JPH04207753A - 密着カラーイメージセンサ - 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、ファクシミリやイメージスキャナ等において
文書や画像等を高精度に読み取る薄膜受光素子を用いた
ラインセンサに関し、特にカラー画像の読み取りに適し
た密着カラーイメージセンサに関するものである。

従来の技術 従来、密着イメージセンサでカラー画像を読み取るには
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、３種類のカラーフィル
タを用いて、各フィルタを透過する光の強度を光センサ
で読み取ることにより原稿画像の色情報を認識していた
。このように３種のカラーフィルタを用いてカラー画像
を読み取る方法としては、フィルタ切り替え法と、モザ
イクフィルタ法がある。

フィルタ切り替え法とは例えば第５図に示すように、原
稿台ガラス１上に載置された原稿２に、ハロゲンランプ
３の光を集光ミラー４で集光して照射し、その反射光を
赤外カットフィルタ５、ロッドレンズ６及びＲ，Ｇ、Ｈ
の３色から成る色フィルタ７を通過した上でセンサ取付
ガラス８を経て回路基板９上の受光素子（センサチンブ
１０）に入射する構成である。そして、一定量の走査を
行なう毎に順次色フィルタ５を切り替える動作を繰り返
すことによりカラー画像を得る。

一方、モザイクフィルタ法とは、例えば第６図に示すよ
うに、１次元状に並んでいる受光素子１２の画素毎にＲ
，Ｇ、Ｂの繰り返しでフィルタ１１をモザイク状に配置
する方法である。

しかしながら上記２つの方法には、読み取りに長時間を
要する、あるいは白黒画像の読取りに比べて解像度が低
下するといった欠点がある。すなわち、フィルタ切り替
え法では、フィルタを移動させ、フィルタの種類を順次
切り替えながら時分割で３種類のフィルタを透過した光
を受光するためカラー画像１百面を読み取るために３回
の走査が必要となっている。したがって、この方法では
白黒画像の読み取りに比べて３倍の時間が必要となる。

また、モザイクフィルタ法では、Ｒ，Ｇ、Ｂの３つの色
情報が同時に読み取られるため、白黒画像の場合と読み
取りに要する時間は同しである。

しかし、この方法では主走査方向に並んだ３つの受光素
子で１つの画像をつくるため、主走査方向の解像度が１
／３に低下するという欠点がある。

上記２つの方法の欠点を解決する方法として第７図に示
すような方法がある。

３列の受光素子（ａ、ｂ、ｃ）４こ対してマトリックス
駆動Ｃ：よる主走査を行い、カラー画像の１つの画素を
構成するＲ、Ｇ、Ｂの３つの画素に対応した３つの受光
素子を各列から同時に選択し、この３つの受光素子から
の信号を同時に読み取る３列並列走査同時読み取り法で
ある。

この方法によると１回の走査でＲ，Ｃ，Ｂの３つの信号
を全て読み取ることが出来るので、白黒画像の読み取り
と同し速さでカラー画像の読み取りを行なうことが出来
る。また副走査方向にＲｌＧ、Ｂの各色ごとに１個の受
光素子で読み取るので、解像度が低下するおそれもない
。

したがって、高速、高解像度なカラー画像の読み取り用
密着イメージセンサとしてはこの３列並列走査同時読み
取り方式が用いられるようになってきた。

さらに、この方式で低コストなファクシミリやイメージ
スキャナ用のカラー画像読み取りに適した密着イメージ
センサを実現するためにはロッドレンズを用いない、い
わゆる完全密着イメージセンサが最も適していると思わ
れる。

発明が解決しようとする課題 しかし、？３１１１！受光素子として、例えばＣｄ５−
ＣｄＳｅ薄膜光導電体を用い８画素／ｍで３ライン並列
マトリンクス駆動の完全密着カラーイメージセンサを実
現するためには以下のような問題があった。

（１）マトリックス配線が非常に複雑になる。

（２）導光窓と受光素子の配置がむつかしい。

（３）駆動回路との接続がむつかしい。

（４）　　Ｒ，Ｇ、Ｂの出力信号が副走査方向でずれる
。

すなわち、受光素子列が３列あるためにマトリックス配
線を受光素子列のどちらか一方の側にまとめると、受光
素子列の間を通す引き廻し配線の密度が高くなって、無
理が生ずるので、マトリックス配線を受光素子列の両側
に分ける必要があり、その場合共通配線の引き廻しがむ
つかしくなる。

すなわち、個別配線と共通配線の交差点が多（なり、そ
の交差点を眉間絶縁膜で絶縁しても、浮遊容量のために
、マトリックス駆動した場合に出力波形にスパイクノイ
ズが生ずる恐れがある。

また、各色ごとの導光窓列と受光素子列の対が近接して
配置された場合には２つの導光窓列の間に配置された受
光素子列は２つの導光窓列から入射し原稿で反射した２
つの散乱光を同時に受ける恐れがあり、正しい色分離が
できなくなる。さらに、マトリックス配線を受光素子列
の両側に配したため、駆動回路との接続がやり難いとい
う欠点もある。また、上記理由により３列の導光窓列間
の間隔は成る程度余裕をもたせる必要があるが、原稿上
の１つの領域をＲ，Ｇ、Ｂに対応した３つの受光素子で
読み取る時間が、副走査方向の３列の導光窓列間の走行
時間分のずれを生ずるので、信号処理回路において、こ
のずれを補正する必要もある。

本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、
マトリックス配線構造自体を簡素化でき、導光窓相互の
干渉をなくして色分離を完全に行なうとともに、駆動回
路との接続および後の画信号処理をも容易に行ないうる
密着カラーイメージセンサを提供することを目的とする
。

課題を解決するための手段 本発明は上述の問題点を解決するために、透明基板上の
主走査方向に列状に配設され原稿への照射光を導く複数
の導光窓を有する遮光層と、この導光窓に近接して列状
に配設された複数の受光素子と、この受光素子上Ｇこ形
成された各色の色フィルタと、この受光素子から画信号
を取り出すマトリ、クス配線とを同一面上に形成し、前
記受光素子のうち第一色用受光素子を導光窓の副走査方
向上流または下流に配設し、第二色用受光素子または第
三色用受光素子の少な（とも一方を前記導光窓に対し前
記第一色用受光素子と略等距離かつ前記導光窓の副走査
方向下流または上流に配設するという構成を有するもの
である。

作用 本発明は上述の構成により、個別配線と共通配線の交差
点を、最小限に減らせるので、マトリックス配線および
引き出し配線が簡単になり、駆動回路との接続も個別お
よび共通端子を一方の側にまとめうるために容易となる
。

また、導光窓列を減少させて１つの導光窓に複数色の受
光素子を外側から対向させる構成となっているため副走
査方向の読取幅を広げることな（相互のクロストークの
ない完全な色分離を行なうことができる。更に、各出力
信号の取り出しのタイミングもずれが少なくなり、ある
いは完全に同位相で取り出せるためその後の信号処理も
極めて容易となる。

実施例 第１図は本発明の密着カラーイメージセンサの第１の実
施例の回路図である。

同図において、１５は基板、１６は青色フィルタ、１７
は緑色フィルタ、１８は赤色フィルタである。

また、Ｂ　ＩＩ〜Ｂ工は青色フィルタの下に配した受光
素子（以下、Ｂ受光素子と呼ぶ）、Ｃ，、〜Ｇ−は緑色
フィルタの下に配されたＧ受光素子、Ｒ１１〜Ｒ，、、
Ｉは赤色フィルタの下に配されたＲ受光素子である。本
実施例では受光素子としてＣｄ５−ＣｄＳｅの１腰光導
電体を用い、主走査方向の受光素子のピッチを１２５μ
ｍ、副走査方向のＢ、Ｇ、Ｒの受光素子のピッチも１２
５μｍとした。Ｅは電＃電圧、Ｓ、−Ｓ、は共通電極選
択用のスイッチ、Ｋ、〜に０、ＫＧ１〜ＫＧ、、、、お
よびＫ１１−’−ＫＲＭは個別電極選択用のスイッチで
ある。また、Ａｎ、Ａｃ、Ａ。

はプリアンプである。これらのスイッチング機能や増幅
機能は外付けのｒＣ内に備えられている。

次に、本実施例の主走査を説明する。共通電極Ｓ１に接
続されている受光素子群（８１１〜Ｂ１、Ｇｌｌ〜Ｇ＋
、、Ｒ１１〜Ｒ、Ｍ）を第１ブロツクとし、以下同様に
、第２〜第ｎブロンクに分ける。

まずスイッチＳ１をＯＮとして第１ブロツクの（３Ｘｍ
）個の全受光素子の共通電極に電源電圧Ｅを印加する。

また、これと同時にに０、Ｋ、１、ＫＲＩの３つのスイ
ッチをＯＮにし、各ブロックの第１行目の３つの受光素
子（Ｂ１３、Ｃ＋＋、Ｒ＋１）〜（Ｂ１８、Ｇ、、０、
Ｒ，、ｌ）を出力端に接続する。

上記の各スイッチをＯＮにすることによって、まず、Ｂ
　ＩＩ、Ｇ　＋　ｌ、Ｒ１１の３つの受光素子が並列に
電源から出力まで電気的に接続され、光強度に依存した
光導電体の抵抗できまる電流が各プリアンプＡｌｌ　、
Ａｃ　、Ａ＋ｔで増幅されたのち出力される。すなわち
、３つの受光素子Ｂ　ＩＩ、ＣＺ、Ｒ１１からの信号が
同時に出力されて読み取られる。

Ｂｌｌ、Ｇ　Ｉｌｌ　Ｒ１＋からの出力の読み取りが終
了すると、Ｋｏ、Ｋ　Ｇ　Ｉ、Ｋ□をＯＦＦとし、つぎ
にＫＩＩＺ、ＫＯ２，、）（ａｘの３つのスイッチをＯ
Ｎにする。

これにより、各ブロックの第２行目の３つの受光素子（
Ｂ、２、Ｃｚｚ、Ｒ３２）〜（Ｂ、、ｚ、Ｇ、、！、Ｒ
，、りが出力端に接続される。

この場合、スイッチＳ１がＯＮになっているのでＢ１□
、Ｇ１□、Ｒ，□の３つの受光素子が並列に電源から出
力まで電気的に接続され、各信号が各プリアンプＡｓ　
、ＡＧ、ＡＩで増幅されたのち出力される。以下同様に
して、Ｋｏ、ＫＯ２、Ｋｏからに０、Ｋ　Ｇ　Ｉｌｌ、
Ｋ、までのスイッチを３つずつ順次○Ｎにすることによ
り、Ｂ１３、ＧＩｆｆ、ＲＩ３からＢ１１１、Ｇ１．、
Ｒ１，までの受光素子からの出力を３つずつ並列に順次
読み出す。

以上のようにして第１ブロツクの全受光素子からの出力
を読み終えると、ＳｌをＯＦＦにし、次に５２をＯＮに
して第２ブロツクの共通電極に電源電圧Ｅを印加し、第
１ブロツクと同様にして第２ブロツクの読み取りを行な
う。以下同様にして第ｎブロックまでの読み取りを行な
い、■ラインの読み取りを終了する。そして原稿の移動
によって副走査を行ないながら、上記の方法で１ライン
ずつ読み取り、原稿全面の読み取りを行なう。

本実施例では、Ｂ、Ｇ、Ｒ各受光素子列を基板の中央に
配し、Ｂ受光素子列とＧ受光素子列の個別電極からの引
出し線とそのマトリックス配線をＲ受光素子列の個別電
極からの引出し線とそのマトリックス配線および共通電
極からの引出し線の反対側から取り出すように構成して
いる。

このような構成にした理由について以下に説明する。第
２図は本実施例の基板の概略構成を示す平面バタン図、
第３図は第２図の受光素子部の詳細構成を示す断面図（
第３図１ａ）　）および平面図（第３図（ｂ））である
。

まず、第２図において、１９は受光素子の下部に形成し
た遮光膜、２０は導光窓であり、＋６．１７．１８はそ
れぞれ受光素子の上部に形成したＢ、Ｇ、Ｒのフィルタ
であり、フォトエノナング技術を用いてストライプ状に
形成されている。２１は個別電極用配線、２２は共通電
極用配線、ＰＩ、ＰＣｌＰＲはそれぞれＢ、Ｇ、Ｒ受光
素子列の個別端子、Ｃ＋、Ｃｚはそれぞれ第１および第
２ブロツクの共通端子である。

上記のように構成したことにより、Ｂ受光素子列とＧ受
光素子列の間の一列の導光窓で、Ｂ、Ｇ各受光素子列用
の導光窓を兼務することができるためにＧ受光素子列と
Ｒ受光素子列の間に導光窓が不要となり、その空間を共
通配線に利用すれば、個別配線と交差することなく共通
配線を通すことができる。またＧ受光素子列とＲ受光素
子列の間に導光窓がないので、副走査方向の読み取り幅
を広げることなくクロストークのない色分離が可能とな
る。さらに導光窓列が２列でよいために、３色の出力信
号の副走査方向のずれもＢ、Ｇ２色は同じ位相であり、
Ｒ色とのずれも少ないので、信号処理回路での補正も比
較的容易となる。

また、Ｂ受光素子列とＧ受光素子列の個別配線を基板の
長尺方向の一方の端面まで引き廻し、Ｒ受光素子列の個
別配線と一緒にして共通端子側にまとめであるので、駆
動回路との接続も容易となる。

上記の構成をさらに受光部の拡大図である第３図によっ
て補足説明する。

第３図において、２３はＣｄ５−ＣｄＳｅ光導電膜から
成る受光素子、２１は個別電極、２２は共通電極、２４
は透明絶縁膜、２５は耐摩耗層、２６は光源からの入射
光、２は原稿である。その他、第２図と同符号は同一物
を示す。

第３図の断面図において、透明絶縁膜２４上の受光素子
２３上部に厚さが画素ピンチ以下の透明膜あるいは薄板
ガラスを透明接着剤で貼りつけた耐摩耗層２５を設け、
この上に直接原稿２を置き、ガラス基板１５の裏面側に
設置した光源（図示せず）からの光２６を遮光膜１９に
開けた導光窓２０を通して原稿２に照射し、原稿２から
の反射光の強度を受光素子２３で読み取るものである５ 透明な耐摩耗層２５にはロッドレンズのような集光作用
はないが、厚みを画素ピッチ以下に薄くすることによっ
て反射光の散乱範囲を画素ビ、千程度に小さくすること
が出来る。したがって、１つの受光素子が読み取る原稿
上の情報は、該受光素子に近接して開けられた導光窓の
ほぼ真上にある原稿情報に限定することができ、ロット
レンズを省略しても解像度の低下は生しない。

本実施例では、ＢとＧの受光素子列の中間にある１列の
導光窓からの入射光が、その真上にある原稿で散乱され
て、両側のＢとＧの受光素子にほぼ均等に入射するので
、原稿上の一画素を同時にＢとＧに色分解することが可
能となる。また、Ｒ受光素子列の外側の導光窓と、Ｂと
Ｇの受光素子列の中間にある導光窓との副走査方向のず
れは２５０μｍとなっており丁度２画素分に相当する。

したがって、ＢとＧの受光素子の信号をＲ受光素子の信
号乙こ対して、信号遅延処理によって２画素分時間的に
ずらすごとによって原稿上の同一領域からの信号として
扱うことができる。更に、本実施例においては、口、）
レンズを用いないため当然のことながら口、トレンズの
色収差の問題も除去することができる。

第４図は本発明の密着カラーイメージセンサの第２の実
施例の概略構成を示す平面バタン図であり、第２図と同
符号は同一物を示す。

本実施例では導光窓を１列とし、その両側に一方は一つ
の窓にたいしてＢとＧの受光素子を対にして配し、他方
はＲ受光素子を一つ配し、ＢとＧの受光素子列に対して
はＢ、Ｇ、Ｂ、Ｇと交互にＢとＧのモザイク状のフィル
タを形成し、Ｒ受光素子列に対してはＲのストライプ状
フィルタを形成しである。Ｂ、Ｇ、Ｒ各受光素子からの
配線および端子の配置などは第１の実施例と同一である
。

また、本実施例でも導光窓の主走査方向のピンチは１２
５μｍとした。したかって、Ｒ受光素子の主走査方向の
ピッチは１２５μｍであるか、一対のＢとＧの受光素子
列とＲ受光素子間の距離は６２５μｍ以下となる。

なお、ＢとＧ受光素子列とＲ受光素子列間の距離は１２
５μｍとした。

上記のように構成したごとにより、導光窓列力、−列で
よいことから一画素の読み取り点て同時に３色に色分解
できるので、副走査方向の色ずれの補正をする必要がな
くなるという新たな効果が得られる。

もちろん第１の実施例の効果も同時に有効である。

以上、これまで述べた説明においては、本発明の２つの
実施例を示したに留まるが、本発明の精神を逸脱するこ
となしに種々の変形、変更をなし得ることは言うまでも
ない。

例えば、上記の実施例においては、受光素子として、Ｃ
ｄ５−ＣｄＳｅの光導電体を使用したが、ａ−５ｉ等の
材料を用いた光導電体やフォトダイオードも使用可能で
ある。また、上記第１の実施例ではＢ、Ｇ、　ｌ？の順
序でストライプ状の色フィルタを並べる場合を例示した
が本発明はフィルタの順序如何に拘りな〈実施すること
は明らかである。

また、第２の実施例では、Ｂ、Ｇのモザイクフィルタと
Ｒのストライプフィルタの組み合わせを例示したがこの
場合も組み合わせは自由に変えられる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は透明基板北の
主走査方向に列状に配設され原稿への照射光を導く複数
の導光窓を有する遮光層と、この導光窓に近接して列状
に配設された複数の受光素子と、この受光素子上に形成
された各色の色フィルタと、この受光素子から画信号を
取り出すマトリックス配線とを同一面上に形成し、前記
受光素子のうち第一色用受光素子を導光窓の副走査方向
上流または下流に配設し、第二色用受光素子または第三
色用受光素子の少なくとも一方を前記導光窓に対し前記
第一色用受光素子と略等距離かつ前記導光窓の副走査方
向下流または上流に配設したものであり、受光素子の個
別および共通配線の交差点を最小限に減らずことができ
、マトリックス配線が簡単になり、駆動回路との接続も
容易となる。また、導光窓を２列以下にすることかでき
るので、全体として副走査方向の読み取り幅を広げるこ
となく、クロストークのない色分離か可能となる。さら
乙こ、３色の出力信号の副走査ノＪ向のずれも少ないの
で信号処理回路での補正も容易となる等の多くの優れた
効果が得られる２更に、配線の引き廻しにおける交差点
を最小限に減らし配線間のピッチも比較的余裕をもたせ
うるので、線間の容量結合によるノイズも少なくでき、
全体として基板の幅も小さくできるので、工業的に安価
に製造できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１圓は本発明の密着力→−イメージセンサの第１の実
施例の回路図、第２図は同実施例の概略構造を示す平面
バタン図、第３回は同実施例の受光素子部の詳細構成を
示す断面図および平面図、第４図は本発明の密着カラー
イメージセンサの第２の実施例の概略構造を示す平面バ
タン図、第５図および第６図は従来の１腰型ラインセン
サの概略構造図、第７図は、３列並列走査同時読み取り
法の基本的な構成を示す模式間である５ １Ｇ、　＋７．　ＩＬ−一色フィルタ、２０−・・・・
・導光窓、ＢＧ、Ｒ・・・・・・受光素子、Ｓ−・−１
，・共通電極選択用スイ２千、Ｋ・・・・個別電極選択
用スイノ千。 代理人の氏名　弁理士　小鍜治　明　ほか２名第６図 第５図 第６図 ＲＧＢＲＧＢＲＧ 賊 届慄桝枳何

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 透明基板上の主走査方向に列状に配設され原稿への照射
   光を導く複数の導光窓を有する遮光層と、この導光窓に
   近接して列状に配設された複数の受光素子と、この受光
   素子上に形成された各色の色フィルタと、この受光素子
   から画信号を取り出すマトリックス配線とを同一面上に
   形成し、前記受光素子のうち第一色用受光素子を導光窓
   の副走査方向上流または下流に配設し、第二色用受光素
   子または第三色用受光素子の少なくとも一方を前記導光
   窓に対し前記第一色用受光素子と略等距離かつ前記導光
   窓の副走査方向下流または上流に配設したことを特徴と
   する密着カラーイメージセンサ。