面７ａに近接しており、プリズム２１の上端面は、ガラス板５の下面に近接している。
【００２２】
フレーム１の各構成要素は、黒色の樹脂からなる。本実施形態におけるフレーム１の寸法は、図１および図２に示すように、長さが１９ｍｍ、幅が１６ｍｍ、高さが１７．２ｍｍである。白色発光ダイオード７としては、たとえば、蛍光体層を有するＧａＮ系白色発光ダイオードや、蛍光体層を有しないＺｎＳｅ系白色発光ダイオードを用いることができる。
【００２３】
図８は、配線基板３の平面図であって、配線基板３には、白色発光ダイオード７および半導体カラーセンサ９の他に、受動部品２５，２７が実装されている。配線基板３には、さらに、複数の端子２９が設けられている。
【００２４】
図９は、半導体カラーセンサ９の拡大平面図であって、半導体カラーセンサ９の表面には、赤色用の受光部３１Ｒと、緑色用の受光部３１Ｇと、青色用の受光部３１Ｂとが、各々複数個形成されている。これらの受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂは、各色毎に、主走査方向すなわち半導体カラーセンサ９の長手方向に沿って所定のピッチＰで一列に並んでいる。そして、受光部３１Ｒと受光部３１Ｇとの間隔、および受光部３１Ｇと受光部３１Ｂとの間隔は、上記ピッチＰの２倍の２Ｐである。各受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂは、ホトダイオードの受光面をカラーフィルタで覆った構造である。半導体カラーセンサ９には、上記のホトダイオードの他に、各ホトダイオードに蓄積された電荷を出力するための電界効果トランジスタや、それら電界効果トランジスタを順次オンさせるためのシフトレジスタなどが備えられている。本実施形態では、受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂは、それぞれ３０４個設けられており、６００ｄｐｉの読取密度に相当する。
【００２５】
図１０は、プリズム２１の正面図、図１１は、同平面図、図１２は、同右側面図、図１３は、同左側面図、図１４は、同背面図、図１５は、同底面図である。プリズム２１は、ほぼ扇形で、短辺側の端面２１ａが白色発光ダイオード７の白色光放射面７ａに対向しており、長辺側の端面２１ｂが読取面２３に対向している。プリズム２１には、正面上端部の両端に１対の突出部２１ｃ，２１ｄが一体に突設されているとともに、背面中央部に１個の突出部２１ｅが一体に突設されている。これら突出部２１ｃ，２１ｄ，２１ｅは、図７に示すように、フレーム１に対するプリズム２１の位置決めおよび保持に利用される。
【００２６】
図１６は、プリズム２１を通過する白色光の光路をプリズム２１の側面側から見た説明図、図１７は、プリズム２１を通過する白色光の光路をプリズム２１の正面側から見た説明図である。図１６から明らかなように、プリズム２１の厚み方向の両端に位置する正面２１ｆおよび背面２１ｇは、白色発光ダイオード７から放射された白色光を、読取面２３に集光させるような曲面形状になされている。すなわち、プリズム２１の正面２１ｆおよび背面２１ｇは、プリズム２１の内部から外部に向けて進行する白色光が、正面２１ｆあるいは背面２１ｇでプリズム２１の内部側に反射されて、読取面２３に向かうような曲面に形成されている。また、図１７から明らかなように、プリズム２１の半径方向に沿う両側面２１ｈ，２１ｉは、プリズム２１の内部から外部に向けて進行する白色光が、側面２１ｈあるいは側面２１ｉでプリズム２１の内部側に反射されて、読取面２３に向かうような平面に形成されている。したがって、図１８に示すように、プリズム２１を通過して読取原稿に照射される白色光の光量は、読取幅の全域にわたってほぼ均一になる。
【００２７】
図１９は、カラーイメージセンサの底部の拡大断面図であって、この図１９においては、説明を判り易くするために、クリップコネクタ１１を省略している。フレーム１は、配線基板３の両端面３ａ，３ｂに対向する１対の第１対向面１ａ，１ｂと、白色発光ダイオード７の両端面７ｂ，７ｃに対向する１対の第２対向面１ｃ，１ｄとを有している。白色発光ダイオード７の端面７ｂとフレーム１の第２対向面１ｃとの間隙Ｃ１と、白色発光ダイオード７の端面７ｃとフレーム１の第２対向面１ｄとの間隙Ｃ２との合計Ｃ１＋Ｃ２は、配線基板３の端面３ａとフレーム１の第１対向面１ａとの間隙Ｃ３と、配線基板３の端面３ｂとフレーム１の第１対向面１ｂとの間隙Ｃ４との合計Ｃ３＋Ｃ４よりも小さい。
【００２８】
次に動作を説明する。白色発光ダイオード７から出射した白色光は、プリズム２１およびガラス板５を通過し、読取原稿の読取面２３に照射される。このとき、プリズム２１によって、白色発光ダイオード７からの白色光が良好に読取面２３に集光され、しかも読取幅の全域にわたってほぼ均一な光量分布になる。したがって、白色発光ダイオード７からの白色光がロスなく均一に読取面２３に導かれ、効率良く読取原稿の読取面２３を照射する。
【００２９】
読取原稿の読取面２３で反射した白色光は、ガラス板５を通過してロッドレンズアレイ１９に入射し、ロッドレンズアレイ１９によって集光されて半導体カラーセンサ９の受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに入射する。このとき、ロッドレンズアレイ１９は、読取原稿の読取面２３の像を正立等倍にて半導体カラーセンサ９の表面に結像させる。
【００３０】
受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに白色光が入射することにより、半導体カラーセンサ９は、受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂへの入射光量に応じた赤色の読取画像信号と緑色の読取画像信号と青色の読取画像信号とを同時に出力する。もちろん、各色の読取画像信号は、主走査方向にピッチＰで並ぶ受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに対応する各画素毎に順次出力される。
【００３１】
このとき、読取原稿は、静止している。そして、読取原稿が副走査方向にピッチＰだけ送られ、次のラインの読み取りが行なわれる。
【００３２】
以上の動作が繰り返されることにより、読取原稿の１頁分のうち、シリアル型カラーイメージセンサの読取幅に相当する部分が、全ラインにわたって読み取られる。
【００３３】
この後、シリアル型カラーイメージセンサが、その読取幅に相当する距離だけ主走査方向に移動し、各ラインの読み取りが行われる。このとき、読取原稿は、副走査方向に沿って上記とは逆方向に送られる。
【００３４】
以上の動作が繰り返されることにより、読取原稿の１頁分の読み取りが完了する。
【００３５】
すなわち、図２０に示すように、２．５ｍｓｅｃの周期で、シリアル型カラーイメージセンサの読取幅の１ライン分に相当する各色の読取画像信号が出力される。各色の読取画像信号の出力は、所定周期のクロック信号に同期して行なわれ、本実施形態では、２．５ｍｓｅｃの期間に３０４画素分の各色の読取画像信号が出力される。なお、シリアル型カラーイメージセンサが主走査方向に移動する毎に、２．５ｍｓｅｃの期間、白色発光ダイオード７の駆動電圧の調整や、半導体カラーセンサ９のホトダイオードに蓄積した電荷の放電が行われる。
【００３６】
ところで、読取原稿を図９の矢印Ｂ方向に送った場合、読取原稿の第１ラインの画像が受光部３１Ｒで受光されたときに読み取りを開始したとすると、図２１に示すように、最初の時刻ｔ₁における読み取りでは、第１ラインの赤色の読取画像信号と、第３ラインの緑色の読取画像信号と、第５ラインの青色の読取画像信号とが半導体カラーセンサ９から出力される。次の時刻ｔ₂における読み取りでは、第２ラインの赤色の読取画像信号と、第４ラインの緑色の読取画像信号と、第６ラインの青色の読取画像信号とが半導体カラーセンサ９から出力される。次の時刻ｔ₃における読み取りでは、第３ラインの赤色の読取画像信号と、第５ラインの緑色の読取画像信号と、第７ラインの青色の読取画像信号とが半導体カラーセンサ９から出力される。次の時刻ｔ₄における読み取りでは、第４ラインの赤色の読取画像信号と、第６ラインの緑色の読取画像信号と、第８ラインの青色の読取画像信号とが半導体カラーセンサ９から出力される。以下同様に、同時に読み取られる各色の読取画像信号は、赤色の読取画像信号と緑色の読取画像信号とが２ライン分ずれており、緑色の読取画像信号と青色の読取画像信号とが２ライン分ずれている。これは、受光部３１Ｒと受光部３１Ｇとが副走査方向に２Ｐずれて配置されており、受光部３１Ｇと受光部３１Ｂとが副走査方向に２Ｐずれて配置されているためである。
【００３７】
また、読取原稿の送り方向を逆転させて、図９の矢印Ｂ方向とは逆の方向に送った場合、読取原稿の第ｎラインの画像が受光部３１Ｂで受光されたときに読み取りを開始したとすると、図２２に示すように、最初の時刻ｔ_nにおける読み取りでは、第ｎ−４ラインの赤色の読取画像信号と、第ｎ−２ラインの緑色の読取画像信号と、第ｎラインの青色の読取画像信号とが半導体カラーセンサ９から出力される。次の時刻ｔ_n+1における読み取りでは、第ｎ−５ラインの赤色の読取画像信号と、第ｎ−３ラインの緑色の読取画像信号と、第ｎ−１ラインの青色の読取画像信号とが半導体カラーセンサ９から出力される。次の時刻ｔ_n+2における読み取りでは、第ｎ−６ラインの赤色の読取画像信号と、第ｎ−４ラインの緑色の読取画像信号と、第ｎ−２ラインの青色の読取画像信号とが半導体カラーセンサ９から出力される。次の時刻ｔ_n+3における読み取りでは、第ｎ−７ラインの赤色の読取画像信号と、第ｎ−５ラインの緑色の読取画像信号と、第ｎ−３ラインの青色の読取画像信号とが半導体カラーセンサ９から出力される。以下同様に、同時に読み取られる各色の読取画像信号は、赤色の読取画像信号と緑色の読取画像信号とが２ライン分ずれており、緑色の読取画像信号と青色の読取画像信号とが２ライン分ずれている。これは、受光部３１Ｒと受光部３１Ｇとが副走査方向に２Ｐずれて配置されており、受光部３１Ｇと受光部３１Ｂとが副走査方向に２Ｐずれて配置されているためである。また、時間の経過に伴って読取ラインが第ｎラインから第１ラインの方向へ進んでいるのは、読取原稿を逆方向に送っているためである。
【００３８】
したがって、同時に得られる各色の読取画像信号を処理して、赤、緑、青の各色の読取画像信号を各画素毎の組に組み換える必要がある。この処理は、画像読取装置によって、半導体カラーセンサ９からの各色の読取画像信号をＡ／Ｄ変換した後に、バッファメモリなどを利用して実行される。このとき、図２１における第１〜第４ラインの読取画像信号や、図２２における第ｎ〜第ｎ−３ラインの読取画像信号のように、赤、緑、青各色のうちいずれか１色以上が得られないラインの読取画像信号については、３色を組み合わせることができないので、廃棄する。すなわち、この廃棄されるラインを考慮して、副走査方向に沿う往復時の読取開始位置を決定する必要がある。図２０においては、廃棄されるラインの読取画像信号を、ダミー（Ｄｕｍｍｙ）と表示している。
【００３９】
このように、プリズム２１が、ほぼ扇形で、短辺側の端面２１ａが白色発光ダイオード７の白色光放射面７ａに対向し、長辺側の端面２１ｂが読取面２３に対向して、厚み方向両端に位置する正面２１ｆおよび背面２１ｇが、白色発光ダイオード７から放射された白色光を読取面２３に集光させるような曲面形状になされているので、白色発光ダイオード７からの白色光を効率よくかつ均一に読取面２３に集光させることができる。
【００４０】
また、白色発光ダイオード７の端面７ｂとフレーム１の第２対向面１ｃとの間隙Ｃ１と、白色発光ダイオード７の端面７ｃとフレーム１の第２対向面１ｄとの間隙Ｃ２との合計Ｃ１＋Ｃ２を、配線基板３の端面３ａとフレーム１の第１対向面１ａとの間隙Ｃ３と、配線基板３の端面３ｂとフレーム１の第１対向面１ｂとの間隙Ｃ４との合計Ｃ３＋Ｃ４よりも小さくしたので、白色発光ダイオード７の位置ずれに起因する半導体カラーセンサ９の受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂにおける受光光量のばらつきを極力低減できる。すなわち、プリズム２１による集光効率が高ければ高いほど、白色発光ダイオード７の位置ずれに起因する半導体カラーセンサ９の受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂにおける受光光量のばらつきが大きくなるのであるが、Ｃ１＋Ｃ２をＣ３＋Ｃ４よりも小さくすることにより、配線基板３上における白色発光ダイオード７の実装位置の位置ずれに拘らず、プリズム２１と白色発光ダイオード７との相対的な位置関係を適正に維持できることから、半導体カラーセンサ９の受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂにおける受光光量のばらつきを極力低減できるのである。このことは、特に、白色発光ダイオード７の位置ずれによる光量変化が、半導体カラーセンサ９の位置ずれによる光量変化よりも大きいときに有効である。
【００４１】
また、光源として１個の白色発光ダイオード７を用いたので、赤、緑、青各色の発光ダイオードを用いる場合と比較して、部品点数の減少による製造コストの削減を図ることができる。しかも、各色の発光ダイオードにおける発光波長の固体差の組み合わせに起因する不具合を生じることがない。さらには、赤色の発光ダイオードの温度特性に起因するバンディングを生じることもない。
【００４２】
また、赤色の読取画像信号と青色の読取画像信号と緑色の読取画像信号とを同時に出力する半導体カラーセンサ９を用いたので、モノクロのカラーセンサを用いた場合と比較して、読取速度を高速化できる。
【００４３】
また、結像光学系に正立等倍方式のロッドレンズアレイ１９を用いたので、縮小光学系を採用した場合と比較して、バンディングを低減できる。しかも、組み立てを容易に行える。
【００４４】
また、読取原稿を副走査方向に沿って往復移動させ、双方向の読み取りを行うようにしたので、一方向のみの読み取りを行う場合と比較して、読取速度を高速化できる。
【００４５】
また、白色発光ダイオード７と半導体カラーセンサ９とを同一の配線基板３に実装したので、構造を簡略化でき、組み立てを容易に行なえる。
【００４６】
なお、上記実施形態においては、結像光学系のレンズとしてロッドレンズアレイ１９を用いたが、図２３に示すように、ロッドレンズアレイ１９の代わりに２個の凸レンズアレイ３５ａ，３５ｂを用いてもよい。凸レンズアレイ３５ａと凸レンズアレイ３５ｂとは、光軸が互いに一致するように配置されている。このようにすれば、高価なロッドレンズアレイ１９を用いないので、部品コストを低減できる。
【００４７】
また、上記実施形態においては、ガラス板５とプリズム２１とを互いに独立に設けたが、図２４に示すように、ガラス板を一体化したプリズム３７を設けてもよい。このようにすれば、部品点数の削減により組立コストを低減できる。
【００４８】
また、上記実施形態においては、フレーム１を黒色の材料により形成したが、図２５に示すように、白色の材料により形成したフレーム３９を用いてもよい。このようにすれば、プリズム２１の外部に飛び出した白色光を、フレーム１の壁面で反射させて再びプリズム２１の内部に戻すことができるので、読取面２３への集光効率が一層向上する。ただしこの場合、半導体カラーセンサ９を黒色の枠体４１で覆うことにより、フレーム１の壁面で乱反射した白色光が半導体カラーセンサ９の受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに入射するのを極力防止するのが好ましい。もちろん、枠体４１には、ロッドレンズアレイ１９を通過した白色光を半導体カラーセンサ９の受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに到達させるためのスリットが形成されている。
【００４９】
また、上記実施形態においては、配線基板３にクリップコネクタ１１を装着したが、図２６に示すように、クリップコネクタ１１の代わりにクリップピン４３を用いてもよい。このようにすれば、ＦＰＣやＦＦＣの半田付が可能であり、コストの低減を図ることができる。
【００５０】
また、上記実施形態においては、受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ相互間の間隔を、同色の受光部３１Ｒあるいは受光部３１Ｇあるいは受光部３１Ｂ同士の配置ピッチＰの２倍にしたが、これは配置ピッチＰの１倍にするよりも半導体カラーセンサ９の製造が容易なためであり、製造が可能であれば、受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ相互間の間隔をピッチＰの１倍にしてもよい。もちろん、受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ相互間の間隔をピッチＰの３倍以上にしてもよい。
【００５１】
また、上記実施形態においては、読取原稿を副走査方向に沿って往復移動させるように構成したが、シリアル型カラーイメージセンサを副走査方向に沿って往復移動させるように構成してもよい。あるいは、読取原稿とシリアル型カラーイメージセンサとが、副走査方向に沿って、かつ互いに逆方向に往復移動するように構成してもよい。
【００５２】
また、上記実施形態においては、シリアル型カラーイメージセンサを主走査方向に沿って移動させるように構成したが、読取原稿を主走査方向に沿って移動させるように構成してもよい。あるいは、読取原稿とシリアル型カラーイメージセンサとが、主走査方向に沿って互いに逆方向に移動するように構成してもよい。
【００５３】
また、上記実施形態においては、シリアル型カラーイメージセンサについて説明したが、本発明をラインイカラーメージセンサに適用してもよい。すなわち、白色発光ダイオード７およびプリズム２１を読取幅の方向に複数個並設するとともに、半導体カラーセンサ９を読取幅の方向に密接状態で複数個並設し、読取幅を読取原稿の各ラインの幅とほぼ一致させるのである。
【００５４】
また、上記実施形態においては、受光素子としてホトダイオードを備えた半導体カラーセンサ９を用いたが、受光素子としてホトトランジスタを備えた半導体カラーセンサを用いてもよい。
【００５５】
また、本発明のカラーイメージセンサおよび画像読取装置は、イメージスキャナに限らず、ディジタルコピー機、あるいは複合的な機能を有するインクジェットプリンタやワードプロセッサなどに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカラーイメージセンサの一例としてのシリアル型カラーイメージセンサの平面図である。
【図２】本発明に係るカラーイメージセンサの一例としてのシリアル型カラーイメージセンサの正面図である。
【図３】本発明に係るカラーイメージセンサの一例としてのシリアル型カラーイメージセンサの右側面図である。
【図４】本発明に係るカラーイメージセンサの一例としてのシリアル型カラーイメージセンサの左側面図である。
【図５】本発明に係るカラーイメージセンサの一例としてのシリアル型カラーイメージセンサの底面図である。
【図６】本発明に係るカラーイメージセンサの一例としてのシリアル型カラーイメージセンサの背面図である。
【図７】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図８】配線基板の拡大平面図である。
【図９】半導体カラーセンサの部分拡大平面図である。
【図１０】プリズムの正面図である。
【図１１】プリズムの平面図である。
【図１２】プリズムの右側面図である。
【図１３】プリズムの左側面図である。
【図１４】プリズムの背面図である。
【図１５】プリズムの底面図である。
【図１６】プリズムを通過する白色光の光路をプリズムの側面側から見た説明図である。
【図１７】プリズムを通過する白色光の光路をプリズムの正面側から見た説明図である。
【図１８】プリズムを通過して読取原稿に照射される白色光の光量分布の説明図である。
【図１９】本発明に係るカラーイメージセンサの一例としてのシリアル型カラーイメージセンサの底部の拡大断面図である。
【図２０】半導体カラーセンサの動作タイミングの説明図である。
【図２１】副走査方向に沿う順方向の相対移動によって各色の受光部により同時に読み取られるラインの説明図である。
【図２２】副走査方向に沿う逆方向の相対移動によって各色の受光部により同時に読み取られるラインの説明図である。
【図２３】本発明に係る別の実施形態におけるシリアル型カラーイメージセンサの断面図である。
【図２４】本発明に係るさらに別の実施形態におけるシリアル型カラーイメージセンサの断面図である。
【図２５】本発明に係るさらに別の実施形態におけるシリアル型カラーイメージセンサの断面図である。
【図２６】本発明に係るさらに別の実施形態におけるシリアル型カラーイメージセンサの断面図である。
【図２７】従来のシリアル型カラーイメージセンサの概略構成図である。
【図２８】従来のシリアル型カラーイメージセンサに備えられた半導体センサの平面図である。
【符号の説明】
１，３９フレーム
３配線基板
５ガラス板
７白色発光ダイオード
９半導体カラーセンサ
１１クリップコネクタ
１３導光孔
１５貫通孔
１７ａ，１７ｂボルト孔
１９ロッドレンズアレイ
２１，３７プリズム
２３読取面
２７端子
３１Ｒ受光部
３１Ｇ受光部
３１Ｂ受光部
３５ａ，３５ｂ凸レンズアレイ
４１枠体
４３クリップピン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color image sensor that relatively moves in a sub-scanning direction with respect to a read original and reads an image on the read original, and an image reading apparatus including the color image sensor.
[0002]
[Prior art]
Among conventional color image sensors, a serial type color image sensor includes a wiring board 51, a light emitting diode array 52, a prism 53, a lens 54, a mirror 55, a lens 56, a wiring board 57, and a semiconductor monochrome sensor, as shown in FIG. 58 and flexible cables 59, 60. As shown in FIG. 28, the light-emitting diode array 52 includes two green light-emitting diodes 52G, two blue light-emitting diodes 52B, and one red light-emitting diode 52R.
[0003]
In this conventional serial color image sensor, the red light emitting diode 52R, the green light emitting diode 52G, and the blue light emitting diode 52B of the light emitting diode array 52 are selectively turned on sequentially, and the light is condensed on the reading surface 65 by the prism 53. Then, the reflected light from the reading surface 65 is reduced by the lens 54, the path is changed by the mirror 55, further reduced by the lens 56, and incident on the light receiving surface of the semiconductor monochrome sensor 58. As a result, the semiconductor monochrome sensor 58 outputs a read image signal corresponding to the amount of received light to the outside via the wiring board 57, the flexible cable 60, and a connector (not shown). A drive signal for the light emitting diode array 52 is supplied from the outside via a connector, a flexible cable 60, a wiring board 57, and a flexible cable 59. The power of the semiconductor monochrome sensor 58 and various control signals are supplied from the outside through the connector, the flexible cable 60, and the wiring board 57.
[0004]
However, in such a conventional serial type color image sensor, although the prism 53 is provided, the shape of the prism 53 has not been examined sufficiently, so that the light from the light emitting diode array 52 is sufficiently satisfactorily applied to the reading surface 65. It could not be condensed. Further, since reading is performed by repeatedly lighting the red light emitting diode 52R, the green light emitting diode 52G, and the blue light emitting diode 52B sequentially, there is a problem that the reading speed is slow. Further, there is a problem that banding is likely to occur due to the temperature characteristics of the red light emitting diode 52R. Furthermore, since a reduction optical system is used, banding is likely to occur due to image distortion of the lenses 54 and 56, and a high assembly accuracy is required to reduce this problem. was there. Further, since the structure is complicated and the number of parts is large, there is a problem that the parts cost and the assembly cost are high.
[0005]
On the other hand, among the conventional color image sensors, in the contact type line color image sensor, a transparent long light guide is provided, light from a light source is incident on an end surface of the light guide, and the light is emitted. A configuration that leads to a reading surface is known.
[0006]
However, in such a conventional contact type line color image sensor, it is difficult to guide light from the light source to the reading surface sufficiently efficiently and uniformly. Since the shape of the light guide is complicated and high accuracy is required for manufacturing, the cost of components increases.
[0007]
DISCLOSURE OF THE INVENTION
The present invention has been conceived under the circumstances described above, and provides a color image sensor and an image reading apparatus capable of efficiently and uniformly guiding light from a light source to a reading surface. Let that be the issue.
[0008]
In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
[0009]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a color image sensor that reads an image on the read original by moving relative to the read original at least in the sub-scanning direction, and a white light emitting diode that emits white light; An end surface on the short side serving as the entrance surface, an end surface on the long side serving as the exit surface, a front surface and a back surface located at both ends in the thickness direction, an end of the end surface on the short side, and an end surface on the long side Are formed in a substantially fan shape, and the both sides of the planar shape are formed in a substantially fan shape, with the opposing distances increasing toward each other from the short side toward the long side. Reflecting light incident from the end surface on the short side and directing it toward the end surface on the long side, and Front and back Incident from the end surface on the short side White light Said Focus on the reading surface of the scanned document To emit from the end face on the long side A plurality of prisms each having a curved surface, a red light receiving portion, a blue light receiving portion, and a green light receiving portion, Said White light reflected on the scanning surface Said A semiconductor color sensor that simultaneously outputs a red read image signal, a blue read image signal, and a green read image signal by receiving light at each light receiving unit; Said White light reflected on the reading surface Said Semiconductor color sensor Said A color image sensor is provided, characterized in that each light receiving unit is provided with a lens that forms an image at an erecting equal magnification.
[0010]
According to a preferred embodiment, one white light emitting diode, one prism, and one semiconductor color sensor are provided, and the read original is moved relative to the read original in both the main scanning direction and the sub-scanning direction. Read the image above.
[0011]
According to another preferred embodiment, the lens is a rod lens array.
[0012]
According to another preferred embodiment, the lens is a pair of convex lens arrays arranged continuously in the optical axis direction.
[0013]
According to another preferred embodiment, the white light emitting diode and the semiconductor color sensor are mounted on the same wiring board.
[0014]
According to another preferred embodiment, the wiring board, the prism, and the lens are incorporated in a frame, and the frame includes a pair of first opposing faces that face both end faces of the wiring board, and both ends of the white light emitting diode. And a gap between the second facing surface and both end faces of the white light emitting diode is smaller than a gap between the first facing face and both end faces of the wiring board. The wiring board is positioned by setting the position of the white light emitting diode by the second facing surface.
[0015]
According to another preferred embodiment, a transparent cover body is provided between the prism and the lens and the reading surface, and the cover body is formed integrally with the prism.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an image reading apparatus having the color image sensor according to claim 2, wherein the semiconductor color sensor includes a red light receiving portion, a blue light receiving portion, and a green light receiving portion. Are arranged in a line at a first predetermined pitch in the main scanning direction with a predetermined interval between them in the sub-scanning direction. A sub-scanning direction driving unit that relatively reciprocates at a second predetermined pitch in the sub-scanning direction, and a read document at the end of one forward movement and one backward movement by the sub-scanning direction driving unit A main scanning direction driving unit that relatively moves the color image sensor in the main scanning direction at a third predetermined pitch, and a read image signal of each color output from the semiconductor color sensor Scanned image signal and blue An image reading unit comprising: an image processing unit configured to combine a read image signal and a green read image signal into one set and ignore a read image signal of a line in which any one of three colors cannot be obtained. An apparatus is provided.
[0017]
According to the present invention, the prism is substantially fan-shaped, the end surface on the short side faces the white light emitting surface of the white light emitting diode, the end surface on the long side faces the reading surface of the read document, The front and back surfaces of the white light-emitting diode are curved so that the white light emitted from the white light-emitting diode is condensed on the reading surface of the read document. Therefore, the white light from the white light-emitting diode is efficiently and uniformly distributed. It can be condensed on the reading surface.
[0018]
Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0020]
1 is a plan view of a serial type color image sensor as an example of a color image sensor according to the present invention, FIG. 2 is a front view thereof, FIG. 3 is a right side view thereof, FIG. 4 is a left side view thereof, FIG. 5 is a bottom view thereof, and FIG. 6 is a rear view thereof. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2, and a wiring board 3 is mounted on the lower surface of the frame 1 of the serial type color image sensor. A glass plate 5 is mounted on the upper surface of the frame 1. The wiring board 3 is mounted with a white light emitting diode 7 as a light source for reading a read original, and a semiconductor color sensor 9 for outputting read image signals of red, green and blue colors corresponding to the image of the read original. In addition, the clip connector 11 is attached.
[0021]
The frame 1 has a light guide hole 13 extending from the upper surface of the wiring substrate 3 to the lower surface of the glass plate 5, and a through hole 15 adjacent to the light guide hole 13 and extending from the lower surface of the glass plate 5 to the upper surface of the wiring substrate 3. Bolt holes 17a and 17b for assembling each component of the frame 1 are formed. The upper half of the light guide hole 13 and the through hole 15 communicate with each other. A rod lens array 19 is attached to the upper half of the through hole 15. The upper end surface of the rod lens array 19 is close to the lower surface of the glass plate 5. A prism 21 is installed in the light guide hole 13. The white light emitting diode 7 is located at the lower end of the light guide hole 13, and the semiconductor color sensor 9 is located at the lower end of the through hole 15. The lower end surface of the prism 21 is close to the white light emitting surface 7 a of the white light emitting diode 7, and the upper end surface of the prism 21 is close to the lower surface of the glass plate 5.
[0022]
Each component of the frame 1 is made of black resin. As shown in FIGS. 1 and 2, the dimensions of the frame 1 in this embodiment are 19 mm in length, 16 mm in width, and 17.2 mm in height. As the white light emitting diode 7, for example, a GaN white light emitting diode having a phosphor layer or a ZnSe white light emitting diode having no phosphor layer can be used.
[0023]
FIG. 8 is a plan view of the wiring board 3. In addition to the white light emitting diode 7 and the semiconductor color sensor 9, passive components 25 and 27 are mounted on the wiring board 3. A plurality of terminals 29 are further provided on the wiring board 3.
[0024]
FIG. 9 is an enlarged plan view of the semiconductor color sensor 9, and on the surface of the semiconductor color sensor 9, a red light receiving portion 31R, a green light receiving portion 31G, and a blue light receiving portion 31B are provided. A plurality of each is formed. The light receiving portions 31R, 31G, and 31B are arranged in a line at a predetermined pitch P along the main scanning direction, that is, the longitudinal direction of the semiconductor color sensor 9, for each color. The distance between the light receiving part 31R and the light receiving part 31G and the distance between the light receiving part 31G and the light receiving part 31B are 2P, which is twice the pitch P. Each of the light receiving portions 31R, 31G, and 31B has a structure in which the light receiving surface of the photodiode is covered with a color filter. In addition to the photodiodes described above, the semiconductor color sensor 9 includes a field effect transistor for outputting charges accumulated in each photodiode, a shift register for sequentially turning on the field effect transistors, and the like. In the present embodiment, 304 light receiving portions 31R, 31G, and 31B are provided, which corresponds to a reading density of 600 dpi.
[0025]
10 is a front view of the prism 21, FIG. 11 is a plan view thereof, FIG. 12 is a right side view thereof, FIG. 13 is a left side view thereof, FIG. 14 is a rear view thereof, and FIG. It is. The prism 21 is substantially fan-shaped, and the end surface 21 a on the short side faces the white light emitting surface 7 a of the white light-emitting diode 7, and the end surface 21 b on the long side faces the reading surface 23. The prism 21 has a pair of projecting portions 21c and 21d projecting integrally at both ends of the front upper end portion, and one projecting portion 21e projecting integrally at the center of the back surface. These protrusions 21c, 21d, and 21e are used for positioning and holding the prism 21 with respect to the frame 1, as shown in FIG.
[0026]
16 is an explanatory diagram of the optical path of white light passing through the prism 21 as viewed from the side of the prism 21, and FIG. 17 is an explanatory diagram of the optical path of white light passing through the prism 21 as viewed from the front side of the prism 21. is there. As is apparent from FIG. 16, the front surface 21f and the rear surface 21g located at both ends of the prism 21 in the thickness direction are curved so as to condense the white light emitted from the white light emitting diode 7 onto the reading surface 23. ing. That is, the front light 21f and the back surface 21g of the prism 21 are such that white light traveling from the inside of the prism 21 toward the outside is reflected by the front surface 21f or the back surface 21g toward the inside of the prism 21 and travels toward the reading surface 23. It is formed on a curved surface. Further, as is apparent from FIG. 17, the side surfaces 21h and 21i along the radial direction of the prism 21 are such that white light traveling from the inside of the prism 21 toward the outside is reflected by the side surface 21h or the side surface 21i. And is formed in a plane that faces the reading surface 23. Accordingly, as shown in FIG. 18, the amount of white light that passes through the prism 21 and is irradiated onto the read original is substantially uniform over the entire reading width.
[0027]
FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view of the bottom of the color image sensor. In FIG. 19, the clip connector 11 is omitted for easy understanding. The frame 1 includes a pair of first facing surfaces 1a and 1b facing both end surfaces 3a and 3b of the wiring board 3, and a pair of second facing surfaces 1c and 2b facing both end surfaces 7b and 7c of the white light emitting diode 7. 1d. The total C1 + C2 of the gap C1 between the end face 7b of the white light emitting diode 7 and the second opposing face 1c of the frame 1 and the gap C2 between the end face 7c of the white light emitting diode 7 and the second opposing face 1d of the frame 1 is the wiring board. 3 is smaller than the total C3 + C4 of the gap C3 between the end face 3a of the frame 3 and the first opposing face 1a of the frame 1 and the gap C4 between the end face 3b of the wiring board 3 and the first opposing face 1b of the frame 1.
[0028]
Next, the operation will be described. White light emitted from the white light emitting diode 7 passes through the prism 21 and the glass plate 5 and is irradiated onto the reading surface 23 of the read document. At this time, the white light from the white light-emitting diode 7 is favorably condensed on the reading surface 23 by the prism 21, and the light amount distribution is almost uniform over the entire reading width. Accordingly, white light from the white light emitting diode 7 is uniformly guided to the reading surface 23 without loss, and the reading surface 23 of the read original is efficiently irradiated.
[0029]
The white light reflected by the reading surface 23 of the read document passes through the glass plate 5 and enters the rod lens array 19, is collected by the rod lens array 19, and is received by the light receiving portions 31 R, 31 G, and 31 B of the semiconductor color sensor 9. Incident. At this time, the rod lens array 19 forms an image of the reading surface 23 of the read original on the surface of the semiconductor color sensor 9 at an equal magnification.
[0030]
When white light is incident on the light receiving portions 31R, 31G, and 31B, the semiconductor color sensor 9 causes the red read image signal, the green read image signal, and the blue read image signal corresponding to the amount of light incident on the light receiving portions 31R, 31G, and 31B. The read image signal is output simultaneously. Of course, the read image signals of each color are sequentially output for each pixel corresponding to the light receiving portions 31R, 31G, and 31B arranged at the pitch P in the main scanning direction.
[0031]
At this time, the read original is stationary. Then, the read original is fed by the pitch P in the sub-scanning direction, and the next line is read.
[0032]
By repeating the above operation, a portion corresponding to the reading width of the serial type color image sensor is read over all lines of one page of the read original.
[0033]
Thereafter, the serial type color image sensor moves in the main scanning direction by a distance corresponding to the reading width, and each line is read. At this time, the read original is sent in the reverse direction along the sub-scanning direction.
[0034]
By repeating the above operation, reading of one page of the read original is completed.
[0035]
That is, as shown in FIG. 20, read image signals of each color corresponding to one line of the read width of the serial type color image sensor are output at a cycle of 2.5 msec. Output of the read image signals of each color is performed in synchronization with a clock signal having a predetermined period. In this embodiment, read image signals of 304 colors are output for a period of 2.5 msec. Each time the serial color image sensor moves in the main scanning direction, the drive voltage of the white light emitting diode 7 is adjusted and the charge accumulated in the photodiode of the semiconductor color sensor 9 is discharged for a period of 2.5 msec.
[0036]
By the way, when the read original is sent in the direction of arrow B in FIG. 9, assuming that the reading is started when the image of the first line of the read original is received by the light receiving unit 31 </ b> R, as shown in FIG. Time t ₁ In reading, the red read image signal of the first line, the green read image signal of the third line, and the blue read image signal of the fifth line are output from the semiconductor color sensor 9. Next time t ₂ In reading, the second color red read image signal, the fourth line green read image signal, and the sixth line blue read image signal are output from the semiconductor color sensor 9. Next time t _Three In reading, the red read image signal of the third line, the green read image signal of the fifth line, and the blue read image signal of the seventh line are output from the semiconductor color sensor 9. Next time t _Four In reading, the red read image signal of the fourth line, the green read image signal of the sixth line, and the blue read image signal of the eighth line are output from the semiconductor color sensor 9. Similarly, the read image signals of each color that are read simultaneously are such that the red read image signal and the green read image signal are shifted by two lines, and the green read image signal and the blue read image signal are equivalent to two lines. It is off. This is because the light receiving unit 31R and the light receiving unit 31G are arranged with a shift of 2P in the sub-scanning direction, and the light receiving unit 31G and the light receiving unit 31B are arranged with a shift of 2P in the sub-scanning direction.
[0037]
Further, when the feeding direction of the read original is reversed and sent in the direction opposite to the arrow B direction in FIG. 9, reading is started when the image of the nth line of the read original is received by the light receiving unit 31B. Then, as shown in FIG. 22, the first time t _n In reading, the red read image signal of the n-4th line, the green read image signal of the n-2th line, and the blue read image signal of the nth line are output from the semiconductor color sensor 9. Next time t _{n + 1} In reading, the red read image signal of the n-5th line, the green read image signal of the n-3th line, and the blue read image signal of the n-1 line are output from the semiconductor color sensor 9. The Next time t _{n + 2} In reading, the red read image signal of the n-6th line, the green read image signal of the n-4th line, and the blue read image signal of the n-2th line are output from the semiconductor color sensor 9. The Next time t _{n + 3} In reading, the red read image signal of the n-7th line, the green read image signal of the n-5th line, and the blue read image signal of the n-3 line are output from the semiconductor color sensor 9. The Similarly, the read image signals of each color that are read simultaneously are such that the red read image signal and the green read image signal are shifted by two lines, and the green read image signal and the blue read image signal are equivalent to two lines. It is off. This is because the light receiving unit 31R and the light receiving unit 31G are arranged with a shift of 2P in the sub-scanning direction, and the light receiving unit 31G and the light receiving unit 31B are arranged with a shift of 2P in the sub-scanning direction. The reason why the reading line advances from the nth line to the first line with the passage of time is because the read original is fed in the reverse direction.
[0038]
Therefore, it is necessary to process the read image signals of the respective colors obtained at the same time and recombine the read image signals of the respective colors of red, green, and blue into sets for each pixel. This process is executed by using a buffer memory or the like after the A / D conversion is performed on the read image signal of each color from the semiconductor color sensor 9 by the image reading device. At this time, at least one of red, green, and blue colors as in the read image signal of the first to fourth lines in FIG. 21 and the read image signal of the nth to n-3th lines in FIG. As for the read image signal of the line for which no color is obtained, the three colors cannot be combined and discarded. That is, in consideration of the discarded line, it is necessary to determine the reading start position when reciprocating along the sub-scanning direction. In FIG. 20, the read image signal of the line to be discarded is displayed as a dummy (Dummy).
[0039]
Thus, the prism 21 is substantially fan-shaped, the end surface 21a on the short side faces the white light emitting surface 7a of the white light-emitting diode 7, and the end surface 21b on the long side faces the reading surface 23, so that the thickness direction Since the front surface 21f and the rear surface 21g located at both ends are formed in a curved surface shape that condenses the white light emitted from the white light emitting diode 7 on the reading surface 23, the white light from the white light emitting diode 7 is efficiently emitted. In addition, the light can be condensed on the reading surface 23 uniformly.
[0040]
Further, the total C1 + C2 of the gap C1 between the end face 7b of the white light emitting diode 7 and the second facing surface 1c of the frame 1 and the gap C2 between the end face 7c of the white light emitting diode 7 and the second facing surface 1d of the frame 1 is Since the gap C3 between the end face 3a of the wiring board 3 and the first opposing face 1a of the frame 1 and the total C3 + C4 of the gap C4 between the end face 3b of the wiring board 3 and the first opposing face 1b of the frame 1 are made smaller. Variations in the amount of received light in the light receiving portions 31R, 31G, and 31B of the semiconductor color sensor 9 due to the positional deviation of the white light emitting diode 7 can be reduced as much as possible. That is, the higher the light collection efficiency by the prism 21, the larger the variation in the amount of received light in the light receiving portions 31 R, 31 G, 31 B of the semiconductor color sensor 9 due to the positional deviation of the white light emitting diode 7. By making it smaller than C3 + C4, the relative positional relationship between the prism 21 and the white light emitting diode 7 can be properly maintained regardless of the positional deviation of the mounting position of the white light emitting diode 7 on the wiring board 3, so that the semiconductor color The variation in the amount of received light in the light receiving portions 31R, 31G, 31B of the sensor 9 can be reduced as much as possible. This is particularly effective when the light amount change due to the positional deviation of the white light emitting diode 7 is larger than the light amount change due to the positional deviation of the semiconductor color sensor 9.
[0041]
In addition, since one white light emitting diode 7 is used as the light source, the manufacturing cost can be reduced by reducing the number of parts compared to the case of using red, green, and blue light emitting diodes. In addition, there is no problem caused by the combination of the solid-state differences in the emission wavelengths of the light emitting diodes of the respective colors. Furthermore, banding due to the temperature characteristics of the red light emitting diode does not occur.
[0042]
Further, since the semiconductor color sensor 9 that outputs the red read image signal, the blue read image signal, and the green read image signal at the same time is used, the reading speed is higher than that when the monochrome color sensor is used. Can be
[0043]
Further, since the erecting equal-magnification rod lens array 19 is used in the imaging optical system, banding can be reduced as compared with the case where a reduction optical system is employed. Moreover, the assembly can be performed easily.
[0044]
In addition, since the read original is reciprocated along the sub-scanning direction to perform bi-directional reading, the reading speed can be increased as compared with the case of reading only in one direction.
[0045]
Further, since the white light emitting diode 7 and the semiconductor color sensor 9 are mounted on the same wiring board 3, the structure can be simplified and the assembly can be easily performed.
[0046]
In the above embodiment, the rod lens array 19 is used as a lens of the imaging optical system. However, as shown in FIG. 23, two convex lens arrays 35a and 35b may be used instead of the rod lens array 19. Good. The convex lens array 35a and the convex lens array 35b are arranged so that their optical axes coincide with each other. In this way, since the expensive rod lens array 19 is not used, the component cost can be reduced.
[0047]
Moreover, in the said embodiment, although the glass plate 5 and the prism 21 were provided mutually independently, as shown in FIG. 24, you may provide the prism 37 which integrated the glass plate. In this way, the assembly cost can be reduced by reducing the number of parts.
[0048]
Moreover, in the said embodiment, although the flame | frame 1 was formed with the black material, as shown in FIG. 25, you may use the flame | frame 39 formed with the white material. In this way, the white light that has jumped out of the prism 21 can be reflected by the wall surface of the frame 1 and returned to the inside of the prism 21 again, so that the light condensing efficiency on the reading surface 23 is further improved. However, in this case, the semiconductor color sensor 9 is covered with the black frame 41 to prevent the white light irregularly reflected by the wall surface of the frame 1 from entering the light receiving portions 31R, 31G, and 31B of the semiconductor color sensor 9 as much as possible. Is preferred. Of course, the frame 41 is formed with slits for allowing the white light that has passed through the rod lens array 19 to reach the light receiving portions 31R, 31G, and 31B of the semiconductor color sensor 9.
[0049]
Moreover, in the said embodiment, although the clip connector 11 was mounted | worn with the wiring board 3, you may use the clip pin 43 instead of the clip connector 11 as shown in FIG. In this way, FPC and FFC can be soldered, and cost can be reduced.
[0050]
In the above embodiment, the interval between the light receiving portions 31R, 31G, and 31B is twice the arrangement pitch P between the light receiving portions 31R, the light receiving portions 31G, or the light receiving portions 31B of the same color. This is because the semiconductor color sensor 9 can be manufactured more easily than 1 times P. If the manufacturing is possible, the interval between the light receiving portions 31R, 31G, and 31B may be set to 1 time the pitch P. Of course, the interval between the light receiving portions 31R, 31G, and 31B may be three times the pitch P or more.
[0051]
In the above embodiment, the read document is reciprocated along the sub-scanning direction. However, the serial color image sensor may be reciprocated along the sub-scanning direction. Alternatively, the read document and the serial color image sensor may be configured to reciprocate in the sub-scanning direction and in opposite directions.
[0052]
In the above-described embodiment, the serial type color image sensor is configured to move along the main scanning direction. However, the read document may be configured to move along the main scanning direction. Alternatively, the read document and the serial color image sensor may be configured to move in opposite directions along the main scanning direction.
[0053]
In the above embodiment, the serial color image sensor has been described. However, the present invention may be applied to a line image sensor. That is, a plurality of white light emitting diodes 7 and prisms 21 are juxtaposed in the reading width direction, and a plurality of semiconductor color sensors 9 are juxtaposed in close proximity in the reading width direction, and the reading width is set for each line of the read document. It is almost the same as the width.
[0054]
In the above embodiment, the semiconductor color sensor 9 including a photodiode is used as the light receiving element. However, a semiconductor color sensor including a phototransistor may be used as the light receiving element.
[0055]
The color image sensor and image reading apparatus of the present invention can be used not only for image scanners, but also for digital copiers, inkjet printers and word processors having multiple functions, and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a serial color image sensor as an example of a color image sensor according to the present invention.
FIG. 2 is a front view of a serial color image sensor as an example of a color image sensor according to the present invention.
FIG. 3 is a right side view of a serial color image sensor as an example of a color image sensor according to the present invention.
FIG. 4 is a left side view of a serial type color image sensor as an example of a color image sensor according to the present invention.
FIG. 5 is a bottom view of a serial color image sensor as an example of a color image sensor according to the present invention.
FIG. 6 is a rear view of a serial color image sensor as an example of a color image sensor according to the present invention.
7 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 8 is an enlarged plan view of a wiring board.
FIG. 9 is a partially enlarged plan view of a semiconductor color sensor.
FIG. 10 is a front view of a prism.
FIG. 11 is a plan view of a prism.
FIG. 12 is a right side view of the prism.
FIG. 13 is a left side view of the prism.
FIG. 14 is a rear view of the prism.
FIG. 15 is a bottom view of the prism.
FIG. 16 is an explanatory diagram of an optical path of white light passing through a prism as viewed from the side of the prism.
FIG. 17 is an explanatory diagram of an optical path of white light passing through a prism as viewed from the front side of the prism.
FIG. 18 is an explanatory diagram of a light amount distribution of white light that passes through a prism and is applied to a read document.
FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view of the bottom of a serial color image sensor as an example of a color image sensor according to the present invention.
FIG. 20 is an explanatory diagram of the operation timing of the semiconductor color sensor.
FIG. 21 is an explanatory diagram of lines that are simultaneously read by the light receiving units of the respective colors by relative movement in the forward direction along the sub-scanning direction.
FIG. 22 is an explanatory diagram of lines that are simultaneously read by the light receiving portions of the respective colors by the relative movement in the reverse direction along the sub-scanning direction.
FIG. 23 is a cross-sectional view of a serial color image sensor according to another embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a cross-sectional view of a serial color image sensor according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a cross-sectional view of a serial color image sensor according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 26 is a cross-sectional view of a serial color image sensor according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a schematic configuration diagram of a conventional serial type color image sensor.
FIG. 28 is a plan view of a semiconductor sensor provided in a conventional serial type color image sensor.
[Explanation of symbols]
1,39 frames
3 Wiring board
5 Glass plate
7 White light emitting diode
9 Semiconductor color sensor
11 Clip connector
13 Light guide hole
15 Through hole
17a, 17b Bolt hole
19 Rod lens array
21, 37 Prism
23 Reading surface
27 terminals
31R Light receiver
31G light receiver
31B Light receiver
35a, 35b Convex lens array
41 Frame
43 Clip pin

Claims

A color image sensor that reads an image on the read original by moving relative to the read original at least in the sub-scanning direction;
A white light emitting diode that emits white light; and
An end surface on the short side serving as the entrance surface, an end surface on the long side serving as the exit surface, a front surface and a back surface positioned at both ends in the thickness direction, an end portion of the end surface on the short side, and an end surface on the long side Are formed in a substantially fan shape, and the both sides of the planar shape are formed in a substantially fan shape, with the opposing distances increasing toward each other from the short side toward the long side. Light incident from the end surface on the short side is reflected and directed toward the end surface on the long side, and white light incident on the front surface and the back surface from the end surface on the short side is reflected on the reading document. A prism that has a curved shape that allows the light to be condensed on the reading surface of the long-side end surface , and
A red light receiving unit, a blue light receiving unit, and a green light receiving unit, each having a plurality of red light receiving units, and receiving the white light reflected by the reading surface by each of the light receiving units, A semiconductor color sensor that simultaneously outputs a blue read image signal and a green read image signal;
A color image sensor comprising: a lens for imaging white light reflected by the reading surface on each light receiving portion of the semiconductor color sensor at an erecting equal magnification.

Each of the white light emitting diode, the prism, and the semiconductor color sensor is provided,
The color image sensor according to claim 1, wherein the image on the read original is read by moving relative to the read original in both a main scanning direction and a sub-scanning direction.

The color image sensor according to claim 1, wherein the lens is a rod lens array.

The color image sensor according to claim 1, wherein the lenses are a pair of convex lens arrays arranged continuously in the optical axis direction.

The color image sensor according to claim 1, wherein the white light emitting diode and the semiconductor color sensor are mounted on the same wiring board.

The wiring board, the prism and the lens are incorporated in a frame,
The frame has a pair of first opposing surfaces opposing both end surfaces of the wiring board and a pair of second opposing surfaces opposing both end surfaces of the white light emitting diode,
A gap between the second facing surface and both end faces of the white light emitting diode is set smaller than a gap between the first facing surface and both end faces of the wiring board, and the white light emitting diode is in the second facing direction. The color image sensor according to claim 5, wherein the wiring board is positioned by being regulated by a surface.

Between the prism and the lens and the reading surface, a transparent cover body is provided,
The color image sensor according to claim 1, wherein the cover body is formed integrally with the prism.

An image reading apparatus comprising the color image sensor according to claim 2,
In the semiconductor color sensor, the light receiving parts for red, the light receiving part for blue, and the light receiving part for green are spaced apart from each other by a predetermined distance in the sub-scanning direction. Arranged in a row at a first predetermined pitch in the scanning direction;
Sub-scanning direction drive means for relatively reciprocating the read original and the color image sensor at a second predetermined pitch in the sub-scanning direction;
At the end of one forward movement and the end of one backward movement by the sub-scanning direction driving means, the read document and the color image sensor are relatively moved at a third predetermined pitch in the main scanning direction. Main scanning direction driving means to be moved;
Combining the read image signals of each color output from the semiconductor color sensor so that the red read image signal, the blue read image signal, and the green read image signal of the same pixel on the read original form one set, An image reading apparatus comprising: an image processing unit that ignores a read image signal of a line in which any one of three colors cannot be obtained.