JP6701772B2 - Photoelectric conversion element, image reading apparatus, and image forming apparatus - Google Patents
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本発明は、光電変換素子、画像読取装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion element, an image reading device and an image forming device.
カラースキャナは、原稿を走査することによって画像を読み取るが、走査時の振動や原稿搬送時の挙動等によっては色ずれ(本来の色に対する色相のずれ)が発生するという問題がある。これは、カラーリニアセンサが色毎に異なる画素で画像を読み取っているためである。つまり、同じ原稿の位置を異なる画素で読取っていて、その読み取りタイミングが色毎に異なっていることに起因する。 A color scanner reads an image by scanning a document, but there is a problem that a color shift (a shift in hue relative to the original color) occurs due to vibration during scanning, behavior during document transport, and the like. This is because the color linear sensor reads an image with different pixels for each color. That is, this is because the same document position is read by different pixels and the read timing is different for each color.
上記の問題に対して、例えば特許文献1には、主走査方向に並んだ感光画素列を副走査方向に複数列隣接配置し、その外側に水平転送レジスタを備えたイメージセンサの感光画素列と水平転送レジスタとの間に画素毎の信号電荷を退避させる蓄積手段を配置したイメージセンサが開示されている。 In order to solve the above-mentioned problem, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-242242, a plurality of photosensitive pixel columns arranged in the main scanning direction are arranged adjacent to each other in the sub scanning direction, and a photosensitive pixel column of an image sensor provided with a horizontal transfer register outside thereof There is disclosed an image sensor in which a storage unit for saving the signal charge of each pixel is arranged between the image sensor and a horizontal transfer register.
しかしながら、特許文献1に開示された技術は、CCD特有の技術であり、CMOSリニアセンサには適用できないという問題があった。
However, the technique disclosed in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、読取画像の色ずれを低減することを可能にする光電変換素子、画像読取装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element, an image reading apparatus, and an image forming apparatus capable of reducing color misregistration of a read image.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、露光により電荷を蓄積する複数の受光素子が一方向に配列される受光素子列が、受光する色ごとに複数列設けられた光電変換部と、前記光電変換部が占める領域とは異なる領域に形成されて、複数の前記受光素子が蓄積した電荷をそれぞれ電圧に変換する複数の電荷電圧変換回路のみを備える回路部と、を有する。 In order to solve the above-mentioned problems and to achieve the object, according to the present invention, a plurality of light receiving element rows in each of which a plurality of light receiving elements for accumulating charges by exposure are arranged in one direction are provided for each color to be received. a photoelectric conversion unit, the are formed in a region different from the photoelectric conversion unit occupied area, and a circuit portion including only a plurality of charge-to-voltage conversion circuit for converting charges plurality of said light receiving element is accumulated in each voltage, the Have.
本発明によれば、読取画像の色ずれを低減することを可能にすることができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to reduce the color misregistration of the read image.
まず、本発明をするに至った背景について説明する。スキャナに用いられる光電変換素子は、従来CCDが多く使われていたが、近年では高速化の要求によりCMOSリニアセンサが注目されている。CMOSリニアセンサは、入射光をフォトダイオード(PD)で光電変換する点はCCDと同じであるが、画素の近くで電荷−電圧変換を行った後段に出力する点が異なる。 First, the background leading to the present invention will be described. As a photoelectric conversion element used in a scanner, a CCD has been widely used in the past, but in recent years, a CMOS linear sensor has attracted attention due to a demand for higher speed. A CMOS linear sensor is the same as a CCD in that incident light is photoelectrically converted by a photodiode (PD), but it is different in that it performs charge-voltage conversion near a pixel and outputs it to the subsequent stage.
図1は、CMOSカラーリニアイメージセンサ(光電変換素子)10の全体構成を例示する図である。光電変換領域20には、RGBの色毎にそれぞれ約7000個のPD(フォトダイオード:受光素子)が設けられている。PDは、受光する光の色毎に一方向に配列され、受光量に応じて電荷を発生させる。また、各PDには画素回路がそれぞれ設けられている。つまり、光電変換領域20には、RGBの色毎にそれぞれ約7000個の画素回路も設けられている。
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a CMOS color linear image sensor (photoelectric conversion element) 10. The
各画素回路は、PDが蓄積した電荷をそれぞれ電圧信号に変換し、読出線を通してアナログメモリに信号を出力する。画素回路には、PDの電荷をフローティングディフュージョン(FD)に転送する転送トランジスタ、FDをリセットするリセットトランジスタ、及びFD電圧をバッファリングして読出線に出力するソースフォロワトランジスタが構成されている。リニアセンサは、エリアセンサとは異なり、RGB各画素から独立に信号が読み出されるため、読出線が画素毎に独立に存在する。 Each pixel circuit converts the charge accumulated in the PD into a voltage signal, and outputs the signal to the analog memory through the read line. The pixel circuit includes a transfer transistor that transfers the charge of PD to the floating diffusion (FD), a reset transistor that resets the FD, and a source follower transistor that buffers the FD voltage and outputs the FD voltage to the read line. Unlike the area sensor, the linear sensor reads out signals from each of the RGB pixels independently, so that the readout line exists independently for each pixel.
AMEM26は、例えばRGBの色毎にそれぞれ約7000個のアナログメモリ(後述するCsなど)を有し、画素毎に信号を保持して、RGBの3画素を1つの画素群としたカラム単位で画像信号を順次に出力する。このAMEM26が信号を保持することにより、PD及び画素回路の動作タイミング、つまり露光タイミングがRGBで同時となるグローバルシャッタ方式が実現される。なお、図1に示した光電変換素子10はRGBの3画素を1つの画素群としたカラムで構成されているが、カラムは複数画素が1つの画素群を形成していればよく、RGBの3画素には限定されない。
The AMEM 26 has, for example, about 7,000 analog memories (for example, Cs described later) for each of RGB colors, holds a signal for each pixel, and displays an image on a column-by-column basis with three RGB pixels as one pixel group. The signals are output sequentially. By the AMEM 26 holding the signal, a global shutter system is realized in which the operation timings of the PD and the pixel circuit, that is, the exposure timings are the same in RGB. Note that the
ADC27は、カラム数と同じ数のAD変換器を有し、カラム単位で画像信号を順次にAD変換する。ADC27は、カラム数と同じ数のAD変換器を有して並列処理を行うことにより、AD変換器の動作速度を抑えつつ、光電変換素子としての高速化を実現している。 The ADC 27 has the same number of AD converters as the number of columns, and sequentially AD-converts the image signal in column units. The ADC 27 has the same number of AD converters as the number of columns and performs parallel processing, thereby realizing high speed operation as a photoelectric conversion element while suppressing the operation speed of the AD converters.
ADC27がAD変換した信号は、パラレル−シリアル変換部(P/S)28によって画素毎に保持され、保持された信号がLVDS29に順次出力される。LVDS29は、P/S28が出力した信号を低電圧差動シリアル信号に変換し、後段に対して出力する。光電変換素子10は、P/S28よりも上流側では、主走査方向の各画素に対して並列処理したパラレルデータを処理するが、P/S28から下流側ではRGB色毎のシリアルデータを処理する。タイミング制御部(TG)30は、光電変換素子10を構成する各部を制御する。
The signal AD-converted by the
図2は、光電変換素子10が有する画素200、画素回路(PIX_BLK)210、及び記憶部261の構成を示す図である。画素200、画素回路210及び記憶部261は、光電変換素子10内で画素部を構成する。光電変換素子10は、各色それぞれに例えば約7000個の画素部を有する。つまり、光電変換素子10は、RGBの色毎に約7000個の画素200と約7000個の画素回路210を具備し、AMEM26がRGBの色毎に約7000個の記憶部261を有する。
FIG. 2 is a diagram showing configurations of the
画素200は、入射光を光電変換するPD(フォトダイオード:受光素子)を有する。PDは、蓄積した電荷を画素回路210に対して出力する。画素回路210は、電荷−電圧変換を行うフローティングディフュージョン(FD:電荷電圧変換回路)、FDをリセットするリセットトランジスタ、PDの電荷をFDに転送する転送トランジスタ、後段に信号をバッファリングして出力するソースフォロワ(SF)を有する。SFからの信号は読出配線を介して後段に読み出される。つまり、SFは、PDが発生させた電荷に応じた電圧信号をバッファリングして出力するバッファ部となっている。また、画素回路210の後段には記憶部261が接続されている。
The
記憶部261は、画素200を選択する選択スイッチ(SL)、SFにバイアス電流を供給する電流源(Is)、当該記憶部261を選択する選択スイッチ(S)、メモリ容量(アナログメモリ:Cs)を有する。記憶部261は、上述したAD変換器に対して信号を出力する。電流源(Is)は、バッファ部が電圧信号を出力する場合に、バッファ部に流れる電流を所定の電流量とするように制御する電流制御回路である。
The
なお、光電変換素子10は、メモリ容量(Cs)への書き込み動作がRGB全画素に対して一斉に動作するグローバルシャッタであるが、メモリ容量(Cs)からの読み出し動作以降についてはRGB3画素が順次後段に読み出されるシリアル処理となっている。
Note that the
図3は、光電変換素子10が有する光電変換領域20(画素列周辺)の構成を模式的に示す図である。なお、光電変換素子10において、異なるカラーフィルタが設けられて受光する色が異なる画素200などは、それぞれ画素200r、画素200g、画素200bなどと区別する。また、画素200r、画素200g、画素200bなどのいずれかを特定しない場合には、単に画素200などと記す。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of the photoelectric conversion region 20 (around the pixel column) included in the
光電変換素子10は、画素200がRGBの色毎にそれぞれ一方向に配列されている。画素200は、受光する色が異なる他の画素200との間隔が、撮像対象を撮像した場合の画像の2画素間隔(2ラインピッチ:1ラインギャップ)に相当するように配置されている。これは各色のPD間に画素回路210が配置されているためである。
In the
このように、光電変換素子10は、RGBで同じ原稿(被写体)を読み取るが、RGBの画素200は色毎に独立した構成となっている。言い換えれば、RGB画素列が色毎に独立した構成となっているために、RGBで同じ原稿位置を読み取る時間(タイミング)をずらすことにより、RGBを独立に読み取ることを実現している。
As described above, the
しかし、上述したように、同時刻にRGBで異なる原稿位置を読んでいることは、読取画像の色ずれの原因になる。これは、原稿読取時に、スキャン動作に伴う振動や原稿のたわみなどの時間的な変動要素があるためである。すなわち、RGB各色で同じ原稿位置を読んでいるときの読取条件が完全に等価ではないためであり、これによってRGBの色ずれや色付きといった問題が発生する。特に、RGB画素列のラインピッチが広いほどその影響は顕著となる。 However, as described above, reading different document positions in RGB at the same time causes color misregistration of the read image. This is because there are time-varying factors such as vibrations and document bending that accompany the scanning operation during document reading. That is, this is because the reading conditions when reading the same document position in each of the RGB colors are not completely equivalent, which causes problems such as RGB color misregistration and coloring. In particular, the wider the line pitch of the RGB pixel row, the more remarkable the effect.
なお、上述した色ずれは、被写体と光電変換素子10を相対的にスキャンさせることを前提としているリニアセンサに特有であり、エリアセンサで問題となることはない。これはエリアセンサがその構造上、RGBで異なる被写体位置を読み取るのが通常であるためである。すなわち、エリアセンサでは、構造上元々色ずれがあることを前提として、後段で画像補正を行うのが通常だからである。
The above-mentioned color shift is peculiar to the linear sensor, which is premised on relatively scanning the subject and the
図4は、原稿全体の色ずれの影響を示す図である。図5は、原稿に書かれた黒文字上部における色ずれの影響を示す図である。図3に示したように、光電変換素子10では、同じ原稿位置を読み取っている時刻がRGBで異なる。図3に示した構成では、RGBの画素列は2ラインピッチであるため、RGBの画素200は各々2ラインずれた位置を順次読み取ることになり、図4に示すように、読取時刻の差も各々2ライン分異なることになる。
FIG. 4 is a diagram showing the influence of color misregistration of the entire document. FIG. 5 is a diagram showing the influence of color misalignment at the upper part of black characters written on a document. As shown in FIG. 3, in the
ここで、スキャナではこのRGB間の読取ラインの違いを後段のライン間補正部などによって補正を行い、RGBを合成することが一般的である。例えば、図4の黒文字上部(点線丸枠内)に注目すると、スキャン時にまずR画素列で読み取られ、次いで2ライン後にG画素列で読み取られ、さらに2ライン後にB画素列で読み取られる。このとき、特に何の変動もない場合には、RGBは通常通りに原稿を読み取ることができる(図5(a))。 Here, in the scanner, it is general that the difference between the read lines between RGB is corrected by a line-to-line correction unit or the like in the subsequent stage to synthesize RGB. For example, paying attention to the upper part of the black characters (inside the dotted circle) in FIG. 4, at the time of scanning, the R pixel row is read first, the G pixel row is read two lines later, and the B pixel row is read two more lines later. At this time, if there is no particular change, RGB can read the document as usual (FIG. 5A).
しかし、例えばR画素列で読み取っているt1、及びB画素列で読み取っているt7のタイミングでスキャン時の振動が発生した場合、R/Bの読取レベルは変化する。したがって、RGB合成後はR/Bのレベルが変化した箇所が色付くことになり、図5(b)ではもはや黒文字を再現できていない。 However, for example, when vibration during scanning occurs at the timing of t1 which is read by the R pixel row and t7 which is read by the B pixel row, the read level of R/B changes. Therefore, after RGB combination, the portion where the R/B level has changed becomes colored, and black characters can no longer be reproduced in FIG. 5B.
以上のように、光電変換素子10ではRGBで同じ原稿位置を読み取っているタイミングが異なることに起因した色ずれが問題となる。特に、色ずれの影響は画素列のラインピッチが大きくなるほど顕著となるため、RGB画素列を狭ピッチにすることが重要となる。なお、図4及び図5においては、R→G→Bの順に原稿を読み取る例を示しているが、逆の場合はRとBを逆に考えればよい。
As described above, the
一方、光電変換素子10は、図3に示したように画素200と画素回路210とがそれぞれ隣接するように配置される場合、画素200と画素回路210との間に寄生容量が生じることが抑えられ、感度を高めることが可能となる。
On the other hand, in the
(第1実施形態)
図6は、第1実施形態にかかる光電変換素子が有する光電変換領域20(画素列周辺)の構成を模式的に示す図である。なお、図6等に示した構成部分のうち、図3等に示した構成部分と実質的に同じものには、同一の符号が付してある。また、以下の実施形態にかかる光電変換素子を、光電変換素子10aと記すことがある。光電変換素子10aは、以下に示す構成以外について、図1に示した光電変換素子10と同じ構成を備えていてもよい。
(First embodiment)
FIG. 6 is a diagram schematically showing the configuration of the photoelectric conversion region 20 (around the pixel column) included in the photoelectric conversion element according to the first embodiment. Note that, of the constituent parts shown in FIG. 6 and the like, those substantially the same as the constituent parts shown in FIG. 3 and the like are designated by the same reference numerals. Further, the photoelectric conversion element according to the following embodiments may be referred to as a
光電変換素子10aは、図6に示すように、図3に示された画素200及び画素回路210の配置とは異なり、各画素200が占める領域とは異なる領域に各画素回路210が形成されている。具体的には、光電変換素子10aは、光電変換部40及び回路部42を有する。
As shown in FIG. 6, the
光電変換部40は、受光する色毎に一方向に配列されて露光により電荷を蓄積する複数の画素200を有する。つまり、光電変換部40は、複数のPD(受光素子)が一方向に配列される受光素子列が、受光する色ごとに複数列設けられている。回路部42は、光電変換部40が占める領域とは異なる領域に形成されて、各画素200が蓄積した電荷をそれぞれ電圧に変換するFDをそれぞれ備えた複数の画素回路210を有する。より具体的には、回路部42は、光電変換部40に対して二次元方向に並ぶ領域に形成されている。また、各画素200のPDは、受光する色が異なる他のPDとの間隔が、撮像対象を撮像した場合の画像の画素間隔(1ライン)に相当するように配置されている。
The
つまり、図6に示した構成によれば、光電変換素子10aは、RGB画素列を隣接配置した1ラインギャップ構成となり、色ずれの影響を低減することができる。
That is, according to the configuration shown in FIG. 6, the
なお、一般に、画素回路210はPDに近接して配置される。これは、PDと画素回路の距離が離れると、その配線容量等によりFD容量が大きくなり、感度が低下するためである。しかし、リニアセンサは、エリアセンサとは異なり、せいぜい数ラインの画素列しか配置されないため(エリアセンサは数千ラインが配置される)、画素列の外側に画素回路210が設けられたとしてもその距離は短く感度低下の影響は小さい。
Note that the
また、リニアセンサでは、例えば画素列がRGBの3本程度しかないため、画素列の方向と直交する副走査方向に任意の領域を設けることが可能である。エリアセンサでは、画素が2次元に敷き詰められているため、図6に示したような構成を採ることができない。 Further, in the linear sensor, for example, the number of pixel rows is only three, that is, RGB, so that it is possible to provide an arbitrary area in the sub-scanning direction orthogonal to the direction of the pixel rows. In the area sensor, the pixels are two-dimensionally laid out, so that the configuration shown in FIG. 6 cannot be adopted.
したがって、画素列の方向に直交する方向にある画素領域外に画素回路210を設けることにより、図6に示した画素200の隣接配置が容易に実現可能となる。さらに、リニアセンサでは、後段の処理回路が画素列の方向と直交する方向に配置されることにより、効率的にチップのスペースを使うことが可能となるため、画素回路210からの出力信号は、例えば画素列の方向に直交する方向に出力される。
Therefore, by providing the
図7は、図6に示した構成によって原稿全体の色ずれが低減される効果を示す図である。図8は、原稿に書かれた黒文字上部において、色ずれが低減された効果を示す図である。上述したように、図6に示した構成では、各色の画素列が隣接配置されているため、色ずれの影響が低減される。 FIG. 7 is a diagram showing the effect of reducing the color misregistration of the entire document by the configuration shown in FIG. FIG. 8 is a diagram showing the effect of reducing the color misregistration in the upper part of the black characters written on the document. As described above, in the configuration shown in FIG. 6, since the pixel columns of the respective colors are arranged adjacent to each other, the influence of color misregistration is reduced.
図7では、RGB画像の読み取りタイミングを示しているが、図4で2ラインずれていた画像のずれが1ラインとなっている。また、図5(b)ではt1/t7のタイミングでレベル変動があった場合を示したが、図8(b)では画素列のラインピッチが2→1ラインになったことにより、t7でのレベル変動、つまりB画素列での影響は発生しない。そのため、レベル変動の影響はt1、つまりR画素列でのみ残り、RGB合成後は図8(b)に示すように最上部のみ色付くだけで済むことになる。 In FIG. 7, the reading timing of the RGB image is shown, but the shift of the image, which is shifted by 2 lines in FIG. 4, is 1 line. Further, FIG. 5B shows the case where there is a level change at the timing of t1/t7. However, in FIG. 8B, the line pitch of the pixel column is changed from 2 to 1 line, so that at t7. The level variation, that is, the influence on the B pixel column does not occur. Therefore, the influence of the level change remains at t1, that is, only in the R pixel column, and after RGB combination, only the uppermost part is colored as shown in FIG. 8B.
このように、光電変換素子10aは、光電変換部40が占める領域とは異なる領域に回路部42が形成されているので、読取画像の色ずれを低減することを可能にされている。ここでは、読取画像の色ずれを低減することを優先させた構成が示されているが、感度などの特定の特性を向上させる場合には、優先される特性に応じて、光電変換素子を構成する各部の配置の一部変更などが組み合わされてもよい。
As described above, in the
(第2実施形態)
図9は、第2実施形態にかかる光電変換素子10aが有する光電変換領域20(画素列周辺)の構成を模式的に示す図である。図9に示すように、第2実施形態にかかる光電変換素子10aは、例えばマイクロレンズなど集光部44を有し、集光部44が隣接するように設けられている。集光部44は、画素200毎に設けられた開口部440を通る光を画素200に集光する。図9に示した構成では、図3に示した画素200の領域内に、画素200及び画素回路210が配置されている。
(Second embodiment)
FIG. 9 is a diagram schematically showing the configuration of the photoelectric conversion region 20 (around the pixel column) included in the
第2実施形態においては、開口部440を通る光を集光部44が集光するので、画素200及び画素回路210がそれぞれ画素毎に隣接するように配置されている。これにより、感度低下を抑えて色ずれの影響が低減されている。なお、集光部44は、マイクロレンズに限定されることなく、画素200に集光する他の構成であってもよい。
In the second embodiment, the
(第3実施形態)
図10は、第3実施形態にかかる光電変換素子10aが有する光電変換領域20(画素列周辺)の構成を模式的に示す図である。第3実施形態において、回路部42は、図10(b)に示すように、光電変換部46に対して積層方向に重なる領域に形成されている。
(Third Embodiment)
FIG. 10 is a diagram schematically showing the configuration of the photoelectric conversion region 20 (around the pixel column) included in the
図10(a)は、第3実施形態にかかる光電変換素子10aが有する画素列周辺のXY平面(二次元方向)で見た構成を示している。光電変換部46は、例えば複数の有機光電変換薄膜(OPF;Organic-Photoelectric-conversion-Film)202を有する。
FIG. 10A shows the configuration seen in the XY plane (two-dimensional direction) around the pixel column included in the
OPF202は、一般に太陽電池の材料となっており、原理はPDとは異なるものの、PDと同じように光電変換を行うことができる。具体的には、OPF202は、電極が接続されて電荷を取り出すことにより画像信号を生成することができる。そのため、PDに変わる次世代の光電変換素子として現在注目されている。
The
また、OPF202の最大の特徴は、有機材料であるため、カラーフィルタと同様に半導体チップ上にスピンコートで塗布することができる点にある。これは、従来のPDのように回路の一部としてSi基板上に生成する必要がないことを意味しており、Si基板上(回路)には画素回路210を形成し、その上部にOPF202を配置するというようなことが可能である。すなわち、光電変換部40と回路部42を深さ方向に積層することができ、3次元方向の配置が可能である。
Further, the
さらに、光電変換素子10aの光電変換部40にOPF202が用いられれば、上述したように半導体チップ上、つまりSi基板や配線よりも上層の最上層に光電変換部40を配置することができるため、広画角の光学系の場合に問題となる光ケラレによるシェーディングが抑制できる。
Furthermore, if the
(第4実施形態)
図11は、第4実施形態にかかる光電変換素子10aが有する光電変換領域20(画素列周辺)の構成を模式的に示す図である。第4実施形態においては、光の入射領域である画素200の開口をRGBで共通とし、1つの画素200の領域に入射された光からRGB3色の光を検出可能にされており、色ずれの影響が原理的に抑制されている。
(Fourth Embodiment)
FIG. 11 is a diagram schematically illustrating the configuration of the photoelectric conversion region 20 (around the pixel column) included in the
第4実施形態にかかる光電変換素子10aは、RGBの色毎に画素200及び画素回路210が設けられているが、各画素200g及び各画素200bが遮光部材48によって遮光されており、各画素200rの開口部を通った光のみが入射されるようになっている。
In the
また、図11(b)は、y方向の断面を示しており、画素200rの上方にはRとG/Bの分離を行う色分離素子480rが形成され、画素200gの上方にはGとBの分離を行う色分離素子480gが形成され、画素200bの上方には完全反射面となる層内ミラー480bが形成されている。
FIG. 11B shows a cross section in the y direction. A
また、図11(b)には、光が入射される様子が示されている。R画素列(画素200r)上に開けられた開口部を通って入射された光は、まずRの色分離素子480rによってRとG/Bに分けられる。ここでは透過成分がR、反射成分がG/Bである。分離されたRはそのまま画素200rのPDに入射される。分離されたG/B成分は、さらに別の色分離素子480gにより、G/Bに分離される。ここでは透過成分がB、反射成分がGである。分離されたG成分は画素200gのPDに入射され、B成分は層内ミラー480bを介して画素200bのPDに入射される。
Further, FIG. 11B shows how light is incident. Light incident through the opening formed on the R pixel column (
以上のように、共通の画素の開口部から入射された光をRGBに色分離することにより、同じ原稿位置からの反射光からRGBの光を同時に検出することが可能になる。すなわち、第4実施形態においては、同じ原稿位置をRGBで異なるタイミングで読み取ることがないため、原理的に色ずれの影響を抑えることが可能となる。 As described above, by separating the light incident from the opening of the common pixel into RGB, it becomes possible to simultaneously detect the RGB light from the reflected light from the same document position. That is, in the fourth embodiment, since the same document position is not read in RGB at different timings, it is possible in principle to suppress the influence of color misregistration.
また、リニアセンサでは画素列がRGBの3本程度しかないため、画素列の方向と直交する副走査方向にRGBのPDが配置されることにより、同一画素の開口部を通った光からRGB同時検出を容易に実現することができる。なお、図11においては、R画素列(画素200r)の上方に開口部が設けられてRGBに色分離をしているが、開口部を設けられる位置はG画素列でもB画素列でもよい。また、第4実施例では、色分離素子480r、色分離素子480gと層内ミラー480bを用いた場合を例にしているが、色分離は、プリズムや屈折率分布を変えることによって行われてもよい。
Further, since the linear sensor has only three RGB pixel rows, the RGB PDs are arranged in the sub-scanning direction orthogonal to the pixel row direction, so that the light passing through the openings of the same pixel can be simultaneously converted to RGB. The detection can be easily realized. Note that in FIG. 11, an opening is provided above the R pixel column (
図12は、図11に示した構成によって原稿全体の色ずれが低減される効果を示す図である。図13は、原稿に書かれた黒文字上部において、色ずれが低減された効果を示す図である。図12では、RGB画像の読み取りタイミングが示されているが、図4において2ラインずれていた画像のずれは0ラインとなっている。すなわち画像のずれはなくなる。 FIG. 12 is a diagram showing the effect of reducing the color misregistration of the entire document by the configuration shown in FIG. FIG. 13 is a diagram showing the effect of reducing the color misregistration in the upper part of the black characters written on the document. Although the reading timing of the RGB image is shown in FIG. 12, the shift of the image, which is shifted by 2 lines in FIG. 4, is 0 line. That is, the image shift is eliminated.
具体的には、t1/t7のタイミングでレベル変動があった場合、図5(b)に示した色ずれは、図13(b)では画素列のラインピッチが2→0ラインになったことにより、t7でのレベル変動、つまりB画素列での影響は発生しない。そのため、レベル変動の影響はt1でのみ残ることになるが、t1のタイミングではRGB画素列全てで読み取っているため、その影響はRGB全てに現れる。したがって、RGB合成後は図8(b)に示したように最上部のみレベル変動が発生するが、RGB全てが同じ変化をしているため、色付きは抑えることができる。 Specifically, when there is a level change at the timing of t1/t7, the color misregistration shown in FIG. 5B is that the line pitch of the pixel row is 2→0 line in FIG. 13B. Therefore, the level change at t7, that is, the influence on the B pixel column does not occur. Therefore, the influence of the level change remains only at t1, but at the timing of t1, since the reading is performed in all the RGB pixel columns, the influence appears in all RGB. Therefore, after RGB combination, a level change occurs only in the uppermost part as shown in FIG. 8B, but since all RGB have the same change, coloring can be suppressed.
(第5実施形態)
図14は、第5実施形態にかかる光電変換素子10aが有する光電変換領域20(画素列周辺)の構成を模式的に示す図である。第5実施形態にかかる光電変換素子10aは、吸収・透過型の有機光電変換薄膜(OPF)が積層されており、RGBの同時検出を行い、色ずれを原理的に抑制する。
(Fifth Embodiment)
FIG. 14 is a diagram schematically showing the configuration of the photoelectric conversion region 20 (around the pixel column) included in the
図14に示した構成では、OPF202g、OPF202b、OPF202r及び画素回路210gは同じ位置に積層され、画素回路210b及び画素回路210rは画素回路210gに並べられている。
In the configuration shown in FIG. 14, the
ここでは、色素増感型のOPFには任意の分光特性を持たせることができることを利用し、OPF202にRGBの色分離機能を持たせている。また、OPFは、光電変換する光を吸収し、それ以外の光を透過する吸収・透過型の色分離特性を持つため、図14に示したような積層構造が可能となっている。各OPF202は、色毎にそれぞれ画素回路210に接続されている。また、OPF202によって光電変換を行う場合、広画角の光学系の場合に問題となる光ケラレによるシェーディングが抑制できる。
Here, the fact that the dye-sensitized OPF can have arbitrary spectral characteristics is used, and the
このように、図14に示した構成では、吸収・透過型のOPFを積層することにより、同じ原稿位置からの光からRGBを同時に検出することができるため、原理的に色ずれの影響を抑えることが可能となっている。 As described above, in the configuration shown in FIG. 14, RGB can be simultaneously detected from the light from the same document position by stacking absorption/transmission OPFs. Therefore, in principle, the influence of color misregistration is suppressed. It is possible.
なお、RGBを検出するOPF202を積層する配置では、画像読取装置において厳密には撮像レンズとの位置関係がRGBで異なるため、倍率やピント位置が色毎に変わることになる。しかし、OPF202は、数百nm〜数umの厚さであるため、実使用上は特に問題とならない。また、図14(b)では色再現性を考慮してOPF202gが最上部に配置されているが、最上部に配置されるのはOPF202rでもOPF202bでもよい。また、各画素回路210の配置も図14に示した位置に限定されない。
In the arrangement in which the
(第5実施形態の変形例)
図15は、第5実施形態にかかる光電変換素子10aの変形例が有する光電変換領域20(画素列周辺)の構成を模式的に示す図である。第5実施形態にかかる光電変換素子10aは、RGB3色ともOPF202によって光電変換を行う構成とされているが、第5実施形態にかかる光電変換素子10aの変形例では、図15に示すようにOPF202rがPDを有する画素200rに代えられ、OPF202g、OPF202bと併用されている。この場合でもRGBの積層配置は可能である。なお、OPF202g及びOPF202bは、画素200rに接続されているわけではなく、対応する画素回路210g及び画素回路210bにそれぞれ接続されている。画素200rは画素回路210rに接続されている。
(Modification of the fifth embodiment)
FIG. 15 is a diagram schematically showing the configuration of the photoelectric conversion region 20 (around the pixel column) included in the modification of the
次に、各実施形態のいずれかの光電変換素子10aを有する画像読取装置を備えた画像形成装置について説明する。図16は、光電変換素子10aを有する画像読取装置60を備えた画像形成装置50の概要を示す図である。画像形成装置50は、画像読取装置60と画像形成部70とを有する例えば複写機やMFP(Multifunction Peripheral)などである。
Next, an image forming apparatus including an image reading apparatus having the
画像読取装置60は、例えば光電変換素子10a、LEDドライバ(LED_DRV)600及びLED602を有する。LEDドライバ600は、タイミング制御部(TG)30が出力するライン同期信号などに同期して、LED602を駆動する。LED602は、原稿に対して光を照射する。光電変換素子10aは、ライン同期信号などに同期して、原稿からの反射光を受光して複数の受光素子(PD)が電荷を発生させて蓄積を開始する。そして、光電変換素子10aは、AD変換及びパラレルシリアル変換等を行った後に、LVDS29によって画像データを画像形成部70に対して出力する。
The
画像形成部70は、処理部80とプリンタエンジン82とを有し、処理部80とプリンタエンジン82とがインターフェイス(I/F)84を介して接続されている。
The image forming unit 70 includes a
処理部80は、LVDS800、画像処理部802及びCPU804を有する。CPU804は、光電変換素子10aなどの画像形成装置50を構成する各部を制御する。また、CPU804(又はタイミング制御部30)は、各PDが受光量に応じて電荷を発生させることを略同時に開始するよう制御する。
The
LVDS29は、後段となるLVDS800に対して例えば画像読取装置60が読取った画像の画像データ、ライン同期信号及び伝送クロックなどを出力する。LVDS800は、受入れた画像データ、ライン同期信号及び伝送クロックなどをパラレル10ビットデータに変換する。画像処理部802は、変換された10ビットデータを用いて画像処理を行い、画像データなどをプリンタエンジン82に対して出力する。プリンタエンジン82は、受入れた画像データを用いて印刷を行う。
The
10,10a 光電変換素子
20 光電変換領域
26 AMEM
27 ADC
28 P/S
29 LVDS
30 TG
40,46 光電変換部
42 回路部
44 集光部
48 遮光部材
50 画像形成装置
60 画像読取装置
70 画像形成部
200 画素
202 OPF
210 画素回路
480r,480g 色分離素子
480b 層内ミラー
10, 10a
27 ADC
28 P/S
29 LVDS
30 TG
40, 46
210
Claims (7)
前記光電変換部が占める領域とは異なる領域に形成されて、複数の前記受光素子が蓄積した電荷をそれぞれ電圧に変換する複数の電荷電圧変換回路のみを備える回路部と、
を有することを特徴とする光電変換素子。 A light-receiving element array in which a plurality of light-receiving elements that accumulate charges by exposure are arranged in one direction, a photoelectric conversion unit provided in a plurality of rows for each color to receive light,
Wherein it is formed in a region different from the photoelectric conversion unit occupied area, and a circuit portion including only a plurality of charge-to-voltage conversion circuit for converting charges plurality of said light receiving element is accumulated in the voltage, respectively,
A photoelectric conversion element comprising:
少なくとも一部が前記光電変換部に対して二次元方向に並ぶ領域に形成されていること
を特徴とする請求項1に記載の光電変換素子。 The circuit section is
The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein at least a part of the photoelectric conversion element is formed in a region arranged in a two-dimensional direction with respect to the photoelectric conversion unit.
少なくとも一部が前記光電変換部に対して積層方向に重なる領域に形成されていること
を特徴とする請求項1に記載の光電変換素子。 The circuit section is
The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein at least a part of the photoelectric conversion element is formed in a region overlapping the photoelectric conversion unit in the stacking direction.
受光する色が異なる他の前記受光素子との間隔が、撮像対象を撮像した場合の画像の画素間隔に相当するように配置されていること
を特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光電変換素子。 The light receiving element is
4. An interval between the light receiving element and another light receiving element having a different color to be received is arranged so as to correspond to a pixel interval of an image when an image pickup target is picked up. The photoelectric conversion element described in 1.
少なくともいずれかが有機光電変換薄膜であること
を特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光電変換素子。 The light receiving element is
At least one is an organic photoelectric conversion thin film, The photoelectric conversion element of any one of Claim 1 thru|or 4 characterized by the above-mentioned.
を有することを特徴とする画像読取装置。 An image reading apparatus comprising the photoelectric conversion element according to claim 1.
前記画像読取装置の出力に基づいて画像を形成する画像形成部と
を有することを特徴とする画像形成装置。
An image reading apparatus according to claim 6;
An image forming unit that forms an image based on the output of the image reading device.
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