JP6911430B2 - 画像読取装置及び半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像読取装置及び半導体装置に関する。

ラインセンサーを用いた画像読取装置（スキャナー等）や、これに印刷機能を加えたコピー機や複合プリンターなどが開発されている。画像読取装置に用いられるラインセンサーとしては、半導体基板に設けられたフォトダイオードを用いる構成がある。

また、画像読取装置（スキャナー等）で読み取る媒体に、蛍光ペンなどで蛍光色が着色されている場合がある。蛍光色は、照射された光の波長を反射することに加え、照射された光と異なる波長の光を蛍光体が自ら発光する。このため、媒体の蛍光色が塗られた領域において、元の色が正しく読み取れない可能性があった。

特許文献１には、蛍光色が着色された画像（媒体）の読み取りに際して専用の画像処理を行うことで、蛍光色の再現性の向上を図る技術が公開されている。

特許第５６９７６４７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置では、蛍光色の画像を読み取るための専用の処理を必要とするため、制御が複雑となる。さらに、ユーザーによる制御の設定などが必要であり、操作が煩雑となるといった問題がある。

本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、ユーザーによる煩雑な操作や、画像読取装置の複雑な制御を必要とせず、蛍光色を含む画像の再現性を向上させた画像読取装置を提供することができる。また、本発明の幾つかの態様によれば、蛍光色を含む画像の再現性を向上させた半導体装置を提供することができる。

本発明は、前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例に係る画像読取装置は、蛍光色を含む画像を読み取る画像読取装置であって、第１波長に最大発光強度を有する第１光源と、前記第１波長よりも長波長である第２波長に最大発光強度を有する第２光源と、前記画像を読み取る画像読取チップと、を備え、前記画像読取チップは、前記画像からの光を受けて光電変換する受光素子を含む画素を有し、前記受光素子が光電変換する分光感度は、波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の光に対して最大である。

本適用例に係る画像読取装置では、画像読取チップにおいて、画像からの光を受けて光電変換する受光素子の分光感度は、波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の光に対して最大となる。すなわち、受光素子は、５００ｎｍを超える長波長側において分光感度が低下
する。これにより受光素子は、検出すべき画像からの反射光に対し、検出すべきでない蛍光の影響を低減することが可能となる。よって、煩雑な操作や複雑な制御を必要とせず、蛍光色を含む画像の再現性を向上させることができる。

また、本適用例に係る画像読取装置では、画像読取チップにおいて、受光素子の分光感度は、波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の光に対して最大となる。すなわち、受光素子の最大感度は青の波長域を含む領域で最大となる。光の３原色（赤、緑、青）における最も短波長な青の波長域に、受光素子の最大感度を設けることで、様々な色の蛍光を含む画像の再現性を向上させることができる。

［適用例２］
上記適用例に係る画像読取装置において、前記第１波長は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であって、前記受光素子が光電変換する分光感度は、前記第１波長よりも短波長側において分光感度が最大となってもよい。

本適用例に係る画像読取装置では、画像読取チップにおいて、受光素子の分光感度は、短波長側の第１光源から出力される第１波長よりも短波長側で最大となる。これにより、受光素子は、短波長側の光を出力する第１光源の発光により生じた画像からの反射光に対し、蛍光の影響を低減することが可能となる。すなわち、受光素子は、第１光源及び第２光源のいずれが発光しても、検出すべき画像からの反射光に対し、検出すべきでない蛍光の影響を低減することが可能となる。よって、煩雑な操作や複雑な制御を必要とせず、蛍光色を含む画像の再現性を、さらに向上させることが可能となる。

［適用例３］
上記適用例に係る画像読取装置において、前記受光素子は、ｎ型の半導体基板に形成されてもよい。

本適用例に係る画像読取装置では、画像読取チップにおいて、受光素子は、ｎ型の半導体基板上に形成される。これにより、受光素子の深部で光電変換された電荷は、正電位に引き寄せられ、受光素子から出力されない。すなわち、受光素子は、長波長側の分光感度を低下することが可能となる。これにより受光素子は、検出すべき画像からの反射光に対し、検出すべきでない蛍光の影響をさらに低減することが可能となる。よって、煩雑な操作や複雑な制御を必要とせず、蛍光色を含む画像の再現性をさらに向上させることが可能となる。

［適用例４］
上記適用例に係る画像読取装置において、前記第１光源の点灯時間は、前記第２光源の点灯時間より短くてもよい。

本適用例に係る画像読取装置では、短波長側で光を生じる第１光源は、長波長側で光を生じる第２光源よりも点灯時間が短い。これにより、受光素子の分光感度が高い短波長側と、受光素子の分光感度の低い長波長側とで、受光素子が検出する受光量を同等にすることが可能となり、受光素子が検出する信号の分解能を高くすることができる。これにより、画像の読み取り性能をさらに向上させることが可能となる。

［適用例５］
上記適用例に係る画像読取装置において、前記第１光源の発光強度は、前記第２光源の発光強度より弱くてもよい。

本適用例に係る画像読取装置では、短波長側で光を生じる第１光源は、長波長側で光を
生じる第２光源よりも発光強度が弱い。これにより、受光素子の分光感度が高い短波長側と、受光素子の分光感度が低い長波長側と、で受光素子が検出する受光量を同等にすることが可能となり、受光素子が検出する信号の分解能を高くすることができる。これにより、画像の読み取り性能をさらに向上させることが可能となる。

［適用例６］
上記適用例に係る画像読取装置において、前記受光素子が７００ｎｍの波長の光を光電変換する分光感度は前記第１波長の光を光電変換する分光感度の０．７倍以下であってもよい。

［適用例７］
上記適用例に係る画像読取装置において、前記受光素子が７００ｎｍの波長の光を光電変換する分光感度は、前記第１波長の光を光電変換する分光感度の０．５倍以下であってもよい。

［適用例８］
上記適用例に係る画像読取装置において、前記受光素子が６００ｎｍの波長の光を光電変換する分光感度は、前記第１波長の光を光電変換する分光感度の０．８５倍以下であってもよい。

これらの適用例に係る画像読取装置では、画像読取チップにおいて、受光素子は、検出すべき画像からの反射光に対し、検出すべきでない蛍光の影響をさらに低減することが可能となる。よって、煩雑な操作や複雑な制御を必要とせず、蛍光色を含む画像の再現性をさらに向上させることが可能となる。

例えば、波長が７００ｎｍにおける受光素子の分光感度は、第１波長における受光素子の分光感度に対し、０．７倍以下とすることで、受光素子は、検出すべき画像からの反射光に対し、検出すべきでない蛍光の影響を低減することが可能となる。よって、煩雑な操作や複雑な制御を必要とせず、蛍光色を含む画像の再現性を向上できる可能性がある。

さらに、波長が７００ｎｍにおける受光素子の分光感度を、第１波長における受光素子の分光感度に対し、０．５倍以下とすることで、受光素子は、検出すべき画像からの反射光に対し、検出すべきでない蛍光の影響を、さらに低減することが可能となる。よって、煩雑な操作や複雑な制御を必要とせず、蛍光色を含む画像の再現性をさらに向上できる可能性がある。

また、波長が６００ｎｍにおける受光素子の分光感度を、第１波長における受光素子の分光感度に対し、０．８５倍以下とすることで、受光素子の分光感度が最大となる波長から、７００ｎｍの波長まで、受光素子の検出感度を徐々に低下することが可能となる。よって、受光素子は、幅広い波長域において、検出すべき画像からの反射光に対し、検出すべきでない蛍光の影響をさらに低減することが可能となる。よって、蛍光色を含む画像の再現性をさらに向上させることが可能となる。

［適用例９］
上記適用例に係る画像読取装置において、前記蛍光色は、蛍光ペンで塗られた領域であり、前記画像は、前記蛍光ペンで塗られた領域を含んでもよい。

受光素子の分光感度は、波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の光に対して最大となる。すなわち、受光素子の最大感度は青の波長域を含む領域で最大となる。光の３原色（赤、緑、青）において、最も短波長である青の波長域に受光素子の最大感度を設けることで
、様々な蛍光色を含む蛍光ペンにおいても、再現性を向上させることが可能となる。

［適用例１０］
本適用例に係る半導体装置は、画像からの光を受けて光電変換する受光素子を含む画素を有し、前記受光素子が光電変換する分光感度は、波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の光に対して最大である。

本適用例に係る半導体装置において、受光素子の分光感度は、波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の光に対して最大となる。すなわち、受光素子の５００ｎｍを超える長波長側での分光感度が低下する。これにより受光素子は、検出すべき画像からの反射光に対し、検出すべきでない蛍光の影響を低減することが可能となる。よって、蛍光色を含む画像の再現性を向上させることができる。

また、本適用例に係る半導体装置では、受光素子の分光感度は、波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の光に対して最大となる。すなわち、受光素子の最大感度は青の波長域を含む領域で最大となる。光の３原色において、最も短波長である青の波長域に受光素子の最大感度を設けることで、様々な色の蛍光を含む画像の再現性を向上させることができる。

本実施形態に係る複合機を示した外観斜視図である。 スキャナーユニットの内部構造を示した斜視図である。 イメージセンサーモジュールの構成を模式的に示す分解斜視図である。 画像読取チップの配置を模式的に示す平面図である。 スキャナーユニットの機能構成を示すブロック図である。 画像読取チップの回路構成を示すブロック図である。 画素回路及び列処理回路の構成を示す回路構成図である。 信号処理回路の動作のタイミングを示すタイミングチャート図である。 本実施形態における受光素子の分光感度を説明するための図である。 本実施形態における受光素子の分光感度の測定結果の一例を示す図である。 本実施形態における受光素子の構造を説明するための図である。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。用いる図面は説明の便宜上のものである。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

以下、添付した図面を参照して、本発明の画像読取装置を適用した複合機（複合装置）１について説明する。

１．複合機の概要
図１は、複合機１を示した外観斜視図である。図１に示すように、複合機１は、装置本体であるプリンターユニット（画像記録装置）２と、プリンターユニット２の上部に配設されたアッパーユニットであるスキャナーユニット（画像読取装置）３と、を一体に備えている。なお、以下、図１においての前後方向を主走査方向Ｘとし、左右方向を副走査方向Ｙとして説明する。また、主走査方向Ｘと副走査方向Ｙとは互いに直交するＸ，Ｙとして図面に記載する。

図１に示すように、プリンターユニット２は、枚葉の記録媒体（印刷用紙や単票紙）を送り経路に沿って送る搬送部（不図示）と、送り経路の上方に配設され、記録媒体にインクジェット方式で印刷処理を行う印刷部（不図示）と、前面に配設されたパネル形式の操作部６３と、搬送部、印刷部及び操作部６３を搭載した装置フレーム（不図示）と、これらを覆う装置ハウジング６５と、を備えている。装置ハウジング６５には、印刷を終えた記録媒体が排出される排出口６６が設けられている。また、図示省略するが、後面下部には、ＵＳＢポート及び電源ポートが配設されている。すなわち、複合機１は、ＵＳＢポートを介してコンピューター等に接続可能に構成されている。

スキャナーユニット３は、後端部のヒンジ部４を介してプリンターユニット２に回動自在に支持されており、プリンターユニット２の上部を開閉自在に覆っている。すなわち、スキャナーユニット３を回動方向に引き上げることで、プリンターユニット２の上面開口部を露出させ、当該上面開口部を介して、プリンターユニット２の内部が露出させる。一方、スキャナーユニット３を回動方向に引き降ろし、プリンターユニット２上に載置することで、スキャナーユニット３によって当該上面開口部を閉塞する。このように、スキャナーユニット３を開放することで、インクカートリッジの交換や紙詰まりの解消等が可能な構成となっている。

図２は、スキャナーユニット３の内部構造を示した斜視図である。図１及び図２に示されるように、スキャナーユニット３は、筐体であるアッパーフレーム１１と、アッパーフレーム１１に収容された画像読取部１２と、アッパーフレーム１１の上部に回動自在に支持された上蓋１３と、を備えている。アッパーフレーム１１は、画像読取部１２を収容する箱型の下ケース１６と、下ケース１６の天面を覆う上ケース１７と、を備えている。

上ケース１７には、ガラス製の原稿載置板が広く配設されており、被読取面を下にした媒体（「画像」の一例）をこれに載置する。一方、下ケース１６は、上面を開放した浅い箱状に形成されている。

図２に示されるように、画像読取部１２は、ラインセンサー方式のセンサーユニット３１と、センサーユニット３１を搭載したセンサーキャリッジ３２と、副走査方向Ｙに延在し、センサーキャリッジ３２をスライド自在に支持するガイド軸３３と、センサーキャリッジ３２をガイド軸３３に沿って移動する自走式のセンサー移動機構３４と、を備えている。センサーユニット３１は、主走査方向Ｘに延在したＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ラインセンサーであるイメージセンサーモジュール４１を有し、モーター駆動のセンサー移動機構３４により、ガイド軸３３に沿って副走査方向Ｙに往復動する。これにより、原稿載置板上の媒体の画像を読み取るようになっている。なお、センサーユニット３１は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ
Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）ラインセンサーであってもよい。

図３は、イメージセンサーモジュール４１の構成を模式的に示す分解斜視図である。

図３に示される例では、イメージセンサーモジュール４１は、ケース４１１、光源４１２、光学部４１３、モジュール基板４１４及び媒体を読み取るための画像読取チップ４１５（半導体装置）を含んで構成されている。光源４１２、光学部４１３及び画像読取チップ４１５は、ケース４１１とモジュール基板４１４との間に収容されている。ケース４１１にはスリットが設けられている。光源４１２は、例えば、赤，緑，青の各発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）を有し、赤，緑，青の各発光ダイオード（赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ）を高速に切り換えながら排他的に発光させる。光源４１２が発する光は、当該スリットを介して読取対象の媒体に照射され、媒体で反射した光は当該スリットを介して光学部４１３に入力される。光学部４１３は、
入力された光を画像読取チップ４１５へと導く。

図４は、画像読取チップ４１５の配置を模式的に示す平面図である。図４に示されるように、複数の画像読取チップ４１５が、モジュール基板４１４上に１次元方向（図４においては主走査方向Ｘ）に並べて配置されている。各画像読取チップ４１５は、一列に配置された多数の受光素子を有しており、各画像読取チップ４１５が有する受光素子の密度が高いほど、媒体を読み取る解像度が高いスキャナーユニット３を実現することができる。また、画像読取チップ４１５の数が多いほど、大きな媒体も読み取り可能なスキャナーユニット３を実現することができる。

２．画像読取装置の機能構成
図５は、スキャナーユニット３の機能構成図である。図５に示される例では、スキャナーユニット３は、読取制御回路２００、アナログフロンエンド（ＡＦＥ）２０２、光源４１２、複数の画像読取チップ４１５（４１５‐１〜４１５‐ｎ）、電圧生成回路４２１、を含んで構成されている。前述したように、光源４１２は赤色ＬＥＤ４１２Ｒ（「第２光源」の一例）、緑色ＬＥＤ４１２Ｇ、及び青色ＬＥＤ４１２Ｂ（「第１光源」の一例）を備えており、複数の画像読取チップ４１５は、モジュール基板４１４上に並べて配置されている。また、読取制御回路２００、アナログフロンエンド２０２、電圧生成回路４２１は、モジュール基板４１４あるいはモジュール基板４１４とは異なる不図示の基板に備えられてもよく、また、読取制御回路２００、アナログフロンエンド２０２及び電圧生成回路４２１のそれぞれが、集積回路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成されてもよい。

読取制御回路２００は、媒体の読取周期Ｔにおいて、赤色ＬＥＤ４１２Ｒ、緑色ＬＥＤ４１２Ｇ及び青色ＬＥＤ４１２Ｂのいずれか１つを発光させる。例えば、ある読取周期Ｔにおいて、読取制御回路２００は、一定の露光時間ΔｔＲだけ駆動信号ＤｒｖＲを供給し、赤色ＬＥＤ４１２Ｒを発光させる。また、異なる読取周期Ｔにおいて、読取制御回路２００は、一定の露光時間ΔｔＧだけ駆動信号ＤｒｖＧを供給して緑色ＬＥＤ４１２Ｇを発光さる。また、異なる読取周期Ｔにおいて、読取制御回路２００は、一定の露光時間ΔｔＢだけ駆動信号ＤｒｖＢを供給して青色ＬＥＤ４１２Ｂを発光させる。

また、読取制御回路２００は、複数の画像読取チップ４１５に対して、クロック信号ＣＬＫ及び解像度設定信号ＲＥＳを共通に供給する。クロック信号ＣＬＫは画像読取チップ４１５の動作クロック信号であり、解像度設定信号ＲＥＳは、スキャナーユニット３による媒体の読取解像度を設定するための信号である。解像度設定信号ＲＥＳは、例えば、２ビットの信号であり、”００”のときは１２００ｄｐｉ、”０１”のときは６００ｄｐｉ、”１０”のときは３００ｄｐｉの各解像度に設定する方式であってもよい。

画像読取チップ４１５（４１５‐１〜４１５‐ｎ）は、モジュール基板４１４上にｎ個並べて配置されている。画像読取チップ４１５は、チップイネーブル信号ＣＥｉ（ｉ＝１〜ｎ）がアクティブ（本実施形態ではハイパルス）になると、クロック信号ＣＬＫに同期して動作する。画像読取チップ４１５（４１５‐１〜４１５‐ｎ）は、光源４１２が照射し被読取媒体で反射した光を、受光素子１１１（図７参照）で検出し、電気信号に変換する。そして、画像読取チップ４１５（４１５‐１〜４１５‐ｎ）は、解像度設定信号ＲＥＳによって設定された解像度に基づき、画像情報を有する画像信号ＯＳｉ（ｉ＝１〜ｎ）を生成し出力する。

電圧生成回路４２１は、画像読取チップ４１５（４１５‐１〜４１５‐ｎ）を動作させるための様々な電源を供給する。

アナログフロンエンド２０２は、複数の画像読取チップ４１５（４１５‐１〜４１５‐ｎ）が出力する画像信号ＯＳｉ（ｉ＝１〜ｎ）を受信し、受信した画像信号ＯＳｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対して、増幅処理やＡ／Ｄ変換処理を行って、受光素子１１１の受光量に応じたデジタル値を含むデジタル信号に変換する。そして、アナログフロンエンド２０２は、各デジタル信号を順番に読取制御回路２００に送信する。

読取制御回路２００は、アナログフロンエンド２０２から順次送信される各デジタル信号を受け取り、イメージセンサーモジュール４１の読取画像情報を生成する。

３．画像読取チップの構成及び動作
本実施形態おける画像読取チップ４１５の構成及び動作を図６、図７、図８を用いて行う。なお、イメージセンサーモジュール４１に構成される複数の画像読取チップ４１５（４１５‐１〜４１５‐ｎ）は全て同じ構成であるため、画像読取チップ４１５として説明を行う。また、画像読取チップ４１５‐ｉ（ｉ＝１〜ｎ）に入力されるチップイネーブル信号ＣＥｉ（ｉ＝１〜ｎ）をチップイネーブル信号ＣＥ＿ｉｎとして説明を行い、画像読取チップ４１５‐ｉ（ｉ＝１〜ｎ）から出力されるチップイネーブル信号ＣＥｉ＋１（ｉ＝１〜ｎ）をチップイネーブル信号ＣＥ＿ｏｕｔとして説明を行う。また、画像読取チップ４１５‐ｉ（ｉ＝１〜ｎ）から出力される画像信号ＯＳｉ（ｉ＝１〜ｎ）を画像信号ＯＳとして説明を行う。また、赤色ＬＥＤ４１２Ｒ、緑色ＬＥＤ４１２Ｇ及び青色ＬＥＤ４１２Ｂは、いずれの光源であるか区別する必要がないときは、光源４１２として説明を行う。なお、このときの光源の点灯時間を露光時間Δｔ、点灯時間を制御する信号を駆動信号Ｄｒｖとして説明を行う。

図６は、画像読取チップ４１５の回路構成を示す図である。図６に示される画像読取チップ４１５は、駆動制御回路３１０、２つの信号処理回路１０３−１，１０３―２、演算増幅器１０４及び出力走査回路１８０を備える。

駆動制御回路３１０は、タイミング制御回路１００、駆動回路１０１を含み構成される。

タイミング制御回路１００は、クロック信号ＣＬＫのパルスをカウントする不図示のカウンターを有し、当該カウンターの出力値（カウント値）に基づいて、駆動回路１０１の動作を制御する制御信号、出力走査回路１８０を制御する制御信号及び後述する走査回路１７０の動作を制御する走査信号ＳＣＡを生成する。

また、タイミング制御回路１００は、チップイネーブル信号ＣＥ＿ｉｎが入力されたとき、画像読取チップ４１５の動作をアクティブとする。そして、タイミング制御回路１００は、画像読取チップ４１５の処理が完了し、次段の画像読取チップ４１５又は読取制御回路２００（図５参照）に対しチップイネーブル信号ＣＥ＿ｏｕｔを出力した後、画像読取チップ４１５の動作を非アクティブとする。

駆動回路１０１は、タイミング制御回路１００からの制御信号に基づいて、所定のタイミングで一定時間アクティブ（本実施形態ではハイレベル）となる、クロック信号ＣＬＫに同期したバイアス電流オン信号Ｉｂ＿ＯＮを発生させる。このバイアス電流オン信号Ｉｂ＿ＯＮは、２つの信号処理回路１０３−１，１０３−２の各々が有するｍ個の画素回路１１０（１１０−１〜１１０−ｍ）に共通に供給される。

また、駆動回路１０１は、タイミング制御回路１００からの制御信号に基づいて、所定のタイミングで一定時間アクティブ（本実施形態ではハイレベル）となる、クロック信号ＣＬＫに同期した画素リセット信号ＲＳＴ＿ＰＩＸ及び列リセット信号ＲＳＴ＿ＣＯＬを
発生させる。この画素リセット信号ＲＳＴ＿ＰＩＸは、２つの信号処理回路１０３−１，１０３−２の各々が有するｍ個の画素回路１１０（１１０−１〜１１０−ｍ）に共通に供給される。また、列リセット信号ＲＳＴ＿ＣＯＬは、２つの信号処理回路１０３−１，１０３−２の各々が有するｍ個の列処理回路１２０（１２０−１〜１２０−ｍ）に共通に供給される。

また、駆動回路１０１は、タイミング制御回路１００からの制御信号に基づいて、所定のタイミングで一定時間アクティブ（本実施形態ではハイレベル）となる、クロック信号ＣＬＫに同期した転送信号ＴＸ及び読み出し信号ＲＥＡＤを発生させる。転送信号ＴＸは、２つの信号処理回路１０３−１，１０３−２の各々が有するｍ個の画素回路１１０（１１０−１〜１１０−ｍ）に共通に供給される。また、読み出し信号ＲＥＡＤは、２つの信号処理回路１０３−１，１０３−２の各々が有するｍ個の列処理回路１２０（１２０−１〜１２０−ｍ）に共通に供給される。

２つの信号処理回路１０３−１，１０３−２は、同じ構成であり、それぞれ、ｍ個の画素回路１１０（１１０−１〜１１０−ｍ）と、ｍ個の列処理回路１２０（１２０−１〜１２０−ｍ）と、増幅回路１３０と、スイッチ１４０と、を含んで構成されている。

ｍ個の画素回路１１０（１１０−１〜１１０−ｍ）（「画素」の一例）は、それぞれ、光源４１２の発光によって露光時間Δｔの間に媒体から受けた光に応じた電圧の画素信号ＰＩＸＯ１〜ＰＩＸＯｍを出力する。

ｍ個の列処理回路１２０（１２０−１〜１２０−ｍ）は、増幅回路１５０と、保持回路１６０と、走査回路１７０と、を含み構成される。

ｍ個の列処理回路１２０（１２０−１〜１２０−ｍ）は、ｍ個の画素回路１１０（１１０−１〜１１０−ｍ）のそれぞれから出力される画素信号ＰＩＸＯ１〜ＰＩＸＯｍを、増幅回路１５０で増幅し、増幅した電圧を、読み出し信号ＲＥＡＤに従い保持回路１６０に記憶する。そして、走査回路１７０に入力される走査信号ＳＣＡに基づき保持回路１６０に記憶された電圧に応じた画像信号ＶＤＯ１〜ＶＤＯｍを増幅回路１３０に順次出力する。

ここで、本実施形態では、ｍ個の列処理回路１２０（１２０−１〜１２０−ｍ）のそれぞれに含まれる走査回路１７０は、タイミング制御回路１００から入力される走査信号ＳＣＡにより順次動作する。具体的には、走査回路１７０は例えばシフトレジスターを含み構成される。そして、例えば、列処理回路１２０‐ｊ（ｊ＝１〜ｍ−１）に含まれる走査回路１７０に、走査信号ＳＣＡが入力されたとき、画像信号ＶＤＯｊ（ｊ＝１〜ｍ−１）を増幅回路１３０に出力し、走査信号ＳＣＡを、列処理回路１２０‐ｊ＋１（ｊ＝１〜ｍ−１）に対して出力する。そして、走査信号ＳＣＡは、列処理回路１２０‐ｊ＋１（ｊ＝１〜ｍ−１）に含まれる走査回路１７０に入力され、列処理回路１２０‐ｊ＋１（ｊ＝１〜ｍ−１）は、画像信号ＶＤＯｊ＋１（ｉ＝１〜ｍ−１）を増幅回路１３０に出力する。

増幅回路１３０は、演算増幅器１３１、コンデンサー１３２、スイッチ１３３、スイッチ１３４及びスイッチ１３５を含んで構成されている。

演算増幅器１３１は、例えば、複数のＭＯＳトランジスターから構成されるソース接地型の増幅器である。コンデンサー１３２は、演算増幅器１３１の帰還用コンデンサーである。スイッチ１３３は、演算増幅器１３１の帰還用スイッチである。スイッチ１３４は、演算増幅器１３１の帰還信号制御スイッチである。スイッチ１３５は、演算増幅器１３１の外部入力信号制御スイッチである。

演算増幅器１３１の入力端子には、スイッチ１３３の一端及びコンデンサー１３２の一端が接続されている。コンデンサー１３２の他端は、スイッチ１３４の一端と、スイッチ１３５の一端とに接続されている。

スイッチ１３３の他端及びスイッチ１３４の他端は、演算増幅器１３１の出力端子に接続されている。スイッチ１３５の他端には、基準電圧ＶＲＥＦが印加されている。基準電圧ＶＲＥＦは、例えば、図６では不図示の電圧発生部において生成されてもよく、また、画像読取チップ４１５の外部端子から供給されてもよい。

スイッチ１３３の制御端子及びスイッチ１３５の制御端子には、出力走査回路１８０からスイッチ制御信号ＳＷ１が共通に入力され、スイッチ１３３及びスイッチ１３５は、スイッチ制御信号ＳＷ１がアクティブ（本実施形態ではハイレベル）のときに導通する。また、スイッチ１３４の制御端子には、出力走査回路１８０からスイッチ制御信号ＳＷ２が共通に入力され、スイッチ１３４は、スイッチ制御信号ＳＷ２がアクティブ（本実施形態ではハイレベル）のときに導通する。スイッチ制御信号ＳＷ１とスイッチ制御信号ＳＷ２は、排他的にアクティブ（本実施形態ではハイレベル）となる。

２つの信号処理回路１０３−１，１０３−２の各々が有するスイッチ１４０の制御端子には、それぞれ、出力走査回路１８０から出力イネーブル信号ＯＥ１，ＯＥ２が入力される。そして、２つの信号処理回路１０３−１，１０３−２の各々が有するスイッチ１４０は、それぞれ、出力イネーブル信号ＯＥ１，ＯＥ２がアクティブ（本実施形態ではハイレベル）のときに導通する。

出力イネーブル信号ＯＥ１，ＯＥ２は、いずれか１つのみが順番にアクティブ（ハイレベル）となる信号であり、２つの信号処理回路１０３−１，１０３−２は、増幅回路１３０からスイッチ１４０を介して画像信号ＳＯ１，ＳＯ２を順番に出力する。

演算増幅器１０４は、非反転入力端子に２つの信号処理回路１０３−１，１０３−２の各出力端子（各スイッチ１４０の他端）が共通に接続され、反転入力端子と出力端子が接続されている。この演算増幅器１０４は、ボルテージフォロワーであり、出力電圧は非反転入力端子の電圧と一致する。従って、演算増幅器１０４の出力は、画像信号ＳＯ１，ＳＯ２を順番に含む信号であり、画像信号ＯＳとして画像読取チップ４１５から出力される。

また、図６に示したｍ個の画素回路１１０（１１０−１〜１１０−ｍ）はすべて同じ構成である。同様に、ｍ個の列処理回路１２０（１２０−１〜１２０−ｎ）はすべて同じ構成である。そのため、ｍ個の画素回路１１０（１１０−１〜１１０−ｍ）を画素回路１１０として、ｍ個の列処理回路１２０（１２０−１〜１２０−ｎ）を列処理回路１２０として、図７を用いて、その詳細の説明を行う。

図７は、画素回路１１０及び列処理回路１２０の回路構成を示す図である。

図７に示すように、画素回路１１０は、受光素子１１１（「受光素子」の一例）、トランスファーゲート１１２、ＮＭＯＳトランジスター１１３、ＮＭＯＳトランジスター１１４、スイッチ１１５及び定電流源１１６を備えている。

受光素子１１１は、光を受けて電気信号に変換（光電変換）する。本実施形態では、受光素子１１１は、フォトダイオードで構成されており、アノードにはグラウンド電位ＶＳＳが供給され、カソードはトランスファーゲート１１２の一端と接続されている。

トランスファーゲート１１２の制御端子には転送信号ＴＸが入力され、トランスファーゲート１１２の他端はＮＭＯＳトランジスター１１４のゲート端子と接続されている。

ＮＭＯＳトランジスター１１３は、ドレイン端子に電源電位ＶＤＤが供給され、ゲート端子に画素リセット信号ＲＳＴ＿ＰＩＸが入力され、ソース端子はＮＭＯＳトランジスター１１４のゲート端子と接続されている。

ＮＭＯＳトランジスター１１４のドレイン端子には電源電位ＶＤＤが供給され、ＮＭＯＳトランジスター１１４のソース端子はスイッチ１１５の一端と接続されている。

スイッチ１１５の他端は定電流源１１６の一端と接続され、定電流源１１６の他端にはグラウンド電位ＶＳＳが供給される。また、スイッチ１１５の制御端子には、バイアス電流オン信号Ｉｂ＿ＯＮが入力される。このスイッチ１１５は、ＮＭＯＳトランジスター１１４を駆動するための負荷電流を制御する役割を果たすスイッチであり、バイアス電流オン信号Ｉｂ＿ＯＮがアクティブ（本実施形態ではハイレベル）のときに導通し、ＮＭＯＳトランジスター１１４のソース端子が定電流源１１６の一端と電気的に接続される。ＮＭＯＳトランジスター１１４のソース端子から出力される信号は、画素信号ＰＩＸＯ（図６のＰＩＸＯ１〜ＰＩＸＯｎのいずれか）として列処理回路１２０に入力される。

列処理回路１２０は、増幅回路１５０と、保持回路１６０と、走査回路１７０とを含み構成される。

増幅回路１５０は、反転増幅器１２１、コンデンサー１２２、スイッチ１２３、コンデンサー１２４を含み構成される。

コンデンサー１２４は、一端が画素回路１１０のＮＭＯＳトランジスター１１４のソース端子（画素回路１１０の出力端子）と接続され、他端が反転増幅器１２１の入力端子と接続されている。

反転増幅器１２１は、例えば、複数のＭＯＳトランジスターから構成されるソース接地型の増幅器である。コンデンサー１２２は、反転増幅器１２１の帰還用コンデンサーである。スイッチ１２３は、反転増幅器１２１の帰還用スイッチである。コンデンサー１２２の一端及びスイッチ１２３の一端は反転増幅器１２１の入力端子と接続され、コンデンサー１２２の他端及びスイッチ１２３の他端は、反転増幅器１２１の出力端子と接続されている。

スイッチ１２３の制御端子には列リセット信号ＲＳＴ＿ＣＯＬが入力され、スイッチ１２３は、列リセット信号ＲＳＴ＿ＣＯＬがアクティブ（本実施形態ではハイレベル）のときに導通する。

すなわち、増幅回路１５０には、反転増幅器１２１、コンデンサー１２２、スイッチ１２３及びコンデンサー１２４により、ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）回路が構成されている。増幅回路１５０は、画素回路１１０からの出力電圧Ｖｐｉｘ（図８参照）をコンデンサー１２４によってノイズキャンセルし、さらに増幅する機能を果たしている。反転増幅器１２１の出力端子の電圧は、増幅回路１５０の出力信号ＣＤＳＯとなる。

保持回路１６０は、スイッチ１２５及びコンデンサー１２６を含み構成されている。

スイッチ１２５の一端は、増幅回路１５０に含まれる反転増幅器１２１の出力端子（増幅回路１５０の出力端子）と接続されている。スイッチ１２５の他端は、コンデンサー１２６の一端と接続されている。コンデンサー１２６の他端にはグラウンド電位ＶＳＳが供給される。スイッチ１２５の制御端子には読み出し信号ＲＥＡＤが入力され、スイッチ１２５は、読み出し信号ＲＥＡＤがアクティブ（本実施形態ではハイレベル）のときに導通し、反転増幅器１２１の出力端子がコンデンサー１２６の一端と電気的に接続される。これにより、増幅回路１５０の出力信号ＣＤＳＯとグラウンド電位ＶＳＳとの電位差に応じた電荷がコンデンサー１２６に蓄積（保持）される。

走査回路１７０は、スイッチ１２７、シフトレジスター（ＳＦＲ）１７１を含み構成される。

スイッチ１２７の一端は、保持回路１６０に含まれるコンデンサー１２６の一端に接続され、スイッチ１２７の他端は増幅回路１３０に含まれる演算増幅器１３１（増幅回路１３０の入力端子）と接続されている（図６参照）。また、スイッチ１２７の制御端子には、選択信号ＳＥＬが入力される。スイッチ１２７は、列選択スイッチであり、選択信号ＳＥＬがアクティブ（本実施形態ではハイレベル）のときに導通し、コンデンサー１２６の一端が演算増幅器１３１の入力端子（増幅回路１３０の入力端子）と電気的に接続される。コンデンサー１２６の一端の信号（コンデンサー１２６に蓄積された電荷に応じた電圧の信号）は、画像信号ＶＤＯ（図６のＶＤＯ１〜ＶＤＯｍのいずれか）として増幅回路１３０に入力される。

シフトレジスター１７１は、入力された走査信号ＳＣＡに基づきスイッチ１２７を制御する選択信号ＳＥＬを出力する。そして、列処理回路１２０‐ｉ＋１（ｉ＝１〜ｍ−１）に含まれる走査回路１７０に走査信号ＳＣＡを転送する。

すなわち、走査回路１７０は、走査信号ＳＣＡに基づき、列処理回路１２０−１〜１２０−ｎのそれぞれの保持回路１６０に保持された信号（コンデンサー１２６に蓄積された電荷に応じた電圧の信号）を順次、増幅回路１３０に出力する。

図８は、図６に示した信号処理回路１０３−１の動作のタイミングを示すタイミングチャート図である。なお、ｍ個の画素回路１１０（１１０−１〜１１０−ｎ）の各々が有する受光素子１１１には受光量に応じた電荷（負の電荷）が蓄積されているものとする。

図８に示されるように、まず、バイアス電流オン信号Ｉｂ＿ＯＮがアクティブ（本実施形態ではハイレベル）になり、ｍ個の画素回路１１０において、スイッチ１１５が導通する。この状態で、画素リセット信号ＲＳＴ＿ＰＩＸがアクティブ（本実施形態ではハイレベル）になると、ｍ個の画素回路１１０において、ＮＭＯＳトランジスター１１３のソース端子とドレイン端子とが導通し、ＮＭＯＳトランジスター１１４のゲート端子に電源電位ＶＤＤが供給される。これにより、ＮＭＯＳトランジスター１１４のゲート電位がリセットされ、ｍ個の画素回路１１０からそれぞれ出力される画素信号ＰＩＸＯ１〜ＰＩＸＯｎが画素リセット時の電圧となる。このとき、列リセット信号ＲＳＴ＿ＣＯＬがアクティブ（ハイレベル）であるため、ｍ個の列処理回路１２０において、スイッチ１２３は導通しており、コンデンサー１２２に蓄積されていた電荷がリセットされ、ｍ個の増幅回路１５０の各出力信号ＣＤＳＯ１〜ＣＤＳＯｎが所定の電圧まで低下する。

次に、画素リセット信号ＲＳＴ＿ＰＩＸ及び列リセット信号ＲＳＴ＿ＣＯＬが非アクティブ（ローレベル）になった後、転送信号ＴＸがアクティブ（ハイレベル）になると、ｍ個の画素回路１１０において、ＮＭＯＳトランジスター１１４のゲート端子は、受光素子１１１に蓄積されている電荷に応じた電圧となる。受光素子１１１の受光量が多いほど、
受光素子１１１に蓄積されている電荷（負の電荷）が多いため、ＮＭＯＳトランジスター１１４のゲート端子の電圧は低下し、これに応じて画素信号ＰＩＸＯ１〜ＰＩＸＯｍの電圧がそれぞれΔＶｐｉｘ１〜ΔＶｐｉｘｎだけ低下する。このとき、スイッチ１２３は非導通であるため、ｍ個の増幅回路１５０が動作し、各出力信号ＣＤＳＯ１〜ＣＤＳＯｎは、それぞれΔＶｐｉｘ１〜ΔＶｐｉｘｎに比例して上昇する。

次に、ｍ個の増幅回路１５０の出力信号ＣＤＳＯ１〜ＣＤＳＯｍの電圧が安定した後、読み出し信号ＲＥＡＤがアクティブ（本実施形態ではハイレベル）になると、スイッチ１２５が導通し、ｍ個のコンデンサー１２６に蓄積される電荷は、それぞれΔＶｐｉｘ１〜ΔＶｐｉｘｎに応じて変化する。

次に、バイアス電流オン信号Ｉｂ＿ＯＮ、転送信号ＴＸ及び読み出し信号ＲＥＡＤが非アクティブ（本実施形態ではローレベル）になった後、出力イネーブル信号ＯＥ（図８のＯＥ１〜ＯＥ２のいずれか）が一定時間アクティブ（本実施形態ではハイレベル）となる。また、出力イネーブル信号ＯＥがアクティブ（本実施形態ではハイレベル）のときに、スイッチ制御信号ＳＷ１がアクティブ（本実施形態ではハイレベル）かつスイッチ制御信号ＳＷ２が非アクティブ（本実施形態ではローレベル）の状態とスイッチ制御信号ＳＷ１が非アクティブ（ローレベル）かつスイッチ制御信号ＳＷ２がアクティブ（本実施形態ではハイレベル）の状態が交互に繰り返される。また、スイッチ制御信号ＳＷ１が非アクティブ（本実施形態ではローレベル）かつスイッチ制御信号ＳＷ２がアクティブ（本実施形態ではハイレベル）となる毎に、ｍ個の列処理回路１２０（１２０‐１〜１２０‐ｍ）のそれぞれに設けられた走査回路１７０で制御されるｍ個の選択信号ＳＥＬ（ＳＥＬ１〜ＳＥＬｍ）が順番にアクティブ（本実施形態ではハイレベル）となる。

そして、ｍ個の選択信号ＳＥＬ（ＳＥＬ１〜ＳＥＬｍ）が順番にアクティブ（本実施形態ではハイレベル）となる毎に、ｍ個の列処理回路１２０（１２０−１〜１２０−ｍ）から、コンデンサー１２６に蓄積されている電荷に応じた電圧の画像信号ＶＤＯ１〜ＶＤＯｍが順番に出力される。この画像信号ＶＤＯ１〜ＶＤＯｍは、増幅回路１３０によって順番に増幅され、これにより画像信号ＳＯ１が生成される。

図６に示した信号処理回路１０３−２の動作のタイミングを示すタイミングチャート図も、図８と同様であるため、その図示及び説明を省略する。

信号処理回路１０３−１（又は１０３−２）で生成された画像信号ＳＯ１（又はＳＯ２）が、演算増幅器１０４の出力である画像信号ＯＳとして画像読取チップ４１５から出力される。

図６、図７、図８の説明では、赤色ＬＥＤ４１２Ｒ、緑色ＬＥＤ４１２Ｇ及び青色ＬＥＤ４１２Ｂは、光源４１２として説明を行った。本実施形態では、赤色ＬＥＤ４１２Ｒ、緑色ＬＥＤ４１２Ｇ及び青色ＬＥＤ４１２Ｂのそれぞれが点灯したときに、画像読取チップ４１５は、図８に示すタイミングチャートの動作を行う。

例えば、赤色ＬＥＤ４１２Ｒが、駆動信号ＶｒｖＲに従い、露光時間ΔｔＲだけ点灯する。そして、画像読取チップ４１５に含まれる受光素子１１１は、赤色ＬＥＤ４１２Ｒの点灯により、媒体で反射された光を受光し、受光量に応じた電荷（負の電荷）を生成する。画像読取チップ４１５は、受光素子１１１が生成した電荷に基づき、画像信号ＯＳを生成し画像読取チップ４１５から出力する。

また、例えば、緑色ＬＥＤ４１２Ｇが、駆動信号ＶｒｖＧに従い、露光時間ΔｔＧだけ点灯する。そして、画像読取チップ４１５に含まれる受光素子１１１は、緑色ＬＥＤ４１
２Ｇの点灯により、媒体で反射された光を受光し、受光量に応じた電荷（負の電荷）を生成する。画像読取チップ４１５は、受光素子１１１が生成した電荷に基づき、画像信号ＯＳを生成し画像読取チップ４１５から出力する。

また、例えば、青色ＬＥＤ４１２Ｂが、駆動信号ＶｒｖＢに従い、露光時間ΔｔＢだけ点灯する。そして、画像読取チップ４１５に含まれる受光素子１１１は、青色ＬＥＤ４１２Ｂの点灯により、媒体で反射された光を受光し、受光量に応じた電荷（負の電荷）を生成する。画像読取チップ４１５は、受光素子１１１が生成した電荷に基づき、画像信号ＯＳを生成し画像読取チップ４１５から出力する。

前述のとおり、赤色ＬＥＤ４１２Ｒ、緑色ＬＥＤ４１２Ｇ及び青色ＬＥＤ４１２Ｂは、排他的に動作する。そして、画像読取チップ４１５は、赤色ＬＥＤ４１２Ｒ、緑色ＬＥＤ４１２Ｇ及び青色ＬＥＤ４１２Ｂのそれぞれに対し、画像信号ＯＳを読取制御回路２００に出力する。すなわち、赤色ＬＥＤ４１２Ｒが媒体に照射されたときに、受光素子１１１が検出した受光量に基づく電荷が、「赤」に対応する画像信号ＯＳとなる。同様に、緑色ＬＥＤ４１２Ｇが媒体に照射されたときに、受光素子１１１が検出した受光量に基づく電荷が、「緑」に対応する画像信号ＯＳとなる。同様に、青色ＬＥＤ４１２Ｂが媒体に照射されたときに、受光素子１１１が検出した受光量に基づく電荷が、「青」に対応する画像信号ＯＳとなる。

読取制御回路２００は、画像読取チップ４１５から出力された「赤」、「青」、「緑」のそれぞれに対応する画像信号ＯＳに基づき、画像処理を実行し、被読取媒体の色を再現する。

４．本実施形態における受光素子の構成
４．１ 受光素子の分光感度特性
図９は、波長が４００ｎｍから７００ｎｍの可視域における、本実施形態の受光素子１１１の相対感度（「分光感度」の一例）を模式的に示した図である。図９の横軸には波長を、また縦軸には、受光素子１１１の相対感度を示す。

また、赤色ＬＥＤ４１２Ｒが最大発光強度の光を出力する波長を赤波長ＷＲ（「第２波長」の一例）、緑色ＬＥＤ４１２Ｇが最大発光強度の光を出力する波長を緑波長ＷＧ、青色ＬＥＤ４１２Ｂが最大発光強度の光を出力する波長を青波長ＷＢ（「第１波長」の一例）として説明を行う。

一般に画像読取装置に備えられる受光素子は、図９のＡに示す破線ように、可視域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）において相対感度が、一様であることが好ましいとされる。

詳細には、受光素子は、媒体に赤色のＬＥＤが照射されたときと、緑色のＬＥＤが照射されたときと、青色のＬＥＤが照射されたときと、でそれぞれの光源の発光強度が同等であれば、同等の電荷を出力することが好ましい。これにより受光素子は、照射される光源の種類によらず、可視域において高い感度で検出することが可能となる。よって、受光素子は、高い分解能で反射光を検出することが可能となる。

しかしながら、図９のＡに示すような、可視域における相対感度が一様な受光素子では、例えば、媒体が蛍光ペンで塗られた蛍光色の領域を含むとき、色の再現性が乏しくなる可能性がある。

蛍光色を含む媒体に光を照射したとき、媒体から反射光と蛍光とが生じる。そのため、受光素子は、反射光と、蛍光とを検出する。例えば、媒体に赤色のＬＥＤが照射されたと
き、受光素子は、赤色のＬＥＤに基づく反射光と、蛍光とを検出し、電気信号を生成する。そのため、「赤」に対応する画像信号には、反射光に基づく信号と、蛍光に基づく信号と、とが含まれる。また、媒体に緑色のＬＥＤが照射されたとき、受光素子は、緑色のＬＥＤに基づく反射光と、蛍光とを検出し、電気信号を生成する。そのため、「緑」に対応する画像信号には、反射光に基づく信号と、蛍光に基づく信号と、とが含まれる。また、媒体に青色のＬＥＤが照射されたとき、受光素子は、青色のＬＥＤに基づく反射光と、蛍光とを検出し、電気信号を生成する。そのため、「青」に対応する画像信号には、反射光に基づく信号と、蛍光に基づく信号と、とが含まれる。

よって、図９のＡに示すような、可視域における相対感度が一様な受光素子では、検出すべき反射光と、検出すべきでない蛍光をと一様に検出する。そのため、受光素子の受光量は、反射光に対しする蛍光の影響が大きくなり、媒体上の画像の再現性が乏しくなる。

蛍光色の領域を含む媒体上の画像の再現性を向上させる為には、受光素子において、反射光が生じる波長の相対感度に対し、蛍光の相対感度が低いことが好ましい。

蛍光は、励起光（光源）の波長に対し、長波長側に生じる性質を有する。そのため、本実施形態における受光素子１１１は、図９のＢに示すような相対感度を有する。具体的には、受光素子１１１の相対感度は、可視域において、波長が４００ｎｍから５００ｎｍの光で最大となり、長波長側において、徐々に感度が低下するように構成されている。

受光素子１１１の相対感度を、長波長側の領域で低下するように構成することで、受光素子１１１は、検出すべき反射光に対し、検出すべきでない蛍光の影響を低減することができる。よって、蛍光色を含む媒体上の画像の再現性が向上する。

ここで、受光素子１１１の相対感度を、光の３原色である「赤、緑、青」における最も短波長な青色波長域を含み、緑波長域以下である、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下で最大とすることで、長波長における受光素子１１１の感度が低下しすぎることを低減でき、受光素子１１１の可視域における分解能を高めることが可能となる。

さらに、受光素子１１１の相対感度は、青波長ＷＢよりも短波長で最大値となることが好ましい。これにより、受光素子１１１は、青色ＬＥＤ４１２Ｂの発光により生じた蛍光の影響も低減することが可能となる。よって、蛍光色を含む媒体上の画像の再現性を向上させることが可能となる。

以上より、本実施形態における受光素子１１１は、相対感度が最大となる波長を、４００ｎｍから５００ｎｍとすることで、煩雑な操作や複雑な制御を必要とせず、蛍光色を含む媒体上の画像の再現性を向上させることが可能となる。さらに、受光素子１１１の相対感度の最大を、青波長ＷＢよりも短波長とすることで、青波長ＷＢの近くに設けられることがさらに好ましい。

このとき、青色ＬＥＤ４１２Ｂの露光時間ΔｔＢは、緑色ＬＥＤ４１２Ｇの露光時間ΔｔＧよりも短く、また、緑色ＬＥＤ４１２Ｇの露光時間ΔｔＧは、赤色ＬＥＤ４１２Ｒの露光時間ΔｔＲよりも短くてもよい。

本実施形態では、受光素子１１１の相対感度は、長波長側で感度が低下させている。そのため、受光素子１１１は、赤色ＬＥＤ４１２Ｒと、緑色ＬＥＤ４１２Ｇと、青色ＬＥＤ４１２Ｂと、のそれぞれにより生じた反射光の光量が同じであっても、受光素子１１１が検出する受光量は、長波長側で低下する。そのため、光源４１２の露光時間を、露光時間ΔｔＢ≦露光時間ΔｔＧ≦露光時間ΔｔＲとすることで、長波長側の光における受光素子
１１１の相対感度の低下を補正することが可能となる。よって、受光素子１１１の検出感度を高めることが可能となる。

また、青色ＬＥＤ４１２Ｂの発光強度は、緑色ＬＥＤ４１２Ｇの発光強度よりも弱く、また、緑色ＬＥＤ４１２Ｇの発光強度は、赤色ＬＥＤ４１２Ｒの発光強度よりも弱くてもよい。

本実施形態では、受光素子１１１の相対感度は、長波長側で感度が低下する。そのため、赤色ＬＥＤ４１２Ｒ、緑色ＬＥＤ４１２Ｇ及び青色ＬＥＤ４１２Ｂのそれぞれにより生じる発光強度を、青色ＬＥＤ４１２Ｂ≦緑色ＬＥＤ４１２Ｇ≦赤色ＬＥＤ４１２Ｒとすることで、受光素子１１１の検出感度を高めることが可能となる。

本実施形態では、赤色ＬＥＤ４１２Ｒ、緑色ＬＥＤ４１２Ｇ及び青色ＬＥＤ４１２Ｂのそれぞれの露光時間及び発光強度を調整することで、赤色ＬＥＤ４１２Ｒ、緑色ＬＥＤ４１２Ｇ及び青色ＬＥＤ４１２Ｂのそれぞれの発光に基づく、受光素子１１１の生成電荷量を、略一定とすることが可能となる。すなわち、長波長側における受光素子１１１の相対感度の低下を発光強度により補正することが可能となる。これにより、受光素子１１１は、高い分解能で検出することが可能となり、媒体の読み取り性能が向上する。

なお、赤色ＬＥＤ４１２Ｒ、緑色ＬＥＤ４１２Ｇ及び青色ＬＥＤ４１２Ｂのそれぞれの露光時間及び発光強度は、受光素子１１１の長波長側における相対感度の低下を補正することが目的である。そのため、露光時間及び発光強度のいずれか一方で補正しても良く、また双方を用いて補正しても良い。さらに、排他的に点灯する赤色ＬＥＤ４１２Ｒ、緑色ＬＥＤ４１２Ｇ及び青色ＬＥＤ４１２Ｂのそれぞれが点灯される頻度に差をつけることで、相対感度の低下を補正してもよい。

図１０は、本実施形態における受光素子１１１の可視域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）における分光感度特性を示す図である。

図１０において、グラフの横軸が波長、縦軸が相対感度を示す。

図１０は、相対感度の最大が４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲に含まれるように製造された受光素子１１１であって、蛍光色の領域を含む媒体上の画像の再現性が改善された受光素子１１１の、分光感度特性を示す図である。なお、図１０には、測定した相対感度Ｓに加え、当該測定に用いたスキャナーユニット３の光源４１２の波長を、赤波長ＷＲ（６２０ｎｍ）、緑波長ＷＧ（５４０ｎｍ）、青波長ＷＢ（４８０ｎｍ）として、重ねて
図示する。

図１０に示すように、受光素子１１１の相対感度Ｓは、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長であり、詳細には、４９０ｎｍ付近で最大となる。また、受光素子１１１の相対感度Ｓは、５００ｎｍより長波長において図１０に破線で示す直線αに沿うように徐々に低下する。すなわち、本実施形態では、受光素子１１１の相対感度Ｓは、長波長側に向かい略直線的に低下する。これにより、受光素子１１１は、光源４１２により生じた検出すべき反射光に対し、検出すべきでない蛍光の影響が低減され、蛍光色を含む媒体上の画像の再現性が向上する。

ここで、受光素子１１１における蛍光の影響は、光源４１２の光の波長における受光素子１１１の相対感度と、蛍光の波長における受光素子１１１の相対感度と、の比により定まる。すなわち、光源４１２の光の波長における受光素子１１１の相対感度に対し、蛍光の波長における受光素子１１１の相対感度が大きいとき、蛍光が受光素子１１１の受光量に与える影響が大きくなる。よって、スキャナーユニット３における蛍光色を含む媒体上の画像の再現性が低下する。一方、光源４１２の光の波長における受光素子１１１の相対感度に対し、蛍光の波長における受光素子１１１の相対感度が小さいとき、蛍光が受光素子１１１の受光量に与える影響は小さくなる。よって、スキャナーユニット３における蛍光色を含む媒体上の画像の再現性が向上する。

これより、本実施形態では、最も短波長側である青波長ＷＢにおける受光素子１１１の相対感度に対する、所定の波長における受光素子１１１の相対感度を、感度比として説明する。なお、図１０においては、青波長ＷＢにおける相対感度は、略最大の０．９９であるため、相対感度と感度比とは同じ値を用いて説明を行う。

本実施形態において、直線αと、赤波長ＷＲ（６２０ｎｍ）と、は感度比が０．７で交差している。すなわち、受光素子１１１の感度比が、０．７以下であれば受光素子１１１は、光源４１２により生じた検出すべき反射光に対し、検出すべきでない蛍光の影響が低減され、蛍光色を含む媒体上の画像の再現性が向上すると考えられる。よって、受光素子１１１の７００ｎｍの波長の光を光電変換する感度比が０．７以下であることが好ましい。

これにより、受光素子１１１は、検出すべき媒体からの反射光に対し、検出すべきでない蛍光の影響が低減される。よって、蛍光色を含む媒体上の画像の再現性が向上する。

また、受光素子１１１が７００ｎｍの波長の光を光電変換する感度比は、０．５以下であることが、さらに好ましい。これにより、受光素子１１１は、検出すべき媒体からの反射光に対し、検出すべきでない蛍光の影響をさらに低減することができる。よって、蛍光色を含む媒体上の画像の再現性は、さらに向上する。

受光素子１１１の感度比を、０．７以下とすることで、蛍光色を含む媒体上の画像の再現性を向上することが可能となる。また、受光素子１１１の感度比を、０．５以下とすることで、蛍光色を含む媒体上の画像の再現性を、さらに向上させることが可能となる。

さらに、受光素子１１１の相対感度は、長波長側において、徐々に低下していくことが好ましい。受光素子１１１の相対感度が、波長が長くなるに従い徐々に低下するように構成することで、受光素子１１１は、検出する反射光に対し蛍光の影響を低減することができる。よって、蛍光色を含む媒体上の画像の再現性を向上させることが可能となる。具体的には、受光素子１１１が６００ｎｍの波長の光を光電変換する相対感度は、青波長ＷＢの光を光電変換する分光感度の０．８５倍以下であることが好ましい。

４．２ 受光素子の構造
ここで、本実施形態に示す４００ｎｍから５００ｎｍの波長において、検出感度が最大となる受光素子１１１の構造の一例について説明する。

図１１は、受光素子１１１の断面構造を示す模式図である。本実施形態では、図１１に示すように、受光素子１１１は、Ｎ型半導体基板３６０と、Ｐ型半導体３５０と、Ｎ型半導体３４０と、を含み構成されている。具体的には、受光素子１１１は、Ｎ型半導体基板３６０（「ｎ型の半導体基板」の一例）上に、Ｐ型半導体３５０と、Ｎ型半導体３４０と、が形成され、ＰＮ接合することでフォトダイオードが形成されている。そして、受光素子１１１は、Ｎ型半導体３４０側から照射された光を光電変換し、電荷を生成し、不図示の電極から電気信号として出力する。

受光素子１１１における光電変換は、Ｎ型半導体基板３６０と、Ｐ型半導体３５０と、Ｎ型半導体３４０と、の全ての領域で生じている。しかし、光電変換で生じた電荷のうち
、中性領域で生じた電荷の大半は、周囲の電荷と再結合するため、受光素子１１１から信号として取り出されない。換言すれば、受光素子１１１から出力される電荷の大半は、Ｐ型半導体３５０と、Ｎ型半導体３４０と、の間に形成された空乏層で生じた電荷となる。

また、受光素子１１１に照射された光は、受光素子１１１の深くに侵入することで徐々に吸収され減衰する。この、受光素子１１１での光の吸収は、照射された光の波長に依存する。具体的には、長波長の光は、受光素子１１１のより深くまで侵入し、短波長の光は、受光素子１１１のより浅くで、吸収される。そして、吸収された光は、熱又は電荷として出力される。

以上より、本実施形態に示す受光素子１１１の相対感度は、受光素子１１１の空乏層が設けられる深さ、及び空乏層の厚さを最適とすることで実現することが可能となる。

具体的には、空乏層が受光素子１１１の光が照射される側（浅い側）に設けられているとき、受光素子１１１は、短波長の相対感度が向上し、空乏層が受光素子１１１の深い側に設けられているとき、受光素子１１１は、長波長の相対感度が向上する。また、空乏層の幅が大きくなることで、より広い波長域での相対感度が向上し、空乏層の幅が小さくなることで、より狭い波長域の相対感度が向上する。すなわち、波長に対する相対感度の傾きを調整することが可能となる。

また、本実施形態における受光素子１１１は、電源電位ＶＤＤに接続されたＮ型半導体基板上に形成されていることが好ましい。

前述のとおり、受光素子１１１に照射された光は、Ｎ型半導体基板３６０においても光電変換される。そして、照射された光が長波長であるほど受光素子１１１のより深くで、光電変換される。すなわち、Ｎ型半導体基板３６０では、より長波長の光が光電変換されている。本実施形態に示すように、Ｎ型半導体基板３６０には電源電位ＶＤＤが接続される。そのため、Ｎ型半導体基板３６０において光電変換で生じた電荷は、電源電位ＶＤＤに引き寄せられる。すなわち、Ｎ型半導体基板３６０で光電変換された電荷は、受光素子１１１に設けられた電極から電気信号として出力され難い。これにより、受光素子１１１は、短波長側の相対感度に対し、長波長側の相対感度を低下させることが可能となる。換言すれば、受光素子１１１の相対感度の最大を短波長側とすることが可能となる。

以上より、本実施形態では、受光素子１１１は、相対感度特性の最大値を短波長側とするために、Ｎ型半導体基板３６０上に形成されていることが好ましい。なお、Ｎ型半導体基板３６０は、例えば、シリコン基板上にＮウェルを形成したものであってもよく、また、例えば、シリコン基板に不純物をドープしたものであってもよい。

５．作用効果
以上に説明したように、本実施形態に係るスキャナーユニット（画像読取装置）３では、画像読取チップ４１５において、媒体からの光を受けて光電変換する受光素子１１１の相対感度は、波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の光に対して最大となる。すなわち、受光素子１１１は、波長が５００ｎｍを超える長波長側において相対感度が低下する。これにより受光素子１１１は、検出すべき媒体からの反射光に対し、検出すべきでない蛍光の影響を低減することが可能となる。よって、煩雑な操作や複雑な制御を必要とせず、蛍光色を含む媒体上の画像の再現性を向上させることができる。

また、本実施形態に係るスキャナーユニット（画像読取装置）３では、画像読取チップ４１５において、受光素子１１１の相対感度は、波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の光に対して最大となる。すなわち、受光素子１１１の相対感度は青の波長域を含む領域で最大となる。光の３原色（赤、緑、青）における最も短波長な青の波長域に、受光素子１１１の最大感度を設けることで、様々な色の蛍光を含む媒体上の画像の再現性を向上させることができる。

また、本実施形態に係るスキャナーユニット（画像読取装置）３では、画像読取チップ４１５において、受光素子１１１の相対感度は、青波長ＷＢよりも短波長側で最大となる。これにより、受光素子１１１は、短波長側の光を出力する青色ＬＥＤ４１２Ｂの発光により生じた媒体からの反射光に対し、蛍光の影響を低減することが可能となる。すなわち、受光素子１１１は、青色ＬＥＤ４１２Ｂ、緑色ＬＥＤ４１２Ｇ及び赤色ＬＥＤ４１２Ｒのいずれが発光しても、検出すべき媒体からの反射光に対し、検出すべきでない蛍光の影響を低減することが可能となる。よって、蛍光色を含む媒体上の画像の再現性を、さらに向上させることが可能となる。

また、本実施形態に係るスキャナーユニット（画像読取装置）３では、画像読取チップ４１５において、受光素子１１１は、Ｎ型半導体基板３６０に形成される。これにより、受光素子１１１の深部で光電変換された電荷は、正電位（電源電位ＶＤＤ）に引き寄せられ、受光素子１１１から出力されない。すなわち、受光素子１１１は、長波長側の相対感度を低下することが可能となる。これにより受光素子１１１は、検出すべき媒体からの反
射光に対し、検出すべきでない蛍光の影響をさらに低減することが可能となる。よって、蛍光色を含む媒体上の画像の再現性をさらに向上させることが可能となる。

また、本実施形態に係るスキャナーユニット（画像読取装置）３では、短波長側で光を生じる青色ＬＥＤ４１２Ｂは、長波長側で光を生じる緑色ＬＥＤ４１２Ｇ及び赤色ＬＥＤ４１２Ｒよりも点灯時間が短くてもよい。また、短波長側で光を生じる青色ＬＥＤ４１２Ｂは、長波長側で光を生じる緑色ＬＥＤ４１２Ｇ及び赤色ＬＥＤ４１２Ｒよりも発光強度が弱くてもよい。これにより、受光素子１１１の相対感度が高い短波長側と、受光素子１１１の相対感度の低い長波長側とで、受光素子１１１が検出する受光量を同等にすることが可能となり、受光素子１１１が検出する信号の分解能を高くすることができる。これにより、媒体の読み取り性能をさらに向上させることが可能となる。

また、本実施形態に係るスキャナーユニット（画像読取装置）３では、画像読取チップ４１５において、受光素子１１１の相対感度は、例えば、波長が７００ｎｍにおいて、青波長ＷＢにおける受光素子１１１の相対感度に対し、０．７倍以下とすることで、検出すべき媒体からの反射光に対し、検出すべきでない蛍光の影響を低減することが可能となり、蛍光色を含む媒体上の画像の再現性を向上できる可能性がある。

さらに、受光素子１１１の相対感度は、例えば、波長が７００ｎｍにおいて、青波長ＷＢにおける受光素子１１１の相対感度に対し、０．５倍以下とすることで、検出すべき媒体からの反射光に対し、検出すべきでない蛍光の影響をさらに低減することが可能となる。よって、蛍光色を含む媒体上の画像の再現性をさらに向上させることが可能となる。

また、受光素子１１１の相対感度は、例えば、波長が６００ｎｍにおいて、青波長ＷＢにおける受光素子１１１の相対感度に対し、０．８５倍以下とすることで、受光素子１１１の検出感度が最大となる波長から、波長が７００ｎｍの波長に対し、受光素子１１１の検出感度を徐々に低下することが可能となる。よって、幅広い波長域において、検出すべき媒体からの反射光に対し、検出すべきでない蛍光の影響をさらに低減することが可能となる。よって、蛍光色を含む媒体上の画像の再現性をさらに向上させることが可能となる。

６．変形例
図１、図２に示されるように、本実施形態におけるスキャナーユニット３は、原稿台に
載置された媒体を読み込む構成であったが、ＡＤＦ（オートドキュメントフィーダー）等を備えた搬送型のスキャナーユニットであってもよい。さらに、媒体の表面と裏面の双方にイメージセンサーモジュール４１を備えた構成であって、媒体の表面と裏面の双方を同時に読み込む両面読取のスキャナーユニット３であっても良い。このような変形例においても、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

以上、本実施形態あるいは変形例について説明したが、本発明はこれら本実施形態あるいは変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。例えば、上記の実施形態及び各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…複合機、２…プリンターユニット、３…スキャナーユニット、４…ヒンジ部、１１…アッパーフレーム、１２…画像読取部、１３…上蓋、１６…下ケース、１７…上ケース、３１…センサーユニット、３２…センサーキャリッジ、３３…ガイド軸、３４…センサー移動機構、４１…イメージセンサーモジュール、６３…操作部、６５…装置ハウジング、６６…排出口、１００…タイミング制御回路、１０１…駆動回路、１０３…信号処理回路、１０４，１３１…演算増幅器、１１０…画素回路、１１１…受光素子、１１２…トランスファーゲート、１１３，１１４…ＮＭＯＳトランジスター、１１５，１２３，１２５，１２７，１３３，１３４，１３５，１４０…スイッチ、１１６…定電流源、１２０…列処理回路、１２１…反転増幅器、１２２，１２４，１２６，１３２…コンデンサー、１３０，１５０…増幅回路、１６０…保持回路、１７０…走査回路、１７１…シフトレジスター、１８０…出力走査回路、２００…読取制御回路、２０２…アナログフロンエンド、３１０…駆動制御回路、３４０…Ｎ型半導体、３５０…Ｐ型半導体、３６０…Ｎ型半導体基板、４１１…ケース、４１２…光源、４１２Ｒ…赤色ＬＥＤ、４１２Ｇ…緑色ＬＥＤ、４１２Ｂ…青色ＬＥＤ、４１３…光学部、４１４…モジュール基板、４１５…画像読取チップ、４２１…電圧生成回路、ＷＲ…赤波長、ＷＧ…緑波長、ＷＢ…青波長

Claims (10)

1. 蛍光色を含む画像を読み取る画像読取装置であって、
   第１波長に最大発光強度を有し青の波長域の光を出力する第１光源と、
   前記第１波長よりも長波長である第２波長に最大発光強度を有する第２光源と、
   前記画像を読み取る画像読取チップと、
   を備え、
   前記画像読取チップは、
   前記画像からの光を受けて光電変換する受光素子を含む画素を有し、
   可視域における前記受光素子の分光感度の最大値は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長域に位置する、
   ことを特徴とする画像読取装置。
2. 前記第１波長は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であって、
   可視域における前記受光素子の分光感度は、
   前記第１波長よりも短波長側において最大となる、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記受光素子は、ｎ型の半導体基板に形成されている、
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の画像読取装置。
4. 前記第１光源の点灯時間は、前記第２光源の点灯時間より短い、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像読取装置。
5. 前記第１光源の発光強度は、前記第２光源の発光強度より弱い、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像読取装置。
6. ７００ｎｍの波長の光における前記受光素子の分光感度は、
   前記第１波長の光における前記受光素子の分光感度の０．７倍以下である、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像読取装置。
7. ７００ｎｍの波長の光における前記受光素子の分光感度は、
   前記第１波長の光における前記受光素子の分光感度の０．５倍以下である、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像読取装置。
8. ６００ｎｍの波長の光における前記受光素子の分光感度は、
   前記第１波長の光における前記受光素子の分光感度の０．８５倍以下である、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像読取装置。
9. 前記蛍光色は、蛍光ペンで塗られた領域であり、
   前記画像は、前記蛍光ペンで塗られた領域を含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像読取装置。
10. 画像からの光を受けて光電変換する受光素子を含む画素を有し、
    可視域における前記受光素子の分光感度の最大値は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長域に位置する、
    ことを特徴とする半導体装置。

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