JPH07143284A

JPH07143284A - カラー画像読み取り装置及び色分解フィルタ基板の製造方法

Info

Publication number: JPH07143284A
Application number: JP5288311A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Moritoki; 克典守時
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-11-17
Filing date: 1993-11-17
Publication date: 1995-06-02

Abstract

(57)【要約】【目的】調整工程を大幅に簡略化するとともに、性能
が環境の変化に左右されず信頼性の高い、しかも量産性
に富んだカラー画像読み取り装置の実現。【構成】照明用光源により、カラー原稿を照射しその
反射光を結像光学系にて集光し、カラー画像読み取り装
置のモノリシック３ラインイメージセンサ14がフェース
ダウンに実装されている透光性基板10の第１の主面と直
行する面から入射し、第１の多層干渉薄膜11で第１の色
分解され、所定の波長領域の光のみが反射され、第１の
受光素子列15に照射結像され、透過した光は、第２の多
層干渉薄膜12で第２の色分解され、所定の波長領域の光
のみが、反射され、第２の受光素子列16上に結像され、
同様に、第２の多層干渉薄膜を透過した光は、第３の多
層干渉薄膜13で所定の波長領域の光が反射され、第３の
受光素子列17上に結像されるように配置したカラー画像
読み取り装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー複写機やカラー
ファクシミリの画像入力部において、カラー画像を高精
度に且つ簡便に読み取れるカラー画像読み取り装置に関
するものであり、またその主要構成要素である無機質の
材料を用いた光学フィルタを内蔵した色分解フィルタ基
板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、複写機やファクシミリなどのＯＡ
機器がカラー化されはじめ、その読み取り部であるカラ
ーイメージセンサも開発が進められている。以下図面を
参照しながら、上記した従来のカラー画像読み取り装置
の一例について説明する。従来、原稿などのカラー情報
を副走査方向にライン走査させて情報を読み取る装置と
して、図５のようなカラー画像読み取り装置がある。図
５はその構成図を示すものである。図５において、カラ
ー原稿51は照明用光源50により照明されており、カラー
画像情報であるその反射光は結像光学系52により集光さ
れダイクロイックプリズム53で３色に分解される。分解
された光はその後、３つの１ラインイメージセンサ54，
55，56に結像され、その出力値によりカラー画像を読み
取ることができる。

【０００３】また図６のようなカラー画像読み取り装置
もある。図６におけるカラー画像読み取り装置は、カラ
ー原稿61は照明用光源60により照明されており、カラー
画像情報であるその反射光は結像光学系62により集光さ
れ、モノリシック３ラインイメージセンサ63の３列の受
光素子列64，65，66上に結像される。受光素子上には、
色分解フィルタ67，68，69がオンチップに形成されてい
る。これらの色分解フィルタは印刷法，フォトリソグラ
フ法等によってパターニングされた顔料系あるいは染料
系の有機フィルタであり、これによって色分解された波
長領域の光のみが受光部に到達して、カラー画像を読み
取ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の第
１(図５)のような構成では、ダイクロイックプリズムを
色分解フィルタとして必要とする。このダイクロイック
プリズムは、45°あるいは、60°等の所定角度でプリズ
ムをブロック研磨をする必要があり、さらにその複雑な
形状のガラスプリズムを組み立て製造するため、製造上
極めて高精度が要求され、また量産性に乏しい高価な色
分解フィルタである。更に１ラインイメージセンサを独
自に３個必要とするので、コストが高くつくという欠点
があった。また、ラインイメージセンサは、読み取り位
置調整や焦点位置調整や傾き調整等の調整を３軸３方向
について行わなければならず、更に３個のラインイメー
ジセンサについて各々独立に調整を必要とするため、製
造工程中の調整作業に相当の困難を有するという欠点が
あった。

【０００５】また第２(図６)の従来例においては、モノ
リシック３ラインイメージセンサの各ライン間距離Ｌ
１，Ｌ２は通常受光素子幅Ｗの整数倍で形成されている
のが普通である。従って、同一時刻に読み取られる画像
情報は、副走査方向に読み取りライン数においてＬ１／
ＷラインおよびＬ２／Ｗラインの位置ずれしたものであ
る。よって、同一時刻に同一位置のカラー画像情報を得
るためには、その位置ずれに応じた冗長ラインメモリ等
によって遅延動作を行う必要がある。つまり、第１の読
み取りセンサ(受光素子列64)の出力を(Ｌ１＋Ｌ２)／Ｗ
ライン分遅延させ、第２の読み取りセンサ(受光素子列6
5)の出力をＬ２／Ｗライン分遅延させる必要がある。遅
延方法としては、イメージセンサ上にオンチップでアナ
ログ遅延メモリを形成したもの、あるいはセンサの信号
をデジタル化した後、メモリＩＣで遅延する方法があ
る。前者の場合、モノリシック３ラインイメージセンサ
チップのサイズが大きくなりコストが高くなるうえ、イ
メージセンサの駆動信号が複雑になってくる。また、後
者の場合でも、相当の容量をもつメモリＩＣが必要であ
りコストが高くなるうえに、異なる読み取り位置の画像
情報データを一度メモリＩＣに記憶させ、再び遅延され
た同一位置の画像情報を読みだしてきてカラー原稿情報
を生成する必要がある。このメモリＩＣへの書き込みと
読みだしを、順次平行して行わなければならないので、
副走査方向の読み取り速度にも影響を及ぼすいう欠点を
有していた。また、モノリシック３ラインイメージセン
サの受光素子の幅Ｗは通常７μmから14μm程度であり、
この上に精度よく色分解フィルタをオンチップで形成す
ることは高い精度が要求され、また、有機系の色分解フ
ィルタは、耐光性，耐熱性に問題があり、色あせ等の分
光特性の劣化を起こし易く信頼性に欠けるという問題点
を有していた。本発明は上記問題点に鑑み、安価で製造
上容易な高性能カラー画像読み取り装置および、製造方
法が簡便でしかも信頼性の高い色分解フィルタ基板の製
造方法を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のカラー画像読み取り装置は、所定の色成分を
反射してその他の成分を透過する多層干渉薄膜を３種
類、互いにほぼ平行な位置に且つ透光性基板の第１の主
面と所定の角度をもって前記透光性基板の内部に形成し
た色分解フィルタ基板と、前記色分解フィルタ基板上の
第１の主面に形成された回路導体層と、前記色分解フィ
ルタ基板上の所定の位置にフェースダウンにベアチップ
実装された、３列の受光素子列を同一半導体基板上に形
成したモノリシック３ラインイメージセンサからなる画
像読み取り装置において、原稿照射手段により照射され
た光のカラー画像での反射光が投影光学系で集光され、
前記透光性基板の第１の主面と直交した面から入射され
た光が、第１の色分解フィルタでの反射光が第１の結像
素子に導かれ、同様に第２，第３の色分解フィルタでの
反射光が各々第２，第３の結像素子に導かれて、結像す
るように前記色分解フィルタ群が３列の受光素子列の並
びと平行になるように配置したカラー画像読み取り装置
である。

【０００７】

【作用】本発明は上記した構成によって、第１，第２お
よび第３の受光素子列をモノリシックに形成しているの
で、３軸３回転方向の位置合わせは、独自に行う必要が
なく１回行えばよい。さらに、モノリシック３ラインイ
メージセンサはフリップチップ実装されているので、回
転方向の２軸は調整不要となり更に調整が容易となる。
また、フィルタとセンサ間距離は、極めて精度よく一定
に保たれて実装されるので、環境変化などで位置ずれを
起こすことはない。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例のカラー画像読み取り
装置について、図面を参照しながら説明する。図１は本
発明の第１の実施例におけるカラー画像読み取り装置の
主走査方向と垂直な面での断面構造図を示すものであ
る。図１において、10は透光性基板、11は第１の多層干
渉薄膜、12は第２の多層干渉薄膜、13は第３の多層干渉
薄膜である。また14はモノリシック３ラインイメージセ
ンサであり、３ラインの受光素子列15，16，17がつくり
込まれている。19は透光性基板10上に形成された回路導
体層であり、モノリシック３ラインイメージセンサ14
は、透光性絶縁樹脂110を介して、所定の位置にフェー
スダウンで、接続電極18で接続されている。

【０００９】以上のように構成されたカラー画像読み取
り装置について、以下図１及び図２を用いてその動作を
説明する。まず図２はカラー画像読み取り装置の全体構
成図を示すものでる。20は照明用光源でカラー画像読み
取りの場合は、可視光領域にわたって、均一に近い発光
強度の波長依存性を有する光源が適している。ここで
は、昼光色の蛍光灯を高周波点灯しているが、色温度の
高いハロゲンランプを使用してもよい。この照明用光源
20により、カラー原稿21を照射しその反射光を結像光学
系22にて集光し、カラー画像読み取り装置のモノリシッ
ク３ラインイメージセンサ14が実装されている透光性基
板10の第１の主面と直行する面から入射する。この光は
第１の多層干渉薄膜11で第１の色分解され、所定の波長
領域の光のみが反射され、その他の光は透過される。多
層干渉薄膜は光軸に対し約45°の角度をもって形成され
ているので反射された光は、モノリシック３ラインイメ
ージセンサ14上に形成された第１の受光素子列15に照射
結像される。透過した光は、第２の多層干渉薄膜12で第
２の色分解され、所定の波長領域の光のみが反射され、
第２の受光素子列16上に結像される。同様に、第２の多
層干渉薄膜12を透過した光は、第３の多層干渉薄膜13で
所定の波長領域の光が反射され、第３の受光素子列17上
に結像される。この色分解フィルタ群の45°入射時の反
射波長特性を図４(a)のように設定した。ここで、41は
第１の多層干渉薄膜11の反射波長特性であり、42は第２
の多層干渉薄膜12の反射波長特性であり、43は第３の多
層干渉薄膜13の反射波長特性である。これにより、色再
現性の高い原色系のフィルタが形成でき、第１の受光素
子列15では青色の色成分、第２の受光素子列16では緑色
の色成分、第３の受光素子列17では赤色の色成分が出力
される。

【００１０】このようなカラー画像読み取り装置は、以
下のように製造した。まず、内部に多層干渉薄膜群を所
定の角度を持て内蔵した透光性基板を製作する。ここで
は45°の角度で形成した。この製造方法については後述
する。この第１の主面上に、厚膜印刷法にて回路導体層
を形成した。回路導体層の形成法としては、スパッタ法
や真空蒸着法等の薄膜形成法や、メッキ法によるもので
あってもよい。一方、モノリシック３ラインのイメージ
センサは通常の半導体プロセスにより、シリコン上に形
成したＣＣＤ(charge coupled divice)イメージセンサ
で、画素ピッチ14μm、5000画素の受光部列を３列有す
るものである。モノリシック３ラインイメージセンサは
ＭＯＳ型センサやバイポーラＩＣイメージセンサあるい
は、アモルファスシリコンセンサであってもよい。接続
電極18はモノリシック３ラインイメージセンサ14上の電
極に金線を超音波エネルギーと熱エネルギーとで球状に
融着させたもので、本実施例では線径25μmの金線を球
状に融着した数μm〜50μm程度の突起を金属バンプ用に
形成した。これも、金線を用いる他に、半田等細線を用
いたバンプや、金，半田，Ｉn等のメッキバンプで形成
してもよい。このような接続電極18を形成したモノリシ
ック３ラインイメージセンサ14を透光性絶縁樹脂110を
介して回路導体層19の所定の位置にフェースダウンで配
置した。このとき、第２の受光素子列16は透光性基板10
の第１および第２の多層干渉薄膜の端部間に位置し、第
３の受光素子列17は同様に第２，第３の多層干渉薄膜の
端部間に位置するように位置合わせる。然る後、モノリ
シック３ラインイメージセンサ14の裏面よりに加圧を加
えると共に、ＵＶ光を透光性基板10側を透して照射して
透光性絶縁樹脂110の重合反応により接着硬化して、本
カラー画像読み取り装置を構成した。

【００１１】以上のように本実施例のよれば、所定の色
成分を反射してその他の成分を透過する多層干渉薄膜を
３種類、互いにほぼ平行な位置に且つ透光性基板の第１
の主面と所定の角度をもって前記透光性基板の内部に形
成した色分解フィルタ基板と、前記色分解フィルタ基板
上の第１の主面に形成された回路導体層と、前記色分解
フィルタ基板上の所定の位置にフェースダウンにベアチ
ップ実装された、３列の受光素子列を同一半導体基板上
に形成したモノリシック３ラインイメージセンサからな
る画像読み取り装置において、原稿照射手段により照射
された光のカラー画像での反射光が投影光学系で集光さ
れ、前記透光性基板の第１の主面と直交した面から入射
された光が、第１の色分解フィルタでの反射光が第１の
結像素子に導かれ、同様に第２，第３の色分解フィルタ
での反射光が各々第２，第３の結像素子に導かれて、結
像するように前記色分解フィルタ群が３列の受光素子列
の並びと平行になるように配置することにより、モノリ
シック３ラインイメージセンサはフリップチップ実装さ
れているので、フィルタとセンサ間距離は、極めて精度
よく一定に保たれるので、回転方向の２軸は調整不要と
なる。更に第１，第２および第３の受光素子列はモノリ
シックに形成しているので、位置合わせは、３個を独自
に行う必要がなく１回行えばよく製造が容易な上で精度
の高いカラー画像読み取り装置を構成することができ
る。更に受光素子と多層干渉薄膜間は一度実装を終了す
れば、温度や湿度等の環境変化によって位置ずれするこ
とはなく、安定した性能が得られるカラー画像読み取り
装置を構成することができる。また、このような原色系
の反射フィルタにより色分解を行えば、色再現に有害な
赤外光をカットするためにわざわざ赤外カットフィルタ
を光軸上にする必要がなく、簡単でコンパクトな構成が
実現できる。

【００１２】以下、本発明の第２の実施例である色分解
フィルタ基板の製造方法について図面を参照しながら説
明する。図３は本発明の第２の実施例を示す色分解フィ
ルタの製造工程図である。まず図３(a)に示すように、
透光性絶縁基板である透明ガラス基材30の上に、高屈折
率物質である、ＴiＯ₂，ＣeＯ₂，ＺrＯ₂，ＺnＳ等と、
低屈折率物質であるＳiＯ₂，ＣaＦ₂，ＭgＦ₂，ＴhＦ₄等
を交互に積層して、交互多層膜により、入射角45°のと
き青色反射型の多層干渉薄膜31を形成する。同様に、適
当な膜厚および屈折率を調整して、入射角45°のときの
緑色反射型の多層干渉薄膜32と赤色反射型多層干渉薄膜
33を形成する。次に別の透明ガラス基材35および36と、
前述の多層干渉薄膜を形成した３種の基板とを互いに平
行で且つ多層干渉薄膜どうしが直接接触することのない
向きに積層するように重ね、機械的，光学的に接着し
て、多層干渉薄膜群を形成する(図３(b))。次に、ダイ
シングソーやワイヤソー等を用いて約45°の角度を持っ
た面(切り出し面)37で切り出し、平行六面体の色分解フ
ィルタ内蔵基板38を形成する(図３(c))。次に、切り出
した面をはじめ、各面を研磨して、直方体形状の色分解
フィルタ39を形成した。

【００１３】以上のように本実施例のよれば、第１の透
光性基板上に第１の多層干渉薄膜を形成する工程と、第
２の透光性基板上に第２の多層干渉薄膜を形成する工程
と、第３の透光性多層基板上に第３の多層干渉薄膜を形
成する工程と、第１と第２と第３の多層干渉薄膜が互い
に接しない方向に積層するように配置し、更に前記多層
干渉薄膜と平行に且つ多層干渉薄膜群を挟むように透光
性基板を張り付ける工程と、前記多層干渉薄膜群を所定
の角度で切り出す工程と、切り出された色分解フィルタ
の端面を研磨する工程で色分解フィルタを形成すること
により、従来例と比較すると、研磨は面出しのみで、角
度ラップする必要がなく、複雑な形状の研磨および組み
立てを行う必要がなく、極めて容易に色分解フィルタを
製造することができる。

【００１４】なお、第１の実施例および第２の実施例に
おいて、11，12，13は何れも多層干渉薄膜で形成した色
分解フィルタであったが、カラー原稿より一番遠い１３
の多層干渉薄膜13は、Ａl等で形成する金属反射膜でも
よい。つまり、第１，第２の多層干渉薄膜フィルタの反
射波長特性が、図４(b)の44，45のような分光特性を有
していれば、第３の多層干渉薄膜13に到達する光は、光
源の分光特性にも若干依存するものの、緑色を主成分と
する波長領域光であるので、金属薄膜のように波長選択
を行わずに反射をしても、実質上の分光特性には影響を
与えず安価な色分解フィルタ基板を形成することができ
る。また、第２の実施例では多層干渉薄膜群から、色分
解フィルタ基板を切り出す際、45°の切り出し面37で切
断を行ったが、多層干渉薄膜を構成する物質のの屈折
率，膜厚のパラーメータを変えることによって、45°以
外の角度で切り出すことも可能である。

【００１５】

【発明の効果】以上のように本発明は、所定の色成分を
反射してその他の成分を透過する多層干渉薄膜を３種
類、互いにほぼ平行な位置に且つ透光性基板の第１の主
面と所定の角度をもって形成した色分解フィルタ群と、
前記透光性基板上の第１の主面に形成された回路導体層
と、前記透光性基板上の所定の位置にフェースダウンに
ベアチップ実装された、３列の受光素子列を同一半導体
基板上に形成したモノリシック３ラインイメージセンサ
からなる画像読み取り装置において、原稿照射手段によ
り照射された光のカラー画像での反射光が投影光学系で
集光され、前記透光性基板の第１の主面と直交した面か
ら入射された光が、第１の色分解フィルタでの反射光が
第１の結像素子に導かれ、同様に第２，第３の色分解フ
ィルタでの反射光が各々第２，第３の結像素子に導かれ
て、結像するように前記色分解フィルタ群が３列の受光
素子列の並びと平行になるように配置することにより、
製造工程における位置調整が非常に簡便に行えるととも
に、フィルタとセンサ間の距離は、極めて精度よくしか
も一定に保たれ、高精度・高信頼性を得ることができ
る。また、カラー読み取り装置のサイズも、大幅に小型
化することができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるカラー画像読み
取り装置の断面構成図である。

【図２】本発明の第１の実施例におけるカラー画像読み
取り装置の全体構成図である。

【図３】本発明の第２の実施例における色分解フィルタ
の製造工程図である。

【図４】本発明の実施例における色分解フィルタの分光
反射率を示す図である。

【図５】従来のカラー画像読み取り装置の第１例の概略
図である。

【図６】従来のカラー画像読み取り装置の第２例の概略
図である。

【符号の説明】

10…透光性基板、 11…第１の多層干渉薄膜、 12…第
２の多層干渉薄膜、 13…第３の多層干渉薄膜、 14，
63…モノリシック３ラインイメージセンサ、 15…第１
の受光素子列、 16…第２の受光素子列、17…第３の受
光素子列、 18…接続電極、 19…回路導体層、 20，
50，60…照明用光源、 21，51，61…カラー原稿、 2
2，52，62…結像光学系、 30，34，35，36…透明ガラ
ス基材、 31，32，33…多層干渉薄膜、 37…切り出し
面、 38…色分解フィルタ内蔵基板、39，67，68，69…
色分解フィルタ、 53…ダイクロイックプリズム、 5
4，55，56…１ラインイメージセンサ、 64，65，66…
受光素子列、 110…透光性絶縁樹脂。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の色成分を反射してその他の成分を
透過する多層干渉薄膜を３種類、互いにほぼ平行な位置
に且つ透光性基板の第１の主面と所定の角度をもって前
記透光性基板の内部に形成した色分解フィルタ基板と、
前記色分解フィルタ基板上の第１の主面に形成された回
路導体層と、前記色分解フィルタ基板上の所定の位置に
フェースダウンにベアチップ実装された、３列の受光素
子列を同一半導体基板上に形成したモノリシック３ライ
ンイメージセンサからなる画像読み取り装置において、原稿照射手段により照射された光のカラー画像での反射
光が投影光学系で集光され、前記透光性基板の第１の主
面と直交した面から入射された光が、第１の色分解フィ
ルタでの反射光が第１の結像素子に導かれ、同様に第
２，第３の色分解フィルタでの反射光が各々第２，第３
の結像素子に導かれて、結像するように前記色分解フィ
ルタ群が３列の受光素子列の並びと平行になるように配
置したことを特徴とするカラー画像読み取り装置。
【請求項２】第１の透光性基板上に第１の多層干渉薄
膜を形成する工程と、第２の透光性基板上に第２の多層
干渉薄膜を形成する工程と、第３の透光性基板上に第３
の多層干渉薄膜を形成する工程と、前記第１と第２と第
３の多層干渉薄膜が互いに接しない方向に積層するよう
に配置し、更に前記多層干渉薄膜と平行に且つ多層干渉
薄膜群を挟むように透光性基板を張り付ける工程と、前
記多層干渉薄膜群を所定の角度で切り出す工程と、切り
出された色分解フィルタ基板の端面を研磨する工程を含
むことを特徴とする色分解フィルタ基板の製造方法。