JPH11298671A - 密着型カラーイメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラー原稿の読み取り能力が良好かつ高速で
あり、光電変換素子とカラーフィルタとの高精度な位置
合わせが不要で、安価で容易に作製できる密着型カラー
イメージセンサを提供する。 【解決手段】 原稿からの反射光を結像させるロッドレ
ンズアレイ５による結像位置に配置される光電変換素子
７の受光部を、原稿の副走査方向に３列配置し、３列の
受光部７ａ，７ｂ，７ｃの配置間隔を最小原稿送り量で
ある略２５４μｍの２倍以上で、かつ略２５４μｍの整
数倍とした。これにより、従来製品個々に対し行ってい
た光電変換素子受光部とカラーフィルタ基板上のカラー
フィルタとの位置合わせ工程をなくすことができるとと
もに、読み取り画像の色情報のずれがなくなり、良好な
読み取り画像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は密着型カラーイメー
ジセンサに関し、とくにパーソナルコンピュータへの画
像入力用のスキャナ装置及びカラーコピー機やファクシ
ミリ装置の入力部において原稿の画像情報の読み取り装
置として用いられる密着型カラーイメージセンサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報通信機器の発達に伴い、画像
情報入力装置の使用頻度が増え、パーソナルコンピュー
タへの画像入力用のスキャナ装置や、ファクシミリ装置
における原稿の読取装置として、密着型カラーイメージ
センサが開発され実用化されている。密着型とは、光源
と等倍正立光学系を実現するロッドレンズと読み取り原
稿の主走査幅と同じ有効幅の一次元受光センサにより構
成された型のものを言い、縮小光学系と呼ばれる、レン
ズを用いて読み取り原稿の主走査幅を数分の１に縮小し
た後、一次元ＣＣＤセンサなどで読み取る光学系のもの
に比較して、光学系の光路長が短いので、原稿読み取り
装置の小型化が可能になるという利点がある。

【０００３】この密着型カラーイメージセンサのカラー
原稿の読み取り方式は、光源切り替え方式とカラーフィ
ルタ方式に大別される。

【０００４】光源切り替え方式の密着型カラーイメージ
センサとしては、カラー原稿の同一箇所に青、緑、赤の
光を順次照射し、各々の反射光の強度を１列の一次元画
素列で読み取るものが既に開発されている。

【０００５】一方、カラーフィルタ方式の密着型カラー
イメージセンサでは、カラー原稿に白色光を照射し、反
射光を青、緑、赤の３色に色分解して、各色の光を３列
の一次元画素列で同時に読み取るものが開発されてお
り、３色の色情報を同時に読み取り可能なため、前記光
源切り替え方式の密着型カラーイメージセンサに比べ、
一般に読み取り速度の点で優れている。

【０００６】ここでカラーフィルタを構成する方法に
は、光電変換素子上の３列の画素列に対し３色のカラー
レジストを塗り分けて形成する方法があるが、この方式
はフォトリソグラフィー法等を用いるため、工程が煩雑
になり、また設備も大がかりになってしまう。これに対
し本願出願人は、カラーフィルタを形成した別部品を用
意し、これをイメージセンサ内に組み込むという方法を
発明し、特願平９−１４１９５５号として特許出願し
た。

【０００７】この先願発明の密着型カラーイメージセン
サの構造について、図６〜図８を用いて説明する。図６
は上記従来の密着型カラーイメージセンサの断面構造を
示す図、図７及び図８は密着型カラーイメージセンサの
部分拡大図である。

【０００８】図６〜図８において、１は主走査方向、２
は副走査方向であり、３は光源（蛍光灯もしくは青、
緑、赤３色のＬＥＤから成る白色光源）、４は可視光域
の波長の光透過率が高いガラス等から成る透明板であ
る。２５は円筒状で半径方向に屈折率分布を持ち、等倍
正立像を結ぶロッドレンズを主走査方向１に１列に並べ
たロッドレンズアレイである。２６はカラーフィルタ基
板２０上に形成されたカラーフィルタであり、２６ａ，
２６ｂ，２６ｃはそれぞれ青、緑、赤色の波長帯のみ透
過率が高いフィルタである。２７は光電変換素子であ
り、２７ａ，２７ｂ，２７ｃは光電変換素子２７のそれ
ぞれ青、緑、赤色用の受光部である。ロッドレンズアレ
イ２５は、透明板４の外側の面が一方の焦点位置に、も
う一方の焦点が受光部２７ａ，２７ｂ，２７ｃの面にな
るよう配置される。２８は光電変換素子２７を実装した
配線基板、９はアルミ等から成る筺体、２０は透明なガ
ラス等からなるカラーフィルタ基板、２１はカラーフィ
ルタ基板２０を保持する支持台である。

【０００９】筺体９内に、光源３、透明板４、ロッドレ
ンズアレイ２５、配線基板２８、カラーフィルタ基板２
０、支持台２１が所定の位置になるよう固定されて、密
着型カラーイメージセンサが構成される。

【００１０】次に上記の密着型カラーイメージセンサの
動作について説明する。光源３から発せられた白色光
は、原稿（図示せず）に対し斜め方向から透明板４を通
過して原稿に到達し、反射される。反射された光は、ロ
ッドレンズアレイ２５を通過し、カラーフィルタ２６
ａ，２６ｂ，２６ｃにより青、緑、赤の各色光成分のみ
取り出された後、光電変換素子２７の受光部２７ａ，２
７ｂ，２７ｃに到達する。受光部２７ａ，２７ｂ，２７
ｃは青、緑、赤の各色光成分の受光強度に比例した電気
信号を出力する。ここで、主走査方向１の単位長さ２
５．４ｍｍ、すなわち１インチ当たりの光電変換素子２
７の受光部の数が解像度となり、これをドット・パー・
インチと呼び、以降ｄｐｉで表す。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】一般に密着型カラーイ
メージセンサの読み取り解像度は、主走査方向１、副走
査方向２ともに２００ｄｐｉ以上とされているので、受
光部２７ａ，２７ｂ，２７ｃの副走査方向２の間隔は、
２５．４ｍｍ／２００すなわち１２７μｍ以下となる。
一方、カラーフィルタ２６ａ，２６ｂ，２６ｃで分光さ
れた光はそれぞれ受光部２７ａ，２７ｂ，２７ｃへと到
達するが、カラーフィルタ２６ａ，２６ｂ，２６ｃと受
光部２７ａ，２７ｂ，２７ｃの相対位置がずれると混色
してしまい、色再現性が悪化する。

【００１２】このような位置ずれを防止するためには、
製品一つ一つに対し、光電変換素子２７とカラーフィル
タ２６の相対位置を非常に高精度に合わせる工程が必要
であり、このため、製作工程が煩雑化してしまうという
問題があった。

【００１３】本発明は、上記の問題を解決するものであ
り、カラー原稿の読み取り能力が良好かつ高速であり、
光電変換素子とカラーフィルタとの高精度な位置合わせ
が不要で、安価で容易に作製できる密着型カラーイメー
ジセンサを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の密着型カラーイ
メージセンサは、原稿を載置する透明板と、前記原稿を
照射する光源と、前記原稿からの反射光を結像させる１
列以上の光学レンズと、前記原稿からの反射光を複数の
色光成分に分解する複数のカラーフィルタと、前記カラ
ーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記光
学レンズによる結像位置に配置された副走査方向に３列
の光電変換素子受光部とを筺体内に備え、前記光電変換
素子受光部の副走査方向の配置間隔を少なくとも５００
μｍ以上とし、カラーフィルタ基板を筺体に直接固定し
た構成とする。この構成により、カラー原稿の読み取り
能力が良好であり、光電変換素子とカラーフィルタの高
精度な位置合わせ工程が不要で、このため安価で容易に
作製できる密着型カラーイメージセンサを提供できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、原稿を
載置する透明板と、前記原稿を照射する光源と、前記原
稿からの反射光を結像させる１列以上の光学レンズと、
前記原稿からの反射光を複数の色光成分に分解する複数
のカラーフィルタと、前記カラーフィルタが形成された
カラーフィルタ基板と、前記光学レンズによる結像位置
に配置された副走査方向に３列の光電変換素子受光部と
を筺体内に備え、前記光電変換素子受光部の副走査方向
の配置間隔を少なくとも５００μｍ以上とし、カラーフ
ィルタ基板を筺体に直接固定した密着型カラーイメージ
センサである。請求項１の密着型カラーイメージセンサ
は、受光部の副走査方向の配置間隔を従来の密着型カラ
ーイメージセンサの光電変換素子に比べ少なくとも５０
０μｍ以上と大きくしてあるので、カラーフィルタ基板
上のカラーフィルタの配置間隔とそれぞれの幅を広く取
ることができる。カラーフィルタの幅を広くすることに
よって、カラーフィルタ基板の光電変換素子受光部に対
する位置決め精度が緩和され、カラーフィルタ基板を筐
体に当て決めするだけで読み取り画像の色情報の混色が
生じないという作用を有する。

【００１６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、光電変換素子受光部の副走査方向の配
置間隔を、略２５４μｍの２倍以上で、かつ略２５４μ
ｍの整数倍とした密着型カラーイメージセンサである。
これにより光電変換素子受光部の副走査方向寸法が、最
小原稿送り量の整数倍となり、読み取り画像の色情報の
ずれがなくなるという作用を有する。

【００１７】次に、本発明の本実施の形態について、図
面を用いて詳細に説明する。 （実施の形態１）本発明の第１の実施の形態について図
１〜図３を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態における密着型カラーイメージセンサの断面構造
を示す図、図２及び図３は図１の密着型カラーイメージ
センサの部分拡大図を示す。

【００１８】図１〜図３において、１は主走査方向、２
は副走査方向、３は３波長型冷陰極管もしくは青、緑、
赤に発光する各ＬＥＤを主走査方向に複数個並べた白色
の光源、４は可視光域の波長の光の透過率が高い例えば
ソーダガラス等からなる透明板、５は円筒状で半径方向
に屈折率分布を持ち、等倍正立像を結ぶロッドレンズを
主走査方向１に１列に並べたロッドレンズアレイであ
る。６はカラーフィルタ基板１０上に形成されたカラー
フィルタで、６ａ，６ｂ，６ｃはそれぞれ青、緑、赤色
の光の波長帯のみ透過率が高いフィルタである。７は光
電変換素子で、７ａ，７ｂ，７ｃは光電変換素子７の受
光部である。ロッドレンズアレイ５は透明板４の外側の
面が一方の焦点位置に、もう一方の焦点が受光部７ａ，
７ｂ，７ｃの面になるよう配置されている。８は光電変
換素子７を実装した配線基板、９はアルミの押し出し材
あるいは樹脂の成型品からなる筺体、１０は透明なガラ
ス等からなるカラーフィルタ基板である。

【００１９】筺体９内に、光源３、透明板４、ロッドレ
ンズアレイ５、配線基板８、カラーフィルタ基板１０が
所定の位置になるよう固定され、密着型カラーイメージ
センサが構成される。カラーフィルタ基板１０は、筺体
９の当て面９ａ，９ｂ，９ｃに押し当てた状態で接着剤
等を用いて筐体に固定されている。

【００２０】具体的な寸法を記述すると、受光部７ａ，
７ｂ，７ｃの副走査方向２の配置間隔を５００μｍとし
たとき、カラーフィルタ６ａ，６ｂ，６ｃの幅を最大５
００μｍまで広くすることができる。一方、このとき筐
体９に対しカラーフィルタ基板１０を直接当て決めして
も、筐体９の寸法精度が±５０μｍ、カラーフィルタ基
板１０上のカラーフィルタ６の位置精度が±１００μ
ｍ、配線基板８に対する光電変換素子７の実装精度が±
５０μｍ程度は容易に実現できるので、カラーフィルタ
６ａ，６ｂ，６ｃと受光部７ａ，７ｂ，７ｃの相対位置
ずれは合計±２００μｍ以下となる。よってこの相対位
置ずれをカラーフィルター６ａ，６ｂ，６ｃの幅で十分
吸収できる。また、一般に密着型カラーイメージセンサ
の読み取り解像度が１００，２００，３００，４００，
６００，・・・ｄｐｉのとき、最小原稿送り量はそれぞ
れ、２５４，１２７，８４．７，６３．５，４２．３μ
ｍ・・・となるが、光電変換素子７の受光部７ａ，７
ｂ，７ｃの副走査方向２の配置間隔を、略５０８μｍ、
または略７６２μｍ、または略１０１６μｍ，・・・と
いうように、略２５４μｍの２倍以上で、かつ略２５４
μｍの整数倍としておけば、受光部７ａ，７ｂ，７ｃの
副走査方向２の寸法が、最小原稿送り量の整数倍とな
り、色ずれが無くなるとともに、読み取り解像度に対す
る密着型カラーイメージセンサの汎用性が増す。

【００２１】ここでカラーフィルタ基板１０上のカラー
フィルタ６の形成はカラーペーストを用いたスクリーン
印刷で容易に実現できる。また、非常に均一な表面性を
有するカラーフィルタ６の形成について一例を述べると
次のようにもできる。まずカラーフィルタ基板１０の片
面に予め透明電極を３本のストライプ状にパターニング
しておき、これを顔料を含有した電着液中に入れ、電極
の片方をストライプ状の透明電極の内の一本として電界
を与え、着色する。同様に他の２本のストライプ状透明
電極も所望の色に着色しカラーフィルタ６を形成する。
別途用意した３本のストライプ状電極をパターニングし
た基板に上記方法で着色し、これをカラーフィルタ基板
１０に転写しても良い。

【００２２】次に上記密着型カラーイメージセンサの動
作について説明する。光源３から発せられた白色光は原
稿（図示せず）に対して斜め方向から透明板４を通過し
て原稿に到達し、反射される。反射された光はロッドレ
ンズアレイ５を通過しカラーフィルタ６ａ，６ｂ，６ｃ
により青、緑、赤の各色光成分のみ取り出された後、光
電変換素子７の受光部７ａ，７ｂ，７ｃに到達する。受
光部７ａ，７ｂ，７ｃは、それぞれ受光部７ａ，７ｂ，
７ｃの共役の位置の読み取り原稿の青、緑、赤の各色光
成分の強度を、受光強度に比例した電気信号として出力
する。

【００２３】（実施の形態２）本発明の第２の実施の形
態について図４及び図５を用いて説明する。図４は本発
明の第２の実施の形態における密着型カラーイメージセ
ンサの断面構造を示す図、図５は図４の密着型カラーイ
メージセンサの部分拡大図を示す。上述の第１の実施の
形態と比べて異なる点は、ロッドレンズアレイ１５を３
列にしている点と、光電変換素子１７が受光部を１列し
か持たず、光電変換素子１７を配線基板８上に３列実装
することにより受光部を副走査方向２に３列としたこと
である。ロッドレンズアレイ１５を３列にしたことによ
り、読み取り中の画像の真下に光電変換素子１７の受光
部を配することが可能で、ロッドレンズアレイ１５の像
高と出力の相関特性に起因する読み取り画像の主走査方
向１の出力ばらつきを低減することができる。またこの
とき、必然的に受光部の配置間隔が大きくなってしまう
ので、上述の第１の実施の形態の場合のように１つの光
電変換素子１７に受光部を副走査方向２に３列設ける
と、光電変換素子１７の外形寸法が大きくなりコストが
高くなってしまう。これを避けるため本実施の形態で
は、上記のように受光部を１列しか持たない光電変換素
子１７を配線基板８上に間隔をおいて３列実装してい
る。

【００２４】次に上記密着型カラーイメージセンサの動
作について説明する。光源３から発せられた白色光は原
稿（図示せず）に対して斜め方向から透明板４を通過し
て原稿に到達し、反射される。３列の光電変換素子１７
の真上の位置で反射された光は、３列のロッドレンズア
レイ１５を通過しカラーフィルタ６ａ，６ｂ，６ｃ（図
示せず）により青、緑、赤の各色光成分のみ取り出され
た後、３列の光電変換素子１７に到達する。３列の光電
変換素子１７は、それぞれ読み取り原稿の青、緑、赤の
各色光成分の強度を、受光強度に比例した電気信号とし
て出力する。

【００２５】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載の密着型カラー
イメージセンサによれば、光電変換素子受光部の副走査
方向の配置間隔を５００μｍ以上としたことにより、光
電変換素子受光部とカラーフィルタ基板上のカラーフィ
ルタとの必要とされる相対位置精度が大幅に緩和され
る。これにより、従来製品個々に対し行っていた光電変
換素子受光部とカラーフィルタ基板上のカラーフィルタ
との位置合わせ工程をなくすことができるという効果を
奏する。

【００２６】また、本発明の請求項２に記載の密着型カ
ラーイメージセンサによれば、光電変換素子受光部の副
走査方向の配置間隔を、略２５４μｍの２倍以上で、か
つ略２５４μｍの整数倍とすることにより、光電変換素
子受光部の副走査方向寸法が最小原稿送り量の整数倍と
なって、読み取り画像の色情報のずれがなくなり、良好
な読み取り画像を得ることができ、さらに、原稿読み取
り解像度に対する密着型イメージセンサの汎用性が増す
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における密着型カラ
ーイメージセンサの断面構造を示す図

【図２】図１の密着型カラーイメージセンサの部分拡大
図

【図３】図１の密着型カラーイメージセンサの部分拡大
図

【図４】本発明の第２の実施の形態における密着型カラ
ーイメージセンサの断面構造を示す図

【図５】図４の密着型カラーイメージセンサの部分拡大
図

【図６】従来の密着型カラーイメージセンサの断面構造
を示す図

【図７】図７の密着型カラーイメージセンサの部分拡大
図

【図８】図７の密着型カラーイメージセンサの部分拡大
図

【符号の説明】

１ 主走査方向 ２ 副走査方向 ３ 光源 ４ 透明板 ５，１５ ロッドレンズアレイ ６ カラーフィルタ ６ａ 青色フィルタ ６ｂ 緑色フィルタ ６ｃ 赤色フィルタ ７，１７ 光電変換素子 ７ａ 青色用受光部 ７ｂ 緑色用受光部 ７ｃ 赤色用受光部 ８ 配線基板 ９ 筺体 ９ａ，９ｂ，９ｃ 当て面 １０ カラーフィルタ基板 ２０ カラーフィルタ基板 ２１ 支持台 ２５ ロッドレンズアレイ ２６ カラーフィルタ ２６ａ 青色フィルタ ２６ｂ 緑色フィルタ ２６ｃ 赤色フィルタ ２７ 光電変換素子 ２８ 配線基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原稿を載置する透明板と、前記原稿を照射
   する光源と、前記原稿からの反射光を結像させる１列以
   上の光学レンズと、前記原稿からの反射光を複数の色光
   成分に分解する複数のカラーフィルタと、前記カラーフ
   ィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記光学レ
   ンズによる結像位置に配置された副走査方向に３列の光
   電変換素子受光部とを筺体内に備え、前記光電変換素子
   受光部の副走査方向の配置間隔を少なくとも５００μｍ
   以上とし、カラーフィルタ基板を筺体に直接固定した密
   着型カラーイメージセンサ。
2. 【請求項２】前記光電変換素子受光部の副走査方向の配
   置間隔が、略２５４μｍの２倍以上で、かつ略２５４μ
   ｍの整数倍である請求項１記載の密着型カラーイメージ
   センサ。