JPH01288058A - カラー画像読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野　］ 本発明は、コンピューター等の入力に用いられるカラー
画像読み取り装置の光源及びフィルターに関する。

［従来の技術　］ 従来、この様なカラー画像の読み取り樟用いられるｖ＆
像装置としてはＣＯＤによるものが、フィルターとして
は染料を着色剤としたものが一般的である。　　ＣＯＤ
は長波長側での感度が高く短波長側での感度が低いため
、この感度分布を補正する様に光源が選ばれる。　　つ
まり、この様なカラ−画像読み取り装置の光源としては
短波長側での強度（エネルギー）が強く、ブロードな分
光特性を持つ蛍光管が用いられていた。　染料は選択の
自由度が高く、所望の特性に近い特性のフィルターを得
ることができるため、この様な光源と染料フィルターの
組合せでは良好な色分解を行なうことができる。

一方、染料をフィルターの着色剤として用いる場合、基
材として用いられるゼラチン、ポリビニルアルコール等
の可染性樹脂の耐熱性が非常に低くまた有機材料である
染料そのものの耐熱性も高くないために処理温度を低く
抑える必要がある。

このため直接撮像装置上にフィルターを形成するいわゆ
るオンチップ化には工程上の制限が多く、工程中にフィ
ルターの退色を起こし易い。　　また、同じ理由により
フィルター上に十分な保護層を形成できないため湿度の
変化等の環境の変化に対する耐性が低く、十分な機密性
のある容器内に低い温度で封入することが必要である。

　　この容器や封止のコストが非常に高いためフィルタ
ーをオンチップ化した撮像装置のコストアップの要因と
なっている。

オンチップ化を行なう場合にはモザイクもしくはストラ
イブ状に異なる色のフィルターを形成する必要があるが
、各色のフィルターを形成する工程毎にすでに着色され
ているフィルターが再び染色されるのを防ぐための防染
膜を設ける必要があり非常に工程が長くコスト、歩留ま
りの面で不利であり、これもコスト高の原因となってい
る。

このためこの様な目的に用いられるフィルターの着色剤
として顔料を用いることが考えられている。　顔料は染
料に比べ耐熱性が高い物が得られ、フィルターの基材と
して比較的耐熱性の高い熱可塑性の樹脂及び耐熱性の貰
いポリイミド、メラミン、エポキシ等の熱硬化性の樹脂
を用いることが可能である。　　このため比較的高い温
度での熱処理が可能で直接撮像素子上にフィルターを形
成する場合の工程上の制約も少ない。　　また耐環境性
性も非常に高いものを得ることができ、フィルター単体
では裸での使用が可能であり、撮像装置上にオンチップ
化した場合の実装上の負荷が小さくて済む。　モザイク
もしくはストライブ状のフィルターを形成する方法とし
て電着法等が利用できるため、パターニング工程が一回
で済みこの点でもオンチップ化に非常に有利である ［　発明が解決しようとする課題　］ しかし、顔料として利用できる材料は非常に限られてお
り所望の特性のフィルターを形成することが難しく、例
えばレッド、グリーン、ブルーのフィルターの分光特性
として第２図（ａ）に示す程度の特性しか得られていな
い。　　上述したようなブロードな分光特性を持った蛍
光管やハロゲンランプ等を光源として用いた場合、これ
らのフィルターによる透過光の分光特性は第２図（ｂ）
に示すような特性となる。　　同図よりレッド、グリー
ン、ブルーとなるべき各透過光の重なりの部分が非常に
大きく、十分な色相と色純度を持って各色を分解するこ
とができないことがわかる。　　このため上述したよう
な数々の利点があるにも関わらずこの様な用途に対して
ＭＲを着色剤として用いたフィルターが用いることがで
きなかった。

そこで本発明は以上述べたような課題を解決するための
もので、上記顔料を着色剤として用いたフィルターによ
っても十分な色分解特性が得られる様にすることにより
、信頼性が高く低コストなカラー画像読み取り装置を実
現することを目的とする。

［課題を解決するための手段　］ 本発明のカラー画像読み取り装置は、光源に少なくとも
４５０ｎｍ付近と、５４０ｎｍ付近と、６２０ｎｍ付近
に強度のピークを持つ３波長蛍光管を用いたこと、並び
に４５０ｎｍ付近のピークの強度を５４０ｎｍ付近の強
度よりも大きくした３波長蛍光管を用いたことを特徴と
する。

更に、色分離を行なうためのフィルターの着色剤として
顔料を用いたこと及び上記フィルターの形成方法として
電着法或は基材に感光性樹脂を用いて直接フォトリソグ
ラフィーによりパターニングする方法を用いたことを特
徴とする。

また、用いる色分解フィルターを２色としたことを特徴
とする。

［実施例　］ 第１図（ａ）は本発明によるカラー画像読み取り装置の
断面図で、撮像系が原稿面上を移動するいわゆるハンデ
ィスキャナータイプの例である。

先に述べたような３波長管による光源１０３より出射し
た光はロッドレンズ１０４により集光され原稿面１０５
の照明を行なう。　　１０２は屈折率分布レンズアレイ
、１０１はフィルターをオンチップ化した固体撮像装置
である。　　１１１は光学系を保護するためのカバーガ
ラスであり、この面上に設けられた遮光層１１２は光源
からの光が原稿面上の読み取りを行っている以外の場所
に入射するのを防ぎ読み取り画像のコントラストを向上
させるためのものである。

第１図（ｂ）は第１図（ａ）に用いられているフィルタ
ーをオンチップ化した固体撮像装置１０１のパターン図
で、簡略のために光電変換素子とフィルターだけを示し
たものである。　　１０１は絶縁基板上に形成された複
数の光電変換素子１２１からなる一次元の固体撮像装置
で、各光電変換素子上には色分解を行なうための３色の
フィルター１３１．１３２．１３３が設けられている。

これらのフィルターはパッシベーション上に設けた透明
導ＩＥ層をパターニングした後、各フィルタ一部に接続
される電着用配線１４１．１４２．１４３を所望の色の
着色層を形成する電着浴中で電源に接続することにより
選択的に形成することができる。　　顔料を着色剤とし
て使うフィルターの場合この様な電着法の他、感光性樹
脂を基材として用いて直接フォトリソグラフィによりパ
ターニングする等の方法により、短い工程で多色フィル
ターを形成することが可能である。　　これらのフィル
ターの分光特性は例えば原色系のフィルターを用いる場
合で、第２図（ａ）の様になる。

第３図（ａ）は第１図（ａ）に光源１０３として示され
る３波長蛍光管のの分光特性である。

二の蛍光管は同図に示されるように４５０ｎｍ付近（肯
ｆｆ１１１）、５４０ｎｍ付近（縁側）、６２０ｎｍ付
近（光測）に強度のピークを持っており、それらのピー
クの間５００〜５３０ｎｍ付近と５６０〜５９０ｎｍ付
近には強度の弱い部分、強度の谷間が存在する。　　ま
たこの場合、通常の照明に用いられる３波長蛍光管に比
べ、縁側のピークの強度に対する前例のピークの強度を
大きくして、相対強度が２倍程度になるようにしである
。

第３図（ｂ）はこの光源を用いた場合の各フィルターの
透過光の分光特性を示すものである。

この場合、ブロードな分光特性を持つ光源を用いた場合
に各フィルターの透過光の重なりとなった部分が光源の
分光分布上の強度の谷間に当たるため、その部分での強
度が大きく低下している。

このため色相、色純度とも大幅に改善され、染料を用い
たフィルターを使用した場合と遜色のない色分解特性が
得られている。　　また各フィルターの透過率のピーク
と光源の強度のピークがほぼ重なるため、実効的な透過
率が向上するため強度の面でも有利である。

各波長域に同一の強度（エネルギー）の光が入射した場
合でも各フィルターの透過率の違い、光電変換素子の感
度の波長依存性等のため光電変換素子による出力の違い
が起こる。　　白色の原稿を読んだ場合に、ある色の信
号を出力する光電変換素子が飽和に達しているのに、他
の色の信号を出力する光電変換素子は飽和の半分の信号
も出力しないと言うことが起こると、撮像装置のダイナ
ミックレンジの低下につながる。　　このため各色の出
力が揃うように光源の光測、縁側、前例の各ピークの強
度を調整することが望ましい。

一般に光電変換素子の量子効率の低下のため固体撮像装
置は短波長ｆｉｌ（前側）の感度が低い。

また第２図（ａ）に示されるようにこの場合のブルーの
フィルターの透過率が低いために、このフィルターの位
置に存在する光電変換素子の出力つまりブルーの出力は
入射する光の強度に比べ著しく低くなる。　　このため
この固体撮像装置は同じ強度の前例の光と縁側の光が入
射した場合に、ブルーの出力信号はグリーンの出力信号
の半分の大きさとなってしまう。　　これを防ぐために
光源の３波長蛍光管の前側のピークの強度を縁側の強度
の２倍程度にして、各色の信号の出力バランスを取り、
読み取り装置のダイナミックレンジの向上を図っている
。

第１図（Ｃ）は第１図（ａ）のフィルターをオンチップ
化した固体撮像装置１０１の他の例を示すパターン図で
、色分解用のフィルターを２色としたものである。　　
これらのフィルター１３４．１３５も先に述べたのと同
様な電着法により形成されている。

この様に２色のフィルターを用いることは電着の工程が
一工程減ることの他に光電変換素子の配列方向に沿って
電着用配線１４４．１４５を設けることができるため、
フィルターの製造工程における歩留りの向上を図ること
ができる。　つまり、通常この様な固体ｇ＆像装置は一
枚の基板上に複数個並べて形成されるが、３種類のフィ
ルターが形成できるように配線を行うには固体撮像装置
の並べられた方向に電着用配線を設ける必要があり、一
箇所のパターン不良が基板全体の不良につながるが、２
種類の場合上述のような配線ができるため個々の固体撮
像装置の不良で済む。

第３図（Ｃ）はフィルターとして補色系のイエローのフ
ィルターと原色系のレッドのフィルターを用いた場合の
分光特性の例である。　第３図（ｄ）はこれらの２色の
フィルターの透過光と光源の分光分布から演算により求
めたグリーン相当及びブルー相当の信号にあたる光の分
光分布である。

ブルーの特性は　光源　−イエローのフィルターの透過
光、グリーンの特性は　イエローのフィルターの透過光
　−レッドのフィルターの透過光　の様な演算を用いて
求めである。　　この場合、各フィルターの最大透過率
が１となるように係数を定めて演算を行っている。　　
イエローのフィルターは透過率の変化の仕方が鈍く単体
としては十分な特性があるとは言えないが、３波長蛍光
管の強度の弱い部分が存在する効果により良好な色分解
特性が得られている。

第４図は本発明によるカラー画像読み取り装置の池の例
を示す断面図で、固定された原稿台の下を撮像系が移動
するいわゆるフラットベツドタイプの例である。　　４
０１は固体撮像装置、４０２は屈折率分布レンズアレイ
、４０３は３波長蛍光管による光源、４０４はロッドレ
ンズである。

この場合フィルター４２１．４２２．４２３を切り替え
て複数回の読み取りを行い色分解を行う。

ロッドレンズ上の遮光層４１２は光源の光を精度良く原
稿面上に集光して、読み取りを行っている位置以外の場
所に光が入射するのを防ぐ働きをするもので、この様に
原稿面近くにスリットを設けられない場合に有効である
。

この様にフィルターを単体として用いる場合でも、着色
剤に顔料を用いることは耐環境性が高いこと、フィルタ
ーの基材として強度や成型精度の高い熱可塑性樹脂や熱
硬化性樹脂が利用できる等、有用な点が多い。

［発明の効果　］ 以上の実施例で述べたように、本発明によれば特性の十
分でないフィルターによっても十分な色分解特性を得る
ことができる。このため今まで良好な特性のフィルター
を形成する必要上から課題となっていたフィルターその
ものの耐環境性や耐熱性の低さ、製造工程の煩雑さを解
消することが可能となり信顛性が高く低コストのカラー
画像読み取り装置を作製することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の実施例におけるカラー画像読み
取り装置の断面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）中のフ
ィルターをオンチップ化した固体撮像装置のパターン図
、第１図（Ｃ）は上記のフィルターをオンチップ化した
固体撮像装置の他の例のパターン図である。 第２図（ａ）は顔料を用いたフィルターの分光特性を示
した図、第２図（ｂ）はブロードな分光特性を持つ光源
を用いた場合の第２図（ａ）に示したフィルターの透過
光の分光特性を示した図である。 第３図（ａ）は第１図（ａ）並びに第４図の光源として
用いられる３波長蛍光管の分光特性を示した図、第３図
（ｂ）は第１図（ｂ）の固体撮像装置を用いた場合の各
フィルターの透過光の分光特性を示した図、第３図（Ｃ
）は第１図（Ｃ）の固体撮像装置を用いた場合の各フィ
ルターの透過光の分光特性を示した図、第３図（ｄ）は
第３図（Ｃ）の分光特性より求めたレッド、グリーン、
ブルーに相当する信号の分光特性を示した図である。 第４図は本発明の実施例におけるカラー画像読み取り装
置の他の例の断面図である。 １０１・・・・・・ フィルターをオンチップ化した固体撮像装置１０２．４
０２・・・・・・ 屈折率分布レンズアレイ １０３．４０３・・・・・・　光源 （３波長蛍光管） １０４．４０４・・・・・・　ロッドレンズ１０５．４
０５・・・・・・　原稿面 １１１・・・・・・　カバーガラス １１２．４１２・・・・・・　遮光層 １１３・・・・・・　ローラー １２１・・・・・・　光電変換素子 １３１．１３２．１３３．１３４．１３５・・・・・・
　オンチップフィルター １４１．１４２．１４３．１４４．１４５・・・・・・
　電着用配線 ４０１・・・・・・　固体撮像装置 ４１１・・・・・・　原稿台ガラス ４２１．４２２．４２３・・・・・・　フィルター２０
１・・・・・・　レッドのフィルターの透過率２０２・
・・・・・　グリーンのフィルターの透過率２０３・・
・・・・　ブルーのフィルターの透過率２１１．３１１ ・・・・・・　レッドのフィルターの透過光２１２．３
１２ ・・・・・・　グリーンのフィルターの透過光２１３．
３１３ ・・・・・・　ブルーのフィルターの透過光３１４・・
・・・・　イエローのフィルターの透過光３２２・・・
・・・　グリーン相当の信号３２３・・・・・・　ブル
ー相当の信号以上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士　上樋　雅誉　他１名 第１図 第１図 波長 （ａ） ４００　５００　６００　７００　（ｎｍ）波長 （ｂ） 第２図 波長 （ａ） 波長 （ｂ） 第３図 波長 波長 （ｄ） 第３図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源に少なくとも４５０ｎｍ付近と、５４０ｎｍ
   付近と、６２０ｎｍ付近に強度のピークを持つ３波長蛍
   光管を用いたことを特徴とするカラー画像読み取り装置
   。
2. （２）４５０ｎｍ付近のピークの強度を５４０ｎｍ付近
   のピークの強度よりも大きくした３波長蛍光管を用いた
   ことを特徴とする第１項記載のカラー画像読み取り装置
   。
3. （３）色分解フィルターの着色剤としてとして顔料を用
   いたことを特徴とする第１項記載のカラー画像読み取り
   装置。
4. （４）色分解フィルターを２色としたことを特徴とする
   第１項記載のカラー画像読み取り装置。
5. （５）上記フィルターの形成方法として電着法を用いた
   ことを特徴とする第１項記載のカラー画像読み取り装置
   。
6. （６）上記フィルターの形成方法として基材に感光性樹
   脂を用いて直接フォトリソグラフィによりパターニング
   する方法を用いたことを特徴とする第１項記載のカラー
   画像読み取り装置。