JPH1042097A

JPH1042097A - カラーリニアイメージセンサ及び画像読み取り装置

Info

Publication number: JPH1042097A
Application number: JP8195897A
Authority: JP
Inventors: Izumi Takashima; 泉高島
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 1998-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】点順次方式のカラーリニアイメージセンサの
長手方向にわたって斜めの入射光による混色を防ぎ均一
で良好な色分解特性を実現する。【解決手段】直線上に配列され画像光を受光して電荷
を蓄積する複数の感光画素１３と、複数の感光画素の上
方に感光画素と感光画素との間を遮蔽するように配置し
た遮蔽層１２と、複数の感光画素に対応して上方に遮蔽
層を挟んで画像光の特定色光を選択的に通過させるよう
に配置した複数色のカラーフィルタ１１とを備え、カラ
ーフィルタの位置を対応する画素の位置よりも直線上に
配列された画素列の中央寄りにシフトし、或いは遮蔽層
の位置を直線上に配列された画素列の中央寄りに中央か
らの距離に比例してシフトする。また、テレセントリッ
ク結像光学系と組み合わせることにより、主光線を像空
間で光軸と平行にして混色を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、センサ画素列を複数の
色のセンサ画素で所定の繰り返し順に配列して各色に分
解した原稿読み取り信号を取り出すカラーリニアイメー
ジセンサ及びこのセンサを用いた画像処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１４は従来の点順次１ラインカラーリ
ニアイメージセンサの構成例を示す図、図１５は従来の
点順次１ラインカラーリニアイメージセンサの他の構成
例を示す図、図１６は図１５に示す点順次１ラインカラ
ーリニアイメージセンサのチップ内部構成図、図１７は
図１６に示すチップ内部構成図の動作を説明するための
図、図１８は３ラインカラーリニアイメージセンサのビ
デオ信号処理回路の構成例を示す図である。

【０００３】複写機やファクシミリ、ＯＡ機器のスキャ
ナー等の原稿画像を読み取る画像読取装置にはＣＣＤリ
ニアセンサが用いられている。このＣＣＤリニアセンサ
を用いてカラー原稿画像を読み取る場合には、Ｒ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の分光感度を有するカラー
フィルタをＣＣＤリニアセンサにオンチップしたカラー
リニアイメージセンサが用いられている。

【０００４】従来は、等倍の密着センサとロッドレンズ
アレイを組み合わせて１ライン方式の点順次方式のカラ
ーリニアイメージセンサによりカラー画像の読み取りを
行っていた。この場合には、センサの感光画素が大きい
ためＳ／Ｎは良好であるが、例えばＡ３サイズの４００
ｓｐｉの読取となると、等倍系なので３０ｃｍ長の長尺
センサが必要となるので、１チップでは実現が難しく多
チップ構成、例えば６０ｍｍ長のチップを５チップ使っ
た構成とならざるを得なかった。そのため、センサ自体
や駆動／信号処理回路が高価になり、チップ間色差が生
じるだけでなく、ロッドレンズアレイとの組み合わせな
ので焦点深度がとれない等の欠点があった。

【０００５】そこで、チップサイズが小さく、しかも１
チップ構成のためチップ間差がなく安価な縮小型の３ラ
イン方式の線順次センサを球面レンズと組み合わせた方
式が採用されるようになった。しかし、この方式の場合
には、図１８に示したように副走査方向にギャップ補正
が必要になり、しかも、スキャンモータその他から発生
する振動の影響によりギャップ補正の精度が維持できな
いという問題が生じている。このような副走査方向の補
正の問題を解消するものとして、１ライン方式の点順次
方式のカラーリニアイメージセンサが提案されている。

【０００６】上記前者の３ラインカラーセンサの場合に
は、ＲＧＢ間にラインギャップがあるため、ライン補正
が必要になるのに対し、後者の点順次１ラインカラーセ
ンサの場合には、ライン間ギャップがなくその点では前
者の３ラインカラーセンサより有利であるが、ＲＧＢ間
で主走査方向に色ズレが生ずる。そこで、この色ズレを
補正するために、移動平均化処理を行うこともあるが、
その演算処理によりＭＴＦが劣化するという２次障害が
ある。

【０００７】このように従来よりカラーリニアイメージ
センサとしては、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの分光感度を有す
るカラーフィルタを用いたセンサ画素列を副走査方向に
平行に並べてなる３ラインカラーリニアイメージセンサ
や、図１４に示すＲＧＢＲＧＢ……のようにセンサ画素
列９１が３色の順次繰り返し配列で構成され、読み取り
信号がＣＣＤレジスタ９３を介してそのままの順序でシ
リアルに取り出される点順次１ラインカラーリニアイメ
ージセンサ、図１５に示すＲＧＢＲＧＢ……のようにセ
ンサ画素列９１が３色の順次繰り返し配列で構成され、
センサ画素列９１から読み取り信号が色別にＣＣＤレジ
スタ９３Ｒ、９３Ｇ、９３Ｂに転送されそれぞれがシリ
アル転送に取り出される点順次１ラインカラーリニアイ
メージセンサ等がある。

【０００８】図１４に示す点順次１ラインカラーリニア
イメージセンサは、（ｂ）に示すようにパルスφＲＯＧ
に基づきドライバ９５によりリードアウトゲート９２を
制御してセンサ画素列９１の信号をＣＣＤレジスタ９３
にパラレルで一括転送して保持し、クロックφ１とφ
２、リセットパルスφＲＳにより出力アンプ９４を通し
てＶ_OUTでシリアルに読み出している。また、図１５に
示す点順次１ラインカラーリニアイメージセンサは、例
えばその具体的なチップ内部構成（例えばテレビジョン
学会誌「高速駆動点順次カラー方式ＣＣＤリニアセン
サ」Ｖｏｌ．４７，Ｎｏ．９，ｐｐ１１６２〜１１６７
参照）を示したのが図１６、その動作パルス波形図を示
したのが図１７である。図１７に示すようにパルスφＲ
ＯＧ（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）に基づきドライバ９５によ
りリードアウトゲート９２を制御してセンサ画素列９１
の信号をそれぞれＣＣＤレジスタ９３Ｒ、９３Ｇ、９３
Ｂに転送して保持し、クロックφ１、φ２、φ３、φ４
に基づきタイミングジェネレータ９９、クロックドライ
バ９６を介してＣＣＤレジスタ９３Ｒ、９３Ｇ、９３Ｂ
を駆動し出力アンプ９４を通してＶ_OUT（Ｒ、Ｇ、Ｂ）
を読み出している。

【０００９】一方、３ラインカラーリニアイメージセン
サでは、例えば図１８に示すようにカラー原稿からの反
射光をＲ、Ｇ、Ｂに色分解して電気信号に変換したビデ
オ信号が奇数番目の画素（Ｏdd）と偶数番目の画素（Ｅ
ven)に分けて出力される。そして、ビデオ信号処理回路
は、サンプルホールド回路２０２、ゲイン調整回路ＡＧ
Ｃ（AUTOMATIC GAIN CONTROL）２０３、オフセット調整
回路ＡＯＣ（AUTOMATIC OFFSET CONTROL) ２０４、Ａ／
Ｄ変換回路２０５、マルチプレクサー２０６、ギャップ
補正メモリ２０７、２０７′、シェーディング補正回路
２０８を有し、３ラインカラーリニアイメージセンサ２
０１から出力されたアナログのビデオ信号をサンプルホ
ールドし、ゲイン調整、オフセット調整してデジタル信
号に変換した後、偶数番目の画素と奇数番目の画素をミ
キシングしてギャップ補正、シェーディング補正を行っ
ている。ギャップ補正メモリ２０７、２０７′は、画素
列Ｒ、Ｇ、Ｂのセンサ間のギャップ分を補正するための
ものであり、例えばＦＩＦＯ構成のラインメモリからな
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図１９は縮小型原稿読
み取り装置の光学系の概要を示す図、図２０は混色の問
題を説明するための図である。しかし、上記の縮小型原
稿読み取り装置では、図１９に示すように原稿２５１と
センサ２４１との間に球面レンズ２５２を用いているた
め、光軸上では、センサにほぼ垂直に入射している原稿
からの反射光がセンサの両端部に近づくほど、センサの
フィルタ／画素に対して斜めから入射することになる。

【００１１】点順次センサでは、その構成上、従来の３
ライン方式のセンサよりも各画素の幅を狭く実現する必
要があり、例えば有効画素列長をほぼ実現限界の７０ｍ
ｍとし、１色当たりの画素数をＡ３、４００ｓｐｉ読み
取り用として５０００画素とすると、画素サイズ（幅）
は３ラインセンサでは、７０×１０³／５０００＝１４μ
ｍ点順次センサでは、７０×１０³／５０００×３＝
４．６６μｍとなる。

【００１２】カラーセンサでは、図２０に示すように遮
蔽層（アルミ層）３０２により遮蔽した下地となるＣＣ
Ｄセンサの画素３０１の上にカラーフィルタ３０３を設
置することになるが、その画素の幅が上記のように小さ
くなると、相対的にこのフィルタ部の高さ・厚みが無視
できなくなる。そのため、図２０Ａに示すようにセンサ
に対して入射光の角度が垂直である場合には混色は発生
しないが、図２０Ｂに示すようにセンサに入射する光の
うち、斜めからある角度を持って入光する成分がある
と、ある色、例えばＧのフィルタを通過した光の一部が
そのフィルタに対向する画素ではなく、隣接する画素、
例えば本来はＲ受光用の画素に一点鎖線で示すように入
光してしまい、その結果として、「混色」現象を引き起
こしてしまうという、点順次カラーリニアイメージセン
サの構成なるが故の原理的な問題を有している。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するものであって、点順次方式のカラーリニアイメ
ージセンサであってもセンサの長手方向にわたって斜め
の入射光による混色を防ぎ均一で良好な色分解特性を実
現できるようにするものである。

【００１４】そのために本発明は、カラーリニアイメー
ジセンサとして、直線上に配列され画像光を受光して電
荷を蓄積する複数の感光画素と、前記複数の感光画素の
上方に感光画素と感光画素との間を遮蔽するように配置
した遮蔽層と、前記複数の感光画素に対応して上方に前
記遮蔽層を挟んで画像光の特定色光を選択的に通過させ
るように配置した複数色のカラーフィルタとを備え、前
記カラーフィルタの位置を対応する画素の位置よりも前
記直線上に配列された画素列の中央寄りにシフトしたこ
とを特徴とするものである。

【００１５】そして、前記シフト量は、前記中央の位置
からの距離に比例して設定し、さらに高さの異なる前記
複数色のカラーフィルタに対して、上方に位置するカラ
ーフィルタほど大きくすると共に、前記複数色のカラー
フィルタは、複数色を一定の繰り返し順で配列し、前記
中央の位置から線対称になるように色の配列順を設定
し、また、高さの異なる前記複数色のカラーフィルタに
対して、前記中央の位置寄りに配置される色を外側寄り
に配置される色より高くしていることを特徴とするもの
である。

【００１６】また、前記感光画素と遮蔽層とカラーフィ
ルタからなる点順次式カラーリニアイメージセンサに原
稿の画像光を結像する結像光学系を備え、該結像光学系
の光軸をセンサ中央位置と一致するように構成し、前記
結像光学系は、前記センサに入射する主光線の角度の最
大値が１０°以上でかつ２０°以下であることを特徴と
し、さらに上記カラーフィルタをシフトする構成に代え
て、前記遮蔽層の位置を前記直線上に配列された画素列
の中央寄りにシフトしたことを特徴とするものである。

【００１７】また、画像読み取り装置として、上記カラ
ーリニアイメージセンサ、及び前記カラーリニアイメー
ジセンサに原稿の画像光を結像する結像光学系を備えた
ことを特徴とし、さらに前記結像光学系の光軸をセンサ
中央位置と一致するように構成し、前記結像光学系は、
前記センサに入射する主光線の角度の最大値が１０°以
上でかつ２０°以下であり、前記シフト量は、前記結像
光学系により投影される画像光の入射角度に対応して設
定されることを特徴とするものである。

【００１８】また、画像読み取り装置として、直線上に
配列され画像光を受光して電荷を蓄積する複数の感光画
素と、前記複数の感光画素の上方に感光画素と感光画素
との間を遮蔽するように配置した遮蔽層と、前記複数の
感光画素に対応して上方に前記遮蔽層を挟んで画像光の
特定色光を選択的に通過させるように配置した複数色の
カラーフィルタと、前記感光画素と遮蔽層とカラーフィ
ルタからなる点順次式カラーリニアイメージセンサに画
像を投影するテレセントリック結像光学系とを備えたこ
とを特徴とするものである。

【００１９】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照
しつつ説明する。図１は本発明に係る画像読み取り装置
の実施の形態を示す図、図２は本発明に係る画像読み取
り装置の他の実施の形態を示す図であり、１は点順次式
カラーリニアイメージセンサ、２はテレセントリックレ
ンズ、３は開口絞り、４はプラテンガラス、５は原稿、
１１はカラーフィルタ、１２は遮蔽層、１３は感光画素
を示す。

【００２０】図１において、点順次式カラーリニアイメ
ージセンサ１は、ＣＣＤセンサ部にＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の分光感度を有するカラーフィルタを
所定の配列順で繰り返すようにオンチップしたセンサ画
素列からなり、色分解したカラー原稿の読み取り信号を
取り出すセンサであり、例えば左から右へ順次ＢＧＲＢ
ＧＲ……、或いはＲＧＢＲＧＢ……の感光画素列の繰り
返しで配列したもの、中心位置から感光画素列の繰り返
し順序を逆に変えて、つまり感光画素列の中心位置から
色の配列順がＲＧＢで左右に線対称になるようにして感
光画素列を配列したものである。テレセントリックレン
ズ２は、射出瞳の位置を無限遠とした光学系とするもの
であり、前側焦点に開口絞り３を置くことにより、この
光学系においてテレセントリックレンズ２を通過した主
光線は、像空間（センサ側）では光軸と平行となる。そ
のため、画像読み取り装置は、点順次式カラーリニアイ
メージセンサ１が図１０により説明したように色分解特
性に画角依存性を有していても、テレセントリックレン
ズ２を使用したテレセントリック結像光学系と組み合わ
せることにより、センサの長手方向にわたって均一で良
好な色分解特性を得ることができる。

【００２１】上記のテレセントリック結像光学系では、
テレセントリックレンズ２が従来より使用しているレン
ズに比べてコストが高いものとなる。そこで、図２に示
す実施の形態は、点順次カラーリニアイメージセンサ自
体により色分解特性の画角依存性を改善するように構成
したものであり、図２Ｂに示すようにカラーフィルタ１
１の位置を対応する画素部１３の位置よりもセンサの長
手方向の中心に向かってシフトするものである。いま、
図２Ａに示すようにレンズの後側主点から点順次カラー
リニアイメージセンサ１までの距離をＬ、光軸から注目
画素までの距離をｒ、その半画角をθとし、図２Ｂに示
すように点順次カラーリニアイメージセンサ１のカラー
フィルタ１１と画素（光電変換部）１３との距離をｄと
すると、図２Ｂに示すΔｒがカラーフィルタ１１のシフ
ト量となる。このシフト量Δｒは、よく知られた２つの
相似三角形の関係から求めることができる。すなわち、
図２Ａにおける直角を挟む２辺として距離Ｌとｒとを有
する直角三角形と図２Ｂにおける直角を挟む２辺として
距離ｄとシフト量Δｒとを有する直角三角形は、頂角と
して同じ半画角θを有し相似三角形となるので、これら
の対応する辺であるシフト量Δｒと光軸（センサの中
心）からの距離ｒとの比は、距離ｄと距離Ｌとの比と同
じになるから、

【００２２】

【数１】によりシフト量Δｒが求められる。すなわち、光軸から
の距離ｒに比例する。

【００２３】さらに、カラーフィルタ１１の位置を対応
する画素部１３の位置よりもセンサの長手方向の中心に
向かってシフトする他の実施の形態について説明する。
図３はカラーフィルタの配列順を全長にわたって同じに
した点順次カラーリニアイメージセンサの実施の形態を
示す図であり、右端から左端までＲＧＢＲＧＢ……の順
にカラーフィルタの配列し、カラーフィルタの位置を対
応する画素の位置よりも中心からの長手方向の中心寄り
に距離に比例してシフトしたものである。また、図４は
カラーフィルタの配列順を中心位置から左右に線対称に
した点順次カラーリニアイメージセンサの実施の形態を
示す図であり、センサの中央から右端に向かってＢＧＲ
ＢＧＲ……、左端に向かって同様にＢＧＲＢＧＲ……の
順にカラーフィルタの配列し、カラーフィルタの位置を
対応する画素の位置よりも中心からの長手方向の中心寄
りに距離に比例してシフトしたものである。

【００２４】従来の点順次カラーリニアイメージセンサ
の場合、光軸上では図３Ｂに示すように全く問題ない
が、センサの左右両側では、図３Ａ、Ｃに示すように入
射光が角度を有するため、例えばセンサの左側では、図
３Ａに示すようにＲの画素部に対し隣接するＧのカラー
フィルタの透過光成分（一点鎖線）が混色され、同様に
Ｇの画素部に対し隣接するＢのカラーフィルタの透過光
成分（一点鎖線）、Ｂの画素部に対し隣接するＲのカラ
ーフィルタの透過光成分（一点鎖線）がそれぞれ混色さ
れる。また、右側では、図３Ｃに示すように左側と反対
の組み合わせによるカラーフィルタの透過光成分（一点
鎖線）が混色される。したがって、この混色の傾向は、
光軸の左と右では異なるため、色変わりが光軸非対称と
なる。そこで、センサの左右の両側に対し、センサの中
心からの距離に応じて求まるシフト量だけ、つまり入射
光角度による影響分だけカラーフィルタを中心側にシフ
トさせる。このようにすると、図３Ｄ、Ｆに示すように
隣接する画素のカラーフィルタの透過光成分による混色
を防ぐことができる。なおこの場合、幾つかのブロック
に分割してブロック毎に所定のシフト量を設定してもよ
い。

【００２５】上記のようにカラーフィルタの配列順を全
長にわたって同じにした場合には、左右端部でシフト量
が十分にマッチングしていないと、左右対称ではないた
め全体として違和感を与えることもある。しかし、図４
に示すようにカラーフィルタの配列順を中心位置から左
右に線対称にした点順次カラーリニアイメージセンサの
場合には、想定している角度と多少異なる方向から光が
入射し、混色が発生しても、その傾向が左右で線対称と
なるのて、見かけ上の印象が非対称の場合よりも良くな
る。

【００２６】次に、点順次カラーリニアイメージセンサ
のカラーフィルタを実現する方法として、オンウエハー
法がよく用いられているので、このオンウエハー法を用
いた点順次カラーリニアイメージセンサに本発明を適用
する場合について他の実施の形態を説明する。図５はオ
ンウエハー法の工程を説明するための図、図６はオンウ
エハー法により作製しカラーフィルタの配列順を左端か
ら右端まで同じにした点順次カラーリニアイメージセン
サによる実施の形態を示す図、図７はオンウエハー法に
より作製しカラーフィルタの配列順を中央から左右線対
称にした点順次カラーリニアイメージセンサによる実施
の形態を示す図である。

【００２７】オンウエハー法の工程では、図５Ａに示す
ようなフォトダイオードを有する感光画素１３の上に遮
光層（アルミ層）１２を形成しウエハープロセスの完了
したＣＣＤウエハーに対し、図５Ｂに示す平滑層１４、
図５Ｃに示すカラーフィルタ１１Ｂ、図５Ｄに示す中間
層１５、図５Ｅに示すカラーフィルタ１１Ｒ、図５Ｆに
示す中間層１６、図５Ｇに示すカラーフィルタ１１Ｇ、
図５Ｈに示すオーバーコート層（保護層）１７を順次形
成する。平滑層１４及び中間層１５、１６の形成では、
透明保護用レジスト（アクリル）を塗布し、表面の凹凸
の平滑化と染色用レジストとの密着性を確保し、カラー
フィルタ１１Ｂ、１１Ｒ、１１Ｇの形成では、水溶性染
色層用レジスト（カゼイン）を染色液に浸漬し乾燥して
いる。オンウエハー法の工程では、このようにして精度
良く低コストで良好なカラーフィルタを実現できるが、
各色のフィルタの高さに違いが生ずるので、上記実施の
形態の場合よりも入射角の傾きに対して影響を受けやす
いという欠点がある。

【００２８】すなわち、オンウエハー法により作製され
た点順次カラーリニアイメージセンサでは、図６Ａ、Ｃ
に示すように入射光に対しセンサの端部でカラーフィル
タが重なる部分や逆に隙間の部分が生じる。そのため、
オンウエハー法により作製された点順次カラーリニアイ
メージセンサにおいて、先に示した実施の形態と同様、
センサの中央近傍を除く左右の両側で図６Ｄ、Ｆに示す
ようにカラーフィルタをシフトさせる場合、このシフト
量は、カラーフィルタの高さが色により異なるので、こ
の高さに応じ、カラーフィルタが上方にあるものほど、
またセンサの中心位置からの距離が大きいほど、シフト
量を大きくすることが必要になる。

【００２９】上記のようにカラーフィルタの配列順を左
端から右端まで同じにするものに対し、図４に示した実
施の形態と同様、図７に示すようにセンサの中心で線対
称にしてもよい。このようにすることにより、非対称な
混色傾向の発生を防ぐことができる。また、製造の都合
上、センサ上に設けるカラーフィルタの大きさは場所に
よらず同サイズであることが望ましいが、その場合、端
部でのカラーフィルタ相互の重なりの様子が図７Ａ、
Ｂ、Ｃと図７Ｄ、Ｅ、Ｆとでは異なってくる。図７Ａ、
Ｂ、Ｃでは、中央寄りのカラーフィルタが高くなってい
るので、隣接するフィルタの間に全て空隙が生ずること
になるが、逆に図７Ｄ、Ｅ、Ｆでは中央寄りのカラーフ
ィルタが低くなっているので、一部のみに空隙が生ず
る。これらのうち、想定される角度以外からの光が存在
する場合を考えると、後者の方がより好ましいといえ
る。

【００３０】図８は本発明に係る画像読み取り装置の全
体の光学系を含めた実施の形態を示す図である。以上の
各実施の形態のような点順次カラーリニアイメージセン
サを搭載して良好な画像読み取り装置を実現する際に
は、装置の結像光学系の光軸をセンサの中心、あるいは
対称配列画素の場合にはその対称軸となるべく一致させ
ることが必要である。また、その画像読み取り装置の結
像光学系を通過してセンサに入射する光線（主光線）の
角度を、混色の発生を極小となるセンサへの入射光角度
とほぼ一致させるようにすることが必要である。さら
に、その装置における最大半画角（図２における
θ_max）は、あまり大きくすると、レンズの解像特性が
端部で低下する現象を引き起こし、逆に、あまり小さく
すると、結像光学系の総光路長が長くなってしまい、装
置が大型化してしまうという問題が生じる。結局、実際
的なところとしては、上記の諸条件を考慮すると、主光
線の角度の最大値θ_maxは、１０°≦θ_max≦２０°の
範囲が好ましい。この範囲内での従来の装置とほぼ同じ
サイズのモデルを示したのが図８であり、原稿面２１を
３１７．５ｍｍ、センサ２３の画素列長（１４μｍ×５
０００画素）を７０ｍｍ、原稿面２１からセンサ２３ま
での光路長を４２０ｍｍ、レンズ２２の縮小率を１／
４．５としたものである。この場合の半画角が約１８°
となる。したがって、点順次カラーリニアイメージセン
サも上記の範囲内の、例えば１８°の入射光に対して混
色の発生を極小化できるように実現されていることが望
ましい。

【００３１】図９は遮蔽層の幅を変えた本発明に係る画
像読み取り装置のさらに他の実施の形態を示す図であ
る。従来のままの画像読み取り装置では、図９Ａ、Ｃに
示す一点鎖線のように隣接するカラーフィルタからの入
射光により混色が生じるのをカラーフィルタのシフトで
はなく、図９Ｄ、Ｆに示すように遮蔽層の幅を変えるこ
とにより実現したものである。すなわち、遮蔽層の幅を
広くすると、図９Ｅに示すセンサ中央部でやや光量が少
なくなるが、左右両側では、図９Ｄ、Ｆに示すように隣
接する画素の透過光成分を遮蔽することができる。この
ように遮蔽層の幅を変え隣接画素間の中間位置よりも外
側に延ばして広くし混色成分の光（一点鎖線）を遮断す
るように構成してもよいし、カラーフィルタのシフト量
と同様に中央からの距離に応じて遮蔽層の位置を変えて
もよい。この場合には、センサの左右で入射光が線対称
になるので、遮蔽層の位置も線対称にすればよい。

【００３２】図１０は画像処理装置の全体システム構成
を示す図、図１１は画像処理装置の概略構成を示す図、
図１２は画像読取部の構成例を示す図、図１３は画像読
取部による原稿読み取り信号の読み出し方向を説明する
ための図である。

【００３３】上記本発明に係るカラーリニアイメージセ
ンサを搭載する画像処理装置の全体システム構成は、例
えば図１０に示すように画像を読み取り、電気信号に変
換する画像入力部（スキャナー部、ＩＩＴ）５１、読み
取られた原稿の画像信号を補正・変換・調整処理を施す
画像処理部（ＩＰＳ）５２、画像信号（電気信号）を光
信号に変換して静電潜像による画像形成を行う画像出力
部（ＩＯＴ）５３とに分けられ、画像処理部（ＩＰＳ）
５２に編集処理を施す画像編集部５５が接続される。そ
して、スキャナーを有するパソコンやワークステーショ
ン、ファックス等の外部機器５４の画像信号が画像処理
部５２に入力され、また、画像処理部５２から出力され
る画像信号が外部機器５４に入力される。このような画
像処理装置の概略構成を示したのが図１１であり、画像
読取部の構成例を示したのが図１２である。

【００３４】画像入力部５１では、蛍光灯やハロゲンラ
ンプ等の照明装置８２、反射ミラー８３、８４、および
光学レンズ８５を用いた縮小光学系を採用し、各色５０
００画素のＲＧＢ３ライン型のＣＣＤセンサ６１を搭載
している。このＣＣＤセンサ６１で読み取られた信号
は、アナログアンプで増幅され、Ａ／Ｄ変換器でデジタ
ル信号に変換される。制御基板７２には、画像処理部５
２と画像出力部５３の電気回路が搭載されている。画像
処理部５２では、スキャナーから取り出される例えば８
ビットのＲＧＢデジタル信号に種々の処理を施し、画像
出力部５３の特性に見合ったＣ（シアン）、Ｍ（マゼン
タ）、Ｙ（イエロー）、Ｂ_k（ブラック）信号を生成す
る。画像出力部５３では、まず画像処理部５２から順次
送られてくるＣＭＹＢ_k信号を半導体レーザーの点灯を
制御するドライバーへ入力して光信号に変換する。ＲＯ
Ｓ（Raster Output Scanner:レーザービーム走査装置）
部６５は、赤外半導体レーザー、レンズ、ポリゴンミラ
ーにより構成され、例えば６０μｍのスポット光となっ
て感光体ドラム６３を走査する。感光体ドラム６３は、
帯電器により帯電されており、光信号により静電潜像が
形成される。潜像は、ロータリー現像器６６上の２成分
磁気ブラシ現象によりトナー像となり、転写ドラム上に
吸着させた用紙上に転写される。感光体ドラム６３は、
クリーナー６４で余分なトナーがクリーニングされる。
この工程をＢ_k、Ｙ、Ｍ、Ｃの順に繰り返し、用紙上に
多重転写する。転写ドラムより用紙を剥離し定着器でト
ナーを定着する。

【００３５】画像入力部５１では、図１２に示すように
原稿台８１上に下向きに原稿８８が載置されると、照明
装置８２で原稿８８を照明し、反射ミラー８３、８４、
光学レンズ８５を介して直線状のＣＣＤセンサ８６上に
原稿像を結像し、原稿の主走査方向の読み取りを行う。
ＣＣＤセンサ８６では、原稿像を電気信号に変換する。
また、照明装置８２、反射ミラー８３、８４は、モータ
駆動系（図示せず）により、図示矢印方向に移動して原
稿台８１を走査し、副走査方向の読み取りを行う。この
ようにしてＣＣＤセンサ８６からは、原稿像に対応した
電気信号、すなわち画像信号が得られる。

【００３６】また、図１２に示す画像読み取り装置にお
いては、照明装置８２の発光ムラ、反射ミラー８３、８
４の汚れ等による濃度ムラ、光学レンズ８５の光度分布
のムラ等のいわゆるシェーディングを除去する手段を設
けている。すなわち、シェーディング補正用の白色基準
板８７を原稿台８１の副走査方向の走査開始端部に設け
ている。この白色基準板８７は、画像信号を補正する際
の基準となる信号を発生させるための濃度基準板として
機能する板状体であって、前面を例えば白く均一に塗っ
たものであり、図１３に示すように主走査方向に伸延し
ている。なお、図１３では、原稿台８１の下から原稿８
８を見た状態を示しており、右側が装置の正面、すなわ
ち操作者側、左側が背面、上側が装置正面からみて左側
である。また、図１３において、原稿８８は、左から右
に主走査され、上から下に副走査される。原稿を読み取
るに際しては、原稿８８の走査に先立ってこの白色基準
板８７を読み取る。そして、その後に原稿を走査して白
色基準板８７の読取信号に基づき画像信号補正を行う。
８９は白色基準板８７のカバー兼原稿位置規定用の突き
当てガイドである。

【００３７】画像処理部５２では、画像入力部５１から
のＢＧＲ信号について、それぞれ８ビットデータ（２５
６階調）を入力し、ＣＭＹＢ_k信号（トナー信号）に変
換した後、プロセスカラーのトナー信号Ｘをセレクト
し、これを２値化してプロセスカラーのトナー信号のオ
ン／オフデータにして画像出力部５３に出力し、この間
に色の再現性、階調の再現性、精細度の再現性等を高め
るために種々のデータ処理を行っている。例えばカラー
原稿の読み取り信号をグレーバランスしたカラー信号に
調整（変換）するための等価中性濃度変換や、ＢＧＲ信
号をＹＭＣ信号に変換するマトリクス変換、特定の領域
において指定された色による変換処理を行うカラー変
換、色の濁りが生じないように適量のＢ_kを生成し、そ
の量に応じてＹＭＣを等量減ずる（下色除去）処理を行
うＵＣＲ（Ｕnder Ｃolor Ｒemoval；下色除去）＆黒
生成、デジタルフィルタ、モジュレーションテーブルに
より網点除去情報及びエッジ強調情報を生成し、写真や
網点印刷の原稿の場合には平滑化し、文字や線画の原稿
の場合にはエッジ強調等を行っている。さらには、再現
性の向上を図るためのものであり、エリア信号に従った
濃度調整、コントラスト調整、ネガポジ反転、カラーバ
ランス調整、文字モード、すかし合成等の編集機能を持
っている。また、画像処理部５２は、システムバリュー
として明度と色相情報を持つＬ^*ａ^*ｂ^*信号を採用
し、ＢＧＲ→Ｌ^*ａ^*ｂ^*→ＣＭＹの色変換を行うよう
に構成したものであってもよい。

【００３８】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上
記実施の形態では、各フィルタの高さの段差がフィルタ
の厚みと等しい場合を典型的な例として取り上げ説明し
たが、この段差は、多少厚くても薄くても、或いは断面
形状が完全な矩形ではなく、製造の都合により多少丸み
を帯びるような場合でも、本発明の効果が損なわれるも
のではないことはいうまでもない。また、カラーフィル
タの種類も、上記の説明による染料系の他に顔料系でも
よい。さらに、上記実施の形態では、カラーフィルタが
ＲＧＢの３色の場合について説明したが、例えばＣＧＹ
の３色構成あるいはその他の２色以上のフィルタ構成の
場合についても本発明は同様に適用でき、その効果も同
様であることは勿論である。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、テレセントリックレンズを使用したテレセン
トリック結像光学系を採用して主光線が像空間で光軸と
平行になるようにし、或いはセンサの画素に対してその
上の遮蔽層、カラーフィルタの位置関係を中心に向かっ
て相対的にシフトするので、センサの光軸近傍から外れ
る左右両端付近での混色をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像読み取り装置の実施の形態
を示す図である。

【図２】本発明に係る画像読み取り装置の他の実施の
形態を示す図である。

【図３】カラーフィルタの配列順を全長にわたって同
じにした点順次カラーリニアイメージセンサの実施の形
態を示す図である。

【図４】カラーフィルタの配列順を中心位置から左右
に線対称にした点順次カラーリニアイメージセンサの実
施の形態を示す図である。

【図５】オンウエハー法工程を説明するための図であ
る。

【図６】オンウエハー法により作製しカラーフィルタ
の配列順を左端から右端まで同じにした点順次カラーリ
ニアイメージセンサによる実施の形態を示す図である。

【図７】オンウエハー法により作製しカラーフィルタ
の配列順を中央から左右線対称にした点順次カラーリニ
アイメージセンサによる実施の形態を示す図である。

【図８】本発明に係る画像読み取り装置の全体の光学
系を含めた実施の形態を示す図である。

【図９】遮蔽層の幅を変えた本発明に係る画像読み取
り装置のさらに他の実施の形態を示す図である。

【図１０】画像処理装置の全体システム構成を示す図
である。

【図１１】画像処理装置の概略構成を示す図である。

【図１２】画像読取部の構成例を示す図である。

【図１３】画像読取部による原稿読み取り信号の読み
出し方向を説明するための図である。

【図１４】従来の点順次１ラインカラーリニアイメー
ジセンサの構成例を示す図である。

【図１５】従来の点順次１ラインカラーリニアイメー
ジセンサの他の構成例を示す図である。

【図１６】図２２に示す点順次１ラインカラーリニア
イメージセンサのチップ内部構成図である。

【図１７】図２３に示すチップ内部構成図の動作を説
明するための図である。

【図１８】３ラインカラーリニアイメージセンサのビ
デオ信号処理回路の構成例を示す図である。

【図１９】縮小型原稿読み取り装置の光学系の概要を
示す図である。

【図２０】混色の問題を説明するための図である。

【符号の説明】

１…点順次カラーリニアイメージセンサ、２…テレセン
トリックレンズ、３…開口絞り、４…プラテンガラス、
５…原稿、１１…カラーフィルタ、１２…遮蔽層、１３
…画素

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直線上に配列され画像光を受光して電荷
を蓄積する複数の感光画素と、前記複数の感光画素の上
方に感光画素と感光画素との間を遮蔽するように配置し
た遮蔽層と、前記複数の感光画素に対応して上方に前記
遮蔽層を挟んで画像光の特定色光を選択的に通過させる
ように配置した複数色のカラーフィルタとを備え、前記
カラーフィルタの位置を対応する画素の位置よりも前記
直線上に配列された画素列の中央寄りにシフトしたこと
を特徴とするカラーリニアイメージセンサ。
【請求項２】前記シフト量は、前記中央の位置からの
距離に比例して設定していることを特徴とする請求項１
記載のカラーリニアイメージセンサ。
【請求項３】前記シフト量は、高さの異なる前記複数
色のカラーフィルタに対して、上方に位置するカラーフ
ィルタほど大きくすることを特徴とする請求項１記載の
カラーリニアイメージセンサ。
【請求項４】前記複数色のカラーフィルタは、複数色
を一定の繰り返し順で配列していることを特徴とする請
求項１記載のカラーリニアイメージセンサ。
【請求項５】前記複数色のカラーフィルタは、前記中
央の位置から線対称になるように色の配列順を設定して
いることを特徴とする請求項１記載のカラーリニアイメ
ージセンサ。
【請求項６】前記複数色のカラーフィルタは、高さの
異なる前記複数色のカラーフィルタに対して、前記中央
の位置寄りに配置される色を外側寄りに配置される色よ
り高くしていることを特徴とする請求項５記載のカラー
リニアイメージセンサ。
【請求項７】直線上に配列され画像光を受光して電荷
を蓄積する複数の感光画素と、前記複数の感光画素の上
方に感光画素と感光画素との間を遮蔽するように配置し
た遮蔽層と、前記複数の感光画素に対応して上方に前記
遮蔽層を挟んで画像光の特定色光を選択的に通過させる
ように配置した複数色のカラーフィルタとを備え、前記
遮蔽層の位置を前記直線上に配列された画素列の中央寄
りに中央からの距離に比例してシフトしたことを特徴と
するカラーリニアイメージセンサ。
【請求項８】直線上に配列され画像光を受光して電荷
を蓄積する複数の感光画素と、前記複数の感光画素の上
方に感光画素と感光画素との間を遮蔽するように配置し
た遮蔽層と、前記複数の感光画素に対応して上方に前記
遮蔽層を挟んで画像光の特定色光を選択的に通過させる
ように配置した複数色のカラーフィルタとを有し前記カ
ラーフィルタの位置を対応する画素の位置よりも前記直
線上に配列された画素列の中央寄りにシフトしたカラー
リニアイメージセンサ、及び前記カラーリニアイメージ
センサに原稿の画像光を結像する結像光学系を備えたこ
とを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項９】前記結像光学系の光軸をセンサ中央位置
と一致するように構成したことを特徴とする請求項８記
載の画像読み取り装置。
【請求項１０】前記結像光学系は、前記センサに入射
する主光線の角度の最大値が１０°以上でかつ２０°以
下であることを特徴とする請求項８記載の画像読み取り
装置。
【請求項１１】前記シフト量は、前記結像光学系によ
り投影される画像光の入射角度に対応して設定されるこ
とを特徴とする請求項８記載の画像読み取り装置。
【請求項１２】直線上に配列され画像光を受光して電
荷を蓄積する複数の感光画素と、前記複数の感光画素の
上方に感光画素と感光画素との間を遮蔽するように配置
した遮蔽層と、前記複数の感光画素に対応して上方に前
記遮蔽層を挟んで画像光の特定色光を選択的に通過させ
るように配置した複数色のカラーフィルタと、前記感光
画素と遮蔽層とカラーフィルタからなる点順次式カラー
リニアイメージセンサに画像を投影するテレセントリッ
ク結像光学系とを備えたことを特徴とする画像読み取り
装置。